(57)【要約】【課題】ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ等に用いるのに好適な、高変倍でコンパクトなズームレンズ及び撮像装置を提供することである。【解決手段】ズーミング時に異なった軌跡で移動される３つの第２レンズ群２０，第４レンズ群４０，第５レンズ群５０を備え、第２レンズ群２０，第４レンズ群４０，第５レンズ群５０は、異符号の屈折力を有し、フォーカシング時に同一方向に移動される第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０を含む。【選択図】図２
2007233163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ズーミング時に異なった軌跡で移動される３つ以上のレンズ群を備え、
前記ズーミング時に異なった軌跡で移動されるレンズ群は、異符号の屈折力を有し、フォーカシング時に同一方向に移動される第１フォーカシングレンズ群及び第２フォーカシングレンズ群を含むことを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第１フォーカシングレンズ群は、正の屈折力を有し、
前記第２フォーカシングレンズ群は、負の屈折力を有し、
前記第１フォーカシングレンズ群及び前記第２フォーカシングレンズ群は、
1.0＜XA(XAmax)  …（１）
1.0＜XB(XAmax)  …（２）
0.5＜XA(XAmax)／XB(XAmax)＜2  …（３）
ただし、
｜Ra／Fno｜：任意のズーム位置において前記第１フォーカシングレンズ群を微小に移動したときの結像位置の移動量Raを当該ズーム位置でのＦｎｏで割った値の絶対値、
｜Rb／Fno｜：任意のズーム位置において、前記第２フォーカシングレンズ群を微小に移動したときの結像位置の移動量Rbを当該ズーム位置でのＦｎｏで割った値の絶対値、としたとき、
XA＝｜Ra／Fno｜、
XB＝｜Rb／Fno｜、
XA(XAmax)：XA値の全ズーム領域での最大値、
XB(XAmax)：XA値が最大となるズーム位置でのXB値、
の条件を満たす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】
物体側から順に、
ズーミングの際に固定された正の屈折力を有する第１レンズ群と、
ズーミングの際に移動する負の屈折力を有する第２レンズ群と、
ズーミングの際に固定された正の屈折力を有する第３レンズ群と、
ズーミングの際に移動する正の屈折力を有する前記第１フォーカシングレンズ群と、
ズーミングの際に移動する負の屈折力を有する前記第２フォーカシングレンズ群と、を備え、
前記第１フォーカシングレンズ群及び前記第２フォーカシングレンズ群は、フォーカシング時に、そのいずれか一方又は両方が移動され、少なくともフォーカシングの微調整時に、その両方が移動されることを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第１フォーカシングレンズ群及び前記第２フォーカシングレンズ群の移動比率は、前記フォーカシングの粗調整時と微調整時とで変えられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第１フォーカシングレンズ群又は前記第２フォーカシングレンズ群は、前記フォーカシングの粗調整時に移動され、
前記第１フォーカシングレンズ群及び前記第２フォーカシングレンズ群は、前記フォーカシングの微調整時に移動されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第１フォーカシングレンズ群及び前記第２フォーカシングレンズ群のフォーカシング時の移動比率は、ズーム位置に基づいて変えられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第１フォーカシングレンズ群及び前記第２フォーカシングレンズ群は、フォーカシング時に常に同速度で移動されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズを介して入射される光を撮像する撮像素子と、を搭載することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズームレンズ及び撮像装置に関し、特に、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ等に用いられるズームレンズ及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いるデジタルカメラに適したズームレンズが考えられている。近年では、変倍比を５倍以上とした高変倍ズームレンズも考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２０２５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の実施例をみると、変倍比の大きなものでも６倍程度であり、さらなる高変倍化とコンパクト化が望まれるものであった。
【０００４】
本発明の課題は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ等に用いるのに好適な、高変倍でコンパクトなズームレンズ及び撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明のズームレンズは、
ズーミング時に異なった軌跡で移動される３つ以上のレンズ群を備え、
前記ズーミング時に異なった軌跡で移動されるレンズ群は、異符号の屈折力を有し、フォーカシング時に同一方向に移動される第１フォーカシングレンズ群及び第２フォーカシングレンズ群を含むことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のズームレンズにおいて、
前記第１フォーカシングレンズ群は、正の屈折力を有し、
前記第２フォーカシングレンズ群は、負の屈折力を有し、
前記第１フォーカシングレンズ群及び前記第２フォーカシングレンズ群は、
1.0＜XA(XAmax)  …（１）
1.0＜XB(XAmax)  …（２）
0.5＜XA(XAmax)／XB(XAmax)＜2  …（３）
ただし、
｜Ra／Fno｜：任意のズーム位置において前記第１フォーカシングレンズ群を微小に移動したときの結像位置の移動量Raを当該ズーム位置でのＦｎｏで割った値の絶対値、
｜Rb／Fno｜：任意のズーム位置において、前記第２フォーカシングレンズ群を微小に移動したときの結像位置の移動量Rbを当該ズーム位置でのＦｎｏで割った値の絶対値、としたとき、
XA＝｜Ra／Fno｜、
XB＝｜Rb／Fno｜、
XA(XAmax)：XA値の全ズーム領域での最大値、
XB(XAmax)：XA値が最大となるズーム位置でのXB値、
の条件を満たすことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１又は２に記載のズームレンズにおいて、
物体側から順に、
ズーミングの際に固定された正の屈折力を有する第１レンズ群と、
ズーミングの際に移動する負の屈折力を有する第２レンズ群と、
ズーミングの際に固定された正の屈折力を有する第３レンズ群と、
ズーミングの際に移動する正の屈折力を有する前記第１フォーカシングレンズ群と、
ズーミングの際に移動する負の屈折力を有する前記第２フォーカシングレンズ群と、を備え、
前記第１フォーカシングレンズ群及び前記第２フォーカシングレンズ群は、フォーカシング時に、そのいずれか一方又は両方が移動され、少なくともフォーカシングの微調整時に、その両方が移動されることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズにおいて、
前記第１フォーカシングレンズ群及び前記第２フォーカシングレンズ群の移動比率は、前記フォーカシングの粗調整時と微調整時とで変えられることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載のズームレンズにおいて、
前記第１フォーカシングレンズ群又は前記第２フォーカシングレンズ群は、前記フォーカシングの粗調整時に移動され、
前記第１フォーカシングレンズ群及び前記第２フォーカシングレンズ群は、前記フォーカシングの微調整時に移動されることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載のズームレンズにおいて、
前記第１フォーカシングレンズ群及び前記第２フォーカシングレンズ群のフォーカシング時の移動比率は、ズーム位置に基づいて変えられることを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載のズームレンズにおいて、
前記第１フォーカシングレンズ群及び前記第２フォーカシングレンズ群は、フォーカシング時に常に同速度で移動されることを特徴とする。
【００１２】
請求項８に記載の発明の撮像装置は、
請求項１から７のいずれか一項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズを介して入射される光を撮像する撮像素子と、を搭載することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、ズーミング時に移動される３つ以上のレンズ群の屈折力が高くても、第１及び第２のフォーカシングレンズ群の移動により、当該移動による結像位置移動を互いに打ち消し合わせて微小な結像位置調整も可能とし、画素ピッチが小さい撮像素子位置を焦点深度範囲内に十分な余裕を持って入れることができる。このため、ズームレンズを高変倍でコンパクトにすることができる。また、第１及び第２のフォーカシングレンズ群を、ズーミング時に移動する３つ以上のレンズ群とは別に設けないことを可能とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、式（１），式（２）の条件により、第１及び第２フォーカシングレンズ群を移動することで十分なフォーカス精度を確保でき、フォーカシングの制御を簡単にできるとともに、移動する第１及び第２フォーカシングレンズ群の屈折力を大きくでき、ズームレンズ全体をコンパクトにできる。また、式（３）の条件により、フォーカシングにおける第１及び第２フォーカシングレンズ群の移動による結像位置移動の打ち消し量を大きくでき、フォーカシングの制御を簡単にできる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、第１及び第２フォーカシングレンズ群を、ズーミング時に移動する第２レンズ群等のレンズ群とは別に設けないことを可能とする。さらに、フォーカシングに伴う画角変化や性能劣化も小さくできる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、フォーカシングに必要な時間を短縮することが可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、さらにスムーズで高速、高精度なフォーカシングが可能となる。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、ズーム全域においてスムーズで高速、高精度なフォーカシングが可能となる。
【００１９】
請求項７に記載の発明によれば、フォーカシングの制御を簡単にできる。
【００２０】
請求項８に記載の発明によれば、小型の撮像装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、説明する例に限定されるものではない。
【００２２】
図１及び図２を参照して、本実施の形態の装置構成を説明する。図１に、本実施の形態のデジタルスチルカメラ１００の内部構成を示す。
【００２３】
図１に示すように、撮像装置としてのデジタルスチルカメラ１００は、光学系１０１と、固体撮像素子１０２と、Ａ／Ｄ変換部１０３と、制御部１０４と、光学系駆動部１０５と、タイミング発生部１０６と、撮像素子駆動部１０７と、画像メモリ１０８と、画像処理部１０９と、画像圧縮部１１０と、画像記録部１１１と、表示部１１２と、操作部１１３と、を備えて構成される。
【００２４】
光学系１０１は、後述するズームレンズ１を含む光学系であり、被写体からの光が入射される。固体撮像素子１０２は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子であり、入射光をＲ，Ｇ，Ｂ毎に光電変換してそのアナログ信号を出力する。Ａ／Ｄ変換部１０３は、アナログ信号をデジタルの画像データに変換する。
【００２５】
制御部１０４は、デジタルスチルカメラ１００の各部を制御する。制御部１０４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）を含み、ＲＯＭから読み出されてＲＡＭに展開された各種プログラムと、ＣＰＵとの協働で各種処理を実行する。
【００２６】
光学系駆動部１０５は、制御部１０４の制御により、変倍（後述する第２レンズ群２０、第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０の移動）、合焦（後述する第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０の移動）、露出等において、光学系１０１を駆動制御する。タイミング発生部１０６は、アナログ信号出力用のタイミング信号を出力する。撮像素子駆動部１０７は、固体撮像素子１０２を走査駆動制御する。
【００２７】
画像メモリ１０８は、画像データを読み出し及び書き込み可能に記憶する。画像処理部１０９は、画像データに各種画像処理を施す。画像圧縮部１１０は、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）等の圧縮方式により、撮像画像データを圧縮する。画像記録部１１１は、図示しないスロットにセットされた、ＳＤ（Secure Digital）メモリカード、メモリスティック、ｘＤピクチャカード等の記録メディアに画像データを記録する。
【００２８】
表示部１１２は、カラー液晶パネル等であり、撮影後の画像データ、撮影前のスルー画像、各種操作画面等を表示する。操作部１１３は、レリーズボタン、各種モード、値を設定するための各種操作キーを含み、ユーザにより操作入力された情報を制御部１０４に出力する。
【００２９】
ここで、デジタルスチルカメラ１００における動作を説明する。被写体撮影では、被写体のモニタリング（スルー画像表示）と、画像撮影実行とが行われる。モニタリングにおいては、光学系１０１を介して得られた被写体の像が、固体撮像素子１０２の受光面に結像される。光学系１０１の撮影光軸後方に配置された固体撮像素子１０２が、タイミング発生部１０６、撮像素子駆動部１０７によって走査駆動され、一定周期毎に結像した光像に対応する光電変換出力としてのアナログ信号を１画面分出力する。
【００３０】
このアナログ信号は、ＲＧＢの各原色成分毎に適宜ゲイン調整された後に、Ａ／Ｄ変換部１０３でデジタルデータに変換される。そのデジタルデータは、画像処理部１０９により、画素補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理が行なわれて、デジタル値の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，Ｃｒ（画像データ）が生成されて画像メモリ１０８に格納され、定期的にその信号が読み出されてそのビデオ信号が生成されて、表示部１１２に出力される。
【００３１】
この表示部１１２は、モニタリングにおいては電子ファインダとして機能し、撮像画像をリアルタイムに表示することとなる。この状態で、随時、ユーザの操作部１１３を介する操作入力に基づいて、光学系１０１の変倍、合焦、露出等が設定される。
【００３２】
このようなモニタリング状態において、静止画撮影を行ないたいタイミングで、ユーザが操作部１１３のレリーズボタンを押下することにより、静止画像データが撮影される。レリーズボタンの押下のタイミングで、画像メモリ１０８に格納された１コマの画像データが読み出されて、画像圧縮部１１０により圧縮される。その圧縮された画像データが、画像記録部１１１により記録メディアに記録される。
【００３３】
図２に、光学系１０１に含まれるズームレンズ１の構成を示す。ズームレンズ１は、物体側（被写体側）から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、正の屈折力の第１レンズ群１０と、負の屈折力の第２レンズ群２０と、開口絞りＤ１と、正の屈折力の第３レンズ群３０と、第１フォーカシングレンズ群としての正の屈折力の第４レンズ群４０と、第２フォーカシングレンズ群としての負の屈折力の第５レンズ群５０と、正の屈折力の第６レンズ群６０と、ローパスフィルタ７１と、を備えて構成される。像面ＩＭＧは、固体撮像素子１０２の受光面とする。なお、ローパスフィルタ７１に代えて、赤外線カットフィルタを備える構成や、さらにガラスフィルタ等を備える構成としてもよい。
【００３４】
ズームレンズ１は、広角端と望遠端との間の変倍（ズーミング）及びフォーカシングに際し、第１レンズ群１０、第３レンズ群３０、第６レンズ群６０及び開口絞りＤ１は光軸Ｏ１上の位置が不変である。また、ズーミング時に、第２レンズ群２０、第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０は、制御部１０４の制御により光学系駆動部１０５を介して光軸Ｏ１上の位置を移動される。さらに、フォーカシング時に、第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０は、制御部１０４の制御により光学系駆動部１０５を介して光軸Ｏ１上の位置を移動される。
【００３５】
第１レンズ群１０は、物体側から固体撮像素子１０２の像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、像側に凹面を向けた負レンズ１１と、平行平板のプリズム１２と、両面凸状の正レンズ１３と、両面凸状の正レンズ１４と、を備えて構成される。物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、負レンズ１１が面Ｓ１，Ｓ２を有し、プリズム１２が面Ｓ３，Ｓ４を有し、正レンズ１３が面Ｓ５，Ｓ６を有し、正レンズ１４が面Ｓ７，Ｓ８を有する。
【００３６】
第２レンズ群２０は、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、両面凹状の負レンズ２１と、両面凹状の負レンズ２２及び物体側に凸面を向けた正レンズ２３の接合レンズと、を備えて構成される。物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、負レンズ２１が面Ｓ９，Ｓ１０を有し、負レンズ２２及び正レンズ２３が面Ｓ１１〜Ｓ１３を有する。
【００３７】
第３レンズ群３０は、開口絞りＤ１の光軸Ｏ１上像側近傍に位置し、像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズ３１のみを備えて構成される。物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、開口絞りＤ１が面Ｓ１４を有し、正レンズ３１が面Ｓ１５，Ｓ１６を有する。
【００３８】
第４レンズ群４０は、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、両面凸形状の正レンズ４１及び物体側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ４２の接合された接合レンズと、両面凸状の正レンズ４３と、を備えて構成される。物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、正レンズ４１及び負レンズ４２が面Ｓ１７〜Ｓ１９を有し、正レンズ４３が面Ｓ２０，Ｓ２１を有する。
【００３９】
第５レンズ群５０は、像側に凹面を向けた負レンズ５１のみを備えて構成される。物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、負レンズ５１が面Ｓ２２，Ｓ２３を有する。
【００４０】
第６レンズ群６０は、像側に凸面を向けた正レンズ６１のみを備えて構成される。物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、正レンズ６１が面Ｓ２４，Ｓ２５を有する。
【００４１】
ローパスフィルタ７１は、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、面Ｓ２６，Ｓ２７を有する。
【００４２】
次いで、制御部１０４の制御による光学系駆動部１０５を介するズームレンズ１のレンズ群の移動動作について説明する。
【００４３】
一般に、高変倍のズームレンズをコンパクトに構成するためには、ズーミング時に移動するレンズ群の数を増やすのと、さらに、それらのレンズ群の屈折力を強くするのと、が効果的である。一方で、より簡素な構造とするために、ズームレンズを構成する全レンズ群中のうち移動可能なレンズ群の数を減らそうとする場合には、ズーミング時に移動するレンズ群のうちの１つのレンズ群を移動させるフォーカシングを行うのが有効である。
【００４４】
しかしながらこの場合には、ズームレンズの大きさをコンパクトにするために各可動レンズ群の屈折力が強くなっていると、フォーカシングの可動レンズ群をわずかな量だけ移動させた場合にも、結像位置が大きく移動してしまうことになりがちである。最近の傾向として撮像素子が高画素化しており、これに伴い画素ピッチが小さくなり焦点深度が浅くなっている。このため、上記のように、フォーカシングの可動レンズ群のわずかな移動の際にも結像移動が大きく発生する状況では、撮像素子位置を焦点深度範囲内に入れられない状況が発生してしまう。つまり、フォーカシングが行えないことになってしまう可能性がある。
【００４５】
本実施の形態のズームレンズ１においてコンパクト化達成のために、ズーミングは、３つのレンズ群としての第２レンズ群２０、第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０の移動により行われる。さらに、各第２レンズ群２０、第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０の屈折力が強い構成となった場合でも、フォーカシングは、互いに異符号の屈折力を有する２つのレンズ群としての第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０の移動により行われる。このフォーカシング時の第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０の移動は、当該移動による結像位置移動を互いに打ち消し合わせて微小な結像位置調整も可能とし、画素ピッチが小さい固体撮像素子１０２を用いた場合にも、固体撮像素子１０２位置を焦点深度範囲内に十分な余裕を持って入れられるようにしている。
【００４６】
また、本実施の形態の高変倍のズームレンズ１は、物体側から像面ＩＭＧ側へ順に、ズーミングの際に固定された正の屈折力を有する第１レンズ群１０、ズーミングの際に移動する負の屈折力を有する第２レンズ群２０、ズーミングの際に固定された正の屈折力を有する第３レンズ群３０、ズーミングの際に移動する正の屈折力を有する第４レンズ群４０、ズーミングの際に移動する負の屈折力を有する第５レンズ群５０を備える構成である。このような構成とした場合、第４レンズ群４０又は第５レンズ群５０の移動によりフォーカシングが行われると、フォーカシングの可動レンズ群をズーミングの可動レンズ群とは別に設ける必要がない。また、この構成では、フォーカシングに伴う画角変化や性能劣化も小さくできて都合がよい。
【００４７】
しかしながら、ズームレンズ１で第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０の一方のみの移動によりフォーカシングが行われる場合に、第４レンズ群４０又は第５レンズ群５０の屈折力が強くなりがちなために、第４レンズ群４０又は第５レンズ群５０がわずかな量だけ移動される場合にも、結像位置が大きく移動し撮像素子位置を焦点深度範囲内に入れられない状況が発生してしまう。つまり、フォーカシングが行えないことになってしまう。そこで、正の屈折力を有する第４レンズ群４０と負の屈折力を有する第５レンズ群５０との同一方向の移動により、フォーカシングが行われることとする。これにより、第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０の移動による結像位置移動を互いに打ち消し合わせて微小な結像位置調整も可能とし、画素ピッチが小さい固体撮像素子１０２を用いた場合にも、固体撮像素子１０２位置を焦点深度範囲内に十分な余裕を持って入れることを可能とする。
【００４８】
また、ズームレンズ１において、前述したように、第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０のうち１つのレンズ群のみの移動によりフォーカシングが行われると、結像位置の移動量が大きくなる。このため、これを利用して、本実施の形態では、フォーカシングの粗調整時に、第４レンズ群４０又は第５レンズ群５０が移動される。また、フォーカシングの微調整時にのみ、第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０が移動される。このような構成によると、フォーカシングに必要な時間を短縮することが可能となる。
【００４９】
あるいは、フォーカシングの粗調整時と微調整時とで、フォーカシング時に移動する２つのレンズ群（第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０）の移動速度の比率が変えられることにより、さらにスムーズで高速、高精度なフォーカシングを実現することができる。
【００５０】
また、フォーカシング時のレンズ群の移動に伴う結像位置の移動量、および焦点深度の大きさは、ズームポジションによって異なる。このため、本実施の形態では、ズーム位置によりフォーカシング時に移動する第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０の移動比率が変えられる。このことにより、ズーム全域においてスムーズで高速、高精度なフォーカシングが可能となる。
【００５１】
あるいは逆に、フォーカシングの際に、常に第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０が同速度で移動される構成とした場合には、制御が簡単になるというメリットがある。
【００５２】
次に、ズームレンズ１が満たす条件式について説明する。次式（１）、（２）、（３）はいずれも、本実施の形態におけるフォーカシング方式を有効に生かし高精度なフォーカシングを可能としながら、ズームレンズのコンパクト化を実現するための式である。
1.0＜XA(XAmax)  …（１）
1.0＜XB(XAmax)  …（２）
0.5＜XA(XAmax)／XB(XAmax)＜2  …（３）
ただし、
｜Ra／Fno｜：任意のズーム位置において第４レンズ群４０を微小に移動したときの結像位置の移動量Raを当該ズーム位置でのＦｎｏ（絞り値）で割った値の絶対値、
｜Rb／Fno｜：任意のズーム位置において、第５レンズ群５０を微小に移動したときの結像位置の移動量Rbを当該ズーム位置でのＦｎｏで割った値の絶対値、としたとき、
XA＝｜Ra／Fno｜、
XB＝｜Rb／Fno｜、
XA(XAmax)：XA値の全ズーム領域での最大値、
XB(XAmax)：XA値が最大となるズーム位置でのXB値、
とする。
【００５３】
式（１）、（２）とも、XA(XAmax)又はXB(XAmax)が下限をこえると、本実施の形態のズームレンズ１でのフォーカス方式を用いることなく、第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０のいずれか一方のみを移動することでも十分なフォーカス精度を確保することができるようになり制御を簡素化できるようになる。しかし、一方で第４レンズ群４０又は第５レンズ群５０の屈折力が小さくなり、ズームレンズ１全体が大きくなりがちとなる。
【００５４】
また、XA(XAmax)／XB(XAmax)が式（３）の範囲をこえると、フォーカシングにおける第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０の移動による結像位置移動の打ち消し量が小さくなるため、フォーカシングの制御が困難となる。
【００５５】
以上、本実施の形態によれば、ズーミング時に移動される第２レンズ群２０、第４レンズ群４０、第５レンズ群５０の屈折力が高くても、フォーカシング時に移動する第４レンズ群４０、第５レンズ群５０により、当該移動による結像位置移動を互いに打ち消し合わせて微小な結像位置調整も可能とし、画素ピッチが小さい固体撮像素子１０２位置を焦点深度範囲内に十分な余裕を持って入れることができるので、ズームレンズ１を高変倍でコンパクトにすることができる。また、フォーカシングの可動レンズ群（第４レンズ群４０、第５レンズ群５０）を、ズーミングの可動レンズ群（第２レンズ群２０、第４レンズ群４０、第５レンズ群５０）とは別に設けないことを可能とする。さらに、フォーカシングに伴う画角変化や性能劣化も小さくできる。
【００５６】
また、式（１），式（２）の条件により、第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０を移動することで十分なフォーカス精度を確保でき、フォーカシングの制御を簡単にできるとともに、移動する第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０の屈折力を大きくでき、ズームレンズ１全体をコンパクトにできる。また、式（３）の条件により、フォーカシングにおける第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０の移動による結像位置移動の打ち消し量を大きくでき、フォーカシングの制御を簡単にできる。
【００５７】
また、ズームレンズ１のフォーカシングの粗調整時に、第４レンズ群４０又は第５レンズ群５０を移動し、微調整時にのみ第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０を移動するので、フォーカシングに必要な時間を短縮することが可能となる。
【００５８】
また、フォーカシングの粗調整時と微調整時とで、フォーカシング時に移動する第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０の移動速度の比率を変える場合に、さらにスムーズで高速、高精度なフォーカシングが可能となる。
【００５９】
また、ズーム位置によりフォーカシング時に移動する第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０の移動比率を変えるので、ズーム全域においてスムーズで高速、高精度なフォーカシングが可能となる。
【００６０】
また、ズーム位置によらずフォーカシング時に常に第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０を同速度で移動させるようにした場合に、フォーカシングの制御を簡単にできる。
【００６１】
また、ズームレンズ１を搭載する小型のデジタルスチルカメラ１００を得ることができる。
【実施例１】
【００６２】
上記実施の形態に係る具体的な実施例１を説明する。本実施例のズームレンズ１は、次表１を満たす。
【表１】
2007233163.tif 000003
【００６３】
上記表１（ａ）において、ri:光学素子の面Ｓi（i:番号）における曲率半径、di:間隔［mm］（光軸Ｏ１上の光学素子の厚さ又はそのgap長）、ndi：di部分の屈折率、νdi：di部分のアッベ数、である。また、光軸Ｏ１上において、面ＳｊとＳ(ｊ＋１)との間隔をdｊとする（但し、ｊはｉのうちの任意の数）。
【００６４】
また、上記表１（ｂ）において、第２面Ｓ２、第１０面Ｓ１０、第１５面Ｓ１５、第２０面Ｓ２０、第２１面Ｓ２１、第２４面Ｓ２４、第２５面Ｓ２５は、非球面とする。レンズの各非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にＺ軸をとり、光軸と直交する方向にＹ軸をとり、近軸曲率半径をｒ、円錐定数をＫ、非球面係数をA4，A6，A8として、次式（４）で表す。
【数１】
2007233163.tif 000004
【００６５】
また、上記表１（ｃ）において、ズームレンズ１の焦点距離ｆ＝6.4mm，16.5mm，42.6mmに変化させた場合の、画角（２ω）、Ｆｎｏ、長さd8，d13，d16，d21，d23の値を示す。
【００６６】
また、表１（ｄ）に、本実施例のズームレンズ１におけるXA(XAmax)、XB(XAmax)、XA(XAmax)／XB(XAmax)の各値が示される。
【００６７】
表１（ｄ）に示すように、本実施例のズームレンズ１におけるXA(XAmax)、XB(XAmax)、XA(XAmax)／XB(XAmax)の各値は、順に、上記式（１）、式（２）、式（３）を満たす。
【００６８】
具体的には、XA(XAmax)＝１．４２、XB(XAmax)＝１．３２であり、いずれも大きな値を示している。これはすなわち、フォーカスレンズ群の移動量に対する結像位置の移動量が大きいことを示している。
【００６９】
本実施例において、ズームの望遠端での、第４レンズ群４０、第５レンズ群５０のそれぞれの移動量に対する結像位置の移動量の比率は、
（結像位置の移動量）／（第４レンズ群４０の移動量）＝８．０
（結像位置の移動量）／（第５レンズ群５０の移動量）＝７．４
と計算される。
【００７０】
最近の撮像素子は、高画素化に伴い画素ピッチが小さいものが多く用いられてきている。仮に、画素ピッチ２［μｍ］の固体撮像素子１０２を用いて許容錯乱円径を画素ピッチの２倍の４［μｍ］に設定した場合、本実施例における望遠端でのＦｎｏ５．６３を用いると、焦点深度は、
（焦点深度）＝４×５．６３×２＝４５［μｍ］
と計算される。
【００７１】
本実施例で、フォーカシングを第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０のいずれか一方のみで行おうとすると、移動ピッチ｛（焦点深度）／（結像位置の移動量の比率）｝の値は、
４５／８＝５．６［μｍ］（第４レンズ群４０）
あるいは、
４５／７．４＝６．１［μｍ］（第５レンズ群５０）
と計算される。
【００７２】
よって、いずれの場合も、焦点深度内に撮像素子面をおさめるためには、第４レンズ群４０又は第５レンズ群５０の移動ピッチを少なくとも６μｍ程度以下にする必要があることがわかる。さらに機構的なバックラッシュなども考慮すると、実際には少なくともこの値の半分以下の移動ピッチにしなければならず、パルスモーターなどの一般的なアクチュエーターでは実現不可能である。
【００７３】
本実施例の場合、フォーカシングの際に第４レンズ群４０と第５レンズ群５０を同一方向に移動することによりこの問題を解決している。例えば本実施例において、フォーカシングの際に第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０を同量だけ移動するものとして、第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０の一体の移動量に対する結像位置の移動量の比率を計算してみると、
（結像位置の移動量）／（第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０一体の移動量）＝０．６
と計算される。このため、焦点深度内に撮像素子位置をおさめるためのフォーカスレンズ群移動ピッチを大幅に粗くして、一般的なアクチュエーターを光学系駆動部１０５に用いてもフォーカスが容易に行えるズームレンズシステムを実現できることがわかる。
【００７４】
図３（ａ）に、焦点距離ｆ＝6.4mmにおける本実施例のズームレンズ１の球面収差を示す。図３（ｂ）に、同じくズームレンズ１の非点収差を示す。図３（ｃ）に、同じくズームレンズ１の歪曲収差を示す。図４（ａ）に、焦点距離ｆ＝16.5mmにおける本実施例のズームレンズ１の球面収差を示す。図４（ｂ）に、同じくズームレンズ１の非点収差を示す。図４（ｃ）に、同じくズームレンズ１の歪曲収差を示す。図５（ａ）に、焦点距離ｆ＝42.6mmにおける本実施例のズームレンズ１の球面収差を示す。図５（ｂ）に、同じくズームレンズ１の非点収差を示す。図５（ｃ）に、同じくズームレンズ１の歪曲収差を示す。
【００７５】
図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）では、ｄ線及びｇ線における球面収差を示す。球面収差の図について、縦軸は軸上入射高を示す。図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）における軸上入射高のＭＡＸ値は、それぞれ、０．９０ｍｍ、２．０６ｍｍ、３．７８ｍｍである。また、図３（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ｂ）では、ｄ線におけるＴ面（タンジェンシャル面、メリデイオナル面（Ｍ面、ΔＭ））及びＳ面（サジタル面）での非点収差を示す。また、図３（ｃ）、図４（ｃ）、図５（ｃ）では、ｄ線における歪曲収差を示す。非点収差及び歪曲収差の図について、縦軸の＋Ｙは像高を示す。図３〜図５に示すように、本実施例のズームレンズ１によれば、焦点距離ｆを変化させても、球面収差、非点収差及び歪曲収差を良好に補正できる。
【００７６】
なお、上記実施の形態及び実施例１における記述は、本発明に係る好適なズームレンズ及び撮像装置の一例であり、これに限定されるものではない。
【００７７】
例えば、上記実施の形態及び実施例１において、ズーミング時に３つのレンズ群（第２レンズ群２０、第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０）を移動させる構成としたが、これに限定されるものではない。ズーミング時に４つ以上のレンズを移動させる構成としてもよい。
【００７８】
また、上記実施の形態及び実施例１において、第１レンズ群１０に平行平板のプリズム１２が含まれる構成としたが、これに限定されるものではない。光路長が等価のプリズムであれば別形状でもよい。例えば、直角に光軸を折り曲げる直角プリズムとしてもよい。また、ズームレンズの各レンズ群に含まれる正レンズ及び負レンズの枚数や組み合わせは、上記実施の形態及び実施例１の例に限定されるものではない。
【００７９】
また、上記実施の形態及び実施例１において、ズームレンズを搭載した撮像装置として、デジタルスチルカメラの例を説明したがこれに限定されるものではなく、ビデオカメラや、撮像機能付の携帯電話機、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の少なくとも撮像機能を有する携帯端末等の機器としてもよい。
【００８０】
また、ズームレンズを搭載した撮像装置を、上記機器に搭載される撮像ユニットとしてもよい。ここで、図６を参照して、撮像装置としての撮像ユニット２５０を搭載した携帯電話機２００の例を説明する。図６に、携帯電話機２００の内部構成を示す。
【００８１】
図１３に示すように、携帯電話機２００は、各部を統括的に制御すると共に各処理に応じたプログラムを実行する制御部（ＣＰＵ）２１０と、番号等をキーにより操作入力するための操作部２２０と、所定のデータの他に撮像した映像等を表示する表示部２３０と、アンテナ２４１を介して外部サーバ等との間の各種情報通信を実現するための無線通信部２４０と、撮像装置としての撮像ユニット２５０と、携帯電話機２００のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ＩＤ等の必要な諸データを記憶している記憶部（ＲＯＭ）２６０と、制御部２１０によって実行される各種処理プログラムやデータ、若しくは処理データ、或いは撮像ユニット２５０により撮像データ等を一時的に格納する作業領域として用いられる一時記憶部（ＲＡＭ）２７０とを備えている。
【００８２】
撮像ユニット２５０は、ズームレンズ１と、（固体）撮像素子と、鏡筒と、ズームレンズ１の駆動機構等と、により構成され、撮像ユニット２５０自体は、制御部や画像処理部を有せず、コネクタ等により制御部、操作部、表示部等に結合されることを前提としたレンズユニットとする。具体的には、撮像ユニット２５０は、例えば、撮像光学系における筐体の物体側端面が携帯電話機２００の背面（表示部２３０のメイン表示部を正面とする）に設けられ、メイン表示部の下方に相当する位置に配設される。また、撮像ユニット２５０の外部接続端子は、携帯電話機２００の制御部２１０と接続され、輝度信号や色差信号等の画像信号を制御部２１０側に出力する。また、撮像ユニット２５０から入力された画像信号は、携帯電話機２００の制御系により、記憶部２６０に記憶されたり、或いは表示部２３０で表示され、さらには、無線通信部２４０を介して映像情報として外部に送信される。
【００８３】
また、ズームレンズを搭載した撮像装置としての撮像ユニットは、上記レンズユニットと、基板上に配置された制御部及び画像処理部等と、を有し、コネクタ等により表示部及び操作部等を有する別体に結合され用いられることを前提とするカメラモジュールとして構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る実施の形態のデジタルスチルカメラ１００の内部構成を示す図である。
【図２】光学系１０１に含まれるズームレンズ１の構成を示す図である。
【図３】（ａ）は、焦点距離ｆ＝6.4mmにおける実施例のズームレンズ１の球面収差を示す図である。（ｂ）は、同じくズームレンズ１の非点収差を示す図である。（ｃ）は、同じくズームレンズ１の歪曲収差を示す図である。
【図４】（ａ）は、焦点距離ｆ＝16.5mmにおける実施例のズームレンズ１の球面収差を示す図である。（ｂ）は、同じくズームレンズ１の非点収差を示す図である。（ｃ）は、同じくズームレンズ１の歪曲収差を示す図である。
【図５】（ａ）は、焦点距離ｆ＝42.6mmにおける実施例のズームレンズ１の球面収差を示す図である。（ｂ）は、同じくズームレンズ１の非点収差を示す図である。（ｃ）は、同じくズームレンズ１の歪曲収差を示す図である。
【図６】携帯電話機２００の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８５】
Ｏ１  光軸
１００  デジタルスチルカメラ
１０１  光学系
１  ズームレンズ
１０  第１レンズ群
１１  負レンズ
１２  プリズム
１３  正レンズ
１４  正レンズ
２０  第２レンズ群
２１  負レンズ
２２  負レンズ
２３  正レンズ
３０  第３レンズ群
３１  正レンズ
４０  第４レンズ群
４１  正レンズ
４２  負レンズ
４３  正レンズ
５０  第５レンズ群
５１  負レンズ
６０  第６レンズ群
６１  正レンズ
Ｄ１  開口絞り
７１  ローパスフィルタ
１０２  固体撮像素子
１０３  Ａ／Ｄ変換部
１０４  制御部
１０５  光学系駆動部
１０６  タイミング発生部
１０７  撮像素子駆動部
１０８  画像メモリ
１０９  画像処理部
１１０  画像圧縮部
１１１  画像記録部
１１２  表示部
１１３  操作部
２００  携帯電話機
２１０  制御部
２２０  操作部
２３０  表示部
２４０  無線通信部
２４１  アンテナ
２５０  撮像ユニット
２６０  記憶部
２７０  一時記憶部
【図１】
2007233163.tif 000005
【図２】
2007233163.tif 000006
【図３】
2007233163.tif 000007
【図４】
2007233163.tif 000008
【図５】
2007233163.tif 000009
【図６】
2007233163.tif 000010