(57)【要約】【課題】本発明は、レンズ性能の向上と小型化との両立を実現するようにする。【解決手段】レンズ鏡筒を構成する可変焦点距離レンズ系は、少なくとも、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レンズ群を有し、案内手段が、固定筒と、固定筒に対して光軸回りに回転することにより当該固定筒に対して光軸方向へ進退する回転枠と、回転枠の内側に配され当該回転枠が回転する際に回転せず、かつ、光軸方向へ一体的に変位する直進案内枠と、第１レンズ群を直進案内枠に対して光軸方向へ進退させる第１案内枠と、第３レンズ群を直進案内枠に対して光軸方向へ進退させる第２案内枠とを具備し、第２レンズ群が直進案内枠に一体的に取り付けられ、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、当該直進案内枠は光軸方向へ固定されているようにする。【選択図】図１
2011133815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つ以上の可動レンズ群を有する可変焦点距離レンズ系と、当該可変焦点距離レンズ系を光軸方向へ進退する案内手段とを具えたレンズ鏡筒であって、
上記可変焦点距離レンズ系は、少なくとも、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レンズ群を有し、
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単調に増大し、上記第２レンズ群と上記第３レンズ群との空気間隔が単調に減少するように、少なくとも上記第１レンズ群と上記第３レンズ群とが物体側へ移動し、
上記案内手段は、
固定枠と、
上記固定枠に対して光軸回りに回転することにより当該固定枠に対して光軸方向へ進退する回転枠と、
上記回転枠の内側に配され当該回転枠が回転する際に回転せず、かつ、上記光軸方向へ一体的に変位する直進案内枠と、
上記第１レンズ群を上記直進案内枠に対して上記光軸方向へ進退させる第１案内枠と、
上記第３レンズ群を上記直進案内枠に対して上記光軸方向へ進退させる第２案内枠と
を具備し、
上記第２レンズ群が上記直進案内枠に一体的に取り付けられ、上記広角端状態から上記望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、当該直進案内枠は上記光軸方向へ固定されている
レンズ鏡筒。
【請求項２】
上記レンズ鏡筒において、
以下の条件式（１）を満足する
請求項１に記載のレンズ鏡筒。
（１）０．７＜ＴＬｗ／ＴＬｔ＜０．８５
但し、
ＴＬｗ  ：広角端状態におけるレンズ全長
ＴＬｔ  ：望遠端状態におけるレンズ全長
とする。
【請求項３】
上記レンズ鏡筒において、
以下の条件式（２）及び（３）を満足する
請求項２に記載のレンズ鏡筒。
（２）０．２＜Δ３／ＴＬｔ＜０．４
（３）０．０５＜Δ４／ＴＬｔ＜０．２
但し、
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
Δ４    ：広角端状態から望遠端状態までの第４レンズ群の移動量
とする。
【請求項４】
上記レンズ鏡筒において、
以下の条件式（４）を満足する
請求項３に記載のレンズ鏡筒。
（４）Δ４／Δ３＜０．９
【請求項５】
上記レンズ鏡筒において、
開口絞りが上記第３レンズ群の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に、上記開口絞りが上記第３レンズ群と一体的に移動する
請求項４に記載のレンズ鏡筒。
【請求項６】
上記レンズ鏡筒において、
以下の条件式（５）を満足する
請求項５に記載のレンズ鏡筒。
（５）１．８＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．７
但し、
ｆ１  
：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ    ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ    ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
【請求項７】
３つ以上の可動レンズ群を有する可変焦点距離レンズ系と、当該可変焦点距離レンズ系を光軸方向へ進退する案内手段とを具えたレンズ鏡筒と、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た撮像装置であって、
上記可変焦点距離レンズ系は、少なくとも、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レンズ群を有し、
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単調に増大し、上記第２レンズ群と上記第３レンズ群との空気間隔が単調に減少するように、少なくとも上記第１レンズ群と上記第３レンズ群とが物体側へ移動し、
上記案内手段は、
固定枠と、
上記固定枠に対して光軸回りに回転することにより当該固定枠に対して光軸方向へ進退する回転枠と、
上記回転枠の内側に配され当該回転枠が回転する際に回転せず、かつ、上記光軸方向へ一体的に変位する直進案内枠と、
上記第１レンズ群を上記直進案内枠に対して上記光軸方向へ進退させる第１案内枠と、
上記第３レンズ群を上記直進案内枠に対して上記光軸方向へ進退させる第２案内枠と
を具備し、
上記第２レンズ群が上記直進案内枠に一体的に取り付けられ、上記広角端状態から上記望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際、当該直進案内枠は上記光軸方向へ固定されている
撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ鏡筒及び撮像装置に関し、特に、いわゆる沈胴構造を採用したレンズ鏡筒に関する。
【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り、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よ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てきており、変倍比が５倍を超えるズームレンズについても増えつつある。
【０００９】
一般的に、これらの変倍比の高いズームレンズでは、当該ズームレンズの構成を表すズームタイプとして、正負正正４群タイプが使われてきた。この正負正正４群タイプは、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。
【００１０】
この正負正正４群タイプのズームレンズでは、焦点距離の最も短い広角端状態から焦点距離の最も長い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レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少するように、第１レンズ群乃至第３レンズ群の各レンズ群が移動し、別駆動による第４レンズ群の移動により撮像素子の像面位置（ピント位置）に対する変動を補償するようになされていた（例えば特許文献１参照）。
【００１１】
従来から４つ以上のレンズ群を光軸方向へ駆動させる沈胴式のレンズ鏡筒としては、４つの可動レンズ群を駆動可能であって、カムにより３つのレンズ群を駆動すると共に、最も像側に配置されるレンズ郡は別駆動する鏡筒構造が知られている（例えば特許文献２参照）。
【００１２】
このような沈胴式のレンズ鏡筒においては、携行時には本体内にレンズ部分を収納可能な所謂、沈胴式デジタルスチルカメラに用いられることが多い。
【００１３】
ところで、一般的に可動レンズ群を増やせば増やすほど、ズーム軌道の選択の自由度が高まるために、変倍比を高める、或は、高性能化を図れることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開2008-146016公報
【特許文献２】特開2008-46500公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来の鏡筒構造で可動レンズ群を増やすと、各可動レンズ群を光軸方向へ進退させる機構を組み込んだときに収納状態（沈胴状態）において全体が厚くなってしまい、レンズ性能の向上及び小型化を図ることの両立が困難になるという問題があった。
【００１６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、レンズ性能の向上と小型化との両立を実現するのに適したレンズ鏡筒及び、そのレンズ鏡筒を搭載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】
【００１７】
かかる課題を解決するため本発明においては、３つ以上の可動レンズ群を有する可変焦点距離レンズ系と、当該可変焦点距離レンズ系を光軸方向へ進退する案内手段とを具えたレンズ鏡筒であって、可変焦点距離レンズ系は、少なくとも、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レンズ群を有し、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単調に増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が単調に減少するように、少なくとも第１レンズ群と第３レンズ群とが物体側へ移動し、案内手段は、固定筒と、固定筒に対して光軸回りに回転することにより当該固定筒に対して光軸方向へ進退する回転枠と、回転枠の内側に配され当該回転枠が回転する際に回転せず、かつ、光軸方向へ一体的に変位する直進案内枠と、第１レンズ群を直進案内枠に対して光軸方向へ進退させる第１案内枠と、第３レンズ群を直進案内枠に対して光軸方向へ進退させる第２案内枠とを具備し、第２レンズ群が直進案内枠に一体的に取り付けられ、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、当該直進案内枠は光軸方向へ固定されているようにする。
【００１８】
これによりレンズ鏡筒では、第２レンズ群が直進案内枠に一体的に取り付けられると共に、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、当該第２レンズ群を保持している直進案内枠が光軸方向へ固定されているため、第２レンズ群を保持するための第２レンズ群保持部材を直進案内枠とは別に設ける場合に比べて簡易構成化を図ることができ、かつ直進案内枠を介して第２レンズ群が光軸方向へ固定されているので小型化及び高変倍比化を図ることができる。
【００１９】
なお、このレンズ鏡筒においては、可変焦点距離レンズ系が以下の条件式（１）を満足するように構成されることが望ましい。
（１）０．７＜ＴＬｗ／ＴＬｔ＜０．８５
但し、
ＴＬｗ  ：広角端状態におけるレンズ全長
ＴＬｔ  ：望遠端状態におけるレンズ全長
とする。
【００２０】
条件式（１）は、レンズ位置状態の変化に伴うレンズ全長の変化を規定するものであり、すなわち条件式（１）によって第１レンズ群保持部材の繰り出せる長さが決まることを意味している。
【００２１】
この条件式（１）の上限値を上回った場合、第１レンズ群保持部材が光軸方向へ厚くなり、収納時の鏡筒厚が厚くなってしまう。
【００２２】
その結果、レンズ鏡筒では、レンズ収納時の鏡筒厚が薄くならず、十分な小型化を図ることができなくなってしまう。
【００２３】
この条件式（１）の下限値を下回った場合、第１レンズ群保持部材が光軸方向へ薄くなる分だけ、カム筒や固定筒が光軸方向へ厚くなる。
【００２４】
その結果、レンズ鏡筒では、条件式（１）の下限値を下回った場合、レンズ収納時の鏡筒厚が薄くならず、十分な小型化を図ることができなくなってしまう。
【００２５】
また、レンズ鏡筒においては、可変焦点距離レンズ系が以下の条件式（２）及び条件式（３）を満足するように構成されることが望ましい。
（２）０．２＜Δ３／ＴＬｔ＜０．４
（３）０．０５＜Δ４／ＴＬｔ＜０．２
但し、
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
Δ４    ：広角端状態から望遠端状態までの第４レンズ群の移動量
とする。
【００２６】
条件式（２）及び条件式（３）は、レンズ位置状態の変化に伴う第３レンズ群及び第４レンズ群の移動量をそれぞれ規定するものである。この条件式（２）の下限値を下回った場合、第３レンズ群の変倍作用が弱まってしまう。
【００２７】
その結果、レンズ鏡筒では、所定の変倍比を得るために可変焦点距離レンズ系における第２レンズ群の変倍作用が高まることになり、レンズ位置状態の変化に伴い、第２レンズ群で発生する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。
【００２８】
逆に、条件式（２）の上限値を上回った場合、第３レンズ群保持部材の移動量が大きくなる。そうするとレンズ鏡筒では、カム筒のカムが光軸方向へ長く伸びることになり、他のカムとメカ的な干渉が生じてしまうので、それを回避するためにカム筒が光軸方向へ厚くならざるを得ず、レンズ収納時の沈胴状態におけるレンズ鏡筒の鏡筒厚が厚くなってしまう。
【００２９】
条件式（３）の下限値を下回った場合、望遠端状態において第４レンズ群を通過する軸外光束が光軸から大きく離れてしまう。その結果、レンズ鏡筒では、画角の変化に伴って第４レンズ群により発生する軸外収差の変動を良好に補正できず、光学性能の更なる向上を図ることができなくなってしまう。
【００３０】
逆に、条件式（３）の上限値を上回った場合、望遠端状態における第４レンズ群の横倍率が正に大きくなり、その結果、第１レンズ群乃至第３レンズ群により形成される像が大きく拡大されるため、製造時に第１レンズ群乃至第３レンズ群において微小なる偏芯が発生しただけでも、光学性能が著しく低下してしまう。
【００３１】
なお、レンズ鏡筒においては、より好ましくは条件式（２）と条件式（３）とを満足した上で、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）Δ４／Δ３＜０．９
【００３２】
この条件式（４）の上限値を上回った場合、望遠端状態で第３レンズ群保持部材のカムフォロワと、第４レンズ群保持部材のカムフォロワとが干渉してしまい、その結果、カム筒を光軸方向に厚くせざるを得なくなってしまい、鏡筒厚が厚くなってしまう。
【００３３】
更にレンズ鏡筒の可変焦点距離レンズ系では、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、開口絞りを第３レンズ群近傍に配置することが望ましい。
【００３４】
一般に、レンズ位置状態が変化する際、開口絞りとの距離を変化させるレンズ群が増えるほど、各レンズ群を通過する軸外光束の高さが変化し易い。そして、その高さを利用して、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を補正するが、軸外光束の高さを積極的に変化させることにより、一段と良好に補正することが可能となる。
【００３５】
特に、レンズ鏡筒の可変焦点距離レンズ系では、第３レンズ群Ｇ３近傍に開口絞りを配置すると、当該開口絞りの前後にそれぞれ複数の可動レンズ群をバランス良く配置することができるため、コマ収差を一段と良好に補正することが可能となって、高性能化を図り得るようになされている。
【００３６】
また、レンズ鏡筒の可変焦点距離レンズ系では、第３レンズ群がレンズ全系の中央付近に位置するため、開口絞りについてもレンズ全系の中央付近に位置することになり、各レンズ群を通過する軸外光束の高さが極端に離れないようにでき、その結果、レンズ径の小型化を図り得るようになされている。
【００３７】
なお、レンズ鏡筒の可変焦点距離レンズ系では、第３レンズ群の物体側に開口絞りを配置すると共に、レンズ位置状態が変化する際に、開口絞りと第３レンズ群とを一体的に移動させることにより、レンズ径の更なる小型化と鏡筒構造の簡略化を図り得るようになされている。
【００３８】
因みに、レンズ鏡筒の可変焦点距離レンズ系では、第３レンズ群の物体側に開口絞りを配置することにより、特に、広角端状態で第１レンズ群を通過する軸外光束の高さを光軸に近づけて小型化を図ることができる。
【００３９】
同時に、レンズ鏡筒の可変焦点距離レンズ系は、広角端状態で第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づくため、画面周辺部で発生するコマ収差を抑えることが可能となり、高性能化を図ることができる。
【００４０】
更に、レンズ鏡筒の可変焦点距離レンズ系では、レンズ径の小型化とレンズ系全長の短縮化とをバランス良く達成するため、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）１．８＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．７
但し、
ｆ１    ：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ    ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ    ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
【００４１】
ここで条件式（５）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（５）の上限値を上回った場合、レンズ鏡筒の可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群による収斂作用が弱まるため、望遠端状態におけるレンズ系全長が大型化してしまう。
【００４２】
逆に、この条件式（５）の下限値を下回った場合、レンズ鏡筒の可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群による収斂作用が強まり、広角端状態における軸外光束が光軸から離れてレンズ径が大型化してしまう。
【００４３】
ところで、第１レンズ群の屈折力が強くなるほど、望遠端状態において第１レンズ群単独で発生する高次の球面収差を良好に補正できなくなってしまう。この場合、開口絞りを可変絞りとして、レンズ位置状態が変化する際に開放径を変化させることも可能であるが、低照度の被写体を撮影する際にノイズが増大する等の問題が発生してしまう。
【００４４】
このため、レンズ鏡筒の可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群単独で発生する高次の球面収差を更に良好に補正して、望遠端状態における開放Ｆ値を明るくするには、条件式（５）の下限値を「２．０」とすることが望ましい。
【００４５】
また本発明においては、３つ以上の可動レンズ群を有する可変焦点距離レンズ系と、当該可変焦点距離レンズ系を光軸方向へ進退する案内手段とを具えたレンズ鏡筒と、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た撮像装置であって、可変焦点距離レンズ系は、少なくとも、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レンズ群を有し、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単調に増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が単調に減少するように、少なくとも第１レンズ群と第３レンズ群とが物体側へ移動し、案内手段は、固定枠と、固定枠に対して光軸回りに回転することにより当該固定枠に対して光軸方向へ進退する回転枠と、回転枠の内側に配され当該回転枠が回転する際に回転せず、かつ、光軸方向へ一体的に変位する直進案内枠と、第１レンズ群を直進案内枠に対して光軸方向へ進退させる第１案内枠と、第３レンズ群を直進案内枠に対して光軸方向へ進退させる第２案内枠とを具備し、第２レンズ群が直進案内枠に一体的に取り付けられ、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、当該直進案内枠は光軸方向へ固定されているようにする。
【００４６】
これにより撮像装置では、レンズ鏡筒において、第２レンズ群が直進案内枠に一体的に取り付けられると共に、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、当該第２レンズ群を保持している直進案内枠が光軸方向へ固定されているようにしたことにより、第２レンズ群を保持するための第２レンズ群保持部材を直進案内枠とは別に設ける場合に比べて簡易構成化を図ることができ、かつ直進案内枠を介して第２レンズ群が光軸方向へ固定されているので小型化及び高変倍比化を図ることができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明のレンズ鏡筒によれば、第２レンズ群が直進案内枠に一体的に取り付けられると共に、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、当該第２レンズ群を保持している直進案内枠が光軸方向へ固定されているようにしたことにより、第２レンズ群を保持するための第２レンズ群保持部材を直進案内枠とは別に設ける場合に比べて簡易構成化を図ることができ、かつ直進案内枠を介して第２レンズ群が光軸方向へ固定されているので小型化及び高変倍比化を図ることができ、かくしてレンズ性能の向上と小型化との両立を実現するのに適したレンズ鏡筒を実現することができる。
【００４８】
また、本発明の撮像装置によれば、レンズ鏡筒において、第２レンズ群が直進案内枠に一体的に取り付けられると共に、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、当該第２レンズ群を保持している直進案内枠が光軸方向へ固定されているようにしたことにより、第２レンズ群を保持するための第２レンズ群保持部材を直進案内枠とは別に設ける場合に比べて簡易構成化を図ることができ、かつ直進案内枠を介して第２レンズ群が光軸方向へ固定されているので小型化及び高変倍比化を図ることができ、かくしてレンズ性能の向上と小型化との両立を実現するのに適したレンズ鏡筒を搭載した撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】レンズ鏡筒の全体構成（沈胴状態）を示す略線的断面図である。
【図２】レンズ鏡筒の全体構成（広角端状態）を示す略線的断面図である。
【図３】レンズ鏡筒の全体構成（望遠端状態）を示す略線的断面図である。
【図４】レンズ鏡筒における状態遷移の説明に供する略線的断面図である。
【図５】第１及び第２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置を示す略線図である。
【図６】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７】第１数値実施例の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数値実施例の諸収差を示す特性曲線図である。
【図１０】第３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置を示す略線図である。
【図１１】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１２】第３数値実施例の諸収差を示す特性曲線図である。
【図１３】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】
【００５０】
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．第１の実施の形態
２．第１の実施の形態に対応した数値実施例（第１数値実施例及び第２数値実施例）
３．第２の実施の形態
４．第２の実施の形態に対応した数値実施例（第３数値実施例）
５．撮像装置及びデジタルスチルカメラの構成
６．他の実施の形態
【００５１】
＜１．第１の実施の形態＞
［１−１．レンズ鏡筒の構成］
第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒は、少なくとも３つ以上の可動レンズ群を有する可変焦点距離レンズ系と、当該可変焦点距離レンズ系を構成する各可動レンズ群を光軸方向へ進退させる案内手段としての駆動機構とによって構成されている。
【００５２】
なお、以降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。
【００５３】
まず、第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系の構成について説明する。第１の実施の形態におけ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レンズ群の５つのレンズ群によって構成される。
【００５４】
具体的に第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系は、焦点距離が最も短くなる広角端状態から焦点距離が最も長くなる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減少する。
【００５５】
また同時に第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群が物体側へ単調に移動するものの、第２レンズ群が光軸方向に固定され、第３レンズ群と第４レンズ群とが物体側へ移動する構成である。
【００５６】
そして第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群の光軸方向への移動に伴う像面位置の変動を補償するように第５レンズ群が別駆動により移動するようになされている。
【００５７】
続いて、第１の実施の形態において可変焦点距離レンズ系を構成する各レンズ群の機能について説明する。この第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、広角端状態において第１レンズ群と第２レンズ群とを近接配置している。
【００５８】
その結果、第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では第１レンズ群に入射する軸外光束を光軸に近づけられるため、第１レンズ群のレンズ径を小径化することができる。
【００５９】
実際上、第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、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に、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔を広げると、第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてしまう。
【００６０】
しかしながら第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、このような光軸に対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。特に可変焦点距離レンズ系は、レンズ全長の変化を大きくすることにより、光軸に対する軸外光束の高さの変化を一段と大きくして収差補正効果を高めている。
【００６１】
また第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、広角端状態において第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔を広げることにより、第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れ、その結果、軸上収差と軸外収差とをそれぞれ独立して補正し得るようになされている。
【００６２】
そして第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、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に、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔を狭めることにより、第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づく。
【００６３】
このため第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、この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、高性能化を図るようになされている。
【００６４】
さらに第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、広角端状態において第３レンズ群と第４レンズ群とを近接配置することにより、第４レンズ群を通過する軸外光束を光軸から離し、画角の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正するようになされている。
【００６５】
同時に第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、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に、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔を広げると、第４レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づく。その結果、第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系は、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し得るようになされている。
【００６６】
なお第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、第３レンズ群の像面側に負屈折力を有する第４レンズ群と正屈折力を有する第５レンズ群とを配置しているが、第２レンズ群及び第４レンズ群という２つの負レンズ群を開口絞りの前後に配置するようになされている。
【００６７】
これにより第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、レンズ系全体での屈折力配置を開口絞り中心とした対称型に近づけ、特に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ようになされている。
【００６８】
ここで第５レンズ群は主に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。第１の実施の形態における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に、第４レンズ群が物体側へ移動することにより、当該第４レンズ群と第５レンズ群との空気間隔が広がる。
【００６９】
その結果、第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系は、第５レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れるため、この高さの変化を利用して画角の変化に伴う軸外収差の変動を一段と良好に補正し得るようになされている。
【００７０】
一般に、開口絞りの前後に当該開口絞りとの間隔が変化するように移動するレンズ群の数が増えるほど、高いズーム倍率であっても高性能化を実現できる。第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、上述のような構成とすることにより、開口絞りとの間隔が変化するように移動するレンズ群の数を増やして高いズーム比でありながら高性能化を実現し得るようになされている。
【００７１】
このような上述したレンズ構成の下、第１の実施の形態における沈胴式のレンズ鏡筒では、各レンズ群がベースとなる部材に対して移動する構造となっている点に着目し、第２レンズ群を光軸方向へ固定するようにした。
【００７２】
ところで、一般に、ズームレンズを構成しているレンズ数を増やせば、収差補正の自由度が増えるため、変倍比を高くしても充分に高い光学性能を実現することができる。ところが、単純にレンズ数を増やしただけでは、レンズ駆動機構が複雑化してしまう問題があった。これを解決する方法として、光軸方向へ固定したレンズ群を追加する方法が知られている。
【００７３】
例えば、交換レンズでは正負正負正の５群構成として、第４レンズ群を光軸方向へ固定したズームタイプが知られており、具体的には特開２００３−２４１０９３号公報が知られている。このような交換レンズでは、第１レンズ群の移動量を減らす目的で第４レンズ群を光軸方向へ固定していた。
【００７４】
これに対して第１の実施の形態における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第２レンズ群を光軸方向へ固定することにより、可動レンズ群を減らしてレンズ系の簡易構成化を図っている。
【００７５】
上述した特開２００３−２４１０９３号公報の交換レンズでは、第１レンズ群の移動量を減らす目的で第４レンズ群を光軸方向へ固定していた。これに対してレンズ一体型カメラにおいては、広角端状態におけるレンズ全長を短くした方が、広角端状態で第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸へ近づくので、レンズ径の小型化が図り易い利点がある。
【００７６】
そこで第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、広角端状態から望遠端状態まで第２レンズ群を光軸方向へ固定することにより、可動レンズ群を減らしてレンズ系全体の簡易構成化を図りながら、各レンズの可変間隔を増やすことができるので、小型化及び高変倍比化をも達成するようになされている。
【００７７】
［１−２．レンズ鏡筒の断面構造］
続いて、図１乃至図３に示すように、レンズ位置状態が変化する際に、上述した可変焦点距離レンズ系Ｇを構成している可動レンズ群Ｇ１乃至Ｇ５を光軸方向へ駆動するための案内手段としての駆動機構について、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００を介して説明する。
【００７８】
ここで図１に示す第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００は、沈胴状態を示し、図２に示すレンズ鏡筒１００は広角端状態を示し、図３に示すレンズ鏡筒１００は望遠端状態を示す。
【００７９】
第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００は円盤状の固定地板部材１１８に対して撮像素子ユニットＩＭＧが取り付けられ、当該固定地板部材１１８が当該レンズ鏡筒１００の最外周側に位置する固定枠としての固定筒１０８に対し、ネジ止め（図示せず）により取付固定されている。
【００８０】
この固定筒１０８は、略円筒形状に構成されており、その内周側に、カム１０８Ａと直進ガイド部材１０７を回転規制するための溝部（図示せず）とが設けられている。
【００８１】
また固定筒１０８の内周側には、回転枠として略円筒形状のカム筒１０６が配されており、当該固定筒１０８に対して当該カム筒１０６が光軸回りに回転することにより、当該固定筒１０８に対して当該カム筒１０６が光軸方向へ進退するようになされている。
【００８２】
このとき第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、直進ガイド部材１０７の外周側に形成された凸部（図示せず）と、固定筒１０８の内周側に設けられた溝部（図示せず）とが係合することにより、カム筒１０６が回転したときに直進ガイド部材１０７が回転してしまうことを規制するようになされている。
【００８３】
このカム筒１０６は、外周側にカムフォロワ１０６Ａが形成され、かつ内周側には直進ガイド部材１０７と係合するための同心円状の溝部（図示せず）が形成されており、これにより当該カム筒１０６と直進ガイド部材１０７とを一体移動させるようになされている。
【００８４】
またカム筒１０６は、その内周側に、第１レンズ群保持部材１０３と係合するためのカム１０６Ｃ、第３レンズ群保持部材１１０と係合するためのカム１０６Ｄ及び第４レンズ群保持部材１１７と係合するためのカム１０６Ｅが形成されている。
【００８５】
直進案内枠としての直進ガイド部材１０７は、カム筒１０６の内側に配された略円筒形状に形成され、かつ光軸方向へ斜めに伸びた穴（図示せず）がその周囲に形成されており、第３レンズ群保持部材１１０のカムフォロワ１１０Ａ、第４レンズ群保持部材１１７のカムフォロワ１１７Ａが当該穴を貫通するようになされている。
【００８６】
従って第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、カム筒１０６のカム１０６Ｄと第３レンズ群保持部材１１０のカムフォロワ１１０Ａとが直進ガイド部材１０７を介して係合する。
【００８７】
また同時に、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、カム筒１０６のカム１０７Ｅと第４レンズ群保持部材１１７のカムフォロワ１１７Ａとが直進ガイド部材１０７を介して係合する。
【００８８】
これにより第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、カム筒１０６が回転したときでも、第３レンズ群保持部材１１０及び第４レンズ群保持部材１１７を直進ガイド部材１０７によって回転規制するようになされている。
【００８９】
なお直進ガイド部材１０７については、カム筒１０６が回転する際に回転せず、光軸方向へ第３レンズ群保持部材１１０及び第４レンズ群保持部材１１７と一体的に変位するようになされている。
【００９０】
これにより第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、カム筒１０６の回転に応じて直進ガイド部材１０７、第３レンズ群保持部材１１０及び第４レンズ群保持部材１１７が回転することなく光軸方向へ移動する。
【００９１】
また直進ガイド部材１０７は、その中央部分に第２レンズ群Ｇ２を保持している第２レンズ群保持部材１０５が取り付けられ、かつ外周端部を介してカム筒１０６と嵌め合わされる構造であり、当該カム筒１０６と光軸方向へ一体的に移動するようになされている。
【００９２】
なお、直進ガイド部材１０７は、その外周端部を介してカム筒１０６と嵌め合わされるが、カム筒１０６が回転するものの直進ガイド部材１０７は回転しないようになされているため、嵌め合わされていても取付固定されている訳ではない。
【００９３】
さらにカム筒１０６と直進ガイド部材１０７との間には、第１レンズ群Ｇ１を保持している略円筒形状の第１レンズ群保持部材１０３が配されており、カム筒１０６のカム１０６Ｃと第１レンズ群保持部材１０３のカムフォロワ１０３Ａとが係合するようになされている。
【００９４】
なお、カム筒１０６の内周側には、第１レンズ群保持部材１０３を回転規制するための溝部（図示せず）が設けられており、第１レンズ群保持部材１０３の外周側に設けられた凸部と係合するようになされている。
【００９５】
これによりレンズ鏡筒１００では、カム筒１０６の回転に伴って第１レンズ群保持部材１０３が回転することなく光軸方向へ進退するようになされている。
【００９６】
さらに直進ガイド部材１０７の内周側には、第４レンズ群Ｇ４を保持している略円筒形状の第４レンズ群保持部材１１７が配され、当該第４レンズ群保持部材１１７の外周側に設けられたカムフォロワ１１７Ａが直進ガイド部材１０７の穴を貫通してカム筒１０６のカム１０６Ｅと係合する。
【００９７】
この第４レンズ群保持部材１１７の内周側であって、当該第４レンズ群保持部材１１７よりも物体側に、第３レンズ群Ｇ３を保持している略円筒形状の第３レンズ群保持部材１１０が配され、当該第３レンズ群保持部材１１０の外周側にはカムフォロワ１１０Ａが設けられている。
【００９８】
これにより第３レンズ群保持部材１１０のカムフォロワ１１０Ａと、カム筒１０６のカム１０６Ｄとが直進ガイド部材１０７の穴を貫通した状態で係合するようになされている。
【００９９】
さらに第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、第４レンズ群保持部材１１７よりも像面側に第５レンズ群Ｇ５を保持している第５レンズ群保持部材１１２が配されており、当該第５レンズ群保持部材１１２が第５レンズ群ガイド軸１１３によって支持され、かつ第５レンズ群回転止め１１４によって回転規制されるようになされている。
【０１００】
なお、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、第１レンズ群保持部材１０３よりも物体側に第１レンズ群Ｇ１のレンズを保護するためのカバー１２０が配され、カム筒１０６の先端に設けられたカバー保持部材１２１に対して当該カバー１２０が取り付けられている。
【０１０１】
このような構成を有する第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の進退動作を、次の図４（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて、案内手段としての駆動機構を構成している固定筒１０８、カム筒１０６、直進ガイド部材１０７、第１レンズ群保持部材１０３、第２レンズ群保持部材１０５、第３レンズ群保持部材１１０、第４レンズ群保持部材１１７及び第５レンズ群保持部材１１２の動きを介して説明する。
【０１０２】
図４（Ａ）に示すように第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００は、沈胴状態（図１）が示されており、直進ガイド部材１０７の端部が固定地板部材１１８に当接した位置まで繰り込んだ状態となっている。
【０１０３】
この沈胴状態において第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００は、カム筒１０６の回転によって当該カム筒１０６が光軸方向の物体側へ移動する。
【０１０４】
その際、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、第３レンズ群保持部材１１０及び第４レンズ群保持部材１１７が直進ガイド部材１０７によって回転規制されているため、カム筒１０６が回転するに際し、当該第３レンズ群保持部材１１０及び第４レンズ群保持部材１１７の外周側に設けられたカムフォロワ１１０Ａ及び１１７Ａが、カム筒１０６の内周側に設けられたカム１０６Ｄ及び１０６Ｅに沿って移動する。
【０１０５】
すなわち第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、固定筒１０８に対して、カム筒１０６が回転しながら光軸方向の物体側へ移動することにより、当該カム筒１０６に対して第３レンズ群保持部材１１０及び第４レンズ群保持部材１１７が物体側へ移動し、沈胴状態（図１、図４（Ａ））から広角端状態（図２、図４（Ｂ））へ遷移するようになされている。
【０１０６】
このとき第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００は、カム筒１０６及び直進ガイド部材１０７に挟まれた第１レンズ群保持部材１０３についても当該カム筒１０６及び直進ガイド部材１０７と一体化したままの状態で物体側へ移動することになる。
【０１０７】
その後、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００は、さらにカム筒１０６が回転することによって当該カム筒１０６についてはその場から移動することなく第１レンズ群保持部材１０３だけが物体側へ移動すると共に、第３レンズ群保持部材１１０及び第４レンズ群保持部材１１７が物体側へ移動することにより、広角端状態（図２、図４（Ｂ））から望遠端状態（図３、図４（Ｃ））へ遷移する。
【０１０８】
なお第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、広角端状態（図２、図４（Ｂ））から望遠端状態（図３、図４（Ｃ））へ遷移する際であっても、第２レンズ群保持部材１０５と一体化された直進ガイド部材１０７については移動することはない。
【０１０９】
すなわち第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００は、広角端状態（図２、図４（Ｂ））及び望遠端状態（図３、図４（Ｃ））の双方において、固定筒１０８及びカム筒１０６の位置関係は変わらず、広角端状態（図２、図４（Ｂ））から望遠端状態（図３、図４（Ｃ））へ遷移したとき、カム筒１０６から第１レンズ群保持部材１０３だけが物体側へ飛び出すようになされている。
【０１１０】
従って第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、沈胴状態（図１、図４（Ａ））から広角端状態（図２、図４（Ｂ））へ遷移するに際し、固定筒１０８からカム筒１０６が突出し、広角端状態（図２、図４（Ｂ））及び望遠端状態（図３、図４（Ｃ））へ遷移するに際し、カム筒１０６から第１レンズ群保持部材１０３が突出する所謂２段式に構成されている。
【０１１１】
因みに、レンズ鏡筒１００における第５レンズ群保持部１１２については、カム筒１０６の回転とは独立して個別に移動するが、ここでは便宜上その説明を省略すると共に、移動前後の状態を図示することについても省略している。
【０１１２】
このように第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００は、直進ガイド部材１０７を第３レンズ群保持部材１１０及び第４レンズ群保持部材１１７に対する回転規制に用いるだけでなく、第２レンズ群保持部材１０５の保持にも用いるように兼用した。
【０１１３】
これによりレンズ鏡筒１００は、可動レンズ群を増やしながらも、鏡筒構造を簡素化しながら高ズーム比でありながら高性能化を実現するようになされている。
【０１１４】
［１−３．レンズ鏡筒の具体的構成］
このような第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００においては、可変焦点距離レンズ系Ｇが以下の条件式（１）を満足するように構成されることが望ましい。
（１）０．７＜ＴＬｗ／ＴＬｔ＜０．８５
但し、
ＴＬｗ  ：広角端状態におけるレンズ全長
ＴＬｔ  ：望遠端状態におけるレンズ全長
とする。
【０１１５】
条件式（１）は、レンズ位置状態の変化に伴うレンズ全長の変化を規定するものであり、すなわち条件式（１）によって第１レンズ群保持部材１０３の繰り出せる長さが決まることを意味している。
【０１１６】
この条件式（１）の上限値を上回った場合、第１レンズ群保持部材１０３が光軸方向へ厚くなり、収納時の鏡筒厚が大きくなってしまう。
【０１１７】
その結果、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、レンズ収納時の鏡筒厚が薄くならず、十分な小型化を図ることができなくなってしまう。
【０１１８】
この条件式（１）の下限値を下回った場合、第１レンズ群保持部材１０３が光軸方向へ薄くなる分だけ、カム筒１０６や固定筒１０８が光軸方向へ厚くなる。
【０１１９】
その結果、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、条件式（１）の下限値を下回った場合、レンズ収納時の鏡筒厚が薄くならず、十分な小型化を図ることができなくなってしまう。
【０１２０】
また第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００においては、可変焦点距離レンズ系Ｇが以下の条件式（２）及び条件式（３）を満足するように構成されることが望ましい。
（２）０．２＜Δ３／ＴＬｔ＜０．４
（３）０．０５＜Δ４／ＴＬｔ＜０．２
但し、
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
Δ４    ：広角端状態から望遠端状態までの第４レンズ群の移動量
とする。
【０１２１】
条件式（２）及び条件式（３）は、レンズ位置状態の変化に伴う第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４の移動量をそれぞれ規定するものである。この条件式（２）の下限値を下回った場合、第３レンズ群Ｇ３の変倍作用が弱まってしまう。
【０１２２】
その結果、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、所定の変倍比を得るために可変焦点距離レンズ系Ｇにおける第２レンズ群Ｇ２の変倍作用が高まることになり、レンズ位置状態の変化に伴い、第２レンズ群Ｇ２で発生する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。
【０１２３】
逆に、条件式（２）の上限値を上回った場合、第３レンズ群保持部材１１０の移動量が大きくなる。そうすると第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、カム筒１０６のカム１０６Ｄが光軸方向へ長く伸びることになり、他のカム１０６Ｃ、カム１０６Ｅとメカ的な干渉が生じてしまうので、それを回避するためにカム筒１０６が光軸方向へ厚くならざるを得ず、レンズ収納時の沈胴状態におけるレンズ鏡筒１００の鏡筒厚が厚くなってしまう。
【０１２４】
条件式（３）の下限値を下回った場合、望遠端状態において第４レンズ群Ｇ４を通過する軸外光束が光軸から大きく離れてしまう。その結果、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、画角の変化に伴って第４レンズ群Ｇ４により発生する軸外収差の変動を良好に補正できず、光学性能の更なる向上を図ることができなくなってしまう。
【０１２５】
逆に、条件式（３）の上限値を上回った場合、望遠端状態における第４レンズ群Ｇ４の横倍率が正に大きくなり、その結果、第１レンズ群Ｇ１乃至第３レンズ群Ｇ３により形成される像が大きく拡大されるため、製造時に第１レンズ群Ｇ１乃至第３レンズ群Ｇ３において微小なる偏芯が発生しただけでも、光学性能が著しく低下してしまう。
【０１２６】
なお、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００においては、より好ましくは条件式（２）と条件式（３）とを満足した上で、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）Δ４／Δ３＜０．９
【０１２７】
この条件式（４）の上限値を上回った場合、望遠端状態で第３レンズ群保持部材１１０のカムフォロワ１１０Ａと、第４レンズ群保持部材１１７のカムフォロワ１１７Ａとが干渉してしまい、その結果、カム筒１０６を光軸方向に厚くせざるを得なくなってしまい、鏡筒厚が厚くなってしまう。
【０１２８】
更に第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、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、開口絞りを第３レンズ群Ｇ３近傍に配置することが望ましい。
【０１２９】
一般に、レンズ位置状態が変化する際、開口絞りとの距離を変化させるレンズ群が増えるほど、各レンズ群を通過する軸外光束の高さが変化し易い。そして、その高さを利用して、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を補正するが、軸外光束の高さを積極的に変化させることにより、一段と良好に補正することが可能となる。
【０１３０】
特に、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、第３レンズ群Ｇ３近傍に開口絞りを配置すると、当該開口絞りの前後にそれぞれ複数の可動レンズ群をバランス良く配置することができるため、コマ収差を一段と良好に補正することが可能となって、高性能化を図り得るようになされている。
【０１３１】
また、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、第３レンズ群Ｇ３がレンズ全系の中央付近に位置するため、開口絞りについてもレンズ全系の中央付近に位置することになり、各レンズ群を通過する軸外光束の高さが極端に離れないようにでき、その結果、レンズ径の小型化を図り得るようになされている。
【０１３２】
なお、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、第３レンズ群Ｇ３の物体側に開口絞りを配置すると共に、レンズ位置状態が変化する際に、開口絞りと第３レンズ群Ｇ３とを一体的に移動させることにより、レンズ径の更なる小型化と鏡筒構造の簡略化を図り得るようになされている。
【０１３３】
因みに、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、第３レンズ群Ｇ３の物体側に開口絞りを配置することにより、特に、広角端状態で第１レンズ群Ｇ１を通過する軸外光束の高さを光軸に近づけて小型化を図ることができる。
【０１３４】
同時に、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇは、広角端状態で第１レンズ群Ｇ１を通過する軸外光束が光軸に近づくため、画面周辺部で発生するコマ収差を抑えることが可能となり、高性能化を図ることができる。
【０１３５】
ところで、無限遠に位置する被写体から近距離に位置した被写体まで合焦を行う（以下、これを近接合焦と呼ぶ。）際、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇにおいては、第５レンズ群Ｇ５を光軸方向へ移動させることが望ましい。
【０１３６】
これは、第５レンズ群Ｇ５は像面位置に近い場所に配置され、軸上光束と軸外光束とが離れた状態で通過するため、軸上光束と軸外光束とを独立して補正することが可能であり、被写体位置の変化に伴う軸外収差の変動を補正するのに適しているからである。
【０１３７】
更に、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、レンズ径の小型化とレンズ系全長の短縮化とをバランス良く達成するため、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）１．８＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．７
但し、
ｆ１    ：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ    ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ    ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
【０１３８】
ここで条件式（５）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１を規定するものである。この条件式（５）の上限値を上回った場合、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、第１レンズ群Ｇ１による収斂作用が弱まるため、望遠端状態におけるレンズ系全長が大型化してしまう。
【０１３９】
逆に、この条件式（５）の下限値を下回った場合、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、第１レンズ群Ｇ１による収斂作用が強まり、広角端状態における軸外光束が光軸から離れてレンズ径が大型化してしまう。
【０１４０】
ところで、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が強くなるほど、望遠端状態において第１レンズ群単独で発生する高次の球面収差を良好に補正できなくなってしまう。この場合、開口絞りを可変絞りとして、レンズ位置状態が変化する際に開放径を変化させることも可能であるが、低照度の被写体を撮影する際にノイズが増大する等の問題が発生してしまう。
【０１４１】
このため、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、第１レンズ群Ｇ１単独で発生する高次の球面収差を更に良好に補正して、望遠端状態における開放Ｆ値を明るくするには、条件式（５）の下限値を「２．０」とすることが望ましい。
【０１４２】
なお、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇにおいては、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できる。特に、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇにおいては、第２レンズ群Ｇ２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である。
【０１４３】
また、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇにおいては、第３レンズ群Ｇ３乃至第５レンズ群Ｇ５に非球面レンズを導入することによって、中心性能の更なる高性能化が可能となる。
【０１４４】
さらに、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇにおいては、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のは言うまでもない。
【０１４５】
さらに、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、第１レンズ群Ｇ１単独で発生する球面収差を補正して、特に、望遠端状態で良好なる光学性能を実現するために、第１レンズ群Ｇ１が像側に凹面を向けた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により構成されることが望ましい。
【０１４６】
なお、この接合レンズは、負レンズと正レンズとに分離することも可能であり、これにより第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、第１レンズ群Ｇ１で発生する色収差や球面収差を良好に補正することもできる。
【０１４７】
しかしながら、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、負レンズと正レンズとに分離した場合、製造時に発生する微小なる偏心によっても光学性能が著しく劣化してしまうため、接合レンズの方が望ましい。
【０１４８】
加えて、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、レンズ系を構成するレンズ群のうち、１つのレンズ群、あるいは、１つのレンズ群を構成する一部のレンズを光軸に対してほぼ垂直な方向へシフトさせることにより、像をシフトさせることが可能である。
【０１４９】
そして第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、カメラの倒れを検出する検出系、当該検出系からのブレ情報に基づいて移動量を算出する演算系、当該演算系からの移動量情報に従って所定のレンズをシフトさせる駆動系と、当該レンズとを組み合わせるようになされている。
【０１５０】
これにより第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、シャッターレリーズ時に生じるカメラブレ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得るようになされている。
【０１５１】
特に、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、第３レンズ群Ｇ３を光軸にほぼ垂直な方向へシフトさせる際に生じる性能変化を小さくすることができる。
【０１５２】
さらに、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇでは、第３レンズ群Ｇ３の近傍に開口絞りを配置した場合、軸外光束が光軸付近を通過するため、第３レンズ群Ｇ３を光軸にほぼ垂直な方向へシフトさせた際に生じる軸外収差の変動を抑えることが可能となる。
【０１５３】
因みに、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ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、撮像素子ユニットＩＭＧの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ことは言うまでもない。
【０１５４】
＜２．第１の実施の形態に対応した数値実施例＞
次に、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ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。
【０１５５】
ｘ＝ｃｙ２／（１＋（１−（１＋ｋ）ｃ２ｙ２）１／２）＋Ａｙ４＋Ｂｙ６＋
……（１）
【０１５６】
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。
【０１５７】
図５においては、第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００に用いられる第１数値実施例及び第２数値実施例に対応した可変焦点距離レンズ系Ｇの屈折力配置を示す。
【０１５８】
この可変焦点距離レンズ系Ｇでは、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によって構成されている。
【０１５９】
この可変焦点距離レンズ系Ｇ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て、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との空気間隔が増大する。
【０１６０】
このとき可変焦点距離レンズ系Ｇでは、第１レンズ群Ｇ１、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４が物体側へ移動するのに対して第２レンズ群Ｇ２が光軸方向に固定され、第５レンズ群Ｇ５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。
【０１６１】
［２−１．第１数値実施例］
図６において、１１は全体として第１の実施の形態に対応したレンズ鏡筒１００に用いられる第１数値実施例の可変焦点距離レンズ系Ｇ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。
【０１６２】
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の接合レンズＬ１により構成されている。
【０１６３】
また可変焦点距離レンズ系１１において、第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ２１、両凹形状の負レンズＬ２２、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２３により構成されている。
【０１６４】
また可変焦点距離レンズ系１１において、第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の正レンズＬ３により構成され、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Ｌ４により構成されている。
【０１６５】
さらに可変焦点距離レンズ系１１において、第５レンズ群Ｇ５は、両凸形状の正レンズＬ５により構成されている。
【０１６６】
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の近傍であって、かつ物体側に配置されていると共に、第５レンズ群Ｇ５と撮像素子ユニットＩＭＧとの間には、撮像素子ユニットＩＭＧを保護するためのシールガラスＳＧが配置されている。
【０１６７】
このように第１数値実施例における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、高変倍比化及び広角化を実現すると共に、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。
【０１６８】
以下の表１に、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。
【０１６９】
【表１】
2011133815.tif 000003
【０１７０】
なお、第４面、第５面、第１１面、第１２面、第１５面、第１６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。
【０１７１】
【表２】
2011133815.tif 000004
【０１７２】
続いて、第１数値実施例の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。
【０１７３】
【表３】
2011133815.tif 000005
【０１７４】
そして、以下の表４にレンズ鏡筒１００に用いられる第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。
【０１７５】
【表４】
2011133815.tif 000006
【０１７６】
続いて、図７は第１数値実施例の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、図７（Ａ）では広角端状態（ｆ＝１．０００）、図７（Ｂ）では中間焦点距離状態（ｆ＝３．１１７）、図７（Ｃ）では望遠端状態（ｆ＝６．５９２）における諸収差図を示す。
【０１７７】
この図７において、球面収差図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、レンズ鏡筒１００に用いられる第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。
【０１７８】
［２−２．第２数値実施例］
図８において、１２は全体として第１の実施の形態に対応したレンズ鏡筒１００に用いられる第２数値実施例の可変焦点距離レンズ系Ｇ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。
【０１７９】
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Ｌ１により構成されている。
【０１８０】
また可変焦点距離レンズ系１２において、第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ２１、両凹形状の負レンズＬ２２、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２３により構成されている。
【０１８１】
また可変焦点距離レンズ系１２において、第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の正レンズＬ３により構成され、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Ｌ４により構成されている。
【０１８２】
さらに可変焦点距離レンズ系１２において、第５レンズ群Ｇ５は、両凸形状の正レンズＬ５により構成されている。
【０１８３】
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の近傍であって、かつ物体側に配置されていると共に、第５レンズ群Ｇ５と撮像素子ユニットＩＭＧとの間には、ＩＲカットフィルタＣＦと、撮像素子ユニットＩＭＧを保護するためのシールガラスＳＧが配置されている。
【０１８４】
このように第２数値実施例における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、高変倍比化及び広角化を実現すると共に、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。
【０１８５】
以下の表５に、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。
【０１８６】
【表５】
2011133815.tif 000007
【０１８７】
なお、第５面、第１１面、第１２面、第１５面、第１６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。
【０１８８】
【表６】
2011133815.tif 000008
【０１８９】
続いて、レンズ鏡筒１００の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。
【０１９０】
【表７】
2011133815.tif 000009
【０１９１】
そして、以下の表８にレンズ鏡筒１００に用いられる第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。
【０１９２】
【表８】
2011133815.tif 000010
【０１９３】
続いて、図９は第２数値実施例の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、図９（Ａ）では広角端状態（ｆ＝１．０００）、図９（Ｂ）では中間焦点距離状態（ｆ＝２．５２５）、図９（Ｃ）では望遠端状態（ｆ＝５．６５１）における諸収差図を示す。
【０１９４】
この図９において、球面収差図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、レンズ鏡筒１００に用いられる第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。
【０１９５】
＜３．第２の実施の形態＞
［３−１．レンズ鏡筒の構成］
第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒においても、少なくとも３つ以上の可動レンズ群を有する可変焦点距離レンズ系と、当該可変焦点距離レンズ系を構成する各レンズ群を光軸方向へ進退させる案内手段としての駆動機構とによって構成されている。
【０１９６】
まず、第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系の構成について説明する。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レンズ群の５つのレンズ群によって構成される。
【０１９７】
具体的に第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系は、焦点距離が最も短くなる広角端状態から焦点距離が最も長くなる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減少する。
【０１９８】
また同時に第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群が物体側へ単調に移動し、第２レンズ群が光軸方向へ僅かに移動し、第３レンズ群と第４レンズ群とが物体側へ移動する構成である。
【０１９９】
そして第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群の光軸方向への移動に伴う像面位置の変動を補償するように第５レンズ群が別駆動により移動するようになされている。
【０２００】
続いて、第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系を構成する各レンズ群の機能について説明する。この第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、広角端状態において第１レンズ群と第２レンズ群とを近接配置している。
【０２０１】
その結果、第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では第１レンズ群に入射する軸外光束を光軸に近づけられるため、第１レンズ群のレンズ径を小径化することができる。
【０２０２】
実際上、第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、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に、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔を広げると、第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてしまう。
【０２０３】
しかしながら第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、光軸に対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。特に第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系は、レンズ全長の変化を大きくすることにより、光軸に対する軸外光束の高さの変化を一段と大きくして収差補正効果を高めている。
【０２０４】
また第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、広角端状態において第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔を広げることにより、第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れ、その結果、軸上収差と軸外収差とをそれぞれ独立して補正し得るようになされている。
【０２０５】
そして第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、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に、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を狭めることにより、第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づく。このため第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、この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、高性能化を図るようになされている。
【０２０６】
さらに第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、広角端状態において第３レンズ群と第４レンズ群とを近接配置することにより、第４レンズ群を通過する軸外光束を光軸から離し、画角の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正するようになされている。
【０２０７】
同時に第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、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に、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔を広げることにより、第４レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づく。その結果、第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系は、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し得るようになされている。
【０２０８】
なお第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系では、第３レンズ群の像面側に負屈折力を有する第４レンズ群と正屈折力を有する第５レンズ群とを配置しているが、第２レンズ群及び第４レンズ群という２つの負レンズ群を開口絞りの前後に配置することにより、レンズ系全体での屈折力配置を開口絞り中心とした対称型に近づけ、特に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ようになされている。
【０２０９】
ここで第５レンズ群は主に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。第２の実施の形態における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に、第４レンズ群が物体側へ移動することにより、当該第４レンズ群と第５レンズ群との空気間隔が広がる。
【０２１０】
その結果、第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系は、第５レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れるため、この高さの変化を利用して画角の変化に伴う軸外収差の変動を一段と良好に補正し得るようになされている。
【０２１１】
［３−２．レンズ鏡筒の断面構造］
ところで、レンズ位置状態が変化する際に、第２レンズ群が光軸方向へ固定されていない可変焦点距離レンズ系Ｇ´（後述する）を構成している可動レンズ群Ｇ１乃至Ｇ５を光軸方向へ駆動するための駆動機構については、図１乃至図３のレンズ鏡筒１００と基本的に同じであるため、ここでは便宜上その説明を省略する。
【０２１２】
［３−３．レンズ鏡筒の具体的構成］
このような第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００に搭載された可変焦点距離レンズ系Ｇ´については、第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系Ｇと同様に、以下の条件式（１）を満足するように構成されることが望ましい。
（１）０．７＜ＴＬｗ／ＴＬｔ＜０．８５
但し、
ＴＬｗ  ：広角端状態におけるレンズ全長
ＴＬｔ  ：望遠端状態におけるレンズ全長
とする。
【０２１３】
条件式（１）は、レンズ位置状態の変化に伴うレンズ全長の変化を規定するものであり、すなわち条件式（１）によって第１レンズ群保持部材１０３の繰り出せる長さが決まることを意味している。
【０２１４】
この条件式（１）の上限値を上回った場合、第１レンズ群保持部材１０３が光軸方向へ厚くなり、収納時の鏡筒厚が大きくなってしまう。
【０２１５】
その結果、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、レンズ収納時の鏡筒厚が薄くならず、十分な小型化を図ることができなくなってしまう。
【０２１６】
この条件式（１）の下限値を下回った場合、第１レンズ群保持部材１０３が光軸方向へ薄くなる分だけ、カム筒１０６や固定筒１０８が光軸方向へ厚くなる。
【０２１７】
その結果、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、条件式（１）の下限値を下回った場合、レンズ収納時の鏡筒厚が薄くならず、十分な小型化を図ることができなくなってしまう。
【０２１８】
また第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００においては、可変焦点距離レンズ系Ｇ´が以下の条件式（２）及び条件式（３）を満足するように構成されることが望ましい。
（２）０．２＜Δ３／ＴＬｔ＜０．４
（３）０．０５＜Δ４／ＴＬｔ＜０．２
但し、
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
Δ４    ：広角端状態から望遠端状態までの第４レンズ群の移動量
とする。
【０２１９】
条件式（２）及び条件式（３）は、レンズ位置状態の変化に伴う第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４の移動量をそれぞれ規定するものである。この条件式（２）の下限値を下回った場合、第３レンズ群Ｇ３の変倍作用が弱まってしまう。
【０２２０】
その結果、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、所定の変倍比を得るために可変焦点距離レンズ系Ｇ´における第２レンズ群Ｇ２の変倍作用が高まることになり、レンズ位置状態の変化に伴い、第２レンズ群Ｇ２で発生する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。
【０２２１】
逆に、条件式（２）の上限値を上回った場合、第３レンズ群保持部材１１０の移動量が大きくなる。そうすると第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、カム筒１０６のカム１０６Ｄが光軸方向へ長く伸びることになり、他のカム１０６Ｃ、カム１０６Ｅとメカ的な干渉が生じてしまうので、それを回避するためにカム筒１０６が光軸方向へ厚くならざるを得ず、レンズ収納時の沈胴状態におけるレンズ鏡筒１００の鏡筒厚が厚くなってしまう。
【０２２２】
条件式（３）の下限値を下回った場合、第４レンズ群Ｇ４が僅かにしか動かないために、望遠端状態において第４レンズ群Ｇ４を通過する軸外光束が光軸から大きく離れてしまう。
【０２２３】
その結果、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００では、画角の変化に伴って第４レンズ群Ｇ４により発生する軸外収差の変動を良好に補正できず、光学性能の更なる向上を図ることができなくなってしまう。
【０２２４】
逆に、条件式（３）の上限値を上回った場合、望遠端状態における第４レンズ群Ｇ４の横倍率が正に大きくなり、その結果、第１レンズ群Ｇ１乃至第３レンズ群Ｇ３により形成される像が大きく拡大されるため、製造時に第１レンズ群Ｇ１乃至第３レンズ群Ｇ３において微小なる偏芯が発生しただけでも、光学性能が著しく低下してしまう。
【０２２５】
なお、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００においては、より好ましくは条件式（２）と条件式（３）とを満足した上で、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）Δ４／Δ３＜０．９
【０２２６】
この条件式（４）の上限値を上回った場合、望遠端状態で第３レンズ群保持部材１１０のカムフォロワ１１０Ａと、第４レンズ群保持部材１１７のカムフォロワ１１７Ａとが干渉してしまい、その結果、カム筒１０６を光軸方向に厚くせざるを得なくなってしまい、鏡筒厚が厚くなってしまう。
【０２２７】
更に第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、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、開口絞りを第３レンズ群Ｇ３近傍に配置することが望ましい。
【０２２８】
一般に、レンズ位置状態が変化する際、開口絞りとの距離を変化させるレンズ群が増えるほど、各レンズ群を通過する軸外光束の高さが変化し易い。そして、その高さを利用して、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を補正するが、軸外光束の高さを積極的に変化させることにより、一段と良好に補正することが可能となる。
【０２２９】
特に、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、第３レンズ群Ｇ３近傍に開口絞りを配置すると、当該開口絞りの前後にそれぞれ複数の可動レンズ群をバランス良く配置することができるため、コマ収差を一段と良好に補正することが可能となって、高性能化を図り得るようになされている。
【０２３０】
また第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、第３レンズ群Ｇ３がレンズ全系の中央付近に位置するため、開口絞りについてもレンズ全系の中央付近に位置することになり、各レンズ群を通過する軸外光束の高さが極端に離れないようにでき、その結果、レンズ径の小型化を図り得るようになされている。
【０２３１】
なお、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、第３レンズ群Ｇ３の物体側に開口絞りを配置すると共に、レンズ位置状態が変化する際に、開口絞りと第３レンズ群Ｇ３とを一体的に移動させることにより、レンズ径の更なる小型化と鏡筒構造の簡略化を図り得るようになされている。
【０２３２】
因みに第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、第３レンズ群Ｇ３の物体側に開口絞りを配置することにより、特に、広角端状態で第１レンズ群Ｇ１を通過する軸外光束の高さを光軸に近づけて小型化を図ることができる。
【０２３３】
同時に、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´は、広角端状態で第１レンズ群Ｇ１を通過する軸外光束が光軸に近づくため、画面周辺部で発生するコマ収差を抑えることが可能となり、高性能化を図ることができる。
【０２３４】
ところで、無限遠に位置する被写体から近距離に位置した被写体までの近接合焦の際、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´においては、第５レンズ群Ｇ５を光軸方向へ移動させることが望ましい。
【０２３５】
これは、第５レンズ群Ｇ５は像面位置に近い場所に配置され、軸上光束と軸外光束とが離れた状態で通過するため、軸上光束と軸外光束とを独立して補正することが可能であり、被写体位置の変化に伴う軸外収差の変動を補正するのに適しているからである。
【０２３６】
更に第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、レンズ径の小型化とレンズ系全長の短縮化とをバランス良く達成するため、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）１．８＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．７
但し、
ｆ１    ：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ    ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ    ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
【０２３７】
ここで条件式（５）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１を規定するものである。この条件式（５）の上限値を上回った場合、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、第１レンズ群Ｇ１による収斂作用が弱まるため、望遠端状態におけるレンズ系全長が大型化してしまう。
【０２３８】
逆に、この条件式（５）の下限値を下回った場合、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、第１レンズ群Ｇ１による収斂作用が強まり、広角端状態における軸外光束が光軸から離れてレンズ径が大型化してしまう。
【０２３９】
ところで、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が強くなるほど、望遠端状態において第１レンズ群単独で発生する高次の球面収差を良好に補正できなくなってしまう。この場合、開口絞りを可変絞りとして、レンズ位置状態が変化する際に開放径を変化させることも可能であるが、低照度の被写体を撮影する際にノイズが増大する等の問題が発生してしまう。
【０２４０】
このため、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、第１レンズ群単独で発生する高次の球面収差を更に良好に補正して、望遠端状態における開放Ｆ値を明るくするには、条件式（５）の下限値を「２．０」とすることが望ましい。
【０２４１】
なお第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´においては、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できる。特に、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´においては、第２レンズ群Ｇ２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である。
【０２４２】
また第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´においては、第３レンズ群Ｇ３乃至第５レンズ群Ｇ５に非球面レンズを導入することによって、中心性能の更なる高性能化が可能となる。さらに第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´においては、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のは言うまでもない。
【０２４３】
さらに第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、第１レンズ群単独で発生する球面収差を補正して、特に、望遠端状態で良好なる光学性能を実現するために、第１レンズ群Ｇ１が像側に凹面を向けた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により構成されることが望ましい。
【０２４４】
なお、この接合レンズは、負レンズと正レンズとに分離することも可能であり、これにより第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、第１レンズ群Ｇ１で発生する色収差や球面収差を良好に補正することもできる。
【０２４５】
しかしながら、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、負レンズと正レンズとに分離した場合、製造時に発生する微小なる偏心によっても光学性能が著しく劣化してしまうため、接合レンズの方が望ましい。
【０２４６】
加えて第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、レンズ系を構成するレンズ群のうち、１つのレンズ群、あるいは、１つのレンズ群を構成する一部のレンズを光軸に対してほぼ垂直な方向へシフトさせることにより、像をシフトさせることが可能である。
【０２４７】
そして第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、カメラの倒れを検出する検出系、当該検出系からのブレ情報に基づいて移動量を算出する演算系、当該演算系からの移動量情報に従って所定のレンズをシフトさせる駆動系と、当該レンズとを組み合わせるようになされている。
【０２４８】
これにより第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、シャッターレリーズ時に生じるカメラブレ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得るようになされている。
【０２４９】
特に第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、第３レンズ群Ｇ３を光軸にほぼ垂直な方向へシフトさせる際に生じる性能変化を小さくすることができる。
【０２５０】
さらに第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、第３レンズ群Ｇ３の近傍に開口絞りを配置した場合、軸外光束が光軸付近を通過するため、第３レンズ群Ｇ３を光軸にほぼ垂直な方向へシフトさせた際に生じる軸外収差の変動を抑えることが可能となる。
【０２５１】
因みに、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´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、撮像素子ユニットＩＭＧの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ことは言うまでもない。
【０２５２】
＜４．第２の実施の形態に対応した数値実施例＞
次に、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系Ｇ´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、非球面は上述した数１で表される。
【０２５３】
図１０においては、第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００に用いられる第３数値実施例に対応した可変焦点距離レンズ系Ｇ´の屈折力配置を示す。
【０２５４】
この可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、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によって構成されている。
【０２５５】
この可変焦点距離レンズ系Ｇ´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て、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との空気間隔が増大する。
【０２５６】
このとき可変焦点距離レンズ系Ｇ´では、第１レンズ群Ｇ１、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４が物体側へ移動することに加えて、第２レンズ群Ｇ２についても光軸方向へ僅かに変化し、第５レンズ群Ｇ５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。
【０２５７】
［４−１．第３数値実施例］
図１１において、１３は全体として第２の実施の形態に対応したレンズ鏡筒１００に用いられる第３数値実施例の可変焦点距離レンズ系Ｇ´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。
【０２５８】
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Ｌ１により構成されている。
【０２５９】
また可変焦点距離レンズ系１３において、第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ２１、両凹形状の負レンズＬ２２、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２３により構成されている。
【０２６０】
また可変焦点距離レンズ系１３において、第３レンズ群Ｇ３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正レンズＬ３により構成されている。
【０２６１】
さらに可変焦点距離レンズ系１３において、第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ４により構成されている。
【０２６２】
さらに可変焦点距離レンズ系１３において、第５レンズ群Ｇ５は、両凸形状の正レンズＬ５により構成されている。
【０２６３】
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の近傍であって、かつ物体側に配置されていると共に、第５レンズ群Ｇ５と撮像素子ユニットＩＭＧとの間には、ＩＲカットフィルタＣＦと、撮像素子ユニットＩＭＧを保護するためのシールガラスＳＧが配置されている。
【０２６４】
このように第２の実施の形態におけるレンズ鏡筒１００の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、高変倍比化及び広角化を実現すると共に、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。
【０２６５】
以下の表９に、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。
【０２６６】
【表９】
2011133815.tif 000011
【０２６７】
なお、第５面、第１１面、第１６面、第１７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。
【０２６８】
【表１０】
2011133815.tif 000012
【０２６９】
続いて、レンズ鏡筒１００の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。
【０２７０】
【表１１】
2011133815.tif 000013
【０２７１】
そして、以下の表１２に、レンズ鏡筒１００に用いられる第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。
【０２７２】
【表１２】
2011133815.tif 000014
【０２７３】
続いて、図１２は第３数値実施例の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、図１２（Ａ）では広角端状態（ｆ＝１．０００）、図１２（Ｂ）では中間焦点距離状態（ｆ＝３．００５）、図１２（Ｃ）では望遠端状態（ｆ＝９．６４５）における諸収差図を示す。
【０２７４】
この図１２において、球面収差図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。
【０２７５】
＜５．撮像装置及びデジタルスチルカメラの構成＞
［５−１．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。図１３に示すように撮像装置２００は、第１の実施の形態又は第２の実施の形態に対応したレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１（又は１２、１３）と、当該可変焦点距離レンズ系１１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ユニットＩＭＧとを具えている。
【０２７６】
因みに、この撮像装置２００においては、第１の実施の形態に対応したレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１が搭載された場合を想定して以下説明する。
【０２７７】
このレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１（図１、図６）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。
【０２７８】
具体的に撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１は、焦点距離が最も短くなる広角端状態から焦点距離が最も長くなる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と第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Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との空気間隔が減少する。
【０２７９】
また同時に撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１では、第１レンズ群Ｇ１が物体側へ単調に移動するものの、第２レンズ群Ｇ２が光軸方向へ固定され、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とが物体側へ移動する構成である。
【０２８０】
そして撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１では、第１レンズ群Ｇ１、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４の光軸方向への移動に伴う像面位置の変動を補償するように第５レンズ群Ｇ５が別駆動により移動するようになされている。
【０２８１】
続いて、撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１を構成する各レンズ群の機能について説明する。この撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１では、広角端状態において第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とを近接配置している。
【０２８２】
その結果、撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１では第１レンズ群Ｇ１に入射する軸外光束を光軸に近づけられるため、第１レンズ群Ｇ１のレンズ径を小径化することができる。
【０２８３】
実際上、撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１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に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔を広げると、第１レンズ群Ｇ１を通過する軸外光束が光軸から離れてしまう。
【０２８４】
従って撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１では、光軸に対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。特に撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１は、レンズ全長の変化を大きくすることにより、光軸に対する軸外光束の高さの変化を一段と大きくして収差補正効果を高めている。
【０２８５】
また撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１では、広角端状態において第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との空気間隔を広げることにより、第２レンズ群Ｇ２を通過する軸外光束が光軸から離れ、その結果、軸上収差と軸外収差とをそれぞれ独立して補正し得るようになされている。
【０２８６】
そして撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１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に、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔を狭めることにより、第２レンズ群Ｇ２を通過する軸外光束が光軸に近づく。このため撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１では、この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、高性能化を図るようになされている。
【０２８７】
さらに撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１では、広角端状態において第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とを近接配置することにより、第４レンズ群Ｇ４を通過する軸外光束を光軸から離し、画角の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正するようになされている。
【０２８８】
同時に撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１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に、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との空気間隔を広げることにより、第４レンズ群Ｇ４を通過する軸外光束が光軸に近づく。その結果、撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１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し得るようになされている。
【０２８９】
なお撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１では、第３レンズ群Ｇ３の像面側に負屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と正屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とを配置しているが、第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４という２つの負レンズ群を開口絞りの前後に配置することにより、レンズ系全体での屈折力配置を開口絞り中心とした対称型に近づけ、特に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ようになされている。
【０２９０】
ここで第５レンズ群Ｇ５は主に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。撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１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に、第４レンズ群Ｇ４が物体側へ移動することにより、当該第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との空気間隔が広がる。
【０２９１】
その結果、撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１は、第５レンズ群Ｇ５を通過する軸外光束が光軸から離れるため、この高さの変化を利用して画角の変化に伴う軸外収差の変動を一段と良好に補正し得るようになされている。
【０２９２】
ところで、レンズ位置状態が変化する際に、撮像装置２００における可変焦点距離レンズ系１１を構成している可動レンズ群を光軸方向へ駆動するための駆動機構については、図１乃至図３のレンズ鏡筒１００と同じであるため、ここでは便宜上その説明を省略する。
【０２９３】
また、このような撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００に搭載された可変焦点距離レンズ系１１については、以下の条件式（１）を満足するように構成されることが望ましい。
（１）０．７＜ＴＬｗ／ＴＬｔ＜０．８５
但し、
ＴＬｗ  ：広角端状態におけるレンズ全長
ＴＬｔ  ：望遠端状態におけるレンズ全長
とする。
【０２９４】
条件式（１）は、レンズ位置状態の変化に伴うレンズ全長の変化を規定するものであり、すなわち条件式（１）によって第１レンズ群保持部材１０３の繰り出せる長さが決まることを意味している。
【０２９５】
この条件式（１）の上限値を上回った場合、第１レンズ群保持部材１０３が光軸方向へ厚くなり、収納時の鏡筒厚が大きくなってしまう。
【０２９６】
その結果、撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００では、レンズ収納時の鏡筒厚が薄くならず、十分な小型化を図ることができなくなってしまう。
【０２９７】
この条件式（１）の下限値を下回った場合、第１レンズ群保持部材１０３が光軸方向へ薄くなる分だけ、カム筒１０６や固定筒１０８が光軸方向へ厚くなる。
【０２９８】
その結果、撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００では、条件式（１）の下限値を下回った場合、レンズ収納時の鏡筒厚が薄くならず、十分な小型化を図ることができなくなってしまう。
【０２９９】
また撮像装置２００のレンズ鏡筒１００においては、可変焦点距離レンズ系１１が以下の条件式（２）及び条件式（３）を満足するように構成されることが望ましい。
（２）０．２＜Δ３／ＴＬｔ＜０．４
（３）０．０５＜Δ４／ＴＬｔ＜０．２
但し、
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
Δ４    ：広角端状態から望遠端状態までの第４レンズ群の移動量
とする。
【０３００】
条件式（２）及び条件式（３）は、レンズ位置状態の変化に伴う第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４の移動量をそれぞれ規定するものである。この条件式（２）の下限値を下回った場合、第３レンズ群Ｇ３の変倍作用が弱まってしまう。
【０３０１】
その結果、撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００では、所定の変倍比を得るために可変焦点距離レンズ系１１における第２レンズ群Ｇ２の変倍作用が高まることになり、レンズ位置状態の変化に伴い、第２レンズ群Ｇ２で発生する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。
【０３０２】
逆に、条件式（２）の上限値を上回った場合、第３レンズ群保持部材１１０の移動量が大きくなる。そうすると撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００では、カム筒１０６のカム１０６Ｄが光軸方向へ長く伸びることになり、他のカム１０６Ｃ、カム１０６Ｅとメカ的な干渉が生じてしまうので、それを回避するためにカム筒１０６が光軸方向へ厚くならざるを得ず、レンズ収納時の沈胴状態におけるレンズ鏡筒１００の鏡筒厚が厚くなってしまう。
【０３０３】
条件式（３）の下限値を下回った場合、第４レンズ群Ｇ４が僅かにしか動かないために、望遠端状態において第４レンズ群Ｇ４を通過する軸外光束が光軸から大きく離れてしまう。
【０３０４】
その結果、撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００では、画角の変化に伴って第４レンズ群Ｇ４により発生する軸外収差の変動を良好に補正できず、光学性能の更なる向上を図ることができなくなってしまう。
【０３０５】
逆に、条件式（３）の上限値を上回った場合、望遠端状態における第４レンズ群Ｇ４の横倍率が正に大きくなり、その結果、第１レンズ群Ｇ１乃至第３レンズ群Ｇ３により形成される像が大きく拡大されるため、製造時に第１レンズ群Ｇ１乃至第３レンズ群Ｇ３において微小なる偏芯が発生しただけでも、光学性能が著しく低下してしまう。
【０３０６】
なお、撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００においては、より好ましくは条件式（２）と条件式（３）とを満足した上で、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）Δ４／Δ３＜０．９
【０３０７】
この条件式（４）の上限値を上回った場合、望遠端状態で第３レンズ群保持部材１１０のカムフォロワ１１０Ａと、第４レンズ群保持部材１１７のカムフォロワ１１７Ａとが干渉してしまい、その結果、カム筒１０６を光軸方向に厚くせざるを得なくなってしまい、鏡筒厚が厚くなってしまう。
【０３０８】
更に撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、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、開口絞りを第３レンズ群Ｇ３近傍に配置することが望ましい。
【０３０９】
一般に、レンズ位置状態が変化する際、開口絞りとの距離を変化させるレンズ群が増えるほど、各レンズ群を通過する軸外光束の高さが変化し易い。そして、その高さを利用して、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を補正するが、軸外光束の高さを積極的に変化させることにより、一段と良好に補正することが可能となる。
【０３１０】
特に、撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、第３レンズ群Ｇ３近傍に開口絞りを配置すると、当該開口絞りの前後にそれぞれ複数の可動レンズ群をバランス良く配置することができるため、コマ収差を一段と良好に補正することが可能となって、高性能化を図り得るようになされている。
【０３１１】
また撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、第３レンズ群Ｇ３がレンズ全系の中央付近に位置するため、開口絞りについてもレンズ全系の中央付近に位置することになり、各レンズ群を通過する軸外光束の高さが極端に離れないようにでき、その結果、レンズ径の小型化を図り得るようになされている。
【０３１２】
なお、撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、第３レンズ群Ｇ３の物体側に開口絞りを配置すると共に、レンズ位置状態が変化する際に、開口絞りと第３レンズ群Ｇ３とを一体的に移動させることにより、レンズ径の更なる小型化と鏡筒構造の簡略化を図り得るようになされている。
【０３１３】
因みに撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、第３レンズ群Ｇ３の物体側に開口絞りを配置することにより、特に、広角端状態で第１レンズ群Ｇ１を通過する軸外光束の高さを光軸に近づけて小型化を図ることができる。
【０３１４】
同時に、撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１は、広角端状態で第１レンズ群Ｇ１を通過する軸外光束が光軸に近づくため、画面周辺部で発生するコマ収差を抑えることが可能となり、高性能化を図ることができる。
【０３１５】
ところで、無限遠に位置する被写体から近距離に位置した被写体までの近接合焦の際、撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１においては、第５レンズ群Ｇ５を光軸方向へ移動させることが望ましい。
【０３１６】
これは、第５レンズ群Ｇ５は像面位置に近い場所に配置され、軸上光束と軸外光束とが離れた状態で通過するため、軸上光束と軸外光束とを独立して補正することが可能であり、被写体位置の変化に伴う軸外収差の変動を補正するのに適しているからである。
【０３１７】
更に撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、レンズ径の小型化とレンズ系全長の短縮化とをバランス良く達成するため、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）１．８＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．７
但し、
ｆ１    ：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ    ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ    ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
【０３１８】
ここで条件式（５）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１を規定するものである。この条件式（５）の上限値を上回った場合、撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、第１レンズ群Ｇ１による収斂作用が弱まるため、望遠端状態におけるレンズ系全長が大型化してしまう。
【０３１９】
逆に、この条件式（５）の下限値を下回った場合、撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、第１レンズ群Ｇ１による収斂作用が強まり、広角端状態における軸外光束が光軸から離れてレンズ径が大型化してしまう。
【０３２０】
ところで、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が強くなるほど、望遠端状態において第１レンズ群単独で発生する高次の球面収差を良好に補正できなくなってしまう。この場合、開口絞りを可変絞りとして、レンズ位置状態が変化する際に開放径を変化させることも可能であるが、低照度の被写体を撮影する際にノイズが増大する等の問題が発生してしまう。
【０３２１】
このため、撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、第１レンズ群単独で発生する高次の球面収差を更に良好に補正して、望遠端状態における開放Ｆ値を明るくするには、条件式（５）の下限値を「２．０」とすることが望ましい。
【０３２２】
なお撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１においては、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できる。特に、撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１おいては、第２レンズ群Ｇ２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である。
【０３２３】
また撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１においては、第３レンズ群Ｇ３乃至第５レンズ群Ｇ５に非球面レンズを導入することによって、中心性能の更なる高性能化が可能となる。さらに撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１においては、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のは言うまでもない。
【０３２４】
さらに撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、第１レンズ群単独で発生する球面収差を補正して、特に、望遠端状態で良好なる光学性能を実現するために、第１レンズ群Ｇ１が像側に凹面を向けた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により構成されることが望ましい。
【０３２５】
なお、この接合レンズは、負レンズと正レンズとに分離することも可能であり、これにより撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、第１レンズ群Ｇ１で発生する色収差や球面収差を良好に補正することもできる。
【０３２６】
しかしながら、撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、負レンズと正レンズとに分離した場合、製造時に発生する微小なる偏心によっても光学性能が著しく劣化してしまうため、接合レンズの方が望ましい。
【０３２７】
加えて撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、レンズ系を構成するレンズ群のうち、１つのレンズ群、あるいは、１つのレンズ群を構成する一部のレンズを光軸に対してほぼ垂直な方向へシフトさせることにより、像をシフトさせることが可能である。
【０３２８】
そして撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、カメラの倒れを検出する検出系、当該検出系からのブレ情報に基づいて移動量を算出する演算系、当該演算系からの移動量情報に従って所定のレンズをシフトさせる駆動系と、当該レンズとを組み合わせるようになされている。
【０３２９】
これにより撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、シャッターレリーズ時に生じるカメラブレ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得るようになされている。
【０３３０】
特に撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、第３レンズ群Ｇ３を光軸にほぼ垂直な方向へシフトさせる際に生じる性能変化を小さくすることができる。
【０３３１】
さらに撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１では、第３レンズ群Ｇ３の近傍に開口絞りを配置した場合、軸外光束が光軸付近を通過するため、第３レンズ群Ｇ３を光軸にほぼ垂直な方向へシフトさせた際に生じる軸外収差の変動を抑えることが可能となる。
【０３３２】
因みに、撮像装置２００におけるレンズ鏡筒１００の可変焦点距離レンズ系１１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、撮像素子ユニットＩＭＧの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ことは言うまでもない。
【０３３３】
［５−２．デジタルスチルカメラの構成］
図１３に示したように、上述した撮像装置２００を搭載したデジタルスチルカメラ３００は、撮像機能を担う撮像装置２００と、当該撮像装置２００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。
【０３３４】
またデジタルスチルカメラ３００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。
【０３３５】
更に加えてデジタルスチルカメラ３００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、撮像装置２００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。
【０３３６】
撮像装置２００は、可変焦点距離レンズ系１１（又は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ユニットＩＭＧとが組み合わされた構成を有している。
【０３３７】
カメラ信号処理部２０は、撮像素子ユニットＩＭＧ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。
【０３３８】
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。
【０３３９】
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。
【０３４０】
ＣＰＵ６０は、デジタルスチルカメラ３００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。
【０３４１】
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。
【０３４２】
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１１（又は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。
【０３４３】
次に、デジタルスチルカメラ３００の動作を簡単に説明する。デジタルスチルカメラ３００では、撮影の待機状態のとき、ＣＰＵ６０による制御の下で、撮像装置２００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。
【０３４４】
またデジタルスチルカメラ３００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１１（又は１２、１３）内の所定のレンズを移動する。
【０３４５】
そしてデジタルスチルカメラ３００は、入力部７０からの指示入力信号により撮像装置２００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。
【０３４６】
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。
【０３４７】
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１１（又は１２、１３）を駆動制御することにより行われる。
【０３４８】
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。
【０３４９】
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。
【０３５０】
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搭載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電子機器等に適用することも可能である。
【０３５１】
＜６．他の実施の形態＞
その他、上述した第１の実施の形態に対応した第１数値実施例及び第２数値実施例、上述した第２の実施の形態に対応した第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。
【０３５２】
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。
【０３５３】
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。
【０３５４】
さらに上述の実施の形態においては、撮像装置２００を例えばデジタルスチルカメラ３００に搭載する場合を一例として示したが、撮像装置２００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】
【０３５５】
１１、１２、１３、Ｇ、Ｇ´……可変焦点距離レンズ系、ＩＭＧ……撮像素子ユニット、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、１００……レンズ鏡筒、１０３……第１レンズ群保持部材、１０５……第２レンズ群保持部材、１０６……カム筒、１０７……直進ガイド部材、１０８……固定筒、１１０……第３レンズ群保持部材、１１２……第５レンズ群保持部材、１１７……第４レンズ群保持部材、１１８……固定地板部材、２００……撮像装置、３００……デジタルスチルカメラ。
【図１】
2011133815.tif 000015
【図２】
2011133815.tif 000016
【図３】
2011133815.tif 000017
【図４】
2011133815.tif 000018
【図５】
2011133815.tif 000019
【図６】
2011133815.tif 000020
【図７】
2011133815.tif 000021
【図８】
2011133815.tif 000022
【図９】
2011133815.tif 000023
【図１０】
2011133815.tif 000024
【図１１】
2011133815.tif 000025
【図１２】
2011133815.tif 000026
【図１３】
2011133815.tif 000027