(57)【要約】      （修正有）【課題】カメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラとするために、光学系の光路（光軸）を反射光学素子で折り曲げる構成がとりやすく、ズーム比、画角、Ｆ値、少ない収差など高い光学仕様性能を有する変倍撮影光学系を有する電子撮像装置を提供する。【解決手段】物体側より順に、物体側より入射する光路を折り曲げるための反射面を持つ反射部材を含む負の屈折力を持つ第１レンズ群と、それよりも像側に配された少なくとも２つの正レンズ群を有し、全体として４つのレンズ群からなる変倍撮影光学系を備えた電子撮像装置であって、６＜ｆ４／ｆｗ＜４０及び−０．７＜ｆ１／ｆＴ＜−０．３を満足する。ただし、ｆ４は最も像側に配されたレンズ群の焦点距離、ｆｗは広角端の焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆＴは望遠端の焦点距離である。【選択図】図４
2010049263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、物体側より入射する光路を折り曲げるための反射面を持つ反射部材を含む負の屈折力を持つ第１レンズ群と、それよりも像側に配された少なくとも２つの正レンズ群を有し、全体として４つのレンズ群からなる変倍撮影光学系を備えた電子撮像装置であって、
次の条件式（２）及び（６）を満足することを特徴とする電子撮像装置。
６  ＜  ｆ４／ｆｗ  ＜  ４０                                        （２）
−０．７  ＜  ｆ１／ｆＴ  ＜  −０．３                              （６）
ただし、ｆ４は最も像側に配されたレンズ群の焦点距離、ｆｗは変倍撮影光学系の広角端の焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆＴは変倍撮影光学系の焦点距離であり、焦点距離が可変である場合は変倍撮影光学系の望遠端の焦点距離である。
【請求項２】
次の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１の何れか１項に記載の電子撮像装置。
−１．７０  ＜  ｆ１／ｆｗ  ＜  −１．２０                          （７）
ただし、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆｗは変倍撮影光学系の焦点距離であり、焦点距離が可変である場合は変倍撮影光学系の広角端の焦点距離である。
【請求項３】
次の条件（８）を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子撮像装置。
９  ＜  ｆ４／ｆｗ  ＜  ２５                                        （８）
ただし、ｆ４は最も像側に配されたレンズ群の焦点距離、ｆｗは変倍撮影光学系の焦点距離であり、焦点距離が可変である場合は変倍撮影光学系の広角端の焦点距離である。
【請求項４】
前記反射面を持つ反射部材がプリズムであり、次の条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電子撮像装置。
１．９５  ＜  ＰＤ／Ｌ  ＜  ３．５                                  （９）
ただし、ＰＤはプリズムの硝路長、Ｌは撮像面の有効撮像領域対角長である。
【請求項５】
次の条件式（１０）を満足することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電子撮像装置。
−０．６＜  ｆ１／ｆＴ  ＜  −０．４５                            （１０）
ただし、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆＴは変倍撮影光学系の望遠端の焦点距離である。
【請求項６】
次の条件式（１１）を満足することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電子撮像装置。
２  ＜  ｆ４／ｆＴ  ＜  １４                                      （１１）
ただし、ｆ４は最も像側に配されたレンズ群の焦点距離、ｆＴは変倍撮影光学系の望遠端の焦点距離である。
【請求項７】
物体側から順に、変倍時に固定された前記負の屈折力を持つ前記第１レンズ群、変倍時に光軸上を移動する正の屈折力の第２レンズ群、変倍時に光軸上を移動する正の屈折力の第３レンズ群、変倍時に固定された正の屈折力を有する第４レンズ群と、光学フィルターとを有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の電子撮像装置。
【請求項８】
前記レンズ群のうち前記第３レンズ群のみを移動させてフォーカシングを行なうことを特徴とする請求項７に記載の電子撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変倍撮影光学系を有する電子撮像装置に関し、特に変倍撮影光学系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。
【背景技術】
【０００２】
近年、銀塩３５ｍｍフィルム（１３５フォーマット）カメラに代わる次世代カメラとしてデジタルカメラ（電子カメラ）が注目されてきている。さらに、それは業務用高機能タイプからポータブルな普及タイプまで幅広い範囲でいくつものカテゴリーを有するようになってきている。
本発明においては、特にポータブルな普及タイプのカテゴリーに注目し、高画質を確保しながら奥行きが薄く使い勝手の良好なビデオカメラ、デジタルカメラを実現する技術を提供することをねらっている。
【０００３】
カメラの奥行き方向を薄くするのに最大のネックとなっているのは、光学系、特に変倍撮影光学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、２、３等に記載のものがある。これらは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１群と、正の屈折力を有する第２群を有し、第１群、第２群共に変倍時には移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−９４２７４号公報
【特許文献２】特開平１１−２８７９５３号公報
【特許文献３】特開２０００−９９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラとするために、光学系の光路（光軸）を反射光学素子で折り曲げる構成がとりやすく、ズーム比、画角、Ｆ値、少ない収差など高い光学仕様性能を有する変倍撮影光学系を有する電子撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の電子撮像装置は、物体側より順に、物体側より入射する光路を折り曲げるための反射面を持つ反射部材を含む負の屈折力を持つ第１レンズ群と、それよりも像側に配された少なくとも２つの正レンズ群を有し、全体として４つのレンズ群からなる変倍撮影光学系を備えた電子撮像装置であって、次の条件式（２）及び（６）を満足することを特徴とする。
６  ＜  ｆ４／ｆｗ  ＜  ４０                                        （２）
−０．７  ＜  ｆ１／ｆＴ  ＜  −０．３                              （６）
ただし、ｆ４は最も像側に配されたレンズ群の焦点距離、ｆｗは変倍撮影光学系の広角端の焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆＴは変倍撮影光学系の焦点距離であり、焦点距離が可変である場合は変倍撮影光学系の望遠端の焦点距離である。
【０００８】
また、本発明の電子撮像装置は、次の条件式（７）を満足することが好ましい。
−１．７０  ＜  ｆ１／ｆｗ  ＜  −１．２０                          （７）
ただし、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆｗは変倍撮影光学系の焦点距離であり、焦点距離が可変である場合は変倍撮影光学系の広角端の焦点距離である。
【０００９】
また、本発明の電子撮像装置は、次の条件（８）を満足することが好ましい。
９  ＜  ｆ４／ｆｗ  ＜  ２５                                        （８）
ただし、ｆ４は最も像側に配されたレンズ群の焦点距離、ｆｗは変倍撮影光学系の焦点距離であり、焦点距離が可変である場合は変倍撮影光学系の広角端の焦点距離である。
【００１０】
また、本発明の電子撮像装置は、前記反射面を持つ反射部材がプリズムであり、次の条件式（９）を満足することが好ましい。
１．９５  ＜  ＰＤ／Ｌ  ＜  ３．５                                  （９）
ただし、ＰＤはプリズムの硝路長、Ｌは撮像面の有効撮像領域対角長である。
【００１１】
また、本発明の電子撮像装置は、次の条件式（１０）を満足することが好ましい。
−０．６＜  ｆ１／ｆＴ  ＜  −０．４５                            （１０）
ただし、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆＴは変倍撮影光学系の望遠端の焦点距離である。
【００１２】
また、本発明の電子撮像装置は、次の条件式（１１）を満足することが好ましい。
２  ＜  ｆ１／ｆＴ  ＜  １４                                      （１１）
ただし、ｆ４は最も像側に配されたレンズ群の焦点距離、ｆＴは変倍撮影光学系の望遠端の焦点距離である。
【００１３】
また、本発明の電子撮像装置は、物体側から順に、変倍時に固定された前記負の屈折力を持つ前記第１レンズ群、変倍時に光軸上を移動する正の屈折力の第２レンズ群、変倍時に光軸上を移動する正の屈折力の第３レンズ群、変倍時に固定された正の屈折力を有する第４レンズ群と、光学フィルターとを有することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の電子撮像装置は、上記のような４つのレンズ群で構成する場合、前記レンズ群のうち前記第３レンズ群のみを移動させてフォーカシングを行なうことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、物体側に反射プリズムなどの反射光学素子を挿入して変倍撮影光学系の光路（光軸）を折り曲げる構成とし、さらに諸々の条件式等を満たすように構成したので、ズーム比、画角、Ｆ値、少ない収差など高い光学仕様性能を確保しながらも、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラを実現することができる。加えて、沈胴式鏡筒に適した変倍撮影光学系など他の変倍撮影光学系と異なり、今後、撮像素子の小型化が進んだ場合に、その小形化された撮像素子を使用する場合におけるカメラのさらなる小型化、薄型化を有利に進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による電子撮像装置に用いる変倍撮影光学系の参考例に係る光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図２】参考例に係る変倍撮影光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図３】参考例に係る変倍撮影光学系の合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、（ａ）は広角端での状態、（ｂ）は中間での状態、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図４】本発明による電子撮像装置に用いる変倍撮影光学系の実施例に係る光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図５】実施例に係る変倍撮影光学系の合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図６】実施例に係る変倍撮影光学系の合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、（ａ）は広角端での状態、（ｂ）は中間での状態、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図７】本発明の実施例及び参考例に用いる電子撮像素子の画素配列の一例を示す説明図である。
【図８】本発明による折り曲げ変倍撮影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であり、デジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図である。
【図９】図８に示したデジタルカメラ４０の後方斜視図である。
【図１０】図８に示したデジタルカメラ４０の構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の折り曲げ変倍撮影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３００のカバーを開いた前方斜視図である。
【図１２】図１１に示したパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図である。
【図１３】図１１の側面図である。
【図１４】本発明の折り曲げ変倍撮影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携帯電話を示す図であり、（ａ）は携帯電話４００の正面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の光学系の実施例の説明に先立ち、本実施例の構成による作用効果を説明する。
【００１８】
本発明の電子撮像装置は、物体側より順に、物体側より入射する光路を折り曲げるための反射面を持つ反射部材を含む負の屈折力を持つ第１レンズ群と、それよりも像側に配された少なくとも２つの正レンズ群を有し、全体として４つのレンズ群からなる変倍撮影光学系を備えた電子撮像装置であって、次の条件式（２）及び（６）を満足することを特徴とする。
６  ＜  ｆ４／ｆｗ  ＜  ４０                                        （２）
−０．７  ＜  ｆ１／ｆＴ  ＜  −０．３                              （６）
ただし、ｆ４は最も像側に配されたレンズ群の焦点距離、ｆｗは変倍撮影光学系の広角端の焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆＴは変倍撮影光学系の焦点距離であり、焦点距離が可変である場合は変倍撮影光学系の望遠端の焦点距離である。
【００１９】
レンズ系入射面を物体側に向けてなおかつ光学系の奥行きを薄くするには、光路の折り曲げを変倍撮影光学系の出来るだけ物体側の位置で、しかも、光線高が低い場所で行うことが望ましい。また、折り曲げ部近傍での結像に寄与する全ての光線高が低いことが良いことを考えると、折り曲げ部の存在する第１レンズ群を負にすることが良い。そして、第１レンズ群よりも像側に少なくとも２つの正レンズ群を配することで、正の屈折力を分割し。全体をレトロフォーカスタイプにすることで収差を抑えて広画角化が行なえる。
【００２０】
また、全系での収差補正を良好にするためには、最も像側のレンズ群の屈折力を条件式（２）のように適切に配置すると好ましい。この条件式（２）の下限値を下回ると、最も像側のレンズ群の屈折力が強まり、このレンズ群で大きな収差が発生するためレンズ全系での収差補正には有利であるが、偏心に対する収差劣化が大きくなる。一方、この条件式の上限値を上回ると、最も像側のレンズ群の屈折力が弱まり、このレンズ群で発生する収差が小さくなるため、レンズ全系での収差補正が困難となる。
【００２１】
さらに、条件式（６）は、第１レンズ群の焦点距離を望遠端にて表したものであり、反射部材の硝路長の確保と収差補正のバランスをとりやすくするための条件式である。
【００２２】
また、本発明の電子撮像装置は、次の条件式（７）を満足することが好ましい。
−１．７０  ＜  ｆ１／ｆｗ  ＜  −１．２０                          （７）
ただし、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆｗは変倍撮影光学系の焦点距離であり、焦点距離が可変である場合は変倍撮影光学系の広角端の焦点距離である。
【００２３】
反射部材の硝路長をある程度長く確保するためには、負の屈折力をもつ第１レンズ群の屈折力を条件式（７）のように適切に配置する必要がある。この条件式（７）の下限値を下回ると、第１レンズ群の屈折力が強まり反射部材の硝路長の確保には有利であるが、広角端での収差補正が困難となる。この条件式（７）の上限値を上回ると、第１レンズ群の屈折力が弱まり、反射部材の硝路長を確保するのが困難となる。
【００２４】
なお、条件式（７）に代わり、以下の条件式を満足するようにして良い。
−１．７５  ＜  ｆ１／ｆｗ  ＜  −０．８                            （１）
−０．７  ＜  ｆ１／ｆｗ  ＜  −０．３                              （５）
【００２５】
また、本発明の電子撮像装置は、次の条件（８）を満足することが好ましい。
９  ＜  ｆ４／ｆｗ  ＜  ２５                                        （８）
ただし、ｆ４は最も像側に配されたレンズ群の焦点距離、ｆｗは変倍撮影光学系の焦点距離であり、焦点距離が可変である場合は変倍撮影光学系の広角端の焦点距離である。
【００２６】
これにより、前記の条件式（２）の効果をより発揮しやすくなり、最終レンズ群による収差性能と偏心による影響とのバランスがよりとりやすくなる。なお、条件式（８）の上限値、下限値の何れか一方のみを限定してもよい。
【００２７】
また、本発明の電子撮像装置は、前記反射面を持つ反射部材がプリズムであり、次の条件式（９）を満足することが好ましい。
１．９５  ＜  ＰＤ／Ｌ  ＜  ３．５                                  （９）
ただし、ＰＤはプリズムの硝路長、Ｌは撮像面の有効撮像領域対角長である。
【００２８】
光路折り曲げ型の変倍撮影光学系はカメラ等の電子撮像装置の水平方向に折ることが望ましい。垂直方向に折り曲げると、カメラの高さ方向を低く出来ないのでカメラが大型化する。反射部材の折り曲げをカメラの水平方向で折り曲げるには、反射部材の硝路長を条件式のように適切に配置する必要がある。この条件式（９）の下限値を下回ると、プリズムの硝路長が短くなり、撮像面の長辺方向でのプリズム折り曲げ硝路長が確保できない。一方、この条件式（９）の上限値を上回ると、プリズムの硝路長が長くなり、第１レンズ群の屈折力が強まるので、全系での収差補正が困難となる。
【００２９】
また、本発明の電子撮像装置は、次の条件式（１０）を満足することが好ましい。
−０．６＜  ｆ１／ｆＴ  ＜  −０．４５                            （１０）
ただし、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆＴは変倍撮影光学系の望遠端の焦点距離である。
【００３０】
これにより、条件式（６）効果をより得やすくなり、反射部材の硝路長の確保と収差補正のバランスがよりとりやすくなる。また、光路長の確保と収差補正のバランスがよりとりやすくなる。なお、条件式（１０）の上限値、下限値の何れか一方のみを限定してもよい。
【００３１】
また、本発明の電子撮像装置は、次の条件式（１１）を満足することが好ましい。
２  ＜  ｆ４／ｆＴ  ＜  １４                                      （１１）
ただし、ｆ４は最も像側に配されたレンズ群の焦点距離、ｆＴは変倍撮影光学系の望遠端の焦点距離である。
【００３２】
この条件式（１１）は、条件式（２）の「６  ＜  ｆ４／ｆｗ  ＜  ４０」に代わるものであり、最も像側に配されたレンズ群での収差補正と偏心の影響とをバランスさせるための条件である。
【００３３】
また、本発明の電子撮像装置は、物体側から順に、変倍時に固定された前記負の屈折力を持つ前記第１レンズ群、変倍時に光軸上を移動する正の屈折力の第２レンズ群、変倍時に光軸上を移動する正の屈折力の第３レンズ群、変倍時に固定された正の屈折力を有する第４レンズ群と、光学フィルターとを有することが好ましい。
【００３４】
このように構成すれば、変倍時の可動群を２つのみに限定できる。特に、第２レンズ群と第３レンズ群とが隣り合っているので、移動させるためのカム等の移動機構を共通化させることが容易となる。
【００３５】
また、本発明の電子撮像装置は、上記のような４つのレンズ群で構成する場合、前記レンズ群のうち前記第３レンズ群のみを移動させてフォーカシングを行なうことが好ましい。
【００３６】
このように構成すれば、ズーミングとフォーカシングとを含めて、２つの移動レンズのみを可動群とできるので、構成が簡単にできる。
【００３７】
以下、本発明の実施例及び参考例について図面を用いて説明する。
【００３８】
なお、数値データにおいて、ｒ1、ｒ2、・・・は各レンズ面の曲率半径、ｄ1、ｄ2、・・・は各レンズの肉厚又は空気間隔、ｎd1、ｎd2、・・・は各レンズのｄ線における屈折率、νd1、νd2、・・・は各レンズのアッべ数、Ｆｎｏ．はＦナンバー、ｆは全系焦点距離、Ｄ０は物体から第１面までの距離を表している。
【００３９】
なお、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０としたとき、次の式で表される。
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ）2｝1/2］
＋Ａ4ｙ4＋Ａ6ｙ6＋Ａ8ｙ8＋Ａ10ｙ10
参考例
【００４０】
図１は本発明による電子撮像装置に用いる変倍撮影光学系の参考例に係る光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図２は参考例に係る変倍撮影光学系の物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。図３は参考例に係る変倍撮影光学系の合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【００４１】
参考例の電子撮像装置は、図１に示すように、物体側から順に、変倍撮影光学系と、電子撮像素子であるＣＣＤを有している。図１中、ＰはＣＣＤの撮像面である。変倍撮影光学系と撮像面Ｐとの間には、平面平板状の光学素子ＦＬとＣＧが設けられている。上記光学素子ＦＬはローパスフイルターに赤外域、紫外域をカットする多層膜コーテイングをほどこしたものである。また、ＣＧはＣＣＤのカバーガラスである。
変倍撮影光学系は、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、前側副群と、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｒ１と、負の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
前側副群は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１1で構成されている。後側副群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負のレンズＬ１2と像側に凸面を向けた負レンズＬ１3とを接合してなり全体で負の屈折力を有する接合レンズとで構成されている。反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の実施例及び参考例における折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸面の正のレンズＬ２1と像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２2との接合レンズとで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４1とで構成されている。また、開口絞りＳは第２レンズ群Ｇ２の直前方に設けられている。
【００４２】
物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を一旦広げた後、第２レンズ群Ｇ２との間隔を縮めるようにして物体側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第３レンズ群Ｇ３が光軸上を移動するようになっている。
なお、第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸面の正レンズＬ２１の物体側の面、第３レンズ群Ｇ３中のレンズＬ３１の両面および第４レンズ群Ｇ４中のレンズＬ４１の両面に設けられている。
【００４３】
次に、参考例の変倍撮影光学系を構成する光学部材の数値データを示す。
【００４４】
数値データ１
焦点距離ｆ＝2.510〜7.257ｍｍ、２ω＝62.889°〜23.082°、Ｆｎｏ．＝2.86〜5.13
ｒ1＝-5.140（非球面）
ｄ1＝7.40       ｎd1＝1.50913       νd1＝56.20
ｒ2＝-80.000 
ｄ2＝1.06 
ｒ3＝-3.004 
ｄ3＝0.86       ｎd3＝1.68597       νd3＝56.50
ｒ4＝-27.698 
ｄ4＝0.91       ｎd4＝1.84666       νd4＝23.78
ｒ5＝-7.760 
ｄ5＝D5 
ｒ6＝∞（絞り） 
ｄ6＝0.00 
ｒ7＝3.500（非球面） 
ｄ7＝1.51       ｎd7＝1.74330       νd7＝49.33
ｒ8＝-8.674 
ｄ8＝0.37 
ｒ9＝38.107 
ｄ9＝0.80       ｎd9＝1.84666       νd9＝23.78
ｒ10＝2.887 
ｄ10＝D10 
ｒ11＝2.919（非球面）
ｄ11＝D11 
ｒ12＝6.350（非球面）
ｄ12＝D12 
ｒ13＝-23.259（非球面）
ｄ13＝0.80      ｎd13＝1.50913      νd13＝56.20
ｒ14＝-9.555（非球面）
ｄ14＝0.50
ｒ15＝∞
ｄ15＝1.00      ｎd15＝1.51633      νd15＝64.14
ｒ16＝∞
ｄ16＝0.50
ｒ17＝∞
ｄ17＝1.00      ｎd17＝1.51633      νd17＝64.14
ｒ18＝∞
ｄ18＝D18 
Ｐ＝撮像面
【００４５】
非球面係数
第１面
Ｋ＝ 0
Ａ2 ＝ 0                 Ａ4 ＝ 5.11750×10-3      Ａ6 ＝-1.95540×10-4
Ａ8 ＝ 1.07260×10-5      Ａ10＝-2.16040×10-7
第７面
Ｋ＝ 0
Ａ2 ＝ 0                 Ａ4 ＝-4.41031×10-3      Ａ6 ＝-3.03687×10-4
Ａ8 ＝-2.57216×10-4      Ａ10＝ 3.90137×10-5
第１１面
Ｋ＝ 0
Ａ2 ＝ 0                 Ａ4 ＝-3.95954×10-4      Ａ6 ＝ 3.96583×10-3
Ａ8 ＝-3.00369×10-4
第１２面
Ｋ＝ 0
Ａ2 ＝ 0                 Ａ4 ＝ 7.35546×10-3      Ａ6 ＝ 6.44535×10-3
Ａ8 ＝-1.40359×10-4
第１３面
Ｋ＝ 0
Ａ2 ＝ 0                 Ａ4 ＝-4.95977×10-3      Ａ6 ＝ 8.04823×10-3
Ａ8 ＝-3.11898×10-3
第１４面
Ｋ＝ 0
Ａ2 ＝ 0                 Ａ4 ＝-5.50165×10-3      Ａ6 ＝ 1.03146×10-2
Ａ8 ＝-3.42245×10-3
【００４６】
ズームデータ
IO＝1500
2010049263.tif 000003
【００４７】
次に、上記参考例における条件式のパラメータ等の値を示す。
2010049263.tif 000004
ｆ１／ｆｗ                   -1.67
ｆ４／ｆｗ                   12.44
ＰＤ／Ｌ                     2.47
ｆ１／ｆＴ                   -0.58
ｆ４／ｆＴ                   4.30
参考例
【００４８】
図４は本発明による電子撮像装置に用いる変倍撮影光学系の実施例に係る光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図５は実施例に係る変倍撮影光学系の物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。図６は実施例に係る変倍撮影光学系の物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【００４９】
実施例の電子撮像装置は、図４に示すように、物体側から順に、変倍撮影光学系と、電子撮像素子であるＣＣＤを有している。図４中、ＰはＣＣＤの撮像面である。変倍撮影光学系と撮像面Ｐとの間には、平面平板状の光学素子ＦＬおよびＣＧが設けられている。上記光学素子ＦＬはローパスフイルターに赤外域、紫外域をカットする多層膜コーテイングをほどこしたものである。また、ＣＧはＣＣＤのカバーガラスである。
変倍撮影光学系は、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、前側副群と、光路を折り曲げるための反射光学素子Ｒ１と、負の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
前側副群は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1で構成されている。後側副群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負レンズＬ１2と両凸正レンズＬ１3とを接合してなり全体で負の屈折力を有する接合レンズとで構成されている。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸面の正レンズＬ２1と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２2とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面を向けた負レンズＬ４1で構成されている。
【００５０】
物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳとともに物体側へのみ移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を一旦広げた後、第２レンズ群Ｇ２との間隔を縮めるようにして物体側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第３レンズ群Ｇ３が光軸上を移動するようになっている。
なお、第４レンズ群Ｇ４は、合焦動作時においても位置が固定されている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸面の正レンズＬ２１の物体側の面、第３レンズ群Ｇ３中の正メニスカスレンズＬ４２の両面と第４レンズ群Ｇ４中の負メニスカスレンズＬ４４の両面に設けられている。
【００５１】
次に、実施例の変倍撮影光学系を構成する光学部材の数値データを示す。
【００５２】
数値データ２
焦点距離ｆ＝2.510〜7.260ｍｍ、２ω＝61.569°〜23.169°、Ｆｎｏ．＝2.86〜5.06
ｒ1＝100.000（非球面）
ｄ1＝1.00       ｎd1＝1.50913       νd1＝56.20
ｒ2＝4.784            
ｄ2＝1.53 
ｒ3＝∞               
ｄ3＝6.02       ｎd3＝1.84666       νd3＝23.78
ｒ4＝∞               
ｄ4＝1.07 
ｒ5＝-3.302           
ｄ5＝0.81       ｎd5＝1.72000       νd5＝41.98
ｒ6＝13.809           
ｄ6＝1.04       ｎd6＝1.80518       νd6＝25.42
ｒ7＝-9.057           
ｄ7＝D7 
ｒ8＝∞  （絞り）     
ｄ8＝0.00 
ｒ9＝3.865（非球面）
ｄ9＝1.75       ｎd9＝1.74330       νd9＝49.33
ｒ10＝-6.357
ｄ10＝0.18
ｒ11＝25.192
ｄ11＝0.81      ｎd11＝1.84666      νd11＝23.78
ｒ12＝3.161 
ｄ12＝D12 
ｒ13＝3.607（非球面）
ｄ13＝1.17      ｎd13＝1.50913      νd13＝56.20
ｒ14＝7.169(非球面) 
ｄ14＝D14 
ｒ15＝-3.984（非球面）
ｄ15＝1.09      ｎd15＝1.50913      νd15＝56.20
ｒ16＝-3.661(非球面) 
ｄ16＝0.51
ｒ17＝∞
ｄ17＝1.00      ｎd17＝1.51633      νd17＝64.14
ｒ18＝∞
ｄ18＝0.50
ｒ19＝∞
ｄ19＝1.00      ｎd19＝1.51633      νd19＝64.14
ｒ20＝∞
ｄ20＝D20 
Ｐ＝撮像面
【００５３】
非球面係数
第１面
Ｋ＝ 0
Ａ2 ＝ 0                 Ａ4 ＝ 1.68680×10-3      Ａ6=−5.48760×10-5
Ａ8=2.11970×10-6      Ａ10=−2.66390×10-8
第９面
Ｋ＝ 0
Ａ2 ＝ 0                 Ａ4 ＝-4.54769×10-3      Ａ6 ＝-2.79490×10-4
Ａ8 ＝-1.77124×10-6      Ａ10＝−7.27081×10-8
第１３面
Ｋ＝ 0
Ａ2 ＝ 0                 Ａ4 ＝-4.07028×10-4      Ａ6 ＝ 1.74078×10-3
第１４面
Ｋ＝ 0
Ａ2 ＝ 0                 Ａ4 ＝ 4.95103×10-3      Ａ6 ＝ 1.55976×10-3
Ａ8 ＝ 1.70662×10-3
第１５面
Ｋ＝ 0
Ａ2 ＝ 0                 Ａ4 ＝ 6.94193×10-3      Ａ6 ＝ 1.31103×10-4
Ａ8 ＝-3.08182×10-3
第１６面
Ｋ＝ 0
Ａ2 ＝ 0                 Ａ4 ＝ 8.55583×10-3      Ａ6 ＝ 1.81846×10-4
Ａ8 ＝-1.62968×10-3
【００５４】
ズームデータ
IO＝1500
2010049263.tif 000005
【００５５】
次に、上記実施例における条件式のパラメータ等の値を示す。
2010049263.tif 000006
ｆ１／ｆｗ                    -1.57
ｆ４／ｆｗ                    16.53
ＰＤ／Ｌ                      2.01
ｆ１／ｆＴ                    -0.54
ｆ４／ｆＴ                    5.72
【００５６】
なお、本発明の実施例及び参考例では、いずれも、折り曲げ方向を上述のように電子撮像素子（ＣＣＤ）の長辺方向（水平方向）としている。短辺方向（垂直方向）へ折り曲がるようにしたほうが、折り曲げのためのスペースが少なくて済み小型化には有利であるが、長辺方向への折り曲げに対応できるようにしておけば、長辺、短辺のいずれへの折り曲げにも対応でき、レンズを組み込むカメラデザインの自由度が増して好ましい。
【００５７】
ここで、図７により電子撮像素子の有効撮像面の対角長Ｌと画素間隔ａについて説明する。図７は本発明の実施例及び参考例に用いる電子撮像素子の画素配列の一例を示す図であり、画素間隔ａでＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素あるいはシアン、マゼンダ、イエロー、グリーン（緑）の４色の画素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変倍撮影光学系を用いる際は、その有効撮像面の対角長Ｌが変化する。そのような場合は、本発明における有効撮像面の対角長Ｌは、とり得る範囲における最大値とする。
【００５８】
以上のような本発明の折り曲げ変倍撮影光学系を用いた電子撮像装置は、変倍撮影光学系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。
【００５９】
図８〜図１０は本発明による折り曲げ変倍撮影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であり、図８はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図９は同後方斜視図、図１０はデジタルカメラ４０の構成を示す断面図である。なお、図１０に示すデジタルカメラは、撮像光路をファインダーの長辺方向に折り曲げた構成となっており、図１０中の観察者の眼を上側からみて示してある。
【００６０】
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、本発明に係る光路折り曲げ変倍撮影光学系を通して撮影が行われるようになっている。
そして、撮影光学系４１によって形成された物体像が、近赤外カットフィルター、又はＣＣＤカバーガラス又はその他のレンズに施された近赤外カットコートを経てＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
このように構成されたデジタルカメラ４０は、長辺方向に光路を置き曲げたことによりカメラの薄型化に効果がある。また、撮影光学系４１が広画角で高変倍比であり、収差が良好で、明るく、フィルター等が配置できるバックフォーカスの大きな変倍撮影光学系であるので、高性能・低コスト化が実現できる。
なお、デジタルカメラ４０の撮像光路をファインダーの短辺方向に折り曲げて構成してもよい。その場合には、撮影レンズの入射面からストロボ（又はフラッシュ）をより上方に離して配置し、人物のストロボ撮影時の際に生じる影の影響を緩和できるレイアウトにし得る。
また、図１０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、屈折力を持ったレンズを用いてもよい。
また、図１０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、屈折力を持ったレンズを用いてもよい。
【００６４】
次に、本発明の折り曲げ変倍撮影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を図１１〜図１３に示す。図１１はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図１２はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図１３は図１１の側面図である。
【００６５】
図１１〜図１３に示すように、パソコン３００は、外部から操作者が情報を入力するためのキーボード３０１と、図示を省略した情報処理手段や記録手段と、情報を操作者に表示するモニター３０２と、操作者自身や周辺の像を撮影するための撮影光学系３０３とを有している。
ここで、モニター３０２は、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子や、ＣＲＴディスプレイ等であってよい。また、図中、撮影光学系３０３は、モニター３０２の右上に内蔵されているが、その場所に限らず、モニター３０２の周囲や、キーボード３０１の周囲のどこであってもよい。
この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、本発明による例えば本発明に係る光路折り曲げ変倍撮影光学系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。
【００６６】
ここで、撮像素子チップ１６２上にはカバーガラスＣＧが付加的に貼り付けられて撮像ユニット１６０として一体に形成され、対物レンズ１１２の鏡枠１１３の後端にワンタッチで嵌め込まれて取り付け可能になっているため、対物レンズ１１２と撮像素子チップ１６２の中心合わせや面間隔の調整が不要であり、組立が簡単となっている。また、鏡枠１１３の先端（図示略）には、対物レンズ１１２を保護するためのカバーガラス１１４が配置されている。なお、鏡枠１１３中の変倍撮影光学系の駆動機構等は図示を省いてある。
【００６７】
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１１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。
【００６８】
次に、本発明の折り曲げ変倍撮影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を図１４に示す。図１４（ａ）は携帯電話４００の正面図、図１４（ｂ）は側面図、図１４（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。
図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、携帯電話４００は、操作者の声を情報として入力するマイク部４０１と、通話相手の声を出力するスピーカ部４０２と、操作者が情報を入力する入力ダイアル４０３と、操作者自身や通話相手等の撮影像と電話番号等の情報を表示するモニター４０４と、撮影光学系４０５と、通信電波の送信と受信を行うアンテナ４０６と、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行う処理手段（図示せず）とを有している。ここで、モニター４０４は液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置は、特にこれらに限られない。この撮影光学系４０５は、撮影光路４０７上に配置された本発明による例えば本発明に係る光路折り曲げ変倍撮影光学系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。
【００６９】
ここで、撮像素子チップ１６２上にはカバーガラスＣＧが付加的に貼り付けられて撮像ユニット１６０として一体に形成され、対物レンズ１１２の鏡枠１１３の後端にワンタッチで嵌め込まれて取り付け可能になっているため、対物レンズ１１２と撮像素子チップ１６２の中心合わせや面間隔の調整が不要であり、組立が簡単となっている。また、鏡枠１１３の先端（図示略）には、対物レンズ１１２を保護するためのカバーガラス１１４が配置されている。なお、鏡枠１１３中の変倍撮影光学系の駆動機構等は図示を省いてある。
【００７０】
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。
【符号の説明】
【００７１】
ＣＧ           ＣＣＤカバーガラス
Ｅ             観察者眼球
Ｆ             ローパスフイルター
Ｇ１           第１レンズ群
Ｇ２           第２レンズ群（第１移動レンズ群）
Ｇ３           第３レンズ群（第２移動レンズ群）
Ｇ４           第４レンズ群
Ｌｎn          レンズ要素
Ｐ             撮像面
Ｒ１           反射光学素子
Ｓ             開口絞り
４０           デジタルカメラ
４１           撮像光学系
４２           撮影用光路
４３           ファインダー光学系
４４           ファインダー用光路
４５           シャッター
４６           フラッシュ
４７           液晶表示モニター
４９           ＣＣＤ
５０           カバー部材
５１           処理手段
５２           記録手段
５３           ファインダー用対物光学系
５５           ポロプリズム
５７           視野枠
５９           接眼光学系
１０３         制御系
１０４         撮像ユニット
１１２         対物レンズ
１１３         鏡枠
１１４         カバーガラス
１６０         撮像ユニット
１６２         撮像素子チップ
１６６         端子
３００         パソコン
３０１         キーボード
３０２         モニター
３０３         撮影光学系
３０４         撮影光路
３０５         画像
４００         携帯電話
４０１         マイク部
４０２         スピーカ部
４０３         入力ダイアル
４０４         モニター
４０５         撮影光学系
４０６         アンテナ
４０７         撮影光路
【図１】
2010049263.tif 000007
【図２】
2010049263.tif 000008
【図３】
2010049263.tif 000009
【図４】
2010049263.tif 000010
【図５】
2010049263.tif 000011
【図６】
2010049263.tif 000012
【図７】
2010049263.tif 000013
【図８】
2010049263.tif 000014
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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