JP2006301474A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 広角端の撮影画角が８０度以上の広画角を含み、変倍比が５倍以上で前玉径が小さくコンパクト性に優れ、拡大倍率０．５以上のマクロモードを有したズームレンズ及び該ズームレンズを備えた撮像装置を提供する。
【解決手段】 少なくとも、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ＧＲ１と、負の屈折力を有し変倍時可動群である第２レンズ群ＧＲ２と、第３レンズ群ＧＲ３以降に配列された１つのフォーカス群（第４レンズ群ＧＲ４）と、上記フォーカス群の像側に位置し負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群（第６レンズ群ＧＲ６）とを有し、上記第１レンズ群を望遠端の位置に固定し、上記第２レンズ群から上記負レンズ群までのレンズ群（以下マクロレンズ群）を望遠端の位置から一体的に物体側に向かって移動することにより、通常撮影領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有するズームレンズ。
【選択図】図１

Description

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、マクロモードを有する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。
近年、デジタルスチルカメラ等の個体撮像素子を用いた撮像装置が普及しつつある。中でも、デジタルスチルカメラの普及に伴い、コンパクト性に優れ、１本のレンズで超広角側から望遠側までをカバーしつつ、高い撮影拡大倍率を実現可能なマクロモードを有するズームレンズが求められている。
従来、マクロモードを有するズームレンズとしては様々なタイプのものが提案されている。例えば、特許文献１では、通常領域でのフォーカシングは第１レンズ群で行い、マクロ領域においては第１レンズ群とは異なる複数のレンズ群を光軸方向に独立に動かしてフォーカシングを行うことで、拡大倍率の高いズームレンズを達成している。しかしながら、通常領域でのフォーカシングを第１レンズ群で行うことは、画角変化が大きくコントラスト検出方式を用いたオートフォーカス機能を有するレンズ一体型の撮像装置には好ましくない。更に、通常領域とマクロ領域のフォーカシングを別個のレンズ群で行うことは、機構上複雑になり好ましくない。
上記した問題に対し、特許文献２では、正負正正の４群ズームレンズにおいて、第２、第３レンズ群を移動させてマクロ領域とし、通常領域においてもマクロ領域においても第４レンズ群にてフォーカシングすることでコントラスト検出方式を用いた撮像装置に最適なマクロモードを有するズームレンズを提案している。
特開平１−２９８３０７号公報 特開平１１−２３５２３２号公報
しかしながら、上記特許文献２に示されたズームレンズにあっては、正負正正という４群ズームレンズである為に、更なる広角化と高変倍化を同時に達成することが難しく、また、拡大倍率も小さいといった問題があった。
そこで、本発明は、上記した問題に鑑み、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラに用いるのに好適であり、広画角化及び高変倍を達成しながら前玉径が小さくコンパクト性に優れ、拡大倍率０．５以上のマクロモードを有したズームレンズ及び該ズームレンズを備えた撮像装置を提供することを課題とする。
本発明ズームレンズは、上記した課題を解決するために、少なくとも、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、負の屈折力を有し変倍時可動群である第２レンズ群と、第３レンズ群以降に配列された１つのフォーカス群と、上記フォーカス群の像側に位置し負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群とを有し、上記第１レンズ群を望遠端の位置に固定し、上記第２レンズ群から上記負レンズ群までのレンズ群（以下マクロレンズ群）を望遠端の位置から一体的に物体側に向かって移動することにより、通常領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有する。
本発明撮像装置は、本発明ズームレンズを備える。
本発明ズームレンズは、少なくとも、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、負の屈折力を有し変倍時可動群である第２レンズ群と、第３レンズ群以降に配列された１つのフォーカス群と、上記フォーカス群の像側に位置し負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群とを有し、上記第１レンズ群を望遠端の位置に固定し、上記第２レンズ群から上記負レンズ群までのレンズ群（以下マクロレンズ群）を望遠端の位置から一体的に物体側に向かって移動することにより、通常領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有することを特徴とする。
従って、本発明ズームレンズにあっては、少なくとも、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、負の屈折力を有し変倍時可動群である第２レンズ群と、第３レンズ群以降に配列された１つのフォーカス群と、上記フォーカス群の像側に位置し負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群とを有するので、広画角化及び高変倍比を達成しながら前玉径が小さくコンパクト性に優れたズームレンズを達成することができる。特に、フォーカス群の像面側に負の屈折力を有するレンズ群を配すことにより、像を拡大する作用を与え、ズームレンズの小型化、広角化を達成できるだけでなく、近接撮影距離を短くすることが可能になる。
また、上記第１レンズ群を望遠端の位置に固定し、上記第２レンズ群から上記負レンズ群までのレンズ群（以下マクロレンズ群）を望遠端の位置から一体的に物体側に向かって移動することにより、通常領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有する。これによって、拡大倍率０．５以上のマクロモードを有することができ、且つ、通常撮影時及びマクロ撮影時共に同じレンズ群にてフォーカシングすることによって、画角変化が小さくコントラスト検出方式を用いたＡＦ機能を有するレンズ一体型の撮像装置に好ましいズームレンズを提供することが可能になる。
本発明撮像装置は、本発明ズームレンズを備える。
請求項２及び請求項７に記載した発明にあっては、ズームレンズが、第３レンズ群以降に、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸方向に移動することによりフォーカシングを行う第４レンズ群と、弱い屈折力を有する第５レンズ群と、負の屈折力を有する第６レンズ群とを有し、上記第２レンズ群から第６レンズ群までのレンズ群によってマクロレンズ群が構成されるので、第６レンズ群が負の屈折力を有し、像を一気に拡大することができるため、レンズ全系をさらに小型化することが可能になる。
請求項３に記載した発明にあっては、fwを広角端でのレンズ全系の焦点距離、fTを望遠端でのレンズ全系の焦点距離、f1を第１レンズ群の焦点距離、fmgTをマクロレンズ群の望遠域での焦点距離、Twbfを広角端におけるバックフォーカス長として、条件式（１）0.6<f1/fT<2.0、（２）0.1<fmgT/fT<0.4、（３）0.2<|Twbf/fw |<1.2を満足するので、さらなる小型化と高画質化が可能になる。
請求項４に記載した発明にあっては、βmTをマクロレンズ群に含まれる負レンズ群の最も拡大倍率の大きいマクロポジションにおける横倍率として、条件式（４）1.1 <βmgT < 2.0を満足するので、レンズ全系のさらなる小型化が可能になり、大型撮像素子を使用した場合でもより近距離までの撮影が可能になり、大きな撮影倍率を達成できる。
請求項５に記載した発明にあっては、ffをフォーカス群の焦点距離、fmgTをマクロレンズ群の望遠端における焦点距離として、条件式（５）1.0<ff/fmgT<5.0を満足するので、球面収差をさらに良好に補正することができると共に、さらなる小型化が可能になる。
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について添付図面を参照して説明する。
本発明ズームレンズは、少なくとも、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、負の屈折力を有し変倍時可動群である第２レンズ群と、第３レンズ群以降に配列された１つのフォーカス群と、上記フォーカス群の像側に位置し負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群とを有し、上記第１レンズ群を望遠端の位置に固定し、上記第２レンズ群から上記負レンズ群までのレンズ群（以下マクロレンズ群）を望遠端の位置から一体的に物体側に向かって移動することにより、拡大倍率０．５以上のマクロモードを有することが可能となる。
これによって、本発明ズームレンズにあっては、広角端の撮影画角が６０〜１００度の広画角を含み、しかも変倍比が３〜７倍程度で前玉径が小さくコンパクト性に優れ、拡大倍率０．５以上のマクロモードを有しつつ、マクロモード時のフォーカシング機構が容易で、かつ、コントラスト検出方式を用いたＡＦ機能を有する撮像装置に最適なズームレンズを達成できる。
特に、マクロモードにおいては、正の屈折力を有する第１レンズ群のみを望遠端の位置に固定し、マクロレンズ群を一体的に物体側に移動することによって、レンズの全長を変化させることなく、全体繰り出し方式と同様に高い結像性能を達成することが可能になる。
また、上記マクロレンズ群においてフォーカス群の後方、すなわち、像側に位置するレンズ群が負の屈折力を有し、大きな倍率を有することにより、像を一気に拡大することができるため、レンズ全系を小型化することが可能になり、加えて大型撮像素子を使用した場合でもより近距離側までの撮影が可能になり大きな拡大倍率を得ることができる。
特に、第３レンズ群以降に、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸方向に移動することによりフォーカシングを行う第４レンズ群と、弱い屈折力を有する第５レンズ群と、負の屈折力を有する第６レンズ群とを配置し、上記第２レンズ群から第６レンズ群までのレンズ群によってマクロレンズ群を構成することにより、広角端の撮影画角が６０〜１００度の広画角を含み、しかも変倍比が３〜７倍程度で前玉径が小さくコンパクト性に優れ、拡大倍率０．５以上のマクロモードを有しつつ、マクロモード時のフォーカシング機構が容易でかつ、コントラスト検出方式を用いたＡＦ機能を有する撮像装置に最適なズームレンズを達成できる。
特に、マクロ領域においては、それほど強くない正の屈折力を有する第１レンズ群のみを望遠端の位置に固定し、第２レンズ群から第６レンズ群までを一体的に物体側に移動することによって、レンズの全長を変化させることなく、全体繰り出し方式と同様に高い結像性能を達成することが可能になる。
また、上記第６レンズ群が負の屈折力を有し、大きな倍率を有することにより、像を一気に拡大することができるため、レンズ全系を小型化することが可能になり、加えて大型撮像素子を使用した場合でもより近距離側までの撮影が可能になり、大きな拡大倍率を得ることができる。
本発明ズームレンズは、fwを広角端でのレンズ全系の焦点距離、fTを望遠端でのレンズ全系の焦点距離、f1を第１レンズ群の焦点距離、fmgTをマクロレンズ群の望遠域での焦点距離、Twbfを広角端におけるバックフォーカス長として、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することが望ましい。
（１）0.6<f1/fT<2.0
（２）0.1<fmgT/fT<0.4
（３）0.2<|Twbf/fw |<1.2
上記条件式（１）は正の屈折力を有する第１レンズ群の焦点距離とレンズ全系における望遠端での焦点距離との比率を規定するものである。f1/fTが０．６を下回ると、第１レンズ群の屈折力が強くなりすぎて、球面収差を始めとする諸収差の影響が大きくなる。これを広角端から望遠端まで、更にマクロ域の全体において補正することはレンズ全系でも困難になる。また、f1/fTが２．０を上回ると、第１レンズ群の屈折力が弱くなりすぎて、高倍率化が難しくなり、小型・軽量化も難しくなってしまう。
上記条件式（２）は正の屈折力を有する第２レンズ群から上記フォーカス群を含み、上記フォーカス群の後方に配置された負レンズ群までのマクロレンズ群の望遠域における焦点距離とレンズ全系における望遠端での焦点距離との比率を規定するものである。fmgT/fTが０．１を下回ると、マクロレンズ群の屈折力が強くなりすぎて、球面収差を始めとする諸収差の影響が大きくなる。これを広角端から望遠端、更にはマクロ域全体において補正することはレンズ全系でも困難になる。また、fmgT/fTが０．４を上回ると、マクロレンズ群の屈折力が弱くなりすぎて、高倍率化が難しくなり、小型・軽量化も難しくなるだけでなく、所望の拡大倍率を達成するのにマクロレンズ群の可動領域が拡大してしまいサイズ的にも、構造的にも好ましくない。
上記条件式（３）は広角端におけるバックフォーカス長（ＢＦ長）と、広角端におけるレンズ全系の焦点距離との比率を規定するものである。即ち、|Twbf/fw|の値が０．２を下回ると、通常、レンズ系の最終レンズ面と撮像面との間に介在されるローパスフィルタやＩＲ（赤外線カット）ガラスが撮像素子面に非常に近くなり、最小絞り時にこれらの欠陥やこれらに付着したゴミが目立ちやすくなる。また、|Twbf/fw|の値が１．２を上回ると、レンズ前玉径が大きくなり、小型化が困難になるだけでなく、広角化が困難になる。特に、|Twbf/fw|の値が０．３から０．８の範囲にあることがさらに望ましい。
本発明ズームレンズは、βmTをマクロレンズ群に含まれる負レンズ群の最も拡大倍率の大きいマクロポジションにおける横倍率として、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）1.1 <βmgT < 2.0
マクロレンズ群に含まれる負レンズ群が負の屈折力を有し、大きな倍率を有することにより、像を一気に拡大することができるため、レンズ全系を小型化することが可能になり、加えて大型撮像素子を使用した場合であってもより近距離側までの撮影が可能になり、結果、拡大倍率を稼ぐことができるのは前述した通りであるが、βmgTの値が１．１を下回ると、マクロレンズ群に含まれる負レンズ群による拡大率が小さくなり、レンズ全系の小型化が困難になるだけでなく、最近接距離も長くなってしまう。また、βmgTの値が２．０を上回ると、負レンズより物体側に存在するレンズ群の残留収差をも拡大することとなり、結像性能の劣化が大きくなる。また、レンズの偏心感度も拡大することとなり、レンズの組み付け精度も非常に厳しくなり製造上好ましくない。
本発明ズームレンズは、ffをフォーカス群の焦点距離、fmgTをマクロレンズ群の望遠端における焦点距離として、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）1.0<ff/fmgT<5.0
上記条件式（５）はフォーカス群の焦点距離と、マクロレンズ群の望遠端における焦点距離との比率を規定するものである。即ち、ff/fmgの値が１．０を下回ると、フォーカス群のパワーが強くなり、物体距離の変動に伴う収差変動が大きくなり、特に、中間焦点距離における球面収差の変動が大きくなってしまう。また、ff/fmgの値が５．０を上回ると、フォーカス群のパワーが弱くなってフォーカス群の可動範囲が大きくなり、小型化が困難になる。
本発明ズームレンズにあっては、絞りはマクロレンズ群内又はマクロレンズ群の近傍に配置され、マクロモード時においてはマクロレンズ群と共に一体的に移動することが好ましい。
本発明ズームレンズにあっては、マクロモード時のフォーカス群の可動範囲が、通常撮影領域の望遠端における可動範囲とほぼ同一の範囲であることが好ましい。即ち、フォーカス群の移動範囲を変化させることなくマクロモードを追加することが可能になるためと、通常撮影領域におけるフォーカス群の前後に空間を余計に設けなくてもよいために小型化に最適であるからである。
なお、本発明ズームレンズにおける各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ(つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ)のみで構成されなければならいものではなく、例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ、回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ、入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ等で構成してもよい。
また、光学的なパワーを有しない面(例えば、反射面、屈折面、回折面)を光路中に配置することにより、ズームレンズの前、後又は途中で光路を折り曲げるようにしてもよい。折り曲げ位置は必要に応じて設定すればよく、光路の適正な折り曲げにより、撮像装置（例えば、カメラ）の見かけ上の薄型化を達成することが可能である。
本発明ズームレンズを構成するレンズ群のうち、１つ又は複数のレンズ群、あるいは１つのレンズ群の一部を光軸にほぼ垂直な方向にシフトさせることにより、像をシフトさせることも可能であり、カメラのブレを検出する検出系、上記レンズ群をシフトさせる駆動系、検出系の出力に従って駆動系にシフト量を与える制御系と組合せることにより、防振光学系として機能させることが可能である。
特に、本発明ズームレンズにおいては、マクロレンズ群の一部である第３、４、５レンズ群の一部、あるいは全体を光軸にほぼ垂直な方向にシフトさせることにより、少ない収差変動で像をシフトさせることが可能である。第３レンズ群は開口絞りの近傍に配置されるので、軸外光束が光軸付近を通過するので、シフトさせた際に発生するコマ収差の変動が少ないからである。
以下に、本発明ズームレンズの３つの実施の形態及びこれら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１５及び表１乃至表１３を参照して説明する。
なお、各実施の形態において非球面が用いられるが、非球面形状は次の数１式によって表される。
Figure 2006301474
ここで、
ｘ：レンズ面頂点からの光軸方向の距離
ｙ：光軸と垂直な方向の高さ
ｃ：レンズ頂点での近軸曲率
Ｋ：コーニック定数
Ａｉ：第ｉ次の非球面係数
である。
図１は本発明ズームレンズの第１の実施の形態１のレンズ構成を示す図である。ズームレンズ１は、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４、弱い屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５、負の屈折力を有する第６レンズ群ＧＲ６が配列されて成る。そして、変倍に際し、各レンズ群は図１に実線矢印で示すように光軸上を移動する。
第１レンズ群ＧＲ１は、負レンズと正レンズとの接合レンズＧ１及び正レンズＧ２で構成されている。第２レンズ群ＧＲ２は、物体側に複合非球面を有する負レンズＧ３、負レンズＧ４、正レンズＧ５及び負レンズＧ６で構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両面に非球面を有する正レンズＧ７、絞りＳ及び負レンズＧ８で構成されている。第４レンズ群ＧＲ４はフォーカス群を構成し、正レンズと負レンズとの接合レンズＧ９で構成されている。第５レンズ群ＧＲ５は、弱い屈折力で物体側に非球面を有するレンズＧ１０で構成されている。第６レンズ群ＧＲ６は、負レンズＧ１１及び物体側に非球面を有する正レンズＧ１２で構成されている。
そして、図１の中段に示す望遠端状態から、第２レンズ群ＧＲ２から第６レンズ群ＧＲ６（マクロレンズ群）を一体的に物体側に向かって移動させて図１の下段に示す状態とすることにより、通常撮影領域よりも大きな拡大倍率を達成できるマクロモードとすることができる。
また、この第１の実施の形態及び後述する第２及び第３の実施の形態において、最終レンズ面と撮像面ＩＭＧとの間には平行平面板状のローパスフィルタＬＰＦが配置されている。なお、上記ローパスフィルタＬＰＦとしては、所定の結晶軸方向が調整された水晶等を材料とする複屈折型ローパスフィルタや、必要とされる光学的な遮断周波数の特性を回折効果により達成する位相型ローパスフィルタ等の適用が可能である。
表１に上記した第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。この数値実施例１及び後に説明する各数値実施例の諸元表中の面Ｎｏ．は物体側からｉ番目の面を示し、Ｒは第ｉ番目の面の曲率半径、Ｄは第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔、Ｎｄは物体側に第ｉ番目の面を有する硝材のｄ線（λ=587.6nm）に対する屈折率、Ｖｄは物体側に第ｉ番目の面を有する硝材のｄ線に対するアッベ数を示す。また、「ＡＳＰ」で示した面は非球面であることを示す。曲率半径「ＩＮＦＩＮＩＴＹ」は平面であることを示す。
Figure 2006301474
数値実施例１の広角端、広角端と望遠端との間の中間焦点距離及び望遠端における焦点距離ｆ、ＦナンバーＦno、半画角ωを表２に示す。
Figure 2006301474
ズームレンズ１にあって、変倍時には各レンズ群間隔ｄ５、ｄ１４、ｄ１９、ｄ２２、ｄ２４及びｄ２８が変化する。また、フォーカシング時には第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の間隔ｄ１９及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の間隔ｄ２２が変化する。そこで、数値実施例１の通常撮影領域における無限遠合焦時の広角端（f=14.726)、中間焦点距離（f=33.938）、望遠端（f=78.218）、近距離（物体距離=0.34m）合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端、マクロ領域における最遠距離（0.58m）合焦時及び最至近距離（0.24m）合焦時における上記各可変間隔の値を拡大倍率と共に表３に示す。
Figure 2006301474
ズームレンズ１において、第６面、第１５面、第１６面、第２３面及び第２７面は非球面によって構成されている。そこで、数値実施例１における上記各面の非球面係数を円錐定数と共に表４に示す。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、「0.12345E-05」は「0.12345×10−5」を表している。
Figure 2006301474
図２乃至図４は数値実施例１の無限遠合焦時における各種収差図を示し、図２は広角端（f=14.726）での、図３は中間焦点距離（f=33.938）での、図４は望遠端（f=78.218）での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。また、図５はマクロモードにおける拡大倍率が０．６での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。なお、図２乃至図５の各図において、球面収差は縦軸は開放Ｆ値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がｄ線、一点鎖線がＣ線、点線がｇ線での球面収差を表わす。非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線がサジタル、点線がメリジオナルの像面を表わす。歪曲収差は縦軸が像高、横軸は%で表わす。
図６は本発明ズームレンズの第２の実施の形態２のレンズ構成を示す図である。ズームレンズ２は、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４、弱い屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５、負の屈折力を有する第６レンズ群ＧＲ６が配列されて成る。そして、変倍に際し、各レンズ群は図６に実線矢印で示すように光軸上を移動する。
第１レンズ群ＧＲ１は、負レンズと正レンズとの接合レンズＧ１及び正レンズＧ２で構成されている。第２レンズ群ＧＲ２は、物体側に複合非球面を有する負レンズＧ３、負レンズと正レンズとの接合レンズＧ４及び負レンズＧ５で構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両面に非球面を有する正レンズＧ６及び絞りＳ及び負レンズＧ７で構成されている。第４レンズ群ＧＲ４は、正レンズと負レンズとの接合レンズＧ８で構成されている。第５レンズ群は、弱い屈折力で物体側に非球面を有するレンズＧ９で構成されている。第６レンズ群ＧＲ６は、負レンズＧ１０及び両面に非球面を有する正レンズＧ１１で構成されている。
そして、図６の中段に示す望遠端状態から、第２レンズ群ＧＲ２から第６レンズ群ＧＲ６（マクロレンズ群）を一体的に物体側に向かって移動させて図６の下段に示す状態とすることにより、通常撮影領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードとすることができる。
表５に上記した第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。
Figure 2006301474
数値実施例２の広角端、広角端と望遠端との間の中間焦点距離及び望遠端における焦点距離ｆ、ＦナンバーＦno、半画角ωを表６に示す。
Figure 2006301474
ズームレンズ２にあって、変倍時には各レンズ群間隔ｄ５、ｄ１３、ｄ１８、ｄ２１、ｄ２３及びｄ２７が変化する。また、フォーカシング時には第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の間隔ｄ１８及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の間隔ｄ２１が変化する。そこで、数値実施例２の通常撮影領域における無限遠合焦時の広角端（f=14.730)、中間焦点距離（f=33.943）、望遠端（f=78.213）、近距離（物体距離=0.35m）合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端、マクロ領域における最遠距離（0.57m）合焦時及び最至近距離（0.23m）合焦時における上記各可変間隔の値を拡大倍率と共に表７に示す。
Figure 2006301474
ズームレンズ２において、第６面、第１４面、第１５面、第２２面、第２６面及び第２７面は非球面によって構成されている。そこで、数値実施例２における上記各面の非球面係数を円錐定数と共に表８に示す。
Figure 2006301474
図７乃至図９は数値実施例２の無限遠合焦時における各種収差図を示し、図７は広角端（f=14.730）での、図８は中間焦点距離（f=33.943）での、図９は望遠端（f=78.213）での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。また、図１０はマクロモードにおける拡大倍率が０．６での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。なお、図７乃至図１０の各図において、球面収差は縦軸は開放Ｆ値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がｄ線、一点鎖線がＣ線、点線がｇ線での球面収差を表わす。非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線がサジタル、点線がメリジオナルの像面を表わす。歪曲収差は縦軸が像高、横軸は%で表わす。
図１１は本発明ズームレンズの第３の実施の形態３のレンズ構成を示す図である。ズームレンズ３は、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４、弱い屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５、負の屈折力を有する第６レンズ群ＧＲ６、正の屈折力を有する第７レンズ群ＧＲ７が配列されて成る。そして、変倍に際し、第７レンズ群ＧＲ７を除く各レンズ群は図１１に実線矢印で示すように光軸上を移動する。
第１レンズ群ＧＲ１は、負レンズと正レンズとの接合レンズＧ１及び正レンズＧ２で構成されている。第２レンズ群ＧＲ２は、物体側に複合非球面を有する負レンズＧ３、負レンズと正レンズとの接合レンズＧ４及び負レンズＧ５で構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両面に非球面を有する正レンズＧ６、絞りＳ及び負レンズＧ７で構成されている。第４レンズ群ＧＲ４は、正レンズと負レンズとの接合レンズＧ８で構成されている。第５レンズ群ＧＲ５は、弱い屈折力で両面に非球面を有するレンズＧ９で構成される。第６レンズ群ＧＲ６は、負レンズＧ１０及び両側に非球面を有する正レンズＧ１１で構成されている。第７レンズ群ＧＲ７は、変倍時に固定で正の単レンズＧ１２で構成されている。
そして、図１１の中段に示す望遠端状態から、第２レンズ群ＧＲ２から第６レンズ群ＧＲ６（マクロレンズ群）を一体的に物体側に向かって移動させて図１１の下段に示す状態とすることにより、通常撮影領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードとすることができる。
表９に上記した第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。
Figure 2006301474
数値実施例３の広角端、広角端と望遠端との間の中間焦点距離及び望遠端における焦点距離ｆ、ＦナンバーＦno、半画角ωを表１０に示す。
Figure 2006301474
ズームレンズ３にあって、変倍時には各レンズ群間隔ｄ５、ｄ１３、ｄ１８、ｄ２１、ｄ２３及びｄ２７が変化する。また、フォーカシング時には第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の間隔ｄ１８及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の間隔ｄ２１が変化する。そこで、数値実施例３の通常撮影領域における無限遠合焦時の広角端（f=14.730)、中間焦点距離（f=33.943）、望遠端（f=78.214）、近距離（物体距離=0.35m）合焦時の広角端、中間焦点距離）、望遠端、マクロ領域における最遠距離（0.70m）合焦時及び最至近距離（0.23m）合焦時における上記各可変間隔の値を拡大倍率と共に表１１に示す。
Figure 2006301474
ズームレンズ３において、第６面、第１４面、第１５面、第２２面、第２３面、第２６面及び第２７面は非球面によって構成されている。そこで、数値実施例３における上記各面の非球面係数を円錐定数と共に表１２に示す。
Figure 2006301474
図１２乃至図１４は数値実施例３の無限遠合焦時における各種収差図を示し、図１２は広角端（f=14.730）での、図１３は中間焦点距離（f=33.943）での、図１４は望遠端（f=78.214）での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。また、図１５はマクロモードにおける拡大倍率が０．６での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。なお、図１２乃至図１５の各図において、球面収差は縦軸は開放Ｆ値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がｄ線、一点鎖線がＣ線、点線がｇ線での球面収差を表わす。非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線がサジタル、点線がメリジオナルの像面を表わす。歪曲収差は縦軸が像高、横軸は%で表わす。
上記各数値実施例１乃至３の上記各条件式（１）乃至（５）対応値を表１３に示す。
Figure 2006301474
上記数値実施例１乃至３は、上記表１３から明らかなように、条件式１乃至５を満足し、また、各収差図に示すように、通常撮影時における広角端、広角端と望遠端との中間焦点距離及び望遠端において、また、マクロモード時において、各収差ともバランス良く補正されている。
図１６に本発明撮像装置の実施の形態を示す。
撮像装置１０はズームレンズ２０を備え、ズームレンズ２０によって形成した光学像を電気信号に変換する撮像手段３０を有する。なお、撮像手段としては、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等が適用可能であるが、これら例示した物に限らず、光学像を電気的信号に変換することができる手段であればよい。上記ズームレンズ２０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１６では、図１に示した第１の実施の形態にかかるズームレンズ１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だけでなく、第２の実施の形態乃至第３の実施の形態にかかるズームレンズ２、３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ズームレンズを使用することができる。
制御回路５０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６０を介して駆動部７０を動作させて、各レンズ群を所定の位置へと移動させる。各センサ８０によって得られた各レンズ群の位置情報は制御回路５０に入力されて、ドライバ回路６０へ指令信号を出力する際に参照される。また、制御回路５０は上記映像分離回路４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制御する。なお、図１６では、説明の簡略化のために、駆動系を１経路しか示していないが、ズーム系、フォーカス系、撮影モード切替系をそれぞれ個別に備え、また、手振れ補正機能を備える場合には、ブレ補正レンズ（群）を駆動するための防振駆動系を備えることもある。また、上記に例示した駆動系は、そのいくつかを共通とすることも可能である。例えば、ズーム系と撮影モード切替系とは、例えば、通常撮影モードで使用するカム領域とマクロモードで使用するカム領域とを有する共通のカム機構を使用し、通常撮影用カム領域の望遠端対応部分から先にマクロモードを形成するカム領域を設ける等によって、共通化することが可能である。
上記した撮像装置１０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。
なお、上記した実施の形態並びに数値実施例において示した各部の具体的な形状及び構造並びに数値は、何れも本発明を実施するに当たっての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。
本発明ズームレンズの第１の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図３及び図４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の無限遠合焦状態での諸収差を示す図であり、本図は広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 中間焦点距離での球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 数値実施例１のマクロモードにおける拡大倍率が０．６での球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 本発明ズームレンズの第２の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図８及び図９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の無限遠合焦状態での諸収差を示す図であり、本図は広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 中間焦点距離での球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 数値実施例２のマクロモードにおける拡大倍率が０．６での球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 本発明ズームレンズの第３の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図１３及び図１４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の無限遠合焦状態での諸収差を示す図であり、本図は広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 中間焦点距離での球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 数値実施例３のマクロモードにおける拡大倍率が０．６での球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 本発明撮像装置の実施の形態を示すブロック図である。
符号の説明
１…ズームレンズ、２…ズームレンズ、３…ズームレンズ、ＧＲ１…第１レンズ群、ＧＲ２…第２レンズ群、ＧＲ３…第４レンズ群、ＧＲ４…第４レンズ群（フォーカス群）、ＧＲ５…第５レンズ群、ＧＲ６…第６レンズ群（フォーカス群の像側に位置して負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群）、ＧＲ２〜ＧＲ６…マクロレンズ群、１０…撮像装置、２０…ズームレンズ、３０…撮像手段

Claims (7)

  1. 少なくとも、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、
    負の屈折力を有し変倍時可動群である第２レンズ群と、
    第３レンズ群以降に配列された１つのフォーカス群と、
    上記フォーカス群の像側に位置し負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群とを有し、
    上記第１レンズ群を望遠端の位置に固定し、上記第２レンズ群から上記負レンズ群までのレンズ群（以下マクロレンズ群）を望遠端の位置から一体的に物体側に向かって移動することにより、通常領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有する
    ことを特徴とするズームレンズ。
  2. 第３レンズ群以降に、
    正の屈折力を有する第３レンズ群と、
    正の屈折力を有し光軸方向に移動することによりフォーカシングを行う第４レンズ群と、
    弱い屈折力を有する第５レンズ群と、
    負の屈折力を有する第６レンズ群とを有し、
    上記第２レンズ群から第６レンズ群までのレンズ群によってマクロレンズ群が構成される
    ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
  3. 以下の条件式（１）、（２）、（３）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）0.6<f1/fT<2.0
    （２）0.1<fmgT/fT<0.4
    （３）0.2<|Twbf/fw |<1.2
    但し、
    fw：広角端でのレンズ全系の焦点距離
    fT：望遠端でのレンズ全系の焦点距離
    f1：第１レンズ群の焦点距離
    fmgT：マクロレンズ群の望遠域での焦点距離
    Twbf：広角端におけるバックフォーカス長
    とする。
  4. 以下の条件式（４）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。
    （４）1.1 <βmgT < 2.0
    但し、
    βmT：マクロレンズ群に含まれる負レンズ群の最も拡大倍率の大きいマクロポジションにおける横倍率
    とする。
  5. 以下の条件式（５）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。
    （５）1.0<ff/fmgT<5.0
    但し、
    ff：フォーカス群の焦点距離
    fmgT：マクロレンズ群の望遠端における焦点距離
    とする。
  6. ズームレンズと、上記ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像手段とを備えた撮像装置であって、
    上記ズームレンズは、少なくとも、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、負の屈折力を有し変倍時可動群である第２レンズ群と、第３レンズ群以降に配列された１つのフォーカス群と、上記フォーカス群の像側に位置し負の屈折力を有し変倍時可動群であるレンズ群とを有し、
    上記第１レンズ群を望遠端の位置に固定し、上記第２レンズ群から上記負レンズ群までのレンズ群（以下マクロレンズ群）を望遠端の位置から一体的に物体側に向かって移動することにより、通常領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有する
    ことを特徴とする撮像装置。
  7. 上記ズームレンズは、上記第３レンズ群以降に、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸方向に移動することによりフォーカシングを行う第４レンズ群と、弱い屈折力を有する第５レンズ群と、負の屈折力を有する第６レンズ群とを有し、
    上記第２レンズ群から第６レンズ群までのレンズ群によってマクロレンズ群が構成される
    ことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
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