(57)【要約】【課題】  光学面への入射角度が大きくなっても、又、イメージサークルの異なった撮像素子を用いた場合でも良好なる反射防止効果を有し、フレアやゴーストの発生が少ない撮像光学系を有する撮像装置を得ること。【解決手段】  平均ピッチが可視光の波長よりも短い微細凹凸構造体を、光入出射面の少なくとも一方の面に形成した光学素子が開口絞りよりも物体側に配置される撮像光学系と該撮像光学系で形成される像を受光する撮像手段とを有する撮像装置であって、  前記微細凹凸構造体を形成した光学面の有効径をＲＡ、光軸上に結像する光束が該光学面を通過するときの高さから定まる直径をＲ０、該撮像手段の大きさで制限される撮影画角を２ω（度）とするとき３．５＜ＲＡ／Ｒ０６０°＜２ωなる条件を満足すること。【選択図】  図１
2010097197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均ピッチが可視光の波長よりも短い微細凹凸構造体を、光入出射面の少なくとも一方の面に形成した光学素子が開口絞りよりも物体側に配置される撮像光学系と該撮像光学系で形成される像を受光する撮像手段とを有する撮像装置であって、
前記微細凹凸構造体を形成した光学面の有効径をＲＡ、光軸上に結像する光束が該光学面を通過するときの高さから定まる直径をＲ０、該撮像手段の大きさで制限される撮影画角を２ω（度）とするとき
３．５＜ＲＡ／Ｒ０
６０°＜２ω
なる条件を満足することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
平均ピッチが可視光の波長よりも短い微細凹凸構造体を、光入出射面の少なくとも一方の面に形成した光学素子が開口絞りよりも物体側に配置される撮像光学系と該撮像光学系で形成される像を受光する撮像手段とを有する撮像装置であって、
該撮像手段の有効範囲として第１の撮像範囲と、それよりも小さな第２の撮像範囲において、該第１の撮像範囲の最軸外像高に結像する光束のうち、該開口絞りの中心を通過する光線が該微細凹凸構造体を形成した光学面を通過するときの高さから定まる有効径をＲ１、該第２の撮像範囲の最軸外像高に結像する光束のうち、該開口絞りの中心を通過する光線が該微細凹凸構造体を形成した光学面を通過するときの高さから定まる有効径をＲ２、光軸上に結像する光束が該微細凹凸構造体を形成した光学面を通過するときの直径をＲ０とするとき
【数１】
2010097197.tif 000011
なる条件を満足することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記第１の撮像範囲は短辺が２４ｍｍ、長辺が３６ｍｍであり、前記第２の撮影範囲は短辺を２４×ｋｍｍ、長辺を３６×ｋｍｍとするとき
０．３＜ｋ＜０．８
なる条件式を満足することを特徴とする請求項２の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像装置は、シフト機能を有し、前記第１、第２の撮像範囲はいずれも矩形状であり、短辺方向の片側シフト可動量をｓ１、長辺方向の片側シフト可動量をｓ２とし、前記第１の撮像範囲は短辺が（２４＋２×ｓ１）ｍｍ、長辺が（３６＋２×ｓ２）ｍｍ、第２の撮影範囲は短辺が２４ｍｍ、長辺が３６ｍｍであるとき
５＜ｓ１＜２０
５＜ｓ２＜２０
なる条件を満足することを特徴とする請求項２の撮像装置。
【請求項５】
平均ピッチが可視光の波長よりも短い微細凹凸構造体を、光入出射面の少なくとも一方の面に形成した光学素子が開口絞りよりも物体側に配置される撮像光学系と該撮像光学系で形成される像を受光する撮像手段とを有する撮像装置において、
前記開口絞りより物体側に、開口形状が非円形のフレアカット絞りを有し、該フレアカット絞りより物体側に前記微細凹凸構造体を形成した光学面が位置することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
前記撮像手段の大きさで制限される撮影画角を２ω（度）とするとき
６０°＜２ω
なる条件を満足することを特徴とする請求項５の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ面（光学部材）の表面（光入出射面）に反射防止機能を有する微細凹凸構造体を設け、反射防止を効果的に行ったビデオカメラ等の撮像装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス、プラスチックなどの透光性媒質（透光性部材）を用いたレンズにおいては、表面反射による透過光の損失を低減させるために光入出射面に反射防止膜を設けるなどの表面処理を施している。例えば可視光に対する反射防止膜としては、薄膜の誘電体膜を複数層重ねた多層膜が知られている。この多層膜は、透光性の基板表面に真空蒸着により金属酸化物等の薄膜を成膜して形成されている。
【０００３】
近年、デジタルカメラ用レンズなどの光学系においては、高い光学性能を有し、かつ光学系全体が小型軽量であることが求められている。そしてこれに対応して口径の大きなレンズや曲率半径の小さな面を有するレンズが多く使用されるようになってきている。
【０００４】
このようなレンズを光学系に用いるとレンズ周辺部では光線が大きな角度で入射する。このため誘電体薄膜を単層ないし多層積層した反射防止膜では入射角が広範囲となるため反射を十分抑制することができず、ゴーストやフレアなどの有害光が発生する原因となっている。
【０００５】
そうした状況を鑑み、開口絞りに対して凹面を向けている光透過部材に、ゾルーゲル法を用いて形成された層を少なくとも１層以上含む反射防止膜を形成した光学系が知られている（特許文献１）。
【０００６】
特許文献１では、広い入射角度範囲で低い反射率を実現し、ゴーストやフレアの発生を低減した光学系を開示している。
【０００７】
またレンズに用いる反射防止構造として、可視光の波長よりも短い平均ピッチを持つ微細凹凸構造体が知られている（特許文献２、３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３１６３８６号公報
【特許文献２】特開２００５−１５７１１９号公報
【特許文献３】特開２００６−１０８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を用いて撮影を行うデジタルカメラでは、撮像素子として多くの場合、従来の撮影レンズとの互換性を考慮し、フイルムサイズより小さいＡＰＳ−Ｃサイズが用いられる。
【００１０】
図２に示すように、フイルムサイズ８（フルサイズ）の大きさは縦×横：２４ｍｍ×３６ｍｍである。また、ＡＰＳ−Ｃサイズ４７の大きさは１５ｍｍ×２２．５ｍｍであり、フルサイズの１／１．６である。
【００１１】
ＡＰＳ−Ｃサイズ用カメラは、フルサイズ用のフィルムカメラで撮影した時のトリミング撮影と同じ効果となり、画角が狭くなる。このため、より望遠型の撮影レンズで撮ったのと同様に写る。
【００１２】
同じ焦点距離の交換レンズをＡＰＳ−Ｃサイズ用カメラに装着して撮影した時の画角は、フィルムカメラに比べて換算焦点距離で１．６倍になる。このため、ＡＰＳ−Ｃサイズ用カメラにおいて望遠レンズでは、より望遠領域の撮影が可能となるメリットがある。しかしながらフィルムカメラの標準レンズ（ｆ＝５０ｍｍ）付近や、広角レンズにおいては、ＡＰＳ−Ｃサイズ用カメラでは画角が狭められる。このため、ＡＰＳ−Ｃサイズ用カメラでは、より広角の撮影レンズが必要となってくる。
【００１３】
従来のフルサイズ用の標準型のズームレンズでは広角端の焦点距離が２８ｍｍ程度であったが、ＡＰＳ−Ｃサイズ用カメラには広角端の焦点距離が１７ｍｍ程度のものが必要となってきている。そのためＡＰＳ−Ｃサイズ用カメラの広角レンズとしては、焦点距離１４ｍｍや焦点距離１５ｍｍと行った超広角の撮影レンズを使用することになってきている。
【００１４】
これらの焦点距離はフィルムカメラでの両側対角画角が１１０度とかなり広くなっている。そのため、フィルムカメラでは、開口絞りより前方に行くほどレンズの外径（有効径）は大きくなってくる。特に前方のレンズは開口絞り付近に曲率中心を持つ開角の大きい球面形状となっている。
【００１５】
図２４は、一眼レフレックスカメラの交換レンズとしての広角レンズの一例のレンズ断面図である。図２４に示すように、各像高への光束は最も物体側のレンズなどでは分離した領域を通過する状態となっている。
【００１６】
図２４において１３〜１９はレンズを示す。２１は可変絞り、２７はフレアーカット絞りである。
【００１７】
図２２は開口絞り２１より物体側のある１つのレンズのレンズ面を通過する有効光束の範囲を示す説明図である。
【００１８】
図２２において、４８はフルサイズのときの光束の有効範囲である。４９はＡＰＳ−Ｃサイズのときの有効範囲である。ＡＰＳ−Ｃサイズのときの有効光束は図２２にように、内側の四角４９で囲まれた範囲となり、レンズ径のごく一部に相当している。ＡＰＳ−Ｃサイズを用いたときは、領域４９以外の光束は不要光であり、ゴーストやフレアの原因となる。
【００１９】
フルサイズの画角の光束の有効径を考慮して、図２２の斜線で示す領域をカットするフレアカット用の異形遮光板５０を光路中に配置したとしても、その開口部はＡＰＳ−Ｃサイズの領域４９の必要光束の約２倍の面積となる。このため、フレアを十分カットすることが困難である。
【００２０】
しかしながら、図２４に示すような広角レンズにおいて、図２２で示す領域４９より外側の領域４８ではレンズ面Ｇ１ｂの周辺部となる。このために、レンズ面の傾きが大きく、このレンズ面Ｇ１ｂには、例えば不要光が６０°を超える角度で入射する割合も多い。
【００２１】
誘電体薄膜を多層積層した反射防止膜では、各膜の屈折率および膜厚を制御し、表面・界面で発生する反射光を干渉させることで反射率の低減を図っている。そのため、光学系のレンズ面に適用したとき、特定の波長や特定の入射角では高性能な反射防止性能（反射防止機能）が得られる。
【００２２】
しかしながら、それ以外の波長やそれ以外の入射角では反射防止性能が大きく低下する、すなわち波長帯域特性や入射角度特性が悪くなるという問題点があった。
【００２３】
これに対して、微細凹凸構造より成る微細凹凸構造体をレンズ面に形成すると、比較的広い波長範囲で入射角度特性の良い反射防止特性を得ることが容易となる。
【００２４】
しかしながら、広角の撮影レンズでは、軸外光のレンズ面への入射角度が大きくなる。従って広い波長域で良好なる反射防止機能（波長帯域特性）を得、また広い入射角範囲で良好なる反射防止機能（入射角度特性）を得るためには微細凹凸構造体のレンズ面への適用を適切に設定することが重要と成ってくる。
【００２５】
広画角の撮影レンズにおいて、微細凹凸構造体のレンズ面への適用箇所が不適切であると、良好なる反射防止効果が得られず、フレアやゴーストが多く発生し、高画質の像を得るのが難しくなってくる。
【００２６】
本発明は、イメージサークルの異なった撮像素子を用いたとき、軸外光束が光学面を通過するときの入射高の差が一定以上ある光学面に微細凹凸構造体を形成している。これにより光学面への入射角度が大きくなっても、又、イメージサークルの異なった撮像素子を用いた場合でも良好なる反射防止効果を有し、フレアやゴーストの発生が少ない撮像光学系を有する撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の撮像装置は、
平均ピッチが可視光の波長よりも短い微細凹凸構造体を、光入出射面の少なくとも一方の面に形成した光学素子が開口絞りよりも物体側に配置される撮像光学系と該撮像光学系で形成される像を受光する撮像手段とを有する撮像装置であって、
前記微細凹凸構造体を形成した光学面の有効径をＲＡ、光軸上に結像する光束が該光学面を通過するときの高さから定まる直径をＲ０、該撮像手段の大きさで制限される撮影画角を２ω（度）とするとき
３．５＜ＲＡ／Ｒ０
６０°＜２ω
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２８】
この他、本発明の撮像装置は、
平均ピッチが可視光の波長よりも短い微細凹凸構造体を、光入出射面の少なくとも一方の面に形成した光学素子が開口絞りよりも物体側に配置される撮像光学系と該撮像光学系で形成される像を受光する撮像手段とを有する撮像装置であって、
該撮像手段の有効範囲として第１の撮像範囲と、それよりも小さな第２の撮像範囲において、該第１の撮像範囲の最軸外像高に結像する光束のうち、該開口絞りの中心を通過する光線が該微細凹凸構造体を形成した光学面を通過するときの高さから定まる有効径をＲ１、該第２の撮像範囲の最軸外像高に結像する光束のうち、該開口絞りの中心を通過する光線が該微細凹凸構造体を形成した光学面を通過するときの高さから定まる有効径をＲ２、光軸上に結像する光束が該微細凹凸構造体を形成した光学面を通過するときの直径をＲ０とするとき
【００２９】
【数１】
2010097197.tif 000003
【００３０】
なる条件を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、光学面への入射角度が大きくなっても、又、イメージサークルの異なった撮像素子を用いた場合でも良好なる反射防止効果を有し、フレアやゴーストの発生が少ない撮像光学系を有する撮像装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施例である光学系の構成図
【図２】本発明の第１実施例の撮像範囲を示す模式図
【図３】本発明の第２実施例である光学系の構成図
【図４】本発明の第２実施例の異形フレアカット絞りの模式図
【図５】本発明の第３実施例である光学系の構成図
【図６】本発明の第３実施例の鏡筒のシフト構造を示す模式図
【図７】本発明の第３実施例の鏡筒を下方にシフトした状態を示す模式図
【図８】本発明の第３実施例の鏡筒を上方にシフトした状態を示す模式図
【図９】本発明の第３実施例の鏡筒のティルト構造を示す模式図
【図１０】本発明の第３実施例の鏡筒を下方にティルトした状態を示す模式図
【図１１】本発明の第３実施例の鏡筒を上方にティルトした状態を示す模式図
【図１２】本発明の第３実施例の撮像範囲を示す模式図
【図１３】本発明の第３実施例の下方シフト状態での撮像範囲を示す模式図
【図１４】本発明の第３実施例の上方シフト状態での撮像範囲を示す模式図
【図１５】本発明の第３実施例の下方ティルト状態での撮像範囲を示す模式図
【図１６】本発明の第３実施例の上方ティルト状態での撮像範囲を示す模式図
【図１７】本発明の模式図波長以下の微細な凹凸構造の断面方向の屈折率を表す模式図
【図１８】本発明の模式図波長以下の微細な凹凸構造の断面方向の屈折率を表す模式図
【図１９】波長以下の微細な凹凸構造の界面からのＳＥＭ写真
【図２０】波長以下の微細な凹凸構造の断面方向からのＳＥＭ写真
【図２１】波長以下の微細な凹凸構造を界面からのＳＥＭ写真
【図２２】第１レンズにおける必要光束の範囲を示す模式図
【図２３】波長以下の微細な凹凸構造の反射率分光特性のグラフ
【図２４】従来例の光学系の構成図
【図２５】従来例の光学系の構成図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の撮像装置で用いる撮像光学系は開口絞りよりも物体側に光学素子を有している。このうち少なくとも１つの光学素子の光入射面の少なくとも一方には、平均ピッチが可視光の波長よりも短い微細凹凸構造体が形成されている。
【００３４】
撮像装置は、撮像光学系で形成される像を受光する撮像手段とを有している。
【００３５】
以下、図面を用いて本発明の各実施例を説明する。
【実施例１】
【００３６】
図１は本発明の撮像装置で用いる撮像光学系の実施例１のレンズ断面図である。
【００３７】
実施例１（以下の各実施例も同様である。）は撮像装置に用いられる撮影レンズ（撮像光学系）の光路を示している。図１のレンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。
【００３８】
尚、実施例１（以下の各実施例も同様である。）の光学系をプロジェクター等の光学機器に用いても良い。このときは左方がスクリーン、右方が被投影画像となり、投射画像を表示するためのＬＣＤ等の表示素子が撮像装置における撮像素子に対応する。実施例１の光学系を以下「撮影レンズ」ともいう。
【００３９】
実施例１の撮影レンズは焦点距離１４ｍｍで撮影画角（２ω＝１１４°）の広角レンズである。
【００４０】
図１において、ＬＳは撮影レンズであり、第１レンズユニットＬ１乃至第４レンズユニットＬ４を有している。
【００４１】
第１レンズユニットＬ１は負の屈折力で、第１レンズＧ１、第２レンズＧ２、第３レンズＧ３、第４レンズＧ４を有している。第２レンズユニットＬ２は第５レンズＧ５、第６レンズＧ６を有している。第３レンズユニットＬ３は第７レンズＧ７〜第９レンズを有している。第４レンズユニットＬ４は第１０レンズＧ１０〜第１４レンズＧ１４を有している。
【００４２】
ＩＰは像面であり、ＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサー等の固体撮像素子（撮像手段）の撮像面が置かれる。９は可変絞りであり、第３レンズユニットＬ３と第４レンズユニットＬ４との間に配置されている。
【００４３】
第１レンズＧ１の像側の光学面Ｇ１ｂには、可視光の波長（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）よりも短いピッチの微細凹凸構造体１２が形成されている。
【００４４】
第１レンズＧ１の像側の光学面Ｇ１ｂを「微細凹凸面Ｇ１ｂ」ともいう。１０は軸上光束である。１１はフルサイズの撮像手段を用いたときの最軸外光束である。
【００４５】
可変絞り９から物体側に行くほど光束は広がっている。特に、微細凹凸構造体１２が形成された光学面Ｇ１ｂにおいては、像高毎の光束が分離するようになっている。
【００４６】
微細凹凸構造体を形成した光学面Ｇ１ｂの有効径をＲＡとする。光軸上に結像する光束が光学面Ｇ１ｂを通過するときの高さから定まる直径をＲ０とする。撮像手段の大きさで制限される撮影画角を２ω（度）とする。このとき、
３．５＜ＲＡ／Ｒ０    ・・・（１）
６０°＜２ω          ・・・（２）
なる条件を満足している。
【００４７】
又、撮像手段の有効範囲として第１の撮像範囲と、それよりも小さな有効範囲を第２の撮像範囲とする。
【００４８】
第１の撮像範囲の最軸外像高に結像する光束のうち、該開口絞りの中心を通過する光線が該微細凹凸構造体を形成した光学面を通過するときの高さから定まる有効径をＲ１とする。
【００４９】
第２の撮像範囲の最軸外像高に結像する光束のうち、該開口絞りの中心を通過する光線が該微細凹凸構造体を形成した光学面を通過するときの高さから定まる有効径をＲ２とする。
【００５０】
光軸上に結像する光束が微細凹凸構造体を形成した光学面を通過するときの直径をＲ０とする。
【００５１】
このとき、
【００５２】
【数２】
2010097197.tif 000004
【００５３】
なる条件を満足している。
【００５４】
ここで、第１の撮像範囲は短辺が２４ｍｍ、長辺が３６ｍｍである。第２の撮影範囲は短辺を２４×ｋｍｍ、長辺を３６×ｋｍｍとする。
【００５５】
このとき
０．３＜ｋ＜０．８    ・・・（４）
なる条件式を満足している。
【００５６】
図２は実施例１の撮影レンズで撮影するときの有効画面の説明図である。
【００５７】
図２において８は２４ｍｍ×３６ｍｍ（フルサイズ）の撮像範囲である。４７はフルサイズよりも小さな１５ｍｍ×２２．５ｍｍ（ＡＰＣサイズ）の撮像範囲である。実施例１の撮影レンズＬＳでは、この２つの撮像サイズを兼用する。
【００５８】
図２２は、図２に示す撮像サイズ８、４７に結像する撮影光束が、第１レンズＧ１の微細凹凸面Ｇ１ｂを通過するときの説明図である。
【００５９】
図２２に示す微細凹凸面Ｇ１ｂにおいて、外側の４８で示す範囲がフルサイズに相当する光束の通過範囲である。内側の４９で示す範囲がＡＰＳ−Ｃサイズに相当する光束の通過範囲である。
【００６０】
図２２に示すように、撮影画面としてＡＰＳ−Ｃサイズでの撮影においては、範囲４９よりも外側の領域の光線全てが不要光となる。この不要光は、フレアやゴーストの原因となる。本来なら範囲４９の外側の光線を遮光するのが良い。
【００６１】
しかし、撮影画面サイズの異なる撮影画面を対象とした撮影レンズでは、この不要光を遮光することが困難である。
【００６２】
そこで本実施例では、微細凹凸面Ｇ１ｂの凹凸構造を適切に構成することにより、このときの不要光によるフレアや、ゴーストの発生を極限まで抑えている。
【００６３】
図２０、図２１は微細凹凸面Ｇ１ｂに形成した微細凹凸構造体のＳＥＭ写真である。
【００６４】
図２０はこの構造の横からの断面のＳＥＭ写真である。図２１は構造を面の上方から観察したＳＥＭ写真である。この微細凹凸構造体は花弁状に結晶が析出したもので、基板界面（レンズ面）付近がもっとも密で、界面（レンズ面）から離れるに従って疎になっている。
【００６５】
この微細凹凸構造体は可視光に対して十分に微細であるため、等価な屈折率（有効屈折率）の薄膜として作用する。
【００６６】
図１７は、図２０の微細凹凸構造体の断面の有効屈折率に関する模式図である。縦軸は微細凹凸構造体の厚さ方向（高さ方向）の位置を示し、横軸は屈折率を示している。
【００６７】
縦軸で、０はレンズ面との界面を示す。Ｄａは微細凹凸構造体の凹凸構造の厚さ（高さ）である。  光学面との界面付近（厚さ０、又はその付近）は媒質が密であるために、有効屈折率はＮｓと高くなっている。
【００６８】
一方、界面から離れるに従って有効屈折率も低くなり、構造の上端では空気とほぼ同等の有効屈折率が１となっている。そのため本実施例の微細凹凸構造体の可視光に関しては、図２３に示す分光反射率のグラフのように良好な反射防止構造となっている。
【実施例２】
【００６９】
図３は本発明の撮像装置で用いる撮像光学系（撮影レンズ）の実施例２のレンズ断面図である。
【００７０】
本実施例は、開口絞りより物体側に、開口形状が非円形のフレアカット絞りを有している。フレアカット絞りより物体側に微細凹凸構造体を形成した光学面が位置している。
【００７１】
実施例２の撮影レンズは焦点距離１４ｍｍで撮影画角（２ω＝１１４°）の広角レンズである。
【００７２】
図３において、ＬＳは撮影レンズであり、第１レンズユニットＬ１乃至第４レンズユニットＬ４を有している。
【００７３】
第１レンズユニットＬ１は負の屈折力で、第１レンズＧ１、第２レンズＧ２、第３レンズＧ３、第４レンズＧ４を有している。第２レンズユニットＬ２は第５レンズＧ５〜第７レンズＧ７を有している。第３レンズユニットＬ３は第８レンズＧ８、第９レンズＧ９を有している。第４レンズユニットＬ４は第１０レンズＧ１０〜第１４レンズＧ１４を有している。
【００７４】
ＩＰは像面であり、ＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサー等の固体撮像素子（撮像手段）の撮像面が置かれる。２１は可変絞りであり、第３レンズユニットＬ３と第４レンズユニットＬ４との間に配置されている。
【００７５】
２７はフレアカット絞りであり、第３レンズＧ３と第４レンズＧ４との間に配置されている。
【００７６】
第２レンズＧ２の像側の光学面Ｇ２ｂには、平均ピッチが可視光の波長（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）よりも短い微細凹凸構造体２９が形成されている。
【００７７】
第２レンズＧ２の像側の光学面Ｇ２ｂを以下「微細凹凸面Ｇ２ｂ」ともいう。
【００７８】
２２は中心像高に結像する光束（軸上光束）である。また、２３から２６にそれぞれ像高１０ｍｍ、１５ｍｍ、１８ｍｍ，２１．６３５ｍｍに結像する光束である。
【００７９】
絞り２１から物体側に行くほど光束は広がっている。特に、微細凹凸構造体２９が配置された光学面Ｇ２ｂにおいては、像高毎の光束が分離するようになっている。
【００８０】
図４はフレアカット絞り２７の開口形状を示す説明図である。
【００８１】
図４において、２８は撮像範囲に相当する像高に結像する光束が、フレアカット絞り２７の面を通過する範囲（開口部）である。それ以外の光束は斜線の領域１で遮光している。そのため、それより像側の光学系への不要光の進入は遮断される。
【００８２】
フレアカット絞り２７より物体側の第１レンズＧ１から第３レンズＧ３に関しては不要部分への光束を防ぐ事が難しい。そこで、フレアカット絞り２７より物体側の第２レンズＧ２の第２面Ｇ２ｂに、微細凹凸構造体２９を形成することで、不要光によるフレアや、ゴーストの発生を極限まで抑えている。
【００８３】
光学面Ｇ２ｂに形成される微細凹凸構造体の特性は実施例１と同様である。
【実施例３】
【００８４】
図５は本発明の撮像装置の撮像光学系（撮影レンズ）の実施例３のレンズ断面図である。
【００８５】
本実施例の撮像装置は、シフト機能を有し、第１、第２の撮像範囲はいずれも矩形状である。短辺方向の片側シフト可動量をｓ１、長辺方向の片側シフト可動量をｓ２とする。第１の撮像範囲は短辺が（２４＋２×ｓ１）ｍｍ、長辺が（３６＋２×ｓ２）ｍｍ、第２の撮影範囲は短辺が２４ｍｍ、長辺が３６ｍｍである。
【００８６】
このとき
５＜ｓ１＜２０      ・・・（５）
５＜ｓ２＜２０      ・・・（６）
なる条件を満足している。
【００８７】
実施例３の撮影レンズはシフト、ティルト機構を有し、焦点距離２４ｍｍで撮影画角（２ω＝８４°）の広角レンズである。
【００８８】
図５において、ＬＳは撮影レンズであり、第１レンズユニットＬ１乃至第４レンズユニットＬ４を有している。
【００８９】
第１レンズユニットＬ１は負の屈折力で、第１レンズＧ１、第２レンズＧ２を有している。第２レンズユニットＬ２は第３レンズＧ３、第４レンズＧ４を有している。第３レンズユニットＬ３は第５レンズＧ５、第６レンズＧ６を有している。第４レンズユニットＬ４は第７レンズＧ７〜第１１レンズＧ１１を有している。
【００９０】
ＩＰは像面であり、ＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサー等の固体撮像素子（撮像手段）の撮像面が置かれる。３６は可変絞りであり、第３レンズユニットＬ３と第４レンズユニットＬ４との間に配置されている。
【００９１】
第２レンズＧ２の物体側の光学面Ｇ２ａには、平均ピッチが可視光の波長（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）よりも短い微細凹凸構造体３９が形成されている。
【００９２】
第２レンズＧ２の物体側の光学面Ｇ２ａを以下「微細凹凸面Ｇ２ａ」ともいう。３７は軸上光束である。３８は最軸外光束である。
【００９３】
絞り３６から物体側に行くほど光束は広がっている。特に、微細凹凸構造体３９が形成された光学面Ｇ２ａにおいては、像高毎の光束が分離するようになっている。
【００９４】
図１２は実施例３の撮影レンズで撮影するときの有効画面の説明図である。
【００９５】
図１２において４５は２４ｍｍ×３６ｍｍ（フルサイズ）の撮像範囲である。撮像範囲４５は撮像素子（の有効面）に相当する。
【００９６】
４６はフルサイズの撮像範囲の全周に、１０ｍｍの拡張した撮像範囲である。
【００９７】
本実施例の撮影レンズは、拡張した撮像範囲４６での結像性能を考慮して設計してある。すなわち、対角２１．６ｍｍ＋１０ｍｍの３１．６ｍｍのイメージサークルを持つ。よって、焦点距離２４ｍｍながら、フルサイズ換算で１６ｍｍ相当の画角（２ω＝１０５°）の広角レンズとなっている。
【００９８】
この撮影レンズは、カメラ本体に対してレンズ光軸を平行移動（シフト）および、傾ける（ティルト）ことが可能な機構を有した、いわゆるシフト・ティルト機能を有している。
【００９９】
図６は実施例３の撮影レンズのシフト機構を説明するための模式図である。図６において、４０はレンズ鏡筒であり、可動側シフト機構４１に固定されている。
【０１００】
第１乃至第３レンズユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３がシフトレンズとなる。４２は固定側シフト機構であり不図示のマウントを介してカメラ本体４３と固定されている。カメラ本体４３の内部には撮像素子４５が配置されている。また、撮像素子４５と光学的に共役な位置に配置されたピント板（不図示）に形成された物体像（ファインダー像）観察するためのファインダー系が配置されている。４４はファインダー系の一部を構成する接眼部である。撮像面とピント板との相対的位置は一定である。
【０１０１】
図７は、図６においてシフトレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３を下方にシフトした状態の模式図である。
【０１０２】
可動側シフト機構４１が固定側シフト機構４２に対して下方にスライドする事で、撮影レンズがカメラ本体４３に対して相対的に下方にシフトしている。
【０１０３】
シフト前、撮影レンズの光軸Ｌａは、撮像素子４５の中心と一致していた。シフトにより、撮影レンズの光軸Ｌａは撮像素子４５の下方に移動する。図１３は撮影レンズの撮像範囲４６に対して、撮像素子４５の位置が上方にシフトしている。
【０１０４】
図８は、図６においてシフトレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３を上方にシフトした状態の模式図である。
【０１０５】
可動側シフト機構４１が固定側シフト機構４２に対して上方にスライドする事で、撮影レンズがカメラ本体４３に対して相対的に上方にシフトしている。
【０１０６】
シフト前、撮影レンズの光軸Ｌａは、撮像素子４５の中心と一致していた。シフトより、撮影レンズの光軸Ｌａは撮像素子４５の上方に移動する。図１４は、撮影レンズの撮像範囲４６に対して、撮像素子４５の位置が下方にシフトしている。
【０１０７】
撮像素子４５上での移動量は撮影レンズのシフト量に一致する。実施例３の撮影レンズでは上下左右に１０ｍｍの拡張した撮像範囲を設けているので、撮影レンズは１０ｍｍのシフトが可能である。
【０１０８】
図９は実施例３の撮影レンズのティルト機構を説明するための模式図である。
【０１０９】
図９においてレンズ鏡筒４０は、可動側ティルト機構４７に固定されている。また、固定側ティルト機構４８は不図示のマウントを介してカメラ本体４３と固定されている。カメラ本体４３の内部には撮像素子４５が固定されており、また、撮像素子４５と共役な位置に配置されたピント板（不図示）を観察するためのファインダー系が配置されている。
【０１１０】
４４は、ファインダー系の一部を構成する接眼部である。撮像面とピント板との相対的位置は一定である。
【０１１１】
図１０は、図９においてティルトレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３を下方にティルトした状態の模式図である。
【０１１２】
可動側ティルト機構４７が固定側ティルト機構４８に対して下方に回転する事で、撮影レンズがカメラ本体４３に対して相対的に下方にティルトしている。
【０１１３】
ティルト前、撮影レンズの光軸Ｌａは、撮像素子４５の中心と一致していた。ティルトにより、撮影レンズの光軸Ｌａは撮像素子４５の下方に移動する。光軸Ｌａの撮像素子４５上での移動量は、ティルト機構の回転中心に位置によって変化する。
【０１１４】
通常は撮影レンズの像側主点位置付近とするが、それよりも物体側に中心をずらすと、より移動量が増加する。
【０１１５】
本実施例では像側主点位置より物体側にティルト機構の回転中心が配置されている。図１５は撮影レンズの撮像範囲４６に対して、撮像素子４５の位置が大きく、上方にシフトしている。
【０１１６】
図１１は、図９においてティルトレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３を上方にティルトした状態の模式図である。
【０１１７】
可動側ティルト機構４７が固定側ティルト機構４８に対して上方に回転する事で、撮影レンズがカメラ本体４３に対して相対的に上方にティルトしている。
【０１１８】
ティルトにより、撮影レンズの光軸Ｌａは撮像素子４５の下方に移動する。下方へのティルトと同様に、本実施例では像側主点位置より物体側にティルト機構の回転中心が配置されている。
【０１１９】
図１６は撮影レンズの撮像範囲４６に対して、撮像素子４５の位置が大きく、下方にシフトしている。
【０１２０】
このように、本実施例の撮影レンズでは、撮像素子４５と比較して、大きな撮像範囲４６を持っている。そのため、図１２から図１６までに示す撮像範囲４６のうち、撮像素子４５以外の領域に入射する光は不要光となり、フレアやゴーストの原因となる。
【０１２１】
シフト・ティルトの状態により撮像範囲４６のうち、どこの領域を使うかは変化するため、不要光となる光束を遮光する事は困難である。
【０１２２】
そこで、本実施例では、撮影レンズの一部に微細凹凸構造体をレンズ面に形成し、不要光によるフレアや、ゴーストの発生を極限まで抑えている。
【０１２３】
光学面Ｇ２ａに形成した微細凹凸構造体３９は実施例１と同様である。
【０１２４】
それぞれの実施例に対して、条件式（１）の値を表１に示す。
【０１２５】
図２５は図３の撮影レンズにおいて微細凹凸構造体２９が形成されている光学面Ｇ２ｂを通過する光束の説明図である。ＲＤは微細凹凸構造体を有する光学面Ｇ２ｂの有効径である。Ｒ０は中心像高の光束が光学面Ｇ２ｂを通過する領域の直径である。この値Ｒ０が大きいほど、光束がより分離しており、左辺が下限値より大きいとき、すなわち、より分離した光学面に使用することが効果的である。
【０１２６】
表２に実施例１と実施例３の、請求項２の条件式（３）の値を示す。
【０１２７】
この条件式は、図２５に示すように、波長以下の微細凹凸構造を有する面での中心像高の光束の径Ｒ０に対する不要光の通過する領域（Ｒ２より外側でＲ１より内側）の割合を規定するものである。
【０１２８】
この式の左辺が下限値より大きいと、より多くの不要光を含む可能性があり、そのような光学面に波長以下の微細凹凸構造を使用することが好ましい。
【０１２９】
なお、実施例１から実施例３の波長以下の微細凹凸構造としては、図１９のＳＥＭで示すような凹凸構造を用いてもよい。図１８は、その断面の有効屈折率を模式化した図である。上に凸の構造であるため、光学面との界面付近は媒質が密となっており、有効屈折率も高くなっている。一方、界面から離れるに従って凸形状は細くなるので、有効屈折率も低くなっている。そのため可視光に関しては、図２０、図２１の波長以下の微細凹凸構造と同等の良好な反射防止性能が得られる。
【０１３０】
次に本発明に係る撮像光学系の数値実施例１〜３を示す。
【０１３１】
又、前述した条件式（１）、（３）と数値実施例１〜３との関係を表１、表２に示す。
【０１３２】
数値実施例においてｉは物体側からの光学面の順序を示す。ｒｉ（Ｒｉ）は物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉ（Ｄｉ）は物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、ｎｉ（Ｎｉ）とνｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズの材料のｄ線に対する屈折率、アッベ数である。又前述の各条件式と数値実施例の関係を表１に示す。
【０１３３】
非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを各々非球面係数としたとき、
【０１３４】
【数３】
2010097197.tif 000005
【０１３５】
なる式で表している。
【０１３６】
又非球面係数の値において、例えば「Ｄ−Ｚ」「ｅ−Ｚ」の表示は「１０−Ｚ」を意味する。
【０１３７】
【数４】
2010097197.tif 000006
【０１３８】
【数５】
2010097197.tif 000007
【０１３９】
【数６】
2010097197.tif 000008
【０１４０】
【表１】
2010097197.tif 000009
【０１４１】
【表２】
2010097197.tif 000010
【０１４２】
以上のように、本発明によればシフト・ティルト機構を有する撮影レンズにおいて、イメージサークルの違いから、フードやフレアカット絞りを用いることができない場合にも、不要光によるフレアやゴーストの発生を最小限に抑える事ができる。
【０１４３】
特にフィルムカメラとデジタルカメラ兼用や、デジタルカメラでもイメージサークルの異なるフォーマットに共通で使用可能な一眼レフレックスカメラ用の交換可能な撮影レンズなどにおいてゴーストの発生を効果的に抑制することができる。
【０１４４】
また、カメラマウントの光軸に対して、撮影レンズの光軸をシフトまたはティルトする機能を備えた、撮像装置においてのゴーストの発生を効果的に抑制することができる。
【符号の説明】
【０１４５】
Ｌ１  第１レンズ群
Ｌ２  第２レンズ群
Ｌ３  第３レンズ群
Ｌ４  第４レンズ群
Ｇ１  第１レンズ
Ｇ２  第２レンズ
Ｇ３  第３レンズ
Ｇ４  第４レンズ
Ｇ５  第５レンズ
Ｇ６  第６レンズ
Ｇ７  第７レンズ
Ｇ８  第８レンズ
Ｇ９  第９レンズ
Ｇ１０  第１０レンズ
Ｇ１１  第１１レンズ
Ｇ１２  第１２レンズ
Ｇ１３  第１３レンズ
Ｇ１４  第１４レンズ
ＩＰ  結像面
９  可動絞り（開口絞り）
１０  像面中心の像高の光束
１１  像面端の像高の光束
１２  波長以下の微細な凹凸構造を持った面
ＩＰ  結像面
２１  可動絞り（開口絞り）
２２  像面中心の像高の光束
２３  像高１０ｍｍの光束
２４  像高１５ｍｍの光束
２５  像高１８ｍｍの光束
２６  像高２１ｍｍの光束
２７  フレアカット絞り
２８  フレアカット絞り開口部
２９  波長以下の微細な凹凸構造を持った面
ＩＰ  結像面
３６  可動絞り（開口絞り）
３７  像面中心の像高の光束
３８  像面端の像高の光束
３９  波長以下の微細な凹凸構造を持った面
４０  レンズ鏡筒
４１  シフト機構可動側
４２  シフト機構固定側
４３  カメラ本体
４４  ファインダー
４５  イメージセンサー
４６  シフト・ティルトレンズの撮像可能範囲
４７  ＡＰＳ−Ｃサイズの撮像範囲
４８  第１レンズにおけるフルサイズの光束の通過範囲
４９  第１レンズのおけるＡＰＳ−Ｃサイズの光束の通過範囲
【図１】
2010097197.tif 000012
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010097197.tif 000021
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2010097197.tif 000024
【図１４】
2010097197.tif 000025
【図１５】
2010097197.tif 000026
【図１６】
2010097197.tif 000027
【図１７】
2010097197.tif 000028
【図１８】
2010097197.tif 000029
【図１９】
2010097197.tif 000030
【図２０】
2010097197.tif 000031
【図２１】
2010097197.tif 000032
【図２２】
2010097197.tif 000033
【図２３】
2010097197.tif 000034
【図２４】
2010097197.tif 000035
【図２５】
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