JP2008051928A - 切替変倍光学系及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型、特に薄型の切替変倍光学系を得ること及び、小型薄型の撮像装置を得る。
【解決手段】所定の焦点距離を有する結像レンズ群と、結像レンズ群の光軸方向物体側の２箇所に結像レンズの光軸を折り曲げるよう配置された２つの反射部材と、反射部材の被写体光路の少なくとも一方に配置されたコンバータレンズ群と、を有し、反射部材のうち結像レンズ群に近いほうの反射部材を、光路中に挿入した状態と、退避した状態に切り替えることで、焦点距離を切替える切替変倍光学系とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、焦点距離切替が可能な光学系に関し、特に小型、薄型の切替変倍光学系に関するものである。

従来より、光路中に移動可能な反射部材や光学系の一部を配置し、該反射部材の反射面の移動及び光学系の移動により、像面の位置はそのままで焦点距離を切り替える光学系がある。

このような、反射部材の反射面を移動させて焦点距離を切り替える光学系として、前群レンズ群をスライド移動可能にし、後群レンズ群をその光軸を平行に並べて配置すると共に、後群レンズ群後方に固定ミラーと可動ミラーを配置し、前群レンズ群のスライド移動及び可動ミラーの退避を用いて焦点距離切替を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、被写体像を結像させるマスターレンズの物体側に反射部材とコンバータレンズを回動可能に配置し、反射部材とコンバータレンズを一体的に回動させて焦点距離切替を行うものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開昭６２−５６９１５号公報 特開平９−２８１５７８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の切替変倍光学系は、後群レンズ群と像面の間に反射部材を設ける必要があり、像面と光学系の最も前の面の間隔が大きくなって、厚みを薄くすることができない欠点がある。

また、上記特許文献２に記載の切替変倍光学系は、反射部材とコンバータレンズを一体的に回動させるため、回動時に他部材と干渉しないように、外側を覆う筐体を大きく形成しなくてはならない。

本発明は上記問題に鑑み、小型、特に薄型の切替変倍光学系を得ることを目的とすると共に、この切替変倍光学系を備えることにより小型薄型の撮像装置を得ることを目的とするものである。

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。

１．所定の焦点距離を有する結像レンズ群と、前記結像レンズ群の光軸方向物体側の２箇所に前記結像レンズの光軸を折り曲げるよう配置された２つの反射部材と、前記反射部材の被写体光路の少なくとも一方に配置されたコンバータレンズ群と、を有し、
前記反射部材のうち前記結像レンズ群に近いほうの反射部材を、光路中に挿入した状態と、退避した状態に切り替えることで、焦点距離を切替えることを特徴とする切替変倍光学系。

２．前記結像レンズ群に近いほうの反射部材は板材であり、前記結像レンズ群から遠いほうの反射部材がプリズムであることを特徴とする１に記載の切替変倍光学系。

３．前記結像レンズ群に近いほうの反射部材からの被写体光路にテレコンバータレンズ群を配置したことを特徴とする１又は２に記載の切替変倍光学系。

４．前記結像レンズ群に遠いほうの反射部材からの被写体光路にワイドコンバータレンズ群を配置したことを特徴とする１〜３のいずれかに記載の切替変倍光学系。

５．前記ワイドコンバータレンズ群は、少なくとも、前記反射部材の被写体側に負の屈折力を有するレンズが配置され、前記反射部材の前記結像レンズ群側に正の屈折力を有するレンズが配置されていることを特徴とする４に記載の切替変倍光学系。

６．前記結像レンズ群がズーム光学系であることを特徴とする１〜５のいずれかに記載の切替変倍光学系。

７．１〜６のいずれかに記載の切替変倍光学系を備えたことを特徴とする撮像装置。

本発明によれば、小型薄型の切替変倍光学系を得ることが可能となり、この切替変倍光学系を備えることにより小型薄型の撮像装置を得ることが可能となる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の撮像装置を備えた携帯電話機１００の外観図である。

同図に示す携帯電話機１００は、表示部Ｄ１及びＤ２を備えたケースとしての上筐体７１と、操作ボタンＰを備えた下筐体７２とがヒンジ７３を介して連結されている。撮像装置の切替変倍光学系２０は、上筐体７１内の表示部Ｄ２の下方に内蔵されており、２つの開口部ｋ１、ｋ２が上筐体７１の外表面側から光を取り込めるよう配置されている。

なお、この撮像装置の切替変倍光学系２０の位置は上筐体７１内の表示部Ｄ２の上方や側面に配置してもよい。また携帯電話機は折りたたみ式に限るものではないのは、勿論である。

図２は、図１に示す携帯電話機１００の構成を示すブロック図である。

携帯電話機１００は、各部を統括的に制御すると共に、各処理に応じたプログラムを実行する制御部（ＣＰＵ）１０１と、番号等をキーにより指示入力するための操作入力部Ｐと、所定のデータや撮像した画像を表示する表示部Ｄ１、Ｄ２と、外部サーバとの間の各種情報通信を実現するための無線通信部８０と、携帯電話機１００のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ＩＤ等の必要な諸データを記憶している記憶部（ＲＯＭ）９１と、制御部１０１によって実行される各種処理プログラムやデータ、もしくは処理データ等を一時的に格納し、作業領域として用いられる一時記憶部（ＲＡＭ）９２を備えている。

また、撮像装置５０は、後述する焦点距離切替え可能な切替変倍光学系２０と、撮像素子２１と、信号処理部２２、記録部２３、を有している。撮像素子２１はＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳ等のエリアセンサであり、画素ごとの受光量を表す信号を出力する。信号処理部２２は、撮像素子２１の出力信号を処理して、撮像した画像を表す画像データを生成する。記録部２３は、信号処理部２２が生成した画像データを着脱可能な記録媒体２３ａに記録し、また、画像の再生表示のために、記録媒体２３ａから画像データを読み出す。

制御部１０１は、記憶部９１に記憶された制御プログラムに従って撮像装置５０の各部の動作を制御する。操作入力部Ｐのレリーズボタンに相当するボタンが押されると、露出制御値の設定や焦点調節等の被写体を撮像するための準備動作及び撮影動作を実行し、得られた画像信号に所定の画像処理を施して記録媒体２３ａに記録する一連の動作を実行する。

図３は、本実施の形態に係る切替変倍光学系２０の一例を示す断面図である。

同図において、１は所定の焦点距離を有する結像レンズ群、２はワイドコンバータレンズ群、３はテレコンバータレンズ群である。

同図に示すように、結像レンズ群１は鏡枠１１に保持されている。鏡枠１１は、ガイド軸４に係合し光軸ＯＡ方向に摺動可能であると共に、ＳＩＤＭ（Ｓｍｏｏｔｈ Ｉｍｐａｃｔ Ｄｒｉｖｅ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）と呼ばれる圧電素子を用いたアクチュエータ５の駆動により光軸ＯＡ方向に移動できるようになっている。

結像レンズ群１の光軸ＯＡの物体側には、結像レンズ１の光軸ＯＡをＯＢ方向に折り曲げるための反射部材３ｈが配置されている。この反射部材３ｈは表面鏡の板材であり、回動軸６により軸支され、光軸ＯＡをＯＢ方向に折り曲げる位置（実線で示す状態）と、光軸ＯＡから退避した位置（破線で示す状態）に回動可能に構成されている。

更に、光軸ＯＡ方向物体側の反射部材３ｈよりも遠い位置に、斜辺が反射面に形成された反射部材であるプリズム２ｈが配置されている。このプリズム２ｈは、筐体である鏡胴１０に固定されている。本例においては、ワイドコンバータレンズ群２を構成するレンズはプリズム２ｈを挟んで、物体側及び像側に配置されている。

また、結像レンズ群１に近いほうの反射部材３ｈを板材とすることで回動動作を容易とし、また回動に必要なスペースを最少にでき、結像レンズ群１から遠いほうの反射部材をプリズム２ｈにすることで、ワイドコンバータレンズ群２を構成する複数のレンズを短い光学的光路長の間隔で配置することができる。

更に、このワイドコンバータレンズ群２は、図示のごとく、反射部材であるプリズム２ｈの被写体側に負の屈折力を有するレンズを配置し、プリズム２ｈの結像レンズ群１側に正の屈折力を有するレンズを配置することが望ましい。このような配置により、結像レンズ群１側に配置された正レンズによって光束の広がりを抑えることができ、被写体側に配置された負レンズにより画角を広げても、負レンズに必要とされる径を小さく構成することができ、光学系を小型に収めることができる。

同図に示す切替変倍光学系２０は、反射部材３ｈが破線で示す退避位置にある場合には、ワイドコンバータレンズ群２と結像レンズ群１で構成された広角系の撮像光学系となり、反射部材３ｈが光軸ＯＡをＯＢ方向に折り曲げる位置にある場合には、テレコンバータレンズ群３と結像レンズ群１で構成された望遠系の撮像光学系となって、焦点距離の切替が行われる。また、それぞれの場合に、アクチュエータ５による結像レンズ群１の光軸ＯＡ方向への移動により、焦点調節が行われる。

なお、反射部材３ｈの実線で示す状態と破線で示す状態との切替は、不図示であるが手動操作部材により行ってもよいし、アクチュエータを用いて行ってもよい。また、結像レンズ群１の移動を、ＳＩＤＭと呼ばれる圧電素子を用いたアクチュエータを用いるもので説明したが、これに限るものでなく、モータ及びリードスクリュー等を用いてもよい。

以下に、本実施の形態に係る切替変倍光学系２０のその他の変形例を説明する。なお、以下の図においては、説明の重複を避けるため、同機能部材には同符号を付与してある。

図４、図５、図６は、本実施の形態に係る切替変倍光学系２０の変形例である。

図４に示す切替変倍光学系２０は、所定の焦点距離を有する結像レンズ群１のみの撮像光学系とワイドコンバータレンズ群２と結像レンズ群１で構成された広角系の撮像光学系とに切り替えるものである。

即ち、反射部材３ｈが破線で示す退避位置にある場合には、ワイドコンバータレンズ群２と結像レンズ群１で構成された広角系の撮像光学系となり、反射部材３ｈが光軸ＯＡをＯＢ方向に折り曲げる位置にある場合には結像レンズ群１のみの撮像光学系となる。

図５に示す切替変倍光学系２０は、所定の焦点距離を有する結像レンズ群１のみの撮像光学系とテレコンバータレンズ群２と結像レンズ群１で構成された望遠系の撮像光学系とに切り替えるものである。なお本例においては、光軸ＯＣ方向への折り曲げをプリズムでなく反射部材２ｍを用いているが、他と同様にプリズムを配置してもよい。

即ち、反射部材３ｈが破線で示す退避位置にある場合には、結像レンズ群１のみの撮像光学系となり、反射部材３ｈが光軸ＯＡをＯＢ方向に折り曲げる位置にある場合には、テレコンバータレンズ群３と結像レンズ群１で構成された望遠系の撮像光学系となる。

図６に示す切替変倍光学系２０は、結像レンズ群１をズーム光学系としたものである。

同図に示すように、結像レンズ群１は２つのレンズ群１ａ、１ｂで構成され、レンズ群１ａは鏡枠１１ａに保持されると共に、アクチュエータ５ａにより光軸ＯＡ方向に移動可能となっている。レンズ群１ｂは鏡枠１１ｂに保持されると共に、アクチュエータ５ｂにより光軸ＯＡ方向に移動可能となっている。これにより、レンズ群１ａ及びレンズ群１ｂを、それぞれ独立して移動させ、その間隔及び位置を変化させることで結像レンズ群１はズーミングが可能となっている。

これにより、反射部材３ｈが破線で示す退避位置にある場合には、ワイドコンバータレンズ群２と結像レンズ群１で構成された広角系のズーム撮像光学系となり、反射部材３ｈが光軸ＯＡをＯＢ方向に折り曲げる位置にある場合には、テレコンバータレンズ群３と結像レンズ群１で構成された望遠系のズーム撮像光学系となる。また、焦点調節はレンズ群１ａ及び１ｂの少なくとも一方を光軸ＯＡ方向へ移動させることにより、焦点調節が行われる。

また図４に示す構成で、結像レンズ群１をズーム光学系としてもよい。この場合には、ワイドコンバータレンズ群２と結像レンズ群１で構成された広角系のズーム撮像光学系の最長焦点距離と、結像レンズ群１のみのズーム撮像光学系の最短焦点距離が滑らかに連続するように設定されることが好ましい。

また図５に示す構成で、結像レンズ群１をズーム光学系としてもよい。この場合には、結像レンズ群１のみのズーム撮像光学系の最長焦点距離と、テレコンバータレンズ群３と結像レンズ群１で構成された望遠系のズーム撮像光学系の最短焦点距離が滑らかに連続するように設定されることが好ましい。

なお説明のため、ガイド軸４及びアクチュエータ５を図３〜６において平面的に配置した例を用いたが、光軸ＯＡを挟んで紙面表裏方向に配置することが好ましく、より薄型のレンズ鏡胴とすることができる。

以上説明したように、所定の焦点距離を有する結像レンズ群１と、結像レンズ群の光軸方向物体側の２箇所に結像レンズ１の光軸ＯＡを折り曲げるよう配置された２つの反射部材と、反射部材の被写体光路の少なくとも一方に配置されたコンバータレンズ群と、を有し、反射部材のうち結像レンズ群１に近いほうの反射部材を、光路中に挿入した状態と、退避した状態に切り替えることで、焦点距離を切替える切替変倍光学系とすることにより、特に薄型の切替変倍光学系を得ることが可能となり、この切替変倍光学系を備えることにより薄型の撮像装置を得ることが可能となる。

本実施の形態に係る、被写体光の入射光軸（本例では、光軸ＯＢ，ＯＣが相当）方向に薄くすることが可能な変倍光学系は、一般のカメラのみならず、特に携帯端末等の薄い筐体内に内蔵する場合に好適なものとなる。

本発明の撮像装置を備えた携帯電話機の外観図である。 図１に示す携帯電話機の構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係る切替変倍光学系の一例を示す断面図である。 本実施の形態に係る切替変倍光学系の変形例である。 本実施の形態に係る切替変倍光学系の変形例である。 本実施の形態に係る切替変倍光学系の変形例である。

符号の説明

１ 結像レンズ群
２ ワイドコンバータレンズ群
２ｈ プリズム
３ テレコンバータレンズ群
３ｈ 反射部材
４ ガイド軸
５ アクチュエータ
６ 回動軸
１０ 鏡胴
１１ 鏡枠
２０ 切替変倍光学系
２１ 撮像素子
５０ 撮像装置
１００ 携帯電話機

Claims (7)

1. 所定の焦点距離を有する結像レンズ群と、前記結像レンズ群の光軸方向物体側の２箇所に前記結像レンズの光軸を折り曲げるよう配置された２つの反射部材と、前記反射部材の被写体光路の少なくとも一方に配置されたコンバータレンズ群と、を有し、
   前記反射部材のうち前記結像レンズ群に近いほうの反射部材を、光路中に挿入した状態と、退避した状態に切り替えることで、焦点距離を切替えることを特徴とする切替変倍光学系。
2. 前記結像レンズ群に近いほうの反射部材は板材であり、前記結像レンズ群から遠いほうの反射部材がプリズムであることを特徴とする請求項１に記載の切替変倍光学系。
3. 前記結像レンズ群に近いほうの反射部材からの被写体光路にテレコンバータレンズ群を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の切替変倍光学系。
4. 前記結像レンズ群に遠いほうの反射部材からの被写体光路にワイドコンバータレンズ群を配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の切替変倍光学系。
5. 前記ワイドコンバータレンズ群は、少なくとも、前記反射部材の被写体側に負の屈折力を有するレンズが配置され、前記反射部材の前記結像レンズ群側に正の屈折力を有するレンズが配置されていることを特徴とする請求項４に記載の切替変倍光学系。
6. 前記結像レンズ群がズーム光学系であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の切替変倍光学系。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の切替変倍光学系を備えたことを特徴とする撮像装置。

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