JP3925907B2 - 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、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等の電子撮像装置に関するものである。また、そのズームレンズはリアフォーカスを可能にならしめたもの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。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。
【０００４】
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、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ースペースが大きく、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も沈胴しても薄くならない（特開平１１−５２２４６号）。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値等を含めた結像性能が良好で沈胴厚を最も薄くできる可能性を有するものの例として、特開平１１−２８７９５３号、特開２０００−２６７００９、特開２０００−２７５５２０等のものがある。
【０００５】
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、小型化を実施するには、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。
【０００６】
また、奥行き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で行うの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。
【０００７】
【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状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成枚数が少なく、リアフォーカス方式等機構レイアウト上小型で簡素にしやすく、無限遠から近距離まで安定した、４００万画素程度以上の高画素数対応の高い結像性能を有するズーム方式あるいはズーム構成を選択し、さらには、ズームレンズのレンズエレメントを薄くして各群の総厚を薄くしたり、フィルター類の選択をも考慮して、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である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、ズームレンズとその像側に配された撮像画面を有する撮像装置であって、
前記撮像画面上に電子撮像素子を配し、
前記ズームレンズは、物体側より順に、非球面を有する負レンズ及び正レンズの２枚のレンズからなる負屈折力の第１レンズ群と、物体側から順に、正の単レンズＬ２１と、正レンズＬ２２と負レンズＬ２３の順で接合され物体側に凸面を向けたメニスカス形状である正屈折力の接合レンズと、正の単レンズＬ２４とからなり、前記単レンズＬ２１の両面が非球面であり、前記両面の非球面形状が、各々光軸上での曲率半径を有する球面に対して両面共物体側に偏倚した形状である第２レンズ群と、１つの正レンズ成分からなる第３レンズ群とからなり、
無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍に際して、前記第２レンズ群は物体側へのみ移動し、前記第３レンズ群は前記第２レンズ群とは異なる軌跡で移動し、前記第３レンズ群は合焦のために移動し、
以下の条件（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とするものである。
（１） ０．０５≦（Ｒ21F ＋Ｒ21R ）／（Ｒ21F −Ｒ21R ）＜０．３
（２） １．４＜−β2T＜２．１
（３） １．０×１０-4・Ｌ＜｜Asp21R｜＜｜Asp21F｜
＜４．０×１０-3・Ｌ
ただし、Ｒ21F は第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ21R は第２レンズ群の単レンズＬ２１の像側面の光軸上での曲率半径、β2Tは無限遠物点合焦時の望遠端における第２レンズ群全体の倍率、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、Asp21Fは第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面の非球面が有する光軸上での曲率半径の球面に対し、光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量、Asp21Rは第２レンズ群の単レンズＬ２１の像側面の非球面が有する光軸上での曲率半径の球面に対し、光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量である。
【００１０】
以下、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】
本発明の撮像装置は、ズームレンズとその像側に配された撮像画面を有する撮像装置において、そのズームレンズは、物体側より順に、非球面を有する負レンズ及び正レンズを有する負屈折力の第１レンズ群と、物体側から順に、正の単レンズＬ２１と、正レンズＬ２２と負レンズＬ２３の順で接合され物体側に凸面を向けたメニスカス形状である正屈折力の接合レンズと、正の単レンズＬ２４とからなり、接合レンズにおける接合面を除く何れかの２面以上が非球面、例えば、正の単レンズＬ２１の物体側面と像側面と正レンズＬ２２の物体側面の中の何れか２面以上が非球面である第２レンズ群と、１つの正レンズ成分からなる第３レンズ群とからなり、無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群は物体側へのみ移動し、第３レンズ群は第２レンズ群とは異なる軌跡で移動し、第３レンズ群は合焦のために移動する構成のズームレンズを採用している。
【００１２】
なお、本発明において、レンズとは、単一の媒質からなるレンズを１単位とし、接合レンズは複数のレンズからなるものとする。また、レンズ成分は、間に空気間隔を配さないレンズ群を意味し、単レンズ又は接合レンズを意味する。
【００１３】
古くから銀塩フィルムカメラ用ズームレンズとしてよく使用される負正の２群ズームレンズにおいて、それを小型化するために各焦点距離における正の後群（第２レンズ群）の倍率を高くするのがよいが、そのために、第２レンズ群のさらに像側に正レンズ成分を第３レンズ群として加え、広角端から望遠端に変倍する際に第２レンズ群との間隔を変化させるという方法がよく知られている。また、この第３レンズ群はフォーカス用としても使用できる可能性を有している。
【００１４】
そして、本発明の目的の達成、つまり、沈胴収納時のレンズ部総厚を薄くしてなおかつ第３レンズ群にてフォーカスをする際、非点収差を始めとする軸外収差変動を抑制するために、特に第２レンズ群の収差補正能力が重要である。
【００１５】
第３レンズ群にてフォーカスをする場合、収差変動が問題になるが、第３レンズ群に必要以上の量の非球面が入ると、その効果を出すために第１レンズ群・第２レンズ群で残存する非点収差を第３レンズ群にて補正することになり、ここで第３レンズ群がフォーカスのために動くと、そのバランスが崩れてしまい好ましくない。したがって、第３レンズ群でフォーカスする場合は、第１レンズ群・第２レンズ群で非点収差をズーム全域に亘り略取り切らねばならない。
【００１６】
よって、第３レンズ群は球面系又は少ない非球面量にて構成し、開口絞りを第２レンズ群の物体側に配し、第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、正負の順の接合レンズ成分、正レンズで構成し、さらに、複数の非球面を第２レンズ群の物体側寄りの面に集中的に導入している。
【００１７】
また、第１レンズ群についても、同様の理由により、負レンズに非球面を導入している。
【００１８】
また、このタイプでは、前玉径が大きくなり難いので、開口絞りを第２レンズ群と一体（本発明の後記の実施例では、第２レンズ群の直前に配置し、第２レンズ群と一体）とした方が、機構上単純であるばかりでなく、沈胴時のデッドスペースが発生し難く、広角端と望遠端のＦ値差が小さい。また、第２レンズ群内の負レンズは正レンズで発生する球面収差、コマ収差係数をキャンセルする一方、正レンズに対する相対的偏心が大きいため、主として補正の対象となっている面を有する正レンズと接合することで、相対偏心による収差の発生を抑制している。その場合は、できるだけ接合レンズ成分内で収差をキャンセルして偏心敏感度を小さくするのがよい。すると、残る単独の正レンズ成分との相対偏心敏感度が少なくなる。
【００１９】
さらに、第２レンズ群の物体側には複数の非球面を導入する関係上、物体側の正レンズの光軸近傍での形状ファクターは条件（１）のようにするとよい。
【００２０】
（１） ０．０５≦（Ｒ21F ＋Ｒ21R ）／（Ｒ21F −Ｒ21R ）＜０．３
ただし、Ｒ21F は第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ21R は第２レンズ群の単レンズＬ２１の像側面の光軸上での曲率半径である。
【００２１】
第２レンズ群の物体側正レンズは、元来大きな球面収差を発生するため、まず球面成分で球面収差最小解に近い形状にしておくのがよい。条件（１）の上限の０．３、下限の０．０５のどちらを越えた場合でも、第２レンズ群の物体側に複数の非球面を導入しても球面収差が補正困難になる。
【００２５】
（２） １．４＜−β2T＜２．１
ただし、β2Tは無限遠物点合焦時の望遠端における第２レンズ群全体の倍率である。
【００２６】
条件（２）の下限の１．４を越えると、広角端での第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が空きすぎて第１レンズ群の有効径を大きくせざるを得ず、そのために厚みまで大きくなってしまう。上限の２．１を越えると、第１レンズ群、第２レンズ群共に収差補正がますます困難となる。
【００２７】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００２８】
（２）’ １．５＜−β2T＜２．０
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００２９】
（２）” １．６＜−β2T＜１．９
ところで、第２レンズ群の物体側に導入する複数の非球面は、正の単レンズＬ２１の両面に施すのが、球面収差補正上、群内相対偏心感度の緩和、製造コストの点でメリットが大きい。それらの非球面は、光軸上での曲率半径を有する球面に対して両面共物体側に偏倚した形状にすると、球面収差補正上、群内相対偏心感度の緩和の点で優れているのでよい。そして、これらの非球面は、以下の条件を満足するとよい。
【００３０】
（３） １．０×１０-4・Ｌ＜｜Asp21R｜＜｜Asp21F｜＜４．０×１０-3・Ｌ
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域（略矩形）の対角長、Asp21Fは第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面の非球面が有する光軸上での曲率半径の球面に対し、光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量、Asp21Rは第２レンズ群の単レンズＬ２１の像側面の非球面が有する光軸上での曲率半径の球面に対し、光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量である。すなわち、本発明でいう非球面偏倚量は、図７に示すように、対象とする非球面の光軸上での曲率半径ｒを有する球面（基準球面）に対し、撮像素子の有効撮像領域の対角長をＬとするとき、光軸からの高さが０．３Ｌの位置でのその非球面の偏倚量を言うものである。
【００３１】
この条件（３）の下限の１．０×１０-4・Ｌを越える場合や、中央の不等号が逆転する場合は、球面収差の補正が不足する。上限の４．０×１０-3・Ｌを越えると、群内の各成分との相対偏心感度が増大する。
【００３２】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００３３】
（３）’ １．５×１０-4・Ｌ＜｜Asp21R｜＜｜Asp21F｜＜３．０×１０-3・Ｌ
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００３４】
（３）” ２．０×１０-4・Ｌ＜｜Asp21R｜＜｜Asp21F｜＜２．０×１０-3・Ｌ
次に、第２レンズ群の接合成分の形状については以下の条件を満足するとよい。
【００３５】
（４） ０．６＜Ｒ23R ／Ｒ22F ＜１．０
（５） ０＜Ｌ／Ｒ23F ＜１．２
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域（略矩形）の対角長、Ｒ22F は第２レンズ群の正レンズＬ２２の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ23R は第２レンズ群の負レンズＬ２３の像側面の光軸上での曲率半径、Ｒ23F は第２レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上での曲率半径である。
【００３６】
条件（４）の上限の１．０を越えると、群内での球面収差・コマ収差・非点収差の補正が不十分、かつ、接合による偏心敏感度の緩和の効果が少ない。下限の０．６を越えると、群内の球面収差・コマ収差・非点収差の補正には有利で偏心敏感度の緩和の効果もあるが、第２レンズ群の倍率を上げるために小型化に支障をきたしやすい。
【００３７】
条件（５）は接合面の形状を規定しているが、上限の１．２を越えると、軸上色収差、倍率色収差が補正不足になりやすい。下限の０を越えると、接合成分中の正レンズの縁肉確保の関係上光軸上での厚みが増大し好ましくない。
【００３８】
なお、条件（４）、（５）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【００３９】
（４）’ ０．６５＜Ｒ23R ／Ｒ22F ＜０．９５
（５）’ ０．２＜Ｌ／Ｒ23F ＜１．０
さらに、条件（４）、（５）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。
【００４０】
（４）” ０．７＜Ｒ23R ／Ｒ22F ＜０．９
（５）” ０．４＜Ｌ／Ｒ23F ＜０．８
次に、第１レンズ群は、以下の条件を満足しつつ、非球面を含む負レンズと正レンズの２枚のみで構成すれば、色収差や各ザイデル軸外収差は良好に補正可能であるため、薄型化に貢献する。
【００４１】
（６） ２０＜ν11−ν12
（７） −８＜（Ｒ13＋Ｒ14）／（Ｒ13−Ｒ14）＜−１．５
ただし、ν11は第１レンズ群の負レンズのｄ線基準での媒質のアッベ数、ν12は第１レンズ群の正レンズのｄ線基準での媒質のアッベ数、Ｒ13は第１レンズ群の正レンズの物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ14は第１レンズ群の正レンズの像側面の光軸上での曲率半径である。
【００４２】
条件（６）は、変倍時における軸上・倍率色収差の変動に関して規定したものである。下限値の２０を越えると、軸上・ 倍率色収差の変動が大きくなりやすい。上限はそれ以上に現実に適した媒質が存在しないため特に設けないが、あえて上限値を付けるとすれば、上限値を７５とし、ν11−ν12がそれ以下となるようにするとよい。上限値７５を越えると、レンズ材料が高価となる。
【００４３】
条件（７）は，第１レンズ群正レンズのシェープファクターを規定したものである。下限の−８を越えると、非点収差の補正上不利になる他、変倍時の機械的干渉を回避するために第２レンズ群との間隔を余分に必要とする点も不利になる。上限の−１．５を越えると、歪曲収差の補正が不利になりやすい。
【００４４】
なお、条件（６）、（７）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【００４５】
（６）’ ２２＜ν11−ν12
（７）’ −７＜（Ｒ13＋Ｒ14）／（Ｒ13−Ｒ14）＜−２．０
さらに、条件（６）、（７）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。
【００４６】
（６）” ２４＜ν11−ν12
（７）” −６＜（Ｒ13＋Ｒ14）／（Ｒ13−Ｒ14）＜−２．５
また、以下の条件を満たすとよい。
【００４７】
（８） ０．２＜ｄ11／Ｌ＜０．６５
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｄ11は第１レンズ群の負レンズと正レンズの光軸上での空気間隔である。
【００４８】
この条件（８）の上限の０．６５を越えると、コマ収差・非点収差・歪曲収差の補正には有利であるが、光学系が分厚くなり、下限値の０．２を越えると、これらの収差が非球面を導入したにも係わらず補正が困難になると同時に、第１レンズ群内での相対偏心敏感度が大きくなりやすい。
【００４９】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００５０】
（８）’ ０．２５＜ｄ11／Ｌ＜０．６
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００５１】
（８）” ０．３＜ｄ11／Ｌ＜０．５５
なお、第３レンズ群については、広角端から望遠端に変倍する際に像側に凸の軌跡を動くようにすると、特に出来栄え誤差によるピント位置のばらつきの大きな望遠端における調整余裕量の確保が容易になる。また、第３レンズ群は正レンズ１枚で構成してもよい。実用的な収差レベルの補正は可能であり、薄型化に貢献する。
【００５２】
なお、本発明のズームレンズは、軸外主光線を像面に対して垂直に近い状態で射出できるため、その像面側に撮像素子を配した電子撮像装置として構成することが望ましい。
【００５３】
また、そのとき、撮像素子の有効撮像領域の対角長Ｌが３．０ｍｍ乃至１２．０ｍｍであることが、良好な画質と小型化を両立する上でより好ましい。
【００５４】
その下限値３．０ｍｍを越えて撮像素子が小さくなると、感度不足がカバーし難くなる。一方、上限値１２．０ｍｍを越えて撮像素子が大きくなると、それに付随してズームレンズも大きくなる傾向にあり、薄型化の効果が薄れる。
【００５５】
また、本発明は、広角域を含む電子撮像装置を構成する上で有利である。特に、広角端における対角方向の半画角ωW が以下の条件を満足する電子撮像装置に用いることが好ましい（後記の各実施例に記載の広角端半画角はωW に相当する。）。
【００５６】
２７°＜ωW ＜４２°
この条件の下限値の２７°を越えて広角端半画角が狭くなると、収差補正上は有利になるが、実用的な広角端での画角ではなくなる。一方、上限値の４２°を越えると、歪曲収差、倍率の色収差が発生しやすくなり、レンズ枚数が増加する。
【００５７】
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。
【００５８】
すなわち、
（９） τ600 ／τ550 ≧０．８
（10） 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。
【００５９】
なお、条件（９）、（１０）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【００６０】
（９）’ τ600 ／τ550 ≧０．８５
（10）’ τ700 ／τ550 ≦０．０５
さらに、条件（９）、（１０）の何れかあるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。
【００６１】
（９）” τ600 ／τ550 ≧０．９
（10）” 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。
【００６２】
すなわち、
（11） τ400 ／τ550 ≦０．０８
（12） τ440 ／τ550 ≧０．４
を満たすことが望ましい。
【００６３】
なお、条件（１１）、（１２）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【００６４】
（11）’ τ400 ／τ550 ≦０．０６
（12）’ τ440 ／τ550 ≧０．５
さらに、条件（１１）、（１２）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。
【００６５】
（11）” τ400 ／τ550 ≦０．０４
（12）” 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。
【００６６】
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。
【００６７】
（13） 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。
【００６８】
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。
【００６９】
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（１３）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。
【００７０】
ａが４μｍ以下なら、より回折の影響を受けやすいので
（13）’ ０．１３＜ｔLPF ／ａ＜０．４２
としてもよい。
【００７１】
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。
【００７２】
（13）” 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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の撮像装置に用いられるズームレンズの実施例１〜３について説明する。なお、実施例３は参考例である。実施例１〜３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３に示す。各図中、第１レンズ群はＧ１、絞りはＳ、第２レンズ群はＧ２、第３レンズ群はＧ３、赤外カット吸収フィルターとローパスフィルターの組み合わせはＦ、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、赤外カット吸収フィルターに代えて、透明平板の入射面に近赤外シャープカットコートとしたものを用いてもよいし、ローパスフィルターＬＦに直接近赤外シャープカットコートを施してもよい
【００７６】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の物体側の両凸正レンズの両面の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負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、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正屈折力の接合レンズと、両凸正レンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３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は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より物体側の位置になり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面側に凸の軌跡を描いて移動し、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３レンズ群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００７８】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の物体側の両凸正レンズの両面の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負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、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正屈折力の接合レンズと、像面側に凸の正メニスカスレンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３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は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より若干像面側の位置になり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面側に移動する。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３レンズ群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００８０】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の物体側の両凸正レンズの物体側の面、接合レンズの物体側の面の３面に用いられている。
【００８１】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、ωは半画角、ＦNOはＦナンバー、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状態、ＴＥは望遠端、ｒ1 、ｒ2 …は各レンズ面の曲率半径、ｄ1 、ｄ2 …は各レンズ面間の間隔、ｎd1、ｎd2…は各レンズのｄ線の屈折率、νd1、νd2…は各レンズのアッベ数である。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。
【００８２】
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。
【００８３】
実施例１
【００８４】
実施例２
【００８５】
実施例３
【００８６】
以上の実施例１〜３の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図４〜図６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。
【００８７】
次に、上記各実施例における条件（１）〜（２）、（４）〜（１３）の値、条件（３）に関するAsp21F、Asp21R及びＬの値を示す。
【００８８】
なお、実施例１〜３のローパスフィルターの総厚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Ｆ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。
【００８９】
ここで、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８は、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８）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。
【００９０】
また、赤外カット手段については、赤外カット吸収フィルターと赤外シャープカットコートとがあり、赤外カット吸収フィルターはガラス中に赤外吸収体が含有される場合で、赤外シャープカットコートは吸収でなく反射によるカットである。したがって、前記したように、この赤外カット吸収フィルターを除去して、ローパスフィルターに直接赤外シャープカットコートを施してもよいし、ダミー透明平板上に施してもよい。
【００９１】
この場合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することが望ましい。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。
【００９２】
【００９３】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図９に示す通りである。 また、ローパスフィルターの射出面側には、図１０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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
上記各実施例では、図１０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。
【００９９】
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。
【０１００】
また、ローパスフィルターは、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。
【０１０１】
また、上記実施例１〜３の像面Ｉに配置するＣＣＤの撮像面上には、図１１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。
【０１０２】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図１１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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図１２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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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の枚数も前記した通り２枚でも１枚でも構わない。
【０１０８】
さて、以上のような本発明の撮像装置は、ズームレンズで物体像を形成しその像をＣＣＤ等の電子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。
【０１０９】
図１３〜図１５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１３はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１４は同後方斜視図、図１５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ダミー透明平板上に施してなる赤外カット吸収フィルターＩＦ、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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
なお、図１５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。
【０１１３】
以上の本発明の撮像装置は例えば次のように構成することができる。
【０１１４】
〔１〕 ズームレンズとその像側に配された撮像画面を有する撮像装置であって、
前記ズームレンズは、物体側より順に、非球面を有する負レンズ及び正レンズを有する負屈折力の第１レンズ群と、物体側から順に、正の単レンズＬ２１と、正レンズＬ２２と負レンズＬ２３の順で接合され物体側に凸面を向けたメニスカス形状である正屈折力の接合レンズと、正の単レンズＬ２４とからなり、前記接合レンズにおける接合面を除く何れかの２面以上が非球面である第２レンズ群と、１つの正レンズ成分からなる第３レンズ群とからなり、
無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍に際して、前記第２レンズ群は物体側へのみ移動し、前記第３レンズ群は前記第２レンズ群とは異なる軌跡で移動し、前記第３レンズ群は合焦のために移動し、
以下の条件（１）、（２）を満足することを特徴とする撮像装置。
【０１１５】
（１） −０．４＜（Ｒ21F ＋Ｒ21R ）／（Ｒ21F −Ｒ21R ）＜０．３
（２） １．４＜−β2T＜２．１
ただし、Ｒ21F は第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ21R は第２レンズ群の単レンズＬ２１の像側面の光軸上での曲率半径、β2Tは無限遠物点合焦時の望遠端における第２レンズ群全体の倍率である。
【０１１６】
〔２〕 前記第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面と像側面と正レンズＬ２２の物体側面の中の何れか２面以上が非球面であることを特徴とする上記１記載の撮像装置。
【０１１７】
〔３〕 前記第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面と像側面と正レンズＬ２２の物体側面の中の何れか２面が非球面であることを特徴とする上記２記載の撮像装置。
【０１１８】
〔４〕 前記第２レンズ群の単レンズＬ２１の両面が非球面であり、前記両面の非球面形状が、各々光軸上での曲率半径を有する球面に対して両面共物体側に偏倚した形状であることを特徴とする上記１から３の何れか１項記載の撮像装置。
【０１１９】
〔５〕 前記撮像画面上に電子撮像素子を配し、以下の条件（３）を満足することを特徴とする上記４記載の撮像装置。
【０１２０】
（３） １．０×１０-4・Ｌ＜｜Asp21R｜＜｜Asp21F｜＜４．０×１０-3・Ｌ
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、Asp21Fは第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面の非球面が有する光軸上での曲率半径の球面に対し、光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量、Asp21Rは第２レンズ群の単レンズＬ２１の像側面の非球面が有する光軸上での曲率半径の球面に対し、光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量である。
【０１２１】
〔６〕 前記撮像画面上に電子撮像素子を配し、前記第２レンズ群の接合レンズの形状が以下の条件（４）、（５）を満足することを特徴とする上記１から５の何れか１項記載の撮像装置。
【０１２２】
（４） ０．６＜Ｒ23R ／Ｒ22F ＜１．０
（５） ０＜Ｌ／Ｒ23F ＜１．２
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、Ｒ22F は第２レンズ群の正レンズＬ２２の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ23R は第２レンズ群の負レンズＬ２３の像側面の光軸上での曲率半径、Ｒ23F は第２レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上での曲率半径である。
【０１２３】
〔７〕 前記第１レンズ群は、前記非球面を有する負レンズ及び前記正レンズの２枚のレンズで構成されることを特徴とする上記１から６の何れか１項記載の撮像装置。
【０１２４】
〔８〕 以下の条件（６）、（７）を満足することを特徴とする上記５記載の撮像装置。
【０１２５】
（６） ２０＜ν11−ν12
（７） −８＜（Ｒ13＋Ｒ14）／（Ｒ13−Ｒ14）＜−１．５
ただし、ν11は第１レンズ群の負レンズのｄ線基準での媒質のアッベ数、ν12は第１レンズ群の正レンズのｄ線基準での媒質のアッベ数、Ｒ13は第１レンズ群の正レンズの物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ14は第１レンズ群の正レンズの像側面の光軸上での曲率半径である。
【０１２６】
〔９〕 前記撮像画面上に電子撮像素子を配し、以下の条件（８）を満足することを特徴とする上記７又は８記載の撮像装置。
【０１２７】
（８） ０．２＜ｄ11／Ｌ＜０．６５
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｄ11は第１レンズ群の負レンズと正レンズの光軸上での空気間隔である。
【０１２８】
〔１０〕 無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍に際して、前記第３レンズ群は像側に凸形状の軌跡で移動することを特徴とする上記１から９の何れか１項記載の撮像装置。
【０１２９】
〔１１〕 前記第３レンズ群は、正の単レンズ１枚からなることを特徴とする上記１から１０の何れか１項記載の撮像装置。
【０１３０】
〔１２〕 前記第３レンズ群は、球面のみで構成されていることを特徴とする上記１から１１の何れか１項記載の撮像装置。
【０１３１】
〔１３〕 前記撮像画面上に電子撮像素子を配したことを特徴とする上記１、２、３、４、７、８、１０、１１、１２の何れか１項記載の撮像装置。
【０１３２】
〔１４〕 前記撮像素子の有効撮像領域の対角長Ｌが以下の条件を満足することを特徴とする上記１３記載の撮像装置。
【０１３３】
３．０ｍｍ＜Ｌ＜１２．０ｍｍ
【０１３４】
【発明の効果】
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得ることができ、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１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図５】実施例２の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図６】実施例３の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図７】本発明のおける非球面偏倚量の定義を説明するための図である。
【図８】電子撮像素子にて撮影を行う場合の有効撮像面の対角長について説明するための図である。
【図９】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１０】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１１】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１２】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１３】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１４】図１３のデジタルカメラの後方斜視図である。
【図１５】図１３のデジタルカメラの断面図である。
【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
Ｓ…開口絞り
Ｆ…赤外カット吸収フィルターとローパスフィルターの組み合わせ
ＣＧ…カバーガラス
Ｉ…像面
ＩＦ…赤外カット吸収フィルター
ＬＦ…光学的ローパスフィルター
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
【発明の属する技術分野】
本発明は、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等の電子撮像装置に関するものである。また、そのズームレンズはリアフォーカスを可能にならしめたもの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。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。
【０００４】
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、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ースペースが大きく、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も沈胴しても薄くならない（特開平１１−５２２４６号）。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値等を含めた結像性能が良好で沈胴厚を最も薄くできる可能性を有するものの例として、特開平１１−２８７９５３号、特開２０００−２６７００９、特開２０００−２７５５２０等のものがある。
【０００５】
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、小型化を実施するには、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。
【０００６】
また、奥行き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で行うの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。
【０００７】
【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状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成枚数が少なく、リアフォーカス方式等機構レイアウト上小型で簡素にしやすく、無限遠から近距離まで安定した、４００万画素程度以上の高画素数対応の高い結像性能を有するズーム方式あるいはズーム構成を選択し、さらには、ズームレンズのレンズエレメントを薄くして各群の総厚を薄くしたり、フィルター類の選択をも考慮して、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である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、ズームレンズとその像側に配された撮像画面を有する撮像装置であって、
前記撮像画面上に電子撮像素子を配し、
前記ズームレンズは、物体側より順に、非球面を有する負レンズ及び正レンズの２枚のレンズからなる負屈折力の第１レンズ群と、物体側から順に、正の単レンズＬ２１と、正レンズＬ２２と負レンズＬ２３の順で接合され物体側に凸面を向けたメニスカス形状である正屈折力の接合レンズと、正の単レンズＬ２４とからなり、前記単レンズＬ２１の両面が非球面であり、前記両面の非球面形状が、各々光軸上での曲率半径を有する球面に対して両面共物体側に偏倚した形状である第２レンズ群と、１つの正レンズ成分からなる第３レンズ群とからなり、
無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍に際して、前記第２レンズ群は物体側へのみ移動し、前記第３レンズ群は前記第２レンズ群とは異なる軌跡で移動し、前記第３レンズ群は合焦のために移動し、
以下の条件（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とするものである。
（１） ０．０５≦（Ｒ21F ＋Ｒ21R ）／（Ｒ21F −Ｒ21R ）＜０．３
（２） １．４＜−β2T＜２．１
（３） １．０×１０-4・Ｌ＜｜Asp21R｜＜｜Asp21F｜
＜４．０×１０-3・Ｌ
ただし、Ｒ21F は第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ21R は第２レンズ群の単レンズＬ２１の像側面の光軸上での曲率半径、β2Tは無限遠物点合焦時の望遠端における第２レンズ群全体の倍率、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、Asp21Fは第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面の非球面が有する光軸上での曲率半径の球面に対し、光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量、Asp21Rは第２レンズ群の単レンズＬ２１の像側面の非球面が有する光軸上での曲率半径の球面に対し、光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量である。
【００１０】
以下、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】
本発明の撮像装置は、ズームレンズとその像側に配された撮像画面を有する撮像装置において、そのズームレンズは、物体側より順に、非球面を有する負レンズ及び正レンズを有する負屈折力の第１レンズ群と、物体側から順に、正の単レンズＬ２１と、正レンズＬ２２と負レンズＬ２３の順で接合され物体側に凸面を向けたメニスカス形状である正屈折力の接合レンズと、正の単レンズＬ２４とからなり、接合レンズにおける接合面を除く何れかの２面以上が非球面、例えば、正の単レンズＬ２１の物体側面と像側面と正レンズＬ２２の物体側面の中の何れか２面以上が非球面である第２レンズ群と、１つの正レンズ成分からなる第３レンズ群とからなり、無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群は物体側へのみ移動し、第３レンズ群は第２レンズ群とは異なる軌跡で移動し、第３レンズ群は合焦のために移動する構成のズームレンズを採用している。
【００１２】
なお、本発明において、レンズとは、単一の媒質からなるレンズを１単位とし、接合レンズは複数のレンズからなるものとする。また、レンズ成分は、間に空気間隔を配さないレンズ群を意味し、単レンズ又は接合レンズを意味する。
【００１３】
古くから銀塩フィルムカメラ用ズームレンズとしてよく使用される負正の２群ズームレンズにおいて、それを小型化するために各焦点距離における正の後群（第２レンズ群）の倍率を高くするのがよいが、そのために、第２レンズ群のさらに像側に正レンズ成分を第３レンズ群として加え、広角端から望遠端に変倍する際に第２レンズ群との間隔を変化させるという方法がよく知られている。また、この第３レンズ群はフォーカス用としても使用できる可能性を有している。
【００１４】
そして、本発明の目的の達成、つまり、沈胴収納時のレンズ部総厚を薄くしてなおかつ第３レンズ群にてフォーカスをする際、非点収差を始めとする軸外収差変動を抑制するために、特に第２レンズ群の収差補正能力が重要である。
【００１５】
第３レンズ群にてフォーカスをする場合、収差変動が問題になるが、第３レンズ群に必要以上の量の非球面が入ると、その効果を出すために第１レンズ群・第２レンズ群で残存する非点収差を第３レンズ群にて補正することになり、ここで第３レンズ群がフォーカスのために動くと、そのバランスが崩れてしまい好ましくない。したがって、第３レンズ群でフォーカスする場合は、第１レンズ群・第２レンズ群で非点収差をズーム全域に亘り略取り切らねばならない。
【００１６】
よって、第３レンズ群は球面系又は少ない非球面量にて構成し、開口絞りを第２レンズ群の物体側に配し、第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、正負の順の接合レンズ成分、正レンズで構成し、さらに、複数の非球面を第２レンズ群の物体側寄りの面に集中的に導入している。
【００１７】
また、第１レンズ群についても、同様の理由により、負レンズに非球面を導入している。
【００１８】
また、このタイプでは、前玉径が大きくなり難いので、開口絞りを第２レンズ群と一体（本発明の後記の実施例では、第２レンズ群の直前に配置し、第２レンズ群と一体）とした方が、機構上単純であるばかりでなく、沈胴時のデッドスペースが発生し難く、広角端と望遠端のＦ値差が小さい。また、第２レンズ群内の負レンズは正レンズで発生する球面収差、コマ収差係数をキャンセルする一方、正レンズに対する相対的偏心が大きいため、主として補正の対象となっている面を有する正レンズと接合することで、相対偏心による収差の発生を抑制している。その場合は、できるだけ接合レンズ成分内で収差をキャンセルして偏心敏感度を小さくするのがよい。すると、残る単独の正レンズ成分との相対偏心敏感度が少なくなる。
【００１９】
さらに、第２レンズ群の物体側には複数の非球面を導入する関係上、物体側の正レンズの光軸近傍での形状ファクターは条件（１）のようにするとよい。
【００２０】
（１） ０．０５≦（Ｒ21F ＋Ｒ21R ）／（Ｒ21F −Ｒ21R ）＜０．３
ただし、Ｒ21F は第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ21R は第２レンズ群の単レンズＬ２１の像側面の光軸上での曲率半径である。
【００２１】
第２レンズ群の物体側正レンズは、元来大きな球面収差を発生するため、まず球面成分で球面収差最小解に近い形状にしておくのがよい。条件（１）の上限の０．３、下限の０．０５のどちらを越えた場合でも、第２レンズ群の物体側に複数の非球面を導入しても球面収差が補正困難になる。
【００２５】
（２） １．４＜−β2T＜２．１
ただし、β2Tは無限遠物点合焦時の望遠端における第２レンズ群全体の倍率である。
【００２６】
条件（２）の下限の１．４を越えると、広角端での第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が空きすぎて第１レンズ群の有効径を大きくせざるを得ず、そのために厚みまで大きくなってしまう。上限の２．１を越えると、第１レンズ群、第２レンズ群共に収差補正がますます困難となる。
【００２７】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００２８】
（２）’ １．５＜−β2T＜２．０
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００２９】
（２）” １．６＜−β2T＜１．９
ところで、第２レンズ群の物体側に導入する複数の非球面は、正の単レンズＬ２１の両面に施すのが、球面収差補正上、群内相対偏心感度の緩和、製造コストの点でメリットが大きい。それらの非球面は、光軸上での曲率半径を有する球面に対して両面共物体側に偏倚した形状にすると、球面収差補正上、群内相対偏心感度の緩和の点で優れているのでよい。そして、これらの非球面は、以下の条件を満足するとよい。
【００３０】
（３） １．０×１０-4・Ｌ＜｜Asp21R｜＜｜Asp21F｜＜４．０×１０-3・Ｌ
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域（略矩形）の対角長、Asp21Fは第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面の非球面が有する光軸上での曲率半径の球面に対し、光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量、Asp21Rは第２レンズ群の単レンズＬ２１の像側面の非球面が有する光軸上での曲率半径の球面に対し、光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量である。すなわち、本発明でいう非球面偏倚量は、図７に示すように、対象とする非球面の光軸上での曲率半径ｒを有する球面（基準球面）に対し、撮像素子の有効撮像領域の対角長をＬとするとき、光軸からの高さが０．３Ｌの位置でのその非球面の偏倚量を言うものである。
【００３１】
この条件（３）の下限の１．０×１０-4・Ｌを越える場合や、中央の不等号が逆転する場合は、球面収差の補正が不足する。上限の４．０×１０-3・Ｌを越えると、群内の各成分との相対偏心感度が増大する。
【００３２】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００３３】
（３）’ １．５×１０-4・Ｌ＜｜Asp21R｜＜｜Asp21F｜＜３．０×１０-3・Ｌ
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００３４】
（３）” ２．０×１０-4・Ｌ＜｜Asp21R｜＜｜Asp21F｜＜２．０×１０-3・Ｌ
次に、第２レンズ群の接合成分の形状については以下の条件を満足するとよい。
【００３５】
（４） ０．６＜Ｒ23R ／Ｒ22F ＜１．０
（５） ０＜Ｌ／Ｒ23F ＜１．２
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域（略矩形）の対角長、Ｒ22F は第２レンズ群の正レンズＬ２２の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ23R は第２レンズ群の負レンズＬ２３の像側面の光軸上での曲率半径、Ｒ23F は第２レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上での曲率半径である。
【００３６】
条件（４）の上限の１．０を越えると、群内での球面収差・コマ収差・非点収差の補正が不十分、かつ、接合による偏心敏感度の緩和の効果が少ない。下限の０．６を越えると、群内の球面収差・コマ収差・非点収差の補正には有利で偏心敏感度の緩和の効果もあるが、第２レンズ群の倍率を上げるために小型化に支障をきたしやすい。
【００３７】
条件（５）は接合面の形状を規定しているが、上限の１．２を越えると、軸上色収差、倍率色収差が補正不足になりやすい。下限の０を越えると、接合成分中の正レンズの縁肉確保の関係上光軸上での厚みが増大し好ましくない。
【００３８】
なお、条件（４）、（５）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【００３９】
（４）’ ０．６５＜Ｒ23R ／Ｒ22F ＜０．９５
（５）’ ０．２＜Ｌ／Ｒ23F ＜１．０
さらに、条件（４）、（５）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。
【００４０】
（４）” ０．７＜Ｒ23R ／Ｒ22F ＜０．９
（５）” ０．４＜Ｌ／Ｒ23F ＜０．８
次に、第１レンズ群は、以下の条件を満足しつつ、非球面を含む負レンズと正レンズの２枚のみで構成すれば、色収差や各ザイデル軸外収差は良好に補正可能であるため、薄型化に貢献する。
【００４１】
（６） ２０＜ν11−ν12
（７） −８＜（Ｒ13＋Ｒ14）／（Ｒ13−Ｒ14）＜−１．５
ただし、ν11は第１レンズ群の負レンズのｄ線基準での媒質のアッベ数、ν12は第１レンズ群の正レンズのｄ線基準での媒質のアッベ数、Ｒ13は第１レンズ群の正レンズの物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ14は第１レンズ群の正レンズの像側面の光軸上での曲率半径である。
【００４２】
条件（６）は、変倍時における軸上・倍率色収差の変動に関して規定したものである。下限値の２０を越えると、軸上・ 倍率色収差の変動が大きくなりやすい。上限はそれ以上に現実に適した媒質が存在しないため特に設けないが、あえて上限値を付けるとすれば、上限値を７５とし、ν11−ν12がそれ以下となるようにするとよい。上限値７５を越えると、レンズ材料が高価となる。
【００４３】
条件（７）は，第１レンズ群正レンズのシェープファクターを規定したものである。下限の−８を越えると、非点収差の補正上不利になる他、変倍時の機械的干渉を回避するために第２レンズ群との間隔を余分に必要とする点も不利になる。上限の−１．５を越えると、歪曲収差の補正が不利になりやすい。
【００４４】
なお、条件（６）、（７）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【００４５】
（６）’ ２２＜ν11−ν12
（７）’ −７＜（Ｒ13＋Ｒ14）／（Ｒ13−Ｒ14）＜−２．０
さらに、条件（６）、（７）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。
【００４６】
（６）” ２４＜ν11−ν12
（７）” −６＜（Ｒ13＋Ｒ14）／（Ｒ13−Ｒ14）＜−２．５
また、以下の条件を満たすとよい。
【００４７】
（８） ０．２＜ｄ11／Ｌ＜０．６５
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｄ11は第１レンズ群の負レンズと正レンズの光軸上での空気間隔である。
【００４８】
この条件（８）の上限の０．６５を越えると、コマ収差・非点収差・歪曲収差の補正には有利であるが、光学系が分厚くなり、下限値の０．２を越えると、これらの収差が非球面を導入したにも係わらず補正が困難になると同時に、第１レンズ群内での相対偏心敏感度が大きくなりやすい。
【００４９】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００５０】
（８）’ ０．２５＜ｄ11／Ｌ＜０．６
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００５１】
（８）” ０．３＜ｄ11／Ｌ＜０．５５
なお、第３レンズ群については、広角端から望遠端に変倍する際に像側に凸の軌跡を動くようにすると、特に出来栄え誤差によるピント位置のばらつきの大きな望遠端における調整余裕量の確保が容易になる。また、第３レンズ群は正レンズ１枚で構成してもよい。実用的な収差レベルの補正は可能であり、薄型化に貢献する。
【００５２】
なお、本発明のズームレンズは、軸外主光線を像面に対して垂直に近い状態で射出できるため、その像面側に撮像素子を配した電子撮像装置として構成することが望ましい。
【００５３】
また、そのとき、撮像素子の有効撮像領域の対角長Ｌが３．０ｍｍ乃至１２．０ｍｍであることが、良好な画質と小型化を両立する上でより好ましい。
【００５４】
その下限値３．０ｍｍを越えて撮像素子が小さくなると、感度不足がカバーし難くなる。一方、上限値１２．０ｍｍを越えて撮像素子が大きくなると、それに付随してズームレンズも大きくなる傾向にあり、薄型化の効果が薄れる。
【００５５】
また、本発明は、広角域を含む電子撮像装置を構成する上で有利である。特に、広角端における対角方向の半画角ωW が以下の条件を満足する電子撮像装置に用いることが好ましい（後記の各実施例に記載の広角端半画角はωW に相当する。）。
【００５６】
２７°＜ωW ＜４２°
この条件の下限値の２７°を越えて広角端半画角が狭くなると、収差補正上は有利になるが、実用的な広角端での画角ではなくなる。一方、上限値の４２°を越えると、歪曲収差、倍率の色収差が発生しやすくなり、レンズ枚数が増加する。
【００５７】
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。
【００５８】
すなわち、
（９） τ600 ／τ550 ≧０．８
（10） 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。
【００５９】
なお、条件（９）、（１０）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【００６０】
（９）’ τ600 ／τ550 ≧０．８５
（10）’ τ700 ／τ550 ≦０．０５
さらに、条件（９）、（１０）の何れかあるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。
【００６１】
（９）” τ600 ／τ550 ≧０．９
（10）” 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。
【００６２】
すなわち、
（11） τ400 ／τ550 ≦０．０８
（12） τ440 ／τ550 ≧０．４
を満たすことが望ましい。
【００６３】
なお、条件（１１）、（１２）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【００６４】
（11）’ τ400 ／τ550 ≦０．０６
（12）’ τ440 ／τ550 ≧０．５
さらに、条件（１１）、（１２）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。
【００６５】
（11）” τ400 ／τ550 ≦０．０４
（12）” 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。
【００６６】
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。
【００６７】
（13） 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。
【００６８】
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。
【００６９】
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（１３）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。
【００７０】
ａが４μｍ以下なら、より回折の影響を受けやすいので
（13）’ ０．１３＜ｔLPF ／ａ＜０．４２
としてもよい。
【００７１】
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。
【００７２】
（13）” 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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の撮像装置に用いられるズームレンズの実施例１〜３について説明する。なお、実施例３は参考例である。実施例１〜３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３に示す。各図中、第１レンズ群はＧ１、絞りはＳ、第２レンズ群はＧ２、第３レンズ群はＧ３、赤外カット吸収フィルターとローパスフィルターの組み合わせはＦ、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、赤外カット吸収フィルターに代えて、透明平板の入射面に近赤外シャープカットコートとしたものを用いてもよいし、ローパスフィルターＬＦに直接近赤外シャープカットコートを施してもよい
【００７６】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の物体側の両凸正レンズの両面の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負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、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正屈折力の接合レンズと、両凸正レンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３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は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より物体側の位置になり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面側に凸の軌跡を描いて移動し、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３レンズ群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００７８】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の物体側の両凸正レンズの両面の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負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、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正屈折力の接合レンズと、像面側に凸の正メニスカスレンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３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は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より若干像面側の位置になり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面側に移動する。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３レンズ群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００８０】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の物体側の両凸正レンズの物体側の面、接合レンズの物体側の面の３面に用いられている。
【００８１】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、ωは半画角、ＦNOはＦナンバー、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状態、ＴＥは望遠端、ｒ1 、ｒ2 …は各レンズ面の曲率半径、ｄ1 、ｄ2 …は各レンズ面間の間隔、ｎd1、ｎd2…は各レンズのｄ線の屈折率、νd1、νd2…は各レンズのアッベ数である。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。
【００８２】
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。
【００８３】
実施例１
実施例２
実施例３
以上の実施例１〜３の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図４〜図６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。
【００８７】
次に、上記各実施例における条件（１）〜（２）、（４）〜（１３）の値、条件（３）に関するAsp21F、Asp21R及びＬの値を示す。
なお、実施例１〜３のローパスフィルターの総厚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Ｆ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。
【００８９】
ここで、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８は、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８）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。
【００９０】
また、赤外カット手段については、赤外カット吸収フィルターと赤外シャープカットコートとがあり、赤外カット吸収フィルターはガラス中に赤外吸収体が含有される場合で、赤外シャープカットコートは吸収でなく反射によるカットである。したがって、前記したように、この赤外カット吸収フィルターを除去して、ローパスフィルターに直接赤外シャープカットコートを施してもよいし、ダミー透明平板上に施してもよい。
【００９１】
この場合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することが望ましい。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。
【００９２】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図９に示す通りである。 また、ローパスフィルターの射出面側には、図１０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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
上記各実施例では、図１０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。
【００９９】
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。
【０１００】
また、ローパスフィルターは、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。
【０１０１】
また、上記実施例１〜３の像面Ｉに配置するＣＣＤの撮像面上には、図１１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。
【０１０２】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図１１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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図１２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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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の枚数も前記した通り２枚でも１枚でも構わない。
【０１０８】
さて、以上のような本発明の撮像装置は、ズームレンズで物体像を形成しその像をＣＣＤ等の電子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。
【０１０９】
図１３〜図１５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１３はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１４は同後方斜視図、図１５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ダミー透明平板上に施してなる赤外カット吸収フィルターＩＦ、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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
なお、図１５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。
【０１１３】
以上の本発明の撮像装置は例えば次のように構成することができる。
【０１１４】
〔１〕 ズームレンズとその像側に配された撮像画面を有する撮像装置であって、
前記ズームレンズは、物体側より順に、非球面を有する負レンズ及び正レンズを有する負屈折力の第１レンズ群と、物体側から順に、正の単レンズＬ２１と、正レンズＬ２２と負レンズＬ２３の順で接合され物体側に凸面を向けたメニスカス形状である正屈折力の接合レンズと、正の単レンズＬ２４とからなり、前記接合レンズにおける接合面を除く何れかの２面以上が非球面である第２レンズ群と、１つの正レンズ成分からなる第３レンズ群とからなり、
無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍に際して、前記第２レンズ群は物体側へのみ移動し、前記第３レンズ群は前記第２レンズ群とは異なる軌跡で移動し、前記第３レンズ群は合焦のために移動し、
以下の条件（１）、（２）を満足することを特徴とする撮像装置。
【０１１５】
（１） −０．４＜（Ｒ21F ＋Ｒ21R ）／（Ｒ21F −Ｒ21R ）＜０．３
（２） １．４＜−β2T＜２．１
ただし、Ｒ21F は第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ21R は第２レンズ群の単レンズＬ２１の像側面の光軸上での曲率半径、β2Tは無限遠物点合焦時の望遠端における第２レンズ群全体の倍率である。
【０１１６】
〔２〕 前記第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面と像側面と正レンズＬ２２の物体側面の中の何れか２面以上が非球面であることを特徴とする上記１記載の撮像装置。
【０１１７】
〔３〕 前記第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面と像側面と正レンズＬ２２の物体側面の中の何れか２面が非球面であることを特徴とする上記２記載の撮像装置。
【０１１８】
〔４〕 前記第２レンズ群の単レンズＬ２１の両面が非球面であり、前記両面の非球面形状が、各々光軸上での曲率半径を有する球面に対して両面共物体側に偏倚した形状であることを特徴とする上記１から３の何れか１項記載の撮像装置。
【０１１９】
〔５〕 前記撮像画面上に電子撮像素子を配し、以下の条件（３）を満足することを特徴とする上記４記載の撮像装置。
【０１２０】
（３） １．０×１０-4・Ｌ＜｜Asp21R｜＜｜Asp21F｜＜４．０×１０-3・Ｌ
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、Asp21Fは第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面の非球面が有する光軸上での曲率半径の球面に対し、光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量、Asp21Rは第２レンズ群の単レンズＬ２１の像側面の非球面が有する光軸上での曲率半径の球面に対し、光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量である。
【０１２１】
〔６〕 前記撮像画面上に電子撮像素子を配し、前記第２レンズ群の接合レンズの形状が以下の条件（４）、（５）を満足することを特徴とする上記１から５の何れか１項記載の撮像装置。
【０１２２】
（４） ０．６＜Ｒ23R ／Ｒ22F ＜１．０
（５） ０＜Ｌ／Ｒ23F ＜１．２
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、Ｒ22F は第２レンズ群の正レンズＬ２２の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ23R は第２レンズ群の負レンズＬ２３の像側面の光軸上での曲率半径、Ｒ23F は第２レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上での曲率半径である。
【０１２３】
〔７〕 前記第１レンズ群は、前記非球面を有する負レンズ及び前記正レンズの２枚のレンズで構成されることを特徴とする上記１から６の何れか１項記載の撮像装置。
【０１２４】
〔８〕 以下の条件（６）、（７）を満足することを特徴とする上記５記載の撮像装置。
【０１２５】
（６） ２０＜ν11−ν12
（７） −８＜（Ｒ13＋Ｒ14）／（Ｒ13−Ｒ14）＜−１．５
ただし、ν11は第１レンズ群の負レンズのｄ線基準での媒質のアッベ数、ν12は第１レンズ群の正レンズのｄ線基準での媒質のアッベ数、Ｒ13は第１レンズ群の正レンズの物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ14は第１レンズ群の正レンズの像側面の光軸上での曲率半径である。
【０１２６】
〔９〕 前記撮像画面上に電子撮像素子を配し、以下の条件（８）を満足することを特徴とする上記７又は８記載の撮像装置。
【０１２７】
（８） ０．２＜ｄ11／Ｌ＜０．６５
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｄ11は第１レンズ群の負レンズと正レンズの光軸上での空気間隔である。
【０１２８】
〔１０〕 無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍に際して、前記第３レンズ群は像側に凸形状の軌跡で移動することを特徴とする上記１から９の何れか１項記載の撮像装置。
【０１２９】
〔１１〕 前記第３レンズ群は、正の単レンズ１枚からなることを特徴とする上記１から１０の何れか１項記載の撮像装置。
【０１３０】
〔１２〕 前記第３レンズ群は、球面のみで構成されていることを特徴とする上記１から１１の何れか１項記載の撮像装置。
【０１３１】
〔１３〕 前記撮像画面上に電子撮像素子を配したことを特徴とする上記１、２、３、４、７、８、１０、１１、１２の何れか１項記載の撮像装置。
【０１３２】
〔１４〕 前記撮像素子の有効撮像領域の対角長Ｌが以下の条件を満足することを特徴とする上記１３記載の撮像装置。
【０１３３】
３．０ｍｍ＜Ｌ＜１２．０ｍｍ
【０１３４】
【発明の効果】
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得ることができ、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１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図５】実施例２の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図６】実施例３の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図７】本発明のおける非球面偏倚量の定義を説明するための図である。
【図８】電子撮像素子にて撮影を行う場合の有効撮像面の対角長について説明するための図である。
【図９】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１０】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１１】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１２】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１３】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１４】図１３のデジタルカメラの後方斜視図である。
【図１５】図１３のデジタルカメラの断面図である。
【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
Ｓ…開口絞り
Ｆ…赤外カット吸収フィルターとローパスフィルターの組み合わせ
ＣＧ…カバーガラス
Ｉ…像面
ＩＦ…赤外カット吸収フィルター
ＬＦ…光学的ローパスフィルター
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
Claims (8)
- ズームレンズとその像側に配された撮像画面を有する撮像装置であって、
前記撮像画面上に電子撮像素子を配し、
前記ズームレンズは、物体側より順に、非球面を有する負レンズ及び正レンズの２枚のレンズからなる負屈折力の第１レンズ群と、物体側から順に、正の単レンズＬ２１と、正レンズＬ２２と負レンズＬ２３の順で接合され物体側に凸面を向けたメニスカス形状である正屈折力の接合レンズと、正の単レンズＬ２４とからなり、前記単レンズＬ２１の両面が非球面であり、前記両面の非球面形状が、各々光軸上での曲率半径を有する球面に対して両面共物体側に偏倚した形状である第２レンズ群と、１つの正レンズ成分からなる第３レンズ群とからなり、
無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍に際して、前記第２レンズ群は物体側へのみ移動し、前記第３レンズ群は前記第２レンズ群とは異なる軌跡で移動し、前記第３レンズ群は合焦のために移動し、
以下の条件（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とする撮像装置。
（１） ０．０５≦（Ｒ21F ＋Ｒ21R ）／（Ｒ21F −Ｒ21R ）＜０．３
（２） １．４＜−β2T＜２．１
（３） １．０×１０ -4 ・Ｌ＜｜ Asp21R ｜＜｜ Asp21F ｜
＜４．０×１０ -3 ・Ｌ
ただし、Ｒ21F は第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ21R は第２レンズ群の単レンズＬ２１の像側面の光軸上での曲率半径、β2Tは無限遠物点合焦時の望遠端における第２レンズ群全体の倍率、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、 Asp21F は第２レンズ群の単レンズＬ２１の物体側面の非球面が有する光軸上での曲率半径の球面に対し、光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量、 Asp21R は第２レンズ群の単レンズＬ２１の像側面の非球面が有する光軸上での曲率半径の球面に対し、光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量である。 - 前記第２レンズ群の接合レンズの形状が以下の条件（４）、（５）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
（４） ０．６＜Ｒ23R ／Ｒ22F ＜１．０
（５） ０＜Ｌ／Ｒ23F ＜１．２
ただし、Ｒ 22F は第２レンズ群の正レンズＬ２２の物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ23R は第２レンズ群の負レンズＬ２３の像側面の光軸上での曲率半径、Ｒ23F は第２レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上での曲率半径である。 - 以下の条件（６）、（７）を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
（６） ２０＜ν11−ν12
（７） −８＜（Ｒ13＋Ｒ14）／（Ｒ13−Ｒ14）＜−１．５
ただし、ν11は第１レンズ群の負レンズのｄ線基準での媒質のアッベ数、ν12は第１レンズ群の正レンズのｄ線基準での媒質のアッベ数、Ｒ13は第１レンズ群の正レンズの物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ14は第１レンズ群の正レンズの像側面の光軸上での曲率半径である。 - 以下の条件（８）を満足することを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の撮像装置。
（８） ０．２＜ｄ11／Ｌ＜０．６５
ただし、ｄ 11は第１レンズ群の負レンズと正レンズの光軸上での空気間隔である。 - 無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍に際して、前記第３レンズ群は像側に凸形状の軌跡で移動することを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の撮像装置。
- 前記第３レンズ群は、正の単レンズ１枚からなることを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の撮像装置。
- 前記第３レンズ群は、球面のみで構成されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の撮像装置。
- 前記撮像素子の有効撮像領域の対角長Ｌが以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から７の何れか１項記載の撮像装置。
３．０ｍｍ＜Ｌ＜１２．０ｍｍ
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