撮像装置
【課題】広変倍域すべてにわたって高解像度で高画質の画像を得る。
【解決手段】同一方向を向いた単焦点の第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２を有し、第２撮像光学系ＬＮ２の焦点距離が第１撮像光学系ＬＮ１の焦点距離よりも長く、第１撮像光学系ＬＮ１で得られた画像の切り出しによる電子ズームで広角端から中間焦点距離状態までのズーミングを行い、前記第２撮像光学系で得られた画像の切り出しによる電子ズームで中間焦点距離状態から望遠端までのズーミングを行うことにより、全体として広角端から望遠端までのズーミングを行う。第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２のいずれもが、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、を有する４枚以上のレンズから成るとともに、最も像側のレンズが負レンズであり、第１レンズと第２レンズの合成焦点距離が正であり、条件式：１．０＜ｆＦｗ／ｆＦｍ＜１．５を満足する。
【解決手段】同一方向を向いた単焦点の第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２を有し、第２撮像光学系ＬＮ２の焦点距離が第１撮像光学系ＬＮ１の焦点距離よりも長く、第１撮像光学系ＬＮ１で得られた画像の切り出しによる電子ズームで広角端から中間焦点距離状態までのズーミングを行い、前記第２撮像光学系で得られた画像の切り出しによる電子ズームで中間焦点距離状態から望遠端までのズーミングを行うことにより、全体として広角端から望遠端までのズーミングを行う。第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２のいずれもが、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、を有する４枚以上のレンズから成るとともに、最も像側のレンズが負レンズであり、第１レンズと第２レンズの合成焦点距離が正であり、条件式：１．０＜ｆＦｗ／ｆＦｍ＜１．５を満足する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関するものである。更に詳しくは、被写体の映像を撮像素子（例えば、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)型イメージセンサ，ＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子）で取り込んで、映像の拡大縮小を行うことの可能な電子ズーム機能を有する小型の撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置の高性能化・小型化に伴い、撮像装置を備えた携帯電話や携帯情報端末が普及しつつある。また、これらの撮像装置に搭載される撮像光学系には、更なる小型化・高性能化への要求が高まっている。さらに、従来の撮像装置は単焦点であったが、ズーム機能への要求も高まっている。しかしながら、光学ズーム機能を有する撮像光学系を用いると、光学系自体が非常に大きくなってしまうことに加えて、ズーム駆動のアクチュエーターが必要になるため、結果として撮像装置は非常に大きくなってしまう。したがって、携帯電話や携帯情報端末に搭載することは困難であった。
【０００３】
そこで、全長の小さな単焦点の撮像光学系を用いて、電子ズーム機能（つまり、画像の切り出しによる擬似ズーム機能）を搭載することが考えられる。ところが、ズーム比の大きな電子ズームの場合、切り出す映像の画素数が望遠端で非常に小さくなってしまうという課題があった。この課題を克服するために、２つ又はそれ以上の異なる焦点距離を有する単焦点の撮像光学系を搭載し、電子ズーム機能を焦点距離ごとに切り替えることによって、画素数低下を防ぐということが特許文献１〜３等で提案されている。例えば特許文献１では、単焦点レンズとズームレンズを有し、焦点距離のギャップは電子ズームで行うデジタルカメラが提案されている。特許文献２や特許文献３では、２個又は３個の単焦点レンズを用いて電子ズームを行う撮像装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５３０９５４号公報
【特許文献２】特開２００５−９９２６５号公報
【特許文献３】特開２００７−３０６２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１〜３に記載されているように、複数の撮像光学系を用いて電子ズームを行えば、画素数の大きな高変倍の撮像装置を実現することは可能である。しかしながら、上記特許文献１〜３のいずれにも薄型化・高画質化を達成するための具体的な撮像光学系の構成に関する記載は無い。そのコンセプトを示しているにすぎず、薄型の実現性の実証は不十分であった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、広変倍域すべてにわたって高解像度で高画質の画像を得ることのできる高性能で薄型・小型の撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、第１の発明の撮像装置は、同一方向を向いた単焦点の第１，第２撮像光学系を有し、前記第２撮像光学系の焦点距離が前記第１撮像光学系の焦点距離よりも長く、前記第１撮像光学系で得られた画像の切り出しによる電子ズームで広角端から中間焦点距離状態までのズーミングを行い、前記第２撮像光学系で得られた画像の切り出しによる電子ズームで中間焦点距離状態から望遠端までのズーミングを行うことにより、全体として広角端から望遠端までのズーミングを行う撮像装置であって、前記第１，第２撮像光学系のいずれもが、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、を有する４枚以上のレンズから成るとともに、最も像側のレンズが負レンズであり、前記第１レンズと第２レンズの合成焦点距離が正であり、かつ、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
１．０＜ｆＦｗ／ｆＦｍ＜１．５ …（１）
ただし、
ｆＦｗ：第１撮像光学系における第１レンズと第２レンズの合成焦点距離、
ｆＦｍ：第２撮像光学系における第１レンズと第２レンズの合成焦点距離、
である。
【０００８】
第２の発明の撮像装置は、上記第１の発明において、以下の条件式（２Ａ）及び（２Ｂ）を満足することを特徴とする。
ｆＦｗ／ｆｗ＞１ …（２Ａ）
ｆＦｍ／ｆｍ＜１ …（２Ｂ）
ただし、
ｆｗ：第１撮像光学系全体の焦点距離、
ｆｍ：第２撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【０００９】
第３の発明の撮像装置は、上記第１又は第２の発明において、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
−０．６＜ｆＸｗ／ｆＸｍ＜０．５ …（３）
ただし、
ｆＸｗ：第１撮像光学系において像側から２番目のレンズの焦点距離、
ｆＸｍ：第２撮像光学系において像側から２番目のレンズの焦点距離、
である。
【００１０】
第４の発明の撮像装置は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする。
９４＞２ωｗ＞７２ …（４）
ただし、
２ωｗ：第１撮像光学系の全画角［ｄｅｇ］、
である。
【００１１】
第５の発明の撮像装置は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記第１撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、の４枚構成から成り、前記第２撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、負パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、の４枚構成から成ることを特徴とする。
【００１２】
第６の発明の撮像装置は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記第１撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、正パワーの第４レンズと、負パワーの第５レンズと、の５枚構成から成り、前記第２撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、負パワーの第５レンズと、の５枚構成から成ることを特徴とする。
【００１３】
第７の発明の撮像装置は、上記第１〜第６のいずれか１つの発明において、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする。
０．６＜ＦＮＯｗ／ＦＮＯｍ＜１．３ …（５）
ただし、
ＦＮＯｗ：第１撮像光学系のＦナンバー、
ＦＮＯｍ：第２撮像光学系のＦナンバー、
である。
【００１４】
第８の発明の撮像装置は、上記第１〜第７のいずれか１つの発明において、以下の条件式（６）を満足することを特徴とする。
０．７＜ＴＬｍ／ｆｍ＜１．０ …（６）
ただし、
ＴＬｍ：第２撮像光学系のレンズ全長（最も物体側の面から像面までの距離）、
ｆｍ：第２撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【００１５】
第９の発明の撮像装置は、上記第１〜第８のいずれか１つの発明において、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする。
１．０＜ＴＬｗ／ｆｗ＜１．４ …（７）
ただし、
ＴＬｗ：第１撮像光学系のレンズ全長（最も物体側の面から像面までの距離）、
ｆｗ：第１撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【００１６】
第１０の発明の撮像装置は、上記第１〜第９のいずれか１つの発明において、前記第１，第２撮像光学系で形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子を備え、その撮像素子で得られた信号を用いて前記電子ズームが行われ、以下の条件式（８）を満足することを特徴とする。
３＜ＰＸ／ＺＲ＜６ …（８）
ただし、
ＰＸ：撮像素子の画素数（メガピクセル）、
ＺＲ：広角端から望遠端までの全体の電子ズーム比（倍）、
である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の構成を採用することにより、広変倍域すべてにわたって高解像度で高画質の画像を得ることのできる高性能で薄型・小型の撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態（実施例１）の第１撮像光学系の光学構成を示す断面図。
【図２】実施例１の第１撮像光学系の物体距離無限遠での縦収差図。
【図３】実施例１の第１撮像光学系の物体距離１０ｃｍでの縦収差図。
【図４】実施例１の第１撮像光学系の物体距離無限遠での横収差図。
【図５】実施例１の第１撮像光学系の物体距離１０ｃｍでの横収差図。
【図６】第１の実施の形態（実施例１）の第２撮像光学系の光学構成を示す断面図。
【図７】実施例１の第２撮像光学系の物体距離無限遠での縦収差図。
【図８】実施例１の第２撮像光学系の物体距離１０ｃｍでの縦収差図。
【図９】実施例１の第２撮像光学系の物体距離無限遠での横収差図。
【図１０】実施例１の第２撮像光学系の物体距離１０ｃｍでの横収差図。
【図１１】第２の実施の形態（実施例２）の第１撮像光学系の光学構成を示す断面図。
【図１２】実施例２の第１撮像光学系の物体距離無限遠での縦収差図。
【図１３】実施例２の第１撮像光学系の物体距離１０ｃｍでの縦収差図。
【図１４】実施例２の第１撮像光学系の物体距離無限遠での横収差図。
【図１５】実施例２の第１撮像光学系の物体距離１０ｃｍでの横収差図。
【図１６】第２の実施の形態（実施例２）の第２撮像光学系の光学構成を示す断面図。
【図１７】実施例２の第２撮像光学系の物体距離無限遠での縦収差図。
【図１８】実施例２の第２撮像光学系の物体距離１０ｃｍでの縦収差図。
【図１９】実施例２の第２撮像光学系の物体距離無限遠での横収差図。
【図２０】実施例２の第２撮像光学系の物体距離１０ｃｍでの横収差図。
【図２１】第１，第２撮像光学ユニットを搭載したデジタル機器の概略構成例を示す模式図。
【図２２】第１，第２撮像光学系を搭載した第１，第２撮像光学ユニットの概略構成例を示す外観図。
【図２３】第１，第２撮像光学ユニットを搭載したデジタル機器の概略構成例を示す外観図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る撮像装置等を説明する。本発明に係る撮像装置は、同一方向を向いた単焦点の第１，第２撮像光学系を有し、前記第２撮像光学系の焦点距離ｆｍが前記第１撮像光学系の焦点距離ｆｗよりも長く、前記第１撮像光学系で得られた画像の切り出しによる電子ズームで広角端から中間焦点距離状態までのズーミング（ｆｗ〜ｆｍ）を行い、前記第２撮像光学系で得られた画像の切り出しによる電子ズームで中間焦点距離状態から望遠端までのズーミング（ｆｍ〜ｆｔ）を行うことにより、全体として広角端から望遠端までのズーミング（ｆｗ〜ｆｔ）を行う撮像装置である。そして、前記第１，第２撮像光学系のいずれもが、物体側から順に、正パワー（パワー：焦点距離の逆数で定義される量）の第１レンズと、負パワーの第２レンズと、を有する４枚以上のレンズから成るとともに、最も像側のレンズが負レンズであり、前記第１レンズと第２レンズの合成焦点距離が正であり、かつ、以下の条件式（１）を満足することを特徴としている。なお、第１，第２撮像光学系間での切り替え点となる中間焦点距離状態では、第２撮像光学系で得られた画像を用いることが好ましいが、必要に応じて第１撮像光学系で得られた画像を用いてもよい。
１．０＜ｆＦｗ／ｆＦｍ＜１．５ …（１）
ただし、
ｆＦｗ：第１撮像光学系における第１レンズと第２レンズの合成焦点距離、
ｆＦｍ：第２撮像光学系における第１レンズと第２レンズの合成焦点距離、
である。
【００２０】
光学ズーム機能を有する撮像光学系は、メカ機構等が大きくなるため、携帯機器に適していない。一方、電子ズームという考え方もあるが、１つの撮像光学系で電子ズームを行う場合、大きな変倍比を得る際に望遠端の画素数が小さすぎて良好な画像を得ることができない、という問題がある。したがって、大きな変倍比を得ることができ、かつ、良好な画像を得るために、また、ズーム駆動機構等の大きな部品が無く小型の携帯機器に組み込みやすい大きさを満足するために、２眼の電子ズーム機能を採用することが好ましい。
【００２１】
良好な画像を得るためには、電子ズームを行っても十分な画素数が必要である。したがって、電子ズーム前の画素数は十分大きくなければならない。例えば、望ましい画素数は３百万画素（３メガピクセル）以上であり、電子ズームを行ってもその画素数を得るためには、１０メガピクセル等の大きな画素数をもつ撮像素子（つまり大型のセンサー）を有する必要がある。したがって、大きな画素数でも良好な性能を有することが必要であり、その条件として少なくとも４枚のレンズが必要である。
【００２２】
撮像装置を薄型のモジュールで構成するには、第１撮像光学系も第２撮像光学系も小型である必要がある。したがって、別々の光学系というより、両方の関係が重要となる。小型で高性能を達成するためには、どちらの光学系も、最も物体側のレンズが正レンズ、その像側に負レンズを配置し、第１レンズと第２レンズの合成焦点距離ｆＦｗ，ｆＦｍは正、さらに最も像側に負レンズを配置することが好ましい。
【００２３】
全体的には、小型に適したテレフォトタイプ（物体側が正パワーで像側が負パワー）である必要がある。その際には、前群を構成する第１レンズと第２レンズが正レンズと負レンズであることが、色収差やペッツバール和の補正という観点からも好ましい。また、最も像側が負レンズであることが、テレフォトタイプを構成するための条件となる。その際に、第１，第２レンズから成る前群の焦点距離の比を、前記条件式（１）を満たすようにすることが好ましい。
【００２４】
条件式（１）の下限を上回ることは、第２撮像光学系の前群の焦点距離が第１撮像光学系の前群の焦点距離よりも短い（つまりパワーが強い）ことを意味する。つまり、第２撮像光学系は全系の焦点距離が相対的に長いので、全体としては正のパワーが弱くなるが、それに反して、全系の焦点距離の短い第１撮像光学系の前群よりもパワーを強くする条件を下限で規定している。この条件式（１）を満足することにより、第２撮像光学系のテレフォト傾向を強くすることができるため、装置としての全長を小さくする効果が得られる。逆に、条件式（１）の上限を上回ると、第２撮像光学系の前群を強くしすぎることで性能や誤差感度が悪化し、結果として良好な画質が得られなくなる。
【００２５】
上記特徴的構成によると、広変倍域すべてにわたって高解像度で高画質の画像を得ることのできる高性能で薄型・小型の撮像装置（例えば、デジタルカメラ，携帯電話，携帯情報端末等のデジタル機器）を実現することが可能である。こういった効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能，薄型・小型化等を達成するための条件等を以下に説明する。
【００２６】
以下の条件式（２Ａ）及び（２Ｂ）を満足することが望ましい。
ｆＦｗ／ｆｗ＞１ …（２Ａ）
ｆＦｍ／ｆｍ＜１ …（２Ｂ）
ただし、
ｆｗ：第１撮像光学系全体の焦点距離、
ｆｍ：第２撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【００２７】
前群の焦点距離と全系の焦点距離との比は、テレフォト性を示す重要なパラメータである。条件式（２Ａ）及び（２Ｂ）を満たすということは、第１撮像光学系の前群のパワーは全体のパワーよりも小さいが、第２撮像光学系の前群のパワーは全体のパワーよりも大きいということである。条件式（２Ａ）及び（２Ｂ）を満たすことで、広角端の性能を確保しつつ、中間焦点距離状態の全長を小さくするという条件を満足することができる。
【００２８】
以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
−０．６＜ｆＸｗ／ｆＸｍ＜０．５ …（３）
ただし、
ｆＸｗ：第１撮像光学系において像側から２番目のレンズの焦点距離、
ｆＸｍ：第２撮像光学系において像側から２番目のレンズの焦点距離、
である。なお、像側から２番目のレンズは、最も像側のレンズの物体側にあるレンズであり、４枚構成では３枚目のレンズ、５枚構成では３枚目のレンズである。
【００２９】
第２撮像光学系では、全系の焦点距離が長いにも関わらず、全長を小さくする必要がある。テレフォト性の観点では前述の条件式（１），（２Ａ）及び（２Ｂ）を満たすことが有効であるが、後群のパワーを特定することも重要である。最も像側のレンズは像付近に位置するので、その焦点距離によるバック変動や全長への影響があまり大きくない。しかし、その物体側に位置するレンズの焦点距離は、全長と性能に対して重要な役割を果たすことになる。
【００３０】
条件式（３）の上限は、第２撮像光学系の該レンズパワーが第１撮像光学系の該レンズパワーよりも小さい（又は負である）ということを示しており、その程度を表している。この条件式（３）を満足することで、第１撮像光学系の性能を満足しつつ、第２撮像光学系の全長を小型にすることができる。条件式（３）の下限を越えた場合、第２撮像光学系の性能の要求から後群に大きな負のパワーを有すると、全体のレンズ構成が大きく変化してしまい、高性能で薄型という条件から外れてしまうおそれがある。
【００３１】
以下の条件式（３ａ）を満たすことが望ましい。
−０．６＜ｆＸｗ／ｆＸｍ＜０ …（３ａ）
この条件式（３ａ）は、前記条件式（３）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定しており、符号反転していることに特徴がある。つまり、第１撮像光学系が正レンズであり、第２撮像光学系が負レンズである。テレフォト性が顕著に出ているが、この数値範囲であれば、更なる小型化と高性能化を達成することができる。したがって、好ましくは条件式（３ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００３２】
以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
９４＞２ωｗ＞７２ …（４）
ただし、
２ωｗ：第１撮像光学系の全画角［ｄｅｇ］、
である。
【００３３】
条件式（４）の上限を越えると、ズームレンズとしての広角度合いが強くなりすぎてしまい、条件式（４）の下限を越えると、全体的な焦点距離が望遠側になって大型化を招くおそれがある。また、広角端での画角が狭くなると、中間ポジションでの焦点距離及びレンズ全長の増大を招くおそれがある。
【００３４】
以下の条件式（４ａ）を満足することが更に望ましい。
９０＞２ωｗ＞７５ …（４ａ）
この条件式（４ａ）は、前記条件式（４）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（４ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００３５】
前記第１撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、の４枚構成から成り、前記第２撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、負パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、の４枚構成から成ることが望ましい。また、前記第１撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、正パワーの第４レンズと、負パワーの第５レンズと、の５枚構成から成り、前記第２撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、負パワーの第５レンズと、の５枚構成から成ることが望ましい。
【００３６】
上記のように、第１撮像光学系を正負正負の４枚構成とし、第２撮像光学系を正負負負の４枚構成としたり、第１撮像光学系を正負正正負の５枚構成とし、第２撮像光学系を正負正負負の５枚構成としたりすれば、第１撮像光学系では像面湾曲，色収差等を補正するのに有利な構成となり、第２撮像光学系ではテレフォト性を強くして全長の短縮に有利な構成となる。
【００３７】
以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
０．６＜ＦＮＯｗ／ＦＮＯｍ＜１．３ …（５）
ただし、
ＦＮＯｗ：第１撮像光学系のＦナンバー、
ＦＮＯｍ：第２撮像光学系のＦナンバー、
である。
【００３８】
切り替えの時にＦナンバーが大きく異なると、ボケの印象が大きく変わることになり、使用者にとっては不自然になるので、Ｆナンバーは条件式（５）を満たすように第１，第２撮像光学系で近い方が好ましい。第１撮像光学系よりも第２撮像光学系の方を暗くする方が全体の小型化を達成する上で有利になる。
【００３９】
以下の条件式（５ａ）を満足することが更に望ましい。
０．７＜ＦＮＯｗ／ＦＮＯｍ＜１．１ …（５ａ）
この条件式（５ａ）は、前記条件式（５）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（５ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００４０】
以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
０．７＜ＴＬｍ／ｆｍ＜１．０ …（６）
ただし、
ＴＬｍ：第２撮像光学系のレンズ全長（最も物体側の面（第１面）から像面までの距離）、
ｆｍ：第２撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【００４１】
第２撮像光学系を薄型にするために望遠比を小さくする必要があるが、性能との良好なバランスをとる上で、条件式（６）を満たすことが好ましい。条件式（６）の下限を越えると、パワーが強くなって収差劣化を招くおそれがある。また、第１，第２撮像光学系の性能差が大きくなって、切り替え時の映像劣化が生じるおそれがある。
【００４２】
以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
１．０＜ＴＬｗ／ｆｗ＜１．４ …（７）
ただし、
ＴＬｗ：第１撮像光学系のレンズ全長（最も物体側の面から像面までの距離）、
ｆｗ：第１撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【００４３】
第１撮像光学系は薄型にできるが、あまり薄すぎると性能が悪くなる。性能をとりつつ第２撮像光学系の厚みとのバランスを考えた場合、条件式（７）を満たすことが好ましい。
【００４４】
前記第１，第２撮像光学系で形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子を備え、その撮像素子で得られた信号を用いて前記電子ズームが行われ、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
３＜ＰＸ／ＺＲ＜６ …（８）
ただし、
ＰＸ：撮像素子の画素数（メガピクセル）、
ＺＲ：広角端から望遠端までの全体の電子ズーム比（倍）、
である。
【００４５】
条件式（８）は、全体のズーム比と画素数との好適なバランスを規定している。一般的に、３００万画素〜４００万画素程度の画質が求められている。電子ズームで良好な画質を得るには、条件式（８）を満足することが望ましい。条件式（８）の上限を越えると、センサー画素数に対して十分な変倍比を確保することが困難になり、広い変倍範囲が得られなくなる。条件式（８）の下限を越えると、最低画素が小さくなりすぎるため十分な高画質を得ることができなくなる。なおここでは、第１撮像光学系の電子ズームと第２撮像光学系の電子ズームとでズーム比は同じであり、共通の１つの撮像素子又は同じ画素数の２つの撮像素子を用いることを前提としている。
【００４６】
本発明に係る第１，第２撮像光学系は、画像入力機能付きデジタル機器（例えば、カメラ付き携帯電話，デジタルカメラ等の撮像装置）に適しており、これを撮像素子等と組み合わせることにより、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する撮像光学ユニットを構成することができる。撮像光学ユニットは、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成す光学装置であり、例えば、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像を形成する第１，第２撮像光学系と、その第１，第２撮像光学系により形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えることにより構成される。そして、撮像素子の受光面（すなわち撮像面）上に被写体の光学像が形成されるように、前述した特徴的構成を有する第１，第２撮像光学系が配置されることにより、薄型・小型・低コストで高変倍・高性能の撮像光学ユニットやそれを備えたデジタル機器を実現することができる。
【００４７】
画像入力機能付きデジタル機器の例としては、デジタルカメラ，ビデオカメラ，監視カメラ，車載カメラ，テレビ電話用カメラ等のカメラが挙げられ、また、パーソナルコンピュータ，携帯端末（例えば、携帯電話，モバイルコンピュータ等の小型で携帯可能な情報機器端末），これらの周辺機器（スキャナー，プリンター等），その他のデジタル機器等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。これらの例から分かるように、撮像光学ユニットを用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像光学ユニットを搭載することによりカメラ機能を付加することが可能である。例えば、カメラ付き携帯電話等の画像入力機能付きデジタル機器を構成することが可能である。
【００４８】
図２１に、画像入力機能付きデジタル機器の一例として、デジタル機器ＤＵの概略構成例を模式的断面で示し、図２２に、第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２を搭載した第１，第２撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２の概略構成例の外観を示す。デジタル機器ＤＵに搭載されている撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２は、図２１に示すように、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像（像面）ＩＭ１，ＩＭ２を形成する単焦点の第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２（ＡＸ１，ＡＸ２：光軸）と、平行平板ＰＴ１，ＰＴ２（撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２のカバーガラス；必要に応じて配置される光学的ローパスフィルタ，赤外カットフィルタ等の光学フィルタ等に相当する。）と、第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２により長方形状の受光面（撮像面）ＳＳ１，ＳＳ２上に形成された光学像ＩＭ１，ＩＭ２を電気的な信号に変換する第１，第２撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２と、を備えている。この撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２で画像入力機能付きデジタル機器ＤＵを構成する場合、通常そのボディ内部に撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２を配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２をデジタル機器ＤＵの本体に対して着脱自在又は回動自在に構成することが可能である。
【００４９】
第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２は、前述したように同一方向を向いた単焦点レンズであり、撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２の撮像面ＳＳ１，ＳＳ２上に光学像ＩＭ１，ＩＭ２を形成する構成になっている。そして、第２撮像光学系ＬＮ２の焦点距離ｆｍが第１撮像光学系ＬＮ１の焦点距離ｆｗよりも長く、第１撮像光学系ＬＮ１で得られた画像（光学像ＩＭ１）の切り出しによる電子ズームで広角端から中間焦点距離状態までのズーミング（ｆｗ以上ｆｍ未満）を行い、第２撮像光学系ＬＮ２で得られた画像（光学像ＩＭ２）の切り出しによる電子ズームで中間焦点距離状態から望遠端までのズーミング（ｆｍ以上ｆｔ以下）を行うことにより、全体として広角端から望遠端までのズーミング（ｆｗ〜ｆｔ）を行う構成になっている。なお、必要に応じて少なくとも一方の撮像光学系に光学ズーム機能を持たせてもよい。
【００５０】
図２２に示すように、第１撮像光学系ＬＮ１と第２撮像光学系ＬＮ２とは、隣接するように配置されている。このように配置することにより、パララックスをできるだけ小さくすることができる。第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２を隣接配置した場合、フォーカス駆動素子は共通であることが好ましい。その際、フォーカスの移動量が全体繰り出しの場合では異なるので、第１撮像光学系ＬＮ１と第２撮像光学系ＬＮ２とでフォーカス移動量が揃うように、例えば、第２撮像光学系ＬＮ２では一部のレンズ又はレンズ群の駆動によるフォーカスを行う構成にすることが更に好ましい。
【００５１】
第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２は同一方向を向いているため、光軸ＡＸ１，ＡＸ２は互いに平行になっているが、第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２のいずれか一方を若干傾けることにより撮影距離に応じて発生する、第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２間でのパララックスを補正してもよい。したがって、第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２が同一方向を向いていることは、パララックス補正を考慮した上での方向性を意味しているので、厳密な意味で光軸ＡＸ１，ＡＸ２が互いに平行である必要は無い。また、光学的手ぶれ補正機能で第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２のいずれか一方の、レンズモジュールの全体の傾き又は、少なくとも一部のレンズ移動によりパララックス補正を行うようにしてもよい。手ぶれ補正とパララックス補正とでアクチュエーターを共通化することができるので、撮像装置の薄型化・小型化を効果的に達成することが可能となる。
【００５２】
図２３に、第１，第２撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２を搭載したデジタル機器ＤＵの概略構成例の外観を示す。このデジタル機器ＤＵは、画面横方向に視差を発生させて立体視を行う方式の画像入出力機能付き携帯機器（例えば、デジタルカメラ，携帯電話，携帯型情報機器端末等）である。デジタル機器ＤＵの背面側（Ａ）には裸眼立体視可能な表示部５が設けられており、正面側（Ｂ）には第１撮像光学系ＬＮ１と第２撮像光学系ＬＮ２とが画面横方向に所定の間隔をあけて離れて位置するように第１，第２撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２が配置されている（なお、デジタル機器ＤＵの上面側には操作部４が設けられている。）。このように第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２を離すことにより視差を発生させることができるため、第２撮像光学系ＬＮ２の焦点距離ｆｍにおいて、第１撮像光学系ＬＮ１で得られる画像と第２撮像光学系ＬＮ２で得られる画像を用いて立体映像の表示を行うことができる。
【００５３】
撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２としては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ型イメージセンサ，ＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子が用いられる。第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２は、撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２の光電変換部である撮像面ＳＳ１，ＳＳ２上に被写体の光学像ＩＭ１，ＩＭ２が形成されるように設けられているので、第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２によって形成された光学像ＩＭ１，ＩＭ２は、撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２によって電気的な信号に変換される。なお、ここでは２つの撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２を用いているが、第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２に対して１つの撮像素子を共通に用いてもよい。
【００５４】
デジタル機器ＤＵ（図２１）は、第１，第２撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２の他に、信号処理部１，制御部２，メモリ３，操作部４，表示部５等を備えている。撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２で生成した信号は、信号処理部１で所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が必要に応じて施され、デジタル映像信号としてメモリ３（半導体メモリ，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号等に変換されたりして他の機器に伝送される（例えば携帯電話の通信機能）。制御部２はマイクロコンピュータから成っており、電子ズーム機能，撮影機能（静止画撮影機能，動画撮影機能等），画像再生機能等の機能の制御；フォーカシング，手ぶれ補正等のためのレンズ移動機構の制御等を集中的に行う。例えば、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方を行うように、制御部２により第１，第２撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２に対する制御が行われる。表示部５は液晶モニター等のディスプレイを含む部分であり、撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２によって変換された画像信号あるいはメモリ３に記録されている画像情報を用いて画像表示を行う。操作部４は、操作ボタン（例えばレリーズボタン），操作ダイヤル（例えば撮影モードダイヤル）等の操作部材を含む部分であり、操作者が操作入力した情報を制御部２に伝達する。
【００５５】
次に、第１，第２の実施の形態を挙げて、第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２の具体的な光学構成を説明する。図１は、第１の実施の形態を構成する第１撮像光学系ＬＮ１（ＥＸ１−ｗ）のレンズ構成，光路等を示す光学断面図であり、図６は、第１の実施の形態を構成する第２撮像光学系ＬＮ２（ＥＸ１−ｍ）のレンズ構成，光路等を示す光学断面図である。図１１は、第２の実施の形態を構成する第１撮像光学系ＬＮ１（ＥＸ２−ｗ）のレンズ構成，光路等を示す光学断面図であり、図１６は、第２の実施の形態を構成する第２撮像光学系ＬＮ２（ＥＸ２−ｍ）のレンズ構成，光路等を示す光学断面図である。
【００５６】
第１の実施の形態では、第１撮像光学系ＬＮ１（図１）は正負正負の４枚構成になっており、第２撮像光学系ＬＮ２（図６）は正負負負の４枚構成になっている。また第２の実施の形態では、第１撮像光学系ＬＮ１（図１１）は正負正正負の５枚構成になっており、第２撮像光学系ＬＮ２（図１６）は正負正負負の５枚構成になっている。なお、撮像面ＳＳ１，ＳＳ２と隣り合うように第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２の像側に配置されている平行平板ＰＴは、光学的ローパスフィルタ，ＩＲカットフィルタ，固体撮像素子のシールガラス等を想定したものである。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明を実施した撮像装置の光学構成等を、実施例のコンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１，２（ＥＸ１，２）は、前述した第１，第２の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１，第２の実施の形態を表す光学構成図（図１，図６；図１１，図１６）は、対応する実施例１，２の第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２のレンズ構成をそれぞれ示している。
【００５８】
各実施例のコンストラクションデータでは、面データとして、左側の欄から順に、面番号，曲率半径ｒ（ｍｍ），軸上面間隔ｄ（ｍｍ），ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に関する屈折率ｎｄ，ｄ線に関するアッベ数ｖｄを示す。面番号に＊が付された面は非球面であり、その面形状は面頂点を原点とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用いた以下の式（ＡＳ）で定義される。非球面データとして、非球面係数等を示す。なお、各実施例の非球面データにおいて表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してＥ−ｎ＝×１０-nである。
ｚ＝（ｃ・ｈ2）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）・ｃ2・ｈ2｝］＋Σ（Ａｊ・ｈj） …（ＡＳ）
ただし、
ｈ：ｚ軸（光軸ＡＸ１，ＡＸ２）に対して垂直な方向の高さ（ｈ2＝ｘ2＋ｙ2）、
ｚ：高さｈの位置での光軸ＡＸ１，ＡＸ２方向のサグ量（面頂点基準）、
ｃ：面頂点での曲率（曲率半径ｒの逆数）、
Ｋ：円錐定数、
Ａｊ：ｊ次の非球面係数、
である。
【００５９】
表１に、各種データとして、全系の焦点距離（ｆｗ又はｆｍ，単位：ｍｍ），Ｆナンバー（ＦＮＯｗ又はＦＮＯｍ），物体距離無限遠時のレンズ全長（ＴＬｗ又はＴＬｍ，単位：ｍｍ），撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２の受光面ＳＳ１，ＳＳ２の対角長２Ｙ’（Ｙ’：像面ＩＭ１，ＩＭ２における最大像高），全画角（２ωｗ又は２ωｍ，°），第ｉレンズＬｉ（ｉ＝１，２，３，…）の焦点距離（ｆｉｗ又はｆｉｍ，単位：ｍｍ），第１，第２レンズＬ１，Ｌ２の合成焦点距離（ｆＦｗ又はｆＦｍ，単位：ｍｍ），像側から２番目のレンズＬＸの焦点距離（ｆＸｗ又はｆＸｍ，単位：ｍｍ），撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２の画素数（ＰＸ，メガピクセル），電子ズーム時の切り出しの最小画素数（メガピクセル），電子ズーム時の切り出しの最大焦点距離（ｍｍ），電子ズーム比（ＺＲ），及び１３５換算での焦点距離（ｍｍ）を示す。なお、レンズ全長ＴＬｗ又はＴＬｍは最前面（面番号：１）から像面ＩＭ１，ＩＭ２までの距離である。また、表２に条件式対応値を各実施例について示す。
【００６０】
図２，図３は、実施例１（ＥＸ１）の第１撮像光学系ＬＮ１の無限遠物体距離時（物体距離：∞）と有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の縦収差図であり、図７，図８は、実施例１（ＥＸ１）の第２撮像光学系ＬＮ２の無限遠物体距離時（物体距離：∞）と有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の縦収差図である。図１２，図１３は、実施例２（ＥＸ２）の第１撮像光学系ＬＮ１の無限遠物体距離時（物体距離：∞）と有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の縦収差図であり、図１７，図１８は、実施例２（ＥＸ２）の第２撮像光学系ＬＮ２の無限遠物体距離時（物体距離：∞）と有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の縦収差図である。なお、有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の性能評価では、フォーカス方式として全体繰り出しを想定している。
【００６１】
図２，図３；図７，図８；図１２，図１３；図１７，図１８のそれぞれにおいて、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である。球面収差図は、実線で示すｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する球面収差量、一点鎖線で示すＣ線（波長６５６．２８ｎｍ）に対する球面収差量、破線で示すｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）に対する球面収差量を、それぞれ近軸像面からの光軸ＡＸ１，ＡＸ２方向のズレ量（単位：ｍｍ）で表しており、縦軸は瞳への入射高さをその最大高さで規格化した値（すなわち相対瞳高さ）を表している。非点収差図において、破線Ｔはｄ線に対するタンジェンシャル像面、実線Ｓはｄ線に対するサジタル像面を、近軸像面からの光軸ＡＸ１，ＡＸ２方向のズレ量（単位：ｍｍ）で表しており、縦軸は像高（ＩＭＧ ＨＴ，単位：ｍｍ）を表している。歪曲収差図において、横軸はｄ線に対する歪曲（単位：％）を表しており、縦軸は像高（ＩＭＧ ＨＴ，単位：ｍｍ）を表している。なお、像高ＩＭＧ ＨＴの最大値は、像面ＩＭ１，ＩＭ２における最大像高Ｙ’（撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２の受光面ＳＳ１，ＳＳ２の対角長の半分）に相当する。
【００６２】
図４，図５は、実施例１（ＥＸ１）の第１撮像光学系ＬＮ１の無限遠物体距離時（物体距離：∞）と有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の横収差図であり、図９，図１０は、実施例１（ＥＸ１）の第２撮像光学系ＬＮ２の無限遠物体距離時（物体距離：∞）と有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の横収差図である。図１４，図１５は、実施例２（ＥＸ２）の第１撮像光学系ＬＮ１の無限遠物体距離時（物体距離：∞）と有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の横収差図であり、図１９，図２０は、実施例２（ＥＸ２）の第２撮像光学系ＬＮ２の無限遠物体距離時（物体距離：∞）と有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の横収差図である。
【００６３】
図４，図５；図９，図１０；図１４，図１５；図１９，図２０のそれぞれにおいて、（Ａ）〜（Ｅ）はタンジェンシャル光束での横収差図であり、（Ｆ）〜（Ｊ）はサジタル光束での横収差図である。各横収差図は、ＲＥＬＡＴＩＶＥ ＦＩＥＬＤ ＨＥＩＧＨＴで表されている像高比（半画角ω°）での横収差（ｍｍ）を、実線で示すｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、一点鎖線で示すＣ線（波長６５６．２８ｎｍ）、破線で示すｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）のそれぞれについて示している。なお像高比は、像高を最大像高Ｙ’で規格化した相対的な像高である。
【００６４】
実施例１の第１撮像光学系ＬＮ１（図１，ＥＸ１−ｗ）は、物体側から順に、開口絞りＳＴと、正の第１レンズＬ１と、負の第２レンズＬ２と、正の第３レンズＬ３と、負の第４レンズＬ４と、から構成されており、レンズ面は全て非球面である。近軸の面形状で各レンズを見た場合、第１レンズＬ１は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は像側に凸の正メニスカスレンズであり、第４レンズＬ４は両凹の負レンズである。レンズはすべてプラスチックレンズであるが、ガラスレンズを用いてもよい。また、フォーカスは全体繰り出しを想定している。
【００６５】
実施例１の第２撮像光学系ＬＮ２（図６，ＥＸ１−ｍ）は、物体側から順に、開口絞りＳＴと、正の第１レンズＬ１と、負の第２レンズＬ２と、負の第３レンズＬ３と、負の第４レンズＬ４と、から構成されており、レンズ面は全て非球面である。近軸の面形状で各レンズを見た場合、第１レンズＬ１は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は物体側に凹の負メニスカスレンズであり、第４レンズＬ４は両凹の負レンズである。レンズはすべてプラスチックレンズであるが、ガラスレンズを用いてもよい。また、フォーカスは全体繰り出しを想定している。
【００６６】
実施例２の第１撮像光学系ＬＮ１（図１１，ＥＸ２−ｗ）は、物体側から順に、開口絞りＳＴと、正の第１レンズＬ１と、負の第２レンズＬ２と、正の第３レンズＬ３と、正の第４レンズＬ４と、負の第５レンズＬ５と、から構成されており、レンズ面は全て非球面である。近軸の面形状で各レンズを見た場合、第１レンズＬ１は両凸の正レンズであり、第２レンズＬ２は像側に凹の負メニスカスレンズであり、第３レンズＬ３は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第４レンズＬ４は像側に凸の正メニスカスレンズであり、第５レンズＬ５は両凹の負レンズである。レンズはすべてプラスチックレンズであるが、ガラスレンズを用いてもよい。また、フォーカスは全体繰り出しを想定している。
【００６７】
実施例２の第１撮像光学系ＬＮ２（図１６，ＥＸ２−ｍ）は、物体側から順に、開口絞りＳＴと、正の第１レンズＬ１と、負の第２レンズＬ２と、正の第３レンズＬ３と、負の第４レンズＬ４と、負の第５レンズＬ５と、から構成されており、レンズ面は全て非球面である。近軸の面形状で各レンズを見た場合、第１レンズＬ１は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は像側に凹の負メニスカスレンズであり、第３レンズＬ３は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第４レンズＬ４は物体側に凹の負メニスカスレンズであり、第５レンズＬ５は両凹の負レンズである。レンズはすべてプラスチックレンズであるが、ガラスレンズを用いてもよい。また、フォーカスは全体繰り出しを想定している。
【００６８】
実施例１の第１撮像光学系ＬＮ１
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ 0.000
2* 1.135 0.455 1.54470 56.15
3* 4.929 0.106
4* -13.457 0.300 1.63469 23.87
5* 8.084 0.242
6* -21893.628 0.397 1.54470 56.15
7* -1.708 0.725
8* -2.118 0.400 1.54470 56.15
9* 1.712 0.106
10 ∞ 0.110 1.51633 64.14
11 ∞ 0.200
像面 ∞
【００６９】
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8 A10 A12 A14
2 1.132 -1.01E-01 -4.36E-01 1.01E+00 -3.63E+00 0.00E+00 0.00E+00
3 -50 -3.04E-01 -3.41E-01 -5.62E-01 -1.59E+00 0.00E+00 0.00E+00
4 46.321 -4.39E-01 -3.45E-01 1.49E+00 -2.08E+00 -2.01E-01 0.00E+00
5 -50 -1.06E-01 1.38E-01 3.63E-01 1.34E+00 -1.19E+00 0.00E+00
6 50 7.51E-02 -1.73E-01 4.42E-02 1.16E-01 -1.70E-01 0.00E+00
7 -12.577 -1.36E-01 3.68E-01 -3.45E-01 2.00E-01 -6.20E-02 0.00E+00
8 0 -3.14E-01 1.22E-01 1.41E-02 2.68E-03 -9.50E-04 -1.27E-03
9 -27.755 -9.32E-02 3.04E-02 -2.11E-02 4.91E-03 4.96E-04 -2.50E-04
【００７０】
実施例１の第２撮像光学系ＬＮ２
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ 0.000
2* 1.001 0.548 1.54470 56.15
3* 6.361 0.050
4* -10.735 0.300 1.63469 23.87
5* 5.243 0.457
6* -1.751 0.300 1.54470 56.15
7* -2.426 1.021
8* -3.987 0.400 1.54470 56.15
9* 3.008 0.262
10 ∞ 0.110 1.51633 64.14
11 ∞ 0.200
像面 ∞
【００７１】
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8 A10 A12 A14
2 0.222 -7.13E-03 -2.33E-01 5.01E-01 -9.32E-01 0.00E+00 0.00E+00
3 -1.95E+01 -1.81E-01 -2.57E-01 2.18E-01 -6.66E-02 0.00E+00 0.00E+00
4 -8.218 -5.94E-02 -2.10E-01 1.26E+00 -1.65E+00 7.66E-01 0.00E+00
5 18.999 1.58E-01 6.91E-01 -1.08E+00 3.38E+00 8.27E-01 0.00E+00
6 -50 -7.63E-01 1.63E+00 -2.67E+00 2.02E+00 -3.48E-01 0.00E+00
7 -50 -2.13E-01 4.09E-01 -2.19E-01 7.14E-02 -4.63E-02 0.00E+00
8 0 -2.33E-01 1.27E-01 -1.65E-02 -2.95E-03 1.02E-03 -8.08E-05
9 -50 -1.56E-01 2.81E-02 5.81E-03 -2.63E-03 -2.09E-04 1.08E-04
【００７２】
実施例２の第１撮像光学系ＬＮ１
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ 0.100
2* 1.583 0.535 1.54470 56.15
3* -7.954 0.050
4* 86.727 0.300 1.63469 23.87
5* 2.182 0.334
6* 7.448 0.300 1.63469 23.87
7* 57.053 0.539
8* -5.230 0.556 1.54470 56.15
9* -1.093 0.280
10* -6.245 0.400 1.53048 55.72
11* 1.182 0.516
12 ∞ 0.300 1.51633 64.14
13 ∞ 0.250
像面 ∞
【００７３】
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8 A10 A12 A14
2 -0.044 -3.30E-04 -6.93E-03 -1.27E-02 -1.13E-02 0.00E+00 0.00E+00
3 41.478 2.10E-02 4.82E-02 -1.22E-01 3.74E-02 0.00E+00 0.00E+00
4 -50 -6.95E-02 1.87E-01 -2.49E-01 1.63E-01 -3.57E-02 0.00E+00
5 -9.645 9.23E-03 1.01E-01 -9.27E-02 5.26E-02 0.00E+00 0.00E+00
6 -10 -1.14E-01 9.59E-03 5.60E-02 1.32E-02 -3.15E-02 2.39E-03
7 -10 -9.96E-02 3.49E-02 1.17E-02 3.44E-02 -1.00E-02 -1.64E-03
8 6.135 -1.59E-02 2.85E-02 -3.90E-03 -2.50E-04 4.73E-05 0.00E+00
9 -4.282 -3.60E-02 5.02E-02 -1.18E-02 4.81E-04 9.17E-05 0.00E+00
10 6.752 -6.15E-02 7.9236E-03 1.6618E-03 -1.87E-04 9.66E-07 3.77E-06
11 -8.272 -6.71E-02 1.5803E-02 -3.38E-03 4.65E-04 -2.76E-05 -1.31E-06
【００７４】
実施例２の第２撮像光学系ＬＮ２
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ 0.050
2* 1.364 0.530 1.54470 56.15
3* 88.751 0.071
4* 21.096 0.300 1.63469 23.87
5* 2.261 0.181
6* 4.669 0.500 1.63469 23.87
7* 6.586 1.592
8* -2.380 0.800 1.54470 56.15
9* -9.846 0.050
10* -5.628 0.300 1.53048 55.72
11* 15.370 0.111
12 ∞ 0.300 1.51633 64.14
13 ∞ 0.121
像面 ∞
【００７５】
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8 A10 A12 A14
2 0.153 1.38E-02 -7.55E-03 2.15E-02 -1.49E-02 0.00E+00 0.00E+00
3 -50 3.82E-02 5.46E-02 -1.31E-01 4.19E-02 0.00E+00 0.00E+00
4 40.974 -8.78E-02 1.97E-01 -2.34E-01 1.50E-01 -5.70E-02 0.00E+00
5 -20.224 5.40E-02 1.33E-01 1.46E-02 1.40E-01 0.00E+00 0.00E+00
6 -10 2.21E-02 1.16E-01 3.89E-02 -1.37E-02 -3.27E-02 8.28E-03
7 -10 1.05E-01 9.54E-02 -4.58E-02 4.26E-02 5.53E-03 -1.91E-02
8 -0.226 -4.11E-02 -5.66E-02 5.73E-02 -2.77E-02 1.12E-03 0.00E+00
9 30.588 -1.09E-01 8.44E-03 -6.32E-03 3.35E-03 -8.67E-04 0.00E+00
10 6.752 -1.54E-01 3.00E-02 -8.96E-04 -4.30E-04 1.43E-04 -3.32E-06
11 -8.272 -1.29E-01 3.68E-02 -4.67E-03 2.52E-04 -3.73E-05 3.70E-06
【００７６】
【表１】
【００７７】
【表２】
【符号の説明】
【００７８】
ＤＵ デジタル機器（撮像装置）
ＬＵ１，ＬＵ２ 第１，第２撮像光学ユニット
ＬＮ１，ＬＮ２ 第１，第２撮像光学系
Ｌ１〜Ｌ５ 第１〜第５レンズ
ＳＴ 開口絞り（絞り）
ＳＲ１，ＳＲ２ 撮像素子
ＳＳ１，ＳＳ２ 受光面（撮像面）
ＩＭ１，ＩＭ２ 像面（光学像）
ＡＸ１，ＡＸ２ 光軸
１ 信号処理部
２ 制御部
３ メモリ
４ 操作部
５ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関するものである。更に詳しくは、被写体の映像を撮像素子（例えば、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)型イメージセンサ，ＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子）で取り込んで、映像の拡大縮小を行うことの可能な電子ズーム機能を有する小型の撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置の高性能化・小型化に伴い、撮像装置を備えた携帯電話や携帯情報端末が普及しつつある。また、これらの撮像装置に搭載される撮像光学系には、更なる小型化・高性能化への要求が高まっている。さらに、従来の撮像装置は単焦点であったが、ズーム機能への要求も高まっている。しかしながら、光学ズーム機能を有する撮像光学系を用いると、光学系自体が非常に大きくなってしまうことに加えて、ズーム駆動のアクチュエーターが必要になるため、結果として撮像装置は非常に大きくなってしまう。したがって、携帯電話や携帯情報端末に搭載することは困難であった。
【０００３】
そこで、全長の小さな単焦点の撮像光学系を用いて、電子ズーム機能（つまり、画像の切り出しによる擬似ズーム機能）を搭載することが考えられる。ところが、ズーム比の大きな電子ズームの場合、切り出す映像の画素数が望遠端で非常に小さくなってしまうという課題があった。この課題を克服するために、２つ又はそれ以上の異なる焦点距離を有する単焦点の撮像光学系を搭載し、電子ズーム機能を焦点距離ごとに切り替えることによって、画素数低下を防ぐということが特許文献１〜３等で提案されている。例えば特許文献１では、単焦点レンズとズームレンズを有し、焦点距離のギャップは電子ズームで行うデジタルカメラが提案されている。特許文献２や特許文献３では、２個又は３個の単焦点レンズを用いて電子ズームを行う撮像装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５３０９５４号公報
【特許文献２】特開２００５−９９２６５号公報
【特許文献３】特開２００７−３０６２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１〜３に記載されているように、複数の撮像光学系を用いて電子ズームを行えば、画素数の大きな高変倍の撮像装置を実現することは可能である。しかしながら、上記特許文献１〜３のいずれにも薄型化・高画質化を達成するための具体的な撮像光学系の構成に関する記載は無い。そのコンセプトを示しているにすぎず、薄型の実現性の実証は不十分であった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、広変倍域すべてにわたって高解像度で高画質の画像を得ることのできる高性能で薄型・小型の撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、第１の発明の撮像装置は、同一方向を向いた単焦点の第１，第２撮像光学系を有し、前記第２撮像光学系の焦点距離が前記第１撮像光学系の焦点距離よりも長く、前記第１撮像光学系で得られた画像の切り出しによる電子ズームで広角端から中間焦点距離状態までのズーミングを行い、前記第２撮像光学系で得られた画像の切り出しによる電子ズームで中間焦点距離状態から望遠端までのズーミングを行うことにより、全体として広角端から望遠端までのズーミングを行う撮像装置であって、前記第１，第２撮像光学系のいずれもが、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、を有する４枚以上のレンズから成るとともに、最も像側のレンズが負レンズであり、前記第１レンズと第２レンズの合成焦点距離が正であり、かつ、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
１．０＜ｆＦｗ／ｆＦｍ＜１．５ …（１）
ただし、
ｆＦｗ：第１撮像光学系における第１レンズと第２レンズの合成焦点距離、
ｆＦｍ：第２撮像光学系における第１レンズと第２レンズの合成焦点距離、
である。
【０００８】
第２の発明の撮像装置は、上記第１の発明において、以下の条件式（２Ａ）及び（２Ｂ）を満足することを特徴とする。
ｆＦｗ／ｆｗ＞１ …（２Ａ）
ｆＦｍ／ｆｍ＜１ …（２Ｂ）
ただし、
ｆｗ：第１撮像光学系全体の焦点距離、
ｆｍ：第２撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【０００９】
第３の発明の撮像装置は、上記第１又は第２の発明において、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
−０．６＜ｆＸｗ／ｆＸｍ＜０．５ …（３）
ただし、
ｆＸｗ：第１撮像光学系において像側から２番目のレンズの焦点距離、
ｆＸｍ：第２撮像光学系において像側から２番目のレンズの焦点距離、
である。
【００１０】
第４の発明の撮像装置は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする。
９４＞２ωｗ＞７２ …（４）
ただし、
２ωｗ：第１撮像光学系の全画角［ｄｅｇ］、
である。
【００１１】
第５の発明の撮像装置は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記第１撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、の４枚構成から成り、前記第２撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、負パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、の４枚構成から成ることを特徴とする。
【００１２】
第６の発明の撮像装置は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記第１撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、正パワーの第４レンズと、負パワーの第５レンズと、の５枚構成から成り、前記第２撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、負パワーの第５レンズと、の５枚構成から成ることを特徴とする。
【００１３】
第７の発明の撮像装置は、上記第１〜第６のいずれか１つの発明において、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする。
０．６＜ＦＮＯｗ／ＦＮＯｍ＜１．３ …（５）
ただし、
ＦＮＯｗ：第１撮像光学系のＦナンバー、
ＦＮＯｍ：第２撮像光学系のＦナンバー、
である。
【００１４】
第８の発明の撮像装置は、上記第１〜第７のいずれか１つの発明において、以下の条件式（６）を満足することを特徴とする。
０．７＜ＴＬｍ／ｆｍ＜１．０ …（６）
ただし、
ＴＬｍ：第２撮像光学系のレンズ全長（最も物体側の面から像面までの距離）、
ｆｍ：第２撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【００１５】
第９の発明の撮像装置は、上記第１〜第８のいずれか１つの発明において、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする。
１．０＜ＴＬｗ／ｆｗ＜１．４ …（７）
ただし、
ＴＬｗ：第１撮像光学系のレンズ全長（最も物体側の面から像面までの距離）、
ｆｗ：第１撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【００１６】
第１０の発明の撮像装置は、上記第１〜第９のいずれか１つの発明において、前記第１，第２撮像光学系で形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子を備え、その撮像素子で得られた信号を用いて前記電子ズームが行われ、以下の条件式（８）を満足することを特徴とする。
３＜ＰＸ／ＺＲ＜６ …（８）
ただし、
ＰＸ：撮像素子の画素数（メガピクセル）、
ＺＲ：広角端から望遠端までの全体の電子ズーム比（倍）、
である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の構成を採用することにより、広変倍域すべてにわたって高解像度で高画質の画像を得ることのできる高性能で薄型・小型の撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態（実施例１）の第１撮像光学系の光学構成を示す断面図。
【図２】実施例１の第１撮像光学系の物体距離無限遠での縦収差図。
【図３】実施例１の第１撮像光学系の物体距離１０ｃｍでの縦収差図。
【図４】実施例１の第１撮像光学系の物体距離無限遠での横収差図。
【図５】実施例１の第１撮像光学系の物体距離１０ｃｍでの横収差図。
【図６】第１の実施の形態（実施例１）の第２撮像光学系の光学構成を示す断面図。
【図７】実施例１の第２撮像光学系の物体距離無限遠での縦収差図。
【図８】実施例１の第２撮像光学系の物体距離１０ｃｍでの縦収差図。
【図９】実施例１の第２撮像光学系の物体距離無限遠での横収差図。
【図１０】実施例１の第２撮像光学系の物体距離１０ｃｍでの横収差図。
【図１１】第２の実施の形態（実施例２）の第１撮像光学系の光学構成を示す断面図。
【図１２】実施例２の第１撮像光学系の物体距離無限遠での縦収差図。
【図１３】実施例２の第１撮像光学系の物体距離１０ｃｍでの縦収差図。
【図１４】実施例２の第１撮像光学系の物体距離無限遠での横収差図。
【図１５】実施例２の第１撮像光学系の物体距離１０ｃｍでの横収差図。
【図１６】第２の実施の形態（実施例２）の第２撮像光学系の光学構成を示す断面図。
【図１７】実施例２の第２撮像光学系の物体距離無限遠での縦収差図。
【図１８】実施例２の第２撮像光学系の物体距離１０ｃｍでの縦収差図。
【図１９】実施例２の第２撮像光学系の物体距離無限遠での横収差図。
【図２０】実施例２の第２撮像光学系の物体距離１０ｃｍでの横収差図。
【図２１】第１，第２撮像光学ユニットを搭載したデジタル機器の概略構成例を示す模式図。
【図２２】第１，第２撮像光学系を搭載した第１，第２撮像光学ユニットの概略構成例を示す外観図。
【図２３】第１，第２撮像光学ユニットを搭載したデジタル機器の概略構成例を示す外観図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る撮像装置等を説明する。本発明に係る撮像装置は、同一方向を向いた単焦点の第１，第２撮像光学系を有し、前記第２撮像光学系の焦点距離ｆｍが前記第１撮像光学系の焦点距離ｆｗよりも長く、前記第１撮像光学系で得られた画像の切り出しによる電子ズームで広角端から中間焦点距離状態までのズーミング（ｆｗ〜ｆｍ）を行い、前記第２撮像光学系で得られた画像の切り出しによる電子ズームで中間焦点距離状態から望遠端までのズーミング（ｆｍ〜ｆｔ）を行うことにより、全体として広角端から望遠端までのズーミング（ｆｗ〜ｆｔ）を行う撮像装置である。そして、前記第１，第２撮像光学系のいずれもが、物体側から順に、正パワー（パワー：焦点距離の逆数で定義される量）の第１レンズと、負パワーの第２レンズと、を有する４枚以上のレンズから成るとともに、最も像側のレンズが負レンズであり、前記第１レンズと第２レンズの合成焦点距離が正であり、かつ、以下の条件式（１）を満足することを特徴としている。なお、第１，第２撮像光学系間での切り替え点となる中間焦点距離状態では、第２撮像光学系で得られた画像を用いることが好ましいが、必要に応じて第１撮像光学系で得られた画像を用いてもよい。
１．０＜ｆＦｗ／ｆＦｍ＜１．５ …（１）
ただし、
ｆＦｗ：第１撮像光学系における第１レンズと第２レンズの合成焦点距離、
ｆＦｍ：第２撮像光学系における第１レンズと第２レンズの合成焦点距離、
である。
【００２０】
光学ズーム機能を有する撮像光学系は、メカ機構等が大きくなるため、携帯機器に適していない。一方、電子ズームという考え方もあるが、１つの撮像光学系で電子ズームを行う場合、大きな変倍比を得る際に望遠端の画素数が小さすぎて良好な画像を得ることができない、という問題がある。したがって、大きな変倍比を得ることができ、かつ、良好な画像を得るために、また、ズーム駆動機構等の大きな部品が無く小型の携帯機器に組み込みやすい大きさを満足するために、２眼の電子ズーム機能を採用することが好ましい。
【００２１】
良好な画像を得るためには、電子ズームを行っても十分な画素数が必要である。したがって、電子ズーム前の画素数は十分大きくなければならない。例えば、望ましい画素数は３百万画素（３メガピクセル）以上であり、電子ズームを行ってもその画素数を得るためには、１０メガピクセル等の大きな画素数をもつ撮像素子（つまり大型のセンサー）を有する必要がある。したがって、大きな画素数でも良好な性能を有することが必要であり、その条件として少なくとも４枚のレンズが必要である。
【００２２】
撮像装置を薄型のモジュールで構成するには、第１撮像光学系も第２撮像光学系も小型である必要がある。したがって、別々の光学系というより、両方の関係が重要となる。小型で高性能を達成するためには、どちらの光学系も、最も物体側のレンズが正レンズ、その像側に負レンズを配置し、第１レンズと第２レンズの合成焦点距離ｆＦｗ，ｆＦｍは正、さらに最も像側に負レンズを配置することが好ましい。
【００２３】
全体的には、小型に適したテレフォトタイプ（物体側が正パワーで像側が負パワー）である必要がある。その際には、前群を構成する第１レンズと第２レンズが正レンズと負レンズであることが、色収差やペッツバール和の補正という観点からも好ましい。また、最も像側が負レンズであることが、テレフォトタイプを構成するための条件となる。その際に、第１，第２レンズから成る前群の焦点距離の比を、前記条件式（１）を満たすようにすることが好ましい。
【００２４】
条件式（１）の下限を上回ることは、第２撮像光学系の前群の焦点距離が第１撮像光学系の前群の焦点距離よりも短い（つまりパワーが強い）ことを意味する。つまり、第２撮像光学系は全系の焦点距離が相対的に長いので、全体としては正のパワーが弱くなるが、それに反して、全系の焦点距離の短い第１撮像光学系の前群よりもパワーを強くする条件を下限で規定している。この条件式（１）を満足することにより、第２撮像光学系のテレフォト傾向を強くすることができるため、装置としての全長を小さくする効果が得られる。逆に、条件式（１）の上限を上回ると、第２撮像光学系の前群を強くしすぎることで性能や誤差感度が悪化し、結果として良好な画質が得られなくなる。
【００２５】
上記特徴的構成によると、広変倍域すべてにわたって高解像度で高画質の画像を得ることのできる高性能で薄型・小型の撮像装置（例えば、デジタルカメラ，携帯電話，携帯情報端末等のデジタル機器）を実現することが可能である。こういった効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能，薄型・小型化等を達成するための条件等を以下に説明する。
【００２６】
以下の条件式（２Ａ）及び（２Ｂ）を満足することが望ましい。
ｆＦｗ／ｆｗ＞１ …（２Ａ）
ｆＦｍ／ｆｍ＜１ …（２Ｂ）
ただし、
ｆｗ：第１撮像光学系全体の焦点距離、
ｆｍ：第２撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【００２７】
前群の焦点距離と全系の焦点距離との比は、テレフォト性を示す重要なパラメータである。条件式（２Ａ）及び（２Ｂ）を満たすということは、第１撮像光学系の前群のパワーは全体のパワーよりも小さいが、第２撮像光学系の前群のパワーは全体のパワーよりも大きいということである。条件式（２Ａ）及び（２Ｂ）を満たすことで、広角端の性能を確保しつつ、中間焦点距離状態の全長を小さくするという条件を満足することができる。
【００２８】
以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
−０．６＜ｆＸｗ／ｆＸｍ＜０．５ …（３）
ただし、
ｆＸｗ：第１撮像光学系において像側から２番目のレンズの焦点距離、
ｆＸｍ：第２撮像光学系において像側から２番目のレンズの焦点距離、
である。なお、像側から２番目のレンズは、最も像側のレンズの物体側にあるレンズであり、４枚構成では３枚目のレンズ、５枚構成では３枚目のレンズである。
【００２９】
第２撮像光学系では、全系の焦点距離が長いにも関わらず、全長を小さくする必要がある。テレフォト性の観点では前述の条件式（１），（２Ａ）及び（２Ｂ）を満たすことが有効であるが、後群のパワーを特定することも重要である。最も像側のレンズは像付近に位置するので、その焦点距離によるバック変動や全長への影響があまり大きくない。しかし、その物体側に位置するレンズの焦点距離は、全長と性能に対して重要な役割を果たすことになる。
【００３０】
条件式（３）の上限は、第２撮像光学系の該レンズパワーが第１撮像光学系の該レンズパワーよりも小さい（又は負である）ということを示しており、その程度を表している。この条件式（３）を満足することで、第１撮像光学系の性能を満足しつつ、第２撮像光学系の全長を小型にすることができる。条件式（３）の下限を越えた場合、第２撮像光学系の性能の要求から後群に大きな負のパワーを有すると、全体のレンズ構成が大きく変化してしまい、高性能で薄型という条件から外れてしまうおそれがある。
【００３１】
以下の条件式（３ａ）を満たすことが望ましい。
−０．６＜ｆＸｗ／ｆＸｍ＜０ …（３ａ）
この条件式（３ａ）は、前記条件式（３）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定しており、符号反転していることに特徴がある。つまり、第１撮像光学系が正レンズであり、第２撮像光学系が負レンズである。テレフォト性が顕著に出ているが、この数値範囲であれば、更なる小型化と高性能化を達成することができる。したがって、好ましくは条件式（３ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００３２】
以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
９４＞２ωｗ＞７２ …（４）
ただし、
２ωｗ：第１撮像光学系の全画角［ｄｅｇ］、
である。
【００３３】
条件式（４）の上限を越えると、ズームレンズとしての広角度合いが強くなりすぎてしまい、条件式（４）の下限を越えると、全体的な焦点距離が望遠側になって大型化を招くおそれがある。また、広角端での画角が狭くなると、中間ポジションでの焦点距離及びレンズ全長の増大を招くおそれがある。
【００３４】
以下の条件式（４ａ）を満足することが更に望ましい。
９０＞２ωｗ＞７５ …（４ａ）
この条件式（４ａ）は、前記条件式（４）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（４ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００３５】
前記第１撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、の４枚構成から成り、前記第２撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、負パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、の４枚構成から成ることが望ましい。また、前記第１撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、正パワーの第４レンズと、負パワーの第５レンズと、の５枚構成から成り、前記第２撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、負パワーの第５レンズと、の５枚構成から成ることが望ましい。
【００３６】
上記のように、第１撮像光学系を正負正負の４枚構成とし、第２撮像光学系を正負負負の４枚構成としたり、第１撮像光学系を正負正正負の５枚構成とし、第２撮像光学系を正負正負負の５枚構成としたりすれば、第１撮像光学系では像面湾曲，色収差等を補正するのに有利な構成となり、第２撮像光学系ではテレフォト性を強くして全長の短縮に有利な構成となる。
【００３７】
以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
０．６＜ＦＮＯｗ／ＦＮＯｍ＜１．３ …（５）
ただし、
ＦＮＯｗ：第１撮像光学系のＦナンバー、
ＦＮＯｍ：第２撮像光学系のＦナンバー、
である。
【００３８】
切り替えの時にＦナンバーが大きく異なると、ボケの印象が大きく変わることになり、使用者にとっては不自然になるので、Ｆナンバーは条件式（５）を満たすように第１，第２撮像光学系で近い方が好ましい。第１撮像光学系よりも第２撮像光学系の方を暗くする方が全体の小型化を達成する上で有利になる。
【００３９】
以下の条件式（５ａ）を満足することが更に望ましい。
０．７＜ＦＮＯｗ／ＦＮＯｍ＜１．１ …（５ａ）
この条件式（５ａ）は、前記条件式（５）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（５ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００４０】
以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
０．７＜ＴＬｍ／ｆｍ＜１．０ …（６）
ただし、
ＴＬｍ：第２撮像光学系のレンズ全長（最も物体側の面（第１面）から像面までの距離）、
ｆｍ：第２撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【００４１】
第２撮像光学系を薄型にするために望遠比を小さくする必要があるが、性能との良好なバランスをとる上で、条件式（６）を満たすことが好ましい。条件式（６）の下限を越えると、パワーが強くなって収差劣化を招くおそれがある。また、第１，第２撮像光学系の性能差が大きくなって、切り替え時の映像劣化が生じるおそれがある。
【００４２】
以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
１．０＜ＴＬｗ／ｆｗ＜１．４ …（７）
ただし、
ＴＬｗ：第１撮像光学系のレンズ全長（最も物体側の面から像面までの距離）、
ｆｗ：第１撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【００４３】
第１撮像光学系は薄型にできるが、あまり薄すぎると性能が悪くなる。性能をとりつつ第２撮像光学系の厚みとのバランスを考えた場合、条件式（７）を満たすことが好ましい。
【００４４】
前記第１，第２撮像光学系で形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子を備え、その撮像素子で得られた信号を用いて前記電子ズームが行われ、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
３＜ＰＸ／ＺＲ＜６ …（８）
ただし、
ＰＸ：撮像素子の画素数（メガピクセル）、
ＺＲ：広角端から望遠端までの全体の電子ズーム比（倍）、
である。
【００４５】
条件式（８）は、全体のズーム比と画素数との好適なバランスを規定している。一般的に、３００万画素〜４００万画素程度の画質が求められている。電子ズームで良好な画質を得るには、条件式（８）を満足することが望ましい。条件式（８）の上限を越えると、センサー画素数に対して十分な変倍比を確保することが困難になり、広い変倍範囲が得られなくなる。条件式（８）の下限を越えると、最低画素が小さくなりすぎるため十分な高画質を得ることができなくなる。なおここでは、第１撮像光学系の電子ズームと第２撮像光学系の電子ズームとでズーム比は同じであり、共通の１つの撮像素子又は同じ画素数の２つの撮像素子を用いることを前提としている。
【００４６】
本発明に係る第１，第２撮像光学系は、画像入力機能付きデジタル機器（例えば、カメラ付き携帯電話，デジタルカメラ等の撮像装置）に適しており、これを撮像素子等と組み合わせることにより、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する撮像光学ユニットを構成することができる。撮像光学ユニットは、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成す光学装置であり、例えば、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像を形成する第１，第２撮像光学系と、その第１，第２撮像光学系により形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えることにより構成される。そして、撮像素子の受光面（すなわち撮像面）上に被写体の光学像が形成されるように、前述した特徴的構成を有する第１，第２撮像光学系が配置されることにより、薄型・小型・低コストで高変倍・高性能の撮像光学ユニットやそれを備えたデジタル機器を実現することができる。
【００４７】
画像入力機能付きデジタル機器の例としては、デジタルカメラ，ビデオカメラ，監視カメラ，車載カメラ，テレビ電話用カメラ等のカメラが挙げられ、また、パーソナルコンピュータ，携帯端末（例えば、携帯電話，モバイルコンピュータ等の小型で携帯可能な情報機器端末），これらの周辺機器（スキャナー，プリンター等），その他のデジタル機器等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。これらの例から分かるように、撮像光学ユニットを用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像光学ユニットを搭載することによりカメラ機能を付加することが可能である。例えば、カメラ付き携帯電話等の画像入力機能付きデジタル機器を構成することが可能である。
【００４８】
図２１に、画像入力機能付きデジタル機器の一例として、デジタル機器ＤＵの概略構成例を模式的断面で示し、図２２に、第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２を搭載した第１，第２撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２の概略構成例の外観を示す。デジタル機器ＤＵに搭載されている撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２は、図２１に示すように、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像（像面）ＩＭ１，ＩＭ２を形成する単焦点の第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２（ＡＸ１，ＡＸ２：光軸）と、平行平板ＰＴ１，ＰＴ２（撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２のカバーガラス；必要に応じて配置される光学的ローパスフィルタ，赤外カットフィルタ等の光学フィルタ等に相当する。）と、第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２により長方形状の受光面（撮像面）ＳＳ１，ＳＳ２上に形成された光学像ＩＭ１，ＩＭ２を電気的な信号に変換する第１，第２撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２と、を備えている。この撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２で画像入力機能付きデジタル機器ＤＵを構成する場合、通常そのボディ内部に撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２を配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２をデジタル機器ＤＵの本体に対して着脱自在又は回動自在に構成することが可能である。
【００４９】
第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２は、前述したように同一方向を向いた単焦点レンズであり、撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２の撮像面ＳＳ１，ＳＳ２上に光学像ＩＭ１，ＩＭ２を形成する構成になっている。そして、第２撮像光学系ＬＮ２の焦点距離ｆｍが第１撮像光学系ＬＮ１の焦点距離ｆｗよりも長く、第１撮像光学系ＬＮ１で得られた画像（光学像ＩＭ１）の切り出しによる電子ズームで広角端から中間焦点距離状態までのズーミング（ｆｗ以上ｆｍ未満）を行い、第２撮像光学系ＬＮ２で得られた画像（光学像ＩＭ２）の切り出しによる電子ズームで中間焦点距離状態から望遠端までのズーミング（ｆｍ以上ｆｔ以下）を行うことにより、全体として広角端から望遠端までのズーミング（ｆｗ〜ｆｔ）を行う構成になっている。なお、必要に応じて少なくとも一方の撮像光学系に光学ズーム機能を持たせてもよい。
【００５０】
図２２に示すように、第１撮像光学系ＬＮ１と第２撮像光学系ＬＮ２とは、隣接するように配置されている。このように配置することにより、パララックスをできるだけ小さくすることができる。第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２を隣接配置した場合、フォーカス駆動素子は共通であることが好ましい。その際、フォーカスの移動量が全体繰り出しの場合では異なるので、第１撮像光学系ＬＮ１と第２撮像光学系ＬＮ２とでフォーカス移動量が揃うように、例えば、第２撮像光学系ＬＮ２では一部のレンズ又はレンズ群の駆動によるフォーカスを行う構成にすることが更に好ましい。
【００５１】
第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２は同一方向を向いているため、光軸ＡＸ１，ＡＸ２は互いに平行になっているが、第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２のいずれか一方を若干傾けることにより撮影距離に応じて発生する、第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２間でのパララックスを補正してもよい。したがって、第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２が同一方向を向いていることは、パララックス補正を考慮した上での方向性を意味しているので、厳密な意味で光軸ＡＸ１，ＡＸ２が互いに平行である必要は無い。また、光学的手ぶれ補正機能で第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２のいずれか一方の、レンズモジュールの全体の傾き又は、少なくとも一部のレンズ移動によりパララックス補正を行うようにしてもよい。手ぶれ補正とパララックス補正とでアクチュエーターを共通化することができるので、撮像装置の薄型化・小型化を効果的に達成することが可能となる。
【００５２】
図２３に、第１，第２撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２を搭載したデジタル機器ＤＵの概略構成例の外観を示す。このデジタル機器ＤＵは、画面横方向に視差を発生させて立体視を行う方式の画像入出力機能付き携帯機器（例えば、デジタルカメラ，携帯電話，携帯型情報機器端末等）である。デジタル機器ＤＵの背面側（Ａ）には裸眼立体視可能な表示部５が設けられており、正面側（Ｂ）には第１撮像光学系ＬＮ１と第２撮像光学系ＬＮ２とが画面横方向に所定の間隔をあけて離れて位置するように第１，第２撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２が配置されている（なお、デジタル機器ＤＵの上面側には操作部４が設けられている。）。このように第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２を離すことにより視差を発生させることができるため、第２撮像光学系ＬＮ２の焦点距離ｆｍにおいて、第１撮像光学系ＬＮ１で得られる画像と第２撮像光学系ＬＮ２で得られる画像を用いて立体映像の表示を行うことができる。
【００５３】
撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２としては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ型イメージセンサ，ＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子が用いられる。第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２は、撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２の光電変換部である撮像面ＳＳ１，ＳＳ２上に被写体の光学像ＩＭ１，ＩＭ２が形成されるように設けられているので、第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２によって形成された光学像ＩＭ１，ＩＭ２は、撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２によって電気的な信号に変換される。なお、ここでは２つの撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２を用いているが、第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２に対して１つの撮像素子を共通に用いてもよい。
【００５４】
デジタル機器ＤＵ（図２１）は、第１，第２撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２の他に、信号処理部１，制御部２，メモリ３，操作部４，表示部５等を備えている。撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２で生成した信号は、信号処理部１で所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が必要に応じて施され、デジタル映像信号としてメモリ３（半導体メモリ，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号等に変換されたりして他の機器に伝送される（例えば携帯電話の通信機能）。制御部２はマイクロコンピュータから成っており、電子ズーム機能，撮影機能（静止画撮影機能，動画撮影機能等），画像再生機能等の機能の制御；フォーカシング，手ぶれ補正等のためのレンズ移動機構の制御等を集中的に行う。例えば、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方を行うように、制御部２により第１，第２撮像光学ユニットＬＵ１，ＬＵ２に対する制御が行われる。表示部５は液晶モニター等のディスプレイを含む部分であり、撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２によって変換された画像信号あるいはメモリ３に記録されている画像情報を用いて画像表示を行う。操作部４は、操作ボタン（例えばレリーズボタン），操作ダイヤル（例えば撮影モードダイヤル）等の操作部材を含む部分であり、操作者が操作入力した情報を制御部２に伝達する。
【００５５】
次に、第１，第２の実施の形態を挙げて、第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２の具体的な光学構成を説明する。図１は、第１の実施の形態を構成する第１撮像光学系ＬＮ１（ＥＸ１−ｗ）のレンズ構成，光路等を示す光学断面図であり、図６は、第１の実施の形態を構成する第２撮像光学系ＬＮ２（ＥＸ１−ｍ）のレンズ構成，光路等を示す光学断面図である。図１１は、第２の実施の形態を構成する第１撮像光学系ＬＮ１（ＥＸ２−ｗ）のレンズ構成，光路等を示す光学断面図であり、図１６は、第２の実施の形態を構成する第２撮像光学系ＬＮ２（ＥＸ２−ｍ）のレンズ構成，光路等を示す光学断面図である。
【００５６】
第１の実施の形態では、第１撮像光学系ＬＮ１（図１）は正負正負の４枚構成になっており、第２撮像光学系ＬＮ２（図６）は正負負負の４枚構成になっている。また第２の実施の形態では、第１撮像光学系ＬＮ１（図１１）は正負正正負の５枚構成になっており、第２撮像光学系ＬＮ２（図１６）は正負正負負の５枚構成になっている。なお、撮像面ＳＳ１，ＳＳ２と隣り合うように第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２の像側に配置されている平行平板ＰＴは、光学的ローパスフィルタ，ＩＲカットフィルタ，固体撮像素子のシールガラス等を想定したものである。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明を実施した撮像装置の光学構成等を、実施例のコンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１，２（ＥＸ１，２）は、前述した第１，第２の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１，第２の実施の形態を表す光学構成図（図１，図６；図１１，図１６）は、対応する実施例１，２の第１，第２撮像光学系ＬＮ１，ＬＮ２のレンズ構成をそれぞれ示している。
【００５８】
各実施例のコンストラクションデータでは、面データとして、左側の欄から順に、面番号，曲率半径ｒ（ｍｍ），軸上面間隔ｄ（ｍｍ），ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に関する屈折率ｎｄ，ｄ線に関するアッベ数ｖｄを示す。面番号に＊が付された面は非球面であり、その面形状は面頂点を原点とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用いた以下の式（ＡＳ）で定義される。非球面データとして、非球面係数等を示す。なお、各実施例の非球面データにおいて表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してＥ−ｎ＝×１０-nである。
ｚ＝（ｃ・ｈ2）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）・ｃ2・ｈ2｝］＋Σ（Ａｊ・ｈj） …（ＡＳ）
ただし、
ｈ：ｚ軸（光軸ＡＸ１，ＡＸ２）に対して垂直な方向の高さ（ｈ2＝ｘ2＋ｙ2）、
ｚ：高さｈの位置での光軸ＡＸ１，ＡＸ２方向のサグ量（面頂点基準）、
ｃ：面頂点での曲率（曲率半径ｒの逆数）、
Ｋ：円錐定数、
Ａｊ：ｊ次の非球面係数、
である。
【００５９】
表１に、各種データとして、全系の焦点距離（ｆｗ又はｆｍ，単位：ｍｍ），Ｆナンバー（ＦＮＯｗ又はＦＮＯｍ），物体距離無限遠時のレンズ全長（ＴＬｗ又はＴＬｍ，単位：ｍｍ），撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２の受光面ＳＳ１，ＳＳ２の対角長２Ｙ’（Ｙ’：像面ＩＭ１，ＩＭ２における最大像高），全画角（２ωｗ又は２ωｍ，°），第ｉレンズＬｉ（ｉ＝１，２，３，…）の焦点距離（ｆｉｗ又はｆｉｍ，単位：ｍｍ），第１，第２レンズＬ１，Ｌ２の合成焦点距離（ｆＦｗ又はｆＦｍ，単位：ｍｍ），像側から２番目のレンズＬＸの焦点距離（ｆＸｗ又はｆＸｍ，単位：ｍｍ），撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２の画素数（ＰＸ，メガピクセル），電子ズーム時の切り出しの最小画素数（メガピクセル），電子ズーム時の切り出しの最大焦点距離（ｍｍ），電子ズーム比（ＺＲ），及び１３５換算での焦点距離（ｍｍ）を示す。なお、レンズ全長ＴＬｗ又はＴＬｍは最前面（面番号：１）から像面ＩＭ１，ＩＭ２までの距離である。また、表２に条件式対応値を各実施例について示す。
【００６０】
図２，図３は、実施例１（ＥＸ１）の第１撮像光学系ＬＮ１の無限遠物体距離時（物体距離：∞）と有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の縦収差図であり、図７，図８は、実施例１（ＥＸ１）の第２撮像光学系ＬＮ２の無限遠物体距離時（物体距離：∞）と有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の縦収差図である。図１２，図１３は、実施例２（ＥＸ２）の第１撮像光学系ＬＮ１の無限遠物体距離時（物体距離：∞）と有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の縦収差図であり、図１７，図１８は、実施例２（ＥＸ２）の第２撮像光学系ＬＮ２の無限遠物体距離時（物体距離：∞）と有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の縦収差図である。なお、有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の性能評価では、フォーカス方式として全体繰り出しを想定している。
【００６１】
図２，図３；図７，図８；図１２，図１３；図１７，図１８のそれぞれにおいて、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である。球面収差図は、実線で示すｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する球面収差量、一点鎖線で示すＣ線（波長６５６．２８ｎｍ）に対する球面収差量、破線で示すｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）に対する球面収差量を、それぞれ近軸像面からの光軸ＡＸ１，ＡＸ２方向のズレ量（単位：ｍｍ）で表しており、縦軸は瞳への入射高さをその最大高さで規格化した値（すなわち相対瞳高さ）を表している。非点収差図において、破線Ｔはｄ線に対するタンジェンシャル像面、実線Ｓはｄ線に対するサジタル像面を、近軸像面からの光軸ＡＸ１，ＡＸ２方向のズレ量（単位：ｍｍ）で表しており、縦軸は像高（ＩＭＧ ＨＴ，単位：ｍｍ）を表している。歪曲収差図において、横軸はｄ線に対する歪曲（単位：％）を表しており、縦軸は像高（ＩＭＧ ＨＴ，単位：ｍｍ）を表している。なお、像高ＩＭＧ ＨＴの最大値は、像面ＩＭ１，ＩＭ２における最大像高Ｙ’（撮像素子ＳＲ１，ＳＲ２の受光面ＳＳ１，ＳＳ２の対角長の半分）に相当する。
【００６２】
図４，図５は、実施例１（ＥＸ１）の第１撮像光学系ＬＮ１の無限遠物体距離時（物体距離：∞）と有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の横収差図であり、図９，図１０は、実施例１（ＥＸ１）の第２撮像光学系ＬＮ２の無限遠物体距離時（物体距離：∞）と有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の横収差図である。図１４，図１５は、実施例２（ＥＸ２）の第１撮像光学系ＬＮ１の無限遠物体距離時（物体距離：∞）と有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の横収差図であり、図１９，図２０は、実施例２（ＥＸ２）の第２撮像光学系ＬＮ２の無限遠物体距離時（物体距離：∞）と有限物体距離時（物体距離：１０ｃｍ）の横収差図である。
【００６３】
図４，図５；図９，図１０；図１４，図１５；図１９，図２０のそれぞれにおいて、（Ａ）〜（Ｅ）はタンジェンシャル光束での横収差図であり、（Ｆ）〜（Ｊ）はサジタル光束での横収差図である。各横収差図は、ＲＥＬＡＴＩＶＥ ＦＩＥＬＤ ＨＥＩＧＨＴで表されている像高比（半画角ω°）での横収差（ｍｍ）を、実線で示すｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、一点鎖線で示すＣ線（波長６５６．２８ｎｍ）、破線で示すｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）のそれぞれについて示している。なお像高比は、像高を最大像高Ｙ’で規格化した相対的な像高である。
【００６４】
実施例１の第１撮像光学系ＬＮ１（図１，ＥＸ１−ｗ）は、物体側から順に、開口絞りＳＴと、正の第１レンズＬ１と、負の第２レンズＬ２と、正の第３レンズＬ３と、負の第４レンズＬ４と、から構成されており、レンズ面は全て非球面である。近軸の面形状で各レンズを見た場合、第１レンズＬ１は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は像側に凸の正メニスカスレンズであり、第４レンズＬ４は両凹の負レンズである。レンズはすべてプラスチックレンズであるが、ガラスレンズを用いてもよい。また、フォーカスは全体繰り出しを想定している。
【００６５】
実施例１の第２撮像光学系ＬＮ２（図６，ＥＸ１−ｍ）は、物体側から順に、開口絞りＳＴと、正の第１レンズＬ１と、負の第２レンズＬ２と、負の第３レンズＬ３と、負の第４レンズＬ４と、から構成されており、レンズ面は全て非球面である。近軸の面形状で各レンズを見た場合、第１レンズＬ１は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は両凹の負レンズであり、第３レンズＬ３は物体側に凹の負メニスカスレンズであり、第４レンズＬ４は両凹の負レンズである。レンズはすべてプラスチックレンズであるが、ガラスレンズを用いてもよい。また、フォーカスは全体繰り出しを想定している。
【００６６】
実施例２の第１撮像光学系ＬＮ１（図１１，ＥＸ２−ｗ）は、物体側から順に、開口絞りＳＴと、正の第１レンズＬ１と、負の第２レンズＬ２と、正の第３レンズＬ３と、正の第４レンズＬ４と、負の第５レンズＬ５と、から構成されており、レンズ面は全て非球面である。近軸の面形状で各レンズを見た場合、第１レンズＬ１は両凸の正レンズであり、第２レンズＬ２は像側に凹の負メニスカスレンズであり、第３レンズＬ３は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第４レンズＬ４は像側に凸の正メニスカスレンズであり、第５レンズＬ５は両凹の負レンズである。レンズはすべてプラスチックレンズであるが、ガラスレンズを用いてもよい。また、フォーカスは全体繰り出しを想定している。
【００６７】
実施例２の第１撮像光学系ＬＮ２（図１６，ＥＸ２−ｍ）は、物体側から順に、開口絞りＳＴと、正の第１レンズＬ１と、負の第２レンズＬ２と、正の第３レンズＬ３と、負の第４レンズＬ４と、負の第５レンズＬ５と、から構成されており、レンズ面は全て非球面である。近軸の面形状で各レンズを見た場合、第１レンズＬ１は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は像側に凹の負メニスカスレンズであり、第３レンズＬ３は物体側に凸の正メニスカスレンズであり、第４レンズＬ４は物体側に凹の負メニスカスレンズであり、第５レンズＬ５は両凹の負レンズである。レンズはすべてプラスチックレンズであるが、ガラスレンズを用いてもよい。また、フォーカスは全体繰り出しを想定している。
【００６８】
実施例１の第１撮像光学系ＬＮ１
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ 0.000
2* 1.135 0.455 1.54470 56.15
3* 4.929 0.106
4* -13.457 0.300 1.63469 23.87
5* 8.084 0.242
6* -21893.628 0.397 1.54470 56.15
7* -1.708 0.725
8* -2.118 0.400 1.54470 56.15
9* 1.712 0.106
10 ∞ 0.110 1.51633 64.14
11 ∞ 0.200
像面 ∞
【００６９】
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8 A10 A12 A14
2 1.132 -1.01E-01 -4.36E-01 1.01E+00 -3.63E+00 0.00E+00 0.00E+00
3 -50 -3.04E-01 -3.41E-01 -5.62E-01 -1.59E+00 0.00E+00 0.00E+00
4 46.321 -4.39E-01 -3.45E-01 1.49E+00 -2.08E+00 -2.01E-01 0.00E+00
5 -50 -1.06E-01 1.38E-01 3.63E-01 1.34E+00 -1.19E+00 0.00E+00
6 50 7.51E-02 -1.73E-01 4.42E-02 1.16E-01 -1.70E-01 0.00E+00
7 -12.577 -1.36E-01 3.68E-01 -3.45E-01 2.00E-01 -6.20E-02 0.00E+00
8 0 -3.14E-01 1.22E-01 1.41E-02 2.68E-03 -9.50E-04 -1.27E-03
9 -27.755 -9.32E-02 3.04E-02 -2.11E-02 4.91E-03 4.96E-04 -2.50E-04
【００７０】
実施例１の第２撮像光学系ＬＮ２
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ 0.000
2* 1.001 0.548 1.54470 56.15
3* 6.361 0.050
4* -10.735 0.300 1.63469 23.87
5* 5.243 0.457
6* -1.751 0.300 1.54470 56.15
7* -2.426 1.021
8* -3.987 0.400 1.54470 56.15
9* 3.008 0.262
10 ∞ 0.110 1.51633 64.14
11 ∞ 0.200
像面 ∞
【００７１】
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8 A10 A12 A14
2 0.222 -7.13E-03 -2.33E-01 5.01E-01 -9.32E-01 0.00E+00 0.00E+00
3 -1.95E+01 -1.81E-01 -2.57E-01 2.18E-01 -6.66E-02 0.00E+00 0.00E+00
4 -8.218 -5.94E-02 -2.10E-01 1.26E+00 -1.65E+00 7.66E-01 0.00E+00
5 18.999 1.58E-01 6.91E-01 -1.08E+00 3.38E+00 8.27E-01 0.00E+00
6 -50 -7.63E-01 1.63E+00 -2.67E+00 2.02E+00 -3.48E-01 0.00E+00
7 -50 -2.13E-01 4.09E-01 -2.19E-01 7.14E-02 -4.63E-02 0.00E+00
8 0 -2.33E-01 1.27E-01 -1.65E-02 -2.95E-03 1.02E-03 -8.08E-05
9 -50 -1.56E-01 2.81E-02 5.81E-03 -2.63E-03 -2.09E-04 1.08E-04
【００７２】
実施例２の第１撮像光学系ＬＮ１
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ 0.100
2* 1.583 0.535 1.54470 56.15
3* -7.954 0.050
4* 86.727 0.300 1.63469 23.87
5* 2.182 0.334
6* 7.448 0.300 1.63469 23.87
7* 57.053 0.539
8* -5.230 0.556 1.54470 56.15
9* -1.093 0.280
10* -6.245 0.400 1.53048 55.72
11* 1.182 0.516
12 ∞ 0.300 1.51633 64.14
13 ∞ 0.250
像面 ∞
【００７３】
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8 A10 A12 A14
2 -0.044 -3.30E-04 -6.93E-03 -1.27E-02 -1.13E-02 0.00E+00 0.00E+00
3 41.478 2.10E-02 4.82E-02 -1.22E-01 3.74E-02 0.00E+00 0.00E+00
4 -50 -6.95E-02 1.87E-01 -2.49E-01 1.63E-01 -3.57E-02 0.00E+00
5 -9.645 9.23E-03 1.01E-01 -9.27E-02 5.26E-02 0.00E+00 0.00E+00
6 -10 -1.14E-01 9.59E-03 5.60E-02 1.32E-02 -3.15E-02 2.39E-03
7 -10 -9.96E-02 3.49E-02 1.17E-02 3.44E-02 -1.00E-02 -1.64E-03
8 6.135 -1.59E-02 2.85E-02 -3.90E-03 -2.50E-04 4.73E-05 0.00E+00
9 -4.282 -3.60E-02 5.02E-02 -1.18E-02 4.81E-04 9.17E-05 0.00E+00
10 6.752 -6.15E-02 7.9236E-03 1.6618E-03 -1.87E-04 9.66E-07 3.77E-06
11 -8.272 -6.71E-02 1.5803E-02 -3.38E-03 4.65E-04 -2.76E-05 -1.31E-06
【００７４】
実施例２の第２撮像光学系ＬＮ２
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ 0.050
2* 1.364 0.530 1.54470 56.15
3* 88.751 0.071
4* 21.096 0.300 1.63469 23.87
5* 2.261 0.181
6* 4.669 0.500 1.63469 23.87
7* 6.586 1.592
8* -2.380 0.800 1.54470 56.15
9* -9.846 0.050
10* -5.628 0.300 1.53048 55.72
11* 15.370 0.111
12 ∞ 0.300 1.51633 64.14
13 ∞ 0.121
像面 ∞
【００７５】
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8 A10 A12 A14
2 0.153 1.38E-02 -7.55E-03 2.15E-02 -1.49E-02 0.00E+00 0.00E+00
3 -50 3.82E-02 5.46E-02 -1.31E-01 4.19E-02 0.00E+00 0.00E+00
4 40.974 -8.78E-02 1.97E-01 -2.34E-01 1.50E-01 -5.70E-02 0.00E+00
5 -20.224 5.40E-02 1.33E-01 1.46E-02 1.40E-01 0.00E+00 0.00E+00
6 -10 2.21E-02 1.16E-01 3.89E-02 -1.37E-02 -3.27E-02 8.28E-03
7 -10 1.05E-01 9.54E-02 -4.58E-02 4.26E-02 5.53E-03 -1.91E-02
8 -0.226 -4.11E-02 -5.66E-02 5.73E-02 -2.77E-02 1.12E-03 0.00E+00
9 30.588 -1.09E-01 8.44E-03 -6.32E-03 3.35E-03 -8.67E-04 0.00E+00
10 6.752 -1.54E-01 3.00E-02 -8.96E-04 -4.30E-04 1.43E-04 -3.32E-06
11 -8.272 -1.29E-01 3.68E-02 -4.67E-03 2.52E-04 -3.73E-05 3.70E-06
【００７６】
【表１】
【００７７】
【表２】
【符号の説明】
【００７８】
ＤＵ デジタル機器（撮像装置）
ＬＵ１，ＬＵ２ 第１，第２撮像光学ユニット
ＬＮ１，ＬＮ２ 第１，第２撮像光学系
Ｌ１〜Ｌ５ 第１〜第５レンズ
ＳＴ 開口絞り（絞り）
ＳＲ１，ＳＲ２ 撮像素子
ＳＳ１，ＳＳ２ 受光面（撮像面）
ＩＭ１，ＩＭ２ 像面（光学像）
ＡＸ１，ＡＸ２ 光軸
１ 信号処理部
２ 制御部
３ メモリ
４ 操作部
５ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一方向を向いた単焦点の第１，第２撮像光学系を有し、前記第２撮像光学系の焦点距離が前記第１撮像光学系の焦点距離よりも長く、前記第１撮像光学系で得られた画像の切り出しによる電子ズームで広角端から中間焦点距離状態までのズーミングを行い、前記第２撮像光学系で得られた画像の切り出しによる電子ズームで中間焦点距離状態から望遠端までのズーミングを行うことにより、全体として広角端から望遠端までのズーミングを行う撮像装置であって、
前記第１，第２撮像光学系のいずれもが、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、を有する４枚以上のレンズから成るとともに、最も像側のレンズが負レンズであり、
前記第１レンズと第２レンズの合成焦点距離が正であり、かつ、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする撮像装置；
１．０＜ｆＦｗ／ｆＦｍ＜１．５ …（１）
ただし、
ｆＦｗ：第１撮像光学系における第１レンズと第２レンズの合成焦点距離、
ｆＦｍ：第２撮像光学系における第１レンズと第２レンズの合成焦点距離、
である。
【請求項２】
以下の条件式（２Ａ）及び（２Ｂ）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像装置；
ｆＦｗ／ｆｗ＞１ …（２Ａ）
ｆＦｍ／ｆｍ＜１ …（２Ｂ）
ただし、
ｆｗ：第１撮像光学系全体の焦点距離、
ｆｍ：第２撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【請求項３】
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置；
−０．６＜ｆＸｗ／ｆＸｍ＜０．５ …（３）
ただし、
ｆＸｗ：第１撮像光学系において像側から２番目のレンズの焦点距離、
ｆＸｍ：第２撮像光学系において像側から２番目のレンズの焦点距離、
である。
【請求項４】
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置；
９４＞２ωｗ＞７２ …（４）
ただし、
２ωｗ：第１撮像光学系の全画角［ｄｅｇ］、
である。
【請求項５】
前記第１撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、の４枚構成から成り、前記第２撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、負パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、の４枚構成から成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、正パワーの第４レンズと、負パワーの第５レンズと、の５枚構成から成り、前記第２撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、負パワーの第５レンズと、の５枚構成から成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置；
０．６＜ＦＮＯｗ／ＦＮＯｍ＜１．３ …（５）
ただし、
ＦＮＯｗ：第１撮像光学系のＦナンバー、
ＦＮＯｍ：第２撮像光学系のＦナンバー、
である。
【請求項８】
以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置；
０．７＜ＴＬｍ／ｆｍ＜１．０ …（６）
ただし、
ＴＬｍ：第２撮像光学系のレンズ全長（最も物体側の面から像面までの距離）、
ｆｍ：第２撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【請求項９】
以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置；
１．０＜ＴＬｗ／ｆｗ＜１．４ …（７）
ただし、
ＴＬｗ：第１撮像光学系のレンズ全長（最も物体側の面から像面までの距離）、
ｆｗ：第１撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【請求項１０】
前記第１，第２撮像光学系で形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子を備え、その撮像素子で得られた信号を用いて前記電子ズームが行われ、以下の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の撮像装置；
３＜ＰＸ／ＺＲ＜６ …（８）
ただし、
ＰＸ：撮像素子の画素数（メガピクセル）、
ＺＲ：広角端から望遠端までの全体の電子ズーム比（倍）、
である。
【請求項１】
同一方向を向いた単焦点の第１，第２撮像光学系を有し、前記第２撮像光学系の焦点距離が前記第１撮像光学系の焦点距離よりも長く、前記第１撮像光学系で得られた画像の切り出しによる電子ズームで広角端から中間焦点距離状態までのズーミングを行い、前記第２撮像光学系で得られた画像の切り出しによる電子ズームで中間焦点距離状態から望遠端までのズーミングを行うことにより、全体として広角端から望遠端までのズーミングを行う撮像装置であって、
前記第１，第２撮像光学系のいずれもが、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、を有する４枚以上のレンズから成るとともに、最も像側のレンズが負レンズであり、
前記第１レンズと第２レンズの合成焦点距離が正であり、かつ、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする撮像装置；
１．０＜ｆＦｗ／ｆＦｍ＜１．５ …（１）
ただし、
ｆＦｗ：第１撮像光学系における第１レンズと第２レンズの合成焦点距離、
ｆＦｍ：第２撮像光学系における第１レンズと第２レンズの合成焦点距離、
である。
【請求項２】
以下の条件式（２Ａ）及び（２Ｂ）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像装置；
ｆＦｗ／ｆｗ＞１ …（２Ａ）
ｆＦｍ／ｆｍ＜１ …（２Ｂ）
ただし、
ｆｗ：第１撮像光学系全体の焦点距離、
ｆｍ：第２撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【請求項３】
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置；
−０．６＜ｆＸｗ／ｆＸｍ＜０．５ …（３）
ただし、
ｆＸｗ：第１撮像光学系において像側から２番目のレンズの焦点距離、
ｆＸｍ：第２撮像光学系において像側から２番目のレンズの焦点距離、
である。
【請求項４】
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置；
９４＞２ωｗ＞７２ …（４）
ただし、
２ωｗ：第１撮像光学系の全画角［ｄｅｇ］、
である。
【請求項５】
前記第１撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、の４枚構成から成り、前記第２撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、負パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、の４枚構成から成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、正パワーの第４レンズと、負パワーの第５レンズと、の５枚構成から成り、前記第２撮像光学系が、物体側から順に、正パワーの第１レンズと、負パワーの第２レンズと、正パワーの第３レンズと、負パワーの第４レンズと、負パワーの第５レンズと、の５枚構成から成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置；
０．６＜ＦＮＯｗ／ＦＮＯｍ＜１．３ …（５）
ただし、
ＦＮＯｗ：第１撮像光学系のＦナンバー、
ＦＮＯｍ：第２撮像光学系のＦナンバー、
である。
【請求項８】
以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置；
０．７＜ＴＬｍ／ｆｍ＜１．０ …（６）
ただし、
ＴＬｍ：第２撮像光学系のレンズ全長（最も物体側の面から像面までの距離）、
ｆｍ：第２撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【請求項９】
以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置；
１．０＜ＴＬｗ／ｆｗ＜１．４ …（７）
ただし、
ＴＬｗ：第１撮像光学系のレンズ全長（最も物体側の面から像面までの距離）、
ｆｗ：第１撮像光学系全体の焦点距離、
である。
【請求項１０】
前記第１，第２撮像光学系で形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子を備え、その撮像素子で得られた信号を用いて前記電子ズームが行われ、以下の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の撮像装置；
３＜ＰＸ／ＺＲ＜６ …（８）
ただし、
ＰＸ：撮像素子の画素数（メガピクセル）、
ＺＲ：広角端から望遠端までの全体の電子ズーム比（倍）、
である。
【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】
【公開番号】特開２０１３−１０６２８９（Ｐ２０１３−１０６２８９Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５０３２２（Ｐ２０１１−２５０３２２）
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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