JP5049021B2 - ズームレンズ系、撮像装置及びカメラ - Google Patents

Description

本発明は、ズームレンズ系、撮像装置及びカメラに関する。特に本発明は、全長が短く、高解像度を有し、かつ変倍比が９倍以上と大きく、しかも広角端での画角が７０°以上といった広角撮影に充分に適応し得るズームレンズ系、該ズームレンズ系を含む撮像装置、及び該撮像装置を備えた薄型でコンパクトなカメラに関する。

近年、高画素のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の固体撮像素子の開発が進み、これら高画素の固体撮像素子に対応した、高い光学性能を有する撮像光学系を含む撮像装置を備えたデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラが急速に普及してきている。

これらのなかでも、高解像度を有するのは勿論のこと、変倍比が９倍程度以上といった高倍率のズーム機能も併せ持つ、コンパクトタイプのカメラの実現が可能なズームレンズ系が種々提案されている。

例えば特許文献１には、物体側から像側へと順に、正負正の３つのレンズ群及びさらなる後続レンズ群を有し、広角端よりも望遠端で、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が広くなり、かつ第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が狭くなるように、各レンズ群の間隔が変化し、アッベ数と部分分散比とが特定の関係を満足する負レンズが第３レンズ群に含まれたズームレンズが開示されている。かかる特許文献１に開示されたズームレンズでは、広いズーム範囲において、色収差が良好に補正され、高い光学性能が得られる。

また特許文献２には、物体側から像側へと順に、正負正正正の５つのレンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍時に、少なくとも、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が大きくなり、第３レンズ群と第２レンズ群との間隔が小さくなり、かつ第４レンズ群と第３レンズ群との間隔が小さくなるように各レンズ群が移動し、該第３レンズ群と第４レンズとの広角端における間隔及び望遠端における間隔が特定の関係を満足するズームレンズが開示されている。かかる特許文献２に開示されたズームレンズは、高変倍比を有し、明るく、レンズ枚数が少なく低価格・コンパクトなものである。

また特許文献３には、物体側から像側へと順に、正負の２つのレンズ群及びさらなる後続レンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍時に、第２レンズ群が広角端での位置よりも常に像側に位置するように移動し、第１レンズ群が少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとを含む合計３枚以下のレンズで構成され、第１レンズ群中の少なくとも１枚の正レンズが、特定の屈折率及びアッベ数を有するズームレンズと、撮像素子とを備えた撮像レンズ装置が開示されている。かかる特許文献３に開示されたズームレンズは、高性能であり、かつ小型化・高変倍化が同時に実現されたものである。
特開２００６−１１３４５３号公報 特開２００５−０１７９１５号公報 特開２００１−１９４５９０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたズームレンズは、高い光学性能を有し、変倍比が９〜１０倍程度といった高倍率のズーム機能を併せ持つものの、例えば広角端での画角が７０°以上といった広角撮影に適用し得る構成ではない。

また特許文献２及び特許文献３に開示されたズームレンズは、いずれも、高倍率のズーム機能を有し、しかも小型化が達成されているものの、やはり、例えば広角端での画角が７０°以上といった広角撮影に充分に適した構成ではない。

本発明の目的は、全長が短く、高解像度を有し、かつ変倍比が９倍以上と大きく、しかも広角端での画角が７０°以上といった広角撮影に充分に適応し得るズームレンズ系、該ズームレンズ系を含む撮像装置、及び該撮像装置を備えたコンパクトなカメラを提供することである。

上記目的の１つは、以下のズームレンズ系により達成される。すなわち本発明は、
少なくとも１つのレンズ素子で構成されたレンズ群を複数有するズームレンズ系であって、
物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群と、正のパワーを有する第５レンズ群とからなり、
撮像時の広角端から望遠端へのズーミングにおいて、少なくとも前記第１レンズ群及び第２レンズ群が光軸方向に移動し、
前記第４レンズ群及び第５レンズ群が、それぞれ１枚のレンズ素子で構成され、
前記第３レンズ群が、光軸に対して垂直方向に移動する、ズームレンズ系
に関する。

上記目的の１つは、以下の撮像装置により達成される。すなわち本発明は、
物体の光学的な像を電気的な画像信号として出力可能な撮像装置であって、
物体の光学的な像を形成するズームレンズ系と、
該ズームレンズ系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子とを備え、
前記ズームレンズ系が、
少なくとも１つのレンズ素子で構成されたレンズ群を複数有し、
物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群と、正のパワーを有する第５レンズ群とからなり、
撮像時の広角端から望遠端へのズーミングにおいて、少なくとも前記第１レンズ群及び第２レンズ群が光軸方向に移動し、
前記第４レンズ群及び第５レンズ群が、それぞれ１枚のレンズ素子で構成され、
前記第３レンズ群が、光軸に対して垂直方向に移動する、撮像装置
に関する。

上記目的の１つは、以下のカメラにより達成される。すなわち本発明は、
物体の光学的な像を電気的な画像信号に変換し、変換された画像信号の表示及び記憶の少なくとも一方を行うカメラであって、
物体の光学的な像を形成するズームレンズ系と、該ズームレンズ系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子とを含む撮像装置を備え、
前記ズームレンズ系が、
少なくとも１つのレンズ素子で構成されたレンズ群を複数有し、
物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群と、正のパワーを有する第５レンズ群とからなり、
撮像時の広角端から望遠端へのズーミングにおいて、少なくとも前記第１レンズ群及び第２レンズ群が光軸方向に移動し、
前記第４レンズ群及び第５レンズ群が、それぞれ１枚のレンズ素子で構成され、
前記第３レンズ群が、光軸に対して垂直方向に移動する、カメラに関する。

本発明によれば、全長が短く、高解像度を有し、かつ変倍比が９倍以上、特に約９〜１３倍と大きく、しかも広角端での画角が７０°以上、特に約７６°といった広角撮影に充分に適応し得るズームレンズ系を提供することができる。さらに本発明によれば、該ズームレンズ系を含む撮像装置、及び該撮像装置を備えた薄型でコンパクトなカメラを提供することができる。

（実施の形態１〜４）
図１は、実施の形態１に係るズームレンズ系のレンズ配置図である。図４は、実施の形態２に係るズームレンズ系のレンズ配置図である。図７は、実施の形態３に係るズームレンズ系のレンズ配置図である。図１０は、実施の形態４に係るズームレンズ系のレンズ配置図である。図１、４、７及び１０において、（ａ）は広角端（最短焦点距離状態：焦点距離ｆ_W）のレンズ構成、（ｂ）は中間位置（中間焦点距離状態：焦点距離ｆ_M＝√（ｆ_W＊ｆ_T））のレンズ構成、（ｃ）は望遠端（最長焦点距離状態：焦点距離ｆ_T）のレンズ構成をそれぞれ表している。

実施の形態１〜４に係るズームレンズ系は、いずれも物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、負のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、絞りＡと、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４と、正のパワーを有する第５レンズ群Ｇ５とを備える。図１、４、７及び１０において、最も右側に記載された直線は、像面Ｓの位置を表し、その物体側には、光学的ローパスフィルタや撮像素子のフェースプレート等と等価な平行平板Ｐが設けられている。実施の形態１〜４に係るズームレンズ系は、これらの各レンズ群を所望のパワー配置にすることにより、９倍以上、特に約９〜１３倍といった高変倍比を達成し、高い光学性能を保持しつつ、レンズ系全体の小型化を可能にしている。

図１に示すように、実施の形態１に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と、両凸形状の第２レンズ素子Ｌ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３とからなる。これらのうち、第１レンズ素子Ｌ１と第２レンズ素子Ｌ２とは接合されている。

実施の形態１に係るズームレンズ系において、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第４レンズ素子Ｌ４と、両凹形状の第５レンズ素子Ｌ５と、両凸形状の第６レンズ素子Ｌ６とからなる。

また実施の形態１に係るズームレンズ系において、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第７レンズ素子Ｌ７と、両凸形状の第８レンズ素子Ｌ８と、両凹形状の第９レンズ素子Ｌ９とからなる。これらのうち、第８レンズ素子Ｌ８と第９レンズ素子Ｌ９とは接合されている。

また実施の形態１に係るズームレンズ系において、第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第１０レンズ素子Ｌ１０のみからなる。

また実施の形態１に係るズームレンズ系において、第５レンズ群Ｇ５は、両凸形状の第１１レンズ素子Ｌ１１のみからなる。

実施の形態１に係るズームレンズ系において、広角端から望遠端へ向けてズーミングを行う際、第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３は、物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は、像側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は、第３レンズ群Ｇ３との間隔を変化させながら物体側に凸の軌跡を描いて移動し、第５レンズ群Ｇ５は像面に対して固定される。

図４に示すように、実施の形態２に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と、両凸形状の第２レンズ素子Ｌ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３とからなる。これらのうち、第１レンズ素子Ｌ１と第２レンズ素子Ｌ２とは接合されている。

実施の形態２に係るズームレンズ系において、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第４レンズ素子Ｌ４と、両凹形状の第５レンズ素子Ｌ５と、両凸形状の第６レンズ素子Ｌ６とからなる。

また実施の形態２に係るズームレンズ系において、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第７レンズ素子Ｌ７と、両凸形状の第８レンズ素子Ｌ８と、両凹形状の第９レンズ素子Ｌ９とからなる。これらのうち、第８レンズ素子Ｌ８と第９レンズ素子Ｌ９とは接合されている。

また実施の形態２に係るズームレンズ系において、第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第１０レンズ素子Ｌ１０のみからなる。

また実施の形態２に係るズームレンズ系において、第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第１１レンズ素子Ｌ１１のみからなる。

実施の形態２に係るズームレンズ系において、広角端から望遠端へ向けてズーミングを行う際、第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３は、物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は、像側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は、第３レンズ群Ｇ３との間隔を変化させながら物体側に凸の軌跡を描いて移動し、第５レンズ群Ｇ５は像面に対して固定される。

図７に示すように、実施の形態３に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と、両凸形状の第２レンズ素子Ｌ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３とからなる。これらのうち、第１レンズ素子Ｌ１と第２レンズ素子Ｌ２とは接合されている。

実施の形態３に係るズームレンズ系において、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第４レンズ素子Ｌ４と、両凹形状の第５レンズ素子Ｌ５と、両凸形状の第６レンズ素子Ｌ６とからなる。

また実施の形態３に係るズームレンズ系において、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第７レンズ素子Ｌ７と、両凸形状の第８レンズ素子Ｌ８と、両凹形状の第９レンズ素子Ｌ９とからなる。これらのうち、第８レンズ素子Ｌ８と第９レンズ素子Ｌ９とは接合されている。

また実施の形態３に係るズームレンズ系において、第４レンズ群Ｇ４は、両凸形状の第１０レンズ素子Ｌ１０のみからなる。

また実施の形態３に係るズームレンズ系において、第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第１１レンズ素子Ｌ１１のみからなる。

実施の形態３に係るズームレンズ系において、広角端から望遠端へ向けてズーミングを行う際、第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３は、物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は、像側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は、第３レンズ群Ｇ３との間隔を変化させながら物体側に凸の軌跡を描いて移動し、第５レンズ群Ｇ５は像面に対して固定される。

図１０に示すように、実施の形態４に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と、両凸形状の第２レンズ素子Ｌ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３とからなる。これらのうち、第１レンズ素子Ｌ１と第２レンズ素子Ｌ２とは接合されている。

実施の形態４に係るズームレンズ系において、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第４レンズ素子Ｌ４と、両凹形状の第５レンズ素子Ｌ５と、両凸形状の第６レンズ素子Ｌ６とからなる。

また実施の形態４に係るズームレンズ系において、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第７レンズ素子Ｌ７と、両凸形状の第８レンズ素子Ｌ８と、両凹形状の第９レンズ素子Ｌ９とからなる。これらのうち、第８レンズ素子Ｌ８と第９レンズ素子Ｌ９とは接合されている。

また実施の形態４に係るズームレンズ系において、第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第１０レンズ素子Ｌ１０のみからなる。

また実施の形態４に係るズームレンズ系において、第５レンズ群Ｇ５は、像側に凸面を向けた正メニスカス形状の第１１レンズ素子Ｌ１１のみからなる。

実施の形態４に係るズームレンズ系において、広角端から望遠端へ向けてズーミングを行う際、第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３は、物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２及び第５レンズ群Ｇ５は、像側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は、第３レンズ群Ｇ３との間隔を変化させながら物体側に凸の軌跡を描いて移動する。

実施の形態１〜４に係るズームレンズ系は、前記したように、少なくとも１つのレンズ素子で構成されたレンズ群を複数有し、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群と、正のパワーを有する第５レンズ群とからなるので、光学全長をより短くし、かかるズームレンズ系を備えたカメラをさらにコンパクトに構成することができる。

また、実施の形態１〜４に係るズームレンズ系は、第４レンズ群及び第５レンズ群が、いずれも１枚のレンズ素子で構成されたものであるので、高解像度で変倍比が大きく、かつ広角撮影に適応し得るだけでなく、全長が短くコンパクトなレンズ系である。

なお、実施の形態１〜４に係るズームレンズ系では、第１レンズ群及び第２レンズ群は、いずれも３枚のレンズ素子で構成されているが、これら第１レンズ群及び第２レンズ群を構成するレンズ素子の数は３枚に限定されるものではなく、目的とするズームレンズ系全体の構成に応じて適宜変更することができる。

また実施の形態１〜４に係るズームレンズ系は、複数のレンズ群のうち、少なくとも前記第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群及び第４レンズ群を光軸方向に移動させて、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングを行うが、これらレンズ群のうち、第３レンズ群が光軸に対して垂直方向に移動することによって、手ぶれ、振動等による像のぶれを光学的に補正することができる。

本発明において、像のぶれを光学的に補正する際に、このように第３レンズ群が光軸に対して垂直方向に移動することにより、ズームレンズ系全体の大型化を抑制してコンパクトに構成しながら、偏心コマ収差や偏心非点収差が小さい優れた結像特性を維持して像ぶれの補正を行うことができる。

以下、例えば実施の形態１〜４に係るズームレンズ系のように、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群と、正のパワーを有する第５レンズ群とからなり、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングにおいて、少なくとも前記第１レンズ群及び第２レンズ群が光軸方向に移動し、第４レンズ群及び第５レンズ群が、それぞれ１枚のレンズ素子で構成され、第３レンズ群が、光軸に対して垂直方向に移動するズームレンズ系が満足することが好ましい条件を説明する。なお、各実施の形態に係るズームレンズ系に対して、複数の好ましい条件が規定されるが、これら複数の条件すべてを満足するズームレンズ系の構成が最も望ましい。しかしながら、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏するズームレンズ系を得ることも可能である。

例えば実施の形態１〜４に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系は、以下の条件（１）を満足することが望ましい。
０．１＜（Ｒ_4R＋Ｒ_4F）／（Ｒ_4R−Ｒ_4F）＜３．０ ・・・（１）
ここで、
Ｒ_4F：第４レンズ群を構成するレンズ素子の物体側レンズ面の曲率半径、
Ｒ_4R：第４レンズ群を構成するレンズ素子の像側レンズ面の曲率半径
である。

前記条件（１）は、第４レンズ群のシェイプファクターに関する条件である。条件（１）の上限を上回ると、第４レンズ群のパワーが小さくなるため、フォーカシングの際の移動量が大きくなる傾向がある。一方、条件（１）の下限を下回ると、像面湾曲の発生量が大きくなり、収差を良好に補正することが困難となる。

なお、さらに以下の条件（１）’及び（１）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
０．６＜（Ｒ_4R＋Ｒ_4F）／（Ｒ_4R−Ｒ_4F） ・・・（１）’
（Ｒ_4R＋Ｒ_4F）／（Ｒ_4R−Ｒ_4F）＜２．２ ・・・（１）’’

また例えば実施の形態１〜４に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系は、以下の条件（２）を満足することが望ましい。
１．０＜（Ｄ_3T／Ｄ_3W）／（Ｄ_4T／Ｄ_4W）＜９．０ ・・・（２）
（ただし、Ｚ＝ｆ_T／ｆ_W＞９．０である）
ここで、
Ｄ_3W：広角端における、第３レンズ群と第４レンズ群との光軸上での距離、
Ｄ_3T：望遠端における、第３レンズ群と第４レンズ群との光軸上での距離、
Ｄ_4W：広角端における、第４レンズ群と第５レンズ群との光軸上での距離、
Ｄ_4T：望遠端における、第４レンズ群と第５レンズ群との光軸上での距離、
ｆ_W：広角端における全系の焦点距離、
ｆ_T：望遠端における全系の焦点距離
である。

前記条件（２）は、第３レンズ群と第４レンズ群、第４レンズ群と第５レンズ群の位置関係に関する条件である。条件（２）の上限を上回ると、第３レンズ群の移動量が大きくなるため、特に望遠端での光学全長が長くなり、小型化が困難となる。一方、条件（２）の下限を下回ると、第４レンズ群の移動量が大きくなり、パワーが小さくなるため、フォーカシングの際にレンズ群の移動量が大きくなる恐れがある。

なお、さらに以下の条件（２）’及び（２）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
７．５＜（Ｄ_3T／Ｄ_3W）／（Ｄ_4T／Ｄ_4W）＜９．０ ・・・（２）’
１．０＜（Ｄ_3T／Ｄ_3W）／（Ｄ_4T／Ｄ_4W）＜４．０ ・・・（２）’’
（ただし、Ｚ＝ｆ_T／ｆ_W＞９．０である）

また例えば実施の形態１〜４に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系は、以下の条件（３）を満足することが望ましい。
３．０＜ｆ₄／ｆ_W＜６．０ ・・・（３）
（ただし、Ｚ＝ｆ_T／ｆ_W＞９．０である）
ここで、
ｆ₄：第４レンズ群を構成するレンズ素子の焦点距離、
ｆ_W：広角端における全系の焦点距離、
ｆ_T：望遠端における全系の焦点距離
である。

前記条件（３）は、第４レンズ群を構成するレンズ素子の焦点距離に関する条件である。条件（３）の上限を上回ると、第４レンズ群のパワーが小さくなるため、ズーミングの際の移動量が大きくなる傾向がある。一方、条件（３）の下限を下回ると、フォーカス時の像面湾曲の発生が大きくなり、収差を良好に補正することが困難となる。

なお、さらに以下の条件（３）’及び（３）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
５．１＜ｆ₄／ｆ_W ・・・（３）’
ｆ₄／ｆ_W＜５．８ ・・・（３）’’
（ただし、Ｚ＝ｆ_T／ｆ_W＞９．０である）

また例えば実施の形態１〜４に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系では、以下の条件（４）及び（５）を全系において満足することが望ましい。
Ｙ_Ｔ＞Ｙ ・・・（４）
１．０＜（Ｙ／Ｙ_Ｔ）／（ｆ／ｆ_Ｔ）＜２．０ ・・・（５）
（ただし、Ｚ＝ｆ_Ｔ／ｆ_Ｗ＞９．０である）
ここで、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆ_Ｔ：望遠端における全系の焦点距離、
Ｙ：全系の焦点距離ｆにおける、第３レンズ群の、最大ぶれ補正時の光軸に対して垂直方向への移動量、
Ｙ_Ｔ：望遠端での全系の焦点距離ｆ_Ｔにおける、第３レンズ群の、最大ぶれ補正時の光軸に対して垂直方向への移動量、
ｆ_Ｗ：広角端における全系の焦点距離
である。

前記条件（４）及び（５）は、光軸に対して垂直方向に移動する第３レンズ群の最大ぶれ補正時の移動量に関する条件である。ズームレンズ系の場合、補正角が全ズーム域で一定のときには、ズーム比が大きいほど、光軸に対して垂直方向に移動するレンズ群やレンズ素子の移動量が大きく、逆にズーム比が小さいほど、光軸に対して垂直方向に移動するレンズ群やレンズ素子の移動量が小さくなる。条件（４）を満足しない場合又は条件（５）の上限を上回ると、ぶれ補正が過剰となり、光学性能の劣化が大きくなる恐れがある。一方、条件（５）の下限を下回ると、充分にぶれを補正することができなくなる恐れがある。

なお、さらに以下の条件（５）’及び（５）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
１．３＜（Ｙ／Ｙ_T）／（ｆ／ｆ_T） ・・・（５）’
（Ｙ／Ｙ_T）／（ｆ／ｆ_T）＜１．５ ・・・（５）’’
（ただし、Ｚ＝ｆ_T／ｆ_W＞９．０である）

なお、実施の形態１〜４に係るズームレンズ系は、前記したように、いずれも物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、負のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、絞りＡと、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４と、正のパワーを有する第５レンズ群Ｇ５とからなる正負正正正の５成分構成のズームレンズ系であり、このようなズームレンズ系は、例えば後述する実施の形態５に係るデジタルスチルカメラ及びこれに備えられる撮像装置に好適に使用することができる。

なお、実施の形態１〜４に係るズームレンズ系を構成している各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ素子（すなわち、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素子）のみで構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ素子、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素子、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素子等で、各レンズ群を構成してもよい。

（実施の形態５）
図１３は、実施の形態５に係るデジタルスチルカメラの概略構成図である。図１３において、デジタルスチルカメラは、ズームレンズ系１とＣＣＤである撮像素子２とを含む撮像装置と、液晶モニタ３と、筐体４とから構成される。ズームレンズ系１として、実施の形態１に係るズームレンズ系が用いられている。図１３において、ズームレンズ系１は、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、絞りＡと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４と、第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。筐体４は、前側にズームレンズ系１が配置され、ズームレンズ系１の後側には、撮像素子２が配置されている。筐体４の後側に液晶モニタ３が配置され、ズームレンズ系１による被写体の光学的な像が像面Ｓに形成される。

鏡筒は、主鏡筒５と、移動鏡筒６と、円筒カム７とで構成されている。円筒カム７を回転させると、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４が撮像素子２を基準にした所定の位置に移動し、広角端から望遠端までの変倍を行うことができる。第４レンズ群Ｇ４はフォーカス調整用モータにより光軸方向に移動可能である。

こうして、デジタルスチルカメラに実施の形態１に係るズームレンズ系を用いることにより、解像度及び像面湾曲を補正する能力が高く、非使用時の光学全長が短い小型のデジタルスチルカメラを提供することができる。なお、図１３に示したデジタルスチルカメラには、実施の形態１に係るズームレンズ系の替わりに実施の形態２〜４に係るズームレンズ系のいずれかを用いてもよい。また、図１３に示したデジタルスチルカメラの光学系は、動画像を対象とするデジタルビデオカメラに用いることもできる。この場合、静止画像だけでなく、解像度の高い動画像を撮影することができる。

また、以上説明した実施の形態１〜４に係るズームレンズ系と、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子とから構成される撮像装置を、携帯電話機器、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、監視システムにおける監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、車載カメラ等に適用することもできる。

以下、実施の形態１〜４に係るズームレンズ系を具体的に実施した数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、表中の長さの単位はすべてｍｍである。また、各数値実施例において、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線における屈折率、νｄはｄ線におけるアッベ数である。また、各数値実施例において、＊印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。

ここで、κは円錐定数、Ｄ、Ｅ、Ｆ及びＧは、それぞれ４次、６次、８次及び１０次の非球面係数である。

図２は、実施例１に係るズームレンズ系の縦収差図である。図５は、実施例２に係るズームレンズ系の縦収差図である。図８は、実施例３に係るズームレンズ系の縦収差図である。図１１は、実施例４に係るズームレンズ系の縦収差図である。

各縦収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間位置、（ｃ）は望遠端における各収差を表す。各縦収差図は、左側から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。球面収差図において、縦軸はＦナンバーを表し、実線はｄ線、短破線はＦ線、長破線はＣ線の特性である。非点収差図において、縦軸は半画角を表し、実線はサジタル平面（図中、ｓで示す）、破線はメリディオナル平面（図中、ｍで示す）の特性である。歪曲収差図において、縦軸は半画角を表す。

また図３は、実施例１に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図である。図６は、実施例２に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図である。図９は、実施例３に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図である。図１２は、実施例４に係るズームレンズ系の望遠端における横収差図である。

各横収差図において、（ａ）〜（ｃ）は、望遠端における像ぶれ補正を行っていない基本状態、（ｄ）〜（ｆ）は、第３レンズ群Ｇ３全体を光軸と垂直な方向に所定量移動させた望遠端における像ぶれ補正状態に対応する。基本状態の各横収差図のうち、（ａ）は最大像高の７５％の像点における横収差、（ｂ）は軸上像点における横収差、（ｃ）は最大像高の−７５％の像点における横収差にそれぞれ対応する。像ぶれ補正状態の各横収差図のうち、（ｄ）は最大像高の７５％の像点における横収差、（ｅ）は軸上像点における横収差、（ｆ）は最大像高の−７５％の像点における横収差にそれぞれ対応する。また各横収差図において、横軸は瞳面上での主光線からの距離を表し、実線はｄ線、短破線はＦ線、長破線はＣ線の特性である。なお各横収差図において、メリディオナル平面を、第１レンズ群Ｇ１の光軸と第３レンズ群Ｇ３の光軸とを含む平面としている。

なお、像ぶれ補正状態での第３レンズ群Ｇ３の光軸と垂直な方向への移動量は、広角端において、実施例１が０．０２１ｍｍ、実施例２が０．０２１ｍｍ、実施例３が０．０２３ｍｍ、実施例４が０．０２１ｍｍであり、望遠端において、実施例１が０．１３７ｍｍ、実施例２が０．１３７ｍｍ、実施例３が０．１５４ｍｍ、実施例４が０．１６３ｍｍである。なお、撮影距離が∞で望遠端において、ズームレンズ系が０．３°だけ傾いた場合の像偏心量は、第３レンズ群Ｇ３全体が光軸と垂直な方向に上記の各値だけ平行移動するときの像偏心量に等しい。

各横収差図から明らかなように、軸上像点における横収差の対称性は良好であることがわかる。また、＋７５％像点における横収差と−７５％像点における横収差とを基本状態で比較すると、いずれも湾曲度が小さく、収差曲線の傾斜がほぼ等しいことから、偏心コマ収差、偏心非点収差が小さいことがわかる。このことは、像ぶれ補正状態であっても充分な結像性能が得られていることを意味している。また、ズームレンズ系の像ぶれ補正角が同じ場合には、ズームレンズ系全体の焦点距離が短くなるにつれて、像ぶれ補正に必要な平行移動量が減少する。したがって、いずれのズーム位置であっても、０．３°までの像ぶれ補正角に対して、結像特性を低下させることなく充分な像ぶれ補正を行うことが可能である。

（実施例１）
実施例１のズームレンズ系は、図１に示した実施の形態１に対応する。実施例１のズームレンズ系のレンズデータを表１に、撮影距離が∞の場合の、焦点距離、Ｆナンバー、半画角及び可変面間隔データを表２に、非球面データを表３に示す。

（実施例２）
実施例２のズームレンズ系は、図４に示した実施の形態２に対応する。実施例２のズームレンズ系のレンズデータを表４に、撮影距離が∞の場合の、焦点距離、Ｆナンバー、半画角及び可変面間隔データを表５に、非球面データを表６に示す。

（実施例３）
実施例３のズームレンズ系は、図７に示した実施の形態３に対応する。実施例３のズームレンズ系のレンズデータを表７に、撮影距離が∞の場合の、焦点距離、Ｆナンバー、半画角及び可変面間隔データを表８に、非球面データを表９に示す。

（実施例４）
実施例４のズームレンズ系は、図１０に示した実施の形態４に対応する。実施例４のズームレンズ系のレンズデータを表１０に、撮影距離が∞の場合の、焦点距離、Ｆナンバー、半画角及び可変面間隔データを表１１に、非球面データを表１２に示す。

以下の表１３に、上述した各条件の対応値を示す。ただし表１３中、Ｙ_Wは、
Ｙ_W：広角端での全系の焦点距離ｆ_Wにおける、第３レンズ群の、最大ぶれ補正時の光軸 に対して垂直方向への移動量
を示し、ズームレンズ系が広角端の状態のとき、すなわち条件式（５）においてＹ＝Ｙ_W（ｆ＝ｆ_W）のときの対応値（Ｙ_W／Ｙ_T）／（ｆ_W／ｆ_T）を求めた。

本発明に係るズームレンズ系は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話機器、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、監視システムにおける監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、車載カメラ等のデジタル入力装置に適用可能であり、特にデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の高画質が要求されるカメラに好適である。

（ａ）は、実施の形態１（実施例１）に係るズームレンズ系の広角端の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図、（ｂ）は、実施の形態１（実施例１）に係るズームレンズ系の中間位置（中間焦点距離状態）の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図、（ｃ）は、実施の形態１（実施例１）に係るズームレンズ系の望遠端の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 （ａ）は、実施例１に係るズームレンズ系の広角端の無限遠合焦状態の縦収差図、（ｂ）は、実施例１に係るズームレンズ系の中間位置（中間焦点距離状態）の無限遠合焦状態の縦収差図、（ｃ）は、実施例１に係るズームレンズ系の望遠端の無限遠合焦状態の縦収差図 （ａ）は、実施例１に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正を行っていない基本状態での最大像高の７５％の像点における横収差図、（ｂ）は、実施例１に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正を行っていない基本状態での軸上像点における横収差図、（ｃ）は、実施例１に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正を行っていない基本状態での最大像高の−７５％の像点における横収差図、（ｄ）は、実施例１に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正状態での最大像高の７５％の像点における横収差図、（ｅ）は、実施例１に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正状態での軸上像点における横収差図、（ｆ）は、実施例１に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正状態での最大像高の−７５％の像点における横収差図 （ａ）は、実施の形態２（実施例２）に係るズームレンズ系の広角端の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図、（ｂ）は、実施の形態２（実施例２）に係るズームレンズ系の中間位置（中間焦点距離状態）の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図、（ｃ）は、実施の形態２（実施例２）に係るズームレンズ系の望遠端の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 （ａ）は、実施例２に係るズームレンズ系の広角端の無限遠合焦状態の縦収差図、（ｂ）は、実施例２に係るズームレンズ系の中間位置（中間焦点距離状態）の無限遠合焦状態の縦収差図、（ｃ）は、実施例２に係るズームレンズ系の望遠端の無限遠合焦状態の縦収差図 （ａ）は、実施例２に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正を行っていない基本状態での最大像高の７５％の像点における横収差図、（ｂ）は、実施例２に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正を行っていない基本状態での軸上像点における横収差図、（ｃ）は、実施例２に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正を行っていない基本状態での最大像高の−７５％の像点における横収差図、（ｄ）は、実施例２に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正状態での最大像高の７５％の像点における横収差図、（ｅ）は、実施例２に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正状態での軸上像点における横収差図、（ｆ）は、実施例２に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正状態での最大像高の−７５％の像点における横収差図 （ａ）は、実施の形態３（実施例３）に係るズームレンズ系の広角端の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図、（ｂ）は、実施の形態３（実施例３）に係るズームレンズ系の中間位置（中間焦点距離状態）の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図、（ｃ）は、実施の形態３（実施例３）に係るズームレンズ系の望遠端の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 （ａ）は、実施例３に係るズームレンズ系の広角端の無限遠合焦状態の縦収差図、（ｂ）は、実施例３に係るズームレンズ系の中間位置（中間焦点距離状態）の無限遠合焦状態の縦収差図、（ｃ）は、実施例３に係るズームレンズ系の望遠端の無限遠合焦状態の縦収差図 （ａ）は、実施例３に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正を行っていない基本状態での最大像高の７５％の像点における横収差図、（ｂ）は、実施例３に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正を行っていない基本状態での軸上像点における横収差図、（ｃ）は、実施例３に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正を行っていない基本状態での最大像高の−７５％の像点における横収差図、（ｄ）は、実施例３に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正状態での最大像高の７５％の像点における横収差図、（ｅ）は、実施例３に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正状態での軸上像点における横収差図、（ｆ）は、実施例３に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正状態での最大像高の−７５％の像点における横収差図 （ａ）は、実施の形態４（実施例４）に係るズームレンズ系の広角端の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図、（ｂ）は、実施の形態４（実施例４）に係るズームレンズ系の中間位置（中間焦点距離状態）の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図、（ｃ）は、実施の形態４（実施例４）に係るズームレンズ系の望遠端の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 （ａ）は、実施例４に係るズームレンズ系の広角端の無限遠合焦状態の縦収差図、（ｂ）は、実施例４に係るズームレンズ系の中間位置（中間焦点距離状態）の無限遠合焦状態の縦収差図、（ｃ）は、実施例４に係るズームレンズ系の望遠端の無限遠合焦状態の縦収差図 （ａ）は、実施例４に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正を行っていない基本状態での最大像高の７５％の像点における横収差図、（ｂ）は、実施例４に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正を行っていない基本状態での軸上像点における横収差図、（ｃ）は、実施例４に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正を行っていない基本状態での最大像高の−７５％の像点における横収差図、（ｄ）は、実施例４に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正状態での最大像高の７５％の像点における横収差図、（ｅ）は、実施例４に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正状態での軸上像点における横収差図、（ｆ）は、実施例４に係るズームレンズ系の望遠端における像ぶれ補正状態での最大像高の−７５％の像点における横収差図 実施の形態５に係るデジタルスチルカメラの概略構成図

符号の説明

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
Ｌ１ 第１レンズ素子
Ｌ２ 第２レンズ素子
Ｌ３ 第３レンズ素子
Ｌ４ 第４レンズ素子
Ｌ５ 第５レンズ素子
Ｌ６ 第６レンズ素子
Ｌ７ 第７レンズ素子
Ｌ８ 第８レンズ素子
Ｌ９ 第９レンズ素子
Ｌ１０ 第１０レンズ素子
Ｌ１１ 第１１レンズ素子
Ａ 絞り
Ｐ 平行平板
Ｓ 像面
１ ズームレンズ系
２ 撮像素子
３ 液晶モニタ
４ 筐体
５ 主鏡筒
６ 移動鏡筒
７ 円筒カム

Claims (10)

1. 少なくとも１つのレンズ素子で構成されたレンズ群を複数有するズームレンズ系であって、
   物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群と、正のパワーを有する第５レンズ群とからなり、
   撮像時の広角端から望遠端へのズーミングにおいて、少なくとも前記第１レンズ群及び第２レンズ群が光軸方向に移動し、
   前記第４レンズ群及び第５レンズ群が、それぞれ１枚のレンズ素子で構成され、
   前記第３レンズ群が、光軸に対して垂直方向に移動する、ズームレンズ系。
2. 撮像時の広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第３レンズ群が光軸方向に移動する、請求項１に記載のズームレンズ系。
3. 撮像時の広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第４レンズ群が光軸方向に移動する、請求項１に記載のズームレンズ系。
4. 以下の条件（１）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   ０．１＜（Ｒ_４Ｒ＋Ｒ_４Ｆ）／（Ｒ_４Ｒ−Ｒ_４Ｆ）＜３．０ ・・・（１）
   ここで、
   Ｒ_４Ｆ：第４レンズ群を構成するレンズ素子の物体側レンズ面の曲率半径、
   Ｒ_４Ｒ：第４レンズ群を構成するレンズ素子の像側レンズ面の曲率半径
   である。
5. 以下の条件（２）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   １．０＜（Ｄ_３Ｔ／Ｄ_３Ｗ）／（Ｄ_４Ｔ／Ｄ_４Ｗ）＜９．０ ・・・（２）
   （ただし、Ｚ＝ｆ_Ｔ／ｆ_Ｗ＞９．０である）
   ここで、
   Ｄ_３Ｗ：広角端における、第３レンズ群と第４レンズ群との光軸上での距離、
   Ｄ_３Ｔ：望遠端における、第３レンズ群と第４レンズ群との光軸上での距離、
   Ｄ_４Ｗ：広角端における、第４レンズ群と第５レンズ群との光軸上での距離、
   Ｄ_４Ｔ：望遠端における、第４レンズ群と第５レンズ群との光軸上での距離、
   ｆ_Ｗ：広角端における全系の焦点距離、
   ｆ_Ｔ：望遠端における全系の焦点距離
   である。
6. 以下の条件（３）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   ３．０＜ｆ_４／ｆ_Ｗ＜６．０ ・・・（３）
   （ただし、Ｚ＝ｆ_Ｔ／ｆ_Ｗ＞９．０である）
   ここで、
   ｆ_４：第４レンズ群を構成するレンズ素子の焦点距離、
   ｆ_Ｗ：広角端における全系の焦点距離、
   ｆ_Ｔ：望遠端における全系の焦点距離
   である。
7. 撮像時の広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第５レンズ群が光軸方向に移動しない、請求項１に記載のズームレンズ系。
8. 以下の条件（４）及び（５）を全系において満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   Ｙ_Ｔ＞Ｙ ・・・（４）
   １．０＜（Ｙ／Ｙ_Ｔ）／（ｆ／ｆ_Ｔ）＜２．０ ・・・（５）
   （ただし、Ｚ＝ｆ_Ｔ／ｆ_Ｗ＞９．０である）
   ここで、
   Ｙ：全系の焦点距離ｆにおける、第３レンズ群の、最大ぶれ補正時の光軸に対して垂直方向への移動量、
   Ｙ_Ｔ：望遠端での全系の焦点距離ｆ_Ｔにおける、第３レンズ群の、最大ぶれ補正時の光軸に対して垂直方向への移動量、
   ｆ：全系の焦点距離、
   ｆ_Ｔ：望遠端における全系の焦点距離、
   ｆ_Ｗ：広角端における全系の焦点距離
   である。
9. 物体の光学的な像を電気的な画像信号として出力可能な撮像装置であって、
   物体の光学的な像を形成するズームレンズ系と、
   該ズームレンズ系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子とを備え、
   前記ズームレンズ系が、
   少なくとも１つのレンズ素子で構成されたレンズ群を複数有し、
   物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群と、正のパワーを有する第５レンズ群とからなり、
   撮像時の広角端から望遠端へのズーミングにおいて、少なくとも前記第１レンズ群及び第２レンズ群が光軸方向に移動し、
   前記第４レンズ群及び第５レンズ群が、それぞれ１枚のレンズ素子で構成され、
   前記第３レンズ群が、光軸に対して垂直方向に移動する、
   撮像装置。
10. 物体の光学的な像を電気的な画像信号に変換し、変換された画像信号の表示及び記憶の少なくとも一方を行うカメラであって、
    物体の光学的な像を形成するズームレンズ系と、該ズームレンズ系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子とを含む撮像装置を備え、
    前記ズームレンズ系が、
    少なくとも１つのレンズ素子で構成されたレンズ群を複数有し、
    物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群と、正のパワーを有する第５レンズ群とからなり、
    撮像時の広角端から望遠端へのズーミングにおいて、少なくとも前記第１レンズ群及び第２レンズ群が光軸方向に移動し、
    前記第４レンズ群及び第５レンズ群が、それぞれ１枚のレンズ素子で構成され、
    前記第３レンズ群が、光軸に対して垂直方向に移動する、
    カメラ。

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