(57)【要約】【課題】高い光学性能を保持しつつ薄型化が達成された撮影レンズユニットと、それを備えた撮像装置を提供する。【解決手段】撮影レンズユニットＬＵは、物体の光学像を形成するズームレンズ系ＺＬと、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲを備える。ズームレンズ系ＺＬは、複数のレンズと、レンズ間に位置する開口絞りＳＴと、開口絞りＳＴより物体側で光軸を略９０°折り曲げるプリズムＰＲと、を有する。プリズムＰＲよりも像側に位置する像側光軸ＡＸ２に関して、開口絞りＳＴは非対称な開口形状を有する。【選択図】図１
2007148051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の光学像を形成する撮影レンズ系と、前記光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮影レンズ系が、複数のレンズと、レンズ間に位置する開口絞りと、その開口絞りより物体側で光軸を略９０°折り曲げる反射部材と、を有する撮影レンズユニットであって、
前記反射部材よりも像側に位置する光軸を像側光軸とすると、前記開口絞りが像側光軸に関して非対称な開口形状を有することを特徴とする撮影レンズユニット。
【請求項２】
前記開口絞りの開口形状が楕円形状であることを特徴とする請求項１記載の撮影レンズユニット。
【請求項３】
前記開口絞りの開口形状が矩形形状であることを特徴とする請求項１記載の撮影レンズユニット。
【請求項４】
前記開口絞りの開口形状が小判形状であることを特徴とする請求項１記載の撮影レンズユニット。
【請求項５】
前記反射部材よりも物体側に位置する光軸を物体側光軸とすると、前記開口絞りの開口面において、物体側光軸に対して垂直方向の開口長さよりも、物体側光軸に対して平行方向の開口長さの方が短いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮影レンズユニット。
【請求項６】
前記開口絞りが以下の条件式(1)を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮影レンズユニット；
０．５＜ＬＡ／ＬＢ＜０．９  …(1)
ただし、
ＬＡ：開口面における像側光軸から絞り開口の縁までの最短距離、
ＬＢ：開口面における像側光軸から絞り開口の縁までの最長距離、
である。
【請求項７】
前記複数のレンズのうち前記反射部材よりも像側に位置する少なくとも１枚のレンズが、像側光軸に関して非対称なレンズ形状を有するとともに、そのレンズにおける像側光軸に対して垂直方向のレンズ長さが、物体側光軸に対して垂直方向よりも物体側光軸に対して平行方向に短いことを特徴とする請求項５又は６記載の撮影レンズユニット。
【請求項８】
前記複数のレンズのうち最も物体側に位置するレンズが負レンズであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮影レンズユニット。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮影レンズユニットを備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮影レンズユニットに関するものであり、例えば、被写体の映像を撮像素子で取り込むデジタルカメラ，画像入力機能付きデジタル機器等の撮像装置と、その薄型化に適した撮影レンズユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラの普及はめざましく、銀塩カメラと置き換わった感がある。そして、デジタルカメラの普及に伴い、より小型のデジタルカメラが求められるようになってきており、撮影レンズ系にもより一層の小型化が要望されている。このような要望に対し、撮影レンズ系中に光路を折り曲げる屈曲手段(例えば、プリズム，ミラー等の反射部材)を用いて、カメラ厚の大幅な薄型化を達成したデジタルカメラが市場化されている。このタイプのデジタルカメラは、その薄型化を図る上で銀塩カメラには無い特長を活かしている。つまり、デジタルカメラは撮像素子(例えば光電変換素子)のカメラ内での配置の自由度が高く、またデジタルカメラであれば撮影レンズ系で反転した画像を電気処理で容易に復元することが可能である。したがって、屈曲手段による光路の折り曲げは、デジタルカメラだから可能なカメラ厚の薄型化手法であると言える。また、屈曲手段を備えたズームレンズ系においてシャッターをズーム位置固定とし開口絞りをズーム移動させることにより、メカ構成を単純化して薄型化を図った撮影レンズユニットも提案されている(例えば、特許文献１参照。)。
【特許文献１】特開２００４−３３３７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
カメラ厚の薄型化のために屈曲手段を撮影レンズ系に適応させた場合、撮影レンズ系の厚みは、以下のサイズ(i)，(ii)のいずれかで決まる(一般的には、サイズ(i)は軸外光で決まり、サイズ(ii)は軸上光，軸外光のいずれかで決まる。)。したがって、撮影レンズ系をより一層薄くするには、サイズ(i)及び(ii)をできるだけ小さくする必要がある。サイズ(i)は、レンズ群のパワーを強くすることにより低減可能である。しかし、このような手法で有効光路径を低減した場合、軸上光の有効光路径は逆に大きくなる、つまりサイズ(ii)が大きくなる傾向にあるため、効果的な薄型化を達成することが困難になる。
(i)：屈曲位置より物体側に配置されたレンズの厚みと屈曲手段の厚みとの和。
(ii)：屈曲位置より像側に配置されたレンズの有効光路径。
【０００４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、高い光学性能を保持しつつ薄型化が達成された撮影レンズユニットと、それを備えた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】
【０００５】
上記目的を達成するために、第１の発明の撮影レンズユニットは、物体の光学像を形成する撮影レンズ系と、前記光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮影レンズ系が、複数のレンズと、レンズ間に位置する開口絞りと、その開口絞りより物体側で光軸を略９０°折り曲げる反射部材と、を有する撮影レンズユニットであって、前記反射部材よりも像側に位置する光軸を像側光軸とすると、前記開口絞りが像側光軸に関して非対称な開口形状を有することを特徴とする。
【０００６】
第２の発明の撮影レンズユニットは、上記第１の発明において、前記開口絞りの開口形状が楕円形状であることを特徴とする。
【０００７】
第３の発明の撮影レンズユニットは、上記第１の発明において、前記開口絞りの開口形状が矩形形状であることを特徴とする。
【０００８】
第４の発明の撮影レンズユニットは、上記第１の発明において、前記開口絞りの開口形状が小判形状であることを特徴とする。
【０００９】
第５の発明の撮影レンズユニットは、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記反射部材よりも物体側に位置する光軸を物体側光軸とすると、前記開口絞りの開口面において、物体側光軸に対して垂直方向の開口長さよりも、物体側光軸に対して平行方向の開口長さの方が短いことを特徴とする。
【００１０】
第６の発明の撮影レンズユニットは、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記開口絞りが以下の条件式(1)を満足することを特徴とする。
０．５＜ＬＡ／ＬＢ＜０．９  …(1)
ただし、
ＬＡ：開口面における像側光軸から絞り開口の縁までの最短距離、
ＬＢ：開口面における像側光軸から絞り開口の縁までの最長距離、
である。
【００１１】
第７の発明の撮影レンズユニットは、上記第５又は第６の発明において、前記複数のレンズのうち前記反射部材よりも像側に位置する少なくとも１枚のレンズが、像側光軸に関して非対称なレンズ形状を有するとともに、そのレンズにおける像側光軸に対して垂直方向のレンズ長さが、物体側光軸に対して垂直方向よりも物体側光軸に対して平行方向に短いことを特徴とする。
【００１２】
第８の発明の撮影レンズユニットは、上記第１〜第７のいずれか１つの発明において、前記複数のレンズのうち最も物体側に位置するレンズが負レンズであることを特徴とする。
【００１３】
第９の発明の撮像装置は、上記第１〜第８のいずれか１つの発明に係る撮影レンズユニットを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、開口絞りが像側光軸に関して非対称な開口形状を有する構成になっているため、撮影レンズ系において高い光学性能を保持しつつ薄型化を達成することが可能となる。したがって、薄型で高性能の撮影レンズユニットと、それを備えた撮像装置を実現することができる。そして、本発明に係る撮影レンズユニットをデジタルカメラ，携帯情報機器等の撮像装置に用いれば、その薄型・軽量・コンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施した撮影レンズユニット，撮像装置等を、図面を参照しつつ説明する。本発明に係る撮影レンズユニットは、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する光学装置であって、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成すものである。そのようなカメラの例としては、デジタルカメラ，ビデオカメラ，監視カメラ，車載カメラ，テレビ電話用カメラ，ドアホーン用カメラ等が挙げられ、また、パーソナルコンピュータ，携帯情報機器(モバイルコンピュータ，携帯電話，携帯情報端末(ＰＤＡ：Personal Digital Assistant)等の小型で携帯可能な情報機器端末)，これらの周辺機器(マウス，スキャナー，プリンター，メモリー等)，その他のデジタル機器等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。これらの例から分かるように、撮影レンズユニットを用いることにより撮像装置としてのカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮影レンズユニットを搭載することによりカメラ機能を付加することも可能である。例えば、カメラ付き携帯電話等の画像入力機能付きデジタル機器を、撮像装置として構成することが可能である。
【００１６】
なお、従来「デジタルカメラ」の語は、専ら光学的な静止画を記録するものを指していたが、静止画と動画を同時に扱えるデジタルスチルカメラや家庭用デジタルムービーカメラも提案されており、現在では特に区別されなくなってきている。したがって「デジタルカメラ」の語は、デジタルスチルカメラ，デジタルムービーカメラ，ウェッブカメラ(オープン型・プライベート型を問わず、ネットワークに接続されて画像の送受信を可能にする機器に接続されるカメラであって、ネットワークに直接接続されるもの、パーソナルコンピュータ等の情報処理機能を有する機器を介して接続されるもの、の両方を含む。)等のように、光学像を形成する撮影レンズ系，その光学像を電気映像信号に変換する撮像素子等を備えた撮影レンズユニットを主たる構成要素とするカメラすべてを含むものとする。
【００１７】
図８に、撮像装置の一例としてのデジタルカメラＣＵの外観を示す。図８において、(Ａ)は正面図、(Ｂ)は背面図である。デジタルカメラＣＵの筐体１は平板に近い略直方体状を成しており、図８(Ａ)に示すように、その正面右上部には撮影レンズ窓２、正面中央上部にはファインダー窓３、正面左上部にはフラッシュ４がそれぞれ設けられている。また、図８(Ｂ)に示すように、背面中央付近にはＬＣＤモニター１１が設けられており、ＬＣＤモニター１１の上側には撮影／ムービー／再生のモード切り替えレバー８が左右にスライド可能に設けられており、ＬＣＤモニター１１の下側には各種の操作ボタン１０が横一列に並んで配置されている。さらに、背面右上部には略十字形の上下左右レバー９、左上部には光学ファインダー５とインジケーター６、背面右下部には電池室／カードスロット蓋１２がそれぞれ設けられており、筐体１の上面にはシャッターボタン７が設けられている。
【００１８】
図９に、デジタルカメラＣＵの概略光学構成例を模式的断面で示す。デジタルカメラＣＵに搭載されている撮影レンズユニットＬＵは、物体(すなわち被写体)側から順に、物体の光学像を変倍可能に形成するズームレンズ系ＺＬ(撮影レンズ系に相当する。ＰＲ：プリズム，ＲＬ：反射面，ＳＴ：開口絞り)と、平行平面板ＰＴ(必要に応じて配置される光学的ローパスフィルター，赤外カットフィルター等の光学フィルター；撮像素子ＳＲのカバーガラス等に相当する。)と、ズームレンズ系ＺＬにより受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲと、を備えている。なお、筐体１内の正面側上部には撮影レンズ窓２(図８(Ａ))を開閉するレンズバリアＬＢが配置されており、矢印で示すようにレンズバリアＬＢが上下して撮影レンズ窓２が開閉する構成になっている。
【００１９】
このデジタルカメラＣＵでは、撮影レンズユニットＬＵがデジタルカメラＣＵの正面側から見て右側に縦置きされており、プリズムＰＲは筐体１内の上部、撮像素子ＳＲは筐体１内の下部にそれぞれ位置している。ただし、この撮影レンズユニットＬＵでカメラ機能を実現する際には、必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、プリズムＰＲが筐体１内の右側(又は左側)に位置し、撮像素子ＳＲが筐体１内の左側(又は右側)に位置するように、撮影レンズユニットＬＵをデジタルカメラＣＵの正面側から見て中央に横置きしてもよい。また、このデジタルカメラＣＵではカメラボディを構成している筐体１の内部に撮影レンズユニットＬＵが配置されているが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、ユニット化した撮影レンズユニットＬＵをカメラボディに対して着脱自在又は回動自在に構成してもよく、ユニット化した撮影レンズユニットＬＵを携帯情報機器に対して着脱自在又は回動自在に構成してもよい。
【００２０】
図９に示す撮影レンズユニットＬＵでは、ズームレンズ系ＺＬ内の光路の途中に平面状の反射面ＲＬが配置されており、反射面ＲＬの前側と後側には各々少なくとも１枚のレンズが配置されている。この反射面ＲＬにより、ズームレンズ系ＺＬを屈曲光学系として使用するための光路の折り曲げが行われ、その際、ズームレンズ系ＺＬの光軸が略９０度(つまり９０度又は実質的に９０度)折り曲げられるようにして光束が反射される。このようにズームレンズ系ＺＬの光路中に光軸を折り曲げる(つまり光路を折り曲げる)反射面ＲＬを設ければ、撮影レンズユニットＬＵの配置の自由度が高まるとともに、撮影レンズユニットＬＵの厚さ方向のサイズを変化させて、撮影レンズユニットＬＵの見かけ上の薄型化を達成することが可能となる。特に、図９に示す撮影レンズユニットＬＵのように、最も物体側に負レンズを１枚配置し、その負レンズの像側に反射面ＲＬを配置した場合には、薄型化の大きな効果を得ることができる。これは瞳を前に出すことにより、反射面を小さくすることができるからである。なお、光路の折り曲げ位置はズームレンズ系ＺＬの途中だけに限らず、必要に応じて更にズームレンズ系ＺＬの前側や後ろ側に設定してもよい。光路の適正な折り曲げにより、撮影レンズユニットＬＵが搭載されるデジタルカメラＣＵの見かけ上の薄型化やコンパクト化を効果的に達成することが可能となる。
【００２１】
上記反射面ＲＬは、プリズム類(直角プリズム等)，ミラー類(平面ミラー等)等の反射部材により構成される。図９に示す撮影レンズユニットＬＵでは、光軸を折り曲げる反射部材として、プリズムＰＲが用いられているが、使用する反射部材はプリズム類に限らない。平面ミラー等のミラー類を反射部材として用いることにより、反射面ＲＬを構成してもよい。また、ズームレンズ系ＺＬの光軸を略９０度折り曲げるように、１つの反射面ＲＬで光束を反射させる構成になっているが、反射部材が有する反射面は２つ以上でもよい。つまり、２つ以上の反射面でズームレンズ系ＺＬの光軸ＡＸを略９０度折り曲げるように光束を反射させる反射部材を用いてもよい。光路を折り曲げるための光学的作用も反射に限らず、反射に屈折又は回折を組み合わせてもよい。つまり、反射面，屈折面，回折面，又はそれらを組み合わせて有する反射部材を用いてもよい。また、図９に示す撮影レンズユニットＬＵに用いられているプリズムＰＲは、光学的なパワー(パワー：焦点距離の逆数で定義される量)を有していないが、光路を折り曲げる反射部材に光学的なパワーを持たせてもよい。例えば、プリズムの反射面，光入射側面，光射出側面；ミラーの反射面等に、撮影レンズ系の光学的なパワーを一部負担させれば、レンズ素子のパワー負担を減らして光学性能を向上させることが可能となる。
【００２２】
ズームレンズ系ＺＬは複数のレンズ群から成っており、複数のレンズ群が光軸に沿って移動し、レンズ群間隔を変化させることにより変倍(すなわちズーミング)を行う構成になっている。ズームレンズ系ＺＬに含まれている開口絞りＳＴは、後で詳しく説明するように、開口形状の非対称な特徴的構成要素となっている。また、この撮影レンズユニットＬＵでは開口絞りＳＴがシャッター兼用になっているが、開口絞りとシャッターとを独立に配置してもよく、シャッターをズーム位置固定とし開口絞りをズーム移動させる構成としてもよい。なお、撮影レンズユニットＬＵに使用する撮影レンズ系はズームレンズ系ＺＬに限らない。ズームレンズ系ＺＬの代わりに、他のタイプの変倍光学系(例えば、複数焦点距離切り替え型レンズ等の焦点距離可変の結像光学系)や単焦点光学系を撮影レンズ系として用いてもよい。
【００２３】
ズームレンズ系ＺＬで形成されるべき光学像は、撮像素子ＳＲの画素ピッチにより決定される所定の遮断周波数特性を有する光学的ローパスフィルターを通過することにより、電気的な信号に変換される際に発生するいわゆる折り返しノイズが最小化されるように、空間周波数特性が調整される。これにより、色モアレの発生を抑えることができる。ただし、解像限界周波数周辺の性能を抑えてやれば、光学的ローパスフィルターを用いなくてもノイズの発生を懸念する必要がなく、また、ノイズがあまり目立たない表示系(例えば、携帯電話の液晶画面等)を用いてユーザーが撮影や鑑賞を行う場合には、撮影レンズ系に光学的ローパスフィルターを用いる必要がない。なお、光学的ローパスフィルターとしては、複屈折型ローパスフィルターや位相型ローパスフィルター等が適用可能である。複屈折型ローパスフィルターとしては、結晶軸方向が所定方向に調整された水晶等の複屈折材料から成るもの、偏光面を変化させる波長板等を積層して成るもの等が挙げられる。位相型ローパスフィルターとしては、必要とされる光学的な遮断周波数特性を回折効果により達成するもの等が挙げられる。
【００２４】
撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサー等の固体撮像素子が用いられる。そして、ズームレンズ系ＺＬにより(撮像素子ＳＲの受光面上に)形成された光学像は、撮像素子ＳＲにより電気的な信号に変換される。撮像素子ＳＲで生成した信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が施されてデジタル映像信号としてメモリー(半導体メモリー，光ディスク等)に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号に変換されたりして他の機器に伝送される。また撮像素子ＳＲには、画像処理を行う演算装置ＣＡがフレキシブル基板ｆで電気的に接続されている。
【００２５】
上述した撮影レンズユニットＬＵのように、物体の光学像を形成する撮影レンズ系と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えた撮影レンズユニットでは、反射面で光軸を折り曲げる屈曲光学系を撮影レンズ系として用いることにより、その効果的な薄型化を達成することが可能である。しかし、その薄型化には、屈曲光学系を有する撮影レンズユニットに特有の限界がある。つまり、軸外光で決まる有効光路径を小さくするためにレンズ群のパワーを強くすると、傾向として軸上光の有効光路径が大きくなってしまうのである。
【００２６】
軸上光で決まる有効光路径を小さくするという観点から、撮影レンズ系が、複数のレンズと、レンズ間に位置する開口絞りと、その開口絞りより物体側で光軸を略９０°折り曲げる反射部材と、を有する撮影レンズユニットにおいて、開口絞りが像側光軸(すなわち、反射部材よりも像側に位置する光軸)に関して非対称な開口形状を有する構成とすることが好ましい。この構成によれば、軸上光束で決まる有効光路径を低減する自由度が生じるため、撮影レンズ系において高い光学性能を保持しつつ薄型化を達成することが可能となる。したがって、薄型で高性能の撮影レンズユニットを実現することができ、それをデジタルカメラ，携帯情報機器等の撮像装置に用いることにより、その薄型・軽量・コンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。上記開口絞りの開口形状としては、例えば、楕円形状，矩形形状，小判形状が挙げられる。その中でも小判形状は、光束の有効利用等の観点から好ましい。
【００２７】
開口絞りの開口面において、物体側光軸(すなわち、反射部材よりも物体側に位置する光軸)に対して垂直方向の開口長さよりも、物体側光軸に対して平行方向の開口長さの方が短いことが好ましい。つまり、開口絞りにおける像側光軸に対して垂直方向の開口長さが、物体側光軸に対して垂直方向よりも物体側光軸に対して平行方向に短いことが好ましい。このような構成にすることにより、軸上光束で決まる有効光路径を低減することが可能となる。この際、開口形状の非対称な開口絞りの開口面積を、本来円となるべき開口形状の開口面積と同じ面積にすることが望ましい。これにより、Ｆナンバーが同一の撮影レンズユニットと比較して、相対的に薄型化を達成することができる。つまり、撮影レンズユニットの薄型化と明るいＦナンバーの達成とを両立させることが可能となる。また、撮影レンズユニットの薄型化の点から言えば、開口絞りの開口面において物体側光軸に対して平行方向の開口長さが最短であることが更に好ましい。つまり、物体側光軸に対して平行方向が撮影レンズ系への光入射方向であるため、この方向に開口長さを最短にすれば、撮影レンズユニットを最も効果的に薄くすることが可能となる。
【００２８】
開口絞りが以下の条件式(1)を満足することが望ましい。
０．５＜ＬＡ／ＬＢ＜０．９  …(1)
ただし、
ＬＡ：開口面における像側光軸から絞り開口の縁までの最短距離、
ＬＢ：開口面における像側光軸から絞り開口の縁までの最長距離、
である。
【００２９】
条件式(1)の上限を越えると、厚み短縮の効果が得られなくなる。逆に、条件式(1)の下限を越えると、ボケ像の非対称性が目立つことになり、軸上性能の劣化を招くおそれもあるので好ましくない。また、開口絞りの開口形状が、像側光軸を含むとともに物体側光軸に対し垂直な平面に関して面対称であることが好ましく、それとともに条件式(1)を満足することが更に好ましい。上記面対称な開口形状の開口絞りを用いることにより、ボケ像の非対称性をより効果的に改善することができ、更に条件式(1)を満たすことにより、薄型化と光学性能とのバランスがより一層良好になる。
【００３０】
撮影レンズ系を構成する複数のレンズのうち、反射部材よりも像側に位置する少なくとも１枚のレンズが、像側光軸に関して非対称なレンズ形状を有するとともに、そのレンズにおける像側光軸に対して垂直方向のレンズ長さが、物体側光軸に対して垂直方向よりも物体側光軸に対して平行方向に短いことが好ましい。開口絞りの開口長さを前述したように設定すれば、軸上光束で決まる有効光路径を低減することが可能になるので、反射部材よりも像側のレンズ外径の小型化も可能になる。また、撮影レンズユニットの厚さは光路折り曲げ後のレンズの外径に影響されるので、撮像に使用される光束が通過しない領域を積極的に削ってレンズ外径を特定方向に小さくすれば、撮影レンズユニットの更なる薄型化が可能となる。したがって、反射部材よりも像側に位置する少なくとも１枚のレンズを像側光軸に関して非対称なレンズ形状にするとともに、そのレンズにおける像側光軸に対して垂直方向のレンズ長さを、物体側光軸に対して垂直方向よりも物体側光軸に対して平行方向に短くすれば、撮影レンズユニットの薄型化が可能となる。
【００３１】
撮影レンズ系を構成する複数のレンズのうち、最も物体側に位置するレンズは負レンズであることが好ましい。最も物体側に位置するレンズとして負レンズを用いることは、反射部材の小型化を図る上で有利であり、これが正レンズであれば反射部材の大型化を招くことになる。撮影レンズユニットを薄型化するために、反射面より物体側に配置されたレンズの厚みと反射部材の厚みとの和を小さくするには、例えば、最も物体側に位置するレンズの有効径を小さくするのが効果的である。それには最も物体側に位置するレンズの負パワーを強くする必要があるが、最も物体側に位置するレンズの負パワーを強くすると、その負パワーにより軸上光の有効光路径は大きくなる。つまり、最も物体側に位置するレンズの負パワー強くすることは、前玉径を小さくする上では有効であるが、反射面より像側に配置されたレンズでの軸上光の有効光路径の増大を招く原因ともなる。しかし、像側光軸に関して非対称な開口形状を有する開口絞りを用いれば、前述したように軸上光束で決まる有効光路径を低減することが可能である。したがって、最も物体側に位置するレンズとして負レンズを用いることは、撮影レンズユニットの薄型化に有効である。
【００３２】
図１に、開口絞りＳＴが像側光軸ＡＸ２に関して非対称な開口形状を有する撮影レンズユニットＬＵの実施の形態を示し、図６に、開口絞りＳＴが像側光軸ＡＸ２に関して対称な開口形状を有する比較例としての撮影レンズユニットＬＵを示す。図１，図６に示す撮影レンズユニットＬＵは、いずれも前述した撮影レンズユニットＬＵ(図９)に相当するものであり、ズームレンズ系ＺＬのレンズ構成のみ異なっている(ただし、最も物体側に負レンズを有する点では同じである。)。また、実施の形態(図１)と比較例(図６)とでは、レンズの外形形状と開口絞りＳＴの開口形状が異なるほかは、ズームレンズ系ＺＬのレンズ構成は同一になっている。
【００３３】
図１，図６において、(Ａ)は撮像素子ＳＲの撮像領域ＳＳの画面短辺に平行であって物体側光軸ＡＸ１及び像側光軸ＡＸ２を含む平面での光学断面(つまりデジタルカメラＣＵの側面側から見た断面)を示しており、光束としては、撮像領域ＳＳの画面中心で結像する軸上光束と撮像領域ＳＳの画面短辺方向の端(つまり画面長辺上)で結像する軸外光束とを示している。また、(Ｂ)は撮像素子ＳＲの撮像領域ＳＳの長辺に平行(言い換えれば、短辺に垂直)であって像側光軸ＡＸ２を含む平面での光学断面(つまりデジタルカメラＣＵの正面側から見た断面)を示しており、光束としては、撮像領域ＳＳの画面中心で結像する軸上光束と撮像領域ＳＳの画面長辺方向の端(つまり画面短辺上)で結像する軸外光束とを示している。図５に、撮像素子ＳＲの撮像領域ＳＳ(像側光軸ＡＸ２方向に沿って見たときの形状)を示す。矩形形状を成す撮像領域ＳＳにおいて、軸上光束は点Ｒ(すなわち像側光軸ＡＸ２が通過する画面中心)で結像し、画面短辺方向の軸外光束は点Ｓで結像し(図１(Ａ)，図６(Ａ))、画面長辺方向の軸外光束は点Ｔで結像する(図１(Ｂ)，図６(Ｂ))。
【００３４】
図２〜図４に、撮影レンズユニットＬＵの実施の形態(図１)に用いられる３つのタイプの開口絞りＳＴをそれぞれ示し、図７に、撮影レンズユニットＬＵの比較例(図６)に用いられる開口絞りＳＴを示す。いずれも像側光軸ＡＸ２方向(図１(Ａ)，図６(Ａ)中の矢印Ｚ方向)に沿って見たときの外観を示しており、各開口面ＳＡの形状(すなわち開口形状)は、像側光軸ＡＸ２を含むとともに物体側光軸ＡＸ１に対し垂直な平面に関して面対称になっている。つまり、図２に示す開口絞りＳＴの開口形状は楕円形状であり、図３に示す開口絞りＳＴの開口形状は矩形形状であり、図４に示す開口絞りＳＴの開口形状は小判形状であり、図７に示す開口絞りＳＴの開口形状は円形状である。
【００３５】
実施の形態(図１)と比較例(図６)とでＦナンバーが同一になるようにするには、開口形状の非対称な開口絞りＳＴの開口面積を、本来円となるべき開口形状の開口面積と同じ面積にすればよい。図７に示す開口絞りＳＴは開口形状が円形状になっているため、開口面の直径をＤとすると、その開口面積はπ×(Ｄ／２)×(Ｄ／２)である。図２に示す開口絞りＳＴは開口形状が楕円形状になっているため、短軸，長軸の長さをそれぞれａ，ｂとすると、その開口面積はπ×(ａ／２)×(ｂ／２)である。したがって、Ｄ×Ｄ＝ａ×ｂの関係が成り立つようにすればよい。図３に示す開口絞りＳＴは開口形状が矩形形状になっているため、短辺，長辺の長さをそれぞれａ’，ｂ’とすると、その開口面積はａ’×ｂ’である。したがって、π×(Ｄ／２)×(Ｄ／２)＝ａ’×ｂ’の関係が成り立つようにすればよい。
【００３６】
図４に示す開口絞りＳＴは、開口形状が小判形状になっている。直径Ｄの円の面積をＳ１とし、小判形状の短軸，長軸の長さをそれぞれａ”，ｂ”とし、小判形状の面積をＳ２とすると、面積Ｓ１，Ｓ２は以下の式(I)，(II)でそれぞれ表される。ここで、θ＝sin-1(ａ／ｂ)[deg]とすると、Ｓ１＝Ｓ２となるためには、ａ”とｂ”が以下の式(III)を満たせばよい。そして、設計のＦナンバーは直径Ｄで決めて、その場合と同じＦナンバーになるように、薄型化のための開口形状のａ”を決めて、絞り径ｂ”まで収差補正を行えばよい。例えば、Ｄ＝５．６０８、ａ”＝４．４８６、ｂ”＝６．１１１とすると、(I)：Ｓ１＝２４．７０１、(II)：Ｓ２＝２４．７００、(III)の左辺＝１．０９０、(III)の右辺＝１．０９０である。このとき、ａ”／ｂ”＝０．７３４(＝ＬＡ／ＬＢ)は条件式(1)を満たしている。
Ｓ１＝π×(Ｄ／２)2  …(I)
Ｓ２＝π×ｂ”2×θ／３６０＋ａ”×ｂ”×cosθ／２  …(II)
ｂ”／Ｄ＝１．９５×(ａ”／Ｄ)2−３．９６×(ａ”／Ｄ)＋３．０１  …(III)
【００３７】
図１に示す撮影レンズユニットＬＵでは、物体側光軸ＡＸ１に対して平行方向の開口長さが開口面ＳＡ(図２〜図４)において最も短くなるように、開口絞りＳＴが配置されている。さらに、プリズムＰＲよりも像側に位置する複数のレンズが、像側光軸ＡＸ２に関して非対称なレンズ形状を有するとともに、そのレンズにおける像側光軸ＡＸ２に対して垂直方向のレンズ長さが、物体側光軸ＡＸ１に対して平行方向に最も短くなっている。また、最も物体側に位置するレンズとして負レンズＧ１を用いている。これらの構成により、図１に示す撮影レンズユニットＬＵではズームレンズ系ＺＬにおいて高い光学性能を保持しつつ薄型化を達成している。
【００３８】
図１(Ａ)と図６(Ａ)とを比較すると分かるように、像側光軸ＡＸ２に関して開口形状の非対称な開口絞りＳＴ(図２〜図４)を用いた実施の形態(図１)では、像側光軸ＡＸ２に関して開口形状の対称な開口絞りＳＴ(図７)を用いた比較例(図６)よりも、デジタルカメラＣＵ(図９)の厚み方向に撮影レンズユニットＬＵが短縮されている。その一方で、図１(Ｂ)と図６(Ｂ)とを比較すると分かるように、像側光軸ＡＸ２に関して開口形状の非対称な開口絞りＳＴ(図２〜図４)を用いた実施の形態(図１)では、像側光軸ＡＸ２に関して開口形状の対称な開口絞りＳＴ(図７)を用いた比較例(図６)よりも、デジタルカメラＣＵ(図９)の左右方向に開口絞りＳＴ近辺のレンズ径が増大している。これは実施の形態(図１)における開口絞りＳＴの開口面積が比較例(図６)における開口絞りＳＴの開口面積と同じになるように設定されているためであり、これによってＦナンバーを同一に保ちながら撮影レンズユニットＬＵの薄型化を達成している。
【００３９】
なお、撮影レンズユニットＬＵをデジタルカメラＣＵの正面側から見て横置きの状態で配置した場合、被写体に対する撮像領域ＳＳの縦横の向きの関係から、撮像領域ＳＳの画面長辺方向がデジタルカメラＣＵの厚み方向になるが、その場合でも非対称な開口形状を有する開口絞りＳＴを用いることにより(例えば、開口絞りＳＴの開口面ＳＡにおいて、物体側光軸に対して垂直方向の開口長さよりも、物体側光軸に対して平行方向の開口長さの方を短くすることにより)、前述した縦置き配置の場合(図１等)と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】開口絞りが像側光軸に関して非対称な開口形状を有する撮影レンズユニットの実施の形態を示す光路図。
【図２】図１の実施の形態に用いられる楕円形状開口の開口絞りを示す平面図。
【図３】図１の実施の形態に用いられる矩形形状開口の開口絞りを示す平面図。
【図４】図１の実施の形態に用いられる小判形状開口の開口絞りを示す平面図。
【図５】図１の実施の形態及び図６の比較例に用いられる撮像素子の撮像領域を示す平面図。
【図６】開口絞りが像側光軸に関して対称な開口形状を有する比較例としての撮影レンズユニットを示す光路図。
【図７】図６の比較例に用いられる円形状開口の開口絞りを示す平面図。
【図８】デジタルカメラの正面側及び背面側の外観を示す図。
【図９】撮影レンズユニットを搭載したデジタルカメラの概略光学構成例を模式的断面で示す側面図。
【符号の説明】
【００４１】
ＣＵ    デジタルカメラ(撮像装置)
ＬＵ    撮影レンズユニット
ＺＬ    ズームレンズ系(撮影レンズ系)
Ｇ１    負レンズ
ＰＲ    プリズム(反射部材)
ＲＬ    反射面
ＳＴ    開口絞り
ＳＡ    開口面
ＳＲ    撮像素子
ＳＳ    撮像領域
ＡＸ１    物体側光軸
ＡＸ２    像側光軸
【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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