(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最も像側に配されるレンズ群が非球面を含みかつ合焦動作の際に固定され、該最も像側に配されるレンズ群の直前の合焦レンズ群の移動により合焦を行う変倍結像光学系と電子撮像素子を備えた電子撮像装置において、
前記変倍結像光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とよりなり、
変倍時に各々のレンズ群間が可変であり、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、屈折面に非球面を含む負の単レンズと、像側の屈折面よりも物体側の屈折面の方が曲率が強い正の単レンズの２枚からなり、
前記第２レンズ群は非球面を有する正レンズ成分と負レンズ成分の２つのレンズ成分からなりかつ変倍時に前記開口絞りと一体で光軸上を移動し、
前記第３レンズ群と第４レンズ群は各々２つ以下のレンズ成分で構成され、
以下の条件（２）、（３）、（１７）を満足することを特徴とする電子撮像装置。
（２）    −２＜（Ｒ21＋Ｒ22）／（Ｒ21−Ｒ22）＜−０．５
（３）    １＜（Ｒ23＋Ｒ24）／（Ｒ23−Ｒ24）＜５
（17）    ０．７＜Ｒ12／Ｌ＜１．４
ただし、Ｒ21、Ｒ22は第２レンズ群正レンズ成分のそれぞれ物体側、像側の屈折面曲率半径、Ｒ23、Ｒ24は第２レンズ群負レンズ成分のそれぞれ物体側、像側の屈折面曲率半径、Ｒ12は前記第１レンズ群の前記屈折面に非球面を含む負レンズの像側の面の曲率半径であり、各々屈折面が非球面の場合は光軸近傍の曲率半径とし、Ｌは前記電子撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【請求項２】
変倍結像光学系と電子撮像素子を備えた電子撮像装置において、
前記変倍結像光学系は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、最も像側に配されるレンズ群としての正の屈折力を有する第４レンズ群とよりなり、
変倍時に各々のレンズ群間が可変であり、
前記第３レンズ群を合焦レンズ群とし、物体側に繰り出すことにより近距離の被写体に合焦することが可能であって、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、屈折面に非球面を含む負の単レンズと、像側の屈折面よりも物体側の屈折面の方が曲率が強い正の単レンズの２枚からなり、
前記第２レンズ群が非球面を含む正レンズ成分と負レンズ成分１つずつからなり、
前記第３レンズ群は正の単レンズ１枚よりなり、
前記最も像側に配されるレンズ群は１つの正レンズ成分のみにて構成されており、
以下の条件（８）、（９）、（１７）を満足することを特徴とする電子撮像装置。
（８）    −１．２＜（ＲR1＋ＲR2）／（ＲR1−ＲR2）＜０．８
（９）    ０＜Ｌ／ｆR ＜０．５
（17）    ０．７＜Ｒ12／Ｌ＜１．４
ただし、ＲR1、ＲR2は最も像側のレンズ成分のそれぞれ最も物体側、最も像側の屈折面の曲率半径であり、Ｒ12は前記第１レンズ群の前記屈折面に非球面を含む負レンズの像側の面の曲率半径であり、各々屈折面が非球面の場合は光軸近傍の曲率半径とし、Ｌは前記電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｆR は最も像側のレンズ成分の合成焦点距離である。
【請求項３】
前記合焦レンズ群は、変倍時にも移動することを特徴とする請求項１又は２記載の電子撮像装置。
【請求項４】
変倍結像光学系と電子撮像素子を備えた電子撮像装置において、
前記変倍結像光学系は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、最も像側に配されるレンズ群としての正の屈折力を有する第４レンズ群とよりなり、
変倍時に各々のレンズ群間が可変であり、
前記第３レンズ群を合焦レンズ群とし、物体側に繰り出すことにより近距離の被写体に合焦することが可能であって、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、屈折面に非球面を含む負の単レンズと、像側の屈折面よりも物体側の屈折面の方が曲率が強い正の単レンズの２枚からなり、
前記第２レンズ群が非球面を含む正レンズ成分と負レンズ成分１つずつからなり、
前記第３レンズ群は正の単レンズ１枚よりなり、
前記第２レンズ群における正レンズ成分及び負レンズ成分の面形状が以下の条件（２）及び（３）を満足し、以下の条件（１７）を満足することを特徴とする電子撮像装置。
（２）    −２＜（Ｒ21＋Ｒ22）／（Ｒ21−Ｒ22）＜−０．５
（３）    １＜（Ｒ23＋Ｒ24）／（Ｒ23−Ｒ24）＜５
（17）    ０．７＜Ｒ12／Ｌ＜１．４
ただし、Ｒ21、Ｒ22は第２レンズ群正レンズ成分のそれぞれ物体側、像側の屈折面曲率半径、Ｒ23、Ｒ24は第２レンズ群負レンズ成分のそれぞれ物体側、像側の屈折面曲率半径、Ｒ12は前記第１レンズ群の前記屈折面に非球面を含む負レンズの像側の面の曲率半径であり、各々屈折面が非球面の場合は光軸近傍の曲率半径とし、Ｌは前記電子撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【請求項５】
前記第２レンズ群における正レンズ成分及び負レンズ成分は、相互に分離されたものであり、前記正レンズ成分の像側の面よりも前記負レンズ成分の物体側の面の方が曲率が強いことを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の電子撮像装置。
【請求項６】
前記合焦レンズ群は、無限遠物点合焦時に広角端から望遠端にかけて変倍するときの移動量ｍF に関して、以下の条件（１）を満足することを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の電子撮像装置。
（１）    ０．１＜（ｍF −ｍ2 ）／Ｌ＜１
ただし、ｍ2 は前記第２レンズ群の無限遠物点合焦時に広角端から望遠端にかけて変倍するときの移動量、Ｌは前記撮像素子の有効撮像領域の対角長（ｍｍ）である。
【請求項７】
最も像側に配されるレンズ群が非球面を含みかつ合焦動作の際に固定され、該最も像側に配されるレンズ群の直前の合焦レンズ群の移動により合焦を行う変倍結像光学系と電子撮像素子を備えた電子撮像装置において、
前記変倍結像光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とよりなり、
変倍時に各々のレンズ群間が可変であり、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、屈折面に非球面を含む負の単レンズと、像側の屈折面よりも物体側の屈折面の方が曲率が強い正の単レンズの２枚からなり、
前記第２レンズ群は非球面を有する正レンズ成分と負レンズ成分の２つのレンズ成分からなりかつ変倍時に前記開口絞りと一体で光軸上を移動し、
前記第３レンズ群と第４レンズ群は各々２つ以下のレンズ成分で構成され、
前記最も像側に配されるレンズ群は１つの正レンズ成分のみにて構成されており、
以下の条件（８）及び（９）、（１７）を満足することを特徴とする電子撮像装置。
（８）    −１．２＜（ＲR1＋ＲR2）／（ＲR1−ＲR2）＜０．８
（９）    ０＜Ｌ／ｆR ＜０．５
（17）    ０．７＜Ｒ12／Ｌ＜１．４
ただし、ＲR1、ＲR2は最も像側のレンズ成分のそれぞれ最も物体側、最も像側の屈折面の曲率半径であり、Ｒ12は前記第１レンズ群の前記屈折面に非球面を含む負レンズの像側の面の曲率半径であり、各々屈折面が非球面の場合は光軸近傍の曲率半径とし、Ｌは前記電子撮像素子の有効撮像領域の対角長（ｍｍ）、ｆR は最も像側のレンズ成分の合成焦点距離である。
【請求項８】
前記最も像側に配されるレンズ群は正の単レンズ１枚のみから構成されていることを特徴とする請求項７記載の電子撮像装置。
【請求項９】
前記合焦レンズ群は１つの正レンズ成分のみにて構成されており、以下の条件（１０）及び（１１）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項記載の電子撮像装置。
（10）    −５＜（ＲF1＋ＲF2）／（ＲF1−ＲF2）＜−０．２
（11）    ０．１＜Ｌ／ｆF ＜０．７
ただし、ＲF1、ＲF2はそのフォーカスのために移動するレンズ成分のそれぞれ最も物体側、最も像側の屈折面曲率半径であり、非球面の場合は光軸近傍の曲率半径とする。Ｌは前記撮像素子の有効撮像領域の対角長（ｍｍ）、ｆF はそのフォーカスのために移動するレンズ成分の合成焦点距離である。
【請求項１０】
前記合焦レンズ群は正の単レンズ１枚のみから構成されていることを特徴とする請求項９記載の電子撮像装置。
【請求項１１】
前記第１レンズ群、前記第２レンズ群の近軸量に関し、以下の条件（１２）〜（１６）を満たすことを特徴とする請求項１から１０の何れか１項記載の電子撮像装置。
（12）    −０．３＜ｍ1 ／Ｌ＜１．２
（13）    −３＜ｍ2 ／Ｌ＜−１
（14）    ０．２＜Ｌ／ｆ2 ＜０．６
（15）    ０．３５＜Ｌ／ｆ23W ＜０．７５
（16）    −０．１＜Ｌ／ｆ12T ＜０．５
ただし、ｍ1 、ｍ2 はそれぞれ前記第１レンズ群、前記第２レンズ群の無限遠物点合焦時に広角端から望遠端にかけて変倍するときの移動量、Ｌは前記電子撮像素子の有効撮像領域の対角長（ｍｍ）、ｆ2 は前記第２レンズ群の合成焦点距離、ｆ23W は前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の無限遠物点合焦時の広角端における合成焦点距離、ｆ12T は前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の無限遠物点合焦時の望遠端における合成焦点距離である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変倍結像光学系及びそれを有する電子撮像装置に関し、特に、ズームレンズ等の光学系部分の工夫により奥行き方向の薄型化を実現した変倍結像光学系に関し、それを有するビデオカメラやデジタルカメラ等の電子撮像装置に関するものである。また、その変倍結像光学系は、リアフォーカスを可能にならしめたものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩３５ｍｍフィルム（通称ライカ版）カメラに代わる次世代カメラとしてデジタルカメラ（電子カメラ）が注目されてきている。さらに、それは業務用高機能タイプからポータブルな普及タイプまで幅広い範囲でいくつものカテゴリーを有するようになってきている。
【０００３】
本発明においては、特にポータブルな普及タイプのカテゴリーに注目し、高画質を確保しながら奥行きの薄いビデオカメラ、デジタルカメラを実現する技術を提供することをねらっている。カメラの奥行き方向を薄くするのに最大のネックとなっているのは、光学系、特にズームレンズ系の最も物体側の面から撮像面までの厚みである。最近では、撮影時に光学系をカメラボディ内からせり出し携帯時に光学系をカメラボディ内に収納するいわゆる沈胴式鏡筒を採用することが主流になっている。
【０００４】
しかしながら、使用するレンズタイプやフィルターによって光学系沈胴時の厚みが大きく異なる。特にズーム比やＦ値等、仕様を高く設定するには、最も物体側のレンズ群が正の屈折力を有するいわゆる正先行型ズームレンズは、各々のレンズエレメントの厚みやデッドースペースが大きく、沈胴してもたいして厚みが薄くならない（特開平１１−２５８５０７号）。負先行型で特に２乃至３群構成のズームレンズはその点有利であるが、群内構成枚数が多かったり、エレメントの厚みが大きかったり、最も物体側のレンズが正レンズの場合も沈胴しても薄くならない（特開平１１−５２２４６号）。現在知られている中で電子撮像素子用に適しかつズーム比、画角、Ｆ値等を含めた結像性能が良好で沈胴厚を最も薄くできる可能性を有するものの例として、特開平１１−１９４２７４号、特開平１１−２８７９５３号、特開２０００−９９９７等のものがある。
【０００５】
奥行きの薄いカメラボディにするためには、まずトータルの構成枚数を少なくすること、そして、第２レンズ群以降全てのレンズ群の合成倍率を高くして広角側での入射瞳位置を浅くし第１レンズ群を薄くすること、さらに、合焦時のレンズ移動を前群ではなくいわゆるリアフォーカス方式とし合焦時の収差変動が少ない光学系を選択することがあげられる。また、撮像素子を小さくするという方法もあるが、同じ画素数とするためには画素ピッチを小さくする必要があり、感度不足を光学系でカバーしなければならない。回折の影響も然りである。そのためにはＦ値を明るくしなくてはならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成枚数が少なく、リアフォーカス方式等機構レイアウト上小型で簡素にしやすく、無限遠から近距離まで安定した高い結像性能を有するズーム方式あるいはズーム構成を選択し、さらには、レンズエレメントを薄くして各群の総厚を薄くしたり、フィルター類の選択をも考慮して、変倍結像光学系のレンズ系収納時の奥行き方向の徹底的な薄型化を図ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の変倍結像光学系は、最も像側に配されるレンズ群が非球面を含みかつ合焦動作の際に固定され、該最も像側に配されるレンズ群の直前の合焦レンズ群の移動により合焦を行う変倍結像光学系において、
前記変倍結像光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群と、それに続く第３レンズ群と第４レンズ群とを有し、
変倍時に各々のレンズ群間が可変であり、
前記第２レンズ群は非球面を有する正レンズ成分（正の単レンズ又は接合レンズ）と負レンズ成分（負の単レンズ又は接合レンズ）の２つのレンズ成分からなりかつ変倍時に前記開口絞りと一体で光軸上を移動し、
前記第３レンズ群と第４レンズ群は各々２つ以下のレンズ成分で構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
以下、本発明において上記構成をとる理由と作用を説明する。
【０００９】
本発明において、レンズ成分とは、単レンズ若しくは接合レンズを意味する。
【００１０】
本発明の電子撮像装置において採用する変倍結像光学系は、最も像側に配されるレンズ群は非球面を含み、これを合焦時固定とし、これより直前のレンズ群がフォーカスのために移動するようにしたリアフォーカス式ズームレンズである。したがって、リアフォーカス方式でありながら無限遠から近距離まで安定した高い結像性能を確保することができる。これは、特に広角端から望遠端にかけて変倍する際に物体側に単調に移動する正の屈折力のレンズ群を有する場合に有効である。このようなレンズ群を有するズームレンズにおいては、広角端から望遠端までの変倍全域での収差変動を小さくしかつどの状態でも少ない収差に補正するために、最終群に非球面を導入して特にコマ収差や非点収差等の軸外収差の補正を行う。したがって、非球面を有する最終群にてフォーカスを行うと、その光軸方向への移動に伴うコマ収差や非点収差等の軸外収差変動が大きくなりやすく、性能劣化につながる。そこで、非球面を有する最終群はフォーカス時固定とし（変倍時も固定とすれば、機械的構成上好ましい。）、その直前の群にてフォーカスを実施するのが好ましい（この群の非球面化はできるだけ避けた方がよい。）。
【００１１】
なお、このようなズームレンズの第１レンズ群は負レンズ群にて構成する方がコンパクト化に向いているが、第１レンズ群が正レンズ群のときよりも上記の問題が顕著である。かかる問題に対し、具体的に例えば以下の光学系を選択するとよい。それは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りと、開口絞りと一体に光軸上を移動可能で屈折面に非球面を含む正レンズと負レンズの２枚からなり、正の屈折力を有する第２レンズ群と、それに続く少なくとも２つのレンズ群を有し、最も像側のレンズ群は非球面を含み変倍と合焦時は固定であり、これより直前のレンズ群がフォーカスのために移動するレンズ群からなる結像光学系である。
【００１２】
第１レンズ群の厚みを薄くする１つの方法としては、第２レンズ群以降の全てのレンズ群（第２レンズ群も含む）の合成倍率を高めに設定することがあげられるが、この場合、第２レンズ群以降の全てのレンズ群による合成系の有効Ｆ値が暗くなりがちであるため、この合成系を大口径比化しなくてはならない。一方、レンズ系収納時の厚みを薄くするために構成枚数を多くすることはできない。したがって、第２レンズ群以降の全てのレンズ群による合成系を３つの成分に分け、各群共２レンズエレメント以下で構成し、その一部を可動とし、変倍・フォーカス・残存収差の補正を、群毎に独立的に行うのではなく、相互に関連し合いながら実施するようにするのがよい。特に、この合成系の最も物体側のレンズ群（つまり、第２レンズ群）は屈折面に非球面を含む正レンズと負レンズの２枚のみから構成している。なお、フォーカスのために移動するレンズ群は像側から２番目のレンズ群１つだけであり、このレンズ群は変倍時にも移動可能であり、正の屈折力を有する。
【００１３】
そして、このフォーカスのために移動するレンズ群は、無限遠物点合焦時に広角端から望遠端にかけて変倍するときの移動量ｍF に関して以下の条件を満たすことが望ましい。
【００１４】
（１）    ０．１＜（ｍF −ｍ2 ）／Ｌ＜１
ただし、ｍ2 は前記第２レンズ群の無限遠物点合焦時に広角端から望遠端にかけて変倍するときの移動量、Ｌは撮像素子の有効撮像領域の対角長（ｍｍ）である。
【００１５】
上記条件（１）の上限値の１を越えると、フォーカスのために移動するレンズ群の可動スペースが望遠側において不足し、近距離フォーカスが困難になる。下限値の０．１を越えると、第２レンズ群との相対移動量が大きくなる方向であるため、構成枚数の少ない第２レンズ群による変倍時の収差変動の補正が困難となる。
【００１６】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００１７】
（１）’  ０．１＜（ｍF −ｍ2 ）／Ｌ＜０．７
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００１８】
（１）”  ０．１＜（ｍF −ｍ2 ）／Ｌ＜０．４
第２レンズ群は、第２レンズ群以降の全ての群の合成系のパワーの中でも主力的であるため、その収差補正が重要である。そこで、第２レンズ群の正レンズの物体側の面に非球面を導入することで特に球面収差補正を行っている。また、第２レンズ群以降の全ての群の合成系の倍率を高めに設定するために、この合成系自身の主点位置を極力物体側に位置するようにしてレンズ系の小型化を図っている。
【００１９】
第２レンズ群の正レンズ成分と負レンズ成分の形状に関して以下の条件を満たすことが望ましい。
【００２０】
（２）    −２＜（Ｒ21＋Ｒ22）／（Ｒ21−Ｒ22）＜−０．５
（３）    １＜（Ｒ23＋Ｒ24）／（Ｒ23−Ｒ24）＜５
ただし、Ｒ21、Ｒ22は第２レンズ群正レンズ成分のそれぞれ物体側、像側の屈折面曲率半径、Ｒ23、Ｒ24は第２レンズ群負レンズ成分のそれぞれ物体側、像側の屈折面曲率半径である。なお、非球面の場合は光軸近傍の曲率半径とする。
【００２１】
条件（２）、（３）のそれぞれ上限値−０．５、下限値１を越えると、光学系全長が長くなり、使用状態から収納するときのレンズ移動量が大きくなりすぎ、特に鏡筒が肥大化しやすい。逆に、それぞれ下限値−２、上限値５を越えると、広角側で射出瞳位置が像面に近接してしまい、シェーディングの原因となりやすい。
【００２２】
なお、条件（２）、（３）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【００２３】
（２）’  −１．７＜（Ｒ21＋Ｒ22）／（Ｒ21−Ｒ22）＜−０．６
（３）’  １．２＜（Ｒ23＋Ｒ24）／（Ｒ23−Ｒ24）＜４．５
さらに、条件（２）、（３）の何れかあるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。
【００２４】
（２）”  −１．５＜（Ｒ21＋Ｒ22）／（Ｒ21−Ｒ22）＜−０．７
（３）”  １．４＜（Ｒ23＋Ｒ24）／（Ｒ23−Ｒ24）＜４
また、第２レンズ群は非球面を含む正レンズ成分と負レンズ成分の２つからなるが、球面収差、コマ収差補正や各成分の相対偏心敏感度緩和のためには、
（４）    ０．６＜Ｒ24／Ｒ21＜１．０
を満たすことが望ましい。
【００２５】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００２６】
（４）’  ０．６５＜Ｒ24／Ｒ21＜０．９５
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００２７】
（４）”  ０．７＜Ｒ24／Ｒ21＜０．９
さらに、フォーカスの近軸関係を成り立たせるために、第２レンズ群に続くフォーカス群のとる倍率域が、−１倍を含んだりその−１倍に近づいたりしないようにする必要があり、第２レンズ群の合成パワーをできるだけ強めの正の値になるようにすることが重要である。そのためにその２枚のレンズ成分は相互に分離されたものとし、正レンズ成分の像側の面Ｒ22よりも負レンズ成分の物体側の面Ｒ23の方がより像側に曲率が強くなるようにすることが望ましい。
【００２８】
この条件を数値範囲を示すと、
（５）    Ｒ23／Ｒ22＜１．０
となる。
【００２９】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００３０】
（５）’  −０．４＜Ｒ23／Ｒ22＜０．４
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００３１】
（５）”  −０．３＜Ｒ23／Ｒ22＜０．３
次に、最も像側のレンズ群の役割と構成について述べる。変倍時可動な群にて変倍全域での収差変動を極力小さく補正して残るおおむね一律の収差、特に軸外収差を最終群に非球面を入れることで除去している。しかし、特にコマ収差の場合は、補正のためのレンズ面が像面からある程度離れていないと、補正できない。したがって、最終レンズと像面との光軸上の空気換算距離ＤR は以下の条件を満たすのがよい。
【００３２】
（６）    ０．３＜ＤR ／Ｌ＜２．５
この条件（６）の下限値の０．３を越えると、最終レンズの非球面による歪曲収差の補正は行いやすいが、コマ収差の補正が困難となる。上限値の２．５を越えると、光学系の全長や開口絞りから離れた群のレンズ径が肥大化しやすい。
【００３３】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００３４】
（６）’  ０．４＜ＤR ／Ｌ＜２．０
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００３５】
（６）”  ０．５＜ＤR ／Ｌ＜１．５
さらには、上記によって発生するスペース的損失を極力カバーするため、上記の非球面を含み固定の最終群とその直前のフォーカス群との間隔（無限遠物点合焦時広角端）について、以下の条件を満たした方がよい。
【００３６】
（７）    ０．１＜Ｄ34W ／Ｌ＜１．２
この条件（７）の上限の１．２を越えると、光学系全長が長くなりやすいか変倍比を確保し難い。下限値の０．１は両群の機械的干渉を避けるために設けたものである。
【００３７】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００３８】
（７）’  ０．１＜Ｄ34W ／Ｌ＜１．０
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００３９】
（７）”  ０．１＜Ｄ34W ／Ｌ＜０．８
さらに、最も像側のレンズ群は１つの正レンズ成分にて構成されており、以下の条件を満たすとよい。
【００４０】
（８）    −１．２＜（ＲR1＋ＲR2）／（ＲR1−ＲR2）＜０．８
（９）    ０＜Ｌ／ｆR ＜０．５
ただし、ＲR1、ＲR2は最も像側のレンズ成分のそれぞれ最も物体側、最も像側の屈折面曲率半径であり、非球面の場合は光軸近傍の曲率半径とする。ｆR は最も像側のレンズ成分の合成焦点距離である。
【００４１】
条件（８）の上限の０．８を越えると、非点収差、コマ収差、下限の−１．２を越えると、歪曲収差、コマ収差が悪化しやすい。また、メニスカス形状になるとレンズ系収納時のデッドスペースが多くなり薄型化において好ましくない。条件（９）の下限の０を越えると、広角端にて射出瞳位置が像面に接近しやすくシェーディングが発生しやすくなる。上限の０．５を越えると、広角端から望遠端に変倍する際の射出瞳位置の変動が大きくなりやすく、広角端か望遠端の何れかにてシェーディングが発生しやすくなる。なお、最も像側のレンズ群は正レンズ１枚のみから構成すると、収差劣化がほとんどなく薄型化に寄与する。
【００４２】
なお、条件（８）、（９）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【００４３】
（８）’  −１．０＜（ＲR1＋ＲR2）／（ＲR1−ＲR2）＜０．６
（９）’  ０．０５＜Ｌ／ｆR ＜０．４５
さらに、条件（８）、（９）の何れかあるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。
【００４４】
（８）”  −０．８＜（ＲR1＋ＲR2）／（ＲR1−ＲR2）＜０．４
（９）”  ０．１＜Ｌ／ｆR ＜０．４
次に、前記のフォーカスのために移動するレンズ群についての役割と構成について述べる。インナーフォーカシングを実施するには、特にフォーカスによってレンズ群が移動することによる収差変動が少ないことが必須である。構成枚数の増加は小型化上致命的であるため、フォーカスのために移動するレンズ群は１つのレンズ成分のみで構成しなくてはならない。その際、以下の条件を満たすことによりフォーカシングによる収差変動を極力小さくしている。
【００４５】
（10）    −５＜（ＲF1＋ＲF2）／（ＲF1−ＲF2）＜−０．２
（11）    ０．１＜Ｌ／ｆF ＜０．７
ただし、ＲF1、ＲF2はそのフォーカスのために移動するレンズ成分のそれぞれ最も物体側、最も像側の屈折面曲率半径であり、非球面の場合は光軸近傍の曲率半径とする。ｆF はそのフォーカスのために移動するレンズ成分の合成焦点距離である。
【００４６】
条件（１）より、開口絞りとフォーカスのために移動するレンズ群との相対位置関係は、変倍による変化が少なくまた距離自身も近いため、軸外主光線高は総じて低くまた変化が少なく、軸外収差の変動は少なくなっている。したがって、球面収差のフォーカシングによる変動が少ない形状にしている。条件（１０）の上限値の−０．２を越えると、球面収差の変動が大きくなりやすい。下限値の−５を越えると、非点収差等の軸外収差の変動が大きくなる。条件（１１）の下限値の０．１を越えると、フォーカスのために移動するレンズ群のフォーカスに必要な移動量が大きくなりすぎると同時に、そのためにフォーカシングによる諸収差の変動が大きくなる。上限値の０．７を越えると、第２レンズ群以降の全てのレンズ群の合成系の主点が後方に行く傾向となり、合成系の倍率が小さくなり第１レンズ群が肥大化しやすい。
【００４７】
なお、フォーカスのために移動するレンズ群は正レンズ１枚のみから構成すると、フォーカシングによる収差変動がほとんどなく薄型化に寄与する。
【００４８】
なお、条件（１０）、（１１）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【００４９】
（10）’  −４＜（ＲF1＋ＲF2）／（ＲF1−ＲF2）＜−０．４
（11）’  ０．１５＜Ｌ／ｆF ＜０．５５
さらに、条件（１０）、（１１）の何れかあるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。
【００５０】
（10）”  −３＜（ＲF1＋ＲF2）／（ＲF1−ＲF2）＜−０．６
（11）”  ０．２＜Ｌ／ｆF ＜０．４
その他として、第１、第２レンズ群の近軸量に関し、以下の条件を満たすとよい。
【００５１】
（12）    −０．３＜ｍ1 ／Ｌ＜１．２
（13）    −３＜ｍ2 ／Ｌ＜−１
（14）    ０．２＜Ｌ／ｆ2 ＜０．６
（15）    ０．３５＜Ｌ／ｆ23W ＜０．７５
（16）    −０．１＜Ｌ／ｆ12T ＜０．５
ただし、ｍ1 、ｍ2 はそれぞれ第１レンズ群、第２レンズ群の無限遠物点合焦時に広角端から望遠端にかけて変倍するときの移動量、ｆ2 は第２レンズ群の合成焦点距離、ｆ23W は第２レンズ群と第３レンズ群の無限遠物点合焦時の広角端における合成焦点距離、ｆ12T は第１レンズ群と第２レンズ群の無限遠物点合焦時の望遠端における合成焦点距離である。
【００５２】
第１レンズ群の軌跡は、広角端を出発して望遠端で略戻ってくる（つまり、移動量ゼロ）のがレンズ系の大きさ的に理想である。条件（１２）の上限の１．２を越えると、第１レンズ群のレンズ径が大きくなり、そのために厚くなりやすい。第２レンズ群は変倍の主たる担い手であるため、広角端から望遠端にかけ略単調に物体側へ移動する。しかし、その量が多すぎて条件（１３）の上限の−１を越えると、望遠端でのＦ値が暗くなりやすい。また、射出瞳位置の変動量が大きいために、広角端か望遠端の何れかにてシェーディングが発生しやすくなる。第２レンズ群は僅か２枚の構成でありながら変倍に大きく寄与している。その関係で発生収差量が大きくなりやすい。したがって、第２レンズ群の焦点距離はできるだけ長くして第３レンズ群の力を借りてくるようにする。条件（１４）の上限値の０．６を越えると、変倍時の収差変動が大きくなりがちである。下限値の０．２を越えると、フォーカスのために移動するレンズ群に負担がかかりやすく、フォーカシング時の収差変動が大きくなりがちである。条件（１５）の下限値の０．３５を越えると、変倍時の第２レンズ群の移動量が大きくなりやすい。上限の０．７５を越えると、広角端で射出瞳が像面に接近しやすくなる。フォーカシングによる球面収差変動を小さくするには、できるだけフォーカシングレンズ群にとって球面収差発生量が小さくなるように軸上光束を入射させるのがよい。条件（１６）はそのために第１レンズ群、第２レンズ群の軸上射出光束の光軸に対する角度を間接的に規定するものである。上限の０．５、下限の−０．１を越えると、フォーカスによる球面収差の変動が大きくなりがちになる。
【００５３】
なお、条件（１２）〜（１６）の何れかあるいは複数を以下のようにするとよりよい。
【００５４】
（12）’  −０．２＜ｍ1 ／Ｌ＜１
（13）’  −２．６＜ｍ2 ／Ｌ＜−１．３
（14）’  ０．２５＜Ｌ／ｆ2 ＜０．５５
（15）’  ０．４＜Ｌ／ｆ23W ＜０．７
（16）’  −０．０８＜Ｌ／ｆ12T ＜０．３
さらに、条件（１２）〜（１６）の何れかあるいは複数を以下のようにするとさらによい。特に全てを以下のようにすると最もよい。
【００５５】
（12）”  −０．１＜ｍ1 ／Ｌ＜０．８
（13）”  −２．２＜ｍ2 ／Ｌ＜−１．６
（14）”  ０．３＜Ｌ／ｆ2 ＜０．５
（15）”  ０．４５＜Ｌ／ｆ23W ＜０．６５
（16）”  −０．０５＜Ｌ／ｆ12T ＜０．１
最後に、第１レンズ群を薄くするための条件について説明する。第１レンズ群は、物体側から順に、屈折面に非球面を含む負レンズと物体側の屈折面の方が曲率が強い正レンズの２枚からなり、以下の条件を満たすことが望ましい。
【００５６】
（17）    ０．７＜Ｒ12／Ｌ＜１．４
ただし、Ｒ12は第１レンズ群の屈折面に非球面を含む負レンズの像側の面の曲率半径である。なお、非球面の場合は光軸近傍の曲率半径とする。
【００５７】
条件（１７）の下限値の０．７を越えると、非球面を導入しても歪曲収差とコマ収差の補正バランスが難しく、上限値の１．４を越えると、倍率色収差の補正が困難となる。
【００５８】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００５９】
（17）’  ０．７５＜Ｒ12／Ｌ＜１．２
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００６０】
（17）”  ０．８＜Ｒ12／Ｌ＜１．０
以上、ズームレンズ部について沈胴厚を薄くしつつも、結像性能を良好にする手段を提供した。
【００６１】
次に、フィルター類を薄くする件について言及する。電子撮像装置には、通常、赤外光が撮像面に入射しないように一定の厚みのある赤外吸収フィルターを撮像素子よりも物体側に挿入している。これを厚みのないコーティングに置き換えることを考える。当然その分薄くなる訳だが、副次的効果がある。ズームレンズ系後方にある撮像素子よりも物体側に、波長６００ｎｍでの透過率（τ600 ）が８０％以上、７００ｎｍでの透過率（τ700 ）が８％以下の近赤外シャープカットコートを導入すると、吸収タイプよりも７００ｎｍ以上の近赤外領域の透過率が低く、かつ、相対的に赤側の透過率が高くなり、補色モザイクフィルターを有するＣＣＤ等の固体撮像素子の欠点である青紫側のマゼンタ化傾向がゲイン調整により緩和され、原色フィルターを有するＣＣＤ等の固体撮像素子並みの色再現を得ることができる。
【００６２】
すなわち、
（18）    τ600 ／τ550 ≧０．８
（19）    τ700 ／τ550 ≦０．０８
を満たすことが望ましい。ただし、τ550 は波長５５０ｎｍでの透過率である。
【００６３】
なお、条件（１８）、（１９）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【００６４】
（18）’  τ600 ／τ550 ≧０．８５
（19）’  τ700 ／τ550 ≦０．０５
さらに、条件（１８）、（１９）の何れかあるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。
【００６５】
（18）”  τ600 ／τ550 ≧０．９
（19）”  τ700 ／τ550 ≦０．０３
ＣＣＤ等の固体撮像素子のもう１つの欠点は、近紫外域の波長５５０ｎｍに対する感度が人間の眼のそれよりもかなり高いことである。これも、近紫外域の色収差による画像のエッジ部の色にじみを目立たせている。特に光学系を小型化すると致命的である。したがって、波長４００ｎｍでの透過率（τ400 ）の５５０ｎｍでのそれ（τ550 ）に対する比が０．０８を下回り、４４０ｎｍでの透過率（τ440 ）の５５０ｎｍでのそれ（τ550 ）に対する比が０．４を上回るような吸収体あるいは反射体を光路上に挿入すれば、色再現上必要な波長域を失わず（良好な色再現を保ったまま）、色にじみなどのノイズがかなり軽減される。
【００６６】
すなわち、
（20）    τ400 ／τ550 ≦０．０８
（21）    τ440 ／τ550 ≧０．４
を満たすことが望ましい。
【００６７】
なお、条件（２０）、（２１）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【００６８】
（20）’  τ400 ／τ550 ≦０．０６
（21）’  τ440 ／τ550 ≧０．５
さらに、条件（２０）、（２１）の何れかあるいは両方を以下のようにするとさらによい。特に両方を以下のようにすると最もよい。
【００６９】
（20）”  τ400 ／τ550 ≦０．０４
（21）”  τ440 ／τ550 ≧０．６
なお、これらのフィルターの設置場所は結像光学系と撮像素子の間がよい。
【００７０】
一方、補色フィルターの場合、その透過光エネルギーの高さから、原色フィルター付きＣＣＤと比べ実質的感度が高く、かつ、解像的にも有利であるため、小型ＣＣＤを使用したときのメリットが大である。もう一方のフィルターである光学的ローパスフィルターについても、その総厚ｔLPF （ｍｍ）が以下の条件を満たすようにするとよい。
【００７１】
（22）      ０．１５＜ｔLPF ／ａ＜０．４５
ただし、ａは撮像素子の水平画素ピッチ（単位μｍ）であり、５μｍ以下である。
【００７２】
沈胴厚を薄くするには、光学的ローパスフィルターを薄くすることも効果的であるが、一般的にはモアレ抑制効果が減少して好ましくない。一方、画素ピッチが小さくなるにつれて結像レンズ系の回折の影響により、ナイキスト限界以上の周波数成分のコントラストは減少し、モアレ抑制効果の現象はある程度許容されるようになる。例えば、像面上投影時の方位角度が水平（＝０°）と±４５°方向にそれぞれ結晶軸を有する３種類のフィルターを光軸方向に重ねて使用する場合、かなりモアレ抑制効果があることが知られている。この場合のフィルターが最も薄くなる仕様としては、水平にａμｍ、±４５°方向にそれぞれSQRT(1/2) ＊ａμｍだけずらせるものが知られている。このときのフィルター厚は、凡そ［１＋２＊SQRT(1/2) ］＊ａ／５．８８（ｍｍ）となる。ここで、ＳＱＲＴはスクエアルートであり平方根を意味する。これは、丁度ナイキスト限界に相当する周波数においてコントラストをゼロにする仕様である。これよりは数％乃至数十％程度薄くすると、ナイキスト限界に相当する周波数のコントラストが少し出てくるが、上記回折の影響で抑えるることが可能になる。
【００７３】
上記以外のフィルター仕様、例えば２枚重ねあるいは１枚で実施する場合も含めて、条件（２２）を満足するのがよい。その上限値の０．４５を越えると、光学的ローパスフィルターが厚すぎ薄型化の妨げになる。下限値の０．１５を越えると、モアレ除去が不十分になる。ただし、これを実施する場合のａの条件は５μｍ以下である。
【００７４】
ａが４μｍ以下なら、より回折の影響を受けやすいので
（22）’  ０．１３＜ｔLPF ／ａ＜０．４２
としてもよい。
【００７５】
また、水平画素ピッチと重ねるローパスフィルターの枚数に応じて、以下のようにしてもよい。
【００７６】
（22）”  ０．３＜ｔLPF ／ａ＜０．４
ただし、３枚重ねかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．２＜ｔLPF ／ａ＜０．２８
ただし、２枚重ねかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．１＜ｔLPF ／ａ＜０．１６
ただし、１枚のみかつ４≦ａ＜５（μｍ）のとき、
０．２５＜ｔLPF ／ａ＜０．３７
ただし、３枚重ねかつａ＜４（μｍ）のとき、
０．１６＜ｔLPF ／ａ＜０．２５
ただし、２枚重ねかつａ＜４（μｍ）のとき、
０．０８＜ｔLPF ／ａ＜０．１４
ただし、１枚のみかつａ＜４（μｍ）のとき。
【００７７】
画素ピッチの小さな電子撮像素子を使用する場合、絞り込みによる回折効果の影響で画質が劣化する。したがって、開口サイズが固定の複数の開口を有し、その中の１つを第１レンズ群の最も像側のレンズ面と第３レンズ群の最も物体側のレンズ面の間の何れかの光路内に挿入でき、かつ、他の開口と交換可能とすることで像面照度の調節することができる電子撮像装置としておき、その複数の開口の中、一部の開口内に５５０ｎｍに対する透過率がそれぞれ異なり、かつ、８０％未満であるような媒体を有するようにして光量調節を行なうのがよい。あるいは、ａ（μｍ）／Ｆナンバー＜０．４となるようなＦ値に相当する光量になるように調節を実施する場合は、開口内に５５０ｎｍに対する透過率がそれぞれ異なりかつ８０％未満の媒体を有する電子撮像装置とするのがよい。例えば、開放値から上記条件の範囲外ではその媒体なしかあるいは５５０ｎｍに対する透過率が９１％以上のダミー媒質としておき、範囲内のときは回折の影響が出る程に開口絞り径を小さくするのではなく、ＮＤフィルターのようなもので光量調節するのがよい。
【００７８】
また、その複数の開口をそれぞれ径をＦ値に反比例して小さくしたものにして揃えておき、ＮＤフィルターの代わりにそれぞれ周波数特性の異なる光学的ローパスフィルターを開口内に入れておくのでもよい。絞り込むにつれて回折劣化が大きくなるので、開口径が小さくなる程光学的ローパスフィルターの周波数特性を高く設定しておく。
【００７９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子撮像装置の結像光学系に用いられるズームレンズの実施例１〜５について説明する。実施例１〜３の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図をそれぞれ図１〜図３に示す。実施例４、５は実施例３と同様であるので、図示は省く。各図中、第１レンズ群はＧ１、絞りはＳ、第２レンズ群はＧ２、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、赤外カット吸収フィルターはＩＦ、ローパスフィルターはＬＦ、電子撮像素子であるＣＣＤのカバーガラスはＣＧ、ＣＣＤの像面はＩで示してある。なお、赤外カット吸収フィルターＩＦに代えて、透明平板の入射面に近赤外シャープカットコートとしたものを用いてもよいし、ローパスフィルターＬＦに直接近赤外シャープカットコートを施してもよい（実施例３〜５）。
【００８０】
実施例１のズームレンズは、図１に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、物体側に凸の正メニスカスレンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズと像面側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズからなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、両凸正レンズ１枚からなる正屈折力の第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より像面側に位置し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間に間隔を広げながら物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３レンズ群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００８１】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の正メニスカスレンズの物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の正レンズの物体側の面の３面に用いられている。
【００８２】
実施例２のズームレンズは、図２に示すように、平凹負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、両凸正レンズ１枚からなる正屈折力の第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より像面側に位置し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間に間隔を広げながら物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３レンズ群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００８３】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の負レンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の正レンズの物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の正レンズの物体側の面の３面に用いられている。
【００８４】
実施例３〜５のズームレンズは、図３に示すように、平凹負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、両凸正レンズ１枚からなる正屈折力の第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より像面側に位置し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間に間隔を広げながら物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定されている。近距離の被写体にフォーカシングするために、第３レンズ群Ｇ３は物体側に繰り出される。
【００８５】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の負レンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の正レンズの物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の正レンズの物体側の面の３面に用いられている。
【００８６】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、ωは半画角、ＦNOはＦナンバー、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状態、ＴＥは望遠端、ｒ1 、ｒ2 …は各レンズ面の曲率半径、ｄ1 、ｄ2 …は各レンズ面間の間隔、ｎd1、ｎd2…は各レンズのｄ線の屈折率、νd1、νd2…は各レンズのアッベ数である。なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
【００８７】
ｘ＝（ｙ2 ／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）2 ｝1/2 ］
＋A4ｙ4 ＋A6ｙ6 ＋A8ｙ8 ＋ A10ｙ10
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、A4、A6、A8、A10 はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。
【００８８】
0004536301.tif 000002
0004536301.tif 000003
【００８９】
0004536301.tif 000004
0004536301.tif 000005
【００９０】
0004536301.tif 000006
0004536301.tif 000007
【００９１】
0004536301.tif 000008
0004536301.tif 000009
【００９２】
0004536301.tif 000010
0004536301.tif 000011
【００９３】
以上の実施例１の無限遠物点合焦時及び被写体距離２０ｃｍ合焦時の収差図をそれぞれ図４、図５に示す。これらの収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間状態、（ｃ）は望遠端における球面収差ＳＡ、非点収差ＡＳ、歪曲収差ＤＴ、倍率色収差ＣＣを示す。図中、“ＦＩＹ”は像高を表す。
【００９４】
次に、上記各実施例におけるＬ、及び、条件（１）〜（２２）の値を示す。
0004536301.tif 000012
【００９５】
なお、実施例１〜５のローパスフィルターＬＦの総厚ｔLPF は何れも１．５００（ｍｍ）で３枚重ねで構成している。もちろん、上述の実施例は、例えばローパスフィルターＬＦを１枚で構成する等、前記した構成の範囲内で種々変更可能である。
【００９６】
ここで、有効撮像面の対角長Ｌと画素間隔ａについて説明しておく。図６は、撮像素子の画素配列の１例を示す図であり、画素間隔ａでＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素あるいはシアン、マゼンダ、イエロー、グリーン（緑）の４色の画素（図９）がモザイク状に配されている。有効撮像面は撮影した映像の再生（パソコン上での表示、プリンターによる印刷等）に用いる撮像素子上の光電変換面内における領域を意味する。図中に示す有効撮像面は、光学系の性能（光学系の性能が確保し得るイメージサークル）に合わせて、撮像素子の全光電変換面よりも狭い領域に設定されている。有効撮像面の対角長Ｌは、この有効撮像面の対角長である。なお、映像の再生に用いる撮像範囲を種々変更可能としてよいが、そのような機能を有する撮像装置に本発明のズームレンズを用いる際は、その有効撮像面の対角長Ｌが変化する。そのような場合は、本発明における有効撮像面の対角長Ｌは、Ｌのとり得る範囲における最大値とする。
【００９７】
また、赤外カット手段については、赤外カット吸収フィルターＩＦと赤外シャープカットコートとがあり、赤外カット吸収フィルターＩＦはガラス中に赤外吸収体が含有される場合で、赤外シャープカットコートは吸収でなく反射によるカットである。したがって、前記したように、この赤外カット吸収フィルターＩＦを除去して、ローパスフィルターＬＦに直接赤外シャープカットコートを施してもよいし、ダミー透明平板上に施してもよい。
【００９８】
また、実施例３〜５において、第４レンズ群Ｇ４の像側には、図示のように、入射面側に近赤外シャープカットコートを施したローパスフィルターＬＦを有している。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されている。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。
【００９９】
0004536301.tif 000013
0004536301.tif 000014
【０１００】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図７に示す通りである。  また、ローパスフィルターＬＦの射出面側には、図８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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
上記の４００ｎｍの波長の透過率の比が６％を越えると、人間の目では認識され難い単波長城が認識し得る波長に再生されてしまい、逆に、上記の４２０ｎｍの波長の透過率の比が１５％よりも小さいと、人間の認識し得る波長城の再生が低くなり、色のバランスが悪くなる。
【０１０４】
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。
【０１０５】
上記各実施例では、図８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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
また、ローパスフィルターＬＦは、像面上投影時の方位角度が水平（＝０°）と±４５°方向にそれぞれ結晶軸を有する３種類のフィルターを光軸方向に重ねて使用しており、それぞれについて、水平にａμｍ、±４５°方向にそれぞれSQRT(1/2) ×ａだけずらすことで、モアレ抑制を行っている。ここで、ＳＱＲＴは前記のようにスクエアルートであり平方根を意味する。
【０１０８】
また、ＣＣＤの撮像面Ｉ上には、図９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。
【０１０９】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図９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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図１０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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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ＬＦの枚数も前記した通り２枚でも１枚でも構わない。
【０１１５】
さて、以上のような本発明の電子撮像装置は、ズームレンズで物体像を形成しその像をＣＣＤ等の電子撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ、情報処理装置の例であるパソコン、電話、特に持ち運びに便利な携帯電話等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
【０１１６】
図１１〜図１３は、本発明による変倍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１１はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１２は同後方斜視図、図１３はデジタルカメラ４０の構成を示す断面図である。デジタルカメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含み、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１、例えば実施例１のズームレンズを通して撮影が行われる。撮影光学系４１によって形成された物体像が、近赤外カットコートを設けた光学的ローパスフィルターＬＦを介してＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この処理手段５１には記録手段５２が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段５２は処理手段５１と別体に設けてもよいし、フロッピーディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
【０１１７】
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。
【０１１８】
このように構成されたデジタルカメラ４０は、撮影光学系４１が広画角で高変倍比であり、収差が良好で、明るく、フィルター等が配置できるバックフォーカスの大きなズームレンズであるので、高性能・低コスト化が実現できる。
【０１１９】
なお、図１３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。
【０１２０】
以上の本発明の変倍結像光学系及びそれを有する電子撮像装置は例えば次のように構成することができる。
【０１２１】
〔１〕  最も像側に配されるレンズ群が非球面を含みかつ合焦動作の際に固定され、該最も像側に配されるレンズ群の直前の合焦レンズ群の移動により合焦を行う変倍結像光学系において、
前記変倍結像光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群と、それに続く第３レンズ群と第４レンズ群とを有し、
変倍時に各々のレンズ群間が可変であり、
前記第２レンズ群は非球面を有する正レンズ成分と負レンズ成分の２つのレンズ成分からなりかつ変倍時に前記開口絞りと一体で光軸上を移動し、
前記第３レンズ群と第４レンズ群は各々２つ以下のレンズ成分で構成されていることを特徴とする変倍結像光学系。
【０１２２】
〔２〕  前記第３レンズ群が前記合焦レンズ群であり、前記第４レンズ群が前記最も像側に配されるレンズ群であることを特徴とする上記１記載の変倍結像光学系。
【０１２３】
〔３〕  物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、最も像側に配されるレンズ群としての正の屈折力を有する第４レンズ群とよりなり、
変倍時に各々のレンズ群間が可変であり、
前記第３レンズ群を合焦レンズ群とし、物体側に繰り出すことにより近距離の被写体に合焦することが可能な変倍結像光学系であって、
前記第２レンズ群が非球面を含む正レンズ成分と負レンズ成分１つずつからなり、第３レンズ群は正の単レンズ１枚よりなることを特徴とする変倍結像光学系。
【０１２４】
〔４〕  前記合焦レンズ群は、変倍時にも移動することを特徴とする上記１から３の何れか１項記載の変倍結像光学系。
【０１２５】
〔５〕  前記第２レンズ群における正レンズ成分及び負レンズ成分の面形状が以下の条件（２）及び（３）を満足することを特徴とする上記１から４の何れか１項記載の変倍結像光学系。
【０１２６】
（２）    −２＜（Ｒ21＋Ｒ22）／（Ｒ21−Ｒ22）＜−０．５
（３）    １＜（Ｒ23＋Ｒ24）／（Ｒ23−Ｒ24）＜５
ただし、Ｒ21、Ｒ22は第２レンズ群正レンズ成分のそれぞれ物体側、像側の屈折面曲率半径、Ｒ23、Ｒ24は第２レンズ群負レンズ成分のそれぞれ物体側、像側の屈折面曲率半径である。なお、非球面の場合は光軸近傍の曲率半径とする。
【０１２７】
〔６〕  前記第２レンズ群における正レンズ成分及び負レンズ成分は、相互に分離されたものであり、前記正レンズ成分の像側の面よりも前記負レンズ成分の物体側の面の方が曲率が強いことを特徴とする上記１から５の何れか１項記載の変倍結像光学系。
【０１２８】
〔７〕  上記１から６の何れか１項記載の変倍結像光学系と、その像側に配された電子撮像素子とを有することを特徴とする電子撮像装置。
【０１２９】
〔８〕  前記合焦レンズ群は、無限遠物点合焦時に広角端から望遠端にかけて変倍するときの移動量ｍF に関して、以下の条件（１）を満足することを特徴とする上記７記載の電子撮像装置。
【０１３０】
（１）    ０．１＜（ｍF −ｍ2 ）／Ｌ＜１
ただし、ｍ2 は前記第２レンズ群の無限遠物点合焦時に広角端から望遠端にかけて変倍するときの移動量、Ｌは前記撮像素子の有効撮像領域の対角長（ｍｍ）である。
【０１３１】
〔９〕  前記最も像側に配されるレンズ群は１つの正レンズ成分のみにて構成されており、以下の条件（８）及び（９）を満足することを特徴とする上記７又は８記載の電子撮像装置。
【０１３２】
（８）    −１．２＜（ＲR1＋ＲR2）／（ＲR1−ＲR2）＜０．８
（９）    ０＜Ｌ／ｆR ＜０．５
ただし、ＲR1、ＲR2は最も像側のレンズ成分のそれぞれ最も物体側、最も像側の屈折面曲率半径であり、非球面の場合は光軸近傍の曲率半径とする。Ｌは前記撮像素子の有効撮像領域の対角長（ｍｍ）、ｆR は最も像側のレンズ成分の合成焦点距離である。
【０１３３】
〔１０〕  前記最も像側に配されるレンズ群は正の単レンズ１枚のみから構成されていることを特徴とする上記９記載の電子撮像装置。
【０１３４】
〔１１〕  前記合焦レンズ群は１つの正レンズ成分のみにて構成されており、以下の条件（１０）及び（１１）を満足することを特徴とする上記７から１０の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１３５】
（10）    −５＜（ＲF1＋ＲF2）／（ＲF1−ＲF2）＜−０．２
（11）    ０．１＜Ｌ／ｆF ＜０．７
ただし、ＲF1、ＲF2はそのフォーカスのために移動するレンズ成分のそれぞれ最も物体側、最も像側の屈折面曲率半径であり、非球面の場合は光軸近傍の曲率半径とする。Ｌは前記撮像素子の有効撮像領域の対角長（ｍｍ）、ｆF はそのフォーカスのために移動するレンズ成分の合成焦点距離である。
【０１３６】
〔１２〕  前記合焦レンズ群は正の単レンズ１枚のみから構成されていることを特徴とする上記１１記載の電子撮像装置。
【０１３７】
〔１３〕  前記第１レンズ群、前記第２レンズ群の近軸量に関し、以下の条件（１２）〜（１６）を満たすことを特徴とする上記７から１２の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１３８】
（12）    −０．３＜ｍ1 ／Ｌ＜１．２
（13）    −３＜ｍ2 ／Ｌ＜−１
（14）    ０．２＜Ｌ／ｆ2 ＜０．６
（15）    ０．３５＜Ｌ／ｆ23W ＜０．７５
（16）    −０．１＜Ｌ／ｆ12T ＜０．５
ただし、ｍ1 、ｍ2 はそれぞれ第１レンズ群、第２レンズ群の無限遠物点合焦時に広角端から望遠端にかけて変倍するときの移動量、Ｌは前記撮像素子の有効撮像領域の対角長（ｍｍ）、ｆ2 は第２レンズ群の合成焦点距離、ｆ23W は第２レンズ群と第３レンズ群の無限遠物点合焦時の広角端における合成焦点距離、ｆ12T は第１レンズ群と第２レンズ群の無限遠物点合焦時の望遠端における合成焦点距離である。
【０１３９】
〔１４〕  前記第１レンズ群は、物体側から順に、屈折面に非球面を含む負の単レンズと、像側の屈折面よりも物体側の屈折面の方が曲率が強い正の単レンズの２枚からなり、以下の条件を満足することを特徴とする上記７から１３の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１４０】
（17）    ０．７＜Ｒ12／Ｌ＜１．４
ただし、Ｒ12は第１レンズ群の屈折面に非球面を含む負レンズの像側の面の曲率半径であり、非球面の場合は光軸近傍の曲率半径とする。
【０１４１】
【発明の効果】
本発明により、沈胴厚が薄く収納性に優れ、かつ、高倍率でリアフォーカスにおいても結像性能の優れた変倍結像光学系を得ることができ、ビデオカメラやデジタルカメラの徹底的薄型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子撮像装置に用いられるズームレンズの実施例１の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図である。
【図２】実施例２のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図３】実施例３のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図４】実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図５】実施例１の被写体距離２０ｃｍ合焦時の収差図である。
【図６】電子撮像素子にて撮影を行う場合の有効撮像面の対角長について説明するための図である。
【図７】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８】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９】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１０】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１１】本発明によるズームレンズを組み込んだデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。
【図１２】図１１のデジタルカメラの後方斜視図である。
【図１３】図１１のデジタルカメラの断面図である。
【符号の説明】
Ｇ１…第１レンズ群
Ｇ２…第２レンズ群
Ｇ３…第３レンズ群
Ｇ４…第４レンズ群
Ｓ…開口絞り
ＩＦ…赤外カット吸収フィルター
ＬＦ…ローパスフィルター
ＣＧ…カバーガラス
Ｉ…像面
Ｅ…観察者眼球
４０…デジタルカメラ
４１…撮影光学系
４２…撮影用光路
４３…ファインダー光学系
４４…ファインダー用光路
４５…シャッター
４６…フラッシュ
４７…液晶表示モニター
４９…ＣＣＤ
５０…カバー部材
５１…処理手段
５２…記録手段
５３…ファインダー用対物光学系
５５…ポロプリズム
５７…視野枠
５９…接眼光学系
【図１】
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【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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