(57)【要約】【課題】  簡素かつ小型化可能な構成で、像を拡大するとともに合焦して撮影できる撮影装置を提供する。【解決手段】  複数のレンズ群のうちの一のレンズ群を光軸方向に移動するとともに、焦点距離に応じて定まる像点の位置、又は撮影する物体の距離に応じて定まる像点の位置が、受光素子の位置と合致するように受光素子の位置を定める。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２群以上の複数のレンズ群を含む光学系と、前記光学系を通過した光を受光する受光素子と、を含み、前記光学系に入射した光によって物体を撮影する撮影装置であって、
前記複数のレンズ群のうちの一のレンズ群を光軸方向に移動して焦点距離を変更する焦点距離変更手段と、
前記焦点距離に応じて定まる像点の位置、又は撮影する物体の距離に応じて定まる像点の位置が、前記受光素子の位置と合致するように前記受光素子の位置を定める像点合致機構と、を含むことを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記光学系は少なくとも２面の非球面を含み、かつ、前記２面の非球面のうちの一の面は凹面である請求項１記載の撮影装置。
【請求項３】
前記像点合致機構は、前記受光素子から発せられる受光信号に基づいて、像が合焦したか否かを判断する制御手段と、
前記受光素子の位置を移動させる移動手段と、を含み、かつ、
前記制御手段は、合焦していないと判別したときには、前記移動手段に駆動信号を発する請求項１記載の撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
撮影する像を拡大又は縮小して撮影するとともに、像の大きさに応じて合焦させる撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラなどに幅広く使用されてきた焦点距離可変レンズは、いわゆるズームレンズと呼ばれるレンズが用いられてきた。この焦点距離可変レンズは、少なくとも２群以上のレンズ群からなり、これらのレンズ群を光軸方向に独立に移動させることで、像面の位置を移動させることなく焦点距離を変更できる機構を備えた光学系であった（例えば、特許文献１、又は特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−０７２０９３号公報
【特許文献２】特開２００２−０７２０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来汎用されたズームレンズは２群以上のレンズ群を互いに独立に精度良く移動させるためにカムなどの複雑かつ精密な機構が必要であった。このため、光学系全体を小型化にすることが困難で限界があり高価になる原因となっていた。
【０００４】
また、近距離撮影の際は、一部のレンズ群を可動にしたり、独立に動かしたりするなど、合焦についても更なる機構が必要となる場合が多かった。
【０００５】
更に、機構の複雑化、光学系全体の巨大化の原因となり、小型化することが非常に困難であった。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡素かつ小型化可能な構成で、被写体の光学像を変更するとともにその光学像の大きさに応じて合焦して撮影できる撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上のような目的を達成するために、本発明においては、光学系を構成するレンズ群のうちの一のレンズ群のみを移動させて焦点距離を変更するとともに、被写体の光学像が合焦し得るようにレンズ群の移動に伴って受光素子を移動させる。
【０００８】
より具体的には、本発明は、以下のようなものを提供する。
【０００９】
（１）  本発明の撮影装置は、少なくとも２群以上の複数のレンズ群を含む光学系と、前記光学系を通過した光を受光する受光素子と、を含み、前記光学系に入射した光によって物体を撮影する撮影装置であって、
前記複数のレンズ群のうちの一のレンズ群を光軸方向に移動して焦点距離を変更する焦点距離変更手段と、
前記焦点距離に応じて定まる像点の位置、又は撮影する物体の距離に応じて定まる像点の位置が、前記受光素子の位置と合致するように前記受光素子の位置を定める像点合致機構と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上述した（１）の発明によれば、複数のレンズ群のうちの一のレンズ群のみを移動させるので、精度を高くして移動させるレンズ群を１つのみにすることができる。移動させるレンズ群が複数個あるような従前の撮影装置では、複数個のレンズ群の全てを精度を高めて移動させる必要があったが、上述した（１）の発明による撮影装置は、精度を高くして移動させる必要のあるレンズ群は１つのみであるので、光学系の構成を簡素にできるとともに、撮影装置の全体を小型化することができ、コストも低減させることができる。
【００１１】
また、受光素子を移動させるときには、レンズ群を移動させる場合とは異なり、光軸が受光素子の中央に位置するように移動させる必要はないので、受光素子の移動にレンズの移動に要する程の精度は必要とされず、上述した（１）の発明のように、像点の位置が受光素子の位置と合致するように受光素子を移動させる構成としたことにより、撮影装置の構成をより簡素にでき、撮影装置をさらに小型化することができる。
【００１２】
上述した「光学系」は、被写体の光学像の大きさを変更できる構成であればよく、少なくとも２群以上の複数のレンズ群が含まれていればよい。従って、その他の光学部品、例えばミラー等の部品を含めて、光路を積極的に変更するような部品が含まれていても上述した（１）の発明に含まれる。
【００１３】
また、「受光素子」は、受けた光によって被写体の光学像を電気的手法、化学的手法その他の手法によって形成できるものであればよい。特に、受けた光に基づいた電気的信号を発し、その信号に基づいて被写体の光学像を形成できるものが好ましい。
【００１４】
さらに、「焦点距離変更手段」は、撮影装置の操作者の操作に基づいて焦点距離を変更できるものであればよい。例えば、モータ等の駆動装置によってレンズ群を移動させて焦点距離を変更するような操作者の操作が駆動装置を介して間接的に伝達されるものや、手動つまみ等を設けて操作者の操作が直接的に伝達されて焦点距離を変更するものでもよい。
【００１５】
さらにまた、「像点合致機構」は、光軸方向に沿って受光素子を移動させる機構であればよく、また、受光素子の移動に際して光軸が受光素子の中央に常に位置するような精度は必要はない。
【００１６】
また、（２）前記光学系は少なくとも２面の非球面を含み、かつ、前記２面の非球面のうちの一の面は凹面である撮影装置が好ましい。
【００１７】
さらに、（３）前記像点合致機構は、前記受光素子から発せられる受光信号に基づいて、像が合焦したか否かを判断する制御手段と、
前記受光素子の位置を移動させる移動手段と、を含み、かつ、
前記制御手段は、合焦していないと判別したときには、前記移動手段に駆動信号を発する撮影装置であればより好ましい。
【００１８】
さらにまた、より好ましくは、上述した（１）〜（３）の発明に以下の構成を加えてもよい。
【００１９】
（４）  前記光学系は、前記物体から前記受光素子に向かって順に第１群、第２群及び第３群の少なくとも３群のレンズ群を含み、かつ前記第２群のレンズ群が光軸方向に沿って移動する移動機構を有する上記（１）記載の撮影装置。
【００２０】
（５）  前記第１群のレンズ群が凸のパワーを有し、かつ前記第２群のレンズ群が凹のパワーを有し、前記焦点距離変更手段は、前記第２群のレンズ群を移動させる上記（４）記載の撮影装置。
【００２１】
（６）  前記第２群のレンズ群は、少なくとも１枚の凸レンズと少なくとも１枚の凹レンズとを含み、かつ、前記凸レンズの硝材の分散ν１と、前記凹レンズの硝材の分散ν２とが、ν１−ν２＞２０なる関係を満たす上記（５）記載の撮影装置。
【００２２】
（７）  前記第１群のレンズ群は３枚以下のレンズからなり、前記第２群のレンズ群は３枚以下のレンズからなる上記（６）記載の撮影装置。
【００２３】
（８）  前記第１群のレンズ群は２枚以下のレンズからなる上記（７）記載の撮影装置。
【００２４】
（９）  前記第１群のレンズ群は少なくとも１枚の非球面を含む凹レンズを含む上記（８）記載の撮影装置。
【００２５】
（１０）  前記第２群のレンズ群は２枚以下のレンズからなる（７）記載の撮影装置。
【００２６】
（１１）  前記第３群のレンズ群は、少なくとも１枚の凸レンズと少なくとも１枚の凹レンズを含む上記（７）記載の撮影装置。
【００２７】
（１２）  前記第３群のレンズ群は、３枚以下のレンズを含む上記（７）記載の撮影装置。
【００２８】
（１３）  前記第２群のレンズ群の焦点距離Ｆ２と、前記光学系の短焦点側の焦点距離Ｆｓとが、５＞Ｆ２／Ｆｓ＞１．３なる関係を満たす上記（５）記載の撮影装置。
【発明の効果】
【００２９】
簡素かつ小型化可能な構成で、被写体の光学像の大きさを変更するとともに大きさを変更した光学像に合焦させて被写体を撮影することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３１】
＜＜第１の実施の形態＞＞
図１は、本発明に係る撮影装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
撮影装置１０は、第１群のレンズ群２０及び第２群のレンズ群３０からなる光学系１５と、光学系１５から投影された光学像を撮像する受光素子６０と、を含む。この光学系１５の光軸Ｌが受光素子６０の受光部６１の略中央に位置するように、光学系１５と受光素子６０とは位置付けられている。
【００３２】
＜光学系１５＞
この第１の実施の形態においては、第１群のレンズ群２０は、１枚のレンズ２２からなる。このレンズ２２は、２つの非球面Ｓ１及びＳ２からなる。レンズ２２は、所定の支持部材（図示せず）によって固定されている。尚、図１の左方に撮影すべき被写体が位置し、その被写体の像は、レンズ２２の非球面Ｓ１に投影される。
【００３３】
第１群のレンズ群２０から出射された光の進行方向には、第２群のレンズ群３０が位置付けられている。第２群のレンズ群３０は、４枚のレンズ３２、３３、３４及び３６からなる。レンズ３２は非球面Ｓ３及び球面Ｓ４からなり、レンズ３２は球面Ｓ４及び非球面Ｓ５からなり、レンズ３４は２つの非球面Ｓ６及びＳ７からなり、レンズ３６は２つの非球面Ｓ８及びＳ９からなる。尚、レンズ３２とレンズ３３とは、球面Ｓ４で接合されて一体になっている。第２群のレンズ群３０は、光軸Ｌに沿った方向に移動可能な支持部材３８上に一体に設けられている。支持部材３８は、ガイド４０上に移動可能に設けられている。ガイド４０は、支持部材３８を光軸Ｌに沿った方向に移動可能に支持する。また、ガイド４０には、位置センサ４２が設けられており、第２群のレンズ群３０の光軸Ｌに沿った位置を示す信号を発する。
【００３４】
このようにしたことにより、４枚のレンズ３２〜３６の相対的な位置を変更することなく、４枚のレンズ３２〜３６の全体を一体に光軸Ｌに沿った方向に連続的に所定の距離、例えば１０ｍｍ移動させることができる。第２群のレンズ群３０を光軸Ｌに沿った方向に連続的に移動させることによって、後述する受光素子６０に投影される被写体の光学像の大きさを変更することができる。
【００３５】
上述したガイド４０は、撮影装置１０の操作者の操作に基づいて焦点距離を変更できるものであればよい。例えば、モータ等の駆動装置によって駆動されて焦点距離を変更するものや、撮影装置１０の操作者の直接的な操作によって焦点距離を変更するものでもよい。
【００３６】
＜光学系１５のパラメータ＞
表１〜表３に上述したレンズ２２、３２、３３、３４及び３６を特徴付けるパラメータを示す。
【００３７】
【表１】
2005134485.tif 000003
【００３８】
【表２】
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【００３９】
【表３】
2005134485.tif 000005
【００４０】
表１は、レンズ２２、３２、３３、３４及び３６の各々をなす面Ｓ１〜Ｓ９の曲率半径と、これらの面の間の距離と、レンズの屈折率及び分散を示す。尚、この表１に示した距離の欄は、面の間の距離を示し、図１に示したように、Ｄ１は光軸Ｌ上におけるＳ２とＳ３との距離であり、Ｄ２は光軸Ｌ上におけるＳ９と受光素子６０の受光部６１との距離である。上述したように、第２群のレンズ群３０と受光素子６０とは光軸Ｌに沿って移動可能であるので、このＤ１及びＤ２の値は一義的には定まらない。尚、このＤ１及びＤ２の代表的な値は、表３に示した。
【００４１】
表２は、以下の式１に示す非球面を表す式の係数を示す表であり、非球面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８及びＳ９の各々について示した。
【００４２】
【数１】
2005134485.tif 000006
【００４３】
上述した式１において、ｃは曲率半径の逆数で、具体的な値は表２に示した。また、ｋは、コーニック係数で、ｒ２はｘ２＋ｙ２であり、このｘ及びｙは、面上の座標の値である。さらに、α１〜α８は、ｒの高次の項の係数である。
【００４４】
表３は、第２群のレンズ群３０の光軸Ｌに沿って移動させるとともに、被写体である物体とレンズ２２との距離を変化させたときにおける焦点距離ｆと口径比Ｆnoとを示す。この表３において、配置１〜３が、被写体を無限遠にしたときにおけるもので、配置４〜６が被写体を近距離の位置にしたときにおけるものである。具体的には、配置４が、被写体をレンズ２２から１００ｍｍの位置にしたときのもので、配置５が被写体をレンズ２２から７５ｍｍの位置にしたときのもので、被写体をレンズ２２から５０ｍｍの位置にしたときのものである。また、上述したように、第２群のレンズ群３０を光軸Ｌに沿って移動させることができ、代表的に、Ｓ２とＳ３との距離Ｄ１の値を、11.34435ｍｍ、13.33067ｍｍｍ及び16.73769ｍｍとし、Ｓ９と受光素子６０の受光部６１との距離Ｄ２を15.13405ｍｍ、8.877014ｍｍ、5.255352ｍｍ、16.65948ｍｍ、9.465199ｍｍ、及び5.547622ｍｍとした。尚、第２群のレンズ群３０は、連続的に移動させることができ、上述したＤ１及びＤ２の値は、代表的なものを示した。
【００４５】
図２〜図７は、上述した光学系１５のコマ収差を示す。図２は、焦点距離ｆ＝１１．６６で、被写体の距離を無限遠としたもので、図３は、焦点距離ｆ＝６．７２で、被写体の距離を無限遠としたもので、図４は、焦点距離ｆ＝３．８９で、被写体の距離を無限遠としたものである。また、図５は、焦点距離ｆ＝１１．６６で、被写体の距離を近距離としたもので、図６は、焦点距離ｆ＝６．７２で、被写体の距離を近距離としたもので、図７は、焦点距離ｆ＝３．８９で、被写体の距離を近距離としたものである。これらの図２〜図７に示したグラフの横軸及び縦軸のスケールは５目盛分で１００ミクロンである。
【００４６】
上述したレンズ２２、３２、３３、３４及び３６を上述した構成としたことにより、レンズ２２からなる第１群のレンズ群が凸のパワーを有し、レンズ３２、３３及び３４からなる第２群のレンズ群が凹のパワーを有する。また、凸レンズであるレンズ３２の硝材の分散ν１と、凹レンズであるレンズ３３の硝材の分散ν２とが、ν１−ν２＞２０なる関係を満たす。さらに、レンズ３２、３３及び３４からなる第２群のレンズ群の焦点距離Ｆ２と、レンズ２２、３２、３３、３４及び３６からなる光学系全体の短焦点側の焦点距離Ｆｓとが、５＞Ｆ２／Ｆｓ＞１．３なる関係も満たす。
【００４７】
＜受光素子６０＞
上述したレンズ２２の非球面Ｓ２からレンズ３２に投影された光学像は、３枚のレンズ３２、３４及び３６を通過しつつその大きさを変えてレンズ３６から投影される。第２群のレンズ群３０から出射された光の進行方向には、受光素子６０が位置付けられている。受光素子６０は、光を受光するとともに受光した光に応じた受光信号を発して撮像できるものであればよい。例えば、受光素子６０としてＣＣＤ固体撮像素子やＣＭＯＳ固体撮像素子等の素子を用いることができる。
【００４８】
受光素子６０は、光軸Ｌに沿った方向に移動可能な支持部材６２上に設けられている。このようにしたことにより、受光素子６０を光軸Ｌに沿った方向に移動させることができる。支持部材６２は、ガイド６４上に移動可能に設けられている。ガイド６４は、支持部材６２を光軸Ｌに沿った方向に移動可能に支持する。ガイド６４は、駆動回路６６及び駆動回路６６からの駆動信号に応じて駆動されるモータ（図示せず）を含む。モータは、ガイド６４を介して支持部材６２に連結されており、モータを駆動することにより、支持部材６２を光軸Ｌに沿って連続的に所定の距離、例えば５ｍｍ移動させることができ、受光素子６０を光軸Ｌに沿った所望の位置に位置付けることができる。
【００４９】
＜制御回路８０＞
上述した位置センサ４２及び受光素子６０は、制御回路８０に電気的に接続されている。また、制御回路８０は、上述した駆動回路６６にも電気的に接続されている。位置センサ４２から発せられた信号、及び受光素子６０から発せられた受光信号は、制御回路８０に供給される。制御回路８０は、供給された信号が示す値に基づいて演算処理を実行し、実行結果に基づいて駆動回路６６に制御信号を発する。制御回路８０は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）（図示せず）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）（図示せず）及びＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）（図示せず）からなる。ＣＰＵは演算等を行い、ＲＯＭは、後述する受光素子移動処理プログラムを記憶し、ＲＡＭは、各種のデータを一時的に記憶する。これらのＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭは、入出力バス（図示せず）によって電気的に接続されており、データ信号やアドレス信号が入出力できるようになされている。
【００５０】
＜受光素子移動処理＞
図８は、上述した制御回路８０において実行される受光素子移動処理のサブルーチンを示すフローチャートである。このサブルーチンは、制御回路８０において予め実行されているメインルーチンから所定のタイミングで呼び出されて実行される。尚、以下においては、撮影装置は、予め起動されており、制御回路における変数の初期化等の起動処理は済んで定常的に動作しているものとする。
【００５１】
最初に、上述したガイド４０に設けられている位置センサ４２から発せられた信号を受信し、信号が示す位置を検出する（ステップＳ１１）。この位置は、上述したように、３枚のレンズ３２、３４及び３６からなる第２群のレンズ群３０の光軸Ｌに沿った方向の位置である。
【００５２】
次に、検出した位置に応じて、受光素子６０を移動させる（ステップＳ１２）。上述した制御回路８０のＲＯＭには、第２群のレンズ群３０の位置と、その位置に対応する受光素子６０の位置との関係を示すデータが予め記憶されている。第２群のレンズ群３０の位置が定まったときには、光学系１５全体の焦点距離が定まり、これにより、合焦し得る位置も定まるので、受光素子６０を位置づけるべき位置を定めることができる。このようなことから、第２群のレンズ群３０の位置と受光素子６０の位置との対応関係を予め定めることができ、この対応関係を制御回路８０のＲＯＭにデータとして記憶させておくことができる。ステップＳ１２の処理は、第２群のレンズ群３０の位置に応じた受光素子６０の位置をＲＯＭから読出し、読み出した位置に応じた制御信号を駆動回路６６に発してガイド６４のモータを駆動することにより、受光素子６０を移動させる処理である。尚、この処理は、受光素子６０を予め合焦し得るであろうおよその位置に移動させる、即ち受光素子６０の位置の粗調をする処理である。
【００５３】
次いで、受光素子６０から発せられる受光信号を受信し（ステップＳ１３）。合焦しているか否かを判断する（ステップＳ１４）。合焦しているか否かの判断は、例えば、受信した受光信号から画像を生成しその画像のコントラストの値に基づいて判断することができる。尚、この合焦したか否かの判断は、いわゆるオートフォーカスの処理で用いられている判断処理を用いることができる。例えば、赤外線や超音波を撮影装置１０から物体に照射して距離を測る「アクティブ方式」や、被写体である物体からの入射光の差を検知して距離を測る「位相検出方式」等の処理を用いてもよい。
【００５４】
ステップＳ１４で合焦していないと判別したときには、受光素子６０を移動させて（ステップＳ１５）、改めて合焦しているか否かを判断する（ステップＳ１４）。この処理を繰り返すことによって、受光素子６０を合焦する位置に位置付けることができる。このステップＳ１４及びＳ１５の処理は、受光素子６０を実際に合焦する位置に移動させる、即ち受光素子６０の位置の微調をする処理である。上述したステップＳ１４で合焦したと判別したときには、本サブルーチンを終了する。
【００５５】
尚、上述したサブルーチンにおいてステップＳ１１及びＳ１２の処理を省いてもよい。このようにすることで処理を簡素にすることができる。
【００５６】
上述した構成としたことにより、表１及び表３に示したように、光路長を短くすることができるので、撮影装置１０を小型化することができるとともに、上述した制御をすることにより、被写体の光学像を拡大して光学像に合焦させて撮影することができる。
【００５７】
＜＜第２の実施の形態＞＞
図９は、本発明に係る撮影装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。尚、図１に示した第１の実施の形態の要素と同様の要素については同一の符号を付した。
【００５８】
撮影装置１２は、第１群のレンズ群２００と第２群のレンズ群３００と第３群のレンズ群４００とからなる光学系１５０と、光学系１５０から投影された光学像を撮像する受光素子６０と、を含む。この光学系１５０の光軸Ｌが受光素子６０の受光部６１の略中央に位置するように、光学系１５０と受光素子６０とは位置付けられている。
【００５９】
＜光学系１５０＞
この第２の実施の形態において、第１群のレンズ群２００は、２枚のレンズ２０２及び２０４からなる。このレンズ２０２は、２つの非球面Ｓ１１及びＳ１２からなり、レンズ２０４は、２つの非球面Ｓ１３及びＳ１４からなる。これらのレンズ２０２及び２０４は、所定の支持部材（図示せず）によって固定されている。尚、第１の実施の形態と同様に、図９の左方に撮影すべき被写体が位置し、その被写体の像は、レンズ２０２の非球面Ｓ１１に投影される。
【００６０】
第１群のレンズ群２００から出射された光の進行方向には、第２群のレンズ群３００が位置付けられている。第２群のレンズ群３００は、２枚のレンズ３０２及び３０４からなる。レンズ３０２は非球面Ｓ１５及び球面Ｓ１６からなり、レンズ３０４は球面Ｓ１６及び非球面Ｓ１７からなる。尚、レンズ３０２とレンズ３０４とは、球面Ｓ１６で接合されて一体になっている。第２群のレンズ群３００は、光軸Ｌに沿った方向に移動可能な支持部材３８上に一体に設けられている。支持部材３８は、ガイド４０上に移動可能に設けられている。ガイド４０は、支持部材３８を光軸Ｌに沿った方向に移動可能に支持する。また、ガイド４０には、位置センサ４２が設けられており、第２群のレンズ群３００の光軸Ｌに沿った位置を示す信号を発する。
【００６１】
このようにしたことにより、２枚のレンズ３０２及び３０４の相対的な位置を変更することなく、２枚のレンズ３０２及び３０４の全体を一体に光軸Ｌに沿った方向に連続的に所定の距離、例えば１０ｍｍ移動させることができる。第２群のレンズ群３００を光軸Ｌに沿った方向に連続的に移動させることによって、後述する受光素子６０に投影される被写体の光学像の大きさを変更することができる。
【００６２】
上述したガイド４０は、撮影装置１０の操作者の操作に基づいて焦点距離を変更できるものであればよい。例えば、モータ等の駆動装置によって駆動されて焦点距離を変更するものや、撮影装置１０の操作者の直接的な操作によって焦点距離を変更するものでもよい。
【００６３】
さらに、第２群のレンズ群３００から出射された光の進行方向には、第３群のレンズ群４００が位置付けられている。第３群のレンズ群４００は、２枚のレンズ４０２及び４０４からなる。レンズ４０２は非球面Ｓ１８及び球面Ｓ１９からなり、レンズ４０４は球面Ｓ２０及び非球面Ｓ２１からなる。この第３群のレンズ群４００は、所定の支持部材（図示せず）によって固定されている。
【００６４】
＜光学系１５０のパラメータ＞
表４〜表６に上述したレンズ２０２、２０４、３０２、３０４、４０２及び４０４を特徴付けるパラメータを示す。
【００６５】
【表４】
2005134485.tif 000007
【００６６】
表４は、レンズ２０２、３０２、３０４、４０２及び４０４の各々をなす面Ｓ１１〜Ｓ２１の曲率半径と、これらの面の間の距離と、レンズの屈折率及び分散を示す。尚、この表４に示した距離の欄は、面の間の距離を示し、図９に示したように、Ｄ１１は光軸Ｌ上におけるＳ１４とＳ１５と間の距離であり、Ｄ１２は光軸Ｌ上におけるＳ１７とＳ１８とと間の距離であり、Ｄ１３は光軸Ｌ上におけるＳ２１と受光素子６０の受光部６１との距離である。上述したように、第２群のレンズ群３００と受光素子６０とは光軸Ｌに沿って移動可能であるので、このＤ１１、Ｄ１２及びＤ１３の値は一義的には定まらない。尚、このＤ１１、Ｄ１２及びＤ１３の代表的な値は、表６に示した。
【００６７】
表５は、上述した式１に示す非球面を表す式の係数を示す表であり、非球面Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１７、Ｓ１８、Ｓ１９、Ｓ２０及びＳ２１の各々について示した。
【００６８】
【表５】
2005134485.tif 000008
【００６９】
【表６】
2005134485.tif 000009
【００７０】
表６は、第２群のレンズ群３００の光軸Ｌに沿って移動させるとともに、被写体である物体とレンズ２０２との距離を変化させたときにおける焦点距離ｆと口径比Ｆnoとを示す。この表６において、配置１〜３が、被写体を無限遠にしたときにおけるもので、配置４〜６が被写体を近距離の位置にしたときにおけるものである。具体的には、配置４が、被写体をレンズ２２から１００ｍｍの位置にしたときのもので、配置５が被写体をレンズ２０２から７５ｍｍの位置にしたときのもので、被写体をレンズ２０２から５０ｍｍの位置にしたときのものである。また、上述したように、第２群のレンズ群３００を光軸Ｌに沿った移動させることができ、代表的に、Ｓ１４とＳ１５と間の距離Ｄ１１の値を、0.45ｍｍ、2.841363ｍｍ及び6.552055ｍｍとし、Ｓ１７とＳ１８とと間の距離Ｄ１２の値を、6.535756ｍｍ、4.144393ｍｍ及び0.433701ｍｍとし、Ｓ２１と受光素子６０の受光部６１との距離Ｄ３１を、3.200194ｍｍ、1.088888ｍｍ、1ｍｍ、4.625579ｍｍ、1.701743ｍｍ及び1.29ｍｍとした。尚、上述したように第２群のレンズ群３００は、連続的に移動させることができ、上述したＤ１１、Ｄ１２及びＤ１３の値は、代表的なものを示した。
【００７１】
図１０〜図１５は、上述した光学系１５０のコマ収差を示す。図１０は、焦点距離ｆ＝１１．６６で、被写体の距離を無限遠としたもので、図１１は、焦点距離ｆ＝６．７２で、被写体の距離を無限遠としたもので、図１２は、焦点距離ｆ＝４．０５で、被写体の距離を無限遠としたものである。また、図１３は、焦点距離ｆ＝１１．６６で、被写体の距離を近距離としたもので、図１４は、焦点距離ｆ＝６．７２で、被写体の距離を近距離としたもので、図１５は、焦点距離ｆ＝４．０５で、被写体の距離を近距離としたものである。これらの図１０〜図１５に示したグラフの横軸及び縦軸のスケールは５目盛分で１００ミクロンである。
【００７２】
上述したレンズ２０２、２０４、３０２、３０４、４０２及び４０４を上述した構成としたことにより、レンズ２０２及び２０４からなる第１群のレンズ群が凸のパワーを有し、レンズ３０２及び３０４からなる第２群のレンズ群が凹のパワーを有する。また、凸レンズであるレンズ３０２の硝材の分散ν１と、凹レンズであるレンズ３０４の硝材の分散ν２とが、ν１−ν２＞２０なる関係を満たす。さらに、レンズ３０２及び３０４からなる第２群のレンズ群の焦点距離Ｆ２と、レンズ２０２、２０４、３０２、３０４、４０２及び４０４からなる光学系の短焦点側の焦点距離Ｆｓとが、５＞Ｆ２／Ｆｓ＞１．３なる関係も満たす。
【００７３】
また、受光素子６０や制御回路８０の構成は、第１の実施の形態と同様である。さらに、受光素子移動処理は、図８に示したサブルーチンを実行することにより、第１の実施の形態と同様に行うことができる。
【００７４】
上述した構成としたことにより、表４及び表６に示したように、第１の実施の形態よりもさらに光路長を短くすることができるので、撮影装置１０をさらに小型化することができるとともに、上述した制御をすることにより、被写体の光学像を拡大して光学像に合焦させて撮影することができる。
【００７５】
＜＜第３の実施の形態＞＞
この第３の実施の形態の構成は、図９に示した第２の実施の形態と同一であるが、レンズ２０２、２０４、３０２、３０４、４０２及び４０４を特徴付けるパラメータの値が異なる。以下の表７〜表９に上述したレンズ２０２、３０２、３０４、４０２及び４０４を特徴付けるパラメータを示す。
【００７６】
【表７】
2005134485.tif 000010
【００７７】
上述した表４と同様に、表７は、レンズ２０２、３０２、３０４、４０２及び４０４の各々をなす面Ｓ１１〜Ｓ２１の曲率半径と、これらの面の間の距離と、レンズの屈折率及び分散を示す。尚、この表７に示した距離の欄は、面の間の距離を示し、図９に示したように、Ｄ１１は光軸Ｌ上におけるＳ１４とＳ１５と間の距離であり、Ｄ１２は光軸Ｌ上におけるＳ１７とＳ１８とと間の距離であり、Ｄ１３は光軸Ｌ上におけるＳ２１と受光素子６０の受光部６１との距離である。上述したように、第２群のレンズ群３００と受光素子６０とは光軸Ｌに沿って移動可能であるので、このＤ１１、Ｄ１２及びＤ１３の値は一義的には定まらない。尚、このＤ１１、Ｄ１２及びＤ１３の代表的な値は、表９に示した。
【００７８】
表８は、上述した式１に示す非球面を表す式の係数を示す表である。
【００７９】
【表８】
2005134485.tif 000011
【００８０】
【表９】
2005134485.tif 000012
【００８１】
表９は、第２群のレンズ群３００の光軸Ｌに沿って移動させるとともに、被写体である物体とレンズ２２との距離を変化させたときにおける焦点距離ｆと口径比Ｆnoとを示す。この表９において、配置１〜３が、被写体を無限遠にしたときにおけるもので、配置４〜６が被写体を近距離の位置にしたときにおけるものである。具体的には、配置４が、被写体をレンズ２２から１００ｍｍの位置にしたときのもので、配置５が被写体をレンズ２２から７５ｍｍの位置にしたときのもので、被写体をレンズ２２から５０ｍｍの位置にしたときのものである。また、上述したように、第２群のレンズ群３０を光軸Ｌに沿った移動させることができ、代表的に、Ｓ１４とＳ１５と間の距離Ｄ１１の値を、0.45ｍｍ、2.808777ｍｍ及び6.55ｍｍとし、Ｓ１７とＳ１８とと間の距離Ｄ１２の値を、6.535756ｍｍ、4.176979ｍｍ及び0.435756ｍｍとし、Ｓ２１と受光素子６０の受光部６１との距離Ｄ３１を、4.242588ｍｍ、1.520288ｍｍ、1ｍｍ、5.64576ｍｍ、2.143759ｍｍ及び1.260596ｍｍとした。尚、上述したように第２群のレンズ群３００は、連続的に移動させることができ、上述したＤ１１、Ｄ１２及びＤ１３の値は、代表的なものを示した。
【００８２】
図１６〜図２１は、上述した光学系１５０のコマ収差を示す。図１６は、焦点距離ｆ＝１１．６５で、被写体の距離を無限遠としたもので、図１７は、焦点距離ｆ＝６．７４で、被写体の距離を無限遠としたもので、図１８は、焦点距離ｆ＝３．９３で、被写体の距離を無限遠としたものである。また、図１９は、焦点距離ｆ＝１１．６５で、被写体の距離を近距離としたもので、図２０は、焦点距離ｆ＝６．７４で、被写体の距離を近距離としたもので、図２１は、焦点距離ｆ＝３．９３で、被写体の距離を近距離としたものである。これらの図１６〜図２１に示したグラフの横軸及び縦軸のスケールは５目盛分で１００ミクロンである。
【００８３】
上述したレンズ２０２、２０４、３０２、３０４、４０２及び４０４を上述した構成としたことにより、レンズ２０２及び２０４からなる第１群のレンズ群が凸のパワーを有し、レンズ３０２及び３０４からなる第２群のレンズ群が凹のパワーを有する。また、凸レンズであるレンズ３０２の硝材の分散ν１と、凹レンズであるレンズ３０４の硝材の分散ν２とが、ν１−ν２＞２０なる関係を満たす。さらに、レンズ３０２及び３０４からなる第２群のレンズ群の焦点距離Ｆ２と、レンズ２０２、２０４、３０２、３０４、４０２及び４０４からなる光学系の短焦点側の焦点距離Ｆｓとが、５＞Ｆ２／Ｆｓ＞１．３なる関係も満たす。
【００８４】
また、この第３の実施の形態における受光素子６０や制御回路８０の構成も、第１の実施の形態や第２の実施の形態と同様である。さらに、受光素子移動処理は、図８に示したサブルーチンを実行することにより、第１の実施の形態や第２の実施の形態と同様に行うことができる。
【００８５】
上述した構成としたことにより、表７及び表９に示したように、第１の実施の形態よりもさらに光路長を短くすることができるので、撮影装置１０をさらに小型化することができるとともに、上述した制御をすることにより、被写体の光学像を拡大して光学像に合焦させて撮影することができる。
【００８６】
＜＜その他＞＞
尚、上述した第２の実施の実施又は第３の実施の実施に示した撮影装置は、第２群のレンズ群３００と受光素子６０とを移動させる場合を示した。これに対して、受光素子６０を固定するとともに、第２群のレンズ群３００と第３群のレンズ群４００とを移動するようにしたときには、従前からあるズームレンズと同様の構成にすることができる。
【００８７】
本発明に係る撮影装置は、撮影機能を組み込むことができる装置であれば、いかなる装置にも組み込むことができる。従って、フィルムを用いたカメラやいわゆるデジタルカメラのみならず、携帯電話等の小型化された装置にも組み込むことができる。また、静止画像として撮影及び記録する機器のみならず、動画像として撮影及び記録する機器に本発明に係る撮影装置を組み込むことができる。さらに、パーソナルコンピュータやＰＤＡ（personal digital assistant）等の携帯情報端末にも組み込むことができる。特に、本発明に係る撮影装置をデジタル処理される機器に組み込むのが好ましく、さらに、小型化・軽量化が要求される機器に本発明に係る撮影装置を組み込むのがより好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る撮影装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る撮影装置の第１の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図３】本発明に係る撮影装置の第１の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図４】本発明に係る撮影装置の第１の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図５】本発明に係る撮影装置の第１の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図６】本発明に係る撮影装置の第１の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図７】本発明に係る撮影装置の第１の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図８】本発明に係る撮影装置の受光素子を移動させる処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】本発明に係る撮影装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図１０】本発明に係る撮影装置の第２の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図１１】本発明に係る撮影装置の第２の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図１２】本発明に係る撮影装置の第２の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図１３】本発明に係る撮影装置の第２の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図１４】本発明に係る撮影装置の第２の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図１５】本発明に係る撮影装置の第２の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図１６】本発明に係る撮影装置の第３の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図１７】本発明に係る撮影装置の第３の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図１８】本発明に係る撮影装置の第３の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図１９】本発明に係る撮影装置の第３の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図２０】本発明に係る撮影装置の第３の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【図２１】本発明に係る撮影装置の第３の実施の形態における光学系のコマ収差を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０、１２  撮影装置
１５、１５０  光学系
２０、３０、２００、３００、４００  レンズ群
３８  支持部材（焦点距離変更手段）
４０  ガイド（焦点距離変更手段）
６０  受光素子
６２  支持部材（像点合致機構、移動手段）
６４  ガイド（像点合致機構、移動手段）
６６  駆動回路（像点合致機構、移動手段）
８０（制御回路）制御手段
Ｓ１〜Ｓ９、Ｓ１１〜Ｓ２１  非球面
【図１】
2005134485.tif 000013
【図２】
2005134485.tif 000014
【図３】
2005134485.tif 000015
【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】
2005134485.tif 000020
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005134485.tif 000023
【図１２】
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【図１３】
2005134485.tif 000025
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005134485.tif 000028
【図１７】
2005134485.tif 000029
【図１８】
2005134485.tif 000030
【図１９】
2005134485.tif 000031
【図２０】
2005134485.tif 000032
【図２１】
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