JP2010032759A - Photographing apparatus and optical apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate constitution of an optical system that has various optical characteristics. <P>SOLUTION: A plurality of lenses L<SB>11</SB>, L<SB>12</SB>, L<SB>13</SB>..., L<SB>21</SB>, L<SB>22</SB>, L<SB>23</SB>... of different optical characteristics such as a focal distance, refractive index, focal distance, aperture diameter, glass material (glass material), and aberration are attached to or formed on lens substrates 8 and 9. An optical system is composed by arranging a plurality of aggregate lenses 10 and 11 in front of an imaging element 12 such that one is behind the other. A moving drive mechanism drives the aggregate lenses 10 and 11 such that they are slid parallel to each other in an upward or downward direction, in a leftward or rightward direction, or in a forward or backward direction. Thus, by freely changing the lenses L<SB>11</SB>, L<SB>12</SB>, L<SB>13</SB>..., L<SB>21</SB>, L<SB>22</SB>, L<SB>23</SB>..., lens combinations, lens positions, focal positions, etc., are adjusted. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、撮影装置、及び光学装置に関する。   The present invention relates to a photographing apparatus and an optical apparatus.

従来、一眼レフなどのレンズ交換できるカメラでは、好みの焦点距離や仕様のレンズに交換できるので汎用性が高いが、焦点距離を変えるのに、逐一、レンズを着脱する手間が必要で、複数の交換レンズを持運ぶのも面倒であった。また、レンズ交換時にカメラ内や、撮像面に塵埃が混入しやすいという問題があった。   Conventional cameras with interchangeable lenses such as single-lens reflex cameras are versatile because they can be replaced with lenses of the desired focal length and specifications, but changing the focal length requires time and effort to attach and remove the lens. Carrying interchangeable lenses was also a hassle. In addition, there is a problem that dust is easily mixed in the camera and the imaging surface when the lens is replaced.

最近では、一眼レフでも、レンズ交換することなく、1つのレンズで広角側から望遠側までの広い範囲で使用可能なズームレンズを利用する場合が多くなった。光学ズームレンズには、多種の方式があるが、一般に、図38(a)に示すように、機械補正式の2群ズームレンズLa1、La2を用いたり、図38(b)に示すように、機械補正式の3群ズームレンズLb1、Lb2、Lb3を用いることで、広角(Wide)側から望遠(Tele)側まで、連続的に焦点距離を変えられ、各焦点距離でフォーカス調整や、AF処理も可能になっている。   Recently, even with a single-lens reflex camera, a zoom lens that can be used in a wide range from the wide-angle side to the telephoto side is often used without changing the lens. There are various types of optical zoom lenses. Generally, as shown in FIG. 38A, mechanically corrected two-group zoom lenses La1 and La2 are used, or as shown in FIG. By using the mechanically corrected three-group zoom lenses Lb1, Lb2, and Lb3, the focal length can be changed continuously from the wide angle (Wide) side to the telephoto (Tele) side, and focus adjustment and AF processing can be performed at each focal length. Is also possible.

一方、従来、図39に示すように、標準レンズLc1と望遠レンズLc2などの2系統の撮影レンズ系を備える「2焦点カメラ」などがあった。また、上記2焦点カメラと同様に、図40に示すように、2系統のレンズLd1、Ld2を切替え使用するデジタルカメラも知られている。固定焦点の広角レンズにより撮影する第1のCCDと、光学望遠ズーム(3倍)により撮影する第2のCCDとの2系統の撮像部を備え、各撮像部からの信号を連続的に切り替えて5倍相当のズーム撮影が可能となっている。   On the other hand, as shown in FIG. 39, there has conventionally been a “bifocal camera” including two photographing lens systems such as a standard lens Lc1 and a telephoto lens Lc2. Similarly to the bifocal camera, as shown in FIG. 40, there is also known a digital camera that switches between two systems of lenses Ld1 and Ld2. It has two systems of imaging units, a first CCD that captures images using a fixed-focus wide-angle lens and a second CCD that captures images using an optical telephoto zoom (3x), and switches signals from each imaging unit continuously. Zoom photography equivalent to 5 times is possible.

また、従来、顕微鏡の対物レンズや、フィルタ等を、回転ターレット板や、レボルバに備え付けた複数の中から、手動や電動で切替える機構や、ビデオカメラの対物レンズ側のフィルタや、拡張レンズの一部を切り替える例があった(例えば、特許文献1、2、3、4、5参照)。   Conventionally, a microscope objective lens, a filter, etc. can be switched manually or electrically from a plurality of rotating turret plates or revolvers, a filter on the objective lens side of a video camera, or an extension lens. There was an example of switching parts (see, for example, Patent Documents 1, 2, 3, 4, and 5).

特許文献1の従来技術では、テレビカメラの光路に選択的に挿入される複数個のレンズを有するレンズターレット板に、回転状態を検出するターレット検出器が付設され、切換器は、レンズターレット板のレンズが光路に挿入されている状態では、ターレット検出器からのターレット指令信号により通常のオートアイリスモードで動作し、レンズターレット板のレンズが光路に挿入されていない状態では、アイリスモータを停止し、アイリス絞りを固定するよう動作する。   In the prior art of Patent Document 1, a turret detector for detecting a rotation state is attached to a lens turret plate having a plurality of lenses that are selectively inserted into an optical path of a television camera. When the lens is inserted in the optical path, the turret command signal from the turret detector operates in the normal auto iris mode. When the lens turret plate lens is not inserted in the optical path, the iris motor is stopped and the iris is stopped. Operates to fix the iris.

また、特許文献2の従来技術では、複数の変倍光学系の光路中に、それぞれのターレットに保持された4組のセーフティフィルターを、駆動ディスクとソレノイドにより揺動させて挿入、離脱することができる挿入・離脱機構が提案されている。   In the prior art of Patent Document 2, four sets of safety filters held by each turret can be inserted into and removed from the optical paths of a plurality of variable magnification optical systems by swinging them with a drive disk and solenoid. Possible insertion / removal mechanisms have been proposed.

また、特許文献3の従来技術では、電動レボルバ装置の駆動制御装置は、複数の対物レンズを保持するレボルバを回転させるモータを、対物レンズ切換え指示に応じて、回転量に応じたデータを読出し、読出したデータと検出されるモータ回転量とが一致するまでモータを駆動させる技術が提案されている。   Further, in the prior art of Patent Document 3, the drive control device of the electric revolver device reads out data corresponding to the rotation amount in response to an objective lens switching instruction from a motor that rotates a revolver that holds a plurality of objective lenses. Techniques have been proposed for driving the motor until the read data matches the detected motor rotation amount.

また、特許文献4の従来技術では、可視光域撮影に応じたピント位置補正を行うレンズと、近赤外光域撮影に応じたピント位置補正を行うレンズとを、エクステンダのターレット板に装着し、ターレット板を回動させることにより、可視光域撮影と近赤外域撮影とを、画角を変更することなく容易に切り換えるズームレンズ装置が提案されている。   In the prior art disclosed in Patent Document 4, a lens that performs focus position correction according to visible light region shooting and a lens that performs focus position correction according to near-infrared light region shooting are mounted on the turret plate of the extender. There has been proposed a zoom lens device that can easily switch between visible light region photographing and near infrared region photographing without changing the angle of view by rotating the turret plate.

また、特許文献5の従来技術では、光学系に対して選択的に付加される複数の光学部材を備えた保持部材と、該保持部材を駆動する駆動手段と、保持部材の位置を検出する検出手段と、保持部材が選択された光学部材を目標位置に駆動されるよう駆動手段を制御する手段とを有し、検出位置から目標位置までの駆動量に応じて駆動手段の駆動速度を制御する技術が知られている。   In the prior art disclosed in Patent Document 5, a holding member including a plurality of optical members that are selectively added to the optical system, a driving unit that drives the holding member, and a detection that detects the position of the holding member. Means for controlling the driving means so that the optical member selected by the holding member is driven to the target position, and controls the driving speed of the driving means in accordance with the driving amount from the detection position to the target position. Technology is known.

特開平08−331446号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-331446 特開平09−179031号公報JP 09-179031 A 特開平11−174342号公報JP-A-11-174342 特開2001−242370号公報JP 2001-242370 A 特開2005−351967号公報JP-A-2005-351967

しかしながら、上述した一眼レフのデジタルカメラにおいて、光学ズームレンズを用いる場合、焦点距離の広い範囲に渡って収差や、光学特性を良好にするには、光学ズームレンズに多数のレンズ群を要し、非球面レンズや、高屈折率レンズなどを用いる必要があり、光学設計が複雑になり、コストも高くなるという問題があった。   However, in the above-described single-lens reflex digital camera, when an optical zoom lens is used, in order to improve aberration and optical characteristics over a wide range of focal length, the optical zoom lens requires a large number of lens groups. It is necessary to use an aspherical lens, a high refractive index lens, or the like, and there is a problem that the optical design becomes complicated and the cost increases.

また、上述した2焦点カメラでは、単純な構成で、それぞれのレンズの長所を活用でき、比較的安価だが、カメラサイズが大きくなる。また、望遠と広角の2焦点だけなので、その間の焦点距離での撮影もできなかった。   In addition, the above-described bifocal camera has a simple configuration and can utilize the advantages of each lens and is relatively inexpensive, but the camera size increases. Also, since there are only two focal points, telephoto and wide-angle, it was not possible to shoot at the focal length between them.

また、上述した2系統のレンズを切替え使用するデジタルカメラでは、光学系や、撮像部が大きくなり、コストが高くなる。また、2つの入射光の開口位置が上下にずれているので、連続的なズームに使うには、パララックス(視差)が生じるという問題もあった。   In addition, in the digital camera that switches between the above-described two systems of lenses, the optical system and the imaging unit become large, and the cost increases. In addition, since the opening positions of the two incident lights are shifted up and down, there is a problem that parallax (parallax) occurs when used for continuous zooming.

さらに、上述したターレットや、レボルバ方式を用いるデジタルカメラでは、回転式であるため、円周上に配置できるレンズの数が数個に限られるという問題があった。また、撮影レンズの組合せだけでなく、レンズ位置を自由に選択したり、自由に電子制御できるカメラはなかった。   Furthermore, since the digital camera using the turret or the revolver described above is a rotary type, there is a problem that the number of lenses that can be arranged on the circumference is limited to a few. Further, there has been no camera that can freely select a lens position or electronically control not only a combination of photographing lenses.

そこで本発明は、多種多様の光学特性を有する光学系を容易に構成することができる撮影装置、及び光学装置を提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an imaging apparatus and an optical apparatus that can easily configure an optical system having a wide variety of optical characteristics.

上記目的達成のため、請求項1記載の発明は、光学系により結像された被写体像を撮像する撮影装置であって、略平面状の基板に光学特性が異なる複数のレンズが並列して配置された集合系レンズユニットと、前記集合系レンズユニットを、前記基板の面方向が撮影光軸方向に平行なZ方向と垂直となる姿勢に取り付けて支持する集合系レンズ支持部材と、前記集合系レンズ支持部材を、前記集合系レンズユニットとともに、前記光軸方向に垂直なX方向及び/又はY方向に移動するよう駆動する集合系レンズXY方向駆動手段と、前記集合系レンズ支持部材を、前記集合系レンズユニットとともに、前記光軸方向に平行なZ方向に移動するよう駆動する集合系レンズZ方向駆動手段とを備えることを特徴とする撮影装置である。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a photographing apparatus for capturing a subject image formed by an optical system, and a plurality of lenses having different optical characteristics are arranged in parallel on a substantially planar substrate. A collective lens unit, a collective lens support member that supports the collective lens unit in a posture in which the surface direction of the substrate is perpendicular to the Z direction parallel to the photographing optical axis direction, and the collective system Collective lens XY direction driving means for driving the lens support member together with the collective lens unit so as to move in the X direction and / or Y direction perpendicular to the optical axis direction, and the collective lens support member, An imaging apparatus comprising: a collective lens unit; and a collective lens Z-direction driving unit configured to drive in a Z direction parallel to the optical axis direction.

また、好ましい態様として、例えば請求項2記載のように、請求項1に記載の撮影装置において、撮影モードもしくは撮影条件を入力する入力手段と、前記集合系レンズユニットに配置された複数のレンズのXY方向位置情報及びレンズ仕様情報を記憶するレンズデータ記憶手段と、前記入力手段からの入力に基づいて、撮影モードもしくは撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、前記レンズデータ記憶手段から前記集合系レンズユニットに配置された複数のレンズのXY方向位置情報及びレンズ仕様情報を読み出す読出手段と、前記撮影条件設定手段により設定された撮影モードもしくは撮影条件と、前記読み出されたXY方向位置情報及びレンズ仕様情報とに基づいて、前記集合系レンズユニットに配置された複数のレンズの中から、撮影に用いるレンズを選択するレンズ選択手段と、前記読出手段により読み出されたXY方向位置情報及びレンズ仕様情報に基づいて、前記集合系レンズユニットを、前記集合系レンズXY方向駆動手段により、X方向及び/又はY方向に移動するよう駆動して、前記選択されたレンズの中心位置が略光軸位置に設置されるよう制御するとともに、前記XY方向位置情報及びレンズ仕様情報に基づいて、前記集合系レンズユニットを、当該集合系レンズZ方向駆動手段により、Z方向に移動させるよう駆動して、前記選択されたレンズの光軸上の所定位置に設置されるように制御するレンズ駆動制御手段と、前記選択されたレンズを透過した光により結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像手段とをさらに備えることを特徴とする。   Further, as a preferred aspect, for example, as in claim 2, in the photographing apparatus according to claim 1, an input unit for inputting a photographing mode or photographing conditions, and a plurality of lenses arranged in the collective lens unit. Lens data storage means for storing XY direction position information and lens specification information, photographing condition setting means for setting a photographing mode or photographing condition based on an input from the input means, and the collective system from the lens data storage means Reading means for reading out the XY direction position information and lens specification information of a plurality of lenses arranged in the lens unit, the shooting mode or shooting condition set by the shooting condition setting means, the read out XY direction position information, and Based on the lens specification information, from among a plurality of lenses arranged in the collective lens unit, Based on the XY direction position information and the lens specification information read by the reading unit, the lens selecting unit that selects a lens to be used for the shadow, the collective lens unit is moved by the collective lens XY direction driving unit to X Driving to move in the direction and / or Y direction to control the center position of the selected lens to be set at a substantially optical axis position, and based on the XY direction position information and lens specification information, Lens drive control means for driving the collective lens unit to move in the Z direction by the collective lens Z direction drive means so as to be placed at a predetermined position on the optical axis of the selected lens. And imaging means for imaging a subject image formed by light transmitted through the selected lens and outputting an imaging signal. That.

また、好ましい態様として、例えば請求項3記載のように、請求項2に記載の撮影装置において、前記入力手段からの入力に基づいて、変倍ズーム及び/又はフォーカス調整の指示信号を出力する変倍ズーム及び/又はフォーカス調整の指示手段をさらに備え、前記レンズ駆動制御手段は、前記指示信号に応じて、前記レンズデータ記憶手段から読み出されたレンズ仕様情報に基づいて、前記集合系レンズユニットを、前記集合系レンズZ方向駆動手段により、Z方向に前後移動するように駆動して、光学系の変倍ズーム動作及び/又はフォーカス調整動作を行うよう制御することを特徴とする。   Further, as a preferred aspect, for example, as in claim 3, in the photographing apparatus according to claim 2, a variable zoom and / or focus adjustment instruction signal is output based on an input from the input means. The zoom lens unit further includes an instruction unit for double zoom and / or focus adjustment, and the lens drive control unit is configured to perform the collective lens unit based on lens specification information read from the lens data storage unit in response to the instruction signal. Is driven by the collective lens Z direction driving means so as to move back and forth in the Z direction, and is controlled to perform a zooming operation and / or a focus adjustment operation of the optical system.

また、好ましい態様として、例えば請求項4記載のように、請求項1に記載の撮影装置において、被写体からの入射光を90度屈曲させて、前記集合系レンズユニットを含む光学系に導くように、前記集合系レンズユニットの光軸上の前方に設けられた光学的屈曲手段をさらに備えることを特徴とする。   Further, as a preferable aspect, for example, as in claim 4, in the photographing apparatus according to claim 1, incident light from a subject is bent by 90 degrees and guided to an optical system including the collective lens unit. The optical system further comprises optical bending means provided in front of the collective lens unit on the optical axis.

また、好ましい態様として、例えば請求項5記載のように、請求項1に記載の撮影装置において、前記集合系レンズXY方向駆動手段もしくは集合系レンズZ方向駆動手段は、回転動作するモータと、前記集合系レンズ支持部材の動作を直線的に平行移動するようにガイドするガイド手段と、前記モータに連結され、該モータの回転動作に従って、前記集合系レンズ支持部材を、前記集合系レンズユニットとともに、前記ガイド手段に沿って、前記XY方向もしくはZ方向に平行移動させる歯車輪列機構とを備えることを特徴とする。   Further, as a preferred aspect, for example, as in claim 5, in the photographing apparatus according to claim 1, the collective lens XY direction driving means or the collective lens Z direction driving means includes a motor that rotates, and Guide means for guiding the operation of the collective lens support member to linearly translate, and the motor, and the collective lens support member together with the collective lens unit according to the rotational operation of the motor. And a toothed wheel train mechanism that translates in the XY direction or the Z direction along the guide means.

また、好ましい態様として、例えば請求項6記載のように、請求項1に記載の撮影装置において、前記集合系レンズXY方向駆動手段もしくは集合系レンズZ方向駆動手段は、往復動作するモータと、前記集合系レンズ支持部材の動作を直線的に平行移動するようにガイドするガイド手段と、前記モータに連結され、該モータの往復動作に従って、前記集合系レンズ支持部材を、前記集合系レンズユニットとともに、前記ガイド手段に沿って、前記XY方向もしくはZ方向に平行移動させる連結部材とを備えることを特徴とする。   Further, as a preferable aspect, for example, as in claim 6, in the photographing apparatus according to claim 1, the collective lens XY direction driving means or the collective lens Z direction driving means includes a reciprocating motor, Guide means for guiding the operation of the collective lens support member to translate linearly and the motor, and the reciprocating operation of the motor, the collective lens support member together with the collective lens unit, And a connecting member that translates in the XY direction or the Z direction along the guide means.

また、上記目的達成のため、請求項7記載の発明は、光学系により結像された被写体像を撮像する撮影装置であって、略平面状の基板に光学特性が異なる複数のレンズが並列して配置された集合系レンズユニットと、前記集合系レンズユニットを、前記基板の面方向が撮影光軸方向に平行なZ方向と垂直となる姿勢に維持するとともに、この集合系レンズユニットを、前記光軸方向に垂直なX方向及び/又はY方向に移動可能に支持する集合系レンズ支持部材と、を備え、前記集合系レンズ支持部材を、前記光軸方向に平行なZ方向に並べて複数設けたことを特徴とする撮影装置である。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 7 is a photographing apparatus for capturing a subject image formed by an optical system, wherein a plurality of lenses having different optical characteristics are arranged in parallel on a substantially planar substrate. The collective lens unit and the collective lens unit are maintained in a posture in which the surface direction of the substrate is perpendicular to the Z direction parallel to the photographing optical axis direction. A collective lens support member that is movably supported in the X direction and / or the Y direction perpendicular to the optical axis direction, and a plurality of the collective lens support members are arranged in the Z direction parallel to the optical axis direction. An imaging apparatus characterized by the above.

また、好ましい態様として、例えば請求項8記載のように、請求項7に記載の撮影装置において、前記集合系レンズユニットは、前記集合系レンズ支持部材に着脱自在に装着して、他の集合系レンズユニットと交換可能にした構成であることを特徴とする。   Further, as a preferred aspect, for example, as in claim 8, in the photographing apparatus according to claim 7, the collective lens unit is detachably attached to the collective lens support member to provide another collective system. The lens unit is configured to be replaceable.

また、好ましい態様として、例えば請求項9記載のように、請求項7に記載の撮影装置において、固定焦点の結像レンズと、この固定焦点の結像レンズを前記光軸方向に平行なZ方向に駆動する結像レンズ駆動手段と、前記複数の集合系レンズ支持部材に指示された複数の集合系レンズユニットの位置を、この複数の集合系レンズユニットに配置されている複数レンズによる合成光学系が略アフォーカル(無焦点)系となるように移動した状態で、前記結像レンズ駆動手段により、前記結像レンズを前記光軸方向に平行なZ方向に移動させるよう制御するレンズ駆動制御手段とを備えることを特徴とする。   As a preferred embodiment, for example, as in claim 9, in the photographing apparatus according to claim 7, the fixed-focus imaging lens and the fixed-focus imaging lens are arranged in a Z direction parallel to the optical axis direction. And a plurality of collective lens units indicated by the collective lens support members at positions of the collective lens units arranged in the collective lens units. Lens drive control means for controlling the imaging lens driving means to move the imaging lens in the Z direction parallel to the optical axis direction in a state where the lens is moved so as to be a substantially afocal (non-focal) system. It is characterized by providing.

また、好ましい態様として、例えば請求項10記載のように、請求項7に記載の撮影装置において、前記集合系レンズユニットを前記光軸方向に垂直なX方向及び/又はY方向に移動させることにより、合成光学系が略アフォーカル(無焦点)系となるような複数レンズを選択する集合系レンズ選択手段を備えることを特徴とする。   As a preferred aspect, for example, as in claim 10, in the photographing apparatus according to claim 7, the collective lens unit is moved in the X direction and / or the Y direction perpendicular to the optical axis direction. And a collective lens selecting means for selecting a plurality of lenses such that the combining optical system is a substantially afocal system.

また、好ましい態様として、例えば請求項11記載のように、請求項7に記載の撮影装置において、前記集合系レンズユニットを前記光軸方向に平行なZ方向に移動するよう駆動する集合系レンズZ方向駆動手段と、前記集合系レンズユニットの光軸上の後方の撮像面側に設けられた、固定焦点の結像レンズと、少なくとも、前記複数の集合系レンズユニットを、当該集合系レンズZ方向駆動手段により、Z方向の前後に移動させ、前記複数の集合系レンズユニットに配置されている複数レンズによる合成光学系が略アフォーカル(無焦点)系となる位置に各レンズを移動するように駆動することにより、前記結像レンズを含む撮影光学系全体の焦点距離を変更する変倍動作を行うとともに、前記結像レンズによる結像点が略同じ位置に結像させるよう制御するレンズ駆動制御手段とを備えることを特徴とする。   Further, as a preferable aspect, for example, as in claim 11, in the photographing apparatus according to claim 7, the collective lens Z that drives the collective lens unit to move in a Z direction parallel to the optical axis direction. A direction driving means, a fixed-focus imaging lens provided on the rear imaging surface side on the optical axis of the collective lens unit, and at least the plural collective lens units in the collective lens Z direction. The lens is moved back and forth in the Z direction by the driving means so that each lens is moved to a position where the combined optical system composed of a plurality of lenses arranged in the plurality of collective lens units becomes a substantially afocal system. By driving, a zooming operation is performed to change the focal length of the entire photographic optical system including the imaging lens, and the imaging point by the imaging lens is imaged at substantially the same position. Characterized in that it comprises a lens drive control means for controlling to cause.

また、好ましい態様として、例えば請求項12記載のように、請求項7に記載の撮影装置において、前記集合系レンズ支持部材を、前記集合系レンズユニットとともに、移動駆動する移動駆動手段と、前記集合系レンズユニットに配置された複数のレンズの位置情報及びレンズ仕様情報を記憶するレンズデータ記憶手段と、焦点距離や、口径比、収差特性などの光学特性を、所望の光学特性条件として入力する光学特性条件入力手段と、前記レンズデータ記憶手段から前記集合系レンズユニットに配置された複数のレンズの位置情報及びレンズ仕様情報を読み出す読出手段と、前記読み出された位置情報及びレンズ仕様情報に基づいて、前記集合系レンズユニットに配置された複数のレンズにより得られる光学特性をシミュレーション演算する光学特性シミュレーション手段と、前記光学特性シミュレーション手段によりシミュレーション演算された光学特性に基づいて、前記集合系レンズユニットに配置された複数のレンズの中から、前記光学特性条件入力手段により入力された前記光学特性条件を満足するレンズを、撮影に用いるレンズとして選択するレンズ選択手段と、前記集合系レンズユニットを前記移動駆動手段により移動駆動させることにより、前記レンズ選択手段により選択されたレンズの中心位置を撮影光軸に移動させるように制御するレンズ駆動制御手段とを備えることを特徴とする撮影装置である。   Further, as a preferred aspect, for example, as in claim 12, in the photographing apparatus according to claim 7, the collective lens support member is moved together with the collective lens unit, and a driving unit for moving and driving the collective lens unit. Lens data storage means for storing position information and lens specification information of a plurality of lenses arranged in the system lens unit, and optical for inputting optical characteristics such as focal length, aperture ratio, and aberration characteristics as desired optical characteristic conditions Based on characteristic condition input means, reading means for reading position information and lens specification information of a plurality of lenses arranged in the collective lens unit from the lens data storage means, and based on the read position information and lens specification information Simulation calculation of optical characteristics obtained by the plurality of lenses arranged in the collective lens unit. Based on the optical characteristics simulated by the optical characteristics simulation means and the optical characteristics simulated by the optical characteristics simulation means, the optical input from the plurality of lenses arranged in the collective lens unit by the optical characteristics condition input means A lens selection unit that selects a lens that satisfies the characteristic condition as a lens to be used for photographing, and a movement driving unit that moves the collective lens unit by the movement driving unit, thereby determining a center position of the lens selected by the lens selection unit. An imaging apparatus comprising: lens drive control means for controlling to move the imaging optical axis.

また、好ましい態様として、例えば請求項13記載のように、請求項12に記載の撮影装置において、前記集合系レンズユニットは、前記集合系レンズ支持部材に着脱自在に装着して、他の集合系レンズユニットと交換可能にした構成であることを特徴とする。   Further, as a preferred aspect, for example, as in claim 13, in the photographing apparatus according to claim 12, the collective lens unit is detachably attached to the collective lens support member, and another collective system is provided. The lens unit is configured to be replaceable.

また、好ましい態様として、例えば請求項14記載のように、請求項13に記載の撮影装置において、前記レンズデータ記憶手段は、前記着脱自在で、交換可能な集合系レンズユニットに設けられており、前記読出手段は、前記集合系レンズ支持部材もしくは当該撮影装置に設けられており、前記レンズデータ記憶手段と非接触または接触して複数のレンズのXY方向位置情報及びレンズ仕様情報を読み出すことを特徴とする。   Further, as a preferred aspect, for example, as in claim 14, in the photographing apparatus according to claim 13, the lens data storage means is provided in the detachable and replaceable collective lens unit, The readout means is provided in the collective lens support member or the photographing apparatus, and reads out XY direction position information and lens specification information of a plurality of lenses in non-contact or contact with the lens data storage means. And

また、好ましい態様として、例えば請求項15記載のように、請求項1に記載の撮影装置において、前記集合系レンズユニット、及び、前記集合系レンズXY方向駆動手段、前記集合系レンズZ方向駆動手段をそれぞれ複数組備えるとともに、前記複数の集合系レンズユニットのうち、第1の集合系レンズユニットを、対応する集合系レンズXY方向駆動手段により、X方向及び/又はY方向に移動駆動して、所定のレンズの中心位置を撮影光軸上に移動させることにより、前記第1の集合系レンズユニットに含まれるレンズの中から、正の屈折率を有するレンズを選択するよう制御し、前記複数の集合系レンズユニットのうち、第2の集合系レンズユニットを、対応する集合系レンズX/Y方向駆動手段により、X方向及び/又はY方向に移動駆動して、所定のレンズの中心位置を撮影光軸上に移動させることにより、第2の集合系レンズユニットに含まれるレンズの中から、負の屈折率を有するレンズを選択するよう制御するとともに、変倍ズーム操作に応じて、前記第1の集合系レンズユニットの位置を、対応する集合系レンズZ方向駆動手段により、Z方向の所定位置に移動駆動し、前記第2の集合系レンズユニットの位置を、対応する集合系レンズZ方向駆動手段により、Z方向の所定位置に移動駆動させることにより変倍動作を行うように制御し、前記第1および第2の集合系レンズユニットからそれぞれ選択されたレンズの組合せを含む撮影光学系が、望遠タイプの可変焦点ズームレンズとして構成されるように制御するレンズ駆動制御手段を更に備えることを特徴とする。   As a preferred aspect, for example, as in claim 15, in the photographing apparatus according to claim 1, the collective lens unit, the collective lens XY direction driving means, and the collective lens Z direction driving means. A plurality of collective lens units, and the first collective lens unit is driven to move in the X direction and / or the Y direction by the corresponding collective lens XY direction driving means, Controlling to select a lens having a positive refractive index from among the lenses included in the first collective lens unit by moving the center position of the predetermined lens on the photographing optical axis, Among the collective lens units, the second collective lens unit is moved in the X direction and / or the Y direction by the corresponding collective lens X / Y direction driving means. Control is performed to select a lens having a negative refractive index from among the lenses included in the second collective lens unit by moving and moving the center position of the predetermined lens on the photographing optical axis. At the same time, in response to the zooming operation, the position of the first collective lens unit is moved to a predetermined position in the Z direction by the corresponding collective lens Z direction driving means, and the second collective lens is moved. The position of the unit is controlled by the corresponding collective lens Z direction driving means to move to a predetermined position in the Z direction so as to perform a zooming operation, and from each of the first and second collective lens units, The photographing optical system including the selected combination of lenses further includes lens drive control means for controlling to be configured as a telephoto type variable focus zoom lens. To.

また、好ましい態様として、例えば請求項16記載のように、請求項1に記載の撮影装置において、前記集合系レンズユニット、及び、前記集合系レンズXY方向駆動手段、前記集合系レンズZ方向駆動手段をそれぞれ複数組備えるとともに、前記複数の集合系レンズユニットのうち、第1の集合系レンズユニットを、対応する集合系レンズXY方向駆動手段により、X方向及び/又はY方向に移動駆動して、所定のレンズの中心位置を撮影光軸上に移動させることにより、前記第1の集合系レンズユニットに含まれるレンズの中から、負の屈折率を有するレンズを選択するよう制御し、前記複数の集合系レンズユニットのうち、第2の集合系レンズユニットを、対応する集合系レンズXY方向駆動手段により、X方向及び/又はY方向に移動駆動して、所定のレンズの中心位置を撮影光軸上に移動させることにより、前記第2の集合系レンズユニットに含まれるレンズの中から、正の屈折率を有するレンズを選択するよう制御するとともに、変倍ズーム操作に応じて、前記第1の集合系レンズユニットを、対応する集合系レンズZ方向駆動手段により、Z方向の所定位置に移動駆動し、前記第2の集合系レンズユニットを、対応する集合系レンズZ方向駆動手段により、Z方向の所定位置に移動駆動させることにより変倍動作を行うように制御し、前記第1および第2の集合系レンズユニットからそれぞれ選択されたレンズの組合せを含む撮影光学系が、広角タイプの可変焦点ズームレンズとして構成されるよう制御するレンズ駆動制御手段を更に備えることを特徴とする。   Further, as a preferable aspect, for example, as in claim 16, in the photographing apparatus according to claim 1, the collective lens unit, the collective lens XY direction driving means, and the collective lens Z direction driving means. A plurality of collective lens units, and the first collective lens unit is driven to move in the X direction and / or the Y direction by the corresponding collective lens XY direction driving means, Controlling to select a lens having a negative refractive index from among the lenses included in the first collective lens unit by moving the center position of the predetermined lens on the photographing optical axis, Among the collective lens units, the second collective lens unit is moved in the X direction and / or the Y direction by the corresponding collective lens XY direction driving means. Drive to control the selection of a lens having a positive refractive index from the lenses included in the second collective lens unit by moving the center position of the predetermined lens on the photographing optical axis. At the same time, in response to a zooming operation, the first collective lens unit is moved to a predetermined position in the Z direction by the corresponding collective lens Z direction driving means, and the second collective lens unit is moved. The lens selected from the first and second collective lens units is controlled by the corresponding collective lens Z direction driving means to move and move to a predetermined position in the Z direction. The photographic optical system including the combination is further provided with lens drive control means for controlling to be configured as a wide-angle type variable focus zoom lens.

また、上記目的達成のため、請求項17記載の発明は、光学系により結像された被写体像を撮像する撮影装置であって、略平面状の基板に光学特性が異なる複数のレンズが並列して配置された集合系レンズユニットと、前記集合系レンズユニットを、前記基板の面方向が撮影光軸方向に平行なZ方向と垂直となる姿勢に取り付けて支持する集合系レンズ支持部材と、前記集合系レンズユニットを前記光軸方向に垂直なX方向及び/又はY方向に移動するよう駆動する集合系レンズXY方向駆動手段と、前記集合系レンズXY方向駆動手段により移動駆動させることより、この集合系レンズユニットに含まれるレンズの1つを選択的に撮影光軸上に移動させるレンズ選択手段と、光学系により結像された被写体像を撮像する際のブレを逐次検出するブレ検出手段と、前記集合系レンズXY方向駆動手段により前記集合系レンズユニットを駆動制御して、前記ブレ検出手段により逐次検出されるブレ量に基づいて、該ブレ量が打ち消される方向に、前記選択されたレンズの中心位置を、撮影光軸中心から偏心した位置に逐次移動させるように制御するレンズ駆動制御手段と、前記選択されたレンズを透過した光により結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像手段とを備えることを特徴とする撮影装置である。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 17 is a photographing apparatus for capturing a subject image formed by an optical system, wherein a plurality of lenses having different optical characteristics are arranged in parallel on a substantially planar substrate. And a collective lens support member that supports the collective lens unit in a posture in which the surface direction of the substrate is perpendicular to the Z direction parallel to the photographing optical axis direction, and the collective lens support member, The collective lens XY direction driving means for driving the collective lens unit to move in the X direction and / or the Y direction perpendicular to the optical axis direction, and the collective lens XY direction driving means to move and drive the collective lens unit. A lens selection unit that selectively moves one of the lenses included in the collective lens unit on the photographing optical axis, and a blur when the subject image formed by the optical system is captured is sequentially detected. And the collective lens XY direction driving means to drive and control the collective lens unit, and based on the blur amount sequentially detected by the shake detecting means, the blur amount is canceled in the direction. Lens drive control means for controlling the center position of the selected lens to sequentially move to a position decentered from the photographing optical axis center, and an object image formed by the light transmitted through the selected lens And an image pickup means for outputting an image pickup signal.

また、好ましい態様として、例えば請求項18記載のように、請求項17に記載の撮影装置において、前記レンズ駆動制御手段は、前記集合系レンズ支持部材を、前記集合系レンズユニットとともに、前記集合系レンズXY方向駆動手段により前記光軸方向に垂直なX方向及び/又はY方向に並行移動させて、前記選択されたレンズの中心位置を、所定量だけ撮影光軸中心から被写体に対して縦方向に偏心した位置に移動させるように制御することを特徴とする。   Further, as a preferable aspect, for example, as in claim 18, in the photographing apparatus according to claim 17, the lens drive control unit includes the collective lens support member together with the collective lens unit. The center position of the selected lens is moved in the vertical direction from the center of the photographing optical axis by a predetermined amount by parallel movement in the X direction and / or Y direction perpendicular to the optical axis direction by the lens XY direction driving means. It is controlled to move to an eccentric position.

また、上記目的達成のため、請求項19記載の発明は、略平面状の基板上に、口径、曲面形状、曲面の曲率、焦点距離、硝材、屈折率、分散比(Abbe数)、ペンディング条件、あるいは、収差特性を含む光学特性のうち、いずれかの光学特性がそれぞれ異なる複数のレンズを並列して配置した集合系レンズユニットを備えることを特徴とする光学装置である。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 19 is the following: on a substantially planar substrate, the aperture, the curved surface shape, the curvature of the curved surface, the focal length, the glass material, the refractive index, the dispersion ratio (Abbe number), and the pending conditions Alternatively, an optical device comprising an aggregate lens unit in which a plurality of lenses having different optical characteristics among optical characteristics including aberration characteristics are arranged in parallel.

また、好ましい態様として、例えば請求項20記載のように、請求項19記載の光学装置において、前記集合系レンズユニットは、少なくとも、当該集合系レンズユニットの識別情報、当該集合系レンズユニットが備える複数のレンズの位置情報、前記複数のレンズのレンズ仕様情報を含むレンズ情報を記憶するための記憶手段と、外部からの読み出し要求に応じて、前記記憶手段に記憶されているレンズ情報を読み出して前記外部に出力する出力手段とを備えることを特徴とする。   As a preferred aspect, for example, as in claim 20, in the optical device according to claim 19, the collective lens unit includes at least a plurality of identification information of the collective lens unit and a plurality of the collective lens units. Storage means for storing lens information including lens position information and lens specification information of the plurality of lenses, and reading lens information stored in the storage means in response to an external read request. Output means for outputting to the outside.

また、好ましい態様として、例えば請求項21記載のように、請求項19記載の光学装置において、前記複数のレンズは、前記略平面状の基板上に、等ピッチもしくは等間隔に、m行×n列(m、nは整数)のマトリクス状に配置されていることを特徴とする。   Further, as a preferred aspect, for example, as in claim 21, in the optical device according to claim 19, the plurality of lenses are arranged in m rows × n on the substantially planar substrate at an equal pitch or an equal interval. They are arranged in a matrix of columns (m and n are integers).

また、好ましい態様として、例えば請求項22記載のように、請求項19記載の光学装置において、前記複数のレンズは、口径、曲面の曲率、焦点距離、屈折率、分散比(Abbe数)、ペンディング条件、もしくは、収差特性を含む光学特性のうち、いずれかの光学特性の大小の順序に従って、所定の行もしくは列に配置されていることを特徴とする。   Further, as a preferable aspect, for example, as in claim 22, in the optical device according to claim 19, the plurality of lenses include a diameter, a curvature of a curved surface, a focal length, a refractive index, a dispersion ratio (Abbe number), pending. It is characterized by being arranged in a predetermined row or column in accordance with the order of the magnitude of any one of the optical characteristics including conditions or aberration characteristics.

また、好ましい態様として、例えば請求項23記載のように、請求項19記載の光学装置において、前記複数のレンズは、所定の行もしくは列毎に配置された、焦点距離の異なる正の屈折率のレンズ、あるいは、焦点距離の異なる負の屈折率のレンズからなることを特徴とする。   As a preferred embodiment, for example, as in claim 23, in the optical device according to claim 19, the plurality of lenses are arranged in predetermined rows or columns and have positive refractive indexes with different focal lengths. It consists of a lens or a lens with a negative refractive index having a different focal length.

また、好ましい態様として、例えば請求項24記載のように、請求項19記載の光学装置において、前記複数のレンズは、混在して配置された、正の屈折率のレンズと、負の屈折率のレンズとからなることを特徴とする。   Further, as a preferred aspect, for example, as in claim 24, in the optical device according to claim 19, the plurality of lenses are arranged in a mixed manner, with a positive refractive index lens and a negative refractive index lens. It consists of a lens.

また、好ましい態様として、例えば請求項25記載のように、請求項19記載の光学装置において、前記基板は、ガラス材、あるいは、PMMA(アクリル)、ADC(アクリルジグリコールカーボネート)、CR−39(ジエチレングリコールビスアリルカーボネト)等の透明プラスチック材のいずれかからなり、前記複数のレンズは、前記基板とは異なる屈折率の材質、もしくは、それぞれ異なる屈折率の材質を、前記基板の表面上に印刷、もしくは、塗布、貼り合せ、装着、形成のいずれかの製造手法により作製されたことを特徴とする。   As a preferred embodiment, for example, as in claim 25, in the optical device according to claim 19, the substrate is made of glass material, PMMA (acrylic), ADC (acrylic diglycol carbonate), CR-39 ( The plurality of lenses is printed on the surface of the substrate with a material having a refractive index different from that of the substrate or a material having a refractive index different from that of the substrate. Alternatively, it is produced by any one of the manufacturing methods of application, bonding, mounting, and formation.

また、好ましい態様として、例えば請求項26記載のように、請求項19記載の光学装置において、前記複数のレンズは、ガラス基板もしくはプラスチック基板上に、屈折率、もしくは濃度、拡散量のいずれかが異なる金属イオンを拡散させて、段階的な屈折率の変化を持たせたレンズ形状として、基板と一体形成されたことを特徴とする。   Further, as a preferred embodiment, for example, as in claim 26, in the optical device according to claim 19, the plurality of lenses are provided on a glass substrate or a plastic substrate with either a refractive index, a density, or a diffusion amount. It is characterized by being integrally formed with the substrate as a lens shape in which different metal ions are diffused to give a stepwise change in refractive index.

また、好ましい態様として、例えば請求項27記載のように、請求項19記載の光学装置において、前記複数のレンズは、所定の曲面形状を成した鋳型に、プラスチック樹脂材を注いで充填した後、プラスチック樹脂材を鋳型から取り外することにより、所定の光学特性を有するレンズ形状として、基板と一体形成されたことを特徴とする。   As a preferred embodiment, for example, as in claim 27, in the optical device according to claim 19, the plurality of lenses are filled with a plastic resin material poured into a mold having a predetermined curved shape, By removing the plastic resin material from the mold, a lens shape having predetermined optical characteristics is integrally formed with the substrate.

また、好ましい態様として、例えば請求項28記載のように、請求項19記載の光学装置において、前記複数のレンズは、加熱軟化したガラス材を、所定の曲面形状のプレス金型で加圧することにより、所定の光学特性を有するレンズ形状として、基板と一体形成されたことを特徴とする。   As a preferred embodiment, for example, as in claim 28, in the optical device according to claim 19, the plurality of lenses are formed by pressing a heat-softened glass material with a press mold having a predetermined curved shape. A lens shape having predetermined optical characteristics is integrally formed with the substrate.

また、好ましい態様として、例えば請求項29記載のように、請求項19記載の光学装置において、前記複数のレンズは、ガラス基板上にフォトリソグラフィーにより、所定量の円柱状のフォトレジストパターンを作製した後、前記ガラス基板を加熱してレジストを流動させることにより、前記レジストの表面張力により所定の光学特性を有するレンズ形状として、基板と一体形成されたことを特徴とする。   As a preferred embodiment, for example, as in claim 29, in the optical device according to claim 19, the plurality of lenses have a predetermined amount of cylindrical photoresist pattern formed on the glass substrate by photolithography. Thereafter, the glass substrate is heated to cause the resist to flow, whereby a lens shape having predetermined optical characteristics is formed integrally with the substrate by the surface tension of the resist.

また、好ましい態様として、例えば請求項30記載のように、請求項19記載の光学装置において、前記複数のレンズは、ガラス基板もしくはプラスチック基板上の所定位置に、所定量の樹脂材料を微滴化して噴出して塗布した後、前記樹脂材料の表面張力により所定の光学特性を有するレンズ形状として、基板と一体形成されたことを特徴とする。   Further, as a preferable aspect, for example, as in claim 30, in the optical device according to claim 19, the plurality of lenses finely atomize a predetermined amount of a resin material at a predetermined position on a glass substrate or a plastic substrate. After being sprayed and applied, a lens shape having predetermined optical characteristics is integrally formed with the substrate by the surface tension of the resin material.

また、好ましい態様として、例えば請求項31記載のように、請求項19記載の光学装置において、前記複数のレンズは、ガラス基板もしくはプラスチック基板上に、フォトリソグラフィーにより、レンズ曲面形状に相当する段階的な透過率のフォトレジストマスクを用いて露光現像して、所定の曲面形状を有するレンズ形状として、基板と一体形成されたことを特徴とする。   As a preferred embodiment, for example, as in claim 31, in the optical device according to claim 19, the plurality of lenses are stepwise corresponding to a curved lens surface shape by photolithography on a glass substrate or a plastic substrate. It is characterized by being formed integrally with the substrate as a lens shape having a predetermined curved surface shape by exposure and development using a photoresist mask having a high transmittance.

この発明によれば、略平面状の基板に光学特性が異なる複数のレンズを並列して配置し、XYZ方向に自在に移動駆動するようにしたことにより、各レンズの光学特性や焦点距離、口径、ガラス材質(硝材)などを組合わせることで、多種の光学系を自由に構成することができるという利点が得られる。   According to the present invention, a plurality of lenses having different optical characteristics are arranged in parallel on a substantially planar substrate, and are driven to move freely in the XYZ directions. By combining glass materials (glass materials) and the like, there is an advantage that various optical systems can be freely configured.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

A.第1実施形態
A−1.第1実施形態の構成
図1は、本発明の第1実施形態によるデジタルカメラの光学系(集合系レンズによる可変焦点撮影レンズ系)の構成を示す斜視図である。図において、本第1実施形態では、それぞれ焦点距離、または光学特性が異なる複数のレンズL11、L12、L13、…、L21、L22、L23、…を、1枚の基板8、9上に装着、または形成し、また、この集合系レンズ10、11を複数枚、前後に配列し、撮像素子12の前に配置して光学系を構成する。この集合系レンズ10、11の各レンズL11、L12、L13、…、L21、L22、L23、…について、それぞれ屈折率や、焦点距離、口径、ガラス材質(硝材)、収差などの光学特性などを異ならせることで、多種の光学系を自由に構成する。
A. First embodiment A-1. Configuration of First Embodiment FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an optical system (variable focus photographing lens system using a collective lens) of a digital camera according to a first embodiment of the present invention. In the drawing, in the first embodiment, a plurality of lenses L 11 , L 12 , L 13 ,..., L 21 , L 22 , L 23 ,. , 9, and a plurality of collective lenses 10, 11 are arranged in the front and back and arranged in front of the image sensor 12 to constitute an optical system. For each lens L 11 , L 12 , L 13 ,..., L 21 , L 22 , L 23 ,... Of the collective lens 10, 11 , the refractive index, focal length, aperture, glass material (glass material), aberration, respectively. Various optical systems can be freely configured by making different optical characteristics.

また、各集合系レンズ10、11を上下左右、および、前後に平行スライド駆動する移動駆動機構を設けることにより、使用するレンズL11、L12、L13、…、L21、L22、L23、…、およびレンズの組合せの選択、レンズ位置や、焦点位置の調整を、電子的に自在に行えるようになっている。例えば、2枚の集合系レンズ10、11の、一方を複数種の凸レンズ群、他方を複数種の凹レンズ群として、上下左右移動により選択したレンズ同士を組み合わせて、ズームレンズ系や、マクロレンズ、各種望遠鏡系などを構成可能とし、前後位置を制御することで可変焦点、かつオートフォーカス調整を可能にしている。 Further, by providing a moving drive mechanism for driving the collective lenses 10 and 11 in parallel up and down, left and right, and back and forth, lenses L 11 , L 12 , L 13 ,..., L 21 , L 22 , L 23 ,..., And lens combinations, and adjustment of the lens position and focus position can be performed electronically. For example, one of the two collective lenses 10 and 11 is a plurality of types of convex lens groups, and the other is a plurality of types of concave lens groups. Various telescope systems can be configured, and variable focus and autofocus adjustment are possible by controlling the front and back positions.

さらに、各凹凸レンズは、それぞれ異なるレンズに切替えられるので、集合系レンズ10、11として、各レンズL11、L12、L13、…、L21、L22、L23、…、の曲面形状や口径、屈折率、Abbe数(屈折率の波長帯毎の分散係数)、硝材などが、それぞれ少しずつ異なるレンズを、内蔵や、装着しておき、集合系レンズ10、11に内蔵するレンズ群の組合せ次第で、同じカメラ単体において、同様のズームレンズでも、撮影用途や、作画意図などに応じて、あるいは、撮影モードや、ズーム範囲などに応じて、異なるレンズの組合せや、異なる焦点距離範囲、異なる収差特性のズームレンズ系などを構成して撮影に利用できる。 Furthermore, each meniscus lens is so switched to different lens, as a collection system lens 10, 11, each lens L 11, L 12, L 13 , ..., L 21, L 22, L 23, ..., a curved surface A lens group in which lenses having slightly different apertures, apertures, refractive indexes, Abbe numbers (dispersion coefficients for each wavelength band of refractive index), glass materials, and the like are built in or attached to the collective lenses 10 and 11 Depending on the combination of lenses, even with the same camera alone, even with the same zoom lens, depending on the shooting application, drawing intention, etc., or depending on the shooting mode, zoom range, etc., different lens combinations and different focal length ranges A zoom lens system having different aberration characteristics can be configured and used for photographing.

あるいは、集合系レンズ10、11の各々に凹レンズ、凸レンズを設けて、2枚の集合系レンズ10、11の組合せにより、被写体側から見て、凸レンズ−凹レンズの順の組合せだけでなく、凹レンズ−凸レンズや、凸レンズ−凸レンズ、凹レンズ−凹レンズの順など、任意のレンズの組合せができるように構成してもよい。   Alternatively, each of the collective lenses 10 and 11 is provided with a concave lens and a convex lens, and the combination of the two collective lenses 10 and 11 is not only a combination of a convex lens and a concave lens but also a concave lens when viewed from the subject side. Arbitrary lens combinations such as a convex lens, a convex lens-convex lens, and a concave lens-concave lens may be combined.

図2は、本第1実施形態による集合系レンズを用いたデジタルカメラの外観構成とそのズームレンズユニット部の構成を示す斜視図である。デジタルカメラ20には、電源スイッチ21、レリーズ釦(シャッターボタン)22、ズームスイッチ23、モードスイッチ24、カーソルスイッチ25などのスイッチ類、電子ファインダや、撮影した静止画を再生表示するための画像表示部26、光学ファインダ部27、メモリカード/電池収納部28が設けられている。また、デジタルカメラ20には、前述した集合系レンズ10、11が収納された撮影レンズ部29、ストロボ30などが設けられている。   FIG. 2 is a perspective view showing the external configuration of the digital camera using the collective lens according to the first embodiment and the configuration of the zoom lens unit. The digital camera 20 has a power switch 21, a release button (shutter button) 22, a zoom switch 23, a mode switch 24, a cursor switch 25, and other switches, an electronic viewfinder, and an image display for reproducing and displaying a captured still image. A unit 26, an optical finder unit 27, and a memory card / battery storage unit 28 are provided. Further, the digital camera 20 is provided with a photographing lens unit 29 in which the above-described collective lenses 10 and 11 are housed, a strobe 30 and the like.

図3は、本第1実施形態において、撮影レンズ部29に収納された、集合系レンズ、及び該集合系レンズを駆動するズームレンズユニットの構造を示す斜視図である。集合系レンズ10、11の移動駆動には、小型ステップモータとリード・スクリューなどの歯車輪列機構とを用いるか、あるいは、VCM(ボイスコイルモータ)による電磁駆動機構を用いることができる。また、固定焦点の結像レンズと組合せて構成したり、プリズム等を用いる屈曲光軸式と組合せて薄型ズームレンズなども構成できる。   FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the collective lens housed in the photographic lens unit 29 and the zoom lens unit that drives the collective lens in the first embodiment. For the movement drive of the collective lenses 10 and 11, a small step motor and a toothed wheel train mechanism such as a lead screw can be used, or an electromagnetic drive mechanism using a VCM (voice coil motor) can be used. Further, a thin zoom lens can be configured in combination with a fixed focus imaging lens, or in combination with a bent optical axis type using a prism or the like.

図示の例では、それぞれ、m行Xn列(3×3)の複数のレンズが予め装着された、2枚の集合系レンズ10、11を撮像素子12の前方に配置している。また、各集合系レンズ10、11の取り付け部41、42には、左右(X)方向、及び上下(Y)方向に、それぞれ、永久磁石を取り付けた継鉄(ヨーク)部の固定部と、コイルに電流を流すとヨーク部に沿って平行にスライド摺動する可動ボイスコイルとにより構成されるVCM(ボイスコイルモータ)43a、43b、44a、44bを設け、集合系レンズ10、11を撮影光軸方向と垂直な左右(X)方向、及び上下(Y)方向にそれぞれ平行スライド移動できるように構成している。   In the illustrated example, two collective lenses 10 and 11 each having a plurality of lenses of m rows and Xn columns (3 × 3) mounted in advance are arranged in front of the image sensor 12. In addition, in the mounting portions 41 and 42 of the respective collective lenses 10 and 11, a fixing portion of a yoke (yoke) portion to which a permanent magnet is attached in the left and right (X) direction and the vertical (Y) direction, respectively. VCMs (voice coil motors) 43a, 43b, 44a, and 44b configured by a movable voice coil that slides and slides in parallel along the yoke when an electric current is passed through the coils are provided, and the collective lenses 10 and 11 are photographed. It is configured such that it can slide in parallel in the left-right (X) direction and the vertical (Y) direction perpendicular to the axial direction.

さらに、各集合系レンズ10、11の取り付け部41、42を、小型ステップモータ45a、45bとリード・スクリューによる歯車輪列機構46a、46bとでガイドレールなどに沿って、撮影光軸の前後(Z)方向に移動駆動できるように構成している。図示の例では、集合系レンズ10、11は、2枚としたが、3枚以上組合せて用いるようにしても良い。   Further, the mounting portions 41 and 42 of the respective collective lenses 10 and 11 are arranged on the front and rear of the photographing optical axis along the guide rail and the like by the small step motors 45a and 45b and the tooth wheel train mechanisms 46a and 46b by lead screws ( It can be moved and driven in the Z) direction. In the illustrated example, the collective lenses 10 and 11 are two, but may be used in combination of three or more.

図4は、本第1実施形態による集合系レンズ10、11を、着脱式に交換装着できる着脱式の集合系レンズユニットとして構成した場合の構造を示す斜視図である。図4に示すように、集合系レンズ10、11を、集合系レンズ取付けホルダ部50に対して着脱式に交換装着できる着脱式の集合系レンズユニット51−1、51−2、…として構成しても良い。   FIG. 4 is a perspective view showing a structure when the collective lenses 10 and 11 according to the first embodiment are configured as a detachable collective lens unit that can be detachably attached. As shown in FIG. 4, the collective lenses 10 and 11 are configured as detachable collective lens units 51-1, 51-2,... That can be detachably attached to the collective lens attachment holder 50. May be.

この場合、各集合系レンズユニット51−1、51−2、…には、当該ユニットを識別するための識別情報や、内蔵するレンズの位置データ、仕様データなどが予め記憶された電磁誘導式のRFIDチップ52(または、無線ICタグなど)を設ける。一方、集合系レンズの着脱式取り付けホルダ部55、または着脱式取り付け部56にRFIDリーダ(または、ICタグのリーダ部)57とそのアンテナ58とを設ける。RFIDリーダ57(ICタグのリーダ部)は、RFIDチップ52(無線ICタグ)と通信して、装着された集合系レンズユニット51−iの識別情報や、集合系レンズに内蔵されているレンズの位置、仕様データなどを自動的に読み取り、図示しないカメラ制御部に送信するように制御する。   In this case, each of the collective lens units 51-1, 51-2,... Is an electromagnetic induction type in which identification information for identifying the unit, position data of a built-in lens, specification data, and the like are stored in advance. An RFID chip 52 (or a wireless IC tag or the like) is provided. On the other hand, an RFID reader (or a reader portion of an IC tag) 57 and its antenna 58 are provided on the detachable attachment holder portion 55 or the detachable attachment portion 56 of the collective lens. The RFID reader 57 (IC tag reader unit) communicates with the RFID chip 52 (wireless IC tag) to identify identification information of the attached collective lens unit 51-i and the lens built in the collective lens. Control is performed so that position, specification data, etc. are automatically read and transmitted to a camera control unit (not shown).

図示しないカメラ制御部では、装着された集合系レンズユニット51−iに応じて、それに装着されているレンズの位置データや、仕様データに従って、レンズの選択や、移動位置の駆動制御などを適切に行う。これにより、さらに、集合系レンズユニット51−iによる撮影光学系の汎用性や、自由度を拡大することができる。あるいは、図示しないが、さらに、撮像素子12を複数組設けて、レンズ系と撮像素子との各種の組合せを選択して撮影できるように構成しても良い。   A camera control unit (not shown) appropriately performs lens selection, movement position drive control, and the like according to the position data and specification data of the lens mounted on the collective lens unit 51-i. Do. Thereby, the versatility and flexibility of the photographing optical system by the collective lens unit 51-i can be further expanded. Alternatively, although not shown, a plurality of image pickup devices 12 may be provided so that various combinations of the lens system and the image pickup device can be selected and photographed.

B.第2実施形態
B−1.第2実施形態の構成
図5(a)、(b)は、本第2実施形態による集合系レンズを用いたデジタルカメラの他の構成例を示す斜視図である。なお、図2に対応する部分には、同一の符号を付けて説明を省略する。図5(a)、(b)に示すように、該デジタルカメラは、被写体側の入射光の開口部に反射ミラーもしくはプリズム60を設けて、撮影光軸を90度屈曲させて、集合系レンズ10、11を用いる撮影光学系に導く構成とし、集合系レンズ10、11の後方、撮像素子12の手前には、固定焦点の結像レンズ61を設けて、薄型カメラ用のズームレンズユニットを構成したものである。
B. Second embodiment B-1. Configuration of Second Embodiment FIGS. 5A and 5B are perspective views showing another configuration example of the digital camera using the collective lens according to the second embodiment. Note that portions corresponding to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. As shown in FIGS. 5A and 5B, the digital camera is provided with a reflection mirror or prism 60 at the opening of the incident light on the subject side, and the photographing optical axis is bent by 90 degrees to collect the collective lens. The zoom lens unit for a thin camera is configured by providing a photographing optical system using the lenses 10 and 11 and providing a fixed-focus imaging lens 61 behind the collective lenses 10 and 11 and in front of the image sensor 12. It is what.

集合系レンズ10、11は、前述した構成例と同様に、複数の集合系レンズ(図示の例では2枚)を光軸方向に並べた構成となっている。それぞれの集合系レンズ10、11は、VCMなどにより、90度屈曲された撮影光軸に垂直な左右(X)方向、上下(Y)方向にそれぞれ平行移動駆動すると共に、ステップモータとリード・スクリューなどの歯車輪列機構により、撮影光軸の前後(Z)方向に移動駆動する。   The collective lenses 10 and 11 have a configuration in which a plurality of collective lenses (two in the illustrated example) are arranged in the optical axis direction, similarly to the configuration example described above. Each of the collective lenses 10 and 11 is driven to move in parallel in the left and right (X) direction and the up and down (Y) direction perpendicular to the photographing optical axis bent by 90 degrees by a VCM or the like, and a step motor and a lead screw Is driven to move in the front-rear (Z) direction of the imaging optical axis.

図6は、上述したデジタルカメラの集合系レンズ部の駆動機構の構成例を示す斜視図である。なお、図3に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図6において、該デジタルカメラの集合系レンズ10、11の駆動機構は、基本的に、前述した図3に示す駆動機構と同じである。図示の例では、それぞれ、m行Xn列(3×3)の複数のレンズ群が予め装着された、2枚の集合系レンズ10、11を、プリズム60と固定焦点レンズ12との間に配置している。   FIG. 6 is a perspective view showing a configuration example of the drive mechanism of the collective lens unit of the digital camera described above. The parts corresponding to those in FIG. In FIG. 6, the driving mechanism of the collective lenses 10 and 11 of the digital camera is basically the same as the driving mechanism shown in FIG. In the illustrated example, two collective lenses 10 and 11 each having a plurality of lens groups of m rows and Xn columns (3 × 3) mounted in advance are disposed between the prism 60 and the fixed focus lens 12. is doing.

集合系レンズ10、11の移動駆動には、VCM(ボイスコイルモータ)による電磁駆動機構を用いる。各集合系レンズ10、11の取り付け部41、42には、左右(X)方向、及び上下(Y)方向に、それぞれ、永久磁石を取り付けた継鉄(ヨーク)部の固定部と、コイルに電流を流すとヨーク部に沿って平行にスライド摺動する可動ボイスコイルとにより構成されるVCMを設け、集合系レンズ10、11を撮影光軸方向と垂直な左右(X)方向、及び上下(Y)方向にそれぞれ平行スライド移動できるように構成している。   An electromagnetic drive mechanism using a VCM (voice coil motor) is used to move and drive the collective lenses 10 and 11. In the mounting portions 41 and 42 of the collective lenses 10 and 11, in the left and right (X) direction and the vertical (Y) direction, respectively, a fixed portion of a yoke portion to which a permanent magnet is attached, and a coil A VCM configured by a movable voice coil that slides and slides in parallel along the yoke portion when an electric current is applied is provided, and the collective lenses 10 and 11 are moved in the left and right (X) directions perpendicular to the photographing optical axis direction, and up and down ( It is configured to be able to slide in parallel in the Y) direction.

さらに、各集合系レンズ10、11の取り付け部41、42を、小型ステップモータ45a、45bとリード・スクリュー46a、46bによる歯車輪列機構とでガイドレールなどに沿って、撮影光軸の前後(Z)方向に移動駆動できるようZ方向移動機構部を備えている。図示の例では、集合系レンズ10、11は、2枚としたが、前述したように、3枚以上組合せて用いるようにしてもよい。   Further, the mounting portions 41 and 42 of the respective collective lenses 10 and 11 are arranged in front of and behind the photographing optical axis along the guide rail and the like by the small step motors 45a and 45b and the tooth wheel train mechanism by the lead screws 46a and 46b ( A Z-direction moving mechanism is provided so as to be movable and driven in the Z) direction. In the illustrated example, the collective lenses 10 and 11 are two, but as described above, three or more lenses may be used in combination.

図7は、上述したデジタルカメラの集合系レンズ部の駆動機構の他の構成例(ステップモータと歯車)を示す斜視図である。図7において、集合系レンズ10(11)には、その取り付け部41(42)のX、Y方向のそれぞれに、ステップモータ70、71と減速歯車72、73、リード・スクリュー74、75などの歯車輪列による駆動機構が配置されている。集合系レンズ10(11)が取り付けられたY方向スライダ(取り付け部41(42))は、X方向スライダ76に対して、上下(Y)方向にガイドレール77等に沿ってスライド移動自在に取り付けられており、Y方向スライダ(取り付け部41(42))は、Y方向駆動用モータ71が回転すると、減速歯車73によって減速された速さでリード・スクリュー75を回転させ、Y方向のガイドレール77に沿って、上下(Y)方向に平行にスライド移動する。ステップモータ71の回転の向きと回転量を制御することで、Y方向スライダ(取り付け部41(42))の上下位置、すなわち、集合系レンズ10(11)のY方向位置を自在に制御できる。   FIG. 7 is a perspective view showing another configuration example (step motor and gear) of the drive mechanism of the collective lens unit of the digital camera described above. In FIG. 7, the collective lens 10 (11) includes stepping motors 70 and 71, reduction gears 72 and 73, lead screws 74 and 75, etc. in the X and Y directions of the mounting portion 41 (42), respectively. A drive mechanism by a tooth wheel train is arranged. The Y-direction slider (attachment portion 41 (42)) to which the collective lens 10 (11) is attached is slidably attached to the X-direction slider 76 along the guide rail 77 and the like in the vertical (Y) direction. The Y-direction slider (mounting portion 41 (42)) rotates the lead screw 75 at a speed reduced by the reduction gear 73 when the Y-direction drive motor 71 rotates, and thereby guides the Y-direction guide rail. 77 and slides in parallel in the vertical (Y) direction. By controlling the direction and amount of rotation of the step motor 71, the vertical position of the Y-direction slider (mounting portion 41 (42)), that is, the Y-direction position of the collective lens 10 (11) can be freely controlled.

また、X方向スライダ76は、集合系レンズ10(11)の取付け部41(42)の基台に対して、左右(X)方向にガイドレール78に沿ってスライド移動自在に取り付けられており、X方向スライダ76は、X方向駆動用モータ70が回転すると、減速歯車72によって減速された速さでリード・スクリュー74を回転させ、X方向のガイドレール78に沿って、(Y方向スライダや集合系レンズを伴って、)左右(X)方向に平行にスライド移動する。同様に、ステップモータ70の回転の向きと回転量を制御することで、X方向スライダ76の左右位置、すなわち、集合系レンズ10(11)のX方向位置を制御できる。   The X-direction slider 76 is attached to the base of the mounting portion 41 (42) of the collective lens 10 (11) so as to be slidable along the guide rail 78 in the left-right (X) direction. When the X-direction drive motor 70 rotates, the X-direction slider 76 rotates the lead screw 74 at a speed decelerated by the reduction gear 72 and moves along the X-direction guide rail 78 (the Y-direction slider and the assembly). Along with the system lens) slides parallel to the left and right (X) direction. Similarly, by controlling the direction and amount of rotation of the step motor 70, the left-right position of the X-direction slider 76, that is, the X-direction position of the collective lens 10 (11) can be controlled.

図8は、上述したデジタルカメラの集合系レンズの駆動機構(X−Y方向)であるVCMの構成例を示す正面図である。図8には、集合系レンズ10(11)のX−Y方向駆動部の構成例として、X、Y方向のそれぞれに、VCMによる駆動機構を用いた例を示している。集合系レンズ10(11)が取り付けられたY方向スライダ80は、X方向スライダ81に対して、上下(Y)方向にガイドレール82に沿ってスライド移動自在に取り付けられており、Y方向のVC(ボイスコイル)84が上下方向に直線駆動すると、アーム(リンク機構)によりボイスコイル84に連結されたY方向スライダ80がY方向のガイドレール82に沿って、上下(Y)方向に平行にスライド移動する。   FIG. 8 is a front view showing a configuration example of a VCM that is a driving mechanism (XY direction) of the collective lens of the digital camera described above. FIG. 8 shows an example in which a drive mechanism using a VCM is used in each of the X and Y directions as a configuration example of the XY direction drive unit of the collective lens 10 (11). The Y-direction slider 80 to which the collective lens 10 (11) is attached is attached to the X-direction slider 81 so as to be slidable along the guide rail 82 in the vertical (Y) direction. When the (voice coil) 84 is linearly driven in the vertical direction, the Y-direction slider 80 connected to the voice coil 84 by the arm (link mechanism) slides in parallel with the vertical (Y) direction along the guide rail 82 in the Y direction. Moving.

また、X方向スライダ81は、集合系レンズの取付け部の基台に対して、左右(X)方向にガイドレール83に沿ってスライド移動自在に取り付けられており、X方向のVC(ボイスコイル)85が左右方向に直線駆動すると、アームによりボイスコイル85に連結されたX方向スライダ81が、X方向のガイドレール83に沿って、(Y方向スライダや集合系レンズを伴って、)左右(X)方向に平行にスライド移動する。   The X-direction slider 81 is slidably mounted along the guide rail 83 in the left-right (X) direction with respect to the base of the mounting portion of the collective lens, and is a VC (voice coil) in the X direction. When 85 is linearly driven in the left-right direction, the X-direction slider 81 connected to the voice coil 85 by the arm moves along the X-direction guide rail 83 (with the Y-direction slider and the collective lens). ) Slide and move parallel to the direction.

VCM(ボイスコイルモータ)では、永久磁石を設けた継鉄ヨーク部86、87の磁界の中に可動コイルを配すると、「フレミングの左手の法則」により、磁界方向と電流方向とに垂直な方向に、次式(1)に比例する電磁力(発生力)Fが発生し、可動コイル(ボイスコイル84、85)を駆動できる。   In a VCM (voice coil motor), when a movable coil is arranged in the magnetic field of the yoke yokes 86 and 87 provided with permanent magnets, the direction perpendicular to the magnetic field direction and the current direction is determined according to Fleming's left-hand rule. In addition, an electromagnetic force (generated force) F proportional to the following equation (1) is generated, and the movable coils (voice coils 84 and 85) can be driven.

Figure 2010032759
Figure 2010032759

但し、r:コイル半径、N:巻き数、i:電流、B:磁束密度とする。   However, r: coil radius, N: number of turns, i: current, B: magnetic flux density.

したがって、可動コイル(ボイスコイル84、85)に流す電流の方向と大きさにより可動コイルの移動方向と駆動加速度や、変位量を制御でき、可動コイルに連結されたアームにリンクしたXY方向スライダ80、81を直線的に駆動させることができる。すなわち、X、Y両方向の可動コイル(ボイスコイル84、85)に流す電流の向きと電流の大きさとを制御することにより、X、Y両方向の各スライダ80、81の左右、上下の位置、すなわち、集合系レンズ10(11)のX、Y方向の位置を自在に制御できる。VCMでは、駆動の精度や、応答性は、圧電アクチュエータよりは、やや劣るが、DCモータや、ステップモータに比べて、応答性や、駆動力に優れ、変位量を数mm程度以上に大きく取れるという利点がある。   Therefore, the moving direction, driving acceleration, and displacement of the moving coil can be controlled by the direction and magnitude of the current flowing through the moving coil (voice coils 84 and 85), and the XY direction slider 80 linked to the arm connected to the moving coil. , 81 can be driven linearly. That is, by controlling the direction and magnitude of the current flowing in the movable coils (voice coils 84 and 85) in both the X and Y directions, the left and right and top and bottom positions of the sliders 80 and 81 in both the X and Y directions, The position of the collective lens 10 (11) in the X and Y directions can be freely controlled. In VCM, the driving accuracy and response are slightly inferior to those of piezoelectric actuators, but they are superior in response and driving force compared to DC motors and stepping motors, and the displacement can be as large as several millimeters or more. There is an advantage.

図9は、本第2実施形態において、集合系レンズを用いたズームレンズや撮影光学系と駆動制御回路の構成例を示すブロック図である。なお、図5、図6に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図において、集合系レンズXY位置駆動部100は、集合系レンズ10の取付け部41をX、Y方向に駆動し、m行Xn列(3×3)の複数のレンズのいずれかを光軸上に移動させる。同様に、集合系レンズXY位置駆動部101は、集合系レンズ11の取付け部42をX、Y方向に駆動し、m行Xn列(3×3)の複数のレンズのいずれかを光軸上に移動させる。集合系レンズZ位置駆動部102、103は、各集合系レンズ10、11の取付け部41、42を光軸方向(Z方向)に移動させる。   FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration example of a zoom lens using a collective lens, a photographing optical system, and a drive control circuit in the second embodiment. The parts corresponding to those in FIG. 5 and FIG. In the drawing, the collective lens XY position driving unit 100 drives the mounting part 41 of the collective lens 10 in the X and Y directions, and moves any of a plurality of m rows Xn columns (3 × 3) lenses on the optical axis. Move to. Similarly, the collective system lens XY position driving unit 101 drives the mounting unit 42 of the collective system lens 11 in the X and Y directions, and moves any of a plurality of lenses in m rows and Xn columns (3 × 3) on the optical axis. Move to. The collective lens Z position driving units 102 and 103 move the attachment parts 41 and 42 of the collective lens 10 and 11 in the optical axis direction (Z direction).

集合系レンズ制御部104、105は、各々、集合系レンズXY位置駆動部100、101及び集合系レンズZ方向位置駆動部102、103に対して、XY方向の移動量、Z方向の移動量に応じた制御信号を供給する。カメラ制御部106は、レンズ制御プログラムに従って、集合系レンズ制御部104、105、撮影制御部107の動作など、全体の動作を制御する。撮影制御部107は、撮像素子12の動作を制御する。画像信号処理部108は、撮像素子12に結像した撮影映像に対して所定の画像処理を施す。操作入力部109は、電源スイッチ21や、レリーズ釦(シャッターボタン)22などの各種操作ボタンなどからなり、カメラ制御部106に対して動作を指示する。   The collective lens control units 104 and 105 respectively adjust the movement amount in the XY direction and the movement amount in the Z direction with respect to the collective lens XY position driving units 100 and 101 and the collective lens Z direction position driving units 102 and 103, respectively. A corresponding control signal is supplied. The camera control unit 106 controls the overall operations such as the operations of the collective lens control units 104 and 105 and the imaging control unit 107 according to the lens control program. The imaging control unit 107 controls the operation of the image sensor 12. The image signal processing unit 108 performs predetermined image processing on the captured video imaged on the image sensor 12. The operation input unit 109 includes various operation buttons such as a power switch 21 and a release button (shutter button) 22 and instructs the camera control unit 106 to operate.

図10は、本第2実施形態による集合系レンズを撮影光学系に用いたデジタルカメラ全体の構成を示すブロック図である。なお、図9等に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。レンズ識別データリーダ199は、集合系レンズユニット51−1、51−2、…に設けられたRFIDチップ52(または、無線ICタグなど)に記憶された、レンズユニットの識別情報や、レンズの位置データ、仕様データを、無線通信により読み出す。第1集合系レンズ駆動部200は、図9の集合系レンズXY位置駆動部100、集合系レンズZ位置駆動部102、及び集合系レンズ制御部104に相当し、集合系レンズ10をXYZ方向に駆動する。第2集合系レンズ駆動部201は、図9の集合系レンズXY位置駆動部101、集合系レンズZ位置駆動部103、及び集合系レンズ制御部105に相当し、集合系レンズ11をXYZ方向に駆動する。   FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the entire digital camera using the collective lens according to the second embodiment as a photographing optical system. Note that portions corresponding to those in FIG. 9 and the like are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The lens identification data reader 199 includes lens unit identification information and lens positions stored in an RFID chip 52 (or a wireless IC tag or the like) provided in the collective lens units 51-1, 51-2,. Data and specification data are read out by wireless communication. The first collective lens driving unit 200 corresponds to the collective lens XY position driving unit 100, the collective lens Z position driving unit 102, and the collective lens control unit 104 in FIG. 9, and moves the collective lens 10 in the XYZ directions. To drive. The second collective system lens drive unit 201 corresponds to the collective system lens XY position drive unit 101, the collective system lens Z position drive unit 103, and the collective system lens control unit 105 in FIG. 9, and moves the collective system lens 11 in the XYZ directions. To drive.

絞り駆動部202は、結像レンズ50の前面に設けられた絞りを駆動する。画像信号処理部203は、撮像素子12に結像した映像信号に対してレベル調整や、各種フィルタ処理などの信号処理を施す。タイミング制御&駆動回路204は、所定のタイミングで撮像素子12に結像した映像を取り出して画像信号処理部203に供給するように、撮像素子12と画像処理部203との動作を制御する。   The diaphragm driving unit 202 drives a diaphragm provided on the front surface of the imaging lens 50. The image signal processing unit 203 performs signal processing such as level adjustment and various filter processes on the video signal imaged on the image sensor 12. The timing control & drive circuit 204 controls the operations of the image sensor 12 and the image processing unit 203 so that the image formed on the image sensor 12 at a predetermined timing is taken out and supplied to the image signal processing unit 203.

測光測距センサ205は、レンズを介して入力される光線から被写体の光量、距離を検出する。色温度検出部206は、撮像画像のホワイトバランス等を補正する際の被写体の色温度を検出する。測光部207は、測光測距センサ205からの光量を測定する。測距部208は、被写体までの距離を測定する。照明/ストロボ駆動回路209は、撮影制御部221の制御に従って、照明/ストロボ210を所定の光量で発光させる。   The photometric distance measuring sensor 205 detects the light amount and distance of the subject from the light rays input via the lens. The color temperature detection unit 206 detects the color temperature of the subject when correcting the white balance or the like of the captured image. The photometric unit 207 measures the amount of light from the photometric distance measuring sensor 205. The distance measuring unit 208 measures the distance to the subject. The illumination / strobe drive circuit 209 causes the illumination / strobe 210 to emit light with a predetermined light amount according to the control of the imaging control unit 221.

ブレ検出回路211は、角度センサ(Pitch)212からの検出信号に従ってPitch方向のブレ量を検出する。ブレ検出回路213は、角度センサ(Yaw)214からの検出信号に従ってYaw方向のブレ量を検出する。メモリインタフェース215は、外部メモリ媒体216との間のインタフェースである。外部メモリ媒体216は、着脱可能な半導体メモリなどである。   The blur detection circuit 211 detects the blur amount in the pitch direction according to the detection signal from the angle sensor (pitch) 212. The blur detection circuit 213 detects the blur amount in the Yaw direction according to the detection signal from the angle sensor (Yaw) 214. The memory interface 215 is an interface with the external memory medium 216. The external memory medium 216 is a detachable semiconductor memory or the like.

電池217は、例えば、充電可能な二次電池である。電源制御回路218は、電池217の出力電圧を安定化し、各部に供給する。制御回路220は、所定のプログラムに従って動作し、各部の動作を制御する。撮影制御部221は、第1集合系レンズ駆動部200、第2集合系レンズ駆動部201、絞り駆動部202、タイミング制御&駆動回路204、ブレ検出回路211、213の動作を制御して、撮影を行う。   The battery 217 is a rechargeable secondary battery, for example. The power supply control circuit 218 stabilizes the output voltage of the battery 217 and supplies it to each unit. The control circuit 220 operates according to a predetermined program and controls the operation of each unit. The photographing control unit 221 controls the operations of the first collective lens driving unit 200, the second collective lens driving unit 201, the aperture driving unit 202, the timing control & driving circuit 204, and the shake detection circuits 211 and 213, and performs photographing. I do.

メモリ(集合系レンズのレンズデータ)222は、レンズ識別データリーダ199により読み出した集合系レンズ10、11に設けられたRFIDチップ52に記憶された、レンズユニットの識別情報や、レンズの位置データ、仕様データを記憶する。各レンズ駆動位置(X,Y,Z)算出部223は、レンズ選択部224により選択されたレンズを、上記レンズの位置データ、フォーカス、変倍ズームに従って、光軸上に移動するために、集合系レンズユニットのXYZ移動量を算出する。   The memory (lens data of the collective lens) 222 includes lens unit identification information, lens position data, and the lens position data stored in the RFID chip 52 provided in the collective lenses 10 and 11 read by the lens identification data reader 199. Stores specification data. Each lens driving position (X, Y, Z) calculation unit 223 is a set for moving the lens selected by the lens selection unit 224 on the optical axis according to the lens position data, focus, and zooming magnification. The XYZ movement amount of the system lens unit is calculated.

レンズ選択部224は、操作部230からの指示や、仕様データなどから、集合系レンズユニットに設けられた複数のレンズのうち、撮影に用いるレンズを選択する。変倍ズーム操作部225は、操作部230による操作に応じて、変倍ズーム量を決定する。フォーカス操作部226は、被写体にピントが合うようにフォーカシング量を決定する。撮影モード選択/撮影操作部227は、操作部230からの操作に応じて、撮影モードを選択したり、撮影操作(シャッタ押下)などを制御する。   The lens selection unit 224 selects a lens to be used for photographing from a plurality of lenses provided in the collective lens unit based on an instruction from the operation unit 230, specification data, and the like. The zooming operation unit 225 determines the zooming amount according to the operation by the operation unit 230. The focus operation unit 226 determines the focusing amount so that the subject is in focus. The shooting mode selection / shooting operation unit 227 selects a shooting mode or controls a shooting operation (shutter pressing) according to an operation from the operation unit 230.

操作部230は、電源スイッチ21、レリーズスイッチ22、モードスイッチ24などからなる。入力回路231は、操作部230からの操作を検出し、制御回路220に供給する。表示駆動部240は、制御回路220の制御に従って、電子ファインダ表示部241を駆動する。電子ファインダ表示部241は、例えば、液晶表示器からなり、撮像素子12に結像した撮像映像をスルー表示したり、撮影画像や、撮影条件、各種パラメータなどを表示する。   The operation unit 230 includes the power switch 21, the release switch 22, the mode switch 24, and the like. The input circuit 231 detects an operation from the operation unit 230 and supplies it to the control circuit 220. The display driving unit 240 drives the electronic finder display unit 241 according to the control of the control circuit 220. The electronic viewfinder display unit 241 includes, for example, a liquid crystal display, and displays a captured image formed on the image sensor 12 as a through display, and displays a captured image, shooting conditions, various parameters, and the like.

画像処理部242は、撮影画像に対して、ホワイトバランスや、γ調整などを行う。圧縮符号化/伸長復号化部243は、撮影画像を所定のフォーマットの形式に圧縮して符号化したり、圧縮された撮影画像を伸長して復号化する。静止画/動画画像メモリ244は、撮影された静止画や、動画を保存する。プログラムメモリ245は、制御回路220により実行されるプログラムを記憶している。データメモリ246は、制御回路220のプログラム実行に伴う各種データを(一時)記憶する。入出力インタフェース247は、外部入出力部248を介して、外部機器との間で撮影画像データを送受信するためのインタフェースである。   The image processing unit 242 performs white balance and γ adjustment on the captured image. The compression encoding / decompression decoding unit 243 compresses and encodes the captured image in a predetermined format, or decompresses and decodes the compressed captured image. The still image / moving image memory 244 stores captured still images and moving images. The program memory 245 stores a program executed by the control circuit 220. The data memory 246 stores (temporarily) various data associated with program execution of the control circuit 220. The input / output interface 247 is an interface for transmitting and receiving captured image data to / from an external device via the external input / output unit 248.

次に、図11乃至図16は、本第2実施形態において、集合系レンズのレンズの構成例と動作例を説明するための模式図である。   Next, FIGS. 11 to 16 are schematic diagrams for explaining a configuration example and an operation example of the lens of the collective lens in the second embodiment.

図11乃至図13は、集合系レンズの第1の構成例と動作例として、複数の集合系レンズに凹凸各種レンズを設け、それらレンズを組合せて利用する例を説明するための模式図である。すなわち、集合系レンズ10に、凹凸各種のレンズ群L11、L12、L13、…を、集合系レンズ11に、凹凸各種のレンズ群L21、L22、L23、…を、それぞれ設けて、集合系レンズ10と集合系レンズ11とをそれぞれX,Y方向に駆動して選択された各レンズを組み合わせることで、望遠タイプのズームレンズ系として、あるいは、レトロフォーカスタイプのズームレンズ系として、または、広角レンズなど各種固定焦点のレンズ系として用いるようにした場合の動作例である。以下、詳細に説明する。 FIG. 11 to FIG. 13 are schematic diagrams for explaining an example in which a plurality of concave and convex lenses are provided in a plurality of collective lenses and the lenses are used in combination as a first configuration example and an operation example of the collective lenses. . That is, the set system lens 10, uneven various lens L 11, L 12, L 13 , ... and the set system lens 11, uneven various lens L 21, L 22, L 23 , ... and, respectively By combining the respective lenses selected by driving the collective lens 10 and the collective lens 11 in the X and Y directions, respectively, a telephoto zoom lens system or a retrofocus zoom lens system is obtained. Or an example of operation when used as a lens system of various fixed focal points such as a wide-angle lens. Details will be described below.

例えば、図11(a)、(b)では、集合系レンズ10のうち、凸レンズで構成されたレンズL11と、集合系レンズ11のうち、凹レンズで構成されたレンズL22とを選択し、また、ズーム操作と所望の変倍率に応じて、選択されたレンズL11とレンズL22とのZ方向の位置を、図示するように、連動させてそれぞれ前後に移動駆動させることで、望遠タイプの変倍ズームレンズとして動作させるもので、撮影画角が狭い、または、比較的長い焦点距離のズームレンズ系として利用できる。 For example, in FIGS. 11A and 11B, the lens L 11 composed of a convex lens among the collective lens 10 and the lens L 22 composed of a concave lens among the collective lens 11 are selected. also, depending on the desired magnification and a zoom operation, the position in the Z direction between the lens L 11 and a lens L 22 which is selected, as shown, respectively in conjunction by moving driven back and forth, a telephoto type The zoom lens system can be used as a zoom lens system having a narrow shooting angle of view or a relatively long focal length.

また、同様に、レンズL11とレンズL22の代りに、他の焦点距離や、仕様のレンズを選択することで、同じ凸−凹レンズの組合せでも、異なる焦点距離や、異なる収差特性のズームレンズに代えることが自在にできる。 Similarly, by selecting other focal lengths or specification lenses instead of the lenses L 11 and L 22 , zoom lenses having different focal lengths and different aberration characteristics even with the same convex-concave lens combination. Can be freely replaced.

また、図12(a)、(b)では、逆に、集合系レンズ10の凹レンズのレンズL12と、集合系レンズ11の凸レンズのレンズL21とを選択し、また、ズーム操作と所望の変倍率に応じて、選択されたレンズL12とレンズL21のZ方向位置を、図示するように、連動させてそれぞれ前後に移動駆動させることで、レトロフォーカスタイプの変倍ズームレンズとして動作させるもので、画角が比較的広い、または、短焦点距離のズームレンズとして利用できる。 Further, in FIG. 12 (a), (b) , conversely, the lens L 12 of a concave lens set system lens 10, selecting a lens L 21 of the convex lens set system lens 11, the zoom operation as desired depending on the magnification, the Z-direction position of the lens L 12 is selected lens L 21, as shown, respectively by moving driven back and forth in conjunction to operate as a retro-focus type zoom-ratio zoom lens Therefore, it can be used as a zoom lens having a relatively wide angle of view or a short focal length.

また、図13(a)、(b)では、集合系レンズ10のうち、メニスカス凹レンズで構成されたレンズL13と、集合系レンズ11のうち、メニスカス凸レンズで構成されたレンズL23とを選択し、また、適切なZ方向位置に各レンズを移動駆動することにより、一種の広角レンズを構成して用いる。同様に、その他のレンズを選択して組合せることにより、例えば、超広角レンズや、魚眼レンズ、マクロレンズなど、その他の固定、または可変焦点の撮影レンズを構成するようにしてもよい。 13A and 13B, a lens L 13 configured with a meniscus concave lens among the collective lens 10 and a lens L 23 configured with a meniscus convex lens among the collective lens 11 are selected. In addition, a kind of wide-angle lens is configured and used by moving and driving each lens to an appropriate position in the Z direction. Similarly, by selecting and combining other lenses, for example, other fixed or variable focus photographing lenses such as an ultra-wide-angle lens, a fish-eye lens, and a macro lens may be configured.

このように、同じカメラ機器内において、交換レンズを交換する手間を必要とすることなく、集合系レンズ10、11の中から所望のレンズを電子的に駆動制御して選択し、適宜組み合わせることにより、各種の撮影光学系を自在に実現することができ、所望の撮影レンズとして用いることができる。   In this way, by selecting and driving a desired lens from the collective lenses 10 and 11 electronically without being required to replace the interchangeable lens in the same camera device, and appropriately combining them. Various photographing optical systems can be realized freely and used as a desired photographing lens.

なお、2枚の集合系レンズ10、11の代りに、3枚以上の多数枚の集合系レンズを組合せて利用してもよい。従来の光学系と同様に、レンズ群や、枚数を増やすほど、光学設計や、駆動制御は複雑になるが、従来の光学系とは違って、レンズ系の焦点距離の全範囲に渡って、必ずしも無収差に近い良好な光学特性を得るための構成は必要ない。つまり、用いる焦点距離の範囲において、所望の収差特性や、光学特性が得られればよく、各組合せの長所を生かせる範囲のみ利用して、他の範囲においては、他の組合せによる光学系に適宜切替えて利用することができる。   In place of the two collective lenses 10 and 11, a combination of three or more collective lenses may be used. As with conventional optical systems, the optical design and drive control become more complex as the number of lens groups and the number increases, but unlike conventional optical systems, over the entire focal length range of the lens system, A configuration for obtaining good optical characteristics close to no aberration is not necessarily required. In other words, it is sufficient that desired aberration characteristics and optical characteristics are obtained within the range of the focal length to be used. Only the range in which the advantages of each combination can be utilized, and in other ranges, the optical system is appropriately switched to another combination. Can be used.

図14乃至図16は、集合系レンズの第2の構成例と動作例として、複数の集合系レンズとともに結像レンズを組合せて利用する例を説明するための模式図である。例えば、固定焦点距離(f=f)の結像レンズMを、撮像面の前方の固定位置(レンズの主点が撮像面からfだけ手前の位置)に設置し、結像レンズMの被写体側前方に、集合系レンズ1と2とを設置し、また、集合系レンズ10と集合系レンズ11との組合せの焦点距離が無限大となる略アフォーカル系(無焦点系)を構成するように、各集合系レンズ10、11の焦点距離(f、f)とその位置(集合系レンズ10の像側主点H’と集合系レンズ11の物体側主点Hとの間の距離d)とを駆動制御することにより、結像レンズMが固定焦点で固定位置であっても、被写体像を撮像面上に結像できるとともに、撮影系全体の焦点距離は、f=m×fとなるので、m(=−f/f)を切替え制御することで、可変倍率の「コンバージョンレンズ」として機能させる例である。 FIGS. 14 to 16 are schematic views for explaining an example in which an imaging lens is used in combination with a plurality of collective lenses as a second configuration example and operation example of the collective lens. For example, the imaging lens M having a fixed focal length (f = f 0 ) is installed at a fixed position in front of the imaging surface (the lens main point is a position just f 0 before the imaging surface), and the imaging lens M The collective lenses 1 and 2 are installed in front of the subject, and a substantially afocal system (non-focal system) is formed in which the focal length of the combination of the collective lens 10 and the collective lens 11 is infinite. Thus, the focal lengths (f 1 , f 2 ) of the respective collective lenses 10, 11 and their positions (the image-side principal point H 1 ′ of the collective lens 10 and the object-side principal point H 2 of the collective lens 11) By driving and controlling the distance d), a subject image can be formed on the imaging surface even if the imaging lens M is at a fixed focus and a fixed position, and the focal length of the entire imaging system is f = since the m × f 0, m (= - f 1 / f 2) by controlling switching of the variable It is an example to function as a "conversion lens" rate.

一方、(図示しないが、)結像レンズMの前方に置く代りに、結像レンズMの後方に集合系レンズ10、11を配置し、結像レンズMのZ方向の位置も可変制御できるようにすると、集合系レンズ10を凹レンズとして撮影系の焦点距離を延ばし、集合系レンズ11を凸レンズとして撮影系の焦点距離を短縮することができ、集合系レンズを「リアコンバージョンレンズ」として機能させる構成としてもよい。   On the other hand, instead of being placed in front of the imaging lens M (not shown), the collective lenses 10 and 11 are arranged behind the imaging lens M so that the position of the imaging lens M in the Z direction can be variably controlled. Then, the focal length of the photographing system can be increased by using the collective lens 10 as a concave lens, and the focal length of the photographing system can be shortened by using the collective lens 11 as a convex lens, and the collective lens can function as a “rear conversion lens”. It is good.

(アフォーカル系)
よく知られるように、第1レンズの焦点距離fと第2レンズの像倍率βが分かっているとすると、2つのレンズを合成した焦点距離f12は、次式(2)で表わされる。
(Afocal)
Known as, if the focal length f 1 of the first lens is the image magnification beta 2 of the second lens found that to be the focal length f 12 obtained by combining two lenses is expressed by the following formula (2) .

Figure 2010032759
Figure 2010032759

一方、第1レンズ、第2レンズの焦点距離f、fと、第1レンズの像側主点H’と第2レンズの物体側主点Hとの間の距離をdとすると、次式(3)の関係が得られる。 On the other hand, let d be the distance between the focal lengths f 1 and f 2 of the first lens and the second lens and the image-side principal point H 1 ′ of the first lens and the object-side principal point H 2 of the second lens. Then, the relationship of the following formula (3) is obtained.

Figure 2010032759
Figure 2010032759

上記数式(3)を数式(2)に代入すると、集合系レンズ1、2からそれぞれ選択された2つのレンズを合成した系の焦点距離f12は、次式(4)となる。   When the above formula (3) is substituted into formula (2), the focal length f12 of the system in which two lenses selected from the collective lenses 1 and 2 are combined is expressed by the following formula (4).

Figure 2010032759
Figure 2010032759

この特殊な例として、d=f+f(正負の方向性あり)となるように配置すると、上記数式(4)の分母は0となり、第1レンズの像側焦点(F’)と第2レンズの物体側焦点(F)とが一致して、無限遠物点からの平行光束は、2つのレンズを通った後、再び平行光束になる。このような系は、「アフォーカル系」(無焦点系)と呼ばれ、望遠鏡や、コンバージョンレンズ等で用いられている。 As a special example, when arranged so that d = f 1 + f 2 (with positive and negative directions), the denominator of the above formula (4) becomes 0, and the image side focus (F 1 ′) of the first lens and The object-side focal point (F 2 ) of the second lens coincides, and the parallel light beam from the object point at infinity becomes a parallel light beam again after passing through the two lenses. Such a system is called an “afocal system” (non-focal system) and is used in a telescope, a conversion lens, and the like.

また、fとfとの比m=−f/fは、「アフォーカル倍率と」呼ばれる。また、アフォーカル系では、入射した光線の高さhと射出した光線の高さhの間には、次式(5)が成り立つ。 Further, f 1 and the ratio m = -f 1 / f 2 and f 2 is called "afocal magnification". In the afocal system, the following equation (5) is established between the height h 1 of the incident light beam and the height h 2 of the emitted light beam.

Figure 2010032759
Figure 2010032759

また、アフォーカル系では、無限遠物体に対しては無限遠像となるが、有限距離物体に対しては有限位置に像を作る。例えば、図14(b)に示すように、第1レンズ(L11)の物体側焦点F’より距離zの物体が、第2レンズ(L21)の像側焦点F2’よりz’の位置に結像すると、 In an afocal system, an image at infinity is obtained for an object at infinity, but an image is created at a finite position for an object at finite distance. For example, as shown in FIG. 14B, an object at a distance z 1 from the object side focal point F ′ of the first lens (L 11 ) is z 2 ′ from the image side focal point F2 ′ of the second lens (L 21 ). When the image is formed at

Figure 2010032759
Figure 2010032759

ゆえに、   therefore,

Figure 2010032759
Figure 2010032759

Figure 2010032759
Figure 2010032759

つまり、物体の焦点F1からの距離(z)と、像の焦点F’からの距離(z’)との比(z’/z)は、mの2乗に逆比例し、像倍率βは、物体や像の位置に関わり無く、アフォーカル倍率mのみで決まる。 That is, the ratio (z 2 ′ / z 1 ) between the distance (z 1 ) from the focal point F1 of the object and the distance (z 2 ′) from the focal point F 2 ′ of the image is inversely proportional to the square of m. The image magnification β is determined only by the afocal magnification m regardless of the position of the object or the image.

このように、d=f+f(正負の方向性あり)となるように配して、集合系レンズ10、11の合成系の焦点距離がf12=∞になるアフォーカル(無焦点系)条件を満たす範囲内で、第1または第2レンズのZ方向位置を調整することにより、結像レンズMが固定焦点(f)で固定位置であっても、撮像面に結像できることになる。 In this way, an afocal (non-focal system) in which the focal length of the combined system of the collective lenses 10 and 11 is f 12 = ∞ is arranged so that d = f 1 + f 2 (with positive and negative directions). ) By adjusting the position of the first or second lens in the Z direction within a range that satisfies the conditions, the imaging lens M can be imaged on the imaging surface even when the imaging lens M is at a fixed position at a fixed focal point (f). .

図14〜図16に示すように、アフォーカル系の後に結像レンズMを置くと、結像レンズMの像側焦点をそのまま全系の像側焦点にできる。後に置く結像レンズMの焦点距離をf、アフォーカル系にhの高さで入射した平行光がhの高さの平行光で結像レンズMに入り、その焦点で光軸とu’の角度で交わるとすると、f=h/u’であるから、上記の集合系レンズ1、2と結像レンズM(焦点距離f)とを組合せた撮影系全体の焦点距離(f)は、次式(9)で表わされる。 As shown in FIGS. 14 to 16, when the imaging lens M is placed after the afocal system, the image-side focal point of the imaging lens M can be used as it is as the entire image-side focal point. The focal length of the imaging lens M to be placed later is f 0 , and the parallel light incident on the afocal system at the height of h 1 enters the imaging lens M with the parallel light of the height of h 2 , and at the focal point, the optical axis and When intersecting at an angle of u ′, f 0 = h 2 / u ′, so that the focal length of the entire photographing system combining the above-described collective lenses 1 and 2 and the imaging lens M (focal length f 0 ). (F) is expressed by the following equation (9).

Figure 2010032759
Figure 2010032759

但し、m:アフォーカル倍率、m=−f/fである。 However, m: afocal magnification, m = −f 1 / f 2 .

集合系レンズ10、11のレンズの焦点距離(f、f)の組合せを選択することで、アフォーカル倍率m(m=−f/f)を切替え、系全体の焦点距離fを変化させることができるので、可変焦点の撮影レンズ系を容易に構成できる。 By selecting the combination of the focal lengths (f 1 , f 2 ) of the lenses of the collective lenses 10 and 11, the afocal magnification m (m = −f 1 / f 2 ) is switched, and the focal length f of the entire system is changed. Since it can be changed, a variable-focus photographic lens system can be easily constructed.

(アフォーカル条件)
2枚の集合系レンズ10、11を組合せて、アフォーカル系となる条件を満たすには、図14(a)、(b)に示すように、正(凸)レンズ・負(凹)レンズの順で構成したアフォーカル系1(ガリレオ望遠鏡タイプ)、図15(a)、(b)に示すように、正(凸)レンズ・正(凸)レンズの順で構成したアフォーカル系2(ケプラー望遠鏡タイプ)、図16(a)、(b)に示すように、負(凹)レンズ・正(凸)レンズの順で構成したアフォーカル系3(逆ガリレオ望遠鏡タイプ)等で構成できる。
(Afocal condition)
To combine the two collective lenses 10 and 11 to satisfy the afocal condition, as shown in FIGS. 14A and 14B, a positive (convex) lens and a negative (concave) lens are used. As shown in FIGS. 15A and 15B, an afocal system 2 (Kepler) configured in the order of a positive (convex) lens and a positive (convex) lens, as shown in FIGS. As shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b), an afocal system 3 (reverse Galileo telescope type) configured in the order of a negative (concave) lens and a positive (convex) lens can be used.

前述したように、いずれも、d=f+f(d、f、fは、正負の方向性あり)を満たすとき、2枚の集合系レンズ10、11の合成焦点距離f12=∞のアフォーカル系となる。すなわち、図14(a)、(b)のf≧0(正、凸レンズ)、かつ、f<0(負、凹レンズ)の場合には、|fl=|f|−dとなるように、f、fを可変制御すれば、アフォーカル系1(ガリレオ望遠鏡タイプ)となる。この領域のf、fの組合せでは、アフォーカル倍率m=−f/f≧1となり、これに結像レンズM(f)を組合せると、望遠タイプの撮影系を構成できる。 As described above, both, d = f 1 + f 2 (d, f 1, f 2 is negative there directional) when satisfying the synthesis of two sets system lens 10, 11 the focal length f 12 = ∞ afocal system. That is, in the case of f 1 ≧ 0 (positive, convex lens) and f 2 <0 (negative, concave lens) in FIGS. 14A and 14B, | f 2 l = | f 1 | −d Thus, if f 1 and f 2 are variably controlled, an afocal system 1 (Galileo telescope type) is obtained. In the combination of f 1 and f 2 in this region, the afocal magnification m = −f 1 / f 2 ≧ 1, and when this is combined with the imaging lens M (f 0 ), a telephoto type imaging system can be configured. .

また、図15(a)、(b)のf≧0(正、凸レンズ)、かつ、f≧0(正、凸レンズ)の場合には、|f|=d−|f|となるように制御すれば、アフォーカル系2(ケプラー望遠鏡タイプ)となる。この領域の組合せでは、m=−f/f<0となり、倒立像となるが、撮像信号をカメラ内で画像処理等により反転処理すれば、結像レンズM(f)と組み合わせて、高倍率や、長焦点距離の望遠レンズを構成できる。焦点距離はf=m×f(但し、m=−f/f<0)となる。 Also, in the case of f 2 ≧ 0 (positive, convex lens) and f 2 ≧ 0 (positive, convex lens) in FIGS. 15A and 15B, | f 2 | = d− | f 1 | If it controls so that it may become, it will become an afocal system 2 (Kepler telescope type). In this combination of regions, m = −f 1 / f 2 <0 and an inverted image is obtained. However, if the imaging signal is inverted by image processing or the like in the camera, it is combined with the imaging lens M (f 0 ). A telephoto lens with a high magnification and a long focal length can be configured. The focal length is f = m × f 0 (where m = −f 1 / f 2 <0).

また、図16(a)、(b)のf<0(負、凹レンズ)、かつ、f≧0(正、凸レンズ)の場合には、|f|=|f|+dとなるように制御すれば、アフォーカル系3(逆ガリレオ望遠鏡タイプ)となる。アフォーカル倍率は、0≦m≦1となり、結像レンズM(f)と組み合わせると、同様に、f=m×f(0≦m≦1)を可変にでき、レトロフォーカス系の広角レンズや、マクロレンズを構成できる(焦点距離fは、結像レンズ単体の焦点距離fよりも短くできる)。 Also, in the case of f 1 <0 (negative, concave lens) and f 2 ≧ 0 (positive, convex lens) in FIGS. 16A and 16B, | f 2 | = | f 1 | + d. If controlled in this way, the afocal system 3 (inverse Galileo telescope type) is obtained. The afocal magnification is 0 ≦ m ≦ 1, and when combined with the imaging lens M (f 0 ), f = m × f 0 (0 ≦ m ≦ 1) can be changed similarly, and the wide angle of the retrofocus system lenses and can be configured to macro lens (focal length f can be shorter than the focal length f 0 of the imaging lens only).

(カメラの制御動作)
次に、図17乃至図19は、本第2実施形態によるカメラの制御動作を説明するためのフローチャートである。また、図20及び図21は、本第2実施形態によるカメラの集合系レンズのレンズデータの構成例を示す概念図である。
(Camera control operation)
Next, FIGS. 17 to 19 are flowcharts for explaining the control operation of the camera according to the second embodiment. 20 and 21 are conceptual diagrams showing examples of the lens data configuration of the collective lens of the camera according to the second embodiment.

まず、カメラの制御回路220は、ユーザによる操作部230の操作に応じて、撮影モードが選択されたが否かを判断し(ステップS10)、撮影モードが選択されなかった場合には、その他のモード処理へ進む(ステップS12)。一方、撮影モードまたは撮影条件が選択や設定された場合には、カメラの制御回路220は、選択された撮影に応じて、撮影モード、及び撮影条件を設定し(ステップS14)、該撮影モード、及び撮影条件に応じて、集合系レンズ10、11から最適なレンズの組合せを選択する(ステップS16)。   First, the control circuit 220 of the camera determines whether or not the shooting mode has been selected in accordance with the operation of the operation unit 230 by the user (step S10). The process proceeds to mode processing (step S12). On the other hand, when the shooting mode or shooting conditions are selected or set, the camera control circuit 220 sets the shooting mode and shooting conditions according to the selected shooting (step S14). In accordance with the photographing conditions, an optimum lens combination is selected from the collective lenses 10 and 11 (step S16).

次に、レンズの組合せが、「人物撮影モード」や、「集合写真撮影モード」、あるいは、「近接撮影モード」などの広角ズームモードであるか否かを判断する(ステップS18)。そして、広角系のズームモードである場合には、広角ズーム用に設定されたレンズの組合せを選択し(ステップS20)、レンズ識別データリーダ199により、集合系レンズ10、11のRFIDチップ52から、選択された各レンズの仕様データ、位置データ、及び当該レンズの組合せに該当するレンズ制御プログラムを読み込む(ステップS22)。   Next, it is determined whether or not the combination of lenses is a wide-angle zoom mode such as “portrait shooting mode”, “group photo shooting mode”, or “close-up shooting mode” (step S18). If the zoom mode is a wide-angle zoom mode, a combination of lenses set for wide-angle zoom is selected (step S20), and the lens identification data reader 199 reads the RFID chips 52 of the collective lenses 10 and 11 from the RFID chip 52. The specification data, position data, and lens control program corresponding to the combination of the selected lenses are read (step S22).

図20には、集合系レンズ10の各レンズの位置データ及び仕様データの一例が示されており、図21には、集合系レンズ11の各レンズの位置データ及び仕様データの一例が示されている。図20、図21に示されるように、各レンズの位置データとして、X方向の中心位置、Y方向の中心位置が記憶され、仕様データとして、焦点距離f、曲率半径Ra、曲率半径Rb、口径D、屈折率nd、Abbe数ν、その他が記憶されている。上記ステップS22では、これらの位置データ及び仕様データを読み込む。   FIG. 20 shows an example of the position data and specification data of each lens of the collective lens 10, and FIG. 21 shows an example of the position data and specification data of each lens of the collective lens 11. Yes. As shown in FIGS. 20 and 21, the center position in the X direction and the center position in the Y direction are stored as the position data of each lens, and the focal length f, the curvature radius Ra, the curvature radius Rb, the aperture diameter are stored as the specification data. D, refractive index nd, Abbe number ν, and others are stored. In step S22, these position data and specification data are read.

一方、ステップS18で、レンズの組合せが、広角ズームモードでない場合には、「風景撮影モード」や、「人物+風景撮影モード」などの望遠ズームレンズモードであるか否かを判断する(ステップS24)。そして、望遠ズームレンズモードである場合には、望遠ズーム用に設定されたレンズの組合せを選択し(ステップS26)、レンズ識別データリーダ199により、集合系レンズ10、11のRFIDチップ52から、選択された各レンズの仕様データ、位置データ、及び当該レンズの組合せに該当するレンズ制御プログラムを読み込む(ステップS28)。   On the other hand, if the lens combination is not the wide-angle zoom mode in step S18, it is determined whether or not the telephoto zoom lens mode is “landscape shooting mode” or “person + landscape shooting mode” (step S24). ). If it is the telephoto zoom lens mode, a combination of lenses set for telephoto zoom is selected (step S26), and the lens identification data reader 199 selects from the RFID chips 52 of the collective lenses 10 and 11. The lens control program corresponding to the specification data, the position data, and the combination of the lenses is read (step S28).

また、レンズの組合せが広角ズームモードでも、望遠ズームレンズモードでもない場合には、マクロレンズモードであるか否かを判断し(ステップS30)、マクロレンズモードである場合には、マクロ用に設定されたレンズの組合せを選択し(ステップS32)、レンズ識別データリーダ199により、集合系レンズ10、11のRFIDチップ52から、選択された各レンズの仕様データ、位置データ、及び当該レンズの組合せに該当するレンズ制御プログラムを読み込む(ステップS34)。   If the lens combination is neither the wide-angle zoom mode nor the telephoto zoom lens mode, it is determined whether or not the lens is in the macro lens mode (step S30). The selected lens combination is selected (step S32), and the lens identification data reader 199 converts the selected lens specification data, position data, and the lens combination from the RFID chip 52 of the collective lenses 10 and 11. The corresponding lens control program is read (step S34).

また、レンズの組合せが広角ズームモードでも、望遠ズームレンズモードでも、マクロレンズモードでもない場合には、その他のレンズモード処理を実行する(ステップS36)。   If the lens combination is not the wide-angle zoom mode, the telephoto zoom lens mode, or the macro lens mode, other lens mode processing is executed (step S36).

次に、レンズ制御プログラムを読み込んだ後、いずれのモードにおいても、当該レンズ仕様データを参照して、撮影光軸中心が、集合系レンズ10から選択されたレンズL1i(i=1、2、…、9)の中心位置(X,Y)に一致するように、集合系レンズ10をX,Y方向に移動駆動する(ステップS38)。同様に、当該レンズ仕様データを参照して、撮影光軸中心が集合系レンズ11の選択されたレンズL2j(j=1、2、…、9)の中心位置(X,Y)に一致するように、集合系レンズ11をX,Y方向に移動駆動する(ステップS40)。そして、集合系レンズ10と集合系レンズ11の組合せに応じて、それぞれのモードにおける初期位置(Z,Z)に、各集合系レンズのZ方向位置をそれぞれ移動駆動する(ステップS42)。 Next, after reading the lens control program, in any mode, the lens L 1i (i = 1, 2, .., 9) The collective lens 10 is moved and driven in the X and Y directions so as to coincide with the center position (X 1 , Y 1 ) (step S38). Similarly, referring to the lens specification data, the center of the photographing optical axis is at the center position (X 2 , Y 2 ) of the selected lens L 2j (j = 1, 2,..., 9) of the collective lens 11. The collective lens 11 is driven to move in the X and Y directions so as to coincide (step S40). Then, according to the combination of the collective lens 10 and the collective lens 11, the Z direction position of each collective lens is driven to move to the initial position (Z 1 , Z 2 ) in each mode (step S42).

次に、カメラの制御回路220は、ユーザによる操作部230からズーム変倍操作があったか否かを判断し(ステップS44)、ズーム変倍操作が入力された場合には、操作量と当該レンズプログラム(広角、望遠、マクロ)に基づいて、当該集合系レンズ10、11をそれぞれ該当するズーム倍率に相当するZ方向位置まで移動するよう駆動して、ズームの変倍動作を実行する(ステップS46)。一方、ズーム変倍操作が入力されない場合には、ズーム変倍動作を実行しない。   Next, the camera control circuit 220 determines whether or not the zoom magnification operation has been performed by the user from the operation unit 230 (step S44). If the zoom magnification operation has been input, the operation amount and the lens program are determined. Based on (wide angle, telephoto, macro), the collective lenses 10 and 11 are driven to move to the Z-direction positions corresponding to the corresponding zoom magnifications, respectively, and the zoom magnification operation is executed (step S46). . On the other hand, when the zoom magnification operation is not input, the zoom magnification operation is not executed.

次に、ズーム操作後、選択されているAF(合焦)枠に相当する撮像信号の高周波成分や、コントラスト値などを検出して、選択AF枠領域が合焦するように、フォーカス駆動レンズ、もしくは該当する集合系レンズ10、11をZ方向の前後に微調駆動して、オートフォーカス処理を実行する(ステップS48)。そして、撮像素子12に結像した被写体象を表示部241にスルー表示する(ステップS50)。   Next, after the zoom operation, a high-frequency component of an imaging signal corresponding to the selected AF (focusing) frame, a contrast value, and the like are detected, and a focus driving lens, Alternatively, the corresponding collective lens 10 or 11 is finely driven back and forth in the Z direction to execute autofocus processing (step S48). Then, the subject image formed on the image sensor 12 is displayed through on the display unit 241 (step S50).

次に、レリーズ釦(シャッターボタン)22が半押しされたか否かを判断し(ステップS52)、半押しされていない場合には、ステップS44に戻り、上述した処理を繰り返す。一方、レリーズ釦(シャッターボタン)22が半押しされた場合には、測光部207からの測光値を取得し、撮影条件と測光値とに応じて露出条件を設定し(ステップS54)、レリーズ釦(シャッターボタン)22が全押しされたか否かを判断する(ステップS56)。   Next, it is determined whether or not the release button (shutter button) 22 has been half-pressed (step S52). If the release button (shutter button) 22 has not been half-pressed, the process returns to step S44 and the above-described processing is repeated. On the other hand, when the release button (shutter button) 22 is pressed halfway, the photometric value from the photometric unit 207 is acquired, the exposure condition is set according to the photographing condition and the photometric value (step S54), and the release button. It is determined whether or not the (shutter button) 22 has been fully pressed (step S56).

そして、全押しされた場合には、設定露出時間に従って、図示しない露出時間タイマ(ソフトウェアタイマでもよい)を設定し、露出時間タイマの計時を開始し(ステップS58)、設定撮影条件に従って、露出&撮影処理を実行し(ステップS60)、露出時間タイマによる計時がタイムアップしたか否か、すなわち露出時間が終了したか否かを判断し(ステップS62)、露出時間が終了していない場合には、ステップS60に戻り、露出&撮影処理を継続する。   If it is fully depressed, an exposure time timer (not shown) may be set according to the set exposure time, and the exposure time timer may be started (step S58). An imaging process is executed (step S60), and it is determined whether or not the time measured by the exposure time timer has expired, that is, whether or not the exposure time has ended (step S62). Returning to step S60, the exposure & photographing process is continued.

一方、露出時間タイマによる計時がタイムアップした場合、すなわち露出時間が終了した場合には、圧縮符号化/伸長復号化部243により、撮影画像データを符号化/圧縮符号化し(ステップS64)、撮影画像データをメモリ244に記録し(ステップS66)、撮影画像を表示部241にレビュー表示し(ステップS68)、図示しないメインルーチンに戻る。   On the other hand, when the time measured by the exposure time timer has expired, that is, when the exposure time has ended, the captured image data is encoded / compressed and encoded by the compression encoding / decompression decoding unit 243 (step S64). The image data is recorded in the memory 244 (step S66), the photographed image is reviewed and displayed on the display unit 241 (step S68), and the process returns to the main routine (not shown).

(連続ズーム制御動作)
上述したように、モード別にレンズの組合せを切替える代りに、一連のズーム変倍操作や、撮影操作などにおいて、ズーム倍率や、所定の焦点距離範囲に応じて、あるいは、被写体の距離や、輝度値、被写界深度などの所定の撮影条件に応じて、集合系レンズ10、11から使用するレンズの組合せを自動的に選択し、切り替えるよう制御しても良い。
(Continuous zoom control operation)
As described above, instead of switching the lens combination for each mode, in a series of zooming and shooting operations, depending on the zoom magnification, a predetermined focal length range, the distance of the subject, and the luminance value Depending on a predetermined photographing condition such as depth of field, a combination of lenses to be used from the collective lenses 10 and 11 may be automatically selected and controlled to be switched.

次に、図22及び図23は、本第2実施形態による連続ズーム制御動作を説明するためのフローチャートである。まず、カメラの制御回路220は、ユーザによる操作部230からズーム変倍操作があったか否かを判断し(ステップS80)、ズーム変倍操作が入力されない場合には、当該処理を終了して図示しないメインルーチンに戻る。   Next, FIGS. 22 and 23 are flowcharts for explaining the continuous zoom control operation according to the second embodiment. First, the control circuit 220 of the camera determines whether or not the zoom magnification operation has been performed by the user from the operation unit 230 (step S80). If the zoom magnification operation has not been input, the process ends and is not illustrated. Return to the main routine.

一方、ズーム変倍操作が入力された場合には、操作量に対応するズーム倍率が当該ズームゾーンの範囲内であるか否かを判断し(ステップS82)、当該ズームゾーンの範囲内である場合には、操作量と当該レンズプログラムに従って、当該ズーム倍率に相当する集合系レンズ10、11のZ方向の位置(Z,Z)を算出し(ステップS84)、集合系レンズ10を算出されたZ方向の位置(Z)まで移動し(ステップS86)、集合系レンズ11を算出されたZ方向の位置(Z)まで移動し(ステップS88)、当該処理を終了して図示しないメインルーチンに戻る。 On the other hand, when a zoom magnification operation is input, it is determined whether or not the zoom magnification corresponding to the operation amount is within the zoom zone (step S82), and is within the zoom zone. the, according to the operation amount and the lens program calculates the position in the Z direction of the collection system lens 10, 11 corresponding to the zoom magnification (Z 1, Z 2) (step S84), the calculated aggregate system lens 10 To the position in the Z direction (Z 1 ) (step S 86), the collective lens 11 is moved to the calculated position in the Z direction (Z 2 ) (step S 88), the process ends, and the main unit (not shown) Return to the routine.

一方、ステップS82において、操作量に対応するズーム倍率が当該ズームゾーンの範囲内でない場合には、当該ズームゾーンより広角側のゾーンであるか否かを判断する(ステップS90)。そして、広角側のゾーンである場合には、集合系レンズ10、11から、広角(Wide)側の次のズームゾーン用に設定されたレンズの組合せを選択し(ステップS92)、選択された各レンズの仕様データと組合せに該当するレンズプログラムとを読み込む(ステップS94)。一方、当該ズームゾーンより広角側のゾーンでない場合には、集合系レンズ10、11から、望遠(Tele)側の次のズームゾーン用に設定されたレンズの組合せを選択し(ステップS96)、選択された各レンズの仕様データと組合せに該当するレンズプログラムとを読み込む(ステップS98)。   On the other hand, if the zoom magnification corresponding to the operation amount is not within the range of the zoom zone in step S82, it is determined whether or not the zoom zone is a wide-angle zone (step S90). If it is a wide-angle zone, a lens combination set for the next zoom zone on the wide-angle (Wide) side is selected from the collective lenses 10 and 11 (Step S92). The lens specification data and the lens program corresponding to the combination are read (step S94). On the other hand, if it is not the wide-angle zone from the zoom zone, the lens combination set for the next zoom zone on the telephoto (Tele) side is selected from the collective lenses 10 and 11 (step S96). The lens specification data and the lens program corresponding to the combination are read (step S98).

次に、いずれの場合も、当該レンズ仕様データを参照して、集合系レンズ10の光軸位置を選択されたレンズL1i(i=1、2、…、9)の中心位置(X,Y)に一致するように、集合系レンズ10をX,Y方向に移動駆動する(ステップS100)。同様に、当該レンズ仕様データを参照して、集合系レンズ11の光軸位置を選択されたレンズL2j(j=1、2、…、9)2の中心位置(X,Y)に一致するように、集合系レンズ11をX,Y方向に移動駆動する(ステップS102)。次に、集合系レンズ10と集合系レンズ11の組合せに応じたレンズプログラムに従って、当該ズーム倍率に相当する集合系レンズ10、11のZ方向の位置を算出し(ステップS104)、その後、上述したステップS86で、集合系レンズ10を算出されたZ方向の位置(Z)まで移動し、ステップS88で、集合系レンズ11を算出されたZ方向の位置(Z)まで移動し、当該処理を終了して図示しないメインルーチンに戻る。 Next, in any case, referring to the lens specification data, the optical axis position of the collective lens 10 is selected as the center position (X 1 , X) of the lens L 1i (i = 1, 2,..., 9). The collective lens 10 is moved and driven in the X and Y directions so as to coincide with Y 1 ) (step S100). Similarly, with reference to the lens specification data, set system lens 11 of the optical axis position lens L 2j to the selected (j = 1,2, ..., 9 ) to the second center position (X 2, Y 2) The collective lens 11 is driven to move in the X and Y directions so as to match (step S102). Next, according to the lens program corresponding to the combination of the collective lens 10 and the collective lens 11, the position in the Z direction of the collective lenses 10 and 11 corresponding to the zoom magnification is calculated (step S104), and then described above. In step S86, the collective lens 10 is moved to the calculated position (Z 1 ) in the Z direction, and in step S88, the collective lens 11 is moved to the calculated position (Z 2 ) in the Z direction. To return to the main routine (not shown).

これにより、当該ズーム倍率や、焦点距離、撮影条件に応じて、収差特性や、明るさ(開口比F値)、解像力など、最適な光学特性のレンズや、レンズの組合せが自動的に選択され、ユーザは、特段の操作を要求することなく、最適な条件で撮影することができる。   As a result, a lens or a combination of lenses having optimum optical characteristics such as aberration characteristics, brightness (aperture ratio F value), and resolving power is automatically selected according to the zoom magnification, focal length, and shooting conditions. The user can take a picture under optimum conditions without requiring a special operation.

上述した第1及び第2実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(B−1)レンズの位置駆動による変倍ズームや、フォーカス操作だけでなく、集合系レンズ10、11からの任意の組合せのレンズを選択することによって、撮影レンズの焦点距離や、開口比、収差特性、光学特性などを電子制御で切替えることができる、汎用性が高いマルチ光学系を、安価に、薄小型で提供できる。
According to the first and second embodiments described above, the following effects can be obtained.
(B-1) In addition to zooming by position driving of the lens and focusing operation, by selecting an arbitrary combination of lenses from the collective lenses 10 and 11, the focal length, aperture ratio, A versatile multi-optical system capable of switching aberration characteristics, optical characteristics, and the like by electronic control can be provided at low cost and in a small size.

(B−2)また、固定焦点の結像レンズ61や、プリズムなど、その他の光学系と組み合わせて、屈曲光軸式ズームレンズユニットや、薄小型の可変光学系などを実現したり、小型カメラにも組み込んで内蔵することができる。 (B-2) Further, in combination with other optical systems such as a fixed focus imaging lens 61 and a prism, a bent optical axis zoom lens unit, a thin and small variable optical system, and the like can be realized. Can also be built in.

(B−3)撮影モードや、撮影シーン、あるいは、被写体の距離や、輝度値、被写界深度など、撮影条件や、被写体の状況に応じて、それらに最適な焦点距離や、明るさ(開口比F値)、レンズの解像力、各種の収差特性など、最適な光学特性になるようなレンズの組合せを自動的に選択して、撮影レンズとして使用して撮影することができる。 (B-3) Optimal focal length and brightness (shooting mode, shooting scene, subject distance, luminance value, depth of field, etc.) according to shooting conditions and subject conditions. It is possible to automatically select a lens combination that provides optimum optical characteristics such as aperture ratio F value), lens resolving power, and various aberration characteristics, and use it as a photographing lens for photographing.

(B−4)予めRFIDチップ52などに記憶した集合系レンズ内の各レンズの仕様データを参照して、当該レンズデータに基づいて、レンズの選択や、位置制御だけでなく、所望の光学特性の選択なども自動的に制御することができる。 (B-4) Referring to the specification data of each lens in the collective lens stored in advance in the RFID chip 52 or the like, based on the lens data, not only lens selection and position control but also desired optical characteristics The selection can be automatically controlled.

(B−5)さらに、集合系レンズ10、11を着脱交換式のユニットとすることで、汎用性や、選択できるレンズの組合せや、光学特性の範囲などをさらに広げることができる。 (B-5) Furthermore, by using the collective lenses 10 and 11 as detachable and replaceable units, versatility, selectable lens combinations, and the range of optical characteristics can be further expanded.

C.第2実施形態の変形例
上述した第2実施形態の変形例について以下に説明する。
(C−1)異なるレンズの組合せを集合系レンズ10、11の移動により選択し、組合せに応じてその位置を移動制御して、光学特性の違うレンズを組合わせて、異なるズームレンズや、可変焦点の撮影系を構成する例を示したが、その他の光学系や、固定焦点の撮影系などにも利用してもよい。
C. Modification of Second Embodiment A modification of the above-described second embodiment will be described below.
(C-1) A combination of different lenses is selected by moving the collective lenses 10 and 11, and the position of the lens is controlled to move according to the combination. Although an example of configuring a focus imaging system has been shown, the present invention may be used for other optical systems, fixed focus imaging systems, and the like.

(C−2)また、集合系レンズ10、11の移動駆動部は、集合系レンズ10、11からのレンズの選択や、選択されたレンズの位置駆動に用いる例を示したが、例えば、同じレンズの組合せにおいても、光軸中心を当該レンズの中心から偏心した位置にずらせるように駆動して、ライズ/フォール撮影や、シフト撮影などの「あおり撮影」を行えるように駆動したり、あるいは、手振れ量の検出回路211、213により検出した検出ブレ量に応じて、一部の集合系レンズ10、11を上下左右にダイナミックに移動させながら露出動作を行い、「手振れ軽減撮影」を行うように構成してもよい(後述する第3実施形態を参照)。 (C-2) Moreover, although the movement drive part of the collective lenses 10 and 11 has been shown as an example used for selecting a lens from the collective lenses 10 and 11 and driving the position of the selected lens, for example, the same Even in lens combinations, it is driven to shift the center of the optical axis to a position decentered from the center of the lens so as to be able to perform “tilting” such as rise / fall photography or shift photography, or In accordance with the detected blur amount detected by the shake amount detection circuits 211 and 213, an exposure operation is performed while dynamically moving some of the collective lenses 10 and 11 up and down and left and right to perform “camera shake reduction shooting”. (Refer to a third embodiment described later).

(C−3)また、集合系レンズ10、11を周期的に上下左右に所定位置ずつずらした位置に偏心させながら複数枚の撮影を行い、該複数枚の画像を元に、ずらした位置に応じて複数の画像を多重合成し、解像度を上げるような画像処理を行ってもよい。 (C-3) Further, a plurality of images are taken while the collective lenses 10 and 11 are periodically decentered at predetermined positions vertically and horizontally, and the shifted positions are determined based on the images. Accordingly, a plurality of images may be multiplexed and image processing may be performed to increase the resolution.

(C−4)また、集合系レンズ10、11に装着される各レンズは、第1、2実施形態のような凹、凸レンズに限られるものではなく、非球面レンズや、ミラー、回折光学系など異なる種類の光学系を設けたり、また、同じ曲率のレンズでも、異なる屈折率や、分散比(Abbe数)の硝材等、異なる光学特性を組合せるように構成してもよい(後述する第4実施形態を参照)。 (C-4) Further, each lens attached to the collective lenses 10 and 11 is not limited to the concave and convex lenses as in the first and second embodiments, but an aspherical lens, a mirror, or a diffractive optical system. Different types of optical systems may be provided, or even lenses having the same curvature may be configured to combine different optical characteristics such as glass materials having different refractive indexes and dispersion ratios (Abbe number) (described later). See 4 embodiments).

D.第3実施形態
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
本第3実施形態では、上述した第2実施形態の変形例(C−2)で説明した、手ぶれ補正撮影、あおり撮影について説明する。
D. Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the third embodiment, camera shake correction shooting and tilt shooting described in the modification (C-2) of the second embodiment described above will be described.

図24(a)、(b)は、通常撮影での概念図であり、図25(a)、(b)は、ライズ/フォール撮影や、シフト撮影などのあおり撮影の概念図である。従来、ビューカメラや、フィールドカメラ等の蛇腹式大判カメラや、Nikonの「PC(PerspectiveControl)−Nikkorレンズ」(Nikon、Nikkorは登録商標)などのアオリ撮影用交換レンズなどを用いると、いわゆる、「あおり撮影」ができる。しかし、蛇腹式カメラは、大型で、素人には扱いにくく、あおり撮影には熟練を要する。また、一眼レフにシフトレンズを交換装着するのは、面倒で、好みの焦点距離や、交換レンズであおり撮影できないという制約もあった。   FIGS. 24A and 24B are conceptual diagrams in normal shooting, and FIGS. 25A and 25B are conceptual diagrams of tilt shooting such as rise / fall shooting and shift shooting. Conventionally, when using a bellows type large format camera such as a view camera, a field camera, or a tilting interchangeable lens such as Nikon's “PC (Perspective Control) -Nikkor lens” (Nikon and Nikkor are registered trademarks), so-called “ Aori shooting ". However, the bellows-type camera is large and difficult to handle for an amateur, and skill is required for shooting the tilt. In addition, it is troublesome to replace and attach a shift lens to a single lens reflex camera, and there is a restriction that it is impossible to shoot with a preferred focal length and an interchangeable lens.

通常、図24(a)に示すように、レンズ光軸と撮像面とは直交するので、例えば、高いビルを下から見上げる角度で建物を撮影する場合、カメラを上方に傾けて撮影しなければならならない。この場合、被写体下部までの距離L1はピント距離より短く、被写体上部までの距離L2はピント距離より長い。このため、撮影画像は、図24(b)に示すように、光軸中心近傍で合焦するものの、その上下でフォーカスがずれるとともに、被写体は、下部(近く)が大きく、上部(遠方)が小さく、透視図的に縦方向で歪んでしまうことが知られている。   Usually, as shown in FIG. 24 (a), the lens optical axis and the imaging surface are orthogonal to each other. For example, when shooting a building at an angle looking up from the bottom of a tall building, the camera must be tilted upward without shooting. Must not. In this case, the distance L1 to the lower part of the subject is shorter than the focus distance, and the distance L2 to the upper part of the subject is longer than the focus distance. For this reason, as shown in FIG. 24B, the photographed image is focused near the center of the optical axis, but the focus is shifted up and down, and the subject has a large lower part (near) and an upper part (distant). It is known to be small and distorted in the vertical direction in perspective view.

そこで、図25(a)に示すように、カメラを水平姿勢に保ち、レンズを上下に平行移動(ライズ/フォール)、または左右に平行移動(シフト)させて撮影する(図示の例では、上方向に距離dだけ移動させる)。この場合、被写体までの撮影距離は、上部、下部とも略同じ距離Lとなる。なお、レンズの移動量dは、d={(被写体の高さh/距離L)−tan(画角θ/2)}×焦点距離fとなる。このため、撮影画像は、図25(b)に示すように、上部、下部の大きさが等しい正面図的になり、画面全体にピントが合うこととなり、遠近感を変化させ、像の歪みを補正したり強調させることができ、いわゆる「あおり撮影」(ディスプレースメント)することができる。また、逆にレンズ側を下方に移動(フォール)させて撮影すると、遠近感を誇張したような撮影もできる。   Therefore, as shown in FIG. 25 (a), the camera is held in a horizontal position, and the lens is translated up and down (rise / fall) or translated left and right (shifted) (in the example shown, the top Move in the direction by a distance d). In this case, the shooting distance to the subject is substantially the same distance L in both the upper part and the lower part. The moving amount d of the lens is d = {(subject height h / distance L) −tan (view angle θ / 2)} × focal length f. For this reason, as shown in FIG. 25B, the photographed image is a front view in which the upper and lower portions are equal in size, the entire screen is in focus, the perspective is changed, and the image distortion is reduced. It can be corrected or emphasized, and so-called “tilting” (displacement) can be performed. Conversely, if the lens side is moved (falled) downward to take a picture, it is possible to take a picture with exaggerated perspective.

本第3実施形態では、前述した集合系レンズを用いて、集合系レンズを含む撮影レンズ系全体を、所定のあおり量(d)だけ、撮影光軸の中心からX方向(シフト撮影、左右方向)またはY方向(ライズ/フォール撮影、上下方向)に平行に偏心移動させて撮影することで、上述したあおり撮影(シフト撮影、ライズ/フォール撮影)を容易に実現する。   In the third embodiment, using the above-described collective lens, the entire photographing lens system including the collective lens is moved in the X direction (shifted photographing, left-right direction) from the center of the photographing optical axis by a predetermined tilt amount (d). ) Or the Y-direction (rise / fall shooting, up-down direction) and taking the image while moving eccentrically, the above-described tilt shooting (shift shooting, rise / fall shooting) can be easily realized.

次に、図26乃至図29は、本第3実施形態の集合系レンズによる撮影光学系を用いてあおり撮影や、手ぶれ補正撮影を行う際の動作を説明するためのフローチャートである。まず、カメラの制御回路220は、ユーザによる操作部230から選択された撮影に応じて、撮影モード、及び撮影条件を設定し(ステップS120)、手ぶれ補正撮影モードであるか否かを判断する(ステップS122)。そして、手ぶれ補正撮影モードが選択された場合には、集合系レンズ10、11から、手ぶれ補正用のレンズL1i(i=1、2、…、9)、L2j(j=1、2、…、9)の組合せを選択し(ステップS124)、選択された各レンズの仕様データと組合せに該当するレンズプログラムを読み込む(ステップS126)。次に、集合系レンズ10の光軸中心を、選択したレンズL1iの中心位置(X,Y)まで、XY方向に移動し(ステップS128)、集合系レンズ11の光軸中心を、選択したレンズL2jの中心位置(X,Y)まで、XY方向に移動し(ステップS130)、レンズの組合せに応じた初期位置Z、Zまで、集合系レンズ10、11をZ方向に移動する(ステップS132)。 Next, FIG. 26 to FIG. 29 are flowcharts for explaining an operation when performing photographing or camera shake correction photographing using the photographing optical system using the collective lens according to the third embodiment. First, the camera control circuit 220 sets a shooting mode and shooting conditions according to the shooting selected by the user from the operation unit 230 (step S120), and determines whether the camera shake correction shooting mode is set or not (step S120). Step S122). Then, when the camera shake correction shooting mode is selected, the camera lens correction lenses L 1i (i = 1, 2,..., 9), L 2j (j = 1, 2 ,. .., 9) is selected (step S124), and the specification data of each selected lens and the lens program corresponding to the combination are read (step S126). Next, the optical axis center of the collective lens 10 is moved in the XY direction to the center position (X 1 , Y 1 ) of the selected lens L 1i (step S128). It moves in the XY direction to the center position (X 2 , Y 2 ) of the selected lens L 2j (step S130), and moves the collective lenses 10 and 11 to the initial positions Z 1 and Z 2 according to the lens combination. Move in the direction (step S132).

次に、測光処理、WB(ホワイトバランス)処理を実行し(ステップS134)、ズーム処理及びAF(オートフォーカス)処理を実行し(ステップS136)、撮像素子から取り込んだ被写体象を表示部241にスルー表示し(ステップS138)、レリーズ釦(シャッターボタン)22が半押しされたか否かを判断する(ステップS140)。そして、半押しされていない場合には、ステップS134に戻り、上述した処理を繰り返す。   Next, photometric processing and WB (white balance) processing are executed (step S134), zoom processing and AF (autofocus) processing are executed (step S136), and the subject image captured from the image sensor is passed through the display unit 241. It is displayed (step S138), and it is determined whether or not the release button (shutter button) 22 is half-pressed (step S140). If not half-pressed, the process returns to step S134 to repeat the above-described processing.

一方、レリーズ釦(シャッターボタン)22が半押しされた場合には、測光部207からの測光値を取得し、撮影条件と測光値とに応じて露出条件を設定し(ステップS142)、ブレ検出回路211、213を起動し、ブレ量の検出を開始する(ステップS144)。次に、選択AF枠が合掌するようにAF処理を実行し(ステップS146)、レリーズ釦(シャッターボタン)22が全押しされたか否かを判断する(ステップS148)。   On the other hand, when the release button (shutter button) 22 is pressed halfway, the photometric value from the photometric unit 207 is acquired, the exposure condition is set according to the photographing condition and the photometric value (step S142), and blur detection is performed. The circuits 211 and 213 are activated to start detecting the blur amount (step S144). Next, an AF process is executed so that the selected AF frame is held (step S146), and it is determined whether or not the release button (shutter button) 22 has been fully pressed (step S148).

そして、全押しされた場合には、設定露出時間に従って、露出時間タイマを設定し、露出時間タイマの計時を開始し(ステップS150)、X,Y方向のブレ量を検出し(ステップS152)、X,Y方向の検出ブレ量に応じて、所定の集合系レンズ10、11を、レンズ中心よりX/Y方向に移動し(ステップS154)、設定撮影条件に従って、露出&撮影処理を実行し(ステップS156)、露出時間タイマによる計時がタイムアップしたか否か、すなわち露出時間が終了したか否かを判断し(ステップS158)、露出時間が終了していない場合には、ステップS152に戻り、ブレ補正、露出&撮影処理を継続する。   If it is fully pressed, the exposure time timer is set according to the set exposure time, the time measurement of the exposure time timer is started (step S150), the amount of blur in the X and Y directions is detected (step S152), The predetermined collective lenses 10 and 11 are moved in the X / Y direction from the lens center in accordance with the detected blur amount in the X and Y directions (step S154), and the exposure & shooting process is executed according to the set shooting conditions ( In step S156), it is determined whether or not the time measured by the exposure time timer has expired, that is, whether or not the exposure time has ended (step S158). If the exposure time has not ended, the process returns to step S152, Continue the image stabilization, exposure & shooting process.

一方、露出時間タイマによる計時がタイムアップした場合、すなわち露出時間が終了した場合には、圧縮符号化/伸長復号化部243により、撮影画像データを符号化/圧縮符号化し(ステップS160)、撮影画像データをメモリ244に記録し(ステップS162)、撮影画像を表示部241にレビュー表示し(ステップS164)、その後、集合系レンズ10、11を初期位置に戻し(ステップS166)、図示しないメインルーチンに戻る。   On the other hand, when the time measured by the exposure time timer has expired, that is, when the exposure time has ended, the captured image data is encoded / compressed and encoded by the compression encoding / decompression decoding unit 243 (step S160). The image data is recorded in the memory 244 (step S162), the photographed image is reviewed and displayed on the display unit 241 (step S164), and then the collective lenses 10 and 11 are returned to the initial positions (step S166). Return to.

また、ステップS122において、手ぶれ補正撮影モードでない場合には、あおり撮影モードであるか否かを判断する(図28のステップS168)。手ぶれ補正撮影モードでもあおり撮影モードでもない場合には、その他のモード処理へ進む(ステップS170)。一方、あおり撮影モードである場合には、集合系レンズ10、11から、あおり補正用のレンズL1i、L2jの組合せを選択し(ステップS172)、選択された各レンズL1i、L2jの仕様データと組合せに該当するレンズプログラムを読み込む(ステップS174)。 In step S122, if the camera shake correction shooting mode is not selected, it is determined whether or not the camera is in the tilt shooting mode (step S168 in FIG. 28). If neither the camera shake correction shooting mode nor the tilt shooting mode is selected, the process proceeds to other mode processing (step S170). On the other hand, in the tilt shooting mode, a combination of tilt correction lenses L 1i and L 2j is selected from the collective lenses 10 and 11 (step S172), and each of the selected lenses L 1i and L 2j is selected. A lens program corresponding to the specification data and the combination is read (step S174).

次に、集合系レンズ10の光軸中心を、選択したレンズL1iの中心位置(X,Y)まで、XY方向に移動し(ステップS176)、集合系レンズ11の光軸中心を、選択したレンズL2jの中心位置(X,Y)まで、XY方向に移動し(ステップS178)、レンズの組合せに応じた初期位置Z、Zまで、集合系レンズ10、11をZ方向に移動する(ステップS180)。 Next, the optical axis center of the collective lens 10 is moved in the XY direction to the center position (X 1 , Y 1 ) of the selected lens L 1i (step S176). The lens is moved in the XY direction to the center position (X 2 , Y 2 ) of the selected lens L 2j (step S178), and the collective lenses 10 and 11 are moved to the initial positions Z 1 and Z 2 according to the lens combination to Z. Move in the direction (step S180).

次に、測光処理、WB(ホワイトバランス)処理を実行し(ステップS182)、ズーム処理及びAF(オートフォーカス)処理を実行し(ステップS184)、撮像素子12から取り込んだ被写体象を表示部241にスルー表示し(ステップS186)、自動あおり設定であるか否かを判断する(ステップS188)。そして、自動あおり設定である場合には、被写体の高さ、または幅(h)、撮影距離(L)を測定、または入力し、焦点距離(f)、画角(θ)または撮影サイズ(Y’)の情報を読み込み(ステップS190)、被写体高さ(h)と撮影距離(L)、焦点距離(f)等に応じて、あおり量dを算出して設定する。あおり量dは、例えば、前述したように、d=[(h/L)−tan(θ/2)]×f、または、d=[f×(h/L)−(Y’/2)](三角関数の計算が不要となる)から求める。一方、自動あおり設定でない場合には、操作量に応じて、あおり量dを設定する(ステップS194)。   Next, photometric processing and WB (white balance) processing are executed (step S182), zoom processing and AF (autofocus) processing are executed (step S184), and the subject image captured from the image sensor 12 is displayed on the display unit 241. Through display is performed (step S186), and it is determined whether or not the automatic tilt setting is set (step S188). In the case of automatic tilt setting, the height or width (h) and shooting distance (L) of the subject are measured or input, and the focal length (f), the angle of view (θ), or the shooting size (Y ') Is read (step S190), and the tilt amount d is calculated and set according to the subject height (h), shooting distance (L), focal length (f), and the like. The tilt amount d is, for example, as described above, d = [(h / L) −tan (θ / 2)] × f or d = [f × (h / L) − (Y ′ / 2). ] (Triangle function calculation is not necessary). On the other hand, if the automatic tilt setting is not set, the tilt amount d is set according to the operation amount (step S194).

次に、結像レンズ61、及び集合系レンズ10、11を、中心から設定されたあおり量dだけ、Y(上下)方向またはX(左右)方向に移動し(ステップS196)、レリーズ釦(シャッターボタン)22が半押しされたか否かを判断する(ステップS140)。そして、半押しされていない場合には、前述したステップS182に戻り、上述した処理を繰り返す。   Next, the imaging lens 61 and the collective lenses 10 and 11 are moved in the Y (vertical) direction or the X (horizontal) direction by a tilt amount d set from the center (step S196), and a release button (shutter) It is determined whether or not (button) 22 is half-pressed (step S140). If not half-pressed, the process returns to step S182 to repeat the above-described processing.

一方、レリーズ釦(シャッターボタン)22が半押しされた場合には、測光部207からの測光値を取得し、撮影条件と測光値とに応じて露出条件を設定し(ステップS200)、中央、及び上下(左右)のAF枠が共に合焦するようにAF処理を実行し(ステップS202)、レリーズ釦(シャッターボタン)22が全押しされたか否かを判断する(ステップS204)。そして、全押しされた場合には、設定露出時間に従って、露出時間タイマを設定し、タイマの計時を開始し(ステップS206)、設定撮影条件に従って、露出&撮影処理を実行し(ステップS208)、露出時間タイマによる計時がタイムアップしたか否か、すなわち露出時間が終了したか否かを判断し(ステップS210)、露出時間が終了していない場合には、ステップS208に戻り、露出&撮影処理を継続する。   On the other hand, when the release button (shutter button) 22 is pressed halfway, the photometric value from the photometric unit 207 is acquired, and the exposure condition is set according to the photographing condition and the photometric value (step S200). Then, AF processing is executed so that both the upper and lower (left and right) AF frames are in focus (step S202), and it is determined whether or not the release button (shutter button) 22 has been fully pressed (step S204). If it is fully pressed, an exposure time timer is set according to the set exposure time, the timer is started (step S206), and exposure & shooting processing is executed according to the set shooting conditions (step S208). It is determined whether or not the time measured by the exposure time timer has expired, that is, whether or not the exposure time has expired (step S210). If the exposure time has not expired, the process returns to step S208, and exposure & photographing processing is performed. Continue.

一方、露出時間タイマによる計時がタイムアップした場合、すなわち露出時間が終了した場合には、前述した図27に示すステップS160で、圧縮符号化/伸長復号化部243により、撮影画像データを符号化/圧縮符号化し、ステップS162で、撮影画像データをメモリ244に記録し、ステップS164で、撮影画像を表示部241にレビュー表示し、その後、ステップS166で、集合系レンズ10、11を初期位置に戻し、図示しないメインルーチンに戻る。   On the other hand, when the time measured by the exposure time timer has expired, that is, when the exposure time has ended, the captured image data is encoded by the compression encoding / decompression decoding unit 243 in step S160 shown in FIG. In step S162, the captured image data is recorded in the memory 244. In step S164, the captured image is reviewed and displayed on the display unit 241, and then in step S166, the collective lenses 10 and 11 are set to the initial positions. Return to the main routine (not shown).

なお、シフト撮影では、同様に、光軸に対して垂直方向の左右にレンズ面を平行移動させて撮影すると、構図の修正や歪みの矯正ができる。例えば、鏡の中心より左右にずれた位置から撮影しても、撮影者が映らず、鏡の中央で撮ったような画像が得られる。   Similarly, in shift shooting, composition can be corrected and distortion can be corrected by moving the lens surface parallel to the right and left in the direction perpendicular to the optical axis. For example, even if an image is taken from a position shifted to the left and right from the center of the mirror, the photographer is not reflected and an image as if taken at the center of the mirror is obtained.

E.第4実施形態
次に、本発明の第4実施形態について説明する。本第4実施形態では、所望の光学特性を指定すると、該指定された光学特性を満足するレンズの組合せを自動検索して撮影レンズとして設定する例について説明する。なお、カメラの構成については、図10に示す構成と同じであるので説明を省略する。
E. Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, an example will be described in which, when a desired optical characteristic is designated, a combination of lenses satisfying the designated optical characteristic is automatically searched and set as a photographing lens. The configuration of the camera is the same as that shown in FIG.

(レンズ選択モード処理)
図30乃至図33は、本第4実施形態によるレンズ選択モード処理動作を説明するためのフローチャートである。まず、カメラの制御回路220は、ユーザによる操作部230の操作に従って、指定された光学特性を選択、または入力する(ステップS230)。次に、指定された光学特性に従って、集合系レンズ10、11からレンズの組合せを選択し(ステップS232)、選択した各レンズの仕様データ、及び位置データを読み込み(ステップS234)、集合系レンズ10、11のZ方向位置を順に選択する(ステップS236)。
(Lens selection mode processing)
30 to 33 are flowcharts for explaining the lens selection mode processing operation according to the fourth embodiment. First, the camera control circuit 220 selects or inputs the designated optical characteristic according to the operation of the operation unit 230 by the user (step S230). Next, a lens combination is selected from the collective lenses 10 and 11 according to the designated optical characteristics (step S232), and the specification data and position data of each selected lens are read (step S234). , 11 are selected in order (step S236).

次に、指定された焦点距離、または開口比(F値)のレンズ組合せを検索するか否かを判断し(ステップS238)、検索する場合には、レンズの仕様データに従って、それらのレンズを組み合わせた場合の光線追跡計算処理プログラムを読み込み、入射光線の条件を設定し(ステップS240)、光線追跡を計算し(ステップS242)、最後の面まで計算したか否かを判断し(ステップS244)、まだ残っている場合には、次の面を選択し(ステップS246)、ステップS240に戻り、入射光線の条件の設定、光線追跡の計算を繰り返す。   Next, it is determined whether or not to search for a lens combination having the designated focal length or aperture ratio (F value) (step S238). When searching, the lenses are combined according to the lens specification data. The ray tracing calculation processing program is read, the incident ray conditions are set (step S240), ray tracing is calculated (step S242), and it is determined whether or not the calculation has been performed up to the last surface (step S244). If it still remains, the next surface is selected (step S246), and the process returns to step S240 to repeat the setting of the incident light ray conditions and the ray tracing calculation.

そして、最後の面までの計算が終了すると、最後面の像点位置、系の焦点距離(f)、有効径(D)、開口比(F)、入射瞳、出射瞳などを求めて出力する(ステップS248)。なお、レンズ系全体の焦点距離(f)や、像位置、開口比(F値)などは、近軸の入射光線を設定して計算する近軸光線追跡計算結果から比較的容易に求められる。次に、指定された焦点距離、または開口比の条件を満足するか否かを判断する(ステップS250)。そして、指定された焦点距離、または開口比の条件を満足する場合には、指定された収差特性の組合せを検索するのか否かを判断する(ステップS252)。   When the calculation up to the last surface is completed, the image point position of the last surface, the focal length (f) of the system, the effective diameter (D), the aperture ratio (F), the entrance pupil, the exit pupil, etc. are obtained and output. (Step S248). Note that the focal length (f), image position, aperture ratio (F value), etc. of the entire lens system can be obtained relatively easily from the paraxial ray tracing calculation result calculated by setting paraxial incident rays. Next, it is determined whether or not a specified focal length or aperture ratio condition is satisfied (step S250). If the specified focal length or aperture ratio condition is satisfied, it is determined whether or not to search for a specified combination of aberration characteristics (step S252).

そして、指定された収差特性の組合せを検索する場合には、軸上の入射光線データを設定し(ステップS254)、近軸の光線追跡を計算し(ステップS256)、軸外からの入射光線データを設定し(ステップS258)、軸外の光線追跡を計算する(ステップS260)。次に、収差係数の補助量を計算し(ステップS262)、補助量からの3次収差係数3次収差係数I、II、III、IV、V、Pを計算し(ステップS264)、最後の面まで計算したか否かを判断する(ステップS266)。そして、まだ残っている場合には、次の面を選択し(ステップS268)、ステップS254に戻り、近軸、軸外の光線追跡、3次収差係数の計算を繰り返す。 When searching for a combination of specified aberration characteristics, incident ray data on the axis is set (step S254), paraxial ray tracing is calculated (step S256), and incident ray data from off-axis is obtained. Is set (step S258), and off-axis ray tracing is calculated (step S260). Next, an auxiliary amount of the aberration coefficient is calculated (step S262), and third-order aberration coefficient third-order aberration coefficient I j , II j , III j , IV j , V j , P j from the auxiliary amount is calculated (step S262). S264), it is determined whether or not the calculation has been performed up to the last surface (step S266). If it still remains, the next surface is selected (step S268), and the process returns to step S254 to repeat paraxial and off-axis ray tracing and calculation of the third-order aberration coefficient.

すなわち、補助量から各面(j)における3次収差係数I、II、III、IV、V、Pを求め、また、全ての面の各収差係数Ij〜Vj、Pjを、それぞれ総和(Σ)することで、各収差係数I=ΣIj、II=ΣIIj、〜V=ΣVj、P=ΣPjを求めることができる。もちろん、集合系レンズの前後に、固定焦点レンズや、結像レンズなどが設置されている場合も、それらの曲率や、間隔距離、屈折率、分散比(または硝材)などが記憶されていれば、それらも含めて、撮影光学系全体の焦点距離や収差特性や光学特性も同時に求めることができる。 That is, the third-order aberration coefficients I j , II j , III j , IV j , V j , P j for each surface (j) are obtained from the auxiliary amount, and the aberration coefficients Ij to Vj, Pj for all the surfaces are obtained. By summing up (Σ), each aberration coefficient I = ΣIj, II = ΣIIj, ~ V = ΣVj, P = ΣPj can be obtained. Of course, even when fixed focus lenses, imaging lenses, etc. are installed before and after the collective lens, if their curvature, distance, refractive index, dispersion ratio (or glass material), etc. are stored, Including these, the focal length, aberration characteristics, and optical characteristics of the entire photographing optical system can be obtained at the same time.

そして、最後の面までの計算が終了すると、指定された収差特性の組合せを満足したか否かを判断し(ステップS272)、満足していない場合には、次のZ位置を選択し(ステップS276)、最後のZ位置であるか否かを判断する(ステップS278)。そして、最後のZ位置でない場合には、図30のステップS238に戻り、前述した処理を繰り返す。以降、Z位置を順次選択し、図30のステップS238以降の処理を繰り返す。   When the calculation up to the last surface is completed, it is determined whether or not the specified combination of aberration characteristics is satisfied (step S272). If not, the next Z position is selected (step S272). S276), it is determined whether it is the last Z position (step S278). If it is not the last Z position, the process returns to step S238 in FIG. 30 and the above-described processing is repeated. Thereafter, the Z position is sequentially selected, and the processing after step S238 in FIG. 30 is repeated.

そして、ステップS278で、最後のZ位置まで行った場合には、次のレンズ組合せを選択し(ステップS280)、最後の組合せであるか否かを判断する(ステップS282)。そして、最後の組合せでない場合には、図30のステップS234に戻り、選択したレンズ組合せで、前述した処理を繰り返す。   If the last Z position is reached in step S278, the next lens combination is selected (step S280), and it is determined whether or not it is the last combination (step S282). If it is not the last combination, the process returns to step S234 in FIG. 30, and the above-described processing is repeated with the selected lens combination.

そして、ステップS282で、最後の組合せまで行った場合には、指定された組合せの検索に失敗した旨を表示部241に表示、または報知し(ステップS284)、当該処理を終了し、図示しないメインルーチンに戻る。すなわち、全てのレンズの組合せ、距離の組合せを計算しても、指定された光学特性を満足する組合せが得られなかった場合には、指定された光学特性の組合せの検索に失敗した旨を表示または報知する。   If the last combination has been performed in step S282, the display unit 241 displays or notifies that the search for the designated combination has failed (step S284), ends the processing, Return to the routine. In other words, if a combination that satisfies the specified optical characteristics is not obtained even when all lens combinations and distance combinations are calculated, it indicates that the search for the specified optical characteristic combination has failed. Or inform.

一方、ステップS272で、満足した場合には、指定された組合せの検索に成功した旨を、または、検索されたレンズ特性データを表示し(ステップS274)、光跡図の描画が指示されているか否かを判断する(ステップS286)。そして、光跡図の描画が指示されている場合には、選択された各レンズの仕様データに基づいて、レンズ断面図を描画出力し(ステップS288)、光線追跡結果に基づいて、各面を横切る光線高hiを直線で結び、光跡図を表示部241に描画出力する(ステップS290)。   On the other hand, if satisfied in step S272, the fact that the designated combination has been successfully retrieved is displayed, or the retrieved lens characteristic data is displayed (step S274), and whether drawing of a light trace is instructed. It is determined whether or not (step S286). If drawing of a light trace is instructed, a lens cross-sectional view is drawn based on the specification data of each selected lens (step S288), and each surface is drawn based on the ray tracing result. The crossing ray height hi is connected with a straight line, and a light trace is drawn and output on the display unit 241 (step S290).

次に、光跡図の描画が指示されていない場合、あるいは光跡図の描画出力した後は、収差曲線図の描画が指示されているか否かを判断し(ステップS292)、収差曲線図の描画が指示されている場合には、各収差係数を元に、像高の高さ(角度)に対する各収差量Δx、Δyを計算し、表示部241に描画出力する(ステップS294)。   Next, when the drawing of the light trace is not instructed or after the light trace drawing is output, it is determined whether or not the drawing of the aberration curve is instructed (step S292). When drawing is instructed, the respective aberration amounts Δx and Δy with respect to the height (angle) of the image height are calculated based on each aberration coefficient, and are drawn and output on the display unit 241 (step S294).

次に、収差曲線図の描画が指示されていない場合、あるいは収差曲線図の描画出力後は、当該レンズの組合せに決定するか否かを判断し(ステップS296)、当該レンズの組合せに決定しない場合には、当該処理を終了し、図示しないメインルーチンに戻る。   Next, when the drawing of the aberration curve diagram is not instructed, or after the drawing of the aberration curve diagram, whether or not to determine the lens combination is determined (step S296), and the lens combination is not determined. In that case, the process is terminated and the process returns to the main routine (not shown).

一方、当該レンズの組合せに決定する場合には、集合系レンズ10の光軸中心を、選択したレンズL1iの中心位置(X,Y)まで、XY方向に移動し(ステップS298)、集合系レンズ11の光軸中心を、選択したレンズL2jの中心位置(X,Y)まで、XY方向に移動し(ステップS300)、レンズL1i、L2jの組合せに応じた初期位置Z、Zまで、集合系レンズ10、11をZ方向に移動し(ステップS302、S304)、当該処理を終了し、図示しないメインルーチンに戻る。 On the other hand, when determining the combination of the lenses, the optical axis center of the collective lens 10 is moved in the XY direction to the center position (X 1 , Y 1 ) of the selected lens L 1i (step S298). the optical axis center of the set system lens 11, to the center position of the lens L 2j selected (X 2, Y 2), to move in the XY direction (step S300), the lens L 1i, the initial position according to the combination of L 2j The collective lenses 10 and 11 are moved in the Z direction up to Z 1 and Z 2 (steps S302 and S304), the process ends, and the process returns to the main routine (not shown).

(光線追跡計算)
ここで、光線追跡計算について説明する。
例えば、レンズの各面において、以下のデータをレンズデータとして入力する。
r:曲率半径=各面Sと曲面中心Cとの距離(曲率C=1/rを用いても良い)、
d:次の面までの光軸上での距離、n、n’:面の前後の媒質材料の屈折率
(Ray tracing calculation)
Here, ray tracing calculation will be described.
For example, the following data is input as lens data on each surface of the lens.
r: radius of curvature = the distance between each surface S and the center C of the curved surface (the curvature C = 1 / r may be used),
d: distance on the optical axis to the next surface, n, n ′: refractive index of the medium material before and after the surface

このとき、入射された光に対し、各面に入射され、屈折や反射され、次の面に入射される光を順次求めることにより、光線追跡ができる。
h:光線が面を切る高さ、
s、s’:面Sから光が光軸と交わる点P、P’までの距離、
y、y’:物体および像の大きさ、
At this time, ray tracing can be performed by sequentially obtaining incident light that is incident on each surface, refracted or reflected, and incident on the next surface.
h: height at which the light beam cuts the surface,
s, s ′: distances from the surface S to points P, P ′ where the light intersects the optical axis,
y, y ′: the size of the object and the image,

β:像倍率=y’/y、
u、u’:入射光および屈折光が光軸となす角、
i、i’:入射角および屈折角、
Φ:曲面の法線が光軸となす角、とすると、
β: Image magnification = y ′ / y,
u, u ′: angles formed by incident light and refracted light with the optical axis,
i, i ′: incident angle and refraction angle,
Φ: The angle between the normal of the curved surface and the optical axis,

角度θが小さい領域では、三角関数は、多項式展開の1次項だけで近似でき、sinθ≒θ、cosθ≒1、tanθ≒θと近似できるので、光線が光軸となす角uが小さい近軸領域(Paraxial domain)では、u=h/s、Φ=h/rとなる。   In the region where the angle θ is small, the trigonometric function can be approximated only by the first-order term of the polynomial expansion, and can be approximated as sin θ≈θ, cos θ≈1, and tanθ≈θ. In (Paraxial domain), u = h / s and Φ = h / r.

また、屈折の法則(n・sin i=n’・sin i’)は、近軸領域では、n・i=n’・i’と表される。近軸額域の基本式は、Φ=u+i=u’+i’より、i=Φ−u、i’=Φ−u’となる。   Further, the law of refraction (n · sin i = n ′ · sin i ′) is expressed as n · i = n ′ · i ′ in the paraxial region. The basic formula of the paraxial frame region is i = Φ−u and i ′ = Φ−u ′ from Φ = u + i = u ′ + i ′.

これに、Φ=h/r、u=h/s、u’=h/s’、を代入し、屈折の式のi、i’に代入すると、次式(10)(Abbeの不変量の式)が得られる。   Substituting Φ = h / r, u = h / s, u ′ = h / s ′ into this, and substituting it into i and i ′ in the refraction formula, the following formula (10) (the invariant of Abbe Equation) is obtained.

Figure 2010032759
Figure 2010032759

レンズ系の(j)面、及び(j+1)面を考えると、(j)面でのAbbeの不変量は、次式(11)で表わされる。   Considering the (j) plane and (j + 1) plane of the lens system, Abbe's invariant on the (j) plane is expressed by the following equation (11).

Figure 2010032759
Figure 2010032759

両辺にhjを掛けると、次式(12)で表わされる。   When both sides are multiplied by hj, the following equation (12) is obtained.

Figure 2010032759
Figure 2010032759

(j)面から(j+1)面への移動は、次式(13)で表わされる。   The movement from the (j) plane to the (j + 1) plane is expressed by the following equation (13).

Figure 2010032759
Figure 2010032759

j+1=u’、nj+1=n’なので、(j+1)面においても、同様に屈折の式を適用できる。ここで、α=n・u、α’=n’・u’を導入して、数式(12)、(13)を置き換えると、次式(14)、(15)となる。 Since u j + 1 = u ′ j and n j + 1 = n ′ j , the refraction formula can be similarly applied to the (j + 1) plane. Here, when α j = n j · u j and α ′ j = n ′ j · u ′ j are introduced and the equations (12) and (13) are replaced, the following equations (14) and (15) are obtained. Become.

Figure 2010032759
Figure 2010032759

Figure 2010032759
Figure 2010032759

この式(14)、(15)を近軸計算式として用いて、各面を切る光線の高さh、h、…と、α、α、…を順次求めていくことで、近軸での光線追跡ができる。 Using these formulas (14) and (15) as paraxial calculation formulas, the heights h 1 , h 2 ,..., And α 1 , α 2 ,. Paraxial ray tracing is possible.

また、最終面の光線高hkとα’kが求まると、最終面の屈折光が光軸となす角は、u’k=α’k/n’k、像点位置(すなわち、バヅクフォーカス)は、BF=S’=h/u’、Lagrangeの式(nuy=n’u’y’)から、像倍率β=y’/y=(n/n’)・(u/u’)、像側焦点距離f’は、f’=h/u’より、それぞれ計算でき、有効径Dが分かると、開口比F=D/f等も求まる。 Further, when the ray height hk and α′k of the final surface are obtained, the angle between the refracted light of the final surface and the optical axis is u′k = α′k / n′k, the image point position (that is, the bar focus). ) = BF ′ = S ′ k = h k / u ′ k , and Lagrange's equation (nuy = n′u′y ′), the image magnification β = y ′ / y = (n 1 / n ′ k ) · ( u 1 / u ′ k ) and image side focal length f ′ can be calculated from f ′ = h 1 / u ′ k , respectively, and if the effective diameter D is known, the aperture ratio F = D / f and the like can be obtained.

(3次収差)
次に、3次収差計算について説明する。
収差は、理想の結像状態と異なる結像現象を表す。例えば、「球面収差」(Spheical Aberration)は、光軸上で光線が1点に集まらない現象を表し、「コマ収差」(Coma)は、光軸外で点像が尾を引く現象を表し、「非点収差」(Astigmatism)は、同心円像と放射線像の結像点が一致しない現象を表し、「像面湾曲」(Field Curvature)は、像面が平坦にならない現象を表し、「歪曲収差」(Dstortion)は、物体と像が相似形にならずに四角形が樽形や糸巻き形などに歪む現象を表し、また、「軸上色収差」(Axial Chromatic Abberation)は、色(光の波長)によって結像位置が異なる現象を表し、「倍率色収差」(Lateral Chromatic Abberation)は、色によって倍率が異なる現象を表し、いずれも像質の劣化に影響する。
(3rd order aberration)
Next, the third-order aberration calculation will be described.
Aberration represents an imaging phenomenon different from an ideal imaging state. For example, “Spherical Aberration” represents a phenomenon in which light rays do not collect at one point on the optical axis, and “Coma Aberration” (Coma) represents a phenomenon in which a point image is tailed off the optical axis. “Astigmatism” represents a phenomenon in which the concentric circle image and the radiographic image do not coincide with each other, and “Field Curve” represents a phenomenon in which the image surface does not become flat, and “distortion aberration”. "(Dstation)" represents a phenomenon in which an object and an image are not similar to each other, but a square is distorted into a barrel shape or a pincushion shape, and "Axial Chromatic Aberration" is a color (wavelength of light). This represents a phenomenon in which the image formation position varies depending on the color magnification. “Lateral Chromatic Aberration” is a magnification that varies depending on the color. Represent different phenomena, both of which affect the degradation of image quality.

3次収差(third−Orderaberration)は、光線が近軸像面と交差する点と近軸像点との距離を、光線の入射高hと半画角tanωを変数とした多項式に展開した時の最低次である3次の5つの項から成る収差で、上記の最初の5つの収差を指し、いわゆる「ザイデル(Seidel)の5収差」に対応する。以下に、3次収差計数の計算方法の概略を説明する。   Third-order aberration is the distance between the point where the ray intersects the paraxial image plane and the paraxial image point, and is expanded into a polynomial with the incident height h and the half field angle tan ω as variables. It is an aberration composed of five terms of the third order that is the lowest order, and refers to the first five aberrations described above, and corresponds to the so-called “Seidel's five aberrations”. The outline of the calculation method of the third-order aberration count will be described below.

(3次収差係数の計算式)
近軸額域がsin∂=βの近似で成り立つのに対し、3次収差は、sinθ=θ−θ/3!の3次項までの近似に対応し、簡略には、次式(16)、(17)で表わされる。
(Calculation formula of third-order aberration coefficient)
With respect to the paraxial amount of area that holds an approximation of sin∂ = β, 3-order aberrations, sinθ = θ-θ 3/ 3! Are expressed by the following equations (16) and (17).

Figure 2010032759
Figure 2010032759

Figure 2010032759
Figure 2010032759

上記数式(16)、(17)のI、II、III、IV、V、Pの各収差係数は、それぞれ、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差、及び、Petzval和に相当する。各収差係数を求めるには、まず、次式(18)に従って、レンズ各面(j)で次の補助量Q、Q 、Δ(1/n)、Δ(1/n)、Jを求める。 The aberration coefficients of I, II, III, IV, V, and P in the formulas (16) and (17) are spherical aberration, coma aberration, astigmatism, field curvature, distortion aberration, and Petzval sum, respectively. It corresponds to. In order to obtain each aberration coefficient, first, according to the following equation (18), the following auxiliary amounts Q j , Q j * , Δ (1 / n j s j ), Δ (1 / n j ), J j is obtained.

Figure 2010032759
Figure 2010032759

これらの補助量を元に、各レンズ面(j)において、次式(19)より収差係数が求まる。   Based on these auxiliary amounts, the aberration coefficient is obtained from the following equation (19) for each lens surface (j).

Figure 2010032759
Figure 2010032759

これら各面(j)の収差係数をそれぞれ総和したもの(I=ΣI、II=ΣII、…等)が、光学系全体の各3次収差係数に該当する。 A sum of aberration coefficients of these surfaces (j) (I = ΣI j , II = ΣII j ,...) Corresponds to each third-order aberration coefficient of the entire optical system.

また、レンズのガラス(硝材)や、媒質毎の波長毎の屈折率の違い(分散特性)から生じる軸上色収差ΔS’や、倍率色収差ΔY’は、次式(20)、(21)で求められる。   In addition, the axial chromatic aberration ΔS ′ and the lateral chromatic aberration ΔY ′ resulting from the difference in the refractive index (dispersion characteristic) of each lens wavelength (glass material) and wavelength of each medium are obtained by the following equations (20) and (21). It is done.

Figure 2010032759
Figure 2010032759

Figure 2010032759
Figure 2010032759

但し、Abbe数:ν=(n−1)/(n−n)、f:焦点距離、n、n、nは、それぞれ、C線(赤、波長656nm)、d線(黄、波長588nm)、F線(青、波長486nm)における屈折率である。 Where Abbe number: ν j = (n d −1) / (n F −n c ), f j : focal length, n c , n d , and n F are the C line (red, wavelength 656 nm), respectively. It is a refractive index in d line (yellow, wavelength 588 nm) and F line (blue, wavelength 486 nm).

3次収差係数では、レンズ系のデータをn倍に大きくすると、収差もn倍になり、収差係数が変化する。このため、焦点距離や、口径が異なる光学系でも収差性能を比較できるように、例えば、焦点距離f=1、または、撮像画角の対角=1、となるように、系全体を縮小や、拡大して正規化することが多い。   In the third-order aberration coefficient, when the lens system data is increased n times, the aberration is also increased n times and the aberration coefficient changes. For this reason, the entire system is reduced so that, for example, the focal length f = 1 or the diagonal of the imaging field angle = 1, so that aberration performance can be compared even in optical systems having different focal lengths and apertures. , Often expanded and normalized.

また、前述した近軸光線追跡では、入射角uや高さhの入力は、任意でよいが、3次収差係数のための光線追跡では、(i)軸上の光線と、(ii)軸外物点から出て入射瞳を横切る主光線との2本の光線を同時に追跡する場合が多い。   In the paraxial ray tracing described above, the input of the incident angle u and the height h may be arbitrary, but in ray tracing for the third-order aberration coefficient, (i) the ray on the axis and (ii) the axis In many cases, two rays of the principal ray that come out of the external object point and cross the entrance pupil are simultaneously traced.

(i)の軸上光線追跡では、物体側主面を切る光の高さh ̄=1となるように正規化するために、u=1/a、h=s・u、α=n・uと、光線の初期値を設定する。 In (i) on-axis ray tracing, u 1 = 1 / a, h 1 = s 1 · u 1 , α 1 = n 1 · u 1 and the initial value of the light beam are set.

(ii)の軸外物点から入射瞳への主光線追跡(*印)では、物体側主点Hから物体高に対する角ω ̄=1となるように正規化するために、u =−a/a、h =z・u 、α =n・u と、光線の初期値を設定して、光線追跡計するのが望ましい。 In the principal ray tracing (marked with *) from the off-axis object point to the entrance pupil of (ii), in order to normalize the object side principal point H to the angle ω ̄ = 1, u 1 * = It is desirable to set the initial value of the light beam to -a / a * , h 1 * = z * · u 1 * , α 1 * = n 1 · u 1 *, and to perform the ray tracer.

F.第5実施形態
次に、本発明の第5実施形態について説明する。本第5実施形態では、集合系レンズの構成例について説明する。
F. Fifth Embodiment Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the fifth embodiment, a configuration example of a collective lens will be described.

図34(a)〜(c)は、本発明の第5実施形態による、集合系レンズの構成例を示す模式図である。図34(a)に示す集合系レンズ10(11)の構成例は、集合系レンズを構成する各レンズL11、L12、…、Lmnの口径が異なる場合で、3行×5列の行列状に並べ、また、口径の大小順、または、焦点距離や、レンズ曲面の曲率の大小順などに整列し、レンズL11、L12、…の切替え時に、口径や、焦点距離、収差特性など、所定の光学特性が、レンズ位置に応じて順に増加、または減少するように配列した例である。また、行もしくは列毎に配列する順序方向を変えて、実装面積を有効に活用して、より多くのレンズを実装できるようにしてもよい。 FIGS. 34A to 34C are schematic views showing a configuration example of the collective lens according to the fifth embodiment of the present invention. The configuration example of the collective lens 10 (11) shown in FIG. 34A is a case where the apertures of the lenses L 11 , L 12 ,. Arranged in a matrix, and arranged in order of aperture, or in the order of focal length and lens curvature, and when switching the lens L 11 , L 12 ,..., Aperture, focal length, and aberration characteristics In this example, predetermined optical characteristics are arranged so as to increase or decrease in order according to the lens position. Further, by changing the order of arrangement in each row or column, it is possible to mount more lenses by effectively utilizing the mounting area.

図34(b)に示す集合系レンズ10(11)の構成例は、各レンズL11、L12、…、Lmnの口径が同じ場合で、均等ピッチ、または均等間隔で3行×4列等の行列状に整列配置し、レンズ切替え時のレンズ駆動位置を等ピッチまたは等間隔とし、駆動位置の計算や、レンズ駆動の制御が容易に行えるように構成した例である。 The configuration example of the collective lens 10 (11) shown in FIG. 34B is the case where the apertures of the lenses L 11 , L 12 ,..., L mn are the same, and 3 rows × 4 columns at equal pitches or equal intervals. In this example, the lens driving positions at the time of lens switching are set at equal pitches or equal intervals so that calculation of driving positions and control of lens driving can be easily performed.

図34(c)に示す集合系レンズ10(11)の構成例は、各レンズL11、L12、…、Lmnのサイズ、配列を不規則とした場合で、例えば、中央部に大径レンズ1個を、その周辺や隅に小径レンズを数個配置して、より多くレンズを実装できるようにした例である。 The configuration example of the collective lens 10 (11) shown in FIG. 34C is a case where the size and arrangement of the lenses L 11 , L 12 ,..., L mn are irregular. This is an example in which several small-diameter lenses are arranged in the periphery or corner of one lens so that more lenses can be mounted.

その他の規則的、不規則的な配列方法で並べるよう構成してもよい。いずれも、集合系レンズを着脱式の交換ユニットの1つとして構成し、交換レンズ取付部に取り付ける際の誤装着防止用や、装着固定用の切欠き部などを設けてある。   You may comprise so that it may arrange in other regular and irregular arrangement methods. In either case, the collective lens is configured as one of detachable interchangeable units, and is provided with a notch portion for preventing erroneous mounting when mounting the interchangeable lens mounting portion, a notch portion for mounting and fixing, and the like.

また、集合系レンズ10(11)には、2次元バーコードや、RFDチップ(ICタグ)52を貼付しておき、そのメモリ内にユニット識別情報とともに、各個別レンズの位置データや、仕様データを記録しておき、レンズユニット取付部56のRFIDリーダ57(図4参照)や、カメラ側のレンズ識別データリーダ199からそれを受信または読み出して、レンズユニットを識別したり、レンズの位置データ及び仕様データに基づいてレンズ駆動の制御ができるようにするのが望ましい。   In addition, a two-dimensional barcode or an RFD chip (IC tag) 52 is attached to the collective lens 10 (11), and the position data and specification data of each individual lens are stored in the memory together with unit identification information. Is received or read out from the RFID reader 57 (see FIG. 4) of the lens unit mounting portion 56 or the lens identification data reader 199 on the camera side, and the lens unit is identified or the lens position data and It is desirable to be able to control lens driving based on the specification data.

また、図34(a)〜(c)に示すように、集合系レンズ10(11)の外装材には、誤装着を防止するための誤装着防止用切り欠き部300や、装着固定/位置決め用切り欠き部301、301、レンズユニットを識別するための2次元バーコード302などを設けている。   Further, as shown in FIGS. 34 (a) to 34 (c), the exterior material of the collective lens 10 (11) has a notch portion 300 for preventing erroneous mounting for preventing erroneous mounting, and mounting fixing / positioning. Notches 301 and 301 for use, a two-dimensional barcode 302 for identifying the lens unit, and the like are provided.

G.第6実施形態
次に、本発明の第6実施形態について説明する。本第6実施形態では、集合系レンズを構成する個別レンズの構成例について説明する。
G. Sixth Embodiment Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the sixth embodiment, a configuration example of an individual lens constituting the collective lens will be described.

図35(a)〜(h)は、本第6実施形態による集合系レンズを構成する個別レンズの構成例を示す断面図である。図35(a)は、レンズユニット毎に、もしくは、同じレンズユニットの各行や、各列毎に、レンズの正(凸)/負(凹)別に個別レンズを複数個配置して装着する例である。図35(b)は、各集合系レンズユニット内に、レンズの正(凸)/負(凹)を混在して配置する例であり、複数のレンズユニットを組合せて使用する際、対物側から見て、正(凸)/負(凹)の順の組合せだけでなく、正−正、負−正、負−負の順の組合せなども選択できる。   FIGS. 35A to 35H are sectional views showing a configuration example of individual lenses constituting the collective lens according to the sixth embodiment. FIG. 35 (a) is an example in which a plurality of individual lenses are arranged and mounted for each lens unit or for each row or each column of the same lens unit, depending on the positive (convex) / negative (concave) of the lens. is there. FIG. 35B is an example in which the positive (convex) / negative (concave) lenses are mixedly arranged in each collective lens unit. When a plurality of lens units are used in combination, from the objective side. As seen, not only a combination of positive (convex) / negative (concave) order but also a combination of positive-positive, negative-positive, negative-negative order, and the like can be selected.

図35(c)は、各レンズ位置に、複数枚や複数群のレンズから成る、色消しレンズや、接合レンズ、複合レンズ、さらには、絞り板などを装着する例である。図35(d)は、同じ硝材でも、曲面形状や、曲率、焦点距離などを変えたレンズを複数個配置した例、もしくは、同一基板上に一体形成した集合系レンズの例である。また、図35(e)は、屈折率(n)や、分散比(Abbe数ν)などの光学特性の異なる硝材で形成したレンズを装着する例である。   FIG. 35 (c) shows an example in which an achromatic lens, a cemented lens, a compound lens, a diaphragm plate, or the like composed of a plurality of lenses or a group of lenses is mounted at each lens position. FIG. 35 (d) shows an example in which a plurality of lenses having the same glass material, the curved surface shape, the curvature, the focal length, etc. are arranged, or the collective lens integrally formed on the same substrate. FIG. 35E shows an example in which a lens formed of glass materials having different optical characteristics such as a refractive index (n) and a dispersion ratio (Abbe number ν) is mounted.

図35(f)は、ガラス基材や、または、PMMA(アクリル)、ADC(アクリルジグリコールカーボネート)、CR−39(ジエチレングリコールビスアリルカーボネート)等の透明プラスチックの基材上に、異なる屈折率の材質を印刷や、塗布、形成、貼合せして、レンズを形成する例である。図35(g)は、ガラスなどの基材に、異なる屈折率や、異なる濃度の金属イオン(チタンイオンなどの)などを拡散させて、屈折率の段階的変化(グラデーション)により各レンズを形成する例である。図35(h)は、同じ硝材で、同じ焦点距離(f)であっても、両面の曲面形状のペンディング条件を少しずつ変えて、球面収差などの収差特性が少しずつ異なる複数のレンズを装着した例である。   FIG. 35 (f) shows a glass substrate or a transparent plastic substrate such as PMMA (acrylic), ADC (acrylic diglycol carbonate), CR-39 (diethylene glycol bisallyl carbonate) or the like having different refractive indexes. This is an example of forming a lens by printing, coating, forming, and bonding materials. In FIG. 35 (g), each lens is formed by diffusing different refractive indexes and different concentrations of metal ions (such as titanium ions) into a substrate such as glass, etc., and gradually changing the refractive index (gradation). This is an example. Fig. 35 (h) shows the same glass material, even with the same focal length (f), with a plurality of lenses with slightly different aberration characteristics, such as spherical aberration, by gradually changing the pending conditions for curved surfaces on both sides. This is an example.

いずれも、口径や、曲率、焦点距離、屈折率、分散比、ペンディング条件、収差特性等の所定の光学特性の大小の順に並べると、レンズの検索や、切り替え制御が容易にできる。   In any case, the lens search and switching control can be facilitated by arranging in order of predetermined optical characteristics such as aperture, curvature, focal length, refractive index, dispersion ratio, pending conditions, aberration characteristics, and the like.

H.第7実施形態
次に、本発明の第7実施形態について説明する。本第7実施形態では、集合系レンズの製造方法について説明する。集合系レンズは、図35(a)〜(c)に示したように、一般光学レンズと同様に作製されたレンズを、基板に設けたレンズ枠や、鏡胴に装着して組み立てても良いが、従来の光学レンズの製法では、光学ガラス硝材から調合/溶融/成型加工/アニール(焼き鈍し)/荒ずり/砂かけ/研磨/洗浄/芯取り/コーティング/…など多数の工程を経て製作されるので、集合系にすると、レンズの個数分だけコストや、加工費が高くなり、また検査や調整などにも手間がかかる。そこで、図35(d)、(f)、(g)に示す集合系レンズの場合には、従来の方法に代って、同一基材上に複数レンズを一体型に同時に形成して、作製するのが望ましい。
H. Seventh Embodiment Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. In the seventh embodiment, a method for manufacturing a collective lens will be described. As shown in FIGS. 35A to 35C, the collective lens may be assembled by attaching a lens manufactured in the same manner as a general optical lens to a lens frame provided on a substrate or a lens barrel. However, the conventional optical lens manufacturing method is manufactured from optical glass glass material through a number of processes such as compounding / melting / molding / annealing (annealing) / roughing / sanding / polishing / cleaning / centering / coating /. For this reason, when a collective system is used, the cost and processing cost are increased by the number of lenses, and inspection and adjustment are also troublesome. Therefore, in the case of the collective lens shown in FIGS. 35 (d), (f), and (g), instead of the conventional method, a plurality of lenses are simultaneously formed integrally on the same substrate. It is desirable to do.

図36(a)〜(f)は、本第7実施形態による、複数のレンズを同一基材上、もしくは、一体型に形成する集合系レンズの作製方法の一例を示す模式図である。図36(a)は、精巧なレンズ曲面形状の鋳型(注ぎ型)400を作成し、プラスチック樹脂材401などを注いで充填して、樹脂が硬化安定した後、鋳型400からはずしてレンズ形状を作製するプラスチックモールド(注ぎ型成型)によるレンズ成型法である。図36(b)は、レンズ曲面形状の精密なプレス金型410を作製し、加熱軟化したガラス材411などを、この金型で直接プレス(加圧)して、レンズ形状を作製するガラスモールド(熱圧縮成型)によるレンズ成型法である。   FIGS. 36A to 36F are schematic views showing an example of a method for producing an aggregate lens in which a plurality of lenses are formed on the same base material or in an integrated form according to the seventh embodiment. FIG. 36A shows an elaborate lens curved surface mold (pour mold) 400, which is poured and filled with a plastic resin material 401 and the like, and after the resin is cured and stabilized, the lens shape is removed from the mold 400. This is a lens molding method using a plastic mold to be produced (pour mold molding). FIG. 36B shows a glass mold for producing a lens shape by producing a precise press die 410 having a curved lens surface shape, and directly pressing (pressing) a heat-softened glass material 411 or the like with this die. This is a lens molding method by (thermal compression molding).

図36(c)は、ガラス基板420上などに、フォトリソグラフィーにより円柱状のフォトレジストパターン421を作製した後、基板を過熱してレジストを流動させ、表面張力によりレンズ形状を作製するマイクロレンズなどの製造法(リフロー法)である。図36(d)は、レンズ形状に合せたマスク430を形成した低屈折率のガラス基板431を、光屈折率の溶液を入れたSalt Bath(液層)432に浸漬して、Ti(チタンイオン)などのイオンを拡散させて、段階的な屈折率変化(グラデーション)を持たせたレンズとするレンズ製造法(イオン拡散法)である。 FIG. 36C shows a microlens or the like in which a cylindrical photoresist pattern 421 is formed on a glass substrate 420 by photolithography, and then the substrate is heated to cause the resist to flow, and a lens shape is formed by surface tension. This is a manufacturing method (reflow method). FIG. 36D shows a case where a glass substrate 431 having a low refractive index on which a mask 430 matched to a lens shape is formed is immersed in a salt bath (liquid layer) 432 containing a solution having a photorefractive index to obtain Ti + (titanium). This is a lens manufacturing method (ion diffusion method) in which ions such as ions) are diffused to form a lens having a stepwise change in refractive index (gradation).

図36(e)は、圧電素子440を用いたインクジェットプリンタヘッド441を利用して、微量の樹脂材料442などをガラス基板443上の所定位置に滴下して、表面張力によりレンズ形状を作成するレンズ製造法(インクジェット法)である。図36(f)は、フォトリソグラフィーによりフォトレジストマスク(グレイスケール・マスク)450を作製するが、該フォトレジストマスク450に設けた透過率分布によってフォト・レジスト451の形状をコントロールして露光現像し、現像したレジスト像以外の部分をエッチングで削り取り、任意の曲面形状のレンズを作製するレンズ製造法(グレイスケール・マスク法)である。   FIG. 36E shows a lens that creates a lens shape by surface tension by dropping a small amount of resin material 442 or the like onto a predetermined position on a glass substrate 443 using an inkjet printer head 441 using a piezoelectric element 440. It is a manufacturing method (inkjet method). In FIG. 36 (f), a photoresist mask (gray scale mask) 450 is produced by photolithography, and the shape of the photoresist 451 is controlled by the transmittance distribution provided on the photoresist mask 450, and exposure development is performed. This is a lens manufacturing method (gray scale mask method) in which a portion other than the developed resist image is etched away to produce a lens having an arbitrary curved surface shape.

図37は、上述した製造方法のうち、図36(f)のグレイスケール・マスク法によるレンズ製造プロセスの手順を示すフローチャートである。まず、各レンズの口径や、曲率、焦点距離、屈折率、分散比、ペンディング条件、収差特性等の設計データを作成し(ステップS400)、該設計データに従って、フォト・レジストを設計し(ステップS402)、設計したフォト・レジストに従って、フォトマスク・パターンを設計する(ステップS404)。次に、フォトリソグラフィーにより所定の透過率分布を有するフォトレジストマスク450を作製するが(ステップS406)、このとき、フォトリソグラフィー・モデルにより、マスク透過率と露光装置の光強度分布のずれを補正する(ステップS408)。   FIG. 37 is a flowchart showing the steps of the lens manufacturing process based on the gray scale mask method of FIG. First, design data such as the aperture, curvature, focal length, refractive index, dispersion ratio, pending conditions, and aberration characteristics of each lens is created (step S400), and a photoresist is designed according to the design data (step S402). ) A photomask pattern is designed according to the designed photo resist (step S404). Next, a photoresist mask 450 having a predetermined transmittance distribution is produced by photolithography (step S406). At this time, a deviation between the mask transmittance and the light intensity distribution of the exposure apparatus is corrected by a photolithography model. (Step S408).

そして、所望するフォトレジストマスク450が作製されると、該フォトレジストマスク450に設けた透過率分布によってガラス基板上に塗布したフォト・レジスト451を露光し、現像したレジスト像以外の部分をエッチングで削り取る(ステップS410)。また、この段階で、所望するレンズが作製されない場合には、エッチング・モデルによりレジスト形状とエッチング形状変化のずれを補正し(ステップS412)、ステップS400のレンズ設計データの作成から再度繰り返す。一方、所望するレンズが作製されていればマイクロレンズの完成である(ステップS414)。   When the desired photoresist mask 450 is produced, the photoresist 451 applied on the glass substrate is exposed by the transmittance distribution provided on the photoresist mask 450, and portions other than the developed resist image are etched. Scrap off (step S410). If the desired lens is not manufactured at this stage, the difference between the resist shape and the etching shape change is corrected by the etching model (step S412), and the process is repeated from the creation of the lens design data in step S400. On the other hand, if the desired lens is manufactured, the microlens is completed (step S414).

このような製造方法を用いて、複数のレンズを備える集合系レンズ10、11を一体型で作製することができる。いずれの製造方法を用いるかによって、製造コストや、曲面形状、位置合せの精度などに差はあるが、いずれも、従来の光学レンズの溶融/成型/研磨/…など多数工程を要する製法に比べると、コストや、組立費が大幅に安くなり、取付け位置や、光軸の調整なども不要にできる。   Using such a manufacturing method, the collective lenses 10 and 11 including a plurality of lenses can be manufactured in an integrated manner. Depending on which manufacturing method is used, there are differences in manufacturing cost, curved surface shape, alignment accuracy, etc., all of which are compared with conventional manufacturing methods that require many steps such as melting / molding / polishing / ... of optical lenses. This greatly reduces the cost and assembly cost, and eliminates the need to adjust the mounting position and optical axis.

作製されたレンズの曲面形状や、位置の精度が多少劣る場合にも、本発明の集合系レンズ10、11による撮影系では、最終レンズの形状や、位置のデータを測定し、測定されたデータや、補正データを、レンズユニットのRFIDチップ(ICタグ)52などに書き込んで記録しておくことで、カメラ側では、これらのバラツキや、誤差などを、レンズの仕様データとして読み込み、その仕様データに応じてレンズ中心位置の調整などのレンズ駆動制御ができるので、形状や、位置の精度バラツキによる不都合も緩和できる。   Even in the case where the curved surface shape and position accuracy of the manufactured lens are somewhat inferior, the photographing system using the collective lenses 10 and 11 according to the present invention measures the shape and position data of the final lens, and the measured data. In addition, by writing correction data in the RFID chip (IC tag) 52 of the lens unit and recording it, the camera side reads these variations, errors, etc. as lens specification data. Accordingly, the lens drive control such as the adjustment of the lens center position can be performed according to the above, so that inconvenience due to variations in shape and position accuracy can be alleviated.

また、広い焦点距離全体に渡って収差を削減するために多数枚のレンズを用いずとも、焦点距離により異なるレンズに切替えればよいので、レンズ数も減らすことができる。   In addition, the number of lenses can be reduced because it is sufficient to switch to a different lens depending on the focal length without using a large number of lenses in order to reduce aberrations over a wide focal length.

本発明の第1実施形態によるデジタルカメラの光学系(集合系レンズによる可変焦点撮影レンズ系)の構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a configuration of an optical system (variable focus photographing lens system using a collective lens) of a digital camera according to a first embodiment of the present invention. 本第1実施形態による集合系レンズを用いたデジタルカメラの外観構成とそのズームレンズユニット部の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance structure of the digital camera using the group system lens by this 1st Embodiment, and the structure of the zoom lens unit part. 本第1実施形態において、撮影レンズ部29に収納された、集合系レンズ、及び該集合系レンズを駆動するズームレンズユニットの構造を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing the structure of a collective lens housed in a photographic lens unit 29 and a zoom lens unit that drives the collective lens in the first embodiment. 本第1実施形態による集合系レンズ10、11を、着脱式に交換装着できる着脱式の集合系レンズユニットとして構成した場合の構造を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a structure when the collective lenses 10 and 11 according to the first embodiment are configured as a detachable collective lens unit that can be detachably attached. 本第2実施形態による集合系レンズを用いたデジタルカメラの他の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other structural example of the digital camera using the group system lens by this 2nd Embodiment. デジタルカメラの集合系レンズ部の駆動機構の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of the drive mechanism of the group system lens part of a digital camera. 上述したデジタルカメラの集合系レンズ部の駆動機構の他の構成例(ステップモータと歯車)を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other structural example (step motor and gear) of the drive mechanism of the group system lens part of the digital camera mentioned above. 上述したデジタルカメラの集合系レンズの駆動機構(X−Y方向)であるVCMの構成例を示す正面図である。It is a front view which shows the structural example of VCM which is the drive mechanism (XY direction) of the group system lens of the digital camera mentioned above. 本第2実施形態において、集合系レンズを用いたズームレンズや撮影光学系と駆動制御回路の構成例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of a zoom lens using a collective lens, a photographing optical system, and a drive control circuit in the second embodiment. 本第2実施形態による集合系レンズを撮影光学系に用いたデジタルカメラ全体の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the whole digital camera which used the group system lens by this 2nd Embodiment for the imaging | photography optical system. 本第2実施形態において、集合系レンズの第1の構成例と動作例として、複数の集合系レンズに凹凸各種レンズを設け、それらレンズを組合せて利用する例を説明するための模式図である。In this 2nd Embodiment, it is a schematic diagram for demonstrating the example which provides uneven | corrugated various lenses in a some collective system lens, and uses these lenses in combination as a 1st structural example and operation example of a collective system lens. . 本第2実施形態において、集合系レンズの第1の構成例と動作例として、複数の集合系レンズに凹凸各種レンズを設け、それらレンズを組合せて利用する例を説明するための模式図である。In this 2nd Embodiment, it is a schematic diagram for demonstrating the example which provides uneven | corrugated various lenses in a some collective lens, and uses these lenses in combination as a 1st structural example and operation example of a collective lens. . 本第2実施形態において、集合系レンズの第1の構成例と動作例として、複数の集合系レンズに凹凸各種レンズを設け、それらレンズを組合せて利用する例を説明するための模式図である。In this 2nd Embodiment, it is a schematic diagram for demonstrating the example which provides uneven | corrugated various lenses in a some collective system lens, and uses these lenses in combination as a 1st structural example and operation example of a collective system lens. . 本第2実施形態において、集合系レンズの第2の構成例と動作例として、複数の集合系レンズとともに結像レンズを組合せて利用する例を説明するための模式図である。In this 2nd Embodiment, it is a schematic diagram for demonstrating the example of combining and using an imaging lens with a some assembly system lens as a 2nd structural example and operation example of an assembly system lens. 本第2実施形態において、集合系レンズの第2の構成例と動作例として、複数の集合系レンズとともに結像レンズを組合せて利用する例を説明するための模式図である。In this 2nd Embodiment, it is a schematic diagram for demonstrating the example of combining and using an imaging lens with a some assembly system lens as a 2nd structural example and operation example of an assembly system lens. 本第2実施形態において、集合系レンズの第2の構成例と動作例として、複数の集合系レンズとともに結像レンズを組合せて利用する例を説明するための模式図である。In this 2nd Embodiment, it is a schematic diagram for demonstrating the example of combining and using an imaging lens with a some assembly system lens as a 2nd structural example and operation example of an assembly system lens. 本第2実施形態によるカメラの制御動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the control action of the camera by the 2nd Embodiment. 本第2実施形態によるカメラの制御動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the control action of the camera by the 2nd Embodiment. 本第2実施形態によるカメラの制御動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the control action of the camera by the 2nd Embodiment. 本第2実施形態によるカメラの集合系レンズのレンズデータの構成例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structural example of the lens data of the collective lens of the camera by this 2nd Embodiment. 本第2実施形態によるカメラの集合系レンズのレンズデータの構成例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structural example of the lens data of the collective lens of the camera by this 2nd Embodiment. 本第2実施形態による連続ズーム制御動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the continuous zoom control operation | movement by this 2nd Embodiment. 本第2実施形態による連続ズーム制御動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the continuous zoom control operation | movement by this 2nd Embodiment. 通常撮影での概念図である。It is a conceptual diagram in normal photography. ライズ/フォール撮影やシフト撮影などのあおり撮影の概念図である。It is a conceptual diagram of tilt shooting such as rise / fall shooting and shift shooting. 本第3実施形態の集合系レンズによる撮影光学系を用いてあおり撮影や、手ぶれ補正撮影を行う際の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement at the time of performing carrying out photographing using the imaging | photography optical system by the collective system lens of this 3rd Embodiment, or camera-shake correction imaging | photography. 本第3実施形態の集合系レンズによる撮影光学系を用いてあおり撮影や、手ぶれ補正撮影を行う際の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement at the time of performing carrying out photographing using the imaging | photography optical system by the collective system lens of this 3rd Embodiment, or camera-shake correction imaging | photography. 本第3実施形態の集合系レンズによる撮影光学系を用いてあおり撮影や、手ぶれ補正撮影を行う際の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement at the time of performing carrying out photographing using the imaging | photography optical system by the collective system lens of this 3rd Embodiment, or camera-shake correction imaging | photography. 本第3実施形態の集合系レンズによる撮影光学系を用いてあおり撮影や、手ぶれ補正撮影を行う際の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement at the time of performing carrying out photographing using the imaging | photography optical system by the collective system lens of this 3rd Embodiment, or camera-shake correction imaging | photography. 本第4実施形態によるレンズ選択モード処理動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the lens selection mode processing operation by this 4th Embodiment. 本第4実施形態によるレンズ選択モード処理動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the lens selection mode processing operation by this 4th Embodiment. 本第4実施形態によるレンズ選択モード処理動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the lens selection mode processing operation by this 4th Embodiment. 本第4実施形態によるレンズ選択モード処理動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the lens selection mode processing operation by this 4th Embodiment. 本発明の第5実施形態による、集合系レンズの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the collective lens by 5th Embodiment of this invention. 本第6実施形態による集合系レンズを構成する個別レンズの構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the individual lens which comprises the group system lens by this 6th Embodiment. 本第7実施形態による、複数のレンズを同一基材上、もしくは、一体型に形成する集合系レンズの作製方法の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the production method of the collective lens which forms a several lens on the same base material or the integral type by this 7th Embodiment. 上述した製造方法のうち、図36(f)のグレイスケール・マスク法によるレンズ製造プロセスの手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the lens manufacturing process by the gray scale mask method of FIG.36 (f) among the manufacturing methods mentioned above. 従来の機械補正式の多群ズームレンズを用いた光学ズームレンズの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram showing a configuration of an optical zoom lens using a conventional mechanically corrected multi-group zoom lens. 従来の2系統の撮影レンズ系を備える2焦点カメラの一例を示す外観図である。It is an external view which shows an example of the bifocal camera provided with the conventional 2 type | system | group photography lens system. 従来の2系統のレンズを切替え使用するデジタルカメラの一例を示す外観図である。It is an external view which shows an example of the digital camera which changes and uses the conventional 2 type | system | group lens.

符号の説明Explanation of symbols

8、9 レンズ基板
10、11 集合系レンズ
12 撮像素子
21 電源スイッチ
22 レリーズスイッチ
24 モードスイッチ
26 電子ファインダ/画像表示部
27 光ファインダ部
41、42 取り付け部
43a、43b、44a、44b ボイスコイルモータ
45a、45b 小型ステップモータ
46a、46b 歯車輪列機構
51−1、51−2、… 集合系レンズユニット
52 RFIDチップ
55 着脱式取り付けホルダ部
56 着脱式取り付け部
57 RFIDリーダ
58 アンテナ
60 反射ミラーもしくはプリズム
61、M 結像レンズ
70、71 ステップモータ
72、73 減速歯車
74、75 リード・スクリュー
76 X方向スライダ
77 ガイドレール
80、81 X方向スライダ
83 ガイドレール
84、85 ボイスコイル
86、87 継鉄ヨーク部
100、101 集合系レンズXY位置駆動部
102、103 集合系レンズZ位置駆動部
104、105 集合系レンズ制御部
106 カメラ制御部
107 撮影制御部
108 画像信号処理部
109 操作入力部
199 レンズ識別データリーダ
200 第1集合系レンズ駆動部
201 第2集合系レンズ駆動部
202 絞り駆動部
203 画像信号処理部
204 タイミング制御&駆動回路
205 測光測距センサ
206 色温度検出部
207 測光部
208 測距部
209 照明/ストロボ駆動回路
210 照明/ストロボ
211 ブレ検出回路
212 角度センサ(Pitch)
213 ブレ検出回路
214 角度センサ(Yaw)
215 メモリインタフェース
216 外部メモリ媒体
217 電池
218 電源制御回路
220 制御回路
221 撮影制御部
222 メモリ(集合系レンズのレンズデータ)
223 各レンズ駆動位置(X,Y,Z)算出部
224 レンズ選択部
225 変倍ズーム操作部
226 フォーカス操作部
227 撮影モード選択/撮影操作部
230 操作部
231 入力回路
240 表示駆動部
241 電子ファインダ表示部
242 画像処理部
243 圧縮符号化/伸長復号化部
244 静止画/動画画像メモリ
245 プログラムメモリ
246 データメモリ
247 入出力インタフェース
248 外部入出力部
8, 9 Lens substrate 10, 11 Collective lens 12 Imaging element 21 Power switch 22 Release switch 24 Mode switch 26 Electronic viewfinder / image display section 27 Optical viewfinder section 41, 42 Mounting section 43a, 43b, 44a, 44b Voice coil motor 45a , 45b Small step motors 46a, 46b Toothed wheel train mechanisms 51-1, 51-2,... Collective lens unit 52 RFID chip 55 Removable mounting holder 56 Removable mounting 57 57 RFID reader 58 Antenna 60 Reflective mirror or prism 61 , M Imaging lens 70, 71 Step motor 72, 73 Reduction gear 74, 75 Lead screw 76 X direction slider 77 Guide rail 80, 81 X direction slider 83 Guide rail 84, 85 Voice coil 6, 87 yoke yoke unit 100, 101 collective system lens XY position drive unit 102, 103 collective system lens Z position drive unit 104, 105 collective system lens control unit 106 camera control unit 107 imaging control unit 108 image signal processing unit 109 operation Input unit 199 Lens identification data reader 200 First collective lens drive unit 201 Second collective lens drive unit 202 Aperture drive unit 203 Image signal processing unit 204 Timing control & drive circuit 205 Photometric distance measuring sensor 206 Color temperature detection unit 207 Photometric measurement Section 208 Distance Measuring Section 209 Illumination / Strobe Drive Circuit 210 Illumination / Strobe 211 Shake Detection Circuit 212 Angle Sensor (Pitch)
213 Shake detection circuit 214 Angle sensor (Yaw)
215 Memory interface 216 External memory medium 217 Battery 218 Power supply control circuit 220 Control circuit 221 Shooting control unit 222 Memory (lens data of collective lens)
223 Lens drive position (X, Y, Z) calculation unit 224 Lens selection unit 225 Variable zoom operation unit 226 Focus operation unit 227 Shooting mode selection / shooting operation unit 230 Operation unit 231 Input circuit 240 Display drive unit 241 Electronic viewfinder display Unit 242 image processing unit 243 compression encoding / decompression decoding unit 244 still image / moving image memory 245 program memory 246 data memory 247 input / output interface 248 external input / output unit

Claims (31)

光学系により結像された被写体像を撮像する撮影装置であって、
略平面状の基板に光学特性が異なる複数のレンズが並列して配置された集合系レンズユニットと、
前記集合系レンズユニットを、前記基板の面方向が撮影光軸方向に平行なZ方向と垂直となる姿勢に取り付けて支持する集合系レンズ支持部材と、
前記集合系レンズ支持部材を、前記集合系レンズユニットとともに、前記光軸方向に垂直なX方向及び/又はY方向に移動するよう駆動する集合系レンズXY方向駆動手段と、
前記集合系レンズ支持部材を、前記集合系レンズユニットとともに、前記光軸方向に平行なZ方向に移動するよう駆動する集合系レンズZ方向駆動手段と
を備えることを特徴とする撮影装置。
An imaging apparatus for imaging a subject image formed by an optical system,
A collective lens unit in which a plurality of lenses having different optical characteristics are arranged in parallel on a substantially planar substrate;
A collective lens support member that supports the collective lens unit in a posture in which the surface direction of the substrate is perpendicular to the Z direction parallel to the photographing optical axis direction;
Collective lens XY direction driving means for driving the collective lens support member together with the collective lens unit to move in the X direction and / or Y direction perpendicular to the optical axis direction;
An imaging apparatus, comprising: a collective lens Z direction driving unit configured to drive the collective lens support member together with the collective lens unit so as to move in a Z direction parallel to the optical axis direction.
撮影モードもしくは撮影条件を入力する入力手段と、
前記集合系レンズユニットに配置された複数のレンズのXY方向位置情報及びレンズ仕様情報を記憶するレンズデータ記憶手段と、
前記入力手段からの入力に基づいて、撮影モードもしくは撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、
前記レンズデータ記憶手段から前記集合系レンズユニットに配置された複数のレンズのXY方向位置情報及びレンズ仕様情報を読み出す読出手段と、
前記撮影条件設定手段により設定された撮影モードもしくは撮影条件と、前記読み出されたXY方向位置情報及びレンズ仕様情報とに基づいて、前記集合系レンズユニットに配置された複数のレンズの中から、撮影に用いるレンズを選択するレンズ選択手段と、
前記読出手段により読み出されたXY方向位置情報及びレンズ仕様情報に基づいて、前記集合系レンズユニットを、前記集合系レンズXY方向駆動手段により、X方向及び/又はY方向に移動するよう駆動して、前記選択されたレンズの中心位置が略光軸位置に設置されるよう制御するとともに、前記XY方向位置情報及びレンズ仕様情報に基づいて、前記集合系レンズユニットを、当該集合系レンズZ方向駆動手段により、Z方向に移動させるよう駆動して、前記選択されたレンズの光軸上の所定位置に設置されるように制御するレンズ駆動制御手段と、
前記選択されたレンズを透過した光により結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の撮影装置。
An input means for inputting a shooting mode or shooting conditions;
Lens data storage means for storing XY direction position information and lens specification information of a plurality of lenses arranged in the collective lens unit;
Shooting condition setting means for setting a shooting mode or shooting conditions based on an input from the input means;
Reading means for reading out XY direction position information and lens specification information of a plurality of lenses arranged in the collective lens unit from the lens data storage means;
Based on the shooting mode or shooting conditions set by the shooting condition setting means, and the read XY direction position information and lens specification information, from among a plurality of lenses arranged in the collective lens unit, Lens selection means for selecting a lens to be used for shooting;
Based on the XY direction position information and lens specification information read by the reading means, the collective lens unit is driven to move in the X direction and / or Y direction by the collective lens XY direction driving means. The central position of the selected lens is controlled to be set at a substantially optical axis position, and the collective lens unit is moved in the collective lens Z direction based on the XY direction position information and lens specification information. A lens drive control means for driving the drive means to move in the Z direction and controlling the selected lens to be installed at a predetermined position on the optical axis;
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising: an imaging unit that captures an image of a subject formed by light transmitted through the selected lens and outputs an imaging signal.
前記入力手段からの入力に基づいて、変倍ズーム及び/又はフォーカス調整の指示信号を出力する変倍ズーム及び/又はフォーカス調整の指示手段をさらに備え、
前記レンズ駆動制御手段は、前記指示信号に応じて、前記レンズデータ記憶手段から読み出されたレンズ仕様情報に基づいて、前記集合系レンズユニットを、前記集合系レンズZ方向駆動手段により、Z方向に前後移動するように駆動して、光学系の変倍ズーム動作及び/又はフォーカス調整動作を行うよう制御することを特徴とする請求項2記載の撮影装置。
A zooming zoom and / or focus adjustment instruction means for outputting a zooming zoom and / or focus adjustment instruction signal based on an input from the input means;
The lens drive control means is configured to cause the collective lens unit to move in the Z direction by the collective lens Z direction drive means based on the lens specification information read from the lens data storage means in response to the instruction signal. The photographing apparatus according to claim 2, wherein the photographing apparatus is controlled to move back and forth to perform a zooming operation and / or a focus adjustment operation of the optical system.
被写体からの入射光を90度屈曲させて、前記集合系レンズユニットを含む光学系に導くように、前記集合系レンズユニットの光軸上の前方に設けられた光学的屈曲手段をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の撮影装置。   It further comprises an optical bending means provided forward on the optical axis of the collective lens unit so that incident light from the subject is bent by 90 degrees and guided to the optical system including the collective lens unit. The imaging device according to claim 1, wherein: 前記集合系レンズXY方向駆動手段もしくは集合系レンズZ方向駆動手段は、
回転動作するモータと、
前記集合系レンズ支持部材の動作を直線的に平行移動するようにガイドするガイド手段と、
前記モータに連結され、該モータの回転動作に従って、前記集合系レンズ支持部材を、前記集合系レンズユニットとともに、前記ガイド手段に沿って、前記XY方向もしくはZ方向に平行移動させる歯車輪列機構と
を備えることを特徴とする請求項1記載の撮影装置。
The collective lens XY direction driving means or the collective lens Z direction driving means is:
A rotating motor,
Guide means for guiding the operation of the collective lens support member to linearly translate,
A toothed wheel train mechanism that is coupled to the motor and moves the collective lens support member in the XY direction or the Z direction along the guide means together with the collective lens unit in accordance with the rotational operation of the motor; The imaging apparatus according to claim 1, further comprising:
前記集合系レンズXY方向駆動手段もしくは集合系レンズZ方向駆動手段は、
往復動作するモータと、
前記集合系レンズ支持部材の動作を直線的に平行移動するようにガイドするガイド手段と、
前記モータに連結され、該モータの往復動作に従って、前記集合系レンズ支持部材を、前記集合系レンズユニットとともに、前記ガイド手段に沿って、前記XY方向もしくはZ方向に平行移動させる連結部材と
を備えることを特徴とする請求項1記載の撮影装置。
The collective lens XY direction driving means or the collective lens Z direction driving means is:
A reciprocating motor;
Guide means for guiding the operation of the collective lens support member to linearly translate,
A coupling member coupled to the motor and configured to translate the collective lens support member in the XY direction or the Z direction along the guide means together with the collective lens unit according to a reciprocating motion of the motor. The photographing apparatus according to claim 1, wherein:
光学系により結像された被写体像を撮像する撮影装置であって、
略平面状の基板に光学特性が異なる複数のレンズが並列して配置された集合系レンズユニットと、
前記集合系レンズユニットを、前記基板の面方向が撮影光軸方向に平行なZ方向と垂直となる姿勢に維持するとともに、この集合系レンズユニットを、前記光軸方向に垂直なX方向及び/又はY方向に移動可能に支持する集合系レンズ支持部材と、
を備え、
前記集合系レンズ支持部材を、前記光軸方向に平行なZ方向に並べて複数設けたことを特徴とする撮影装置。
An imaging apparatus for imaging a subject image formed by an optical system,
A collective lens unit in which a plurality of lenses having different optical characteristics are arranged in parallel on a substantially planar substrate;
The collective lens unit is maintained in a posture in which the surface direction of the substrate is perpendicular to the Z direction parallel to the photographing optical axis direction, and the collective lens unit is arranged in the X direction perpendicular to the optical axis direction and / or Or a collective lens support member that is movably supported in the Y direction;
With
An imaging apparatus comprising a plurality of the collective lens support members arranged side by side in a Z direction parallel to the optical axis direction.
前記集合系レンズユニットは、
前記集合系レンズ支持部材に着脱自在に装着して、他の集合系レンズユニットと交換可能にした構成であることを特徴とする請求項7記載の撮影装置。
The collective lens unit is
8. The photographing apparatus according to claim 7, wherein the photographing apparatus is configured to be detachably attached to the collective lens support member so as to be exchangeable with another collective lens unit.
固定焦点の結像レンズと、
この固定焦点の結像レンズを前記光軸方向に平行なZ方向に駆動する結像レンズ駆動手段と、
前記複数の集合系レンズ支持部材に指示された複数の集合系レンズユニットの位置を、この複数の集合系レンズユニットに配置されている複数レンズによる合成光学系が略アフォーカル(無焦点)系となるように移動した状態で、前記結像レンズ駆動手段により、前記結像レンズを前記光軸方向に平行なZ方向に移動させるよう制御するレンズ駆動制御手段と
を備えることを特徴とする請求項7記載の撮影装置。
A fixed focus imaging lens;
Imaging lens driving means for driving the fixed-focus imaging lens in the Z direction parallel to the optical axis direction;
The position of the plurality of collective lens units designated by the plurality of collective lens support members is changed to a substantially afocal (non-focal) system by combining a plurality of lenses arranged in the plurality of collective lens units. The lens drive control means for controlling the imaging lens driving means to move the imaging lens in a Z direction parallel to the optical axis direction by the imaging lens driving means. 8. The photographing apparatus according to 7.
前記集合系レンズユニットを前記光軸方向に垂直なX方向及び/又はY方向に移動させることにより、合成光学系が略アフォーカル(無焦点)系となるような複数レンズを選択する集合系レンズ選択手段を備えることを特徴とする請求項7記載の撮影装置。   The collective lens for selecting a plurality of lenses so that the combined optical system becomes a substantially afocal (non-focal) system by moving the collective lens unit in the X direction and / or the Y direction perpendicular to the optical axis direction. The photographing apparatus according to claim 7, further comprising a selection unit. 前記集合系レンズユニットを前記光軸方向に平行なZ方向に移動するよう駆動する集合系レンズZ方向駆動手段と、
前記集合系レンズユニットの光軸上の後方の撮像面側に設けられた、固定焦点の結像レンズと、
少なくとも、前記複数の集合系レンズユニットを、当該集合系レンズZ方向駆動手段により、Z方向の前後に移動させ、前記複数の集合系レンズユニットに配置されている複数レンズによる合成光学系が略アフォーカル(無焦点)系となる位置に各レンズを移動するように駆動することにより、前記結像レンズを含む撮影光学系全体の焦点距離を変更する変倍動作を行うとともに、前記結像レンズによる結像点が略同じ位置に結像させるよう制御するレンズ駆動制御手段と
を備えることを特徴とする請求項7記載の撮影装置。
Collective lens Z direction driving means for driving the collective lens unit to move in the Z direction parallel to the optical axis direction;
A fixed-focus imaging lens provided on the rear imaging surface side on the optical axis of the collective lens unit;
At least the plurality of collective lens units are moved back and forth in the Z direction by the collective lens Z direction driving means, and a combined optical system including a plurality of lenses arranged in the plurality of collective lens units is substantially By driving each lens to move to a position that becomes a focal (non-focal) system, a zooming operation is performed to change the focal length of the entire photographic optical system including the imaging lens. The imaging apparatus according to claim 7, further comprising: lens drive control means for controlling the imaging points to form images at substantially the same position.
前記集合系レンズ支持部材を、前記集合系レンズユニットとともに、移動駆動する移動駆動手段と、
前記集合系レンズユニットに配置された複数のレンズの位置情報及びレンズ仕様情報を記憶するレンズデータ記憶手段と、
焦点距離や、口径比、収差特性などの光学特性を、所望の光学特性条件として入力する光学特性条件入力手段と、
前記レンズデータ記憶手段から前記集合系レンズユニットに配置された複数のレンズの位置情報及びレンズ仕様情報を読み出す読出手段と、
前記読み出された位置情報及びレンズ仕様情報に基づいて、前記集合系レンズユニットに配置された複数のレンズにより得られる光学特性をシミュレーション演算する光学特性シミュレーション手段と、
前記光学特性シミュレーション手段によりシミュレーション演算された光学特性に基づいて、前記集合系レンズユニットに配置された複数のレンズの中から、前記光学特性条件入力手段により入力された前記光学特性条件を満足するレンズを、撮影に用いるレンズとして選択するレンズ選択手段と、
前記集合系レンズユニットを前記移動駆動手段により移動駆動させることにより、前記レンズ選択手段により選択されたレンズの中心位置を撮影光軸に移動させるように制御するレンズ駆動制御手段と
を備えることを特徴とする請求項7記載の撮影装置。
Movement driving means for moving and driving the collective lens support member together with the collective lens unit;
Lens data storage means for storing position information and lens specification information of a plurality of lenses arranged in the collective lens unit;
Optical characteristic condition input means for inputting optical characteristics such as focal length, aperture ratio, and aberration characteristic as desired optical characteristic conditions;
Reading means for reading position information and lens specification information of a plurality of lenses arranged in the collective lens unit from the lens data storage means;
Based on the read position information and lens specification information, optical characteristic simulation means for performing a simulation calculation of optical characteristics obtained by a plurality of lenses arranged in the collective lens unit;
A lens that satisfies the optical characteristic condition input by the optical characteristic condition input means from among a plurality of lenses arranged in the collective lens unit based on the optical characteristics simulated by the optical characteristic simulation means Lens selection means for selecting the lens as a lens to be used for shooting,
Lens drive control means for controlling the central position of the lens selected by the lens selection means to move to the photographing optical axis by moving the collective lens unit by the movement drive means. The photographing apparatus according to claim 7.
前記集合系レンズユニットは、
前記集合系レンズ支持部材に着脱自在に装着して、他の集合系レンズユニットと交換可能にした構成であることを特徴とする請求項12記載の撮影装置。
The collective lens unit is
13. The photographing apparatus according to claim 12, wherein the photographing apparatus is configured to be detachably attached to the collective lens support member so as to be exchangeable with another collective lens unit.
前記レンズデータ記憶手段は、前記着脱自在で、交換可能な集合系レンズユニットに設けられており、
前記読出手段は、前記集合系レンズ支持部材もしくは当該撮影装置に設けられており、前記レンズデータ記憶手段と非接触または接触して複数のレンズのXY方向位置情報及びレンズ仕様情報を読み出すことを特徴とする請求項13記載の撮影装置。
The lens data storage means is provided in the detachable and replaceable collective lens unit,
The readout means is provided in the collective lens support member or the photographing apparatus, and reads out XY direction position information and lens specification information of a plurality of lenses in non-contact or contact with the lens data storage means. The imaging device according to claim 13.
前記集合系レンズユニット、及び、前記集合系レンズXY方向駆動手段、前記集合系レンズZ方向駆動手段をそれぞれ複数組備えるとともに、
前記複数の集合系レンズユニットのうち、第1の集合系レンズユニットを、対応する集合系レンズXY方向駆動手段により、X方向及び/又はY方向に移動駆動して、所定のレンズの中心位置を撮影光軸上に移動させることにより、前記第1の集合系レンズユニットに含まれるレンズの中から、正の屈折率を有するレンズを選択するよう制御し、
前記複数の集合系レンズユニットのうち、第2の集合系レンズユニットを、対応する集合系レンズX/Y方向駆動手段により、X方向及び/又はY方向に移動駆動して、所定のレンズの中心位置を撮影光軸上に移動させることにより、第2の集合系レンズユニットに含まれるレンズの中から、負の屈折率を有するレンズを選択するよう制御するとともに、
変倍ズーム操作に応じて、前記第1の集合系レンズユニットの位置を、対応する集合系レンズZ方向駆動手段により、Z方向の所定位置に移動駆動し、前記第2の集合系レンズユニットの位置を、対応する集合系レンズZ方向駆動手段により、Z方向の所定位置に移動駆動させることにより変倍動作を行うように制御し、
前記第1および第2の集合系レンズユニットからそれぞれ選択されたレンズの組合せを含む撮影光学系が、望遠タイプの可変焦点ズームレンズとして構成されるように制御するレンズ駆動制御手段を更に備えることを特徴とする請求項1記載の撮影装置。
A plurality of sets of the collective lens unit, the collective lens XY direction drive means, and the collective lens Z direction drive means, respectively,
Among the plurality of collective lens units, the first collective lens unit is moved and driven in the X direction and / or the Y direction by the corresponding collective lens XY direction driving means, and the center position of the predetermined lens is set. By moving on the photographing optical axis, control to select a lens having a positive refractive index from among the lenses included in the first collective lens unit,
Among the plurality of collective lens units, the second collective lens unit is moved and driven in the X direction and / or the Y direction by the corresponding collective lens X / Y direction driving means, so that the center of a predetermined lens is obtained. By moving the position on the photographic optical axis, control to select a lens having a negative refractive index from among the lenses included in the second collective lens unit,
In response to the zooming operation, the position of the first collective lens unit is moved and driven to a predetermined position in the Z direction by the corresponding collective lens Z direction driving unit, and the second collective lens unit is moved. The position is controlled by the corresponding collective lens Z direction driving means to move and move to a predetermined position in the Z direction so as to perform a zooming operation,
And a lens driving control unit configured to control the photographing optical system including a combination of lenses selected from the first and second collective lens units to be configured as a telephoto variable focus zoom lens. The imaging device according to claim 1, wherein:
前記集合系レンズユニット、及び、前記集合系レンズXY方向駆動手段、前記集合系レンズZ方向駆動手段をそれぞれ複数組備えるとともに、
前記複数の集合系レンズユニットのうち、第1の集合系レンズユニットを、対応する集合系レンズXY方向駆動手段により、X方向及び/又はY方向に移動駆動して、所定のレンズの中心位置を撮影光軸上に移動させることにより、前記第1の集合系レンズユニットに含まれるレンズの中から、負の屈折率を有するレンズを選択するよう制御し、
前記複数の集合系レンズユニットのうち、第2の集合系レンズユニットを、対応する集合系レンズXY方向駆動手段により、X方向及び/又はY方向に移動駆動して、所定のレンズの中心位置を撮影光軸上に移動させることにより、前記第2の集合系レンズユニットに含まれるレンズの中から、正の屈折率を有するレンズを選択するよう制御するとともに、
変倍ズーム操作に応じて、前記第1の集合系レンズユニットを、対応する集合系レンズZ方向駆動手段により、Z方向の所定位置に移動駆動し、前記第2の集合系レンズユニットを、対応する集合系レンズZ方向駆動手段により、Z方向の所定位置に移動駆動させることにより変倍動作を行うように制御し、
前記第1および第2の集合系レンズユニットからそれぞれ選択されたレンズの組合せを含む撮影光学系が、広角タイプの可変焦点ズームレンズとして構成されるよう制御するレンズ駆動制御手段を更に備えることを特徴とする請求項1記載の撮影装置。
A plurality of sets of the collective lens unit, the collective lens XY direction drive means, and the collective lens Z direction drive means, respectively,
Among the plurality of collective lens units, the first collective lens unit is moved and driven in the X direction and / or the Y direction by the corresponding collective lens XY direction driving means, and the center position of the predetermined lens is set. Controlling to select a lens having a negative refractive index from among the lenses included in the first collective lens unit by moving on the photographing optical axis,
Among the plurality of collective lens units, the second collective lens unit is moved and driven in the X direction and / or the Y direction by the corresponding collective lens XY direction driving means, and the center position of the predetermined lens is set. Controlling to select a lens having a positive refractive index from the lenses included in the second collective lens unit by moving on the photographing optical axis,
In response to the zooming operation, the first collective lens unit is moved to a predetermined position in the Z direction by the corresponding collective lens Z direction driving means, and the second collective lens unit is adapted. The collective lens Z direction driving means is controlled to perform a zooming operation by being driven to move to a predetermined position in the Z direction,
The image pickup optical system including a combination of lenses respectively selected from the first and second collective lens units further includes lens drive control means for controlling to be configured as a wide-angle type variable focus zoom lens. The imaging apparatus according to claim 1.
光学系により結像された被写体像を撮像する撮影装置であって、
略平面状の基板に光学特性が異なる複数のレンズが並列して配置された集合系レンズユニットと、
前記集合系レンズユニットを、前記基板の面方向が撮影光軸方向に平行なZ方向と垂直となる姿勢に取り付けて支持する集合系レンズ支持部材と、
前記集合系レンズユニットを前記光軸方向に垂直なX方向及び/又はY方向に移動するよう駆動する集合系レンズXY方向駆動手段と、
前記集合系レンズXY方向駆動手段により移動駆動させることより、この集合系レンズユニットに含まれるレンズの1つを選択的に撮影光軸上に移動させるレンズ選択手段と、
光学系により結像された被写体像を撮像する際のブレを逐次検出するブレ検出手段と、
前記集合系レンズXY方向駆動手段により前記集合系レンズユニットを駆動制御して、前記ブレ検出手段により逐次検出されるブレ量に基づいて、該ブレ量が打ち消される方向に、前記選択されたレンズの中心位置を、撮影光軸中心から偏心した位置に逐次移動させるように制御するレンズ駆動制御手段と、
前記選択されたレンズを透過した光により結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像手段と
を備えることを特徴とする撮影装置。
An imaging apparatus for imaging a subject image formed by an optical system,
A collective lens unit in which a plurality of lenses having different optical characteristics are arranged in parallel on a substantially planar substrate;
A collective lens support member that supports the collective lens unit in a posture in which the surface direction of the substrate is perpendicular to the Z direction parallel to the photographing optical axis direction;
Collective lens XY direction driving means for driving the collective lens unit to move in the X direction and / or the Y direction perpendicular to the optical axis direction;
Lens selection means for selectively moving one of the lenses included in the collective lens unit on the photographing optical axis by being driven to move by the collective lens XY direction driving means;
Blur detection means for sequentially detecting blur when capturing an object image formed by an optical system;
The collective lens XY direction drive means drives and controls the collective lens unit, and based on the shake amount sequentially detected by the shake detection means, the blur amount is canceled in the direction to cancel the selected lens. Lens drive control means for controlling the center position to sequentially move to a position decentered from the center of the photographing optical axis;
An imaging apparatus comprising: an imaging unit that captures an image of a subject formed by light transmitted through the selected lens and outputs an imaging signal.
前記レンズ駆動制御手段は、前記集合系レンズ支持部材を、前記集合系レンズユニットとともに、前記集合系レンズXY方向駆動手段により前記光軸方向に垂直なX方向及び/又はY方向に並行移動させて、前記選択されたレンズの中心位置を、所定量だけ撮影光軸中心から被写体に対して縦方向に偏心した位置に移動させるように制御することを特徴とする請求項17記載の撮影装置。   The lens drive control means moves the collective lens support member in parallel with the collective lens unit in the X direction and / or Y direction perpendicular to the optical axis direction by the collective lens XY direction drive means. 18. The photographing apparatus according to claim 17, wherein control is performed so that the center position of the selected lens is moved by a predetermined amount from the photographing optical axis center to a position decentered in the vertical direction with respect to the subject. 略平面状の基板上に、口径、曲面形状、曲面の曲率、焦点距離、硝材、屈折率、分散比(Abbe数)、ペンディング条件、あるいは、収差特性を含む光学特性のうち、いずれかの光学特性がそれぞれ異なる複数のレンズを並列して配置した集合系レンズユニットを備えることを特徴とする光学装置。   Any of optical characteristics including an aperture, a curved surface shape, a curved surface curvature, a focal length, a glass material, a refractive index, a dispersion ratio (Abbe number), a pending condition, or an optical characteristic including an aberration characteristic on a substantially planar substrate. An optical apparatus comprising: a collective lens unit in which a plurality of lenses having different characteristics are arranged in parallel. 前記集合系レンズユニットは、
少なくとも、当該集合系レンズユニットの識別情報、当該集合系レンズユニットが備える複数のレンズの位置情報、前記複数のレンズのレンズ仕様情報を含むレンズ情報を記憶するための記憶手段と、
外部からの読み出し要求に応じて、前記記憶手段に記憶されているレンズ情報を読み出して前記外部に出力する出力手段と
を備えることを特徴とする請求項19記載の光学装置。
The collective lens unit is
Storage means for storing lens information including at least identification information of the collective lens unit, position information of a plurality of lenses included in the collective lens unit, and lens specification information of the plurality of lenses;
The optical apparatus according to claim 19, further comprising: an output unit that reads out lens information stored in the storage unit and outputs the lens information to the outside in response to a read request from the outside.
前記複数のレンズは、
前記略平面状の基板上に、等ピッチもしくは等間隔に、m行×n列(m、nは整数)のマトリクス状に配置されていることを特徴とする請求項19記載の光学装置。
The plurality of lenses are:
20. The optical device according to claim 19, wherein the optical device is arranged in a matrix of m rows × n columns (m and n are integers) at an equal pitch or an equal interval on the substantially planar substrate.
前記複数のレンズは、
口径、曲面の曲率、焦点距離、屈折率、分散比(Abbe数)、ペンディング条件、もしくは、収差特性を含む光学特性のうち、いずれかの光学特性の大小の順序に従って、所定の行もしくは列に配置されていることを特徴とする請求項19記載の光学装置。
The plurality of lenses are:
Among the optical characteristics including the aperture, curvature of curvature, focal length, refractive index, dispersion ratio (Abbe number), pending conditions, or aberration characteristics, in a predetermined row or column according to the order of any of the optical characteristics The optical apparatus according to claim 19, wherein the optical apparatus is arranged.
前記複数のレンズは、
所定の行もしくは列毎に配置された、焦点距離の異なる正の屈折率のレンズ、あるいは、焦点距離の異なる負の屈折率のレンズからなることを特徴とする請求項19記載の光学装置。
The plurality of lenses are:
20. The optical device according to claim 19, comprising lenses having positive refractive indexes different in focal length or lenses having negative refractive indexes different in focal length, arranged in predetermined rows or columns.
前記複数のレンズは、混在して配置された、正の屈折率のレンズと、負の屈折率のレンズとからなることを特徴とする請求項19記載の光学装置。   The optical device according to claim 19, wherein the plurality of lenses includes a lens having a positive refractive index and a lens having a negative refractive index, which are arranged in a mixed manner. 前記基板は、ガラス材、あるいは、PMMA(アクリル)、ADC(アクリルジグリコールカーボネート)、CR−39(ジエチレングリコールビスアリルカーボネト)等の透明プラスチック材のいずれかからなり、
前記複数のレンズは、前記基板とは異なる屈折率の材質、もしくは、それぞれ異なる屈折率の材質を、前記基板の表面上に印刷、もしくは、塗布、貼り合せ、装着、形成のいずれかの製造手法により作製されたことを特徴とする請求項19記載の光学装置。
The substrate is made of either a glass material or a transparent plastic material such as PMMA (acrylic), ADC (acrylic diglycol carbonate), CR-39 (diethylene glycol bisallyl carbonate),
The plurality of lenses may be printed on a surface of the substrate with a material having a refractive index different from that of the substrate, or a material having a refractive index different from that of the substrate, or applied, bonded, mounted, or formed. The optical device according to claim 19, wherein the optical device is manufactured by the following method.
前記複数のレンズは、ガラス基板もしくはプラスチック基板上に、屈折率、もしくは濃度、拡散量のいずれかが異なる金属イオンを拡散させて、段階的な屈折率の変化を持たせたレンズ形状として、基板と一体形成されたことを特徴とする請求項19記載の光学装置。   The plurality of lenses are formed as a lens shape having a stepwise change in refractive index by diffusing metal ions having different refractive indexes, concentrations, or diffusion amounts on a glass substrate or a plastic substrate. The optical device according to claim 19, wherein the optical device is integrally formed with the optical device. 前記複数のレンズは、所定の曲面形状を成した鋳型に、プラスチック樹脂材を注いで充填した後、プラスチック樹脂材を鋳型から取り外することにより、所定の光学特性を有するレンズ形状として、基板と一体形成されたことを特徴とする請求項19記載の光学装置。   The plurality of lenses are integrated with the substrate as a lens shape having predetermined optical characteristics by pouring and filling a plastic resin material into a mold having a predetermined curved surface shape and then removing the plastic resin material from the mold. 20. The optical device according to claim 19, wherein the optical device is formed. 前記複数のレンズは、加熱軟化したガラス材を、所定の曲面形状のプレス金型で加圧することにより、所定の光学特性を有するレンズ形状として、基板と一体形成されたことを特徴とする請求項19記載の光学装置。   The plurality of lenses are integrally formed with a substrate as a lens shape having predetermined optical characteristics by pressurizing a heat-softened glass material with a press mold having a predetermined curved surface shape. 19. The optical device according to 19. 前記複数のレンズは、ガラス基板上にフォトリソグラフィーにより、所定量の円柱状のフォトレジストパターンを作製した後、前記ガラス基板を加熱してレジストを流動させることにより、前記レジストの表面張力により所定の光学特性を有するレンズ形状として、基板と一体形成されたことを特徴とする請求項19記載の光学装置。   The plurality of lenses are prepared by forming a predetermined amount of a cylindrical photoresist pattern on a glass substrate by photolithography, and then heating the glass substrate to cause the resist to flow, thereby causing a predetermined surface tension of the resist. 20. The optical device according to claim 19, wherein the optical device is integrally formed with the substrate as a lens shape having optical characteristics. 前記複数のレンズは、ガラス基板もしくはプラスチック基板上の所定位置に、所定量の樹脂材料を微滴化して噴出して塗布した後、前記樹脂材料の表面張力により所定の光学特性を有するレンズ形状として、基板と一体形成されたことを特徴とする請求項19記載の光学装置。   The plurality of lenses are formed in a predetermined shape on a glass substrate or a plastic substrate by spraying a predetermined amount of resin material into fine droplets and applying it, and then forming a lens shape having predetermined optical characteristics by the surface tension of the resin material. 20. The optical device according to claim 19, wherein the optical device is integrally formed with the substrate. 前記複数のレンズは、ガラス基板もしくはプラスチック基板上に、フォトリソグラフィーにより、レンズ曲面形状に相当する段階的な透過率のフォトレジストマスクを用いて露光現像して、所定の曲面形状を有するレンズ形状として、基板と一体形成されたことを特徴とする請求項19記載の光学装置。
The plurality of lenses are exposed and developed on a glass substrate or a plastic substrate by photolithography using a photoresist mask having a stepwise transmittance corresponding to the lens curved surface shape to obtain a lens shape having a predetermined curved surface shape. 20. The optical device according to claim 19, wherein the optical device is integrally formed with the substrate.
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