JP4290935B2 - 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、奥行き方向の薄いビデオカメラやデジタルカメラに関し、特に撮像システム構成上の工夫によりズームレンズなど光学系部分の薄型化を実現した、電子撮像装置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。
【０００３】
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意図するものである。
【０００４】
カメラの奥行き方向を薄くするための最大のネックとなっている事項は、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。
【０００５】
最近では、撮影時に光学系をカメラボディ内からせり出し携帯時に光学系をカメラボディ内に収納するいわゆる沈胴式鏡筒を採用することが主流になっている。
【０００６】
現在知られている中で電子撮像素子用に適しかつズーム比、画角、Ｆ値など含めた結像性能が良好で沈胴厚を最も薄くできる可能性を有するものの例として、特開平１１−２８７９５３号公報、特開２０００―２６７００９号公報、特開２０００―２７５５２０号公報等がある。
【０００７】
これらの光学系ではより厳しく要求される薄型化への要求に応えることは困難である。一方、画素数は増加の一途であり、また、画素ピッチは小さくなる一方であるので、それに見合った結像性能を得ることを考えると前記要求に応えることはさらに困難である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、性能の劣化を極力抑えつつ、ビデオカメラやデジタルカメラ等の電子撮像装置の薄型化または小型化を図ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の１つの電子撮像装置は、ズームレンズ系と、その像側に配された電子撮像素子とを備え、被写体を該電子撮像素子の受光面上に結像して電気信号に変換可能とする電子撮像装置において、
前記電子撮像素子の水平画素ピッチをａ（μｍ）、前記ズームレンズ系の広角端における開放Ｆ値つまり最小Ｆ値をＦとしたときに、下記の条件
（１） ａ≦４μｍ
（２） Ｆ＞ａ
を満足するように構成されることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の１つのもう１つの電子撮像装置は、ズームレンズ系と、その像側に配された電子撮像素子とを備え、被写体を該電子撮像素子の受光面上に結像して電気信号に変換可能とする電子撮像装置において、
前記電子撮像素子の水平画素ピッチをａ（μｍ）、前記ズームレンズ系の広角端における開放Ｆ値つまり最小Ｆ値をＦとしたときに、下記の条件
（１） ａ≦４μｍ
（２） Ｆ＞ａ
を満足するとともに、前記電子撮像素子からの信号読み出し方式に順次読み出し機能を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
以下に、本発明において上記構成をとる理由と作用について説明する。
【００１２】
開放Ｆ値（最小F値）と使用する電子撮像素子の画素ピッチａ（μｍ）との関係において、
（１） ａ≦４μｍ
（２） Ｆ＞ａ
を満たし画素ピッチが小さくなると、回折の影響でナイキスト周波数以上の周波数成分をほとんど有さないため、折り返しひずみによる画質劣化が少なくなる。
【００１３】
従来より、ナイキスト周波数以下のコントラストを極力落とさずに折り返し歪みによる画質劣化を防止するために、水晶の様な単軸結晶の複屈折作用を利用してレンズによる被写体像をおよそ画素ピッチ分だけずれた２重像にして、ナイキスト周波数の成分近傍のコントラストを低下させる、いわゆる光学的ローパスフィルター（ＬＰＦ）を被写体と撮像素子の間でかつ光学系の光軸上に配置している。
【００１４】
しかし、上記（１）、（２）の条件を満たすと光学的ローパスフィルターを配置する必要がなくなる。従って、光学的ローパスフィルターを廃止した分だけ沈胴時の鏡筒厚み（光軸に沿って測るものとする）を薄くすることが可能となる。
【００１５】
特に、ズームレンズ系に反射面を含めることで光路を折り曲げ、より装置の薄型化がはかれる。このときに、先の構成にして、光学的ローパスフィルターを省略することで良好な画質を確保しながらも、装置全体の小型化を図ることができる。
【００１６】
さらに、レンズ系の開口絞りの種類を、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種類のみとすれば光学的ローパスフィルターがないことによる折り返し歪みによる画質劣化がより少ない。以下、その理由について説明する。
【００１７】
レイリー限界周波数は、使用する撮像レンズのＦ値をＦ、使用する光の波長をλ（ｎｍ）とすると、おおむね１／１．２２Ｆλ、で表される。
【００１８】
一方、複数の画素を有する撮像素子の解像限界は、１／２ａ（ａは水平画素ピッチ）であらわされる。従って、レイリー限界周波数が撮像素子の解像限界を越えて小さくならないようにするためには、
（ａ） １．２２Ｆλ＜２ａ、つまり、
（ｂ） Ｆ＜１．６４ａ／λ
を満足させることが条件となる。
【００１９】
ここで、可視光線での撮影を鑑みて、使用波長λ＝５４６（ｎｍ）とすると、
（ｃ） Ｆ＜３．０×１０3× ａ／１ｍｍ
がＦ値の理論限界の条件式となる。
【００２０】
このような状況に鑑みて、絞りを絞り込んだ時のＦ値が次のように、
（ｄ） ３．０×１０3 × ａ／１ｍｍ
近傍のとき、回折の影響を抑えかつ光量調節幅が大きく取れる構成となる。したがって、絞り込んだ時の最大Ｆ値を、
（ｅ）（広角端最大Ｆ値＋望遠端最大Ｆ値）／２
とし、これをＦ’とするとき、
（３）２．０×１０3×ａ／１ｍｍ＜Ｆ’＜４．５×１０3× ａ／１ｍｍを満足することが好ましい。
【００２１】
上記条件式において、下限値を越えて絞り込んだ時のＦ値が小さくなると光量調節範囲が狭くなる。一方上限を越えると絞り込んだときのＦ値が大きくなり回折の影響で画像が劣化する。特に、絞りの開口形状を、開放状態と先の条件を満足するＦ値（Ｆ’）となる２種類のみとしてもよい。
【００２２】
実施例として、Ｆ’を次のように、
（４） Ｆ’＝（５.６０＋９.１０）／２ ＝７．３５
に選定し、広角端最大Ｆ値（最大Ｆw）と広角端最小Ｆ値（最小Ｆw）との比を、
に選定した。
【００２３】
出来れば、最大Ｆ値と最小Ｆ値との比は１.４倍以上３倍以内とするとなお良い。または、同じ理由で絞り値を１種類のみに固定することも可能である。その場合は、ＬＰＦを廃した分だけでなく絞り出し入れスペースが不要となり沈胴時の鏡筒厚みがさらに薄く出来る。
【００２４】
さらに、開口絞りに隣接するレンズ面は少なくとも一方は本開口絞りに向かって凸面を向けており、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様にすると絞りによる無駄なスペースが完全になくなり、さらなる短縮に寄与する。
【００２５】
なお、広角端の開放Ｆ値と、使用する電子撮像素子の画素ピッチａ（μｍ）との関係において、前記
（１） ａ≦４μｍ
（２） Ｆ＞ａ
程度の電子撮像素子を使用する場合、撮像素子からの信号読み出し方法として順次読み出し機能も併用する方がよい。
【００２６】
特に、インターレース方式（読み出し方式が飛び越し走査式）の場合における順次読み出しのやり方としては、奇数フィールドまたは偶数フィールドのうち一方のフィールドのみの信号を使用するか、または、ある列のｎ行目とｎ＋１行目（但し、ｎは偶数または奇数のいずれか一方）の混合読み出しとする等の方法がよい。以下、その理由をのべる。
【００２７】
内径可変絞りそして内径交換式絞りやＮＤ交換式など光路中における可動部分の増加は、撮影時に光学系をカメラボディ内からせり出し携帯時に光学系をカメラボディ内に収納するいわゆる沈胴式鏡筒を採用する場合でも、機械的干渉を防ぐ意味で余分にスペースを必要とする。また、ＮＤを固定式にしてもその分の厚みで沈胴時の長さが長くなる。
【００２８】
そこで、絞り内径固定あるいは入れ替えなしでしかもＮＤフィルターも使用せずに光量調節を実施するために、光量調節を全てシャッタースピードの調節で行なうのが良い。しかしながら、現実の高画素数撮像素子は開口率を上げるためにインターレース式（読み出し方式が飛び越し走査式）を採用する方が有利とあって、奇数、偶数の２つのフィールドを同時に撮影し別々に読み出せる様にメカニカルシャッターを使用する策が採られている。
【００２９】
しかし、シャッタースピードの上限がメカニカルシャッターの速度（1/1000秒程度）で決まるため被写体が著しく明るい場合には対応出来ない。従って、垂直解像度は低下するが、一方のフィールドのみを使用してあるいは２つのフィールドを混合して撮影、読み出しするなどの方法によれば、奇数、偶数の２つのフィールドを別々に読み出すこと、つまりメカニカルシャッターを使用する必要がなくなり、撮像素子の電位が極めて高速にコントロール可能であることを使った（以下、素子シャッターと呼ぶ）1/10000秒より速いシャッタースピードが可能となる。
【００３０】
そして、メカニカルシャッターと素子シャッターを併用して、シャッタースピードに応じていずれかを選択できるようにしておくと良い。また、メカニカルシャッターを用いずに済むため、その分のスペースも不要となり、沈胴時の厚みを極めて薄く出来る。また、部品点数を削減し、装置の小型化が図れる。
【００３１】
なお、前記ズームレンズは物体側より順に、負の屈折力を有するレンズ群Ａｘと正の屈折力を有するレンズ群Ｂｘを含み、系全体で５枚以下のレンズにて構成され、前記レンズ群Ａｘとレンズ群Ｂｘが移動することにより変倍するズームレンズにおいて、レンズ群Ｂｘは２つ以下のレンズ成分（接合レンズは１成分と数える）で構成されているものが沈胴長を薄くするのに効果的である。
【００３２】
さらには、前記ズームレンズは、負の屈折力を有するレンズ群Ａｘと正の屈折力を有するレンズ群Ｂｘの２つの可動群のみで構成されているとよりよい。
【００３３】
次に、赤外カットフィルター類を薄くすることについて言及する。電子撮像装置には、通常赤外光が撮像面に入射しない様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。当然その分光学系は薄くなるが副次的効果がある。
【００３４】
以下に、この点について説明する。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、６００ｎｍでの透過率が８０%以上、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。このため、補色モザイクフィルターを有するＣＣＤなど固体撮像素子の欠点である青紫側のマゼンタ化傾向がゲイン調整により緩和され、 原色フィルターを有するＣＣＤなど固体撮像素子並みの色再現を得ることができる。
【００３５】
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。
【００３６】
すなわち、
（７） τ600 ／τ550 ≧０．８
（８） τ700 ／τ550 ≦０．０８
を満たすことが望ましい。ただし、τ550 は波長５５０ｎｍでの透過率である。
【００３７】
なお、条件（７）、（８）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
（７）’ τ600 ／τ550 ≧０．８５
（８）’ τ700 ／τ550 ≦０．０５
【００３８】
さらに、条件（７）、（８）の何れかあるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。
（７）” τ600 ／τ550 ≧０．９
（８）” τ700 ／τ550 ≦０．０３
【００３９】
ＣＣＤなど固体撮像素子のもう1つの欠点は、近紫外域の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。
【００４０】
従って、４００ｎｍでの透過率（τ400）の５５０ｎｍでの透過率（τ550）に対する比が０.０８を下回り、４４０ｎｍでの透過率（τ440）の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。
【００４１】
すなわち、
（９） τ400 ／τ550 ≦０．０８
（１０） τ440 ／τ550 ≧０．４
を満たすことが望ましい。
【００４２】
なお、条件（９）、（１０）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
（９）’ τ400 ／τ550 ≦０．０６
（１０）’ τ440 ／τ550 ≧０．５
【００４３】
さらに、条件（９）、（１０）の何れか、あるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。
（９）” τ400 ／τ550 ≦０．０４
（１０）” τ440 ／τ550 ≧０．６
【００４４】
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の間がよい。
【００４５】
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。
【００４６】
また、ＮＤフィルターのように光量調節機能を有するものとして、開口絞りとは、レンズ面を１つ以上隔てた光軸を含む何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、射出面が共に平面がよい。）を配置したり、透過率の異なる別の光学素子と入れ換える手段を持つとよい。
【００４７】
あるいは、開口サイズが固定の複数の開口を有し、その中の１つを第１群の最も像側のレンズ面と第３群の最も物体側となるレンズ面の間の何れかの光路内に挿入でき、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、その複数の開口の中、一部の開口内に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うのがよい。
【００４８】
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。
【００４９】
例えば、開放値から上記条件の範囲外ではその媒体なしかあるいは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程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。本発明においては、ズームレンズ系と前記電子撮像素子間の光路上の媒質は、すべて空気あるいは等方性を示す非結晶媒質のみで構成される。前記等方性を示す非結晶媒質としては、例えばガラス、プラスチック、蒸着膜などが用いられる。つまり、請求項２、または請求項３記載の構成は、結晶媒質によるローパスフィルターが無いことを意味している。
【００５０】
上記の各条件式においては、その上限値のみ若しくは下限値のみを、より好ましい条件式の上下限値より限定してもよい。また、後記する各実施例の条件式に対応する値も、各条件式の上限又は下限まで変更し得るものである。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のズームレンズの実施例について説明する。実施例の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図を図１に示す。図中、第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、絞りはＳ、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、電子撮像素子であるＣＣＤのカバーガラスはＣＧ、ＣＣＤの像面はＩで示してある。
【００５２】
また、第１レンズ群中Ｇ１中の光路折り曲げプリズムを展開した平行平板はＰで示してある。なお、近赤外シャープカットコートについては、例えば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。
【００５３】
光路折り曲げプリズムＰは、代表例として例えば実施例１のズームレンズにおいて、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における光路図を図２に示すように、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成される。
【００５４】
実施例１のズームレンズは、図１に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと、光路折り曲げプリズムＰと、両凹負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、両凸正レンズとからなる第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第３レンズ群Ｇ３、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４レンズ群Ｇ４からなる。
【００５５】
広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１、第４レンズ群Ｇ４は固定で、開口絞りＳ、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。また、近距離の被写体にフォーカシングするために、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ繰り出される。
【００５６】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１における物体側に凸の負メニスカスレンズにおける像面側の面と両凹負レンズの両面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４における物体側の面の５面に用いられている。
【００５７】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、ωは半画角、ＦNOはＦナンバー、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状態、ＴＥは望遠端、ｒ1 、ｒ2 …は各レンズ面の曲率半径、ｄ1 、ｄ2 …は各レンズ面間の間隔、ｎd1、ｎd2…は各レンズのｄ線の屈折率、νd1、νd2…は各レンズのアッベ数である。
【００５８】
なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
ｘ＝（ｙ2 ／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）2 ｝1/2 ］＋A4ｙ4 ＋A6ｙ6 ＋A8ｙ8 ＋ A10ｙ10
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、A4、A6、A8、A10 はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。
【００５９】
【００６０】
以上の実施例１について無限遠物点合焦時の収差図を図３に示す。この収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間状態、（ｃ）は望遠端における球面収差ＳＡ、非点収差ＡＳ、歪曲収差ＤＴ、倍率色収差ＣＣを示す。
【００６１】
図４〜図１０は、それぞれ画面中心部の水平方向波動光学的ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性図である。ここで、広角端Ｆ値：２.８０、使用する撮像素子の水平画素ピッチ：２.５μｍ（ナイキスト周波数２００本／ｍｍ）であるものとする。
【００６２】
図４は、広角端絞り開放（Ｆ／２.８０）時のＭＴＦを示す。図５は、中間焦点距離絞り開放（Ｆ／３.５６）時のＭＴＦを示す。図６は、望遠端絞り開放（Ｆ／４.５５）時のＭＴＦを示す。図７は、広角端２段絞り（Ｆ／５.６０）時のＭＴＦを示す。
【００６３】
図８は、中間焦点距離２段絞り（Ｆ／７.１２）時のＭＴＦを示す。図９は、望遠端２段絞り（Ｆ／９.１０）時のＭＴＦを示す。図１０は、水平方向波動光学的ＭＴＦが高い場合の例を示す。
【００６４】
図４〜図１０のＭＴＦ特性図において、実線（ａ）はズームレンズ系のみの水平方向ＭＴＦを示す。一点鎖線（ｂ）は、ズームレンズ系に光学ＬＰＦを施したときの水平方向ＭＴＦを示す。点線（ｃ）は光学ＬＰＦを除いたときの水平方向折り返し歪み成分を示している。ＭＴＦの計算にあたっては、各波長（ｎｍ）で次のような白色ウエイトを使用した。
【００６５】
波長（ｎｍ） 656.28 587.56 546.07 486.13 435.84 404.66
白色ウエイト 0.3 0.6 1.0 0.6 0.3 0.02
【００６６】
図４〜図１０に示されているように、ＭＴＦの特性は、実線と１点鎖線の特性がほぼ同じような傾向となっている。すなわち、光学ＬＰＦを除いても実用上問題がないことを示している。次に、この理由について説明する。
【００６７】
折り返し歪み成分のうち、低周波成分はモアレ縞などノイズの原因になるため、一般的には光学ローパスフィルターを結像レンズ系と撮像素子との間に挿入して、折り返し歪み成分の低周波成分を除去している。
【００６８】
しかし、結像レンズ系のナイキスト周波数以上のＭＴＦが低ければ折り返し成分が低くなる。本発明においては、開放と絞り込み状態の２種類の開口あるいは開放１種類の開口で光量を制限するようにし、かつレンズ系の開放Ｆ値がＦ＞ａを満たすようにしている。
【００６９】
したがって、幾何収差と回折劣化により折り返し歪みを小さくすることが容易となり、光学ＬＰＦを省略しても実用上問題なくなる。
【００７０】
図１１は、開口時絞り形状の例を示す説明図、図１２は、２段絞り時の絞り形状の例を示す説明図である。図１１、図１２において、ＯＰは光軸、Ｄａは６枚の絞り板、Ｘａ、Ｘｂは開口部を示している。本発明においては、前記したように、絞りの開口形状を開放状態（図１１）と、所定の条件を満たすＦ値となる絞り値（２段絞り、図１２）の２種類のみとすることができる。
【００７１】
なお、本発明においては、Ｆ値を決定する絞りの開口形状を常に固定とすることができる。このような構成によれば、絞り形状が固定のものを用いているので、絞り機構自体の厚さを薄くできる。したがって、絞りを挟むレンズ間隔を従来のものよりも短くすることができ、レンズ全長の短縮化が可能となる。また、絞り径を固定する場合には、他のレンズ群間で抜き差し可能なＮＤフィルターを設けてもよい。
【００７２】
ここで、電子撮像素子の有効撮像面の対角長Ｌと画素ピッチａについて説明しておく。図１３は、電子撮像素子の画素配列の１例を示す図であり、画素ピッチ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１５）がモザイク状に配されている。
【００７３】
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。
【００７４】
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、Ｌのとり得る範囲における最大値とする。
【００７５】
以上の実施例において、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設けている。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６００ｎｍ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。
【００７６】
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。
【００７７】
基 板 材質 物理的膜厚（ｎｍ） λ／４
───────────────────────────────
第１層 Ａｌ2 Ｏ3 ５８．９６ ０．５０
第２層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第３層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第４層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第５層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第６層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第７層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第８層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第９層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第10層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第11層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第12層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第13層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第14層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第15層 ＳｉＯ2 １７８．４１ １．３３
第16層 ＴｉＯ2 １０１．０３ １．２１
第17層 ＳｉＯ2 １６７．６７ １．２５
第18層 ＴｉＯ2 ９６．８２ １．１５
第19層 ＳｉＯ2 １４７．５５ １．０５
第20層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第21層 ＳｉＯ2 １６０．９７ １．２０
第22層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第23層 ＳｉＯ2 １５４．２６ １．１５
第24層 ＴｉＯ2 ９５．１３ １．１３
第25層 ＳｉＯ2 １６０．９７ １．２０
第26層 ＴｉＯ2 ９９．３４ １．１８
第27層 ＳｉＯ2 ８７．１９ ０．６５
───────────────────────────────
空気 。
【００７８】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図１４に示す通りである。
【００７９】
具体的には、このフィルター若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の波長で透過率の比が１５％以上であり、その最も高い波長の透過率に対する４００ｎｍの波長で透過率の比が６％以下であることが好ましい。
【００８０】
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。
【００８１】
上記の４００ｎｍの波長で透過率の比が６％を越えると、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、上記した４２０ｎｍの波長の透過率の比が１５％よりも小さいと、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。
【００８２】
また、ＣＣＤの撮像面Ｉ上には、図１５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。
【００８３】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図１５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。
【００８４】
グリーンの色フイルター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、以下の条件を満足する。
【００８５】
５１０ｎｍ＜ＧP ＜５４０ｎｍ
５ｎｍ＜ＹP −ＧP ＜３５ｎｍ
−１００ｎｍ＜ＣP −ＧP ＜−５ｎｍ
４３０ｎｍ＜ＭP1＜４８０ｎｍ
５８０ｎｍ＜ＭP2＜６４０ｎｍ
【００８６】
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。
【００８７】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図１６に示す。グリーンの色フィルターＧは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５５５ｎｍに分光強度のピークを有している。シアンの色フイルターＣは５１０ｎｍに分光強度のピークを有している。
【００８８】
マゼンダの色フィルターＭは４４５ｎｍと６２０ｎｍにピークを有している。また、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％としている。
【００８９】
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（若しくは、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を行い、
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。 ところで、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。
【００９０】
また、各実施例の明るさ絞りの部分についての詳細を図１７の斜視図に示す。ただし、この図は４群構成の場合であり、第１群Ｇ１における光路折り曲げプリズムＰは省いて図示してある。
【００９１】
撮像光学系の第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間の光軸上の絞り位置に、０段、−１段、−２段、−３段、−４段の明るさ調節を可能とするターレット１０を配置している。
【００９２】
ターレット１０には、０段の調整をする開口形状が直径約４ｍｍの円形で固定の空間からなる開口１Ａ（波長５５０ｎｍに対する透過率は１００％） と、−１段補正するために開口１Ａの開口面積の約半分の開口面積を有する開口形状が固定の透明な平行平板（波長５５０ｎｍに対する透過率は９９％）からなる開口１Ｂと、開口１Ｂと同じ面積の円形開口部を有し、−２段、−３段、−４段に補正するため、各々波長５５０ｎｍに対する透過率が５０％、２５％、１３％のＮＤフィルターが設けられた開口部１Ｃ、１Ｄ、１Ｅとを有している。
【００９３】
そして、ターレット１０に設けた回転軸１１の周りの回動により何れかの開口を絞り位置に配することで光量調節を行っている。
【００９４】
また、図１７に示すターレット１０に代えて、図１８の正面図に示すターレット１０’を用いることができる。撮像光学系の第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間の光軸上の明るさ絞り位置に、０段、−１段、−２段、−３段、−４段の明るさ調節を可能とするターレット１０’を配置している。
【００９５】
ターレット１０’には、０段の調整をする開口形状が直径約４ｍｍの円形で固定の開口１Ａ' と、−１段補正するために開口１Ａ’の開口面積の約半分となる開口面積を有する開口形状が固定の開口１Ｂ' と、さらに開口面積が順に小さくなり、−２段、−３段、−４段に補正するための形状が固定の開口部１Ｃ' 、１Ｄ' 、１Ｅ' とを有している。
【００９６】
そして、ターレット１０’に設けた回転軸１１の周りの回動により何れかの開口を絞り位置に配することで光量調節を行っている。
【００９７】
本発明においては、電子撮像素子として信号の順次読み出し機能を備えたＣＣＤを用いている。次に、図１９、図２０によりＣＣＤ撮像の動作を説明する。図１９は、インターレース式（飛び越し走査式）で信号の順次読み出しを行っているＣＣＤ撮像の動作説明図である。図１９において、Ｐａ〜Ｐｃはフォトダイオードを用いた感光部、Ｖａ〜ＶｃはＣＣＤによる垂直転送部、ＨａはＣＣＤによる水平転送部である。Ａフィールドは奇数フィールド、Ｂフィールドは偶数フィールドを示している。
【００９８】
図１９の構成では、基本動作が次のように行われる。すなわち、（１）感光部で光による信号電荷の蓄積（光電変換）、（２）感光部から垂直転送部への信号電荷のシフト（フィールドシフト）、（３）垂直転送部での信号電荷の転送（垂直転送）、（４）垂直転送部から水平転送部への信号電荷の転送（ラインシフト）、（５）水平転送部での信号電荷の転送（水平転送）、（６）水平転送部の出力端で信号電荷の検出（検出）。このような順次読み出しは、Ａフィールド（奇数フィールド）とＢフィールド（偶数フィールド）のいずれか一方を用いて行うことができる。
【００９９】
図１９のインターレース式（飛び越し走査式）ＣＣＤ撮像は、ＴＶ放送方式やアナログビデオ方式では、ＡフィールドとＢフィールドの蓄積タイミングが１／６０ずれている。これをそのままＤＳＣ（Ｄｉｊｉｔａｌ Ｓｐｅｃｔｒａｍ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）用画像としてフレーム画を構成すると、動きのある被写体の場合、二重像のようなブレを起こす。そこでこのタイプのＣＣＤ撮像では、Ａ、Ｂフィールドを同時露光して隣接するフィールドの信号を混合する。そして、メカシャッターで露光終了時に湛光した後、ＡフィールドとＢフィールドそれぞれ別々に読み出して信号を合成する方法が取られている。
【０１００】
本発明においては、メカシャッターの役割をスミア防止用のみとして、Ａフィールドのみの順次読み出し、あるいは、Ａ、Ｂフィールドを同時混合読み出しとすることにより、垂直解像度は低下するが、メカシャッターの駆動スピードに左右されず（電子的なシャッターのみでコントロールできるため）、高速シャッターを切ることができる。図１９の例では、垂直転送部のＣＣＤの数が感光部を構成するフォトダイオードの数の半分であるので、小型化しやすいという利点がある。
【０１０１】
図２０は、信号の順次読み出しをプログレッシブ式で行うＣＣＤ撮像の動作説明図である。図２０において、Ｐｄ〜Ｐｆはフォトダイオードを用いた感光部、Ｖｄ〜ＶｆはＣＣＤによる垂直転送部、ＨｂはＣＣＤによる水平転送部である。
【０１０２】
図２０においては、画素の並び順に読み出すことができるので、電荷蓄積読み出し作業を全て電子的にコントロールすることが可能となる。したがって、露光時間を（１／１００００秒）程度に短くすることができる。図２０の例では、図１９の場合よりも垂直ＣＣＤの数が多く、小型化が困難という不利な点があるが、前記したような利点があるので、本発明は図１９、図２０のいずれの方式も採用することができる。
【０１０３】
さて、以上のような本発明の電子撮像装置は、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。
【０１０４】
図２１〜図２３は、本発明による結像光学系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を示す。図２１はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図２２は同後方斜視図、図２３はデジタルカメラ４０の構成を示す水平方向の断面図である。
【０１０５】
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、例えば実施例２の光路折り曲げズームレンズを通して撮影が行われる。
【０１０６】
この場合、光路折り曲げプリズムＰによる光路折り曲げ方向は、デジタルカメラ４０の長手方向すなわち横方向に曲げて、カメラの薄型化に資している。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を介してＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。このポロプリズム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。
【０１０９】
このように構成されたデジタルカメラ４０は、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。しかも、上記のように、ズームレンズの光路折り曲げ方向をデジタルカメラ４０の長手方向に選んでいるので、カメラの薄型化に効果がある。
【０１１０】
そして、このような光路折り曲げ方向を選ぶと、フラッシュ４６を撮影光学系４１の入射面よりも上方に位置させることができるため、人物のストロボ撮影の際に生じる影の影響を緩和できるレイアウトになし得るものである。
【０１１１】
なお、図２３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。また、光路の折り曲げ方向は、カメラのレイアウトのしやすさに応じて、縦方向、横方向の何れでも構わないのはもちろんである。
【０１１２】
次に、本発明の結像光学系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が図２４〜図２６に示される。図２４はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図２５はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図２６は図２４に示したカバーを開いた状態の側面図である。
【０１１３】
図２４〜図２５に示されるように、パソコン３００は、外部から繰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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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実施例２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。
【０１１６】
ここで、撮像ユニット１６０には撮像素子チップ１６２が設けられており、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。このため、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。
【０１１７】
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２４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。
【０１１８】
次に、本発明の結像光学系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が図２７に示される。図２７（ａ）は携帯電話４００の正面図、図２７（ｂ）は側面図、図２７（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。
【０１１９】
図２７に示されるように、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。
【０１２０】
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実施例１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。
【０１２１】
ここで、撮像ユニット１６０には撮像素子チップ１６２が設けられており、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。このため、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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
【発明の効果】
本発明により、性能の劣化を極力抑えつつ、ビデオカメラやデジタルカメラ等の電子撮像装置の薄型化または小型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に適用するズームレンズの実施例１に係る無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図である。
【図２】実施例１に係るズームレンズの広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時におけるレンズ断面図である。
【図３】実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図４】広角端絞り開放時の画面中心部の水平方向波動光学的ＭＴＦ特性図である。
【図５】中間焦点距離絞り開放時の画面中心部の水平方向波動光学的ＭＴＦ特性図である。
【図６】望遠端絞り開放時の画面中心部の水平方向波動光学的ＭＴＦ特性図である。
【図７】広角端２段絞り時の画面中心部の水平方向波動光学的ＭＴＦ特性図である。
【図８】中間焦点距離２段絞り時の画面中心部の水平方向波動光学的ＭＴＦ特性図である。
【図９】望遠端２段絞り時の画面中心部の水平方向波動光学的ＭＴＦ特性図である。
【図１０】水平方向波動光学的ＭＴＦが高い例の特性図である。
【図１１】絞りの開口形状を開放状態としたことを示す図である。
【図１２】絞りの開口形状を２段絞りとした状態を示す図である。
【図１３】電子撮像素子にて撮影を行う場合の有効撮像面の対角長について説明するための図である。
【図１４】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図である。
【図１５】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１６】補色モザイクフィルターの波長特性の一例を示す図である。
【図１７】各実施例における明るさ絞りの部分の一例の詳細を示す斜視図である。
【図１８】各実施例における明るさ絞りの部分の別の例の詳細を示す図である。
【図１９】インターレース式ＣＣＤ撮像の動作説明図である。
【図２０】プログレッシブ式ＣＣＤ撮像の動作説明図である
【図２１】本発明による光路折り曲げズーム光学系を組み込んだデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。
【図２２】図２１のデジタルカメラの後方斜視図である。
【図２３】図２１のデジタルカメラの断面図である。
【図２４】本発明による光路折り曲げズーム光学系を対物光学系として組み込れたパソコンのカバーを開いた前方斜視図である。
【図２５】パソコンの撮影光学系の断面図である。
【図２６】図２４の状態の側面図である。
【図２７】本発明による光路折り曲げズーム光学系を対物光学系として組み込まれた携帯電話の正面図、側面図、その撮影光学系の断面図である。
【符号の説明】
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
Ｐ…光路折り曲げプリズム
Ｓ…開口絞り
ＣＧ…カバーガラス
Ｉ…像面
Ｅ…観察者眼球
ＯＰ…光軸
Ｘａ、Ｘｂ…開口部
Ｐａ〜Ｐｆ…感光部
Ｖａ〜Ｖｆ…垂直転送部
Ｈａ、Ｈｂ…水平転送部
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ…開口
１Ａ’、１Ｂ’、１Ｃ’、１Ｄ’、１Ｅ’…開口
１０…ターレット
１０’…ターレット
１１…回転軸
４０…デジタルカメラ
４１…撮影光学系
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
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、奥行き方向の薄いビデオカメラやデジタルカメラに関し、特に撮像システム構成上の工夫によりズームレンズなど光学系部分の薄型化を実現した、電子撮像装置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。
【０００３】
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意図するものである。
【０００４】
カメラの奥行き方向を薄くするための最大のネックとなっている事項は、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。
【０００５】
最近では、撮影時に光学系をカメラボディ内からせり出し携帯時に光学系をカメラボディ内に収納するいわゆる沈胴式鏡筒を採用することが主流になっている。
【０００６】
現在知られている中で電子撮像素子用に適しかつズーム比、画角、Ｆ値など含めた結像性能が良好で沈胴厚を最も薄くできる可能性を有するものの例として、特開平１１−２８７９５３号公報、特開２０００―２６７００９号公報、特開２０００―２７５５２０号公報等がある。
【０００７】
これらの光学系ではより厳しく要求される薄型化への要求に応えることは困難である。一方、画素数は増加の一途であり、また、画素ピッチは小さくなる一方であるので、それに見合った結像性能を得ることを考えると前記要求に応えることはさらに困難である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、性能の劣化を極力抑えつつ、ビデオカメラやデジタルカメラ等の電子撮像装置の薄型化または小型化を図ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の１つの電子撮像装置は、ズームレンズ系と、その像側に配された電子撮像素子とを備え、被写体を該電子撮像素子の受光面上に結像して電気信号に変換可能とする電子撮像装置において、
前記電子撮像素子の水平画素ピッチをａ（μｍ）、前記ズームレンズ系の広角端における開放Ｆ値つまり最小Ｆ値をＦとしたときに、下記の条件
（１） ａ≦４μｍ
（２） Ｆ＞ａ
を満足するように構成されることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の１つのもう１つの電子撮像装置は、ズームレンズ系と、その像側に配された電子撮像素子とを備え、被写体を該電子撮像素子の受光面上に結像して電気信号に変換可能とする電子撮像装置において、
前記電子撮像素子の水平画素ピッチをａ（μｍ）、前記ズームレンズ系の広角端における開放Ｆ値つまり最小Ｆ値をＦとしたときに、下記の条件
（１） ａ≦４μｍ
（２） Ｆ＞ａ
を満足するとともに、前記電子撮像素子からの信号読み出し方式に順次読み出し機能を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
以下に、本発明において上記構成をとる理由と作用について説明する。
【００１２】
開放Ｆ値（最小F値）と使用する電子撮像素子の画素ピッチａ（μｍ）との関係において、
（１） ａ≦４μｍ
（２） Ｆ＞ａ
を満たし画素ピッチが小さくなると、回折の影響でナイキスト周波数以上の周波数成分をほとんど有さないため、折り返しひずみによる画質劣化が少なくなる。
【００１３】
従来より、ナイキスト周波数以下のコントラストを極力落とさずに折り返し歪みによる画質劣化を防止するために、水晶の様な単軸結晶の複屈折作用を利用してレンズによる被写体像をおよそ画素ピッチ分だけずれた２重像にして、ナイキスト周波数の成分近傍のコントラストを低下させる、いわゆる光学的ローパスフィルター（ＬＰＦ）を被写体と撮像素子の間でかつ光学系の光軸上に配置している。
【００１４】
しかし、上記（１）、（２）の条件を満たすと光学的ローパスフィルターを配置する必要がなくなる。従って、光学的ローパスフィルターを廃止した分だけ沈胴時の鏡筒厚み（光軸に沿って測るものとする）を薄くすることが可能となる。
【００１５】
特に、ズームレンズ系に反射面を含めることで光路を折り曲げ、より装置の薄型化がはかれる。このときに、先の構成にして、光学的ローパスフィルターを省略することで良好な画質を確保しながらも、装置全体の小型化を図ることができる。
【００１６】
さらに、レンズ系の開口絞りの種類を、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種類のみとすれば光学的ローパスフィルターがないことによる折り返し歪みによる画質劣化がより少ない。以下、その理由について説明する。
【００１７】
レイリー限界周波数は、使用する撮像レンズのＦ値をＦ、使用する光の波長をλ（ｎｍ）とすると、おおむね１／１．２２Ｆλ、で表される。
【００１８】
一方、複数の画素を有する撮像素子の解像限界は、１／２ａ（ａは水平画素ピッチ）であらわされる。従って、レイリー限界周波数が撮像素子の解像限界を越えて小さくならないようにするためには、
（ａ） １．２２Ｆλ＜２ａ、つまり、
（ｂ） Ｆ＜１．６４ａ／λ
を満足させることが条件となる。
【００１９】
ここで、可視光線での撮影を鑑みて、使用波長λ＝５４６（ｎｍ）とすると、
（ｃ） Ｆ＜３．０×１０3× ａ／１ｍｍ
がＦ値の理論限界の条件式となる。
【００２０】
このような状況に鑑みて、絞りを絞り込んだ時のＦ値が次のように、
（ｄ） ３．０×１０3 × ａ／１ｍｍ
近傍のとき、回折の影響を抑えかつ光量調節幅が大きく取れる構成となる。したがって、絞り込んだ時の最大Ｆ値を、
（ｅ）（広角端最大Ｆ値＋望遠端最大Ｆ値）／２
とし、これをＦ’とするとき、
（３）２．０×１０3×ａ／１ｍｍ＜Ｆ’＜４．５×１０3× ａ／１ｍｍを満足することが好ましい。
【００２１】
上記条件式において、下限値を越えて絞り込んだ時のＦ値が小さくなると光量調節範囲が狭くなる。一方上限を越えると絞り込んだときのＦ値が大きくなり回折の影響で画像が劣化する。特に、絞りの開口形状を、開放状態と先の条件を満足するＦ値（Ｆ’）となる２種類のみとしてもよい。
【００２２】
実施例として、Ｆ’を次のように、
（４） Ｆ’＝（５.６０＋９.１０）／２ ＝７．３５
【００２３】
出来れば、最大Ｆ値と最小Ｆ値との比は１.４倍以上３倍以内とするとなお良い。または、同じ理由で絞り値を１種類のみに固定することも可能である。その場合は、ＬＰＦを廃した分だけでなく絞り出し入れスペースが不要となり沈胴時の鏡筒厚みがさらに薄く出来る。
【００２４】
さらに、開口絞りに隣接するレンズ面は少なくとも一方は本開口絞りに向かって凸面を向けており、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様にすると絞りによる無駄なスペースが完全になくなり、さらなる短縮に寄与する。
【００２５】
なお、広角端の開放Ｆ値と、使用する電子撮像素子の画素ピッチａ（μｍ）との関係において、前記
（１） ａ≦４μｍ
（２） Ｆ＞ａ
程度の電子撮像素子を使用する場合、撮像素子からの信号読み出し方法として順次読み出し機能も併用する方がよい。
【００２６】
特に、インターレース方式（読み出し方式が飛び越し走査式）の場合における順次読み出しのやり方としては、奇数フィールドまたは偶数フィールドのうち一方のフィールドのみの信号を使用するか、または、ある列のｎ行目とｎ＋１行目（但し、ｎは偶数または奇数のいずれか一方）の混合読み出しとする等の方法がよい。以下、その理由をのべる。
【００２７】
内径可変絞りそして内径交換式絞りやＮＤ交換式など光路中における可動部分の増加は、撮影時に光学系をカメラボディ内からせり出し携帯時に光学系をカメラボディ内に収納するいわゆる沈胴式鏡筒を採用する場合でも、機械的干渉を防ぐ意味で余分にスペースを必要とする。また、ＮＤを固定式にしてもその分の厚みで沈胴時の長さが長くなる。
【００２８】
そこで、絞り内径固定あるいは入れ替えなしでしかもＮＤフィルターも使用せずに光量調節を実施するために、光量調節を全てシャッタースピードの調節で行なうのが良い。しかしながら、現実の高画素数撮像素子は開口率を上げるためにインターレース式（読み出し方式が飛び越し走査式）を採用する方が有利とあって、奇数、偶数の２つのフィールドを同時に撮影し別々に読み出せる様にメカニカルシャッターを使用する策が採られている。
【００２９】
しかし、シャッタースピードの上限がメカニカルシャッターの速度（1/1000秒程度）で決まるため被写体が著しく明るい場合には対応出来ない。従って、垂直解像度は低下するが、一方のフィールドのみを使用してあるいは２つのフィールドを混合して撮影、読み出しするなどの方法によれば、奇数、偶数の２つのフィールドを別々に読み出すこと、つまりメカニカルシャッターを使用する必要がなくなり、撮像素子の電位が極めて高速にコントロール可能であることを使った（以下、素子シャッターと呼ぶ）1/10000秒より速いシャッタースピードが可能となる。
【００３０】
そして、メカニカルシャッターと素子シャッターを併用して、シャッタースピードに応じていずれかを選択できるようにしておくと良い。また、メカニカルシャッターを用いずに済むため、その分のスペースも不要となり、沈胴時の厚みを極めて薄く出来る。また、部品点数を削減し、装置の小型化が図れる。
【００３１】
なお、前記ズームレンズは物体側より順に、負の屈折力を有するレンズ群Ａｘと正の屈折力を有するレンズ群Ｂｘを含み、系全体で５枚以下のレンズにて構成され、前記レンズ群Ａｘとレンズ群Ｂｘが移動することにより変倍するズームレンズにおいて、レンズ群Ｂｘは２つ以下のレンズ成分（接合レンズは１成分と数える）で構成されているものが沈胴長を薄くするのに効果的である。
【００３２】
さらには、前記ズームレンズは、負の屈折力を有するレンズ群Ａｘと正の屈折力を有するレンズ群Ｂｘの２つの可動群のみで構成されているとよりよい。
【００３３】
次に、赤外カットフィルター類を薄くすることについて言及する。電子撮像装置には、通常赤外光が撮像面に入射しない様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。当然その分光学系は薄くなるが副次的効果がある。
【００３４】
以下に、この点について説明する。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、６００ｎｍでの透過率が８０%以上、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。このため、補色モザイクフィルターを有するＣＣＤなど固体撮像素子の欠点である青紫側のマゼンタ化傾向がゲイン調整により緩和され、 原色フィルターを有するＣＣＤなど固体撮像素子並みの色再現を得ることができる。
【００３５】
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。
【００３６】
すなわち、
（７） τ600 ／τ550 ≧０．８
（８） τ700 ／τ550 ≦０．０８
を満たすことが望ましい。ただし、τ550 は波長５５０ｎｍでの透過率である。
【００３７】
なお、条件（７）、（８）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
（７）’ τ600 ／τ550 ≧０．８５
（８）’ τ700 ／τ550 ≦０．０５
【００３８】
さらに、条件（７）、（８）の何れかあるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。
（７）” τ600 ／τ550 ≧０．９
（８）” τ700 ／τ550 ≦０．０３
【００３９】
ＣＣＤなど固体撮像素子のもう1つの欠点は、近紫外域の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。
【００４０】
従って、４００ｎｍでの透過率（τ400）の５５０ｎｍでの透過率（τ550）に対する比が０.０８を下回り、４４０ｎｍでの透過率（τ440）の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。
【００４１】
すなわち、
（９） τ400 ／τ550 ≦０．０８
（１０） τ440 ／τ550 ≧０．４
を満たすことが望ましい。
【００４２】
なお、条件（９）、（１０）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
（９）’ τ400 ／τ550 ≦０．０６
（１０）’ τ440 ／τ550 ≧０．５
【００４３】
さらに、条件（９）、（１０）の何れか、あるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。
（９）” τ400 ／τ550 ≦０．０４
（１０）” τ440 ／τ550 ≧０．６
【００４４】
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の間がよい。
【００４５】
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。
【００４６】
また、ＮＤフィルターのように光量調節機能を有するものとして、開口絞りとは、レンズ面を１つ以上隔てた光軸を含む何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、射出面が共に平面がよい。）を配置したり、透過率の異なる別の光学素子と入れ換える手段を持つとよい。
【００４７】
あるいは、開口サイズが固定の複数の開口を有し、その中の１つを第１群の最も像側のレンズ面と第３群の最も物体側となるレンズ面の間の何れかの光路内に挿入でき、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、その複数の開口の中、一部の開口内に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うのがよい。
【００４８】
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。
【００４９】
例えば、開放値から上記条件の範囲外ではその媒体なしかあるいは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程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。本発明においては、ズームレンズ系と前記電子撮像素子間の光路上の媒質は、すべて空気あるいは等方性を示す非結晶媒質のみで構成される。前記等方性を示す非結晶媒質としては、例えばガラス、プラスチック、蒸着膜などが用いられる。つまり、請求項２、または請求項３記載の構成は、結晶媒質によるローパスフィルターが無いことを意味している。
【００５０】
上記の各条件式においては、その上限値のみ若しくは下限値のみを、より好ましい条件式の上下限値より限定してもよい。また、後記する各実施例の条件式に対応する値も、各条件式の上限又は下限まで変更し得るものである。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のズームレンズの実施例について説明する。実施例の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図を図１に示す。図中、第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、絞りはＳ、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、電子撮像素子であるＣＣＤのカバーガラスはＣＧ、ＣＣＤの像面はＩで示してある。
【００５２】
また、第１レンズ群中Ｇ１中の光路折り曲げプリズムを展開した平行平板はＰで示してある。なお、近赤外シャープカットコートについては、例えば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。
【００５３】
光路折り曲げプリズムＰは、代表例として例えば実施例１のズームレンズにおいて、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における光路図を図２に示すように、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成される。
【００５４】
実施例１のズームレンズは、図１に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと、光路折り曲げプリズムＰと、両凹負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、両凸正レンズとからなる第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第３レンズ群Ｇ３、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４レンズ群Ｇ４からなる。
【００５５】
広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１、第４レンズ群Ｇ４は固定で、開口絞りＳ、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。また、近距離の被写体にフォーカシングするために、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ繰り出される。
【００５６】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１における物体側に凸の負メニスカスレンズにおける像面側の面と両凹負レンズの両面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４における物体側の面の５面に用いられている。
【００５７】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、ωは半画角、ＦNOはＦナンバー、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状態、ＴＥは望遠端、ｒ1 、ｒ2 …は各レンズ面の曲率半径、ｄ1 、ｄ2 …は各レンズ面間の間隔、ｎd1、ｎd2…は各レンズのｄ線の屈折率、νd1、νd2…は各レンズのアッベ数である。
【００５８】
なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
ｘ＝（ｙ2 ／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）2 ｝1/2 ］＋A4ｙ4 ＋A6ｙ6 ＋A8ｙ8 ＋ A10ｙ10
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、A4、A6、A8、A10 はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。
【００５９】
以上の実施例１について無限遠物点合焦時の収差図を図３に示す。この収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間状態、（ｃ）は望遠端における球面収差ＳＡ、非点収差ＡＳ、歪曲収差ＤＴ、倍率色収差ＣＣを示す。
【００６１】
図４〜図１０は、それぞれ画面中心部の水平方向波動光学的ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性図である。ここで、広角端Ｆ値：２.８０、使用する撮像素子の水平画素ピッチ：２.５μｍ（ナイキスト周波数２００本／ｍｍ）であるものとする。
【００６２】
図４は、広角端絞り開放（Ｆ／２.８０）時のＭＴＦを示す。図５は、中間焦点距離絞り開放（Ｆ／３.５６）時のＭＴＦを示す。図６は、望遠端絞り開放（Ｆ／４.５５）時のＭＴＦを示す。図７は、広角端２段絞り（Ｆ／５.６０）時のＭＴＦを示す。
【００６３】
図８は、中間焦点距離２段絞り（Ｆ／７.１２）時のＭＴＦを示す。図９は、望遠端２段絞り（Ｆ／９.１０）時のＭＴＦを示す。図１０は、水平方向波動光学的ＭＴＦが高い場合の例を示す。
【００６４】
図４〜図１０のＭＴＦ特性図において、実線（ａ）はズームレンズ系のみの水平方向ＭＴＦを示す。一点鎖線（ｂ）は、ズームレンズ系に光学ＬＰＦを施したときの水平方向ＭＴＦを示す。点線（ｃ）は光学ＬＰＦを除いたときの水平方向折り返し歪み成分を示している。ＭＴＦの計算にあたっては、各波長（ｎｍ）で次のような白色ウエイトを使用した。
【００６５】
波長（ｎｍ） 656.28 587.56 546.07 486.13 435.84 404.66
白色ウエイト 0.3 0.6 1.0 0.6 0.3 0.02
【００６６】
図４〜図１０に示されているように、ＭＴＦの特性は、実線と１点鎖線の特性がほぼ同じような傾向となっている。すなわち、光学ＬＰＦを除いても実用上問題がないことを示している。次に、この理由について説明する。
【００６７】
折り返し歪み成分のうち、低周波成分はモアレ縞などノイズの原因になるため、一般的には光学ローパスフィルターを結像レンズ系と撮像素子との間に挿入して、折り返し歪み成分の低周波成分を除去している。
【００６８】
しかし、結像レンズ系のナイキスト周波数以上のＭＴＦが低ければ折り返し成分が低くなる。本発明においては、開放と絞り込み状態の２種類の開口あるいは開放１種類の開口で光量を制限するようにし、かつレンズ系の開放Ｆ値がＦ＞ａを満たすようにしている。
【００６９】
したがって、幾何収差と回折劣化により折り返し歪みを小さくすることが容易となり、光学ＬＰＦを省略しても実用上問題なくなる。
【００７０】
図１１は、開口時絞り形状の例を示す説明図、図１２は、２段絞り時の絞り形状の例を示す説明図である。図１１、図１２において、ＯＰは光軸、Ｄａは６枚の絞り板、Ｘａ、Ｘｂは開口部を示している。本発明においては、前記したように、絞りの開口形状を開放状態（図１１）と、所定の条件を満たすＦ値となる絞り値（２段絞り、図１２）の２種類のみとすることができる。
【００７１】
なお、本発明においては、Ｆ値を決定する絞りの開口形状を常に固定とすることができる。このような構成によれば、絞り形状が固定のものを用いているので、絞り機構自体の厚さを薄くできる。したがって、絞りを挟むレンズ間隔を従来のものよりも短くすることができ、レンズ全長の短縮化が可能となる。また、絞り径を固定する場合には、他のレンズ群間で抜き差し可能なＮＤフィルターを設けてもよい。
【００７２】
ここで、電子撮像素子の有効撮像面の対角長Ｌと画素ピッチａについて説明しておく。図１３は、電子撮像素子の画素配列の１例を示す図であり、画素ピッチ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１５）がモザイク状に配されている。
【００７３】
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。
【００７４】
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、Ｌのとり得る範囲における最大値とする。
【００７５】
以上の実施例において、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設けている。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６００ｎｍ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。
【００７６】
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。
【００７７】
基 板 材質 物理的膜厚（ｎｍ） λ／４
───────────────────────────────
第１層 Ａｌ2 Ｏ3 ５８．９６ ０．５０
第２層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第３層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第４層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第５層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第６層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第７層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第８層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第９層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第10層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第11層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第12層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第13層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第14層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第15層 ＳｉＯ2 １７８．４１ １．３３
第16層 ＴｉＯ2 １０１．０３ １．２１
第17層 ＳｉＯ2 １６７．６７ １．２５
第18層 ＴｉＯ2 ９６．８２ １．１５
第19層 ＳｉＯ2 １４７．５５ １．０５
第20層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第21層 ＳｉＯ2 １６０．９７ １．２０
第22層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第23層 ＳｉＯ2 １５４．２６ １．１５
第24層 ＴｉＯ2 ９５．１３ １．１３
第25層 ＳｉＯ2 １６０．９７ １．２０
第26層 ＴｉＯ2 ９９．３４ １．１８
第27層 ＳｉＯ2 ８７．１９ ０．６５
───────────────────────────────
空気 。
【００７８】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図１４に示す通りである。
【００７９】
具体的には、このフィルター若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の波長で透過率の比が１５％以上であり、その最も高い波長の透過率に対する４００ｎｍの波長で透過率の比が６％以下であることが好ましい。
【００８０】
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。
【００８１】
上記の４００ｎｍの波長で透過率の比が６％を越えると、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、上記した４２０ｎｍの波長の透過率の比が１５％よりも小さいと、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。
【００８２】
また、ＣＣＤの撮像面Ｉ上には、図１５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。
【００８３】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図１５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。
【００８４】
グリーンの色フイルター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、以下の条件を満足する。
【００８５】
５１０ｎｍ＜ＧP ＜５４０ｎｍ
５ｎｍ＜ＹP −ＧP ＜３５ｎｍ
−１００ｎｍ＜ＣP −ＧP ＜−５ｎｍ
４３０ｎｍ＜ＭP1＜４８０ｎｍ
５８０ｎｍ＜ＭP2＜６４０ｎｍ
【００８６】
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。
【００８７】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図１６に示す。グリーンの色フィルターＧは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５５５ｎｍに分光強度のピークを有している。シアンの色フイルターＣは５１０ｎｍに分光強度のピークを有している。
【００８８】
マゼンダの色フィルターＭは４４５ｎｍと６２０ｎｍにピークを有している。また、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％としている。
【００８９】
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（若しくは、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を行い、
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。 ところで、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。
【００９０】
また、各実施例の明るさ絞りの部分についての詳細を図１７の斜視図に示す。ただし、この図は４群構成の場合であり、第１群Ｇ１における光路折り曲げプリズムＰは省いて図示してある。
【００９１】
撮像光学系の第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間の光軸上の絞り位置に、０段、−１段、−２段、−３段、−４段の明るさ調節を可能とするターレット１０を配置している。
【００９２】
ターレット１０には、０段の調整をする開口形状が直径約４ｍｍの円形で固定の空間からなる開口１Ａ（波長５５０ｎｍに対する透過率は１００％） と、−１段補正するために開口１Ａの開口面積の約半分の開口面積を有する開口形状が固定の透明な平行平板（波長５５０ｎｍに対する透過率は９９％）からなる開口１Ｂと、開口１Ｂと同じ面積の円形開口部を有し、−２段、−３段、−４段に補正するため、各々波長５５０ｎｍに対する透過率が５０％、２５％、１３％のＮＤフィルターが設けられた開口部１Ｃ、１Ｄ、１Ｅとを有している。
【００９３】
そして、ターレット１０に設けた回転軸１１の周りの回動により何れかの開口を絞り位置に配することで光量調節を行っている。
【００９４】
また、図１７に示すターレット１０に代えて、図１８の正面図に示すターレット１０’を用いることができる。撮像光学系の第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間の光軸上の明るさ絞り位置に、０段、−１段、−２段、−３段、−４段の明るさ調節を可能とするターレット１０’を配置している。
【００９５】
ターレット１０’には、０段の調整をする開口形状が直径約４ｍｍの円形で固定の開口１Ａ' と、−１段補正するために開口１Ａ’の開口面積の約半分となる開口面積を有する開口形状が固定の開口１Ｂ' と、さらに開口面積が順に小さくなり、−２段、−３段、−４段に補正するための形状が固定の開口部１Ｃ' 、１Ｄ' 、１Ｅ' とを有している。
【００９６】
そして、ターレット１０’に設けた回転軸１１の周りの回動により何れかの開口を絞り位置に配することで光量調節を行っている。
【００９７】
本発明においては、電子撮像素子として信号の順次読み出し機能を備えたＣＣＤを用いている。次に、図１９、図２０によりＣＣＤ撮像の動作を説明する。図１９は、インターレース式（飛び越し走査式）で信号の順次読み出しを行っているＣＣＤ撮像の動作説明図である。図１９において、Ｐａ〜Ｐｃはフォトダイオードを用いた感光部、Ｖａ〜ＶｃはＣＣＤによる垂直転送部、ＨａはＣＣＤによる水平転送部である。Ａフィールドは奇数フィールド、Ｂフィールドは偶数フィールドを示している。
【００９８】
図１９の構成では、基本動作が次のように行われる。すなわち、（１）感光部で光による信号電荷の蓄積（光電変換）、（２）感光部から垂直転送部への信号電荷のシフト（フィールドシフト）、（３）垂直転送部での信号電荷の転送（垂直転送）、（４）垂直転送部から水平転送部への信号電荷の転送（ラインシフト）、（５）水平転送部での信号電荷の転送（水平転送）、（６）水平転送部の出力端で信号電荷の検出（検出）。このような順次読み出しは、Ａフィールド（奇数フィールド）とＢフィールド（偶数フィールド）のいずれか一方を用いて行うことができる。
【００９９】
図１９のインターレース式（飛び越し走査式）ＣＣＤ撮像は、ＴＶ放送方式やアナログビデオ方式では、ＡフィールドとＢフィールドの蓄積タイミングが１／６０ずれている。これをそのままＤＳＣ（Ｄｉｊｉｔａｌ Ｓｐｅｃｔｒａｍ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）用画像としてフレーム画を構成すると、動きのある被写体の場合、二重像のようなブレを起こす。そこでこのタイプのＣＣＤ撮像では、Ａ、Ｂフィールドを同時露光して隣接するフィールドの信号を混合する。そして、メカシャッターで露光終了時に湛光した後、ＡフィールドとＢフィールドそれぞれ別々に読み出して信号を合成する方法が取られている。
【０１００】
本発明においては、メカシャッターの役割をスミア防止用のみとして、Ａフィールドのみの順次読み出し、あるいは、Ａ、Ｂフィールドを同時混合読み出しとすることにより、垂直解像度は低下するが、メカシャッターの駆動スピードに左右されず（電子的なシャッターのみでコントロールできるため）、高速シャッターを切ることができる。図１９の例では、垂直転送部のＣＣＤの数が感光部を構成するフォトダイオードの数の半分であるので、小型化しやすいという利点がある。
【０１０１】
図２０は、信号の順次読み出しをプログレッシブ式で行うＣＣＤ撮像の動作説明図である。図２０において、Ｐｄ〜Ｐｆはフォトダイオードを用いた感光部、Ｖｄ〜ＶｆはＣＣＤによる垂直転送部、ＨｂはＣＣＤによる水平転送部である。
【０１０２】
図２０においては、画素の並び順に読み出すことができるので、電荷蓄積読み出し作業を全て電子的にコントロールすることが可能となる。したがって、露光時間を（１／１００００秒）程度に短くすることができる。図２０の例では、図１９の場合よりも垂直ＣＣＤの数が多く、小型化が困難という不利な点があるが、前記したような利点があるので、本発明は図１９、図２０のいずれの方式も採用することができる。
【０１０３】
さて、以上のような本発明の電子撮像装置は、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。
【０１０４】
図２１〜図２３は、本発明による結像光学系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を示す。図２１はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図２２は同後方斜視図、図２３はデジタルカメラ４０の構成を示す水平方向の断面図である。
【０１０５】
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、例えば実施例２の光路折り曲げズームレンズを通して撮影が行われる。
【０１０６】
この場合、光路折り曲げプリズムＰによる光路折り曲げ方向は、デジタルカメラ４０の長手方向すなわち横方向に曲げて、カメラの薄型化に資している。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を介してＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。このポロプリズム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。
【０１０９】
このように構成されたデジタルカメラ４０は、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。しかも、上記のように、ズームレンズの光路折り曲げ方向をデジタルカメラ４０の長手方向に選んでいるので、カメラの薄型化に効果がある。
【０１１０】
そして、このような光路折り曲げ方向を選ぶと、フラッシュ４６を撮影光学系４１の入射面よりも上方に位置させることができるため、人物のストロボ撮影の際に生じる影の影響を緩和できるレイアウトになし得るものである。
【０１１１】
なお、図２３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。また、光路の折り曲げ方向は、カメラのレイアウトのしやすさに応じて、縦方向、横方向の何れでも構わないのはもちろんである。
【０１１２】
次に、本発明の結像光学系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が図２４〜図２６に示される。図２４はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図２５はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図２６は図２４に示したカバーを開いた状態の側面図である。
【０１１３】
図２４〜図２５に示されるように、パソコン３００は、外部から繰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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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実施例２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。
【０１１６】
ここで、撮像ユニット１６０には撮像素子チップ１６２が設けられており、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。このため、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。
【０１１７】
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２４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。
【０１１８】
次に、本発明の結像光学系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が図２７に示される。図２７（ａ）は携帯電話４００の正面図、図２７（ｂ）は側面図、図２７（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。
【０１１９】
図２７に示されるように、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。
【０１２０】
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実施例１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。
【０１２１】
ここで、撮像ユニット１６０には撮像素子チップ１６２が設けられており、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。このため、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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
【発明の効果】
本発明により、性能の劣化を極力抑えつつ、ビデオカメラやデジタルカメラ等の電子撮像装置の薄型化または小型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に適用するズームレンズの実施例１に係る無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図である。
【図２】実施例１に係るズームレンズの広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時におけるレンズ断面図である。
【図３】実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図４】広角端絞り開放時の画面中心部の水平方向波動光学的ＭＴＦ特性図である。
【図５】中間焦点距離絞り開放時の画面中心部の水平方向波動光学的ＭＴＦ特性図である。
【図６】望遠端絞り開放時の画面中心部の水平方向波動光学的ＭＴＦ特性図である。
【図７】広角端２段絞り時の画面中心部の水平方向波動光学的ＭＴＦ特性図である。
【図８】中間焦点距離２段絞り時の画面中心部の水平方向波動光学的ＭＴＦ特性図である。
【図９】望遠端２段絞り時の画面中心部の水平方向波動光学的ＭＴＦ特性図である。
【図１０】水平方向波動光学的ＭＴＦが高い例の特性図である。
【図１１】絞りの開口形状を開放状態としたことを示す図である。
【図１２】絞りの開口形状を２段絞りとした状態を示す図である。
【図１３】電子撮像素子にて撮影を行う場合の有効撮像面の対角長について説明するための図である。
【図１４】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図である。
【図１５】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１６】補色モザイクフィルターの波長特性の一例を示す図である。
【図１７】各実施例における明るさ絞りの部分の一例の詳細を示す斜視図である。
【図１８】各実施例における明るさ絞りの部分の別の例の詳細を示す図である。
【図１９】インターレース式ＣＣＤ撮像の動作説明図である。
【図２０】プログレッシブ式ＣＣＤ撮像の動作説明図である
【図２１】本発明による光路折り曲げズーム光学系を組み込んだデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。
【図２２】図２１のデジタルカメラの後方斜視図である。
【図２３】図２１のデジタルカメラの断面図である。
【図２４】本発明による光路折り曲げズーム光学系を対物光学系として組み込れたパソコンのカバーを開いた前方斜視図である。
【図２５】パソコンの撮影光学系の断面図である。
【図２６】図２４の状態の側面図である。
【図２７】本発明による光路折り曲げズーム光学系を対物光学系として組み込まれた携帯電話の正面図、側面図、その撮影光学系の断面図である。
【符号の説明】
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
Ｐ…光路折り曲げプリズム
Ｓ…開口絞り
ＣＧ…カバーガラス
Ｉ…像面
Ｅ…観察者眼球
ＯＰ…光軸
Ｘａ、Ｘｂ…開口部
Ｐａ〜Ｐｆ…感光部
Ｖａ〜Ｖｆ…垂直転送部
Ｈａ、Ｈｂ…水平転送部
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ…開口
１Ａ’、１Ｂ’、１Ｃ’、１Ｄ’、１Ｅ’…開口
１０…ターレット
１０’…ターレット
１１…回転軸
４０…デジタルカメラ
４１…撮影光学系
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
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 (14)
- ズームレンズ系と、その像側に配された電子撮像素子とを備え、被写体を該電子撮像素子の受光面上に結像して電気信号に変換可能とする電子撮像装置において、
前記ズーム光学系は、物体側に凸の負メニスカスレンズと、光路折り曲げプリズムＰと、両凹負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、両凸正レンズとからなる第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第３レンズ群Ｇ３、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４レンズ群Ｇ４からなり、
前記電子撮像素子の水平画素ピッチをａ（μｍ）、前記ズームレンズ系の広角端における開放Ｆ値つまり最小Ｆ値をＦとしたときに、下記の条件（１）、（２）を満足することを特徴とする電子撮像装置。
（１） ａ≦４μｍ
（２） Ｆ＞ａ - 前記ズームレンズ系と前記電子撮像素子間の光路上の媒質は、すべて空気あるいは等方性を示す非結晶媒質のみで構成されたことを特徴とする請求項１記載の電子撮像装置。
- 前記ズームレンズ系と前記電子撮像素子間の光路上の媒質は空気、ガラス、プラスチック、蒸着膜の何れかのみで構成されたことを特徴とする請求項１記載の電子撮像装置。
- ズームレンズ系と、その像側に配された電子撮像素子とを備え、被写体を該電子撮像素子の受光面上に結像して電気信号に変換可能とする電子撮像装置において、
前記ズーム光学系は、物体側に凸の負メニスカスレンズと、光路折り曲げプリズムＰと、両凹負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、両凸正レンズとからなる第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第３レンズ群Ｇ３、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４レンズ群Ｇ４からなり、
前記電子撮像素子の水平画素ピッチをａ（μｍ）、前記ズームレンズ系の広角端における開放Ｆ値つまり最小Ｆ値をＦとしたときに、下記の条件（１）、（２）を満足すると共に、前記電子撮像素子からの信号読み出し方式に順次読み出し機能を備えたことを特徴とする電子撮像装置。
（１） ａ≦４μｍ
（２） Ｆ＞ａ - 絞りを絞り込んだ時の最大Ｆ値の平均を（広角端最大Ｆ値＋望遠端最大Ｆ値）／２とし、これをＦ’とするとき、以下の条件（３）を満足することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の電子撮像装置。
（３）２．０×１０3 ×ａ／１ｍｍ＜Ｆ’＜４．５×１０3 ×ａ／１ｍｍ - 前記広角端最大Ｆ値と広角端最小Ｆ値との比が、１．４倍以上３倍以内であることを特徴とする請求項５記載の電子撮像装置。
- Ｆ値を決定する絞りの開口形状を常に固定としたことを特徴とする請求項１又は２記載の電子撮像装置。
- 前記電子撮像素子が読み出し方式としてインターレース方式が可能であって、前記順次読み出しを行うために、奇数フィールドまたは偶数フィールドのうち一方を使用して順次読み出しとすることを特徴とする請求項４記載の電子撮像装置。
- 前記電子撮像素子が読み出し方式としてインターレース方式が可能であって、前記順次読み出しを行うために、奇数フィールドと偶数フィールドを同時に露光して隣接するフィールドの信号を混合して順次読み出しとすることを特徴とする請求項４記載の電子撮像装置。
- 前記電子撮像素子が読み出し方式としてプログレッシブ方式を用いたＣＣＤであることを特徴とする請求項４記載の電子撮像装置。
- 前記ズームレンズ系は、物体側より順に、負の屈折力を有するレンズ群Ａｘと正の屈折力を有するレンズ群Ｂｘを含み、ズームレンズ系全体で５枚以下のレンズにて構成され、前記レンズ群Ａｘとレンズ群Ｂｘが移動することにより変倍するズームレンズ系であって、前記レンズ群Ｂｘは２つ以下のレンズ成分で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０何れか１項に記載の電子撮像装置。
- 前記ズームレンズ系は、負の屈折力を有するレンズ群Ａｘと正の屈折力を有するレンズ群Ｂｘの２つの可動群のみで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１何れか１項に記載の電子撮像装置。
- 前記電子撮像素子よりも物体側に、以下の条件（７）、（８）を満足する近赤外シャープカットフィルター又は近赤外シャープカットコートが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項１２何れか１項に記載の電子撮像装置。
（７） τ６００ ／τ５５０ ≧０．８
（８） τ７００ ／τ５５０ ≦０．０８
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。 - 以下の条件（９）、（１０）を満足する吸収体あるいは反射体を光路上に挿入していることを特徴とする請求項１乃至請求項１３何れか１項に記載の電子撮像装置。
（９） τ４００ ／τ５５０ ≦０．０８
（１０） τ４４０ ／τ５５０ ≧０．４
ただし、τ４００は波長４００ｎｍでの透過率、τ５５０は波長５５０ｎｍでの透過率、τ４４０は波長４４０ｎｍでの透過率である。
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