(57)【要約】【課題】撮影状態と収納状態との間でレンズが長い距離を移動することなく、かつ、小型化、薄型化を実現する撮像装置を提供することにある。【解決手段】レンズユニット２１の第１及び第２のレンズ２６，２７が略光軸対称の第１及び第２のレンズ本体２６Ａ、２７Ａの光軸に垂直な方向に切断した断面積の一部をカットして形成される。このため、レンズ鏡筒５の内部には、第１のレンズ２６と対応する形状の空間部４１が形成される。撮影状態では、第１のレンズ２６と第２のレンズ２７とは光軸方向について並設される。また、第１のレンズ２６と第２のレンズ２７とが、光軸周り方向についての略同位相に配置される。収納状態では、第１のレンズ２６が、空間部４１に配置される。このような構成にすることにより、第１のレンズ２６を光軸から外れた位置に配置することなく収納可能となる。【選択図】図９
2011085707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズから構成されるレンズユニットと、前記レンズユニットにより結像された被写体像を受光する撮像素子とを有する結像光学系と、
前記レンズユニットの前記複数のレンズが光軸方向に並設される撮影状態と、前記レンズユニットの前記複数のレンズが所定位置に収納される収納状態との間で、前記レンズユニットの前記複数のレンズの移動を制御するレンズ駆動制御部と、
を備え、
前記レンズユニットは、
（略光軸対称形状の）第１のレンズ本体の光軸に垂直な方向に切断した断面積の一部をカットして形成され、前記撮影状態と前記収納状態との間で光軸周り方向に回動可能な第１のレンズと、
（略光軸対称形状の）第２のレンズ本体の光軸に垂直な方向に切断した断面積の一部をカットして形成される第２のレンズと、
を少なくとも有し、
前記レンズ駆動制御部は、前記第１のレンズと前記第２のレンズとが光軸周り方向についての略同位相に配置される前記撮影状態と、前記第２のレンズ本体のカット部分により前記第１のレンズと対応する形状に形成される空間部に前記第１のレンズが配置される前記収納状態との間で、前記第１のレンズの光軸周り方向への回動を制御するレンズ回動制御部を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
さらに、前記第１のレンズ本体及び前記第２のレンズ本体を用いた場合からの前記撮像素子の結像面上での結像強度分布の変化を補正する補正データを格納する補正テーブル部と、
前記補正テーブル部に格納される補正データに基づいて、前記第１のレンズ本体及び前記第２のレンズ本体を用いた場合からの前記撮像素子の結像面上での結像強度分布の変化の補正を行う画像生成部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
さらに、前記レンズ駆動制御部に設けられ、前記撮影状態において前記レンズユニットのそれぞれの前記レンズの光軸方向についての位置を調整するレンズ位置調整手段と、
前記撮像素子から入力される被写体の画像データに基づいて、前記レンズユニットのそれぞれの前記レンズの光軸方向についての位置を算出する撮像制御部と、
前記補正テーブル部に設けられ、前記撮像制御部からの前記レンズユニットのそれぞれの前記レンズの位置情報に基づいて、前記補正テーブル部に格納される前記補正データから最適の補正データを選択する補正データ選択手段と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１レンズ及び前記第２のレンズは、一方が前記レンズユニットの前記複数のレンズの中で前記結像光学系の瞳位置に最も近いレンズであり、他方が前記レンズユニットの前記複数のレンズの中で前記結像光学系の瞳位置に２番目に近いレンズであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１のレンズ本体と前記第２のレンズ本体との光軸に垂直な方向に切断した断面積が略同一であり、
前記第１のレンズは、前記第１のレンズ本体の光軸に垂直な方向に切断した断面積の略５０％をカットして形成され、
前記第２のレンズは、前記第２のレンズ本体の光軸に垂直な方向に切断した断面積の略５０％をカットして形成されることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ及び携帯電話等に搭載される撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、デジタルカメラや携帯電話等に搭載される撮像装置であるカメラモジュールが開発されている。撮像装置は、撮像素子と、複数の光学レンズとから構成される結像光学系を備える。このような撮像装置では、撮像素子の解像度が画質に大きな影響を及ぼす。このため、撮像素子にできる限り多くの画素が配置されている。
【０００３】
近年、このような撮像装置の分野では、製品の小型化、薄型化において著しい発展を遂げている。製品の小型化、薄型化の要因として、撮像素子の画素ピッチの精細化が挙げられる。撮像素子での１つあたりの画素ピッチを小さくすることにより、撮像素子の結像面上で画素が配置される面積、すなわち撮像素子の受光面積、が小さくなる。これにより、解像度を保ったまま、撮像素子の小型化が実現可能となる。また、撮像素子での受光面積が小さくなるため、できる限り小型のレンズを用いて結像面上に結像を行うことが可能となる。以上のようにして、撮像装置の小型化が実現される。
【０００４】
通常、撮像装置では、レンズによる収差が必ず発生する。このため、より多くのレンズを用いて収差の低減が行われている。近年では、非球面状のレンズを用いることで、レンズの枚数を従来よりも減らして、収差の補正が行われている。
【０００５】
また、非球面レンズを用いてレンズの枚数を減らしても、収差を補正し、高画質を実現するためには、未だに多くの枚数のレンズが必要となる。すなわち、小型化、薄型化のためにレンズの枚数を減らすと、収差の増加により画質が劣化し、高画質が実現できなくなってしまう。
【０００６】
これらの課題を解決するための撮像装置を搭載したデジタルカメラの一例が特許文献１に開示されている。このデジタルカメラは、撮像素子と、複数の光学レンズとから構成される結像光学系を備える。被写体を撮像する撮影状態の際には、高画質な画像を結像するため、複数のレンズを光軸上に配置して、収差を補正している。一方、デジタルカメラを使用しない収納（沈胴）状態の際には、少なくとも１つのレンズを光軸上からずらして収納している。これにより、デジタルカメラの小型化、薄型化を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３６１９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１のデジタルカメラでは、収納状態から撮影状態に移行する際に、少なくとも１つのレンズが光軸からずれた位置から光軸上に移動するため、移動距離が長くなる。このため、電源を入れてからレンズを撮影状態に配置するまでの時間が比較的長くなり、撮影したいと思った瞬間の画像が撮影できない可能性がある。また、レンズの移動距離が長くなることにより、消費電力も大きくなり、カメラの稼働時間が短くなる等の問題が生じる。また、レンズの移動距離が長くなることにより、レンズを移動させる駆動機構が大型化する。このため、駆動機構が撮像装置の小型化、薄型化を阻害する要因となってしまう。
【０００９】
さらに、この撮像装置の結像光学系では、レンズの移動の際に、レンズ同士又はレンズと撮像素子が接触することにより、光学特性の変化による画質の劣化、レンズ及び撮像素子の破損等の問題が生じ得る。このため、レンズ同士の間、及び、レンズと撮像素子との間に機械的な動作を考慮した十分なクリアランスを設ける必要がある。これにより、結像光学系が大型化するため、結像光学系が撮像装置の小型化、薄型化を阻害する要因となってしまう。
【００１０】
本発明は上記課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、撮影状態と収納状態との間でレンズが長い距離を移動することなく、かつ、小型化、薄型化を実現する撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、複数のレンズから構成されるレンズユニットと、前記レンズユニットにより結像された被写体像を受光する撮像素子とを有する結像光学系と、前記レンズユニットの前記複数のレンズが光軸方向に並設される撮影状態と、前記レンズユニットの前記複数のレンズが所定位置に収納される収納状態との間で、前記レンズユニットの前記複数のレンズの移動を制御するレンズ駆動制御部と、を備え、  前記レンズユニットは、略光軸対称形状の第１のレンズ本体の光軸に垂直な方向に切断した断面積の一部をカットして形成され、前記撮影状態と前記収納状態との間で光軸周り方向に回動可能な第１のレンズと、略光軸対称形状の第２のレンズ本体の光軸に垂直な方向に切断した断面積の一部をカットして形成される第２のレンズと、を少なくとも有し、前記レンズ駆動制御部は、前記第１のレンズと前記第２のレンズとが光軸周り方向についての略同位相に配置される前記撮影状態と、前記第２のレンズ本体のカット部分により前記第１のレンズと対応する形状に形成される空間部に前記第１のレンズが配置される前記収納状態との間で、前記第１のレンズの光軸周り方向への回動を制御するレンズ回動制御部を備えることを特徴とする。
【００１２】
この撮像装置では、収納状態において、第１のレンズが第２のレンズ本体のカット部分により第１のレンズと対応する形状に形成される空間部に配置される。このため、第１のレンズを光軸から外れた位置に配置することなく収納可能となる。これにより、撮影状態と収納状態との間で第１のレンズが長い距離を移動することなく、かつ、撮像装置を搭載した製品の小型化、薄型化を実現することができる。また、第１のレンズの移動距離が短くなることにより、省エネ化、駆動機構の小型化、結像光学系の小型化を実現することができる。
【００１３】
また撮像装置は、さらに、前記第１のレンズ本体及び前記第２のレンズ本体を用いた場合からの前記撮像素子の結像面上での結像強度分布の変化を補正する補正データを格納する補正テーブル部と、前記補正テーブル部に格納される補正データに基づいて、前記第１のレンズ本体及び前記第２のレンズ本体を用いた場合からの前記撮像素子の結像面上での結像強度分布の変化の補正を行う画像生成部とを備えることが好ましい。これにより、略光軸対称形状の第１及び第２のレンズ本体を用いた場合からの結像強度分布の変化の補正を容易に行うことができる。
【００１４】
また撮像装置は、さらに、前記レンズ駆動制御部に設けられ、前記撮影状態において前記レンズユニットのそれぞれの前記レンズの光軸方向についての位置を調整するレンズ位置調整手段と、前記撮像素子から入力される被写体の画像データに基づいて、前記レンズユニットのそれぞれの前記レンズの光軸方向についての位置を算出する撮像制御部と、前記補正テーブル部に設けられ、前記撮像制御部からの前記レンズユニットのそれぞれの前記レンズの位置情報に基づいて、前記補正テーブル部に格納される前記補正データから最適の補正データを選択する補正データ選択手段と、を備えてもよい。これにより、ズーム駆動、オートフォーカス駆動により撮影状態でレンズが光軸方向に移動する撮像装置にも、本発明を適用可能となる。
【００１５】
また、前記第１レンズ及び前記第２のレンズは、一方が前記レンズユニットの前記複数のレンズの中で前記結像光学系の瞳位置に最も近いレンズであり、他方が前記レンズユニットの前記複数のレンズの中で前記結像光学系の瞳位置に２番目に近いレンズであることが好ましい。また、この場合、前記第１のレンズ本体と前記第２のレンズ本体との光軸に垂直な方向に切断した断面積が略同一であり、前記第１のレンズは、前記第１のレンズ本体の光軸に垂直な方向に切断した断面積の略５０％をカットして形成され、前記第２のレンズは、前記第２のレンズ本体の光軸に垂直な方向に切断した断面積の略５０％をカットして形成されることがより好ましい。これにより、略光軸対称形状の第１及び第２のレンズ本体を用いた場合からの撮像素子での結像強度分布の変化を、小さくすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、撮影状態と収納状態との間でレンズが長い距離を移動することなく、かつ、小型化、薄型化を実現する撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は従来の撮像装置の結像光学系の一例を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の状態からカバーレンズの上側半分をカットした結像光学系を示す正面図、（ｃ）は（ａ）の状態から第１のレンズの上側半分をカットした結像光学系を示す正面図、（ｄ）は（ａ）の状態から第２のレンズの上側半分をカットした結像光学系を示す正面図。
【図２】（ａ）は図１（ａ）の結像光学系の撮像素子の結像面上での結像強度分布を示す分布図、（ｂ）は図１（ｂ）の結像光学系の撮像素子の結像面上での結像強度分布を示す分布図、（ｃ）は図１（ｃ）の結像光学系の撮像素子の結像面上での結像強度分布を示す分布図、（ｄ）は図１（ｄ）の結像光学系の撮像素子の結像面上での結像強度分布を示す分布図。
【図３】図２（ａ）〜（ｄ）ＩＩＩ−ＩＩＩ線上での結像強度分布を示すグラフ。
【図４】図１（ａ）の状態から第１のレンズ及び第２のレンズの上側部分を部分的にカットした結像光学系を示す正面図。
【図５】図４の結像光学系の撮像素子の結像面上での結像強度分布を、第１のレンズ及び第２のレンズのカットする割合ごとに示す分布図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るデジタルカメラを示す斜視図。
【図７】第１の実施形態に係るデジタルカメラのレンズ鏡筒の内部の、撮影状態での構成を示す斜視図。
【図８】第１の実施形態に係るデジタルカメラのレンズ鏡筒の内部の、撮影状態での構成を示す断面図。
【図９】第１の実施形態に係るデジタルカメラのレンズ鏡筒の内部の、収納状態での構成を示す断面図。
【図１０】第１の実施形態に係るデジタルカメラの制御システムを示すブロック図。
【図１１】本発明の変形例に係るデジタルカメラの制御システムを示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態について説明する前に、本発明に関連するシミュレーションについて図１（ａ）〜（ｄ）乃至図５を参照して説明する。
【００１９】
図１（ａ）は、従来の撮像装置の結像光学系の一例を示す図である。図１（ａ）に示すように、結像光学系１００Ａは、レンズユニット１０１と、撮像素子１０２とを備える。レンズユニット１０１及び撮像素子１０２は、同一の光軸上に配置されている。光軸方向についてレンズユニット１０１の撮像素子１０２と反対側には、被写体（図示しない）が所定位置に配置されている。被写体からの光は、レンズユニット１０１により撮像素子１０２の結像面１０３上に結像される。レンズユニット１０１は、被写体側から順にカバーレンズ１０５、第１のレンズ１０６、第２のレンズ１０７を備える。３つのレンズ１０５〜１０７は同一の光軸上に配置され、レンズ１０５〜１０７はいずれも略光軸対称に形成されている。レンズユニット１０１はいわゆるトリプレットレンズ構成であり、カバーレンズ１０５及び第２のレンズ１０７が凸レンズで、第１のレンズ１０６が凹レンズである。なお、３つのレンズ１０５〜１０７の径はそれぞれ３５．８０２ｍｍ、３０．３１７ｍｍ、３２．５５０ｍｍであり、レンズの曲率半径は、カバーレンズ１０５では、被写体側で４１．１５９ｍｍ、像側で９５７．８３１ｍｍ、レンズ１０６では、被写体側で５１．３２１ｍｍ、像側で４２．３７８ｍｍ、そしてレンズ１０７では、被写体側で２４７．４４６ｍｍ、像側で４０．０４０ｍｍである。カバーレンズ１０５と第１のレンズ１０６との間の距離は９．３５０ｍｍであり、第１のレンズ１０６と第２のレンズ１０７との間の距離は１０．６１０ｍｍである。また、第２のレンズ１０７と撮像素子１０２との距離は８５．５９０ｍｍである。
【００２０】
図１（ｂ）は、図１（ａ）からカバーレンズ１０５の上側半分を部分的にカットした結像光学系１００Ｂを示す図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）から第１のレンズ１０６の上半分を部分的にカットした結像光学系１００Ｃを示す図である。図１（ｄ）は、図１（ａ）から第２のレンズ１０７の上側半分を部分的にカットした結像光学系１００Ｄを示す図である。以下、それぞれの結像光学系１００Ａ〜１００Ｄにより撮像素子１０２の結像面１０３上に結像される被写体像の結像強度（結像面１０３上での明るさ）について説明する。
【００２１】
図２（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ結像光学系１００Ａ〜１００Ｄにより結像を行った場合の、撮像素子１０２の結像面１０３上での結像強度分布のシミュレーション結果を示す図である。図２（ａ）〜（ｄ）で、符号Ｘは撮像素子１０２の光軸を示す。また、結像される被写体の明るさは一様である。図２（ａ）に示すように、結像光学系１００Ａにより結像を行った場合、撮像素子１０２の光軸付近で最も結像強度が高くなる。そして、光軸から離れるにつれて、結像強度が低くなっていく。図２（ｂ）に示すように、結像光学系１００Ｂにより結像を行った場合、結像光学系１００Ａの結像強度分布と比較して結像強度分布が上側にシフトする。すなわち、結像強度の最も高い部分が、撮像素子１０２の光軸より上側にシフトしている。図２（ｄ）に示すように、結像光学系１００Ｄにより結像を行った場合、結像光学系１００Ａの結像光学分布と比較して結像強度分布が下側にシフトする。すなわち、結像強度の最も高い部分が、撮像素子１０２の光軸より下側にシフトしている。ここで、結像光学系１００Ｄの結像強度分布の結像光学系１００Ａの結像強度分布からのシフト量は、結像光学系１００Ｂの結像強度分布の結像光学系１００Ａの結像強度分布からのシフト量より小さい。図２（ｃ）に示すように、結像光学系１００Ｃにより結像を行った場合、結像光学系１００Ａの結像強度分布と比較して結像強度分布が僅かに上側にシフトする。ここで、結像光学系１００Ｃの結像強度分布の結像光学系１００Ａの結像強度分布からのシフト量は、結像光学系１００Ｄの結像強度分布の結像光学系１００Ａの結像強度分布からのシフト量よりさらに小さい。したがって、結像光学系１００Ｃの結像強度分布は、結像光学系１００Ａの結像強度分布からほとんどシフトしていない。
【００２２】
上述したシミュレーション結果から３つの結像光学系１００Ｂ〜１００Ｄを比較すると、結像光学系１００Ａの結像強度分布からのそれぞれの結像光学系１００Ｂ〜１００Ｄの結像強度分布のシフト量は、結像光学系１００Ｂが最も大きく、結像光学系１００Ｃが最も小さくなる。ここで、図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、光軸方向について第１のレンズ１０６と第２のレンズ１０７との中間点より僅かに被写体側の位置が、結像光学系１００Ａ〜１００Ｄの瞳位置Ｙとなる。このため、３枚のレンズ１０５〜１０７の中で、第１のレンズ１０６が瞳位置Ｙから最も近くに配置され、カバーレンズ１０５が瞳位置Ｙから最も遠くに配置される。したがって、レンズ１０５〜１０７をカットする場合、カットするレンズの位置が瞳位置Ｙから近いほど、レンズ１０５〜１０７をカットしていない状態からの結像強度分布のシフト量が小さくなる。同様のことが、同一の光軸上に複数のレンズを配置したレンズ構成でもいえる。
【００２３】
図３は、それぞれの結像光学系１００Ａ〜１００Ｄで結像を行った場合の図２（ａ）〜（ｄ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った結像強度分布を示すグラフである。グラフの縦軸の０〜１．０の数値は、ＩＩＩ−ＩＩＩ線上での位置を示す。０が撮像素子１０２の結像面１０３上での撮像領域の最も上側の位置となり、１．０が撮像領域での最も下側の位置となる。すなわち、０．５が撮像素子１０２の光軸の位置となる。グラフの横軸は、それぞれの結像光学系１００Ａ〜１００Ｄの結像強度を示し、それぞれの結像光学系１００Ａ〜１００Ｄについて結像強度の最大値を１．０として正規化したものである。図３に示すように、３つの結像光学系１００Ｂ〜１００Ｄを比較すると、結像光学系１００Ａの結像強度分布からのそれぞれの結像光学系１００Ｂ〜１００Ｄの結像強度分布のシフト量は、結像光学系１００Ｂが最も大きく、結像光学系１００Ｃが最も小さくなる。すなわち、レンズ１０５〜１０７をカットする場合、上述したように、カットするレンズの位置が瞳位置Ｙから近いほど、レンズ１０５〜１０７をカットしていない状態からの結像強度分布のシフト量が小さくなる。
【００２４】
図４は、結像光学系１００Ｅを示す図である。図４に示すように、結像光学系１００Ｅでは、結像光学系１００Ａから第１及び第２のレンズ１０６，１０７の上側部分が部分的にカットされている。第１及び第２のレンズ１０６，１０７をカットする割合は可変となっている。このため第１及び第２のレンズ１０６，１０７を光が透過する透過領域は可変となる。ただし、結像光学系１００Ａ（カットする前）の第１のレンズ１０６の光の透過領域を１．０とすると、結像光学系１００Ｅ（カットした後）の第１のレンズ１０６の光の透過領域は０．３未満ではないものとする。同様に、結像光学系１００Ａの第２のレンズ１０７の光の透過領域を１．０とすると、結像光学系１００Ｅの第２のレンズ１０７の光の透過領域は０．３未満ではないものとする。これは、レンズ１０６，１０７をカットする割合を大きくすると、撮像素子１０２の結像面１０３上に結像される被写体像が暗くなるからである。また、結像光学系１００Ａでの第１及び第２のレンズ１０６，１０７の光の透過領域を上述したように仮定とすると、結像光学系１００Ｅでの第１レンズ１０６と第２のレンズ１０７との光の透過領域の合計が１．０以下となる。すなわち、結像光学系１００Ｅでは、第１のレンズ１０６の光軸に垂直な方向に切断した断面積を結像光学系１００ＡからＮ％カットした場合、第２のレンズ１０７の光軸に垂直な方向に切断した断面積が結像光学系１００Ａから（１００−Ｎ）％以上カットされる。なお、結像光学系１００Ｅにおいても、結像光学系１００Ａ〜１００Ｄと同様に、光軸方向について第１のレンズ１０６と第２のレンズ１０７との中間点より僅かに被写体側の位置が瞳位置Ｙとなる。
【００２５】
図５は、結像光学系１００Ｅで結像を行った場合の撮像素子１０２の結像面１０３上での結像強度分布のシミュレーション結果を示した図である。第１及び第２のレンズ１０６，１０７の光の透過領域は上述した範囲で可変となっている。図５で上側の０．３〜０．７の数値は、結像光学系１００Ａの第１のレンズ１０６の光の透過領域を１．０とした場合の結像光学系１００Ｅの第１のレンズ１０６の光の透過領域である（すなわち、第１のレンズ１０６のカットしていない部分の割合である。）。左側の０．３〜０．７の数値は、結像光学系１００Ａの第２のレンズ１０７の光の透過領域を１．０とした場合の結像光学系１００Ｅの第２のレンズ１０７の光の透過領域である（すなわち、第２のレンズ１０７のカットしていない部分の割合である。）。そして、第１及び第２のレンズ１０６，１０７の光の透過領域をそれぞれの数値に設定した場合の結像面１０３上での結像強度分布が、表形式で示されている。それぞれの結像強度分布において、符号Ｘは撮像素子１０２の光軸を示す。また、被写体の明るさは一様である。
【００２６】
図５に示すように、第１のレンズ１０６と第２のレンズ１０７とのカットしていない部分の割合が等しい場合、結像光学系１００Ａの結像強度分布に近い状態の結像強度分布となる。すなわち、第１のレンズ１０６と第２のレンズ１０７とのカットしていない部分の割合が等しい場合、偏って結像強度が低い部分がなく、結像光学系１００Ａの結像強度分布からの変化も小さい。また、撮像素子１０２の結像面１０３上での被写体像の結像強度は、それぞれのレンズ１０５〜１０７の光の透過領域の割合と対応する。このため、第１の及び第２のレンズ１０６，１０７のカットしていない部分の割合が共に０．４の場合の結像強度分布では、カットしていない部分の割合が共に０．５の場合と比較して、結像強度が低い部分が増加する。また、第１及び第２のレンズ１０６，１０７のカットしていない部分の割合が共に０．３の場合の結像強度分布では、さらに結像強度が低い部分が増加する。したがって、結像光学系１００Ａの第１及び第２のレンズ１０６，１０７を上述した条件でカットする場合、第１及び第２のレンズ１０６，１０７とのカットしていない部分の割合が共に０．５とするのが最適となる。
【００２７】
なお、上述したシミュレーションでは、３つのレンズ１０５〜１０７の上側部分がカットされているが、カットする部分を光軸回り方向に任意の位相だけずらしても、同様である。すなわち、結像光学系１００Ａの瞳位置Ｙに近い第１及び第２のレンズ１０６，１０７をカットし、第１及び第２のレンズ１０６，１０７とのカットしていない部分の割合が共に０．５とするのが最適となる。
【００２８】
また、上述したシミュレーション結果ではそれぞれのレンズ１０５〜１０７のカットする割合と結像強度分布との関係について説明したが、撮像素子１０２の結像面１０３上での結像強度分布は、それぞれのレンズ１０５〜１０７の径、焦点距離、位置等によっても変化する。したがって、それぞれのレンズ１０５〜１０７のカットする部分及び割合が同一であっても、ズーム駆動、オートフォーカス（ＡＦ）駆動等によりそれぞれのレンズ１０５〜１０７が光軸方向に移動した場合は、撮像素子１０２の結像面１０３上での結像強度分布は変化する。
【００２９】
以下、上述したシミュレーション結果を参照して、本発明の実施形態について説明する。  なお、以下の実施形態では、本発明に係る撮像装置が搭載される製品としてデジタルカメラを例に挙げて説明するが、撮像装置が搭載される製品はデジタルビデオカメラ、携帯電話等のその他の製品でもよい。
【００３０】
（第１の実施形態）  
本発明の第１の実施形態について図６乃至図１０を参照して説明する。
【００３１】
図６は、本実施形態に係るデジタルカメラ１の外観を示す図である。図６に示すように、デジタルカメラ１は、カメラ本体３と、カメラ本体３の正面の中央部に配置されるレンズ鏡筒５とを備える。デジタルカメラ１のカメラ本体３の正面の上端部には、補助光発光窓１１と、ファインダ対物窓１２とが設けられている。カメラ本体３の上面には、電源ボタン１３と、シャッターボタン１４とが設けられている。
【００３２】
図７乃至図９は、レンズ鏡筒５の構成を示す図である。レンズ鏡筒５は、デジタルカメラ１の非使用時の収納状態（図９の状態）と、撮影時の撮影状態（図７及び図８の状態）とでレンズ鏡筒５の長さが可変となっている（沈胴タイプの鏡筒）。
【００３３】
図７に示すように、レンズ鏡筒５の内部には、結像光学系２０が内蔵されている。結像光学系２０は、レンズユニット２１と、撮像素子２２とを備える。撮影状態では、レンズユニット２１及び撮像素子２２は、同一の光軸上に配置されている。この際、被写体からの光は、レンズユニット２１により結像され、撮像素子２２の結像面２３上で受光する。
【００３４】
図８に示すように、レンズユニット２１は、カバーレンズ２５、第１のレンズ２６、第２のレンズ２７の３つのレンズを備える。撮影状態の際は、被写体側から順にカバーレンズ２５、第１のレンズ２６、第２のレンズ２７が同一光軸上に配置される。３つのレンズ２５〜２７の撮影状態での光軸方向についての位置は固定されている。したがって、デジタルカメラ１は固定焦点のカメラとなっている。
【００３５】
カバーレンズ２５は、略光軸対称形状である。第１のレンズ２６は、略光軸対称形状の第１のレンズ本体２６Ａ（図８で点線で示す）の光軸に垂直な方向に切断した断面積の一部をカットして形成される。第２のレンズ２７は、略光軸対称形状の第２のレンズ本体２７Ａ（図８で点線で示す）の光軸に垂直な方向に切断した断面積の一部をカットして形成される。結像光学系２０では、光軸方向について第１のレンズ２６と第２のレンズ２７との中間点の僅かに被写体側の位置が瞳位置Ｙとなる。このため、３枚のレンズ２５〜２７の中で、瞳位置Ｙに最も近い第１のレンズ２６と、瞳位置に２番目に近い第２のレンズ２７とが、略光軸対称形状の第１及び第２のレンズ本体２６Ａ，２７Ａの光軸に垂直な方向に切断した断面積の一部をカットして形成される。なお、上述のシミュレーションと同様に、第１のレンズ本体２６Ａ、第２のレンズ本体２７Ａのカットする割合は、撮像素子２２の結像面２３上に結像される被写体像が暗くならない程度となっている。
【００３６】
図７に示すように、レンズ鏡筒５は、カメラ本体３の一部を構成する壁部材３０に取り付けられる。壁部材３０には、撮像素子２２が取り付けられている。レンズ鏡筒５は、壁部材３０に固定される略円筒状の第１の固定枠３１と、第１の固定枠３１に取り付けられる略円筒状の第１の可動枠３２とを備える。第１の可動枠３２の外径は、第１の固定枠３１の内径よりも小さくなっている。第１の可動枠３２の被写体側の端部には、カバーレンズ２５が取り付けられている。カバーレンズ２５により、レンズ鏡筒５の被写体側の開口部が塞がれる。第１の可動枠３２は、モータ等の駆動源（図示しない）により第１の固定枠３１に対して光軸方向に移動可能となっている。図８に示すように、撮影状態では、第１の可動枠３２が第１の固定枠３１から光軸方向について被写体側に突出される。図９に示すように、収納状態では、第１の可動枠３２が第１の固定枠３１の内側に配置される状態で沈胴される。第１の可動枠３２の移動に連動して、カバーレンズ２５が光軸方向に移動する。
【００３７】
図８に示すように、レンズ鏡筒５の内部には、第１のレンズ取付け手段３５が設けられている。第１のレンズ取付け手段３５は、壁部材３０に固定される略円筒状の第２の固定枠３６と、第２の固定枠３６に取り付けられる略円筒状の第２の可動枠３７とを備える。第２の可動枠３７の外径は、第２の固定枠３６の内径よりも小さくなっている。第２の可動枠３７の被写体側の端部には、第１のレンズ２６が取り付けられている。第１のレンズ取付け手段３５の開口部の面積は、第１のレンズ本体２６Ａの光軸に垂直な方向に切断した断面積と略同一となっている。ここで、第１のレンズ２６は、略光軸対称形状の第１のレンズ本体の光軸に垂直な方向に切断した断面積の一部をカットして形成される。したがって、第１のレンズ取付け手段３５の開口部は、第１のレンズ２６によって一部が塞がれていない状態となっている。
【００３８】
第２の可動枠３７は、モータ等の駆動源（図示しない）により、第２の固定枠３６に対して光軸方向に移動可能となっている。図８に示すように、撮影状態では、第２の可動枠３７が第２の固定枠３６から光軸方向について被写体側に突出される。図９に示すように、収納状態では、第２の可動枠３７が第２の固定枠３６の内側に配置される状態で沈胴される。第２の可動枠３７の移動に連動して、第１のレンズ２６が光軸方向に移動する。また、第２の可動枠３７は、第２の固定枠３６に対して光軸周り方向に回動可能になっている。撮影状態では第２の可動枠３７のＡ点が図８中で光軸より下側に位置しているのに対し、収納状態では第２の可動枠３７のＡ点が図９中で光軸より上側に位置している。すなわち、撮影状態と収納状態との間で、第２の可動枠３７が光軸周り方向に略１８０°回動する。第２の可動枠３７の回動に連動して、第１のレンズ２６が光軸周り方向に回動する。
【００３９】
図８に示すように、第１のレンズ取付け手段３５の内部には、第２のレンズ取付け手段４０が設けられている。第２のレンズ取付け手段４０は、壁部材３０に固定されている。第２のレンズ取付け手段４０は、例えば円筒を軸周り方向について一部をカットした形状に形成されている。第２のレンズ取付け手段４０には、第２のレンズ２７が取り付けられる。第２のレンズ取付け手段４０の内径は、第２のレンズ本体２７Ａの径と略同一となっている。ここで、第２のレンズ２７は、略光軸対称形状の第２のレンズ本体２７Ａの光軸に垂直な方向に切断した断面積の一部をカットして形成される。したがって、第２のレンズ２７の光軸に垂直な方向について第２のレンズ取付け手段４０により支持される側と反対側（図８中で上側）には、空間部４１が形成される。空間部４１は、第１のレンズ２６に対応する形状に形成されている。
【００４０】
図８に示すように、撮影状態では、第１のレンズ２６と第２のレンズ２７とは光軸方向について並設される。また、第１のレンズ取付け手段３５の開口部の第１のレンズ２６により塞がれていない部分と空間部４１とが、光軸周り方向について略同位相に配置される。すなわち、第１のレンズ２６と第２のレンズ２７とが、光軸周り方向についての略同位相に配置される。図９に示すように、収納状態では、第１のレンズ２６が、第２のレンズ２７の軸に垂直な方向について第２のレンズ取付け手段４０により支持される側と反対側に設けられる空間部４１に配置される。すなわち、第２のレンズ２７の形成の際に第２のレンズ本体２７Ａをカットすることにより形成される空間部４１に、第１のレンズ２６が配置される。空間部４１は第１のレンズ２６に対応する形状に形成されているため、空間部４１に第１のレンズ２６が配置可能となっている。
【００４１】
ここで、例えば第１のレンズ本体２６Ａと第２のレンズ本体２７Ａとの光軸に垂直な方向に切断した断面積が略同一であるとする。この場合、第１のレンズ２６を第１のレンズ本体２６Ａの光軸に垂直な方向に切断した断面積のＮ％をカットして形成すると、第２のレンズ２７は第２のレンズ本体２７Ａの光軸に垂直な方向に切断した断面積の（１００−Ｎ）％以上をカットして形成する必要がある。これにより、第２のレンズ本体２７Ａをカットすることにより形成される空間部４１に、第１のレンズ２６が配置可能となっている。なお、この場合、撮像素子２２の結像面２３上に結像される被写体像が暗くならないように、Ｎは３０≦Ｎ≦７０の範囲となっている。
【００４２】
図１０は、デジタルカメラ１の制御システムを示す図である。図１０に示すように、レンズユニット２１は、それぞれのレンズ２５〜２７の駆動源となるモータ（図示しない）を備えるレンズ駆動機構５０に接続されている。レンズ駆動機構５０はレンズ駆動制御部５１に接続され、レンズ駆動制御部５１は撮像制御部５２に接続されている。レンズ駆動制御部５１には、レンズ回動制御部５７が設けられている。撮像制御部５２は指示入力部５３に接続されている。撮影を行う際には、指示入力部５３から撮像制御部５２に撮影指示が入力される。すると、収納状態の位置にあるレンズユニット２１を撮影状態の位置に配置するように可動する信号が、撮像制御部５２からレンズ駆動制御部５１に出力される。レンズ駆動制御部５１は撮像制御部５２からの信号に基づいて、レンズ駆動機構５０のモータ等の駆動制御を行う。この際、レンズ駆動制御部５１のレンズ回動制御部５７は、第１のレンズ２６の光軸回り方向についての回動制御を行う。これにより、レンズユニット２１が結像可能な位置に配置される。そして、レンズユニット２１は、被写体５５からの光を撮像素子２２の結像面２３上に結像する。
【００４３】
撮像素子２２は、画像生成部６０に接続されている。画像生成部６０は、補正テーブル部６１及び画像データ格納部６２に接続されている。画像データ格納部６２は、出力処理部６３に接続され、出力処理部６３は表示部６５に接続されている。
【００４４】
レンズユニット２１により結像された被写体５５の画像データは、撮像素子２２から画像生成部６０に出力される。ここで、レンズユニット２１の第１及び第２のレンズ２６，２７は、それぞれ略光軸対称形状の第１及び第２のレンズ本体２６Ａ，２７Ａの光軸に垂直な方向に切断した断面積の一部をカットして形成されている。このため、シミュレーション結果で上述したように、第１及び第２のレンズ２６，２７の代わりに略光軸対称形状の第１及び第２のレンズ本体２６Ａ，２７Ａを用いた場合と比較して、撮像素子２２の結像面２３上の結像強度分布が変化する。略光軸対称形状の第１及び第２のレンズ本体２６Ａ，２７Ａを用いた場合からの結像強度分布の変化を補正するために、補正テーブル部６１から画像生成部６０にシェーディング補正信号が入力される。製造時において第１及び第２のレンズ本体２６Ａ，２７Ａのカットする部分及び割合は決定されるため、上述したようなシミュレーションにより撮像素子２２の結像面２３上の結像分布は取得可能である。したがって、補正データを補正テーブル部６１に格納することにより、略光軸対称形状の第１及び第２のレンズ本体２６Ａ，２７Ａを用いた場合からの結像強度分布の変化の補正を容易に行うことが可能となる。画像生成部６０で補正された画像データは、画像データ格納部６２に格納される。そして、出力処理部６３により表示部６５に表示される。
【００４５】
次に、本実施形態に係るデジタルカメラ１の作用について説明する。非使用時である収納状態では、レンズユニット２１のレンズ２５〜２７は、図９に示すように配置されている。第１のレンズ２６は、第２のレンズ２７の形成の際に第２のレンズ本体２７Ａをカットすることにより形成される空間部４１に、配置されている。
【００４６】
撮影を行う際には、電源ボタン１３を押して電源をＯＮ状態にする。すると、レンズ駆動制御部５１によりレンズ２５〜２７が図８に示すような撮影状態の位置まで移動する。この際、第１のレンズ２６は、レンズ回動制御部５７により、光軸回り方向に略１８０°回動する。撮影状態では、レンズユニット２１のレンズ２５〜２７が光軸方向に並設されている。また、第１のレンズ２６と第２のレンズ２７とが光軸周り方向についての略同位相に配置されている。
【００４７】
この状態で、シャッターボタン１４を押すと、撮影が行われる。被写体５５からの光は、レンズユニット２１により撮像素子２２の結像面２３上に結像される。レンズユニット２１により結像された被写体５５の画像データは、撮像素子２２から画像生成部６０に出力される。この際、画像生成部６０には、補正テーブル部６１からシェーディング補正信号が入力される。シェーディング補正信号により、略光軸対称形状の第１及び第２のレンズ本体２６Ａ，２７Ａを用いた場合からの結像強度分布の変化の補正を行う。画像生成部６０で補正された画像データは、画像データ格納部６２に格納される。そして、出力処理部６３により表示部６５に表示される。
【００４８】
撮影が終了すると、電源ボタン１３を押して電源をＯＦＦの状態にする。すると、レンズ駆動制御部５１によりレンズ２５〜２７が図９に示すような収納状態の位置まで移動する。この際、第１のレンズ２６は、レンズ回動制御部５７により、光軸回り方向に略１８０°回動する。
【００４９】
そこで、上記構成のデジタルカメラ１では以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態のデジタルカメラ１では、レンズユニット２１の第１及び第２のレンズ２６，２７が略光軸対称の第１及び第２のレンズ本体２６Ａ、２７Ａの光軸に垂直な方向に切断した断面積の一部をカットして形成される。このため、第２のレンズ２７の光軸に垂直な方向について第２のレンズ取付け手段４０により支持される側と反対側（図８中で上側）には、第１のレンズ２６と対応する形状の空間部４１が形成される。撮影状態では、第１のレンズ２６と第２のレンズ２７とは光軸方向について並設される。また、第１のレンズ２６と第２のレンズ２７とが、光軸周り方向についての略同位相に配置される。収納状態では、第１のレンズ２６が、空間部４１に配置される。このような構成にすることにより、第１のレンズ２６を光軸から外れた位置に配置することなく収納可能となる。これにより、撮影状態と収納状態との間で第１のレンズ２６が長い距離を移動することなく、かつ、デジタルカメラ１の小型化、薄型化を実現することができる。また、第１のレンズ２６の移動距離が短くなることにより、省エネ化、駆動機構の小型化、結像光学系の小型化を実現することができる。
【００５０】
また、デジタルカメラ１の画像生成部６０には、補正テーブル部６１からシェーディング補正信号が入力される。シェーディング補正信号により、略光軸対称形状の第１及び第２のレンズ本体２６Ａ，２７Ａを用いた場合からの結像強度分布の変化の補正を行う。したがって、補正データを補正テーブル部６１に格納することにより、略光軸対称形状の第１及び第２のレンズ本体２６Ａ，２７Ａを用いた場合からの結像強度分布の変化の補正を容易に行うことができる。
【００５１】
（変形例）  
なお、上述した実施形態ではレンズユニット２１のレンズ２５〜２７の数は３つであるが、複数であればよい。すなわち、レンズユニット２１が、略光軸対称形状の第１のレンズ本体の光軸に垂直な方向に切断した断面積の一部をカットして形成され、撮影状態と収納状態との間で光軸周り方向に回動可能な第１のレンズと、略光軸対称形状の第２のレンズ本体の光軸に垂直な方向に切断した断面積の一部をカットして形成される第２のレンズと、の少なくとも２つのレンズを備えていればよい。そして、撮影状態では、第１のレンズと第２のレンズとは光軸方向について並設され、光軸回り方向について略同位相に配置される。収納状態では、第２の本体をカットすることにより第１のレンズと対応する形状に形成される空間部に第１のレンズが配置される。
【００５２】
ここで、シミュレーション結果で上述したように、第１及び第２のレンズは、一方が結像光学系の瞳位置に最も近いレンズで、他方が結像光学系の瞳位置に２番目に近いレンズであることが好ましい。これにより、略光軸対称形状の第１及び第２のレンズ本体を用いた場合からの撮像素子２２の結像面２３上での結像強度分布の変化を、小さくすることが可能となる。
【００５３】
また、第１及び第２のレンズが結像光学系の一方が瞳位置に最も近いレンズで、他方が瞳位置に２番目に近いレンズであり、かつ、第１のレンズ本体と第２のレンズ本体との光軸に垂直な方向に切断した断面積が略同一の場合を考える。この場合、シミュレーション結果で上述したように、第１及び第２のレンズは、第１及び第２のレンズ本体の光軸に垂直な方向に切断した断面積の略５０％をカットして形成されることが好ましい。これにより、略光軸対称形状の第１及び第２のレンズ本体を用いた場合からの撮像素子２２の結像面２３上での結像強度分布の変化を、さらに小さくすることが可能となる。
【００５４】
また、上述した実施形態では、デジタルカメラ１は撮影状態でのレンズ２５〜２７の光軸方向についての位置が固定される固定焦点のカメラであるが、ズーム駆動、オートフォーカス駆動により撮影状態でレンズが光軸方向に移動するカメラにも本発明は適用可能である。この場合、デジタルカメラ７０での制御システムは、図１１に示すようになる。図１１に示すように、デジタルカメラ７０では、撮像素子２２が撮像制御部５２に接続され、撮像制御部５２は補正テーブル部６１に接続されている。レンズ駆動制御部５１は、撮影状態でレンズユニット２１の位置を調整するレンズ位置調整手段７１を備える。また、補正テーブル部６１は、補正データ選択手段７２を備える。
【００５５】
デジタルカメラ７０では、レンズユニット２１により結像された被写体５５の画像データは、撮像素子２２から撮像制御部５２に出力される。撮像制御部５２は、入力される画像データからそれぞれのレンズの光軸方向についての位置を算出する。撮像制御部５２は、算出されたレンズの位置に基づいて、オートフォーカス駆動命令をレンズ駆動制御部５１に出力する。そして、レンズ駆動制御部５１のレンズ位置調整手段７１によりレンズユニット２１はオートフォーカス駆動され、ピント調整が行われる。また、指示入力部５３からの焦点距離調整指示に基づいて、撮像制御部５２はズーム駆動命令をレンズ駆動制御部５１に出力する。そして、レンズ駆動制御部５１のレンズ位置調整手段７１によりレンズユニット２１はズーム駆動され、焦点距離調整が行われる。
【００５６】
また、デジタルカメラ７０では、レンズユニット２１のそれぞれのレンズの光軸方向についての位置によって、撮像素子２２の結像面２３上での結像強度分布が変化する。このため、補正テーブル部６１にはそれぞれのレンズの光軸方向についての位置に対応した補正データが格納されている。撮像制御部５２により算出されたレンズの位置情報は、補正テーブル部６１に入力される。補正テーブル部６１の補正データ選択手段７２は、入力されたレンズの位置情報に基づいて、最適の補正データを選択する。そして、シェーディング補正信号を画像生成部６０に入力し、略光軸対称形状の第１及び第２のレンズ本体を用いた場合からの結像強度分布の変化を補正する。以上のようにして、ズーム駆動、オートフォーカス駆動によりそれぞれのレンズが光軸方向に移動する場合でも、第１及び第２のレンズ本体を用いた場合からの結像強度分布の変化の補正を行うことが可能である。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形ができることは勿論である。
【符号の説明】
【００５８】
１…デジタルカメラ、  ５…レンズ鏡筒、  ２０…結像光学系、  ２１…レンズユニット、  ２２…撮像素子、  ２５…カバーレンズ、  ２６…第１のレンズ、  ２７…第２のレンズ、  ２６Ａ…第１のレンズ本体、  ２７Ａ…第２のレンズ本体、  ４１…空間部、  ６０…画像生成部、  ６１…補正テーブル部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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