(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群と、前記第２レンズ群の物体側に固定された絞りとを備え、
前記第１レンズ群は物体側から順に曲率の強い面を像側に向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、曲率の強い面を像側に向けた負メニスカスレンズの第２レンズと、曲率の強い面を物体側に向けた正レンズの第３レンズとを備え、
前記第２レンズ群は曲率の強い面を物体側に向けた正レンズの第４レンズと、正レンズの第５レンズと、負レンズの第６レンズと、正レンズの第７レンズとを備え、
前記第３レンズ群は正レンズの第８レンズを備え、
前記第１レンズの像側面と前記第４レンズの物体側面はいずれも中心から離れるにつれて局所  曲率半径が単調増加する非球面であり、
前記第８レンズの一方の面は非球面であり、
撮影距離が∞の場合の広角端から望遠端への変倍に際して前記第１レンズ群は像側に凸の軌跡を描き、前記第２レンズ群は物体側に単調に移動し、
広角端における前記第１レンズの物体側面の頂点から像面までの距離をＬW 、望遠端における前記第１レンズの物体側面の頂点から像面までの距離をＬT 、撮影距離が∞で広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆW 、前記第２レンズ群の焦点距離をｆG2 、前記第３レンズ群の焦点距離をｆG3 、前記第ｉレンズ（ｉは整数）の焦点距離をｆi 、屈折率をｎi 、アッベ数をνi として、
｜ＬW−ＬT｜／ＬW ＜０.１                  ‥‥‥（１）
１.９＜ｆG2／ｆW＜２.４                    ‥‥‥（２）
３.２＜ｆG3／ｆW＜４.０                    ‥‥‥（３）
０.６＜ｆ4／ｆG2＜０.８                    ‥‥‥（４）
１.５＜ｆ7／ｆG2＜１.６                    ‥‥‥（５）
ｎ4＞１．７５                               ‥‥‥（６）
ν4＞３５                                  ‥‥‥（７）
ｎ5＞１．５５                               ‥‥‥（８）
ν5＞４５                                  ‥‥‥（９）
の各条件を満足し、撮影距離が∞の場合のズーム比が２.５倍〜３.２倍で広角端における画角が６０°〜７０°であるズームレンズ。
【請求項２】
第１レンズ群の合成焦点距離をｆG1、第１レンズの焦点距離をｆ1、第２レンズの焦点距離をｆ2として、
０.７＜ｆ1／ｆG1＜０.９                    ‥‥‥（１０）
２.０＜ｆ2／ｆG1＜４.０                    ‥‥‥（１１）
の各条件を満足する請求項１記載のズームレンズ。
【請求項３】
第５レンズと第６レンズとが接合されている請求項１から請求項２記載のズームレンズ。
【請求項４】
第６レンズと第７レンズとは有効径の外側で互いに接触している請求項１から請求項３のいずれかに記載のズームレンズ。
【請求項５】
第４レンズの像側面は平面または凹面である請求項１から請求項４のいずれかに記載のズームレンズ。
【請求項６】
物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群と、前記第２レンズ群の物体側に固定された絞りとを備え、
前記第１レンズ群は物体側から順に曲率の強い面を像側に向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、曲率の強い面を像側に向けた負メニスカスレンズの第２レンズと、曲率の強い面を物体側に向けた正レンズの第３レンズとを備え、
前記第２レンズ群は曲率の強い面を物体側に向けた正レンズの第４レンズと、正レンズの第５レンズと、負レンズの第６レンズと、正レンズの第７レンズとを備え、
前記第３レンズ群は正レンズの第８レンズを備え、
前記第１レンズの像側面と前記第４レンズの物体側面はいずれも中心から離れるにつれて局所曲率半径が単調増加する非球面であり、
前記第８レンズは一方の面が非球面であり、撮影距離が∞の場合の広角端から望遠端への変倍に際して前記第１レンズ群は像側に凸の軌跡を描き、前記第２レンズ群は物体側に単調に移動し、
広角端における前記第１レンズの物体側面の頂点から像面までの距離をＬW 、望遠端における前記第１レンズの物体側面の頂点から像面までの距離をＬT 、撮影距離が∞で広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆW 、前記第２レンズ群の焦点距離をｆG2 、前記第３レンズ群の焦点距離をｆG3 、前記第ｉレンズ（ｉは整数）の焦点距離をｆi 、屈折率をｎi 、アッベ数をνi として、
｜ＬW−ＬT｜／ＬW ＜０.１                  ‥‥‥（１２）
１.９＜ｆG2／ｆW＜２.４                    ‥‥‥（１３）
３.２＜ｆG3／ｆW＜４.０                    ‥‥‥（１４）
０.６＜ｆ4／ｆG2＜０.８                    ‥‥‥（１５）
１.５＜ｆ7／ｆG2＜１.６                    ‥‥‥（１６）
ｎ4＞１．７５                               ‥‥‥（１７）
ν4＞３５                                  ‥‥‥（１８）
ｎ5＞１．７                                 ‥‥‥（１９）
ν5＞４５                                  ‥‥‥（２０）
ｎ7＞１．７                                 ‥‥‥（２１）
３５＜ν7＜５０                            ‥‥‥（２２）
の各条件を満足し、撮影距離が∞の場合のズーム比が２.５倍〜３.２倍で広角端における画角が６０°〜７０°であるズームレンズ。
【請求項７】
第１レンズ群の合成焦点距離をｆG1、第１レンズの焦点距離をｆ1、第２レンズの焦点距離をｆ2として、
０.７＜ｆ1／ｆG1＜０.９                    ‥‥‥（２３）
２.０＜ｆ2／ｆG2＜４.０                    ‥‥‥（２４）
の各条件を満足する請求項６記載のズームレンズ。
【請求項８】
第４レンズの物体側面の曲率半径をｒ3F 、円錐定数をκ3F 、４次非球面係数をＤ3F として、
−０.５＜κ3F＋８Ｄ3Fｒ3F3＜−０.３         ‥‥‥（２５）
の条件を満足する請求項６記載のズームレンズ。
【請求項９】
第５レンズと第６レンズとが接合されている請求項６から請求項８のいずれかに記載のズームレンズ。
【請求項１０】
第６レンズと第７レンズとは有効径の外側で互いに接触している請求項６から請求項９のいずれかに記載のズームレンズ。
【請求項１１】
ズームレンズと、固体撮像素子とを備え、前記ズームレンズは請求項１から請求項１０のいずれかに記載のズームレンズである電子スチルカメラ。
【請求項１２】
固体撮像素子は傾き調整可能である請求項１１記載の電子スチルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子スチルカメラに用いられる高画質のズームレンズ、およびそのズームレンズを用いた電子スチルカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータの進歩、普及と相まって、画像入力装置として電子スチルカメラが急速に普及している。電子スチルカメラに用いられる固体撮像素子の総画素数は１００万画素を超え、最近では総画素数が３００万画素を超える固体撮像素子を搭載した電子スチルカメラも商品化されるようになった。また、ビデオカメラも動画の他に高画質の静止画を撮影できる機能を搭載するようになった。
【０００３】
電子スチルカメラの光学系は、物体側から順に、撮像レンズ、光学ローパスフィルタ、固体撮像素子で構成されている。撮像レンズにより被写体に対応する実像が固体撮像素子の受光面上に形成される。固体撮像素子は画素構造により空間的サンプリングを行い、撮像面上に形成された像の映像信号を出力する。固体撮像素子は薄く、軽く、小型であるため、電子スチルカメラが小型になる。
【０００４】
固体撮像素子は画素構造により空間的サンプリングを行うが、この場合に生じる折り返し歪みを除去するために、一般に、撮像レンズと固体撮像素子の間に光学ローパスフィルタを配置して、ズームレンズが形成する画像から高周波成分を除去している。光学ローパスフィルタは、一般に水晶板で構成され、水晶の複屈折を利用して、自然光が入射すると常光線と異常光線とが離れて平行に出射する性質を利用している。
【０００５】
固体撮像素子は、画面サイズが同じままで画素数を増大させると画素ピッチが小さくなるため、開口率が低下し、受光感度が低下する。そこで、固体撮像素子の各画素に微小正レンズを設けて、実効開口率を向上させて、受光感度の低下を防いでいる。この場合、微小正レンズからの出射光の大半を対応する各画素に到達させるために、ズームレンズは各画素に入射する主光線を光軸と平行に近く、つまりテレセントリック性を良好にする必要がある。
【０００６】
電子スチルカメラには多くの形態が考えられるが、その１つの形態としてズーム比が２倍〜３倍のズームレンズを搭載したコンパクトタイプがある。コンパクトタイプでは、持ち運びやすさが要望されており、少なくとも非使用時の光学全長（レンズ系全体の最も物体側のレンズ面の頂点から固体撮像素子の撮像面までの距離）を短くする必要がある。
【０００７】
コンパクトタイプに適したズームレンズとして、物体側から順に、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レンズ群で構成され、２つのレンズ群の間隔を変えることにより変倍を行う２群ズームレンズが考えられる。このような２群ズームレンズは、広角に向いているという特徴があるが、ズーム比が２倍程度と小さいという問題がある。また、フォーカス調整を行うには２つのレンズ群の少なくとも一方を移動させる必要があるが、いずれのレンズ群も大きく重いことから、オートフォーカスに向いていないという問題がある。この問題を解決するために、２群ズームレンズの像側に正パワーの第３レンズ群を配置した３群ズームレンズが数多く提案されている。
【０００８】
例えば、特開平１１−１７４３２２号公報、特開２００１−２９６４７５号公報、特開２００１−３３７０２号公報には、第１レンズ群を負負正の３枚、第２レンズ群を４枚、第３レンズ群を１枚で構成した３群ズームレンズが開示されている。
【０００９】
これらの３群ズームレンズは、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群、正パワーの第２レンズ群、正パワーの第３レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群の間の空気間隔が単調減少し、第２レンズ群と第３レンズ群の間の空気間隔が単調増加し、さらに第３レンズ群も移動するようになっている。フォーカス調整は第３レンズ群の光軸方向移動により行っている。第３レンズ群はテレセントリック性を良好にする作用を有している。また、第３レンズ群は外径の小さい１枚のレンズまたは１組の接合レンズで構成されているので、パワーの小さい小型モータでも第３レンズ群を高速で移動させることができ、オートフォーカスに適している。第１レンズ群と第２レンズ群の移動は円筒カムにより行われるので、円筒カムを利用して非使用時に３つのレンズ群をすべて固体撮像素子側に寄せて沈胴とすることが可能である。そのため、このようなズームレンズを搭載した電子スチルカメラは、非使用時の奥行を薄くすることが可能である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
コンンパクトタイプの電子スチルカメラは、持ち運びやすさの点から非使用時の奥行が薄いことが要望され、また、撮影画像の高解像度化が要望されている。
【００１１】
カメラ本体の非使用時の奥行を薄くするには、固体撮像素子の画面サイズを小さくするとともに、ズームレンズの非使用時の光学全長を短縮するとよい。非使用時の光学全長を短くするには、沈胴構成を採用するとよく、さらに、各レンズ群の全長を短くし、沈胴時のレンズ群間隔を短くするとよい。
【００１２】
撮影画像の高解像度化には、固体撮像素子の画素数を多くするとともに、ズームレンズを高解像度にするとよい。しかし、固体撮像素子の画面サイズを小さくし、画素数を増大させると、画素ピッチが非常に小さくなるため、回折の影響によりズームレンズの結像特性が劣化することに注意する必要がある。回折の影響を低減するには、ズームレンズのＦ値を小さくするとよい。
【００１３】
また、撮影画像からその周辺部の画像を切り取る場合もあることを考えると、撮影画像は画面全体の解像度がより均一であることが望まれる。固体撮像素子の解像度均一性は非常に良好であるが、ズームレンズの解像度特性は、一般に画面中央部では高いが、画面周辺部では低いという傾向がある。
【００１４】
前出の特開平１１−１７４３２２号公報、特開２００１−３３７０２号公報は、第２レンズ群の全長が長いため、非使用時の光学全長を短くできない。また、特開２００１−２９６４７５号公報に開示されているズームレンズは、画面周辺部でサジタルフレアを発生するため、画面周辺部の解像度特性を良好にしにくいという問題がある。
【００１５】
電子スチルカメラ用ズームレンズは、３５ｍｍフィルムカメラに用いるズームレンズに比べて、レンズ素子の加工公差、ズームレンズユニットの組立公差が非常に厳しいという問題がある。これは、３５ｍｍフィルムカメラの有効画面（水平３６ｍｍ×垂直２４ｍｍ）の対角長が約４３．３ｍｍであるのに対して、固体撮像素子の有効画面の対角長がかなり小さいことに起因している。また、沈胴構成とするには、変倍に際して移動する移動鏡筒と、移動鏡筒を保持する固定鏡筒が必要であるが、沈胴時光学全長に比べて使用時光学全長があまりにも長い場合には、固定鏡筒が移動鏡筒を安定に保持できないために、一部レンズ群が偏心し、撮影画像の結像特性の劣化を招くという問題がある。そのため、ズームレンズの設計性能は良好であるが、レンズ素子と鏡筒部品の加工公差、組立公差が非常に厳しいために、量産で設計性能に近い結像性能を実現することが困難という問題を生じる。
【００１６】
本発明は、ズーム比が２.５倍〜３.２倍、広角端における画角が６０°〜７０°で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、偏心敏感度の低いズームレンズ、そのズームレンズを用いて非使用時の奥行を薄くした電子スチルカメラを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のズームレンズおよび電子スチルカメラは以下のように構成している。
【００１８】
本発明の第１のズームレンズは、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群と、前記第２レンズ群の物体側に固定された絞りとを備え、前記第１レンズ群は物体側から順に曲率の強い面を像側に向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、曲率の強い面を像側に向けた負メニスカスレンズの第２レンズと、曲率の強い面を物体側に向けた正レンズの第３レンズとを備え、前記第２レンズ群は曲率の強い面を物体側に向けた正レンズの第４レンズと、正レンズの第５レンズと、負レンズの第６レンズと、正レンズの第７レンズとを備え、前記第３レンズ群は正レンズの第８レンズを備え、前記第１レンズの像側面と前記第４レンズの物体側面はいずれも中心から離れるにつれて局所曲率半径が単調増加する非球面であり、前記第８レンズの一方の面は非球面であり、撮影距離が∞の場合の広角端から望遠端への変倍に際して前記第１レンズ群は像側に凸の軌跡を描き、前記第２レンズ群は物体側に単調に移動し、広角端における前記第１レンズの物体側面の頂点から像面までの距離をＬW 、望遠端における前記第１レンズの物体側面の頂点から像面までの距離をＬT 、撮影距離が∞で広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆW 、前記第２レンズ群の焦点距離をｆG2 、前記第３レンズ群の焦点距離をｆG3 、前記第ｉレンズ（ｉは整数）の焦点距離をｆi 、屈折率をｎi 、アッベ数をνi として、
｜ＬW−ＬT｜／ＬW ＜０.１                  ‥‥‥（１）
１.９＜ｆG2／ｆW＜２.４                    ‥‥‥（２）
３.２＜ｆG3／ｆW＜４.０                    ‥‥‥（３）
０.６＜ｆ4／ｆG2＜０.８                    ‥‥‥（４）
１.５＜ｆ7／ｆG2＜１.６                    ‥‥‥（５）
ｎ4＞１.７５                               ‥‥‥（６）
ν4＞３５                                  ‥‥‥（７）
ｎ5＞１.５５                               ‥‥‥（８）
ν5＞４５                                  ‥‥‥（９）
の各条件を満足し、撮影距離が∞の場合のズーム比が２.５倍〜３.２倍で広角端における画角が６０°〜７０°となるように構成したものである。
【００１９】
上記ズームレンズにおいて、第１レンズ群の合成焦点距離をｆG1、第１レンズの焦点距離をｆ1、第２レンズの焦点距離をｆ2として、
０.７＜ｆ1／ｆG1＜０.９                    ‥‥‥（１０）
２.０＜ｆ2／ｆG1＜４.０                    ‥‥‥（１１）
の各条件を満足するのが望ましい。
【００２０】
上記ズームレンズにおいて、第５レンズと第６レンズとが接合するのが望ましい。
【００２１】
上記ズームレンズにおいて、第６レンズと第７レンズとは有効径の外側で互いに接触させるのが望ましい。
【００２３】
本発明の第２のズームレンズは、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群と、前記第２レンズ群の物体側に固定された絞りとを備え、前記第１レンズ群は物体側から順に曲率の強い面を像側に向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、曲率の強い面を像側に向けた負メニスカスレンズの第２レンズと、曲率の強い面を物体側に向けた正レンズの第３レンズとを備え、前記第２レンズ群は曲率の強い面を物体側に向けた正レンズの第４レンズと、正レンズの第５レンズと、負レンズの第６レンズと、正レンズの第７レンズとを備え、前記第３レンズ群は正レンズの第８レンズを備え、前記第１レンズの像側面と前記第４レンズの物体側面はいずれも中心から離れるにつれて局所曲率半径が単調増加する非球面であり、前記第８レンズは一方の面が非球面であり、撮影距離が∞の場合の広角端から望遠端への変倍に際して前記第１レンズ群は像側に凸の軌跡を描き、前記第２レンズ群は物体側に単調に移動し、広角端における前記第１レンズの物体側面の頂点から像面までの距離をＬW 、望遠端における前記第１レンズの物体側面の頂点から像面までの距離をＬT 、撮影距離が∞で広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆW 、前記第２レンズ群の焦点距離をｆG2 、前記第３レンズ群の焦点距離をｆG3 、前記第ｉレンズ（ｉは整数）の焦点距離をｆi 、屈折率をｎi 、アッベ数をνi として、
｜ＬW−ＬT｜／ＬW ＜０.１                  ‥‥‥（１２）
１.９＜ｆG2／ｆW＜２.４                    ‥‥‥（１３）
３.２＜ｆG3／ｆW＜４.０                    ‥‥‥（１４）
０.６＜ｆ4／ｆG2＜０.８                    ‥‥‥（１５）
１.５＜ｆ7／ｆG2＜１.６                    ‥‥‥（１６）
ｎ4＞１.７５                               ‥‥‥（１７）
ν4＞３５                                  ‥‥‥（１８）
ｎ5＞１.７                                 ‥‥‥（１９）
ν5＞４５                                  ‥‥‥（２０）
ｎ7＞１.７                                 ‥‥‥（２１）
３５＜ν7＜５０                                   ‥‥‥（２２）
の各条件を満足し、撮影距離が∞の場合のズーム比が２.５倍〜３.２倍で広角端における画角が６０°〜７０°となるように構成したものである。
【００２４】
上記ズームレンズは、第１レンズ群の合成焦点距離をｆG1、第１レンズの焦点距離をｆ1、第２レンズの焦点距離をｆ2として、
０.７＜ｆ1／ｆG1＜０.９                    ‥‥‥（２３）
２.０＜ｆ2／ｆG1＜４.０                    ‥‥‥（２４）
の各条件を満足するのが望ましい。
【００２５】
上記ズームレンズは、第４レンズの物体側面の曲率半径をｒ4F 、円錐定数をκ4F 、４次非球面係数をＤ4F として、
−０.５＜κ4F＋８Ｄ4Fｒ4F3＜−０.３         ‥‥‥（２５）
の条件を満足するように構成するのが望ましい。
【００２６】
上記ズームレンズにおいて、第５レンズと第６レンズとが接合するのが望ましい。
【００２７】
上記ズームレンズにおいて、第６レンズと第７レンズとは有効径の外側で互いに接触させるのが望ましい。
【００２８】
上記ズームレンズにおいて、第４レンズの像側面は平面または凹面にするとよい。
【００２９】
本発明の第１の電子スチルカメラは、ズームレンズと、固体撮像素子とを備え、前記ズームレンズとして、上記第１のズームレンズを用いたものである。
【００３０】
本発明の第２の電子スチルカメラは、ズームレンズと、固体撮像素子とを備え、前記ズームレンズとして、上記第２のズームレンズを用いたものである。
【００３１】
上記第２の電子スチルカメラは、固体撮像素子の傾斜調整可能とするとよい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面および表を用いて具体的に説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるズームレンズの構成を示したものである。
【００３４】
このズームレンズは、高解像度で、沈胴時光学全長を短くしたものである。
【００３５】
図１に示されたズームレンズは８枚のレンズで構成され、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、および正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とで構成されている。撮影距離が∞の場合の広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は像側に凸の軌跡を描き、第２レンズ群Ｇ２は物体側に単調に移動する。フォーカス調整は第３レンズ群Ｇ３を光軸方向の移動により行う。絞りＡは、第２レンズ群Ｇ２と一体化され、第２レンズ群Ｇ２と一緒に光軸方向に移動する。
【００３６】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、曲率の強い面を像側に向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１、曲率の強い面を像側に向けた負メニスカスレンズの第２レンズＬ２と、曲率の強い面を物体側に向けた正メニスカスレンズの第３レンズＬ３で構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、凸面を物体側に向けた正レンズの第４レンズＬ４、正レンズの第５レンズＬ５、負レンズの第６レンズＬ６、および像面側に凸面を向けた正レンズの第７レンズＬ７とで構成されている。第３レンズ群Ｇ３は正レンズの第８レンズＬ８で構成されている。第２レンズ群Ｇ２の物体側には絞りＡが取り付けられている。第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とは接合され、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７とは有効径の外側で突き当てとなっている。第１レンズＬ１の像側面は中心から離れるにつれて局所曲率半径が単調増加する非球面、第４レンズＬ４の物体側面は中心から有効径までの範囲で局所曲率半径が単調増加する非球面、第８レンズＬ８の像側面は非球面となっている。
【００３７】
非球面の光軸からの高さがｈの点における局所曲率半径ρは次式により与えられる。
【００３８】
【数１】
0004172197.tif 000002
【００３９】
ズームレンズの像側には、物体側から順に、赤外カットフィルタと３枚の水晶板で構成される光学ローパスフィルタ、固体撮像素子が配置されている。固体撮像素子には保護のためのカバーガラスが取り付けられている。図１では赤外カットフィルタ、光学ローパスフィルタおよびカバーガラスを１つの等価な平行平板素子Ｐで表している。ズームレンズにより被写体の像が固体撮像素子の撮像面Ｓ上に形成される。
【００４０】
図１に示したズームレンズは、非使用時に第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３を固体撮像素子側に寄せる沈胴構成にすると、沈胴時光学全長を短くすることができる。沈胴構成は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とを光軸方向に移動させる円筒カムのカム溝を延ばすことにより実現できる。
【００４１】
本発明のズームレンズの基本構成に関する基本的な考え方について説明する。
【００４２】
本発明のズームレンズは、物体側から順に負正のパワー配置とした２群ズームレンズを基本として、その像側に正パワーのレンズ群を付加した３群ズームレンズである。
【００４３】
このズームレンズの変倍は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の間隔を変えることにより行う。フォーカス調整は、第３レンズ群Ｇ３を光軸方向に移動させることにより行う。第３レンズ群Ｇ３は３つのレンズ群の中で最も軽いため、フォーカス調整用レンズ群の高速移動が望まれるオートフォーカスに適している。また、第３レンズ群Ｇ３は、テレセントリック性を良好にする作用を有するので、固体撮像素子にマイクロレンズが搭載される場合には都合がよい。
【００４４】
３群ズームレンズにおいて非使用時光学全長を短くするには、３つのレンズ群の全長を短くするとよい。そこで、後述のように、３つのレンズ群は、いずれも構成枚数を少なくするとともに、各レンズ群の全長を極力短くするようにしている。
【００４５】
コンパクトタイプ電子スチルカメラでは、非使用時光学全長を短くするとともに、ズームレンズ鏡筒の外径を小さくすることが要望される。円筒カムの回転角は例えば１２０°以下と上限があるため、円筒カムの直径を小さくすると、カム溝の傾斜角が大きくなり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を滑らかに移動させることが困難となる。また、鏡筒は１つの固定鏡筒と１つまたは複数の移動鏡筒により構成され、沈胴時の光学全長を短くするには固定鏡筒と移動鏡筒を短くする必要があるが、沈胴時光学全長に対して使用時光学全長の最大値の比が大きい場合には、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とが互いに偏心しやすくなり、レンズ系全体の結像特性が劣化する。これらの問題を解決するには、使用時光学全長の最大値を短くするとよい。
【００４６】
そこで、本発明では、広角端における光学全長と望遠端における光学全長の差を小さくすることにより、使用時光学全長の最大値を短くしている。また、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離と第３レンズ群Ｇ３の焦点距離を適切に設定し、第４レンズＬ４の焦点距離と第７レンズＬ７の焦点距離を適切に設定することにより、結像特性が良好になるようにした上で使用時光学全長を短くしている。  負正の２群ズームレンズの使用時光学全長は、広角端または望遠端で最長となり、途中のズーム位置で最短となる。２群ズームレンズの像側に正パワーで位置固定の第３レンズ群を配置すると、やはり、広角端または望遠端で最長となり、途中のズーム位置で最短となる。
【００４７】
本発明では、各レンズ群の全長を短くするために、次のような工夫を行っている。
【００４８】
第１レンズ群Ｇ１は、その全長を短くするために、負負正の３枚のレンズで構成している。負レンズの第１レンズＬ１および第２レンズＬ２で負の歪曲収差を発生するが、正パワーの第３レンズＬ３で正の歪曲収差を発生させて、レンズ系全体の広角端における負の歪曲収差の低減を図っている。また、この歪曲収差をさらに小さくするために、第１レンズＬ１の像側面を中心から離れるにつれて局所曲率半径が単調増加する非球面としている。
【００４９】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正正負正の４枚構成とし、最も物体側に強い正パワーの正レンズを配置し、最も像側に弱い正パワーの正レンズを配置しているので、第２レンズ群Ｇ２の物体側主点は物体側に偏る。そのため、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とが最接近する望遠端において、第１レンズ群Ｇ１の像側主点から第２レンズ群Ｇ２の物体側主点までの距離を短くすることができ、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離を短くすることができるため、使用時光学全長が短くなる。また、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とを接合し、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７とを有効径の外側で接触させることにより、第２レンズ群Ｇ２の全長を短くしている。
【００５０】
第４レンズＬ４の物体側近傍に絞りが配置されるので、軸上光線の入射高は第４レンズＬ４で最大となり、第４レンズＬ４が両面とも球面の場合には第４レンズＬ４で負の球面収差を発生する。そこで、第４レンズＬ４の物体側面を中心から離れるにつれて局所曲率半径が単調増加するような非球面として、第３レンズ群Ｇ３で発生する球面収差の低減を図っている。
【００５１】
第３レンズ群Ｇ３は正レンズである第８レンズＬ８の１枚で構成しているので、その全長は短い。この第８レンズＬ８は、像側面を非球面として正の歪曲収差を発生させ、広角端における負の歪曲収差の絶対値が低減するようにしている。
【００５２】
フォーカス調整は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とは動かさないで、第３レンズ群Ｇ３だけを光軸方向に移動させることにより行う。撮影距離が短くなるにつれて、第３レンズ群Ｇ３が物体側に出ていく。第３レンズ群Ｇ３は、１枚のレンズで構成され、移動する他の機構部品も含めた移動部分が軽いので、パワーの小さい小型のモータでも高速で移動させることが可能となり、オートフォーカス調整を高速で行うことが可能になる。なお、フォーカス調整のために、第８レンズＬ８が移動する際に倍率色収差が変化するが、実用上問題ない程度に抑制している。
【００５３】
実施の形態１においてより望ましいズームレンズを実現するには、次の条件を満足するように構成するとよい。
【００５４】
｜ＬW−ＬT｜／ＬW ＜０.１                  ‥‥‥（１）
１.９＜ｆG2／ｆW＜２.４                    ‥‥‥（２）
３.２＜ｆG3／ｆW＜４.０                    ‥‥‥（３）
０.６＜ｆ4／ｆG2＜０.８                    ‥‥‥（４）
１.５＜ｆ7／ｆG2＜１.６                    ‥‥‥（５）
ｎ4＞１.７５                               ‥‥‥（６）
ν4＞３５                                  ‥‥‥（７）
ｎ5＞１.５５                               ‥‥‥（８）
ν5＞４５                                  ‥‥‥（９）
０.７＜ｆ1／ｆG1＜０.９                    ‥‥‥（１０）
２.０＜ｆ2／ｆG1＜４.０                    ‥‥‥（１１）
ここで、ＬW は広角端における光学全長、ＬT は望遠端における光学全長、ｆG1 は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、ｆG2 は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、ｆG3 は第３レンズ群Ｇ３の焦点距離、ｆW はレンズ系全体の広角端における焦点距離、ｆi は第ｉレンズ（ｉは整数）の焦点距離、ｎi は第ｉレンズの屈折率、νi は第ｉレンズのアッベ数である。
【００５５】
上述の条件式について、説明する。
【００５６】
条件式（１）は、使用時光学全長の最大値を短くするとともに良好な結像特性を確保するための条件である。使用時光学全長の最大値を短くするには、広角端における光学全長と望遠端における光学全長とを等しくするのが理想である。ただし、広角端における光学全長と望遠端における光学全長を完全に等しくしようとすると、結像特性を犠牲にする場合もある。条件式（１）はこれらを考慮して得られた条件である。条件式（１）が満足されない場合には、使用時の光学全長を短くするとともに良好な結像特性を確保することが困難となる。
【００５７】
条件式（２）は、使用時光学全長を極力短くすると同時に諸収差の発生をバランス良く補正するための条件である。ｆG2／ｆW が上限を越えると、第２レンズ群Ｇ２の物像間距離が長くなるために、使用時光学全長が長くなってしまう。この場合、第３レンズ群Ｇ３の倍率を小さくすれば光学全長が短くなるが、第３レンズ群Ｇ３のパワーが大きくなるために第３レンズ群Ｇ３で発生する像面湾曲がアンダーになり、この像面湾曲を第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とで補正することが困難となる。一方、ｆG2／ｆW が下限を越えると、使用時光学全長は短くなるものの、望遠端において第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に絞りを配置できるだけの空気間隔を確保することが困難となる。
【００５８】
条件式（３）は固体撮像素子に入射する最大像高における主光線の傾斜角を小さく、つまりテレセントリック性を良好にするとともに、像面湾曲を低減するための条件である。ｆG3／ｆW が下限を超えると、テレセントリック性は良好となるものの、レンズ系全体の像面湾曲を補正しきれなくなる。一方、ｆG3／ｆW が上限を超えると、像面湾曲は低減するものの、テレセントリック性が不十分となる。
【００５９】
条件式（４）および条件式（５）は、第２レンズ群Ｇ２で発生する諸収差をバランス良く補正するとともに、使用時のレンズ系全体の光学全長を短くするための条件である。ｆ4／ｆG2 が上限を超える場合、またはｆ7／ｆG2 が下限を超える場合、第２レンズ群Ｇ２の物体側主点の物体側への偏りが不十分であるために、望遠端において第１レンズ群Ｇ１の像側主点から第２レンズ群Ｇ２の物体側主点までの間隔を所望の長さにしようとすると、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に絞りを配置できる空間を確保できなくなる。一方、ｆ4／ｆG2 が下限を超える場合、またはｆ7／ｆG2 が上限を超える場合、第２レンズ群Ｇ２の物体側主点の物体側への偏りは十分となり、望遠端において第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に絞りを配置する空間を確保するとともに、使用時光学全長を短くすることができるが、第５レンズＬ５のパワーが過大となるため、第５レンズＬ５で発生する球面収差、コマ収差を他のレンズでバランス良く補正することが困難となる。
【００６０】
条件式（６）〜（９）は、広角端から望遠端への変倍に際しての軸上色収差および倍率色収差を小さくするとともに、像面湾曲を小さくするための条件である。条件式（６）〜（９）のいずれかが満足されない場合には、いずれかのズーム位置において軸上色収差または倍率色収差が大きくなるために色にじみが目立ったり、像面湾曲が小さくならないために撮影画像の一部で結像特性が良くないという問題を生じる。
【００６１】
条件式（１０）および条件式（１１）は、第１レンズ群Ｇ１で発生する歪曲収差を補正するとともに、第1レンズ群の光学全長を短くするための条件である。ｆ1／ｆG1またはｆ2／ｆG1が上限を超える場合、歪曲収差の補正をすることが容易となるが、第１レンズ群Ｇ１の光学全長が長くなるため、使用時の光学全長および沈胴時の光学全長が長くなる。一方、ｆ1／ｆG1またはｆ2／ｆG1が下限を超える場合、第１レンズ群Ｇ１の光学全長を短くすることができるが、歪曲収差を補正することが困難となる。
【００６２】
図１に示したズームレンズのレンズデータを表１に、非球面データを表２に、撮影距離が∞の場合の可変面間隔データを表３に示す。表中の長さの単位はすべてｍｍである。ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎd ，νd はそれぞれｄ線における屈折率、アッベ数である。＊印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
【００６３】
【数２】
0004172197.tif 000003
【００６４】
ここで、κは円錐定数、Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇはそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数、ｈは光軸からの高さ、ｚは非球面上の光軸からの高さがｈの点におけるサグ量である。
【００６５】
撮影距離が∞の場合の広角端の焦点距離をｆW 、望遠端の焦点距離をｆT とし、焦点距離が
【００６６】
【数３】
0004172197.tif 000004
【００６７】
となるズーム位置を中間位置と呼ぶことにする。
【００６８】
【表１】
0004172197.tif 000005
【００６９】
【表２】
0004172197.tif 000006
【００７０】
【表３】
0004172197.tif 000007
【００７１】
図１に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放時の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を図２、図３、図４に示す。図２は広角端の場合、図３は中間位置の場合、図４は望遠端の場合である。球面収差図において、実線はｄ線、短破線はＦ線、長破線はＣ線の特性である。非点収差図において、実線はサジタル平面、破線はメリディオナル平面の特性である。図２〜図４より、ズーム位置が変化した場合でも諸収差が良好に補正されていることが分かる。
【００７２】
図１に示したズームレンズは、固体撮像素子として、有効画素数が水平２０４８×垂直１５３６、画素ピッチが水平２.８μｍ×垂直２.８μｍ、実効画面サイズが水平５.７３４４ｍｍ×垂直４.３００８ｍｍのものを用いることができる。また、固体撮像素子として、実効開口率の向上のために画素ごとにマイクロレンズを設けたものを用いることができる。
【００７３】
図１に示したズームレンズは、第２レンズ群Ｇ２内の第４レンズＬ４から第６レンズＬ６までの３枚のレンズの偏心敏感度が高い。そこで、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とを接合とし、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７とを有効径の外側で接触（突き当て）させている。また、第４レンズＬ４は像側面を凹面として、必要であれば組み立て時に第４レンズＬ４を調心しやすいようにしている。
【００７４】
第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とを接合すると、接着剤の両面の境界では屈折率差が小さくなるため、第５レンズの像側面と第６レンズの物体側面の偏心敏感度は低くなる。また、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７と有効径の外側で突き当てにすると、第６レンズＬ６の像側面と第７レンズＬ７の物体側面との間の偏心が小さくなる。また、接合や突き当ては、面間隔誤差を発生しやすいスペーサが不要であるため、スペーサを用いる場合に比べて面間隔の誤差を小さくすることができる。
【００７５】
調心を行う場合、次のようにするとよい。第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とを接合したものと、第７レンズＬ７とをレンズ枠に組み込んだ後に、第４レンズＬ４を所定の位置に取り付け、偏心測定装置を利用して第２レンズ群Ｇ２全体の偏心が小さくなるように、第４レンズＬ４の位置を調整し、最後に接着剤により第４レンズＬ４をレンズ枠に固定する。このとき、第４レンズＬ４の像側面が凸面の場合には、第４レンズＬ４を移動させようとすると、平行偏心と傾斜偏心との両方を生じるため、調心がやりにくい。これに対して、図１に示したズームレンズでは、第４レンズＬ４の像側面を凹面としているので、第４レンズＬ４を傾斜させることなく平行移動させることができるため、調心がやりやすい。
【００７６】
以上に説明したように、図１に示したズームレンズは、ズーム比が３.０倍、広角端における画角が６６°で、解像度が高く、非使用時光学全長が短くなっている。
【００７７】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２におけるズームレンズの構成を示したものである。
【００７８】
このズームレンズは、高解像度で、沈胴時光学全長を短くしたものである。
【００７９】
図５に示したズームレンズは、実施の形態１に示したズームレンズと同様の構成であるが、第８レンズＬ８の非球面の使い方が異なる。つまり、実施の形態１で示したズームレンズは、第８レンズＬ８の像側面が非球面であるのに対し、図５に示したズームレンズは第８レンズＬ８の物体側面を非球面としている。
【００８０】
実施の形態２におけるズームレンズで、より望ましい結像特性を得るには、実施の形態１で説明した条件式（１）〜（１１）を満足するように構成するとよい。
【００８１】
図５に示したズームレンズのレンズデータを表４に、非球面データを表５に、撮影距離が∞の場合の可変面間隔データを表６に示す。各パラメータの定義は実施の形態１の場合と同一である。
【００８２】
【表４】
0004172197.tif 000008
【００８３】
【表５】
0004172197.tif 000009
【００８４】
【表６】
0004172197.tif 000010
【００８５】
図５に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放時の収差図を図６、図７、図８に示す。図６は広角端の場合、図７は中間位置の場合、図８は望遠端の場合であり、いずれも球面収差、非点収差、歪曲収差を示している。図６〜図８より諸収差が良好に補正されていることが分かる。
【００８６】
図５に示したズームレンズは、固体撮像素子として、実施の形態１で説明したものを用いることができる。
【００８７】
第４レンズＬ４の像側面を凹面としているので、必要であれば、実施の形態１で説明したのと同様に、第４レンズＬ４の調心を容易に行うことができる。また、固体撮像素子を１°以内で傾斜させることにより、固体撮像素子上の結像特性を良好にすることができる。
【００８８】
以上に説明したように、図５に示したズームレンズは、ズーム比が３.０倍、広角端における画角が６６°程度で、解像度が高く、非使用時光学全長が短く、偏心敏感度が低くなっている。
【００８９】
（実施の形態３）
図９は本発明の実施の形態３におけるズームレンズの構成を示したものである。
【００９０】
このズームレンズは、高解像度で、沈胴時光学全長を短く、偏心敏感度を低くしたものである。
【００９１】
図９に示されたズームレンズは８枚のレンズで構成され、物体側から第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、および第３レンズ群Ｇ３で構成されている。
【００９２】
図９に示したズームレンズは、実施の形態２に示したズームレンズと同様の構成であるが、一部のレンズの材質が異なる。つまり、実施の形態２で説明したズームレンズと比べて、第５レンズＬ５、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８について屈折率を高くしている。
【００９３】
ズームレンズの各レンズ面が偏心している場合には、固体撮像素子の撮像面上の一部の領域で結像特性が低いという問題を生じる。特に、第２レンズ群Ｇ２を構成するレンズ面の多くは偏心敏感度が高く、特に、第４レンズＬ４の物体側面、第６レンズＬ６の像側面は偏心敏感度が非常に高くなりやすい。
【００９４】
この問題に対して、本発明の発明者らは、レンズ系の各レンズ面が偏心した場合の３次収差を独自に検討し、さらに３次偏心コマ収差と３次偏心非点収差について分析を行った。その結果、ズームレンズの各レンズ面の偏心敏感度を低くするには、各レンズ面の偏心量に対するそのレンズ面で発生する偏心コマ収差の比（偏心コマ収差の面係数）と、各レンズ面の偏心量に対するそのレンズ面で発生する偏心非点収差の比（偏心非点収差の面係数）とを小さくするとよいことが見出された。また、各レンズ面で発生する偏心コマ収差と偏心非点収差の各面係数がいずれも小さく、各レンズ面の偏心量が小さい場合には、固体撮像素子を適切に傾斜させることにより、撮像面上の結像特性を改善できる可能性を見出した。
【００９５】
上記の分析結果を利用すると、第４レンズＬ４の物体側面と第６レンズＬ６の像側面の偏心敏感度を低くするには、絞りの縁を通過する軸上光線が空気中からレンズ面に入射する場合の入射角または空気中に出射する場合の射角または空気中の屈折角を小さくすればよいことが見出された。そこで、第４レンズＬ４の屈折率を高くし、これにより第４レンズＬ４の物体側面の曲率半径が大きくなるようにしている。また、第７レンズＬ７の屈折率と第８レンズＬ８の屈折率を高くすることにより、ペツバール和に余裕をつくり、この余裕を利用して第６レンズＬ６の像側面の曲率半径を大きくしている。
【００９６】
このようにした結果、図５に示したズームレンズの第４レンズＬ４の物体側面と第６レンズＬ６の像側面の偏心敏感度は図５に示したズームレンズの対応するレンズ面の偏心敏感度より低くなっている。
【００９７】
図９に示したズームレンズは、各レンズ面がわずかに偏心している場合、固体撮像素子を傾斜させることにより、固体撮像素子の撮像面上における結像特性を良好に補正できるようにしている。ただし、各レンズ面の偏心量が大きい場合や、各レンズ面がレンズ系全体の偏心コマ収差、偏心非点収差が大きくなるように偏心する場合には、固体撮像素子の撮像面上の一部の領域で結像特性が良くないままとなるので、限界がある。
【００９８】
実施の形態２におけるズームレンズも、実施の形態１におけるズームレンズと同様に、沈胴時光学全長を短くし、使用時光学全長を短くすることができる。
【００９９】
実施の形態２においてより望ましいズームレンズを実現するには、以下の条件を満足するように構成するとよい。
【０１００】
｜ＬW−ＬT｜/ＬW ＜０.１                   ‥‥‥（１２）
２.０＜ｆG2／ｆW＜２.３                    ‥‥‥（１３）
３.４＜ｆG3／ｆW＜３.８                    ‥‥‥（１４）
０.６＜ｆ4／ｆG2＜０.８                    ‥‥‥（１５）
１.５＜ｆ7／ｆG2＜１.６                    ‥‥‥（１６）
ｎ4＞１.７５                               ‥‥‥（１７）
ν4＞３５                                  ‥‥‥（１８）
ｎ5＞１.７                                 ‥‥‥（１９）
ν5＞４５.０                               ‥‥‥（２０）
ｎ7＞１.７                                 ‥‥‥（２１）
３５＜ν7＜５０                            ‥‥‥（２２）
０.７＜ｆ1／ｆG1＜０.９                    ‥‥‥（２３）
２.０＜ｆ2／ｆG1＜４.０                    ‥‥‥（２４）
−０.５＜κ4F＋８Ｄ4Fｒ4F3＜−０.３         ‥‥‥（２５）
ここで、ＬW は広角端における光学全長、ＬT は望遠端における光学全長、ｆG2 は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、ｆG3 は第３レンズ群Ｇ３の焦点距離、ｆW はレンズ系全体の広角端における焦点距離、ｆi は第ｉレンズ（ｉは整数）の焦点距離、ｎi は第ｉレンズの屈折率、νi は第ｉレンズのアッベ数、ｒ4F は第４レンズＬ４の物体側面の近軸曲率半径、κ4F は第４レンズＬ４の物体側面の円錐定数、Ｄ4F は第４レンズＬ４の物体側面の４次非球面係数である。
【０１０１】
前述の条件式について説明する。
【０１０２】
条件式（１２）〜条件式（２０）、条件式（２３）および条件式（２４）は、実施の形態１で説明した通りである。条件式（１９）の下限値が条件式（８）の下限値より大きくなっているが、これは、広角端から望遠端への変倍に際しての軸上色収差および倍率色収差を小さくし、さらに像面湾曲を小さくするためと同時に、第５レンズＬ５の物体側面の偏心敏感度を低減する作用を有効に得るためである。条件式（１７）〜条件式（２２）は、広角端から望遠端への変倍に際しての軸上色収差および倍率色収差を小さくするとともに、像面湾曲を小さくするための条件である。これら条件式のいずれかが満足されない場合には、いずれかのズーム位置において軸上色収差または倍率色収差が大きくなるために色にじみが目立ったり、像面湾曲が小さくならないために撮影画像の一部で結像特性が良くないという問題を生じる。
【０１０３】
条件式（２５）は、第４レンズＬ４の物体側面の非球面に関する円錐定数および４次非球面係数を規制することにより、絞りの中央部を通過する画角の小さい光線に対して、第４レンズＬ４の物体側面の偏心敏感度を低減するための条件である。κ4F＋８Ｄ4Fｒ4F3 は、非球面の球面からのずれの程度を表している。κ4F＋８Ｄ4Fｒ4F3 が下限を越える場合には、非球面の効果により第４レンズＬ４の物体側面で発生する球面収差は小さくなるが、第４レンズＬ４の物体側面で発生する偏心コマ収差と偏心非点収差が過大となり、第４レンズＬ４の物体側面の偏心敏感度が高くなってしまう。一方、κ4F＋８Ｄ4Fｒ4F3 が上限を越える場合には、第４レンズＬ４の物体側面で発生する偏心コマ収差と偏心非点収差は小さくなるが、球面収差が補正不足となるか、あるいは、第６レンズＬ６の像側面の曲率半径が短くなるために、第６レンズＬ６の像側面で発生する偏心コマ収差と偏心非点収差が大きくなり、第６レンズＬ６の像側面の偏心敏感度が高くなってしまう。
【０１０４】
具体的な数値データについて説明する。
【０１０５】
図９に示したズームレンズのレンズデータを表７に、非球面データを表８に、撮影距離が∞の場合の可変面間隔データを表９に示す。各パラメータの定義は実施の形態１の場合と同一である。
【０１０６】
【表７】
0004172197.tif 000011
【０１０７】
【表８】
0004172197.tif 000012
【０１０８】
【表９】
0004172197.tif 000013
【０１０９】
図９に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放時の収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を図１０、図１１、図１２に示す。図１０は広角端の場合、図１１は中間位置の場合、図１２は望遠端の場合である。図１０〜図１２より撮影距離が変化し、ズーム位置が変化した場合でも諸収差が良好に補正されていることが分かる。
【０１１０】
図９に示したズームレンズは、固体撮像素子として、実施の形態１で説明したものを用いることができる。
【０１１１】
第４レンズＬ４の像側面を凹面としているので、必要であれば、実施の形態１で説明したのと同様に、第４レンズＬ４の調心を容易に行うことができる。また、固体撮像素子の撮像面上の一部領域で結像特性が良くない場合には、固体撮像素子を１°以内で傾斜させることにより、固体撮像素子上の結像特性を良好にすることができる。
【０１１２】
以上に説明したように、図５に示したズームレンズは、ズーム比が３.０倍、広角端における画角が約６６°で、解像度が高く、非使用時光学全長が短く、また偏心敏感度が低くなっている。
【０１１３】
以上に説明した３つの実施の形態に関して、前述の条件式の数値を表１０に示す。
【０１１４】
【表１０】
0004172197.tif 000014
【０１１５】
ｆG1 は第１レンズ群Ｇ１の合成焦点距離、ｆG2 は第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離、ｆG3 は第３レンズ群Ｇ３の合成焦点距離である。
【０１１６】
（実施の形態４）
図１３は本発明の実施の形態６における電子スチルカメラの概略構成図を示したものである。図１３において、１２はズームレンズ、１４は固体撮像素子、１５は液晶モニタ、１８は第１レンズ群、１９は絞り、２０は第２レンズ群、２１は第３レンズ群である。
【０１１７】
筐体１１の前側にズームレンズ１２が配置され、ズームレンズ１２の後側には、物体側から順に、光学ローパスフィルタ１３、固体撮像素子１４が配置されている。筐体１１の後側に液晶モニタ１５が配置され、固体撮像素子１４と液晶モニタ１５とは近接している。
【０１１８】
光学ローパスフィルタ１３は、物体側から順に、第１水晶板、第２水晶板、第３水晶板を透明接着剤により互いに接合したものである。３枚の水晶板は平行平面であり、各光学軸はいずれも光軸に対して４５°傾斜している。また、各水晶板の光学軸を固体撮像素子１４の撮像面１６に射影した方向は、ズームレンズ１２側から見て、第１水晶板については画面水平方向から左回りに４５°回転した方向、第２水晶板については画面水平方向から右回りに４５°回転した方向、第３水晶板については画面水平方向となっている。光学ローパスフィルタ１３は、固体撮像素子１４の画素構造に起因するモアレなどの誤信号の発生を防いでいる。光学ローパスフィルタ１３の物体側面には、赤外光を反射し、可視光を透過させる光学多層膜が蒸着されている。
【０１１９】
固体撮像素子１４は、有効画素数が水平２０４８×垂直１５３６、画素ピッチが水平２.８μｍ×垂直２.８μｍ、有効画面サイズが水平５.７３４４ｍｍ×垂直４.３００８ｍｍであり、各画素に微小正レンズが設けられている。固体撮像素子１４の物体側にはカバーガラス１７が設けられている。ズームレンズ１２による被写体の像が撮像面１６に形成される。
【０１２０】
ズームレンズ１２として、図１に示したズームレンズが用いられている。ズームレンズ１２は物体側から順に、第１レンズ群１８、絞り１９、第２レンズ群２０、第３レンズ群２１で構成されている。
【０１２１】
鏡筒は、移動鏡筒２２、第１の円筒カム２３、主鏡筒２４、第２の円筒カム２５、第２レンズ群枠２６、第３レンズ群枠２７で構成されている。第１レンズ群１８は移動鏡筒２２に取り付けられ、第２レンズ群２０と絞り１９とは第２レンズ群枠２６に取り付けられ、第３レンズ群２１は第３レンズ群枠２７に取り付けられている。第２の円筒カム２５を回転させると、第１の円筒カム２３が回転しながら光軸方向に移動し、第１の円筒カム２３が回転すると、移動鏡筒２２と第２レンズ群枠２６が移動するようになっている。こうして、第２の円筒カム２５を回転させると、第１レンズ群１８と第２レンズ群２０とが固体撮像素子１４を基準にした所定の位置に移動するので、広角端から望遠端までの変倍を行うことができる。
【０１２２】
第３レンズ群枠２７はフォーカス調整用モータにより光軸方向に移動可能である。モータにより第３レンズ群２１を光軸方向に移動させながら撮影画像の高周波成分がピークとなる位置を検出して、その位置に第３レンズ群２１を移動させれば、オートフォーカス調整を行うことができる。
【０１２３】
非使用時に第１レンズ群１８、第２レンズ群２０、第３レンズ群２１をすべて固体撮像素子１４側に寄せれば、沈胴式となり、ズームレンズの非使用時の光学全長を非常に短くすることができる。第１レンズ群１８と第２レンズ群２０とを固体撮像素子１４側に寄せるには、第１の円筒カム２３と第２の円筒カム２５のカム溝を伸ばすことにより可能となる。
【０１２４】
こうして、ズーム比が２.５倍以上、広角端における画角が６０°程度で、解像度が高く、非使用時の奥行が薄い電子スチルカメラを提供することができる。
【０１２５】
なお、図１３に示した電子スチルカメラには、実施の形態１のズームレンズの代わりに、実施の形態２〜実施の形態３のいずれかズームレンズを用いてもよい。
【０１２６】
また、図１３に示した電子スチルカメラの光学系は、動画を対象とするビデオカメラに用いることもできる。この場合、動画だけでなく、解像度の高い静止画を撮影することができる。
【０１２７】
（実施の形態５）
図１４は本発明の実施の形態５における電子スチルカメラの腰部構成図を示したものである。図１４において、１２はズームレンズ、１４は固体撮像素子である。
【０１２８】
図１４は、図１３に示したような電子スチルカメラにおいて、ズームレンズ１２に対して固体撮像素子１４を傾斜させて取り付けられるように変更した構成を示したものである。ズームレンズ１２として、実施の形態３で説明したズームレンズを用いている。
【０１２９】
固体撮像素子１４は、取り付け板３１が取り付けられている。取り付け板３１には周辺部の３個所に穴が設けられ、主鏡筒２４には取り付け板３１の３個所の穴に対応する３個所にビス穴が設けられている。主鏡筒２４の３つのビス穴のうちの２つの近傍に２つの穴が設けられ、その２つの穴にはそれぞれバネ３５が挿入されている。取り付け板３１を主鏡筒２４に取り付け、３本のビス３２（１本のビスは図示せず）が、取り付け板３１の３つの穴を貫通して主鏡筒に取り付けられている。このとき、バネ３５が取り付け板３１を押すように作用するので、バネ３５の近傍のビス３２を回すことにより、固体撮像素子１４の傾斜角と傾斜方位を自由に変えることができる。調整完了後に３本のビスを接着剤で固定すれば、その後はズームレンズ１２に対する固体撮像素子１４の位置、姿勢を安定に保持することができる。
【０１３０】
このようにすると、ズームレンズ１２の各レンズ面が偏心している場合、固体撮像素子１４をその撮像面１６がズームレンズ１２の光軸と垂直となるように取り付けると、撮像面１６の一部の領域で結像特性が良くない場合があるが、固体撮像素子１４を適切に傾斜させることにより、撮像面１６に生じていた結像特性の良くない領域の結像特性を改善することができる。
【０１３１】
固体撮像素子１４の傾斜角範囲は１°程度にするとよい。固体撮像素子１２の傾斜調整は、実際に広角端から望遠端までのいくつかのズーム位置で撮影し、固体撮像素子１４からの出力信号から結像特性の良くない領域を探し、次に、出力信号を見ながら、２つのバネ３５の近傍にある２本のビスを回して、結像特性の良くない領域の結像特性が良好になるように、固体撮像素子１４の傾斜調整を行うとよい。
【０１３２】
このように、実施の形態５における電子スチルカメラは、偏心が存在しても、固体撮像素子を傾斜させることにより固体撮像素子の撮像面上の結像特性を良好にできるズームレンズを用いるので、撮影画像の結像特性を全領域で良好にすることができる。
【０１３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ズーム比が２.５倍〜３.２以上、広角端における画角が６０°〜７０°で、解像度が高く、非使用時光学全長が短いズームレンズを提供することができる。このズームレンズを用いることにより、解像度が高く、非使用時の奥行が薄い電子スチルカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるズームレンズの構成を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態１におけるズームレンズの広角端の収差図
【図３】本発明の実施の形態１におけるズームレンズの中間位置の収差図
【図４】本発明の実施の形態１におけるズームレンズの望遠端の収差図
【図５】本発明の実施の形態２におけるズームレンズの構成を示す構成図
【図６】本発明の実施の形態２におけるズームレンズの広角端の収差図
【図７】本発明の実施の形態２におけるズームレンズの中間位置の収差図
【図８】本発明の実施の形態２におけるズームレンズの望遠端の収差図
【図９】本発明の実施の形態３におけるズームレンズの構成を示す構成図
【図１０】本発明の実施の形態３におけるズームレンズの広角端の収差図
【図１１】本発明の実施の形態３におけるズームレンズの中間位置の収差図
【図１２】本発明の実施の形態３におけるズームレンズの望遠端の収差図
【図１３】本発明の実施の形態４における電子スチルカメラの概略構成図
【図１４】本発明の実施の形態５における電子スチルカメラの要部構成図
【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
Ａ  絞り
Ｐ  平行平板素子
Ｓ  撮像面
Ｌ１  第１レンズ
Ｌ２  第２レンズ
Ｌ３  第３レンズ
Ｌ４  第４レンズ
Ｌ５  第５レンズ
Ｌ６  第６レンズ
Ｌ７  第７レンズ
Ｌ８  第８レンズ
１２  ズームレンズ
１４  固体撮像素子
１５  液晶モニタ
１８  第１レンズ群
１９  絞り
２０  第２レンズ群
２１  第３レンズ群
【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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【図１４】
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