JP4307789B2 - 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、正の屈折力を有する第２群を有し、第１群、第２群共に変倍時には移動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、沈胴式鏡筒を採用するとレンズ収納状態から使用状態に立ち上げるための時間が掛かり使い勝手上好ましくない。また、最も物体側のレンズ群を可動とすると、防水・防塵上好ましくない。
【０００５】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラとするために、光学系の光路（光軸）を反射光学素子で折り曲げる構成がとりやすく、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。また、奥行き方向ばかりではなく光路折り曲げ後の長さの短縮も可能なズームレンズ及びそれを有する電子撮像装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第１の発明によるズームレンズは、最も物体側に位置し、変倍時及び合焦動作時ともに光軸上固定である最物体側レンズ群と、最も像側に位置し、変倍時及び合焦動作時に光軸上固定である最像側レンズ群と、前記最物体側レンズ群と前記最像側レンズ群との間に位置し、変倍時に光軸上を移動する移動レンズ群とを少なくとも有し、前記最物体側レンズ群が、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子と、正レンズ成分とからなり、前記最像側レンズ群が、少なくとも１つの非球面を有し、次の条件式を満足することを特徴とする。
１．０ ＜ −ｆ１１／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ２．５
１．４ ＜ ｆ１２／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ３．２
ただし、ｆ１１は前記最物体側レンズ群における、前記負レンズ成分の焦点距離、ｆ１２は前記最物体側レンズ群における、前記正レンズ成分の焦点距離、ｆｗは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離、ｆＴは前記ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
【００１１】
また、本第２の発明によるズームレンズは、本第１の発明において、前記最物体側レンズ群の負レンズ成分を負の単レンズで構成し、次の条件式を満足することを特徴とする。
２６ ＜ ν１ｎ
−０．１５ ＜ √（ｆｗ・ｆＴ）／ ｆ１ ＜ ０．５
ただし、ν１ｎは前記最物体側レンズ群の前記負の単レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数、ｆ１は前記最物体側レンズ群の焦点距離である。
また、本第３の発明によるズームレンズは、本第１又は第２のいずれか発明において、前記最物体側レンズ群を、物体側から順に、負の単レンズと、反射光学素子と、正の単レンズとで構成したことを特徴とする。
また、本第４の発明によるズームレンズは、本第１の発明において、前記最物体側レンズ群の負レンズ成分が非球面を有することを特徴とする。
また、本第５の発明によるズームレンズは、本第４の発明において、次の条件式を満足することを特徴とする。
−２．０ ＜ （Ｒ1PF＋Ｒ1PR）／（Ｒ1PF−Ｒ1PR） ＜ １．０
ただし、Ｒ1PFは前記最物体側レンズ群における前記正レンズ成分の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ1PRは前記最物体側レンズ群における前記正レンズ成分の像側面の光軸上での曲率半径である。
また、本第６の発明によるズームレンズは、本第１〜第５のいずれかの発明において、前記ズームレンズが次の条件式を満足することを特徴とする。
１．８ ＜ ｆＴ／ｆｗ
ただし、ｆｗは広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離である。
また、上記目的を達成するため、本第７の発明によるズームレンズは、４群又は５群構成のズームレンズであって、最も物体側に位置し、変倍時及び合焦動作時ともに光軸上固定である最物体側レンズ群と、最も像側に位置し、少なくとも合焦動作時に光軸上固定である最像側レンズ群と、前記最物体側レンズ群と前記最像側レンズ群との間に位置し、変倍時に光軸上を移動する移動レンズ群とを少なくとも有し、前記最物体側レンズ群が、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子と、正レンズ成分とからなり、前記最像側レンズ群が、少なくとも１つの非球面を有し、第２レンズ群と第３レンズ群が前記移動レンズ群であり、前記第３レンズ群は、広角端から望遠端への変倍時に物体側にのみ移動し、次の条件式を満足することを特徴とする。
１．０ ＜ −ｆ１１／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ２．５
１．８０９８６ ≦ ｆ１２／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ３．２
ただし、ｆ１１は前記最物体側レンズ群における、前記負レンズ成分の焦点距離、ｆ１２は前記最物体側レンズ群における、前記正レンズ成分の焦点距離、ｆｗは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離、ｆＴは前記ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
また、上記目的を達成するため、本第８の発明による電子撮像装置は、本第１〜第７のいずれかの発明のズームレンズと、その像側に配置された電子撮像素子とを有することを特徴とする。
また、本第９の発明による電子撮像装置は、本第８の発明において、次の条件式を満足することを特徴とする。
０．７ ＜ ｄ／Ｌ ＜ ２．０
ただし、ｄは前記最物体側レンズ群における前記負レンズ成分の像側面頂から前記正レンズ成分の物体側面頂までの光軸上に沿って測った空気換算長、Ｌは前記電子撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
また、本第１０の発明による電子撮像装置は、本第９の発明において、前記反射光学素子がプリズムであり、かつ、次の条件式を満足することを特徴とする。
１．５５ ＜ ｎｐｒｉ
ただし、ｎｐｒｉは前記反射光学素子のｄ線での媒質の屈折率である。
また、本第１１の発明による電子撮像装置は、本第８〜第１０のいずれかの発明において、前記電子撮像装置における広角端全画角が５５度以上であることを特徴とする。
また、本第１２の発明によるズームレンズは、本第１１の発明において、前記電子撮像装置における広角端全画角が８０度以下であることを特徴とする。
また、本第１３の発明による電子撮像装置は、本第８〜第１０のいずれかの発明において、前記電子撮像素子の水平画素ピッチをａ、前記ズームレンズの広角端での開放Ｆ値をＦとするときに、次の条件式を満足することを特徴とする。
Ｆ ≧ ａ／（１μｍ）
また、本第１４の発明による電子撮像装置は、本第１３の発明において、前記開放Ｆ値を決定する開口絞りの内径は固定であり、該絞りの直前又は直後に、該絞りに向って凸面を向けたレンズを備え、光軸と前記開口絞りから該光軸に下した垂線との交点が、前記レンズの内部乃至前記凸面の面頂点から０．５ｍｍ以内に位置することを特徴とする。
また、本第１５の発明による電子撮像装置は、本第１４の発明において、前記交点が、前記レンズの内部乃至面頂以内に位置することを特徴とする。
また、本第１６の発明による電子撮像装置は、本第１３〜第１５のいずれかの発明において、透過率を変更することにより前記電子撮像素子に導かれる光量を調節する透過率可変手段を備え、該透過率可変手段を前記絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする。
また、本第１７の発明による電子撮像装置は、本第１３〜第１６のいずれかの発明において、前記電子撮像素子に導かれる光束の受光時間を調節するシャッターを備え、該シャッターを前記絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする。
また、本第１８の発明による電子撮像装置は、本第１３〜第１７のいずれかの発明において、光学系の入射面から撮像面までの光路にローパスフィルターを配置しないことを特徴とする。
また、本第１９の発明による電子撮像装置は、本第１３〜第１７のいずれかの発明において、前記ズームレンズから撮像面までの間に配置される各々の媒質境界面が全てほぼ平面であり、かつ、光学ローパスフィルターのような空間周波数変換作用が無いことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施例の説明に先立ち、本発明において上記構成を採用する理由及び作用について説明する。
本発明におけるズームレンズ系の基本的構成は、変倍時に移動するレンズ群を含み、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・防塵上も有利となるように、レンズ系の最も物体側にあるレンズ群（以下、第1レンズ群と呼ぶ）を変倍時および合焦時ともに不動とし、また、カメラの奥行き方向を極めて薄くするために、レンズ系の最も物体側にある第１レンズ群に光路を折り曲げるための反射光学素子を設けている。
【００１３】
しかし、前記第1レンズ群に光路を折り曲げるための反射光学素子を設けると必然的に入射瞳が深くなり、前記第1レンズ群を構成する各光学エレメントの径やサイズはもともと大きいが、それがさらに肥大化し、ひいては光路折り曲げが物理的に成立しなくなる。
そこで、前記第1レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負レンズと、光路を折り曲げるための反射光学素子と、正レンズとで構成することで入射瞳を浅くする。
【００１４】
一方、このように、光路折り曲げ実施のためのスペース確保の関係上、前記第1レンズ群の負レンズと正レンズは、各々ある程度以上の強いパワーを有しながら互いに距離をおいて配置することになる。このため、コマ収差、非点収差、歪曲収差など各軸外収差がどうしても悪化するが、これは最も像側のレンズ群（最終レンズ群）に非球面を導入することで補正が可能となる。
【００１５】
また、前記最終レンズ群の非球面による軸外収差補正量はかなり大きく、これを用いてリアフォーカスを行なうと軸外収差は著しく変動する。
従って、最終レンズ群は合焦時には不動とし、別のレンズ群を移動して合焦するほうがよい。
【００１６】
上記折り曲げを物理的に成立させるには、次の条件式(1)，(2)を、さらに条件式(3)，(4)を満足するのがよい。
１．０ ＜ −ｆ１１／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ２．５ …(1)
１．４ ＜ ｆ１２／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ３．２ …(2)
０．７ ＜ ｄ／Ｌ ＜ ２．０ …(3)
１．５５ ＜ ｎｐｒｉ …(4)
ただし、ｆ１１は最物体側レンズ群における、負レンズ成分の焦点距離、ｆ１２は最物体側レンズ群における、正レンズ成分の焦点距離、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離、ｆＴはズームレンズの望遠端における全系の焦点距離、ｄは最物体側レンズ群における負レンズ成分の像側面頂から正レンズ成分の物体側面頂までの光軸上に沿って測った空気換算長、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域（ほぼ矩形）の対角長、ｎｐｒｉは第1レンズ群の光路折り曲げ素子である反射光学素子がプリズムの場合におけるｄ線での媒質の屈折率である（なお、本願においてレンズ成分とは、最も物体側のレンズ面と最も像側のレンズ面のみが空気間隔と接し、かつ、その間に空気間隔を含まないレンズであり、単レンズ又は接合レンズを１単位とする。）。
【００１７】
入射瞳を浅くして、光路折り曲げを物理的に可能にするには、条件式(1)，(2)のように第１レンズ群を構成する両端のレンズエレメントのパワーを強くするのがよい。
条件式(1),(2)の上限値をともに上回ると、入射瞳は深いままであり、ある程度の画角を確保しようとすると、第１レンズ群を構成する各光学エレメントの径やサイズが肥大化し、光路折り曲げが物理的に成立しにくくなる。
一方、条件式(1)，(2)の下限値を下回ると、逆に第1レンズ群における正レンズの径が肥大化し、コマ収差、非点収差、歪曲収差など軸外収差の補正が困難になる。
【００１８】
条件式(3)は光路を折り曲げるための反射光学素子を設けるために必要な光軸に沿って測った長さを規定する条件式である。条件式(3)の値は出来る限り小さい方が良いが、下限値を下回ると、光路折り曲げが成立しないか、あるいは画面周辺部の結像に寄与する光束が満足に像面に達しなく、さらにゴーストが発生しやすい。
一方、条件式(3)の上限値を上回ると、条件式(1)，(2)の場合と同様に、各軸外収差補正が困難になる。
【００１９】
以上の観点から、条件式(3)の空気換算長ｄを短くするために、第１レンズ群の光路折り曲げ素子は、入射面と射出面とが平面、もしくは、その両サイドに位置するレンズのレンズ面の曲率とは異なる面を持つプリズムとし、その媒質屈折率が条件式(4)を満たすようにするのがよい。
条件式(4)の下限値を下回ると、光路折り曲げが物理的に成立しにくくなるか、各軸外収差補正が困難になる。
ただし、条件式(4)は上限値を１．９として、これを超えないようにするとよい。上限値１．９を上回ると、プリズムの材料が高くなる。
【００２０】
なお、次の条件式(1')，(2')，(3')，(4')'のうち少なくともいずれか１つを満たすとさらに良い。
１．２ ＜ −ｆ１１／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ２．２ …(1')
１．５ ＜ ｆ１２／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ３．０ …(2')
０．８ ＜ ｄ／Ｌ ＜ １．８ …(3')
１．６５ ＜ ｎｐｒｉ …(4')
さらに、次の条件式(1")，(2")，(3")，(4")のうち少なくともいずれか１つを満たすと最も良い。
１．４ ＜ −ｆ１１／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ １．９ …(1")
１．６ ＜ ｆ１２／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ２．８ …(2")
０．９ ＜ ｄ／Ｌ ＜ １．６ …(3")
１．７５ ＜ ｎｐｒｉ …(4")
【００２１】
また、上述のように、第1レンズ群の負レンズと正レンズとを各々ある程度以上の強いパワーを有しながら互いに距離をおいて配置すると、変倍に伴う倍率色収差の変動量も大きくなりがちになる。
従って、次の条件式(5)，(6)も満足するのがよい。
２６ ＜ ν１ｎ …(5)
−０．１５ ＜ √（ｆｗ・ｆＴ）／ ｆ１ ＜ ０．５ …(6)
ただし、ν１Ｎは最物体側レンズ群の負の単レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数、ｆ１は最物体側レンズ群の焦点距離である。
【００２２】
条件式(5)の下限値を下回ると、倍率色収差の変倍時における変動が大きくなり好ましくない。なお、条件式(5)の上限値についての制限はない。
条件式(6)の上限値を上回ると、軸外収差補正や色収差補正が困難になり、特に、倍率色収差は条件式(5)を満たしても、補正が困難になる場合が生ずる。
一方、条件式(6)の下限値を下回ると、変倍のために移動するレンズ群が移動することによる収差変動が大きくなる場合が生ずる。
なお、次の条件式(5')，(6')のいずれかを満たすとさらに良い。
３０ ＜ ν１ｎ …(5')
−０．１ ＜ √（ｆｗ・ｆＴ）／ ｆ１ ＜ ０．４ …(6')
さらに、次の条件式(5")，(6")のいずれかを満たすと最も良い。
３３ ＜ ν１ｎ …(5")
−０．０５ ＜ √（ｆｗ・ｆＴ）／ ｆ１ ＜ ０．３ …(6")
【００２３】
以上のことから、本発明のズームレンズは、最も物体側のレンズ群は変倍時合焦時ともに不動であり、物体側から順に、負レンズと、光路を折り曲げるための反射光学素子と、正レンズとで構成し、最も像側のレンズ群に非球面を導入し、合焦時には不動とし、前記２つの群の間に変倍のために可動であるレンズ群を設けた構成とするのがよい。
【００２４】
次に、光路を折り曲げるための反射光学素子を有するズームレンズの変倍と合焦の方法について述べる。変倍方式としては、次の３つの方式が考えられる。
▲１▼物体側から順に、負の屈折力を有し反射光学素子を含み不動の第１レンズ群と、正の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍時に物体側へのみ移動する第２レンズ群と、変倍時と合焦時ともに移動可能である第３レンズ群と、非球面を有し不動の最終レンズ群とからなるズーム方式。
▲２▼物体側から順に、正の屈折力を有し反射光学素子を含み不動の第１レンズ群と、負の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍時に像側へのみ移動する第２レンズ群と、変倍時に第２レンズ群と反対方向へのみ移動する第３レンズ群と、合焦時に移動可能な最終レンズ群とからなるズーム方式。
▲３▼物体側から順に、正の屈折力を有し反射光学素子を含み不動の第１レンズ群と、負の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍時に像側へ凸の往復運動をする第２レンズ群と、正の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍時に物体側へのみ移動する第３レンズ群と、非球面を有し不動の最終レンズ群とからなるズーム方式。
【００２５】
まず、上記▲１▼の方式には、変倍比確保の関係上、第３レンズ群にパワーをつけにくく、移動量が大きくなりすぎる欠点がある。移動量が大きくなるとフォーカスが遅くなる上、電力消費量も多くなる。
次に、上記▲２▼の方式には、第1レンズ群の物体側の負レンズのパワーが弱いか、又は、第1レンズ群の像側の正レンズのパワーが強すぎるため、入射瞳を浅くすることや、軸外諸収差の補正、倍率色収差の補正等についての困難さがある。
そこで、本発明においては、上記▲３▼の方式を採用した。具体的には、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の第２レンズ群と、正の屈折力を有し変倍時可動の第３レンズ群と、最終レンズ群を有し、無限遠物点合焦時に広角端から望遠端に変倍する際、前記第２レンズ群が光軸上を像側に凸状の軌跡で移動する（往復運動する）ズームレンズとしている。このようにすると。上述した上記▲１▼▲２▼の方式の欠点を解消できる。
【００２６】
さらに、次の条件式(7)，(8)を満たすとよい。
０．３ ＜ −βＲｗ ＜ ０．８ …(7)
０．８ ＜ ｆＲｗ／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ １．８ …(8)
ただし、βＲｗは無限遠物点合焦時での広角端における第３レンズ群以降の合成倍率、ｆＲｗは無限遠物点合焦時での広角端における第３レンズ群以降の合成焦点距離、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離、ｆＴはズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
【００２７】
条件式(7)の下限値を下回ると、ズームレンズ全系において十分高い変倍率が得られないか、移動スペースが大きくなりすぎサイズが肥大化する。
一方、条件式(7)の上限値を上回ることは理屈上稀有であるが、やはり移動スペースを多く必要とする。
条件式(8)の下限値を下回ると、第３レンズ群以降の合成系倍率が低下することにより変倍効率が悪化する。
一方、条件式(8)の上限値を上回ると、第３レンズ群以降の合成系焦点距離が長くなることにより変倍効率が悪化する。
【００２８】
なお、次の条件式(7')，(8')のいずれかを満たすとさらに良い。
０．３５＜ −βＲｗ ＜ ０．７５ …(7')
０．９ ＜ ｆＲｗ／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ １．６ …(8')
さらに、次の条件式(7")，(8")のいずれかを満たすと最も良い。
０．４ ＜ −βＲｗ ＜ ０．７ …(7")
１．０ ＜ ｆＲｗ／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ １．５ …(8")
【００２９】
また、より近距離物点への合焦方法については、第２レンズ群を物体側に繰り出すか、あるいは、第３レンズ群と最も像側のレンズ群との間に合焦のために可動である別のレンズ群を設けてそれを光軸上で移動させるようにするのがよい。
近距離物点への合焦方法として第２レンズ群を物体側に繰り出す場合は、次の条件式(9)を満足するとよい。
０．１６ ＜ Ｄ１２ｍｉｎ／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ０．２６ …(9)
ただし、Ｄ１２ｍｉｎは無限遠物点合焦時の第１レンズ群と第２レンズ群との間の取り得る範囲での最小値、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離、ｆＴはズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
【００３０】
第２レンズ群は、わずかな移動量でかなりの近距離物点まで合焦することが可能であるが、条件式(9)の下限値を下回ると、第２レンズ群を合焦のために移動するスペースが不足し、第1レンズ群と干渉するか、または、より近距離物点への合焦が不可能になる。
一方、条件式(9)の上限値を上回ると、入射瞳が深くなりやすく、浅くしようとすることで収差補正や倍率確保に支障をきたしやすい。
なお、次の条件式(9')を満たすとさらに良い。
０．１７ ＜ Ｄ１２ｍｉｎ／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ０．２４ …(9')
さらに、次の条件式(9')を満たすと最も良い。
０．１８ ＜ Ｄ１２ｍｉｎ／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ０．２２ …(9")
【００３１】
一方、近距離物点への合焦方法として第３レンズ群と最も像側のレンズ群との間に合焦のために可動である別のレンズ群を設けてそれを光軸上で移動させる場合は、次の条件式(10)を満足するとよい。
１．０ ＜ ｜ｆＦ｜／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ６．０ …(10)
ただし、ｆＦは第３レンズ群と最像側レンズ群との間に配置された、近距離物点への合焦動作に際し光軸上を移動するレンズ群の焦点距離、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離、ｆＴはズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
【００３２】
条件式(10)の上限値を上回ると、フォーカス時に移動するレンズ群の移動量が大きくなり好ましくない。
一方、条件式(10)の下限値を下回ると、軸外諸収差の補正が困難になるか、または、変倍時の射出瞳位置の変動量が大きくなりすぎ、シェーディングをきたしてやすい。
なお、次の条件式(10')を満たすとさらに良い。
１．５ ＜ ｜ｆＦ｜／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ５．０ …(10')
さらに、次の条件式(10")を満たすとさらに良い。
２．０ ＜ ｜ｆＦ｜／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ４．０ …(10")
【００３３】
次に、変倍率確保や収差補正を良好に行うための方法について述べる。
この両方に深く関与するのは第３レンズ群の構成である。構成枚数は多い方が有利であるが、小型化という最大の目的達成に支障がある。このため、極力少ない枚数で構成することが重要である。前記第３レンズ群は変倍機能を担うため、広角端から望遠端に変倍する際、物体側にのみ移動することになるが、収差補正に関して、第３レンズ群内を構成するのに必要なレンズ枚数は、正レンズ１枚と負レンズ1枚を含む合計３枚で足りる。しかし、負レンズの偏心敏感度（単位偏心量に対する収差の増大量）が大きい。このため、上記負レンズを第３レンズ群内のいずれかの正レンズと接合するのがよい。
従って、第３レンズ群内の構成は、
Ａ．物体側から順に、正の単レンズと、正レンズと負レンズの接合レンズ成分
Ｂ．物体側から順に、正レンズと負レンズの接合レンズ成分と、単レンズ
の２通りとなる。
【００３４】
また、変倍時に移動する第２レンズ群と第３レンズ群の移動スペースを小さく抑えるために、第３レンズ群の倍率は中間焦点距離にて−１倍になるようにするのがよい。しかしながら、本発明の第１レンズ群を上述のように構成すると、どうしても第３レンズ群以前の系による像点、すなわち第３レンズ群に対する物点が通常よりも物体側に遠のくために、第３レンズ群の倍率はゼロ寄りとなり移動スペースが多く必要となる。
【００３５】
しかるに、第３レンズ群を上記Ａのように構成した場合は、第３レンズ群の前側主点がより物体側に位置するためにその不利を解消できる利点がある。同様に後側主点もまた、より物体側に位置するために、第３レンズ群以降に無駄なスペースが出来ない。従って、光路折り曲げ個所以降の長さを短くするのに有効である。
一方、第３レンズ群を上記Ａのように構成した場合は、射出瞳位置が近くなる傾向があることと、変倍によるＦ値の変化量が大きく望遠端にて回折の影響を受けやすくなるという欠点がある。
そこで、第３レンズ群を上記Ａのように構成する場合は、小型にしやすいことと併せてやや大きめの撮像素子を利用するのに向いている。
【００３６】
一方、第３レンズ群を上記Ｂのように構成した場合は、その逆で、長さが上記Ａのように構成した場合よりも長くなるが、射出瞳位置や変倍時のＦ値変化の点で有利なため、小さめの撮像素子が向いている。
【００３７】
なお、第３レンズ群を上記Ａのように構成する場合は、次の条件式(11A)を満足し、第３レンズ群を上記Ｂのように構成する場合は、次の条件式(11B)を満足するとよい。
０．４ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ ０．８５ …(11A)
０．８ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ １．３ …(11B)
ただし、ＲC3は第３レンズ群における接合レンズ成分の最も像側の面の光軸上での曲率半径、ＲC1は第３レンズ群における接合レンズ成分の最も物体側の面の光軸上での曲率半径である。
【００３８】
条件式(11A)，(11B)の上限値を上回ると、全系収差の球面収差・コマ収差・非点収差の補正には有利であるが、接合による偏心敏感度の緩和の効果が少ない。
一方、条件式(11A)，(11B)の下限値を下回ると、全系収差の球面収差・コマ収差・非点収差の補正が困難になりやすい。
なお、第３レンズ群を上記Ａのように構成する場合は、次の条件式(11'A)を満足し、第３レンズ群を上記Bのように構成する場合は、次の条件式(11'B)を満足するとさらに良い。
０．５ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ ０．８ …(11'A)
０．８５ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ １．２ …(11'B)
さらに、第３レンズ群を上記Ａのように構成する場合は、次の条件式(11"A)を満足し、第３レンズ群を上記Ｂのように構成する場合は、次の条件式(11"B)を満足すると最も良い。
０．６ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ ０．７ …(11"A)
０．９ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ １．１ …(11"B)
【００３９】
さらには、色収差補正に関し、次の条件式(12A)，(13A)（以上、第３レンズ群を上記Ａのように構成する場合）、あるいは条件式(12B)，(13B)（以上、第３レンズ群を上記Ｂのように構成する場合）を満たすと良い。
−０．３ ＜ Ｌ／ＲC2 ＜ １．０ …(12A)
１５ ＜ νCP −νCN …(13A)
−０．１ ＜ Ｌ／ＲC2 ＜ ０．８ …(12B)
１５ ＜ νCP −νCN …(13B)
ただし、Ｌは使用する撮像素子の対角長（ｍｍ）である。なお、前記撮像素子については広角端画角が５５度以上を含むように使用することが前提である。ＲC2は第３レンズ群における接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径、νCPは第３レンズ群における接合レンズ成分の正レンズの媒質のアッベ数、νCNは第３レンズ群の接合レンズ成分における負レンズの媒質のアッベ数である。
【００４０】
条件式(12A)，(12B)の下限値を下回ると、軸上色収差・倍率色収差の補正には有利であるが、球面収差の色収差が発生しやすく、特に、基準波長における球面収差が良好に補正できても短波長の球面収差はオーバーコレクト状態となり、画像における色のにじみの原因となるので好ましくない。
一方、(12A)，(12B)の上限値を上回ると、軸上色収差・倍率色収差が補正不足や短波長球面収差のアンダーコレクト状態となりやすい。
条件式(13A)，(13B)の下限値を下回ると、軸上色収差が補正不足になりやすい。
一方、条件式(13A)，(13B)の上限値を上回る媒質の組み合わせは自然界には存在しない。
【００４１】
なお、第３レンズ群を上記Ａのように構成する場合は、次の条件式(12'A)，(13'A)のうち少なくともいずれか１つを満たし、あるいは第３レンズ群を上記Bのように構成する場合は、次の条件式(12'B)，(13'B)のうち少なくともいずれか１つを満たすとさらに良い。
−０．１ ＜ Ｌ／ＲC2 ＜ ０．８ …(12'A)
２０ ＜ νCP −νCN …(13'A)
０ ＜ Ｌ／ＲC2 ＜ ０．６ …(12'B)
２０ ＜ νCP −νCN …(13'B)
【００４２】
さらに、第３レンズ群を上記Ａのように構成する場合は、次の条件式(12"A)，(13"A)のうち少なくともいずれか１つを満たし、あるいは第３レンズ群を上記Bのように構成する場合は、次の条件式(12"B)，(13"B)のうち少なくともいずれか１つを満たすと最も良い。
０．１ ＜ Ｌ／ＲC2 ＜ ０．６ …(12"A)
２５ ＜ νCP −νCN …(13"A)
０．１５ ＜ Ｌ／ＲC2 ＜ ０．４ …(12"B)
２５ ＜ νCP −νCN …(13"B)
【００４３】
また、上記条件式(13A)，(13'A)，(13"A)，(13B)，(13'B)，(13"B)については、νVCP−νVCNが９０を超えないように定めても良い。上限値９０を超える媒質の組み合せは自然界には存在しない。
さらには、νVCP−νVCNが６０を超えないようにするのが望ましい。上限値６０を超えると、用いる材料が高価になってしまう。
【００４４】
さらに、本発明のズームレンズは、第1レンズ群における物体側負レンズに非球面を導入するのがよい。
さらに、第1レンズ群における像側正レンズが、次の条件式(14)を満たすとよい。
−２．０ ＜ （Ｒ1PF＋Ｒ1PR）／（Ｒ1PF−Ｒ1PR） ＜ １．０…(14)
ただし、Ｒ1PFは最物体側レンズ群の正レンズ成分の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ1PRは最物体側レンズ群の正レンズ成分の像側面の光軸上での曲率半径である。
【００４５】
条件式(14)の上限値を上回ると、高次の倍率色収差が発生しやすい。
一方、条件式(14)の下限値を下回ると、入射瞳が深くなりやすい。
なお、次の条件式(14')を満たすとさらに良い。
−１．７ ＜ （Ｒ1PF＋Ｒ1PR）／（Ｒ1PF−Ｒ1PR） ＜ ０．５…(14')
さらに、次の条件式(14")を満たすと最も良い。
−１．４ ＜ （Ｒ1PF＋Ｒ1PR）／（Ｒ1PF−Ｒ1PR） ＜ ０．１…(14")
【００４６】
また、第２レンズ群に関しては、焦点距離が長いため、物体側から順に、負レンズと、正レンズの２枚の構成で十分である。さらには、接合すると偏心敏感度を低減出来好ましい。そして、前記接合レンズ成分が、次の条件式(15)を満たすとよい。
−１．５ ＜ （Ｒ2F＋Ｒ2R）／（Ｒ2F−Ｒ2R） ＜ ０．８…(15)
ただし、Ｒ2Fは第２レンズ群（接合レンズ成分）の最も物体側の面の光軸上での曲率半径、Ｒ2Rは第２レンズ群（接合レンズ成分）の最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
【００４７】
条件式(15)の上限値を上回ると、入射瞳が深くなりやすい。
一方、条件式(15)の下限値を下回ると、各種の軸外収差が発生しやすい。
なお、次の条件式(15')を満たすとさらに良い。
−１．２ ＜ （Ｒ2F＋Ｒ2R）／（Ｒ2F−Ｒ2R） ＜ ０．５…(15')
さらに、次の条件式(15")を満たすと最も良い。
−０．９ ＜ （Ｒ2F＋Ｒ2R）／（Ｒ2F−Ｒ2R） ＜ ０．２…(15")
【００４８】
ところで、本発明のような光路折り曲げ式のズームレンズの場合、撮像素子の小型化に伴う光学系の小型化の割合は上述の鏡筒沈胴式のズームレンズに比べて大きい。
従って、カメラをさらに薄くするために電子撮像素子の水平画素ピッチａ（μｍ）をズームレンズの広角端での開放Ｆ値に対して、次の条件式(16)
Ｆ ≧ ａ …(16)
を満足する関係となるほどに小さな電子撮像素子を使用して、本発明のズームレンズを使用すると効果的である。その際、次に述べるような工夫をするとさらに良い。
【００４９】
撮像素子が小さくなると画素ピッチも比例して小さくなり、回折の影響による画質劣化が無視できなくなる。特に、広角端での開放Ｆ値と使用する電子撮像素子の水平画素ピッチａ（μｍ）との関係が、上記条件式(16)を満足するまで縮小化した場合、開放のみの使用しか出来なくなる。
従って、Ｆ値を決める開口絞りは内径を固定とし、さらに開口絞りの挿脱や抜き差し交換をも行わないようにする。そのうえで、前記開口絞りと隣りあう屈折面のうち少なくとも一方を前記開口絞りに向かって凸面を向け（本発明では像側に隣り合う屈折面が相当する）、前記開口絞りから光軸に下ろした垂線と光軸との交点が前記凸面の面頂から０．５ｍｍ以内であるか、あるいは前記凸面が開口絞り部位の裏面まで含めた開口絞り部材の内径部と交差あるいは接するように配置する。このようにすれば、従来よりスペースを著しく占有していた開口絞りのためのスペースが不要となり、スペースを大幅に節約して、小型化に著しく貢献できる。
【００５０】
また、光量調節については開口絞りに代えて透過率可変手段を用いると良い。透過率可変手段は、光路のどの位置に入れても問題ないため、元々スペースの余裕のある空間に入れると良い。特に本発明の場合、変倍のために移動するレンズ群と撮像素子との間に挿入するのが良い。透過率可変手段としては透過率が電圧等で可変であるものを用いたり、異なった透過率を有する複数のフィルターを挿脱や抜き差し交換して組み合わせても良い。また、電子撮像素子に導かれる光束の受光時間を調節するシャッターを開口絞りとは別の空間に配置するのが良い。
【００５１】
また、広角端の開放Ｆ値と使用する電子撮像素子の水平画素ピッチａ（μｍ）との関係において、上記条件式(16)（Ｆ≧ａ）を満たす場合は、光学ローパスフィルターはなくても良い。つまり、ズームレンズ系と撮像素子との間の光路上の媒質はすべて空気あるいは非結晶媒質のみとして良い。回折と幾何収差による結像特性の劣化のために折り返し歪みを発生させ得る周波数成分が、ほとんどないからである。あるいは、前記ズームレンズ系と前記電子撮像素子との間にある各々の光学素子は媒質境界面が全てほぼ平面であり、かつ、光学ローパスフィルターのような空間周波数特性変換作用がないものを使用する構成でも良い。
【００５２】
なお、本発明に用いるズームレンズは、次の条件式(17)を満たすと良い。
１．８ ＜ ｆＴ／ｆｗ …(17)
ただし、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆｗは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
条件式(17)の下限値を下回ると、ズームレンズ全系の変倍比が１．８よりも小さくなってしまう。
更には、ｆＴ／ｆｗが５．５を上回らないようにするのがより好ましい。
５．５を上回ると変倍比が大きくなり、変倍時に移動するレンズ群の移動量が大きくなりすぎるために、光路を折り曲げた方向での大型化が起こり、コンパクトな撮像装置が達成できなくなる。
【００５３】
また、本発明に用いる電子撮像素子においては、広角端全画角が５５度以上を有することが前提である。５５度は電子撮像装置に通常求められる広角端全画角である。
また、電子撮像装置における広角端画角は８０度以下であるのが好ましい。
上記広角端画角が８０度を上回ると、歪曲収差が起こりやすく、また、第１レンズ群を小型に構成することが難しくなる。従って、電子撮像装置の薄型化が難しくなる。
【００５４】
最後に、赤外カットフィルターを薄くするための要件について説明する。
電子撮像装置においては、通常赤外光が撮像面に入射しないように、一定の厚みのある赤外吸収フィルターを撮像素子よりも物体側に挿入している。
光学系を短くあるいは薄くするために、赤外吸収フィルターを厚みのないコーティングに置き換えることを考える。すると、当然その分薄くなるが、副次的効果がある。
前記ズームレンズ系後方にある撮像素子よりも物体側に、波長６００ｎｍでの透過率が８０％以上、波長７００ｎｍでの透過率が８％以下の近赤外シャープカットコートを導入すると、吸収タイプよりも波長７００ｎｍ以上の近赤外領域の透過率が低く、かつ、相対的に赤側の透過率が高くなる。そして、補色モザイクフィルターを有するＣＣＤなど固体撮像素子の欠点である青紫側のマゼンタ化傾向がゲイン調整により緩和され、原色フィルターを有するＣＣＤなど固体撮像素子並みの色再現を得ることができる。また、原色・補色に限らず、植物や人肌の様に近赤外領域に強い反射率を有するものの色再現が改善される。
【００５５】
即ち、次の条件式(18)，(19)を満たすのが望ましい。
τ６００／τ５５０ ≧ ０．８ …(18)
τ７００／τ５５０ ≦ ０．０８ …(19)
ただし、τ６００は波長６００ｎｍでの透過率、τ５５０は波長５５０ｎｍでの透過率、τ７００は波長７００ｎｍでの透過率である。
なお、次の条件式(18')，(19')を満たすとさらに良い。
τ６００／τ５５０ ≧ ０．８５ …(18')
τ７００／τ５５０ ≦ ０．０５ …(19')
さらに、次の条件式(18")，(19")を満たすと最も良い。
τ６００／τ５５０ ≧ ０．９ …(18")
τ７００／τ５５０ ≦ ０．０３ …(19")
【００５６】
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。
【００５７】
即ち、次の条件式(20)，(21)を満たすのが望ましい。
τ４００／τ５５０ ≦ ０．０８ …(20)
τ４４０／τ５５０ ≧ ０．４ …(21)
なお、次の条件式(20')，(21')を満たすとさらに良い。
τ４００／τ５５０ ≦ ０．０６ …(20')
τ４４０／τ５５０ ≧ ０．５ …(21')
さらに、次の条件式(21")，(22")を満たすと最もよい。
τ４００／τ５５０ ≦ ０．０４ …(21")
τ４４０／τ５５０ ≧ ０．６ …(22")
なお、これらのフィルターの設置場所は結像光学系と撮像素子との間が良い。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
【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。図６〜図８は第１実施例にかかるズームレンズの近距離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６は広角端、図７は中間、図８は望遠端での状態を示している。
【００６１】
第１実施例の電子撮像装置は、図１に示すように、物体側から順に、ズームレンズと、電子撮像素子であるＣＣＤを有している。図１中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４と、第５レンズ群Ｇ５を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、両凸正レンズＬ１2とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、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、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４1で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、両凸正レンズＬ５1と両凹負レンズＬ５2との接合レンズで構成されている。
【００６２】
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及び第５レンズ群Ｇ５は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸状の軌跡で往復移動（即ち、像側へ移動して第１レンズ群Ｇ１との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１レンズ群Ｇ１との間隔を縮める）し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出され、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1の物体側の面、第５レンズ群Ｇ５中の両凸正レンズＬ５1の物体側の面に設けられている。
【００６３】
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。
【００６４】
【００６５】
【００６６】
【００６７】
第２実施例
図９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１１〜図１３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１１は広角端、図１２は中間、図１３は望遠端での状態を示している。図１４〜図１６は第２実施例にかかるズームレンズの近距離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１４は広角端、図１５は中間、図１６は望遠端での状態を示している。
【００６８】
第２実施例の電子撮像装置は、図９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９中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、両凸正レンズＬ１2とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、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、両凹負レンズＬ４1’と両凸正レンズＬ４2との接合レンズで構成されている。
【００６９】
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及び第４レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸状の軌跡で往復移動（即ち、像側へ移動して第１レンズ群Ｇ１との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１レンズ群Ｇ１との間隔を縮める）し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出されるようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1の物体側の面、第４レンズ群Ｇ４中の両凸正レンズＬ４2の像側の面に設けられている。
【００７０】
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。
【００７１】
【００７２】
【００７３】
第３実施例
図１７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１８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。
【００７４】
第３実施例の電子撮像装置は、図１７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１７中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、両凸正レンズＬ１2とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、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、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４1”と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４2’との接合レンズで構成されている。
【００７５】
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及び第４レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸状の軌跡で往復移動（即ち、像側へ移動して第１レンズ群Ｇ１との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１レンズ群Ｇ１との間隔を縮める）し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出されるようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1の物体側の面、第４レンズ群Ｇ４中の物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４2’の像側の面に設けられている。
【００７６】
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。
【００７７】
【００７８】
【００７９】
第４実施例
図１９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２１〜図２３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２１は広角端、図２２は中間、図２３は望遠端での状態を示している。図２４〜図２６は第４実施例にかかるズームレンズの近距離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２４は広角端、図２５は中間、図２６は望遠端での状態を示している。
【００８０】
第４実施例の電子撮像装置は、図１９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１９中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、両凸正レンズＬ１2とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、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、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４1”’で構成されている。
【００８１】
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及び第４レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸状の軌跡で往復移動（即ち、像側へ移動して第１レンズ群Ｇ１との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１レンズ群Ｇ１との間隔を縮める）し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出されるようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1の物体側の面、第４レンズ群Ｇ４を構成する物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４1”’の像側の面に設けられている。
【００８２】
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。
【００８３】
【００８４】
【００８５】
第５実施例
図２７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２８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２９〜図３１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２９は広角端、図３０は中間、図３１は望遠端での状態を示している。図３２〜図３４は第５実施例にかかるズームレンズの近距離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３２は広角端、図３３は中間、図３４は望遠端での状態を示している。
【００８６】
第５実施例の電子撮像装置は、図２７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２７中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、両凸正レンズＬ１2とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、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、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４1”と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４2’との接合レンズで構成されている。
【００８７】
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、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動し、第４レンズ群Ｇ４は像側へ凹状の軌跡で往復移動（即ち、物体側へ移動してＣＣＤカバーガラスＣＧとの間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながらＣＣＤカバーガラスＣＧとの間隔を縮める）するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出されるようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時において位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1の物体側の面、第４レンズ群Ｇ４中の物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４2’の像側の面に設けられている。
【００８８】
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。
【００８９】
【００９０】
【００９１】
第６実施例
図３５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３６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３７〜図３９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３７は広角端、図３８は中間、図３９は望遠端での状態を示している。図４０〜図４２は第６実施例にかかるズームレンズの近距離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４０は広角端、図４１は中間、図４２は望遠端での状態を示している。
【００９２】
第６実施例の電子撮像装置は、図３５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３５中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１2’とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸正レンズＬ３1’と、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負メニスカスレンズ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、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４1”’で構成されている。
【００９３】
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及び第４レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸状の軌跡で往復移動（即ち、像側へ移動して第１レンズ群Ｇ１との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１レンズ群Ｇ１との間隔を縮める）し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出されるようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３1’の物体側の面、第４レンズ群Ｇ４を構成する物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４1”’の像側の面に設けられている。
【００９４】
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。
【００９５】
【００９６】
【００９７】
第７実施例
図４３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４４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。
【００９８】
第７実施例の電子撮像装置は、図４３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４３中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１2’とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸正レンズＬ３1’と、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負メニスカスレンズ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、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４1”’で構成されている。
【００９９】
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及び第４レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸状の軌跡で往復移動（即ち、像側へ移動して第１レンズ群Ｇ１との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１レンズ群Ｇ１との間隔を縮める）し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出されるようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３2’の物体側の面、第４レンズ群Ｇ４を構成する物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４1”’の像側の面に設けられている。
【０１００】
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。
【０１０１】
【０１０２】
【０１０３】
第８実施例
図４５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８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４６は第８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。
【０１０４】
第８実施例の電子撮像装置は、図４５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４５中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１2’とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸正レンズＬ３1’と、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負メニスカスレンズ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、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４1”’で構成されている。
【０１０５】
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及び第４レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸状の軌跡で往復移動（即ち、像側へ移動して第１レンズ群Ｇ１との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１レンズ群Ｇ１との間隔を縮める）し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出されるようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３1’の物体側の面、第４レンズ群Ｇ４を構成する物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４1”’の像側の面に設けられている。
【０１０６】
次に、第８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。
【０１０７】
【０１０８】
【０１０９】
第９実施例
図４７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９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４８は第９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４９〜図５１は第９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４９は広角端、図５０は中間、図５１は望遠端での状態を示している。図５２〜図５４は第９実施例にかかるズームレンズの近距離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５２は広角端、図５３は中間、図５４は望遠端での状態を示している。
【０１１０】
第９実施例の電子撮像装置は、図４７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４７中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、両凸正レンズＬ１2とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸正レンズＬ３1’と、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負メニスカスレンズ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””と、物体側に凹面を有し像側に平面を有する負レンズＬ４2”とで構成されている。
【０１１１】
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及び第４レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸状の軌跡で往復移動（即ち、像側へ移動して第１レンズ群Ｇ１との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１レンズ群Ｇ１との間隔を縮める）し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出されるようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３1’の物体側の面、第４レンズ群Ｇ４中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４1””の物体側の面、物体側に凹面を有し像側に平面を有する負レンズＬ４2”の物体側の面に設けられている。
【０１１２】
次に、第９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。
【０１１３】
【０１１４】
【０１１５】
次に、上記実施例における条件式のパラメータ等の値を次の表に示す。
【０１１６】
【０１１７】
【０１１８】
なお、本発明の各実施例では、いずれも、折り曲げ方向を上述のように電子撮像素子（ＣＣＤ）の長辺方向（水平方向）としている。垂直方向へ折り曲がるようにしたほうが、折り曲げのためのスペースが少なくて済み小型化には有利であるが、長辺方向への折り曲げに対応できるようにしておけば、長辺、短辺のいずれへの折り曲げにも対応でき、レンズを組み込むカメラデザインの自由度が増して好ましい。
また、上記各実施例では、ローパスフィルタは組み込んでいないが、ローパスフィルタを挿入して構成してもよい。また、各実施例において、電子撮像素子の水平画素ピッチａとしては、次表のいずれを用いてもよい。
【０１１９】
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５５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５８）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。
【０１２０】
なお、上記各実施例では、最終レンズ群の像側に近赤外カットフィルターを有するか、又は近赤外カットコートをＣＣＤカバーガラスＣＧの入射面側の表面、もしくは他のレンズの入射面側の面に施してある。また、ズームレンズの入射面から撮像面までの光路にローパスフィルターは配置していない。この近赤外カットフィルター、近赤外カットコート面は、波長６０ｎｍでの透過率が８０％以上、波長７００ｎｍでの透過率が１０％以下となるように構成されている。具体的には、例えば次のような２７層の層構成からなる多層膜である。ただし、設計波長は７８０ｎｍである。
【０１２１】
【０１２２】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図５６に示す通りである。
また、近赤外カットコートを施したＣＣＤカバーガラスＣＧの射出面側、もしくは、近赤外カットコートを施した他のレンズの射出面側には、図５７に示すような短波長域の色の透過を低滅する色フィルターを設けるか、もしくは、コーティングを行うことで、より一層電子画像の色再現性を高めている。
具体的には、この近赤外カットフィルター、もしくは、近赤外カットコーティングにより、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍで透過率が最も高い波長の透過率に対する４２０ｎｍの波長の透過率の比が１５％以上であり、その最も高い波長の透過率に対する４００ｎｍの波長の透過率の比が６％以下であることが好ましい。それにより、人間の目の色に対する認識と、撮像及び再生される画像の色とのずれを低減させることができる。言い換えると、人間の視覚では認識され難い短波長側の色が、人間の目で容易に認識されることによる画像の劣化を防止することができる。
【０１２３】
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。
【０１２４】
上記各実施例では、図５７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。
【０１２５】
また、ＣＣＤの撮像面Ｉ上には、図５８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。
【０１２６】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図５８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
【０１２７】
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。
【０１２８】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図５９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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
また、上記各実施例の数値データにおいて開口絞りＳの位置から次の像側のレンズの凸面までの間隔（ｄ8）が０となっているのは、該レンズの凸面の面頂位置と、開口絞りＳから光軸へと下ろした垂線と光軸との交点とが等しいことを意味する。
なお、上記各実施例では絞りＳを平板としているが、他の構成として円形の開口を持った黒塗り部材を用いても良い。または、図６０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。
【０１３１】
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６１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。
【０１３２】
この具体例を図６２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６１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。
【０１３３】
また、光量調節手段として、図６３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６３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。
【０１３４】
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６４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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
図６５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６６(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６５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。
【０１３７】
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６６(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。
【０１３８】
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２〜第８実施例の第１６面に配置される。なお、これらの光量調節手段は、上述の開口絞りとは異なる位置であれば、他の位置に配置しても良い。
また、本発明の実施例においては、この透過率可変フィルターの透過領域の形状を調整することで、フレア絞りの役目を持たせている。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
図６７〜図６９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６７はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図６８は同後方斜視図、図６９はデジタルカメラ４０の構成を示す断面図である。なお、図６９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６９中の観察者の眼を上側からみて示してある。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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６９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。
【０１４６】
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７０〜図７２に示す。図７０はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図７１はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図７２は図７０の側面図である。
【０１４７】
図７０〜図７２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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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７０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。
【０１５０】
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７３に示す。図７３(a)は携帯電話４００の正面図、図７３(b)は側面図、図７３(c)は撮影光学系４０５の断面図である。
図７３(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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１８５】
【発明の効果】
本発明によれば、極力物体側に反射プリズムなどの反射光学素子を挿入して光学系特にズームレンズ系の光路（光軸）を折り曲げる構成とし、さらに諸々の条件式等を満たすように構成したので、ズーム比、画角、Ｆ値、少ない収差など高い光学仕様性能を確保しながらも、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラを実現することができる。加えて、沈胴式鏡筒に適したズームレンズなど他のズーム光学系と異なり、今後、撮像素子の小型化が進んだ場合に、その小形化された撮像素子を使用する場合におけるカメラのさらなる小型化、薄型化を有利に進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第１実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図２】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【図３】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図４】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図５】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図６】第１実施例にかかるズームレンズの近距離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７】第１実施例にかかるズームレンズの近距離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８】第１実施例にかかるズームレンズの近距離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９】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１１】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１２】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１３】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１４】第２実施例にかかるズームレンズの近距離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１５】第２実施例にかかるズームレンズの近距離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１６】第２実施例にかかるズームレンズの近距離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１７】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１８】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１９】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２１】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２２】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２３】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２４】第４実施例にかかるズームレンズの近距離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２５】第４実施例にかかるズームレンズの近距離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２６】第４実施例にかかるズームレンズの近距離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２７】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２８】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２９】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３０】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３１】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３２】第５実施例にかかるズームレンズの近距離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３３】第５実施例にかかるズームレンズの近距離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３４】第５実施例にかかるズームレンズの近距離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３５】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３６】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３７】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３８】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３９】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４０】第６実施例にかかるズームレンズの近距離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４１】第６実施例にかかるズームレンズの近距離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４２】第６実施例にかかるズームレンズの近距離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４３】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４４】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４５】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第８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４６】第８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４７】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第９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４８】第９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４９】第９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５０】第９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５１】第９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５２】第９実施例にかかるズームレンズの近距離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５３】第９実施例にかかるズームレンズの近距離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５４】第９実施例にかかるズームレンズの近距離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５５】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５６】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５７】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５８】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５９】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６０】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６１】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６２】図６１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６３】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６４】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６５】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６６】 (a)〜(d)は図６５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６７】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６８】図６７に示したデジタルカメラ４０の後方斜視図である。
【図６９】図６７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７０】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７１】図７０に示したパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図である。
【図７２】図７０の側面図である。
【図７３】本発明の折り曲げズームレンズが撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である携帯電話を示す図であり、(a)は携帯電話４００の正面図、(b)は(a)の側面図、(c)は撮影光学系４０５の断面図である。
【符号の説明】
Ａ シャッター基板
Ａ１ 基板の開口部
Ｂ ロータリーシャッター幕
Ｃ ロータリーシャッター幕の回転軸
Ｄ１，Ｄ２ ギア
ＣＧ ＣＣＤカバーガラス
Ｅ 観察者眼球
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群（第１移動レンズ群）
Ｇ３ 第３レンズ群（第２移動レンズ群）
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
Ｉ 撮像面
Ｌ１1 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ１2 両凸正レンズ
Ｌ１2’ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ２1 両凹負レンズ
Ｌ２2 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ３1 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ３1’ 両凸正レンズ
Ｌ３2 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
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’ 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ４1 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ４1’ 両凹負レンズ
Ｌ４1” 物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ４1”’ 物体側に凹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正メニスカスレンズ
Ｌ４2 両凸正レンズ
Ｌ４2’ 物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ４2” 物体側に凹面を有し像側に平面を有する負レンズ
Ｌ５1 両凸正レンズ
Ｌ５2 両凹負レンズ
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、正の屈折力を有する第２群を有し、第１群、第２群共に変倍時には移動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、沈胴式鏡筒を採用するとレンズ収納状態から使用状態に立ち上げるための時間が掛かり使い勝手上好ましくない。また、最も物体側のレンズ群を可動とすると、防水・防塵上好ましくない。
【０００５】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラとするために、光学系の光路（光軸）を反射光学素子で折り曲げる構成がとりやすく、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。また、奥行き方向ばかりではなく光路折り曲げ後の長さの短縮も可能なズームレンズ及びそれを有する電子撮像装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第１の発明によるズームレンズは、最も物体側に位置し、変倍時及び合焦動作時ともに光軸上固定である最物体側レンズ群と、最も像側に位置し、変倍時及び合焦動作時に光軸上固定である最像側レンズ群と、前記最物体側レンズ群と前記最像側レンズ群との間に位置し、変倍時に光軸上を移動する移動レンズ群とを少なくとも有し、前記最物体側レンズ群が、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子と、正レンズ成分とからなり、前記最像側レンズ群が、少なくとも１つの非球面を有し、次の条件式を満足することを特徴とする。
１．０ ＜ −ｆ１１／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ２．５
１．４ ＜ ｆ１２／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ３．２
ただし、ｆ１１は前記最物体側レンズ群における、前記負レンズ成分の焦点距離、ｆ１２は前記最物体側レンズ群における、前記正レンズ成分の焦点距離、ｆｗは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離、ｆＴは前記ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
【００１１】
また、本第２の発明によるズームレンズは、本第１の発明において、前記最物体側レンズ群の負レンズ成分を負の単レンズで構成し、次の条件式を満足することを特徴とする。
２６ ＜ ν１ｎ
−０．１５ ＜ √（ｆｗ・ｆＴ）／ ｆ１ ＜ ０．５
ただし、ν１ｎは前記最物体側レンズ群の前記負の単レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数、ｆ１は前記最物体側レンズ群の焦点距離である。
また、本第３の発明によるズームレンズは、本第１又は第２のいずれか発明において、前記最物体側レンズ群を、物体側から順に、負の単レンズと、反射光学素子と、正の単レンズとで構成したことを特徴とする。
また、本第４の発明によるズームレンズは、本第１の発明において、前記最物体側レンズ群の負レンズ成分が非球面を有することを特徴とする。
また、本第５の発明によるズームレンズは、本第４の発明において、次の条件式を満足することを特徴とする。
−２．０ ＜ （Ｒ1PF＋Ｒ1PR）／（Ｒ1PF−Ｒ1PR） ＜ １．０
ただし、Ｒ1PFは前記最物体側レンズ群における前記正レンズ成分の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ1PRは前記最物体側レンズ群における前記正レンズ成分の像側面の光軸上での曲率半径である。
また、本第６の発明によるズームレンズは、本第１〜第５のいずれかの発明において、前記ズームレンズが次の条件式を満足することを特徴とする。
１．８ ＜ ｆＴ／ｆｗ
ただし、ｆｗは広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離である。
また、上記目的を達成するため、本第７の発明によるズームレンズは、４群又は５群構成のズームレンズであって、最も物体側に位置し、変倍時及び合焦動作時ともに光軸上固定である最物体側レンズ群と、最も像側に位置し、少なくとも合焦動作時に光軸上固定である最像側レンズ群と、前記最物体側レンズ群と前記最像側レンズ群との間に位置し、変倍時に光軸上を移動する移動レンズ群とを少なくとも有し、前記最物体側レンズ群が、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子と、正レンズ成分とからなり、前記最像側レンズ群が、少なくとも１つの非球面を有し、第２レンズ群と第３レンズ群が前記移動レンズ群であり、前記第３レンズ群は、広角端から望遠端への変倍時に物体側にのみ移動し、次の条件式を満足することを特徴とする。
１．０ ＜ −ｆ１１／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ２．５
１．８０９８６ ≦ ｆ１２／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ３．２
ただし、ｆ１１は前記最物体側レンズ群における、前記負レンズ成分の焦点距離、ｆ１２は前記最物体側レンズ群における、前記正レンズ成分の焦点距離、ｆｗは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離、ｆＴは前記ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
また、上記目的を達成するため、本第８の発明による電子撮像装置は、本第１〜第７のいずれかの発明のズームレンズと、その像側に配置された電子撮像素子とを有することを特徴とする。
また、本第９の発明による電子撮像装置は、本第８の発明において、次の条件式を満足することを特徴とする。
０．７ ＜ ｄ／Ｌ ＜ ２．０
ただし、ｄは前記最物体側レンズ群における前記負レンズ成分の像側面頂から前記正レンズ成分の物体側面頂までの光軸上に沿って測った空気換算長、Ｌは前記電子撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
また、本第１０の発明による電子撮像装置は、本第９の発明において、前記反射光学素子がプリズムであり、かつ、次の条件式を満足することを特徴とする。
１．５５ ＜ ｎｐｒｉ
ただし、ｎｐｒｉは前記反射光学素子のｄ線での媒質の屈折率である。
また、本第１１の発明による電子撮像装置は、本第８〜第１０のいずれかの発明において、前記電子撮像装置における広角端全画角が５５度以上であることを特徴とする。
また、本第１２の発明によるズームレンズは、本第１１の発明において、前記電子撮像装置における広角端全画角が８０度以下であることを特徴とする。
また、本第１３の発明による電子撮像装置は、本第８〜第１０のいずれかの発明において、前記電子撮像素子の水平画素ピッチをａ、前記ズームレンズの広角端での開放Ｆ値をＦとするときに、次の条件式を満足することを特徴とする。
Ｆ ≧ ａ／（１μｍ）
また、本第１４の発明による電子撮像装置は、本第１３の発明において、前記開放Ｆ値を決定する開口絞りの内径は固定であり、該絞りの直前又は直後に、該絞りに向って凸面を向けたレンズを備え、光軸と前記開口絞りから該光軸に下した垂線との交点が、前記レンズの内部乃至前記凸面の面頂点から０．５ｍｍ以内に位置することを特徴とする。
また、本第１５の発明による電子撮像装置は、本第１４の発明において、前記交点が、前記レンズの内部乃至面頂以内に位置することを特徴とする。
また、本第１６の発明による電子撮像装置は、本第１３〜第１５のいずれかの発明において、透過率を変更することにより前記電子撮像素子に導かれる光量を調節する透過率可変手段を備え、該透過率可変手段を前記絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする。
また、本第１７の発明による電子撮像装置は、本第１３〜第１６のいずれかの発明において、前記電子撮像素子に導かれる光束の受光時間を調節するシャッターを備え、該シャッターを前記絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする。
また、本第１８の発明による電子撮像装置は、本第１３〜第１７のいずれかの発明において、光学系の入射面から撮像面までの光路にローパスフィルターを配置しないことを特徴とする。
また、本第１９の発明による電子撮像装置は、本第１３〜第１７のいずれかの発明において、前記ズームレンズから撮像面までの間に配置される各々の媒質境界面が全てほぼ平面であり、かつ、光学ローパスフィルターのような空間周波数変換作用が無いことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施例の説明に先立ち、本発明において上記構成を採用する理由及び作用について説明する。
本発明におけるズームレンズ系の基本的構成は、変倍時に移動するレンズ群を含み、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・防塵上も有利となるように、レンズ系の最も物体側にあるレンズ群（以下、第1レンズ群と呼ぶ）を変倍時および合焦時ともに不動とし、また、カメラの奥行き方向を極めて薄くするために、レンズ系の最も物体側にある第１レンズ群に光路を折り曲げるための反射光学素子を設けている。
【００１３】
しかし、前記第1レンズ群に光路を折り曲げるための反射光学素子を設けると必然的に入射瞳が深くなり、前記第1レンズ群を構成する各光学エレメントの径やサイズはもともと大きいが、それがさらに肥大化し、ひいては光路折り曲げが物理的に成立しなくなる。
そこで、前記第1レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負レンズと、光路を折り曲げるための反射光学素子と、正レンズとで構成することで入射瞳を浅くする。
【００１４】
一方、このように、光路折り曲げ実施のためのスペース確保の関係上、前記第1レンズ群の負レンズと正レンズは、各々ある程度以上の強いパワーを有しながら互いに距離をおいて配置することになる。このため、コマ収差、非点収差、歪曲収差など各軸外収差がどうしても悪化するが、これは最も像側のレンズ群（最終レンズ群）に非球面を導入することで補正が可能となる。
【００１５】
また、前記最終レンズ群の非球面による軸外収差補正量はかなり大きく、これを用いてリアフォーカスを行なうと軸外収差は著しく変動する。
従って、最終レンズ群は合焦時には不動とし、別のレンズ群を移動して合焦するほうがよい。
【００１６】
上記折り曲げを物理的に成立させるには、次の条件式(1)，(2)を、さらに条件式(3)，(4)を満足するのがよい。
１．０ ＜ −ｆ１１／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ２．５ …(1)
１．４ ＜ ｆ１２／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ３．２ …(2)
０．７ ＜ ｄ／Ｌ ＜ ２．０ …(3)
１．５５ ＜ ｎｐｒｉ …(4)
ただし、ｆ１１は最物体側レンズ群における、負レンズ成分の焦点距離、ｆ１２は最物体側レンズ群における、正レンズ成分の焦点距離、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離、ｆＴはズームレンズの望遠端における全系の焦点距離、ｄは最物体側レンズ群における負レンズ成分の像側面頂から正レンズ成分の物体側面頂までの光軸上に沿って測った空気換算長、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域（ほぼ矩形）の対角長、ｎｐｒｉは第1レンズ群の光路折り曲げ素子である反射光学素子がプリズムの場合におけるｄ線での媒質の屈折率である（なお、本願においてレンズ成分とは、最も物体側のレンズ面と最も像側のレンズ面のみが空気間隔と接し、かつ、その間に空気間隔を含まないレンズであり、単レンズ又は接合レンズを１単位とする。）。
【００１７】
入射瞳を浅くして、光路折り曲げを物理的に可能にするには、条件式(1)，(2)のように第１レンズ群を構成する両端のレンズエレメントのパワーを強くするのがよい。
条件式(1),(2)の上限値をともに上回ると、入射瞳は深いままであり、ある程度の画角を確保しようとすると、第１レンズ群を構成する各光学エレメントの径やサイズが肥大化し、光路折り曲げが物理的に成立しにくくなる。
一方、条件式(1)，(2)の下限値を下回ると、逆に第1レンズ群における正レンズの径が肥大化し、コマ収差、非点収差、歪曲収差など軸外収差の補正が困難になる。
【００１８】
条件式(3)は光路を折り曲げるための反射光学素子を設けるために必要な光軸に沿って測った長さを規定する条件式である。条件式(3)の値は出来る限り小さい方が良いが、下限値を下回ると、光路折り曲げが成立しないか、あるいは画面周辺部の結像に寄与する光束が満足に像面に達しなく、さらにゴーストが発生しやすい。
一方、条件式(3)の上限値を上回ると、条件式(1)，(2)の場合と同様に、各軸外収差補正が困難になる。
【００１９】
以上の観点から、条件式(3)の空気換算長ｄを短くするために、第１レンズ群の光路折り曲げ素子は、入射面と射出面とが平面、もしくは、その両サイドに位置するレンズのレンズ面の曲率とは異なる面を持つプリズムとし、その媒質屈折率が条件式(4)を満たすようにするのがよい。
条件式(4)の下限値を下回ると、光路折り曲げが物理的に成立しにくくなるか、各軸外収差補正が困難になる。
ただし、条件式(4)は上限値を１．９として、これを超えないようにするとよい。上限値１．９を上回ると、プリズムの材料が高くなる。
【００２０】
なお、次の条件式(1')，(2')，(3')，(4')'のうち少なくともいずれか１つを満たすとさらに良い。
１．２ ＜ −ｆ１１／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ２．２ …(1')
１．５ ＜ ｆ１２／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ３．０ …(2')
０．８ ＜ ｄ／Ｌ ＜ １．８ …(3')
１．６５ ＜ ｎｐｒｉ …(4')
さらに、次の条件式(1")，(2")，(3")，(4")のうち少なくともいずれか１つを満たすと最も良い。
１．４ ＜ −ｆ１１／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ １．９ …(1")
１．６ ＜ ｆ１２／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ２．８ …(2")
０．９ ＜ ｄ／Ｌ ＜ １．６ …(3")
１．７５ ＜ ｎｐｒｉ …(4")
【００２１】
また、上述のように、第1レンズ群の負レンズと正レンズとを各々ある程度以上の強いパワーを有しながら互いに距離をおいて配置すると、変倍に伴う倍率色収差の変動量も大きくなりがちになる。
従って、次の条件式(5)，(6)も満足するのがよい。
２６ ＜ ν１ｎ …(5)
−０．１５ ＜ √（ｆｗ・ｆＴ）／ ｆ１ ＜ ０．５ …(6)
ただし、ν１Ｎは最物体側レンズ群の負の単レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数、ｆ１は最物体側レンズ群の焦点距離である。
【００２２】
条件式(5)の下限値を下回ると、倍率色収差の変倍時における変動が大きくなり好ましくない。なお、条件式(5)の上限値についての制限はない。
条件式(6)の上限値を上回ると、軸外収差補正や色収差補正が困難になり、特に、倍率色収差は条件式(5)を満たしても、補正が困難になる場合が生ずる。
一方、条件式(6)の下限値を下回ると、変倍のために移動するレンズ群が移動することによる収差変動が大きくなる場合が生ずる。
なお、次の条件式(5')，(6')のいずれかを満たすとさらに良い。
３０ ＜ ν１ｎ …(5')
−０．１ ＜ √（ｆｗ・ｆＴ）／ ｆ１ ＜ ０．４ …(6')
さらに、次の条件式(5")，(6")のいずれかを満たすと最も良い。
３３ ＜ ν１ｎ …(5")
−０．０５ ＜ √（ｆｗ・ｆＴ）／ ｆ１ ＜ ０．３ …(6")
【００２３】
以上のことから、本発明のズームレンズは、最も物体側のレンズ群は変倍時合焦時ともに不動であり、物体側から順に、負レンズと、光路を折り曲げるための反射光学素子と、正レンズとで構成し、最も像側のレンズ群に非球面を導入し、合焦時には不動とし、前記２つの群の間に変倍のために可動であるレンズ群を設けた構成とするのがよい。
【００２４】
次に、光路を折り曲げるための反射光学素子を有するズームレンズの変倍と合焦の方法について述べる。変倍方式としては、次の３つの方式が考えられる。
▲１▼物体側から順に、負の屈折力を有し反射光学素子を含み不動の第１レンズ群と、正の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍時に物体側へのみ移動する第２レンズ群と、変倍時と合焦時ともに移動可能である第３レンズ群と、非球面を有し不動の最終レンズ群とからなるズーム方式。
▲２▼物体側から順に、正の屈折力を有し反射光学素子を含み不動の第１レンズ群と、負の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍時に像側へのみ移動する第２レンズ群と、変倍時に第２レンズ群と反対方向へのみ移動する第３レンズ群と、合焦時に移動可能な最終レンズ群とからなるズーム方式。
▲３▼物体側から順に、正の屈折力を有し反射光学素子を含み不動の第１レンズ群と、負の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍時に像側へ凸の往復運動をする第２レンズ群と、正の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍時に物体側へのみ移動する第３レンズ群と、非球面を有し不動の最終レンズ群とからなるズーム方式。
【００２５】
まず、上記▲１▼の方式には、変倍比確保の関係上、第３レンズ群にパワーをつけにくく、移動量が大きくなりすぎる欠点がある。移動量が大きくなるとフォーカスが遅くなる上、電力消費量も多くなる。
次に、上記▲２▼の方式には、第1レンズ群の物体側の負レンズのパワーが弱いか、又は、第1レンズ群の像側の正レンズのパワーが強すぎるため、入射瞳を浅くすることや、軸外諸収差の補正、倍率色収差の補正等についての困難さがある。
そこで、本発明においては、上記▲３▼の方式を採用した。具体的には、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の第２レンズ群と、正の屈折力を有し変倍時可動の第３レンズ群と、最終レンズ群を有し、無限遠物点合焦時に広角端から望遠端に変倍する際、前記第２レンズ群が光軸上を像側に凸状の軌跡で移動する（往復運動する）ズームレンズとしている。このようにすると。上述した上記▲１▼▲２▼の方式の欠点を解消できる。
【００２６】
さらに、次の条件式(7)，(8)を満たすとよい。
０．３ ＜ −βＲｗ ＜ ０．８ …(7)
０．８ ＜ ｆＲｗ／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ １．８ …(8)
ただし、βＲｗは無限遠物点合焦時での広角端における第３レンズ群以降の合成倍率、ｆＲｗは無限遠物点合焦時での広角端における第３レンズ群以降の合成焦点距離、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離、ｆＴはズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
【００２７】
条件式(7)の下限値を下回ると、ズームレンズ全系において十分高い変倍率が得られないか、移動スペースが大きくなりすぎサイズが肥大化する。
一方、条件式(7)の上限値を上回ることは理屈上稀有であるが、やはり移動スペースを多く必要とする。
条件式(8)の下限値を下回ると、第３レンズ群以降の合成系倍率が低下することにより変倍効率が悪化する。
一方、条件式(8)の上限値を上回ると、第３レンズ群以降の合成系焦点距離が長くなることにより変倍効率が悪化する。
【００２８】
なお、次の条件式(7')，(8')のいずれかを満たすとさらに良い。
０．３５＜ −βＲｗ ＜ ０．７５ …(7')
０．９ ＜ ｆＲｗ／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ １．６ …(8')
さらに、次の条件式(7")，(8")のいずれかを満たすと最も良い。
０．４ ＜ −βＲｗ ＜ ０．７ …(7")
１．０ ＜ ｆＲｗ／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ １．５ …(8")
【００２９】
また、より近距離物点への合焦方法については、第２レンズ群を物体側に繰り出すか、あるいは、第３レンズ群と最も像側のレンズ群との間に合焦のために可動である別のレンズ群を設けてそれを光軸上で移動させるようにするのがよい。
近距離物点への合焦方法として第２レンズ群を物体側に繰り出す場合は、次の条件式(9)を満足するとよい。
０．１６ ＜ Ｄ１２ｍｉｎ／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ０．２６ …(9)
ただし、Ｄ１２ｍｉｎは無限遠物点合焦時の第１レンズ群と第２レンズ群との間の取り得る範囲での最小値、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離、ｆＴはズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
【００３０】
第２レンズ群は、わずかな移動量でかなりの近距離物点まで合焦することが可能であるが、条件式(9)の下限値を下回ると、第２レンズ群を合焦のために移動するスペースが不足し、第1レンズ群と干渉するか、または、より近距離物点への合焦が不可能になる。
一方、条件式(9)の上限値を上回ると、入射瞳が深くなりやすく、浅くしようとすることで収差補正や倍率確保に支障をきたしやすい。
なお、次の条件式(9')を満たすとさらに良い。
０．１７ ＜ Ｄ１２ｍｉｎ／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ０．２４ …(9')
さらに、次の条件式(9')を満たすと最も良い。
０．１８ ＜ Ｄ１２ｍｉｎ／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ０．２２ …(9")
【００３１】
一方、近距離物点への合焦方法として第３レンズ群と最も像側のレンズ群との間に合焦のために可動である別のレンズ群を設けてそれを光軸上で移動させる場合は、次の条件式(10)を満足するとよい。
１．０ ＜ ｜ｆＦ｜／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ６．０ …(10)
ただし、ｆＦは第３レンズ群と最像側レンズ群との間に配置された、近距離物点への合焦動作に際し光軸上を移動するレンズ群の焦点距離、ｆｗはズームレンズの広角端における全系の焦点距離、ｆＴはズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。
【００３２】
条件式(10)の上限値を上回ると、フォーカス時に移動するレンズ群の移動量が大きくなり好ましくない。
一方、条件式(10)の下限値を下回ると、軸外諸収差の補正が困難になるか、または、変倍時の射出瞳位置の変動量が大きくなりすぎ、シェーディングをきたしてやすい。
なお、次の条件式(10')を満たすとさらに良い。
１．５ ＜ ｜ｆＦ｜／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ５．０ …(10')
さらに、次の条件式(10")を満たすとさらに良い。
２．０ ＜ ｜ｆＦ｜／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ４．０ …(10")
【００３３】
次に、変倍率確保や収差補正を良好に行うための方法について述べる。
この両方に深く関与するのは第３レンズ群の構成である。構成枚数は多い方が有利であるが、小型化という最大の目的達成に支障がある。このため、極力少ない枚数で構成することが重要である。前記第３レンズ群は変倍機能を担うため、広角端から望遠端に変倍する際、物体側にのみ移動することになるが、収差補正に関して、第３レンズ群内を構成するのに必要なレンズ枚数は、正レンズ１枚と負レンズ1枚を含む合計３枚で足りる。しかし、負レンズの偏心敏感度（単位偏心量に対する収差の増大量）が大きい。このため、上記負レンズを第３レンズ群内のいずれかの正レンズと接合するのがよい。
従って、第３レンズ群内の構成は、
Ａ．物体側から順に、正の単レンズと、正レンズと負レンズの接合レンズ成分
Ｂ．物体側から順に、正レンズと負レンズの接合レンズ成分と、単レンズ
の２通りとなる。
【００３４】
また、変倍時に移動する第２レンズ群と第３レンズ群の移動スペースを小さく抑えるために、第３レンズ群の倍率は中間焦点距離にて−１倍になるようにするのがよい。しかしながら、本発明の第１レンズ群を上述のように構成すると、どうしても第３レンズ群以前の系による像点、すなわち第３レンズ群に対する物点が通常よりも物体側に遠のくために、第３レンズ群の倍率はゼロ寄りとなり移動スペースが多く必要となる。
【００３５】
しかるに、第３レンズ群を上記Ａのように構成した場合は、第３レンズ群の前側主点がより物体側に位置するためにその不利を解消できる利点がある。同様に後側主点もまた、より物体側に位置するために、第３レンズ群以降に無駄なスペースが出来ない。従って、光路折り曲げ個所以降の長さを短くするのに有効である。
一方、第３レンズ群を上記Ａのように構成した場合は、射出瞳位置が近くなる傾向があることと、変倍によるＦ値の変化量が大きく望遠端にて回折の影響を受けやすくなるという欠点がある。
そこで、第３レンズ群を上記Ａのように構成する場合は、小型にしやすいことと併せてやや大きめの撮像素子を利用するのに向いている。
【００３６】
一方、第３レンズ群を上記Ｂのように構成した場合は、その逆で、長さが上記Ａのように構成した場合よりも長くなるが、射出瞳位置や変倍時のＦ値変化の点で有利なため、小さめの撮像素子が向いている。
【００３７】
なお、第３レンズ群を上記Ａのように構成する場合は、次の条件式(11A)を満足し、第３レンズ群を上記Ｂのように構成する場合は、次の条件式(11B)を満足するとよい。
０．４ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ ０．８５ …(11A)
０．８ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ １．３ …(11B)
ただし、ＲC3は第３レンズ群における接合レンズ成分の最も像側の面の光軸上での曲率半径、ＲC1は第３レンズ群における接合レンズ成分の最も物体側の面の光軸上での曲率半径である。
【００３８】
条件式(11A)，(11B)の上限値を上回ると、全系収差の球面収差・コマ収差・非点収差の補正には有利であるが、接合による偏心敏感度の緩和の効果が少ない。
一方、条件式(11A)，(11B)の下限値を下回ると、全系収差の球面収差・コマ収差・非点収差の補正が困難になりやすい。
なお、第３レンズ群を上記Ａのように構成する場合は、次の条件式(11'A)を満足し、第３レンズ群を上記Bのように構成する場合は、次の条件式(11'B)を満足するとさらに良い。
０．５ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ ０．８ …(11'A)
０．８５ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ １．２ …(11'B)
さらに、第３レンズ群を上記Ａのように構成する場合は、次の条件式(11"A)を満足し、第３レンズ群を上記Ｂのように構成する場合は、次の条件式(11"B)を満足すると最も良い。
０．６ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ ０．７ …(11"A)
０．９ ＜ ＲC3／ＲC1 ＜ １．１ …(11"B)
【００３９】
さらには、色収差補正に関し、次の条件式(12A)，(13A)（以上、第３レンズ群を上記Ａのように構成する場合）、あるいは条件式(12B)，(13B)（以上、第３レンズ群を上記Ｂのように構成する場合）を満たすと良い。
−０．３ ＜ Ｌ／ＲC2 ＜ １．０ …(12A)
１５ ＜ νCP −νCN …(13A)
−０．１ ＜ Ｌ／ＲC2 ＜ ０．８ …(12B)
１５ ＜ νCP −νCN …(13B)
ただし、Ｌは使用する撮像素子の対角長（ｍｍ）である。なお、前記撮像素子については広角端画角が５５度以上を含むように使用することが前提である。ＲC2は第３レンズ群における接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径、νCPは第３レンズ群における接合レンズ成分の正レンズの媒質のアッベ数、νCNは第３レンズ群の接合レンズ成分における負レンズの媒質のアッベ数である。
【００４０】
条件式(12A)，(12B)の下限値を下回ると、軸上色収差・倍率色収差の補正には有利であるが、球面収差の色収差が発生しやすく、特に、基準波長における球面収差が良好に補正できても短波長の球面収差はオーバーコレクト状態となり、画像における色のにじみの原因となるので好ましくない。
一方、(12A)，(12B)の上限値を上回ると、軸上色収差・倍率色収差が補正不足や短波長球面収差のアンダーコレクト状態となりやすい。
条件式(13A)，(13B)の下限値を下回ると、軸上色収差が補正不足になりやすい。
一方、条件式(13A)，(13B)の上限値を上回る媒質の組み合わせは自然界には存在しない。
【００４１】
なお、第３レンズ群を上記Ａのように構成する場合は、次の条件式(12'A)，(13'A)のうち少なくともいずれか１つを満たし、あるいは第３レンズ群を上記Bのように構成する場合は、次の条件式(12'B)，(13'B)のうち少なくともいずれか１つを満たすとさらに良い。
−０．１ ＜ Ｌ／ＲC2 ＜ ０．８ …(12'A)
２０ ＜ νCP −νCN …(13'A)
０ ＜ Ｌ／ＲC2 ＜ ０．６ …(12'B)
２０ ＜ νCP −νCN …(13'B)
【００４２】
さらに、第３レンズ群を上記Ａのように構成する場合は、次の条件式(12"A)，(13"A)のうち少なくともいずれか１つを満たし、あるいは第３レンズ群を上記Bのように構成する場合は、次の条件式(12"B)，(13"B)のうち少なくともいずれか１つを満たすと最も良い。
０．１ ＜ Ｌ／ＲC2 ＜ ０．６ …(12"A)
２５ ＜ νCP −νCN …(13"A)
０．１５ ＜ Ｌ／ＲC2 ＜ ０．４ …(12"B)
２５ ＜ νCP −νCN …(13"B)
【００４３】
また、上記条件式(13A)，(13'A)，(13"A)，(13B)，(13'B)，(13"B)については、νVCP−νVCNが９０を超えないように定めても良い。上限値９０を超える媒質の組み合せは自然界には存在しない。
さらには、νVCP−νVCNが６０を超えないようにするのが望ましい。上限値６０を超えると、用いる材料が高価になってしまう。
【００４４】
さらに、本発明のズームレンズは、第1レンズ群における物体側負レンズに非球面を導入するのがよい。
さらに、第1レンズ群における像側正レンズが、次の条件式(14)を満たすとよい。
−２．０ ＜ （Ｒ1PF＋Ｒ1PR）／（Ｒ1PF−Ｒ1PR） ＜ １．０…(14)
ただし、Ｒ1PFは最物体側レンズ群の正レンズ成分の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ1PRは最物体側レンズ群の正レンズ成分の像側面の光軸上での曲率半径である。
【００４５】
条件式(14)の上限値を上回ると、高次の倍率色収差が発生しやすい。
一方、条件式(14)の下限値を下回ると、入射瞳が深くなりやすい。
なお、次の条件式(14')を満たすとさらに良い。
−１．７ ＜ （Ｒ1PF＋Ｒ1PR）／（Ｒ1PF−Ｒ1PR） ＜ ０．５…(14')
さらに、次の条件式(14")を満たすと最も良い。
−１．４ ＜ （Ｒ1PF＋Ｒ1PR）／（Ｒ1PF−Ｒ1PR） ＜ ０．１…(14")
【００４６】
また、第２レンズ群に関しては、焦点距離が長いため、物体側から順に、負レンズと、正レンズの２枚の構成で十分である。さらには、接合すると偏心敏感度を低減出来好ましい。そして、前記接合レンズ成分が、次の条件式(15)を満たすとよい。
−１．５ ＜ （Ｒ2F＋Ｒ2R）／（Ｒ2F−Ｒ2R） ＜ ０．８…(15)
ただし、Ｒ2Fは第２レンズ群（接合レンズ成分）の最も物体側の面の光軸上での曲率半径、Ｒ2Rは第２レンズ群（接合レンズ成分）の最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
【００４７】
条件式(15)の上限値を上回ると、入射瞳が深くなりやすい。
一方、条件式(15)の下限値を下回ると、各種の軸外収差が発生しやすい。
なお、次の条件式(15')を満たすとさらに良い。
−１．２ ＜ （Ｒ2F＋Ｒ2R）／（Ｒ2F−Ｒ2R） ＜ ０．５…(15')
さらに、次の条件式(15")を満たすと最も良い。
−０．９ ＜ （Ｒ2F＋Ｒ2R）／（Ｒ2F−Ｒ2R） ＜ ０．２…(15")
【００４８】
ところで、本発明のような光路折り曲げ式のズームレンズの場合、撮像素子の小型化に伴う光学系の小型化の割合は上述の鏡筒沈胴式のズームレンズに比べて大きい。
従って、カメラをさらに薄くするために電子撮像素子の水平画素ピッチａ（μｍ）をズームレンズの広角端での開放Ｆ値に対して、次の条件式(16)
Ｆ ≧ ａ …(16)
を満足する関係となるほどに小さな電子撮像素子を使用して、本発明のズームレンズを使用すると効果的である。その際、次に述べるような工夫をするとさらに良い。
【００４９】
撮像素子が小さくなると画素ピッチも比例して小さくなり、回折の影響による画質劣化が無視できなくなる。特に、広角端での開放Ｆ値と使用する電子撮像素子の水平画素ピッチａ（μｍ）との関係が、上記条件式(16)を満足するまで縮小化した場合、開放のみの使用しか出来なくなる。
従って、Ｆ値を決める開口絞りは内径を固定とし、さらに開口絞りの挿脱や抜き差し交換をも行わないようにする。そのうえで、前記開口絞りと隣りあう屈折面のうち少なくとも一方を前記開口絞りに向かって凸面を向け（本発明では像側に隣り合う屈折面が相当する）、前記開口絞りから光軸に下ろした垂線と光軸との交点が前記凸面の面頂から０．５ｍｍ以内であるか、あるいは前記凸面が開口絞り部位の裏面まで含めた開口絞り部材の内径部と交差あるいは接するように配置する。このようにすれば、従来よりスペースを著しく占有していた開口絞りのためのスペースが不要となり、スペースを大幅に節約して、小型化に著しく貢献できる。
【００５０】
また、光量調節については開口絞りに代えて透過率可変手段を用いると良い。透過率可変手段は、光路のどの位置に入れても問題ないため、元々スペースの余裕のある空間に入れると良い。特に本発明の場合、変倍のために移動するレンズ群と撮像素子との間に挿入するのが良い。透過率可変手段としては透過率が電圧等で可変であるものを用いたり、異なった透過率を有する複数のフィルターを挿脱や抜き差し交換して組み合わせても良い。また、電子撮像素子に導かれる光束の受光時間を調節するシャッターを開口絞りとは別の空間に配置するのが良い。
【００５１】
また、広角端の開放Ｆ値と使用する電子撮像素子の水平画素ピッチａ（μｍ）との関係において、上記条件式(16)（Ｆ≧ａ）を満たす場合は、光学ローパスフィルターはなくても良い。つまり、ズームレンズ系と撮像素子との間の光路上の媒質はすべて空気あるいは非結晶媒質のみとして良い。回折と幾何収差による結像特性の劣化のために折り返し歪みを発生させ得る周波数成分が、ほとんどないからである。あるいは、前記ズームレンズ系と前記電子撮像素子との間にある各々の光学素子は媒質境界面が全てほぼ平面であり、かつ、光学ローパスフィルターのような空間周波数特性変換作用がないものを使用する構成でも良い。
【００５２】
なお、本発明に用いるズームレンズは、次の条件式(17)を満たすと良い。
１．８ ＜ ｆＴ／ｆｗ …(17)
ただし、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆｗは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
条件式(17)の下限値を下回ると、ズームレンズ全系の変倍比が１．８よりも小さくなってしまう。
更には、ｆＴ／ｆｗが５．５を上回らないようにするのがより好ましい。
５．５を上回ると変倍比が大きくなり、変倍時に移動するレンズ群の移動量が大きくなりすぎるために、光路を折り曲げた方向での大型化が起こり、コンパクトな撮像装置が達成できなくなる。
【００５３】
また、本発明に用いる電子撮像素子においては、広角端全画角が５５度以上を有することが前提である。５５度は電子撮像装置に通常求められる広角端全画角である。
また、電子撮像装置における広角端画角は８０度以下であるのが好ましい。
上記広角端画角が８０度を上回ると、歪曲収差が起こりやすく、また、第１レンズ群を小型に構成することが難しくなる。従って、電子撮像装置の薄型化が難しくなる。
【００５４】
最後に、赤外カットフィルターを薄くするための要件について説明する。
電子撮像装置においては、通常赤外光が撮像面に入射しないように、一定の厚みのある赤外吸収フィルターを撮像素子よりも物体側に挿入している。
光学系を短くあるいは薄くするために、赤外吸収フィルターを厚みのないコーティングに置き換えることを考える。すると、当然その分薄くなるが、副次的効果がある。
前記ズームレンズ系後方にある撮像素子よりも物体側に、波長６００ｎｍでの透過率が８０％以上、波長７００ｎｍでの透過率が８％以下の近赤外シャープカットコートを導入すると、吸収タイプよりも波長７００ｎｍ以上の近赤外領域の透過率が低く、かつ、相対的に赤側の透過率が高くなる。そして、補色モザイクフィルターを有するＣＣＤなど固体撮像素子の欠点である青紫側のマゼンタ化傾向がゲイン調整により緩和され、原色フィルターを有するＣＣＤなど固体撮像素子並みの色再現を得ることができる。また、原色・補色に限らず、植物や人肌の様に近赤外領域に強い反射率を有するものの色再現が改善される。
【００５５】
即ち、次の条件式(18)，(19)を満たすのが望ましい。
τ６００／τ５５０ ≧ ０．８ …(18)
τ７００／τ５５０ ≦ ０．０８ …(19)
ただし、τ６００は波長６００ｎｍでの透過率、τ５５０は波長５５０ｎｍでの透過率、τ７００は波長７００ｎｍでの透過率である。
なお、次の条件式(18')，(19')を満たすとさらに良い。
τ６００／τ５５０ ≧ ０．８５ …(18')
τ７００／τ５５０ ≦ ０．０５ …(19')
さらに、次の条件式(18")，(19")を満たすと最も良い。
τ６００／τ５５０ ≧ ０．９ …(18")
τ７００／τ５５０ ≦ ０．０３ …(19")
【００５６】
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。
【００５７】
即ち、次の条件式(20)，(21)を満たすのが望ましい。
τ４００／τ５５０ ≦ ０．０８ …(20)
τ４４０／τ５５０ ≧ ０．４ …(21)
なお、次の条件式(20')，(21')を満たすとさらに良い。
τ４００／τ５５０ ≦ ０．０６ …(20')
τ４４０／τ５５０ ≧ ０．５ …(21')
さらに、次の条件式(21")，(22")を満たすと最もよい。
τ４００／τ５５０ ≦ ０．０４ …(21")
τ４４０／τ５５０ ≧ ０．６ …(22")
なお、これらのフィルターの設置場所は結像光学系と撮像素子との間が良い。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
【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。図６〜図８は第１実施例にかかるズームレンズの近距離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６は広角端、図７は中間、図８は望遠端での状態を示している。
【００６１】
第１実施例の電子撮像装置は、図１に示すように、物体側から順に、ズームレンズと、電子撮像素子であるＣＣＤを有している。図１中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４と、第５レンズ群Ｇ５を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、両凸正レンズＬ１2とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、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、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４1で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、両凸正レンズＬ５1と両凹負レンズＬ５2との接合レンズで構成されている。
【００６２】
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及び第５レンズ群Ｇ５は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸状の軌跡で往復移動（即ち、像側へ移動して第１レンズ群Ｇ１との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１レンズ群Ｇ１との間隔を縮める）し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出され、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1の物体側の面、第５レンズ群Ｇ５中の両凸正レンズＬ５1の物体側の面に設けられている。
【００６３】
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。
【００６４】
第２実施例
図９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１１〜図１３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１１は広角端、図１２は中間、図１３は望遠端での状態を示している。図１４〜図１６は第２実施例にかかるズームレンズの近距離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１４は広角端、図１５は中間、図１６は望遠端での状態を示している。
【００６８】
第２実施例の電子撮像装置は、図９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９中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、両凸正レンズＬ１2とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、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、両凹負レンズＬ４1’と両凸正レンズＬ４2との接合レンズで構成されている。
【００６９】
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及び第４レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸状の軌跡で往復移動（即ち、像側へ移動して第１レンズ群Ｇ１との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１レンズ群Ｇ１との間隔を縮める）し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出されるようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1の物体側の面、第４レンズ群Ｇ４中の両凸正レンズＬ４2の像側の面に設けられている。
【００７０】
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１７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１８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。
【００７４】
第３実施例の電子撮像装置は、図１７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１７中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、両凸正レンズＬ１2とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、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、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４1”と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４2’との接合レンズで構成されている。
【００７５】
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及び第４レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸状の軌跡で往復移動（即ち、像側へ移動して第１レンズ群Ｇ１との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１レンズ群Ｇ１との間隔を縮める）し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出されるようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1の物体側の面、第４レンズ群Ｇ４中の物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４2’の像側の面に設けられている。
【００７６】
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１９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２１〜図２３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２１は広角端、図２２は中間、図２３は望遠端での状態を示している。図２４〜図２６は第４実施例にかかるズームレンズの近距離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２４は広角端、図２５は中間、図２６は望遠端での状態を示している。
【００８０】
第４実施例の電子撮像装置は、図１９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１９中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、両凸正レンズＬ１2とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、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、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４1”’で構成されている。
【００８１】
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及び第４レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸状の軌跡で往復移動（即ち、像側へ移動して第１レンズ群Ｇ１との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１レンズ群Ｇ１との間隔を縮める）し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出されるようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1の物体側の面、第４レンズ群Ｇ４を構成する物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４1”’の像側の面に設けられている。
【００８２】
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２７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２８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２９〜図３１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２９は広角端、図３０は中間、図３１は望遠端での状態を示している。図３２〜図３４は第５実施例にかかるズームレンズの近距離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３２は広角端、図３３は中間、図３４は望遠端での状態を示している。
【００８６】
第５実施例の電子撮像装置は、図２７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２７中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、両凸正レンズＬ１2とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、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、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４1”と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４2’との接合レンズで構成されている。
【００８７】
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、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動し、第４レンズ群Ｇ４は像側へ凹状の軌跡で往復移動（即ち、物体側へ移動してＣＣＤカバーガラスＣＧとの間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながらＣＣＤカバーガラスＣＧとの間隔を縮める）するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出されるようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時において位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1の物体側の面、第４レンズ群Ｇ４中の物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４2’の像側の面に設けられている。
【００８８】
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３５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３６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３７〜図３９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３７は広角端、図３８は中間、図３９は望遠端での状態を示している。図４０〜図４２は第６実施例にかかるズームレンズの近距離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４０は広角端、図４１は中間、図４２は望遠端での状態を示している。
【００９２】
第６実施例の電子撮像装置は、図３５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３５中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１2’とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸正レンズＬ３1’と、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負メニスカスレンズ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、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４1”’で構成されている。
【００９３】
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及び第４レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸状の軌跡で往復移動（即ち、像側へ移動して第１レンズ群Ｇ１との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１レンズ群Ｇ１との間隔を縮める）し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出されるようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３1’の物体側の面、第４レンズ群Ｇ４を構成する物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４1”’の像側の面に設けられている。
【００９４】
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４３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４４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。
【００９８】
第７実施例の電子撮像装置は、図４３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４３中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１2’とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸正レンズＬ３1’と、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負メニスカスレンズ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、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４1”’で構成されている。
【００９９】
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及び第４レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸状の軌跡で往復移動（即ち、像側へ移動して第１レンズ群Ｇ１との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１レンズ群Ｇ１との間隔を縮める）し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出されるようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３2’の物体側の面、第４レンズ群Ｇ４を構成する物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４1”’の像側の面に設けられている。
【０１００】
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。
第８実施例
図４５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８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４６は第８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。
【０１０４】
第８実施例の電子撮像装置は、図４５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４５中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１2’とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸正レンズＬ３1’と、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負メニスカスレンズ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、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４1”’で構成されている。
【０１０５】
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及び第４レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸状の軌跡で往復移動（即ち、像側へ移動して第１レンズ群Ｇ１との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１レンズ群Ｇ１との間隔を縮める）し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出されるようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３1’の物体側の面、第４レンズ群Ｇ４を構成する物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４1”’の像側の面に設けられている。
【０１０６】
次に、第８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９実施例
図４７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９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４８は第９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４９〜図５１は第９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４９は広角端、図５０は中間、図５１は望遠端での状態を示している。図５２〜図５４は第９実施例にかかるズームレンズの近距離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５２は広角端、図５３は中間、図５４は望遠端での状態を示している。
【０１１０】
第９実施例の電子撮像装置は、図４７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４７中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第１移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第２移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４を有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、両凸正レンズＬ１2とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸正レンズＬ３1’と、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負メニスカスレンズ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””と、物体側に凹面を有し像側に平面を有する負レンズＬ４2”とで構成されている。
【０１１１】
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及び第４レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸状の軌跡で往復移動（即ち、像側へ移動して第１レンズ群Ｇ１との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１レンズ群Ｇ１との間隔を縮める）し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動するようになっている。
また、近距離物点への合焦動作時に際しては、第２レンズ群Ｇ２が物体側に繰り出されるようになっている。
なお、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３1’の物体側の面、第４レンズ群Ｇ４中の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４1””の物体側の面、物体側に凹面を有し像側に平面を有する負レンズＬ４2”の物体側の面に設けられている。
【０１１２】
次に、第９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に示す。
なお、本発明の各実施例では、いずれも、折り曲げ方向を上述のように電子撮像素子（ＣＣＤ）の長辺方向（水平方向）としている。垂直方向へ折り曲がるようにしたほうが、折り曲げのためのスペースが少なくて済み小型化には有利であるが、長辺方向への折り曲げに対応できるようにしておけば、長辺、短辺のいずれへの折り曲げにも対応でき、レンズを組み込むカメラデザインの自由度が増して好ましい。
また、上記各実施例では、ローパスフィルタは組み込んでいないが、ローパスフィルタを挿入して構成してもよい。また、各実施例において、電子撮像素子の水平画素ピッチａとしては、次表のいずれを用いてもよい。
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５５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５８）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。
【０１２０】
なお、上記各実施例では、最終レンズ群の像側に近赤外カットフィルターを有するか、又は近赤外カットコートをＣＣＤカバーガラスＣＧの入射面側の表面、もしくは他のレンズの入射面側の面に施してある。また、ズームレンズの入射面から撮像面までの光路にローパスフィルターは配置していない。この近赤外カットフィルター、近赤外カットコート面は、波長６０ｎｍでの透過率が８０％以上、波長７００ｎｍでの透過率が１０％以下となるように構成されている。具体的には、例えば次のような２７層の層構成からなる多層膜である。ただし、設計波長は７８０ｎｍである。
【０１２１】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図５６に示す通りである。
また、近赤外カットコートを施したＣＣＤカバーガラスＣＧの射出面側、もしくは、近赤外カットコートを施した他のレンズの射出面側には、図５７に示すような短波長域の色の透過を低滅する色フィルターを設けるか、もしくは、コーティングを行うことで、より一層電子画像の色再現性を高めている。
具体的には、この近赤外カットフィルター、もしくは、近赤外カットコーティングにより、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍで透過率が最も高い波長の透過率に対する４２０ｎｍの波長の透過率の比が１５％以上であり、その最も高い波長の透過率に対する４００ｎｍの波長の透過率の比が６％以下であることが好ましい。それにより、人間の目の色に対する認識と、撮像及び再生される画像の色とのずれを低減させることができる。言い換えると、人間の視覚では認識され難い短波長側の色が、人間の目で容易に認識されることによる画像の劣化を防止することができる。
【０１２３】
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。
【０１２４】
上記各実施例では、図５７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。
【０１２５】
また、ＣＣＤの撮像面Ｉ上には、図５８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。
【０１２６】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図５８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
【０１２７】
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。
【０１２８】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図５９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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
また、上記各実施例の数値データにおいて開口絞りＳの位置から次の像側のレンズの凸面までの間隔（ｄ8）が０となっているのは、該レンズの凸面の面頂位置と、開口絞りＳから光軸へと下ろした垂線と光軸との交点とが等しいことを意味する。
なお、上記各実施例では絞りＳを平板としているが、他の構成として円形の開口を持った黒塗り部材を用いても良い。または、図６０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。
【０１３１】
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６１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。
【０１３２】
この具体例を図６２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６１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。
【０１３３】
また、光量調節手段として、図６３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６３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。
【０１３４】
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６４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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
図６５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６６(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６５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。
【０１３７】
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６６(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。
【０１３８】
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２〜第８実施例の第１６面に配置される。なお、これらの光量調節手段は、上述の開口絞りとは異なる位置であれば、他の位置に配置しても良い。
また、本発明の実施例においては、この透過率可変フィルターの透過領域の形状を調整することで、フレア絞りの役目を持たせている。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
図６７〜図６９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６７はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図６８は同後方斜視図、図６９はデジタルカメラ４０の構成を示す断面図である。なお、図６９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６９中の観察者の眼を上側からみて示してある。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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６９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。
【０１４６】
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７０〜図７２に示す。図７０はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図７１はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図７２は図７０の側面図である。
【０１４７】
図７０〜図７２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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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７０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。
【０１５０】
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７３に示す。図７３(a)は携帯電話４００の正面図、図７３(b)は側面図、図７３(c)は撮影光学系４０５の断面図である。
図７３(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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１８５】
【発明の効果】
本発明によれば、極力物体側に反射プリズムなどの反射光学素子を挿入して光学系特にズームレンズ系の光路（光軸）を折り曲げる構成とし、さらに諸々の条件式等を満たすように構成したので、ズーム比、画角、Ｆ値、少ない収差など高い光学仕様性能を確保しながらも、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラを実現することができる。加えて、沈胴式鏡筒に適したズームレンズなど他のズーム光学系と異なり、今後、撮像素子の小型化が進んだ場合に、その小形化された撮像素子を使用する場合におけるカメラのさらなる小型化、薄型化を有利に進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第１実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図２】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【図３】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図４】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図５】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図６】第１実施例にかかるズームレンズの近距離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７】第１実施例にかかるズームレンズの近距離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８】第１実施例にかかるズームレンズの近距離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９】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１１】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１２】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１３】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１４】第２実施例にかかるズームレンズの近距離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１５】第２実施例にかかるズームレンズの近距離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１６】第２実施例にかかるズームレンズの近距離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１７】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１８】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１９】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２１】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２２】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２３】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２４】第４実施例にかかるズームレンズの近距離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２５】第４実施例にかかるズームレンズの近距離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２６】第４実施例にかかるズームレンズの近距離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２７】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２８】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２９】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３０】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３１】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３２】第５実施例にかかるズームレンズの近距離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３３】第５実施例にかかるズームレンズの近距離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３４】第５実施例にかかるズームレンズの近距離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３５】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３６】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３７】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３８】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３９】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４０】第６実施例にかかるズームレンズの近距離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４１】第６実施例にかかるズームレンズの近距離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４２】第６実施例にかかるズームレンズの近距離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４３】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４４】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４５】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第８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４６】第８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４７】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第９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４８】第９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４９】第９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５０】第９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５１】第９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５２】第９実施例にかかるズームレンズの近距離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５３】第９実施例にかかるズームレンズの近距離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５４】第９実施例にかかるズームレンズの近距離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５５】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５６】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５７】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５８】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５９】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６０】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６１】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６２】図６１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６３】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６４】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６５】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６６】 (a)〜(d)は図６５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６７】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６８】図６７に示したデジタルカメラ４０の後方斜視図である。
【図６９】図６７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７０】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７１】図７０に示したパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図である。
【図７２】図７０の側面図である。
【図７３】本発明の折り曲げズームレンズが撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である携帯電話を示す図であり、(a)は携帯電話４００の正面図、(b)は(a)の側面図、(c)は撮影光学系４０５の断面図である。
【符号の説明】
Ａ シャッター基板
Ａ１ 基板の開口部
Ｂ ロータリーシャッター幕
Ｃ ロータリーシャッター幕の回転軸
Ｄ１，Ｄ２ ギア
ＣＧ ＣＣＤカバーガラス
Ｅ 観察者眼球
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群（第１移動レンズ群）
Ｇ３ 第３レンズ群（第２移動レンズ群）
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
Ｉ 撮像面
Ｌ１1 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ１2 両凸正レンズ
Ｌ１2’ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ２1 両凹負レンズ
Ｌ２2 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ３1 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ３1’ 両凸正レンズ
Ｌ３2 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
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’ 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ４1 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ４1’ 両凹負レンズ
Ｌ４1” 物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ４1”’ 物体側に凹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正メニスカスレンズ
Ｌ４2 両凸正レンズ
Ｌ４2’ 物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ４2” 物体側に凹面を有し像側に平面を有する負レンズ
Ｌ５1 両凸正レンズ
Ｌ５2 両凹負レンズ
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 (19)
- 最も物体側に位置し、変倍時及び合焦動作時ともに光軸上固定である最物体側レンズ群と、
最も像側に位置し、変倍時及び合焦動作時に光軸上固定である最像側レンズ群と、
前記最物体側レンズ群と前記最像側レンズ群との間に位置し、変倍時に光軸上を移動する移動レンズ群とを少なくとも有し、
前記最物体側レンズ群が、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子と、正レンズ成分とからなり、
前記最像側レンズ群が、少なくとも１つの非球面を有し、
次の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
１．０ ＜ −ｆ１１／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ２．５
１．４ ＜ ｆ１２／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ３．２
ただし、ｆ１１は前記最物体側レンズ群における、前記負レンズ成分の焦点距離、ｆ１２は前記最物体側レンズ群における、前記正レンズ成分の焦点距離、ｆｗは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離、ｆＴは前記ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。 - 前記最物体側レンズ群の負レンズ成分を負の単レンズで構成し、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
２６ ＜ ν１ｎ
−０．１５ ＜ √（ｆｗ・ｆＴ）／ ｆ１ ＜ ０．５
ただし、ν１ｎは前記最物体側レンズ群の前記負の単レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数、ｆ１は前記最物体側レンズ群の焦点距離である。 - 前記最物体側レンズ群を、物体側から順に、負の単レンズと、反射光学素子と、正の単レンズとで構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
- 前記最物体側レンズ群の負レンズ成分が非球面を有することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
- 次の条件式を満足することを特徴とする請求項４に記載のズームレンズ。
−２．０ ＜ （Ｒ1PF＋Ｒ1PR）／（Ｒ1PF−Ｒ1PR） ＜ １．０
ただし、Ｒ1PFは前記最物体側レンズ群における前記正レンズ成分の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ1PRは前記最物体側レンズ群における前記正レンズ成分の像側面の光軸上での曲率半径である。 - 前記ズームレンズが次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のズームレンズ。
１．８ ＜ ｆＴ／ｆｗ
ただし、ｆｗは広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離である。 - 最も物体側に位置し、変倍時及び合焦動作時ともに光軸上固定である最物体側レンズ群と、
最も像側に位置し、少なくとも合焦動作時に光軸上固定である最像側レンズ群と、
前記最物体側レンズ群と前記最像側レンズ群との間に位置し、変倍時に光軸上を移動する移動レンズ群とを少なくとも有し、
前記最物体側レンズ群が、物体側から順に、負レンズ成分と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子と、正レンズ成分とからなり、
前記最像側レンズ群が、少なくとも１つの非球面を有し、
第２レンズ群と第３レンズ群が前記移動レンズ群であり、前記第３レンズ群は、広角端から望遠端への変倍時に物体側にのみ移動し、
次の条件式を満足することを特徴とする４群又は５群構成のズームレンズ。
１．０ ＜ −ｆ１１／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ２．５
１．８０９８６ ≦ ｆ１２／√（ｆｗ・ｆＴ） ＜ ３．２
ただし、ｆ１１は前記最物体側レンズ群における、前記負レンズ成分の焦点距離、ｆ１２は前記最物体側レンズ群における、前記正レンズ成分の焦点距離、ｆｗは前記ズームレンズの広角端における全系の焦点距離、ｆＴは前記ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離である。 - 請求項１〜７のいずれかに記載のズームレンズと、その像側に配置された電子撮像素子とを有することを特徴とする電子撮像装置。
- 次の条件式を満足することを特徴とする請求項８に記載の電子撮像装置。
０．７ ＜ ｄ／Ｌ ＜ ２．０
ただし、ｄは前記最物体側レンズ群における前記負レンズ成分の像側面頂から前記正レンズ成分の物体側面頂までの光軸上に沿って測った空気換算長、Ｌは前記電子撮像素子の有効撮像領域の対角長である。 - 前記反射光学素子がプリズムであり、かつ、次の条件式を満足することを特徴とする請求項９に記載の電子撮像装置。
１．５５ ＜ ｎｐｒｉ
ただし、ｎｐｒｉは前記反射光学素子のｄ線での媒質の屈折率である。 - 前記電子撮像装置における広角端全画角が５５度以上であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の電子撮像装置。
- 前記電子撮像装置における広角端全画角が８０度以下であることを特徴とする請求項１１に記載の電子撮像装置。
- 前記電子撮像素子の水平画素ピッチをａ、前記ズームレンズの広角端での開放Ｆ値をＦとするときに、次の条件式を満足することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の電子撮像装置。
Ｆ ≧ ａ／（１μｍ） - 前記開放Ｆ値を決定する開口絞りの内径は固定であり、該絞りの直前又は直後に、該絞りに向って凸面を向けたレンズを備え、光軸と前記開口絞りから該光軸に下した垂線との交点が、前記レンズの内部乃至前記凸面の面頂点から０．５ｍｍ以内に位置することを特徴とする請求項１３に記載の電子撮像装置。
- 前記交点が、前記レンズの内部乃至面頂以内に位置することを特徴とする請求項１４に記載の電子撮像装置。
- 透過率を変更することにより前記電子撮像素子に導かれる光量を調節する透過率可変手段を備え、該透過率可変手段を前記絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載の電子撮像装置。
- 前記電子撮像素子に導かれる光束の受光時間を調節するシャッターを備え、該シャッターを前記絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする請求項１３〜１６のいずれかに記載の電子撮像装置。
- 光学系の入射面から撮像面までの光路にローパスフィルターを配置しないことを特徴とする請求項１３〜１７のいずれかに記載の電子撮像装置。
- 前記ズームレンズから撮像面までの間に配置される各々の媒質境界面が全てほぼ平面であり、かつ、光学ローパスフィルターのような空間周波数変換作用が無いことを特徴とする請求項１３〜１７のいずれかに記載の電子撮像装置。
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