JP4544331B2 - コンバージョンレンズ装置、及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワイド及びマクロ機能を有するコンバージョンレンズ装置、及びそれを用いた撮像装置に関する。

従来、コンバージョンレンズとして、スチルカメラやビデオなどの撮像装置において、例えば撮像レンズの物体側、すなわち前方に装着し、全系の焦点面を一定位置に維持した状態で撮像系全体の焦点距離を広角側に変化させるフロント装着方式のワイドコンバータが種々提案されている。

例えば、下記特許文献１には、主レンズ系であるズームレンズの物体側に装着して、レンズ全系の画角を広げることのできる広角コンバージョンレンズが記載されている。この広角コンバージョンレンズは、物体側に凸面を向けて配置される凹メニスカスレンズと、プラスチックの非球面レンズと、凹メニスカスレンズよりも像側に配置される凸レンズの３枚のレンズで構成される。

また、コンバージョンレンズの種類の中には、凹レンズ１群（枚）のみからなるワイドエンドコンバータというものがある。この凹レンズ１群（枚）からなるワイドエンドコンバータを装着することで、広角端においてのみ、さらに焦点距離を広角側に変化され、より画角の大きな撮影が可能となる。
特開２００２−２１４５２９号公報

ところで、ワイドエンドコンバータのようなレンズは、撮像装置本体のズームレンズ前面に装着するレンズ構成が簡単な為、安価且つ軽量化に適している反面、広角端においてしか焦点を合わせることができない。このため、望遠側での撮影をする場合、撮像装置本体からワイドエンドコンバータ自体を取り外さなければならない。

さらに、コンバージョンレンズの種類の中には、マクロ撮影を可能とするクローズアップレンズというものもある。このクローズアップレンズにおいても、マクロ撮影と通常撮影の切り換えるために、撮像装置本体から取り付けては取り外すという作業が必要である。

上述の点に鑑み、本発明は、撮像装置本体にコンバージョンレンズを装着した状態で、通常の焦点距離域から、広角域及びマクロ域への切り換えを可能としたコンバージョンレンズ装置を提供するものである。また、コンバージョンレンズ装置を用いた撮像装置を提供するものである。

また、本発明のコンバージョンレンズ装置は、少なくとも一方が変形可能な変形膜により構成された一対の透明部材と、一対の透明部材に挟まれた密閉空間を有するように、一対の透明部材を連結する連結部と、密閉空間に充填される透明な液体と、充填された透明な液体の密閉空間内で移動させることにより変形膜の曲率を変化させる曲率変化機構とから構成されるコンバージョンレンズと、コンバージョンレンズの一方の面側に接着固定されるレンズ枠と、コンバージョンレンズの他方の面側に接着固定され、レンズ枠と相対的に可動される可動板とから構成される曲率制御手段とから構成される。

本発明のコンバージョンレンズ装置では、変形膜を凹状、平状、凸状のいずれかに変形させる曲率変化機構を制御する曲率制御手段が備えられているので、コンバージョンレンズの形状は凹レンズから凸レンズまで連続的に変化される。

また、本発明の撮像装置は、撮像光学系を有する撮像装置本体と、撮像装置本体の撮像光学系の物体側に装着されるコンバージョンレンズ装置を備え、前記コンバージョンレンズ装置は、少なくとも一方が変形可能な変形膜により構成された一対の透明部材と、一対の透明部材に挟まれた密閉空間を有するように、一対の透明部材を連結する連結部と、密閉空間に充填される透明な液体と、充填された透明な液体を移動させることにより変形膜の曲率を変化させる曲率変化機構とから構成されるコンバージョンレンズと、コンバージョンレンズの一方の面側に接着固定されるレンズ枠と、コンバージョンレンズの他方の面側に接着固定され、レンズ枠と相対的に可動される可動板とから構成される曲率制御手段とから構成される。

本発明の撮像装置では、撮像装置本体に装着されたコンバージョンレンズ装置を構成するコンバージョンレンズが、凹レンズ、平レンズ、凸レンズの所望の形状に変化可能である。したがって、本発明の撮像装置では、ワイド撮影、通常撮影、マクロ撮影が可能とされる。

本発明によれば、コンバージョンレンズを撮像装置本体に装着した状態で、通常撮影、ワイド撮影、マクロ撮影の切り換えが可能となり、撮像装置本体へのコンバージョンレンズの取り付け、取り外しの必要がない。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１に本発明のコンバージョンレンズ装置に適用される第１の実施形態に係るコンバージョンレンズの概略断面構成を示す。本実施形態例のコンバージョンレンズ１は、固体の平板からなる第１の透明部材２と、変形可能な変形膜からなる第２の透明部材３とからなる一対の透明部材と、一対の透明部材に挟まれた密閉空間に、透明な液体７が充填されて構成される。本実施形態例におけるコンバージョンレンズ１においては、一対の透明部材のうち、第１の透明部材２を物体側に配される面とし、第２の透明部材３を像側に配される面とする。そして、コンバージョンレンズ１は、第１の透明部材２を構成する固体の平板と第２の透明部材３の変形膜を境界面に持つ透明な液体７とからなる複合型ダブレットレンズとされる例である。

第１の透明部材２である固体の平板は、例えば、ガラス、アクリル、プラスチック等の光透過性を有する透明な材料で構成され、両面平板状に構成されている。

また、第２の透明部材３である変形可能な変形膜は、例えば、弾性を有するエラストマー膜等で構成され、光透過性を有する透明な膜で構成される。変形膜の材料としては、シリコーンゴム、フッ素系ゴム、ウレタンゴムを用いることができる。

そして、第１の透明部材２と第２の透明部材３とで挟まれた密閉空間を有するように、第１の透明部材２と第２の透明部材３を外周部で連結する連結部４が構成される。連結部４は、密閉空間内部に充填される液体７を液密に保持するように、第１の透明部材２と第２の透明部材３とを連結する。また、本実施形態例においては、連結部４は、伸縮性のある襞状の蛇腹構造とされており、この蛇腹構造は、例えば、気密性のある薄いアルミ箔をポリエチレンなどの樹脂でラミネートした柔軟性のあるシートを、熱融着などの手段で重ねて形成することができる。

密閉空間に充填される液体７には、光透過性を有する透明な液体であり、例えば、揮発性の低いシリコーンオイルが用いられる。また、密閉空間に充填される液体７は、第２の透明部材３である変形膜を平面状に保持できる量に調整される。

そして、このように連結部４で連結された第１の透明部材２の物体側の面と、第２の透明部材３の像側の面の外周部は、それぞれ第１の枠体５、第２の枠体６により固定されている。第２の枠体６に囲まれた領域により本実施形態例のコンバージョンレンズ１の主要部分である液体レンズが構成される。

以上の構成を有するコンバージョンレンズ１は、図１に示すように、通常時においては、第２の透明部材３である変形膜は平状に保持されている。そして、本実施形態例のコンバージョンレンズ１では、第１の枠体５又は第２の枠体６を固定して、固定されていない方の枠体を引いたり、押したりすることにより、コンバージョンレンズ１の第２の透明部材３の曲率を変形させることができる。

例えば、図２に示すように、第１の枠体５を固定し、第２の枠体６を矢印ｆ１で示す方向に引く。そうすると、蛇腹構造の連結部が伸び、第２の枠体６に囲まれた範囲の第２の透明部材３が凹状に変形する。

すなわち、密閉空間に充填された液体７の体積は一定であるから、外周部の第１の枠体５と第２の枠体６との間隔を広げることにより、液体７が外周部に移動する。このため、第１の枠体５及び第２の枠体６に囲まれた範囲の中央部の液体７の体積が減る。このとき、第１の透明部材２は固体の平板で構成されているので、図２に示すように、変形膜で構成された第２の透明部材３が凹状に変形するのである。これにより、コンバージョンレンズ１は、凹レンズのコンバージョンレンズとなる。

また、今度は反対に、第１の枠体５又は第２の枠体６を固定して、固定されていない方の枠体を押す。例えば、図３に示すように、第１の枠体５を固定し、第２の枠体６を矢印ｆ２で示す方向に押す。そうすると、蛇腹構造の連結部が縮み、第２の枠体６に囲まれた部分の第２の透明部材３が凸状に変形する。すなわち、密閉空間に充填された液体７の体積が一定であるから、外周部の第１の枠体５と第２の枠体６との間隔を縮めることにより、液体７が第１及び第２の枠体５，６で囲まれた範囲の中央部に移動する。このとき、第１の透明部材は、固体の平板で構成されるので、図３に示すように、変形膜である第２の透明部材３が凸状に変形するのである。これにより、コンバージョンレンズ１は、凸レンズのコンバージョンレンズとなる。

このように、本実施形態例のコンバージョンレンズ１においては、第１の枠体５、第２の枠体６のどちらか一方を固定して、他方の枠体を引いたり、押したりすることで、第２の枠体６に囲まれた変形膜からなる第２の透明部材３の曲率を変えることができる。

本実施形態例においては、第１の枠体５と、第２の枠体６と、蛇腹構造の連結部４とにより、曲率変化機構が構成される。

以上に説明した本実施形態例のコンバージョンレンズ１は、スチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置本体の撮像光学系の前方に装着することによって用いられる。
次に、本実施形態例のコンバージョンレンズ１を撮像装置本体に装着した撮像装置において撮影可能な画像を、コンバージョンレンズ１の状態を示しながら説明する。本実施形態例のコンバージョンレンズ１は、第１の透明部材２が物体側、第２の透明部材３が像側になるように、撮像装置本体に装着される。

図４は、本実施形態例のコンバージョンレンズ１を撮像装置本体に取り付けた場合に撮影される画像である。例えば、１０倍のズーム機能を有する撮像装置本体にコンバージョンレンズ１を装着した例を示す。

まず、図４Ｂ及び図４Ｃで示す画像は、コンバージョンレンズ１の第２の透明部材３が平状に保持されている場合に撮影された画像である。すなわち、図４Ｂ，図４Ｃにおいて、コンバージョンレンズ１の第２の透明部材３は、曲率を有していない。そして、図４Ｂが撮像装置本体の撮像光学系におけるワイド端、すなわち、一番焦点距離を短く設定したときに撮影される画像で、図４Ｃが撮像装置本体の撮像光学系におけるテレ端（本例においては、望遠１０倍）、すなわち、一番焦点距離を長く設定したときに撮影される画像である。コンバーションレンズ１の第２の透明部材３が平面状に保持されている場合は、コンバージョンレンズ１は、屈折率を有さないので、撮像装置で撮影される画像は、コンバージョンレンズ１が装着されていないときと同様である。したがって、図４Ｂ，図４Ｃは、撮像装置本体が有する焦点距離域の画像そのものである。

次に、図４Ａに示す画像は、撮像装置本体が有する撮像光学系の焦点距離がワイド端とされており、さらに、コンバージョンレンズ１の第２の透明部材３である変形膜を、図２に示すように、凹状に変形させたときに撮影される画像である。撮像装置本体のワイド端において、コンバージョンレンズ１の第２の透明部材３を凹状に変形させることにより、例えば、画角をさらに広角０．７倍にまで広げることができる。このとき、コンバージョンレンズ１はワイドエンドコンバータの役割を果たしている。

そして、図４Ｄに示す画像は、撮像装置本体が有する焦点距離を、テレ端である望遠１０倍とし、さらに、コンバージョンレンズ１の第２の透明部材３である変形膜を、図３に示すように、凸状に変形させたときに撮影される画像である。本実施形態例では、撮像装置本体のテレ端において、コンバージョンレンズ１の第２の透明部材３を凸状に変形させることにより、マクロ撮影が可能とされる。このとき、コンバージョンレンズ１は、クローズアップレンズの役割を果たしている。

以上のように、本実施形態例のコンバージョンレンズ１を撮像装置本体の撮像光学系の前面に装着した場合には、撮像装置本体から取り外すことなく、ワイド撮影、通常撮影、マクロ撮影の切り換えが可能となる。

次に、図５に本発明のコンバージョンレンズ装置に適用される参考例１に係るコンバージョンレンズの概略断面構成を示す。図５において、図１に対応する部分には、同一符号を付し、重複説明を省略する。

まず、参考例１のコンバージョンレンズ１９は、第１の透明部材２と第２の透明部材３とを連結する連結部１０が第１の透明部材２の外周部に設けられた枠体９と一体に構成されている。そして、第２の透明部材３の外周部はダイアフラム１１を構成する。第２の透明部材３のうち、液体レンズを構成する主要部分と、ダイアフラム１１を構成する外周部との境界であって、第２の透明部材３の液体７に接する面側には、仕切板１２が構成されており、仕切板１２の一部には、開口部１２ａが形成されている。また、ダイアフラム１１を構成する第２の透明部材３表面には、支持部１３が構成されている。この仕切板１２は、密閉空間に充填された液体７を、ダイアフラム１１を構成する外周部と、液体レンズを構成する主要部分とに完全に分離するものではなく、開口部１２ａが構成されることにより、液体７は、密閉空間の外周部と主要部分とを移動可能とされている。そして、仕切板１２は、連結部１０に一部連結されて構成されている。ダイアフラム１１は、第２の透明部材３と一体に形成してもよいし、柔軟性を有する別部材により別途構成するものであってもよい。参考例１のコンバージョンレンズ１９においては、ダイアフラム１１及び支持部１３により、曲率変化機構が構成される。

参考例１のコンバージョンレンズ１９においては、支持部１３を押引することで、柔軟性を有するダイアフラム１１が押引され、これに起因して、第２の透明部材３の曲率が変形する。

例えば、図６に示すように、支持部１３を矢印ｆ３で示す方向に引いた場合においては、密閉空間に充填された液体７が、コンバージョンレンズ１９の主要部分から仕切板１２を隔てて外周部に移動する。このため、第２の透明部材３は、仕切板１２を支点にして凹状にたわむ。仕切板１２は、一部で連結部１０に連結されているので、ダイアフラム１１を引いた場合においても固定された状態が保持され、第２の透明部材３である変形膜の変形の支点となるのである。これにより、コンバージョンレンズ１９は、凹レンズのコンバージョンレンズとなる。

また、図７に示すように、支持部１３を矢印ｆ４で示す方向に押した場合には、密閉空間に充填された液体７が、外周部から仕切板１２を隔ててコンバージョンレンズ１９の主要部分に移動するので、第２の透明部材３は、仕切板１２を支点にして凸状にたわむ。これにより、コンバージョンレンズ１９は、凸レンズのコンバージョンレンズとなる。

参考例１のコンバージョンレンズ１９も、第１の実施形態のコンバージョンレンズ１と同様に、スチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置本体の撮像光学系の前方に取り付けて使用することができる。参考例１におけるコンバージョンレンズ１９においても、撮像装置本体のワイド端でワイド撮影する場合においては、図６に示すように、支持部１３を引いて、コンバージョンレンズ１９を凹レンズとし、撮像装置本体のテレ端でマクロ撮影する場合においては、図７に示すように、支持部１３押して、コンバージョンレンズ１９を凸レンズとする。また、通常撮影する場合においては、コンバージョンレンズ１９の支持部１３には力を加えず、図５で示すように、第２の透明部材３が平状を保持するような構成とする。

以上のように、参考例１のコンバージョンレンズ１９を撮像装置本体に装着する場合には、支持部１３に印加する力を調節してダイアフラム１１を押引する。これにより、コンバージョンレンズ１９の第２の透明部材３の曲率を変形させて、ワイド撮影、通常撮影、マクロ撮影の切り換えをする。そして、参考例１のコンバージョンレンズ１９においても、第１の実施形態と同様、コンバージョンレンズ１９を撮像装置本体から取り外すことなく、ワイド撮影、通常撮影、マクロ撮影の切り換えが可能となる。

次に、図８に本発明のコンバージョンレンズ装置に適用される参考例２に係るコンバージョンレンズ２０の概略断面構成を示す。参考例２において、図１及び図５に対応する部分には、同一符号を付し、重複説明を省略する。

参考例２におけるコンバージョンレンズ２０は、第１の透明部材２と第２の透明部材３とを連結する連結部１６が第１の透明部材２の外周部に設けられた第１の枠体１４及び、第２の透明部材３の外周部に設けられた第２の枠体１５と一体に構成されている。第１の枠体１４及び、第２の枠体１５は、第１の実施形態と同様に、それぞれ、第１の透明部材２の物体側の面と、第２の透明部材３の像側の面の外周部に固定されて設けられるものである。そして、参考例２においては、連結部１６の一部に、例えば管状の液体移動部１７が構成されている。この液体移動部１７は、密閉空間に充填された液体７の移動を可能とするものであり、図示しない外部のポンプ機構等の駆動により、液体７の移動が制御される。この液体移動部１７により、参考例２の曲率変化機構が構成される。

参考例２では、外部のポンプ機構を駆動して、密閉空間に充填された液体７を移動させることにより、密閉空間に充填される液体７の体積を変化させることができる。これにより、変形可能な変形膜からなる第２の透明部材３の曲率が変化する。

図９に示すように、例えば、外部のポンプ機構を駆動して、密閉空間に充填された液体７を矢印ｐ１で示す方向に移動させる。そうすると、密閉空間に充填される液体７の体積が減少し、変形膜からなる第２の透明部材３は凹状にたわむ。これにより、コンバージョンレンズ２０は、凹レンズのコンバージョンレンズとなる。

反対に、図１０に示すように、外部のポンプ機構を駆動して、密閉空間に液体７を矢印ｐ２で示す方向に移動させる。密閉空間には、液体７が注入されることにより、密閉空間に充填される液体７の体積が増加し、変形膜からなる第２の透明部材３は、凸状にたわむ。これにより、コンバージョンレンズ２０は、凸レンズのコンバージョンレンズとなる。

参考例２のコンバージョンレンズ２０も、第１の実施形態及び参考例１のコンバージョンレンズ１，１９と同様に、スチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置の撮像光学系の前方に装着して使用することができる。参考例２におけるコンバージョンレンズ２０においても、撮像装置本体のワイド端でワイド撮影する場合においては、図９に示すように、密閉空間の液体７の体積を減少させて、コンバージョンレンズ２０を凹レンズとし、撮像装置本体のテレ端でマクロ撮影する場合においては、図１０に示すように、密閉空間の液体７の体積を増加させて、コンバージョンレンズ２０を凸レンズとする。また、通常撮影する場合においては、第２の透明部材３が平状を保持するように液体７の体積を調節する構成とする。

以上のように、参考例２のコンバージョンレンズ２０を撮像装置本体に装着する場合は、密閉空間の液体７の体積を、液体移動部１７を介して移動させることにより、コンバージョンレンズ２０の第２の透明部材３の曲率を変化させて、ワイド撮影、通常撮影、マクロ撮影の切り換えをする。このように、参考例２のコンバージョンレンズ２０においても、第１の実施形態及び参考例１と同様、コンバージョンレンズ２０を撮像装置本体から取り外すことなく、ワイド撮影、通常撮影、マクロ撮影の切り換えが可能となる。

第１の実施形態においては、第１の透明部材２を両面平板状の固体の平板としたが、図１１Ａ〜Ｃに示すように、例えば物体側に凸状を有する固体レンズ１８としてもよい。図１１Ａは図１のコンバージョンレンズ１を変形した例であり、図１１Ｂが、図５のコンバージョンレンズ１９を変形した例であり、図１１Ｃが、図８のコンバージョンレンズ２０を変形した例である。

図１１Ａ〜Ｃに示すように、第１の透明部材を所望の形状を有する固体レンズ１８とすることにより、例えば撮像される画像の収差等を低減することができる。さらには、第１の透明部材を、第２の透明部材と同様に、変形膜で構成する例としてもよい。すなわち、本発明のコンバージョンレンズにおいては、一対の透明部材のうち、少なくとも一方の透明部材が、変形可能な変形膜で構成されていればよく、レンズ設計により種々の組み合わせが可能である。

以上に説明した第１の実施形態、参考例１、参考例２におけるコンバージョンレンズ１，１９，２０は、曲率変化機構を制御する曲率制御手段が備えられたコンバージョンレンズ装置として、実際の撮像装置本体の撮像光学系前面に装着されるものである。
以下に、コンバージョンレンズを曲率制御手段が備えられたコンバージョンレンズ装置とする具体的構成を説明する。

図１２，図１３を用いて、第１の実施形態におけるコンバージョンレンズ１を用いた場合のコンバージョンレンズ装置の一実施形態について説明する。本実施形態例のコンバージョンレンズ装置４７は、第１の実施形態例のコンバージョンレンズ１に代表されるように、曲率変化機構が蛇腹構造を有する連結部で構成されたコンバージョンレンズに適応可能なコンバージョンレンズ装置であり、図１２は、そのコンバージョンレンズ装置４７の概略分解図である。また、図１３には、コンバージョンレンズ装置４７を組み立てたときの概略断面構成を示す。

本実施形態例のコンバージョンレンズ装置４７は、調整リング２１、レンズ枠２２、可動板２３、可動板固定リング２４、本体取付部２５とから構成される曲率制御手段と、コンバージョンレンズ１とから構成される。図１２において、紙面左側を物体側、紙面右側を像側とする。すなわち、本体取付部２５側が、撮像装置本体の撮像光学系前面に装着される側となる。

調整リング２１は、円筒部２６と、その円筒部２６の物体側の端部に形成されたフランジ部２７とを有する。フランジ部２７は、円筒部２６と一体に形成され、内方に伸びるように形成されている。円筒部２６の内面には、像側の端部から物体側に向けて、可動板２３が載置される段差部２８が設けられている。この段差部２８は、後述するように可動板２３の摺動面となる。そして段差部２８より物体側の円筒部２６の内面には、ネジ部２９が設けられている。また、円筒部２６の像側の端面には、ネジ穴３０が複数個、等角間隔に設けられている。

レンズ枠２２は、円筒部３１と、円筒部３１の物体側の端部に、段差を形成するように内方に向って形成されるフランジ部３３とを有する。円筒部３１の外面には、ネジ部３２が形成されており、調整リング２１に形成されたネジ部２９と螺合される構成となっている。また、円筒部３１には、その像側の端部から軸方向に沿って伸びる複数の溝部３５が形成されている。本実施形態例では、円筒部３１に形成される溝３５は、３箇所に等角間隔で形成されている。また、フランジ部３３の内面には、コンバージョンレンズ１を固定するためのネジ穴３４が、円筒部３１の像側の端面には、本体取付部２５を固定するためのネジ穴３６がそれぞれ複数個、等角間隔に設けられている。

本実施形態例で用いられるコンバージョンレンズ１は、図１に示したコンバージョンレンズ１である。したがって、コンバージョンレンズ装置４７に用いられるコンバージョンレンズ１において、図１に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。このコンバージョンレンズ１の第１の枠体５には、図示されないネジ穴が構成されており、前述したレンズ枠２２のフランジ部３３に設けられたネジ穴３４に対応してレンズ枠２２に固定される。また、コンバージョンレンズ１の第２の枠体６には、後述する可動板２３に固定するために用いられるネジ穴３７が構成される。

可動板２３は、リング形状に形成されるリング部３８と、その外周面に、複数個突設される支持ピン３９とから構成される。この支持ピン３９は、レンズ枠２２の円筒部３１に設けられた複数の溝３５に係合し、調整リング２１の段差部２８に載置されるものであり、段差部２８上部が支持ピン３９の摺動面となる。このとき、調整リング２１の円筒部２６の像側の端面と、可動板２３は面一の関係にある。また、可動板２３のリング部３８の複数箇所には、コンバージョンレンズ１の第２の外枠６のネジ穴３７に対応する位置に設けられた複数のネジ挿入孔４０が設けられている。このネジ挿入孔４０を介して、第２の外枠６のネジ穴３７にビスがねじ込まれることにより、可動板３４とコンバージョンレンズ１が固定される。

可動板固定リング２４は、調整リング２１と同じ直径を有するリング形状で構成され、その外周部の、調整リング２１のネジ穴３０に対応する位置に、ネジ挿入孔４２が設けられている。また、可動板固定リング２４は、調整リング２１の円筒部２６の厚みより少し大きく、調整リング２１の内方に突き出すようなリング幅を有する。このような構成とすることにより、調整リング２１の段差部２８に載置された可動板２３が、像側に飛び出さないように可動板固定リング２４により固定される。すなわち、可動板２３は、調整リング２１の段差部２８の摺動面と可動板固定リング２４に狭持される。

本体取付部２５は、中央に円形開口部４８を有する円板部４３と、中央の円形開口部４８の縁が像側に突出する突出部４４とから形成され、突出部外周面には、ネジ４５が形成されている。この突出部４４外周面に形成されたネジ４５が撮像装置本体の撮像光学系の前面、すなわち像側に取り付けられる。また、円形開口部４８は、撮像装置本体の撮像光学系のレンズの形状に合わせて構成されるものであり、また、円板部４３の直径は、調整リング２１の直径と同じ大きさに構成される。円板部４３の外周の、レンズ枠２２に形成されたネジ穴３６に対応する位置にネジ挿入孔４６が設けられており、このネジ挿入孔４６を介してレンズ枠２２のネジ穴３６にビスが挿入される。これにより、本体取付部２５は、レンズ枠２２に固定される。

以上の構成により、コンバージョンレンズ装置４７に組み込まれたコンバージョンレンズ１の第２の透明部材３が、凹状、平状、凸状に変形され、コンバージョンレンズ１が凹レンズ、平レンズ、凸レンズとされる。

図１４，図１５を用いて、本実施形態例のコンバージョンレンズ装置４７の動作を説明する。本実施形態例のコンバージョンレンズ装置４７は、本体取付部２５が、撮像装置本体の撮像光学系の前面（対物レンズ側）に取り付けられることにより、装着される。本体取付部２５には、レンズ枠２２が固定されているので、レンズ枠２２も撮像装置本体に対して固定の状態が保持される。

本実施形態例では、本体取付部２５が固定の状態のコンバージョンレンズ装置４７において、調整リング２１とレンズ枠２２は螺合する関係にあるので、調整リング２１を回すことにより、調整リング２１がレンズ枠２２に対して相対的に光軸方向に可動される。

例えば、図１４は、調整リング２１を、レンズ枠２２が調整リング２１に対して螺合される方向に回した時の概略断面構成である。可動板２３の外周部に設けられた支持ピン３９は、調整リング２１の段差部２８と可動板固定リング２４に狭持され、また、レンズ枠２２に形成された溝部３５に係合された状態である。この状態で、調整リング２１をレンズ枠２２に螺合される方向に回したとき、調整リング２１の段差部２８上の摺動面が可動板２３の支持ピン３９に摺動しながら、可動板２３と一体となって、レンズ枠２２が螺合される方向、すなわち図１４において、調整リング２１が矢印ｘ１に示す方向に移動する。支持ピン３９が、調整リング２１の段差部２８と可動板固定リング２４に狭持されているので、調整リング２１と可動板２３との相対位置は変化せず、支持ピン３９は、レンズ枠２２に形成された溝部３５内を移動する。図１４は、例えば、支持ピン３９が溝部３５の真ん中より像側にくるように、調整リング２１が調整された例である。

図１４に図示する状態は、レンズ枠２２と調整リング２１の螺合量が最大限にされた状態を示す。この状態においては、レンズ枠２２のフランジ部３３に対して、可動板２３の位置は、最大限に離れた位置とされる。コンバージョンレンズ１は、レンズ枠２２のフランジ部３３と、可動板２３に固定されて取り付けられているので、コンバージョンレンズ１の第２の枠体６には、図２で示した矢印ｆ３方向の力が発生する。そうすると、コンバージョンレンズ１の蛇腹構造が伸び、変形膜からなる第２の透明部材３が凹状に変形する。すなわち、この状態において、コンバージョンレンズ１は凹レンズのコンバージョンレンズとなる。

次に、図１５に、調整リング２１を、レンズ枠２２との螺合量が少なくなる方向に回した時の概略断面構成を示す。このとき、調整リング２１の段差部２８上の摺動面が可動板２３の支持ピン３９に摺動しながら、可動板２３と一体となって、調整リング２１がレンズ枠２２との螺合量が少なくなる方向、すなわち矢印ｘ２で示す方向に移動する。そして、支持ピン３９が、調整リング２１の段差部２８と可動板固定リング２３に狭持されているので、調整リング２１と可動板２３との相対位置は変化せず、支持ピン３９は、レンズ枠２２に形成された溝部３５内を移動する。図１５は、例えば、支持ピン３９が、溝部３５の真ん中よりも物体側にくるよう調整リング２１が調整された例である。

図１５に図示する状態は、レンズ枠２２と調整リング２１の螺合量が最小限にされた状態を示す。この状態においては、レンズ枠２２のフランジ部３３に対して、可動板２３の位置は、最も近づいた位置とされる。コンバージョンレンズ１は、レンズ枠２２のフランジ部３３と可動板２３に固定されて取り付けられているので、コンバージョンレンズ１の第２の枠体６には、図３で示した矢印ｆ４方向の力が発生する。そうすると、コンバージョンレンズ１の蛇腹構造が縮み、変形膜からなる第２の透明部材３が凸状に変形する。すなわち、この状態において、コンバージョンレンズ１は凸レンズのコンバージョンレンズとされる。

また、本実施形態例においては、図１４と図１５で示す状態の、中間の状態になるように、調整リング２１とレンズ枠２２との螺合量を調整することにより、コンバージョンレンズ１の第２の透明部材３を平状とすることができる。

本実施形態例のコンバージョンレンズ装置４７においては、調整リング２１を回して、調整リング２１とレンズ枠２２との螺合量を調整することにより、コンバージョンレンズ装置４７内部に組み込まれたコンバージョンレンズ１のレンズ形状を凹状から凸状まで簡単に調整することができる。また、本実施形態例のコバンージョンレンズ装置４７では、内部に組み込まれたコンバージョンレンズ１が液体レンズで構成されるものであり、変形膜である第２の透明部材３が変形することによりコンバージョンレンズ１の屈折率が変化されるものである。このため、調整リング２１とレンズ枠２２の螺合量を調整することで、変形膜である第２の透明部材３を、凹状から凸状まで連続的に変化させることができるので、コンバージョンレンズ１の屈折率の連続的な変化が可能となる。

本実施形態例では、コンバージョンレンズ装置に組み込まれるコンバージョンレンズとして、蛇腹構造を有するコンバージョンレンズ１を用いる例としたが、図５に示すようなコンバージョンレンズ１９を用いることもできる。コンバージョンレンズ１９を用いる場合には、例えば、コンバージョンレンズ１９の枠体９を、レンズ枠２２のフランジ部３３に固定し、同じくコンバージョンレンズ１９の支持部１３を、可動板２３のリング部２８に固定するようにすればよい。また、図８に示したコンバージョンレンズ２０をコンバージョンレンズ装置に用いる場合には、曲率制御手段として、ポンプ機構を用いればよい。

次に、図１６，図１７を用いて、図１２のコンバージョンレンズ装置４７が、撮像装置本体に装着された撮像装置について説明する。図１６は、撮像装置１００の外観の概略構成を示すものであり、例えばデジタルビデオカメラを例としたものである。

図１６に示す撮像装置１００は、中空の外装ケース１０２内部に、撮像光学系が構成されるレンズ鏡胴、撮像素子、駆動制御回路等が備えられた撮像装置本体１０３と、コンバージョンレンズ装置４７とから構成される。

まず、撮像装置本体１０３を構成する外装ケース１０２は、横長の略直方体をなす中空の筐体からなり、長手方向を前後方向にした状態で使用されている。図１６では図示されないが、外装ケース１０２の前部にレンズ鏡胴の撮像レンズが臨むように配設されている。レンズ鏡胴は、レンズ鏡胴内に配設された撮像光学系の光軸を水平方向に向けた状態で外装ケース１０２に収容されている。この例において、撮像光学系５１の撮像レンズは、ズームレンズを構成するものである。外装ケース１０２の内部において、レンズ鏡胴の後部には後述する撮像素子が取り付けられている。そして、レンズ鏡胴の後方であって、外装ケース１０２の後方にはビューファインダ装置１０６が配置されている。

外装ケース１０２の上部には、外付けビデオライトや外付けマイクロホン等のアクセサリーが着脱自在に装着されるアクセサリーシューを露出させる開口部が設けられている。アクセサリーシューは、ビューファインダ装置１０６の直前に配置されており、通常は、開口部を開閉するシューキャップ１０７によって着脱可能に覆われている。更に、外装ケース１０２の前面の下部には、ステレオ方式のマイクロホン１０８が内蔵されて設けられている。そして、図示しないが、レンズ鏡胴の前面の上部には、外装ケース１０２に一体的に設けられているフラッシュ装置の発光部が配置されている。

外装ケース１０２の一方の側面には、この外装ケース１０２を把持するための把持部１１０が設けられている。この把持部１１０は、その内部に収納された、図には表れないメカデッキのカバー部材を兼ねている。この把持部１１０の上部を外側へ開くことにより、例えば内蔵されたメカデッキのカセット挿入口が露出され、テープカセット等の着脱操作が可能となっている。

更に、把持部１１０の上部後方には、モード選択スイッチを兼ねる電源スイッチ１１２と、静止画の撮影を行うシャッタボタン１１３と、所定の範囲内で画像を連続的に拡大（テレ）又は縮小（ワイド）させるズームボタン１１４が設けられている。更に、電源スイッチ１１２の下方には、図には表れない録画ボタンが設けられている。また、図示しないが、電源スイッチ１１２の下方には録画ボタンが設けられており、その録画ボタンの横、即ち外装ケース１０２の背面には、携帯用電源であるバッテリー装置が着脱可能に装着されるバッテリー収納部が設けられている。

外装ケース１０２の把持部１１０と反対側の面には、連結部材１４０を介して表示装置１０４が姿勢変更可能に取り付けられている。表示装置１０４は、例えば、ビューファインダやタッチパネルの機能を果たすものであり、液晶パネル等より構成されるものである。

そして、上述した撮像装置本体の撮像光学系の前面、すなわち、撮像レンズ前面に、図１２に示したコンバージョンレンズ装置４７が取り付けられる。コンバージョンレンズ装置４７の本体取付部２５の突出部４４外周に設けられたネジ４５を、撮像装置本体１０３の撮像レンズが臨む前面の外周に設けられたネジに螺合することにより、コンバージョンレンズ装置４７が撮像装置本体１０３に取り付けられる。

図１７に、撮像装置１００の主要部分の概略構成を示すブロック図を示す。
撮像装置１００は、撮像光学系５１と、撮像光学系５１を通して結像された被写体光を光電変換することにより、信号として出力する撮像素子５６と、撮像素子５６から送られた信号を処理する映像信号処理部５０と、映像信号処理部５０により所定の映像信号に処理された信号を、記録再生する映像信号記録／再生部５２とから構成されている。

撮像光学系５１を構成する撮像レンズは、前述したように、ズームレンズを構成するものである。
撮像素子５６は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサや、ＣＭＯＳ（Complemenary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等により構成されている。
映像信号記録／再生部５２は、例えばマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を有する演算回路等を備えて構成されており、この映像信号記録／再生部５２には映像信号処理部５０の他、映像信号を記録する内部メモリ５３、表示装置１０４を駆動するモニタ駆動部５４、撮像光学系５１を制御する制御部５５等が接続されている。制御部５５には、ズームボタン１１４の操作等、外部からの操作信号が入力され、制御部５５からの信号により、撮像光学系５１のレンズ位置が調整される。

以上の構成を有する撮像装置１００においては、コンバージョンレンズ装置４７を装着した状態で、通常撮影、ワイド撮影、マクロ撮影が可能となる。

まず、撮像装置１００を用いて、通常撮影を行う場合を説明する。この場合、コンバージョンレンズ装置４７を構成するコンバージョンレンズ１の第２の透明部材３が平状になるように、調整リング２１を回して調整する。コンバージョンレンズ１の第２の透明部材３が平状になったとき、コンバージョンレンズ１は、ワイド機能もマクロ機能も有さない。このため、撮像装置１００に取り込まれる画像は、コンバージョンレンズ装置４７を装着しない場合と同様の画像となり、撮像装置本体１０３で設定された撮像光学系の倍率設定で画像が撮影される。例えば、この場合に撮影される画像は、前述で用いた図４Ｂ，図４Ｃで示される。

次に、撮像装置１００を用いて、撮像装置本体１０３におけるワイド端で、ワイド撮影を行う場合を説明する。まず、ズームボタン１１４を操作して、ズームレンズを構成する撮像光学系５１を操作することにより、撮像装置本体１０３の撮像光学系５１の焦点距離が最小となる、ワイド端（広角端）とする。この状態において、コンバージョンレンズ装置４７の調整リング２１を回すことにより、コンバージョンレンズ１の第２の透明部材３が、凹状になるように調整する。第２の透明部材３が凹状とされることにより、コンバージョンレンズ１は、ワイド機能を有するワイドエンドコンバータとなるので、撮像装置１００に取り込まれる画像の画角が広角側に拡大される。例えば、この場合に撮影される画像は、前述で用いた図４Ａで示される。
そして、この場合、調整リング２１を回して調整することにより、第２の透明部材３の曲率を、任意の曲率となるように連続的に変化させることができる。これにより、撮像装置本体１０３の撮像光学系５１のワイド端において、最大画角まで、任意の画角で広角側に自由に倍率を変化させることができる。

次に、撮像装置１００を用いて、撮像装置本体１０３におけるテレ端で、マクロ撮影を行う場合を説明する。まず、ズームボタン１１４を操作して、ズームレンズを構成する撮像光学系５１を操作することにより、撮像装置本体１０３の撮像光学系５１の焦点距離が無限大となる、テレ端（望遠端）とする。この状態において、コンバージョンレンズ装置４７の調整リング２１を回すことにより、コンバージョンレンズ１の第２の透明部材３が、凸状になるように調整する。第２の透明部材３が凸状とされることにより、コンバージョンレンズ１は、マクロ機能を有するクローズアップレンズとなるので、より被写体に近づいて撮影することができる。例えば、この場合に撮影される画像は、前述で用いた図４Ｄで示される。また、この場合も、調整リング２１を回して調整することにより、第２の透明部材３の曲率を、任意の曲率となるように連続的に変化させることができる。これにより、撮像装置本体１０３の被写体に近づける距離を自由に設定することができる。

以上のように、本実施形態例のコンバージョンレンズ装置４７、及びコンバージョンレンズ装置４７を用いた撮像装置１００によれば、撮像装置本体１０３の撮像光学系５１の前面に装着されたコンバージョンレンズ装置４７を装着したままの状態で、ワイド撮影、通常撮影、マクロ撮影の切り換えができる。従来のワイドエンドコンバージョンレンズやクローズアップレンズは、使用しないときに撮像装置本体から取り外す必要があったが、本実施形態例では、コンバージョンレンズのレンズ形状を凹状、平状、凸状に自由に変化させることができるので、コンバージョンレンズの機能を目的毎に容易に切り換えることができ、撮像装置本体から取り外す手間がない。

本発明のコンバージョンレンズ装置に適用される第１の実施形態におけるコンバージョンレンズの概略断面構成図である。 本発明のコンバージョンレンズ装置に適用される第１の実施形態におけるコンバージョンレンズの概略断面構成図である。 本発明のコンバージョンレンズ装置に適用される第１の実施形態におけるコンバージョンレンズの概略断面構成図である。 Ａ〜Ｄ 第１の実施形態のコンバージョンレンズを用いて撮影可能な画像を示す。 本発明のコンバージョンレンズ装置に適用される参考例１におけるコンバージョンレンズの概略断面構成図である。 本発明のコンバージョンレンズ装置に適用される参考例１におけるコンバージョンレンズの概略断面構成図である。 本発明のコンバージョンレンズ装置に適用される参考例１におけるコンバージョンレンズの概略断面構成図である。 本発明のコンバージョンレンズ装置に適用される参考例２におけるコンバージョンレンズの概略断面構成図である。 本発明のコンバージョンレンズ装置に適用される参考例２におけるコンバージョンレンズの概略断面構成図である。 本発明のコンバージョンレンズ装置に適用される参考例２におけるコンバージョンレンズの概略断面構成図である。 本発明のコンバージョンレンズ装置に適用される第１の実施形態、及び参考例 １、２におけるコンバージョンレンズの他の例を示す概略断面構成図である。 本発明の一実施形態におけるコンバージョンレンズ装置の分解図である。 本発明の一実施形態におけるコンバージョンレンズ装置の概略断面構成図である。 本発明の一実施形態におけるコンバージョンレンズ装置の動作を示す概略断面構成図である。 本発明の一実施形態におけるコンバージョンレンズ装置の動作を示す概略断面構成図である。 本発明の一実施形態における撮像装置の外観を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態における撮像装置の主要構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，１９，２０・・・コンバージョンレンズ、２・・第１の透明部材、３・・第２の透明部材、４，１０，１６・・連結部、５・・第１の枠体、６・・第２の枠体、７・・液体、１１・・ダイアフラム、１２・・仕切板、１３・・支持部、４７・・コンバージョンレンズ装置、２１・・調整リング、２２・・レンズ枠、２３・・可動板、２４・・可動板固定リング、２５・・本体取付部、１００・・撮像装置

Claims (2)

1. 少なくとも一方が変形可能な変形膜により構成された一対の透明部材と、前記一対の透明部材に挟まれた密閉空間を有するように、前記一対の透明部材を連結する伸縮可能な襞状の蛇腹構造とされた連結部と、前記密閉空間に充填される透明な液体と、前記充填された透明な液体を移動させることにより前記変形膜の曲率を変化させる曲率変化機構とから構成されるコンバージョンレンズと、
   前記コンバージョンレンズの一方の面側に接着固定されるレンズ枠と、
   前記コンバージョンレンズの他方の面側に接着固定され、前記レンズ枠と相対的に可動される可動板とから構成される曲率制御手段と、
   から構成されるコンバージョンレンズ装置。
2. 撮像光学系を有する撮像装置本体と、
   少なくとも一方が変形可能な変形膜により構成された一対の透明部材と、前記一対の透明部材に挟まれた密閉空間を有するように、前記一対の透明部材を連結する伸縮可能な襞状の蛇腹構造とされた連結部と、前記密閉空間に充填される透明な液体と、前記封入された透明な液体を密閉空間内で移動させることにより前記変形膜の曲率を変化させる曲率変化機構とから構成されるコンバージョンレンズと、前記コンバージョンレンズの一方の面に接着固定されるレンズ枠と、前記コンバージョンレンズの他方の面に接着固定され、前記レンズ枠と相対的に可動される可動板とから構成される曲率制御手段とから構成され、前記撮像装置本体の撮像光学系の物体側に装着されるコンバージョンレンズ装置と
   を含む撮像装置。