(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、明るさ絞りと、像側の光軸上曲率半径の絶対値が物体側の光軸上曲率半径の絶対値よりも小さい正単レンズでメニスカスレンズの第１正レンズと、像側の光軸上曲率半径の絶対値が物体側の光軸上曲率半径の絶対値よりも小さい負単レンズで両凹レンズの第２負レンズと、正単レンズの第３正レンズの３枚の単レンズからなる結像光学系と、その像側に配された撮像素子とを有し、以下の条件を満足することを特徴とする撮像装置。
０．３０＜ｆ1 ／Ｉｈ＜０．９０                        ・・・（10）
−０. ７５＜ｆ2 ／Ｉｈ＜−０. １                      ・・・（３）
０．７０＜ｆ3 ／Ｉｈ＜２．００                        ・・・（11）
ただし、ｆ1 は第１正レンズの焦点距離、ｆ2 は第２負レンズの焦点距離、ｆ3 は第３正レンズの焦点距離、Ｉｈは最大像高である。
【請求項２】
物体側から順に、明るさ絞りと、像側の光軸上曲率半径の絶対値が物体側の光軸上曲率半径の絶対値よりも小さい正単レンズでメニスカスレンズの第１正レンズと、像側の光軸上曲率半径の絶対値が物体側の光軸上曲率半径の絶対値よりも小さい負単レンズで両凹レンズの第２負レンズと、正単レンズの第３正レンズの３枚の単レンズからなる結像光学系と、その像側に配された撮像素子とを有し、以下の条件を満足することを特徴とする撮像装置。
０．１＜ｆ1 ／ｆ＜０．４６                        ・・・（９−３）
−０．７５＜ｆ2 ／ｆ＜−０．２９                      ・・・（12）
０．４０＜ｆ3 ／ｆ＜０．８５                          ・・・（13）
ただし、ｆ1 は第１正レンズの焦点距離、ｆ2 は第２負レンズの焦点距離、ｆ3 は第３正レンズの焦点距離、ｆは全系の焦点距離である。
【請求項３】
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記載の撮像装置。
−０. ５＜（ｒ2f＋ｒ2r）／（ｒ2f−ｒ2r）＜０. ９８    ・・・（１）
ただし、ｒ2fは第２負レンズの物体側面の光軸上曲率半径、ｒ2rは第２負レンズの像側面の光軸上曲率半径である。
【請求項４】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
０＜（ｒ2f＋ｒ2r）／（ｒ2f−ｒ2r）＜０. ９５      ・・・（１−１）
【請求項５】
次の条件式を満足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。
０. ０１＜ｒ1r／ｒ2f＜０. ７５                        ・・・（２）
ただし、ｒ1rは第１正レンズの像側面の光軸上曲率半径、ｒ2fは第２負レンズの物体側面の光軸上曲率半径である。
【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５記載の撮像装置。
０. ０５＜ｒ1r／ｒ2f＜０. ６                      ・・・（２−１）
【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から６の何れか１項記載の撮像装置。
−０. ７５＜ｆ2 ／Ｉｈ＜−０. １                      ・・・（３）
ただし、ｆ2 は第２負レンズの焦点距離、Ｉｈは最大像高である。
【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７記載の撮像装置。
−０. ６＜ｆ2 ／Ｉｈ＜−０. ２５                  ・・・（３−１）
【請求項９】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１から８の何れか１項記載の撮像装置。
−５．０＜ｆ2-3 ／ｆ＜−０．１                        ・・・（４）
ただし、ｆ2-3 は第２負レンズと第３正レンズの合成焦点距離、ｆは全系の焦点距離である。
【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９記載の撮像装置。
−２．０＜ｆ2-3 ／ｆ＜−０．３                    ・・・（４−１）
【請求項１１】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１から１０の何れか１項記載の撮像装置。
−０．８＜ｆ2 ／ｆ3 ＜−０．１                        ・・・（５）
ただし、ｆ2 は第２負レンズの焦点距離、ｆ3 は第３正レンズの焦点距離である。
【請求項１２】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１１記載の撮像装置。
−０．５＜ｆ2 ／ｆ3 ＜−０．２                    ・・・（５−１）
【請求項１３】
前記第２負レンズの物体側の面は非球面からなり、次の条件式を満たすことを特徴とする請求項１から１２の何れか１項記載の撮像装置。
０．０１＜｜（ｒ2fs ＋ｒ2fa ）／（ｒ2fs −ｒ2fa ）−１｜＜１００
・・・（６）
ただし、ｒ2fs は第２負レンズの物体側面における光軸上の曲率半径、ｒ2fa は第２負レンズの物体側面の非球面を考慮した曲率半径の中、光学有効範囲内で最も変化したときの値である。
【請求項１４】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１３記載の撮像装置。
０．０５＜｜（ｒ2fs ＋ｒ2fa ）／（ｒ2fs −ｒ2fa ）−１｜＜５．０
・・・（６−１）
【請求項１５】
前記第２負レンズの像側の面は非球面からなり、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１から１４の何れか１項記載の撮像装置。
０．０１＜｜（ｒ2rs ＋ｒ2ra ）／（ｒ2rs −ｒ2ra ）−１｜＜１００
・・・（７）
ただし、ｒ2rs は第２負レンズの像側面における光軸上の曲率半径、ｒ2ra は第２負レンズの像側面の非球面を考慮した曲率半径の中、光学有効範囲内で最も変化したときの値である。
【請求項１６】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１５記載の撮像装置。
０．１＜｜（ｒ2rs ＋ｒ2ra ）／（ｒ2rs −ｒ2ra ）−１｜＜５．０
・・・（７−２）
【請求項１７】
次の条件式を満たすことを特徴とする請求項１から１６の何れか１項記載の撮像装置。
１０°＜α＜４０°                                    ・・・（８）
ただし、αは最大像高における主光線の像面への入射角度である。
【請求項１８】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１７記載の撮像装置。
１５°＜α＜３５°                                ・・・（８−１）
【請求項１９】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１、３から１７の何れか１項記載の撮像装置。
０．１＜ｆ1 ／ｆ＜１．２                              ・・・（９）
ただし、ｆ1 は第１正レンズの焦点距離、ｆは全系の焦点距離である。
【請求項２０】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１９記載の撮像装置。
０．２＜ｆ1 ／ｆ＜０．７                          ・・・（９−１）
【請求項２１】
第３正レンズはプラスチックからなることを特徴とする請求項１から２０の何れか１項記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像光学系とそれを用いた撮像装置に関するものであり、特に、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子等を用いたデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話や、パソコンに搭載される小型カメラ、監視カメラ等の撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、銀塩フィルムに代わり、ＣＣＤやＣＭＯＳのような固体撮像素子を用いて被写体を撮影するようにした電子カメラが普及してきている。このような電子カメラの中、携帯型コンピュータや携帯電話等に搭載される撮像装置では、特に小型、軽量化が求められている。
【０００３】
このような撮像装置に用いる結像光学系として、従来よりレンズ枚数を１枚若しくは２枚で構成したものがある。しかしながら、これらは、収差論で明らかなように、像面湾曲が補正できず高い性能は望めないことは既に知られている。そのため、高性能を満たすには３枚以上のレンズで構成することが必要である。
【０００４】
一方、ＣＣＤの場合、結像レンズ系から射出された軸外光束が像面に対してあまりに大きな角度で入射すると、マイクロレンズの集光性能が十分に発揮されず、画像の明るさが画像中央部と画像周辺部で極端に変化するという問題が生じてしまう。そのため、ＣＣＤへの光線入射角、すなわち、射出瞳位置が設計上重要である。枚数の少ない光学系の場合には、明るさ絞りの位置が重要になる。
【０００５】
これらの問題を考慮したものとして、フロント絞りのトリプレットタイプがあげられる。そのような結像レンズとして、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６等で開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−１４４００７号公報
【特許文献２】特開平２−１９１９０７号公報
【特許文献３】特開平４−１５３６１２号公報
【特許文献４】特開平５−１８８２８４号公報
【特許文献５】特開平９−２８８２３５号公報
【特許文献６】特開２００１−７５００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、これらの先行例は、次に示すように様々な問題点があった。
【０００８】
特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５では、第１正レンズは何れも両凸形状であるので、軸外光線のコマ収差、非点収差の補正が難しくなっていた。そのため、何れも半画角が２５°程度であった。また、そこに高屈折率のガラスを用いないと、光学性能を十分に満足させることができないので、低コスト化、軽量化を達成することも困難であった。
【０００９】
特許文献６では、第１正レンズを像側に凸のメニスカス形状にして上記の影響を軽減し
ている。しかしながら、全長は大きく、小型化を達成しているとはいえなかった。
【００１０】
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、高性能化と小型化を同時に満たす結像光学系及びそれを用いた撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する本発明の結像光学系は、物体側から順に、明るさ絞りと、像側に凸面を向けた第１正メニスカスレンズと、両凹の第２負レンズと、第３正レンズの３枚のレンズからなることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の撮像装置は、物体側から順に、明るさ絞りと、像側に凸面を向けた第１正メニスカスレンズと、両凹の第２負レンズと、第３正レンズの３枚のレンズからなる結像光学系を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
この場合、３枚のレンズの像側に配された撮像素子を備えていることが望ましい。
【００１４】
また、３枚のレンズを各々単レンズとし、３枚のレンズにて形成される２つの空気レンズが、形状の異なる２つの屈折面に挟まれて構成されていることが望ましい。その場合に、２つの空気レンズが形状の異なる２つの非球面に挟まれて構成されたていることが望ましい。
【００１５】
本発明の別の撮像装置は、物体側から順に、明るさ絞りと、像側の光軸上曲率半径の絶対値が物体側の光軸上曲率半径の絶対値よりも小さい正単レンズの第１正レンズと、像側の光軸上曲率半径の絶対値が物体側の光軸上曲率半径の絶対値よりも小さい負単レンズの第２負レンズと、正単レンズの第３正レンズの３枚の単レンズからなる結像光学系と、その像側に配された撮像素子とを有し、以下の条件を満足することを特徴とするものである。
【００１６】
０．３０＜ｆ1 ／Ｉｈ＜０．９０                        ・・・（10）
−０. ７５＜ｆ2 ／Ｉｈ＜−０. １                      ・・・（３）
０．７０＜ｆ3 ／Ｉｈ＜２．００                        ・・・（11）
ただし、ｆ1 は第１正レンズの焦点距離、ｆ2 は第２負レンズの焦点距離、ｆ3 は第３正レンズの焦点距離、Ｉｈは最大像高である。
【００１７】
本発明のさらに別の撮像装置は、物体側から順に、明るさ絞りと、像側の光軸上曲率半径の絶対値が物体側の光軸上曲率半径の絶対値よりも小さい正単レンズの第１正レンズと、像側の光軸上曲率半径の絶対値が物体側の光軸上曲率半径の絶対値よりも小さい負単レンズの第２負レンズと、正単レンズの第３正レンズの３枚の単レンズからなる結像光学系と、その像側に配された撮像素子とを有し、以下の条件を満足することを特徴とするものである。
【００１８】
０．１＜ｆ1 ／ｆ＜０．４６                        ・・・（９−３）
−０．７５＜ｆ2 ／ｆ＜−０．２９                      ・・・（12）
０．４０＜ｆ3 ／ｆ＜０．８５                          ・・・（13）
ただし、ｆ1 は第１正レンズの焦点距離、ｆ2 は第２負レンズの焦点距離、ｆ3 は第３正レンズの焦点距離、ｆは全系の焦点距離である。
【００１９】
以上において、次の条件式を満足することが望ましい。
【００２０】
−０. ５＜（ｒ2f＋ｒ2r）／（ｒ2f−ｒ2r）＜０. ９８    ・・・（１）
ただし、ｒ2fは第２負レンズの物体側面の光軸上曲率半径、ｒ2rは第２負レンズの像側面の光軸上曲率半径である。
【００２１】
また、次の条件式を満足することが望ましい。
【００２２】
０. ０１＜ｒ1r／ｒ2f＜０. ７５                        ・・・（２）
ただし、ｒ1rは第１正レンズの像側面の光軸上曲率半径、ｒ2fは第２負レンズの物体側面の光軸上曲率半径である。
【００２３】
また、次の条件式を満足することが望ましい。
【００２４】
−０. ７５＜ｆ2 ／Ｉｈ＜−０. １                      ・・・（３）
ただし、ｆ2 は第２負レンズの焦点距離、Ｉｈは最大像高である。
【００２５】
また、次の条件式を満足することが望ましい。
【００２６】
−５．０＜ｆ2-3 ／ｆ＜−０．１                        ・・・（４）
ただし、ｆ2-3 は第２負レンズと第３正レンズの合成焦点距離、ｆは全系の焦点距離である。
【００２７】
また、次の条件式を満足することが望ましい。
【００２８】
−０．８＜ｆ2 ／ｆ3 ＜−０．１                        ・・・（５）
ただし、ｆ2 は第２負レンズの焦点距離、ｆ3 は第３正レンズの焦点距離である。
【００２９】
また、第２負レンズの物体側の面は非球面からなり、次の条件式を満たすことが望ましい。
【００３０】
０．０１＜｜（ｒ2fs ＋ｒ2fa ）／（ｒ2fs −ｒ2fa ）−１｜＜１００
・・・（６）
ただし、ｒ2fs は第２負レンズの物体側面における光軸上の曲率半径、ｒ2fa は第２負レンズの物体側面の非球面を考慮した曲率半径の中、光学有効範囲内で最も変化したときの値である。
【００３１】
また、第２負レンズの像側の面は非球面からなり、次の条件式を満足することが望ましい。
【００３２】
０．０１＜｜（ｒ2rs ＋ｒ2ra ）／（ｒ2rs −ｒ2ra ）−１｜＜１００
・・・（７）
ただし、ｒ2rs は第２負レンズの像側面における光軸上の曲率半径、ｒ2ra は第２負レンズの像側面の非球面を考慮した曲率半径の中、光学有効範囲内で最も変化したときの値である。
【００３３】
また、次の条件式を満たすことが望ましい。
【００３４】
１０°＜α＜４０°                                    ・・・（８）
ただし、αは最大像高における主光線の像面への入射角度である。
【００３５】
また、次の条件式を満たすことが望ましい。
【００３６】
０．１＜ｆ1 ／ｆ＜１．２                              ・・・（９）
ただし、ｆ1 は第１正レンズの焦点距離、ｆは全系の焦点距離である。
【００３７】
以下、本発明において上記のような構成をとった理由と作用を説明する。
【００３８】
まず、レンズ枚数について説明する。本発明では、性能と小型化を考慮した結果、レンズ枚数を３枚で構成した。レンズ枚数を４枚以上にすればさらに性能が向上するのは明らかであるが、１枚レンズが増えることにより、レンズの厚さ、レンズの間隔、枠のスペースがそれだけ多くなり、大型化するのは避けられない。また、前記の従来の技術の項で述べたように、２枚以下では像面湾曲が小さくならず、かなり周辺性能は劣化する。３枚にするのが、性能、大きさ共に最適である。
【００３９】
次に、ＣＣＤ等の撮像素子への光線入射角を小さくするために、明るさ絞りを最も物体側に配置した。射出瞳位置が物体側に遠くなるようにレンズのパワーを構成すればよいが、枚数が少ないので、明るさ絞りの位置を物体側に配置するのが最も効果的である。
【００４０】
ここで、明るさ絞りを最も物体側に配置すると、絞りに対して一方にしかレンズがないので、光学設計には周辺性能であるディストーションと倍率色収差の補正が難しくなってくる。そのため、物体側より順に正レンズ、負レンズ、正レンズと配置することにより、光線高の大きくなる第２、第３レンズで異符号のパワーを配置して補正している。なお、中心性能は、第１正レンズで発生する球面収差、軸上色収差を第２負レンズで補正し、画面全体の高性能化を達成している。
【００４１】
なお、第１正レンズは、前記の発明が解決しようとする課題の項で述べたように、像側に凸のメニスカス形状にしている。これにより、軸外収差を良好に補正でき、高性能を達成できる。
【００４２】
このとき、第２負レンズをメニスカス形状にすると、光学性能上の問題が発生してしまう。まず、一般的にレンズをメニスカス形状にすると、負レンズであっても一方の面は正パワーの収斂効果を出している。よって、このレンズのパワーを強くしていくと、もう一方の面である負パワーの面の曲率が強くなりすぎて、その結果、高次収差が発生し、性能劣化しやすくなってしまう。また、収差を両面で打ち消し合っているので、各面の相対偏心による製造誤差に対して性能劣化が大きくなるという問題もある。これは、全長短縮等を行いレンズのパワーを強くしていくと、その影響が顕著になってくるため、小型化を阻害する要因になってしまう。
【００４３】
また、小型化には、望遠タイプのように全系の焦点距離に対しその主点を物体側に移動させるのがよいが、第２負レンズを物体側に凸のメニスカス形状にした場合には、第１正メニスカスレンズと共にその主点が像側に移動してしまい、小型化には不利な構成になってしまう。さらに、球面収差等の収差補正のためには、第１正レンズと第２負レンズとの主点間隔を小さくしてマージナル光線高が大きく変わらないようするのが効果があるので、第１正レンズはより像側に主点を移動せねばならず、両面の曲率、特に射出側の面の曲率がきつくなって、性能バランスが取り難くなってしまう。
【００４４】
このことから、本発明では、第２負レンズを両凹で構成した。これにより、全長短縮しても高次収差の発生が少なくなるので、性能劣化し難くなる。また、メニスカス形状の場合と違って、各面で負のパワーを分割するようになるので、第２負レンズの各面の相対偏心による性能劣化が軽減される。すなわち、全長を短縮しても、高性能を達成することが可能になる。
【００４５】
また、各々のレンズを単レンズとし、レンズ間に挟まれる２つの空気レンズの両側を形状の異なる屈折面にすると、軸上収差と軸外収差の双方の収差補正のバランスが取りやすくなる。特に、３枚のレンズにて形成される２つの空気レンズが形状の異なる２つの非球面に挟まれる構成とすると、より収差補正が良好に行える。
【００４６】
また、以上において、次の条件式を満足することが望ましい。
【００４７】
−０. ５＜（ｒ2f＋ｒ2r）／（ｒ2f−ｒ2r）＜０. ９８    ・・・（１）
ただし、ｒ2fは第２負レンズの物体側面の光軸上曲率半径、ｒ2rは第２負レンズの像側面の光軸上曲率半径である。
【００４８】
この条件式（１）の上限の０．９８を越えると、物体側の負パワーが弱くなりすぎ、第１正レンズによる収差を良好に補正できなくなり、下限の−０．５を越えると、周辺光束の光線高の高くなる像側の面のパワーが弱くなりすぎて、倍率色収差が悪化してしまう。
【００４９】
なお好ましくは、次の条件式を満たすのがよい。
【００５０】
０＜（ｒ2f＋ｒ2r）／（ｒ2f−ｒ2r）＜０. ９５      ・・・（１−１）
さらに好ましくは、次の条件式を満たすのがよい。
【００５１】
０．３＜（ｒ2f＋ｒ2r）／（ｒ2f−ｒ2r）＜０. ８    ・・・（１−２）
また、第１正レンズの像側の面が強い正パワーを持つため、次の面である第２負レンズの物体側の面で残存収差を効果的に収差補正するのが望ましい。このとき、次の条件式を満たすのがよい。
【００５２】
０. ０１＜ｒ1r／ｒ2f＜０. ７５                        ・・・（２）
ただし、ｒ1rは第１正レンズの像側面の光軸上曲率半径、ｒ2fは第２負レンズの物体側面の光軸上曲率半径である。
【００５３】
この条件式（２）の上限の０．７５を越えると、第２負レンズの物体側の面の負パワーが強くなりすぎ、補正過剰になってしまい、下限の０．０１を越えると、負パワーが弱くなりすぎ補正不足になってしまい、共に性能が劣化する。
【００５４】
なお好ましくは、次の条件式を満たすのがよい。
【００５５】
０. ０５＜ｒ1r／ｒ2f＜０. ６                      ・・・（２−１）
さらに好ましくは、次の条件式を満たすのがよい。
【００５６】
０. １＜ｒ1r／ｒ2f＜０. ４                        ・・・（２−２）
また、第２負レンズは第１正レンズと第３正レンズの中間に配置されているので、このパワーを適切に設定しておかないと、両正レンズの収差発生を効果的に補正できなくなってしまう。そのため、次の条件式を満たすのがよい。
【００５７】
−０. ７５＜ｆ2 ／Ｉｈ＜−０. １                      ・・・（３）
ただし、ｆ2 は第２負レンズの焦点距離、Ｉｈは最大像高である。
【００５８】
この条件式（３）の上限の−０．１を越えると、第２負レンズのパワーが強くなりすぎ、補正過剰になってしまい、下限の−０．７５を越えると、パワーが弱くなりすぎ、補正不足になってしまい、共に性能が劣化する。
【００５９】
ここで、撮像装置の最大像高Ｉｈは、結像光学系の像面側に撮像領域を制限する視野枠を配する場合は、視野枠対角長の半分であり、固体撮像素子等の撮像素子を配する場合は、有効撮像領域の対角長の半分である。
【００６０】
なお好ましくは、次の条件式を満たすのがよい。
【００６１】
−０. ６＜ｆ2 ／Ｉｈ＜−０. ２５                  ・・・（３−１）
また、第２負レンズは発散作用を持つので、像面への入射角度に関して不利な方向に働く。そのため、その次の第３正レンズの構成が重要である。そのため、次の条件式を満たすのがよい。
【００６２】
−５．０＜ｆ2-3 ／ｆ＜−０．１                        ・・・（４）
ただし、ｆ2-3 は第２負レンズと第３正レンズの合成焦点距離、ｆは全系の焦点距離である。
【００６３】
この条件式（４）の上限の−０．１を越えると、負パワーが強くなりすぎて像面への入射角度がきつくなりすぎ、下限の−５．０を越えると、負パワーが弱くなりすぎて全長が大きくなってしまう。
【００６４】
なお好ましくは、次の条件式を満たすのがよい。
【００６５】
−２．０＜ｆ2-3 ／ｆ＜−０．３                    ・・・（４−１）
また、第２、３レンズは明るさ絞りから遠く離れて配置され軸外光線高が高くなるため、倍率色収差やディストーションの発生が大きくなりがちである。そのため、次の条件式を満たすのがよい。
【００６６】
−０．８＜ｆ2 ／ｆ3 ＜−０．１                        ・・・（５）
ただし、ｆ2 は第２負レンズの焦点距離、ｆ3 は第３正レンズの焦点距離である。
【００６７】
この条件式（５）の上限の−０．１、下限の−０．８何れも越えると、倍率色収差やディストーションが補正過剰若しくは補正不足になってしまい、共に周辺性能が悪化する。
【００６８】
なお好ましくは、次の条件式を満たすのがよい。
【００６９】
−０．５＜ｆ2 ／ｆ3 ＜−０．２                    ・・・（５−１）
また、第２負レンズの物体側の面は非球面で構成すると、良好に収差補正することができ、次の条件式を満たすのが望ましい。
【００７０】
０．０１＜｜（ｒ2fs ＋ｒ2fa ）／（ｒ2fs −ｒ2fa ）−１｜＜１００
・・・（６）
ただし、ｒ2fs は第２負レンズの物体側面における光軸上の曲率半径、ｒ2fa は第２負レンズの物体側面の非球面を考慮した曲率半径の中、光学有効範囲内で最も変化したときの値である。
【００７１】
ここで、非球面を考慮した曲率半径ｒASP は、非球面定義式をｆ（ｙ）としたとき、次の式で定義される。以下、同じ。
【００７２】
ｒASP ＝ｙ・（１＋ｆ’（ｙ）2 ）1/2 ／ｆ’（ｙ）
ただし、ｙは光軸からの高さ、ｆ’（ｙ）はｆ（ｙ）の一階微分とする。
【００７３】
この条件式（６）の上限の１００を越えると、非球面効果が弱くなりすぎて補正不足になってしまい、コマ収差、非点収差が悪化してしまい、下限の０．０１を越えると、非球面効果が強くなりすぎて補正過剰になり、性能が劣化すると共に、レンズの加工が難しくなってしまう。
【００７４】
なお好ましくは、次の条件式を満たすのがよい。
【００７５】
０．０５＜｜（ｒ2fs ＋ｒ2fa ）／（ｒ2fs −ｒ2fa ）−１｜＜５．０
・・・（６−１）
さらに好ましくは、次の条件式を満たすのがよい。
【００７６】
０．１＜｜（ｒ2fs ＋ｒ2fa ）／（ｒ2fs −ｒ2fa ）−１｜＜３．０
・・・（６−２）
また、第２負レンズの像側の面は非球面で構成すると、良好に収差補正することができ、次の条件式を満たすのが望ましい。
【００７７】
０．０１＜｜（ｒ2rs ＋ｒ2ra ）／（ｒ2rs −ｒ2ra ）−１｜＜１００
・・・（７）
ただし、ｒ2rs は第２負レンズの像側面における光軸上の曲率半径、ｒ2ra は第２負レンズの像側面の非球面を考慮した曲率半径の中、光学有効範囲内で最も変化したときの値である。
【００７８】
この条件式（７）の上限の１００を越えると、非球面効果が弱くなりすぎて補正不足になってしまい、コマ収差、非点収差が悪化してしまい、下限の０．０１を越えると、非球面効果が強くなりすぎて補正過剰になり、性能が劣化すると共に、レンズの加工が難しくなってしまう。
【００７９】
なお好ましくは、次の条件式を満たすのがよい。
【００８０】
０．０５＜｜（ｒ2rs ＋ｒ2ra ）／（ｒ2rs −ｒ2ra ）−１｜＜１０．０
・・・（７−１）
さらに好ましくは、次の条件式を満たすのがよい。
【００８１】
０．１＜｜（ｒ2rs ＋ｒ2ra ）／（ｒ2rs −ｒ2ra ）−１｜＜５．０
・・・（７−２）
また、撮像素子にＣＣＤを用いる場合、結像光学系から射出された軸外光束が像面に対してあまりに大きな角度で入射すると、画像中央部と画像周辺部で画像の明るさが変化してしまう。一方、像面に対して小さい角度で入射させるとこの問題は軽減されるが、今度は光学系の全長が大きくなってしまう。そのため、次の条件式を満たすのがよい。
【００８２】
１０°＜α＜４０°                                    ・・・（８）
ただし、αは最大像高における主光線の像面への入射角度である。
【００８３】
この条件式（８）の上限の４０°を越えると、ＣＣＤへの入射角が大きくなりすぎ、画像周辺部の明るさが低下してしまい、下限の１０°を越えると、全長が大きくなりすぎてしまう。
【００８４】
なお好ましくは、次の条件式を満たすのがよい。
【００８５】
１５°＜α＜３５°                                ・・・（８−１）
さらに好ましくは、次の条件式を満たすのがよい。
【００８６】
１７．５°＜α＜２５°                            ・・・（８−２）
また、第１正レンズは明るさ絞りに最も近いため、画面中心から周辺までの全ての光線が集まって略同じようなポイントを通過する。そのため、第１正レンズを適切に設定しないと、画面全体の性能に関わってしまう。よって、次の条件式を満たすのがよい。
【００８７】
０．１＜ｆ1 ／ｆ＜１．２                              ・・・（９）
ただし、ｆ1 は第１正レンズの焦点距離、ｆは全系の焦点距離である。
【００８８】
この条件式（９）の上限の１．２を越えると、正レンズのパワーが弱くなりすぎて全長が大きくなってしまい、下限の０．１を越えると、正レンズのパワーが強くなりすぎて、球面収差、コマ収差等が発生して画面全体の性能が劣化してしまう。
【００８９】
なお好ましくは、次の条件式を満たすのがよい。
【００９０】
０．２＜ｆ1 ／ｆ＜０．７                          ・・・（９−１）
さらに好ましくは、次の条件式を満たすのがよい。
【００９１】
０．２５＜ｆ1 ／ｆ＜０．５                        ・・・（９−２）
また、本発明の別の撮像装置において、フロント絞りの構成にて、結像光学系を正、負、正の順の３枚の単レンズにて構成し、第１正レンズの焦点距離を小さくして、このレンズに主たる正屈折力を担わせることで全体として正、負の順のテレフォトタイプにして主点を物体寄りにすることで、全長を短縮することが可能となる。
【００９２】
このとき、第１正レンズの像側面の曲率半径を強くすることで、第１正レンズの適度な屈折力を保ちつつ、明るさ絞りから入射する軸外光束の屈折角を緩やかにして軸外収差の補正を行うことができる。
【００９３】
また、第３正レンズは、撮像素子に入射する光束を垂直に近づける作用を持たせているが、第２負レンズの像側の面に強い屈折力を持たせることにより、第２、第３レンズ共同で倍率色収差、軸外収差の発生を抑えている。
【００９４】
この構成において、次の条件式を満足することが望ましい。
【００９５】
０．３０＜ｆ1 ／Ｉｈ＜０．９０                        ・・・（10）
−０. ７５＜ｆ2 ／Ｉｈ＜−０. １                      ・・・（３）
０．７０＜ｆ3 ／Ｉｈ＜２．００                        ・・・（11）
ただし、ｆ1 は第１正レンズの焦点距離、ｆ2 は第２負レンズの焦点距離、ｆ3 は第３正レンズの焦点距離、Ｉｈは最大像高である。
【００９６】
あるいは、次の条件式を満足することが望ましい。
【００９７】
０．１＜ｆ1 ／ｆ＜０．４６                        ・・・（９−３）
−０．７５＜ｆ2 ／ｆ＜−０．２９                      ・・・（12）
０．４０＜ｆ3 ／ｆ＜０．８５                          ・・・（13）
ただし、ｆ1 は第１正レンズの焦点距離、ｆ2 は第２負レンズの焦点距離、ｆ3 は第３正レンズの焦点距離、ｆは全系の焦点距離である。
【００９８】
条件式（１０）、（３）、（１１）は、それぞれのレンズの焦点距離を最大像高Ｉｈで規定したものである。
【００９９】
条件式（１０）は、像面のサイズを基準に、主たる屈折力を担う第１正レンズの屈折力を、収差バランスと取りつつ、全長の短縮化ができるように設定したものであり、条件式（３）、（１１）は、その上での収差補正を行うための第２負レンズ、第３正レンズの屈折力を、条件式（１０）と同じく最大像高を基準にして定めた条件である。
【０１００】
これらの条件式を同時に満足することで、全長の短縮化、広画角化、収差補正をバランスさせている。
【０１０１】
条件式（１０）において、下限値の０．３０を越えると、第１正レンズで発生する収差の補正が難しくなり、一方、上限値の０．９０を越えると、全体をテレフォトタイプにして全長を短縮する効果が薄くなる。
【０１０２】
さらに、条件式（１０）の下限値を０．３５、又は、０．４０とすると、収差補正上好ましく、また、上限値を０．７５、又は、０．７０とすると、全長の短縮化のためにより好ましい。
【０１０３】
条件式（３）において、上下限の−０. ７５、−０. １を越えると、収差補正が難しくなる。
【０１０４】
また、条件式（１１）において、下限値の０．７０を越えると、第３正レンズの屈折力が強くなり、第３正レンズの光軸上の厚さが大きくなって薄型化が難しくなるか、収差補正が難しくなり、一方、上限値の２．００を越えると、最軸外光束を像面に対して垂直に近づける作用が弱くなる。
【０１０５】
条件式（１１）において、さらに下限値を０．８０、又は、０．９０とすると、収差補正しやすく、また、上限値を１．８０、又は、１．６０とすると、軸外主光線を垂直に近づけることができ好ましい。
【０１０６】
また、条件式（９−３）、（１２）、（１３）は、それぞれのレンズの焦点距離を全系の焦点距離で規定したものである。
【０１０７】
条件式（９−３）は、結像光学系の主たる屈折力を第１正レンズに負担させること意味し、条件式（１２）、（１３）は、その上での収差補正を行うための第２負レンズ、第３正レンズの屈折力を定めた条件である。
【０１０８】
これらの条件式を同時に満足することで、全長の短縮化、広画角化、収差補正をバランスさせている。
【０１０９】
条件式（９−３）において、下限値の０．１を越えると、第１正レンズで発生する収差の補正が難しくなり、一方、上限値の０．４６を越えると、全体をテレフォトタイプにして全長を短縮する効果が薄くなる。
【０１１０】
さらに、条件式（９−３）の下限値を０．２、又は、０．２５とすると、収差補正上好ましく、また、上限値を０．４４、又は、０．４３とすると、全長の短縮化のためにより好ましい。
【０１１１】
条件式（１２）において、上下限の−０. ７５、−０. ２９を越えると、収差補正が難
しくなる。
【０１１２】
条件式（１２）において、さらに下限値を−０．６、又は、−０．３７、又は、さらに上限値を−０．３、又は、−０．３１とすると、収差補正が行いやすくなる。
【０１１３】
条件式（１３）において、下限値の０．４０を越えると、第３正レンズの屈折力が強くなり、第３正レンズの光軸上の厚さが大きくなって薄型化が難しくなるか、収差補正が難しくなり、一方、上限値の０．８５を越えると、最軸外光束を像面に対して垂直に近づける作用が弱くなる。
【０１１４】
条件式（１３）において、さらに下限値を０．６０、又は、０．７０とすると、収差補正が行いやすく、また、上限値を０．８４、又は、０．８３とすると、軸外主光線を垂直に近づけることができ好ましい。
【０１１５】
これらの条件式（１０）、（３）、（１１）、及び、（９−３）、（１２）、（１３）を同時に満足してもよい。また、前記した条件式（１）〜（９−２）の単数あるいは複数の条件式とを同時に満足するようにしてもよい。
【０１１６】
なお、以上の各条件式に共通して、各条件式範囲をより限定した下位の条件式の上限値のみ、又は、下限値のみをその上位の条件式の上限値あるいは下限値として限定するようにしてもよい。
【０１１７】
また、以上の条件式は、任意に複数を組み合わせることで、より本発明の効果を高めることができる。
【発明の効果】
【０１１８】
本発明により、製造誤差に対する性能劣化が少なく、小型化しても高性能な結像光学系とそれを用いた小型で高性能の撮像装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の結像光学系の実施例１の無限遠物点合焦時のレンズ断面図である。
【図２】実施例２の結像光学系の図１と同様のレンズ断面図である。
【図３】実施例３の結像光学系の図１と同様のレンズ断面図である。
【図４】実施例４の結像光学系の図１と同様のレンズ断面図である。
【図５】実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図６】実施例２の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図７】実施例３の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図８】実施例４の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図９】撮像素子にて撮影を行う場合の最大像高Ｉｈを定義する有効撮像面の対角長Ｌについて説明するための図である。
【図１０】撮像素子の撮像面に視野枠を配する場合の最大像高Ｉｈを定義する有効撮像面の対角長Ｌについて説明するための図である。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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１５】絞りの開口形状を開放状態としたことを示す図である。
【図１６】絞りの開口形状を２段絞りとした状態を示す図である。
【図１７】形状と透過率の異なる形状固定の複数の明るさ絞りを設けたターレットを配置した本発明の結像光学系の構成を示す斜視図である。
【図１８】図１７に示すターレットに代わる別のターレットを示す正面図である。
【図１９】本発明において利用可能な別のターレット状の光量調整フィルターを示す図である。
【図２０】光量ムラを抑えるフィルターの例を示す図である。
【図２１】ロータリーフォーカルプレーンシャッターの例を示す裏面図と表面図である。
【図２２】図２１のシャッターのロータリーシャッター幕が回転する様子を示す図である。
【図２３】インターレース式ＣＣＤ撮像の動作説明図である。
【図２４】プログレッシブ式ＣＣＤ撮像の動作説明図である
【図２５】本発明による結像光学系を組み込んだデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。
【図２６】図２５のデジタルカメラの後方斜視図である。
【図２７】図２５のデジタルカメラの断面図である。
【図２８】本発明による結像光学系が対物光学系として組み込れたパソコンのカバーを開いた前方斜視図である。
【図２９】パソコンの撮影光学系の断面図である。
【図３０】図２８の状態の側面図である。
【図３１】本発明による結像光学系が対物光学系として組み込れた携帯電話の正面図、側面図、その撮影光学系の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０１２０】
以下、本発明の結像光学系の実施例１〜４について説明する。実施例１〜４の無限遠物点合焦時のレンズ断面図をそれぞれ図１〜図４に示す。図中、明るさ絞りはＳ、第１正レンズはＬ１、第２負レンズはＬ２、第３正レンズはＬ３、電子撮像素子のカバーガラスはＣＧ、像面はＩで示してある。なお、カバーガラスＣＧの表面に波長域制限用の多層膜を施してもよい。また、そのカバーガラスＣＧにローパスフィルター作用を持たせるようにしてもよい。
【０１２１】
実施例１の結像光学系は、図１に示すように、物体側から順に、明るさ絞りＳ、像側に凸面を向けた両面非球面の第１正メニスカスレンズＬ１、両凹の両面非球面の第２負レンズＬ２、両凸の両面非球面の第３正レンズＬ３、カバーガラスＣＧから構成されている。本実施例では、第１レンズＬ１〜第３レンズＬ３は全てプラスチックからなり、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３はアモルファスポリオレフィン系のゼオネックス（商品名）、第２レンズＬ２はポリカーボネイトから構成されている。
【０１２２】
また、本実施例の仕様は、焦点距離ｆ＝３．３ｍｍ、像高Ｉｈ＝２．４ｍｍであり、半画角ω＝３６°の広角の光学系である。また、各レンズのそれぞれの光学有効径（片側）は、第２面ｒ2 〜第７面ｒ7 の順に、０. ６４４ｍｍ，０. ９６２ｍｍ，１. １４４ｍｍ，１. ２４７ｍｍ，１. ５２６ｍｍ，１. ８１５ｍｍである。
【０１２３】
実施例２の結像光学系は、図２に示すように、物体側から順に、明るさ絞りＳ、像側に凸面を向けた両面非球面の第１正メニスカスレンズＬ１、両凹の両面非球面の第２負レンズＬ２、物体側に凸面を向けた両面非球面の第３正メニスカスレンズＬ３、カバーガラスＣＧから構成されている。本実施例では、第１レンズＬ１〜第２レンズＬ２はガラス、第３レンズＬ３はプラスチックからなり、第３レンズＬ３はアモルファスポリオレフィン系のゼオネックス（商品名）から構成されている。
【０１２４】
また、本実施例の仕様は、焦点距離ｆ＝３．３ｍｍ、像高Ｉｈ＝２．４ｍｍであり、半
画角ω＝３６°の広角の光学系である。また、各レンズのそれぞれの光学有効径（片側）は、第２面ｒ2 〜第７面ｒ7 の順に、０．６６７ｍｍ，１．０４３ｍｍ，１．０８８ｍｍ，１．０６２ｍｍ，１．１９５ｍｍ，１．６４１ｍｍである。
【０１２５】
実施例３の結像光学系は、図３に示すように、物体側から順に、明るさ絞りＳ、像側に凸面を向けた両面非球面の第１正メニスカスレンズＬ１、両凹の両面非球面の第２負レンズＬ２、両凸の両面非球面の第３正レンズＬ３、カバーガラスＣＧから構成されている。本実施例では、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３はプラスチック、第２レンズＬ２はガラスからなり、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３はアモルファスポリオレフィン系のゼオネックス（商品名）から構成されている。
【０１２６】
また、本実施例の仕様は、焦点距離ｆ＝３．３ｍｍ、像高Ｉｈ＝２．４ｍｍであり、半画角ω＝３６°の広角の光学系である。また、各レンズのそれぞれの光学有効径（片側）は、第２面ｒ2 〜第７面ｒ7 の順に、０. ６７０ｍｍ，１．１６３ｍｍ，１．３０９ｍｍ，１．６４１ｍｍ，１．６２４ｍｍ，１．７９１ｍｍである。
【０１２７】
実施例４の結像光学系は、図４に示すように、物体側から順に、明るさ絞りＳ、像側に凸面を向けた両面非球面の第１正メニスカスレンズＬ１、両凹の両面非球面の第２負レンズＬ２、両凸の両面非球面の第３正レンズＬ３、カバーガラスＣＧから構成されている。本実施例では、第１レンズＬ１〜第３レンズＬ３は全てプラスチックからなり、第１レンズＬ１、第３レンズＬ３はアモルファスポリオレフィン系のゼオネックス（商品名）、第２レンズＬ２はポリカーボネイトから構成されている。
【０１２８】
また、本実施例の仕様は、焦点距離ｆ＝３．３ｍｍ、像高Ｉｈ＝２．４ｍｍであり、半画角ω＝３６°の広角の光学系である。また、各レンズのそれぞれの光学有効径（片側）は、第２面ｒ2 〜第７面ｒ7 の順に、０. ６５２ｍｍ，０．９６２ｍｍ，１．０９７ｍｍ，１．２９１ｍｍ，１．３９７ｍｍ，１．６８２ｍｍである。
【０１２９】
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、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。
【０１３０】
ｘ＝（ｙ2 ／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）2 ｝1/2 ］
＋A4ｙ4 ＋A6ｙ6 ＋A8ｙ8 ＋ A10ｙ10 
ただし、ｒは光軸上の曲率半径、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。
【０１３１】
実施例１
ｒ1 =     ∞（絞り）        ｄ1 =  0.1500   
ｒ2 =    -6.5436（非球面）  ｄ2 =  1.0517   ｎd1 =1.52542 νd1 =55.78 
ｒ3 =    -0.7168（非球面）  ｄ3 =  0.1000   
ｒ4 =   -30.0120（非球面）  ｄ4 =  0.6000   ｎd2 =1.58423 νd2 =30.49 
ｒ5 =     0.7919（非球面）  ｄ5 =  0.5843   
ｒ6 =     3.9990（非球面）  ｄ6 =  1.2677   ｎd3 =1.52542 νd3 =55.78 
ｒ7 =    -2.9858（非球面）  ｄ7 =  0.5000   
ｒ8 =     ∞                ｄ8 =  1.0000   ｎd4 =1.51633 νd4 =64.14 
ｒ9 =     ∞                ｄ9 =  0.3868   
ｒ10=     ∞（像面）        
非球面係数
第２面
Ｋ =16.6569 
A4 =-2.1175 ×10-1
A6 = 2.4986 ×10-1
A8 =-1.0799 
A10= 6.7759 ×10-1
第３面
Ｋ =-3.0582 
A4 =-2.0333 ×10-1
A6 =-1.0575 ×10-2
A8 = 3.6568 ×10-2
A10=-7.2420 ×10-2
第４面
Ｋ = 0
A4 = 2.1456 ×10-2
A6 =-4.1265 ×10-2
A8 = 3.3083 ×10-2
A10=-3.5946 ×10-3
第５面
Ｋ =-5.0261 
A4 = 1.4181 ×10-2
A6 = 1.8308 ×10-2
A8 =-2.1621 ×10-2
A10= 7.4684 ×10-3
第６面
Ｋ = 0
A4 =-7.3992 ×10-2
A6 = 5.0526 ×10-2
A8 =-1.0842 ×10-2
A10=-5.7950 ×10-4
第７面
Ｋ =-6.1449 
A4 =-1.2884 ×10-2
A6 =-1.7773 ×10-2
A8 = 1.5345 ×10-2
A10=-3.1206 ×10-3                                                      。
【０１３２】
実施例２
ｒ1 =     ∞（絞り）        ｄ1 =  0.1500   
ｒ2 =  -163.0826（非球面）  ｄ2 =  1.2486   ｎd1 =1.71700 νd1 =47.90 
ｒ3 =    -0.8468（非球面）  ｄ3 =  0.1000   
ｒ4 =    -7.1595（非球面）  ｄ4 =  0.6000   ｎd2 =1.84666 νd2 =23.80 
ｒ5 =     1.0846（非球面）  ｄ5 =  0.4862   
ｒ6 =     2.8595（非球面）  ｄ6 =  0.9365   ｎd3 =1.52542 νd3 =55.78 
ｒ7 =    21.6886（非球面）  ｄ7 =  0.5000   
ｒ8 =     ∞                ｄ8 =  0.5000   ｎd4 =1.51633 νd4 =64.10 
ｒ9 =     ∞                ｄ9 =  0.4488   
ｒ10=     ∞（像面）        
非球面係数
第２面
Ｋ =17.3876 
A4 =-1.6527 ×10-1
A6 = 1.6223 ×10-1
A8 =-7.9356 ×10-1
A10= 4.3502 ×10-1
第３面
Ｋ =-3.7934 
A4 =-1.5515 ×10-1
A6 =-1.2895 ×10-3
A8 = 5.4504 ×10-3
A10=-1.9223 ×10-2
第４面
Ｋ = 0
A4 = 6.7955 ×10-2
A6 =-5.9704 ×10-2
A8 = 3.8965 ×10-2
A10=-3.5723 ×10-3
第５面
Ｋ =-8.5753 
A4 = 2.1750 ×10-2
A6 = 4.8974 ×10-2
A8 =-4.1661 ×10-2
A10= 1.8845 ×10-2
第６面
Ｋ = 0
A4 =-2.0748 ×10-1
A6 = 1.0850 ×10-1
A8 =-4.7593 ×10-2
A10= 5.6268 ×10-3
第７面
Ｋ =-23.8701
A4 =-4.0887 ×10-2
A6 =-7.4333 ×10-3
A8 = 7.2471 ×10-3
A10=-2.3127 ×10-3                                                      。
【０１３３】
実施例３
ｒ1 =     ∞（絞り）        ｄ1 =  0.1500   
ｒ2 =    -9.6860（非球面）  ｄ2 =  1.6384   ｎd1 =1.52542 νd1 =55.78 
ｒ3 =    -0.6937（非球面）  ｄ3 =  0.1018   
ｒ4 =    -5.1048（非球面）  ｄ4 =  0.6000   ｎd2 =1.70514 νd2 =41.20 
ｒ5 =     0.8648（非球面）  ｄ5 =  0.3762   
ｒ6 =     6.5333（非球面）  ｄ6 =  1.4299   ｎd3 =1.52542 νd3 =55.78 
ｒ7 =    -1.4995（非球面）  ｄ7 =  1.0000   
ｒ8 =     ∞                ｄ8 =  1.0000   ｎd4 =1.51633 νd4 =64.10 
ｒ9 =     ∞                ｄ9 =  0.7389   
ｒ10=     ∞（像面）        
非球面係数
第２面
Ｋ =-59.1814
A4 =-1.2120 ×10-1
A6 = 3.1625 ×10-1
A8 =-9.7874 ×10-1
A10= 9.8482 ×10-1
第３面
Ｋ =-3.1900 
A4 =-9.8717 ×10-2
A6 = 2.5463 ×10-3
A8 =-2.6289 ×10-3
A10= 7.4538 ×10-3
第４面
Ｋ =12.0804 
A4 =-2.4281 ×10-2
A6 =-3.1148 ×10-2
A8 = 2.2428 ×10-2
A10= 6.2579 ×10-4
第５面
Ｋ =-7.2129 
A4 =-6.7698 ×10-2
A6 = 4.6894 ×10-2
A8 =-1.9662 ×10-2
A10= 1.7027 ×10-3
第６面
Ｋ = 0
A4 =-9.2594 ×10-2
A6 = 6.9802 ×10-2
A8 =-1.7483 ×10-2
A10=-5.7216 ×10-4
第７面
Ｋ =-2.7819 
A4 =-5.2887 ×10-2
A6 = 6.6560 ×10-4
A8 = 4.8128 ×10-3
A10=-5.7750 ×10-4                                                      。
【０１３４】
実施例４
ｒ1 =     ∞（絞り）        ｄ1 =  0.1500   
ｒ2 =   -12.6294（非球面）  ｄ2 =  1.0730   ｎd1 =1.52542 νd1 =55.78 
ｒ3 =    -0.7143（非球面）  ｄ3 =  0.1409   
ｒ4 =    -2.9570（非球面）  ｄ4 =  0.6000   ｎd2 =1.58423 νd2 =30.49 
ｒ5 =     0.8935（非球面）  ｄ5 =  0.3713   
ｒ6 =     3.3450（非球面）  ｄ6 =  1.3104   ｎd3 =1.52542 νd3 =55.78 
ｒ7 =    -2.1798（非球面）  ｄ7 =  0.5000   
ｒ8 =     ∞                ｄ8 =  1.0000   ｎd4 =1.51633 νd4 =64.10 
ｒ9 =     ∞                ｄ9 =  0.6950   
ｒ10=     ∞（像面）        
非球面係数
第２面
Ｋ =151.6475
A4 =-2.1628 ×10-1
A6 = 3.0208 ×10-1
A8 =-1.2104 
A10= 7.1578 ×10-1
第３面
Ｋ =-2.9151 
A4 =-2.0522 ×10-1
A6 =-2.2638 ×10-2
A8 = 5.9992 ×10-2
A10=-9.5552 ×10-2
第４面
Ｋ = 3.6058 
A4 = 5.2938 ×10-2
A6 =-4.8469 ×10-2
A8 = 4.4066 ×10-2
A10= 2.4170 ×10-3
第５面
Ｋ =-6.2499 
A4 =-1.9244 ×10-2
A6 = 4.2544 ×10-2
A8 =-3.3552 ×10-2
A10= 9.7446 ×10-3
第６面
Ｋ = 0
A4 =-1.1018 ×10-1
A6 = 9.8531 ×10-2
A8 =-4.0642 ×10-2
A10= 4.6017 ×10-3
第７面
Ｋ =-5.6092 
A4 =-3.7110 ×10-2
A6 =-1.1639 ×10-4
A8 = 1.0065 ×10-2
A10=-3.0086 ×10-3                                                      。
【０１３５】
上記実施例１〜４の無限遠にフォーカシングした場合の収差図をそれぞれ図５〜図８に示す。これら収差図において、“ＳＡ”は球面収差、“ＡＳ”は非点収差、“ＤＴ”は歪曲収差、“ＣＣ”は倍率色収差を示す。また、各収差図中、“ω”は半画角を示す。
【０１３６】
次に、上記各実施例における条件（１）〜（１３）の値を示す。
【０１３７】
条件式    実施例１    実施例２    実施例３    実施例４
（１）      0.95        0.74        0.71        0.54
（２）      0.024       0.12        0.14        0.24
（３）     -0.55       -0.45       -0.42       -0.46
（４）     -1.30       -0.43       -3.30       -1.52
（５）     -0.38       -0.17       -0.41       -0.41
（６）      0.38        1.06        2.51        2.43
（７）      3.06        4.20        1.45        2.90
（８）     18.9 °     30.4 °     15.8 °     20.4 °
（９）      0.44        0.34        0.41        0.42
（10）      0.60        0.47        0.56        0.58
（11）      1.45        2.57        1.03        1.14
（12）     -0.40       -0.33       -0.31       -0.34
（13）      1.05        1.87        0.75        0.83                      。
【０１３８】
ここで、本発明において、像面における最大像高Ｉｈは、前記のように、撮像素子の有効撮像領域（略矩形）の対角長Ｌの２分の１で定義される。そして、撮像領域を規定する手段として視野枠を配する場合は、視野枠対角長Ｌの２分の１であり、固体撮像素子等の撮像素子を配する場合は、有効撮像領域の対角長Ｌの２分の１である。
【０１３９】
そこで、撮像記録媒体がＣＣＤ等の電子撮像素子の場合の有効撮像面（有効撮像領域）の対角長Ｌと画素間隔ａについて説明しておく。図９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結像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、本発明において最大像高Ｉｈを定義する有効撮像面の対角長Ｌは、Ｌの取り得る範囲における最大値とする。
【０１４０】
図１０は、ＣＣＤ等の電子撮像素子の撮像面に視野枠を配する場合の視野枠対角長について説明するための図である。ＣＣＤ等の電子撮像素子に像を形成して撮影する場合、その有効撮影領域は撮像面直前の視野枠の開口によって決定される。ここでも、視野枠の形状の変更は種々行う構成としてよいが、図９の場合と同様に、本発明において最大像高Ｉｈを定義す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。
【０１４１】
なお、以上の本発明の実施例において、絞りＳの直前にカバーガラスを配置するようにしてもよい。
【０１４２】
また、本発明の以上の実施例において、プラスチックで構成しているレンズをガラスで構成するようにしてもよい。例えば何れかの実施例のプラスチックより屈折率の高いガラスを用いれば、さらに高性能を達成できるのは言うまでもない。また、特殊低分散ガラスを用いれば、色収差の補正に効果があるのは言うまでもない。特にプラスチックで構成する場合には、低吸湿材料を用いることにより、環境変化による性能劣化が軽減されるので好ましい（例えば、日本ゼオン社のゼオネックス（商品名）等がある）。
【０１４３】
また、ゴースト、フレア等の不要光をカットするために、明るさ絞りＳ以外にフレア絞りＦＳを配置してもよい（図１〜図４にはその配置例を示す。）。フレア絞りＦＳは、上記実施例の明るさ絞りＳから第１レンズＬ１の間、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の間、第３レンズＬ３から像面Ｉの間の何れの場所に配置してもよい。図１〜図４のようにレンズ枠によりフレア光線をカットするように構成してもよいし、フレア絞りＦＳを別の部材で構成してもよい。また、光学系に直接印刷しても、塗装しても、シール等を接着しても構わない。また、その形状は、円形、楕円形、矩形、多角形、関数曲線で囲まれる範囲等、いかなる形状でも構わない。また、有害光束
をカットするだけでなく、画面周辺のコマフレア等の光束をカットするようにしてもよい。
【０１４４】
また、各レンズには、反射防止コートを行い、ゴースト、フレアを軽減しても構わない。マルチコートであれば、効果的にゴースト、フレアを軽減できるので望ましい。また、赤外カットコートをレンズ面、カバーガラス等に行ってもよい。
【０１４５】
また、ピント調節を行うためにフォーカシングを行うようにしてもよい。レンズ系全体を繰り出してフォーカスを行ってもよいし、一部のレンズを繰り出すか、若しくは、繰り込みをしてフォーカスするようにしてもよい。
【０１４６】
また、画像周辺部の明るさ低下をＣＣＤのマイクロレンズをシフトすることにより軽減するようにしてもよい。例えば、各像高における光線の入射角に合わせて、ＣＣＤのマイクロレンズの設計を変えてもよい。また、画像処理により画像周辺部の低下量を補正するようにしてもよい。
【０１４７】
上記各実施例は小型でありながら、図５〜図８の収差図に示すように、良好な画像が得られている。
【０１４８】
ところで、以上の各実施例において、前記のように、カバーガラスＣＧの入射面側に近赤外シャープカットコートを施してもよい。こ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。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。
【０１４９】
基  板      材質        物理的膜厚（ｎｍ）      λ／４
───────────────────────────────
第１層    Ａｌ2 Ｏ3     ５８．９６              ０．５０
第２層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第３層    ＳｉＯ2     １３４．１４              １．００
第４層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第５層    ＳｉＯ2     １３４．１４              １．００
第６層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第７層    ＳｉＯ2     １３４．１４              １．００
第８層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第９層    ＳｉＯ2     １３４．１４              １．００
第10層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第11層    ＳｉＯ2     １３４．１４              １．００
第12層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第13層    ＳｉＯ2     １３４．１４              １．００
第14層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第15層    ＳｉＯ2     １７８．４１              １．３３
第16層    ＴｉＯ2     １０１．０３              １．２１
第17層    ＳｉＯ2     １６７．６７              １．２５
第18層    ＴｉＯ2       ９６．８２              １．１５
第19層    ＳｉＯ2     １４７．５５              １．０５
第20層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第21層    ＳｉＯ2     １６０．９７              １．２０
第22層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第23層    ＳｉＯ2     １５４．２６              １．１５
第24層    ＴｉＯ2       ９５．１３              １．１３
第25層    ＳｉＯ2     １６０．９７              １．２０
第26層    ＴｉＯ2       ９９．３４              １．１８
第27層    ＳｉＯ2       ８７．１９              ０．６５
───────────────────────────────
空  気                                                                  。
【０１５０】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図１１に示す通りである。
【０１５１】
また、ローパスフィルターの射出面側には、図１２に示すような短波長域の色の透過を低滅する色フィルターを設けるか若しくはコーティングを行うことで、より一層電子画像の色再現性を高めている。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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短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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
上記各実施例では、図１２に示すように、波長４００ｎｍにおける透過率を０％、４２０ｎｍにおける透過率を９０％、４４０ｎｍにて透過率のピーク１００％となるコーティングとしている。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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することができ、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、モアレ抑制を行うことができる。ここで、ＳＱＲＴはスクエアルートであり平方根を意味する。
【０１５９】
また、ＣＣＤの撮像面Ｉ上には、図１３に示す通り、シアン、マゼンダ、イエロー、グリーン（緑）の４色の色フィルターを撮像画素に対応してモザイク状に設けた補色モザイクフィルターを設けている。これら４種類の色フィルターは、それぞれが略同じ数になるように、かつ、隣り合う画素が同じ種類の色フィルターに対応しないようにモザイク状に配置されている。それにより、より忠実な色再現が可能となる。
【０１６０】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図１３に示すように少なくとも４種類の色フィルターから構成され、その４種類の色フィルターの特性は以下の通りであることが好ましい。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の１例を図１４に示す。グリーンの色フィルターＧは５２５ｎｍに分光強度のビークを有している。イエローの色フィルター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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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２枚でも１枚でも構わない。
【０１６６】
本発明の撮像装置において、光量調整のために、明るさ絞りＳを複数の絞り羽にて構成し、その開口形状を可変とすることで調整する可変絞りを用いてもよい。図１５は、開口時絞り形状の例を示す説明図、図１６は、２段絞り時の絞り形状の例を示す説明図である。図１５、図１６において、ＯＰは光軸、Ｄａは６枚の絞り板、Ｘａ、Ｘｂは開口部を示している。本発明においては、絞りの開口形状を開放状態（図１５）と、所定の条件を満たすＦ値となる絞り値（２段絞り、図１６）の２種類のみとすることができる。
【０１６７】
又は、形状又は透過率の異なる形状固定の複数の明るさ絞りを設けたターレットを用いて、必要な明るさに応じて、何れかの明るさ絞りを結像光学系の物体側光軸上に配置する構成とすると、絞り機構の薄型化が図れる。また、そのターレット上に配された複数の明るさ絞りの開口の中の最も光量を低減させる開口に、他の明るさ絞りの透過率よりも低い
透過率の光量低減フィルターを配する構成としてもよい。それにより、絞りの開口径を絞り込みすぎることがなくなり、絞りの開口径が小さいことにより発生する回折による結像性能の悪化を抑えることができる。
【０１６８】
この場合の１例の構成を示す斜視図を図１７に示す。結像光学系の第１正レンズＬ１の物体側の光軸上の絞りＳの位置に、０段、−１段、−２段、−３段、−４段の明るさ調節を可能とするターレット１０を配置している。
【０１６９】
ターレット１０には、０段の調整をする開口形状が最大絞り径の円形で固定の空間からなる開口１Ａ（波長５５０ｎｍに対する透過率は１００％）と、−１段補正するために開口１Ａの開口面積の約半分の開口面積を有する開口形状が固定の透明な平行平板（波長５５０ｎｍに対する透過率は９９％）からなる開口１Ｂと、開口１Ｂと同じ面積の円形開口部を有し、−２段、−３段、−４段に補正するため、各々波長５５０ｎｍに対する透過率が５０％、２５％、１３％のＮＤフィルターが設けられた開口部１Ｃ、１Ｄ、１Ｅとを有している。
【０１７０】
そして、ターレット１０に設けた回転軸１１の周りの回動により何れかの開口を絞り位置に配することで光量調節を行っている。
【０１７１】
また、図１７に示すターレット１０に代えて、図１８の正面図に示すターレット１０’を用いることができる。結像光学系の第１正レンズＬ１の物体側の光軸上の絞りＳの位置に、０段、−１段、−２段、−３段、−４段の明るさ調節を可能とするターレット１０’を配置している。
【０１７２】
ターレット１０’には、０段の調整をする開口形状が最大絞り径の円形で固定の開口１Ａ' と、−１段補正するために開口１Ａ’の開口面積の約半分となる開口面積を有する開口形状が固定の開口１Ｂ' と、さらに開口面積が順に小さくなり、−２段、−３段、−４段に補正するための形状が固定の開口部１Ｃ' 、１Ｄ' 、１Ｅ' とを有している。
【０１７３】
そして、ターレット１０’に設けた回転軸１１の周りの回動により何れかの開口を絞り位置に配することで光量調節を行っている。
【０１７４】
また、より薄型化のために、明るさ絞りＳの開口を、形状、位置共に固定の絞りとし、光量調整は、撮像素子からの出力信号を電気的に調整するようにしもよい。また、レンズ系の他の空間、例えば第３正レンズＬ３とＣＣＤカバーガラスＣＧの間にＮＤフィルターを抜き差して光量調整を行う構成としてもよい。図１９はその１例を示す図であり、ターレット１０”の開口１Ａ”は素通し面又は中空の開口、開口１Ｂ”は透過率１／２のＮＤフィルター、開口１Ｃ”は透過率１／４のＮＤフィルター、開口１Ｄ”は透過率１／８のＮＤフィルター等を設けたターレット状のものを用い、中心の回転軸の周りの回動により何れかの開口を光路中の何れかの位置に配することで光量調節を行っている。
【０１７５】
また、光量調節のフィルターとして、光量ムラを抑えるように光量調節が可能なフィルター面を設けてもよい。例えば、暗い被写体に対しては中心部の光量確保を優先して透過率を均一とし、明るい被写体に対してのみ明るさムラを補うように、図２０に示すように、同心円状に光量が中心程低下するフィルターを配する構成としてもよい。
【０１７６】
また、絞りＳとしては、第１正レンズＬ１の入射面側の周辺部を黒塗りしたものでもよい。
【０１７７】
また、本発明による撮像装置を、カメラ等のように映像を静止画として保存するものと
する場合、光量調整のためのシャッターを光路中に配置するとよい。
【０１７８】
そのようなシャッターとしては、ＣＣＤの直前に配置したフォーカルプレーンシャッターやロータリーシャッター、液晶シャッターでもよいし、開口絞り自体をシャッターとして構成してもよい。
【０１７９】
図２１にシャッターの１例を示す。図２１に示すものは、フォーカルプレーンシャッターの１つであるロータリーフォーカルプレーンシャッターの例であり、図２１（ａ）は裏面側から見た図、図２１（ｂ）は表面側から見た図である。１５はシャッター基板であり、像面の直前又は任意の光路位置に配される構成となっている。基板１５には、光学系の有効光束を透過する開口部１６が設けられている。１７はロータリーシャッター幕である。１８はロータリーシャッター幕１７の回転軸であり、回転軸１８は基板１５に対して回転し、ロータリーシャッター幕１７と一体化されている。回転軸１８は基板１５の表面のギヤ１９、２０と連結されている。このギア１９、２０は図示しないモーターと連結されている。
【０１８０】
このような構成において、図示しないモーターの駆動により、ギア１９、２０、回転軸１８を介して、ロータリーシャッター幕１７が回転軸１８を中心に回転するように構成されている。
【０１８１】
このロータリーシャッター幕１７は略半円型に構成され、回転により基板１５の開口部１６の遮蔽と退避を行い、シャッターの役割を果たしている。シャッタースピードはこのロータリーシャッター幕１７の回転するスピードを変えることで調整される。
【０１８２】
図２２（ａ）〜（ｄ）は、ロータリーシャッター幕１７が回転する様子を像面側からみた図である。時間を追って図の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ａ）の順で移動する。
【０１８３】
以上のように、レンズ系の異なる位置に形状が固定の開口絞りＳと光量調整を行うフィルターあるいはシャッターを配置することにより、回折の影響を抑えて高画質を保ちつつ、フィルターやシャッターにより光量調整が行え、かつ、レンズ系の全長の短縮化も可能とした撮像装置を得ることができる。
【０１８４】
また、機械的なシャッターを用いずに、ＣＣＤの電気信号の一部を取り出して静止画を得るような電気的な制御で行う構成としてもよい。このような構成の１例を、図２３、図２４によりＣＣＤ撮像の動作を説明しながら説明する。図２３は、インターレース式（飛び越し走査式）で信号の順次読み出しを行っているＣＣＤ撮像の動作説明図である。図２３において、Ｐａ〜Ｐｃはフォトダイオードを用いた感光部、Ｖａ〜ＶｃはＣＣＤによる垂直転送部、ＨａはＣＣＤによる水平転送部である。Ａフィールドは奇数フィールド、Ｂフィールドは偶数フィールドを示している。
【０１８５】
図２３の構成では、基本動作が次のように行われる。すなわち、（１）感光部で光による信号電荷の蓄積（光電変換）、（２）感光部から垂直転送部への信号電荷のシフト（フィールドシフト）、（３）垂直転送部での信号電荷の転送（垂直転送）、（４）垂直転送部から水平転送部への信号電荷の転送（ラインシフト）、（５）水平転送部での信号電荷の転送（水平転送）、（６）水平転送部の出力端で信号電荷の検出（検出）。このような順次読み出しは、Ａフィールド（奇数フィールド）とＢフィールド（偶数フィールド）の何れか一方を用いて行うことができる。
【０１８６】
図２３のインターレース式（飛び越し走査式）ＣＣＤ撮像は、ＴＶ放送方式やアナログ
ビデオ方式では、ＡフィールドとＢフィールドの蓄積タイミングが１／６０ずれている。これをそのままＤＳＣ（Ｄｉｊｉｔａｌ  Ｓｐｅｃｔｒａｍ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）用画像としてフレーム画を構成すると、動きのある被写体の場合、二重像のようなブレを起こす。そこで、このタイプのＣＣＤ撮像では、Ａ、Ｂフィールドを同時露光して隣接するフィールドの信号を混合する。そして、機械的なシャッターで露光終了時に湛光した後、ＡフィールドとＢフィールドそれぞれ別々に読み出して信号を合成する方法が取られている。
【０１８７】
本発明においては、機械的なシャッターの役割をスミア防止用のみとして、Ａフィールドのみの順次読み出し、あるいは、Ａ、Ｂフィールドを同時混合読み出しとすることにより、垂直解像度は低下するが、機械的なシャッターの駆動スピードに左右されず（電子的なシャッターのみでコントロールできるため）、高速シャッターを切ることができる。図２３の例では、垂直転送部のＣＣＤの数が感光部を構成するフォトダイオードの数の半分であるので、小型化しやすいという利点がある。
【０１８８】
図２４は、信号の順次読み出しをプログレッシブ式で行うＣＣＤ撮像の動作説明図である。図２４において、Ｐｄ〜Ｐｆはフォトダイオードを用いた感光部、Ｖｄ〜ＶｆはＣＣＤによる垂直転送部、ＨｂはＣＣＤによる水平転送部である。
【０１８９】
図２４においては、画素の並び順に読み出すことができるので、電荷蓄積読み出し作業を全て電子的にコントロールすることが可能となる。したがって、露光時間を（１／１００００秒）程度に短くすることができる。図２４の例では、図２３の場合よりも垂直ＣＣＤの数が多く、小型化が困難という不利な点があるが、前記したような利点があるので、本発明においては、図２３、図２４の何れの方式も採用することができる。
【０１９０】
さて、以上のような本発明の撮像装置は、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。
【０１９１】
図２５〜図２７は、本発明による結像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を示す。図２５はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図２６は同後方斜視図、図２７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の結像光学系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設けローパスフィルター作用を持たせたカバーガラス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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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が高性能で小型であるので、高性能・小型化が実現できる。
【０１９４】
なお、図２７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。
【０１９５】
次に、本発明の結像光学系が対物光学系として内蔵された情報処理装置の１例であるパソコンが図２８〜図３０に示される。図２８はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図２９はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図３０は図２８の状態の側面図である。図２８〜図３０に示されるように、パソコン３００は、外部から繰作者が情報を入力するためのキーボード３０１と、図示を省略した情報処理手段や記録手段と、情報を操作者に表示するモニター３０２と、操作者自身や周辺の像を撮影するための撮影光学系３０３とを有している。ここで、モニター３０２は、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子や、ＣＲＴディスプレイ等であってよい。また、図中、撮影光学系３０３は、モニター３０２の右上に内蔵されているが、その場所に限らず、モニター３０２の周囲や、キーボード３０１の周囲のどこであってもよい。
【０１９６】
この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、本発明による結像光学系（図では略記）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。
【０１９７】
ここで、撮像素子チップ１６２上にはローパスフィルター作用を持たせたカバーガラス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。
【０１９８】
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２８には、その１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。
【０１９９】
次に、本発明の結像光学系が撮影光学系として内蔵された情報処理装置の１例である電話、特に持ち運びに便利な携帯電話が図３１に示される。図３１（ａ）は携帯電話４００の正面図、図３１（ｂ）は側面図、図３１（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。図３１（ａ）〜（ｃ）に示されるように、携帯電話４００は、操作者の声を情報として入力するマイク部４０１と、通話相手の声を出力するスピーカ部４０２と、操作者が情報を入力する入力ダイアル４０３と、操作者自身や通話相手等の撮影像と電話番号等の情報を表示するモニター４０４と、撮影光学系４０５と、通信電波の送信と受信を行うアンテナ４０６と、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行う処理手段（図示せず）とを有している。ここで、モニター４０４は液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置は、特にこれらに限られない。この撮影光学系４０５は、撮影光路４０７上に配置された本発明による結像光学系（図では略記）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。
【０２００】
ここで、撮像素子チップ１６２上にはローパスフィルター作用を持たせたカバーガラス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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
なお、以上の各実施例は、前記の特許請求の範囲の構成に合わせて種々変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２０３】
本発明により、製造誤差に対する性能劣化が少なく、小型化しても高性能な結像光学系とそれを用いた小型で高性能の撮像装置を得ることができる。
【符号の説明】
【０２０４】
Ｓ  …明るさ絞り
Ｌ１…第１正レンズ
Ｌ２…第２負レンズ
Ｌ３…第３正レンズ
ＣＧ…カバーガラス
Ｉ  …像面
ＦＳ…フレア絞り
ＯＰ…光軸
Ｄａ…絞り板
Ｘａ、Ｘｂ…開口部
Ｐａ〜Ｐｆ…感光部
Ｖａ〜Ｖｆ…垂直転送部
Ｈａ、Ｈｂ…水平転送部
Ｅ  …観察者眼球
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ…開口
１Ａ’、１Ｂ’、１Ｃ’、１Ｄ’、１Ｅ’…開口
１Ａ”、１Ｂ”、１Ｃ”、１Ｄ”…開口
１０…ターレット
１０’…ターレット
１０”…ターレット
１１…回転軸
１５…シャッター基板
１６…開口部
１７…ロータリーシャッター幕
１８…回転軸
１９、２０…ギヤ
４０…デジタルカメラ
４１…撮影光学系
４２…撮影用光路
４３…ファインダー光学系
４４…ファインダー用光路
４５…シャッター
４６…フラッシュ
４７…液晶表示モニター
４９…ＣＣＤ
５０…カバー部材
５１…処理手段
５２…記録手段
５３…ファインダー用対物光学系
５５…ポロプリズム
５７…視野枠
５９…接眼光学系
１１２…対物レンズ
１１３…鏡枠
１１４…カバーガラス
１６０…撮像ユニット
１６２…撮像素子チップ
１６６…端子
３００…パソコン
３０１…キーボード
３０２…モニター
３０３…撮影光学系
３０４…撮影光路
３０５…画像
４００…携帯電話
４０１…マイク部
４０２…スピーカ部
４０３…入力ダイアル
４０４…モニター
４０５…撮影光学系
４０６…アンテナ
４０７…撮影光路
【図１】
0004659890.tif 000002
【図２】
0004659890.tif 000003
【図３】
0004659890.tif 000004
【図４】
0004659890.tif 000005
【図５】
0004659890.tif 000006
【図６】
0004659890.tif 000007
【図７】
0004659890.tif 000008
【図８】
0004659890.tif 000009
【図９】
0004659890.tif 000010
【図１０】
0004659890.tif 000011
【図１１】
0004659890.tif 000012
【図１２】
0004659890.tif 000013
【図１３】
0004659890.tif 000014
【図１４】
0004659890.tif 000015
【図１５】
0004659890.tif 000016
【図１６】
0004659890.tif 000017
【図１７】
0004659890.tif 000018
【図１８】
0004659890.tif 000019
【図１９】
0004659890.tif 000020
【図２０】
0004659890.tif 000021
【図２１】
0004659890.tif 000022
【図２２】
0004659890.tif 000023
【図２３】
0004659890.tif 000024
【図２４】
0004659890.tif 000025
【図２５】
0004659890.tif 000026
【図２６】
0004659890.tif 000027
【図２７】
0004659890.tif 000028
【図２８】
0004659890.tif 000029
【図２９】
0004659890.tif 000030
【図３０】
0004659890.tif 000031
【図３１】
0004659890.tif 000032