(57)【要約】【課題】本発明は、高変倍比化及び小型化を両立できるようにする。【解決手段】物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、負屈折力を有する第４レンズ群、正屈折力を有する第５レンズ群を配置し、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔が増大し、第４レンズ群と第５レンズ群との空気間隔が変化するように各レンズ群が移動して、以下の条件式（１）乃至（３）を満足する。（１）０．９５＜ｆ１３Ｔ／ｆｔ＜１．４、（２）０．０８＜ｆ２／ｆ４＜０．３、（３）０．０６＜Δ３／ｆｔ＜０．２２【選択図】図２
2011090265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、負屈折力を有する第４レンズ群、正屈折力を有する第５レンズ群を配置し、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、上記第１レンズ群と上記第２レンズ群との空気間隔が増大し、上記第２レンズ群と上記第３レンズ群との空気間隔が減少し、上記第３レンズ群と上記第４レンズ群との空気間隔が増大し、上記第４レンズ群と上記第５レンズ群との空気間隔が変化するように各レンズ群が移動して、上記第２レンズ群は像側へ移動し、上記第３レンズ群は物体側へ移動し、上記第１レンズ群が広角端状態に比べて望遠端状態で物体側に位置すると共に、開口絞りが上記第３レンズ群の近傍に配置され、
以下の条件式（１）乃至（３）を満足するように構成された可変焦点距離レンズ系。
（１）０．９５＜ｆ１３Ｔ／ｆｔ＜１．４
（２）０．０８＜ｆ２／ｆ４＜０．３
（３）０．０６＜Δ３／ｆｔ＜０．２２
但し、
ｆ１３Ｔ：望遠端状態における第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成焦点距離
ｆｔ    ：望遠端状態におけるレンズ系全体の焦点距離
ｆ２    ：第２レンズ群の焦点距離
ｆ４    ：第４レンズ群の焦点距離
Δ３    ：広角端状態から望遠端状態までの第３レンズ群の移動量
とする。
【請求項２】
上記可変焦点距離レンズ系において、
以下の条件式（４）を満足する
請求項１に記載の可変焦点距離レンズ系。
（４）０．３５＜β２ｗ・β２ｔ＜０．６
但し、
β２ｗ  ：広角端状態における第２レンズ群の横倍率
β２ｔ  ：望遠端状態における第２レンズ群の横倍率
とする。
【請求項３】
上記可変焦点距離レンズ系において、
被写体位置が変化する際に上記第５レンズ群が光軸方向へ移動して、以下の条件式（５）を満足する
請求項１乃至２に記載の可変焦点距離レンズ系。
（５）０．４５＜β５ｔ＜０．７
但し、
β５ｔ  ：望遠端状態における第５レンズ群の横倍率
とする。
【請求項４】
上記可変焦点距離レンズ系において、以下の条件式（６）を満足する
請求項１乃至３に記載の可変焦点距離レンズ系。
（６）０．３＜ｆ１／ｆｔ＜０．５
但し、
ｆ１    ：第１レンズ群の焦点距離
とする。
【請求項５】
上記可変焦点距離レンズ系において、以下の条件式（７）を満足する
請求項４に記載の可変焦点距離レンズ系。
（７）０．０３＜Δ１／ｆｔ＜０．２
但し、
Δ１    ：広角端状態と望遠端状態とにおける第１レンズ群の変化量（像面から物体側へ向かう方向を正とする）
とする。
【請求項６】
上記可変焦点距離レンズ系において、以下の条件式（８）を満足する
請求項１乃至５に記載の可変焦点距離レンズ系。
（８）０．７＜ＴＬｔ／ｆｔ＜０．９
但し、
ＴＬｔ  ：望遠端状態におけるレンズ全長
とする。
【請求項７】
可変焦点距離レンズ系と、当該可変焦点距離レンズ系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを具え、
上記可変焦点距離レンズ系は、
物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、負屈折力を有する第４レンズ群、正屈折力を有する第５レンズ群を配置し、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、上記第１レンズ群と上記第２レンズ群との空気間隔が増大し、上記第２レンズ群と上記第３レンズ群との空気間隔が減少し、上記第３レンズ群と上記第４レンズ群との空気間隔が増大し、上記第４レンズ群と上記第５レンズ群との空気間隔が変化するように各レンズ群が移動して、上記第２レンズ群は像側へ移動し、上記第３レンズ群は物体側へ移動し、上記第１レンズ群が広角端状態に比べて望遠端状態で物体側に位置すると共に、開口絞りが上記第３レンズ群の近傍に配置され、
以下の条件式（１）乃至（３）を満足するように構成された撮像装置。
（１）０．９５＜ｆ１３Ｔ／ｆｔ＜１．４
（２）０．０８＜ｆ２／ｆ４＜０．３
（３）０．０６＜Δ３／ｆｔ＜０．２２
但し、
ｆ１３Ｔ：望遠端状態における第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成焦点距離
ｆｔ    ：望遠端状態におけるレンズ系全体の焦点距離
ｆ２    ：第２レンズ群の焦点距離
ｆ４    ：第４レンズ群の焦点距離
Δ３    ：広角端状態から望遠端状態までの第３レンズ群の移動量
とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変焦点距離レンズ系及び撮像装置に関し、特に、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に用いられ、広角端状態における画角が７５度を超え、ズーム比が３０倍を超える可変焦点距離レンズ系及び当該可変焦点距離レンズ系を使用した撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルスチルカメラにおける記録手段として、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサやＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ等の光電変換素子を用いた撮像素子によって、当該撮像素子の面上に形成された被写体像の光量を電気的出力に変換し、記録する方法が知られている。
【０００３】
近年における微細加工技術の技術進歩に伴い、中央演算処理装置すなわちＣＰＵ(Central Processing Unit)の高速化や記憶媒体の高集積化が図られ、それまでは取り扱えなかったような大容量の画像データを高速処理できるようになってきた。
【０００４】
また受光素子においても高集積化や小型化が図られ、当該高集積化によって一段と高い空間周波数の記録が可能になると共に、当該受光素子の小型化に伴ってカメラ全体の小型化が図られている。
【０００５】
但し、上述の高集積化や小型化により、個々の光電変換素子の受光面積が狭まり、電気出力の低下に伴ってノイズの影響が大きくなる問題があった。これを防ぐために、光学系の大口径比化により光電変換素子上に到達する光量を増大させたり、また各光電変換素子の前に微小なレンズ素子（所謂マイクロレンズアレイ）を配置した。
【０００６】
しかしながら、このマイクロレンズアレイは、隣り合う光電変換素子の間に至る光束を当該光電変換素子上へ導く代わりに、レンズ系の射出瞳位置（像面から射出瞳までの距離）に制約を与えていた。
【０００７】
これは、レンズ系の射出瞳位置が光電変換素子に近づく、即ち光電変換素子に到達する主光線の光軸とのなす角度が大きくなると、画面周辺部へ向かう軸外光束が光軸に対して大きな角度をなし、光電変換素子上に到達せずに光量不足を招いてしまうからである。
【０００８】
近年、デジタルスチルカメラが一般的になるにつれ、ユーザニーズが多様化しつつある。特に、小型でありながら、変倍比が高いズームレンズを搭載したデジタルスチルカメラが増えつつある。
【０００９】
従来から用いられるズームタイプとしては、正負正正の４群構成のズームレンズが知られている。このタイプは、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、正屈折力を有する第４レンズ群の４つのレンズ群によって構成されている（例えば特許文献１）。
【００１０】
一般に、可動群レンズの数が増えるほど、広角端状態から望遠端状態まで各レンズ群の移動するズーム軌道に選択の自由度が生じるため、高いズーム比であっても高性能化を実現できることが知られている（例えば特許文献２及び特許文献３）。
【００１１】
これらの特許文献２及び特許文献３で示されたズームレンズでは、従来からある正負正正の４群構成のズームレンズにおける像側に、光軸方向へ固定されたレンズ群を配置する構成であった。
【００１２】
また、正負正負正の５群タイプのズームレンズでは、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、負屈折力を有する第４レンズ群、正屈折力を有する第５レンズ群により構成されている（例えば特許文献４）。
【００１３】
このような５群タイプのズームレンズでは、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、第１レンズ群及び第３レンズ群が物体側へ移動し、第２レンズ群が一端像側へ移動した後に物体側へ移動し、第４レンズ群が光軸方向へ固定され、第５レンズ群が光軸方向へ移動していた。
【００１４】
また、交換レンズ向けのレンズであるが、正負正負負正の６群タイプのズームレンズが知られている（例えば、特許文献５）。
【００１５】
この６群タイプのズームレンズでは、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、負屈折力を有する第４レンズ群、負屈折力を有する第５レンズ群、正屈折力を有する第６レンズ群により構成されている。
【００１６】
このような６群タイプのズームレンズでは、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が増大、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が減少、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔が増大、第４レンズ群と第５レンズ群との空気間隔が増大、第５レンズ群と第６レンズ群との空気間隔が減少するように、各レンズ群が移動していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開2006-189598公報
【特許文献２】特開2007-79194公報
【特許文献３】特開2007-292994公報
【特許文献４】特開2007-264174公報
【特許文献５】特開2008-15251公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところで正負正正の４群タイプのズームレンズでは、ズーム比が２０倍を超えて変倍比を更に高めるには、十分な小型化が難しいという課題があった。一般にズームレンズでは、各レンズ群の屈折力を強めることで、光学全長を維持したまま、変倍比を高めることができる。
【００１９】
しかしながら正負正正の４群タイプのズームレンズでは、この場合、焦点距離が変化する際に生じる諸収差の変動を十分に補正できず、所定の光学性能を得られないので、最終的に所定の光学性能を得ようとするならば大型化を避け得ないという問題があった。
【００２０】
これに対して、一般的にズームレンズでは、可動レンズ群を増やした場合、各レンズ群のズーム軌跡に選択の自由度が増えるため、焦点距離が変化する際に生じる諸収差の変動を一段と良好に補正することが可能となり、高変倍比でも小型化を図ることができる。
【００２１】
しかしながら、特許文献２及び特許文献３で示されたズームレンズでは、最も像側に固定レンズ群を追加した構成であり、変倍に寄与するレンズ群の数を増やしている訳ではないので、更なる高変倍比化及び小型化の両立が難しいという問題があった。
【００２２】
また、特許文献４で示されたズームレンズでは望遠端状態におけるレンズ全長の短縮化が充分ではなく、変倍比を高めようとすると、充分なる小型化との両立を図ることが困難になるという問題があった。
【００２３】
更に、特許文献５で示されたズームレンズでは、レンズ群の数を増やすことにより変倍比が高くなっても小型化を維持することも可能であるが、光軸方向へ移動させるレンズ群の数が６個となって従来よりも増えてしまうために、鏡筒構造が複雑化してしまうという問題があった。
【００２４】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、高変倍比化及び小型化の両立に適した可変焦点距離レンズ系及び当該可変焦点距離レンズ系を使用した撮像装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
かかる課題を解決するため本発明による可変焦点距離レンズ系では、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、負屈折力を有する第４レンズ群、正屈折力を有する第５レンズ群を配置し、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔が増大し、第４レンズ群と第５レンズ群との空気間隔が変化するように各レンズ群が移動して、第２レンズ群は像側へ移動し、第３レンズ群は物体側へ移動し、第１レンズ群が広角端状態に比べて望遠端状態で物体側に位置すると共に、開口絞りが第３レンズ群の近傍に配置され、以下の条件式（１）乃至（３）を満足するように構成されている。
（１）０．９５＜ｆ１３Ｔ／ｆｔ＜１．４
（２）０．０８＜ｆ２／ｆ４＜０．３
（３）０．０６＜Δ３／ｆｔ＜０．２２
但し、
ｆ１３Ｔ：望遠端状態における第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成焦点距離
ｆｔ    ：望遠端状態におけるレンズ系全体の焦点距離
ｆ２    ：第２レンズ群の焦点距離
ｆ４    ：第４レンズ群の焦点距離
Δ３    ：広角端状態から望遠端状態までの第３レンズ群の移動量
とする。
【００２６】
条件式（１）は、望遠端状態における第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成焦点距離ｆ１３Ｔを規定し、第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成屈折力を強めたことに起因してレンズ系全体を小型化するためのものである。
【００２７】
この可変焦点距離レンズ系では、ズーム比を高めながらレンズ全長を短くするために、条件式（１）の最大値が従来よりも小さくなっていることが特徴である。
【００２８】
この条件式（１）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は望遠端状態におけるレンズ全長が長くなって大型化してしまい、本発明の趣旨に反してしまう。
【００２９】
この条件式（１）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は望遠端状態における第４レンズ群による拡大率が大きくなり、レンズ位置状態の変化に伴う軸上収差の変動を良好に補正することが困難になってしまう。
【００３０】
条件式（２）は、第２レンズ群と第４レンズ群との屈折力比を規定し、開口絞りを挟んだ前後の屈折力配置を対称型に近づけたことに起因して、広角端状態で発生し易い負の歪曲収差を良好に補正するためのものである。
【００３１】
この条件式（２）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は第４レンズ群の負の屈折力が強まると同時に第２レンズ群の負の屈折力が弱まり、広角端状態において第１レンズ群に入射する軸外光束が光軸から離れて、第１レンズ群のレンズ径が大型化してしまう。
【００３２】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、広角端状態で画面周縁部に発生する軸外収差を良好に補正することが難しく、充分なる小型化を図ることができない。
【００３３】
また、この条件式（２）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は第２レンズ群の負の屈折力が強まると同時に第４レンズ群の負の屈折力が弱まり、広角端状態において第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づく。
【００３４】
この結果、可変焦点距離レンズ系では、広角端状態で第２レンズ群を通過する軸外光束の高さと望遠端状態で第２レンズ群を通過する軸外光束の高さとの通過範囲に差が無くなるため、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動と軸上収差の変動とをバランス良く補正することが困難になってしまう。
【００３５】
条件式（３）は、レンズ位置状態の変化に伴う第３レンズ群の移動量Δ３と、望遠端状態における焦点距離ｆｔとの比を規定するものであり、互いに隣り合うレンズ群の屈折力が逆向きとなる組み合わせを増やすことにより、高い変倍比を実現するためのものである。
【００３６】
この条件式（３）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は第３レンズ群の移動量が大きくなって、当該第３レンズ群と像面との距離が大きく変化し、レンズ位置状態の変化に伴う射出瞳位置の変動が大きくなってしまう。
【００３７】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、望遠端状態において第５レンズ群を通過する軸外光束が光軸から大きく離れて、画面周縁部に発生するコマ収差を良好に補正することが難しくなってしまう。
【００３８】
逆に、この条件式（３）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系はレンズ位置状態に拘わらず、第３レンズ群が同じような位置に留まり、広角端状態と望遠端状態とにおいて第２レンズ群の横倍率が大きく変化するようになる。
【００３９】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することができず、充分なる高性能化を図ることが困難になってしまう。
【００４０】
また、本発明の撮像装置においては、可変焦点距離レンズ系と、当該可変焦点距離レンズ系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを具え、可変焦点距離レンズ系は、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、負屈折力を有する第４レンズ群、正屈折力を有する第５レンズ群を配置し、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔が増大し、第４レンズ群と第５レンズ群との空気間隔が変化するように各レンズ群が移動して、第２レンズ群は像側へ移動し、第３レンズ群は物体側へ移動し、第１レンズ群が広角端状態に比べて望遠端状態で物体側に位置すると共に、開口絞りが第３レンズ群の近傍に配置され、以下の条件式（１）乃至（３）を満足するように構成されている。
（１）０．９５＜ｆ１３Ｔ／ｆｔ＜１．４
（２）０．０８＜ｆ２／ｆ４＜０．３
（３）０．０６＜Δ３／ｆｔ＜０．２２
但し、
ｆ１３Ｔ：望遠端状態における第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成焦点距離
ｆｔ    ：望遠端状態におけるレンズ系全体の焦点距離
ｆ２    ：第２レンズ群の焦点距離
ｆ４    ：第４レンズ群の焦点距離
Δ３    ：広角端状態から望遠端状態までの第３レンズ群の移動量
とする。
【００４１】
この撮像装置における可変焦点距離レンズ系において、条件式（１）は、望遠端状態における第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成焦点距離ｆ１３Ｔを規定し、第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成屈折力を強めたことに起因してレンズ系全体を小型化するためのものである。
【００４２】
この可変焦点距離レンズ系では、ズーム比を高めながらレンズ全長を短くするために、条件式（１）の最大値が従来よりも小さくなっていることが特徴である。
【００４３】
この条件式（１）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は望遠端状態におけるレンズ全長が長くなって大型化してしまい、本発明の趣旨に反してしまう。
【００４４】
この条件式（１）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は望遠端状態における第４レンズ群による拡大率が大きくなり、レンズ位置状態の変化に伴う軸上収差の変動を良好に補正することが困難になってしまう。
【００４５】
条件式（２）は、第２レンズ群と第４レンズ群との屈折力比を規定し、開口絞りを挟んだ前後の屈折力配置を対称型に近づけたことに起因して、広角端状態で発生し易い負の歪曲収差を良好に補正するためのものである。
【００４６】
この条件式（２）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は第４レンズ群の負の屈折力が強まると同時に第２レンズ群の負の屈折力が弱まり、広角端状態において第１レンズ群に入射する軸外光束が光軸から離れて、第１レンズ群のレンズ径が大型化してしまう。
【００４７】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、広角端状態で画面周縁部に発生する軸外収差を良好に補正することが難しく、充分なる小型化を図ることができない。
【００４８】
また、この条件式（２）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は第２レンズ群の負の屈折力が強まると同時に第４レンズ群の負の屈折力が弱まり、広角端状態において第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づく。
【００４９】
この結果、可変焦点距離レンズ系では、広角端状態で第２レンズ群を通過する軸外光束の高さと望遠端状態で第２レンズ群を通過する軸外光束の高さとの通過範囲に差が無くなるため、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動と軸上収差の変動とをバランス良く補正することが困難になってしまう。
【００５０】
条件式（３）は、レンズ位置状態の変化に伴う第３レンズ群の移動量Δ３と、望遠端状態における焦点距離ｆｔとの比を規定するものであり、互いに隣り合うレンズ群の屈折力が逆向きとなる組み合わせを増やすことにより、高い変倍比を実現するためのものである。
【００５１】
この条件式（３）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は第３レンズ群の移動量が大きくなって、当該第３レンズ群と像面との距離が大きく変化し、レンズ位置状態の変化に伴う射出瞳位置の変動が大きくなってしまう。
【００５２】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、望遠端状態において第５レンズ群を通過する軸外光束が光軸から大きく離れて、画面周縁部に発生するコマ収差を良好に補正することが難しくなってしまう。
【００５３】
逆に、この条件式（３）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系はレンズ位置状態に拘わらず、第３レンズ群が同じような位置に留まり、広角端状態と望遠端状態とにおいて第２レンズ群の横倍率が大きく変化するようになる。
【００５４】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することができず、充分なる高性能化を図ることが困難になってしまう。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、負屈折力を有する第４レンズ群、正屈折力を有する第５レンズ群を配置し、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔が増大し、第４レンズ群と第５レンズ群との空気間隔が変化するように各レンズ群が移動して、第２レンズ群は像側へ移動し、第３レンズ群は物体側へ移動し、第１レンズ群は広角端状態に比べて望遠端状態で物体側に位置するとともに、開口絞りが第３レンズ群の近傍に配置され、以下の条件式（１）乃至（３）を満足するように構成されている。
（１）０．９５＜ｆ１３Ｔ／ｆｔ＜１．４
（２）０．０８＜ｆ２／ｆ４＜０．３
（３）０．０６＜Δ３／ｆｔ＜０．２２
但し、
ｆ１３Ｔ：望遠端状態における第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成焦点距離
ｆｔ    ：望遠端状態におけるレンズ系全体の焦点距離
ｆ２    ：第２レンズ群の焦点距離
ｆ４    ：第４レンズ群の焦点距離
Δ３    ：広角端状態から望遠端状態までの第３レンズ群の移動量
とする。
【００５６】
これにより本発明の可変焦点距離レンズ系によれば、従来よりも一段と光変倍比化及び小型化を両立することができる。
【００５７】
また、本発明の撮像装置によれば、従来よりも一段と高変倍比化及び小型化を両立した可変焦点距離レンズ系により一段と高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】各数値実施例に対応した可変焦点距離レンズ系の屈折力配値を示す略線図である。
【図２】第１数値実施例における可変焦点距離レンズ系の構成を示す略線的断面図である。
【図３】第１数値実施例の広角端状態（ｆ＝１．０００）における諸収差を示す特性曲線図である。
【図４】第１数値実施例の第１中間焦点距離状態（ｆ＝２．２８４）における諸収差を示す特性曲線図である。
【図５】第１数値実施例の第２中間焦点距離状態（ｆ＝７．３７７）における諸収差を示す特性曲線図である。
【図６】第１数値実施例の第３中間焦点距離状態（ｆ＝１５．２７７）における諸収差を示す特性曲線図である。
【図７】第１数値実施例の望遠端状態（ｆ＝３３．７２３）における諸収差を示す特性曲線図である。
【図８】第２数値実施例における可変焦点距離レンズ系の構成を示す略線的断面図である。
【図９】第２数値実施例の広角端状態（ｆ＝１．０００）における諸収差を示す特性曲線図である。
【図１０】第２数値実施例の第１中間焦点距離状態（ｆ＝２．２９５）における諸収差を示す特性曲線図である。
【図１１】第２数値実施例の第２中間焦点距離状態（ｆ＝４．９８７）における諸収差を示す特性曲線図である。
【図１２】第２数値実施例の第３中間焦点距離状態（ｆ＝１５．９４８）における諸収差を示す特性曲線図である。
【図１３】第２数値実施例の望遠端状態（ｆ＝３３．７９２）における諸収差を示す特性曲線図である。
【図１４】第３数値実施例における可変焦点距離レンズ系の構成を示す略線的断面図である。
【図１５】第３数値実施例の広角端状態（ｆ＝１．０００）における諸収差を示す特性曲線図である。
【図１６】第３数値実施例の第１中間焦点距離状態（ｆ＝２．４９５）における諸収差を示す特性曲線図である。
【図１７】第３数値実施例の第２中間焦点距離状態（ｆ＝７．３７７）における諸収差を示す特性曲線図である。
【図１８】第３数値実施例の第３中間焦点距離状態（ｆ＝１５．２７４）における諸収差を示す特性曲線図である。
【図１９】第３数値実施例の望遠端状態（ｆ＝３３．７９８）における諸収差を示す特性曲線図である。
【図２０】本発明の撮像装置を搭載したデジタルスチルカメラの構成を示す略線的ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（可変焦点距離レンズ系）
２．数値実施例（第１数値実施例乃至第３数値実施例）
３．撮像装置及びデジタルスチルカメラ
４．他の実施の形態
【００６０】
＜１．実施の形態（可変焦点距離レンズ系の構成）＞
本発明では、焦点距離の変化と共に合焦点も変化するようなレンズ系を可変焦点距離レンズ系と呼ぶ。これに対してズームレンズは焦点距離が変化したときでも合焦点が変化しないようになされたレンズ系であるため、可変焦点距離レンズ系の一つという位置付けになる。
【００６１】
本発明の可変焦点距離レンズ系では、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、負屈折力を有する第４レンズ群、正屈折力を有する第５レンズ群を有している。
【００６２】
具体的に可変焦点距離レンズ系は、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔が増大し、第４レンズ群と第５レンズ群との空気間隔が変化すると共に、第１レンズ群が一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第２レンズ群は像側へ移動し、第３レンズ群は物体側へ移動し、第４レンズ群は光軸方向へ可動であり、第５レンズ群が各レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補償するように移動する構成である。
【００６３】
なお可変焦点距離レンズ系は、開口絞りが第３レンズ群の近傍に配置され、例えば第３レンズ群よりも物体側で、当該第３レンズ群とは独立した状態で移動する。
【００６４】
この可変焦点距離レンズ系においては、負の屈折力を有する第４レンズ群を配置することによって、以下の［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］の３つの効果を実現するようになされている。
［Ａ］第１レンズ群乃至第３レンズ群による合成屈折力を正に強めてレンズ系全体を小型化する。
［Ｂ］レンズ系全体の屈折力配置を対称型に近づけて歪曲収差を良好に補正する。
［Ｃ］変倍作用を伴うレンズ群を増やして高倍率化に伴う光学性能の低下を防ぐ。
【００６５】
これに対して、正負正正の４群タイプのズームレンズでは、第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成屈折力が弱く、レンズ全長の短縮化が難しかった。
【００６６】
これは、正負正正の４群タイプのズームレンズが、正負正の３群タイプのズームレンズにおける第３レンズ群を２つの正レンズ群に分割したものであって、それらの間隔を変化させることで、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を抑えることが目的だったからである。
【００６７】
この場合、正負正正の４群タイプのズームレンズでは、第３レンズ群と第４レンズ群との間の光線がほぼ平行光となるように構成することにより、２つの第３レンズ群及び第４レンズ群の間隔が変化した際に球面収差が変化せず、軸外収差だけが変化するようにできるのである。
【００６８】
実際上、可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群乃至第３レンズ群と、第５レンズ群との間に、負の屈折力を有する第４レンズ群を配置することにより、第１レンズ群乃至第３レンズ群による合成屈折力を強めることができ、その結果、第１レンズ群乃至第３レンズ群の相互間隔が短くなって、レンズ全長の短縮化を実現し得るようになされている。これにより可変焦点距離レンズ系では、上述した［Ａ］の効果を得ることができる。
【００６９】
また可変焦点距離レンズ系では、正負正負正の第１レンズ群乃至第５レンズ群により構成され、第３レンズ群の近傍に開口絞りを配置することにより、開口絞りの物体側と像側とに対して少なくとも１つ以上の正レンズと負レンズとを配置することが可能となる。
【００７０】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、開口絞りを挟んだ前後の屈折力配置が対称型に近づき、広角端状態で発生し易い負の歪曲収差を良好に補正することができる。これにより可変焦点距離レンズ系では、上述した［Ｂ］の効果を得ることができる。
【００７１】
ところで可変焦点距離レンズ系における各レンズ群の機能について説明する。一般的に、２つのレンズ群ＧＡ、ＧＢの屈折力をφＡ、φＢとして、それらの間隔をｄとしたとき、合成屈折力φは、φ＝φＡ＋φＢ−φＡ・φＢ・ｄで示される。
【００７２】
レンズ群ＧＡ、ＧＢの屈折力の符号が異なる場合、２つのレンズ群ＧＡ、ＧＢの屈折力が互いに打ち消しあうため、合成屈折力φは、φＡ＋φＢが小さい値となり、φＡ・φＢが残ることになる。これは、合成屈折力φに対するφＡ・φＢの影響が大きいことを意味し、間隔ｄが変化した際に、合成屈折力φが変化しやすくなる。
【００７３】
逆に、レンズ群ＧＡ、ＧＢの屈折力の符号が同じ場合、２つのレンズ群ＧＡ、ＧＢの屈折力が互いに強め合うため、合成屈折力φは、φＡ＋φＢが大きい値となる。これは、合成屈折力φに対するφＡ＋φＢの影響が大きいことを意味し、間隔ｄが変化した際に、合成屈折力φの変化が小さくなる。
【００７４】
すなわち、互いに隣り合うレンズ群の屈折力が逆向きとなるような組み合わせを増やすことにより高い変倍比を実現することができる。従って可変焦点距離レンズ系では、物体側から順に、正負正負正の第１レンズ群乃至第５レンズ群を配置することにより、上述した［Ｃ］の効果を得ることができる。
【００７５】
次に、可変焦点距離レンズ系における収差補正機能について説明する。広角端状態では画角が広いために第１レンズ群と第２レンズ群とを通過する軸外光束が光軸から離れている。このため可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群と第２レンズ群とを近接して配置することにより、第１レンズ群を通過する軸外光束が広がり過ぎないようになされている。
【００７６】
また可変焦点距離レンズ系では、広角端状態から望遠端状態へ向かって、レンズ位置状態が変化する際に画角が狭まり、第２レンズ群と開口絞りとの距離が近づくため、第１レンズ群と第２レンズ群とを通過する軸外光束が光軸に近づく。
【００７７】
従って可変焦点距離レンズ系では、このような第１レンズ群と第２レンズ群とを通過する軸外光束の高さの変化を利用して、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正し得るようになされている。
【００７８】
また可変焦点距離レンズ系では、開口絞りよりも像側に、第４レンズ群及び第５レンズ群を配置することにより、レンズ位置状態が変化する際、開口絞りと第４レンズ群、第５レンズ群との距離が変化する。
【００７９】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、第４レンズ群と第５レンズ群とを通過する軸外光束の高さが変化して、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正し得るようになされている。
【００８０】
次に、条件式を用いた可変焦点距離レンズ系の特徴について具体的に説明する。実際上、可変焦点距離レンズ系では、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、負屈折力を有する第４レンズ群、正屈折力を有する第５レンズ群を配置し、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔が増大し、第４レンズ群と第５レンズ群との空気間隔が変化するように各レンズ群が移動して、第２レンズ群は像側へ移動し、第３レンズ群は物体側へ移動し、第１レンズ群が広角端状態に比べて望遠端状態で物体側に位置すると共に、開口絞りが第３レンズ群の近傍に配置され、以下の条件式（１）を満足するように構成されている。
（１）０．９５＜ｆ１３Ｔ／ｆｔ＜１．４
但し、
ｆ１３Ｔ：望遠端状態における第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成焦点距離
ｆｔ    ：望遠端状態におけるレンズ系全体の焦点距離
とする。
【００８１】
この条件式（１）は、望遠端状態における第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成焦点距離ｆ１３Ｔを規定し、第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成屈折力を強めたことに起因して上述した［Ａ］の効果を得るためのものである。
【００８２】
この可変焦点距離レンズ系では、ズーム比を高めながらレンズ全長を短くするために、条件式（１）の最大値が従来よりも小さくなっていることが特徴である。
【００８３】
この条件式（１）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は望遠端状態におけるレンズ全長が長くなって大型化してしまい、本発明の趣旨に反してしまう。
【００８４】
この条件式（１）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は望遠端状態における第４レンズ群による拡大率が大きくなり、レンズ位置状態の変化に伴う軸上収差の変動を良好に補正することが困難になってしまう。
【００８５】
また、可変焦点距離レンズ系では、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、負屈折力を有する第４レンズ群、正屈折力を有する第５レンズ群を配置し、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔が増大し、第４レンズ群と第５レンズ群との空気間隔が変化するように各レンズ群が移動して、第２レンズ群は像側へ移動し、第３レンズ群は物体側へ移動し、第１レンズ群が広角端状態に比べて望遠端状態で物体側に位置すると共に、開口絞りが第３レンズ群の近傍に配置され、以下の条件式（２）を満足するように構成されている。
（２）０．０８＜ｆ２／ｆ４＜０．３
但し、
ｆ２    ：第２レンズ群の焦点距離
ｆ４    ：第４レンズ群の焦点距離
とする。
【００８６】
この条件式（２）は、第２レンズ群と第４レンズ群との屈折力比を規定し、開口絞りを挟んだ前後の屈折力配置を対称型に近づけたことに起因して上述した［Ｂ］の効果を得るためのものである。
【００８７】
この条件式（２）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は第４レンズ群の負の屈折力が強まると同時に第２レンズ群の負の屈折力が弱まり、広角端状態において第１レンズ群に入射する軸外光束が光軸から離れて、第１レンズ群のレンズ径が大型化してしまう。
【００８８】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、広角端状態で画面周縁部に発生する軸外収差を良好に補正することが難しく、充分なる小型化を図ることができない。
【００８９】
また、この条件式（２）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は第２レンズ群の負の屈折力が強まると同時に第４レンズ群の負の屈折力が弱まり、広角端状態において第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づく。
【００９０】
この結果、可変焦点距離レンズ系では、広角端状態で第２レンズ群を通過する軸外光束の高さと望遠端状態で第２レンズ群を通過する軸外光束の高さとの通過範囲に差が無くなるため、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動と軸上収差の変動とをバランス良く補正することが困難になってしまう。
【００９１】
さらに、可変焦点距離レンズ系では、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、負屈折力を有する第４レンズ群、正屈折力を有する第５レンズ群を配置し、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔が増大し、第４レンズ群と第５レンズ群との空気間隔が変化するように各レンズ群が移動して、第２レンズ群は像側へ移動し、第３レンズ群は物体側へ移動し、第１レンズ群が広角端状態に比べて望遠端状態で物体側に位置すると共に、開口絞りが第３レンズ群の近傍に配置され、以下の条件式（３）を満足するように構成されている。
（３）０．０６＜Δ３／ｆｔ＜０．２２
但し、
ｆｔ    ：望遠端状態におけるレンズ系全体の焦点距離
Δ３    ：広角端状態から望遠端状態までの第３レンズ群の移動量
とする。
【００９２】
この条件式（３）は、レンズ位置状態の変化に伴う第３レンズ群の移動量Δ３と、望遠端状態における焦点距離ｆｔとの比を規定するものであり、上述した［Ｃ］の効果を得るためのものである。
【００９３】
ここで条件式（３）の分母であるｆｔは、ズーム比（ｆｔ／ｆｗ）をＺとしたとき、ｆｔ＝ｆｗ・Ｚとして表記することができる。そして、この条件式（３）では、分母のｆｔをｆｗ・Ｚに置き換え、そのｆｗを無次元化（正規化）することによって、Δ３／Ｚを規定するものであるともいえる。
【００９４】
この条件式（３）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は第３レンズ群の移動量が大きくなって、当該第３レンズ群と像面との距離が大きく変化し、レンズ位置状態の変化に伴う射出瞳位置の変動が大きくなってしまう。
【００９５】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、望遠端状態において第５レンズ群を通過する軸外光束が光軸から大きく離れて、画面周縁部に発生するコマ収差を良好に補正することが難しくなってしまう。
【００９６】
逆に、この条件式（３）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系はレンズ位置状態に拘わらず、第３レンズ群が同じような位置に留まり、広角端状態と望遠端状態とにおいて第２レンズ群の横倍率が大きく変化するようになる。
【００９７】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することができず、充分なる高性能化を図ることが困難になってしまう。
【００９８】
ところで可変焦点距離レンズ系においては、広角端状態と望遠端状態とにおける第２レンズ群の横倍率を適切に設定することにより、小型化や高性能化を図ることが可能であり、特に、条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）０．３５＜β２ｗ・β２ｔ＜０．６
但し、
β２ｗ  ：広角端状態における第２レンズ群の横倍率
β２ｔ  ：望遠端状態における第２レンズ群の横倍率
とする。
【００９９】
この条件式（４）は、第２レンズ群の横倍率を規定するものであり、可変焦点距離レンズ系は、この条件式（４）を満足することにより、所定の光学性能を得ながらレンズ径の小型化を図ることができるようになされている。
【０１００】
この条件式（４）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は、広角端状態において第５レンズ群の位置が大きく像側へ寄った場所に位置して像面に近づき、望遠端状態において像面から離れ、特に広角端状態で画面周縁部に向かう光束が第５レンズ群により強く屈折されてしまう。
【０１０１】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、画面周縁部の収差が大きく発生して、所定の光学性能を得ることができなくなってしまう。
【０１０２】
逆に、この条件式（４）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は、望遠端状態において第５レンズ群の位置が大きく像側へ寄った場所に位置して像面から離れ、望遠端状態において像面に近づき、レンズ位置状態の変化に伴う射出瞳位置の変化が非常に大きくなってしまう。
【０１０３】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、特に望遠端状態において、画面周縁部に向かう光束がオンチップレンズによりケラレてしまうため、一段と周辺光量を増やさざるを得ず、レンズ径の小型化を図ることが困難になってしまう。
【０１０４】
ところで可変焦点距離レンズ系では、被写体位置が変化する際、第５レンズ群を光軸方向へ移動させることが望ましく、条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）０．４５＜β５ｔ＜０．７
但し、
β５ｔ  ：望遠端状態における第５レンズ群の横倍率
とする。
【０１０５】
この可変焦点距離レンズ系では、フォーカス調整用に用いられる第５レンズ群がレンズ系の最も像側に配置されているため、当該第５レンズ群を介して軸上光束と軸外光束とが離れて通過する。これにより可変焦点距離レンズ系では、被写体位置が変化する際、第５レンズ群を移動させたときに生じる軸外収差の変動を補正し易く、被写体距離に拘わらず高い光学性能を得ることができる。
【０１０６】
ここで、この条件式（５）は、望遠端状態における第５レンズ群の横倍率を規定するものである。条件式（５）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は被写体位置の変化に伴う第５レンズ群の移動量が大きくなる。
【０１０７】
このため可変焦点距離レンズ系では、所定の被写体に対する第５レンズ群のレンズ移動量が大きくなり、その仕事量も大きくなってしまう。その結果、可変焦点距離レンズ系では、動作スピードが早くならず、ユーザに違和感を与えたり、或は駆動系が大型化して鏡筒サイズの大型化を引き起こしてしまう。
【０１０８】
一方、条件式（５）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は望遠端状態において第１レンズ群乃至第４レンズ群の合成屈折力が弱まるため、望遠端状態におけるレンズ全長が長くなって大型化してしまう。
【０１０９】
さらに可変焦点距離レンズ系では、望遠端状態におけるレンズ全長を一段と短縮化するため、条件式（６）を満足することが望ましい。
（６）０．３＜ｆ１／ｆｔ＜０．５
但し、
ｆ１    ：第１レンズ群の焦点距離
とする。
【０１１０】
この条件式（６）は、第１レンズ群の焦点距離ｆ１を規定するものである。この条件式（６）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は望遠端状態におけるレンズ全長が短縮できず、更なる小型化を図ることが出来なくなってしまう。
【０１１１】
逆に、条件式（６）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は望遠端状態において、第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてレンズ径の大型化を引き起こしてしまう。
【０１１２】
さらに可変焦点距離レンズ系では、レンズ位置状態の変化に伴う第１レンズ群の移動量を適切に設定することにより、レンズ径の小型化及び高性能化を両立し、更なる高性能化を図ることができ、このとき条件式（７）を満足することが望ましい。
（７）０．０３＜Δ１／ｆｔ＜０．２
但し、
Δ１    ：広角端状態と望遠端状態とにおける第１レンズ群の変化量（像面から物体側へ向かう方向を正とする）
とする。
【０１１３】
この条件式（７）は、レンズ位置状態の変化に伴う第１レンズ群の移動量を規定するものである。ここで条件式（７）の分母であるｆｔは、ズーム比（ｆｔ／ｆｗ）をＺとしたとき、ｆｔ＝ｆｗ・Ｚとして表記することができる。そして、この条件式（７）では、分母のｆｔをｆｗ・Ｚに置き換え、そのｆｗを無次元化（正規化）することによって、Δ１／Ｚを規定するものであるともいえる。
【０１１４】
この条件式（７）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は広角端状態におけるレンズ全長が短くなり、第２レンズ群の負の屈折力が強まると同時に、第１レンズ群及び第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づくことになる。その結果、可変焦点距離レンズ系では、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動を良好に補正することが困難になってしまう。
【０１１５】
逆に、この条件式（７）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は広角端状態におけるレンズ全長が長くなる。このとき可変焦点距離レンズ系では、広角端状態におけるレンズ全長が長くなると、沈胴状態から広角端状態までの第１レンズ群の移動量が大きくなって、沈胴状態から広角端状態へ遷移するまでに必要な鏡筒の回転量が増えると共に、広角端状態から望遠端状態までの回転角度が小さくなってしまう。
【０１１６】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、各レンズ群を移動させるカムの傾斜角度が大きくなり過ぎてしまって、鏡筒を構成することができなくなってしまう。可変焦点距離レンズ系では、鏡筒径を広げることによってカムの傾斜角度を小さくすることも可能であるが、鏡筒径が大型化して携行時のカメラサイズが大型化してしまう。
【０１１７】
さらに可変焦点距離レンズ系では、非常に高いズーム倍率であっても、望遠端状態におけるレンズ全長を短縮して小型化するため、条件式（８）を満足することが望ましい。
（８）０．７＜ＴＬｔ／ｆｔ＜０．９
但し、
ＴＬｔ  ：望遠端状態におけるレンズ全長
とする。
【０１１８】
この条件式（８）は、望遠端状態におけるレンズ全長を規定するものであり、１．０以下になっていることが特徴である。
【０１１９】
この条件式（８）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系はカメラサイズが大型化して携行性を損ねてしまうため、本発明の趣旨に反してしまう。これは、望遠端状態におけるレンズ全長が長くなってしまうことに起因し、本発明のズームタイプによる小型化を図る効果が失われてしまうからである。
【０１２０】
逆に、この条件式（８）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は製造時に安定した光学性能が得られなくなってしまう。これは、望遠端状態におけるレンズ全長が極端に短くなることに起因し、製造時に発生する微小なる偏芯によっても光学性能が著しく低下してしまうからである。
【０１２１】
なお、本発明の可変焦点距離レンズ系では、高い光学性能と小型化との両立を図るため、各レンズ群を下記のように構成することが望ましい。
【０１２２】
可変焦点距離レンズ系においては、更なる高性能化を図るため、第１レンズ群が物体側から順に、負レンズ及び正レンズによる接合レンズと、その像側に配置される２枚の正レンズとによって構成されることが望ましい。
【０１２３】
第１レンズ群は特に望遠端状態において軸上光束が広い光束径で入射するため、負の球面収差が発生し易い。また第１レンズ群は軸外光束が光軸から離れて入射するため、軸外収差の発生が起こりやすい。
【０１２４】
この可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群の最も物体側に負レンズ及び正レンズによる接合レンズを配置することにより、負の球面収差、及び、軸上色収差を良好に補正するようになされている。
【０１２５】
なお可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群における接合レンズの像側に配置された２枚の正レンズが主に画角の変化に伴うコマ収差の変動を良好に補正しており、各レンズの機能を分けることにより、一段と高い光学性能を実現し得るようになされている。
【０１２６】
因みに、可変焦点距離レンズ系では、更なる高性能化を図るために、第１レンズ群中の接合レンズを負レンズと正レンズとの２枚に分離された状態で構成することが望ましい。
【０１２７】
また可変焦点距離レンズ系では、第２レンズ群において発生する諸収差を良好に補正し、一段と高い光学性能を得るために、当該第２レンズ群を第１部分群と第２部分群との２つの部分群により構成することが望ましい。
【０１２８】
具体的に、第１部分群は像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズで構成され、広角端状態では開口絞りから離れて配置されるため、画角の変化により通過する光線の高さが大きく変化し、その結果、軸外収差の補正に適している。
【０１２９】
第２部分群は、少なくとも１枚の負レンズと１枚の正レンズとでなり、物体側から順に、両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとにより構成される。第２部分群では、この正レンズと負レンズとは接合レンズとすることにより構成の簡素化を図る、或は、その正レンズを正レンズと負レンズとの接合レンズによって構成することにより、更なる高性能化を図ることも可能である。
【０１３０】
また第２部分群は、開口絞りの近くに配置されることから、主に、軸上収差を補正するようになされており、そのためタブレット構成かトリプレット構成とすることが望ましい。
【０１３１】
この可変焦点距離レンズ系では、第２レンズ群を上述したような第１部分群と第２部分群との２つの部分群により構成することにより、収差補正上の役割分担を明確化して、良好なる結像性能を得るようになされている。
【０１３２】
可変焦点距離レンズ系の第３レンズ群は、最も物体側に、物体側に凸面を向けた正レンズを配置することが望ましい。これにより可変焦点距離レンズ系は、レンズ全長の短縮化を図ることができる。
【０１３３】
特に、第３レンズ群では、物体側から順に、第１正レンズ、負レンズ、第２正レンズの３枚を並べた、所謂トリプレット構成とすることにより、当該第３レンズ群の位置状態に拘わらず、高い光学性能を得ることができる。
【０１３４】
また第３レンズ群では、第１正レンズと負レンズとを接合化することにより、当該第３レンズ群を２つのレンズブロックにより構成し得、その結果、製造時にも安定した光学性能を得ることができる。なお、第３レンズ群における最も物体側のレンズ面を非球面形状とすることにより、強い屈折力であっても、負の球面収差を良好に補正することが可能となる。
【０１３５】
可変焦点距離レンズ系の第４レンズ群は、物体側から順に、第１負レンズ、正レンズ、第２負レンズの３枚を並べたトリプレット構成とすることが望ましい。その結果、可変焦点距離レンズ系では、第４レンズ群単独で発生する軸上収差と軸外収差とを補正することができるので、レンズ位置状態に拘わらず、更なる高性能化を図ることができる。
【０１３６】
可変焦点距離レンズ系の第５レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズ、像側に凹面を向けた負レンズによるタブレット構成とすることが望ましい。これにより可変焦点距離レンズ系では、軸外収差と軸上収差とを同時に補正することが可能となり、被写体位置が変化した際に発生する諸収差の変動を良好に補正し得るようになされている。因みに、第５レンズ群は、分散の比較的少ないガラスであれば、１枚で構成することも可能である。
【０１３７】
また可変焦点距離レンズ系では、色収差の変動を一段と良好に抑えるため、第１レンズ群に異常分散性の高い硝材を用いることが望ましい。特に可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群を構成している接合レンズ中の正レンズを異常分散性の高い硝材とすることにより、望遠端状態で画面中心部において発生する２次分散を良好に補正し得るようになされている。
【０１３８】
さらに可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群乃至第５レンズ群に関して非球面レンズを用いることにより、一段と高い光学性能を実現することが出来る。特に可変焦点距離レンズ系では、第２レンズ群に非球面レンズを用いることにより、広角端状態において発生する画角によるコマ収差の変動を良好に補正することも可能となる。なお可変焦点距離レンズ系では、複数の非球面を１つの光学系に用いることにより一段と高い光学性能が得られることは言うまでもない。
【０１３９】
さらに可変焦点距離レンズ系においては、レンズ系を構成する第１レンズ群乃至第５レンズ群のうち、１つのレンズ群、若しくは、１つのレンズ群のうちの一部のレンズ成分を光軸にほぼ垂直な方向へシフトさせることにより、像面に対する像位置をシフトさせ得るようになされている。特に、可変焦点距離レンズ系においては、第３レンズ群を光軸にほぼ垂直な方向へシフトさせるようになされており、このときの収差変化を少なくすることができる。
【０１４０】
実際上、このような像位置をシフト可能な可変焦点距離レンズ系では、カメラの倒れをブレ角度として検出することにより手ブレ情報を得る検出系、その手ブレ情報に基づいて手ブレを補正するのに必要なレンズ位置情報を算出する演算系、そのレンズ位置情報に従って１つのレンズをシフトさせる駆動系と組み合わせることが可能である。
【０１４１】
これにより可変焦点距離レンズ系では、シャッターレリーズ時に発生する手ブレ等による像ブレをレンズシフトによって相殺又は緩和させる防振カメラとして機能させることができる。
【０１４２】
なお可変焦点距離レンズ系では、レンズ系の像側に所謂モアレ縞の発生を防ぐためにローパスフィルタを配置したり、受光素子の分光感度特性に応じて赤外カットフィルタを配置することも勿論可能である。
【０１４３】
＜２．数値実施例＞
次に、本発明の可変焦点距離レンズ系に対して具体的な数値を適用した数値実施例について、以下、図面及び図表を用いて説明する。ここで、各数値実施例において、非球面は次式の数１で表される。
【０１４４】
ｘ＝ｃｙ２／（１＋（１−（１＋ｋ）ｃ２ｙ２）１／２）＋Ａｙ４＋Ｂｙ６＋
……（１）
【０１４５】
ここで、ｙは光軸からの高さ、ｘはサグ量、ｃは曲率、ｋは円錐定数、Ａ，Ｂ，……は非球面係数である。
【０１４６】
図１において、１は全体として本発明の各数値実施例による可変焦点距離レンズ系の屈折力配置を示しており、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、負屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、正屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５によって構成されている。
【０１４７】
この可変焦点距離レンズ系１では、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３との空気間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との空気間隔が増大し、第４レンズ群と第５レンズ群との空気間隔が変化する。
【０１４８】
このとき、第１レンズ群Ｇ１は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は像側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４が例えばＳ字状又は逆Ｓ字状のカーブを描きながら光軸方向へ移動して、第５レンズ群Ｇ５が一旦、物体側へ移動した後に像側へ移動する。なお第５レンズ群Ｇ５は、各レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補正するように移動すると共に近距離合焦時に物体側へ移動するようになされている。
【０１４９】
［２−１．第１数値実施例］
図２において、１１は全体として第１数値実施例における可変焦点距離レンズ系を示し、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、負屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、正屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５によって構成されている。
【０１５０】
この可変焦点距離レンズ系１１において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとからなる接合レンズＬ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１３により構成されている。
【０１５１】
第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けた負レンズＬ２１、両凹形状の負レンズＬ２２、両凸形状の正レンズＬ２３により構成されている。
【０１５２】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズと像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとからなる接合レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２とによって構成されている。
【０１５３】
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ４１、両凸形状の正レンズＬ４２、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ４３によって構成されている。
【０１５４】
第５レンズ群Ｇ５は、両凸形状の正レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとからなる接合レンズＬ５により構成され、フォーカス調整用に用いられる。
【０１５５】
なお可変焦点距離レンズ系１１は、開口絞りＳが第３レンズ群Ｇ３の近傍の物体側に配置され、第３レンズ群Ｇ３と一体的に移動するようになされている。因みに、可変焦点距離レンズ系１１は、第５レンズ群Ｇ５と像面ＩＭＧとの間にＩＲカットフィルタＣＦと、像面ＩＭＧを保護するためのシールガラスＳＧが配置されている。
【０１５６】
このように可変焦点距離レンズ系１１では、上述したようなレンズエレメント構成とすることによって、高変倍比化及び小型化を両立すると共に、レンズ系の諸収差を良好に補正し得るようになされている。
【０１５７】
以下の表１に、本発明における第１数値実施例の諸元値を掲げる。ここで第１数値実施例における諸元表中のｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角を表し、屈折率はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する値である。なお、表１中で曲率半径０とは平面を意味する。
【０１５８】
【表１】
2011090265.tif 000003
【０１５９】
なお、第８面、第９面、第１３面、第１５面、第２３面は非球面形状であり、その非球面係数は表２に示す通りである。なお、例えば０．２６０２９Ｅ−０５とは、０．２６０２９×１０−５を意味する。
【０１６０】
【表２】
2011090265.tif 000004
【０１６１】
続いて、可変焦点距離レンズ系１１においてレンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下の表３に示す。
【０１６２】
【表３】
2011090265.tif 000005
【０１６３】
そして、以下の表４に第１数値実施例の可変焦点距離レンズ系１１における条件式対応値を示す。
【０１６４】
【表４】
2011090265.tif 000006
【０１６５】
続いて、図３乃至図７は、第１数値実施例の無限遠合焦状態における諸収差図であり、図３は広角端状態（ｆ＝１．０００）、図４は第１中間焦点距離状態（ｆ＝２．２８４）、図５は第２中間焦点距離状態（ｆ＝７．３７７）、図６は第３中間焦点距離状態（ｆ＝１５．２７７）、図７は望遠端状態（ｆ＝３３．７２３）における諸収差をそれぞれ示す。
【０１６６】
この図３乃至図７において、球面収差図中の実線は球面収差を示し、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示し、歪曲収差図中の実線は歪曲収差を示し、横収差図のＡは画角、ｙは像高をそれぞれ示している。この各収差図から、第１数値実施例の可変焦点距離レンズ系１１では諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０１６７】
［２−２．第２数値実施例］
図８において、１２は全体として第２数値実施例における可変焦点距離レンズ系を示し、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、負屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、正屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５によって構成されている。
【０１６８】
この可変焦点距離レンズ系１２において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズＬ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１３により構成されている。
【０１６９】
第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けた負レンズＬ２１、両凹形状の負レンズＬ２２、両凸形状の正レンズＬ２３により構成されている。
【０１７０】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズと像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとの接合レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２とによって構成されている。
【０１７１】
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ４１、両凸形状の正レンズＬ４２、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ４３によって構成されている。
【０１７２】
第５レンズ群Ｇ５は、両凸形状の正レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとの接合レンズＬ５により構成され、フォーカス調整用に用いられる。
【０１７３】
なお可変焦点距離レンズ系１２は、開口絞りＳが第３レンズ群Ｇ３の近傍の物体側に配置され、第３レンズ群Ｇ３と一体的に移動するようになされている。因みに、可変焦点距離レンズ系１２は、第５レンズ群Ｇ５と像面ＩＭＧとの間にＩＲカットフィルタＣＦと、像面ＩＭＧを保護するためのシールガラスＳＧが配置されている。
【０１７４】
このように可変焦点距離レンズ系１２では、上述したようなレンズエレメント構成とすることによって、高変倍比化及び小型化を両立すると共に、レンズ系の諸収差を良好に補正し得るようになされている。
【０１７５】
以下の表５に、本発明における第２数値実施例の諸元値を掲げる。ここで第２数値実施例における諸元表中のｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角を表し、屈折率はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する値である。なお、表５中で曲率半径０とは平面を意味する。
【０１７６】
【表５】
2011090265.tif 000007
【０１７７】
なお、第８面、第９面、第１３面、第１５面、第２３面は非球面形状であり、その非球面係数は表６に示す通りである。なお、例えば０．２６０２９Ｅ−０５とは、０．２６０２９×１０−５を意味する。
【０１７８】
【表６】
2011090265.tif 000008
【０１７９】
続いて、可変焦点距離レンズ系１２においてレンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下の表７に示す。
【０１８０】
【表７】
2011090265.tif 000009
【０１８１】
そして、以下の表８に第２数値実施例の可変焦点距離レンズ系１２における条件式対応値を示す。
【０１８２】
【表８】
2011090265.tif 000010
【０１８３】
続いて、図９乃至図１３は、第２数値実施例の無限遠合焦状態における諸収差図であり、図９は広角端状態（ｆ＝１．０００）、図１０は第１中間焦点距離状態（ｆ＝２．２９５）、図１１は第２中間焦点距離状態（ｆ＝４．９８７）、図１２は第３中間焦点距離状態（ｆ＝１５．９４８）、図１３は望遠端状態（ｆ＝３３．７９２）における諸収差をそれぞれ示す。
【０１８４】
この図９乃至図１３において、球面収差図中の実線は球面収差を示し、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示し、歪曲収差図中の実線は歪曲収差を示し、横収差図のＡは画角、ｙは像高をそれぞれ示している。この各収差図から、第２数値実施例の可変焦点距離レンズ系１２では諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０１８５】
［２−３．第３数値実施例］
図１４において、１３は全体として第３数値実施例における可変焦点距離レンズ系を示し、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、負屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、正屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５によって構成されている。
【０１８６】
この可変焦点距離レンズ系１３において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズＬ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１３により構成されている。
【０１８７】
第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けた負レンズＬ２１、両凹形状の負レンズＬ２２、両凸形状の正レンズＬ２３により構成されている。
【０１８８】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズと像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとの接合レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２とによって構成されている。
【０１８９】
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ４１、両凸形状の正レンズＬ４２、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ４３によって構成されている。
【０１９０】
第５レンズ群Ｇ５は、両凸形状の正レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとの接合レンズＬ５により構成され、フォーカス調整用に用いられる。
【０１９１】
なお可変焦点距離レンズ系１３は、開口絞りＳが第３レンズ群Ｇ３の近傍の物体側に配置され、第３レンズ群Ｇ３と一体的に移動するようになされている。因みに、可変焦点距離レンズ系１２は、第５レンズ群Ｇ５と像面ＩＭＧとの間にＩＲカットフィルタＣＦと、像面ＩＭＧを保護するためのシールガラスＳＧが配置されている。
【０１９２】
このように可変焦点距離レンズ系１３では、上述したようなレンズエレメント構成とすることによって、高変倍比化及び小型化を両立すると共に、レンズ系の諸収差を良好に補正し得るようになされている。
【０１９３】
以下の表９に、本発明における第３数値実施例の諸元値を掲げる。ここで第３数値実施例における諸元表中のｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角を表し、屈折率はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する値である。なお、表９中で曲率半径０とは平面を意味する。
【０１９４】
【表９】
2011090265.tif 000011
【０１９５】
なお、第８面、第９面、第１３面、第１５面、第２３面は非球面形状であり、その非球面係数は表１０に示す通りである。なお、例えば０．２６０２９Ｅ−０５とは、０．２６０２９×１０−５を意味する。
【０１９６】
【表１０】
2011090265.tif 000012
【０１９７】
続いて、可変焦点距離レンズ系１３においてレンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下の表１１に示す。
【０１９８】
【表１１】
2011090265.tif 000013
【０１９９】
そして、以下の表１２に第３数値実施例の可変焦点距離レンズ系１３における条件式対応値を示す。
【０２００】
【表１２】
2011090265.tif 000014
【０２０１】
続いて、図１５乃至図１９は、第３数値実施例の無限遠合焦状態における諸収差図であり、図１５は広角端状態（ｆ＝１．０００）、図１６は第１中間焦点距離状態（ｆ＝２．４９５）、図１７は第２中間焦点距離状態（ｆ＝７．３７７）、図１８は第３中間焦点距離状態（ｆ＝１５．２７４）、図１９は望遠端状態（ｆ＝３３．７９８）における諸収差をそれぞれ示す。
【０２０２】
この図１５乃至図１９において、球面収差図中の実線は球面収差を示し、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示し、歪曲収差図中の実線は歪曲収差を示し、横収差図のＡは画角、ｙは像高をそれぞれ示している。この各収差図から、第３数値実施例の可変焦点距離レンズ系１３では諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０２０３】
なお、この第３数値実施例は、可変焦点距離レンズ系１３の第１レンズ群Ｇ１が一旦像側へ移動した後に物体側へ移動するものではなく、像面側から物体側へ直線的に移動する場合の例である。
【０２０４】
このように第１数値実施例乃至第３数値実施例によれば、可変焦点距離レンズ系１１、１２、１３においては、広角端状態における画角が７９．７７度、８６.５６度、８７．３４度として示されているように、主に約７５度〜約９５度と非常に広い。また同時に、可変焦点距離レンズ系１１、１２、１３においては、ズーム比が３３．７２倍〜３３．８０倍として示されているように、約３０倍〜約４０倍と非常に高い。
【０２０５】
すなわち可変焦点距離レンズ系１１、１２、１３においては、広角端状態におけるＦナンバーが２．８程度のズームレンズに最適であり、広角端状態における画角が約７５度〜約９５度と非常に広く、且つズーム比が約３０倍〜約４０倍と非常に高くすることができた。
【０２０６】
＜３．撮像装置及びデジタルスチルカメラ＞
［３−１．撮像装置の構成］
次に、本発明の撮像装置について説明する。この撮像装置は、本発明の可変焦点距離レンズ系１（又は１１、１２、１３）と、当該可変焦点距離レンズ系１によって形成された光学像を電気的信号に変換するための例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサやＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ等でなる撮像素子とを具えている。
【０２０７】
この可変焦点距離レンズ系１（図１）は、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、負屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、正屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を有している。
【０２０８】
具体的に可変焦点距離レンズ系は、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔が増大し、第４レンズ群と第５レンズ群との空気間隔が変化すると共に、第１レンズ群が一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第２レンズ群は像側へ移動し、第３レンズ群は物体側へ移動し、第４レンズ群は光軸方向へ可動であり、第５レンズ群が各レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補償するように移動する構成である。
【０２０９】
なお可変焦点距離レンズ系は、開口絞りが第３レンズ群の近傍に配置され、例えば第３レンズ群よりも物体側で、当該第３レンズ群とは独立した状態で移動する。
【０２１０】
この可変焦点距離レンズ系においては、負の屈折力を有する第４レンズ群を配置することによって、以下の［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］の３つの効果を実現するようになされている。
［Ａ］第１レンズ群乃至第３レンズ群による合成屈折力を正に強めてレンズ系全体を小型化することができる。
［Ｂ］レンズ系全体の屈折力配置を対称型に近づけて歪曲収差を良好に補正することができる。
［Ｃ］変倍作用を伴うレンズ群を増やして高倍率化に伴う光学性能の低下を防ぐことができる。
【０２１１】
これに対して、正負正正の４群タイプのズームレンズでは、第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成屈折力が弱く、レンズ全長の短縮化が難しかった。
【０２１２】
これは、正負正正の４群タイプのズームレンズが、正負正の３群タイプのズームレンズにおける第３レンズ群を２つの正レンズ群に分割したものであって、それらの間隔を変化させることで、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を抑えることが目的だったからである。
【０２１３】
この場合、正負正正の４群タイプのズームレンズでは、第３レンズ群と第４レンズ群との間の光線がほぼ平行光となるように構成することにより、２つの第３レンズ群及び第４レンズ群の間隔が変化した際に球面収差が変化せず、軸外収差だけが変化するようにできるのである。
【０２１４】
実際上、可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群乃至第３レンズ群と、第５レンズ群との間に、負の屈折力を有する第４レンズ群を配置することにより、第１レンズ群乃至第３レンズ群による合成屈折力を強めることができ、その結果、第１レンズ群乃至第３レンズ群の相互間隔が短くなって、レンズ全長の短縮化を実現し得るようになされている。これにより可変焦点距離レンズ系では、上述した［Ａ］の効果を得ることができる。
【０２１５】
また可変焦点距離レンズ系では、正負正負正の第１レンズ群乃至第５レンズ群により構成され、第３レンズ群の近傍に開口絞りを配置することにより、開口絞りの物体側と像側とに対して少なくとも１つ以上の正レンズと負レンズとを配置することが可能となる。
【０２１６】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、開口絞りを挟んだ前後の屈折力配置が対称型に近づき、広角端状態で発生し易い負の歪曲収差を良好に補正することができる。これにより可変焦点距離レンズ系では、上述した［Ｂ］の効果を得ることができる。
【０２１７】
ところで可変焦点距離レンズ系における各レンズ群の機能について説明する。一般的に、２つのレンズ群ＧＡ、ＧＢの屈折力をφＡ、φＢとして、それらの間隔をｄとしたとき、合成屈折力φは、φ＝φＡ＋φＢ−φＡ・φＢ・ｄで示される。
【０２１８】
レンズ群ＧＡ、ＧＢの屈折力の符号が異なる場合、２つのレンズ群ＧＡ、ＧＢの屈折力が互いに打ち消しあうため、合成屈折力φは、φＡ＋φＢが小さい値となり、φＡ・φＢが残ることになる。これは、合成屈折力φに対するφＡ・φＢの影響が大きいことを意味し、間隔ｄが変化した際に、合成屈折力φが変化しやすくなる。
【０２１９】
逆に、レンズ群ＧＡ、ＧＢの屈折力の符号が同じ場合、２つのレンズ群ＧＡ、ＧＢの屈折力が互いに強め合うため、合成屈折力φは、φＡ＋φＢが大きい値となる。これは、合成屈折力φに対するφＡ＋φＢの影響が大きいことを意味し、間隔ｄが変化した際に、合成屈折力φの変化が小さくなる。
【０２２０】
すなわち、互いに隣り合うレンズ群の屈折力が逆向きとなるような組み合わせを増やすことにより高い変倍比を実現することができる。従って可変焦点距離レンズ系では、物体側から順に、正負正負正の第１レンズ群乃至第５レンズ群を配置することにより、上述した［Ｃ］の効果を得ることができる。
【０２２１】
次に、可変焦点距離レンズ系における収差補正機能について説明する。広角端状態では画角が広いために第１レンズ群と第２レンズ群とを通過する軸外光束が光軸から離れている。このため可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群と第２レンズ群とを近接して配置することにより、第１レンズ群を通過する軸外光束が広がり過ぎないようになされている。
【０２２２】
また可変焦点距離レンズ系では、広角端状態から望遠端状態へ向かって、レンズ位置状態が変化する際に、画角が狭まり、第２レンズ群と開口絞りとの距離が近づくため、第１レンズ群と第２レンズ群とを通過する軸外光束が光軸に近づく。
【０２２３】
従って可変焦点距離レンズ系では、このような第１レンズ群と第２レンズ群とを通過する軸外光束の高さの変化を利用して、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正し得るようになされている。
【０２２４】
また可変焦点距離レンズ系では、開口絞りよりも像側に、第４レンズ群及び第５レンズ群を配置し、レンズ位置状態が変化する際、開口絞りと第４レンズ群、第５レンズ群との距離が変化する。その結果、可変焦点距離レンズ系では、第４レンズ群と第５レンズ群とを通過する軸外光束の高さが変化して、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正し得るようになされている。
【０２２５】
次に、条件式を用いた可変焦点距離レンズ系の特徴について具体的に説明する。実際上、可変焦点距離レンズ系では、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、負屈折力を有する第４レンズ群、正屈折力を有する第５レンズ群を配置し、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔が増大し、第４レンズ群と第５レンズ群との空気間隔が変化するように各レンズ群が移動して、第２レンズ群は像側へ移動し、第３レンズ群は物体側へ移動し、第１レンズ群が広角端状態に比べて望遠端状態で物体側に位置すると共に、開口絞りが第３レンズ群の近傍に配置され、以下の条件式（１）を満足するように構成されている。
（１）０．９５＜ｆ１３Ｔ／ｆｔ＜１．４
但し、
ｆ１３Ｔ：望遠端状態における第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成焦点距離
ｆｔ    ：望遠端状態におけるレンズ系全体の焦点距離
とする。
【０２２６】
この条件式（１）は、望遠端状態における第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成焦点距離ｆ１３Ｔを規定し、第１レンズ群乃至第３レンズ群の合成屈折力を強めたことに起因して上述した［Ａ］の効果を得るためのものである。
【０２２７】
この可変焦点距離レンズ系では、ズーム比を高めながらレンズ全長を短くするために、条件式（１）の最大値が従来よりも小さくなっていることが特徴である。
【０２２８】
この条件式（１）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は望遠端状態におけるレンズ全長が長くなって大型化してしまい、本発明の趣旨に反してしまう。
【０２２９】
この条件式（１）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は望遠端状態における第４レンズ群による拡大率が大きくなり、レンズ位置状態の変化に伴う軸上収差の変動を良好に補正することが困難になってしまう。
【０２３０】
また、可変焦点距離レンズ系では、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、負屈折力を有する第４レンズ群、正屈折力を有する第５レンズ群を配置し、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔が増大し、第４レンズ群と第５レンズ群との空気間隔が変化するように各レンズ群が移動して、第２レンズ群は像側へ移動し、第３レンズ群は物体側へ移動し、第１レンズ群が広角端状態に比べて望遠端状態で物体側に位置すると共に、開口絞りが第３レンズ群の近傍に配置され、以下の条件式（２）を満足するように構成されている。
（２）０．０８＜ｆ２／ｆ４＜０．３
但し、
ｆ２    ：第２レンズ群の焦点距離
ｆ４    ：第４レンズ群の焦点距離
とする。
【０２３１】
この条件式（２）は、第２レンズ群と第４レンズ群との屈折力比を規定し、開口絞りを挟んだ前後の屈折力配置を対称型に近づけたことに起因して上述した［Ｂ］の効果を得るためのものである。
【０２３２】
この条件式（２）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は第４レンズ群の負の屈折力が強まると同時に第２レンズ群の負の屈折力が弱まり、広角端状態において第１レンズ群に入射する軸外光束が光軸から離れて、第１レンズ群のレンズ径が大型化してしまう。
【０２３３】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、広角端状態で画面周縁部に発生する軸外収差を良好に補正することが難しく、充分なる小型化を図ることができない。
【０２３４】
また、この条件式（２）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は第２レンズ群の負の屈折力が強まると同時に第４レンズ群の負の屈折力が弱まり、広角端状態において第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づく。
【０２３５】
この結果、可変焦点距離レンズ系では、広角端状態で第２レンズ群を通過する軸外光束の高さと望遠端状態で第２レンズ群を通過する軸外光束の高さとの通過範囲に差が無くなるため、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動と軸上収差の変動とをバランス良く補正することが困難になってしまう。
【０２３６】
さらに、可変焦点距離レンズ系では、物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、負屈折力を有する第４レンズ群、正屈折力を有する第５レンズ群を配置し、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔が増大し、第４レンズ群と第５レンズ群との空気間隔が変化するように各レンズ群が移動して、第２レンズ群は像側へ移動し、第３レンズ群は物体側へ移動し、第１レンズ群が広角端状態に比べて望遠端状態で物体側に位置すると共に、開口絞りが第３レンズ群の近傍に配置され、以下の条件式（３）を満足するように構成されている。
（３）０．０６＜Δ３／ｆｔ＜０．２２
但し、
ｆｔ    ：望遠端状態におけるレンズ系全体の焦点距離
Δ３    ：広角端状態から望遠端状態までの第３レンズ群の移動量
とする。
【０２３７】
この条件式（３）は、レンズ位置状態の変化に伴う第３レンズ群の移動量Δ３と、望遠端状態における焦点距離ｆｔとの比を規定するものであり、上述した［Ｃ］の効果を得るためのものである。
【０２３８】
ここで条件式（３）の分母であるｆｔは、ズーム比（ｆｔ／ｆｗ）をＺとしたとき、ｆｔ＝ｆｗ・Ｚとして表記することができる。そして、この条件式（３）では、分母のｆｔをｆｗ・Ｚに置き換え、そのｆｗを無次元化（正規化）することによって、Δ３／Ｚを規定するものであるともいえる。
【０２３９】
この条件式（３）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は第３レンズ群の移動量が大きくなって、当該第３レンズ群と像面との距離が大きく変化し、レンズ位置状態の変化に伴う射出瞳位置の変動が大きくなってしまう。
【０２４０】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、望遠端状態において第５レンズ群を通過する軸外光束が光軸から大きく離れて、画面周縁部に発生するコマ収差を良好に補正することが難しくなってしまう。
【０２４１】
逆に、この条件式（３）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系はレンズ位置状態に拘わらず、第３レンズ群が同じような位置に留まり、広角端状態と望遠端状態とにおいて第２レンズ群の横倍率が大きく変化するようになる。
【０２４２】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することができず、充分なる高性能化を図ることが困難になってしまう。
【０２４３】
ところで可変焦点距離レンズ系においては、広角端状態と望遠端状態とにおける第２レンズ群の横倍率を適切に設定することにより、小型化や高性能化を図ることが可能であり、特に、条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）０．３５＜β２ｗ・β２ｔ＜０．６
但し、
β２ｗ  ：広角端状態における第２レンズ群の横倍率
β２ｔ  ：望遠端状態における第２レンズ群の横倍率
とする。
【０２４４】
この条件式（４）は、第２レンズ群の横倍率を規定するものであり、可変焦点距離レンズ系は、この条件式（４）を満足することにより、所定の光学性能を得ながらレンズ径の小型化を図ることができるようになされている。
【０２４５】
この条件式（４）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は、広角端状態において第５レンズ群の位置が大きく像側へ寄った場所に位置して像面に近づき、望遠端状態において像面から離れ、特に広角端状態で画面周縁部に向かう光束が第５レンズ群により強く屈折されてしまう。
【０２４６】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、画面周縁部の収差が大きく発生して、所定の光学性能を得ることができなくなってしまう。
【０２４７】
逆に、この条件式（４）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は、望遠端状態において第５レンズ群の位置が大きく像側へ寄った場所に位置して像面から離れ、望遠端状態において像面に近づき、レンズ位置状態の変化に伴う射出瞳位置の変化が非常に大きくなってしまう。
【０２４８】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、特に望遠端状態において、画面周縁部に向かう光束がオンチップレンズによりケラレてしまうため、一段と周辺光量を増やさざるを得ず、レンズ径の小型化を図ることが困難になってしまう。
【０２４９】
ところで可変焦点距離レンズ系では、被写体位置が変化する際、第５レンズ群を光軸方向へ移動させることが望ましく、条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）０．４５＜β５ｔ＜０．７
但し、
β５ｔ  ：望遠端状態における第５レンズ群の横倍率
とする。
【０２５０】
この可変焦点距離レンズ系では、フォーカス調整用に用いられる第５レンズ群がレンズ系の最も像側に配置されているため、当該第５レンズ群を介して軸上光束と軸外光束とが離れて通過する。これにより可変焦点距離レンズ系では、被写体位置が変化する際、第５レンズ群を移動させたときに生じる軸外収差の変動を補正し易く、被写体距離に拘わらず高い光学性能を得ることができる。
【０２５１】
ここで、この条件式（５）は、望遠端状態における第５レンズ群の横倍率を規定するものである。条件式（５）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は被写体位置の変化に伴う第５レンズ群の移動量が大きくなる。
【０２５２】
このため可変焦点距離レンズ系では、所定の被写体に対する第５レンズ群のレンズ移動量が大きくなり、その仕事量も大きくなってしまう。その結果、可変焦点距離レンズ系では、動作スピードが早くならず、ユーザに違和感を与えたり、或は駆動系が大型化して鏡筒サイズの大型化を引き起こしてしまう。
【０２５３】
一方、条件式（５）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は望遠端状態において第１レンズ群乃至第４レンズ群の合成屈折力が弱まるため、望遠端状態におけるレンズ全長が長くなって大型化してしまう。
【０２５４】
さらに可変焦点距離レンズ系では、望遠端状態におけるレンズ全長を一段と短縮化するため、条件式（６）を満足することが望ましい。
（６）０．３＜ｆ１／ｆｔ＜０．５
但し、
ｆ１    ：第１レンズ群の焦点距離
とする。
【０２５５】
この条件式（６）は、第１レンズ群の焦点距離を規定するものである。この条件式（６）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は望遠端状態におけるレンズ全長が短縮できず、更なる小型化を図ることが出来なくなってしまう。
【０２５６】
逆に、条件式（６）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は望遠端状態において、第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてレンズ系全体の大型化を引き起こしてしまう。
【０２５７】
さらに可変焦点距離レンズ系では、レンズ位置状態の変化に伴う第１レンズ群の移動量を適切に設定することにより、レンズ径の小型化と高性能化とを両立し、更なる高性能化を図ることができ、このとき条件式（７）を満足することが望ましい。
（７）０．０３＜Δ１／ｆｔ＜０．２
但し、
Δ１    ：広角端状態と望遠端状態とにおける第１レンズ群の変化量（像面から物体側へ向かう方向を正とする）
とする。
【０２５８】
この条件式（７）は、レンズ位置状態の変化に伴う第１レンズ群の移動量を規定するものである。ここで条件式（７）の分母であるｆｔは、ズーム比（ｆｔ／ｆｗ）をＺとしたとき、ｆｔ＝ｆｗ・Ｚとして表記することができる。そして、この条件式（７）では、分母のｆｔをｆｗ・Ｚに置き換え、そのｆｗを無次元化（正規化）することによって、Δ１／Ｚを規定するものであるともいえる。
【０２５９】
この条件式（７）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系は広角端状態におけるレンズ全長が短くなり、第２レンズ群の負の屈折力が強まると同時に、第１レンズ群及び第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づくことになる。その結果、可変焦点距離レンズ系では、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動を良好に補正することが困難になってしまう。
【０２６０】
逆に、この条件式（７）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は広角端状態におけるレンズ全長が長くなる。このとき可変焦点距離レンズ系では、広角端状態におけるレンズ全長が長くなると、沈胴状態から広角端状態までの第１レンズ群の移動量が大きくなって、沈胴状態から広角端状態へ遷移するまでに必要な鏡筒の回転量が増えると共に、広角端状態から望遠端状態までの回転角度が小さくなってしまう。
【０２６１】
その結果、可変焦点距離レンズ系では、各レンズ群を移動させるカムの傾斜角度が大きくなり過ぎてしまって、鏡筒を構成することができなくなってしまう。可変焦点距離レンズ系では、鏡筒径を広げることによってカムの傾斜角度を小さくすることも可能であるが、鏡筒径が大型化して携行時のカメラサイズが大型化してしまう。
【０２６２】
さらに可変焦点距離レンズ系では、非常に高いズーム倍率であっても、望遠端状態におけるレンズ全長を短縮して小型化するため、条件式（８）を満足することが望ましい。
（８）０．７＜ＴＬｔ／ｆｔ＜０．９
但し、
ＴＬｔ  ：望遠端状態におけるレンズ全長
とする。
【０２６３】
この条件式（８）は、望遠端状態におけるレンズ全長を規定するものである。この条件式（８）の上限値を上回った場合、可変焦点距離レンズ系はカメラサイズが大型化して携行性を損ねてしまうため、本発明の趣旨に反してしまう。これは、望遠端状態におけるレンズ全長が長くなってしまうことに起因し、本発明のズームタイプによる小型化を図る効果が失われてしまうからである。
【０２６４】
逆に、この条件式（８）の下限値を下回った場合、可変焦点距離レンズ系は製造時に安定した光学性能が得られなくなってしまう。これは、望遠端状態におけるレンズ全長が極端に短くなることに起因し、製造時に発生する微小なる偏芯によっても光学性能が異著しく低下してしまうからである。
【０２６５】
なお、本発明の可変焦点距離レンズ系では、高い光学性能と小型化との両立を図るため、各レンズ群を下記のように構成することが望ましい。
【０２６６】
可変焦点距離レンズ系においては、更なる高性能化を図るため、第１レンズ群が物体側から順に、負レンズ及び正レンズによる接合レンズと、その像側に配置される２枚の正レンズとによって構成されることが望ましい。
【０２６７】
第１レンズ群は特に望遠端状態において軸上光束が広い光束径で入射するため、負の球面収差が発生し易い。また第１レンズ群は軸外光束が光軸から離れて入射するため、軸外収差の発生が起こりやすい。
【０２６８】
この可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群の最も物体側に負レンズ及び正レンズによる接合レンズを配置することにより、負の球面収差、及び、軸上色収差を良好に補正するようになされている。
【０２６９】
なお可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群における接合レンズの像側に配置された２枚の正レンズが主に画角の変化に伴うコマ収差の変動を良好に補正しており、各レンズの機能を分けることにより、一段と高い光学性能を実現し得るようになされている。
【０２７０】
因みに、可変焦点距離レンズ系では、更なる高性能化を図るために、第１レンズ群中の接合レンズを負レンズと正レンズとの２枚に分離された状態で構成することが望ましい。
【０２７１】
また可変焦点距離レンズ系では、第２レンズ群において発生する諸収差を良好に補正し、一段と高い光学性能を得るために、当該第２レンズ群を第１部分群と第２部分群との２つの部分群により構成することが望ましい。
【０２７２】
具体的に、第１部分群は像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズで構成され、広角端状態では開口絞りから離れて配置されるため、画角の変化により通過する光線の高さが大きく変化し、その結果、軸外収差の補正に適している。
【０２７３】
第２部分群は、少なくとも１枚の負レンズと１枚の正レンズとでなり、物体側から順に、両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとにより構成される。第２部分群では、この正レンズと負レンズとは接合レンズとすることにより構成の簡素化を図る、或は、その正レンズを正レンズと負レンズとの接合レンズによって構成することにより、更なる高性能化を図ることも可能である。
【０２７４】
また第２部分群は、開口絞りの近くに配置されることから、主に、軸上収差を補正するようになされており、そのためタブレット構成かトリプレット構成とすることが望ましい。
【０２７５】
この可変焦点距離レンズ系では、第２レンズ群を上述したような第１部分群と第２部分群との２つの部分群により構成することにより、収差補正上の役割分担を明確化して、良好なる結像性能を得るようになされている。
【０２７６】
可変焦点距離レンズ系の第３レンズ群は、最も物体側に、物体側に凸面を向けた正レンズを配置することが望ましい。これにより可変焦点距離レンズ系は、レンズ全長の短縮化を図ることができる。
【０２７７】
特に、第３レンズ群では、物体側から順に、第１正レンズ、負レンズ、第２正レンズの３枚を並べた、所謂トリプレット構成とすることにより、当該第３レンズ群の位置状態に拘わらず、高い光学性能を得ることができる。
【０２７８】
また第３レンズ群では、第１正レンズと負レンズとを接合化することにより、当該第３レンズ群を２つのレンズブロックにより構成し得、その結果、製造時にも安定した光学性能を得ることができる。なお、第３レンズ群における最も物体側のレンズ面を非球面形状とすることにより、強い屈折力であっても、負の球面収差を良好に補正することが可能となる。
【０２７９】
可変焦点距離レンズ系の第４レンズ群は、物体側から順に、第１負レンズ、正レンズ、第２負レンズの３枚を並べたトリプレット構成とすることが望ましい。その結果、可変焦点距離レンズ系では、第４レンズ群単独で発生する軸上収差と軸外収差とを補正することができるので、レンズ位置状態に拘わらず、更なる高性能化を図ることができる。
【０２８０】
可変焦点距離レンズ系の第５レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズ、像側に凹面を向けた負レンズによるタブレット構成とすることが望ましい。これにより可変焦点距離レンズ系では、軸外収差と軸上収差とを同時に補正することが可能となり、被写体位置が変化した際に発生する諸収差の変動を良好に補正し得るようになされている。因みに、第５レンズ群は、分散の比較的少ないガラスであれば、１枚で構成することも可能である。
【０２８１】
また可変焦点距離レンズ系では、色収差の変動を一段と良好に抑えるため、第１レンズ群に異常分散性の高い硝材を用いることが望ましい。特に可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群を構成している接合レンズ中の正レンズを異常分散性の高い硝材とすることにより、望遠端状態で画面中心部において発生する２次分散を良好に補正し得るようになされている。
【０２８２】
さらに可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群乃至第５レンズ群に関して非球面レンズを用いることにより、一段と高い光学性能を実現することが出来る。特に可変焦点距離レンズ系では、第２レンズ群に非球面レンズを用いることにより、広角端状態において発生する画角によるコマ収差の変動を良好に補正することも可能となる。なお可変焦点距離レンズ系では、複数の非球面を１つの光学系に用いることにより一段と高い光学性能が得られることは言うまでもない。
【０２８３】
さらに可変焦点距離レンズ系においては、レンズ系を構成する第１レンズ群乃至第５レンズ群のうち、１つのレンズ群、若しくは、１つのレンズ群のうちの一部のレンズ成分を光軸にほぼ垂直な方向へシフトさせることにより、像面に対する像位置をシフトさせ得るようになされている。特に、可変焦点距離レンズ系においては、第３レンズ群を光軸にほぼ垂直な方向へシフトさせるようになされており、このとき収差変化が少なくすることができる。
【０２８４】
実際上、このような像位置をシフト可能な可変焦点距離レンズ系では、カメラの倒れをブレ角度として検出することにより手ブレ情報を得る検出系、その手ブレ情報に基づいて手ブレを補正するのに必要なレンズ位置情報を算出する演算系、そのレンズ位置情報に従って１つのレンズをシフトさせる駆動系と組み合わせることが可能である。
【０２８５】
これにより可変焦点距離レンズ系では、シャッターレリーズ時に発生する手ブレ等による像ブレをレンズシフトによって相殺又は緩和させる防振カメラとして機能させることができる。
【０２８６】
なお可変焦点距離レンズ系では、レンズ系の像側に所謂モアレ縞の発生を防ぐためにローパスフィルタを配置したり、受光素子の分光感度特性に応じて赤外カットフィルタを配置することも勿論可能である。
【０２８７】
［３−２．デジタルスチルカメラの構成］
図２０に示すように、上述した撮像装置を搭載するデジタルスチルカメラ１００は、撮像装置として撮像機能を担うカメラブロック１５と、当該カメラブロック１５により撮像された画像信号に対してアナログデジタル変換処理等の信号処理を行うカメラ信号処理部２０とを有する。
【０２８８】
またデジタルスチルカメラ１００は、画像信号の記録再生処理等を行う画像処理部３０と、撮影された画像等を表示するＬＣＤ(Liquid Crystal Display)４０と、メモリーカード５１への書込／読出を行うリーダライタ５０とを有する。
【０２８９】
更に加えてデジタルスチルカメラ１００は、当該カメラ全体を制御するＣＰＵ(Central Processing Unit)６０と、ユーザによる操作入力のための入力部７０と、カメラブロック１５内のレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部８０とを有するようになされている。
【０２９０】
カメラブロック１５は、可変焦点距離レンズ系１（又は１１、１２、１３）を含む光学系と、例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサやＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ等でなる撮像素子１６とが組み合わされた構成を有している。
【０２９１】
カメラ信号処理部２０は、撮像素子１６からの出力信号に対するデジタル信号への変換処理、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換処理等の信号処理を行うようになされている。
【０２９２】
画像処理部３０は、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や、解像度等のデータ仕様の変換処理等を行うようになされている。
【０２９３】
メモリーカード５１は、着脱自在な半導体メモリから構成されている。リーダライタ５０は、画像処理部３０によって符号化された画像データをメモリーカード５１に書き込み、またメモリーカード５１に記録された画像データを読み出すようになされている。
【０２９４】
ＣＰＵ６０は、デジタルスチルカメラ１００内の各回路ブロックを統括的に制御するようになされており、入力部７０からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御するようになされている。
【０２９５】
入力部７０は、例えば、シャッタ操作を行うためのシャッタレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等により構成され、ユーザによる操作に応じた指示入力信号をＣＰＵ６０へ出力する。
【０２９６】
レンズ駆動制御部８０は、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいて、可変焦点距離レンズ系１（又は１１、１２、１３）内のレンズを駆動する図示しないモータ等を制御するようになされている。
【０２９７】
次に、デジタルスチルカメラ１００の動作を簡単に説明する。デジタルスチルカメラ１００では、撮影の待機状態のとき、ＣＰＵ６０による制御の下で、カメラブロック１５により撮像された画像信号をカメラ信号処理部２０を介してＬＣＤ４０へ出力し、カメラスルー画像として表示するようになされている。
【０２９８】
またデジタルスチルカメラ１００は、入力部７０からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、ＣＰＵ６０がレンズ駆動制御部８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部８０の制御に基づいて可変焦点距離レンズ系１内の所定のレンズを移動する。
【０２９９】
そしてデジタルスチルカメラ１００は、入力部７０からの指示入力信号によりカメラブロック１５の図示しないシャッタが切られると、撮像された画像信号をカメラ信号処理部２０から画像処理部３０へ出力する。
【０３００】
画像処理部３０では、カメラ信号処理部２０から供給された画像信号に対して所定の圧縮符号化した後、所定のデータフォーマットのデジタルデータに変換し、これをリーダライタ５０を介してメモリーカード５１に書込むようになされている。
【０３０１】
なおフォーカシングは、例えばシャッタレリーズボタンが半押し、或は記録のために全押しされた場合に、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部８０が可変焦点距離レンズ系１（又は１１、１２、１３）を駆動制御することにより行われる。
【０３０２】
またメモリーカード５１に記録された画像データを再生する場合、ＣＰＵ６０が入力部７０に対する操作に応じてリーダライタ５０によりメモリーカード５１から画像データを読み出し、画像処理部３０により伸張復号化処理した後、これをＬＣＤ４０へ出力する。
【０３０３】
ＬＣＤ４０では、画像処理部３０により伸張復号化処理された画像データに基づいて再生画像を表示するようになされている。
【０３０４】
因みに、この実施の形態では、本発明の撮像装置をデジタルスチルカメラに適用するようにした場合について説明したが、例えば、デジタルビデオカメラといった他の撮像装置等に適用することも可能である。
【０３０５】
＜４．他の実施の形態＞
その他、上述した実施の形態及び第１数値実施例乃至第３数値実施例において示した各部の具体的な形状や構造並びに数値は、本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって、本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【０３０６】
また上述の実施の形態においては、各レンズ群のレンズ径を小型化して、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正するため、開口絞りＳを第３レンズ群Ｇ３近傍で、当該第３レンズ群Ｇ３よりも物体側に配置するようにした場合について述べた。
【０３０７】
しかしながら、本発明はこれに限らず、開口絞りＳを第３レンズ群Ｇ３近傍で、当該第３レンズ群Ｇ３よりも像側に配置するようにしても良い。
【０３０８】
さらに上述の実施の形態においては、開口絞りが第３レンズ群の近傍の物体側に配置され、第３レンズ群と一体的に移動するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、開口絞りを第３レンズ群とは別に駆動することにより別体的に移動するようにしてもよい。
【０３０９】
さらに上述の実施の形態においては、撮像装置を例えばデジタルスチルカメラ１００に搭載する場合を一例として示したが、撮像装置を搭載する対象としては、これに限られるものではなく、デジタルビデオカメラ、携帯電話機、カメラが搭載されたパーソナルコンピュータ、カメラが組み込まれたＰＤＡ等のその他種々の電子機器に広く適用することができる。
【符号の説明】
【０３１０】
１、１１、１２、１３……可変焦点距離レンズ系、１６……撮像素子、１５……カメラブロック、３０……画像処理部、４０……ＬＣＤ、５０……リーダライタ、５１……メモリーカード、６０……ＣＰＵ、７０……入力部、８０……レンズ駆動制御部。
【図１】
2011090265.tif 000015
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2011090265.tif 000024
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2011090265.tif 000028
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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