JP3973844B2 - ズームレンズおよびカメラ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はズームレンズおよびカメラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近来、急速に普及しつつあるデジタルカメラは、そのユーザが広く一般化するに従い、使用される撮影レンズはズーム機能を有することが当然となり、３００万画素を超える高密度の受光素子に対応するための高画質化、高変倍化・小型化・省電力化が求められている。
【０００３】
デジタルカメラ用のズームレンズに求められる高性能化・高変倍化に適したタイプとして、物体側より順に、正の焦点距離を持つ第１群、負の焦点距離を持つ第２群、いずれも正の焦点距離を持つ第３、第４、第５群を配置し、第２群を物体側から像側へと単調に移動することにより「短焦点端から長焦点端への変倍」を行い、第４群を移動することにより「変倍に伴う像面位置の変動を補正」するものが提案されている（特開平０６−１８０４２４号公報、特開平０７−１５１９６７号公報、特開平０９−０９０２２１号公報等）。
【０００４】
しかしこれら公報記載のズームレンズの何れにおいても、第４群の移動は「変倍に伴う像面位置変動を補正」する目的で行われ、変倍には殆ど寄与せず、変倍作用の殆ど全てを第２群が負担しており、そのため、変倍に伴なう第２群の移動量が大きく、第３群近傍に配置される絞りから第１群が遠ざかるため、広画角を確保するために第１群の大型化ひいてはレンズ全体の大型化が避けられない。
【０００５】
また近来、回路基板やジュエリー等の宝飾品、精密機器の部品等の細部をより鮮明且つ明瞭に撮影できるように、通常の近接撮影よりもさらに近接した撮影を行う「マクロモード」の要請が、通常のカメラのみならずデジタルカメラにおいても強まっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、高性能・高変倍でありながら十分に小型化が可能で、なおかつマクロモードを有する新規なズームレンズの実現を課題とする。
【０００７】
この発明はまた、上記ズームレンズを用いる新規なカメラ装置の実現を他の課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明のズームレンズは、図１に示すように、物体側から像側へ向って、正の焦点距離を持つ第１群Ｉ、負の焦点距離を持つ第２群ＩＩ、いずれも正の焦点距離を持つ第３群ＩＩＩ、第４群ＩＶ、第５群Ｖを配し、第３群の近傍に開口絞りＳを有してなる。
【０００９】
図１（ａ）は短焦点端（広角端）の群配置を示し、（ｂ）は望遠端の群配置、（ｃ）はマクロモードの群配置を示している。変倍のための群の移動を説明すると、短焦点端（図１（ａ））から長焦点端（図１（ｂ））への変倍に際し、第２群ＩＩは第３群ＩＩＩの側へ向って単調に移動し、第４群ＩＶは、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群Ｖ側から移動する。
【００１０】
即ち、第４群ＩＶが第２群ＩＩとともに変倍機能を分担する。そして、ズーミングに係る通常撮影領域外に、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。そして、通常撮影領域、マクロモードの何れにおいても、フォーカシングを、第５群Ｖのみの移動により行う。
【００１１】
「通常撮影領域」は、短焦点端と長焦点端の間の任意のズーム位置（短・長焦点端を含む）においてフォーカシング可能な撮影領域の全体であり、簡単に言えばズーム撮影の可能な撮影領域である。
【００１２】
マクロモードは、この通常撮影領域外に設定され、ズーム撮影ではフォーカシングできない「より近距離」へのフォーカシングの可能なモードである。マクロモードにおける群配置は、図１（ｃ）の如くであり、「短焦点端と長焦点端」との間の「ズーミングに係る群配置」とは異なる群配置である。即ち、ズーミングに伴なう群移動によっては「マクロモードの群配置」を実現できない。
【００１３】
前述したように、第１〜第５群が、正・負・正・正・正のパワー配分を持つズームレンズとしては、従来から、変倍に際して第１、第３、第５群を固定し、変倍のために第２群（バリエータ）を移動させ、変倍に伴う像面位置変動の補正のために第４群（コンペンセータ）を移動させるものが知られている。この場合、変倍作用の殆ど全てを負担する第２群の（変倍のため）移動量が大きく、第１群が開口絞りから大きく離れるため、広画角を実現しようとすると第１群の光線有効径（レンズ外径）が大きくなってしまう。
【００１４】
この発明のズームレンズでは、変倍に際して第４群にも変倍機能を分担させ、第２群の移動距離を短縮することで第１群を開口絞りに近付け、第１群の光線有効径（レンズ外径）を小さくする。
【００１５】
上記の如く、通常撮影領域におけるフォーカシングは、第５群の移動によって行うが、レンズ系の小型化、特に全長の短縮を実現するためには第４群と第５群の間隔も小さくする必要がある。このため、小型化を実現しようとすると、第５群の移動量に自ずから制限が生じ、そのままでは最短撮影距離を極端に短く（例えば、レンズ先端から１〜２ｃｍまでフォーカシングする）ことは難しい。
【００１６】
この発明のズームレンズでは、上記の如く、マクロモードにおいて第２、第４群を「ズーミング時とは異なる位置関係」に配置することにより、通常撮影領域よりも近距離にフォーカシング可能としている。
【００１７】
マクロモードにおいては、通常撮影領域における最短撮影距離よりも「さらに近距離（マクロモードにおける最短撮影距離）」までのフォーカシングを行う必要があるが、その際に移動させる群を、通常撮影領域においてフォーカシングのために移動する群と同じく第５群としたことにより、測距手段等からのフォーカス信号によって駆動される群を１つで済ませることができ、フォーカシングのための機構を簡略化できる。
なお、図１において「後群」とあるのは、各種フィルタである。
【００１８】
請求項１記載のズームレンズにおける「マクロモードにおける第４群の位置」は、長焦点端における第４群の位置に近い。
【００１９】
即ち、第５群の移動によりフォーカシングを行う場合、近距離にフォーカシングするほど第４群を通過する軸外光線の高さが増すため、周辺光束が「ケラれ」て周辺光量の不足を招きやすく、十分な周辺光量を確保しようとすると第４群の大型化を招来してしまう。
【００２０】
第４群は、ズーム撮影における長焦点端付近において「開口絞りに最も接近」し、このとき第４群による周辺光束のケラレは最も少なくなる。マクロモードにおいても、第４群の位置を「開口絞りになるべく近い位置」とすることにより、マクロモードにおいて第５群の移動により近距離にフォーカシングした場合にも「第４群による周辺光束のケラれ」を可及的に抑えることができ、周辺光量の不足や第４群の大型化を防ぐことができる。
【００２１】
請求項２記載のズームレンズにおける「マクロモードにおける第２群の位置」は、短焦点端における第２群の位置よりも像面側に近い。
【００２２】
この発明のような構成のズームレンズでは、短焦点端において「大きな負の歪曲収差」が発生し易く、第５群の移動でフォーカシングを行うと、近距離にフォーカシングするほど歪曲収差が大きくなる。
【００２３】
短焦点端において大きな負の歪曲収差が発生し易くなる原因は「負のパワーを持つ第２群が第１群に最も接近し、開口絞りの物体側遠方に強い負のパワーが生じる」ことにある。
【００２４】
マクロモードにおいても、第２群が第１群に接近していると「大きな負の歪曲収差」が発生し易い。そこで、請求項３記載のズームレンズのように、マクロモードにおける第２群の位置を、第１群からある程度遠ざけることにより、負の歪曲収差を小さく抑えることが可能となる。
【００２５】
請求項３記載のズームレンズで「マクロモードにおける第２群、第４群の位置」は、第４群の位置が「長焦点端における第４群の位置に近」く、第２群の位置が「短焦点端における第２群の位置よりも像面側に近い。
【００２６】
マクロモードにおける第２群、第４群の配置を上記の如くにすると、マクロモードにおける焦点距離は「ズーミングの短焦点端における焦点距離よりも長く、長焦点端における焦点距離よりも短く」なる。この状態で、マクロモードのフォーカシング範囲を「通常撮影領域における最短撮影距離からより近距離まで」とすることにより実現可能な撮影倍率に不連続な部分が生じることがない。
【００２７】
上記請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズにおける「第１群」を、像面に対して不動とすることが好ましい（請求項４）。
第１群を、ズーミングおよびフォーカシングに際して固定すること自体は目新しいものではないが、この本発明のズームレンズでは「通常撮影領域からマクロモードへの切り換えにおいても第１群を移動させる必要がない」ので、第１群を固定することができ、最も大きく重い第１群を像面に対して常に固定とすることにより、群移動に用いるアクチュエータの数やトルクの増大の必要がなく、低コスト化・省電力化に有利である。
【００２８】
上記請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズにおける「第３群と開口絞り」とを、像面に対して不動とすることが好ましい（請求項５）。
開口絞りの位置にはシャッタが設けられることが多く、シャッタの移動は機構の煩雑化を招き好ましくない。また、シャッタは駆動時に振動を発生するが、シャッタを移動させる構成を採ると振動がレンズユニットの他の部分に伝わりやすくなり像ぶれの原因となる恐れがある。請求項６記載のズームレンズのように、第３群と開口絞りとを固定することにより、上記の機構の煩雑化や像ぶれの問題を有効に回避できる。
【００２９】
したがって、請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズにおいては「第１群および第３群と開口絞りとを像面に対して不動とする」ことが好ましい（請求項６）。
【００３０】
この請求項６記載のズームレンズにおいて、第１群と第２群との間隔を、短焦点端においてＬ_１Ｗ、長焦点端においてＬ_１Ｔ、マクロモードにおいてＬ_１Ｃとするとき、これらは条件：
（１） ０．１５＜（Ｌ_１Ｃ−Ｌ_１Ｗ）／（Ｌ_１Ｔ−Ｌ_１Ｗ）＜０．４０
を満足することが好ましい（請求項７）。
【００３１】
この条件（１）の下限は、前述した請求項３のズームレンズの「マクロモードにおける大きな負の歪曲収差」を小さく抑えるための条件であり、下限を超えると、フォーカシングに伴なう負の歪曲収差の発生が大きくなってしまう。
【００３２】
また条件（１）の上限を超えると、十分な近距離へのフォーカシングが困難になる。
【００３３】
上記請求項６記載のズームレンズにおいて、第３群と第４群との間隔を、短焦点端においてＬ_３Ｗ、長焦点端においてＬ_３Ｔ、マクロモードにおいてＬ_３Ｃとするとき、これらは条件：
（２） ０．２５＜（Ｌ_３Ｃ−Ｌ_３Ｔ）／（Ｌ_３Ｗ−Ｌ_３Ｔ）＜０．５０
を満足することが好ましい（請求項８）。
【００３４】
条件（２）の上限は、ズームレンズの、マクロモードでの「周辺光束のケラれ」を軽減するものであり、上限を超えると十分な「ケラれ防止」を実現するのが難しくなるし、第５群の「フォーカシングのための移動量」が制限されてしまう。条件（２）の下限を超えると、十分な近距離へのフォーカシングが困難になる。
【００３５】
したがって、請求項６記載のズームレンズにおいて、第１群と第２群との間隔：Ｌ_１Ｗ、Ｌ_１Ｔ、Ｌ_１Ｃや、第３群と第４群との間隔：Ｌ_３Ｗ、Ｌ_３Ｔ、Ｌ_３Ｃは、上記条件（１）、（２）を満足することが好ましい（請求項９）。
【００３６】
上記請求項１〜９の任意の１に記載のズームレンズにおいて、短焦点端における第１、第２群間の間隔：Ｄ_１Ｗ、長焦点端における第１、第２群間の間隔：Ｄ_１Ｔ、短焦点端における第３、第４群間の間隔：Ｄ_３Ｗ、長焦点端における第３、第４群間の間隔：Ｄ_３Ｔは、条件：
（３） （Ｄ_３Ｗ−Ｄ_３Ｔ）／（Ｄ_１Ｔ−Ｄ_１Ｗ）＞０．３
を満足することが好ましい（請求項１０）。
【００３７】
条件（３）は、変倍に際する第４群の移動量をある程度以上大きくする必要性を表しており、パラメータ：（Ｄ_３Ｗ−Ｄ_３Ｔ）／（Ｄ_１Ｔ−Ｄ_１Ｗ）が、下限の０．３を超えて小さくなると、第４群に十分な変倍機能が分担されない恐れがある。
例えば、第３群を固定する場合を考えると、パラメータ：（Ｄ_３Ｗ−Ｄ_３Ｔ）／（Ｄ_１Ｔ−Ｄ_１Ｗ）の分子：（Ｄ_３Ｗ−Ｄ_３Ｔ）は、第４群が短焦点端から長焦点端に変倍するときの移動量であり、分母：（Ｄ_１Ｔ−Ｄ_１Ｗ）は上記変倍に際しての第２群の移動量である。
【００３８】
パラメータ：（Ｄ_３Ｗ−Ｄ_３Ｔ）／（Ｄ_１Ｔ−Ｄ_１Ｗ）が小さくなることは、「分子が小さくなる」及び／または「分母が大きくなる」ことを意味する。分子が小さくなることは、第４群の移動量が小さくなることを意味し、また分母が大きくなることは第２群の移動量が大きくなることを意味する。従って、どちらにしても、第４群が分担すべき変倍機能が小さくなるのである。
【００３９】
なお、パラメータ：（Ｄ_３Ｗ−Ｄ_３Ｔ）／（Ｄ_１Ｔ−Ｄ_１Ｗ）が大きくなるに連れて、変倍機能に対する第４群の分担率は大きくなるが、第４群の変倍機能分担率が大きくなりすぎると、第２群の変倍機能分担率が小さくなり、良好な変倍を行うのが困難になる。従って、パラメータ：（Ｄ_３Ｗ−Ｄ_３Ｔ）／（Ｄ_１Ｔ−Ｄ_１Ｗ）の値は、１．０程度が上限である。
【００４０】
上記請求項１〜１０の任意の１に記載のズームレンズにおける、第１群の焦点距離：ｆ_１、長焦点端における第１、第２群の合成焦点距離：ｆ_１２Ｔは、条件：
（４） −１．４＜（ｆ_１２Ｔ／ｆ_１）＜−１．０
を満足することが好ましい（請求項１１）。
【００４１】
パラメータ：(ｆ_１２Ｔ／ｆ_１)は「長焦点端における第２群の倍率」である。レンズ系の小型化のためには第１群のパワーを強める（焦点距離を短くする）必要があり、そのためには、長焦点端における第２群の倍率は「−１より小さく」設定することが望ましい。一方、長焦点端における第２群の倍率が−１．４以下になると、第４群の変倍への寄与が減少し、第２群のパワーを強める必要が生じるため収差補正上、不利になる。
【００４２】
上記請求項１〜１１の任意の１に記載のズームレンズでは「短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第４群が、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群側から単調に移動し、第２群と第４群の単調な移動による変倍に起因する像面位置の変動を、第５群のみの移動により補正する」ことができる（請求項１２）。
【００４３】
ズーミングに際しての第４群の移動は「短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群側から移動しつつ、長焦点端より若干小さい焦点距離において、最も第３群側に達する」ように構成することもでき、このようにすると、第４群に変倍機能とともに「変倍に伴う像面位置の変動を補正する機能」を併せ持たせることができる。
【００４４】
しかし、このようにすると、ズーミングに伴なう第４群の移動は単調移動にならない。請求項１２記載のズームレンズのように、第５群のみを移動することにより「変倍に伴う像面位置の変動」を補正するようにすれば、性能を向上させるための自由度が増加し、高性能化が容易であり、第２、第４群が共に「単調移動」となるので、群移動のための機構の簡略化・低トルク化も可能となる。
【００４５】
請求項１〜１２の任意の１に記載のズームレンズは、第１群〜第３群および第５群を何れも３枚以下のレンズで構成し、第４群を４枚のレンズで構成し、第２、第３、第５群のそれぞれに１面以上の非球面を採用し、第４群に２面以上の非球面を採用することができる（請求項１３）。
請求項１〜１２の任意の１に記載のズームレンズを、例えば、３００万画素を超えるような受光素子上への結像に用いる場合、各収差を非常に小さく抑える必要があるが、各収差を十分に補正するためにレンズ構成を複雑化することはコスト面から見ても好ましくない。
【００４６】
請求項１３記載のズームレンズのように、第２〜第５群に適宜数の非球面を採用することにより、３００万画素を超えるような受光素子にも十分に対応可能な高い結像性能を確保できる。
【００４７】
請求項１〜１３の任意の１に記載のズームレンズの第５群は「１枚のレンズ」で構成することができる（請求項１４）。
このように、第５群を１枚のレンズで構成することには、第５群の移動で「像面変動の補正やフォーカシング」を行うに際して、第５群が軽量となって、少ないエネルギで移動可能である利点がある。
【００４８】
請求項１〜１４の任意の１に記載のズームレンズにおいて、第３群を１枚の正レンズにより構成し、開口絞りを第３群の物体側に配置することができる（請求項１５）。
【００４９】
このようにすることにより、第３群をシャッタユニットに含めるかたちで、簡素に構成することが可能になる。
【００５０】
この発明の「カメラ装置」は、上に説明した請求項１〜１５の任意の１に記載のズームレンズを「撮影用ズームレンズ」として有するカメラ装置である（請求項１６）。カメラ装置は勿論「通常の銀塩写真カメラ」であることもできるが、「撮影画像をデジタル情報とする機能」を有するカメラ装置、例えば、デジタルカメラやデジタルビデオカメラであることもできる(請求項１７)。
【００５１】
請求項１７記載のカメラ装置は「ズームレンズによる像を受光する受光素子が３００万画素以上のもの」であることができ(請求項１８)、さらに「携帯情報端末」として実施することもできる(請求項１９)。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下に、ズームレンズに関する具体的な実施例を挙げる。各実施例とも収差は、通常撮影領域においてもマクロモードにおいても十分に補正されており、３００万画素を超えるような受光素子に対応することが可能となっている。
【００５３】
実施例１〜３とも、第５群のみを移動することにより「第２群・第４群の単調移動による変倍に伴う像面位置の変動」を補正する例(請求項１２)である。
【００５４】
各実施例における記号の意味は以下の通りである．
ｆ：全系の焦点距離
Ｆ：Ｆナンバ
ω：半画角
Ｒ：曲率半径(非球面にあっては近軸曲率半径)
Ｄ：面間隔(面は開口絞りの面を含む)
Nd：屈折率（ｄ線）
νd：アッベ数
Ｋ：非球面の円錐定数
Ａ_４：4次の非球面係数
Ａ_６：6次の非球面係数
Ａ_８：8次の非球面係数
Ａ_１０：10次の非球面係数
非球面（各実施例中の面番号に「＊印」を付して示す）は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をＣ、光軸からの高さをＨとして、上記のＫ、Ａ_４、Ａ_６、Ａ_８、Ａ_１０を用いて周知の式：
X=CH²／［1+√(1-(1+K)C²H²)］+A₄・H⁴+A₆・H⁶+A₈・H⁸+A₁₀・H¹⁰
で表し、Ｒ(＝１／Ｃ)、Ｋ、Ａ_４、Ａ_６、Ａ_８、Ａ_１０を与えて形状を特定する。 また「面番号」は物体側から数えた面の番号である。長さの次元を持つ量の単位は「ｍｍ」である。
【００５５】
【実施例】

【００５６】

【００５７】

先に、課題解決の手段において参照した図１は、この実施例１のレンズ配置を示したものである。図１から分かるように、第１、第２レンズが第１群、第３〜第４レンズが第２群、第６レンズが第３群、第７〜第１０レンズが第４群、第１１レンズが第５群である。
【００５８】

【００５９】

【００６０】

実施例２のレンズ配置を、図１に倣って図２に示す。図２から分かるように、第１〜第３レンズが第１群、第４〜第６レンズが第２群、第７レンズが第３群、第８〜第１１レンズが第４群、第１２レンズが第５群である。
【００６１】

【００６２】

【００６３】

図３に、この実施例３のレンズ配置を、図１に倣って示す。図３から分かるように、第１〜第３レンズが第１群、第４〜第６レンズが第２群、第７レンズが第３群、第８〜第１１レンズが第４群、第１２レンズが第５群である。
【００６４】
実施例１に関する短焦点端・中間焦点距離・長焦点端のそれぞれの撮影距離：無限遠における収差曲線図を順次、図４〜図６に示す。また、実施例１の、短焦点端で撮影距離：０．３ｍにおける収差曲線図を図７に、中間焦点距離で撮影距離：０．４ｍにおける収差曲線図を図８に、長焦点端で撮影距離：０．５ｍにおける収差曲線図を図９に示す。さらに、実施例１のマクロモードにおける撮影距離：０．３ｍにおける収差曲線図を図１０に、撮影距離：０．７７ｍｍにおける収差曲線図を図１１に示す。
【００６５】
実施例２に関する短焦点端・中間焦点距離・長焦点端のそれぞれの撮影距離：無限遠における収差曲線図を順次、図１２〜図１４に示す。また、実施例２の、短焦点端で撮影距離：０．３ｍにおける収差曲線図を図１５に、中間焦点距離で撮影距離：０．４ｍにおける収差曲線図を図１６に、長焦点端で撮影距離：０．５ｍにおける収差曲線図を図１７に示す。さらに、実施例２のマクロモードにおける撮影距離：０．３ｍにおける収差曲線図を図１８に、撮影距離：０．７７ｍｍにおける収差曲線図を図１９に示す。
【００６６】
実施例３に関する短焦点端・中間焦点距離・長焦点端のそれぞれの撮影距離：無限遠における収差曲線図を順次、図２０〜図２２に示す。また、実施例３の、短焦点端で撮影距離：０．３ｍにおける収差曲線図を図２３に、中間焦点距離で撮影距離：０．４ｍにおける収差曲線図を図２４に、長焦点端で撮影距離：０．５ｍにおける収差曲線図を図２５に示す。さらに、実施例３のマクロモードにおける撮影距離：０．３ｍにおける収差曲線図を図２６に、撮影距離：０．７７ｍｍにおける収差曲線図を図２７に示す。
【００６７】
各収差曲線図において、球面収差の図の破線は正弦条件を表す。非点収差の図の実線はサジタル、破線はメリディオナルを表す。また、「ｇ」はｇ線、「ｄ」はｄ線を表す。
【００６８】
これら、収差図から明らかなように、各実施例とも、性能は極めて良好であり、３００万画素以上の受光素子を用いるデジタルカメラ等における使用にも十分に耐え得るものである。
【００６９】
上に挙げた実施例１〜３のズームレンズは何れも、物体側から像側へ向って、正の焦点距離を持つ第１群Ｉ、負の焦点距離を持つ第２群ＩＩ、いずれも正の焦点距離を持つ第３、第４、第５群ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖを配し、第３群ＩＩＩの近傍に開口絞りＳを有してなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第２群ＩＩが第３群ＩＩＩの側へ向って単調に移動し、第４群ＩＶが、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群側から移動し、第４群ＩＶが第２群ＩＩとともに変倍機能を分担するズームレンズであり、ズーミングに係る通常撮影領域外に、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し、通常撮影領域、マクロモードの何れにおいても、フォーカシングを、第５群Ｖのみの移動により行うものであり、マクロモードにおける群配置は、短焦点端と長焦点端との間のズーミングに係る群配置とは異なる群配置とされる。
【００７０】
また、マクロモードにおける第４群ＩＶの位置は、長焦点端における第４群ＩＶの位置に近く、マクロモードにおける第２群ＩＩの位置が、短焦点端における第２群ＩＩの位置よりも像面側に近い。
【００７１】
第１群Ｉは像面に対して不動であり、第３群ＩＩＩと開口絞りＳとが、像面に対して不動である。
【００７２】
そして、第１群と第２群との間隔を、短焦点端においてＬ_１Ｗ、長焦点端においてＬ_１Ｔ、マクロモードにおいてＬ_１Ｃとするとき、これらは条件：
（１） ０．１５＜（Ｌ_１Ｃ−Ｌ_１Ｗ）／（Ｌ_１Ｔ−Ｌ_１Ｗ）＜０．４０
を満足する(請求項７、９)。また、第３群と第４群との間隔を、短焦点端においてＬ_３Ｗ、長焦点端においてＬ_３Ｔ、マクロモードにおいてＬ_３Ｃとするとき、これらは条件：
（２） ０．２５＜（Ｌ_３Ｃ−Ｌ_３Ｔ）／（Ｌ_３Ｗ−Ｌ_３Ｔ）＜０．５０
を満足する。
【００７３】
さらに、短焦点端における第１、第２群間の間隔：Ｄ_１Ｗ、長焦点端における第１、第２群間の間隔：Ｄ_１Ｔ、短焦点端における第３、第４群間の間隔：Ｄ_３Ｗ、長焦点端における第３、第４群間の間隔：Ｄ_３Ｔは、条件：
（３） （Ｄ_３Ｗ−Ｄ_３Ｔ）／（Ｄ_１Ｔ−Ｄ_１Ｗ）＞０．３
を満足し、第１群の焦点距離：ｆ_１、長焦点端における第１、第２群の合成焦点距離：ｆ_１２Ｔは、条件：
（４） −１．４＜（ｆ_１２Ｔ／ｆ_１）＜−１．０
を満足する。
【００７４】
図１〜図３に示されたように、短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第４群ＩＶが、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群側から単調に移動し、第２群ＩＩと第４群ＩＶの単調な移動による変倍に起因する像面位置の変動を、第５群Ｖのみの移動により補正している。
【００７５】
第１群〜第３群および第５群は何れも３枚以下のレンズで構成され、第４群が４枚のレンズで構成され、第２、第３、第５群のそれぞれに１面以上の非球面を有し、第４群に２面以上の非球面を有する。
【００７６】
そして、第５群Ｖが１枚のレンズで構成され、第３群ＩＩＩが１枚の正レンズにより構成され、開口絞りＳが第３群ＩＩＩの物体側に配置されている。
【００７７】
最後に、図２８を参照してカメラ装置の実施の１形態を説明する。このカメラ装置は「携帯情報端末」である。構造を略示する図２８（ｃ）を参照すると、形態情報端末１０は、撮影レンズ１１を有し、撮影対象物の像を受光素子(エリアセンサ)１５により読取るようになっている。撮影レンズ１１としては、上に説明した各実施例のズームレンズを用いることができる。
【００７８】
受光素子１５の出力は信号処理装置１７に入力し、中央演算処理装置２１の制御を受ける信号処理装置１７により「デジタル情報」とされる。即ち、図２２のカメラ装置は「撮影画像をデジタル情報とする機能」を有し、撮影レンズ（ズームレンズ）１１による像を受光する受光素子１５は「３００万画素以上のもの」が用いられる。
【００７９】
信号処理装置１７によりデジタル情報化された画像情報は、中央演算処理装置２１の制御下にある画像処理装置１９において「所望の画像処理」を受ける。画像処理された画像情報は、所望により、液晶モニタ２３に表示することもできるし、半導体メモリ２７に記録することもでき、あるいは、通信カード等２５を介して外部へ転送することもできる。
【００８０】
図２８(ａ)は、携帯情報端末の使用状態における状態を正面側から見た図であり、この状態を背面側から見た図が図２８（ｂ）である。
【００８１】
携帯情報端末としてのカメラ装置１０は「平たい四角の箱状」であり、所望により、液晶モニタ２３を開き立てて使用する。このとき、液晶モニタ２３の表示面は使用者(撮影者側)を向く。また、撮影レンズ(ズームレンズ１１)の対物レンズ１１は対物レンズが撮影対象の側を向く。
【００８２】
撮影を行うときには、スイッチＳｗをオンにし、操作ボタン３６により撮影モードを選択し(選択されたモードは液晶パネル３２に表示される)、図２８（ｂ）に示されたファインダ１３の接眼レンズを覗きつつ、ズームレバー３８によりズーム比を選択する。このとき、フォーカシングは(第５群の移動により)自動的に行われる。
【００８３】
シャッタボタン３０を押すことにより撮影が行われ、上に説明した画像情報のデジタル情報化が実行される。撮影された画像を見る場合には、その旨を操作ボタン３６で選択すると、撮影された画像が液晶モニタ２３に表示される。
【００８４】
撮影された画像はデジタル情報化されているので、この情報を記録したいときには、半導体メモリ（メモリカード）２７を、カメラ本体の専用スロットルに挿入した状態で、操作ボタン３６の操作で記録を行う。
【００８５】
また、撮影された画像を送信したいときには、カメラ本体の専用スロットルに通信カード２５を挿入した状態で、操作ボタン３６の操作で送信を行う。また、所望により、通信カード２５を介して外部から転送された画像情報を液晶モニタ２３に表示させることもできる。
【００８６】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、新規なズームレンズおよびカメラ装置を提供できる。この発明のズームレンズは、各実施例に示すように高性能且つコンパクトである。また、通常撮影領域外に有するマクロモードにより、通常撮影領域における最近接撮影よりもさらに近距離の撮影を行うことができる。
【００８７】
そしてこのズームレンズを用いるカメラ装置は、極めて近距離の撮影が可能で、通常撮影領域・マクロモードとも極めて良質の画像を撮影することができ、特にデジタルカメラや携帯情報端末等では、３００万画素以上の受光素子を用いて、極めて高品質の画像を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のズームレンズのレンズ構成と変倍時およびマクロモードにおける群配置を示す図である。
【図２】実施例２のズームレンズのレンズ構成と変倍時およびマクロモードにおける群配置を示す図である。
【図３】実施例３のズームレンズのレンズ構成と変倍時およびマクロモードにおける群配置を示す図である。
【図４】実施例１に関する短焦点端の撮影距離：無限遠における収差曲線図を示す図である。
【図５】実施例１に関する中間焦点距離の撮影距離：無限遠における収差曲線図を示す図である。
【図６】実施例１に関する長焦点端の撮影距離：無限遠における収差曲線図を示す図である。
【図７】実施例１の、短焦点端で撮影距離：０．３ｍにおける収差曲線図を示す図である。
【図８】実施例１の、中間焦点距離で撮影距離：０．４ｍにおける収差曲線図を示す図である。
【図９】実施例１の、長焦点端で撮影距離：０．５ｍにおける収差曲線図を示す図である。
【図１０】実施例１の、マクロモードにおける撮影距離：０．３ｍにおける収差曲線図を示す図である。
【図１１】実施例１の、マクロモードにおける撮影距離：０．７７ｍｍにおける収差曲線図を示す図である。
【図１２】実施例２に関する短焦点端の撮影距離：無限遠における収差曲線図を示す図である。
【図１３】実施例２に関する中間焦点距離の撮影距離：無限遠における収差曲線図を示す図である。
【図１４】実施例２に関する長焦点端の撮影距離：無限遠における収差曲線図を示す図である。
【図１５】実施例２の、短焦点端で撮影距離：０．３ｍにおける収差曲線図を示す図である。
【図１６】実施例２の、中間焦点距離で撮影距離：０．４ｍにおける収差曲線図を示す図である。
【図１７】実施例２の、長焦点端で撮影距離：０．５ｍにおける収差曲線図を示す図である。
【図１８】実施例２の、マクロモードにおける撮影距離：０．３ｍにおける収差曲線図を示す図である。
【図１９】実施例２の、マクロモードにおける撮影距離：０．７７ｍｍにおける収差曲線図を示す図である。
【図２０】実施例３に関する短焦点端の撮影距離：無限遠における収差曲線図を示す図である。
【図２１】実施例３に関する中間焦点距離の撮影距離：無限遠における収差曲線図を示す図である。
【図２２】実施例３に関する長焦点端の撮影距離：無限遠における収差曲線図を示す図である。
【図２３】実施例３の、短焦点端で撮影距離：０．３ｍにおける収差曲線図を示す図である。
【図２４】実施例３の、中間焦点距離で撮影距離：０．４ｍにおける収差曲線図を示す図である。
【図２５】実施例３の、長焦点端で撮影距離：０．５ｍにおける収差曲線図を示す図である。
【図２６】実施例３の、マクロモードにおける撮影距離：０．３ｍにおける収差曲線図を示す図である。
【図２７】実施例３の、マクロモードにおける撮影距離：０．７７ｍｍにおける収差曲線図を示す図である。
【図２８】カメラ装置の実施の１形態を説明するための図である。
【符号の説明】
Ｉ 第１群
ＩＩ 第２群
ＩＩＩ 第３群
ＩＶ 第４群
Ｖ 第５群
Ｓ 開口絞り

Claims (19)

1. 物体側から像側へ向って、正の焦点距離を持つ第１群、負の焦点距離を持つ第２群、いずれも正の焦点距離を持つ第３、第４、第５群を配し、第３群の近傍に開口絞りを有してなり、
   短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第２群が第３群の側へ向って単調に移動し、第４群が、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群側から移動し、上記第４群が上記第２群とともに変倍機能を分担するズームレンズであり、
   ズーミングに係る通常撮影領域外に、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し、
   このマクロモードにおいては、短焦点端と長焦点端との間のズーミングに係る群配置とは異なる群配置とするとともに、
   上記通常撮影領域、マクロモードの何れにおいても、フォーカシングを、第５群のみの移動により行い、
   上記マクロモードにおける第４群の位置が、長焦点端における第４群の位置に近いことを特徴とする、マクロモードを有するズームレンズ。
2. 物体側から像側へ向って、正の焦点距離を持つ第１群、負の焦点距離を持つ第２群、いずれも正の焦点距離を持つ第３、第４、第５群を配し、第３群の近傍に開口絞りを有してなり、
   短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第２群が第３群の側へ向って単調に移動し、第４群が、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群側から移動し、上記第４群が上記第２群とともに変倍機能を分担するズームレンズであり、
   ズーミングに係る通常撮影領域外に、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し、
   このマクロモードにおいては、短焦点端と長焦点端との間のズーミングに係る群配置とは異なる群配置とするとともに、
   上記通常撮影領域、マクロモードの何れにおいても、フォーカシングを、第５群のみの移動により行い、
   上記マクロモードにおける第２群の位置が、短焦点端における第２群の位置よりも像面側に近いことを特徴とする、マクロモードを有するズームレンズ。
3. 物体側から像側へ向って、正の焦点距離を持つ第１群、負の焦点距離を持つ第２群、いずれも正の焦点距離を持つ第３、第４、第５群を配し、第３群の近傍に開口絞りを有してなり、
   短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第２群が第３群の側へ向って単調に移動し、第４群が、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群側から移動し、上記第４群が上記第２群とともに変倍機能を分担するズームレンズであり、
   ズーミングに係る通常撮影領域外に、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し、
   このマクロモードにおいては、短焦点端と長焦点端との間のズーミングに係る群配置とは異なる群配置とするとともに、
   上記通常撮影領域、マクロモードの何れにおいても、フォーカシングを、第５群のみの移動により行い、
   上記マクロモードにおける第４群の位置が、長焦点端における第４群の位置に近く、マクロモードにおける第２群の位置が、短焦点端における第２群の位置よりも像面側に近いことを特徴とする、マクロモードを有するズームレンズ。
4. 請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
   第１群が像面に対して不動であることを特徴とする、マクロモードを有するズームレン ズ。
5. 請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
   第３群と開口絞りとが、像面に対して不動であることを特徴とする、マクロモードを有するズームレンズ。
6. 請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
   第１群および第３群と開口絞りとが、像面に対して不動であることを特徴とする、マクロモードを有するズームレンズ。
7. 請求項６記載のズームレンズにおいて、
   第１群と第２群との間隔を、短焦点端においてＬ _１Ｗ 、長焦点端においてＬ _１Ｔ 、マクロモードにおいてＬ _１Ｃ とするとき、これらが条件：
   （１） ０．１５＜（Ｌ _１Ｃ −Ｌ _１Ｗ ）／（Ｌ _１Ｔ −Ｌ _１Ｗ ）＜０．４０
   を満足することを特徴とする、マクロモードを有するズームレンズ。
8. 請求項６記載のズームレンズにおいて、
   第３群と第４群との間隔を、短焦点端においてＬ _３Ｗ 、長焦点端においてＬ _３Ｔ 、マクロモードにおいてＬ _３Ｃ とするとき、これらが条件：
   （２） ０．２５＜（Ｌ _３Ｃ −Ｌ _３Ｔ ）／（Ｌ _３Ｗ −Ｌ _３Ｔ ）＜０．５０
   を満足することを特徴とする、マクロモードを有するズームレンズ。
9. 請求項６記載のズームレンズにおいて、
   第１群と第２群との間隔を、短焦点端においてＬ _１Ｗ 、長焦点端においてＬ _１Ｔ 、マクロモードにおいてＬ _１Ｃ とするとき、これらが条件：
   （１） ０．１５＜（Ｌ _１Ｃ −Ｌ _１Ｗ ）／（Ｌ _１Ｔ −Ｌ _１Ｗ ）＜０．４０
   満足し、
   第３群と第４群との間隔を、短焦点端においてＬ _３Ｗ 、長焦点端においてＬ _３Ｔ 、マクロモードにおいてＬ _３Ｃ とするとき、これらが条件：
   （２） ０．２５＜（Ｌ _３Ｃ −Ｌ _３Ｔ ）／（Ｌ _３Ｗ −Ｌ _３Ｔ ）＜０．５０
   を満足することを特徴とする、マクロモードを有するズームレンズ。
10. 請求項１〜９の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
    短焦点端における第１、第２群間の間隔：Ｄ _１Ｗ 、長焦点端における第１、第２群間の間隔：Ｄ _１Ｔ 、短焦点端における第３、第４群間の間隔：Ｄ _３Ｗ 、長焦点端における第３、第４群間の間隔：Ｄ _３Ｔ が、条件
    （３） （Ｄ _３Ｗ −Ｄ _３Ｔ ）／（Ｄ _１Ｔ −Ｄ _１Ｗ ）＞０．３
    を満足することを特徴とするズームレンズ。
11. 請求項１〜１０の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
    第１群の焦点距離：ｆ _１ 、長焦点端における第１、第２群の合成焦点距離：ｆ _１２Ｔ が、条件：
    （４） −１．４＜（ｆ _１２Ｔ ／ｆ _１ ）＜−１．０
    を満足することを特徴とするズームレンズ。
12. 請求項１〜１１の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
    短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第４群が、第３群近傍に位置する長焦点端位置に向って第５群側から単調に移動し、
    第２群と第４群の単調な移動による変倍に起因する像面位置の変動を、第５群のみの移動により補正することを特徴とするズームレンズ。
13. 請求項１〜１２の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
    第１群〜第３群および第５群が何れも３枚以下のレンズで構成され、第４群が４枚のレンズで構成され、第２、第３、第５群のそれぞれに１面以上の非球面を有し、第４群に２面以上の非球面を有することを特徴とするズームレンズ。
14. 請求項１〜１３の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
    第５群が１枚のレンズで構成されることを特徴とするズームレンズ。
15. 請求項１〜１４の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
    第３群が１枚の正レンズにより構成され、開口絞りが第３群の物体側に配置されることを特徴とするズームレンズ。
16. 請求項１〜１５の任意の１に記載のズームレンズを、撮影用ズームレンズとして有するカメラ装置。
17. 請求項１６記載のカメラ装置において、
    撮影画像をデジタル情報とする機能を有することを特徴とするカメラ装置。
18. 請求項１７記載のカメラ装置において、
    ズームレンズによる像を受光する受光素子が３００万画素以上のものであることを特徴とするカメラ装置。
19. 携帯情報端末であることを特徴とする、請求項１７または１８記載のカメラ装置。

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