JP2006091410A

JP2006091410A - レンズ鏡胴

Info

Publication number: JP2006091410A
Application number: JP2004276497A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sato; 佐藤　　賢一; Takao Sasaki; 敬雄佐々木
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】簡素かつコンパクトな構造でありながら、像面を任意に変化させることが可能なレンズ鏡胴を提供する。
【解決手段】電磁エネルギーの印加により第１および第２圧電アクチュエータ４，５を形状変化させることで第１レンズＧ１と第２レンズＧ２との面間隔Ｄ２および第２レンズＧ２と第３レンズＧ３との面間隔Ｄ４を調整するようにしたので、簡素かつコンパクトな構造でありながら、画面中央部のピントを合わせつつ画面周辺部のピントをぼかすように像面を変化させたり、画面全体に亘って明瞭となるように像面を変化させることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＶＦＣ機構を備えたレンズ鏡胴に関する。

一般に、小型のデジタルカメラや携帯電話に搭載されるデジタルカメラ（以下、小型デジタルカメラ等という。）には、レンズを移動させることなく遠景から近景に至るまでピントが合う、いわゆるパンフォーカスレンズを有するレンズ鏡胴が備えられていることが多い。一方で、オートフォーカス機構を有するレンズ鏡胴を備えたカメラであれば、遠景から近景に至るまで被写体距離に応じた良好な画像が得られる（例えば、特許文献１参照。）。また、オートフォーカス機構とは別に、撮影者の任意により、画面中央部のピント位置と画面周辺部のピント位置とを積極的に変えることのできるＶＦＣ（Variable Field Curvature）機構を有するレンズ鏡胴も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。このようなＶＦＣ機構を用いて像面をシフトさせることにより、例えば、画面中央部の被写体にピントを合わせ、その被写体の背景を大きくぼかすようにすれば、被写体を強調し奥行きのある画像を得ることができる。一方、画面中央部の被写体と背景とのピント位置を合わせ、画面全体に亘って明瞭な画像を得ることもできる。
特開２００３−６６３１２号公報特開平４−１９４９１４号公報

最近の小型デジタルカメラ等においては、光学性能が著しく高度化する一方でコンパクト性も強く求められるようになってきている。しかしながら、上記特許文献１に示されたＶＦＣ機構は構成が複雑であり、これを有するレンズ鏡胴のコンパクト化を図ることは困難である。加えて、ギヤ等の部品点数も多いことから部品コストや製造コストが高く、結果としてＶＦＣ機構を有するレンズ鏡胴およびそれを搭載したカメラは高価なものとなってしまう。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、簡素かつコンパクトな構造でありながら、像面を任意に変化させることが可能なレンズ鏡胴を提供することにある。

本発明によるレンズ鏡胴は、撮像光学系を構成する複数のレンズを保持するレンズ保持手段と、電磁エネルギーが印加されることによって自らの形状変化を生じて複数のレンズの相互間隔を変化させることにより、複数のレンズの配置位置を、第１の像面に対応した第１の配置位置から第２の像面に対応した第２の配置位置へ向かうように変化させる間隔調整素子とを備えるようにしたものである。ここで、複数のレンズの配置位置とは、複数のレンズを構成する各レンズの、ある基準位置に対する絶対的な距離を表す絶対位置と、複数のレンズを構成する各レンズにおける相互間隔を表す相対位置との両者を含む主旨である。また、第１および第２の像面とは、互いに異なる像面を表し、例えば、第２の像面とは、画面中央部のピント位置と画面周辺部のピント位置とが大きく異なり、画面中央部にピントを合わせたときに画面周辺部が著しく不明瞭である（ぼけている）像面を表し、第１の像面とは、画面中央部にピントを合わせたときの画面周辺部が、少なくとも第１の像面よりも明瞭である像面を表す。あるいは、第２の像面とは、画面中央部のピント位置と画面周辺部のピント位置とが一致し、第１の像面と比較した場合、画面全体に亘って明瞭となる像面を表す。

本発明によるレンズ鏡胴では、電磁エネルギーが印加されることにより、間隔調整素子が形状変化を生じて複数のレンズの相互間隔が変化し、複数のレンズの配置位置が第１の配置位置から第２の配置位置へ向かうように変化する。

本発明によるレンズ鏡胴では、間隔調整素子が、光軸近傍の合焦状態を維持しつつ、複数のレンズの配置位置を変化させるように構成されていることが望ましい。

本発明によるレンズ鏡胴では、レンズ保持手段が、物体側から第１レンズを保持する第１レンズ枠と第２レンズを保持する第２レンズ枠と第３レンズを保持する第３レンズ枠とを含み、間隔調整素子が、第１および第２レンズの間に設けられた第１の素子と、第２および第３レンズの間に設けられた第２の素子とを含むように構成してもよい。その場合、電磁エネルギーが第２の素子に印加されることにより、第２の素子における光軸方向の寸法が増大して第２レンズと第３レンズとの間隔が広がり、電磁エネルギーが第１の素子に印加されることにより、第１の素子における光軸方向の寸法が減少して第１レンズと第２レンズとの間隔が狭まるように構成されていることが望ましい。

本発明によるレンズ鏡胴では、第１および第２の素子が圧電アクチュエータであることが望ましい。

本発明のレンズ鏡胴によれば、電磁エネルギーを印加することによって間隔調整素子が形状変化を生じ、レンズ保持手段に保持された複数のレンズの配置位置を第１の像面に対応した第１の配置位置から第２の像面に対応した第２の配置位置へ向かうように変化させるようにしたので、簡素かつコンパクトな構造でありながら、画面中央部のピント位置と画面周辺部のピント位置との差をより大きくするように、または画面中央部のピント位置と画面周辺部のピント位置との差をより小さくするように像面を任意に変化させることが可能となる。

特に、間隔調整素子が、光軸近傍の合焦状態を維持しつつ複数のレンズの配置位置を変化させるようにすれば、画面中央部のピントを合わせつつ画面周辺部のピントをぼかすように像面を動かすことができ、画面中央部のピントを合わせつつ画面周辺部のピントをも合わせるように像面を動かすことができる。

特に、圧電アクチュエータを用いて間隔調整素子を構成するようにすれば、相互間隔の調整をより高精度に行うことができ、所望の像面を容易に得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、図１〜図６を参照して、本実施の形態に係るレンズ鏡胴の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るレンズ鏡胴の全体構成を表す概略図である。図２は、図１におけるII矢視方向から眺めた平面構成を表したものである。さらに、図３は、図１に示したレンズ鏡胴における光軸Ｚ１を含む断面構成（図２のIII−III切断線に沿った矢視方向の断面構成）を表したものである。これら図１〜図３は、通常撮影時（第１の配置位置）に対応する構成をそれぞれ表している。各図では、物体側を符号Ｚｏｂｊで表し、像側を符号Ｚｉｍｇで表している。また、図３において、符号Ｓ１〜Ｓ８は、最も物体側の面をＳ１とし、像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１〜８）の面を示す。これら面Ｓ１〜Ｓ８における中心の曲率半径を、それぞれＲ１〜Ｒ８として示す。さらに、符号Ｄ１〜Ｄ７は、物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸Ｚ１上の間隔を示す。さらに、図４および図５は、それぞれ本実施の形態のレンズ鏡胴の一部をなす第１および第２圧電アクチュエータの構成を表すものである。図６は、図３の要部を拡大して表した断面図である。

本実施の形態のレンズ鏡胴は、例えば、ＣＣＤ（Charged Coupled Device：電荷結合素子）などの撮像素子を用いた携帯用モジュールカメラや小型デジタルカメラ等に搭載されて使用されるものである。

このレンズ鏡胴では、図１および図３に示したように、撮像光学系を構成する第１〜第３レンズＧ１〜Ｇ３が物体側から順に配置されている。これら第１〜第３レンズＧ１〜Ｇ３は、それぞれ、第１〜第３レンズ枠１〜３によって固定的に保持されている。第１レンズＧ１と第２レンズＧ２との間には第１圧電アクチュエータ４が設けられ、第２レンズＧ２と第３レンズＧ３との間には第２圧電アクチュエータ５が設けられている。これら第１および第２圧電アクチュエータ４，５の自らの形状変化により、第１レンズＧ１および第２レンズＧ２の相互間隔Ｄ２ならびに第２レンズＧ２および第３レンズＧ３の相互間隔Ｄ４が変化するようになっている。ここで、第１〜第３レンズＧ１〜Ｇ３のうち、第１および第２レンズＧ１，Ｇ２は光軸Ｚ１に沿って移動可能となっているが、第３レンズＧ３は第３レンズ枠３を介して図示しない本体に固定されている。第１および第２の圧電アクチュエータ４，５は、リード線４Ｌ１，４Ｌ２，５Ｌ１，５Ｌ２（図４）等を介して駆動回路８と接続されており、この駆動回路８によって電圧が印加され、形状変化を生じるようになっている。駆動回路８は制御部９に接続されており、制御部９は、操作スイッチ１０の操作に応じて駆動回路８へ駆動信号を発するようになっている。操作スイッチ１０は、操作レバー１０Ｌをポジション１０Ａとポジション１０Ｂとの間で切り換えるように構成されている。制御部９は、例えば操作レバー１０Ｌがポジション１０Ａにあるときは第２圧電アクチュエータ５に電圧を印加するように駆動回路８へ駆動信号を発し、操作レバー１０Ｌがポジション１０Ｂにあるときは第１圧電アクチュエータ４に電圧を印加するように駆動回路８へ駆動信号を発するように構成されている。なお、操作レバー１０Ｌは、使用者が手を離すと（すなわち、無負荷状態とすると）直ちにニュートラルポジション１０Ｎへ戻り、制御部９からの駆動信号が出力されない状態となる。したがって、操作レバー１０Ｌがポジション１０Ａまたはポジション１０Ｂのいずれかに位置する場合に、第１または第２圧電アクチュエータ４，５に電圧が印加されるようになっている。

第１レンズＧ１は、例えば物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなし、例えば正のパワーを有している。第２レンズＧ２は、近軸近傍において、例えば像側に凸面を向けたメニスカス形状をなし、正または負のパワーを有している。第２レンズ群（第３レンズ）Ｇ３は、近軸近傍において、例えば、物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなし、正または負のパワーを有している。なお、第２および第３レンズＧ２，Ｇ３の両面は、非球面であることが望ましい。

第１レンズ枠１は、光軸Ｚ１を中心とした周回方向に沿って環状をなしており、中心位置に第１レンズＧ１を保持している。この第１レンズ枠１は、引っ張りばね６によって光軸Ｚ１に沿って第３レンズ枠３へ向かうように付勢されている。具体的には、図１〜図３に示したように、第１レンズ枠１は光軸Ｚ１を中心として対向する位置に一対の係止部１Ｔ１，１Ｔ２を有し、これと対応する位置に設けられた第３レンズ枠３における一対の係止部３Ｔ１，３Ｔ２と共に引っ張りばね６Ａ，６Ｂの一端ずつを保持し、常に互いに引き合うように構成されている。第１レンズ枠１の一部をなす円筒部分１Ａの外周面は、第３レンズ枠３の一部をなす円筒部分３Ａの内面と接している。ただし、円筒部分１Ａの、円周方向に３等分した３箇所には突起部１Ｋ（１Ｋ１〜１Ｋ３）が設けられており、これら突起部１Ｋは、第３レンズ枠３の一部をなす円筒部分３Ａの内面に形成された縦溝（図示せず）に収められている。第１レンズ枠１はこの縦溝にガイドされて光軸Ｚ１の方向にスライドするようになっている。

第２レンズ枠２は、第１レンズ枠１と同様、光軸Ｚ１を中心とした周回方向に沿って環状をなしており、中心位置に第２レンズＧ２を保持している。第２レンズ枠２の端縁２Ａは円筒部分３Ａの内面と接している。また、当接面２Ｂが円筒部分１Ａの内面と接するように配置されている。ただし、光軸Ｚ１の方向においては、ギャップ１２Ｇが確保されている。ギャップ１２Ｇの寸法は、第１圧電アクチュエータ４の形状変化に伴って変化するものであり、第１圧電アクチュエータ４の光軸Ｚ１方向の変位量よりも大きく確保されている。さらに、第２レンズ枠２は、端縁２Ａの、円周方向に３等分した３箇所には突起部２Ｋ（２Ｋ１〜２Ｋ３）が設けられており、これら突起部２Ｋは、第１レンズ枠１の突起部１Ｋと同様、円筒部分３Ａの内面に形成された縦溝に収められている。第２レンズ枠２はこの縦溝にガイドされて光軸Ｚ１の方向にスライドするようになっている。

第３レンズ枠３は、第１および第２レンズ枠１，２と同様、光軸Ｚ１を中心とした周回方向に沿って環状をなしており、把持部３Ｂによって中心位置に第３レンズＧ３を保持している。第３レンズ枠３は、光軸Ｚ１の方向において、第２レンズ枠２との間にギャップ２３Ｇを確保するように配置されている。ギャップ２３Ｇの寸法は、第２圧電アクチュエータ５の形状変化に伴って変化するものであり、第２圧電アクチュエータ５の光軸Ｚ１方向の変位量よりも大きく確保されている。また、第３レンズ枠３には、ＣＣＤなどの固体撮像素子７が設けられている。固体撮像素子７の撮像面は、第１〜第３レンズＧ１〜Ｇ３からなるレンズ系の結像面と一致する。第３レンズＧ３と固体撮像素子７との間には、固体撮像素子７の撮像面を保護するためのカバーガラスＣＧが設けられている。さらに、カバーガラスＣＧのほか、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの他の光学部材が配置されていてもよい。

第１および第２圧電アクチュエータ４，５は、電圧を印加することによりその形状を僅かに変化させると共に、電圧を取り除くと初期の形状に復元する性質を有しており、電気的に高精度な変位量の制御が可能な素子である。第１および第２圧電アクチュエータ４，５は、図４（Ａ）の平面図に示したように、光軸Ｚ１と直交する面内において光軸Ｚ１を全周に亘って取り囲むリング状をなし、その中心位置が光軸Ｚ１と一致するように配置されている。これら第１および第２圧電アクチュエータ４，５は、図４（Ｂ）に示したようにそれぞれ一対の電極４Ｌ１，４Ｌ２によって挟まれており、リード線４Ｌ１，４Ｌ２を介して第１の電圧および第１の電圧とは反対の極性を有する第２の電圧が印加されることにより、合焦を行いつつ像面を変化させる機能を有している。なお、形状についてはリング状に限らず、例えば、図５（Ａ）の平面図に示した圧電アクチュエータ４１〜４３（５１〜５３）のように円柱状となるように構成し、光路を避けるように円周上の３箇所に配置するようにしてもよい。この場合、図５（Ｂ）に示したように、例えばリング状の薄い電極４Ｐ２（５Ｐ２）に、圧電アクチュエータ４１〜４３（５１〜５３）を接合することにより保持すればよい。リード線４Ｌ１，４Ｌ２，５Ｌ１，５Ｌ２は図６に示したように、例えば第２レンズ枠２および第３レンズ枠３の内部を通過するように配設されており、端部がそれぞれ駆動回路８と接続されている。

次に、上記構成をなすレンズ鏡胴を備えたカメラにおいて撮影を行う際の動作を説明する。図３は、本発明の「第１の配置位置」の一具体例に対応する通常撮影時の状態（モードＩの配置位置）における断面構成を表している。「第２の配置位置」の一具体例に対応するモードIIの配置位置およびモードIIIの配置位置については、第１レンズＧ１および第２レンズＧ２の移動量が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度と僅かであるので図示を省略する。また、図３は、画面中央部のピント位置を合わせた状態を表している。

まず、第１〜第３レンズＧ１〜Ｇ３の配置位置を、通常撮影時の状態（モードＩの配置位置）からモードIIの配置位置へ変化させることにより、画面中央部にピントを合わせると共に画面周辺部を積極的にぼかす場合の動作について説明する（第１の切換動作）。この場合、操作レバー１０Ｌをポジション１０Ａに合わせることにより、制御部９が駆動回路８に対して第１の駆動信号を発するようにする。第１の駆動信号を受けた駆動回路８は、第１圧電アクチュエータ４には通電せずに第２圧電アクチュエータ５のみに電圧を印加するように動作する。したがって、第１圧電アクチュエータ４の寸法は変化せず面間隔Ｄ２が一定に保持される。その一方で、第２圧電アクチュエータ５は形状変化を生じ、光軸Ｚ１方向の厚みが（例えば０．３ｍｍ）拡大する。このとき、第２圧電アクチュエータ５と接する第３レンズＧ３は、第３レンズ枠３（の把持部３Ｂ）に固定されているので動くことはない。第２圧電アクチュエータ５と接する他方のレンズである第２レンズＧ２は、第２レンズ枠２に固定され、第１圧電アクチュエータ４を介して第１レンズ枠１と共に引っ張りばね６の付勢力によって像側へ付勢されているものの、光軸Ｚ１方向において固定されているわけではない。第２圧電アクチュエータ５は、その形状変化により引っ張りばね６の付勢力よりも大きな力で第２レンズＧ２および第３レンズＧ３を押すので、第２レンズＧ２が第１レンズＧ１と共に物体側へ押し出されることとなる。この結果、面間隔Ｄ４が第２圧電アクチュエータ５の光軸Ｚ１方向の形状変化分に対応する分だけ（例えば０．１ｍｍ）広がることとなる。

このように、第１圧電アクチュエータ４を一定の形状に保ち面間隔Ｄ２を一定に保持しつつ、第２圧電アクチュエータ５の形状を変化させ面間隔Ｄ４を拡大することにより、第１〜第３レンズＧ１〜Ｇ３の配置位置がモードＩの配置位置からモードIIの配置位置へ変化し、画面中央部にピントを合わせつつ、画面周辺部を積極的にぼかすように像面を変化させることができる。この際、操作レバー１０Ｌの操作によって通電量を制御し、第２圧電アクチュエータ５の形状変化量を適宜変化させることにより、画面周辺部のぼかし具合を撮影者の任意により調整することができる。上記の第１の切換動作は、例えば、画面中央部に人物を入れて撮影する際、画面周辺部に映り込んだ背景をぼかすことで人物を強調させたい場合に有効に用いることができる。

続いて、モードＩの配置位置から、モードIIの配置位置とは異なるモードIIIの配置位置へ変化させることにより、画面中央部にピントを合わせつつ、画面周辺部のピントをも積極的に合わせる場合の動作について説明する（第２の切換動作）。この場合、操作レバー１０Ｌをポジション１０Ｂに合わせることにより、制御部９が駆動回路８に対して第２の駆動信号を発するようにする。第２の駆動信号を受けた駆動回路８は、第２圧電アクチュエータ５には通電せずに第１圧電アクチュエータ４のみに電圧を印加するように動作する。したがって、第２圧電アクチュエータ５の寸法は変化せず面間隔Ｄ４が一定に保持される。その一方で、第１圧電アクチュエータ４は形状変化を生じ、光軸Ｚ１方向の厚みが（例えば０．３ｍｍ）縮小する。このとき、第１圧電アクチュエータ４と接する第１レンズＧ１および第２レンズＧ２は、引っ張りばね６の付勢力によって互いに引き合うように付勢されているので、第１圧電アクチュエータ４の光軸Ｚ１方向の形状変化分に対応する分だけ面間隔Ｄ２が（例えば０．３ｍｍ）狭まることとなる。

このように、第２圧電アクチュエータ５を一定の形状に保ち面間隔Ｄ４を一定に保持しつつ、第１圧電アクチュエータ４の形状を変化させ面間隔Ｄ２を縮小することにより、第１〜第３レンズＧ１〜Ｇ３の配置位置が、モードＩの配置位置からモードIIIの配置位置へ変化する。これにより、画面中央部にピントを合わせつつ、画面周辺部のピントをも積極的合わせるように像面を変化させることができる。この際、操作レバー１０Ｌの操作によって通電量を制御し、第１圧電アクチュエータ４の形状変化量を適宜変化させることにより、画面周辺部の明瞭さを撮影者の任意により調整することができる。上記の第２の切換動作は、例えば、画面中央部に人物を入れて撮影する際、人物だけでなく画面周辺部に映り込んだ背景をも明瞭にし、画面全体に亘って明瞭である画像を得たい場合に有効に用いることができる。

以上説明したように、本実施の形態のレンズ鏡胴によれば、第１および第２の切換動作により、第１および第２圧電アクチュエータ４，５を形状変化させることで面間隔Ｄ２，Ｄ４を変化させるようにしたので、ギヤ機構などの複雑な構造を備えることなくコンパクトな構造をなし、画面中央部のピントを合わせつつ画面周辺部のピントをぼかすように像面を変化させたり、画面全体に亘って明瞭となるように像面を変化させることが可能となる。

なお、本実施の形態では、第１の切換動作により、第２圧電アクチュエータ５のみを形状変化させるようにしたが、これに限らず、第１圧電アクチュエータ４をも形状変化させるようにしてもよい。同様に、第２の切換動作により、第１圧電アクチュエータ４のみを形状変化させるようにしたが、第２圧電アクチュエータ５をも形状変化させるようにしてもよい。したがって、本発明の「形状変化」は、(１）第１および第２圧電アクチュエータ４，５の双方の形状変化、（２）第１圧電アクチュエータ４のみの形状変化、（３）第２圧電アクチュエータ５のみの形状変化、の３つを全て含む意である。

次に、本実施の形態に係るレンズ機構における具体的な数値実施例について説明する。

図７は、図３に示したレンズ機構のうちのレンズ部分（第１〜第３レンズＧ１〜Ｇ３）の構成に対応する具体的なレンズデータ（本実施例）を示すものである。図７（Ａ）および図７（Ｂ）には、本実施例のレンズデータのうち基本的なレンズデータを示し、図７（Ｃ）には、本実施例のレンズデータのうち非球面形状に関するデータ部分を示す。

図７（Ａ）における面番号ＳｉおよびＲｉの欄には、図３で付した符号に対応させて物体側からｉ番目（ｉ＝１〜７）の面の番号およびその曲率半径をそれぞれ示す。面間隔Ｄｉの欄についても、図３で付した符号に対応させて、物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸Ｚ１上の間隔を示す。ただし、面間隔Ｄ２，Ｄ４は可変である。曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの単位はミリメートル（ｍｍ）である。ｎｄｊおよびνｄｊの欄には、それぞれ、物体側からｊ番目（ｊ＝１〜４）レンズ要素のｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率およびアッベ数の値を示す。表１の欄外には、諸データとして、全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆナンバー（ＦＮＯ．）および画角２ω（ω：半画角）の値を示す。図７（Ａ）の各レンズデータにおいて、面番号Ｓｉの左側に付された記号「＊」は、そのレンズ面が非球面形状であることを示す。本実施例では、第２レンズＧ２の両面Ｓ３，Ｓ４および第３レンズＧ３の両面Ｓ５，Ｓ６が非球面形状となっている。図７（Ａ）には、これらの非球面の曲率半径Ｒｉとして、光軸近傍（近軸近傍）の曲率半径の数値を示している。また、図７（Ｂ）には、図７（Ａ）における面間隔Ｄ２，Ｄ４と撮影モードとの対応関係の一例を示す。

図７（Ｃ）の非球面データの数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０^-2」であることを示す。

非球面データには、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ａi，Ｋの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。

Ｚ＝Ｃ・ｈ²／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ²・ｈ²）^1/2｝＋Ａ₃・ｈ³＋Ａ₄・ｈ⁴＋Ａ₅・ｈ⁵＋Ａ₆・ｈ⁶＋Ａ₇・ｈ⁷＋Ａ₈・ｈ⁸＋Ａ₉・ｈ⁹＋Ａ₁₀・ｈ¹⁰ ……（Ａ）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
Ｋ：離心率
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
Ａi：第ｉ次（ｉ＝３〜１０）の非球面係数

各実施例共に、第２レンズＧ２の両面Ｓ３，Ｓ４の非球面形状は、非球面係数として、偶数次の係数Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０のみを有効に用いて表されている。第３レンズＧ３の両面Ｓ５，Ｓ６の非球面形状は、さらに奇数次の非球面係数Ａ３，Ａ５，Ａ７，Ａ９をも有効に用いている。

図８（Ａ）〜（Ｃ）は、ＭＴＦ（Modulated Transfer Function )特性図を示している。図８（Ａ）〜（Ｃ）において、横軸はデフォーカスを表し、縦軸はＭＴＦ値（％）を表す。また、各図において、符号Ｃは中心軸での分布曲線を示し、符号ＳＴは、８０％の像高でのサジタル方向およびタンジェンシャル方向の平均の分布曲線を示す。図８（Ａ）は、モードＩ（通常撮影時、面間隔Ｄ２＝０．９５ｍｍ，Ｄ４＝０．１ｍｍ）におけるＭＴＦ特性を示しており、分布曲線Ｃのピーク位置と分布曲線ＳＴのピーク位置とがほぼ一致している。図８（Ｂ）は、モードII（周辺部を大きくぼかす時、面間隔Ｄ２＝０．９５，Ｄ４＝０．２ｍｍ）におけるＭＴＦ特性を示している。面間隔Ｄ４を広げることにより、分布曲線Ｃのピーク位置に対し分布曲線ＳＴのピーク位置が右方向（正方向）に大きく偏り、８０％の像高を有する周辺部分での像面湾曲が生じている。図８（Ｃ）は、モードIII（周辺部にもピントを合わせる時、面間隔Ｄ２＝０．６５，Ｄ４＝０．１ｍｍ）におけるＭＴＦ特性を示している。面間隔Ｄ２を狭めることにより、分布曲線Ｃのピーク位置に対し分布曲線ＳＴのピーク位置が左方向（負方向）に大きく偏り、８０％の像高を有する周辺部分において、図８（Ｂ）とは反対の像面湾曲が生じている。

図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、本実施例のモードＩ〜IIIにそれぞれ対応する球面収差および非点収差を示すものである。各収差図には、ｄ線を基準とした収差を示す。非点収差図において、実線はサジタル方向の収差を示し、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ωは半画角を示す。

以上の各レンズデータおよび特性図から明らかなように、本実施例において、像面のコントロールを行いつつ、球面収差および非点収差について良好な収差補正がなされている。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、撮像光学系を構成する複数のレンズを３群３枚構成として説明したが、これに限られるものではない。例えば、４枚以上のレンズにより撮像光学系を構成してもよい。その場合、例えば第１レンズを複数枚のレンズからなるレンズ群としてもよい。

また、第１および第２の素子として、それぞれ圧電アクチュエータを用いるようにしたが、これに限定されるものではなく、外部から磁気エネルギーを与えることにより形状変化を生じるもの（例えば、磁歪素子）についても適用可能である。

本発明の一実施の形態に係るレンズ鏡胴における全体構成を表す概略図である。図１に示したレンズ鏡胴における全体の平面構成を表す平面図である。図１に示したレンズ鏡胴の、標準撮影位置における断面構成を表す断面図である。図１に示したレンズ鏡胴に搭載された圧電アクチュエータを表す平面図および断面図である。図４に示した圧電アクチュエータの変形例を表す平面図および断面図である。図１に示したレンズ鏡胴の要部構成を表す拡大断面図である。図１に示したレンズ鏡胴の一実施例に対応するレンズデータを表す説明図である。図１に示したレンズ鏡胴の一実施例に対応するＭＴＦ特性図である。図１に示したレンズ鏡胴の一実施例に対応する球面収差および非点収差を表す収差図である。

符号の説明

１…第１レンズ枠、１Ａ…円筒部分、２…第２レンズ枠、２Ｂ…端縁、３…第３レンズ枠、３Ａ…円筒部分、４…第１圧電アクチュエータ、５…第２圧電アクチュエータ、６（６Ａ，６Ｂ）…引っ張りばね、７…固体撮像素子、８…駆動回路、９…制御部、１０…操作スイッチ、Ｇ１…第１レンズ、Ｇ２…第２レンズ、Ｇ３…第３レンズ、ＣＧ…カバーガラス。

Claims

撮像光学系を構成する複数のレンズを保持するレンズ保持手段と、
電磁エネルギーが印加されることによって自らの形状変化を生じ、前記複数のレンズの相互間隔を変化させることにより、前記複数のレンズの配置位置を、第１の像面に対応した第１の配置位置から第２の像面に対応した第２の配置位置へ向かうように変化させる間隔調整素子と
を備えたことを特徴とするレンズ鏡胴。
前記間隔調整素子は、光軸近傍の合焦状態を維持しつつ、前記複数のレンズの配置位置を変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡胴。
前記レンズ保持手段は、物体側から
第１レンズを保持する第１レンズ枠と、
第２レンズを保持する第２レンズ枠と、
第３レンズを保持する第３レンズ枠と
を含み、
前記間隔調整素子は、
前記第１および第２レンズの間に設けられた第１の素子と、
前記第２および第３レンズの間に設けられた第２の素子と
を含み、
前記電磁エネルギーが前記第２の素子に印加されることにより、前記第２の素子における光軸方向の寸法が増大して前記第２レンズと前記第３レンズとの間隔が広がり、
前記電磁エネルギーが前記第１の素子に印加されることにより、前記第１の素子における光軸方向の寸法が減少して前記第１レンズと前記第２レンズとの間隔が狭まる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ鏡胴。
前記第１および第２の素子は、圧電アクチュエータである
ことを特徴とする請求項３に記載のレンズ鏡胴。
前記第１および第２の素子は、リング状をなし、その中心位置が光軸と一致するように配置されている
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のレンズ鏡胴。