JP5045275B2 - レンズユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズユニットおよび撮像装置に関し、特に、撮像倍率が可変であるレンズユニットに関する。

近年、光学ズームの可能なデジタルスチルカメラやビデオカメラの小型化が進んでいる。このため、搭載される撮像装置にも小型化・薄型化が求められている。また、携帯電話，携帯情報端末等に搭載可能な、コンパクトな撮像装置に対する需要も高まっている。
これらに対し屈曲光学系、もしくは沈胴光学系などが提案されているが、撮影に至る時間短縮などの点では屈曲光学系が有利である。
屈曲光学系をより小型化するために、絞りとシャッタの関係を定義したものとして絞りとシャッタを別体にしたもの（例えば、特許文献１参照。）、変倍時にシャッタを移動させない方法も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００６−１１１８６号公報 特開２００４−３３３７２１号公報

ところが、特許文献１に記載されている光学系では、負の第１レンズ群と正の第２レンズ群の間に移動可能にシャッタを配置しているため、シャッタの小型化は可能であるが、望遠端において第１レンズ群と第２レンズ群の間の間隔を確保する必要があり、同じ全長では変倍比を大きくしにくい。

また、特許文献２に記載されている光学系では、シャッタ位置を固定しているためズーム位置により軸上光、軸外光のシャッタ位置での光束の変化が大きく、高速シャッタ時に像面上で照度ムラが生じやすく、程度によりシェーディング補正を行う必要がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、小型で広画角であり、収差が良好に補正されたレンズユニットおよびこのレンズユニットを用いた撮像装置を提供することを目的とする。

上記の課題は次の構成により解決される。

１．
複数のレンズ群と、絞りと、シャッタと、を有する撮像素子に結像する変倍可能なレンズユニットにおいて、
前記絞りは、前記複数のレンズ群の物体側より順に数えて第ｋ番目の第ｋレンズ群の像側の位置と、第（ｋ＋１）番目の第（ｋ＋１）レンズ群の最も像側に配置されたレンズの物体側レンズ面との間に配置され、
前記第ｋレンズ群は負のパワーを有し、前記第（ｋ＋１）レンズ群は正のパワーを有し、
変倍時、前記第ｋレンズ群と前記第（ｋ＋１）レンズ群の間隔が変化し、
前記シャッタは、前記第（ｋ＋１）レンズ群のすぐ像側に配置され、
該シャッタの開口形状は非円形で、最も開口幅の小さい方向の開口長を２Ｈ_Sとしたとき、
全変倍域において、以下の条件式（１）と（２）を満たすことを特徴とするレンズユニット。

Ｈ１＜Ｈ_S・・・・（１）
０．１＜（Ｈ_2H＋Ｈ_2L）／Ｈ１＜３．０・・・・（２）
但し、Ｈ１は、シャッタの配置位置における絞り開放時の軸上に結像する光束の最も外側の光線の光軸からの高さであり、Ｈ_2Hは、シャッタ配置位置における絞り開放時の最大像高位置に結像する光束の最も外側の光線の光軸からの高さであり、Ｈ_2Lは、シャッタの配置位置における絞り解放時の最大像高位置に結像する光束の最も内側の光線の光軸からの高さである。

２．
前記シャッタは前記第（ｋ＋１）レンズ群との距離が変化しないことを特徴とする１に記載のレンズユニット。

３．
全変倍域において、以下の条件式（３）を満たすことを特徴とする１または２に記載のレンズユニット。

Ｈ１＜Ｈ_S＜Ｈ_max・・・・（３）
但し、Ｈ_maxは、シャッタの配置位置において、絞り開放時の全変倍領域で光軸から最も離れた軸外光光束の軸上高さである。

４．
前記複数のレンズ群の最も物体側のレンズ群は、光路を折り曲げる反射光学部材を有することを特徴とする１乃至３の何れか１項に記載のレンズユニット。

５．
前記複数のレンズ群は、
少なくとも、物体側より順に負のパワーを有する第１レンズ群と、
正のパワーを有する第２レンズ群と、を有し、
前記第１レンズ群が前記第ｋレンズ群であり、変倍時、前記シャッタは前記第２レンズ群と一体的に移動することを特徴とする１乃至４の何れか１項に記載のレンズユニット。

６．
前記複数のレンズ群は、
少なくとも、物体側より順に正のパワーを有する第１レンズ群と、
負のパワーを有する第２レンズ群と、
正のパワーを有する第３レンズ群と、を有し、
前記第２レンズ群が前記第ｋレンズ群であることを特徴とする１乃至４の何れか１項に記載のレンズユニット。

７．
前記第ｋレンズ群の最も像側のレンズの像側レンズ面と前記第（ｋ＋１）群の最も物体側のレンズの物体側レンズ面との軸上間隔の変倍時の最小値Ｄｋｍが、以下の条件式（４）を満たすことを特徴とする１乃至６の何れか１項に記載のレンズユニット。

０．０１＜Ｄｋｍ／Ｄｓ＜０．５０・・・・（４）
但し、Ｄｓは該レンズユニットの結像面における最大像高の２倍である。

８．
１乃至７の何れか１項に記載のレンズユニットと撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。

本発明の如く、複数のレンズ群の物体側より順に数えて第ｋ番目の第ｋレンズ群の像側の位置と、第（ｋ＋１）番目の第（ｋ＋１）レンズ群の最も像側に配置されたレンズの物体側レンズ面との間に配置される絞りと、第（ｋ＋１）レンズ群のすぐ像側に配置されるシャッタを有し、シャッタの開口形状とシャッタの配置位置における光束の高さとの関係を適切な範囲に設定することにより、小型で広画角の、収差を良好に補正したレンズユニットと小型の撮像装置を提供できる。

以下、本発明のレンズユニットおよび撮像装置の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。本発明に係る撮像装置は、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、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、これらの周辺機器（マウス、スキャナー、プリンター等）、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、撮像装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像装置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構成することが可能である。

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光学系、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像装置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。

図１に本発明の実施形態であるデジタルカメラ１の外観を模式的に示す。図１において、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図である。

デジタルカメラ１は、前面にレンズユニット１２、フラッシュ発光部１３、セルフタイマーランプ１４、背面に表示部１５、モード設定スイッチ１６、十字キー１７、複数の操作キー１８、上面にレリーズボタン１９、電源ボタン２０を備えている。

レンズユニット１２は、その一部が筐体１０の前面に配置され、後述する反射光学部材により光軸を略直角に折り曲げて、残りのレンズ部が図１（ａ）の点線で示すように筐体１０の内部に配置される。フラッシュ発光部１３は撮像対象を照明するフラッシュ光を発する。セルフタイマーランプ１４は、セルフタイマー撮像の準備が進行中であることを点灯により示す。

表示部１５は、液晶表示器から成り、撮像した画像のほか、デジタルカメラ１の設定状況、操作案内等の諸情報を表示する。モード設定スイッチ１６は、スライド式であり、デジタルカメラ１の動作モードの設定に用いられる。十字キー１７は、上下左右に４つの接点を有しており、表示部１５に表示されるカーソルの移動に用いられる。レンズユニット１２はズームレンズを備えており、十字キー１７はその焦点距離の調節にも使用される。操作キー１８は、表示部１５に表示される項目の切り換え、表示された項目の選択等、デジタルカメラ１の機能に関する設定に用いられる。レリーズボタン１９は２段階で動作し、記録する画像の撮像準備の指示と、記録する画像の撮像の指示に用いられる。

図２にデジタルカメラ１の構成を模式的に示す。デジタルカメラ１は、レンズユニット１２および表示部１５のほか、撮像素子２８、信号処理部２２、記録部２３、操作部２４、レンズユニット駆動部２５および制御部２６を有している。撮像素子２８はエリアセンサであり、画素ごとの受光量を表す信号を出力する。信号処理部２２は、撮像素子２６の出力信号を処理して、撮像した画像を表す画像データを生成する。記録部２３は、信号処理部２２が生成した画像データを着脱可能な記録媒体２３ａに記録し、また、画像の再生表示のために、記録媒体２３ａから画像データを読み出す。操作部２４は、モード設定スイッチ１６、十字キー１７、操作キー１８、レリーズボタン１９及び電源ボタン２０の総称であり、使用者の操作に関する信号を制御部２６に伝達する。

レンズユニット駆動部２５は、モータとその駆動力をレンズユニット１２のレンズ群に伝達する伝達機構を有しており、レンズユニット１２の焦点距離と焦点位置を設定する。制御部２６は操作部２４を介して与えられる指示に応じて各部を制御する。

図３にレンズユニットの構成例を示す。図３に示すレンズユニット１２は、反射光学部材としてのプリズムを用いて、光路を折り曲げるタイプの光学構成になっているが、光路を折り曲げないタイプの光学構成でも良い。

図３のレンズユニット１２は、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像（ＩＭ：像面）を変倍可能に形成するズームレンズ系（ＳＴ：絞り、ＳＨ：シャッタ）ＴＬ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ＴＬにより受光面ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気映像信号に変換する撮像素子ＳＲとを備えている。

レンズユニット１２は、ズームレンズ系ＴＬ内の光路中に平面状の反射面ＰＬが配置されている。この反射面ＰＬにより、ズームレンズ系ＴＬの光路の折り曲げが行われ、その際、光軸ＡＸが略９０度折り曲げられるようにして光束が反射される。

ズームレンズ系ＴＬは複数のレンズ群から成っており、少なくとも１つのレンズ群が光軸ＡＸに沿って移動し、少なくとも１つの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。

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ＴＬにより撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ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。

図４〜図６は、第１〜第３の実施の形態を構成するズームレンズ系ＴＬにそれぞれ対応する光学構成図であり、広角端（Ｗ）、ミドル（Ｍ）、望遠端（Ｔ）での各レンズ配置、光路等を光学断面で示している。図４と図６は屈曲光学系を用いており、光路展開状態における光学断面を示している。図４〜図６中、ラインｍ１〜ｍ５は、広角端（Ｗ）からミドル（Ｍ）、ミドル（Ｍ）から望遠端（Ｔ）へのズーミングにおける第１〜第５レンズ群ＧＲ１〜ＧＲ５の移動をそれぞれ模式的に示す移動軌跡である。図４における第２レンズ群、図５における第３レンズ群には、それぞれ物体側に絞りＳＴが配置され、像側にはシャッタＳＨが配置されており、変倍時に一体的に移動する。また、図６における第３レンズ群内には絞りＳＴが配置され、像側にはシャッタＳＨが配置されている。

第１の実施形態においては、第１レンズ群ＧＲ１は負のパワーを有し、第１レンズ群ＧＲ１の像側に正のパワーを有する第２レンズ群ＧＲ２を配置し、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２の間に絞りＳＴを配置している。また、第２レンズ群ＧＲ２の像側に隣接してシャッタＳＨを配置している。第２および第３の実施形態においては、第２レンズ群ＧＲ２は負のパワーを有し、第２レンズ群ＧＲ２の像側に正のパワーを有する第３レンズ群ＧＲ３を配置している。第２の実施例では、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３の間に絞りＳＴを配置し、第３の実施例では、第３レンズ郡内に絞りＳＴを配置している。また、第３レンズ群ＧＲ３の像側に隣接してシャッタＳＨを配置している。なお、「パワー」とは焦点距離の逆数で定義される量を表す。

第１〜第３の実施形態におけるシャッタＳＨの開口形状について、図７〜図９を用いて説明する。図７（ａ）、（ｂ）に開口形状の例を示す。図７（ａ）において、いずれの変倍時においても、Ｈ１は、シャッタの配置位置における絞り開放時の軸上に結像する光束の最も外側の光線の光軸からの高さであり、Ｈ_2Hは、シャッタ配置位置における絞り開放時の最大像高位置に結像する光束の最も外側の光線の光軸からの高さであり、Ｈ_2Lは、シャッタの配置位置における絞り解放時の最大像高位置に結像する光束の最も内側の光線の光軸からの高さである。ただし、Ｈ_2Hの値は正であり、Ｈ_2Lの値は、シャッタの配置位置における絞り開放時の最大像高位置に結像する光束の断面内に光軸が存在する場合には負、光軸が存在しない場合には正とする。図７（ａ）のＪＧは、シャッタの配置位置における絞り開放時の最大像高位置に結像する光束の断面の外周を示し、この場合のＨ_2Lは、正の値である。図８に絞りＳＴとシャッタＳＨを有するレンズ群の光束の高さを示す部分拡大図を示す。また、図９に撮像素子ＳＲの撮像領域の形状を示し、Ｌ_Sは短辺方向、Ｌ_Cは長辺方向、Ｄ_Sは対角長を示す。シャッタの開口形状における最も開口幅の小さい方向の長さ２Ｈ_Sは、撮像素子ＳＲの短辺方向Ｌ_Sと略同一の方向であり、最も開口幅の大きい方向の長さ２Ｈ_SLは、最も開口幅の小さい方向の長さ２Ｈ_Sよりも長く、シャッタの開口形状は非円形である。また、以下の条件式（１）および（２）を満たしていることが好ましい。

Ｈ１＜Ｈ_S・・・・（１）
０．１＜（Ｈ_2H＋Ｈ_2L）／Ｈ１＜３．０・・・・（２）
従来の構成では、負のパワーを有するレンズ群と正のパワーを有するレンズ群の間にシャッタを配置する場合、配置するための光軸上での間隔を確保する必要性から、両レンズ群間の距離を離し、そのため負のパワーを有するレンズ群の発散作用により、正のパワーを有するレンズ群の有効径が増大し、小型にできないという問題があった。また、光学全長に制約がある中で、第ｋ群と第（ｋ＋１）群の間の軸上間隔を確保しようとすると、可動群の移動領域の確保が困難となる。したがって、所望の変倍比を達成するためには、可動群のパワーを強くする必要が生じ、収差補正上好ましくない。対策として正のパワーを有するレンズ群内にシャッタを配置することも考えられるが、レンズ群内に間隔を確保することが光学設計上の制約となる。また、偏心精度を確保することが困難となる。

このような問題点に対して、第１〜第３の実施形態において、正のパワーを有するレンズ群の像側にシャッタを配置することにより、結像性能を保ちつつ変倍光学系の小型化を達成できる。また、第１〜第３の実施形態においては、絞りＳＴが負のパワーを有するレンズ群と正のパワーを有するレンズ群の間と、正のパワーを有するレンズ群の最も像側のレンズの物体側面との間に配置されているために、絞りＳＴとシャッタＳＨの距離が離れている。このためシャッタ位置での光束の通過領域が非円形となり、シャッタの開口形状を非円形とすることができる。図１０に従来のシャッタ装置、図１１に本実施の形態に係るシャッタ装置の例を示す。このようにシャッタの開口形状を非円形とすることで、シャッタの遮光面積を減少させることができ、シャッタを小型化することができる。また、このシャッタを用いることで変倍光学系の小型化が達成できる。なお、シャッタは機械的シャッタに限定されず、液晶シャッタなども含む。また、図３にシャッタの最も開口幅の小さい方向の開口長２Ｈ_S及び撮像素子の短辺方向Ｌ_Sを示したが、撮像素子の向きは、これに限定されない。

条件式（２）を満たすことにより、シャッタ装置の小型化と像面上でより均一な照度を達成することができる。条件式（２）において、（Ｈ_2H＋Ｈ_2L）／Ｈ１が０．１以下になるとシャッタ位置における光束の通過領域が円形に近づき、シャッタ装置の小型化の効果が減少し、３．０以上になると軸上光束と軸外光束の距離が増大するため、露光時間が短い場合に像面上で照度ムラが生じやすくなる。

さらに、以下の条件式（２’）を満たすことが望ましい。

０．３＜（Ｈ_2H＋Ｈ_2L）／Ｈ１＜２．０・・・・（２’）
条件式（２’）を満たすことにより、シャッタ装置の小型化と像面上での均一な照度との両立をより高い次元で達成することができる。

さらに以下の条件式（２”）を満たすことでよりその効果をさらに顕著にすることができる。

０．４＜（Ｈ_2H＋Ｈ_2L）／Ｈ１＜１．９・・・・（２”）
また、シャッタＳＨの最も開口幅の小さい方向の長さＨ_Sは、下記の条件式（３）を満たすことが好ましい。

Ｈ１＜Ｈ_S＜Ｈ_max・・・・（３）
但し、Ｈ_maxは、シャッタの配置位置において、絞り開放時の全変倍領域で光軸から最も離れた軸外光光束の軸上高さである。

上記条件式（３）において、Ｈ_SがＨ１以下になるとシャッタの開口で軸上光束を切ることになり、ＦＮｏが暗くなり望ましくなく、Ｈ_max以上になるとシャッタの開口形状が円形に近づき、シャッタ装置の小型化の効果が減少する。

また、第１および第３実施形態に示すように最も物体側のレンズ群が光路を折り曲げる反射光学素子を有することが好ましい。最も物体側のレンズ群が光路を折り曲げる反射光学素子を有することでレンズユニットをさらに薄型化することができる。

また、第ｋレンズ群の最も像側のレンズの像側レンズ面と第（ｋ＋１）群の最も物体側のレンズの物体側レンズ面との軸上間隔Ｄｋｍが、以下の条件式（４）を満たすことが好ましい。

０．０１＜Ｄｋｍ／Ｄｓ＜０．５０・・・・（４）
但し、Ｄｓは撮像素子における撮像領域の対角長である。

上記条件式（４）において、Ｄｋｍ／Ｄｓが０．０１以下になると第ｋレンズ群と第（ｋ＋１）レンズ群の軸上間隔が小さくなり過ぎ、変倍時に第ｋレンズ群と第（ｋ＋１）レンズ群とが衝突しないことを保証するための機構設計が複雑となる。また、０．５以上になると第ｋレンズ群の発散作用により第（ｋ＋１）レンズ群の有効径が増大し、小型化の効果が減少する。

以下、本発明を実施したレンズユニットの構成等を、コンストラクションデータ等を挙げてさらに具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜実施例３は、前述した第１〜第３の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１〜第３の実施の形態を表す光学構成図（図４〜図６）は、対応する実施例１〜実施例３のレンズ構成をそれぞれ示している。また、シャッタ形状は図７の形状の物を用いた。

表１〜表６に、実施例１〜実施例３のコンストラクションデータを示し、表７に各条件式規定のパラメータに対応するデータ及び関連するデータを各実施例について示す。表１，表３，表５中の基本的な光学構成（ｉ：面番号）において、ｒｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）は物体側から数えてｉ番目の面の曲率半径（単位：ｍｍ）、ｄｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）は物体側から数えてｉ番目の面と（ｉ＋１）番目の面との間の軸上面間隔（単位：ｍｍ）を示しており、Ｎｉ（ｉ＝１，２，３，．．．），νｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）は軸上面間隔ｄｉに位置する光学材料のｄ線に対する屈折率（Ｎｄ），アッベ数（νｄ）をそれぞれ示している。また、ズーミングにおいて変化する軸上面間隔ｄｉは、広角端（最短焦点距離状態，Ｗ）〜ミドル（中間焦点距離状態，Ｍ）〜望遠端（最長焦点距離状態，Ｔ）での可変空気間隔であり、ｆ，ＦＮＯ、ωは各焦点距離状態（Ｗ），（Ｍ），（Ｔ）に対応する全系の焦点距離（単位：ｍｍ），Ｆナンバー、半画角をそれぞれ示している。

曲率半径ｒｉのデータに＊印が付された面は、非球面（非球面形状の屈折光学面、非球面と等価な屈折作用を有する面等）であり、非球面の面形状を表わす以下の式（ＡＳ）で定義される。表２，表４，表６中に、各実施例の非球面データを示す。ただし、表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してＥ−ｎ＝×１０^-nである。
Ｘ（Ｈ）＝（Ｃ０・Ｈ²）／｛１＋√（１−ε・Ｃ０²・Ｈ²）｝＋Σ（Ａｊ・Ｈｊ）…（ＡＳ）
ただし、式（ＡＳ）中、
Ｘ（Ｈ）：高さＨの位置での光軸ＡＸ方向の変位量（面頂点基準）、
Ｈ：光軸ＡＸに対して垂直な方向の高さ、
Ｃ０：近軸曲率（＝１／ｒｉ）、
ε：２次曲面パラメータ、
Ａｊ：ｊ次の非球面係数、
である。

図１２〜図１４は実施例１〜実施例３にそれぞれ対応する収差図であり、（Ｗ）は広角端，（Ｍ）はミドル，（Ｔ）は望遠端における無限遠合焦状態での諸収差｛左から順に、球面収差等，非点収差，歪曲収差である。ＦＮＯはＦナンバー、Ｙ’（ｍｍ）は撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上での最大像高（光軸ＡＸからの距離に相当する。）である。｝を示している。球面収差図において、実線ｄはｄ線に対する球面収差量（ｍｍ）、一点鎖線ｇはｇ線に対する球面収差量（ｍｍ）を表しており、破線ＳＣは正弦条件不満足量（ｍｍ）を表している。非点収差図において、破線ＤＭはメリディオナル面、実線ＤＳはサジタル面でのｄ線に対する各非点収差（ｍｍ）を表している。また、歪曲収差図において実線はｄ線に対する歪曲（％）を表している。

本発明に係るデジタルカメラの外観を模式的に示す正面図（ａ）および背面図（ｂ）。 本発明に係るデジタルカメラの構成を示す模式図。 本発明に係る撮像装置のレンズユニットの構成例を示す模式図。 第１実施形態（実施例１）のレンズユニットの構成を示す模式図。 第２実施形態（実施例２）のレンズユニットの構成を示す模式図。 第３実施形態（実施例３）のレンズユニットの構成を示す模式図。 本発明に係るシャッタの開口形状とシャッタ位置における光束高さを示す模式図。 本発明に係るシャッタおよび絞りを有するレンズ群の部分拡大図と光束高さを示す模式図。 撮像素子の形状を示す模式図。 従来例におけるシャッタ装置の模式図。 本発明に係るシャッタ装置の模式図。 実施例１の収差図。 実施例２の収差図。 実施例３の収差図。

符号の説明

１ デジタルカメラ
１２ レンズユニット
２８、ＳＲ 撮像素子
ＴＬ ズームレンズ系（可変焦点距離レンズ）
ＧＲ１ 第１レンズ群
ＧＲ２ 第２レンズ群
ＧＲ３ 第３レンズ群
ＧＲ４ 第４レンズ群
ＧＲ５ 第５レンズ群
ＰＲ プリズム
ＲＬ 反射面
ＳＨ シャッタ
ＳＴ 絞り
ＰＴ 平行平面板
ＳＳ 受光面
ＩＭ 像面
ＡＸ 光軸

Claims (8)

1. 複数のレンズ群と、絞りと、シャッタと、を有する撮像素子に結像する変倍可能なレンズユニットにおいて、
   前記絞りは、前記複数のレンズ群の物体側より順に数えて第ｋ番目の第ｋレンズ群の像側の位置と、第（ｋ＋１）番目の第（ｋ＋１）レンズ群の最も像側に配置されたレンズの物体側レンズ面との間に配置され、
   前記第ｋレンズ群は負のパワーを有し、前記第（ｋ＋１）レンズ群は正のパワーを有し、
   変倍時、前記第ｋレンズ群と前記第（ｋ＋１）レンズ群の間隔が変化し、
   前記シャッタは、前記第（ｋ＋１）レンズ群のすぐ像側に配置され、
   該シャッタの開口形状は非円形で、最も開口幅の小さい方向の開口長を２Ｈ_Sとしたとき、
   全変倍域において、以下の条件式（１）と（２）を満たすことを特徴とするレンズユニット。
   Ｈ１＜Ｈ_S・・・・（１）
   ０．１＜（Ｈ_2H＋Ｈ_2L）／Ｈ１＜３．０・・・・（２）
   但し、Ｈ１は、シャッタの配置位置における絞り開放時の軸上に結像する光束の最も外側の光線の光軸からの高さであり、Ｈ_2Hは、シャッタ配置位置における絞り開放時の最大像高位置に結像する光束の最も外側の光線の光軸からの高さであり、Ｈ_2Lは、シャッタの配置位置における絞り解放時の最大像高位置に結像する光束の最も内側の光線の光軸からの高さである。
2. 前記シャッタは前記第（ｋ＋１）レンズ群との距離が変化しないことを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
3. 全変倍域において、以下の条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のレンズユニット。
   Ｈ１＜Ｈ_S＜Ｈ_max・・・・（３）
   但し、Ｈ_maxは、シャッタの配置位置において、絞り開放時の全変倍領域で光軸から最も離れた軸外光光束の軸上高さである。
4. 前記複数のレンズ群の最も物体側のレンズ群は、光路を折り曲げる反射光学部材を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のレンズユニット。
5. 前記複数のレンズ群は、
   少なくとも、物体側より順に負のパワーを有する第１レンズ群と、
   正のパワーを有する第２レンズ群と、を有し、
   前記第１レンズ群が前記第ｋレンズ群であり、変倍時、前記シャッタは前記第２レンズ群と一体的に移動することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のレンズユニット。
6. 前記複数のレンズ群は、
   少なくとも、物体側より順に正のパワーを有する第１レンズ群と、
   負のパワーを有する第２レンズ群と、
   正のパワーを有する第３レンズ群と、を有し、
   前記第２レンズ群が前記第ｋレンズ群であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のレンズユニット。
7. 前記第ｋレンズ群の最も像側のレンズの像側レンズ面と前記第（ｋ＋１）群の最も物体側のレンズの物体側レンズ面との軸上間隔の変倍時の最小値Ｄｋｍが、以下の条件式（４）を満たすことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のレンズユニット。
   ０．０１＜Ｄｋｍ／Ｄｓ＜０．５０・・・・（４）
   但し、Ｄｓは該レンズユニットの結像面における最大像高の２倍である。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載のレンズユニットと撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。

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