JP2009162992A - ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体の一対の対向内壁が光軸に近く高倍率化されていても、フレア・ゴーストの発生が抑制されるズームレンズ（５０）を提供する。
【解決手段】鏡筒（５０ｋ）と、鏡筒（５０ｋ）の一端側に固定された第１レンズ群（ＬＧ１）と、第１レンズ群（ＬＧ１）の光軸（ＣＬ）上を第１レンズ群（ＬＧ１）に対して離接するように移動する変倍用の第２レンズ群（ＬＧ２）と、を備え、鏡筒（５０ｋ）の内壁（５０ｆ，５０ｇ）における第１レンズ群（ＬＧ１）近傍に、光軸（ＣＬ）から離れる方向にえぐれた第１の凹部（１１）及び第２の凹部（１２）を、第１レンズ群（ＬＧ１）側からこの順で有し、第１の凹部（１１）の深さｔ１と第２の凹部（１２）の深さｔ２と内壁の厚さｔとの関係が、ｔ１＞ｔ＞ｔ２である。
【選択図】図７

Description

本発明は、ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置に係り、特に、鏡筒内面の反射に起因するゴースト・フレアを少なくする技術に関する。

ビデオカメラなどに用いられるズームレンズとして、例えば４群ズームレンズが知られている。
この４群ズームレンズにおいては、被写体側から２番目のレンズ群である変倍用の可動第２レンズ群が被写体から遠いＴＥＬ側に位置しているときに、鏡筒内面の反射に起因するゴースト・フレアが発生し易く、この発生を抑制することが課題になっている。

そして、その抑制技術の一例が、特許文献１に記載されている。
この特許文献１には、第２レンズ群にゴースト光を遮断する遮光手段を有するズームレンズが記載されている。

特開２００４−１７０８５７号公報

特許文献１に記載された技術は、鏡筒内部壁での反射により生じたゴースト光を、有効に遮蔽することができるものである。

しかしながら、その技術をもってしても、近年のズームレンズにおける、著しい、高Ｆ値化（明るいレンズ），高変倍化（高倍率ズーム化）及び超小型化（ビデオカメラの小型化に伴う）においては、さらに改善が望まれる状況が生じてきている。
具体的には、有効画素エリアが対角で１／６型の小型撮像素子に対応し、開放Ｆ値がＦ１．８、ワイド端換算焦点距離が３６ｍｍ（１６：９／３５ｍｍ換算）、であって、ズーム倍率が実に３５倍のズームレンズにおいてである。

すなわち、高倍率とするために、第２レンズ群の移動距離は第１レンズ群からより遠い位置まで移動し、さらに、ズームレンズユニット自体の小型化のため、内壁が光軸により近く配設されるようになっている。

そして、この小型化については、ズームレンズユニットが搭載されるビデオカメラに対して左右方向の外形幅（いわゆる厚さ）を薄くすることが強く要望されている。
そのため、光軸に対し左右の側壁を上下の側壁よりもかなり接近するように設計する必要がある。

図１０、図１１を用いてこれについて説明する。
図１０が従来のビデオカメラの正面側斜め上方から見たレイアウト模式図であり、図１１が要望されるビデオカメラの正面側斜め上方から見たレイアウト模式図である。

図１０において、従来のビデオカメラ１０１−１は、記録媒体部１０１（ハードディスクドライブなど），回路基板部１０２，レンズ１０５を有するズームレンズユニットＺＬ−１，及び画像表示部（ＬＣＤユニット）ＧＨが左右方向にこの順に配列されていた。

図１１において、要望されるビデオカメラ１０１−２も、記録媒体部１０１, 回路基板部１０２，レンズ１０５を有するズームレンズユニットＺＬ−２，及び画像表示部（ＬＣＤユニット）ＧＨが左右方向にこの順に配列されているが、ズームレンズユニットＺＬ−１の幅Ｗｚ１よりもズームレンズユニットＺＬ−２の幅Ｗｚ２がはるかに狭く設定されている。

この実現のため、可動レンズを支持する一対のガイドシャフト（図示せず）は従来の対角位置から上下の並列配置と位置が変更され、リードスクリュー（図示せず）は、一方のガイドシャフトの極めて近傍に配設されている。
これにより、ビデオカメラ１０１−２の幅Ｗ２も、従来よりも大幅に狭くスリム化されている。

そして、このビデオカメラ１０１−２は小型化されて何より把持しやすく、把持時の安定感がより良好に得られる。

以上の状況を具現化すると、図１２に示すように、第２レンズ群は、ＴＥＬ位置において、第１レンズ群からレンズ表面間の距離として約２０ｍｍ離れた位置まで移動し、第１レンズ群の最も第２レンズ群側の第３レンズの有効径は１９ｍｍであり、また、鏡筒の左右の側壁の表面は、光軸から７．５ｍｍの位置まで接近している、という構成が一例として示される。

図１３は、この構成における第１レンズ群及び第２レンズ群の模式的光路図である。

この図１３において、第１レンズ群ＬＧ１は、被写体側から第１レンズ１、第２レンズ２、及び第３レンズ３の３枚で構成されている。第２レンズ群は、模式的に一つのＬＧ２として記載してある。
また、第２レンズ群ＬＧ２には、特許文献１に記載された遮光手段と同様の遮光部１０６が設けられている。

ここで、光軸ＣＬに対して２５°〜３０°の角度で第１レンズ１に入射し、鏡筒の内壁面１０７で反射し、その反射光が有効画面領域に入り込んでフレア・ゴーストの原因となり得る光は、遮光部１０６により遮蔽される。

しかしながら、高ズーム化のために第２レンズ群ＬＧ２が図１３におけるより右方まで移動可能となっており、光軸ＣＬに対して３０°〜４５°の入射角度で第１のレンズに入射する光は、その第１レンズ１への入射位置によって、鏡筒の内壁面１０７における第１レンズ群ＬＧ１の近傍で反射し、遮光部１０６で遮蔽されない角度で第２レンズ群内に入射してフレア・ゴーストの原因となるものがあることが判明した。

図１３においては、そのフレア・ゴーストの原因となる光軸ＣＬに対する入射角度３５°，４０°，及び４５°との例を示している。
いずれにおいても、鏡筒の内壁反射光でありながら、遮蔽部１０６では遮蔽されずに第２レンズ群２ＬＧに入光してしまうことがわかる。

この光が太陽光などの強い光であると、フレア・ゴースト光として撮影画像の画質を顕著に劣化させる。仮に明らかなフレアやゴーストを生じなくてもコントラストの低下が生じる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、特に、鏡筒の一対の対向内壁が光軸に近く高倍率化されていても、フレア・ゴーストの発生が抑制されるズームレンズを提供することにある。
また、鏡筒の一対の対向内壁が光軸に近く高倍率化されたズームレンズを備えていても、フレア・ゴーストの発生が抑制され、高品位の撮影画像を得ることができる撮像装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の１）〜３）の構成を有する。
１） 鏡筒（５０ｋ）と、前記鏡筒（５０ｋ）の一端側に固定された第１レンズ群（ＬＧ１）と、前記第１レンズ群（ＬＧ１）の光軸（ＣＬ）上を前記第１レンズ群（ＬＧ１）に対して離接するように移動する変倍用の第２レンズ群（ＬＧ２）と、を備えたズームレンズにおいて、
前記鏡筒（５０ｋ）の内壁における前記第１レンズ群（ＬＧ１）近傍に、前記光軸（ＣＬ）から離れる方向にえぐれた第１の凹部（１１）及び第２の凹部（１２）を、前記第１レンズ群（ＬＧ１）側からこの順で有し、
前記第１の凹部（１１）の深さｔ１と前記第２の凹部（１２）の深さｔ２と前記内壁の厚さｔとの関係が、ｔ１＞ｔ＞ｔ２であることを特徴とするズームレンズ（５０）である。
２） 前記内壁は、対向する２対の面を有すると共にその一方の対の面よりも他方の対の面（５０ｆ，５０ｇ）の方が前期光軸（ＣＬ）に近く位置するよう構成されており、前記第１及び第２の凹部（１１，１２）は、前記他方の対の面（５０ｆ，５０ｇ）に設けられていることを特徴とする１）に記載のズームレンズ（５０）である。
３） １）または２）に記載のズームレンズ（５０）と、前記ズームレンズ（５０）により結像された被写体像を画像信号に変換して出力する撮像素子（６）と、を備えた撮像装置（５１）である。

本発明によれば、鏡筒の一対の対向内壁が光軸に近く高倍率化されていても、フレア・ゴーストの発生が抑制される、という効果を奏する。
また、鏡筒の一対の対向内壁が光軸に近く高倍率化されたズームレンズを備えていても、フレア・ゴーストの発生が抑制され、高品位の撮影画像を得ることができる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図９を用いて説明する。

本発明のズームレンズ及びそれを備えた撮像装置の実施例として、ズームレンズ５０とそれを備えた撮像装置であるビデオカメラ５１とを以下に詳述する。

図１は、ズームレンズ５０を備えたビデオカメラ５１の外観斜視図である。
図１（ａ）は具現化した製品の斜視図であり、図１（ｂ）はその説明用模式図であり、後述する画像表示部４を開いた状態を示している。

このビデオカメラ５１は、本体部１の内部に回路基板部２，ズームレンズ５０，記録媒体部３，及び撮像素子６を内蔵している。

記録媒体部３は、ハードディスクＨＤを記録媒体としてこのハードディスクＨＤへの情報の記録と、ハードディスクＨＤに記録された情報の読み出しを行う。
回路基板部２は撮像素子６からの画像信号を処理する画像処理回路などの回路と、カメラ全体を制御する制御部とを備える。

また、本体部１の右側面（図１の右側の面）には、本体部１に対して０°〜９０°の範囲で開閉自在とされた画像表示部４を備え、左側面にはグリップ部５が設けられている。図１（ｂ）は、画像表示部４を約９０°開いた状態を記載している。

図２は、ビデオカメラ５１を被写体側からみた正面図であり、内部のレイアウトを示している。
この図２において、本体部１の内部には、グリップ５側から、記録媒体部３，回路基板部２，ズームレンズ５０の順に並列配置されている。

図３は、ズームレンズ５０の外観斜視図である。
この図３において、ズームレンズ５０の本体サイズは、幅Ｗｚ２：１７ｍｍ、高さＨｚ２：３５ｍｍ，光軸ＣＬ方向の奥行きＤｚ２：５４ｍｍとされており、縦横比（Ｈｚ２／Ｗｚ２）が約２の縦長の断面を有する。
最前面のレンズ（第１レンズＬ１）の径φＬ１はφ２３ｍｍであり、この第１レンズＬ１を保持する部分は、他の本体部位から左右方向に突出している。

図４は、図３に示すズームレンズ５０の内部を説明する図である。

この図４は、ズームレンズ５０の箱状の筐体５０ａにおける開口を覆う蓋部５０ｂが反対側にあって、筐体５０ａの底部を除去した状態を示している。筐体５０ａと蓋部５０ｂとを有して鏡筒５０ｋが構成される。
筐体５０ａ及び蓋部５０ｂは、樹脂を射出成形して形成される。この樹脂としてポリカーボネート（ＰＣ）などを用いることができる。ガラス繊維を含有させてもよい。

筐体５０ａには、その内部の上側と下側に一対のガイドシャフト５０ｃ，５０ｄが光軸ＣＬと平行に配設されている。下側のガイドシャフト５０ｄの近傍にはそれに平行にリードスクリュー５０ｅが配設されている。
筐体５０ａの左端部には第１のレンズ群ＬＧ１が固定されている。
筐体５０ａの中央付近には、固定レンズ群である第３のレンズ群ＬＧ３が固定されている。
この第３レンズ群ＬＧ３の直前（第１のレンズ群ＬＧ１側）には、アイリスユニット７が固定されている。

第１レンズ部ＬＧ１とアイリスユニット７との間には、この間を光軸方向に移動可能なようにガイドシャフト５０ｃ，５０ｄで支持された第２レンズ群ＬＧ２が配設されている。
この第２レンズ群ＬＧ２は、図示しないモータにより駆動されるリードスクリュー５０ｅの回転により、移動される。

第３レンズ群ＬＧ３の光軸ＣＬの後方側には、第４レンズ群ＬＧ４が配設されている。
この第４レンズ群ＬＧ４は、一対のガイドシャフト５０ｃ，５０ｄに支持されると共に図示しないリードスクリューの回転により光軸ＣＬ方向に移動可能とされている。

第４レンズ群ＬＧ４の後方には、撮像素子６を装着する素子取り付け部８が設けられている。

以上の構成において、第２レンズ群ＬＧ２の移動により倍率が変化し、第４レンズ群ＬＧ４の移動により合焦が行われる。

図５は、このズームレンズ５０のレンズ構成を示している。これは一例であり、これに限るものではない。

第１レンズ群ＬＧ１は、第１レンズＬ１，第２レンズＬ２，及び第３レンズＬ３を有して構成され正の屈折力を有する。第１レンズＬ１は負レンズであり、第２及び第３レンズＬ２，Ｌ３は正レンズである。
第２レンズ群ＬＧ２は、第４レンズＬ４，第５レンズＬ５，及び第６レンズＬ６を有して構成され負の屈折力を有する。第４レンズＬ４及び第５レンズＬ５は負レンズであり、第６レンズＬ６は正レンズである。

図５において、第２レンズ群ＬＧ２は、光軸ＣＬ上で第１レンズ群から最も離れた望遠端（ＴＥＬ端）に位置している。

第３群レンズＬＧ３は、第７レンズＬ７を有して構成されている。
第４群レンズＬＧ４は、第８〜第１１レンズＬ８〜Ｌ１１を有して構成されている。

上述したように、第３レンズ群ＬＧ３の直前にはアイリスユニット７が配設され、第２レンズ群ＬＧ２には、遮蔽部９（上述した遮蔽部１０６に相当）が設けられている。

また、第４レンズ群の後方には撮像素子６が配設されている。

上述したように、ズームレンズ５０の右側面側となる筐体５０ａの底面５０ｆ、すなわち、蓋部５０ｂに対向する面と、左側面側となる蓋部５０ｂの内面５０ｇとが、光軸ＣＬに接近する左右の側面となる。

図６は、ズームレンズ５０の横断面と縦断面とを含む図である。詳しくは、図６（ａ）がズームレンズ５０の右側面図であり、図６（ｂ）がその下面側から見たＡ−Ａ縦断面図であり、図６（ｃ）が正面側からみたＢ−Ｂ横断面図である。尚、これらの図において、第２〜第４レンズ群は削除して示している。

図６（ｂ）において、光軸ＣＬから底面５０ｆ及び内面５０ｇまでの距離αは、７．５ｍｍとされている。

図６（ｂ）において、この底面５０ｆ及び内面５０ｇの第１レンズ群ＬＧ１側（図におけるＭ部）であって、第１レンズ群ＬＧ１に近接した位置には、その内面を肉厚方向（光軸から離れる方向）にえぐった凹部が２箇所設けてある。これについて、次に詳述する。

図７は、図６（ｂ）における底面５０ｆのＭ部を拡大した図であり、主要な光路も記載している。
また、この図７においては、第１レンズ群ＬＧ１，筐体５０ａの底面５０ｆ，第２レンズ群ＬＧ２，及びその第２レンズ群ＬＧ２に設けられた遮蔽部９を示している。ここで、第２レンズ群ＬＧ２は、光軸ＣＬ上で第１レンズ群から最も離れた望遠端（ＴＥＬ端）に位置している。

図７において、底面５０ｆの第３レンズＬ３側には、他の部位よりも光軸から離れて位置する凹部１１が形成されている。
また、この凹部１１に対して第１レンズ群ＬＧ１とは反対側には、底面５０ｆを形成する肉厚ｔの範囲内の深さｔ２でえぐれた凹部１２が形成されている。
凹部１１を以下、第１の凹部１１、凹部１２を以下、第２の凹部１２とも称することとする。
すなわち、第１レンズ群ＬＧ１側から第１の凹部１１、第２の凹部１２がこの順に形成されている。

この第１及び第２の凹部１１，１２により、図１３で説明したような、光軸ＣＬに対して３０°〜４５°の入射角度で第１レンズＬ１に入射する光の内、３０〜３５°の入射角度で入射して各凹部１１，１２が無い場合に遮蔽部９に遮蔽されず有効画面内へ進入していた光は、第２の凹部１２の立ち上げ面１２ａに当たり、第１のレンズ群ＬＧ１へ戻るように反射する。

また、光軸ＣＬに対して３５°〜４５°の入射角度で第１レンズＬ１に入射して各凹部１１，１２が無い場合に遮蔽部９に遮蔽されず有効画面内に進入していた光は、第１の凹部１１の立ち上げ面１１ａに当たり、第１のレンズ群ＬＧ１へ戻るように反射する。

この第１の凹部１１及び第２の凹部１２は、底面５０ｆと同様に内面５０ｇにも設けられている。

従って、この第１の凹部１１及び第２の凹部１２により、光軸に対して３０°から４５°の入射角度で第１レンズＬ１に入射した光は、いずれの光も有効画面内に容易に進入することがない。

そのため、ズームレンズ５０は、鏡筒５０ｋの一対の対向内壁、すなわち、底面５０ｆ及び内面５０ｇが他対の対向内壁よりも光軸ＣＬに近く位置し、かつ、第２レンズ群ＬＧ２の移動距離を長くして高倍率化されていても、フレア・ゴーストの発生が抑制される。
また、撮像装置５１は、鏡筒５０ｋの一対の対向内壁５０ｆ，５０ｆが他対の対向内壁よりも光軸ＣＬに近くに位置し、かつ、第２のレンズ群ＬＧ２の移動距離を長くして高倍率化したズームレンズを備えていても、フレア・ゴーストの発生が抑制され、高品位の撮影画像を得ることができる。

図７に示される第１の凹部１１の底面（光軸ＣＬに平行な面）１１ｂ及び第１の凹部１１と第２の凹部１２との間の両凹部をつなぐ連結面１１ｃは、図６（ｃ）に示すように、平面として形成されている。

これらの面は平面に限らず、光軸ＣＬを中心とする周面として形成されていてもよい。
特に、連結面１１ｃを周面とすると、フレア・ゴーストの発生を所定の角度範囲に渡り効果的に抑制することができるのでより好ましい。

ここで、第１の凹部１１は、第１レンズ群ＬＧ１の各レンズＬ１〜Ｌ３を鏡筒５０ｋに固定する際に利用される。
具体的には、各レンズＬ１〜Ｌ３は、筐体５０ａに対してかしめにより固定されるが、その際の受け治具が挿入される治具逃げ部として利用される。この部分は、かしめのために必要として設けられる部分であり、実施例においては、この部分を入射角３５°〜４５°の光の内壁面反射に起因するフレア・ゴーストの発生抑制にも利用しているのである。
従って、第１の凹部１１の深さｔ１は、底面５０ｆの部位の肉厚ｔよりも深くなっており、ズームレンズ５０の外形として、この第１の凹部１１に対応した部位は、他の部位よりも外側へ張り出している。
すなわち、第１及び第２の凹部１１，１２の深さｔ１，ｔ２と肉厚ｔとの関係は、ｔ１＞ｔ＞ｔ２となっている。

また、この第１の凹部１１及び第２の凹部１２においては、その表面に細かい断面三角形状の山状突起１３連続してあるいは間欠的に形成している。

図８は、この山状突起１３を連続して形成した状態を説明する図である。また、この図８においては、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３は削除している。

同様の山状突起１３は、第２の凹部１２よりも第３レンズ群側の底面５０ｆ及び内面５０ｇに設けられている。

図９は、間欠的に山状突起１３を形成した例である。
この図においては、隣接する山状突起１３の間に平坦部１４が形成されている。

この山状突起１３を形成することにより、第１及び第２の凹部１１，１２で発生を抑制した上述の３０°〜４５°の光が有効画面内に進入するのをさらに低減することができる。

第１及び第２の凹部１１，１２などの具体的寸法は、各レンズ群による光路に対応して最適な寸法を設定する。一例を図６に示している。この例においては、
ｔ＝１．０、ｔ＝１．１、ｔ２＝０．５
第１の凹部１１の光軸方向幅：３．３
第１の凹部１１における肉厚：１．０
である。

図８に示すように、山状突起１３が形成された場合の上述の深さｔ１、ｔ２及び肉厚ｔは、それぞれ突起の先端位置を基準として規定される。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。

本発明の撮像装置の実施例を示す斜視図である。 本発明の撮像装置の実施例について説明するその正面図である。 本発明のズームレンズの実施例を示す斜視図である。 本発明のズームレンズの実施例における内部構造を説明するための斜視図である。 本発明のズームレンズの実施例におけるレンズ構成を説明するための図である。 本発明のズームレンズの実施例における鏡筒について説明するための図である。 本発明のズームレンズの実施例における作用を説明するための光路図である。 本発明のズームレンズの実施例における要部を説明するための部分拡大断面図である。 本発明のズームレンズの実施例における要部の変形例を説明する模式的部分断面図である。 従来のビデオカメラの内部構造のレイアウトを説明するための図である。 ビデオカメラの内部構造に対して望まれるレイアウトの例を説明するための図である。 本発明のズームレンズの実施例における要部を説明するための図である。 従来のズームレンズを説明するための光路図である。

１ 本体部
２ 回路基板部
３ 記録媒体部
４ 画像表示部
５ グリップ部
６ 撮像素子
７ アイリスユニット
８ 素子取り付け部
９（１０６） 遮蔽部
１１ 第１の凹部
１１ａ 立ち上げ面
１１ｂ 底面
１１ｃ 連結面
１２ 第２の凹部
１２ａ 立ち上げ面
１３ 山状突起
１４ 平坦部
５０ ズームレンズ
５０ａ 筐体
５０ｂ 蓋部
５０ｃ ，５０ｄ ガイドシャフト
５０ｅ リードスクリュー
５０ｆ 底面（対向内壁）
５０ｇ 内面（対向内壁）
５０ｋ 筐体部（鏡筒）
５１ ビデオカメラ
ＣＬ 光軸
Ｌ１〜 第１レンズ
ＬＧ１〜ＬＧ４ 第１〜第４レンズ群

Claims (3)

1. 鏡筒と、
   前記鏡筒の一端側に固定された第１レンズ群と、
   前記第１レンズ群の光軸上を前記第１レンズ群に対して離接するように移動する変倍用の第２レンズ群と、を備えたズームレンズにおいて、
   前記鏡筒の内壁における前記第１レンズ群近傍に、前記光軸から離れる方向にえぐれた第１の凹部及び第２の凹部を、前記第１レンズ群側からこの順で有し、
   前記第１の凹部の深さｔ１と前記第２の凹部の深さｔ２と前記内壁の厚さｔとの関係が、ｔ１＞ｔ＞ｔ２であることを特徴とするズームレンズ。
2. 前記内壁は、対向する２対の面を有すると共にその一方の対の面よりも他方の対の面の方が前期光軸に近く位置するよう構成されており、
   前記第１及び第２の凹部は、前記他方の対の面に設けられていることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
3. 請求項１または請求項２記載のズームレンズと、
   前記ズームレンズにより結像された被写体像を画像信号に変換して出力する撮像素子と、を備えた撮像装置。