JP4262439B2 - Zoom lens and electronic imaging apparatus having the same - Google Patents

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズ及びそれを有する電子撮像装置に関し、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それを有する電子撮像装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第1の発明によるズームレンズは、最も物体側に位置し、変倍時及び合焦動作時ともに光軸上固定である最物体側レンズ群と、最も像側に位置し、少なくとも合焦動作時に光軸上固定である最像側レンズ群と、前記最物体側レンズ群と前記最像側レンズ群との間に位置し、変倍時に光軸上を移動する第1移動レンズ群及び第2移動レンズ群とからなり前記最物体側レンズ群は正の屈折力、前記第1移動レンズ群は負の屈折力、前記第2移動レンズ群は正の屈折力、前記最像側レンズ群は正の屈折力をそれぞれ有し、前記最物体側レンズ群が、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡と、正レンズ成分とからなり、前記最像側レンズ群が、少なくとも1つの非球面を有し、次の条件式を満足することを特徴とする。
0.9 < −f11/√(fw・fT) < 2.4
1.6 < f12/√(fw・fT) < 3.6
ただし、f11は前記最物体側レンズ群における前記負レンズ成分の焦点距離、f12は前記最物体側レンズ群における前記正レンズ成分の焦点距離、fwは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離、fTは前記ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
【0008】
また、本第2の発明によるズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有し、変倍時に固定の最物体側レンズ群としての第1レンズ群と、負の屈折力を有し、変倍時に光軸上を移動する第1移動レンズ群としての第2レンズ群と、正の屈折力を有し、変倍時に光軸上を移動する第2移動レンズ群としての第3レンズ群と、正の屈折力を有し、最も像側に配置された最像側レンズ群とからなり、前記第1レンズ群が、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡と、正レンズ成分を有し、前記反射面が、形状可変であり、次の条件式を満足することを特徴とする。
0.9 < −f11/√(fw・fT) < 2.4
1.6 < f12/√(fw・fT) < 3.6
ただし、f11は前記最物体側レンズ群における前記負レンズ成分の焦点距離、f12は前記最物体側レンズ群における前記正レンズ成分の焦点距離、fwは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離、fTは前記ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
【0009】
また、本第3の発明によるズームレンズは、本第2の発明において、無限遠物点合焦時において広角端から望遠端に変倍する際に、前記第2レンズ群が光軸上を像側に凸状の軌跡で往復移動することを特徴とする。
【0010】
また、本第4の発明によるズームレンズは、本第1〜第3のいずれかの発明ににおいて、前記反射面の形状を変化させることにより合焦動作を行うことを特徴とする。
【0011】
また、本第5の発明によるズームレンズは、本第1〜第4のいずれかの発明において、前記反射面が、金属または誘電体がコーティングされた薄膜で構成され、前記薄膜が、複数の電極及び可変抵抗器を介して電源と接続され、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。
【0012】
また、本第6の発明による電子撮像装置は、本第2〜第5のいずれかの発明において、前記第3レンズ群が、3枚のレンズで構成され、前記3枚のレンズが、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ成分と、単レンズの2つのレンズ成分で構成されるか、または、3枚の接合レンズからなる1つのレンズ成分で構成され、広角端から望遠端に変倍する際に、物体側にのみ移動することを特徴とする。
また、本第7の発明によるズームレンズは、本第1又は第2のいずれかの発明において、前記最物体側レンズ群における負レンズ成分を負の単レンズで構成し、前記正レンズ成分を正の単レンズにて構成したことを特徴とする。
また、本第8の発明によるズームレンズは、本第3の発明において、前記第1レンズ群が正の屈折力を有し、前記第3レンズ群が変倍時に物体側にのみ移動し、前記最像側レンズ群が非球面を含み、かつ、変倍時に固定されていることを特徴とする。
また、本第9の発明によるズームレンズは、本第2〜第4のいずれかの発明において、次の条件式を満足することを特徴とする。
0.3 < −βRw < 0.8
0.8 < fRw/√(fw・fT) < 2.0
ただし、βRwは無限遠物点合焦時での広角端における前記第3レンズ群以降の合成倍率、fRwは無限遠物点合焦時での広角端における前記第3レンズ群以降の合成焦点距離、fwは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離、fTは前記ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
また、本第10の発明によるズームレンズは、本第2〜第6のいずれかの発明において、前記第3レンズ群が、3枚のレンズで構成され、前記3枚のレンズが、物体側から順に、単レンズと、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ成分とで構成されていることを特徴とする。
また、本第11の発明によるズームレンズは、本第2〜第6のいずれかの発明において、前記第3レンズ群が、3枚のレンズで構成され、前記3枚のレンズが、物体側から順に、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ成分と、単レンズとで構成されていることを特徴とする。
また、本第12の発明によるズームレンズは、本第2〜第6のいずれかの発明において、前記第3レンズ群が、3枚のレンズで構成され、前記3枚のレンズが、物体側から順に、正レンズと負レンズと正レンズとを接合した3枚接合レンズ成分からなることを特徴とする。
また、本第13の発明によるズームレンズは、本第10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。
0.4 < RC3/RC1 < 0.8
ただし、RC3は前記第3レンズ群における前記接合レンズ成分の最も像側の面の光軸上での曲率半径、RC1は前記第3レンズ群における前記接合レンズ成分の最も物体側の面の光軸上での曲率半径である。
また、本第14の発明によるズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有し、変倍時に固定の最物体側レンズ群としての第1レンズ群と、負の屈折力を有し、変倍時に光軸上を移動する第1移動レンズ群としての第2レンズ群と、正の屈折力を有し、変倍時に光軸上を移動する第2移動レンズ群としての第3レンズ群と、正の屈折力を有し、最も像側に配置された最像側レンズ群とからなり、前記第1レンズ群が、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡と、正レンズ成分を有し、前記反射面が、形状可変であり、前記第3レンズ群が、3枚のレンズで構成され、前記3枚のレンズが、物体側から順に、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ成分と、単レンズとで構成され、次の条件式を満足することを特徴とする。
1.0 < RC3/RC1 < 10
ただし、RC3は前記第3レンズ群における前記接合レンズ成分の最も像側の面の光軸上での曲率半径、RC1は前記第3レンズ群における前記接合レンズ成分の最も物体側の面の光軸上での曲率半径である。
また、本第15の発明によるズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有し、変倍時に固定の最物体側レンズ群としての第1レンズ群と、負の屈折力を有し、変倍時に光軸上を移動する第1移動レンズ群としての第2レンズ群と、正の屈折力を有し、変倍時に光軸上を移動する第2移動レンズ群としての第3レンズ群と、正の屈折力を有し、最も像側に配置された最像側レンズ群とからなり、前記第1レンズ群が、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡と、正レンズ成分を有し、前記反射面が、形状可変であり、前記第3レンズ群が、3枚のレンズで構成され、前記3枚のレンズが、物体側から順に、正レンズと負レンズと正レンズとを接合した3枚接合レンズ成分からなり、次の条件式を満足することを特徴とする。
−4.0 < (RCF+RCR)/(RCF−RCR) < 0
ただし、RCFは前記3枚接合レンズ成分の最も物体側の面の光軸上での曲率半径、RCRは前記3枚接合レンズ成分の最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
また、本第16の発明によるズームレンズは、本第12又は第15のいずれかの発明において、次の条件式を満足することを特徴とする。
0.6 < Dc/fw < 1.8
ただし、Dcは、前記3枚接合レンズ成分の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上での距離、fwは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
また、本第17の発明によるズームレンズは、本第12、第15又は第16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。
0.002/mm2 < Σ|(1/Rci)−(1/Rca)|2 < 0.05mm2
ただし、Rciは前記3枚接合レンズ成分の物体側からi番目の接合面の光軸上の曲率半径、RcaはRca=m/|Σ(1/Rci)|(i=1…m)であり、ここで、mは接合面数の2である。
また、本第18の発明によるズームレンズは、本第12又は第15〜第17のいずれかの発明において、次の条件式を満足することを特徴とする。
5×10-5 < Σ|(1/νcj+1)−(1/νcj)|2 < 4×10-3
ただし、νcjは前記3枚接合レンズ成分の物体側からi番目のd線基準での媒質のアッベ数、j=1…n−1であり、ここで、nは接合されるレンズ枚数の3である。
また、本第19の発明によるズームレンズは、本第12又は第15〜18のいずれかの発明において、次の条件式を満足することを特徴とする。
0.005 < Σ|ncj+1−ncj|2 < 0.5
ただし、ncjは前記3枚接合レンズ成分の物体側からi番目のd線基準での媒質の屈折率、j=1…n−1であり、ここで、nは接合されるレンズ枚数の3である。
また、本第20の発明によるズームレンズは、本第1又は第2のいずれかの発明において、前記最物体側レンズ群の前記負レンズ成分が非球面であることを特徴とする。
また、本第21の発明によるズームレンズは、本第20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。
−2.5 < (R1PF+R1PR)/(R1PF−R1PR) < 0.6
ただし、R1PFは前記最物体側レンズ群の前記正レンズ成分の物体側面の光軸上での曲率半径、R1PRは前記最物体側レンズ群の前記正レンズ成分の像側面の光軸上での曲率半径である。
また、本第22の発明によるズームレンズは、本第2の発明において、前記第2レンズ群が、物体側から順に、負レンズと、正レンズの2枚のレンズで構成されることを特徴とする。
また、本第23の発明によるズームレンズは、本第22の発明において、前記第2レンズ群が、物体側から順に、負レンズと、正レンズの2枚のレンズで構成された接合レンズ成分であることを特徴とする。
また、本第24の発明によるズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有し、変倍時に固定の最物体側レンズ群としての第1レンズ群と、負の屈折力を有し、変倍時に光軸上を移動する第1移動レンズ群としての第2レンズ群と、正の屈折力を有し、変倍時に光軸上を移動する第2移動レンズ群としての第3レンズ群と、正の屈折力を有し、最も像側に配置された最像側レンズ群とからなり、前記第1レンズ群が、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡と、正レンズ成分を有し、前記反射面が、形状可変であり、前記第2レンズ群が、物体側から順に、負レンズと、正レンズの2枚のレンズで構成された接合レンズ成分であり、次の条件式を満足することを特徴とする。
−1.6 < (R2F+R2R)/(R2F−R2R) < 0.3
ただし、R2Fは前記第2レンズ群(接合レンズ成分)の最も物体側の面の光軸上での曲率半径、R2Rは前記第2レンズ群(接合レンズ成分)の最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
また、本第25の発明によるズームレンズは、本第1〜第24のいずれかの発明において、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、fTは望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、fwは広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離である。
また、本第26の発明による電子撮像装置は、本第1〜第5のいずれかのズームレンズと、その像側に配置された電子撮像素子とを有することを特徴とする。
また、本第27の発明による電子撮像装置は、本第26の発明において、前記電子撮像素子の水平画素ピッチをa、前記ズームレンズの広角端での開放F値をFとするときに、次の条件式を満足することを特徴とする。
F ≧ a/(1μm)
また、本第28の発明による電子撮像装置は、本第27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は固定であり、該絞りの直前または直後に、該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点から0.5mm以内に位置す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、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30の発明による電子撮像装置は、本第27〜第29のいずれかの発明において、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31の発明による電子撮像装置は、本第27〜第30のいずれかの発明において、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32の発明による電子撮像装置は、本第26〜第31のいずれかの発明において、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33の発明による電子撮像装置は、本第26〜第31のいずれかの発明において、前記ズームレンズと撮像面と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。
また、本第34の発明による電子撮像装置は、本第26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。
1.4 < d/L < 3.0
ただし、dは前記最物体側レンズ群における前記負レンズ成分の像側面頂から正レンズ成分の物体側面頂までの光軸上に沿って測った空気換算長、Lは前記電子撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
また、本第35の発明による電子撮像装置は、本第34の発明において、前記最物体側レンズ群の負レンズ成分を負の単レンズで構成し、次の条件式を満足することを特徴とする。
26 < ν1N
−0.1 < √(fw・fT)/ f1 < 0.6
ただし、ν1Nは前記最物体側レンズ群における前記負の単レンズの媒質のd線基準でのアッベ数、f1は前記最物体側レンズ群の焦点距離、fwは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離、fTは前記ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
また、本第36の発明による電子撮像装置は、本第10又は第13のいずれかのズームレンズと、その像側に配置された電子撮像素子を含み、次の条件式を満足することを特徴とする。
−0.7 < L/RC2 < 0.1
15 < νCP− νCN
ただし、Lは前記撮像素子の対角長(mm)である。なお、前記撮像素子については広角端画角が55度以上を含むように使用することが前提である。RC2は前記第3レンズ群における前記接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径、νCPは前記第3レンズ群における前記接合レンズ成分の正レンズの媒質のアッベ数、νCNは前記第3レンズ群の前記接合レンズ成分における負レンズの媒質のアッベ数である。
また、本第37の発明による電子撮像装置は、本第11又は第14のいずれかのズームレンズと、その像側に配置された電子撮像素子を含み、次の条件式を満足することを特徴とする。
−1.1 < L/RC2 < 0
15 < νCP − νCN
ただし、Lは前記撮像素子の対角長(mm)である。なお、前記撮像素子については広角端画角が55度以上を含むように使用することが前提である。RC2は前記第3レンズ群における前記接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径、νCPは前記第3レンズ群における前記接合レンズ成分の正レンズの媒質のアッベ数、νCNは前記第3レンズ群の前記接合レンズ成分における負レンズの媒質のアッベ数である。
また、本第38の発明による電子撮像装置は、本第26又は第33〜第37のいずれかの発明において、前記電子撮像装置における広角端全画角が55度以上を有することを特徴とする。
更に、本第39の発明による電子撮像装置は、本第38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、最も物体側のレンズ群(以下、第1レンズ群と呼ぶ。)を、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面(表面鏡)と、正レンズ成分とからなり、変倍時及び合焦時のいずれにおいても不動となるようにするとともに、最も像側のレンズ群(以下、最終レンズ群と呼ぶ。)を、非球面を有し合焦時には不動となるようにし、さらに、前記2つの群の間に変倍のために可動である別のレンズ群を有する構成となっている。(なお、本願においてレンズ成分とは、最も物体側のレンズ面と最も像側のレンズ面のみが空気間隔と接し、かつ、その間に空気間隔を含まないレンズであり、単レンズ又は接合レンズを1単位とする。)
しかし、第1レンズ群に光路を折り曲げるための反射面(表面鏡)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自体が問題になる。
第2に、もともと変倍機能を有する、第1レンズ群よりも像側の変倍機能を司る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レンズ群に光路を折り曲げるための反射面(表面鏡)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レンズ群を、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負レンズと、光路を折り曲げるための反射面(表面鏡)と、正レンズとで構成することで入射瞳を浅くする。
【0016】
このように光路折り曲げのためのスペース確保の関係上、前記第1レンズ群の負レンズと正レンズは各々ある程度以上の強いパワーを有しながら互いに距離をおいて配置することになるために、コマ収差、非点収差、歪曲収差など各軸外収差がどうしても悪化するが、これは最終レンズ群に非球面を導入することで補正が可能となる。
一方、前記最終レンズ群の非球面による軸外収差補正量はかなり大きく、これを用いてリアフォーカスを行なうと軸外収差は著しく変動する。従って、最終レンズ群は合焦時には不動とし、たとえば前記光路を折り曲げるための反射面(表面鏡)の面形状を可変として制御するなど系内の別の光学素子を用いるのがよい。
【0017】
上記折り曲げを物理的に成立させるには、次の条件式(1),(2)を、さらには(3)を満足するのがよい。
0.9 < −f11/√(fw・fT) < 2.4 …(1)
1.6 < f12/√(fw・fT) < 3.6 …(2)
1.4 < d/L < 3.0 …(3)
ただし、f11は最物体側レンズ群における負レンズ成分の焦点距離、f12は最物体側レンズ群における正レンズ成分の焦点距離、fwはズームレンズの広角端における全系の焦点距離、fTはズームレンズの望遠端における全系の焦点距離、dは最物体側レンズ群における負レンズ成分の像側面頂から正レンズ成分の物体側面頂までの光軸上に沿って測った空気換算長、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【0018】
入射瞳を浅くして光路折り曲げを物理的に可能にするには、条件式(1),(2)を満たして第1レンズ群の両サイドのレンズエレメントのパワーを強くするのがよい。
条件式(1),(2)ともに上限値を上回ると、入射瞳は深いままであるため、ある程度の画角を確保しようとすると第1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。
一方、条件式(1),(2)の下限値を下回ると、第1レンズ群の正レンズの径が肥大化し、コマ収差、非点収差、歪曲収差など軸外収差補正の補正が困難になる。
【0019】
条件式(3)は、光路を折り曲げるための反射面(表面鏡)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(3)の値は出来る限り小さい方が良いが、下限値を下回ると、光路折り曲げが成立しないか、あるいは、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い。
一方、条件式(3)の上限値を上回ると条件式(1),(2)同様、各軸外収差補正が困難になる。
【0020】
なお、次の条件式(1'),(2'),(3')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 < −f11/√(fw・fT) < 2.1 …(1')
1.8 < f12/√(fw・fT) < 3.3 …(2')
1.5 < d/L < 2.7 …(3')
さらに、次の条件式(1"),(2"),(3")のうち少なくともいずれか1つ満たすと最も良い。
1.3 < −f11/√(fw・fT) < 1.8 …(1")
2.0 < f12/√(fw・fT) < 3.0 …(2")
1.6 < d/L < 2.5 …(3")
【0021】
また、上述のように、第1レンズ群の負レンズと正レンズを各々ある程度以上の強いパワーを有しながら互いに距離をおいて配置すると、変倍に伴う倍率色収差の変動量も大きくなりがちである。従って、次の条件式(4),(5)も満足するのがよい。
26 < ν1N …(4)
−0.1 < √(fw・fT)/ f1 < 0.6 …(5)
但し、ν1Nは前記第1レンズ群の物体側負レンズ媒質のアッベ数、f1は第1レンズ群の焦点距離、fwはズームレンズの広角端における全系の焦点距離、fTはズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
【0022】
条件式(4)の下限値を下回ると、倍率色収差の変倍時における変動が大きくなり好ましくない。なお、条件式(4)の上限値についての制限はない。
条件式(5)の上限値を上回ると、軸外収差補正や色収差補正が困難になり、特に、倍率色収差は条件式(4)を満たしても補正が困難になる場合が生ずる。
一方、条件式(5)の下限値を下回ると、変倍のために移動するレンズ群が移動することによる収差変動が大きくなる場合が生ずる。
【0023】
なお、次の条件式(4'),(5')のいずれかを満たすとさらに良い。
30 < ν1N …(4')
−0.05 < √(fw・fT)/ f1 < 0.4 …(5')
さらに、次の条件式(4"),(5")のいずれかを満たすと最も良い。
33 < ν1N …(4")
0 < √(fw・fT)/ f1 < 0.2 …(5")
【0024】
次に、光路を折り曲げるための反射面(表面鏡)を有するズームレンズの変倍と合焦の方法について述べる。変倍方式としては、次の3つの方式が考えられる。
▲1▼物体側から順に、負の屈折力を有し反射面(表面鏡)を含み不動の第1レンズ群と、正の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍時に物体側へのみ移動する第2レンズ群と、変倍時に前記第2レンズ群と異なった動きをする第3レンズ群と、非球面を有し不動の最終レンズ群からなるズーム方式。
▲2▼物体側から順に、正の屈折力を有し反射面(表面鏡)を含み不動の第1レンズ群と、負の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍時に像側へのみ移動する第2レンズ群と、変倍時に第2レンズ群と反対方向へのみ移動する第3レンズ群と、最終レンズ群とからなるズーム方式。
▲3▼物体側から順に、正の屈折力を有し反射面(表面鏡)を含み不動の第1レンズ群と、負の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍時に像側へ凸の往復運動する第2レンズ群と、正の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍時に物体側へのみ移動する第3レンズ群と、非球面を有し不動の最終レンズ群とからなるズーム方式。
【0025】
まず、上記▲1▼の方式には、変倍比確保の関係上、第3レンズ群にパワーをつけにくく、移動量が大きくなりすぎてカムの傾きが大きくなりがちな欠点がある。このため、本発明では、上記▲2▼又は▲3▼の方式を採用した。
次に、上記▲2▼の方式には、第1レンズ群の物体側の負レンズのパワーが弱いか、又は、第1レンズ群の像側の正レンズのパワーが強すぎるため、入射瞳を浅くすること、軸外諸収差の補正、倍率色収差の補正等についての困難さがある。
これに対し、上記▲3▼の方式は、前記第2レンズ群をフォーカスのために動かすスペースの確保が必要な場合以外は、収差補正もズームの動き方もさらにはサイズも問題ない。
そこで、本発明においては、上記▲3▼の方式を採用した。これにより、フォーカスについては前記光路を折り曲げるための反射面(表面鏡)の面形状を可変として制御することでその欠点を解消できる。
【0026】
さらに、次の条件式(6),(7)を満たすとよい。
0.3 < −βRw < 0.8 …(6)
0.8 < fRw/√(fw・fT) < 2.0 …(7)
ただし、βRwは無限遠物点合焦時での広角端における第3レンズ群以降の合成倍率、fRwは無限遠物点合焦時での広角端における第3レンズ群以降の合成焦点距離、fwはズームレンズの広角端における全系の焦点距離、fTはズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
【0027】
条件式(6)の下限値を下回ると、ズームレンズ全系において十分高い変倍率が得られないか、移動スペースが大きくなりすぎサイズが肥大化する。
一方、条件式(6)の上限値を上回ることは理屈上稀有であるが、やはり移動スペースを多く必要とする。
条件式(7)の下限値を下回ると、第3レンズ群以降の合成系倍率が低下することにより変倍効率が悪化する。
一方、条件式(7)の上限値を上回ると、第3レンズ群以降の合成系焦点距離が長くなることにより変倍効率が悪化する。
【0028】
なお、次の条件式(6'),(7')のいずれかを満たすとさらに良い。
0.35< −βRw < 0.75 …(6')
1.0 < fRw/√(fw・fT) < 1.8 …(7')
さらに、次の条件式(6"),(7")のいずれかを満たすと最も良い。
0.4 < −βRw < 0.7 …(6")
1.2 < fRw/√(fw・fT) < 1.6 …(7")
【0029】
なお、本発明のズームレンズにおける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ってもよいが、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、前記第1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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
次に、変倍率確保や収差補正を良好に行うための方法について述べる。
この両方に深く関与するのは第3レンズ群の構成である。構成枚数は多い方が有利であるが、小型化という最大の目的達成に支障がある。このため、極力少ない枚数で構成することが重要である。前記第3レンズ群は変倍機能を担うため、広角端から望遠端に変倍する際、物体側にのみ移動することになるが、収差補正に関して、第3レンズ群内を構成するのに必要なレンズ枚数は、正レンズ1枚と負レンズ1枚を含む合計3枚で足りる。しかし、負レンズの偏心敏感度(単位偏心量に対する収差の増大量)が大きい。このため、上記負レンズを第3レンズ群内のいずれかの正レンズと接合するのがよい。
従って、第3レンズ群内の構成は、
A.物体側から順に、単レンズと、正レンズと負レンズの接合レンズ成分
B.物体側から順に、正レンズと負レンズの接合レンズ成分と、単レンズ
C.物体側から順に、正レンズと負レンズと正レンズの3枚接合レンズ成分
の3通りとなる。
【0035】
また、変倍時に移動する第2レンズ群と第3レンズ群の移動スペースを小さく抑えるために、第3レンズ群の倍率は中間焦点距離にて−1倍になるようにするのがよい。しかしながら、本発明の第1レンズ群を上述のように構成すると、どうしても第3レンズ群以前の系による像点、すなわち第3レンズ群に対する物点が通常よりも物体側に遠のくために、第3レンズ群の倍率はゼロ寄りとなり移動スペースが多く必要となる。
【0036】
しかるに、第3レンズ群を上記Aのように構成した場合は、第3レンズ群の前側主点がより物体側に位置するためにその不利を解消できる利点がある。同様に後側主点もまた、より物体側に位置するために、第3レンズ群以降に無駄なスペースが出来ない。従って、光路折り曲げ個所以降の長さを短くするのに有効である。
一方、第3レンズ群を上記Aのように構成した場合は、射出瞳位置が近くなる傾向があることと、変倍によるF値の変化量が大きく望遠端にて回折の影響を受けやすくなるという欠点がある。
そこで、第3レンズ群を上記Aのように構成する場合は、小型にしやすいことと併せてやや大きめの撮像素子を利用するのに向いている。
【0037】
一方、第3レンズ群を上記BやCのように構成した場合は、その逆で、長さが上記Aのように構成した場合よりも長くなるが、射出瞳位置や変倍時のF値変化の点で有利なため、小さめの撮像素子が向いている。
【0038】
なお、第3レンズ群を上記Aのように構成する場合は、次の条件式(8A)を満足し、第3レンズ群を上記Bのように構成する場合は、次の条件式(8B)を満足するとよい。
0.4 < RC3/RC1 < 0.8 …(8A)
1.0 < RC3/RC1 < 10 …(8B)
ただし、RC3は第3レンズ群における接合レンズ成分の最も像側の面の光軸上での曲率半径、RC1は第3レンズ群における接合レンズ成分の最も物体側の面の光軸上での曲率半径である。
【0039】
条件式(8A),(8B)の上限値を上回ると、全系収差の球面収差・コマ収差・非点収差の補正には有利であるが、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(8A),(8B)の下限値を下回ると、全系収差の球面収差・コマ収差・非点収差の補正が困難になりやすい。
なお、第3レンズ群を上記Aのように構成する場合は、次の条件式(8'A)を満足し、第3レンズ群を上記Bのように構成する場合は、次の条件式(8'B)を満足するとさらに良い。
0.45 < RC3/RC1 < 0.7 …(8'A)
1.5 < RC3/RC1 < 8 …(8'B)
さらに、第3レンズ群を上記Aのように構成する場合は、次の条件式(8"A)を満足し、第3レンズ群を上記Bのように構成する場合は、次の条件式(8"B)を満足すると最も良い。
0.5 < RC3/RC1 < 0.6 …(8"A)
2 < RC3/RC1 < 6 …(8"B)
【0040】
さらには、色収差補正に関し、次の条件式(9A),(10A)(以上、第3レンズ群を上記Aのように構成する場合)、あるいは条件式(9B),(10B)(以上、第3レンズ群を上記Bのように構成する場合)を満たすと良い。
−0.7 < L/RC2 < 0.1 …(9A)
15 < νCP −νCN …(10A)
−1.1 < L/RC2 < 0 …(9B)
15 < νCP −νCN …(10B)
ただし、Lは使用する撮像素子の対角長(mm)である。なお、前記撮像素子については広角端画角が55度以上を含むように使用することが前提である。RC2は第3レンズ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、νCPは第3レンズ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、νCNは第3レンズ群の接合レンズ成分における負レンズの媒質のアッベ数である。
【0041】
条件式(9A),(9B)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が、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、(9A),(9B)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(10A),(10B)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(10A),(10B)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。
【0042】
なお、第3レンズ群を上記Aのように構成する場合は、次の条件式(9'A),(10'A)のうち少なくともいずれか1つを満たし、あるいは第3レンズ群を上記Bのように構成する場合は、次の条件式(9'B),(10'B)のうち少なくともいずれか1つを満たすとさらに良い。
−0.6 < L/RC2 < 0.0 …(9'A)
20 < νCP −νCN …(10'A)
−0.9 < L/RC2 < −0.2 …(9'B)
20 < νCP −νCN …(10'B)
【0043】
さらに、第3レンズ群を上記Aのように構成する場合は、次の条件式(9"A),(10"A)のうち少なくともいずれか1つを満たし、あるいは第3レンズ群を上記Bのように構成する場合は、次の条件式(9"B),(10"B)のうち少なくともいずれか1つを満たすと最も良い。
−0.5 < L/RC2 < −0.1 …(9"A)
25 < νCP −νCN …(10"A)
−0.7 < L/RC2 < −0.3 …(9"B)
25 < νCP −νCN …(10"B)
また、条件式(10A),(10'A),(10"A),(10B),(10'B),(10"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】
一方、第3レンズ群を上記Cのように構成する場合は、次の条件式(11)〜(15)のいずれか1つ以上を満たすようにするとよい。
−4.0 < (RCF+RCR)/(RCF−RCR) < 0 …(11)
ただし、RCFは3枚接合レンズ成分の最も物体側の面の光軸上での曲率半径、RCRは3枚接合レンズ成分の最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
0.6 < Dc/fw < 1.8 …(12)
ただし、Dcは、3枚接合レンズ成分の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上での距離、fwはズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
0.002/mm2<Σ|(1/Rci)−(1/Rca)|2<0.05/mm2…(13)
ただし、Rciは3枚接合レンズ成分の物体側からi番目の接合面の光軸上の曲率半径、RcaはRca=m/|Σ(1/Rci)|(i=1…m)であり、ここで、mは接合面数の2である。
5×10-5<Σ|(1/νcj+1)−(1/νcj)|2<4×10-3…(14)
ただし、νcjは3枚接合レンズ成分の物体側からi番目のd線基準での媒質のアッベ数、j=1…n−1であり、ここで、nは接合されるレンズ枚数の3である。
0.005<Σ|ncj+1−ncj|2<0.5
ただし、ncjは3枚接合レンズ成分の物体側からi番目のd線基準での媒質の屈折率、j=1…n−1であり、ここで、nは接合されるレンズ枚数の3である。
【0045】
条件式(11)は、変倍の際に移動するレンズ群のなかでm個(m≧2)の接合面を有する接合レンズ成分のシェープファクターを規定した条件式である。
条件式(11)の下限値を下回ると、変倍比の確保、もしくは、使用状態での全長(これは沈胴時の体積に関連する)の短縮が困難になる。
一方、条件式(11)の上限値を上回ると、非球面を導入しても球面収差、コマ収差の補正が困難なる。
【0046】
条件式(12)は、変倍の際に移動するレンズ群のなかでm個(m≧2)の接合面を有する接合レンズ成分の最も物体側の面と最も像側の面との光軸上での距離(厚み)を規定した条件式である。
条件式(12)の上限値を上回ると、沈胴時の全系の厚みが薄くならない。
一方、条件式(12)の下限値を下回ると、各接合面の曲率半径を小さく出来ず、接合による効果(色収差などの補正など)を発揮できない。
【0047】
条件式(13)は、各接合面が収差補正効果を発揮するための条件式である。
条件式(13)の上限値を上回ると、収差補正には有利であるが、条件式(12)の上限値を上回りやすくなってしまう。
一方、条件式(13)の下限値を下回ると、レンズ系を薄くするには有利であるが、収差補正効果を互いに相殺し好ましくない。
【0048】
条件式(14)は、変倍の際に移動するレンズ群のなかでm個(m≧2)の接合面を有する接合レンズ成分の色収差補正に関して規定する条件式である。
条件式(14)の下限値を下回ると、色収差補正が不十分である。
一方、条件式(14)の上限値を上回ると、色収差補正が過剰になる場合が生ずる。
【0049】
条件式(15)は変倍の際に移動するレンズ群のなかでm個(m≧2)の接合面を有する接合レンズ成分の球面収差、コマ収差、像面湾曲補正に関して規定する条件式である。
条件式(15)の下限値を下回ると、球面収差、コマ収差補正が不十分でペッツバール和が負の大きな値になりやすい。
一方、条件式(15)の上限を上回ると、球面収差、コマ収差の高次成分が発生しやすく、ペッツバール和が正の大きな値になりやすい。
なお、条件式(14),(15)は、正レンズが負レンズに対して屈折率が低くアッベ数が高いケースについて規定する条件式である。
【0050】
また、条件式(11)〜(15)の各々について、さらに次の条件式(11')〜(15')のように限定すれば、より薄型化・高性能化が可能である。
−3.0 < (RCF+RCR)/(RCF−RCR) < −0.3…(11')
0.8 < Dc/fw < 1.6 …(12')
0.004/mm2<Σ|(1/Rci)−(1/Rca)|2<0.04/mm2…(13')
1×10-4<Σ|(1/νcj+1)−(1/νcj)|2<3×10-3…(14')
0.01 < Σ|ncj+1−ncj|2 < 0.4 …(15')
【0051】
条件式(11)〜(15)の各々について、さらに次の条件式(11")〜(15")のように限定すれば、最も薄型化・高性能化が可能である。
−2.0 < (RCF+RCR)/(RCF−RCR) < −0.5…(11")
1.0 < Dc/fw < 1.4 …(12")
0.006/mm2<Σ|(1/Rci)−(1/Rca)|2<0.03/mm2…(13")
2×10-4<Σ|(1/νcj+1)−(1/νcj)|2<2×10-3…(14")
0.02 < Σ|ncj+1−ncj|2 < 0.3 …(15")
【0052】
さらに、本発明のズームレンズは、第1レンズ群における物体側負レンズに非球面を導入するのがよい。
さらに、第1レンズ群における像側正レンズが、次の条件式(16)を満たすとよい。
−2.5 < (R1PF+R1PR)/(R1PF−R1PR) < 0.6…(16)
ただし、R1PFは最物体側レンズ群の正レンズ成分の物体側面の光軸上での曲率半径、R1PRは最物体側レンズ群の正レンズ成分の像側面の光軸上での曲率半径である。
【0053】
条件式(16)の上限値を上回ると、高次の倍率色収差が発生しやすい。
一方、条件式(16)の下限値を下回ると、入射瞳が深くなりやすい。
なお、次の条件式(16')を満たすとさらに良い。
−2 < (R1PF+R1PR)/(R1PF−R1PR) < 0.2…(16')
さらに、次の条件式(16")を満たすと最も良い。
−1.5 < (R1PF+R1PR)/(R1PF−R1PR) < −0.2…(16")
【0054】
また、第2レンズ群に関しては、焦点距離が長いため、物体側から順に、負レンズと、正レンズの2枚の構成で十分である。さらには、接合すると偏心敏感度を低減出来好ましい。そして、前記接合レンズ成分が、次の条件式(17)を満たすとよい。
−1.6 < (R2F+R2R)/(R2F−R2R) < 0.3…(17)
ただし、R2Fは第2レンズ群(接合レンズ成分)の最も物体側の面の光軸上での曲率半径、R2Rは第2レンズ群(接合レンズ成分)の最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
【0055】
条件式(17)の上限値を上回ると、入射瞳が深くなりやすい。
一方、条件式(17)の下限値を下回ると、各種の軸外収差が発生しやすい。
なお、次の条件式(17')を満たすとさらに良い。
−1.2 < (R2F+R2R)/(R2F−R2R) < 0.1…(17')
さらに、次の条件式(17")を満たすと最も良い。
−0.8 < (R2F+R2R)/(R2F−R2R) < −0.1…(17")
【0056】
なお、本発明に用いるズームレンズは、次の条件式(18)を満たすと良い。
1.8 < fT/fw …(18)
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(18)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。
【0057】
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。
【0058】
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ことを考える。すると、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。
【0059】
即ち、次の条件式(19),(20)を満たすのが望ましい。
τ600/τ550 ≧ 0.8 …(19)
τ700/τ550 ≦ 0.08 …(20)
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(19'),(20')を満たすとさらに良い。
τ600/τ550 ≧ 0.85 …(19')
τ700/τ550 ≦ 0.05 …(20')
さらに、次の条件式(19"),(20")を満たすと最も良い。
τ600/τ550 ≧ 0.9 …(19")
τ700/τ550 ≦ 0.03 …(20")
【0060】
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。
【0061】
即ち、次の条件式(21),(22)を満たすのが望ましい。
τ400/τ550 ≦ 0.08 …(21)
τ440/τ550 ≧ 0.4 …(22)
なお、次の条件式(21'),(22')を満たすとさらに良い。
τ400/τ550 ≦ 0.06 …(21')
τ440/τ550 ≧ 0.5 …(22')
さらに、次の条件式(21"),(22")を満たすと最もよい。
τ400/τ550 ≦ 0.04 …(21")
τ440/τ550 ≧ 0.6 …(22")
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
【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。
【0065】
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レンズ群G1と、第1移動レンズ群である第2レンズ群G2と、開口絞りSと、第2移動レンズ群である第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4とを有している。
第1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レンズL11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。また、表面鏡の反射面は形状可変に構成されており、反射面の形状を変化させることにより合焦動作を行うようになっている。
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2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹負レンズL21と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸正レンズL31と両凹負レンズL32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L33とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第4レンズ群G4は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL41で構成されている。
【0066】
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1レンズ群G1及び第4レンズ群G4は位置が固定され、第2レンズ群G2は像側に凸状の軌跡で往復移動(即ち、像側へ移動して第1レンズ群G1との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第1レンズ群G1との間隔を縮める)し、第3レンズ群G3は開口絞りSとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、第1レンズ群G1と第4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3レンズ群G3中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL33の両面、第4レンズ群G4を構成する物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL41の像側の面に設けられている。
【0067】
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。
【0068】

Figure 0004262439
Figure 0004262439
【0069】
Figure 0004262439
【0070】
Figure 0004262439
【0071】
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。
【0072】
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レンズ群G1と、第1移動レンズ群である第2レンズ群G2と、開口絞りSと、第2移動レンズ群である第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4とを有している。
第1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レンズL11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。また、表面鏡の反射面は形状可変に構成されており、反射面の形状を変化させることにより合焦動作を行うようになっている。
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2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹負レンズL21と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸正レンズL31と両凹負レンズL32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L33とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第4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。
【0073】
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1レンズ群G1及び第4レンズ群G4は位置が固定され、第2レンズ群G2は像側に凸状の軌跡で往復移動(即ち、像側へ移動して第1レンズ群G1との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第1レンズ群G1との間隔を縮める)し、第3レンズ群G3は開口絞りSとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、第1レンズ群G1と第4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3レンズ群G3中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL33の両面、第4レンズ群G4中の両凸正レンズL42の像側の面に設けられている。
【0074】
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。
Figure 0004262439
Figure 0004262439
【0075】
Figure 0004262439
【0076】
Figure 0004262439
【0077】
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。図10〜図12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10は広角端、図11は中間、図12は望遠端での状態を示している。
【0078】
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レンズ群G1と、第1移動レンズ群である第2レンズ群G2と、開口絞りSと、第2移動レンズ群である第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4とを有している。
第1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レンズL11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。また、表面鏡の反射面は形状可変に構成されており、反射面の形状を変化させることにより合焦動作を行うようになっている。
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2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹負レンズL21と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸正レンズL31と両凹負レンズL32と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL33との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第4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。
【0079】
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1レンズ群G1及び第4レンズ群G4は位置が固定され、第2レンズ群G2は像側に凸状の軌跡で往復移動(即ち、像側へ移動して第1レンズ群G1との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第1レンズ群G1との間隔を縮める)し、第3レンズ群G3は開口絞りSとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、第1レンズ群G1と第4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3レンズ群G3中の両凸正レンズL31の物体側の面、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL33の像側の面、第4レンズ群G4中の両凸正レンズL42の像側の面に設けられている。
【0080】
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。
Figure 0004262439
Figure 0004262439
【0081】
Figure 0004262439
【0082】
Figure 0004262439
【0083】
第4実施例
図13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15〜図17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15は広角端、図16は中間、図17は望遠端での状態を示している。
【0084】
第4実施例の電子撮像装置は、図13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13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レンズ群G1と、第1移動レンズ群である第2レンズ群G2と、開口絞りSと、第2移動レンズ群である第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4とを有している。
第1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レンズL11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。また、表面鏡の反射面は形状可変に構成されており、反射面の形状を変化させることにより合焦動作を行うようになっている。
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2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹負レンズL21と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸正レンズL31と、両凸正レンズL32’と両凹負レンズL33’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4レンズ群G4は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL41”’で構成されている。
【0085】
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1レンズ群G1及び第4レンズ群G4は位置が固定され、第2レンズ群G2は像側に凸状の軌跡で往復移動(即ち、像側へ移動して第1レンズ群G1との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第1レンズ群G1との間隔を縮める)し、第3レンズ群G3は開口絞りSとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、第1レンズ群G1と第4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3レンズ群G3中の両凸正レンズL31の物体側の面、第4レンズ群G4を構成する物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL41”’の物体側の面に設けられている。
【0086】
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。
Figure 0004262439
Figure 0004262439
【0087】
Figure 0004262439
【0088】
Figure 0004262439
【0089】
第5実施例
図18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5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19は第5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。
【0090】
第5実施例の電子撮像装置は、図18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18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レンズ群G1と、第1移動レンズ群である第2レンズ群G2と、開口絞りSと、第2移動レンズ群である第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4とを有している。
第1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レンズL11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。また、表面鏡の反射面は形状可変に構成されており、反射面の形状を変化させることにより合焦動作を行うようになっている。
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2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹負レンズL21と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸正レンズL31と、両凸正レンズL32’と両凹負レンズL33’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4レンズ群G4は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL41で構成されている。
【0091】
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1レンズ群G1及び第4レンズ群G4は位置が固定され、第2レンズ群G2は像側に凸状の軌跡で往復移動(即ち、像側へ移動して第1レンズ群G1との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第1レンズ群G1との間隔を縮める)し、第3レンズ群G3は開口絞りSとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、第1レンズ群G1と第4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3レンズ群G3中の両凸正レンズL31の物体側の面、第4レンズ群G4を構成する物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL41の像側の面に設けられている。
【0092】
次に、第5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。
Figure 0004262439
Figure 0004262439
【0093】
Figure 0004262439
【0094】
Figure 0004262439
【0095】
第6実施例
図20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6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21は第6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。
【0096】
第6実施例の電子撮像装置は、図20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20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レンズ群G1と、第1移動レンズ群である第2レンズ群G2と、開口絞りSと、第2移動レンズ群である第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4とを有している。
第1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レンズL11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。また、表面鏡の反射面は形状可変に構成されており、反射面の形状を変化させることにより合焦動作を行うようになっている。
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2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹負レンズL21と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸正レンズL31と、両凸正レンズL32’と両凹負レンズL33’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4レンズ群G4は、両凸正レンズL41””で構成されている。
【0097】
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1レンズ群G1及び第4レンズ群G4は位置が固定され、第2レンズ群G2は像側に凸状の軌跡で往復移動(即ち、像側へ移動して第1レンズ群G1との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第1レンズ群G1との間隔を縮める)し、第3レンズ群G3は開口絞りSとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、第1レンズ群G1と第4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の物体側の面、第3レンズ群G3中の両凸正レンズL31の両面、第4レンズ群G4を構成する両凸正レンズL41””の像側の面に設けられている。
【0098】
次に、第6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。
Figure 0004262439
Figure 0004262439
【0099】
Figure 0004262439
【0100】
Figure 0004262439
【0101】
第7実施例
図22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7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23は第7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。
【0102】
第7実施例の電子撮像装置は、図22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22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レンズ群G1と、第1移動レンズ群である第2レンズ群G2と、開口絞りSと、第2移動レンズ群である第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4とを有している。
第1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レンズL11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正メニスカスレンズL12’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。また、表面鏡の反射面は形状可変に構成されており、反射面の形状を変化させることにより合焦動作を行うようになっている。
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2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹負レンズL21と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸正レンズL31と、両凸正レンズL32’と両凹負レンズL33’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4レンズ群G4は、物体面側に凹面を向けた正メニスカスレンズL41で構成されている。
【0103】
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1レンズ群G1及び第4レンズ群G4は位置が固定され、第2レンズ群G2は像側に凸状の軌跡で往復移動(即ち、像側へ移動して第1レンズ群G1との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第1レンズ群G1との間隔を縮める)し、第3レンズ群G3は開口絞りSとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、第1レンズ群G1と第4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3レンズ群G3中の両凹負レンズL33’の両面、第4レンズ群G4を構成する物体面側に凹面を向けた正メニスカスレンズL41の像側の面に設けられている。
【0104】
次に、第7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。
Figure 0004262439
Figure 0004262439
【0105】
Figure 0004262439
【0106】
Figure 0004262439
【0107】
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 0004262439
【0108】
Figure 0004262439
【0109】
なお、本発明の各実施例では、いずれも、折り曲げ方向を上述のように電子撮像素子(CCD)の長辺方向(水平方向)としている。垂直方向へ折り曲がるようにしたほうが、折り曲げのためのスペースが少なくて済み小型化には有利であるが、長辺方向への折り曲げに対応できるようにしておけば、長辺、短辺のいずれへの折り曲げにも対応でき、レンズを組み込むカメラデザインの自由度が増して好ましい。
また、上記各実施例では、ローパスフィルタは組み込んでいないが、ローパスフィルタを挿入して構成してもよい。また、電子撮像素子の水平画素ピッチaとしては、上記表以外に1.8から3.5までの値を用いてもよい。
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。また、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。
【0110】
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24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27)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。
【0111】
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。
【0112】
Figure 0004262439
Figure 0004262439
【0113】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図25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26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。
【0114】
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。
【0115】
上記各実施例では、図26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。
【0116】
また、CCDの撮像面I上には、図27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。
【0117】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図27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
【0118】
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。
【0119】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図28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。
【0120】
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。
【0121】
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29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。
【0122】
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3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30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。
【0123】
この具体例を図31に示す。ただし、この図では便宜上、第1レンズ群G1〜第2レンズ群G2は省いて図示してある。第3レンズ群G3と第4レンズ群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30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。
【0124】
また、光量調節手段として、図32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32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。
【0125】
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33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。
【0126】
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。
【0127】
図34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35(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34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。
【0128】
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35(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。
【0129】
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1実施例の第16面に配置される。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。
【0130】
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。
【0131】
次に、本発明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36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。
【0132】
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。
【0133】
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。
【0134】
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。
【0135】
Figure 0004262439
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。
【0136】
自由曲面項は、
Figure 0004262439
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。
【0137】
本実施例の可変形状鏡は、図36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37に示すように、同心分割であってもよいし、図38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36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。
【0138】
図39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36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36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。
【0139】
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。
【0140】
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。
【0141】
なお、図36、図40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。
【0142】
図40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。
【0143】
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40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。
【0144】
図41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。
【0145】
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。
【0146】
この場合、薄膜コイル427の巻密度を、図42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。
【0147】
図43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44は本実施例におけるコイル427の配置を示し、図45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41に示した実施例にも適用することができる。なお、図46は、図41に示した実施例において、コイル427の配置を図45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46に示すように、永久磁石426を放射状に配置すれば、図41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41及び図43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。
【0148】
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40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。
【0149】
図47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、両凸正レンズL12、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4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。
【0150】
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47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。
【0151】
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。
【0152】
図48〜図50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48はデジタルカメラ40の外観を示す前方斜視図、図49は同後方斜視図、図50はデジタルカメラ40の構成を示す断面図である。なお、図50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50中の観察者の眼を上側からみて示してある。
【0153】
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。
【0154】
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。
【0155】
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。
【0156】
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50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。
【0157】
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51〜図53に示す。図51はパソコン300のカバーを開いた前方斜視図、図52はパソコン300の撮影光学系303の断面図、図53は図51の側面図である。
【0158】
図51〜図53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。
【0159】
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。
【0160】
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51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。
【0161】
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54に示す。図54(a)は携帯電話400の正面図、図54(b)は側面図、図54(c)は撮影光学系405の断面図である。
図54(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。
【0162】
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。
【0163】
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。
【0199】
【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】第3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11】第3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12】第3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13】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15】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16】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17】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18】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第5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19】第5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20】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第6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21】第6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22】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第7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23】第7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24】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25】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26】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27】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28】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29】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30】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31】図30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32】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33】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34】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35】 (a)〜(d)は図34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36】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37】図36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38】図36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39】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40】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41】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42】図41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43】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44】図43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45】図43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46】図41に示した実施例において、コイル427の配置を図45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47】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48】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49】図48に示したデジタルカメラ40の後方斜視図である。
【図50】図48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51】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52】図51に示したパソコン300の撮影光学系303の断面図である。
【図53】図51の側面図である。
【図54】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レンズ群
G2 第2レンズ群(第1移動レンズ群)
G3 第3レンズ群(第2移動レンズ群)
G4 第4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レンズ
L12 両凸正レンズ
L21 両凹負レンズ
L22 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
L32 両凹負レンズ
L32’ 両凸正レンズ
L33 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
L33’ 両凹負レンズ
L41 物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
L41’ 両凹負レンズ
L41” 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
L41”’ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
L41”” 両凸正レンズ
L42 両凸正レンズ
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 a zoom lens and an electronic image pickup apparatus having the same, and more particularly to an electronic image pickup apparatus such as a video camera and a digital camera that have been thinned in the depth direction by devising an optical system part such as a zoom lens and the like. The present invention relates to a zoom lens.
[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 such problems of the prior art, and its object is to eliminate the time for starting up the camera (the 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. An object of the present invention is to provide a zoom lens and an electronic imaging apparatus having the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the zoom lens according to the first aspect of the present invention is located closest to the object side, and is fixed on the optical axis at the time of zooming and focusing, and is positioned closest to the image side. Located at least between the most image side lens group that is fixed on the optical axis during focusing operation, and between the most object side lens group and the most image side lens group, and moves on the optical axis during zooming A first moving lens group and a second moving lens group;Consist of,The most object side lens group has a positive refractive power, the first moving lens group has a negative refractive power, the second moving lens group has a positive refractive power, and the most image side lens group has a positive refractive power. AndThe most object side lens group includes, in order from the object side, a negative lens component, a surface mirror having a reflecting surface for bending the optical path, and a positive lens component, and the most image side lens group includes at least one non-lens group. It has a spherical surface and satisfies the following conditional expression.
      0.9 <−f11 / √ (fw · fT) <2.4
      1.6 <f12 / √ (fw · fT) <3.6
  Where f11 is the focal length of the negative lens component in the most object side lens group, f12 is the focal length of the positive lens component in the most object side lens group, and fw is the focal length of the entire system at the wide angle end of the zoom lens. , FT is the focal length of the entire system at the telephoto end of the zoom lens.
[0008]
  Further, the zoom lens according to the second aspect of the invention is in order from the object side.Has positive refractive power,A first lens group that is a fixed most object side lens group at the time of zooming, a second lens group that has a negative refractive power and moves on the optical axis at the time of zooming, and a positive lens A third lens group as a second moving lens group having refractive power and moving on the optical axis at the time of zooming;Has positive refractive power,The most image side lens group arranged closest to the image side,Consist ofThe first lens group includes, in order from the object side, a negative lens component, a surface mirror having a reflecting surface for bending an optical path, and a positive lens component, and the reflecting surface is variable in shape, It satisfies the conditional expression.
      0.9 <−f11 / √ (fw · fT) <2.4
      1.6 <f12 / √ (fw · fT) <3.6
  Where f11 is the focal length of the negative lens component in the most object side lens group, f12 is the focal length of the positive lens component in the most object side lens group, and fw is the focal length of the entire system at the wide angle end of the zoom lens. , FT is the focal length of the entire system at the telephoto end of the zoom lens.
[0009]
  The zoom lens according to the third invention isIn the second invention,When zooming from the wide-angle end to the telephoto end at the time of focusing on an object point at infinity, the second lens group reciprocates on the optical axis along a convex locus on the image side.
[0010]
The zoom lens according to the fourth invention is characterized in that, in any of the first to third inventions, a focusing operation is performed by changing the shape of the reflecting surface.
[0011]
The zoom lens according to the fifth invention is the zoom lens according to any one of the first to fourth inventions, wherein the reflecting surface is formed of a thin film coated with a metal or a dielectric, and the thin film includes a plurality of electrodes. And an arithmetic unit that is connected to a power source via a variable resistor and controls the variable resistance value of the variable resistor, and the shape of the reflecting surface is variable by controlling the distribution of electrostatic force applied to the thin film. It is characterized by comprising.
[0012]
  In the electronic imaging device according to the sixth invention, in any one of the second to fifth inventions, the third lens group includes three lenses, and the three lenses are positive lenses. Consists of a cemented lens component that joins a negative lens and two lens components of a single lens, or a single lens component that consists of three cemented lenses, and zooms from the wide-angle end to the telephoto end. When moving, it moves only to the object side.
  The zoom lens according to the seventh invention is the zoom lens according to any one of the first and second inventions, wherein the negative lens component in the most object side lens group is a negative single lens, and the positive lens component is positive. It is characterized by comprising a single lens.
  Further, in the zoom lens according to the eighth invention, in the third invention, the first lens group has a positive refractive power, and the third lens group moves only to the object side at the time of zooming, The most image side lens group includes an aspherical surface and is fixed at the time of zooming.
  The zoom lens according to the ninth invention is characterized in that, in any one of the second to fourth inventions, the following conditional expression is satisfied.
      0.3 <−βRw <0.8
      0.8 <fRw / √ (fw · fT) <2.0
  Where βRw is the combined magnification after the third lens group at the wide-angle end when focusing on an object point at infinity, and fRw is the combined focal length after the third lens group at the wide-angle end when focusing on an object point at infinity. , Fw is the focal length of the entire system at the wide-angle end of the zoom lens, and fT is the focal length of the entire system at the telephoto end of the zoom lens.
  The zoom lens according to the tenth aspect of the present invention is the zoom lens according to any one of the second to sixth aspects, wherein the third lens group is composed of three lenses, and the three lenses are arranged from the object side. In order, the lens is composed of a single lens and a cemented lens component obtained by cementing a positive lens and a negative lens.
  In the zoom lens according to the eleventh invention, in any one of the second to sixth inventions, the third lens group includes three lenses, and the three lenses are arranged from the object side. It is characterized by comprising a cemented lens component in which a positive lens and a negative lens are cemented in order and a single lens.
  The zoom lens according to the twelfth aspect of the present invention is the zoom lens according to any one of the second to sixth aspects of the present invention, wherein the third lens group includes three lenses, and the three lenses are arranged from the object side. It is characterized by comprising, in order, a three-piece cemented lens component in which a positive lens, a negative lens, and a positive lens are cemented.
  The zoom lens according to the thirteenth aspect of the invention is characterized in that, in the tenth aspect of the invention, the following conditional expression is satisfied.
      0.4 <RC3/ RC1  <0.8
  However, RC3Is the radius of curvature on the optical axis of the most image side surface of the cemented lens component in the third lens group, RC1Is a radius of curvature of the cemented lens component in the third lens group on the optical axis of the most object side surface.
  In the zoom lens according to the fourteenth aspect of the invention, in order from the object side,Has positive refractive power,A first lens group that is a fixed most object side lens group at the time of zooming, a second lens group that has a negative refractive power and moves on the optical axis at the time of zooming, and a positive lens A third lens group as a second moving lens group having refractive power and moving on the optical axis at the time of zooming;Has positive refractive power,The most image side lens group arranged closest to the image side,Consist ofThe first lens group includes, in order from the object side, a negative lens component, a surface mirror having a reflecting surface for bending an optical path, and a positive lens component, and the reflecting surface is variable in shape, The three lens group is composed of three lenses, and the three lenses are composed of a cemented lens component in which a positive lens and a negative lens are cemented in order from the object side, and a single lens. It is characterized by satisfying.
      1.0 <RC3/ RC1  <10
  However, RC3Is the radius of curvature on the optical axis of the most image side surface of the cemented lens component in the third lens group, RC1Is a radius of curvature of the cemented lens component in the third lens group on the optical axis of the most object side surface.
  Moreover, the zoom lens according to the fifteenth aspect of the present invention is in order from the object side.Has positive refractive power,A first lens group that is a fixed most object side lens group at the time of zooming, a second lens group that has a negative refractive power and moves on the optical axis at the time of zooming, and a positive lens A third lens group as a second moving lens group having refractive power and moving on the optical axis at the time of zooming;Has positive refractive power,The most image side lens group arranged closest to the image side,Consist ofThe first lens group includes, in order from the object side, a negative lens component, a surface mirror having a reflecting surface for bending an optical path, and a positive lens component, and the reflecting surface is variable in shape, The three lens group is composed of three lenses, and the three lenses are composed of a three-element cemented lens component in which a positive lens, a negative lens, and a positive lens are cemented in order from the object side. It is characterized by satisfaction.
      −4.0 <(RCF+ RCR) / (RCF-RCR<0
  However, RCFIs the radius of curvature on the optical axis of the surface closest to the object of the three-piece cemented lens component, RCRIs the radius of curvature on the optical axis of the surface closest to the image side of the three-piece cemented lens component.
  The zoom lens according to the sixteenth invention is characterized in that, in any of the twelfth and fifteenth inventions, the following conditional expression is satisfied.
      0.6 <Dc / fw <1.8
  Here, Dc is the distance on the optical axis from the most object side surface to the most image side surface of the three-piece cemented lens component, and fw is the focal length of the entire system at the wide angle end of the zoom lens.
  In the twelfth, fifteenth, or sixteenth invention, the zoom lens according to the seventeenth invention satisfies the following conditional expression.
    0.002 / mm2  <Σ | (1 / Rci) − (1 / Rca) |2  <0.05mm2
  Where Rci is the radius of curvature on the optical axis of the i-th cemented surface from the object side of the three-piece cemented lens component, and Rca is Rca = m / | Σ (1 / Rci) | (i = 1... M) Here, m is 2 of the number of joint surfaces.
  The zoom lens according to the eighteenth aspect of the invention is characterized in that, in any of the twelfth and fifteenth to seventeenth aspects of the invention, the following conditional expression is satisfied.
      5 × 10-Five  <Σ | (1 / νcj + 1) − (1 / νcj) |2  <4 × 10-3
  Where νcj is the Abbe number of the medium with respect to the i-th d-line reference from the object side of the three-piece cemented lens component, j = 1... N−1, where n is three of the number of lenses to be joined. is there.
  The zoom lens according to the nineteenth invention is characterized in that, in any one of the twelfth and fifteenth to eighteenth inventions, the following conditional expression is satisfied.
      0.005 <Σ | ncj + 1−ncj |2  <0.5
  Here, ncj is the refractive index of the medium with respect to the i-th d-line reference from the object side of the three-piece cemented lens component, j = 1... N−1, where n is three of the number of lenses to be joined. is there.
  The zoom lens according to the twentieth invention is characterized in that, in either the first or second invention, the negative lens component of the most object side lens group is an aspherical surface.
  The zoom lens according to the twenty-first aspect of the invention is characterized in that, in the twentieth aspect of the invention, the following conditional expression is satisfied:
      -2.5 <(R1PF+ R1PR) / (R1PF-R1PR<0.6
  However, R1PFIs the radius of curvature on the optical axis of the object side surface of the positive lens component of the most object side lens group, R1PRIs the radius of curvature on the optical axis of the image side surface of the positive lens component of the most object side lens group.
  The zoom lens according to the twenty-second aspect of the invention is characterized in that, in the second aspect of the invention, the second lens group is composed of two lenses of a negative lens and a positive lens in order from the object side. To do.
  The zoom lens according to the twenty-third aspect of the present invention is the zoom lens according to the twenty-second aspect, wherein the second lens group is a cemented lens component composed of a negative lens and a positive lens in order from the object side. It is characterized by being.
  In the zoom lens according to the twenty-fourth aspect of the invention, in order from the object side,Has positive refractive power,A first lens group that is a fixed most object side lens group at the time of zooming, a second lens group that has a negative refractive power and moves on the optical axis at the time of zooming, and a positive lens A third lens group as a second moving lens group having refractive power and moving on the optical axis at the time of zooming;Has positive refractive power,The most image side lens group arranged closest to the image side,Consist ofThe first lens group includes, in order from the object side, a negative lens component, a surface mirror having a reflecting surface for bending an optical path, and a positive lens component, and the reflecting surface is variable in shape, The two lens group is a cemented lens component composed of two lenses of a negative lens and a positive lens in order from the object side, and satisfies the following conditional expression.
      -1.6 <(R2F+ R2R) / (R2F-R2R<0.3
  However, R2FIs the radius of curvature on the optical axis of the most object side surface of the second lens group (junction lens component), R2RIs the radius of curvature on the optical axis of the surface closest to the image side of the second lens group (junction lens component).
  The zoom lens according to the twenty-fifth aspect of the invention is characterized in that, in any of the first to twenty-fourth aspects, the zoom lens satisfies the following conditional expression.
      1.8 <fT / fw
  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.
  An electronic image pickup apparatus according to the twenty-sixth aspect of the invention includes any one of the first to fifth zoom lenses and an electronic image pickup element arranged on the image side thereof.
  The electronic imaging device according to the twenty-seventh aspect of the present invention is the following, in the twenty-sixth aspect of the invention, when the horizontal pixel pitch of the electronic imaging element is a and the open F value at the wide angle end of the zoom lens is F. It satisfies the following conditional expression.
      F ≧ a / (1 μm)
  In the electronic imaging device according to the twenty-eighth aspect of the invention, in the twenty-seventh aspect of the invention, the inner diameter of the aperture stop that determines the open F value is fixed, and the convex surface faces the stop immediately before or after the stop. 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 vertex of the convex surface. .
  The electronic imaging device according to the twenty-ninth aspect of the invention is characterized in that, in the twenty-eighth aspect, the intersection is located within the lens or within the surface apex.
  The electronic imaging apparatus according to the thirtieth aspect of the present invention is the electronic image pickup apparatus according to any of the twenty-seventh to twenty-ninth aspects of the present invention, further comprising transmittance varying means for adjusting the amount of light guided to the electronic imaging element by changing the transmittance. The transmittance varying means is arranged in an optical path in a space different from the space in which the diaphragm is arranged.
  The electronic image pickup apparatus according to the thirty-first invention is the electronic image pickup device according to any one of the twenty-seventh to thirty-third inventions, further comprising a shutter for adjusting a light receiving time of a light beam guided to the electronic image pickup device. It is characterized in that it is arranged in an optical path in a space different from the space in which is arranged.
  The electronic imaging device according to the thirty-second invention is characterized in that, in any of the twenty-sixth to thirty-first inventions, no low-pass filter is arranged in the optical path from the incident surface of the optical system to the imaging surface.
  In the electronic imaging device according to the thirty-third aspect of the invention, in any of the twenty-sixth to thirty-first aspects of the invention, the medium boundary surfaces arranged between the zoom lens and the imaging surface are all substantially flat. There is no spatial frequency conversion effect like an optical low pass filter.
  An electronic imaging apparatus according to the thirty-fourth aspect of the invention is characterized in that, in the twenty-sixth aspect of the invention, the following conditional expression is satisfied:
      1.4 <d / L <3.0
  Where d is an air-converted length measured along the optical axis from the image side apex of the negative lens component to the object side apex of the positive lens component in the most object side lens group, and L is effective imaging of the electronic image sensor. The diagonal length of the region.
  The electronic imaging apparatus according to the thirty-fifth aspect of the invention is characterized in that, in the thirty-fourth aspect of the invention, the negative lens component of the lens unit on the most object side is composed of a negative single lens and satisfies the following conditional expression: To do.
      26 <ν1N
      −0.1 <√ (fw · fT) / f1 <0.6
  Where ν1N is the Abbe number on the d-line basis of the medium of the negative single lens in the most object side lens group, f1 is the focal length of the most object side lens group, and fw is the entire system at the wide angle end of the zoom lens. Is the focal length of the entire system at the telephoto end of the zoom lens.
  An electronic imaging apparatus according to the thirty-sixth aspect of the invention includes any of the tenth or thirteenth zoom lens and an electronic imaging element disposed on the image side thereof, and satisfies the following conditional expression: And
      -0.7 <L / RC2  <0.1
      15 <vCP− ΝCN
  However, L is the diagonal length (mm) of the image sensor. It is assumed that the image sensor is used so that the wide angle end angle of view includes 55 degrees or more. RC2Is the radius of curvature on the optical axis of the cemented surface of the cemented lens component in the third lens group, νCPIs the Abbe number of the positive lens medium of the cemented lens component in the third lens group, νCNIs the Abbe number of the medium of the negative lens in the cemented lens component of the third lens group.
  An electronic image pickup apparatus according to the thirty-seventh aspect of the invention includes any one of the eleventh or fourteenth zoom lens and an electronic image pickup element disposed on the image side thereof, and satisfies the following conditional expression: And
      -1.1 <L / RC2  <0
      15 <vCP  − ΝCN
  However, L is the diagonal length (mm) of the image sensor. It is assumed that the image sensor is used so that the wide angle end angle of view includes 55 degrees or more. RC2Is the radius of curvature on the optical axis of the cemented surface of the cemented lens component in the third lens group, νCPIs the Abbe number of the positive lens medium of the cemented lens component in the third lens group, νCNIs the Abbe number of the medium of the negative lens in the cemented lens component of the third lens group.
  The electronic imaging device according to the thirty-eighth aspect of the invention is the electronic imaging device according to any of the twenty-sixth or thirty-seventh to thirty-seventh aspects, wherein the wide angle end full angle of view of the electronic imaging device is 55 degrees or more. .
Furthermore, the electronic imaging device according to the thirty-ninth aspect of the present invention is characterized in that, in the thirty-eighth aspect, the full angle of view at the wide angle end in the electronic imaging device 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 a lens group closest to the object side (hereinafter referred to as a first lens group), a negative lens component, and a reflecting surface (surface) for bending the optical path in order from the object side. Mirror) and a positive lens component, which are immovable both at the time of zooming and in focus, and the most image side lens group (hereinafter referred to as the final lens group) is an aspherical surface. And the lens is immovable at the time of focusing, and further has another lens group movable between the two groups for zooming. (In this application, the lens component is a lens in which only the lens surface closest to the object side and the lens surface closest to the image side are in contact with the air gap and do not include the air gap therebetween. Unit.)
However, if the first lens group is provided with a reflecting surface (surface mirror) for bending the optical path, the following two problems arise.
First, the entrance pupil is deepened, and each lens element that originally constitutes the first lens group having a large diameter is further enlarged, and the feasibility of optical path bending itself becomes a problem.
Secondly, the combined magnification of each lens group that originally has a zooming function and controls the zooming function on the image side of the first lens group approaches zero, and the zooming ratio becomes low for the amount of movement.
[0015]
First, the conditions for establishing the optical path bending will be described.
If the first lens group is provided with a reflecting surface (surface mirror) for bending the optical path, the entrance pupil position inevitably tends to be deep, and the diameter and size of each optical element constituting the first lens group are enlarged. The optical path bending is difficult to be physically established.
Accordingly, the first lens group includes, in order from the object side, a negative lens having a convex surface directed toward the object side, a reflecting surface (surface mirror) for bending the optical path, and a positive lens, thereby reducing the entrance pupil. To do.
[0016]
Since the negative lens and the positive lens in the first lens group are arranged at a distance from each other while having a strong power of a certain level or more, in order to secure a space for bending the optical path in this way, Each off-axis aberration, such as aberration, astigmatism, and distortion, is inevitably worsened, but this can be corrected by introducing an aspherical surface into the final lens group.
On the other hand, the amount of off-axis aberration correction due to the aspherical surface of the last lens group is quite large, and when this is used for rear focusing, the off-axis aberration varies significantly. Therefore, the final lens group is fixed at the time of focusing, and it is preferable to use another optical element in the system, for example, by controlling the shape of the reflecting surface (surface mirror) for bending the optical path as variable.
[0017]
In order to physically establish the bending, it is preferable to satisfy the following conditional expressions (1) and (2), and further satisfy (3).
0.9 <−f11 / √ (fw · fT) <2.4 (1)
1.6 <f12 / √ (fw · fT) <3.6 (2)
1.4 <d / L <3.0 (3)
Where f11 is the focal length of the negative lens component in the most object side lens group, f12 is the focal length of the positive lens component in the most object side lens group, fw is the focal length of the entire system at the wide angle end of the zoom lens, and fT is the zoom lens. The focal length of the entire system at the telephoto end, d is the air-converted length measured along the optical axis from the image side apex of the negative lens component to the object side apex of the positive lens component in the most object side lens unit, and L is the electron It is the diagonal length of the effective imaging area of an image sensor.
[0018]
In order to physically enable optical path bending by making the entrance pupil shallow, it is preferable to satisfy the conditional expressions (1) and (2) and increase the power of the lens elements on both sides of the first lens group.
If both conditional expressions (1) and (2) exceed the upper limit, the entrance pupil will remain deep, so the diameter and size of each optical element composing the first lens group will be enlarged if a certain angle of view is to be secured. Therefore, the optical path bending is difficult to be physically established.
On the other hand, if the lower limit of conditional expressions (1) and (2) is not reached, the diameter of the positive lens in the first lens group will be enlarged, making it difficult to correct off-axis aberrations such as coma, astigmatism, and distortion. Become.
[0019]
Conditional expression (3) is a conditional expression that defines the length measured along the optical axis necessary for providing a reflecting surface (surface mirror) for bending the optical path.
The value of conditional expression (3) should be as small as possible. However, if the value is below the lower limit, optical path bending will not be established, or the light beam contributing to image formation at the periphery of the screen will not reach the image plane satisfactorily.
On the other hand, if the upper limit value of conditional expression (3) is exceeded, correction of each off-axis aberration becomes difficult as in conditional expressions (1) and (2).
[0020]
It is more preferable that at least one of the following conditional expressions (1 ′), (2 ′), and (3 ′) is satisfied.
1.1 <−f11 / √ (fw · fT) <2.1 (1 ′)
1.8 <f12 / √ (fw · fT) <3.3 (2 ′)
1.5 <d / L <2.7 (3 ′)
Furthermore, it is best to satisfy at least one of the following conditional expressions (1 "), (2"), and (3 ").
1.3 <−f11 / √ (fw · fT) <1.8 (1 ”)
2.0 <f12 / √ (fw · fT) <3.0 (2 ")
1.6 <d / L <2.5 (3 ")
[0021]
Further, as described above, if the negative lens and the positive lens of the first lens group are arranged at a distance from each other while having a strong power of a certain degree or more, the variation amount of the chromatic aberration of magnification due to zooming tends to increase. is there. Therefore, the following conditional expressions (4) and (5) should be satisfied.
26 <ν1N (4)
−0.1 <√ (fw · fT) / f1 <0.6 (5)
Where ν1N is the Abbe number of the negative lens medium on the object side of the first lens group, f1 is the focal length of the first lens group, fw is the focal length of the entire system at the wide angle end of the zoom lens, and fT is the telephoto end of the zoom lens. Is the focal length of the entire system.
[0022]
If the lower limit of conditional expression (4) is not reached, the variation in magnification chromatic aberration during zooming becomes large, which is not preferable. There is no restriction on the upper limit value of conditional expression (4).
If the upper limit value of conditional expression (5) is exceeded, off-axis aberration correction and chromatic aberration correction become difficult. In particular, lateral chromatic aberration may be difficult to correct even if conditional expression (4) is satisfied.
On the other hand, if the lower limit value of conditional expression (5) is not reached, there may be a case where the aberration fluctuation due to the movement of the lens group that moves for zooming becomes large.
[0023]
It is better to satisfy either of the following conditional expressions (4 ′) and (5 ′).
30 <ν1N (4 ')
−0.05 <√ (fw · fT) / f1 <0.4 (5 ′)
Furthermore, it is best to satisfy one of the following conditional expressions (4 ") and (5").
33 <ν1N (4 ")
0 <√ (fw · fT) / f1 <0.2 (5 ")
[0024]
Next, a zooming and focusing method of a zoom lens having a reflecting surface (surface mirror) for bending the optical path will be described. As the scaling method, the following three methods are conceivable.
(1) In order from the object side, the first lens group that has a negative refractive power and includes a reflecting surface (surface mirror) and does not move, and the object side that has a positive refractive power and changes magnification from the wide-angle end to the telephoto end. A zoom system comprising a second lens group that moves only to the third lens group, a third lens group that moves differently from the second lens group during zooming, and a final lens group that has an aspherical surface and does not move.
(2) In order from the object side, the first lens unit having positive refractive power and including a reflecting surface (surface mirror) and not moving, and the image side at the time of zooming from the wide angle end to the telephoto end with negative refractive power A zoom system comprising a second lens group that moves only to the third lens group, a third lens group that moves only in the direction opposite to the second lens group during zooming, and a final lens group.
(3) In order from the object side, the first lens group having positive refractive power and including a reflecting surface (surface mirror) and not moving, and the image side at the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end with negative refractive power A second lens group that moves back and forth convexly, a third lens group that has positive refractive power and moves only to the object side upon zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and a stationary final lens that has an aspheric surface A zoom system consisting of groups.
[0025]
First, the method (1) has a drawback that it is difficult to apply power to the third lens group because of securing a zoom ratio, and the amount of movement becomes too large and the inclination of the cam tends to increase. Therefore, in the present invention, the above method (2) or (3) is adopted.
Next, in the above method (2), the power of the negative lens on the object side of the first lens group is weak, or the power of the positive lens on the image side of the first lens group is too strong. There are difficulties in reducing the depth, correcting off-axis aberrations, correcting lateral chromatic aberration, and the like.
On the other hand, in the method (3), there is no problem in aberration correction, zoom movement, and size, except when it is necessary to secure a space for moving the second lens group for focusing.
Therefore, in the present invention, the above method (3) is adopted. Thereby, the focus can be controlled by controlling the shape of the reflecting surface (surface mirror) for bending the optical path as variable.
[0026]
Furthermore, the following conditional expressions (6) and (7) should be satisfied.
0.3 <−βRw <0.8 (6)
0.8 <fRw / √ (fw · fT) <2.0 (7)
Where βRw is the combined magnification after the third lens group at the wide-angle end when focusing on an object point at infinity, fRw is the combined focal length after the third lens group at the wide-angle end when focusing on an object point at infinity, fw Is the focal length of the entire system at the wide-angle end of the zoom lens, and fT is the focal length of the entire system at the telephoto end of the zoom lens.
[0027]
If the lower limit of conditional expression (6) is not reached, a sufficiently high zoom ratio cannot be obtained in the entire zoom lens system, or the moving space becomes too large and the size becomes enlarged.
On the other hand, exceeding the upper limit of conditional expression (6) is rare in theory, but still requires a lot of moving space.
If the lower limit of conditional expression (7) is not reached, the zooming efficiency will deteriorate due to a decrease in the combination magnification after the third lens group.
On the other hand, if the upper limit value of conditional expression (7) is exceeded, the zooming efficiency deteriorates due to an increase in the combined focal length after the third lens group.
[0028]
It is better to satisfy either of the following conditional expressions (6 ′) and (7 ′).
0.35 <−βRw <0.75 (6 ′)
1.0 <fRw / √ (fw · fT) <1.8 (7 ′)
Furthermore, it is best to satisfy one of the following conditional expressions (6 ") and (7").
0.4 <−βRw <0.7 (6 ")
1.2 <fRw / √ (fw · fT) <1.6 (7 ")
[0029]
Note that focusing in the zoom lens of the present invention may be performed by moving any lens group in the normal zoom lens, but in order to reduce the driving amount of the lens group in the zoom lens barrel and reduce the size. In addition, focusing may be performed by variably controlling the shape of the reflecting surface of the first lens 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.
[0030]
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.
Therefore, in order to make the camera thinner, the horizontal pixel pitch a (μm) of the electronic image pickup element 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.
[0031]
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.
[0032]
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.
[0033]
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.
[0034]
Next, a method for satisfactorily securing variable magnification and correcting aberration will be described.
It is the configuration of the third lens group that is deeply involved in both of these. Although it is advantageous to increase the number of components, there is a problem in achieving the maximum purpose of downsizing. For this reason, it is important to configure with as few sheets as possible. Since the third lens group has a zooming function, it moves only to the object side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, but it is necessary to configure the third lens group for aberration correction. The total number of lenses is three, including one positive lens and one negative lens. However, the decentering sensitivity of the negative lens (the amount of increase in aberration with respect to the unit decentering amount) is large. For this reason, it is preferable to join the negative lens with any positive lens in the third lens group.
Therefore, the configuration in the third lens group is
A. In order from the object side, single lens and cemented lens components of positive lens and negative lens
B. In order from the object side, a cemented lens component of a positive lens and a negative lens, and a single lens
C. In order from the object side, three-piece cemented lens component of positive lens, negative lens, and positive lens
There are three ways.
[0035]
In order to keep the movement space of the second lens group and the third lens group that move during zooming small, it is preferable that the magnification of the third lens group be −1 at the intermediate focal length. However, if the first lens group of the present invention is configured as described above, the image point by the system before the third lens group, that is, the object point with respect to the third lens group is inevitably farther from the object side than the normal, so The magnification of the lens group is close to zero, and a large movement space is required.
[0036]
However, when the third lens group is configured as A, the front principal point of the third lens group is located closer to the object side, so that there is an advantage that the disadvantage can be eliminated. Similarly, since the rear principal point is also located closer to the object side, there is no wasted space after the third lens group. Therefore, it is effective for shortening the length after the optical path bending portion.
On the other hand, when the third lens group is configured as A, the exit pupil position tends to be close, and the amount of change in the F value due to zooming is large, making it more susceptible to diffraction at the telephoto end. There is a drawback.
Therefore, when the third lens group is configured as in A above, it is suitable for using a slightly larger image pickup element in addition to being easily reduced in size.
[0037]
On the other hand, when the third lens group is configured as B or C, the opposite is the case, but the length is longer than when the third lens group is configured as A, but the exit pupil position or the F value at the time of zooming. Since it is advantageous in terms of change, a smaller image sensor is suitable.
[0038]
When the third lens group is configured as A, the following conditional expression (8A) is satisfied. When the third lens group is configured as B, the following conditional expression (8B) is satisfied. It is good to satisfy.
0.4 <RC3/ RC1  <0.8… (8A)
1.0 <RC3/ RC1  <10 ... (8B)
However, RC3Is the radius of curvature on the optical axis of the surface closest to the image side of the cemented lens component in the third lens group, RC1Is the radius of curvature on the optical axis of the most object side surface of the cemented lens component in the third lens group.
[0039]
Exceeding the upper limit values of the conditional expressions (8A) and (8B) is advantageous for correcting spherical aberration, coma aberration, and astigmatism of the entire system aberration, but has little effect of reducing the eccentric sensitivity due to the joint.
On the other hand, if the lower limit value of conditional expressions (8A) and (8B) is not reached, correction of spherical aberration, coma aberration, and astigmatism of the total system aberration tends to be difficult.
When the third lens group is configured as A, the following conditional expression (8′A) is satisfied, and when the third lens group is configured as B, the following conditional expression ( It is even better if 8'B) is satisfied.
0.45 <RC3/ RC1  <0.7 (8'A)
1.5 <RC3/ RC1  <8… (8'B)
Further, when the third lens group is configured as A, the following conditional expression (8 "A) is satisfied, and when the third lens group is configured as B, the following conditional expression ( It is best to satisfy 8 "B).
0.5 <RC3/ RC1  <0.6 (8 "A)
2 <RC3/ RC1  <6 ... (8 "B)
[0040]
Further, regarding chromatic aberration correction, the following conditional expressions (9A) and (10A) (when the third lens group is configured as A), or conditional expressions (9B) and (10B) (and above, It is preferable that the three lens groups are configured as shown in B above.
-0.7 <L / RC2  <0.1 (9A)
15 <vCP  −νCN                              … (10A)
-1.1 <L / RC2  <0 (9B)
15 <vCP  −νCN                              … (10B)
However, L is the diagonal length (mm) of the image sensor to be used. It is assumed that the image sensor is used so that the wide angle end angle of view includes 55 degrees or more. RC2Is the radius of curvature on the optical axis of the cemented surface of the cemented lens component in the third lens group, νCPIs the Abbe number of the medium of the positive lens of the cemented lens component in the third lens group, νCNIs the Abbe number of the medium of the negative lens in the cemented lens component of the third lens group.
[0041]
If the lower limit of conditional expressions (9A) and (9B) is not reached, it is advantageous for correction of axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration, but chromatic aberration of spherical aberration is likely to occur, and in particular, spherical aberration at the reference wavelength is good. Even if it can be corrected, the short wavelength spherical aberration is overcorrected and causes color blur in the image.
On the other hand, if the upper limit value of (9A) and (9B) is exceeded, the axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration are likely to be undercorrected or undercorrected due to short wavelength spherical aberration.
If the lower limit value of conditional expressions (10A) and (10B) is not reached, axial chromatic aberration tends to be undercorrected.
On the other hand, there is no combination of media exceeding the upper limit values of conditional expressions (10A) and (10B) in nature.
[0042]
When the third lens group is configured as A described above, at least one of the following conditional expressions (9′A) and (10′A) is satisfied, or the third lens group is configured as B In such a configuration, it is more preferable that at least one of the following conditional expressions (9′B) and (10′B) is satisfied.
-0.6 <L / RC2  <0.0 (9'A)
20 <νCP  −νCN                              … (10'A)
-0.9 <L / RC2  <-0.2 (9'B)
20 <νCP  −νCN                              … (10'B)
[0043]
Further, when the third lens group is configured as A described above, at least one of the following conditional expressions (9 "A) and (10" A) is satisfied, or the third lens group is set as B: In such a configuration, it is best to satisfy at least one of the following conditional expressions (9 "B) and (10" B).
-0.5 <L / RC2  <-0.1 (9 "A)
25 <νCP  −νCN                              … (10 "A)
-0.7 <L / RC2  <-0.3 (9 "B)
25 <νCP  −νCN                              … (10 "B)
For conditional expressions (10A), (10'A), (10 "A), (10B), (10'B), (10" 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]
On the other hand, when the third lens group is configured as C, it is preferable to satisfy any one or more of the following conditional expressions (11) to (15).
−4.0 <(RCF+ RCR) / (RCF-RCR<0 (11)
However, RCFIs the radius of curvature on the optical axis of the surface closest to the object side of the three-piece cemented lens component, RCRIs the radius of curvature on the optical axis of the most image-side surface of the three-piece cemented lens component.
0.6 <Dc / fw <1.8 (12)
Here, Dc is the distance on the optical axis from the most object side surface to the most image side surface of the three-piece cemented lens component, and fw is the focal length of the entire system at the wide angle end of the zoom lens.
0.002 / mm2<Σ | (1 / Rci) − (1 / Rca) |2<0.05 / mm2…(13)
However, Rci is the radius of curvature on the optical axis of the i-th cemented surface from the object side of the triplet cemented lens component, and Rca is Rca = m / | Σ (1 / Rci) | (i = 1... M) Here, m is 2 of the number of joint surfaces.
5 × 10-Five<Σ | (1 / νcj + 1) − (1 / νcj) |2<4x10-3…(14)
Here, νcj is the Abbe number of the medium on the i-th d-line basis from the object side of the three-piece cemented lens component, j = 1... N−1, where n is three of the number of lenses to be joined. .
0.005 <Σ | ncj + 1−ncj |2<0.5
Here, ncj is the refractive index of the medium with respect to the i-th d-line reference from the object side of the three-piece cemented lens component, j = 1... N−1, where n is three of the number of lenses to be joined. .
[0045]
Conditional expression (11) is a conditional expression that defines the shape factor of a cemented lens component having m (m ≧ 2) cemented surfaces in a lens group that moves upon zooming.
If the lower limit of conditional expression (11) is not reached, it becomes difficult to ensure a zoom ratio or shorten the total length in use (this is related to the volume when retracted).
On the other hand, if the upper limit value of conditional expression (11) is exceeded, it will be difficult to correct spherical aberration and coma aberration even if an aspheric surface is introduced.
[0046]
Conditional expression (12) is the optical axis between the most object-side surface and the most image-side surface of the cemented lens component having m (m ≧ 2) cemented surfaces in the lens group that moves upon zooming. It is a conditional expression that defines the above distance (thickness).
If the upper limit of conditional expression (12) is exceeded, the thickness of the entire system when retracted will not be reduced.
On the other hand, if the lower limit of conditional expression (12) is not reached, the radius of curvature of each joint surface cannot be reduced, and the effect of joining (correction of chromatic aberration, etc.) cannot be exhibited.
[0047]
Conditional expression (13) is a conditional expression for each joint surface to exhibit an aberration correction effect.
Exceeding the upper limit value of conditional expression (13) is advantageous for aberration correction, but tends to exceed the upper limit value of conditional expression (12).
On the other hand, if the lower limit of conditional expression (13) is not reached, it is advantageous to make the lens system thinner, but it is not preferable because the aberration correction effects cancel each other out.
[0048]
Conditional expression (14) is a conditional expression that regulates chromatic aberration correction of a cemented lens component having m (m ≧ 2) cemented surfaces in a lens group that moves upon zooming.
If the lower limit of conditional expression (14) is not reached, chromatic aberration correction is insufficient.
On the other hand, if the upper limit value of conditional expression (14) is exceeded, chromatic aberration correction may become excessive.
[0049]
Conditional expression (15) is a conditional expression that prescribes spherical aberration, coma aberration, and field curvature correction of a cemented lens component having m (m ≧ 2) cemented surfaces in a lens group that moves upon zooming. is there.
If the lower limit of conditional expression (15) is not reached, spherical aberration and coma aberration correction is insufficient, and the Petzval sum tends to be a large negative value.
On the other hand, if the upper limit of conditional expression (15) is exceeded, high-order components of spherical aberration and coma are likely to occur, and the Petzval sum tends to be a large positive value.
Conditional expressions (14) and (15) are conditional expressions that define the case where the positive lens has a lower refractive index and a higher Abbe number than the negative lens.
[0050]
Further, if each of the conditional expressions (11) to (15) is further limited to the following conditional expressions (11 ′) to (15 ′), it is possible to further reduce the thickness and improve the performance.
-3.0 <(RCF+ RCR) / (RCF-RCR<−0.3… (11 ')
0.8 <Dc / fw <1.6 (12 ')
0.004 / mm2<Σ | (1 / Rci) − (1 / Rca) |2<0.04 / mm2…(13')
1 × 10-Four<Σ | (1 / νcj + 1) − (1 / νcj) |2<3 × 10-3…(14')
0.01 <Σ | ncj + 1−ncj |2  <0.4 (15 ')
[0051]
If each of the conditional expressions (11) to (15) is further limited to the following conditional expressions (11 ") to (15"), the thinnest and higher performance can be achieved.
-2.0 <(RCF+ RCR) / (RCF-RCR) <-0.5 ... (11 ")
1.0 <Dc / fw <1.4 (12 ")
0.006 / mm2<Σ | (1 / Rci) − (1 / Rca) |2<0.03 / mm2…(13")
2 × 10-Four<Σ | (1 / νcj + 1) − (1 / νcj) |2<2 × 10-3…(14")
0.02 <Σ | ncj + 1−ncj |2  <0.3 (15 ")
[0052]
Furthermore, in the zoom lens of the present invention, it is preferable to introduce an aspherical surface to the object side negative lens in the first lens group.
Further, it is preferable that the image side positive lens in the first lens group satisfies the following conditional expression (16).
-2.5 <(R1PF+ R1PR) / (R1PF-R1PR<0.6 ... (16)
However, R1PFIs the radius of curvature of the positive lens component of the most object side lens group on the optical axis of the object side surface, R1PRIs the radius of curvature on the optical axis of the image side surface of the positive lens component of the most object side lens group.
[0053]
If the upper limit of conditional expression (16) is exceeded, high-order lateral chromatic aberration tends to occur.
On the other hand, if the lower limit of conditional expression (16) is not reached, the entrance pupil tends to be deep.
It is better to satisfy the following conditional expression (16 ′).
-2 <(R1PF+ R1PR) / (R1PF-R1PR<0.2 ... (16 ')
Furthermore, it is best to satisfy the following conditional expression (16 ").
-1.5 <(R1PF+ R1PR) / (R1PF-R1PR<-0.2 ... (16 ")
[0054]
Further, regarding the second lens group, since the focal length is long, the configuration of two lenses of a negative lens and a positive lens in order from the object side is sufficient. Furthermore, joining is preferable because it can reduce the eccentric sensitivity. The cemented lens component preferably satisfies the following conditional expression (17).
-1.6 <(R2F+ R2R) / (R2F-R2R<0.3 ... (17)
However, R2FIs the radius of curvature of the second lens group (junction lens component) on the optical axis of the surface closest to the object side, R2RIs the radius of curvature on the optical axis of the surface closest to the image side of the second lens group (junction lens component).
[0055]
If the upper limit of conditional expression (17) is exceeded, the entrance pupil tends to be deep.
On the other hand, if the lower limit of conditional expression (17) is not reached, various off-axis aberrations are likely to occur.
It is better to satisfy the following conditional expression (17 ′).
-1.2 <(R2F+ R2R) / (R2F-R2R<0.1 ... (17 ')
Furthermore, it is best to satisfy the following conditional expression (17 ").
-0.8 <(R2F+ R2R) / (R2F-R2R) <-0.1 ... (17 ")
[0056]
The zoom lens used in the present invention preferably satisfies the following conditional expression (18).
1.8 <fT / fw (18)
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 (18) 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. .
[0057]
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.
[0058]
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.
Consider replacing the infrared absorption filter with a thin coating to shorten or thin the optical system. Then, of course, it becomes thinner by that amount, but there is a secondary 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 sensor behind the zoom lens system, the absorption type 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.
[0059]
That is, it is desirable to satisfy the following conditional expressions (19) and (20).
τ600 / τ550 ≧ 0.8 (19)
τ700 / τ550 ≦ 0.08 (20)
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 (19 ′) and (20 ′).
τ600 / τ550 ≧ 0.85 (19 ')
τ700 / τ550 ≦ 0.05 (20 ′)
Furthermore, it is best to satisfy the following conditional expressions (19 ") and (20").
τ600 / τ550 ≧ 0.9 (19 ")
τ700 / τ550 ≦ 0.03 (20 ")
[0060]
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 the wavelength 400 nm to the transmittance (τ550) at the wavelength 550 nm is less than 0.08, and the transmittance (τ440) at the wavelength 440 nm to the transmittance (τ550) at the wavelength 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) and noise such as color bleeding is significantly reduced. Is done.
[0061]
That is, it is desirable to satisfy the following conditional expressions (21) and (22).
τ400 / τ550 ≦ 0.08 (21)
τ440 / τ550 ≧ 0.4 (22)
It is even better if the following conditional expressions (21 ′) and (22 ′) are satisfied.
τ400 / τ550 ≦ 0.06 (21 ')
τ440 / τ550 ≧ 0.5 (22 ')
Furthermore, it is best to satisfy the following conditional expressions (21 ") and (22").
τ400 / τ550 ≦ 0.04 (21 ")
τ440 / τ550 ≧ 0.6 (22 ")
These filters are preferably installed between the imaging optical system and the image sensor.
[0062]
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.
[0063]
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.
[0064]
【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, where (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 embodiment 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.
[0065]
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 includes, in order from the object side, a first lens group G1, a second lens group G2 that is a first moving lens group, an aperture stop S, a third lens group G3 that is a second moving lens group, 4 lens group G4.
The first lens group G1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L1 having a convex surface directed toward the object side.1A reflective optical element R1 having a reflective surface for bending the optical path, and a biconvex positive lens L12It consists of and.
The reflective optical element R1 is configured as a surface mirror that bends the optical path by 90 °. Further, the reflecting surface of the surface mirror is configured to be variable in shape, and a focusing operation is performed by changing the shape of the reflecting surface.
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 second lens group G2 includes a biconcave negative lens L2 in order from the object side.1Positive meniscus lens L2 with a convex surface facing the object side2And has a negative refractive power as a whole.
The third lens group G3 includes a biconvex positive lens L3 in order from the object side.1And biconcave negative lens L32A positive meniscus lens L3 having a convex surface facing the object sideThreeAnd has a positive refractive power as a whole.
The fourth lens group G4 includes, in order from the object side, a positive meniscus lens L4 having a concave surface directed toward the object side.1It consists of
[0066]
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are fixed, and the second lens group G2 is reciprocally moved along a locus convex toward the image side (that is, After moving to the image side to temporarily widen the distance from the first lens group G1, the distance to the first lens group G1 is reduced while moving to the object side). It moves only to the side.
The positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are also fixed during the focusing operation.
The aspherical surface is a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side in the first lens group G1.1Positive-side meniscus lens L3 having a convex surface facing the object side in the third lens group G3ThreePositive meniscus lens L4 with the concave surface facing the object side constituting the fourth lens group G41On the image side surface.
[0067]
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 total focal length, 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 reflective optical element having a reflective surface for bending the optical path, a prism having a refractive index of 1 is assumed, and its entrance surface and exit surface are designed.
[0068]
Figure 0004262439
Figure 0004262439
[0069]
Figure 0004262439
[0070]
Figure 0004262439
[0071]
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 infinity at the wide angle. 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, where (a) is a wide angle end, (b) is an intermediate, and (c) is The state at the telephoto end is shown.
[0072]
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 includes, in order from the object side, a first lens group G1, a second lens group G2 that is a first moving lens group, an aperture stop S, a third lens group G3 that is a second moving lens group, 4 lens group G4.
The first lens group G1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L1 having a convex surface directed toward the object side.1A reflective optical element R1 having a reflective surface for bending the optical path, and a biconvex positive lens L12It consists of and.
The reflective optical element R1 is configured as a surface mirror that bends the optical path by 90 °. Further, the reflecting surface of the surface mirror is configured to be variable in shape, and a focusing operation is performed by changing the shape of the reflecting surface.
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 second lens group G2 includes a biconcave negative lens L2 in order from the object side.1Positive meniscus lens L2 with a convex surface facing the object side2And has a negative refractive power as a whole.
The third lens group G3 includes a biconvex positive lens L3 in order from the object side.1And biconcave negative lens L32A positive meniscus lens L3 having a convex surface facing the object sideThreeAnd has a positive refractive power as a whole.
The fourth lens group G4 includes a biconcave negative lens L4 in order from the object side.1'And biconvex positive lens L42And a cemented lens.
[0073]
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are fixed, and the second lens group G2 is reciprocally moved along a locus convex toward the image side (that is, After moving to the image side to temporarily widen the distance from the first lens group G1, the distance to the first lens group G1 is reduced while moving to the object side). It moves only to the side.
The positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are also fixed during the focusing operation.
The aspherical surface is a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side in the first lens group G1.1Positive-side meniscus lens L3 having a convex surface facing the object side in the third lens group G3ThreeAnd a biconvex positive lens L4 in the fourth lens group G4.2On the image side surface.
[0074]
Next, numerical data of optical members constituting the zoom lens of the second embodiment are shown.
Figure 0004262439
Figure 0004262439
[0075]
Figure 0004262439
[0076]
Figure 0004262439
[0077]
Third embodiment
FIG. 8 is a cross-sectional view along the optical axis showing an 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. 10 to 12 are diagrams showing spherical aberration, astigmatism, distortion aberration, and chromatic aberration of magnification when the zoom lens according to the third example is focused on an object point at infinity, FIG. 10 is a wide-angle end, and FIG. In the middle, FIG. 12 shows a state at the telephoto end.
[0078]
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 includes, in order from the object side, a first lens group G1, a second lens group G2 that is a first moving lens group, an aperture stop S, a third lens group G3 that is a second moving lens group, 4 lens group G4.
The first lens group G1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L1 having a convex surface directed toward the object side.1A reflective optical element R1 having a reflective surface for bending the optical path, and a biconvex positive lens L12It consists of and.
The reflective optical element R1 is configured as a surface mirror that bends the optical path by 90 °. Further, the reflecting surface of the surface mirror is configured to be variable in shape, and a focusing operation is performed by changing the shape of the reflecting surface.
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 second lens group G2 includes a biconcave negative lens L2 in order from the object side.1Positive meniscus lens L2 with a convex surface facing the object side2And has a negative refractive power as a whole.
The third lens group G3 includes a biconvex positive lens L3 in order from the object side.1And biconcave negative lens L32Positive meniscus lens L3 with a convex surface facing the object sideThreeAnd has a positive refractive power as a whole.
The fourth lens group G4 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L4 having a convex surface directed toward the object side.1"And biconvex positive lens L42And a cemented lens.
[0079]
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are fixed, and the second lens group G2 is reciprocally moved along a locus convex toward the image side (that is, After moving to the image side to temporarily widen the distance from the first lens group G1, the distance to the first lens group G1 is reduced while moving to the object side). It moves only to the side.
The positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are also fixed during the focusing operation.
The aspherical surface is a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side in the first lens group G1.1Image-side surface of the lens, a biconvex positive lens L3 in the third lens group G31Positive meniscus lens L3 having a convex surface facing the object sideThreeSurface on the image side, a biconvex positive lens L4 in the fourth lens group G42On the image side surface.
[0080]
Next, numerical data of optical members constituting the zoom lens of the third example are shown.
Figure 0004262439
Figure 0004262439
[0081]
Figure 0004262439
[0082]
Figure 0004262439
[0083]
Fourth embodiment
FIG. 13 is a cross-sectional view along the optical axis showing an optical configuration according to a 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. 14 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. 15 to 17 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. 15 is a wide angle end, and FIG. In the middle, FIG. 17 shows a state at the telephoto end.
[0084]
As shown in FIG. 13, 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. 13, 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 includes, in order from the object side, a first lens group G1, a second lens group G2 that is a first moving lens group, an aperture stop S, a third lens group G3 that is a second moving lens group, 4 lens group G4.
The first lens group G1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L1 having a convex surface directed toward the object side.1A reflective optical element R1 having a reflective surface for bending the optical path, and a biconvex positive lens L12It consists of and.
The reflective optical element R1 is configured as a surface mirror that bends the optical path by 90 °. Further, the reflecting surface of the surface mirror is configured to be variable in shape, and a focusing operation is performed by changing the shape of the reflecting surface.
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 second lens group G2 includes a biconcave negative lens L2 in order from the object side.1Positive meniscus lens L2 with a convex surface facing the object side2And has a negative refractive power as a whole.
The third lens group G3 includes a biconvex positive lens L3 in order from the object side.1And a biconvex positive lens L32'And biconcave negative lens L3ThreeIt has a positive refractive power as a whole.
The fourth lens group G4 includes a positive meniscus lens L4 having a convex surface directed toward the object side.1"".
[0085]
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are fixed, and the second lens group G2 is reciprocally moved along a locus convex toward the image side (that is, After moving to the image side to temporarily widen the distance from the first lens group G1, the distance to the first lens group G1 is reduced while moving to the object side). It moves only to the side.
The positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are also fixed during the focusing operation.
The aspherical surface is a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side in the first lens group G1.1Image-side surface of the lens, a biconvex positive lens L3 in the third lens group G31Positive meniscus lens L4 having a convex surface directed toward the object side constituting the fourth lens group G41"'Is provided on the object side surface.
[0086]
Next, numerical data of optical members constituting the zoom lens of the fourth example are shown.
Figure 0004262439
Figure 0004262439
[0087]
Figure 0004262439
[0088]
Figure 0004262439
[0089]
Example 5
FIG. 18 is a cross-sectional view along the optical axis showing an optical configuration according to the fifth 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 at the time of focusing on an object point at infinity at the wide angle. Yes. FIG. 19 is a cross-sectional view along the optical axis showing the optical configuration of the zoom lens according to the fifth example when focusing on an object point at infinity. (A) is a wide angle end, (b) is an intermediate, and (c) The state at the telephoto end is shown.
[0090]
As shown in FIG. 18, the electronic image pickup apparatus of the fifth embodiment has a zoom lens and a CCD as an electronic image pickup element in order from the object side. In FIG. 18, 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 includes, in order from the object side, a first lens group G1, a second lens group G2 that is a first moving lens group, an aperture stop S, a third lens group G3 that is a second moving lens group, 4 lens group G4.
The first lens group G1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L1 having a convex surface directed toward the object side.1A reflective optical element R1 having a reflective surface for bending the optical path, and a biconvex positive lens L12It consists of and.
The reflective optical element R1 is configured as a surface mirror that bends the optical path by 90 °. Further, the reflecting surface of the surface mirror is configured to be variable in shape, and a focusing operation is performed by changing the shape of the reflecting surface.
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 second lens group G2 includes a biconcave negative lens L2 in order from the object side.1Positive meniscus lens L2 with a convex surface facing the object side2And has a negative refractive power as a whole.
The third lens group G3 includes a biconvex positive lens L3 in order from the object side.1And a biconvex positive lens L32'And biconcave negative lens L3ThreeIt has a positive refractive power as a whole.
The fourth lens group G4 includes a positive meniscus lens L4 having a concave surface directed toward the object side.1It consists of
[0091]
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are fixed, and the second lens group G2 is reciprocally moved along a locus convex toward the image side (that is, After moving to the image side to temporarily widen the distance from the first lens group G1, the distance to the first lens group G1 is reduced while moving to the object side). It moves only to the side.
The positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are also fixed during the focusing operation.
The aspherical surface is a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side in the first lens group G1.1Image-side surface of the lens, a biconvex positive lens L3 in the third lens group G31Positive meniscus lens L4 having a concave surface facing the object side of the fourth lens group G41On the image side surface.
[0092]
Next, numerical data of optical members constituting the zoom lens of the fifth example are shown.
Figure 0004262439
Figure 0004262439
[0093]
Figure 0004262439
[0094]
Figure 0004262439
[0095]
Sixth embodiment
FIG. 20 is a sectional view along an optical axis showing an optical configuration according to a sixth 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. 21 is a cross-sectional view along the optical axis showing the optical configuration of the zoom lens according to the sixth example when focusing on an object point at infinity. (A) is a wide angle end, (b) is an intermediate, and (c) The state at the telephoto end is shown.
[0096]
As shown in FIG. 20, the electronic image pickup apparatus of the sixth embodiment has a zoom lens and a CCD as an electronic image pickup element in order from the object side. In FIG. 20, 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 includes, in order from the object side, a first lens group G1, a second lens group G2 that is a first moving lens group, an aperture stop S, a third lens group G3 that is a second moving lens group, 4 lens group G4.
The first lens group G1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L1 having a convex surface directed toward the object side.1A reflective optical element R1 having a reflective surface for bending the optical path, and a biconvex positive lens L12It consists of and.
The reflective optical element R1 is configured as a surface mirror that bends the optical path by 90 °. Further, the reflecting surface of the surface mirror is configured to be variable in shape, and a focusing operation is performed by changing the shape of the reflecting surface.
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 second lens group G2 includes a biconcave negative lens L2 in order from the object side.1Positive meniscus lens L2 with a convex surface facing the object side2And has a negative refractive power as a whole.
The third lens group G3 includes a biconvex positive lens L3 in order from the object side.1And a biconvex positive lens L32'And biconcave negative lens L3ThreeIt has a positive refractive power as a whole.
The fourth lens group G4 includes a biconvex positive lens L4.1It consists of “”.
[0097]
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are fixed, and the second lens group G2 is reciprocally moved along a locus convex toward the image side (that is, After moving to the image side to temporarily widen the distance from the first lens group G1, the distance to the first lens group G1 is reduced while moving to the object side). It moves only to the side.
The positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are also fixed during the focusing operation.
The aspherical surface is a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side in the first lens group G1.1Surface on the object side, a biconvex positive lens L3 in the third lens group G31Biconvex positive lens L4 constituting the fourth lens group G41“” Is provided on the image side surface.
[0098]
Next, numerical data of optical members constituting the zoom lens of the sixth example are shown.
Figure 0004262439
Figure 0004262439
[0099]
Figure 0004262439
[0100]
Figure 0004262439
[0101]
Example 7
FIG. 22 is a sectional view along an optical axis showing an optical configuration according to a seventh 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. 23 is a cross-sectional view along the optical axis showing the optical configuration of the zoom lens according to the seventh example when focusing on an object point at infinity, where (a) is the wide-angle end, (b) is the middle, and (c) is The state at the telephoto end is shown.
[0102]
As shown in FIG. 22, the electronic image pickup apparatus of the seventh embodiment has a zoom lens and a CCD as an electronic image pickup element in order from the object side. In FIG. 22, 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 includes, in order from the object side, a first lens group G1, a second lens group G2 that is a first moving lens group, an aperture stop S, a third lens group G3 that is a second moving lens group, 4 lens group G4.
The first lens group G1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L1 having a convex surface directed toward the object side.1A reflective optical element R1 having a reflecting surface for bending the optical path, and a positive meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side2′.
The reflective optical element R1 is configured as a surface mirror that bends the optical path by 90 °. Further, the reflecting surface of the surface mirror is configured to be variable in shape, and a focusing operation is performed by changing the shape of the reflecting surface.
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 second lens group G2 includes a biconcave negative lens L2 in order from the object side.1Positive meniscus lens L2 with a convex surface facing the object side2And has a negative refractive power as a whole.
The third lens group G3 includes a biconvex positive lens L3 in order from the object side.1And a biconvex positive lens L32'And biconcave negative lens L3ThreeIt has a positive refractive power as a whole.
The fourth lens group G4 includes a positive meniscus lens L4 having a concave surface directed toward the object surface side.1It consists of
[0103]
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are fixed, and the second lens group G2 is reciprocally moved along a locus convex toward the image side (that is, After moving to the image side to temporarily widen the distance from the first lens group G1, the distance to the first lens group G1 is reduced while moving to the object side). It moves only to the side.
The positions of the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are also fixed during the focusing operation.
The aspherical surface is a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side in the first lens group G1.1Image-side surface of the lens, a biconcave negative lens L3 in the third lens group G3Three'And a positive meniscus lens L4 with a concave surface facing the object surface constituting the fourth lens group G41On the image side surface.
[0104]
Next, numerical data of optical members constituting the zoom lens of the seventh example are shown.
Figure 0004262439
Figure 0004262439
[0105]
Figure 0004262439
[0106]
Figure 0004262439
[0107]
Next, values of parameters of the conditional expression in the above embodiment are shown in the following table.
Figure 0004262439
[0108]
Figure 0004262439
[0109]
In each of the embodiments of the present invention, the bending direction is the long side direction (horizontal direction) of the electronic imaging device (CCD) as described above. Bending in the vertical direction requires less space for folding and is advantageous for miniaturization. Can be bent, and the degree of freedom in designing a camera incorporating a lens is increased.
In each of the above embodiments, a low-pass filter is not incorporated, but a low-pass filter may be inserted. Further, as the horizontal pixel pitch a of the electronic image sensor, a value from 1.8 to 3.5 may be used in addition to the above table.
In the table, the bending point is indicated by the distance from the front surface (third surface) of the imaginary surface of the lens modulator (the distance on the 45-degree reflecting 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 close 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.
[0110]
Here, the diagonal length L and the pixel interval a of the effective imaging surface of the electronic imaging device will be described. FIG. 24 is a diagram showing an example of a pixel arrangement of the electronic image pickup element used in each embodiment of the present invention, and R (red), G (green), B (blue) pixels or cyan, magenta, Pixels of four colors of yellow and green (green) (FIG. 27) 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.
[0111]
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.
[0112]
Figure 0004262439
Figure 0004262439
[0113]
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.
[0114]
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.
[0115]
In each of the above embodiments, as shown in FIG. 26, 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.
[0116]
In addition, on the imaging surface I of the CCD, as shown in FIG. 27, 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.
[0117]
Specifically, as shown in FIG. 27, the complementary color mosaic filter is composed of 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
[0118]
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 improving the color reproducibility, it is more preferable that the strength is 50% to 50%.
[0119]
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%.
[0120]
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.
[0121]
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 next image side lens (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. 29 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.
[0122]
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 can be arranged in the air space on the image side of the third lens group G3. Designed to be
As for the light amount adjusting means, as shown in FIG. 30, a turret-like structure 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 is provided in a turret shape. Can be used.
[0123]
A specific example is shown in FIG. However, in this figure, the first lens group G1 to the second lens group G2 are omitted for convenience. The turret 10 shown in FIG. 30 enables brightness adjustment of 0, −1, −2, and −3 at a position on the optical axis between the third lens group G3 and the fourth lens group G4. 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.
[0124]
Further, as shown in FIG. 32, 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. 32 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. .
[0125]
Furthermore, in consideration of thinning of the entire apparatus, an electro-optic element that can electrically control the transmittance can be used.
For example, as shown in FIG. 33, the electro-optic element sandwiches a TN liquid crystal cell from two sides with two parallel flat plates each having a polarizing film whose polarization direction matches 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.
[0126]
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-blade lens shutter, a focal plane shutter, and a liquid crystal shutter provided in the middle of the optical path. I do not care.
[0127]
FIG. 34 is a schematic configuration diagram showing an example of a rotary focal plane shutter which 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. 35 (b) are front views, and FIGS. 35 (a) to 35 (d) are views of the rotary shutter curtain B rotating from the image plane side.
In FIG. 34, 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.
[0128]
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 through the gears D2, D1 and the rotation axis C in the order of FIGS. 35 (a) to 35 (d). 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.
[0129]
The light amount adjusting means has been described above. However, in the above-described embodiment of the present invention, these shutters and transmittance variable filters are arranged on, for example, the 16th surface of the first 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.
[0130]
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.
[0131]
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 present invention will be described.
FIG. 36 is a schematic diagram showing an embodiment of a deformable mirror 409 applicable as a reflecting 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.
[0132]
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.
[0133]
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.
[0134]
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.
[0135]
Figure 0004262439
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.
[0136]
The free-form surface term is
Figure 0004262439
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.
[0137]
In the deformable mirror of this embodiment, as shown in FIG. 36, 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. 37, rectangular division as shown in FIG. 38, or any other appropriate shape can be selected. . In FIG. 36, reference numeral 424 denotes a shake (blur) sensor connected to the arithmetic unit 414. The arithmetic unit 424 detects, for example, a shake of a digital camera and deforms the thin film 409a so as to compensate for image disturbance 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.
[0138]
FIG. 39 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. In this respect, it differs 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.
[0139]
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.
[0140]
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 and tri-vinyl chloride. 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.
[0141]
When an electrostrictive material such as acrylic elastomer or silicon rubber is used for the piezoelectric element 409c in FIGS. 36 and 40, the piezoelectric element 409c is bonded to another substrate 409c-1 and the electrostrictive material 409c-2. It may be a different structure.
[0142]
FIG. 40 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.
[0143]
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.
[0144]
FIG. 41 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.
[0145]
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.
[0146]
In this case, as shown in FIG. 42, 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.
[0147]
FIG. 43 is a schematic 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. 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. 44 shows the arrangement of the coil 427 in this embodiment, and FIG. 45 shows another arrangement example of the coil 427, but these arrangements can also be applied to the embodiment shown in FIG. 46 shows an arrangement of the permanent magnets 426 suitable for the case where the arrangement of the coil 427 is as shown in FIG. 45 in the embodiment shown in FIG. That is, as shown in FIG. 46, 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 the electromagnetic force as described above (the embodiment shown in FIGS. 41 and 43), there is an advantage that they can be driven at a lower voltage than when the electrostatic force is used.
[0148]
Although several embodiments of the deformable mirror have been described above, two or more kinds of forces may be used to deform 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.
[0149]
FIG. 47 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 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 biconvex positive lens L1.2The image is formed on the CCD 408, which is a solid-state imaging device, through the second lens group G2, the third lens group G3, the fourth lens group G4, and the CCD cover glass CG. The deformable mirror 409 is a kind of optical characteristic variable optical element, and is also called a variable focus mirror.
[0150]
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. 47 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.
[0151]
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.
[0152]
48 to 50 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. 48 is a front perspective view showing the appearance of the digital camera 40, and FIG. 50 and 50 are cross-sectional views showing the configuration of the digital camera 40. FIG. The digital camera shown in FIG. 50 has a configuration in which the imaging optical path is bent in the long side direction of the finder, and the observer's eyes in FIG. 50 are shown as viewed from above.
[0153]
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.
[0154]
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.
[0155]
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. Cover members 50 are disposed on the incident side of the photographing optical system 41 and the objective optical system 53 for the viewfinder and on the exit side of the eyepiece optical system 59, respectively.
[0156]
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. 50, a parallel plane plate is disposed as the cover member 50, but a lens having power may be used.
[0157]
Next, a personal computer as 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. 51 is a front perspective view with the cover of the personal computer 300 opened, FIG. 52 is a sectional view of the photographing optical system 303 of the personal computer 300, and FIG. 53 is a side view of FIG.
[0158]
As shown in FIGS. 51 to 53, a personal computer 300 includes a keyboard 301 for an operator to input information from the outside, an information processing means and a 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.
[0159]
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.
[0160]
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. 51 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.
[0161]
Next, FIG. 54 shows a telephone which is 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 which is convenient to carry. 54 (a) is a front view of the mobile phone 400, FIG. 54 (b) is a side view, and FIG. 54 (c) is a sectional view of the photographing optical system 405.
As shown in FIGS. 54 (a) to 54 (c), the mobile phone 400 includes a microphone unit 401 that inputs an operator's voice 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.
[0162]
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.
[0163]
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.
[0199]
【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 diagram showing spherical aberration, astigmatism, distortion, and chromatic aberration of magnification when the zoom lens according to Example 3 is focused on an object point at infinity, and shows a state at the wide-angle end.
FIG. 11 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration when the zoom lens according to Example 3 is focused on an object point at infinity, and shows an intermediate state.
12 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, distortion aberration, and chromatic aberration of magnification when the zoom lens according to Example 3 is focused on an object point at infinity, and shows a state at a telephoto end. FIG.
FIG. 13 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, and shows a state at the time of bending when focusing on an object point at infinity at the wide angle end; ing.
FIGS. 14A and 14B 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. 14A is a wide-angle end, FIG. Indicates the state at the telephoto end.
FIG. 15 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 a state at the wide-angle end.
FIG. 16 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 an intermediate state.
FIG. 17 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. 18 is a sectional view taken along an optical axis showing an optical configuration according to a fifth embodiment of the zoom lens used in the electronic imaging device according to the present invention, and showing a state at the time of folding when focusing on an object point at infinity at a wide angle. ing.
FIGS. 19A and 19B are cross-sectional views along the optical axis showing the optical configuration of the zoom lens according to the fifth example when focusing on an object point at infinity, where FIG. 19A is a wide-angle end, FIG. Indicates the state at the telephoto end.
FIG. 20 is a cross-sectional view along the optical axis showing an optical configuration according to a sixth 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 end; ing.
FIGS. 21A and 21B are cross-sectional views along the optical axis showing the optical configuration of the zoom lens according to the sixth example when focusing on an object point at infinity, where FIG. 21A is a wide angle end, FIG. Indicates the state at the telephoto end.
FIG. 22 is a sectional view taken along an optical axis showing an optical configuration according to a seventh embodiment of the zoom lens used in the electronic imaging device according to the present invention, and showing a state at the time of folding at the time of focusing on an object point at infinity at a wide angle. ing.
FIG. 23 is a cross-sectional view along the optical axis showing the optical configuration of the zoom lens according to the seventh example when focusing on an object point at infinity, (a) is a wide angle end, (b) is an intermediate, (c) Indicates the state at the telephoto end.
FIG. 24 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. 25 is a graph showing transmittance characteristics of an example of a near-infrared sharp cut coat.
FIG. 26 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. 27 is a diagram illustrating a color filter arrangement of a complementary color mosaic filter.
FIG. 28 is a graph illustrating an example of wavelength characteristics of a complementary color mosaic filter.
FIG. 29 is an explanatory diagram showing a modified example of the diaphragm S used in the electronic imaging apparatus according to each embodiment of the present invention.
FIG. 30 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.
FIG. 31 is a perspective view showing a specific example of a state in which the light amount adjusting means shown in FIG. 30 is applied to the present invention.
FIG. 32 is an explanatory view showing another example of the light amount adjusting means applicable to the electronic imaging apparatus according to each embodiment of the present invention.
FIG. 33 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. 34 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 device according to each embodiment of the present invention, and A back view and (b) are front views.
FIGS. 35A to 35D are views of the rotary shutter curtain B shown in FIG. 34 as viewed from the image plane side.
FIG. 36 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.
37 is an explanatory view showing one form of electrodes used in the deformable mirror of the embodiment of FIG. 36. FIG.
FIG. 38 is an explanatory view showing another form of the electrodes used in the deformable mirror of the embodiment of FIG. 36.
FIG. 39 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. 40 is a schematic configuration 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.
FIG. 41 is a schematic configuration 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.
42 is an explanatory diagram showing a state of a winding density of the thin film coil 427 in the embodiment of FIG. 41. FIG.
FIG. 43 is a schematic configuration 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.
44 is an explanatory diagram showing an arrangement example of a coil 427 in the embodiment of FIG. 43. FIG.
45 is an explanatory view showing another arrangement example of the coil 427 in the embodiment of FIG. 43. FIG.
46 is an explanatory diagram showing an arrangement of permanent magnets 426 suitable for the case where the arrangement of the coil 427 is as shown in FIG. 45 in the embodiment shown in FIG. 41. FIG.
47 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. 48 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 appearance of the digital camera 40.
49 is a rear perspective view of the digital camera 40 shown in FIG. 48. FIG.
50 is a cross-sectional view showing a configuration of the digital camera 40 shown in FIG. 48. FIG.
FIG. 51 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 a folding zoom lens of the present invention is incorporated as an objective optical system is opened.
52 is a sectional view of the photographing optical system 303 of the personal computer 300 shown in FIG. 51. FIG.
53 is a side view of FIG. 51. FIG.
54A and 54B 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, where FIG. 54A 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 lens group
G2 Second lens group (first moving lens group)
G3 third lens group (second moving lens group)
G4 4th lens group
I Imaging surface
L11         Negative meniscus lens with convex surface facing the object
L12         Biconvex positive lens
L21         Biconcave negative lens
L22         Positive meniscus lens with convex surface facing the object
L31         Biconvex positive lens
L32         Biconcave negative lens
L32′ Biconvex positive lens
L3Three         Positive meniscus lens with convex surface facing the object
L3Three′ Biconcave negative lens
L41         Positive meniscus lens with concave surface facing the object
L41′ Biconcave negative lens
L41”Negative meniscus lens with convex surface facing the object
L41"" Positive meniscus lens with convex surface facing the object
L41"" Biconvex positive lens
L42         Biconvex positive lens
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 (39)

最も物体側に位置し、変倍時及び合焦動作時ともに光軸上固定である最物体側レンズ群と、
最も像側に位置し、少なくとも合焦動作時に光軸上固定である最像側レンズ群と、
前記最物体側レンズ群と前記最像側レンズ群との間に位置し、変倍時に光軸上を移動する第1移動レンズ群及び第2移動レンズ群とからなり
前記最物体側レンズ群は正の屈折力、前記第1移動レンズ群は負の屈折力、前記第2移動レンズ群は正の屈折力、前記最像側レンズ群は正の屈折力をそれぞれ有し、
前記最物体側レンズ群が、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡と、正レンズ成分とからなり、
前記最像側レンズ群が、少なくとも1つの非球面を有し、
次の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
0.9 < −f11/√(fw・fT) < 2.4
1.6 < f12/√(fw・fT) < 3.6
ただし、f11は前記最物体側レンズ群における前記負レンズ成分の焦点距離、f12は前記最物体側レンズ群における前記正レンズ成分の焦点距離、fwは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離、fTは前記ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
The most object side lens group which is located on the most object side and is fixed on the optical axis at the time of zooming and focusing operation;
The most image side lens group which is located on the most image side and is fixed on the optical axis at least during focusing operation;
Wherein comprises a first moving lens unit and the second moving lens group moves along the optical axis when located, zooming between the most object side lens group and the most image-side lens unit,
The most object side lens group has a positive refractive power, the first moving lens group has a negative refractive power, the second moving lens group has a positive refractive power, and the most image side lens group has a positive refractive power. And
The most object side lens group, in order from the object side, is composed of a negative lens component, a surface mirror having a reflecting surface for bending the optical path, and a positive lens component,
The most image side lens group has at least one aspheric surface;
A zoom lens satisfying the following conditional expression:
0.9 <−f11 / √ (fw · fT) <2.4
1.6 <f12 / √ (fw · fT) <3.6
Where f11 is the focal length of the negative lens component in the most object side lens group, f12 is the focal length of the positive lens component in the most object side lens group, and fw is the focal length of the entire system at the wide angle end of the zoom lens. , FT is the focal length of the entire system at the telephoto end of the zoom lens.
物体側から順に、正の屈折力を有し、変倍時に固定の最物体側レンズ群としての第1レンズ群と、
負の屈折力を有し、変倍時に光軸上を移動する第1移動レンズ群としての第2レンズ群と、
正の屈折力を有し、変倍時に光軸上を移動する第2移動レンズ群としての第3レンズ群と、
正の屈折力を有し、最も像側に配置された最像側レンズ群とからなり
前記第1レンズ群が、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡と、正レンズ成分を有し、
前記反射面が、形状可変であり、
次の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
0.9 < −f11/√(fw・fT) < 2.4
1.6 < f12/√(fw・fT) < 3.6
ただし、f11は前記最物体側レンズ群における前記負レンズ成分の焦点距離、f12は前記最物体側レンズ群における前記正レンズ成分の焦点距離、fwは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離、fTは前記ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
In order from the object side, the first lens group as the most object side lens group having positive refractive power and fixed at the time of zooming;
A second lens group as a first moving lens group having negative refractive power and moving on the optical axis at the time of zooming;
A third lens group as a second moving lens group having a positive refractive power and moving on the optical axis at the time of zooming;
It has a positive refractive power consists of a most image-side lens unit located closest to the image side,
The first lens group includes, in order from the object side, a negative lens component, a surface mirror having a reflecting surface for bending the optical path, and a positive lens component.
The reflective surface is variable in shape,
A zoom lens satisfying the following conditional expression:
0.9 <−f11 / √ (fw · fT) <2.4
1.6 <f12 / √ (fw · fT) <3.6
Where f11 is the focal length of the negative lens component in the most object side lens group, f12 is the focal length of the positive lens component in the most object side lens group, and fw is the focal length of the entire system at the wide angle end of the zoom lens. , FT is the focal length of the entire system at the telephoto end of the zoom lens.
限遠物点合焦時において広角端から望遠端に変倍する際に、前記第2レンズ群が光軸上を像側に凸状の軌跡で往復移動することを特徴とする請求項2に記載のズームレンズ。At the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end at the time infinite far object point focusing, claim 2, wherein the second lens group moves back and forth along a locus convex on the optical axis toward the image side Zoom lens described in 1 . 前記反射面の形状を変化させることにより合焦動作を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のズームレンズ。  The zoom lens according to claim 1, wherein a focusing operation is performed by changing a shape of the reflecting surface. 前記反射面が、金属または誘電体がコーティングされた薄膜で構成され、
前記薄膜が、複数の電極及び可変抵抗器を介して電源と接続され、
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1〜4のいずれかに記載のズームレンズ。
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 zoom lens according to claim 1, wherein the shape of the reflecting surface is made variable by controlling the distribution of electrostatic force applied to the thin film.
前記第3レンズ群が、3枚のレンズで構成され、前記3枚のレンズが、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ成分と、単レンズの2つのレンズ成分で構成されるか、または、3枚の接合レンズからなる1つのレンズ成分で構成され、
広角端から望遠端に変倍する際に、物体側にのみ移動することを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載のズームレンズ。
The third lens group is composed of three lenses, and the three lenses are composed of a cemented lens component in which a positive lens and a negative lens are cemented and two lens components of a single lens, or Consists of one lens component consisting of three cemented lenses,
6. The zoom lens according to claim 2, wherein the zoom lens moves only to the object side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
前記最物体側レンズ群における負レンズ成分を負の単レンズで構成し、前記正レンズ成分を正の単レンズにて構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載のズームレンズ。  3. The zoom lens according to claim 1, wherein the negative lens component in the most object side lens group is configured by a negative single lens, and the positive lens component is configured by a positive single lens. 前記第1レンズ群が正の屈折力を有し、前記第3レンズ群が変倍時に物体側にのみ移動し、前記最像側レンズ群が非球面を含み、かつ、変倍時に固定されていることを特徴とする請求項3に記載のズームレンズ。  The first lens group has a positive refractive power, the third lens group moves only to the object side during zooming, the most image side lens group includes an aspherical surface, and is fixed during zooming. The zoom lens according to claim 3, wherein: 次の条件式を満足することを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載のズームレンズ。
0.3 < −βRw < 0.8
0.8 < fRw/√(fw・fT) < 2.0
ただし、βRwは無限遠物点合焦時での広角端における前記第3レンズ群以降の合成倍率、fRwは無限遠物点合焦時での広角端における前記第3レンズ群以降の合成焦点距離、fwは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離、fTは前記ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
The zoom lens according to claim 2, wherein the following conditional expression is satisfied.
0.3 <−βRw <0.8
0.8 <fRw / √ (fw · fT) <2.0
Where βRw is the combined magnification after the third lens group at the wide-angle end when focusing on an object point at infinity, and fRw is the combined focal length after the third lens group at the wide-angle end when focusing on an object point at infinity. , Fw is the focal length of the entire system at the wide-angle end of the zoom lens, and fT is the focal length of the entire system at the telephoto end of the zoom lens.
前記第3レンズ群が、3枚のレンズで構成され、前記3枚のレンズが、物体側から順に、単レンズと、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ成分とで構成されていることを特徴とする請求項2〜6のいずれかに記載のズームレンズ。  The third lens group includes three lenses, and the three lenses include a single lens and a cemented lens component in which a positive lens and a negative lens are cemented in order from the object side. The zoom lens according to any one of claims 2 to 6. 前記第3レンズ群が、3枚のレンズで構成され、前記3枚のレンズが、物体側から順に、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ成分と、単レンズとで構成されていることを特徴とする請求項2〜6のいずれかに記載のズームレンズ。  The third lens group includes three lenses, and the three lenses include a cemented lens component in which a positive lens and a negative lens are cemented in order from the object side, and a single lens. The zoom lens according to any one of claims 2 to 6. 前記第3レンズ群が、3枚のレンズで構成され、前記3枚のレンズが、物体側から順に、正レンズと負レンズと正レンズとを接合した3枚接合レンズ成分からなることを特徴とする請求項2〜6のいずれかに記載のズームレンズ。  The third lens group includes three lenses, and the three lenses include a three-piece cemented lens component in which a positive lens, a negative lens, and a positive lens are cemented in order from the object side. The zoom lens according to claim 2. 次の条件式を満足することを特徴とする請求項10に記載のズームレンズ。
0.4 < RC3/RC1 < 0.8
ただし、RC3は前記第3レンズ群における前記接合レンズ成分の最も像側の面の光軸上での曲率半径、RC1は前記第3レンズ群における前記接合レンズ成分の最も物体側の面の光軸上での曲率半径である。
The zoom lens according to claim 10, wherein the following conditional expression is satisfied.
0.4 < RC3 / RC1 <0.8
Where R C3 is the radius of curvature on the optical axis of the most image side surface of the cemented lens component in the third lens group, and R C1 is the most object side surface of the cemented lens component in the third lens group. The radius of curvature on the optical axis.
物体側から順に、正の屈折力を有し、変倍時に固定の最物体側レンズ群としての第1レンズ群と、
負の屈折力を有し、変倍時に光軸上を移動する第1移動レンズ群としての第2レンズ群と、
正の屈折力を有し、変倍時に光軸上を移動する第2移動レンズ群としての第3レンズ群と、
正の屈折力を有し、最も像側に配置された最像側レンズ群とからなり
前記第1レンズ群が、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡と、正レンズ成分を有し、
前記反射面が、形状可変であり、
前記第3レンズ群が、3枚のレンズで構成され、前記3枚のレンズが、物体側から順に、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ成分と、単レンズとで構成され、
次の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
1.0 < RC3/RC1 < 10
ただし、RC3は前記第3レンズ群における前記接合レンズ成分の最も像側の面の光軸上での曲率半径、RC1は前記第3レンズ群における前記接合レンズ成分の最も物体側の面の光軸上での曲率半径である。
In order from the object side, the first lens group as the most object side lens group having positive refractive power and fixed at the time of zooming;
A second lens group as a first moving lens group having negative refractive power and moving on the optical axis at the time of zooming;
A third lens group as a second moving lens group having a positive refractive power and moving on the optical axis at the time of zooming;
It has a positive refractive power consists of a most image-side lens unit located closest to the image side,
The first lens group includes, in order from the object side, a negative lens component, a surface mirror having a reflecting surface for bending the optical path, and a positive lens component.
The reflective surface is variable in shape,
The third lens group is composed of three lenses, and the three lenses are composed of a cemented lens component in which a positive lens and a negative lens are cemented in order from the object side, and a single lens.
A zoom lens satisfying the following conditional expression:
1.0 < RC3 / RC1 <10
Where R C3 is the radius of curvature on the optical axis of the most image side surface of the cemented lens component in the third lens group, and R C1 is the most object side surface of the cemented lens component in the third lens group. The radius of curvature on the optical axis.
物体側から順に、正の屈折力を有し、変倍時に固定の最物体側レンズ群としての第1レンズ群と、
負の屈折力を有し、変倍時に光軸上を移動する第1移動レンズ群としての第2レンズ群と、
正の屈折力を有し、変倍時に光軸上を移動する第2移動レンズ群としての第3レンズ群と、
正の屈折力を有し、最も像側に配置された最像側レンズ群とからなり
前記第1レンズ群が、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡と、正レンズ成分を有し、
前記反射面が、形状可変であり、
前記第3レンズ群が、3枚のレンズで構成され、前記3枚のレンズが、物体側から順に、正レンズと負レンズと正レンズとを接合した3枚接合レンズ成分からなり、
次の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
−4.0 < (RCF+RCR)/(RCF−RCR) < 0
ただし、RCFは前記3枚接合レンズ成分の最も物体側の面の光軸上での曲率半径、RCRは前記3枚接合レンズ成分の最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
In order from the object side, the first lens group as the most object side lens group having positive refractive power and fixed at the time of zooming;
A second lens group as a first moving lens group having negative refractive power and moving on the optical axis at the time of zooming;
A third lens group as a second moving lens group having a positive refractive power and moving on the optical axis at the time of zooming;
It has a positive refractive power consists of a most image-side lens unit located closest to the image side,
The first lens group includes, in order from the object side, a negative lens component, a surface mirror having a reflecting surface for bending the optical path, and a positive lens component.
The reflective surface is variable in shape,
The third lens group is composed of three lenses, and the three lenses are composed of a three-piece cemented lens component in which a positive lens, a negative lens, and a positive lens are cemented in order from the object side.
A zoom lens satisfying the following conditional expression:
−4.0 <(R CF + R CR ) / (R CF −R CR ) <0
Where R CF is the radius of curvature of the three-piece cemented lens component on the optical axis of the surface closest to the object, and R CR is the radius of curvature of the three-piece cemented lens component on the optical axis of the surface closest to the image side. is there.
次の条件式を満足することを特徴とする請求項12又は15に記載のズームレンズ。
0.6 < Dc/fw < 1.8
ただし、Dcは、前記3枚接合レンズ成分の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上での距離、fwは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離である。
The zoom lens according to claim 12, wherein the following conditional expression is satisfied.
0.6 <Dc / fw <1.8
Here, Dc is the distance on the optical axis from the most object side surface to the most image side surface of the three-piece cemented lens component, and fw is the focal length of the entire system at the wide angle end of the zoom lens.
次の条件式を満足することを特徴とする請求項12、15又は16に記載のズームレンズ。
0.002/mm2 < Σ|(1/Rci)−(1/Rca)|2 < 0.05mm2
ただし、Rciは前記3枚接合レンズ成分の物体側からi番目の接合面の光軸上の曲率半径、RcaはRca=m/|Σ(1/Rci)|(i=1…m)であり、ここで、mは接合面数の2である。
The zoom lens according to claim 12, 15 or 16, wherein the following conditional expression is satisfied.
0.002 / mm 2 <Σ | (1 / Rci) − (1 / Rca) | 2 <0.05 mm 2
Where Rci is the radius of curvature on the optical axis of the i-th cemented surface from the object side of the three-piece cemented lens component, and Rca is Rca = m / | Σ (1 / Rci) | (i = 1... M) Here, m is 2 of the number of joint surfaces.
次の条件式を満足することを特徴とする請求項12又は15〜17のいずれかに記載のズームレンズ。
5×10-5 < Σ|(1/νcj+1)−(1/νcj)|2 < 4×10-3
ただし、νcjは前記3枚接合レンズ成分の物体側からi番目のd線基準での媒質のアッベ数、j=1…n−1であり、ここで、nは接合されるレンズ枚数の3である。
The zoom lens according to claim 12, wherein the zoom lens satisfies the following conditional expression.
5 × 10 −5 <Σ | (1 / νcj + 1) − (1 / νcj) | 2 <4 × 10 −3
Where νcj is the Abbe number of the medium with respect to the i-th d-line reference from the object side of the three-piece cemented lens component, j = 1... N−1, where n is three of the number of lenses to be joined. is there.
次の条件式を満足することを特徴とする請求項12又は15〜18のいずれかに記載のズームレンズ。
0.005 < Σ|ncj+1−ncj|2 < 0.5
ただし、ncjは前記3枚接合レンズ成分の物体側からi番目のd線基準での媒質の屈折率、j=1…n−1であり、ここで、nは接合されるレンズ枚数の3である。
The zoom lens according to claim 12, wherein the following conditional expression is satisfied.
0.005 <Σ | ncj + 1−ncj | 2 <0.5
Here, ncj is the refractive index of the medium with respect to the i-th d-line reference from the object side of the three-piece cemented lens component, j = 1... N−1, where n is three of the number of lenses to be joined. is there.
前記最物体側レンズ群の前記負レンズ成分が非球面であることを特徴とする請求項1又は2に記載のズームレンズ。  The zoom lens according to claim 1, wherein the negative lens component of the most object side lens group is an aspherical surface. 次の条件式を満足することを特徴とする請求項20に記載のズームレンズ。
−2.5 < (R1PF+R1PR)/(R1PF−R1PR) < 0.6
ただし、R1PFは前記最物体側レンズ群の前記正レンズ成分の物体側面の光軸上での曲率半径、R1PRは前記最物体側レンズ群の前記正レンズ成分の像側面の光軸上での曲率半径である。
The zoom lens according to claim 20, wherein the following conditional expression is satisfied.
-2.5 <(R 1PF + R 1PR ) / (R 1PF -R 1PR) <0.6
However, R 1PF is the radius of curvature on the optical axis of the object side surface of the positive lens component of the most object side lens group, R 1 PR is on the optical axis of the image side surface of the positive lens component of the most object side lens group Is the radius of curvature.
前記第2レンズ群が、物体側から順に、負レンズと、正レンズの2枚のレンズで構成されることを特徴とする請求項2に記載のズームレンズ。  3. The zoom lens according to claim 2, wherein the second lens group includes two lenses of a negative lens and a positive lens in order from the object side. 前記第2レンズ群が、物体側から順に、負レンズと、正レンズの2枚のレンズで構成された接合レンズ成分であることを特徴とする請求項22に記載のズームレンズ。  23. The zoom lens according to claim 22, wherein the second lens group is a cemented lens component composed of a negative lens and a positive lens in order from the object side. 物体側から順に、正の屈折力を有し、変倍時に固定の最物体側レンズ群としての第1レンズ群と、
負の屈折力を有し、変倍時に光軸上を移動する第1移動レンズ群としての第2レンズ群と、
正の屈折力を有し、変倍時に光軸上を移動する第2移動レンズ群としての第3レンズ群と、
正の屈折力を有し、最も像側に配置された最像側レンズ群とからなり
前記第1レンズ群が、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡と、正レンズ成分を有し、
前記反射面が、形状可変であり、
前記第2レンズ群が、物体側から順に、負レンズと、正レンズの2枚のレンズで構成された接合レンズ成分であり、
次の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
−1.6 < (R2F+R2R)/(R2F−R2R) < 0.3
ただし、R2Fは前記第2レンズ群(接合レンズ成分)の最も物体側の面の光軸上での曲率半径、R2Rは前記第2レンズ群(接合レンズ成分)の最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
In order from the object side, the first lens group as the most object side lens group having positive refractive power and fixed at the time of zooming;
A second lens group as a first moving lens group having negative refractive power and moving on the optical axis at the time of zooming;
A third lens group as a second moving lens group having a positive refractive power and moving on the optical axis at the time of zooming;
It has a positive refractive power consists of a most image-side lens unit located closest to the image side,
The first lens group includes, in order from the object side, a negative lens component, a surface mirror having a reflecting surface for bending the optical path, and a positive lens component.
The reflective surface is variable in shape,
The second lens group is a cemented lens component composed of two lenses of a negative lens and a positive lens in order from the object side,
A zoom lens satisfying the following conditional expression:
−1.6 <(R 2F + R 2R ) / (R 2F −R 2R ) <0.3
Where R 2F is a radius of curvature on the optical axis of the surface closest to the object side of the second lens group (junction lens component), and R 2R is a surface closest to the image side of the second lens group (junction lens component). The radius of curvature on the optical axis.
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1〜24のいずれかに記載のズームレンズ。
1.8 < fT/fw
ただし、fTは望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、fwは広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離である。
The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens satisfies the following conditional expression.
1.8 <fT / fw
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.
請求項1〜5のいずれかに記載のズームレンズと、その像側に配置された電子撮像素子とを有することを特徴とする電子撮像装置。  An electronic imaging apparatus comprising: the zoom lens according to claim 1; and an electronic imaging device disposed on an image side thereof. 前記電子撮像素子の水平画素ピッチをa、前記ズームレンズの広角端での開放F値をFとするときに、次の条件式を満足することを特徴とする請求項26に記載の電子撮像装置。
F ≧ a/(1μm)
27. The electronic imaging apparatus according to claim 26, wherein the following conditional expression is satisfied, where a is a horizontal pixel pitch of the electronic imaging element and F is an open F value at the wide-angle end of the zoom lens. .
F ≧ a / (1 μm)
前記開放F値を決定する開口絞りの内径は固定であり、該絞りの直前または直後に、該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点から0.5mm以内に位置することを特徴とする請求項27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, and is provided with a lens having a convex surface facing the stop immediately before or after the stop, and an optical axis and a lower surface from the aperture stop to the optical axis. 28. The electronic imaging apparatus according to claim 27, wherein an intersection with the perpendicular line is located within 0.5 mm from the inside of the lens or the vertex of the convex surface. 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28に記載の電子撮像装置。  29. The electronic imaging apparatus according to claim 28, wherein the intersection point is located within the lens or within the surface apex. 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27〜29のいずれか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 pickup device by changing the transmittance is provided, and the transmittance variable means is disposed in an optical path in a space different from the space in which the diaphragm is disposed. 30. The electronic imaging device according to claim 27, 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27〜30のいずれかに記載の電子撮像装置。  31. The apparatus according to claim 27, further comprising a shutter for adjusting a light receiving time of the light beam guided to the electronic image pickup device, wherein the shutter is disposed in an optical path in a space different from a space in which the diaphragm 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26〜31のいずれかに記載の電子撮像装置。  32. The electronic imaging apparatus according to claim 26, 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と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26〜31のいずれかに記載の電子撮像装置。  32. Each medium boundary surface disposed between the zoom lens and the imaging surface is substantially flat, and has no spatial frequency conversion effect unlike an optical low-pass filter. The electronic imaging device according to any one of the above. 次の条件式を満足することを特徴とする請求項26に記載の電子撮像装置。
1.4 < d/L < 3.0
ただし、dは前記最物体側レンズ群における前記負レンズ成分の像側面頂から正レンズ成分の物体側面頂までの光軸上に沿って測った空気換算長、Lは前記電子撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
27. The electronic imaging apparatus according to claim 26, wherein the following conditional expression is satisfied.
1.4 <d / L <3.0
Where d is an air-converted length measured along the optical axis from the image side apex of the negative lens component to the object side apex of the positive lens component in the most object side lens group, and L is effective imaging of the electronic image sensor. The diagonal length of the region.
前記最物体側レンズ群の負レンズ成分を負の単レンズで構成し、次の条件式を満足することを特徴とする請求項34に記載の電子撮像装置。
26 < ν1N
−0.1 < √(fw・fT)/ f1 < 0.6
ただし、ν1Nは前記最物体側レンズ群における前記負の単レンズの媒質のd線基準でのアッベ数、f1は前記最物体側レンズ群の焦点距離、fwは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離、fTは前記ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
35. The electronic imaging apparatus according to claim 34, wherein the negative lens component of the most object side lens group is constituted by a negative single lens, and satisfies the following conditional expression.
26 <ν1N
−0.1 <√ (fw · fT) / f1 <0.6
Where ν1N is the Abbe number on the d-line basis of the medium of the negative single lens in the most object side lens group, f1 is the focal length of the most object side lens group, and fw is the entire system at the wide angle end of the zoom lens. Is the focal length of the entire system at the telephoto end of the zoom lens.
請求項10又は13に記載のズームレンズと、その像側に配置された電子撮像素子を含み、次の条件式を満足することを特徴とする電子撮像装置。
−0.7 < L/RC2 < 0.1
15 < νCP− νCN
ただし、Lは前記撮像素子の対角長(mm)である。なお、前記撮像素子については広角端画角が55度以上を含むように使用することが前提である。RC2は前記第3レンズ群における前記接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径、νCPは前記第3レンズ群における前記接合レンズ成分の正レンズの媒質のアッベ数、νCNは前記第3レンズ群の前記接合レンズ成分における負レンズの媒質のアッベ数である。
An electronic imaging apparatus comprising: the zoom lens according to claim 10 or 13; and an electronic imaging device disposed on an image side thereof, wherein the following conditional expression is satisfied.
-0.7 <L / R C2 <0.1
15 <ν CP − ν CN
However, L is the diagonal length (mm) of the image sensor. It is assumed that the image sensor is used so that the wide angle end angle of view includes 55 degrees or more. R C2 is the radius of curvature on the optical axis of the cemented surface of the cemented lens component in the third lens group, ν CP is the Abbe number of the positive lens medium of the cemented lens component in the third lens group, and ν CN is It is an Abbe number of the medium of the negative lens in the cemented lens component of the third lens group.
請求項11又は14に記載のズームレンズと、その像側に配置された電子撮像素子を含み、次の条件式を満足することを特徴とする電子撮像装置。
−1.1 < L/RC2 < 0
15 < νCP − νCN
ただし、Lは前記撮像素子の対角長(mm)である。なお、前記撮像素子については広角端画角が55度以上を含むように使用することが前提である。RC2は前記第3レンズ群における前記接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径、νCPは前記第3レンズ群における前記接合レンズ成分の正レンズの媒質のアッベ数、νCNは前記第3レンズ群の前記接合レンズ成分における負レンズの媒質のアッベ数である。
15. An electronic imaging apparatus comprising: the zoom lens according to claim 11 or 14; and an electronic imaging device disposed on an image side thereof, wherein the following conditional expression is satisfied.
-1.1 <L / R C2 <0
15 <ν CP − ν CN
However, L is the diagonal length (mm) of the image sensor. It is assumed that the image sensor is used so that the wide angle end angle of view includes 55 degrees or more. R C2 is the radius of curvature on the optical axis of the cemented surface of the cemented lens component in the third lens group, ν CP is the Abbe number of the positive lens medium of the cemented lens component in the third lens group, and ν CN is It is an Abbe number of the medium of the negative lens in the cemented lens component of the third lens group.
前記電子撮像装置における広角端全画角が55度以上を有することを特徴とする請求項26又は33〜37のいずれかに記載の電子撮像装置。  38. The electronic image pickup apparatus according to claim 26, wherein a full angle of view at the wide-angle end in the electronic image pickup apparatus 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38に記載の電子撮像装置。  39. The electronic imaging apparatus according to claim 38, wherein a wide angle end full angle of view in the electronic imaging apparatus is 80 degrees or less.
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