JP2011186162A - 可変焦点距離レンズ、光学装置、可変焦点距離レンズの調整方法 - Google Patents

可変焦点距離レンズ、光学装置、可変焦点距離レンズの調整方法 Download PDF

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JP2011186162A JP2010050819A JP2010050819A JP2011186162A JP 2011186162 A JP2011186162 A JP 2011186162A JP 2010050819 A JP2010050819 A JP 2010050819A JP 2010050819 A JP2010050819 A JP 2010050819A JP 2011186162 A JP2011186162 A JP 2011186162A
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敦史 芝山
Norikazu Yokoi
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Abstract

【課題】良好な光学性能を達成可能で低コストの可変焦点距離レンズとこれを有する光学装置、可変焦点距離レンズの調整方法を提供すること。
【解決手段】物体側から順に、前方レンズ群ＧＦと、虹彩絞りＳと、後方レンズ群ＧＲとを有し、前方レンズ群ＧＦ内の少なくとも１つの空気間隔と、前方レンズ群ＧＦと後方レンズ群ＧＲの空気間隔と、後方レンズ群ＧＲ内の少なくとも１つの空気間隔とを変化させることにより焦点距離を変化させ、前方レンズ群ＧＦと虹彩絞りＳと後方レンズ群ＧＲとを組立てた後に、前方レンズ群ＧＦの少なくとも一部のレンズ群をシフト偏心またはチルト偏心させ、後方レンズ群ＧＲの少なくとも一部のレンズ群をシフト偏心またはチルト偏心させる位置調整を行う調整機構を有する可変焦点距離レンズ。
【選択図】図１

Description

本発明は、可変焦点距離レンズとこれを有する光学装置、可変焦点距離レンズの調整方法に関する。
従来、写真用カメラ、電子スチルカメラ、ビデオカメラ等に適した各種の可変焦点距離レンズが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００７−９３９７５号公報
従来の可変焦点距離レンズは、製造時に偏心誤差が生じると結像性能が劣化するという問題があった。また、結像性能の劣化を防ぐためには、各レンズ、レンズ室、機構部品の形状精度を高め偏心誤差を低減する必要があったが、加工精度を高めなければならないためコストダウンが困難であった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、良好な光学性能を達成可能で低コストの可変焦点距離レンズとこれを有する光学装置、可変焦点距離レンズの調整方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、物体側から順に、前方レンズ群と、虹彩絞りと、後方レンズ群とを有し、前記前方レンズ群内の少なくとも１つの空気間隔と、前記前方レンズ群と前記後方レンズ群の空気間隔と、前記後方レンズ群内の少なくとも１つの空気間隔とを変化させることにより焦点距離を変化させ、前記前方レンズ群と前記虹彩絞りと前記後方レンズ群とを組立てた後に、前記前方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群をシフト偏心またはチルト偏心させ、前記後方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群をシフト偏心またはチルト偏心させる位置調整を行う調整機構を有することを特徴とする可変焦点距離レンズを提供する。
また、本発明は、前記可変焦点距離レンズを有することを特徴とする光学装置を提供する。
また、本発明は、物体側から順に、前方レンズ群と、虹彩絞りと、後方レンズ群とを有し、前記前方レンズ群内の少なくとも１つの空気間隔と、前記前方レンズ群と前記後方レンズ群の空気間隔と、前記後方レンズ群内の少なくとも１つの空気間隔とを変化させることにより焦点距離を変化させる可変焦点距離レンズの調整方法であって、前記前方レンズ群と前記虹彩絞りと前記後方レンズ群とを組立てた後に、前記前方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群をシフト偏心またはチルト偏心させ、前記後方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群をシフト偏心またはチルト偏心させる位置調整を行うことを特徴とする可変焦点距離レンズの調整方法を提供する。
本発明によれば、良好な光学性能を達成可能で低コストの可変焦点距離レンズとこれを有する光学装置、可変焦点距離レンズの調整方法を提供することができる。
第１実施例から第４実施例に係る可変焦点距離レンズのレンズ構成を示す断面図である。 製造時に偏心誤差が発生しなかった場合の第１実施例から第４実施例に係る可変焦点距離レンズの無限遠合焦状態でのｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するコマ収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 製造時に偏心誤差が発生した場合の第１実施例から第４実施例に係る可変焦点距離レンズの無限遠合焦状態でのｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するコマ収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第１実施例に係る可変焦点距離レンズの機構を示す断面図である。 図４に示される可変焦点距離レンズの第１レンズ群をチルト偏心させる位置調整を行うための機構を示す図であり、物体側から見た図である。 図４に示される可変焦点距離レンズの第３レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行うための機構を示す図であり、光軸に垂直な断面図である。 製造時の偏心誤差がある場合に、第１レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第３レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行って結像性能を補正した場合の第１実施例に係る可変焦点距離レンズの無限遠合焦状態でのｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するコマ収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第２実施例に係る可変焦点距離レンズの機構を示す断面図である。 図８に示される可変焦点距離レンズの第５レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行うための機構を示す図であり、像側から見た図である。 製造時の偏心誤差がある場合に、第１レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第５レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行って結像性能を補正した場合の第２実施例に係る可変焦点距離レンズの無限遠合焦状態でのｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するコマ収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第３実施例に係る可変焦点距離レンズの機構を示す断面図である。 図１１に示される可変焦点距離レンズの第２レンズ群をチルト偏心させる位置調整を行うための機構を示す図であり、物体側から斜めに見た図である。 製造時の偏心誤差がある場合に、第２レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第３レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行って結像性能を補正した場合の第３実施例に係る可変焦点距離レンズの無限遠合焦状態でのｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するコマ収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第４実施例に係る可変焦点距離レンズの機構を示す断面図である。 製造時の偏心誤差がある場合に、第２レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第５レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行って結像性能を補正した場合の第４実施例に係る可変焦点距離レンズの無限遠合焦状態でのｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するコマ収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第１実施例に係る可変焦点距離レンズを備えたカメラの構成を示す図である。
以下、本願の一実施形態に係る可変焦点距離レンズと、可変焦点距離レンズの調整方法について説明する。
本実施形態に係る可変焦点距離レンズは、物体側から順に、前方レンズ群と、虹彩絞りと、後方レンズ群とを有し、前方レンズ群内の少なくとも１つの空気間隔と、前方レンズ群と後方レンズ群の空気間隔と、後方レンズ群内の少なくとも１つの空気間隔とを変化させることにより焦点距離を変化させ、前方レンズ群と虹彩絞りと後方レンズ群とを組立てた後に、前方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群をシフト偏心またはチルト偏心させ、後方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群をシフト偏心またはチルト偏心させる位置調整を行う調整機構を有する構成である。
この構成により、製造時の偏心誤差によって発生する偏心収差による結像性能の劣化を広角端から望遠端までの全焦点域で補正できる。なお、前方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群または後方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群のどちらか一方のみで補正しようとすると、良好に偏心収差が補正できるのは焦点距離範囲のごく一部に限られ、その他の焦点距離範囲では偏心収差が残存し結像性能の劣化を十分補正できない。この問題は、可変焦点距離レンズの変倍比が大きくなるほど顕著となる。
また、本実施形態に係る可変焦点距離レンズは、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することが望ましい。
（１） ２．５＜ＭＡｔ／ＭＡｗ
（２） ＭＢｔ／ＭＢｗ＜２．０
（３） ２．０＜（ＭＡｔ／ＭＡｗ）／（ＭＢｔ／ＭＢｗ）
但し、ＭＡｔは可変焦点距離レンズの望遠端状態における前方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率、ＭＡｗは可変焦点距離レンズの広角端状態における前方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率、ＭＢｔは可変焦点距離レンズの望遠端状態における後方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率、ＭＢｗは可変焦点距離レンズの広角端状態における後方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率である。なお、後方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群と像面との間にレンズ群が存在しない場合は、ＭＢｔ＝ＭＢｗ＝１．０とする。
条件式（１）〜（３）は、可変焦点距離レンズの前方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群をシフト偏心またはチルト偏心させ、後方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群をシフト偏心またはチルト偏心させる位置調整を行うことで、可変焦点距離レンズの広角端から望遠端までの全焦点域で偏心収差による結像性能の劣化を補正するのに適した、レンズ群の倍率関係を規定する。前方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率の変化を、後方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率の変化に比べて大きくするよう構成することにより、広角端から望遠端までの全焦点域で良好な補正を実現できる。
条件式（１）の下限値を下回った場合、広角端から望遠端までの全焦点域での偏心収差の補正が困難となる。
条件式（２）の上限値を上回った場合、広角端から望遠端までの全焦点域での偏心収差の補正が困難となる。
条件式（３）の下限値を下回った場合、広角端から望遠端までの全焦点域での偏心収差の補正が困難となる。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（１）の下限値を２．７にすることが好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（２）の上限値を１．８にすることが好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（３）の下限値を２．１にすることが好ましい。
また、本実施形態に係る可変焦点距離レンズは、前方レンズ群は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と負屈折力の第２レンズ群とを有し、後方レンズ群は、物体側から順に、正屈折力の第３レンズ群と負屈折力の第４レンズ群と正屈折力の第５レンズ群とを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群の空気間隔は拡大し、第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔は縮小し、第３レンズ群と第４レンズ群の空気間隔は拡大し、第４レンズ群と第５レンズ群の空気間隔は縮小することが望ましい。
この構成により、高変倍率化の達成に有利である。
また、本実施形態に係る可変焦点距離レンズは、虹彩絞りは、焦点距離を変化させる際に第３レンズ群と一体的に移動することが望ましい。
この構成により、諸収差の補正と、レンズ径の小型化に有利となる。
また、本実施形態に係る可変焦点距離レンズは、調整機構は、第１レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第３レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行うことが望ましい。
第１レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第３レンズ群をシフト偏心させる位置調整によって、広角端から望遠端までの全焦点域で偏心収差の良好な補正を実現できる。
また、本実施形態に係る可変焦点距離レンズは、以下の条件式（４）、（５）、（６）を満足することが望ましい。
（４） ７．０＜Ｍ１ｔ／Ｍ１ｗ
（５） Ｍ３ｔ／Ｍ３ｗ＜２．０
（６） ５．０＜（Ｍ１ｔ／Ｍ１ｗ）／（Ｍ３ｔ／Ｍ３ｗ）
但し、Ｍ１ｔは可変焦点距離レンズの望遠端状態における第１レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率、Ｍ１ｗは可変焦点距離レンズの広角端状態における第１レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率、Ｍ３ｔは可変焦点距離レンズの望遠端状態における第３レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率、Ｍ３ｗは可変焦点距離レンズの広角端状態における第３レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率である。
条件式（４）〜（６）は、可変焦点距離レンズの第１レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第３レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行うことで、可変焦点距離レンズの広角端から望遠端までの全焦点域で偏心収差による結像性能の劣化を補正するのに適した、レンズ群の倍率関係を規定する。第１レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率の変化を、第３レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率の変化に比べて大きくするよう構成することにより、広角端から望遠端までの全焦点域で良好な補正を実現できる。
条件式（４）の下限値を下回った場合、広角端から望遠端までの全焦点域での偏心収差の補正が困難となる。
条件式（５）の上限値を上回った場合、広角端から望遠端までの全焦点域での偏心収差の補正が困難となる。
条件式（６）の下限値を下回った場合、広角端から望遠端までの全焦点域での偏心収差の補正が困難となる。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（４）の下限値を１０．０にすることが好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（５）の上限値を１．５にすることが好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（６）の下限値を７．０にすることが好ましい。
また、本実施形態に係る可変焦点距離レンズは、調整機構は、第１レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第５レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行うことが望ましい。
第１レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第５レンズ群をシフト偏心させる位置調整によって、広角端から望遠端までの全焦点域で偏心収差の良好な補正を実現できる。
また、本実施形態に係る可変焦点距離レンズは、以下の条件式（７）、（８）、（９）を満足することが望ましい。
（７） ７．０＜Ｍ１ｔ／Ｍ１ｗ
（８） Ｍ５ｔ／Ｍ５ｗ＜１．５
（９） ６．０＜（Ｍ１ｔ／Ｍ１ｗ）／（Ｍ５ｔ／Ｍ５ｗ）
但し、Ｍ１ｔは可変焦点距離レンズの望遠端状態における第１レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率、Ｍ１ｗは可変焦点距離レンズの広角端状態における第１レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率、Ｍ５ｔは可変焦点距離レンズの望遠端状態における第５レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率、Ｍ５ｗは可変焦点距離レンズの広角端状態における第５レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率である。なお、第５レンズ群と像面との間にレンズ群が存在しない場合は、Ｍ５ｔ＝Ｍ５ｗ＝１．０とする。
条件式（７）〜（９）は、可変焦点距離レンズの第１レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第５レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行うことで、可変焦点距離レンズの広角端から望遠端までの全焦点域で偏心収差による結像性能の劣化を補正するのに適した、レンズ群の倍率関係を規定する。第１レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率の変化を、第５レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率の変化に比べて大きくするよう構成することにより、広角端から望遠端までの全焦点域で良好な補正を実現できる。
条件式（７）の下限値を下回った場合、広角端から望遠端までの全焦点域での偏心収差の補正が困難となる。
条件式（８）の上限値を上回った場合、広角端から望遠端までの全焦点域での偏心収差の補正が困難となる。
条件式（９）の下限値を下回った場合、広角端から望遠端までの全焦点域での偏心収差の補正が困難となる。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（７）の下限値を１０．０にすることが好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（８）の上限値を１．２にすることが好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（９）の下限値を１０．０にすることが好ましい。
また、本実施形態に係る可変焦点距離レンズは、調整機構は、第２レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第３レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行うことが望ましい。
第２レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第３レンズ群をシフト偏心させる位置調整によって、広角端から望遠端までの全焦点域で偏心収差の良好な補正を実現できる。
また、本実施形態に係る可変焦点距離レンズは、以下の条件式（１０）、（１１）、（１２）を満足することが望ましい。
（１０） ２．５＜Ｍ２ｔ／Ｍ２ｗ
（１１） Ｍ３ｔ／Ｍ３ｗ＜２．０
（１２） ２．０＜（Ｍ２ｔ／Ｍ２ｗ）／（Ｍ３ｔ／Ｍ３ｗ）
但し、Ｍ２ｔは可変焦点距離レンズの望遠端状態における第２レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率、Ｍ２ｗは可変焦点距離レンズの広角端状態における第２レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率、Ｍ３ｔは可変焦点距離レンズの望遠端状態における第３レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率、Ｍ３ｗは可変焦点距離レンズの広角端状態における第３レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率である。
条件式（１０）〜（１２）は、可変焦点距離レンズの第２レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第３レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行うことで、可変焦点距離レンズの広角端から望遠端までの全焦点域で偏心収差による結像性能の劣化を補正するのに適した、レンズ群の倍率関係を規定する。第２レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率の変化を、第３レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率の変化に比べて大きくするよう構成することにより、広角端から望遠端までの全焦点域で良好な補正を実現できる。
条件式（１０）の下限値を下回った場合、広角端から望遠端までの全焦点域での偏心収差の補正が困難となる。
条件式（１１）の上限値を上回った場合、広角端から望遠端までの全焦点域での偏心収差の補正が困難となる。
条件式（１２）の下限値を下回った場合、広角端から望遠端までの全焦点域での偏心収差の補正が困難となる。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（１０）の下限値を２．７にすることが好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（１１）の上限値を１．５にすることが好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（１２）の下限値を２．１にすることが好ましい。
また、本実施形態に係る可変焦点距離レンズは、調整機構は、第２レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第５レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行うことが望ましい。
第２レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第５レンズ群をシフト偏心させる位置調整によって、広角端から望遠端までの全焦点域で偏心収差の良好な補正を実現できる。
また、本実施形態に係る可変焦点距離レンズは、以下の条件式（１３）、（１４）、（１５）を満足することが望ましい。
（１３） ２．５＜Ｍ２ｔ／Ｍ２ｗ
（１４） Ｍ５ｔ／Ｍ５ｗ＜１．５
（１５） ２．５＜（Ｍ２ｔ／Ｍ２ｗ）／（Ｍ５ｔ／Ｍ５ｗ）
但し、Ｍ２ｔは可変焦点距離レンズの望遠端状態における第２レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率、Ｍ２ｗは可変焦点距離レンズの広角端状態における第２レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率、Ｍ５ｔは可変焦点距離レンズの望遠端状態における第５レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率、Ｍ５ｗは可変焦点距離レンズの広角端状態における第５レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率である。なお、第５レンズ群と像面との間にレンズ群が存在しない場合は、Ｍ５ｔ＝Ｍ５ｗ＝１．０とする。
条件式（１３）〜（１５）は、可変焦点距離レンズの第２レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第５レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行うことで、可変焦点距離レンズの広角端から望遠端までの全焦点域で偏心収差による結像性能の劣化を補正するのに適した、レンズ群の倍率関係を規定する。第２レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率の変化を、第５レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率の変化に比べて大きくするよう構成することにより、広角端から望遠端までの全焦点域で良好な補正を実現できる。
条件式（１３）の下限値を下回った場合、広角端から望遠端までの全焦点域での偏心収差の補正が困難となる。
条件式（１４）の上限値を上回った場合、広角端から望遠端までの全焦点域での偏心収差の補正が困難となる。
条件式（１５）の下限値を下回った場合、広角端から望遠端までの全焦点域での偏心収差の補正が困難となる。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（１３）の下限値を２．７にすることが好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（１４）の上限値を１．２にすることが好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（１５）の下限値を２．７にすることが好ましい。
また、本実施形態に係る可変焦点距離レンズの調整方法は、物体側から順に、前方レンズ群と、虹彩絞りと、後方レンズ群とを有し、前方レンズ群内の少なくとも１つの空気間隔と、前方レンズ群と後方レンズ群の空気間隔と、後方レンズ群内の少なくとも１つの空気間隔とを変化させることにより焦点距離を変化させる可変焦点距離レンズの調整方法であって、前方レンズ群と虹彩絞りと後方レンズ群とを組立てた後に、前方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群をシフト偏心またはチルト偏心させ、後方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群をシフト偏心またはチルト偏心させる位置調整を行う。
この調整方法により、製造時の偏心誤差によって発生する偏心収差による結像性能の劣化を広角端から望遠端までの全焦点域で補正できる。なお、前方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群または後方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群のどちらか一方のみで補正しようとすると、良好に偏心収差が補正できるのは焦点距離範囲のごく一部に限られ、その他の焦点距離範囲では偏心収差が残存し結像性能の劣化を十分補正できない。この問題は、可変焦点距離レンズの変倍比が大きくなるほど顕著となる。
（実施例）
以下、本実施形態に係る各実施例について図面を参照しつつ説明する。
第１実施例から第４実施例に係る可変焦点距離レンズは、レンズ構成が共通で、製造時の偏心誤差による結像性能の劣化を良好に補正するための後述する調整機構が相違する。よって、重複する部分について、ここでまとめて説明を行う。
図１は、第１実施例から第４実施例に係る可変焦点距離レンズのレンズ構成を示す断面図である。
図１に示すように、第１実施例から第４実施例に係る可変焦点距離レンズのレンズ系は、光軸に沿って物体側から順に、前方レンズ群ＧＦと、虹彩絞りＳと、後方レンズ群ＧＲとから構成され、前方レンズ群ＧＦは、光軸に沿って物体側から順に、正屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなり、後方レンズ群ＧＲは、光軸に沿って物体側から順に、正屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とからなる。
広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の空気間隔が拡大し、第２レンズ群Ｇ２と虹彩絞りＳの空気間隔が縮小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の空気間隔が拡大し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の空気間隔が縮小するように、各レンズ群が移動する。また、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、虹彩絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と一体的に移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸正レンズＬ１２との接合負レンズと、両凸正レンズＬ１３とからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹負レンズＬ２２と、両凸正レンズＬ２３と、両凹負レンズＬ２４と両凸正レンズＬ２５との接合負レンズとからなり、負メニスカスレンズＬ２１は物体側に薄い樹脂層を有し、樹脂面を非球面形状としたレンズである。
第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に、両凸正レンズＬ３１と、両凸正レンズＬ３２と、両凸正レンズＬ３３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３４との接合正レンズとからなる。
第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って物体側から順に、両凹負レンズＬ４１と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４２との接合負レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４３とからなり、両凹負レンズＬ４１は物体側の面が非球面のレンズである。
第５レンズ群Ｇ５は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５１と、両凸正レンズＬ５２と、両凹負レンズＬ５３と両凸正レンズＬ５４との接合負レンズとからなり、正メニスカスレンズＬ５１は物体側の面が非球面のレンズである。
像面Ｉは、不図示の撮像素子上に形成され、該撮像素子はＣＣＤやＣＭＯＳ等から構成されている。
以下の表１に第１実施例から第４実施例に係る可変焦点距離レンズのレンズ系の諸元値を掲げる。
表中の（面データ）において、物面は物体面、面番号は物体側からの面の番号、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、νｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）におけるアッベ数、（可変）は可変面間隔、（絞り）は虹彩絞りＳ、像面は像面Ｉをそれぞれ表している。なお、空気の屈折率ｎｄ＝１．００００００は記載を省略している。また、曲率半径ｒ欄の「∞」は平面を示している。
（非球面データ）において、非球面は以下の式で表される。
Ｘ（ｙ）＝（ｙ２/ｒ）/［１＋［１−κ（ｙ２/ｒ２）］１/２］
＋Ａ４×ｙ４＋Ａ６×ｙ６＋Ａ８×ｙ８＋Ａ１０×ｙ１０
ここで、光軸に垂直な方向の高さをｙ、高さｙにおける光軸方向の変位量（各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離）をＸ（ｙ）、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒ、円錐係数をκ、ｎ次の非球面係数をＡｎとする。なお、「E-n」は「×10−ｎ」を示し、例えば「1.234E-05」は「1.234×10−５」を示す。また、各非球面は、（面データ）において、面番号の右側に「＊」を付して示している。
（各種データ）において、ズーム比はレンズ系の変倍比、Ｗは広角端状態、Ｍは中間焦点距離状態、Ｔは望遠端状態、ｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角（単位：「°」）、Ｙは像高、ＴＬはレンズ系全長、Ｂｆはバックフォーカス、ｄｉは面番号ｉでの可変面間隔値を表している。
（ズームレンズ群データ）は、各レンズ群の始面番号とレンズ群の焦点距離をそれぞれ示す。
なお、以下の全ての諸元値において、掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄその他の長さ等は、特記の無い場合一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、単位は「ｍｍ」に限定されること無く他の適当な単位を用いることもできる。
（表１）

（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 205.0918 2.0000 1.882997 40.76
2 67.5242 9.0719 1.456000 91.20
3 -361.4271 0.1000
4 70.1004 6.8670 1.603001 65.46
5 -2470.8379 （可変）

6* 84.7687 0.1500 1.553890 38.09
7 73.9375 1.2000 1.834807 42.72
8 17.0367 6.4697
9 -49.4822 1.0000 1.816000 46.62
10 52.1406 0.1500
11 31.6149 5.4508 1.761820 26.56
12 -44.4482 1.1935
13 -25.1358 1.0000 1.816000 46.62
14 64.5036 2.4219 1.808090 22.79
15 -166.5431 （可変）

16（絞り） ∞ 1.0000
17 63.1022 3.4913 1.593190 67.87
18 -50.2215 0.1000
19 58.6826 2.7220 1.487490 70.41
20 -121.4345 0.1000
21 48.6432 4.1042 1.487490 70.41
22 -34.5008 1.0000 1.808090 22.79
23 -205.1599 （可変）

24* -66.9686 1.0000 1.693501 53.20
25 26.5712 2.1581 1.761820 26.56
26 63.3384 4.7873
27 -24.7041 1.0000 1.729157 54.66
28 -74.8636 （可変）

29* -569.7942 3.9609 1.589130 61.16
30 -23.5350 0.1000
31 37.1485 5.0060 1.487490 70.41
32 -45.1969 1.7164
33 -107.0363 1.0000 1.882997 40.76
34 23.3621 4.5016 1.548141 45.79
35 -637.5585 (Bf)
像面 ∞

（非球面データ）
第6面
κ ＝ 1.0000
A4 ＝ 3.61880E-06
A6 ＝ -6.10680E-09
A8 ＝ -4.67380E-12
A10 ＝ 5.77660E-14
第24面
κ ＝ 1.0000
A4 ＝ 3.81940E-06
A6 ＝ -1.72450E-09
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00
第29面
κ ＝ 1.0000
A4 ＝ -1.63630E-05
A6 ＝ 8.94380E-09
A8 ＝ -2.98150E-11
A10 ＝ 2.87630E-14

（各種データ）
ズーム比 15.71
Ｗ Ｍ Ｔ
f = 18.56080 50.16122 291.57422
FNO = 3.60 5.57 5.87
2ω = 77.91 30.73 5.42
Y = 14.2 14.2 14.2
TL = 163.30 188.45 252.97
Bf = 39.15242 63.58078 82.77641

d5 2.14670 21.46790 80.53690
d15 34.33830 15.73730 2.00000
d23 3.38750 9.43760 11.83690
d28 9.44940 3.39920 1.00000

（ズームレンズ群データ）
群 始面 焦点距離
１ １ １２２．１０４
２ ６ −１５．８６７
３ １６ ２６．５６７
４ ２４ −２４．００１
５ ２９ ３３．８１８
図２は、製造時に偏心誤差が発生しなかった場合の第１実施例から第４実施例に係る可変焦点距離レンズの無限遠合焦状態でのｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するコマ収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
図３は、製造時に偏心誤差が発生した場合の第１実施例から第４実施例に係る可変焦点距離レンズの無限遠合焦状態でのｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するコマ収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
各収差図において、Ｙは像高（単位：「ｍｍ」）を表し、像高１０ｍｍ、０ｍｍ（センター）、−１０ｍｍにおけるコマ収差がそれぞれ示されている。なお、以下の説明で参照する他の収差図においても同様である。
（第１実施例）
次に、第１実施例に係る可変焦点距離レンズの調整機構について説明する。第１実施例は、製造時の偏心誤差による結像性能の劣化を良好に補正するため、第１レンズ群Ｇ１をチルト偏心させる位置調整と、第３レンズ群Ｇ３をシフト偏心させる位置調整を行う調整機構を有する。
図４は、第１実施例に係る可変焦点距離レンズの機構を示す断面図である。
図５は、図４に示される可変焦点距離レンズの第１レンズ群をチルト偏心させる位置調整を行うための機構を示す図であり、物体側から見た図である。
図６は、図４に示される可変焦点距離レンズの第３レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行うための機構を示す図であり、光軸に垂直な断面図である。
図４に示すように、第１実施例に係る可変焦点距離レンズ１において、第１レンズ群Ｇ１は環状の第１保持部材３に保持され、第２レンズ群Ｇ２は略円筒状の第２保持部材５に保持され、第３レンズ群Ｇ３は環状の第３保持部材７に保持され、第４レンズ群Ｇ４は略円筒状の第４保持部材９に保持され、第５レンズ群Ｇ５は略円筒状の第５保持部材１１に保持されている。
第１保持部材３は、第１ネジ１３と第２ネジ１５によって環状の第１摺動部材１７に固定され、第２保持部材５は環状の第２摺動部材１９に固定され、第３保持部材７は、第３ネジ２１によって環状の第３摺動部材２３に固定され、第４保持部材９は環状の第４摺動部材２５に固定され、第５保持部材１１は環状の第５摺動部材２７に固定されている。
第１実施例の可変焦点距離レンズ１のレンズ系は、円筒状の固定筒２９と、固定筒２９に回転可能に内嵌した円筒状のカム筒３１の内側に収納されている。第１摺動部材１７、第２摺動部材１９、第３摺動部材２３、第４摺動部材２５、第５摺動部材２７の外周の縁部には、図示しないカムピンがそれぞれ設けられており、これらのカムピンはカム筒３１に形成された図示しないカム溝と係合している。図示しない機構によって固定筒２９に対してカム筒３１を回転させることにより、第１摺動部材１７、第２摺動部材１９、第３摺動部材２３、第４摺動部材２５、第５摺動部材２７を光軸に沿って前後に移動させることができる。
固定筒２９にはマウント部材３３が固定され、固定筒２９はマウント部材３３を介して不図示のカメラ等の撮像装置に固定される。また、虹彩絞りＳは、第３摺動部材２３に固定された絞り機構３５によって開閉される。
第１保持部材３は、第１レンズ群Ｇ１を保持する円筒部３ａと、円筒部３ａの径方向外方に延在するフランジ部３ｂとを有する。フランジ部３ｂには、フランジ部３ｂを光軸方向に貫通する３つのバカ穴３ｃが周方向に略等間隔で形成されていると共に、フランジ部３ｂを光軸方向に貫通する３つのネジ穴３ｄが周方向に略等間隔で形成されている。これらの計６つのバカ穴３ｃとネジ穴３ｄは、周方向に略等間隔で交互に形成されている。バカ穴３ｃの径は、第１ネジ１３の軸直径よりも大きく形成されている。また、第１摺動部材１７には、光軸方向に見て３つのバカ穴３ｃと一致する位置に３つのネジ穴１７ａが形成されている。
図４と図５に示すように、３つの第１ネジ１３は、３つのバカ穴３ｃにそれぞれ挿通されると共に、３つのネジ穴１７ａにそれぞれ螺合している。また、３つの第２ネジ１５は、３つのネジ穴３ｄにそれぞれ螺合している。
第１ネジ１３を締める又は緩めることで、第１ネジ１３の頭部が第１保持部材３を光軸方向像側に押す力を加減し、第２ネジ１５を締める又は緩めることで、第２ネジ１５が第１保持部材３を光軸方向物体側に引く力を加減することによって、第１摺動部材１７に対する第１保持部材３の傾き具合を調整して固定することができる。即ち、光軸に対して第１レンズ群Ｇ１をチルト偏心させる位置調整を行うことができる。
第３保持部材７は、第３レンズ群Ｇ３を保持する円筒部７ａと、円筒部７ａの径方向外方に延在するフランジ部７ｂとを有し、フランジ部７ｂは第３摺動部材２３に形成された円環状の溝２３ａに嵌め込まれている。第３摺動部材２３には、第３摺動部材２３を円筒部７ａの径方向に貫通する３つのネジ穴２３ｂが溝２３ａに沿って略等間隔で形成されている。また、固定筒２９には、円筒部７ａの径方向に見て３つのネジ穴２３ｂと一致する位置に３つの穴２９ａが形成されており、カム筒３１には、円筒部７ａの径方向に見て３つのネジ穴２３ｂと一致する位置に３つの穴３１ａが形成されている。
図４と図６に示すように、３つの第３ネジ２１は、３つのネジ穴２３ｂにそれぞれ螺合すると共に、先端がフランジ部７ｂの縁部にそれぞれ当接している。また、それぞれの第３ネジ２１は、外部から穴２９ａと穴３１ａを通してドライバーを差し込み、回転操作することができるようになっている。なお、塵埃などが固定筒２９やカム筒３１の内部に入り込むことを防ぐため、第３ネジ２１を回転操作する時以外は、図示しないゴムリングなどで穴２９ａと穴３１ａを塞いでいる。
第３ネジ２１を締める又は緩めることで、第３ネジ２１を円筒部７ａの径方向に進退させることにより、第３摺動部材２３に対して第３保持部材７を光軸に垂直な方向へ移動して固定することができる。即ち、光軸に対して第３レンズ群Ｇ３をシフト偏心させる位置調整を行うことができる。
以下の表２に、第１実施例に係る可変焦点距離レンズ１における条件式（１）〜（６）の対応値を掲げる。
なお、第１実施例において、ＭＡｔは望遠端状態における第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、ＭＡｗは広角端状態における第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、ＭＢｔは望遠端状態における第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、ＭＢｗは広角端状態における第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、Ｍ１ｔは望遠端状態における第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、Ｍ１ｗは広角端状態における第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、Ｍ３ｔは望遠端状態における第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、Ｍ３ｗは広角端状態における第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率である。
（表２）

（条件式対応値）
（１） ＭＡｔ／ＭＡｗ＝１５．７１
（２） ＭＢｔ／ＭＢｗ＝１．３３８
（３） （ＭＡｔ／ＭＡｗ）／（ＭＢｔ／ＭＢｗ）＝１１．７４
（４） Ｍ１ｔ／Ｍ１ｗ＝１５．７１
（５） Ｍ３ｔ／Ｍ３ｗ＝１．３３８
（６） （Ｍ１ｔ／Ｍ１ｗ）／（Ｍ３ｔ／Ｍ３ｗ）＝１１．７４
図７は、製造時の偏心誤差がある場合に、第１レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第３レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行って結像性能を補正した場合の第１実施例に係る可変焦点距離レンズの無限遠合焦状態でのｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するコマ収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
図２、図３、図７の収差図を比較すると、図７では製造時の偏心誤差による結像性能の劣化が広角端状態から望遠端状態にわたって良好に補正されていることがわかる。
（第２実施例）
次に、第２実施例に係る可変焦点距離レンズの調整機構について説明する。第２実施例は、製造時の偏心誤差による結像性能の劣化を良好に補正するため、第１レンズ群Ｇ１をチルト偏心させる位置調整と、第５レンズ群Ｇ５をシフト偏心させる位置調整を行う調整機構を有する。なお、第１実施例と構造が同じ部分は同一の符号を用いて説明するか、或いは同一の符号を図に示して説明を省略する。
図８は、第２実施例に係る可変焦点距離レンズの機構を示す断面図である。
図９は、図８に示される可変焦点距離レンズの第５レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行うための機構を示す図であり、像側から見た図である。
図８に示すように、第２実施例に係る可変焦点距離レンズ３７において、第１レンズ群Ｇ１は環状の第１保持部材３に保持され、第２レンズ群Ｇ２は略円筒状の第２保持部材５に保持され、第３レンズ群Ｇ３は略円筒状の第３保持部材３９に保持され、第４レンズ群Ｇ４は略円筒状の第４保持部材９に保持され、第５レンズ群Ｇ５は環状の第５保持部材４１に保持されている。
第１保持部材３は、第１ネジ１３と第２ネジ１５によって環状の第１摺動部材１７に固定され、第２保持部材５は環状の第２摺動部材１９に固定され、第３保持部材３９は環状の第３摺動部材４３に固定され、第４保持部材９は環状の第４摺動部材２５に固定され、第５保持部材４１は、第４ネジ４５によって環状の第５摺動部材４７に固定されている。
第２実施例の可変焦点距離レンズ３７のレンズ系は、円筒状の固定筒２９と、固定筒２９に回転可能に内嵌した円筒状のカム筒３１の内側に収納されている。第１摺動部材１７、第２摺動部材１９、第３摺動部材４３、第４摺動部材２５、第５摺動部材４７の外周の縁部には、図示しないカムピンがそれぞれ設けられており、これらのカムピンはカム筒３１に形成された図示しないカム溝と係合している。図示しない機構によって固定筒２９に対してカム筒３１を回転させることにより、第１摺動部材１７、第２摺動部材１９、第３摺動部材４３、第４摺動部材２５、第５摺動部材４７を光軸に沿って前後に移動させることができる。
固定筒２９にはマウント部材３３が固定され、固定筒２９はマウント部材３３を介して不図示のカメラ等の撮像装置に固定される。また、虹彩絞りＳは、第３摺動部材４３に固定された絞り機構３５によって開閉される。
第１保持部材３を第１摺動部材１７に固定するための構造は、第１実施例と同じであるため同一の符号を図８に示して説明を省略するが、第１実施例と同様の方法により、第１摺動部材１７に対する第１保持部材３の傾き具合を調整して固定することができる。即ち、光軸に対して第１レンズ群Ｇ１をチルト偏心させる位置調整を行うことができる。
第５保持部材４１は、第５レンズ群Ｇ５を保持する円筒部４１ａと、円筒部４１ａの径方向外方に延在するフランジ部４１ｂとを有する。フランジ部４１ｂには、フランジ部４１ｂを光軸方向に貫通する３つのバカ穴４１ｃが周方向に略等間隔で形成されている。バカ穴４１ｃの径は、第４ネジ４５の軸直径よりも大きく形成されている。また、第５摺動部材４７には、光軸方向に見て３つのバカ穴４１ｃと一致する位置に３つのネジ穴４７ａが形成されている。
図８と図９に示すように、３つの第４ネジ４５は、３つのバカ穴４１ｃにそれぞれ挿通されると共に、３つのネジ穴４７ａにそれぞれ螺合しており、フランジ部４１ｂ、即ち第５保持部材４１を像側から第５摺動部材４７に固定している。
第４ネジ４５の軸直径に比べてバカ穴４１ｃの径に余裕があるため、締め付けてある第４ネジ４５を一旦緩めることにより、第５摺動部材４７に対して第５保持部材４１を光軸に垂直な方向へ移動することができる。そして第５保持部材４１を最適な位置に移動した後、再び第４ネジ４５を締めることで、第５保持部材４１を最適な位置に固定することができる。即ち、光軸に対して第５レンズ群Ｇ５をシフト偏心させる位置調整を行うことができる。
以下の表３に、第２実施例に係る可変焦点距離レンズ３７における条件式（１）〜（３）と条件式（７）〜（９）の対応値を掲げる。
なお、第２実施例において、ＭＡｔは望遠端状態における第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、ＭＡｗは広角端状態における第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、第５レンズ群Ｇ５と像面Ｉとの間にレンズ群が存在しないのでＭＢｔ＝ＭＢｗ＝１．０、Ｍ１ｔは望遠端状態における第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、Ｍ１ｗは広角端状態における第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、第５レンズ群Ｇ５と像面Ｉとの間にレンズ群が存在しないのでＭ５ｔ＝Ｍ５ｗ＝１．０である。
（表３）

（条件式対応値）
（１） ＭＡｔ／ＭＡｗ＝１５．７１
（２） ＭＢｔ／ＭＢｗ＝１．０００
（３） （ＭＡｔ／ＭＡｗ）／（ＭＢｔ／ＭＢｗ）＝１５．７１
（７） Ｍ１ｔ／Ｍ１ｗ＝１５．７１
（８） Ｍ５ｔ／Ｍ５ｗ＝１．０００
（９） （Ｍ１ｔ／Ｍ１ｗ）／（Ｍ５ｔ／Ｍ５ｗ）＝１５．７１
図１０は、製造時の偏心誤差がある場合に、第１レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第５レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行って結像性能を補正した場合の第２実施例に係る可変焦点距離レンズの無限遠合焦状態でのｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するコマ収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
図２、図３、図１０の収差図を比較すると、図１０では製造時の偏心誤差による結像性能の劣化が広角端状態から望遠端状態にわたって良好に補正されていることがわかる。
（第３実施例）
次に、第３実施例に係る可変焦点距離レンズの調整機構について説明する。第３実施例は、製造時の偏心誤差による結像性能の劣化を良好に補正するため、第２レンズ群Ｇ２をチルト偏心させる位置調整と、第３レンズ群Ｇ３をシフト偏心させる位置調整を行う調整機構を有する。なお、第１実施例と構造が同じ部分は同一の符号を用いて説明するか、或いは同一の符号を図に示して説明を省略する。
図１１は、第３実施例に係る可変焦点距離レンズの機構を示す断面図である。
図１２は、図１１に示される可変焦点距離レンズの第２レンズ群をチルト偏心させる位置調整を行うための機構を示す図であり、物体側から斜めに見た図である。
図１１に示すように、第３実施例に係る可変焦点距離レンズ４９において、第１レンズ群Ｇ１は略円筒状の第１保持部材５１に保持され、第２レンズ群Ｇ２は略円筒状の第２保持部材５３に保持され、第３レンズ群Ｇ３は環状の第３保持部材７に保持され、第４レンズ群Ｇ４は略円筒状の第４保持部材９に保持され、第５レンズ群Ｇ５は略円筒状の第５保持部材１１に保持されている。
第１保持部材５１は環状の第１摺動部材５５に固定され、第２保持部材５３は環状の第２摺動部材５７に固定され、第３保持部材７は、第３ネジ２１によって環状の第３摺動部材２３に固定され、第４保持部材９は環状の第４摺動部材２５に固定され、第５保持部材１１は環状の第５摺動部材２７に固定されている。
第３実施例の可変焦点距離レンズ４９のレンズ系は、円筒状の固定筒２９と、固定筒２９に回転可能に内嵌した円筒状のカム筒３１の内側に収納されている。第１摺動部材５５、第２摺動部材５７、第３摺動部材２３、第４摺動部材２５、第５摺動部材２７の外周の縁部には、図示しないカムピンがそれぞれ設けられており、これらのカムピンはカム筒３１に形成された図示しないカム溝と係合している。なお、第２摺動部材５７に設けられたカムピン５７ｄは図１２に図示されている。図示しない機構によって固定筒２９に対してカム筒３１を回転させることにより、第１摺動部材５５、第２摺動部材５７、第３摺動部材２３、第４摺動部材２５、第５摺動部材２７を光軸に沿って前後に移動させることができる。
固定筒２９にはマウント部材３３が固定され、固定筒２９はマウント部材３３を介して不図示のカメラ等の撮像装置に固定される。また、虹彩絞りＳは、第３摺動部材２３に固定された絞り機構３５によって開閉される。
図１１と図１２に示すように、第２摺動部材５７は、光軸を中心とする２重の円環状構造を有し、第２保持部材５３を保持する内側円環部５７ａと、外側円環部５７ｂとが、内側円環部５７ａの外周に沿って略等間隔で形成された３つの結合部５７ｃによってつながっている。外側円環部５７ｂの外周には、周方向に略等間隔で３つの上述のカムピン５７ｄが固定されている。
外側円環部５７ｂには、周方向に延びる３つの長孔５７ｅが周方向に略等間隔で形成されている。それぞれの長孔５７ｅの両端には、略光軸方向物体側に延びる切欠き５７ｆが形成されている。また、それぞれの長孔５７ｅの中央にはイモビス５９が嵌っており、この部分の長孔５７ｅ内の物体側の面には、イモビス５９をカム筒３１の径方向内方にねじ込むことで長孔５７ｅを光軸方向に押し広げるためのテーパー面５７ｇが形成されている。なお、第２摺動部材５７を光軸方向に見たとき、それぞれのイモビス５９と、その近傍の結合部５７ｃ、光軸は、略同一直線上にある。
固定筒２９には、径方向に見て３つのイモビス５９と一致する位置に３つの穴２９ｂが形成されており、カム筒３１には、径方向に見て３つのイモビス５９と一致する位置に３つの穴３１ｂが形成されている。それぞれのイモビス５９の頭部には六角形の穴５９ａが形成されており、それぞれのイモビス５９は、外部から穴２９ｂと穴３１ｂを通してヘックスキーを差し込み、回転操作することができるようになっている。なお、塵埃などが固定筒２９やカム筒３１の内部に入り込むことを防ぐため、イモビス５９を回転操作する時以外は、図示しないゴムリングなどで穴２９ｂと穴３１ｂを塞いでいる。
イモビス５９を長孔５７ｅにねじ込むことにより、長孔５７ｅを押し広げて外側円環部５７ｂを弾性変形させ、結合部５７ｃを介して外側円環部５７ｂにつながった内側円環部５７ａをカムピン５７ｄに対して傾けることができる。なお、長孔５７ｅに切欠き５７ｆが形成されているため、イモビス５９のねじ込みにより外側円環部５７ｂを変形させやすくなる。
イモビス５９を締める又は緩めることにより、内側円環部５７ａが保持する第２保持部材５３のカムピン５７ｄに対する傾き具合を調整して固定することができる。即ち、光軸に対して第２レンズ群Ｇ２をチルト偏心させる位置調整を行うことができる。
第３保持部材７を第３摺動部材２３に固定するための構造は、第１実施例と同じであるため同一の符号を図１１に示して説明を省略するが、第１実施例と同様の方法により、第３摺動部材２３に対して第３保持部材７を光軸に垂直な方向へ移動して固定することができる。即ち、光軸に対して第３レンズ群Ｇ３をシフト偏心させる位置調整を行うことができる。
以下の表４に、第３実施例に係る可変焦点距離レンズ４９における条件式（１）〜（３）と条件式（１０）〜（１２）の対応値を掲げる。
なお、第３実施例において、ＭＡｔは望遠端状態における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、ＭＡｗは広角端状態における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、ＭＢｔは望遠端状態における第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、ＭＢｗは広角端状態における第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、Ｍ２ｔは望遠端状態における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、Ｍ２ｗは広角端状態における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、Ｍ３ｔは望遠端状態における第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、Ｍ３ｗは広角端状態における第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率である。
（表４）

（条件式対応値）
（１） ＭＡｔ／ＭＡｗ＝３．０５２
（２） ＭＢｔ／ＭＢｗ＝１．３３８
（３） （ＭＡｔ／ＭＡｗ）／（ＭＢｔ／ＭＢｗ）＝２．２８１
（１０） Ｍ２ｔ／Ｍ２ｗ＝３．０５２
（１１） Ｍ３ｔ／Ｍ３ｗ＝１．３３８
（１２） （Ｍ２ｔ／Ｍ２ｗ）／（Ｍ３ｔ／Ｍ３ｗ）＝２．２８１
図１３は、製造時の偏心誤差がある場合に、第２レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第３レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行って結像性能を補正した場合の第３実施例に係る可変焦点距離レンズの無限遠合焦状態でのｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するコマ収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
図２、図３、図１３の収差図を比較すると、図１３では製造時の偏心誤差による結像性能の劣化が広角端状態から望遠端状態にわたって良好に補正されていることがわかる。
（第４実施例）
次に、第４実施例に係る可変焦点距離レンズの調整機構について説明する。第４実施例は、製造時の偏心誤差による結像性能の劣化を良好に補正するため、第２レンズ群Ｇ２をチルト偏心させる位置調整と、第５レンズ群Ｇ５をシフト偏心させる位置調整を行う調整機構を有する。なお、第１実施例、第２実施例、第３実施例と構造が同じ部分は同一の符号を用いて説明するか、或いは同一の符号を図に示して説明を省略する。
図１４は、第４実施例に係る可変焦点距離レンズの機構を示す断面図である。
図１４に示すように、第４実施例に係る可変焦点距離レンズ６１において、第１レンズ群Ｇ１は略円筒状の第１保持部材５１に保持され、第２レンズ群Ｇ２は略円筒状の第２保持部材５３に保持され、第３レンズ群Ｇ３は略円筒状の第３保持部材３９に保持され、第４レンズ群Ｇ４は略円筒状の第４保持部材９に保持され、第５レンズ群Ｇ５は環状の第５保持部材４１に保持されている。
第１保持部材５１は環状の第１摺動部材５５に固定され、第２保持部材５３は環状の第２摺動部材５７に固定され、第３保持部材３９は環状の第３摺動部材４３に固定され、第４保持部材９は環状の第４摺動部材２５に固定され、第５保持部材４１は、第４ネジ４５によって環状の第５摺動部材４７に固定されている。
第４実施例の可変焦点距離レンズ６１のレンズ系は、円筒状の固定筒２９と、固定筒２９に回転可能に内嵌した円筒状のカム筒３１の内側に収納されている。第１摺動部材５５、第２摺動部材５７、第３摺動部材４３、第４摺動部材２５、第５摺動部材４７の外周の縁部には、図示しないカムピンがそれぞれ設けられており、これらのカムピンはカム筒３１に形成された図示しないカム溝と係合している。図示しない機構によって固定筒２９に対してカム筒３１を回転させることにより、第１摺動部材５５、第２摺動部材５７、第３摺動部材４３、第４摺動部材２５、第５摺動部材４７を光軸に沿って前後に移動させることができる。
固定筒２９にはマウント部材３３が固定され、固定筒２９はマウント部材３３を介して不図示のカメラ等の撮像装置に固定される。また、虹彩絞りＳは、第３摺動部材４３に固定された絞り機構３５によって開閉される。
第２摺動部材５７の構造は第３実施例と同じであるため同一の符号を図１４に示して説明を省略するが、第３実施例と同様、イモビス５９を締める又は緩めることにより、内側円環部５７ａが保持する第２保持部材５３のカムピン５７ｄ（第３実施例の図１２参照）に対する傾き具合を調整して固定することができる。即ち、光軸に対して第２レンズ群Ｇ２をチルト偏心させる位置調整を行うことができる。
第５保持部材４１を第５摺動部材４７に固定するための構造は、第２実施例と同じであるため同一の符号を図１４に示して説明を省略するが、第２実施例と同様の方法により、第５摺動部材４７に対して第５保持部材４１を光軸に垂直な方向へ移動して固定することができる。即ち、光軸に対して第５レンズ群Ｇ５をシフト偏心させる位置調整を行うことができる。
以下の表５に、第４実施例に係る可変焦点距離レンズ６１における条件式（１）〜（３）と条件式（１３）〜（１５）の対応値を掲げる。
なお、第４実施例において、ＭＡｔは望遠端状態における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、ＭＡｗは広角端状態における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、第５レンズ群Ｇ５と像面Ｉとの間にレンズ群が存在しないのでＭＢｔ＝ＭＢｗ＝１．０、Ｍ２ｔは望遠端状態における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、Ｍ２ｗは広角端状態における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成結像倍率、第５レンズ群Ｇ５と像面Ｉとの間にレンズ群が存在しないのでＭ５ｔ＝Ｍ５ｗ＝１．０である。
（表５）

（条件式対応値）
（１） ＭＡｔ／ＭＡｗ＝３．０５２
（２） ＭＢｔ／ＭＢｗ＝１．０００
（３） （ＭＡｔ／ＭＡｗ）／（ＭＢｔ／ＭＢｗ）＝３．０５２
（１３） Ｍ２ｔ／Ｍ２ｗ＝３．０５２
（１４） Ｍ５ｔ／Ｍ５ｗ＝１．０００
（１５） （Ｍ２ｔ／Ｍ２ｗ）／（Ｍ５ｔ／Ｍ５ｗ）＝３．０５２
図１５は、製造時の偏心誤差がある場合に、第２レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、第５レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行って結像性能を補正した場合の第４実施例に係る可変焦点距離レンズの無限遠合焦状態でのｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するコマ収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
図２、図３、図１５の収差図を比較すると、図１５では製造時の偏心誤差による結像性能の劣化が広角端状態から望遠端状態にわたって良好に補正されていることがわかる。
以上のように、本実施形態によれば、良好な光学性能を達成可能で低コストの可変焦点距離レンズと、その調整方法を提供することができる。さらに、変倍比が大きい可変焦点距離レンズにおいて、広角端状態から望遠端状態にわたる可変焦点距離全域で良好な光学性能を達成することができる。
次に、本実施形態に係る可変焦点距離レンズを搭載したカメラについて説明する。なお、第１実施例に係る可変焦点距離レンズ１を搭載した場合について説明するが、他の実施例でも同様である。
図１６は、第１実施例に係る可変焦点距離レンズを備えたカメラの構成を示す図である。
図１６において、カメラ６３は、撮影レンズとして第１実施例に係る可変焦点距離レンズ１を備えたデジタル一眼レフカメラである。カメラ６３において、不図示の物体（被写体）からの光は、撮影レンズ１で集光されて、クイックリターンミラー６５を介して焦点板６７に結像される。そして焦点板６７に結像されたこの光は、ペンタプリズム６９中で複数回反射されて接眼レンズ７１へ導かれる。これにより撮影者は、被写体像を接眼レンズ７１を介して正立像として観察することができる。
また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、クイックリターンミラー６５が光路外へ退避し、不図示の被写体からの光は撮像素子７３へ到達する。これにより被写体からの光は、撮像素子７３によって撮像されて、被写体画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者はカメラ６３による被写体の撮影を行うことができる。
カメラ６３に撮影レンズとして第１実施例に係る可変焦点距離レンズ１を搭載することにより、高い性能を有するカメラを実現することができる。
なお、本発明を分かり易く説明するために実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明はこれに限定されるものでない。
ＧＦ 前方レンズ群
Ｓ 虹彩絞り
ＧＲ 後方レンズ群
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
Ｇ５ 第５レンズ群
Ｉ 像面
１ 可変焦点距離レンズ
１３ 第１ネジ
１５ 第２ネジ
２１ 第３ネジ
４５ 第４ネジ
５９ イモビス
６３ カメラ

Claims (14)

  1. 物体側から順に、前方レンズ群と、虹彩絞りと、後方レンズ群とを有し、
    前記前方レンズ群内の少なくとも１つの空気間隔と、前記前方レンズ群と前記後方レンズ群の空気間隔と、前記後方レンズ群内の少なくとも１つの空気間隔とを変化させることにより焦点距離を変化させ、
    前記前方レンズ群と前記虹彩絞りと前記後方レンズ群とを組立てた後に、前記前方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群をシフト偏心またはチルト偏心させ、前記後方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群をシフト偏心またはチルト偏心させる位置調整を行う調整機構を有することを特徴とする可変焦点距離レンズ。
  2. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の可変焦点距離レンズ。
    ２．５＜ＭＡｔ／ＭＡｗ
    ＭＢｔ／ＭＢｗ＜２．０
    ２．０＜（ＭＡｔ／ＭＡｗ）／（ＭＢｔ／ＭＢｗ）
    但し、
    ＭＡｔ：前記可変焦点距離レンズの望遠端状態における前記前方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    ＭＡｗ：前記可変焦点距離レンズの広角端状態における前記前方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    ＭＢｔ：前記可変焦点距離レンズの望遠端状態における前記後方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    ＭＢｗ：前記可変焦点距離レンズの広角端状態における前記後方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    なお、前記後方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群と像面との間にレンズ群が存在しない場合は、ＭＢｔ＝ＭＢｗ＝１．０とする。
  3. 前記前方レンズ群は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と負屈折力の第２レンズ群とを有し、
    前記後方レンズ群は、物体側から順に、正屈折力の第３レンズ群と負屈折力の第４レンズ群と正屈折力の第５レンズ群とを有し、
    広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の空気間隔は拡大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔は縮小し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の空気間隔は拡大し、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群の空気間隔は縮小することを特徴とする請求項１又は２に記載の可変焦点距離レンズ。
  4. 前記虹彩絞りは、焦点距離を変化させる際に前記第３レンズ群と一体的に移動することを特徴とする請求項３に記載の可変焦点距離レンズ。
  5. 前記調整機構は、前記第１レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、前記第３レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の可変焦点距離レンズ。
  6. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項５に記載の可変焦点距離レンズ。
    ７．０＜Ｍ１ｔ／Ｍ１ｗ
    Ｍ３ｔ／Ｍ３ｗ＜２．０
    ５．０＜（Ｍ１ｔ／Ｍ１ｗ）／（Ｍ３ｔ／Ｍ３ｗ）
    但し、
    Ｍ１ｔ：前記可変焦点距離レンズの望遠端状態における前記第１レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    Ｍ１ｗ：前記可変焦点距離レンズの広角端状態における前記第１レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    Ｍ３ｔ：前記可変焦点距離レンズの望遠端状態における前記第３レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    Ｍ３ｗ：前記可変焦点距離レンズの広角端状態における前記第３レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
  7. 前記調整機構は、前記第１レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、前記第５レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の可変焦点距離レンズ。
  8. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項７に記載の可変焦点距離レンズ。
    ７．０＜Ｍ１ｔ／Ｍ１ｗ
    Ｍ５ｔ／Ｍ５ｗ＜１．５
    ６．０＜（Ｍ１ｔ／Ｍ１ｗ）／（Ｍ５ｔ／Ｍ５ｗ）
    但し、
    Ｍ１ｔ：前記可変焦点距離レンズの望遠端状態における前記第１レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    Ｍ１ｗ：前記可変焦点距離レンズの広角端状態における前記第１レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    Ｍ５ｔ：前記可変焦点距離レンズの望遠端状態における前記第５レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    Ｍ５ｗ：前記可変焦点距離レンズの広角端状態における前記第５レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    なお、前記第５レンズ群と像面との間にレンズ群が存在しない場合は、Ｍ５ｔ＝Ｍ５ｗ＝１．０とする。
  9. 前記調整機構は、前記第２レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、前記第３レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の可変焦点距離レンズ。
  10. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項９に記載の可変焦点距離レンズ。
    ２．５＜Ｍ２ｔ／Ｍ２ｗ
    Ｍ３ｔ／Ｍ３ｗ＜２．０
    ２．０＜（Ｍ２ｔ／Ｍ２ｗ）／（Ｍ３ｔ／Ｍ３ｗ）
    但し、
    Ｍ２ｔ：前記可変焦点距離レンズの望遠端状態における前記第２レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    Ｍ２ｗ：前記可変焦点距離レンズの広角端状態における前記第２レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    Ｍ３ｔ：前記可変焦点距離レンズの望遠端状態における前記第３レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    Ｍ３ｗ：前記可変焦点距離レンズの広角端状態における前記第３レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
  11. 前記調整機構は、前記第２レンズ群をチルト偏心させる位置調整と、前記第５レンズ群をシフト偏心させる位置調整を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の可変焦点距離レンズ。
  12. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１１に記載の可変焦点距離レンズ。
    ２．５＜Ｍ２ｔ／Ｍ２ｗ
    Ｍ５ｔ／Ｍ５ｗ＜１．５
    ２．５＜（Ｍ２ｔ／Ｍ２ｗ）／（Ｍ５ｔ／Ｍ５ｗ）
    但し、
    Ｍ２ｔ：前記可変焦点距離レンズの望遠端状態における前記第２レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    Ｍ２ｗ：前記可変焦点距離レンズの広角端状態における前記第２レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    Ｍ５ｔ：前記可変焦点距離レンズの望遠端状態における前記第５レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    Ｍ５ｗ：前記可変焦点距離レンズの広角端状態における前記第５レンズ群と像面との間に位置する全てのレンズ群の合成結像倍率
    なお、前記第５レンズ群と像面との間にレンズ群が存在しない場合は、Ｍ５ｔ＝Ｍ５ｗ＝１．０とする。
  13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載の可変焦点距離レンズを有することを特徴とする光学装置。
  14. 物体側から順に、前方レンズ群と、虹彩絞りと、後方レンズ群とを有し、
    前記前方レンズ群内の少なくとも１つの空気間隔と、前記前方レンズ群と前記後方レンズ群の空気間隔と、前記後方レンズ群内の少なくとも１つの空気間隔とを変化させることにより焦点距離を変化させる可変焦点距離レンズの調整方法であって、
    前記前方レンズ群と前記虹彩絞りと前記後方レンズ群とを組立てた後に、前記前方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群をシフト偏心またはチルト偏心させ、前記後方レンズ群の少なくとも一部のレンズ群をシフト偏心またはチルト偏心させる位置調整を行うことを特徴とする可変焦点距離レンズの調整方法。
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