JP4590127B2 - 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、電子撮像装置に関し、特に、ビデオカメラやデジタルカメラの奥行き方向の薄型化に適したズームレンズを備えた電子撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩３５ｍｍフィルム（通称ライカ版）カメラに代わる次世代カメラとして、デジタルカメラ（電子カメラ）が注目されてきている。さらに、それは業務用高機能タイプからポータブルな普及タイプまで幅広い範囲でいくつものカテゴリーを有するようになってきている。
【０００３】
本発明においては、特にポータブルな普及タイプのカテゴリーに注目し、高画質を確保しながら奥行きの薄いビデオカメラ、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。
【０００４】
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。最近では、撮影時に光学系をカメラボディ内からせり出し、携帯時に光学系をカメラボディ内に収納する、いわゆる沈胴式鏡筒を採用することが主流になっている。しかしながら、使用するレンズタイプやフィルターによって光学系沈胴時の厚みが大きく異なる。特にズーム比やＦ値等の仕様を高く設定するには、最も物体側のレンズ群が正の屈折力を有するいわゆる正先行型ズームレンズは、各々のレンズエレメントの厚みやデッドスペースが大きく、沈胴してもたいして厚みが薄くならない（特開平１１−２５８５０７号）。負先行型で特に２乃至３群構成のズームレンズはその点有利であるが、群内構成枚数が多かったり、エレメントの厚みが大きかったり、最も物体側のレンズが正レンズの場合は沈胴しても薄くならない（特開平１１−５２２４６号）。
【０００５】
現在知られている中で、電子撮像素子用に適し、かつ、ズーム比、画角、Ｆ値等含めた結像性能が良好で、沈胴厚を最も薄くできる可能性を有するものの例として、特開平１１−１９４２７４号、特開平１１−２８７９５３号、特開２０００−９９９７等のものがある。
【０００６】
第１群を薄くするには、入射瞳位置を浅くするのがよいが、そのためには第２群の倍率を高くすることになる。一方、そのために第２群の負担が大きくなり、それ自身を薄くすることが困難になるばかりでなく収差補正の困難さや製造誤差の効きが増大し好ましくない。薄型化小型化を実現するには、撮像素子を小さくすればよいが、同じ画素数とするためには画素ピッチを小さくする必要があり、感度不足を光学系でカバーしなければならない。回折の影響も然りである。
【０００７】
また、奥行の薄いカメラボディにするために、合焦時のレンズ移動を前群ではなくいわゆるリアフォーカスが駆動系のレイアウト上有効である。すると、リアフォーカスを実施したときの収差変動が少ない光学系を選択する必要が出てくる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術のこのような現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学系収納時の薄型化つまり沈胴効果を上げるために構成枚数を少なくしたり、あるいは、薄型のカメラ本体に組み込めるように光路を折り曲げた光学系を採用しても、収差補正が良好にできるように多くの非球面を導入すると同時に、機構レイアウト上小型で簡素にしやすいリアフォーカス方式を導入する等するが、その際にありがちなフォーカスによる収差の崩れをなくし、あらゆる焦点距離で無限遠から近距離まで良好で安定した高い結像性能を保てる光学系を用いた薄型の電子撮像装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電子撮像装置は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、常時固定された非球面を含む１枚のレンズのみの第４レンズ群とからなり、各レンズ群の間隔は変化し、前記第３レンズ群を物体側に繰り出すことでより近距離の被写体に合焦することが可能であり、変倍時に前記第２レンズ群と一体で移動する開口絞りを有する結像光学系、及び、その像側に配置された撮像素子を有し、以下の条件式（５）’を満たすことを特徴とする。
（５）’ ０．５４３３３≦（Δ L2 −Δ L3 ）／ｆ W ＜２．５
ただし、Δ L2 は無限遠物点合焦時の前記第２レンズ群の広角端から望遠端までの移動量、Δ L3 は無限遠物点合焦時の第２レンズ群の次に物体側に存在する、第３レンズ群の広角端から望遠端までの移動量、ｆ W は広角端無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離である。
【００１０】
以下に、本発明において上記構成をとる理由と作用を説明する。
【００１１】
本発明においては、最も像側のレンズに非球面を含み、これを常時固定とし、これより直前のレンズ群にてフォーカスを行なう結像光学系を採用している。ただし、光路折り曲げを目的とした光学素子以外は最終レンズとその直前のレンズ群の間に配されることはない。結像レンズ系は構成枚数を減らしていったり光路を折り曲げた構成にすると、制約条件が多く収差が悪化しやすいが、最終レンズに非球面を導入することにより軸外収差補正に大きな効果をもたらす。
【００１２】
また、リアフォーカスも最終レンズで実施するとフォーカスレンズ群の移動スペースや機構上きわめて有利である。しかし、最終レンズの非球面がそれより物体側の系にて発生し残存する収差の補正を強く行なう程、このフォーカスレンズ群をフォーカスのために動かしたときの収差の崩れは著しい。そこで、最も像側のレンズは非球面を含みつつ、かつ、固定とし、その直前のレンズ群にフォーカスが可能なように屈折力を施し、このレンズ群にてフォーカスを実施するのがよい。このレンズ群はフォーカスにより移動しても収差の崩れは少なく実用的である。
【００１３】
さらに、条件（５）’の下限値を越えると、変倍比を得ることが困難になり、上限値を越えると、変倍による射出瞳位置の変動量が大きくなりやすく、そのために主光線の射出角の変動量が大きく、広角端から望遠端に至るまでシェーディングを少なく維持することが困難になる。
【００１４】
この最終レンズの直前のレンズ群にパワーがある程度必要であるため、さらに最終レンズに強いパワーが存在すると、変倍による射出瞳位置の変動量が大きくなりやすく、そのために主光線の射出角の変動量が大きく、広角端から望遠端に至るまでシェーディングを少なく維持することが困難になる。そこで、
（１） −１．０＜ｆW ／ｆR ＜０．６
を満たすのがよい。ただし、ｆW 、ｆR はそれぞれ広角端無限遠物点合焦時の全系（単焦点レンズでもよい。）の焦点距離と最も像側のレンズの焦点距離である。
【００１５】
条件（１）の下限値の−１．０を越えると、射出瞳位置が像面に近づきすぎ広角側にてシェーディングが発生しやすくなったり、バックフォーカスが短くなりやすい。上限値の０．６を越えると、変倍による射出瞳位置の変動量が大きくなりやすく、そのために主光線の射出角の変動量が大きく、広角端から望遠端に至るまでシェーディングを少なく維持することが困難になる。また、フォーカスレンズ群のパワーが弱くなりやすい。
【００１６】
なお、次のようにすれば、より好ましい。
【００１７】
（１−１） −０．８＜ｆW ／ｆR ＜０．３
さらに、次のようにすれば、極めて好ましい。
【００１８】
（１−２） −０．６＜ｆW ／ｆR ＜０．１
また、フォーカスレンズ群のパワーに関しては、以下の条件を満たすことが望ましい。
【００１９】
（２） ０．０４＜ｆW ／ｆFO＜０．３
ただし、ｆFOはフォーカスのために移動するレンズ群の焦点距離である。
【００２０】
条件（２）の下限値の０．０４を越えると、射出瞳位置が像面に近づきすぎ、広角側にてシェーディングが発生しやすくなったり、フォーカスのための移動量が大きくなりやすい。上限値の０．３を越えると、変倍による射出瞳位置の変動量が大きくなりやすく、そのために主光線の射出角の変動量が大きく、広角端から望遠端に至るまでシェーディングを少なく維持することが困難になる。
【００２１】
なお、次のようにすれば、より好ましい。
【００２２】
（２−１） ０．０６＜ｆW ／ｆFO＜０．２５
さらに、次のようにすれば、極めて好ましい。
【００２３】
（２−２） ０．０８＜ｆW ／ｆFO＜０．２
あるいは、以下のようにするとよい。
【００２４】
（３） ０．１＜（Ｙ／exＰT ）−（Ｙ／exＰW ）＜０．７
ただし、exＰW 、exＰT はそれぞれ無限遠物点合焦時における広角端及び望遠端での像面から測った射出瞳位置であり、Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【００２５】
このズーム方式の場合、広角側から望遠側にかけて射出瞳位置の変化量が大きくなりがちなため、条件（３）以内に収まるようにする必要がある。その上限の０．７を越えると、広角端か望遠端でシェーディングが発生しやすくなり、下限値の０．１を越えると、変倍ができなくなる。
【００２６】
なお、次のようにすれば、より好ましい。
【００２７】
（３−１） ０．１５＜（Ｙ／exＰT ）−（Ｙ／exＰW ）＜０．６
さらに、次のようにすれば、極めて好ましい。
【００２８】
（３−２） ０．２０＜（Ｙ／exＰT ）−（Ｙ／exＰW ）＜０．５
さて、結像光学系は、物体側から順に、第１レンズ群は負の屈折力を有するが、広角端から望遠端にかけて変倍するには、第１レンズ群よりも像側の正の屈折力のレンズ群を物体側に単調に移動するように構成するのがよい。あるいは、変倍とそれに伴う焦点位置の変動を補正するために、第１レンズ群も含めてそれよりも像側の２つの正の屈折力のレンズ群を移動させ、特に後者の２つの正の屈折力のレンズ群はそれぞれの相対的間隔を変えながら両方共物体側に単調に移動するように構成するのがよい。
【００２９】
ここで、単調に移動するとは、広角端から望遠端への変倍時に、物体側へのみ移動することを意味し、途中で像側へ移動しないという意味である。
【００３０】
なお、最も物体側の正のレンズ群を動かす場合、条件（４）を満たすのがよい。
【００３１】
（４） １．５＜ΔL2／Ｙ＜３．５
ただし、ΔL2は最も物体側の正のレンズ群の広角端から望遠端にかけての移動量で物体側への移動を正とし、Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【００３２】
本発明のようなズームレンズの構成は、各レンズ群の厚みを薄くしやすく、かつ、構成がシンプルな上、変倍時フォーカス時共に結像性能が安定している。また、変倍によるＦ値の変動も少ない。しかし、射出瞳位置の変動が大きいという欠点がある。これは、変倍時における絞りの移動量が大きいためである。条件（４）の上限値の３．５を越えると、広角端か望遠端において撮像面における主光線の角度が大きくなりすぎて好ましくない。下限値の１．５を越えると、変倍時若しくはフォーカス時の非点収差等の収差変動が大きくなりやすく好ましくない。
【００３３】
なお、次のようにすれば、より好ましい。
【００３４】
（４−１） １．６＜ΔL2／Ｙ＜３．３
さらに、次のようにすれば、極めて好ましい。
【００３５】
（４−２） １．７＜ΔL2／Ｙ＜３．０
なお、以下の構成であってもよい。最も物体側に、負の屈折力を有する第１レンズ群を有し、4 つ以上のレンズ群より構成され、物体側より４つ目のレンズ群までの相互の間隔は変倍あるいはフォーカスにて変化し、最も像側のレンズ群は固定で１枚の非球面レンズにて構成され、また、変倍時に第２レンズ群と一体で移動する開口絞りを有する結像光学系であって、上述の条件（１）〜（１−２）の何れかを満たすとよい。又は、条件（４）〜（４−２）の何れかを満たしてもよい。
【００３６】
あるいは、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と正の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と第４レンズ群よりなり、前記第３レンズ群を物体側に繰り出すことでより近距離の被写体に合焦することが可能なズームレンズにおいて、第４レンズ群は非球面を含む位置固定の１枚のレンズよりなり、上述の条件（１）〜（１−２）の何れか、あるいは、条件（１）〜（１−２）と（２）〜（２−２）のそれぞれの何れかを満たすとよい。又は、条件（３）〜（３−２）や条件（４）〜（４−２）の何れかを満たしてもよい。
【００３７】
また、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、非球面を含む１枚のレンズのみの第４レンズ群よりなり、第３レンズ群を物体側に繰り出すことでより近距離の被写体に合焦することが可能なズームレンズにおいて、無限遠物点合焦時の第２レンズ群の広角端から望遠端までの移動量ΔL2、無限遠物点合焦時の第３レンズ群の広角端から望遠端までの移動量ΔL3に関して以下の条件（５）又は（６）を満足するとよい。
【００３８】
（５） ０．０６＜（ΔL2−ΔL3）／ｆW ＜２．５
（６） ０．０５＜（ΔL2−ΔL3）／Ｙ＜２．１
ただし、物体側への移動を正とし、Ｙは結像面近傍に配設される撮像素子の有効画面対角長（ｍｍ）である。
【００３９】
条件（５）あるいは（６）の下限値のそれぞれ０．０６、０．０５を越えると、変倍比を得ることが困難になり、上限値のそれぞれ２．５、２．１を越えると、変倍による射出瞳位置の変動量が大きくなりやすく、そのために主光線の射出角の変動量が大きく、広角端から望遠端に至るまでシェーディングを少なく維持することが困難になる。
【００４０】
なお、次のようにすれば、より好ましい。
【００４１】
（５−１） ０．０６＜（ΔL2−ΔL3）／ｆW ＜２．０
（６−１） ０．０５＜（ΔL2−ΔL3）／Ｙ＜１．６
さらに、次のようにすれば、極めて好ましい。
【００４２】
（５−２） ０．０６＜（ΔL2−ΔL3）／ｆW ＜１．５
（６−２） ０．０５＜（ΔL2−ΔL3）／Ｙ＜１．２
また、本発明のレンズ系は可動群が多くなるため、第１レンズ群を固定してもよい。この方法はレンズ系を収納する場合は意味がなくなるが、光路を折り曲げて撮像装置本体に埋め込む形をとればよい。すなわち、光路を折り曲げることが効果的である。その場合、固定の第１レンズ群中あるいは直前、直後に光路折り曲げを目的とした光学素子を配するのがよい。
【００４３】
レンズ群内の構成については、第２レンズ群は、物体側から順に、非球面を含む１枚の正レンズと、正レンズ、負レンズの順で構成された１つの接合レンズとを含む形ににするか、あるいは、負レンズを含む２つのレンズ成分から構成し、第３レンズ群は正レンズ１枚より構成するとよい。第１レンズ群については、物体側から順に、１枚又は２枚の負レンズと１枚の正レンズ（入射射出面が平面のプリズムは除く。）から構成するとよい。なお、光路を折り曲げて電子撮像装置の奥行きを薄くする場合、第１レンズ群内に折り曲げ用光学素子を配置するとよい。
【００４４】
なお、上記各レンズ群内構成は、各レンズ群が同時にそれぞれの構成を全て満たす必要はない。
【００４５】
ところで、ズーム比２．３倍以上の場合、以下の条件を満足すると、薄型化に寄与する。
【００４６】
（ａ） ０．９＜−β23T ＜１．８
（ｂ） ２．０＜ｆ2 ／ｆW ＜６．０
ただし、β23T は望遠端における第２レンズ群と第３レンズ群の無限遠物点に対する合成倍率、ｆ2 は第２レンズ群の焦点距離、ｆW は広角端無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離である。
【００４７】
条件（ａ) は、第２レンズ群と第３レンズ群の望遠端における無限遠物点時の合成倍率β23T を規定したものである。これはできるだけ絶対値が大きい方が広角端における入射瞳位置を浅くできて、第１レンズ群の径を小さくしやすく、ひいては厚みを小さくできる。下限の０．９を越えると、厚みを満足するのが困難で、上限の１．８を越えると、収差補正（球面収差、コマ、非点収差）が困難となる。
【００４８】
条件（ｂ) は、第２レンズ群の焦点距離ｆ2 を規定したものである。焦点距離が短い方が第２レンズ群自身の薄型化には有利であるが、第２レンズ群の前側主点を物体側に、第１レンズ群の後側主点を像側に位置するようなパワー配置上の無理が出やすく、収差補正上好ましくない。下限の２．０を越えると、球面収差、コマ、非点収差等の補正が困難になる。上限の６．０を越えると、薄型化が困難となる。
【００４９】
なお、次のようにすれば、より好ましい。
【００５０】
（ａ）’ １．０＜−β23T ＜１．７
（ｂ）’ ２．０＜ｆ2 ／ｆW ＜５．０
さらに、次のようにすれば、極めて好ましい。
【００５１】
（ａ）” １．１＜−β23T ＜１．６
（ｂ）” ２．２＜ｆ2 ／ｆW ＜５．０
さらに、第２レンズ群の総厚が以下の条件を満足するのもよい。
【００５２】
（ｃ) ０．３＜ｔ2 ／Ｙ＜１．５
（ｄ) ０．０５＜ｔ2N／ｔ2 ＜０．３
ただし、Ｙは撮像素子の有効撮像領域（略矩形）の対角長、ｔ2Nは第２レンズ群の負レンズの光軸上での厚み、ｔ2 は第２レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上での厚みである。
【００５３】
条件（ｃ）は、第２レンズ群の総厚を規定したものである。上限値の１．５を越えると、薄型化の妨げになりやすく、下限値の０．３を越えると、各レンズ面の曲率半径を緩くせざるを得ず、近軸関係の成立や諸収差補正が困難になる。
【００５４】
なお、この条件範囲は、縁肉、機械的スペース確保上、Ｙの値によって変える必要がある。
【００５５】
（ｃ）’ ０．５＜ｔ2 ／Ｙ＜１．５
ただし、Ｙ＜６．２（ｍｍ) のとき、
０．４＜ｔ2 ／Ｙ＜１．３
ただし、６．２≦Ｙ≦9 ．２（ｍｍ) のとき、
０．３＜ｔ2 ／Ｙ＜１．１
ただし、９．２（ｍｍ）＜Ｙのとき。
【００５６】
条件（ｄ) は、第２レンズ群の負レンズ（接合されている）の光軸上の厚みを規定したものである。この部位はある程度厚くしないと非点収差が補正し切れないが、光学系の各エレメントの厚みを薄くする目的の場合、これが足枷になる。
したがって、非点収差の補正は、その像側のレンズに非球面を導入して補正する。それでも条件（ｄ) の下限値の０．０５を越えると、非点収差は補正し切れなくなる。上限値の０．３を越えると、厚さが許容できない。
【００５７】
なお、次のようにすれば、より好ましい。
【００５８】
（ｄ）’ ０．０６＜ｔ2N／ｔ2 ＜０．２５
さらに、次のようにすれば、極めて好ましい。
【００５９】
（ｄ) ” ０．０７＜ｔ2N／ｔ2 ＜０．２
以上、全体的に言えることであるが、薄くするためには各レンズエレメントの曲率半径を小さくする必要がある。
【００６０】
（ｅ） ０．５＜ａｂｓ（ＲＩmin ）／Ｙ＜３．０
（ｆ） ０．３＜ａｂｓ（ＲIImin ）／Ｙ＜２．０
ただし、ａｂｓ（ＲＩmin ）、ａｂｓ（ＲIImin ）はそれぞれ第１レンズ群、第２レンズ群の各面の中で最小の曲率半径の絶対値である。
【００６１】
これら条件（ｅ）、（ｆ）の下限値のそれぞれ０．５、０．３を越えると、光軸上のデッドスペースが大きくなり好ましくなく、上限値のそれぞれ３．０、２．０を越えると、収差補正や近軸量の確保ができなくなる。
【００６２】
なお、次のようにすれば、より好ましい。
【００６３】
（ｅ）’ ０．６＜ａｂｓ（ＲＩmin ）／Ｙ＜２．５
（ｆ）’ ０．４＜ａｂｓ（ＲIImin ）／Ｙ＜２．０
さらに、次のようにすれば、極めて好ましい。
【００６４】
（ｅ）” ０．７＜ａｂｓ（ＲＩmin ）／Ｙ＜２．０
（ｆ）” ０．４＜ａｂｓ（ＲIImin ）／Ｙ＜１．６
次に、フィルター類を薄くする件について言及する。電子撮像装置には、通常赤外光が撮像面に入射しない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。これを厚みのないコーティングに置き換えることを考える。当然その分薄くなる訳だが、副次的効果がある。
【００６５】
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、７００ｎｍでの透過率が１０％以下の近赤外シャープカットコートを導入すると、吸収タイプよりも相対的に赤側の透過率が高くなり、補色モザイクフィルターを有するＣＣＤ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並みの色再現を得ることができる。一方、補色フィルターの場合、その透過光エネルギーの高さから、原色フィルター付きＣＣＤと比べ実質的感度が高く、かつ、解像的にも有利であるため、小型ＣＣＤを使用したときのメリットが大である。もう一方のフィルターである光学的ローパスフィルターについても、その総厚ｔLPF （ｍｍ）が以下の条件を満たすようにするとよい。
【００６６】
（７） ０．１５＜ｔLPF ／ａ＜０．４５
ただし、ａは撮像素子の水平画素ピッチ（単位μｍ）であり、５μｍ以下である。
【００６７】
沈胴厚を薄くするには、光学的ローパスフィルターを薄くすることも効果的であるが、一般的にはモアレ抑制効果が減少して好ましくない。一方、画素ピッチが小さくなるにつれて結像レンズ系の回折の影響により、ナイキスト限界以上の周波数成分のコントラストは減少し、モアレ抑制効果の現象はある程度許容されるようになる。例えば、像面上投影時の方位角度が水平（＝０°）と±４５°方向にそれぞれ結晶軸を有する３種類のフィルターを光軸方向に重ねて使用する場合、かなりモアレ抑制効果があることが知られている。この場合のフィルターが最も薄くなる仕様としては、水平にａμｍ、±４５°方向にそれぞれSQRT(1/2) ＊ａμｍだけずらせるものが知られている。このときのフィルター厚は、凡そ［１＋２＊SQRT(1/2) ］＊ａ／５．８８（ｍｍ）となる。ここで、ＳＱＲＴはスクエアルートであり平方根を意味する。これは、丁度ナイキスト限界に相当する周波数においてコントラストをゼロにする仕様である。これよりは数％乃至数十％程度薄くすると、ナイキスト限界に相当する周波数のコントラストが少し出てくるが、上記回折の影響で抑えるることが可能になる。
【００６８】
上記以外のフィルター仕様、例えば２枚重ねあるいは１枚で実施する場合も含めて、条件（７）を満足するのがよい。その上限値の０．４５を越えると、光学的ローパスフィルターが厚すぎ薄型化の妨げになる。下限値の０．１５を越えると、モアレ除去が不十分になる。ただし、これを実施する場合のａの条件は５μｍ以下である。
【００６９】
ａが４μｍ以下なら、より回折の影響を受けやすいので
（７−１） ０．１３＜ｔLPF ／ａ＜０．４２
としてもよい。
【００７０】
また、水平画素ピッチと重ねるローパスフィルターの枚数に応じて、以下のようにしてもよい。
【００７１】
（７−２） ０．３＜ｔLPF ／ａ＜０．４
ただし、３枚重ねかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．２＜ｔLPF ／ａ＜０．２８
ただし、２枚重ねかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．１＜ｔLPF ／ａ＜０．１６
ただし、１枚のみかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．２５＜ｔLPF ／ａ＜０．３７
ただし、３枚重ねかつａ＜４（μｍ）のとき、
０．１６＜ｔLPF ／ａ＜０．２５
ただし、２枚重ねかつａ＜４（μｍ）のとき、
０．０８＜ｔLPF ／ａ＜０．１４
ただし、１枚のみかつａ＜４（μｍ）のとき。
【００７２】
画素ピッチの小さな電子撮像素子を使用する場合、絞り込みによる回折効果の影響で画質が劣化する。したがって、開口サイズが固定の複数の開口を有し、その中の１つを第１レンズ群の最も像側のレンズ面と第３レンズ群の最も物体側のレンズ面の間の何れかの光路内に挿入でき、かつ、他の開口と交換可能とすることで像面照度の調節することができる電子撮像装置としておき、その複数の開口の中、一部の開口内に５５０ｎｍに対する透過率がそれぞれ異なり、かつ、８０％未満であるような媒体を有するようにして光量調節を行なうのがよい。あるいは、ａ（μｍ）／Ｆナンバー＜０．４となるようなＦ値に相当する光量になるように調節を実施する場合は、開口内に５５０ｎｍに対する透過率がそれぞれ異なりかつ８０％未満の媒体を有する電子撮像装置とするのがよい。例えば、開放値から上記条件の範囲外ではその媒体なしかあるいは５５０ｎｍに対する透過率が９１％以上のダミー媒質としておき、範囲内のときは回折の影響が出る程に開口絞り径を小さくするのではなく、ＮＤフィルターのようなもので光量調節するのがよい。
【００７３】
また、その複数の開口をそれぞれ径をＦ値に反比例して小さくしたものにして揃えておき、ＮＤフィルターの代わりにそれぞれ周波数特性の異なる光学的ローパスフィルターを開口内に入れておくのでもよい。絞り込むにつれて回折劣化が大きくなるので、開口径が小さくなる程光学的ローパスフィルターの周波数特性を高く設定しておく。
【００７４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子撮像装置の結像光学系に用いられるズームレンズの実施例１〜７について説明する。これらの実施例の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図をそれぞれ図１〜図７に示す。各図中、第１群はＧ１、第２群はＧ２、第３群はＧ３、第４群はＧ４、光路折り曲げプリズムはＰ、近赤外シャープカットコートを施したローパスフィルターはＬＦ、電子撮像素子であるＣＣＤのカバーガラスはＣＧ、ＣＣＤの像面はＩで示してある。なお、実施例２〜７は、参考例であり、本発明の実施例からは除外する。
【００７５】
実施例１のズームレンズは、図１に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第１群Ｇ１、開口絞りと、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズとからなる第２群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる第３群Ｇ３、像面側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３は間の間隔を広げながら共に物体側に単調に移動し、第４群Ｇ４は固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００７６】
非球面は、第１群Ｇ１の負メニスカスレンズの像面側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第４群Ｇ４の正メニスカスレンズの像面側の面の３面に用いられている。
【００７７】
実施例２のズームレンズは、図２に示すように、物体側に凸の２枚の負メニスカスレンズと物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第１群Ｇ１、開口絞りと、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズとからなる第２群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる第３群Ｇ３、像面側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３は間の間隔を広げながら共に物体側に単調に移動し、第４群Ｇ４は固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００７８】
非球面は、第１群Ｇ１の１枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第４群Ｇ４の正メニスカスレンズの像面側の面の３面に用いられている。
【００７９】
実施例３のズームレンズは、図３に示すように、物体側に凸の２枚の負メニスカスレンズと物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第１群Ｇ１、開口絞りと、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズとからなる第２群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第３群Ｇ３、両凸正レンズ１枚からなる第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３は間の間隔を広げながら共に物体側に単調に移動し、第４群Ｇ４は固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００８０】
非球面は、第１群Ｇ１の１枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第４群Ｇ４の両凸正レンズの像面側の面の３面に用いられている。
【００８１】
実施例４のズームレンズは、図４に示すように、物体側に凸の２枚の負メニスカスレンズと物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第１群Ｇ１、開口絞りと、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズとからなる第２群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第３群Ｇ３、両凸正レンズ１枚からなる第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３は間の間隔を広げながら共に物体側に単調に移動し、第４群Ｇ４は固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００８２】
非球面は、第１群Ｇ１の１枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第４群Ｇ４の両凸正レンズの像面側の面の３面に用いられている。
【００８３】
実施例５のズームレンズは、図５に示すように、物体側に凸の２枚の負メニスカスレンズと物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第１群Ｇ１、開口絞りと、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、像面側に凸の正メニスカスレンズとからなる第２群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる第３群Ｇ３、像面側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、第２群Ｇ２は物体側に単調に移動し、第３群Ｇ３、第４群Ｇ４は共に固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００８４】
非球面は、第１群Ｇ１の２枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第４群Ｇ４の正メニスカスレンズの物体側の面の３面に用いられている。
【００８５】
実施例６のズームレンズは、図６に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと光路折り曲げプリズムＰ（図７参照。この例では平行平面板で表してある。）と両凹負レンズと物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第１群Ｇ１、開口絞りと、両凸正レンズと、両凸正レンズと両凹負レンズの接合レンズとからなる第２群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第３群Ｇ３、像面側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１群Ｇ１は固定され、第２群Ｇ２は物体側に単調に移動し、第３群Ｇ３は第２群Ｇ２との間隔を一旦広げ再度短縮するように物体側に単調に移動し、第４群Ｇ４は固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００８６】
非球面は、第１群Ｇ１の負メニスカスレンズの物体側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第４群Ｇ４の正メニスカスレンズの像面側の面の３面に用いられている。
【００８７】
実施例７のズームレンズは、図７に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと光路折り曲げプリズムＰと物体側に凸の負メニスカスレンズと物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第１群Ｇ１、開口絞りと、両凸正レンズと像面側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズとからなる第２群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズと、凸平正レンズと平凹負レンズの接合レンズとからなる第３群Ｇ３、両凸正レンズ１枚からなる第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１群Ｇ１は固定され、第２群Ｇ２は物体側に単調に移動し、第３群Ｇ３は第２群Ｇ２との間隔を一旦広げ再度短縮するように物体側に単調に移動し、第４群Ｇ４は固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００８８】
非球面は、第１群Ｇ１の光路折り曲げプリズムＰの後の負メニスカスレンズの像面側の面、第３群Ｇ３の正メニスカスレンズの物体側の面、第４群Ｇ４の両凸正レンズの像面側の面の３面に用いられている。
【００８９】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、２ωは画角、ＦNOはＦナンバー、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状態、ＴＥは望遠端、ｒ1 、ｒ2 …は各レンズ面の曲率半径、ｄ1 、ｄ2 …は各レンズ面間の間隔、ｎd1、ｎd2…は各レンズのｄ線の屈折率、νd1、νd2…は各レンズのアッベ数である。なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
【００９０】
ｘ＝（ｙ2 ／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）2 ｝1/2 ］
＋A4ｙ4 ＋A6ｙ6 ＋A8ｙ8 ＋ A10ｙ10
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、A4、A6、A8、A10 はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。
【００９１】
【００９２】
【００９３】
【００９４】
【００９５】
【００９６】
【００９７】
【００９８】
以上の実施例１の無限遠物点合焦時及び被写体距離２０ｃｍ合焦時の収差図をそれぞれ図８、図９に示す。これらの収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間状態、（ｃ）は望遠端における球面収差ＳＡ、非点収差ＡＳ、歪曲収差ＤＴ、倍率色収差ＣＣを示す。図中、“ＦＩＹ”は像高を表す。
【００９９】
次に、上記各実施例におけるＹ、条件（１）〜（７）、（ａ）〜（ｆ）の値を示す。
【０１００】
なお、実施例１〜７でのフォーカス群は何れも第３群Ｇ３としている。また、ローパスフィルターＬＦの総厚ｔLPF は何れも１．０００（ｍｍ）で３枚重ねで構成している。もちろん、上述の実施例は、例えばローパスフィルターＬＦを１枚で構成する等、前記した構成の範囲内で種々変更可能である。
【０１０１】
以上の各実施例において、第４群Ｇ４の像側には、図示のように、入射面側に近赤外シャープカットコートを施したローパスフィルターＬＦを有している。この近赤外シャープカットコートは、波長６００ｎｍでの透過率が８０％以上、波長７００ｎｍでの透過率が１０％以下となるように構成されている。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。
【０１０２】
基 板 材質 物理的膜厚（ｎｍ） λ／４
───────────────────────────────
第１層 Ａｌ2 Ｏ3 ５８．９６ ０．５０
第２層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第３層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第４層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第５層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第６層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第７層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第８層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第９層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第10層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第11層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第12層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第13層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第14層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第15層 ＳｉＯ2 １７８．４１ １．３３
第16層 ＴｉＯ2 １０１．０３ １．２１
第17層 ＳｉＯ2 １６７．６７ １．２５
第18層 ＴｉＯ2 ９６．８２ １．１５
第19層 ＳｉＯ2 １４７．５５ １．０５
第20層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第21層 ＳｉＯ2 １６０．９７ １．２０
第22層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第23層 ＳｉＯ2 １５４．２６ １．１５
第24層 ＴｉＯ2 ９５．１３ １．１３
第25層 ＳｉＯ2 １６０．９７ １．２０
第26層 ＴｉＯ2 ９９．３４ １．１８
第27層 ＳｉＯ2 ８７．１９ ０．６５
───────────────────────────────
空 気 。
【０１０３】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図１０に示す通りである。
【０１０４】
また、ローパスフィルターＬＦの射出面側には、図１１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若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。
【０１０５】
具体的には、このフィルター若しくはコーティングにより、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍで透過率が最も高い波長の透過率に対する４２０ｎｍの波長の透過率の比が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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
上記の４００ｎｍの波長の透過率の比が６％を越えると、人間の目では認識され難い単波長城が認識し得る波長に再生されてしまい、逆に、上記の４２０ｎｍの波長の透過率の比が１５％よりも小さいと、人間の認識し得る波長城の再生が低くなり、色のバランスが悪くなる。
【０１０８】
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。
【０１０９】
上記各実施例では、図１１に示すように、波長４００ｎｍにおける透過率を０％、４２０ｎｍにおける透過率を９０％、４４０ｎｍにて透過率のピーク１００％となるコーティングとしている。
【０１１０】
前記した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の透過率９９％をピークとして、４００ｎｍにおける透過率を０％、４２０ｎｍにおける透過率を８０％、６００ｎｍにおける透過率を８２％、７００ｎｍにおける透過率を２％としている。それにより、より忠実な色再現を行っている。
【０１１１】
また、ローパスフィルターＬＦは、像面上投影時の方位角度が水平（＝０°）と±４５°方向にそれぞれ結晶軸を有する３種類のフィルターを光軸方向に重ねて使用しており、それぞれについて、水平にａμｍ、±４５°方向にそれぞれSQRT(1/2) ×ａだけずらすことで、モアレ抑制を行っている。ここで、ＳＱＲＴは前記のようにスクエアルートであり平方根を意味する。
【０１１２】
また、ＣＣＤの撮像面Ｉ上には、図１２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。
【０１１３】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図１２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。
【０１１４】
グリーンの色フイルターＧは波長ＧP に分光強度のピークを有し、
イエローの色フィルターＹe は波長ＹP に分光強度のピークを有し、
シアンの色フィルターＣは波長ＣP に分光強度のピークを有し、
マゼンダの色フィルターＭは波長ＭP1とＭP2にピークを有し、以下の条件を満足する。
【０１１５】
５１０ｎｍ＜ＧP ＜５４０ｎｍ
５ｎｍ＜ＹP −ＧP ＜３５ｎｍ
−１００ｎｍ＜ＣP −ＧP ＜−５ｎｍ
４３０ｎｍ＜ＭP1＜４８０ｎｍ
５８０ｎｍ＜ＭP2＜６４０ｎｍ
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。
【０１１６】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図１３に示す。グリーンの色フィルターＧは５２５ｎｍに分光強度のビークを有している。イエローの色フィルターＹe は５５５ｎｍに分光強度のピークを有している。シアンの色フイルターＣは５１０ｎｍに分光強度のピークを有している。マゼンダの色フィルターＭは４４５ｎｍと６２０ｎｍにピークを有している。また、５３０ｎｍにおける各色フィルターは、それぞれの分光強度のピークに対して、Ｇは９９％、Ｙe は９５％、Ｃは９７％、Ｍは３８％としている。
【０１１７】
このような補色フイルターの場合、図示しないコントローラー（若しくは、デジタルカメラに用いられるコントローラー）で、電気的に次のような信号処理を行い、
輝度信号
Ｙ＝｜Ｇ＋Ｍ＋Ｙe ＋Ｃ｜×１／４
色信号
Ｒ−Ｙ＝｜（Ｍ＋Ｙe ）−（Ｇ＋Ｃ）｜
Ｂ−Ｙ＝｜（Ｍ＋Ｃ）−（Ｇ＋Ｙe ）｜
の信号処理を経てＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の信号に変換される。
【０１１８】
ところで、上記した近赤外シャープカットコートの配置位置は、光路上のどの位置であってもよい。また、ローパスフィルターＬＦの枚数も前記した通り２枚でも１枚でも構わない。
【０１１９】
また、各実施例の明るさ絞りの部分についての詳細を図１４示す。撮像光学系の第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間の光軸上の絞り位置に、０段、−１段、−２段、−３段、−４段の明るさ調節を可能とするターレット１０を配置している。ターレット１０には、０段の調整をする開口形状が直径約４ｍｍの円形で固定の空間からなる開口１Ａ（波長５５０ｎｍに対する透過率は１００％) と、−１段補正するために開口１Ａの開口面積の約半分の開口面積を有する開口形状が固定の透明な平行平板（波長５５０ｎｍに対する透過率は９９％）からなる開口１Ｂと、開口１Ｂと同じ面積の円形開口部を有し、−２段、−３段、−４段に補正するため、各々波長５５０ｎｍに対する透過率が５０％、２５％、１３％のＮＤフィルターが設けられた開口部１Ｃ、１Ｄ、１Ｅとを有している。
【０１２０】
そして、ターレット１０の回転軸１１の周りの回動により何れかの開口を絞り位置に配することで光量調節を行っている。
【０１２１】
また、実効ＦナンバーＦno' がＦno' ＞ａ／０．４μｍとなるときに、開口内に波長５５０ｎｍに対する透過率が８０％未満のＮＤフィルターが配される構成としている。具体的には、実施例１では、望遠端の実効Ｆ値が上記式を満たすのは、絞り開放時（０段）に対して−２段とした実行Ｆ値が９．０となるときであり、そのときに対応する開口は１Ｃとなる。それにより、絞りの回折現象による像の劣化を抑えている。
【０１２２】
また、図１４に示すターレット１０に代えて、図１５（ａ）に示すターレット１０’を用いた例を示す。撮像光学系の第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間の光軸上の明るさ絞り位置に、０段、−１段、−２段、−３段、−４段の明るさ調節を可能とするターレット１０’を配置している。ターレット１０’には、０段の調整をする開口形状が直径約４ｍｍの円形で固定の開口１Ａ' と、−１段補正するために開口１Ａ’の開口面積の約半分の開口面積を有する開口形状が固定の開口１Ｂ' と、さらに開口面積が順に小さくなり、−２段、−３段、−４段に補正するための形状が固定の開口部１Ｃ' 、１Ｄ' 、１Ｅ' とを有している。そして、ターレット１０’の回転軸１１の周りの回動により何れかの開口を絞り位置に配することで光量調節を行っている。
【０１２３】
また、これら複数の開口の中の１Ａ' から１Ｄ' にそれぞれ空間周波数特性の異なる光学的ローパスフィルターを配している。そして、図１５（ｂ）に示すように、開口径が小さくなる程光学フィルターの空間周波数特性を高く設定しており、それにより絞り込むことによる回折現象による像の劣化を抑えている。なお、図１５（ｂ）の各曲線は、ローパスフィルターのみの空間周波数特性を示すものであり、各絞りの回折も含めた特性は何れも等しくなるように設定しているものである。
【０１２４】
さて、以上のような本発明の電子撮像装置は、ズームレンズ等の結像光学系で物体像を形成しその像をＣＣＤや銀塩フィルムといった撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ、情報処理装置の例であるパソコン、電話、特に持ち運びに便利な携帯電話等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
【０１２５】
図１６〜図１８は、本発明による結像光学系をデジタルカメラの撮影光学系４１に組み込んだ構成の概念図を示す。図１６はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１７は同後方斜視図、図１８はデジタルカメラ４０の構成を示す断面図である。デジタルカメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含み、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１、例えば実施例１のズームレンズを通して撮影が行われる。撮影光学系４１によって形成された物体像が、近赤外カットコートを設けた光学的ローパスフィルターＬＦを介してＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
このように構成されたデジタルカメラ４０は、撮影光学系４１が広画角で高変倍比であり、収差が良好で、明るく、フィルター等が配置できるバックフォーカスの大きなズームレンズであるので、高性能・低コスト化が実現できる。
【０１２８】
なお、図１８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。
【０１２９】
次に、本発明の結像光学系が対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコンが図１９〜図２１に示される。図１９はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図２０はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図２１は図１９の状態の側面図である。図１９〜図２１に示されるように、パソコン３００は、外部から繰作者が情報を入力するためのキーボード３０１と、図示を省略した情報処理手段や記録手段と、情報を操作者に表示するモニター３０２と、操作者自身や周辺の像を撮影するための撮影光学系３０３とを有している。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。
【０１３０】
この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、本発明によるズームレンズ（図では略記）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。
【０１３１】
ここで、撮像素子チップ１６２上には光学的ローパスフィルターＬＦ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は図示を省いてある。
【０１３２】
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１９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。
【０１３３】
次に、本発明の結像光学系が撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である電話、特に持ち運びに便利な携帯電話が図２２に示される。図２２（ａ）は携帯電話４００の正面図、図２２（ｂ）は側面図、図２２（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。図２２（ａ）〜（ｃ）に示されるように、携帯電話４００は、操作者の声を情報として入力するマイク部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ズームレンズ（図では略記）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。
【０１３４】
ここで、撮像素子チップ１６２上には光学的ローパスフィルターＬＦ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は図示を省いてある。
【０１３５】
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。
【０１３６】
以上の本発明の電子撮像装置は例えば次のように構成することができる。
【０１３７】
〔１〕 最も像側のレンズは非球面を含みこれを常時固定とし、これより直前のレンズ群がフォーカスのために移動するレンズ群からなる結像光学系、及び、その像側に配置された撮像素子を有することを特徴とする電子撮像装置。
【０１３８】
〔２〕 前記結像光学系は、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群、広角端から望遠端にかけて変倍する際に物体側に単調に移動する正の屈折力のレンズ群を有することを特徴とする上記１記載の電子撮像装置。
【０１３９】
〔３〕 前記結像光学系は、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群、広角端から望遠端にかけて変倍する際に物体側に単調に移動する正の屈折力のレンズ群を２つ有することを特徴とする上記１記載の電子撮像装置。
【０１４０】
〔４〕 最も物体側に、負の屈折力を有する第１レンズ群を有し、4 つ以上のレンズ群より構成され、物体側より４つ目のレンズ群までの相互の間隔は変倍あるいはフォーカスにて変化し、最も像側のレンズ群は固定で１枚の非球面レンズにて構成され、また、変倍時に第２レンズ群と一体で移動する開口絞りを有する結像光学系、及び、その像側に配置された撮像素子を有することを特徴とする電子撮像装置。
【０１４１】
〔５〕 物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と正の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と第４レンズ群よりなり、前記第３レンズ群を物体側に繰り出すことでより近距離の被写体に合焦することが可能なズームレンズよりなる結像光学系であって、前記第４レンズ群が非球面を含む位置固定の１枚のレンズよりなる結像光学系、及び、その像側に配置された撮像素子を有することを特徴とする電子撮像装置。
【０１４２】
〔６〕 前記結像光学系の前記第１レンズ群が変倍時固定であることを特徴とする上記１から５の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１４３】
〔７〕 以下の条件（１）を満足する上記１から６の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１４４】
（１） −１．０＜ｆW ／ｆR ＜０．６
ただし、ｆW は広角端無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離であり、該結像光学系が単焦点であれば無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離であり、ｆR は結像光学系の最も像側のレンズの焦点距離である。
【０１４５】
〔８〕 前記条件（１）に代えて以下の条件（１−１）を満足することを特徴とする上記７記載の電子撮像装置。
【０１４６】
（１−１） −０．８＜ｆW ／ｆR ＜０．３
〔９〕 前記条件（１）に代えて以下の条件（１−２）を満足することを特徴とする上記７記載の電子撮像装置。
【０１４７】
（１−２） −０．６＜ｆW ／ｆR ＜０．１
〔１０〕 前記フォーカスのために移動するレンズ群が以下の条件（２）を満足することを特徴とする上記１又は５記載の電子撮像装置。
【０１４８】
（２） ０．０４＜ｆW ／ｆFO＜０．３
ただし、ｆW は広角端無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離であり、該結像光学系が単焦点であれば無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離であり、ｆFOはフォーカスのために移動するレンズ群の焦点距離である。
【０１４９】
〔１１〕 前記条件（２）に代えて以下の条件（２−１）を満足することを特徴とする上記１０記載の電子撮像装置。
【０１５０】
（２−１） ０．０６＜ｆW ／ｆFO＜０．２５
〔１２〕 前記条件（２）に代えて以下の条件（２−２）を満足することを特徴とする上記１０記載の電子撮像装置。
【０１５１】
（２−２） ０．０８＜ｆW ／ｆFO＜０．２
〔１３〕 前記結像光学系はズームレンズとして構成され、以下の条件（３）を満足することを特徴とする上記１、４又は５記載の電子撮像装置。
【０１５２】
（３） ０．１＜（Ｙ／exＰT ）−（Ｙ／exＰW ）＜０．７
ただし、exＰW 、exＰT はそれぞれ無限遠物点合焦時における広角端及び望遠端での像面から測った射出瞳位置であり、Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【０１５３】
〔１４〕 前記条件（３）に代えて以下の条件（３−１）を満足することを特徴とする上記１３記載の電子撮像装置。
【０１５４】
（３−１） ０．１５＜（Ｙ／exＰT ）−（Ｙ／exＰW ）＜０．６
〔１５〕 前記条件（３）に代えて以下の条件（３−２）を満足することを特徴とする上記１３記載の電子撮像装置。
【０１５５】
（３−２） ０．２０＜（Ｙ／exＰT ）−（Ｙ／exＰW ）＜０．５
〔１６〕 変倍時、前記結像光学系における最も物体側の正のレンズ群は移動し、かつ、以下の条件（４）を満足することを特徴とする上記２、３、４又は５記載の電子撮像装置。
【０１５６】
（４） １．５＜ΔL2／Ｙ＜３．５
ただし、ΔL2は最も物体側の正のレンズ群の広角端から望遠端にかけての移動量で物体側への移動を正とし、Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【０１５７】
〔１７〕 前記条件（４）に代えて以下の条件（４−１）を満足することを特徴とする上記１３記載の電子撮像装置。
【０１５８】
（４−１） １．６＜ΔL2／Ｙ＜３．３
〔１８〕 前記条件（４）に代えて以下の条件（４−２）を満足することを特徴とする上記１３記載の電子撮像装置。
【０１５９】
（４−２） １．７＜ΔL2／Ｙ＜３．０
〔１９〕 物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、第４レンズ群よりなり、前記第３レンズ群を物体側に繰り出すことでより近距離の被写体に合焦することが可能なズームレンズである結像光学系と、その像側に配置された撮像素子を有し、前記結像光学系の無限遠物点合焦時の前記第２レンズ群の広角端から望遠端までの移動量ΔL2、無限遠物点合焦時の前記第３レンズ群の広角端から望遠端までの移動量ΔL3に関して以下の条件（５）又は（６）を満足することを特徴とする電子撮像装置。
【０１６０】
（５） ０．０６＜（ΔL2−ΔL3）／ｆW ＜２．５
（６） ０．０５＜（ΔL2−ΔL3）／Ｙ＜２．１
ただし、物体側への移動量を正とし、ｆW は広角端無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離であり、Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【０１６１】
〔２０〕 前記条件（５）、（６）に代えて以下の条件（５−１）又は（６−１）を満足することを特徴とする上記１９記載の電子撮像装置。
【０１６２】
（５−１） ０．０６＜（ΔL2−ΔL3）／ｆW ＜２．０
（６−１） ０．０５＜（ΔL2−ΔL3）／Ｙ＜１．６
〔２１〕 前記条件（５）、（６）に代えて以下の条件（５−２）又は（６−２）を満足することを特徴とする上記１９記載の電子撮像装置。
【０１６３】
（５−２） ０．０６＜（ΔL2−ΔL3）／ｆW ＜１．５
（６−２） ０．０５＜（ΔL2−ΔL3）／Ｙ＜１．２
〔２２〕 前記第１レンズ群を変倍及びフォーカス時に固定したことを特徴とする上記１９記載の電子撮像装置。
【０１６４】
〔２３〕 前記第１レンズ群中若しくは前記第１レンズ群の直前若しくは直後に光路を折り曲げる光学素子を配したことを特徴とする上記６又は２２記載の電子撮像装置。
【０１６５】
〔２４〕 前記第２レンズ群は、物体側から順に、非球面を含む１枚の正レンズと、正レンズ、負レンズの順で構成された１つの接合レンズとを有することを特徴とする上記５又は１９記載の電子撮像装置。
【０１６６】
〔２５〕 前記第２レンズ群は、負レンズを含む２つのレンズ成分から構成されていることを特徴とする上記５又は１９記載の電子撮像装置。
【０１６７】
〔２６〕 前記第３レンズ群は正レンズ１枚より構成されていることを特徴とする上記５又は１９記載の電子撮像装置。
【０１６８】
〔２７〕 前記第１レンズ群は、物体側から順に、１枚又は２枚の負レンズと１枚の正レンズから構成されていることを特徴とする上記５又は１９記載の電子撮像装置。
【０１６９】
〔２８〕 前記結像光学系の変倍比２．３倍以上を有し、かつ、以下の条件（ａ）、（ｂ) を満足することを特徴とする上記５又は１９記載の電子撮像装置。
【０１７０】
（ａ） ０．９＜−β23T ＜１．８
（ｂ） ２．０＜ｆ2 ／ｆW ＜６．０
ただし、β23T は望遠端における第２レンズ群と第３レンズ群の無限遠物点に対する合成倍率、ｆ2 は第２レンズ群の焦点距離、ｆW は広角端無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離である。
【０１７１】
〔２９〕 前記条件（ａ）、（ｂ）に代えて以下の条件（ａ）’、（ｂ）’を満足することを特徴とする上記２８記載の電子撮像装置。
【０１７２】
（ａ）’ １．０＜−β23T ＜１．７
（ｂ）’ ２．０＜ｆ2 ／ｆW ＜５．０
〔３０〕 前記条件（ａ）、（ｂ）に代えて以下の条件（ａ）”、（ｂ）”を満足することを特徴とする上記２８記載の電子撮像装置。
【０１７３】
（ａ）” １．１＜−β23T ＜１．６
（ｂ）” ２．２＜ｆ2 ／ｆW ＜５．０
〔３１〕 以下の条件（ｃ）、（ｄ）を満足することを特徴とする上記５又は１９記載の電子撮像装置。
【０１７４】
（ｃ) ０．３＜ｔ2 ／Ｙ＜１．５
（ｄ) ０．０５＜ｔ2N／ｔ2 ＜０．３
ただし、ｔ2 は第２レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上での厚み、ｔ2Nは第２レンズ群の負レンズの光軸上での厚み、Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【０１７５】
〔３２〕 前記撮像素子の有効撮像領域の対角長に応じて、前記条件（ｃ）を以下の条件（ｃ) ’としたことを特徴とする上記３１記載の電子撮像装置。
【０１７６】
（ｃ）’ ０．５＜ｔ2 ／Ｙ＜１．５
ただし、Ｙ＜６．２（ｍｍ) のとき、
０．４＜ｔ2 ／Ｙ＜１．３
ただし、６．２≦Ｙ≦9 ．２（ｍｍ) のとき、
０．３＜ｔ2 ／Ｙ＜１．１
ただし、９．２（ｍｍ）＜Ｙのとき。
【０１７７】
〔３３〕 前記条件（ｄ）に代えて以下の（ｄ）’を満足することを特徴とする上記３１記載の電子撮像装置。
【０１７８】
（ｄ）’ ０．０６＜ｔ2N／ｔ2 ＜０．２５
〔３４〕 前記条件（ｄ）に代えて以下の（ｄ）”を満足することを特徴とする上記３１記載の電子撮像装置。
【０１７９】
（ｄ) ” ０．０７＜ｔ2N／ｔ2 ＜０．２
〔３５〕 以下の条件（ｅ）、（ｆ）を満足することを特徴とする上記５又は１９記載の電子撮像装置。
【０１８０】
（ｅ） ０．５＜ａｂｓ（ＲＩmin ）／Ｙ＜３．０
（ｆ） ０．３＜ａｂｓ（ＲIImin ）／Ｙ＜２．０
ただし、ａｂｓ（ＲＩmin ）、ａｂｓ（ＲIImin ）はそれぞれ第１レンズ群、第２レンズ群の各面の中で最小の曲率半径の絶対値、Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【０１８１】
〔３６〕 前記条件（ｅ）、（ｆ）に代えて以下の（ｅ）’、（ｆ）’を満足することを特徴とする上記３５記載の電子撮像装置。
【０１８２】
（ｅ）’ ０．６＜ａｂｓ（ＲＩmin ）／Ｙ＜２．５
（ｆ）’ ０．４＜ａｂｓ（ＲIImin ）／Ｙ＜２．０
〔３７〕 前記条件（ｅ）、（ｆ）に代えて以下の（ｅ）”、（ｆｘ”を満足することを特徴とする上記３５記載の電子撮像装置。
【０１８３】
（ｅ）” ０．７＜ａｂｓ（ＲＩmin ）／Ｙ＜２．０
（ｆ）” ０．４＜ａｂｓ（ＲIImin ）／Ｙ＜１．６
〔３８〕 前記撮像素子よりも物体側に、波長６００ｎｍでの透過率が８０％以上、７００ｎｍでの透過率が１０％以下の近赤外シャープカットコートを用いたフィルターを配したことを特徴とする上記１から３７の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１８４】
〔３９〕 前記撮像素子が補色モザイクフィルターを有することを特徴とする上記３８記載の電子撮像装置。
【０１８５】
〔４０〕 前記撮像素子よりも物体側に総厚ｔLPF （ｍｍ）が以下の条件（７）を満たす光学的ローパスフィルターを配したことを特徴とする上記１から３９の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１８６】
（７） ０．１５＜ｔLPF ／ａ＜０．４５
ただし、ａは撮像素子の水平画素ピッチ（単位μｍ）であり、５μｍ以下である。
【０１８７】
〔４１〕 前記撮像素子よりも物体側に総厚ｔLPF （ｍｍ）が以下の条件（７−１）を満たす光学的ローパスフィルターを配したことを特徴とする上記１から３９の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１８８】
（７−１） ０．１３＜ｔLPF ／ａ＜０．４２
ただし、ａは撮像素子の水平画素ピッチ（単位μｍ）であり、４μｍ以下である。
【０１８９】
〔４２〕 前記撮像素子よりも物体側に光学的ローパスフィルターを配し、前記光学的ローパスフィルターを重ねる枚数と前記撮像素子の水平画素ピッチａ（μｍ）に応じて前記光学的ローパスフィルターの総厚ｔLPF （ｍｍ）が以下の条件（７−２）を満足することを特徴とする上記１から３９の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１９０】
（７−２） ０．３＜ｔLPF ／ａ＜０．４
ただし、３枚重ねかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．２＜ｔLPF ／ａ＜０．２８
ただし、２枚重ねかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．１＜ｔLPF ／ａ＜０．１６
ただし、１枚のみかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．２５＜ｔLPF ／ａ＜０．３７
ただし、３枚重ねかつａ＜４（μｍ）のとき、
０．１６＜ｔLPF ／ａ＜０．２５
ただし、２枚重ねかつａ＜４（μｍ）のとき、
０．０８＜ｔLPF ／ａ＜０．１４
ただし、１枚のみかつａ＜４（μｍ）のとき。
【０１９１】
〔４３〕 開口形状が固定の複数の開口を有し、その中の１つを前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面と前記第３レンズ群の最も物体側のレンズ面の間の何れかの光路内に挿入可能であり、かつ、他の開口と交換可能とすることで像面照度の調節を行うことを特徴とする上記５又は１９記載の電子撮像装置。
【０１９２】
〔４４〕 前記複数の開口の中、一部の開口内に波長５５０ｎｍに対する透過率が８０％未満である媒体を有すると共に、他の一部の開口の波長５５０ｎｍに対する透過率を８０％以上としたことを特徴とする上記４３記載の電子撮像装置。
【０１９３】
〔４５〕 前記結像光学系の焦点距離と入射瞳の直径から求まるＦナンバーをＦNO、前記開口における波長５５０ｎｍにおける透過率をＴとしたときのＦNO／√Ｔを実効ＦNO' とし、前記電子撮像素子の水平画素ピッチをａとするとき、ＦNO' ＞ａ（μｍ）／０．４μｍとなるような実効Ｆナンバーに相当する光量になるように調節する場合は、開口内に５５０ｎｍに対する透過率Ｔが８０％未満の媒体を備えた開口を前記結像光学系の光路に挿入することを特徴とする上記４３記載の電子撮像装置。
【０１９４】
〔４６〕 前記複数の開口の中の複数にそれぞれ空間周波数特性の異なる光学的ローパスフィルターを配したことを特徴とする上記４３記載の電子撮像装置。
【０１９５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明により、沈胴厚が薄く収納性に優れ、かつ、高倍率でリアフォーカスにおいても結像性能の優れたズームレンズを搭載させることにより、ビデオカメラやデジタルカメラの徹底的薄型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子撮像装置に用いられるズームレンズの実施例１の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図である。
【図２】実施例２のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図３】実施例３のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図４】実施例４のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図５】実施例５のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図６】実施例６のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図７】実施例７のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図８】実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図９】実施例１の被写体距離２０ｃｍ合焦時の収差図である。
【図１０】近赤外シャープカットコートの一例の透過率特性を示す図である。
【図１１】ローパスフィルター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図である。
【図１２】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１３】補色モザイクフィルターの波長特性の一例を示す図である。
【図１４】各実施例の明るさ絞りの部分の一例の詳細を示す斜視図である。
【図１５】各実施例の明るさ絞りの部分の別の例の詳細を示す図である。
【図１６】本発明によるズームレンズを組み込んだデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。
【図１７】図１６のデジタルカメラの後方斜視図である。
【図１８】図１６のデジタルカメラの断面図である。
【図１９】本発明による結像光学系が対物光学系として組み込れたパソコンのカバーを開いた前方斜視図である。
【図２０】パソコンの撮影光学系の断面図である。
【図２１】図１９の状態の側面図である。
【図２２】本発明による結像光学系が対物光学系として組み込れた携帯電話の正面図、側面図、その撮影光学系の断面図である。
【符号の説明】
Ｇ１…第１群
Ｇ２…第２群
Ｇ３…第３群
Ｇ４…第４群
ＬＦ…光学的ローパスフィルター
ＣＧ…カバーガラス
Ｉ…像面
Ｅ…観察者眼球
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ…開口
１Ａ’、１Ｂ’、１Ｃ’、１Ｄ’、１Ｅ’…開口
１０…ターレット
１０’…ターレット
１１…回転軸
４０…デジタルカメラ
４１…撮影光学系
４２…撮影用光路
４３…ファインダー光学系
４４…ファインダー用光路
４５…シャッター
４６…フラッシュ
４７…液晶表示モニター
４９…ＣＣＤ
５０…カバー部材
５１…処理手段
５２…記録手段
５３…ファインダー用対物光学系
５５…ポロプリズム
５７…視野枠
５９…接眼光学系
１１２…対物レンズ
１１３…鏡枠
１１４…カバーガラス
１６０…撮像ユニット
１６２…撮像素子チップ
１６６…端子
３００…パソコン
３０１…キーボード
３０２…モニター
３０３…撮影光学系
３０４…撮影光路
３０５…画像
４００…携帯電話
４０１…マイク部
４０２…スピーカ部
４０３…入力ダイアル
４０４…モニター
４０５…撮影光学系
４０６…アンテナ
４０７…撮影光路
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子撮像装置に関し、特に、ビデオカメラやデジタルカメラの奥行き方向の薄型化に適したズームレンズを備えた電子撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩３５ｍｍフィルム（通称ライカ版）カメラに代わる次世代カメラとして、デジタルカメラ（電子カメラ）が注目されてきている。さらに、それは業務用高機能タイプからポータブルな普及タイプまで幅広い範囲でいくつものカテゴリーを有するようになってきている。
【０００３】
本発明においては、特にポータブルな普及タイプのカテゴリーに注目し、高画質を確保しながら奥行きの薄いビデオカメラ、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。
【０００４】
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。最近では、撮影時に光学系をカメラボディ内からせり出し、携帯時に光学系をカメラボディ内に収納する、いわゆる沈胴式鏡筒を採用することが主流になっている。しかしながら、使用するレンズタイプやフィルターによって光学系沈胴時の厚みが大きく異なる。特にズーム比やＦ値等の仕様を高く設定するには、最も物体側のレンズ群が正の屈折力を有するいわゆる正先行型ズームレンズは、各々のレンズエレメントの厚みやデッドスペースが大きく、沈胴してもたいして厚みが薄くならない（特開平１１−２５８５０７号）。負先行型で特に２乃至３群構成のズームレンズはその点有利であるが、群内構成枚数が多かったり、エレメントの厚みが大きかったり、最も物体側のレンズが正レンズの場合は沈胴しても薄くならない（特開平１１−５２２４６号）。
【０００５】
現在知られている中で、電子撮像素子用に適し、かつ、ズーム比、画角、Ｆ値等含めた結像性能が良好で、沈胴厚を最も薄くできる可能性を有するものの例として、特開平１１−１９４２７４号、特開平１１−２８７９５３号、特開２０００−９９９７等のものがある。
【０００６】
第１群を薄くするには、入射瞳位置を浅くするのがよいが、そのためには第２群の倍率を高くすることになる。一方、そのために第２群の負担が大きくなり、それ自身を薄くすることが困難になるばかりでなく収差補正の困難さや製造誤差の効きが増大し好ましくない。薄型化小型化を実現するには、撮像素子を小さくすればよいが、同じ画素数とするためには画素ピッチを小さくする必要があり、感度不足を光学系でカバーしなければならない。回折の影響も然りである。
【０００７】
また、奥行の薄いカメラボディにするために、合焦時のレンズ移動を前群ではなくいわゆるリアフォーカスが駆動系のレイアウト上有効である。すると、リアフォーカスを実施したときの収差変動が少ない光学系を選択する必要が出てくる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術のこのような現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学系収納時の薄型化つまり沈胴効果を上げるために構成枚数を少なくしたり、あるいは、薄型のカメラ本体に組み込めるように光路を折り曲げた光学系を採用しても、収差補正が良好にできるように多くの非球面を導入すると同時に、機構レイアウト上小型で簡素にしやすいリアフォーカス方式を導入する等するが、その際にありがちなフォーカスによる収差の崩れをなくし、あらゆる焦点距離で無限遠から近距離まで良好で安定した高い結像性能を保てる光学系を用いた薄型の電子撮像装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電子撮像装置は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、常時固定された非球面を含む１枚のレンズのみの第４レンズ群とからなり、各レンズ群の間隔は変化し、前記第３レンズ群を物体側に繰り出すことでより近距離の被写体に合焦することが可能であり、変倍時に前記第２レンズ群と一体で移動する開口絞りを有する結像光学系、及び、その像側に配置された撮像素子を有し、以下の条件式（５）’を満たすことを特徴とする。
（５）’ ０．５４３３３≦（Δ L2 −Δ L3 ）／ｆ W ＜２．５
ただし、Δ L2 は無限遠物点合焦時の前記第２レンズ群の広角端から望遠端までの移動量、Δ L3 は無限遠物点合焦時の第２レンズ群の次に物体側に存在する、第３レンズ群の広角端から望遠端までの移動量、ｆ W は広角端無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離である。
【００１０】
以下に、本発明において上記構成をとる理由と作用を説明する。
【００１１】
本発明においては、最も像側のレンズに非球面を含み、これを常時固定とし、これより直前のレンズ群にてフォーカスを行なう結像光学系を採用している。ただし、光路折り曲げを目的とした光学素子以外は最終レンズとその直前のレンズ群の間に配されることはない。結像レンズ系は構成枚数を減らしていったり光路を折り曲げた構成にすると、制約条件が多く収差が悪化しやすいが、最終レンズに非球面を導入することにより軸外収差補正に大きな効果をもたらす。
【００１２】
また、リアフォーカスも最終レンズで実施するとフォーカスレンズ群の移動スペースや機構上きわめて有利である。しかし、最終レンズの非球面がそれより物体側の系にて発生し残存する収差の補正を強く行なう程、このフォーカスレンズ群をフォーカスのために動かしたときの収差の崩れは著しい。そこで、最も像側のレンズは非球面を含みつつ、かつ、固定とし、その直前のレンズ群にフォーカスが可能なように屈折力を施し、このレンズ群にてフォーカスを実施するのがよい。このレンズ群はフォーカスにより移動しても収差の崩れは少なく実用的である。
【００１３】
さらに、条件（５）’の下限値を越えると、変倍比を得ることが困難になり、上限値を越えると、変倍による射出瞳位置の変動量が大きくなりやすく、そのために主光線の射出角の変動量が大きく、広角端から望遠端に至るまでシェーディングを少なく維持することが困難になる。
【００１４】
この最終レンズの直前のレンズ群にパワーがある程度必要であるため、さらに最終レンズに強いパワーが存在すると、変倍による射出瞳位置の変動量が大きくなりやすく、そのために主光線の射出角の変動量が大きく、広角端から望遠端に至るまでシェーディングを少なく維持することが困難になる。そこで、
（１） −１．０＜ｆW ／ｆR ＜０．６
を満たすのがよい。ただし、ｆW 、ｆR はそれぞれ広角端無限遠物点合焦時の全系（単焦点レンズでもよい。）の焦点距離と最も像側のレンズの焦点距離である。
【００１５】
条件（１）の下限値の−１．０を越えると、射出瞳位置が像面に近づきすぎ広角側にてシェーディングが発生しやすくなったり、バックフォーカスが短くなりやすい。上限値の０．６を越えると、変倍による射出瞳位置の変動量が大きくなりやすく、そのために主光線の射出角の変動量が大きく、広角端から望遠端に至るまでシェーディングを少なく維持することが困難になる。また、フォーカスレンズ群のパワーが弱くなりやすい。
【００１６】
なお、次のようにすれば、より好ましい。
【００１７】
（１−１） −０．８＜ｆW ／ｆR ＜０．３
さらに、次のようにすれば、極めて好ましい。
【００１８】
（１−２） −０．６＜ｆW ／ｆR ＜０．１
また、フォーカスレンズ群のパワーに関しては、以下の条件を満たすことが望ましい。
【００１９】
（２） ０．０４＜ｆW ／ｆFO＜０．３
ただし、ｆFOはフォーカスのために移動するレンズ群の焦点距離である。
【００２０】
条件（２）の下限値の０．０４を越えると、射出瞳位置が像面に近づきすぎ、広角側にてシェーディングが発生しやすくなったり、フォーカスのための移動量が大きくなりやすい。上限値の０．３を越えると、変倍による射出瞳位置の変動量が大きくなりやすく、そのために主光線の射出角の変動量が大きく、広角端から望遠端に至るまでシェーディングを少なく維持することが困難になる。
【００２１】
なお、次のようにすれば、より好ましい。
【００２２】
（２−１） ０．０６＜ｆW ／ｆFO＜０．２５
さらに、次のようにすれば、極めて好ましい。
【００２３】
（２−２） ０．０８＜ｆW ／ｆFO＜０．２
あるいは、以下のようにするとよい。
【００２４】
（３） ０．１＜（Ｙ／exＰT ）−（Ｙ／exＰW ）＜０．７
ただし、exＰW 、exＰT はそれぞれ無限遠物点合焦時における広角端及び望遠端での像面から測った射出瞳位置であり、Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【００２５】
このズーム方式の場合、広角側から望遠側にかけて射出瞳位置の変化量が大きくなりがちなため、条件（３）以内に収まるようにする必要がある。その上限の０．７を越えると、広角端か望遠端でシェーディングが発生しやすくなり、下限値の０．１を越えると、変倍ができなくなる。
【００２６】
なお、次のようにすれば、より好ましい。
【００２７】
（３−１） ０．１５＜（Ｙ／exＰT ）−（Ｙ／exＰW ）＜０．６
さらに、次のようにすれば、極めて好ましい。
【００２８】
（３−２） ０．２０＜（Ｙ／exＰT ）−（Ｙ／exＰW ）＜０．５
さて、結像光学系は、物体側から順に、第１レンズ群は負の屈折力を有するが、広角端から望遠端にかけて変倍するには、第１レンズ群よりも像側の正の屈折力のレンズ群を物体側に単調に移動するように構成するのがよい。あるいは、変倍とそれに伴う焦点位置の変動を補正するために、第１レンズ群も含めてそれよりも像側の２つの正の屈折力のレンズ群を移動させ、特に後者の２つの正の屈折力のレンズ群はそれぞれの相対的間隔を変えながら両方共物体側に単調に移動するように構成するのがよい。
【００２９】
ここで、単調に移動するとは、広角端から望遠端への変倍時に、物体側へのみ移動することを意味し、途中で像側へ移動しないという意味である。
【００３０】
なお、最も物体側の正のレンズ群を動かす場合、条件（４）を満たすのがよい。
【００３１】
（４） １．５＜ΔL2／Ｙ＜３．５
ただし、ΔL2は最も物体側の正のレンズ群の広角端から望遠端にかけての移動量で物体側への移動を正とし、Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【００３２】
本発明のようなズームレンズの構成は、各レンズ群の厚みを薄くしやすく、かつ、構成がシンプルな上、変倍時フォーカス時共に結像性能が安定している。また、変倍によるＦ値の変動も少ない。しかし、射出瞳位置の変動が大きいという欠点がある。これは、変倍時における絞りの移動量が大きいためである。条件（４）の上限値の３．５を越えると、広角端か望遠端において撮像面における主光線の角度が大きくなりすぎて好ましくない。下限値の１．５を越えると、変倍時若しくはフォーカス時の非点収差等の収差変動が大きくなりやすく好ましくない。
【００３３】
なお、次のようにすれば、より好ましい。
【００３４】
（４−１） １．６＜ΔL2／Ｙ＜３．３
さらに、次のようにすれば、極めて好ましい。
【００３５】
（４−２） １．７＜ΔL2／Ｙ＜３．０
なお、以下の構成であってもよい。最も物体側に、負の屈折力を有する第１レンズ群を有し、4 つ以上のレンズ群より構成され、物体側より４つ目のレンズ群までの相互の間隔は変倍あるいはフォーカスにて変化し、最も像側のレンズ群は固定で１枚の非球面レンズにて構成され、また、変倍時に第２レンズ群と一体で移動する開口絞りを有する結像光学系であって、上述の条件（１）〜（１−２）の何れかを満たすとよい。又は、条件（４）〜（４−２）の何れかを満たしてもよい。
【００３６】
あるいは、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と正の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と第４レンズ群よりなり、前記第３レンズ群を物体側に繰り出すことでより近距離の被写体に合焦することが可能なズームレンズにおいて、第４レンズ群は非球面を含む位置固定の１枚のレンズよりなり、上述の条件（１）〜（１−２）の何れか、あるいは、条件（１）〜（１−２）と（２）〜（２−２）のそれぞれの何れかを満たすとよい。又は、条件（３）〜（３−２）や条件（４）〜（４−２）の何れかを満たしてもよい。
【００３７】
また、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、非球面を含む１枚のレンズのみの第４レンズ群よりなり、第３レンズ群を物体側に繰り出すことでより近距離の被写体に合焦することが可能なズームレンズにおいて、無限遠物点合焦時の第２レンズ群の広角端から望遠端までの移動量ΔL2、無限遠物点合焦時の第３レンズ群の広角端から望遠端までの移動量ΔL3に関して以下の条件（５）又は（６）を満足するとよい。
【００３８】
（５） ０．０６＜（ΔL2−ΔL3）／ｆW ＜２．５
（６） ０．０５＜（ΔL2−ΔL3）／Ｙ＜２．１
ただし、物体側への移動を正とし、Ｙは結像面近傍に配設される撮像素子の有効画面対角長（ｍｍ）である。
【００３９】
条件（５）あるいは（６）の下限値のそれぞれ０．０６、０．０５を越えると、変倍比を得ることが困難になり、上限値のそれぞれ２．５、２．１を越えると、変倍による射出瞳位置の変動量が大きくなりやすく、そのために主光線の射出角の変動量が大きく、広角端から望遠端に至るまでシェーディングを少なく維持することが困難になる。
【００４０】
なお、次のようにすれば、より好ましい。
【００４１】
（５−１） ０．０６＜（ΔL2−ΔL3）／ｆW ＜２．０
（６−１） ０．０５＜（ΔL2−ΔL3）／Ｙ＜１．６
さらに、次のようにすれば、極めて好ましい。
【００４２】
（５−２） ０．０６＜（ΔL2−ΔL3）／ｆW ＜１．５
（６−２） ０．０５＜（ΔL2−ΔL3）／Ｙ＜１．２
また、本発明のレンズ系は可動群が多くなるため、第１レンズ群を固定してもよい。この方法はレンズ系を収納する場合は意味がなくなるが、光路を折り曲げて撮像装置本体に埋め込む形をとればよい。すなわち、光路を折り曲げることが効果的である。その場合、固定の第１レンズ群中あるいは直前、直後に光路折り曲げを目的とした光学素子を配するのがよい。
【００４３】
レンズ群内の構成については、第２レンズ群は、物体側から順に、非球面を含む１枚の正レンズと、正レンズ、負レンズの順で構成された１つの接合レンズとを含む形ににするか、あるいは、負レンズを含む２つのレンズ成分から構成し、第３レンズ群は正レンズ１枚より構成するとよい。第１レンズ群については、物体側から順に、１枚又は２枚の負レンズと１枚の正レンズ（入射射出面が平面のプリズムは除く。）から構成するとよい。なお、光路を折り曲げて電子撮像装置の奥行きを薄くする場合、第１レンズ群内に折り曲げ用光学素子を配置するとよい。
【００４４】
なお、上記各レンズ群内構成は、各レンズ群が同時にそれぞれの構成を全て満たす必要はない。
【００４５】
ところで、ズーム比２．３倍以上の場合、以下の条件を満足すると、薄型化に寄与する。
【００４６】
（ａ） ０．９＜−β23T ＜１．８
（ｂ） ２．０＜ｆ2 ／ｆW ＜６．０
ただし、β23T は望遠端における第２レンズ群と第３レンズ群の無限遠物点に対する合成倍率、ｆ2 は第２レンズ群の焦点距離、ｆW は広角端無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離である。
【００４７】
条件（ａ) は、第２レンズ群と第３レンズ群の望遠端における無限遠物点時の合成倍率β23T を規定したものである。これはできるだけ絶対値が大きい方が広角端における入射瞳位置を浅くできて、第１レンズ群の径を小さくしやすく、ひいては厚みを小さくできる。下限の０．９を越えると、厚みを満足するのが困難で、上限の１．８を越えると、収差補正（球面収差、コマ、非点収差）が困難となる。
【００４８】
条件（ｂ) は、第２レンズ群の焦点距離ｆ2 を規定したものである。焦点距離が短い方が第２レンズ群自身の薄型化には有利であるが、第２レンズ群の前側主点を物体側に、第１レンズ群の後側主点を像側に位置するようなパワー配置上の無理が出やすく、収差補正上好ましくない。下限の２．０を越えると、球面収差、コマ、非点収差等の補正が困難になる。上限の６．０を越えると、薄型化が困難となる。
【００４９】
なお、次のようにすれば、より好ましい。
【００５０】
（ａ）’ １．０＜−β23T ＜１．７
（ｂ）’ ２．０＜ｆ2 ／ｆW ＜５．０
さらに、次のようにすれば、極めて好ましい。
【００５１】
（ａ）” １．１＜−β23T ＜１．６
（ｂ）” ２．２＜ｆ2 ／ｆW ＜５．０
さらに、第２レンズ群の総厚が以下の条件を満足するのもよい。
【００５２】
（ｃ) ０．３＜ｔ2 ／Ｙ＜１．５
（ｄ) ０．０５＜ｔ2N／ｔ2 ＜０．３
ただし、Ｙは撮像素子の有効撮像領域（略矩形）の対角長、ｔ2Nは第２レンズ群の負レンズの光軸上での厚み、ｔ2 は第２レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上での厚みである。
【００５３】
条件（ｃ）は、第２レンズ群の総厚を規定したものである。上限値の１．５を越えると、薄型化の妨げになりやすく、下限値の０．３を越えると、各レンズ面の曲率半径を緩くせざるを得ず、近軸関係の成立や諸収差補正が困難になる。
【００５４】
なお、この条件範囲は、縁肉、機械的スペース確保上、Ｙの値によって変える必要がある。
【００５５】
（ｃ）’ ０．５＜ｔ2 ／Ｙ＜１．５
ただし、Ｙ＜６．２（ｍｍ) のとき、
０．４＜ｔ2 ／Ｙ＜１．３
ただし、６．２≦Ｙ≦9 ．２（ｍｍ) のとき、
０．３＜ｔ2 ／Ｙ＜１．１
ただし、９．２（ｍｍ）＜Ｙのとき。
【００５６】
条件（ｄ) は、第２レンズ群の負レンズ（接合されている）の光軸上の厚みを規定したものである。この部位はある程度厚くしないと非点収差が補正し切れないが、光学系の各エレメントの厚みを薄くする目的の場合、これが足枷になる。
したがって、非点収差の補正は、その像側のレンズに非球面を導入して補正する。それでも条件（ｄ) の下限値の０．０５を越えると、非点収差は補正し切れなくなる。上限値の０．３を越えると、厚さが許容できない。
【００５７】
なお、次のようにすれば、より好ましい。
【００５８】
（ｄ）’ ０．０６＜ｔ2N／ｔ2 ＜０．２５
さらに、次のようにすれば、極めて好ましい。
【００５９】
（ｄ) ” ０．０７＜ｔ2N／ｔ2 ＜０．２
以上、全体的に言えることであるが、薄くするためには各レンズエレメントの曲率半径を小さくする必要がある。
【００６０】
（ｅ） ０．５＜ａｂｓ（ＲＩmin ）／Ｙ＜３．０
（ｆ） ０．３＜ａｂｓ（ＲIImin ）／Ｙ＜２．０
ただし、ａｂｓ（ＲＩmin ）、ａｂｓ（ＲIImin ）はそれぞれ第１レンズ群、第２レンズ群の各面の中で最小の曲率半径の絶対値である。
【００６１】
これら条件（ｅ）、（ｆ）の下限値のそれぞれ０．５、０．３を越えると、光軸上のデッドスペースが大きくなり好ましくなく、上限値のそれぞれ３．０、２．０を越えると、収差補正や近軸量の確保ができなくなる。
【００６２】
なお、次のようにすれば、より好ましい。
【００６３】
（ｅ）’ ０．６＜ａｂｓ（ＲＩmin ）／Ｙ＜２．５
（ｆ）’ ０．４＜ａｂｓ（ＲIImin ）／Ｙ＜２．０
さらに、次のようにすれば、極めて好ましい。
【００６４】
（ｅ）” ０．７＜ａｂｓ（ＲＩmin ）／Ｙ＜２．０
（ｆ）” ０．４＜ａｂｓ（ＲIImin ）／Ｙ＜１．６
次に、フィルター類を薄くする件について言及する。電子撮像装置には、通常赤外光が撮像面に入射しない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。これを厚みのないコーティングに置き換えることを考える。当然その分薄くなる訳だが、副次的効果がある。
【００６５】
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、７００ｎｍでの透過率が１０％以下の近赤外シャープカットコートを導入すると、吸収タイプよりも相対的に赤側の透過率が高くなり、補色モザイクフィルターを有するＣＣＤ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並みの色再現を得ることができる。一方、補色フィルターの場合、その透過光エネルギーの高さから、原色フィルター付きＣＣＤと比べ実質的感度が高く、かつ、解像的にも有利であるため、小型ＣＣＤを使用したときのメリットが大である。もう一方のフィルターである光学的ローパスフィルターについても、その総厚ｔLPF （ｍｍ）が以下の条件を満たすようにするとよい。
【００６６】
（７） ０．１５＜ｔLPF ／ａ＜０．４５
ただし、ａは撮像素子の水平画素ピッチ（単位μｍ）であり、５μｍ以下である。
【００６７】
沈胴厚を薄くするには、光学的ローパスフィルターを薄くすることも効果的であるが、一般的にはモアレ抑制効果が減少して好ましくない。一方、画素ピッチが小さくなるにつれて結像レンズ系の回折の影響により、ナイキスト限界以上の周波数成分のコントラストは減少し、モアレ抑制効果の現象はある程度許容されるようになる。例えば、像面上投影時の方位角度が水平（＝０°）と±４５°方向にそれぞれ結晶軸を有する３種類のフィルターを光軸方向に重ねて使用する場合、かなりモアレ抑制効果があることが知られている。この場合のフィルターが最も薄くなる仕様としては、水平にａμｍ、±４５°方向にそれぞれSQRT(1/2) ＊ａμｍだけずらせるものが知られている。このときのフィルター厚は、凡そ［１＋２＊SQRT(1/2) ］＊ａ／５．８８（ｍｍ）となる。ここで、ＳＱＲＴはスクエアルートであり平方根を意味する。これは、丁度ナイキスト限界に相当する周波数においてコントラストをゼロにする仕様である。これよりは数％乃至数十％程度薄くすると、ナイキスト限界に相当する周波数のコントラストが少し出てくるが、上記回折の影響で抑えるることが可能になる。
【００６８】
上記以外のフィルター仕様、例えば２枚重ねあるいは１枚で実施する場合も含めて、条件（７）を満足するのがよい。その上限値の０．４５を越えると、光学的ローパスフィルターが厚すぎ薄型化の妨げになる。下限値の０．１５を越えると、モアレ除去が不十分になる。ただし、これを実施する場合のａの条件は５μｍ以下である。
【００６９】
ａが４μｍ以下なら、より回折の影響を受けやすいので
（７−１） ０．１３＜ｔLPF ／ａ＜０．４２
としてもよい。
【００７０】
また、水平画素ピッチと重ねるローパスフィルターの枚数に応じて、以下のようにしてもよい。
【００７１】
（７−２） ０．３＜ｔLPF ／ａ＜０．４
ただし、３枚重ねかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．２＜ｔLPF ／ａ＜０．２８
ただし、２枚重ねかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．１＜ｔLPF ／ａ＜０．１６
ただし、１枚のみかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．２５＜ｔLPF ／ａ＜０．３７
ただし、３枚重ねかつａ＜４（μｍ）のとき、
０．１６＜ｔLPF ／ａ＜０．２５
ただし、２枚重ねかつａ＜４（μｍ）のとき、
０．０８＜ｔLPF ／ａ＜０．１４
ただし、１枚のみかつａ＜４（μｍ）のとき。
【００７２】
画素ピッチの小さな電子撮像素子を使用する場合、絞り込みによる回折効果の影響で画質が劣化する。したがって、開口サイズが固定の複数の開口を有し、その中の１つを第１レンズ群の最も像側のレンズ面と第３レンズ群の最も物体側のレンズ面の間の何れかの光路内に挿入でき、かつ、他の開口と交換可能とすることで像面照度の調節することができる電子撮像装置としておき、その複数の開口の中、一部の開口内に５５０ｎｍに対する透過率がそれぞれ異なり、かつ、８０％未満であるような媒体を有するようにして光量調節を行なうのがよい。あるいは、ａ（μｍ）／Ｆナンバー＜０．４となるようなＦ値に相当する光量になるように調節を実施する場合は、開口内に５５０ｎｍに対する透過率がそれぞれ異なりかつ８０％未満の媒体を有する電子撮像装置とするのがよい。例えば、開放値から上記条件の範囲外ではその媒体なしかあるいは５５０ｎｍに対する透過率が９１％以上のダミー媒質としておき、範囲内のときは回折の影響が出る程に開口絞り径を小さくするのではなく、ＮＤフィルターのようなもので光量調節するのがよい。
【００７３】
また、その複数の開口をそれぞれ径をＦ値に反比例して小さくしたものにして揃えておき、ＮＤフィルターの代わりにそれぞれ周波数特性の異なる光学的ローパスフィルターを開口内に入れておくのでもよい。絞り込むにつれて回折劣化が大きくなるので、開口径が小さくなる程光学的ローパスフィルターの周波数特性を高く設定しておく。
【００７４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子撮像装置の結像光学系に用いられるズームレンズの実施例１〜７について説明する。これらの実施例の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図をそれぞれ図１〜図７に示す。各図中、第１群はＧ１、第２群はＧ２、第３群はＧ３、第４群はＧ４、光路折り曲げプリズムはＰ、近赤外シャープカットコートを施したローパスフィルターはＬＦ、電子撮像素子であるＣＣＤのカバーガラスはＣＧ、ＣＣＤの像面はＩで示してある。なお、実施例２〜７は、参考例であり、本発明の実施例からは除外する。
【００７５】
実施例１のズームレンズは、図１に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第１群Ｇ１、開口絞りと、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズとからなる第２群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる第３群Ｇ３、像面側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３は間の間隔を広げながら共に物体側に単調に移動し、第４群Ｇ４は固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００７６】
非球面は、第１群Ｇ１の負メニスカスレンズの像面側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第４群Ｇ４の正メニスカスレンズの像面側の面の３面に用いられている。
【００７７】
実施例２のズームレンズは、図２に示すように、物体側に凸の２枚の負メニスカスレンズと物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第１群Ｇ１、開口絞りと、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズとからなる第２群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる第３群Ｇ３、像面側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３は間の間隔を広げながら共に物体側に単調に移動し、第４群Ｇ４は固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００７８】
非球面は、第１群Ｇ１の１枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第４群Ｇ４の正メニスカスレンズの像面側の面の３面に用いられている。
【００７９】
実施例３のズームレンズは、図３に示すように、物体側に凸の２枚の負メニスカスレンズと物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第１群Ｇ１、開口絞りと、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズとからなる第２群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第３群Ｇ３、両凸正レンズ１枚からなる第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３は間の間隔を広げながら共に物体側に単調に移動し、第４群Ｇ４は固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００８０】
非球面は、第１群Ｇ１の１枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第４群Ｇ４の両凸正レンズの像面側の面の３面に用いられている。
【００８１】
実施例４のズームレンズは、図４に示すように、物体側に凸の２枚の負メニスカスレンズと物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第１群Ｇ１、開口絞りと、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズとからなる第２群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第３群Ｇ３、両凸正レンズ１枚からなる第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３は間の間隔を広げながら共に物体側に単調に移動し、第４群Ｇ４は固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００８２】
非球面は、第１群Ｇ１の１枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第４群Ｇ４の両凸正レンズの像面側の面の３面に用いられている。
【００８３】
実施例５のズームレンズは、図５に示すように、物体側に凸の２枚の負メニスカスレンズと物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第１群Ｇ１、開口絞りと、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、像面側に凸の正メニスカスレンズとからなる第２群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる第３群Ｇ３、像面側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、第２群Ｇ２は物体側に単調に移動し、第３群Ｇ３、第４群Ｇ４は共に固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００８４】
非球面は、第１群Ｇ１の２枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第４群Ｇ４の正メニスカスレンズの物体側の面の３面に用いられている。
【００８５】
実施例６のズームレンズは、図６に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと光路折り曲げプリズムＰ（図７参照。この例では平行平面板で表してある。）と両凹負レンズと物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第１群Ｇ１、開口絞りと、両凸正レンズと、両凸正レンズと両凹負レンズの接合レンズとからなる第２群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第３群Ｇ３、像面側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１群Ｇ１は固定され、第２群Ｇ２は物体側に単調に移動し、第３群Ｇ３は第２群Ｇ２との間隔を一旦広げ再度短縮するように物体側に単調に移動し、第４群Ｇ４は固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００８６】
非球面は、第１群Ｇ１の負メニスカスレンズの物体側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第４群Ｇ４の正メニスカスレンズの像面側の面の３面に用いられている。
【００８７】
実施例７のズームレンズは、図７に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと光路折り曲げプリズムＰと物体側に凸の負メニスカスレンズと物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第１群Ｇ１、開口絞りと、両凸正レンズと像面側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズとからなる第２群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズと、凸平正レンズと平凹負レンズの接合レンズとからなる第３群Ｇ３、両凸正レンズ１枚からなる第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１群Ｇ１は固定され、第２群Ｇ２は物体側に単調に移動し、第３群Ｇ３は第２群Ｇ２との間隔を一旦広げ再度短縮するように物体側に単調に移動し、第４群Ｇ４は固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００８８】
非球面は、第１群Ｇ１の光路折り曲げプリズムＰの後の負メニスカスレンズの像面側の面、第３群Ｇ３の正メニスカスレンズの物体側の面、第４群Ｇ４の両凸正レンズの像面側の面の３面に用いられている。
【００８９】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、２ωは画角、ＦNOはＦナンバー、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状態、ＴＥは望遠端、ｒ1 、ｒ2 …は各レンズ面の曲率半径、ｄ1 、ｄ2 …は各レンズ面間の間隔、ｎd1、ｎd2…は各レンズのｄ線の屈折率、νd1、νd2…は各レンズのアッベ数である。なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
【００９０】
ｘ＝（ｙ2 ／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）2 ｝1/2 ］
＋A4ｙ4 ＋A6ｙ6 ＋A8ｙ8 ＋ A10ｙ10
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、A4、A6、A8、A10 はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。
【００９１】
以上の実施例１の無限遠物点合焦時及び被写体距離２０ｃｍ合焦時の収差図をそれぞれ図８、図９に示す。これらの収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間状態、（ｃ）は望遠端における球面収差ＳＡ、非点収差ＡＳ、歪曲収差ＤＴ、倍率色収差ＣＣを示す。図中、“ＦＩＹ”は像高を表す。
【００９９】
次に、上記各実施例におけるＹ、条件（１）〜（７）、（ａ）〜（ｆ）の値を示す。
なお、実施例１〜７でのフォーカス群は何れも第３群Ｇ３としている。また、ローパスフィルターＬＦの総厚ｔLPF は何れも１．０００（ｍｍ）で３枚重ねで構成している。もちろん、上述の実施例は、例えばローパスフィルターＬＦを１枚で構成する等、前記した構成の範囲内で種々変更可能である。
【０１０１】
以上の各実施例において、第４群Ｇ４の像側には、図示のように、入射面側に近赤外シャープカットコートを施したローパスフィルターＬＦを有している。この近赤外シャープカットコートは、波長６００ｎｍでの透過率が８０％以上、波長７００ｎｍでの透過率が１０％以下となるように構成されている。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。
【０１０２】
基 板 材質 物理的膜厚（ｎｍ） λ／４
───────────────────────────────
第１層 Ａｌ2 Ｏ3 ５８．９６ ０．５０
第２層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第３層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第４層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第５層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第６層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第７層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第８層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第９層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第10層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第11層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第12層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第13層 ＳｉＯ2 １３４．１４ １．００
第14層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第15層 ＳｉＯ2 １７８．４１ １．３３
第16層 ＴｉＯ2 １０１．０３ １．２１
第17層 ＳｉＯ2 １６７．６７ １．２５
第18層 ＴｉＯ2 ９６．８２ １．１５
第19層 ＳｉＯ2 １４７．５５ １．０５
第20層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第21層 ＳｉＯ2 １６０．９７ １．２０
第22層 ＴｉＯ2 ８４．１９ １．００
第23層 ＳｉＯ2 １５４．２６ １．１５
第24層 ＴｉＯ2 ９５．１３ １．１３
第25層 ＳｉＯ2 １６０．９７ １．２０
第26層 ＴｉＯ2 ９９．３４ １．１８
第27層 ＳｉＯ2 ８７．１９ ０．６５
───────────────────────────────
空 気 。
【０１０３】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図１０に示す通りである。
【０１０４】
また、ローパスフィルターＬＦの射出面側には、図１１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若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。
【０１０５】
具体的には、このフィルター若しくはコーティングにより、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍで透過率が最も高い波長の透過率に対する４２０ｎｍの波長の透過率の比が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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
上記の４００ｎｍの波長の透過率の比が６％を越えると、人間の目では認識され難い単波長城が認識し得る波長に再生されてしまい、逆に、上記の４２０ｎｍの波長の透過率の比が１５％よりも小さいと、人間の認識し得る波長城の再生が低くなり、色のバランスが悪くなる。
【０１０８】
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。
【０１０９】
上記各実施例では、図１１に示すように、波長４００ｎｍにおける透過率を０％、４２０ｎｍにおける透過率を９０％、４４０ｎｍにて透過率のピーク１００％となるコーティングとしている。
【０１１０】
前記した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の透過率９９％をピークとして、４００ｎｍにおける透過率を０％、４２０ｎｍにおける透過率を８０％、６００ｎｍにおける透過率を８２％、７００ｎｍにおける透過率を２％としている。それにより、より忠実な色再現を行っている。
【０１１１】
また、ローパスフィルターＬＦは、像面上投影時の方位角度が水平（＝０°）と±４５°方向にそれぞれ結晶軸を有する３種類のフィルターを光軸方向に重ねて使用しており、それぞれについて、水平にａμｍ、±４５°方向にそれぞれSQRT(1/2) ×ａだけずらすことで、モアレ抑制を行っている。ここで、ＳＱＲＴは前記のようにスクエアルートであり平方根を意味する。
【０１１２】
また、ＣＣＤの撮像面Ｉ上には、図１２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。
【０１１３】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図１２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。
【０１１４】
グリーンの色フイルターＧは波長ＧP に分光強度のピークを有し、
イエローの色フィルターＹe は波長ＹP に分光強度のピークを有し、
シアンの色フィルターＣは波長ＣP に分光強度のピークを有し、
マゼンダの色フィルターＭは波長ＭP1とＭP2にピークを有し、以下の条件を満足する。
【０１１５】
５１０ｎｍ＜ＧP ＜５４０ｎｍ
５ｎｍ＜ＹP −ＧP ＜３５ｎｍ
−１００ｎｍ＜ＣP −ＧP ＜−５ｎｍ
４３０ｎｍ＜ＭP1＜４８０ｎｍ
５８０ｎｍ＜ＭP2＜６４０ｎｍ
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。
【０１１６】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図１３に示す。グリーンの色フィルターＧは５２５ｎｍに分光強度のビークを有している。イエローの色フィルターＹe は５５５ｎｍに分光強度のピークを有している。シアンの色フイルターＣは５１０ｎｍに分光強度のピークを有している。マゼンダの色フィルターＭは４４５ｎｍと６２０ｎｍにピークを有している。また、５３０ｎｍにおける各色フィルターは、それぞれの分光強度のピークに対して、Ｇは９９％、Ｙe は９５％、Ｃは９７％、Ｍは３８％としている。
【０１１７】
このような補色フイルターの場合、図示しないコントローラー（若しくは、デジタルカメラに用いられるコントローラー）で、電気的に次のような信号処理を行い、
輝度信号
Ｙ＝｜Ｇ＋Ｍ＋Ｙe ＋Ｃ｜×１／４
色信号
Ｒ−Ｙ＝｜（Ｍ＋Ｙe ）−（Ｇ＋Ｃ）｜
Ｂ−Ｙ＝｜（Ｍ＋Ｃ）−（Ｇ＋Ｙe ）｜
の信号処理を経てＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の信号に変換される。
【０１１８】
ところで、上記した近赤外シャープカットコートの配置位置は、光路上のどの位置であってもよい。また、ローパスフィルターＬＦの枚数も前記した通り２枚でも１枚でも構わない。
【０１１９】
また、各実施例の明るさ絞りの部分についての詳細を図１４示す。撮像光学系の第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間の光軸上の絞り位置に、０段、−１段、−２段、−３段、−４段の明るさ調節を可能とするターレット１０を配置している。ターレット１０には、０段の調整をする開口形状が直径約４ｍｍの円形で固定の空間からなる開口１Ａ（波長５５０ｎｍに対する透過率は１００％) と、−１段補正するために開口１Ａの開口面積の約半分の開口面積を有する開口形状が固定の透明な平行平板（波長５５０ｎｍに対する透過率は９９％）からなる開口１Ｂと、開口１Ｂと同じ面積の円形開口部を有し、−２段、−３段、−４段に補正するため、各々波長５５０ｎｍに対する透過率が５０％、２５％、１３％のＮＤフィルターが設けられた開口部１Ｃ、１Ｄ、１Ｅとを有している。
【０１２０】
そして、ターレット１０の回転軸１１の周りの回動により何れかの開口を絞り位置に配することで光量調節を行っている。
【０１２１】
また、実効ＦナンバーＦno' がＦno' ＞ａ／０．４μｍとなるときに、開口内に波長５５０ｎｍに対する透過率が８０％未満のＮＤフィルターが配される構成としている。具体的には、実施例１では、望遠端の実効Ｆ値が上記式を満たすのは、絞り開放時（０段）に対して−２段とした実行Ｆ値が９．０となるときであり、そのときに対応する開口は１Ｃとなる。それにより、絞りの回折現象による像の劣化を抑えている。
【０１２２】
また、図１４に示すターレット１０に代えて、図１５（ａ）に示すターレット１０’を用いた例を示す。撮像光学系の第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間の光軸上の明るさ絞り位置に、０段、−１段、−２段、−３段、−４段の明るさ調節を可能とするターレット１０’を配置している。ターレット１０’には、０段の調整をする開口形状が直径約４ｍｍの円形で固定の開口１Ａ' と、−１段補正するために開口１Ａ’の開口面積の約半分の開口面積を有する開口形状が固定の開口１Ｂ' と、さらに開口面積が順に小さくなり、−２段、−３段、−４段に補正するための形状が固定の開口部１Ｃ' 、１Ｄ' 、１Ｅ' とを有している。そして、ターレット１０’の回転軸１１の周りの回動により何れかの開口を絞り位置に配することで光量調節を行っている。
【０１２３】
また、これら複数の開口の中の１Ａ' から１Ｄ' にそれぞれ空間周波数特性の異なる光学的ローパスフィルターを配している。そして、図１５（ｂ）に示すように、開口径が小さくなる程光学フィルターの空間周波数特性を高く設定しており、それにより絞り込むことによる回折現象による像の劣化を抑えている。なお、図１５（ｂ）の各曲線は、ローパスフィルターのみの空間周波数特性を示すものであり、各絞りの回折も含めた特性は何れも等しくなるように設定しているものである。
【０１２４】
さて、以上のような本発明の電子撮像装置は、ズームレンズ等の結像光学系で物体像を形成しその像をＣＣＤや銀塩フィルムといった撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ、情報処理装置の例であるパソコン、電話、特に持ち運びに便利な携帯電話等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
【０１２５】
図１６〜図１８は、本発明による結像光学系をデジタルカメラの撮影光学系４１に組み込んだ構成の概念図を示す。図１６はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１７は同後方斜視図、図１８はデジタルカメラ４０の構成を示す断面図である。デジタルカメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含み、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１、例えば実施例１のズームレンズを通して撮影が行われる。撮影光学系４１によって形成された物体像が、近赤外カットコートを設けた光学的ローパスフィルターＬＦを介してＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
このように構成されたデジタルカメラ４０は、撮影光学系４１が広画角で高変倍比であり、収差が良好で、明るく、フィルター等が配置できるバックフォーカスの大きなズームレンズであるので、高性能・低コスト化が実現できる。
【０１２８】
なお、図１８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。
【０１２９】
次に、本発明の結像光学系が対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコンが図１９〜図２１に示される。図１９はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図２０はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図２１は図１９の状態の側面図である。図１９〜図２１に示されるように、パソコン３００は、外部から繰作者が情報を入力するためのキーボード３０１と、図示を省略した情報処理手段や記録手段と、情報を操作者に表示するモニター３０２と、操作者自身や周辺の像を撮影するための撮影光学系３０３とを有している。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。
【０１３０】
この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、本発明によるズームレンズ（図では略記）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。
【０１３１】
ここで、撮像素子チップ１６２上には光学的ローパスフィルターＬＦ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は図示を省いてある。
【０１３２】
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１９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。
【０１３３】
次に、本発明の結像光学系が撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である電話、特に持ち運びに便利な携帯電話が図２２に示される。図２２（ａ）は携帯電話４００の正面図、図２２（ｂ）は側面図、図２２（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。図２２（ａ）〜（ｃ）に示されるように、携帯電話４００は、操作者の声を情報として入力するマイク部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ズームレンズ（図では略記）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。
【０１３４】
ここで、撮像素子チップ１６２上には光学的ローパスフィルターＬＦ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は図示を省いてある。
【０１３５】
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。
【０１３６】
以上の本発明の電子撮像装置は例えば次のように構成することができる。
【０１３７】
〔１〕 最も像側のレンズは非球面を含みこれを常時固定とし、これより直前のレンズ群がフォーカスのために移動するレンズ群からなる結像光学系、及び、その像側に配置された撮像素子を有することを特徴とする電子撮像装置。
【０１３８】
〔２〕 前記結像光学系は、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群、広角端から望遠端にかけて変倍する際に物体側に単調に移動する正の屈折力のレンズ群を有することを特徴とする上記１記載の電子撮像装置。
【０１３９】
〔３〕 前記結像光学系は、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群、広角端から望遠端にかけて変倍する際に物体側に単調に移動する正の屈折力のレンズ群を２つ有することを特徴とする上記１記載の電子撮像装置。
【０１４０】
〔４〕 最も物体側に、負の屈折力を有する第１レンズ群を有し、4 つ以上のレンズ群より構成され、物体側より４つ目のレンズ群までの相互の間隔は変倍あるいはフォーカスにて変化し、最も像側のレンズ群は固定で１枚の非球面レンズにて構成され、また、変倍時に第２レンズ群と一体で移動する開口絞りを有する結像光学系、及び、その像側に配置された撮像素子を有することを特徴とする電子撮像装置。
【０１４１】
〔５〕 物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と正の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と第４レンズ群よりなり、前記第３レンズ群を物体側に繰り出すことでより近距離の被写体に合焦することが可能なズームレンズよりなる結像光学系であって、前記第４レンズ群が非球面を含む位置固定の１枚のレンズよりなる結像光学系、及び、その像側に配置された撮像素子を有することを特徴とする電子撮像装置。
【０１４２】
〔６〕 前記結像光学系の前記第１レンズ群が変倍時固定であることを特徴とする上記１から５の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１４３】
〔７〕 以下の条件（１）を満足する上記１から６の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１４４】
（１） −１．０＜ｆW ／ｆR ＜０．６
ただし、ｆW は広角端無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離であり、該結像光学系が単焦点であれば無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離であり、ｆR は結像光学系の最も像側のレンズの焦点距離である。
【０１４５】
〔８〕 前記条件（１）に代えて以下の条件（１−１）を満足することを特徴とする上記７記載の電子撮像装置。
【０１４６】
（１−１） −０．８＜ｆW ／ｆR ＜０．３
〔９〕 前記条件（１）に代えて以下の条件（１−２）を満足することを特徴とする上記７記載の電子撮像装置。
【０１４７】
（１−２） −０．６＜ｆW ／ｆR ＜０．１
〔１０〕 前記フォーカスのために移動するレンズ群が以下の条件（２）を満足することを特徴とする上記１又は５記載の電子撮像装置。
【０１４８】
（２） ０．０４＜ｆW ／ｆFO＜０．３
ただし、ｆW は広角端無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離であり、該結像光学系が単焦点であれば無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離であり、ｆFOはフォーカスのために移動するレンズ群の焦点距離である。
【０１４９】
〔１１〕 前記条件（２）に代えて以下の条件（２−１）を満足することを特徴とする上記１０記載の電子撮像装置。
【０１５０】
（２−１） ０．０６＜ｆW ／ｆFO＜０．２５
〔１２〕 前記条件（２）に代えて以下の条件（２−２）を満足することを特徴とする上記１０記載の電子撮像装置。
【０１５１】
（２−２） ０．０８＜ｆW ／ｆFO＜０．２
〔１３〕 前記結像光学系はズームレンズとして構成され、以下の条件（３）を満足することを特徴とする上記１、４又は５記載の電子撮像装置。
【０１５２】
（３） ０．１＜（Ｙ／exＰT ）−（Ｙ／exＰW ）＜０．７
ただし、exＰW 、exＰT はそれぞれ無限遠物点合焦時における広角端及び望遠端での像面から測った射出瞳位置であり、Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【０１５３】
〔１４〕 前記条件（３）に代えて以下の条件（３−１）を満足することを特徴とする上記１３記載の電子撮像装置。
【０１５４】
（３−１） ０．１５＜（Ｙ／exＰT ）−（Ｙ／exＰW ）＜０．６
〔１５〕 前記条件（３）に代えて以下の条件（３−２）を満足することを特徴とする上記１３記載の電子撮像装置。
【０１５５】
（３−２） ０．２０＜（Ｙ／exＰT ）−（Ｙ／exＰW ）＜０．５
〔１６〕 変倍時、前記結像光学系における最も物体側の正のレンズ群は移動し、かつ、以下の条件（４）を満足することを特徴とする上記２、３、４又は５記載の電子撮像装置。
【０１５６】
（４） １．５＜ΔL2／Ｙ＜３．５
ただし、ΔL2は最も物体側の正のレンズ群の広角端から望遠端にかけての移動量で物体側への移動を正とし、Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【０１５７】
〔１７〕 前記条件（４）に代えて以下の条件（４−１）を満足することを特徴とする上記１３記載の電子撮像装置。
【０１５８】
（４−１） １．６＜ΔL2／Ｙ＜３．３
〔１８〕 前記条件（４）に代えて以下の条件（４−２）を満足することを特徴とする上記１３記載の電子撮像装置。
【０１５９】
（４−２） １．７＜ΔL2／Ｙ＜３．０
〔１９〕 物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、第４レンズ群よりなり、前記第３レンズ群を物体側に繰り出すことでより近距離の被写体に合焦することが可能なズームレンズである結像光学系と、その像側に配置された撮像素子を有し、前記結像光学系の無限遠物点合焦時の前記第２レンズ群の広角端から望遠端までの移動量ΔL2、無限遠物点合焦時の前記第３レンズ群の広角端から望遠端までの移動量ΔL3に関して以下の条件（５）又は（６）を満足することを特徴とする電子撮像装置。
【０１６０】
（５） ０．０６＜（ΔL2−ΔL3）／ｆW ＜２．５
（６） ０．０５＜（ΔL2−ΔL3）／Ｙ＜２．１
ただし、物体側への移動量を正とし、ｆW は広角端無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離であり、Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【０１６１】
〔２０〕 前記条件（５）、（６）に代えて以下の条件（５−１）又は（６−１）を満足することを特徴とする上記１９記載の電子撮像装置。
【０１６２】
（５−１） ０．０６＜（ΔL2−ΔL3）／ｆW ＜２．０
（６−１） ０．０５＜（ΔL2−ΔL3）／Ｙ＜１．６
〔２１〕 前記条件（５）、（６）に代えて以下の条件（５−２）又は（６−２）を満足することを特徴とする上記１９記載の電子撮像装置。
【０１６３】
（５−２） ０．０６＜（ΔL2−ΔL3）／ｆW ＜１．５
（６−２） ０．０５＜（ΔL2−ΔL3）／Ｙ＜１．２
〔２２〕 前記第１レンズ群を変倍及びフォーカス時に固定したことを特徴とする上記１９記載の電子撮像装置。
【０１６４】
〔２３〕 前記第１レンズ群中若しくは前記第１レンズ群の直前若しくは直後に光路を折り曲げる光学素子を配したことを特徴とする上記６又は２２記載の電子撮像装置。
【０１６５】
〔２４〕 前記第２レンズ群は、物体側から順に、非球面を含む１枚の正レンズと、正レンズ、負レンズの順で構成された１つの接合レンズとを有することを特徴とする上記５又は１９記載の電子撮像装置。
【０１６６】
〔２５〕 前記第２レンズ群は、負レンズを含む２つのレンズ成分から構成されていることを特徴とする上記５又は１９記載の電子撮像装置。
【０１６７】
〔２６〕 前記第３レンズ群は正レンズ１枚より構成されていることを特徴とする上記５又は１９記載の電子撮像装置。
【０１６８】
〔２７〕 前記第１レンズ群は、物体側から順に、１枚又は２枚の負レンズと１枚の正レンズから構成されていることを特徴とする上記５又は１９記載の電子撮像装置。
【０１６９】
〔２８〕 前記結像光学系の変倍比２．３倍以上を有し、かつ、以下の条件（ａ）、（ｂ) を満足することを特徴とする上記５又は１９記載の電子撮像装置。
【０１７０】
（ａ） ０．９＜−β23T ＜１．８
（ｂ） ２．０＜ｆ2 ／ｆW ＜６．０
ただし、β23T は望遠端における第２レンズ群と第３レンズ群の無限遠物点に対する合成倍率、ｆ2 は第２レンズ群の焦点距離、ｆW は広角端無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離である。
【０１７１】
〔２９〕 前記条件（ａ）、（ｂ）に代えて以下の条件（ａ）’、（ｂ）’を満足することを特徴とする上記２８記載の電子撮像装置。
【０１７２】
（ａ）’ １．０＜−β23T ＜１．７
（ｂ）’ ２．０＜ｆ2 ／ｆW ＜５．０
〔３０〕 前記条件（ａ）、（ｂ）に代えて以下の条件（ａ）”、（ｂ）”を満足することを特徴とする上記２８記載の電子撮像装置。
【０１７３】
（ａ）” １．１＜−β23T ＜１．６
（ｂ）” ２．２＜ｆ2 ／ｆW ＜５．０
〔３１〕 以下の条件（ｃ）、（ｄ）を満足することを特徴とする上記５又は１９記載の電子撮像装置。
【０１７４】
（ｃ) ０．３＜ｔ2 ／Ｙ＜１．５
（ｄ) ０．０５＜ｔ2N／ｔ2 ＜０．３
ただし、ｔ2 は第２レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上での厚み、ｔ2Nは第２レンズ群の負レンズの光軸上での厚み、Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【０１７５】
〔３２〕 前記撮像素子の有効撮像領域の対角長に応じて、前記条件（ｃ）を以下の条件（ｃ) ’としたことを特徴とする上記３１記載の電子撮像装置。
【０１７６】
（ｃ）’ ０．５＜ｔ2 ／Ｙ＜１．５
ただし、Ｙ＜６．２（ｍｍ) のとき、
０．４＜ｔ2 ／Ｙ＜１．３
ただし、６．２≦Ｙ≦9 ．２（ｍｍ) のとき、
０．３＜ｔ2 ／Ｙ＜１．１
ただし、９．２（ｍｍ）＜Ｙのとき。
【０１７７】
〔３３〕 前記条件（ｄ）に代えて以下の（ｄ）’を満足することを特徴とする上記３１記載の電子撮像装置。
【０１７８】
（ｄ）’ ０．０６＜ｔ2N／ｔ2 ＜０．２５
〔３４〕 前記条件（ｄ）に代えて以下の（ｄ）”を満足することを特徴とする上記３１記載の電子撮像装置。
【０１７９】
（ｄ) ” ０．０７＜ｔ2N／ｔ2 ＜０．２
〔３５〕 以下の条件（ｅ）、（ｆ）を満足することを特徴とする上記５又は１９記載の電子撮像装置。
【０１８０】
（ｅ） ０．５＜ａｂｓ（ＲＩmin ）／Ｙ＜３．０
（ｆ） ０．３＜ａｂｓ（ＲIImin ）／Ｙ＜２．０
ただし、ａｂｓ（ＲＩmin ）、ａｂｓ（ＲIImin ）はそれぞれ第１レンズ群、第２レンズ群の各面の中で最小の曲率半径の絶対値、Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【０１８１】
〔３６〕 前記条件（ｅ）、（ｆ）に代えて以下の（ｅ）’、（ｆ）’を満足することを特徴とする上記３５記載の電子撮像装置。
【０１８２】
（ｅ）’ ０．６＜ａｂｓ（ＲＩmin ）／Ｙ＜２．５
（ｆ）’ ０．４＜ａｂｓ（ＲIImin ）／Ｙ＜２．０
〔３７〕 前記条件（ｅ）、（ｆ）に代えて以下の（ｅ）”、（ｆｘ”を満足することを特徴とする上記３５記載の電子撮像装置。
【０１８３】
（ｅ）” ０．７＜ａｂｓ（ＲＩmin ）／Ｙ＜２．０
（ｆ）” ０．４＜ａｂｓ（ＲIImin ）／Ｙ＜１．６
〔３８〕 前記撮像素子よりも物体側に、波長６００ｎｍでの透過率が８０％以上、７００ｎｍでの透過率が１０％以下の近赤外シャープカットコートを用いたフィルターを配したことを特徴とする上記１から３７の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１８４】
〔３９〕 前記撮像素子が補色モザイクフィルターを有することを特徴とする上記３８記載の電子撮像装置。
【０１８５】
〔４０〕 前記撮像素子よりも物体側に総厚ｔLPF （ｍｍ）が以下の条件（７）を満たす光学的ローパスフィルターを配したことを特徴とする上記１から３９の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１８６】
（７） ０．１５＜ｔLPF ／ａ＜０．４５
ただし、ａは撮像素子の水平画素ピッチ（単位μｍ）であり、５μｍ以下である。
【０１８７】
〔４１〕 前記撮像素子よりも物体側に総厚ｔLPF （ｍｍ）が以下の条件（７−１）を満たす光学的ローパスフィルターを配したことを特徴とする上記１から３９の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１８８】
（７−１） ０．１３＜ｔLPF ／ａ＜０．４２
ただし、ａは撮像素子の水平画素ピッチ（単位μｍ）であり、４μｍ以下である。
【０１８９】
〔４２〕 前記撮像素子よりも物体側に光学的ローパスフィルターを配し、前記光学的ローパスフィルターを重ねる枚数と前記撮像素子の水平画素ピッチａ（μｍ）に応じて前記光学的ローパスフィルターの総厚ｔLPF （ｍｍ）が以下の条件（７−２）を満足することを特徴とする上記１から３９の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１９０】
（７−２） ０．３＜ｔLPF ／ａ＜０．４
ただし、３枚重ねかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．２＜ｔLPF ／ａ＜０．２８
ただし、２枚重ねかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．１＜ｔLPF ／ａ＜０．１６
ただし、１枚のみかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．２５＜ｔLPF ／ａ＜０．３７
ただし、３枚重ねかつａ＜４（μｍ）のとき、
０．１６＜ｔLPF ／ａ＜０．２５
ただし、２枚重ねかつａ＜４（μｍ）のとき、
０．０８＜ｔLPF ／ａ＜０．１４
ただし、１枚のみかつａ＜４（μｍ）のとき。
【０１９１】
〔４３〕 開口形状が固定の複数の開口を有し、その中の１つを前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面と前記第３レンズ群の最も物体側のレンズ面の間の何れかの光路内に挿入可能であり、かつ、他の開口と交換可能とすることで像面照度の調節を行うことを特徴とする上記５又は１９記載の電子撮像装置。
【０１９２】
〔４４〕 前記複数の開口の中、一部の開口内に波長５５０ｎｍに対する透過率が８０％未満である媒体を有すると共に、他の一部の開口の波長５５０ｎｍに対する透過率を８０％以上としたことを特徴とする上記４３記載の電子撮像装置。
【０１９３】
〔４５〕 前記結像光学系の焦点距離と入射瞳の直径から求まるＦナンバーをＦNO、前記開口における波長５５０ｎｍにおける透過率をＴとしたときのＦNO／√Ｔを実効ＦNO' とし、前記電子撮像素子の水平画素ピッチをａとするとき、ＦNO' ＞ａ（μｍ）／０．４μｍとなるような実効Ｆナンバーに相当する光量になるように調節する場合は、開口内に５５０ｎｍに対する透過率Ｔが８０％未満の媒体を備えた開口を前記結像光学系の光路に挿入することを特徴とする上記４３記載の電子撮像装置。
【０１９４】
〔４６〕 前記複数の開口の中の複数にそれぞれ空間周波数特性の異なる光学的ローパスフィルターを配したことを特徴とする上記４３記載の電子撮像装置。
【０１９５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明により、沈胴厚が薄く収納性に優れ、かつ、高倍率でリアフォーカスにおいても結像性能の優れたズームレンズを搭載させることにより、ビデオカメラやデジタルカメラの徹底的薄型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子撮像装置に用いられるズームレンズの実施例１の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図である。
【図２】実施例２のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図３】実施例３のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図４】実施例４のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図５】実施例５のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図６】実施例６のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図７】実施例７のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図８】実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図９】実施例１の被写体距離２０ｃｍ合焦時の収差図である。
【図１０】近赤外シャープカットコートの一例の透過率特性を示す図である。
【図１１】ローパスフィルター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図である。
【図１２】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１３】補色モザイクフィルターの波長特性の一例を示す図である。
【図１４】各実施例の明るさ絞りの部分の一例の詳細を示す斜視図である。
【図１５】各実施例の明るさ絞りの部分の別の例の詳細を示す図である。
【図１６】本発明によるズームレンズを組み込んだデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。
【図１７】図１６のデジタルカメラの後方斜視図である。
【図１８】図１６のデジタルカメラの断面図である。
【図１９】本発明による結像光学系が対物光学系として組み込れたパソコンのカバーを開いた前方斜視図である。
【図２０】パソコンの撮影光学系の断面図である。
【図２１】図１９の状態の側面図である。
【図２２】本発明による結像光学系が対物光学系として組み込れた携帯電話の正面図、側面図、その撮影光学系の断面図である。
【符号の説明】
Ｇ１…第１群
Ｇ２…第２群
Ｇ３…第３群
Ｇ４…第４群
ＬＦ…光学的ローパスフィルター
ＣＧ…カバーガラス
Ｉ…像面
Ｅ…観察者眼球
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ…開口
１Ａ’、１Ｂ’、１Ｃ’、１Ｄ’、１Ｅ’…開口
１０…ターレット
１０’…ターレット
１１…回転軸
４０…デジタルカメラ
４１…撮影光学系
４２…撮影用光路
４３…ファインダー光学系
４４…ファインダー用光路
４５…シャッター
４６…フラッシュ
４７…液晶表示モニター
４９…ＣＣＤ
５０…カバー部材
５１…処理手段
５２…記録手段
５３…ファインダー用対物光学系
５５…ポロプリズム
５７…視野枠
５９…接眼光学系
１１２…対物レンズ
１１３…鏡枠
１１４…カバーガラス
１６０…撮像ユニット
１６２…撮像素子チップ
１６６…端子
３００…パソコン
３０１…キーボード
３０２…モニター
３０３…撮影光学系
３０４…撮影光路
３０５…画像
４００…携帯電話
４０１…マイク部
４０２…スピーカ部
４０３…入力ダイアル
４０４…モニター
４０５…撮影光学系
４０６…アンテナ
４０７…撮影光路
Claims (40)
- 物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、常時固定された非球面を含む１枚のレンズのみの第４レンズ群とからなり、
前記第３レンズ群を物体側に繰り出すことでより近距離の被写体に合焦することが可能であり、
変倍時に前記第２レンズ群と一体で移動する開口絞りを有する結像光学系、及び、その像側に配置された撮像素子を有し、以下の条件式（５）’を満たすことを特徴とする電子撮像装置。
（５）’ ０．５４３３３≦（ΔL2−ΔL3）／ｆW ＜２．５
ただし、ΔL2は無限遠物点合焦時の前記第２レンズ群の広角端から望遠端までの移動量、
ΔL3は無限遠物点合焦時の第２レンズ群の次に物体側に存在する、第３レンズ群の広角端から望遠端までの移動量、
ｆWは広角端無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離
である。 - 変倍時、前記結像光学系における最も物体側の正のレンズ群は移動し、かつ、以下の条件（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載の電子撮像装置。
（４） １．５＜ΔL2／Ｙ＜３．５
ただし、ΔL2は最も物体側の正のレンズ群の広角端から望遠端にかけての移動量で物体側への移動を正とし、
Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長
である。 - 前記結像光学系と、前記結像光学系の像側に配置された撮像素子との間にそれぞれ結晶軸を有する３種類のフィルターを光軸方向に重ねた光学的ローパスフィルターを配置したことを特徴とする請求項１または２記載の電子撮像装置。
- 以下の条件（１）を満足する請求項１から３の何れか１項記載の電子撮像装置。
（１） −１．０＜ｆW／ｆR＜０．６
ただし、ｆWは広角端無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離であり、該結像光学系が単焦点であれば無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離であり、
ｆRは結像光学系の最も像側のレンズの焦点距離
である。 - 前記条件（１）に代えて以下の条件（１−１）を満足することを特徴とする請求項４記載の電子撮像装置。
（１−１） −０．８＜ｆW／ｆR＜０．３ - 前記条件（１）に代えて以下の条件（１−２）を満足することを特徴とする請求項４記載の電子撮像装置。
（１−２） −０．６＜ｆW／ｆR＜０．１ - 前記フォーカスのために移動するレンズ群が以下の条件（２）を満足することを特徴とする請求項１記載の電子撮像装置。
（２） ０．０４＜ｆW／ｆFO＜０．３
ただし、ｆWは広角端無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離であり、該結像光学系が単焦点であれば無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離であり、
ｆFOはフォーカスのために移動するレンズ群の焦点距離
である。 - 前記条件（２）に代えて以下の条件（２−１）を満足することを特徴とする請求項７記載の電子撮像装置。
（２−１） ０．０６＜ｆW／ｆFO＜０．２５ - 前記条件（２）に代えて以下の条件（２−２）を満足することを特徴とする請求項７記載の電子撮像装置。
（２−２） ０．０８＜ｆW／ｆFO＜０．２ - 前記結像光学系はズームレンズとして構成され、以下の条件（３）を満足することを特徴とする請求項１記載の電子撮像装置。
（３） ０．１＜（Ｙ／exＰT）−（Ｙ／exＰW）＜０．７
ただし、exＰW、exＰTはそれぞれ無限遠物点合焦時における広角端及び望遠端での像面から測った射出瞳位置であり、
Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長
である。 - 前記条件（３）に代えて以下の条件（３−１）を満足することを特徴とする請求項１０記載の電子撮像装置。
（３−１） ０．１５＜（Ｙ／exＰT）−（Ｙ／exＰW）＜０．６ - 前記条件（３）に代えて以下の条件（３−２）を満足することを特徴とする請求項１０記載の電子撮像装置。
（３−２） ０．２０＜（Ｙ／exＰT）−（Ｙ／exＰW）＜０．５ - 前記条件（４）に代えて以下の条件（４−１）を満足することを特徴とする請求項２記載の電子撮像装置。
（４−１） １．６＜ΔL2／Ｙ＜３．３ - 前記条件（４）に代えて以下の条件（４−２）を満足することを特徴とする請求項２記載の電子撮像装置。
（４−２） １．７＜ΔL2／Ｙ＜３．０ - 以下の条件（６）を満足することを特徴とする請求項１に記載の電子撮像装置。
（６） ０．０５＜（ΔL2−ΔL3）／Ｙ＜２．１ - 前記条件（５）’、（６）に代えて以下の条件（５−１）’又は（６−１）を満足することを特徴とする請求項１５記載の電子撮像装置。
（５−１）’ ０．５４３３３≦（ΔL2−ΔL3）／ｆW＜２．０
（６−１） ０．０５＜（ΔL2−ΔL3）／Ｙ＜１．６ - 前記条件（５）’、（６）に代えて以下の条件（５−２）’又は（６−２）を満足することを特徴とする請求項１５記載の電子撮像装置。
（５−２）’ ０．５４３３３≦（ΔL2−ΔL3）／ｆW＜１．５
（６−２） ０．０５＜（ΔL2−ΔL3）／Ｙ＜１．２ - 前記第１レンズ群中若しくは前記第１レンズ群の直前若しくは直後に光路を折り曲げる光学素子を配したことを特徴とする請求項１又は１５記載の電子撮像装置。
- 前記第２レンズ群は、物体側から順に、非球面を含む１枚の正レンズと、正レンズ、負レンズの順で構成された１つの接合レンズとを有することを特徴とする請求項１又は１５記載の電子撮像装置。
- 前記第３レンズ群は正レンズ１枚より構成されていることを特徴とする請求項１又は１５記載の電子撮像装置。
- 前記第１レンズ群は、物体側から順に、１枚又は２枚の負レンズと１枚の正レンズから構成されていることを特徴とする請求項１又は１５記載の電子撮像装置。
- 前記結像光学系の変倍比２．３倍以上を有し、かつ、以下の条件（ａ）、（ｂ) を満足することを特徴とする請求項１又は１５記載の電子撮像装置。
（ａ） ０．９＜−β23T＜１．８
（ｂ） ２．０＜ｆ2／ｆW＜６．０
ただし、β23Tは望遠端における第２レンズ群と第３レンズ群の無限遠物点に対する合成倍率、
ｆ2は第２レンズ群の焦点距離、
ｆWは広角端無限遠物点合焦時の結像光学系全系の焦点距離
である。 - 前記条件（ａ）、（ｂ）に代えて以下の条件（ａ）’、（ｂ）’を満足することを特徴とする請求項２２記載の電子撮像装置。
（ａ）’ １．０＜−β23T＜１．７
（ｂ）’ ２．０＜ｆ2／ｆW＜５．０ - 前記条件（ａ）、（ｂ）に代えて以下の条件（ａ）”、（ｂ）”を満足することを特徴とする請求項２２記載の電子撮像装置。
（ａ）” １．１＜−β23T＜１．６
（ｂ）” ２．２＜ｆ2／ｆW＜５．０ - 以下の条件（ｃ）、（ｄ）を満足することを特徴とする請求項１又は１５記載の電子撮像装置。
（ｃ) ０．３＜ｔ2／Ｙ＜１．５
（ｄ) ０．０５＜ｔ2N／ｔ2＜０．３
ただし、ｔ2は第２レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上での厚み、
ｔ2Nは第２レンズ群の負レンズの光軸上での厚み、
Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長
である。 - 前記撮像素子の有効撮像領域の対角長に応じて、前記条件（ｃ）を以下の条件（ｃ)’としたことを特徴とする請求項２５記載の電子撮像装置。
（ｃ）’ ０．５＜ｔ2／Ｙ＜１．５
ただし、Ｙ＜６．２（ｍｍ)のとき、
０．４＜ｔ2／Ｙ＜１．３
ただし、６．２≦Ｙ≦9．２（ｍｍ)のとき、
０．３＜ｔ2／Ｙ＜１．１
ただし、９．２（ｍｍ）＜Ｙのとき。 - 前記条件（ｄ）に代えて以下の（ｄ）’を満足することを特徴とする請求項２６記載の電子撮像装置。
（ｄ）’ ０．０６＜ｔ2N／ｔ2＜０．２５ - 前記条件（ｄ）に代えて以下の（ｄ）”を満足することを特徴とする請求項２６記載の電子撮像装置。
（ｄ)” ０．０７＜ｔ2N／ｔ2＜０．２ - 以下の条件（ｅ）、（ｆ）を満足することを特徴とする請求項１又は１５記載の電子撮像装置。
（ｅ） ０．５＜ａｂｓ（ＲＩmin）／Ｙ＜３．０
（ｆ） ０．３＜ａｂｓ（ＲIImin）／Ｙ＜２．０
ただし、ａｂｓ（ＲＩmin）、ａｂｓ（ＲIImin）はそれぞれ第１レンズ群、
第２レンズ群の各面の中で最小の曲率半径の絶対値、
Ｙは撮像素子の有効撮像領域の対角長
である。 - 前記条件（ｅ）、（ｆ）に代えて以下の（ｅ）’、（ｆ）’を満足することを特徴とする請求項２９記載の電子撮像装置。
（ｅ）’ ０．６＜ａｂｓ（ＲＩmin）／Ｙ＜２．５
（ｆ）’ ０．４＜ａｂｓ（ＲIImin）／Ｙ＜２．０ - 前記条件（ｅ）、（ｆ）に代えて以下の（ｅ）”、（ｆｘ）”を満足することを特徴とする請求項２９記載の電子撮像装置。
（ｅ）” ０．７＜ａｂｓ（ＲＩmin）／Ｙ＜２．０
（ｆ）” ０．４＜ａｂｓ（ＲIImin）／Ｙ＜１．６ - 前記撮像素子よりも物体側に、波長６００ｎｍでの透過率が８０％以上、７００ｎｍでの透過率が１０％以下の近赤外シャープカットコートを用いたフィルターを配したことを特徴とする請求項１から３１の何れか１項記載の電子撮像装置。
- 前記撮像素子が補色モザイクフィルターを有することを特徴とする請求項３２記載の電子撮像装置。
- 前記撮像素子よりも物体側に総厚ｔLPF（ｍｍ）が以下の条件（７）を満たす光学的ローパスフィルターを配したことを特徴とする請求項１から３３の何れか１項記載の電子撮像装置。
（７） ０．１５＜ｔLPF／ａ＜０．４５
ただし、ａは撮像素子の水平画素ピッチ（単位μｍ）であり、５μｍ以下である。 - 前記撮像素子よりも物体側に総厚ｔLPF（ｍｍ） が以下の条件（７−１）を満たす光学的ローパスフィルターを配したことを特徴とする請求項１から３３の何れか１項記載の電子撮像装置。
（７−１） ０．１３＜ｔLPF／ａ＜０．４２
ただし、ａは撮像素子の水平画素ピッチ（単位μｍ）であり、４μｍ以下である。 - 前記撮像素子よりも物体側に光学的ローパスフィルターを配し、前記光学的ローパスフィルターを重ねる枚数と前記撮像素子の水平画素ピッチａ（μｍ）に応じて前記光学的ローパスフィルターの総厚ｔLPF（ｍｍ）が以下の条件（７−２）を満足することを特徴とする請求項１から３３の何れか１項記載の電子撮像装置。
（７−２） ０．３＜ｔLPF／ａ＜０．４
ただし、３枚重ねかつ４≦ａ＜５（μｍ）とき、
０．２＜ｔLPF／ａ＜０．２８
ただし、２枚重ねかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．１＜ｔLPF／ａ＜０．１６
ただし、１枚のみかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．２５＜ｔLPF／ａ＜０．３７
ただし、３枚重ねかつａ＜４（μｍ）のとき、
０．１６＜ｔLPF／ａ＜０．２５
ただし、２枚重ねかつａ＜４（μｍ）のとき、
０．０８＜ｔLPF／ａ＜０．１４
ただし、１枚のみかつａ＜４（μｍ）のとき。 - 開口形状が固定の複数の開口を有し、その中の１つを前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面と前記第３レンズ群の最も物体側のレンズ面の間の何れかの光路内に挿入可能であり、かつ、他の開口と交換可能とすることで像面照度の調節を行うことを特徴とする請求項１又は１５記載の電子撮像装置。
- 前記複数の開口の中、一部の開口内に波長５５０ｎｍに対する透過率が８０％未満である媒体を有すると共に、他の一部の開口の波長５５０ｎｍに対する透過率を８０％以上としたことを特徴とする請求項３７記載の電子撮像装置。
- 前記結像光学系の焦点距離と入射瞳の直径から求まるＦナンバーをＦNO、前記開口における波長５５０ｎｍにおける透過率をＴとしたときのＦNO／√Ｔを実効ＦNO'とし、前記電子撮像素子の水平画素ピッチをａとするとき、ＦNO'＞ａ（μｍ）／０．４μｍとなるような実効Ｆナンバーに相当する光量になるように調節する場合は、開口内に５５０ｎｍに対する透過率Ｔが８０％未満の媒体を備えた開口を前記結像光学系の光路に挿入することを特徴とする請求項３７記載の電子撮像装置。
- 前記複数の開口の中の複数にそれぞれ空間周波数特性の異なる光学的ローパスフィルターを配したことを特徴とする請求項３７記載の電子撮像装置。
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