(57)【要約】    【課題】  透過率可変部材を用いて、周辺光量比を改善したり、小絞り回折を回避したりすることを可能とする。【解決手段】  光量を調節する絞り３を含む光学系を有する光学機器であって、該光学系内に絞りとは別に設けられ、それぞれ光の透過率の変更が可能な第１の領域１０ａと該第１の領域の外周に設けられた第２の領域１０ｂとを備えた透過率可変部材１０を有する。透過率可変部材ｆ、少なくとも、第１および第２の領域の透過率が略同じ状態と、第１の領域の透過率が第２の領域の透過率よりも低い状態とに切り換え可能である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光量を調節する絞りを含む光学系を有する光学機器であって、
前記光学系内に前記絞りとは別に設けられ、それぞれ光の透過率の変更が可能な第１の領域と該第１の領域の外周に設けられた第２の領域とを備えた透過率可変部材を有し、
前記透過率可変部材は、少なくとも、前記第１および第２の領域の透過率が略同じ第１の状態と、前記第１の領域の透過率が前記第２の領域の透過率よりも低い第２の状態とに切り換えられることを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記透過率可変部材は、前記絞りが設けられた位置に比べて、前記光学系の瞳を通って像面の中心領域に到達する中心光束の光軸と、前記瞳を通って前記像面の周辺領域に到達する周辺光束の光軸とが像高方向により離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
０．０５＜Ｚ／Ｌ＜０．６０
但し、Ｚは前記絞りと前記透過率可変部材までの距離、Ｌは前記絞りから像面までの距離である。
【請求項４】
前記光学系は変倍が可能であり、
前記変倍に応じて、前記透過率可変部材を移動させる制御手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項５】
前記光学系は変倍が可能であり、
前記変倍に応じて、前記透過率可変部材の状態を切り換える制御手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項６】
周辺光量比を補正する第１のモードと前記絞りにおける回折の発生を回避する第２のモードとを設定可能であり、
前記第１のモードにおいて、前記透過率可変部材を、前記第２のモードよりも前記絞りから離れた位置に移動させる制御手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項７】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光学機器。
０．３５＜Ｙ／Ｘ＜０．０３
但し、Ｘ、Ｙはそれぞれ、波長が５５０ｎｍの光に対する前記第１の領域の最大透過率と最小透過率である。
【請求項８】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の光学機器。
０．２＜φ１／φ２＜０．８
但し、φ１は前記第１の領域の外径、φ２は前記第２の領域の外径である。
【請求項９】
前記透過率可変部材は、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１から８のいずれか１つに記載の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、フィルムカメラ等およびこれらに装着される交換レンズ等の光学機器に関し、さらに詳しくは、透過率が可変であるエレクトロクロミック素子等の透過率可変部材を備えた光学機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光学機器において、画面中央に結像する光量（中心光量）と有限な像高を有する点に結像する光量（周辺光量）との比である周辺光量比は、一般には、ビグネッティング（口径触）、コサイン４乗則および光線透過率比で決まる。特に広角端では、コサイン４乗則の値が小さいために、中心光量に対する周辺光量は像高が高くなるほど減少する。この問題を解決するため、中心光量を減少させるための遮光部材を光量絞りに設けたり、光量絞りから離れた位置に配置したりした光学機器が提案されている（特許文献１参照）
【０００３】
一方、光量絞りを有する光学機器において、被写体が明るい場合に絞り開口が小さく絞り込まれると、回折の影響が出て結像性能が劣化する。特にイメージサークルが小さい短焦点レンズ系では、同じＦナンバーでも絞り開口がより小さくなるために、回折の影響が大きい。このようないわゆる小絞り回折の解決策として、ＮＤフィルタを用いて光量を調節したり（特許文献２参照）、エレクトロクロミック素子等の光の透過率を制御可能な物性素子を用いて光量を調節したりする（特許文献３，４参照）
【０００４】
特に、特許文献４には、エレクトロクロミック素子を同心円上に複数領域に分割し、透過率が低い領域の内径を変化させる（つまりは透過率が高い領域の外径を変化させる）ことによって光量を調節する手法も提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２１４５１３公報（段落００１７、図１等）
【特許文献２】特開２０００−１０１５０号公報（段落００６３、図１等）
【特許文献３】特開平１１−４４８３６公報（段落００２４〜００２６、図１等）
【特許文献４】特開平６−１４８５９３号公報（段落００４４〜００４６、図５等）
【発明の開示】
【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にて提案されているように、光量絞りに遮光部材を設ける場合は、もともと周辺像高の光束が光量絞りの周辺部を通過することを前提に周辺光量比を補正しているために、逆に周辺像高の光束を光量絞りでケラレが発生しないようにするためには、光量絞りの開口径の変化量を小さく制限する必要がある。このため、光量調整比率を大きくとれないという問題がある。
【０００６】
また、変倍（ズーム）機能を有する光学機器では、一般に、周辺像高の光束がレンズや光量絞りを通過する位置によって変化する。従って、特許文献１にて提案されているように、光量絞りから離れた位置に遮光部材を設ける場合は、ズームによって遮光部材に対する周辺光束の位置が変化するため、ズーム全域に渡って周辺光量比の改善効果を得るのは困難である。さらに、この場合、遮光部材が常時、絞り開口を通過する光束の一部を遮光するために、光量絞りが開放状態でも暗い被写体に対しては不利である。
【０００７】
さらに、特許文献２〜３にて提案の光学機器では、周辺光量比の改善を図ることができない。
【０００８】
本発明は、透過率可変部材を用いて、周辺光量比を改善したり、小絞り回折を回避したりすることが可能な光学機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明では、光量を調節する絞りを含む光学系を有する光学機器であって、該光学系内に絞りとは別に設けられ、それぞれ光の透過率の変更が可能な第１の領域と該第１の領域の外周に設けられた第２の領域とを備えた透過率可変部材を有する。そして、透過率可変部材を、少なくとも、第１および第２の領域の透過率が略同じ第１の状態と、第１の領域の透過率が第２の領域の透過率よりも低い第２の状態とに切り換え可能としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、絞りとは別に設けた透過率可変部材を第２の状態で使用することにより、中心光量を減じて周辺光量比を改善したり、小絞り回折を生じるような絞り開口径の設定を回避したりすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１および図２は、本発明の実施例１であるズームレンズの光学的構成を示している。なお、このズームレンズは、交換レンズ（光学機器）として不図示のビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、フィルムカメラ等の撮影装置に装着されるものであってもよいし、レンズ一体型の撮影装置（光学機器）におけるレンズ系を構成するものであってもよい。このことは、以下の実施例でも同様である。
【００１３】
図１は、上記ズームレンズの広角端における光学的構成を示す断面図であり、図２は、該ズームレンズの望遠端での光学的構成を示す断面図である。
【００１４】
これらの図に示すズームレンズの光学系は、物体側（図の左側）から順に、負の屈折力を有する第１レンズユニット１と、透過率可変部材１０と、正の屈折力を有する第２レンズユニット２とにより構成されている。第２レンズユニット２は、変倍に伴って該光学系の光軸上を移動する。ここで、広角端では、望遠端に比べて、第１レンズユニット１と第２レンズユニット２との間隔は広くなる。
【００１５】
また、第２レンズユニット２内には、絞り３が設けられている。この絞り３の位置は、光学系の瞳の位置に略一致する。また、絞り３は、不図示の絞り羽根を開閉移動させることによって開口径を変化させ、像面４に到達する光量を調節する。図１および図２ではそれぞれ、広角端と望遠端での絞りの開放径（最大径）の大きさを示している。なお、本実施例では、絞りとしていわゆる機械絞りを用いるが、エレクトロクロミック素子等の物性素子を絞りとして用いてもよい。また、像面４には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子の受光面が配置される。
【００１６】
図１において、５は広角端での中心光束、６は広角端での周辺光束を示している。また、図２において、７は望遠端での中心光束を、８は望遠端での周辺光束をそれぞれ表している。ここで、中心光束とは、光学系の瞳（絞り３）を通って像面４の中心領域に到達する光束を、周辺光束とは、瞳を通って像面４における中心領域よりも周辺（有限の像高位置）の周辺領域に到達する光束をいう。
【００１７】
透過率可変部材１０は、本実施例では、エレクトロクロミック（ＥＣ）素子を用いて構成されている。エレクトロクロミック素子は、ガラス基板上に透明電極，ＥＣ材料，電解質などの薄膜を積層して作られ、透明電極間への電圧印加により電解質から移動したイオンとＥＣ材料が電気化学的に反応し、着色する物性素子である。そして、印加電圧を変化させることで、光の透過率を段階的に又は連続的に変化させることができる。また、本実施例では、変倍に伴って、透過率可変部材１０も光学系の光軸上を移動するよう制御される。
【００１８】
本実施例の透過率可変部材１０は、図１および図２に示すように、絞り３からある程度離れた位置に配置されている。言い換えると、透過率可変部材１０は、広角端および望遠端において、絞り３が設けられた位置に比べて、中心光束５，７の光軸５ａ，７ａと周辺光束６，８の光軸６ａ，８ａとが像高方向により離れた位置に設けられている。なお、透過率可変部材１０の移動により、広角端において、望遠端に比べて、絞り３と透過率可変部材１０間の距離が大きくなる場合（後述するモード２やモード４の場合）がある。
【００１９】
さらに、本実施例の透過率可変部材１０は、図３に示すように、中心領域（第１の領域）１０ａとその外周の周辺領域（第２の領域）１０ｂとに分割されており、各領域の透過率を独立して制御することができる。本実施例では、該透過率可変部材１０の最大透過率を１００とした場合に、各領域の透過率を１００，５０，２５（最小透過率）と変化させる制御を行う。図３には、両領域１０ａ，１０ｂの相対的透過率が変化する様子を模式的に表している。
【００２０】
図３中のＩに示す状態（第１の状態）では、中心領域１０ａおよび周辺領域１０ｂの透過率はともに１００である。IIに示す状態（第２の状態）では、中心領域１０ａの透過率が２５で、周辺領域１０ｂの透過率が１００である。また、IIIに示す状態（他の第１の状態）では、中心領域１０ａおよび周辺領域１０ｂの透過率がともに２５である。さらにIVに示す状態（他の第２の状態）では、中心領域１０ａの透過率が２５で、周辺領域１０ｂの透過率が５０である。なお、ここで説明した各透過率は一例であり、本発明においては他の透過率を選択可能としてもよい。
【００２１】
具体的には、以下の条件を満足することが好ましい。
０．３５＜Ｙ／Ｘ＜０．０３  …（１）
但し、Ｘ、Ｙはそれぞれ、波長が５５０ｎｍの光に対する中心領域１０ａにおける最大透過率と最小透過率である。
【００２２】
また、中心領域１０ａの外径φ１と周辺領域１０ｂの外径φ２との関係について、以下の条件を満足することが好ましい。
【００２３】
０．２＜φ１／φ２＜０．８    …（２）
上記透過率可変部材１０の状態Ｉ〜IVは、変倍等のズームレンズの状態やカメラにおける撮影モードの設定に応じて切換え制御される。
【００２４】
Ｉの状態は、広角端から望遠端までの全ズーム域で最大光量を得るモード１において設定される。このモード１では、透過率可変部材１０は任意の位置（例えば、図１中のＣで示す位置）に配置される。
【００２５】
IIの状態は、広角側で周辺光量比を補正するモード２において設定される。このモード２では、広角端において、図１中のＡで示す位置に透過率可変部材１０が配置される。このとき、透過率可変部材１０における中心光束５が通過する中心領域１０ａの透過率を、周辺光束６が通過する周辺領域１０ｂの透過率よりも低くして、中心光束５の光量（中心光量）を減じ、周辺光束６の光量（周辺光量）に合わせることにより、周辺光量比（周辺光量落ち）を補正する。
【００２６】
IIIの状態は、広角端から望遠端までの全ズーム域で小絞り回折による結像性能劣化を補正するモード３で設定される。このモード３では、広角端では、図１中にBで示す位置に、望遠端では図２中にDで示す位置に透過率可変部材１０が配置される。この場合、透過率可変部材１０を通過する全ての光束に対して透過率を低く設定することにより、絞り３の開口径が極端に（つまりは小絞り回折が生じるほど）小さくならないようにしている。
【００２７】
IVの状態は、広角端から望遠端までの全ズーム域で周辺光量比の補正と小絞り回折による結像性能劣化の両方を補正するモード４において設定される。広角端では図１中のＣで示す位置に、望遠端では図２中にＤで示す位置に透過率可変部材１０が配置される。これによりIIの状態とIIIの状態との中間的な補正効果が得られる。
なお、広角端や望遠端以外のズーム域における透過率可変部材１０の位置や透過率は、補正対象および補正量に応じて、ズーム位置やフォーカス位置での画角特性や光束通過位置を考慮して決定される。
【００２８】
ここで、絞り３から透過率可変部材１０までの距離Ｚと、絞り３から像面４までの距離Ｌとが以下の条件を満足することが好ましい。
０．０５＜Ｚ／Ｌ＜０．６０      …（３）
【００２９】
条件式（３）において、下限値を下回ると、中心光束に対する周辺光束の分離が不十分となるため、周辺光量比の補正効果が十分に得られなくなる。また、本実施例のように、透過率可変部材１０が絞り３よりも物体側に配置された場合に上限値を超えると、透過率可変部材に必要な有効部（中心領域および周辺領域）が極端に大きくなってくるので、好ましくない。また、後述する実施例２，３のように、透過率可変部材が絞りよりも像面側に配置されている場合に上限値を超えると、透過率可変部材上での光束径が小さくなりすぎ、像面での光量が不連続性を帯びてくる。
【００３０】
図１にはまた、上記ズームレンズの電気的構成も示している。２１はズームレンズの変倍駆動を行うズームモータであり、２２は絞り３の開口径の変更駆動を行う絞り駆動回路である。２３は透過率可変部材１０の各領域の透過率を変化させるよう各領域に対する印加電圧を制御する透過率変更回路である。また、２７は透過率可変部材１０を光軸上で駆動するＥＣモータである。２４はこれらズームモータ２１、絞り駆動回路２２、透過率変更回路２３およびＥＣモータ２７等の動作を司るコントローラ（制御回路）である。
【００３１】
コントローラ２４は、ポテンショメータやエンコーダ等のズーム位置検出器２５を用いてズーム位置を検出する。但し、ズームモータ２３がパルス駆動モータである場合は、光学系を所定のズーム状態（例えば、広角端）にリセットした後、該リセット状態からのズームモータ２３への印加パルスをカウントすることで、ズーム位置を検出することができる。同様にして、不図示のフォーカス位置検出器を用いる等してフォーカス位置も検出することができる。さらに、コントローラ２４は、ポテンショメータやエンコーダ等のＥＣ位置検出器２８を用いて透過率可変部材１０の位置を検出する。但し、ＥＣモータ２７がパルス駆動モータである場合は、所定のズーム状態に対応したリセット位置からのＥＣモータ２７への印加パルスをカウントすることで、透過率可変部材１０の位置を検出することができる。
【００３２】
２６はモード設定スイッチであり、前述した各モードを選択するために使用者により操作される。コントローラ２４は、モード設定スイッチ２６において選択されたモードおよびズーム位置に応じて、透過率可変部材１０を上記４つの状態のうち１つに選択的に設定する。またこれとともに、コントローラ２４は、ＥＣモータ２７を介して透過率可変部材１０の位置を制御する。
【００３３】
図４には、コントローラ２４の透過率変更部材１０の透過率制御の動作の流れを示す。ステップ（図にはＳと記す）１では、モード設定スイッチ２６から設定されたモードと現在のズーム位置およびフォーカス位置とを読み込む。ステップ２では、読み込んだモードがモード１か否かを判別する。モード１の場合はステップ６に、モード１でない場合はステップ３に進む。
【００３４】
ステップ３では、読み込んだモードがモード２か否かを判別する。モード２の場合はステップ５に、モード２でない場合はステップ４に進む。
【００３５】
ステップ４では、読み込んだモードがモード３か否かを判別する。モード３の場合はステップ８に、モード３でない場合（モード４の場合）はステップ９に進む。
【００３６】
ステップ５では、現在のズーム位置が所定ズーム位置よりも広角側か否かを判別する。広角側である場合はステップ７に、広角側でない場合はステップ６に進む。
【００３７】
ステップ６では、透過率可変部材１０をＩの状態に設定する。ステップ７では、透過率可変部材１０をIIの状態に設定する。また、ステップ８では、透過率可変部材１０をIIIの状態に設定する。さらに、ステップ９では、透過率可変部材１０をIVの状態に設定する。
【００３８】
また、ステップ６〜ステップ９では、各モード、ズーム位置およびフォーカス位置に対応した位置に透過率可変部材１０を駆動する。
【実施例２】
【００３９】
図５および図６には、本発明の実施例２であるズームレンズの光学的構成を示している。図５はズームレンズの広角端における光学的構成を示す断面図であり、図６は該ズームレンズの望遠端における光学的構成を示す断面図である。
【００４０】
これらの図に示すズームレンズの光学系は、物体側（図の左側）から順に、正の屈折力を有する第１レンズユニット１１と、負の屈折力を有する第２レンズユニット１２と、透過率可変部材２０と、正の屈折力を有する第３レンズユニット１３とにより構成されている。第１および第２レンズユニット１１，１２は、変倍に伴って該光学系の光軸上を移動する。第３レンズユニット３内には、絞り１４が設けられている。
【００４１】
この絞り１４の位置は、光学系の瞳の位置に略一致する。また、絞り１４は、不図示の絞り羽根を開閉移動させることによって開口径を変化させ、像面１５に到達する光量を調節する。図５および図６ではそれぞれ、広角端と望遠端での絞りの開放径（最大径）の大きさを示している。なお、本実施例では、絞りとしていわゆる機械絞りを用いるが、エレクトロクロミック素子等の物性素子を絞りとして用いてもよい。また、像面１５には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子の受光面が配置される。
【００４２】
図５において、１６は広角端での中心光束、１７は広角端での周辺光束を示している。また、図６において、１８は望遠端での中心光束を、１９は望遠端での周辺光束をそれぞれ表している。中心光束と周辺光束の意味は、実施例１で説明したものと同じである。
透過率可変部材２０は、本実施例では、エレクトロクロミック（ＥＣ）素子を用いて構成されている。また、本実施例では、変倍に伴って、透過率可変部材２０も光学系の光軸上を移動するよう制御される。
【００４３】
本実施例の透過率可変部材２０は、広角端において、絞り１４が設けられた位置に比べて、中心光束１６，１８の光軸１６ａ，１８ａと周辺光束１７，１９の光軸１７ａ，１９ａとが像高方向により離れた位置（図５中のＡの位置）に配置される。なお、透過率可変部材２０の移動により、広角端において、望遠端に比べて、絞り１４と透過率可変部材２０間の距離が大きくなる場合（後述するモード２やモード４の場合）がある。
【００４４】
さらに、本実施例の透過率可変部材２０は、図７に示すように、中心領域（第１の領域）２０ａとその外周の周辺領域（第２の領域）２０ｂとに分割されている。本実施例では、該透過率可変部材２０の最大透過率を１００とした場合に、周辺領域２０ｂの透過率は１００に固定で、中心領域２０ａの透過率を１００，５０，２５，１２．５（最小透過率）と変化させる制御を行う。図７には、両領域２０ａ，２０ｂの相対的透過率が変化する様子を模式的に表している。
【００４５】
図７中のＩに示す状態（第１の状態）では、中心領域２０ａおよび周辺領域２０ｂの透過率がともに１００である。IIに示す状態（第２の状態）では、中心領域２０ａの透過率が２５で、周辺領域２０ｂの透過率が１００である。また、IIIに示す状態（他の第２の状態）では、中心領域２０ａの透過率が１２．５で、周辺領域２０ｂの透過率が１００である。さらにIVおよびVに示す状態（他の第２の状態）では、中心領域２０ａの透過率が５０で、周辺領域２０ｂの透過率が１００である。なお、ここで説明した各透過率は一例であり、本発明においては他の透過率を選択可能としてもよい。具体的には、実施例１にて説明した条件式（１）を満足することが好ましい。
【００４６】
また、中心領域２０ａの外径φ１と周辺領域２０ｂの外径φ２との関係についても、実施例１にて説明した条件式（２）を満足することが好ましい。
【００４７】
上記透過率可変部材２０の状態Ｉ〜Vは、変倍等のズームレンズの状態やカメラにおける撮影モードの設定に応じて切換え制御される。
【００４８】
Ｉの状態は、広角端から望遠端までの全ズーム域で最大光量を得るモード１において設定される。このモード１では、透過率可変部材２０は任意の位置（例えば、図５中のＢで示す位置）に配置される。
【００４９】
IIの状態は、広角側で周辺光量比を補正するモード２において設定される。このモード２では、広角端において、図５中のＡで示す位置に透過率可変部材２０が配置される。このとき、透過率可変部材２０における中心光束１６が通過する中心領域２０ａの透過率を、周辺光束１７が通過する周辺領域２０ｂの透過率よりも低くして、中心光量を減じ、周辺光量に合わせることにより、周辺光量比を補正する。
【００５０】
IIIの状態は、広角端から望遠端までの全ズーム域で小絞り回折による結像性能劣化を補正するモード３で設定される。このモード３では、広角端では、図５中にＣで示す位置に、望遠端では図６中にＦで示す位置に透過率可変部材２０が配置される。この場合、透過率可変部材２０を通過する全ての光束に対して透過率を低く設定することにより、絞り１４の開口径が極端に（つまりは小絞り回折が生じるほど）小さくならないようにしている。
【００５１】
IVの状態は、広角端から望遠端までの全ズーム域で周辺光量比の補正と小絞り回折による結像性能劣化の両方を補正するモード４において設定される。広角端では図４中のＢで示す位置に、望遠端では図６中にＥで示す位置に透過率可変部材２０が配置される。これによりIIの状態とIIIの状態との中間的な補正効果が得られる。
【００５２】
Vの状態は、望遠側で周辺光量比を補正するモード５において設定される。このモード５では、望遠端において、図６中のＤの位置に透過率可変部材２０が配置される。このモードでは、広角端に比べて、周辺光量比の補正量を少なく設定し、全体の光量落ちを小さくしている。
【００５３】
なお、広角端や望遠端以外のズーム域における透過率可変部材２０の位置や透過率は、補正対象および補正量に応じて、ズーム位置やフォーカス位置での画角特性や光束通過位置を考慮して決定される。但し、実施例１にて説明した条件式（３）を満足することが好ましい。
【００５４】
図５にはまた、上記ズームレンズの電気的構成も示している。３１はズームレンズの変倍駆動を行うズームモータであり、３２は絞り１４の開口径の変更駆動を行う絞り駆動回路である。３３は透過率可変部材２０の中心領域２０ａの透過率を変化させるよう各領域に対する印加電圧を制御する透過率変更回路である。また、３７は透過率可変部材２０を光軸上で駆動するＥＣモータである。３４はこれらズームモータ３１、絞り駆動回路３２、透過率変更回路３３およびＥＣモータ３７等の動作を司るコントローラ（制御回路）である。
【００５５】
コントローラ３４は、ポテンショメータやエンコーダ等のズーム位置検出器３５を用いてズーム位置を検出する。但し、ズームモータ３３がパルス駆動モータである場合は、光学系を所定のズーム状態（例えば、広角端）にリセットした後、該リセット状態からのズームモータ３３への印加パルスをカウントすることで、ズーム位置を検出することができる。また、同様にして、不図示のフォーカス位置検出器を用いる等してフォーカス位置も検出することができる。さらにコントローラ３４は、ポテンショメータやエンコーダ等のＥＣ位置検出器３８を用いて透過率可変部材２０の位置を検出する。但し、ＥＣモータ３７がパルス駆動モータである場合は、所定のズーム状態に対応したリセット位置からのＥＣモータ３７への印加パルスをカウントすることで、透過率可変部材２０の位置を検出することができる。
【００５６】
３６はモード設定スイッチであり、前述した各モードを選択するために使用者により操作される。コントローラ３４は、モード設定スイッチ３６において選択されたモードおよびズーム位置に応じて、透過率可変部材２０を上記５つの状態から選択的に設定する。またこれとともに、コントローラ３４は、ＥＣモータ３７を介して透過率可変部材２０の位置を制御する。
【００５７】
図８には、コントローラ３４の透過率変更部材２０の透過率制御の動作の流れを示す。ステップ１１では、モード設定スイッチ３６から設定されたモードと現在のズーム位置およびフォーカス位置とを読み込む。ステップ１２では、読み込んだモードがモード１か否かを判別する。モード１の場合はステップ１８に、モード１でない場合はステップ１３に進む。
【００５８】
ステップ１３では、読み込んだモードがモード２か否かを判別する。モード２の場合はステップ１６に、モード２でない場合はステップ１４に進む。
【００５９】
ステップ１４では、読み込んだモードがモード３か否かを判別する。モード３の場合はステップ２０に、モード３でない場合はステップ１５に進む。
【００６０】
ステップ１５では、読み込んだモードがモード４か否かを判別する。モード４の場合はステップ２１に、モード４でない場合はステップ１７に進む。
【００６１】
ステップ１６では、現在のズーム位置が所定の第１のズーム位置よりも広角側か否かを判別する。広角側である場合はステップ１９に、広角側でない場合はステップ１８に進む。
【００６２】
ステップ１７では、現在のズーム位置が所定の第２のズーム位置（上記第１のズーム位置と同じでもよいし異なっていてもよい）よりも望遠側か否かを判別する。望遠側である場合はステップ２２に、望遠側でない場合はステップ１８に進む。
【００６３】
ステップ１８では、透過率可変部材２０をＩの状態に設定する。ステップ１９では、透過率可変部材２０をIIの状態に設定する。また、ステップ２０では、透過率可変部材２０をIIIの状態に設定する。さらに、ステップ２１では、透過率可変部材２０をIVの状態に設定する。また、ステップ２２では、透過率可変部材２０をVの状態に設定する。
【００６４】
また、ステップ１８〜ステップ２２では、各モード、ズーム位置およびフォーカス位置に対応した位置に透過率可変部材２０を駆動する。
【実施例３】
【００６５】
図９および図１０は、本発明の実施例３であるズームレンズの光学的構成を示している。図９は、上記ズームレンズの広角端における光学的構成を示す断面図であり、図１０は該ズームレンズの望遠端での光学的構成を示す断面図である。
【００６６】
これらの図に示すズームレンズの光学系は、物体側（図の左側）から順に、負の屈折力を有する第１レンズユニット４１と、正の屈折力を有する第２レンズユニット４２と、透過率可変部材５０とにより構成されている。第２レンズユニット４２は、変倍に伴って該光学系の光軸上を移動する。ここで、広角端では、望遠端に比べて、第１レンズユニット４１と第２レンズユニット４２との間隔は広くなる。
【００６７】
また、第２レンズユニット４２内には、絞り４３が設けられている。この絞り４３の位置は、光学系の瞳の位置に略一致する。また、絞り４３は、不図示の絞り羽根を開閉移動させることによって開口径を変化させ、像面４に到達する光量を調節する。図９および図１０ではそれぞれ、広角端と望遠端での絞りの開放径（最大径）の大きさを示している。      
【００６８】
なお、本実施例では、絞りとしていわゆる機械絞りを用いるが、エレクトロクロミック素子等の物性素子を絞りとして用いてもよい。また、像面４４には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子の受光面が配置される。
【００６９】
図９において、４５は広角端での中心光束、４６は広角端での周辺光束を示している。また、図１０において、４７は望遠端での中心光束を、４８は望遠端での周辺光束をそれぞれ表している。中心光束と周辺光束の意味は、実施例１にて説明したものと同じである。
【００７０】
透過率可変部材５０は、本実施例では、エレクトロクロミック（ＥＣ）素子を用いて構成されている。また、本実施例では、透過率可変部材５０は、変倍に伴って第２レンズユニット４２と一体的に光軸上を移動する。
【００７１】
本実施例の透過率可変部材５０は、図９および図１０に示すように、絞り４３からある程度離れた位置に配置されている。言い換えると、透過率可変部材５０は、広角端および望遠端において、絞り４３が設けられた位置に比べて、中心光束４５，４７の光軸４５ａ，４７ａと周辺光束４６，４８の光軸４６ａ，４８ａとが像高方向により離れた位置に設けられている。具体的には、実施例１にて説明した条件式（３）を満足することが好ましい。
【００７２】
なお、本実施例では、変倍に際して絞り４３を含む第２レンズユニット４２と透過率可変部材５０とが一体的に移動するため、広角端と望遠端とで絞り４３と透過率可変部材５０間の距離は変わらず、広角端では図９中にＡで示す位置に、望遠端では図１０中にＢで示す位置に配置される。他のズーム位置では、透過率可変部材５０は該ズーム位置に対応した位置に配置される。
【００７３】
さらに、本実施例の透過率可変部材５０は、図１１に示すように、中心領域（第１の領域）５０ａとその外周の中間領域（他の第１の領域）５０ｂと、さらにその外周の周辺領域５０ｃとに分割されている。本実施例では、該透過率可変部材５０の最大透過率を１００とした場合に、周辺領域５０ｃの透過率は１００に固定で、中心領域５０ａと中間領域５０ｂの透過率を１００，５０，２５（最小透過率）とそれぞれ独立に変化させる制御を行う。図１１には、各領域の相対的透過率が変化する様子を模式的に表している。
図１１中のＩに示す状態（第１の状態）では、中心領域５０ａ、中間領域５０ｂおよび周辺領域５０ｂの透過率はいずれも１００である。
【００７４】
IIに示す状態（第２の状態）では、中心領域５０ａの透過率が２５で、中間領域５０ｂの透過率が５０で、周辺領域５０ｃの透過率が１００である。
【００７５】
また、IIIに示す状態（他の第２の状態）では、中心領域５０ａおよび中間領域５０ｂの透過率が１２．５で、周辺領域５０ｃの透過率が１００である。さらにIVに示す状態        
【００７６】
（別の第２の状態）では、中心領域５０ａおよび中間領域５０ｂの透過率が５０で、周辺領域５０ｃの透過率が１００である。なお、ここで説明した各透過率は一例であり、本発明においては他の透過率を選択可能としてもよい。具体的には、中心領域５０ａと中間領域５０ｂについて、実施例１にて説明した条件式（１）を満足することが好ましい。
【００７７】
また、中心領域５０ａ又は中間領域５０ｂの外径φ１と周辺領域５０ｃの外径φ２との関係についても、実施例１にて説明した条件式（２）を満足することが好ましい。
【００７８】
上記透過率可変部材５０の状態Ｉ〜IVは、変倍等のズームレンズの状態やカメラにおける撮影モードの設定に応じて切換え制御される。
【００７９】
Ｉの状態は、広角端から望遠端までの全ズーム域で最大光量を得るモード１において設定される。
【００８０】
IIの状態は、広角側で周辺光量比を補正するモード２において設定される。このモード２では、透過率可変部材５０における中心光束４５が通過する中心領域５０ａの透過率を、周辺光束４６が通過する周辺領域５０ｃの透過率よりも低くして、中心光束４５の光量（中心光量）を減じ、周辺光束４６の光量（周辺光量）に合わせることにより、周辺光量比（周辺光量落ち）を補正する。なお、中心光束４５と周辺光束４６の中間的な光束（中間光束、図示せず）が透過する中間領域５０ｂの透過率を中心領域５０ａの透過率より高く、周辺領域５０ｃの透過率より低く設定することにより、中間光束の光量も周辺光量および中心光量に合わせ、像面４４での明るさをより均一化することができる。
【００８１】
IIIの状態は、広角端から望遠端までの全ズーム域で小絞り回折による結像性能劣化を補正するモード３で設定される。このモード３では、透過率可変部材５０を通過する全ての光束（全光束は、中心領域５０ａおよび中間領域５０ｂを透過する）に対して透過率を低く設定することにより、絞り４３の開口径が極端に（つまりは小絞り回折が生じるほど）小さくならないようにしている。
【００８２】
IVの状態は、望遠端において周辺光量比を補正するモード４において設定される。このモード４では、このモードでは、広角端に比べて、周辺光量比の補正量を少なく設定し、全体の光量落ちを小さくしている。
【００８３】
図１１にはまた、上記ズームレンズの電気的構成も示している。６１はズームレンズの変倍駆動を行うズームモータであり、６２は絞り４の開口径の変更駆動を行う絞り駆動回路である。６３は透過率可変部材５０の各領域の透過率を変化させるよう各領域に対する印加電圧を制御する透過率変更回路である。６４はこれらズームモータ６１、絞り駆動回路６２および透過率変更回路６３等の動作を司るコントローラ（制御回路）である。
【００８４】
コントローラ６４は、ポテンショメータやエンコーダ等のズーム位置検出器６５を用いてズーム位置（および透過率可変部材５０の位置）を検出する。但し、ズームモータ６３がパルス駆動モータである場合は、所定のリセット状態からのズームモータ６３への印加パルスをカウントすることで、ズーム位置を検出することができる。
【００８５】
６６はモード設定スイッチであり、前述した各モードを選択するために使用者により操作される。コントローラ６４は、モード設定スイッチ６６において選択されたモードおよびズーム位置に応じて、透過率可変部材５０を上記４つの状態のうち１つに選択的に設定する。
【００８６】
図１２には、コントローラ６４の透過率変更部材５０の透過率制御の動作の流れを示す。ステップ７１では、モード設定スイッチ６６から設定されたモードと現在のズーム位置を読み込む。ステップ７２では、読み込んだモードがモード１か否かを判別する。モード１の場合はステップ７７に、モード１でない場合はステップ７３に進む。
【００８７】
ステップ７３では、読み込んだモードがモード２か否かを判別する。モード２の場合はステップ７５に、モード２でない場合はステップ７４に進む。
【００８８】
ステップ７４では、読み込んだモードがモード３か否かを判別する。モード３の場合はステップ７９に、モード３でない場合はステップ７６に進む。
【００８９】
ステップ７５では、現在のズーム位置が所定の第１のズーム位置よりも広角側か否かを判別する。広角側である場合はステップ７７に、広角側でない場合はステップ７７に進む。
【００９０】
ステップ７６では、現在のズーム位置が所定の第２のズーム位置（第１のズーム位置と同じでもよいし、異なるズーム位置でもよい）よりも望遠側か否かを判別する。望遠側である場合はステップ８０に、望遠側でない場合はステップ７７に進む。
【００９１】
ステップ７７では、透過率可変部材１０をＩの状態に設定する。ステップ７８では、透過率可変部材５０をIIの状態に設定する。また、ステップ７９では、透過率可変部材５０をIIIの状態に設定する。さらに、ステップ８０では、透過率可変部材５０をIVの状態に設定する。
【００９２】
本実施例によれば、実施例１、２に比べて透過率可変領域を細分化したり、透過率の変化数を増やしたり、透過率可変部材５０の中心領域５０ａから周辺領域５０ｃにかけて透過率を段階的に変化させたりすることにより、ズーム全域において周辺光量比補正や小絞り回折回避のための所望の特性を得ることが可能である。
【００９３】
なお、上記各実施例において、ズームレンズが交換レンズであり、カメラ本体に装着されて撮影システム（光学機器）を構成するものである場合は、モード設定スイッチやコントローラをカメラ本体側に設けてもよい。また、この場合において、カメラ本体側のコントローラが、装着された交換レンズの情報を判別できるようなシステムを採用することにより、交換レンズの仕様（透過率可変部材の仕様）に対応した透過率可変部材の制御を行うことにより、様々な透過率可変部材を搭載した交換レンズを適切に制御することが可能となる。
【００９４】
以上説明したように、上記各実施例のズームレンズによれば、ズーミング全域に渡って各ズーム位置での最適な周辺光量補正や小絞り回折に起因した画像劣化の補正を１つの透過率可変部材を用いて行うことが可能となる。また、上記各実施例は、フォーカス位置に対応した又はストロボ撮影時の周辺光量落ち等の補正にも有効であり、簡単な構成にもかかわらず、ズームレンズとしての基本性能を落とさずに高品位な画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施例１であるズームレンズの広角端での構成を示す断面図である。
【図２】実施例１のズームレンズの望遠端での構成を示す断面図である。
【図３】実施例１のズームレンズに搭載された透過率可変部材を説明する図である。
【図４】実施例１における透過率の制御動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例２であるズームレンズの広角端での構成を示す断面図である。
【図６】実施例２のズームレンズの望遠端での構成を示す断面図である。
【図７】実施例２のズームレンズに搭載された透過率可変部材を説明する図である。
【図８】実施例２における透過率の制御動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例３であるズームレンズの広角端での構成を示す断面図である。
【図１０】実施例３のズームレンズの望遠端での構成を示す断面図である。
【図１１】実施例３のズームレンズに搭載された透過率可変部材を説明する図である。
【図１２】実施例３における透過率の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９６】
１、１１、４１  第１レンズユニット
２、１２、４２  第２レンズユニット
３、１４、４３  絞り
４、１５、４５  像面
５、１６、４５  広角端での中心光束
６、１７、４６  広角端での周辺光束
７、１８、４８  望遠端での中心光束
８、１９、４９  望遠端での中心光束
１０、２０、５０  透過率可変部材
１３  第３レンズユニット
２４、３４、６４  コントローラ
【図１】
2005352318.tif 000003
【図２】
2005352318.tif 000004
【図３】
2005352318.tif 000005
【図４】
2005352318.tif 000006
【図５】
2005352318.tif 000007
【図６】
2005352318.tif 000008
【図７】
2005352318.tif 000009
【図８】
2005352318.tif 000010
【図９】
2005352318.tif 000011
【図１０】
2005352318.tif 000012
【図１１】
2005352318.tif 000013
【図１２】
2005352318.tif 000014