(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ズームレンズとその像側に配置された電子撮像素子を有する電子撮像装置であって、
前記ズームレンズが、物体側から順に、変倍時に位置が固定の第１位置固定レンズ群と、該第１位置固定レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接し正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する第１移動レンズ群と、該第１移動レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接し正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に該第１移動レンズ群とは異なった動きをする第２移動レンズ群と、該第２移動レンズ群よりも像側に配置され変倍時に位置が固定である第２固定レンズ群とからなり、
前記第１位置固定レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡と、後側副群とを有し、
次の条件式を満足することを特徴とする電子撮像装置。
１．４  ＜  ｄ／Ｌ  ＜  ２．７
１．２  ＜  −βVRt  ＜  ２．８
ただし、ｄは前側副群の最も像側の面頂から後側副群の最も物体側の面頂までの光軸に沿って測ったときの距離、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、βVRtは第１位置固定レンズ群よりも像側の全レンズ群の無限遠物点合焦時における望遠端での合成倍率である。
【請求項２】
ズームレンズとその像側に配置された電子撮像素子を有する電子撮像装置であって、
前記ズームレンズが、物体側から順に、変倍時に位置が固定の第１位置固定レンズ群と、該第１位置固定レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接し正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する第１移動レンズ群と、該第１移動レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接し正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に該第１移動レンズ群とは異なった動きをする第２移動レンズ群と、該第２移動レンズ群よりも像側に配置され変倍時に位置が固定である第２固定レンズ群とからなり、
前記第１位置固定レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子と、後側副群とを有し、
前記反射面が形状を可変に構成され、
次の条件式を満足することを特徴とする電子撮像装置。
１．４  ＜  ｄ／Ｌ  ＜  ２．７
１．２  ＜  −βVRt  ＜  ２．８
ただし、ｄは前側副群の最も像側の面頂から後側副群の最も物体側の面頂までの光軸に沿って測ったときの距離、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、βVRtは第１位置固定レンズ群よりも像側の全レンズ群の無限遠物点合焦時における望遠端での合成倍率である。
【請求項３】
合焦に際して前記反射面の形状が変化することを特徴とする請求項１または２に記載の電子撮像装置。
【請求項４】
前記反射面が金属あるいは誘電体がコーティングされた薄膜で構成され、
前記薄膜が複数の電極及び可変抵抗器を介して電源と接続されており、
前記可変抵抗器の可変抵抗値を制御する演算装置を備え、
前記薄膜に掛けられる静電気力の分布をコントロールすることにより前記反射面の形状を可変に構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子撮像装置。
【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乃至４のいずれかに記載の電子撮像装置。
Ｆ  ≧  ａ／（１μｍ）
ただし、ａは電子撮像素子の水平画素ピッチ、Ｆはズームレンズの広角端での開放Ｆ値である。
【請求項６】
前記開放Ｆ値を決定する開口絞りの内径が固定であり、
前記開口絞りの直前または直後に、該開口絞りに向って凸面を向けたレンズを備え、
光軸と前記開口絞りから該光軸に下した垂線との交点が、前記レンズの内部乃至前記凸面の面頂から０．５ｍｍ以内に位置することを特徴とする請求項５に記載の電子撮像装置。
【請求項７】
前記交点が、前記レンズの内部乃至面頂以内に位置することを特徴とする請求項６に記載の電子撮像装置。
【請求項８】
透過率を変更することにより前記電子撮像素子に導かれる光量を調節する透過率可変手段を備え、該透過率可変手段を前記開口絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする請求項６または７に記載の電子撮像装置。
【請求項９】
前記電子撮像素子に導かれる光束の受光時間を調節するシャッターを備え、該シャッターを前記開口絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の電子撮像装置。
【請求項１０】
光学系の入射面から撮像面までの光路にローパスフィルターを配置しないことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の電子撮像装置。
【請求項１１】
前記ズームレンズと撮像面までの間に配置される各々の媒質境界面が全てほぼ平面であり、かつ光学ローパスフィルターのような空間周波数変換作用が無いことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の電子撮像装置。
【請求項１２】
前記第２固定レンズ群が、非球面を有していることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の電子撮像装置。
【請求項１３】
前記第１移動レンズ群が、２枚の正レンズと１枚の負レンズとからなることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の電子撮像装置。
【請求項１４】
前記第１移動レンズ群における前記負レンズが、隣接する少なくとも１つの正レンズと接合されていることを特徴とする請求項１３に記載の電子撮像装置。
【請求項１５】
前記第１移動レンズ群の前記２枚の正レンズと前記１枚の負レンズとが、物体側から、正レンズ、負レンズ、正レンズの順で配置されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の電子撮像装置。
【請求項１６】
前記第１移動レンズ群の前記２枚の正レンズと前記１枚の負レンズとが、物体側から、正レンズ、正レンズ、負レンズの順で配置されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の電子撮像装置。
【請求項１７】
前記第１位置固定レンズ群及び前記第１移動レンズ群が、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の電子撮像装置。
０．６  ＜  −ｆＣ／√（ｆｗ・ｆＴ）  ＜  １．５
１．１  ＜  ｆＶ１／√（ｆｗ・ｆＴ）  ＜  ２．５
ただし、ｆＣは第１位置固定レンズ群の合成焦点距離、ｆＶ１は第１移動レンズ群の焦点距離、ｆｗは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【請求項１８】
前記第１移動レンズ群、前記第２移動レンズ群が、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の電子撮像装置。
０．０１  ＜  Ｌ／ｆＶ２  ＜  ０．５
０．０    ＜  Ｍ２／Ｍ１  ＜  １．２
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｆＶ２は第２移動レンズ群の焦点距離、Ｍ２は第２移動レンズ群の移動量、Ｍ１は第１移動レンズ群の移動量である。なお、像側への移動を正とする。
【請求項１９】
前記第１移動レンズ群、前記第２移動レンズ群のうちの一方の移動レンズ群を単レンズで構成し、他方の移動レンズ群に負レンズを含ませたことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の電子撮像装置。
【請求項２０】
前記第２固定レンズ群が、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１９のいずれかに記載の電子撮像装置。
−０．２５  ＜  Ｌ／ｆＲ  ＜  ０．４
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｆＲは第２固定レンズ群の焦点距離である。
【請求項２１】
前記第２固定レンズ群が、合焦動作時にも固定であることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれかに記載の電子撮像装置。
【請求項２２】
前記移動レンズ群のいずれかが、物体側から順に、正レンズと負レンズとの接合レンズと、正の単レンズとで構成されると共に、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至２１のいずれかに記載の電子撮像装置。
０．６５  ＜  ＲVC3／ＲVC1  ＜  １．４
ただし、ＲVC1は接合レンズの最も物体側の面の光軸上での曲率半径、ＲVC3は接合レンズの最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
【請求項２３】
前記移動レンズ群の前記接合レンズの接合面とその両側のレンズの媒質が、次の条件式を満足することを特徴とする請求項２２に記載の電子撮像装置。
０．２  ＜  Ｌ／ＲVC2  ＜  １．２
１５  ＜  νVCP−νVCN
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ＲVC2は移動レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上における曲率半径、νVCPは接合面の物体側の正レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数、νVCNは接合面の像側の負レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数である。
【請求項２４】
前記移動レンズ群中の前記正の単レンズが、次の条件式を満足することを特徴とする請求項２２または２３に記載の電子撮像装置。
−１．２  ＜  （ＲVS1＋ＲVS2）／（ＲVS1−ＲVS2）  ＜  ０．４
０  ＜  Ｌ／ｆVS  ＜  ０．９
ただし、ＲVS1は第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、ＲVS2は第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの像側の面の光軸上での曲率半径、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｆVSは第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの焦点距離である。
【請求項２５】
前記移動レンズ群のいずれかが、物体側から順に、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズとで構成されると共に、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至２１のいずれかに記載の電子撮像装置。
０．３５  ＜  ＲVC3／ＲVC1  ＜  ０．８
ただし、ＲVC1は接合レンズの最も物体側の面の光軸上での曲率半径、ＲVC3は接合レンズの最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
【請求項２６】
前記移動レンズ群の前記接合レンズの接合面とその両側のレンズの媒質が、次の条件式を満足することを特徴とする請求項２５に記載の電子撮像装置。
−０．２  ＜  Ｌ／ＲVC2  ＜  ０．８
２０  ＜  νVCP−νVCN
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ＲVC2は移動レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上における曲率半径、νVCPは接合面の物体側の正レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数、νVCNは接合面の像側の負レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数である。
【請求項２７】
前記移動レンズ群中の前記正の単レンズが、次の条件式を満足することを特徴とする請求項２５または２６に記載の電子撮像装置。
−１．４  ＜  （ＲVS1＋ＲVS2）／（ＲVS1−ＲVS2）  ＜  ０．２
０．１  ＜  Ｌ／ｆVS  ＜  １．０
ただし、ＲVS1は第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、ＲVS2は第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの像側の面の光軸上での曲率半径、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｆVSは第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの焦点距離である。
【請求項２８】
前記第１位置固定レンズ群の後側副群が、物体側から順に、負レンズと、正レンズの２枚のレンズからなり、もしくは、正レンズと、負レンズと、正レンズの３枚のレンズからなり、そのうちの負レンズの少なくとも一方の面が正レンズと接合されていることを特徴とする請求項１乃至２７のいずれかに記載の電子撮像装置。
【請求項２９】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項２８に記載の電子撮像装置。
３    ＜  νC2N−νC2P  ＜  ４０
−０．４  ＜  Ｑ・Ｌ／ＲC2C  ＜  １．５
ただし、νC2Pは第１位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の正レンズの媒質のアッベ数、νC2Ｎは第１位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の負レンズの媒質のアッベ数、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ＲC2Cは第１位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径である。なお、接合レンズの順番が物体側から負レンズ、正レンズのときはＱ＝１、逆の順番のときはＱ＝−１とする。
【請求項３０】
前記第１位置固定レンズ群の前側副群が、物体側に凸面を向けた負のメニスカス単レンズで構成されることを特徴とする請求項１乃至２９のいずれかに記載の電子撮像装置。
【請求項３１】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項３０に記載の電子撮像装置。
０．０５  ＜  ｆC1／ｆC2  ＜  １．０
ただし、ｆC1は第１位置固定レンズ群の前側副群の焦点距離、ｆC2は第１位置固定レンズ群の後側副群の焦点距離である。
【請求項３２】
前記ズームレンズが、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３１のいずれかに記載の電子撮像装置。
１．８  ＜  ｆＴ／ｆｗ
ただし、ｆｗは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【請求項３３】
前記電子撮像装置における広角端全画角が、５５度以上であることを特徴とする請求項１乃至３２のいずれかに記載の電子撮像装置。
【請求項３４】
前記電子撮像装置における広角端全画角が、８０度以下であることを特徴とする請求項３３に記載の電子撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子撮像装置及びそれに用いるズームレンズに関し、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、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及びそれに用いるズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩３５mmフィルム（１３５フォーマット）カメラに代わる次世代カメラとしてデジタルカメラ（電子カメラ）が注目されてきている。さらに、それは業務用高機能タイプからポータブルな普及タイプまで幅広い範囲でいくつものカテゴリーを有するようになってきている。
本発明においては、特にポータブルな普及タイプのカテゴリーに注目し、高画質を確保しながら奥行きが薄く使い勝手の良好なビデオカメラ、デジタルカメラを実現する技術を提供することをねらっている。
【０００３】
カメラの奥行き方向を薄くするのに最大のネックとなっているのは、光学系、特に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、携帯時には収納するいわゆる沈胴式鏡筒を採用することである。
沈胴式鏡筒を採用して効果的に薄型化できる可能性を有する光学系の例としては、特開平１１−１９４２７４号公報、特開平１１−２８７９５３号公報、特開２０００−９９９７号公報等に記載のものがある。これらは、物体側から順に負の屈折力を有する第１群と、正の屈折力を有する第２群を有し、第１群、第２群共に変倍時には移動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、沈胴式鏡筒を採用するとレンズ収納状態から使用状態に立ち上げるための時間が掛かり使い勝手上好ましくない。また、最も物体側のレンズ群を可動とすると、防水・防塵上好ましくない。なお、レンズ部品の厚み方向には加工限界サイズという物理的制約があり、また、沈胴式鏡筒の長さはレンズ部品の厚みで決まってしまう関係上、今後、撮像素子のさらなる小型化が実現しても、それに比例したカメラの奥行き方向の薄型化は期待できない。
【０００５】
一方、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラとするために、光学系の光路（光軸）をミラーなど反射光学素子で折り曲げる構成も考えられる。この場合は、奥行き方向は薄くできても、折り曲げた後の光路全長が長くなるため、奥行き以外の寸法が大きくなりがちである。しかし、この光路を折り曲げる構成は、今後、撮像素子のさらなる小型化が実現するとそれに比例して薄くできることが期待できる。ただし、一方では、撮像素子の小型化による回折の影響を考慮する必要がある。
【０００６】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラとすることが可能であり、駆動機構も単純で小型化しやすく、将来の撮像素子の小型化に比例して小さくすることが容易なズームレンズ及びズームレンズを用いた電子撮像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するため、本第１の発明による電子撮像装置は、ズームレンズとその像側に配置された電子撮像素子を有する電子撮像装置であって、前記ズームレンズが、物体側から順に、変倍時に位置が固定の第１位置固定レンズ群と、該第１位置固定レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接し正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する第１移動レンズ群と、該第１移動レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接し正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に該第１移動レンズ群とは異なった動きをする第２移動レンズ群と、該第２移動レンズ群よりも像側に配置され変倍時に位置が固定である第２固定レンズ群とからなり、前記第１位置固定レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡と、後側副群とを有し、次の条件式（１），（２）を満足することを特徴とする。
１．４  ＜  ｄ／Ｌ  ＜  ２．７                              ・・・（１）
１．２  ＜  −βVRt  ＜  ２．８                             ・・・（２）
ただし、ｄは前側副群の最も像側の面頂から後側副群の最も物体側の面頂までの光軸に沿って測ったときの距離、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、βVRtは第１位置固定レンズ群よりも像側の全レンズ群の無限遠物点合焦時における望遠端での合成倍率である。
【０００８】
また、本第２の発明による電子撮像装置は、ズームレンズとその像側に配置された電子撮像素子を有する電子撮像装置であって、前記ズームレンズが、物体側から順に、変倍時に位置が固定の第１位置固定レンズ群と、該第１位置固定レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接し正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する第１移動レンズ群と、該第１移動レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接し正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に該第１移動レンズ群とは異なった動きをする第２移動レンズ群と、該第２移動レンズ群よりも像側に配置され変倍時に位置が固定である第２固定レンズ群とからなり、前記第１位置固定レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子と、後側副群とを有し、前記反射面が形状を可変に構成され、次の条件式を満足することを特徴とする。
１．４  ＜  ｄ／Ｌ  ＜  ２．７                              ・・・（１）
１．２  ＜  −βVRt  ＜  ２．８                             ・・・（２）
ただし、ｄは前側副群の最も像側の面頂から後側副群の最も物体側の面頂までの光軸に沿って測ったときの距離、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、βVRtは第１位置固定レンズ群よりも像側の全レンズ群の無限遠物点合焦時における望遠端での合成倍率である。
【０００９】
また、本第３の発明による電子撮像装置は、本第１又は第２の発明において、合焦に際して前記反射面の形状が変化することを特徴とする。
【００１０】
また、本第４の発明による電子撮像装置は、本第１〜第３のいずれかの発明に用いるズームレンズにおいて、前記反射面が金属あるいは誘電体がコーティングされた薄膜で構成され、前記薄膜が複数の電極及び可変抵抗器を介して電源と接続されており、前記可変抵抗器の可変抵抗値を制御する演算装置を備え、前記薄膜に掛けられる静電気力の分布をコントロールすることにより前記反射面の形状を可変に構成したことを特徴とする。
【００１１】
また、本第５の発明による電子撮像装置は、本第１〜第４のいずれかの発明において、次の条件式（５）を満足することを特徴とする。
Ｆ  ≧  ａ／（１μｍ）                                      ・・・（５）
ただし、ａは電子撮像素子の水平画素ピッチ、Ｆはズームレンズの広角端での開放Ｆ値である。
【００１２】
また、本第６の発明による電子撮像装置は、本第５の発明において、前記開放Ｆ値を決定する開口絞りの内径が固定であり、前記開口絞りの直前または直後に、該開口絞りに向って凸面を向けたレンズを備え、光軸と前記開口絞りから該光軸に下した垂線との交点が、前記レンズの内部乃至前記凸面の面頂から０．５ｍｍ以内に位置することを特徴とする。
また、本第７の発明による電子撮像装置は、本第６の発明において、前記交点が、前記レンズの内部乃至面頂以内に位置することを特徴とする。
また、本第８の発明による電子撮像装置は、本第６または７の発明において、透過率を変更することにより前記電子撮像素子に導かれる光量を調節する透過率可変手段を備え、該透過率可変手段を前記開口絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする。
また、本第９の発明による電子撮像装置は、本第６乃至８の発明において、前記電子撮像素子に導かれる光束の受光時間を調節するシャッターを備え、該シャッターを前記開口絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする。
また、本第１０の発明による電子撮像装置は、本第１乃至９の発明において、光学系の入射面から撮像面までの光路にローパスフィルターを配置しないことを特徴とする。
また、本第１１の発明による電子撮像装置は、本第１乃至１０の発明において、前記ズームレンズと撮像面までの間に配置される各々の媒質境界面が全てほぼ平面であり、かつ光学ローパスフィルターのような空間周波数変換作用が無いことを特徴とする。
また、本第１２の発明による電子撮像装置は、本第１乃至１１の発明において、
前記第２固定レンズ群が、非球面を有していることを特徴とする。
また、本第１３の発明による電子撮像装置は、本第１乃至１２の発明において、前記第１移動レンズ群が、２枚の正レンズと１枚の負レンズとからなることを特徴とする。
また、本第１４の発明による電子撮像装置は、本第１３の発明において、前記第１移動レンズ群における前記負レンズが、隣接する少なくとも１つの正レンズと接合されていることを特徴とする。
また、本第１５の発明による電子撮像装置は、本第１３または１４の発明において、前記第１移動レンズ群の前記２枚の正レンズと前記１枚の負レンズとが、物体側から、正レンズ、負レンズ、正レンズの順で配置されることを特徴とする。
また、本第１６の発明による電子撮像装置は、本第１３または１４の発明において、
前記第１移動レンズ群の前記２枚の正レンズと前記１枚の負レンズとが、物体側から、正レンズ、正レンズ、負レンズの順で配置されることを特徴とする。
また、本第１７の発明による電子撮像装置は、本第１乃至１６の発明において、
前記第１位置固定レンズ群及び前記第１移動レンズ群が、次の条件式を満足することを特徴とする。
０．６  ＜  −ｆＣ／√（ｆｗ・ｆＴ）  ＜  １．５
１．１  ＜  ｆＶ１／√（ｆｗ・ｆＴ）  ＜  ２．５
ただし、ｆＣは第１位置固定レンズ群の合成焦点距離、ｆＶ１は第１移動レンズ群の焦点距離、ｆｗは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
また、本第１８の発明による電子撮像装置は、本第１乃至１７の発明において、
前記第１移動レンズ群、前記第２移動レンズ群が次の条件式を満足することを特徴とする。
０．０１  ＜  Ｌ／ｆＶ２  ＜  ０．５
０．０    ＜  Ｍ２／Ｍ１  ＜  １．２
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｆＶ２は第２移動レンズ群の焦点距離、Ｍ２は第２移動レンズ群の移動量、Ｍ１は第１移動レンズ群の移動量である。なお、像側への移動を正とする。
また、本第１９の発明による電子撮像装置は、本第１乃至１８の発明において、前記第１移動レンズ群、前記第２移動レンズ群のうちの一方の移動レンズ群を単レンズで構成し、他方の移動レンズ群に負レンズを含ませたことを特徴とする。
また、本第２０の発明による電子撮像装置は、本第１乃至１９の発明において、
前記第２固定レンズ群が、次の条件式を満足することを特徴とする。
−０．２５  ＜  Ｌ／ｆＲ  ＜  ０．４
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｆＲは第２固定レンズ群の焦点距離である。
また、本第２１の発明による電子撮像装置は、本第１乃至２０の発明において、
前記第２固定レンズ群が、合焦動作時にも固定であることを特徴とする。
また、本第２２の発明による電子撮像装置は、本第１乃至２１の発明において、
前記移動レンズ群のいずれかが、物体側から順に、正レンズと負レンズとの接合レンズと、正の単レンズとで構成されると共に、次の条件式を満足することを特徴とする。
０．６５  ＜  ＲVC3／ＲVC1  ＜  １．４
ただし、ＲVC1は接合レンズの最も物体側の面の光軸上での曲率半径、ＲVC3は接合レンズの最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
また、本第２３の発明による電子撮像装置は、本第２２の発明において、
前記移動レンズ群の前記接合レンズの接合面とその両側のレンズの媒質が、次の条件式を満足することを特徴とする。
０．２  ＜  Ｌ／ＲVC2  ＜  １．２
１５  ＜  νVCP−νVCN
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ＲVC2は移動レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上における曲率半径、νVCPは接合面の物体側の正レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数、νVCNは接合面の像側の負レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数である。
また、本第２４の発明による電子撮像装置は、本第２２または２３の発明において、前記移動レンズ群中の前記正の単レンズが、次の条件式を満足することを特徴とする。
−１．２  ＜  （ＲVS1＋ＲVS2）／（ＲVS1−ＲVS2）  ＜  ０．４
０  ＜  Ｌ／ｆVS  ＜  ０．９
ただし、ＲVS1は第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、ＲVS2は第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの像側の面の光軸上での曲率半径、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｆVSは第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの焦点距離である。
また、本第２５の発明による電子撮像装置は、本第１乃至２１の発明において、前記移動レンズ群のいずれかが、物体側から順に、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズとで構成されると共に、次の条件式を満足することを特徴とする。
０．３５  ＜  ＲVC3／ＲVC1  ＜  ０．８
ただし、ＲVC1は接合レンズの最も物体側の面の光軸上での曲率半径、ＲVC3は接合レンズの最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
また、本第２６の発明による電子撮像装置は、本第２５の発明において、
前記移動レンズ群の前記接合レンズの接合面とその両側のレンズの媒質が、次の条件式を満足することを特徴とする。
−０．２  ＜  Ｌ／ＲVC2  ＜  ０．８
２０  ＜  νVCP−νVCN
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ＲVC2は移動レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上における曲率半径、νVCPは接合面の物体側の正レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数、νVCNは接合面の像側の負レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数である。
また、本第２７の発明による電子撮像装置は、本第２５または２６の発明において、前記移動レンズ群中の前記正の単レンズが、次の条件式を満足することを特徴とする。
−１．４  ＜  （ＲVS1＋ＲVS2）／（ＲVS1−ＲVS2）  ＜  ０．２
０．１  ＜  Ｌ／ｆVS  ＜  １．０
ただし、ＲVS1は第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、ＲVS2は第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの像側の面の光軸上での曲率半径、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｆVSは第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの焦点距離である。
また、本第２８の発明による電子撮像装置は、本第１乃至２７の発明において、前記第１位置固定レンズ群の後側副群が、物体側から順に、負レンズと、正レンズの２枚のレンズからなり、もしくは、正レンズと、負レンズと、正レンズの３枚のレンズからなり、そのうちの負レンズの少なくとも一方の面が正レンズと接合されていることを特徴とする。
また、本第２９の発明による電子撮像装置は、本第２８の発明において、次の条件式を満足することを特徴とする。
３    ＜  νC2N−νC2P  ＜  ４０
−０．４  ＜  Ｑ・Ｌ／ＲC2C  ＜  １．５
ただし、νC2Pは第１位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の正レンズの媒質のアッベ数、νC2Ｎは第１位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の負レンズの媒質のアッベ数、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ＲC2Cは第１位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径である。なお、接合レンズの順番が物体側から負レンズ、正レンズのときはＱ＝１、逆の順番のときはＱ＝−１とする。
また、本第３０の発明による電子撮像装置は、本第１乃至２９の発明において、前記第１位置固定レンズ群の前側副群が、物体側に凸面を向けた負のメニスカス単レンズで構成されることを特徴とする。
また、本第３１の発明による電子撮像装置は、本第３０の発明において、次の条件式を満足することを特徴とする。
０．０５  ＜  ｆC1／ｆC2  ＜  １．０
ただし、ｆC1は第１位置固定レンズ群の前側副群の焦点距離、ｆC2は第１位置固定レンズ群の後側副群の焦点距離である。
また、本第３２の発明による電子撮像装置は、本第１乃至３１の発明において、前記ズームレンズが、次の条件式を満足することを特徴とする。
１．８  ＜  ｆＴ／ｆｗ
ただし、ｆｗは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
また、本第３３の発明による電子撮像装置は、本第１乃至３２の発明において、前記電子撮像装置における広角端全画角が、５５度以上であることを特徴とする。
更に、本第３４の発明による電子撮像装置は、本第３３の発明において、前記電子撮像装置における広角端全画角が、８０度以下であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施例の説明に先立ち、本発明において上記構成を採用する理由及び作用について説明する。
本発明の撮像装置では、ズームレンズ系の光路（光軸）をミラーなど反射光学素子で折り曲げる構成を採用し、その小型化に向けて様々な工夫を盛り込んでいる。
【００１４】
本発明におけるズームレンズ系の基本的構成は、正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する第１移動レンズ群を少なくとも１つ含み、前記第１移動レンズ群よりも物体側に変倍時に位置が固定の第１位置固定レンズ群を有し、前記第１位置固定レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡等の反射光学素子と、後側副群とを有するものとなっている。
しかし、第１位置固定レンズ群に光路を折り曲げるための反射光学素子を設けると、次の２つの問題が生じる。
第１に、入射瞳が深くなり、もともと径の大きな第１位置固定レンズ群を構成する各レンズエレメントがさらに肥大化し、光路折り曲げの成立性が問題になる。
第２に、もともと変倍機能を有する、第１位置固定レンズ群よりも像側の各レンズ群の合成系倍率がゼロに近づき、移動量の割に変倍率が低くなる。
【００１５】
そこで、まず、光路折り曲げの成立条件について説明する。
第１位置固定レンズ群に光路を折り曲げるための反射光学素子を設けると、必然的に入射瞳位置が深くなる傾向にあり、第１位置固定レンズ群を構成する各光学エレメントの径やサイズが肥大化し、光路折り曲げが物理的に成立しにくくなる。
従って、前記第１位置固定レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡等の反射光学素子と、後側副群とで構成し、次の条件式(1)を満足すると良い。特に、前記反射面は、光学諸特性を自在に可変にできるように面の形状を可変にすると良い。
１．４  ＜  ｄ／Ｌ  ＜  ２．７                          …(1)
ただし、ｄは前側副群の最も像側の面頂から後側副群の最も物体側の面頂までの光軸上に沿って測ったときの距離、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域（ほぼ矩形）の対角長である。
【００１６】
条件式(1)は光路を折り曲げるための反射光学素子を設けるために必要な光軸に沿って測った長さを規定する条件式である。
条件式(1)の値は出来るだけ小さい方が良いが、下限値を下回ると、画面周辺部の結像に寄与する光束が満足に像面に達しなくなる。
一方、条件式(1)の上限値を上回ると、光路折り曲げが物理的に成立しにくくなる。
なお、次の条件式(1')を満足するとさらに良い。
１．７  ＜  ｄ／Ｌ  ＜  ２．５                          …(1')
さらに、次の条件式(1")を満足すると最も良い。
２．０  ＜  ｄ／Ｌ  ＜  ２．３                          …(1")
【００１７】
次に、変倍時に移動するレンズ群の移動量を出来るだけ小さく保ち且つ変倍比を確保する方法について説明する。
この場合、固定レンズ群よりも像側の全レンズ群の無限遠物点合焦時における望遠端での合成倍率βVRtが−１倍近傍で変倍するのが良く、次の条件式(2)を満足するのが良い。
１．２  ＜  −βVRt  ＜  ２．８                          …(2)
【００１８】
条件式(2)の下限値を下回ると、変倍時に移動するレンズ群の移動量が大きくなりやすい。
一方、条件式(2)の上限を上回ると、第１位置固定レンズ群の焦点距離が短くなるため軸外収差補正が困難となる。
なお、次の条件式(2')を満足すればさらに良い。
１．３  ＜  −βVRt  ＜  ２．６                         …(2')
さらに、次の条件式(2")を満足すれば最も良い。
１．４  ＜  −βVRt  ＜  ２．４                         …(2")
【００１９】
一方、本発明のように第１位置固定レンズ群に光路を折り曲げるための反射光学素子を挿入すると、第１位置固定レンズ群による像点が物体側に逃げる方向となり、後続の変倍をつかさどるレンズ群の倍率がゼロに近づく傾向となるため、変倍のために移動しても全系の焦点距離の変化が少なくなる。
それを解消するには、後続の変倍をつかさどるレンズ群の焦点距離をある程度長くして倍率を大きくする方法がある。
そこで、第１位置固定レンズ群、正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動するレンズ群のうち最も物体側のレンズ群Ｖ１について次の条件式(3)，(4)を満足すると良い。
０．６  ＜  −ｆＣ／√（ｆｗ・ｆＴ）  ＜  １．５        …(3)
１．１  ＜  ｆＶ１／√（ｆｗ・ｆＴ）  ＜  ２．５        …(4)
ただし、ｆＣは第１位置固定レンズ群の合成焦点距離、ｆＶ１は正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動するレンズ群のうち最も物体側のレンズ群Ｖ１の合成焦点距離、ｆｗは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【００２０】
条件式(3)は第１位置固定レンズ群の適切な焦点距離の範囲を示したものである。
条件式(3)の上限値を上回ると、十分な変倍比を確保することが困難になる。
一方、条件式(3)の下限値を下回ると、歪曲収差など軸外収差補正が困難になる。
条件式(4)はレンズ群Ｖ１の適切な焦点距離の範囲を示したものである。
条件式(4)の下限値を下回ると、レンズ群Ｖ１の倍率がゼロに近づく方向となり、変倍のため、あるいは、変倍による像点移動の補正量が増大し好ましくない。
一方、条件式(4)の上限値を上回ると、倍率は確保できるが、光学系の全長が増大し好ましくない。
【００２１】
なお、次の条件式(3')，(4')のうち少なくともいずれか１つ満たすとさらに良い。
０．６５  ＜  −ｆＣ／√（ｆｗ・ｆＴ）  ＜  １．４      …(3')
１．３  ＜  ｆＶ１／√（ｆｗ・ｆＴ）  ＜  ２．２        …(4')
さらに、次の条件式(3")，(4") のうち少なくともいずれか１つ満たすと最も良い。
０．７  ＜  −ｆＣ／√（ｆｗ・ｆＴ）  ＜  １．３        …(3")
１．５  ＜  ｆＶ１／√（ｆｗ・ｆＴ）  ＜  １．９        …(4")
【００２２】
なお、合焦は通常ズームレンズの中のいずれかのレンズ群を移動して行なうが、ズームレンズ鏡筒でのレンズ群の駆動量を減らして小型化するためには、前記第１位置固定レンズ群の反射面の形状を可変に制御することにより合焦を行うのが良い。
たとえば、前記反射面を金属あるいは誘電体がコーティングされた薄膜で構成し、前記薄膜に複数の電極や可変抵抗器を介して電源と接続し、さらに、可変抵抗値を制御する演算装置を設け、前記薄膜に掛かる静電気力の分布をコントロールすることで反射面形状を可変にするのが良い。
【００２３】
ところで、形状可変の反射面はその製作性や制御性の面から小型である方が有利である。
また、撮像素子の小型化が進んだ場合のカメラ奥行きの縮小は、本発明のような光路を折り曲げる方式のほうが、前記沈胴方式よりも有利である。
従って、カメラをさらに薄くするために電子撮像素子の水平画素ピッチａ（μｍ）をズームレンズの広角端での開放Ｆ値に対して、次の条件式(5)
Ｆ  ≧  ａ                                              …(5)
を満足する関係となるほどに小さな電子撮像素子を使用して、本発明のズームレンズを使用すると効果的である。その際、次に述べるような工夫をするとさらに良い。
【００２４】
撮像素子が小さくなると画素ピッチも比例して小さくなり、回折の影響による画質劣化が無視できなくなる。特に、広角端での開放Ｆ値と使用する電子撮像素子の水平画素ピッチａ（μｍ）との関係が、上記条件式(5)を満足するまで縮小化した場合、開放のみの使用しか出来なくなる。
従って、Ｆ値を決める開口絞りは内径を固定とし、さらに開口絞りの挿脱や抜き差し交換をも行わないようにする。そのうえで、前記開口絞りと隣りあう屈折面のうち少なくとも一方を前記開口絞りに向かって凸面を向け（本発明では像側に隣り合う屈折面が相当する）、前記開口絞りから光軸に下ろした垂線と光軸との交点が前記凸面の面頂から０．５ｍｍ以内であるか、あるいは前記凸面が開口絞り部位の裏面まで含めた開口絞り部材の内径部と交差あるいは接するように配置する。このようにすれば、従来よりスペースを著しく占有していた開口絞りのためのスペースが不要となり、スペースを大幅に節約して、小型化に著しく貢献できる。
【００２５】
また、光量調節については開口絞りに代えて透過率可変手段を用いると良い。透過率可変手段は、光路のどの位置に入れても問題ないため、元々スペースの余裕のある空間に入れると良い。特に本発明の場合、変倍のために移動するレンズ群と撮像素子との間に挿入するのが良い。透過率可変手段としては透過率が電圧等で可変であるものを用いたり、異なった透過率を有する複数のフィルターを挿脱や抜き差し交換して組み合わせても良い。また、電子撮像素子に導かれる光束の受光時間を調節するシャッターを開口絞りとは別の空間に配置するのが良い。
【００２６】
また、広角端の開放Ｆ値と使用する電子撮像素子の水平画素ピッチａ（μｍ）との関係において、上記条件式(5)（Ｆ≧ａ）を満たす場合は、光学ローパスフィルターはなくても良い。つまり、ズームレンズ系と撮像素子との間の光路上の媒質はすべて空気あるいは非結晶媒質のみとして良い。回折と幾何収差による結像特性の劣化のために折り返し歪みを発生させ得る周波数成分が、ほとんどないからである。あるいは、前記ズームレンズ系と前記電子撮像素子との間にある各々の光学素子は媒質境界面が全てほぼ平面であり、かつ、光学ローパスフィルターのような空間周波数特性変換作用がないものを使用する構成でも良い。
【００２７】
ここで、本発明のズームレンズの構成についてより詳細に述べる。
本発明のズームレンズは、物体側から順に、物体側から順に、負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面と、後側副群とを有し、前記反射面は形状が可変であり、変倍時に位置が固定の第１位置固定レンズ群と、正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する第１移動レンズ群と、正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に前記レンズ群とは異なった動きをする第２レンズ群を有した構成としている。
【００２８】
あるいは、本発明のズームレンズは、物体側から順に、物体側から順に負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面と、後側副群とを有し、前記反射面は形状が可変であり、変倍時に位置が固定の第１位置固定レンズ群と、該第１位置固定レンズ群に隣接して正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する第１レンズ群と、正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に前記第１レンズ群とは異なった動きをする第２レンズ群とを有して構成しても良い。
【００２９】
さらに、本発明のズームレンズは、前記第２レンズ群よりも像側に固定の第２位置固定レンズ群を有する構成としても良い。その場合、前記第２位置固定レンズ群に非球面を導入すると、特にコマ収差、非点収差の補正に良い。
【００３０】
広角端から望遠端に変倍する際は、前記第１移動レンズ群と第２移動レンズ群とが相対的間隔を変えながら移動するズーム形式にすると良い。このようにすれば、スペースを効率良く使って変倍による焦点位置補正を行ないながら高い変倍率を稼ぐことができる。その場合、前記第２移動レンズ群の焦点距離ｆV2や、無限遠合焦時に広角端から望遠端に変倍する際の第１移動レンズ群の移動量Ｍ１と第２移動レンズ群の移動量Ｍ２の比を次の条件式(6)，(7)を満たすようにすると良い。なおこの場合、像側への移動を正とする。
０．０１  ＜  Ｌ／ｆＶ２  ＜  ０．５                    …(6)
０．０  ＜  Ｍ２／Ｍ１  ＜  １．２                      …(7)
条件式(6)の下限を下回ると、変倍時の移動量が大きくなりすぎ、第１移動レンズ群や第２位置固定レンズ群と干渉しやすく、また、駆動力を多く必要とし好ましくない。
一方、条件式(6)の上限値を上回ると、第１移動レンズ群のパワーが弱くなる。このため、その変倍時の移動量が増大しやすい。又は、変倍時の移動量が増大しない場合には変倍比が低下しやすい。
条件式(7)の上限値を上回ると、ズーム比を十分にとることが出来ない。
一方、条件式(7)の下限値を下回ると、この場合もズーム比の確保が困難である。
【００３１】
なお、次の条件式(6')，(7')を満たすとさらに良い。
０．０２  ＜  Ｌ／ｆＶ２  ＜  ０．４                    …(6')
０．２  ＜  Ｍ２／Ｍ１  ＜  １．１                      …(7')
さらに、次の条件式(6")，(7")を満たすと最も良い。
０．０４  ＜  Ｌ／ｆＶ２  ＜  ０．３５                  …(6")
０．４  ＜  Ｍ２／Ｍ１  ＜  １．０                      …(7")
【００３２】
構成枚数を削減してコストダウンをはかる場合は、第１移動レンズ群、第２移動レンズ群のいずれか一方の群を単レンズで構成し、他方の群を少なくとも凹レンズを含む構成としても良い。
本発明の第１移動レンズ群と第２移動レンズ群は変倍時に相対的間隔をわずかに変えながらおおむね同一方向に移動するため、移動スペースを共用出来、少ないスペースで焦点位置を一定に保ち、且つ、変倍することができるうえに、第１移動レンズ群、第２移動レンズ群で相互に色収差を補正出来るというメリットがある。従って、それぞれの群で色収差の補正が完結している必要がなく、上記のような構成が可能である。
【００３３】
なお、収差補正や射出側テレセントリック性を良くするためには、第２移動レンズ群よりも像側に第２位置固定レンズ群を配置するのが良い。その場合、さらに、次の条件式(8)を満足すると良い。
−０．２５  ＜  Ｌ／ｆＲ  ＜  ０．４                    …(8)
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｆＲは第２位置固定レンズ群の焦点距離である。
【００３４】
条件式(8)の下限値を下回ると、広角端での射出瞳位置が像面に近づきやすく、一方、条件式(8)の上限値を上回ると、変倍時の射出瞳位置の変動量が大きくなりすぎ、いずれもシェーディングの原因となりやすい。
なお、次の条件式(8')を満たすとさらに良い。
−０．２  ＜  Ｌ／ｆＲ  ＜  ０．３                      …(8')
さらに、次の条件式(8")を満たすと最も良い。
−０．１５  ＜  Ｌ／ｆＲ  ＜  ０．２                    …(8")
【００３５】
また、第１位置固定レンズ群と、第１移動レンズ群とで補正しきれない収差を第２位置固定レンズ群に非球面を導入して補正すると効果的である。特に、歪曲収差・非点収差・コマ収差など軸外収差の補正には大変効果がある。この場合、第２位置固定レンズ群を介して、それより物体側で発生する収差を相当量キャンセルするわけであるから、第２位置固定レンズ群を合焦等のために動かすと収差のバランスを崩してしまう。従って、第２位置固定レンズ群は、合焦動作時には固定であるほうが望ましい。
【００３６】
以上、カメラの奥行きを薄くするのに適したズームレンズ方式とそのメカ機構をシンプルにし、さらに小さく薄くする手段について説明した。
次に、本発明に適用した光路折り曲げ式ズームレンズの結像性能を確保するための構成要件について説明する。
まず、前記移動するレンズ群のうち少なくとも１つのレンズ群については、２枚の正レンズと１枚の負レンズとで構成すると良い。そして、前記１枚の負レンズは、隣接する少なくとも１つの正レンズと接合されていると良い。さらに、前記２枚の正レンズと１枚の負レンズは、物体側から、正レンズ、負レンズ、正レンズの順の並び、あるいは、正レンズ、正レンズ、負レンズの順の並びで配置されていると良い。
前記移動するレンズ群のうち少なくとも１つのレンズ群が、特に、物体側から順に、正レンズと負レンズとの接合レンズ成分と、正レンズとからなる場合、次の条件式(9A)を満たすと良い。
０．６５  ＜  ＲVC3／ＲVC1  ＜  １．４            …(9A)
ただし、ＲVC1は接合レンズの最も物体側の面の光軸上での曲率半径、ＲVC3は接合レンズの最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
【００３７】
条件式(9A)の上限を上回ると、全系収差における球面収差・コマ収差・非点収差の補正には有利であるものの、接合による偏心敏感度の緩和の効果が少ない。
一方、条件式(9A)の下限を下回ると、全系収差における球面収差・コマ収差・非点収差の補正が困難になりやすい。
なお、次の条件式(9'A)を満たすとさらに良い。
０．７５  ＜  ＲVC3／ＲVC1  ＜  １．２            …(9'A)
さらに、次の条件式(9"A)を満たすと最も良い。
０．８５  ＜  ＲVC3／ＲVC1  ＜  １．０            …(9"A)
なお、条件式(9A)，(9'A)又は(9"A)を満足する移動レンズ群は、第１移動レンズ群、第２移動レンズ群のいずれでもよいが、第１移動レンズ群がこれらの条件式を満たすように構成すると、変倍時の収差変動を抑えやすくなり好ましい。
【００３８】
さらには、色収差補正に関する条件式(10A)，(11A)を満たすと良い。
０．２  ＜  Ｌ／ＲVC2  ＜  １．２                 …(10A)
１５  ＜  νVCP−νVCN                            …(11A)
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長（ｍｍ）、ＲVC2は移動レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上における曲率半径、νVCPは接合面の物体側の正レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数、νVCNは接合面の像側の負レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数である。
【００３９】
条件式(10A)の下限値を下回ると、軸上色収差・倍率色収差の補正には有利であるものの、球面収差の色収差が発生しやすく、特に基準波長における球面収差が良好に補正できても短波長の球面収差はオーバーコレクト状態となり、画像における色のにじみの原因となるので好ましくない。
一方、条件式(10A)の上限値を上回ると、軸上色収差・倍率色収差が補正不足や短波長球面収差のアンダーコレクト状態となりやすい。
条件式(11A)の下限値を下回ると、軸上色収差が補正不足になりやすい。
一方、条件式(11A)の上限値を上回る媒質の組み合わせは自然界には存在しない。
なお、次の条件式(10'A)，(11'A)のうち少なくともいずれか１つ満たすとさらに良い。
０．３  ＜  Ｌ／ＲVC2  ＜  １                     …(10'A)
２０  ＜  νVCP−νVCN                            …(11'A)
さらに、次の条件式(10"A)，(11"a)のうち少なくともいずれか１つ満たすと最も良い。
０．３５  ＜  Ｌ／ＲVC2  ＜  ０．９               …(10"A)
２５  ＜  νVCP−νVCN                            …(11"A)
また、条件式(11A)，(11'A)，(11"A)については、νVCP−νVCNが９０を超えないように定めても良い。上限値９０を超える媒質の組み合せは自然界には存在しない。
さらには、νVCP−νVCNが６０を超えないようにするのが望ましい。上限値６０を超えると、用いる材料が高価になってしまう。
【００４０】
また、条件式(9A)を満たすズームレンズでは、次の条件式(12A)，(13A)を条件(9A)の補助的な条件として加えても良い。
−１．２  ＜  （ＲVS1＋ＲVS2）／（ＲVS1−ＲVS2）  ＜  ０．４…(12A)
０  ＜  Ｌ／ｆVS  ＜  ０．９                       …(13A)
ただし、ＲVS1は前記第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、ＲVS2は前記第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの像側の面の光軸上での曲率半径、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｆVSは前記第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの焦点距離である。
【００４１】
条件式(12A)は前記単レンズの形状ファクターに関する規定である。
条件式(12A)の下限値を下回ると、前記単レンズと前記接合レンズ成分との空気間隔を薄くしやすいが、コマ収差・非点収差の補正が困難になる。
一方、条件式(12A)の上限値を上回ると、２つのレンズ成分の機械的干渉がおきやすく、それを防ぐために両者の間隔を大きくすることになり好ましくない。
条件式(13A)の下限値を下回ると、射出瞳位置が像面に接近しシェーディングを引き起こしやすく、また、前記２つのレンズ成分間の偏心敏感度が大きくなりやすい。
一方、条件式(13A)の上限値を上回ると、小型で高い変倍比を確保しにくい。
なお、次の条件式(12'A)，(13'A)のうち少なくともいずれか１つ満たすとさらに良い。
−０．９  ＜  （ＲVS1＋ＲVS2）／（ＲVS1−ＲVS2）  ＜  ０．１…(12'A)
０．２  ＜  Ｌ／ｆVS  ＜  ０．７                   …(13'A)
さらに、次の条件式(12"A)，(13"A)のうち少なくともいずれか１つ満たすと最も良い。
−０．７  ＜  （ＲVS1＋ＲVS2）／（ＲVS1−ＲVS2）  ＜  −０．１…(12"A)
０．３５  ＜  Ｌ／ｆVS  ＜  ０．５５               …(13"A)
【００４２】
一方、第１移動レンズ群または第２移動レンズ群の構成が、物体側から順に、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズ成分とからなる場合は、上述の正レンズと負レンズとの接合レンズ成分と、正レンズとからなる場合と全く同じ理由で次の条件式(9B)を満たすと良い。
０．３５  ＜  ＲVC3／ＲVC1  ＜  ０．８              …(9B)
なお、次の条件式(9'B)を満たすとさらに良い。
０．４  ＜  ＲVC3／ＲVC1  ＜  ０．７                …(9'B)
さらに、次の条件式(9"B)を満たすと最も良い。
０．４５  ＜  ＲVC3／ＲVC1  ＜  ０．６              …(9"B)
なお、条件式(9B)，(9'B)又は(9"B)を満足する移動レンズ群は、第１移動レンズ群、第２移動レンズ群のいずれでもよいが、第１移動レンズ群がこれらの条件式を満たすように構成すると、変倍時の収差変動を抑えやすくなり好ましい。
【００４３】
また、色収差補正に関する条件式(10B)，(11B)を満たすと良い。
−０．２  ＜  Ｌ／ＲVC2  ＜  ０．８                 …(10B)
２０  ＜  νVCP−νVCN                              …(11B)
なお、次の条件式(10'b)，(11'b)うち少なくともいずれか１つ満たすとさらによい。
−０．１  ＜  Ｌ／ＲVC2  ＜  ０．７                 …(10'B)
２５  ＜  νVCP−νVCN                              …(11'B)
さらに、次の条件式(10"B),(11"B)のうち少なくともいずれか１つ満たすと最も良い。
０  ＜  Ｌ／ＲVC2  ＜  ０．６                       …(10"B)
３０  ＜  νVCP−νVCN                              …(11"B)
また、条件式(11B)，(11'B)，(11"B)については、νVCP−νVCNが９０を超えないように定めても良い。上限値９０を超える媒質の組み合せは自然界には存在しない。
さらには、νVCP−νVCNが６０を超えないようにするのが望ましい。上限値６０を超えると、用いる材料が高価になってしまう。
【００４４】
また、条件式(9B)を満たすズームレンズでは、次の条件式(12B)，(13B)を条件式(9B)の補助的な条件として加えても良い。
−１．４  ＜  （ＲVS1＋ＲVS2）／（ＲVS1−ＲVS2）  ＜  ０．２…(12B)
０．１  ＜  Ｌ／ｆVS  ＜  １．０                    …(13B)
なお、次の条件式(12'B)，(13'B)のうち少なくともいずれか１つ満たすとさらに良い。
−１．１  ＜  （ＲVS1＋ＲVS2）／（ＲVS1−ＲVS2）  ＜  −０．１…(12'B)
０．３  ＜  Ｌ／ｆVS  ＜  ０．８                   …(13'B)
さらに、次の条件式(12"B)，（13"B）のうち少なくともいずれか１つ満たすと最も良い。
−０．９  ＜  （ＲVS1＋ＲVS2）／（ＲVS1−ＲVS2）  ＜  −０．３…(12"B)
０．４５  ＜  Ｌ／ｆVS  ＜  ０．６５                …(13"B)
【００４５】
ところで、第1移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群の構成によって、条件式(2)等で規定した固定レンズ群よりも像側の全レンズ群の無限遠物点合焦時における望遠端での合成倍率βVRtのより好ましい範囲、及び条件式(8)等で示した第２位置固定レンズ群の焦点距離に対する電子撮像素子の有効撮像領域の対角長Ｌ／ｆＲのより好ましい範囲が異なる。特に、物体側から順に、正レンズと負レンズとの接合レンズ成分と、正レンズとからなる場合、条件式(2'A)，(8'A)を満たすとさらによい。
１．５  ＜  −βVRt  ＜  ２．６                      …(2'A)
−０．２  ＜  Ｌ／ｆＲ  ＜  ０．２                   …(8'A)
さらに、条件式(2"A),(8"A)を満たすと最も良い。
１．６  ＜  −βVRt  ＜  ２．４                      …(2"A)
−０．１５  ＜  Ｌ／ｆR  ＜  ０．１                  …(8"A)
【００４６】
一方、第１移動レンズ群または第２移動レンズ群の構成が、物体側から順に、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズ成分とからなる場合、次の条件式(2'B)，(8'B)を満たすとさらに良い。
１．３  ＜  βVRt  ＜  ２．４                        …(2'B)
−０．１  ＜  Ｌ／ｆR  ＜  ０．３                    …(8'B)
さらに、次の条件式(2"B)，(8"B)を満たすと最も良い。
１．４  ＜  βVRt  ＜  ２．２                        …(2"B)
−０．０５  ＜  Ｌ／ｆR  ＜  ０．２                  …(8"B)
【００４７】
次に、第１位置固定レンズ群の後側副群は、色収差や歪曲収差などの軸外収差を補正するために、物体側から順に、負レンズ・正レンズの２枚で構成するか、あるいは正レンズ・負レンズ・正レンズの3枚で構成し、さらには、その負レンズを隣接するいずれかの正レンズと接合すると良い。その場合は次の条件式(14)，(15)を満足すると良い。
３  ＜  νC2N−νC2P  ＜  ４０                        …(14)
−０．４  ＜  Ｑ・Ｌ／ＲC2C  ＜  １．５               …(15)
ただし、νC2Pは前記第１位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の正レンズの媒質のアッベ数、νC2Pは前記第１位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の負レンズの媒質のアッベ数、ＲC2Cは前記第１位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径である。なお、接合レンズの順番が負レンズ、正レンズのときは、Q＝１、逆の順番のときはQ＝−１とする。
【００４８】
条件式(14)の下限値を下回っても、上限値を上回っても、軸上色収差・倍率色収差の同時補正が困難となる。
条件式(15)の下限値を下回ると、球面収差の色収差が発生しやすく、特に基準波長における球面収差が良好に補正できても、短波長の球面収差はアンダーコレクト状態となり画像における色のにじみの原因となるので好ましくない。
一方、条件式(15)の上限値を上回ると、接合偏心敏感度が大きくなり好ましくない。
【００４９】
なお、第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群の構成が、物体側から順に、正レンズと負レンズとの接合レンズ成分と、正の単レンズとからなる場合、次の条件式(14'A)，(15'A)を満たすと良い。
６  ＜  νC2N−νC2P  ＜  ２０                        …(14'A)
０．２５  ＜  Ｑ・Ｌ／ＲC2C  ＜  １．２               …(15'A)
さらに、次の条件式(14"A)，(15"A)を満たすとなお良い。
９  ＜  νC2N−νC2P  ＜  １７                        …(14"A)
０．３５  ＜  Ｑ・Ｌ／ＲC2C  ＜  １                   …(15"A)
【００５０】
一方、第１移動レンズ群または第２移動レンズ群いずれか接合レンズ成分を含んだ方の群の構成が、物体側から順に、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズ成分とからなる場合、次の条件式(14'B)，(15'B)を満たすと良い。
１５  ＜  νC2N−νC2P  ＜  ３５                      …(14'B)
−０．２５  ＜  Ｑ・Ｌ／ＲC2C  ＜  ０．７             …(15'B)
さらに、次の条件式(14"B)，(15"B)を満たすとなお良い。
２２  ＜  νC2N−νC2P  ＜  ３０                      …(14"B)
−０．１５  ＜  Ｑ・Ｌ／ＲC2C  ＜  ０．５             …(15"B)
【００５１】
また、第１位置固定レンズ群の前側副群については、奥行きを薄くし、かつ、軸外収差を良好にするために、物体側に凸面を向けた負のメニスカス単レンズで構成するのが良い。この配置が画角を維持しながら光学系の奥行きを最も薄く出来る構成である。その場合、前記負レンズのパワーがある程度ないと意味がないので、第１位置固定レンズ群の前側副群と第１位置固定レンズ群の後側副群とのパワー比について、次の条件式(16)を満たすと良い。
０．０５  ＜  ｆC1／ｆC2  ＜  １．０                   …(16)
ただし、ｆC1は第１位置固定レンズ群の前側副群の焦点距離、ｆC2は第１位置固定レンズ群の後側副群の焦点距離である。
【００５２】
条件式(16)の上限値を上回ると、第１移動レンズ群以降の群の合成倍率が低くなり、変倍時に移動するレンズ群の移動量が増大する。あるいは、変倍時に移動するレンズ群の移動量が増大しない場合には、高いズーム比を確保することが困難となる。
一方、条件式(16)の下限値を下回ると、プリズムを含めた物体側の光学素子が大型化しやすく収差補正上も不利である。
なお、次の条件式(16')を満たすとさらに良い。
０．１５  ＜  ｆC1／ｆC2  ＜  ０．８                …(16')
さらに、次の条件式(16")を満たすと最も良い。
０．２０  ＜  ｆC1／ｆC2  ＜  ０．６                …(16")
【００５３】
また、第１位置固定レンズ群の前側副群は変倍時固定とするが、第１位置固定レンズ群の後側副群は移動することが比較的容易なため可動としても良い。その場合、変倍時に像側に凸の軌跡を描きながら移動するようにするのが良い。
【００５４】
なお、本発明に用いるズームレンズは、次の条件式(17)を満たすと良い。
１．８  ＜  ｆＴ／ｆｗ                              …(17)
ただし、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆｗは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
条件式(17)の下限値を下回ると、ズームレンズ全系の変倍比が１．８よりも小さくなってしまう。
更には、ｆＴ／ｆｗが５．５を上回らないようにするのがより好ましい。
５．５を上回ると変倍比が大きくなり、変倍時に移動するレンズ群の移動量が大きくなりすぎるために、光路を折り曲げた方向での大型化が起こり、コンパクトな撮像装置が達成できなくなる。
【００５５】
また、本発明に用いる電子撮像素子においては、広角端全画角が５５度以上を有することが前提である。５５度は電子撮像装置に通常求められる広角端全画角である。
また、電子撮像装置における広角端画角は８０度以下であるのが好ましい。
上記広角端画角が８０度を上回ると、歪曲収差が起こりやすく、また、第１レンズ群を小型に構成することが難しくなる。従って、電子撮像装置の薄型化が難しくなる。
【００５６】
最後に、赤外カットフィルターを薄くするための要件について説明する。
電子撮像装置においては、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。
光学系を短くあるいは薄くするために、赤外吸収フィルターを厚みのないコーティングに置き換えると、当然その分薄くなるが、副次的効果がある。
前記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での透過率が８０％以上、波長７００ｎｍでの透過率が８％以下の近赤外シャープカットコートを導入すると、吸収タイプよりも波長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る。そして、補色モザイクフィルターを有するＣＣＤなど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など固体撮像素子並みの色再現を得ることができる。また、原色・補色に限らず、植物や人肌の様に近赤外領域に強い反射率を有するものの色再現が改善される。
【００５７】
即ち、次の条件式(18)，(19)を満たすのが望ましい。
τ６００／τ５５０  ≧  ０．８                          …(18)
τ７００／τ５５０  ≦  ０．０８                        …(19)
ただし、τ６００は波長６００ｎｍでの透過率、τ５５０は波長５５０ｎｍでの透過率、τ７００は波長７００ｎｍでの透過率である。
なお、次の条件式(18')，(19')を満たすとさらに良い。
τ６００／τ５５０  ≧  ０．８５                        …(18')
τ７００／τ５５０  ≦  ０．０５                        …(19')
さらに、次の条件式(18")，(19")を満たすと最も良い。
τ６００／τ５５０  ≧  ０．９                          …(18")
τ７００／τ５５０  ≦  ０．０３                        …(19")
【００５８】
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。従って、波長４００ｎｍでの透過率（τ４００）の波長５５０ｎｍでの透過率（τ５５０）に対する比が０．０８を下回り、波長４４０ｎｍでの透過率（τ４４０）の波長５５０ｎｍでの透過率（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。
【００５９】
即ち、次の条件式(20)，(21)を満たすのが望ましい。
τ４００／τ５５０  ≦  ０．０８                        …(20)
τ４４０／τ５５０  ≧  ０．４                          …(21)
なお、次の条件式(20')，(21')を満たすとさらに良い。
τ４００／τ５５０  ≦  ０．０６                        …(20')
τ４４０／τ５５０  ≧  ０．５                          …(21')
さらに、次の条件式(20")，(21")を満たすと最もよい。
τ４００／τ５５０  ≦  ０．０４                        …(20")
τ４４０／τ５５０  ≧  ０．６                          …(21")
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との間が良い。
【００６０】
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と比べて実質的感度が高く、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。
【００６１】
なお、上記各条件式や各構成は適宜組み合せることでより良好な電子撮像装置を構成できる。
また、各条件式においては、その上限値のみ、もしくは下限値のみを、より好ましい条件式の対応する上限値、下限値で限定してもよい。また、後述の各実施例に記載の条件式の対応値を上限値または下限値としてもよい。
【００６２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第１実施例
図１は本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第１実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図２は第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。図３〜図５は第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図３は広角端、図４は中間、図５は望遠端での状態を示している。
【００６３】
第１実施例の電子撮像装置は、図１に示すように、物体側から順に、ズームレンズと、電子撮像素子であるＣＣＤを有している。図１中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１位置固定レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第１移動レンズ群Ｇ２と、第２移動レンズ群Ｇ３と、第２位置固定レンズ群Ｇ４とを有している。
第１位置固定レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス単レンズＬ１1からなる負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、両凹負レンズＬ１2と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１3との接合レンズからなる後側副群とで構成されている。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる表面鏡として構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第１移動レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２1と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２2との接合レンズと、両凸正レンズＬ２3とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第２移動レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1で構成されている。
第２位置固定レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４1と両凸正レンズＬ４2との接合レンズで構成されている。
【００６４】
広角端から望遠端へと変倍する際には、第１位置固定レンズ群Ｇ１と第２位置固定レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第１移動レンズ群Ｇ２は開口絞りＳとともに物体側へ移動し、第２移動レンズ群Ｇ３は像側へ移動して第１移動レンズ群Ｇ２との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１移動レンズ群Ｇ２との間隔を縮めるようになっている。
第２位置固定レンズ群Ｇ４は、合焦動作時にも位置が固定されている。
非球面は、第１位置固定レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第１移動レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第２位置固定レンズ群Ｇ４の最も像側の面の３面に設けられている。
【００６５】
次に、第１実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
なお、第１実施例の数値データにおいて、ｒ1、ｒ2、…は各レンズ面の曲率半径、ｄ1、ｄ2、…は各レンズの肉厚または空気間隔、ｎd1、ｎd2、…は各レンズのｄ線での屈折率、νd1、νd2、…は各レンズのアッべ数、Ｆｎｏ．はＦナンバー、ｆは全系焦点距離、Ｄ０は物体から第１面までの距離を表している。
なお、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ4、Ａ6、Ａ8、Ａ10としたとき、次の式で表される。
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ）2｝1/2］＋Ａ4ｙ4＋Ａ6ｙ6＋Ａ8ｙ8＋Ａ10ｙ10
なお、これらの記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
また、数値データにおける第３，４面は仮想面である。光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子として、屈折率１のプリズムを想定し、その入射面、射出面を想定して設計したものであり、実際は空気間隔になる。
【００６６】
数値データ１
0004197888.tif 000002
0004197888.tif 000003
【００６７】
非球面係数
第２面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0                 Ａ4 ＝-3.1826×10-4   Ａ6 ＝-1.6763×10-5 
Ａ8 ＝-7.7198×10-7     Ａ10 ＝0
第９面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0                 Ａ4 ＝-6.9648×10-4   Ａ6 ＝-8.0348×10-6 
Ａ8 ＝-1.6092×10-6     Ａ10 ＝0
第１８面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0                 Ａ4 ＝6.1299×10-5   Ａ6 ＝5.4502×10-4 
Ａ8 ＝-6.3390×10-5     Ａ10 ＝0
【００６８】
ズームデータ（無限遠物点合焦時）
0004197888.tif 000004
【００６９】
第２実施例
図６は本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第２実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図７は第２実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【００７０】
第２実施例の電子撮像装置は、図６に示すように、物体側から順に、ズームレンズと、電子撮像素子であるＣＣＤを有している。図６中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１位置固定レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第１移動レンズ群Ｇ２と、第２移動レンズ群Ｇ３と、第２位置固定レンズ群Ｇ４とを有している。
第１位置固定レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス単レンズＬ１1からなる負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、両凹負レンズＬ１2と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１3との接合レンズからなる後側副群とで構成されている。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる表面鏡として構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第１移動レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２1と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２2との接合レンズと、両凸正レンズＬ２3とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第２移動レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３1で構成されている。
第２位置固定レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凹負レンズＬ４1’と両凸正レンズＬ４2との接合レンズで構成されている。
【００７１】
広角端から望遠端へと変倍する際には、第１位置固定レンズ群Ｇ１と第２位置固定レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第１移動レンズ群Ｇ２は開口絞りＳとともに物体側へ移動し、第２移動レンズ群Ｇ３は像側へ移動して第１移動レンズ群Ｇ２との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１移動レンズ群Ｇ２との間隔を縮めるようになっている。
第２位置固定レンズ群Ｇ４は、合焦動作時にも位置が固定されている。
非球面は、第１位置固定レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第１移動レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第２位置固定レンズ群Ｇ４の最も像側の面の３面に設けられている。
【００７２】
次に、第２実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ２
0004197888.tif 000005
0004197888.tif 000006
【００７３】
非球面係数
第２面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0                 Ａ4 ＝-3.0634×10-4   Ａ6 ＝-1.8047×10-5 
Ａ8 ＝-1.2245×10-6     Ａ10 ＝0
第９面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0                 Ａ4 ＝-8.2968×10-4   Ａ6 ＝-4.4215×10-6 
Ａ8 ＝-3.8788×10-6     Ａ10 ＝0
第１８面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0                 Ａ4 ＝-3.0414×10-4   Ａ6 ＝7.5042×10-4 
Ａ8 ＝-8.9306×10-5     Ａ10 ＝0
【００７４】
ズームデータ（無限遠物点合焦時）
0004197888.tif 000007
【００７５】
第３実施例
図８は本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第３実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図９は第３実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【００７６】
第３実施例の電子撮像装置は、図８に示すように、物体側から順に、ズームレンズと、電子撮像素子であるＣＣＤを有している。図８中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１位置固定レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第１移動レンズ群Ｇ２と、第２移動レンズ群Ｇ３と、第２位置固定レンズ群Ｇ４とを有している。
第１位置固定レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス単レンズＬ１1からなる負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、両凸正レンズＬ１2’と両凹負レンズＬ１3’との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１4からなる後側副群とで構成されている。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる表面鏡として構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第１移動レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２1と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２2との接合レンズと、両凸正レンズＬ２3とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第２移動レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ３1’で構成されている。
第２位置固定レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、物体側に凹面を有し像側に平面を有する負レンズＬ４1”と物体側に平面を有し像側に凸面を有する正レンズＬ４2’との接合レンズで構成されている。
【００７７】
広角端から望遠端へと変倍する際には、第１位置固定レンズ群Ｇ１と第２位置固定レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第１移動レンズ群Ｇ２は開口絞りＳとともに物体側へ移動し、第２移動レンズ群Ｇ３は物体側へ移動しながら第１移動レンズ群Ｇ２との間隔を一旦広げた後、第１移動レンズ群Ｇ２との間隔を縮めるようになっている。
第２位置固定レンズ群Ｇ４は、合焦動作時にも位置が固定されている。
非球面は、第１位置固定レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第１移動レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第２位置固定レンズ群Ｇ４の最も像側の面の３面に設けられている。
【００７８】
次に、第３実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ３
0004197888.tif 000008
0004197888.tif 000009
【００７９】
非球面係数
第２面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0                 Ａ4 ＝-2.1367×10-4   Ａ6 ＝-2.2134×10-5 
Ａ8 ＝-9.8406×10-7     Ａ10 ＝0
第１１面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0                 Ａ4 ＝-7.2322×10-4   Ａ6 ＝-4.5474×10-7 
Ａ8 ＝-3.2137×10-6     Ａ10 ＝0
第２１面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0                 Ａ4 ＝9.8601×10-4   Ａ6 ＝2.5377×10-4 
Ａ8 ＝-3.0336×10-5     Ａ10 ＝0
【００８０】
ズームデータ（無限遠物点合焦時）
0004197888.tif 000010
【００８１】
第４実施例
図１０は本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第４実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図１１は第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。図１２〜図１４は第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図１２は広角端、図１３は中間、図１４は望遠端での状態を示している。
【００８２】
第４実施例の電子撮像装置は、図１０に示すように、物体側から順に、ズームレンズと、電子撮像素子であるＣＣＤを有している。図１０中、ＩはＣＣＤの撮像面である。ズームレンズと撮像面Ｉとの間には、平面平板状のＣＣＤカバーガラスＣＧが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第１位置固定レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第１移動レンズ群Ｇ２と、第２移動レンズ群Ｇ３と、第２位置固定レンズ群Ｇ４とを有している。
第１位置固定レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス単レンズＬ１1からなる負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子Ｒ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１2”と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１3”との接合レンズからなる後側副群とで構成されている。
反射光学素子Ｒ１は、光路を９０°折り曲げる表面鏡として構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第１移動レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸正レンズＬ２1’と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２2’と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２3’との接合レンズとで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第２移動レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ３1’で構成されている。
第２位置固定レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸正レンズＬ４1”’と物体側に凹面を有する負メニスカスレンズＬ４2”との接合レンズで構成されている。
【００８３】
広角端から望遠端へと変倍する際には、第１位置固定レンズ群Ｇ１と第２位置固定レンズ群Ｇ４は位置が固定され、第１移動レンズ群Ｇ２は開口絞りＳとともに物体側へ移動し、第２移動レンズ群Ｇ３は像側へ移動して第１移動レンズ群Ｇ２との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第１移動レンズ群Ｇ２との間隔を縮めるようになっている。
第２位置固定レンズ群Ｇ４は、合焦動作時にも位置が固定されている。
非球面は、第１位置固定レンズ群Ｇ１中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１1の像側の面、第１移動レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第２位置固定レンズ群Ｇ４の最も像側の面の３面に設けられている。
【００８４】
次に、第４実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ４
0004197888.tif 000011
0004197888.tif 000012
【００８５】
非球面係数
第２面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0                Ａ4 ＝-5.3261×10-4   Ａ6 ＝2.9820×10-7 
Ａ8 ＝-2.8551×10-7     Ａ10 ＝0
第９面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0                Ａ4 ＝-7.0758×10-4   Ａ6 ＝-5.4206×10-6 
Ａ8 ＝-3.3921×10-7     Ａ10 ＝0
第１６面
Ｋ＝0
Ａ2 ＝0                Ａ4 ＝-4.4139×10-4   Ａ6 ＝-8.9132×10-5 
Ａ8 ＝1.1288×10-5      Ａ10 ＝0
【００８６】
ズームデータ（無限遠物点合焦時）
0004197888.tif 000013
【００８７】
次に、上記実施例における条件式のパラメータ等の値を次の表に示す。
0004197888.tif 000014
なお、表中、折り曲げポイントは、上記レンズレータの仮想面前面（第３面）からの距離（４５度反射面と光軸上での距離）で示してある。
また、上記各実施例では、各数値データの反射面は無限物点合焦時に平面、近距離物点合焦時は凹面となる。
なお、形状可変の原理から無限遠物点合焦時においても、やや凹面にしておき、近距離物点合焦時にはさらに曲率の強い方向の凹面にするとよい。なお、反射面の曲率半径は光軸との交点におけるものであり、非球面であってもよい。
【００８８】
ここで、電子撮像素子の有効撮像面の対角長Ｌと画素間隔ａについて説明しておく。図１５は本発明の各実施例に用いる電子撮像素子の画素配列の一例を示す図であり、画素間隔ａでＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素あるいはシアン、マゼンダ、イエロー、グリーン（緑）の４色の画素（図２４）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、とり得る範囲における最大値とする。
【００８９】
なお、上記各実施例では、最終レンズ群の像側に近赤外カットフィルターを有するか、又は近赤外カットコートをＣＣＤカバーガラスＣＧの入射面側の表面、もしくは他のレンズの入射面側の面に施してある。また、ズームレンズの入射面から撮像面までの光路にローパスフィルターは配置していない。この近赤外カットフィルター、近赤外カットコート面は、波長６０ｎｍ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。
【００９０】
基  板      材質        物理的膜厚（ｎｍ）      λ／４

第１層    Ａｌ2Ｏ3      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
【００９１】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図１６に示す通りである。
また、近赤外カットコートを施したＣＣＤカバーガラスＣＧの射出面側、もしくは、近赤外カットコートを施した他のレンズの射出面側には、図１７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、もしくは、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。
具体的には、この近赤外カットフィルター、もしくは、近赤外カット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。
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。
【００９２】
上記の４００ｎｍの波長の透過率の比が６％を上回ると、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％を下回ると、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。
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。
【００９３】
上記各実施例では、図１７に示すように、波長４００ｎｍにおける透過率が０％、波長４２０ｎｍにおける透過率が９０％、波長４４０ｎｍにおいて透過率のピーク１００％となるコーティングとしている。
そして、上述の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における透過率９９％をピークとして、波長４００ｎｍにおける透過率が０％、波長４２０ｎｍにおける透過率が８０％、波長６００ｎｍにおける透過率が８２％、波長７００ｎｍにおける透過率が２％となっている。それにより、より忠実な色再現を行っている。
【００９４】
また、ＣＣＤの撮像面Ｉ上には、図１８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。
【００９５】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図１８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。
グリーンの色フィルター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、次の条件式を満足する。
５１０ｎｍ  ＜  ＧP  ＜  ５４０ｎｍ
５ｎｍ  ＜  ＹP−ＧP  ＜  ３５ｎｍ
−１００ｎｍ  ＜  ＣP−ＧP  ＜  −５ｎｍ
４３０ｎｍ  ＜  ＭP1  ＜  ４８０ｎｍ
５８０ｎｍ  ＜  ＭP2  ＜  ６４０ｎｍ
【００９６】
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。
【００９７】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図１９に示す。グリーンの色フィルターＧは、波長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、波長５５５ｎｍに分光強度のピークを有している。シアンの色フィルターＣは、波長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、波長４４５ｎｍと波長６２０ｎｍにピークを有している。また、波長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％となっている。
【００９８】
このような補色フィルターの場合、図示しないコントローラー（もしくは、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、即ち、
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。
なお、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。
【００９９】
また、上記各実施例の数値データにおいて開口絞りＳの位置から次の像側のレンズの凸面までの間隔（ｄ8）が０となっているのは、該レンズの凸面の面頂位置と、開口絞りＳから光軸へと下ろした垂線と光軸との交点とが等しいことを意味する。
なお、上記各実施例では絞りＳを平板としているが、他の構成として円形の開口を持った黒塗り部材を用いても良い。または、図２０に示すような漏斗状の絞りをレンズの凸面の傾きに沿ってかぶせても良い。さらには、レンズを保持する鏡枠において絞りを形成してもよい。
【０１００】
また、上記各実施例においては、本発明における光量を調節するための透過率可変手段や受光時間を調節するためのシャッターを、第２移動レンズ群Ｇ３の像側の空気間隔に配置することができるように設計されている。
そして、光量調節手段に関しては、図２１に示すように、素通し面又は中空の開口、透過率１／２のＮＤフィルター、透過率１／４のＮＤフィルター等をターレット状に設けて構成したものを用いることができる。
【０１０１】
この具体例を図２２に示す。ただし、この図では便宜上、第１位置固定レンズ群Ｇ１〜第１移動レンズＧ２は省いて図示してある。第２移動レンズ群Ｇ３と第２位置固定レンズＧ４との間の光軸上の位置に、０段、−１段、−２段、−３段の明るさ調節を可能とする図２１に示すターレット１０を配置している。ターレット１０には、有効光束を透過する領域にて、各々波長５５０ｎｍに対する透過率について、透過率１００％の開口、透過率５０パーセントのＮＤフィルター、透過率２５％のＮＤフィルター、透過率１２．５％のＮＤフィルターが設けられた開口部１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを有している。
そして、ターレット１０の回転軸１１の周りの回動により、いずれかの開口を、絞り位置とは異なる空間であるレンズ間の光軸上に配置することで光量調節を行っている。
【０１０２】
また、光量調節手段として、図２３に示すように、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良い。図２３のフィルター面は、同心円状に透過率が異なり、中心にいくほど光量が低下するようになっている。
そして、上記フィルター面を配置することにより、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構成してもよい。
【０１０３】
さらには、装置全体の薄型化を考慮すると、電気的に透過率を制御できる電気光学素子を用いることが出来る。
電気光学素子は、たとえば、図２４に示すように、ＴＮ液晶セルを透明電極と偏光方向を一致させた偏光膜を持つ２枚の平行平板で両側から挟み込み、透明電極間の電圧を適宜かえることにより液晶の内での偏光方向を変化させて透過する光量を調節する液晶フィルター等で構成できる。
なお、この液晶フィルターでは、可変抵抗を介してＴＮ液晶セルにかかる電圧を調整して、ＴＮ液晶セルの配向を変化させている。
【０１０４】
さらには、光量調節手段として、上述のような透過率を調節する各種フィルターにかえて受光時間を調節するシャッターを設けても良い。又はシャッターをフィルターと併設させても良い。
シャッターは像面近傍に配置した移動幕によるフォーカルプレーンシャッターで構成しても良いし、光路途中に設けた２枚羽のレンズシャッター、フォーカルプレーンシャッター、液晶シャッター等、種々のもので構成しても構わない。
【０１０５】
図２５は本発明の各実施例にかかる電子撮像装置に適用可能な受光時間を調節する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一例を示す概略構成図であり、(a)は裏面図、(b)は表面図、図３２(a)〜(d)はロータリーシャッター幕Ｂが回転する様子を像面側からみた図である。
図２５中、Ａはシャッター基板、Ｂはロータリーシャッター幕、Ｃはロータリーシャッター幕の回転軸、Ｄ１，Ｄ２はギアである。
【０１０６】
シャッター基板Ａは、本発明の電子撮像装置において、像面の直前、または任意の光路に配置される構成となっている。また、シャッター基板Ａには、光学系の有効光束を透過する開口部Ａ１が設けられている。ロータリーシャッター幕Ｂは略半円型に形成されている。ロータリーシャッター幕の回転軸Ｃは、ロータリーシャッター幕Ｂと一体化されている。また、回転軸Ｃは、シャッター基板Ａに対して回転するようになっている。また、回転軸Ｃは、シャッター基板Ａの表面のギアＤ１，Ｄ２と連結されている。ギアＤ１，Ｄ２は図示しないモーターと連結されている。
そして、図示しないモーターの駆動により、ギアＤ２，Ｄ１、回転軸Ｃを介してロータリーシャッター幕Ｂが回転軸Ｃを中心に、時間を追って図２６(a)〜(d)の順で回転するようになっている。ロータリーシャッター幕Ｂは、回転により、シャッター基板Ａの開口部Ａ１の遮蔽と退避を行いシャッターとしての役割を果たしている。
また、シャッタースピードはロータリーシャッター幕Ｂの回転するスピードを変えることで調整されるようになっている。
【０１０７】
以上、光量調節手段について説明したが、これらのシャッター、透過率可変フィルターは、上述の本発明の実施例においては、例えば、第３実施例１８面（ＩＮＦ）に配置される。なお、これらの光量調節手段は、上述の開口絞りとは異なる位置であれば、他の位置に配置しても良い。
【０１０８】
また、上述の電気光学素子に、シャッターの役割を兼用させても良い。このようにすると、部品点数の削減、光学系の小型化の点でより好ましい。
【０１０９】
次に、本発明の電子撮像装置のズームレンズにおける光路折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変ミラーの構成例について説明する。
図２７は本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡４０９の一実施例を示す概略構成図である。
まず、光学特性可変形状鏡４０９の基本構成について説明する。
【０１１０】
可変形状鏡４０９は、アルミコーティング等で作られた薄膜（反射面）４０９ａと複数の電極４０９ｂを有してなる光学特性可変形状鏡（以下、単に可変形状鏡と言う。）であり、４１１は各電極４０９ｂにそれぞれ接続された複数の可変抵抗器、４１４は複数の可変抵抗器４１１の抵抗値を制御するための演算装置、４１５，４１６及び４１７はそれぞれ演算装置４１４に接続された温度センサー、湿度センサー及び距離センサーで、これらは図示のように配設されて１つの光学装置を構成している。
【０１１１】
可変形状鏡の面は、平面でなくてもよく、球面、回転対称非球面の他、光軸に対して偏心した球面、平面、回転対称非球面、あるいは、対称面を有する非球面、対称面を１つだけ有する非球面、対称面のない非球面、自由曲面、微分不可能な点又は線を有する面等、いかなる形状をしていてもよく、さらに、反射面でも屈折面でも光に何らかの影響を与え得る面ならばよい。以下、これらの面を総称して拡張曲面という。
【０１１２】
なお、可変形状鏡の反射面の形状は、自由曲面に構成するのがよい。なぜなら、収差補正が容易にでき、有利だからである。
また、本発明で使用する自由曲面とは以下の式で定義されるものである。この定義式のＺ軸が自由曲面の軸となる。
【０１１３】
0004197888.tif 000015
ここで、（ａ）式の第１項は球面項、第２項は自由曲面項である。Ｍは２以上の自然数である。
球面項中、
ｃ：頂点の曲率
ｋ：コーニック定数（円錐定数）
ｒ＝√（Ｘ2 ＋Ｙ2 ）
である。
【０１１４】
自由曲面項は、
0004197888.tif 000016
ただし、Ｃj （ｊは２以上の整数）は係数である。
上記自由曲面は、一般的には、Ｘ−Ｚ面、Ｙ−Ｚ面共に対称面を持つことはないが、Ｘの奇数次項を全て０にすることによって、Ｙ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する自由曲面となる。また、Ｙの奇数次項を全て０にすることによって、Ｘ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する自由曲面となる。
【０１１５】
本実施例の可変形状鏡は、図２８に示すように、薄膜４０９ａと電極４０９ｂとの間に圧電素子４０９ｃが介装されていて、これらが支持台４２３上に設けられている。そして、圧電素子４０９ｃに加わる電圧を各電極４０９ｂ毎に変えることにより、圧電素子４０９ｃに部分的に異なる伸縮を生じさせて、薄膜４０９ａの形状を変えることができるようになっている。電極４０９ｂの形は、図２８に示すように、同心分割であってもよいし、図２９に示すように、矩形分割であってもよく、その他、適宜の形のものを選択することができる。図２７中、４２４は演算装置４１４に接続された振れ（ブレ）センサーであって、例えばデジタルカメラの振れを検知し、振れによる像の乱れを補償するように薄膜４０９ａを変形させるべく、演算装置４１４及び可変抵抗器４１１を介して電極４０９ｂに印加される電圧を変化させる。このとき、温度センサー４１５、湿度センサー４１６及び距離センサー４１７からの信号も同時に考慮され、ピント合わせ、温湿度補償等が行われる。この場合、薄膜４０９ａには圧電素子４０９ｃの変形に伴う応力が加わるので、薄膜４０９ａの厚さはある程度厚めに作られて相応の強度を持たせるようにするのがよい。
【０１１６】
図３０は本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
本実施例の可変形状鏡は、薄膜４０９ａと電極４０９ｂの間に介置される圧電素子が逆方向の圧電特性を持つ材料で作られた２枚の圧電素子４０９ｃ及び４０９ｃ’で構成されている点で、図２７に示された実施例の可変形状鏡とは異なる。すなわち、圧電素子４０９ｃと４０９ｃ’が強誘電性結晶で作られているとすれば、結晶軸の向きが互いに逆になるように配置される。この場合、圧電素子４０９ｃと４０９ｃ’は電圧が印加されると逆方向に伸縮するので、薄膜４０９ａを変形させる力が図２７に示した実施例の場合よりも強くなり、結果的にミラー表面の形を大きく変えることができるという利点がある。
【０１１７】
圧電素子４０９ｃ，４０９ｃ’に用いる材料としては、例えばチタン酸バリウム、ロッシエル塩、水晶、電気石、リン酸二水素カリウム（ＫＤＰ）、リン酸二水素アンモニウム（ＡＤＰ）、ニオブ酸リチウム等の圧電物質、同物質の多結晶体、同物質の結晶、ＰｂＺｒＯ3とＰｂＴｉＯ3の固溶体の圧電セラミックス、二フッ化ポリビニール（ＰＶＤＦ）等の有機圧電物質、上記以外の強誘電体等があり、特に有機圧電物質はヤング率が小さく、低電圧でも大きな変形が可能であるので、好ましい。なお、これらの圧電素子を利用する場合、厚さを不均一にすれば、上記実施例において薄膜４０９ａの形状を適切に変形させることも可能である。
【０１１８】
また、圧電素子４０９ｃ，４０９ｃ’の材質としては、ポリウレタン、シリコンゴム、アクリルエラストマー、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の高分子圧電体、シアン化ビニリデン共重合体、ビニリデンフルオライドとトリフルオロエチレンの共重合体等が用いられる。
圧電性を有する有機材料や、圧電性を有する合成樹脂、圧電性を有するエラストマー等を用いると可変形状鏡面の大きな変形が実現できてよい。
【０１１９】
なお、図２７、図３１の圧電素子４０９ｃに電歪材料、例えば、アクリルエラストマー、シリコンゴム等を用いる場合には、圧電素子４０９ｃを別の基板４０９ｃ−１と電歪材料４０９ｃ−２を貼り合わせた構造にしてもよい。
【０１２０】
図３１は本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
本実施例の可変形状鏡は、圧電素子４０９ｃが薄膜４０９ａと電極４０９ｄとにより挟持され、薄膜４０９ａと電極４０９ｄ間に演算装置４１４により制御される駆動回路４２５を介して電圧が印加されるようになっており、さらにこれとは別に、支持台４２３上に設けられた電極４０９ｂにも演算装置４１４により制御される駆動回路４２５を介して電圧が印加されるように構成されている。したがって、本実施例では、薄膜４０９ａは電極４０９ｄとの間に印加される電圧と電極４０９ｂに印加される電圧による静電気力とにより二重に変形され得、上記実施例に示した何れのものよりもより多くの変形パターンが可能であり、かつ、応答性も速いという利点がある。
【０１２１】
そして、薄膜４０９ａ、電極４０９ｄ間の電圧の符号を変えれば、可変形状鏡を凸面にも凹面にも変形させることができる。その場合、大きな変形を圧電効果で行ない、微細な形状変化を静電気力で行なってもよい。また、凸面の変形には圧電効果を主に用い、凹面の変形には静電気力を主に用いてもよい。なお、電極４０９ｄは電極４０９ｂのように複数の電極から構成されてもよい。この様子を図３１に示した。なお、本願では、圧電効果と電歪効果、電歪をすべてまとめて圧電効果と述べている。従って、電歪材料も圧電材料に含むものとする。
【０１２２】
図３２は本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
本実施例の可変形状鏡は、電磁気力を利用して反射面の形状を変化させ得るようにしたもので、支持台４２３の内部底面上には永久磁石４２６が、頂面上には窒化シリコン又はポリイミド等からなる基板４０９ｅの周縁部が載置固定されており、基板４０９ｅの表面にはアルミニウム等の金属コートで作られた薄膜４０９ａが付設されていて、可変形状鏡４０９を構成している。基板４０９ｅの下面には複数のコイル４２７が配設されており、これらのコイル４２７はそれぞれ駆動回路４２８を介して演算装置４１４に接続されている。したがって、各センサー４１５，４１６，４１７，４２４からの信号によって演算装置４１４において求められる光学系の変化に対応した演算装置４１４からの出力信号により、各駆動回路４２８から各コイル４２７にそれぞれ適当な電流が供給されると、永久磁石４２６との間に働く電磁気力で各コイル４２７は反発又は吸着され、基板４０９ｅ及び薄膜４０９ａを変形させる。
【０１２３】
この場合、各コイル４２７はそれぞれ異なる量の電流を流すようにすることもできる。また、コイル４２７は１個でもよいし、永久磁石４２６を基板４０９ｅに付設しコイル４２７を支持台４２３の内部底面側に設けるようにしてもよい。また、コイル４２７はリソグラフィー等の手法で作るとよく、さらに、コイル４２７には強磁性体よりなる鉄心を入れるようにしてもよい。
【０１２４】
この場合、薄膜コイル４２７の巻密度を、図３３に示すように、場所によって変化させることにより、基板４０９ｅ及び薄膜４０９ａに所望の変形を与えるようにすることもできる。また、コイル４２７は１個でもよいし、また、これらのコイル４２７には強磁性体よりなる鉄心を挿入してもよい。
【０１２５】
図３４は本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。図中、４１２は電源である。
本実施例の可変形状鏡では、基板４０９ｅは鉄等の強磁性体で作られており、反射膜としての薄膜４０９ａはアルミニウム等からなっている。この場合、薄膜コイルを設けなくてもすむから、構造が簡単で、製造コストを低減することができる。また、電源スイッチ４１３を切換え兼電源開閉用スイッチに置換すれば、コイル４２７に流れる電流の方向を変えることができ、基板４０９ｅ及び薄膜４０９ａの形状を自由に変えることができる。図３５は本実施例におけるコイル４２７の配置を示し、図３６はコイル４２７の他の配置例を示しているが、これらの配置は、図３２に示した実施例にも適用することができる。なお、図３７は、図３２に示した実施例において、コイル４２７の配置を図３６に示したようにした場合に適する永久磁石４２６の配置を示している。すなわち、図３７に示すように、永久磁石４２６を放射状に配置すれば、図３２に示した実施例に比べて、微妙な変形を基板４０９ｅ及び薄膜４０９ａに与えることができる。また、このように電磁気力を用いて基板４０９ｅ及び薄膜４０９ａを変形させる場合（図３３及び図３４の実施例）は、静電気力を用いた場合よりも低電圧で駆動できるという利点がある。
【０１２６】
以上いくつかの可変形状鏡の実施例を述べたが、ミラーの形を変形させるのに、図３１の例に示すように、２種類以上の力を用いてもよい。つまり静電気力、電磁力、圧電効果、磁歪、流体の圧力、電場、磁場、温度変化、電磁波等のうちから２つ以上を同時に用いて可変形状鏡を変形させてもよい。つまり２つ以上の異なる駆動方法を用いて光学特性可変光学素子を作れば、大きな変形と微細な変形とを同時に実現でき、精度の良い鏡面が実現できる。
【０１２７】
図３８は本発明のさらに他の実施例に係る、ズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡４０９を用いた撮像系、例えば携帯電話のデジタルカメラ、カプセル内視鏡、電子内視鏡、パソコン用デジタルカメラ、ＰＤＡ用デジタルカメラ等に用いられる撮像系の概略構成図である。
本実施例の撮像系は、第１実施例で示した光学構成における反射光学素子Ｒ１を可変形状鏡４０９で構成したものである。そして、これらのズームレンズと、電子撮像素子であるＣＣＤ４０８と、制御系１０３とで一つの撮像ユニット１０４を構成している。本実施例の撮像ユニット１０４では、物体側に凸面を向けた負メニスカス単レンズＬ１1を通った物体からの光は、可変形状鏡４０９で集光され、両凹負レンズＬ１2、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１3、第１移動レンズ群Ｇ２、第２移動レンズ群Ｇ３、第２位置固定レンズ群Ｇ４、ＣＣＤカバーガラスＣＧを経て、固体撮像素子であるＣＣＤ４０８の上に結像する。この可変形状鏡４０９は、光学特性可変光学素子の一種であり、可変焦点ミラーとも呼ばれている。
【０１２８】
本実施例によれば、物体距離が変わっても可変形状鏡４０９を変形させることでピント合わせをすることができ、レンズをモータ等で駆動する必要がなく、小型化、軽量化、低消費電力化の点で優れている。また、撮像ユニット１０４は本発明の撮像系としてすべての実施例で用いることができる。また、可変形状鏡４０９を複数用いることでズーム、変倍の撮像系、光学系を作ることができる。
なお、図３８では、制御系１０３にコイルを用いたトランスの昇圧回路を含む制御系の構成例を示している。特に積層型圧電トランスを用いると、小型化できてよい。昇圧回路は本発明のすべての電気を用いる可変形状鏡に用いることができるが、特に静電気力、圧電効果を用いる場合の可変形状鏡に有用である。なお、可変形状鏡４０９でピント合わせを行なう為には、例えば固体撮像素子４０８に物体像を結像させ、可変形状鏡４０９の焦点距離を変化させながら物体像の高周波成分が最大になる状態を見つければよい。高周波成分を検出するには、固体撮像素子４０８にマイクロコンピュータ等を含む処理回路を接続し、その中で高周波成分を検出すればよい。
【０１２９】
さて、以上のような本発明の折り曲げズームレンズを用いた電子撮像装置は、ズームレンズ等の結像光学系で物体像を形成しその像をＣＣＤや銀塩フィルムといった撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ、情報処理装置の例であるパソコン、電話、特に持ち運びに便利な携帯電話等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
【０１３０】
図３９〜図４１は本発明による折り曲げズームレンズをデジタルカメラの撮影光学系４１に組み込んだ構成の概念図であり、図３９はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図４０は同後方斜視図、図４１はデジタルカメラ４０の構成を示す断面図である。なお、図４１に示すデジタルカメラは、撮像光路をファインダーの長辺方向に折り曲げた構成となっており、図４１中の観察者の眼を上側からみて示してある。
【０１３１】
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、第１実施例の光路折り曲げズームレンズを通して撮影が行われるようになっている。
そして、撮影光学系４１によって形成された物体像が、近赤外カットフィルター、又はＣＣＤカバーガラス又はその他のレンズに施された近赤外カットコートを経てＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。
【０１３２】
このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この処理手段５１には記録手段５２が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段５２は処理手段５１と別体に設けてもよいし、フロッピー（登録商標）ディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
【０１３３】
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。
【０１３４】
このように構成されたデジタルカメラ４０は、長辺方向に光路を置き曲げたことによりカメラの薄型化に効果がある。また、撮影光学系４１が広画角で高変倍比であり、収差が良好で、明るく、フィルター等が配置できるバックフォーカスの大きな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。
なお、本実施例のデジタルカメラ４０の撮像光路をファインダーの短辺方向に折り曲げて構成してもよい。その場合には、撮影レンズの入射面からストロボ（又はフラッシュ）をより上方に離して配置し、人物のストロボ撮影時の際に生じる影の影響を緩和できるレイアウトにし得る。
また、図４１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。
【０１３５】
次に、本発明の折り曲げズームレンズが対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコンを図４２〜図４４に示す。図４２はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図４３はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図４４は図４２の側面図である。
【０１３６】
図４２〜図４４に示すように、パソコン３００は、外部から操作者が情報を入力するためのキーボード３０１と、図示を省略した情報処理手段や記録手段と、情報を操作者に表示するモニター３０２と、操作者自身や周辺の像を撮影するための撮影光学系３０３とを有している。
ここで、モニター３０２は、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子や、ＣＲＴディスプレイ等であってよい。また、図中、撮影光学系３０３は、モニター３０２の右上に内蔵されているが、その場所に限らず、モニター３０２の周囲や、キーボード３０１の周囲のどこであってもよい。
この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、本発明による例えば第１実施例の光路折り曲げズームレンズ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。
【０１３７】
ここで、撮像素子チップ１６２上にはカバーガラスＣＧが付加的に貼り付けられて撮像ユニット１６０として一体に形成され、対物レンズ１１２の鏡枠１１３の後端にワンタッチで嵌め込まれて取り付け可能になっているため、対物レンズ１１２と撮像素子チップ１６２の中心合わせや面間隔の調整が不要であり、組立が簡単となっている。また、鏡枠１１３の先端（図示略）には、対物レンズ１１２を保護するためのカバーガラス１１４が配置されている。なお、鏡枠１１３中のズームレンズの駆動機構等は図示を省いてある。
【０１３８】
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４２には、その一例として、操作者の撮影された画像３０５が示されている。また、この画像３０５は、処理手段を介し、インターネットや電話を介して、遠隔地から通信相手のパソコンに表示されることも可能である。
【０１３９】
次に、本発明の折り曲げズームレンズが撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である電話、特に持ち運びに便利な携帯電話を図４５に示す。図４５(a)は携帯電話４００の正面図、図４５(b)は側面図、図４５(c)は撮影光学系４０５の断面図である。
図４５(a)〜(c)に示すように、携帯電話４００は、操作者の声を情報として入力するマイク部４０１と、通話相手の声を出力するスピーカ部４０２と、操作者が情報を入力する入力ダイアル４０３と、操作者自身や通話相手等の撮影像と電話番号等の情報を表示するモニター４０４と、撮影光学系４０５と、通信電波の送信と受信を行うアンテナ４０６と、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行う処理手段（図示せず）とを有している。ここで、モニター４０４は液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置は、特にこれらに限られない。この撮影光学系４０５は、撮影光路４０７上に配置された本発明による例えば第１実施例の光路折り曲げズームレンズ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。
【０１４０】
ここで、撮像素子チップ１６２上にはカバーガラスＣＧが付加的に貼り付けられて撮像ユニット１６０として一体に形成され、対物レンズ１１２の鏡枠１１３の後端にワンタッチで嵌め込まれて取り付け可能になっているため、対物レンズ１１２と撮像素子チップ１６２の中心合わせや面間隔の調整が不要であり、組立が簡単となっている。また、鏡枠１１３の先端（図示略）には、対物レンズ１１２を保護するためのカバーガラス１１４が配置されている。なお、鏡枠１１３中のズームレンズの駆動機構等は図示を省いてある。
【０１４１】
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。
【０１４２】
以上説明したように、本発明の電子撮像装置及び電子撮像装置に用いるズームレンズは、特許請求の範囲に記載された発明の他に、次に示すような特徴も備えている。
【０１４３】
（１）前記交点が、前記レンズの内部乃至面頂以内に位置することを特徴とする請求項６に記載の電子撮像装置。
【０１４４】
（２）透過率を変更することにより前記電子撮像素子に導かれる光量を調節する透過率可変手段を備え、該透過率可変手段を前記絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする請求項６または上記（１）に記載の電子撮像装置。
【０１４５】
（３）前記電子撮像素子に導かれる光束の受光時間を調節するシャッターを備え、該シャッターを前記絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする請求項６または上記（１）、（２）のいずれかに記載の電子撮像装置。
【０１４６】
（４）光学系の入射面から撮像面までの光路にローパスフィルターを配置しないことを特徴とする請求項１〜６、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の電子撮像装置。
【０１４７】
（５）前記ズームレンズと撮像面までの間に配置される各々の媒質境界面が全てほぼ平面であり、かつ光学ローパスフィルターのような空間周波数変換作用が無いことを特徴とする請求項１〜６、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の電子撮像装置。
【０１４８】
（６）前記ズームレンズが、前記第１移動レンズ群よりも像側に、正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に前記第１移動レンズ群とは異なった動きをする第２移動レンズ群を有することを特徴とする請求項１〜６、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の電子撮像装置。
【０１４９】
（７）前記ズームレンズが、物体側から順に、前記第１位置固定レンズ群と、該第１位置固定レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接する前記第１移動レンズ群と、前記第１移動レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接する前記第２移動レンズ群とを有することを特徴とする上記（６）に記載の電子撮像装置。
【０１５０】
（８）前記第２移動レンズ群よりも像側に変倍時に位置が固定である第２固定レンズ群を有することを特徴とする上記（６）または（７）に記載の電子撮像装置。
【０１５１】
（９）前記第２固定レンズ群が、非球面を有していることを特徴とする上記（８）に記載の電子撮像装置。
【０１５２】
（１０）前記第１移動レンズ群が、２枚の正レンズと１枚の負レンズとからなることを特徴とする上記（６）〜（９）のいずれかに記載の電子撮像装置に用いるズームレンズ。
【０１５３】
（１１）前記第１移動レンズ群における前記負レンズが、隣接する少なくとも１つの正レンズと接合されていることを特徴とする上記（１０）に記載の電子撮像装置に用いるズームレンズ。
【０１５４】
（１２）前記第１移動レンズ群の前記２枚の正レンズと前記１枚の負レンズとが、物体側から、正レンズ、負レンズ、正レンズの順で配置されることを特徴とする上記（１０）または（１１）に記載の電子撮像装置。
【０１５５】
（１３）前記第１移動レンズ群の前記２枚の正レンズと前記１枚の負レンズとが、物体側から、正レンズ、正レンズ、負レンズの順で配置されることを特徴とする上記（１０）または（１１）に記載の電子撮像装置。
【０１５６】
（１４）前記第１位置固定レンズ群及び前記第１移動レンズ群が、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜６、上記（１）〜（１３）のいずれかに記載の電子撮像装置。
０．６  ＜  −ｆＣ／√（ｆｗ・ｆＴ）  ＜  １．５
１．１  ＜  ｆＶ１／√（ｆw・ｆＴ）  ＜  ２．５
但し、ｆＣは第１位置固定レンズ群の合成焦点距離、ｆＶ１は正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動するレンズ群のうち最も物体側のレンズ群Ｖ１の合成焦点距離、ｆｗは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【０１５７】
（１５）前記第１移動レンズ群、前記第２移動レンズ群が次の条件式を満足することを特徴とする上記（６）〜（１３）のいずれかに記載の電子撮像装置に用いるズームレンズ。
０．０１  ＜  Ｌ／ｆＶ２  ＜  ０．５
０．０  ＜  Ｍ２／Ｍ１  ＜  １．２
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｆＶ２は第２移動レンズ群の焦点距離、Ｍ２は第２移動レンズ群の移動量、Ｍ１は第１移動レンズ群の移動量である。なお、像側への移動を正とする。
【０１５８】
（１６）前記第１移動レンズ群、前記第２移動レンズ群のうちの一方の移動レンズ群を単レンズで構成し、他方の移動レンズ群に負レンズを含ませたことを特徴とする上記（６）〜（１３）、（１５）のいずれかに記載の電子撮像装置。
【０１５９】
（１７）前記第２固定レンズ群が次の条件式を満足することを特徴とする上記（８）または（９）に記載の電子撮像装置。
−０．２５  ＜  Ｌ／ｆＲ  ＜  ０．４
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｆＲはレンズ群Ｒの焦点距離である。
【０１６０】
（１８）前記第２固定レンズ群は合焦動作時にも固定であることを特徴とする上記（８）、（９）、（１７）のいずれかに記載の電子撮像装置。
【０１６１】
（１９）前記移動レンズ群のいずれかが、物体側から順に、正レンズと負レンズとの接合レンズと、正の単レンズとで構成されると共に、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜６、上記（１）〜（１８）のいずれかに記載の電子撮像装置。
０．６５  ＜  ＲVC3／ＲVC1  ＜  １．４
ただし、ＲVC1は接合レンズの最も物体側の面の光軸上での曲率半径、ＲVC3は接合レンズの最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
【０１６２】
（２０）前記移動レンズ群の前記接合レンズの接合面とその両側のレンズの媒質が、次の条件式を満足することを特徴とする上記（１９）に記載の電子撮像装置。
０．２  ＜  Ｌ／ＲVC2  ＜  １．２
１５  ＜  νVCP−νVCN
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ＲVC2は移動レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上における曲率半径、νVCPは接合面の物体側の正レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数、νVCNは接合面の像側の負レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数である。
【０１６３】
（２１）前記移動レンズ群中の前記正の単レンズが、次の条件式を満足することを特徴とする上記（１９）または（２０）に記載の電子撮像装置。
−１．２  ＜  （ＲVS1＋ＲVS2）／（ＲVS1−ＲVS2）  ＜  ０．４
０  ＜  Ｌ／ｆVS  ＜  ０．９
ただし、ＲVS1は前記第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、ＲVS2は前記第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの像側の面の光軸上での曲率半径、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ｆVSは前記第１移動レンズ群または第２移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの焦点距離である。
【０１６４】
（２２）前記移動レンズ群のいずれかが、物体側から順に、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズとで構成されると共に、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜６、上記（１）〜（１８）のいずれかに記載の電子撮像装置。
０．３５  ＜  ＲVC3／ＲVC1  ＜  ０．８
ただし、ＲVC1は接合レンズの最も物体側の面の光軸上での曲率半径、ＲVC3は接合レンズの最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
【０１６５】
（２３）前記移動レンズ群の前記接合レンズの接合面とその両側のレンズの媒質が、次の条件式を満足することを特徴とする上記（２２）に記載の電子撮像装置。
−０．２  ＜  Ｌ／ＲVC2  ＜  ０．８
２０  ＜  νVCP−νVCN
ただし、Ｌは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、ＲVC2は移動レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上における曲率半径、νVCPは接合面の物体側の正レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数、νVCNは接合面の像側の負レンズの媒質のｄ線基準でのアッベ数である。
【０１６６】
（２４）前記移動レンズ群中の前記正の単レンズが、次の条件式を満足することを特徴とする上記（２２）または（２３）に記載の電子撮像装置。
−１．４  ＜  （ＲVS1＋ＲVS2）／（ＲVS1−ＲVS2）  ＜  ０．２
０．１  ＜  Ｌ／ｆVS  ＜  １．０
【０１６７】
（２５）前記第１位置固定レンズ群の後側副群は、物体側から順に、負レンズと、正レンズの２枚のレンズからなり、もしくは、正レンズと、負レンズと、正レンズの３枚のレンズからなり、そのうちの負レンズの少なくとも一方の面が正レンズと接合されていることを特徴とする請求項１〜６、上記（１）〜（２４）のいずれかに記載の電子撮像装置。
【０１６８】
（２６）次の条件式を満足することを特徴とする上記（２５）に記載の電子撮像装置。
３  ＜  νC2N−νC2P  ＜  ４０
−０．４  ＜  Ｑ・Ｌ／ＲC2C  ＜  １．５
ただし、νC2Pは前記第１位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の正レンズの媒質のアッベ数、νC2Pは前記第１位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の負レンズの媒質のアッベ数、ＲC2Cは前記第１位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径である。なお、接合レンズの順番が物体側から負レンズ、正レンズのときはQ＝１、逆の順番のときはQ＝−１とする。
【０１６９】
（２７）前記第１位置固定レンズ群の前側副群が、物体側に凸面を向けた負のメニスカス単レンズで構成されることを特徴とする請求項１〜６、上記（１）〜（２６）のいずれかに記載の電子撮像装置。
【０１７０】
（２８）次の条件式を満足することを特徴とする上記（２７）に記載の電子撮像装置。
０．０５  ＜  ｆC1／ｆC2  ＜  １．０
ただし、ｆC1は第１位置固定レンズ群の前側副群の焦点距離、ｆC2は第１位置固定レンズ群の後側副群の焦点距離である。
【０１７１】
（２９）前記ズームレンズが次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜６、上記（１）〜（２９）のいずれかに記載の電子撮像装置。
１．８  ＜  ｆＴ／ｆｗ
ただし、ｆｗは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【０１７２】
（３０）前記電子撮像装置における広角端全画角が５５度以上であることを特徴とする請求項１〜６、上記（１）〜（２９）のいずれかに記載の電子撮像装置。
【０１７３】
（３１）前記電子撮像装置における広角端全画角が８０度以下であることを特徴とする上記（３０）に記載の電子撮像装置。
【０１７４】
【発明の効果】
本発明によれば、極力物体側にミラーなど反射光学素子を挿入して光学系特にズームレンズ系の光路（光軸）を折り曲げる構成とし、さらに諸々の条件式等を満たすように構成したので、ズーム比、画角、Ｆ値、少ない収差など高い光学仕様性能を確保しながらも、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラを実現することができる。加えて、沈胴式鏡筒に適したズームレンズなど他のズーム光学系と異なり、今後、撮像素子の小型化が進んだ場合に、その小形化された撮像素子を使用する場合におけるカメラのさらなる小型化、薄型化を有利に進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第１実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図２】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【図３】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図４】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図５】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図６】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第２実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図７】第２実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【図８】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第３実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図９】第３実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【図１０】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第４実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図１１】第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【図１２】第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図１３】第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図１４】第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図１５】本発明の各実施例に用いる電子撮像素子の画素配列の一例を示す説明図である。
【図１６】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グラフである。
【図１７】近赤外カットコートを施したＣＣＤカバーガラスＣＧの射出面側、もしくは、近赤外カットコートを施した他のレンズ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グラフである。
【図１８】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１９】補色モザイクフィルターの波長特性の一例を示すグラフである。
【図２０】本発明の各実施例にかかる電子撮像装置に用いる絞りＳの変形例を示す説明図である。
【図２１】本発明の各実施例にかかる電子撮像装置に用いる光量調節手段の一例を示す説明図である。
【図２２】図２１に示した光量調節手段を本発明に適用した状態の具体例を示す斜視図である。
【図２３】本発明の各実施例にかかる電子撮像装置に適用可能な光量調節手段の他の例を示す説明図である。
【図２４】本発明の各実施例にかかる電子撮像装置に適用可能な光量調節手段のさらに他の例を示す説明図である。
【図２５】本発明の各実施例にかかる電子撮像装置に適用可能な受光時間を調節する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一例を示す概略構成図であり、(a)は裏面図、(b)は表面図である。
【図２６】  (a)〜(d)は図２５に示したロータリーシャッター幕Ｂが回転する様子を像面側からみた図である。
【図２７】本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡４０９の一実施例を示す概略構成図である。
【図２８】図２７の実施例の可変形状鏡に用いる電極の一形態を示す説明図である。
【図２９】図２７の実施例の可変形状鏡に用いる電極の他の形態を示す説明図である。
【図３０】本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図３１】本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図３２】本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図３３】図３２の実施例における薄膜コイル４２７の巻密度の状態を示す説明図である。
【図３４】本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図３５】図３４の実施例におけるコイル４２７の一配置例を示す説明図である。
【図３６】図３４の実施例におけるコイル４２７の他の配置例を示す説明図である。
【図３７】図３２に示した実施例において、コイル４２７の配置を図３６に示したようにした場合に適する永久磁石４２６の配置を示す説明図である。
【図３８】本発明のさらに他の実施例に係る、ズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡４０９を用いた撮像系、例えば携帯電話のデジタルカメラ、カプセル内視鏡、電子内視鏡、パソコン用デジタルカメラ、ＰＤＡ用デジタルカメラ等に用いられる撮像系の概略構成図である。
【図３９】本発明による折り曲げズームレンズをデジタルカメラの撮影光学系４１に組み込んだ構成の概念図であり、デジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図である。
【図４０】図３９に示したデジタルカメラ４０の後方斜視図である。
【図４１】図３９に示したデジタルカメラ４０の構成を示す断面図である。
【図４２】本発明の折り曲げズームレンズが対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図である。
【図４３】図４２に示したパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図である。
【図４４】図４２の側面図である。
【図４５】本発明の折り曲げズームレンズが撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である携帯電話を示す図であり、(a)は携帯電話４００の正面図、(b)は(a)の側面図、(c)は撮影光学系４０５の断面図である。
【符号の説明】
Ａ           シャッター基板
Ａ１         基板の開口部
Ｂ           ロータリーシャッター幕
Ｃ           ロータリーシャッター幕の回転軸
Ｄ１，Ｄ２   ギア
ＣＧ         ＣＣＤカバーガラス
Ｅ           観察者眼球
Ｇ１         第１位置固定レンズ群
Ｇ２         第１移動レンズ群
Ｇ３         第２移動レンズ群
Ｇ４         第２位置固定レンズ群
Ｉ           撮像面
Ｌ１1        物体側に凸面を向けた負メニスカス単レンズ
Ｌ１2        両凹負レンズ
Ｌ１2’      両凸正レンズ
Ｌ１3’      両凹負レンズ
Ｌ１2”      物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ１3        物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ１3”      物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ１4        物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ２1        物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ２1’      両凸正レンズ
Ｌ２2        物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ２2’      物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ２3        両凸正レンズ
Ｌ２3’      物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ３1        物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ３1’      両凸正レンズ
Ｌ４1        物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ４1’      両凹負レンズ
Ｌ４1”      物体側に凹面を有し像側に平面を有する負レンズ
Ｌ４1”’    両凸正レンズ
Ｌ４2        両凸正レンズ
Ｌ４2’      物体側に平面を有し像側に凸面を有する正レンズ
Ｌ４2”      物体側に凹面を有する負メニスカスレンズ
Ｒ１         反射光学素子
Ｓ           開口絞り
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ          開口
１０         ターレット
１１         回転軸
４０         デジタルカメラ
４１         撮像光学系
４２         撮影用光路
４３         ファインダー光学系
４４         ファインダー用光路
４５         シャッター
４６         フラッシュ
４７         液晶表示モニター
４９         ＣＣＤ
５０         カバー部材
５１         処理手段
５２         記録手段
５３         ファインダー用対物光学系
５５         ポロプリズム
５７         視野枠
５９         接眼光学系
１０３       制御系
１０４       撮像ユニット
１１２       対物レンズ
１１３       鏡枠
１１４       カバーガラス
１６０       撮像ユニット
１６２       撮像素子チップ
１６６       端子
３００       パソコン
３０１       キーボード
３０２       モニター
３０３       撮影光学系
３０４       撮影光路
３０５       画像
４００       携帯電話
４０１       マイク部
４０２       スピーカ部
４０３       入力ダイアル
４０４       モニター
４０５       撮影光学系
４０６       アンテナ
４０７       撮影光路
４０８       固体撮像素子
４０９ｂ，４０９ｄ            電極
４０９ｃ−２  電歪材料
４０９        光学特性可変形状鏡
４０９ａ      薄膜
４０９ｃ，４０９ｃ’          圧電素子
４０９ｃ−１，４０９ｅ        基板
４１１        可変抵抗器
４１２        電源
４１３        電源スイッチ
４１４        演算装置
４１５        温度センサー
４１６        湿度センサー
４１７        距離センサー
４２３        支持台
４２４        振れセンサー
４２５，４２８          駆動回路
４２６        永久磁石
４２７        コイル
【図１】
0004197888.tif 000017
【図２】
0004197888.tif 000018
【図３】
0004197888.tif 000019
【図４】
0004197888.tif 000020
【図５】
0004197888.tif 000021
【図６】
0004197888.tif 000022
【図７】
0004197888.tif 000023
【図８】
0004197888.tif 000024
【図９】
0004197888.tif 000025
【図１０】
0004197888.tif 000026
【図１１】
0004197888.tif 000027
【図１２】
0004197888.tif 000028
【図１３】
0004197888.tif 000029
【図１４】
0004197888.tif 000030
【図１５】
0004197888.tif 000031
【図１６】
0004197888.tif 000032
【図１７】
0004197888.tif 000033
【図１８】
0004197888.tif 000034
【図１９】
0004197888.tif 000035
【図２０】
0004197888.tif 000036
【図２１】
0004197888.tif 000037
【図２２】
0004197888.tif 000038
【図２３】
0004197888.tif 000039
【図２４】
0004197888.tif 000040
【図２５】
0004197888.tif 000041
【図２６】
0004197888.tif 000042
【図２７】
0004197888.tif 000043
【図２８】
0004197888.tif 000044
【図２９】
0004197888.tif 000045
【図３０】
0004197888.tif 000046
【図３１】
0004197888.tif 000047
【図３２】
0004197888.tif 000048
【図３３】
0004197888.tif 000049
【図３４】
0004197888.tif 000050
【図３５】
0004197888.tif 000051
【図３６】
0004197888.tif 000052
【図３７】
0004197888.tif 000053
【図３８】
0004197888.tif 000054
【図３９】
0004197888.tif 000055
【図４０】
0004197888.tif 000056
【図４１】
0004197888.tif 000057
【図４２】
0004197888.tif 000058
【図４３】
0004197888.tif 000059
【図４４】
0004197888.tif 000060
【図４５】
0004197888.tif 000061