(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍レンズで負の屈折力を有する第２レンズ群と、固定レンズで正の屈折力を有する第３レンズ群と、フォーカスを行う正の屈折力を有する第４レンズ群とを備えると共に、撮像対象物からの光の光量を適正量に絞るアイリスを有し、
上記第２レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を上記第４レンズ群を移動させて補正すると共に、該第４レンズ群を移動させてフォーカスを行う第１の変倍と、上記第１レンズ群を光軸方向に所定量移動させた後に第２レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を第４レンズ群を移動させて補正すると共に、該第４レンズ群を移動させてフォーカスを行う第２の変倍とを有している
ことを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
上記第２の変倍は上記第１の変倍における望遠端の状態から第１レンズ群を物体側に移動させることによって切り替わる
ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
上記第１レンズ群の移動量は以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のズームレンズ。
（１）0.1 ＜（1-ft 2 ／ｆ123 2 ）／（ft／ｆ1 ）2・d４・ft ／ftt ＜ 0.4  
但し、
ft：第１の変倍における望遠端の焦点距離
ftt：第２の変倍における望遠端の焦点距離
f1：第１レンズ群の合成焦点距離
f123：第１の変倍における望遠端での第１レンズ群から第３レンズ群までの合成焦点距離
d4：第１の変倍から第２の変倍への切替時における第４レンズ群の変位量
とする。
【請求項４】
ズームレンズと、上記ズームレンズによって形成された被写体像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置であって、
上記ズームレンズは、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍レンズで負の屈折力を有する第２レンズ群と、固定レンズで正の屈折力を有する第３レンズ群と、フォーカスを行う正の屈折力を有する第４レンズ群とを備えると共に、撮像対象物からの光の光量を適正量に絞るアイリスを有し、
上記第２レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を上記第４レンズ群を移動させて補正すると共に、該第４レンズ群を移動させてフォーカスを行う第１の変倍と、上記第１レンズ群を光軸方向に所定量移動させた後に第２レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を第４レンズ群を移動させて補正すると共に、該第４レンズ群を移動させてフォーカスを行う第２の変倍とを有している
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
上記第２の変倍は上記第１の変倍における望遠端の状態から第１レンズ群を物体側に移動させることによって切り替わる
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規なズームレンズ及び撮像装置に関する。詳しくは、リアフォーカス式のズームレンズにおいて、通常の変倍である第１の変倍の他に簡単な操作によって第１の変倍とは異なる変倍範囲（焦点距離範囲）、特に、超望遠までの変倍範囲を有する第２の変倍を得る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インナーフォーカスレンズを備えたビデオカメラが知られている。例えば、図１に示すような、インナーフォーカスレンズＬＮＳでは、最も物体側に第１レンズ群１０１が配設され、以下像側へと、第２レンズ群１０２、第３レンズ群１０３、第４レンズ群１０４が順に配設される。第１レンズ群１０１と第３レンズ群１０３は固定レンズであり、第２レンズ群１０２はバリエータ、第４レンズ群１０４はコンペンゼータ及びフォーカスレンズである。第２レンズ群１０２と第３レンズ群１０３との間に、露光制御用のアイリス１０５が設けられる。インナーフォーカスレンズＬＮＳを介された光は、撮像素子の受光面１０７に結像される。
【０００３】
上記撮像素子１０７は、一般民生用としては、対角長４ｍｍ程度の１／４インチサイズと称するもの、あるいは対角長３ｍｍ程度の１／６インチサイズと称するものが多く用いられている。また、これらの撮像素子の画素数は年々増加傾向にあり８０〜３００万画素のものが一般的である。
【０００４】
このように、撮像装置のイメージサイズはいわゆる１３５フィルムの銀塩カメラの対角４３ｍｍと比較すると小さいので、同じ画角のレンズではフィルムカメラのレンズに対して大幅な小型化が可能である。同時に、ズーム比も高倍率化させることが一般的には可能であり、１０倍〜３０倍のズーム比も持つものが知られている。
【０００５】
また、前述したように、高倍率化が可能であることと共にユーザーのより望遠側で利用したいとの要求に答えることが望まれている。
【０００６】
従来から、ズームレンズの変倍範囲の変位方法は種々提案されている。例えば、ズームレンズの最終レンズ面と像面との間に正又は負の屈折力を有するリアコンバーターレンズ群やエクステンダーレンズ群を挿入して全系の焦点距離範囲を変位させる所謂リアコンバーター方式や、ズームレンズの前方に焦点距離が無限大のアフォーカルコンバーターレンズ群を装着して全系の焦点距離範囲を拡大若しくは縮少させるアフォーカルコンバーター方式等が提案されている。この他、単にズームレンズの変倍率を変えて変倍範囲を拡大する方法がある。例えば、変倍用のレンズ群の移動量を増加させたり変倍用のレンズ群の屈折力を強めたり、又は変倍用のレンズ群の数を増加させたりする方法等がある。
【０００７】
ズームレンズの変倍範囲を変位させる方法のうち、リアコンバーター方式はテレ比を比較的小さくすることはできるがリアコンバーターレンズ群単独で諸収差を良好に補正しておく必要がある為、どうしてもレンズ構成が複雑化及び大型化してくる。
【０００８】
一方、アフォーカルコンバーター方式はズームレンズ全系の広角化及び望遠化の双方を比較的容易に行うことができるが、レンズ前方にレンズ群を装着する為にレンズ群が大型化してくる傾向がある。
【０００９】
また、上記した何れのコンバーター方式にあっては、何れもズームレンズの本体以外にコンバーター用のレンズ群を常備しておかねばならないず、かつ、コンバーターレンズを常用レンズと本体との間に介挿したり常用レンズの前に装着したりする手間がかかり、携帯性及び速写性に適していない。
【００１０】
特許文献１や特許文献２に示されたズームレンズのようにカメラ内部でコンバータレンズに切り替える、もしくは挿入するような構成とすれば、少なくとも速写性には適してきて、かつ、携帯時の荷数は減らすことができるが、レンズ構成が複雑化且つ大型化してきて、それほどの携帯性の改善にはならない。
【００１１】
また、ズームレンズの変倍率を変える方法はレンズ全長が長くなったり、変倍範囲全般にわたり収差発生量が多くなったり、変倍における収差変動を良好に補正するのが困難になったりする等の問題点がある。
【００１２】
これらの解決案として、特許文献３に示されたズームレンズのように、第３レンズ群を光軸上で所定量移動させて目的を達成するものがある。このようなものであれば、携帯性及び速写性共に改善することができる。
【００１３】
【特許文献１】特開平６−３２４２６７号公報
【特許文献２】特開２００３−３３８９８２号公報
【特許文献３】特開へ６−１０２４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、通常、第３レンズ群はアイリス近傍にあるため、第３レンズ群を移動させる移動機構とアイリス機構とが干渉するおそれがあるため、鏡筒構造が複雑化且つ大型化することが予想される。
【００１５】
本発明は、上記した問題点に鑑みて、リアフォーカス式のズームレンズにおいて、通常の変倍の他に簡単な操作によって第１の変倍とは異なる変倍範囲（焦点距離範囲）、特に、超望遠までの変倍範囲を有する第２の変倍を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明ズームレンズは、上記した課題を解決するために、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍レンズで負の屈折力を有する第２レンズ群と、固定レンズで正の屈折力を有する第３レンズ群と、フォーカスを行う正の屈折力を有する第４レンズ群とを備えると共に、撮像対象物からの光の光量を適正量に絞るアイリスを有し、上記第２レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を上記第４レンズ群を移動させて補正すると共に、該第４レンズ群を移動させてフォーカスを行う第１の変倍と、上記第１レンズ群を光軸方向に所定量移動させた後に第２レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を第４レンズ群を移動させて補正すると共に、該第４レンズ群を移動させてフォーカスを行う第２の変倍とを有している。
【００１７】
従って、本発明ズームレンズにあっては、第１レンズ群を第１の変倍における位置から移動させることによって第１の変倍とは異なる変倍範囲（焦点距離範囲）を有する第２の変倍に変位する。
【００１８】
また、本発明撮像装置は、本発明ズームレンズを備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明ズームレンズは、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍レンズで負の屈折力を有する第２レンズ群と、固定レンズで正の屈折力を有する第３レンズ群と、フォーカスを行う正の屈折力を有する第４レンズ群とを備えると共に、撮像対象物からの光の光量を適正量に絞るアイリスを有し、上記第２レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を上記第４レンズ群を移動させて補正すると共に、該第４レンズ群を移動させてフォーカスを行う第１の変倍と、上記第１レンズ群を光軸方向に所定量移動させた後に第２レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を第４レンズ群を移動させて補正すると共に、該第４レンズ群を移動させてフォーカスを行う第２の変倍とを有していることを特徴とする。
【００２０】
従って、本発明ズームレンズにあっては、第１レンズ群を第１の変倍における位置から移動させることによって、第１の変倍とは異なる変倍範囲（焦点距離範囲）を有する第２の変倍へと遷移させることができる。従って、後付のコンバーターレンズを持ち歩かなくとも、第１レンズ群を第１の変倍における位置から移動させるだけの簡単な操作によって、コンバーターレンズを装着したの同様の変倍範囲を得ることができ、携帯性及び速写性共に高めることができる。さらに、第２の変倍を有しない通常のズームレンズとして設計されたズームレンズを単に第１レンズ群を移動可能に変更するだけで、コンバーターレンズを装着したと同様あるいはそれ以上の画質を有する第２の変倍を使用することが可能になる。
【００２１】
本発明撮像装置は、ズームレンズと、上記ズームレンズによって形成された被写体像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置であって、上記ズームレンズは、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍レンズで負の屈折力を有する第２レンズ群と、固定レンズで正の屈折力を有する第３レンズ群と、フォーカスを行う正の屈折力を有する第４レンズ群とを備えると共に、撮像対象物からの光の光量を適正量に絞るアイリスを有し、上記第２レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を上記第４レンズ群を移動させて補正すると共に、該第４レンズ群を移動させてフォーカスを行う第１の変倍と、上記第１レンズ群を光軸方向に所定量移動させた後に第２レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を第４レンズ群を移動させて補正すると共に、該第４レンズ群を移動させてフォーカスを行う第２の変倍とを有していることを特徴とする。
【００２２】
従って、本発明撮像装置にあっては、ズームレンズの第１レンズ群を第１の変倍における位置から移動させることによって、第１の変倍とは異なる変倍範囲（焦点距離範囲）を有する第２の変倍へと遷移させることができる。従って、後付のコンバーターレンズを持ち歩かなくとも、第１レンズ群を第１の変倍における位置から移動させるだけの簡単な操作によって、コンバーターレンズを装着したの同様の変倍範囲での撮影をすることができ、携帯性及び速写性共に高めることができる。しかも、コンバーターレンズを装着したと同様あるいはそれ以上の画質を有する第２の変倍を使用することが可能になる。
【００２３】
請求項２及び請求項５に記載した発明にあっては、上記第２の変倍は上記第１の変倍における望遠端の状態から第１レンズ群を物体側に移動させることによって切り替わるので、第１の変倍における望遠端での撮影中に、さらに長焦点距離での撮影を必要とする場合に、テレコンバーターレンズの装着という煩わしい作業を要せずして、目的を達成することができる。しかも、第１の変倍における望遠端にある状態から第１レンズ群を物体側に移動させるだけであるので、中間焦点域におけるコンペンゼートやフォーカシングが必要でなく、制御機構や制御方法を簡略にすることができ、その結果、安価なズームレンズとすることが可能になる。
【００２４】
請求項３に記載した発明にあっては、上記第１レンズ群の移動量は、ftを第１の変倍における望遠端の焦点距離、fttを第２の変倍における望遠端の焦点距離、f1を第１レンズ群の合成焦点距離、f123を第１の変倍における望遠端での第１レンズ群から第３レンズ群までの合成焦点距離、d4を第１の変倍から第２の変倍への切替時における第４レンズ群の変位量として、以下の条件式
（１）0.1 ＜（1-ft 2 ／ｆ123 2 ）／（ft／ｆ1 ）2・d４・ft ／ftt ＜ 0.4  
を満足するので、第２の変倍における望遠端での焦点距離を第１の変倍における望遠端での焦点距離の１．２倍以上とすることができ、且つ、第４レンズ群の移動距離を適正な範囲に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明ズームレンズ及び撮像装置を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００２６】
図２を参照して本発明ズームレンズの概要を説明する。この図２に示されたズームレンズＺＬは、４群構成のインナーフォーカス式ズームレンズであり、中心線（光軸）ｘ−ｘの上側に第１の変倍における望遠端の状態を示し、下側に、第１の変倍の望遠端における第１レンズ群Ｇ１の位置から第１レンズ群Ｇ１を物体側にｄ１移動させた第２の変倍を示す。第２の変倍では、第１レンズ群Ｇ１の物体側へのｄ１の移動に伴う像面位置の変動を補償して、像面ＩＭＧに合焦させるためのフォーカス群である第４レンズ群Ｇ４を像面側にｄ４だけ変位させてある。
【００２７】
第１レンズ群Ｇ１がｄ１だけ物体側に変位すると、第１レンズ群Ｇ１の焦点位置Ｐ１ｔがｄ１と同量変位し、Ｐ１ｔｔの位置になる。フォーカス群である第４レンズ群Ｇ４が元の位置のままだと、第２レンズ群Ｇ２から第４レンズ群Ｇ４までの合成の倍率に伴って合焦位置が（1-β12）・β2342・ｄ１だけ物体側となってしまう。また、同様にフォーカスレンズ群Ｇ４をｄ４だけ変位させた場合の合焦位置の移動は（1-β42）・βFL2・ｄ４であるから第１レンズ群Ｇ１をｄ１変位させたときに元の焦点位置ＩＭＧに合焦させるためのフォーカスレンズ群Ｇ４の移動量ｄ４は次式
d4=（1-β12）・β2342／（1-β42）・βFL2 ・d１・ K   
=（ft／ｆ1 ）2 ／（1-ft 2 ／ｆ123 2 ）・ d１・ K   
となる。
【００２８】
なお、Ｋは実際のレンズでの収差バランスであり、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４の変位に伴う倍率の変化から決まる係数である。また、ｆ４は第４レンズ群Ｇ４の合成焦点距離、ｆ234は第１レンズ群のシフト前（第１の変倍）の望遠端における第２、３、４レンズ群Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の合成焦点距離、ｆＦＬは光学フィルタＦＬの合成焦点距離、β1は第１レンズ群Ｇ１の合成倍率、β４は第４レンズ群Ｇ４の合成倍率、β123は第１レンズ群Ｇ１のシフト前（第１の変倍）の望遠端における第１、２、３レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の合成倍率、β234は第１レンズ群Ｇ１のシフト前（第１の変倍）の望遠端における第２、３、４レンズ群Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の合成倍率、
βFLは光学フィルタＦＬの合成倍率である。
【００２９】
第４レンズ群Ｇ４とそれより像面側の光学部材（ここでは光学フィルタＦＬ）との間の物理空間（制御範囲、制御誤差、機械的誤差を考慮した場合も含む）により第１レンズ群Ｇ１の変位可能な最大量は自明である。また、当然のことながら、変位可能な量は第１レンズ群Ｇ１、第４レンズ群Ｇ４の変位による収差バランスから許容できる限界もある。目安としては、同じ画角が得られる電子ズーム等により劣化する画質と同等以上の画質が考えられる。このように、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４を変位させた場合、図２から分かるように、焦点距離が元のｆｔからさらに長い焦点距離ｆｔｔとなり、より望遠のレンズが得られることがわかる。
【００３０】
上記したズームレンズＺＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１の物体側への移動をどのタイミングで行うかは、どのような利便性を求めるかによって決まる。第１の変倍において第２レンズ群Ｇ２がいずれの位置にある場合でも、第１レンズ群Ｇ１を物体側に変位させて第２の変倍へ遷移させるとした場合、第１の変倍における変倍領域内の焦点距離を含む変倍領域でのズーミングも可能になり、ズーミングだけを考えれば、広い範囲での画角変化による撮影を行うことができ、便利である。画質より、より広い変倍範囲での撮影を必要とする場合には、始めから、第１レンズ群Ｇ１を第２の変倍における位置へと移動させておいて撮影を行うのが便利である。
【００３１】
第１レンズ群Ｇ１を第２の変倍における位置へと移動させたときに、第４レンズ群Ｇ４を移動させる（像面位置の変動の補償）だけでは、各種収差を良好に補正した第１の変倍における画質と変わらない画質を得ることは困難である。より大きなズーム倍率を確保するために、望遠側に変位するに従って第１レンズ群が物体側へ繰り出していき、それに伴って、第２レンズ群以降の全レンズ群も移動させてより大きな変倍率と高い画質を確保するズームレンズがあるが、可動レンズ群が多いこと等の要因によって高価にならざるを得ない。
【００３２】
ところが、通常の撮影では、それほど大きな変倍率を必要とせず、むしろ高い画質を望むが、非常の場合に通常の望遠端よりさらに高い倍率での撮影が必要になる場合があるというような使い方をするユーザーにとって、コンバーターレンズを装着する煩わしさを解消しながら、最低でもコンバーターレンズを装着した場合とほぼ同等の画質が得られて、より利便性を高めることを考慮すれば、移動させるレンズ群を２群に限定しすることによって、構造が簡単な、従って、それほど高価にならない、ズームレンズとしては、第１の変倍で望遠端に達したところから、第２の変倍へと遷移させるようにすることが実用的である。このように構成すると、第１の変倍での変倍範囲ではより高い画質が得られ、非常の場合に、第１の変倍では得られない倍率へと即座に変位でき、コンバーターレンズの携行とその装脱の煩わしさから解放される。
【００３３】
本発明ズームレンズにおいて、ftを第１の変倍における望遠端の焦点距離、fttを第２の変倍における望遠端の焦点距離、f1を第１レンズ群の合成焦点距離、f123を第１の変倍における望遠端での第１レンズ群から第３レンズ群までの合成焦点距離、d4を第１の変倍から第２の変倍への切替時における第４レンズ群の変位量として、第１レンズ群の移動量が以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
（１）0.1 ＜（1-ft 2 ／ｆ123 2 ）／（ft／ｆ1 ）2・d４・ft ／ftt ＜ 0.4 
この条件式（１）の上限値を超えると、第４レンズ群Ｇ４の移動量が大きくなり、像面側の光学フィルタとの間の空間がなくなったり、収差バランス上、球面収差と像面湾曲がアンダーとなり像性能が劣化する。また、下限値を下回ると、第２の変倍での超望縁側の倍率（ftt/ft）が１．２以下となり、本発明を適用することの効果が少なくなる。
【００３４】
第１レンズ群Ｇ１を移動させる構造としては、図３及び図４に示すものが考えられる。
【００３５】
固定鏡筒１０の前端に回転枠２０が回転可能に取り付けられている。第１レンズ群Ｇ１は上記回転枠２０と共に回転するように固定鏡筒１０に支持されたレンズ保持枠３０に保持されている。レンズ保持枠３０の周辺寄りの部分の周方向にほぼ等間隔に離れた３箇所に前方へ突出した連結突起３１、３１、３１（図３ではこの連結突起３１及びこれに関連した部材や部分は１個のみ示してある）が形成されている。そして、上記連結突起３１、３１、３１は回転枠２０のフランジ部２１に形成された取付孔２２、２２、２２に前後方向に摺動可能に挿通され、回転枠２０のフランジ部２１とレンズ保持枠３０との間には圧縮コイルバネ３２、３２、３２が上記連結突起３１、３１、３１に外嵌状に介挿されている。また、レンズ保持枠３０の外周部からは周方向にほぼ等間隔に離間した位置に摺動ピン３３、３３、３３（図３では１個のみ示してある）が突設されており、該摺動ピン３３、３３、３３の先端部は上記固定鏡筒１０の前端部内周面に形成されたカム溝１１、１１、１１に摺動自在に係合されている。上記カム溝１１は、図４に示すように、周方向に延びる第１の部分１１ａ、上記第１の部分１１ａより前方（物体側）の位置で且つ第１の部分１１ａとは周方向に隔たった位置で周方向に延びる第２の部分１１ｂ及び第１の部分１１ａと第２の部分１１ｂとの間を連結している傾斜部分１１ｃとが一連に連結して形成されている。なお、カム溝１１の第１の部分１１ａの傾斜部１１ｃと連結された端部と反対側の端部からは前方に向かって導入部１１ｄが延びており、該導入部１１ｄは固定鏡筒１０の前端１２に開口している。レンズ保持枠３０を固定鏡筒１０の前端部に支持させる場合に、レンズ保持枠３０の摺動ピン３３、３３、３３をカム溝１１、１１、１１の導入部１１ｄ、１１ｄ、１１ｄの前端からカム溝１１、１１、１１に係合させ、その状態で、レンズ保持枠３０を後方へ移動させていき、摺動ピン３３、３３、３３が導入部１１ｄ、１１ｄ、１１ｄの後端に衝突したところで、レンズ保持枠３０を時計回り方向（図４の矢印ＣＷで示す方向）へ僅かに回転させると、摺動ピン３３、３３、３３がカム溝１１、１１、１１の第１の部分１１ａ、１１ａ、１１ａに係合した状態となる。
【００３６】
図３はレンズ保持枠３０の摺動ピン３３、３３、３３がカム溝１１の第１の部分１１ａ、１１ａ、１１ａと係合している状態であり、この状態でレンズ保持枠３０は移動範囲の後端、すなわち、最も像面側に位置した状態にあり、この状態でレンズ保持枠３０に保持された第１レンズ群Ｇ１は第１の変倍における位置にある。この図３及び図４の実線で示す状態から、回転枠２０を物体側に向いた状態で時計回り方向へ回転させると、回転枠２０と連結突起３１、３１、３１で連結されているレンズ保持枠３０も同じ方向へと回転され、レンズ保持枠３０の摺動ピン３３、３３、３３はカム溝１１、１１、１１の第１の部分１１ａ、１１ａ、１１ａから傾斜部１１ｃ、１１ｃ、１１ｃに入り、やがて、第２の部分１１ｂ、１１ｂ、１１ｂと係合した状態となる（図４の２点鎖線参照）。そして、摺動ピン３３、３３、３３が傾斜部１１ｃ、１１ｃ、１１ｃを進む間に圧縮コイルバネ３２、３２、３２がさらに圧縮されて、摺動ピン３３、３３、３３、従って、レンズ保持枠３０が前方へと変位されて行き、摺動ピン３３、３３、３３が第２の部分１１ｂ、１１ｂ、１１ｂに位置すると、レンズ保持枠３０に保持されている第１レンズ群Ｇ１は第２の変倍における位置に達する。そして、第２の変倍から第１の変倍へと変更するときは、回転枠２０を上記と逆の方向すなわち図４の矢印ＣＷと反対の方向へと回転させれば、摺動ピン３３、３３、３３がカム溝１１、１１、１１を上記とは逆に摺動して行って、第１の変倍における位置に達する。
【００３７】
さらに、第１レンズ群Ｇ１を移動させる構造としては、図５に示すものも考えられる。
【００３８】
固定鏡筒４０の前端部、すなわち、物体側の端部に周方向にほぼ等間隔に間隔を置いて２本のガイド軸４１、４１（図４では１つのみ示してある）と一本のリードスクリュー４２が光軸方向に延びるように配置されている。そして、固定鏡筒４０に支持されたモータ５０によって上記リードスクリュー４２が回転されるように構成されている。
【００３９】
そして、第１レンズ群Ｇ１を保持したレンズ保持枠６０が、リードスクリュー４２と螺合され、且つ、２本のガイド軸４１、４１に摺動自在に支持されている。
【００４０】
従って、上記モータ５０が回転すると、リードスクリュー４２が回転され、該リードスクリュー４２と螺合しているレンズ保持枠６０がリードスクリュー４２によって送られて前方へ又は後方へ移動する。
【００４１】
図６に本発明撮像装置をビデオカメラに適用した実施の形態を示す。
【００４２】
撮像装置１００はズームレンズ１１０を備える。該ズームレンズ１１０は図２に示したズームレンズＺＬ同様の構成を有するものであり、第１の変倍と第２変倍を切替できるように構成されている。撮像素子１１０がその受光面を上記ズームレンズ１１０の結像面に位置するように配置され、ズームレンズ１１０によって結像された画像を電気的な画像データとして出力する。この撮像素子１２０としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の光電変換素子を使用したものが適用可能である。
【００４３】
撮像素子１２０から出力された画像データは、信号処理回路１３０を介してフレームメモリ１３１に一時的に記憶される。
【００４４】
そして、カメラ信号処理後の画像データから画像再生部１３２に供給するためのアナログ画像信号を形成し、これを画像再生部１３２に供給することにより、被写体の画像を画像再生部１３２を通じてＬＣＤ等から成る画面表示部１３３に表示するようになっている。
【００４５】
また、信号処理回路１３０は、カメラ信号処理が行われた画像データを、予め決められた圧縮方式でデータ圧縮し、これをシステムコントロール回路１４０からの制御に応じて画像記録部１３４に記録する。ここで、画像記録部１３４は、ハードディスク或いはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ／Ｒ等の着脱可能なディスク型記録媒体に記録するディスクドライブ、カセットに収納された磁気テープに記録するテープドライブ、個体メモリを収納して成るメモリカードが着脱自在に装着されるカードスロット等種々の形態を取り得る。或いは、形態の異なる複数の記録手段、例えば、ディスクドライブとカードスロットを備えても良い。
【００４６】
システムコントロール回路１４０はこの撮像装置１００の全体の制御を行うもので、例えば、詳細の図示は省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrical Erasable and Programmable ROM）がシステムバスを通じて接続されたマイクロコンピュータの構成とされたものである。そして、このシステムコントロール回路１４０には、レリーズスイッチ１４１、ズーミング及びその方向を指示するズームスイッチ１４２、各種の撮影モードを選択するモードスイッチ１４３の操作信号が入力されるようになっている。
【００４７】
また、システムコントロール回路１４０にはズーム動作に関する各種情報が記憶されたズーム情報メモリ１４４が接続されている。
【００４８】
そして、レリーズスイッチ１４１が操作された時には、撮像素子１２０に結像している画像が静止画として取り込まれ、静止画データとして、例えば、カードスロットに装着されたメモリカードに記録される。
【００４９】
上記ズームレンズ１１０の第２レンズ群Ｇ２は、例えば、ステッピングモータを駆動源とするズーム駆動部１５１によって、第４レンズ群Ｇ４は、例えば、ステッピングモータを駆動源とするフォーカス駆動部１５２によって、それぞれ移動される。そして、第２レンズ群Ｇ２の位置はズーム位置検出部１６１によって、また、第４レンズ群Ｇ４の位置はフォーカス位置検出部１６２によって、それぞれ検出され、それぞれの検出値は、焦点距離情報としてシステムコントロール回路１４０に帰還される。なお、上記各検出部１６１、１６２には、例えば、上記駆動部１５１、１５２の駆動源にステッピングモータを使用した場合には、初期位置からの送りステップ数を計数するカウンターが、ＤＣモータが駆動源の場合は、エンコーダが、リニアモータを駆動源とした場合には、ＭＲセンサーが、それぞれ使用される。そして、システムコントロール回路１４０は、ズーム位置検出部１６１及びフォーカス位置検出部１６２からの信号によって第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４の位置を参照しながら、ズーム駆動部１５１及びフォーカス駆動部１５２を制御して第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４を所定の位置へと移動させる。
【００５０】
また、被写体から撮像素子１２０へ到達する光量を調節するアイリスＳの開口径はアイリス駆動部１５３によって変更され、また、アイリスＳの開口径はアイリス位置検出部１６３によって検出されて、該検出信号がシステムコントロール回路１４０によって参照される。そして、システムコントロール回路１４０はアイリス位置検出部１６３の検出信号によってアイリスの開口径を参照しながらアイリス駆動部１５３を制御してアイリスＳの開口径を変更する。
【００５１】
そして、この撮像装置１００にあっては、第１レンズ群Ｇ１を移動させて第１の変倍と第２の変倍との間で変倍範囲の変更を行うための変倍駆動部１５４を備える。この変倍駆動部１５４は、例えば、図５に示した第１レンズ群移動機構によって構成される。そして、現在の変倍モードが第１の変倍であるか第２の変倍であるかは変倍位置検出部１６４によって検出される。変倍位置検出部１６４は例えば、レンズ保持枠６０によって操作されるリミットスイッチ、レンズ保持枠６０に支持されたマグネットと固定鏡筒４０に支持されたホール素子とによって構成される近接スイッチ等種々の形態を取りうる。例えば、第１の変倍の望遠端にある状態から、例えば、モードスイッチ１４３によって第２の変倍へと変更する指令が入力されると、システムコントロール回路１４０から変倍駆動部１５４へと指令が出されて、第１レンズ群Ｇ１が第２の変倍における位置へと移動して、そのことが変倍位置検出部１６４によって検出されると、システムコントロール回路１４０はズームメモリ情報メモリ１４４を参照して第４レンズ群Ｇ４の位置を所定の位置とすべく（例えば、図２の距離ｄ４を移動させるべく）フォーカス位置検出部１６２を参照しながらフォーカス駆動部１５２に信号を送る。これによって、ズームレンズ１１０は第２の変倍状態となる。このような第１の変倍と第２の変倍との間の変更は、例えば、モードスイッチ１４３の操作による指令を受領したシステムコントロール回路１４０によって為される。
【００５２】
上記した第１の変倍と第２の変倍との間で変倍範囲の変更を行う方法にはいくつかあるが、それらを図７乃至図１２によって説明する。
【００５３】
図７に示す方法は、第１レンズ群Ｇ１の位置の切替を手動で、例えば、図３、図４に示す機構によって行い、第２の変倍ではズーム操作を行わない方法である。
【００５４】
先ず、通常のズーム域（第１の変倍）で、ズーム操作が為されたか否かの判断（ステップＡＳ１）の結果、ズーム操作が為された（ＹＥＳ）場合には次のステップＡＳ２へと進み、ズーム操作が為されていなければ（ＮＯ）、ステップＡＳ１へと戻る。
【００５５】
ステップＡＳ２ではズーム位置の検出が行われて、次のステップＡＳ３へ進む。
【００５６】
ステップＡＳ３では、第１レンズ群Ｇ１の位置の切替が行われたか否かの判断がなされ、否（ＮＯ）であればステップＡＳ１へ戻り（すなわち、通常のズーム撮影が行われる）、切替が行われた場合（ＹＥＳ）は次のステップＡＳ４へ進む。
【００５７】
ステップＡＳ４では、ズーム位置が望遠端であるか否かの判断が行われ、否（ＮＯ）であれば警告表示が行われ（ＡＳ５）てステップＡＳ１に戻り、望遠端であれば（ＹＥＳ）、次のステップＡＳ６へと進む。ステップＡＳ５で警告表示が出されるのは、第１の変倍の望遠端状態からのみ第２の変倍への変位を行うことができるようにするためである。
【００５８】
ステップＡＳ６では、第２の変倍状態へと移行する。すなわち、第２の変倍における望遠端の焦点距離となるように、第４レンズ群Ｇ４を所定の位置へと移動させる。つまり、図２の例では、第４レンズ群Ｇ４を第１の変倍における望遠端の位置からｄ１だけ像面側に移動させる。そして、次のステップＡＳ７へと進む。
【００５９】
ステップＡＳ７では、広角側へのズーム操作が為されたか否かの判断がされ、否（ＮＯ）であればステップＡＳ７へ戻り、広角側へのズーム操作が為された場合（ＹＥＳ）は次のステップＡＳ８へと進む。
【００６０】
ステップＡＳ８では、第１レンズ群Ｇ１の切替操作が為されたか否かの判断が為され、否（ＮＯ）であれば警告表示が為され（ステップＡＳ９）ステップＡＳ７へ戻り、第１レンズ群Ｇ１の切替操作が為された場合（ＹＥＳ）は次のステップＡＳ１０へと進む。
【００６１】
ステップＡＳ１０では、第１の変倍状態へと移行する。すなわち、第１の変倍における望遠端の焦点距離となるように、第４レンズ群Ｇ４を所定の位置へと移動させる。つまり、図２の例では、第４レンズ群Ｇ４を第２の変倍における望遠端の位置からｄ１だけ物体側に移動させる。そして、ステップＡＳ１に戻る。
【００６２】
以上の図７に示した方法では、通常撮影（第１の変倍での撮影）の望遠端で、緊急的にさらに長い焦点距離で撮影したい必要が生じた場合に、テレコンバーターレンズを装着すること無しに、手動で第１レンズ群Ｇ１を第２の変倍の位置へと移動させるだけで、テレコンバーターレンズを装着したのと同様の焦点距離、例えば、第１の変倍の望遠端での焦点距離より１．５倍前後あるいはそれ以上の倍率の焦点距離での撮影を可能にするものである。しかも、テレコンバーターレンズの購入やそれの携行及び装脱という煩わしさから解放される。
【００６３】
図８に示す方法は、第１レンズ群Ｇ１の位置の切替を自動で、例えば、図５に示す機構によって行い、第２の変倍ではズーム操作を行わない方法である。
【００６４】
先ず、通常撮影状態、すなわち、第１の変倍のズーム域での撮影をしているときに、ズーム操作が為されたか否かの判断が為され（ステップＢＳ１）、否（ＮＯ）であればステップＢＳ１へと戻り、ズーム操作が為された場合（ＹＥＳ）は次のステップＢＳ２へと進む。
【００６５】
ステップＢＳ２では、ズーム位置の検出が行われて、ステップＢＳ３へ進む。
【００６６】
ステップＢＳ３では、ズーム位置が第１の変倍の望遠端であるか否かの判断が為され、否（ＮＯ）であればステップＢＳ１へ戻り（すなわち、通常のズーム撮影が行われる）、第１の変倍の望遠端であった場合（ＹＥＳ）は次のステップＢＳ４へ進む。
【００６７】
ステップＢＳ４では、さらなる望遠側へのズーム操作であるか否かの判断が為され、否（ＮＯ）であればステップＢＳ１へ戻り（すなわち、通常のズーム撮影が行われる）、さらなる望遠側へのズーム操作が為された場合（ＹＥＳ）は次のステップＢＳ５へ進む。
【００６８】
ステップＢＳ５では、第２の変倍状態へと移行する。すなわち、第２の変倍における望遠端の焦点距離となるように、第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４を所定の位置へと移動させる。つまり、図２の例では、第１レンズ群Ｇ１を第１の変倍における位置からｄ１だけ物体側へ移動させ、且つ、第４レンズ群Ｇ４を第１の変倍における望遠端の位置からｄ４だけ像面側に移動させる。そして、次のステップＡＳ６へと進む。
【００６９】
ステップＢＳ６では、広角側へのズーム操作が為されたか否かの判断が為され、否（ＮＯ）であれば、ステップＢＳ６へと戻り、広角側へのズーム操作が為された場合（ＹＥＳ）は、次のステップＢＳ７へ進む。
【００７０】
ステップＢＳ７では、第１の変倍状態へと移行する。すなわち、第１の変倍における望遠端の焦点距離となるように、第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４を所定の位置へと移動させる。つまり、図２の例では、第４レンズ群Ｇ４を第２の変倍における望遠端の位置からｄ１だけ物体側に移動させる。そして、ステップＡＳ１に戻る。
【００７１】
以上の図８に示した方法では、通常撮影（第１の変倍での撮影）の望遠端で、緊急的にさらに長い焦点距離で撮影したい必要が生じた場合に、テレコンバーターレンズを装着すること無しに、望遠側へのさらなるズーム操作を続けるだけで、テレコンバーターレンズを装着したのと同様の焦点距離、例えば、第１の変倍の望遠端での焦点距離より１．５倍前後あるいはそれ以上の倍率の焦点距離での撮影を可能にするものである。しかも、テレコンバーターレンズの購入やそれの携行及び装脱という煩わしさから解放される。また、通常のズーム域での撮影に戻した場合は、第２の変倍において広角側へのズーム操作を行えば、自動的に第１の変倍へと切り替わる。
【００７２】
図９に示す方法は、第１レンズ群Ｇ１の位置の切替を手動、例えば、図３、図４で示す機構によって行い、第２の変倍においてさらにズーム操作が可能な方法である。
【００７３】
まず、ズーム操作が為されたか否かの判断が為され（ステップＣＳ１）、否（ＮＯ）の場合はステップＣＳ１に戻り、ズーム操作が為された場合（ＹＥＳ）は次のステップＣＳ２に進む。
【００７４】
ステップＣＳ２では、ズーム位置の検出が行われ、次のステップＣＳ３に進む。
【００７５】
ステップＣＳ３では、第１レンズ群Ｇ１の位置の切替が行われたか否かの判断が行われ、否（ＮＯ）であれば、ステップＣＳ１に戻り、第１レンズ群Ｇ１の位置が切り替えられた場合（ＹＥＳ）には次のステップＣＳ４に進む。
【００７６】
ステップＣＳ４では、ズーム位置が第１の変倍の望遠端であるか否かの判断が行われ、否（ＮＯ）であれば警告表示が行われ（ステップＣＳ５）、ステップＣＳ１に戻る。ここ警告表示が為されるのは、第２の変倍への切替は、第１の変倍の望遠端において為されるようにするためである。ズーム位置が第１の変倍の望遠端である場合（ＹＥＳ）は、次のステップＣＳ６へ進む。
【００７７】
ステップＣＳ６では、第２の変倍への移行が行われる。すなわち、第１の変倍の望遠端と同じ焦点距離となるように、第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４を所定の位置へと移動させる。つまり、ここからは超望遠ともいうべき変倍域でのズーム撮影が可能となる。そして、次のステップＣＳ７へ進む。
【００７８】
ステップＣＳ７では、ズーム操作が為されたか否かの判断が為され、否（ＮＯ）のであれば、ステップＣＳ７に戻り、ズーム操作が為された場合（ＹＥＳ）は次のステップＣＳ８へ進む。
【００７９】
ステップＣＳ８では、ズーム位置が検出されて次のステップＣＳ９へ進む。
【００８０】
ステップＣＳ９では、焦点距離が第１の変倍の望遠端での焦点距離と同じか否かが判断され、否（ＮＯ）であれば、ステップＣＳ７に戻り、焦点距離が第１の変倍の望遠端での焦点距離と同じである場合（ＹＥＳ）は、次のステップＣＳ１０へ進む。
【００８１】
ステップＣＳ１０では、広角側へのズーム操作であるか否かが判断され、否（ＮＯ）であればステップＣＳ７に戻り、広角側へのズーム操作である場合（ＹＥＳ）は次のステップＣＳ１１へ進む。
【００８２】
ステップＣＳ１１では、第１レンズ群Ｇ１の第１の変倍における位置への切替が為されたか否かが判断され、否（ＮＯ）であれば警告表示をして（ステップＣＳ１２）からステップＣＳ７へ戻り、第１レンズ群Ｇ１の第１の変倍における位置への切替が為された場合（ＹＥＳ）にはステップＣＳ１３へ進む。
【００８３】
ステップＣＳ１３では、第１の変倍への移行が行われる。すなわち、第１の変倍の望遠端と同じ焦点距離となるように、第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４を所定の位置へと移動させる。そして、ステップＣＳ１へ戻る。
【００８４】
この図９に示した方法によると、第２の変倍においても焦点距離の変更ができる。すなわち、第１の変倍の広角端から第２の変倍の望遠端までの任意の焦点距離による撮影が可能になる。
【００８５】
図１０に示した方法は、第１レンズ群Ｇ１の位置の切替を自動で、例えば、図５に示す機構によって行い、第２の変倍においてさらにズーム操作が可能な方法である。
【００８６】
先ず、ズーム操作が為されたか否かの判断が為され（ステップＤＳ１）、否（ＮＯ）の場合はステップＤＳ１に戻り、ズーム操作が為された場合（ＹＥＳ）は次のステップＤＳ２に進む。
【００８７】
ステップＤＳ２では、ズーム位置の検出が行われ、次のステップＤＳ３に進む。
【００８８】
ステップＤＳ３では、ズーム位置が第１の変倍の望遠端であるか否かの判断が行われ、否（ＮＯ）であればステップＤＳ１に戻り、ズーム位置が第１の変倍の望遠端である場合（ＹＥＳ）は、次のステップＤＳ４へ進む。
【００８９】
ステップＤＳ４では、望遠端側へのズーム操作であるか否かが判断され、否（ＮＯ）であればステップＤＳ１へ戻り、望遠端側へのズーム操作である場合（ＹＥＳ）には次のステップＤＳ５へ進む。
【００９０】
ステップＤＳ５では、第２の変倍への移行が行われる。すなわち、第１の変倍の望遠端と同じ焦点距離となるように、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４を所定の位置へと移動させる。つまり、ここからは超望遠ともいうべき変倍域でのズーム撮影が可能となる。そして、次のステップＤＳ６へ進む。
【００９１】
ステップＤＳ６では、ズーム操作が為されたか否かの判断が為され、否（ＮＯ）の場合はステップＤＳ６に戻り、ズーム操作が為された場合（ＹＥＳ）は次のステップＤＳ７に進む。
【００９２】
ステップＤＳ７では、ズーム位置の検出が行われ、次のステップＤＳ８に進む。
【００９３】
ステップＤＳ８では、焦点距離が第１の変倍の望遠端での焦点距離と同じか否かが判断され、否（ＮＯ）であれば、ステップＤＳ６に戻り、焦点距離が第１の変倍の望遠端での焦点距離と同じである場合（ＹＥＳ）は、次のステップＤＳ９へ進む。
【００９４】
ステップＤＳ９では、広角側へのズーム操作であるか否かが判断され、否（ＮＯ）であればステップＤＳ６に戻り、広角側へのズーム操作である場合（ＹＥＳ）は次のステップＤＳ１０へ進む。
【００９５】
ステップＤＳ１０では、第１の変倍への移行が行われる。すなわち、第１の変倍の望遠端と同じ焦点距離となるように、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４を所定の位置へと移動させる。そして、ステップＤＳ１へ戻る。
【００９６】
この図１０に示した方法によると、第２の変倍においても焦点距離の変更ができる。すなわち、第１の変倍の広角端から第２の変倍の望遠端までの任意の焦点距離による撮影が可能になる。しかも、単にズーム操作を行うだけで第１の変倍と第２の変倍との間の切替を行うことができる。
【００９７】
図１１に示した方法は、第１レンズ群の位置を切り替えると直ちに変倍域が変更され、第２の変倍ではズーム操作は行うことができないものである。
【００９８】
先ず、第１レンズ群Ｇ１の位置が第１の変倍における位置から第２の変倍における位置へと切り替えられたか否かの判断が為される（ステップＥＳ１）。そして、否（ＮＯ）であればステップＥＳ１に戻り、第２の変倍の位置へと第１レンズ群Ｇ１が切り替えられた場合（ＹＥＳ）には次のステップＥＳ２へ進む。
【００９９】
ステップＥＳ２では、第２の変倍への移行が行われる。すなわち、第２の変倍の望遠端と同じ焦点距離となるように、第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４を所定の位置へと移動させる。そして、次のステップＥＳ３へ進む。
【０１００】
ステップＥＳ３では、第１レンズ群Ｇ１の位置が第２の変倍における位置から第１の変倍における位置へと切り替えられたか否かの判断が為される。そして、否（ＮＯ）であればステップＥＳ３に戻り、第１の変倍の位置へと第１レンズ群Ｇ１が切り替えられた場合（ＹＥＳ）には次のステップＥＳ４へ進む。
【０１０１】
ステップＥＳ４では、第１の変倍への移行が行われる。すなわち、第１の変倍の望遠端と同じ焦点距離となるように、第４レンズ群Ｇ４を所定の位置へと移動させる。そして、ステップＥＳ１へ戻る。
【０１０２】
この図１１に示した方法では、第１の変倍におけるいずれの焦点距離にある場合でも、第１レンズ群Ｇ１の位置を第２の変倍における位置へと切り替えれば、直ちに第２の変倍の望遠端へと切り替えられる。そして、第２の変倍ではズーム操作は行えず、第２の変倍において第１レンズ群Ｇ１を第１の変倍における位置へと切り替えると、第１の変倍の望遠端へと切り替わる。
【０１０３】
図１２に示した方法は、第１レンズ群の位置を切り替えると直ちに変倍域が変更され、第２の変倍でもズーム操作を行うことができるようにしたものである。
【０１０４】
先ず、第１レンズ群Ｇ１の位置が第１の変倍における位置から第２の変倍における位置へと切り替えられたか否かの判断が為される（ステップＦＳ１）。そして、否（ＮＯ）であればステップＦＳ１に戻り、第２の変倍の位置へと第１レンズ群Ｇ１が切り替えられた場合（ＹＥＳ）には次のステップＦＳ２へ進む。
【０１０５】
ステップＦＳ２では、第２の変倍への移行が行われる。すなわち、第１の変倍の望遠端と同じ焦点距離となるように、第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４を所定の位置へと移動させる。つまり、ここからは超望遠ともいうべき変倍域でのズーム撮影が可能となる。そして、次のステップＦＳ３へ進む。
【０１０６】
ステップＦＳ３では、ズーム操作が為されたか否かの判断が為され、否（ＮＯ）の場合はステップＦＳ３に戻り、ズーム操作が為された場合（ＹＥＳ）は次のステップＦＳ４に進む。
【０１０７】
ステップＦＳ４では、ズーム位置の検出が行われ、次のステップＦＳ５に進む。
【０１０８】
ステップＦＳ５では、第１レンズ群Ｇ１の位置が第２の変倍における位置から第１の変倍における位置へと切り替えられたか否かの判断が為される。そして、否（ＮＯ）であればステップＦＳ３に戻り、第１の変倍の位置へと第１レンズ群Ｇ１が切り替えられた場合（ＹＥＳ）には次のステップＦＳ６へ進む。
【０１０９】
ステップＦＳ６では、第１の変倍への移行が行われる。すなわち、第１の変倍の望遠端と同じ焦点距離となるように、第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４を所定の位置へと移動させる。そして、ステップＦＳ１へ戻る。
【０１１０】
この図１２に示した方法では、第１の変倍におけるいずれの焦点距離にある場合でも、第１レンズ群Ｇ１の位置を第２の変倍における位置へと切り替えれば、直ちに第２の変倍へと切り替えられる。そして、第２の変倍の変倍域の範囲内においてズーム操作を行うことができる。そして、第２の変倍において第１レンズ群Ｇ１を第１の変倍における位置へと切り替えると、第１の変倍の望遠端へと切り替わる。
【０１１１】
以下に、本発明ズームレンズを具体化した実施例について図及び表を参照して説明する。
【０１１２】
先ず、各実施例に共通の事項について説明する。
【０１１３】
なお、以下の説明において、「ｒi」は物体側からｉ番目のレンズ面の曲率半径、「ｄi」は物体側からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の光軸上の面間隔、「ｎi」は物体側からｉ番目の面のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、「νi」は物体側からｉ番目の面におけるｄ線に対するアッベ数、「ｆ」はレンズ全系の焦点距離、「Ｆｎｏ」は開放Ｆ値、「ω」は半画角を示すものとする。
【０１１４】
また、各実施例のレンズには、レンズ面が非球面によって構成されるものも含まれる。そして、非球面形状は、以下の数１式にて定義されるものとする。
【０１１５】
【数１】
0004844809.tif 000002
【０１１６】
ここで、「Ｚ」は非球面頂点における接平面と球面との光軸からの高さ「Ｈ」（＝√（Ｘ2＋Ｙ2））の時における光軸方向の距離、「Ｃ」は非球面頂点の曲率（１／ｒ）、「Ｋ」は円錐定数、「Ａ2i」は第２ｉ次の非球面係数、をそれぞれ示すものとする。
【０１１７】
各実施例におけるズームレンズ１、２、３は、図１３、図２２、図３１に示すように、物体側から順に配列された、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４の４つのレンズ群から成り、第４レンズ群Ｇ４と像面ＩＭＧとの間に配置された光学フィルタＦＬを有する、所謂リアフォーカスタイプのズームレンズである。
【０１１８】
そして、図１３、図２２、図３１に示すように、第１レンズ群Ｇ１は、全体として正の屈折力を有するようにされ、第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有するようにされ、その位置が可動にされているものである。第３レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有し、その位置は固定されているものである。そして、第４レンズ群Ｇ４は、全体として正の屈折力を有し、その位置は可動にされているものである。
【０１１９】
そしてズームレンズ１、２、３におけるズーミングは、図１３乃至図１５、図２２乃至図２４、図３１乃至図３３に示すように、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３との間で、第２レンズ群Ｇ２が光軸方向に第１レンズ群Ｇ１寄りに又は第３レンズ群Ｇ３寄りに移動することによってなされる。また、上記ズーミングに伴う像面の位置の変動を補正するため及び合焦を行うために第４レンズ群Ｇ４が、第３レンズ群Ｇ３と光学フィルタＦＬとの間で、光軸方向に第３レンズ群Ｇ３寄りに又は光学フィルタＦＬ寄りに移動する。
【０１２０】
第１レンズ群Ｇ１を変位させる方法は、機械的な手段または、電気的な手段を併用して変位させる。
【０１２１】
第２の変倍においては、上記各レンズ群の構成のまま第１レンズ群Ｇ１が上記条件式（１）の範囲で物体側へ変位する。
【０１２２】
次に、本発明ズームレンズの各実施例固有の事項について説明する。
【０１２３】
図１３乃至図２１は本発明ズームレンズの第１の実施例１を示すものである。
【０１２４】
表１にズームレンズ１の各値を示す。
【０１２５】
【表１】
0004844809.tif 000003
【０１２６】
上記表１において、ｄ５、ｄ１０、ｄ１５及びｄ１７の値はズーミング及びフォーカシングに伴って変化する。従って、第１の変倍において広角端から望遠端にズーミングがなされて焦点距離ｆ（倍率）が１．００、３．１６及び１０．００へと変化した時のｄ５、ｄ１０、ｄ１５及びｄ１７の値を表２に示す。
【０１２７】
【表２】
0004844809.tif 000004
【０１２８】
第２の変倍では、ｄ５、ｄ１０、ｄ１５及びｄ１７の値は以下の表３に示すようになる。
【０１２９】
【表３】
0004844809.tif 000005
【０１３０】
また、ｒ１１、ｒ１２、ｒ１６及びｒ１７は非球面によって構成されている。そこで、表４にｒ１１、ｒ１２、ｒ１６及びｒ１７の第４次、第６次、第８次及び第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８及びＡ１０を示す。なお、表４及び以下の非球面係数を示す表において「Ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、すなわち、「１０−ｉ」を表しており、例えば、「0.26029E-05」は「0.26029×10−5」を表している。
【０１３１】
【表４】
0004844809.tif 000006
【０１３２】
表５に第１の変倍でのズームレンズ１のｆ、Ｆｎｏ、の各値を示す。同様に表６に第２の変倍での各値を示す
【０１３３】
【表５】
0004844809.tif 000007
【０１３４】
【表６】
0004844809.tif 000008
【０１３５】
さらに第１の変倍から第２の変倍へと切り替えたときの条件式（１）対応値は表７に示すとおりである。
【０１３６】
【表７】
0004844809.tif 000009
【０１３７】
図１６乃至図１８にそれぞれ、ズームレンズ１の広角端、標準及び望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図を示す。それぞれ波長ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における値を示し、また、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面における値を示すものである（以下に示す図１９乃至図２１、図２５乃至図３０、図３４乃至図３９においても同様とする。）。
【０１３８】
同様に図１９乃至２１に第２の変倍における各収差図を示す。
【０１３９】
図２２乃至図３０は本発明ズームレンズの第２の実施例２を示すものである。
【０１４０】
表８にズームレンズ２の各値を示す。
【０１４１】
【表８】
0004844809.tif 000010
【０１４２】
上記表８において、ｄ５、ｄ１０、ｄ１５及びｄ１７の値はズーミング及びフォーカシングに伴って変化する。そこで、第１の変倍において、広角端から望遠端にズーミングがなされて焦点距離ｆ（倍率）が１．００、３．４６及び１２．００へと変化した時のｄ５、ｄ１０、ｄ１５及びｄ１７の値を表９に示す。
【０１４３】
【表９】
0004844809.tif 000011
【０１４４】
第２の変倍では、ｄ５、ｄ１０、ｄ１５及びｄ１７の値は以下の表１０のようになる。
【０１４５】
【表１０】
0004844809.tif 000012
【０１４６】
ｒ１２、ｒ１６は非球面によって構成されている。従って、表１１にｒ１２、ｒ１６の第４次、第６次、第８次及び第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８及びＡ１０を示す。
【０１４７】
【表１１】
0004844809.tif 000013
【０１４８】
表１２に第１の変倍でのズームレンズ２のｆ、Ｆｎｏ、の各値を示す。同様に表１３に第２の変倍での各値を示す。
【０１４９】
【表１２】
0004844809.tif 000014
【０１５０】
【表１３】
0004844809.tif 000015
【０１５１】
さらに第１の変倍から第２の変倍へと切り替えたときの条件式（１）対応値は表１４に示すとおりである。
【０１５２】
【表１４】
0004844809.tif 000016
【０１５３】
図２５乃至図２７にそれぞれ、ズームレンズ２の広角端、標準及び望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図を示す。
【０１５４】
同様に図２８乃至図３０は第２の変倍における各収差図を示す。
【０１５５】
図３１乃至図３９は本発明ズームレンズの第３の実施例３を示すものである。
【０１５６】
表１５にズームレンズ３の各値を示す。
【０１５７】
【表１５】
0004844809.tif 000017
【０１５８】
上記表１５において、ｄ５、ｄ１０、ｄ１２及びｄ１６の値はズーミング及びフォーカシングに伴って変化する。そこで、第１の変倍において広角端から望遠端にズーミングがなされて焦点距離ｆ（倍率）が１．００、４．４７及び２０．００へと変化した時のｄ５、ｄ１０、ｄ１２及びｄ１６の値を表１６に示す。
【０１５９】
【表１６】
0004844809.tif 000018
【０１６０】
第２の変倍では、ｄ５、ｄ１０、ｄ１２及びｄ１６の値は以下の表１７に示すようになる。
【０１６１】
【表１７】
0004844809.tif 000019
【０１６２】
また、ｒ１１、ｒ１３は非球面によって構成されている。そこで、表１８にｒ１１、r１３の第４次、第６次、第８次及び第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８及びＡ１０を示す。
【０１６３】
【表１８】
0004844809.tif 000020
【０１６４】
表１９に第１の変倍でのズームレンズ３のｆ、Ｆｎｏの各値を示す。同様に表２０に第２の変倍での各値を示す。
【０１６５】
【表１９】
0004844809.tif 000021
【０１６６】
【表２０】
0004844809.tif 000022
【０１６７】
さらに第１の変倍から第２の変倍へと切り替えたときの条件式（１）対応値は表２１に示すとおりである。
【０１６８】
【表２１】
0004844809.tif 000023
【０１６９】
図３４乃至図３６にそれぞれ、ズームレンズ３の広角端、標準及び望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図を示す。
【０１７０】
同様に図３７乃至図３９に第２の変倍における各収差図を示す。
【０１７１】
上記した本発明ズームレンズ及び撮像装置によれば、第１の変倍と第１レンズ群を光軸上を所定の位置へと移動させてから変倍を行う第２の変倍の２つの変倍動作を適切に選択することにより、望遠端のズーム位置において、望遠端の焦点距離よりも更に長い焦点距離の超望遠とでもいうべき焦点距離での撮影が可能となる。
【０１７２】
さらに、第２の変倍で超望遠での撮影が可能となることから、第１の変倍から第２の変倍へ切り替わるズーム位置を限定することにより、カメラシステムが簡単なものとなる。
【０１７３】
また、第２の変倍で第１レンズ群と第４レンズ群の変位する量を限定することにより、電子ズーム等を用いた超望遠撮影よりも像性能が良く、コンバーターレンズ等を用いて超望遠撮影行うよりもレンズ構成を簡素化及び小型化できる。
【０１７４】
本発明によれば、レンズ設計が第１の変倍に最適とされていても、わずかに第１レンズ群をシフトするだけで、さらに焦点距離の長い超望遠での撮影が可能となる。
【０１７５】
なお、上記した各実施の形態及び実施例において示された各部の具体的形状及び数値は、何れも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。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】４群インナーフォーカス式ズームレンズの概念を示す図である。
【図２】本発明ズームレンズの概念を説明するための図である。
【図３】図４と共に第１レンズ群を移動させる機構の一例を示すもので、本図は鏡筒前端部の縦断面図である。
【図４】固定鏡筒のカム溝形成部を平面に展開して示す図である。
【図５】第１レンズ群を移動させる機構の別の例を示す鏡筒前端部の縦断面図である。
【図６】本発明撮像装置の実施の一例を示すブロック図である。
【図７】本発明における第１の変倍と第２の変倍の制御方法の第１の例を示すフローチャート図である。
【図８】本発明における第１の変倍と第２の変倍の制御方法の第２の例を示すフローチャート図である。
【図９】本発明における第１の変倍と第２の変倍の制御方法の第３の例を示すフローチャート図である。
【図１０】本発明における第１の変倍と第２の変倍の制御方法の第４の例を示すフローチャート図である。
【図１１】本発明における第１の変倍と第２の変倍の制御方法の第５の例を示すフローチャート図である。
【図１２】本発明における第１の変倍と第２の変倍の制御方法の第６の例を示すフローチャート図である。
【図１３】図１４乃至図２１と共に本発明ズームレンズの第１の実施例を示すものであり、本図は広角端におけるレンズ構成を示す図である。
【図１４】標準時におけるレンズ構成を示す図である。
【図１５】望遠端におけるレンズ構成を示す図である。
【図１６】図１７乃至図２１と共に各収差を示す図であり、本図は第１の変倍での広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１７】第１の変倍での標準時における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１８】第１の変倍での望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１９】第２の変倍での広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図２０】第２の変倍での標準時における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図２１】第２の変倍での望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図２２】図２３乃至図３０と共に本発明ズームレンズの第２の実施例を示すものであり、本図は広角端におけるレンズ構成を示す図である。
【図２３】標準時におけるレンズ構成を示す図である。
【図２４】望遠端におけるレンズ構成を示す図である。
【図２５】図２６乃至図３０と共に各収差を示す図であり、本図は第１の変倍での広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図２６】第１の変倍での標準時における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図２７】第１の変倍での望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図２８】第２の変倍での広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図２９】第２の変倍での標準時における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図３０】第２の変倍での望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図３１】図３２乃至図３９と共に本発明ズームレンズの第３の実施例を示すものであり、本図は広角端におけるレンズ構成を示す図である。
【図３２】標準時におけるレンズ構成を示す図である。
【図３３】望遠端におけるレンズ構成を示す図である。
【図３４】図３５乃至図３９と共に各収差を示す図であり、本図は第１の変倍での広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図３５】第１の変倍での標準時における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図３６】第１の変倍での望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図３７】第２の変倍での広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図３８】第２の変倍での標準時における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図３９】第２の変倍での望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【符号の説明】
【０１７７】
ＺＬ…ズームレンズ、１…ズームレンズ、２…ズームレンズ、３…ズームレンズ、Ｇ１…第１レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群、Ｇ３…第３レンズ群、Ｇ４…第４レンズ群、Ｓ…アイリス、１００…撮像装置、１１０…ズームレンズ、１２０…撮像素子
【図１】
0004844809.tif 000024
【図２】
0004844809.tif 000025
【図３】
0004844809.tif 000026
【図４】
0004844809.tif 000027
【図５】
0004844809.tif 000028
【図６】
0004844809.tif 000029
【図７】
0004844809.tif 000030
【図８】
0004844809.tif 000031
【図９】
0004844809.tif 000032
【図１０】
0004844809.tif 000033
【図１１】
0004844809.tif 000034
【図１２】
0004844809.tif 000035
【図１３】
0004844809.tif 000036
【図１４】
0004844809.tif 000037
【図１５】
0004844809.tif 000038
【図１６】
0004844809.tif 000039
【図１７】
0004844809.tif 000040
【図１８】
0004844809.tif 000041
【図１９】
0004844809.tif 000042
【図２０】
0004844809.tif 000043
【図２１】
0004844809.tif 000044
【図２２】
0004844809.tif 000045
【図２３】
0004844809.tif 000046
【図２４】
0004844809.tif 000047
【図２５】
0004844809.tif 000048
【図２６】
0004844809.tif 000049
【図２７】
0004844809.tif 000050
【図２８】
0004844809.tif 000051
【図２９】
0004844809.tif 000052
【図３０】
0004844809.tif 000053
【図３１】
0004844809.tif 000054
【図３２】
0004844809.tif 000055
【図３３】
0004844809.tif 000056
【図３４】
0004844809.tif 000057
【図３５】
0004844809.tif 000058
【図３６】
0004844809.tif 000059
【図３７】
0004844809.tif 000060
【図３８】
0004844809.tif 000061
【図３９】
0004844809.tif 000062