撮像装置
【課題】 高変倍比と小型化との両立に適したリアコンバータレンズを備えた撮像装置を提供することを課題とする。
【解決手段】光学像を形成する主レンズ１Ｍ及び該主レンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する主撮像素子ＭＩを備えた主撮像ユニット１ＭＵと、光路折曲素子、該光路折曲素子によって折り曲げられた光束を受光し該光束によって形成される光学像を拡大するリアコンバータレンズ１ＲＣ及び該リアコンバータレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する副撮像素子ＳＩを備えたリアコンユニット１ＲＣとを備え、前記リアコンユニット１ＲＵが、前記光路折曲素子が前記主レンズと主撮像素子との間の配置空間ＳＰＣに位置される拡大像取得位置と、前記光路折曲素子が前記配置空間から待避した待避位置との間を移動可能にされ、前記光路折曲素子がハーフミラーｈｍから成る撮像装置１。
【解決手段】光学像を形成する主レンズ１Ｍ及び該主レンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する主撮像素子ＭＩを備えた主撮像ユニット１ＭＵと、光路折曲素子、該光路折曲素子によって折り曲げられた光束を受光し該光束によって形成される光学像を拡大するリアコンバータレンズ１ＲＣ及び該リアコンバータレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する副撮像素子ＳＩを備えたリアコンユニット１ＲＣとを備え、前記リアコンユニット１ＲＵが、前記光路折曲素子が前記主レンズと主撮像素子との間の配置空間ＳＰＣに位置される拡大像取得位置と、前記光路折曲素子が前記配置空間から待避した待避位置との間を移動可能にされ、前記光路折曲素子がハーフミラーｈｍから成る撮像装置１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規な撮像装置に関する。詳しくは、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に用いられ、小型で高倍率を実現するリアコンバータレンズを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、銀塩フィルムの代わりにＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子を用いたデジタルカメラが急速に普及し、一般化してきている。このようにデジタルカメラが一般的になるにつれて、特に、レンズ一体型のデジタルカメラの小型化、高倍率化へのユーザーニーズが強くなってきている。
【０００３】
主レンズ系の像側に装着することにより、主レンズ系の焦点距離を拡大するようにしたリアコンバータレンズは特に交換レンズ用として広く使われている。
【０００４】
レンズ一体型カメラ向けのリアコンバータレンズとしては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されたもの等が知られている。特許文献１、特許文献２に示されたリアコンバータレンズは、単焦点の主レンズに対し、変倍比が１．７〜２倍程度の３群３枚構成で、主レンズと銀塩フィルムとの間に配置されるようにしたものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１８８２８９号公報
【特許文献２】特開昭５９−１８２４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記した従来のリアコンバータレンズでは、主レンズに装着する際に主レンズと撮像面との間の間隔を広げて装着するため、装着のための構造及び操作が煩雑化し、撮像装置も大型化してしまうという問題があった。
【０００７】
一方、主レンズと撮像面との間の間隔を変えずにリアコンバータレンズを装着する場合、高変倍比と高性能を両立させることが困難であった。
【０００８】
本発明は前記した問題に鑑みて為されたものであり、高変倍比と小型化との両立に適したリアコンバータレンズを備えた撮像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態による撮像装置は、光学像を形成する主レンズ及び該主レンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する主撮像素子を備えた主撮像ユニットと、光路折曲素子を有し該光路折曲素子によって折り曲げられた光束を受光し該光束によって形成される光学像を拡大するリアコンバータレンズ及び該リアコンバータレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する副撮像素子を備えたリアコンユニットとを備え、前記リアコンユニットが、前記光路折曲素子が前記主レンズと主撮像素子との間の配置空間に位置し主レンズの焦点距離を拡大する拡大像取得位置と、前記光路折曲素子が前記配置空間から待避した待避位置との間を移動可能にされ、前記光路折曲素子がハーフミラーから成る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明撮像装置にあっては、高変倍比と小型化とを両立させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明撮像装置を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
本発明撮像装置は、光学像を形成する主レンズ及び該主レンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する主撮像素子を備えた主撮像ユニットと、光路折曲素子有し該光路折曲素子によって折り曲げられた光束を受光し該光束によって形成される光学像を拡大するリアコンバータレンズ及び該リアコンバータレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する副撮像素子を備えたリアコンユニットとを備え、前記リアコンユニットが、前記光路折曲素子が前記主レンズと主撮像素子との間の配置空間に位置し前記主レンズの焦点距離を拡大する拡大像取得位置と、前記光路折曲素子が前記配置空間から待避した待避位置との間を移動可能にされ、前記光路折曲素子がハーフミラーから成る。
【００１３】
従って、本発明撮像装置にあっては、高変倍比と小型化とを両立させることが出来る。すなわち、リアコンバータレンズに光路折曲素子を用いることで、リアコンバータレンズの装着時にも本体の光軸方向の厚みを厚くする必要がなく、しかも、折り曲げ方向は任意なので撮像装置本体構造への影響も小さく出来る。すなわち、高い空間自由度を用いて小型化が実現できる。さらに、光路折り曲げ素子をハーフミラーとすれば２つの撮像素子に同時に異なる倍率の像を結像することが出来る。
【００１４】
また、ハーフミラーが前記主レンズと主撮像素子との間に配置されることで、可能な限り光学素子の共通化が出来てコストダウン上のメリットが大きい。
【００１５】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記ハーフミラーで反射されてリアコンバータレンズに入射する光量をＩａ、前記ハーフミラーを透過して主撮像素子に向かう光量をＩｂとする時、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１）０．８β＜Ｉａ／Ｉｂ＜１．２β
但し、
β : リアコンバータレンズの変倍比
とする。
【００１６】
リアコンバータレンズは拡大系であるため、主レンズ側に比べて相対的に暗くなり、Ｆナンバーの比が変倍比と等しくなる。すなわち、リアコンバータレンズのＦナンバーをＦＮＯａ、主レンズのＦナンバーをＦＮＯｂ、リアコンバータレンズの変倍比をβとして、ＦＮＯａ／ＦＮＯｂ＝β、となる。
【００１７】
そこで、前記条件式(１)を満足するように、ハーフミラーの反射率と透過率を設定することで、ハーフミラー以降のレンズの透過率差を吸収することが出来、２つの撮像素子に結像する像の明るさの差を小さくすることが出来る。また、条件式(1)のように光量比に幅を持たせることで、２つの撮像素子のサイズが異なり感度が異なる場合などにも対応する事が出来る。
【００１８】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記リアコンユニットが前記拡大像取得位置に位置した状態において前記副撮像素子から出力する拡大画像信号と共に前記主撮像素子から出力される通常画像信号を記録することが望ましい。
【００１９】
１つの被写体を同時に異なる画角で撮影することで、撮影後のユーザーの画像選択肢を広げることが出来る。
【００２０】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、以下の条件式（２）を満足する焦点距離ｆの画像を撮影する際、前記副撮像素子から出力する拡大画像信号を取得することが望ましい。
（２）ｆ１ｂ＜ｆ＜ｆ２ａ
但し、
ｆ２ａ：主レンズによる撮影焦点距離範囲のうちの最長焦点距離
ｆ１ｂ：リアコンバータレンズ装着時の撮影焦点距離範囲のうちの最短焦点距離
とする。
【００２１】
これによって、主レンズ側、リアコンバータレンズ側のでもどちらの撮像素子でも所望の焦点距離の画像を撮影することができる場合に、フォーカスズーム時間を短縮出来て、よりスムーズな撮影が可能となる。
【００２２】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、以下の条件式（２）を満足する焦点距離ｆの画像を撮影する際、前記主撮像素子から出力する通常画像信号を取得することが望ましい。
（２）ｆ１ｂ＜ｆ＜ｆ２ａ
同じ焦点距離の画像の場合、主レンズの画像のＦナンバーはリアコンバータレンズの画像のＦナンバーに比較して常に明るい。すなわち、上記のような条件式(２)を満たす焦点距離の画像を撮影する場合、主レンズ側で撮影することでより速いシャッタスピードで撮影することが出来、手振れ等の影響を少なくしてより有利な撮影が可能となる。
【００２３】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記配置空間と主撮像素子との間に正の屈折力を有する光学素子群が配置されることが望ましい。
【００２４】
前記配置空間と主撮像素子との間に正の屈折力を有する光学素子群が配置することにより、主レンズによって結像される像をより強く縮小することが出来、拡大系のリアコンバータレンズの変倍比を高くすることが出来るため、リアコンバータレンズの設計が容易になる。
【００２５】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記正の屈折力を有する光学素子群の合成焦点距離ｆｄが以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）ｆｄ＞１８
条件式（３）の下限値を下回ると、主レンズにおいて前記配置空間を挟んだ前後のパワーのバランスが悪くなり、像面湾曲、球面収差等が悪化して画質が劣化してしまう。
【００２６】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記配置空間と主撮像素子との間に正の屈折力を有する光学素子群を配置した場合において、前記ハーフミラーで反射されてリアコンバータレンズに入射する光量をＩａ、前記ハーフミラーを透過して主撮像素子に向かう光量をＩｂとする時、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１）０．８β＜Ｉａ／Ｉｂ＜１．２β
リアコンバータレンズは拡大系であるため、主レンズ側に比べて相対的に暗くなり、Ｆナンバーの比が変倍比と等しくなる。すなわち、リアコンバータレンズのＦナンバーをＦＮＯａ、主レンズのＦナンバーをＦＮＯｂ、リアコンバータレンズの変倍比をβとして、ＦＮＯａ／ＦＮＯｂ＝β、となる。
【００２７】
そこで、前記条件式(１)を満足するように、ハーフミラーの反射率と透過率を設定することで、ハーフミラー以降のレンズの透過率差を吸収することが出来、２つの撮像素子に結像する像の明るさの差を小さくすることが出来る。また、条件式(1)のように光量比に幅を持たせることで、２つの撮像素子のサイズが異なり感度が異なる場合などにも対応する事が出来る。
【００２８】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記配置空間と主撮像素子との間に正の屈折力を有する光学素子群を配置した場合において、前記リアコンユニットが前記拡大像取得位置に位置した状態において前記副撮像素子から出力する拡大画像信号と共に前記主撮像素子から出力される通常画像信号を記録することが望ましい。
【００２９】
１つの被写体を同時に異なる画角で撮影することで、撮影後のユーザーの画像選択肢を広げることが出来る。
【００３０】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記配置空間と主撮像素子との間に正の屈折力を有する光学素子群を配置した場合において、以下の条件式（２）を満足する焦点距離ｆの画像を撮影する際、前記副撮像素子から出力する拡大画像信号を取得することが望ましい。
（２）ｆ１ｂ＜ｆ＜ｆ２ａ
これによって、主レンズ側、リアコンバータレンズ側のでもどちらの撮像素子でも所望の焦点距離の画像を撮影することができる場合に、フォーカスズーム時間を短縮出来て、よりスムーズな撮影が可能となる。
【００３１】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記配置空間と主撮像素子との間に正の屈折力を有する光学素子群を配置した場合において、以下の条件式（２）を満足する焦点距離ｆの画像を撮影する際、前記主撮像素子から出力する通常画像信号を取得することが望ましい。
（２）ｆ１ｂ＜ｆ＜ｆ２ａ
同じ焦点距離の画像の場合、主レンズの画像のＦナンバーはリアコンバータレンズの画像のＦナンバーに比較して常に明るい。すなわち、上記のような条件式(２)を満たす焦点距離の画像を撮影する場合、主レンズ側で撮影することでより速いシャッタスピードで撮影することが出来、手振れ等の影響を少なくしてより有利な撮影が可能となる。
【００３２】
次に、本発明撮像装置の具体的な実施の形態及び該実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について図面及び表を参照して説明する。
【００３３】
なお、各実施の形態において非球面が導入されており、該非球面形状は、次の数１式によって定義されるものとする。
【００３４】
【数１】
【００３５】
但し、ｘは高さｙでの光軸方向の変位量(面頂点基準)、ｙは光軸に垂直な方向の高さ、ｃは近軸曲率、ｋは円錐係数、Ａは４次の非球面係数、Ｂは６次の非球面係数、Ｃは８次の非球面係数、Ｄは１０次の非球面係数である。
【００３６】
図１及び図２は本発明撮像装置の第１の実施の形態１のレンズ構成を示すものであり、図１は通常撮影状態、すなわち、リアコンユニットが待避位置にある状態を示し、図２は拡大像撮影状態、すなわち、リアコンユニットが拡大像取得位置にある状態を示す。
【００３７】
主レンズ１Ｍは、物体側より順に、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２、第３レンズ群Ｇｒ３、第４レンズ群Ｇｒ４及び第５レンズ群Ｇｒ５が配列されて成る。そして、第５レンズ群Ｇｒ５の後方に主撮像素子ＭＩが配置されている。
【００３８】
第１レンズ群Ｇｒ１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Ｇ１、光路をほぼ９０゜折り曲げるプリズムＧ２、両凸形状の正レンズＧ３が配列されて成り、正レンズＧ３の両面（第５面、第６面）は非球面で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２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Ｇ４、両凹形状の負レンズと像側に凹面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズＧ５、両凹形状の負レンズＧ６が配列されて成る。第３レンズ群Ｇｒ３は両凸形状の正レンズＧ７１枚から成り、正レンズＧ７の両面（第１４面、第１５面）は非球面で構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、物体側から順に配列された両凸形状の正レンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズＧ８から成り、正レンズの物体側面（第１７面）は非球面で構成されている。第５レンズ群Ｇｒ５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Ｇ９、両凸形状の正レンズＧ１０が配列されて成る。そして、主撮像素子ＭＩの物体側には２枚のフィルタＦＬが配置され、該フィルタＦＬと第５レンズ群Ｇｒ５との間が配置空間ＳＰＣとなる。なお、開口絞りＳは第３レンズ群Ｇｒ３の像側に近接して位置している。そして、前記主レンズ１Ｍと主撮像素子ＭＩとによって主撮像ユニット１ＭＵが構成される。
【００３９】
リアコンバータレンズ１ＲＣは、物体側から順に、光路をほぼ９０゜折り曲げるハーフミラーｈｍを備えたハーフミラープリズムＨＭＰ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１、両凹形状の負レンズＬ２、両凸形状の正レンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズＬ３、両凸形状の正レンズＬ４が配列されて成り、負レンズＬ２の両面（第５面、第６面）は非球面で構成されている。また、レンズ最終面と副撮像素子ＳＩとの間にはフィルタＦＬが配置されている。そして、リアコンバータレンズ１ＲＣと副撮像素子ＳＩとによってリアコンユニット１ＲＵが構成される。
【００４０】
そして、図１に示した、通常撮影状態では、リアコンユニット１ＲＵは配置空間ＳＰＣから退避した退避位置にあり、配置空間ＳＰＣにはハーフミラープリズムＨＭＰと屈折率等の光学特性が同じか又は近似した媒質から成るガラスブロックＤＧが配置されている。このようなガラスブロックＤＧはなくても良いが、配置空間ＳＰＣにハーフミラープリズムＨＭＰが配置された場合とそうでない場合とで主撮像素子ＭＩに到達する光の光路が著しく変化することがないようにするためには、ガラスブロックＤＧを配置することが望ましい。
【００４１】
そして、図２に示した拡大像撮影状態では、ガラスブロックＤＧが配置空間から退避し、替わりに、リアコンバータレンズ１ＲＣのハーフミラープリズムＨＭＰが配置空間ＳＰＣに挿入される。従って、ハーフミラープリズムＨＭＰのハーフミラー面ｈｍで反射された光はリアコンバータレンズ１ＲＣを介して副撮像素子ＳＩによって受光され、また、ハーフミラー面ｈｍを透過した光は主撮像素子ＭＩによって受光される。
【００４２】
表１乃至表４に前記第１の実施の形態１に具体的数値を適用した数値実施例１における主レンズ１Ｍのレンズデータを示す。
【００４３】
先ず、表１に焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、半画角ωを広角端（ｆ＝５．９１）、中間焦点距離（ｆ＝１６．７９）、望遠端（ｆ＝２７．８３）毎に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
次に、表２に主レンズ１Ｍの面番号、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を示す。なお、面番号は、物体側からの順番を示し、曲率半径は物体側からｉ番目の面の曲率半径を示し、面間隔は物体側からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示し、屈折率は、物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線（波長＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、アッベ数は物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示す。なお、曲率半径に関し「０」は当該面が平面であることを示し、面間隔に関し「Ｄｉ」は当該面間隔が可変間隔であることを示す。
【００４６】
【表２】
【００４７】
前記したように主レンズ１Ｍの第５面、第６面、第１４面、第１５面及び第１７面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例１における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表３に示す。なお、表３及び以下の非球面係数を示す表において「Ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、すなわち、「１０−ｉ」を表しており、例えば、「0.12345E-05」は「0.12345×10−5」を表している。
【００４８】
【表３】
【００４９】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２との間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群Ｇｒ２と第３レンズ群Ｇｒ３との間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間の面間隔Ｄ１６及び第４レンズ群Ｇｒ４と第５レンズ群Ｇｒ５との間の面間隔Ｄ１９が変化する。そこで、数値実施例１における前記各可変面間隔の広角端（ｆ＝５．９１）、中間焦点距離（ｆ＝１６．７９）、望遠端（ｆ＝２７．８３）における数値を表４に示す。
【００５０】
【表４】
【００５１】
リアコンユニット１ＲＵのハーフミラープリズムＨＭＰを配置空間ＳＰＣに位置させた拡大像撮影状態において、数値実施例１の主レンズ１Ｍとリアコンバータレンズ１ＲＣとで得られる焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、半画角ωを広角端（ｆ＝９．１４）、中間焦点距離（ｆ＝２５．９４）、望遠端（ｆ＝４２．９８）毎に表５に示す。
【００５２】
【表５】
【００５３】
次に、表６にリアコンバータレンズ１ＲＣの面番号、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を示す。なお、面番号は、ハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面を第１面とし、以下副撮像素子ＳＩに向かって順番に増加し、曲率半径はハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面からｉ番目の面の曲率半径を示し、面間隔はハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示し、屈折率は、物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示し、アッベ数は物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示す。なお、曲率半径に関し「０」は当該面が平面であることを示す。
【００５４】
【表６】
【００５５】
前記したようにリアコンバータレンズ１ＲＣの第５面及び第６面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例１における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表７に示す。
【００５６】
【表７】
【００５７】
前記数値実施例１の前記各条件式（１）〜（３）対応値を表８に示す。
【００５８】
【表８】
【００５９】
図３乃至図５は本発明の数値実施例１における主レンズ１Ｍの無限遠合焦状態での収差図をそれぞれ示し、図３は広角端状態（ω＝３１．３度）、図４は中間焦点距離状態（ω＝１２．１度）、図５は望遠端状態（ω=７．４度）における諸収差図を示す。
【００６０】
図６乃至図８は数値実施例１におけるリアコンバータレンズ１ＲＣを主レンズ１Ｍに装着した場合の無限遠合焦状態での収差図をそれぞれ示し、図６は広角端状態（ω＝２１．５度）、図７は中間焦点距離状態（ω＝７．９度）、図８は望遠端状態（ω=４．８度）における諸収差図を示す。
【００６１】
前記各収差図において、収差は波長ｄ線に対応するものであり、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。
【００６２】
各収差図から、数値実施例１は高変倍比でありながら収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
【００６３】
図９及び図１０は本発明撮像装置の第２の実施の形態２のレンズ構成を示すものであり、図９は通常撮影状態、すなわち、リアコンユニットが待避位置にある状態を示し、図１０は拡大像撮影状態、すなわち、リアコンユニットが拡大像取得位置にある状態を示す。
【００６４】
主レンズ２Ｍは、物体側より順に、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２、第３レンズ群Ｇｒ３、第４レンズ群Ｇｒ４及び第５レンズ群Ｇｒ５が配列されて成る。そして、第５レンズ群Ｇｒ５の後方に主撮像素子ＭＩが配置されている。
【００６５】
第１レンズ群Ｇｒ１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Ｇ１、光路をほぼ９０゜折り曲げるプリズムＧ２、両凸形状の正レンズＧ３が配列されて成り、正レンズＧ３の両面（第５面、第６面）は非球面で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２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Ｇ４、両凹形状の負レンズと像側に凹面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズＧ５、両凹形状の負レンズＧ６が配列されて成る。第３レンズ群Ｇｒ３は両凸形状の正レンズＧ７１枚からなり、該正レンズＧ７の両面（第１４面、第１５面）は非球面で構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、物体側から順に位置した両凸形状の正レンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズＧ８から成り、正レンズの物体側面（第１７面）は非球面で構成されている。第５レンズ群Ｇｒ５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Ｇ９、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ１０、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ１１が配列されて成り、正メニスカスレンズＧ１０と正メニスカスレンズＧ１１との間の空間ＳＰＣが配置空間とされている。そして、主撮像素子ＭＩの物体側には２枚のフィルタＦＬが配置され、開口絞りＳは第３レンズ群Ｇｒ３の像側に近接して位置している。そして、主レンズ２Ｍと主撮像素子ＭＩとによって主撮像ユニット２ＭＵが構成される。
【００６６】
リアコンバータレンズ２ＲＣは、物体側から順に、光路をほぼ９０゜折り曲げるハーフミラーｈｍを備えたハーフミラープリズムＨＭＰ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１、両凹形状の負レンズＬ２、両凸形状の正レンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズＬ３、両凸形状の正レンズＬ４が配列されて成り、負レンズＬ２の両面（第５面、第６面）は非球面で構成されている。また、レンズ最終面と副撮像素子ＳＩとの間にはフィルタＦＬが配置されている。そして、リアコンバータレンズ２ＲＣと副撮像素子ＳＩとによってリアコンユニット２ＲＵが構成される。
【００６７】
そして、図９に示した、通常撮影状態では、リアコンユニット２ＲＵは配置空間ＳＰＣから退避した退避位置にあり、配置空間ＳＰＣにはハーフミラープリズムＨＭＰと屈折率等の光学特性が同じか又は近似した媒質から成るガラスブロックＤＧが配置されている。このようなガラスブロックＤＧはなくても良いが、配置空間ＳＰＣにハーフミラープリズムＨＭＰが配置された場合とそうでない場合とで主撮像素子ＭＩに到達する光の光路が著しく変化することがないようにするためには、ガラスブロックＤＧを配置することが望ましい。
【００６８】
そして、図１０に示した拡大像撮影状態では、ガラスブロックＤＧが配置空間から退避し、替わりに、リアコンユニット２ＲＵのハーフミラープリズムＨＭＰが配置空間ＳＰＣに挿入される。従って、ハーフミラープリズムＨＭＰのハーフミラー面ｈｍで反射された光はリアコンバータレンズ２ＲＣを介して副撮像素子ＳＩによって受光され、また、ハーフミラー面ｈｍを透過した光は主撮像素子ＭＩによって受光される。
【００６９】
表９乃至表１２に前記第２の実施の形態２に具体的数値を適用した数値実施例２における主レンズ２Ｍのレンズデータを示す。
【００７０】
先ず、表９に焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、半画角ωを広角端（ｆ＝５．８０）、中間焦点距離（ｆ＝１６．９０）、望遠端（ｆ＝２７．３１）毎に示す。
【００７１】
【表９】
【００７２】
次に、表１０に主レンズ２Ｍの面番号、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を示す。なお、面番号は、物体側からの順番を示し、曲率半径は物体側からｉ番目の面の曲率半径を示し、面間隔は物体側からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示し、屈折率は、物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示し、アッベ数は物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示す。なお、曲率半径に関し「０」は当該面が平面であることを示し、面間隔に関し「Ｄｉ」は当該面間隔が可変間隔であることを示す。
【００７３】
【表１０】
【００７４】
前記したように主レンズ２Ｍの第５面、第６面、第１４面、第１５面及び第１７面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例２における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表１１に示す。
【００７５】
【表１１】
【００７６】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２との間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群Ｇｒ２と第３レンズ群Ｇｒ３との間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間の面間隔Ｄ１６及び第４レンズ群Ｇｒ４と第５レンズ群Ｇｒ５との間の面間隔Ｄ１９が変化する。そこで、数値実施例２における前記各可変面間隔の広角端（ｆ＝５．８０）、中間焦点距離（ｆ＝１６．９０）、望遠端（ｆ＝２７．３１）における数値を表１２に示す。
【００７７】
【表１２】
【００７８】
リアコンユニット２ＲＵのハーフミラープリズムＨＭＰを配置空間ＳＰＣに位置させた拡大像撮影状態において、数値実施例２の主レンズ２Ｍとリアコンバータレンズ２ＲＣとで得られる焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、半画角ωを広角端（ｆ＝１０．４６）、中間焦点距離（ｆ＝３０．４４）、望遠端（ｆ＝４９．１９）毎に表１３に示す。
【００７９】
【表１３】
【００８０】
次に、表１４にリアコンバータレンズ２ＲＣの面番号、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を示す。なお、面番号は、ハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面を第１面とし、以下副撮像素子ＳＩに向かって順番に増加し、曲率半径はハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面からｉ番目の面の曲率半径を示し、面間隔はハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示し、屈折率は、物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示し、アッベ数は物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示す。なお、曲率半径に関し「０」は当該面が平面であることを示す。
【００８１】
【表１４】
【００８２】
前記したようにリアコンバータレンズ２ＲＣの第５面及び第６面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例２における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表１５に示す。
【００８３】
【表１５】
【００８４】
前記数値実施例２の前記各条件式（１）〜（３）対応値を表１６に示す。
【００８５】
【表１６】
【００８６】
図１１乃至図１３は本発明の数値実施例２における主レンズ２Ｍの無限遠合焦状態での収差図をそれぞれ示し、図１１は広角端状態（ω＝３１．８度）、図１２は中間焦点距離状態（ω＝１２．０度）、図１３は望遠端状態（ω=７．５度）における諸収差図を示す。
【００８７】
図１４乃至図１６は数値実施例２におけるリアコンバータレンズ２ＲＣを主レンズ２Ｍに装着した場合の無限遠合焦状態での収差図をそれぞれ示し、図１４は広角端状態（ω＝１９．０度）、図１５は中間焦点距離状態（ω＝６．８度）、図１６は望遠端状態（ω=４．２度）における諸収差図を示す。
【００８８】
前記各収差図において、収差は波長ｄ線に対応するものであり、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。
【００８９】
各収差図から、数値実施例２は高変倍比でありながら収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
【００９０】
図１７及び図１８は本発明撮像装置の第３の実施の形態３のレンズ構成を示すものであり、図１７は通常撮影状態、すなわち、リアコンユニットが待避位置にある状態を示し、図１８は拡大像撮影状態、すなわち、リアコンユニットが拡大像取得位置にある状態を示す。
【００９１】
主レンズ３Ｍは、物体側より順に、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２、第３レンズ群Ｇｒ３、第４レンズ群Ｇｒ４及び第５レンズ群Ｇｒ５が配列されて成る。そして、第５レンズ群Ｇｒ５の後方に主撮像素子ＭＩが配置されている。
【００９２】
第１レンズ群Ｇｒ１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Ｇ１、光路をほぼ９０゜折り曲げるプリズムＧ２、両凸形状の正レンズＧ３が配列されて成り、正レンズＧ３の両面（第５面、第６面）は非球面で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２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Ｇ４、両凹形状の負レンズと像側に凹面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズＧ５、両凹形状の負レンズＧ６が配列されて成る。第３レンズ群Ｇｒ３は両凸形状の正レンズＧ７１枚からなり、該正レンズＧ７の両面（第１４面、第１５面）は非球面で構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、物体側から順に位置した両凸形状の正レンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズＧ８から成り、正レンズの物体側面（第１７面）は非球面で構成されている。第５レンズ群Ｇｒ５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Ｇ９、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ１０、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ１１が配列されて成り、正メニスカスレンズＧ１０と正メニスカスレンズＧ１１との間の空間ＳＰＣが配置空間とされている。そして、主撮像素子ＭＩの物体側には２枚のフィルタＦＬが配置され、開口絞りＳは第３レンズ群Ｇｒ３の像側に近接して位置している。そして、主レンズ３Ｍと主撮像素子ＭＩとによって主撮像ユニット３ＭＵが構成される。
【００９３】
リアコンバータレンズ３ＲＣは、物体側から順に、光路をほぼ９０゜折り曲げるハーフミラーｈｍを備えたハーフミラープリズムＨＭＰ、両凹形状の負レンズＬ１、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとの接合レンズＬ２、両凸形状の正レンズＬ３が配列されて成り、正レンズＬ３と副撮像素子ＳＩとの間には２枚のフィルタＦＬが介挿されている。そして、負レンズＬ１の両面（第３面、第４面）は非球面で構成されている。そして、リアコンバータレンズ３ＲＣと副撮像素子ＳＩとによってリアコンユニット３ＲＵが構成される。
【００９４】
そして、図１７に示した、通常撮影状態では、リアコンユニット３ＲＵは配置空間ＳＰＣから退避した退避位置にあり、配置空間ＳＰＣにはハーフミラープリズムＨＭＰと屈折率等の光学特性が同じか又は近似した媒質から成るガラスブロックＤＧが配置されている。このようなガラスブロックＤＧはなくても良いが、配置空間ＳＰＣにハーフミラープリズムＨＭＰが配置された場合とそうでない場合とで主撮像素子ＭＩに到達する光の光路が著しく変化することがないようにするためには、ガラスブロックＤＧを配置することが望ましい。
【００９５】
そして、図１８に示した拡大像撮影状態では、ガラスブロックＤＧが配置空間から退避し、替わりに、リアコンバータレンズ３ＲＣのハーフミラープリズムＨＭＰが配置空間ＳＰＣに挿入される。従って、ハーフミラープリズムＨＭＰのハーフミラー面ｈｍで反射された光はリアコンバータレンズ３ＲＣを介して副撮像素子ＳＩによって受光され、また、ハーフミラー面ｈｍを透過した光は主撮像素子ＭＩによって受光される。
【００９６】
表１７乃至表２０に前記第３の実施の形態３に具体的数値を適用した数値実施例３における主レンズ３Ｍのレンズデータを示す。
【００９７】
先ず、表１７に焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、半画角ωを広角端（ｆ＝５．８０）、中間焦点距離（ｆ＝１６．１３）、望遠端（ｆ＝２７．３１）毎に示す。
【００９８】
【表１７】
【００９９】
次に、表１８に主レンズ３Ｍの面番号、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を示す。なお、面番号は、物体側からの順番を示し、曲率半径は物体側からｉ番目の面の曲率半径を示し、面間隔は物体側からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示し、屈折率は、物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示し、アッベ数は物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示す。なお、曲率半径に関し「０」は当該面が平面であることを示し、面間隔に関し「Ｄｉ」は当該面間隔が可変間隔であることを示す。
【０１００】
【表１８】
【０１０１】
前記したように主レンズ３Ｍの第５面、第６面、第１４面、第１５面及び第１７面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例３における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表１９に示す。
【０１０２】
【表１９】
【０１０３】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２との間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群Ｇｒ２と第３レンズ群Ｇｒ３との間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間の面間隔Ｄ１６及び第４レンズ群Ｇｒ４と第５レンズ群Ｇｒ５との間の面間隔Ｄ１９が変化する。そこで、数値実施例３における前記各可変面間隔の広角端（ｆ＝５．８０）、中間焦点距離（ｆ＝１６．１３）、望遠端（ｆ＝２７．３１）における数値を表２０に示す。
【０１０４】
【表２０】
【０１０５】
リアコンユニット３ＲＵのハーフミラープリズムＨＭＰを配置空間ＳＰＣに位置させた拡大像撮影状態において、数値実施例３の主レンズ３Ｍとリアコンバータレンズ３ＲＣとで得られる焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、半画角ωを広角端（ｆ＝１０．４４）、中間焦点距離（ｆ＝３４．５０）、望遠端（ｆ＝４９．１５）毎に表２１に示す。
【０１０６】
【表２１】
【０１０７】
次に、表２２にリアコンバータレンズ３ＲＣの面番号、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を示す。なお、面番号は、ハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面を第１面とし、以下副撮像素子ＳＩに向かって順番に増加し、曲率半径はハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面からｉ番目の面の曲率半径を示し、面間隔はハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示し、屈折率は、物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示し、アッベ数は物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示す。なお、曲率半径に関し「０」は当該面が平面であることを示す。
【０１０８】
【表２２】
【０１０９】
前記したようにリアコンバータレンズ３ＲＣの第３面及び第４面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例３における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表２３に示す。
【０１１０】
【表２３】
【０１１１】
前記数値実施例３の前記各条件式（１）〜（３）対応値を表２４に示す。
【０１１２】
【表２４】
【０１１３】
図１９乃至図２１は本発明の数値実施例３における主レンズ３Ｍの無限遠合焦状態での収差図をそれぞれ示し、図１９は広角端状態（ω＝３１．８度）、図２０は中間焦点距離状態（ω＝１２．６度）、図２１は望遠端状態（ω=７．５度）における諸収差図を示す。
【０１１４】
図２２乃至図２４は数値実施例３におけるリアコンバータレンズ３ＲＣを主レンズ３Ｍに装着した場合の無限遠合焦状態での収差図をそれぞれ示し、図２２は広角端状態（ω＝１９．０度）、図２３は中間焦点距離状態（ω＝６．０度）、図２４は望遠端状態（ω=４．２度）における諸収差図を示す。
【０１１５】
前記各収差図において、収差は波長ｄ線に対応するものであり、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。
【０１１６】
各収差図から、数値実施例３は高変倍比でありながら収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
【０１１７】
図１７及び図１８に示した第３の実施の形態３と同じレンズ構成において、配置空間ＳＰＣの像側に位置する正メニスカスレンズＧ１１の正のパワーを数値実施例３におけるより強くしたものを数値実施例４として示す。
【０１１８】
数値実施例４における主レンズ３Ｍ（図面中の符号は、第３の実施例を示す図１７及び図１８を使用するので、第３の実施の形態で使用した符号と同じ符号を使用する）のレンズデータを表２５内指標２８に示す。
【０１１９】
先ず、表２５に焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、半画角ωを広角端（ｆ＝５．６２）、中間焦点距離（ｆ＝１５．８８）、望遠端（ｆ＝２６．４５）毎に示す。
【０１２０】
【表２５】
【０１２１】
次に、表２６に数値実施例４における主レンズ３Ｍの面番号、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を示す。
【０１２２】
【表２６】
【０１２３】
前記したように主レンズ３Ｍの第５面、第６面、第１４面、第１５面及び第１７面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例４における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表２７に示す。
【０１２４】
【表２７】
【０１２５】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２との間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群Ｇｒ２と第３レンズ群Ｇｒ３との間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間の面間隔Ｄ１６及び第４レンズ群Ｇｒ４と第５レンズ群Ｇｒ５との間の面間隔Ｄ１９が変化する。そこで、数値実施例４における前記各可変面間隔の広角端（ｆ＝５．６２）、中間焦点距離（ｆ＝１５．８８）、望遠端（ｆ＝２６．４５）における数値を表２８に示す。
【０１２６】
【表２８】
【０１２７】
リアコンユニット３ＲＵのハーフミラープリズムＨＭＰを配置空間ＳＰＣに位置させた拡大像撮影状態において、数値実施例４の主レンズ３Ｍとリアコンバータレンズ３ＲＣとで得られる焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、半画角ωを広角端（ｆ＝１０．４４）、中間焦点距離（ｆ＝２９．５１）、望遠端（ｆ＝４９．１６）毎に表２９に示す。
【０１２８】
【表２９】
【０１２９】
次に、表３０にリアコンバータレンズ３ＲＣの面番号、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を示す。
【０１３０】
【表３０】
【０１３１】
前記したようにリアコンバータレンズ３ＲＣの第３面及び第４面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例４における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表３１に示す。
【０１３２】
【表３１】
【０１３３】
前記数値実施例４の前記各条件式（１）〜（３）対応値を表３２に示す。
【０１３４】
【表３２】
【０１３５】
図２５乃至図２７は本発明の数値実施例４における主レンズ３Ｍの無限遠合焦状態での収差図をそれぞれ示し、図２５は広角端状態（ω＝３２．７度）、図２６は中間焦点距離状態（ω＝１２．８度）、図２７は望遠端状態（ω=７．８度）における諸収差図を示す。
【０１３６】
図２８乃至図３０は数値実施例４におけるリアコンバータレンズ３ＲＣを主レンズ３Ｍに装着した場合の無限遠合焦状態での収差図をそれぞれ示し、図２８は広角端状態（ω＝１９．０度）、図２９は中間焦点距離状態（ω＝７．０度）、図３０は望遠端状態（ω=４．２度）における諸収差図を示す。
【０１３７】
前記各収差図において、収差は波長ｄ線に対応するものであり、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。
【０１３８】
各収差図から、数値実施例４は、主レンズ３Ｍの収差が拡大されて、数値実施例1乃至３と比較すると若干性能が悪い。正メニスカスレンズＧ１１のパワーをもう少し弱くして、主レンズ３Ｍの収差をもう少し補正したほうが良い。
【０１３９】
次に、本発明撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した場合の一例を図３１にブロック図で示す。
【０１４０】
デジタルスチルカメラ１０は、光学像を取得するためのレンズ部２０とレンズ部２０で取得した光学像を電気的信号に変換すると共に該電気的信号を使用可能な状態に処理したり、レンズ部２０を含む各部を制御するカメラ本体部３０とを備える。
【０１４１】
前記レンズ部２０は、主レンズＭと該主レンズＭの像側の配置空間ＳＰＣに適時に装着されるリアコンバータレンズＲＣとを有する。前記主レンズ及びリアコンバータレンズＲＣとしては、前記した前記各実施の形態及びそれらの数値実施例或いは前記実施の形態や数値実施例に示した形態以外の形態で実施する主レンズ及びリアコンバータレンズを使用することができる。また、レンズ部２０にはズーミング時に所定のレンズ群を移動させるズーム駆動部２１、フォーカシング時に所定のレンズ群を移動させるフォーカス駆動部２２、開口絞りの開口径を変化させるアイリス駆動部２３、前記リアコンバータレンズＲＣを配置空間ＳＰＣに出し入れするレンズ移動部２４などの各駆動部を備え、これら各駆動部を駆動制御するレンズ制御ＣＰＵ（Central Processing Unit）２５を備える。
【０１４２】
カメラ本体３０にはレンズ部２０で形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子ＭＩ及びＳＩを備える。主撮像素子ＭＩは前記主レンズＭによって形成された光学像を受光し、副撮像素子ＳＩは前記主レンズＭ及びリアコンバータレンズＲＣによって形成された光学像を受光する。前記撮像素子ＭＩ、ＳＩには、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）などが適用可能である。
【０１４３】
撮像素子ＭＩ、ＳＩから出力された電気的画像信号は各別に画像処理回路３１で各種処理を施された後、所定の方式でデータ圧縮され、画像データとして画像メモリー３２に一時保存される。
【０１４４】
カメラ制御ＣＰＵ（Central Processing Unit）３３はカメラ本体３０及びレンズ部２０の全体を統括的に制御するものであり、前記画像メモリー３２に一時的に保存された画像データを取り出し、液晶表示装置３４に表示したり、外部メモリー３５に保存したりする。また、外部メモリー３５に保存されている画像データを読み出して液晶表示装置３４に表示する。シャッターレリーズスイッチ、ズーミングスイッチ、等の操作部４０からの信号がカメラ制御ＣＰＵ３３に入力され、該操作部４０からの信号に基づいて各部を制御する。例えば、シャッターレリーズスイッチが操作されると、カメラ制御ＣＰＵ３３からタイミング制御部３６へ指令が出され、タイミング制御部３６によって撮像素子ＭＩ、ＳＩの信号読み出しタイミングが制御される。前記したレンズ部２０の各制御に関する信号、例えば、ＡＦ（Auto Focus）信号、ＡＥ（Auto Exposure）信号、ズーミング信号、リアコンバータレンズＲＣの移動信号はカメラ制御ＣＰＵ３３からレンズ制御ＣＰＵ２５に送られ、レンズ制御ＣＰＵ２５によってズーム駆動部２１、フォーカス駆動部２２、アイリス駆動部２３、レンズ移動部２４が制御されて、主レンズＭ及びリアコンバータレンズＲＣが所定の状態になる。
【０１４５】
そして、このデジタルスチルカメラ１０にあっては、拡大像撮影状態、すなわち、リアコンバータレンズＲＣのハーフミラープリズムが配置空間ＳＰＣに挿入された状態において、撮影時点では、リアコンバータレンズＲＣを経た画像だけでなく、主レンズＭによって形成された画像をも記録できるように、すなわち、副撮像素子ＳＩからの出力画像信号だけでなく、主撮像素子ＭＩからの出力画像信号をも記録しておくように構成され、ユーザーによる画像選択の可能性を拡大している。
【０１４６】
次に、デジタルスチルカメラにおいて、カメラ筐体内におけるレンズの具体的配置例の一を図３２に示す。
【０１４７】
デジタルスチルカメラ５０のカメラ筐体５１は前方から見て横長で前後方向の大きさ、すなわち、厚みが薄い、いわゆる薄型の形状をしている。
【０１４８】
カメラ筐体５１の前面５１ａの一方の側部の上方に変位した位置に主レンズ５２の前端５２ａが配置される。本発明の主レンズは第１レンズ群に光路折曲部材５２ｂ（例えば、図１のＧ２）を有しているので、第１レンズ５２ｃ（例えば、図１のＧ１）から入射した光はカメラ筐体５１の前面５１ａに沿う方向、図３２の例では、下方に、折り曲げられる。図３２では拡大像撮影状態を示しており、リアコンバータレンズ５３のハーフミラープリズム５３ａが主レンズ５２の像側端に形成された配置空間５４内に位置している。ハーフミラープリズム５３ａは光路をほぼ９０゜折り曲げるので、リアコンバータレンズ５３の光軸方向をカメラ筐体５１の前面５１ａに沿う方向に折り曲げることができる。従って、主レンズ５２及びリアコンバータレンズ５３の光軸が何れもカメラ筐体５１の前面５１ａに沿う方向に延びているので、カメラ筐体５１の厚みを小さくすること、すなわち、薄型化が可能である。
【０１４９】
なお前記配置空間５４の像側には主撮像素子５５が配置され、また、リアコンバータレンズ５３の像側には副撮像素子５６が配置されている。
【０１５０】
さらに、カメラ筐体５１の上面５１ｂにはシャッターレリーズボタン５７が、また、カメラ筐体５１の前面５１ａの上部中央部にはストロボ発光部５８が配置されている。
【０１５１】
なお、上記実施の形態では、撮像装置をデジタルスチルカメラとして示したが、これに限らずデジタルビデオカメラとして適用することも出来る。
【０１５２】
その他、前記各実施の形態において示した各部の形状及び数値は、何れも本発明を実施するための具体化のほんの一例にすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】図２乃至図８と共に本発明撮像装置の第１の実施の形態を示すものであり、本図は通常撮影状態におけるレンズ構成を示す図である。
【図２】拡大像撮影状態におけるレンズ構成を示す図である。
【図３】図４及び図５と共に第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例１の通常撮影状態における各種収差を示すものであり、本図は広角端状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図４】中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図５】望遠端状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図６】図７及び図８と共に第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例１の拡大像撮影状態における各種収差を示すものであり、本図は広角端状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図７】中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図８】望遠端状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図９】図１０乃至図１６と共に本発明撮像装置の第２の実施の形態を示すものであり、本図は通常撮影状態におけるレンズ構成を示す図である。
【図１０】拡大像撮影状態におけるレンズ構成を示す図である。
【図１１】図１２及び図１３と共に第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例２の通常撮影状態における各種収差を示すものであり、本図は広角端状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図１２】中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図１３】望遠端状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図１４】図１５及び図１６と共に第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例２の拡大像撮影状態における各種収差を示すものであり、本図は広角端状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図１５】中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図１６】望遠端状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図１７】図１８乃至図２４と共に本発明撮像装置の第３の実施の形態を示すものであり、本図は通常撮影状態におけるレンズ構成を示す図である。
【図１８】拡大像撮影状態におけるレンズ構成を示す図である。
【図１９】図２０及び図２１と共に第３の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例３の通常撮影状態における各種収差を示すものであり、本図は広角端状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２０】中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２１】望遠端状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２２】図２３及び図２４と共に第３の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例３の拡大像撮影状態における各種収差を示すものであり、本図は広角端状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２３】中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２４】望遠端状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２５】図２６乃至図３０と共に前記第３の実施の形態に数値実施例３とは異なる数値を適用した数値実施例４の収差を示すものであり、本図は図２６及び図２７と共に通常撮影状態における各種収差を示すものであり、本図は広角端状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２６】中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２７】望遠端状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２８】図２９及び図３０と共に数値実施例４の拡大像撮影状態における各種収差を示すものであり、本図は広角端状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２９】中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図３０】望遠端状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図３１】ブロック図である。
【図３２】カメラ筐体内におけるレンズの配置例を示す一部切欠斜視図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１…撮像装置、１ＭＵ…主撮像ユニット、１ＲＵ…リアコンユニット、１Ｍ…主レンズ、１ＲＣ…リアコンバータレンズ、ＭＩ…主撮像素子、ＳＩ…副撮像素子、ＨＭＰ…ハーフミラープリズム、ｆｍ…ハーフミラー、ＳＰＣ…配置空間、２…撮像装置、２ＭＵ…主撮像ユニット、２ＲＵ…リアコンユニット、２Ｍ…主レンズ、２ＲＣ…リアコンバータレンズ、ＭＩ…主撮像素子、ＳＩ…副撮像素子、ＨＭＰ…ハーフミラープリズム、ｆｍ…ハーフミラー、ＳＰＣ…配置空間、Ｇ１１…正の屈折力を有する光学素子群、３…撮像装置、３ＭＵ…主撮像ユニット、３ＲＵ…リアコンユニット、３Ｍ…主レンズ、３ＲＣ…リアコンバータレンズ、ＭＩ…主撮像素子、ＳＩ…副撮像素子、ＨＭＰ…ハーフミラープリズム、ｆｍ…ハーフミラー、ＳＰＣ…配置空間、Ｇ１１…正の屈折力を有する光学素子群、１０…デジタルスチルカメラ（撮像装置）、５０…デジタルスチルカメラ（撮像装置）、５２…主レンズ、５３…リアコンバータレンズ、５３ａ…ハーフミラープリズム、５４…配置空間、５５…主撮像素子、５６…副撮像素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規な撮像装置に関する。詳しくは、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に用いられ、小型で高倍率を実現するリアコンバータレンズを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、銀塩フィルムの代わりにＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子を用いたデジタルカメラが急速に普及し、一般化してきている。このようにデジタルカメラが一般的になるにつれて、特に、レンズ一体型のデジタルカメラの小型化、高倍率化へのユーザーニーズが強くなってきている。
【０００３】
主レンズ系の像側に装着することにより、主レンズ系の焦点距離を拡大するようにしたリアコンバータレンズは特に交換レンズ用として広く使われている。
【０００４】
レンズ一体型カメラ向けのリアコンバータレンズとしては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されたもの等が知られている。特許文献１、特許文献２に示されたリアコンバータレンズは、単焦点の主レンズに対し、変倍比が１．７〜２倍程度の３群３枚構成で、主レンズと銀塩フィルムとの間に配置されるようにしたものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１８８２８９号公報
【特許文献２】特開昭５９−１８２４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記した従来のリアコンバータレンズでは、主レンズに装着する際に主レンズと撮像面との間の間隔を広げて装着するため、装着のための構造及び操作が煩雑化し、撮像装置も大型化してしまうという問題があった。
【０００７】
一方、主レンズと撮像面との間の間隔を変えずにリアコンバータレンズを装着する場合、高変倍比と高性能を両立させることが困難であった。
【０００８】
本発明は前記した問題に鑑みて為されたものであり、高変倍比と小型化との両立に適したリアコンバータレンズを備えた撮像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態による撮像装置は、光学像を形成する主レンズ及び該主レンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する主撮像素子を備えた主撮像ユニットと、光路折曲素子を有し該光路折曲素子によって折り曲げられた光束を受光し該光束によって形成される光学像を拡大するリアコンバータレンズ及び該リアコンバータレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する副撮像素子を備えたリアコンユニットとを備え、前記リアコンユニットが、前記光路折曲素子が前記主レンズと主撮像素子との間の配置空間に位置し主レンズの焦点距離を拡大する拡大像取得位置と、前記光路折曲素子が前記配置空間から待避した待避位置との間を移動可能にされ、前記光路折曲素子がハーフミラーから成る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明撮像装置にあっては、高変倍比と小型化とを両立させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明撮像装置を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
本発明撮像装置は、光学像を形成する主レンズ及び該主レンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する主撮像素子を備えた主撮像ユニットと、光路折曲素子有し該光路折曲素子によって折り曲げられた光束を受光し該光束によって形成される光学像を拡大するリアコンバータレンズ及び該リアコンバータレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する副撮像素子を備えたリアコンユニットとを備え、前記リアコンユニットが、前記光路折曲素子が前記主レンズと主撮像素子との間の配置空間に位置し前記主レンズの焦点距離を拡大する拡大像取得位置と、前記光路折曲素子が前記配置空間から待避した待避位置との間を移動可能にされ、前記光路折曲素子がハーフミラーから成る。
【００１３】
従って、本発明撮像装置にあっては、高変倍比と小型化とを両立させることが出来る。すなわち、リアコンバータレンズに光路折曲素子を用いることで、リアコンバータレンズの装着時にも本体の光軸方向の厚みを厚くする必要がなく、しかも、折り曲げ方向は任意なので撮像装置本体構造への影響も小さく出来る。すなわち、高い空間自由度を用いて小型化が実現できる。さらに、光路折り曲げ素子をハーフミラーとすれば２つの撮像素子に同時に異なる倍率の像を結像することが出来る。
【００１４】
また、ハーフミラーが前記主レンズと主撮像素子との間に配置されることで、可能な限り光学素子の共通化が出来てコストダウン上のメリットが大きい。
【００１５】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記ハーフミラーで反射されてリアコンバータレンズに入射する光量をＩａ、前記ハーフミラーを透過して主撮像素子に向かう光量をＩｂとする時、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１）０．８β＜Ｉａ／Ｉｂ＜１．２β
但し、
β : リアコンバータレンズの変倍比
とする。
【００１６】
リアコンバータレンズは拡大系であるため、主レンズ側に比べて相対的に暗くなり、Ｆナンバーの比が変倍比と等しくなる。すなわち、リアコンバータレンズのＦナンバーをＦＮＯａ、主レンズのＦナンバーをＦＮＯｂ、リアコンバータレンズの変倍比をβとして、ＦＮＯａ／ＦＮＯｂ＝β、となる。
【００１７】
そこで、前記条件式(１)を満足するように、ハーフミラーの反射率と透過率を設定することで、ハーフミラー以降のレンズの透過率差を吸収することが出来、２つの撮像素子に結像する像の明るさの差を小さくすることが出来る。また、条件式(1)のように光量比に幅を持たせることで、２つの撮像素子のサイズが異なり感度が異なる場合などにも対応する事が出来る。
【００１８】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記リアコンユニットが前記拡大像取得位置に位置した状態において前記副撮像素子から出力する拡大画像信号と共に前記主撮像素子から出力される通常画像信号を記録することが望ましい。
【００１９】
１つの被写体を同時に異なる画角で撮影することで、撮影後のユーザーの画像選択肢を広げることが出来る。
【００２０】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、以下の条件式（２）を満足する焦点距離ｆの画像を撮影する際、前記副撮像素子から出力する拡大画像信号を取得することが望ましい。
（２）ｆ１ｂ＜ｆ＜ｆ２ａ
但し、
ｆ２ａ：主レンズによる撮影焦点距離範囲のうちの最長焦点距離
ｆ１ｂ：リアコンバータレンズ装着時の撮影焦点距離範囲のうちの最短焦点距離
とする。
【００２１】
これによって、主レンズ側、リアコンバータレンズ側のでもどちらの撮像素子でも所望の焦点距離の画像を撮影することができる場合に、フォーカスズーム時間を短縮出来て、よりスムーズな撮影が可能となる。
【００２２】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、以下の条件式（２）を満足する焦点距離ｆの画像を撮影する際、前記主撮像素子から出力する通常画像信号を取得することが望ましい。
（２）ｆ１ｂ＜ｆ＜ｆ２ａ
同じ焦点距離の画像の場合、主レンズの画像のＦナンバーはリアコンバータレンズの画像のＦナンバーに比較して常に明るい。すなわち、上記のような条件式(２)を満たす焦点距離の画像を撮影する場合、主レンズ側で撮影することでより速いシャッタスピードで撮影することが出来、手振れ等の影響を少なくしてより有利な撮影が可能となる。
【００２３】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記配置空間と主撮像素子との間に正の屈折力を有する光学素子群が配置されることが望ましい。
【００２４】
前記配置空間と主撮像素子との間に正の屈折力を有する光学素子群が配置することにより、主レンズによって結像される像をより強く縮小することが出来、拡大系のリアコンバータレンズの変倍比を高くすることが出来るため、リアコンバータレンズの設計が容易になる。
【００２５】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記正の屈折力を有する光学素子群の合成焦点距離ｆｄが以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）ｆｄ＞１８
条件式（３）の下限値を下回ると、主レンズにおいて前記配置空間を挟んだ前後のパワーのバランスが悪くなり、像面湾曲、球面収差等が悪化して画質が劣化してしまう。
【００２６】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記配置空間と主撮像素子との間に正の屈折力を有する光学素子群を配置した場合において、前記ハーフミラーで反射されてリアコンバータレンズに入射する光量をＩａ、前記ハーフミラーを透過して主撮像素子に向かう光量をＩｂとする時、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１）０．８β＜Ｉａ／Ｉｂ＜１．２β
リアコンバータレンズは拡大系であるため、主レンズ側に比べて相対的に暗くなり、Ｆナンバーの比が変倍比と等しくなる。すなわち、リアコンバータレンズのＦナンバーをＦＮＯａ、主レンズのＦナンバーをＦＮＯｂ、リアコンバータレンズの変倍比をβとして、ＦＮＯａ／ＦＮＯｂ＝β、となる。
【００２７】
そこで、前記条件式(１)を満足するように、ハーフミラーの反射率と透過率を設定することで、ハーフミラー以降のレンズの透過率差を吸収することが出来、２つの撮像素子に結像する像の明るさの差を小さくすることが出来る。また、条件式(1)のように光量比に幅を持たせることで、２つの撮像素子のサイズが異なり感度が異なる場合などにも対応する事が出来る。
【００２８】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記配置空間と主撮像素子との間に正の屈折力を有する光学素子群を配置した場合において、前記リアコンユニットが前記拡大像取得位置に位置した状態において前記副撮像素子から出力する拡大画像信号と共に前記主撮像素子から出力される通常画像信号を記録することが望ましい。
【００２９】
１つの被写体を同時に異なる画角で撮影することで、撮影後のユーザーの画像選択肢を広げることが出来る。
【００３０】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記配置空間と主撮像素子との間に正の屈折力を有する光学素子群を配置した場合において、以下の条件式（２）を満足する焦点距離ｆの画像を撮影する際、前記副撮像素子から出力する拡大画像信号を取得することが望ましい。
（２）ｆ１ｂ＜ｆ＜ｆ２ａ
これによって、主レンズ側、リアコンバータレンズ側のでもどちらの撮像素子でも所望の焦点距離の画像を撮影することができる場合に、フォーカスズーム時間を短縮出来て、よりスムーズな撮影が可能となる。
【００３１】
本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記配置空間と主撮像素子との間に正の屈折力を有する光学素子群を配置した場合において、以下の条件式（２）を満足する焦点距離ｆの画像を撮影する際、前記主撮像素子から出力する通常画像信号を取得することが望ましい。
（２）ｆ１ｂ＜ｆ＜ｆ２ａ
同じ焦点距離の画像の場合、主レンズの画像のＦナンバーはリアコンバータレンズの画像のＦナンバーに比較して常に明るい。すなわち、上記のような条件式(２)を満たす焦点距離の画像を撮影する場合、主レンズ側で撮影することでより速いシャッタスピードで撮影することが出来、手振れ等の影響を少なくしてより有利な撮影が可能となる。
【００３２】
次に、本発明撮像装置の具体的な実施の形態及び該実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について図面及び表を参照して説明する。
【００３３】
なお、各実施の形態において非球面が導入されており、該非球面形状は、次の数１式によって定義されるものとする。
【００３４】
【数１】
【００３５】
但し、ｘは高さｙでの光軸方向の変位量(面頂点基準)、ｙは光軸に垂直な方向の高さ、ｃは近軸曲率、ｋは円錐係数、Ａは４次の非球面係数、Ｂは６次の非球面係数、Ｃは８次の非球面係数、Ｄは１０次の非球面係数である。
【００３６】
図１及び図２は本発明撮像装置の第１の実施の形態１のレンズ構成を示すものであり、図１は通常撮影状態、すなわち、リアコンユニットが待避位置にある状態を示し、図２は拡大像撮影状態、すなわち、リアコンユニットが拡大像取得位置にある状態を示す。
【００３７】
主レンズ１Ｍは、物体側より順に、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２、第３レンズ群Ｇｒ３、第４レンズ群Ｇｒ４及び第５レンズ群Ｇｒ５が配列されて成る。そして、第５レンズ群Ｇｒ５の後方に主撮像素子ＭＩが配置されている。
【００３８】
第１レンズ群Ｇｒ１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Ｇ１、光路をほぼ９０゜折り曲げるプリズムＧ２、両凸形状の正レンズＧ３が配列されて成り、正レンズＧ３の両面（第５面、第６面）は非球面で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２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Ｇ４、両凹形状の負レンズと像側に凹面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズＧ５、両凹形状の負レンズＧ６が配列されて成る。第３レンズ群Ｇｒ３は両凸形状の正レンズＧ７１枚から成り、正レンズＧ７の両面（第１４面、第１５面）は非球面で構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、物体側から順に配列された両凸形状の正レンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズＧ８から成り、正レンズの物体側面（第１７面）は非球面で構成されている。第５レンズ群Ｇｒ５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Ｇ９、両凸形状の正レンズＧ１０が配列されて成る。そして、主撮像素子ＭＩの物体側には２枚のフィルタＦＬが配置され、該フィルタＦＬと第５レンズ群Ｇｒ５との間が配置空間ＳＰＣとなる。なお、開口絞りＳは第３レンズ群Ｇｒ３の像側に近接して位置している。そして、前記主レンズ１Ｍと主撮像素子ＭＩとによって主撮像ユニット１ＭＵが構成される。
【００３９】
リアコンバータレンズ１ＲＣは、物体側から順に、光路をほぼ９０゜折り曲げるハーフミラーｈｍを備えたハーフミラープリズムＨＭＰ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１、両凹形状の負レンズＬ２、両凸形状の正レンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズＬ３、両凸形状の正レンズＬ４が配列されて成り、負レンズＬ２の両面（第５面、第６面）は非球面で構成されている。また、レンズ最終面と副撮像素子ＳＩとの間にはフィルタＦＬが配置されている。そして、リアコンバータレンズ１ＲＣと副撮像素子ＳＩとによってリアコンユニット１ＲＵが構成される。
【００４０】
そして、図１に示した、通常撮影状態では、リアコンユニット１ＲＵは配置空間ＳＰＣから退避した退避位置にあり、配置空間ＳＰＣにはハーフミラープリズムＨＭＰと屈折率等の光学特性が同じか又は近似した媒質から成るガラスブロックＤＧが配置されている。このようなガラスブロックＤＧはなくても良いが、配置空間ＳＰＣにハーフミラープリズムＨＭＰが配置された場合とそうでない場合とで主撮像素子ＭＩに到達する光の光路が著しく変化することがないようにするためには、ガラスブロックＤＧを配置することが望ましい。
【００４１】
そして、図２に示した拡大像撮影状態では、ガラスブロックＤＧが配置空間から退避し、替わりに、リアコンバータレンズ１ＲＣのハーフミラープリズムＨＭＰが配置空間ＳＰＣに挿入される。従って、ハーフミラープリズムＨＭＰのハーフミラー面ｈｍで反射された光はリアコンバータレンズ１ＲＣを介して副撮像素子ＳＩによって受光され、また、ハーフミラー面ｈｍを透過した光は主撮像素子ＭＩによって受光される。
【００４２】
表１乃至表４に前記第１の実施の形態１に具体的数値を適用した数値実施例１における主レンズ１Ｍのレンズデータを示す。
【００４３】
先ず、表１に焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、半画角ωを広角端（ｆ＝５．９１）、中間焦点距離（ｆ＝１６．７９）、望遠端（ｆ＝２７．８３）毎に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
次に、表２に主レンズ１Ｍの面番号、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を示す。なお、面番号は、物体側からの順番を示し、曲率半径は物体側からｉ番目の面の曲率半径を示し、面間隔は物体側からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示し、屈折率は、物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線（波長＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、アッベ数は物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示す。なお、曲率半径に関し「０」は当該面が平面であることを示し、面間隔に関し「Ｄｉ」は当該面間隔が可変間隔であることを示す。
【００４６】
【表２】
【００４７】
前記したように主レンズ１Ｍの第５面、第６面、第１４面、第１５面及び第１７面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例１における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表３に示す。なお、表３及び以下の非球面係数を示す表において「Ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、すなわち、「１０−ｉ」を表しており、例えば、「0.12345E-05」は「0.12345×10−5」を表している。
【００４８】
【表３】
【００４９】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２との間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群Ｇｒ２と第３レンズ群Ｇｒ３との間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間の面間隔Ｄ１６及び第４レンズ群Ｇｒ４と第５レンズ群Ｇｒ５との間の面間隔Ｄ１９が変化する。そこで、数値実施例１における前記各可変面間隔の広角端（ｆ＝５．９１）、中間焦点距離（ｆ＝１６．７９）、望遠端（ｆ＝２７．８３）における数値を表４に示す。
【００５０】
【表４】
【００５１】
リアコンユニット１ＲＵのハーフミラープリズムＨＭＰを配置空間ＳＰＣに位置させた拡大像撮影状態において、数値実施例１の主レンズ１Ｍとリアコンバータレンズ１ＲＣとで得られる焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、半画角ωを広角端（ｆ＝９．１４）、中間焦点距離（ｆ＝２５．９４）、望遠端（ｆ＝４２．９８）毎に表５に示す。
【００５２】
【表５】
【００５３】
次に、表６にリアコンバータレンズ１ＲＣの面番号、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を示す。なお、面番号は、ハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面を第１面とし、以下副撮像素子ＳＩに向かって順番に増加し、曲率半径はハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面からｉ番目の面の曲率半径を示し、面間隔はハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示し、屈折率は、物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示し、アッベ数は物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示す。なお、曲率半径に関し「０」は当該面が平面であることを示す。
【００５４】
【表６】
【００５５】
前記したようにリアコンバータレンズ１ＲＣの第５面及び第６面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例１における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表７に示す。
【００５６】
【表７】
【００５７】
前記数値実施例１の前記各条件式（１）〜（３）対応値を表８に示す。
【００５８】
【表８】
【００５９】
図３乃至図５は本発明の数値実施例１における主レンズ１Ｍの無限遠合焦状態での収差図をそれぞれ示し、図３は広角端状態（ω＝３１．３度）、図４は中間焦点距離状態（ω＝１２．１度）、図５は望遠端状態（ω=７．４度）における諸収差図を示す。
【００６０】
図６乃至図８は数値実施例１におけるリアコンバータレンズ１ＲＣを主レンズ１Ｍに装着した場合の無限遠合焦状態での収差図をそれぞれ示し、図６は広角端状態（ω＝２１．５度）、図７は中間焦点距離状態（ω＝７．９度）、図８は望遠端状態（ω=４．８度）における諸収差図を示す。
【００６１】
前記各収差図において、収差は波長ｄ線に対応するものであり、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。
【００６２】
各収差図から、数値実施例１は高変倍比でありながら収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
【００６３】
図９及び図１０は本発明撮像装置の第２の実施の形態２のレンズ構成を示すものであり、図９は通常撮影状態、すなわち、リアコンユニットが待避位置にある状態を示し、図１０は拡大像撮影状態、すなわち、リアコンユニットが拡大像取得位置にある状態を示す。
【００６４】
主レンズ２Ｍは、物体側より順に、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２、第３レンズ群Ｇｒ３、第４レンズ群Ｇｒ４及び第５レンズ群Ｇｒ５が配列されて成る。そして、第５レンズ群Ｇｒ５の後方に主撮像素子ＭＩが配置されている。
【００６５】
第１レンズ群Ｇｒ１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Ｇ１、光路をほぼ９０゜折り曲げるプリズムＧ２、両凸形状の正レンズＧ３が配列されて成り、正レンズＧ３の両面（第５面、第６面）は非球面で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２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Ｇ４、両凹形状の負レンズと像側に凹面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズＧ５、両凹形状の負レンズＧ６が配列されて成る。第３レンズ群Ｇｒ３は両凸形状の正レンズＧ７１枚からなり、該正レンズＧ７の両面（第１４面、第１５面）は非球面で構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、物体側から順に位置した両凸形状の正レンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズＧ８から成り、正レンズの物体側面（第１７面）は非球面で構成されている。第５レンズ群Ｇｒ５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Ｇ９、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ１０、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ１１が配列されて成り、正メニスカスレンズＧ１０と正メニスカスレンズＧ１１との間の空間ＳＰＣが配置空間とされている。そして、主撮像素子ＭＩの物体側には２枚のフィルタＦＬが配置され、開口絞りＳは第３レンズ群Ｇｒ３の像側に近接して位置している。そして、主レンズ２Ｍと主撮像素子ＭＩとによって主撮像ユニット２ＭＵが構成される。
【００６６】
リアコンバータレンズ２ＲＣは、物体側から順に、光路をほぼ９０゜折り曲げるハーフミラーｈｍを備えたハーフミラープリズムＨＭＰ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１、両凹形状の負レンズＬ２、両凸形状の正レンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズＬ３、両凸形状の正レンズＬ４が配列されて成り、負レンズＬ２の両面（第５面、第６面）は非球面で構成されている。また、レンズ最終面と副撮像素子ＳＩとの間にはフィルタＦＬが配置されている。そして、リアコンバータレンズ２ＲＣと副撮像素子ＳＩとによってリアコンユニット２ＲＵが構成される。
【００６７】
そして、図９に示した、通常撮影状態では、リアコンユニット２ＲＵは配置空間ＳＰＣから退避した退避位置にあり、配置空間ＳＰＣにはハーフミラープリズムＨＭＰと屈折率等の光学特性が同じか又は近似した媒質から成るガラスブロックＤＧが配置されている。このようなガラスブロックＤＧはなくても良いが、配置空間ＳＰＣにハーフミラープリズムＨＭＰが配置された場合とそうでない場合とで主撮像素子ＭＩに到達する光の光路が著しく変化することがないようにするためには、ガラスブロックＤＧを配置することが望ましい。
【００６８】
そして、図１０に示した拡大像撮影状態では、ガラスブロックＤＧが配置空間から退避し、替わりに、リアコンユニット２ＲＵのハーフミラープリズムＨＭＰが配置空間ＳＰＣに挿入される。従って、ハーフミラープリズムＨＭＰのハーフミラー面ｈｍで反射された光はリアコンバータレンズ２ＲＣを介して副撮像素子ＳＩによって受光され、また、ハーフミラー面ｈｍを透過した光は主撮像素子ＭＩによって受光される。
【００６９】
表９乃至表１２に前記第２の実施の形態２に具体的数値を適用した数値実施例２における主レンズ２Ｍのレンズデータを示す。
【００７０】
先ず、表９に焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、半画角ωを広角端（ｆ＝５．８０）、中間焦点距離（ｆ＝１６．９０）、望遠端（ｆ＝２７．３１）毎に示す。
【００７１】
【表９】
【００７２】
次に、表１０に主レンズ２Ｍの面番号、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を示す。なお、面番号は、物体側からの順番を示し、曲率半径は物体側からｉ番目の面の曲率半径を示し、面間隔は物体側からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示し、屈折率は、物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示し、アッベ数は物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示す。なお、曲率半径に関し「０」は当該面が平面であることを示し、面間隔に関し「Ｄｉ」は当該面間隔が可変間隔であることを示す。
【００７３】
【表１０】
【００７４】
前記したように主レンズ２Ｍの第５面、第６面、第１４面、第１５面及び第１７面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例２における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表１１に示す。
【００７５】
【表１１】
【００７６】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２との間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群Ｇｒ２と第３レンズ群Ｇｒ３との間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間の面間隔Ｄ１６及び第４レンズ群Ｇｒ４と第５レンズ群Ｇｒ５との間の面間隔Ｄ１９が変化する。そこで、数値実施例２における前記各可変面間隔の広角端（ｆ＝５．８０）、中間焦点距離（ｆ＝１６．９０）、望遠端（ｆ＝２７．３１）における数値を表１２に示す。
【００７７】
【表１２】
【００７８】
リアコンユニット２ＲＵのハーフミラープリズムＨＭＰを配置空間ＳＰＣに位置させた拡大像撮影状態において、数値実施例２の主レンズ２Ｍとリアコンバータレンズ２ＲＣとで得られる焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、半画角ωを広角端（ｆ＝１０．４６）、中間焦点距離（ｆ＝３０．４４）、望遠端（ｆ＝４９．１９）毎に表１３に示す。
【００７９】
【表１３】
【００８０】
次に、表１４にリアコンバータレンズ２ＲＣの面番号、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を示す。なお、面番号は、ハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面を第１面とし、以下副撮像素子ＳＩに向かって順番に増加し、曲率半径はハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面からｉ番目の面の曲率半径を示し、面間隔はハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示し、屈折率は、物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示し、アッベ数は物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示す。なお、曲率半径に関し「０」は当該面が平面であることを示す。
【００８１】
【表１４】
【００８２】
前記したようにリアコンバータレンズ２ＲＣの第５面及び第６面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例２における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表１５に示す。
【００８３】
【表１５】
【００８４】
前記数値実施例２の前記各条件式（１）〜（３）対応値を表１６に示す。
【００８５】
【表１６】
【００８６】
図１１乃至図１３は本発明の数値実施例２における主レンズ２Ｍの無限遠合焦状態での収差図をそれぞれ示し、図１１は広角端状態（ω＝３１．８度）、図１２は中間焦点距離状態（ω＝１２．０度）、図１３は望遠端状態（ω=７．５度）における諸収差図を示す。
【００８７】
図１４乃至図１６は数値実施例２におけるリアコンバータレンズ２ＲＣを主レンズ２Ｍに装着した場合の無限遠合焦状態での収差図をそれぞれ示し、図１４は広角端状態（ω＝１９．０度）、図１５は中間焦点距離状態（ω＝６．８度）、図１６は望遠端状態（ω=４．２度）における諸収差図を示す。
【００８８】
前記各収差図において、収差は波長ｄ線に対応するものであり、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。
【００８９】
各収差図から、数値実施例２は高変倍比でありながら収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
【００９０】
図１７及び図１８は本発明撮像装置の第３の実施の形態３のレンズ構成を示すものであり、図１７は通常撮影状態、すなわち、リアコンユニットが待避位置にある状態を示し、図１８は拡大像撮影状態、すなわち、リアコンユニットが拡大像取得位置にある状態を示す。
【００９１】
主レンズ３Ｍは、物体側より順に、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２、第３レンズ群Ｇｒ３、第４レンズ群Ｇｒ４及び第５レンズ群Ｇｒ５が配列されて成る。そして、第５レンズ群Ｇｒ５の後方に主撮像素子ＭＩが配置されている。
【００９２】
第１レンズ群Ｇｒ１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Ｇ１、光路をほぼ９０゜折り曲げるプリズムＧ２、両凸形状の正レンズＧ３が配列されて成り、正レンズＧ３の両面（第５面、第６面）は非球面で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２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Ｇ４、両凹形状の負レンズと像側に凹面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズＧ５、両凹形状の負レンズＧ６が配列されて成る。第３レンズ群Ｇｒ３は両凸形状の正レンズＧ７１枚からなり、該正レンズＧ７の両面（第１４面、第１５面）は非球面で構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、物体側から順に位置した両凸形状の正レンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズＧ８から成り、正レンズの物体側面（第１７面）は非球面で構成されている。第５レンズ群Ｇｒ５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Ｇ９、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ１０、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ１１が配列されて成り、正メニスカスレンズＧ１０と正メニスカスレンズＧ１１との間の空間ＳＰＣが配置空間とされている。そして、主撮像素子ＭＩの物体側には２枚のフィルタＦＬが配置され、開口絞りＳは第３レンズ群Ｇｒ３の像側に近接して位置している。そして、主レンズ３Ｍと主撮像素子ＭＩとによって主撮像ユニット３ＭＵが構成される。
【００９３】
リアコンバータレンズ３ＲＣは、物体側から順に、光路をほぼ９０゜折り曲げるハーフミラーｈｍを備えたハーフミラープリズムＨＭＰ、両凹形状の負レンズＬ１、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとの接合レンズＬ２、両凸形状の正レンズＬ３が配列されて成り、正レンズＬ３と副撮像素子ＳＩとの間には２枚のフィルタＦＬが介挿されている。そして、負レンズＬ１の両面（第３面、第４面）は非球面で構成されている。そして、リアコンバータレンズ３ＲＣと副撮像素子ＳＩとによってリアコンユニット３ＲＵが構成される。
【００９４】
そして、図１７に示した、通常撮影状態では、リアコンユニット３ＲＵは配置空間ＳＰＣから退避した退避位置にあり、配置空間ＳＰＣにはハーフミラープリズムＨＭＰと屈折率等の光学特性が同じか又は近似した媒質から成るガラスブロックＤＧが配置されている。このようなガラスブロックＤＧはなくても良いが、配置空間ＳＰＣにハーフミラープリズムＨＭＰが配置された場合とそうでない場合とで主撮像素子ＭＩに到達する光の光路が著しく変化することがないようにするためには、ガラスブロックＤＧを配置することが望ましい。
【００９５】
そして、図１８に示した拡大像撮影状態では、ガラスブロックＤＧが配置空間から退避し、替わりに、リアコンバータレンズ３ＲＣのハーフミラープリズムＨＭＰが配置空間ＳＰＣに挿入される。従って、ハーフミラープリズムＨＭＰのハーフミラー面ｈｍで反射された光はリアコンバータレンズ３ＲＣを介して副撮像素子ＳＩによって受光され、また、ハーフミラー面ｈｍを透過した光は主撮像素子ＭＩによって受光される。
【００９６】
表１７乃至表２０に前記第３の実施の形態３に具体的数値を適用した数値実施例３における主レンズ３Ｍのレンズデータを示す。
【００９７】
先ず、表１７に焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、半画角ωを広角端（ｆ＝５．８０）、中間焦点距離（ｆ＝１６．１３）、望遠端（ｆ＝２７．３１）毎に示す。
【００９８】
【表１７】
【００９９】
次に、表１８に主レンズ３Ｍの面番号、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を示す。なお、面番号は、物体側からの順番を示し、曲率半径は物体側からｉ番目の面の曲率半径を示し、面間隔は物体側からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示し、屈折率は、物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示し、アッベ数は物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示す。なお、曲率半径に関し「０」は当該面が平面であることを示し、面間隔に関し「Ｄｉ」は当該面間隔が可変間隔であることを示す。
【０１００】
【表１８】
【０１０１】
前記したように主レンズ３Ｍの第５面、第６面、第１４面、第１５面及び第１７面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例３における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表１９に示す。
【０１０２】
【表１９】
【０１０３】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２との間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群Ｇｒ２と第３レンズ群Ｇｒ３との間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間の面間隔Ｄ１６及び第４レンズ群Ｇｒ４と第５レンズ群Ｇｒ５との間の面間隔Ｄ１９が変化する。そこで、数値実施例３における前記各可変面間隔の広角端（ｆ＝５．８０）、中間焦点距離（ｆ＝１６．１３）、望遠端（ｆ＝２７．３１）における数値を表２０に示す。
【０１０４】
【表２０】
【０１０５】
リアコンユニット３ＲＵのハーフミラープリズムＨＭＰを配置空間ＳＰＣに位置させた拡大像撮影状態において、数値実施例３の主レンズ３Ｍとリアコンバータレンズ３ＲＣとで得られる焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、半画角ωを広角端（ｆ＝１０．４４）、中間焦点距離（ｆ＝３４．５０）、望遠端（ｆ＝４９．１５）毎に表２１に示す。
【０１０６】
【表２１】
【０１０７】
次に、表２２にリアコンバータレンズ３ＲＣの面番号、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を示す。なお、面番号は、ハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面を第１面とし、以下副撮像素子ＳＩに向かって順番に増加し、曲率半径はハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面からｉ番目の面の曲率半径を示し、面間隔はハーフミラープリズムＨＭＰの物体側面からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示し、屈折率は、物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示し、アッベ数は物体側に第ｉ面を有する媒体のｄ線に対する屈折率を示す。なお、曲率半径に関し「０」は当該面が平面であることを示す。
【０１０８】
【表２２】
【０１０９】
前記したようにリアコンバータレンズ３ＲＣの第３面及び第４面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例３における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表２３に示す。
【０１１０】
【表２３】
【０１１１】
前記数値実施例３の前記各条件式（１）〜（３）対応値を表２４に示す。
【０１１２】
【表２４】
【０１１３】
図１９乃至図２１は本発明の数値実施例３における主レンズ３Ｍの無限遠合焦状態での収差図をそれぞれ示し、図１９は広角端状態（ω＝３１．８度）、図２０は中間焦点距離状態（ω＝１２．６度）、図２１は望遠端状態（ω=７．５度）における諸収差図を示す。
【０１１４】
図２２乃至図２４は数値実施例３におけるリアコンバータレンズ３ＲＣを主レンズ３Ｍに装着した場合の無限遠合焦状態での収差図をそれぞれ示し、図２２は広角端状態（ω＝１９．０度）、図２３は中間焦点距離状態（ω＝６．０度）、図２４は望遠端状態（ω=４．２度）における諸収差図を示す。
【０１１５】
前記各収差図において、収差は波長ｄ線に対応するものであり、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。
【０１１６】
各収差図から、数値実施例３は高変倍比でありながら収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
【０１１７】
図１７及び図１８に示した第３の実施の形態３と同じレンズ構成において、配置空間ＳＰＣの像側に位置する正メニスカスレンズＧ１１の正のパワーを数値実施例３におけるより強くしたものを数値実施例４として示す。
【０１１８】
数値実施例４における主レンズ３Ｍ（図面中の符号は、第３の実施例を示す図１７及び図１８を使用するので、第３の実施の形態で使用した符号と同じ符号を使用する）のレンズデータを表２５内指標２８に示す。
【０１１９】
先ず、表２５に焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、半画角ωを広角端（ｆ＝５．６２）、中間焦点距離（ｆ＝１５．８８）、望遠端（ｆ＝２６．４５）毎に示す。
【０１２０】
【表２５】
【０１２１】
次に、表２６に数値実施例４における主レンズ３Ｍの面番号、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を示す。
【０１２２】
【表２６】
【０１２３】
前記したように主レンズ３Ｍの第５面、第６面、第１４面、第１５面及び第１７面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例４における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表２７に示す。
【０１２４】
【表２７】
【０１２５】
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２との間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群Ｇｒ２と第３レンズ群Ｇｒ３との間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間の面間隔Ｄ１６及び第４レンズ群Ｇｒ４と第５レンズ群Ｇｒ５との間の面間隔Ｄ１９が変化する。そこで、数値実施例４における前記各可変面間隔の広角端（ｆ＝５．６２）、中間焦点距離（ｆ＝１５．８８）、望遠端（ｆ＝２６．４５）における数値を表２８に示す。
【０１２６】
【表２８】
【０１２７】
リアコンユニット３ＲＵのハーフミラープリズムＨＭＰを配置空間ＳＰＣに位置させた拡大像撮影状態において、数値実施例４の主レンズ３Ｍとリアコンバータレンズ３ＲＣとで得られる焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、半画角ωを広角端（ｆ＝１０．４４）、中間焦点距離（ｆ＝２９．５１）、望遠端（ｆ＝４９．１６）毎に表２９に示す。
【０１２８】
【表２９】
【０１２９】
次に、表３０にリアコンバータレンズ３ＲＣの面番号、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を示す。
【０１３０】
【表３０】
【０１３１】
前記したようにリアコンバータレンズ３ＲＣの第３面及び第４面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例４における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表３１に示す。
【０１３２】
【表３１】
【０１３３】
前記数値実施例４の前記各条件式（１）〜（３）対応値を表３２に示す。
【０１３４】
【表３２】
【０１３５】
図２５乃至図２７は本発明の数値実施例４における主レンズ３Ｍの無限遠合焦状態での収差図をそれぞれ示し、図２５は広角端状態（ω＝３２．７度）、図２６は中間焦点距離状態（ω＝１２．８度）、図２７は望遠端状態（ω=７．８度）における諸収差図を示す。
【０１３６】
図２８乃至図３０は数値実施例４におけるリアコンバータレンズ３ＲＣを主レンズ３Ｍに装着した場合の無限遠合焦状態での収差図をそれぞれ示し、図２８は広角端状態（ω＝１９．０度）、図２９は中間焦点距離状態（ω＝７．０度）、図３０は望遠端状態（ω=４．２度）における諸収差図を示す。
【０１３７】
前記各収差図において、収差は波長ｄ線に対応するものであり、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。
【０１３８】
各収差図から、数値実施例４は、主レンズ３Ｍの収差が拡大されて、数値実施例1乃至３と比較すると若干性能が悪い。正メニスカスレンズＧ１１のパワーをもう少し弱くして、主レンズ３Ｍの収差をもう少し補正したほうが良い。
【０１３９】
次に、本発明撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した場合の一例を図３１にブロック図で示す。
【０１４０】
デジタルスチルカメラ１０は、光学像を取得するためのレンズ部２０とレンズ部２０で取得した光学像を電気的信号に変換すると共に該電気的信号を使用可能な状態に処理したり、レンズ部２０を含む各部を制御するカメラ本体部３０とを備える。
【０１４１】
前記レンズ部２０は、主レンズＭと該主レンズＭの像側の配置空間ＳＰＣに適時に装着されるリアコンバータレンズＲＣとを有する。前記主レンズ及びリアコンバータレンズＲＣとしては、前記した前記各実施の形態及びそれらの数値実施例或いは前記実施の形態や数値実施例に示した形態以外の形態で実施する主レンズ及びリアコンバータレンズを使用することができる。また、レンズ部２０にはズーミング時に所定のレンズ群を移動させるズーム駆動部２１、フォーカシング時に所定のレンズ群を移動させるフォーカス駆動部２２、開口絞りの開口径を変化させるアイリス駆動部２３、前記リアコンバータレンズＲＣを配置空間ＳＰＣに出し入れするレンズ移動部２４などの各駆動部を備え、これら各駆動部を駆動制御するレンズ制御ＣＰＵ（Central Processing Unit）２５を備える。
【０１４２】
カメラ本体３０にはレンズ部２０で形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子ＭＩ及びＳＩを備える。主撮像素子ＭＩは前記主レンズＭによって形成された光学像を受光し、副撮像素子ＳＩは前記主レンズＭ及びリアコンバータレンズＲＣによって形成された光学像を受光する。前記撮像素子ＭＩ、ＳＩには、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）などが適用可能である。
【０１４３】
撮像素子ＭＩ、ＳＩから出力された電気的画像信号は各別に画像処理回路３１で各種処理を施された後、所定の方式でデータ圧縮され、画像データとして画像メモリー３２に一時保存される。
【０１４４】
カメラ制御ＣＰＵ（Central Processing Unit）３３はカメラ本体３０及びレンズ部２０の全体を統括的に制御するものであり、前記画像メモリー３２に一時的に保存された画像データを取り出し、液晶表示装置３４に表示したり、外部メモリー３５に保存したりする。また、外部メモリー３５に保存されている画像データを読み出して液晶表示装置３４に表示する。シャッターレリーズスイッチ、ズーミングスイッチ、等の操作部４０からの信号がカメラ制御ＣＰＵ３３に入力され、該操作部４０からの信号に基づいて各部を制御する。例えば、シャッターレリーズスイッチが操作されると、カメラ制御ＣＰＵ３３からタイミング制御部３６へ指令が出され、タイミング制御部３６によって撮像素子ＭＩ、ＳＩの信号読み出しタイミングが制御される。前記したレンズ部２０の各制御に関する信号、例えば、ＡＦ（Auto Focus）信号、ＡＥ（Auto Exposure）信号、ズーミング信号、リアコンバータレンズＲＣの移動信号はカメラ制御ＣＰＵ３３からレンズ制御ＣＰＵ２５に送られ、レンズ制御ＣＰＵ２５によってズーム駆動部２１、フォーカス駆動部２２、アイリス駆動部２３、レンズ移動部２４が制御されて、主レンズＭ及びリアコンバータレンズＲＣが所定の状態になる。
【０１４５】
そして、このデジタルスチルカメラ１０にあっては、拡大像撮影状態、すなわち、リアコンバータレンズＲＣのハーフミラープリズムが配置空間ＳＰＣに挿入された状態において、撮影時点では、リアコンバータレンズＲＣを経た画像だけでなく、主レンズＭによって形成された画像をも記録できるように、すなわち、副撮像素子ＳＩからの出力画像信号だけでなく、主撮像素子ＭＩからの出力画像信号をも記録しておくように構成され、ユーザーによる画像選択の可能性を拡大している。
【０１４６】
次に、デジタルスチルカメラにおいて、カメラ筐体内におけるレンズの具体的配置例の一を図３２に示す。
【０１４７】
デジタルスチルカメラ５０のカメラ筐体５１は前方から見て横長で前後方向の大きさ、すなわち、厚みが薄い、いわゆる薄型の形状をしている。
【０１４８】
カメラ筐体５１の前面５１ａの一方の側部の上方に変位した位置に主レンズ５２の前端５２ａが配置される。本発明の主レンズは第１レンズ群に光路折曲部材５２ｂ（例えば、図１のＧ２）を有しているので、第１レンズ５２ｃ（例えば、図１のＧ１）から入射した光はカメラ筐体５１の前面５１ａに沿う方向、図３２の例では、下方に、折り曲げられる。図３２では拡大像撮影状態を示しており、リアコンバータレンズ５３のハーフミラープリズム５３ａが主レンズ５２の像側端に形成された配置空間５４内に位置している。ハーフミラープリズム５３ａは光路をほぼ９０゜折り曲げるので、リアコンバータレンズ５３の光軸方向をカメラ筐体５１の前面５１ａに沿う方向に折り曲げることができる。従って、主レンズ５２及びリアコンバータレンズ５３の光軸が何れもカメラ筐体５１の前面５１ａに沿う方向に延びているので、カメラ筐体５１の厚みを小さくすること、すなわち、薄型化が可能である。
【０１４９】
なお前記配置空間５４の像側には主撮像素子５５が配置され、また、リアコンバータレンズ５３の像側には副撮像素子５６が配置されている。
【０１５０】
さらに、カメラ筐体５１の上面５１ｂにはシャッターレリーズボタン５７が、また、カメラ筐体５１の前面５１ａの上部中央部にはストロボ発光部５８が配置されている。
【０１５１】
なお、上記実施の形態では、撮像装置をデジタルスチルカメラとして示したが、これに限らずデジタルビデオカメラとして適用することも出来る。
【０１５２】
その他、前記各実施の形態において示した各部の形状及び数値は、何れも本発明を実施するための具体化のほんの一例にすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】図２乃至図８と共に本発明撮像装置の第１の実施の形態を示すものであり、本図は通常撮影状態におけるレンズ構成を示す図である。
【図２】拡大像撮影状態におけるレンズ構成を示す図である。
【図３】図４及び図５と共に第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例１の通常撮影状態における各種収差を示すものであり、本図は広角端状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図４】中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図５】望遠端状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図６】図７及び図８と共に第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例１の拡大像撮影状態における各種収差を示すものであり、本図は広角端状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図７】中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図８】望遠端状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図９】図１０乃至図１６と共に本発明撮像装置の第２の実施の形態を示すものであり、本図は通常撮影状態におけるレンズ構成を示す図である。
【図１０】拡大像撮影状態におけるレンズ構成を示す図である。
【図１１】図１２及び図１３と共に第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例２の通常撮影状態における各種収差を示すものであり、本図は広角端状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図１２】中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図１３】望遠端状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図１４】図１５及び図１６と共に第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例２の拡大像撮影状態における各種収差を示すものであり、本図は広角端状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図１５】中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図１６】望遠端状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図１７】図１８乃至図２４と共に本発明撮像装置の第３の実施の形態を示すものであり、本図は通常撮影状態におけるレンズ構成を示す図である。
【図１８】拡大像撮影状態におけるレンズ構成を示す図である。
【図１９】図２０及び図２１と共に第３の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例３の通常撮影状態における各種収差を示すものであり、本図は広角端状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２０】中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２１】望遠端状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２２】図２３及び図２４と共に第３の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例３の拡大像撮影状態における各種収差を示すものであり、本図は広角端状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２３】中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２４】望遠端状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２５】図２６乃至図３０と共に前記第３の実施の形態に数値実施例３とは異なる数値を適用した数値実施例４の収差を示すものであり、本図は図２６及び図２７と共に通常撮影状態における各種収差を示すものであり、本図は広角端状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２６】中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２７】望遠端状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２８】図２９及び図３０と共に数値実施例４の拡大像撮影状態における各種収差を示すものであり、本図は広角端状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図２９】中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図３０】望遠端状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示すものである。
【図３１】ブロック図である。
【図３２】カメラ筐体内におけるレンズの配置例を示す一部切欠斜視図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１…撮像装置、１ＭＵ…主撮像ユニット、１ＲＵ…リアコンユニット、１Ｍ…主レンズ、１ＲＣ…リアコンバータレンズ、ＭＩ…主撮像素子、ＳＩ…副撮像素子、ＨＭＰ…ハーフミラープリズム、ｆｍ…ハーフミラー、ＳＰＣ…配置空間、２…撮像装置、２ＭＵ…主撮像ユニット、２ＲＵ…リアコンユニット、２Ｍ…主レンズ、２ＲＣ…リアコンバータレンズ、ＭＩ…主撮像素子、ＳＩ…副撮像素子、ＨＭＰ…ハーフミラープリズム、ｆｍ…ハーフミラー、ＳＰＣ…配置空間、Ｇ１１…正の屈折力を有する光学素子群、３…撮像装置、３ＭＵ…主撮像ユニット、３ＲＵ…リアコンユニット、３Ｍ…主レンズ、３ＲＣ…リアコンバータレンズ、ＭＩ…主撮像素子、ＳＩ…副撮像素子、ＨＭＰ…ハーフミラープリズム、ｆｍ…ハーフミラー、ＳＰＣ…配置空間、Ｇ１１…正の屈折力を有する光学素子群、１０…デジタルスチルカメラ（撮像装置）、５０…デジタルスチルカメラ（撮像装置）、５２…主レンズ、５３…リアコンバータレンズ、５３ａ…ハーフミラープリズム、５４…配置空間、５５…主撮像素子、５６…副撮像素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学像を形成する主レンズ及び該主レンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する主撮像素子を備えた主撮像ユニットと、
光路折曲素子を有し該光路折曲素子によって折り曲げられた光束を受光し該光束によって形成される光学像を拡大するリアコンバータレンズ及び該リアコンバータレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する副撮像素子を備えたリアコンユニットとを備え、
前記リアコンユニットが、前記光路折曲素子が前記主レンズと主撮像素子との間の配置空間に位置し前記主レンズの焦点距離を拡大する拡大像取得位置と、前記光路折曲素子が前記配置空間から待避した待避位置との間を移動可能にされ、
前記光路折曲素子がハーフミラーから成る
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記ハーフミラーで反射されてリアコンバータレンズに入射する光量をＩａ、前記ハーフミラーを透過して主撮像素子に向かう光量をＩｂとする時、以下の条件式（１）を満足する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
（１）０．８β＜Ｉａ／Ｉｂ＜１．２β
但し、
β : リアコンバータレンズの変倍比
とする。
【請求項３】
前記リアコンユニットが前記拡大像取得位置に位置した状態において前記副撮像素子から出力する拡大画像信号と共に前記主撮像素子から出力される通常画像信号を記録する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
以下の条件式（２）を満足する焦点距離ｆの画像を撮影する際、前記副撮像素子から出力する拡大画像信号を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
（２）ｆ１ｂ＜ｆ＜ｆ２ａ
但し、
ｆ２ａ：主レンズによる撮影焦点距離範囲のうちの最長焦点距離
ｆ１ｂ：リアコンバータレンズ装着時の撮影焦点距離範囲のうちの最短焦点距離
とする。
【請求項５】
以下の条件式（２）を満足する焦点距離ｆの画像を撮影する際、前記主撮像素子から出力する通常画像信号を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
（２）ｆ１ｂ＜ｆ＜ｆ２ａ
【請求項６】
前記配置空間と主撮像素子との間に正の屈折力を有する光学素子群が配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記正の屈折力を有する光学素子群の合成焦点距離ｆｄが以下の条件式（３）を満足する
ことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
（３）ｆｄ＞１８
【請求項８】
前記ハーフミラーで反射されてリアコンバータレンズに入射する光量をＩａ、前記ハーフミラーを透過して主撮像素子に向かう光量をＩｂとする時、以下の条件式（１）を満足する
ことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
（１）０．８β＜Ｉａ／Ｉｂ＜１．２β
【請求項９】
前記リアコンユニットが前記拡大像取得位置に位置した状態において前記副撮像素子から出力する拡大画像信号と共に前記主撮像素子から出力される通常画像信号を記録する
ことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項１０】
以下の条件式（２）を満足する焦点距離ｆの画像を撮影する際、前記副撮像素子から出力する拡大画像信号を取得する
ことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
（２）ｆ１ｂ＜ｆ＜ｆ２ａ
【請求項１１】
以下の条件式（２）を満足する焦点距離ｆの画像を撮影する際、前記主撮像素子から出力する通常画像信号を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
（２）ｆ１ｂ＜ｆ＜ｆ２ａ
【請求項１】
光学像を形成する主レンズ及び該主レンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する主撮像素子を備えた主撮像ユニットと、
光路折曲素子を有し該光路折曲素子によって折り曲げられた光束を受光し該光束によって形成される光学像を拡大するリアコンバータレンズ及び該リアコンバータレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する副撮像素子を備えたリアコンユニットとを備え、
前記リアコンユニットが、前記光路折曲素子が前記主レンズと主撮像素子との間の配置空間に位置し前記主レンズの焦点距離を拡大する拡大像取得位置と、前記光路折曲素子が前記配置空間から待避した待避位置との間を移動可能にされ、
前記光路折曲素子がハーフミラーから成る
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記ハーフミラーで反射されてリアコンバータレンズに入射する光量をＩａ、前記ハーフミラーを透過して主撮像素子に向かう光量をＩｂとする時、以下の条件式（１）を満足する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
（１）０．８β＜Ｉａ／Ｉｂ＜１．２β
但し、
β : リアコンバータレンズの変倍比
とする。
【請求項３】
前記リアコンユニットが前記拡大像取得位置に位置した状態において前記副撮像素子から出力する拡大画像信号と共に前記主撮像素子から出力される通常画像信号を記録する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
以下の条件式（２）を満足する焦点距離ｆの画像を撮影する際、前記副撮像素子から出力する拡大画像信号を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
（２）ｆ１ｂ＜ｆ＜ｆ２ａ
但し、
ｆ２ａ：主レンズによる撮影焦点距離範囲のうちの最長焦点距離
ｆ１ｂ：リアコンバータレンズ装着時の撮影焦点距離範囲のうちの最短焦点距離
とする。
【請求項５】
以下の条件式（２）を満足する焦点距離ｆの画像を撮影する際、前記主撮像素子から出力する通常画像信号を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
（２）ｆ１ｂ＜ｆ＜ｆ２ａ
【請求項６】
前記配置空間と主撮像素子との間に正の屈折力を有する光学素子群が配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記正の屈折力を有する光学素子群の合成焦点距離ｆｄが以下の条件式（３）を満足する
ことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
（３）ｆｄ＞１８
【請求項８】
前記ハーフミラーで反射されてリアコンバータレンズに入射する光量をＩａ、前記ハーフミラーを透過して主撮像素子に向かう光量をＩｂとする時、以下の条件式（１）を満足する
ことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
（１）０．８β＜Ｉａ／Ｉｂ＜１．２β
【請求項９】
前記リアコンユニットが前記拡大像取得位置に位置した状態において前記副撮像素子から出力する拡大画像信号と共に前記主撮像素子から出力される通常画像信号を記録する
ことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項１０】
以下の条件式（２）を満足する焦点距離ｆの画像を撮影する際、前記副撮像素子から出力する拡大画像信号を取得する
ことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
（２）ｆ１ｂ＜ｆ＜ｆ２ａ
【請求項１１】
以下の条件式（２）を満足する焦点距離ｆの画像を撮影する際、前記主撮像素子から出力する通常画像信号を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
（２）ｆ１ｂ＜ｆ＜ｆ２ａ
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【公開番号】特開２００８−１０７６１７（Ｐ２００８−１０７６１７Ａ）
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９１１１２（Ｐ２００６−２９１１１２）
【出願日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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