WO2005008311A1 - 撮像装置及びズームレンズ - Google Patents

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WO2005008311A1
WO2005008311A1 PCT/JP2004/010578 JP2004010578W WO2005008311A1 WO 2005008311 A1 WO2005008311 A1 WO 2005008311A1 JP 2004010578 W JP2004010578 W JP 2004010578W WO 2005008311 A1 WO2005008311 A1 WO 2005008311A1
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WO
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lens
lens group
group
block
convex
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/010578
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yusuke Nanjo
Original Assignee
Sony Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corporation filed Critical Sony Corporation
Publication of WO2005008311A1 publication Critical patent/WO2005008311A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • G02B15/1441—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive
    • G02B15/144113—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +-++

Definitions

  • the present invention relates to a novel imaging device and a zoom lens.
  • a zoom lens that includes a super-wide-angle range and a zoom lens that includes a super-telephoto range are compatible without sacrificing miniaturization.
  • zoom lenses for consumer video cameras generally have a zoom ratio of about 10 to 20 times.
  • the diagonal angle of view at the wide-angle end is approximately 55 to 6 degrees. It is designed to be about 0 degrees, because the focal length range where the volume of the zoom lens is minimized is selected with priority given to miniaturization, so to speak, on the manufacturing side.
  • the purpose of using a video camera for consumer use is to record sports events and arts and performances, and it is worthwhile to answer the user's purpose of wanting to show large objects far away at the telephoto end.
  • the present applicant has proposed a zoom lens disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2000-110533 as a high-magnification zoom capable of increasing power from ultra-wide angle to super telephoto.
  • the zoom ratio is the same as before, and as an example in which the focal length range is shifted toward the wide-angle side, the technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-72475 is known.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-3500815 discloses a means for fixing a zoom lens at a wide-angle end, mounting an attachment lens having a negative refractive power on the object side, and converting the lens into a wide-angle lens. ing. In this case, zooming cannot be performed when using a wide-angle lens.
  • Japanese Patent No. 3035992 discloses such a technique. Has been.
  • An object of the present invention is to broaden the viewable angle range of zooming to a wide-angle side, mainly in a consumer video camera, in which most of the lens barrel is surrounded by a cabinet of an imaging device, and Switching the effective screen size
  • An object of the present invention is to meet the demand that the angle of view in which zooming can be performed is not changed, without changing the size of the cabinet of the image pickup device.
  • Means for expanding the angle of view range without simply increasing the size of the zoom lens include a single-lens reflex camera and an interchangeable lens system used in professional video cameras.
  • the image sensor must be arranged near the front end of the image pickup device, and the mounted interchangeable lens must be arranged so as to protrude forward from the cabinet.
  • the lens barrel is designed to be as thin as possible, and a recording medium such as a video tape mechanical deck, a liquid crystal display device, batteries, etc. are placed next to the lens barrel to reduce the cabinet. Avoiding designs that would be unnecessarily long. Therefore, the exchange lens method cannot be adopted as a means for expanding the angle of view range because the force S suitable for the purpose of the present invention and the size increase.
  • a high-magnification zoom lens including the wide-angle side may be simply realized.
  • the amount of movement of the second lens group with negative refractive power increases, and the total thickness of the first lens group increases for aberration correction at an ultra-wide angle.
  • the entrance pupil at the wide-angle end cannot be kept away from the front lens.
  • the lens barrel becomes thick, and the width of the cabinet of the imaging device becomes large and large, so that the object of the present invention cannot be achieved.
  • the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-722475 is devised with the first lens group in order to shift the focal length range toward the wide-angle side, but the angle of view at the telephoto end is widened.
  • the object of the invention cannot be achieved.
  • the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-350815 is a technology in which a wide-angle attachment lens is built in a cabinet of an image pickup device, and a wide-angle attachment lens is attached only when photographing at a wide angle is desired. Although it is close to the object of the present invention, there is a fatal drawback that the zooming function is hindered when a wide-angle attachment lens is attached, making it difficult to use.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-171714 discloses that a front group of a single focus lens composed of a front group having a negative refractive power and a rear group having a positive refractive power is divided into two groups, positive and negative.
  • a technique that is rich in suggestion that it is possible to replace the non-replaced rear group part in the cabinet of the imaging device it is a technology that replaces the zoom attachment lens group consisting of And a low-magnification zoom lens are both compatible, and in the field of consumer video cameras already equipped with a zoom lens of about 10x, further expansion of the zoom range to the wide-angle side is required. It is a technique far from the object of the present invention.
  • a video signal obtained from an image sensor is used to reduce distortion generated from an optical system.
  • Processed against Correction has been proposed, but it has been proposed to mainly change the operation coefficient for distortion correction based on the position information of the lens group that performs zooming and the lens group that performs focusing.
  • the present invention is capable of exchanging or switching only the tip portion of the lens barrel without substantially affecting the length and thickness of the main part of the lens barrel, thereby expanding the range on the wide-angle side.
  • a zoom lens according to the present invention includes a first lens group, which is arranged at least in order from the object side and has a positive refractive power and is fixed during zooming, and a negative refractive power.
  • a second lens group that moves away from the first lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and has a positive refraction as a whole toward the image side from the second lens group.
  • An imaging lens system having a strong power is arranged, and at least a part of the imaging lens system is moved to correct the image plane movement and to perform focusing by zooming. It has a plurality of first lens group blocks that constitute part or all of the first lens group and are interchangeable with each other. By exchanging the plurality of first lens group blocks, the focal length at the wide-angle end can be reduced.
  • the image capturing apparatus according to the present invention includes an image capturing unit that converts an image captured by the zoom lens into an electrical image signal.
  • the zoom lens on the object side.
  • the focal length at the wide-angle end changes only by exchanging the blocks of the first lens group.
  • Another zoom lens according to the present invention includes, in order to solve the above-described problems, a first lens group which has a positive refractive power and is fixed during zooming, and is arranged at least sequentially from the object side; A second lens group that moves away from the first lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end side, and has an overall image position closer to the image side than the second lens group.
  • An imaging lens system having a positive refractive power is arranged, and at least a part of the imaging lens system is moved to correct the image plane movement by zooming and to perform focusing.
  • the wide-angle end Focal length In addition to the transition, the use area on the axis of the second lens group is changed in accordance with the block of the first lens group to be used, so that the zoom ratio is also changed.
  • the focal length at the wide-angle end is changed by simply exchanging a plurality of first lens group blocks which are only a part of the zoom lens on the object side, and the first The use area of the second lens group is changed according to the lens group block, and the zoom ratio is also changed.
  • FIG. 1 is a lens configuration diagram showing a zoom lens according to a first embodiment of the present invention together with FIG. 2, and shows a state in which a first first lens group block is inserted on an optical axis. It is.
  • FIG. 2 shows a state where the second first lens group block is inserted on the optical axis.
  • FIG. 3A is an example of a lens barrel structure for replacing a first lens group block, and is a schematic perspective view showing a state where a first first lens group block is inserted on an optical axis.
  • FIG. 3B is a schematic perspective view showing an example of a lens barrel structure for exchanging the first lens group block, showing a state in which the second first lens group block is inserted on the optical axis.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a main part of an embodiment of the imaging apparatus of the present invention.
  • FIGS. 5A and 5B are lens configuration diagrams showing a second embodiment of the zoom lens of the present invention, wherein FIG. 5A shows a state in which a first first lens group block is mounted, and FIG. The state where the first lens group block is mounted is shown, and (c) shows how the first lens group block is replaced and the effective screen area of the image sensor is switched.
  • FIG. 6 shows each aberration when the first first lens group block is inserted on the optical axis in the zoom lens according to the first embodiment together with FIGS. 7 and 8, and
  • FIG. FIG. 3 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the edges.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion at an intermediate focal position between the wide-angle end and the telephoto end.
  • FIG. 8 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the telephoto end.
  • FIG. 9 is a diagram showing the second first lens in the zoom lens according to the first embodiment together with FIG. 10 and FIG. FIG. 8 shows aberrations when the group block is inserted on the optical axis.
  • FIG. 9 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide angle end.
  • FIG. 10 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at an intermediate focal position between the wide-angle end and the telephoto end.
  • FIG. 11 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the telephoto end.
  • FIG. 12 shows the respective aberrations when the first first lens group block is inserted on the optical axis in the zoom lens according to the second embodiment together with FIGS. 13 and 14.
  • This figure is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end.
  • FIG. 13 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at an intermediate focal position between the wide-angle end and the telephoto end.
  • FIG. 14 shows the spherical aberration, astigmatism, and distortion at the telephoto end.
  • FIG. 15 together with FIGS. 16 and 17 show the respective aberrations when the second first lens group block is inserted on the optical axis in the zoom lens according to the second embodiment.
  • This figure is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end.
  • FIG. 16 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at an intermediate focal position between the wide-angle end and the telephoto end.
  • FIG. 17 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the telephoto end.
  • FIG. 18 is a lens configuration diagram showing a third embodiment of the zoom lens together with FIG. 19, and this drawing shows a state where the first first lens group block is inserted on the optical axis. It is shown.
  • FIG. 19 shows a state where the second first lens group block is inserted on the optical axis.
  • FIG. 20 is a lens diagram showing a fourth embodiment of the zoom lens together with FIG.
  • FIG. 3 is a view showing a state in which a first first lens group block is inserted on the optical axis.
  • FIG. 21 shows a state where the third first lens group block is inserted on the optical axis.
  • FIG. 22 shows the respective aberrations when the first first lens group block is inserted on the optical axis in the zoom lens according to the third embodiment together with FIGS. 23 to 25,
  • This figure is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end.
  • FIG. 23 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at an intermediate focal point near the wide-angle end. .
  • FIG. 24 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at an intermediate focal point near the telephoto end.
  • FIG. 25 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the telephoto end.
  • FIG. 26, together with FIG. 27 and FIG. 28, show the respective aberrations when the second first lens group block is inserted on the optical axis in the zoom lens according to the third embodiment.
  • This figure is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end.
  • FIG. 27 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the intermediate focal position.
  • FIG. 28 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the telephoto end.
  • FIG. 29 shows each aberration when the third first lens group block is inserted on the optical axis in the zoom lens according to the fourth embodiment together with FIGS. 30 to 32,
  • This figure is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end.
  • FIG. 30 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at an intermediate focal point near the wide-angle end.
  • FIG. 31 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at an intermediate focal point near the telephoto end.
  • FIG. 32 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the telephoto end.
  • FIG. 1 and 2 show a zoom lens according to a first embodiment of the present invention.
  • the focal length at the wide-angle end can be changed by exchanging all the fixed first lens groups.
  • the zoom lens has a zoom ratio of about 10 times, including the angle of view of the super-telephoto lens to the super-telephoto lens.
  • the ultra-wide-angle lens It becomes a zoom lens with a zoom ratio of about 4 times including the angle of view.
  • first lens group block The main configuration of the zoom lens of the present invention is to change the focal length at the wide-angle end by exchanging part or all of the first lens group. Then, there are cases where the entire first lens group (the first embodiment) is replaced, and cases where a part of the first lens group (the second, third, and fourth embodiments) is replaced. The Therefore, regardless of whether the part to be replaced with respect to the first lens group is part or all of the first lens group, the scope of the claims defines the part to be replaced with the first lens group block. And clearly indicated that it was the part to be exchanged.
  • first lens group two types of first lens groups are prepared, and these are entirely replaced and used. Therefore, in the description of the embodiment, the two replacement target portions are simply referred to as the “first lens group”.
  • first lens group and “second first lens group” (as defined in the claims, “first first lens group block” and “second first lens group block” respectively) ).
  • a front lens barrel integrally holding the first and second first lens groups 1 la and 11 b (hereinafter, referred to as a “movable lens barrel”)
  • the 2nd lens is held so that it can rotate around the rotation axis 2 3
  • the first lens group is mounted so that the optical axis coincides with the second and subsequent lens groups. Groups can be exchanged.
  • 3A and 3B show an example of a lens block exchange mechanism according to the first embodiment.
  • the lens barrel 20 is composed of a lens barrel main part 21 that holds the second and subsequent lens groups, and a movable lens barrel 22 that holds the above-mentioned interchangeable first lens group 11a and lib.
  • the movable lens barrel 22 is attached to the barrel main part 21 or a cabinet (not shown) so as to be rotatable around the rotation axis 23.
  • the movable lens barrel 22 is provided with two lens chambers 22a and 22b.
  • the two first lens groups 11a and 11b are provided in the lens chambers 22a and 22b. b is held separately.
  • the two first lens groups 11 a and lib can be selectively selected.
  • the zoom lens 10 is inserted so as to coincide with the optical axis of the second and subsequent lens groups, that is, on the optical axis of the zoom lens 10.
  • the movable lens barrel 22 has play in the optical axis direction, various optical performances are affected. Therefore, the other end of the holding panel 24, 24, 24, 24, one end of which is supported by pins 24 a, 24 a, 24 a on a fixing member such as a cabinet, is attached to the front of the movable lens barrel 22.
  • the movable lens barrel 22 is urged in the optical axis direction.
  • the movable lens barrel 22 needs to be accurately positioned in the rotation direction. Therefore, the projection 22 c is projected from the movable lens barrel 22, and when the projection 22 c abuts on a fixed member, for example, a stopper 25 a or 25 b supported by a cabinet, the movable lens The lens barrel 22 stops rotating and is positioned.
  • the positional accuracy of the tips of the stoppers 25a and 25b may depend on the manufacturing accuracy of the parts.For example, the stoppers 2 to 5a and 25b may be used as the tips of the screws to assemble them. The positions of the tips of the stoppers 25a and 25b may be determined by adjusting the screwing amount of the screws.
  • the stop position of the movable lens barrel 22 can be accurately regulated.
  • the projection 22 c of the movable lens barrel 22 is made so that no play occurs when the projection 22 c of the movable lens barrel 22 abuts on the stopper 25 a or 25 b. It is advisable to urge it in the direction in which the tops 25a and 25b come into contact. That is, when the first first lens group 11a was inserted on the optical axis, it was urged in the direction of the arrow CW in FIG. 3A, and the second first lens group lib was inserted on the optical axis. At times, it is urged in the direction of arrow C CW in FIG. 3B.
  • the movable lens barrel 22 is rotated from the state shown in Fig. 3A in the direction of arrow CCW in Fig. 3B. Then, the projection 22c of the movable lens barrel 22 becomes the stopper 25b. The rotation of the movable lens barrel 22 is stopped by the contact, and at this time, the optical axes of the second first lens group 11b coincide with the optical axes of the second and subsequent lens groups. Conversely, when replacing the first lens group from lib to 11a, rotate the movable lens barrel 22 from the state shown in Fig. 3B in the direction of the arrow CW in Fig. 3A. Stops when the projection 22c abuts on the stopper 25a. At this time, the optical axis of the first first lens group 11a coincides with the optical axis of the second and subsequent lens groups.
  • the detecting means includes a photointerrupter 26 supported on a fixed member and the protrusion 22 c provided on the movable lens barrel 22.
  • the photointerrupter 26 includes, for example, an infrared light emitting diode and a photoelectric conversion element which are arranged to face each other with a groove 26a therebetween. Therefore, in the state of FIG. 3A, that is, when the first first lens group 11a is inserted on the optical axis, there is no light blocking in the groove 26a of the photointerrupter 26. Therefore, the photoelectric conversion element receives the light of the infrared light emitting diode and its output becomes high, and the state shown in FIG. 3B, that is, the second first lens group 11 is inserted on the optical axis.
  • the projection 22c of the movable lens barrel 22 is located in the groove 26a of the photointerrupter 26, so that the light of the infrared emitting diode is blocked by the projection 22c.
  • the output of the photoelectric conversion element is low.
  • the peripheral part of the disk part 21a provided at the front end of the main part 21 of the lens barrel 20 is arranged close to the rear surface of the peripheral part of the movable lens barrel 22.
  • 1st lens group 1 1a, lib is the second or later lens group Even in a state where the lens unit is separated from the optical axis of the group, foreign matter such as dust from between the main barrel 21 and the movable lens barrel 22 is prevented from entering the inside of the barrel 20.
  • Fig. 3 shows an example of the first lens group exchange mechanism.
  • the moving mechanism, drive mechanism, and position detector of the second lens group, which is a movable lens group, and the moving lens group in the imaging lens system are shown.
  • the illustration of the mechanical parts such as the diaphragm and the diaphragm mechanism is omitted.
  • the operation of replacing the first lens group 11a and lib, that is, the operation of rotating the movable lens barrel 22 may be performed manually or electrically, and the specific operation The members are omitted.
  • the movable lens barrel 22 is rotated in the direction of the arrow CW in FIG. 3A or in the direction of the arrow CCW in FIG. 3B to insert the desired first lens group on the optical axis.
  • An urging means for urging the movable lens barrel 22 and keeping the projection 22 c pressed against the stopper 25 a or 25 b is required, but this is also omitted.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an outline of the configuration of the imaging device 30 of the present invention.
  • a camera control circuit 32 plays a central role in the imaging device 30.
  • the camera control circuit 32 processes an output signal of the imaging device 31 as an imaging means to generate a video signal compatible with a television system or a still image recording system. Function to perform zooming operation of the zoom lens 10 according to the operation of the zoom switch 33 or to perform autofocus operation of the zoom lens 10 by referring to the amplitude of the video signal.
  • the camera control circuit 32 also includes a circuit for performing sample hold, A / D conversion, and automatic gain adjustment from the output of the image sensor 31.
  • the function of controlling the aperture is also included as a function of AE (Automatic Exposure), but these are not shown.
  • the first first lens group 11a and the second first lens group 11 are integrally formed.
  • the held movable lens barrel 22 moves as shown by a solid line and a broken line in FIG. 4 to selectively move the first first lens group 1 la and the second first lens group lib to the second lens group. It can be inserted on the optical axis of the lens group after the group.
  • the movable lens barrel 22 is shown as moving up and down, but as shown in FIG. 3, the two first lens groups are switched by rotation. It is.
  • the mechanism shown in FIG. 3 is an example of a lens exchange mechanism, and it goes without saying that a mechanism that slides up and down may be used.
  • the contact point of the detecting means 26 equivalent to the detecting means 26 composed of the photointerrupter 26 and the projection 22c of the movable lens barrel 22 shown in FIG. 26b and 26c become the state shown by the solid line or the state shown by the broken line, whereby it is detected which first lens group has been inserted on the optical axis. That is, when the first first lens group 11a is selected, the contacts 26b and 26c of the detection means are in the state shown by the solid line, and the second first lens group lib is selected. At this time, the contacts 26b and 26c of the detecting means 26 are in the state shown by the broken line. Then, the detection result by the detection means 26 is transmitted to the force control circuit 32.
  • the relative positions of the second lens group 12 and the fourth lens group 14, which are movable lens groups, are calculated by interpolation or the like based on a relative positional relationship table stored in advance corresponding to a plurality of photographing distances.
  • the first relative position table when the first first lens group 11a is inserted on the optical axis is referred to as first cam data
  • the second first lens group lib The relative position table when is inserted on the optical axis is referred to as second cam data
  • memories 34a and 34b are shown separately, but this means that they can be conceptually divided and that there are physically two memories. not, Each table may be physically spherical in a separate area of one physical memory.
  • Each area may be divided into one memory including other memories, or a physical part called memory is required. Instead, it may be formed by being dispersed in a memory area in an element having a memory area. In short, it is possible to recognize these memories conceptually.
  • the first cam data (34a) is used for calculation
  • the second first lens group 11b is used.
  • the second cam data (34b) is used for calculation.
  • the second lens group 12 is driven by the driving device 38 b of the second lens group 12 while referring to the position detector 38 a of the second lens group 12, and at the same time, By driving the fourth lens group 14 with the driving device 37 b of the fourth lens group 14 while referring to the position detector 37 ”of the fourth lens group 14 to prevent the image plane from moving. Zooming can be performed.
  • the focal length range is slightly overlapped, for example, zooming to the telephoto side and zooming to the telephoto end while using the wide-angle first lens group lib If you want to enlarge the image further, you will need to replace it with the telephoto first lens group 11a.
  • the initial setting of the telephoto first lens group 11a (focal length at the time of replacement) ) Force S, so that the position of the second lens group 12 and the fourth lens group 14 is controlled so that the focal length of the telephoto end of the first lens group 11b of the wide-angle system is automatically set. It is desirable to configure the control circuit 32.
  • a function of correcting distortion caused by the zoom lens by video signal processing will be described.
  • distortion is a function of zooming and focusing, and in particular, is determined dominantly by zooming.
  • a distortion correction table associated with the position information of the second lens group is prepared in advance.
  • the image information obtained from the image sensor is stored in the first image memory, and the calculation result is stored in the second image memory while performing the horizontal and vertical distortion correction calculations based on the distortion correction table.
  • the stored video signal is output after the distortion correction.
  • the zoom lens 10 according to the present invention the fact that focusing does not have a dominant effect on distortion is the same as a normal zoom lens, but by replacing the first lens group, the position of the second lens group and Since the relationship between the distortion curves is completely different, the first distortion correction data associated with the positional information of the second lens group 12 when the first first lens group 10a is attached is stored in advance.
  • Memory 36a as the storage means for storing the second distortion correction data associated with the positional information of the second lens group 12 when the second first lens group 10b is mounted.
  • a memory 36b is prepared as a memory, and the result of the detection by the detecting means 22c and 26, that is, the distortion correction data used for the operation is appropriately switched according to the output of the photointerrupter 26, and the operation result is obtained. Based on the first picture The data in the image memory 35a is processed, and the data with the distortion corrected is formed in the second image memory 35b.
  • FIG. 5 shows a second embodiment 40 of the zoom lens of the present invention.
  • the purpose of the zoom lens 40 according to the second embodiment is not to change the angle of view, but to reduce the screen size.
  • the goal is to keep the range of view that can be zoomed approximately the same even if the angle is changed.
  • the configuration of the first lens group is different from that of the first embodiment, and the first first lens group is composed of a first first lens group block 41 a and a fixed block 41 c,
  • the first lens group is the second first lens Group 4 lb and fixed block 4 1 c. That is, each of the first first lens group and the second first lens group consists of three concave lenses and three convex lenses, of which the most image-side convex lens is shared as a fixed block. I have.
  • Fig. 5 (c) is a diagram showing the switching of the effective pixel area of the image sensor 31.
  • the effective screen of the diagonal line 31a is cut out and used.
  • the present invention aims to make it possible to exchange lenses while taking advantage of the miniaturization, and therefore, the first lens group is made interchangeable. -That's it.
  • Fig. 5 (a) shows the lens system when used on the diagonal line 31a effective screen
  • Fig. 5 (b) shows the lens system when used on the diagonal line 31b effective screen. It is.
  • the interchangeable lens groups (first lens group block) 41a and 41b are not held together by an integrated lens barrel, but are held by separate lens barrels, respectively. It is exchanged by the same operation as the lens exchange of the reflex camera.
  • the user attaches or detaches such an interchangeable lens part if the entire first lens group is detached, the second lens group will be exposed to the outside in the detached state, and the user will have to take his hand. Touching or foreign matter may invade and damage the moving mechanism of the second lens group, which must slide while maintaining precise precision. Also, when the lens is replaced, dirt may get into the moving mechanism of the second lens group. It may cause malfunction or malfunction, or the dust shadow may appear on the screen.
  • one convex lens closest to the image side of the first lens group is fixed to a fixed lens block. It is effective to leave the lens group in the fixed part and to make only the lens group on the object side replaceable.
  • the remaining one convex lens serves as a lid for the lens barrel mechanism in the second lens group and thereafter, and prevents fingers and dust from entering.
  • the remaining lens since the remaining lens is fixed to the lens barrel, it is strong in terms of strength, and it is easy for a user to remove it by wiping even if it becomes dirty with fingerprints.
  • the zoom lens 10 is composed of first lens groups (blocks) 11 a and 11 b having a refractive power of E, all of which are interchangeable, arranged in order from the object side, and a second lens having a negative refractive power.
  • the first first lens group 11a is composed of three cemented lenses, a concave lens a1 and a convex lens a2, and a convex lens a3, which are arranged in order from the object side.
  • One lens group 1 lb is composed of a convex lens b1, a lens b2 with a strong concave surface facing the image side, a concave lens b3 with a strong concave surface facing the object side, a concave lens b4, and a convex lens arranged in order from the object side. It consists of six cemented lenses, b5 and a convex lens b6.
  • the second lens group 12 consists of three lenses: a concave lens 2-1 with a strong concave surface facing the image side, and a cemented lens consisting of a biconcave lens 2-2 and a convex lens 2-3.
  • the third lens group 13 is a convex lens Composed of 3-1, convex lens 3-2 and concave lens 3-3 with a strong concave surface facing the image side
  • the fourth lens group 14 is composed of 4 to 11 convex lenses 5.
  • rai is the radius of curvature of the i-th surface of the first first lens group (block) 11a, 41a, and “rbi” is the second first lens group (block).
  • the radius of curvature of the i-th surface of llb and 4 1b, “r 2 i”, “r 3 i”, “r 4 i”, and “r 5 i” are the second lens groups 12 and 4 2, respectively.
  • the third lens group 13, 43, the fourth lens group 14, 44, the radius of curvature of the i-th surface of the filters 15, 45, and “dai” is the first first lens group ( Block) 1 1 a , the i-th surface spacing of 41 a, “dbi” is the second first lens unit (block) 1 1 b, the i-th surface spacing of 41 b,
  • “D 2 i”, “d 3 i”, “d 4 i”, and ⁇ d 5 i J are the second lens group 12, 42, the third lens group 13, 43, and the fourth lens group, respectively.
  • 14th, 44th, i-th surface spacing of filters 15 and 45, sj is the ⁇ -variation spacing on the image side of the ⁇ lens group
  • “nai” is the first first lens group (block) 1 1 a , 41a refractive index at the d-line of the medium of the i-th lens
  • "nbi” is the second lens group (block) llb, 4 lb of the medium of the i-th lens at the d-line
  • the ratio, “n 2 i”, “n 3 i”, “n 4 i”, and “n 5 i” are the second lens group 12, 42, the third lens group 13, 43, and the fourth lens, respectively.
  • V ai is the first first lens group (block).
  • Abbe number of the medium of the i-th lens of “vbi” is the second first lens group Block) lib, 4 1b
  • Abbe number of the medium of the i-th lens, “v 2 i”, “v 3 i”, “v 4 i”, “v 5 i” are respectively The Abbe number of the medium of the i-th lens of the second lens group 12, 42, the third lens group 13, 43, the fourth lens group 14, 44, and the filter 15, 45 is assumed.
  • xji is the aspheric surface of the i-th surface of the j-th lens unit.
  • H is the height from the optical axis, it is defined by the following equation.
  • Table 1 shows each numerical value when the first first lens group (block) 11a is inserted on the optical axis in the zoom lens 10 according to the first embodiment.
  • variable intervals s 1, s 2, s 3, and s 4 on the image side of 14 change with zooming.
  • Table 3 shows the focal length, F-number, angle of view, and variable intervals s1, s2, 33, and 34 at the wide-angle end, the intermediate focal position, and the telephoto end.
  • the solid line in the spherical aberration curve represents the d-line
  • the broken line represents the g-line
  • the one-dot chain line represents the C-line
  • the solid line in the astigmatism curve represents the sagittal
  • the broken line represents the field curvature of the meridional.
  • Table 5 shows the fourth-order, sixth-order, and eighth-order aspherical coefficients A4, A6, and A8 of the respective surfaces rb5, rb8, rb9, and rbIO.
  • the zoom lens 10 having the second first lens group lib inserted on the optical axis, the first lens group 11b, the second lens group 12, the third lens group 13 and the fourth lens group 1
  • Table 6 shows the focal length, F-number, angle of view, and variable intervals s1, s2, 33, and 34 at the wide-angle end, the intermediate focal position, and the telephoto end.
  • the image-side principal point of the second first lens group lib is located at 1.613 on the rb10 surface.
  • the solid line in the spherical aberration curve represents the d-line
  • the broken line represents the g-line
  • the dashed-dotted line represents the C-line
  • the solid line in the astigmatism curve represents the sagittal
  • the dashed line represents the meridional field curvature.
  • the optical design of the zoom lens was based on the fact that the aberrations generated by the first and second lens units that perform zooming were increased or decreased in such a way that they always canceled each other with zooming. If only the first lens group is replaced, there is a concern that the condition for canceling aberrations may be destroyed, and an interchangeable lens system using only the first lens group has not been proposed, but the imaging performance of the zoom lens 10 of the present invention is shown in FIG. As is clear from the aberration curve diagrams of FIGS. 6 to 11, even when the first lens unit (block) lla and 11b are replaced, extremely well-balanced performance is obtained.
  • each numerical value when the first first lens group block 41a is inserted on the optical axis is a numerical example.
  • Table 9 shows the focal length, F-number, angle of view, and variable intervals s "1, s2, s3, and s4 at the wide-angle end, the intermediate focal position, and the telephoto end.
  • the image-side principal point position of the composite system of the first first lens group block 41a and the fixed lens group 41c is at the point 44.882 on the image side of the rc2 surface.
  • FIGS. 12 to 14 show the spherical aberration, astigmatism, and distortion in Numerical Example 3 described above.
  • the solid line in the spherical aberration curve represents the d line
  • the dashed line represents the g line
  • the dashed line represents the C line
  • the solid line in the astigmatism curve represents sagittal and the dashed line represents the Represents each field curvature of the lidonal.
  • each numerical value when the second first lens group block 41b is inserted on the optical axis is shown in Table 10 as Numerical Example 4.
  • Table 10 shows only the parts that are different from Numerical Example 3 (Table 7).
  • the zoom lens 40 in which the second first lens group block 41b is inserted on the optical axis, the fixed lens group 41c of the first lens group 41, the second lens group 42, and the third lens group 43
  • the variable distances s1, s2, s3, and s4 on the image side of the fourth lens group 44 are changed by zooming.
  • Table 11 shows the focal length, F-number, angle of view, and variable intervals s1, s2, s3, and s4 at the wide-angle end, the intermediate focal position, and the telephoto end.
  • the image-side principal point position of the combined system of the second first lens group block 4 1b and the fixed portion 4 1c is at a point 2.9 13 on the image side of the rc 2 plane.
  • FIGS. 15 to 17 show the spherical aberration, astigmatism, and distortion in Numerical Example 4 above.
  • the solid line in the spherical aberration curve represents the d-line
  • the broken line represents the g-line
  • the dashed-dotted line represents the C-line
  • the solid line in the astigmatism curve represents the sagittal
  • the dashed line represents the meridional field curvature.
  • Another main objective of the zoom lens of the present invention is to make it possible to easily transition the focal length at the wide-angle end from a normal wide-angle range to an ultra-wide-angle range simply by replacing all or part of the first lens group.
  • the axial chromatic aberration and spherical aberration can be corrected satisfactorily by changing the use area on the optical axis of the second lens group and the zoom ratio in accordance with the block of the first lens group to be used.
  • the purpose is to be able to acquire a good quality image.
  • the zoom lens is composed of a first lens group, which is arranged at least in order from the object side and has a positive refractive power and is fixed during zooming, and has a negative refractive power and has a wide-angle end to a telephoto end side.
  • a second lens group that moves away from the first lens group during zooming, and an imaging lens system having a positive refractive power as a whole is disposed on the image side of the second lens group.
  • the focal length at the wide-angle end can be easily changed simply by replacing part or all of the first lens group of the zoom lens.
  • the angle of view at the wide-angle end is 47 It is extremely easy to switch between a 10x zoom lens that starts at ° and a 2.5x zoom lens that starts at 94 ° with a very wide angle of view at the wide-angle end.
  • the first lens group block of each of the wide-angle system and the telephoto system is optimized, especially in the case of the first lens group block of the wide-angle system that covers the super-wide-angle range, if the diameter of the incident light beam becomes larger as zooming to the telephoto side, The increase in axial chromatic aberration and the lack of correction of spherical aberration become remarkable, and it is difficult to obtain a large zoom ratio while achieving compactness. Therefore, when the lens is replaced with a wide-angle first lens group block, good performance can be maintained by automatically restricting the use area of the second lens group to the wide-angle side and suppressing the zoom ratio. it can.
  • the zooming and the correction of the image plane position in zooming are performed based on the relative positional relationship between the second lens group and a correction lens (group) for correcting the image plane position in the imaging lens system.
  • the first lens group is configured such that the plurality of first lens group blocks can be exchanged at a boundary between air spaces that are not afocal, and even if any of the first lens group blocks is inserted on the optical axis, the infinity is infinite.
  • the configuration is such that the position of the image point of the first lens group on the optical axis with respect to the distant object point is substantially unchanged. 4 010578
  • the imaging apparatus 30 employs a so-called electronic cam mechanism in which the driving of the second lens group and the lens (group) for correcting the image plane position is moved based on the computerized cam data. If the relative positional relationship between the second lens group and the lens (group) for correcting the image plane position becomes single, the use of a mechanical cam mechanism becomes possible, which expands the range of possibilities for commercialization. Further, if the relative positional relationship to the infinite object point does not change, there is an advantage that the focus position can be searched in a short time when searching for the focus position by auto focus.
  • the first lens group is composed of an interchangeable front group block (first lens group block) and a fixed rear group block, and the rear group block is composed of a convex meniscus single lens having a convex surface facing the object side. Is preferred.
  • the guide axis becomes an obstacle when moving the entire first lens group in a direction perpendicular to the optical axis.
  • FIGS. 18 and 19 show the lens configuration of the third embodiment.
  • the front lens block (first lens group block) in which the first lens group is replaceable is provided.
  • 5 4 constitutes a four-group zoom system, in which the second lens group 52 moves in the optical axis direction to mainly perform zooming, and the fourth lens group 54 moves in the optical axis direction to zoom. It performs image plane movement correction and focusing.
  • the second lens group 52 includes, in order from the object side, a concave meniscus lens 2-1 having a convex surface facing the object side, and a cemented lens of a biconcave lens 2-2 and a convex lens 2-3 arranged in order.
  • the lens group 53 includes, in order from the object side, a biconvex lens 11 having both surfaces r32 and r32 formed of aspherical surfaces, and a concave lens 31 having a concave surface facing the image side.
  • the fourth lens group 54 includes a biconvex lens 411 having both surfaces r 41 and r 42 formed of aspheric surfaces.
  • the first front group block 51a is composed of a cemented lens of a concave lens a1 and a convex lens a2, and shares the optical axis with the rear group block 51z. (See FIG. 18), and the first first lens group (51a + 51z) and the second to fourth lens groups are used at the wide-angle end. This makes up a zoom lens with an angle of view of about 53 degrees and a zoom ratio of about 10x.
  • the second front group block 5 1 b is arranged in order from the object side, a concave lens b 1 having a strong concave surface facing the image side, a biconcave lens b 2, a biconvex lens b 3, a concave meniscus lens having a convex surface facing the object side It consists of a cemented lens of b4 and a biconvex lens b5, and an almost afocal lens system is composed of three lenses bl, b2, and b3.
  • a second first lens group composed of 5 groups and 6 elements is formed (see FIG. 19).
  • a zoom lens having a field angle at the wide-angle end of about 100 degrees and a zoom ratio of about 2.5 times is constituted by the second lens group to the fourth lens group.
  • the first front group block 5 1 a and the second front group block 5 1 b are held, for example, by a movable lens barrel 22 (see FIG. 3), and the movable lens barrel 22 is
  • the first front group block 51 a and the rear group block 51 z share the optical axis
  • the second front group block 51 It is possible to alternately switch b and the rear group block 51z with the position sharing the optical axis.
  • FIGS. 20 and 21 show the lens configuration of the fourth embodiment.
  • the front lens block in which the first lens group is replaceable first lens group block
  • the second lens group 52 having a negative refractive power, the third lens group 53 having a positive refractive power, and the fourth lens group 5 having a positive refractive power 4 enables 4-group zoom
  • the second lens group 52 moves in the direction of the optical axis to mainly perform zooming
  • the fourth lens group 54 moves in the direction of the optical axis to correct image plane movement by zooming. Focusing.
  • the interchangeable second front group block 5 1b, the fixed rear group block 5 1z, the second lens group 52, the third lens group 53, and the fourth lens group 54 are the third embodiment.
  • the wide-angle zoom lenses in use in FIGS. 19 and 21 have the same configuration as those in FIG. 50.
  • the third front group block 51c forms a zoom lens of about 10 times in which the focal length range is shifted to the telephoto side as compared with the first front group block 51a in the third embodiment 50.
  • the lens group forms a zoom lens with an angle of view of about 43 degrees at the wide-angle end and a zoom ratio of about 10 times.
  • ⁇ rai J is the radius of curvature of the i-th surface of the first front group block 51a
  • rbi is the radius of curvature of the i-th surface of the second front group block 51b.
  • Rci is the radius of curvature of the i-th surface of the third front group block 5 1 c
  • rz 1 is the radius of curvature of the i-th surface of the rear group block 51z
  • r 2 i is the radius of curvature of the i-th surface of the rear group block 51z
  • r 3i is the radius of curvature of the i-th surface of the rear group block 51z
  • r 2 i is the radius of curvature of the i-th surface of the rear group block 51z
  • r 3i is the radius of curvature of the i-th surface of the rear group block 51z
  • r 2 i is the radius of curvature of the i-th surface of the rear group block 51z
  • r 3i is the radius of curvature of the i-th surface of the rear group block 51z
  • r 4i is the radius of curvature of the i-th surface of the rear group block 51z
  • r5i are the
  • “D 2 i”, “d 3 i”, “d 4 i”, and “d 5 i” are the second lens group 52, the third lens group 53, the fourth lens group 54, and the filter 55, respectively.
  • Sj is the image-side variable distance of the j-th lens unit
  • ⁇ nai '' is the refractive index at the d-line of the medium of the i-th lens of the first front group block 51 a
  • “nbi” is the refractive index at the d-line of the medium of the ith lens of the second front group block 51b
  • “nci” is the d of the medium of the ith lens of the third front group block 51c.
  • the refractive index at the line, "nzi” is the refractive index at the d-line of the medium of the i-th lens of the rear group block 51z
  • "n2i”, “n3i”, “n4i”, "n 5 i '' is the refractive index at the d-line of the medium of the i-th lens of the second lens group 52, the third lens group 53, the fourth lens group 54, and the filter 55, respectively
  • ⁇ V ai '' is the 1 front group block 5 1 a Abbe number of the medium of the i-th lens
  • “vbi” is the Abbe number of the medium of the i-th lens in the second front group block 51b
  • “vci” is the third front group block 51.
  • the Abbe number of the medium of the i-th lens of c, "V zi” is the Abbe number of the medium of the i-th lens of the rear group block 51z
  • "v2i”, “v3i”, “V 4 i” and “v 5 i” are the Abbe numbers of the media of the i-th lens of the second lens group 52, the third lens group 53, the fourth lens group 54, and the filter 55, respectively.
  • the aspheric surface is defined by the above equation (1).
  • the object side surface rz 1 of the rear group block 5 1 z, the both surfaces r 3 1 r 32 of the convex lens of the third lens unit 53 and the both surfaces r 4 1 r 42 of the fourth lens unit 54 are aspherical. It is composed of Therefore, Table 13 shows the fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspherical coefficients of the respective surfaces rz 1 r 31 r 32 r 41 r 42.
  • variable distance s 1 s 2, s 3, and s 4 on the image side of the first lens group 51, the second lens group 52, the third lens group 53, and the fourth lens group 54 are zoomed.
  • FIGS. 22 to 25 show the spherical aberration, astigmatism, and distortion at Numerical Example 5 at the wide-angle end, the intermediate focal position (middle 1 near the wide-angle end and middle 2 near the telephoto end), and the telephoto end.
  • the solid line in the spherical aberration curve represents the d-line
  • the broken line represents the g-line
  • the dashed-dotted line represents the C-line
  • the solid line in the astigmatism curve represents the sagittal
  • the broken line represents the field curvature of the meridional.
  • FIGS. 26 to 28 show the spherical aberration, astigmatism, and distortion of Numerical Example 6 at the wide-angle end, the intermediate focal position (intermediate 1), and the telephoto end.
  • the solid line in the spherical aberration curve represents the d-line
  • the dashed line represents the g-line
  • the dashed-dotted line represents the C-line
  • the solid line in the astigmatism curve represents the sagittal
  • the dashed line represents the meridional field curvature.
  • FIGS. 29 to 32 show the spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end, intermediate focal position (middle 1 near the wide-angle end and middle 2 near the telephoto end) and telephoto end of Numerical Example 7.
  • the solid line in the spherical aberration curve represents the d-line
  • the broken line represents the g-line
  • the dashed line represents the C-line
  • the solid line in the astigmatism curve represents the sagittal
  • the broken line represents the field curvature of the meridional.
  • the zoom lens has been described as having two first lens group blocks, but the number of first lens group blocks may be three or more. Of course.
  • An image pickup apparatus is an image pickup apparatus including a zoom lens and image pickup means for converting an image captured by the zoom lens into an electric image signal, wherein the zoom lenses are arranged at least sequentially from the object side.
  • the first lens group having a positive refractive power and fixed during zooming, and the first lens group having a negative refractive power when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • a second lens group moving away from the lens group, and an imaging lens system having a positive refractive power as a whole on the image side of the second lens group.
  • the first lens group is configured so as to correct a part of the first lens group, and to be interchangeable with each other.
  • the zoom lens according to the present invention includes a first lens group, which is arranged at least in order from the object side and has a positive refractive power and is fixed during zooming, and has a negative refractive power and extends from the wide-angle end.
  • a second lens group that moves away from the first lens group when zooming to the telephoto end side, and an imaging lens system having a positive refractive power as a whole on the image side of the second lens group.
  • a zoom lens configured to move at least a part of the imaging lens system to perform correction and focusing of image plane movement by zooming, wherein the first lens group is Constitutes a part or all of the first lens group, has a plurality of first lens groups that are interchangeable with each other, and by exchanging the plurality of first lens groups, the focal length at the wide-angle end is reduced. Make transitions It is characterized by having done.
  • the focal length at the wide-angle end can be easily changed only by replacing all or a part of the first lens group of the zoom lens.
  • the arrangement of the zoom lens in the conventional image pickup device is such that most of the lens barrel is incorporated so that it is sandwiched between a foldable liquid crystal display device and a X-ray recording medium such as a video tape-type mechanical deck. It was required that the thickness be as small as possible.
  • the exchange mechanism of the first lens group has a thickening force S, and the thickened portion is concentrated on the tip of the lens barrel, and is used for a recording medium or a liquid crystal display device.
  • Most of the rear part of the lens barrel that is sandwiched can maintain the same thickness as before, so the width of the imaging device does not increase and the first lens group, which is the interchangeable lens unit, is imaged without discomfort in design. It can be built in.
  • the invention described in claims 20, 21, and 29 is based on the assumption that the invention is mainly applied to a high-quality camera for business use or the like.
  • the invention has an aspect ratio of 4: 3. And 16: 9 television systems (see claims 17 and 18).
  • the same diagonal angle of view can be maintained.
  • for business use such as shooting a wedding hall or party, when it is necessary to respond on site to record at 4: 3 or 16: 9 according to customer requirements
  • the same angle of view can be obtained and the same image expression can be achieved.
  • Another imaging apparatus is an imaging apparatus including a zoom lens and an imaging unit that converts an image captured by the zoom lens into an electric image signal, wherein the zoom lens is at least from an object side.
  • the first lens group having a positive refractive power and fixed during zooming, and the first lens group having a negative refractive power when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • An imaging lens system having a positive refractive power as a whole on the image side of the second lens group; and at least a part of the imaging lens system.
  • the first lens group constitutes a part or all of the first lens group and is interchangeable with each other.
  • the focal length at the wide-angle end is changed, and the second lens group is adjusted to the first lens group block to be used. It is characterized in that the use area on the optical axis is changed to change the zoom ratio.
  • another zoom lens according to the present invention includes a first lens group which is arranged at least in order from the object side and has a positive refractive power and is fixed during zooming, and has a negative refractive power and a wide-angle end. And a second lens group that moves away from the first lens group when zooming from the zoom lens to the telephoto end, and has an overall positive refracting power on the image side of the second lens group.
  • a lens system is arranged, and at least a part of this imaging lens system is moved for zooming.
  • the first lens group constitutes a part or all of the first lens group, and includes a plurality of first lens group blocks which can be exchanged with each other.
  • the focal length at the wide-angle end is changed, and the use area on the optical axis of the second lens group is adjusted in accordance with the first lens group block to be used.
  • the feature is that the zoom ratio is changed to change the zoom ratio.
  • the focal length at the wide-angle end can be easily changed only by replacing all or a part of the first lens group of the zoom lens.
  • the 2.5x zoom lens that starts with can be switched very easily.
  • by changing the use area on the optical axis of the second lens group according to the first lens group block used and changing the zoom ratio axial chromatic aberration and spherical aberration were successfully corrected. High quality images can be obtained.
  • the first lens group is configured to be exchangeable at a boundary between air spaces where the plurality of first lens groups are not afocal. Even if the first lens group of the first lens group is inserted on the optical axis, the position of the image point of the first lens group on the optical axis with respect to the object point at infinity is substantially invariable. Even when the groups are exchanged, the relative positional relationship between the second lens group and the lens (group) for correcting the image position of the imaging lens system can be kept unchanged. As a result, the drive control of the second lens group and the image position correcting lens (group) can be simplified.
  • the first lens group is replaced with a replaceable front group block (first lens group block). It is composed of a fixed rear group block, and when the lens is replaced, leaving the rear group block can prevent dust from entering the sliding part of the second lens group, and leave it behind.
  • the rear group block By forming the rear group block with a convex meniscus single lens with the convex surface facing the object side, it is possible to suppress the occurrence of large astigmatism while reducing the diameter of the front group block (the first lens group block).
  • the present invention is applied to a consumer video camera, and the focal length at the wide-angle end can be easily changed simply by replacing the first lens group block. As a result, for example, it is extremely easy to switch between a 10x zoom lens with an angle of view at the wide-angle end starting at 58 ° and a 4x zoom lens with an angle of view at the wide-angle end starting at 86 ° with a super wide angle of view. . Therefore, the range of use of the video camera is expanded.

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Description

明 細 書
撮像装置及びズームレンズ 技術分野
本発明は新規な撮像装置及ぴズームレンズに関する。 詳しくは、 超広 角域を含むズームレンズと超望遠域を含むズームレンズを小型化を損な わずに両立させ、 また、 有効画面寸法の切り換 をしても変倍画角範囲 が変わらないようにする技術に関する。 背景技術
主に民生用のビデオカメラのズームレンズは、 1 0倍乃至 2 0倍程度 の "·ズーム比のものが一般的であるが、 その広角端の対角線画角はおおむ ね 5 5度から 6 0度程度になるように設計されている。 これは小型化を 優先してズームレンズの体積が最も小さくなる焦点距離範囲が選択され るためで、 いわば製造側の都合によるものである。 また、 民生用のビデ ォカメラの使用目的が運動会や学芸会の記録などで、 望遠端で遠くの被 写体を大きく映したいという使用者の目的に答える意味もある。
近年、 撮像素子の画素数が飛躍的に高密度になり、 また、 動画と静止 画を 1台の撮像装置で撮影できるものが一般的になってきて、 単にズー ム倍率だけでなく、 3 5 m m判一眼レフカメラと同様に、 要求される画 角の範囲が超広角から超望遠まで幅広く求められるようになってきた。 これは画素数が少なく、 解像度が低いときには、 超広角レンズで撮影し た画像には、 主要被写体が小さく写り込みがちで、 テレビジョ ン画面で 主要被写体の細部が判別困難になりやすかつたのに対し、 解像度が向上 し、 プリンタの性能もいわゆる写真画質といわれるように高性能化した ことで、 静止画の 1枚の写真の中に広い範囲を映し込みたいという要求 が強くなつてきたためである。
ズームレンズの焦点距離範囲を拡大したり、 一部のレンズ群を交換し たり付加することで機能を拡張する手段としては、 以下のような提案が 為されている。
超広角から超望遠までを力パーする高倍率ズームとして、 本出願人は 特開 2 0 0 0— 1 0 5 3 3 6号公報に示したものを提案している。 . ズーム比は従来通りで、 広角側に焦点距離範囲を寄せた例としては特 開平 5— 7 2 4 7 5号公報の技術が知られている。
また、 ズームレンズを広角端に固定して、 物体側に負の屈折力を持つ アタッチメントレンズを装着して、 広角レンズに変換する手段は特開平 4 - 3 5 0 8 1 5号公報に示されている。 なお、 この場合、 広角レンズ に-したときにはズーミングをすることはできない。
望遠側の焦点距離を伸ばす手段としては、 ズームレンズの像側に負の コンバータレンズを装着して超望遠効果を得る特開平 6 - 3 2 4 2 6 7 号公報の技術が知られている。
また、 単焦点レンズの前群を、 ズーミング機能を有するアタッチメ ン トレンズ群に交換して機能を変換する手段としては、 特開平 4一 1 7 1 4号公報に示されたものがある。
さらに、 近年、 レンズで生じる歪曲収差による像の歪みを、 撮像素子 から得られた映像信号を加工することで補正することが提案されており 特許第 3 0 3 5 9 9 2号公報などが知られている。
本発明の目的は、 レンズ鏡筒の大部分が撮像装置のキャビネッ トで囲 まれている、 主に民生用のビデオ力メラにおいて、 ズーミングできる画 角範囲を広角側に広げることと、 撮像素子の有効画面寸法を切り換えて もズーミングできる画角範囲が変わらないようにする、 という要求に、 撮像装置のキヤビネッ トの大きさをあまり変えずに応えることにある。 単にズームレンズを大型化しないで、画角範囲を広げる手段としては、 一眼レフカメラゃ業務用のビデオカメラなどで採用されている交換レン ズ方式が挙げられる。しかし、交換レンズ方式を成り立たせるためには、 撮像装置の前端部の近くに撮像素子を配置して、 装着する交換レンズが キャビネッ トから前方へ突き出すように配置しなければならない。
多くの民生用のビデオカメラでは、 レンズ鏡筒をできるだけ細くなる ように設計して、 その脇にビデオテープのメカデッキなど記録媒体や液 晶表示装置や電池などを配置するこ とで、 キャビネッ トが無駄に長くな つてしまうようなデザィンとなることを避けている。 従って、 交換レン ズ方式は、画角範囲を広げる手段としては本発明の目的に適している力 S、 大型化してしまうので採用することができない。
-ズーミングできる画角範囲を広角側に広げるという 目的では、 単純に 広角側を含む高倍率ズームレンズを実現すればよいわけであり、 本出願 人による特開 2 0 0 0— 1 0 5 3 3 6号公報の技術によれば、 超広角か ら超望遠までを含む超高倍率ズームレンズを実現ことができる。 しかし ながら、 超高変倍比を得るために、 負の屈折力を有する第 2 レンズ群の 移動量が大きくなるのと、 超広角での収差補正のために第 1 レンズ群の 総厚が厚くなつてしまい、 広角端での入射瞳が前玉から遠離ることが避 けられなくなる。 その結果、 レンズ鏡筒が太くなつてしまい、 撮像装置 のキャビネッ トの幅が広くなって大型化してしまい、 本発明の目的を達 成することができない。
特開平 5 - 7 2 4 7 5号公報の技術は焦点距離範囲を広角側に寄せる ために第 1 レンズ群を工夫したものであるが、 望遠端での画角が広がつ てしまい、 本発明の目的を達成することができない。 特開平 4一 3 5 0 8 1 5号公報に示されたものは、 広角ァタツチメ ン トレンズを撮像装置のキャビネッ ト内に内蔵しておき、 広角で撮影した いときだけ広角アタッチメントレンズを装着する技術で、 本発明の目的 に近いものであるが、 広角ァタツチメントレンズを装着したときにズー ミ ング機能が阻害されるという致命的な欠点があって、 使い難いもので 特開平 6— 3 2 4 2 6 7号公報の技術は、 テレコンバータレンズをキ ャビネッ ト内に内蔵しておき、 必要に応じて光軸上に揷入することで、. 焦点距離範囲を望遠側に遷移させる技術であり、 元のズームレンズを広 角寄りの焦点距離に設定しておき、 負の屈折力を有するテレコンバータ レンズを挿入して望遠側に変倍域を広げることは本発明の目的に近い技 術ではあるが、 テレコンバータレンズの挿入 ·離脱のためにはレンズ鏡 筒の後寄りの部分に退避空間を用意する必要があり、 さらにテレコンバ 一'タレンズを駆動装置によって電動式に操作しよう とすると、 レンズ鏡 筒の後寄りの部分が太ってしまい、 キャビネッ ト幅を広げてしまう結果 を招きやすい。
特開平 4一 1 7 1 4号公報に示された技術は、 負の屈折力を有する前 群と正の屈折力を有する後群とから成る単焦点レンズの前群を正と負の 2群から成るズームァタツチメ ン ト レンズ群に交換する技術であり、 交 換しない後群部分を撮像装置のキヤビネッ トの中に埋め込んだデザィン が可能になることは示唆に富んだ技術ではあるが、 単焦点レンズと低変 倍のズームレンズとの両立でしかなく、 既に 1 0倍程度のズームレンズ が一般的に装着されている民生用ビデオカメラの分野で、 さらなる広角 側への変倍領域の拡大を求める本発明の目的とはかけ離れた技術である また、 近年、 特許第 3 0 3 5 9 9 2号公報に示されたように、 光学系 から発生する歪曲収差を、 撮像素子から得られた映像信号に対して加工 を施すことで補正しよう という提案が為されているが、 主として変倍を 行う レンズ群やフォーカシングを行う レンズ群の位置情報に基づいて歪 曲捕正のための演算係数を変更することが提案されているだけで、 例え ば、 特開平 4 - 3 5 0 8 1 5号公報ゃ特開平 6 - 3 2 4 2 6 7号公報に 示されているように、 一部のレンズ群を着脱することにより、 収差の発 生状況を変更してしまったときに対する考慮は何ら為されていない。 本発明は、 レンズ鏡筒の主要な部分の長さや太さにはほとんど影響を 与えること無しに、 レンズ鏡筒の先端部分のみを交換又は切替可能とす ることで、 広角側の範囲拡大や撮像画面寸法の拡大に対応できるズーム レンズ及ぴそれを含む撮像装置を提供することを課題とするものである 発明の開示
本発明ズームレンズは、 上記した課題を解決するために、 少なく とも 物—体側より順に配列された、 正の屈折力を有しズーミング中は固定され ている第 1 レンズ群と、 負の屈折力を有し広角端から望遠端側へズーミ ングする際に上記第 1 レンズ群から遠離るように移動する第 2 レンズ群 とを有すると共に、 上記第 2 レンズ群より像側に全体として正の屈折力 を有する結像レンズ系が配置され、 この結像レンズ系の少なく とも一部 を移動させてズーミ ングによる像面移動の補正及ぴフォーカシングを行 うように構成され、 上記第 1 レンズ群は第 1 レンズ群の一部又は全部を 構成すると共に互いに交換可能にされた複数の第 1 レンズ群プロックを 有し、 上記複数の第 1 レンズ群プロックを交換することにより、 広角端 の焦点距離を遷移させるように構成したものであり、本発明撮像装置は、 上記ズーム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 る撮像手段を有するものである。
従って、 本発明にあっては、 ズームレンズの物体側の一部でしかない 複数の第 1 レンズ群プロックを交換するだけで広角端の焦点距離が遷移 する。
別の本発明ズームレンズは、 上記した課題を解決するために、 少なく とも物体側より順に配列された、 正の屈折力を有しズーミング中は固定 されている第 1 レンズ群と、 負の屈折力を有し広角端から望遠端側へズ 一ミングする際に上記第 1 レンズ群から遠離るように移動する第 2 レン ズ群とを有すると共に、 上記第 2 レンズ群より像側に全体として正の屈 折力を有する結像レンズ系が配置され、 この結像レンズ系の少なく とも 一部を移動させてズーミングによる像面移動の補正及びフォーカシング を行うように構成され、 上記第 1 レンズ群は第 1 レンズ群の一部又は全 部を構成すると共に互いに交換可能にされた複数の第 1 レンズ群プロッ クを有し、 上記複数の第 1 レンズ群ブロックを交換することにより、 広 角端の焦点距離を遷移させると共に、 使用する第 1 レンズ群プロックに 合"わせて第 2 レンズ群の 軸上の使用領域を変更してズーム比も変更さ せるように構成したものであり、 別の本発明撮像装置は、 上記ズームレ 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を 有するものである。
従って、 別の本発明にあっては、 ズームレンズの物体側の一部でしか ない複数の第 1 レンズ群プロックを交換するだけで広角端の焦点距離が 遷移するのに加え、 使用する第 1 レンズ群プロックに応じて第 2 レンズ 群の使用領域が変更され、 且つ、 ズーム比も変更される。 図面の簡単な説明
図 1は、 図 2と共に本発明ズームレンズの第 1の実施の形態を示すレ ンズ構成図であり、 本図は第 1 の第 1 レンズ群ブロックが光軸上に挿入 された状態を示すものである。 図 2は、 第 2の第 1 レンズ群プロックが光軸上に挿入された状態を示 すものである。
図 3 Aは、 第 1 レンズ群プロックの交換のための鏡筒構造の一例で、 第 1 の第 1 レンズ群プロックが光軸上に挿入された状態を示す概略斜視 図である。
図 3 Bは、 第 1 レンズ群プロックの交換のための鏡筒構造の一例で、 第 2の第 1 レンズ群プロックが光軸上に挿入された状態を示す概略斜視 図である。 . 図 4は、本発明撮像装置の実施の形態の要部を示すプロック図である。 図 5は、 本発明ズームレンズの第 2の実施の形態を示すレンズ構成図 であり、 （ a )は第 1 の第 1 レンズ群ブロックが装着された状態を示し、 ( b ) は第 2の第 1 レンズ群ブロックが装着された状態を示し、 （ c ) は第 1 レンズ群プロックの交換と撮像素子の有効画面領域切り換えの様 子'を示すものである。
図 6は、 図 7、 図 8と共に第 1の実施の形態のズームレンズにおいて 第 1 の第 1 レンズ群プロックが光軸上に挿入されたときの各収差を示す ものであり、 本図は広角端における球面収差、 非点収差及び歪曲収差を 示す図である。
図 7は、 広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、 非点収 差及び歪曲収差を示す図である。
図 8は、 望遠端における球面収差、 非点収差及び歪曲収差を示す図で 図 9は、 図 1 0、 図 1 1 と共に第 1の実施の形態のズームレンズにお いて第 2の第 1 レンズ群プロックが光軸上に挿入されたときの各収差を 示すものであり、 本図は広角端における球面収差、 非点収差及び歪曲収 差を示す図である。 図 1 0は、 広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、 非点 収差及び歪曲収差を示す図である。
図 1 1は、 望遠端における球面収差、 非点収差及び歪曲収差を示す図 である。
図 1 2は、 図 1 3、 図 1 4と共に第 2の実施の形態のズームレンズに おいて第 1 の第 1 レンズ群プロックが光軸上に挿入されたときの各収差 を示すものであり、 本図は広角端における球面収差、 非点収差及ぴ歪曲 収差を示す図である。 . 図 1 3は、 広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、 非点 収差及び歪曲収差を示す図である。
図 1 4は、 望遠端における球面収差、 非点収差及び歪曲収差を示す図 でめる。
図 1 5は、 図 1 6、 図 1 7と共に第 2の実施の形態のズームレンズに おいて第 2の第 1 レンズ群プロックが光軸上に挿入されたときの各収差 を示すものであり、 本図は広角端における球面収差、 非点収差及び歪曲 収差を示す図である。
図 1 6は、 広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、 非点 収差及び歪曲収差を示す図である。
図 1 7は、 望遠端における球面収差、 非点収差及び歪曲収差を示す図 である。
図 1 8は、 図 1 9と共にズームレンズの第 3の実施の形態を示すレン ズ構成図であり、 本図は第 1の第 1 レンズ群プロックが光軸上に揷入さ れた状態を示すものである。
図 1 9は、 第 2の第 1 レンズ群プロックが光軸上に挿入された状態を 示すものである。
図 2 0は、 図 2 1 と共にズームレンズの第 4の実施の形態を示すレン ズ構成図であり、 本図は第 1 の第 1 レンズ群プロックが光軸上に挿入さ れた状態を示すものである。
図 2 1は、 第 3の第 1 レンズ群プロックが光軸上に挿入された状態を 示すものである。
図 2 2は、 図 2 3乃至図 2 5と共に第 3の実施の形態のズームレンズ において第 1の第 1 レンズ群プロックが光軸上に挿入されたときの各収 差を示すものであり、 本図は広角 端における球面収差、 非点収差及ぴ 歪曲収差を示す図である。 . . 図 2 3は、 広角端寄りの中間焦点位置における球面収差、 非点収差及 び歪曲収差を示す図である。 .
図 2 4は、 望遠端寄りの中間焦点位置における球面収差、 非点収差及 ぴ歪曲収差を示す図である。
図 2 5は、 望遠端における球面収差、 非点収差及ぴ歪曲収差を示す図 である。
図 2 6は、 図 2 7及ぴ図 2 8と共に第 3の実施の形態のズームレンズ において第 2の第 1 レンズ群プロックが光軸上に挿入されたときの各収 差を示すものであり、 本図は広角端における球面収差、 非点収差及び歪 曲収差を示す図である。
図 2 7は、 中間焦点位置における球面収差、 非点収差及び歪曲収差を 示す図である。
図 2 8は、 望遠端における球面収差、 非点収差及ぴ歪曲収差を示す図 である。
図 2 9は、 図 3 0乃至図 3 2にと共に第 4の実施の形態のズームレン ズにおいて第 3の第 1 レンズ群プロックが光軸上に挿入されたときの各 収差を示すものであり、 本図は広角端における球面収差、 非点収差及ぴ 歪曲収差を示す図である。 図 3 0は、 広角端寄りの中間焦点位置における球面収差、 非点収差及 ぴ歪曲収差を示す図である。
図 3 1は、 望遠端寄りの中間焦点位置における球面収差、 非点収差及 び歪曲収差を示す図である。
図 3 2は、 望遠端における球面収差、 非点収差及ぴ歪曲収差を示す図 である。 発明を実施するための最良の形態 . 以下に、 本発明撮像装置及びズームレンズの最良の実施の形態を添付 図面を参照して説明する。
図 1及び図 2は本発明ズームレンズの第 1の実施の形態を示すもので ある。
ズームレンズ 1 0にあっては、 ズーミング中は固定されている第 1 レ ジズ群を全て交換することにより、 広角端の焦点距離を遷移させること ができる。
すなわち、 図 1に示すように、 第 1 の第 1 レンズ群 （ブロック） 1 1 aを装着、 すなわち、 第 2 レンズ群以降のレンズ群の光軸上に挿入した ときは、 標準レンズの画角から超望遠レンズの画角までを含む約 1 0倍 のズーム比のズームレンズとなり、 図 2に示すように、 第 2の第 1 レン ズ群 （ブロック） l i bを装着したときは、 超広角レンズの画角を含む 約 4倍のズーム比のズームレンズとなる。
なお、ここで、 「第 1 レンズ群プロック」なる用語について説明する。 本発明ズームレンズにおいては、 第 1 レンズ群の一部又は全部を交換し て広角端の焦点距離を遷移させることを主要構成の一としている。 そし て、 第 1 レンズ群の全部 （第 1の実施の形態） を交換する場合と、 第 1 レンズ群の一部 (第 2、 第 3、 第 4の実施の形態) を交換する場合があ る。 そこで、 第 1 レンズ群に関し交換の対象となる部分が第 1 レンズ群 の全部であると一部であるとに拘わらず、 特許請求の範囲では当該交換 の対象となる部分を第 1 レンズ群プロックと称し、 それが交換対象部分 であることを明示した。
ところで、 第 1の実施の形態では、 第 1 レンズ群を 2種類用意し、 こ れを丸ごと交換して使用するので、 実施の形態における説明では、 2つ の交換対象部分を単に 「第 1 の第 1 レンズ群」 及び 「第 2の第 1 レンズ 群」 （特許請求の範囲上の定義では、 それぞれ 「第 1の第 1 レンズ群ブ ロック」 及ぴ 「第 2の第 1 レンズ群ブロック」 である） と称することに する。
図 1及び図 2に破線で示したように、 第 1及び第 2の第 1 レンズ群 1 l a、 1 1 bを一体的に保持した前鏡筒 （以下、 「可動レンズ鏡筒」 と いう） 2 2を回転軸 2 3を中心に回転可能に保持し、 いずれかの第 1 レ ジズ群が第 2 レンズ群以降のレンズ群と光軸が一致するように装着する こ とで、 第 1 レンズ群の交換が可能になる。
図 3 A及ぴ Bは第 1の実施の形態のレンズプロック交換機構の一例を 示すものである。
レンズ鏡筒 2 0は第 2 レンズ群以降のレンズ群を保持する鏡筒主要部 分 2 1 と、 上記交換可能な第 1 レンズ群 1 1 a、 l i bを保持する可動 レンズ鏡筒 2 2とから成り、 可動レンズ鏡筒 2 2は鏡筒主要部分 2 1又 は図示しないキャビネッ トに回転軸 2 3周りに回転可能に取り付けられ る。
可動レンズ鏡筒 2 2には 2つのレンズ室 2 2 a及ぴ 2 2 bが設けられ ており、 これらレンズ室 2 2 a、 2 2 bに上記 2つの第 1 レンズ群 1 1 a、 1 1 bが各別に保持されている。 そして、 可動レンズ鏡筒 2 2が回 転されることによって、 2つの第 1 レンズ群 1 1 a、 l i bが選択的に 第 2 レンズ群以降のレンズ群の光軸と一致するように、 すなわち、 ズー ムレンズ 1 0の光軸上に挿入されるようになつている。
可動レンズ鏡筒 2 2に光軸方向でのガタがあると、 種々の光学性能に 影響がある。 そこで、 キャビネッ ト等の固定部材に一端がピン 2 4 a、 2 4 a、 2 4 aで支持された押さえパネ 2 4、 2 4、 2 4の他端が可動 レンズ鏡筒 2 2の前面に弾接され、 これによつて、 可動レンズ鏡筒 2 2 を光軸方向に付勢している。
上記可動レンズ鏡筒 2 2は回転方向において正確に位置決めされる必 要がある。 そこで、 可動レンズ鏡筒 2 2から突起 2 2 cを突出させ、 該 突起 2 2 cが固定部材、 例えば、 キャビネッ トに支持されたス トッパ 2 5 a又は 2 5 bに当接したところで可動レンズ鏡筒 2 2の回転が停止し. 位置決めされるようになっている。 上記ス トッパ 2 5 a、 2 5 bの先端 の位置精度は、 部品の製作精度に依存しても良いが、 例えば、 ス トッパ 2~5 a、 2 5 bをネジの先端部としておき組立時に該ネジのねじ込み量 を調整することでス トッパ 2 5 a、 2 5 b先端の位置出しを行うように しても良い。 いずれにしても、 可動レンズ鏡筒 2 2の停止位置を正確に 規制することができるようになつていることが重要である。 なお、 可動 レンズ鏡筒 2 2の突起 2 2 c がス トツパ 2 5 a又は 2 5 bに当接した状 態でガタが生じないように、 可動レンズ鏡筒 2 2を突起 2 2 c がス トツ パ 2 5 a、 2 5 b の当接する方向に弹発的に付勢しておく と良い。 すな わち、 第 1 の第 1 レンズ群 1 1 aを光軸上に挿入したときには図 3 Aの 矢印 CW方向に付勢し、 第 2の第 1 レンズ群 l i bを光軸上に挿入した ときには図 3 Bの矢印 C CW方向に付勢するようにする。
そこで、 第 1 レンズ群を 1 1 aから l i bに交換するときには、 可動 レンズ鏡筒 2 2を図 3 Aに示す状態から図 3 Bの矢印 C CW方向に回転 させる。 そして、 可動レンズ鏡筒 2 2の突起 2 2 cがス トッパ 2 5 bに 当接して可動レンズ鏡筒 2 2の回転が停止し、 このとき第 2の第 1 レン ズ群 1 1 bの光軸が第 2 レンズ群以降のレンズ群の光軸と一致する。 逆 に、 第 1 レンズ群を l i bから 1 1 aに交換するときには、 可動レンズ 鏡筒 2 2を図 3 Bに示す状態から図 3 Aの矢印 CW方向に回転させると . 可動レンズ鏡筒 2 2が突起 2 2 c がス トツパ 2 5 aに当接したところで 停止し、 このとき第 1 の第 1 レンズ群 1 1 a の光軸が第 2 レンズ群以降 のレンズ群の光軸と一致する。
次に、 交換可能な第 1 レンズ群 1 1 a、 l i bのう ちのどちらが光軸 上に挿入されたかを検出する検出手段について説明する。 該検出手段は 固定側部材に支持されたフォ トインタラプタ 2 6 と可動レンズ鏡筒 2 2 に設けられた上記突起 2 2 c とによって構成される。
フォ トイ ンタラプタ 2 6は、 例えば、 赤外線発光ダイォードと光電変 換素子が間の溝 2 6 aを挟んで対向配置されて成る。 そこで、 図 3 Aの 状態、 すなわち、 第 1 の第 1 レンズ群 1 1 aが光軸上に挿入されている ときは、 フォ トインタラプタ 2 6の溝 2 6 aには光を遮るものがないの で、 光電変換素子は赤外線発光ダイォードの光を受光してその出力はハ ィ （High) となり、 図 3 Bの状態、 すなわち、 第 2の第 1 レンズ群 1 1 が光軸上に挿入されているときは、 可動レンズ鏡筒 2 2の突起 2 2 c がフォ トイ ンタラプタ 2 6の溝 2 6 a内に位置するため、 赤外線発光ダ ィオードの光は該突起 2 2 cによって遮られるため、 光電変換素子の出 力はロウ (Low) となる。 このよ う に、 フォ トインタラプタ 2 6の出力を 検出することにより、 第 1、 第 2どちらの第 1 レンズ群が光軸上に挿入 されたかを検知することができる。
レンズ鏡筒 2 0の鏡筒主要部分 2 1 の前端部に設けられた円板部 2 1 aの周縁部が可動レンズ鏡筒 2 2の周縁部の後面に近接して配置される こ とによって第 1 レンズ群 1 1 a、 l i bが第 2 レンズ群以降のレンズ 群の光軸から離脱している状態でも、 鏡筒主要部分 2 1 と可動レンズ鏡 筒 2 2との間からのゴミ等の異物の鏡筒 2 0の内部への侵入が防止され る。
なお、 図 3は第 1 レンズ群交換機構の一例を示したものであり、 可動 レンズ群である第 2レンズ群や結像レンズ系内の移動レンズ群の移動機 構、 駆動機構、 位置検出器や絞り機 構などの機構部の図示は省略して ある。 また、 第 1 レンズ群 1 1 a、 l i bの交換操作、 すなわち、 可動 レンズ鏡筒 2 2の回転操作は、 手動によって行っても、 また、 電動によ つて行っても良く、 その具体的な操作部材は省略してある。 また、 上記 したように、 可動レンズ鏡筒 2 2を図 3 Aの矢印 C W方向又は図 3 Bの 矢印 C C W方向に回転させて、 所望の第 1 レンズ群を光軸上に挿入させ た後、 可動レンズ鏡筒 2 2を付勢してその突起 2 2 cをス トッパ 2 5 a 又は 2 5 bに押し当て続けるための付勢手段が必要であるが、 それも省 略 Iてある。
図 4は本発明撮像装置 3 0の構成の概要を示すプロック図である。 撮像装置 3 0において中心的役割を果たすものはカメラ制御回路 3 2 であり、 撮像手段である撮像素子 3 1 の出力信号を処理してテレビジョ ン方式や静止画記録方式に適合する映像信号にして出力する機能や、 ズ 一ムスイッチ 3 3のす 作に従ってズームレンズ 1 0のズーミング動作を 行ったり、 映像信号の振幅を参照してズームレンズ 1 0のオートフォー カス動作を行ったりする働きをする。 また、 撮像素子 3 1の出力からサ ンプルホールド、 A / D変換、 自動ゲイン調整を行う回路もカメラ制御 回路 3 2に含まれる。 さらに、 A E (Automat i c Expo sure, 自動露出調 整） の機能として絞りの制御を行う機能も含まれるが、 これらの図示は 省略してある。
第 1 の第 1 レンズ群 1 1 a及び第 2の第 1 レンズ群 1 1 を一体的に 保持した可動レンズ鏡筒 2 2は、 図 4の実線と破線で示すように、 移動 して、 第 1 の第 1 レンズ群 1 l a と第 2の第 1 レンズ群 l i bを選択的 に第 2 レンズ群以降のレンズ群の光軸上に挿入させることができる。 な お、 図 4では、 可動レンズ鏡筒 2 2が上下に搢動しているように示して あるが、 図 3に示したように、 回転によって、 2つの第 1 レンズ群を交 換するものである。 しかしながら、 図 3に示した機構はレンズ交換機構 の一例であり、 上下に摺動するような機構によっても良いことは勿論で ある。 . 第 1 レンズ群の交換が為されると、 図 3で示したフォ トインタラプタ 2 6 と可動レンズ鏡筒 2 2の突起 2 2 c とから成る検出手段と等価の検 出手段 2 6 の接点 2 6 b、 2 6 cが実線で示す状態又は破線で示す状態 になり、 それによつて、 何れの第 1 レンズ群が光軸上に挿入されたかが 検出される。 すなわち、 第 1の第 1 レンズ群 1 1 aが選択されたときは 検出手段の接点 2 6 b、 2 6 cは実線で示す状態になり、 第 2の第 1 レ ンズ群 l i bが選択されたときは検出手段 2 6の接点 2 6 b、 2 6 cは 破線で示す状態になる。 そして、 この検出手段 2 6による検出結果が力 メラ制御回路 3 2に伝えられる。
可動レンズ群である第 2 レンズ群 1 2と第 4 レンズ群 1 4との相対位 置は、 予め複数の撮影距離に対応して記憶された相対位置関係表を基に 補間などの演算で求められて、 制御されるが、 第 1の第 1 レンズ群 1 1 aが光軸上に挿入されているときの相対位置関係表を第 1 のカムデータ と称し、 第 2の第 1 レンズ群 l i bが光軸上に挿入されているときの相 対位置関係表を第 2のカムデータと称し、 それぞれ記憶手段であるメモ リ 3 4 a、 3 4 に記憶されている。 なお、 メモリ 3 4 a、 3 4 bはそ れぞれ別個のものとして示してあるが、 これは概念的に分けて考えられ るということであり、物理的に 2個のメモリがあるということではなく、 物理的に 1個のメモリの各別の領域にそれぞれの表が形球されることも ある。 このことは他のメモリに関しても同様であり、 その他のメモリ も 含めて 1個のメモリに各領域が区切られて形成されることもあり、 ある いは、 物理的にメモリ という部品の存在も必要ではなく、 メモリ領域を 有する素子の中のメモリ領域に分散されて形成されることもある。 要す るに、 概念的に捉えて、 これらのメモリを認識することができるという ことである。
従って、 第 1 の第 1 レンズ群 1 1 aが光軸上に挿入されているときは 第 1 のカムデータ （3 4 a ) を演算に用い、 また、 第 2の第 1 レンズ 群 1 1 bが光軸上に挿入されているときは第 2のカムデータ （ 3 4 b ) を演算に用いる。 そして、 上記演算結果に基づいて、 第 2 レンズ群 1 2 の位置検出器 3 8 aを参照しながら第 2 レンズ群 1 2の駆動装置 3 8 b で第 2 レンズ群 1 2を駆動し、 同時に第 4 レンズ群 1 4の位置検出器 3 7" aを参照しながら第 4 レンズ群 1 4の駆動装置 3 7 bで第 4 レンズ群 1 4を駆動することで、 像面が移動しないようにズーミングを行うこと ができる。
広角系の第 1 レンズ群 1 1 b装着 （ズームレンズ 1 0の光軸上に揷入 した状態） 時の焦点距離範囲と、 望遠系の第 1 レンズ群 1 1 a装着 （ズ ームレンズ 1 0の光軸上に挿入した状態） 時の焦点距離範囲を少し重複 させておき、 例えば、 広角系の第 1 レンズ群 l i bを使用している状態 で望遠側へズーミングして、 望遠端までズーミングしても、 さらに像を 拡大したいと思ったときは、 望遠系の第 1 レンズ群 1 1 aに交換するこ とになるが、望遠系第 1 レンズ群 1 1 aの初期設定（交換時の焦点距離） 力 S、 広角系第 1 レンズ群 1 1 b の望遠端焦点距離に自動的に設定される ように、 第 2 レンズ群 1 2と第 4 レンズ群 1 4の位置を制御するように 力メラ制御回路 3 2を構成するのが望ましい。 次に、 ズームレンズによって生じた歪曲収差を、 映像信号処理によつ て捕正する機能について説明する。 通常のズームレンズでは、 歪曲収差 はズーミングとフォーカシングの関数であり、 特に、 ズーミングによつ て支配的に決まるので、 予め第 2 レンズ群の位置情報に関連付けた歪曲 補正表を用意しておき、 撮像素子から得られた画像情報を第 1の画像メ モリに記憶させ、 歪曲補正表に基づいて、 水平方向及ぴ垂直方向の歪曲 補正の演算を行いながら、 演算結果を第 2の画像メモリに記憶させて、 歪曲補正を済ませた映像信号を出力させる。 . 本発明にかかるズームレンズ 1 0では、 フォーカシングが歪曲収差に 支配的な影響を与えないことは通常のズームレンズと同じであるが、 第 1 レンズ群の交換によって、 第 2 レンズ群の位置と歪曲収差曲線の関係 が全く異なってく るので、 予め、 第 1の第 1 レンズ群 1 0 aを装着した ときの第 2 レンズ群 1 2の位置情報に関連付けた第 1の歪曲補正データ を-記憶した記憶手段としてのメモリ 3 6 a と、 第 2の第 1 レンズ群 1 0 bを装着したときの第 2 レンズ群 1 2の位置情報に関連付けた第 2の歪 曲補正データを記憶した記憶手段としてのメモリ 3 6 b とを用意してお き、 検出手段 2 2 c、 2 6による検出結果、 すなわち、 フォ トインタラ プタ 2 6の出力に従って演算に用いる歪曲捕正データを適宜切り換えて その演算結果に基づいて、 第 1の画像メモリ 3 5 aのデータに加工を施 し、 歪曲を補正したデータを第 2の画像メモリ 3 5 bに形成させる。
図 5は本発明ズームレンズの第 2の実施の形態 4 0を示すものである, この第 2の実施の形態にかかるズームレンズ 4 0の目的は、 画角の遷 移ではなく、 画面寸法を変えてもズーミングできる画角範囲をほぼ同じ に保つことにある。 第 1 レンズ群の構成は、 第 1の実施の形態における と異なり、 第 1の第 1 レンズ群は第 1の第 1 レンズ群ブロック 4 1 a と 固定ブロック 4 1 c とから成り、 第 2の第 1 レンズ群は第 2の第 1 レン ズ群プロック 4 l b と固定プロック 4 1 c とから成る。 すなわち、 第 1 の第 1 レンズ群と第 2の第 1 レンズ群とは、 それぞれ 3枚の凹レンズと 3枚の凸レンズとから成り、 そのうちの最も像側の凸レンズを固定ブロ ックとして共有している。
図 5 ( c )は撮像素子 3 1の有効画素領域の切り換えを示す図であり、 アスペク ト比 4 ： 3のテレビジョン方式で撮像するときは、 対角線 3 1 a の有効画面を切り出して使用し、 アスペク ト比 1 6 ： 9のテレビジョ ン方式で撮像するときは、 対角線 3 1 bに有効画面を広げて使用する。. 業務用のビデオカメラなどでは、 レンズ系全体を交換することが一 般的であるが、 民生用のビデオカメラでは、 レンズ鏡筒の後側の大部分 が撮像装置のキヤビネッ ト内に配置されることで小型化が図られている そこで本発明は、 小型化のメ リッ トを生かしつつレンズ交換を可能にす ることを目的としており、 そのために、 第 1 レンズ群を交換可能にした も-のである。
図 5 ( a ) は対角線 3 1 a の有効画面で使用するときのレンズ系を示 すものであり、 図 5 ( b ) は対角線 3 1 b の有効画面で使用するときの レンズ系を示すものである。
この実施の形態では、 交換レンズ群 （第 1 レンズ群プロック） 4 1 a と 4 1 bは一体的な鏡筒で一緒に保持されるものではなく、 それぞれ別 々の鏡筒で保持され、 一眼レフカメ ラのレンズ交換と同様の操作によ り 交換されるものである。 このよ う な交換レンズ部分を使用者が着脱する とき、 第 1 レンズ群の全部が外れるようにすると、 外した状態では第 2 レンズ群が外部に対して露出されてしまい、 使用者が手を触れてしまつ たり、 異物が侵入して、 精密な精度を維持しながら摺動しなければなら ない第 2 レンズ群の移動機構等を損傷してしまう可能性が出てくる。 ま た、 レンズ交換の時に、 第 2 レンズ群の移動機構にゴミなどが入ってし まい、 動作不良を引きおこしたり、 ゴミの影が画面に写り込んだりする 惧がある。
上記したような、 レンズ交換に伴う問題の発生を未然に防止するため には、 この第 2の実施の形態のように、 第 1 レンズ群の最も像側の凸レ ンズ 1枚を固定レンズブロックとして固定部分に残して、 それより物体 側のレンズ群のみを交換可能にすることが有効である。 この残された 1 枚の凸レンズが第 2レンズ群以降の鏡筒機構に対する蓋の役割を果たし 手指やゴミの侵入を防止する。 また、 この残されたレンズは鏡筒に固定 されるので、 強度的にも丈夫で、 指紋など.で汚れたときでも使用者が拭 くことによってそれを除去することが容易である。
次に、 本発明の上記撮像装置 3 0に使用した第 1の実施の形態にかか るズームレンズ 1 0の構成について、 図 1及ぴ図 2を参照して、 説明す る。 ズームレンズ 1 0は、 物体側より順に配列された、 全部を交換可能 な Eの屈折力を有する第 1 レンズ群 (ブロック） 1 1 a及び 1 1 b と、 負の屈折力を有する第 2 レンズ群 1 2と、 正の屈折力を有しズーミング 中は固定の第 3 レンズ群 1 3と、 正の屈折力を有しズーミングによる像 面移動の補正及ぴフォーカシングを行う第 4 レンズ群 1 4より構成され る。 第 1 の第 1 レンズ群 1 1 aは、 物体側より順に配列された、 凹レン ズ a 1 と凸レンズ a 2との接合レンズ及ぴ凸レンズ a 3の 3枚で構成さ れ、 第 2の第 1 レンズ群 1 l bは、 物体側より順に配列された、 凸レン ズ b 1、 像側に強い凹面を向けた レンズ b 2、 物体側に強い凹面を向 けた凹レンズ b 3 と凹レンズ b 4 と凸レンズ b 5 との 3枚接合レンズ、 凸レンズ b 6の 6枚で構成されている。 第 2レンズ群 1 2は像側に強い 凹面を向けた凹レンズ 2 -1、 両凹レンズ 2 - 2と凸レンズ 2 - 3との接合レ ンズの 3枚で構成され、 第 3 レンズ群 1 3は凸レンズ 3 -1、 凸レンズ 3 -2と像側に強い凹面を向けた凹レンズ 3 -3との接合レンズの 3枚で構成 され、 第 4レンズ群 1 4は凸レンズ 4-11枚で構成され 5。
次に、 各実施の形態に係るズームレンズの数値例を示す。
以下の説明において、 「 r a i」 は第 1の第 1 レンズ群 （プロック） 1 1 a、 4 1 aの第 i番目の面の曲率半径、 「 r b i」 は第 2の第 1 レ ンズ群 （ブロック） l l b、 4 1 bの第 i番目の面の曲率半径、 「 r 2 i」 、 「 r 3 i」 、 「 r 4 i」 、 「 r 5 i」 はそれぞれ第 2 レンズ群 1 2、 4 2、 第 3 レンズ群 1 3、 4 3、 第 4レンズ群 1 4、 44、 フィル タ 1 5、 4 5の第 i番目の面の曲率半径、 「d a i」 は第 1の第 1 レン ズ群 （ブロック） 1 1 a、 4 1 aの第 i番目の面間隔、 「d b i」 は第 2の第 1 レンズ群 (ブロック） 1 1 b、 4 1 bの第 i番目の面間隔、
「 d 2 i」 、 「 d 3 i 」 、 「 d 4 i」 、 Γ d 5 i J はそれぞれ第 2 レン ズ群 1 2、 4 2、 第 3 レンズ群 1 3、 4 3、 第 4 レンズ群 1 4、 44、 フィルタ 1 5、 4 5の第 i番目の面間隔、 s j は第〗 レンズ群の像側の ^変間隔、 「n a i」 は第 1の第 1 レンズ群 （ブロック） 1 1 a、 4 1 aの第 i番目のレンズの媒質の d線における屈折率、 「n b i」 は第 2 の第 1 レンズ群 （ブロック） l l b、 4 l bの第 i番目のレンズの媒質 の d線における屈折率、 「n 2 i」 、 「n 3 i」 、 「n 4 i」 、 「n 5 i」 はそれぞれ第 2 レンズ群 1 2、 4 2、 第 3 レンズ群 1 3、 4 3、 第 4レンズ群 1 4、 4 4、 フィルタ 1 5、 4 5の第 i番目のレンズの媒質 の d線における屈折率、 「 V a i」 は第 1の第 1 レンズ群 （ブロック） 1 1 a、 4 1 aの第 i番目のレンズの媒質のァッべ数、 「 v b i」 は第 2の第 1 レンズ群 （ブロック） l i b , 4 1 bの第 i番目のレンズの媒 質のァッべ数、 「 v 2 i」 、 「 v 3 i」 、 「 v 4 i」 、 「 v 5 i」 はそ れぞれ第 2 レンズ群 1 2、 4 2、 第 3 レンズ群 1 3、 4 3、 第 4 レンズ 群 1 4、 4 4、 フィルタ 1 5、 4 5の第 i番目のレンズの媒質のアッベ 数とする。 また非球面は、 「x j i」 を第 j レンズ群 i番目の面の非球 面の深さ、 「H」 を光軸からの高さとすると、 以下の 式によつ て定義されるものとする。
o
【数 1 】 :
O C
寸 o
XJI 二 + YAkHk
Figure imgf000023_0001
第 1の実施の形態にかかるズームレンズ 1 0において、 第 1の第 1 レ ンズ群 （ブロック） 1 1 aを光軸上に挿入したときの各数値を数値例 1 として表 1に示す。 なお、 表 1に示す数値は第 1 の第 1 のレンズ群 1 1 aを光軸上に挿入したときの広角端の焦点距離を f = 1に正規化して示 すものである。
" 【表 1 】
ral 6.277 dal 0.207 nal 1.92286 v al 20.9
ra2 3.842 da2 0.816 na2 1.71300 v a2 53.9
ra3 32.006 da3 0.059
ra4 4.217 da4 0.544 na3 1.71300 v a3 53.9
ra5 14.008 si
r21 14.008 d21 0.148 n21 1.88300 v 21 40.8
r22 1.522 d22 0.446
d23 0.124 n22 1.88300 v 22 40.8
r2 1.625 d24 0.443 n23 1.92286 v 23 20.9
r25 -9.540 s2
絞り ∞ d絞り 0.372
r31 2.073 d31 0.476 n31 1.80610 v 31 40.7
r32 -9.479 d32 0.059
r33 1.992 d33 0.443 n32 1.51680 v 32 64.2
r34 ∞ n33 1.92286 v 33 20.9
r35 1.637 S3
r41 2.457 d41 0.470 n41 1.58313 v 41 59.5
r42 -4.168 s4
r51 ∞ d51 0.618 n51 1.51680 v 51 64.2
r52 ∞ bf 0.739 第 3 レンズ群 1 3の凸レンズ 3-1の両面 r 3 1、 r 3 2及ぴ第 4 レン ズ群 1 4の凸レンズ 4 -1の両面 r 4 1、 r 4 2はそれぞれ非球面に形成 されている。 そこで、 表 2に上記各面 r 3 1、 r 3 2、 r 4 1、 r 4 2 の 4次、 6次、 8次の非球面係数 A 4、 A 6、 A 8を示す。
【表 2】
Figure imgf000024_0001
第 1の第 1 レンズ群 1 1 aを光軸上に挿入したズームレンズ 1 0にお いて第 1 レンズ群 1 1 a、 第 2 レンズ群 1 2、 第 3 レンズ群 1 3及び第 4 レンズ群 1 4の像側の可変間隔 s 1、 s 2、 s 3及び s 4はズーミン グによって変化する。 そこで、 広角端、 中間焦点位置及び望遠端におけ 焦点距離、 Fナンパ一、 画角、 可変間隔 s 1、 s 2、 3 3及ぴ 3 4を 表 3に示す。
【表 3】
Figure imgf000024_0002
図 6乃至図 8に、 上記数値例 1における球面収差、 非点収差、 歪曲収 差を示す。 なお、 球面収差曲線における実線は d線、 破線は g線、 一点 鎖線は C線を表し、 非点収差曲線における実線はサジタル、 破線はメ リ ディォナルの各像面湾曲を表す。 0578
23 次に、 第 1の実施の形態のズームレンズ 1 0において、 第 2の第 1 レ ンズ群 l i bを装着したときの数値を数値例 2として表 4に示す。なお、 表 4には上記数値例 1 (表 1 ) と異なる部分のみを示す。 また、 表 4の 数値は数値例 1 と同様に第 1の第 2 レンズ群を光軸上に挿入したときの 広角端の焦点距離を f = 1に正規化して示してある。
【表 4】
Figure imgf000025_0001
-第 2の第 1 レンズ群 l i bの第 3 レンズ b 3の物体側の面 r b 5、 第
5 レンズ b 5の像側の面 r b 8、 第 6 レンズ b 6の両面 r b 9、 r b l
0はそれぞれ非球面に形成されている。そこで、表 5に上記各面 r b 5、 r b 8、 r b 9、 r b l Oの 4次、 6次、 8次の非球面係数 A 4、 A 6、 A 8を示す。
H¾ 5】
Figure imgf000025_0002
第 2の第 1 レンズ群 l i bを光軸上に挿入したズームレンズ 1 0にお いて第 1 レンズ群 1 1 b、 第 2 レンズ群 1 2、 第 3 レンズ群 1 3及ぴ第 4 レンズ群 1 4の像側の可変間隔 s 1、 s 2、 s 3及び s 4はズーミ ングによって変化する。 そこで、 広角端、 中間焦点位置及び望遠端にお ける焦点距離、 Fナンパ一、 画角、 可変間隔 s 1 、 s 2 、 3 3及ぴ 3 4 を表 6に示す。
【表 6】
Figure imgf000026_0001
なお、 第 2の第 1 レンズ群 l i bの像側主点位置は r b 1 0面の 1 . 6 1 3の点にある。
図 9乃至図 1 1に、 上記数値例 2における球面収差、 非点収差、 歪曲 収差を示す。 なお、 球面収差曲線における実線は d線、 破線は g線、 一 点鎖線は C線を表し、 非点収差曲線における実線はサジタル、 破線はメ リディォナルの各像面湾曲を表す。
ズームレンズの光学設計は、 変倍を行う第 1 レンズ群と第 2 レンズ群 とで発生する収差がズーミ ングに伴って常に打ち消しあう方向に増減す ることで成り立たせていたため、 第 1 レンズ群のみを交換してしまう と 収差の打ち消しあう条件が崩れることが懸念され、 第 1 レンズ群のみの 交換レンズ方式は提案されてこなかったが、 本発明のズームレンズ 1 0 の結像性能は、 図 6乃至図 1 1の各収差曲線図から明らかなように第 1 レンズ群 （ブロック） l l a 、 1 1 bを交換しても極めて良好にバラン スのとれた性能が得られている。
次に、 第 2の実施の形態にかかるズームレンズ 4 0において、 第 1の 第 1 レンズ群プロック 4 1 aを光軸上に挿入したときの各数値を数値例 JP2004/010578
25
3として表 7に示す。 なお、 以下の数値は第 1の第 1 レンズ群ブロック 1 aを光軸上に挿入したときの広角端の焦点距離を f = 1に正規化し て示してある。
【表 7】 ral 16.909 dal 0.749 nal 1.69680 v al 55.5
ra2 8.718 da2 3.826
ra3 50.125 da3 0.499 na2 1.69680 v a2 55.5
ra4 13.346 da4 6.986
ra5 24.484 da5 2.447 na3 1.71736 V a3 29.5
ra6 -20.973 da6 1.497
ra7 58.193 da7 0.399 na4 1.84666 v a4 23.8
ra8 8.13 da8 2.331 na5 1.69680 v a5 55.5
ra9 -106.839 da9 0.050
rcl 12.303 del 1.853 ncl 1.51680 v cl 64.2
rc2 -135.672 si
r21 16.633 d21 0.225 n21 1.88300 v 21 40.8
r22 4.300 d22 1.121
-x23 -4.637 d23 0.225 n22 1.88300 v 22 40.8
r24 ∞ d24 0.187
r25 12.932 d25 0.888 n23 1.84666 v 23 23.8
r26 -5.544 d26 0.225 n24 1.72916 v 24 54.7
r27 14.134 s2
絞り ∞ d絞り 1.928
r31 -5.185 d31 0.225 n31 1.72916 v 31 54.7
r32 9.980 d32 1.022 n32 1.80518 v 32 25.5
r33 -8.425 d33 0.225
r34 7.282 d34 1.488 n38 1.58313 v 33 59.5
r35 -5.457 d35 0.225 ii34 1.84666 v 34 23.8
r36 ∞ d36 0.050
r37 13.184 d37 0.808 n35 1.68893 v 35 31.2
r38 ∞ S
r41 7.694 d 1 1.165 n41 1.69350 v 41 53.3
r42 -22.454 d42 0.050
r43 31.186 d43 0.225 n42 1.84666 v 42 23.8
r44 5.349 d44 1.189 n43 1.58313 v 43 59.5
r45 -16.633 s4
r51 ∞ d51 6.150 n51 1.51680 v 51 64.2
i52 ∞ bf 1.000 第 3 レンズ群 4 3の 2番目のレンズ 3 -2の像側の面 r 3 3及び第 4 レ ンズ群 4 4の最も像側の面 r 4 5はそれぞれ非球面に形成されている。 そこで、 表 8に上記各面 r 3 3、 r 4 5の 4次、 6次、 8次の非球面係 数 A 4、 A 6、 A 8を示す。
【表 8】
Figure imgf000028_0001
第 1 の第 1 レンズ群ブロック 4 1 aを光軸上に挿入したズームレンズ 4 0において第 1 レンズ群 4 1 の固定レンズ群 4 1 c、 第 2 レンズ群 4 2、 第 3 レンズ群 4 3及ぴ第 4 レンズ群 4 4の像側の可変間隔 s 1、 s 2、 s 3及ぴ s 4はズーミングによって変化する。 そこで、 広角端、 中 間焦点位置及び望遠端における焦点距離、 Fナンバー、 画角、 可変間隔 s "1、 s 2、 s 3及ぴ s 4を表 9に示す。
【表 9】
Figure imgf000028_0002
なお、 第 1の第 1 レンズ群ブロック 4 1 a と固定レンズ群 4 1 c との 合成系の像側主点位置は r c 2面の像側 4 4 . 8 8 2の点にある。
図 1 2乃至図 1 4に上記数値例 3における球面収差、 非点収差、 歪曲 収差を示す。 なお、 球面収差曲線における実線は d線、 破線は g線、 一 点鎖線は C線を表し、 非点収差曲線における実線はサジタル、 破線はメ リディォナルの各像面湾曲を表す。
次に、 第 2の実施の形態にかかるズームレンズ 4 0において、 第 2の 第 1 レンズ群プロック 4 1 bを光軸上に挿入したときの各数値を数値例 4として表 1 0に示す。 なお、 表 1 0には上記数値例 3 (表 7 ) と異な る部分のみを示す。 また、 以下の数値は第 2の第 1 レンズ群ブロック 4 1 bを光軸上に挿入したときの広角端の焦点距離を f = 1に正規化して 示してある。
【表 1 0】
Figure imgf000029_0001
第 2の第 1 レンズ群ブロック 4 1 bを光軸上に挿入したズームレンズ 4 0において第 1 レンズ群 4 1の固定レンズ群 4 1 c、 第 2レンズ群 4 2、 第 3 レンズ群 4 3及ぴ第 4レンズ群 4 4の像側の可変間隔 s 1、 s 2、 s 3及び s 4はズーミングによって変化する。 そこで、 広角端、 中 間焦点位置及び望遠端における焦点距離、 Fナンバー、 画角、 可変間隔 s 1、 s 2、 s 3及ぴ s 4を表 1 1に示す。 0578
28
【表 1 1】
Figure imgf000030_0001
第 2の第 1 レンズ群ブロック 4 1 b と固定部分 4 1 c との合成系の像 側主点位置は r c 2面の像側 2 . 9 1 3の点にある。
図 1 5乃至図 1 7に上記数値例 4における球面収差、 非点収差、 歪曲 収差を示す。 なお、 球面収差曲線における実線は d線、 破線は g線、 一 点鎖線は C線を表し、 非点収差曲線における実線はサジタル、 破線はメ リディォナルの各像面湾曲を表す。
次に別の本発明ズームレンズについて説明する。
別の本発明ズームレンズの主たる目的は、 第 1 レンズ群の全部又は一 部を交換するだけで、 広角端の焦点距離を通常の広角域から超広角域ま で容易に遷移させることが出来るようにすると共に、 使用する第 1 レン ズ群プロックに合わせて第 2 レンズ群の光軸上の使用領域を変更してズ 一ム比も変更することよって、 軸上色収差や球面収差が良好に補正され た良質の画像を取得することが出来るようにするこ とである。
そのために、ズームレンズは、少なく とも物体側より順に配列された、 正の屈折力を有しズーミング中は固定されている第 1 レンズ群と、 負の 屈折力を有し広角端から望遠端側へズーミングする際に上記第 1 レンズ 群から遠離るように移動する第 2 レンズ群とを有すると共に、 上記第 2 レンズ群より像側に全体として正の屈折力を有する結像レンズ系が配置 され、 この結像レンズ系の少なく とも一部を移動させてズーミングによ る像面移動の補正及びフォーカシングを行うように構成され、 上記第 1 レンズ群は第 1 レンズ群の一部又は全部を構成すると共に互いに交換可 能にされた複数の第 1 レンズ群プロックを有し、 上記複数の第 1 レンズ 群ブロックを交換することにより、 広角端の焦点距離を遷移させると共 に、 使用する第 1 レンズ群ブロックに合わせて第 2 レンズ群の光軸上の 使用領域を変更してズーム比も変更させるように構成されている。
上記構成によって、 ズームレンズの第 1 レンズ群の一部又は全部を交 換するだけで、その広角端の焦点距離を容易に遷移させることが出来る その結果、 例えば、 広角端の画角が 4 7 ° からはじまる 1 0倍ズームレ ンズと、 広角端の画角が超広角の 9 4 ° からはじまる 2 . 5倍ズームレ ンズを、 極めて容易に切り替えることが出来る。
広角系と望遠系の各々の第 1 レンズ群プロックを最適化すると、特に、 超広角域までカバーする広角系の第 1 レンズ群プロックでは、 望遠側に ズーミングするに従って入射光束の径が太くなると、 軸上色収差の増大 と、 球面収差の補正不足が顕著になり、 小型化と両立させた中では、 大 ズーム比を得ることは困難である。 従って、 広角系の第 1 レンズ群プロ ックに交換したときは、 自動的に第 2 レンズ群の使用領域を広角側に制 限してズーム比を抑えることで良好な性能を維持することができる。 ズーミングにおける変倍と像面位置の補正は、 第 2 レンズ群と結像レ ンズ系の中の像面位置を捕正する捕正レンズ （群） との相対位置関係で 行われるが、 第 1 レンズ群の像位置が変わらなければ、 無限物点におけ る上記相対位置関係を不変にできる。 そこで、 上記第 1 レンズ群は上記 複数の第 1 レンズ群プロックがァフォーカルでない空気間隔を境にして 交換可能に構成され、 何れの第 1 レンズ群プロックが光軸上に挿入され ても、 無限遠物点に対する第 1 レンズ群の像点の光軸上の位置がほぼ不 変となるように構成されている。 4 010578
30 従って、 図 4で示した撮像装置 3 0において、 交換可锥な第 1 レンズ 群ブロックの数だけのカムデータを用意しておく必要が無く、 1つの力 ムデータのみを用意しておけば足りることになる。 上記撮像装置 3 0で は、 第 2 レンズ群と像面位置の捕正用レンズ （群） の駆動を電子化され たカムデータに基づいて移動させる、 いわゆる、 電子カム機構を採用し ているが、 第 2 レンズ群と像面位置の補正用レンズ （群） の相対位置関 係が単一になれば、 機械的カム機構の採用も可能になり、 製品化の可能 性の範囲が広がる。 さらに、 無限物点に対する上記相対位置関係が変わ らなければ、 オー トフォーカスにより合焦位置を探す際も、 短時間に行 える利点がある。
また、 上記第 1 レンズ群を、 交換可能な前群プロック （第 1 レンズ群 ブロック） と固定の後群ブロックから構成し、 上記後群ブロックは物体 側に凸面を向けた凸メニスカス単レンズで構成するのが好ましい。
—交換する第 1 レンズブロックを第 1 レンズ群全体 するか、 一部を固 定側に置き残しにするかについて考えると、 光学設計上は自由度が大き い全体交換が望ましいが、 機構上は第 1 レンズ群の最も像側の 1枚を置 き残して、 それ以外のプロックだけを交換した方が利点が多い。
例えば、 第 2 レンズ群の移動機構として、 光軸に平行なガイ ド軸に第 2 レンズ群を保持した移動枠を摺動自在に支持する構造を採用する場合. ガイ ド軸の前側の保持は、 第 2 レンズ群の広角端における位置より物体 側になり、 第 1 レンズ群全体を光軸に直交する方向に移動させるときに ガイ ド軸が邪魔になる。
また、 第 1 レンズ群全体を着脱する際に、 ゴミが侵入して第 2 レンズ 群の移動機構の摺動部に目詰まりを起こして、 円滑なズーミング動作の 妨げになることも考えられる。
そこで、 上記したように、 後群プロックを置き残すことによって、 上 記した問題が解決する。 . さらに、 1枚置き残すレンズの形状であるが、 交換する前群ブロック の径を小さくするためには、 第 2 レンズ群の直前で主光線を強く曲げる 凸レンズである必要があり、 このレンズから大きな非点収差が発生しな いようにするためには、 絞りに向かって凹面を向けることが効果的であ る。
次に、 上記した別の本発明ズームレンズの実施の形態を第 3及び第 4 の実施の形態として、 また、 各実施の形態に具体的数値を適用した数値 例について説明する。
図 1 8及び図 1 9は第 3の実施の形態のレンズ構成を示すものであり ズームレンズ 5 0にあっては、 第 1 レンズ群が交換可能な前群ブロック (第 1 レンズ群ブロック） と固定の後群ブロック 5 1 zから構成され、 負の屈折力を有する第 2 レンズ群 5 2、 正の屈折力を有する第 3 レンズ 群"" 5 3、 正の屈折力を有する第 4 レンズ群 5 4により 4群ズーム 方式 を構成し、 第 2 レンズ群 5 2が光軸方向に移動することにより主に変倍 を行い、 第 4 レンズ群 5 4を光軸方向に移動させて変倍による像面移動 の捕正とフォーカシングを行っている。
第 2 レンズ群 5 2は、 物体側から順に、 物体側に凸面を向けた凹メニ スカスレンズ 2— 1 、 両凹レンズ 2— 2 と凸レンズ 2— 3 との接合レン ズが配列されて構成され、 第 3 レンズ群 5 3は、 物体側から順に、 両面 r 3 2、 r 3 2が非球面で構成された両凸レンズ一 1、 像側に凹面を向 けた凹レンズ 3一 2が配列されて構成され、 第 4 レンズ群 5 4は両面 r 4 1、 r 4 2が非球面で構成された両凸レンズ 4一 1で構成されている。 そして、 第 3 レンズ群 5 3の物体側に近接して絞り 5 6が配置され、 ま た、 第 4 レンズ群 5 4と撮像素子 3 1 との間にはフィルタ 5 5が配置さ Lている。 第 1 の前群ブロ ック 5 1 aは凹レンズ a 1 と凸レンズ a 2 との接合レ ンズょりなり、 後群プロック 5 1 z と光軸を共有することにより 2群 3 枚構成の第 1 の第 1 レンズ群を構成し （図 1 8参照） 、 該第 1 の第 1 レ ンズ群 （ 5 1 a + 5 1 z ) と上記第 2レンズ群乃至第 4レンズ群とによ つて広角端の画角が約 5 3度でズーム比が約 1 0倍のズームレンズを構 成する。
第 2の前群プロック 5 1 bは物体側より順に配列された、 像側に強い 凹面を向けた凹レンズ b 1、 両凹レンズ b 2、 両凸レンズ b 3、 物体側 に凸面を向けた凹メニスカスレンズ b 4と両凸レンズ b 5 との接合レン ズによ り構成され、 b l、 b 2、 b 3の 3枚のレンズによ り ほぼァフォ 一カルなレンズ系を構成しており、 後群プロック 5 1 z と光軸を共有す ることにより 5群 6枚構成の第 2の第 1 レンズ群を構成し（図 1 9参照） 該第 2の第 1 レンズ群 ( 5 1 b + 5 1 z ) と上記第 2 レンズ群乃至第 4 ンズ群とによって広角端の画角が約 1 0 0度でズーム比が約 2 . 5倍 のズームレンズを構成する。
第 1の前群ブロック 5 1 a と第 2の前群プロック 5 1 b とは、例えば、 可動レンズ鏡筒 2 2 (図 3参照） に保持され、 可動レンズ鏡筒 2 2は回 転軸 2 3を中心に回転可能に構成されることにより、 第 1 の前群プロッ ク 5 1 a と後群プロ ック 5 1 z とが光軸を共有する位置と、 第 2の前群 ブロック 5 1 b と後群プロック 5 1 z とが光軸を共有する位置とを交互 に切換えることが可能とされている。
図 2 0及ぴ図 2 1は第 4の実施の形態のレンズ構成を示すものであり ズームレンズ 6 0にあっては、 第 1 レンズ群が交換可能な前群ブロック (第 1 レンズ群プロック） と固定の後群プロック 5 1 zから構成され、 負の屈折力を有する第 2 レンズ群 5 2、 正の屈折力を有する第 3 レンズ 群 5 3、 正の屈折力を有する第 4レンズ群 5 4により 4群ズーム方式を 構成し、 第 2 レンズ群 5 2が光軸方向に移動することに り主に変倍を 行い、 第 4ンズ群 5 4を光軸方向に移動させて変倍による像面移動の捕 正とフォーカシングを行っている。
交換可能な第 2の前群プロック 5 1 b、 固定の後群ブロック 5 1 z、 第 2 レンズ群 5 2、 第 3 レンズ群 5 3、 第 4 レンズ群 5 4は上記第 3 の 実施の形態 5 0におけるそれらのものと同一の構成を有するものであり 図 1 9 と図 2 1の使用状態にある広角系ズームレンズは同一の構成とな る。 . 第 3の前群プロック 5 1 cは、 第 3の実施の形態 5 0における第 1の 前群プロック 5 1 aよりも焦点距離域を望遠側にシフトした約 1 0倍の ズームレンズを構成するためのもので、 物体側より順に配列された、 比 較的厚みの厚い凸レンズ c 1、 凹レンズ c 2、 凸レンズ c 3の 3枚接合 レンズにより構成され、 後群プロック 5 1 z と光軸を共有することによ り" 2群 4枚構成の第 3の箄 1 レンズ群を構成し、 該第 3の第 1 レンズ群 ( 5 1 c + 5 1 z ) と上記第 2 レンズ群乃至第 4 レンズ群とによって 広角端の画角が約 4 3度でズーム比が約 1 0倍のズームレンズを構成す る。
次に、 上記第 3と第 4の実施の形態に係るズームレンズ 5 0、 6 0の 数値例を示す。 以下の説明において、 Γ r a i J は第 1の前群ブロック 5 1 aの第 i番目の面の曲率半径、 「 r b i」 は第 2の前群プロック 5 1 b の第 i番目の面の曲率半径、 「 r c i」 は第 3の前群プロック 5 1 cの第 i番目の面の曲率半径、 「 r z 1」 は後群ブロック 5 1 zの第 i 番目の面の曲率半径、 「 r 2 i」 、 「 r 3 i 」 、 「 r 4 i」 、 「 r 5 i」 はそれぞれ第 2 レンズ群 5 2、 第 3 レンズ群 5 3、 第 4 レンズ群 5 4、 フィルタ 5 5 の第 i番目の面の曲率半径、 「 d a i」 は第 1 の前群プロ ック 5 1 aの第 i番目の面間隔、 「 d b i」 は第 2の前群ブロック 5 1 bの第 i番目の面間隔、 「 d c i」 は第 3の前群プロッ 5 1 cの第 i 番目の面間隔、 「 d z i」 は後群ブロック 5 1 zの第 i番目の面間隔、
「 d 2 i」 、 「 d 3 i」 、 「 d 4 i」 、 「 d 5 i」 はそれぞれ第 2 レン ズ群 5 2、 第 3 レンズ群 5 3、 第 4レンズ群 5 4、 フィルタ 5 5の第 i 番目の面間隔、 s j は第 j レンズ群の像側の可変間隔、 「n a i」 は第 1の前群プロック 5 1 aの第 i番目のレンズの媒質の d線における屈折 率、 「 n b i」 は第 2の前群プロック 5 1 bの第 i番目のレンズの媒質 の d線における屈折率、 「n c i」 は第 3の前群プロック 5 1 cの第 i 番目のレンズの媒質の d線における屈折率、 「n z i」 は後群ブロック 5 1 zの第 i番目のレンズの媒質の d線における屈折率、 「n 2 i」 、 「n 3 i」 、 「n 4 i」 、 「n 5 i」 はそれぞれ第 2 レンズ群 5 2、 第 3 レンズ群 5 3、 第 4レンズ群 5 4、 フィルタ 5 5の第 i番目のレンズ の媒質の d線における屈折率、 「 V a i」 は第 1の前群プロック 5 1 a の第 i番目のレンズの媒質のアッベ数、 「 v b i」 は第 2の前群ブロ ッ ク 5 1 bの第 i番目のレンズの媒質のアッベ数、 「 v c i」 は第 3の前 群ブロック 5 1 cの第 i番目のレンズの媒質のァッべ数、 「 V z i」 は 後群ブロック 5 1 zの第 i番目のレンズの媒質のアッベ数、 「v 2 i」、 「 v 3 i」 、 「 v 4 i」 、 「 v 5 i」 はそれぞれ第 2 レンズ群 5 2、 第 3 レンズ群 5 3、 第 4レンズ群 5 4、 フィルタ 5 5の第 i番目のレンズ の媒質のアッベ数とする。 なお、 非球面は上記数 1式によって定義され るものとする。
図 1 8に示すように、 上記第 1の前群プロック 5 1 aを後群プロック 5 1 z と光軸を共有するように配置したときの、 全系の数値を、 数値例 5 として表 1 2に示す。 なお、 以下のそれぞれの数値例では、 数値例 1 の広角端の焦点距離を f = 1に正規化した数値で示す。 TJP2004/010578
35
Figure imgf000037_0001
後群ブロック 5 1 zの物体側の面 r z 1、 第 3 レンズ群 5 3の凸レン ズの両面 r 3 1 r 3 2、 第 4 レンズ群 5 4の両面 r 4 1 r 4 2は非 球面で構成されている。 そこで、 表 1 3に上記各面 r z 1 r 3 1 r 3 2 r 4 1 r 4 2の 4次、 6次、 8次、 1 0次の非球面係数を示す。
【 丄 3】
Figure imgf000037_0002
第 1 レンズ群 5 1、 第 2 レンズ群 5 2、 第 3 レンズ群 5 3及び第 4 レ ンズ群 5 4の像側の可変間隔 s 1 s 2、 s 3及ぴ s 4はズーミ ングょ i
つて変化する。 そこで、 広角端、 中間焦点位置 （広角端寄りの中間 1及 び望遠端寄 oりの中間 2 ) 及び望遠端における焦点距離、 Fナンバー、 画 角、 可変間隔 s i 、 s 2 、 s 3及び s 4を表 1 4に示す。
【表 O
1 4】
o
00
Figure imgf000038_0001
図 2 2乃至図 2 5に、 数値例 5の広角端、 中間焦点位置 （広角端寄り の中間 1及び望遠端寄りの中間 2 ) 及び望遠端における球面収差、 非点 収差、 歪曲収差を示す。 なお、 球面収差曲線における実線は d線、 破線 は' g線、一点鎖線は C線を表し、非点収差曲線における実線はサジタル、 破線はメ リディォナルの各像面湾曲を表す。
次に図 1 9に示すように、 上記第 2の前群ブロック 5 1 bを後群プロ ック 5 1 z と光軸を共有するように配置したときの、 前群プロック 5 1 b の数値を表 1 5に、 また、 可変間隔を表 1 6に数値例 6 として示す。
【 丄 5】
rb l 19.422 dbl 0.420 nbl 1.69680 v bl 55.5
rb2 3.806 db2 2.331
rb3 - 11.427 d¾3 0.294 nb2 1.69680 v b2 55.5
rb4 16.360 db 1.691
db5 2.099 nb3 1.83400 v 3 37.3
rb6 - 11.710 db6 0.824
rb7 9.566 db7 0.273 nb4 1.92286 v 4 20.9
rb8 4.009 db8 1.259 nb5 1.69680 v b5 55.5
rb9 - 20.987
rzl 3.862 dzl 0.638 nzl 1.76802 v zl 49.3
rz2 8.361 s i 【表 1 6 】
Figure imgf000039_0001
図 2 6乃至図 2 8に数値例 6の広角端、 中間焦点位置 （中間 1 ) 及び 望遠端における球面収差、 非点収差、 歪曲収差を示す。 なお、 球面収差 曲線における実線は d線、 破線は g 線、 一点鎖線は C線を表し、 非点 収差曲線における実線はサジタル、 破線はメリディォナルの各像面湾曲 を表す。
次に、 図 2 0に示すように、 第 3の前群ブロック 5 1 cを後群ブロッ ク 5 1 z と光軸を共有するように配置したときの、 前群ブロック 5 1 c の数値を表 1 7に、 また、 可変間隔を表 1 8に数値例 7 として示す。
【表 1 7】
rcl 9.817 de l 3.903 ncl 1.71736 v cl 29.5
rc2 ∞ dc2 0.294 nc2 1.84666 v c2 23.8
rc3 4.794 dc3 1.433 lie 3 1.62041 v c3 60.3
rc4 一 22, 381 dc4 0.210
rz l 3.862 dz l 0.638 nzl 1.76802 v si 49.3
rz2 3.361 si 【表 1 8】
Figure imgf000040_0001
図 2 9乃至図 3 2に数値例 7の広角端、 中間焦点位置 （広角端寄りの 中間 1及び望遠端寄りの中間 2 ) 及び望遠端における球面収差、 非点収 差、 歪曲収差を示す。 なお、 球面収差曲線における実線は d線、 破線は g線、 一点鎖線は C線を表し、 非点収差曲線における実線はサジタル、 破線はメ リディォナルの各像面湾曲を表す。
なお、 上記した各実施の形態の説明において、 ズームレンズは、 それ ぞ-れ 2つの第 1 レンズ群プロックを有するものとして説明したが、 第 1 レンズ群ブロックは 3個以上あっても良いことは勿論である。
また、 上記した各実施の形態及び各数値例において示した構造及び数 値は、 本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したもの に過ぎず、 これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されるこ とがあってはならない。 産業上の利用可能性
本発明撮像装置は、 ズームレンズと、 該ズーム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を有する撮像装置であ つて、 上記ズームレンズは、 少なく とも物体側より順に配列された、 正 の屈折力を有しズーミング中は固定されている第 1 レンズ群と、 負の屈 折力を有し広角端から望遠端側へズーミングする際に上記第 1 レンズ群 から遠離るように移動する第 2 レンズ群とを有すると共に、 上記第 2 レ ンズ群より像側に全体として正の屈折力を有する結像レンズ系が配置さ れ、 この結像レンズ系の少なく とも一部を移動させてズーミングによる 像面移動の補正及ぴフォーカシングを行うように構成され、 上記第 1 レ ンズ群は第 1 レンズ群の一部又は全部を構成すると共に、 互いに交換可 能にされた複数の第 1 レンズ群プロックを有し、 上記複数の第 1 レンズ 群ブロックを交換することにより、 広角端の焦点距離を遷移させるよう に構成したことを特徴とする。 . また、本発明ズームレンズは、少なく とも物体側より順に配列された、 正の屈折力を有しズーミ ング中は固定されている第 1 レンズ群と、 負の 屈折力を有し広角端から望遠端側へズーミングする際に上記第 1 レンズ 群から遠離るように移動する第 2レンズ群とを有すると共に、 上記第 2 レンズ群より像側に全体として正の屈折力を有する結像レンズ系が配置 さ-れ、 この結像レンズ系の少なく とも一部を移動させてズーミ ングによ る像面移動の補正及びフォーカシングを行うように構成されたズームレ ンズであって、 上記第 1 レンズ群は第 1 レンズ群の一部又は全部を構成 すると共に、 互いに交換可能にされた複数の第 1 レンズ群を有し、 上記 複数の第 1 レンズ群を交換することにより、 広角端の焦点距離を遷移さ せるように構成したことを特徴とする。
従って、 本発明撮像装置及ぴズームレンズにあっては、 ズームレンズ の第 1 レンズ群の全部又は一部を交換するだけで、 その広角端の焦点距 離を容易に遷移させることが出来る。 その結果、 例えば、 広角端の画角 が 5 8 ° からはじまる 1 0倍ズームレンズと、 広角端の画角が超広角の 8 6 ° からはじまる 4倍ズームレンズを、 極めて容易に切り替えること が出来る。
広角端側の画角を広げるために、 従来は、 使用者が別体のワイ ドコン 004/010578
40 パージョ ンレンズを携帯しなければならないのでかさばったり、 着脱す る不便さを強いられていた。近年の撮像素子の高密度化により、例えば、 1 0 0万画素を越える撮像素子でも対角線長が 3 . 6 m m程度にまで小 型化されており、 そのよ うな小型撮像素子を備えた撮像装置に本発明を 適用すれば、 交換する複数の第 1 レンズ群ブロ ックの体積も極めて小型 に実現できるため、 交換する複数の第 1 レンズ群プロックを撮像装置の キャビネッ ト内に収納できる。 交換レンズ （第 1 レンズ群プロック） を 撮像装置に内蔵することで、 切替操作を容易にでき （請求項 3、 4、 2 2参照） 、 交換に伴うズーミ ングの像面移動の捕正の制御 （請求項 5乃 至 8、 2 3、 2 4参照） や、 歪曲の補正の映像信号処理 （請求項 1 1、 1 2、 2 6参照） なども、 自動的に識別して （請求項 2参照） 処理でき るため使い易い撮像装置が実現できる。
従来の撮像装置内のズームレンズの配置は、 鏡筒の大部分をビデオテ 一""プのメカデッキなどの霄己録媒体と折畳式の液晶表示装置で挟まれるよ うに組み込まれるため、 鏡筒の太さはできるだけ細くすることが要求さ れていた。 請求項 3、 4、 2 2の構成によると、 第 1 レンズ群の交換機 構部としては太くはなる力 S、太くなる部分が鏡筒の先端部分に集中して、 記録媒体や液晶表示装置で挟まれる鏡筒の後側の大部分は従来どおりの 太さを維持できるため、 撮像装置の幅を増やすことが無く、 デザイン上 も違和感無しに、 交換レンズ部である第 1 レンズ群を撮像装置に内蔵す ることができる。
請求項 2 0、 2 1、 2 9に記載した発明は、 主に業務用などの高画質 カメラに適用されることを前提にした発明であり、 例えば、 ァスぺク ト 比が 4 ： 3 と 1 6 ： 9の両方のテレビジョン方式を内蔵しており （請求 項 1 7、 1 8参照） 、 アスペク ト比の切替に伴って撮像素子の使用する 有効画面範囲が変わってしまう場合でも、 第 1 レンズ群を交換すること により同じ対角線画角を維持できるものである。用途としては、例えば、 結婚式場やパーティーなどを撮影する業務用途で、 4： 3で記録するか、 1 6 ： 9で記録するかを顧客の要求に応じて現場で対応しなければなら ないとき、 第 1 レンズ群を交換することで同じ画角が得られ、 同じ映像 表現を可能とするものである。
別の本発明撮像装置は、 ズームレンズと、 該ズームレンズによって取 り込んだ画像を電気的な画像信号に変換する撮像手段を有する撮像装置 であって、上記ズームレンズは、少なく とも物体側より順に配列された、. 正の屈折力を有しズーミング中は固定されている第 1 レンズ群と、 負の 屈折力を有し広角端から望遠端側へズーミングする際に上記第 1 レンズ 群から遠離るように移動する第 2 レンズ群とを有すると共に、 上記第 2 レンズ群より像側に全体として正の屈折力を有する結像レンズ系が配置 され、 この結像レンズ系の少なく とも一部を移動させてズーミ ングによ る?象面移動の補正及びフォーカシングを行うように構成され、 上記第 1 レンズ群は第 1 レンズ群の一部又は全部を構成すると共に互いに交換可 能にされた複数の第 1 レンズ群プロックを有し、 上記複数の第 1 レンズ 群プロックを交換することにより、 広角端の焦点距離を遷移させると共 に、 使用する第 1 レンズ群ブロックに合わせて第 2 レンズ群の光軸上の 使用領域を変更してズーム比も変更させるように構成したことを特徴と する。
また、 別の本発明ズームレンズは、 少なく とも物体側より順に配列さ れた、正の屈折力を有しズーミング中は固定されている第 1 レンズ群と、 負の屈折力を有し広角端から望遠端側へズーミングする際に上記第 1 レ ンズ群から遠離るように移動する第 2 レンズ群とを有すると共に、 上記 第 2 レンズ群より像側に全体として正の屈折力を有する結像レンズ系が 配置され、 この結像レンズ系の少なく とも一部を移動させてズーミング による像面移動の捕正及びフォーカシングを行うように構成され、 上記 第 1 レンズ群は第 1 レンズ群の一部又は全部を構成すると共に互いに交 換可能にされた複数の第 1 レンズ群プロックを有し、 上記複数の第 1 レ ンズ群プロックを交換することにより、 広角端の焦点距離を遷移させる と共に、 使用する第 1 レンズ群プロックに合わせて第 2 レンズ群の光軸 上の使用領域を変更してズーム比も変更させるように構成したことを特 徴とする。
従って、 別の本発明撮像装置及ぴズームレンズにあっては、 ズームレ ンズの第レンズ群の全部又は一部を交換するだけで、 広角端の焦点距離 を容易に遷移させることが出来る。 その結果、 例えば、 広角端の画角が 4 7 ° からはじまる 1 0倍ズームレンズと、 広角端の画角が超広角の 9 4。 からはじまる 2 . 5倍ズームレンズを、 極めて容易に切り替えるこ とが出来る。 さらに、 使用する第 1 レンズ群ブロックに合わせて第 2 レ ジズ群の光軸上の使用領塽を変更してズーム比も変更することよって、 軸上色収差や球面収差が良好に捕正された良質の画像を取得すること,が 出来る。
請求項 3 1及ぴ請求項 4 3に記載した発明のように、 上記第 1 レンズ 群を上記複数の第 1 レンズ群がァフォーカルでない空気間隔を境にして 交換可能に構成し、且つ、何れの第 1 レンズ群が光軸上に揷入されても、 無限遠物点に対する第 1 レンズ群の像点の光軸上の位置がほぼ不変とな るように構成することによって、 第 1 レンズ群が交換されても、 第 2 レ ンズ群と結像レンズ系の像位置捕正用のレンズ （群） との相対位置関係 を不変とすることが出来る。 これによつて、 第 2 レンズ群及び像位置捕 正用レンズ （群） の駆動制御を単純化することが出来る。
請求項 3 2、 請求項 3 3、 請求項 4 4及ぴ請求項 4 5に示すように、 第 1 レンズ群を、 交換可能な前群ブロック （第 1 レンズ群ブロック） と 固定の後群ブロックとで構成して、 レンズ交換時に、 後群ブロックを置 き残すことによって、 第 2レンズ群の摺動部にゴミが侵入するのを防止 することが出来、 また、 置き残す後群ブロックを物体側に凸面を向けた 凸メニスカス単レンズで構成することによって、 前群ブロック （第 1 レ ンズ群プロック） の径を小さく しながら大きな非点収差の発生を抑える ことが出来る。
本発明はコンシューマー用のビデオカメラに適用して、 第 1 レンズ群 プロックを交換するだけで、 その広角端の焦点距離を容易に遷移させる ことが出来る。 その結果、 例えば、 広角端の画角が 5 8 ° からはじまる 1 0倍ズームレンズと、 広角端の画角が超広角の 8 6 ° からはじまる 4 倍ズームレンズを、 極めて容易に切り替えることが出来る。 そのため、 ビデオ力メラの使用範囲が広がる。
また、 主に業務用などの高画質カメラに適用した場合には、 要求され る"画角の変更に素早く対応できる。 例えば、 アスペク ト比が 4 ： 3 と 1 6 ： 9の両方のテレビジョン方式を 内蔵しており、 ァスぺク ト比の切 替に伴って撮像素子の使用する有効画面範囲が変わってしまう場合でも 第 1 レンズ群プロックを交換することにより同じ対角線画角を維持でき るものである。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . ズームレンズと、 該ズーム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を有する撮像装置であって、
上記ズームレンズは、
少なく とも物体側より順に配列された、 正の屈折力を有しズーミング 中は固定されている第 1 レンズ群と、 負の屈折力を有し広角端から望遠 端側へズーミングする際に上記第 1 レンズ群から'遠離るように移動する 第 2 レンズ群とを有すると共に、
上記第 2 レンズ群より像側に全体として正の屈折力を有する結像レン ズ系が配置され、
この結像レンズ系の少なく とも一部を移動させてズーミングによる像面 移動の補正及ぴフォーカシングを行うように構成され、
上記第 1 レンズ群は第 1 レンズ群の一部又は全部を構成すると共に互 いに交換可能にされた複数の第 1 レンズ群プロックを有し、 上記複数の 第 1 レンズ群ブロックを交換することにより、 広角端の焦点距離を遷移 させるように構成した
ことを特徴とする撮像装置。
2 . 上記第 1 レンズ群は上記複数の第 1 レンズ群ブロックがァフォー カルでない空気間隔を境にして交換可能に構成され、
何れの第 1 レンズ群プロックが光軸上に挿入されたかを検出する検出 手段を備え、
上記検出手段の出力信号に基づいて各種機能をそれぞれの第 1 レンズ 群ブロックに適合させる
ことを特徴とする請求項 1に記載の撮像装置。
3 . 上記複数の第 1 レンズ群ブロックは光軸に直交する面内で回転又 は摺動可能な可動レンズ鏡筒に支持され、 上記可動レンズ鏡筒が回転又は摺動されることによって、 上記複数の 第 1 レンズ群プロックの何れかが選択的に光軸上に挿入される ことを 特徴とする請求項 1に記載の撮像装置。
4 . 上記複数の第 1 レンズ群プロックは光軸に直交する面内で回転又 は摺動可能な可動レンズ鏡筒に支持され、
上記可動レンズ鏡筒が回転又は搐動されることによって、 上記複数の 第 1 レンズ群プロックの何れかが選択的に光軸上に挿入される
こと.を特徴とする請求項 2に記載の撮像装置。
5 . 上記結像レンズ系が物体側より順に配列された、 正の屈折力を有 しズーミング中は固定されている第 3 レンズ群と、 正の屈折力を有しズ 一ミング中に光軸上を移動することによってズーミングによる像面移動 の補正及ぴフォーカシングを行う第 4 レンズ群とを有する
ことを特徴とする請求項 1に記載の撮像装置。
6 · 上記結像レンズ系が物体側より順に配列された、 正の屈折力を有 じズーミ ング中は固定されている第 3 レンズ群と、 正の屈折力を有しズ 一ミング中に光軸上を移動することによってズーミングによる像面移動 の補正及びフォーカシングを行う第 4 レンズ群とを有する
ことを特徴とする請求項 2に記載の撮像装置。
7 . 複数の撮影距離に対応した上記第 2 レンズ群と上記結像レンズ系 内のズーミングによる像面移動の補正及ぴフォーカシングを行う移動レ ンズ群との相対位置関係に関し、 上記複数の第 1 レンズ群プロックのそ れぞれが光軸上に挿入された場合に対応した複数の相対位置関係表を記 憶した記憶手段を設け、
上記複数の第 1 レンズ群プロックの交換に基づいて上記複数の相対位 置関係表を切り換 えて使用し、 上記移動レンズ群の位置を制御する ことを特徴とする請求項 1に記載の撮像装置。
8 . 複数の撮影距離に対応した上記第 2 レンズ群と上記結像レンズ系 内のズーミ ングによる像面移動の捕正及ぴフォ一力シングを行う移動レ ンズ群との相対位置関係に関し、 上記複数の第 1 レンズ群プロックのそ れぞれが光軸上に挿入された場合に対応した複数の相対位置関係表を記 憶した記憶手段を設け、
上記複数の第 1 レンズ群プロックの交換に基づいて上記複数の相対位 置関係表を切り換えて使用し、 上記移動レンズ群の位置を制御する
ことを特徴とする請求項 2に記載の撮像装置。
9 . 上記複数の第 1 レンズ群プロックを各別に光軸上に挿入したとき のズーミングできる焦点距離範囲に一部重複する重複範囲を設け、 第 1 レンズ群プロックを交換する前の焦点距離が上記重複範 ¾にあつ たときは、 第 1 レンズ群ブロックの交換後も、 交換前と同一の焦点距離 になるように、 上記第 2 レンズ群の位置と結像レンズ系内の移動レンズ 群の位置を設定するようにした
ことを特徴とする請求項 1に記載の撮像装置。
1 0 . 上記複数の第 1 レンズ群プロックを各別に光軸上に挿入したと きのズーミングできる焦点距離範囲に一部重複する重複範囲を設け、 第 1 レンズ群プロックを交換する前の焦点距離が上記重複範囲にあつ たときは、 第 1 レンズ群ブロ ックの交換後も、 交換前と同一の焦点距離 になるように、 上記第 2 レンズ群の位置と結像レンズ系内の移動レンズ 群の位置を設定するようにした
ことを特徴とする請求項 2に記載の撮像装置。
1 1 . ズームレンズの歪曲収差によって生じた歪みを第 2 レンズ群の 位置情報に関連付けて予め用意された歪曲補正表によって撮像手段から 得た映像信号を加工して補正するように構成され、
上記複数の第 1 レンズ群プロックを各別に光軸上に挿入したときの第 2 レンズ群の位置情報に関連付けた複数の歪曲補正表を記憶した記憶手 段を設け、
上記複数の歪曲補正表のうち光軸上に挿入された第 1 レンズ群プロッ クに応じて選択した歪曲捕正表を参照して歪曲補正を行うようにした ことを特徴とする請求項 1に記載の撮像装置。
1 2 · ズームレンズの歪曲収差によって生じた歪みを第 2 レンズ群の 位置情報に関連付けて予め用意された歪曲捕正表によって撮像手段から 得た映像信号を加工して捕正するように構成され、
上記複数の第 1 レンズ群プロックを各別に光軸上に挿入したときの第 2 レンズ群の位置情報に関連付けた複数の歪曲捕正表を記憶した記憶手 段を設け、
上記複数の歪曲補正表のうち光軸上に挿入された第 1 レンズ群プロッ クに応じて選択した歪曲補正表を参照して歪曲捕正を行うようにした ことを特徴とする請求項 2に記載の撮像装置。
1 3 . 上記複数の第 1 レンズ群プロックのうち.少なく とも一は、 物体 側より順に配列された、 凹レンズと凸レンズとの接合レンズ及び凸レン ズの 3枚によって構成され、 広角端での対角線画角が 6 5度以下である ことを特徴とする請求項 1に記載の撮像装置。
1 4 . 上記複数の第 1 レンズ群プロックのうち少なく とも一は、 物体 側より順に配列された、 凹レンズと凸レンズとの接合レンズ及ぴ凸レン ズの 3枚によって構成され、 広角端での対角 線画角が 6 5度以下であ る
ことを特徴とする請求項 2に記載の撮像装置。
1 5 . 上記複数の第 1 レンズ群ブロックのうち少なく とも一は、 少な く とも 2枚以上の凹レンズと少なく とも 3枚以上の凸レンズとで構成さ れ、 この第 1 レンズ群ブロックの像側主点がこの第 1 レンズ群プロック の最も像側のレンズ面より像側に位置していて、
広角端での対角線画角が 6 5度以上である
ことを特徴とする請求項 1に記載の撮像装置。
1 6 . 上記複数の第 1 レンズ群ブロックのうち少なく とも一は、 少な く とも 2枚以上の凹レンズと少なく とも 3枚以上の凸レンズとで構成さ れ、 この第 1 レンズ群プロックの像側主点がこの第 1 レンズ群プロック の最も像側のレンズ面より像側に位置していて、
広角端での対角線画角が 6 5度以上である
ことを特徵とする請求項 2に記載の撮像装置。
1 7 . 第 1及ぴ第 2、 2つの第 1 レンズ群ブロックを有し、 上記撮像手段は、 その有効画面寸法を画面対角線長が長い画面と短い 画面に切り換えて使用することができるように為され、
画面対角線長が長い画面には上記第 1の第 1 レンズ群プロックを使用 して撮影し、 画面対角線長が短い画面には第 2の第 1 レンズ群プロック を使用して撮影することにより、 画面対角線に対応する画角範囲がほぼ 同一になるようにした
ことを特徴とする請求項 1に記載の撮像装置。
1 8 . 第 1、 第 2、 2つの第 1 レンズ群ブロックを有し、
上記撮像手段は、 その有効画面寸法を画面対角線長が長い画面と短い 画面に切り換えて使用することができるように為され、
画面対角線長が長い画面には上記第 1 の第 1 レンズ群プロックを使用 して撮影し、 画面対角線長が短い画面には第 2の第 1 レンズ群プロック を使用して撮影することにより、 画面対角線に対応する画角範囲がほぼ 同-一になるようにした
ことを特徴とする請求項 2に記載の撮像装置。
1 9 . 上記第 1 レンズ群は、 少なく とも 1枚以上の凹レンズと、 少な く とも 2枚以上の凸レンズからなり、 且つ、 最も像側のレンズが凸レン ズであり、 この凸レンズを共通の構成要素と.し、 この凸レンズよ り物体 側のレンズによって互いに交換可能な複数の第 1 レンズ群ブロックを構 成した
ことを特徴とする請求項 1に記載の撮像装置。
2 0 . 上記第 1 レンズ群は、 少なく とも 1枚以上の凹レンズと、 少な く とも 2枚以上の凸レンズからなり、 且つ、 最も像側のレンズが凸レン ズであり、 この凸レンズを共通の構成要素とし、 この凸レンズより物体 側のレンズによって互いに交換可能な複数の第 1 レンズ群プロックを構 成した
ことを特徴とする請求項 2に記載の撮像装置。
2 1 . 少なく とも物体側より順に配列された、 正の屈折力を有しズー ミ ング中は固定されている第 1 レンズ群と、 負の屈折力を有し広角端か ら望遠端側へズーミングする際に上記第 1 レンズ群から遠離るように移 動する第 2レンズ群とを有すると共に、
上記第 2 レンズ群より像側に全体として正の屈折力を有する結像レン ズ系が配置され、
この結像レンズ系の少なく とも一部を移動させてズーミングによる像面 移動の補正及ぴフォーカシングを行うように構成されたズームレンズで あって、
上記第 1 レンズ群は第 1 レンズ群の一部又は全部を構成すると共に互 いに交換可能にされた複数の第 1 レンズ群ブロックを有し、 上記複数の 第 1 レンズ群プロックを交換することにより、 広角端の焦点距離を遷移 させるように構成した
ことを特徴とするズームレンズ。
2 2 . 上記複数の第 1 レンズ群プロックは光軸に直交する面内で回転 又は摺動可能な可動レンズ鏡筒に支持され、
上記可動レンズ鏡筒が回転又は摺動されることによって、 上記複数の 第 1 レンズ群プロックの何れかが選択的に光軸上に挿入される ことを 特徴とする請求項 2 1に記載のズームレンズ。
2 3 . 上記結像レンズ系が物体側より順に配列された、 正の屈折力を 有しズーミング中は固定されている第 3 レンズ群と、 正の屈折力を有し ズーミング中に光軸上を移動することによってズーミングによる像面移 動の補正及ぴフォー力シングを行う第 4 レンズ群とを有する
ことを特徴とする請求項 2 1に記載のズームレンズ。
2 4 . 複数の撮影距離に対応した上記第 2 レンズ群と上記結像レンズ 系内のズーミングによる像面移動の捕正及ぴフォーカシングを行う移動 レンズ群との相対位置関係に関し、 上記複数の第 1 レンズ群プロックの それぞれが光軸上に挿入された場合に対応した複数の相対位置関係表及 を記憶した記憶手段を設け、
上記複数の第 1 レンズ群プロックの交換に基づいて上記 2つの相対位 置関係表を切り換えて使用し、 上記移動レンズ群の位置を制御する ことを特徴とする請求項 2 1に記載のズームレンズ。
2 5 . 上記複数の第 1 レンズ群プロックを各別に光軸上に挿入したと きのズーミングできる焦点距離範囲に一部重複する重複範囲を設け、 第 1 レンズ群プロックを交換する前の焦点距離が上記重複範囲にあつ たときは、 第 1 レンズ群ブロックの交換後も、 交換前と同一の焦点距離 になるように、 上記第 2レンズ群の位置と結像レンズ系内の移動レンズ 群の位置を設定するようにした
ことを特徴とする請求項 2 1に記載のズームレンズ。 - 2 6 . ズームレンズの歪曲収差によって生じた歪みを第 2 レンズ群の 位置情報に関連付けて予め用意された歪曲補正表によって撮像手段から 得た映像信号を加工して補正するように構成され、
上記複数の第 1 レンズ群プロックを各別に光軸上に挿入したときの第 2 レンズ群の位置情報に関連付けた複数の歪曲補正表を記憶した記憶手 段を設け、
上記複数の歪曲捕正表のうち光軸上に挿入された第 1 レンズ群プロッ クに応じて選択した歪曲補正表を参照して歪曲補正を行うようにした ことを特徴とする請求項 2 1に記載のズームレンズ。
2 7 . 上記複数の第 1 レンズ群ブロックのうち少なく とも一は、 物体 側より順に配列された、 凹レンズと凸レンズとの接合レンズ及ぴ凸レン ズの 3枚によって構成され、 広角端での対角線画角が 6 5度以下である ことを特徴とする請求項 2 1に記載のズームレンズ。
2 8 . 上記複数の第 1 レンズ群プロックのうち少なく とも一は、 少な く とも 2枚以上の凹レンズと少なく とも 3枚以上の凸レンズとで構成さ れ、 この第 1 レンズ群ブロックの像側主点がこの第 1 レンズ群ブロック の最も像側のレンズ面より像側に位置していて、
広角端での対角線画角が 6 5度以上である
ことを特徴とする請求項 2 1に記載のズームレンズ。
2 9 · 上記第 1 レンズ群は、 少なく とも 1枚以上の凹レンズと、 少 なく とも 2枚以上の凸レンズからなり、 且つ、 最も像側のレンズが ώレ ンズであり、 この凸レンズを共通の構成要素とし、 この凸レンズよ り物 体側のレンズによって互いに交換可能な複数の第 1 レンズ群プロックを 構成した
ことを特徴とする請求項 2 1に記載のズームレンズ。
3 0 . ズームレンズと、 該ズーム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を有する撮像装置であって、
上記ズームレンズは、
少なく とも物体側より順に配列された、 正の屈折力を有しズーミング 中は固定されている第 1 レンズ群と、 負の屈折力を有し広角端から望遠 端側へズーミングする際に上記第 1 レンズ群から遠離るように移動する 第 2 レンズ群とを有すると共に、
上記第 2 レンズ群より像側に全体として正の屈折力を有する結像レン ズ系が配置され、
この結像レンズ系の少なく とも一部を移動させてズーミングによる像面 移動の捕正及ぴフォーカシングを行うように構成され、
上記第 1 レンズ群は第 1 レンズ群の一部又は全部を構成すると共に互 いに交換可能にされた複数の第 1 レンズ群プロックを有し、 上記複数の 第 1 レンズ群プロックを交換することにより、 広角端の焦点距離を遷移 させると共に、 使用する第 1 レンズ群プロックに合わせて第 2レンズ群 の光軸上の使用領域を変更してズーム比も変更させるように構成した ことを特徴とする撮像装置。
3 1 . 上記第 1 レンズ群は上記複数の第 1 レンズ群ブロックがァフォ 一カルでない空気間隔を境にして交換可能に構成され、
何れの第 1 レンズ群ブロックが光軸上に揷入されても、 無限遠物点に 対する第 1 レンズ群の像点の光軸上の位置がほぼ不変となるように構成 された
ことを特徴とする請求項 3 0に記載の撮像装置。
3 2 . 上記第 1 レンズ群は、 交換可能な前群プロック （第 1 レンズ群 ブロック） と固定の後群ブロックから構成され、
上記後群ブロックは物体側に凸面を向けた凸メニスカス単レンズで構 成され
ことを特徴とする請求項 3 0に記載の撮像装置。
3 3 . 上記第 1 レンズ群は、 交換可能な前群ブロック （第 1 レンズ群 ブロック） と固定の後群ブロックから構成され、
上記後群ブロックは物体側に凸面を向けた凸メニスカス単レンズで構 成された
こどを特徴とする請求項 3 1に記載の撮像装置。
3 4 . 上記複数の前群ブロック （第 1 レンズ群ブロック） のうち少な く とも一つは、 物体側より順に配列された、 凹レンズと凸レンズとの接 合レンズで構成され、 物体側に凸面を向けた凸メニスカス単レンズで構 成された後群プロックと協働して、 広角端で 6 5度以下の対角線画角を 有する
-ことを特徴とする請求項 3 2に記載の撮像装置。
3 5 . 上記複数の前群プロック (第 1 レンズ群プロック） のうち少な く とも一つは、 物体側より順に配列された、 凹レンズと凸レンズとの接 合レンズで構成され、 物体側に凸面を向けた凸メニスカス単レンズで構 成された後群プロックと協働して、 広角端で 6 5度以下の対角線画角を 有する
ことを特徴とする請求項 3 3に記載の撮像装置。
3 6 · 上記複数の前群ブロック (第 1 レンズ群プロック） のうち少な く とも一つは、 物体側より 順に配列された、 比較的厚みの厚い凸レン ズと、 凹レンズと、 凸レンズとから成る 3枚接合レンズで構成され、 物 体側に凸面を向けた凸メニスカス単レンズで構成された後群プロックと 協働して、 広角端で 5 5度以下の対角線画角を有する
ことを特徴とする請求項 3 2に記載の撮像装置。
3 7 . 上記複数の前群ブロック (第 1 レンズ群ブロック） のうち少な く とも一つは、 物体側より順に配列された、 比較的厚みの厚い凸レンズ と、 凹レンズと、 凸レンズとから成る 3枚接合レンズで棒成され、 物体 側に凸面を向けた凸メ -スカス単レンズで構成された後群プロックと協 働して、 広角端で 5 5度以下の対角線画角を有する
ことを特徴とする請求項 3 3に記載の撮像装置。
3 8 . 上記複数の前群ブロック （第 1 レンズ群ブロック） のうち少な く とも一つは、 物体側より順に配列された、 少なく とも 1枚の凹レンズ と両凸レンズとによるほぼァフォーカルな構成、 物体側に凸面を向けた 凹メニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズで構成され、 物体側に凸面を向けた凸メニスカス単レンズで構成された後群プロック と協働して、 広角端で 8 0度以上の対角線画角を有する
ことを特徴とする請求項 3 2に記載の撮像装置。
3 9 . 上記複数の前群ブロック （第 1 レンズ群ブロック） のうち少な く とも一つは、 物体側より順に配列された、 少なく とも 1枚の凹レンズ と両凸レンズとによるほぼァフォーカルな構成、 物体側に凸面を向けた 凹-メニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズで構成され、 物体側に ώ面を向けた凸メニスカス単レンズで構成された後群プロック と協働して、 広角端で 8 0度以上の対角線画角を有する
ことを特徴とする請求項 3 3に記載の撮像装置。
4 0 . 上記複数の前群ブロック （第 1 レンズ群プロック） のうち少な く とも一つは、 物体側より順に配列された、 像側に強い凹面を向けた凹 レンズ、 凹レンズ、 両凸レンズ、 物体側に凸面を向けた凹メニスカスレ ンズと両凸レンズとの接合レンズで構成され、 物体側に凸面を向けた凸 メニスカス単レンズで構成された後群ブロックと協働して、 広角端で 8
0度以上の対角線画角を有する
ことを特徴とする請求項 3 2に記載の撮像装置。
4 1 . 上記複数の前群ブロック （第 1 レンズ群ブロック） のう ち少な く とも一つは、 物体側より順に配列された、 像側に強い凹面を向けた凹 レンズ、 凹レンズ、 両凸レンズ、 物体側に凸面を向けた凹メニスカスレ ンズと両凸レンズとの接合レンズで構成され、 物体側に凸面を向けた凸 メニスカス単レンズで構成された後群プロックと協働して、 広角端で 8 0度以上の対角線画角を有する
ことを特徵とする請求項 3 3に記載の撮像装置。
4 2 . 少なく とも物体側より順に配列された、 正の屈折力を有しズー ミ ング中は固定されている第 1 レンズ群と、 負の屈折力を有し広角端か ら望遠端側へズーミングする際に上記第 1 レンズ群から遠離るように移 動する第 2 レンズ群とを有すると共に、
上記第 2 レンズ群より像側に全体として正の屈折力を有する結像レン ズ系が配置され、 ' この結像レンズ系の少なく とも一部を移動させてズーミングによる像面 移動の捕正及びフォーカシングを行うように構成され、
上記第 1 レンズ群は第 1 レンズ群の一部又は全部を構成すると共に互 いに交換可能にされた複数の第 1 レンズ群ブロックを有し、 上記複数の 第 1 レンズ群ブロックを交換することによ り、 広角端の焦点距離を遷移 さ-せると共に、 使用する第 1 レンズ群プロックに合わせて第 2 レンズ群 の光軸上の使用領域を変更してズーム比も変更させるように構成した ことを特徴とするズームレンズ。
4 3 . 上記第 1 レンズ群は上記複数の第 1 レンズ群プロックがァフォ 一カルでない空気間隔を境にして交換可能に構成され、
何れの第 1 レンズ群プロックが光軸上に挿入されても、 無限遠物点に 対する第 1 レンズ群の像点の光軸上の位置がほぼ不変となるよ うに構成 された
こ とを特徴とする請求項 4 2に記載のズームレンズ。
4 4 . 上記第 1 レンズ群は、 交換可能な前群ブロック （第 1 レンズ群 ブロック） と固定の後群ブロックから構成され、
上記後群プロックは物体側に凸面を向けた凸メニスカス単レンズで構 成された
ことを特徴とする請求項 4 2に記載のズームレンズ。
4 5 . 上記第 1 レンズ群は、 交換可能な前群ブロック (第 1 レンズ群 ブロック） と固定の後群プロックから構成され、
上記後群ブロックは物体側に凸面を向けた凸メニスカス単レンズで構 成された
ことを特徴とする請求項 4 3に記載のズームレンズ。
4 6 . 上記複数の前群ブロック （第 1 レンズ群ブロック） のうち少な く とも一つは、 物体側より順に配列された、 凹レンズと凸レンズとの接 合レンズで構成され、 物体側に凸面を向けた凸メエスカス単レンズで構 成された後群プロックと協働して、 広角端で 6 5度以下の対角線画角を 有する ― ことを特徴とする請求項 4 4に記載のズームレンズ。
4 7 . 上記複数の前群ブロック （第 1 レンズ群ブロック） のうち少な く とも一つは、 物体側より順に配列された、 凹レンズと凸レンズとの接 合レンズで構成され、 物体側に凸面を向けた凸メニスカス単レンズで構 成された後群プロックと協働して、 広角端で 6 5度以下の対角線画角を 有する
ことを特徴とする請求項 4 5に記載のズームレンズ。
4 8 . 上記複数の前群プロック （第 1 レンズ群ブロック） のうち少な く とも一つは、 物体側より順に配列された、 比較的厚みの厚い凸レンズ と、 凹レンズと、 凸レンズとから成る 3枚接合レンズで構成され、 物体 側に凸面を向けた凸メュスカス単レンズで構成された後群プロックと協 働して、 広角端で 5 5度以下の対角線画角を有する
ことを特徴とする請求項 4 4に記載のズームレンズ。
4 9 . 上記複数の前群プロック （第 1 レンズ群プロック） のうち少な く とも 3は、 物体側より順に配列された、 比較的厚みの厚い凸レンズ と、 凹レンズと、 凸レンズとから成る 3枚接合レンズで構成され、 物体 側に凸面を向けた凸メニスカス単レンズで構成された後群プロックと協 働して、 広角端で 5 5度以下の対角線画角を有する
ことを特徴とする請求項 4 5に記載のズームレンズ。
5 0 . 上記複数の前群ブロック （第 1 レンズ群ブロック） のうち少な く とも一つは、 物体側より順に配列された、 少なく とも 1枚の凹レンズ と両凸レンズとによるほぼァフォーカルな構成、 物体側に ώ面を向けた 凹メニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズで構成され、
物体側に凸面を向けた凸メニスカス単レンズで構成された後群プロッ クと協働して、 広角端で 8 0度以上の対角線画角を有する
ことを特徴とする請求項 4 4に記載のズームレンズ。
5 1 . 上記複数の前群ブロック （第 1 レンズ群ブロック） のうち少な く とも一つは、 物体側より順に配列された、 少なく とも 1枚の凹レンズ と両凸レンズとによるほぼァフォーカルな構 成、 物体側に凸面を向け た凹メニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズで構成され、
物体側に凸面を向けた凸メニスカス単レンズで構成された後群プロッ クと協働して、 広角端で 8 0度以上の対角線画角を有する
ことを特徴とする請求項 4 5に記載のズームレンズ。
5 2 . 上記複数の前群プロック (第 1 レンズ群ブロック） のうち少な ぐとも一つは、 物体側より順に配列された、 像側に強い凹面を向けた凹 レンズ、 凹レンズ、 両凸レンズ、 物体側に凸面を向けた凹メニスカスレ ンズと両凸レンズとの接合レンズで構成され、 物体側に凸面を向けた ώ メニスカス単レンズで構成された後群プロックと協働して、 広角端で 8 0度以上の対角線画角を有する
こ とを特徴とする請求項 4 4に記載のズームレンズ。
5 3 . 上記複数の前群ブロック （第 1 レンズ群プロック） のう ち少な く とも一つは、 物体側より順に配列された、 像側に強い凹面を向けた凹 レンズ、 凹レンズ、 両凸レンズ、 物体側に凸面を向けた凹メニスカスレ ンズと両凸レンズとの接合レンズで構成され、 物体側に凸面を向けた凸 メニスカス単レンズで構成された後群ブロックと協働して、 広角端で 8 0度以上の対角線画角を有する
ことを特徴とする請求項 4 5に記載のズームレンズ。
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