(57)【要約】【課題】  プリズム偏角の分解能が焦点距離に依存しないズームレンズ及び該ズームレンズを使用した撮像装置を提供するすることを課題とする。【解決手段】複数の可動レンズ群を有する変倍部と、上記変倍部の像側に配置されるプリズム１を有し、上記プリズムは上記変倍部からの光束が入射する入射平面２ａと、像面に向かって光束が射出する射出平面３ａとを有し、上記射出平面を光軸に対して傾けることが可能であり、αを射出平面の法線が光軸となす角度、ｆをレンズ系全体での焦点距離、θをレンズ系の倒れる角度、Ｂｆを射出平面から像面までの距離、ｎをプリズムの屈折率として、条件式（１）α＝−ｆ・θ／［Ｂｆ（ｎ−１）］に基づき、上記射出平面を傾けるようにしたズームレンズ２０。【選択図】図２
2007121650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の可動レンズ群を有する変倍部と、上記変倍部の像側に配置されるプリズムを有するズームレンズであって、
上記プリズムは上記変倍部からの光束が入射する入射平面と、像面に向かって光束が射出する射出平面とを有し、上記射出平面を光軸に対して傾けることが可能であり、
以下の条件式（１）に基づき、上記射出平面を傾けることを特徴とするズームレンズ。
（１）α＝−ｆ・θ／［Ｂｆ（ｎ−１）］
但し、
α：射出平面の法線が光軸となす角度
ｆ：レンズ系全体での焦点距離
θ：レンズ系の倒れる角度
Ｂｆ：プリズムの射出平面から像面までの光軸に沿った距離
ｎ：プリズムの屈折率
とする。
【請求項２】
複数の可動レンズ群を有する変倍部と、上記変倍部の像側に配置されるプリズムを有するズームレンズであって、
上記プリズムは上記変倍部からの光束が入射する入射平面と、像面に向かって光束が射出する射出平面とを有し、上記入射平面を光軸に対して傾けることが可能であり、
以下の条件式（２）に基づき、上記入射平面を傾けることを特徴とするズームレンズ。
（２）α＝−ｆ・θ／［（Ｂｆ＋Ｄ／ｎ）・（ｎ−１）］
但し、
α：入射平面の法線が光軸となす角度
ｆ：レンズ系全体での焦点距離
θ：レンズ系の倒れる角度
Ｂｆ：プリズムの射出平面から像面までの光軸に沿った距離
ｎ：プリズムの屈折率
Ｄ：プリズム厚
とする。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のズームレンズにおいて、
上記変倍部は物体側より順に、前側レンズ群、開口絞り、後ろ側レンズ群が配列されて構成され、
以下の条件式（３）、（４）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（３）０．２５＜φｂ／φ＜０．８
（４）３＜Ｂｆ・ＦNO／Ｙmax
但し、
φｂ：広角端状態における後ろ側レンズ群の屈折力
φ：広角端状態におけるレンズ系全体での屈折力
Ｂｆ：プリズムの射出平面から像面までの光軸に沿った距離
ＦNO：望遠端状態におけるＦナンバー
Ｙmax：最大像高
とする。
【請求項４】
請求項３に記載のズームレンズにおいて、
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、可動であるレンズ群を、上記前側レンズ群、上記後ろ側レンズ群のいずれもが少なくとも１つ以上有し、
以下の条件式（５）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（５）０．４＜Ｄｓ／ＴＬ＜０．７
但し、
Ｄｓ：広角端状態における開口絞りから像面までの光軸に沿った距離
ＴＬ：広角端状態におけるズームレンズのもっとも物体側のレンズ面から像面までの光軸に沿った距離
とする。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載のズームレンズにおいて、
上記プリズムは物体側より順に位置した、第１平行平板、液体、第２平行平板により構成され、上記第１平行平板の物体側レンズ面が入射平面をなし、上記第２平行平板の像側レンズ面が射出平面をなす
ことを特徴とするズームレンズ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載のズームレンズにおいて、
上記プリズムは、物体側より順に位置した、第１レンズと第２レンズにより構成され、
上記第１レンズは物体側レンズ面が入射平面を成す平面であり、上記第２レンズは像側レンズ面が射出平面を成す平面であり、
上記第１レンズの像側レンズ面と上記第２レンズの物体側レンズ面とは同一の曲率半径を有する曲面で構成され、これら曲面が直接又は摩擦低減媒体を介して摺動可能に接触している
ことを特徴とするズームレンズ。
【請求項７】
ズームレンズと、上記ズームレンズにより形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子と、上記ズームレンズの倒れる角度を検出する手振れ検出手段と、上記手振れ検出手段によって検出したズームレンズの倒れによる画像振れを補正するための振れ補正角を算出し、上記ズームレンズを上記振れ補正角に対応した量だけ撮影範囲をシフトする所定の状態とする補正信号を送出する手振れ制御手段と、上記補正信号に基づいてズームレンズを所定の状態とする手振れ駆動部とを備えた撮像装置であって、
上記ズームレンズは、複数の可動レンズ群を有する変倍部と、上記変倍部の像側に配置されるプリズムを有し、
上記プリズムは上記変倍部からの光束が入射する入射平面と、像面に向かって光束が射出する射出平面とを有し、上記射出平面を光軸に対して傾けることが可能であり、
上記手振れ駆動部は上記補正信号を受けて、以下の条件式（１）に基づき、上記射出平面を傾けることを特徴とする撮像装置。
（１）α＝−ｆ・θ／［Ｂｆ（ｎ−１）］
但し、
α：射出平面の法線が光軸となす角度
ｆ：レンズ系全体での焦点距離
θ：レンズ系の倒れる角度
Ｂｆ：プリズムの射出平面から像面までの光軸に沿った距離
ｎ：プリズムの屈折率
とする。
【請求項８】
ズームレンズと、上記ズームレンズにより形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子と、上記ズームレンズの倒れる角度を検出する手振れ検出手段と、上記手振れ検出手段によって検出したズームレンズの倒れによる画像振れを補正するための振れ補正角を算出し、上記ズームレンズを上記振れ補正角に対応した量だけ撮影範囲をシフトする所定の状態とする補正信号を送出する手振れ制御手段と、上記補正信号に基づいてズームレンズを所定の状態とする手振れ駆動部とを備えた撮像装置であって、
上記ズームレンズは、複数の可動レンズ群を有する変倍部と、上記変倍部の像側に配置されるプリズムを有し、
上記プリズムは上記変倍部からの光束が入射する入射平面と、像面に向かって光束が射出する射出平面とを有し、上記入射平面を光軸に対して傾けることが可能であり、
上記手振れ駆動部は上記補正信号を受けて、以下の条件式（２）に基づき、上記入射平面を傾けることを特徴とする撮像装置。
（２）α＝−ｆ・θ／［（Ｂｆ＋Ｄ／ｎ）・（ｎ−１）］
但し、
α：入射平面の法線が光軸となす角度
ｆ：レンズ系全体での焦点距離
θ：レンズ系の倒れる角度
Ｂｆ：プリズムの射出平面から像面までの光軸に沿った距離
ｎ：プリズムの屈折率
Ｄ：プリズム厚
とする。
【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、可変頂角プリズムを用いた像シフト可能なズームレンズ及び該ズームレンズを使用した撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、カメラにおける記録手段として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の光電変換素子を用いた撮像素子によって、撮像素子面上に形成された被写体像を、各光電変換素子によって被写体像の光量を電気的出力に変換して、記録する方法が知られている。
【０００３】
近年の微細加工技術の技術進歩に伴い、中央演算処理装置（ＣＰＵ）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が高速処理できるようになってきた。また、受光素子においても高集積化や小型化が図られ、高集積化により、より高い空間周波数の記録が可能となり、小型化により、カメラ全体の小型化が図れるようになってきた。
【０００４】
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という問題があった。これを防ぐために、光学系の大口径比化により受光素子上に到達する光量を増大させたり、また、各素子の直前に微小なレンズ素子（所謂、マイクロレンズアレイ）を配置をしたりしていた。上記マイクロレンズアレイは、隣り合う素子同士の間に至る光束を素子上へ導く代わりに、レンズ系の射出瞳位置に制約を与えていた。レンズ系の射出瞳位置が受光素子に近づく、すなわち、受光素子に到達する主光線が光軸と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、その結果、受光素子上に到達せず、光量不足を招いてしまうからである。
【０００５】
これら光電変換素子によって被写体像を記録するビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に好適なズームレンズとしては、例えば、正負正正４群ズームレンズが知られている。
【０００６】
正負正正４群ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群により構成され、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に、第１レンズ群及び第３レンズ群が光軸方向に固定され、第２レンズ群が像側へ移動することにより変倍作用がなされ、第４レンズ群が第２レンズ群の移動により発生する像面位置の変動を補償する作用をなす。具体的には、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００７】
ところで、ズーム比が大きなズームレンズでは望遠端状態における画角が狭くなるため、微小な手ブレによっても、像のブレが大きく発生してしまうというい問題があった。
【０００８】
この手ブレ等による像のブレを補正する、手ブレ補正方式として、光学式手ブレ補正システムが知られている。
【０００９】
光学式手ブレ補正システムでは、シャッターレリーズに起因するような手ブレに伴うカメラのブレを検出する検出系、検出系から出力される信号に基づき駆動系に変位を与える制御系、制御系からの出力に基づき光学系を駆動する駆動系、駆動系により変位が与えられた際に像シフトが可能な光学系とを組み合わせることにより、カメラのブレに伴う像のブレを光学系の変位に伴う像のブレにより、打消し、補正することが可能である。
【００１０】
これら光学式手ブレ補正システムに用いる光学系では、レンズ系の一部を光軸に垂直な方向にシフトさせるレンズシフト方式、あるいは、レンズ系直前に配置されたプリズムの頂角を変化させる可変頂角プリズム方式等の方法が知られている。
【００１１】
レンズシフト方式にあっては、所定のレンズをシフトさせた際に発生する光学性能の変化を抑えるために、レンズ枚数が増える、レンズを空中に（中立位置に）保持する必要があるため、省電力化が難しいといった問題があった。
【００１２】
可変頂角プリズム方式には、上記したレンズシフト方式にあった問題点がない。
【００１３】
可変頂角プリズム方式には、可変頂角プリズムを光学系の最も物体側に配置するものと、光学系の中に配置するものとがある。
【００１４】
可変頂角プリズムを光学系の最も物体側に配置した例としては特許文献２に示された光学系がある。
【００１５】
可変頂角プリズムを最も物体側に配置した場合には、頂角を変化させた量に対する画角の変化が、ズームレンズの焦点距離に依存しないという特徴がある。手ブレ等に伴うカメラのブレにより引き起こされる像のブレを補正する場合、ズームレンズの焦点距離に依存せずに頂角を制御可能な利点がある。しかしながら、その一方で、望遠端状態ではより大きく像ブレが発生するため、ズーム比が大きくなると、望遠端状態では停止精度が極めて高くなってしまい、駆動機構の高精度化が要求されるという問題があった。
【００１６】
また、可変頂角プリズムがレンズ径が大きな第１レンズ群の物体側に配置されるため、可変頂角プリズムに入射する光束の径が大きく、その結果、可変頂角プリズム自体が非常に大型化してしまうという問題があり、さらに、ユーザーの手が可変頂角プリズムに直接触れないようにするために、保護ガラスの配置等の保護手段を講じる必要がある。これらのために、小型化には限界があった。
【００１７】
これに対して、光学系の中に可変頂角プリズムを配置した例として、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６等に示されたものがが知られている。
【００１８】
特許文献３に示された光学系では、平行光束となる部分に可変頂角プリズムを配置している。特許文献４に示された光学系では、マスターレンズ群の前に可変頂角プリズムを配置している。特許文献５、特許文献６に示された光学系では、開口絞り近傍に可変頂角プリズムを配置している。
【００１９】
これらの特許文献３乃至６に示された光学系においては、軸上光束が平行光に近い状態で可変頂角プリズムに入射するため、プリズム角を変化させた際の軸上収差の変動を少なくすることができるという特徴があった。
【００２０】
ところで、光学系を通過する光束は、レンズにより屈折されながら像面に至る。このため、画面中心部に向かう光束は発散されたり、収斂されたりして像面に至る。同時に、画面周辺部に向かう主光線は光軸となす角度を変化させながら、像面に至る。
【００２１】
このため、光学系の中に可変頂角プリズムを配置した場合、第１レンズ群より物体側に配置する場合に比べて、小型化できる利点がある反面、コマ収差が発生する、色収差が変動する、あるいは、台形歪が発生するといった問題があった。
【００２２】
特に、台形歪が発生すると、画面中心部で像ブレを良好に補正しても、画面周辺部では像ブレを補正することができないため、致命的な問題だった。そして、この台形歪は光束が平行光でない場合に、主光線が光軸と大きな角度をなす位置で、著しく発生する傾向にある。
【００２３】
【特許文献１】特開平６−３３７３５３号公報
【特許文献２】特開昭５１−４０９４２号公報
【特許文献３】特開昭６２−１５３８１６号公報
【特許文献４】特開平２−１６８２２３号公報
【特許文献５】特開平１０−２４６８５５号公報
【特許文献６】特開平１１−４４８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
レンズ系直前に可変頂角プリズムを配置した場合、カメラのブレに起因する像ブレを補正するのに必要なプリズムの偏角が焦点距離に依存しないため、プリズムの制御が難しいという問題点があった。
【００２５】
これは、ズームレンズに適用する場合、焦点距離がもっとも短い広角端状態と焦点距離がもっとも長い望遠端状態で必要とされる偏角の分解能が異なることに起因していた。
【００２６】
具体的には、ズームレンズの物体側に可変頂角プリズムを配置した場合、プリズム頂角がα０だけ傾いた際に生じる偏角α０'は
α０'＝ｓｉｎ−１（ｎ・ｓｉｎα０）−α０
で算出される。この時、α０、α０'とも微小な値と仮定すると、射出角（偏角）α０'は
α０'＝α０（ｎ−１）
となる。
【００２７】
手ブレ等に起因するカメラのブレ角、すなわち、レンズ系の倒れる角度をθとするとき、
α０'＋θ＝０
を満たすように、プリズム頂角を変化させることで像ブレを補正することが可能であった。
【００２８】
本発明は上記した問題点を解決し、プリズム偏角の分解能が焦点距離に依存しないズームレンズ及び該ズームレンズを使用した撮像装置を提供するすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明ズームレンズは、上記した課題を解決するために、複数の可動レンズ群を有する変倍部と、上記変倍部の像側に配置されるプリズムを有し、上記プリズムは上記変倍部からの光束が入射する入射平面と、像面に向かって光束が射出する射出平面とを有し、上記射出平面を光軸に対して傾けることが可能であり、αを射出平面の法線が光軸となす角度、ｆをレンズ系全体での焦点距離、θをレンズ系の倒れる角度、Ｂｆをプリズムの射出平面から像面までの光軸に沿った距離、ｎをプリズムの屈折率として、条件式（１）α＝−ｆ・θ／［Ｂｆ（ｎ−１）］に基づき、上記射出平面を傾けるものである。
【００３０】
また、別の本発明ズームレンズは、上記した課題を解決するために、複数の可動レンズ群を有する変倍部と、上記変倍部の像側に配置されるプリズムを有し、上記プリズムは上記変倍部からの光束が入射する入射平面と、像面に向かって光束が射出する射出平面とを有し、上記入射平面を光軸に対して傾けることが可能であり、αを入射平面の法線が光軸となす角度、ｆをレンズ系全体での焦点距離、θをレンズ系の倒れる角度、Ｂｆをプリズムの射出平面から像面までの光軸に沿った距離、ｎをプリズムの屈折率、Ｄをプリズム厚として、条件式（２）α＝−ｆ・θ／［（Ｂｆ＋Ｄ／ｎ）・（ｎ−１）］に基づき、上記入射平面を傾けるものである。
【００３１】
従って、本発明及び別の本発明ズームレンズにあっては、レンズ系の倒れによる撮影範囲の偏倚を入射平面或いは射出平面を傾けることにより補正することができる。
【００３２】
本発明撮像装置は上記した本発明ズームレンズを備え、別の本発明撮像装置は上記した別の本発明ズームレンズを備える。
【発明の効果】
【００３３】
本発明ズームレンズは、複数の可動レンズ群を有する変倍部と、上記変倍部の像側に配置されるプリズムを有するズームレンズであって、上記プリズムは上記変倍部からの光束が入射する入射平面と、像面に向かって光束が射出する射出平面とを有し、上記射出平面を光軸に対して傾けることが可能であり、以下の条件式（１）に基づき、上記射出平面を傾けることを特徴とする。
（１）α＝−ｆ・θ／［Ｂｆ（ｎ−１）］
但し、
α：射出平面の法線が光軸となす角度
ｆ：レンズ系全体での焦点距離
θ：レンズ系の倒れる角度
Ｂｆ：プリズムの射出平面から像面までの光軸に沿った距離
ｎ：プリズムの屈折率
とする。
【００３４】
また、別の本発明ズームレンズは、複数の可動レンズ群を有する変倍部と、上記変倍部の像側に配置されるプリズムを有するズームレンズであって、上記プリズムは上記変倍部からの光束が入射する入射平面と、像面に向かって光束が射出する射出平面とを有し、上記入射平面を光軸に対して傾けることが可能であり、以下の条件式（２）に基づき、上記入射平面を傾けることを特徴とする。
（２）α＝−ｆ・θ／［（Ｂｆ＋Ｄ／ｎ）・（ｎ−１）］
但し、
α：入射平面の法線が光軸となす角度
ｆ：レンズ系全体での焦点距離
θ：レンズ系の倒れる角度
Ｂｆ：プリズムの射出平面から像面までの光軸に沿った距離
ｎ：プリズムの屈折率
Ｄ：プリズム厚
とする。
【００３５】
従って、本発明及び別の本発明ズームレンズにあっては、レンズ系の倒れによる撮影範囲の偏倚を射出平面或いは入射平面を傾けることにより補正することができる。また、プリズムを小型に構成することができ、その結果、レンズ系を小型に構成することができる。さらに、射出平面或いは入射平面を傾けた際のコマ収差や台形歪の発生を抑えて、良好なる光学性能を得ることができる。
【００３６】
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り形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子と、上記ズームレンズの倒れる角度を検出する手振れ検出手段と、上記手振れ検出手段によって検出したズームレンズの倒れによる画像振れを補正するための振れ補正角を算出し、上記ズームレンズを上記振れ補正角に対応した量だけ撮影範囲をシフトする所定の状態とする補正信号を送出する手振れ制御手段と、上記補正信号に基づいてズームレンズを所定の状態とする手振れ駆動部とを備えた撮像装置であって、上記ズームレンズは、複数の可動レンズ群を有する変倍部と、上記変倍部の像側に配置されるプリズムを有し、上記プリズムは上記変倍部からの光束が入射する入射平面と、像面に向かって光束が射出する射出平面とを有し、上記射出平面を光軸に対して傾けることが可能であり、上記手振れ駆動部は上記補正信号を受けて、以下の条件式（１）に基づき、上記射出平面を傾けることを特徴とする。
（１）α＝−ｆ・θ／［Ｂｆ（ｎ−１）］
但し、
α：射出平面の法線が光軸となす角度
ｆ：レンズ系全体での焦点距離
θ：レンズ系の倒れる角度
Ｂｆ：プリズムの射出平面から像面までの光軸に沿った距離
ｎ：プリズムの屈折率
とする。
【００３７】
また、別の本発明撮像装置は、ズームレンズと、上記ズームレンズにより形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子と、上記ズームレンズの倒れる角度を検出する手振れ検出手段と、上記手振れ検出手段によって検出したズームレンズの倒れによる画像振れを補正するための振れ補正角を算出し、上記ズームレンズを上記振れ補正角に対応した量だけ撮影範囲をシフトする所定の状態とする補正信号を送出する手振れ制御手段と、上記補正信号に基づいてズームレンズを所定の状態とする手振れ駆動部とを備えた撮像装置であって、上記ズームレンズは、複数の可動レンズ群を有する変倍部と、上記変倍部の像側に配置されるプリズムを有し、上記プリズムは上記変倍部からの光束が入射する入射平面と、像面に向かって光束が射出する射出平面とを有し、上記入射平面を光軸に対して傾けることが可能であり、上記手振れ駆動部は上記補正信号を受けて、以下の条件式（２）に基づき、上記入射平面を傾けることを特徴とする。
（２）α＝−ｆ・θ／［（Ｂｆ＋Ｄ／ｎ）・（ｎ−１）］
但し、
α：入射平面の法線が光軸となす角度
ｆ：レンズ系全体での焦点距離
θ：レンズ系の倒れる角度
Ｂｆ：プリズムの射出平面から像面までの光軸に沿った距離
ｎ：プリズムの屈折率
Ｄ：プリズム厚
とする。
【００３８】
従って、本発明及び別の本発明撮像装置にあっては、シャッターレリーズ時に発生することがあるレンズ系の倒れ、いわゆる、手振れによる撮影範囲の偏倚をを、プリズムの射出平面或いは入射平面を傾けて補正することができ、しかも、小型に構成することができる。
【００３９】
請求項３に記載した発明にあっては、上記変倍部は物体側より順に、前側レンズ群、開口絞り、後ろ側レンズ群が配列されて構成され、φｂを広角端状態における後ろ側レンズ群の屈折力、φを広角端状態におけるレンズ系全体での屈折力、Ｂｆをプリズムの射出平面から像面までの光軸に沿った距離、ＦNOを望遠端状態におけるＦナンバー、Ｙmaxを最大像高として、条件式（３）０．２５＜φｂ／φ＜０．８、（４）３＜Ｂｆ・ＦNO／Ｙmaxを満足するので、射出平面或いは入射平面を傾けた際のコマ収差や台形歪の発生をより確実に抑えることができる。
【００４０】
請求項４に記載した発明にあっては、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、可動であるレンズ群を、上記前側レンズ群、上記後ろ側レンズ群のいずれもが少なくとも１つ以上有し、Ｄｓを広角端状態における開口絞りから像面までの光軸に沿った距離、ＴＬを広角端状態におけるズームレンズのもっとも物体側のレンズ面から像面までの光軸に沿った距離として、条件式（５）０．４＜Ｄｓ／ＴＬ＜０．７を満足するので、コマ収差の発生をさらに抑え、且つ、さらなるレンズ系の小型化が可能になる。
【００４１】
請求項５に記載した発明にあっては、上記プリズムは物体側より順に位置した、第１平行平板、液体、第２平行平板により構成され、上記第１平行平板の物体側レンズ面が入射平面をなし、上記第２平行平板の像側レンズ面が射出平面をなすので、可変頂角プリズムを簡単に構成することができる。
【００４２】
請求項６に記載した発明にあっては、上記プリズムは、物体側より順に位置した、第１レンズと第２レンズにより構成され、上記第１レンズは物体側レンズ面が入射平面を成す平面であり、上記第２レンズは像側レンズ面が射出平面を成す平面であり、上記第１レンズの像側レンズ面と上記第２レンズの物体側レンズ面とは同一の曲率半径を有する曲面で構成され、これら曲面が直接又は摩擦低減媒体を介して摺動可能に接触しているので、駆動量当たりの頂角の変化量を小さくすることができ、より精密な制御が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下に、本発明及び別の本発明ズームレンズ並びに撮像装置を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００４４】
本発明ズームレンズは、複数の可動レンズ群を有する変倍部と、上記変倍部の像側に配置されるプリズムを有し、上記プリズムは上記変倍部からの光束が入射する入射平面と、像面に向かって光束が射出する射出平面とを有し、上記射出平面を光軸に対して傾けることが可能であり、以下の条件式（１）に基づき、上記射出平面を傾けるように構成されている。
（１）α＝−ｆ・θ／［Ｂｆ（ｎ−１）］
但し、
α：射出平面の法線が光軸となす角度
ｆ：レンズ系全体での焦点距離
θ：レンズ系の倒れる角度
Ｂｆ：プリズムの射出平面から像面までの光軸に沿った距離
ｎ：プリズムの屈折率
とする。
【００４５】
また、別の本発明ズームレンズは、複数の可動レンズ群を有する変倍部と、上記変倍部の像側に配置されるプリズムを有し、上記プリズムは上記変倍部からの光束が入射する入射平面と、像面に向かって光束が射出する射出平面とを有し、上記入射平面を光軸に対して傾けることが可能であり、以下の条件式（２）に基づき、上記入射平面を傾けるように構成されている。。
（２）α＝−ｆ・θ／［（Ｂｆ＋Ｄ／ｎ）・（ｎ−１）］
但し、
α：入射平面の法線が光軸となす角度
ｆ：レンズ系全体での焦点距離
θ：レンズ系の倒れる角度
Ｂｆ：プリズムの射出平面から像面までの光軸に沿った距離
ｎ：プリズムの屈折率
Ｄ：プリズム厚
とする。
【００４６】
本発明及び別の本発明ズームレンズでは、レンズ系の像側にプリズムを配置しているため、像ブレを補正するのに必要なプリズム偏角がレンズの焦点距離に依存する。
【００４７】
本発明及び別の本発明ズームレンズにおいては、手ブレ等に起因するカメラのブレによる像のブレを補正するために、以下の通り、レンズを駆動する。
【００４８】
カメラのブレ角、すなわち、カメラのブレによって生じるレンズ系が倒れる角度をθとする時、像ブレ量、すなわち、像面における撮影範囲の正規の位置からの偏倚量δｙは
δｙ＝ｆ・ｔａｎθ
で算出できる。但し、焦点距離をｆとした。
【００４９】
本発明及び別の本発明ズームレンズの概念を図２５に示す。
【００５０】
ズームレンズａを射出した軸上光束ｂは、プリズムｃを透過して、像面ｄに至る。
【００５１】
この時、入射平面ｅは固定とし、射出平面ｆが傾斜角αだけ傾いた際の射出角（偏角）α'は
α'＝ｓｉｎ−１（ｎ・ｓｉｎα）−α
で与えられる。式の変形により、ｓｉｎ（α'＋α）＝ｎ・ｓｉｎαであり、α、α'共微小な値と仮定すると、ｓｉｎ（α'＋α）≒（α'＋α）、ｓｉｎα≒αと近似できるため、
α'＋α＝ｎ・α
と変形でき、射出角α'は
α'＝α（ｎ−１）
により算出できる。
【００５２】
射出平面ｆから像面ｄまでの距離をＢｆとする時、像シフト量δｈは
δｈ＝Ｂｆ・α'＝Ｂｆ・α（ｎ−１）
と表記できる。
【００５３】
カメラのブレによる像ブレ量δｙを射出平面ｆの傾斜による像シフト量δｈで補正する場合、
δｙ＋δｈ＝０
となり、カメラのブレ角θが微小な値と仮定すると、ｔａｎθ≒θと近似できるので、
ｆ・θ＋Ｂｆ・α（ｎ−１）＝０
となる。
【００５４】
以上の検証に基づき、本発明ズームレンズにおいては、カメラがブレ角θだけブレた時、以下の条件式（１）で表される補正角αだけ射出平面ｆを傾斜させることによりカメラのブレによる像ブレを補正することが可能となる。
（１）α＝−ｆ・θ／［Ｂｆ（ｎ−１）］
また、別の本発明ズームレンズにおいては、入射平面ｅが傾斜角αだけ傾き、射出平面ｆが固定である場合、像シフト量δｈは上記検証から、以下の通りとなる。但し、プリズム厚をＤとした。
【００５５】
δｈ＝（Ｂｆ＋Ｄ／ｎ）・α（ｎ−１）
このため、カメラのブレによる像ブレ量δｙを入射平面ｅの傾斜による像シフト量δｈで補正する場合、
δｙ＋δｈ＝０
となり、カメラのブレ角θが微小な値と仮定すると、ｔａｎθ≒θと近似できるので、
ｆ・θ＋（Ｂｆ＋Ｄ／ｎ）・α（ｎ−１）＝０
となる。
【００５６】
以上の検証に基づき、別の本発明ズームレンズにおいては、カメラがブレ角θだけブレた時、以下の条件式（２）で表される補正角αだけ入射平面ｅを傾斜させることによりカメラのブレによる像ブレを補正することが可能となる。
（２）α＝−ｆ・θ／［（Ｂｆ＋Ｄ／ｎ）・（ｎ−１）］
なお、カメラのブレによる像ブレを１００％補正する場合には上記条件式（１）又は（２）に基づき、射出平面ｆ又は入射平面ｅを傾斜させることが良いが、完全に補正しなくとも、像ブレを緩和できるので、画質は向上する。すなわち、上記条件式（１）又は（２）が１００％満足されなくとも、それなりの効果を期待できる。
【００５７】
上記したように、可変頂角プリズムを光学系の中に配置した場合、コマ収差が発生する、色収差が変動する、あるいは、台形歪が発生するといった問題があった。
【００５８】
本発明及び別の本発明ズームレンズにおいては、光学系のもっとも像側に可変頂角プリズムを配置することにより、可変頂角プリズムの小型化を図ることができる。しかしながら、より良い光学性能を得るには、光学系自体での工夫が必要である。
【００５９】
第１に、射出瞳位置が像面から離れている、要するに、主光線が光軸に平行に近い状態で像面に至る点である。
【００６０】
本発明及び別の本発明ズームレンズにおいては、可変頂角プリズムを通過する光束が平行光ではないため、主光線が光軸となす角度が大きくなると、台形歪が発生してしまう。ところが、撮像素子により被写体像を記録する場合、マイクロレンズアレイによる光束のケラレを無くすため、射出瞳位置が像面位置から遠い点に着目した。その結果、台形歪の発生が抑えられた。
【００６１】
第２に、プリズムの頂角を変化させた際にコマ収差が発生する点である。
【００６２】
ズームレンズのもっとも像側に可変頂角プリズムを配置した場合、焦点距離が大きくなるにつれて、同じ量の像ブレを補正するための頂角の変化量が大きくなる。このため、像ブレを補正する際に必要となる停止精度がズームレンズの焦点距離に依存せず、一定となる。
【００６３】
しかしながら、ズーム比が大きくなると、頂角の変化量が大きくなるため、コマ収差が発生しやすいという問題が発生してしまう。
【００６４】
本発明及び別の本発明ズームレンズにおいては、可変頂角プリズムから像面までの距離を離すことにより、小さな偏角でも像が大きくシフトするように構成した。
【００６５】
傾斜角αが大きくなると、コマ収差が発生してしまうため、所定の像シフト量を得るのに必要な傾斜角αを抑えるには、距離Ｌを大きくすることが肝要であるが、逆に大型化を引き起こしてしまう。
【００６６】
このコマ収差量はズームレンズのＦナンバー（口径比）に依存する。
【００６７】
ＦナンバーをＦNOとする時、軸上光束の入射平面への入射最大角θFは
θF＝ｔａｎ−１（１／２ＦNO）
で算出することができる。
【００６８】
この時、プリズムの傾斜角αと入射最大角θFとの比θF／αが大きくなる場合、コマ収差の発生が大きくなるため、本発明及び別の本発明ズームレンズにおいては、θF／αを小さくすることにより、プリズムの頂角を変化させた際に発生するコマ収差を抑えている。
【００６９】
本発明及び別の本発明ズームレンズの概念を図２５に示す。
【００７０】
ズームレンズａを射出した軸上光束ｂは、プリズムｃを透過して、像面ｄに至る。
【００７１】
この時、入射平面ｅは固定とし、射出平面ｆが傾斜角α[rad]だけ傾いた際の像シフト量δｙは
δｙ＝Ｌ・α（ｎ−１）
で表現される。但し、Ｌは射出平面ｆから像面ｄまでの距離、ｎはプリズムｃの屈折率である。
【００７２】
所定の像シフト量δｙを得る場合、プリズムから像面までの距離Ｌを長くするほど、傾斜角αを小さくすることができる。
【００７３】
このため、本発明及び別の本発明ズームレンズにおいては、極端な大型化を引き起こさない状態でできるだけプリズムから像面までの距離Ｌを長くしている。
【００７４】
以上のように構成することにより、ズームレンズのもっとも像側に可変頂角プリズムを配置し、頂角を変化させることにより、像をシフトさせた際に引き起こされるコマ収差や台形歪の発生を抑えることができ、より良好なる光学性能を得ることができる。
【００７５】
本発明及び別の本発明ズームレンズは、上記変倍部は物体側より順に、前側レンズ群、開口絞り、後ろ側レンズ群が配列されて構成され、φｂを広角端状態における後ろ側レンズ群の屈折力、φを広角端状態におけるレンズ系全体での屈折力、Ｂｆをプリズムの射出平面から像面までの光軸に沿った距離、ＦNOを望遠端状態におけるＦナンバー、Ｙmaxを最大像高として、以下の条件式（３）、（４）を満足することが望ましい。
（３）０．２５＜φｂ／φ＜０．８
（４）３＜Ｂｆ・ＦNO／Ｙmax
条件式（３）は射出瞳位置を規定する条件式である。
【００７６】
条件式（３）の上限値を上回った場合、前側レンズ群の屈折力が負に強まるため、図２６に示すように、プリズムに入射する主光線が光軸に近づくように入射し、且つ、その入射角が大きくなる。その結果、画面周辺部において台形歪が発生してしまうため、好ましくない。
【００７７】
逆に、条件式（１）の下限値を下回った場合、後ろ側レンズ群の屈折力が弱まるため、図２７に示すように、プリズムに入射する主光線が光軸から離れるように入射し、且つ、その入射角が大きくなる。その結果、画面周辺部において台形歪が発生してしまうため、好ましくない。また、プリズムを通過する光束が光軸から離れるため、プリズム径の大型化を引き起こしてしまい、本発明及び別の本発明ズームレンズの主旨に反することになる。
【００７８】
条件式（４）はバックフォーカスを規定する条件式である。
【００７９】
条件式（４）の下限値を下回った場合、バックフォーカスが短くなるため、所定量だけ像をシフトさせる際に必要となるプリズムの偏角が大きくなってしまう。その結果、像をシフトさせた際に発生するコマ収差の変動を良好に抑えることが難しくなってしまう。
【００８０】
なお、本発明及び別の本発明ズームレンズにおいて、より好ましくは条件式（４）の上限値を１２とすることが望ましい。バックフォーカスが長くなりすぎると、レンズ系全体の大きさが大型化しすぎてしまい、好ましくない。
【００８１】
本発明及び別の本発明ズームレンズにおいては、レンズ径の小型化と高性能化とのバランスを図るために、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に、可動であるレンズ群を、上記前側レンズ群、上記後ろ側レンズ群のいずれもが少なくとも１つ以上有し、Ｄｓを広角端状態における開口絞りから像面までの光軸に沿った距離、ＴＬを広角端状態におけるズームレンズのもっとも物体側のレンズ面から像面までの光軸に沿った距離として、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）０．４＜Ｄｓ／ＴＬ＜０．７
ズームレンズにおいては、画角の変化に伴う軸外収差の変動を補正する上で、各レンズ群を通過する軸外光束の高さを積極的に変化させることが有効である。特に、開口絞りを挟んで物体側と像側に可動レンズ群を配する場合に、焦点距離がもっとも短い広角端状態から焦点距離がもっとも長い望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に発生する軸外収差の変動を良好に補正することが可能である。
【００８２】
また、可動レンズ群が開口絞りの物体側のみにしか存在しない場合、可動レンズ群の移動スペースの点で開口絞り位置が像側へ移動する。その結果、開口絞りから離れた位置に配置されるレンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてしまうため、レンズ径の小型化を充分に図ることができない。同様に、可動レンズ群が開口絞りの像側のみにしか存在しない場合も、結局、レンズ径の小型化を充分に図ることができない。
【００８３】
以上のことから、本発明及び別の本発明ズームレンズにおいて、レンズ径の小型化と更なる高性能化を両立させるには、前側レンズ群、後ろ側レンズ群とも少なくとも１つ以上の可動レンズ群を有することが望ましい。
【００８４】
条件式（５）はレンズ系の中における開口絞りの位置を規定する条件式である。
【００８５】
条件式（５）の下限値を下回った場合、広角端状態において、もっとも物体側に配置されるレンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れ、レンズ径の小型化を充分に図ることができなくなってしまう。
【００８６】
条件式（５）の上限値を上回った場合、後ろ側レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れ、画面周辺部においてコマ収差が多大に発生して、所定の光学性能を得ることが難しくなってしまう。
【００８７】
本発明及び別の本発明ズームレンズに使用することができる（可変頂角）プリズムを、図１９及び図２０並びに図２１及び図２２に示す。
【００８８】
図１９及び図２０示すプリズム１は、２枚の透明な平行平板２（第１平行平板）、３（第２平行平板）の周縁を枠体４、５によって保持され、上記枠体４、５の周縁の間を蛇腹形状のシールゴム６によって封止され、２枚の平行平板２、３、枠体４、５及びシールゴム６によって密封された空間内に液体７を封入してなるものである。そして、第１平行平板２の物体側面２ａが入射平面とされ、第２平行平板３の像側面３ａが射出平面とされる。枠体４からは軸４ａ、４ａが水平方向に突出されており、また、枠体５からは軸５ａ、５ａが鉛直方向に突出されている。
【００８９】
上記平行平板２、３には、例えば、ガラス板が適用可能であり、また、液体７には、可視光領域で十分な透過率を有し、且つ、透過率の均一性を有するもの、例えば、水、グリセリン、シリコンオイル等が適用可能であり、さらには、シリコンゲル等、上記条件を満足するものであればゲル体の使用も可能である。なお、ここに挙げた具体的材料に限るものでないことは勿論である。
【００９０】
上記枠体４は軸４ａ、４ａ回りに回動可能に、また、枠体５は軸５ａ、５ａ回りに回動可能に支持される。そして、枠体４が傾動されることによって、これに支持されている平行平板２が矢印Ｐ方向に傾動され、これによって、撮影領域は鉛直方向にシフトされる。また、枠体５が傾動されることによって、これに支持されている平行平板３が矢印Ｙ方向に傾動され、撮影領域は水平方向にシフトされる。従って、枠体の４、５の傾動方向と角度を選ぶことによって、光軸を中心とした全ての方向へ撮影領域をシフトさせることが可能である。
【００９１】
図２１及び図２２に示すプリズム８は、第１レンズとしての平凹レンズ９（物体側レンズ面９ａが平面、像側レンズ面９ｂが凹面の形状のレンズ）と第２レンズとしての凸平レンズ１０（物体側レンズ面１０ａが凸面、像側レンズ面１０ｂが平面の形状のレンズ）を組み合わせ、平凹レンズ９の凹面９ｂと凸平レンズ１０の凸面１０ａとがほぼ同一の曲率半径を有し、平面９ａ、１０ｂを外側、曲率のついた側９ｂ、１０ａを内側となるようにほぼ密着させた構造として、プリズム８としたものである。平凹レンズ９を固定し、凸平レンズ１０を上記曲面９ｂ、１０ａに沿ってずらすことによって、それぞれの平面９ａと１０ｂとの間の角度が変化するようにしたものである。
【００９２】
上記２つのレンズ９、１０は筐体１１に支持されている。筐体１１は、正面から見てほぼ円形をした主部１１ａと、該主部１１ａの上下及び左右から外方へ突出した４つの駆動部１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅが一体に形成されて成る。
【００９３】
上記筐体１１の主部１１ａの前面には主部１１ａの外形より一回り小さな円形の取付孔１１ｆが形成されており、該取付孔１１ｆに上記平凹レンズ９が保持されている。
【００９４】
筐体１１の上記駆動部１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅはそれぞれ前面部ｘ、後面部ｙ、前面部ｘと後面部ｙとを外端で連結している連結部ｚを有している。そして、各駆動部１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅにおいて、前面部ｘの内面にマグネット１２が固定され、後面部ｙの内面にマグネット１２と対向するようにヨーク１３が固定されている。
【００９５】
上記凸平レンズ１０はレンズ保持枠１４に保持されている。
【００９６】
レンズ保持枠１４は、円形の枠体１４ａの上下及び左右からそれぞれコイル保持部１４ｂ、１４ｃ、１４ｘ、１４ｘ（図２２に上下のもの１４ｂ、１４ｃのみ示す）が外方へ向けて突出されており、枠体１４ａに凸平レンズ１０が保持され、各コイル保持部１４ｂ、１４ｃ、１４ｘ、１４ｘの後面にそれぞれ（ムービング）コイル１５、１５、・・・が支持されている。
【００９７】
上記レンズ保持枠１４は、４つのコイル保持部１４ｂ、１４ｃ、１４ｘ、１４ｘが筐体１１の駆動部１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ内に挿入され、これによって、各駆動部１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅにおいて、マグネット１２、１２、・・・とヨーク１３、１３、・・・との間にコイル１５、１５、・・・が位置される。そして、凸平レンズ１０の物体側面（凸面）１０ａが平凹レンズ９の像側面（凹面）９ｂとほぼ接触した状態とされ、２つの面９ｂと１０ａとの間に摩擦を低減する媒体としてオイル１６が介在される。
【００９８】
上記プリズム８において、レンズ保持枠１４のコイル保持部１４ｂ、１４ｃ、１４ｘ、１４ｘに保持されたコイル１５、１５、・・・への通電の有無及び通電の方向によって、レンズ保持枠１４が所定の範囲で上下及び左右に移動する。例えば、レンズ保持枠１４の上側のコイル保持部１４ｂのコイル１５に通電された場合、通電の方向がマグネット１２とヨーク１３との間に形成される磁界に吸引される方向（以下、「吸引方向」という）であるときは、コイル１５が上記磁界の中に位置するようにレンズ保持枠１４が上方へ移動し、通電の方向がマグネット１２とヨーク１３との間に形成される磁界と反発する方向（以下、「反発方向」という）であるときは、コイル１５が上記磁界から出るようにレンズ保持枠１４が下方へ移動する。
【００９９】
従って、レンズ保持枠１４に形成された４個のコイル保持部１４ｂ、１４ｃ、１４ｘ、１４ｘに保持されたコイル１５、１５、・・・の全てに同じ方向の通電が為された場合には、レンズ保持枠１４は図２２に示す中立状態に保たれ、従って、該レンズ保持枠１４に保持されている凸平レンズ１０はその光軸が光学系の光軸と一致するように位置する。
【０１００】
例えば、上側のコイル保持部１４ｂのコイル１５に吸引方向に通電され、残りのコイル１５、１５、１５には通電されないか又は反発方向の通電がされた場合は、レンズ保持枠１４（従って、凸平レンズ１０）は上方へ移動し、下側のコイル保持部１４ｃのコイル１５に吸引方向に通電され、残りのコイル１５、１５、１５には通電されないか又は反発方向の通電がされた場合は、レンズ保持枠１４（従って、凸平レンズ１０）は下方へ移動し、同様にして、左側又は右側のコイル保持部１４ｘ又は１４ｘのコイル１５にのみ吸引方向に通電され、残りのコイル１５、１５、１５には通電されないか又は反発方向の通電がされた場合は、それぞれレンズ保持枠１４（従って、凸平レンズ１０）は左方へ又は右方へ移動する。
【０１０１】
上側及び左側のコイル保持部１４ｂ、１４ｘのコイル１５、１５に吸引方向に通電され、残りのコイル１５、１５には通電されないか又は反発方向の通電がされた場合は、レンズ保持枠（従って、凸平レンズ１０）は左上方へ移動し、下側及び右側のコイル保持部１４ｃ、１４ｘのコイル１５、１５に吸引方向に通電され、残りのコイル１５、１５には通電されないか又は反発方向の通電がされた場合は、レンズ保持枠（従って、凸平レンズ１０）は右下方へ移動する。
【０１０２】
上記したように、４個のコイル保持部１４ｂ、１４ｃ、１４ｘ、１４ｘに支持されたコイル１５、１５、・・・それぞれへの通電する電流量を調整することにより、それぞれの方向への移動量を調整することができる。従って、４個のコイル保持部１４ｂ、１４ｃ、１４ｘ、１４ｘのコイル１５、１５、・・・それぞれへの通電方向及び電流量を調整することにより、レンズ保持枠（従って、凸平レンズ１０）光学系の光軸を中心とする３６０度の方向の任意の方向へ、且つ、必要量、移動させることができる。
【０１０３】
そして、凸平レンズ１０はその物体側面１０ａが平凹レンズ９の像側面９ｂに沿って移動するので、平凹レンズ９の物体側面（入射平面）９ａと凸平レンズ１０の像側面（射出平面）１０ｂとの成す角度、すなわち、頂角が変更される。従って、上記入射平面９ａと射出平面１０ｂとが平行に対向している場合を除き、すなわち、頂角を有している場合は、入射平面９ａに光学系の光軸に平行に入射した光束は、光学系の光軸に対して角度をもって射出平面１０ｂを射出する。従って、入射平面９ａと射出平面１０ｂとの間に傾斜を生じさせることにより、該傾斜に基づく頂角に応じた方向と量だけ撮影範囲を光学系の光軸にほぼ垂直な方向へシフトさせることができる。なお、凸平レンズ１０の平面１０ｂを入射平面として、また、平凹レンズ９の平面９ａを射出平面として使用することも可能である。なお、図１９及び図２０並びに図２１及び図２２に示したプリズム以外の可変頂角プリズムであっても本発明ズームレンズに使用可能である。
【０１０４】
本発明及び別の本発明ズームレンズでの防振動作に関するフローを図２３に示す。
【０１０５】
ブレ検出系より出力されるブレ情報と、焦点距離検出系より出力される焦点距離情報に基づき、演算系により手ブレを補正するのに必要な補正量を予め演算系に記憶された係数に基づき、算出する。演算系から補正量が補正情報として駆動系に与えられ、駆動系によりプリズムに駆動量が与えられる。
【０１０６】
ブレ検出系としては角速度センサーが用いられ、対向する２つの方向の角速度を独立して検出する。焦点距離検出系は基準位置からのレンズ駆動量、あるいは、レンズ駆動量に変換可能な移動量（例えば、上記プリズム８の使用に当たっては、４個のコイル１５、１５、・・・への供給電流の方向と量）に基づく、焦点距離に変換可能な情報を出力する。
【０１０７】
次ぎに、本発明及び別の本発明ズームレンズの実施の形態及び各実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例について図１乃至図１８及び表１乃至表１５を参照して説明する。
【０１０８】
なお、各数値実施例において採用されている非球面形状は以下の数１式によって表される。
【０１０９】
【数１】
2007121650.tif 000003
【０１１０】
但し、ｙは光軸からの高さ、ｘはサグ量、ｃは曲率、κは円錐定数、Ａ、Ｂ、…は非球面係数である。
【０１１１】
図１は第１の実施の形態にかかるズームレンズ２０の屈折力配置を示し、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５、プリズムＰが配列されて構成され、広角端状態から望遠端状態まで変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の空気間隔は増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の空気間隔は減少するように、第２レンズ群Ｇ２が像側へ移動する。この時、第１レンズ群Ｇ１、第３レンズ群Ｇ３、第５レンズ群Ｇ５、プリズムＰは固定であって、第４レンズ群Ｇ４が第２レンズ群Ｇ２の移動に伴う像面位置の変動を補正するように移動するとともに近距離合焦時に物体側へ移動する。
【０１１２】
図２は第１の実施の形態にかかるズームレンズ２０のレンズ構成を示す図であり、各レンズ群は以下のように構成される。
【０１１３】
第１レンズ群Ｇ１は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズＬ１１及び物体側に凸面を向けた正レンズＬ１２により構成される。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及び両凹形状の負レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとの接合レンズＬ２２により構成される。第３レンズ群Ｇ３は両凸形状の正レンズＬ３により構成される。第４レンズ群Ｇ４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Ｌ４により構成される。第５レンズ群Ｇ５は像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ５１及び両凸レンズＬ５１により構成される。プリズムＰは図１９及び図２０に示した構造のもの１である。
【０１１４】
なお、開口絞りＳは第３レンズ群Ｇ３の物体側に近接して配置され、変倍の際に固定である。
【０１１５】
表１に第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例１の諸元の値を示す。なお、以下の諸元表中の面番号は物体側からｉ番目の面を示し、曲率半径は当該面の軸上曲率半径を示し、屈折率は当該面のｄ線（λ=587.6nm）に対する値を示し、アッベ数は当該面のｄ線に対する値を示し、ｆは焦点距離を示し、ＦNOはＦナンバーを示し、２ωは画角を示す。また、曲率半径０とは平面を示す。
【０１１６】
【表１】
2007121650.tif 000004
【０１１７】
第１２面及び第２０面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例１におけるこれら面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを円錐定数κと共に表２に示す。なお、表２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。
【０１１８】
【表２】
2007121650.tif 000005
【０１１９】
広角端状態から望遠端状態へと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との間の面間隔Ｄ５、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳとの間の面間隔Ｄ１０、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の面間隔Ｄ１３及び第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間の面間隔Ｄ１６が変化する。そこで、表３に広角端状態（f=8.143）及び望遠端状態（f=38.317）における数値実施例１における上記各面間隔及びバックフォーカスＢｆを示す。
【０１２０】
【表３】
2007121650.tif 000006
【０１２１】
以下の表４に数値実施例１で０．５度の像ブレを補正するのに必要なプリズムの入射平面及び射出平面の傾斜角を広角端状態（f=8.143）及び望遠端状態（f=38.317）のそれぞれについて示す。
【０１２２】
【表４】
2007121650.tif 000007
【０１２３】
数値実施例１のφｂ、Ｙmax及び上記各条件式（３）〜（５）対応値を表５に示す。
【０１２４】
【表５】
2007121650.tif 000008
【０１２５】
図３及び図４は数値実施例１の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、図３は広角端状態（ｆ＝8.143）、図４は望遠端状態（ｆ＝38.317）における諸収差図を示す。
【０１２６】
図３及び図４の各収差図において、球面収差図中の実線は球面収差を示し、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。横収差図においてＡは半画角、ｙは像高をそれぞれ示す。
【０１２７】
図５及び図６は数値実施例１の無限遠合焦状態において０．５度の像ブレを補正するのに必要な分だけ、平面ガラス３を傾けた際の横収差図をそれぞれ示し、図５は広角端状態（ｆ＝8.143）、図６は望遠端状態（ｆ＝38.317）における横収差図を示す。
【０１２８】
各収差図から、数値実施例１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。
【０１２９】
図７は第２の実施の形態にかかるズームレンズ３０の屈折力配置を示し、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３の３つのレンズ群及びプリズムＰが配列されて構成され、広角端状態から望遠端状態まで変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の空気間隔は減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の空気間隔は増大するように、第１レンズ群Ｇ１が一旦像側へ移動した後、物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２が物体側へ移動する。この時、第３レンズ群Ｇ３、プリズムＰは光軸方向に固定であって、第３レンズ群Ｇ３が近距離合焦時に物体側へ移動する。
【０１３０】
図８は第２の実施の形態にかかるズームレンズ３０のレンズ構成を示す図であり、各レンズ群は以下のように構成される。
【０１３１】
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Ｌ１１及び物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２により構成される。第２レンズ群Ｇ２は物体側より順に配列された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズと像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとの接合レンズＬ２１及び両凸形状の正レンズＬ２２により構成される。第３レンズ群Ｇ３は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ３により構成される。プリズムＰは図１９及び図２０に示した構造のもの１である。
【０１３２】
なお、開口絞りＳは第２レンズ群Ｇ２の物体側に近接して配置され、変倍に際して、第２レンズ群Ｇ２と共に移動する。
【０１３３】
表６に第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例２の諸元の値を示す。
【０１３４】
【表６】
2007121650.tif 000009
【０１３５】
第２面及び第６面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例２におけるこれら面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを円錐定数κと共に表７に示す。
【０１３６】
【表７】
2007121650.tif 000010
【０１３７】
広角端状態から望遠端状態へとレンズ位置状態が変化する際に、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳとの間の面間隔Ｄ４及び第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の面間隔Ｄ１０が変化する。そこで、表８に広角端状態（f=8.034）及び望遠端状態（f=26.480）における数値実施例２における上記各面間隔及びバックフォーカスＢｆを示す。
【０１３８】
【表８】
2007121650.tif 000011
【０１３９】
以下の表９に数値実施例２で０．５度の像ブレを補正するのに必要なプリズムの入射平面及び射出平面の傾斜角を広角端状態（f=8.034）及び望遠端状態（f=26.480）のそれぞれについて示す。
【０１４０】
【表９】
2007121650.tif 000012
【０１４１】
数値実施例２のφｂ、Ｙmax及び上記各条件式（３）〜（５）対応値を表１０に示す。
【０１４２】
【表１０】
2007121650.tif 000013
【０１４３】
図９及び至図１０は数値実施例２の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、図９は広角端状態（ｆ＝8.034）、図１０は望遠端状態（ｆ＝26.480）における諸収差図を示す。
【０１４４】
図９及び図１０の各収差図において、球面収差図中の実線は球面収差を示し、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。横収差図においてＡは半画角、ｙは像高をそれぞれ示す。
【０１４５】
図１１及び図１２は数値実施例２の無限遠合焦状態において０．５度の像ブレを補正するのに必要な分だけ、平面ガラス３を傾けた際の横収差図をそれぞれ示し、図１１は広角端状態（ｆ＝8.034）、図１２は望遠端状態（ｆ＝26.480）における横収差図を示す。
【０１４６】
各収差図から、数値実施例２は各種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。
【０１４７】
図１３は第３の実施の形態にかかるズームレンズ４０の屈折力配置を示し、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５、プリズムＰが配列されて構成され、広角端状態から望遠端状態まで変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の空気間隔は増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の空気間隔は減少するように、第２レンズ群Ｇ２が像側へ移動する。この時、第１レンズ群Ｇ１、第３レンズ群Ｇ３、第５レンズ群Ｇ５、プリズムＰは固定であって、第４レンズ群Ｇ４が第２レンズ群Ｇ２の移動に伴う像面位置の変動を補正するように移動するとともに近距離合焦時に物体側へ移動する。
【０１４８】
図１４は第３の実施の形態にかかるズームレンズ４０のレンズ構成を示す図であり、各レンズ群は以下のように構成される。
【０１４９】
第１レンズ群Ｇ１は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズＬ１１及び物体側に凸面を向けた正レンズＬ１２により構成される。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及び両凹形状の負レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとの接合レンズＬ２２により構成される。第３レンズ群Ｇ３は両凸形状の正レンズＬ３により構成される。第４レンズ群Ｇ４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Ｌ４により構成される。第５レンズ群Ｇ５は像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ５１及び両凸レンズＬ５１により構成される。プリズムＰは図２１及び図２２に示したもの８が使用される。
【０１５０】
なお、開口絞りＳは第３レンズ群Ｇ３の物体側に近接して配置され、変倍に際して固定である。
【０１５１】
表１１に第３の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例３の諸元の値を示す。
【０１５２】
【表１１】
2007121650.tif 000014
【０１５３】
第１２面及び第２０面は非球面で構成されている。そこで、数値実施例３におけるこれら面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを円錐定数κと共に表１２に示す。
【０１５４】
【表１２】
2007121650.tif 000015
【０１５５】
広角端状態から望遠端状態へと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との間の面間隔Ｄ５、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳとの間の面間隔Ｄ１０、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の面間隔Ｄ１３及び第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間の面間隔Ｄ１６が変化する。そこで、表１３に広角端状態（f=8.143）及び望遠端状態（f=38.317）における数値実施例３における上記各面間隔及びバックフォーカスＢｆを示す。
【０１５６】
【表１３】
2007121650.tif 000016
【０１５７】
以下の表１４に数値実施例３で０．５度の像ブレを補正するのに必要なプリズムの入射平面及び射出平面の傾斜角を広角端状態（f=8.143）及び望遠端状態（f=38.317）のそれぞれについて示す。
【０１５８】
【表１４】
2007121650.tif 000017
【０１５９】
数値実施例３のφｂ、Ｙmax及び上記各条件式（３）〜（５）対応値を表１５に示す。
【０１６０】
【表１５】
2007121650.tif 000018
【０１６１】
図１５及び図１６は数値実施例３の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、図１５は広角端状態（ｆ＝8.143）、図１６は望遠端状態（ｆ＝38.317）における諸収差図を示す。
【０１６２】
図１５及び図１６の各収差図において、球面収差図中の実線は球面収差を示し、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。横収差図においてＡは半画角、ｙは像高をそれぞれ示す。
【０１６３】
図１７及び図１８は数値実施例３の無限遠合焦状態において０．５度分だけ、凸平レンズ１０を傾けた際の横収差図をそれぞれ示し、図１７は広角端状態（ｆ＝8.143）、図１８は望遠端状態（ｆ＝38.317）における横収差図を示す。
【０１６４】
各収差図から、数値実施例３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。
【０１６５】
図２４に本発明撮像装置を適用した実施の形態を示す。
【０１６６】
撮像装置１００はズームレンズ１１０を備え、ズームレンズ１１０によって形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子１２０を有する。なお、撮像素子１２０としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）や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。上記ズームレンズ１１０には本発明にかかるズームレンズを適用することができ、図２４では、図２に示した第１の実施の形態にかかるズームレンズ２０のレンズ群を単レンズに簡略化して示してある。勿論、第１の実施の形態にかかるズームレンズ２０だけでなく、第２の実施の形態及び第３の実施の形態にかかるズームレンズ３０及び４０や本明細書で示した実施の形態以外の形態で構成された本発明及び別の本発明ズームレンズを使用することができる。
【０１６７】
上記撮像素子１２０によって形成された電気信号は映像分離回路１３０によってフォーカス制御用の信号が制御回路１４０に送られ、映像用の信号は映像処理回路へと送られる。映像処理回路へ送られた信号は、その後の処理に適した形態に加工されて、表示装置による表示、記録媒体への記録、通信手段による転送等々種々の処理に供される。
【０１６８】
制御回路１４０には、例えば、ズームボタンの操作等、外部からの操作信号が入力され、該操作信号に応じて種々の処理が為される。例えば、ズームボタンによるズーミング指令が入力されると、指令に基づく焦点距離状態とすべく、ドライバ回路１５０、１６０を介して駆動部１５１、１６１を動作させて、各レンズ群Ｇ２、Ｇ４を所定の位置へと移動させる。各センサ１５２、１６２によって得られた各レンズ群Ｇ２、Ｇ４の位置情報は制御回路１４０に入力されて、ドライバ回路１５０、１６０へ指令信号を出力する際に参照される。また、制御回路１４０は上記映像分離回路１３０から送られた信号に基づいてフォーカス状態をチェックし、最適なフォーカス状態が得られるように、ドライバ回路１６０を介して駆動部１６１を動作させて、第４レンズ群Ｇ４を位置制御する。
【０１６９】
撮像装置１００は手振れ補正機能を備えている。例えば、シャッターレリーズボタンの押下によるズームレンズ１１０の振れ角度を手振れ検出手段１７０、例えば、対向する２つの方向の角速度を独立して検出する２つの角速度センサーによって構成された手振れ検出手段１７０によってズームレンズ１１０の振れ角度が検出され、該検出信号が出力される。そして、上記手振れ検出手段１７０からの検出信号が制御回路１４０に入力され、該制御回路１４０にて上記ズームレンズ１１０の振れによる画像の振れを補償するために必要とされるプリズム１の頂角が算出される。プリズム１の平行平板２及び／又は３を上記算出された頂角となるように傾動させるべく、ドライバ回路１８０を介して駆動部１８１を動作させて、上記平行平板２及び／又は３を所定の角度傾動させる。上記平行平板２及び３の傾斜角度はセンサ１８２によって検出されており、該センサ１８２によって得られた上記平行平板２及び３の傾斜角度情報は制御回路１４０に入力されて、ドライバ回路１８０へ指令信号を送出する際に参照される。
【０１７０】
上記した撮像装置１００は、具体的製品としては、各種の形態を採りうる。例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラが組み込まれた携帯電話、カメラが組み込まれたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等々のデジタル入出力機器のカメラ部等として、広く適用することができる。
【０１７１】
なお、上記した各実施の形態及び数値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】
【０１７２】
【図１】第１の実施の形態にかかるズームレンズの屈折力配置と変倍時における各レンズ群の可動の可否及び移動の軌跡を示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図３】図４乃至図６と共に第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例１の各種収差図を示すものであり、本図は広角端状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及び横収差を示すものである。
【図４】望遠端状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及び横収差を示すものである。
【図５】広角端状態での０．５度相当の像ブレを補正した状態における横収差を示すものである。
【図６】望遠端状態での０．５度相当の像ブレを補正した状態における横収差を示すものである。
【図７】第２の実施の形態にかかるズームレンズの屈折力配置と変倍時における各レンズ群の可動の可否及び移動の軌跡を示す図である。
【図８】第２の実施の形態にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図９】図１０乃至図１２と共に第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例２の各種収差図を示すものであり、本図は広角端状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及び横収差を示すものである。
【図１０】望遠端状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及び横収差を示すものである。
【図１１】広角端状態での０．５度相当の像ブレを補正した状態における横収差を示すものである。
【図１２】望遠端状態での０．５度相当の像ブレを補正した状態における横収差を示すものである。
【図１３】第３の実施の形態にかかるズームレンズの屈折力配置と変倍時における各レンズ群の可動の可否及び移動の軌跡を示す図である。
【図１４】第３の実施の形態にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図１５】図１６乃至図１８と共に第３の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例３の各種収差図を示すものであり、本図は広角端状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及び横収差を示すものである。
【図１６】望遠端状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及び横収差を示すものである。
【図１７】広角端状態での０．５度相当の像ブレを補正した状態における横収差を示すものである。
【図１８】望遠端状態での０．５度相当の像ブレを補正した状態における横収差を示すものである。
【図１９】図２０と共にプリズムの具体例を示すものであり、本図は概略断面図である。
【図２０】一部を省略して示す概略斜視図である。
【図２１】図２２と共にプリズムの別の具体例を示すものであり、本図は概略正面図である。
【図２２】正面図中央縦断面図である。
【図２３】上記ズームレンズによる像ブレ補正のフローの一例を示す図である。
【図２４】撮像装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図２５】本発明ズームレンズの概念を説明する図である。
【図２６】図２７と共に条件式（１）の概念を説明するもので、本図は上限値を上回った状態を説明するものである。
【図２７】下限値を下回った状態を説明するものである。
【符号の説明】
【０１７３】
１…プリズム、２…第１平行平板、２ａ…入射平面、３…第２平行平板、３ａ…射出平面、８…プリズム、９…平凹レンズ（第１レンズ）、９ａ…物体側面（入射平面）、９ｂ…像側面（曲面）、１０…凸平レンズ（第２レンズ）、１０ａ…物体側面（曲面）、１０ｂ…像側面（射出平面）、１６…オイル（摩擦低減媒体）、２０…ズームレンズ、３０…ズームレンズ、４０…ズームレンズ、１００…撮像装置、１１０…ズームレンズ、１２０…撮像素子、１４０…制御回路（制御手段）、１７０…手振れ検出手段、１８１…駆動部（手振れ駆動部）
【図１】
2007121650.tif 000019
【図２】
2007121650.tif 000020
【図３】
2007121650.tif 000021
【図４】
2007121650.tif 000022
【図５】
2007121650.tif 000023
【図６】
2007121650.tif 000024
【図７】
2007121650.tif 000025
【図８】
2007121650.tif 000026
【図９】
2007121650.tif 000027
【図１０】
2007121650.tif 000028
【図１１】
2007121650.tif 000029
【図１２】
2007121650.tif 000030
【図１３】
2007121650.tif 000031
【図１４】
2007121650.tif 000032
【図１５】
2007121650.tif 000033
【図１６】
2007121650.tif 000034
【図１７】
2007121650.tif 000035
【図１８】
2007121650.tif 000036
【図１９】
2007121650.tif 000037
【図２０】
2007121650.tif 000038
【図２１】
2007121650.tif 000039
【図２２】
2007121650.tif 000040
【図２３】
2007121650.tif 000041
【図２４】
2007121650.tif 000042
【図２５】
2007121650.tif 000043
【図２６】
2007121650.tif 000044
【図２７】
2007121650.tif 000045