(57)【要約】      （修正有）【課題】可動レンズ群の物理的変動時、特に姿勢差による偏芯収差変動を、他の収差への影響ができるだけ少ない状態で低減がなされた撮影光学系及び撮像装置を提供する。【解決手段】可動レンズ群６、７を有する光学系において、前記可動レンズ群６，７が偏芯した際、それによって発生する偏芯収差を低減するため、無限焦点距離状態の光学素子であって、前記光学素子の少なくとも1つの光学面を偏芯させることで、前記偏芯収差を補正可能な偏芯収差補正用レンズ群９を具備する。【選択図】図１
2015138061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動レンズ群Lauを有する光学系において、前記可動レンズ群Lauが偏芯した際、それによって発生する偏芯収差を低減するため、無限焦点距離状態の光学素子であって、前記光学素子の少なくとも1つの光学面を偏芯させることで、前記偏芯収差を補正可能な偏芯収差補正用レンズ群Lhuを具備することを特徴とする撮像光学系。
【請求項２】
前記可動レンズ群Lauが偏芯する前の撮像光学系を通過する光線で、撮像面の中心に到達する光線において、前記可動レンズ群Lauが偏芯することで、前記光線が撮像面上を移動するとともにその移動量をIs、前記光学系の無限遠物体時の焦点距離をfとした際、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の撮像光学系。
1.000×10-4  ≦  |atan(Is/f)|  ≦  2.000×10-2
【請求項３】
前記撮像光学系において、偏芯収差補正用レンズ群Lhuは複数のレンズで構成された光学素子から成っているとともに、前記光学素子は、素子を形成する頂角を可変可能な可変頂角プリズム、若しくは2つの異なる液体材料の界面を電気的に制御することによって、界面の角度を調整可能な可変素子であって、前記光学素子の少なくとも1つの光学面を傾けることで、前記偏芯収差を補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像光学系。
【請求項４】
前記撮像光学系において、偏芯収差補正用レンズ群Lhu内にある光学面は2面偏芯させるとともに、前記偏芯は光軸に垂直な面に対する倒れ偏芯であり、光軸に垂直な面に対する傾き角をθaとした際、前記2面の傾き角θaは絶対値が同じで符号が異なるとともに、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の撮像光学系。
1.000×10-3  ≦  |tanθa|  ≦    1.000×10-1
【請求項５】
前記撮像光学系において、前記可動レンズ群Lauの偏芯は可動レンズ群Lau自体の自重による重力方向の平行偏芯であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の撮像光学系。
【請求項６】
前記撮像光学系は、カメラ本体と着脱可能な交換レンズであるとともに、前記偏芯収差補正用レンズ群Lhuはアタッチメントレンズとして用い、前記撮像光学系とカメラ本体との間に装着して用いることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像光学系を含む撮像装置において、前記可動レンズ群Lauの位置検出と駆動を制御する可動レンズ群制御手段と、前記偏芯収差補正用レンズ群Lhuの駆動を制御する偏芯収差補正用レンズ群制御手段を有する撮像装置であって、前記偏芯収差補正用レンズ群制御手段は可動レンズ群制御手段で得られる位置情報から、偏芯収差補正用レンズ群Lhuを構成する少なくとも1つの光学面を偏芯させて、偏芯収差を補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
前記撮像装置は、撮像装置の姿勢状態を検知する姿勢検知手段と、前記姿勢状態の量に基づいて前記偏芯収差補正用レンズ群Lhuの少なくとも1つの光学面の偏芯量を予め記憶した記憶手段と、前記姿勢検知手段からの信号に基づいて前記記憶手段に記憶した情報を用いて、前記偏芯収差補正用レンズ群制御手段を制御することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記検知手段は、画像情報が形成される撮像素子を有する前記撮像装置において、前記可動レンズ群Lauが移動した時に生ずる画面中心若しくは画面周辺部に入射する光束の位置の変化で算出することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記制御手段において、前記偏芯収差補正用レンズ群Lhuの少なくとも1つの光学面の偏芯量は、前記記憶手段に予め記憶させておいた前記撮像光学系の偏芯敏感度と、前記検知手段にて検知された可動レンズ群Lauの実際の変動量に応じて制御されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像光学系及び撮像装置に関し、例えば画質を修正する光学補正手段を有するビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置とそれに最適な撮像光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に用いられる撮像素子は高画素化され、そして得られる画像の高画質化が進んでいる。それに伴い前記撮像装置に用いられる撮像光学系も、高画素化に対応して、設計時点での光学性能が高いことは勿論のこと、製品状態においてもその高性能が維持されることが今まで以上に求められている。しかし、製品を構成している各部品は必ず公差（部品公差）や組立誤差を持っているので、製品状態になって使用する際、使用状況や対環境性等の影響で、製品を構成する各レンズがメカ鏡筒に対してガタつき、画像が劣化する場合があった。特に、カメラにレンズを装着させ、カメラを上下左右に動かして撮影する場合（所謂姿勢差時の撮影）、撮像光学系中の可動レンズ群であるフォーカス群や防振レンズ群にガタつきが発生し易く、それに伴い画像が劣化するという課題があった。
【０００３】
その課題に対して、レンズを装着したカメラを上下左右に動かした姿勢差時の画質劣化対策として、偏芯レンズ群（防振レンズ群）を可動レンズ群の位置情報から偏芯させるという提案がなされている（特許文献1）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2010−237250号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献1のように、姿勢差による画質劣化を、偏芯レンズ群（防振レンズ群）の偏芯（特に倒れ）で回復させようとすると、実際の手振れ補正時に、本来の防振時の光学性能が出ないことが懸念された。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を鑑みて、前記可動レンズ群の物理的変動時、特に姿勢差による偏芯収差変動を、他の収差への影響ができるだけ少ない状態で低減がなされた撮影光学系及び撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、可動レンズ群Lauを有する撮影光学系において、前記可動レンズ群Lauが偏芯した際、それによって発生する偏芯収差を次のようにして低減させることである。無限焦点距離状態の光学素子から成る偏芯収差補正用レンズ群Lhuを具備するとともに、、前記光学素子の少なくとも1つの光学面を偏芯させることで、前記偏芯収差を低減していることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、可動レンズ群Lauの偏芯によって発生する偏芯収差を、具備する無限焦点距離状態の光学素子を有する偏芯収差補正用レンズ群Lhuの光学面を偏芯させることで、他の収差への影響が少なく低減がなされた撮影光学系及び撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（a）本発明の実施例1のレンズ断面図(カメラ装着時にグリップ位置水平状態(正位置))          （b）本発明の実施例1のレンズ断面図(カメラ装着時にグリップ位置垂直状態(縦位置))          （c）本発明の実施例1に用いられる偏芯収差補正用レンズ群Lhuのレンズ構成
【図２】（a）本発明の実施例1における無限遠物体時の収差図(図1(a)の正位置状態)          （b）本発明の実施例1における無限遠物体時の収差図(図1(b)の縦位置状態)
【図３】（a）本発明の実施例2のレンズ断面図(カメラ装着時にグリップ位置水平状態(正位置))          （b）本発明の実施例2のレンズ断面図(カメラ装着時にグリップ位置垂直状態(縦位置))          （c）本発明の実施例2に用いられる偏芯収差補正用レンズ群Lhuのレンズ構成
【図４】（a）本発明の実施例2における無限遠物体時の収差図(図3(a)の正位置状態)          （b）本発明の実施例2における無限遠物体時の収差図(図3(b)の縦位置状態)
【図５】（a）本発明の実施例3のレンズ断面図(カメラ装着時にグリップ位置水平状態(正位置))          （b）本発明の実施例3のレンズ断面図(カメラ装着時にグリップ位置垂直状態(縦位置))          （c）本発明の実施例3に用いられる偏芯収差補正用レンズ群Lhuのレンズ構成
【図６】（a）本発明の実施例3における無限遠物体時の収差図(図5(a)の正位置状態)          （b）本発明の実施例3における無限遠物体時の収差図(図5(b)の縦位置状態)
【図７】（a）本発明の実施例4のレンズ断面図(カメラ装着時にグリップ位置水平状態(正位置))          （b）本発明の実施例4のレンズ断面図(カメラ装着時にグリップ位置垂直状態(縦位置))          （c）本発明の実施例4に用いられる偏芯収差補正用レンズ群Lhuのレンズ構成
【図８】（a）本発明の実施例4における無限遠物体時の収差図(図7(a)の正位置状態)          （b）本発明の実施例4における無限遠物体時の収差図(図7(b)の縦位置状態)
【図９】本発明のレンズ（撮像光学系）をカメラ（撮像装置）に装着した際のブロック図
【図１０】本発明のレンズ（撮像光学系）の偏芯収差敏感度を説明するグラフ図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
最初に、本発明に係る撮像光学系及び撮像装置の特徴について説明する。
【００１１】
本発明は、各機能を担った複数のレンズ群で構成される撮像光学系を、デジタルカメラ等の撮像装置に装着し使用した際、使用状況に応じてあるレンズ群が偏芯し偏芯収差が発生することがある。その偏芯収差を、前記撮像光学系とは別に具備した無限焦点距離状態にあるレンズ群の光学面を偏芯させることでキャンセルさせ、画質劣化を低減させることである。具体的に言うと、撮像光学系中にある可動レンズ群Lauが偏芯した際発生する偏芯収差を、別途具備した無限焦点距離状態にある偏芯収差補正用レンズ群Lhuの光学面を偏芯させることで、低減させている。また前記偏芯収差は、特に、カメラの姿勢差による可動レンズ群Lauが重力方向へ偏芯することによって発生する偏芯収差を主眼に置いている。
【００１２】
その際の偏芯収差の補正方法は、以下の通りである。
【００１３】
まずは、図９を用いて各要部について説明する。図９は、撮像光学系を用いた撮像装置の要部ブロック図である。図９において、(a)は撮像装置（カメラ）が水平で傾いていない状態（以下正位置）で、可動レンズ群Lauが偏芯していない状態を、(b)はカメラの姿勢差で90度回転させた状態（縦位置）で、可動レンズ群Lauが重力方向に平行偏芯した状態を想定した図になっている。（尚図中では、2つある可動レンズ群中1つの可動レンズ群Lau1のみが、重力方向へ平行偏芯している図になっているが、偏芯は倒れでも良く、且つもう1つの可動レンズ群Lau2若しくは2つの可動レンズ群Lau1、2がともに偏芯していても良い。）
図９中の各符番については、101が撮像光学系を、102がデジタルカメラ等の本体に当たる撮像装置を、1が前記撮像装置102中にある撮像素子を、2が前記撮像光学系101の光軸を各々表している。ここで言う光軸とは、一般的に光学系の中心線的な概念で、複数のレンズ面の曲率中心を通る線である。次に、3、4は前記撮影光学系101中にある可動レンズ群Lau1、Lau2であり、通常時の作用は、前記可動レンズ群Lau1(図９-3)は、無限遠物体から至近物体への合焦機能を有したフォーカスレンズ群の働きをしている。一方、可動レンズ群Lau2(図９-4)は、レンズ群全体を光軸2と略垂直方向に移動させることにより、手振れ等による画像の振れを補正することが可能な防振レンズ群の働きをしている。前記可動レンズ群3、4は、通常時の作用として、フォーカスレンズ群及び防振レンズ群としたが、この限りではない。次に、5は偏芯収差補正用レンズ群Lhuであり、前記撮像光学系101と撮像装置102の間に配置されている。
【００１４】
次に、103、104は前記撮像光学系101内にある、可動レンズ群Lau1(図９-3)、Lau2(図９-4)の位置検出と駆動を制御する可動レンズ群制御手段を表している。105は別途具備した偏芯収差補正用レンズ群Lhu（図９-5）内にある駆動を制御する偏芯収差補正用レンズ群制御手段を表している。また、前記偏芯収差補正用レンズ群制御手段105は、後述の姿勢状態の量に基づいて、少なくとも1つの光学面の偏芯量を予め記憶した記憶手段の機能も有している。更に、前記撮像光学系101を装着する撮像装置102には、撮像装置の姿勢状態を検知する姿勢検知手段106と、レンズ系全体を制御する制御回路107（制御手段）を有している。また前記検知手段106は、前記撮像装置内の画像情報が形成される撮像素子1上において、前記可動レンズ群Lauが移動した時に生ずる画面中心若しくは画面周辺部に入射する光束の位置の変化で算出している。最後に、各座標系は、Xが光軸（2）方向を、Y、Zは前記Xに垂直な二方向を表しており、（a）の座標軸（正位置）を基準に、（b）は撮像光学系と撮像装置が90度回転し、図に記載したような座標軸（縦位置）を表している。
【００１５】
上記の各手段を有した状態で、具体的な偏芯収差の検知から補正までの過程は、以下の通りである。
【００１６】
撮像光学系101を有した撮像装置102に姿勢差が生じ、撮像光学系内の可動レンズ群Lau(図９-3)が偏芯した場合、それを撮像装置内の前記検知手段106で発生を検知するとともに、撮像光学系内の可動レンズ群制御手段103で前記可動レンズ群Lauの位置検知を行う。前記姿勢検知手段と可動レンズ群制御手段からの信号に基づいて、前記記憶手段に記憶した偏芯収差敏感度情報を用いて、前記偏芯収差補正用レンズ群制御手段105を制御し、偏芯収差補正用レンズ群Lhu（図９-5）の光学面を偏芯させる。これによって、姿勢差による撮像光学系内の可動レンズ群Lauが偏芯収差を低減することが可能となる。ここで対象としている偏芯収差とは、特に像面が製造誤差やガタによる変動等で、像面の片側のピント位置がずれることで発生する片ボケを対象としており、その片ボケにはメリディオナルM像面とサジタルS像面がある。その片ボケの平行及び傾きによる各敏感度を、前記可動レンズ群Lau1、Lau2、そして偏芯収差補正レンズ群Lhuでまとめた敏感度表の一例を、図１０に示した。図１０において、縦軸は片ボケの発生量(mm)を、横軸は各項目を表しており、前記可動レンズ群Lau1、Lau2、偏芯収差補正レンズ群Lhuを、平行偏芯では0.1mm、倒れ偏芯では5’倒した際の、片ボケの発生量（偏芯敏感度）を表している。図１０より、可動レンズ群Lau1、Lau2が姿勢差等で偏芯した際、発生した偏芯収差（片ボケ）の量にあわせて、偏芯収差補正レンズ群Lhuの光学面をキャンセルする方向に倒せば良いことになる。
【００１７】
また、このような偏芯収差補正用レンズ群Lhuを別途設ける理由としては、設けず別のレンズ群で偏芯収差補正を実施したことによる他の諸収差への影響（例えば、偏芯による色収差の発生等）を、できるだけ低減できるよう補正レンズ群の自由度拡大の為である。
【００１８】
次に、撮像光学系101と無限焦点距離状態で用いる偏芯収差補正用レンズ群Lhu(105)の各レンズ構成について、本発明の各実施例に共通する主な部分について説明する。説明に際しては、図1から図8を用いる。
【００１９】
図1、3、5、7は、本発明の実施例1から4のレンズ断面図を、図2、4、6、8は、前記実施例1から4の無限遠物体時の横収差図を各々表している。
【００２０】
まず前記図1、3、5、7において、(a)は本発明の撮像光学系をデジタルカメラ等の撮像装置に装着した際、カメラのグリップ位置が水平状態である正位置状態で、前記撮影光学系内の可動レンズ群Lau(Lau1若しくはLau2)が偏芯していない状態を表している。一方(b)は、カメラのグリップ位置が90度回転し垂直状態である縦位置状態で、前記撮影光学系内の可動レンズ群Lau(Lau1若しくはLau2)が偏芯、特に重力方向に平行偏芯した状態を表している。そして(c)は、撮像装置の姿勢差によって発生する偏芯収差を補正するための、偏芯補正用レンズ群Lhuのレンズ構成を表している。また図1、3、5、7の(a)、(b)において、1は撮像装置の撮像素子、2は撮影光学系の光軸、6は無限物点から至近距離物点への合焦を行うフォーカスレンズ群を表している。そして、7は光軸2と略垂直方向に移動させることにより、手ぶれ等による画像のぶれを補正することが可能な防振レンズ群、8は開口絞り、9はガラスブロックを各々表している。座標系は、前記図９と同様で、X軸が光軸で前記撮像素子1に向かう方向を正とし、前記X軸と垂直な断面で、紙面上方向を正とした軸をY軸、紙面の手前方向を正とした軸をZ軸としている。
【００２１】
次に、図1、3、5、7の(c)の偏芯補正用レンズ群Lhuのレンズ構成としては、前記実施例1、2の図1、3は可変頂角プリズムを、実施例3、4の図5、7はエレクトロウェッテング効果を有した素子を有している。前記可変頂角プリズムは、文字通りプリズム頂角を変化させることによって、光線の進む向きを変える光学素子である。その構成は、透明な2つの平行平板とそれらの周囲に設けた蛇腹で囲まれた内部に、例えばシリコンオイル等の透明な液体、又は透明な弾性体より成る透明物質を封入して構成されている。一方、エレクトロウェッテング効果を有した素子は、導電性を有する液体と電極との間に電圧を印加した際に、電極表面と液体との固液界面におけるエネルギーが変化し、液体表面の形状が変化する現象を利用した光学素子のことを言う。具体的に言うと、通常では2つ異なる液体（1つは電解液、もう1つは非電解液）が互いに接する界面を電気的に制御することで、素子の屈折力を可変できる素子である。本発明では、その効果にプラスして、図5、7の各(c)のように、電極12の位置をアクチュエータ16で光軸方向に移動させることで、界面の偏芯（倒れ）も制御可能である。ここで、図5、7の各(c)において、10は水等の電解液を、11は一般な接触液やオイル等の非電解液を、12、13は電極を、14は電圧を、15は絶縁体を、16はアクチュエータを各々表している。上記構成のエレクトロウェッテング効果を有した素子を2つ並列して用いることで、2つの界面の傾きを電気的に制御し、偏芯収差をキャンセルさせている。
【００２２】
以上のように、偏芯収差補正用レンズ群Lhuのレンズ構成として、可変頂角プリズムやエレクトロウェッテング効果を有した素子としたが、同じような効果が得られる素子であれば、これに限らない。また前記偏芯収差補正用レンズ群Lhuは、撮像光学系の一部として用いるのではなく、カメラ本体と着脱可能なアタッチメントレンズとして用いても良い。その際、アタッチメントレンズ自体の大きさや重さも考慮して、前記前記撮像光学系とカメラ本体との間に装着して用いるタイプであることが望ましい。
【００２３】
次に前記図2、4、6、8において、(a)は前記図1、3、5、7の(a)の正位置に対する横収差図を、(b)は前記図1、3、5、7の(b)の縦位置に対する横収差図を各々表している。前記図2、4、6、8の各横収差図において、実線はd線のメリディオナル光線（ΔM）、一点鎖線はg線のメリディオナル光線（ΔM）、点線はd線のサジタル光線（ΔS）を各々表している。また横収差の評価像高は、0mm、±16mm(図2、4では半画角ω=3.13°、図6、8では半画角ω=2.34°）、±20mm(図2、4では半画角ω=3.91°、図6、8では半画角ω=2.92°）である。
【００２４】
次に、本発明に係る条件式について説明する。
【００２５】
前記可動レンズ群Lauが偏芯する前の撮像光学系を通過する光線で、撮像面の中心に到達する光線について考える。前記光線が可動レンズ群Lauを偏芯させることで、撮像面上を移動するとともにその移動量をIs、前記光学系の無限遠物体時の焦点距離をfとした際、下記の条件式を満足することである。
【００２６】
1.000×10-4  ≦  |atan(Is/f)|  ≦  2.000×10-3  -----------(1)
前記条件式（1）は、前記可動レンズ群Lauが偏芯した際の像面上の移動量を規定した条件式である。前記条件式（1）において、上限値を超えると、可動レンズ群Lauの偏芯量が大きくなり、それに伴って発生する偏芯収差量も大きくなり過ぎる。前記偏芯収差をキャンセルさせるためには、偏芯収差補正用レンズ群Lhuの偏芯量が増える為、それに従い、他の諸収差、特に色収差が低下してしまうので、好ましくない。一方、下限値を超えると、可動レンズ群Lauの偏芯量が少なくなり過ぎ、そもそも発生する偏芯収差量も問題になるレベルではない。
【００２７】
更に好ましくは、下記の条件式の範囲内であることが、偏芯収差の補正上望ましい。
【００２８】
1.150×10-4  ≦  |atan(Is/f)|  ≦  1.800×10-3  -----------(1-a)
1.300×10-4  ≦  |atan(Is/f)|  ≦  1.600×10-3  -----------(1-b)
前記条件式（1）を満足した上で、下記の条件式(2)を満足することである。
【００２９】
前記撮像光学系において、偏芯収差補正用レンズ群Lhu内にある光学面は2面偏芯させるとともに、前記偏芯は光軸に垂直な面に対する倒れ偏芯であり、光軸に垂直な面に対する傾き角をθaとした際、前記2面の傾き角θaは絶対値が同じで符号が異なることである。更に、下記の条件式（2）を満足することである。
【００３０】
1.000×10-3  ≦  |tanθa|  ≦    1.000×10-1  -----------(2)
前記条件式（2）は、前記偏芯収差補正用レンズ群Lhuの光軸に垂直な面に対する傾き角θaの範囲を規定する条件式である。前記条件式（2）において、上限値を超えると、偏芯収差補正用レンズ群Lhuの偏芯量が増え過ぎ、それに伴い、他の諸収差、特に色収差が低下してしまうので、好ましくない。一方、下限値を超えると、偏芯収差補正用レンズ群Lhuの偏芯量が減り過ぎ、可動レンズ群Lauの偏芯で発生する偏芯収差がキャンセルできなくなり、好ましくない。
【００３１】
更に好ましくは、下記の条件式の範囲内であることが、偏芯収差の補正上望ましい。
【００３２】
1.250×10-3  ≦  |tanθa|  ≦    8.000×10-2  -----------(2-a)
1.500×10-3  ≦  |tanθa|  ≦    6.000×10-2  -----------(2-b)
次に、各実施例について説明する。
【００３３】
［実施例1］
本発明の実施例1は、撮像光学系が超望遠レンズ（焦点距離300mm、Fno2.8）であり、図1(a)に物体距離無限遠で正位置状態のレンズ断面図を、図1(b)に物体距離無限遠で縦位置状態のレンズ断面図を示している。可動レンズ群Lauはフォーカスレンズ群であり、縦位置時重力方向（図1(b)にて紙面下方向）に35μm平行偏芯している。偏芯収差補正用レンズ群Lhuには可変頂角プリズムを使用しており、図1(c)のように正位置時はどの光学面も偏芯させていない状態であるが、縦位置時には2つの光学面を反対方向に同じ量だけ偏芯させている。その量は、光軸に垂直な断面に対して0.047度傾けている。尚、図1(c)はかなりデフォルメした図になっている。そうすることによって、図2(a)、(b)にように、縦位置時の偏芯収差が十分補正され、正位置ともに良好な光学性能を実現している。
【００３４】
［実施例2］
本発明の実施例2は、前記実施例1と同様に、撮像光学系が超望遠レンズ（焦点距離300mm、Fno2.8）であり、図3(a)に物体距離無限遠で正位置状態のレンズ断面図を、図3(b)に物体距離無限遠で縦位置状態のレンズ断面図を示している。可動レンズ群Lauは防振レンズ群であり、縦位置時重力方向（図3(b)にて紙面下方向）に0.2mm平行偏芯している。偏芯収差補正用レンズ群Lhuには可変頂角プリズムを使用しており、図3(c)のように正位置時はどの光学面も偏芯させていない状態であるが、縦位置時には2つの光学面を反対方向に同じ量だけ偏芯させている。その量は、光軸に垂直な断面に対して0.003度傾けている。尚、図1(c)と同様に、図3(c)もかなりデフォルメした図になっている。そうすることによって、図4(a)、(b)にように、縦位置時の偏芯収差が十分補正され、正位置ともに良好な光学性能を実現している。
【００３５】
［実施例3］
本発明の実施例3は、撮像光学系が超望遠レンズ（焦点距離400mm、Fno4.0）であり、図5(a)に物体距離無限遠で正位置状態のレンズ断面図を、図5(b)に物体距離無限遠で縦位置状態のレンズ断面図を示している。可動レンズ群Lauはフォーカスレンズ群であり、縦位置時重力方向（図5(b)にて紙面下方向）に35μm平行偏芯している。偏芯収差補正用レンズ群Lhuには、エレクトロウェッティング効果を有する素子2つ連結させ使用しており、図5(c)のように正位置時はどの光学面も偏芯させていない状態であるが、縦位置時には2つの光学面を反対方向に同じ量だけ偏芯させている。その量は、光軸に垂直な断面に対して0.05度傾けている。尚、前記実施例と同様に、図5(c)もかなりデフォルメした図になっている。そうすることによって、図6(a)、(b)にように、縦位置時の偏芯収差が十分補正され、正位置ともに良好な光学性能を実現している。
【００３６】
［実施例4］
本発明の実施例4は、前記実施例3と同様に、撮像光学系が超望遠レンズ（焦点距離400mm、Fno4.0）であり、図7(a)に物体距離無限遠で正位置状態のレンズ断面図を、図7(b)に物体距離無限遠で縦位置状態のレンズ断面図を示している。可動レンズ群Lauは像振補正レンズ群であり、縦位置時重力方向（図7(b)にて紙面下方向）に0.2mμm平行偏芯している。偏芯収差補正用レンズ群Lhuには、エレクトロウェッティング効果を有する素子2つ連結させ使用しており、図7(c)のように正位置時はどの光学面も偏芯させていない状態であるが、縦位置時には2つの光学面を反対方向に同じ量だけ偏芯させている。その量は、光軸に垂直な断面に対して0.002度傾けている。尚、前記実施例と同様に、図7(c)もかなりデフォルメした図になっている。そうすることによって、図8(a)、(b)にように、縦位置時の偏芯収差が十分補正され、正位置ともに良好な光学性能を実現している。
【００３７】
最後に本発明の数値実施例について説明する。
【００３８】
各数値実施例において、riは物体側より第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、diは物体側より第ｉ番目の基準状態の軸上面間隔、ndiとνdｉは第ｉ番目の光学部材のd線における屈折率とアッべ数を各々表している。また、FnoはFナンバーである。
【００３９】
また各実施例の回折光学面の位相形状ψは、回折光の回折次数をm、設計波長をλ0、光軸に対して垂直方向の高さをr、位相係数をCi(i=1,2,3…)としたとき、次式によって表される。
【００４０】
ψ（h, m） = (2π/mλ0)*（C1・r^2＋C2・r^4＋C3・r^6＋…）
更に、非球面形状は、Xを光軸方向の面頂点からの変位量、rを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Rを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、B、C、D、E…を各次数の非球面係数とした時、次式によって表される。
【００４１】
【数１】
2015138061.tif 000003
【００４２】
数値実施例1
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1        231.365   13.57   1.48749    70.2      100.52
2       -296.425   15.95                         99.96
3        101.673   17.99   1.43387    95.1       88.04
4       -234.239    0.20                         85.81
5       -224.126    3.30   1.65412    39.7       85.78
6        197.940    3.50                         80.98
7         58.194   15.00   1.43387    95.1       75.55
8        204.547    1.00                         72.29
9         47.727    4.50   1.51633    64.1       63.12
10         35.734  (可変)                         55.91
11       1496.079    4.57   1.80809    22.8       47.40
12       -115.377    2.00   1.83481    42.7       46.62
13         83.036    0.00                         43.85
14          ∞     (可変)                         44.56
15(絞り)    ∞       0.24                         35.50
16        109.053    8.72   1.59282    68.6       35.10
17        -48.613    1.80   1.78472    25.7       33.95
18       -103.082    2.27                         33.40
19        100.415    4.38   1.80518    25.4       34.00
20        -80.526    1.55   1.65160    58.5       33.60
21         35.504    5.50                         31.11
22        -71.541    1.55   1.79952    42.2       31.14
23         90.522    7.90                         32.42
24          ∞       0.00                         35.06
25        124.712    4.75   1.69680    55.5       36.21
26       -159.669    5.95                         37.03
27         64.095    1.90   1.80809    22.8       41.51
28         41.203    9.00   1.61340    44.3       41.18
29       -449.568    2.00                         41.48
30          ∞       2.00   1.51633    64.1       41.77
31          ∞       2.00                         41.92
32          ∞       1.50   1.51633    64.1       42.16
33          ∞       2.50   1.41650    52.2       42.28
34          ∞       1.50   1.51633    64.1       42.48
35          ∞       0.00                         42.60
36          ∞     (可変)                         42.60
像面        ∞   
各種データ
ズーム比      1.00 
焦点距離     292.46  
Fナンバー      2.91  
画角           4.23  
像高          21.64  
レンズ全長   273.95  
BF            62.26  
d10           25.17  
d14           37.95  
d36           62.26  
入射瞳位置   434.54  
射出瞳位置   -70.00  
前側主点位置  80.29  
後側主点位置-230.20  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1     147.61        75.00        -4.73        -53.89
2   11    -102.80         6.57         3.80          0.17
3   15     227.43        67.00        54.46          1.60
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    268.82
2       3    166.10
3       5   -160.20
4       7    181.82
5       9   -315.76
6      11    132.72
7      12    -57.58
8      16     57.91
9      17   -118.97
10      19     56.11
11      20    -37.62
12      22    -49.77
13      25    101.18
14      27   -148.26
15      28     61.96
16      30      0.00
17      32      0.00
18      33      0.00
19      34      0.00
数値実施例2
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1        231.365   13.57   1.48749    70.2      100.52
2       -296.425   15.95                         99.96
3        101.673   17.99   1.43387    95.1       88.04
4       -234.239    0.20                         85.81
5       -224.126    3.30   1.65412    39.7       85.78
6        197.940    3.50                         80.98
7         58.194   15.00   1.43387    95.1       75.55
8        204.547    1.00                         72.29
9         47.727    4.50   1.51633    64.1       63.12
10         35.734  (可変)                         55.91
11       1496.079    4.57   1.80809    22.8       47.40
12       -115.377    2.00   1.83481    42.7       46.62
13         83.036    0.00                         43.85
14          ∞     (可変)                         44.56
15(絞り)    ∞       0.24                         35.50
16        109.053    8.72   1.59282    68.6       35.10
17        -48.613    1.80   1.78472    25.7       33.95
18       -103.082    2.27                         33.40
19        100.415    4.38   1.80518    25.4       34.00
20        -80.526    1.55   1.65160    58.5       33.60
21         35.504    5.50                         31.11
22        -71.541    1.55   1.79952    42.2       31.14
23         90.522    7.90                         32.42
24          ∞       0.00                         35.06
25        124.712    4.75   1.69680    55.5       36.21
26       -159.669    5.95                         37.03
27         64.095    1.90   1.80809    22.8       41.51
28         41.203    9.00   1.61340    44.3       41.18
29       -449.568    2.00                         41.48
30          ∞       2.00   1.51633    64.1       41.77
31          ∞       2.00                         41.92
32          ∞       1.50   1.51633    64.1       42.16
33          ∞       2.50   1.41650    52.2       42.28
34          ∞       1.50   1.51633    64.1       42.48
35          ∞       0.00                         42.60
36          ∞     (可変)                         42.60
像面        ∞   
各種データ
ズーム比      1.00 
焦点距離     292.46  
Fナンバー      2.91  
画角           4.23  
像高          21.64  
レンズ全長   273.95  
BF            62.26  
d10           25.17  
d14           37.95  
d36           62.26  
入射瞳位置   434.54  
射出瞳位置   -70.00  
前側主点位置  80.29  
後側主点位置-230.20  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1     147.61        75.00        -4.73        -53.89
2   11    -102.80         6.57         3.80          0.17
3   15     227.43        67.00        54.46          1.60
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    268.82
2       3    166.10
3       5   -160.20
4       7    181.82
5       9   -315.76
6      11    132.72
7      12    -57.58
8      16     57.91
9      17   -118.97
10      19     56.11
11      20    -37.62
12      22    -49.77
13      25    101.18
14      27   -148.26
15      28     61.96
16      30      0.00
17      32      0.00
18      33      0.00
19      34      0.00
数値実施例3
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1         94.976   18.58   1.48749    70.2       95.19
2      -1521.061   19.00                         93.33
3         79.197   16.94   1.49700    81.5       75.93
4       -257.070    0.14                         72.42
5       -244.891    3.62   1.77250    49.6       72.41
6*       182.157   15.15                         67.11
7         85.825    2.76   1.78590    44.2       55.75
8         39.183    0.04   1.61973    43.0       50.83
9(回折)   39.183    0.01   1.56691    19.4       50.81
10         39.183   13.14   1.48749    70.2       50.80
11        490.649  (可変)                         48.67
12        246.343    3.35   1.80809    22.8       34.78
13       -257.481    1.80   1.88300    40.8       33.77
14         55.139    0.00                         31.72
15          ∞     (可変)                         32.41
16(絞り)    ∞       2.50                         23.68
17         94.965    1.30   1.84666    23.9       23.98
18         32.413    4.86   1.61340    44.3       23.88
19       -125.777    1.80                         24.03
20          ∞       0.00                         24.03
21         69.050    3.91   1.84666    23.9       24.40
22        -93.995    1.30   1.81600    46.6       23.98
23         35.990    3.12                         23.23
24        -82.863    1.30   1.88300    40.8       23.31
25         74.531    1.94                         24.22
26          ∞       0.00                         24.91
27         52.805    9.70   1.62588    35.7       26.27
28        -20.876    1.80   1.59522    67.7       27.11
29       -321.871    3.58                         28.75
30        -47.594    1.80   1.80809    22.8       29.31
31         47.317    7.19   1.67300    38.1       32.69
32        -59.696    0.50                         33.79
33         97.545    5.36   1.84666    23.9       36.63
34       -211.347    0.00                         37.00
35          ∞       2.50                         37.08
36          ∞       2.00   1.51633    64.1       37.31
37          ∞       2.50                         37.58
38          ∞       1.50   1.58785    39.3       38.09
39          ∞       1.50   1.33306    57.0       38.28
40          ∞       1.50   1.33306    57.0       38.51
41          ∞       1.50   1.58785    39.3       38.74
42          ∞       0.00                         38.94
43          ∞     (可変)                         49.72
像面        ∞   
非球面データ
第6面
K = 2.66445e+000  B = 1.39528e-008  C =-8.53472e-012  D =-6.44175e-016  E =-9.65917e-019  
第9面(回折面)
C1 =-6.33396e-005  C2 =-1.20577e-008  C3 =-7.55419e-013  C4 =-1.55870e-014  
C5 = 1.43224e-017  
各種データ
ズーム比      1.00 
焦点距離     392.20  
Fナンバー      4.12  
画角           3.16  
像高          21.64  
レンズ全長   264.67  
BF            57.92  
d11           18.00  
d15           29.25  
d43           57.92  
入射瞳位置   612.18  
射出瞳位置   -65.34  
前側主点位置-243.55  
後側主点位置-334.28  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1     133.46        89.37        -0.49        -67.18
2   12     -77.64         5.15         3.53          0.69
3   16     3106.11        64.97       687.98        818.37
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    184.07
2       3    123.89
3       5   -134.72
4       7    -94.19
5       8    7530.19
6       9    7832.00
7      10     86.53
8      12    156.26
9      13    -51.29
10      17    -58.68
11      18     42.51
12      21     47.54
13      22    -31.75
14      24    -44.27
15      27     25.18
16      28    -37.59
17      30    -29.12
18      31     40.31
19      33     79.46
20      36      0.00
21      38      0.00
22      39      0.00
23      40      0.00
24      41      0.00
数値実施例4
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1         94.976   18.58   1.48749    70.2       95.19
2      -1521.061   19.00                         93.33
3         79.197   16.94   1.49700    81.5       75.93
4       -257.070    0.14                         72.42
5       -244.891    3.62   1.77250    49.6       72.41
6*       182.157   15.15                         67.11
7         85.825    2.76   1.78590    44.2       55.75
8         39.183    0.04   1.61973    43.0       50.83
9(回折)   39.183    0.01   1.56691    19.4       50.81
10         39.183   13.14   1.48749    70.2       50.80
11        490.649  (可変)                         48.67
12        246.343    3.35   1.80809    22.8       34.78
13       -257.481    1.80   1.88300    40.8       33.77
14         55.139    0.00                         31.72
15          ∞     (可変)                         32.41
16(絞り)    ∞       2.50                         23.68
17         94.965    1.30   1.84666    23.9       23.98
18         32.413    4.86   1.61340    44.3       23.88
19       -125.777    1.80                         24.03
20          ∞       0.00                         24.03
21         69.050    3.91   1.84666    23.9       24.40
22        -93.995    1.30   1.81600    46.6       23.98
23         35.990    3.12                         23.23
24        -82.863    1.30   1.88300    40.8       23.31
25         74.531    1.94                         24.22
26          ∞       0.00                         24.91
27         52.805    9.70   1.62588    35.7       26.27
28        -20.876    1.80   1.59522    67.7       27.11
29       -321.871    3.58                         28.75
30        -47.594    1.80   1.80809    22.8       29.31
31         47.317    7.19   1.67300    38.1       32.69
32        -59.696    0.50                         33.79
33         97.545    5.36   1.84666    23.9       36.63
34       -211.347    0.00                         37.00
35          ∞       2.50                         37.08
36          ∞       2.00   1.51633    64.1       37.31
37          ∞       2.50                         37.58
38          ∞       1.50   1.58785    39.3       38.09
39          ∞       1.50   1.33306    57.0       38.28
40          ∞       1.50   1.33306    57.0       38.51
41          ∞       1.50   1.58785    39.3       38.74
42          ∞       0.00                         38.94
43          ∞     (可変)                         49.72
像面        ∞   
非球面データ
第6面
K = 2.66445e+000  B = 1.39528e-008  C =-8.53472e-012  D =-6.44175e-016  E =-9.65917e-019  
第9面(回折面)
C1 =-6.33396e-005  C2 =-1.20577e-008  C3 =-7.55419e-013  C4 =-1.55870e-014  
C5 = 1.43224e-017  
各種データ
ズーム比      1.00 
焦点距離     392.20  
Fナンバー      4.12  
画角           3.16  
像高          21.64  
レンズ全長   264.67  
BF            57.92  
d11           18.00  
d15           29.25  
d43           57.92  
入射瞳位置   612.18  
射出瞳位置   -65.34  
前側主点位置-243.55  
後側主点位置-334.28  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1     133.46        89.37        -0.49        -67.18
2   12     -77.64         5.15         3.53          0.69
3   16     3106.11        64.97       687.98        818.37
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    184.07
2       3    123.89
3       5   -134.72
4       7    -94.19
5       8    7530.19
6       9    7832.00
7      10     86.53
8      12    156.26
9      13    -51.29
10      17    -58.68
11      18     42.51
12      21     47.54
13      22    -31.75
14      24    -44.27
15      27     25.18
16      28    -37.59
17      30    -29.12
18      31     40.31
19      33     79.46
20      36      0.00
21      38      0.00
22      39      0.00
23      40      0.00
24      41      0.00
下記に、各実施例における各条件式の値を表1に示す。
【００４３】
【表１】
2015138061.tif 000004
【００４４】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、撮像光学系及び撮像装置に関し、例えば画質を修正する光学補正手段を有するビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置とそれに最適な撮像光学系に関するものである。
【符号の説明】
【００４６】
1：撮像素子
2：光軸
3、4：可動レンズ群Lau
5：偏芯収差補正レンズ群Lhu
6：フォーカスレンズ群
7：防振レンズ群
8：開口絞り
9：ガラスブロック
10：電解液
11：非電解液
12：電極1
13：電極2
14：電圧
15：絶縁体
16：アクチュエータ
101：撮影光学系
102：撮像装置
103、104：可動レンズ群制御手段
105：偏芯収差補正用レンズ群制御手段
106：姿勢検知手段
107：全体制御回路
【図２】
2015138061.tif 000005
【図４】
2015138061.tif 000006
【図６】
2015138061.tif 000007
【図８】
2015138061.tif 000008
【図１】
2015138061.tif 000009
【図３】
2015138061.tif 000010
【図５】
2015138061.tif 000011
【図７】
2015138061.tif 000012
【図９】
2015138061.tif 000013
【図１０】
2015138061.tif 000014