(57)【要約】【課題】フォーカスあるいはズームの変化に対応して光線高さが変化することにより球面収差等が発生しやすくなる光学系のレンズ鏡筒におて、設計的制約を少なく効率よく光学性能に及ぼす有害要素を排除した高性能なレンズ鏡筒を提供する。【解決手段】焦点位置あるいは焦点距離の変化に対応して入光する光線高さが変化することにより球面収差等が発生しやすくなる光学系のレンズ鏡筒において、光透過領域が複数に分割されている物性素子を利用した透過光量調整手段を有し、この透過光量調整手段は、焦点位置あるいは焦点距離の変化に対応して複数に分割されている光透過領域の動作領域を変化させることを特徴とするレンズ鏡筒。【選択図】図１
2004094052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点位置あるいは焦点距離の変化に対応して入光する光線高さが変化することにより球面収差等が発生しやすくなる光学系のレンズ鏡筒において、
光透過領域が複数に分割されている物性素子を利用した透過光量調整手段を有し、この透過光量調整手段は、焦点位置あるいは焦点距離の変化に対応して複数に分割されている光透過領域の動作領域を変化させることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
焦点距離の変化に対応し画角外の有害光の形状、光線高さが変化する光学系のレンズ鏡筒において、
光透過領域が複数に分割されている物性素子を利用した透過光量調整手段を有し、この透過光量調整手段は、焦点位置あるいは焦点距離の変化に対応して複数に分割されている光透過領域の動作領域を変化させることを特徴するレンズ鏡筒。
【請求項３】
前記透過光量調整手段は、複数に分割されている光透過領域が略矩形形状をしていることを特徴とする請求項２記載のレンズ鏡筒。
【請求項４】
前記透過光量調整手段は、エレクトロクロミック素子であることを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズ鏡筒。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエレクトロクロミック素子等の透過光量を調整することの出来る物性素子を利用した透過光量調整手段を有するレンズ鏡筒及びそれを用いた撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
写真レンズ、ビデオレンズ等の中には焦点距離あるいは焦点位置の変化に対応して光線高さが変化し、必要以上の高さの光線が入光することによって球面収差が発生しやすくなる性質のものが存在する。
【０００３】
図５ａ、ｂは絞り位置での光線高さが変化することを説明するための従来のズームレンズの説明図であるが、図５ａはテレ状態、図５ｂはワイド状態での各ズーム構成群の位置を示すものであり、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５はズーム位置によりそれぞれ移動する移動群、１０６は光量調整をするための絞り装置であり、絞り装置１０６はズーム構成群１０３と一体的に構成されている。
【０００４】
さらに１１０はテレ状態での軸上光束、１２０はワイド状態での軸上光束となっている。いま図５ａ、５ｂに示すようにズーム群がテレ状態からワイド状態に移動するとき軸上光束は１１０から１２０と変化し画角が広がるにつれ結像面での光量自体も増量することになるが、この増量した分の光線は球面収差等の発生要因を含んだものであり、結像面での光量を一定に保とうとする場合、不必要なばかりでなく光学性能を低下させる有害要因となっている。従って従来よりこの有害光成分を取り除くためにズーム位置に対応し絞り装置１０６の絞りスタート位置を変化させるようにしたり、または絞り装置１０６とは別にズーム位置により不要成分を排除する位置まで絞り羽根を移動させる構成となっている副絞り装置を搭載することが一般化している。
【０００５】
カメラ側本体とのメカニカルな連動系を廃した昨今の電子化マウントではアクチュエータ駆動による絞り装置が用いられるがズーム位置による絞りスタート位置を常に保持しておくことが困難なため、光量調整を行う絞り装置とは別に前述のような副絞り装置を有する形態とすることが一般的である。
【０００６】
絞り装置を作動させ光線の高さを制限した場合の軸上光束を図５ｂ中に１２１として示す。また副絞りを装置１０７を搭載したズームレンズの説明図をそれぞれテレ状態が図６ａ、ワイド状態が図６ｂとして示す。
【０００７】
また通常用いられる撮像装置では撮影フォーマットは矩形形状をしていることが一般的であるが、この場合撮影レンズの入射位置付近、あるいは結像面に近い射出位置付近では軸外光束の必要位置を撮影フォーマットと略同形状をしている。
【０００８】
図７ａ、図７ｂはそれぞれテレ状態、ワイド状態でのズームレンズの説明図であり、それぞれ１５１、１５２の位置での最像高を含む断面形状を図８ａ、８ｂに表している。通常撮影レンズを構成している個々のレンズは円形形状をしているため、そのまま撮影フォーマットの矩形形状を包括する円形の投影画像となるが、それを結像面直前のマスクにより矩形形状に切り取るようにしており、撮影フォーマット外の光束は不必要なばかりでなく鏡筒等の内面に当たって乱反射やゴーストなどの悪影響を及ぼすこととなっていた。
【０００９】
従って従来より不要な軸外光束を排除する目的で入射光形状が矩形となるような花弁型のフードや射出側に矩形マスクを配置したりして有害光成分を除去してきた。撮影レンズの中にはテレ側で前群が繰り込みワイド側で前群が繰り出されるズーム構成をとっているものがあり、このときフードを固定位置に保持することにより相対的にテレ側でフードが深くなり、またワイド側で浅くなるようにしてズームで変化する撮影画角外の不要光束を排除しようとするものが存在する。前群の位置とフード１６０の深さの関係を示す説明図をそれぞれ図９ａ、９ｂに表す。
【００１０】
また一方で特開平０６−１４８５９３に示されるように光学系光路中に複数に分割された領域を有する透過量を調整することの出来る物性素子を配置して絞り装置の役割をさせようとする提案が成されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、焦点位置あるいは焦点距離の変化に対応して入光する光線高さが変化し球面収差等が発生しやすくなる光学系のレンズ鏡筒を含む撮像装置の場合、ズーム動作に対応して絞り装置のスタート位置を変化させることは前述の問題があるため困難であるし、またズームやフォーカスの作動とともにメカニカルに連動する副絞り装置を配置するためにはその分のスペースや他の移動群と連動するための作動カム等を配置しなければならず、昨今より小型化されたレンズ鏡筒にとっては大きな設計的制約条件となっていた。
【００１２】
また焦点距離の変化に対応し画角外の有害光の形状、光線高さが変化する光学系のレンズ鏡筒を含む撮像装置において、軸外の不要光束を排除しようとする場合、常にテレ側でフードが深くなりワイド側で浅くなる形態を実現できるような構成のズーム光学系とする事は現実的に困難であり、前群固定やテレ側で前群が繰り出されワイド側で繰り込まれる光学系、また構成上移動する前群自体にフードを保持しなくてはならないレンズ鏡筒では必要な画角を排除しないようにワイド側に合わせたフード深さとしなければならないため、ワイド側以外のズーム位置では有害な不要光束が入射することとなっていた。
【００１３】
従って、本発明の目的は焦点距離あるいは焦点位置の変化に対応してコマフレア等の有害光成分の光線高さが変化する光学系のレンズ鏡筒を含む撮像装置において、光軸方向の大きなスペースや設計上制約となるメカニカルなズーム連動系を必要とすることなく有害光を排除できるレンズ鏡筒とこのレンズ鏡筒を含む撮像装置を実現できるようにすることである。
【００１４】
またさらに焦点距離の変化に対応し画角外の有害光の形状、光線高さが変化する光学系のレンズ鏡筒において、ズーム構成に関わらず軸外の不要光束を排除できるレンズ鏡筒を実現できるようにすることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、焦点位置あるいは焦点距離の変化に対応して入光する光線高さが変化することにより球面収差等が発生しやすくなる光学系のレンズ鏡筒において、光透過領域が複数に分割されている物性素子を利用した透過光量調整手段を有し、この透過光量調整手段は、焦点位置あるいは焦点距離の変化に対応して複数に分割されている光透過領域の動作領域を変化させることを特徴とする。
【００１６】
これにより、有害光を排除するための副絞り装置を配置する上での大きな設計上の制約となっていた必要スペースやメカニカルな連動装置を不要とすることができる。
【００１７】
また、本発明は、焦点距離の変化に対応し画角外の有害光の形状、光線高さが変化する光学系のレンズ鏡筒において、光透過領域が複数に分割されている物性素子を利用した透過光量調整手段を有し、この透過光量調整手段は、焦点位置あるいは焦点距離の変化に対応して複数に分割されている光透過領域の動作領域を変化させるとことを特徴とする。
【００１８】
これにより、光学系、ズーム構成に関わらず変化する各焦点距離で軸外の不要光束を排除することができる。
【００１９】
また、本発明は、焦点距離の変化に対応し画角外の有害光の形状、光線高さが変化する光学系のレンズ鏡筒において、光透過領域が複数に分割されている物性素子を利用した透過光量調整手段を有し、この透過光量調整手段は、焦点位置あるいは焦点距離の変化に対応して略矩形形状に複数に分割されている光透過領域の動作領域を変化させることを特徴としている。
【００２０】
このように、物性素子を光学系の入射位置付近、あるいは射出位置付近に配置し、ズーム位置により複数に分割された撮影フォーマットに対応した矩形形状の作動領域を変化させることにより、不要光束を排除したものである。
【００２１】
また、物性素子を利用した透過光量調整手段としてエレクトロクロミック素子を使用することができる。これにより、制御応答性の良いレンズ鏡筒を実現できるる。
【００２２】
更に、本発明は、上記レンズ鏡筒を備えた撮像装置である。
【００２３】
【発明の実施形態】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態であるレンズ鏡筒の構成図であり、図１において上断面図はズーム位置がワイド、下断面図はテレ状態となっており、それぞれ１群鏡筒１、１群レンズ１ａ、２群鏡筒２、２群レンズ２ａ、３群鏡筒３、３群レンズ３ａ、４群鏡筒４、４群レンズ４ａ、５群鏡筒５、５群レンズ５ａにより構成され、また１群鏡筒１は直進筒６に保持され、２群鏡筒２は２群移動筒７にヘリコイド結合されておりフォーカス調整は２群鏡筒２が各ズーム位置からさらにヘリコイドに乗って移動することによって行われる。
【００２４】
さらに９はエレクトロクロミック素子による絞り装置となっており４群鏡筒４に一体的に保持され、さらに接続筒８は３群鏡筒３と５群鏡筒５を一体的に保持するようになっている。
【００２５】
１１はカメラ側と結合するためのマウントであり、マウント１１は後部外装環１２、固定筒１３を介して案内筒１４を保持し、さらに案内筒１４は外周側に１群鏡筒１を保持した直進筒６、２群移動筒７、３群鏡筒３、５群鏡筒５が一体的に保持された接続筒８、絞り装置９を一体的に保持した４群鏡筒４を作動させるためのカムを有したカム環１５をカム環コマ１６により定位置回転保持している。
【００２６】
さらに案内筒１４にはエンコーダパターンを有するフレキシブル基板２６が張り付けられ、カム環１５にはズームブラシ２７が保持されカム環１５の回転により現在のズームポジションが判読できるようになっている。また固定筒１３の外周にはカム環１５とズームキー１７により接続しズームの回転動作を行うズーム操作環１８が定位置回転保持され、また案内筒１４にはアクチュエータであるところのＵＳＭフォーカスユニット１９が固定保持され、ＵＳＭフォーカスユニット１９の出力手段であるところのフォーカスキー２０が２群鏡筒２に接続され、フォーカスキー２０が回転することによりヘリコイドに乗った２群鏡筒が回転繰り出ししフォーカスが行われる。
【００２７】
またＵＳＭフォーカスユニット１９の前方には連絡環２１が固定保持され、連絡環２１の外周にはフォーカスキーをマニュアル作動させるためのマニュアル操作環２２が定位置回転保持されておりアクチュエータによる電気的作動ばかりでなくマニュアル操作によるフォーカス作動も可能となっている。
【００２８】
さらに連絡環２１の先端には不図示のフードを保持するためのフード取付環２３が固定されている。またマウント１１にはカメラ側と制御上の電気的通信を行うための接点２４が配置され、絞り装置９、エレクトロクロミック素子による副絞り装置１０、ＵＳＭフォーカスユニットを駆動制御するための実装基板２５と接続されている。
【００２９】
次にエレクトロクロミック素子による絞り装置９の構造について説明する。図２は複数に分割された作動領域を有するエレクトロクロミック素子の平面図であり、図２ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅはそれぞれの作動領域に電圧をかけたときの作動状態を示すものである。
【００３０】
図２ａのテレ状態から図２ｅのワイド状態へと変化していき、ズーム作動によるズーム位置をエンコーダパターンを有するフレキシブル基板２６とズームブラシ２７の構成により判読し、読みとったズーム位置に対応してエレクトロクロミック素子の作動領域を変化させることによりそのズーム位置での必要光束のみを透過させ球面収差の発生要因のある有害な光束成分は透過させまいとするものである。ズーム動作に対応した絞りスタート位置から撮影者の所望する光量調整を行うよう動作する。
【００３１】
物性素子であるため電力を供給するための電気的接続手段さえあればメカニカルな連動手段を必要とせず支配スペースとしても少ない上、現在の絞り動作位置を常にモニタリングする絶対位置エンコーダ等も必要ない。
【００３２】
本実施形態では説明を理解しやすくするためにエレクトロクロミック素子の作動パターンを４段階としているが、これはズームの動作に対応する必要があるため出来るだけ細かい動作パターンであることが望ましいことは言うまでもない。
【００３３】
（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態であるレンズ鏡筒の構成図である。基本的な構成は第１の実施形態と同様であるが略矩形形状の動作領域パターンを有するエレクトロクロミック素子による可変矩形マスク３０が１群鏡筒の後方に実装基板２５との不図示の電気的接続手段をもって配置されており、やはり同様にズーム位置に対応して使用する動作領域を変化させることにより画角外の不要な入射光成分を透過させず乱反射やゴーストの要因を排除するようにしたものである。
【００３４】
撮影フォーマットの形状が矩形形状であるため１群レンズ付近の必要入射光束の形状も略矩形形状となり、図４ａ、ｂに略矩形形状の動作パターンを有するエレクトロクロミック素子を平面図として表す。
【００３５】
図４ａがワイド位置使用状態、図４ｂがテレ位置使用状態の動作パターンである。出来るだけ撮影フォーマット形状に近い矩形マスクとし効率よく不要な有害光成分を排除するためにはマスク自体を可能な限り被写体に近づけることが有効であるが、このエレクトロクロミック素子による可変矩形マスク３０をズームで移動する１群鏡筒に保持することにより不要な有害光束を効率よく排除することが可能である。
【００３６】
尚、本実施形態ではズーム作動による軸上光束、軸外光束の有害光成分の排除ということを述べてきたが、ズーム作動による光束変化ばかりではなくフォーカス調整による光束変化にも十分対応でき、効果を発揮することはいうまでもないものである。
【００３７】
また通常の光量調節のための絞り装置はこれまでと同様なアクチュエータ駆動によるものとし、物性素子による絞り装置は有害光を排除するためだけの副絞り装置として追加して配置してもよい。
【００３８】
さらには、エレクトロクロミック素子による可変矩形マスクを１群レンズ近傍の入射位置付近に配置したが、結像面に近い射出位置付近に配置しても類似した効果が得られる。また物性素子はエレクトクロミック素子に限ったものではなく液晶等によるものも提案されている。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、焦点位置あるいは焦点距離の変化に対応して入光する光線高さが変化することにより球面収差等が発生しやすくなる光学系のレンズ鏡筒において、光透過領域が複数に分割されている物性素子を利用した透過光量調整手段を配置することにより、設計上制約となることの少ないより省スペースな有害光除去のための絞り装置を実現できるという効果がある。
【００４０】
また、焦点距離の変化に対応し画角外の有害光の形状、光線高さが変化する光学系のレンズ鏡筒を含む撮像装置に於いて、光透過領域が複数に分割されている物性素子を利用した透過光量調整手段を有することにより、ズーム移動方式に関わらず画角外の不要入射光束を排除することが可能となり、より乱反射等の影響によるフレア、ゴーストのない高性能のレンズ鏡筒及び撮像装置を実現できるという効果がある。
【００４１】
更に、焦点距離の変化に対応し画角外の有害光の形状、光線高さが変化する光学系のレンズ鏡筒において、物性素子を利用した透過光量調整手段が複数に分割されている光透過領域が略矩形形状をしていることにより、画角外の不要入射光束を排除することがより適切に可能となり、乱反射等のゴーストの影響がない高性能のレンズ鏡筒及び撮像装置を実現できるという効果がある。
【００４２】
更にまた、該物性素子を利用した透過光量調整手段は、エレクトロクロミック素子とすることにより、より制御応答性の良い副絞り装置、または可変矩形マスクを搭載したレンズ鏡筒及び撮像装置を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態であるズームレンズの断面構成図
【図２】本発明の第１の実施形態である物性素子の動作パターンを示す平面図
【図３】本発明の第２の実施形態であるズームレンズの断面構成図
【図４】本発明の第２の実施形態である物性素子の動作パターンを示す平面図
【図５】従来のズームレンズのレンズ配置および光線図
【図６】副絞り装置を搭載した従来のズームレンズの断面図
【図７】従来のズームレンズのレンズ配置および光線図
【図８】従来のズームレンズのある任意の位置での必要光束形状平面図
【図９】前群の位置とフードの関係を示すテレ状態のズームレンズの断面図
【符号の説明】
１　　１群鏡筒
１ａ　　１群レンズ
２２　　群鏡筒
２ａ　　２群レンズ
３　　３群鏡筒、
３ａ　　３群レンズ
４　　４群鏡筒
４ａ　　４群レンズ
５　　５群鏡筒
５ａ　　５群レンズ、
６　　直進筒
７　　２群移動筒
８　　接続筒
９　　エレクトロクロミック素子による絞り装置、
１１　　マウント
１２　　後部外装環
１３　　固定筒
１４　　案内筒
１５　　カム環、
１６　　カム環コマ
１７　　ズームキー
１８　　ズーム操作環
１９　　ＵＳＭフォーカスユニット、
２０　　フォーカスキー
２１　　連絡環
２２　　マニュアル操作環
２３　　フード取付環、
２４　　接点
２５　　実装基板
２６　　フレキシブル基板
２７　　ズームブラシ
３０　　可変矩形マスク
【図１】
2004094052.tif 000003
【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】
2004094052.tif 000009
【図８】
2004094052.tif 000010
【図９】
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