JP4683992B2

JP4683992B2 - ズームレンズおよび撮像装置

Info

Publication number: JP4683992B2
Application number: JP2005127196A
Authority: JP
Inventors: 太郎櫛田; 晃由若藤
Original assignee: イーストマンコダックカンパニー
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2025-04-25
Also published as: US7173768B2; JP2006301543A; US20060238886A1

Description

本発明は、ズームレンズ、および、当該ズームレンズを撮像レンズとして用いた撮像装置に関し、特に、五群のレンズ群を備えたズームレンズおよび撮像装置に関する。

従来から、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置が、家庭用として広く普及している。近年、この撮像装置に対しては、その光学性能を損なうことなく、より一層の小型化が強く求められている。特に、撮像装置に搭載されるズームレンズは、撮像装置の中でも大きな範囲を占める部材であり、このズームレンズの小型化は撮像装置全体の小型化に大きく影響する。そのため、従来から、ズームレンズの小型化に関する技術がいくつか提案されている。

例えば、特許文献１には、プリズム等の光学部材で光路を折り曲げて、その全長短縮を図ったズームレンズが開示されている。このズームレンズは、物体側から順に、正、負、正、正の屈折力を有する第一から第四レンズ群を備えており、第一レンズ群は、負の屈折力を有する単レンズ、光路を折り曲げるプリズム、正の屈折力を有する単レンズを備えている。このズームレンズでは、第二レンズ群および第四レンズ群を移動させることによりズーム動作を行っている。

また、特許文献２にも、光路を折り曲げる光学部材を備えたズームレンズが開示されている。このズームレンズは、物体側から順に、正、負、正、正、負の屈折力を有する第一から第五レンズ群を備え、第一レンズ群は、光路を折り曲げるプリズムを備えている。このズームレンズでは、第二レンズ群および第四レンズ群を移動させてズーミングを行っている。また、第四レンズ群、第五レンズ群のいずれかを移動させてフォーカシングを行っている。

特開２００３−２０２５００号公報特開２００４−３５４８６９号公報

この特許文献１，２に記載の技術によれば、ズームレンズの全長を大幅に短縮することができる。しかしながら、特許文献１，２のいずれも、第二レンズ群および第四レンズ群の移動によりズーミングを行っている。この場合、第二レンズ群および第四レンズ群のいずれか一方、または、両方を非線形移動させる必要がある。そのため、レンズ群の移動制御や移動機構が複雑になるという問題があった。

また、特許文献１，２では、ズーミング時の諸性能向上については考慮されているものの、フォーカシング時の諸性能向上についてはあまり考慮されていない。すなわち、特許文献１にはフォーカシング動作に関して一切記載されていない。また、特許文献２には、フォーカシング時に第四レンズ群または第五レンズ群を移動させることは、記載されているものの、その具体的な内容については、記載されていない。また、フォーカシング性能、例えば、結像性能やフォーカシング速度等を向上させ得るレンズ群の形態についても考慮されていない。

そこで、本発明では、ズーミング時の諸性能だけに限らず、フォーカシング時の諸性能も向上し、小型、かつ、高性能のズームレンズ、および、撮像装置を提供することを目的とする。

本発明のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を持ち、光路を折り曲げる光学部材を含む第一レンズ群と、負の屈折力を持つ第二レンズ群と、正の屈折力を持つ第三レンズ群と、正の屈折力を持つ第四レンズ群と、負の屈折力を持つ第五レンズ群と、からなり、第二レンズ群と第四レンズ群と第五レンズ群とを移動させて、ズーミングを行い、第五レンズ群を像面側に移動させて、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行い、ズーミング時は、第二レンズ群および第四レンズ群の線形移動により焦点距離変更を行い、第五レンズ群の非線形移動により焦点距離変更に伴う像面位置変動の補正を行う、ことを特徴とする。

他の好適な態様では、さらに、第二レンズ群および第四レンズ群を移動させる移動手段を有し、移動手段は、単一のモータと、モータの駆動力を、移動方向および移動量が異なる線形直線運動として第二レンズ群および第四レンズ群それぞれに伝達する伝達機構と、を備える。伝達機構は、モータの回転に伴い回転するシャフトであって、第一雄ネジ、および、ネジ切り方向およびリード量が第一雄ネジと異なる第二雄ネジが形成されたシャフトと、シャフトの第一雄ネジに螺合されるとともに第二レンズ群に物理的に接続された第一移動体と、シャフトの第二雄ネジに螺合されるとともに第四レンズ群に物理的に接続された第二移動体と、を有することが望ましい。

他の好適な態様では、第二レンズ群の短焦点距離端から長焦点距離端までのストロークをＤ２、第四レンズ群の短焦点距離端から長焦点距離端までのストロークをＤ４としたときに、２．２＜｜Ｄ２／Ｄ４｜＜５．０の条件を満たす。

他の好適な態様では、光路を折り曲げる光学部材の屈折率をｎｄ２、アッベ数をｖｄ２としたとき、ｎｄ２＞１．７８、ｖｄ２＜２６．５、の条件を満たす。

他の好適な態様では、第五レンズ群は、負の屈折力を持つ一つの単レンズからなる。第五レンズ群の単レンズは、物体側または像面側のいずれかが非球面であることが望ましい。第五レンズ群の単レンズは、ｄ線におけるアッベ数をｖｄ５としたとき、ｖｄ５≦３０．０の条件を満たすことが望ましい。

他の本発明である撮像装置は、ズームレンズを有する撮像装置であって、ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を持ち、光路を折り曲げる光学部材を含む第一レンズ群と、負の屈折力を持つ第二レンズ群と、正の屈折力を持つ第三レンズ群と、正の屈折力を持つ第四レンズ群と、負の屈折力を持つ第五レンズ群と、からなり、第二レンズ群と第四レンズ群と第五レンズ群とを移動させて、ズーミングを行い、第五レンズ群を像面側に移動させて、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行い、ズーミング時は、第二レンズ群および第四レンズ群の線形移動により焦点距離変更を行い、第五レンズ群の非線形移動により焦点距離変更に伴う像面位置変動の補正を行う、ことを特徴とする。

本発明によれば、第五レンズ群の移動によりフォーカシングを行っているため、フォーカシング速度を向上でき、さらに、結像性能も向上できる。その結果、小型でありながら、諸性能をより向上できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態であるズームレンズの概略構成図である。また、図２は、このズームレンズによるズーミング動作の様子を示す図である。このズームレンズは、例えば、デジタルスチルカメラの撮影レンズ等として好適なレンズである。本実施形態は、撮影画角が５５度から６５度程度、ＦナンバーがＦ３．５からＦ４．２程度、変倍比３倍から４倍程度の範囲で良好な光学特性を発揮でき得る構成となっている。

このズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を持つ第一レンズ群Ｇ１、負の屈折力を持つ第二レンズ群Ｇ２、正の屈折力を持つ第三レンズ群Ｇ３、正の屈折力を持つ第四レンズ群Ｇ４、負の屈折力を持つ第五レンズ群Ｇ５を備えている。また、第三レンズ群Ｇ３の近傍には、光量を調節するための絞りＩＲが、第五レンズ群Ｇ５の背後には光学ローパスフィルタＬ１２や、被写体像を取得する像取得面ＩＭＧ（具体的には、撮像素子やフィルム感光面など）等が設けられている。

第一レンズ群Ｇ１は、全体として正の屈折力を持つレンズ群である。この第一レンズ群Ｇ１は、光路を略９０度折り曲げる光学部材、具体的には、ガラスプリズムＬ２を備えている。プリズムＬ２を設け、光路を略９０度折り曲げることにより、ズームレンズの全長を大幅に短縮することができ、結果として、撮像装置の大幅な小型化を図ることができる。なお、このガラスプリズムＬ２は、ｄ線における屈折率をｎｄ２、アッベ数をｖｄ２とした場合、次の式を満足することが望ましい。
［数１］
ｎｄ２＞１．７８・・・（１）
ｖｄ２＞２６．５・・・（２）
この条件を満たすガラスプリズムは、比較的安価で入手可能であり、その結果、小型のズームレンズおよび撮像装置を比較的安価に実現できるからである。

このズームレンズにおいて、ズーミングは、第二レンズ群Ｇ２、第四レンズ群Ｇ４、および、第五レンズ群Ｇ５の移動により行われる（図２参照）。より具体的には、第二レンズ群Ｇ２と第四レンズ群Ｇ４の線形移動により焦点距離変更が、第五レンズ群Ｇ５の非線形移動により焦点距離変更に伴う像面位置の補正が行われる（図２参照）。すなわち、ズーミングのためには、焦点距離を変更することが必要であるが、焦点距離変更のためにレンズ群を移動させた場合、像面位置が移動してしまう。しかし、良好な像撮影するためには、像取得面ＩＭＧ（例えば、撮像素子やフィルム感光面など）上に像面が位置している必要がある。そこで、ズーミングの際には、焦点距離変更（バリエータ）を行うとともに、焦点距離変更に伴う像面位置の変動を補正する像面位置補正動作（コンペンセータ）が必要になる。本実施形態では、この焦点距離変更を第二レンズ群Ｇ２および第四レンズ群Ｇ４の移動で行い、像面位置補正動作を第五レンズ群Ｇ５の移動で行う。換言すれば、焦点距離変更動作と像面位置補正動作とを完全に分離している。そして、両動作を分離することにより、第二レンズ群Ｇ２および第四レンズ群Ｇ４の動きを単純化、具体的には、線形移動にすることができる。これにより、レンズ群の移動制御や移動機構を簡略化できる。このレンズ群の移動機構については、後に詳説する。

なお、短焦点距離端から長焦点距離端にズーミングを行う際、第二レンズ群Ｇ２は像取得面ＩＭＧ側へ線形移動し、第四レンズ群Ｇ４は物体側へ線形移動し、第五レンズ群Ｇ５は物体側に徐々に近づく非線形移動をする。このとき、短焦点距離端から長焦点距離端までの第二レンズ群Ｇ２の移動ストロークＤ２と、第四レンズ群Ｇ４の移動ストロークＤ４は、以下の条件を満たすことが望ましい。
［数２］
２．２＜｜Ｄ２／Ｄ４｜＜５．０・・・（３）
これは、中・長焦点距離における結像性能を向上させるためである。すなわち、第二レンズ群Ｇ２と第四レンズ群Ｇ４とのストローク比｜Ｄ２／Ｄ４｜が、式（３）の上限値（５．０）を超えると、中・長焦点距離において、第三レンズ群Ｇ３、第四レンズ群Ｇ４、第五レンズ群Ｇ５より輪帯球面収差の発生が著しくなり、収差補正が困難になる。その結果、結像性能が低下する。また、逆に、ストローク比｜Ｄ２／Ｄ４｜が式（３）の下限値（２．２）を下回ると、中、長焦点距離側において、第四レンズ群Ｇ４および第五レンズ群Ｇ５より外向性のコマ収差の発生が著しくなり、収差補正が困難になる。その結果、やはり、結像性能が低下する。

フォーカシングは、第五レンズ群Ｇ５の移動により行われる。具体的には、無限遠物体から近距離物体へのフォーカス動作は、第五レンズ群Ｇ５を像取得面ＩＭＧ側に移動させることにより行う。既述した通り、第五レンズ群Ｇ５は負の屈折力を持ち、結像縦倍率が正である。かかる第五レンズ群Ｇ５の移動でフォーカシングを行うことにより、遠距離物体撮影時から近距離物体撮影時のフォーカス動作幅を短縮することができる。フォーカス動作幅が短縮されることにより収差変動が小さくなり、良好な近接結像性能を確保することができる。また、フォーカス動作幅が小さくなることにより、フォーカス駆動を高速化することもできる。つまり、第五レンズ群Ｇ５の移動によりフォーカス動作を行うことにより、フォーカス時の諸性能を向上できる。

この第五レンズ群Ｇ５は、負の屈折力を持つ単一の単レンズからなることが望ましい。単一の単レンズで第五レンズ群Ｇ５を構成することにより、部品点数の削減、コスト削減、および、省スペース化等を図ることができる。また、フォーカシング時やズーミング時に第五レンズ群Ｇ５を移動させるが、第五レンズ群Ｇ５を単一のレンズで構成することにより、その移動に必要なトルクを低減することができる。その結果、比較的、小さいモータで第五レンズ群Ｇ５の移動機構を構成することができる。

第五レンズ群Ｇ５の単レンズは、像取得面側または物体側のいずれかを非球面である非球面レンズであることが望ましい。非球面レンズを用いることにより、ズーム倍率を高倍率化できる。また、その際に生じる非点収差、像面湾曲等の、軸外諸収差を効果的に除去することができる。もちろん、単レンズとして、非球面レンズではなく、通常の球面レンズを用いてもよい。安価な球面レンズで第五レンズ群Ｇ５を構成することにより、コスト削減を図ることができる。ただし、いずれの場合でも、第五レンズ群Ｇ５の単レンズは、ｄ線におけるアッベ数をｖｄ５とした場合、次の式を満たすことが望ましい。
［数３］
ｖｄ５≦３０．０・・・（４）
第五レンズの単レンズＬ１０のアッベ数ｖｄ５が３０．０を上回ると、全ズーム焦点距離域で、軸上色収差の発生が著しくなり、収差補正が困難になる。その結果、結像性能が低下する。

次に、レンズ群Ｇ２，Ｇ４，Ｇ５の移動機構について説明する。はじめに、従来のレンズ群移動機構について簡単に説明する。従来のズームレンズでは、ズーミング時における焦点距離変更動作と像面位置補正動作とが分離されていないことが多かった。例えば、特許文献１，２では、第二レンズ群および第四レンズ群の移動により、焦点距離変更動作と像面位置補正動作を同時に行っていた。そのため、第二レンズ群および第四レンズ群のいずれか一方、または、両方を非線形移動させる必要があった。特許文献１，２には、この第二レンズ群および第四レンズ群の移動機構については詳説されていないが、二つのレンズ群を非線形移動させる方法としては、大きく二つが考えられる。一つは、レンズ群ごとにモータを設け、各モータの回転量を制御することにより、レンズ群を非線形移動させる方法である。この場合、構成を単純にできる一方で、高価なモータを複数用意する必要があり、コストアップを招いていた。また、複数のモータを設置するスペースが必要となり、小型化を阻害する要因の一つとなっていた。二つ目は、単一のモータの回転運動を非線形運動として伝達する非線形カム等を用いてレンズ群に伝達する方法である。この場合は、複雑なカム機構が必要であり、全体として複雑な構成になるという問題があった。また、かかるカム機構は、小型化を阻害する要因にもなっていた。

一方、本実施形態では、既述した通り、焦点距離変更動作と、像面位置補正動作と、を完全に分離している。換言すれば、第二レンズ群Ｇ２および第四レンズ群Ｇ４は、単純な線形移動となっている。したがって、簡易、かつ、安価な構成で、この両レンズ群Ｇ２，Ｇ４を移動させることが可能となる。図３は、本実施形態におけるレンズ群Ｇ２，Ｇ４，Ｇ５の移動機構１０，３０を示す図である。本実施形態のズームレンズは、第二レンズ群Ｇ２および第四レンズ群Ｇ４を移動させる線形移動機構１０と、第五レンズ群Ｇ５を非線形移動させる非線形移動機構３０と、を備えている。

はじめに、第五レンズ群Ｇ５を非線形移動させる非線形移動機構３０について簡単に説明する。非線形移動機構３０は、単一のモータ３２と当該モータ３２に接続されたシャフト３４、および、当該シャフト３４に螺合された伝達ブロック３６を備えている。シャフト３４には、雄ネジが形成されており、モータ３２の回転に伴いシャフト３４が自転すれば、当該シャフト３４に螺合された伝達ブロック３６が直線移動するようになっている。図示しないレンズ駆動制御部は、このモータ３２の回転量等を制御することにより、第五レンズ群Ｇ５を非線形移動させている。

次に、第二レンズ群Ｇ２および第四レンズ群Ｇ４を線形移動させる線形移動機構１０について説明する。線形移動機構１０は、単一のモータ１２と、これに接続されるシャフト１４、および、当該シャフト１４に螺合された二つの伝達ブロック２０，２２からなる。モータ１２は、図示しないレンズ駆動制御部からの指示に応じて駆動し、その回転力をシャフト１４に供給する。シャフト１４は、光軸と平行に配置されており、第二レンズ群Ｇ２の移動範囲に相当する部分に第一雄ネジ１６が、第四レンズ群Ｇ４の移動範囲に相当する部分に第二雄ネジ１８が形成されている。

第一雄ネジ１６と第二雄ネジ１８は、そのネジ切り方向が反対方向となっている。つまり、第一雄ネジ１６が右ネジであれば、第二雄ネジ１８は左ネジとなる。また、第一雄ネジ１６と第二雄ネジ１８は、そのリード量も異なっている。したがって、シャフト１４を一回転させた際の、第一雄ネジ１６の進み量と第二雄ネジ１８の進み量が異なるのである。この第一雄ネジ１６のリード量Ｌ１と第二雄ネジ１８のリード量Ｌ２との比｜Ｌ１／Ｌ２｜は、ズーミング時における第二レンズ群Ｇ２および第四レンズ群Ｇ４の移動量の比（＝ストローク比｜Ｄ２／Ｄ４｜）と同じである。したがって、例えば、｜Ｄ２／Ｄ４｜＝３．０であれば、｜Ｌ１／Ｌ２｜＝３．０となる。

この第一雄ネジ１６には第一伝達ブロック２０が、第二雄ネジ１８には第二伝達ブロック２２が、それぞれ螺合されている。そして、第一伝達ブロック２０は第二レンズ群Ｇ２に、第二伝達ブロック２２は第四レンズ群Ｇ４にそれぞれ物理的に接続されている。その結果、モータ１２の駆動により、シャフト１４が自転すれば、第一伝達ブロック２０および第二伝達ブロック２２がそれぞれ直線駆動する。このとき、第一雄ネジ１６および第二雄ネジ１８は、そのネジ切り方向が反対であるため、これらに螺合されている第一伝達ブロック２０および第二伝達ブロック２２は、互いに反対方向に移動する。そして、この第一伝達ブロック２０および第二伝達ブロック２２に物理的に接続されている第二レンズ群Ｇ２および第四レンズ群Ｇ４も互いに反対方向に移動する。また、第一雄ネジ１６および第二雄ネジ１８は、リード量も互いに異なるため、第一伝達ブロック２０および第二伝達ブロック２２の移動量も互いに異なり、結果として、第二レンズ群Ｇ２および第四レンズ群Ｇ４の移動量も異なってくる。その結果、単一のモータ１２を駆動するだけで、第二レンズ群Ｇ２および第四レンズ群Ｇ４を所望の方向に、所望の移動量で線形直線運動させることができる。

つまり、本実施形態では、ズーミングにおける焦点距離変更動作と像面位置補正動作とを分離することにより、第二レンズ群Ｇ２および第四レンズ群Ｇ４の移動機構を簡略化でき、その結果、コスト削減や省スペース化を図ることができる。なお、上述の線形移動機構は一例であり、第二レンズ群Ｇ２および第四レンズ群Ｇ４を線形移動させることができるのであれば、当然、他の形態でもよい。例えば、上述の例では、シャフト１４および伝達ブロック２０，２２を備えた伝達機構を用いているが、単一モータからの駆動力を、移動方向および移動量が異なる直線運動として二つのレンズ群Ｇ２，Ｇ４に伝達でき得る構成であれば、他の伝達機構を用いてもよい。例えば、ピッチが互いに異なり、共にモータの回転軸に接続された二種類のピニオンと、当該二種類のピニオンに係合する二種類のラックと、を備えた伝達機構などでもよい。

（第一実施例）次に、ズームレンズの具体的な実施例について説明する。図４は、第一実施例のレンズ構成を示す図である。図４において、Ｇ１からＧ５は、それぞれ第一レンズ群Ｇ１から第五レンズ群Ｇ５を示しており、各レンズ群Ｇ１〜Ｇ５は、物体側から順に正、負、正、正、負の屈折力を持つ。また、図４において、Ｌ２は光路を折り曲げる光学部材である三角プリズムを、Ｌ１２は光学ローパスフィルタを示している。図４から明らかなように、この第一実施例では、第五レンズ群Ｇ５は、２枚のレンズＬ１０とレンズＬ１１によって構成され、このレンズＬ１０とレンズＬ１１とのレンズ面は接合されている。

表１は、第一実施例における各数値を示す。また、表２に、第一実施例における各焦点位置での焦点距離ｆ、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、および、画角２ωの値を示す。さらに、表３において、非球面で構成された面の非球面係数を示す。表４は、各焦点距離での可変空気間隔を示す表である。

なお、表１において、面番号Ｓ１〜Ｓ２２は、レンズＬ１〜Ｌ１２（プリズムやローパスフィルタ含む）の中心軸における光の入射面および出射面を、物体側から順に示している。例えば、Ｓ１はレンズＬ１の物体側のレンズ面を示し、Ｓ２はレンズＬ１の像面側のレンズ面を示している。

また、表２において、ｆは各焦点位置での焦点距離を、Ｆｎｏは各焦点位置でのＦナンバーを、２ωは撮影画角を示している。また、非球面レンズの形状は、各非球面の頂点から光軸方向の距離をｘ、光軸と垂直方向にｙ軸、近軸曲率半径をＲ、非球面係数をＣＣ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとしたとき、以下の式で表される。なお、係数中のｅは指数表現を示している。

また、表４において、Ｄ６，Ｄ１１，Ｄ１４，Ｄ１７，Ｄ２０は、それぞれ、レンズＬ３とレンズＬ４との空気間隔、レンズＬ６と絞りＩＲとの空気間隔、レンズＬ７とレンズＬ８との空気間隔、レンズＬ９とレンズＬ１０との空気間隔、レンズＬ１１とローパスフィルタＬ１２との空気間隔を示している。

図７から図９は、第一実施例における短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における諸収差図である。ここで、各図の（Ａ）は球面収差を示しており、縦軸が開放Ｆ値との割合、横軸がフォーカス量を示している。また、実線はｄ線、一点鎖線はＦ線、破線はＣ線での球面収差をそれぞれ示している。また、各図の（Ｂ）は非点収差を示しており、縦軸が像高、横軸がフォーカス量を示し、実線がタンジェンシャル像面、破線はサジタル像面における値を示している。さらに、各図の（Ｃ）は歪曲収差を示しており、縦軸が像高、縦軸が割合（％）を示している。なお、後に説明する図１０〜図１２、および、図１３〜図１５も同様である。

（第二実施例）次に、第二実施例について説明する。図５は、第二実施例のレンズ構成を示す図である。この第二実施例も、物体側から順に正、負、正、正、負の屈折力を持つ第一〜第五レンズ群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。また、第一レンズ群Ｇ１は、光路を折り曲げる光学部材である三角プリズムＬ２を備えており、像取得面ＩＭＧの手前には光学ローパスフィルタＬ１１が設けられている。第二実施例では、第五レンズ群Ｇ５は、両面球面の単一の単レンズＬ１０から構成されている。

表５は、第二実施例における各数値を示す。また、表６に、第二実施例における各焦点位置での焦点距離ｆ、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、および、画角２ωの値を示す。さらに、表７は非球面で構成された面の非球面係数を、表８は各焦点距離での可変空気間隔を示す表である。各表における記号は、表１〜４の場合と同様である。

図１０から図１２は、第二実施例における短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における諸収差図である。各図の（Ａ）から（Ｃ）の示す意味は、図７〜図９と同様である。

（第三実施例）次に、第三実施例について説明する。図６は、第三実施例のレンズ構成を示す図である。この第三実施例も、物体側から順に正、負、正、正、負の屈折力を持つ第一〜第五レンズ群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。また、第一レンズ群Ｇ１は、光路を折り曲げる光学部材である三角プリズムＬ２を備えており、像取得面ＩＭＧの手前には光学ローパスフィルタＬ１１が設けられている。第三実施例において、第五レンズ群Ｇ５は、像面側の面が非球面の単一の単レンズＬ１０から構成されている。

表９は、第三実施例における各数値を示す。また、表１０に、第三実施例における各焦点位置での焦点距離ｆ、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、および、画角２ωの値を示す。さらに、表１１は非球面で構成された面の非球面係数を、表１２は各焦点距離での可変空気間隔を示す表である。各表における記号は、表１〜４の場合と同様である。

図１３から図１５は、第三実施例における短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における諸収差図である。各図の（Ａ）から（Ｃ）の示す意味は、図７〜図９と同様である。

次に、各実施例における式（１）から式（４）で規定されたパラメータの比較を表１３に示す。

表１３から明らかなように、第一〜第三実施例のいずれも、式（１）から式（４）の各条件を満たしている。また、図７〜図１５の諸収差図によれば、各実施例とも短焦点距離、中間焦点距離および長焦点距離において、諸収差がバランスよく補正されていることが分かる。したがって、常に、良好な結像性能を得られることが分かる。

次に、このズームレンズが搭載された撮像装置について説明する。図１６は、上記のズームレンズ５６を搭載したデジタルカメラ５０の構成を示す図である。このデジタルカメラ５０は、被写体の像を取得するレンズブロック５４と、撮像信号の各種処理や像撮像に必要な各種制御を行う本体部５２に大別される。レンズブロック５４は、記述した五群のレンズ群からなるズームレンズ５６と、当該ズームレンズ５６によって導かれた被写体像を電気信号に変換する撮像素子５８と、を備えている。撮像素子５８は、電気信号に変換された被写体像を、画像データとして本体部５２に出力する。

本体部５２は、操作部６４を介して入力されたユーザからの指示に基づき、制御部６２が各種処理を実行している。また、信号処理部６６は、撮像素子５８から出力された画像データに対し、Ａ／Ｄ変換やノイズ除去などの各種信号処理を実行する。信号処理後の画像データは、表示部６８や記録媒体７０に出力される。記録媒体７０は、メモリカードなどからなるデータ記憶媒体であり、撮像された画像データはこの記録媒体７０に記録される。表示部６８は、ＬＣＤ等の表示装置であり、ユーザは、この表示部６８を介して撮像した画像の確認等を行う。レンズ駆動制御部６０は、フォーカシングやズーミングが必要なときに、ズームレンズ５６に搭載されたレンズ移動機構に対して駆動信号を出力し、レンズ群の移動を指示する。ズームレンズ５６に搭載されたレンズ移動機構のモータは、この指示に応じて駆動し、レンズ群を移動させる。

このとき、本実施形態では、第五レンズ群Ｇ５の移動によりフォーカシングを行っているため、迅速なフォーカシングが可能となる。また、その際の結像性能をより向上できる。さらに、ズーミング時における焦点距離変更動作と像面位置補正動作とを分離しているため、第二レンズ群Ｇ２および第四レンズ群Ｇ４の移動を単純な線形移動にでき、結果として、簡易な制御でレンズ群の駆動ができ得る。また、移動機構も小型で簡易、かつ、安価に出来るため、低コストで小型なカメラが得られる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、第五レンズ群Ｇ５を移動させてフォーカス動作を行っているため、良好な近接結像性能を得ることができ、また、フォーカス駆動の高速化が可能となる。また、ズーミング時に、第二レンズ群Ｇ２および第四レンズ群Ｇ４を線形移動させて焦点距離変更動作を行い、第五レンズ群Ｇ５を非線形移動させて像面位置補正動作を行うことにより、レンズ群の移動制御や移動機構を簡略化できる。その結果、コスト削減や更なる省スペース化が可能となる。

本発明の実施形態であるズームレンズの概略構成を示す図である。ズームレンズにおけるズーミング動作の様子を示す図である。本実施形態におけるレンズ移動機構を示す図である。第一実施例のズームレンズの概略構成を示す図である。第二実施例のズームレンズの概略構成を示す図である。第三実施例のズームレンズの概略構成を示す図である。第一実施例における短焦点距離端での諸収差図である。第一実施例における中焦点距離端での諸収差図である。第一実施例における長焦点距離端での諸収差図である。第二実施例における短焦点距離端での諸収差図である。第二実施例における中焦点距離端での諸収差図である。第二実施例における長焦点距離端での諸収差図である。第三実施例における短焦点距離端での諸収差図である。第三実施例における中焦点距離端での諸収差図である。第三実施例における長焦点距離端での諸収差図である。ズームレンズを搭載した撮像装置の構成を示す図である。

符号の説明

Ｇ１第一レンズ群、Ｇ２第二レンズ群、Ｇ４第四レンズ群、Ｇ５第五レンズ群、１０線形移動機構、３０非線形移動機構、５０デジタルカメラ、５２本体部、５４レンズブロック、５６ズームレンズ、５８撮像素子、６０レンズ駆動制御部、６２制御部、６４操作部、６６信号処理部、６８表示部、７０記録媒体。

Claims

物体側から順に、
正の屈折力を持ち、光路を折り曲げる光学部材を含む第一レンズ群と、
負の屈折力を持つ第二レンズ群と、
正の屈折力を持つ第三レンズ群と、
正の屈折力を持つ第四レンズ群と、
負の屈折力を持つ第五レンズ群と、
からなり、
第二レンズ群と第四レンズ群と第五レンズ群とを移動させて、ズーミングを行い、
第五レンズ群を像面側に移動させて、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行い、
ズーミング時は、第二レンズ群および第四レンズ群の線形移動により焦点距離変更を行い、第五レンズ群の非線形移動により焦点距離変更に伴う像面位置変動の補正を行う、
ことを特徴とするズームレンズ。
請求項１に記載のズームレンズであって、さらに、
第二レンズ群および第四レンズ群を移動させる移動手段を有し、
移動手段は、
単一のモータと、
モータの駆動力を、移動方向および移動量が異なる線形直線運動として第二レンズ群および第四レンズ群それぞれに伝達する伝達機構と、
を備えることを特徴とするズームレンズ。
請求項２に記載のズームレンズであって、
伝達機構は、
モータの回転に伴い回転するシャフトであって、第一雄ネジ、および、ネジ切り方向およびリード量が第一雄ネジと異なる第二雄ネジが形成されたシャフトと、
シャフトの第一雄ネジに螺合されるとともに第二レンズ群に物理的に接続された第一移動体と、
シャフトの第二雄ネジに螺合されるとともに第四レンズ群に物理的に接続された第二移動体と、
を有することを特徴とするズームレンズ。
請求項１から３のいずれか１項に記載のズームレンズであって、
第二レンズ群の短焦点距離端から長焦点距離端までのストロークをＤ２、第四レンズ群の短焦点距離端から長焦点距離端までのストロークをＤ４としたときに、
２．２＜｜Ｄ２／Ｄ４｜＜５．０
の条件を満たすことを特徴とするズームレンズ。
請求項１から４のいずれか１項に記載のズームレンズであって、
光路を折り曲げる光学部材の屈折率をｎｄ２、アッベ数をｖｄ２としたとき、
ｎｄ２＞１．７８、
ｖｄ２＜２６．５、
の条件を満たすことを特徴とするズームレンズ。
請求項１から５のいずれか１項に記載のズームレンズであって、
第五レンズ群は、負の屈折力を持つ一つの単レンズからなることを特徴とするズームレンズ。
請求項６に記載のズームレンズであって、
第五レンズ群の単レンズは、物体側または像面側のいずれかが非球面であることを特徴とするズームレンズ。
請求項６または７に記載のズームレンズであって、
第五レンズ群の単レンズは、ｄ線におけるアッベ数をｖｄ５としたとき、
ｖｄ５≦３０．０
の条件を満たすことを特徴とするズームレンズ。
ズームレンズを有する撮像装置であって、
ズームレンズは、物体側から順に、
正の屈折力を持ち、光路を折り曲げる光学部材を含む第一レンズ群と、
負の屈折力を持つ第二レンズ群と、
正の屈折力を持つ第三レンズ群と、
正の屈折力を持つ第四レンズ群と、
負の屈折力を持つ第五レンズ群と、
からなり、
第二レンズ群と第四レンズ群と第五レンズ群とを移動させて、ズーミングを行い、
第五レンズ群を像面側に移動させて、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行い、
ズーミング時は、第二レンズ群および第四レンズ群の線形移動により焦点距離変更を行い、第五レンズ群の非線形移動により焦点距離変更に伴う像面位置変動の補正を行う、
ことを特徴とする撮像装置。