(57)【要約】【課題】ズームレンズのコンパクト化を図る。【解決手段】離散的に焦点距離を設定する際に、補正群である第２レンズ群Ｇ２の移動方向が反転する焦点距離ｆrに対して、広域端での焦点距離ｆwと焦点距離ｆrとの間で焦点距離ｆrに最も近い焦点距離ｆ４とその次の焦点距離ｆ５との差の値が、その他の互いに隣接する焦点距離間の差の値の最大値よりも大きくなるように、各ズームポジションを設定する。こうして、焦点距離ｆ４のズームポジションから焦点距離ｆ５のズームポジションに直接移動することによって、第２レンズ群Ｇ２の移動範囲Ｌmを、焦点距離ｆrでのレンズ位置をズームポジションとして設定する場合の移動範囲Ｌrに比べて小さくできる。したがって、レンズ駆動装置のストロークを短くできると共に、第１レンズ群Ｇ１を第２レンズ群Ｇ２に近づけることが可能になり、ズームレンズ全長を短く設計することができる。【選択図】図１
2008122589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変倍時に光軸方向における一方向に移動して焦点距離を変化させる１あるいは複数のレンズからなるズーム群と、変倍時に移動方向が反転することによって像面の移動を補正する１あるいは複数のレンズからなる補正群と、を含むズームレンズを、各レンズ群の停止可能位置を表すズームポジションのデータが格納されたテーブルに従って駆動するズームレンズの駆動方法であって、
上記補正群の移動方向が反転するレンズ位置での焦点距離をｆrとし、
任意のズームポジションｎにおける焦点距離をｆnとし、上記ズームポジションｎの次のズームポジションであるズームポジション(ｎ＋１)における焦点距離をｆ(n+1)とし
た場合に、
ｆn＜ｆr＜ｆ(n+1)を満たすような焦点距離ｆnと焦点距離ｆ(n+1)とに対して
上記焦点距離ｆ(n+1)と上記焦点距離ｆnとの差の値が、この差の値とは異なる互いに隣接する焦点距離間の差の値の最大値よりも大きくなるように、上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)が設定されている
ことを特徴とするズームレンズの駆動方法。
【請求項２】
請求項１に記載のズームレンズの駆動方法において、
広角端での焦点距離をｆwとした場合に、
下記の式を満たすように上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)が設定されている
ことを特徴とするズームレンズの駆動方法。
ｆr−ｆn≧ｆw/１００
ｆ(n+1)−ｆr≧ｆw/１００
【請求項３】
請求項１に記載のズームレンズの駆動方法において、
下記の式を満たすように上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)が設定されている
ことを特徴とするズームレンズの駆動方法。
｛ｆn＋ｆ(n+1)｝/２＝ｆr
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載のズームレンズの駆動方法を用いたことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置を搭載したことを特徴とする携帯情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ズームレンズの駆動方法およびそれを用いた撮像装置、並びに、携帯情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ズームレンズは、それを構成する複数の移動レンズ群を光軸方向に移動させることによって焦点距離を変化させるレンズである。上記ズームレンズを構成する上記移動レンズ群は、大きく分けると、主に焦点距離を変化させる働きをする１あるいは複数のレンズから成るズーム群と、変倍時に像面の移動を補正する働きをする１あるいは複数のレンズから成る補正群と、に分けられる。そして、上記ズーム群は変倍時に一方向に移動するのに対して、補正群は一方向に移動した後に移動方向を反転させてＵターンする駆動方式を採用しているズームレンズが、構成がシンプルで収差補正も比較的容易なために多く用いられている(例えば、特開平１０‐０３９２１４号公報(特許文献１)および特開平１１‐１４９０４４号公報(特許文献２)等)。
【０００３】
また、近年では、これらのズームレンズは、コンパクトデジタルカメラ等の小型のカメラにも広く応用されるようになってきている。コンパクトデジタルカメラ等のレンズ一体型カメラにおいては、小型化や、被写体からできるだけ近い位置での撮影を可能にする等の要請がある。そのために、補正レンズと変倍レンズとをカムで機械的に連動させるのではなく、補正レンズの移動軌跡を予めマイクロコンピュータ内にレンズカム軌跡を表すデータテーブルとして記憶しておき、このデータテーブルに従って補正レンズを駆動するレンズが主流になってきている。
【０００４】
小型デジタルカメラや携帯機器に搭載されるカメラにおいては、そのレンズ系が小型であることから、変倍時のレンズの移動はカメラに搭載されたモーター等の駆動装置で行われるのが一般的である。このような駆動装置を用いて各レンズを移動させる場合にも、予め搭載されているレンズ位置データテーブルに従って各レンズを移動させ、所望の焦点距離を得る方法が一般的である。その際に、上記レンズ位置データテーブルには、データ容量の制限から、連続的に全ての焦点距離が得られるようなレンズ位置データが書き込まれておらず、５段〜２０段程度の離散的な焦点距離に対応したレンズ位置データが書き込まれている。
【０００５】
ところで、離散的な焦点距離が設定されると共に補正群の移動方向が反転する従来のズームレンズにおいては、各焦点距離(ズーム倍率)が等間隔に(つまり、ｆ２−ｆ１＝ｆ３−ｆ２＝…のごとく、隣接する２つの焦点距離の差が等しく)設定されている。したがって、上記補正群が移動方向を反転するレンズ位置にズームポジション(離散的に設定された焦点距離に対応する各レンズ群のレンズ位置)が設定される確率が高くなる。
【０００６】
そして、上記移動方向が反転するレンズ位置にズームポジションが設定されてしまった場合には、移動方向が反転するレンズ位置に設定されたズームポジションが上記補正群の移動範囲を制限することになる。したがって、光学設計においては、上記補正群の移動方向が反転するレンズ位置でのズームポジションにおいてレンズ同士の干渉が起きないように、スペースを確保して設計を行う必要がある。また、レンズホルダや駆動部の設計においては、移動方向が反転するレンズ位置でのズームポジションで駆動系のフルストロークが決まり、上記ズームポジションのレンズ位置でレンズホルダ同士の干渉が起きないように設計を行う必要がある。
【０００７】
このように、ズームレンズをコンパクトにしようとしても、上記補正群が移動方向を反転するレンズ位置に設定されたズームポジションが上記補正群の移動範囲を制限するために、簡単にコンパクト化ができないという問題がある。
【０００８】
もし、上記光学設計を変更することなく補正群のフルストロークを短くすることができれば、レンズ駆動部を小型にする等によってスペース的な余裕ができ、ズームレンズ全体の小型化を図ることが可能になる。また、補正群のフルストロークを短くすることで光学設計をより小型にすることが可能になる。
【特許文献１】特開平１０‐０３９２１４号公報
【特許文献２】特開平１１‐１４９０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、この発明の課題は、ズームレンズのコンパクト化を図ることができるズームレンズの駆動方法およびそれを用いた撮像装置、並びに、この撮像装置を用いた携帯情報機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、この発明は、
変倍時に光軸方向における一方向に移動して焦点距離を変化させる１あるいは複数のレンズからなるズーム群と、変倍時に移動方向が反転することによって像面の移動を補正する１あるいは複数のレンズからなる補正群と、を含むズームレンズを、各レンズ群の停止可能位置を表すズームポジションのデータが格納されたテーブルに従って駆動するズームレンズの駆動方法であって、
上記補正群の移動方向が反転するレンズ位置での焦点距離をｆrとし、
任意のズームポジションｎにおける焦点距離をｆnとし、上記ズームポジションｎの次のズームポジションであるズームポジション(ｎ＋１)における焦点距離をｆ(n+1)とし
た場合に、
ｆn＜ｆr＜ｆ(n+1)を満たすような焦点距離ｆnと焦点距離ｆ(n+1)とに対して
上記焦点距離ｆ(n+1)と上記焦点距離ｆnとの差の値が、この差の値とは異なる互いに隣接する焦点距離間の差の値の最大値よりも大きくなるように、上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)が設定されている
ことを特徴としている。
【００１１】
上記構成によれば、上記補正群の移動方向が反転するレンズ位置での焦点距離ｆrに隣接しているズームポジションｎでの焦点距離ｆnとズームポジション(ｎ＋１)での焦点距離ｆ(n+1)との差の値が、その他の互いに隣接する焦点距離間の差の値の最大値よりも大きく設定されている。したがって、上記補正群が移動方向を反転するレンズ位置がズームポジションｎおよびズームポジション(ｎ＋１)に設定される確率は極端に低くなる。
【００１２】
そして、上記補正群が移動方向を反転するレンズ位置がズームポジションｎおよびズームポジション(ｎ＋１)に設定されない場合には、変倍時に、補正群は、広角端のズームポジションでの焦点距離ｆwと焦点距離ｆrとの間で上記焦点距離ｆrに最も近い焦点距離を呈するズームポジションｎまで移動した後に、上記焦点距離ｆrを呈するレンズ位置を通ることなくズームポジション(ｎ＋１)に移動することになる。そのため、上記補正群の移動範囲を、上記補正群が上記焦点距離ｆrを呈するレンズ位置を通る場合に比して、上記ズームポジションｎあるいは上記ズームポジション(ｎ＋１)から上記焦点距離ｆrを呈するレンズ位置までの距離の分だけ小さくすることができる。
【００１３】
したがって、上記補正群の移動範囲が小さくなる分だけレンズ駆動部を小さくすることができる。さらに、上記補正群の移動範囲が小さくなるため上記補正群に隣接するレンズ群を上記補正群に近づけることができ、ズームレンズの全長を短く抑えることができる。
【００１４】
また、１実施の形態のズームレンズの駆動方法では、
広角端での焦点距離をｆwとした場合に、
下記の式を満たすように上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)が設定されている。
ｆr−ｆn≧ｆw/１００
ｆ(n+1)−ｆr≧ｆw/１００
【００１５】
この実施の形態によれば、上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)における上記補正群の位置を、上記焦点距離ｆrを呈する位置から十分に離すことができる。したがって、上記補正群の移動範囲をより小さくすることができる。
【００１６】
また、１実施の形態のズームレンズの駆動方法では、
下記の式を満たすように上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)が設定されている。
｛ｆn＋ｆ(n+1)｝/２＝ｆr
【００１７】
この実施の形態によれば、上記ズームポジションｎと上記ズームポジション(ｎ＋１)とを略等しくすることができる。したがって、焦点距離を上記焦点距離ｆnから上記焦点距離ｆ(n+1)にまたは上記焦点距離ｆ(n+1)から上記焦点距離ｆnにズーミングする場合に、上記補正群を移動させる必要がなく、消費電力を抑えることができる。
【００１８】
また、この発明の撮像装置は、
上記ズームレンズの駆動方法を用いたことを特徴としている。
【００１９】
上記構成によれば、レンズ駆動部を小さくでき且つズームレンズの全長を短く抑えることができるズームレンズの駆動方法を用いているので、当該撮像装置をコンパクトに形成することが可能になる。
【００２０】
また、この発明の携帯情報機器は、
上記撮像装置を搭載したことを特徴としている。
【００２１】
上記構成によれば、コンパクトに形成することが可能な撮像装置を搭載しているので、当該携帯情報機器の小型化を図ると共に、被写体から近い位置での撮影が可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
以上より明らかなように、この発明のズームレンズの駆動方法は、補正群の移動方向が反転するレンズ位置での焦点距離をｆrとした場合に、ｆn＜ｆr＜ｆ(n+1)を満たすような焦点距離ｆnと焦点距離ｆ(n+1)とに対して、上記焦点距離ｆ(n+1)と上記焦点距離ｆnとの差の値が、この差の値とは異なる互いに隣接する焦点距離間の差の値の最大値よりも大きくなるように、上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)が設定されているので、上記補正群が移動方向を反転するレンズ位置がズームポジションｎおよびズームポジション(ｎ＋１)に設定される確率は極端に低くなる。
【００２３】
そして、上記補正群が移動方向を反転するレンズ位置がズームポジションｎおよびズームポジション(ｎ＋１)に設定されない場合には、上記補正群は、広角端から望遠端への変倍時に、上記ズームポジションｎまで移動した後に、直接上記ズームポジション(ｎ＋１)に移動することができる。したがって、上記補正群の移動範囲を、上記補正群が上記焦点距離ｆrを呈するレンズ位置を通る場合に比して、上記ズームポジションｎあるいは上記ズームポジション(ｎ＋１)から上記焦点距離ｆrを呈するレンズ位置までの距離の分だけ小さくすることができる。
【００２４】
すなわち、この発明によれば、上記補正群の移動範囲が小さくなる分だけレンズ駆動部を小さくすることができる。さらに、上記補正群の移動範囲が小さくなるため、上記補正群に隣接するレンズ群を上記補正群に近づけてズームレンズの全長を短くすることができる。
【００２５】
また、この発明の撮像装置は、レンズ駆動部を小さくでき且つズームレンズの全長を短くすることができるズームレンズの駆動方法を用いているので、当該撮像装置をコンパクトに形成することができる。
【００２６】
また、この発明の携帯情報機器は、コンパクトに形成することができる撮像装置を搭載しているので、当該携帯情報機器の小型化を図ると共に、被写体から近い位置での撮影ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。尚、この発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００２８】
図１は、変倍時に光軸方向一方向に移動してレンズ系の焦点距離を変化させるズーム群と、変倍時にその移動方向が反転することで像面の移動を補正する補正群と、によって構成されるズームレンズにおいて、焦点距離の変化に対する各レンズ群Ｇ１,Ｇ２,Ｇ３の位置を示したものである。また、図２は、変倍時に光軸方向一方向に移動してレンズ系の焦点距離を変化させるズーム群と、変倍時にその移動方向が反転することで像面の移動を補正する補正群と、によって構成されるズームレンズの概念図である。
【００２９】
先ず、この発明のズームレンズの駆動方法について説明するに先立って、一方向に移動した後に移動方向を反転させる補正群を有するズームレンズについて説明する。
【００３０】
図２に示すように、変倍時に光軸方向一方向に移動してレンズ系の焦点距離を変化させるズーム群と、変倍時にその移動方向が反転することで像面の移動を補正する補正群と、によって構成されるズームレンズは、物体側から順に、例えば第１レンズ群Ｇ１,第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３によって構成される。
【００３１】
上記第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を有すると共に、変倍時にはそのレンズ位置が固定されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、正の屈折力を有すると共に、広角端から望遠端への変倍時には、物体側に移動した後に、移動方向を反転させて像面側に移動することによって、変倍時における像面の移動を補正する補正群の働きを行う。また、第３レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有すると共に、広角端から望遠端への変倍時には、像面側から物体側へ移動することによって、レンズ系の焦点距離を変化させるズーム群の働きを行う。
【００３２】
次に、この発明のズームレンズの駆動方法について説明する。
【００３３】
図１において、実線は各レンズ群Ｇ１,Ｇ２,Ｇ３の位置を示したものであり、焦点距離の変化に従って上記補正群である第２レンズ群Ｇ２と、上記ズーム群である第３レンズ群Ｇ３とが、移動する様子を示している。また、「Ｌr」は、第２レンズ群(補正群)Ｇ２の移動方向が反転する焦点距離ｆrを満たすズームポジションを設定した場合における第２レンズ群(補正群)Ｇ２の移動範囲である。これに対して、「Ｌm」は、本実施の形態における第２レンズ群(補正群)Ｇ２の移動範囲である。
【００３４】
本実施の形態においては、上述のように離散的な焦点距離を設定する場合において、第２レンズ群(補正群)Ｇ２の移動方向が反転するレンズ位置での焦点距離ｆrに対して、任意のズームポジションｎにおける焦点距離ｆnと、次のズームポジション(ｎ＋１)における焦点距離ｆ(n+1)とが
ｆn＜ｆr＜ｆ(n+1)
の関係を満たす場合に、上記焦点距離ｆ(n+1)と上記焦点距離ｆnとの差の値が、この差の値とは異なる互いに隣接する焦点距離間の差の値の最大値よりも大きくなるように、ズームポジションｎおよびズームポジション(ｎ＋１)を設定するのである。
【００３５】
したがって、図１に示す例の場合は、焦点距離ｆw(＝ｆ１)と焦点距離ｆrとの間で焦点距離ｆrに最も近い焦点距離を呈する第４番目のズームポジションにおける焦点距離ｆ４と、それに続くズームポジションにおける焦点距離ｆ５と、その他のズームポジションにおける焦点距離ｆ１,ｆ２,ｆ３,ｆ６との間に
ｆ５−ｆ４＞(ｆ２−ｆ１),(ｆ３−ｆ２),(ｆ４−ｆ３),(ｆ６−ｆ５)の最大値
の関係が満たされるように各ズームポジションが設定されている。このように各ズームポジションを設定した場合には、補正群である第２レンズ群Ｇ２は、焦点距離ｆ４を呈するレンズ位置から焦点距離ｆrを呈するレンズ位置を介さずに焦点距離ｆ５を呈するレンズ位置に直接移動するので、焦点距離ｆrを呈するレンズ位置まで移動する必要がない。そのために、本実施の形態における補正群である第２レンズ群Ｇ２の移動範囲Ｌmを、ズームポジションとして焦点距離ｆrを呈するレンズ位置を設定する場合の移動範囲Ｌrに比べて、小さくすることができるのである。
【００３６】
このように、レンズ群の移動範囲が小さくなると、レンズ駆動装置のストロークを短くすることができるため、カメラをよりコンパクトにすることができる。また、固定レンズである第１レンズ群Ｇ１と移動する第２レンズ群Ｇ２との最近接距離が広くなるため、光学設計時に第１レンズ群Ｇ１を第２レンズ群Ｇ２に近づける設計が可能となり、ズームレンズ全長を短く設計することができるのである。
【００３７】
一般的に、焦点距離は、１倍,１.５倍,２倍…のごとく等間隔に設定される。そして、焦点距離を等間隔に設定した場合において、ｆn'＜ｆr＜ｆ(n+1)'の関係を満たすようにズームポジションｎ'とズームポジション(ｎ＋１)'とが設定された場合にも、補正群である第２レンズ群Ｇ２は、焦点距離ｆn'を呈するレンズ位置から焦点距離ｆrを呈するレンズ位置を介さずに焦点距離(n+1)'を呈するレンズ位置に直接移動するので、第２レンズ群Ｇ２の移動範囲Ｌm'を移動範囲Ｌrよりも小さくすることができる。しかしながら、本実施の形態においては、
ｆ(n+1)−ｆn＞ｆ(n+1)'−ｆn'＝ｆ２−ｆ１＝…
＝ｆn'−ｆ(n-1)＝ｆ(n+2)−ｆ(n+1)'＝…
の関係を有しているため、
ｆn＜ｆn'＜ｆr＜ｆ(n+1)'＜ｆ(n+1)
の関係を満たすようにズームポジションｎおよびズームポジション(ｎ＋１)を設定することによって、図１から分かるように、焦点距離ｆrを呈するレンズ位置から焦点距離ｆnあるいは焦点距離(n+1)を呈するレンズ位置までの距離の方が、焦点距離ｆrを呈するレンズ位置から焦点距離ｆn'あるいは焦点距離(n+1)'を呈するレンズ位置までの距離よりも大きくなる。したがって、第２レンズ群(補正群)Ｇ２の移動範囲Ｌmを、上記移動範囲Ｌm'よりも小さくすることができるのである。
【００３８】
その際に、本実施の形態においては、上記ズームポジションｎとズームポジション(ｎ＋１)とを、次式
ｆr−ｆn≧ｆw/１００
ｆ(n+1)−ｆr≧ｆw/１００
で表される範囲内に設定することが望ましい。こうすることによって、焦点距離ｆnおよび焦点距離ｆ(n+1)が得られる補正群のレンズ位置を、焦点距離ｆrが得られる補正群のレンズ位置から十分に離すことができ、補正群の移動範囲Ｌm(図１参照)を抑える効果を高めることができるのである。
【００３９】
尚、上記式で表されるズームポジションｎとズームポジション(ｎ＋１)との範囲は、実測値から求められたものであり、上述の範囲内にズームポジションｎとズームポジション(ｎ＋１)とを設定することによって、補正群の移動範囲Ｌmを、従来の場合に比して２μm〜５μm小さくすることができる。
【００４０】
また、上記ズームポジションｎとズームポジション(ｎ＋１)とを、次式
｛ｆn＋ｆ(n+1)｝/２＝ｆr
で表される関係が成立するように設定することが望ましい。こうすることによって、焦点距離ｆnが得られる補正群のレンズ位置と、焦点距離ｆ(n+1)が得られる補正群のレンズ位置を略等しくすることができる。したがって、焦点距離ｆnから焦点距離ｆ(n+1)にあるいは焦点距離ｆ(n+1)から焦点距離ｆnにズーミングする場合に、補正群を移動させる必要がなく、消費電力を抑えることができるのである。
【００４１】
・第１実施の形態
図３は、本実施の形態のズームレンズの駆動方法が適用されたズームレンズにおける構成を示す断面図である。但し、図３(a)は広角端のレンズ位置であり、図３(b)は望遠端のレンズ位置を示している。また、図３の左側が物体側であり、右側が像面側である。図中の矢印は、ズーミング時におけるレンズ移動の様子を示している。
【００４２】
図３に示すズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１,第２レンズ群Ｇ２,第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４によって構成されている。
【００４３】
上記第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を有すると共に、変倍時にはそのレンズ位置が固定されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、正の屈折力を有すると共に、広角端から望遠端への変倍時には、物体側に移動した後に、移動方向を反転させて像面側に移動することによって、変倍時における像面の移動を補正する補正群の働きを行う。また、第３レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有すると共に、広角端から望遠端への変倍時には、像面側から物体側へ移動することによって、レンズ系の焦点距離を変化させるズーム群の働きを行う。また、第４レンズ群Ｇ４は、正の屈折力を有すると共に、変倍時にはそのレンズ位置が固定されている。
【００４４】
図４は、図３に示すズームレンズにおける各レンズ群Ｇ１〜Ｇ４に関する像面からの位置と焦点距離との関係を示す。各レンズ群Ｇ１〜Ｇ４は、変倍時には、所望の焦点距離を得るために、図４の実線に沿って光軸上を移動して所望の黒丸のレンズ位置(ズームポジション)で停止する。その際に、補正群である第２レンズ群Ｇ２は、広角端から望遠端への変倍時には、物体側に向かって移動した後、移動方向を反転して像面側に向かって移動する。そして、移動方向が反転するレンズ位置での焦点距離はｆL＝１０.８mmである。
【００４５】
表１は、本実施の形態におけるレンズポジションデータである。尚、表１には、第２レンズ群Ｇ２の移動方向が反転する焦点距離ｆLでのレンズポジションデータも書き加えてある。本実施の形態においては、上記各レンズ位置のうち焦点距離ｆLを除く焦点距離ｆ１〜ｆ５を呈するレンズ位置に、ズームポジションを設定している。
2008122589.tif 000003
【００４６】
表１から分かるように、焦点距離ｆLを呈するレンズ位置をズームポジションに設定した場合には、補正群である第２レンズ群Ｇ２は像面からの位置で１４.９mmから１８.６mmまで移動することになる。これに対して、本実施の形態のズームレンズの駆動方法によれば、焦点距離ｆLを呈するレンズ位置をズームポジションとして設定してはいないので、第２レンズ群Ｇ２は像面からの位置で１４.９mmから１８.５mmまでしか移動しない。したがって、第２レンズ群Ｇ２の駆動範囲を０.１mm短くすることができる。そのため、第２レンズ群Ｇ２の駆動部を小さくすることができ、ズームレンズモジュールの小型化が可能になるのである。また、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との最近接距離が０.１mm長くなるので、その分だけ光学設計時に第１レンズ群Ｇ１を像面側に近づける設計が可能となり、レンズの全長を短くすることができる。
【００４７】
以上のことより、本実施の形態のズームレンズの駆動方法によれば、駆動部を含めたズームレンズモジュールをよりコンパクトにすることができ、携帯電話,ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等の携帯機器に好適な小型で薄型のズームレンズを実現することができるのである。
【００４８】
次に、本実施の形態におけるズームレンズの数値例を表２〜表４に示す。表２に面データを示す。この面データに示す数値例においては、物体側から順に、各レンズ面の曲率半径(mm),軸上面間隔(レンズ厚または空気間隔)(mm),ｄ線に対する屈折率およびｄ線に対するアッベ数を示している。
2008122589.tif 000004
【００４９】
そして、上記表２における非球面は、式(１)の非球面式で表される非球面形状を有している。
2008122589.tif 000005
【００５０】
但し、Ｋは円錐定数、Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄは非球面係数、Ｙは光軸からの高さ、Ｒは非球面頂点の曲率半径、Ｚは光軸から高さＹの非球面上の点の非球面頂点の接平面からの垂直方向の距離である。
【００５１】
2008122589.tif 000006
表３に、上記式(１)中の非球面データＲ,Ｋ,Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄを示す。尚、表３中の浮動小数点形式の表現では、指数の底１０は記号Ｅで表わし且つ掛け算記号＊は省略している。したがって、例えば、「−０.１２３４５＊１０-15」は、「−０.１２３４５Ｅ−１５」で表わされている。
【００５２】
表４に、各レンズのズームデータを示す。表４において、「面間隔２」とは、第２面と第３面との間(つまり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間)の距離(mm)であり、「面間隔４」とは、第４面と第５面との間(つまり、第２レンズ群Ｇ２と絞りとの間)の距離(mm)であり、「面間隔９」とは、第９面と第１０面との間(つまり、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間)の距離(mm)である。
2008122589.tif 000007
【００５３】
・第２実施の形態
図５は、本実施の形態のズームレンズの駆動方法が適用されたズームレンズにおける構成を示す断面図である。但し、図５(a)は広角端のレンズ位置であり、図５(b)は望遠端のレンズ位置を示している。また、図５の左側が物体側であり、右側が像面側である。図中の矢印は、ズーミング時におけるレンズの移動の様子を示している。
【００５４】
図５に示すズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１,第２レンズ群Ｇ２,第３レンズ群Ｇ３,第４レンズ群Ｇ４および第５レンズ群Ｇ５によって構成されている。
【００５５】
上記第１レンズ群Ｇ１は、正の屈折力を有すると共に、変倍時にはレンズ位置が固定されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、負の屈折力を有すると共に、広角端から望遠端への変倍時には、物体側から像面側へ移動することによって、レンズ系の焦点距離を変化させるズーム群の働きを行う。また、第３レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有すると共に、変倍時にはレンズ位置が固定されている。また、第４レンズ群Ｇ４は、正の屈折力を有すると共に、広角端から望遠端への変倍時には、物体側に移動した後に、移動方向を反転させて像面側に移動することによって、変倍時における像面の移動を補正する補正群の働きを行う。また、第５レンズ群Ｇ５は、正の屈折力を有すると共に、変倍時にはそのレンズ位置が固定されている。
【００５６】
図６は、図５に示すズームレンズにおける各レンズ群Ｇ１〜Ｇ５に関する像面からの位置と焦点距離との関係を示す。各レンズ群Ｇ１〜Ｇ５は、変倍時には、所望の焦点距離を得るために、図６の実線に沿って光軸上を移動して所望の黒丸のレンズ位置(ズームポジション)で停止する。その際に、補正群である第４レンズ群Ｇ４は、広角端から望遠端への変倍時には、物体側に向かって移動した後、移動方向を反転して像面側に向かって移動する。そして、移動方向が反転するレンズ位置での焦点距離はｆL＝１３.２mmである。
【００５７】
表５は、本実施の形態におけるレンズポジションデータである。尚、表５には、第４レンズ群Ｇ４の移動方向が反転する焦点距離ｆLでのレンズポジションデータも書き加えてある。本実施の形態においては、上記各レンズ位置のうち焦点距離ｆLを除く焦点距離ｆ１〜ｆ６を呈するレンズ位置に、ズームポジションを設定している。
2008122589.tif 000008
【００５８】
表５から分かるように、焦点距離ｆLを呈するレンズ位置をズームポジションに設定した場合には、補正群である第４レンズ群Ｇ４は像面からの位置で１２.５mmから１５.９mmまで移動することになる。これに対して、本実施の形態のズームレンズの駆動方法によれば、焦点距離ｆLを呈するレンズ位置をズームポジションとして設定しないので、第４レンズ群Ｇ４は像面からの位置で１２.５mmから１５.８mmまでしか移動しないことになる。したがって、第４レンズ群Ｇ４の駆動範囲を０.１mm短くすることができる。そのため、第４レンズ群Ｇ４の駆動部を小さくすることができ、ズームレンズモジュールの小型化が可能になるのである。また、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との最近接距離が０.１mm長くなるので、その分だけ光学設計時に第３レンズ群Ｇ３を像面側に近づける設計が可能となり、レンズの全長を短くすることができる。
【００５９】
以上のことより、本実施の形態のズームレンズの駆動方法によれば、駆動部を含めたズームレンズモジュールをよりコンパクトにすることができ、携帯電話,ＰＤＡ等の携帯機器に好適な小型で薄型のズームレンズを実現することができるのである。
【００６０】
次に、本実施の形態におけるズームレンズの数値例を表６〜表８に示す。表６に面データを示す。この面データに示す数値例においては、物体側から順に、各レンズ面の曲率半径(mm),軸上面間隔(レンズ厚または空気間隔)(mm),ｄ線に対する屈折率およびｄ線に対するアッベ数を示している。
2008122589.tif 000009
【００６１】
そして、上記表６における非球面は、上記式(１)の非球面式で表される非球面形状を有している。
【００６２】
表７に、本第２実施の形態における上記式(１)中の非球面データＲ,Ｋ,Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄを示す。尚、表７中の浮動小数点形式の表現では、指数の底１０は記号Ｅで表わし且つ掛け算記号＊は省略している。したがって、例えば、「−０.１２３４５＊１０-15」は、「−０.１２３４５Ｅ−１５」で表わされている。
2008122589.tif 000010
【００６３】
表８に、各レンズのズームデータを示す。表８において、「面間隔５」とは、第５面と第６面との間(つまり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間)の距離(mm)であり、「面間隔１０」とは、第１０面と第１１面との間(つまり、第２レンズ群Ｇ２と絞りとの間)の距離(mm)であり、「面間隔１３」とは、第１３面と第１４面との間(つまり、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間)の距離(mm)であり、「面間隔１６」とは、第１６面と第１７面との間(つまり、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間)の距離(mm)である。
2008122589.tif 000011
【００６４】
上記第１,第２実施の形態においては表１〜表８に具体的な数値例を示したが、この発明のズームレンズの駆動方法は上記各実施の形態に限定されるものではない。要は、上記補正群の移動方向が反転するレンズ位置での焦点距離ｆLに対して、広域端での焦点距離ｆwと焦点距離ｆLとの間で焦点距離ｆLに最も近い焦点距離を呈するズームポジションｎにおける焦点距離ｆnと、次のズームポジション(ｎ＋１)における焦点距離ｆ(n+1)とが、
ｆn＜ｆL＜ｆ(n+1)
の関係を満たすように、ズームポジションｎおよびズームポジション(ｎ＋１)の焦点距離を適宜設定すればよいのである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】変倍時に焦点距離を変化させるズーム群と移動方向を反転して像面の移動を補正する補正群とで構成されるズームレンズにおける焦点距離の変化に対する各レンズ群の位置を示す図である。
【図２】変倍時に焦点距離を変化させるズーム群と移動方向を反転して像面の移動を補正する補正群とで構成されるズームレンズの概念図である。
【図３】この発明のズームレンズの駆動方法が適用されたズームレンズにおける断面図である。
【図４】図３に示すズームレンズにおける各レンズ群に関する像面からの位置と焦点距離との関係を示す図である。
【図５】図３とは異なるズームレンズにおける断面図である。
【図６】図５に示すズームレンズにおける各レンズ群に関する像面からの位置と焦点距離との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
Ｇ１〜Ｇ５…レンズ群、
Ｌm…第２レンズ群の移動範囲。
【図１】
2008122589.tif 000012
【図２】
2008122589.tif 000013
【図３】
2008122589.tif 000014
【図４】
2008122589.tif 000015
【図５】
2008122589.tif 000016
【図６】
2008122589.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月7日(2008.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変倍時に光軸方向における一方向に移動して焦点距離を変化させる１あるいは複数のレンズからなるズーム群と、変倍時に移動方向が反転することによって像面の移動を補正する１あるいは複数のレンズからなる補正群と、変倍時に位置が固定されている１あるいは複数のレンズからなる固定群と、を含むズームレンズを、各レンズ群の停止可能位置を表すズームポジションのデータが格納されたテーブルに従って駆動するズームレンズの駆動方法であって、
上記補正群は、上記固定群に隣接して当該固定群の像面側に位置すると共に、上記変倍時には、当該固定群に向かって接近した後に移動方向が反転するようになっており、
上記補正群の移動方向が反転するレンズ位置での焦点距離をｆrとし、
任意のズームポジションｎにおける焦点距離をｆnとし、上記ズームポジションｎの次のズームポジションであるズームポジション(ｎ＋１)における焦点距離をｆ(n+1)とし
た場合に、
ｆn＜ｆr＜ｆ(n+1)を満たすような焦点距離ｆnと焦点距離ｆ(n+1)とに対して
上記焦点距離ｆ(n+1)と上記焦点距離ｆnとの差の値が、この差の値とは異なる互いに隣接する焦点距離間の差の値の最大値よりも大きくなるように、上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)が設定されている
ことを特徴とするズームレンズの駆動方法。
【請求項２】
請求項１に記載のズームレンズの駆動方法において、
上記固定群は、上記ズーム群,上記補正群および上記固定群を含む光学系の両端における少なくとも何れか一方に配置されている
ことを特徴とするズームレンズの駆動方法。
【請求項３】
請求項２に記載のズームレンズの駆動方法において、
上記変倍時に、上記補正群が接近していく上記固定群は、上記光学系の両端のうちの物体側の端に配置されている
ことを特徴とするズームレンズの駆動方法。
【請求項４】
請求項１に記載のズームレンズの駆動方法において、
上記焦点距離ｆ(n+1)と上記焦点距離ｆnとの差の値とは異なる互いに隣接する焦点距離間の差の値が互いに等しくなるように、上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)とは異なるズームポジションが設定されている
ことを特徴とするズームレンズの駆動方法。
【請求項５】
請求項１に記載のズームレンズの駆動方法において、
広角端での焦点距離をｆwとした場合に、
下記の式を満たすように上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)が設定されている
ことを特徴とするズームレンズの駆動方法。
ｆr−ｆn≧ｆw/１００
ｆ(n+1)−ｆr≧ｆw/１００
【請求項６】
請求項１に記載のズームレンズの駆動方法において、
下記の式を満たすように上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)が設定されている
ことを特徴とするズームレンズの駆動方法。
｛ｆn＋ｆ(n+1)｝/２＝ｆr
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載のズームレンズの駆動方法を用いたことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項７に記載の撮像装置を搭載したことを特徴とする携帯情報機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ズームレンズの駆動方法およびそれを用いた撮像装置、並びに、携帯情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ズームレンズは、それを構成する複数の移動レンズ群を光軸方向に移動させることによって焦点距離を変化させるレンズである。上記ズームレンズを構成する上記移動レンズ群は、大きく分けると、主に焦点距離を変化させる働きをする１あるいは複数のレンズから成るズーム群と、変倍時に像面の移動を補正する働きをする１あるいは複数のレンズから成る補正群と、に分けられる。そして、上記ズーム群は変倍時に一方向に移動するのに対して、補正群は一方向に移動した後に移動方向を反転させてＵターンする駆動方式を採用しているズームレンズが、構成がシンプルで収差補正も比較的容易なために多く用いられている(例えば、特開平１０‐０３９２１４号公報(特許文献１)および特開平１１‐１４９０４４号公報(特許文献２)等)。
【０００３】
また、近年では、これらのズームレンズは、コンパクトデジタルカメラ等の小型のカメラにも広く応用されるようになってきている。コンパクトデジタルカメラ等のレンズ一体型カメラにおいては、小型化や、被写体からできるだけ近い位置での撮影を可能にする等の要請がある。そのために、補正レンズと変倍レンズとをカムで機械的に連動させるのではなく、補正レンズの移動軌跡を予めマイクロコンピュータ内にレンズカム軌跡を表すデータテーブルとして記憶しておき、このデータテーブルに従って補正レンズを駆動するレンズが主流になってきている。
【０００４】
小型デジタルカメラや携帯機器に搭載されるカメラにおいては、そのレンズ系が小型であることから、変倍時のレンズの移動はカメラに搭載されたモーター等の駆動装置で行われるのが一般的である。このような駆動装置を用いて各レンズを移動させる場合にも、予め搭載されているレンズ位置データテーブルに従って各レンズを移動させ、所望の焦点距離を得る方法が一般的である。その際に、上記レンズ位置データテーブルには、データ容量の制限から、連続的に全ての焦点距離が得られるようなレンズ位置データが書き込まれておらず、５段〜２０段程度の離散的な焦点距離に対応したレンズ位置データが書き込まれている。
【０００５】
ところで、離散的な焦点距離が設定されると共に補正群の移動方向が反転する従来のズームレンズにおいては、各焦点距離(ズーム倍率)が等間隔に(つまり、ｆ２−ｆ１＝ｆ３−ｆ２＝…のごとく、隣接する２つの焦点距離の差が等しく)設定されている。したがって、上記補正群が移動方向を反転するレンズ位置にズームポジション(離散的に設定された焦点距離に対応する各レンズ群のレンズ位置)が設定される確率が高くなる。
【０００６】
そして、上記移動方向が反転するレンズ位置にズームポジションが設定されてしまった場合には、移動方向が反転するレンズ位置に設定されたズームポジションが上記補正群の移動範囲を制限することになる。したがって、光学設計においては、上記補正群の移動方向が反転するレンズ位置でのズームポジションにおいてレンズ同士の干渉が起きないように、スペースを確保して設計を行う必要がある。また、レンズホルダや駆動部の設計においては、移動方向が反転するレンズ位置でのズームポジションで駆動系のフルストロークが決まり、上記ズームポジションのレンズ位置でレンズホルダ同士の干渉が起きないように設計を行う必要がある。
【０００７】
このように、ズームレンズをコンパクトにしようとしても、上記補正群が移動方向を反転するレンズ位置に設定されたズームポジションが上記補正群の移動範囲を制限するために、簡単にコンパクト化ができないという問題がある。
【０００８】
もし、上記光学設計を変更することなく補正群のフルストロークを短くすることができれば、レンズ駆動部を小型にする等によってスペース的な余裕ができ、ズームレンズ全体の小型化を図ることが可能になる。また、補正群のフルストロークを短くすることで光学設計をより小型にすることが可能になる。
【特許文献１】特開平１０‐０３９２１４号公報
【特許文献２】特開平１１‐１４９０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、この発明の課題は、ズームレンズのコンパクト化を図ることができるズームレンズの駆動方法およびそれを用いた撮像装置、並びに、この撮像装置を用いた携帯情報機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、この発明は、
変倍時に光軸方向における一方向に移動して焦点距離を変化させる１あるいは複数のレンズからなるズーム群と、変倍時に移動方向が反転することによって像面の移動を補正する１あるいは複数のレンズからなる補正群と、変倍時に位置が固定されている１あるいは複数のレンズからなる固定群と、を含むズームレンズを、各レンズ群の停止可能位置を表すズームポジションのデータが格納されたテーブルに従って駆動するズームレンズの駆動方法であって、
上記補正群は、上記固定群に隣接して当該固定群の像面側に位置すると共に、上記変倍時には、当該固定群に向かって接近した後に移動方向が反転するようになっており、
上記補正群の移動方向が反転するレンズ位置での焦点距離をｆrとし、
任意のズームポジションｎにおける焦点距離をｆnとし、上記ズームポジションｎの次のズームポジションであるズームポジション(ｎ＋１)における焦点距離をｆ(n+1)とし
た場合に、
ｆn＜ｆr＜ｆ(n+1)を満たすような焦点距離ｆnと焦点距離ｆ(n+1)とに対して
上記焦点距離ｆ(n+1)と上記焦点距離ｆnとの差の値が、この差の値とは異なる互いに隣接する焦点距離間の差の値の最大値よりも大きくなるように、上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)が設定されている
ことを特徴としている。
【００１１】
上記構成によれば、上記補正群の移動方向が反転するレンズ位置での焦点距離ｆrに隣接しているズームポジションｎでの焦点距離ｆnとズームポジション(ｎ＋１)での焦点距離ｆ(n+1)との差の値が、その他の互いに隣接する焦点距離間の差の値の最大値よりも大きく設定されている。したがって、上記補正群が移動方向を反転するレンズ位置がズームポジションｎおよびズームポジション(ｎ＋１)に設定される確率は極端に低くなる。
【００１２】
そして、上記補正群が移動方向を反転するレンズ位置がズームポジションｎおよびズームポジション(ｎ＋１)に設定されない場合には、変倍時に、補正群は、広角端のズームポジションでの焦点距離ｆwと焦点距離ｆrとの間で上記焦点距離ｆrに最も近い焦点距離を呈するズームポジションｎまで移動した後に、上記焦点距離ｆrを呈するレンズ位置を通ることなくズームポジション(ｎ＋１)に移動することになる。そのため、上記補正群の移動範囲を、上記補正群が上記焦点距離ｆrを呈するレンズ位置を通る場合に比して、上記ズームポジションｎあるいは上記ズームポジション(ｎ＋１)から上記焦点距離ｆrを呈するレンズ位置までの距離の分だけ小さくすることができる。
【００１３】
したがって、上記補正群の移動範囲が小さくなる分だけレンズ駆動部を小さくすることができる。さらに、上記補正群の移動範囲が小さくなるため上記補正群に隣接する上記固定群を上記補正群に近づけることができ、ズームレンズの全長を短く抑えることができる。
【００１４】
また、１実施の形態のズームレンズの駆動方法では、
上記固定群は、上記ズーム群,上記補正群および上記固定群を含む光学系の両端における少なくとも何れか一方に配置されている。
【００１５】
また、１実施の形態のズームレンズの駆動方法では、
上記変倍時に、上記補正群が接近していく上記固定群は、上記光学系の両端のうちの物体側の端に配置されている。
【００１６】
また、１実施の形態のズームレンズの駆動方法では、
上記焦点距離ｆ(n+1)と上記焦点距離ｆnとの差の値とは異なる互いに隣接する焦点距離間の差の値が互いに等しくなるように、上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)とは異なるズームポジションが設定されている。
【００１７】
この実施の形態によれば、上記焦点距離ｆ(n+1)と上記焦点距離ｆnとの差の値以外の互いに隣接する焦点距離間の差の値が互いに等しくなるように、上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)とは異なるズームポジションが設定されている。したがって、自然な変倍を行うことができる。
【００１８】
また、１実施の形態のズームレンズの駆動方法では、
広角端での焦点距離をｆwとした場合に、
下記の式を満たすように上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)が設定されている。
ｆr−ｆn≧ｆw/１００
ｆ(n+1)−ｆr≧ｆw/１００
【００１９】
この実施の形態によれば、上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)における上記補正群の位置を、上記焦点距離ｆrを呈する位置から十分に離すことができる。したがって、上記補正群の移動範囲をより小さくすることができる。
【００２０】
また、１実施の形態のズームレンズの駆動方法では、
下記の式を満たすように上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)が設定されている。
｛ｆn＋ｆ(n+1)｝/２＝ｆr
【００２１】
この実施の形態によれば、上記ズームポジションｎと上記ズームポジション(ｎ＋１)とを略等しくすることができる。したがって、焦点距離を上記焦点距離ｆnから上記焦点距離ｆ(n+1)にまたは上記焦点距離ｆ(n+1)から上記焦点距離ｆnにズーミングする場合に、上記補正群を移動させる必要がなく、消費電力を抑えることができる。
【００２２】
また、この発明の撮像装置は、
上記ズームレンズの駆動方法を用いたことを特徴としている。
【００２３】
上記構成によれば、レンズ駆動部を小さくでき且つズームレンズの全長を短く抑えることができるズームレンズの駆動方法を用いているので、当該撮像装置をコンパクトに形成することが可能になる。
【００２４】
また、この発明の携帯情報機器は、
上記撮像装置を搭載したことを特徴としている。
【００２５】
上記構成によれば、コンパクトに形成することが可能な撮像装置を搭載しているので、当該携帯情報機器の小型化を図ると共に、被写体から近い位置での撮影が可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
以上より明らかなように、この発明のズームレンズの駆動方法は、補正群の移動方向が反転するレンズ位置での焦点距離をｆrとした場合に、ｆn＜ｆr＜ｆ(n+1)を満たすような焦点距離ｆnと焦点距離ｆ(n+1)とに対して、上記焦点距離ｆ(n+1)と上記焦点距離ｆnとの差の値が、この差の値とは異なる互いに隣接する焦点距離間の差の値の最大値よりも大きくなるように、上記ズームポジションｎおよび上記ズームポジション(ｎ＋１)が設定されているので、上記補正群が移動方向を反転するレンズ位置がズームポジションｎおよびズームポジション(ｎ＋１)に設定される確率は極端に低くなる。
【００２７】
そして、上記補正群が移動方向を反転するレンズ位置がズームポジションｎおよびズームポジション(ｎ＋１)に設定されない場合には、上記補正群は、広角端から望遠端への変倍時に、上記ズームポジションｎまで移動した後に、直接上記ズームポジション(ｎ＋１)に移動することができる。したがって、上記補正群の移動範囲を、上記補正群が上記焦点距離ｆrを呈するレンズ位置を通る場合に比して、上記ズームポジションｎあるいは上記ズームポジション(ｎ＋１)から上記焦点距離ｆrを呈するレンズ位置までの距離の分だけ小さくすることができる。
【００２８】
すなわち、この発明によれば、上記補正群の移動範囲が小さくなる分だけレンズ駆動部を小さくすることができる。さらに、上記補正群の移動範囲が小さくなるため、上記補正群に隣接する上記固定群を上記補正群に近づけてズームレンズの全長を短くすることができる。
【００２９】
また、この発明の撮像装置は、レンズ駆動部を小さくでき且つズームレンズの全長を短くすることができるズームレンズの駆動方法を用いているので、当該撮像装置をコンパクトに形成することができる。
【００３０】
また、この発明の携帯情報機器は、コンパクトに形成することができる撮像装置を搭載しているので、当該携帯情報機器の小型化を図ると共に、被写体から近い位置での撮影ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。尚、この発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００３２】
図１は、変倍時に光軸方向一方向に移動してレンズ系の焦点距離を変化させるズーム群と、変倍時にその移動方向が反転することで像面の移動を補正する補正群と、によって構成されるズームレンズにおいて、焦点距離の変化に対する各レンズ群Ｇ１,Ｇ２,Ｇ３の位置を示したものである。また、図２は、変倍時に光軸方向一方向に移動してレンズ系の焦点距離を変化させるズーム群と、変倍時にその移動方向が反転することで像面の移動を補正する補正群と、によって構成されるズームレンズの概念図である。
【００３３】
先ず、この発明のズームレンズの駆動方法について説明するに先立って、一方向に移動した後に移動方向を反転させる補正群を有するズームレンズについて説明する。
【００３４】
図２に示すように、変倍時に光軸方向一方向に移動してレンズ系の焦点距離を変化させるズーム群と、変倍時にその移動方向が反転することで像面の移動を補正する補正群と、によって構成されるズームレンズは、物体側から順に、例えば第１レンズ群Ｇ１,第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３によって構成される。
【００３５】
上記第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を有すると共に、変倍時にはそのレンズ位置が固定されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、正の屈折力を有すると共に、広角端から望遠端への変倍時には、物体側に移動した後に、移動方向を反転させて像面側に移動することによって、変倍時における像面の移動を補正する補正群の働きを行う。また、第３レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有すると共に、広角端から望遠端への変倍時には、像面側から物体側へ移動することによって、レンズ系の焦点距離を変化させるズーム群の働きを行う。
【００３６】
次に、この発明のズームレンズの駆動方法について説明する。
【００３７】
図１において、実線は各レンズ群Ｇ１,Ｇ２,Ｇ３の位置を示したものであり、焦点距離の変化に従って上記補正群である第２レンズ群Ｇ２と、上記ズーム群である第３レンズ群Ｇ３とが、移動する様子を示している。また、「Ｌr」は、第２レンズ群(補正群)Ｇ２の移動方向が反転する焦点距離ｆrを満たすズームポジションを設定した場合における第２レンズ群(補正群)Ｇ２の移動範囲である。これに対して、「Ｌm」は、本実施の形態における第２レンズ群(補正群)Ｇ２の移動範囲である。
【００３８】
本実施の形態においては、上述のように離散的な焦点距離を設定する場合において、第２レンズ群(補正群)Ｇ２の移動方向が反転するレンズ位置での焦点距離ｆrに対して、任意のズームポジションｎにおける焦点距離ｆnと、次のズームポジション(ｎ＋１)における焦点距離ｆ(n+1)とが
ｆn＜ｆr＜ｆ(n+1)
の関係を満たす場合に、上記焦点距離ｆ(n+1)と上記焦点距離ｆnとの差の値が、この差の値とは異なる互いに隣接する焦点距離間の差の値の最大値よりも大きくなるように、ズームポジションｎおよびズームポジション(ｎ＋１)を設定するのである。
【００３９】
したがって、図１に示す例の場合は、焦点距離ｆw(＝ｆ１)と焦点距離ｆrとの間で焦点距離ｆrに最も近い焦点距離を呈する第４番目のズームポジションにおける焦点距離ｆ４と、それに続くズームポジションにおける焦点距離ｆ５と、その他のズームポジションにおける焦点距離ｆ１,ｆ２,ｆ３,ｆ６との間に
ｆ５−ｆ４＞(ｆ２−ｆ１),(ｆ３−ｆ２),(ｆ４−ｆ３),(ｆ６−ｆ５)の最大値
の関係が満たされるように各ズームポジションが設定されている。このように各ズームポジションを設定した場合には、補正群である第２レンズ群Ｇ２は、焦点距離ｆ４を呈するレンズ位置から焦点距離ｆrを呈するレンズ位置を介さずに焦点距離ｆ５を呈するレンズ位置に直接移動するので、焦点距離ｆrを呈するレンズ位置まで移動する必要がない。そのために、本実施の形態における補正群である第２レンズ群Ｇ２の移動範囲Ｌmを、ズームポジションとして焦点距離ｆrを呈するレンズ位置を設定する場合の移動範囲Ｌrに比べて、小さくすることができるのである。
【００４０】
このように、レンズ群の移動範囲が小さくなると、レンズ駆動装置のストロークを短くすることができるため、カメラをよりコンパクトにすることができる。また、固定レンズである第１レンズ群Ｇ１と移動する第２レンズ群Ｇ２との最近接距離が広くなるため、光学設計時に第１レンズ群Ｇ１を第２レンズ群Ｇ２に近づける設計が可能となり、ズームレンズ全長を短く設計することができるのである。
【００４１】
一般的に、焦点距離は、１倍,１.５倍,２倍…のごとく等間隔に設定される。そして、焦点距離を等間隔に設定した場合において、ｆn'＜ｆr＜ｆ(n+1)'の関係を満たすようにズームポジションｎ'とズームポジション(ｎ＋１)'とが設定された場合にも、補正群である第２レンズ群Ｇ２は、焦点距離ｆn'を呈するレンズ位置から焦点距離ｆrを呈するレンズ位置を介さずに焦点距離(n+1)'を呈するレンズ位置に直接移動するので、第２レンズ群Ｇ２の移動範囲Ｌm'を移動範囲Ｌrよりも小さくすることができる。しかしながら、本実施の形態においては、
ｆ(n+1)−ｆn＞ｆ(n+1)'−ｆn'＝ｆ２−ｆ１＝…
＝ｆn'−ｆ(n-1)＝ｆ(n+2)−ｆ(n+1)'＝…
の関係を有しているため、
ｆn＜ｆn'＜ｆr＜ｆ(n+1)'＜ｆ(n+1)
の関係を満たすようにズームポジションｎおよびズームポジション(ｎ＋１)を設定することによって、図１から分かるように、焦点距離ｆrを呈するレンズ位置から焦点距離ｆnあるいは焦点距離(n+1)を呈するレンズ位置までの距離の方が、焦点距離ｆrを呈するレンズ位置から焦点距離ｆn'あるいは焦点距離(n+1)'を呈するレンズ位置までの距離よりも大きくなる。したがって、第２レンズ群(補正群)Ｇ２の移動範囲Ｌmを、上記移動範囲Ｌm'よりも小さくすることができるのである。
【００４２】
その際に、本実施の形態においては、上記ズームポジションｎとズームポジション(ｎ＋１)とを、次式
ｆr−ｆn≧ｆw/１００
ｆ(n+1)−ｆr≧ｆw/１００
で表される範囲内に設定することが望ましい。こうすることによって、焦点距離ｆnおよび焦点距離ｆ(n+1)が得られる補正群のレンズ位置を、焦点距離ｆrが得られる補正群のレンズ位置から十分に離すことができ、補正群の移動範囲Ｌm(図１参照)を抑える効果を高めることができるのである。
【００４３】
尚、上記式で表されるズームポジションｎとズームポジション(ｎ＋１)との範囲は、実測値から求められたものであり、上述の範囲内にズームポジションｎとズームポジション(ｎ＋１)とを設定することによって、補正群の移動範囲Ｌmを、従来の場合に比して２μm〜５μm小さくすることができる。
【００４４】
また、上記ズームポジションｎとズームポジション(ｎ＋１)とを、次式
｛ｆn＋ｆ(n+1)｝/２＝ｆr
で表される関係が成立するように設定することが望ましい。こうすることによって、焦点距離ｆnが得られる補正群のレンズ位置と、焦点距離ｆ(n+1)が得られる補正群のレンズ位置を略等しくすることができる。したがって、焦点距離ｆnから焦点距離ｆ(n+1)にあるいは焦点距離ｆ(n+1)から焦点距離ｆnにズーミングする場合に、補正群を移動させる必要がなく、消費電力を抑えることができるのである。
【００４５】
・第１実施の形態
図３は、本実施の形態のズームレンズの駆動方法が適用されたズームレンズにおける構成を示す断面図である。但し、図３(a)は広角端のレンズ位置であり、図３(b)は望遠端のレンズ位置を示している。また、図３の左側が物体側であり、右側が像面側である。図中の矢印は、ズーミング時におけるレンズ移動の様子を示している。
【００４６】
図３に示すズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１,第２レンズ群Ｇ２,第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４によって構成されている。
【００４７】
上記第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を有すると共に、変倍時にはそのレンズ位置が固定されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、正の屈折力を有すると共に、広角端から望遠端への変倍時には、物体側に移動した後に、移動方向を反転させて像面側に移動することによって、変倍時における像面の移動を補正する補正群の働きを行う。また、第３レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有すると共に、広角端から望遠端への変倍時には、像面側から物体側へ移動することによって、レンズ系の焦点距離を変化させるズーム群の働きを行う。また、第４レンズ群Ｇ４は、正の屈折力を有すると共に、変倍時にはそのレンズ位置が固定されている。
【００４８】
図４は、図３に示すズームレンズにおける各レンズ群Ｇ１〜Ｇ４に関する像面からの位置と焦点距離との関係を示す。各レンズ群Ｇ１〜Ｇ４は、変倍時には、所望の焦点距離を得るために、図４の実線に沿って光軸上を移動して所望の黒丸のレンズ位置(ズームポジション)で停止する。その際に、補正群である第２レンズ群Ｇ２は、広角端から望遠端への変倍時には、物体側に向かって移動した後、移動方向を反転して像面側に向かって移動する。そして、移動方向が反転するレンズ位置での焦点距離はｆL＝１０.８mmである。
【００４９】
表１は、本実施の形態におけるレンズポジションデータである。尚、表１には、第２レンズ群Ｇ２の移動方向が反転する焦点距離ｆLでのレンズポジションデータも書き加えてある。本実施の形態においては、上記各レンズ位置のうち焦点距離ｆLを除く焦点距離ｆ１〜ｆ５を呈するレンズ位置に、ズームポジションを設定している。
2008122589.tif 000018
【００５０】
表１から分かるように、焦点距離ｆLを呈するレンズ位置をズームポジションに設定した場合には、補正群である第２レンズ群Ｇ２は像面からの位置で１４.９mmから１８.６mmまで移動することになる。これに対して、本実施の形態のズームレンズの駆動方法によれば、焦点距離ｆLを呈するレンズ位置をズームポジションとして設定してはいないので、第２レンズ群Ｇ２は像面からの位置で１４.９mmから１８.５mmまでしか移動しない。したがって、第２レンズ群Ｇ２の駆動範囲を０.１mm短くすることができる。そのため、第２レンズ群Ｇ２の駆動部を小さくすることができ、ズームレンズモジュールの小型化が可能になるのである。また、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との最近接距離が０.１mm長くなるので、その分だけ光学設計時に第１レンズ群Ｇ１を像面側に近づける設計が可能となり、レンズの全長を短くすることができる。
【００５１】
以上のことより、本実施の形態のズームレンズの駆動方法によれば、駆動部を含めたズームレンズモジュールをよりコンパクトにすることができ、携帯電話,ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等の携帯機器に好適な小型で薄型のズームレンズを実現することができるのである。
【００５２】
次に、本実施の形態におけるズームレンズの数値例を表２〜表４に示す。表２に面データを示す。この面データに示す数値例においては、物体側から順に、各レンズ面の曲率半径(mm),軸上面間隔(レンズ厚または空気間隔)(mm),ｄ線に対する屈折率およびｄ線に対するアッベ数を示している。
2008122589.tif 000019
【００５３】
そして、上記表２における非球面は、式(１)の非球面式で表される非球面形状を有している。
2008122589.tif 000020
【００５４】
但し、Ｋは円錐定数、Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄは非球面係数、Ｙは光軸からの高さ、Ｒは非球面頂点の曲率半径、Ｚは光軸から高さＹの非球面上の点の非球面頂点の接平面からの垂直方向の距離である。
【００５５】
表３に、上記式(１)中の非球面データＲ,Ｋ,Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄを示す。尚、表３中の浮動小数点形式の表現では、指数の底１０は記号Ｅで表わし且つ掛け算記号＊は省略している。
2008122589.tif 000021
したがって、例えば、「−０.１２３４５＊１０-15」は、「−０.１２３４５Ｅ−１５」で表わされている。
【００５６】
表４に、各レンズのズームデータを示す。表４において、「面間隔２」とは、第２面と第３面との間(つまり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間)の距離(mm)であり、「面間隔４」とは、第４面と第５面との間(つまり、第２レンズ群Ｇ２と絞りとの間)の距離(mm)であり、「面間隔９」とは、第９面と第１０面との間(つまり、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間)の距離(mm)である。
2008122589.tif 000022
【００５７】
・第２実施の形態
図５は、本実施の形態のズームレンズの駆動方法が適用されたズームレンズにおける構成を示す断面図である。但し、図５(a)は広角端のレンズ位置であり、図５(b)は望遠端のレンズ位置を示している。また、図５の左側が物体側であり、右側が像面側である。図中の矢印は、ズーミング時におけるレンズの移動の様子を示している。
【００５８】
図５に示すズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１,第２レンズ群Ｇ２,第３レンズ群Ｇ３,第４レンズ群Ｇ４および第５レンズ群Ｇ５によって構成されている。
【００５９】
上記第１レンズ群Ｇ１は、正の屈折力を有すると共に、変倍時にはレンズ位置が固定されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、負の屈折力を有すると共に、広角端から望遠端への変倍時には、物体側から像面側へ移動することによって、レンズ系の焦点距離を変化させるズーム群の働きを行う。また、第３レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有すると共に、変倍時にはレンズ位置が固定されている。また、第４レンズ群Ｇ４は、正の屈折力を有すると共に、広角端から望遠端への変倍時には、物体側に移動した後に、移動方向を反転させて像面側に移動することによって、変倍時における像面の移動を補正する補正群の働きを行う。また、第５レンズ群Ｇ５は、正の屈折力を有すると共に、変倍時にはそのレンズ位置が固定されている。
【００６０】
図６は、図５に示すズームレンズにおける各レンズ群Ｇ１〜Ｇ５に関する像面からの位置と焦点距離との関係を示す。各レンズ群Ｇ１〜Ｇ５は、変倍時には、所望の焦点距離を得るために、図６の実線に沿って光軸上を移動して所望の黒丸のレンズ位置(ズームポジション)で停止する。その際に、補正群である第４レンズ群Ｇ４は、広角端から望遠端への変倍時には、物体側に向かって移動した後、移動方向を反転して像面側に向かって移動する。そして、移動方向が反転するレンズ位置での焦点距離はｆL＝１３.２mmである。
【００６１】
表５は、本実施の形態におけるレンズポジションデータである。尚、表５には、第４レンズ群Ｇ４の移動方向が反転する焦点距離ｆLでのレンズポジションデータも書き加えてある。本実施の形態においては、上記各レンズ位置のうち焦点距離ｆLを除く焦点距離ｆ１〜ｆ６を呈するレンズ位置に、ズームポジションを設定している。
2008122589.tif 000023
【００６２】
表５から分かるように、焦点距離ｆLを呈するレンズ位置をズームポジションに設定した場合には、補正群である第４レンズ群Ｇ４は像面からの位置で１２.５mmから１５.９mmまで移動することになる。これに対して、本実施の形態のズームレンズの駆動方法によれば、焦点距離ｆLを呈するレンズ位置をズームポジションとして設定しないので、第４レンズ群Ｇ４は像面からの位置で１２.５mmから１５.８mmまでしか移動しないことになる。したがって、第４レンズ群Ｇ４の駆動範囲を０.１mm短くすることができる。そのため、第４レンズ群Ｇ４の駆動部を小さくすることができ、ズームレンズモジュールの小型化が可能になるのである。また、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との最近接距離が０.１mm長くなるので、その分だけ光学設計時に第３レンズ群Ｇ３を像面側に近づける設計が可能となり、レンズの全長を短くすることができる。
【００６３】
以上のことより、本実施の形態のズームレンズの駆動方法によれば、駆動部を含めたズームレンズモジュールをよりコンパクトにすることができ、携帯電話,ＰＤＡ等の携帯機器に好適な小型で薄型のズームレンズを実現することができるのである。
【００６４】
次に、本実施の形態におけるズームレンズの数値例を表６〜表８に示す。表６に面データを示す。この面データに示す数値例においては、物体側から順に、各レンズ面の曲率半径(mm),軸上面間隔(レンズ厚または空気間隔)(mm),ｄ線に対する屈折率およびｄ線に対するアッベ数を示している。
2008122589.tif 000024
【００６５】
そして、上記表６における非球面は、上記式(１)の非球面式で表される非球面形状を有している。
【００６６】
表７に、本第２実施の形態における上記式(１)中の非球面データＲ,Ｋ,Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄを示す。尚、表７中の浮動小数点形式の表現では、指数の底１０は記号Ｅで表わし且つ掛け算記号＊は省略している。したがって、例えば、「−０.１２３４５＊１０-15」は、「−０.１２３４５Ｅ−１５」で表わされている。
2008122589.tif 000025
【００６７】
表８に、各レンズのズームデータを示す。表８において、「面間隔５」とは、第５面と第６面との間(つまり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間)の距離(mm)であり、「面間隔１０」とは、第１０面と第１１面との間(つまり、第２レンズ群Ｇ２と絞りとの間)の距離(mm)であり、「面間隔１３」とは、第１３面と第１４面との間(つまり、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間)の距離(mm)であり、「面間隔１６」とは、第１６面と第１７面との間(つまり、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間)の距離(mm)である。
2008122589.tif 000026
【００６８】
上記第１,第２実施の形態においては表１〜表８に具体的な数値例を示したが、この発明のズームレンズの駆動方法は上記各実施の形態に限定されるものではない。要は、上記補正群の移動方向が反転するレンズ位置での焦点距離ｆLに対して、広域端での焦点距離ｆwと焦点距離ｆLとの間で焦点距離ｆLに最も近い焦点距離を呈するズームポジションｎにおける焦点距離ｆnと、次のズームポジション(ｎ＋１)における焦点距離ｆ(n+1)とが、
ｆn＜ｆL＜ｆ(n+1)
の関係を満たすように、ズームポジションｎおよびズームポジション(ｎ＋１)の焦点距離を適宜設定すればよいのである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】変倍時に焦点距離を変化させるズーム群と移動方向を反転して像面の移動を補正する補正群とで構成されるズームレンズにおける焦点距離の変化に対する各レンズ群の位置を示す図である。
【図２】変倍時に焦点距離を変化させるズーム群と移動方向を反転して像面の移動を補正する補正群とで構成されるズームレンズの概念図である。
【図３】この発明のズームレンズの駆動方法が適用されたズームレンズにおける断面図である。
【図４】図３に示すズームレンズにおける各レンズ群に関する像面からの位置と焦点距離との関係を示す図である。
【図５】図３とは異なるズームレンズにおける断面図である。
【図６】図５に示すズームレンズにおける各レンズ群に関する像面からの位置と焦点距離との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
Ｇ１〜Ｇ５…レンズ群、
Ｌm…第２レンズ群の移動範囲。