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JP2002277736A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

Info

Publication number
JP2002277736A
JP2002277736A JP2001080189A JP2001080189A JP2002277736A JP 2002277736 A JP2002277736 A JP 2002277736A JP 2001080189 A JP2001080189 A JP 2001080189A JP 2001080189 A JP2001080189 A JP 2001080189A JP 2002277736 A JP2002277736 A JP 2002277736A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shape
lens
optical
variable
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001080189A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Mihara
伸一 三原
Shigeru Kato
茂 加藤
Toyoji Hanzawa
豊治 榛澤
Masahito Watanabe
正仁 渡邉
Kouyuki Sabe
校之 左部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP2001080189A priority Critical patent/JP2002277736A/ja
Priority to US10/101,636 priority patent/US7253834B2/en
Publication of JP2002277736A publication Critical patent/JP2002277736A/ja
Priority to US11/790,984 priority patent/US7380998B2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • H04N13/207—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor
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  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズやレンズ群の移動なしにズーミング
特にズーミング時の像位置の補正やピント合わせ等を行
ない得るようにする。 【解決手段】 負レンズと正レンズとを少なくとも含
み、負の屈折力の第１群と正の屈折力の第２群とを含む
構成で、第１群の最も物体側のレンズと第２群の最も物
体側のレンズの間の空気間隔中に光路を折り曲げるため
の反射光学素子で形状可変の反射光学素子を設け、この
反射光学素子の形状を変化させて像位置の補正等を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フィルムカメラ、
デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置で、撮影
系、ファインダー系、自動露出制御系、オートフォーカ
ス補助光照射系等に含まれる光学系の改良に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】前記のような撮像装置は、年々薄型化の
要求が高くなっている。そのため撮像装置に用いられる
撮影光学系やファインダー光学系等の光学系の全長を短
くすることが重要である。
【０００３】このような光学系において、構成枚数の削
減による全長の短縮には限界があり、そのためミラーを
用いて光学系を折り曲げることにより全長の短縮がはか
られる。
【０００４】しかし、光学系を折り曲げる場合、折り曲
げ部分のスペースが必要になり、特にズーム光学系にお
けるレンズ群の可動スペースやフォーカスを行なう際の
レンズ群の可動スペースが不足しがちで、ズーム比の確
保や至近撮影距離を短くすることが困難になる。またフ
ァインダーの場合、視度調整・補正のために動かすレン
ズ群の可動スペースを確保するために、全長を短くする
ことが困難になる。
【０００５】また、撮像装置の自動露出制御は、被写体
撮影範囲のどの部分の明るさをどのくらいの割合で考慮
するか等のいわゆる加重平均測光の加重係数分布を可変
にすることが望ましい。例えば、中央重点平均測光やス
ポット測光等がある。こうした可変加重平均測光を実施
する場合、センサーへの集光レンズの焦点位置を変える
ことにより対応するのが効果的である。その場合、集光
レンズとセンサーとの相対位置関係を変化させるような
機構が必要であり、そのため撮像装置が複雑化する。
【０００６】一方、昨今の撮像装置の撮影光学系は、ズ
ームレンズが主流であり、専用集光光学系が単焦点であ
る場合、ズーミングの際測光領域が被写体撮影範囲に対
して変化するため、広角側で中央重点測光だったもの
が、望遠端では平均測光になったりする。その場合、測
光部におけるセンサーへの集光レンズに変倍機能を持た
せる必要がある。しかし、集光レンズに変倍機能を持た
せるとその機構が複雑になり、更に撮影系のズームレン
ズとの連動を考えると機構が一層複雑になる。
【０００７】近年、銀塩３５ｍｍフィルム（通称ライカ
板）カメラに代わる次世代のカメラとしてデジタルカメ
ラ（電子カメラ）が注目されてきている。
【０００８】一般にデジタルカメラに用いられる撮像デ
バイスの有効撮像面のサイズは銀塩フィルムのサイズよ
りもはるかに小さい。そのために、被写界深度が深すぎ
てボケの効果を出しにくい欠点がある。逆にパンフォー
カスにしたいケースもある。
【０００９】これらを実現するためには、同一シーンで
ピントが少しずつ異なる画像データを合成して見かけ上
の被写界深度を変えるという画像処理を行なう方法が考
えられる。しかし、その場合、短時間にしかも高速に少
しずつフォーカスを変化させながら複数枚の画像データ
を得なければならない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】そのために、カメラ等
の撮像装置の夫々の部位の光学系を工夫することによっ
て、薄型化と共に撮影系、ファインダー系、測光系、測
距系等の様々な部位の性能の向上をはかる必要がある。
【００１１】つまり、撮影系は、光路を折り曲げても所
定の使用性能が得られるようにすること、ファインダー
系は、視度調節の可動スペースをなくすこと、測光系
は、被写体の撮影範囲のどの部分の明るさをどの程度の
割合で考慮するかといったいわゆる加重平均測光の加重
係数分布を可変にすることを機構を複雑化せずに集光レ
ンズの焦点距離を単純な構成にて変化させ得るようにす
るか等を実現する必要がある。
【００１２】また、加重係数分布を撮影光学系の変倍に
合わせて変化させるために、同様な方式で集光レンズ系
の焦点距離を変化させ得るようにする。
【００１３】更に、ズームレンズの変倍に連動して広角
端から望遠端にかけての所望の加重係数分布が得られる
ようにする必要がある。
【００１４】また、測距系の投光光学系においては、機
構が複雑化せずに単純な構成で投光光学系を変倍化かつ
撮影光学系の変倍に連動できるようにし、広角端から望
遠端にかけての測距領域を最適化できるようにする。
【００１５】また、有効撮像面サイズが小さな撮像ディ
バイスを用いた撮像装置で撮影した画像の見かけの被写
界深度を浅くし、ピントの前後のボケを強調した画像を
得るための手段を得る必要がある。
【００１６】本発明は撮影系、ファインダー系、自動露
出制御系、オートフォーカス機構等のうちの少なくとも
一つを備え、それらに含まれる光学系中に含まれる光路
折り曲げのための反射部材を形状可変反射光学素子と
し、この反射光学素子の反射面の形状の変化によりズー
ミングの際の像位置の補正、ピント合わせ等を行なうこ
とを可能にした光学装置を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置の第１
の構成は、位置が固定であって、負レンズと正レンズと
を少なくとも１枚ずつ含んでおり負の屈折力を有する第
１群と、正の屈折力を有する第２群とを含んでいて、第
１群の最も物体側のレンズと第２群の最も物体側のレン
ズの間に配置され、光路を曲げるためのもので形状が可
変の反射面を有していて、第２群のみを移動させて主と
して変倍作用を行ない、反射面の形状を変化させて変倍
時の像位置の変動を補正することを特徴とする光学系
（撮影レンズ系）を備えているものである。
【００１８】本発明の撮像装置は、撮影光学系としてデ
ジタルカメラにおける代表的なタイプである第１群が負
の屈折力で、第２群以降の合成系が正の屈折力のズーム
タイプのレンズ系を基礎とし、物体側より順に、位置が
固定であって、負レンズと正レンズとを夫々少なくとも
１枚含んでいて、負の屈折力を有する第１群と、正の第
２群とを含んでいて、第１群の最も物体側のレンズと第
２群の最も物体側のレンズとの間に光路を折り曲げるた
めの反射面を有し、この反射面が形状可変であり、第２
群のみを光軸上を移動させることによって、主として変
倍作用を行ない、反射面の形状を変化させることにより
変倍の際の像面位置を補正するようにした光学系を採用
した。
【００１９】通常の負の屈折力を有する第１群と全体と
して正の屈折力を有する第２群以降の後群とにて構成さ
れるズームレンズは、広角端から望遠端への変倍の際
に、第２群を物体側へ移動しそれに伴って生ずる焦点位
置の変動を第１群の像側へ単調に移動するか像側に凸の
軌跡を描きながら移動することによって補正する。
【００２０】本発明の撮像装置にて用いられる撮影光学
系は、第１群の位置を固定しその代わりに光路を折り曲
げるための反射面の形状を自由に変化させることができ
る制御系を設け、これによって変倍の際に生ずる焦点位
置の変動（像面位置の変動）を補正するようにした。ま
た、この形状可変の反射面の形状を変化させることによ
りフォーカスも同時に行うようにした。
【００２１】この反射面（光路を折り曲げる反射光学素
子）は、例えば、後に説明するような反射面が金属コー
ティングされた薄膜からなり、薄膜には複数の電極や可
変抵抗器を介して電源と接続され、可変抵抗値を制御す
る演算装置があり、薄膜に掛けられた静電気力の分布を
コントロールすることにより、反射面の形状を変化させ
るようにしたものである。
【００２２】このように、反射面の形状を変化させるこ
とにより焦点位置を補正する場合、補正能力において
は、レンズ群を機械的に移動させて補正する場合に比べ
て劣る。そのため、補正量ができるかぎり少なくてすむ
ように、第１群自体と形状可変反射光学素子との合成系
の焦点位置、つまり第２群以降の物体位置の必要移動量
が少なくてすむようなパワー配置にすることが望まし
い。
【００２３】そのため第２群以降の倍率が次の条件を満
足することが望ましい。 −０．５＜ＡＢＳ（βＷ）＜ＡＢＳ（βＴ）＜−１．８ ただし、ＡＢＳ（βＷ）、ＡＢＳ（βＴ）は夫々広角
端、望遠端における第２群以降の倍率である。
【００２４】この条件は、一般に第２群以降の合成系の
倍率が広角端、望遠端共に−１倍に近い時が焦点位置の
変動が少ないことを利用したものである。この条件の上
限、下限のいずれを超えても焦点位置の補正量が大にな
り、形状可変反射光学素子により形状の変化では十分な
補正ができない。
【００２５】本発明の撮像装置の第２の構成は、光学系
が、正の屈折力を有する第１群と負の屈折力を有する第
２群と含むもので第２群の最も像側のレンズよりも像側
に光路を折り曲げるための反射面が設けられ、この反射
面の形状が可変であって、第２群を光軸上を移動して変
倍を行なうもので、その際の像位置の変動の補正を反射
面の形状を変えることにより行なうようにしたものであ
る。
【００２６】この第２の構成の撮像装置で用いる光学系
は、ビデオカメラの場合、代表的なズームタイプのレン
ズ系で、デジタルカメラにも使用し得るタイプの一つで
ある正の第１群と負の第２群と正の第３群よりなるタイ
プのレンズ系を基本にしたもので、物体側より順に、正
の第１群と負の第２群とを含んでいて、第２群の最も像
側のレンズよりも像側に光路を折り曲げるための反射面
で形状可変の反射面を有し、第２群を光軸上を移動させ
て変倍を行ない、その時の焦点位置の変動を前記の反射
面の形状の変化により補正を行なうことを特徴とする。
この場合、反射面による折り曲げ位置よりも物体側のレ
ンズ枚数や可動スペースの関係から、薄型にするための
効果は十分とはいえないが、第２群以降の反射面を形状
可変の反射面とし、変倍による焦点位置の変動を前記反
射面の形状を変化させて補正すると共に、この反射面に
よりフォーカス等の制御を行なうこともできる。
【００２７】また、本発明の撮像装置の第３の構成は、
光学系が物体側より順に、正又は負の屈折力を有する第
１群と負の屈折力を有する第２群と正の屈折力を有する
第３群とを含むもので、第２群の最も物体側のレンズよ
りも物体側に光路を折り曲げるための反射面を有してい
て、この反射面が形状可変であり、少なくとも第３群が
光軸上を移動することにより変倍を行なうもので、変倍
の際の像面位置のずれを補正するために形状可変面の形
状を変えるようにしたものである。
【００２８】この第３の構成で使用される光学系は、ビ
デオカメラに用いるレンズ系の代表的なタイプであり、
デジタルカメラにも使用し得る他のタイプのレンズ系
で、正または負の第１群と負の第２群と正の第３群と正
の第４群とよりなるズームタイプを基本にしたもので、
物体側より順に、位置が固定である正または負の第１群
と、負の第２群と、正の第３群とを含んでいて、第２群
の最も物体側のレンズよりも物体側に光路を折り曲げる
ための反射面を設け、この反射面を形状可変にし、少な
くとも第３群が光軸上を移動して変倍作用を行ない、そ
の時の焦点位置の変動を形状可変な反射面の形状を変化
させて補正するようにしている。
【００２９】通常、第１群が正または負の屈折力を有
し、第２群が負の屈折力を有し、また正の屈折力を有す
る第３群を含むズームレンズは、広角端から望遠端への
変倍の際第３群を像側へ移動し、それに伴う焦点位置の
変動を第３群よりも像側の群の全体もしくは一部を一方
向に単調にあるいは物体側かまたは像側に凸の軌跡を描
きながら移動させて補正する。
【００３０】光路を折り曲げて撮像装置を薄型にする場
合、光路を折り曲げるための反射面は、第１群の最も物
体側のレンズと第２群の最も物体側のレンズの間のいず
れかに配置するのが好ましい。その場合、光路を折り曲
げるための反射面を配置するためのスペース上、第２群
の可動スペースが不足する。そのため、変倍比が小にな
るが、それを補うために光路を折り曲げるための反射面
の形状を自由に変え得るように制御系を設け、これによ
り反射面の形状を変化させて第１群自体と形状可変反射
光学素子と第２群自体との合成系の焦点距離の変化を補
正する。
【００３１】また、第２群以降のいずれかの位置に形状
可変の反射光学素子を設けて光路を折り曲げ、この反射
光学素子の形状を変化することにより、変倍の際に発生
する焦点位置の変動を補正するようにしてもよい。この
場合もこの形状可変の反射光学素子の形状変化によりフ
ォーカシングを行なってもよい。この場合、第１の折り
曲げ方向に対しほほ直角な方向がよい。
【００３２】なお、第２群よりも後方の群にも変倍作用
をもたせ、第１群の最も物体側のレンズと第２群の物体
側のレンズの間のいずれかに配置された形状可変の反射
光学素子により第１群と形状可変光学素子と第２群との
合成系の焦点距離の変化量を十分大きな値になし得れ
ば、第２群は固定してもよい。
【００３３】以上述べた、本発明の撮像装置にて用いら
れる光学系において、反射面の形状変化を制御する制御
系中に次の１〜７に記載するような付加機能を持たせれ
ば望ましい。
【００３４】１． 形状変化により近軸量のみではな
く、収差補正も可能にする機能を持たせる。例えば、２
次の項により近軸量を決め、４次以上の項で収差補正を
行なう通常の非球面レンズの性質と同様に、曲面の低次
成分で近軸量を決め、高次成分で収差補正を行なう。
【００３５】２． 防振のためのレンズ制御データを加
味して制御する機能を持たせる。つまりブレ量を検知
し、像面上での位置が不動になるように機械的な補正を
する代わりに、ミラー面形状もしくは角度を変化させる
ことにより防振等が可能になる。つまり、防振機能を形
状可変ミラーの即時応答性を応用することにより、応答
速度の高い防振が可能になる。
【００３６】３． 長時間露光における主要被写体（例
えば天体）の時間的位置の移動に合わせて像面上での位
置がほぼ不動になるように追従するように制御する機能
を持たせる。
【００３７】４． 多点測距データから各点の奥行きに
対するベストフィット（例えば、各点の奥行きの２乗和
が最小になる）曲面にピントが合う様に制御する機能を
持たせる。その典型的な例はあおり撮影時であり、単一
平面上にない被写体にピントを合わせたい場合に有効で
ある。
【００３８】５． 収差状態が解像力重視モード、歪曲
収差モード、ソフトフォーカスモード等モード別に収差
状況が変えられる様に制御する機能を持たせる。これに
より、使用者の意志で収差状態をある程度選択できるよ
うになる。
【００３９】６． 使用するＣＣＤ等の仕様変更に対応
して焦点距離を変更する際のミラーの形状変化量に対応
したデータを記憶させ、形状可変ミラーの形状を制御す
る際に上記データを考慮しながら制御する機能を持たせ
る。デジタルカメラは、ＣＣＤの仕様の出来に合わせな
くてはならないが、この機能を持たせることにより、仕
様にある程度の幅をもたせ、ＣＣＳのサイズを含めた仕
様変更に対応できるようになる。
【００４０】７． 撮影レンズ系の近軸量や像面湾曲の
出来栄えデータを記憶手段に記憶させ、形状可変ミラー
の形状を制御する際に上記出来栄えデータを考慮しなが
ら制御する機能を持たせる。これにより、高画素数に伴
う出来栄えのばらつき許容範囲の狭幅化が多少緩和され
ることになる。
【００４１】撮像装置は、一般に光学ファインダーを搭
載する。
【００４２】本発明の撮像装置の第４の構成は、撮影光
学系の他にファインダーを備えていて、このファインダ
ーは、光路に沿って、物体側から順に、対物レンズと接
眼レンズが並び、それらの中間で実像を形成するタイプ
のファインダーつまりケプラーファインダーにおいて、
像正立のための反射面のうちの一つに反射面の形状を自
由に変形することにより視度の補正を行なうようにし
た。通常、接眼レンズの全体もしくは、一部のレンズを
移動させることによって視度を変化させ得るが、そのた
めには可動スペースにより撮像装置が厚くなる。
【００４３】そのため、本発明の撮像装置にて用いるフ
ァインダーは、接眼レンズは固定し、像正立のための反
射面のうちの一つを形状可変反射光学素子とし、この反
射光学素子の形状を変化させて視度を変化させるもので
ある。この装置は、使用者の意志により視度を選択し得
ると共に、撮影レンズにおける測距の結果あるいはズー
ム状態のデータを用いて視度を自動的に補正することも
できる。
【００４４】撮影レンズのズーム比が大になると、広角
側でのフィアンダーの倍率をある程度確保すると望遠端
でのファインダー倍率が必然的に大になり、そのために
望遠端でファインダーを覗いた場合、無限遠から至近距
離までの視度の変化量が大になりすぎる。また広角端と
望遠端での視度ずれが大きくなりがちである。
【００４５】これを解消するためには、撮影レンズの測
距結果を用いて主要な被写体に視度を合わせたり、ズー
ム状態のデータを用いて焦点距離ごとに違う視度を自動
的に補正すればよい。以上は視度ずれの補正であるが、
焦点距離や物体距離により異なるパララックスの補正も
同様に行ない得る。
【００４６】本発明の撮像装置の第５の構成は、測距等
を行なうための測光光学系を備えていて、この測光光学
系は、被写体を撮像する機能を有し、撮像の際に被写体
の撮影範囲内の各位置の加重平均で光量を測定して露光
時間を決める機能を有するもので、そのために光量を測
定するものである。この測光光学系は、被写体から集光
レンズ系、光路を曲げる反射光学素子、光センサーの順
に、あるいは、光路を折り曲げる反射光学素子、集光レ
ンズ系、光センサーの順に配置されている。このような
測光光学系において、光路を折り曲げる反射光学素子を
形状可変の反射光学素子とし、その形状を自由に変え得
る制御系を設け、被写体撮影領域の加重係数の分布を可
変にして撮像装置に用いるようにすればよい。
【００４７】そしてこの撮像装置は、スポット測光、多
重スポット測光、中央重点測光、パターン測光のいずれ
か二つ以上の測光を行ない得るようにすることができ
る。
【００４８】また、ズームレンズにて構成された撮影光
学系を有する撮影装置は、ズームレンズによる撮影範囲
の変動に連動して測光範囲を可変にし得る制御系を備え
るようにすることが好ましい。また、撮像装置は、撮像
範囲をトリミングして出力する機能つまりいわゆる電子
ズーム機能を有するようにしてもよい。この場合、トリ
ミング範囲の変動に連動して測光範囲を可変にする制御
系を含むようにするのが好ましい。
【００４９】光路を折り曲げる反射光学素子は、反射面
が金属コーティングされた薄膜よりなり、この薄膜に複
数の電極や可変抵抗器を介して電源と接続し、また、可
変抵抗器の抵抗値を制御する演算装置を設け、薄膜に掛
けられる静電気力の分布を制御することによって反射面
の形状を可変にするものである。
【００５０】本発明の撮像装置の第６の構成は、測距の
ために用いる投光光学系を備えていて、この測距のため
の投光光学系は、撮影光学系とは別に設けられ被写体を
撮像する機能を有していて撮像の際に測距する機能を有
するもので、光源から被写体との間に、投光光学系と光
路を折り曲げる反射光学素子の順に、あるいは、光路を
折り曲げるための反射光学素子と投光光学系の順に配置
された光学系であり、光路を折り曲げる反射光学素子が
形状変形可能な反射光学素子で、形状変形を制御する制
御系を有している。この制御系により被写体への投光範
囲あるいは投光位置を変え得るものである。特に、撮像
装置の撮像光学系がズームレンズの場合、ズームレンズ
による撮影範囲の変動に連動して被写体への投光範囲あ
るいは投光位置を変化させ得る制御系を含むようにすれ
ば、広角端から望遠端にかけて測光領域を最適にするこ
とができる。また、撮像装置が撮影範囲をトリミングし
て出力する機能（いわゆる電子ズーム機能）を有する場
合、トリミング範囲の変動に連動して被写体への投光範
囲あるいは、投光位置を可変にし得る制御系を含むよう
にすればよい。
【００５１】本発明の撮像装置の第７の構成は、撮影の
ための結像光学系と撮像素子とを有していて、更に被写
体から結像光学系を通して撮像素子に至るまでの間の結
像光学系の光軸を折り曲げる反射光学素子を有するもの
で、この光軸を折り曲げ反射光学素子を形状可変光学素
子とし、この反射光学素子の形状を自由に変化させるた
めの制御系を有していて、極めて短い時間内に複数回の
シャッターレリーズと、撮像が可能であり、各レリーズ
毎の撮像ディバイスに対する焦点位置の移動に対し反射
光学素子の反射面形状を高速かつ自由に変えることが可
能な制御系を有しており、この制御系によりほぼ同一の
シーンであって合焦位置の異なる複数の像を高速で撮像
することが可能になる。
【００５２】この撮像装置は、ほぼ同一のシーンで合焦
位置の異なる複数の像を合成して最終的に一つの像にす
る機能を有していて、かつ、被写体の奥行きの度合いに
よるぼけのレベルの大小を自由に変えることができる機
能を有していて、この合成した画像に関するデータを出
力できるようにすることが好ましい。しかも、その処理
を実時間に行ない得るようにすれば動画にも対応でき、
かつ監視用や、深度の浅い拡大光学系による検査用にも
適用できる。
【００５３】また、本発明の撮像装置の第８の構成は、
立体画像を得ることを可能にしたものである。即ち、こ
の第８の構成は、左、右の二つの撮影光学系を並び配置
し、左右の撮影光学系の夫々の物体側に左右の視差を与
えるための複数の反射光学素子を配置し、また左右の撮
影光学系の像側には同一被写体の夫々の光学系により形
成される像を左半分および右半分に左右僅かに異なった
視差の像を結像するように構成されている。そして、前
記の左右の撮影光学系の物体側に夫々配置されている反
射光学素子のうちの一部の光学素子をその反射面がその
形状等を変え得るものにした。これにより、この形状等
が可変である反射光学素子の反射面を制御することによ
り、その形状、位置、角度を変化させることによって、
輻輳角やピントを制御して所望の立体画像を得るように
した撮像装置である。
【００５４】尚本発明で用いる形状可変反射面（形状可
変反射光学素子の反射面）の例としては、後に図面をも
とに述べるような反射面が金属コーティングされた薄膜
からなり、薄膜には複数の電極や可変抵抗器を介して電
源と接続され、可変抵抗値を制御する演算装置があり、
薄膜に掛けられた静電気力の分布をコントロールするこ
とにより、反射面の形状を変化させるようにしたもの等
である。
【００５５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の撮像装置の第１の
構成の実施の形態を示すもので、無限遠物点合焦時の構
成を示す。
【００５６】図１に示すように、この実施の形態の撮像
装置にて用いる光学系は、物体側より順に、負レンズＬ
Ｎ１と、形状可変ミラーＶＭと、負レンズＬＮ２と正レ
ンズＬＰ３とよりなり全体として負の屈折力を有する第
１群Ｇ１と、絞りＳと、正レンズＬＰ４および正レンズ
ＬＰ５と負レンズＬＮ６とを接合した接合レンズとから
なり、変倍時に光軸に沿って移動するレンズ群で全体と
して正の屈折力を有する第２群Ｇ２と、正レンズＬＰ７
の正レンズ１枚からなる第３群Ｇ３と、赤外カットフィ
ルターやローパスフィルターからなるフィルターＦと、
ＣＣＤよりなっている。尚ＩＳはＣＣＤ撮像面である。
【００５７】即ち、この第１の実施の形態の光学系は、
負レンズ２枚と正レンズ１枚を含む第１群Ｇ１と正の屈
折力の第２群Ｇ２を含んでいて第１群の物体側のレンズ
であるレンズＬＮ１と第２群Ｇ２の物体側のレンズであ
るＬＰ４の間に形状可変である光路を折り曲げる反射光
学素子ＶＭが配置され、第２群Ｇ２のみが移動して変倍
を行なうものであり、本発明の撮像装置の第１の構成に
て用いられる光学系である。
【００５８】この光学系は、変倍時第２群Ｇ２が光軸に
沿って移動し、これによる像面位置のずれを形状可変ミ
ラーＶＭの形状を変化させることによって、このミラー
のパワーを変更して補正するようにしている。
【００５９】また、近距離物体への合焦は、形状可変ミ
ラーＶＭの形状を変化させるのみで行なう。
【００６０】図２は本発明の撮像装置の第２の実施の形
態を示すものである。この第２の実施の形態の撮像装置
は、正レンズＬＰ１よりなる第１群Ｇ１と、負レンズＬ
Ｎ２および負レンズＬＮ３と正レンズＬＰ４とを接合し
た負の屈折力を有する接合レンズとよりなる第２群Ｇ２
と、光路を折り曲げるために用いられ形状が可変である
ミラーＶＭと、正レンズＬＰ５および正レンズＬＰ６と
負レンズＬＮ７とを接合した負の屈折力を有する接合レ
ンズおよび正レンズＬＰ８からなる第３群Ｇ３とフィル
ターＦとＣＣＤ（その撮像面ＩＳのみ図示する）とより
なる。
【００６１】この第２の実施の形態の撮影光学系は、正
の屈折力を有する第１群Ｇ１と負の屈折力を有する第２
群Ｇ２を含み、第２群Ｇ２の最も像側のレンズのレンズ
ＬＰ４よりも像側に形状可変である光路を折り曲げる反
射光学素子ＶＭが配置されており、第２群Ｇ２を移動さ
せて変倍を行なうもので、本発明の第２の構成で使用さ
れる光学系の側である。
【００６２】この第２の実施の形態は、光路を折り曲げ
るミラーＶＭの物体側に配置されている第２群Ｇ２を光
軸に沿って矢印のように移動させて広角端Ｗから望遠端
Ｔへの変倍を行ない、その際の像位置のずれを、形状可
変ミラーＶＭの形状を変化させることによって補正する
ようにしている。又、この形状可変ミラーの形状の変化
のみにより近距離物体への合焦を行なっている。
【００６３】図３は本発明の撮像装置の第３の実施の形
態を示すものである。この図に示すように、この撮像装
置にて用いられる撮像光学系は、正レンズＬＰ１と負レ
ンズＬＮ２とよりなる第１群Ｇ１と、形状可変ミラーＶ
Ｍと、負レンズＬＮ３と正レンズＬＰ４とを接合した接
合レンズよりなる第２群Ｇ２と、絞りＳと、正レンズＬ
Ｐ５および正レンズＬＰ６と負レンズＬＮ７との接合レ
ンズよりなる第３群Ｇ３および正レンズＬＰ８よりなる
第４群Ｇ４と、フィルターＦとＣＣＤ（撮像面ＩＳ）と
より構成されている。
【００６４】第３の実施の形態の撮影光学系は、正の屈
折力の第１群Ｇ１と負の屈折力の第２群Ｇ２と正の屈折
力の第３群Ｇ３よりなり少なくとも第３群Ｇ３を移動さ
せて変倍を行なうもので、第２群Ｇ２の最も物体側のレ
ンズＬＮ３よりも物体側に、形状可変であり光路を折り
曲げる反射光学素子ＶＭが配置されており、本発明の第
３の構成の撮像装置にて用いられる光学系である。
【００６５】この第３の実施の形態の光学系は、第３群
Ｇ３と第４群Ｇ４とを図示する矢印のように光軸に沿っ
て移動させることによって、広角端から望遠端への変倍
を行なっている。その際、形状可変ミラーＶＭの形状の
変化と第２群Ｇ２を矢印のように光軸に沿って移動させ
て像位置のずれを補正する。
【００６６】尚第２群Ｇ２は、変倍の際可動でも固定で
もよい。
【００６７】図４は、本発明の撮像装置の第４の実施の
形態を示す図である。
【００６８】この第４の実施の形態は、第３の実施の形
態と同様の構成で、本発明の第３の構成の光学系を備え
た撮像装置であるが、形状可変ミラーＶＭを光学系の最
も物体側に配置した点で第３の実施の形態と相違する。
【００６９】つまり、この第４の実施の形態の撮影光学
系は、物体側より順に、形状可変ミラーＶＭ、正レンズ
ＬＰ１よりなる第１群Ｇ１、負レンズＬＮ２、負レンズ
ＬＮ３と正レンズＬＰ４と接合した接合レンズよりなる
第２群Ｇ２、絞りＳ、正レンズＬＰ５と正レンズＬＰ６
と負レンズＬＮ７を接合した接合レンズよりなる第３群
Ｇ３、正レンズＬＰ８よりなる第４群Ｇ４にて構成され
第２群、第３群を移動して変倍を行ない、第４群Ｇ４を
移動させまた形状可変ミラーＶＭにより像に補正を行な
うものである。
【００７０】以上、図１乃至図４に示した第１乃至第４
の実施の形態の撮像装置において、形状可変ミラーによ
る形状の変化により、面のパワー等の近軸量を変化させ
るのみでなく、形状を変化させて収差補正を行なうこと
も可能である。又、面の形状を反射面の有効面内におい
て非球面形状にすることが好ましい。特に反射面にパワ
ーを持たせた場合、反射面が回転対称な面形状である
と、この反射面に偏芯して入射すると偏芯収差が発生す
る。そのため、この形状可変ミラーの反射面の形状を非
回転対象曲面とすることが好ましい。
【００７１】また、前記のように偏芯して入射した場
合、軸外において非回転対称な歪曲収差が発生する。そ
のため、偏芯により発生する面対称な偏芯収差を補正す
るために、形状可変ミラーの反射面の形状を反射面を介
する光軸を含む面を唯一の対象面と面対称な曲面として
いる。
【００７２】図５は、形状可変ミラーの形態を示す図で
あって、形状可変ミラーＶＭをこれに入射する光束の光
軸１とミラーＶＭにて反射する光束の光軸２を含む面Ｓ
（１、２）を対象面とした形状になっている。
【００７３】このように、形状可変ミラーは、無限遠合
焦時は平面であり、これを近距離合焦時に図５に示すよ
うに面Ｓ（１、２）を対象面とした非球面になるように
形状を変化させることによって、近距離合焦を行なうと
共に偏芯収差を補正するようにしている。
【００７４】これにより撮像装置全体の小型化を達成す
ると共に収差の補正された良好な光学性能を有する撮像
装置が可能になる。
【００７５】図６は手ブレ等の振動による影響を防止す
る手段について示す図である。
【００７６】図６の（Ａ）は手ブレのない状態の撮像装
置を示し、（Ｂ）は手ブレ補正機能が働いた状態での撮
像装置を示す。
【００７７】このように、ブレのない状態（Ａ）に対し
ブレにより例えば（Ｂ）のように撮像装置が下を向きそ
のため撮影光学系ＬＳの光軸方向１’が下を向いた場
合、形状可変反射光学素子ＶＭの形状を変化させること
により、反射後の光線は、光軸２の方向に進み、ＣＣ
Ｄ、フィルム等の撮像手段３へ入射する光の光軸が傾か
ないようにしている。この場合、形状可変反射素子ＶＭ
の変形は、光軸が傾かないようにする作用のほか、収差
の変動を抑えるように、面の形状全体を補正することが
好ましい。
【００７８】図７は、天体等の移動物体の長時間露光の
際、常に像面上の同一位置に結像するようにした撮像装
置の例を示すものである。
【００７９】この図に示すように、天体等の移動物体Ｓ
ＴがＳＴ１からＳＴ２までの移動に応じて形状可変ミラ
ーの形状（曲率）が連続的に変化するようにしたもの
で、これにより長時間露光中星等の対象物体の像が常に
像面上の同じ位置に形成されるようにしている。
【００８０】図８は物体距離の異なる各点の測距を行な
い、ベストフィット（例えば各点までの距離の２条の和
が最小になる）曲面にピントがあうようにした実施の形
態を示す図である。
【００８１】図８においては、遠景Ａと近距離Ｂと中間
距離Ｃの被写体に対してほぼ焦点が合うように形状可変
ミラーを変形させるようにした例である。
【００８２】図８の（Ａ）は、ファインダー像をもとに
して、図示してない視線入力装置等により選択された
Ａ、Ｂ、Ｃの夫々の被写体に合わせて夫々の光束に与え
るパワーを変化させるもので、ＣＰＵよりの信号により
形状可変ミラーの夫々のパワーを与える部分を変形する
ように構成されている。
【００８３】図９は、本発明の撮像装置の第９の実施の
形態を示すものである。この実施の形態は、形状可変ミ
ラーを有する光学系を備えた撮像装置であって、通常撮
影モード、解像重視モード、歪曲補正モード、ソフトフ
ォーカスモード等の各種モードの変更が可能に構成した
ものである。
【００８４】図９に示すように、撮像装置１０には、前
記の各モードを切り換えるためのダイヤル１１を有し、
このダイヤル１１により切り換え支持されたモードがＣ
ＰＵ１２を介しその指示にもとづく形状に形状可変ミラ
ーＶＭが変形する。
【００８５】図１０は、夫々のモードを選択した時の形
状可変反射光学素子ＶＭの反射面の形状を変化させた時
の夫々の収差状況を示す。
【００８６】図１０において、（Ａ）はノーマルモー
ド、（Ｂ）は解像重視モード、（Ｃ）は歪曲補正モー
ド、（Ｄ）はソフトモードである。これら図に概念的に
示すように、（Ａ）のノーマルモードでは、球面収差、
非点収差、歪曲収差がバランス良く補正され、（Ｂ）の
解像重視モードでは、特に球面収差が良好に補正され、
（Ｃ）の歪曲補正重視モードでは、歪曲収差が特に良好
に補正されており、（Ｄ）のソフトフォーカスモードで
は球面収差の発生量が大になっている。
【００８７】このように、図９に示す構成の撮像装置
は、各モードに切り換えた時に光学系が前述のような収
差状況になるように形状可変反射光学素子ＶＭの形状を
変化させるように構成されており、所望の映像を撮影し
得る。
【００８８】図１１は本発明の撮像装置の第１０の実施
の形態を示すものである。
【００８９】この実施の形態は、図１１（Ａ）に示すよ
うにＣＣＤ（Ａ）とＣＣＤ（Ｂ）のように画素数の異な
る撮像素子に対応し得るようにした撮像装置の例であ
る。つまり、ＣＣＤ（Ａ）はＣＣＤ（Ｂ）よりも撮像面
の対角線長が大である。このようにこの実施の形態は、
撮像光学系の撮像面上に配置される撮像素子がＣＣＤ
（Ａ）、ＣＣＤ（Ｂ）の選択が可能である。しかし、撮
像素子を単純に入れ替えるのみでは、撮像面の対角長の
大きさに応じて撮影画角が変化する。
【００９０】この第１０の実施の形態の撮像装置は、撮
像素子の入れ替えに応じて形状可変反射光学素子ＶＭの
面形状を実線と破線とに変化させることにより画角の変
化の差を低減させたものである。具体的にＣＣＤ（Ａ）
を用いる時は、形状可変反射光学素子ＶＭ１にて示すよ
う平面にし、ＣＣＤ（Ｂ）を用いる時は形状可変反射光
学素子ＶＭ２のように凸面とすることにより、画角差を
低減させている。
【００９１】図１２は、本発明の撮像装置の第１１の実
施の形態を示す図である。
【００９２】この実施の形態は、オートフォーカス機構
での計測による信号にもとづいて、形状可変反射光学素
子ＶＭの形状を変化させて合焦を行なうようにした撮像
装置の例である。
【００９３】図１２において、（Ａ）はこの実施の形態
の撮像装置を示すもので、ＬＳは撮像光学系、ＶＭは形
状可変ミラー、１５はオートフォーカス機構、１６はＣ
ＰＵ、１７はメモリーである。この図のようにオートフ
ォーカス機構による側光にもとづく信号をＣＰＵ１６に
送り、この信号により物点距離を計算し、メモリーに記
憶したデータを呼び出して形状可変ミラーの最適な形状
を計算する。この計算した面形状になるようにＣＰＵ１
６より形状可変ミラーＶＭを制御する信号を発進して、
形状可変ミラーＶＭの面形状を変化してフォーカシング
が行なわれる。
【００９４】図１２（Ｂ）、（Ｃ）は、図１２（Ａ）に
示す実施の形態の撮像装置による測光にもとづいて計算
された被写体までの距離に対応した形状可変反射光学素
子ＶＭの形状とその際の像面湾曲（非点収差）を示す。
これら図において、上段は５０ｃｍの物点に合焦した時
の反射面形状と収差状況、中段は１ｍの物点に合焦した
時の反射面形状と収差状況、下段は無限遠物点に合焦し
た時の収差状況である。
【００９５】図１３は、ケプラー式ファインダーを備え
た撮像装置の実施の形態で、本発明の撮像装置の第４の
構成を示すもので、ファインダー中の正立像にするため
の反射面の一つを形状可変ミラーとした例である。
【００９６】図１３において、２１は負レンズと正レン
ズと正レンズとにて形成されている対物レンズ、２２は
中間像面位置に配置されている視野枠、２３はダハプリ
ズム、２４は入射面２４ａが凸面でコンデンサーレンズ
としての役割を有するペンタプリズム、２５は接眼レン
ズからなる接眼光学系である。
【００９７】この実施の形態は、ペンタプリズム２４の
２回目の反射面である面２４ｂが形状可変ミラーであ
り、ズーミングや近距離物点撮影の際の視度調整や、こ
の図１２には示していない撮影レンズとの輻輳角の補正
のために、形状が変化するようにしてある。また、観察
者の近視、遠視、乱視に合わせてその補正を行なうため
に面の形状を変化させるようにすることも可能である。
【００９８】また、図示するファインダーは、対物レン
ズ２１を構成する群のうちの複数の群を光軸に沿って可
動としてファインダーの観察視野を変更するようにして
いる。
【００９９】図１４は、上記構成のファインダーと同様
のファインダー中の一つの反射面に形状可変ミラーを用
いた他の構成のファインダーを備えた撮像装置の実施の
形態を示す。
【０１００】図１４において、２１は対物レンズ、ＶＭ
１、ＶＭ２は夫々形状可変ミラー、２６はダハミラー、
２５は接眼光学系で、これらで例えば図１３に示すよう
なファインダーを形成する。また、ファインダー中には
二つの形状可変ミラＶＭ１、ＶＭ２が配置されている。
また１５はオートフォーカス機構、１６はＣＰＵ、ＬＳ
は例えば図１〜図４に示されているような撮影レンズ、
２７はレリーズ、２８はズームスイッチ、２９は撮影レ
ンズ（ズームレンズ）ＬＳの変倍時レンズ群を移動する
ための駆動部、３０は撮像素子である。
【０１０１】この撮像装置は、例えばズームスイッチ２
８による指示によりＣＰＵ１６にて演算が行なわれ、指
示された倍率になるように駆動部２９により撮影レンズ
系ＬＳ中の一部レンズ群が光軸上を移動する。同時にＣ
ＰＵ１６よりの信号により、駆動部２９の駆動による変
倍により生じた像面位置のずれを補正するために形状可
変ミラーの形状が変形される。
【０１０２】また、ファインダーの対物レンズ２１は、
例えば図１２に示すように、物体側より順に、負レンズ
と正レンズと正レンズにて構成され、そのうちの複数の
群を移動させて撮影画角に対応した観察視野角が得られ
るように構成されている。また形状可変ミラーＶＭ１、
ＶＭ２のうち、接眼レンズ２５の側のミラーＶＭ２は観
察者の眼球の視度に合わせるための視度調整を行なうた
めに利用してもよい。
【０１０３】また、レリーズ２７により、オートフォー
カス機構からの信号がＣＰＵ１６に入力され、この信号
をもとにＣＰＵ１６にて撮影物点距離が算出され、この
算出されたデータが撮影レンズ系ＬＳの形状可変ミラー
ＶＭ３へ送られ反射面の形状を変化させ、これによりフ
ォーカシングが行なわれる。
【０１０４】一方、ファインダー系は、撮影物点距離と
撮影レンズ系のズーム状態の信号をもとにして撮影範囲
とのパララックス補正を行なうために、対物レンズ２１
の側の形状可変ミラーＶＭ１の面形状が変更するように
構成されている。それと同時に、接眼レンズ側の形状可
変ミラーＶＭ２が合焦物点と視野枠との視度を合わせる
ように変形される。
【０１０５】図１４に示す撮像装置で用いられている三
つの形状可変ミラーＶＭ１、ＶＭ２、ＶＭ３のうちの、
実線にて示したものは、無限遠物点合焦時の面形状であ
り、破線にて示すものは近距離物点合焦時の面形状であ
る。
【０１０６】このように、上記実施の形態の撮像装置
は、撮影範囲に対しパララックスと視度を容易に補正し
得る。
【０１０７】図１５乃至図１９は、被写体を撮像する際
に被写体の撮影範囲内の各位置の光量を測定して加重平
均を行なって露出時間を決めるようにした装置に関する
実施の形態を示すものである。
【０１０８】図１５において、ＬＳは例えば図１乃至図
４のような撮影光学系で、ズームレンズであり、ＣＣＤ
等の撮像素子やフィルム等のような像記録手段３０の受
光面に結像し、そのズーム状態を指示する信号がＣＰＵ
１６に入力される。また３１は測光部で物体側より順
に、正レンズＬと形状可変ミラーＶＭと測光素子３２が
配置されている。尚測光素子３２は受光面が微小かつ単
一のものが示されているが、このような単一の受光面の
ものでも、複数の受光面をパターン化して配置したもの
でも、いずれでもよい。
【０１０９】この実施の形態の撮像装置は、正レンズＬ
より入射し、形状可変ミラーＶＭにて反射された光が、
測光素子３２により測光され、そのデータがＣＰＵ１６
に入力される。また３３は測光モード選択機構で、特定
のモードを選択することにより、そのモードを選択した
ことを指示する信号がＣＰＵ１６に入力される。また、
３４はトリミング制御装置で、像記録手段３０が撮像素
子の場合、撮像範囲を変更できる機能を有し、また像記
録手段３０がフィルム面の場合、像面直前に撮像範囲を
決定する視野絞りが配置されている。
【０１１０】この実施の形態の撮像装置は、装置前面に
設けられている測光部３１の形状可変ミラーＶＭが、撮
影光学系ＬＳのズーム状態と、測光モード選択機構によ
り選択された測光モードをもとにしてＣＰＵ１６にて計
算された面形状に変形される。
【０１１１】上記測光モードは、例えば中央部重点測
光、中央部スポット測光、中央部重点平均測光が選択可
能である。
【０１１２】図１６、図１７は、図１５に示す撮像装置
において、各測光モードを選択した時の面形状の変化
（図１６）と、その時の測光量の分布を示す。
【０１１３】図１６において、（Ａ）は測光モード選択
機構３３により中央部重点測光を選択した時の形状可変
ミラーＶＭの形状を示し、その時の光量の分布は図１７
（Ａ）に示す通りである。
【０１１４】また、図１６（Ｂ）は中央部スポット測光
を選択した時の形状可変ミラーＶＭの形状を示し、その
時の光量分布は図１７（Ｂ）に示す通りである。
【０１１５】更に図１６（Ｃ）は中央部重点平均測光を
選択した時の形状可変ミラーの形状を示し、その時の光
量分布は、図１７（Ｃ）に示す通りである。
【０１１６】また、図１８は撮像系（撮影レンズ系Ｌ
Ｓ）のズーム状態の違いにより測光範囲を変更する動作
を示すもので、（Ａ）は撮像系が広角端の場合、（Ｂ）
は撮像系が中間焦点距離の場合、（Ｃ）は撮像系が望遠
端の場合の反射面の形状を夫々示している。
【０１１７】図１８のように、中央部重点測光における
反射面の面形状は、中間焦点距離よりも広角側では凸形
状としてあり、中間焦点距離よりも望遠側では凹形状と
している。これにより撮像範囲に追随させて測光範囲を
変化させることができる。
【０１１８】図１９、図２０は、図１５に示す構成の撮
像装置において、撮像面とトリミング状態の違いにより
測光範囲を変更する動作を示すものである。図１９は、
（Ａ）が撮影範囲を最大にするハイビジョンモード、
（Ｂ）が上下方向を小さくするパノラマモード、（Ｃ）
が左右方向を小さくするクラッシックモードのトリミン
グ状態である。また図２０の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
は、図１９の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の各モードに応じ
て変形される形状可変ミラーＶＭの形状を示す。
【０１１９】この図２０に示すように、ハイビジョンモ
ードでは（Ａ）のように平面（基本形状）であり、パノ
ラマモードでは、測光範囲の上下方向を小さくするため
に（Ｂ）のように縦方向に凸面のシリンドリカル形状で
あり、クラッシックモードでは、測光範囲の左右方向を
小さくするために（Ｃ）のように横方向に凸面のシリン
ドリカル形状である。このようにして、撮影形状に応じ
測光範囲を変化させることができる。
【０１２０】図２１は撮像範囲に対し測光センサーＳＦ
の受光面がある程度の面積を持つようにした例である。
図２１のうち、（Ａ）はこの実施の形態の構成を示すも
ので、図のようにレンズＬの両側に形状可変ミラーＶＭ
１、ＶＭ２を設けた例である。この図２１（Ａ）に示す
もので、センサー側の形状可変ミラーＶＭ２の面形状を
変えることにより測光センサー上でのぼかし量を変える
ようにした時の集光状況を示した図が図２１（Ｂ）であ
る。そして、その時の測光パターンの変化を示したのが
図２１（Ｃ）で、このように種々の測光が可能になる。
【０１２１】また、撮影レンズ系のズーミングにより撮
影範囲が変化するが、これに対応させて、図２１（Ａ）
に示す測光部の形状可変ミラーＶＭ１およびＶＭ２の形
状を変化させることにより、図２１（Ｄ）に示すように
測光パターンを変えずに、測光センサー上の像の倍率を
変化させることができ、ファインダーの視野内におい
て、撮影者の所望の測光モードを維持することができ
る。
【０１２２】図２２は、被写体を撮像する撮影部と撮像
の際の測距を行なう測距部とを備えた撮像装置の実施の
形態を示すものである。
【０１２３】図２２において、ＬＳは撮影レンズである
ズームレンズ、４１ａ、４１ｂ、４１ｃは発光素子、４
２は投光レンズ、４０は形状可変ミラーＶＭ等からなる
測距部、３４はトリミング機構である。
【０１２４】この撮像装置は、撮影レンズＬＳよりの倍
率等の情報がＣＰＵ１６へ送られ、一方トリミング機構
３４における情報がＣＰＵ１６に入力され、ＣＰＵ１６
における情報により形状可変ミラーＶＭの形状が変化さ
れる。これにより発光素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃから
の光は、形状可変ミラーＶＭにて反射された後に投光レ
ンズ４２を通して被写体へ照射される。
【０１２５】図２２において、（Ｂ）はトリミングの状
態をまた（Ｃ）はトリミングの各状態に置ける形状可変
ミラーＶＭの形状の変化を示す。
【０１２６】これら図に示すように、通常の画面サイズ
の場合には、形状可変ミラーＶＭは平面であり、一方
（Ｂ）の右側のようにトリミングを行なった場合は、形
状可変ミラーＶＭは、上下方向に曲率を有する凸のミリ
ンドリカル面になる。
【０１２７】図２３は、図２２（Ａ）に示す撮像装置に
おいて、撮影レンズ系ＬＳのズーミングに応じて三つの
光源４１ａ、４１ｂ、４１ｃによる投光範囲を変化させ
た例を示す。尚、この図では、投光方向（被写体の方
向）を図２２（Ａ）に合わせて記載しており、また光源
４１ａ、４１ｂ、４１ｃは左側に示してある。また形状
可変ミラーＶＭは記載するのを省略してある。
【０１２８】この図２３に示すように、形状可変ミラー
ＶＭの面形状の変化により三つの光源よりの光が変化に
より、広角時の撮影範囲と望遠時の撮影範囲を変化させ
得る。
【０１２９】図２４は、合焦位置の異なる複数の像を高
速で撮像することが可能な撮像装置の実施の形態を示す
ものである。
【０１３０】図２４（Ａ）、（Ｂ）は、上記撮像装置の
構成を示すもので、撮影レンズＬＳと形状可変ミラーＶ
Ｍとイメージセンサー４５とメモリー４６と画像処理装
置４２等より構成されている。
【０１３１】この撮像装置は、撮影レンズ系ＬＳの屈折
光学素子は固定であり、レンズ系中の一方形状可変ミラ
ーＶＭは、レリーズに反応して高速に形状が変化して複
数の点に合焦するように構成されている。またＣＣＤ等
のイメージセンサー４５は、夫々の合焦点の状態におけ
る像を記録しメモリー４６に入力される。このメモリー
４６に記録された像をもとにして、任意の見かけの深度
の画像を合成処理４７を行なうことができる。
【０１３２】また、１枚のみの撮像を行なう場合には、
（Ｃ）に示すように固定レンズを移動可能にしてもよ
い。
【０１３３】図２５は、図２４（Ａ）に示す構成の撮像
装置における画像処理について示すものである。この図
は三つの像によるものを例として示してあり、５０ａは
近距離、５０ｂは中間距離、５０ｃは遠距離の画像であ
る。これら画像５０ａ、５０ｂ、５０ｃにおいて、実線
はピントの合ったシャープな部分、長い破線はわずかに
ピントのずれた部分、破線はぼけた部分を示している。
【０１３４】このような各画像５０ａ、５０ｂ、５０ｃ
の信号を画像処理４７に入力して画像処理を行なう。
【０１３５】この画像処理によりパンフォーカス効果を
有する画像５１ａ、ボケ効果を有する画像５１ｂ、ソフ
トフォーカスの画像５１ｃを出力することができる。
【０１３６】ここで、画像５１ａ、５１ｂ、５１ｃのう
ちのコントラストの高い部分のみを抽出して合成処理を
行なえば、概念図である５２ａに示すような近景から遠
景までピントのあった鮮明な画像を得ることができる。
つまりパンフォーカス効果を有する画像が得られる。
【０１３７】通常の撮影で、上記のような効果を有する
画像を得るためには、絞りを絞り込んで長時間露光を行
なう必要があるが、被写体が動く場合はぶれてしまうこ
とがある。
【０１３８】これに対して、この実施の形態の撮像装置
によれば、絞りを絞り込む必要がないため、手持ち撮影
等でも画像処理によりパンフォーカスな画像を得ること
ができる。
【０１３９】また、前記の画像５１ａ、５１ｂ、５１ｃ
より、主要な被写体はピントの合った像を用い、その前
後は最もぼけた像を用いて合成すれば、主要な被写体が
浮き上がって見えるボケ効果を有する画像を得ることが
できる。このボケ効果は、人物撮影等のように主要な被
写体を強調したいような撮影に便利である。
【０１４０】一般に、イメージセンサーを用いるデジタ
ルカメラやビデオカメラは、イメージセンサーの大きさ
や光学系の小型化のために、被写界深度を浅くするのに
は限界がある。しかし、図２４の撮像装置のような画像
処理を行なえばカメラの持つ性能以上に被写界深度が浅
い画像を合成できる。
【０１４１】また、ピントの合った部分とぼけた部分を
同時に重ねた合成画像により５１のような柔らかい印象
のソフトフォーカス効果を得ることができる。
【０１４２】図２６は、同一被写体の像を撮像面上の左
半分と右半分とに夫々わずかに異なる視差の像として結
像させる立体視可能な画像を得るための装置で、撮影光
学系の物体側に左右の示唆を与えるために配置した複数
の反射光学素子のうちの一部の素子に形状可変ミラーを
用いた撮像装置の実施の形態を示すもので、（Ａ）は構
成を示す図、（Ｂ）は斜視図である。
【０１４３】この図２６において、６０は主レンズ、６
１はＣＣＤ等の撮像素子又はフィルム面等の撮像手段、
６２ａ、６３ａおよび６２ｂ、６３ｂは左右の反射光学
素子で、これら素子のうち６２ａ、６２ｂが形状可変ミ
ラーである。
【０１４４】この撮像装置は、左右のわずかな視差をも
って入射する光束を、夫々、反射光学素子６２ａ、６３
ａと６２ｂ、６３ｂにて反射させた後に主レンズ６０に
より撮像手段６１の左半分、右半分に夫々結像させて、
立体視可能な像を得る。
【０１４５】この撮像装置において、例えばオートフォ
ーカス情報をもとに左右の形状可変ミラー６２ａ、６２
ｂを実線にて示す形状から破線にて示す形状に変化させ
て、無限遠から近距離物体へのフォーカシングが可能に
なる。
【０１４６】次に、本発明の撮像装置で用いる形状可変
ミラー（形状可変反射光学素子）の一例を示す。
【０１４７】図２７は、形状可変ミラー７０を示すもの
で、薄膜７０ａと電極７０ｂとの間に圧電素子７０ｃが
介装されていて、これらが支持台７１上に設けられてい
る。そして、圧電素子７０ｃに加わる電圧を各電極７０
ｂ毎に変えることにより、圧電素子７０ｃに部分的に異
なる伸縮を生じさせて、薄膜７０ａの形状を変化させる
ようにしている。電極７０ｂの形は、図２８に示すよう
に、同心分割であってもよいし、図２９に示すように、
矩形分割であってもよく、その他、適宜の形のものを選
択することができる。図中、７２は演算装置７３に接続
されたブレセンサーであって、例えばデジタルカメラの
ブレを検知し、ブレによる像の乱れを補償するように薄
膜７０ａを変形させるため、演算装置７３および可変抵
抗器７４を介して電極７０ｂに印加される電圧を変化さ
せる。この時、温度センサー７５、湿度センサー７６お
よび距離センサー７７からの信号も同時に考慮され、ピ
ント合わせ、温湿度補償等が行なわれる。この場合、薄
膜７０ａには圧電素子７０ｃの変形に伴う応力が加わる
ので、薄膜７０ａの厚さはある程度厚めに作られて相応
の強度を持たせるようにするのがよい。
【０１４８】本発明の撮像装置は、以上述べた通りで、
特許請求の範囲に記載する構成のほか、下記の各項に記
載する構成も発明の目的を達成し得る。
【０１４９】（１） 特許請求の範囲の請求項１、２ま
たは３に記載する撮像装置で、形状可変反射光学素子の
面形状を変化させることにより撮影光学系の近軸量の変
化および収差補正を行なうことを特徴とする撮像装置。
【０１５０】（２） 特許請求の範囲の請求項１、２ま
たは３に記載する撮像装置で、防振による影響を除去す
るためのレンズ制御データをもとに形状可変反射光学素
子の面形状を変化させることを特徴とする撮像装置。
【０１５１】（３） 特許請求の範囲の請求項１、２ま
たは３に記載する撮像装置で、長時間露光の際の主要物
体の移動に合わせて主要物体の像面上の位置がほぼ不動
になるように形状可変反射光学素子の形状が変化するよ
うに制御することを特徴とする撮像装置。
【０１５２】（４） 特許請求の範囲の請求項１、２ま
たは３に記載する撮像装置で、更に多点測距機構を有
し、多点測距機構よりのデータにより、各点の奥行きの
ストフィット曲面にピントが合うように形状可変反射光
学素子の形状が変化するように制御することを特徴とす
る撮像装置。
【０１５３】（５） 特許請求の範囲の請求項１、２ま
たは３に記載する撮像装置で、撮影光学系の収差状態
が、解像力重視モード、歪曲収差重視モード、ソフトフ
ォーカスモードの切り換えにより変化するように形状可
変反射光学素子の面形状を変化させることを特徴とする
撮像装置。
【０１５４】（６） 特許請求の範囲の請求項１、２ま
たは３に記載する撮像装置で、ＣＣＤ等の仕様の変更に
対応して撮影レンズの焦点距離が変化するように形状可
変反射光学素子の面形状を変化させることを特徴とする
撮像装置。
【０１５５】（７） 特許請求の範囲の請求項１、２ま
たは３に記載する撮像装置で、撮影レンズ系の近軸量や
像面湾曲等の出来栄えデータを考慮して形状可変反射光
学素子の面形状が変化するように制御することを特徴と
する撮像装置。
【０１５６】（８） 前記の（７）の項に記載する撮像
装置で、撮像レンズ系の測距結果、ズーム状態のデータ
をもとに形状可変光学素子の面形状を変化させてファイ
ンダーの自動視度調整を行なうようにしたことを特徴と
する撮像装置。
【０１５７】（９） 前記の（７）の項に記載する撮像
装置で、撮像レンズ系の測距結果、ズーム状態のデータ
をもとに形状可変光学素子の面形状を変化させることを
特徴とする撮像装置。
【０１５８】（１０） 特許請求の範囲の請求項５に記
載する撮像装置で、スポット測光、多重スポット測光、
中央重点測光、中央重点平均測光、パターン測光のうち
のいずれか二つ以上の測光を可能にしたことを特徴とす
る撮像装置。
【０１５９】（１１） 特許請求の範囲の請求項５ある
いは前記の（１０）の項に記載する撮像装置で、撮影レ
ンズ系がズームレンズであり、ズームレンズの変倍によ
る撮影範囲の変動に連動して測光範囲を可変にする制御
系を含むことを特徴とする撮像装置。
【０１６０】（１２） 特許請求の範囲の請求項５ある
いは前記の（１０）の項に記載する撮像装置で、撮像範
囲をトリミングして出力する機能を有し、トリミング範
囲の変動に連動して測光範囲を変化させ得る制御系を含
むことを特徴とする撮像装置。
【０１６１】（１３） 特許請求の範囲の請求項６に記
載する撮像装置で、撮影レンズ系がズームレンズであ
り、このズームレンズの変倍による撮影範囲の変動に連
動して投光用光学系による投光範囲あるいは投光位置を
変化させる制御系を含むことを特徴とする撮像装置。
【０１６２】（１４） 特許請求の範囲の請求項６に記
載する撮像装置で、撮像範囲をトリミングして出力する
機能を有し、トリミング範囲の変更に連動して投光光学
系よりの被写体への投光範囲あるいは投光位置を変化さ
せる制御系を含むことを特徴とする撮像装置。
【０１６３】（１５） 特許請求の範囲の請求項７に記
載する撮像装置で、ほぼ同一のシーンで合焦位置の異な
る複数の像を合成して一つの画像にする機能を有し、か
つ被写体の奥行きの度合いに関与するボケのレベルの大
小を自由に変化させ得る機能を有し、その合成画像のデ
ータを出力し得る撮像装置。
【０１６４】（１６） 前記の（１５）の項に記載する
撮像装置で、動画モードを有することを特徴とする撮像
装置。
【０１６５】（１７） 特許請求の範囲の請求項７に記
載する撮像装置で、画像モードを有することを特徴とす
る撮像装置。
【０１６６】（１８） 特許請求の範囲の請求項５、６
または７あるいは前記の（１０）、（１１）、（１
２）、（１３）、（１４）、（１５）、（１６）または
（１７）の項に記載する撮像装置で、形状可変反射光学
素子が金属コーティングによる薄膜よりなる反射面と可
変抵抗器を介して電源に接続されている電極とよりな
り、可変抵抗器の抵抗値を制御する演算装置を更に備
え、演算装置による制御により薄膜に掛けられる静電気
力の分布をコントロールして形状可変反射光学素子の反
射面を変えることを特徴とする撮像装置。
【０１６７】（１９） 特許請求の範囲の請求項７ある
いは前記の（１４）、（１５）、（１６）または（１
７）の項に記載する撮像装置で、ほぼ同一シーンで合焦
位置の異なる複数の像を高速で撮像する際に前期形状可
変反射光学素子の反射面の面形状を高速で制御するよう
にしたことを特徴とする撮像装置。
【０１６８】
【発明の効果】本発明の撮像装置は、それに備えられた
光学系に光路を折り曲げるための反射光学素子を用いて
薄型化を可能とし、また、反射光学素子のうちの少なく
とも一つを形状可変にして薄型化を保ったままフォーカ
ス等の機能を持たせるようにしたものである。
【０１６９】したがって、光学系として撮影光学系（ズ
ームレンズ）に形状可変反射光学素子を用いることによ
りズーミングの際の像位置の変動の補正やフォーカシン
グを可能にし、ファインダー光学系に形状可変反射光学
素子を用いることによりレンズ素子を固定したまま視度
調整を可能にし、測光系中に形状可変反射光学素子を用
いることにより加重平均測光を可能にし、投光光学系に
形状可変光学素子を用いた場合、撮影光学系の変倍と連
動しての広角端から望遠端にかけ測距領域の最適化が可
能になる。また形状可変反射光学素子による高速フォー
カシングとデジタル画像処理により、有効撮像面サイズ
の小さな撮像デバイスを用いた場合でも見掛け上の被写
界深度が浅くピントの前後のボケを強調した画像を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の撮像装置で用いる撮影光学系の第１
の実施の形態を示す図
【図２】 本発明の撮像装置で用いる撮影光学系の第２
の実施の形態を示す図
【図３】 本発明の撮像装置で用いる撮影光学系の第３
の実施の形態を示す図
【図４】 本発明の撮像装置で用いる撮影光学系の第４
の実施の形態を示す図
【図５】 形状可変光学素子の反射面の例を示す図
【図６】 本発明の第５の実施の形態を示す図
【図７】 本発明の第６の実施の形態を示す図
【図８】 本発明の第７の実施の形態を示す図
【図９】 本発明の第８の実施の形態を示す図
【図１０】 前記第８の実施の形態の撮像装置の収差状
況の概要を示す図
【図１１】 本発明の第９の実施の形態を示す図
【図１２】 本発明の第１０の実施の形態を示す図
【図１３】 本発明の第１１の実施の形態におけるファ
インダーの構成を示す図
【図１４】 本発明の第１２の実施の形態を示す図
【図１５】 本発明の第１３の実施の形態を示す図
【図１６】 前記第１３の実施の形態の撮像装置におけ
る形状可変反射光学素子の反射面の形状変化を示す図
【図１７】 図１６に示す各状態（面形状）の時の光量
分布を示す図
【図１８】 第１３の実施の形態の撮像装置における、
各ズーミング状態での形状可変反射光学素子の形状の変
化を示す図
【図１９】 第１３の実施の形態の撮像装置における撮
像面のトリミング状態を示す図
【図２０】 図１９に示すトリミング状態体に対応する
形状可変反射光学素子の反射面形状を示す図
【図２１】 本発明の第１４の実施の形態を示す図
【図２２】 本発明の第１５の実施の形態を示す図
【図２３】 第１５の実施の形態における投光光学系に
よる投光の状態を示す図
【図２４】 本発明の第１６の実施の形態を示す図
【図２５】 第１６の実施の形態の撮像装置による画像
処理を説明する図
【図２６】 本発明の第１７の実施の形態を示す図
【図２７】 本発明で用いられる形状可変反射光学素子
の構成例を示す図
【図２８】 図２７で用いる電極の例を示す図
【図２９】 図２７にて用いる電極の他の例を示す図
【符号の説明】
１、２ 光軸 １０ 撮像装置 １１ モードを切り換えるためのダイヤル １２ ＣＰＵ １５ オートフォーカス機構 １６ ＣＰＵ １７ メモリー ２１ 対物レンズ ２２ 視野枠 ２３ ダハプリズム ２４ ペンタプリズム ２５ 接眼光学系 ２６ ダハミラー ２７ レリーズ ２８ ズームスイッチ ２９ 駆動部 ３０ 撮像素子 ３１ 測光部 ３２ 測光素子 ３３ 測光モード選択機構 ３４ トリミング制御装置 ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ 発光素子 ４２ 投光レンズ ４５ イメージセンサー ４６ メモリー ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ 画像 ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ 画像 ６０ 主レンズ ６１ 撮像手段 ６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ 反射光学素子 ７０ａ 薄膜 ７０ｂ 電極 ７０ｃ 厚電素子 ７２ ブレセンサー ７３ 演算装置 ７４ 可変抵抗器 ７５ 温度センサー ７６ 湿度センサー ７７ 距離センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 15/16 Ｇ０２Ｂ 17/08 Ｚ ２Ｈ０５４ 15/20 Ｇ０３Ｂ 5/00 Ｊ ２Ｈ０５９ 17/08 7/099 ２Ｈ０８７ Ｇ０３Ｂ 13/36 7/28 ２Ｈ１０１ 5/00 13/06 7/099 17/17 7/28 19/00 13/06 35/08 17/17 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｎ 19/00 Ｂ 35/08 Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ (72)発明者 榛澤 豊治 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 渡邉 正仁 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 左部 校之 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H002 DB05 HA04 HA14 JA07 2H011 AA01 AA03 BA11 BB01 CA01 CA22 2H018 AA02 BB00 2H044 DA02 DB04 DC01 EF01 2H051 AA00 AA01 CB14 CC02 CC13 EA03 EA21 EA22 FA61 2H054 BB02 2H059 AA09 AA12 2H087 KA01 KA14 LA01 LA11 MA00 MA13 PA01 PA02 PA03 PA06 PA18 PA19 PB01 PB02 PB03 PB07 PB08 QA02 QA07 QA14 QA17 QA19 QA21 QA22 QA25 QA26 QA32 QA34 QA41 QA42 QA45 QA46 RA32 RA43 SA07 SA09 SA12 SA17 SA19 SA23 SA27 SA29 SA33 SA63 SA64 SA65 SA73 SB02 SB04 SB14 SB22 SB24 SB32 TA01 TA03 TA05 2H101 DD22 DD23 DD28

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物体側より順に、位置が固定であって負
    レンズと正レンズを少なくとも１枚ずつ含む負の屈折力
    を有する第１群と、正の屈折力を有する第２群とを含ん
    でいて、前記第１群の最も物体側のレンズと前記第２群
    の最も物体側のレンズとの間に光路を折り曲げるための
    もので形状が可変である反射面を有し、前記第２群のみ
    を光軸に沿って移動させることにより変倍作用を有する
    ようにした光学系を備えた撮像装置。
  2. 【請求項２】 物体側より順に、正の屈折力を有する第
    １群と負の屈折力を有する第２群とを含んでいて、前記
    第２群の最も像側のレンズよりも像側に光路を折り曲げ
    るためのもので形状が可変である反射面を有し、前記第
    ２群を光軸に沿って移動させることにより変倍作用を有
    するようにした光学系を備えた撮像装置。
  3. 【請求項３】 物体側より順に、正又は負の屈折力を有
    する第１群と負の屈折力を有する第２群と正の屈折力を
    有する第３群とを含んでいて、前記第２群の最も物体側
    のレンズよりも物体側に光路を折り曲げるためのもので
    形状が可変である反射面を有し、少なくとも前記第３群
    を光軸に沿って移動させることにより変倍作用を有する
    ようにした光学系を備えた撮像装置。
  4. 【請求項４】 対物レンズと接眼レンズを含み、前記対
    物レンズと前記接眼レンズの間に中間像を形成するファ
    インダーで、像正立のための反射面を有し、前記像正立
    のための反射面のうちの一つの反射面が形状可変であり
    該形状可変反射面の形状を自由に変えることにより視度
    補正を行なうようにしたファインダーを備えた撮像装
    置。
  5. 【請求項５】 被写体を撮像する機能を有し、撮像の際
    に被写体撮影範囲内の各位置の加重平均で光量を測定し
    て露光時間を決める機能を有する測光光学系を備え、前
    記測光光学系が被写体側から、集光レンズ系、光路を折
    り曲げる反射光学素子、光センサーの順にあるいは光路
    を折り曲げる反射光学素子、集光レンズ、光センサーの
    順に配置され、前記反射光学素子が形状可変反射光学素
    子であり、前記反射光学素子の形状を自由に変える制御
    系を有していて、被写体撮像範囲内の加重平均の加重量
    が可変である撮像装置。
  6. 【請求項６】 被写体を撮像する機能を有し、撮像の際
    に測距する機能を有しており撮影光学系と別に設けられ
    た投光光学系を備えた装置であって、前記投光光学系が
    光源と被写体との間に、光源側から投光レンズ、光路を
    折り曲げる反射光学素子の順にあるいは光路を折り曲げ
    る反射光学素子、投光レンズの順に配置され、前記光路
    を折り曲げる反射光学素子が形状可変光学素子であり、
    前記形状可変光学素子の反射面を自由に変えるための制
    御系を有し、前記制御系の制御により前記反射面の形状
    を変えることにより被写体への投光範囲あるいは投光位
    置を変化させ得るようにした撮像装置。
  7. 【請求項７】 結像光学系と撮像素子と、被写体から前
    記撮像レンズを通して撮像素子に至るまでの間に配置さ
    れた光軸を折り曲げる反射光学素子とを有し、前記反射
    光学素子の反射面が形状可変であってこの反射面の形状
    を自由に変える制御系を有し、極めて短い時間内に複数
    回のシャッターレリーズと撮像とが可能であって各レリ
    ーズ毎に焦点位置が前記撮像素子に対して移動するよう
    に前記反射光学素子の反射面の形状を高速かつ自由に変
    えることによりほぼ同一シーンで合焦位置の異なる複数
    の像を高速にて撮像することを可能にした撮像装置。
  8. 【請求項８】 左右の撮影光学系と一つの撮像素子とを
    有し、前記左右の撮影光学系の物体側に左右視差を与え
    るために夫々配置した複数の反射光学素子を配置して、
    前記左右の撮影光学系による夫々僅かに異なった視差の
    像を前記撮像素子の撮像面上の左半分と右半分とに形成
    するようにした装置で、前記左右の撮影光学系の物体側
    の前記反射光学素子の夫々一部を反射面が形状等を変化
    させ得るものにし、前記形状等可変な反射面を有する反
    射光学素子の反射面の形状、位置、角度を自由に変化さ
    せることによって、輻輳角やピントを制御し得る制御系
    を有し、前記制御系の制御により前記反射光学素子の反
    射面の形状、位置、角度を変化させて立体画像を得るこ
    とを可能にした撮像装置。
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Cited By (18)

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