JP4285957B2 - ズームレンズ及びそれを有する電子撮像装置 - Google Patents
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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、正の屈折力を含む第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。
【０００５】
そこで、最近では、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・防塵上も好ましい電子撮像装置が提案されている。この電子撮像装置の光学系は、奥行き方向が極めて薄い形状とするために光学系の光路（光軸）をミラーやプリズムなど反射光学素子で折り曲げる構成をとっている。具体的には、最も物体側のレンズ群を位置固定レンズ群とし、その中に前記反射光学素子を設けている。そして、以降の光路はカメラボディの縦あるいは横方向に折り曲げ、奥行き方向の寸法を極力薄くしたものである。
【０００６】
しかしながら、この場合、ある程度の画角を確保するために反射光学素子の直前に負レンズ系を配置している。従って、どうしてもその負レンズの厚み分だけは奥行き寸法が厚くなってしまう。
【０００７】
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・防塵上も好ましい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である。奥行き方向が極めて薄い形状とするにあたって、光学系の光路（光軸）を折り曲げる構成がとりやすい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である。また、ズーム比、画角、F値、少ない収差など高い光学仕様性能を有する奥行き方向が極めて薄い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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本第１の発明によるズームレンズは、最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、少なくともその像側に少なくとも２つの正レンズ群を有し、変倍時に各々の相対的間隔が変化するズームレンズであって、前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ ＝ （ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記非球面の形状が、以下の条件式（１−１）を満足するように構成されていることを特徴としている。
０．０４ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．３ ・・・（１−１）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ＡＳＰ１１は前記プリズムの光路入射面の光軸からの高さｈ１１において基準球面（光軸上の曲率と同じ球面）に対する非球面の光軸方向に測った偏倚量（像側への偏倚を正とする）、ｆｗは広角端における全系の焦点距離であり、前記高さｈ１１はωｗを広角端での最大像高に対応した半画角とすると以下の式で表わされるものである。
ｈ１１ ＝ ２・ｆｗ・ｔａｎωｗ
また、上記目的を達成するために、本第２の発明によるズームレンズは、最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、少なくともその像側に少なくとも２つの正レンズ群を有し、変倍時に各々の相対的間隔が変化するズームレンズであって、前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ ＝ （ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記非球面の形状が、以下の条件式（１’）を満足するように構成されていることを特徴としている。
０．０４ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．２５ ・・・（１’）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ＡＳＰ１１は前記プリズムの光路入射面の光軸からの高さｈ１１において基準球面（光軸上の曲率と同じ球面）に対する非球面の光軸方向に測った偏倚量（像側への偏倚を正とする）、ｆｗは広角端における全系の焦点距離であり、前記高さｈ１１はωｗを広角端での最大像高に対応した半画角とすると以下の式で表わされるものである。
ｈ１１ ＝ ２・ｆｗ・ｔａｎωｗ
また、上記目的を達成するために、本第３の発明によるズームレンズは、最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、少なくともその像側に少なくとも２つの正レンズ群を有し、変倍時に各々の相対的間隔が変化するズームレンズであって、前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ＝（ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記光路入射面の光軸上での曲率半径が、以下の条件式（２）を満足するように構成されていることを特徴としている。
−０．５０ ≦ ｆｗ・（ｎ１−１）／ｒ１ ≦ −０．１２ ・・・（２）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、ｎ１は前記プリズムの媒質屈折率（基準波長）、ｒ１はプリズム入射面の光軸上での曲率半径である。
【０００９】
また、本第４の発明によるズームレンズは、最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、その像側に１つの開口絞りを有し、前記第１レンズ群と前記開口絞りとの間に無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍時に一方向にのみ可動なレンズ群を少なくとも１つ有するズームレンズであって、前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ ＝ （ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記非球面の形状が、以下の条件式（１−１）を満足するように構成されていることを特徴としている。
０．０４ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．３ ・・・（１−１）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ＡＳＰ１１は前記プリズムの光路入射面の光軸からの高さｈ１１において基準球面（光軸上の曲率と同じ球面）に対する非球面の光軸方向に測った偏倚量（像側への偏倚を正とする）、ｆｗは広角端における全系の焦点距離であり、前記高さｈ１１はωｗを広角端での最大像高に対応した半画角とすると以下の式で表わされるものである。
ｈ１１ ＝ ２・ｆｗ・ｔａｎωｗ
また、上記目的を達成するために、本第５の発明によるズームレンズは、最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、その像側に１つの開口絞りを有し、前記第１レンズ群と前記開口絞りとの間に無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍時に一方向にのみ可動なレンズ群を少なくとも１つ有するズームレンズであって、前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ ＝ （ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記非球面の形状が、以下の条件式（１’）を満足するように構成されていることを特徴としている。
０．０４ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．２５ ・・・（１’）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ＡＳＰ１１は前記プリズムの光路入射面の光軸からの高さｈ１１において基準球面（光軸上の曲率と同じ球面）に対する非球面の光軸方向に測った偏倚量（像側への偏倚を正とする）、ｆｗは広角端における全系の焦点距離であり、前記高さｈ１１はωｗを広角端での最大像高に対応した半画角とすると以下の式で表わされるものである。
ｈ１１ ＝ ２・ｆｗ・ｔａｎωｗ
また、上記目的を達成するために、本第６の発明によるズームレンズは、最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、その像側に１つの開口絞りを有し、前記第１レンズ群と前記開口絞りとの間に無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍時に一方向にのみ可動なレンズ群を少なくとも１つ有するズームレンズであって、前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ ＝ （ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記光路入射面の光軸上での曲率半径が、以下の条件式（２）を満足するように構成されていることを特徴としている。
−０．５０ ≦ ｆｗ・（ｎ１−１）／ｒ１ ≦ −０．１２ ・・・（２）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、ｎ１は前記プリズムの媒質屈折率（基準波長）、ｒ１はプリズム入射面の光軸上での曲率半径である。
また、上記目的を達成するために、本発明による電子撮像装置は、上記いずれかのズームレンズを有することを特徴としている。
【００１０】
【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。
まず、本第１〜第３の発明について説明する。
本第１〜第３の発明のズームレンズでは、最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、少なくともその像側に少なくとも２つの正レンズ群を有し変倍時に各々の相対的間隔が変化するズームレンズにおいて、前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に構成されている。
【００１１】
奥行き方向を薄くするには、反射光学素子の反射面よりも物体側の光学エレメントを極力排除すれば良いが、ある程度の画角を確保するためには反射面よりも物体側に負の屈折力が必要である。
そこで、本第１〜第３の発明では、前記反射面よりも物体側に負レンズエレメントを設けるのではなく、反射光学素子をプリズム体とし、その入射面を発散面、つまり、前記入射面は物体側に凹面を向けた形状とした。
【００１２】
しかし、この場合、ある程度の画角の光線に対する入射角が非常に大きくなり、そのためにコマ収差、歪曲収差、非点収差の発生が著しくなってしまう。
従って、本第１〜第３の発明のように、前記発散面を光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面とすれば、各軸外収差の顕著な改善効果が見られる。
【００１３】
なお、非球面の形状は、次の条件式(1)を満足するのが良い。
０．０２ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．３ …(1)
但し、ＡＳＰ１１は前記第１レンズ群のプリズム入射面の光軸からの高さｈ１１において基準球面（光軸上の曲率と同じ球面）に対する非球面の光軸方向に測った偏倚量（像側への偏倚を正とする）、ｆｗは広角端における全系の焦点距離である。また、高さｈ１１は次の式で表わされる。
ｈ１１＝ ２・ｆｗ・ｔａｎωｗ （但し、ωｗは広角端での最大像高に対応した半画角である。）
【００１４】
条件式(1)の下限を下回ると、コマ収差や歪曲収差の補正が困難となる。
一方、条件式(1)の上限を上回ると、陣笠タイプの歪曲収差が発生しやすくなってしまう。
【００１５】
また、次の条件式(1')を満足すると、さらに良い。
０．０４ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．２５ …(1')
さらに、次の条件式(1")を満足にするのがより好ましい。
０．０６ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．２ …(1")
【００１６】
また、本第１〜第３の発明では、前記プリズムの入射面を非球面にすることに加えて、光軸上での曲率半径について、次の条件式（２）を満足するように制限するとよい。
−０．５０ ≦ ｆｗ・（ｎ１−１）／ｒ１ ≦ −０．１２ ・・・（２）
但し、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、ｎ１は前記プリズムの媒質屈折率（基準波長）、ｒ１はプリズム入射面の光軸上での曲率半径である。
【００１７】
条件式(2)の上限値を上回ると、曲率が強すぎ、各軸外収差が悪化しやすく好ましくない。
一方、条件式(2)の下限値を下回ると、入射瞳位置が深くなりすぎ、前記プリズムが肥大化傾向となり、奥行き方向が極めて薄いズームレンズにするという目的に反しやすい。
【００１８】
また、次の条件式(2')を満足すると、さらに良い。
−０．４５ ≦ ｆｗ・（ｎ１−１）／ｒ１ ≦ −０．１４ …(2')
さらに、次の条件式(2")を満足するのがより好ましい。
−０．４０ ≦ ｆｗ・（ｎ１−１）／ｒ１ ≦ −０．１６ …(2")
【００１９】
さらに、本第１〜第３の発明では、前記ズームレンズ系の光軸に沿って測った前記プリズムの入射面から射出面までの長さｄｐに関し、次の条件式（３）を満足するのが良い。
１．６ ＜ ｄｐ／ｆｗ ＜ ３．２ ・・・（３）
但し、ｆｗは広角端における全系の焦点距離である。
光路折り曲げを物理的に成立させることを前提とした場合、条件式（３）の下限値を下回ると、ある程度以上の画角を確保することが困難になりやすく、一方、条件式（３）の上限値を上回ると、プリズムの入射面の光軸上の曲率が強くなりやすくなり、上記条件式（２）を満足する範囲を超えやすくなってしまう。
【００２０】
また、条件式(3')を満足すると、さらに良い。
１．８ ＜ ｄｐ／ｆｗ ＜ ３．０ …(3')
さらに、条件式(3")を満足するのがより好ましい。
２．０ ＜ ｄｐ／ｆｗ ＜ ２．８ …(3")
【００２１】
なお、プリズムに使用する媒質の屈折率は、後述する本発明の実施例では１．５程度の低いものを使用しているが、１．６〜１．９と高くなるほど有利である。近軸あるいは収差的に有利な様にするには、出来るだけ短い空気換算長とするのが好ましい。一方、より広い画角にて光路折り曲げを物理的に成立させるためには、プリズムの入射面から射出面までの長さｄｐを出来るだけ長くなるようにするのが好ましい。屈折率の高いプリズムであれば、プリズムの入射面から射出面までの長さｄｐを長くしても空気換算長は短くできる。このようなことから、プリズムに使用する媒質の屈折率は１．６〜１．９であるのが好ましい。
【００２２】
なお、本第１〜第３の発明において、無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍する際に、第１群よりも像側の正レンズ群のうち１つを一方向にのみ移動可能にしておき、その他の正レンズ群との相対的間隔を変化させるようにする。このようにすれば、変倍比の向上、変倍時における収差変動の抑制、変倍時における焦点位置補正（含；合焦）などに寄与することが出来る。
【００２３】
次に、本第４〜第６の発明について説明する。
本第４〜第６の発明よるズームレンズでは、最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、その像側に１つの開口絞りを有し、前記第１レンズ群と前記開口絞りとの間に無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍する際に一方向にのみ可動なレンズ群を少なくとも１つ有するズームレンズであって、前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に構成されている。
【００２４】
本第４〜第６の発明のズームレンズにおいても、本第１〜第３の発明のズームレンズと同様に、前記プリズムは、上記条件式（１），（１’），（１”）、上記条件式（２），（２’），（２”）、上記条件式（３），（３’），（３”）の少なくともいずれかを満足すると良い。
【００２５】
また、開口絞りは、位置固定か、ある移動群と一体にて移動させるか、各レンズ群とは独立した動きにて移動させるかのいずれの場合を選択しても良いが、機械的シャッターはその時間的性質（シャッター自身の開口全域に亘る時間差があること。非同時性という。）のために、開口絞り近傍あるいは撮像面近傍に配置するしかない。また、機構的には開口絞り側に設定した方が小型化しやすい上、機構的にも精度的にも制約が少ない。このため、一般的には開口絞り側が機械的シャッターの設定位置に選ばれる。すると、開口絞りが変倍時に移動するときにシャッター機構も一緒に移動させなくてはならない。
しかし、本発明のような光路折り曲げ方式のズームレンズにおいては、レンズ鏡筒が太くなった分、カメラ筐体の厚み増大を招くため、シャッターのように複雑で大きなユニットを移動させるためのスペースがカメラ筐体の厚み増大の原因になる。
従って、開口絞り、シャッターは位置固定にするのが良い。この場合、変倍時の絞り以降全群合成系の倍率変化が大きいほど変倍によるＦ値の変化が大きい。
そこで、本第４〜第６の発明の場合は、絞り以降の変倍率を極力小さくするために、絞りよりも物体側に無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍する際に一方向にのみ可動なレンズ群ＶＦを少なくとも１つ有するようにしている。
【００２６】
さらに、本第４〜第６の発明では、次の条件式（４）を満たせば効果的である。
０．０４ ≦ ｌｏｇγＲ／ｌｏｇγ ≦ ０．７５ ・・・（４）
但し、γＲは絞り以降全群の合成倍率に関する広角端時に対する望遠端時の比、γは全系の焦点距離に関する広角端時に対する望遠端時の比である。
条件式（４）の下限値を下回ると、前記可動なレンズ群ＶＦの変倍負担が増加し、変倍による収差変動が大きくなるか、入射瞳位置が深くなりプリズムが肥大化しやすくなる。
一方、上限値を上回ると、変倍によるＦ値の変化が大きくなり、望遠端にて回折の影響を受けやすくなる。
【００２７】
また、次の条件式(4')を満足すると、さらに良い。
０．０７ ≦ logγＲ／logγ ≦ ０．７０ …(4')
さらに、次の条件式(4")を満足するのがより好ましい。
０．１０ ≦ logγＲ／logγ ≦ ０．６５ …(4")
【００２８】
なお、本第１〜第６の発明のいずれかが有効となるのは、ズームレンズ広角端の半画角ωｗが次の条件式（５）を満足する場合である。
２７．５° ≦ ωｗ ≦ ４２．５° ・・・（５）
条件式（５）の下限値を下回ると、プリズム入射面は平面でも可能であり、本発明のメリットはあまりない。
一方、条件式（５）の上限値を上回ると、本第４〜第６の発明を用いても収差補正あるいはプリズムによる光路折り曲げの物理的成立が困難となる。
【００２９】
特に、ズームレンズ広角端の半画角ωｗは、次の条件式(5')を満足する範囲が好ましい。
２７．５° ≦ ωw ≦ ３７．５° …(5')
さらに、ズームレンズ広角端の半画角ωｗは、次の条件式(5")を満足する範囲がより好ましい。
２７．５° ≦ ωw ≦ ３４．５° …(5")
【００３０】
本第４〜第６の発明によるズームレンズにおいて、上記条件式（４），（４’），（４”）の意味するところは、変倍負担を極力レンズ群ＶＦに負わせる方が良いということである。このため、前記第１レンズ群は正の屈折力を、レンズ群ＶＦは負の屈折力を有する方が都合が良い。このようにすると、レンズ群ＶＦは少ない動きにて高い変倍率を確保しやすい。
【００３１】
なお、前記レンズ群ＶＦの無限遠物点合焦時の広角端における倍率βＶＦが次の条件式(6)を満たすようにすると良い。
０．４０ ≦ −βVF ≦ １．２ …(6)
条件式(6)の下限値を下回ると、レンズ群ＶＦの移動量の割に変倍率が低くなりやすい。
一方、条件式(6)の上限値を上回ると、第１レンズ群の正の屈折力が強くなりすぎ、コマ収差が発生しやすくなってしまう。
【００３２】
また、次の条件式(6')を満足すると、さらに良い。
０．４５ ≦ −βＶＦ ≦ １．１ …(6')
さらに、次の条件式(6")を満足するのがより好ましい。
０．５０ ≦ −βＶＦ ≦ １．０ …(6")
【００３３】
また、レンズ群ＶＦの焦点距離ｆＶＦについては、次の条件式(7)を満足すると良い。
０．９ ≦ −ｆＶＦ／ｆｗ ≦ ３．５ …(7)
但し、ｆｗは広角端における全系の焦点距離である。
条件式(7)の下限値を下回ると、負のペッツバール和が大きくなる傾向となる。
一方、条件式(7)の上限値を上回ると、レンズ群ＶＦの移動量の割に変倍率が低くなりやすい。
【００３４】
また、次の条件式(7')を満足すると、さらに良い。
１．１ ≦ −ｆＶＦ／ｆｗ ≦ ３．０ …(7')
さらに、次の条件式(7")を満足するのがより好ましい。
１．３ ≦ −ｆＶＦ／ｆｗ ≦ ２．５ …(7")
【００３５】
なお、本第４〜第６の発明によるズームレンズの構成は、より詳細には、物体側より順に、変倍時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍時可動な第２レンズ群（前記レンズ群ＶＦに相当）と、撮像面に対し位置が略不動の開口絞りと、正の屈折力を有し無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍する際に一方向にのみ可動なレンズ群Ｍと、正の屈折力を有する最終レンズ群Ｒとの少なくとも４つのレンズ群を有するものである。その際、前記第２レンズ群とレンズ群Ｍとは互いに逆方向に移動する。
【００３６】
そして、次の条件式(8)を満足するのが良い。
０．１ ＜ −ＭＭ／Ｍ２ ＜ １．８ …(8)
但し、Ｍ２は第２レンズ群の広角端から望遠端に至るまでの移動量（像側移動を正とする）、ＭＭはレンズ群Ｍの広角端から望遠端に至るまでの移動量（像側移動を正とする）である。
条件式(8)の上限を上回ると、変倍によるＦ値や射出瞳位置の変動が大きくなりすぎ好ましくない。
一方、条件式(8)の下限を下回ると、入射瞳が深くなりすぎて光路折り曲げが物理的に成立しにくくなる。
また、条件式(8)満たさないと、いずれにしても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てサイズが肥大化してしまう。
【００３７】
また、次の条件式(8')を満足すると、さらに良い。
０．３ ＜ −MM／M２ ＜ １．５ …(8')
さらに、次の条件式(8")を満足するのがより好ましい。
０．５ ＜ −MM／M２ ＜ １．２ …(8")
【００３８】
なお、合焦は常時固定のレンズ群を除く最も像側のレンズ群にて行なうのが良い。
その場合、次の条件式(9)を満足するのが良い。
０．１０ ＜ Ｄ３４Ｗ ／ ｆｗ ＜ １．２０ …(9)
但し、Ｄ３４Ｗは、広角端における無限遠物点合焦時における常時固定のレンズ群を除く最も像側のレンズ群（フォーカス移動レンズ群）と、より近距離物点に合焦する際に移動する方向にある最も近いレンズ群との光軸上空気間隔、ｆｗは広角端における全系の焦点距離である。
条件式(9)の下限を下回ると、フォーカスのために移動するスペースがなく、フォーカス移動レンズ群と接近するレンズ群とが干渉しやすい。
一方、条件式(9)の上限を上回ると、逆に変倍のための可動スペースが不足しやすい。
【００３９】
また、次の条件式(9')を満足すると、さらに良い。
０．１５ ＜ Ｄ３４Ｗ／ｆｗ ＜ １．００ …(9')
さらに、次の条件式(9")を満足するのがより好ましい。
０．２０ ＜ Ｄ３４Ｗ／ｆｗ ＜ ０．８０ …(9")
【００４０】
また、最終レンズ群Ｒは次の条件式(10)を満足すると良い。
−６．００＜（ＲRF ＋ＲRR ）／（ＲRF −ＲRR ）＜−０．５ …(10)
但し、ＲRF は最終レンズ群Ｒの最も物体側の面の光軸上での曲率半径、ＲRRは最終レンズ群Ｒの最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
条件式(10)の上限を上回ると、レンズ群Ｍ以降の合成系の主点が第２レンズ群による像点から遠ざかりやすく変倍効率の面で好ましくない。
一方、条件式(10)の下限を下回ると、レンズスペースの浪費につながりやすい。
【００４１】
また、次の条件式(10')を満足すると、さらに良い。
−５．００＜（ＲRF ＋ＲRR ）／（ＲRF −ＲRR ）＜−０．７ …(10')
さらに、次の条件式(10")を満足するのがより好ましい。
−４．００＜（ＲRF ＋ＲRR ）／（ＲRF −ＲRR ）＜−０．９ …(10")
【００４２】
前記レンズ群Ｍには正レンズと負レンズの接合レンズ成分を少なくとも1つ有するようにする。また、前記レンズ群Ｍは前記撮像面に対し位置が略不動の開口絞りから像側に向かって最初の可動レンズ群とするのがよい。
また、前記レンズ群Ｍは増倍効果を高めるために広角端から望遠端への変倍時に一方向へ移動するが、軸上光線高が高いために変倍による収差変動を発生してしまう。従って、負のレンズ要素が必要であるが、レンズ群内の他の正レンズとの相対偏心敏感度が高くなりがちである。このため、前記レンズ群Ｍにおいて負のレンズ要素は、いずれか1つの正レンズと接合とするのが望ましい。
たとえば、前記レンズ群Ｍを、物体側から順に、３つ目のレンズ群とし、正レンズと負レンズとの接合レンズ成分と、正の単レンズとの２群３枚にて構成する（タイプＡとする。）。
あるいは、前記レンズ群Ｍを、物体側から順に、３つ目のレンズ群とし、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズ成分との２群３枚にて構成する（タイプＢとする。）。
あるいは、前記開口絞りの近傍に１つのレンズ要素を固定して、前記レンズ群Ｍを、物体側から順に、４つ目のレンズ群とし、正レンズと負レンズ（順不同）との接合レンズ成分の１群２枚にて構成する（タイプＣとする。）。
【００４３】
そして、次の条件式(11)を満足するのが良い。なお、以下の条件不等式番号の添え字A,B,Cは各タイプに対応している。
０．７０ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ １．０５ …(11)-A
０．４０ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ ０．８０ …(11)-B
但し、ＲC1 はレンズ群Ｍの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、ＲC3 はレンズ群Ｍの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。
条件式(11)の上限を上回ると、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(11)の下限を下回ると、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ってしまいやすい。
なお、タイプＣについては、レンズ群Ｍ内に１レンズ成分しかないため、レンズ群内における偏心敏感度の問題はないので条件式(11)についての設定はしない。
【００４４】
また、次の条件式(11")を満足すると、さらに良い。
０．７５ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ １．００ …(11')-A
０．４５ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ ０．７５ …(11')-B
さらに、次の条件式(11")を満足するのがより好ましい。
０．８０ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ ０．９５ …(11")-A
０．５０ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ ０．７０ …(11")-B
【００４５】
一方、色収差補正に関して次の条件式(12)，(13)を満足するのが良い。
−０．６ ＜ ｆｗ／ＲC2 ＜ ０．７ …(12)-A
−０．５ ＜ ｆｗ／ＲC2 ＜ ０．８ …(12)-B
１５ ＜ νCP−νCN …(13)-A
２５ ＜ νCP−νCN …(13)-B
但し、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、ＲC2 はレンズ群Ｍの接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径、νCP はレンズ群Ｍの接合レンズ成分の正レンズの媒質アッベ数、νCN はレンズ群Ｍの接合レンズ成分の負レンズの媒質アッベ数である。
【００４６】
条件式(12)のいずれの場合も下限値を下回ると、軸上色収差・倍率色収差の補正には有利である。しかしながら、球面収差の色収差が発生しやすい。特に、基準波長における球面収差が良好に補正できても短波長の球面収差はオーバーコレクト状態となり画像における色のにじみの原因となるので好ましくない。
一方、条件式(12)のいずれの場合も上限値を上回ると、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(13)のいずれの場合も下限値を下回ると、軸上色収差が補正不足になりやすい。
一方、条件式(13)の上限を上回る媒質の組み合わせは自然界には存在しない。
【００４７】
また、次の条件式(12')，(13')を満足すると、さらに良い。
−０．４ ＜ ｆｗ／ＲC2 ＜ ０．５ …(12')-A
−０．３ ＜ ｆｗ／ＲC2 ＜ ０．６ …(12')-B
２０ ＜ νCP−νCN …(13')-A
３０ ＜ νCP−νCN …(13')-B
さらに、次の条件式(12")，(13")を満足するのがより好ましい。
−０．２ ＜ ｆｗ／ＲC2 ＜ ０．３ …(12")-A
−０．１ ＜ ｆｗ／ＲC2 ＜ ０．４ …(12")-B
２５ ＜ νCP−νCN …(13")-A
３５ ＜ νCP−νCN …(13")-B
【００４８】
さらに、前記レンズ群Ｍとそれよりも像側の最も近い可動なレンズ群Ｘとの像面位置に対する移動軌跡は、変倍効果や変倍時の収差変動に影響を及ぼす。
従って、次の条件式(14)を満たすように移動させるのが良い。
０．０３ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．２０ …(14)-A
−０．０７ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．１０ …(14)-B
０．０ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．２５ …(14)-C
但し、ＭＸは前記レンズ群Ｘの無限遠物点合焦時の広角端から望遠端まで変倍する際の移動量、ｓはレンズ群Ｍの無限遠物点合焦時の望遠端における最も物体側の面から像面までの光軸上に測った距離である。また、ｓは正の値とし、ＭＸはレンズ群Ｘが像側に移動した場合を正とする。
いずれのタイプの場合においても条件式(14)の下限値を下回ると、少ない移動スペースで効率的に変倍比を稼ぐには不利な傾向となる。
一方、条件式(14)の上限値を上回ると、前記レンズ群Ｍの移動スペースが少なくなり、変倍比を稼ぐのには不利な傾向となっていってしまう。
【００４９】
また、次の条件式(14')を満足すると、さらに良い。
０．０５ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．１５ …(14)-A
−０．０４ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．０６ …(14)-B
０．０５ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．２０ …(14)-C
さらに、次の条件式(14")を満足するのがより好ましい。
０．０７ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．１０ …(14")-A
−０．０１ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．０３ …(14")-B
０．１０ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．１５ …(14")-C
【００５０】
ところで、前記Ａ,Ｂ,Ｃの３つのタイプのうち、少ない移動スペースにて効率的に変倍をすることを考えると、前記撮像面に対し位置が略不動の開口絞りより像側の全てのレンズ群の合成系の主点が出来るだけ物体側に位置するものが良い。このような合成系によると変倍効率がよく、かつ開口絞りよりも物体側のレンズ群への負担も軽く収差補正上有利である。そういう点でタイプＢが良い。ただし、変倍によるＦ値の変化は大きくなりやすい。なお、タイプＡ、Ｃは開口絞りよりも後ろの群による変倍率が少ないため前記Ｆ値の変化は少ないが、各レンズ群にパワー的な負担がかかりやすいため、収差補正上はやや劣勢となる。
【００５１】
前記第２レンズ群については、物体側から順に、負レンズ、正レンズの順の２枚のレンズにて構成するのがよく、さらに前記負レンズは少なくともいずれか一方の面を非球面とするのがよい。
加えて、次の条件式(15)を満たすのが良い。
０．３０＜（Ｒ2NF ＋Ｒ2NR ）／（Ｒ2NF −Ｒ2NR ）＜０．８５ …(15)
但し、Ｒ2NF は第２レンズ群の負レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、Ｒ2NR は第２レンズ群の負レンズの像側の面の光軸上での曲率半径である。
条件式(15)の上限値を上回ると、コマ収差が発生しやすい。
一方、条件式(15)の下限値を下回ると、樽型歪曲収差が発生しやすい。
【００５２】
また、次の条件式(15')を満足すると、さらに良い。
０．３５＜（Ｒ2NF ＋Ｒ2NR ）／（Ｒ2NF −Ｒ2NR ）＜０．８０ …(15')
さらに、次の条件式(15")を満足するのがより好ましい。
０．４０＜（Ｒ2NF ＋Ｒ2NR ）／（Ｒ2NF −Ｒ2NR ）＜０．７５ …(15")
【００５３】
また、前記第1レンズ群については、物体側から順に、入射面が非球面形状の凹面であり、かつ、光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムと、正レンズとの２つの要素からなっている。
特に、入射瞳位置を浅くしてプリズムを小型に維持するために、前記プリズムは上記条件式(2)，(2')，(2")の少なくともいずれかを満足するように負の屈折力を有するのが好ましい。一方、前記第２レンズ群（レンズ群ＶＦ）の変倍効率を高めるためには、第1レンズ群全体としては、次の条件式(16)を満たすように出来るだけ強いパワーにする必要がある。
２．４ ≦ ｆ１／ｆｗ ≦ ７．０ …(16)
但し、ｆ１は第1レンズ群全体の焦点距離、ｆｗは広角端における全系の焦点距離である。
上記条件式(16)の下限値を下回ると、変倍時の第２群の移動量の割に変倍率が少ない。
一方、条件式(16)の上限値を上回ると、軸外収差や色収差の補正が困難になるか又はプリズムが肥大化しやすい。
【００５４】
また、次の条件式(16')を満足にすると、さらに良い。
２．６ ≦ ｆ１／ｆｗ ≦ ６．０ …(16')
さらに、次の条件式(16')を満足するのがより好ましい。
２．８ ≦ ｆ１／ｆｗ ≦ ５．０ …(16")
【００５５】
また、前記正レンズは、次の条件式(17)を満たすように、通過する軸外光線の高さの割に強いパワーを有する必要がある。
同時に前記正レンズは、形状も次の条件式(18)を満足すると良い。
１．８ ≦ ｆ１２／ｆｗ ≦ ４．０ …(17)
−２．０＜（Ｒ1PF ＋Ｒ1PR ）／（Ｒ1PF −Ｒ1PR ）＜−０．２ …(18)
但し、ｆ１２は第１レンズ群の正レンズの焦点距離、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、Ｒ1PF は第１レンズ群の正レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、Ｒ1PR は第１レンズ群の正レンズの像側の面の光軸上での曲率半径である。
条件式(17)の上限値を上回ると、前記第２レンズ群（レンズ群ＶＦ）の変倍率が移動量の割に低く光学系が大きくなりやすい。
一方、条件式(17)の下限値を下回ると、コマ収差、非点収差などの軸外収差補正が困難となりやすい。
条件式(18)の上限値を上回ると、第１群の主点が像側傾向となり、第２群の変倍効率悪化傾向となる上、収差的にもコマ収差が発生しやすくなる。
一方、条件式(18)の下限値を下回ると、強いメニスカス形状となるので、上記条件式(15)を満たす第２レンズ群と干渉しやすくなってしまう。
【００５６】
また、次の条件式(17')，(18')を満足すると、さらに良い。
２．０ ≦ ｆ１２／ｆｗ ≦ ３．６ …(17')
−１．６＜（Ｒ1PF ＋Ｒ1PR ）／（Ｒ1PF −Ｒ1PR ）＜−０．４ …(18')
さらに、次の条件式(17")，(18")を満足するのがより好ましい。
２．２ ≦ ｆ１２／ｆｗ ≦ ３．２ …(17")
−１．２＜（Ｒ1PF ＋Ｒ1PR ）／（Ｒ1PF −Ｒ1PR ）＜−０．６ …(18")
【００５７】
さらに本第４〜第６の発明では、前記正レンズの物体側の面に光軸から離れるに従って収斂性が弱まる非球面を導入することで各軸外収差の顕著な改善効果が得られている。
非球面の条件としては、次の条件式（１９）を満足すると良い。
−０．１０ ≦ ＡＳＰ１２／ｆｗ ＜ −０．００ ・・・（１９）
但し、ＡＳＰ１２は前記第１レンズ群の正レンズの非球面の基準球面（光軸上の曲率と同じ球面）に対する光軸からの高さｈ１２における光軸方向に測った偏倚量（像側への偏倚を正とする）、ｆｗは広角端における全系の焦点距離である。また、高さｈ１２は次の式で表わされる。
ｈ１２ ＝ １．４・ｆｗ・ｔａｎωｗ （但し、ωｗは広角端での最大像高に対応した半画角である。）
条件式（１９）の下限値を下回ると、第１レンズ群のプリズム入射面にて発生するコマ収差の補正効果が少なくなる。
一方、条件式（１９）の上限値を上回ると、第１レンズ群の正レンズ自身で発生するコマ収差や歪曲収差の補正が困難になりやすく、陣笠歪曲収差も発生しやすい。
【００５８】
また、次の条件式(19')を満足すると、さらに良い。
−０．０７ ≦ ＡＳＰ１２／ｆｗ ≦ −０．０１ …(19')
さらに、次の条件式(19")を満足するのがより好ましい。
−０．０４ ≦ ＡＳＰ１２／ｆｗ ≦ −０．０２ …(19")
【００５９】
以上、ズームレンズ部を薄くしながらも結像性能を良好にするための手段について説明した。
次に、フィルター類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ダ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。
【００６０】
即ち、次の条件式(20)，(21)を満たすのが望ましい。
τ６００／τ５５０ ≧ ０．８ …(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(20')，(21')を満たすと、さらに良い。
τ６００／τ５５０ ≧ ０．８５ …(20')
τ７００／τ５５０ ≦ ０．０５ …(21')
さらに、次の条件式(20")，(21")を満たすのがより好ましい。
τ６００／τ５５０ ≧ ０．９ …(20")
τ７００／τ５５０ ≦ ０．０３ …(21")
【００６１】
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。
【００６２】
即ち、次の条件式(22)，(23)を満たすのが望ましい。
τ４００／τ５５０ ≦ ０．０８ …(22)
τ４４０／τ５５０ ≧ ０．４ …(23)
なお、次の条件式(22')，(23')を満たすと、さらに良い。
τ４００／τ５５０ ≦ ０．０６ …(22')
τ４４０／τ５５０ ≧ ０．５ …(23')
さらに、次の条件式(22")，(23")を満たすのがより好ましい。
τ４００／τ５５０ ≦ ０．０４ …(22")
τ４４０／τ５５０ ≧ ０．６ …(23")
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。
【００６３】
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。
【００６４】
また、光学系を短く薄くするにはもう一方のフィルターである光学的ローパスフィルターについても出来るだけ薄くするのがよい。一般的に光学的ローパスフィルターは水晶の様な単軸結晶が有する複屈折作用を利用している。ここで、結晶軸がズームレンズの光軸に対してなす角が３５度から５５度の範囲であり、かつ各々の結晶軸を像面に投影したときの方向がそれぞれ異なる複数あるいは単独の水晶光学ローパスフィルターを含む場合、その中でズームレンズ光軸上に沿った厚みが最も厚いフィルターの厚みｔLPF（mm）を次の条件式(24)，(25)を満足するようにすると良い。
ａ ＜ ４μｍ のとき
０．０８ａ ＜ ｔLPF ＜ ０．１６ａ …(24)
ａ ＜ ３μｍ のとき
０．０７５ａ ＜ ｔLPF ＜ ０．１５ａ …(25)
但し、ｔLPF（mm）はズームレンズの光軸に沿って最も厚く、ズームレンズの光軸とのなす角が３５度から５５度の範囲に１つの結晶軸を有する光学的ローパスフィルターの厚み、ａは電子撮像素子の水平画素ピッチ（単位μｍ）である。
【００６５】
１枚あるいは複数枚で構成された前記光学的ローパスフィルターのうち最も厚いものは、その厚さがナイキスト限界周波数にて理論上コントラストがゼロになるように設定されており、およそａ／５．８８（ｍｍ）である。これよりも厚くすると、モアレ縞の様な偽信号の防止には効果があるが撮像素子の持つ分解能を十分に発揮出来なくなる。一方、薄くすると、モアレ縞のような偽信号が十分に除去できない。しかし、モアレ縞のような偽信号はズームレンズなど撮影レンズの結像性能とも深く関連し、結像性能が高い場合はモアレ縞のような偽信号が発生しやすい。このため、光学的ローパスフィルターの厚みは、結像性能が高い場合はやや厚めに、結像性能がそれほど高くない場合はやや薄めに設定するのが良い。
【００６６】
一方、画素ピッチが小さくなるにつれて結像レンズ系の回折の影響によりナイキスト限界以上の周波数成分のコントラストが減少するため、モアレ縞のような偽信号の発生は少なくなる。従って、ａ／５．８８（ｍｍ）より数%ないし数十%程度薄くすると、むしろナイキスト限界に相当する周波数以下の空間周波数でのコントラストが向上し好ましい。
【００６７】
なお、次の条件式(24')，(25')を満足するようにすればより効果的である。
ａ ＜ ４μｍ のとき
０．０７５ａ ＜ ｔLPF ＜ ０．１５ａ …(24')
ａ ＜ ３μｍ のとき
０．０７ａ ＜ ｔLPF ＜ ０．１４ａ …(25')
【００６８】
さらに、次の条件式(24")，(25")を満足するようにすれば、より一層効果的である。
ａ ＜ ４μｍ のとき
０．０７ａ ＜ ｔLPF ＜ ０．１４ａ …(24")
ａ ＜ ３μｍ のとき
０．０６５ａ ＜ ｔLPF ＜ ０．１３ａ …(25")
【００６９】
また、ａ ＜ ４μｍ とする場合において、光学的ローパスフィルターは薄くしすぎると加工が困難である。このため、光学的ローパスフィルターをあまり薄くせずに、つまり条件式(24)，(24')，(24")の上限を上回ってもコントラストがゼロになる空間周波数（カットオフ周波数）を高くする別の方法がある。それは、光学的ローパスフィルターの結晶軸がズームレンズの光軸に対してなす角が１５度から３５度の範囲もしくは５５度から７５度の範囲となるようにするか、場合によってはローパスフィルターを省略することである。この角度の範囲においては入射光の常光線と異常光線への分離量が４５度近傍のときよりも少なくなり、０度もしくは９０度になったときには分離しなくなる（ただし、９０度の場合は両者に速度差がつき位相差が発生する…λ／４板の原理）。
【００７０】
さらに、上述のように、画素ピッチが小さくなると回折の影響でそれに見合った高い空間周波数の結像性能が劣化してくるため、Ｆナンバーを大きくすることが困難である。従って、カメラにしたときの開口絞りの種類は幾何収差による劣化の大きな開放と回折限界近傍の絞り値の２種類のみとしても良い。その場合、前述の光学的ローパスフィルターはなくてもよい。
【００７１】
特に画素ピッチが小さく、開放時の結像性能が最も良い場合などは、撮像面への入射光束サイズを規制する手段として内径が可変であったり、内径の異なるものと入れ替える方法を用いず常に内径が固定の開口絞りとしてもよい。その場合、開口絞りに隣接するレンズ面は、少なくとも一方が本開口絞りに向けて凸面を向け、そのいずれかの隣接するレンズ面が開口絞り内径部を貫通するようにすると絞りによる無駄なスペースがなく光学系の全長短縮に寄与することができる。また、前記開口絞りとはレンズ面を１つ以上隔てた光軸を含むいずれかの空間に透過率が９０％以下の光学素子（出来れば入射面、射出面がともに平面がよい）を配するか又は透過率の異なる別の光学素子と入れ替える手段を持つと良い。
【００７２】
あるいは、開口サイズが固定の複数の開口を有し、そのうちの１つを第１群の最も像側のレンズ面と第３群の最も物体側のレンズ面の間のいずれかの光路内に挿入出来すようにし、かつ、他のものと交換可能とすることで像面照度を調節することができる電子撮像装置としておき、前記複数の開口のうち、一部の開口内に波長５５０ｎｍに対する透過率がそれぞれ異なりかつ８０％未満であるような媒体を有するようにして光量調節を行なうのがよい。
【００７３】
あるいは、ａ（μｍ）／Ｆナンバー ＜ ０．４ となるようなＦ値に相当する光量になるように調節を実施する場合は、開口内に波長５５０nmに対する透過率がそれぞれ異なりかつ８０％未満の媒体を有する電子撮像装置とするのがよい。例えば、開放値から上記条件の範囲外では前記媒体なしか、あるいは波長５５０nmに対する透過率が９１%以上のダミー媒質としておき、範囲内のときは回折の影響が出るほどに開口絞り径を小さくするのではなく、ＮＤフィルターのようなもので光量調節するのがよい。
【００７４】
また、前記複数の開口をそれぞれ径をＦ値に反比例して小さくしたものにして揃えておき、ＮＤフィルターの代わりにそれぞれ周波数特性の異なる光学的ローパスフィルターを開口内に入れておくのでも良い。その場合、絞り込むにつれて回折劣化が大きくなるので、開口径が小さくなるほど光学フィルターの周波数特性を高く設定しておくとよい。
【００７５】
なお、広角端の開放Ｆ値と使用する画素ピッチａμｍとの関係において、Ｆ＞ａを満たす場合は、光学的ローパスフィルターはなくてもよい。つまり、ズームレンズ系と撮像素子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よい。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ためである。
【００７６】
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。
【００７７】
【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。
【００７８】
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、平面平板状の光学的ローパスフィルターＬＦとＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。なお、各実施例における光学的ローパスフィルターＬＦの最大厚みについては後述する。また、各実施例において近赤外シャープカットコートについては、例えば、光学的ローパスフィルターＬＦに直接コートを施しても良く、また、別に赤外カット吸収フィルターを配置してもよく、あるいは、透明平板の入射面に近赤外シャープカットコートしたものを用いてもよい。
第１実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、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、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｒ１と、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路入射面Ｒ１1と、光路を折り曲げるための反射面Ｒ１2と、射出面Ｒ１3とを有するプリズムとして構成されている。光路入射面Ｒ１1は、物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に形成されている。
後側副群は、両凸正レンズＬ１で構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第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、両凸正レンズＬ３1と両凹負レンズＬ３2との接合レンズと、両凸正レンズ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、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４1で構成されており、全体で正の屈折力を有している。
【００７９】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へのみ移動し、開口絞りＳは位置がほぼ固定され、第３レンズ群Ｇ３は物体側へのみ移動し、第４レンズ群は像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、上述した第１レンズ群Ｇ１中の反射光学素子Ｒ１の光路入射面Ｒ１1のほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凸正レンズＬ１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２1の物体側の面に設けられている。
【００８０】
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）2｝1/2］
＋Ａ4ｙ4＋Ａ6ｙ6＋Ａ8ｙ8＋Ａ10ｙ10
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。
【００８１】
【００８２】
【００８３】
【００８４】
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。図８〜図１０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８は広角端、図９は中間、図１０は望遠端での状態を示している。
【００８５】
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、平面平板状の光学的ローパスフィルターＬＦと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２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、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、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｒ１と、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路入射面Ｒ１1と、光路を折り曲げるための反射面Ｒ１2と、射出面Ｒ１3とを有するプリズムとして構成されている。光路入射面Ｒ１1は、物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に形成されている。
後側副群は、両凸正レンズＬ１で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と、両凸正レンズＬ２2’とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1’と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３2’との接合レンズと、両凸正レンズ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、両凸正レンズＬ４1’と両凹負レンズＬ４2とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
【００８６】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へのみ移動し、開口絞りＳは位置がほぼ固定され、第３レンズ群Ｇ３は物体側へのみ移動し、第４レンズ群は像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、上述した第１レンズ群Ｇ１中の反射光学素子Ｒ１の光路入射面Ｒ１1のほかに、第１レンズ群Ｇ１中両凸正レンズＬ１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２1の両面に設けられている。
【００８７】
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。
【００８８】
【００８９】
【００９０】
第３実施例
図１１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１３〜図１５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１３は広角端、図１４は中間、図１５は望遠端での状態を示している。
【００９１】
第３実施例の電子撮像装置は、図１１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１１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、平面平板状の光学的ローパスフィルターＬＦと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２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、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、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｒ１と、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路入射面Ｒ１1と、光路を折り曲げるための反射面Ｒ１2と、射出面Ｒ１3とを有するプリズムとして構成されている。光路入射面Ｒ１1は、物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に形成されている。
後側副群は、両凸正レンズＬ１で構成されている。
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、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’で構成されており、全体で正の屈折力を有している。
【００９２】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へのみ移動し、開口絞りＳは位置がほぼ固定され、第３レンズ群Ｇ３は物体側へのみ移動し、第４レンズ群は位置が固定されるようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第３レンズ群Ｇ３が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、上述した第１レンズ群Ｇ１中の反射光学素子Ｒ１の光路入射面Ｒ１1のほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凸正レンズＬ１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２1の両面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３1の両面に設けられている。
【００９３】
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。
【００９４】
【００９５】
【００９６】
第４実施例
図１６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１８〜図２０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１８は広角端、図１９は中間、図２０は望遠端での状態を示している。
【００９７】
第４実施例の電子撮像装置は、図１６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１６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、平面平板状の光学的ローパスフィルターＬＦと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２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、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、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｒ１と、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路入射面Ｒ１1と、光路を折り曲げるための反射面Ｒ１2と、射出面Ｒ１3とを有するプリズムとして構成されている。光路入射面Ｒ１1は、物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に形成されている。
後側副群は、両凸正レンズＬ１で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と、両凸正レンズＬ２2’とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ３1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ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で構成されており、全体で正の屈折力を有している。
【００９８】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へのみ移動し、開口絞りＳは位置がほぼ固定され、第３レンズ群Ｇ３は物体側へのみ移動し、第４レンズ群は位置が像側へのみわずかに移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、上述した第１レンズ群Ｇ１中の反射光学素子Ｒ１の光路入射面Ｒ１1のほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凸正レンズＬ１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２1の両面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３1の両面に設けられている。
【００９９】
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。
【０１００】
【０１０１】
【０１０２】
第５実施例
図２１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２２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。図２３〜図２５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２３は広角端、図２４は中間、図２５は望遠端での状態を示している。
【０１０３】
第５実施例の電子撮像装置は、図２１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２１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、平面平板状の光学的ローパスフィルターＬＦと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２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、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、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｒ１と、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路入射面Ｒ１1と、光路を折り曲げるための反射面Ｒ１2と、射出面Ｒ１3とを有するプリズムとして構成されている。光路入射面Ｒ１1は、物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に形成されている。
後側副群は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１’で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と、両凸正レンズＬ２2’とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ３1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３2”’と物体側の面が平面で像側の面が凹面の片凹負レンズ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で構成されており、全体で正の屈折力を有している。
【０１０４】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へのみ移動し、開口絞りＳは位置がほぼ固定され、第３レンズ群Ｇ３は物体側へのみ移動し、第４レンズ群は像側へのみわずかに移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、上述した第１レンズ群Ｇ１中の反射光学素子Ｒ１の光路入射面Ｒ１1のほかに、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１’の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２1の両面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３1の両面に設けられている。
【０１０５】
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。
【０１０６】
【０１０７】
【０１０８】
第６実施例
図２６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２７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。図２８〜図３０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２８は広角端、図２９は中間、図３０は望遠端での状態を示している。
【０１０９】
第６実施例の電子撮像装置は、図２６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２６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、平面平板状の光学的ローパスフィルターＬＦと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２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４と、第５レンズ群Ｇ５とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｒ１と、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路入射面Ｒ１1と、光路を折り曲げるための反射面Ｒ１2と、射出面Ｒ１3とを有するプリズムとして構成されている。光路入射面Ｒ１1は、物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に形成されている。
後側副群は、両凸正レンズＬ１で構成されている。
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、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1’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’と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４2’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５レンズ群Ｇ５は、物体側の面が凸面で像側の面が平面の片凸正レンズＬ５1と物体側の面が平面で像側の面が凹面の片凹負レンズＬ５2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。
【０１１０】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へのみ移動し、開口絞りＳは位置がほぼ固定され、第３レンズ群Ｇ３は位置が固定され、第４レンズ群Ｇ４は物体側へのみ移動し、第５レンズ群は像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第５レンズ群Ｇ５が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、上述した第１レンズ群Ｇ１中の反射光学素子Ｒ１の光路入射面Ｒ１1のほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凸正レンズＬ１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２1の両面、第４レンズ群Ｇ４中の両凸正レンズＬ４1’の物体側の面、第５レンズ群Ｇ５中の物体側の面が凸面で像側の面が平面の片凸正レンズＬ５1の物体側の面に設けられている。
【０１１１】
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。
【０１１２】
【０１１３】
【０１１４】
第７実施例
図３１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３２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。図３３〜図３５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３３は広角端、図３４は中間、図３５は望遠端での状態を示している。
【０１１５】
第７実施例の電子撮像装置は、図３１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３１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、平面平板状の光学的ローパスフィルターＬＦと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２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４と、第５レンズ群Ｇ５とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｒ１と、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路入射面Ｒ１1と、光路を折り曲げるための反射面Ｒ１2と、射出面Ｒ１3とを有するプリズムとして構成されている。光路入射面Ｒ１1は、物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に形成されている。
後側副群は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１’で構成されている。
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、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1’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おり、全体で正の屈折力を有している。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５1’と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５2’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。
【０１１６】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へのみ移動し、開口絞りＳは位置がほぼ固定され、第３レンズ群Ｇ３は位置が固定され、第４レンズ群Ｇ４は物体側へのみ移動し、第５レンズ群は像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第５レンズ群Ｇ５が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、上述した第１レンズ群Ｇ１中の反射光学素子Ｒ１の光路入射面Ｒ１1のほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凸正レンズＬ１’の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２1の両面、第４レンズ群Ｇ４中の両凸正レンズＬ４2”の像側の面、第５レンズ群Ｇ５中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５1’の物体側の面に設けられている。
【０１１７】
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。
【０１１８】
【０１１９】
【０１２０】
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１に示す。
表１
レンズデータにおける光学的ローパスフィルターは複数枚構成であり、さらに赤外カットなどの厚みも含んでいる。その最大厚みの値でなく表中の値を用いる。
【０１２１】
また、次の表２に示すａとｔLPFの組み合わせ１〜１０のいずれを用いても良い。
表２
【０１２２】
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３６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３９）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。
【０１２３】
なお、上記各実施例では、最終レンズ群の像側には、近赤外カットフィルター又は近赤外カットコート面を入射面側に施した光学的ローパスフィルターＬＦを有している。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。
【０１２４】
【０１２５】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図３７に示す通りである。また、ローパスフィルターＬＦの射出面側、又は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３８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、このフィルター、もしくは、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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
上記各実施例では、図３８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。
【０１２８】
また、ローパスフィルターＬＦは、像面上投影時の方位角度が水平（＝０°）と±４５°方向にそれぞれ結晶軸を有する３種類のフィルターを光軸方向に重ねて使用しており、それぞれについて、水平にａμｍ、±４５°方向にそれぞれＳＱＲＴ（１／２）×ａだけずらすことで、モアレ抑制を行っている。ここで、ＳＱＲＴはスクエアルートであり、平方根を意味する。
【０１２９】
また、ＣＣＤの撮像面Ｉ上には、図３９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。
【０１３０】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図３９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
【０１３１】
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。
【０１３２】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図４０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。
【０１３３】
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。また、ローパスフィルターＬＦの枚数も上述の通り２枚でも１枚でも構わない。
【０１３４】
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４１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。
【０１３５】
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４２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。
【０１３６】
この具体例を図４３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３１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。
【０１３７】
また、光量調節手段として、図４４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４４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。
【０１３８】
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４５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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
図４６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４７(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４６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。
【０１４１】
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４７(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。
【０１４２】
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，第２実施例の第１５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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
以上説明したように、本発明のズームレンズ及びそれを有する電子撮像装置は、特許請求の範囲に記載された発明の他に、次に示すような特徴も備えている。
【０１５８】
（１）前記開口絞りが、撮像面に対し位置が略不動であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のズームレンズ。
【０１５９】
（２）物体側より順に、正の屈折力を有し変倍時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍時可動な第２レンズ群と、撮像面に対し位置が略不動の開口絞りと、正の屈折力を有し無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍する際に一方向にのみ可動なレンズ群Ｍと、正の屈折力を有する最終レンズ群Ｒとを有することを特徴とするズームレンズ。
【０１６０】
（３）前記レンズ群Ｍには正レンズと負レンズの接合レンズ成分を少なくとも1つ有することを特徴とする上記（２）に記載のズームレンズ。
【０１６１】
（４）前記レンズ群Mは、前記撮像面に対し位置が略不動の開口絞りから像側に向かって最初の可動レンズ群であることを特徴とする上記（２）又は（３）に記載のズームレンズ。
【０１６２】
（５）前記レンズ群Mは、物体側から順に３つ目のレンズ群であり、正レンズと負レンズとの接合レンズと、正の単レンズとの２群３枚にて構成されていることを特徴とする上記（２）に記載のズームレンズ。
【０１６３】
（６）前記レンズ群Mは、物体側から順に３つ目のレンズ群であり、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズとの２群３枚にて構成されていることを特徴とする上記（２）に記載のズームレンズ。
【０１６４】
（７）前記レンズ群Mは、物体側から順に４つ目のレンズ群であり、正レンズと負レンズとの接合レンズのみで構成されていることを特徴とする上記（２）に記載のズームレンズ。
【０１６５】
（８）前記第１レンズ群は、前記プリズムの像側に正レンズのみを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項、又は、上記（１）〜（７）のいずれかに記載のズームレンズ。
【０１６６】
（９）前記第２レンズ群は、物体側から順に負レンズ、正レンズの順の２枚のレンズにて構成され、該負レンズは非球面を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項、又は、上記（１）〜（８）のいずれかに記載のズームレンズ。
【０１６７】
（１０）常時固定のレンズ群を除く最も像側のレンズ群を移動して合焦することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項、又は、上記（１）〜（９）のいずれかに記載のズームレンズ。
【０１６８】
（１１）上記（１）〜（１０）のいずれかに記載のズームレンズを有する電子撮像装置。
【０１６９】
【発明の効果】
本発明によれば、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とすることが可能となる。加えて、絞り、シャッター機構などを移動させない光学系とすることで奥行きをさらに薄くすることができる。
【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】第２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９】第２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１０】第２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１１】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１３】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１４】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１５】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１６】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１８】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１９】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２０】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２１】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２２】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２３】第５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２４】第５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２５】第５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２６】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２７】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２８】第６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２９】第６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３０】第６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３１】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３２】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３３】第７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３４】第７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３５】第７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３６】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３７】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３８】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３９】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４０】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４１】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４２】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４３】図４２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４４】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４５】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４６】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４７】 (a)〜(d)は図４６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
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
Ｉ 撮像面
Ｌ１ 両凸正レンズ
Ｌ１’ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ２1 両凸負レンズ
Ｌ２2 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ２2’ 両凸正レンズ
Ｌ３1 両凸正レンズ
Ｌ３1’ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ３2 両凹負レンズ
Ｌ３2’ 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ３2” 両凸正レンズ
Ｌ３2”’ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ３3 両凸正レンズ
Ｌ３3’ 両凹負レンズ
Ｌ３3” 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ３3”’ 物体側の面が平面で像側の面が凹面の片凹負レンズ
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
Ｌ４1’ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ４1” 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ４2 両凹負レンズ
Ｌ４2’ 物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ４2” 両凸正レンズ
Ｌ５1 物体側の面が凸面で像側の面が平面の片凸正レンズ
Ｌ５1’ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ５2 物体側の面が平面で像側の面が凹面の片凹負レンズ
Ｌ５2’ 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｒ１ 反射光学素子
Ｓ 開口絞り
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 開口
１０ ターレット
１１ 回転軸
４０ デジタルカメラ
４１ 撮像光学系
４２ 撮影用光路
４３ ファインダー光学系
４４ ファインダー用光路
４５ シャッター
４６ フラッシュ
４７ 液晶表示モニター
４９ ＣＣＤ
５０ カバー部材
５１ 処理手段
５２ 記録手段
５３ ファインダー用対物光学系
５５ ポロプリズム
５７ 視野枠
５９ 接眼光学系
１０３ 制御系
１０４ 撮像ユニット
１１２ 対物レンズ
１１３ 鏡枠
１１４ カバーガラス
１６０ 撮像ユニット
１６２ 撮像素子チップ
１６６ 端子
３００ パソコン
３０１ キーボード
３０２ モニター
３０３ 撮影光学系
３０４ 撮影光路
３０５ 画像
４００ 携帯電話
４０１ マイク部
４０２ スピーカ部
４０３ 入力ダイアル
４０４ モニター
４０５ 撮影光学系
４０６ アンテナ
４０７ 撮影光路
【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、正の屈折力を含む第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。
【０００５】
そこで、最近では、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・防塵上も好ましい電子撮像装置が提案されている。この電子撮像装置の光学系は、奥行き方向が極めて薄い形状とするために光学系の光路（光軸）をミラーやプリズムなど反射光学素子で折り曲げる構成をとっている。具体的には、最も物体側のレンズ群を位置固定レンズ群とし、その中に前記反射光学素子を設けている。そして、以降の光路はカメラボディの縦あるいは横方向に折り曲げ、奥行き方向の寸法を極力薄くしたものである。
【０００６】
しかしながら、この場合、ある程度の画角を確保するために反射光学素子の直前に負レンズ系を配置している。従って、どうしてもその負レンズの厚み分だけは奥行き寸法が厚くなってしまう。
【０００７】
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・防塵上も好ましい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である。奥行き方向が極めて薄い形状とするにあたって、光学系の光路（光軸）を折り曲げる構成がとりやすい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である。また、ズーム比、画角、F値、少ない収差など高い光学仕様性能を有する奥行き方向が極めて薄い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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本第１の発明によるズームレンズは、最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、少なくともその像側に少なくとも２つの正レンズ群を有し、変倍時に各々の相対的間隔が変化するズームレンズであって、前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ ＝ （ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記非球面の形状が、以下の条件式（１−１）を満足するように構成されていることを特徴としている。
０．０４ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．３ ・・・（１−１）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ＡＳＰ１１は前記プリズムの光路入射面の光軸からの高さｈ１１において基準球面（光軸上の曲率と同じ球面）に対する非球面の光軸方向に測った偏倚量（像側への偏倚を正とする）、ｆｗは広角端における全系の焦点距離であり、前記高さｈ１１はωｗを広角端での最大像高に対応した半画角とすると以下の式で表わされるものである。
ｈ１１ ＝ ２・ｆｗ・ｔａｎωｗ
また、上記目的を達成するために、本第２の発明によるズームレンズは、最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、少なくともその像側に少なくとも２つの正レンズ群を有し、変倍時に各々の相対的間隔が変化するズームレンズであって、前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ ＝ （ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記非球面の形状が、以下の条件式（１’）を満足するように構成されていることを特徴としている。
０．０４ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．２５ ・・・（１’）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ＡＳＰ１１は前記プリズムの光路入射面の光軸からの高さｈ１１において基準球面（光軸上の曲率と同じ球面）に対する非球面の光軸方向に測った偏倚量（像側への偏倚を正とする）、ｆｗは広角端における全系の焦点距離であり、前記高さｈ１１はωｗを広角端での最大像高に対応した半画角とすると以下の式で表わされるものである。
ｈ１１ ＝ ２・ｆｗ・ｔａｎωｗ
また、上記目的を達成するために、本第３の発明によるズームレンズは、最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、少なくともその像側に少なくとも２つの正レンズ群を有し、変倍時に各々の相対的間隔が変化するズームレンズであって、前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ＝（ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記光路入射面の光軸上での曲率半径が、以下の条件式（２）を満足するように構成されていることを特徴としている。
−０．５０ ≦ ｆｗ・（ｎ１−１）／ｒ１ ≦ −０．１２ ・・・（２）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、ｎ１は前記プリズムの媒質屈折率（基準波長）、ｒ１はプリズム入射面の光軸上での曲率半径である。
【０００９】
また、本第４の発明によるズームレンズは、最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、その像側に１つの開口絞りを有し、前記第１レンズ群と前記開口絞りとの間に無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍時に一方向にのみ可動なレンズ群を少なくとも１つ有するズームレンズであって、前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ ＝ （ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記非球面の形状が、以下の条件式（１−１）を満足するように構成されていることを特徴としている。
０．０４ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．３ ・・・（１−１）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ＡＳＰ１１は前記プリズムの光路入射面の光軸からの高さｈ１１において基準球面（光軸上の曲率と同じ球面）に対する非球面の光軸方向に測った偏倚量（像側への偏倚を正とする）、ｆｗは広角端における全系の焦点距離であり、前記高さｈ１１はωｗを広角端での最大像高に対応した半画角とすると以下の式で表わされるものである。
ｈ１１ ＝ ２・ｆｗ・ｔａｎωｗ
また、上記目的を達成するために、本第５の発明によるズームレンズは、最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、その像側に１つの開口絞りを有し、前記第１レンズ群と前記開口絞りとの間に無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍時に一方向にのみ可動なレンズ群を少なくとも１つ有するズームレンズであって、前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ ＝ （ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記非球面の形状が、以下の条件式（１’）を満足するように構成されていることを特徴としている。
０．０４ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．２５ ・・・（１’）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ＡＳＰ１１は前記プリズムの光路入射面の光軸からの高さｈ１１において基準球面（光軸上の曲率と同じ球面）に対する非球面の光軸方向に測った偏倚量（像側への偏倚を正とする）、ｆｗは広角端における全系の焦点距離であり、前記高さｈ１１はωｗを広角端での最大像高に対応した半画角とすると以下の式で表わされるものである。
ｈ１１ ＝ ２・ｆｗ・ｔａｎωｗ
また、上記目的を達成するために、本第６の発明によるズームレンズは、最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、その像側に１つの開口絞りを有し、前記第１レンズ群と前記開口絞りとの間に無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍時に一方向にのみ可動なレンズ群を少なくとも１つ有するズームレンズであって、前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ ＝ （ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記光路入射面の光軸上での曲率半径が、以下の条件式（２）を満足するように構成されていることを特徴としている。
−０．５０ ≦ ｆｗ・（ｎ１−１）／ｒ１ ≦ −０．１２ ・・・（２）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、ｎ１は前記プリズムの媒質屈折率（基準波長）、ｒ１はプリズム入射面の光軸上での曲率半径である。
また、上記目的を達成するために、本発明による電子撮像装置は、上記いずれかのズームレンズを有することを特徴としている。
【００１０】
【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。
まず、本第１〜第３の発明について説明する。
本第１〜第３の発明のズームレンズでは、最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、少なくともその像側に少なくとも２つの正レンズ群を有し変倍時に各々の相対的間隔が変化するズームレンズにおいて、前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に構成されている。
【００１１】
奥行き方向を薄くするには、反射光学素子の反射面よりも物体側の光学エレメントを極力排除すれば良いが、ある程度の画角を確保するためには反射面よりも物体側に負の屈折力が必要である。
そこで、本第１〜第３の発明では、前記反射面よりも物体側に負レンズエレメントを設けるのではなく、反射光学素子をプリズム体とし、その入射面を発散面、つまり、前記入射面は物体側に凹面を向けた形状とした。
【００１２】
しかし、この場合、ある程度の画角の光線に対する入射角が非常に大きくなり、そのためにコマ収差、歪曲収差、非点収差の発生が著しくなってしまう。
従って、本第１〜第３の発明のように、前記発散面を光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面とすれば、各軸外収差の顕著な改善効果が見られる。
【００１３】
なお、非球面の形状は、次の条件式(1)を満足するのが良い。
０．０２ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．３ …(1)
但し、ＡＳＰ１１は前記第１レンズ群のプリズム入射面の光軸からの高さｈ１１において基準球面（光軸上の曲率と同じ球面）に対する非球面の光軸方向に測った偏倚量（像側への偏倚を正とする）、ｆｗは広角端における全系の焦点距離である。また、高さｈ１１は次の式で表わされる。
ｈ１１＝ ２・ｆｗ・ｔａｎωｗ （但し、ωｗは広角端での最大像高に対応した半画角である。）
【００１４】
条件式(1)の下限を下回ると、コマ収差や歪曲収差の補正が困難となる。
一方、条件式(1)の上限を上回ると、陣笠タイプの歪曲収差が発生しやすくなってしまう。
【００１５】
また、次の条件式(1')を満足すると、さらに良い。
０．０４ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．２５ …(1')
さらに、次の条件式(1")を満足にするのがより好ましい。
０．０６ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．２ …(1")
【００１６】
また、本第１〜第３の発明では、前記プリズムの入射面を非球面にすることに加えて、光軸上での曲率半径について、次の条件式（２）を満足するように制限するとよい。
−０．５０ ≦ ｆｗ・（ｎ１−１）／ｒ１ ≦ −０．１２ ・・・（２）
但し、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、ｎ１は前記プリズムの媒質屈折率（基準波長）、ｒ１はプリズム入射面の光軸上での曲率半径である。
【００１７】
条件式(2)の上限値を上回ると、曲率が強すぎ、各軸外収差が悪化しやすく好ましくない。
一方、条件式(2)の下限値を下回ると、入射瞳位置が深くなりすぎ、前記プリズムが肥大化傾向となり、奥行き方向が極めて薄いズームレンズにするという目的に反しやすい。
【００１８】
また、次の条件式(2')を満足すると、さらに良い。
−０．４５ ≦ ｆｗ・（ｎ１−１）／ｒ１ ≦ −０．１４ …(2')
さらに、次の条件式(2")を満足するのがより好ましい。
−０．４０ ≦ ｆｗ・（ｎ１−１）／ｒ１ ≦ −０．１６ …(2")
【００１９】
さらに、本第１〜第３の発明では、前記ズームレンズ系の光軸に沿って測った前記プリズムの入射面から射出面までの長さｄｐに関し、次の条件式（３）を満足するのが良い。
１．６ ＜ ｄｐ／ｆｗ ＜ ３．２ ・・・（３）
但し、ｆｗは広角端における全系の焦点距離である。
光路折り曲げを物理的に成立させることを前提とした場合、条件式（３）の下限値を下回ると、ある程度以上の画角を確保することが困難になりやすく、一方、条件式（３）の上限値を上回ると、プリズムの入射面の光軸上の曲率が強くなりやすくなり、上記条件式（２）を満足する範囲を超えやすくなってしまう。
【００２０】
また、条件式(3')を満足すると、さらに良い。
１．８ ＜ ｄｐ／ｆｗ ＜ ３．０ …(3')
さらに、条件式(3")を満足するのがより好ましい。
２．０ ＜ ｄｐ／ｆｗ ＜ ２．８ …(3")
【００２１】
なお、プリズムに使用する媒質の屈折率は、後述する本発明の実施例では１．５程度の低いものを使用しているが、１．６〜１．９と高くなるほど有利である。近軸あるいは収差的に有利な様にするには、出来るだけ短い空気換算長とするのが好ましい。一方、より広い画角にて光路折り曲げを物理的に成立させるためには、プリズムの入射面から射出面までの長さｄｐを出来るだけ長くなるようにするのが好ましい。屈折率の高いプリズムであれば、プリズムの入射面から射出面までの長さｄｐを長くしても空気換算長は短くできる。このようなことから、プリズムに使用する媒質の屈折率は１．６〜１．９であるのが好ましい。
【００２２】
なお、本第１〜第３の発明において、無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍する際に、第１群よりも像側の正レンズ群のうち１つを一方向にのみ移動可能にしておき、その他の正レンズ群との相対的間隔を変化させるようにする。このようにすれば、変倍比の向上、変倍時における収差変動の抑制、変倍時における焦点位置補正（含；合焦）などに寄与することが出来る。
【００２３】
次に、本第４〜第６の発明について説明する。
本第４〜第６の発明よるズームレンズでは、最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、その像側に１つの開口絞りを有し、前記第１レンズ群と前記開口絞りとの間に無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍する際に一方向にのみ可動なレンズ群を少なくとも１つ有するズームレンズであって、前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に構成されている。
【００２４】
本第４〜第６の発明のズームレンズにおいても、本第１〜第３の発明のズームレンズと同様に、前記プリズムは、上記条件式（１），（１’），（１”）、上記条件式（２），（２’），（２”）、上記条件式（３），（３’），（３”）の少なくともいずれかを満足すると良い。
【００２５】
また、開口絞りは、位置固定か、ある移動群と一体にて移動させるか、各レンズ群とは独立した動きにて移動させるかのいずれの場合を選択しても良いが、機械的シャッターはその時間的性質（シャッター自身の開口全域に亘る時間差があること。非同時性という。）のために、開口絞り近傍あるいは撮像面近傍に配置するしかない。また、機構的には開口絞り側に設定した方が小型化しやすい上、機構的にも精度的にも制約が少ない。このため、一般的には開口絞り側が機械的シャッターの設定位置に選ばれる。すると、開口絞りが変倍時に移動するときにシャッター機構も一緒に移動させなくてはならない。
しかし、本発明のような光路折り曲げ方式のズームレンズにおいては、レンズ鏡筒が太くなった分、カメラ筐体の厚み増大を招くため、シャッターのように複雑で大きなユニットを移動させるためのスペースがカメラ筐体の厚み増大の原因になる。
従って、開口絞り、シャッターは位置固定にするのが良い。この場合、変倍時の絞り以降全群合成系の倍率変化が大きいほど変倍によるＦ値の変化が大きい。
そこで、本第４〜第６の発明の場合は、絞り以降の変倍率を極力小さくするために、絞りよりも物体側に無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍する際に一方向にのみ可動なレンズ群ＶＦを少なくとも１つ有するようにしている。
【００２６】
さらに、本第４〜第６の発明では、次の条件式（４）を満たせば効果的である。
０．０４ ≦ ｌｏｇγＲ／ｌｏｇγ ≦ ０．７５ ・・・（４）
但し、γＲは絞り以降全群の合成倍率に関する広角端時に対する望遠端時の比、γは全系の焦点距離に関する広角端時に対する望遠端時の比である。
条件式（４）の下限値を下回ると、前記可動なレンズ群ＶＦの変倍負担が増加し、変倍による収差変動が大きくなるか、入射瞳位置が深くなりプリズムが肥大化しやすくなる。
一方、上限値を上回ると、変倍によるＦ値の変化が大きくなり、望遠端にて回折の影響を受けやすくなる。
【００２７】
また、次の条件式(4')を満足すると、さらに良い。
０．０７ ≦ logγＲ／logγ ≦ ０．７０ …(4')
さらに、次の条件式(4")を満足するのがより好ましい。
０．１０ ≦ logγＲ／logγ ≦ ０．６５ …(4")
【００２８】
なお、本第１〜第６の発明のいずれかが有効となるのは、ズームレンズ広角端の半画角ωｗが次の条件式（５）を満足する場合である。
２７．５° ≦ ωｗ ≦ ４２．５° ・・・（５）
条件式（５）の下限値を下回ると、プリズム入射面は平面でも可能であり、本発明のメリットはあまりない。
一方、条件式（５）の上限値を上回ると、本第４〜第６の発明を用いても収差補正あるいはプリズムによる光路折り曲げの物理的成立が困難となる。
【００２９】
特に、ズームレンズ広角端の半画角ωｗは、次の条件式(5')を満足する範囲が好ましい。
２７．５° ≦ ωw ≦ ３７．５° …(5')
さらに、ズームレンズ広角端の半画角ωｗは、次の条件式(5")を満足する範囲がより好ましい。
２７．５° ≦ ωw ≦ ３４．５° …(5")
【００３０】
本第４〜第６の発明によるズームレンズにおいて、上記条件式（４），（４’），（４”）の意味するところは、変倍負担を極力レンズ群ＶＦに負わせる方が良いということである。このため、前記第１レンズ群は正の屈折力を、レンズ群ＶＦは負の屈折力を有する方が都合が良い。このようにすると、レンズ群ＶＦは少ない動きにて高い変倍率を確保しやすい。
【００３１】
なお、前記レンズ群ＶＦの無限遠物点合焦時の広角端における倍率βＶＦが次の条件式(6)を満たすようにすると良い。
０．４０ ≦ −βVF ≦ １．２ …(6)
条件式(6)の下限値を下回ると、レンズ群ＶＦの移動量の割に変倍率が低くなりやすい。
一方、条件式(6)の上限値を上回ると、第１レンズ群の正の屈折力が強くなりすぎ、コマ収差が発生しやすくなってしまう。
【００３２】
また、次の条件式(6')を満足すると、さらに良い。
０．４５ ≦ −βＶＦ ≦ １．１ …(6')
さらに、次の条件式(6")を満足するのがより好ましい。
０．５０ ≦ −βＶＦ ≦ １．０ …(6")
【００３３】
また、レンズ群ＶＦの焦点距離ｆＶＦについては、次の条件式(7)を満足すると良い。
０．９ ≦ −ｆＶＦ／ｆｗ ≦ ３．５ …(7)
但し、ｆｗは広角端における全系の焦点距離である。
条件式(7)の下限値を下回ると、負のペッツバール和が大きくなる傾向となる。
一方、条件式(7)の上限値を上回ると、レンズ群ＶＦの移動量の割に変倍率が低くなりやすい。
【００３４】
また、次の条件式(7')を満足すると、さらに良い。
１．１ ≦ −ｆＶＦ／ｆｗ ≦ ３．０ …(7')
さらに、次の条件式(7")を満足するのがより好ましい。
１．３ ≦ −ｆＶＦ／ｆｗ ≦ ２．５ …(7")
【００３５】
なお、本第４〜第６の発明によるズームレンズの構成は、より詳細には、物体側より順に、変倍時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍時可動な第２レンズ群（前記レンズ群ＶＦに相当）と、撮像面に対し位置が略不動の開口絞りと、正の屈折力を有し無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍する際に一方向にのみ可動なレンズ群Ｍと、正の屈折力を有する最終レンズ群Ｒとの少なくとも４つのレンズ群を有するものである。その際、前記第２レンズ群とレンズ群Ｍとは互いに逆方向に移動する。
【００３６】
そして、次の条件式(8)を満足するのが良い。
０．１ ＜ −ＭＭ／Ｍ２ ＜ １．８ …(8)
但し、Ｍ２は第２レンズ群の広角端から望遠端に至るまでの移動量（像側移動を正とする）、ＭＭはレンズ群Ｍの広角端から望遠端に至るまでの移動量（像側移動を正とする）である。
条件式(8)の上限を上回ると、変倍によるＦ値や射出瞳位置の変動が大きくなりすぎ好ましくない。
一方、条件式(8)の下限を下回ると、入射瞳が深くなりすぎて光路折り曲げが物理的に成立しにくくなる。
また、条件式(8)満たさないと、いずれにしても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てサイズが肥大化してしまう。
【００３７】
また、次の条件式(8')を満足すると、さらに良い。
０．３ ＜ −MM／M２ ＜ １．５ …(8')
さらに、次の条件式(8")を満足するのがより好ましい。
０．５ ＜ −MM／M２ ＜ １．２ …(8")
【００３８】
なお、合焦は常時固定のレンズ群を除く最も像側のレンズ群にて行なうのが良い。
その場合、次の条件式(9)を満足するのが良い。
０．１０ ＜ Ｄ３４Ｗ ／ ｆｗ ＜ １．２０ …(9)
但し、Ｄ３４Ｗは、広角端における無限遠物点合焦時における常時固定のレンズ群を除く最も像側のレンズ群（フォーカス移動レンズ群）と、より近距離物点に合焦する際に移動する方向にある最も近いレンズ群との光軸上空気間隔、ｆｗは広角端における全系の焦点距離である。
条件式(9)の下限を下回ると、フォーカスのために移動するスペースがなく、フォーカス移動レンズ群と接近するレンズ群とが干渉しやすい。
一方、条件式(9)の上限を上回ると、逆に変倍のための可動スペースが不足しやすい。
【００３９】
また、次の条件式(9')を満足すると、さらに良い。
０．１５ ＜ Ｄ３４Ｗ／ｆｗ ＜ １．００ …(9')
さらに、次の条件式(9")を満足するのがより好ましい。
０．２０ ＜ Ｄ３４Ｗ／ｆｗ ＜ ０．８０ …(9")
【００４０】
また、最終レンズ群Ｒは次の条件式(10)を満足すると良い。
−６．００＜（ＲRF ＋ＲRR ）／（ＲRF −ＲRR ）＜−０．５ …(10)
但し、ＲRF は最終レンズ群Ｒの最も物体側の面の光軸上での曲率半径、ＲRRは最終レンズ群Ｒの最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
条件式(10)の上限を上回ると、レンズ群Ｍ以降の合成系の主点が第２レンズ群による像点から遠ざかりやすく変倍効率の面で好ましくない。
一方、条件式(10)の下限を下回ると、レンズスペースの浪費につながりやすい。
【００４１】
また、次の条件式(10')を満足すると、さらに良い。
−５．００＜（ＲRF ＋ＲRR ）／（ＲRF −ＲRR ）＜−０．７ …(10')
さらに、次の条件式(10")を満足するのがより好ましい。
−４．００＜（ＲRF ＋ＲRR ）／（ＲRF −ＲRR ）＜−０．９ …(10")
【００４２】
前記レンズ群Ｍには正レンズと負レンズの接合レンズ成分を少なくとも1つ有するようにする。また、前記レンズ群Ｍは前記撮像面に対し位置が略不動の開口絞りから像側に向かって最初の可動レンズ群とするのがよい。
また、前記レンズ群Ｍは増倍効果を高めるために広角端から望遠端への変倍時に一方向へ移動するが、軸上光線高が高いために変倍による収差変動を発生してしまう。従って、負のレンズ要素が必要であるが、レンズ群内の他の正レンズとの相対偏心敏感度が高くなりがちである。このため、前記レンズ群Ｍにおいて負のレンズ要素は、いずれか1つの正レンズと接合とするのが望ましい。
たとえば、前記レンズ群Ｍを、物体側から順に、３つ目のレンズ群とし、正レンズと負レンズとの接合レンズ成分と、正の単レンズとの２群３枚にて構成する（タイプＡとする。）。
あるいは、前記レンズ群Ｍを、物体側から順に、３つ目のレンズ群とし、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズ成分との２群３枚にて構成する（タイプＢとする。）。
あるいは、前記開口絞りの近傍に１つのレンズ要素を固定して、前記レンズ群Ｍを、物体側から順に、４つ目のレンズ群とし、正レンズと負レンズ（順不同）との接合レンズ成分の１群２枚にて構成する（タイプＣとする。）。
【００４３】
そして、次の条件式(11)を満足するのが良い。なお、以下の条件不等式番号の添え字A,B,Cは各タイプに対応している。
０．７０ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ １．０５ …(11)-A
０．４０ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ ０．８０ …(11)-B
但し、ＲC1 はレンズ群Ｍの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、ＲC3 はレンズ群Ｍの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。
条件式(11)の上限を上回ると、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(11)の下限を下回ると、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ってしまいやすい。
なお、タイプＣについては、レンズ群Ｍ内に１レンズ成分しかないため、レンズ群内における偏心敏感度の問題はないので条件式(11)についての設定はしない。
【００４４】
また、次の条件式(11")を満足すると、さらに良い。
０．７５ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ １．００ …(11')-A
０．４５ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ ０．７５ …(11')-B
さらに、次の条件式(11")を満足するのがより好ましい。
０．８０ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ ０．９５ …(11")-A
０．５０ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ ０．７０ …(11")-B
【００４５】
一方、色収差補正に関して次の条件式(12)，(13)を満足するのが良い。
−０．６ ＜ ｆｗ／ＲC2 ＜ ０．７ …(12)-A
−０．５ ＜ ｆｗ／ＲC2 ＜ ０．８ …(12)-B
１５ ＜ νCP−νCN …(13)-A
２５ ＜ νCP−νCN …(13)-B
但し、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、ＲC2 はレンズ群Ｍの接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径、νCP はレンズ群Ｍの接合レンズ成分の正レンズの媒質アッベ数、νCN はレンズ群Ｍの接合レンズ成分の負レンズの媒質アッベ数である。
【００４６】
条件式(12)のいずれの場合も下限値を下回ると、軸上色収差・倍率色収差の補正には有利である。しかしながら、球面収差の色収差が発生しやすい。特に、基準波長における球面収差が良好に補正できても短波長の球面収差はオーバーコレクト状態となり画像における色のにじみの原因となるので好ましくない。
一方、条件式(12)のいずれの場合も上限値を上回ると、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(13)のいずれの場合も下限値を下回ると、軸上色収差が補正不足になりやすい。
一方、条件式(13)の上限を上回る媒質の組み合わせは自然界には存在しない。
【００４７】
また、次の条件式(12')，(13')を満足すると、さらに良い。
−０．４ ＜ ｆｗ／ＲC2 ＜ ０．５ …(12')-A
−０．３ ＜ ｆｗ／ＲC2 ＜ ０．６ …(12')-B
２０ ＜ νCP−νCN …(13')-A
３０ ＜ νCP−νCN …(13')-B
さらに、次の条件式(12")，(13")を満足するのがより好ましい。
−０．２ ＜ ｆｗ／ＲC2 ＜ ０．３ …(12")-A
−０．１ ＜ ｆｗ／ＲC2 ＜ ０．４ …(12")-B
２５ ＜ νCP−νCN …(13")-A
３５ ＜ νCP−νCN …(13")-B
【００４８】
さらに、前記レンズ群Ｍとそれよりも像側の最も近い可動なレンズ群Ｘとの像面位置に対する移動軌跡は、変倍効果や変倍時の収差変動に影響を及ぼす。
従って、次の条件式(14)を満たすように移動させるのが良い。
０．０３ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．２０ …(14)-A
−０．０７ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．１０ …(14)-B
０．０ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．２５ …(14)-C
但し、ＭＸは前記レンズ群Ｘの無限遠物点合焦時の広角端から望遠端まで変倍する際の移動量、ｓはレンズ群Ｍの無限遠物点合焦時の望遠端における最も物体側の面から像面までの光軸上に測った距離である。また、ｓは正の値とし、ＭＸはレンズ群Ｘが像側に移動した場合を正とする。
いずれのタイプの場合においても条件式(14)の下限値を下回ると、少ない移動スペースで効率的に変倍比を稼ぐには不利な傾向となる。
一方、条件式(14)の上限値を上回ると、前記レンズ群Ｍの移動スペースが少なくなり、変倍比を稼ぐのには不利な傾向となっていってしまう。
【００４９】
また、次の条件式(14')を満足すると、さらに良い。
０．０５ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．１５ …(14)-A
−０．０４ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．０６ …(14)-B
０．０５ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．２０ …(14)-C
さらに、次の条件式(14")を満足するのがより好ましい。
０．０７ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．１０ …(14")-A
−０．０１ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．０３ …(14")-B
０．１０ ＜ ＭＸ／ｓ ＜ ０．１５ …(14")-C
【００５０】
ところで、前記Ａ,Ｂ,Ｃの３つのタイプのうち、少ない移動スペースにて効率的に変倍をすることを考えると、前記撮像面に対し位置が略不動の開口絞りより像側の全てのレンズ群の合成系の主点が出来るだけ物体側に位置するものが良い。このような合成系によると変倍効率がよく、かつ開口絞りよりも物体側のレンズ群への負担も軽く収差補正上有利である。そういう点でタイプＢが良い。ただし、変倍によるＦ値の変化は大きくなりやすい。なお、タイプＡ、Ｃは開口絞りよりも後ろの群による変倍率が少ないため前記Ｆ値の変化は少ないが、各レンズ群にパワー的な負担がかかりやすいため、収差補正上はやや劣勢となる。
【００５１】
前記第２レンズ群については、物体側から順に、負レンズ、正レンズの順の２枚のレンズにて構成するのがよく、さらに前記負レンズは少なくともいずれか一方の面を非球面とするのがよい。
加えて、次の条件式(15)を満たすのが良い。
０．３０＜（Ｒ2NF ＋Ｒ2NR ）／（Ｒ2NF −Ｒ2NR ）＜０．８５ …(15)
但し、Ｒ2NF は第２レンズ群の負レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、Ｒ2NR は第２レンズ群の負レンズの像側の面の光軸上での曲率半径である。
条件式(15)の上限値を上回ると、コマ収差が発生しやすい。
一方、条件式(15)の下限値を下回ると、樽型歪曲収差が発生しやすい。
【００５２】
また、次の条件式(15')を満足すると、さらに良い。
０．３５＜（Ｒ2NF ＋Ｒ2NR ）／（Ｒ2NF −Ｒ2NR ）＜０．８０ …(15')
さらに、次の条件式(15")を満足するのがより好ましい。
０．４０＜（Ｒ2NF ＋Ｒ2NR ）／（Ｒ2NF −Ｒ2NR ）＜０．７５ …(15")
【００５３】
また、前記第1レンズ群については、物体側から順に、入射面が非球面形状の凹面であり、かつ、光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムと、正レンズとの２つの要素からなっている。
特に、入射瞳位置を浅くしてプリズムを小型に維持するために、前記プリズムは上記条件式(2)，(2')，(2")の少なくともいずれかを満足するように負の屈折力を有するのが好ましい。一方、前記第２レンズ群（レンズ群ＶＦ）の変倍効率を高めるためには、第1レンズ群全体としては、次の条件式(16)を満たすように出来るだけ強いパワーにする必要がある。
２．４ ≦ ｆ１／ｆｗ ≦ ７．０ …(16)
但し、ｆ１は第1レンズ群全体の焦点距離、ｆｗは広角端における全系の焦点距離である。
上記条件式(16)の下限値を下回ると、変倍時の第２群の移動量の割に変倍率が少ない。
一方、条件式(16)の上限値を上回ると、軸外収差や色収差の補正が困難になるか又はプリズムが肥大化しやすい。
【００５４】
また、次の条件式(16')を満足にすると、さらに良い。
２．６ ≦ ｆ１／ｆｗ ≦ ６．０ …(16')
さらに、次の条件式(16')を満足するのがより好ましい。
２．８ ≦ ｆ１／ｆｗ ≦ ５．０ …(16")
【００５５】
また、前記正レンズは、次の条件式(17)を満たすように、通過する軸外光線の高さの割に強いパワーを有する必要がある。
同時に前記正レンズは、形状も次の条件式(18)を満足すると良い。
１．８ ≦ ｆ１２／ｆｗ ≦ ４．０ …(17)
−２．０＜（Ｒ1PF ＋Ｒ1PR ）／（Ｒ1PF −Ｒ1PR ）＜−０．２ …(18)
但し、ｆ１２は第１レンズ群の正レンズの焦点距離、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、Ｒ1PF は第１レンズ群の正レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、Ｒ1PR は第１レンズ群の正レンズの像側の面の光軸上での曲率半径である。
条件式(17)の上限値を上回ると、前記第２レンズ群（レンズ群ＶＦ）の変倍率が移動量の割に低く光学系が大きくなりやすい。
一方、条件式(17)の下限値を下回ると、コマ収差、非点収差などの軸外収差補正が困難となりやすい。
条件式(18)の上限値を上回ると、第１群の主点が像側傾向となり、第２群の変倍効率悪化傾向となる上、収差的にもコマ収差が発生しやすくなる。
一方、条件式(18)の下限値を下回ると、強いメニスカス形状となるので、上記条件式(15)を満たす第２レンズ群と干渉しやすくなってしまう。
【００５６】
また、次の条件式(17')，(18')を満足すると、さらに良い。
２．０ ≦ ｆ１２／ｆｗ ≦ ３．６ …(17')
−１．６＜（Ｒ1PF ＋Ｒ1PR ）／（Ｒ1PF −Ｒ1PR ）＜−０．４ …(18')
さらに、次の条件式(17")，(18")を満足するのがより好ましい。
２．２ ≦ ｆ１２／ｆｗ ≦ ３．２ …(17")
−１．２＜（Ｒ1PF ＋Ｒ1PR ）／（Ｒ1PF −Ｒ1PR ）＜−０．６ …(18")
【００５７】
さらに本第４〜第６の発明では、前記正レンズの物体側の面に光軸から離れるに従って収斂性が弱まる非球面を導入することで各軸外収差の顕著な改善効果が得られている。
非球面の条件としては、次の条件式（１９）を満足すると良い。
−０．１０ ≦ ＡＳＰ１２／ｆｗ ＜ −０．００ ・・・（１９）
但し、ＡＳＰ１２は前記第１レンズ群の正レンズの非球面の基準球面（光軸上の曲率と同じ球面）に対する光軸からの高さｈ１２における光軸方向に測った偏倚量（像側への偏倚を正とする）、ｆｗは広角端における全系の焦点距離である。また、高さｈ１２は次の式で表わされる。
ｈ１２ ＝ １．４・ｆｗ・ｔａｎωｗ （但し、ωｗは広角端での最大像高に対応した半画角である。）
条件式（１９）の下限値を下回ると、第１レンズ群のプリズム入射面にて発生するコマ収差の補正効果が少なくなる。
一方、条件式（１９）の上限値を上回ると、第１レンズ群の正レンズ自身で発生するコマ収差や歪曲収差の補正が困難になりやすく、陣笠歪曲収差も発生しやすい。
【００５８】
また、次の条件式(19')を満足すると、さらに良い。
−０．０７ ≦ ＡＳＰ１２／ｆｗ ≦ −０．０１ …(19')
さらに、次の条件式(19")を満足するのがより好ましい。
−０．０４ ≦ ＡＳＰ１２／ｆｗ ≦ −０．０２ …(19")
【００５９】
以上、ズームレンズ部を薄くしながらも結像性能を良好にするための手段について説明した。
次に、フィルター類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ダ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。
【００６０】
即ち、次の条件式(20)，(21)を満たすのが望ましい。
τ６００／τ５５０ ≧ ０．８ …(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(20')，(21')を満たすと、さらに良い。
τ６００／τ５５０ ≧ ０．８５ …(20')
τ７００／τ５５０ ≦ ０．０５ …(21')
さらに、次の条件式(20")，(21")を満たすのがより好ましい。
τ６００／τ５５０ ≧ ０．９ …(20")
τ７００／τ５５０ ≦ ０．０３ …(21")
【００６１】
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。
【００６２】
即ち、次の条件式(22)，(23)を満たすのが望ましい。
τ４００／τ５５０ ≦ ０．０８ …(22)
τ４４０／τ５５０ ≧ ０．４ …(23)
なお、次の条件式(22')，(23')を満たすと、さらに良い。
τ４００／τ５５０ ≦ ０．０６ …(22')
τ４４０／τ５５０ ≧ ０．５ …(23')
さらに、次の条件式(22")，(23")を満たすのがより好ましい。
τ４００／τ５５０ ≦ ０．０４ …(22")
τ４４０／τ５５０ ≧ ０．６ …(23")
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。
【００６３】
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。
【００６４】
また、光学系を短く薄くするにはもう一方のフィルターである光学的ローパスフィルターについても出来るだけ薄くするのがよい。一般的に光学的ローパスフィルターは水晶の様な単軸結晶が有する複屈折作用を利用している。ここで、結晶軸がズームレンズの光軸に対してなす角が３５度から５５度の範囲であり、かつ各々の結晶軸を像面に投影したときの方向がそれぞれ異なる複数あるいは単独の水晶光学ローパスフィルターを含む場合、その中でズームレンズ光軸上に沿った厚みが最も厚いフィルターの厚みｔLPF（mm）を次の条件式(24)，(25)を満足するようにすると良い。
ａ ＜ ４μｍ のとき
０．０８ａ ＜ ｔLPF ＜ ０．１６ａ …(24)
ａ ＜ ３μｍ のとき
０．０７５ａ ＜ ｔLPF ＜ ０．１５ａ …(25)
但し、ｔLPF（mm）はズームレンズの光軸に沿って最も厚く、ズームレンズの光軸とのなす角が３５度から５５度の範囲に１つの結晶軸を有する光学的ローパスフィルターの厚み、ａは電子撮像素子の水平画素ピッチ（単位μｍ）である。
【００６５】
１枚あるいは複数枚で構成された前記光学的ローパスフィルターのうち最も厚いものは、その厚さがナイキスト限界周波数にて理論上コントラストがゼロになるように設定されており、およそａ／５．８８（ｍｍ）である。これよりも厚くすると、モアレ縞の様な偽信号の防止には効果があるが撮像素子の持つ分解能を十分に発揮出来なくなる。一方、薄くすると、モアレ縞のような偽信号が十分に除去できない。しかし、モアレ縞のような偽信号はズームレンズなど撮影レンズの結像性能とも深く関連し、結像性能が高い場合はモアレ縞のような偽信号が発生しやすい。このため、光学的ローパスフィルターの厚みは、結像性能が高い場合はやや厚めに、結像性能がそれほど高くない場合はやや薄めに設定するのが良い。
【００６６】
一方、画素ピッチが小さくなるにつれて結像レンズ系の回折の影響によりナイキスト限界以上の周波数成分のコントラストが減少するため、モアレ縞のような偽信号の発生は少なくなる。従って、ａ／５．８８（ｍｍ）より数%ないし数十%程度薄くすると、むしろナイキスト限界に相当する周波数以下の空間周波数でのコントラストが向上し好ましい。
【００６７】
なお、次の条件式(24')，(25')を満足するようにすればより効果的である。
ａ ＜ ４μｍ のとき
０．０７５ａ ＜ ｔLPF ＜ ０．１５ａ …(24')
ａ ＜ ３μｍ のとき
０．０７ａ ＜ ｔLPF ＜ ０．１４ａ …(25')
【００６８】
さらに、次の条件式(24")，(25")を満足するようにすれば、より一層効果的である。
ａ ＜ ４μｍ のとき
０．０７ａ ＜ ｔLPF ＜ ０．１４ａ …(24")
ａ ＜ ３μｍ のとき
０．０６５ａ ＜ ｔLPF ＜ ０．１３ａ …(25")
【００６９】
また、ａ ＜ ４μｍ とする場合において、光学的ローパスフィルターは薄くしすぎると加工が困難である。このため、光学的ローパスフィルターをあまり薄くせずに、つまり条件式(24)，(24')，(24")の上限を上回ってもコントラストがゼロになる空間周波数（カットオフ周波数）を高くする別の方法がある。それは、光学的ローパスフィルターの結晶軸がズームレンズの光軸に対してなす角が１５度から３５度の範囲もしくは５５度から７５度の範囲となるようにするか、場合によってはローパスフィルターを省略することである。この角度の範囲においては入射光の常光線と異常光線への分離量が４５度近傍のときよりも少なくなり、０度もしくは９０度になったときには分離しなくなる（ただし、９０度の場合は両者に速度差がつき位相差が発生する…λ／４板の原理）。
【００７０】
さらに、上述のように、画素ピッチが小さくなると回折の影響でそれに見合った高い空間周波数の結像性能が劣化してくるため、Ｆナンバーを大きくすることが困難である。従って、カメラにしたときの開口絞りの種類は幾何収差による劣化の大きな開放と回折限界近傍の絞り値の２種類のみとしても良い。その場合、前述の光学的ローパスフィルターはなくてもよい。
【００７１】
特に画素ピッチが小さく、開放時の結像性能が最も良い場合などは、撮像面への入射光束サイズを規制する手段として内径が可変であったり、内径の異なるものと入れ替える方法を用いず常に内径が固定の開口絞りとしてもよい。その場合、開口絞りに隣接するレンズ面は、少なくとも一方が本開口絞りに向けて凸面を向け、そのいずれかの隣接するレンズ面が開口絞り内径部を貫通するようにすると絞りによる無駄なスペースがなく光学系の全長短縮に寄与することができる。また、前記開口絞りとはレンズ面を１つ以上隔てた光軸を含むいずれかの空間に透過率が９０％以下の光学素子（出来れば入射面、射出面がともに平面がよい）を配するか又は透過率の異なる別の光学素子と入れ替える手段を持つと良い。
【００７２】
あるいは、開口サイズが固定の複数の開口を有し、そのうちの１つを第１群の最も像側のレンズ面と第３群の最も物体側のレンズ面の間のいずれかの光路内に挿入出来すようにし、かつ、他のものと交換可能とすることで像面照度を調節することができる電子撮像装置としておき、前記複数の開口のうち、一部の開口内に波長５５０ｎｍに対する透過率がそれぞれ異なりかつ８０％未満であるような媒体を有するようにして光量調節を行なうのがよい。
【００７３】
あるいは、ａ（μｍ）／Ｆナンバー ＜ ０．４ となるようなＦ値に相当する光量になるように調節を実施する場合は、開口内に波長５５０nmに対する透過率がそれぞれ異なりかつ８０％未満の媒体を有する電子撮像装置とするのがよい。例えば、開放値から上記条件の範囲外では前記媒体なしか、あるいは波長５５０nmに対する透過率が９１%以上のダミー媒質としておき、範囲内のときは回折の影響が出るほどに開口絞り径を小さくするのではなく、ＮＤフィルターのようなもので光量調節するのがよい。
【００７４】
また、前記複数の開口をそれぞれ径をＦ値に反比例して小さくしたものにして揃えておき、ＮＤフィルターの代わりにそれぞれ周波数特性の異なる光学的ローパスフィルターを開口内に入れておくのでも良い。その場合、絞り込むにつれて回折劣化が大きくなるので、開口径が小さくなるほど光学フィルターの周波数特性を高く設定しておくとよい。
【００７５】
なお、広角端の開放Ｆ値と使用する画素ピッチａμｍとの関係において、Ｆ＞ａを満たす場合は、光学的ローパスフィルターはなくてもよい。つまり、ズームレンズ系と撮像素子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よい。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ためである。
【００７６】
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。
【００７７】
【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。
【００７８】
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、平面平板状の光学的ローパスフィルターＬＦとＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。なお、各実施例における光学的ローパスフィルターＬＦの最大厚みについては後述する。また、各実施例において近赤外シャープカットコートについては、例えば、光学的ローパスフィルターＬＦに直接コートを施しても良く、また、別に赤外カット吸収フィルターを配置してもよく、あるいは、透明平板の入射面に近赤外シャープカットコートしたものを用いてもよい。
第１実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、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、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｒ１と、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路入射面Ｒ１1と、光路を折り曲げるための反射面Ｒ１2と、射出面Ｒ１3とを有するプリズムとして構成されている。光路入射面Ｒ１1は、物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に形成されている。
後側副群は、両凸正レンズＬ１で構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第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、両凸正レンズＬ３1と両凹負レンズＬ３2との接合レンズと、両凸正レンズ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、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４1で構成されており、全体で正の屈折力を有している。
【００７９】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へのみ移動し、開口絞りＳは位置がほぼ固定され、第３レンズ群Ｇ３は物体側へのみ移動し、第４レンズ群は像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、上述した第１レンズ群Ｇ１中の反射光学素子Ｒ１の光路入射面Ｒ１1のほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凸正レンズＬ１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２1の物体側の面に設けられている。
【００８０】
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）2｝1/2］
＋Ａ4ｙ4＋Ａ6ｙ6＋Ａ8ｙ8＋Ａ10ｙ10
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。
【００８１】
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。図８〜図１０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８は広角端、図９は中間、図１０は望遠端での状態を示している。
【００８５】
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、平面平板状の光学的ローパスフィルターＬＦと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２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、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、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｒ１と、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路入射面Ｒ１1と、光路を折り曲げるための反射面Ｒ１2と、射出面Ｒ１3とを有するプリズムとして構成されている。光路入射面Ｒ１1は、物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に形成されている。
後側副群は、両凸正レンズＬ１で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と、両凸正レンズＬ２2’とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1’と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３2’との接合レンズと、両凸正レンズ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、両凸正レンズＬ４1’と両凹負レンズＬ４2とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
【００８６】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へのみ移動し、開口絞りＳは位置がほぼ固定され、第３レンズ群Ｇ３は物体側へのみ移動し、第４レンズ群は像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、上述した第１レンズ群Ｇ１中の反射光学素子Ｒ１の光路入射面Ｒ１1のほかに、第１レンズ群Ｇ１中両凸正レンズＬ１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２1の両面に設けられている。
【００８７】
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。
第３実施例
図１１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１３〜図１５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１３は広角端、図１４は中間、図１５は望遠端での状態を示している。
【００９１】
第３実施例の電子撮像装置は、図１１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１１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、平面平板状の光学的ローパスフィルターＬＦと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２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、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、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｒ１と、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路入射面Ｒ１1と、光路を折り曲げるための反射面Ｒ１2と、射出面Ｒ１3とを有するプリズムとして構成されている。光路入射面Ｒ１1は、物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に形成されている。
後側副群は、両凸正レンズＬ１で構成されている。
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、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’で構成されており、全体で正の屈折力を有している。
【００９２】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へのみ移動し、開口絞りＳは位置がほぼ固定され、第３レンズ群Ｇ３は物体側へのみ移動し、第４レンズ群は位置が固定されるようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第３レンズ群Ｇ３が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、上述した第１レンズ群Ｇ１中の反射光学素子Ｒ１の光路入射面Ｒ１1のほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凸正レンズＬ１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２1の両面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３1の両面に設けられている。
【００９３】
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。
第４実施例
図１６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１８〜図２０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１８は広角端、図１９は中間、図２０は望遠端での状態を示している。
【００９７】
第４実施例の電子撮像装置は、図１６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１６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、平面平板状の光学的ローパスフィルターＬＦと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２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、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、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｒ１と、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路入射面Ｒ１1と、光路を折り曲げるための反射面Ｒ１2と、射出面Ｒ１3とを有するプリズムとして構成されている。光路入射面Ｒ１1は、物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に形成されている。
後側副群は、両凸正レンズＬ１で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と、両凸正レンズＬ２2’とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ３1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ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で構成されており、全体で正の屈折力を有している。
【００９８】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へのみ移動し、開口絞りＳは位置がほぼ固定され、第３レンズ群Ｇ３は物体側へのみ移動し、第４レンズ群は位置が像側へのみわずかに移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、上述した第１レンズ群Ｇ１中の反射光学素子Ｒ１の光路入射面Ｒ１1のほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凸正レンズＬ１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２1の両面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３1の両面に設けられている。
【００９９】
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。
第５実施例
図２１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２２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。図２３〜図２５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２３は広角端、図２４は中間、図２５は望遠端での状態を示している。
【０１０３】
第５実施例の電子撮像装置は、図２１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２１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、平面平板状の光学的ローパスフィルターＬＦと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２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、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、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｒ１と、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路入射面Ｒ１1と、光路を折り曲げるための反射面Ｒ１2と、射出面Ｒ１3とを有するプリズムとして構成されている。光路入射面Ｒ１1は、物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に形成されている。
後側副群は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１’で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と、両凸正レンズＬ２2’とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ３1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３2”’と物体側の面が平面で像側の面が凹面の片凹負レンズ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で構成されており、全体で正の屈折力を有している。
【０１０４】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へのみ移動し、開口絞りＳは位置がほぼ固定され、第３レンズ群Ｇ３は物体側へのみ移動し、第４レンズ群は像側へのみわずかに移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、上述した第１レンズ群Ｇ１中の反射光学素子Ｒ１の光路入射面Ｒ１1のほかに、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１’の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２1の両面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３1の両面に設けられている。
【０１０５】
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。
第６実施例
図２６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２７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。図２８〜図３０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２８は広角端、図２９は中間、図３０は望遠端での状態を示している。
【０１０９】
第６実施例の電子撮像装置は、図２６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２６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、平面平板状の光学的ローパスフィルターＬＦと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２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４と、第５レンズ群Ｇ５とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｒ１と、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路入射面Ｒ１1と、光路を折り曲げるための反射面Ｒ１2と、射出面Ｒ１3とを有するプリズムとして構成されている。光路入射面Ｒ１1は、物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に形成されている。
後側副群は、両凸正レンズＬ１で構成されている。
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、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1’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’と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４2’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５レンズ群Ｇ５は、物体側の面が凸面で像側の面が平面の片凸正レンズＬ５1と物体側の面が平面で像側の面が凹面の片凹負レンズＬ５2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。
【０１１０】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へのみ移動し、開口絞りＳは位置がほぼ固定され、第３レンズ群Ｇ３は位置が固定され、第４レンズ群Ｇ４は物体側へのみ移動し、第５レンズ群は像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第５レンズ群Ｇ５が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、上述した第１レンズ群Ｇ１中の反射光学素子Ｒ１の光路入射面Ｒ１1のほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凸正レンズＬ１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２1の両面、第４レンズ群Ｇ４中の両凸正レンズＬ４1’の物体側の面、第５レンズ群Ｇ５中の物体側の面が凸面で像側の面が平面の片凸正レンズＬ５1の物体側の面に設けられている。
【０１１１】
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。
第７実施例
図３１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３２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。図３３〜図３５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３３は広角端、図３４は中間、図３５は望遠端での状態を示している。
【０１１５】
第７実施例の電子撮像装置は、図３１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３１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、平面平板状の光学的ローパスフィルターＬＦと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２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４と、第５レンズ群Ｇ５とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｒ１と、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路入射面Ｒ１1と、光路を折り曲げるための反射面Ｒ１2と、射出面Ｒ１3とを有するプリズムとして構成されている。光路入射面Ｒ１1は、物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面に形成されている。
後側副群は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１’で構成されている。
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、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1’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おり、全体で正の屈折力を有している。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５1’と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５2’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。
【０１１６】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へのみ移動し、開口絞りＳは位置がほぼ固定され、第３レンズ群Ｇ３は位置が固定され、第４レンズ群Ｇ４は物体側へのみ移動し、第５レンズ群は像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第５レンズ群Ｇ５が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、上述した第１レンズ群Ｇ１中の反射光学素子Ｒ１の光路入射面Ｒ１1のほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凸正レンズＬ１’の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２1の両面、第４レンズ群Ｇ４中の両凸正レンズＬ４2”の像側の面、第５レンズ群Ｇ５中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５1’の物体側の面に設けられている。
【０１１７】
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。
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１に示す。
表１
【０１２１】
また、次の表２に示すａとｔLPFの組み合わせ１〜１０のいずれを用いても良い。
表２
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３６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３９）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。
【０１２３】
なお、上記各実施例では、最終レンズ群の像側には、近赤外カットフィルター又は近赤外カットコート面を入射面側に施した光学的ローパスフィルターＬＦを有している。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。
【０１２４】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図３７に示す通りである。また、ローパスフィルターＬＦの射出面側、又は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３８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、このフィルター、もしくは、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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
上記各実施例では、図３８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。
【０１２８】
また、ローパスフィルターＬＦは、像面上投影時の方位角度が水平（＝０°）と±４５°方向にそれぞれ結晶軸を有する３種類のフィルターを光軸方向に重ねて使用しており、それぞれについて、水平にａμｍ、±４５°方向にそれぞれＳＱＲＴ（１／２）×ａだけずらすことで、モアレ抑制を行っている。ここで、ＳＱＲＴはスクエアルートであり、平方根を意味する。
【０１２９】
また、ＣＣＤの撮像面Ｉ上には、図３９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。
【０１３０】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図３９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
【０１３１】
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。
【０１３２】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図４０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。
【０１３３】
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。また、ローパスフィルターＬＦの枚数も上述の通り２枚でも１枚でも構わない。
【０１３４】
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４１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。
【０１３５】
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４２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。
【０１３６】
この具体例を図４３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３１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。
【０１３７】
また、光量調節手段として、図４４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４４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。
【０１３８】
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４５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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
図４６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４７(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４６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。
【０１４１】
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４７(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。
【０１４２】
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，第２実施例の第１５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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
以上説明したように、本発明のズームレンズ及びそれを有する電子撮像装置は、特許請求の範囲に記載された発明の他に、次に示すような特徴も備えている。
【０１５８】
（１）前記開口絞りが、撮像面に対し位置が略不動であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のズームレンズ。
【０１５９】
（２）物体側より順に、正の屈折力を有し変倍時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍時可動な第２レンズ群と、撮像面に対し位置が略不動の開口絞りと、正の屈折力を有し無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍する際に一方向にのみ可動なレンズ群Ｍと、正の屈折力を有する最終レンズ群Ｒとを有することを特徴とするズームレンズ。
【０１６０】
（３）前記レンズ群Ｍには正レンズと負レンズの接合レンズ成分を少なくとも1つ有することを特徴とする上記（２）に記載のズームレンズ。
【０１６１】
（４）前記レンズ群Mは、前記撮像面に対し位置が略不動の開口絞りから像側に向かって最初の可動レンズ群であることを特徴とする上記（２）又は（３）に記載のズームレンズ。
【０１６２】
（５）前記レンズ群Mは、物体側から順に３つ目のレンズ群であり、正レンズと負レンズとの接合レンズと、正の単レンズとの２群３枚にて構成されていることを特徴とする上記（２）に記載のズームレンズ。
【０１６３】
（６）前記レンズ群Mは、物体側から順に３つ目のレンズ群であり、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズとの２群３枚にて構成されていることを特徴とする上記（２）に記載のズームレンズ。
【０１６４】
（７）前記レンズ群Mは、物体側から順に４つ目のレンズ群であり、正レンズと負レンズとの接合レンズのみで構成されていることを特徴とする上記（２）に記載のズームレンズ。
【０１６５】
（８）前記第１レンズ群は、前記プリズムの像側に正レンズのみを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項、又は、上記（１）〜（７）のいずれかに記載のズームレンズ。
【０１６６】
（９）前記第２レンズ群は、物体側から順に負レンズ、正レンズの順の２枚のレンズにて構成され、該負レンズは非球面を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項、又は、上記（１）〜（８）のいずれかに記載のズームレンズ。
【０１６７】
（１０）常時固定のレンズ群を除く最も像側のレンズ群を移動して合焦することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項、又は、上記（１）〜（９）のいずれかに記載のズームレンズ。
【０１６８】
（１１）上記（１）〜（１０）のいずれかに記載のズームレンズを有する電子撮像装置。
【０１６９】
【発明の効果】
本発明によれば、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とすることが可能となる。加えて、絞り、シャッター機構などを移動させない光学系とすることで奥行きをさらに薄くすることができる。
【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】第２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９】第２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１０】第２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１１】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１３】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１４】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１５】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１６】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１８】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１９】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２０】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２１】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２２】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２３】第５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２４】第５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２５】第５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２６】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２７】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２８】第６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２９】第６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３０】第６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３１】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３２】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３３】第７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３４】第７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３５】第７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３６】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３７】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３８】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３９】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４０】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４１】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４２】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４３】図４２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４４】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４５】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４６】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４７】 (a)〜(d)は図４６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
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
Ｉ 撮像面
Ｌ１ 両凸正レンズ
Ｌ１’ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ２1 両凸負レンズ
Ｌ２2 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ２2’ 両凸正レンズ
Ｌ３1 両凸正レンズ
Ｌ３1’ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ３2 両凹負レンズ
Ｌ３2’ 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ３2” 両凸正レンズ
Ｌ３2”’ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ３3 両凸正レンズ
Ｌ３3’ 両凹負レンズ
Ｌ３3” 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ３3”’ 物体側の面が平面で像側の面が凹面の片凹負レンズ
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
Ｌ４1’ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ４1” 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ４2 両凹負レンズ
Ｌ４2’ 物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ４2” 両凸正レンズ
Ｌ５1 物体側の面が凸面で像側の面が平面の片凸正レンズ
Ｌ５1’ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ５2 物体側の面が平面で像側の面が凹面の片凹負レンズ
Ｌ５2’ 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｒ１ 反射光学素子
Ｓ 開口絞り
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 開口
１０ ターレット
１１ 回転軸
４０ デジタルカメラ
４１ 撮像光学系
４２ 撮影用光路
４３ ファインダー光学系
４４ ファインダー用光路
４５ シャッター
４６ フラッシュ
４７ 液晶表示モニター
４９ ＣＣＤ
５０ カバー部材
５１ 処理手段
５２ 記録手段
５３ ファインダー用対物光学系
５５ ポロプリズム
５７ 視野枠
５９ 接眼光学系
１０３ 制御系
１０４ 撮像ユニット
１１２ 対物レンズ
１１３ 鏡枠
１１４ カバーガラス
１６０ 撮像ユニット
１６２ 撮像素子チップ
１６６ 端子
３００ パソコン
３０１ キーボード
３０２ モニター
３０３ 撮影光学系
３０４ 撮影光路
３０５ 画像
４００ 携帯電話
４０１ マイク部
４０２ スピーカ部
４０３ 入力ダイアル
４０４ モニター
４０５ 撮影光学系
４０６ アンテナ
４０７ 撮影光路
Claims (7)
- 最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、少なくともその像側に少なくとも２つの正レンズ群を有し、変倍時に各々の相対的間隔が変化するズームレンズであって、
前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ ＝ （ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記非球面の形状が、以下の条件式（１−１）を満足するように構成されていることを特徴とするズームレンズ。
０．０４ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．３ ・・・（１−１）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ＡＳＰ１１は前記プリズムの光路入射面の光軸からの高さｈ１１において基準球面（光軸上の曲率と同じ球面）に対する非球面の光軸方向に測った偏倚量（像側への偏倚を正とする）、ｆｗは広角端における全系の焦点距離であり、前記高さｈ１１はωｗを広角端での最大像高に対応した半画角とすると以下の式で表わされるものである。
ｈ１１ ＝ ２・ｆｗ・ｔａｎωｗ - 最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、少なくともその像側に少なくとも２つの正レンズ群を有し、変倍時に各々の相対的間隔が変化するズームレンズであって、
前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ ＝ （ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記非球面の形状が、以下の条件式（１’）を満足するように構成されていることを特徴とするズームレンズ。
０．０４ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．２５ ・・・（１’）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ＡＳＰ１１は前記プリズムの光路入射面の光軸からの高さｈ１１において基準球面（光軸上の曲率と同じ球面）に対する非球面の光軸方向に測った偏倚量（像側への偏倚を正とする）、ｆｗは広角端における全系の焦点距離であり、前記高さｈ１１はωｗを広角端での最大像高に対応した半画角とすると以下の式で表わされるものである。
ｈ１１ ＝ ２・ｆｗ・ｔａｎωｗ - 最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、少なくともその像側に少なくとも２つの正レンズ群を有し、変倍時に各々の相対的間隔が変化するズームレンズであって、
前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ＝（ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記光路入射面の光軸上での曲率半径が、以下の条件式（２）を満足するように構成されていることを特徴とするズームレンズ。
−０．５０ ≦ ｆｗ・（ｎ１−１）／ｒ１ ≦ −０．１２ ・・・（２）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、ｎ１は前記プリズムの媒質屈折率（基準波長）、ｒ１はプリズム入射面の光軸上での曲率半径である。 - 最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、その像側に１つの開口絞りを有し、前記第１レンズ群と前記開口絞りとの間に無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍時に一方向にのみ可動なレンズ群を少なくとも１つ有するズームレンズであって、
前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ ＝ （ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記非球面の形状が、以下の条件式（１−１）を満足するように構成されていることを特徴とするズームレンズ。
０．０４ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．３ ・・・（１−１）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ＡＳＰ１１は前記プリズムの光路入射面の光軸からの高さｈ１１において基準球面（光軸上の曲率と同じ球面）に対する非球面の光軸方向に測った偏倚量（像側への偏倚を正とする）、ｆｗは広角端における全系の焦点距離であり、前記高さｈ１１はωｗを広角端での最大像高に対応した半画角とすると以下の式で表わされるものである。
ｈ１１ ＝ ２・ｆｗ・ｔａｎωｗ - 最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、その像側に１つの開口絞りを有し、前記第１レンズ群と前記開口絞りとの間に無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍時に一方向にのみ可動なレンズ群を少なくとも１つ有するズームレンズであって、
前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ ＝ （ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記非球面の形状が、以下の条件式（１’）を満足するように構成されていることを特徴とするズームレンズ。
０．０４ ≦ ＡＳＰ１１／ｆｗ ≦ ０．２５ ・・・（１’）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ＡＳＰ１１は前記プリズムの光路入射面の光軸からの高さｈ１１において基準球面（光軸上の曲率と同じ球面）に対する非球面の光軸方向に測った偏倚量（像側への偏倚を正とする）、ｆｗは広角端における全系の焦点距離であり、前記高さｈ１１はωｗを広角端での最大像高に対応した半画角とすると以下の式で表わされるものである。
ｈ１１ ＝ ２・ｆｗ・ｔａｎωｗ - 最も物体側に光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し変倍時固定である第１レンズ群と、その像側に１つの開口絞りを有し、前記第１レンズ群と前記開口絞りとの間に無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍時に一方向にのみ可動なレンズ群を少なくとも１つ有するズームレンズであって、
前記プリズムへの光路入射面が物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面であって、前記非球面が、以下の式により定義され、
ｚ ＝ （ｙ 2 ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ） 2 ｝ 1/2 ］
＋Ａ 4 ｙ 4 ＋Ａ 6 ｙ 6 ＋Ａ 8 ｙ 8 ＋Ａ 10 ｙ 10
かつ、前記光路入射面の光軸上での曲率半径が、以下の条件式（２）を満足するように構成されていることを特徴とするズームレンズ。
−０．５０ ≦ ｆｗ・（ｎ１−１）／ｒ１ ≦ −０．１２ ・・・（２）
但し、ｚは光軸方向、ｙは光軸に直交する方向、Ｋは円錐係数、Ａ 4 、Ａ 6 、Ａ 8 、Ａ 10 は非球面係数であり、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、ｎ１は前記プリズムの媒質屈折率（基準波長）、ｒ１はプリズム入射面の光軸上での曲率半径である。 - 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズを有する電子撮像装置。
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