(57)【要約】    【課題】広角端におけるズーム光学系の全長を短くし、ストロボシステムをも含めてカメラボディの小型化に寄与することができる電子撮像装置を提供する。    【解決手段】物体側より順に、正の第1レンズ群Ｇ１と、負の第2レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳとを少なくとも有し、第1レンズ群Ｇ１が１つの正パワーユニットからなり、第2レンズ群Ｇ２内の最も物体側に両面が凹面である負単レンズを、最も像側に正レンズを配置したズーム光学系と、前記ズーム光学系の像側に配された電子撮像素子と、前記電子撮像素子で撮像した画像データを電気的に加工してその形状を変化させる画像処理部とを備えている。【選択図】図３
2006309111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、開口絞りとを少なくとも有し、前記第１レンズ群が１つの正パワーユニットからなり、前記第２レンズ群内の最も物体側に両面が凹面である負単レンズを、最も像側に正レンズを配置したズーム光学系と、
前記ズーム光学系の像側に配された電子撮像素子と、
前記電子撮像素子で撮像した画像データを電気的に加工してその形状を変化させる画像処理部とを備えたことを特徴とする電子撮像装置。
【請求項２】
前記ズーム光学系が略無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の電子撮像装置。
0.85<|y07/(fw・tanω07w)|<0.95
0.75<|y10/(fw・tanω10w)|<0.90
但し、y10は最大像高、y07は最大像高×0.7で表される像高、fwは広角端におけるズーム光学系全系の焦点距離、ω07wは広角端におけるy07の位置に結ぶ像点に対応するレンズ系の第１面に入射する光線の光軸に対する角度、ω10wは広角端におけるy10の位置に結ぶ像点に対応するレンズ系の第１面に入射する光線の光軸に対する角度である。
【請求項３】
前記ズーム光学系が略無限遠物点合焦時に次の条件式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。
0.05<|y07/(fw・tanω07w)- y10/(fw・tanω10w)|<0.15
但し、y10は最大像高、y07は最大像高×0.7で表される像高、fwは広角端におけるズーム光学系全系の焦点距離、ω07wは広角端におけるy07の位置に結ぶ像点に対応するレンズ系の第１面に入射する光線の光軸に対する角度、ω10wは広角端におけるy10の位置に結ぶ像点に対応するレンズ系の第１面に入射する光線の光軸に対する角度である。
【請求項４】
前記ズーム光学系が略無限遠物点合焦時に次の条件式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。
0.5<(R1+R2)/(R1-R2)<0.95
但し、Ｒ１は第２レンズ群における負単レンズの物体側の曲率半径、Ｒ２は第２レンズ群における負単レンズの像側の曲率半径である。
【請求項５】
前記ズーム光学系が略無限遠物点合焦時に次の条件式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。
ndA>1.70
但し、ndAは第２レンズ群における負単レンズのｄ線(587.56nm)に対する屈折率である。
【請求項６】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５何れか１項記載の電子撮像装置。
ft/fw>4
但し、ftは望遠端におけるズーム光学系全系の焦点距離である。
【請求項７】
次の条件式を満足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。
-0.90<(R3+R4) /(R3-R4)<-0.20
但し、R3は第２レンズ群における正レンズの最も物体側の面の曲率半径、R4は第２レンズ群における正レンズの最も像側の面の曲率半径である。
【請求項８】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の電子撮像装置。
0.6<(β2t/β2w)/(β3t/β3w)<1.2
但し、β2tは望遠端における第２レンズ群の倍率、β2wは広角端における第２レンズ群の倍率、β3tは望遠端における第３レンズ群の倍率、β3wは広角端における第３レンズ群の倍率である。
【請求項９】
前記第２レンズ群が、物体側より順に配置された、両面が凹面である負単レンズと、負単レンズと、正レンズを含んでいることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の電子撮像装置。
【請求項１０】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の電子撮像装置。
0.2＜（LT-LW）／(DT-DW)＜1.1
但し、LTは望遠端におけるズーム光学系の全長、LWは広角端におけるズーム光学系の全長、DTは望遠端における第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、DWは広角端における第１レンズ群と第２レンズ群の間隔である。
【請求項１１】
前記ズーム光学系が、物体側より順に正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、開口絞りと、正の第３レンズ群と、正の第４レンズ群からなり、広角域から望遠域への変倍時、少なくとも前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が広がり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が狭くなり、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が広がることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の電子撮像装置。
【請求項１２】
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は正のレンズ成分と負のレンズ成分を有することを特徴とする請求項１１に記載の電子撮像装置。
但し、レンズ成分とは、そのレンズの最も物体側のレンズ面と最も像側のレンズ面のみが空気と接触しており、且つその間に空気間隔がないものであり、単レンズ又は接合レンズを１単位とする。
【請求項１３】
前記ズーム光学系が、物体側より順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、開口絞りと、正の第３レンズ群と、正の第４レンズ群からなり、広角域から望遠域への変倍時、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が広がり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が狭くなり、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が広がり、前記第４レンズ群と電子撮像素子の間隔が変化し、絞りが前記第３群と一体に移動することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の電子撮像装置。
【請求項１４】
前記第４レンズ群は正の単レンズであることを特徴とする請求項１１乃至１３の何れか１項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、ズームレンズを用いた電子撮像装置に関し、特に、小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幾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高変倍比ズームを有する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。
【０００４】
カメラの奥行き方向を薄くするのに最大のネックとなっているのは、光学系、特にズームレンズ系の最も物体側の面から撮像面までの厚みである。最近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、携帯時にはカメラボディ内へ沈入するいわゆる沈胴式鏡筒を採用することである。
【０００５】
高変倍比ズームを構成するには、物体側より順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、開口絞りとを配置した構成が有効であることが知られており、例えば、特許文献１乃至５に開示されたものがある。
【特許文献１】特開平１−２０１６１４号公報
【特許文献２】特開平５−２７１６７号公報
【特許文献３】特開２００２−６２４７８号公報
【特許文献４】特開２００３−２５５２２８号公報
【特許文献５】特開２００３−２９５０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特にズーム比が5倍程度以上で、奥行き方向をもっと薄くしたり、光学系全長や仕舞い寸法を短くし、又、沈胴タイプのものでは前玉径を小さくして鏡筒をコンパクトに構成することによりボディ全体をコンパクトにしたいという要望があった。
【０００７】
また、一般的に、広角端の画角が大きくなるか又はズーム比が大きくなると、像高に対する前玉径は大きくなり、撮影時におけるズーム光学系の全長が長くなる。特に、広角端の画角が広くなったり、広角端での撮影時におけるズーム光学系の全長が長くなると、ストロボの発光位置を撮影レンズの光軸から離す必要があり、これはボディの大型化や構造の複雑化に結びついてしまう。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、広角端におけるズーム光学系の全長を短くし、ストロボシステムをも含めてカメラボディの小型化に寄与することができる電子撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明による電子撮像装置は、物体側より順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、開口絞りとを少なくとも有し、前記第１レンズ群が１つの正パワーユニットからなり、前記第２レンズ群内の最も物体側に両面が凹面である負単レンズを、最も像側に正レンズを配置したズーム光学系と、前記ズーム光学系の像側に配置された電子撮像素子と、前記電子撮像素子で撮像した画像データを電気的に加工してその形状を変化させる画像処理部とを備えたことを特徴とする。
本発明において、「正パワーユニット」とは、正の単レンズまたは全体として正の屈折力を持つ一組の接合レンズを意味する。
【００１０】
本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記ズーム光学系が略無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴とする。
0.85<|y07/(fw・tanω07w)|<0.95                                (1)
0.75<|y10/(fw・tanω10w)|<0.90                                (2)
但し、y10は最大像高、y07は最大像高×0.7で表される像高、fwは広角端におけるズーム光学系全系の焦点距離、ω07wは広角端におけるy07の位置に結ぶ像点に対応するレンズ系の第１面に入射する光線の光軸に対する角度、ω10wは広角端におけるy10の位置に結ぶ像点に対応するレンズ系の第１面に入射する光線の光軸に対する角度である。
【００１１】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記ズーム光学系が略無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴とする。
0.05<|y07/(fw・tanω07w)- y10/(fw・tanω10w)|<0.15              (3)
但し、y10は最大像高、y07は最大像高×0.7で表される像高、fwは広角端におけるズーム光学系全系の焦点距離、ω07wは広角端におけるy07の位置に結ぶ像点に対応するレンズ系の第１面に入射する光線の光軸に対する角度、ω10wは広角端におけるy10の位置に結ぶ像点に対応するレンズ系の第１面に入射する光線の光軸に対する角度である。
【００１２】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記ズーム光学系が略無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴とする。
0.5<(R1+R2)/(R1-R2)<0.95                                      (4)
但し、Ｒ１は第２レンズ群における負単レンズの物体側の曲率半径、Ｒ２は第２レンズ群における負単レンズの像側の曲率半径である。
【００１３】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記ズーム光学系が略無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴とする。
ndA>1.70                                                      (5)
但し、ndAは第２レンズ群における負単レンズのｄ線(587.56nm)に対する屈折率である。
【００１４】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、次の条件式を満足することを特徴とする。
ft/fw>4                                                        (6)
但し、ftは望遠端におけるズーム光学系全系の焦点距離である。
【００１５】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、次の条件式を満足することを特徴とする。
-0.90<(R3+R4) / (R3-R4)<-0.20                                  (7)
但し、R3は第２レンズ群における正レンズの最も物体側の面の曲率半径、R4は第２レンズ群における正レンズの最も像側の面の曲率半径である。
【００１６】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、次の条件式を満足することを特徴とする。
0.6<(β2t/β2w)/(β3t/β3w)<1.2                                (8)
但し、β2tは望遠端における第２レンズ群の倍率、β2wは広角端における第２レンズ群の倍率、β3tは望遠端における第３レンズ群の倍率、β3wは広角端における第３レンズ群の倍率である。
【００１７】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記第２レンズ群が、物体側より順に配置された、両面が凹面である負単レンズと、負単レンズと、正レンズを含んでいることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、次の条件式を満足することを特徴とする。
0.2＜（LT-LW）／(DT-DW)＜1.1                                   (9)
但し、LTは望遠端におけるズーム光学系の全長、LWは広角端におけるズーム光学系の全長、DTは望遠端における第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、DWは広角端における第１レンズ群と第２レンズ群の間隔である。
【００１９】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記ズーム光学系が、物体側より順に正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、開口絞りと、正の第３レンズ群と、正の第４レンズ群からなり、広角域から望遠域への変倍時、少なくとも前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が広がり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が狭くなり、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が広がることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は正のレンズ成分と負のレンズ成分を有することを特徴とする。但し、レンズ成分とは、そのレンズの最も物体側のレンズ面と最も像側のレンズ面のみが空気と接触しており、且つその間に空気間隔がないものであり、単レンズ又は接合レンズを１単位とする。
【００２１】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記ズーム光学系が、物体側より順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、開口絞りと、正の第３レンズ群と、正の第４レンズ群からなり、広角域から望遠域への変倍時、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が広がり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が狭くなり、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が広がり、前記第４レンズ群と電子撮像素子の間隔が変化し、絞りが前記第３群と一体に移動することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記第４レンズ群は正の単レンズであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、広角端におけるズーム光学系の全長を短くし、ストロボシステムをも含めてカメラボディの小型化に寄与することができる電子撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図示した実施例に基き説明するが、それに先立ち本発明の作用効果について説明する。
一般に、物体側より順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、開口絞りを配置した構成では、第１レンズ群の外径が最も大きくなるので、第１レンズ群内のレンズとレンズとの間に空気間隔を設けるような構成では、厚さ方向にも大きなスペースが必要になり、第１レンズ群全体の厚さを小さくすることができない。レンズとレンズとの間に空気間隔をもたない接合正レンズか正単レンズの構成とすることで、第１レンズ群の外径と全長を小さくすることができる。但し、この構成では、歪曲収差と非点収差・コマ収差の両方を良好に補正するのが困難になる。従来は、この問題点を克服するため、パワー構成を緩めて全長を延ばすか、又は、広角端の画角を狭めて、軸外収差（歪曲収差・非点収差・コマ収差）の影響を小さくすることにより対応していた。
本発明による電子撮像装置は、物体側より順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、開口絞りとを少なくとも有し、前記第１レンズ群が１つの正パワーユニットからなり、前記第２レンズ群内の最も物体側に両面が凹面である負単レンズを、最も像側に正レンズを配置したズーム光学系と、前記ズーム光学系の像側に配置された電子撮像素子と、前記電子撮像素子で撮像した画像データを電気的に加工してその形状を変化させる画像処理部とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、第２レンズ群内のもっとも物体側に両面が凹面である負単レンズを、前記第２レンズ群内のもっとも像側に正レンズをそれぞれ配置し、第１レンズ群とあわせ、非点収差・コマ収差の補正を容易にし、ここで補正するのが難しくなる歪曲収差は、画像処理過程で補正することで全体の画像の質を向上させる構成とした。（画像処理過程では、コマ収差の補正より歪曲収差の補正の方がシステムへの負荷をかけることなくできる。）
【００２５】
本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記ズーム光学系が略無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴とする。
0.85<|y07/(fw・tanω07w)|<0.95                              (1)
0.75<|y10/(fw・tanω10w)|<0.90                              (2)
但し、y10は最大像高、y07は最大像高×0.7で表される像高、fwは広角端におけるズーム光学系全系の焦点距離、ω07wは広角端におけるy07の位置に結ぶ像点に対応するレンズ系の第１面に入射する光線の光軸に対する角度、ω10wは広角端におけるy10の位置に結ぶ像点に対応するレンズ系の第１面に入射する光線の光軸に対する角度である。
前記条件式(1)及び(2)の下限を下回ると画像の歪みが大きくなり、電気的画像処理による補正の際に、画面周辺部の像の解像力の劣化が大きくなる。上限を上回ると、第１レンズ群と第２レンズ群の径、厚さが大きくなってしまう。
この場合、下記条件式(1')及び(2')を満足すると、好ましい。
0.85<|y07/(fw・tanω07w)|<0.95                              (1')
0.75<|y10/(fw・tanω10w)|<0.88                              (2')
【００２６】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記ズーム光学系が略無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴とする。
0.05<|y07/(fw・tanω07w)- y10/(fw・tanω10w)|<0.15            (3)
但し、y10は最大像高、y07は最大像高×0.7で表される像高、fwは広角端におけるズーム光学系全系の焦点距離、ω07wは広角端におけるy07の位置に結ぶ像点に対応するレンズ系の第１面に入射する光線の光軸に対する角度、ω10wは広角端におけるy10の位置に結ぶ像点に対応するレンズ系の第１面に入射する光線の光軸に対する角度である。
前記条件式(3)を満足することで、画像の電気的加工による画質劣化の影響を小さく抑えることと、光学系の小型化との良好なバランスを得ることができる。
前記条件式(3)の下限を下回ると、各レンズ群の径と厚さ方向の大きさが大きくなり、上限を上回ると、画像処理による画像の電気的加工により周辺部の画質の劣化が著しくなる。
この場合、下記条件式(3')を満足すると、好ましい。
0.06<|y07/(fw・tanω07w)-y10/(fw・tanω10w)|<0.12              (3')
【００２７】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記ズーム光学系が略無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴とする。
0.5<(R1+R2)/(R1-R2)<0.95                                      (4)
但し、R1は第２レンズ群における負単レンズの物体側の曲率半径、R2は第２レンズ群における負単レンズの像側の曲率半径である。
前記条件式(4)は、前記の負単レンズの形状をあらわしている。
前記条件式(4)の下限を下回ると、R1（第２レンズ群における負単レンズの物体側の曲率半径）のサグ量が大きくなりレンズの厚さが大きくなってしまうか、またはR2（第２レンズ群における負単レンズの像側の曲率半径）のパワーが小さくなり十分な画角を稼ぐことが困難になる。上限を上回ると、R2のサグ量が大きくなり第２レンズ群の厚さが大きくなってしまうか、またはR1のパワーが小さくなり十分な画角を稼ぐことが困難になる。
この場合、下記条件式(4')を満足すると、好ましい。
0.7<(R1+R2)/(R1-R2)<0.90                                      (4')
【００２８】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記ズーム光学系が略無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴とする。
ndA>1.70                                                      (5)
但し、ndAは第２レンズ群における負単レンズのｄ線(587.56nm)に対する屈折率である。
前記条件式(5)は、前記の負単レンズの屈折率を規定している。この条件式(5)を満足することにより、R1およびR2のサグ量をより小さくできるので、小型化に好ましい。特に、コマ収差の補正と前玉径の小型化にも効果がある。
【００２９】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、次の条件式を満足することを特徴とする。
ft/fw>4                                                        (6)
但し、ftは望遠端におけるズーム光学系全系の焦点距離である。
前記条件式(6)は、ズーム倍率を表している。
前記条件式(6)の下限を下回ると、第１レンズ群の外径、厚さ方向の大きさを小さくするという本発明の効果が小さくなる。逆に、倍率が高いほど歪曲収差の変動を補正するために第１レンズ群の構成が複雑になり小型化が難しくなるので、本発明の効果は高くなるといえる。
【００３０】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、次の条件式を満足することを特徴とする。
-0.90<(R3+R4) / (R3-R4)<-0.20                                  (7)
但し、R3は第２レンズ群における正レンズの最も物体側の面の曲率半径、R4は第２レンズ群における正レンズの最も像側の面の曲率半径である。
前記条件式(7)は、前記正レンズの形状をあらわしている。
前記条件式(7)の下限を下回ると、前記正レンズの屈折力を確保するために厚さをより薄くしづらくなる。上限を上回ると、R4の面での屈折が大になり、球面収差、コマ収差を良好に補正することが難しくなる。
【００３１】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、次の条件式を満足することを特徴とする。
0.6<(β2t/β2w)/(β3t/β3w)<1.2                                (8)
但し、β2tは望遠端における第２レンズ群の倍率、β2wは広角端における第２レンズ群の倍率、β3tは望遠端における第３レンズ群の倍率、β3wは広角端における第３レンズ群の倍率である。
前記条件式(8)は、第２レンズ群と第３レンズ群との変倍作用の比をとったもので、広角端から望遠端への変倍作用をどの程度負担しているかを規定するものである。鏡枠を含めた小型化を考えると、主な変倍作用を第２レンズ群と第３レンズ群とで負担し合うことがカム形状の最適化のために都合が良い。
前記条件式(8)の下限を下回ると、第３レンズ群での負担が大きくなり、変倍時の第３レンズ群の移動量が大きくなって、小型化のためには好ましくない。上限を上回ると、第２レンズ群での負担が大きくなり、変倍時の第２レンズ群の移動量が大きくなって、小型化のためには好ましくない。
【００３２】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記第２レンズ群が、物体側より順に配置された、両面が凹面である負単レンズと、負単レンズと、正レンズを含んでいることを特徴とする。
この構成において、前記負単レンズのサグ量を小さく抑えコスト面で有利な形状としながら第２レンズ群全体の厚さを小さく抑え、かつ球面収差とコマ収差を良好に補正するために、前記負単レンズと前記正レンズとの間に負レンズを配置することが望ましい。
【００３３】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、次の条件式を満足することを特徴とする。
0.2＜（LT-LW）／(DT-DW)＜1.1                              (9)
但し、LTは望遠端におけるズーム光学系の全長、LWは広角端におけるズーム光学系の全長、DTは望遠端における第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、DWは広角端における第１レンズ群と第２レンズ群の間隔である。
前記条件式(9)の下限を下回ると、広角端の全長が長くなるか変倍比が小さくなってしまう。上限を上回ると、鏡枠構造への負荷が大きくなり、鏡枠構造が複雑になったり沈胴長が長くなったりして、好ましくない
【００３４】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記ズーム光学系が、物体側より順に正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、開口絞りと、正の第３レンズ群と、正の第４レンズ群からなり、広角域から望遠域への変倍時、少なくとも前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が広がり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が狭くなり、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が広がることを特徴とする。
この構成によれば、軸外収差を良好に補正できているが、軸上収差や射出瞳を含め更にパフォーマンスの高い高変倍比のズームレンズとするに有利である。
【００３５】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は正のレンズ成分と負のレンズ成分を有することを特徴とする。但し、レンズ成分とは、そのレンズの最も物体側のレンズ面と最も像側のレンズ面のみが空気と接触しており、且つその間に空気間隔がないものであり、単レンズ又は接合レンズを１単位とする。
この構成により、軸外収差を良好に補正できているが、更に色収差をも良好に補正できる高変倍比ズームレンズとするのに有利である。
【００３６】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記ズーム光学系が、物体側より順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、開口絞りと、正の第３レンズ群と、正の第４レンズ群からなり、広角域から望遠域への変倍時、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が広がり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が狭くなり、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が広がり、前記第４レンズ群と電子撮像素子の間隔が変化し、絞りが前記第３群と一体に移動することを特徴とする。
この構成により、簡易な構造で高い変倍比を得ることができる。即ち、第１レンズ群、第２レンズ群及び第３レンズ群の変倍への寄与を適当に分担させ、第４レンズ群で像面位置の調整を行わせるのに適したズーム光学系となる。
【００３７】
また、本発明による電子撮像装置は、好ましくは、前記第４レンズ群は正の単レンズであることを特徴とする。
この構成により、像面位置の調整機能を主とするレンズ構成が単純となり、好ましい。
【００３８】
ここで、像の歪曲をデジタル補正するための基本的概念について説明する。
例えば、図１に示すように、光軸と撮像面との交点を中心として有効撮像面の長辺に内接する半径Ｒの円周上（像高）での倍率を固定し、この円周を補正の基準とする。そして、それ以外の任意の半径ｒ（ω）の円周上（像高）の各点をほぼ放射方向に移動させて、半径ｒ'（ω）となるように同心円状に移動させることで補正する。例えば、図１において、半径Ｒの円の内側に位置する任意の半径ｒ１（ω）の円周上の点Ｐ１は、円の中心に向けて補正すべき半径ｒ１'（ω）の円周上の点Ｐ２に移動させる。また、半径Ｒの円の外側に位置する任意の半径ｒ２（ω）の円周上の点Ｑ１は、円の中心から離れる方向に向けて補正すべき半径ｒ２'（ω）の円周上の点Ｑ２に移動させる。ここで、ｒ'（ω）は次のように表わすことができる。
ｒ'（ω）＝αｆｔａｎω        （０≦α≦１）
但し、ωは被写体半画角、ｆは結像光学系（本発明ではズーム光学系）の焦点距離である。
ここで、前記半径Ｒの円上（像高）に対応する理想像高をＹとすると、
α＝Ｒ／Ｙ＝Ｒ／ｆｔａｎω
となる。
【００３９】
光学系は、理想的には、光軸に対して回転対称であり、即ち歪曲収差も光軸に対して回転対称に発生する。従って、上述のように、光学的に発生した歪曲収差を電気的に補正する場合には、再現画像上で光軸と撮像面との交点を中心とした有効撮像面の長辺に内接する半径Ｒの円の円周上（像高）の倍率を固定して、それ以外の半径ｒ（ω）の円周上（像高）の各点をほぼ放射方向に移動させて、半径ｒ'（ω）となるように同心円状に移動させることで補正することができれば、データ量や演算量の点で有利と考えられる。
【００４０】
ところが、光学像は、前記電子撮像素子で撮像された時点で（サンプリングのため）連続量ではなくなる。従って、厳密には前記光学像上に描かれる上記半径Ｒの円も、前記電子撮像素子上の画素が放射状に配列されていない限り正確な円ではなくなる。つまり、離散的座標点毎に表わされる画像データの形状補正においては、上記倍率を固定できる円では、各画素は存在しない。そこで（Ｘｉ，Ｙｊ）毎に、移動先の座標（Ｘｉ'，Ｙｊ'）を決める方法を用いるのがよい。なお、座標（Ｘｉ'，Ｙｊ'）に（Ｘｉ，Ｙｊ）の２点以上が移動してきた場合には、各画素が有する値の平均値をとる。また、移動してくる点がない場合には、周囲のいくつかの画素の座標（Ｘｉ'，Ｙｉ'）の値を用いて補間すればよい。
【００４１】
このような方法は、特に光学系や電子撮像素子の製造誤差などのために光軸に対して歪みズームレンズを有する電子撮像装置において、前記光学像上に描かれる上記半径Ｒの円が非対称になった場合の補正に有効である。また、撮像素子或いは各種出力装置において信号を画像に再現する際に幾何学的歪みなどが発生する場合などの補正に有効である。また、トーリック面その他の回転非対称面などを応用すれば、プリズムをさらに小型化でき、電子撮像装置のさらなる薄型化が可能であるが、その場合においてもこの補正方法は有効である。
【００４２】
本発明の電子撮像装置では、補正量ｒ'（ω）−ｒ（ω）を計算するために、ｒ（ω）即ち半画角と像高との関係、或いは、実像高ｒと理想像高ｒ'／αとの関係が、電子撮像装置に内蔵された記録媒体に記録されている構成としても良い。なお、歪曲補正後の画像が短辺方向の両端において光量が極端に不足することのないようにするには、前記半径Ｒが、次の条件式を満足するのが良い。
０  ≦  Ｒ  ≦  ０．６Ｌｓ
但し、Ｌｓは有効撮像面の短辺の長さである。
この場合、好ましくは、前記半径Ｒは、次の条件式を満足するのがよい。
０．３Ｌｓ  ≦  Ｒ  ≦  ０．６Ｌｓ
更には、前記半径Ｒは、ほぼ有効撮像面の短辺方向の内接円の半径に一致させるのが最も有利である。なお、半径Ｒ＝０の近傍、即ち、軸上近傍において倍率を固定した補正の場合は、実質画素数の面で若干の不利があるが、広角化しても小型化にするための効果は確保できる。
【００４３】
なお、補正が必要な焦点距離区間については、これを幾つかの焦点ゾーンに分割し、そして、分割された各焦点ゾーン内の望遠端近傍で、ほぼ
ｒ'（ω）＝αｆｔａｎω
を満足する補正結果が得られる場合と同じ補正量で補正してもよい。但し、その場合、分割された焦点ゾーン内の広角端において樽型歪曲量がある程度残存してしまう。また、分割ゾーン数を増加させてしまうと、補正のために必要な固有データを記録媒体に余計に保有する必要が生じあまり好ましくない。そこで、分割された焦点ゾーン内の各焦点距離に関連した１つ又は数個の係数を予め算出しておく。この係数は、シミュレーションや実機による即手に基づいて決定しておけば良い。そして、前記分割されたゾーン内の望遠端近傍でほぼ
ｒ'（ω）＝αｆｔａｎω
を満足する補正結果が得られる場合の補正量を算出し、この補正量に対して焦点距離毎に前記係数を一律に掛けて最終的な補正量にしてもよい。
【００４４】
ところで、無限遠物体を結像させて得られた像に歪曲がない場合は、
ｆ＝ｙ／ｔａｎω
が成立する。
但し、ｙは像点の光軸からの高さ（像高）、ｆは結像系（本発明ではズーム光学系）の焦点距離、ωは前記撮像面上の中心からｙの位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度（被写体半画角）である。
結像系に樽型の歪曲収差がある場合は、
ｆ＞ｙ／ｔａｎω
となる。
つまり、結像系の焦点距離ｆと、像高ｙとを一定とすると、ωの値は大きくなる。
【００４５】
下記条件式（１"）はズーム光学系の広角端における樽型歪曲の度合いを規定したものである。
０．８5  ＜  ｙ０７／（ｆｗ・ｔａｎω０７ｗ）  ＜  ０．９7   （１"）
但し、ｆｗは広角端におけるズーム光学系全系の焦点距離、ｙ０７は電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ１０としたときに０．７ｙ１０で表わされる像高、ω０７ｗは広角端における電子撮像素子の有効撮像面上の中心からｙ０７の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。より詳しくは、図２に示すように、ω０７ｗは、像高ｙ０７の位置を通過する主光線と光軸とがなす物体側における角度であって、物体側からズーム光学系の前側主点位置に向かう主光線が光軸となす角度である。
条件式（１"）を満足すれば、光学系の大きさを小型に維持しながら広い視野角に亘って像として取り込むことができ、かつ、上述の電子撮像装置に内蔵されている信号処理系等による画像処理で、画角周辺部の放射方向への引き伸ばし率が高くなることなく、画像周辺部の鮮鋭度の劣化も目立たせずに、光学系の歪曲収差による画像歪みを補正することができる。
【００４６】
本発明において、敢えて光学系で意図的に歪曲収差を出しておき、電子撮像素子で撮像後に電気的に画像処理して歪みを補正するような構成としたのは、光学系の小型化と広角化や高変倍化等を満たすためである。従って、本発明では、光学系自体のサイズに無駄がないように、光学系を選択することも重要である。
【００４７】
以下、本発明の実施例を図面および数値データを用いて説明する。
第１実施例
図３は本発明によるズーム光学系の第１実施例のレンズ構成を示す光軸に沿う断面図で、（a）は広角端、（b）は中間、（c）は望遠端の状態をそれぞれ示している。図４は第１実施例における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、を縦のコマ収差、横のコマ収差示し、（a）は広角端、（b）は中間、（c）は望遠端の状態をそれぞれ示している。
【００４８】
第１実施例の４群ズーム光学系は、物体側より順に、正の第１レンズ群G1と、負の第２レン群G2と、開口絞りSと、正の第３レンズ群G3と、正の第４レンズ群G4とで構成されている。LPFは光学ローパスフィルター、CGはカバーガラス、IはCCD等の電子撮像素子の撮像面である。
第１レンズ群G1は、物体側より順に、負の第１レンズL１1と正の第２レンズL１2との接合レンズで構成されている。負の第１レンズL１1は、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズである。正の第２レンズL１2は両凸レンズである。
負の第２レンズ群G2は、物体側より順に、負の第１レンズL２1と、負の第２レンズL22と、正の第３レンズL23で構成されている。負の第１レンズL２1と負の第２レンズL22はともに両凹レンズであり、正の第３レンズL23は両凸ンズである。
正の第３レンズ群G3は、両側面に非球面を有する両凸レンズL31と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL32と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL33との接合レンズで構成されている。
正の第４レンズ群G4は、両側面に非球面を有する一枚の両凸レンズL４1で構成されている。
【００４９】
また、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が広がり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が狭まり、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が広がり、第４レンズ群Ｇ４と撮像面Ｉとの間隔が変化するように移動するズーム方式を採用している。即ち、第1レンズ群Ｇ１が物体側へ常に移動、第２レンズ群Ｇ２が像側に凸の軌跡を描いて像側へ移動、第３レンズ群Ｇ３が物体側に常に移動、第４レンズ群Ｇ４が物体側に凸の軌跡を描いて像側へ移動するように構成されている。絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と一体に移動するようになっている。
【００５０】
次に、第１実施例のズーム光学系を構成する光学部材の数値データを示す。このデータ中、Ｒは光学部材の各面の曲率半径、Ｄは前記各面間の間隔、Ndは各光部材のｄ線での屈折率、Vdは各光部材のアッべ数、ｆは焦点距離、FNO.はFナンバー、ωは半画角を表している。なお、非球面係数は、光軸方向をｚ、光軸方向に直交する方向をｙにとり、Ｒを各レンズ面の光軸上の曲率半径、ｋを円錐係数、A4、A6、A8、A10を非球面係数としたとき、下記の式で表される。
ｚ＝(ｙ2/ｒ)/[１＋{１-(1＋Ｋ)×(ｙ/ｒ）2}1/2]＋A4y4＋A6y6＋A8y8＋A10y10
なお、例えば、本実施例中の非球面係数A4＝-1.08513e-04はA4＝-1.08513×10-4とも表示され得るが、本データ中では、非球面係数を前者の形式で表示してある。
これらの記号および表示形式は、後述の各実施例の数値データにおいても共通に用いられている。
【００５１】
ｆ＝６.４５〜6２.６２ｍｍ      FNO.＝2.8〜4.０    ２ω＝66.02〜6.45°
面番       R                 D              Nd            Vd 
1      26.071             1.00           1.90366        31.31
2      17.638             5.45           1.58313        59.38
3    -234.532              D3 
4    -131.562             0.90           1.88300        40.76
5      13.766             2.17
6     -36.798             0.85           1.88300        40.76
7      14.357             1.13
8      17.738             2.23           1.92286        20.88
9    -219.112              D9 
10        ∞  （絞り）     0.80
11      17.263（非球面）   2.45           1.69350        53.21
12     -23.487（非球面）   0.30
13       6.092             2.87           1.49700        81.54
14      16.537             0.81           1.78472        25.68
15       5.072              D15
16      19.939（非球面）   2.74           1.69350        53.21
17     -67.409（非球面）    D17 
18        ∞               0.85           1.54771        62.84
19        ∞               0.50
20        ∞               0.50           1.51633        64.14
21        ∞               0.59 
22        ∞  （像面）
【００５２】
非球面係数
面番      R        k
11     17.263    0.519
A4            A6            A8            A10
-1.08513e-04  -2.60333e-06  -6.22120e-08   3.78788e-09 
面番      R        k
12    -23.487    0.000
A4            A6            A8            A10
4.03645e-08  -3.45387e-06  -2.25268e-09   2.87345e-09 
面番      R        k
16     19.939    0.000
A4            A6            A8            A10
-4.27706e-04   3.80104e-06  -6.83332e-07   6.53058e-09 
面番      R        k
17    -67.409    0.000
A4            A6            A8            A10
-5.03999e-04   3.47461e-06  -6.12156e-07   9.23438e-09 
【００５３】
ズームデータ
広角端    中間     望遠端
焦点距離       6.450    20.097    62.620
ＦＮＯ．       2.80      3.42      4.00
画角（２ω）  66.02     20.32      6.45
D3           0.80     15.93     26.22 
D9          27.16      9.49      1.50 
D15          9.40     12.54     26.21 
D17          2.58      6.29      3.94 
【００５４】
第２実施例
図５は本発明によるズーム光学系の第２実施例のレンズ構成を示す光軸に沿う断面図で、（a）は広角端、（b）は中間、（c）は望遠端の状態をそれぞれ示している。図６は第１実施例における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、縦のコマ収差、横のコマ収差を示し、（a）は広角端、（b）は中間、（c）は望遠端の状態をそれぞれ示している。
【００５５】
第２実施例の４群ズーム光学系は、物体側より順に、正の第１レンズ群G1と、負の第２レン群G2と、開口絞りSと、正の第３レンズ群G3と、正の第４レンズ群G4とで構成されている。LPFは光学ローパスフィルター、CGはカバーガラス、IはCCD等の電子撮像素子の撮像面である。
第１レンズ群G1は、物体側より順に、負の第１レンズL１1と正の第２レンズL１2との接合レンズで構成されている。負の第１レンズL１1は、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズである。正の第２レンズL１2は両凸レンズである。
負の第２レンズ群G2は、物体側より順に、負の第１レンズL２1と、負の第２レンズL22と、正の第３レンズL23で構成されている。負の第１レンズL２1と負の第２レンズL22はともに両凹レンズであり、正の第３レンズL23は両凸ンズである。
正の第３レンズ群G3は、両側面に非球面を有する両凸レンズL31と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL32と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL33との接合レンズで構成されている。
正の第４レンズ群G4は、両側面に非球面を有し物体側に凸面を向けた一枚の正メニスカスレンズL４1で構成されている。
【００５６】
また、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群G1と第２レンズ群G2との間隔が広がり、第２レンズ群G２と第３レンズ群G３との間隔が狭まり、第３レンズ群G３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が広がり、第４レンズ群Ｇ４と撮像面Ｉとの間隔が変化するように移動するズーム方式を採用している。即ち、第1レンズ群Ｇ１が物体側へ常に移動、第2レンズ群Ｇ２が像側に凸の軌跡を描いて像側へ移動、第3レンズ群Ｇ３が物体側に常に移動、第４レンズ群Ｇ４が物体側に凸の軌跡を描いて像側へ移動するように構成されている。絞りSは第３レンズ群G３と一体に移動するようになっている。
【００５７】
次に、第２実施例のズーム光学系を構成する光学部材の数値データを示す。
ｆ＝６.４５〜62.６２ｍｍ      FNO.＝2.9〜4.4      ２ω＝65.05〜6.44°
面番       R                 D              Nd            Vd 
1      27.043             1.00           1.90366        31.31
2      17.992             5.67           1.58313        59.38
3    -176.534              D3 
4     -82.525             0.90           1.88300        40.76
5       9.800             3.00
6     -19.428             0.85           1.88300        40.76
7     153.200             0.28
8      26.911             2.33           1.92286        20.88
9     -46.890              D9 
10        ∞  （絞り）     0.80
11      16.716（非球面）   1.97           1.69350        53.21
12     -27.193（非球面）   0.20
13       5.768             3.15           1.49700        81.54
14      14.613             0.81           1.78472        25.68
15       4.564              D15
16      13.750（非球面）   2.37           1.69350        53.21
17     125.603（非球面）    D17 
18        ∞               0.85           1.54771        62.84
19        ∞               0.50
20        ∞               0.50           1.51633        64.14
21        ∞              0.59
22        ∞（像面）
【００５８】
非球面係数
面番      R        k
11     16.716    0.318
A4            A6            A8            A10
-2.18412e-05  -1.54029e-05   6.85813e-07  -9.55571e-09 
面番      R        k
12    -27.193    3.878
A4            A6            A8            A10
1.07421e-04  -1.61112e-05   7.49466e-07  -1.06157e-08 
面番      R        k
16     13.750    0.274
A4            A6            A8            A10
-1.22020e-04   6.36520e-06  -8.03263e-07   1.80694e-08 
面番      R        k
17    125.603  -39.653
A4            A6            A8            A10
-1.43419e-04   8.48691e-06  -1.08306e-06   2.65147e-08 
【００５９】
ズームデータ
広角端    中間     望遠端
焦点距離       6.450    20.097    62.620
ＦＮＯ．       2.85      3.52      4.40
画角（２ω）  65.05     20.13      6.44
D3           1.10     16.56     26.45 
D9          26.52      8.85      1.50 
D15          7.46     10.35     26.88 
D17          3.84      7.25      3.40 
【００６０】
第３実施例
図７は本発明によるズーム光学系の第３実施例のレンズ構成を示す光軸に沿う断面図で、（a）は広角端、（b）は中間、（c）は望遠端の状態をそれぞれ示している。図８は第１実施例における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、縦のコマ収差、横のコマ収差を示し、（a）は広角端、（b）は中間、（c）は望遠端の状態をそれぞれ示している。
【００６１】
第３実施例の４群ズーム光学系は、物体側より順に、正の第１レンズ群G1と、負の第２レン群G2と、開口絞りSと、正の第３レンズ群G3と、正の第４レンズ群G4とで構成されている。LPFは光学ローパスフィルター、CGはカバーガラス、IはCCD等の電子撮像素子の撮像面である。
第１レンズ群G1は、物体側より順に、負の第１レンズL１1と正の第２レンズL１2との接合レンズで構成されている。負の第１レンズL１1は、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズである。正の第２レンズL１2は両凸レンズである。
負の第２レンズ群G2は、物体側より順に、負の第１レンズL２1と、負の第２レンズL22と、正の第３レンズL23で構成されている。負の第１レンズL２1と負の第２レンズL22はともに両凹レンズであり、正の第３レンズL23は両凸ンズである。
正の第３レンズ群G3は、両側面に非球面を有する両凸レンズL31と、両凸レンズL32と、物体側に凸面を向け像側面に非球面を有する負メニスカスレンズL33とで構成されている。
正の第４レンズ群G4は、物体側面に非球面を有し物体側に凹面を向けた一枚の正メニスカスレンズL４1で構成されている。
【００６２】
また、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群G1と第２レンズ群G2との間隔が広がり、第２レンズ群G２と第３レンズ群G３との間隔が狭まり、第３レンズ群G３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が広がり、第４レンズ群Ｇ４と撮像面Ｉとの間隔が変化するように移動するズーム方式を採用している。即ち、第1レンズ群Ｇ１が物体側へ常に移動、第2レンズ群Ｇ２が像側へ移動、第3レンズ群Ｇ３が物体側に常に移動、第４レンズ群Ｇ４が像側に凸の軌跡を描いて像側へ移動するように構成されている。絞りSは第３レンズ群G３と一体に移動するようになっている。
【００６３】
次に、第２実施例のズーム光学系を構成する光学部材の数値データを示す。
ｆ＝６.01〜25.31ｍｍ      FNO.＝2.9〜4.8       ２ω＝85.76〜19.92°
面番       R                  D             Nd             Vd 
1      34.873              1.00          1.92286         20.88
2      22.864              3.30          1.83481         42.71
3     204.162              D3 
4    -125.571              0.90          1.88300         40.76
5       8.609              3.07
6     -16.998              0.85          1.81600         46.62
7      42.304              0.66
8      21.738              2.20          1.84666         23.78
9     -36.445              D9 
10        ∞（絞り）        1.00
11      7.447 ASP           2.00          1.58913         61.25
12     -59.575（非球面）    0.20
13       9.611              2.30          1.49700         81.54
14    -103.248              0.21
15      10.479              0.80          1.84666         23.78
16       4.383              D16
17     -59.764（非球面）    2.30          1.58313         59.46
18     -10.909（非球面）    D18 
19        ∞                0.95          1.54771         62.84
20        ∞                0.60
21        ∞                0.50          1.51633         64.14
22        ∞                1.00
23        ∞ （像面）
【００６４】
非球面係数
面番      R        k
11      7.447   -0.035
A4            A6            A8            A10
-2.94197e-04   8.25797e-06  -6.85609e-07   3.41100e-08 
面番      R        k
12    -59.575   54.981
A4            A6            A8            A10
2.21511e-04   8.90917e-06  -4.52900e-07   3.02400e-08 
面番      R        k
17    -59.764    0.000
A4            A6            A8 
7.26328e-05  -3.17475e-06  -1.22149e-07 
面番      R        k
18    -10.909    0.000
A4            A6            A8            A10
3.57489e-04  -1.17288e-05   9.02385e-08  -1.65334e-09 
【００６５】
ズームデータ
広角端    中間     望遠端
焦点距離       6.014    12.255    25.308
ＦＮＯ．       2.88      3.83      4.77
画角（２ω）  85.76     40.73     19.92
D3           0.80      7.42     16.95 
D9          16.72      8.30      2.63 
D16          5.98     12.11     17.50 
D18          3.04      2.05      2.65 
【００６６】
次に、各実施例における条件式の値を下表に示す。
2006309111.tif 000003
【００６７】
さて、以上のような本発明のズーム光学系を用いた電子撮像装置は、ズーム光学系等の結像光学系で物体像を形成しその像をＣＣＤ等の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。
【００６８】
図９〜図１１は、本発明によるズーム光学系を沈胴式のデジタルカメラの撮影光学系４０に組み込んだ構成の概念図を示す。図９はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１０は同後方正面図、図１１はデジタルカメラ４０の構成を示す模式的な透視平面図である。ただし、図９と図１１においては、撮影光学系４１の非沈胴時を示している。
【００６９】
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、シャッターボタン４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７、焦点距離変更ボタン６１、設定変更スイッチ６２等を含み、撮影光学系４１の沈胴時には、カバー６０をスライドすることにより、撮影光学系４１とファインダー光学系４３とフラッシュ４６はそのカバー６０で覆われる。そして、カバー６０を開いてカメラ４０を撮影状態に設定すると、撮影光学系４１は図１１の非沈胴状態になり、カメラ４０の上部に配置されたシャッターボタン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。
【００７０】
撮影光学系４１によって形成された物体像が、ＩＲカットコートを施した光学ローパスフィルターＬＦとカバーガラスＣＧを介してＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この処理手段５１には記録手段５２が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段５２は処理手段５１と別体に設けてもよいし、フロッピー（登録商標）ディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。
【００７１】
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。ファインダー用対物光学系５３は、複数のレンズ群（図の場合は３群）と２つのプリズムからなり、撮影光学系４１のズームレンズに連動して焦点距離が変化するズーム光学系からなり、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、像正立部材である正立プリズム５５の視野枠５７上に形成される。この正立プリズム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、接眼光学系５９の射出側にカバー部材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が高性能で小型で沈胴収納が可能であるので、高性能・小型化が実現できる。
【００７２】
図１１は、上記デジタルカメラ４０の主要部の内部回路の構成ブロック図である。尚、以下の説明では、上記の処理手段５１は例えばＣＤＳ／ＡＤＣ部２４、一時記憶メモリ１７、画像処理部１８等からなり、記憶手段５２は例えば記憶媒体部１９等からなる。
【００７３】
図１２に示すように、デジタルカメラ４０は、操作部１２と、この操作部１２に接続する制御部１３と、この制御部１３の制御信号出力ポートにバス１４及び１５を介して接続された撮像駆動回路１６並びに一時記憶メモリ１７、画像処理部１８、記憶媒体部１９、表示部２０、及び設定情報記憶メモリ部２１を備えている。
上記の一時記憶メモリ１７、画像処理部１８、記憶媒体部１９、表示部２０、及び設定情報記憶メモリ部２１は、バス２２を介して相互にデータの入力又は出力が可能なように構成され、また、撮像駆動回路１６には、ＣＣＤ４９とＣＤＳ／ＡＤＣ部２４が接続されている。
【００７４】
操作部１２は各種の入力ボタンやスイッチを備え、これらの入力ボタンやスイッチを介して外部（カメラ使用者）から入力されるイベント情報を制御部に通知する回路である。制御部１３は、例えばＣＰＵ等からなる中央演算処理装置であり、不図示のプログラムメモリを内蔵し、そのプログラムメモリに格納されているプログラムにしたがって、操作部１２を介してカメラ使用者から入力される指示命令を受けてデジタルカメラ４０全体を制御する回路である。
【００７５】
ＣＣＤ４９は、本発明による撮影光学系４１を介して形成された物体像を受光する。ＣＣＤ４９は、撮像駆動回路１６により駆動制御され、その物体像の各画素ごとの光量を電気信号に変換してＣＤＳ／ＡＤＣ部２４に出力する撮像素子である。
【００７６】
ＣＤＳ／ＡＤＣ部２４は、ＣＣＤ４９から入力する電気信号を増幅し且つアナログ／デジタル変換を行って、この増幅とデジタル変換を行っただけの映像生データ（ベイヤーデータ、以下ＲＡＷデータという）を一時記憶メモリ１７に出力する回路である。
【００７７】
一時記憶メモリ１７は、例えばＳＤＲＡＭ等からなるバッファであり、ＣＤＳ／ＡＤＣ部２４から出力される上記ＲＡＷデータを一時的に記憶するメモリ装置である。
画像処理部１８は、一時記憶メモリ１７に記憶されたＲＡＷデータ又は記憶媒体部１９に記憶されているＲＡＷデータを読み出して、制御部１３から指定された画質パラメータに基づいて歪曲収差補正を含む各種画像処理を電気的に行う回路である。
【００７８】
記録媒体部１９は、例えばフラッシュメモリ等からなるカード型又はスティック型の記録媒体を着脱自在に装着して、それらカード型又はスティック型のフラッシュメモリに、一時記憶メモリ１７から転送されるＲＡＷデータや画像処理部１８で画像処理された画像データを記録して保持する装置の制御回路である。
【００７９】
表示部２０は、液晶表示モニター４７を備え、その液晶表示モニター４７に画像や操作メニューなどを表示する回路である。設定情報記憶メモリ部２１には、予め各種の画質パラメータが格納されているＲＯＭ部と、そのＲＯＭ部から読み出された画質パラメータの中から操作部１２の入力操作によって選択された画質パラメータを記憶するＲＡＭ部が備えられている。設定情報記憶メモリ部２１は、それらのメモリへの入出力を制御する回路である。
【００８０】
以上説明したように、本発明のズーム光学系及び電子撮像装置は、特許請求の範囲に記載された発明の他に、次に示すような構成としてもよい。
（１）前記ズーム光学系が物体側より順に正の第1レンズ群と、負の第2レンズ群、正の第3レンズ群、正の第４レンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第1レンズ群が物体側へ移動、前記第2レンズ群が像側に凸の軌跡を描いて像側へ移動、前記第3レンズ群が物体側に移動、前記第４レンズ群が物体側に凸の軌跡を描いて像側へ移動することを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の電子撮像装置。
【００８１】
（２）前記ズーム光学系が物体側より順に正の第1レンズ群と、負の第2レンズ群、正の第3レンズ群、正の第４レンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第1レンズ群が物体側へ移動、前記第2レンズ群が像側へ移動、前記第3レンズ群が物体側に移動、前記第４レンズ群が像側に凸の軌跡を描いて像側へ移動することを特徴とする請求項１乃至１４何れか１項記載の電子撮像装置。
【００８２】
（３）以下の条件式をさらに満足することを特徴とする請求項２に記載の電子撮像装置。
0.85<|y07/(fw・tanω07w)|<0.95
0.75<|y10/(fw・tanω10w)|<0.88
【００８３】
（４）以下の条件式をさらに満足することを特徴とする請求項３に記載の電子撮像装置。
0.06<|y07/(fw・tanω07w)-y10/(fw・tanω10w)|<0.12
【００８４】
（５）以下の条件式をさらに満足することを特徴とする請求項４に記載の電子撮像装置。
0.7<(R1+R2)/(R1-R2)<0.90
【００８５】
（６）広角端から望遠端への変倍に際し、全てのレンズ群が移動することを特徴とする請求項１１乃至１４の何れか１項に記載の電子撮像装置。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】像の歪曲をデジタル補正するための基本的概念を説明するための図である。
【図２】光軸に対する光の入射角度と像高との関係を説明するための図である。
【図３】本発明によるズーム光学系の第１実施例のレンズ構成を示す光軸に沿う断面図で、（a）は広角端、（b）は中間、（c）は望遠端の状態をそれぞれ示している。
【図４】第１実施例における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、縦のコマ収差、横のコマ収差を示し、（a）は広角端、（b）は中間、（c）は望遠端の状態をそれぞれ示している。
【図５】本発明によるズーム光学系の第２実施例のレンズ構成を示す光軸に沿う断面図で、（a）は広角端、（b）は中間、（c）は望遠端の状態をそれぞれ示している。
【図６】第２実施例における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、縦のコマ収差、横のコマ収差を示し、（a）は広角端、（b）は中間、（c）は望遠端の状態をそれぞれ示している。
【図７】本発明によるズーム光学系の第３実施例のレンズ構成を示す光軸に沿う断面図で、（a）は広角端、（b）は中間、（c）は望遠端の状態をそれぞれ示している。
【図８】第３実施例における球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、縦のコマ収差、横のコマ収差を示し、（a）は広角端、（b）は中間、（c）は望遠端の状態をそれぞれ示している。
【図９】本発明によるズーム光学系を組み込んだ沈胴式デジタルカメラの外観の一例を示す前方斜視図である。
【図１０】図９に示したデジタルカメラの後方正面図である。
【図１１】図９に示したデジタルカメラの構成を示す模式的な透視平面図である。
【図１２】図９に示したデジタルカメラの主要部の内部回路の構成ブロック図である。
【符号の説明】
【００８７】
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                             開口絞り
LPF                           光学ローパスフィルター
CG                            カバーガラス
I                             電子撮像素子の撮像面
L11, L12                      第１レンズ群の第１レンズ,第２レンズ
L21,L22,L23                   第２レンズ群の第１レンズ,第２レンズ,第３レンズ
L31, L32,L33                  第３レンズ群の第１レンズ,第２レンズ,第３レンズ
L41                           第４レンズ群の第１レンズ
１２                          操作部
１３                          制御部
１４,１５,２２                バス
１６                          撮像駆動回路
１７                          一時記憶メモリ
１８                          画像処理部
１９                          記憶媒体部
２０                          表示部
２１                          設定情報記憶メモリ部
２４                          CDS/ADC部
４０                          デジタルカメラ
４１                          撮影光学系
４２                          撮影用光路
４３                          モニター４７
４４                          ファインダー用光路
４５                          シャッターボタン
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                          正立プリズム
５７                          視野枠
５９                          接眼光学系
６０                          カバー
６１                          焦点距離変更ボタン
６２                          設定変更スイッチ
【図１】
2006309111.tif 000004
【図２】
2006309111.tif 000005
【図３】
2006309111.tif 000006
【図４】
2006309111.tif 000007
【図５】
2006309111.tif 000008
【図６】
2006309111.tif 000009
【図７】
2006309111.tif 000010
【図８】
2006309111.tif 000011
【図９】
2006309111.tif 000012
【図１０】
2006309111.tif 000013
【図１１】
2006309111.tif 000014
【図１２】
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