JP5070982B2 - 撮像装置及び変倍レンズ - Google Patents

Description

本発明は新規な撮像装置及び変倍レンズに関する。特に、ビデオカメラ用又はデジタルスチルカメラ用として好適な変倍レンズ及びそれを用いた撮像装置に関する。詳しくは、ズームレンズを基部として、ズームレンズの望遠端焦点距離を拡大するレンズ群を挿入離脱可能に構成して変倍比を拡大し、さらに負レンズ群をズームレンズの前面に着脱可能に構成して広角側に変倍比を拡大するように構成して歪曲収差以外の諸収差を良好に補正した変倍レンズ及び該変倍レンズを用い、撮像素子から得られた映像信号を処理することによって、前記変倍レンズによる歪曲収差を補正して良好な画像を得る撮像装置に関する。

特許文献１では、レンズによって生じる歪曲収差を、固体撮像素子からの映像信号を処理することによって補正する映像信号処理装置が提案されている。

特許文献２では、物体側より順に正、負、正、負、正の屈折力配置からなる５群ズーム方式で、第１、第３、第５のレンズ群を固定し、第２レンズ群を光軸方向に移動させて主に変倍を行い、第４レンズ群でズーミングによる焦点移動の補正と合焦を行う構成が、高倍率化に好適であることが示され、第１レンズ群を特徴のあるレンズ構成とすることにより広角端の画角が広いにもかかわらず前玉径を小型化でき、また補正が困難になる歪曲収差を、特許文献１による映像信号処理によって補正する撮像装置が提案されている。

特許文献３には、物体側より順に正、負、正、正の屈折力配置からなり、第１、第３のレンズ群を固定し、第２レンズ群を光軸方向に移動させて主に変倍を行い、第４レンズ群でズーミングによる焦点移動の補正と合焦を行う構成の４群ズーム方式で、ズームレンズの前方に負の屈折力のアタッチメントレンズを着脱可能に構成することが示されている。

また、主に業務用のビデオカメラ用ズームレンズでは、物体側より順にフォーカスレンズ部、変倍と変倍による焦点移動を補正する変倍レンズ部、結像の役割をする固定のマスターレンズ部から成り、マスターレンズ部内の大きな空気間隔にエクステンダーレンズ群を挿入することにより、変倍焦点距離域を望遠側に遷移させる構成が知られている。

特開平４−６１５７０号公報 特開２００５−３５２３４８号公報 特開平４−３５０８１５号公報

特許文献２によれば、歪曲収差を映像信号処理により補正した後の対角線画角を元に焦点距離を３５ｍｍ判に換算したとき、略２５ｍｍから略１０００ｍｍをカバーする約４０倍の変倍比が達成されている。しかしながら、業務用途のポータブルＨＤＴＶ（High Definition TeleVision：高精細テレビ）用ズームレンズのラインナップを見ると、広角端が略１７ｍｍのレンズがあり、また別のレンズでは望遠側はエクステンダー使用時に２０００ｍｍを超えるレンズがある。

国内では数年後に地上波デジタル放送に全面的に移行し、アスペクト比１６:９の大型カラーテレビが普及して、それに伴って民生用途でもビデオカメラに趣味性が強く求められ、ＨＤＴＶに対応した超高変倍比レンズの要求が高まると予想される。

しかしながら、特許文献２の変倍手段で、広角端の画角を広げ、さらに望遠端の焦点距離を伸ばすようにして変倍比を高くすると、大型化してしまい、民生用途に適さなくなり、また、第４レンズ群の移動空間が広がって絞りから第５レンズ群までの間隔が長くなるために射出瞳距離がプラス側で短くなって、画面周辺部に入射する光線束の傾きが大きくなるため、各画素に有効に光が届きにくくなり、さらに、第１レンズ群のレンズ構成が広角化に適した屈折力配置と、望遠レンズの対物レンズとして適した構成との両立が困難になって、特許文献２の特徴である広角高変倍比でありながら小型で、特に前玉径が小さいという効果を発揮しにくくなってしまう。

また、特許文献２に示された実施例では、広角端の樽型歪曲収差が非常に大きいが、映像信号処理で歪曲収差を補正した場合、画面周辺で画素間隔が引き伸ばされるため、ある空間周波数のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：変調伝達関数）が、周波数の低い方へ移行する現象により、画質劣化を招いてしまうので、特許文献１の補正手段を適用するときもある程度はレンズ側で歪曲収差の補正をしておくことが必要である。

特許文献３による広角化手段は有効な方法であるが、アタッチメントレンズを外したときの携帯方法を、前後にレンズキャップをはめてケースに収納して持ち運ぶという、アタッチメントレンズに適用されている通常の携帯方法によると、使い勝手が悪く、着脱に多くの時間を要し実用的とは言えない。

そこで、本発明は、超広角域及び超望遠域での焦点距離による撮影を手軽に行い、且つ、広角域から望遠域（広角域の数十倍の焦点距離）までの焦点範囲においては連続変倍による撮影を可能とすることを課題とする。

本発明撮像装置は、変倍レンズと、該変倍レンズによって取り込んだ画像を電気的な画像信号に変換する撮像手段と、画像制御手段とを備え、前記画像制御手段は、前記変倍レンズによる変倍率に応じて予め用意されている変換座標係数を参照しながら、前記撮像手段によって形成された画像信号によって規定される画像上の点を移動させて座標変換した新たな画像信号を形成し、該新たな画像信号を出力するように構成され、前記変倍レンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍に際して光軸上を一旦像側へ移動した後物体側へ移動して変倍に伴う像位置の変動の補正を行うと共に合焦作用を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とが配列され、さらに第４レンズ群と第５レンズ群との間に挿入離脱可能に配置され、物体側より順に位置した正レンズ群と負レンズ群とから成るＴレンズ群を有し、第１の変倍形態では、第１レンズ群と第３レンズ群と第５レンズ群は固定で、Ｔレンズ群は第４レンズ群の移動を妨げない位置に光路から退避させ、第２レンズ群を光軸方向に移動させることによって主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させることによって像位置の変動の補正と合焦を行うように構成し、第２の変倍形態では、前記第２レンズ群を第１の変倍形態での望遠端の位置に固定し、前記第４レンズ群と第５レンズ群との間に、Ｔレンズ群をその光軸が他のレンズ群と共有されるように挿入して第１の変倍形態の望遠端での焦点距離よりも焦点距離を長くし、第４レンズ群によって合焦を行うように構成したものである。

さらに別の本発明撮像装置は、変倍レンズと、該変倍レンズによって取り込んだ画像を電気的な画像信号に変換する撮像手段と、画像制御手段とを備え、前記画像制御手段は、前記変倍レンズによる変倍率に応じて予め用意されている変換座標係数を参照しながら、前記撮像手段によって形成された画像信号によって規定される画像上の点を移動させて座標変換した新たな画像信号を形成し、該新たな画像信号を出力するように構成され、前記変倍レンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍に際して光軸上を一旦像側へ移動した後物体側へ移動して変倍に伴う像位置の変動の補正を行うと共に合焦作用を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とが配列され、さらに第１レンズ群より物体側に着脱自在に配置され、負レンズ群から成るＷレンズ群を有し、また第４レンズ群と第５レンズ群との間に挿入離脱可能に配置され、物体側より順に正レンズ群と負レンズ群から成るＴレンズ群を有し、第１の変倍形態では、Ｗレンズ群は光路から外し、第１レンズ群と第３レンズ群と第５レンズ群は固定で、Ｔレンズ群は第４レンズ群の移動を妨げない位置に光路から退避させ、第２レンズ群を光軸方向に移動させることによって主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させることによって像位置の変動の補正と合焦を行うように構成し、第２の変倍形態では、Ｗレンズ群は光路から外したまま、前記第２レンズ群を第１の変倍形態での望遠端の位置に固定し、前記第４レンズ群と第５レンズ群との間に、Ｔレンズ群をその光軸が他のレンズ群と共有されるように挿入して第１の変倍形態での望遠端の焦点距離よりも焦点距離を長くし、第４レンズ群によって合焦を行うように構成し、第３の変倍形態では、前記第２レンズ群を第１の変倍形態での広角端の位置に固定し、Ｔレンズ群を光路から退避させ、Ｗレンズ群をその光軸が他のレンズ群と共有されるように装着して、第１の変倍形態での広角端の焦点距離よりも焦点距離を短くし、第４レンズ群によって合焦を行うように構成したものである。

本発明変倍レンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍に際して光軸上を一旦像側へ移動した後物体側へ移動して変倍に伴う像位置の変動の補正を行うと共に合焦作用を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とが配列され、さらに第４レンズ群と第５レンズ群との間に挿入離脱可能に配置され、物体側より順に正レンズ群と負レンズ群から成るＴレンズ群を有し、第１の変倍形態では、第１レンズ群と第３レンズ群と第５レンズ群は固定で、Ｔレンズ群は第４レンズ群の移動を妨げない位置に光路から退避させ、第２レンズ群を光軸方向に移動させることによって主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させることによって像位置の変動の補正と合焦を行うように構成し、第２の変倍形態では、前記第２レンズ群を第１の変倍形態での望遠端の位置に固定し、前記第４レンズ群と第５レンズ群との間に、Ｔレンズ群をその光軸が他のレンズ群と共有されるように挿入して第１の変倍形態での望遠端の焦点距離よりも焦点距離を長くし、第４レンズ群によって合焦を行うように構成したものでる。

本発明にあっては、、超広角域及び超望遠域での焦点距離による撮影を手軽に行い、且つ、広角域から望遠域（広角域の数十倍の焦点距離）までの焦点範囲においては連続変倍による撮影を可能とする。

以下に、本発明撮像装置及び変倍レンズを実施するための最良の形態について説明する。

先ず、本発明撮像装置について説明する。

本発明の第１の発明にかかる撮像装置は、変倍レンズと、該変倍レンズによって取り込んだ画像を電気的な画像信号に変換する撮像手段と、画像制御手段とを備え、前記画像制御手段は、前記変倍レンズによる変倍率に応じて予め用意されている変換座標係数を参照しながら、前記撮像手段によって形成された画像信号によって規定される画像上の点を移動させて座標変換した新たな画像信号を形成し、該新たな画像信号を出力するように構成され、前記変倍レンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍に際して光軸上を一旦像側へ移動した後物体側へ移動して変倍に伴う像位置の変動の補正を行うと共に合焦作用を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とが配列され、さらに第４レンズ群と第５レンズ群との間に挿入離脱可能に配置され、物体側より順に位置した正レンズ群と負レンズ群とから成るＴレンズ群を有し、第１の変倍形態では、第１レンズ群と第３レンズ群と第５レンズ群は固定で、Ｔレンズ群は第４レンズ群の移動を妨げない位置に光路から退避させ、第２レンズ群を光軸方向に移動させることによって主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させることによって像位置の変動の補正と合焦を行うように構成し、第２の変倍形態では、前記第２レンズ群を第１の変倍形態での望遠端の位置に固定し、前記記第４レンズ群と第５レンズ群との間に、Ｔレンズ群をその光軸が他のレンズ群と共有されるように挿入して第１の変倍形態の望遠端での焦点距離よりも焦点距離を長くし、第４レンズ群によって合焦を行うように構成したものである。

この第１の発明にかかる撮像装置にあっては、Ｔレンズ群を光路から待避させた第１の変倍形態では、広角域から望遠域（広角域の数十倍の焦点距離）までの焦点範囲において連続変倍による撮影が可能であり、また、Ｔレンズ群を光路に挿入した第２の変倍形態では、第１の変倍形態での望遠端の焦点距離をさらに長くした超望遠域での撮影が可能になる。そして、前記広角域から超望遠域までの撮影において画像制御手段によって歪曲収差の補正が為された高画質の画像を得ることが出来る。

本発明の第２の発明による撮像装置は、変倍レンズと、該変倍レンズによって取り込んだ画像を電気的な画像信号に変換する撮像手段と、画像制御手段とを備え、前記画像制御手段は、前記変倍レンズによる変倍率に応じて予め用意されている変換座標係数を参照しながら、前記撮像手段によって形成された画像信号によって規定される画像上の点を移動させて座標変換した新たな画像信号を形成し、該新たな画像信号を出力するように構成され、前記変倍レンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍に際して光軸上を一旦像側へ移動した後物体側へ移動して変倍に伴う像位置の変動の補正を行うと共に合焦作用を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とが配列され、さらに第１レンズ群より物体側に着脱自在に配置され、負レンズ群から成るＷレンズ群を有し、また第４レンズ群と第５レンズ群との間に挿入離脱可能に配置され、物体側より順に正レンズ群と負レンズ群から成るＴレンズ群を有し、第１の変倍形態では、Ｗレンズ群は光路から外し、第１レンズ群と第３レンズ群と第５レンズ群は固定で、Ｔレンズ群は第４レンズ群の移動を妨げない位置に光路から退避させ、第２レンズ群を光軸方向に移動させることによって主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させることによって像位置の変動の補正と合焦を行うように構成し、第２の変倍形態では、Ｗレンズ群は光路から外したまま、前記第２レンズ群を第１の変倍形態での望遠端の位置に固定し、前記第４レンズ群と第５レンズ群との間に、Ｔレンズ群をその光軸が他のレンズ群と共有されるように挿入して第１の変倍形態での望遠端の焦点距離よりも焦点距離を長くし、第４レンズ群によって合焦を行うように構成し、第３の変倍形態では、前記第２レンズ群を第１の変倍形態での広角端の位置に固定し、Ｔレンズ群を光路から退避させ、Ｗレンズ群をその光軸が他のレンズ群と共有されるように装着して、第１の変倍形態での広角端の焦点距離よりも焦点距離を短くし、第４レンズ群によって合焦を行うように構成したものである。

この第２の発明にかかる撮像装置にあっては、Ｔレンズ群を光路から待避させ且つＷレンズ群を光路から外した第１の変倍形態では、広角域から望遠域（広角域の数十倍の焦点距離）までの焦点範囲において連続変倍による撮影が可能であり、また、Ｗレンズ群を光路から外し且つＴレンズ群を光路に挿入した第２の変倍形態では、第１の変倍形態での望遠端の焦点距離をさらに長くした超望遠域での撮影が可能になる。さらに、Ｔレンズ群を光路から待避させ、Ｗレンズ群を光路上に装着した第３の変倍形態では、第１の変倍形態での広角端の焦点距離をさらに短くした超広角域での撮影が可能になる。そして、前記超広角域から超望遠域までの撮影において画像制御手段によって歪曲収差の補正が為された高画質の画像を得ることが出来る。

前記第１及び第２の発明にかかる撮像装置において、第１の変倍形態では、例えば特許文献２におけると同様に、約４０倍の連続変倍効果が得られ、画像制御手段によって各焦点距離に応じた歪曲収差の補正を行って、歪曲収差を減少させた高画質な画像を取得できる効果がある。

前記第１及び第２の発明にかかる撮像装置において、第２の変倍形態では、前記約４０倍のズームレンズの望遠端の焦点距離を例えば２倍に拡大した超望遠レンズを、全長を全く伸ばさずに実現でき、歪曲収差を減少させた高画質な画像を取得できる効果がある。

前記第２の発明にかかる撮像装置において、第３の変倍形態では、前記約４０倍のズームレンズの広角端の焦点距離を、例えば、０．７倍にして１００度を超える対角線画角を実現でき、歪曲収差を減少させた高画質な画像を取得できる効果がある。

本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、電源投入時に、前記Ｗレンズ群及びＴレンズ群が光路上にあるか否かの検出を行い、該検出の結果に基づいて、Ｗレンズ群が光路上にあるときは前記第３の変倍形態を適用してＴレンズ群を光路から離脱させ、Ｗレンズ群が光路上になく、Ｔレンズ群が光路上に挿入されているときは前記第２の変倍形態を適用し、Ｗレンズ群もＴレンズ群も光路上にないときに第１の変倍形態を適用するように構成することが好ましい。

３つの変倍形態の優先順位を決めて、例えば、手動でＷレンズ群の着脱を行うようにした第３の変倍形態を第１優先、駆動装置によりＴレンズ群の光軸上への挿入離脱を制御する第２の変倍形態を第２優先、そして、それ以外のときに第１の変倍形態を選択するように優先順位とモード遷移を規定して、使用者の使い勝手をよくすることができる。

本発明の一実施形態による撮像装置にあっては、前記第２の変倍形態による超望遠撮影において、画面中心へ向かう光線束を絞り羽根で遮蔽することなく、開放絞りを維持することが好ましい。

第２の変倍形態で第１の変倍形態の望遠端の焦点距離を拡大したときに、付随的にＦナンバーが暗くなる現象を伴い、その結果、開放絞りにおいても回折現象による解像度劣化が顕著になってしまう副作用がある。そこで、本実施形態のように、絞り羽根による像面照度の制御を禁止することによって、この回折現象をさらに悪化させることを防ぐことができる。この場合、絞り羽根による画面の明るさ制御に代わって、例えば、電子シャッタスピードとＡＧＣ(Automatic Gain Control：自動利得調節)で明るさの制御を行ったり、例えば、Ｔレンズ群と一体的に可変濃度ＮＤ（Neutral Density）フィルタを挿入して像面照度を制御することも可能である。

図１乃至図４に本発明撮像装置を具体化した撮像装置の一例１００を示す。なお、この撮像装置１００は本発明をビデオカメラとして適用したものである。

図２及び図３でよく分かるように、ビデオカメラ１００は、カメラ筐体１１０を備え、該カメラ筐体１１０内に変倍レンズ１０１の大部分、制御回路を含む制御部、記録媒体への画像信号の記録を行う記録部等が収容されている。また、カメラ鏡筒１１０の後部には、例えば、ＥＶＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｉｅｗ Ｆｉｎｄｅｒ：電子ビューファインダ）方式によるファインダー１１１が配置されている。変倍レンズ１０１の大部分を支持したレンズ鏡筒の一部１１２はカメラ筐体１１０の前端から前方へ突出しており、その前端部には取付支持部１１３が形成されている。前記取付支持部１１３は前後の厚みがある板状をしており、その上下両側部には係合溝１１３ａ、１１３ａが形成されている。さらに、カメラ筐体１１０の一方の側面には保持突起１１４が形成されており、該保持突起１１４の上下両側面には係合溝１１４ａ、１１４ａが形成されている。カメラ筐体１１０の上面にはズームボタン（ズームスイッチ）１１５及び第２モードボタン（超望遠スイッチ）１１６が配置されている。

このビデオカメラ１００にはフロントアタッチレンズ１２０が前記レンズ鏡筒１１２の前端に着脱自在に設けられる。フロントアタッチレンズ１２０は筐体１２１にＷレンズ群（超広角用レンズ）１０１ｄが支持されて成る。筐体１２１はレンズ保持枠部１２２と該レンズ保持部１２２の後側に一体に形成された着脱部１２３とが一体に形成されて成る。前記着脱部１２３は一方の側部に開口したＵ字状をしており、該Ｕ字状部の上下で対向した部分には係合凸条１２３ａ、１３ａが突設されている。そして、レンズ保持部１２２には大きなほぼ楕円形をした開口１２２ａが形成され、該開口部１２２ａにＷレンズ群１０１ｄが保持されている。なお、筐体１２１の前面にはカバーボード１２４が回動自在に設けられている。該カバーボード１２４は筐体１２１の前面を全体に覆う形状をしており、その上縁部が筐体１２１の前面の上縁部に回動自在に支持されている。なお、該カバーボード１２４は、所望の回動角度で停止するように、例えば、摩擦構造を介して筐体１２１に支持され、また、筐体１２１の前面、従って、Ｗレンズ群１０１ｄの前面を覆った位置では図示しないロック手段でロックされるようになっている。

前記ビデオカメラ１００において、Ｗレンズ群１０１ｄを使用しない場合、すなわち、前記第１の変倍形態又は第２の変倍形態で撮影する場合には、フロントアタッチレンズ１２０をレンズ鏡筒１１２の前端部から外しておく。この場合、フロントアタッチレンズ１２０を手持ちしたり、バッグに入れたりしておくと、撮影の邪魔になったり、次に、フロントアタッチレンズ１２０を使用するのに不便だったりするので、フロントアタッチレンズ１２０をカメラ筐体１１０の側面に保持しておく。すなわち、カメラ筐体１１０の側面に形成した保持突起１１４の係合溝１１４ａ、１１４ａにフロントアタッチレンズ１２０の係合凸条１２３ａ、１２３ａを前方からスライドさせて係合して、フロントアタッチレンズ１２０をカメラ筐体１１０に保持しておく。なお、このとき、クリックストップやロック手段によって、フロントアタッチレンズ１２０が容易には保持突起１１４から脱落してしまわないようにしておくと良い。

そして、前記第２モードボタン１１６は、例えば、Ｔレンズ群（超望遠レンズ）１０１ｃが光路に挿入されていない状態で、この第２モードボタン１１６を押すと、第１の変倍形態の望遠端状態になると同時に、Ｔレンズ群１０１ｃが光路に挿入され、また、Ｔレンズ群１０１ｃが光路に挿入されている状態で、第２モードボタン１１６が押されると、Ｔレンズ群１０１ｃが光路から退避される。

また、第１の変倍形態において、ズームボタン１１５が操作されると、広角端から望遠端との間で連続的に焦点距離が変更される。

そして、第３の変倍形態での撮影を行うときは、フロントアタッチレンズ１２０をレンズ鏡筒１１２の前端部に装着する。該装着は、レンズ鏡筒１１２の前端部の取付支持部１１３に形成された係合溝１１３ａ、１１３ａにフロントアタッチレンズ１２０の係合凸条１２３ａ、１２３ａを側方からスライドさせて係合させることによっておこなう。なお、フロントアタッチレンズ１２０をレンズ鏡筒１１２の前端部に装着した状態で、ロックがかかるようにしておくと良い。また、第３の変倍形態による撮影を行うには、第１の変倍形態の広角端状態になっていて且つＷレンズ群１０１ｃが光路から退避していることが必要であるが、これらをズームボタン１１５及び／又は第２モードボタン１１６を手動で操作して行っても良いが、制御部がフロントアタッチレンズ１２０のレンズ鏡筒１１２の前端部への装着を検知することによって自動的に上記状態となるようにしておくと良い。かかる検知手段としては、マイクロスイッチ、フォトインタラプタ、ＩＣカードの通信技術などが考えられる。また、カバーボード１２４を、例えば、図２に示すように、Ｗレンズ群１０１ｄの前面を覆わない位置へと移動する。これによって、カバーボード１２４はレンズフードの機能を果たすことが出来るため、カバーボード１２４の回動角度を所望の角度でクリックストップさせる。なお、撮影をしない場合及びフロントアタッチレンズ１２０をレンズ鏡筒１１２の前端部から外している場合には、カバーボード１２４をＷレンズ群１０１ｄの前面を覆う位置にロックしておくことによって、カバーボード１２４が前側レンズキャップの機能を果たす。また、フロントアタッチレンズ１２０をカメラ筐体１１０の保持突起１１４に支持させた状態では、前記保持突起１１４が、Ｗレンズ群１０１ｄの後側を覆い、後側レンズキャップの機能を果たす。

次に、図１のブロック図を参照してビデオカメラ１００の詳細を説明する。

ビデオカメラ１００は、変倍可能な撮影レンズ（変倍レンズ）１０１を備え、該撮影レンズ１０１はフォーカスレンズ１０１ａ、バリエータレンズ１０１ｂ、超望遠用レンズ（Ｔレンズ群）１０１ｃ、超広角用レンズ（Ｗレンズ群）１０１ｄなどを備える。また、前記撮影レンズ１０１で形成された光学像を電気的画像信号に変換した画像データを出力するＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) などの撮像素子１０２、前記画像データの歪曲を補正するなど各種動作の制御を行う画像制御手段としての画像制御回路１０３、撮像素子１０２から得られる画像データを記憶する第１の画像メモリ１０４、歪曲を補正した画像データを記憶する第２の画像メモリ１０５、撮影レンズ１０１の歪曲収差情報を記憶するデータテーブル１０６を備える。さらに、撮影者のズーミングの指示を電気信号に変換するズームスイッチ（ズームボタン）１１５、超望遠用レンズ１０１ｃの挿入離脱の指示を与える超望遠スイッチ（第２モードボタン）１１６を備える。

前記撮影レンズ（変倍レンズ）１０１に、例えば、後述する各実施の形態にかかる変倍レンズを適用した場合、フォーカスレンズ１０１ａは第４レンズ群Ｇ４に相当し、バリエータレンズ１０１ｂは第２レンズ群Ｇ２に相当し、超望遠用レンズ１０１ｃはＴレンズ群Ｔに相当し、超広角用レンズ１０１ｄはＷレンズ群Ｗに相当する。

変倍レンズ１０１にあっては、変倍によって歪曲収差曲線が変化する。そして、歪曲収差の変化はバリエータレンズ１０１ｂの位置又は超望遠用レンズ１０１ｃの挿入離脱或いはまた超広角用レンズ１０１ｄの着脱に依存する。そこで、データテーブル１０６には、設定した焦点距離における第１の画像メモリ１０４に記憶される画像データと第２の画像メモリ１０５に記憶される歪曲を補正された画像データとの間の二次元的な位置情報を関連づける変換座標係数が記憶されており、また、バリエータレンズ１０１ｂの位置は広角端から望遠端まで多くの位置に区切られて、各々の位置に対応した変換座標係数がデータテーブル１０６に記憶されている。

撮影者がズームスイッチ１１５を操作して、バリエータレンズ１０１ｂの位置を移動させたり、超望遠スイッチ１１６を操作して超望遠用レンズ１０１ｃを光路に挿入離脱させたり、超広角用レンズ１０１ｄを手動で着脱させると、画像制御回路１０３は、フォーカスレンズ１０１ａを移動させてフォーカスがボケないように制御すると共に、設定した焦点距離に対応する変換座標係数をデータテーブル１０６から受け取る。なお、バリエータレンズ１０１ｂの位置が予め区切られたいずれかの位置に一致していないときは、その近傍の位置の変換座標係数から補間などの処理により、適切な変換座標係数を得る。変換座標係数は二次元的に離散的に配置された画像上の点の位置を移動させるための係数であるが、離散的に配置された点と点との間の画像に関しては、補間などの処理によって移動するべき位置を求める。画像制御回路１０３は、撮像素子１０２から得られた第１の画像メモリ１０４に記憶されている画像データを、この変換座標係数に基づいて垂直方向及び水平方向における画像移動処理を行うことによって歪曲を補正し、該歪曲を補正した画像データを第２の画像メモリ１０５に記憶させ、該第２の画像メモリ１０５に記憶され画像データに基づく信号を映像信号として出力する。

なお、前記フォーカスレンズ１０１ａ、バリエータレンズ１０１ｂ、超望遠用レンズ１０１ｃには位置検出装置と駆動装置が各々一対一の関係で制御可能に構成され、超広角用レンズ１０１ｄに関しては位置検出装置により手動で着脱されたことを検出可能に構成されている。

前記ビデオカメラ１００は、超広角単焦点モード（第３の変倍形態）、ズームモード（第１の変倍形態）、超望遠単焦点モード（第２の変倍形態）の３つのモードを備えており、使用者が操作してモードを切換えるモード遷移について図４を参照して説明する。

先ず、撮像装置への電源投入からの手順を説明すると、手動で超広角用レンズ１０１ｄの着脱を行う超広角単焦点モードを最優先とする。先ず、超広角用レンズ１０１ｄの装着の有無を確認して、装着していれば直ちに超広角単焦点モードの設定を行うが、仮に、前回に電源を切るときに超望遠単焦点モードとなっていて、今回の電源投入前に超広角用レンズ１０１ｄを手動で装着した場合には、超望遠用レンズ１０１ｃが挿入されたまま超広角用レンズ１０１ｄも装着された状態となる。このときはまず超望遠用レンズ１０１ｃを駆動装置により光路から離脱させ、次にバリエータレンズ１０１ｂを広角端の位置に移動させて、ズームスイッチ１０７の指示を受け付けないように設定する。そして、フォーカスレンズ１０１ａを移動させてフォーカスがボケないように制御するが、ズームモード時におけると同じ移動量を許すと、超広角用レンズ１０１ｄの表面に付いたゴミや水滴などにＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）が働いてしまう可能性があるため、そのような不都合が生じない程度の至近距離リミッタを設定する。撮影した画像データに対しては、超広角用レンズ１０１ｄを装着した場合に対応する変換座標係数をデータテーブル１０６から受け取り、歪曲収差補正の映像信号処理を行う。

次に、電源投入時に超広角用レンズ１０１ｄが装着されておらず、超望遠用レンズ１０１ｃが挿入されている場合について説明する。超望遠スイッチ１０８が操作されなければ超望遠単焦点モードを優先して、先ず、バリエータレンズ１０１ｂを望遠端位置に移動して、ズームスイッチ１０７の指示を受け付けないように設定する。超望遠単焦点モードでは開放Ｆナンバーが暗くなる（後述の数値実施例ではＦ８）ことと、レンズの小型化のために小さい画面サイズを採用するため、回折現象による画質劣化が、残存収差以上に問題となる。そのため絞り羽根で絞って中心開放光束を遮蔽してしまわないように、絞り羽根の駆動を制限して、明るさの制御は電子シャッタスピードなど、絞り以外の手段を使用する。

また、フォーカスレンズ１０１ａの移動空間に超望遠用レンズ１０１ｃを挿入するため、フォーカスレンズ１０１ａを合焦のために大きく移動させると、超望遠用レンズ１０１ｃに当たってしまう。そのため、超広角単焦点モードにおけるとは違った理由から至近距離リミッタを設定する必要がある。撮影した画像データに対しては、超広角用レンズ１０１ｄを挿入した場合に対応する変換座標係数をデータテーブル１０６から受け取り、歪曲収差補正の映像信号処理を行う。

電源投入時に超広角用レンズ１０１ｄが装着されておらず、且つ、超望遠用レンズ１０１ｃも挿入されていなければ、ズームモードに設定する。ズームスイッチ１０７の指示を受付け、絞りの駆動禁止を解除し、至近距離リミッタを解除し、バリエータレンズ１０１ｂの位置に対応する変換座標係数をデータテーブル１０６から受け取り、対応するデータが存在しないときは、その位置の前後の複数のデータテーブルから補間して求め、歪曲収差補正の映像信号処理を行う。

次に、本発明変倍レンズについて説明する。

本発明変倍レンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍に際して光軸上を一旦像側へ移動した後物体側へ移動して変倍に伴う像位置の変動の補正を行うと共に合焦作用を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とが配列され、さらに第４レンズ群と第５レンズ群との間に挿入離脱可能に配置され、物体側より順に正レンズ群と負レンズ群から成るＴレンズ群を有し、第１の変倍形態では、第１レンズ群と第３レンズ群と第５レンズ群は固定で、Ｔレンズ群は第４レンズ群の移動を妨げない位置に光路から退避させ、第２レンズ群を光軸方向に移動させることによって主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させることによって像位置の変動の補正と合焦を行うように構成し、第２の変倍形態では、前記第２レンズ群を第１の変倍形態での望遠端の位置に固定し、前記第４レンズ群と第５レンズ群との間に、Ｔレンズ群をその光軸が他のレンズ群と共有されるように挿入して第１の変倍形態での望遠端の焦点距離よりも焦点距離を長くし、第４レンズ群によって合焦を行うように構成したものである。

前記した本発明変倍レンズにあっては、Ｔレンズ群を光路から待避させた第１の変倍形態では、広角域から望遠域（広角域の数十倍の焦点距離）までの焦点範囲において連続変倍による撮影が可能であり、また、Ｔレンズ群を光路に挿入した第２の変倍形態では、第１の変倍形態での望遠端の焦点距離をさらに長くした超望遠域での撮影が可能になる。また、第４レンズ群は望遠端において物体寄りに位置するため、望遠端状態での第４レンズ群と第５レンズ群との間にＴレンズ群の挿入空間を確保しても、レンズ全長を大きくする必要がない。

本発明の一実施形態による変倍レンズにあっては、上記Ｔレンズ群を構成する正レンズ群は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズと凸レンズとの接合レンズで構成され、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することが望ましい。
（１）０．８＜│ＤＷ４５／ｆ４│＜１．２
（２）０．３５＜ＤＴ／ＤＷ４５＜０．６
（３）ｎＴ１＞１．７７
（４）ｎＴ２＜１．６２
但し、
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
ＤＷ４５：第１の変倍形態での広角端における第４レンズ群と第５レンズ群との間の空気間隔
ＤＴ：Ｔレンズ群内の空気間隔
ｎＴ１：Ｔレンズ群の上記凹メニスカスレンズの屈折率
ｎＴ２：Ｔレンズ群の上記凸レンズの屈折率
とする。

これにより、レンズ全長を伸ばすこと無しにＴレンズ群の光路への挿入が可能になり、また、Ｔレンズ群を光路に挿入した際にペッツバール和がマイナス側に大きくなって像面湾曲が補正困難になることを防止することが出来る。

前記条件式（１）はＴレンズ群を挿入できる空気間隔の確保と射出瞳距離に関するもので、下限値を下回るとＴレンズ群のレンズ構成長を短くしないと挿入できず、Ｔレンズ群のレンズ構成長を短くすると、超望遠単焦点モード（第２の変倍形態）に切換えたときの変倍比を大きくすることができなくなり、上限値を上回ると絞りから第５レンズ群までの距離が長くなるため、広角端における射出瞳距離がプラス側で短くなって、撮像素子の周辺部の画素に対して主光線が斜め入射になって、周辺光量不足が助長されやすい。

前記条件式（２）は超望遠単焦点モードに切換えたときの変倍比と超望遠単焦点モードでの至近距離に関するもので、下限値を下回るとＴレンズ群を構成する物体側の正レンズ群と像側の負レンズ群との屈折力の比が大きくなって、ペッツバール和がマイナスで絶対値が大きくなりすぎ、像面湾曲がプラス側へ倒れるのを補正することが困難になる。上限値を上回るとフォーカシングのための第４レンズ群の移動空間が小さくなり、至近距離が遠くなって実用的でなくなる。

前記条件式（３）及び条件式（４）は前記条件式（２）に関連して、ペッツバール和の補正に関するもので、レンズ全長を変えずに、Ｔレンズ群の挿入によってズームモードにおける望遠端の焦点距離を約２倍にするためには、ペッツバール和がマイナス側に大きくなることを避けられない。これを緩和するためには、特にＴレンズ群の物体側の正レンズを２枚接合で構成して、凹レンズの屈折率を高く、凸レンズの屈折率を低く設定することが効果的である。

本発明の一実施形態による変倍レンズにあっては、前記第２レンズ群の最も物体側の凹レンズの少なくとも１面を非球面とすることが望ましい。

第１の変倍手段の広角端及び第３の変倍手段で樽型歪曲収差が発生し、その原因は主に第１レンズ群の構成による。しかし、第１レンズ群を歪曲収差の発生が少ないレンズ構成にすると、特許文献２による前玉径の小型化の効果が薄れるため、第２レンズ群で樽型歪曲収差を補正することが合理的であり、これによって映像信号処理で歪曲収差を補正したときの画質劣化を緩和する効果が得られる。そのために、第２レンズ群の最も物体側の凹レンズに非球面を採用して前記樽型歪曲収差を補正することが効果的である。

次に、本発明変倍レンズの具体的な実施形態を図５を参照して説明する。

変倍レンズ１０１の、ズームモード（第１の変倍形態）、すなわち、Ｔレンズ群、Ｗレンズ群ともに光路中に挿入されていない状態におけるレンズ構成は、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とが配列されて成り、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３と第５レンズ群Ｇ５は固定で、第２レンズ群Ｇ２を光軸方向に移動させることによって主に変倍を行い、第４レンズ群Ｇ４を光軸方向に移動させることによって像位置の変動の補正と合焦を行うように構成し、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の凹レンズＬ２１の像側面（第１２面）を非球面とする。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に位置した、凹レンズＬ１１、像側に強い凸面を向けた凸レンズＬ１２、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズＬ１３と両凸レンズＬ１４と物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズＬ１５の３枚接合レンズ、凸レンズＬ１６から成る。第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に位置した、像側に強い凹面を向けた凹レンズＬ２１、両凹レンズＬ２２と凸レンズＬ２３との接合レンズから成り、凹レンズＬ２１の像側の面（第１２面）が非球面で構成される。第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順に位置した、両凸レンズＬ３１、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズＬ３２と凸レンズＬ３３との接合レンズから成り、両凸レンズＬ３１の像側の面（第１８面）が非球面で構成される。第４レンズ群Ｇ４は、物体側より順に位置した、像側に強い凹面を向けた凹レンズＬ４１、両凹レンズＬ４２と凸レンズＬ４３との接合レンズから成る。第５レンズ群Ｇ５は、物体側より順に位置した、両凸レンズＬ５１、両凸レンズＬ５２と物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズＬ５３との接合レンズから成り、両凸レンズＬ５２の物体側の面（第２９面）が非球面で構成される。そして、第５レンズ群Ｇ５と像面ＩＭＧとの間に赤外カットフィルタなどの平行平面ガラスＦＬを有する。また、第３レンズ群Ｇ３の物体側に近接して絞りＳが配置され、該絞りＳは変倍時に固定である。

次に、前記変倍レンズ１０１に具体的数値を適用した数値実施例１のズームモード（第１の変倍形態）におけるレンズデータを表１に示す。なお、以下の説明において、面番号ｉは各モード（変倍形態）における通し面番号、曲率半径ｒは各面の近軸曲率半径、面間隔ｄは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の軸上面間隔、屈折率ｎｄは各光学要素の材質のｄ線（λ（波長）＝５８７．６ｎｍ（ナノメータ））における屈折率、アッベ数νｄは各光学要素の材質のｄ線におけるアッベ数をそれぞれ示すものとする。そして、曲率半径ｒに関して∞は当該面が平面であることを示す。

前記したように、第１２面、第１８面及び第２９面は非球面で構成されている。そこで、前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数κと共に表２に示す。なお、表２において「ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、すなわち、「１０^−ｉ」を表しており、例えば、「0.12345ｅ-05」は「0.12345×10⁻⁵」を表している。

また、本明細書において、非球面形状は、「ｘｉ」を非球面の深さ、「Ｈ」を光軸からの高さ、「κ」を円錐定数、「ｒｉ」を曲率半径、「Ａｋ」をｋ次の非球面係数とすると、次の数１式によって定義されるものとする。

広角端から望遠端へのズーミング中に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の間隔ｄ１０、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３（絞りＳ）との間の間隔ｄ１５、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の間隔ｄ２１及び第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間の間隔ｄ２６が変化する。そこで、前記各間隔の広角端（焦点距離＝１．６３２）、中間焦点距離（焦点距離＝３０．９６８）、望遠端（焦点距離＝６０．４５４）における各値を、Ｆナンバー、画角２ω、射出瞳位置と共に表３に示す。

広角端における第４レンズ群と第５レンズ群との間の空気間隔（ＤＷ４５）を表４に示す。

第１から第５までの各レンズ群の焦点距離を表５に示す。

前記ズームモードの数値実施例１における前記各焦点距離における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を図６（広角端）、図７（中間焦点距離）、図８（望遠端）に示す。

なお、前記収差図において、球面収差曲線と横収差曲線における実線はｄ線、破線はｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を示し、非点収差曲線における実線はサジタル、破線はメリジオナルの像面を示す。

次に、第２の変倍形態としての超望遠単焦点モードについて説明する。前記第２レンズ群Ｇ２をズームモードにおける望遠端の位置に固定し、前記第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間に、Ｔレンズ群Ｔをその光軸が他のレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５共有されるように挿入してズームモードの望遠端における焦点距離よりも焦点距離を長くし、第４レンズ群Ｇ４によって合焦を行うように構成する。

ここでフォーカスレンズ群（第４レンズ群Ｇ４）の像側に焦点距離拡大用のＴレンズ群Ｔを配置するのは、フォーカシングの移動量をズームモード時と同等に保つためである。もし仮に焦点距離拡大用のＴレンズ群Ｔをフォーカスレンズ群より物体側に配置したとすると、物体距離の変化率が焦点距離拡大用のＴレンズ群Ｔで二乗で拡大されてフォーカスレンズ群に入射することになり、焦点距離拡大用のＴレンズ群Ｔの変倍比が約２倍だとすると、フォーカスレンズ群の距離変化に追随するための移動量は約４倍必要になって、至近距離が実用にならないほど遠くなったり、物体距離変化による収差変動が補正困難になる弊害を招く。すなわちズームレンズの構成を、正、負、正、負、正の屈折力で構成して、フォーカスレンズＧ４の像側に焦点距離拡大用のＴレンズ群Ｔを挿入することは、極めて合理的な変倍手段である。

前記Ｔレンズ群Ｔを構成する正レンズ群は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズＴ１と凸レンズＴ２との接合レンズで構成され、負レンズ群は両凹レンズＴ３で構成される。そして、このＴレンズ群Ｔは前記条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足する。

前記数値実施例１を元に、超望遠単焦点モード（第２の変倍形態）に切換えたときの数値実施例２のレンズデータを表６に示す。

合焦のために、第４レンズ群Ｇ４が光軸方向に移動する。すなわち、面間隔ｄ２１（第３レンズ群との間の面間隔）及びｄ２６（Ｔレンズ群との間の面間隔）が変化する。そこで、物体距離が無限大と−７４４０．０（１面基準）の時の前記各面間隔の値を焦点距離、Ｆナンバー、画角２ωと共に表７に示す。

「｜ＤＷ４５／ｆ４｜」及び「ＤＴ／ＤＷ４５」の値を表８に示す。

前記超望遠単焦点モードの数値実施例２における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を図９に示す。なお、前記収差図において、球面収差曲線と横収差曲線における実線はｄ線、破線はｇ線、一点鎖線はＣ線を示し、非点収差曲線における実線はサジタル、破線はメリジオナルの像面を示す。

次に、第３の変倍形態としての超広角単焦点モードについて説明する。前記第２レンズ群Ｇ２をズームモードにおける広角端の位置に固定し、第１レンズ群Ｇ１の物体側に負レンズ群から成るＷレンズ群Ｗを光軸が他のレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５と共有されるように配置する。

Ｗレンズ群Ｗは、物体側より順に位置した、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＷ１と像側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズＷ２とから成る。

前記数値実施例１を元に、超広角単焦点モード（第３の変倍形態）に切換えたときの数値実施例３のレンズデータを表９に示す。

第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の面間隔ｄ２５及び第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間の面間隔ｄ３０の値を焦点距離、Ｆナンバー、画角２ωと共に表１０に示す。

前記超広角単焦点モードの数値実施例３における球面収差、像面湾曲、歪曲収差を図１０に示す。なお、前記収差図において、球面収差曲線と横収差曲線における実線はｄ線、破線はｇ線、一点鎖線はＣ線を示し、非点収差曲線における実線はサジタル、破線はメリジオナルの像面を示す。

前記したように、本発明にあっては、ビデオカメラ、静止画ビデオカメラ、スチルカメラ等に適用することができ、変倍レンズは歪曲収差を除く各種収差が良好に補正されると共に、全体として１００倍を越えるほどの変倍比を得ることができ、その中で使用頻度が高く、小型化に適した超広角から超望遠までを含む４０倍程度の超高倍率ズームレンズを基本構成とし、撮像装置全体として、簡単な操作で望遠端の焦点距離をさらに伸ばしたり、広角端の画角をさらに広げることができる、例えば、３５ｍｍ判に換算して２０ｍｍより広角な超広角レンズと２０００ｍｍ相当の超望遠レンズを手軽に使え、略２５ｍｍから略１０００ｍｍ相当の約４０倍の範囲を連続変倍可能なズームレンズを基本として構成し、略１７ｍｍから略２０００ｍｍまでの１００倍を超える変倍比を達成することができる。また、いかなる画角においてもレンズから発生する歪曲収差を映像信号処理によって良好に補正することができる。

なお、前記した各実施の形態、数値実施例などは、本発明の具体化のほんの一例を示したものであり、これらによって示された、形状や構造並びに数値は本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本発明撮像装置の実施の一例を示すブロック図である。 図３と共に本発明撮像装置の実施の一例の外観を示す図であり、本図は超広角単焦点モード（第３の変倍形態）時の状態を示す概略斜視図である。 超広角用レンズ（Ｗレンズ群）をカメラ筐体から分離して示す概略斜視図である。 電源投入から３つの変倍形態の何れかが選択されるまでの順序を示すフローチャート図である。 変倍レンズの一実施形態のレンズ構成を示す図である。 図７及び図８と共に一実施形態にかかる変倍レンズに具体的数値を適用したズームモード（第１の変倍形態）時の各収差を示す図であり、本図は広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 一実施形態にかかる変倍レンズに具体的数値を適用した超望遠単焦点モード（第２の変倍形態）時の球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 一実施形態にかかる変倍レンズに具体的数値を適用した超広角単焦点モード（第３の変倍形態）時の球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。

符号の説明

１００…ビデオカメラ（撮像装置）、１０１…撮影レンズ（変倍レンズ）、１０１ｃ…超望遠レンズ（Ｔレンズ群）、１０１ｄ…超広角レンズ（Ｗレンズ群）、１０２…撮像素子（撮像手段）、１０３…画像制御回路（画像制御手段）、Ｇ１…第１レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群、Ｇ３…第３レンズ群、Ｇ４…第４レンズ群、Ｇ５…第５レンズ群

Claims (8)

1. 変倍レンズと、該変倍レンズによって取り込んだ画像を電気的な画像信号に変換する撮像手段と、画像制御手段とを備え、
   前記画像制御手段は、前記変倍レンズによる変倍率に応じて予め用意されている変換座標係数を参照しながら、前記撮像手段によって形成された画像信号によって規定される画像上の点を移動させて座標変換した新たな画像信号を形成し、該新たな画像信号を出力するように構成され、
   前記変倍レンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍に際して光軸上を一旦像側へ移動した後物体側へ移動して変倍に伴う像位置の変動の補正を行うと共に合焦作用を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とが配列され、さらに第４レンズ群と第５レンズ群との間に挿入離脱可能に配置され、物体側より順に位置した正レンズ群と負レンズ群とから成るＴレンズ群を有し、
   第１の変倍形態では、第１レンズ群と第３レンズ群と第５レンズ群は固定で、Ｔレンズ群は第４レンズ群の移動を妨げない位置に光路から退避させ、第２レンズ群を光軸方向に移動させることによって主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させることによって像位置の変動の補正と合焦を行うように構成し、
   第２の変倍形態では、前記第２レンズ群を第１の変倍形態での望遠端の位置に固定し、前記第４レンズ群と第５レンズ群との間に、Ｔレンズ群をその光軸が他のレンズ群と共有されるように挿入して第１の変倍形態の望遠端での焦点距離よりも焦点距離を長くし、第４レンズ群によって合焦を行うように構成した
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 変倍レンズと、該変倍レンズによって取り込んだ画像を電気的な画像信号に変換する撮像手段と、画像制御手段とを備え、
   前記画像制御手段は、前記変倍レンズによる変倍率に応じて予め用意されている変換座標係数を参照しながら、前記撮像手段によって形成された画像信号によって規定される画像上の点を移動させて座標変換した新たな画像信号を形成し、該新たな画像信号を出力するように構成され、
   前記変倍レンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍に際して光軸上を一旦像側へ移動した後物体側へ移動して変倍に伴う像位置の変動の補正を行うと共に合焦作用を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とが配列され、さらに第１レンズ群より物体側に着脱自在に配置され、負レンズ群から成るＷレンズ群を有し、また第４レンズ群と第５レンズ群との間に挿入離脱可能に配置され、物体側より順に正レンズ群と負レンズ群から成るＴレンズ群を有し、
   第１の変倍形態では、Ｗレンズ群は光路から外し、第１レンズ群と第３レンズ群と第５レンズ群は固定で、Ｔレンズ群は第４レンズ群の移動を妨げない位置に光路から退避させ、第２レンズ群を光軸方向に移動させることによって主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させることによって像位置の変動の補正と合焦を行うように構成し、
   第２の変倍形態では、Ｗレンズ群は光路から外したまま、前記第２レンズ群を第１の変倍形態での望遠端の位置に固定し、前記第４レンズ群と第５レンズ群との間に、Ｔレンズ群をその光軸が他のレンズ群と共有されるように挿入して第１の変倍形態での望遠端の焦点距離よりも焦点距離を長くし、第４レンズ群によって合焦を行うように構成し、
   第３の変倍形態では、前記第２レンズ群を第１の変倍形態での広角端の位置に固定し、Ｔレンズ群を光路から退避させ、Ｗレンズ群をその光軸が他のレンズ群と共有されるように装着して、第１の変倍形態での広角端の焦点距離よりも焦点距離を短くし、第４レンズ群によって合焦を行うように構成した
   ことを特徴とする撮像装置。
3. 電源投入時に、前記Ｗレンズ群及びＴレンズ群が光路上にあるか否かの検出を行い、該検出の結果に基づいて、Ｗレンズ群が光路上にあるときは前記第３の変倍形態を適用してＴレンズ群を光路から離脱させ、Ｗレンズ群が光路上になく、Ｔレンズ群が光路上に挿入されているときは前記第２の変倍形態を適用し、Ｗレンズ群もＴレンズ群も光路上にないときに第１の変倍形態を適用するように構成した
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記第２の変倍形態による超望遠撮影において、画面中心へ向かう光線束を絞り羽根で遮蔽することなく、開放絞りを維持する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記第２の変倍形態による超望遠撮影において、画面中心へ向かう光線束を絞り羽根で遮蔽することなく、開放絞りを維持する
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
6. 物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍に際して光軸上を一旦像側へ移動した後物体側へ移動して変倍に伴う像位置の変動の補正を行うと共に合焦作用を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とが配列され、さらに第４レンズ群と第５レンズ群との間に挿入離脱可能に配置され、物体側より順に正レンズ群と負レンズ群から成るＴレンズ群を有し、第１の変倍形態では、第１レンズ群と第３レンズ群と第５レンズ群は固定で、Ｔレンズ群は第４レンズ群の移動を妨げない位置に光路から退避させ、第２レンズ群を光軸方向に移動させることによって主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させることによって像位置の変動の補正と合焦を行うように構成し、
   第２の変倍形態では、前記第２レンズ群を第１の変倍形態での望遠端の位置に固定し、前記第４レンズ群と第５レンズ群との間に、Ｔレンズ群をその光軸が他のレンズ群と共有されるように挿入して第１の変倍形態での望遠端の焦点距離よりも焦点距離を長くし、第４レンズ群によって合焦を行うように構成した
   ことを特徴とする変倍レンズ。
7. 上記Ｔレンズ群を構成する正レンズ群は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズと凸レンズとの接合レンズで構成され、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする請求項６に記載の変倍レンズ。
   （１）０．８＜│ＤＷ４５／ｆ４│＜１．２
   （２）０．３５＜ＤＴ／ＤＷ４５＜０．６
   （３）ｎＴ１＞１．７７
   （４）ｎＴ２＜１．６２
   但し、
   ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
   ＤＷ４５：第１の変倍形態での広角端における第４レンズ群と第５レンズ群との間の空気間隔
   ＤＴ：Ｔレンズ群内の空気間隔
   ｎＴ１：Ｔレンズ群の上記凹メニスカスレンズの屈折率
   ｎＴ２：Ｔレンズ群の上記凸レンズの屈折率
   とする。
8. 前記第２レンズ群の最も物体側の凹レンズの少なくとも１面を非球面とした
   ことを特徴とする請求項６に記載の変倍レンズ。

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