レンズ装置および撮像装置
【課題】比較的簡単な構成で、通常撮影および至近距離での拡大撮影においてフォーカシングと変倍とを操作性良く行えるようにしたレンズ装置および撮像装置を提供する。
【解決手段】レンズ装置１は、物体側のフォーカス系Ｌ１〜Ｌ３と、該フォーカス系よりも像側に配置され、フォーカス系とアフォーカルに接続された変倍系Ｌ５〜Ｌ７と、フォーカス機構３，４と、ズーム機構７，８とを有する。フォーカス機構とズーム機構は互いに独立にフォーカシングおよび変倍を行わせる。フォーカス系から変倍系までの光学系のうち該フォーカス系と該変倍系とをアフォーカルに接続する部分に、防振光学素子Ｌ４を光軸方向とは異なる方向にシフトさせる光学防振ユニット８０を設ける。
【解決手段】レンズ装置１は、物体側のフォーカス系Ｌ１〜Ｌ３と、該フォーカス系よりも像側に配置され、フォーカス系とアフォーカルに接続された変倍系Ｌ５〜Ｌ７と、フォーカス機構３，４と、ズーム機構７，８とを有する。フォーカス機構とズーム機構は互いに独立にフォーカシングおよび変倍を行わせる。フォーカス系から変倍系までの光学系のうち該フォーカス系と該変倍系とをアフォーカルに接続する部分に、防振光学素子Ｌ４を光軸方向とは異なる方向にシフトさせる光学防振ユニット８０を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高倍率での撮像が可能なレンズ装置および撮像装置に関し、特にいわゆる光学手振れ補正機能（光学防振機能）を有するレンズ装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、交換レンズ等の撮影用の光学機器としてはズーム機能を有することが多いが、汎用的な光学機器では数百倍といった高倍率の拡大映像までは得ることはできない。
【０００３】
一方、材料や物質の表面を拡大観察する目的のために、極近接（マクロ）撮影用ズーム・レンズ系を備えた撮影装置が特許文献１にて提案されている。
【０００４】
特許文献１にて開示された極近接撮影用ズーム・レンズ系では、前方（物体側）から正の合焦系、負の変倍系（リレー系）および正の補正系からなる三系を備え、極近接撮影時には該三系をその背後（像側）に設けられた結像系に対して一体的に前方に変位させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平１−１５８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１にて開示された極近接撮影用ズーム・レンズ系においては、通常撮影時および極近接撮像時において変倍系と補正系とを互いに独立に移動させる構造だけでなく、極近接撮像時に正の合焦系、負の変倍系および正の補正系の三系を一体的に前方へ変位させる構造が必要であり、装置の構造が複雑化するという問題がある。また、この光学系に光学防振機能を付加する場合に、装置が大型化するという問題もある。
【０００７】
本発明は、比較的簡単な構成で、通常撮影および至近距離での拡大撮影においてフォーカシングと変倍とを操作性良く行え、かつ装置の大型化を抑えつつ光学防振機能を搭載できるようにしたレンズ装置および撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の一側面としてのレンズ装置は、物体側に配置されたフォーカス系と、該フォーカス系よりも像側に配置され、フォーカス系とアフォーカルに接続された変倍系と、フォーカス系を移動させてフォーカシングを行わせるフォーカス機構と、変倍系を移動させて変倍を行わせるズーム機構とを有する。そして、フォーカス機構によるフォーカシングとズーム機構による変倍とが互いに独立に行われ、かつフォーカス系から変倍系までの光学系のうち該フォーカス系と該変倍系とをアフォーカルに接続する部分に、防振光学素子を光軸方向とは異なる方向にシフトさせる光学防振ユニットを有することを特徴とする。
【０００９】
また、上記レンズ装置と、該レンズ装置により形成された被写体像を光電変換する撮像素子とを有する撮像装置も本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フォーカス系と変倍系とをアフォーカルに接続したので、フォーカス機構によるフォーカシングとズーム機構による変倍とを独立して操作可能な操作性の良いレンズ装置を比較的簡単な構成で実現することができる。特に、本発明は、無限遠での通常撮影および至近距離での拡大撮影においてフォーカシングと変倍とを独立して操作可能な操作性の良いレンズ装置を実現できる。しかも、アフォーカルに接続する部分に光学防振ユニットを配置することで、装置の大型化を抑えつつ光学防振機能を搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例である交換レンズ装置の構成を示す断面図。
【図２】実施例の交換レンズ装置におけるカメラモードとマクロモードでのレンズユニットの配置を示す断面図。
【図３】実施例の交換レンズ装置におけるフォーカスカム曲線を示す図。
【図４】実施例の交換レンズ装置における変倍カム曲線を示す図。
【図５】カメラ振れ（手振れ）の種類を説明する図。
【図６】実施例の交換レンズ装置における光学防振機能の原理を説明する図。
【図７】上記光学防振ユニットの電気的構成を示すブロック図。
【図８】実施例の交換レンズ装置における光学防振ユニットの配置例を示す図。
【図９】実施例の交換レンズ装置における光学防振ユニットの他の配置例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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】
【００１３】
図１には、本発明の実施例である交換レンズ装置１を、光軸を含む平面で切ったときの断面を示している。図１の上段には、後述するカメラモードでの広角端状態での断面を示している。図１の中段には、後述するマクロモードの低倍率モードでの最小倍率端状態での断面を示している。さらに、図１の下段には、マクロモードの高倍率モードでの最大倍率端状態での断面を示している。
【００１４】
交換レンズ装置１はその後端部（像側の端部）に設けられたマウント部２０が、カメラ本体１００の前面（被写体側の面）に設けられたマウント部１０２にバヨネット結合することで、カメラ本体１００に取り外し可能に装着される。
【００１５】
交換レンズ装置１内には、カメラ本体１００の内部に配置された撮像素子１０１上に被写体像を形成するための撮影光学系が設けられている。撮像素子１０１は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子により構成され、その撮像面が撮影光学系の像面に位置するように配置されている。交換レンズ装置１とカメラ本体１００とにより撮像装置が構成される。
【００１６】
撮影光学系は、被写体側（物体側）から像側に順に、負の第１レンズユニット（第１フォーカスレンズユニット）Ｌ１と、正の第２レンズユニット（第２フォーカスレンズユニット）Ｌ２と、負の第３レンズユニットＬ３と、正の第４レンズユニットＬ４と、負の第５レンズユニットと、正の第６レンズユニットと、負の第７レンズユニットとにより構成されている。
【００１７】
第１レンズユニット（第１フォーカスレンズユニット）Ｌ１、第２レンズユニット（第２フォーカスレンズユニット）Ｌ２および第３レンズユニット（第３フォーカスレンズユニット）Ｌ３は、光軸方向にそれぞれ移動してフォーカシングを行うフォーカス系を構成する。第４レンズユニットＬ４は、フォーカシングおよび変倍に際して光軸方向において不動（固定）のレンズユニットであり、フォーカス系と変倍系とをアフォーカルに接続するアフォーカル接続レンズとして機能する。第５レンズユニット（第１変倍レンズユニット）Ｌ５、第６レンズユニット（第２変倍レンズユニット）Ｌ６および第７レンズユニット（第３変倍レンズユニット）Ｌ７は、光軸方向にそれぞれ移動して変倍を行う変倍系（リレー系）を構成する。ここでいうフォーカス系と変倍系とをアフォーカルに接続するとは、フォーカス系と変倍系とを無焦点（または無焦点系）で接続することを意味するものとする。
【００１８】
なお、第４レンズユニットＬ４を構成する正の物体側レンズコンポーネントと正の像側レンズコンポーネントの間には、光量を調節するための可変絞りＡＰが配置されている。
【００１９】
また、固定鏡筒２は、交換レンズ装置１の本体を構成し、上記撮影光学系を収容する。固定鏡筒２の外周前部には、フォーカス操作環３が回転可能に取り付けられている。そして、このフォーカス操作環３は、連結ピン６を介して、固定鏡筒２の内側に配置されたフォーカスカム環４に連結され、該フォーカスカム環４と光軸回りで一体回転可能である。フォーカスカム環４の内側には、固定鏡筒２に固定されたフォーカス案内筒５が配置されている。
【００２０】
このようなフォーカスカム環４には、第１フォーカスカム溝部４ａ、第２フォーカスカム溝部４ｂおよび第３フォーカスカム溝部４ｃが形成されている。
【００２１】
また、第１レンズユニットＬ１、第２レンズユニットＬ２および第３レンズユニットＬ３はそれぞれ、第１レンズ保持枠１１、第２レンズ保持枠１２および第３レンズ保持枠１３によって保持されている。第１レンズ保持枠１１、第２レンズ保持枠１２および第３レンズ保持枠１３にはそれぞれ、第１カムフォロア１１ａ，第２カムフォロア１２ａおよび第３カムフォロア１３ａが設けられている。そして、第１カムフォロア１１ａは、フォーカスカム環４に形成された第１フォーカスカム溝部４ａに係合し、第２カムフォロア１２ａは第２フォーカスカム溝部４ｂに係合し、第３カムフォロア１３ａは第３フォーカスカム溝部４ｃに係合している。
【００２２】
さらに、フォーカス案内筒５には、光軸方向に延び、第１カムフォロア１１ａ、第２カムフォロア１２ａおよび第３カムフォロア１３ａが係合する直進ガイド溝部（符号は付さず）が形成されている。フォーカス操作環３が回転操作されると、第１、第２および第３カムフォロア１１ａ，１２ａ，１３ａは直進ガイド溝部によって光軸方向にガイドされながら（光軸周りでの回転が阻止されながら）、第１、第２および第３フォーカスカム溝部４ａ，４ｂ，４ｃのリフトによって光軸方向に移動される。
【００２３】
ここで、第１、第２および第３フォーカスカム溝部４ａ，４ｂ，４ｃのカム形状を図３に示す。図３において、横軸はフォーカスカム環４の回転角度を示し、縦軸は第１、第２および第３フォーカスカム溝部４ａ，４ｂ，４ｃのリフト量に相当する第１、第２および第３レンズユニットＬ１，Ｌ２，Ｌ３の光軸方向移動量（位置）を示している。この図から分かるように、第１、第２および第３フォーカスカム溝部４ａ，４ｂ，４ｃは互いに異なるカム形状を有し、フォーカスカム環４の同じ回転量によって第１レンズユニットＬ１、第２レンズユニットＬ２および第３レンズユニットＬ３を互いに異なる移動量、光軸方向に移動させる。なお、フォーカス機構は、フォーカス系を光軸方向に移動させる機構であり、その構成は特に限定されないが、例えば、本実施例では、フォーカスカム環４と、フォーカス系のレンズユニットＬ１，Ｌ２，Ｌ３と、フォーカスカム溝部４ａ，４ｂ，４ｃとから構成されている。
【００２４】
第４レンズユニットＬ４は、固定鏡筒２に対して光軸方向に移動しないように固定された第４レンズ保持枠１４により保持されている。
【００２５】
また、固定鏡筒２の外周後部には、ズーム操作環７が回転可能に取り付けられている。ズーム操作環７は、連結ピン１０を介して、固定鏡筒２の内側に配置されたズームカム環８に連結されており、ズームカム環８と光軸回りで一体回転が可能である。ズームカム環８の内側には、固定鏡筒２に固定されたズーム案内筒９が配置されている。
【００２６】
そして、このようなズームカム環８には、第１ズームカム溝部８ａ、第２ズームカム溝部８ｂおよび第３ズームカム溝部８ｃが形成されている。
【００２７】
また、第５レンズユニットＬ５、第６レンズユニットＬ６および第７レンズユニットＬ７はそれぞれ、第５レンズ保持枠１５、第６レンズ保持枠１６および第７レンズ保持枠１７によって保持されている。これら第５レンズ保持枠１５、第６レンズ保持枠１６および第７レンズ保持枠１８にはそれぞれ、第５カムフォロア１５ａ，第６カムフォロア１６ａおよび第７カムフォロア１７ａが設けられている。第５カムフォロア１５ａは、ズームカム環８に形成された第５ズームカム溝部８ａに係合し、第６カムフォロア１６ａは第６ズームカム溝部８ｂに係合し、第７カムフォロア１７ａは第７ズームカム溝部８ｃに係合している。
【００２８】
さらに、ズーム案内筒９には、光軸方向に延び、第５カムフォロア１５ａ、第６カムフォロア１６ａおよび第７カムフォロア１７ａが係合する直進ガイド溝部（符号は付さず）が形成されている。ズーム操作環７が回転操作されると、第５、第６および第７カムフォロア１５ａ，１６ａ，１７ａは直進ガイド溝部によって光軸方向にガイドされながら（光軸周りでの回転が阻止されながら）、第５、第６および第７ズームカム溝部８ａ，８ｂ，８ｃのリフトによって光軸方向に移動される。
【００２９】
ここで、第５、第６および第７ズームカム溝部８ａ，８ｂ，８ｃのカム形状を図４に示す。図４において、横軸はズームカム環８の回転角度を示し、縦軸は第５、第６および第７ズームカム溝部８ａ，８ｂ，８ｃのリフト量に相当する第５、第６および第７レンズユニットＬ５，Ｌ６，Ｌ７の光軸方向移動量（位置）を示している。この図から分かるように、第５、第６および第７ズームカム溝部８ａ，８ｂ，８ｃは互いに異なるカム形状を有し、ズームカム環８の同じ回転量によって第５レンズユニットＬ５、第６レンズユニットＬ６および第７レンズユニットＬ７を互いに異なる移動量、光軸方向に移動させる。なお、ズーム機構は、変倍系を光軸方向に移動させる機構であり、その構成は特に限定されないが、例えば、本実施例では、ズームカム環８と、変倍系のレンズユニットＬ５，Ｌ６，Ｌ７と、ズームカム溝部８ａ，８ｂ，８ｃとから構成されている。
【００３０】
そして、フォーカス機構はフォーカス操作環３の回転操作に応じてフォーカス系のみを光軸方向に移動させ、ズーム機構はズーム操作環７の回転操作に応じて変倍系のみを光軸方向に移動させる。つまり、フォーカス機構とズーム機構はそれぞれ、フォーカス系および変倍系を互いに独立に移動させる、つまりはフォーカシングと変倍とを互いに独立に行わせる機構である。
【００３１】
すなわち、本実施例では、フォーカス系と変倍系との光学的な接続をアフォーカル接続とすることで、フォーカス機構によるフォーカス系の操作と、ズーム機構による変倍系の操作とが互いに独立して操作可能としている。具体的には、本実施例の交換レンズ装置１では、図１および図２に示すように、フォーカス系を構成するレンズユニットＬ１〜Ｌ３と、変倍系を構成するレンズユニットＬ５〜Ｌ７とが、不動（固定）のレンズユニットＬ４を介してアフォーカル、つまりは無焦点（または無焦点系）で接続されている。
【００３２】
これにより、被写体側（物体側）からフォーカス系を介して変倍系に入射する光成分は、平行光（平行光束又は平行光線）となる。また、本実施例の交換レンズ装置１における倍率は、フォーカス系の焦点距離と変倍系の焦点距離との比で決まるようにしている。このため、レンズユニットＬ４から変倍系に入射する光線に対し、ズーム機構の操作、つまりは変倍系を構成するレンズユニットＬ５〜Ｌ７の光軸方向への独立操作によって連続的に倍率を可変できる仕組みとなっている。したがって、フォーカス機構を通じて同一物体距離に対する合焦状態が維持されたままで、ズーム機構の独立操作によって連続的に変倍を行うことができる。
【００３３】
なお、本実施例では、フォーカス操作環３およびズーム操作環７を通じた手動操作によってフォーカシングと変倍とが行われる場合について説明しているが、交換レンズ装置１又はカメラ本体１００に設けられたフォーカススイッチやズームスイッチの操作に応じてフォーカスモータやズームモータが駆動され、フォーカシングと変倍とが電動で行われるようにしてもよい。
【００３４】
また、本実施例の交換レンズ装置１は、広角端と望遠端との間で変倍が可能であり、至近距離から無限遠距離に対して合焦可能な第１のモードとしてのカメラモード（通常撮影モード）と、カメラモード（望遠端倍率）よりも高倍率での変倍が可能であり、かつカメラモード（至近距離）よりも短い物体距離に対して合焦した状態で拡大撮影が可能な第２のモードとしてのマクロモード（拡大撮影モード又は顕微鏡モード）とを有する。
【００３５】
そして、ズーム機構は、カメラモードでの変倍とマクロモードでの変倍とを連続的に行わせるように構成されている。
【００３６】
また、本実施例の交換レンズ装置１は、カメラモードおよびマクロモードのそれぞれにおいて、フォーカス系を移動させることなく同一物体距離（カメラモードでは至近距離から無限遠距離までの物体距離、マクロモードでは該至近距離よりも短い物体距離）に対する合焦状態を維持したまま変倍を行うことができる。さらに、マクロモードでは、低倍率モード（例えば、２０〜８０倍）と高倍率モード（例えば、５０〜２００倍）を選択することができる。以下の説明において、合焦する物体距離を合焦距離という。
【００３７】
図２には、カメラモードにおける撮影光学系の広角端および望遠端でのレンズ配置を示す。なお、このレンズ配置は、合焦距離が無限遠であるときのものである。また、図２には、マクロモードの低倍率モードと高倍率モードのそれぞれにおける撮影光学系の最小倍率端と最高倍率端でのレンズ配置も示している。低倍率モードのレンズ配置はワークディスタンス（合焦距離に相当）が５５ｍｍのときのものを、高倍率モードのレンズ配置はワークディスタンスが３５ｍｍのときのものをそれぞれ示している。図２の上段から順に、（Ａ）カメラモードのうち広角端Ｗでのレンズ配置、（Ｂ）同望遠端Ｔでのレンズ配置、（Ｃ）マクロモードのうち低倍率モードにおける広角端でのレンズ配置、（Ｄ）同低倍率モードにおける望遠端でのレンズ配置、（Ｅ）マクロモードのうち高倍率モードにおける広角端でのレンズ配置、（Ｆ）同高倍率モードにおける望遠端でのレンズ配置を示している。
【００３８】
また、カメラモードにおいては、ズーム操作環７の回転操作によるズームカム環８の回転に応じて、第５〜第７レンズユニットＬ５〜Ｌ７が光軸方向に移動し、広角端から望遠端までの間で変倍が行われる。また、フォーカス操作環３の回転操作によるフォーカスカム環４の回転に応じて、第１〜第３レンズユニットＬ１〜Ｌ３が光軸方向に移動し、至近端から無限遠端までの間でフォーカシングが行われる。カメラモードでのズームでは、交換レンズ装置１の光軸方向全長は変化しない。
【００３９】
一方、マクロモードの低倍率モードと高倍率モードにおいても、ズーム操作環７の回転操作によるズームカム環８の回転に応じて、第５〜第７レンズユニットＬ５〜Ｌ７が光軸方向に移動し、最小倍率端と最大倍率端との間で変倍が行われる。ズームカム環８に形成された第５〜第７ズームカム溝部８ａ〜８ｃは、カメラモードとマクロモードでの第５〜第７レンズユニットＬ５〜Ｌ７での移動を連続的に行わせるように形成されている。言い換えれば、第５〜第７ズームカム溝部８ａ〜８ｃはそれぞれ、カメラモードでの変倍の延長上でマクロモードでの変倍ができるように連続したカム形状を有する。これにより、カメラモードからマクロモードへの移行（およびその逆の移行）をシームレスで行うことが可能となり、該移行のための操作を簡単とすることができる。
【００４０】
なお、マクロモードにおける低倍率モードと高倍率モードは、フォーカス系のレンズ位置の変更によって切り替えられる。
【００４１】
また、マクロモードにおいて、フォーカス操作環３の回転操作によるフォーカスカム環４の回転に応じて、第１〜第３レンズユニットＬ１〜Ｌ３が光軸方向に移動し、上記至近端よりも短い物体距離に対してフォーカシングが行われる。ただし、マクロモードでは、第１レンズユニットＬ１が、カメラモードでの光軸方向位置よりも物体側に突出し、その分、カメラモードに比べて交換レンズ装置１の光軸方向全長が長くなる。しかし、至近端よりも短い物体距離に対して合焦した後は、変倍が行われても、第１〜第３レンズユニットＬ１〜Ｌ３が移動することなく、その物体距離（同一物体距離）に対する合焦状態が維持される。
【００４２】
このように、本実施例では、ズーム操作環７の回転操作によってカメラモードとマクロモードとの間の切り替えを行うことができる。したがって、カメラモードでの風景撮影や人物撮影等の通常撮影から、マクロモードでの接写拡大撮影（マクロ撮影）までを容易に行うことができる。さらに言えば、本実施例によれば、拡大アダプタ等の装着による大型化を伴うことなく、カメラモードとマクロモードでのズーム撮影およびこれらモード間の移行を容易に行うことができる。
【００４３】
また、本実施例では、マクロモードにおける最大倍率端においても、被写体とレンズ前端との距離であるワークディスタンスがある程度広くとれる。しかも、マクロモードでの焦点深度（被写界深度）をある程度深く確保している。これにより、最大倍率端においても立体物を容易に観察することができる。
【００４４】
なお、図１の上段に示すように、本実施例の交換レンズ装置１における最も被写体側の部分（前端部）、具体的には第１レンズ保持枠１１における第１レンズユニットＬ１よりも被写体側（物体側）の部分には、光軸回りにリング状に配置された複数のＬＥＤ（発光体）３０を備えた照明ユニット３１が取り付けられている。ＬＥＤ３０からの光は、マクロモードで被写体を拡大接写する場合に該被写体を照明するのに使用される。照明ユニット３１を交換レンズ装置１の前端部に設けることで、ＬＥＤ３０からの光がけられることなく、被写体を明るく照明することができる。なお、照明ユニット３１に対する電源供給は、マウント部１０２，２０に設けられた不図示の電気接点を介してカメラ本体１００から行われる。
【００４５】
また、複数のＬＥＤ（発光素子）３０には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のＬＥＤと、これらＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤの間に配置されたＷ（白）のＬＥＤとを含む。ただし、これは例であり、複数色のＬＥＤの配置はこれ以外のものであってもよい。
【００４６】
交換レンズ装置１に設けられたＬＥＤ選択スイッチ（図示せず）の操作により、任意の色のＬＥＤを選択的に発光させることができる。これにより、被写体を色によって部分的に際立たせて撮像することができる。例えば、マクロモードでの被写体が人間の皮膚である場合は、Ｒ色のＬＥＤを発光させることで、皮下の組織を際立たせることができる。
【００４７】
以上のように構成された交換レンズ装置１には、該交換レンズ装置１およびこれが装着されたカメラ本体１００（以下、これらをまとめてカメラという）を持つユーザの手振れに起因する像振れを低減（補正）するための光学防振機能が搭載されている。具体的には、防振光学素子としての防振レンズを光軸方向とは異なる方向（主として光軸に直交する方向）にシフトさせる光学防振システムが搭載されている。
【００４８】
図５を用いて、手振れによってカメラに生ずる振れ（カメラ振れ）の方向について説明する。撮影光学系５１の光軸をＺ軸とし、このＺ軸を通り該Ｚ軸に直交する左右方向をＸ軸とする。また、Ｚ軸を通り該Ｚ軸に直交する上下方向をＹ軸とする。
【００４９】
手振れによって、カメラには、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸に平行な方向への移動およびＸ，Ｙ，Ｚ軸回りでの回転（ピッチング、ヨーイングおよびローリング）の計６種類のカメラ振れが発生する。これらのカメラ振れのうち回転成分であるヨーイングとピッチングが、像面（撮像素子１０１）上に形成される被写体像を大きく変位させる。このため、光学防振機能には、これらの２つの回転振れを打ち消すような機能が求められる。
【００５０】
図６には、光学防振機能の原理を示している。図６の（ａ）に示すように、カメラ振れ（ピッチング又はヨーイング）が発生すると、像面ＩＰ上における被写体像の位置（点線で示す）が光軸Ｚの位置に対して変位する。このときのカメラ振れを角速度として検出し、該角速度からカメラ振れ量を算出する。そして、図６の（ｂ）に示すように、算出したカメラ振れ量から、光軸Ｚの位置に対する被写体像の位置のずれを戻すための防振レンズＩＳのシフト方向とシフト量を算出し、該シフト方向に該シフト量だけ防振レンズＩＳをシフトさせる。これにより、カメラ振れ（手振れ）に起因する像振れを補正することができる。
【００５１】
図７には、本実施例における光学防振システムの電気的構成を示す。光学防振システムは、防振レンズＩＳおよびこれをシフト駆動するアクチュエータ７６により構成される光学防振ユニットと、アクチュエータ７６の動作（つまりは防振レンズＩＳのシフト動作）を制御する防振回路７０とにより構成される。
【００５２】
防振回路７０は、上述したヨーイングおよびピッチングをそれぞれ検出するための角速度センサ７１，７２を有する。
【００５３】
角速度センサ７１，７２から出力された角速度を示すアナログ信号は、アナログ信号処理回路７３にて増幅され、制御マイクロコンピュータ７４に取り込まれる。制御マイクロコンピュータ７４は、増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、該デジタル信号を積分してカメラ振れ量（角度）を算出する。そして、制御マイクロコンピュータ７４は、算出したカメラ振れ量と防振レンズの現在位置を示す位置信号（不図示の位置センサにより検出されて出力される）とから、防振レンズＩＳのシフト量を算出し、そのシフト量に応じて駆動回路７５を介してアクチュエータ７６を駆動する。
【００５４】
アクチュエータ７６としては、ボイスコイルモータ等が用いられる。防振回路７０は、フキシブル基板に実装されて交換レンズ装置１の内部に搭載される。
【００５５】
図８には、本実施例の交換レンズ装置１における光学防振ユニット８０の搭載例を示している。図８（Ａ）は、第４レンズユニットＬ４のうち物体側レンズコンポーネントを防振レンズとし、第４レンズ保持枠１４に図７に示したアクチュエータ７６を取り付けた例を示す。また、図８（Ｂ）は、第４レンズユニットＬ４のうち像側レンズコンポーネントを防振レンズとし、第４レンズ保持枠１４にアクチュエータ７６を取り付けた例を示す。いずれの例でも、図７に示した光学防振システム７０のうち防振回路７０は、フレキシブル基板に実装されて交換レンズ装置１内の適当なスペース（例えば、図８（Ｃ）に示すように、第６レンズ保持枠１６と第７レンズ保持枠１７との間の環状のスペース）に配置される。
【００５６】
また、図９には、本実施例の交換レンズ装置１における光学防振ユニット８０の別の搭載例を示している。図９（Ａ）は、第４レンズユニットＬ４よりも物体側にこれに隣り合って配置された第３レンズユニットＬ３を防振レンズとし、第３レンズ保持枠１３にアクチュエータ７６を取り付けた例を示す。図９（Ｂ）は、第４レンズユニットＬ４よりも像側にこれに隣り合って配置された第５レンズユニットＬ５を防振レンズとし、第５レンズ保持枠１５にアクチュエータ７６を取り付けた例を示す。
【００５７】
ここで、第３レンズユニットＬ３、第４レンズユニットＬ４および第５レンズユニットＬ５は、フォーカス系から変倍系（リレー系）までの光学系のうち該フォーカス系と該変倍系とをアフォーカルに接続する部分（以下、アフォーカル接続部という）を構成する。アフォーカル接続部は、言い換えれば、レンズユニット間を平行光束で接続するアフォーカル接続レンズ（又はアフォーカル接続レンズユニット）と、該平行光束で結ばれるレンズユニットのうちアフォーカル接続レンズに物体側もしくは像側にて隣り合うレンズ（又はレンズユニット）により構成される光学系である。
【００５８】
このようなアフォーカル接続部を構成する第３，第４および第５レンズユニットＬ３，Ｌ４，Ｌ５は、第１，第２，第６および第７レンズユニットＬ１，Ｌ２，Ｌ６，Ｌ７に比べて径が小さいので、その周辺にスペースの余裕がある。このため、アフォーカル接続部に該スペースを有効利用して光学防振ユニットを配置することで、交換レンズ装置１の大型化を抑えつつ、光学防振機能を搭載することができる。
【００５９】
なお、上記実施例では物体側から像側に７つのレンズユニットを含むレンズ装置について説明したが、本発明は、７つ以外の数のレンズユニットを含むレンズ装置にも適用することができる。つまり、上記実施例で説明したフォーカス系および変倍系のレンズ構成は例に過ぎず、他のレンズ構成を採用してもよい。さらに、各レンズユニットが有する屈折力の正負も上記実施例にて説明したものに限られるわけではなく、適宜選択することができる。
【００６０】
また、交換レンズ装置において、フォーカス系および変倍系を交換可能としてもよい。
【００６１】
さらに、光学防振ユニットが設けられるレンズユニットのレンズ構成は、単レンズのみによるレンズ構成であってもよいし、貼り合わせレンズを含めた複数のレンズによるレンズ構成であってもよい。
【００６２】
また、上記実施例では、カメラ本体に対して着脱可能な交換レンズ装置について説明したが、本発明は、レンズ装置が一体に設けられた撮像装置にも適用することができる。
【００６３】
以上説明した実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
通常撮影時および拡大撮影時にフォーカシングおよび変倍を行えるレンズ装置および撮像装置を提供できる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 交換レンズ装置
２ 固定鏡筒
３ フォーカス操作環
４ フォーカスカム環
７ ズーム操作環
８ ズームカム環
８０ 光学防振ユニット
Ｌ１〜Ｌ７ レンズユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高倍率での撮像が可能なレンズ装置および撮像装置に関し、特にいわゆる光学手振れ補正機能（光学防振機能）を有するレンズ装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、交換レンズ等の撮影用の光学機器としてはズーム機能を有することが多いが、汎用的な光学機器では数百倍といった高倍率の拡大映像までは得ることはできない。
【０００３】
一方、材料や物質の表面を拡大観察する目的のために、極近接（マクロ）撮影用ズーム・レンズ系を備えた撮影装置が特許文献１にて提案されている。
【０００４】
特許文献１にて開示された極近接撮影用ズーム・レンズ系では、前方（物体側）から正の合焦系、負の変倍系（リレー系）および正の補正系からなる三系を備え、極近接撮影時には該三系をその背後（像側）に設けられた結像系に対して一体的に前方に変位させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平１−１５８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１にて開示された極近接撮影用ズーム・レンズ系においては、通常撮影時および極近接撮像時において変倍系と補正系とを互いに独立に移動させる構造だけでなく、極近接撮像時に正の合焦系、負の変倍系および正の補正系の三系を一体的に前方へ変位させる構造が必要であり、装置の構造が複雑化するという問題がある。また、この光学系に光学防振機能を付加する場合に、装置が大型化するという問題もある。
【０００７】
本発明は、比較的簡単な構成で、通常撮影および至近距離での拡大撮影においてフォーカシングと変倍とを操作性良く行え、かつ装置の大型化を抑えつつ光学防振機能を搭載できるようにしたレンズ装置および撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の一側面としてのレンズ装置は、物体側に配置されたフォーカス系と、該フォーカス系よりも像側に配置され、フォーカス系とアフォーカルに接続された変倍系と、フォーカス系を移動させてフォーカシングを行わせるフォーカス機構と、変倍系を移動させて変倍を行わせるズーム機構とを有する。そして、フォーカス機構によるフォーカシングとズーム機構による変倍とが互いに独立に行われ、かつフォーカス系から変倍系までの光学系のうち該フォーカス系と該変倍系とをアフォーカルに接続する部分に、防振光学素子を光軸方向とは異なる方向にシフトさせる光学防振ユニットを有することを特徴とする。
【０００９】
また、上記レンズ装置と、該レンズ装置により形成された被写体像を光電変換する撮像素子とを有する撮像装置も本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フォーカス系と変倍系とをアフォーカルに接続したので、フォーカス機構によるフォーカシングとズーム機構による変倍とを独立して操作可能な操作性の良いレンズ装置を比較的簡単な構成で実現することができる。特に、本発明は、無限遠での通常撮影および至近距離での拡大撮影においてフォーカシングと変倍とを独立して操作可能な操作性の良いレンズ装置を実現できる。しかも、アフォーカルに接続する部分に光学防振ユニットを配置することで、装置の大型化を抑えつつ光学防振機能を搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例である交換レンズ装置の構成を示す断面図。
【図２】実施例の交換レンズ装置におけるカメラモードとマクロモードでのレンズユニットの配置を示す断面図。
【図３】実施例の交換レンズ装置におけるフォーカスカム曲線を示す図。
【図４】実施例の交換レンズ装置における変倍カム曲線を示す図。
【図５】カメラ振れ（手振れ）の種類を説明する図。
【図６】実施例の交換レンズ装置における光学防振機能の原理を説明する図。
【図７】上記光学防振ユニットの電気的構成を示すブロック図。
【図８】実施例の交換レンズ装置における光学防振ユニットの配置例を示す図。
【図９】実施例の交換レンズ装置における光学防振ユニットの他の配置例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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】
【００１３】
図１には、本発明の実施例である交換レンズ装置１を、光軸を含む平面で切ったときの断面を示している。図１の上段には、後述するカメラモードでの広角端状態での断面を示している。図１の中段には、後述するマクロモードの低倍率モードでの最小倍率端状態での断面を示している。さらに、図１の下段には、マクロモードの高倍率モードでの最大倍率端状態での断面を示している。
【００１４】
交換レンズ装置１はその後端部（像側の端部）に設けられたマウント部２０が、カメラ本体１００の前面（被写体側の面）に設けられたマウント部１０２にバヨネット結合することで、カメラ本体１００に取り外し可能に装着される。
【００１５】
交換レンズ装置１内には、カメラ本体１００の内部に配置された撮像素子１０１上に被写体像を形成するための撮影光学系が設けられている。撮像素子１０１は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子により構成され、その撮像面が撮影光学系の像面に位置するように配置されている。交換レンズ装置１とカメラ本体１００とにより撮像装置が構成される。
【００１６】
撮影光学系は、被写体側（物体側）から像側に順に、負の第１レンズユニット（第１フォーカスレンズユニット）Ｌ１と、正の第２レンズユニット（第２フォーカスレンズユニット）Ｌ２と、負の第３レンズユニットＬ３と、正の第４レンズユニットＬ４と、負の第５レンズユニットと、正の第６レンズユニットと、負の第７レンズユニットとにより構成されている。
【００１７】
第１レンズユニット（第１フォーカスレンズユニット）Ｌ１、第２レンズユニット（第２フォーカスレンズユニット）Ｌ２および第３レンズユニット（第３フォーカスレンズユニット）Ｌ３は、光軸方向にそれぞれ移動してフォーカシングを行うフォーカス系を構成する。第４レンズユニットＬ４は、フォーカシングおよび変倍に際して光軸方向において不動（固定）のレンズユニットであり、フォーカス系と変倍系とをアフォーカルに接続するアフォーカル接続レンズとして機能する。第５レンズユニット（第１変倍レンズユニット）Ｌ５、第６レンズユニット（第２変倍レンズユニット）Ｌ６および第７レンズユニット（第３変倍レンズユニット）Ｌ７は、光軸方向にそれぞれ移動して変倍を行う変倍系（リレー系）を構成する。ここでいうフォーカス系と変倍系とをアフォーカルに接続するとは、フォーカス系と変倍系とを無焦点（または無焦点系）で接続することを意味するものとする。
【００１８】
なお、第４レンズユニットＬ４を構成する正の物体側レンズコンポーネントと正の像側レンズコンポーネントの間には、光量を調節するための可変絞りＡＰが配置されている。
【００１９】
また、固定鏡筒２は、交換レンズ装置１の本体を構成し、上記撮影光学系を収容する。固定鏡筒２の外周前部には、フォーカス操作環３が回転可能に取り付けられている。そして、このフォーカス操作環３は、連結ピン６を介して、固定鏡筒２の内側に配置されたフォーカスカム環４に連結され、該フォーカスカム環４と光軸回りで一体回転可能である。フォーカスカム環４の内側には、固定鏡筒２に固定されたフォーカス案内筒５が配置されている。
【００２０】
このようなフォーカスカム環４には、第１フォーカスカム溝部４ａ、第２フォーカスカム溝部４ｂおよび第３フォーカスカム溝部４ｃが形成されている。
【００２１】
また、第１レンズユニットＬ１、第２レンズユニットＬ２および第３レンズユニットＬ３はそれぞれ、第１レンズ保持枠１１、第２レンズ保持枠１２および第３レンズ保持枠１３によって保持されている。第１レンズ保持枠１１、第２レンズ保持枠１２および第３レンズ保持枠１３にはそれぞれ、第１カムフォロア１１ａ，第２カムフォロア１２ａおよび第３カムフォロア１３ａが設けられている。そして、第１カムフォロア１１ａは、フォーカスカム環４に形成された第１フォーカスカム溝部４ａに係合し、第２カムフォロア１２ａは第２フォーカスカム溝部４ｂに係合し、第３カムフォロア１３ａは第３フォーカスカム溝部４ｃに係合している。
【００２２】
さらに、フォーカス案内筒５には、光軸方向に延び、第１カムフォロア１１ａ、第２カムフォロア１２ａおよび第３カムフォロア１３ａが係合する直進ガイド溝部（符号は付さず）が形成されている。フォーカス操作環３が回転操作されると、第１、第２および第３カムフォロア１１ａ，１２ａ，１３ａは直進ガイド溝部によって光軸方向にガイドされながら（光軸周りでの回転が阻止されながら）、第１、第２および第３フォーカスカム溝部４ａ，４ｂ，４ｃのリフトによって光軸方向に移動される。
【００２３】
ここで、第１、第２および第３フォーカスカム溝部４ａ，４ｂ，４ｃのカム形状を図３に示す。図３において、横軸はフォーカスカム環４の回転角度を示し、縦軸は第１、第２および第３フォーカスカム溝部４ａ，４ｂ，４ｃのリフト量に相当する第１、第２および第３レンズユニットＬ１，Ｌ２，Ｌ３の光軸方向移動量（位置）を示している。この図から分かるように、第１、第２および第３フォーカスカム溝部４ａ，４ｂ，４ｃは互いに異なるカム形状を有し、フォーカスカム環４の同じ回転量によって第１レンズユニットＬ１、第２レンズユニットＬ２および第３レンズユニットＬ３を互いに異なる移動量、光軸方向に移動させる。なお、フォーカス機構は、フォーカス系を光軸方向に移動させる機構であり、その構成は特に限定されないが、例えば、本実施例では、フォーカスカム環４と、フォーカス系のレンズユニットＬ１，Ｌ２，Ｌ３と、フォーカスカム溝部４ａ，４ｂ，４ｃとから構成されている。
【００２４】
第４レンズユニットＬ４は、固定鏡筒２に対して光軸方向に移動しないように固定された第４レンズ保持枠１４により保持されている。
【００２５】
また、固定鏡筒２の外周後部には、ズーム操作環７が回転可能に取り付けられている。ズーム操作環７は、連結ピン１０を介して、固定鏡筒２の内側に配置されたズームカム環８に連結されており、ズームカム環８と光軸回りで一体回転が可能である。ズームカム環８の内側には、固定鏡筒２に固定されたズーム案内筒９が配置されている。
【００２６】
そして、このようなズームカム環８には、第１ズームカム溝部８ａ、第２ズームカム溝部８ｂおよび第３ズームカム溝部８ｃが形成されている。
【００２７】
また、第５レンズユニットＬ５、第６レンズユニットＬ６および第７レンズユニットＬ７はそれぞれ、第５レンズ保持枠１５、第６レンズ保持枠１６および第７レンズ保持枠１７によって保持されている。これら第５レンズ保持枠１５、第６レンズ保持枠１６および第７レンズ保持枠１８にはそれぞれ、第５カムフォロア１５ａ，第６カムフォロア１６ａおよび第７カムフォロア１７ａが設けられている。第５カムフォロア１５ａは、ズームカム環８に形成された第５ズームカム溝部８ａに係合し、第６カムフォロア１６ａは第６ズームカム溝部８ｂに係合し、第７カムフォロア１７ａは第７ズームカム溝部８ｃに係合している。
【００２８】
さらに、ズーム案内筒９には、光軸方向に延び、第５カムフォロア１５ａ、第６カムフォロア１６ａおよび第７カムフォロア１７ａが係合する直進ガイド溝部（符号は付さず）が形成されている。ズーム操作環７が回転操作されると、第５、第６および第７カムフォロア１５ａ，１６ａ，１７ａは直進ガイド溝部によって光軸方向にガイドされながら（光軸周りでの回転が阻止されながら）、第５、第６および第７ズームカム溝部８ａ，８ｂ，８ｃのリフトによって光軸方向に移動される。
【００２９】
ここで、第５、第６および第７ズームカム溝部８ａ，８ｂ，８ｃのカム形状を図４に示す。図４において、横軸はズームカム環８の回転角度を示し、縦軸は第５、第６および第７ズームカム溝部８ａ，８ｂ，８ｃのリフト量に相当する第５、第６および第７レンズユニットＬ５，Ｌ６，Ｌ７の光軸方向移動量（位置）を示している。この図から分かるように、第５、第６および第７ズームカム溝部８ａ，８ｂ，８ｃは互いに異なるカム形状を有し、ズームカム環８の同じ回転量によって第５レンズユニットＬ５、第６レンズユニットＬ６および第７レンズユニットＬ７を互いに異なる移動量、光軸方向に移動させる。なお、ズーム機構は、変倍系を光軸方向に移動させる機構であり、その構成は特に限定されないが、例えば、本実施例では、ズームカム環８と、変倍系のレンズユニットＬ５，Ｌ６，Ｌ７と、ズームカム溝部８ａ，８ｂ，８ｃとから構成されている。
【００３０】
そして、フォーカス機構はフォーカス操作環３の回転操作に応じてフォーカス系のみを光軸方向に移動させ、ズーム機構はズーム操作環７の回転操作に応じて変倍系のみを光軸方向に移動させる。つまり、フォーカス機構とズーム機構はそれぞれ、フォーカス系および変倍系を互いに独立に移動させる、つまりはフォーカシングと変倍とを互いに独立に行わせる機構である。
【００３１】
すなわち、本実施例では、フォーカス系と変倍系との光学的な接続をアフォーカル接続とすることで、フォーカス機構によるフォーカス系の操作と、ズーム機構による変倍系の操作とが互いに独立して操作可能としている。具体的には、本実施例の交換レンズ装置１では、図１および図２に示すように、フォーカス系を構成するレンズユニットＬ１〜Ｌ３と、変倍系を構成するレンズユニットＬ５〜Ｌ７とが、不動（固定）のレンズユニットＬ４を介してアフォーカル、つまりは無焦点（または無焦点系）で接続されている。
【００３２】
これにより、被写体側（物体側）からフォーカス系を介して変倍系に入射する光成分は、平行光（平行光束又は平行光線）となる。また、本実施例の交換レンズ装置１における倍率は、フォーカス系の焦点距離と変倍系の焦点距離との比で決まるようにしている。このため、レンズユニットＬ４から変倍系に入射する光線に対し、ズーム機構の操作、つまりは変倍系を構成するレンズユニットＬ５〜Ｌ７の光軸方向への独立操作によって連続的に倍率を可変できる仕組みとなっている。したがって、フォーカス機構を通じて同一物体距離に対する合焦状態が維持されたままで、ズーム機構の独立操作によって連続的に変倍を行うことができる。
【００３３】
なお、本実施例では、フォーカス操作環３およびズーム操作環７を通じた手動操作によってフォーカシングと変倍とが行われる場合について説明しているが、交換レンズ装置１又はカメラ本体１００に設けられたフォーカススイッチやズームスイッチの操作に応じてフォーカスモータやズームモータが駆動され、フォーカシングと変倍とが電動で行われるようにしてもよい。
【００３４】
また、本実施例の交換レンズ装置１は、広角端と望遠端との間で変倍が可能であり、至近距離から無限遠距離に対して合焦可能な第１のモードとしてのカメラモード（通常撮影モード）と、カメラモード（望遠端倍率）よりも高倍率での変倍が可能であり、かつカメラモード（至近距離）よりも短い物体距離に対して合焦した状態で拡大撮影が可能な第２のモードとしてのマクロモード（拡大撮影モード又は顕微鏡モード）とを有する。
【００３５】
そして、ズーム機構は、カメラモードでの変倍とマクロモードでの変倍とを連続的に行わせるように構成されている。
【００３６】
また、本実施例の交換レンズ装置１は、カメラモードおよびマクロモードのそれぞれにおいて、フォーカス系を移動させることなく同一物体距離（カメラモードでは至近距離から無限遠距離までの物体距離、マクロモードでは該至近距離よりも短い物体距離）に対する合焦状態を維持したまま変倍を行うことができる。さらに、マクロモードでは、低倍率モード（例えば、２０〜８０倍）と高倍率モード（例えば、５０〜２００倍）を選択することができる。以下の説明において、合焦する物体距離を合焦距離という。
【００３７】
図２には、カメラモードにおける撮影光学系の広角端および望遠端でのレンズ配置を示す。なお、このレンズ配置は、合焦距離が無限遠であるときのものである。また、図２には、マクロモードの低倍率モードと高倍率モードのそれぞれにおける撮影光学系の最小倍率端と最高倍率端でのレンズ配置も示している。低倍率モードのレンズ配置はワークディスタンス（合焦距離に相当）が５５ｍｍのときのものを、高倍率モードのレンズ配置はワークディスタンスが３５ｍｍのときのものをそれぞれ示している。図２の上段から順に、（Ａ）カメラモードのうち広角端Ｗでのレンズ配置、（Ｂ）同望遠端Ｔでのレンズ配置、（Ｃ）マクロモードのうち低倍率モードにおける広角端でのレンズ配置、（Ｄ）同低倍率モードにおける望遠端でのレンズ配置、（Ｅ）マクロモードのうち高倍率モードにおける広角端でのレンズ配置、（Ｆ）同高倍率モードにおける望遠端でのレンズ配置を示している。
【００３８】
また、カメラモードにおいては、ズーム操作環７の回転操作によるズームカム環８の回転に応じて、第５〜第７レンズユニットＬ５〜Ｌ７が光軸方向に移動し、広角端から望遠端までの間で変倍が行われる。また、フォーカス操作環３の回転操作によるフォーカスカム環４の回転に応じて、第１〜第３レンズユニットＬ１〜Ｌ３が光軸方向に移動し、至近端から無限遠端までの間でフォーカシングが行われる。カメラモードでのズームでは、交換レンズ装置１の光軸方向全長は変化しない。
【００３９】
一方、マクロモードの低倍率モードと高倍率モードにおいても、ズーム操作環７の回転操作によるズームカム環８の回転に応じて、第５〜第７レンズユニットＬ５〜Ｌ７が光軸方向に移動し、最小倍率端と最大倍率端との間で変倍が行われる。ズームカム環８に形成された第５〜第７ズームカム溝部８ａ〜８ｃは、カメラモードとマクロモードでの第５〜第７レンズユニットＬ５〜Ｌ７での移動を連続的に行わせるように形成されている。言い換えれば、第５〜第７ズームカム溝部８ａ〜８ｃはそれぞれ、カメラモードでの変倍の延長上でマクロモードでの変倍ができるように連続したカム形状を有する。これにより、カメラモードからマクロモードへの移行（およびその逆の移行）をシームレスで行うことが可能となり、該移行のための操作を簡単とすることができる。
【００４０】
なお、マクロモードにおける低倍率モードと高倍率モードは、フォーカス系のレンズ位置の変更によって切り替えられる。
【００４１】
また、マクロモードにおいて、フォーカス操作環３の回転操作によるフォーカスカム環４の回転に応じて、第１〜第３レンズユニットＬ１〜Ｌ３が光軸方向に移動し、上記至近端よりも短い物体距離に対してフォーカシングが行われる。ただし、マクロモードでは、第１レンズユニットＬ１が、カメラモードでの光軸方向位置よりも物体側に突出し、その分、カメラモードに比べて交換レンズ装置１の光軸方向全長が長くなる。しかし、至近端よりも短い物体距離に対して合焦した後は、変倍が行われても、第１〜第３レンズユニットＬ１〜Ｌ３が移動することなく、その物体距離（同一物体距離）に対する合焦状態が維持される。
【００４２】
このように、本実施例では、ズーム操作環７の回転操作によってカメラモードとマクロモードとの間の切り替えを行うことができる。したがって、カメラモードでの風景撮影や人物撮影等の通常撮影から、マクロモードでの接写拡大撮影（マクロ撮影）までを容易に行うことができる。さらに言えば、本実施例によれば、拡大アダプタ等の装着による大型化を伴うことなく、カメラモードとマクロモードでのズーム撮影およびこれらモード間の移行を容易に行うことができる。
【００４３】
また、本実施例では、マクロモードにおける最大倍率端においても、被写体とレンズ前端との距離であるワークディスタンスがある程度広くとれる。しかも、マクロモードでの焦点深度（被写界深度）をある程度深く確保している。これにより、最大倍率端においても立体物を容易に観察することができる。
【００４４】
なお、図１の上段に示すように、本実施例の交換レンズ装置１における最も被写体側の部分（前端部）、具体的には第１レンズ保持枠１１における第１レンズユニットＬ１よりも被写体側（物体側）の部分には、光軸回りにリング状に配置された複数のＬＥＤ（発光体）３０を備えた照明ユニット３１が取り付けられている。ＬＥＤ３０からの光は、マクロモードで被写体を拡大接写する場合に該被写体を照明するのに使用される。照明ユニット３１を交換レンズ装置１の前端部に設けることで、ＬＥＤ３０からの光がけられることなく、被写体を明るく照明することができる。なお、照明ユニット３１に対する電源供給は、マウント部１０２，２０に設けられた不図示の電気接点を介してカメラ本体１００から行われる。
【００４５】
また、複数のＬＥＤ（発光素子）３０には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のＬＥＤと、これらＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤの間に配置されたＷ（白）のＬＥＤとを含む。ただし、これは例であり、複数色のＬＥＤの配置はこれ以外のものであってもよい。
【００４６】
交換レンズ装置１に設けられたＬＥＤ選択スイッチ（図示せず）の操作により、任意の色のＬＥＤを選択的に発光させることができる。これにより、被写体を色によって部分的に際立たせて撮像することができる。例えば、マクロモードでの被写体が人間の皮膚である場合は、Ｒ色のＬＥＤを発光させることで、皮下の組織を際立たせることができる。
【００４７】
以上のように構成された交換レンズ装置１には、該交換レンズ装置１およびこれが装着されたカメラ本体１００（以下、これらをまとめてカメラという）を持つユーザの手振れに起因する像振れを低減（補正）するための光学防振機能が搭載されている。具体的には、防振光学素子としての防振レンズを光軸方向とは異なる方向（主として光軸に直交する方向）にシフトさせる光学防振システムが搭載されている。
【００４８】
図５を用いて、手振れによってカメラに生ずる振れ（カメラ振れ）の方向について説明する。撮影光学系５１の光軸をＺ軸とし、このＺ軸を通り該Ｚ軸に直交する左右方向をＸ軸とする。また、Ｚ軸を通り該Ｚ軸に直交する上下方向をＹ軸とする。
【００４９】
手振れによって、カメラには、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸に平行な方向への移動およびＸ，Ｙ，Ｚ軸回りでの回転（ピッチング、ヨーイングおよびローリング）の計６種類のカメラ振れが発生する。これらのカメラ振れのうち回転成分であるヨーイングとピッチングが、像面（撮像素子１０１）上に形成される被写体像を大きく変位させる。このため、光学防振機能には、これらの２つの回転振れを打ち消すような機能が求められる。
【００５０】
図６には、光学防振機能の原理を示している。図６の（ａ）に示すように、カメラ振れ（ピッチング又はヨーイング）が発生すると、像面ＩＰ上における被写体像の位置（点線で示す）が光軸Ｚの位置に対して変位する。このときのカメラ振れを角速度として検出し、該角速度からカメラ振れ量を算出する。そして、図６の（ｂ）に示すように、算出したカメラ振れ量から、光軸Ｚの位置に対する被写体像の位置のずれを戻すための防振レンズＩＳのシフト方向とシフト量を算出し、該シフト方向に該シフト量だけ防振レンズＩＳをシフトさせる。これにより、カメラ振れ（手振れ）に起因する像振れを補正することができる。
【００５１】
図７には、本実施例における光学防振システムの電気的構成を示す。光学防振システムは、防振レンズＩＳおよびこれをシフト駆動するアクチュエータ７６により構成される光学防振ユニットと、アクチュエータ７６の動作（つまりは防振レンズＩＳのシフト動作）を制御する防振回路７０とにより構成される。
【００５２】
防振回路７０は、上述したヨーイングおよびピッチングをそれぞれ検出するための角速度センサ７１，７２を有する。
【００５３】
角速度センサ７１，７２から出力された角速度を示すアナログ信号は、アナログ信号処理回路７３にて増幅され、制御マイクロコンピュータ７４に取り込まれる。制御マイクロコンピュータ７４は、増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、該デジタル信号を積分してカメラ振れ量（角度）を算出する。そして、制御マイクロコンピュータ７４は、算出したカメラ振れ量と防振レンズの現在位置を示す位置信号（不図示の位置センサにより検出されて出力される）とから、防振レンズＩＳのシフト量を算出し、そのシフト量に応じて駆動回路７５を介してアクチュエータ７６を駆動する。
【００５４】
アクチュエータ７６としては、ボイスコイルモータ等が用いられる。防振回路７０は、フキシブル基板に実装されて交換レンズ装置１の内部に搭載される。
【００５５】
図８には、本実施例の交換レンズ装置１における光学防振ユニット８０の搭載例を示している。図８（Ａ）は、第４レンズユニットＬ４のうち物体側レンズコンポーネントを防振レンズとし、第４レンズ保持枠１４に図７に示したアクチュエータ７６を取り付けた例を示す。また、図８（Ｂ）は、第４レンズユニットＬ４のうち像側レンズコンポーネントを防振レンズとし、第４レンズ保持枠１４にアクチュエータ７６を取り付けた例を示す。いずれの例でも、図７に示した光学防振システム７０のうち防振回路７０は、フレキシブル基板に実装されて交換レンズ装置１内の適当なスペース（例えば、図８（Ｃ）に示すように、第６レンズ保持枠１６と第７レンズ保持枠１７との間の環状のスペース）に配置される。
【００５６】
また、図９には、本実施例の交換レンズ装置１における光学防振ユニット８０の別の搭載例を示している。図９（Ａ）は、第４レンズユニットＬ４よりも物体側にこれに隣り合って配置された第３レンズユニットＬ３を防振レンズとし、第３レンズ保持枠１３にアクチュエータ７６を取り付けた例を示す。図９（Ｂ）は、第４レンズユニットＬ４よりも像側にこれに隣り合って配置された第５レンズユニットＬ５を防振レンズとし、第５レンズ保持枠１５にアクチュエータ７６を取り付けた例を示す。
【００５７】
ここで、第３レンズユニットＬ３、第４レンズユニットＬ４および第５レンズユニットＬ５は、フォーカス系から変倍系（リレー系）までの光学系のうち該フォーカス系と該変倍系とをアフォーカルに接続する部分（以下、アフォーカル接続部という）を構成する。アフォーカル接続部は、言い換えれば、レンズユニット間を平行光束で接続するアフォーカル接続レンズ（又はアフォーカル接続レンズユニット）と、該平行光束で結ばれるレンズユニットのうちアフォーカル接続レンズに物体側もしくは像側にて隣り合うレンズ（又はレンズユニット）により構成される光学系である。
【００５８】
このようなアフォーカル接続部を構成する第３，第４および第５レンズユニットＬ３，Ｌ４，Ｌ５は、第１，第２，第６および第７レンズユニットＬ１，Ｌ２，Ｌ６，Ｌ７に比べて径が小さいので、その周辺にスペースの余裕がある。このため、アフォーカル接続部に該スペースを有効利用して光学防振ユニットを配置することで、交換レンズ装置１の大型化を抑えつつ、光学防振機能を搭載することができる。
【００５９】
なお、上記実施例では物体側から像側に７つのレンズユニットを含むレンズ装置について説明したが、本発明は、７つ以外の数のレンズユニットを含むレンズ装置にも適用することができる。つまり、上記実施例で説明したフォーカス系および変倍系のレンズ構成は例に過ぎず、他のレンズ構成を採用してもよい。さらに、各レンズユニットが有する屈折力の正負も上記実施例にて説明したものに限られるわけではなく、適宜選択することができる。
【００６０】
また、交換レンズ装置において、フォーカス系および変倍系を交換可能としてもよい。
【００６１】
さらに、光学防振ユニットが設けられるレンズユニットのレンズ構成は、単レンズのみによるレンズ構成であってもよいし、貼り合わせレンズを含めた複数のレンズによるレンズ構成であってもよい。
【００６２】
また、上記実施例では、カメラ本体に対して着脱可能な交換レンズ装置について説明したが、本発明は、レンズ装置が一体に設けられた撮像装置にも適用することができる。
【００６３】
以上説明した実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
通常撮影時および拡大撮影時にフォーカシングおよび変倍を行えるレンズ装置および撮像装置を提供できる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 交換レンズ装置
２ 固定鏡筒
３ フォーカス操作環
４ フォーカスカム環
７ ズーム操作環
８ ズームカム環
８０ 光学防振ユニット
Ｌ１〜Ｌ７ レンズユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側に配置されたフォーカス系と、
該フォーカス系よりも像側に配置され、前記フォーカス系とアフォーカルに接続された変倍系と、
前記フォーカス系を移動させてフォーカシングを行わせるフォーカス機構と、
前記変倍系を移動させて変倍を行わせるズーム機構とを有し、
前記フォーカス機構によるフォーカシングと前記ズーム機構による変倍とが互いに独立に行われ、
かつ前記フォーカス系から前記変倍系までの光学系のうち該フォーカス系と該変倍系とをアフォーカルに接続する部分に、防振光学素子を光軸方向とは異なる方向にシフトさせる光学防振ユニットを有することを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記フォーカス系と前記変倍系は、これらフォーカス系と変倍系との間に配置されたアフォーカル接続レンズを介してアフォーカルに接続されており、
前記光学防振ユニットは、前記アフォーカル接続レンズを前記防振光学素子としてシフトさせることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項３】
前記フォーカス系と前記変倍系は、これらフォーカス系と変倍系との間に配置されたアフォーカル接続レンズを介してアフォーカルに接続されており、
前記光学防振ユニットは、前記フォーカス系のうち前記アフォーカル接続レンズに隣り合って配置されたレンズを前記防振光学素子としてシフトさせることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項４】
前記フォーカス系と前記変倍系は、これらフォーカス系と変倍系との間に配置されたアフォーカル接続レンズによってアフォーカルに接続されており、
前記光学防振ユニットは、前記変倍系のうち前記アフォーカル接続レンズに隣り合って配置されたレンズを前記防振光学素子としてシフトさせることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項５】
前記フォーカス系は、前記物体側から前記像側に順に、負の第１フォーカスレンズユニット、正の第２フォーカスレンズユニットおよび負の第３フォーカスレンズユニットにより構成され、
前記アフォーカル接続レンズは、正のレンズユニットであることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のレンズ装置。
【請求項６】
前記変倍系は、前記物体側から前記像側に順に、負の第１変倍レンズユニット、正の第２変倍レンズユニットおよび負の第３変倍レンズユニットにより構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のレンズ装置。
【請求項７】
前記フォーカス系と前記変倍系とが、無焦点で光学的に接続されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のレンズ装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のレンズ装置と、
該レンズ装置により形成された被写体像を光電変換する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
物体側に配置されたフォーカス系と、
該フォーカス系よりも像側に配置され、前記フォーカス系とアフォーカルに接続された変倍系と、
前記フォーカス系を移動させてフォーカシングを行わせるフォーカス機構と、
前記変倍系を移動させて変倍を行わせるズーム機構とを有し、
前記フォーカス機構によるフォーカシングと前記ズーム機構による変倍とが互いに独立に行われ、
かつ前記フォーカス系から前記変倍系までの光学系のうち該フォーカス系と該変倍系とをアフォーカルに接続する部分に、防振光学素子を光軸方向とは異なる方向にシフトさせる光学防振ユニットを有することを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記フォーカス系と前記変倍系は、これらフォーカス系と変倍系との間に配置されたアフォーカル接続レンズを介してアフォーカルに接続されており、
前記光学防振ユニットは、前記アフォーカル接続レンズを前記防振光学素子としてシフトさせることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項３】
前記フォーカス系と前記変倍系は、これらフォーカス系と変倍系との間に配置されたアフォーカル接続レンズを介してアフォーカルに接続されており、
前記光学防振ユニットは、前記フォーカス系のうち前記アフォーカル接続レンズに隣り合って配置されたレンズを前記防振光学素子としてシフトさせることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項４】
前記フォーカス系と前記変倍系は、これらフォーカス系と変倍系との間に配置されたアフォーカル接続レンズによってアフォーカルに接続されており、
前記光学防振ユニットは、前記変倍系のうち前記アフォーカル接続レンズに隣り合って配置されたレンズを前記防振光学素子としてシフトさせることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項５】
前記フォーカス系は、前記物体側から前記像側に順に、負の第１フォーカスレンズユニット、正の第２フォーカスレンズユニットおよび負の第３フォーカスレンズユニットにより構成され、
前記アフォーカル接続レンズは、正のレンズユニットであることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のレンズ装置。
【請求項６】
前記変倍系は、前記物体側から前記像側に順に、負の第１変倍レンズユニット、正の第２変倍レンズユニットおよび負の第３変倍レンズユニットにより構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のレンズ装置。
【請求項７】
前記フォーカス系と前記変倍系とが、無焦点で光学的に接続されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のレンズ装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のレンズ装置と、
該レンズ装置により形成された被写体像を光電変換する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２２０６９７（Ｐ２０１２−２２０６９７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８５８８８（Ｐ２０１１−８５８８８）
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（０００１０４６５２）キヤノン電子株式会社 (876)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（０００１０４６５２）キヤノン電子株式会社 (876)
【Ｆターム（参考）】
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