JP2013190596A

JP2013190596A - ズームレンズユニット及びそれを備えた撮像装置

Info

Publication number: JP2013190596A
Application number: JP2012056676A
Authority: JP
Inventors: Akikuni Nishio; 彰訓西尾; Daichi Murakami; 大地村上
Original assignee: Olympus Imaging Corp
Current assignee: Olympus Imaging Corp
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2013-09-26
Also published as: US20130242409A1; US8755125B2

Abstract

【課題】簡単な構造で、１つの光学系によって立体撮像をすることが可能なズームレンズユニットを提供する。また、そのようなズームレンズユニットを備えた撮像装置を提供する。
【解決手段】ズームレンズユニット１は、広角端から望遠端への変倍時に複数のレンズ群を光軸方向に移動させるズームレンズＬと、ズームレンズＬの最も物体側に存在する第１レンズ群Ｇ₁を支持する第１レンズ群枠７と、第１レンズ群枠７を光軸に垂直な方向に移動させる駆動部３と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズユニットに関し、特に、１眼構成での立体撮像に使用することが可能なズームレンズユニットに関するものである。更に、該ズームレンズユニットを備えた撮像装置に関するものである。

従来、立体画像の撮像表示においては、人間の左右の目のように視差を持って配置された２以上の異なった撮像光学系で画像を検出し、被写体に生じた視差量により、当該被写体の距離及び深度を、表示装置上に表示することで、立体画像の表示を行っている。

視差量検出に２以上の異なる撮像光学系を配置する例としては、２以上の撮像装置を異なる位置に配置する、あるいは１つの撮像装置に異なる２つの光学系を配置し検出するなどの方法が取られている（特許文献１及び２参照）。

特開２０１１−２１１７１７号公報特開２０１１−２１１３８１号公報

しかしながら、２以上の撮像装置を用意するのはコストがかかり、さらに各撮像装置間での連係を取って撮影を行う必要があるなど、撮影制御の面でも大変手間のかかるものである。また、１つの撮像装置に異なる２つの光学系を配置する場合においても、同じく装置のコストが増大する。

本願発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で、１つの光学系によって立体撮像をすることが可能なズームレンズユニットを提供する。また、そのようなズームレンズユニットを備えた撮像装置を提供する。

本発明の一実施形態に係るズームレンズユニットは、広角端から望遠端への変倍時に複数のレンズ群を光軸方向に移動させるズームレンズと、前記ズームレンズの最も物体側に存在する第１レンズ群を支持する第１レンズ群枠と、前記第１レンズ群枠を前記光軸に垂直な方向に移動させる駆動部と、を有することを特徴とする。

また、本発明の一実施形態に係るズームレンズユニットでは、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
０．０００５＜｜α／Ｄ｜＜０．２・・・（１）
ただし、
αは、前記第１レンズ群の移動前の初期状態で前記光軸が像面に結ぶ点と前記第１レンズ群の移動後の偏心状態で前記光軸が前記像面に結ぶ点との間の最大距離、
Ｄは、前記像面における最大像高
である。

また、本発明の一実施形態に係るズームレンズユニットでは、以下の条件式（２）を満足することを特徴とする。
０＜｜ＡＳ｜ ≦ ０．０５・・・（２）
ただし、ＡＳはメリジオナル面の像面湾曲の対角位置での変化量である。

また、本発明の一実施形態に係るズームレンズユニットでは、前記第１レンズ群枠は、前記第１レンズ群の移動前の初期状態の位置を第１の位置とし、初期状態に対して前記光軸に垂直な方向に所定距離離れた移動後の偏心状態の位置を第２の位置、前記光軸を中心として第２の位置の対称な第３の位置に移動することを特徴とする。

さらに、本発明の一実施形態に係る撮像装置は、前記ズームレンズユニットと、前記ズームレンズユニットの像側に配置され、前記ズームレンズユニットによる像を受光する撮像面をもつ撮像素子と、前記撮像素子が設置された撮像装置本体と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るズームレンズユニットは、簡単な構造で、１つの光学系によって立体撮像をすることが可能である。また、そのようなズームレンズユニットを備えた立体撮像をすることが可能な撮像装置を提供することができる。

実施例１のズームレンズユニットの正面図である。実施例１のズームレンズユニットの断面図である。実施例１のズームレンズを光軸に垂直な方向に移動した状態を示す図である。実施例１のズームレンズを光軸に垂直な方向に移動した状態の正面図である。実施例１のズームレンズを展開して光軸に沿ってとった断面図である。実施例２のズームレンズを展開して光軸に沿ってとった断面図である。実施例１のズームレンズの初期状態の収差図である。実施例１のズームレンズの偏心状態の収差図である。実施例２のズームレンズの初期状態の収差図である。実施例２のズームレンズの偏心状態の収差図である。一実施形態のズームレンズを交換レンズとして用いた撮像装置の断面図である。一実施形態のデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。一実施形態のデジタルカメラの外観を示す後方斜視図である。他の実施形態のデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。他の実施形態のデジタルカメラの外観を示す背面図である。他の実施形態のデジタルカメラの構成を示す模式的な横断面図である。本実施形態のデジタルカメラの制御構成を示すブロック図である。

本実施形態のズームレンズユニットについて図を用いて説明する。

図１は、実施例１のズームレンズユニットの正面図である。図２は、実施例１のズームレンズユニットの断面図である。図３は、実施例１のズームレンズを光軸に垂直な方向に移動した状態を示す図である。図４は、実施例１のズームレンズを光軸に垂直な方向に移動した状態の正面図である。

ズームレンズユニット１は、環状の枠部材２と、枠部材２の内側に突出した第１支持部２ａに取り付けられる駆動部としてのモータ３と、枠部材２の内側に突出した第２支持部２ｂに取り付けられたベアリング４と、一方をモータ３によって駆動回転され他方をベアリング４によって回転可能に支持される少なくとも一部にねじを形成した第１軸部５と、枠部材２の内側に突出した第３支持部２ｃ及び第４支持部２ｄに取り付けられる第２軸部６と、ズームレンズＬの第１レンズ群Ｇ１を固定する第１レンズ群枠７と、を備える。

第１レンズ群枠７は、第１レンズ群Ｇ１を支持する環状支持部７ａと、環状支持部７ａの外側に突出した第１軸支持部７ｂと、第１軸支持部７ｂに一体に固定され第１軸部５に形成されたねじと噛み合うねじが形成されたねじ部７ｃと、環状支持部７ａの外側に突出した第２軸支持部７ｄと、第２軸支持部７ｄに一体に固定され第２軸部６と移動可能な第２軸支持部７ｅと、を有する。

本実施形態のズームレンズユニットは、図示しない入力部等によって立体撮像することが指示されると、図３の実線で示す第１の位置で撮影した後、モータ３を駆動させ、第１レンズ群Ｇ₁を光軸と垂直な方向に移動させて、第１の位置とは光軸が平行な視差の異なる図３の破線で示す第２の位置で撮影する。

したがって、初期状態では、図３の実線で示す光路によって、図４の実線に示すように撮像素子の中心ＬＣ₁に結像するが、偏心状態では、図３の破線で示す光路によって、図４の破線に示すように撮像素子の中心からずれた位置ＬＣ₂に結像する。そして、異なる視差の結像情報を撮像素子から得ることができる。そして、同様に、検出される画像は、初期状態では、図４の実線で示す画像となり、偏心状態では、図４の破線で示す画像となる。すなわち、視差のある画像が検出される。

第１レンズ群Ｇ₁の移動について説明する。まず、モータ３が駆動すると、第１軸部５が回転する。第１軸部５が回転すると、第１軸部５に形成されたねじと噛み合うねじが形成されたねじ部７ｃが軸方向に移動する。ねじ部７ｃが軸方向に移動すると、ねじ部７ｃに対して一体に固定された第１レンズ群枠７全体が移動する。この際、第２軸支持部７ｅは、第２軸部６に対して軸方向に移動する。

このように、本実施形態に係るズームレンズユニット１は、広角端から望遠端への変倍時に複数のレンズ群を光軸方向に移動させるズームレンズＬと、ズームレンズＬの最も物体側に存在する第１レンズ群Ｇ₁を支持する第１レンズ群枠７と、第１レンズ群枠７を光軸に垂直な方向に移動させるモータ３と、を有するので、簡単な構造で、１つの光学系によって立体撮像をすることが可能となる。また、第１レンズ群Ｇ₁を移動させることにより、他のレンズ群を移動させる場合と比較して、収差変動量を低減することが可能となる。

また、本発明の一実施形態に係るズームレンズユニットでは、以下の条件式（１）を満足するので、さらに収差を低減することが可能となる。
０．０００５＜｜α／Ｄ｜＜０．２・・・（１）
ただし、
αは、前記第１レンズ群の移動前の初期状態で前記光軸が像面に結ぶ点と前記第１レンズ群の移動後の偏心状態で前記光軸が前記像面に結ぶ点との間の最大距離、
Ｄは、前記像面における最大像高
である。

本発明の一実施形態に係るズームレンズユニットでは、以下の条件式（２）を満足するので、さらに収差を低減することが可能となる。
０＜｜ＡＳ｜ ≦ ０．０５・・・（２）
ただし、ＡＳはメリジオナル面の像面湾曲の対角位置での変化量である。

なお、第１レンズ群Ｇ₁の移動は、光軸に垂直な平面内の任意の方向でよい。また、第１レンズ群Ｇ₁の移動方向及び移動距離に応じて２以上の複数の状態について視差検出を行ってもよい。視差検出を複数の状態について行うことにより、様々な角度での立体画像の生成が可能となり、立体画像作成の自由度が増すので好ましい。

さらに、ズームレンズユニットでは、第１レンズ群枠７は、第１レンズ群Ｇ₁の移動前の初期状態の位置を第１の位置とし、初期状態に対して光軸に垂直な方向に所定距離離れた移動後の偏心状態の位置を第２の位置、光軸を中心として第２の位置に対して対称な第３の位置に移動するように設定してもよい。

すなわち、初期状態の第１の位置では、撮像素子の中心に結像するように光軸が設定され、偏心状態では、まず初期状態に対して光軸に垂直な方向に所定距離離れた第２の位置に移動した後、光軸を中心として第２の位置の対称な第３の位置に移動する。このように設定することで、初期状態での光軸から偏心状態での光軸までの距離が半分で済むこととなり、立体画像の収差を少なくすることが可能となる。

また、第１レンズ群Ｇ₁の移動方法は、直線移動だけでなく、回転移動によって行ってもよい。例えば、初期状態での光軸に対して平行な平行軸を光軸から所定距離離れた位置に設定し、平行軸に対して第１レンズ群Ｇ₁を回転させて、第１レンズ群Ｇ₁を移動させることも可能である。

図５は、実施例１のズームレンズを展開して光軸に沿ってとった断面図である。各図において（ａ）は広角端（ＷＥ）、（ｂ）は標準状態（ＳＴ）、（ｃ）は望遠端（ＴＥ）を示している。

撮像面直前の平板は、撮像素子のカバーガラスＣ、カバーガラスＣの物体側の平板は、フィルタＦである。

図１は、実施例１のズームレンズの断面図である。

実施例１のズームレンズは、図１に示すように物体側から像側へ順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ₁、負屈折力の第２レンズ群Ｇ₂、正屈折力の第３レンズ群Ｇ₃、負屈折力の第４レンズ群Ｇ₄、正屈折力の第５レンズ群Ｇ₅にて構成されている。図中、Ｓは明るさ絞り、Ｆはフィルタ、Ｃはカバーガラス、Ｉは像面を示している。

第１レンズ群Ｇ₁は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₁₁と、両凸正レンズＬ₁₂と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₁₃と、からなる。

第２レンズ群Ｇ₂は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₂₁と、両凹負レンズＬ₂₂と、両凸正レンズＬ₂₃と、からなる。

第３レンズ群Ｇ₃は、物体側から像側へ順に、両凸正レンズＬ₃₁と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₃₂と、凸正レンズＬ₃₃と、からなる。

第２レンズ群Ｇ₂と第３レンズ群Ｇ₃の間には、明るさ絞りＳが配置される。

第４レンズ群Ｇ₄は、１枚の両凹負レンズＬ₄₁からなる。

第５レンズ群Ｇ₅は、１枚の両凸正レンズＬ₅₁からなる。

次に、実施例１のズームレンズの広角端から望遠端へと変倍する際の各レンズ群それぞれの動きについて説明する。

ズーム動作において、第１レンズ群Ｇ₁、第２レンズ群Ｇ₂、第３レンズ群Ｇ₃、第４レンズ群Ｇ₄、及び第５レンズ群Ｇ₅は、それぞれ独立して移動する。

第１レンズ群Ｇ₁は、広角端から望遠端まで、第２レンズ群Ｇ₂との間隔を広げ、物体側にのみ移動する。第１レンズ群Ｇ₁は、望遠端では広角端よりも物体側に位置する。

第２レンズ群Ｇ₂は、広角端から標準状態まで、第１レンズ群Ｇ₁との間隔を広げ、第３レンズ群Ｇ₃との間隔を狭めながら像側へ移動し、標準状態から望遠端まで、第１レンズ群Ｇ₁との間隔を広げ、第３レンズ群Ｇ₃との間隔を狭めながら物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ₂は、望遠端では広角端よりも像側に位置する。

第３レンズ群Ｇ₃は、明るさ絞りＳと共に、広角端から標準状態まで、第２レンズ群Ｇ₂との間隔を狭め、第４レンズ群Ｇ₄との間隔を広げながら物体側へ移動し、標準状態から望遠端まで、第２レンズ群Ｇ₂との間隔を狭め、第４レンズ群Ｇ₄との間隔を狭めながら物体側へ移動する。第３レンズ群Ｇ₃は、望遠端では広角端よりも物体側に位置する。

第４レンズ群Ｇ₄は、広角端から標準状態まで、第３レンズ群Ｇ₃との間隔を広げ、第５レンズ群Ｇ₅との間隔を広げながら物体側へ移動し、標準状態から望遠端まで、第３レンズ群Ｇ₃との間隔を狭め、第５レンズ群Ｇ₅との間隔を広げながら物体側へ移動する。望遠端では広角端よりも物体側に位置する。

第５レンズ群Ｇ₅は、広角端から望遠端まで、第４レンズ群Ｇ₄との間隔を広げ、像側にのみ移動する。第５レンズ群Ｇ₅は、望遠端では広角端よりも像側に位置する。

非球面は、第２レンズ群Ｇ₂の両凹負レンズＬ₄₂の両面ｒ₉，ｒ₁₀、第３レンズ群Ｇ₃の両凸正レンズＬ₃₁の両面ｒ₁₄，ｒ₁₅、及び第５レンズ群Ｇ₅の両凸正レンズＬ₅₁の両面ｒ₂₂，ｒ₂₃のあわせて６面である。

図２は、実施例２のズームレンズの断面図である。

実施例２のズームレンズは、図２に示すように、物体側から像側へ順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ₁、正屈折力の第２レンズ群Ｇ₂、負屈折力の第３レンズ群Ｇ₃、正屈折力の第４レンズ群Ｇ₄にて構成されている。図中、Ｓは明るさ絞り、Ｆはフィルタ、Ｃはカバーガラス、Ｉは像面を示している。

第１レンズ群Ｇ₁は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₁₁と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₁₂と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₁₃と、からなる。

第２レンズ群Ｇ₂は、物体側から像側へ順に、両凸正レンズＬ₂₁と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₂₂と、両凸正レンズＬ₂₃と、からなる。

第１レンズ群Ｇ₁と第２レンズ群Ｇ₂の間には、明るさ絞りＳが配置される。

第３レンズ群Ｇ₃は、物体側から像側へ順に、１枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₃₁からなる。

第４レンズ群Ｇ₄は、物体側から像側へ順に、１枚の像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₄₁からなる。

次に、実施例２のズームレンズの広角端から望遠端へと変倍する際の各レンズ群それぞれの動きについて説明する。

ズーム動作において、第１レンズ群Ｇ₁、第２レンズ群Ｇ₂、第３レンズ群Ｇ₃、及び第４レンズ群Ｇ₄は、それぞれ独立して移動する。

第１レンズ群Ｇ₁は、広角端から標準状態まで、第２レンズ群Ｇ₂との間隔を狭めながら像側へ移動し、標準状態から望遠端まで、第２レンズ群Ｇ₂との間隔を狭めながら物体側へ移動する。第１レンズ群Ｇ₁は、望遠端では広角端よりも物体側に位置する。

第２レンズ群Ｇ₂は、明るさ絞りＳと共に、広角端から望遠端まで、第１レンズ群Ｇ₁との間隔を狭め、第３レンズ群Ｇ₃との間隔を広げながら物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ₂は、望遠端では広角端よりも物体側に位置する。

第３レンズ群Ｇ₃は、広角端から望遠端まで、第２レンズ群Ｇ₂との間隔を広げ、第４レンズ群Ｇ₄との間隔を広げながら物体側へ移動する。第３レンズ群Ｇ₃は、望遠端では広角端よりも物体側に位置する。

第４レンズ群Ｇ₄は、広角端から望遠端まで移動しない。

非球面は、第１レンズ群Ｇ₁の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₁₂の両面ｒ₃，ｒ₄、第２レンズ群Ｇ₂の両凸正レンズＬ₂₁の両面ｒ₈，ｒ₉、及び第４レンズ群Ｇ₄の像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₄₁の両面ｒ₁₆，ｒ₁₇のあわせて６面である。

以下に上記実施例１及び実施例２の各種数値データ（面データ、ズームデータ、及び各群焦点距離）を示す。

面データには、面番号毎に各レンズ面（光学面）の曲率半径ｒ、面間隔ｄ、各レンズ（光学媒質）のｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率ｎｄ、各レンズ（光学媒質）のｄ線のアッベ数νｄが示されている。曲率半径ｒ、面間隔ｄの単位はいずれもミリメートル（ｍｍ）である。面データ中、曲率半径に記載する“∞”は、無限大であることを示している。

非球面データには、面データ中、非球面形状としたレンズ面に関するデータが示されている。非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると下記の式にて表される。
ｘ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）・（ｙ／ｒ）²｝^1/2］
＋Ａ4ｙ⁴＋Ａ6ｙ⁶＋Ａ8ｙ⁸＋Ａ10ｙ¹⁰…

ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ4、Ａ6、Ａ8、Ａ10はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。なお、記号“ｅ”は、それに続く数値が１０を底にもつ、べき指数であることを示している。例えば「１．０ｅ−５」は「１．０×１０^-5」であることを意味している。

ズームデータには、焦点距離、Ｆナンバー（ＦＮＯ）、画角２ω（°）、可変する面間隔ｄ、バックフォーカス（in air）、全長（in air）、及び像高が示されている。単位は、Ｆナンバー及び画角を除き、いずれもミリメートル（ｍｍ）である。

また、ＷＥは広角端、ＳＴは標準状態、ＴＥは望遠端を示している。

各群焦点距離データには、各レンズ群における焦点距離ｆ１〜ｆ５が示されている。単位はいずれもミリメートル（ｍｍ）である。

数値実施例１
面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 45.630 1.00 1.91082 35.25
2 25.376 0.10
3 26.504 3.35 1.49700 81.54
4 -202.144 0.15
5 20.762 2.72 1.49700 81.54
6 103.805 D6 (可変)
7 67.214 0.40 1.88300 40.76
8 5.625 3.0
9(非球面) -9.891 0.45 1.74156 49.21
10(非球面) 31.018 0.36
11 20.004 1.45 1.94595 17.98
12 -48.069 D12 (可変)
13(絞り) ∞ 0.66
14(非球面) 7.119 2.70 1.58313 59.46
15(非球面) -57.504 0.94
16 22.237 0.84 1.90366 31.32
17 5.353 0.01 1.56384 60.67
18 5.353 2.40 1.51633 64.14
19 -10.877 D19 (可変)
20 -31.402 0.40 1.51633 64.14
21 9.037 D21 (可変)
22(非球面) 19.309 2.50 1.49710 81.56
23(非球面) -12.531 D23 (可変)
24 ∞ 0.30 1.51633 64.14
25 ∞ 0.40
26 ∞ 0.50 1.51633 64.14
27 ∞ 0.53
像面 ∞

非球面係数
第9面
K = 0.000
A4 = 1.28630e-05
A6 = 1.44610e-05
A8 =-2.67360e-06
A10= 7.31670e-08
第10面
K = 0.000
A4 =-7.60070e-05
A6 = 1.28040e-05
A8 =-2.05200e-06
A10= 6.33990e-08
第14面
K = 0.000
A4 =-2.64730e-04
A6 = 1.32570e-05
A8 =-1.54810e-06
A10= 4.79870e-08
第15面
K = 0.000
A4 = 3.00590e-04
A6 = 1.58720e-05
A8 =-2.07810e-06
A10= 7.29910e-08
第22面
K = 0.000
A4 = 3.59390e-05
A6 =-3.29620e-05
A8 = 1.47210e-06
A10=-2.91510e-08
第23面
K = 0.000
A4 = 2.99000e-04
A6 =-4.04000e-05
A8 = 1.63000e-06
A10=-2.87000e-08

ズームデータ
ＷＥＳＴＴＥ
焦点距離 4.55 21.10 104.57
ＦＮＯ． 3.10 5.15 7.05
画角２ω（°） 80.57 20.05 4.14
像高 3.84 3.84 3.84

D6 0.32 13.23 26.71
D12 16.82 5.07 0.54
D19 3.54 10.45 9.65
D22 2.37 7.05 15.19
D23 5.25 3.06 1.04

fb (in air) 6.70 4.53 2.52
全長 (in air) 53.21 63.81 78.07

各群焦点距離
ｆ１ 40.76
ｆ２ -5.67
ｆ３ 10.11
ｆ４ -13.55
ｆ５ 15.70

数値実施例２
面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 77.954 1.80 1.77250 49.60
2 11.588 4.36
3(非球面) 40.602 2.00 1.52542 55.78
4(非球面) 20.867 2.08
5 27.008 2.08 1.84666 23.78
6 80.482 D6 (可変)
7(絞り) ∞ 1.00
8(非球面) 15.653 4.27 1.58313 59.46
9(非球面) -42.316 2.09
10 77.079 1.62 1.80518 25.43
11 17.333 1.26
12 285.410 3.22 1.49700 81.54
13 -14.417 D13 (可変)
14 68.546 1.20 1.62041 60.29
15 25.465 D15 (可変)
16(非球面) -41.615 2.36 1.52542 55.78
17(非球面) -28.114 D17 (可変)
18 ∞ 0.30 1.51633 64.14
19 ∞ 0.40
20 ∞ 0.50 1.51633 64.14
21 ∞ 0.53
像面 ∞

非球面係数
第3面
K = 0.000
A4=-5.34419e-05
A6= 6.50544e-07
A8=-4.66175e-09
第4面
K = 0.000
A4=-1.13249e-04
A6= 5.55538e-07
A8=-6.99697e-09
第8面
K = 0.000
A4=-2.92183e-05
A6=-8.55319e-08
A8=-6.12894e-09
第9面
K = 0.000
A4= 7.20769e-05
A6=-1.74406e-07
A8=-6.21813e-09
第16面
K = 0.000
A4= 7.99281e-07
A6= 2.83990e-07
A8= 3.49115e-10
第17面
K = 0.000
A4= 9.57808e-06
A6= 2.48070e-07
A8= 5.47588e-10

ズームデータ
ＷＥＳＴＴＥ
焦点距離 14.30 24.07 41.17
ＦＮＯ． 3.63 4.50 5.71
画角２ω（°） 76.01 45.98 27.14
像高 10.00 10.00 10.00

D6 27.84 12.16 2.44
D13 1.44 2.32 4.07
D15 10.18 20.26 36.71
D17 16.63 16.63 16.63

fb (in air) 18.36 18.36 18.36
全長 (in air) 87.16 82.44 90.92

各群焦点距離
ｆ１ -23.31
ｆ２ 21.08
ｆ３ -66.01
ｆ４ 155.56

図７は、実施例１における初期状態の（ａ）広角端（ＷＥ）、（ｂ）標準状態（ＳＴ）、（ｃ）望遠端（ＴＥ）での諸収差図である。図８は、実施例２における初期状態の（ａ）広角端（ＷＥ）、（ｂ）標準状態（ＳＴ）、（ｃ）望遠端（ＴＥ）での諸収差図である。また、図９は、実施例１における偏心状態の（ａ）広角端（ＷＥ）、（ｂ）標準状態（ＳＴ）、（ｃ）望遠端（ＴＥ）での諸収差図である。図１０は、実施例２における偏心状態の（ａ）広角端（ＷＥ）、（ｂ）標準状態（ＳＴ）、（ｃ）望遠端（ＴＥ）での諸収差図である。

これら諸収差図において、ＳＡは球面収差、ＡＳは非点収差、ＤＴは歪曲収差、ＣＣは倍率色収差を示す。球面収差ＳＡは、５８７．６ｎｍ（ｄ線：実線）、４８６．１ｎｍ（Ｆ線：一点鎖線）、６５６．３ｎｍ（Ｃ線：破線）の各波長について示されている。また、倍率色収差ＣＣは、ｄ線を基準としたときの４８６．１ｎｍ（Ｆ線：一点鎖線）、６５６．３ｎｍ（Ｃ線：破線）の各波長について示されている。また、非点収差ＤＴは、実線がサジタル像面、破線がメリジオナル像面のものを示している。なお、ＦＮＯはＦナンバーを示す。また、ＦＩＹは像高を示す。

実施例１では、偏心状態は、初期状態から光軸に対して垂直に、広角端で０．０２ｍｍ、標準状態で０．０４ｍｍ、望遠端で０．１４ｍｍ移動させる。第１レンズ群Ｇ１を光軸に対して垂直に移動させた偏心状態であっても、図９に示すように、発生する収差変動は少なく、撮像素子による補正効果で収差をカバーすることが可能である。したがって、偏心状態でも初期状態の撮影時と同等の画質を確保することができ、合成される立体画像の画質は、落ちることがない。

同様に、実施例２では、偏心状態は、初期状態から光軸に対して垂直に、広角端で０．０２ｍｍ、標準状態で０．０２ｍｍ、望遠端で０．０３ｍｍ移動させる。第１レンズ群Ｇ１を光軸に対して垂直に移動させた偏心状態であっても、図１０に示すように、発生する収差変動は少なく、撮像素子による補正効果で収差をカバーすることが可能である。したがって、偏心状態でも初期状態の撮影時と同等の画質を確保することができ、合成される立体画像の画質は、落ちることがない。

上記実施例１及び実施例２について、条件式（１）及び条件式（２）の値を下記に示しておく。

実施例１(ＷＥ) 実施例１(ＳＴ) 実施例１(ＴＥ)
条件式（１） 0.022 0.042 0.139
条件式（２） 0.05 0.05 0.05

実施例２(ＷＥ) 実施例２(ＳＴ) 実施例２(ＴＥ)
条件式（１） 0.019 0.022 0.036
条件式（２） 0.05 0.05 0.05

本実施形態のズームレンズでは、ゴースト、フレア等の不要光をカットするために、明るさ絞り以外にフレア絞りを配置してもかまわない。第１レンズ群の物体側、第１レンズ群と第２レンズ群間、第２レンズ群と第３レンズ群間、第３レンズ群と第４レンズ群間、第４レンズ群と第５レンズ群間、第５レンズ群と像面間のいずれの場所に配置しても良い。

また、枠部材によりフレア光線をカットするように構成しても良いし、別の部材を構成しても良い。フレア絞りとして、光学系に直接印刷しても、塗装しても、シールなどを接着してもかまわない。フレア絞りの形状は円形、楕円形、矩形、多角形、関数曲線で囲まれる範囲等、いかなる形状でもかまわない。また有害光束をカットするだけでなく画面周辺のコマフレア等の光束をカットしても良い。

また各レンズには反射防止コートを行い、ゴースト、フレアを軽減してもかまわない。マルチコートであれば効果的にゴースト、フレアを軽減できるので望ましい。また赤外カットコートをレンズ面、カバーガラス等に使用してもかまわない。画像周辺部の明るさのかげり（シェーディング）をＣＣＤのマイクロレンズをシフトすることにより軽減しても良い。例えば、各像高における光線の入射角に合わせてＣＣＤのマイクロレンズの設計を変えても良い。また画像処理により画像周辺部の低下量を補正しても良い。

ゴースト・フレアの発生を防止するためにレンズの空気接触面に反射防止コートを施すことは一般的に行われている。一方、接合レンズの接合面では接着材の屈折率が空気の屈折率よりも十分高い。そのためもともと単層コート並み、あるいはそれ以下の反射率となっていることが多く、あえてコートを施すことは少ない。しかしながら、接合面にも積極的に反射防止コートを施せばさらにゴースト・フレアを軽減でき、なお良好な画像を得ることができるようになる。特に最近では高屈折率硝材が普及し収差補正効果が高いためカメラ光学系に多用されるようになってきているが、高屈折率硝材を接合レンズとして用いた場合、接合面での反射も無視できなくなってくる。そのような場合、接合面に反射防止コートを施しておくことは特に効果的である。

接合面コートの効果的な使用法に関しては、特開平2-27301号、特開2001-324676号、特開2005-92115号、USP7116482等に開示されている。これらの文献では特に正先行ズームレンズの第１レンズ群内の接合レンズ面コートについて述べられており、本発明の第１レンズ群内の接合レンズ面についてもこれら文献に開示されているごとく実施すればよい。

使用するコート材としては、基盤となるレンズの屈折率と接着材の屈折率に応じて、比較的高屈折率なＴａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂、ＨｆＯ₂、ＣｅＯ₂、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、Ｙ₂Ｏ₃などのコート材、比較的低屈折率なＭｇＦ₂、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃などのコート材、などを適宜選択し、位相条件を満たすような膜厚に設定すれば良い。

当然のことながら、レンズの空気接触面へのコーティング同様、接合面コートをマルチコートとしても良い。２層あるいはそれ以上の膜数のコート材や膜厚を適宜組み合わせることで、更なる反射率の低減や、反射率の分光特性・角度特性等のコントロールなどを行うことが可能となる。また第１レンズ群以外のレンズ接合面についても、同様の思想に基づいて接合面コートを行うことが効果的なのは言うまでもない。

図１１は、本実施形態のズームレンズを用い、撮像素子として小型のＣＣＤ又はＣＭＯＳなどを用いた撮像装置としての一眼ミラーレスカメラの断面図である。図１１において、３１は一眼ミラーレスカメラ、３２は鏡筒内に配置された撮像レンズ系、３３は撮像レンズ系３２を一眼ミラーレスカメラ１に着脱可能とする鏡筒のマウント部であり、スクリュータイプやバヨネットタイプ等のマウントが用いられる。この例では、バヨネットタイプのマウントを使用している。また、３４は撮像素子面、３５はバックモニターである。

このような構成の一眼ミラーレスカメラ３１の撮像レンズ系３２として、例えば上記実施例１及び２に示した本実施形態のズームレンズが用いられる。

図１２、図１３は、ズームレンズを撮影光学系４１に組み込んだ、本実施形態の撮像装置の構成の概念図を示す。図１２は撮像装置としてのデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１３は同背面斜視図である。

この実施形態のデジタルカメラ４０は、撮影用光路４２上に位置する撮影光学系４１、シャッターボタン４５、液晶表示モニター４７等を含み、デジタルカメラ４０の上部に配置されたシャッターボタン４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１、例えば実施例１のレンズ系を通して撮影が行われる。撮影光学系４１によって形成された物体像が結像面近傍に設けられた撮像素子（光電変換面）上に形成される。この撮像素子で受光された物体像は、処理手段によって電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、撮影された電子画像は記録手段に記録することができる。

図１４〜図１６は、ズームレンズを撮影光学系４１に組み込んだ他の撮像装置の構成の概念図を示す。図１４はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１５は同背面図、図１６はデジタルカメラ４０の構成を示す模式的な横断面図である。

デジタルカメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２上に位置する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４上に位置するファインダー光学系４３、シャッターボタン４５、ポップアップストロボ４６、液晶表示モニター４７等を含み、カメラ４０の上部に配置されたシャッターボタン４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１、例えば実施例１のレンズを通して撮影が行われる。撮影光学系４１によって形成された物体像が、結像面近傍に設けた撮像素子としてのＣＣＤ４９の撮像面（光電変換面）上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７や、ファインダー用画像表示素子５４に表示される。また、この処理手段５１には記録手段５２が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。

なお、この記録手段５２は処理手段５１と別体に設けてもよいし、フレキシブルディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。

さらに、ファインダー用光路４４上にはファインダー用接眼レンズ５９が配置してある。ファインダー用画像表示素子５４に表示された物体像が、このファインダー用接眼レンズ５９によって拡大および観察者が見やすい視度に調整され、観察者眼球Ｅに導かれている。なお、ファインダー用接眼レンズ５９の射出側にカバー部材５０が配置されている。

図１７は、本実施形態のデジタルカメラ４０の主要部の内部回路を示すブロック図である。なお、以下の説明では、前述した処理手段５１は、例えば、ＣＤＳ／ＡＤＣ部２４、一時記憶メモリ１７、画像処理部１８等で構成され、記憶手段５２は、記憶媒体部等で構成される。

デジタルカメラ４０は、操作部１２と、この操作部１２に接続された制御部１３と、この制御部１３の制御信号出力ポートにバス１４及び１５を介して接続された撮像駆動回路１６並びに一時記憶メモリ１７、画像処理部１８、記憶媒体部１９、表示部２０、及び設定情報記憶メモリ部２１を備えている。

上記の一時記憶メモリ１７、画像処理部１８、記憶媒体部１９、表示部２０、及び設定情報記憶メモリ部２１は、バス２２を介して相互にデータの入力、出力が可能とされている。また、撮像駆動回路１６には、ＣＣＤ４９とＣＤＳ／ＡＤＣ部２４が接続されている。

操作部１２は、各種の入力ボタンやスイッチを備え、これらを介して外部（カメラ使用者）から入力されるイベント情報を制御部に通知する。制御部１３は、例えばＣＰＵなどからなる中央演算処理装置であって、不図示のプログラムメモリを内蔵し、プログラムメモリに格納されているプログラムに従って、デジタルカメラ４０全体を制御する。

ＣＣＤ４９は、撮像駆動回路１６により駆動制御され、撮像光学系４１を介して形成された物体像の画素ごとの光量を電気信号に変換し、ＣＤＳ／ＡＤＣ部２４に出力する撮像素子である。

ＣＤＳ／ＡＤＣ部２４は、ＣＣＤ４９から入力される電気信号を増幅し、かつ、アナログ／デジタル変換を行って、この増幅とデジタル変換を行っただけの映像生データ（ベイヤーデータ、以下ＲＡＷデータという。）を一時メモリ１７に出力する回路である。
一時記憶メモリ１７は、例えばＳＤＲＡＭ等からなるバッファであり、ＣＤＳ／ＡＤＣ部２４から出力されるＲＡＷデータを一時的に記憶するメモリ装置である。画像処理部１８は、一時記憶メモリ１７に記憶されたＲＡＷデータ又は記憶媒体部１９に記憶されているＲＡＷデータを読み出して、制御部１３にて指定された画質パラメータに基づいて歪曲収差補正を含む各種画像処理を電気的に行う回路である。

記憶媒体部１９は、例えばフラッシュメモリ等からなるカード型又はスティック型の記憶媒体を着脱自在に装着して、これらのフラッシュメモリに、一時記憶メモリ１７から転送されるＲＡＷデータや画像処理部１８で画像処理された画像データを記録して保持する。

表示部２０は、液晶表示モニター４７などにて構成され、撮影したＲＡＷデータ、画像データや操作メニューなどを表示する。設定情報記憶メモリ部２１には、予め各種の画質パラメータが格納されているＲＯＭ部と、操作部１２の入力操作によってＲＯＭ部から読み出された画質パラメータを記憶するＲＡＭ部が備えられている。

このように構成されたデジタルカメラ４０は、撮像光学系４１として本発明のズームレンズを採用することで、小型で動画撮像に適した撮像装置とすることが可能となる。

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。

１…ズームレンズユニット
２…枠部材
３…モータ
４…ベアリング
５…第１軸部
６…第２軸部
７…第１レンズ群枠
１２…操作部
１３…制御部
１４、１５…バス
１６…撮像駆動回路
１７…一時記憶メモリ
１８…画像処理部
１９…記憶媒体部
２０…表示部
２１…設定情報記憶メモリ部
２２…バス
２４…ＣＤＳ／ＡＤＣ部
３１…レンズ交換式カメラ
３２…撮像レンズ系
３３…マウント部
３４…撮像素子面
３５…バックモニター
４０…デジタルカメラ
４１…撮影光学系
４２…撮影用光路
４５…シャッターボタン
４７…液晶表示モニター

Claims

広角端から望遠端への変倍時に複数のレンズ群を光軸方向に移動させるズームレンズと、
前記ズームレンズの最も物体側に存在する第１レンズ群を支持する第１レンズ群枠と、
前記第１レンズ群枠を前記光軸に垂直な方向に移動させる駆動部と、
を有する
ことを特徴とするズームレンズユニット。
以下の条件式（１）を満足する
ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズユニット。
０．０００５＜｜α／Ｄ｜＜０．２・・・（１）
ただし、
αは、前記第１レンズ群の移動前の初期状態で前記光軸が像面に結ぶ点と前記第１レンズ群の移動後の偏心状態で前記光軸が前記像面に結ぶ点との間の最大距離、
Ｄは、前記像面における最大像高
である。
以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズユニット。
０＜｜ＡＳ｜ ≦ ０．０５・・・（２）
ただし、ＡＳはメリジオナル面の像面湾曲の対角位置での変化量である。
前記第１レンズ群枠は、
前記第１レンズ群の移動前の初期状態の位置を第１の位置とし、
初期状態に対して前記光軸に垂直な方向に所定距離離れた移動後の偏心状態の位置を第２の位置、前記光軸を中心として第２の位置の対称な第３の位置に移動する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズユニット。
請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載のズームレンズユニットと、
前記ズームレンズユニットの像側に配置され、前記ズームレンズユニットによる像を受光する撮像面をもつ撮像素子と、
前記撮像素子が設置された撮像装置本体と、
を備える
ことを特徴とする撮像装置。