(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された電子撮像素子を有する電子撮像装置において、
前記ズームレンズは、物体側より順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、
前記第２レンズ群は２つのレンズ成分からなり、その中像側のレンズ成分は像面側に凹面を向けたメニスカス形状であり、
前記第３レンズ群は１つの正レンズ成分からなり、
少なくとも前記第２レンズ群は無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍時に物体側のみへ移動し、前記第３レンズ群は変倍に際して前記第２レンズ群とは異なる量で移動し、合焦動作時に前記第３レンズ群は移動し、
前記第３レンズ群の全ての屈折面は以下の条件を満足し、
（１）    ０≦｜Asp3｜＜３．０×１０-3・Ｌ
前記第２レンズ群の像側のレンズ成分は、物体側から、正レンズ、負レンズの順で接合された接合レンズ成分により構成され、以下の条件を満足することを特徴とする電子撮像装置。
（３）    ０．４５＜Ｒ22R ／Ｒ22F ＜０．９
（４）    ０＜Ｌ／Ｒ22C ＜１．０
（５）    ０＜ｎ22R −ｎ22F ＜０．３
（２）    −１．０＜（Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R）＜０．３
ただし、Ｌは電子撮像素子における有効撮像領域の対角長であり、Asp3は第３レンズ群の各々の屈折面の非球面偏倚量であり、光軸上における曲率半径を有する基準球面に対する光軸からの高さが０．４Ｌでの非球面偏倚量とし、屈折面が球面の場合は非球面偏奇量Asp3を０とする。また、Ｒ22F 、Ｒ22R 、Ｒ22C はそれぞれ第２レンズ群像側レンズ成分の最も物体側の面、最も像側の面、接合面の光軸上の曲率半径、ｎ22F 、ｎ22R は第２レンズ群像側レンズ成分のそれぞれ物体側レンズ、像側レンズの媒質のｄ線の屈折率、Ｒ3F、Ｒ3Rはそれぞれ第３レンズ群の最も物体側の面、 最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
【請求項２】
前記第２レンズ群の物体側のレンズ成分は１枚の単レンズにより構成され、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１記載の電子撮像装置。
（６）    ０．１＜  （Ｒ21F ＋Ｒ21R ）／（Ｒ21F −Ｒ21R ）＜５
ただし、Ｒ21F 、Ｒ21R はそれぞれ第２レンズ群の物体側のレンズ成分の物体側の面、像側の面の光軸上の曲率半径である。
【請求項３】
ズームレンズとその像側に配された電子撮像素子を有する電子撮像装置において、
前記ズームレンズは、物体側より順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、
前記第２レンズ群は２つのレンズ成分からなり、その中像側のレンズ成分は像面側に凹面を向けたメニスカス形状であり、
前記第３レンズ群は１つの正レンズ成分からなり、
少なくとも前記第２レンズ群は無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍時に物体側のみへ移動し、前記第３レンズ群は変倍に際して前記第２レンズ群とは異なる量で移動し、合焦動作時に前記第３レンズ群は移動し、
前記第３レンズ群の全ての屈折面は以下の条件を満足し、
（１）    ０≦｜Asp3｜＜３．０×１０-3・Ｌ
前記第２レンズ群の像側のレンズ成分は、物体側から、正レンズ、負レンズの順で接合された接合レンズ成分により構成され、
前記第２レンズ群の物体側のレンズ成分は、物体側の空気接触面と像側の空気接触面の両方が非球面であり、光軸上における曲率半径を有する基準球面に対して両空気接触面は何れも物体側に偏倚した非球面であり、以下の条件を満足することを特徴とする電子撮像装置。
（３）    ０．４５＜Ｒ22R ／Ｒ22F ＜０．９
（４）    ０＜Ｌ／Ｒ22C ＜１．０
（５）    ０＜ｎ22R −ｎ22F ＜０．３
（７）    ８．０×１０-4・Ｌ＜｜Asp21R｜＜｜Asp21F｜
＜３．０×１０-2・Ｌ
ただし、Ｌは電子撮像素子における有効撮像領域の対角長であり、Asp3は第３レンズ群の各々の屈折面の非球面偏倚量であり、光軸上における曲率半径を有する基準球面に対する光軸からの高さが０．４Ｌでの非球面偏倚量とし、屈折面が球面の場合は非球面偏奇量Asp3を０とする。また、Ｒ22F 、Ｒ22R 、Ｒ22C はそれぞれ第２レンズ群像側レンズ成分の最も物体側の面、最も像側の面、接合面の光軸上の曲率半径、ｎ22F 、ｎ22R は第２レンズ群像側レンズ成分のそれぞれ物体側レンズ、像側レンズの媒質のｄ線の屈折率、Asp21F、Asp21Rは第２レンズ群の物体側のレンズ成分のそれぞれ物体側の空気接触面と像側の空気接触面における非球面偏倚量であり、光軸上における曲率半径を有する基準球面に対する光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量である。
【請求項４】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の電子撮像装置。
（８）    １．４５＜−β2T＜２．１
ただし、β2Tは無限遠物点合焦時の望遠端での第２レンズ群全体の倍率である。
【請求項５】
前記第２レンズ群の２つのレンズ成分は、物体側より順に、正レンズ成分、負レンズ成分であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の電子撮像装置。
【請求項６】
前記第１レンズ群は、非球面を含む負レンズ及び正レンズの２枚のレンズで構成されており、以下の条件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。
（９）    １０＜ν11−ν12＜２４
（10）    −４＜（Ｒ13＋Ｒ14）／（Ｒ13−Ｒ14）＜−１．１
ただし、ν11は第１レンズ群の負レンズのｄ線基準での媒質のアッベ数、ν12は第１レンズ群の正レンズのｄ線基準での媒質のアッベ数、Ｒ13は第１レンズ群の正レンズの物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ14は第１レンズ群の正レンズの像側面の光軸上での曲率半径である。
【請求項７】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項６記載の電子撮像装置。
（11）    ０．２＜ｄ11／Ｌ＜０．６５
ただし、ｄ11は第１レンズ群の負レンズと正レンズの光軸上での空気間隔である。
【請求項８】
前記第３レンズ群は１枚の正レンズで構成されていることを特徴とする請求項１から７の何れか１項記載の電子撮像装置。
【請求項９】
前記電子撮像素子の有効撮像領域の対角長Ｌが以下の条件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。
３．０ｍｍ＜Ｌ＜１２．０ｍｍ
【請求項１０】
広角端における対角方向の半画角ωW が以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から９の何れか１項記載の電子撮像装置。
２７．５°＜ωW 
【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等の電子撮像装置に関するものである。また、そのズームレンズはリアフォーカスを可能にならしめたものに関するものである。
【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１１−２８７９５３号、特開２０００−２６７００９、特開２０００−２７５５２０等のものがある。
【０００５】
第１群を薄くするには入射瞳位置を浅くするのがよいが、そのためには第２群の倍率を高くすることになる。一方、そのために第２群の負担が大きくなりそれ自身を薄くすることが困難になるばかりでなく、収差補正の困難さや製造誤差の効きが増大し好ましくない。薄型化、小型化を実施するには、撮像素子を小さくすればよいが、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。
【０００６】
また、奥行きの薄いカメラボディにするために、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で行うのが駆動系のレイアウト上有効である。すると、リアフォーカスを実施したときの収差変動が少ない光学系を選択する必要が出てくる。
【０００７】
【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、ズームレンズの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、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である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電子撮像装置は、ズームレンズとその像側に配された電子撮像素子を有する電子撮像装置において、
前記ズームレンズは、物体側より順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、
前記第２レンズ群は２つのレンズ成分からなり、その中像側のレンズ成分は像面側に凹面を向けたメニスカス形状であり、
前記第３レンズ群は１つの正レンズ成分からなり、
少なくとも前記第２レンズ群は無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍時に物体側のみへ移動し、前記第３レンズ群は変倍に際して前記第２レンズ群とは異なる量で移動し、合焦動作時に前記第３レンズ群は移動し、
前記第３レンズ群の全ての屈折面は以下の条件を満足し、
（１）    ０≦｜Asp3｜＜３．０×１０-3・Ｌ
前記第２レンズ群の像側のレンズ成分は、物体側から、正レンズ、負レンズの順で接合された接合レンズ成分により構成され、以下の条件を満足することを特徴とするものである。
（３）    ０．４５＜Ｒ22R ／Ｒ22F ＜０．９
（４）    ０＜Ｌ／Ｒ22C ＜１．０
（５）    ０＜ｎ22R −ｎ22F ＜０．３
（２）    −１．０＜（Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R）＜０．３
ただし、Ｌは電子撮像素子における有効撮像領域の対角長であり、Asp3は第３レンズ群の各々の屈折面の非球面偏倚量であり、光軸上における曲率半径を有する基準球面に対する光軸からの高さが０．４Ｌでの非球面偏倚量とし、屈折面が球面の場合は非球面偏奇量Asp3を０とする。また、Ｒ22F 、Ｒ22R 、Ｒ22C はそれぞれ第２レンズ群像側レンズ成分の最も物体側の面、最も像側の面、接合面の光軸上の曲率半径、ｎ22F 、ｎ22R は第２レンズ群像側レンズ成分のそれぞれ物体側レンズ、像側レンズの媒質のｄ線の屈折率、Ｒ3F、Ｒ3Rはそれぞれ第３レンズ群の最も物体側の面、 最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
【０００９】
本発明のもう１つの本発明の電子撮像装置は、ズームレンズとその像側に配された電子撮像素子を有する電子撮像装置において、
前記ズームレンズは、物体側より順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、
前記第２レンズ群は２つのレンズ成分からなり、その中像側のレンズ成分は像面側に凹面を向けたメニスカス形状であり、
前記第３レンズ群は１つの正レンズ成分からなり、
少なくとも前記第２レンズ群は無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍時に物体側のみへ移動し、前記第３レンズ群は変倍に際して前記第２レンズ群とは異なる量で移動し、合焦動作時に前記第３レンズ群は移動し、
前記第３レンズ群の全ての屈折面は以下の条件を満足し、
（１）    ０≦｜Asp3｜＜３．０×１０-3・Ｌ
前記第２レンズ群の像側のレンズ成分は、物体側から、正レンズ、負レンズの順で接合された接合レンズ成分により構成され、
前記第２レンズ群の物体側のレンズ成分は、物体側の空気接触面と像側の空気接触面の両方が非球面であり、光軸上における曲率半径を有する基準球面に対して両空気接触面は何れも物体側に偏倚した非球面であり、以下の条件を満足することを特徴とするものである。
（３）    ０．４５＜Ｒ22R ／Ｒ22F ＜０．９
（４）    ０＜Ｌ／Ｒ22C ＜１．０
（５）    ０＜ｎ22R −ｎ22F ＜０．３
（７）    ８．０×１０-4・Ｌ＜｜Asp21R｜＜｜Asp21F｜
＜３．０×１０-2・Ｌ
ただし、Ｌは電子撮像素子における有効撮像領域の対角長であり、Asp3は第３レンズ群の各々の屈折面の非球面偏倚量であり、光軸上における曲率半径を有する基準球面に対する光軸からの高さが０．４Ｌでの非球面偏倚量とし、屈折面が球面の場合は非球面偏奇量Asp3を０とする。また、Ｒ22F 、Ｒ22R 、Ｒ22C はそれぞれ第２レンズ群像側レンズ成分の最も物体側の面、最も像側の面、接合面の光軸上の曲率半径、ｎ22F 、ｎ22R は第２レンズ群像側レンズ成分のそれぞれ物体側レンズ、像側レンズの媒質のｄ線の屈折率、Asp21F、Asp21Rは第２レンズ群の物体側のレンズ成分のそれぞれ物体側の空気接触面と像側の空気接触面における非球面偏倚量であり、光軸上における曲率半径を有する基準球面に対する光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量である。
【００１０】
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。
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明の電子撮像装置は、ズームレンズとその像側に配された電子撮像素子を有する電子撮像装置において、そのズームレンズは、物体側より順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、第２レンズ群は２つのレンズ成分からなり、その中像側のレンズ成分は像面側に凹面を向けたメニスカス形状であり、第３レンズ群は１つの正レンズ成分からなり、少なくとも第２レンズ群は無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍時に物体側のみへ移動し、第３レンズ群は変倍に際して第２レンズ群とは異なる量で移動し、合焦動作時に第３レンズ群は移動する構成を採用している。
【００１２】
特に、レンズ沈胴収納時のレンズの移動量は極力少ない方がレンズ鏡筒が単純化でき体積も小さくできるため、撮影状態での全長は極力短く設計した方がよい。そのために、第２レンズ群を２つのレンズ成分で構成した上、像側のレンズ成分を像側に凹面を向けたメニスカス形状としたことが特徴である。
【００１３】
なお、本発明において、レンズとは、単一の媒質からなるレンズを１単位とし、接合レンズは複数のレンズからなるものとする。また、レンズ成分は、間に空気間隔を配さないレンズ群を意味し、単レンズ又は接合レンズを意味する。
【００１４】
古くから銀塩フィルムカメラ用ズームレンズとしてよく使用される負正の２群ズームレンズにおいて、それを小型化するために各焦点距離における正の後群（第２レンズ群）の倍率を高くするのがよいが、そのために、第２レンズ群のさらに像側に正レンズ成分を第３レンズ群として加え、広角端から望遠端に変倍する際に第２レンズ群との間隔を変化させるという方法がよく知られている。また、この第３レンズ群はフォーカス用としても使用できる可能性を有している。
【００１５】
そして、本発明の目的の達成、つまり、沈胴収納時のレンズ部総厚を薄くしてなおかつ第３レンズ群にてフォーカスをする際、非点収差を始めとする軸外収差変動を抑制するために、特に第２レンズ群の収差補正能力が重要である。
【００１６】
第３レンズ群にてフォーカスをする場合、収差変動が問題になるが、第３レンズ群に必要以上の量の非球面が入ると、その効果を出すために第１レンズ群・第２レンズ群で残存する非点収差を第３レンズ群にて補正することになり、ここで第３レンズ群がフォーカスのために動くと、そのバランスが崩れてしまい好ましくない。したがって、第３レンズ群でフォーカスする場合は、第３レンズ群は球面系又は少ない非球面量にて構成する必要がある。すなわち、
（１）    ０≦｜Asp3｜＜３．０×１０-3・Ｌ
を満たすことが重要である。ただし、Ｌは電子撮像素子における有効撮像領域の対角長（ｍｍ）であり、Asp3は第３レンズ群の各々の屈折面の非球面偏倚量であり、光軸上における曲率半径を有する基準球面に対する光軸からの高さが０．４Ｌでの非球面偏倚量とし、屈折面が球面の場合は非球面偏奇量Asp3を０とする。
【００１７】
すなわち、本発明でいう非球面偏倚量は、図１４に示すように、対象とする非球面の光軸上での曲率半径ｒを有する球面（基準球面）に対し、電子撮像素子の有効撮像領域の対角長をＬとするとき、光軸からの高さが０．４Ｌの位置でのその非球面の偏倚量を言うものである。なお、電子撮像素子については、広角端画角が５５°以上を含むように使用することが前提である。
【００１８】
条件（１）の上限の３．０×１０-3・Ｌを越えると、フォーカスによる軸外収差の悪化が著しく、好ましくない。
【００１９】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００２０】
（１）’  ０≦｜Asp3｜＜２．０×１０-3・Ｌ
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００２１】
（１）”  ０≦｜Asp3｜＜１．０×１０-3・Ｌ
また、第３レンズ群のレンズ成分の形状を以下のようにすると、遠距離側の収差はズーム全域にて良好でかつフォーカスによる収差変動を少なくできる。
【００２２】
（２）    −１．０＜（Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R）＜０．３
ただし、Ｒ3F、Ｒ3Rはそれぞれ第３レンズ群の最も物体側の面、 最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
【００２３】
条件（２）の上限値の０．３を越えると、リアフォーカスによる非点収差の変動が大きくなりすぎ、無限物点で非点収差を良好に補正し得ても、近距離物点に対しては非点収差が悪化しやすい。下限値の−１．０を越えると、リアフォーカスによる非点収差変動は少ないが、無限物点に対する収差補正が困難となる。
【００２４】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００２５】
（２）’  −０．８＜（Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R）＜０．３
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００２６】
（２）”  −０．６＜（Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R）＜０
第２レンズ群については、その像側のレンズ成分を、物体側から、正レンズ、負レンズの順の接合により構成され、形状を像側に凹面を向けたメニスカス形状とすれば、撮影状態での全長の短縮に寄与するが、さらに以下の条件を満足するのが、第２レンズ群の２つのレンズ成分間の相対偏心敏感度が低くてよい。接合面の曲率半径は、軸上、倍率色収差の他に、球面収差の色収差に大きな影響がある。また、本発明のように第２レンズ群の２つの成分の中物体側の成分の方をより強い正の屈折力として全長を短くしようとする場合、ペッツバール和が負になる傾向にあるので、工夫が必要である。
【００２７】
（３）    ０．４５＜Ｒ22R ／Ｒ22F ＜０．９
（４）    ０＜Ｌ／Ｒ22C ＜１．０
（５）    ０＜ｎ22R −ｎ22F ＜０．３
ただし、Ｒ22F 、Ｒ22R 、Ｒ22C はそれぞれ第２レンズ群像側レンズ成分の最も物体側の面、最も像側の面、接合面の光軸上の曲率半径である。Ｌは使用する電子撮像素子の対角長（ｍｍ）。なお、電子撮像素子については、広角端画角が５５°以上を含むように使用することが前提である。ｎ22F 、ｎ22R は第２レンズ群像側レンズ成分のそれぞれ物体側レンズ、像側レンズの媒質のｄ線の屈折率である。
【００２８】
条件（３）の上限の０．９を越えると、全系収差の球面収差・コマ収差・非点収差の補正には有利だが、接合による偏心敏感度の緩和の効果が少ない。下限の０．４５を越えると、全系収差の球面収差・コマ収差・非点収差の補正が困難になりやすい。
【００２９】
条件（４）の下限の０を越えると、軸上色収差・倍率色収差の補正には有利だが、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著しく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。上限の１．０を越えると、軸上色収差・倍率色収差が補正不足になりやすい。
【００３０】
条件（５）の下限値の０を越えると、全系のペッツバール和が負の大きな値になりやすく軸外収差劣化の要因になりやすい。一方、上限の０．３を越える媒質の組み合わせは自然界にはわずかにしか存在せず、アッベ数、分光特性、価格、物理化学的性質を満足しない。
【００３１】
なお、条件（３）〜（５）の何れか１つ以上あるいは全てを以下のようにするとよりよい。
【００３２】
（３）’  ０．５＜Ｒ22R ／Ｒ22F ＜０．８５
（４）’  ０．２＜Ｌ／Ｒ22C ＜０．９
（５）’  ０＜ｎ22R −ｎ22F ＜０．２５
さらに、条件（３）〜（５）の何れか１つ以上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。
【００３３】
（３）”  ０．５５＜Ｒ22R ／Ｒ22F ＜０．８
（４）”  ０．４＜Ｌ／Ｒ22C ＜０．８
（５）”  ０＜ｎ22R −ｎ22F ＜０．２
第２レンズ群の像側のレンズ成分が接合レンズ成分であるため、物体側レンズ成分は単レンズで十分である。さらに、収差補正の面では第１レンズ群が負の屈折力を有することで第２レンズ群に発散光束が入射する関係上、物体側正レンズ成分の光軸近傍での形状ファクターは条件（６）のようにするとよい。
【００３４】
（６）    ０．１＜  （Ｒ21F ＋Ｒ21R ）／（Ｒ21F −Ｒ21R ）＜５
ただし、Ｒ21F 、Ｒ21R はそれぞれ第２レンズ群の物体側のレンズ成分の物体側の面、像側の面の光軸上の曲率半径である。
【００３５】
条件（６）の上限の５、下限の０．１のどちらを越えた場合でも、第２レンズ群の物体側に複数の非球面を導入しても球面収差が補正困難になる。
【００３６】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００３７】
（６）’  ０．３＜  （Ｒ21F ＋Ｒ21R ）／（Ｒ21F −Ｒ21R ）＜４
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００３８】
（６）”  ０．５＜  （Ｒ21F ＋Ｒ21R ）／（Ｒ21F −Ｒ21R ）＜３
さらに、第２レンズ群の物体側レンズ成分は、両空気接触面共非球面にて構成すると、球面収差補正上、群内相対偏心感度の緩和、製造コストの点でメリットが大きい。それらの非球面は、光軸上での曲率半径を有する基準球面に対して両面共物体側に偏倚した形状にすると、球面収差補正上、群内相対偏心感度の緩和の点で優れているのでよい。
【００３９】
そして、これらの非球面は以下の条件を満足するとよい。
【００４０】
（７）    ８．０×１０-4・Ｌ＜｜Asp21R｜＜｜Asp21F｜
＜３．０×１０-2・Ｌ
ただし、Asp21F、Asp21Rは第２レンズ群の物体側のレンズ成分のそれぞれ物体側の空気接触面と像側の空気接触面における非球面偏倚量であり、光軸上における曲率半径を有する基準球面に対する光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量である。この非球面偏倚量は、図１４で説明した非球面偏倚量と同様であり、対象とする非球面の光軸上での曲率半径ｒを有する球面（基準球面）に対し、電子撮像素子の有効撮像領域の対角長をＬとするとき、光軸からの高さが０．３Ｌの位置でのその非球面の偏倚量を言うものである。
【００４１】
この条件（７）の下限の８．０×１０-4・Ｌを越える場合や、中央の不等号が逆転する場合は、球面収差の補正が不足する。上限の３．０×１０-2・Ｌを越えると、群内の各成分との相対偏心感度が増大する。
【００４２】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００４３】
（７）’  ８．０×１０-4・Ｌ＜｜Asp21R｜＜｜Asp21F｜＜２．０×１０-2・Ｌ
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００４４】
（７）”  １．０×１０-3・Ｌ＜｜Asp21R｜＜｜Asp21F｜＜１．０×１０-2・Ｌ
本発明のズームレンズの構成は、小型化のために第２レンズ群を含むそれ以降の合成系の倍率が変倍レンジの略中央にて−1 倍になるようにしている。つまり第２レンズ群の倍率を通常の負群先行型ズームレンズよりも高くしている。そのために３倍クラスにおける第２レンズ群の望遠端での倍率を以下の条件のようにするとよい。
【００４５】
（８）    １．４５＜−β2T＜２．１
ただし、β2Tは無限遠物点合焦時の望遠端での第２レンズ群全体の倍率である。
【００４６】
条件（８）の下限の１．４５を越えると、広角端での第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が空きすぎて第１レンズ群の有効径を大きくせざるを得ず、そのために厚みまで大きくなってしまう。上限の２．１を越えると、第１レンズ群、第２レンズ群共に収差補正がますます困難となる。
【００４７】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００４８】
（８）’  １．５＜−β2T＜２．０５
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００４９】
（８）”  １．５５＜−β2T＜２．０
そして、第２レンズ群の２つのレンズ成分を、物体側から順に、正レンズ成分、負レンズ成分とすれば、第２レンズ群が高倍率になっても撮影状態でのバックフォーカスが長くならない。
【００５０】
次に、第１レンズ群は、以下の条件を満足しつつ非球面を含む負レンズと正レンズの２枚のみで構成すれば、色収差や各ザイデル軸外収差は良好に補正可能であるため、薄型化に貢献する。
【００５１】
（９）    １０＜ν11−ν12＜２４
（10）    −４＜（Ｒ13＋Ｒ14）／（Ｒ13−Ｒ14）＜−１．１
ただし、ν11は第１レンズ群の負レンズのｄ線基準での媒質のアッベ数、ν12は第１レンズ群の正レンズのｄ線基準での媒質のアッベ数、Ｒ13は第１レンズ群の正レンズの物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ14は第１レンズ群の正レンズの像側面の光軸上での曲率半径である。
【００５２】
条件（９）は変倍時における軸上・倍率色収差の変動に関して規定したものである。下限値の１０を越えると、軸上色収差が補正過剰、倍率色収差が補正不足状態になりやすい。上限の２４を越えると、その逆になりやすい。
【００５３】
条件（１０）は第１レンズ群正レンズのシェープファクターを規定したものである。下限の−４を越えると、非点収差の補正上不利になる他、変倍時の機械的干渉を回避するために第２レンズ群との間隔を余分に必要とする点も不利になる。上限の−１．１を越えると、歪曲収差の補正が不利になりやすい。
【００５４】
なお、条件（９）、（１０）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【００５５】
（９）’  １２＜ν11−ν12＜２２
（10）’  −３．５＜（Ｒ13＋Ｒ14）／（Ｒ13−Ｒ14）＜−１．３
さらに、条件（９）、（１０）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。
【００５６】
（９）”  １４＜ν11−ν12＜２０
（10）”  −３＜（Ｒ13＋Ｒ14）／（Ｒ13−Ｒ14）＜−１．５
また、以下の条件を満たすとよい。
【００５７】
（11）    ０．２＜ｄ11／Ｌ＜０．６５
ただし、ｄ11は第１レンズ群の負レンズと正レンズの光軸上での空気間隔である。
【００５８】
この条件（１１）の上限の０．６５を越えると、コマ収差・非点収差・歪曲収差の補正には有利であるが、光学系が分厚くなり、下限値の０．２を越えると、これらの収差が非球面を導入したにも係わらず補正が困難になると同時に、第１レンズ群内での相対偏心敏感度が大きくなりやすい。
【００５９】
なお、以下のようにするとよりよい。
【００６０】
（11）’  ０．２５＜ｄ11／Ｌ＜０．６
さらに、以下のようにすると最もよい。
【００６１】
（11）”  ０．３＜ｄ11／Ｌ＜０．５５
なお、第３レンズ群については、正レンズ１枚で構成してもよい。実用的な収差レベルの補正は可能であり、薄型化に貢献する。
【００６２】
なお、本発明のズームレンズは、軸外主光線を像面に対して垂直に近い状態で射出できるため、その像面側に撮像素子を配した電子撮像装置として構成することが望ましい。
【００６３】
また、そのとき、撮像素子の有効撮像領域の対角長Ｌが３．０ｍｍ乃至１２．０ｍｍであることが、良好な画質と小型化を両立する上でより好ましい。
【００６４】
その下限値３．０ｍｍを越えて撮像素子が小さくなると、感度不足がカバーし難くなる。一方、上限値１２．０ｍｍを越えて撮像素子が大きくなると、それに付随してズームレンズも大きくなる傾向にあり、薄型化の効果が薄れる。
【００６５】
また、本発明は、広角域を含む電子撮像装置を構成する上で有利である。特に、広角端における対角方向の半画角ωW が以下の条件を満足する電子撮像装置に用いることが好ましい（後記の各実施例に記載の広角端半画角はωW に相当する。）。
【００６６】
２７．５°＜ωW 
この下限値２７．５°を越えて広角端半画角が狭くなると、収差補正上は有利になるが、実用的な広角端での画角ではなくなる。
【００６７】
さらには、上限を設けて、
２７．５°＜ωW ＜４２°
としてもよい。
【００６８】
この上限値の４２°を越えると、歪曲収差、倍率の色収差が発生しやすくなり、レンズ枚数が増加する。
【００６９】
また、本発明は、以下の条件を満足する変倍比のズームレンズを備えた電子撮像装置とすることが、小型化と要求される変倍比をバランスさせることができ、好ましい。
【００７０】
２．４＜Ｚ＜４．０
ただし、Ｚはズームレンズの変倍比であり、望遠端焦点距離／広角端焦点距離である。
【００７１】
この条件の下限の２．４を越えると、小型化には有利であるが、高変倍とはならなくなる。上限の４．０を越えると、少ないレンズ枚数での小型化が難しくなる。
【００７２】
さらには、下限値を２．７又は２．８とすることがより好ましい。一方、上限値を３．５又は３．０とすることがより好ましい。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
すなわち、
（12）    τ600 ／τ550 ≧０．８
（13）    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。
【００７６】
なお、条件（１２）、（１３）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【００７７】
（12）’  τ600 ／τ550 ≧０．８５
（13）’  τ700 ／τ550 ≦０．０５
さらに、条件（１２）、（１３）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。
【００７８】
（12）”  τ600 ／τ550 ≧０．９
（13）”  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。
【００７９】
すなわち、
（14）    τ400 ／τ550 ≦０．０８
（15）    τ440 ／τ550 ≧０．４
を満たすことが望ましい。
【００８０】
なお、条件（１４）、（１５）の何れかあるいは両方を以下のようにするとよりよい。
【００８１】
（14）’  τ400 ／τ550 ≦０．０６
（15）’  τ440 ／τ550 ≧０．５
さらに、条件（１４）、（１５）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。
【００８２】
（14）”  τ400 ／τ550 ≦０．０４
（15）”  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。
【００８３】
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。
【００８４】
（16）      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。
【００８５】
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。
【００８６】
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（１６）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。
【００８７】
ａが４μｍ以下なら、より回折の影響を受けやすいので
（16）’  ０．１３＜ｔLPF ／ａ＜０．４２
としてもよい。
【００８８】
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。
【００８９】
（16）”  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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
なお、以上において、各条件式について、それぞれ個別に後記の〔１〕〜〔１３〕に記載した構成に限定しても、小型化、高性能化何れかにも効果がある。
【００９３】
さらに、各条件式限定について、限定した条件式の下限値のみ若しくは上限値のみに限定しても当然に同様の効果があり、さらに、後記の実施例の各条件式に対応する値も各条件式の境界値近傍に変更することができる。
【００９４】
【発明の実施の形態】
以下、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１〜５について説明する。実施例１〜２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２に示す。実施例３〜５については、図２と略同様であるので、図示は省く。図１、図２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、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。
【００９５】
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と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の接合レンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３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の位置になり、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は物体側に凸の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より若干物体側の位置になる。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。
【００９６】
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の両凸正レンズの物体側の面、接合レンズの物体側の面の３面に用いられている。
【００９７】
実施例２〜５のズームレンズは、図２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とからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、像面側に凸の正メニスカスレンズと、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の接合レンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３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の位置になり、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は物体側に凸の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より若干物体側の位置になる。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。
【００９８】
非球面については、実施例２〜４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の単独の正メニスカスレンズの両側の面の３面に用いられており、実施例５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の単独の正メニスカスレンズの両側の面、第３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの物体側の面の４面に用いられている。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
0004242593.tif 000002
0004242593.tif 000003
【０１０２】
0004242593.tif 000004
0004242593.tif 000005
【０１０３】
0004242593.tif 000006
0004242593.tif 000007
0004242593.tif 000008
【０１０４】
0004242593.tif 000009
0004242593.tif 000010
0004242593.tif 000011
【０１０５】
0004242593.tif 000012
0004242593.tif 000013
【０１０６】
上記実施例１の無限遠にフォーカシングした場合の収差図を図３に、第３レンズ群Ｇ３を物体側に移動することで撮影距離１０ｃｍにフォーカシングした場合の収差図を図４にそれぞれ示す。実施例２の同様の収差図を図５と図６に、実施例３の同様の収差図を図７と図８に、実施例４の同様の収差図を図９と図１０に、実施例５の同様の収差図を図１１と図１２にそれぞれ示す。これら収差図の（ａ）は広角端、（ｂ）は中間状態、（ｃ）は望遠端での収差を表し、“ＳＡ”は球面収差、“ＡＳ”は非点収差、“ＤＴ”は歪曲収差、“ＣＣ”は倍率色収差を示す。また、各収差図中、“ＦＩＹ”は像高を示す。
【０１０７】
次に、上記各実施例における条件（１）〜（６）、（８）〜（１６）の値、条件（７）に関するAsp21F、Asp21R、及び、Ｌ、Ｚの値を示す。
0004242593.tif 000014
【０１０８】
なお、実施例１〜５のローパスフィルターの総厚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Ｆ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。
【０１０９】
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１３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１７）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。
【０１１０】
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を除去して、ローパスフィルター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。
【０１１１】
この場合の近赤外シャープカットコートは、波長６００ｎｍでの透過率が８０％以上、波長７００ｎｍでの透過率が１０％以下となるように構成することが望ましい。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。
【０１１２】
基  板      材質        物理的膜厚（ｎｍ）      λ／４
───────────────────────────────
第１層    Ａｌ2 Ｏ3     ５８．９６              ０．５０
第２層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第３層    ＳｉＯ2     １３４．１４              １．００
第４層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第５層    ＳｉＯ2     １３４．１４              １．００
第６層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第７層    ＳｉＯ2     １３４．１４              １．００
第８層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第９層    ＳｉＯ2     １３４．１４              １．００
第10層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第11層    ＳｉＯ2     １３４．１４              １．００
第12層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第13層    ＳｉＯ2     １３４．１４              １．００
第14層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第15層    ＳｉＯ2     １７８．４１              １．３３
第16層    ＴｉＯ2     １０１．０３              １．２１
第17層    ＳｉＯ2     １６７．６７              １．２５
第18層    ＴｉＯ2       ９６．８２              １．１５
第19層    ＳｉＯ2     １４７．５５              １．０５
第20層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第21層    ＳｉＯ2     １６０．９７              １．２０
第22層    ＴｉＯ2       ８４．１９              １．００
第23層    ＳｉＯ2     １５４．２６              １．１５
第24層    ＴｉＯ2       ９５．１３              １．１３
第25層    ＳｉＯ2     １６０．９７              １．２０
第26層    ＴｉＯ2       ９９．３４              １．１８
第27層    ＳｉＯ2       ８７．１９              ０．６５
───────────────────────────────
空  気                                                          。
【０１１３】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図１５に示す通りである。
【０１１４】
また、ローパスフィルターの射出面側には、図１６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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
上記各実施例では、図１６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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
また、ローパスフィルターは、像面上投影時の方位角度が水平（＝０°）と±４５°方向にそれぞれ結晶軸を有する３種類のフィルターを光軸方向に重ねて使用しており、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。
【０１２２】
また、上記実施例１〜５の像面Ｉに配置するＣＣＤの撮像面上には、図１７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。
【０１２３】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図１７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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図１８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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
ところで、上記した近赤外シャープカットコートの配置位置は、光路上のどの位置であってもよい。また、ローパスフィルターの枚数も前記した通り２枚でも１枚でも構わない。
【０１２９】
さて、以上のような本発明の撮像装置は、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。
【０１３０】
図１９〜図２１は、本発明による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を示す。図１９はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図２０は同後方斜視図、図２１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ダミー透明平板上に施してなる赤外カット吸収フィルターＩＦ、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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
なお、図２１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。
【０１３４】
以上の本発明の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。
【０１３５】
〔１〕  ズームレンズとその像側に配された電子撮像素子を有する電子撮像装置において、
前記ズームレンズは、物体側より順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、
前記第２レンズ群は２つのレンズ成分からなり、その中像側のレンズ成分は像面側に凹面を向けたメニスカス形状であり、
前記第３レンズ群は１つの正レンズ成分からなり、
少なくとも前記第２レンズ群は無限遠物点合焦時における広角端から望遠端への変倍時に物体側のみへ移動し、前記第３レンズ群は変倍に際して前記第２レンズ群とは異なる量で移動し、合焦動作時に前記第３レンズ群は移動し、
前記第３レンズ群の全ての屈折面は以下の条件を満足することを特徴とする電子撮像装置。
【０１３６】
（１）    ０≦｜Asp3｜＜３．０×１０-3・Ｌ
ただし、Ｌは電子撮像素子における有効撮像領域の対角長であり、Asp3は第３レンズ群の各々の屈折面の非球面偏倚量であり、光軸上における曲率半径を有する基準球面に対する光軸からの高さが０．４Ｌでの非球面偏倚量とし、屈折面が球面の場合は非球面偏奇量Asp3を０とする。
【０１３７】
〔２〕  以下の条件を満足することを特徴とする上記１記載の電子撮像装置。
【０１３８】
（２）    −１．０＜（Ｒ3F＋Ｒ3R）／（Ｒ3F−Ｒ3R）＜０．７
ただし、Ｒ3F、Ｒ3Rはそれぞれ第３レンズ群の最も物体側の面、 最も像側の面の光軸上の曲率半径である。
【０１３９】
〔３〕  前記第２レンズ群の像側のレンズ成分は、物体側から、正レンズ、負レンズの順で接合された接合レンズ成分により構成され、以下の条件を満足することを特徴とする上記１又は２記載の電子撮像装置。
【０１４０】
（３）    ０．４５＜Ｒ22R ／Ｒ22F ＜０．９
（４）    ０＜Ｌ／Ｒ22C ＜１．０
（５）    ０＜ｎ22R −ｎ22F ＜０．３
ただし、Ｒ22F 、Ｒ22R 、Ｒ22C はそれぞれ第２レンズ群像側レンズ成分の最も物体側の面、最も像側の面、接合面の光軸上の曲率半径、ｎ22F 、ｎ22R は第２レンズ群像側レンズ成分のそれぞれ物体側レンズ、像側レンズの媒質のｄ線の屈折率である。
【０１４１】
〔４〕  前記第２レンズ群の物体側のレンズ成分は１枚の単レンズにより構成され、以下の条件を満足することを特徴とする上記１から３の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１４２】
（６）    ０．１＜  （Ｒ21F ＋Ｒ21R ）／（Ｒ21F −Ｒ21R ）＜５
ただし、Ｒ21F 、Ｒ21R はそれぞれ第２レンズ群の物体側のレンズ成分の物体側の面、像側の面の光軸上の曲率半径である。
【０１４３】
〔５〕  前記第２レンズ群の物体側のレンズ成分は、物体側の空気接触面と像側の空気接触面の両方が非球面であり、光軸上における曲率半径を有する基準球面に対して両空気接触面は何れも物体側に偏倚した非球面であることを特徴とする上記１から４の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１４４】
〔６〕  以下の条件を満足することを特徴とする上記５記載の電子撮像装置。
【０１４５】
（７）    ５．０×１０-4・Ｌ＜｜Asp21R｜＜｜Asp21F｜＜３．０×１０-2・Ｌ
ただし、Asp21F、Asp21Rは第２レンズ群の物体側のレンズ成分のそれぞれ物体側の空気接触面と像側の空気接触面における非球面偏倚量であり、光軸上における曲率半径を有する基準球面に対する光軸からの高さが０．３Ｌでの非球面偏倚量である。
【０１４６】
〔７〕  以下の条件を満足することを特徴とする上記１から６の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１４７】
（８）    １．４５＜−β2T＜２．１
ただし、β2Tは無限遠物点合焦時の望遠端での第２レンズ群全体の倍率である。
【０１４８】
〔８〕  前記第２レンズ群の２つのレンズ成分は、物体側より順に、正レンズ成分、負レンズ成分であることを特徴とする上記１から７の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１４９】
〔９〕  前記第１レンズ群は、非球面を含む負レンズ及び正レンズの２枚のレンズで構成されており、以下の条件を満足することを特徴とする上記１から８の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１５０】
（９）    １０＜ν11−ν12＜２４
（10）    −４＜（Ｒ13＋Ｒ14）／（Ｒ13−Ｒ14）＜−１．１
ただし、ν11は第１レンズ群の負レンズのｄ線基準での媒質のアッベ数、ν12は第１レンズ群の正レンズのｄ線基準での媒質のアッベ数、Ｒ13は第１レンズ群の正レンズの物体側面の光軸上での曲率半径、Ｒ14は第１レンズ群の正レンズの像側面の光軸上での曲率半径である。
【０１５１】
〔１０〕  以下の条件を満足することを特徴とする上記９記載の電子撮像装置。
【０１５２】
（11）    ０．２＜ｄ11／Ｌ＜０．６５
ただし、ｄ11は第１レンズ群の負レンズと正レンズの光軸上での空気間隔である。
【０１５３】
〔１１〕  前記第３レンズ群は１枚の正レンズで構成されていることを特徴とする上記１から１０の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１５４】
〔１２〕  前記電子撮像素子の有効撮像領域の対角長Ｌが以下の条件を満足することを特徴とする上記１から１１の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１５５】
３．０ｍｍ＜Ｌ＜１２．０ｍｍ
〔１３〕  広角端における対角方向の半画角ωW が以下の条件を満足することを特徴とする上記１乃至１２の何れか１項記載の電子撮像装置。
【０１５６】
２７．５°＜ωW 
【０１５７】
【発明の効果】
以上の本発明により、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ズームレンズを得ることができ、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である。
【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１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図４】実施例１の被写体距離１０ｃｍ合焦時の収差図である。
【図５】実施例２の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図６】実施例２の被写体距離１０ｃｍ合焦時の収差図である。
【図７】実施例３の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図８】実施例３の被写体距離１０ｃｍ合焦時の収差図である。
【図９】実施例４の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図１０】実施例４の被写体距離１０ｃｍ合焦時の収差図である。
【図１１】実施例５の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図１２】実施例５の被写体距離１０ｃｍ合焦時の収差図である。
【図１３】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１４】本発明のおける非球面偏倚量の定義を説明するための図である。
【図１５】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１６】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１７】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１８】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１９】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２０】図１９のデジタルカメラの後方斜視図である。
【図２１】図１９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
Ｓ…開口絞り
Ｆ…赤外カット吸収フィルターとローパスフィルターの組み合わせ
ＣＧ…カバーガラス
Ｉ…像面
ＩＦ…赤外カット吸収フィルター
ＬＦ…光学的ローパスフィルター
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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【図１４】
0004242593.tif 000028
【図１５】
0004242593.tif 000029
【図１６】
0004242593.tif 000030
【図１７】
0004242593.tif 000031
【図１８】
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【図１９】
0004242593.tif 000033
【図２０】
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【図２１】
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