JP2009122682A - ズームレンズ及びそれを用いた電子撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光路を折り曲げる構成がとりやすく、高ズーム比、広画角、小さいＦ値、少ない収差等、高い光学仕様性能を有するズームレンズ。
【解決手段】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を含んでおり変倍時に固定であるレンズ群Ａ（Ｇ１）と、広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動するレンズ群Ｂ（Ｇ２）と、変倍時に位置が不動の開口絞りＳと、レンズ群Ｃ（Ｇ３）とレンズ群Ｄ（Ｇ４）からなり、レンズ群Ａは負の屈折力、レンズ群Ｂは正の屈折力、レンズ群Ｃは負の屈折力、レンズ群Ｄは正の屈折力を有し、レンズ群Ａは、物体側に凸面を有する負メニスカスレンズを有する副群Ａ１、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｐ、少なくとも正レンズを含む副群Ａ２からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズ及びそれを用いた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に関するものである。

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。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、特許文献１、特許文献２、特許文献３等のものがある。これらは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を含む第２群を有しており、共に変倍時には移動する。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。
特開平１１−１９４２７４号公報 特開平１１−２８７９５３号公報 特開２０００−９９９７号公報

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）をミラー等の反射光学素子で折り曲げる構成がとりやすく、高ズーム比、広画角、小さいＦ値、少ない収差等、高い光学仕様性能を有するズームレンズを提供することである。

上記目的を達成するために本発明のズームレンズは、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を含んでおり変倍時に固定であるレンズ群Ａ、広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動するレンズ群Ｂ、変倍時に位置が不動の開口絞りを有し、以下の条件を満足することを特徴とするものである。

（１） ０．４５＜log γ_B ／log γ＜０．８５
ただし、γ、γ_B はそれぞれ、
γ＝ｆ_T ／ｆ_W
γ_B ＝望遠端におけるレンズ群Ｂの倍率／広角端におけるレンズ群Ｂの倍率とし、ｆ
_W 、ｆ_T はそれぞれズームレンズ全系の広角端、望遠端の焦点距離とする。

以下に、本発明において上記構成をとる理由と作用について説明する。

前記目的を達成するために、本発明においては、負レンズと光路を折り曲げるための反射光学素子を含んでおり変倍時に固定であるレンズ群Ａ、広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動するレンズ群Ｂ、変倍時に位置が不動の開口絞りを有しを有するズームレンズを採用している。

このように、光路を折り曲げるための反射光学素子を最も物体側のレンズ群Ａに設け、さらには、機構的な煩雑さを避けるために折り曲げ機能を有するレンズ群Ａを変倍時固定とすることにより、カメラの奥行き方向を薄くすることができる。また、奥行き方向が極めて薄いカメラとするためには、レンズ鏡筒が光路折り曲げ個所よりも像側のレンズ径方向へ肥大化することも回避するように考慮しなくてはならない。例えば、絞り機構（シャッター機構を含む場合もある）を変倍と同時に移動させると、光量調節制御機構も一緒に移動させることになり、その移動スペースの確保のために鏡筒が径方向に肥大化してしまう。

したがって、本発明においては、絞り機構位置を変倍時不動としている。

しかしながら、変倍時に一方向に移動し変倍に大きく寄与するレンズ群よりも物体側に開口絞りを固定すると、広角端から望遠端に至るまでのＦ値の変化量が著しく大きく不具合である。したがって、少なくとも位置不動の開口絞りよりも物体側に変倍に寄与するレンズ群、つまり、広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動するレンズ群Ｂを配置する必要がある。一方、レンズ群Ｂの移動量が大きいと入射瞳が深くなって光路屈曲が成り立たなくなったり、射出側のテレセントリック性を満足できなくなるため、広角端から望遠端にかけてのレンズ群Ｂの倍率変化の度合いを条件（１）の範囲に抑制するしかない。

（１） ０．４５＜log γ_B ／log γ＜０．８５
ただし、γ、γ_B はそれぞれ、
γ＝ｆ_T ／ｆ_W
γ_B ＝望遠端におけるレンズ群Ｂの倍率／広角端におけるレンズ群Ｂの倍率とし、ｆ_W 、ｆ_T はそれぞれズームレンズ全系の広角端、望遠端の焦点距離とする。

この条件（１）の上限の０．８５を越えると、入射瞳が深くなって光路屈曲の成立性や、射出側のテレセントリック性に支障をきたしやすい。下限の０．４５を越えると、変倍比が稼げないか、あるいは、開口絞りより後ろのレンズ群で変倍比を補った場合、その補強量が大きい程広角端から望遠端に至るまでのＦ値の変化量が大きくなる。なお、ある程度の補強であればＦ値の変化量が小さいので、開口絞りよりも像側に、広角端から望遠端に変倍する際、一方向にのみ移動するレンズ群（変倍に寄与するレンズ群）を有するとよい。

なお、以下のようにするとよりよい。

（１）’ ０．５＜log γ_B ／log γ＜０．８
さらに、以下のようにすると最もよい。

（１）” ０．５５＜log γ_B ／log γ＜０．７７
因みに、レンズ群Ａが負の屈折力を有する場合には、レンズ群Ｂが正の屈折力となり、
レンズ群Ａが正の屈折力を有する場合には、レンズ群Ｂが負の屈折力となる。後者の場合、開口絞りから像側は、光路の順に、正の屈折力であるレンズ群Ｃ、正の屈折力であるレンズ群Ｄを有し、広角端から望遠端に変倍する際には、レンズ群Ｄが像側にのみ移動することで変倍比を補強する。前者の場合については、後述する。さらに、開口絞りよりも物体側にあるレンズ群Ｂと像側にあるレンズ群Ｃとは屈折力が異符号である。

また、光路屈曲によるスペース確保の代償として、入射瞳が深くなったり変倍比の確保が困難になることがあるが、できれば光路を折り曲げるための反射光学素子を以下の媒質条件を満たすプリズムブロックとするのがよい。

（２） １．５５＜ｎ_pri ＜１．９７
ただし、ｎ_pri はレンズ群Ａの光路を折り曲げるための反射光学素子がプリズムの場合におけるｄ線に対する媒質の屈折率である。

条件式（２）の下限値の１．５５を越えると、プリズムを含めた物体側の光学素子が大型化しやすく収差補正上も不利であるし、レンズ群Ｂ以降の群の合成倍率が低くなり、レンズ群Ｂの移動量が増大するか高いズーム比を確保することが困難となる。上限値の１．９７を越えると、プリズムのコストが高くなる。

なお、以下のようにするとよりよい。

（２）’ １．６５＜ｎ_pri ＜１．９５
さらに、以下のようにすると最もよい。

（２）” １．７５＜ｎ_pri ＜１．９３
また、レンズ群Ａは、物体側に凸面を有する負メニスカスレンズを有する副群Ａ１と、光路を折り曲げるための反射光学素子と、少なくとも正レンズを含む副群Ａ２とから構成するのが望ましい。

そして、その副群Ａ２は、色収差や歪曲収差等の軸外収差を補正するために、物体側から順に、負レンズ・正レンズの２枚にて構成し、以下の条件を満足するとよい。

レンズ群Ａのプリズムブロックの光線入射面から光線射出面まで光軸に沿って測ったときの空気換算長ｄで規定する場合は、以下のようにするのがよい。

（３） ０．５＜ｄ／Ｌ＜１．２
ただし、Ｌは撮像素子の有効撮像領域（略矩形）の対角長である。

この条件（３）の上限値の１．２を越えると、プリズムを含めた物体側の光学素子が大型化しやすく収差補正上も不利であるし、レンズ群Ｂ以降の群の合成倍率が低くなりレンズ群Ｂの移動量が増大するか、高いズーム比を確保することが困難となる。下限値の０．５を越えると、画像周辺部の結像に寄与する光束が満足に像面に達しないし、あるいはゴーストが発生しやすい。なお、この条件を満足できるならば、反射前後の媒質が空気の表面鏡でも構わない。

また、光路を折り曲げる方向が有効画面の長辺方向の場合、短辺方向の場合、それぞれ以下の範囲がよい。

（３−１） ０．７５＜ｄ／Ｌ＜１．１
（３−２） ０．５５＜ｄ／Ｌ＜０．９
さらに、それぞれ以下のようにすると最もよい。

（３−１）’０．８＜ｄ／Ｌ＜１．０
（３−２）’０．６＜ｄ／Ｌ＜０．８
なお、光路を折り曲げるための反射光学素子は、屈折率の高い媒質のプリズムにて構成するのが、プリズムを含めた物体側の光学素子の小型化や収差補正上有利である。

本発明のズームレンズは、最も物体側のレンズ群が変倍時固定であり、さらに絞り位置も固定できることが特徴であるが、中でも最も物体側のレンズ群は負の屈折力を有し、条件（１）を満足することが最重要な特徴である。

光路に従って最も物体側のレンズ群Ａが負の屈折力を有する場合には、レンズ群Ｂが正の屈折力となるが、その場合も条件（１）を満足することが望ましい。さらに、各レンズ群の移動量をできるだけ小さくして光学全長を短くするために、以下の条件（４）のように、レンズ群Ｂ以降の合成系の倍率が−１倍近傍にて変倍するのがよい。ただし、収差補正上は倍率の絶対値は低い方が有利である。したがって、望遠端においては以下の条件を満足するのがよい。

（４） ０．７５＜−β_Rt＜１．５
ただし、β_Rtはレンズ群Ｂ以降の望遠端における合成倍率（無限遠物点）である。

条件（４）の上限の１．５、下限の０．７５何れを越えても、各レンズ群の相対的間隔の変化量が大きくなり、光学全長が長くなりがちである。

なお、以下のようにするとよりよい。

（４）’ ０．８＜−β_Rt＜１．３
さらに、以下のようにすると最もよい。

（４）” ０．８５＜−β_Rt＜１．１５
加えて、開口絞りから像側には、光路の順に、負の屈折力であるレンズ群Ｃ、正の屈折力であるレンズ群Ｄを有し、広角端から望遠端に変倍する際に少なくとも一方のレンズ群が像側にのみ移動することで、変倍比を補強するようにすることが望ましい。

さらに、開口絞りよりも物体側にあるレンズ群Ｂと像側にあるレンズ群Ｃとは屈折力が異符号であるため、変倍時には互いに反対方向に移動するが、無限遠合焦時に広角端から望遠端に変倍する際のレンズ群Ｂ・レンズ群Ｃのそれぞれの移動量Ｍ₂ 、Ｍ₃ の比を以下の条件（５）のようにするとよい。

（５） −１．０＜Ｍ₃ ／Ｍ₂ ＜−０．３
この条件（５）の上限の−０．３を越えると、入射瞳が深くなって光路屈曲の成立性や、射出側のテレセントリック性に支障を来しやすい。下限の−１．０を越えると、広角端から望遠端に至るまでのＦ値の変化量が大きくなる。

なお、以下のようにするとよりよい。

（５）’ −０．９＜Ｍ₃ ／Ｍ₂ ＜−０．４
さらに、以下のようにすると最もよい。

（５）” −０．８５＜Ｍ₃ ／Ｍ₂ ＜−０．５
また、合焦については開口絞りより像側の何れかのレンズ群にて行なうのがよい。

また、無限遠合焦時に広角端から望遠端に変倍する際の、レンズ群Ｃ・レンズ群Ｄのそれぞれの移動量Ｍ₃ 、Ｍ₄ の比を以下の条件（６）のようにするとよい。

（６） ０．３＜Ｍ₄ ／Ｍ₃ ＜０．９
この条件（６）の上限の０．９を越えると、変倍比を稼ぐことが困難となる。下限の０．３を越えると、フォーカスを実施するための移動スペースの確保が困難となる。

なお、以下のようにするとよりよい。

（６）’ ０．４＜Ｍ₄ ／Ｍ₃ ＜０．８
さらに、以下のようにすると最もよい。

（６）” ０．５＜Ｍ₄ ／Ｍ₃ ＜０．７
ところで、レンズ群Ａは、前記したように、物体側に凸面を有する負メニスカスレンズを有する副群Ａ１、光路を折り曲げるための反射光学素子、少なくとも正レンズを含む副群Ａ２から構成するとよい。特に、副群Ａ１は１枚のみで構成し、副群Ａ２で色収差等の各収差補正を行なうのがよい。レンズ群Ａの副群Ａ２は、色収差や歪曲収差等の軸外収差を補正するために、物体側から順に、正レンズ・負レンズの２枚にて構成し、以下の条件を満足するとよい。

（７） −０．３＜Ｌ／ｆ₁₂＜０
ただし、ｆ₁₂はレンズ群Ａの副群Ａ２の焦点距離である。

条件（７）の上限の０を越えると、レンズ群Ｂ以降の群の合成倍率が低くなりレンズ群Ｂの移動量が増大するか、高いズーム比を確保することが困難となり、下限の−０．３を越えると、プリズムを含めた物体側の光学素子が大型化しやすく、収差補正上も不利である。

なお、以下のようにするとよりよい。

（７）’ −０．２＜Ｌ／ｆ₁₂＜０
さらに、以下のようにすると最もよい。

（７）” −０．１＜Ｌ／ｆ₁₂＜０
本発明のように、光路を折り曲げるための反射光学素子はある一定量の光路長を必要とするため、入射瞳が深くなりやすく、また、倍率の確保のためにレンズ群Ｂ以降の焦点距離が長くなり移動スペースが大きくなりやすい。両者は相反するため、レンズ群Ａの負の屈折力を２つに割って光路を折り曲げるための反射光学素子の前後に分散するとよい。その場合は、以下の条件を満足するとよい。

（８） ０．５＜（Ｒ_11F ＋Ｒ_11R ）／（Ｒ_11F −Ｒ_11R ）＜４．５
（９） ０＜ｆ₁₁／ｆ₁₂＜０．８
ただし、Ｒ_11F 、Ｒ_11R はそれぞれレンズ群Ａの副群Ａ１の負レンズの物体側の面、 像
側の面の光軸上での曲率半径、ｆ₁₁、ｆ₁₂はそれぞれレンズ群Ａの副群Ａ１、Ａ２の焦点距離である。

条件（８）は、副群Ａ１の負レンズのシェープファクターを規定するものである。その上限の４．５を越えると、光路を折り曲げるための反射光学素子と干渉しやすくなり、そ
れを避けると奥行き寸法が大きくなり好ましくない。下限の０．５を越えると、歪曲収差等の収差補正が困難になる。

条件（９）は、副群Ａ１と副群Ａ２との焦点距離比を規定するものである。上限の０．８を越えると、入射瞳が深くなりやすく、下限値の０を越えると、倍率の確保のためにレンズ群Ｂ以降の焦点距離が長くなり、移動スペースが大きくなりやすい。

なお、条件（８）、（９）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。

（８）’ ０．８＜（Ｒ_11F ＋Ｒ_11R ）／（Ｒ_11F −Ｒ_11R ）＜３．５
（９）’ ０＜ｆ₁₁／ｆ₁₂＜０．５
さらに、条件（８）、（９）の何れかあるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。

（８）” １．０＜（Ｒ_11F ＋Ｒ_11R ）／（Ｒ_11F −Ｒ_11R ）＜２．５
（９）” ０＜ｆ₁₁／ｆ₁₂＜０．２
また、何れのタイプも、近軸的屈折力配置を適切にするために、反射面を平面以外で構成してもよい。また、反射面の形状を自由に変えることのできる制御系を設け、その変形で変倍の際に発生する焦点位置や収差の変動を補正したり、フォーカスをしたり、変倍をするようにできる形状制御可能な形状可変ミラーで構成するのがより好ましい。

また、これとは別に、反射光学素子をプリズム平面部に平凹レンズを接合したり、プリズムの有効光線通過面あるいは反射面を曲面で構成してもよい。歪曲収差補正のレベルと電子撮像装置の目標サイズとのバランスの関係から、最も物体側にパワーの弱い正レンズを付加してもよい。その場合は、レンズ群Ａの副群Ａ２はなくてもよい。また、レンズ群Ａの副群Ａ１は変倍時固定とするが、副群Ａ２は移動することが比較的容易なため、可動としてもよい。その場合、変倍時に像側に凸の軌跡を描きつつ移動するのがよい。

また、レンズ系の小型化にとって、レンズの構成枚数の低減や各レンズエレメントの薄肉化は重要である。共に、ザイデル各収差や色収差補正の自由度を失い補正困難になる方向である。まず、ザイデル各収差については、変倍時の収差変動や変倍全域における軸外残存収差を補正するには、正の屈折力を有する全てのレンズ群に非球面を導入すると効果的である。その中でも特に正のレンズエレメントに施すのが好ましい。色収差についても、軸上・倍率色収差を変倍全域に亘り補正するには、正の屈折力を有する全てのレンズ群が接合レンズ成分を含む構成とするのが望ましい。レンズ枚数を低減する意味からも、正の屈折力を有する全てのレンズ群が１つの接合レンズ成分のみで構成するのがよい。なお、本発明において、レンズ成分とは、光路に沿って物体側と像側のみで空気と接したレンズを１単位とし、単レンズ又は接合レンズを意味する。

以上、ズームレンズ部を薄くしつつも結像性能を良好にする手段を提供した。 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。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（τ₆₀₀ ）が８０％以上、７００ｎｍでの透過率（τ₇₀₀ ）が８％以下の近赤外シャープカットコートを導入すると、吸収タイプよりも７００ｎｍ以上の近赤外領域の透過率が低く、かつ、相対的に赤側の透過率が高くなり、補色モザイクフィルターを有するＣＣＤ等の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等の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、植物や人肌のよう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。

すなわち、
（10） τ₆₀₀ ／τ₅₅₀ ≧０．８
（11） τ₇₀₀ ／τ₅₅₀ ≦０．０８
を満たすことが望ましい。ただし、τ₅₅₀ は波長５５０ｎｍでの透過率である。

なお、条件（１０）、（１１）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。

（10）’ τ₆₀₀ ／τ₅₅₀ ≧０．８５
（11）’ τ₇₀₀ ／τ₅₅₀ ≦０．０５
さらに、条件（１０）、（１１）の何れかあるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。

（10）” τ₆₀₀ ／τ₅₅₀ ≧０．９
（11）” τ₇₀₀ ／τ₅₅₀ ≦０．０３
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。したがって、波長４００ｎｍでの透過率（τ₄₀₀ ）の５５０ｎｍでのそれ（τ₅₅₀ ）に対する比が０．０８を下回り、４４０ｎｍでの透過率（τ₄₄₀ ）の５５０ｎｍでのそれ（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。

すなわち、
（12） τ₄₀₀ ／τ₅₅₀ ≦０．０８
（13） τ₄₄₀ ／τ₅₅₀ ≧０．４
を満たすことが望ましい。

なお、条件（１２）、（１３）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。

（12）’ τ₄₀₀ ／τ₅₅₀ ≦０．０６
（13）’ τ₄₄₀ ／τ₅₅₀ ≧０．５
さらに、条件（１２）、（１３）の何れかあるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。

（12）” τ₄₀₀ ／τ₅₅₀ ≦０．０４
（13）” τ₄₄₀ ／τ₅₅₀ ≧０．６
なお、これらのフィルターの設置場所は結像光学系と撮像素子の間がよい。

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。

また、光学系を短く薄くするには、もう一方のフィルターである光学的ローパスフィルターについても出来るだけ薄くするのがよい。一般的に、光学ローパスフィルターは水晶のような単軸結晶が有する複屈折作用を利用しているが、結晶軸がズームレンズの光軸に対してなす角が３５°から５５°の範囲であり、かつ、各々の結晶軸を像面に投影したときの方向がそれぞれ異なる複数あるいは単独の水晶光学ローパスフィルターを含む場合、
その中でズームレンズ光軸上に沿った厚みが最も厚いフィルターの厚みｔ_LPF （ｍｍ）を以下の条件を満たすようにするとよい。

（14） ０．０８＜ｔ_LPF ／ａ＜０．１６ （ａ＜４μｍのとき）
０．０７５＜ｔ_LPF ／ａ＜０．１５ （ａ＜３μｍのとき）
ただし、ｔ_LPF （ｍｍ）はズームレンズの光軸に沿って最も厚くそれとのなす角が３５°から５５°の範囲に１つの結晶軸を有する光学的ローパスフィルターの厚み、ａは電子撮像素子の水平画素ピッチ（単位μｍ）である。

１枚あるいは複数枚で構成された光学的ローパスフィルターの中最も厚いものは、その厚さがナイキスト限界周波数にて理論上コントラストがゼロになるように設定されており、およそａ／５．８８（ｍｍ）である。これよりも厚くすると、モアレ縞のような偽信号の防止には効果があるが、電子撮像素子の持つ分解能を十分に発揮できなくなり、薄くするとモアレ縞のような偽信号が十分に除去できない。しかし、モアレ縞のような偽信号はズームレンズ等の撮影レンズの結像性能とも深く関連し、結像性能が高い場合はモアレ縞のような偽信号が発生しやすいので、光学的ローパスフィルターはやや厚めに、逆の場合はやや薄めに設定するのがよい。

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が減少するため、モアレ縞のような偽信号の発生は少なくなる。したがって、ａ／５．８８（ｍｍ）より数％乃至数十％程度薄くすると、むしろナイキスト限界に相当する周波数以下の空間周波数でのコントラストが向上し好ましい。

なお、以下のようにするとよりよい。

（14）’ ０．０７５＜ｔ_LPF ／ａ＜０．１５ （ａ＜４μｍのとき）
０．０７＜ｔ_LPF ／ａ＜０．１４ （ａ＜３μｍのとき）
さらに、以下のようにすると最もよい。

（14）” ０．０７＜ｔ_LPF ／ａ＜０．１４ （ａ＜４μｍのとき）
０．０６５＜ｔ_LPF ／ａ＜０．１３ （ａ＜３μｍのとき）
また、ａ＜４μｍにおいて、光学的ローパスフィルターは薄くしすぎると加工が困難であるため、余り薄くせず、つまり条件（１４）、（１４）’、（１４）”の上限を越えても、コントラストがゼロになる空間周波数（カットオフ周波数）を高くする別の方法がある。それは、光学的ローパスフィルターの結晶軸がズームレンズの光軸に対してなす角が１５°から３５°の範囲、若しくは、５５°から７５°となるようにするか、場合によっては光学的ローパスフィルターを省略することである。この角度の範囲においては入射光の常光線と異常光線への分離量が４５°近傍のときよりも少なくなり、０°若しくは９０°になったときには分離しなくなる（ただし、９０°の場合は両者に速度差がつき位相差が発生する…λ／４板の原理）。

また、前述のごとく画素ピッチが小さくなると、回折の影響でそれに見合った高い空間周波数の結像性能が劣化してくるため、Ｆナンバーを大きくすることが困難である。したがって、カメラにしたときの開口絞りの種類は幾何収差による劣化の大きな開放と、回折限界近傍の絞り値の２種類のみとしてもよい。その場合、前述の光学的ローパスフィルターはなくても可である。

特に画素ピッチが小さく、開放時の結像性能が最も良い場合等は、撮像面への入射光束サイズを規制する手段として、内径が可変であったり、内径の異なるものと入れ換える方
法を用いず、常に内径が固定の開口絞りとしてもよい。その場合、開口絞りに隣接するレンズ面は少なくとも一方はその開口絞りに向かって凸面を向けており、その何れかの隣接するレンズ面が開口絞り内径部を貫通するようにすると、絞りによる無駄なスペースがなく、光学系の全長短縮に寄与する。また、開口絞りとは、レンズ面を１つ以上隔てた光軸を含む何れかの空間に透過率が９０％以下の光学素子（出来れば入射面、射出面が共に平面がよい。）を配したり、透過率の異なる別の光学素子と入れ換える手段を持つとよい。

あるいは、開口サイズが固定の複数の開口を有し、その中の１つをレンズ群Ａの最も像側のレンズ面とレンズ群Ｃ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、他のものと交換可能とすることで、像面照度を調節することができる電子撮像装置としておき、その複数の開口の中、一部の開口内に５５０ｎｍに対する透過率がそれぞれ異なりかつ８０％未満であるような媒体を有するようにして光量調節を行うのがよい。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。

また、上記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フィルターの周波数特性を高く設定しておくとよい。

なお、広角端の開放Ｆ値と使用する画素ピッチａμｍとの関係において、Ｆ＞ａを満たす場合は、光学的ローパスフィルターはなくてもよい。つまり、ズームレンズ系と電子撮像素子間の光路上の媒質は全て空気あるいは非結晶媒質のみとしてよい。回折と幾何収差による結像特性の劣化のために、折り返し歪みを発生させ得る周波数成分がほとんどないためである。

なお、上記の各条件式の限定は、それぞれの上限値のみの限定、あるいは、下限値のみの限定でも当然に適用できる。また、後記の各実施例のこれの条件式に対応する値も、各条件式の上限又は下限まで変更し得るものである。

本発明により、物体側にミラー等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、諸々の工夫を入れることにより、高ズーム比、広画角、小さいＦ値、少ない収差等、極力高い光学仕様性能を確保しながらも、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラとすることが可能となる。加えて、絞り、シャッター機構等を移動させない光学系とすることにより、奥行きをさらに薄くすることができる。

以下、本発明のズームレンズの実施例１〜４について説明する。実施例１〜４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４に示す。各図中、第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、絞りはＳ、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、光学的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。また、第１レンズ群中Ｇ１中の光路折り曲げプリズムを展開した平行平板はＰで示してある。なお、近赤外
シャープカットコートについては、例えば光学的ローパスフィルターＬＦに直接コートを施こしてもよく、また、別に赤外カット吸収フィルターを配置してもよく、あるいは、透明平板の入射面に近赤外シャープカットコートしたものを用いてもよい。

光路折り曲げプリズムＰは、代表例として例えば実施例１のズームレンズの広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における光路図を図５に示すように、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成される。なお、実施例１〜４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。

実施例１のズームレンズは、図１に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと、光路折り曲げプリズムＰと、両凸正レンズと両凹負レンズの接合レンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、両凸正レンズと物体側に凹の負メニスカスレンズの接合レンズのみからなる第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳ、両凹負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のみからなる第３レンズ群Ｇ３、両凸正レンズと物体側に凹の負メニスカスレンズの接合レンズのみからなる第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳは固定で、第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は第３レンズ群Ｇ３との間隔を縮めながら像面側へ移動する。近距離の被写体にフォーカシングするために、第４レンズ群Ｇ４は物体側へ繰り出される。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の接合レンズの物体側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の最も物体側の面の３面に用いられている。 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とからなる第１レンズ群Ｇ１、両凸正レンズと物体側に凹の負メニスカスレンズの接合レンズのみからなる第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳ、両凹負レンズのみからなる第３レンズ群Ｇ３、物体側に凹の正メニスカスレンズと、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４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳは固定で、第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は第３レンズ群Ｇ３との間隔を縮めながら像面側へ移動する。近距離の被写体にフォーカシングするために、第４レンズ群Ｇ４は物体側へ繰り出される。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の光路折り曲げプリズムＰの直後の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群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。

実施例３のズームレンズは、図３に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと、光路折り曲げプリズムＰと、両凸正レンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、両凹負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳ、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３レンズ群Ｇ３、物体側に凸の正メニスカスレンズのみからなる第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳは固定で、第２レンズ群Ｇ２は像面側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は像面側へ移動する。近距離の被写体にフォーカシングするために、第４レンズ群Ｇ４は物体側へ繰り出される。

非球面は、第２レンズ群Ｇ２の両凹負レンズの像面側の面、第３レンズ群Ｇ３の単レンズの両凸正レンズの両側の面、第４レンズ群Ｇ４の物体側の面の４面に用いられている。

実施例４のズームレンズは、図４に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと、
光路折り曲げプリズムＰと、両凸正レンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、両凹負レンズと、両凸正レンズとからなる第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳ、両凸正レンズと両凹負レンズの接合レンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとからなる第３レンズ群Ｇ３、物体側に凸の正メニスカスレンズのみからなる第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳは固定で、第２レンズ群Ｇ２は像面側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は一旦物体側へ移動し、その後反転して像面側へ移動し、望遠端では広角端より像面側の位置になる。近距離の被写体にフォーカシングするために、第４レンズ群Ｇ４は物体側へ繰り出される。

非球面は、第２レンズ群Ｇ２の両凹負レンズの両側の面、第３レンズ群Ｇ３の接合レンズの物体側の面、単レンズの負メニスカスレンズの両側の面の５面に用いられている。

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、Ｆ_NO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、ｎ_d1、ｎ_d2…は各レンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…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。

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。

実施例１
ｒ₁ = 41.8576 ｄ₁ = 1.1000 ｎ_d1 =1.74320 ν_d1 =49.34
ｒ₂ = 11.0536 ｄ₂ = 3.0000
ｒ₃ = ∞ ｄ₃ = 12.5000 ｎ_d2 =1.80610 ν_d2 =40.92
ｒ₄ = ∞ ｄ₄ = 0.4000
ｒ₅ = 45.3710（非球面） ｄ₅ = 2.2000 ｎ_d3 =1.80610 ν_d3 =40.92
ｒ₆ = -17.7512 ｄ₆ = 0.7000 ｎ_d4 =1.51633 ν_d4 =64.14
ｒ₇ = 14.3571 ｄ₇ = （可変）
ｒ₈ = 14.3503（非球面） ｄ₈ = 3.5000 ｎ_d5 =1.74320 ν_d5 =49.34
ｒ₉ = -12.0000 ｄ₉ = 0.7000 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78
ｒ₁₀= -45.8572 ｄ₁₀= （可変）
ｒ₁₁= ∞（絞り） ｄ₁₁= （可変）
ｒ₁₂= -10.4621 ｄ₁₂= 0.7000 ｎ_d7 =1.48749 ν_d7 =70.23
ｒ₁₃= 8.5670 ｄ₁₃= 1.6000 ｎ_d8 =1.80610 ν_d8 =40.92
ｒ₁₄= 26.4156 ｄ₁₄= （可変）
ｒ₁₅= 13.3825（非球面） ｄ₁₅= 3.5000 ｎ_d9 =1.74320 ν_d9 =49.34
ｒ₁₆= -6.0000 ｄ₁₆= 0.7000 ｎ_d10=1.84666 ν_d10=23.78
ｒ₁₇= -14.5742 ｄ₁₇= （可変）
ｒ₁₈= ∞ ｄ₁₈= 1.4400 ｎ_d11=1.54771 ν_d11=62.84
ｒ₁₉= ∞ ｄ₁₉= 0.8000
ｒ₂₀= ∞ ｄ₂₀= 0.6000 ｎ_d12=1.51633 ν_d12=64.14
ｒ₂₁= ∞ ｄ₂₁= 1.3584
ｒ₂₂= ∞（像面）
非球面係数
第５面
Ｋ = 0
A₄ = 1.2258 ×10^-5
A₆ = 7.3190 ×10^-7
A₈ =-3.7784 ×10^-9
A₁₀= 0.0000
第８面
Ｋ = 0
A₄ =-5.3259 ×10^-6
A₆ =-6.4038 ×10^-7
A₈ = 1.8252 ×10^-9
A₁₀= 0.0000
第１５面
Ｋ = 0
A₄ =-1.5212 ×10^-4
A₆ =-5.5015 ×10^-6
A₈ = 1.5406 ×10^-7
A₁₀= 0.0000
ズームデータ（∞）
ＷＥ ＳＴ ＴＥ
ｆ (mm) 6.02091 10.38642 17.98914
Ｆ_NO 2.8018 3.1929 3.6847
２ω (°) 32.3 ° 19.0 ° 11.2 °
ｄ₇ 13.81034 7.49989 0.79781
ｄ₁₀ 1.59335 7.88812 14.60612
ｄ₁₁ 1.39678 4.73086 8.71101
ｄ₁₄ 6.18478 5.03200 2.99514
ｄ₁₇ 5.28210 3.10678 1.15795
。

実施例２
ｒ₁ = 45.3203 ｄ₁ = 1.1000 ｎ_d1 =1.74320 ν_d1 =49.34
ｒ₂ = 11.8037 ｄ₂ = 2.5000
ｒ₃ = ∞ ｄ₃ = 12.5000 ｎ_d2 =1.80610 ν_d2 =40.92
ｒ₄ = ∞ ｄ₄ = 0.4000
ｒ₅ = 16.2211 ｄ₅ = 1.2000 ｎ_d3 =1.74330 ν_d3 =49.33
ｒ₆ = 9.0671（非球面） ｄ₆ = 0.4611
ｒ₇ = 14.4963 ｄ₇ = 1.8200 ｎ_d4 =1.84666 ν_d4 =23.78
ｒ₈ = 26.0382 ｄ₈ = （可変）
ｒ₉ = 14.0677（非球面） ｄ₉ = 3.5782 ｎ_d5 =1.69350 ν_d5 =53.20
ｒ₁₀= -10.0812 ｄ₁₀= 0.7000 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78
ｒ₁₁= -23.3575 ｄ₁₁= （可変）
ｒ₁₂= ∞（絞り） ｄ₁₂= （可変）
ｒ₁₃= -8.5467 ｄ₁₃= 0.7000 ｎ_d7 =1.49700 ν_d7 =81.54
ｒ₁₄= 15.2744 ｄ₁₄= （可変）
ｒ₁₅= -1.421×10⁴ ｄ₁₅= 2.8906 ｎ_d8 =1.58913 ν_d8 =61.28
ｒ₁₆= -7.2797（非球面） ｄ₁₆= 0.1000
ｒ₁₇= 7.8321 ｄ₁₇= 3.7517 ｎ_d9 =1.48749 ν_d9 =70.23
ｒ₁₈= -27.9866 ｄ₁₈= 0.7000 ｎ_d10=1.84666 ν_d10=23.78
ｒ₁₉= 19.9907 ｄ₁₉= （可変）
ｒ₂₀= ∞ ｄ₂₀= 1.4400 ｎ_d11=1.54771 ν_d11=62.84
ｒ₂₁= ∞ ｄ₂₁= 0.8000
ｒ₂₂= ∞ ｄ₂₂= 0.8000 ｎ_d12=1.51633 ν_d12=64.14
ｒ₂₃= ∞ ｄ₂₃= 0.9602
ｒ₂₄= ∞（像面）
非球面係数
第６面
Ｋ = 0
A₄ =-1.4385 ×10^-4
A₆ =-1.5962 ×10^-6
A₈ = 3.4139 ×10^-8
A₁₀=-8.3837 ×10^-10
第９面
Ｋ = 0
A₄ =-5.6504 ×10^-5
A₆ = 7.1962 ×10^-8
A₈ = 5.9510 ×10^-9
A₁₀= 0.0000
第１６面
Ｋ = 0
A₄ = 2.2972 ×10^-4
A₆ = 3.0217 ×10^-6
A₈ =-1.0499 ×10^-7
A₁₀= 5.7830 ×10^-9
ズームデータ（∞）
ＷＥ ＳＴ ＴＥ
ｆ (mm) 6.04972 10.38530 17.99216
Ｆ_NO 2.8000 3.4840 3.9842
２ω (°) 33.1 ° 19.1 ° 11.0 °
ｄ₈ 11.57476 7.09532 0.95447
ｄ₁₁ 0.95647 5.43485 11.57823
ｄ₁₂ 1.43450 6.00801 9.90933
ｄ₁₄ 4.15447 2.21894 0.97868
ｄ₁₉ 6.27292 3.63457 0.97395
。

実施例３
ｒ₁ = 31.4475 ｄ₁ = 1.0000 ｎ_d1 =1.80518 ν_d1 =25.42
ｒ₂ = 10.0029 ｄ₂ = 2.8000
ｒ₃ = ∞ ｄ₃ = 12.0000 ｎ_d2 =1.80610 ν_d2 =40.92
ｒ₄ = ∞ ｄ₄ = 0.3000
ｒ₅ = 40.9109 ｄ₅ = 3.1000 ｎ_d3 =1.77250 ν_d3 =49.60
ｒ₆ = -18.5523 ｄ₆ = （可変）
ｒ₇ = -27.7365 ｄ₇ = 0.9000 ｎ_d4 =1.80610 ν_d4 =40.92
ｒ₈ = 6.1675（非球面） ｄ₈ = 0.6000
ｒ₉ = 7.8689 ｄ₉ = 2.5000 ｎ_d5 =1.75520 ν_d5 =27.51
ｒ₁₀= 541.9130 ｄ₁₀= （可変）
ｒ₁₁= ∞（絞り） ｄ₁₁= （可変）
ｒ₁₂= 6.8303（非球面） ｄ₁₂= 2.2000 ｎ_d6 =1.74320 ν_d6 =49.34
ｒ₁₃= -168.3254（非球面） ｄ₁₃= 0.1500
ｒ₁₄= 10.3767 ｄ₁₄= 2.5000 ｎ_d7 =1.60311 ν_d7 =60.64
ｒ₁₅= -100.0000 ｄ₁₅= 0.7000 ｎ_d8 =1.84666 ν_d8 =23.78
ｒ₁₆= 4.2552 ｄ₁₆= （可変）
ｒ₁₇= 6.4363（非球面） ｄ₁₇= 2.0000 ｎ_d9 =1.58313 ν_d9 =59.38
ｒ₁₈= 16.8235 ｄ₁₈= （可変）
ｒ₁₉= ∞ ｄ₁₉= 1.5000 ｎ_d10=1.54771 ν_d10=62.84
ｒ₂₀= ∞ ｄ₂₀= 0.8000
ｒ₂₁= ∞ ｄ₂₁= 0.7500 ｎ_d11=1.51633 ν_d11=64.14
ｒ₂₂= ∞ ｄ₂₂= 1.3596
ｒ₂₃= ∞（像面）
非球面係数
第８面
Ｋ = 0
A₄ =-2.1223 ×10^-4
A₆ =-3.9476 ×10^-6
A₈ =-2.3492 ×10^-7
A₁₀= 0.0000
第１２面
Ｋ = 0
A₄ =-9.9966 ×10^-5
A₆ =-4.8770 ×10^-6
A₈ = 7.8835 ×10^-7
A₁₀= 0.0000
第１３面
Ｋ = 0
A₄ = 1.6853 ×10^-4
A₆ = 4.2908 ×10^-6
A₈ = 8.3613 ×10^-7
A₁₀= 0.0000
第１７面
Ｋ = 0
A₄ =-3.5205 ×10^-4
A₆ =-1.4117 ×10^-6
A₈ =-1.1635 ×10^-7
A₁₀= 0.0000
ズームデータ（∞）
ＷＥ ＳＴ ＴＥ
ｆ (mm) 6.00728 10.39935 17.99830
Ｆ_NO 2.7463 3.3017 4.0273
２ω (°) 32.4 ° 18.9 ° 11.0 °
ｄ₆ 0.79769 7.29414 13.01239
ｄ₁₀ 13.61214 7.11013 1.39751
ｄ₁₁ 7.70485 4.37777 1.19903
ｄ₁₆ 1.69969 5.42936 10.44566
ｄ₁₈ 3.74084 3.33843 1.50064
。

実施例４
ｒ₁ = 32.0016 ｄ₁ = 1.0000 ｎ_d1 =1.75520 ν_d1 =27.51
ｒ₂ = 10.0102 ｄ₂ = 2.8000
ｒ₃ = ∞ ｄ₃ = 12.0000 ｎ_d2 =1.80610 ν_d2 =40.92
ｒ₄ = ∞ ｄ₄ = 0.3000
ｒ₅ = 23.5519 ｄ₅ = 3.1000 ｎ_d3 =1.72916 ν_d3 =54.68
ｒ₆ = -24.7555 ｄ₆ = （可変）
ｒ₇ = -21.9861（非球面） ｄ₇ = 0.9000 ｎ_d4 =1.80610 ν_d4 =40.92
ｒ₈ = 5.7215（非球面） ｄ₈ = 0.6000
ｒ₉ = 7.9386 ｄ₉ = 2.5000 ｎ_d5 =1.78470 ν_d5 =26.29
ｒ₁₀= -388.5176 ｄ₁₀= （可変）
ｒ₁₁= ∞（絞り） ｄ₁₁= （可変）
ｒ₁₂= 5.6674（非球面） ｄ₁₂= 4.0000 ｎ_d6 =1.74320 ν_d6 =49.34
ｒ₁₃= -19.0000 ｄ₁₃= 0.7000 ｎ_d7 =1.84666 ν_d7 =23.78
ｒ₁₄= 7.7986 ｄ₁₄= 0.3000
ｒ₁₅= 3.8662（非球面） ｄ₁₅= 1.0000 ｎ_d8 =1.69350 ν_d8 =53.21
ｒ₁₆= 3.6817（非球面） ｄ₁₆= （可変）
ｒ₁₇= 13.0325 ｄ₁₇= 2.0000 ｎ_d9 =1.48749 ν_d9 =70.23
ｒ₁₈= 201.0398 ｄ₁₈= （可変）
ｒ₁₉= ∞ ｄ₁₉= 1.5000 ｎ_d10=1.54771 ν_d10=62.84
ｒ₂₀= ∞ ｄ₂₀= 0.8000
ｒ₂₁= ∞ ｄ₂₁= 0.7500 ｎ_d11=1.51633 ν_d11=64.14
ｒ₂₂= ∞ ｄ₂₂= 1.3599
ｒ₂₃= ∞（像面）
非球面係数
第７面
Ｋ = 0
A₄ = 2.0496 ×10^-4
A₆ =-3.4919 ×10^-6
A₈ = 7.4208 ×10^-9
A₁₀= 0.0000
第８面
Ｋ = 0
A₄ =-3.6883 ×10^-4
A₆ = 3.4613 ×10^-6
A₈ =-9.0209 ×10^-7
A₁₀= 0.0000
第１２面
Ｋ = 0
A₄ = 5.4882 ×10^-4
A₆ =-1.8282 ×10^-5
A₈ = 1.6707 ×10^-6
A₁₀= 0.0000
第１５面
Ｋ = 0
A₄ =-8.1049 ×10^-3
A₆ =-4.3019 ×10^-4
A₈ =-3.1973 ×10^-5
A₁₀= 0.0000
第１６面
Ｋ = 0
A₄ =-6.4092 ×10^-3
A₆ =-7.3362 ×10^-4
A₈ = 2.9898 ×10^-5
A₁₀= 0.0000
ズームデータ（∞）
ＷＥ ＳＴ ＴＥ
ｆ (mm) 6.00844 10.40337 17.99810
Ｆ_NO 2.7659 2.9849 4.0444
２ω (°) 32.6 ° 19.2 ° 11.3 °
ｄ₆ 0.80018 8.47206 12.07930
ｄ₁₀ 12.67757 5.00686 1.39837
ｄ₁₁ 6.26991 5.19965 1.19782
ｄ₁₆ 1.70036 2.60388 9.42234
ｄ₁₈ 4.14771 4.30945 1.49796
。

以上の実施例１〜４の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図６〜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。

次に、上記各実施例の条件（１）〜（１３）の値、条件（１４）に関するａ、ｔ_LPF 及びＬの値を示す。

実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４
（１） 0.60560 0.57756 0.75702 0.61047
（２） 1.80610 1.80610 1.80610 1.80610
（３） 0.94808 0.94808 0.91016 0.91016
（４） 0.56208 0.79787 − −
（５） 0.56385 0.62526 − −
（６） 0.93560 1.06367 − −
（７） -0.00648 -0.05351 − −
（８） 1.71767 1.70435 − −
（９） 0.01821 0.15965 − −
（10） 1.0 1.0 1.0 1.0
（11） 0.04 0.04 0.04 0.04
（12） 0.0 0.0 0.0 0.0
（13） 1.06 1.06 1.06 1.06
ａ 3.5 2.5 2.0 3.0
ｔ_LPF 0.42 0.30 0.24 0.36
Ｌ 7.3 7.3 7.3 7.3
。

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１０は、電子撮像素子の画素配列の１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１３）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、Ｌのとり得る範囲における最大値とする。

以上の各実施例において、最終レンズ群の像側には、近赤外カットフィルター又は近赤外カットコート面を入射面側に施した光学的ローパスフィルターＬＦを有している。この近赤外カットフィルター、近赤外カットコート面は、波長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。

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 。

上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図１１に示す通りである。 また、ローパスフィルターＬＦの射出面側には、図１２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。

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。

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。

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。

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。

上記各実施例では、図１２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。

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。

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。

また、ＣＣＤの撮像面Ｉ上には、図１３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。

補色モザイクフィルターは、具体的には、図１３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。

グリーンの色フイルターＧは波長Ｇ_P に分光強度のピークを有し、
イエローの色フィルターＹ_e は波長Ｙ_P 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Ｃ_P 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Ｍ_P1とＭ_P2にピークを有し、以下の条件を満足する。

５１０ｎｍ＜Ｇ_P ＜５４０ｎｍ
５ｎｍ＜Ｙ_P −Ｇ_P ＜３５ｎｍ
−１００ｎｍ＜Ｃ_P −Ｇ_P ＜−５ｎｍ
４３０ｎｍ＜Ｍ_P1＜４８０ｎｍ
５８０ｎｍ＜Ｍ_P2＜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。

上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図１４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Ｙ_e 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％、Ｙ_e は９５％、Ｃは９７％、Ｍは３８％としている。

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＋Ｙ_e ＋Ｃ｜×１／４
色信号
Ｒ−Ｙ＝｜（Ｍ＋Ｙ_e ）−（Ｇ＋Ｃ）｜
Ｂ−Ｙ＝｜（Ｍ＋Ｃ）−（Ｇ＋Ｙ_e ）｜
の信号処理を経てＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の信号に変換される。

ところで、上記した近赤外シャープカットコートの配置位置は、光路上のどの位置であってもよい。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。

次に、本発明のズーム光学系の光路を折り曲げるための反射光学素子として適用可能な可変ミラーの構成例について説明する。

図１５は、本発明のズームレンズの反射光学素子として適用可能な可変形状鏡（形状可変ミラー）４０９の１実施例を示す概略構成図である。

まず、光学特性可変形状鏡４０９の基本構成について説明する。

可変形状鏡４０９は、アルミコーティング等で作られた薄膜（反射面）４０９ａと複数の電極４０９ｂを有してなる光学特性可変形状鏡（以下、単に可変形状鏡と言う。）であり、４１１は各電極４０９ｂにそれぞれ接続された複数の可変抵抗器、４１４は複数の可変抵抗器４１１の抵抗値を制御するための演算装置、４１５、４１６及び４１７はそれぞれ演算装置４１４に接続された温度センサー、湿度センサー及び距離センサーで、これらは図示のように配設されて１つの光学装置を構成している。

可変形状鏡の面は、平面でなくてもよく、球面、回転対称非球面の他、光軸に対して偏心した球面、平面、回転対称非球面、あるいは、対称面を有する非球面、対称面を１つだけ有する非球面、対称面のない非球面、自由曲面、微分不可能な点又は線を有する面等、いかなる形状をしていてもよく、さらに、反射面でも屈折面でも光に何らかの影響を与え得る面ならばよい。以下、これらの面を総称して拡張曲面という。

なお、可変形状鏡の反射面の形状は、自由曲面に構成するのがよい。なぜなら、収差補正が容易にでき、有利だからである。

また、本発明で使用する自由曲面とは前記の（ａ）式で定義されるものである。

本実施例の可変形状鏡は、図１５に示すように、薄膜４０９ａと電極４０９ｂとの間に圧電素子４０９ｃが介装されていて、これらが支持台４２３上に設けられている。そして、圧電素子４０９ｃに加わる電圧を各電極４０９ｂ毎に変えることにより、圧電素子４０９ｃに部分的に異なる伸縮を生じさせて、薄膜４０９ａの形状を変えることができるようになっている。電極４０９ｂの形は、図１６に示すように、同心分割であってもよいし、図１７に示すように、矩形分割であってもよく、その他、適宜の形のものを選択することができる。図１５中、４２４は演算装置４１４に接続された振れ（ブレ）センサーであって、例えばデジタルカメラの振れを検知し、振れによる像の乱れを補償するように薄膜４０９ａを変形させるべく、演算装置４１４及び可変抵抗器４１１を介して電極４０９ｂに印加される電圧を変化させる。このとき、温度センサー４１５、湿度センサー４１６及び距離センサー４１７からの信号も同時に考慮され、ピント合わせ、温湿度補償等が行われる。この場合、薄膜４０９ａには圧電素子４０９ｃの変形に伴う応力が加わるので、薄膜４０９ａの厚さはある程度厚めに作られて相応の強度を持たせるようにするのがよい。

図１８は、本発明のズーム光学系の反射光学素子として適用可能な可変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。

本実施例の可変形状鏡は、薄膜４０９ａと電極４０９ｂの間に介置される圧電素子が逆方向の圧電特性を持つ材料で作られた２枚の圧電素子４０９ｃ及び４０９ｃ’で構成されている点で、図１５に示された実施例の可変形状鏡とは異なる。すなわち、圧電素子４０９ｃと４０９ｃ’が強誘電性結晶で作られているとすれば、結晶軸の向きが互いに逆になるように配置される。この場合、圧電素子４０９ｃと４０９ｃ’は電圧が印加されると逆方向に伸縮するので、薄膜４０９ａを変形させる力が図１５に示した実施例の場合よりも強くなり、結果的にミラー表面の形を大きく変えることができるという利点がある。

圧電素子４０９ｃ、４０９ｃ’に用いる材料としては、例えばチタン酸バリウム、ロッシエル塩、水晶、電気石、リン酸二水素カリウム（ＫＤＰ）、リン酸二水素アンモニウム（ＡＤＰ）、ニオブ酸リチウム等の圧電物質、同物質の多結晶体、同物質の結晶、ＰｂＺｒＯ₃ とＰｂＴｉＯ₃ の固溶体の圧電セラミックス、二フッ化ポリビニール（ＰＶＤＦ）等の有機圧電物質、上記以外の強誘電体等があり、特に有機圧電物質はヤング率が小さく、低電圧でも大きな変形が可能であるので、好ましい。なお、これらの圧電素子を利用する場合、厚さを不均一にすれば、上記実施例において薄膜４０９ａの形状を適切に変形させることも可能である。

また、圧電素子４０９ｃ、４０９ｃ’の材質としては、ポリウレタン、シリコンゴム、アクリルエラストマー、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の高分子圧電体、シアン化ビニリデン共重合体、ビニリデンフルオライドとトリフルオロエチレンの共重合体等が用いられる。

圧電性を有する有機材料や、圧電性を有する合成樹脂、圧電性を有するエラストマー等を用いると可変形状鏡面の大きな変形が実現できてよい。

なお、図１５、図１８の圧電素子４０９ｃに電歪材料、例えば、アクリルエラストマー、シリコンゴム等を用いる場合には、圧電素子４０９ｃを別の基板４０９ｃ−１と電歪材料４０９ｃ−２を貼り合わせた構造にしてもよい。

図１９は、本発明のズーム光学系の反射光学素子として適用可能な可変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。

本実施例の可変形状鏡は、圧電素子４０９ｃが薄膜４０９ａと電極４０９ｄとにより挟持され、薄膜４０９ａと電極４０９ｄ間に演算装置４１４により制御される駆動回路４２５を介して電圧が印加されるようになっており、さらにこれとは別に、支持台４２３上に設けられた電極４０９ｂにも演算装置４１４により制御される駆動回路４２５を介して電圧が印加されるように構成されている。したがって、本実施例では、薄膜４０９ａは電極４０９ｄとの間に印加される電圧と電極４０９ｂに印加される電圧による静電気力とにより二重に変形され得、上記実施例に示した何れのものよりもより多くの変形パターンが可能であり、かつ、応答性も速いという利点がある。

そして、薄膜４０９ａ、電極４０９ｄ間の電圧の符号を変えれば、可変形状鏡を凸面にも凹面にも変形させることができる。その場合、大きな変形を圧電効果で行い、微細な形状変化を静電気力で行ってもよい。また、凸面の変形には圧電効果を主に用い、凹面の変形には静電気力を主に用いてもよい。なお、電極４０９ｄは電極４０９ｂのように複数の電極から構成されてもよい。この様子を図１９に示した。なお、本願では、圧電効果と電歪効果、電歪を全てまとめて圧電効果と述べている。したがって、電歪材料も圧電材料に含むものとする。

図２０は、本発明のズーム光学系の反射光学素子として適用可能な可変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。

本実施例の可変形状鏡は、電磁気力を利用して反射面の形状を変化させ得るようにしたもので、支持台４２３の内部底面上には永久磁石４２６が、頂面上には窒化シリコン又はポリイミド等からなる基板４０９ｅの周縁部が載置固定されており、基板４０９ｅの表面にはアルミニウム等の金属コートで作られた薄膜４０９ａが付設されていて、可変形状鏡４０９を構成している。基板４０９ｅの下面には複数のコイル４２７が配設されており、これらのコイル４２７はそれぞれ駆動回路４２８を介して演算装置４１４に接続されている。したがって、各センサー４１５、４１６、４１７、４２４からの信号によって演算装置４１４において求められる光学系の変化に対応した演算装置４１４からの出力信号により、各駆動回路４２８から各コイル４２７にそれぞれ適当な電流が供給されると、永久磁石４２６との間に働く電磁気力で各コイル４２７は反発又は吸着され、基板４０９ｅ及び薄膜４０９ａを変形させる。

この場合、各コイル４２７はそれぞれ異なる量の電流を流すようにすることもできる。また、コイル４２７は１個でもよいし、永久磁石４２６を基板４０９ｅに付設しコイル４２７を支持台４２３の内部底面側に設けるようにしてもよい。また、コイル４２７はリソグラフィー等の手法で作るとよく、さらに、コイル４２７には強磁性体よりなる鉄心を入れるようにしてもよい。

この場合、薄膜コイル４２７の巻密度を、図２１に示すように、場所によって変化させることにより、基板４０９ｅ及び薄膜４０９ａに所望の変形を与えるようにすることもできる。また、コイル４２７は１個でもよいし、また、これらのコイル４２７には強磁性体よりなる鉄心を挿入してもよい。

図２２は、本発明のズーム光学系の反射光学素子として適用可能な可変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。図中、４１２は電源である。

本実施例の可変形状鏡では、基板４０９ｅは鉄等の強磁性体で作られており、反射膜としての薄膜４０９ａはアルミニウム等からなっている。この場合、薄膜コイルを設けなくてもすむから、構造が簡単で、製造コストを低減することができる。また、電源スイッチ４１３を切換え兼電源開閉用スイッチに置換すれば、コイル４２７に流れる電流の方向を
変えることができ、基板４０９ｅ及び薄膜４０９ａの形状を自由に変えることができる。図２３は、本実施例におけるコイル４２７の配置を示し、図２４は、コイル４２７の他の配置例を示しているが、これらの配置は、図２０に示した実施例にも適用することができる。なお、図２５は、図２０に示した実施例において、コイル４２７の配置を図２４に示したようにした場合に適する永久磁石４２６の配置を示している。すなわち、図２５に示すように、永久磁石４２６を放射状に配置すれば、図２０に示した実施例に比べて、微妙な変形を基板４０９ｅ及び薄膜４０９ａに与えることができる。また、このように電磁気力を用いて基板４０９ｅ及び薄膜４０９ａを変形させる場合（図２０及び図２２の実施例）は、静電気力を用いた場合よりも低電圧で駆動できるという利点がある。

以上、いくつかの可変形状鏡の実施例を述べたが、ミラーの形を変形させるのに、図１９の例に示すように、２種類以上の力を用いてもよい。つまり静電気力、電磁力、圧電効果、磁歪、流体の圧力、電場、磁場、温度変化、電磁波等の中から２つ以上を同時に用いて可変形状鏡を変形させてもよい。つまり、２つ以上の異なる駆動方法を用いて光学特性可変光学素子を作れば、大きな変形と微細な変形とを同時に実現でき、精度の良い鏡面が実現できる。

さて、以上のような本発明のズームレンズは、ズームレンズからなる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。

図２６〜図２８は、本発明による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を示す。図２６はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図２７は同後方斜視図、図２８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の光路折り曲げ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、近赤外カットフィルターと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。

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。

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。

なお、図２８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。

次に、本発明の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が図２９〜図３１に示される。図２９はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図３０はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図３１は図２９の状態の側面図である。図２９〜図３１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。

この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、本発明による例えば実施例１の光路折り曲げズームレンズからなる対物レンズ１１２と、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。

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（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。

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２９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。

次に、本発明の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が図３２に示される。図３２（ａ）は携帯電話４００の正面図、図３２（ｂ）は側面図、図３２（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。図３２（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例えば実施例１の光路折り曲げズームレンズからなる対物レンズ１１２と、物体像を受光する撮像素子チップ１６２とを有している。これらは、携帯電話４００に内蔵されている。

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（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。

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。

以上の本発明のズームレンズとそれを用いた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。

〔１〕 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を含んでおり変倍時に固定であるレンズ群Ａ、広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動するレンズ群Ｂ、変倍時に位置が不動の開口絞りを有し、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。

（１） ０．４５＜log γ_B ／log γ＜０．８５
ただし、γ、γ_B はそれぞれ、
γ＝ｆ_T ／ｆ_W
γ_B ＝望遠端におけるレンズ群Ｂの倍率／広角端におけるレンズ群Ｂの倍率とし、ｆ_W 、ｆ_T はそれぞれズームレンズ全系の広角端、望遠端の焦点距離とする。

〔２〕 広角端から望遠端に変倍する際、前記開口絞りよりも像側に、一方向にのみ移動するレンズ群を有することを特徴とする上記１記載のズームレンズ。

〔３〕 物体側から順に、負の屈折力であり変倍時に固定であるレンズ群Ａ、正の屈折力であり変倍時に移動するレンズ群Ｂ、変倍時に位置が不動の開口絞りを有し、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。

（１） ０．４５＜log γ_B ／log γ＜０．８５
ただし、γ、γ_B はそれぞれ、
γ＝ｆ_T ／ｆ_W
γ_B ＝望遠端におけるレンズ群Ｂの倍率／広角端におけるレンズ群Ｂの倍率とし、ｆ_W 、ｆ_T はそれぞれズームレンズ全系の広角端、望遠端の焦点距離とする。

〔４〕 前記開口絞りから像側に向かって順に、負の屈折力であるレンズ群Ｃ、正の屈折力であるレンズ群Ｄを有し、広角端から望遠端に変倍する際に、少なくとも一方のレンズ群が像側にのみ移動することを特徴とする上記３記載のズームレンズ。

〔５〕 前記レンズ群Ａには光路を折り曲げるための反射光学素子を含んでおり、前記レンズ群Ｂは広角端から望遠端に変倍する際に物体側にのみ移動することを特徴とする上記３又は４記載のズームレンズ。

〔６〕 前記レンズ群Ａは、物体側に凸面を有する負メニスカスレンズを有する副群Ａ１、光路を折り曲げるための反射光学素子、少なくとも正レンズを含む副群Ａ２からなることを特徴とする上記１から５の何れか１項記載のズームレンズ。

〔７〕 前記開口絞りより像側の何れかのレンズ群にて合焦を行うようにしたことを特徴とする上記１から６の何れか１項記載のズームレンズ。

〔８〕 正の屈折力を有する全てのレンズ群に非球面を有することを特徴とする上記１から７の何れか１項記載のズームレンズ。

〔９〕 正の屈折力を有する全てのレンズ群が接合レンズ成分を含むことを特徴とする上記１から８の何れか１項記載のズームレンズ。

〔１０〕 正の屈折力を有する全てのレンズ群が１つの接合レンズ成分のみで構成されていることを特徴とする上記１から９の何れか１項記載のズームレンズ。

〔１１〕 光路を折り曲げるための反射光学素子が以下の媒質条件を満たすプリズムブロックで構成されていることを特徴とする上記１から１０の何れか１項記載のズームレンズ。
ズームレンズ
（２） １．５５＜ｎ_pri ＜１．９７
ただし、ｎ_pri はプリズムブロックのｄ線に対する媒質の屈折率である。

〔１２〕 前記プリズムブロックは以下の条件を満たすことを特徴とする上記１１記載のズームレンズ。

（３） ０．５＜ｄ／Ｌ＜１．２
ただし、ｄはプリズムブロックの光線入射面から光線射出面まで光軸に沿って測ったときの空気換算長、Ｌは撮像素子の有効撮像領域の対角長とする。

〔１３〕 望遠端におけるレンズ群Ｂの以降の合成倍率が以下の条件を満たすことを特徴とする上記３から１２の何れか１項記載のズームレンズ。

（４） ０．７５＜−β_Rt＜１．５
ただし、β_Rtはレンズ群Ｂ以降の望遠端における合成倍率（無限遠物点）である。

〔１４〕 無限遠合焦時に広角端から望遠端変倍する際のレンズ群の移動量が以下の条件を満たすことを特徴とする上記４から１３の何れか１項記載のズームレンズ。

（５） −１．０＜Ｍ₃ ／Ｍ₂ ＜−０．３
ただし、Ｍ₂ 、Ｍ₃ はそれぞれレンズ群Ｂ、レンズ群Ｃの移動量である。

〔１５〕 無限遠合焦時に広角端から望遠端変倍する際のレンズ群の移動量が以下の条件を満たすことを特徴とする上記４から１４の何れか１項記載のズームレンズ。

（６） ０．３＜Ｍ₄ ／Ｍ₃ ＜０．９
ただし、Ｍ₃ 、Ｍ₄ はそれぞれレンズ群Ｃ、レンズ群Ｄの移動量である。

〔１６〕 前記レンズ群Ａの副群Ａ２は、物体側から順に、正レンズ・負レンズの２枚で構成され、以下の条件を満たすことを特徴とする上記６から１５の何れか１項記載のズームレンズ。

（７） −０．３＜Ｌ／ｆ₁₂＜０
ただし、ｆ₁₂はレンズ群Ａの副群Ａ２の焦点距離、Ｌは撮像素子の有効撮像領域の対角長
とする。

〔１７〕 前記レンズ群Ａが以下の条件を満たすことを特徴とする上記６から１６の何れか１項記載のズームレンズ。

（８） ０．５＜（Ｒ_11F ＋Ｒ_11R ）／（Ｒ_11F −Ｒ_11R ）＜４．５
（９） ０＜ｆ₁₁／ｆ₁₂＜０．８
ただし、Ｒ_11F 、Ｒ_11R はそれぞれレンズ群Ａの副群Ａ１の負レンズの物体側の面、 像
側の面の光軸上での曲率半径、ｆ₁₁、ｆ₁₂はそれぞれレンズ群Ａの副群Ａ１、Ａ２の焦点距離である。

〔１８〕 前記光路を折り曲げるための反射光学素子が形状制御可能な形状可変ミラーからなることを特徴とする上記１から２、５から１７の何れか１項記載のズームレンズ。

〔１９〕 上記１から１８の何れか１項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備えたことを特徴とする電子撮像装置。

本発明により、物体側にミラー等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、諸々の工夫を入れることにより、高ズーム比、広画角、小さいＦ値、少ない収差等、極力高い光学仕様性能を確保しながらも、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラとすることが可能となる。加えて、絞り、シャッター機構等を移動させない光学系とすることにより、奥行きをさらに薄くすることができる。

本発明の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。 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。 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。 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。 実施例１のズームレンズの広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における光路図である。 実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例２の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例３の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例４の無限遠物点合焦時の収差図である。 電子撮像素子にて撮影を行う場合の有効撮像面の対角長について説明するための図である。 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。 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。 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。 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。 本発明のズーム光学系の反射光学素子として適用可能な可変形状鏡の１実施例を示す概略構成図である。 図１５の実施例の可変形状鏡に用いる電極の１形態を示す説明図である。 図１５の実施例の可変形状鏡に用いる電極の他の形態を示す説明図である。 本発明のズーム光学系の反射光学素子として適用可能な可変形状鏡のさらに他の実施例を示す概略構成図である。 本発明のズーム光学系の反射光学素子として適用可能な可変形状鏡のさらに他の実施例を示す概略構成図である。 本発明のズーム光学系の反射光学素子として適用可能な可変形状鏡のさらに他の実施例を示す概略構成図である。 図２０の実施例における薄膜コイルの巻密度の状態を示す説明図である。 本発明のズーム光学系の反射光学素子として適用可能な可変形状鏡のさらに他の実施例を示す概略構成図である。 図２２の実施例におけるコイルの１配置例を示す説明図である。 図２２の実施例におけるコイルの他の配置例を示す説明図である。 図２０に示した実施例において、コイルの配置を図２４に示したようにした場合に適する永久磁石の配置を示す説明図である。 本発明による光路折り曲げズーム光学系を組み込んだデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。 図２６のデジタルカメラの後方斜視図である。 図２６のデジタルカメラの断面図である。 本発明による光路折り曲げズーム光学系を対物光学系として組み込れたパソコンのカバーを開いた前方斜視図である。 パソコンの撮影光学系の断面図である。 図２９の状態の側面図である。 本発明による光路折り曲げズーム光学系を対物光学系として組み込れた携帯電話の正面図、側面図、その撮影光学系の断面図である。

符号の説明

Ｇ１…第１レンズ群
Ｇ２…第２レンズ群
Ｇ３…第３レンズ群
Ｇ４…第４レンズ群
Ｓ…絞り
ＬＦ…光学的ローパスフィルター
ＣＧ…ＣＣＤのカバーガラス
Ｉ…ＣＣＤの像面
Ｐ…光路折り曲げプリズム（平行平板）
Ｅ…観察者眼球
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
４０９…可変形状鏡（光学特性可変形状鏡）
４０９ａ…薄膜（反射面）
４０９ｂ…電極
４０９ｃ…圧電素子
４０９ｃ’…圧電素子
４０９ｃ−１…基板
４０９ｃ−２…電歪材料
４０９ｄ…電極
４０９ｅ…基板
４１１…可変抵抗器
４１２…電源
４１３…電源スイッチ
４１４…演算装置
４１５…温度センサー
４１６…湿度センサー
４１７…距離センサー
４２３…支持台
４２４…振れ（ブレ）センサー
４２５…駆動回路
４２６…永久磁石
４２７…コイル
４２８…駆動回路

Claims (17)

1. 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を含んでおり変倍時に固定であるレンズ群Ａと、広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動するレンズ群Ｂと、変倍時に位置が不動の開口絞りと、レンズ群Ｃとレンズ群Ｄからなり、
   前記レンズ群Ａは負の屈折力、前記レンズ群Ｂは正の屈折力、前記レンズ群Ｃは負の屈折力、前記レンズ群Ｄは正の屈折力を有し、
   前記レンズ群Ａは、前記物体側に凸面を有する負メニスカスレンズを有する副群Ａ１、光路を折り曲げるための反射光学素子、少なくとも正レンズを含む副群Ａ２からなり、
   以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
   （１） ０．４５＜log γ_B ／log γ＜０．８５
   （６） ０．３＜Ｍ₄ ／Ｍ₃ ＜０．９
   （８） ０．５＜（Ｒ_11F ＋Ｒ_11R ）／（Ｒ_11F −Ｒ_11R ）＜４．５
   （９） ０＜ｆ₁₁／ｆ₁₂＜０．８
   ただし、γ、γ_B はそれぞれ、
   γ＝ｆ_T ／ｆ_W
   γ_B ＝望遠端における前記レンズ群Ｂの倍率／広角端における前記レンズ群Ｂの倍率とし、ｆ_W 、ｆ_T はそれぞれ前記ズームレンズ全系の広角端、望遠端の焦点距離、Ｒ_11F 、Ｒ_11R はそれぞれ前記レンズ群Ａの副群Ａ１の負レンズの物体側の面、像側の面の光軸上での曲率半径、ｆ₁₁、ｆ₁₂はそれぞれ前記レンズ群Ａの副群Ａ１、Ａ２の焦点距離、Ｍ₃ 、Ｍ₄ はそれぞれ、無限遠合焦時に広角端から望遠端に変倍する際のレンズ群Ｃとレンズ群Ｄの移動量とする。
2. 前記開口絞りより像側の何れかのレンズ群にて合焦を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
3. 正の屈折力を有する全てのレンズ群に非球面を有することを特徴とする請求項１又は２記載のズームレンズ。
4. 正の屈折力を有する全てのレンズ群が接合レンズを含むことを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載のズームレンズ。
5. 正の屈折力を有する全てのレンズ群が１つの接合レンズ成分のみで構成されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載のズームレンズ。
6. 前記光路を折り曲げるための反射光学素子が以下の媒質条件を満たすプリズムブロックで構成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載のズームレンズ。
   （２） １．５５＜ｎ_pri ＜１．９７
   ただし、ｎ_pri は前記プリズムブロックのｄ線に対する媒質の屈折率である。
7. 前記光路を折り曲げるための反射光学素子が形状制御可能な形状可変ミラーからなることを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載のズームレンズ。
8. 請求項６記載のズームレンズと、その像側に配置された撮像素子とを備え、
   前記プリズムブロックは以下の条件を満たすことを特徴とする電子撮像装置。
   （３） ０．５＜ｄ／Ｌ＜１．２
   ただし、ｄは前記プリズムブロックの光線入射面から光線射出面まで光軸に沿って測ったときの空気換算長、Ｌは前記撮像素子の有効撮像領域の対角長とする。
9. 請求項１から７の何れか１項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
   とを備えたことを特徴とする電子撮像装置。
10. ズームレンズと撮像素子を備えた電子撮像装置であって、
    前記ズームレンズは、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を含んでおり変倍時に固定であるレンズ群Ａと、広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動するレンズ群Ｂと、変倍時に位置が不動の開口絞りと、レンズ群Ｃとレンズ群Ｄからなり、
    前記レンズ群Ａは負の屈折力、前記レンズ群Ｂは正の屈折力、前記レンズ群Ｃは負の屈折力、前記レンズ群Ｄは正の屈折力を有し、
    前記レンズ群Ａは、前記物体側に凸面を有する負メニスカスレンズを有する副群Ａ１、光路を折り曲げるための反射光学素子、少なくとも正レンズを含む副群Ａ２からなり、
    前記レンズ群Ａの副群Ａ２は、物体側から順に、正レンズ・負レンズの２枚で構成され、
    以下の条件を満足することを特徴とする電子撮像装置。
    （１） ０．４５＜log γ_B ／log γ＜０．８５
    （６） ０．３＜Ｍ₄ ／Ｍ₃ ＜０．９
    （７） −０．３＜Ｌ／ｆ₁₂＜０
    ただし、γ、γ_B はそれぞれ、
    γ＝ｆ_T ／ｆ_W
    γ_B ＝望遠端における前記レンズ群Ｂの倍率／広角端における前記レンズ群Ｂの倍率とし、ｆ_W 、ｆ_T はそれぞれ前記ズームレンズ全系の広角端、望遠端の焦点距離、ｆ₁₂は前記レンズ群Ａの副群Ａ２の焦点距離、Ｌは前記撮像素子の有効撮像領域の対角長、Ｍ₃ 、Ｍ₄ はそれぞれ、無限遠合焦時に広角端から望遠端に変倍する際のレンズ群Ｃとレンズ群Ｄの移動量とする。
11. 前記開口絞りより像側の何れかのレンズ群にて合焦を行うようにしたことを特徴とする請求項１０記載の電子撮像装置。
12. 正の屈折力を有する全てのレンズ群に非球面を有することを特徴とする請求項１０又は１１記載の電子撮像装置。
13. 正の屈折力を有する全てのレンズ群が接合レンズを含むことを特徴とする請求項１０から１２の何れか１項記載の電子撮像装置。
14. 正の屈折力を有する全てのレンズ群が１つの接合レンズ成分のみで構成されていることを特徴とする請求項１０から１３の何れか１項記載の電子撮像装置。
15. 前記光路を折り曲げるための反射光学素子が以下の媒質条件を満たすプリズムブロックで構成されていることを特徴とする請求項１０から１４の何れか１項記載の電子撮像装置。
    （２） １．５５＜ｎ_pri ＜１．９７
    ただし、ｎ_pri は前記プリズムブロックのｄ線に対する媒質の屈折率である。
16. 前記プリズムブロックは以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１５記載の電子撮像装置。
    （３） ０．５＜ｄ／Ｌ＜１．２
    ただし、ｄは前記プリズムブロックの光線入射面から光線射出面まで光軸に沿って測ったときの空気換算長、Ｌは前記撮像素子の有効撮像領域の対角長とする。
17. 前記光路を折り曲げるための反射光学素子が形状制御可能な形状可変ミラーからなることを特徴とする請求項１０から１４の何れか１項記載の電子撮像装置。

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