JP5613277B2 - ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は複数のウォブリングレンズ群を有するズームレンズ、及び、そのようなズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。

従来より、１つのウォブリングレンズ群を備えるズームレンズが知られている。ウォブリングレンズ群は、光軸方向に微小高速振動（ウォブリング）し、再生画像では肉眼で認識できない程度のコントラスト変化をさせるレンズ群であり、ウォブリングレンズ群の振動（ウォブリング）により撮像素子上の合焦状態を検知している。
例えば、合焦状態であれば、ウォブリングレンズ群の振動（ウォブリング）により得られる画像のコントラストは微妙に変化するが、ウォブリングの振幅の両端同士でのコントラストはほぼ同じとなる。
一方、被写体が合焦状態から外れて光軸に沿って前後に動いた場合、ウォブリングレンズ群の振幅の両端同士のコントラストに差が生じる。このコントラストの変化により、被写体が合焦状態から外れたことを検知し、再度合焦するべくフォーカスレンズ群を光軸に沿って移動させる。そして、再び合焦状態を維持するべくウォブリングレンズ群の微小高速振動を行う。

ウォブリングレンズ群の振動周期は、撮像素子を含めたシステムのフレームレートに依存する。特許文献１には、ウォブリングレンズ群の振幅量をズーム状態に応じて変化させ、ズーム状態によらず適切なコントラスト変化を得る技術が記載されている。

特開２００７−２９３１４６号公報

しかしながら、ウォブリングレンズ群のピント感度が小さくなりすぎると、適切なコントラスト変化を得るためのウォブリングレンズ群の振幅量が大きくなってしまう。そのため、ズーム域の何れかで大幅にウォブリングレンズ群のピント感度が小さくなってしまうとウォブリング動作のための駆動系の負担が大きくなる。
また、動画画質の向上のためにフレームレートを短縮化させ単位時間当たりの撮影コマ数を増加させることも考えられる。その場合、求められる合焦検知速度も高速化させることで、各コマでの高画質化が図れるが、やはり、ウォブリングレンズ群の振幅量が大きいとウォブリング動作のための駆動系の負担が大きくなり、合焦高速化が難しくなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ウォブリング動作のための駆動系の負担を軽減しやすいズームレンズを提供することを目的とするものである。更には、そのようなズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るズームレンズは、広角端から望遠端への変倍の際に複数のレンズ群の間の各々の間隔が変化するズームレンズにおいて、ズームレンズは光軸に沿って移動することで無限遠から至近距離への合焦を行うフォーカスレンズ群を有し、フォーカスレンズ群の移動の後にフォーカスレンズ群の合焦動作の移動量に対して小さい振幅量で光軸に沿ってウォブリング動作するウォブリングレンズ群を複数有し、動作するウォブリングレンズ群が、広角端から望遠端への変倍途中で切り替わることを特徴としている。

本発明に係る撮像装置は、ズームレンズと、ズームレンズの像側に配置されズームレンズにより形成された光学像に基づき電気信号を発生させる撮像素子とを含み、ズームレンズが上述のズームレンズであることを特徴としている。

本発明によれば、ウォブリング動作のための駆動系の負担を軽減しやすいズームレンズを提供することができる。更には、そのようなズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。

第１実施形態の実施例１に係るズームレンズの無限遠物点合焦時の広角端（Ｗ）（ａ）、中間状態（Ｓ）（ｂ）、望遠端（Ｔ）（ｃ）でのレンズ断面図である。 第１実施形態における、ウォブリングレンズ群Ａとウォブリングレンズ群Ｂのピント感度の変化を示すグラフである。 第１実施形態のズームレンズを組み込んだ撮像装置としてのデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。 図３のデジタルカメラの背面図である。 図３のデジタルカメラの断面図である。 図３のデジタルカメラの主要部の内部回路の構成を示すブロック図である。 第２実施形態の実施例２に係るズームレンズの無限遠物点合焦時の広角端（Ｗ）（ａ）、ＷＳ状態（ｂ）、中間状態（Ｓ）（ｃ）、ＳＴ状態（ｄ）、望遠端（Ｔ）（ｅ）でのレンズ断面図である。 第２実施形態における、ウォブリングレンズ群Ａとウォブリングレンズ群Ｂのピント感度の変化を示すグラフである。 第２実施形態のズームレンズを組み込んだ撮像装置としてのデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。 図９のデジタルカメラの後方斜視図である。 図９のデジタルカメラの断面図である。

以下に、本発明にかかるズームレンズ及びそれを備えた撮像装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

＜第１実施形態＞
第１実施形態のズームレンズは、物体側から像側（撮像素子側）に順に、
正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、
負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、
負屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、
明るさ絞りＳと、
正屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、
正屈折力の第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。
このズームレンズは、撮像素子（ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳなど）のカバーガラスＣを備え、撮像素子の撮像面Ｉ上にズームレンズによる像が形成される。

第１実施形態のズームレンズにおいては、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とで負レンズ群グループを構成している。
また、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５とで正レンズ群グループを構成している。

第１実施形態のズームレンズにおいては、広角端（図１（ａ））から望遠端（図１（ｃ））への変倍の際に、
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との距離が広がり、
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との距離が変化し、
第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との距離は狭まり、
第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との距離は狭まる。
広角端（図１（ａ））から中間焦点距離状態（図１（ｂ））への変倍時、及び、中間焦点距離状態（図１（ｂ））から望遠端（図１（ｃ））への変倍時において、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、明るさ絞りＳ、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５は、いずれも物体側へ移動する。

第１実施形態のズームレンズの合焦動作に関して説明する。
無限遠から至近距離へのフォーカシング動作は、広角端から望遠端のズーム域のいずれの状態においても、第３レンズ群Ｇ３（フォーカスレンズ群）の物体側への移動により行っている。
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との距離は、望遠側で広がるようにしてあり、第３レンズ群Ｇ３によるフォーカシングのための移動スペースを確保している。

図２を参照して、第１実施形態のズームレンズのウォブリング動作に関して説明する。図２は、第１実施形態における、ウォブリングレンズ群Ａとウォブリングレンズ群Ｂのピント感度の変化を示すグラフである。
第１実施形態のズームレンズでは２つのウォブリングレンズ群を有している。ウォブリングレンズ群は、フォーカスレンズ群による被写体の合焦の後、微小高速振動し、コントラストを微小変化させている。撮像素子を含むシステムにて撮像面上の像のコントラスト変化を検知し、合焦状態、非合焦状態の判断と、被写体の移動方向を検知している。
また、中間焦点距離状態にて動作するウォブリングレンズ群を切り替えている。
広角端から中間焦点距離状態までのウォブリング動作は、第５レンズ群Ｇ５中の物体側のレンズ群（ウォブリングレンズ群Ａ）の光軸方向の微小高速振動にて行っている。
中間焦点距離状態よりも望遠側のウォブリング動作は、第３レンズ群Ｇ３（ウォブリングレンズ群Ｂ）の光軸方向の微小高速振動にて行っている。

第１実施形態のズームレンズは、
広角端から望遠端への変倍の際に複数のレンズ群（第１レンズ群Ｇ１から第５レンズ群Ｇ５）の間の各々の間隔が変化し、
ズームレンズは光軸に沿って移動することで無限遠から至近距離への合焦を行うフォーカスレンズ群（第３レンズ群Ｇ３）を有し、
フォーカスレンズ群の移動の後にフォーカスレンズ群の合焦動作の移動量に対して小さい振幅量で光軸に沿ってウォブリング動作するウォブリングレンズ群を複数（第３レンズ群Ｇ３、第５レンズ群Ｇ５中物体側レンズ群）有し、
動作するウォブリングレンズ群が、広角端から望遠端への変倍途中で切り替わる。
このように、ウォブリングレンズ群を複数有し、且つ、動作するウォブリングレンズ群を変倍途中にて切り替えることで、ズーム状態の変化に合わせてウォブリングに適したレンズ群にてウォブリング動作を行っている。

また、第１実施形態のズームレンズは、複数のウォブリングレンズ群のうち少なくとも１つのウォブリングレンズ群（第３レンズ群Ｇ３）が無限遠から至近距離への合焦動作の際に光軸に沿って移動するフォーカスレンズ群（第３レンズ群Ｇ３）を兼ねている。
このようにウォブリングとフォーカシングを行うレンズ群を兼用することで駆動機構の簡略化につなげている。

また、第１実施形態のズームレンズは、複数のウォブリングレンズ群の中の１つをウォブリングレンズ群Ａ（第５レンズ群Ｇ５中の物体側レンズ群）とし、他の１つをウォブリングレンズ群Ｂ（第３レンズ群Ｇ３）としたときに、広角端ではウォブリングレンズ群Ａ（第５レンズ群Ｇ５中の物体側レンズ群）がウォブリングし、望遠端ではウォブリングレンズ群Ｂ（第３レンズ群Ｇ３）がウォブリングし、以下の条件式（１）、（２）を満足している。
｜α_Aw｜／｜α_Bw｜＞１ （１）
｜α_At｜／｜α_Bt｜＜１ （２）
ここで、
α_Awは広角端無限遠合焦時におけるウォブリングレンズ群Ａのピント感度、
α_Bwは広角端無限遠合焦時におけるウォブリングレンズ群Ｂのピント感度、
α_Atは望遠端無限遠合焦時におけるウォブリングレンズ群Ａのピント感度、
α_Btは望遠端無限遠合焦時におけるウォブリングレンズ群Ｂのピント感度
であり、
広角端無限遠合焦時、望遠端無限遠合焦時の各々の状態にて対象とするウォブリングレンズ群のピント感度αは、
α＝（１−β_wob ^２）×β_r ^２
であり、
β_wobは、対象とするウォブリングレンズ群の横倍率、
β_rは、対象とするウォブリングレンズ群よりも像側の光学系全体の横倍率
である。

ピント感度は、ウォブリングレンズ群Ａ又はＢの微小単位移動量に対する光軸上の無限遠物体の合焦位置の変化の程度を示す値であり、その値が大きい程、ウォブリングレンズ群の微小移動に対してピントのずれ量が大きいことを示している。
第１実施形態のズームレンズでは、第３レンズ群Ｇ３と第５レンズ群Ｇ５中の物体側レンズ群をウォブリングレンズ群としているが、広角端と望遠端にてピント感度の大小関係が逆転している。そのため、広角端、望遠端のそれぞれにてピント感度の大きい方のレンズ群にてウォブリングすることでウォブリング動作するレンズ群の振幅を小さくでき、省電力化を行っている。
また、フレームレートの短縮化と省電力化の両立にも有利としている。

また、第１実施形態のズームレンズは、フォーカスレンズ群（第３レンズ群Ｇ３）が、広角端から望遠端への何れの状態でも光軸に沿った移動により無限遠から至近距離への合焦を行う単一のフォーカスレンズ群である。
このように１つのフォーカスレンズ群にて広角端から望遠端の何れの状態でもフォーカシング可能とすることで、フォーカシングのための駆動機構を簡略化している。

また、第１実施形態のズームレンズは、ウォブリングレンズ群Ａ（第５レンズ群Ｇ５物体側レンズ群）とウォブリングレンズ群Ｂ（第３レンズ群Ｇ３）が以下の条件式（３）を満足している。
０≦｜α_Bw｜／｜α_Aw｜＜０．６ （３）

条件式（３）の下限を下回ることはない。
条件式（３）の上限を上回らないようにして、ウォブリングレンズ群Ａの広角端でのピント感度を十分に確保することでウォブリングレンズ群を変倍途中で切り替えて省電力化するメリットをより得やすくしている。
更には、下限値を０．００１とし、この値を下回らないようにすることで、ウォブリングレンズ群Ａの広角端でのピント感度を低減し、ウォブリング動作によるコントラスト変化を許容内に抑えやすくしている。

また、第１実施形態のズームレンズは以下の条件式（４）を満足している。
５＜Ｍ_Fw／Ｍ_Aw （４）
ここで、
Ｍ_Fwは、フォーカスレンズ群（第３レンズ群Ｇ３）の広角端における無限遠から至近距離への合焦動作時の最大移動量、
Ｍ_Awは、ウォブリングレンズ群Ａ（第５レンズ群Ｇ５中の物体側レンズ群）の広角端無限遠合焦時直後におけるウォブリング動作の最大振幅
である。
条件式（４）の下限を下回らないようにして、広角端におけるフォーカス可能な最短撮影距離を小さくしている。

また、第１実施形態のズームレンズは以下の条件式（５）を満足している。
５＜Ｍ_Ft／Ｍ_Bt （５）
ここで、
Ｍ_Ftは、フォーカスレンズ群（第３レンズ群Ｇ３）の望遠端における無限遠から至近距離への合焦動作時の最大移動量、
Ｍ_Btは、ウォブリングレンズ群Ｂ（第３レンズ群Ｇ３）の望遠端無限遠合焦時直後におけるウォブリング動作の最大振幅
である。
条件式（５）の下限を下回らないようにして、望遠端におけるフォーカス可能な最短撮影距離を小さくしている。

また、第１実施形態のズームレンズは、ウォブリングレンズ群Ａ（第５レンズ群Ｇ５中の物体側レンズ群）とウォブリングレンズ群Ｂ（第３レンズ群Ｇ３）は共に多くとも３枚のレンズからなる。
ウォブリングレンズ群を軽量化することで、駆動機構の負担を軽減している。

さらに、第１実施形態のズームレンズにおいて、ウォブリングレンズ群Ａ（第５レンズ群Ｇ５中の物体側レンズ群）とウォブリングレンズ群Ｂ（第３レンズ群Ｇ３）は共に多くとも２枚のレンズからなる。
ウォブリングレンズ群をいっそう軽量化することで、駆動機構の負担を軽減している。

また、第１実施形態のズームレンズは、ウォブリングレンズ群Ｂ（第３レンズ群Ｇ３）が以下の条件式（６）を満足している。
４＜｜α_Bt｜／｜α_Bw｜ （６）

条件式（６）は、ウォブリングレンズ群Ｂの広角端に対する望遠端でのピント感度の比を特定するものである。条件式（６）を満足することにより、広角端時にてウォブリングレンズ群Ｂのピント感度が小さくなる。
条件式（６）の下限を下回らないウォブリングレンズ群を備える構成にて、広角端側で他のウォブリングレンズ群にてウォブリング動作を行うことで、ウォブリングレンズ群を切り替えることによる省電力等のメリットを得ている。

また、第１実施形態のズームレンズは、広角端ではウォブリングレンズ群Ａ（第５レンズ群Ｇ５中の物体側レンズ群）によりウォブリング動作を行い、且つ、ウォブリングレンズ群Ａ（第５レンズ群Ｇ５中の物体側レンズ群）のウォブリング動作中、ウォブリングレンズ群Ｂ（第３レンズ群Ｇ３）は静止し、望遠端ではウォブリングレンズ群Ｂ（第３レンズ群Ｇ３）によりウォブリング動作を行い、且つ、ウォブリングレンズ群Ｂ（第３レンズ群Ｇ３）のウォブリング動作中、ウォブリングレンズ群Ａ（第５レンズ群Ｇ５中の物体側レンズ群）は静止し、広角端から望遠端への変倍途中にてウォブリング動作を行うレンズ群をウォブリングレンズ群Ａ（第５レンズ群Ｇ５中の物体側レンズ群）からウォブリングレンズ群Ｂ（第３レンズ群Ｇ３）へと切り替え、以下の条件式（７）を満足している。
０．２＜（ｆ_switch／ｆ_w）／（ｆ_t／ｆ_w）＜０．８ （７）
ここで、
ｆ_switchは、ウォブリングレンズ群Ａによりウォブリング動作を行うズームレンズの全系の焦点距離の上限、
ｆ_wは、広角端無限遠合焦時におけるズームレンズの全系の焦点距離、
ｆ_tは、望遠端無限遠合焦時におけるズームレンズの全系の焦点距離
である。
条件式（７）の下限を下回らず上限を上回らない焦点距離状態にて動作するウォブリングレンズ群を切り替えることで、ウォブリングレンズ群を切り替えることによる省電力等のメリットを得ている。

また、第１実施形態のズームレンズは、負屈折力の負レンズ群グループ（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３で構成）と、負レンズ群グループの像側に配置された正屈折力の正レンズ群グループ（第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５で構成）とを有し、負レンズ群グループ中にウォブリングレンズ群Ｂ（第３レンズ群Ｇ３）を含み、正レンズ群グループ中にウォブリングレンズ群Ａ（第５レンズ群Ｇ５中の物体側レンズ群）を含んでいる。

さらに、第１実施形態のズームレンズは、負レンズ群グループ（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３で構成）よりも物体側に配置された正屈折力の第１レンズ群（第１レンズ群Ｇ１）を有し、負レンズ群グループ（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３で構成）は、物体側から順に負屈折力の第２レンズ群（第２レンズ群Ｇ２）と負屈折力の第３レンズ群（第３レンズ群Ｇ３）を含み、正レンズ群グループ（第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５で構成）は、物体側から順に正屈折力の第４レンズ群（第４レンズ群Ｇ４）と正屈折力の第５レンズ群（第５レンズ群Ｇ５）を含み、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群（第１レンズ群Ｇ１）と第２レンズ群（第２レンズ群Ｇ２）との距離と、第３レンズ群（第３レンズ群Ｇ３）と第４レンズ群（第４レンズ群Ｇ４）との距離と、第４レンズ群（第４レンズ群Ｇ４）と第５レンズ群（第５レンズ群Ｇ５）との距離とが変化する。

さらに、第１実施形態のズームレンズは、第５レンズ群（第５レンズ群Ｇ５）は、物体側から順に物体側レンズ群と像側レンズ群を有し、第３レンズ群（第３レンズ群Ｇ３）が、ウォブリングレンズ群Ｂ（第３レンズ群Ｇ３）且つフォーカスレンズ群（第３レンズ群Ｇ３）であり、第５レンズ群（第５レンズ群Ｇ５）中の物体側レンズ群が、ウォブリングレンズ群Ａである。

さらに、第１実施形態のズームレンズは、広角端から望遠端への変倍の際に、第２レンズ群（第２レンズ群Ｇ２）と第３レンズ群（第３レンズ群Ｇ３）との距離が変化する。

また、後述するが、第１実施形態のズームレンズと、このズームレンズの像側に配置されズームレンズにより形成された光学像に基づき電気信号を発生させる撮像素子とを含んでいる撮像装置とすることも出来る。

以下、第１実施形態のズームレンズの実施例１について説明する。実施例１の無限遠物点合焦時の広角端（Ｗ）（ａ）、中間焦点距離状態（Ｓ）（ｂ）、望遠端（Ｔ）（ｃ）のレンズ断面図を図１に示す。図１中、第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、第５レンズ群はＧ５、明るさ（開口）絞りはＳ、電子撮像素子のカバーガラスの平行平板はＣ、像面はＩで示してある。なお、カバーガラスＣの表面に波長域制限用の多層膜を施してもよい。また、そのカバーガラスＣにローパスフィルタ作用を持たせるようにしてもよい。

また、実施例１において、明るさ絞りＳは第４レンズ群Ｇ４との距離を変化させながら物体側へ移動する。数値データはいずれも無限遠の被写体に合焦した状態でのデータである。各数値の長さの単位はｍｍ、角度の単位は°（度）である。フォーカシングは第３レンズ群Ｇ３の移動により行う。さらに、ズームデータは広角端（広角（Ｗ））、中間焦点距離状態（中間（Ｓ））、望遠端（望遠（Ｔ））での値である。広角端と中間焦点距離状態との間の状態ＷＳ、中間焦点距離状態と望遠端との間の状態ＳＴでの値も示している。

実施例１のズームレンズは、図１に示すように、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、明るさ（開口）絞りＳと、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力の第５レンズ群Ｇ５とを配置している。

広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、明るさ絞りＳ、第４レンズ群Ｇ４、及び第５レンズ群Ｇ５は、いずれも物体側へ移動する。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、両凸正レンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３とからなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、両凹負レンズＬ５と、両凸正レンズＬ６とからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凹負レンズＬ７と両凸正レンズＬ８の接合レンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸正レンズＬ９と、両凸正レンズＬ１０と両凹負レンズＬ１１の接合レンズとからなる。第５レンズ群Ｇ５は、両凸正レンズＬ１２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１３と、両凹負レンズＬ１４と、両凸正レンズＬ１５とからなる。正メニスカスレンズＬ１３、両凹負レンズＬ１４、及び両凸正レンズＬ１５は互いに接合されている。

非球面は、負メニスカスレンズＬ４の両面と、両凸正レンズＬ９の両面と、両凸正レンズＬ１２の両面との６面に設けられている。

以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、ｆｂはバックフォーカス、ｆ１、ｆ２…は各レンズ群の焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率、νｄは各レンズのｄ線におけるアッベ数である。後述するレンズ全長は、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。ｆｂ（バックフォーカス）は、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算して表したものである。

また、各非球面形状は、各非球面係数を用いて、以下の式（Ｉ）で表される。
但し、光軸方向の座標をＺ、光軸と垂直な方向の座標をＹとする。
Ｚ＝（Ｙ^２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）・（Ｙ／ｒ）^２｝^１／２］＋Ａ₄×Ｙ^４＋Ａ₆×Ｙ^６＋Ａ₈×Ｙ^８＋Ａ₁₀×Ｙ^１０＋Ａ₁₂×Ｙ^１２ （Ｉ）
ここで、
ｒは近軸曲率半径、
ｋは円錐係数、
Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈、Ａ₁₀、Ａ₁₂はそれぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数である。
また、非球面係数において、「ｅ−ｎ」（ｎは整数）は、「１０^−ｎ」を示している。

数値実施例１
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 107.429 2.100 1.80000 29.84
2 51.934 0.200
3 51.586 6.750 1.49700 81.54
4 -350.456 0.150
5 45.821 4.650 1.61800 63.33
6 139.892 可変
7* 92.127 1.200 1.80476 40.87
8* 13.098 5.100
9 -27.150 0.900 1.77250 49.60
10 168.754 0.150
11 25.991 3.050 1.80518 25.42
12 -57.701 可変
13 -16.073 0.900 1.78800 47.37
14 18.419 2.700 1.75520 27.51
15 -94.698 可変
16(絞り) ∞ 可変
17* 20.030 4.500 1.58313 59.38
18* -67.433 0.150
19 16.633 3.400 1.61800 63.33
20 -236.437 0.900 1.90366 31.32
21 16.385 可変
22* 16.893 8.499 1.49650 81.53
23* -21.997 6.153
24 -27.909 1.900 1.53172 48.84
25 -16.073 1.200 1.88300 40.76
26 32.284 3.000 1.69895 30.13
27 -48.781 可変
28 ∞ 4.082 1.51633 64.14
29 ∞ 0.745
像面 ∞
（撮像面）

非球面データ
第７面
K=44.417
A2=0.0000E+00,A4=4.2031E-05,A6=-7.4052E-07,A8=7.3001E-09,A10=-3.6364E-11,
A12=7.0703E-14
第８面
K=0.4167
A2=0.0000E+00,A4=2.0472E-05,A6=-8.4199E-07,A8=4.8452E-09,A10=-1.7103E-11
第１７面
K=0.0084
A2=0.0000E+00,A4=-2.0286E-05,A6=1.7390E-07,A8=-2.2692E-09,A10=1.9132E-11
第１８面
K=-75.9294
A2=0.0000E+00,A4=-2.2343E-05,A6=4.5417E-07,A8=-3.2814E-09,A10=1.7270E-12,
A12=2.0758E-13
第２２面
K=0.1523
A2=0.0000E+00,A4=-1.1838E-05,A6=4.4451E-07,A8=2.5858E-10,A10=2.7464E-11
第２３面
K=-0.7630
A2=0.0000E+00,A4=6.4571E-05,A6=4.9448E-07,A8=6.7260E-10,A10=4.8251E-11,
A12=4.2985E-13

変倍比 10.31

ズームデータ
広角(W) WS 中間(S) ST 望遠(T)
最大像高（歪曲補正後）
10.61 11.45 11.45 11.45 11.45
f(mm) 14.28 25.43 45.73 82.91 147.00
F NO. 4.08 4.91 5.68 5.75 5.77
2ω(画角) 80.2 27.6 8.8
fb (in air) 15.32 24.14 36.24 41.02 45.78
全長(in air) 100.39 111.72 128.28 148.01 159.38
d6 0.500 11.396 21.229 37.070 46.316
d12 2.706 2.552 2.877 5.621 6.149
d15 12.772 7.955 5.692 2.085 1.402
d16 5.081 3.999 2.261 3.400 0.983
d21 6.424 4.098 2.394 1.235 1.175
d27 11.899 20.703 32.807 37.585 42.342


群焦点距離
f1=81.45 f2=-29.73 f3=-23.78 f4=33.60 f5=32.55

フォーカシングデータ
広角(W) WS 中間(S) ST 望遠(T)
フォーカス群 G3 G3 G3 G3 G3
繰り出し量 0.443 0.688 1.015 2.144 4.235
（最大移動量）

ウォブリングデータ（無限遠合焦 絞り開放時）
ウォブリング群振幅
広角(W) WS 中間(S) ST 望遠(T)
ウォブリングレンズ群Ａ
0.005 0.008 0.011 0(静止) 0(静止)
ウォブリングレンズ群Ｂ
0(静止) 0(静止) 0(静止) 0.011 0.012

ピント感度(無限遠合焦 絞り開放時)
広角(W) WS 中間(S) ST 望遠(T)
ウォブリングレンズ群Ａ
2.595 3.460 4.654 5.128 5.600
ウォブリングレンズ群Ｂ
1.002 2.166 4.642 6.151 7.742

条件式要素値
|α_Aw|=(1-β_wobAw ²)×β_rAw ²
=(1-(-0.026)²)×(1.612)²=2.595
|α_Bw|=(1-β_wobBw ²)×β_rBw ²
=(1-(0.276)²)×(-1.041)²=1.002
|α_At|=(1-β_wobAt ²)×β_rAt ²
=(1-(-0.382)²)×(2.561)²=5.600
|α_Bt|=(1-β_wobBt ²)×β_rBt ²
=(1-(0.063)²)×(-2.788)²=7.742

M_Fw=0.443
M_Aw=0.005
M_Ft=4.235
M_Bt=0.012
f_switch=45.73
f_w=14.28
f_t=147.00

条件式対応値
条件式(1)|α_Aw|/|α_Bw|=2.587
条件式(2)|α_At|/|α_Bt|=0.723
条件式(3)|α_Bw|/|α_Aw|=0.386
条件式(4)M_Fw/M_Aw=88.6
条件式(5)M_Ft/M_Bt=352.9
条件式(6)|α_Bt|/|α_Bw|=7.727
条件式(7)(f_switch/f_w)/(f_t/f_w)=0.311

（デジタルカメラ）
図３〜図５は、以上のようなズームレンズを撮影光学系１４１に組み込んだ第１実施形態によるデジタルカメラの構成の概念図を示す。図３はデジタルカメラ１４０の外観を示す前方斜視図、図４はデジタルカメラ１４０の背面図、図５はデジタルカメラ１４０の構成を示す模式的な断面図である。ただし、図３と図５においては、撮影光学系１４１の非沈胴時を示している。デジタルカメラ１４０は、この例の場合、撮影用光路１４２を有する撮影光学系１４１、ファインダー用光路１４４を有するファインダー光学系１４３、シャッターボタン１４５、フラッシュ１４６、液晶表示モニター１４７、焦点距離変更ボタン１６１、設定変更スイッチ１６２等を含み、撮影光学系１４１の沈胴時には、カバー１６０をスライドすることにより、撮影光学系１４１とファインダー光学系１４３とフラッシュ１４６はそのカバー１６０で覆われる。そして、カバー１６０を開いてデジタルカメラ１４０を撮影状態に設定すると、撮影光学系１４１は図５の非沈胴状態になり、デジタルカメラ１４０の上部に配置されたシャッターボタン１４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系１４１、例えば実施例１のズームレンズを通して撮影が行われる。撮影光学系１４１によって形成された物体像が、波長域制限コートを施したカバーガラスＣＧを介してＣＣＤ１４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ１４９で受光された物体像は、処理手段１５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター１４７に表示される。また、この処理手段１５１には記録手段１５２が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段１５２は処理手段１５１と別体に設けてもよいし、フレキシブルディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ１４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。

さらに、ファインダー用光路１４４上にはファインダー用対物光学系１５３が配置してある。ファインダー用対物光学系１５３は、複数のレンズ群（図５の場合は３群）と２つのプリズムからなり、撮影光学系１４１のズームレンズに連動して焦点距離が変化するズーム光学系からなり、このファインダー用対物光学系１５３によって形成された物体像は、像正立部材である正立プリズム１５５の視野枠１５７上に形成される。この正立プリズム１５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く接眼光学系１５９が配置されている。なお、接眼光学系１５９の射出側にカバー部材１５０が配置されている。

このように構成されたデジタルカメラ１４０は、撮影光学系１４１が第１実施形態により、沈胴時に厚みを極めて薄く、高変倍で全変倍域で結像性能が極めて安定的であるので、高性能・小型化・広画角化が実現できる。

また、撮像素子を保持するカメラ本体から、ズームレンズを分離可能に構成し、ズームレンズを交換レンズとして構成しても良い。
最近では、カメラ本体内にクイックリターンミラーを備えた一眼レフレックスカメラの他に、クイックリターンミラーを排除したレンズ交換式のカメラが人気を集めている。上述した各実施例のズームレンズは、バックフォーカスが適度に短い。このため、このようなクイックリターンミラーの無いカメラの交換レンズとして用いることが好ましい。

（内部回路構成）
図６は、上記デジタルカメラ１４０の主要部の内部回路の構成ブロック図である。なお、以下の説明では、上記の処理手段は、例えばＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４、一時記憶メモリ１１７、画像処理部１１８等からなり、記憶手段は、例えば記憶媒体部１１９等からなる。

図６に示すように、デジタルカメラ１４０は、操作部１１２、この操作部１１２に接続された制御部１１３、この制御部１１３の制御信号出力ポートにバス１１４及び１１５を介して接続された撮像駆動回路１１６並びに一時記憶メモリ１１７、画像処理部１１８、記憶媒体部１１９、表示部１２０、及び設定情報記憶メモリ部１２１を備えている。

上記の一時記憶メモリ１１７、画像処理部１１８、記憶媒体部１１９、表示部１２０、及び設定情報記憶メモリ部１２１は、バス１２２を介して相互にデータの入力又は出力が可能なように構成され、また、撮像駆動回路１１６には、ＣＣＤ１４９とＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４が接続されている。

操作部１１２は各種の入力ボタンやスイッチを備え、これらの入力ボタンやスイッチを介して外部（カメラ使用者）から入力されるイベント情報を制御部に通知する回路である。光学系駆動回路１２５は、撮影光学系１４１を駆動させる駆動部１２６と連絡を取り合っている。光学系駆動回路１２５は、撮影光学系１４１のズーム状態を駆動部１２６からの信号により読み取っている。光学系駆動回路１２５は、撮影光学系１４１のズーム状態に応じて、撮影光学系１４１のウォブリングレンズ群の切り換えを行っている。また、光学系駆動回路１２５は、ウォブリングレンズ群の切り換えのほか、操作部１１２のズーム操作、フォーカス操作に連動して、撮影光学系１４１を制御すべく、駆動部１２６へ制御信号を送っている。

制御部１１３は、例えばＣＰＵ等からなる中央演算処理装置であり、不図示のプログラムメモリを内蔵し、そのプログラムメモリに格納されているプログラムにしたがって、操作部１１２を介してカメラ使用者から入力される指示命令を受けてデジタルカメラ１４０全体を制御する回路である。

ＣＣＤ１４９は、第１実施形態による撮影光学系１４１を介して形成された物体像を受光する。ＣＣＤ１４９は、撮像駆動回路１１６により駆動制御され、その物体像の各画素ごとの光量を電気信号に変換してＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４に出力する撮像素子である。

ＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４は、ＣＣＤ１４９から入力する電気信号を増幅しかつアナログ／デジタル変換を行って、この増幅とデジタル変換を行っただけの映像生データ（ベイヤーデータ、以下ＲＡＷデータという。）を一時記憶メモリ１１７に出力する回路である。

一時記憶メモリ１１７は、例えばＳＤＲＡＭ等からなるバッファであり、ＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４から出力される上記ＲＡＷデータを一時的に記憶するメモリ装置である。画像処理部１１８は、一時記憶メモリ１１７に記憶されたＲＡＷデータ又は記憶媒体部１１９に記憶されているＲＡＷデータを読み出して、制御部１１３から指定された画質パラメータに基づいて歪曲収差補正を含む各種画像処理を電気的に行う回路である。

記録媒体部１１９は、例えばフラッシュメモリ等からなるカード型又はスティック型の記録媒体を着脱自在に装着して、それらカード型又はスティック型のフラッシュメモリに、一時記憶メモリ１１７から転送されるＲＡＷデータや画像処理部１１８で画像処理された画像データを記録して保持する装置の制御回路である。

表示部１２０は、液晶表示モニターを備え、その液晶表示モニターに画像や操作メニュー等を表示する回路である。設定情報記憶メモリ部１２１には、予め各種の画質パラメータが格納されているＲＯＭ部と、そのＲＯＭ部から読み出された画質パラメータの中から操作部１１２の入力操作によって選択された画質パラメータを記憶するＲＡＭ部とが備えられている。設定情報記憶メモリ部１２１は、それらのメモリへの入出力を制御する回路である。

このように構成されたデジタルカメラ１４０は、撮影光学系１４１が、第１実施形態により、十分な広角域を有し、コンパクトな構成としながら、高変倍で全変倍域で結像性能が極めて安定的であるので、高性能・小型化・広画角化が実現できる。そして、広角側、望遠側での速い合焦動作が可能となる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態のズームレンズは、物体側から像側（撮像素子側）に順に、
正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、
負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、
正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、
明るさ絞りＳと、
シャッター（シャッター羽根）ＳＨと、
正屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、
正屈折力の第５レンズ群Ｇ５とから構成される。
このズームレンズは、赤外線カットフィルターＦ、撮像素子（ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳなど）のカバーガラスＣを備え、撮像素子の撮像面Ｉ上にズームレンズによる像が形成される。

第２実施形態のズームレンズにおいては、第２レンズ群Ｇ２が負レンズ群グループを構成している。また、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５とで正レンズ群グループを構成している。
第１レンズ群Ｇ１は、光軸を反射させる直角反射プリズムを有している。図７に示す実施例２では直角反射プリズムＬ２を展開した平行平板で示している。

第２実施形態のズームレンズにおいては、広角端（図７（ａ））から望遠端（図７（ｅ））への変倍の際に、
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との距離が広がり、
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との距離が狭まり、
第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との距離は狭まり、
第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との距離は広がる。
第１レンズ群Ｇ１、第３レンズ群Ｇ３、明るさ絞りＳ、シャッター羽根ＳＨ、及び第５レンズ群Ｇ５は常に静止している。
広角端（Ｗ）（図７（ａ））からＷＳ状態を経て中間焦点距離状態（Ｓ）（図７（ｃ））までの変倍時、及び、中間焦点距離状態（Ｓ）（図７（ｃ））からＳＴ状態を経て望遠端（Ｔ）（図７（ｅ））までの変倍時において、第２レンズ群Ｇ２は像側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は物体側へ移動する。

第２実施形態のズームレンズの合焦動作に関して説明する。
無限遠から至近距離へのフォーカシング動作は、広角端から中間焦点距離状態においては第４レンズ群Ｇ４（フォーカスレンズ群）の物体側への移動により行い、加えて、中間焦点状態よりも望遠側では、第２レンズ群Ｇ２（フォーカスレンズ群）の物体側への移動により行っている。

図８を参照して、第２実施形態のズームレンズのウォブリング動作に関して説明する。図８は、第２実施形態における、ウォブリングレンズ群Ａとウォブリングレンズ群Ｂのピント感度の変化を示すグラフである。
第２実施形態のズームレンズでは２つのウォブリングレンズ群を有している。ウォブリングレンズ群は、フォーカスレンズ群による被写体の合焦の後、微小高速振動し、コントラストを微小変化させている。撮像素子を含むシステムにて撮像面上の像のコントラスト変化を検知し、合焦状態、非合焦状態の判断と、被写体の移動方向を検知している。
また、中間焦点距離状態（Ｓ）にて動作するウォブリングレンズ群を切り替えている。
広角端（Ｗ）から中間焦点距離状態（Ｓ）までのウォブリング動作は、第４レンズ群Ｇ４（ウォブリングレンズ群Ａ）の光軸方向の微小高速振動にて行っている。
中間焦点距離状態（Ｓ）よりも望遠側のウォブリング動作は、第２レンズ群Ｇ２（ウォブリングレンズ群Ｂ）の光軸方向の微小高速振動にて行っている。

第２実施形態のズームレンズは、
広角端から望遠端への変倍の際に複数のレンズ群（第１レンズ群Ｇ１から第５レンズ群Ｇ５）の間の各々の間隔が変化し、
ズームレンズは光軸に沿って移動することで無限遠から至近距離への合焦を行うフォーカスレンズ群（第２レンズ群Ｇ２、第４レンズ群Ｇ４）を有し、
フォーカスレンズ群の移動の後にフォーカスレンズ群の合焦動作の移動量に対して小さい振幅量で光軸に沿ってウォブリング動作するウォブリングレンズ群を複数（第２レンズ群Ｇ２、第４レンズ群Ｇ４）有し、
動作するウォブリングレンズ群が、広角端から望遠端への変倍途中で切り替わる。

また、第２実施形態のズームレンズは、複数のウォブリングレンズ群の何れもウォブリングレンズ群（第２レンズ群Ｇ２、第４レンズ群Ｇ４）が無限遠から至近距離への合焦動作の際に光軸に沿って移動するフォーカスレンズ群（第２レンズ群Ｇ２、第４レンズ群Ｇ４）を兼ねている。

また、第２実施形態のズームレンズは、複数のウォブリングレンズ群の中の１つをウォブリングレンズ群Ａ（第４レンズ群Ｇ４）とし、他の１つをウォブリングレンズ群Ｂ（第２レンズ群Ｇ２）としたときに、広角端ではウォブリングレンズ群Ａ（第４レンズ群Ｇ４）がウォブリングし、望遠端ではウォブリングレンズ群Ｂ（第２レンズ群Ｇ２）がウォブリングし、前述の条件式（１）、（２）を満足する。

また、第２実施形態のズームレンズにおいて、フォーカスレンズ群は広角端にて無限遠から至近距離への合焦を行う第１のフォーカスレンズ群（第４レンズ群Ｇ４）と望遠端にて無限遠から至近距離への合焦を行う第２のフォーカスレンズ群（第２レンズ群Ｇ２）を有し、第１のフォーカスレンズ群（第４レンズ群Ｇ４）とウォブリングレンズ群Ａ（第４レンズ群Ｇ４）は同じレンズ群であり、第２のフォーカスレンズ群（第２レンズ群Ｇ２）とウォブリングレンズ群Ｂ（第２レンズ群Ｇ２）とは同じレンズ群である。

また、第２実施形態のズームレンズは、ウォブリングレンズ群Ａ（第４レンズ群Ｇ４）とウォブリングレンズ群Ｂ（第２レンズ群Ｇ２）が前述の条件式（３）を満足している。

また、第２実施形態のズームレンズは、第１のフォーカスレンズ群（第４レンズ群Ｇ４）の広角端における無限遠から至近への合焦動作時の最大移動量をＭ_Fw、ウォブリングレンズ群Ａ（第４レンズ群Ｇ４）の広角端無限遠合焦時直後におけるウォブリング動作の最大振幅をＭ_Awとするとき、前述の条件式（４）を満足している。

また、第２実施形態のズームレンズは、第２のフォーカスレンズ群（第２レンズ群Ｇ２）の望遠端における無限遠から至近距離への合焦動作時の最大移動量をＭ_Ft、ウォブリングレンズ群Ｂ（第２レンズ群Ｇ２）の望遠端無限遠合焦時直後におけるウォブリング動作の最大振幅をＭ_Btとするとき、前述の条件式（５）を満足している。

また、第２実施形態のズームレンズは、ウォブリングレンズ群Ａ（第４レンズ群Ｇ４）とウォブリングレンズ群Ｂ（第２レンズ群Ｇ２）は共に多くとも３枚のレンズからなる。

また、第２実施形態のズームレンズは、ウォブリングレンズ群Ｂ（第２レンズ群Ｇ２）が前述の条件式（６）を満足している。

また、第２実施形態のズームレンズは、広角端ではウォブリングレンズ群Ａ（第４レンズ群Ｇ４）によりウォブリング動作を行い、且つ、ウォブリングレンズ群Ａ（第４レンズ群Ｇ４）のウォブリング動作中、ウォブリングレンズ群Ｂ（第２レンズ群Ｇ２）は静止し、望遠端ではウォブリングレンズ群Ｂ（第２レンズ群Ｇ２）によりウォブリング動作を行い、且つ、ウォブリングレンズ群Ｂ（第２レンズ群Ｇ２）のウォブリング動作中、ウォブリングレンズ群Ａ（第４レンズ群Ｇ４）は静止し、広角端から望遠端への変倍途中にてウォブリング動作を行うレンズ群をウォブリングレンズ群Ａ（第４レンズ群Ｇ４）からウォブリングレンズ群Ｂ（第２レンズ群Ｇ２）へと切り替え、前述の条件式（７）を満足している。

また、第２実施形態のズームレンズは、負屈折力の負レンズ群グループ（第２レンズ群Ｇ２）と、負レンズ群グループの像側に配置された正屈折力の正レンズ群グループ（第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５で構成）とを有し、負レンズ群グループ中にウォブリングレンズ群Ｂ（第２レンズ群Ｇ２）を含み、正レンズ群グループ中にウォブリングレンズ群Ａ（第４レンズ群Ｇ４）を含んでいる。

また、第２実施形態のズームレンズは、負レンズ群グループ（第２レンズ群Ｇ２）よりも物体側に配置された正屈折力の第１レンズ群（第１レンズ群Ｇ１）を有し、正レンズ群グループは、物体側から順に正屈折力の第３レンズ群（第３レンズ群Ｇ３）と、第４レンズ群（第４レンズ群Ｇ４）と、第５レンズ群（第５レンズ群Ｇ５）を含み、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群（第１レンズ群Ｇ１）と負レンズ群グループ（第２レンズ群Ｇ２）との距離と、負レンズ群グループ（第２レンズ群Ｇ２）と第３レンズ群（第３レンズ群Ｇ３）との距離と、第３レンズ群（第３レンズ群Ｇ３）と第４レンズ群（第４レンズ群Ｇ４）との距離と、第４レンズ群（第４レンズ群Ｇ４）と第５レンズ群（第５レンズ群Ｇ５）との距離とが変化する。
十分な変倍比の確保や、光学性能の維持に有利となる。

さらに、第２実施形態のズームレンズにおいて、第１レンズ群（第１レンズ群Ｇ１）、第３レンズ群（第３レンズ群Ｇ３）、第５レンズ群（第５レンズ群Ｇ５）は、広角端から望遠端への変倍の際に静止し、負レンズ群グループ（第２レンズ群Ｇ２）は、広角端から望遠端への変倍の際に移動し、第４レンズ群（第４レンズ群Ｇ４）は、広角端から望遠端への変倍の際に移動し、負レンズ群グループ（第２レンズ群Ｇ２）がウォブリングレンズ群Ｂ且つ第２のフォーカスレンズ群であり、第４レンズ群（第４レンズ群Ｇ４）がウォブリングレンズ群Ａ且つ第１のフォーカスレンズ群であり、第１のフォーカスレンズ群は広角端にて無限遠から至近距離への合焦を行うフォーカスレンズ群であり、第２のフォーカスレンズ群は望遠端にて無限遠から至近距離への合焦を行うフォーカスレンズ群である。
これにより、移動するレンズ群を少なくすることで駆動部材の数を減らしている。
また、ズームレンズ内へのゴミの侵入やレンズ群を移動しているときの音の低減にも有利となる。

また、後述するが、第２実施形態のズームレンズと、このズームレンズの像側に配置されズームレンズにより形成された光学像に基づき電気信号を発生させる撮像素子とを含んでいる撮像装置としている。

以下、第２実施形態のズームレンズの実施例２について説明する。実施例２の無限遠物点合焦時の広角端（Ｗ）（ａ）、ＷＳ状態（ｂ）、中間焦点距離状態（Ｓ）（ｃ）、ＳＴ状態（ｄ）、望遠端（Ｔ）（ｅ）のレンズ断面図をそれぞれ図７に示す。ＷＳ状態は、広角端と中間焦点距離状態の間の状態であり、ＳＴ状態は、中間焦点距離状態と望遠端の間の状態である。図７中、第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、第５レンズ群はＧ５、明るさ（開口）絞りはＳ、シャッター羽根はＳＨ、赤外光を制限する波長域制限コートを施したローパスフィルタを構成する平行平板はＦ、電子撮像素子のカバーガラスの平行平板はＣ、像面はＩで示してある。なお、カバーガラスＣの表面に波長域制限用の多層膜を施してもよい。また、そのカバーガラスＣにローパスフィルタ作用を持たせるようにしてもよい。平行平板Ｆは、ローパスフィルタの機能を持たないようにしてもよい。

また、実施例２において、明るさ絞りＳ及びシャッター羽根ＳＨは第３レンズ群Ｇ３とともに静止している。数値データはいずれも無限遠の被写体に合焦した状態でのデータである。各数値の長さの単位はｍｍ、角度の単位は°（度）である。フォーカシングは、広角端から、ＷＳ状態を含んで、中間焦点距離状態までは、第４レンズ群Ｇ４の移動により、ＳＴ状態から望遠端を含む中間焦点距離状態よりも長い焦点距離となる状態では、第２レンズ群Ｇ２の移動により、それぞれ行う。さらに、ズームデータは広角端（広角）、ＷＳ状態、中間焦点距離状態（中間）、ＳＴ状態、望遠端（望遠）での値である。

実施例２のズームレンズは、図７に示すように、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、明るさ（開口）絞りＳと、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力の第５レンズ群Ｇ５とを配置している。

広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は固定されている。第２レンズ群Ｇ２は像側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は固定されている。第４レンズ群Ｇ４は物体側へ移動する。第５レンズ群Ｇ５は固定されている。明るさ絞りＳは固定されている。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、プリズムＬ２と、両凸正レンズＬ３とからなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凹負レンズＬ４と、両凹負レンズＬ５と両凸正レンズＬ６の接合レンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ７からなる。第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と両凸正レンズＬ１０の接合レンズとからなる。第５レンズ群Ｇ５は、両凹負レンズＬ１１と、両凸正レンズＬ１２と、両凸正レンズＬ１３とからなる。図７は、プリズムＬ２中の反射面の図示を省略し、展開した図であるが、実際は図１１に示すように直角プリズムＰとしている。

非球面は、両凸正レンズＬ３の両面と、両凹負レンズＬ４の両面と、両凸正レンズＬ７の両面と、正メニスカスレンズＬ８の物体側の面と、両凸正レンズＬ１０の像側の面と、両凸正レンズＬ１２の物体側の面と、両凸正レンズＬ１３の像側の面との１０面に設けられている。

以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は実施例１と同様である。
また、各非球面形状は、実施例１と同様に、各非球面係数を用いて、以下の式（Ｉ）で表される。
但し、光軸方向の座標をＺ、光軸と垂直な方向の座標をＹとする。
Ｚ＝（Ｙ^２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）・（Ｙ／ｒ）^２｝^１／２］＋Ａ_４×Ｙ^４＋Ａ_６×Ｙ^６＋Ａ_８×Ｙ^８＋Ａ_１０×Ｙ^１０ （Ｉ）

数値実施例２
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 49.270 0.50 2.00069 25.46
2 8.237 2.10
3 ∞ 8.00 2.00100 29.13
4 ∞ 0.10
5* 9.895 3.41 1.61881 63.85
6* -12.887 可変
7* -19.165 0.50 1.80610 40.88
8* 5.102 0.79
9 -26.433 0.40 1.91082 35.25
10 6.564 1.23 1.94595 17.98
11 -1062.418 可変
12* 10.529 1.10 1.58913 61.15
13* -44.435 0.20
14(絞り) ∞ 0.50
15(シャッター羽根) ∞ 可変
16* 9.519 1.56 1.74320 49.29
17 84.936 0.10
18 10.406 0.40 1.84666 23.78
19 5.600 1.83 1.49700 81.61
20* -51.627 可変
21 -10.465 0.50 2.00100 29.13
22 9.267 1.09
23* 29.867 1.96 1.52559 56.46
24 -7.432 2.30
25 20.282 2.38 1.52559 56.46
26* -12.248 1.38
27 ∞ 0.30 1.51633 64.14
28 ∞ 0.50
29 ∞ 0.50 1.51633 64.14
30 ∞ 0.34
像面 ∞
(撮像面)

非球面データ
第５面
K=0.000
A4=-1.84864e-04,A6=-2.51369e-06,A8=3.91438e-08,A10=-7.99585e-10
第６面
K=0.000
A4=1.11128e-04,A6=-8.90330e-07,A8=1.28139e-08,A10=-2.87130e-10
第７面
K=0.000
A4=1.67257e-03,A6=-2.58404e-04,A8=1.66323e-05,A10=-1.74087e-07
第８面
K=0.000
A4=4.80905e-04,A6=-1.79841e-04,A8=-1.81965e-05,A10=3.46709e-06
第１２面
K=0.000
A4=-3.63175e-04,A6=5.33825e-06,A8=-5.92260e-06,A10=6.17266e-07
第１３面
K=0.000
A4=-1.05329e-04,A6=8.78394e-07,A8=-5.78559e-06,A10=6.46718e-07
第１６面
K=0.000
A4=3.11826e-05,A6=-7.23581e-06,A8=6.91046e-07,A10=-1.84417e-08
第２０面
K=0.000
A4=5.29426e-04,A6=-1.84638e-05,A8=1.72774e-06,A10=-3.20625e-08
第２３面
K=0.000
A4=-3.54662e-04,A6=-1.57258e-05,A8=7.05549e-07,A10=-4.42160e-08
第２６面
K=0.000
A4=5.59723e-04,A6=-4.24377e-05,A8=7.17096e-07,A10=-3.18623e-09

変倍比 4.80

ズームデータ
広角(W) WS 中間(S) ST 望遠(T)
f(mm) 3.91 5.79 8.57 12.69 18.78
F NO. 3.98 4.07 4.36 4.96 6.17
2ω(画角) 94.00 69.53 48.56 33.05 22.18
fb (in air) 2.75 2.75 2.75 2.75 2.75
全長 (in air) 54.97 54.97 54.97 54.97 54.97
d6 0.41 3.17 5.24 6.70 7.59
d11 7.73 4.97 2.90 1.44 0.55
d15 9.19 7.72 6.05 4.07 1.50
d20 3.67 5.14 6.81 8.79 11.36

群焦点距離
f1=12.78 f2=-4.26 f3=14.56 f4=10.32 f5=26.25

フォーカシングデータ
広角(W) WS 中間(S) ST 望遠(T)
フォーカス群 G4 G4 G4 G2 G2
繰り出し量 0.055 0.063 0.099 0.100 0.087
（最大移動量）

ウォブリングデータ（無限遠合焦 絞り開放時）
ウォブリング群振幅
広角(W) WS 中間(S) ST 望遠(T)
ウォブリングレンズ群Ａ
0.002 0.003 0.006 0(静止) 0(静止)
ウォブリングレンズ群Ｂ
0(静止) 0(静止) 0(静止) 0.006 0.005

ピント感度(無限遠合焦 絞り開放時)
広角(W) WS 中間(S) ST 望遠(T)
ウォブリングレンズ群Ａ
2.623 2.580 2.405 2.016 1.226
ウォブリングレンズ群Ｂ
1.171 1.675 2.458 3.779 6.401

条件式要素値
|α_Aw|=2.623
|α_Bw|=1.171
|α_At|=1.226
|α_Bt|=6.401

M_Fw=0.055
M_Aw=0.002
M_Ft=0.087
M_Bt=0.005
f_switch=8.57
f_w=3.91
f_t=18.78

条件式対応値
条件式(1)|α_Aw|/|α_Bw|=2.240
条件式(2)|α_At|/|α_Bt|=0.192
条件式(3)|α_Bw|/|α_Aw|=0.446
条件式(4)M_Fw/M_Aw=27.5
条件式(5)M_Ft/M_Bt=17.4
条件式(6)|α_Bt|/|α_Bw|=5.221
条件式(7)(f_switch/f_w)/(f_t/f_w)=0.456

（デジタルカメラ）
さて、以上のような本発明のズームレンズで物体像を形成しその像をＣＣＤ等の電子撮像素子に受光させて撮影を行う電子撮像装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。

図９〜図１１は、本発明によるズームレンズをデジタルカメラの撮影光学系２４１に組み込んだ構成の概念図を示す。図９はデジタルカメラ２４０の外観を示す前方斜視図、図１０は同後方斜視図、図１１はデジタルカメラ２４０の構成を示す断面図である。デジタルカメラ２４０は、この例の場合、撮影用光路２４２を有する撮影光学系２４１、ファインダー用光路２４４を有するファインダー光学系２４３、シャッターボタン２４５、フラッシュ２４６、液晶表示モニター２４７等を含み、デジタルカメラ２４０の上部に配置されたシャッターボタン２４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系２４１、例えば実施例２の光路折り曲げズームレンズを通して撮影が行われる。撮影光学系２４１によって形成された物体像が、近赤外カットフィルターと光学的ローパスフィルタＦを介してＣＣＤ２４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ２４９で受光された物体像は、処理手段２５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター２４７に表示される。また、この処理手段２５１には記録手段２５２が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段２５２は処理手段２５１と別体に設けてもよいし、フレキシブルディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ２４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。

さらに、ファインダー用光路２４４上にはファインダー用対物光学系２５３が配置してある。このファインダー用対物光学系２５３によって形成された物体像は、像正立部材であるポロプリズム２５５の視野枠２５７上に形成される。このポロプリズム２５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く接眼光学系２５９が配置されている。なお、撮影光学系２４１及びファインダー用対物光学系２５３の入射側、接眼光学系２５９の射出側にそれぞれカバー部材２５０が配置されている。

このように構成されたデジタルカメラ２４０は、撮影光学系２４１が５倍程度の高変倍比で、高い光学性能を有するズームレンズであるので、高性能で、奥行き方向が極めて薄い安価なデジタルカメラが実現できる。

なお、図１１の例では、カバー部材２５０として平行平面板を配置しているが、省いてもよい。
（内部回路構成）
上記デジタルカメラ２４０の主要部の内部回路の構成ブロック図は、上記の図６に示す、第１実施形態の内部回路と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

上述の第１及び第２実施形態のいずれにおいても、以下に示す、より好ましい条件式を満たしている。
条件式（１）は下限値を１．６７、更には２．０とすることが好ましい。
条件式（２）は上限値を０．８、更には０．７５とすることが好ましい。
条件式（４）は下限値を１０、更には２０とすることが好ましい。
条件式（５）は下限値を１０、更には１５とすることが好ましい。
条件式（６）は下限値を５とすることが好ましい。
条件式（７）は下限値を０．３とすることが好ましい。
条件式（８）は上限値を０．６とすることが好ましい。

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
Ｓ…明るさ絞り
Ｆ…ローパスフィルタ
Ｃ…カバーガラス
Ｐ…プリズム
Ｉ…像面
１１２…操作部
１１３…制御部
１１４…バス
１１５…バス
１１６…撮像駆動回路
１１７…一時記憶メモリ
１１８…画像処理部
１１９…記憶媒体部
１２０…表示部
１２１…設定情報記憶メモリ部
１２２…バス
１２４…ＣＤＳ／ＡＤＣ部
１２５…光学系駆動回路
１２６…駆動部
１４０、２４０…デジタルカメラ
１４１、２４１…撮影光学系
１４２、２４２…撮影用光路
１４３、２４３…ファインダー光学系
１４４、２４４…ファインダー用光路
１４５、２４５…シャッターボタン
１４６、２４６…フラッシュ
１４７、２４７…液晶表示モニター
１４９、２４９…ＣＣＤ
１５０、２５０…カバー部材
１５１、２５１…処理手段
１５２、２５２…記録手段
１５３、２５３…ファインダー用対物光学系
１５５…正立プリズム
１５７、２５７…視野枠
１５９、２５９…接眼光学系
１６０…撮像ユニット
１６１…焦点距離変更ボタン
１６２…設定変更スイッチ
２５５…ポロプリズム

Claims (19)

1. 広角端から望遠端への変倍の際に複数のレンズ群の間の各々の間隔が変化するズームレンズにおいて、
   前記ズームレンズは光軸に沿って移動することで無限遠から至近距離への合焦を行うフォーカスレンズ群を有し、
   前記フォーカスレンズ群の移動の後に前記フォーカスレンズ群の合焦動作の移動量に対して小さい振幅量で光軸に沿ってウォブリング動作するウォブリングレンズ群を複数有し、
   動作する前記ウォブリングレンズ群が、前記広角端から前記望遠端への変倍途中で切り替わることを特徴とするズームレンズ。
2. 前記複数のウォブリングレンズ群のうち少なくとも１つのウォブリングレンズ群が前記無限遠から至近距離への合焦動作の際に光軸に沿って移動する前記フォーカスレンズ群を兼ねていることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 前記複数のウォブリングレンズ群の中の１つをウォブリングレンズ群Ａとし、他の１つをウォブリングレンズ群Ｂとしたときに、
   前記広角端では前記ウォブリングレンズ群Ａがウォブリングし、
   前記望遠端では前記ウォブリングレンズ群Ｂがウォブリングし、
   以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
   ｜α_Aw｜／｜α_Bw｜＞１ （１）
   ｜α_At｜／｜α_Bt｜＜１ （２）
   ここで、
   α_Awは前記広角端無限遠合焦時における前記ウォブリングレンズ群Ａのピント感度、
   α_Bwは前記広角端無限遠合焦時における前記ウォブリングレンズ群Ｂのピント感度、
   α_Atは前記望遠端無限遠合焦時における前記ウォブリングレンズ群Ａのピント感度、
   α_Btは前記望遠端無限遠合焦時における前記ウォブリングレンズ群Ｂのピント感度
   であり、
   前記広角端無限遠合焦時、前記望遠端無限遠合焦時の各々の状態にて対象とするウォブリングレンズ群のピント感度αは、
   α＝（１−β_wob ^２）×β_r ^２
   であり、
   β_wobは、対象とするウォブリングレンズ群の横倍率、
   β_rは、対象とするウォブリングレンズ群よりも像側の光学系全体の横倍率
   である。
4. 前記フォーカスレンズ群は、前記広角端から前記望遠端への何れの状態でも光軸に沿った移動により前記無限遠から至近距離への合焦を行う単一のフォーカスレンズ群であることを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
5. 前記フォーカスレンズ群は、前記広角端にて前記無限遠から至近距離への合焦を行う第１のフォーカスレンズ群と前記望遠端にて前記無限遠から至近距離への合焦を行う第２のフォーカスレンズ群を有し、前記第１のフォーカスレンズ群と前記ウォブリングレンズ群Ａは同じレンズ群であり、前記第２のフォーカスレンズ群と前記ウォブリングレンズ群Ｂとは同じレンズ群であることを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
6. 前記ウォブリングレンズ群Ａと前記ウォブリングレンズ群Ｂが以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項３、請求項４、又は請求項５に記載のズームレンズ。
   ０≦｜α_Bw｜／｜α_Aw｜＜０．６ （３）
7. 以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項３から請求項６の何れか１項に記載のズームレンズ。
   ５＜Ｍ_Fw／Ｍ_Aw （４）
   ここで、
   Ｍ_Fwは、前記フォーカスレンズ群の前記広角端における前記無限遠から至近距離への合焦動作時の最大移動量、
   Ｍ_Awは、前記ウォブリングレンズ群Ａの前記広角端無限遠合焦時直後におけるウォブリング動作の最大振幅
   である。
8. 以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項３から請求項７の何れか１項に記載のズームレンズ。
   ５＜Ｍ_Ft／Ｍ_Bt （５）
   ここで、
   Ｍ_Ftは、前記フォーカスレンズ群の前記望遠端における前記無限遠から至近距離への合焦動作時の最大移動量、
   Ｍ_Btは、前記ウォブリングレンズ群Ｂの前記望遠端無限遠合焦時直後におけるウォブリング動作の最大振幅
   である。
9. 前記ウォブリングレンズ群Ａと前記ウォブリングレンズ群Ｂは共に多くとも３枚のレンズからなることを特徴とする請求項３から請求項８の何れか１項に記載のズームレンズ。
10. 前記ウォブリングレンズ群Ａと前記ウォブリングレンズ群Ｂは共に多くとも２枚のレンズからなることを特徴とする請求項９に記載のズームレンズ。
11. 前記ウォブリングレンズ群Ｂが以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項３から請求項１０の何れか１項に記載のズームレンズ。
    ４＜｜α_Bt｜／｜α_Bw｜ （６）
12. 前記広角端では前記ウォブリングレンズ群Ａによりウォブリング動作を行い、且つ、前記ウォブリングレンズ群Ａのウォブリング動作中、前記ウォブリングレンズ群Ｂは静止し、
    前記望遠端では前記ウォブリングレンズ群Ｂによりウォブリング動作を行い、且つ、前記ウォブリングレンズ群Ｂのウォブリング動作中、前記ウォブリングレンズ群Ａは静止し、
    前記広角端から前記望遠端への変倍途中にてウォブリング動作を行うレンズ群を前記ウォブリングレンズ群Ａから前記ウォブリングレンズ群Ｂへと切り替え、
    以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項２から請求項９の何れか１項に記載のズームレンズ。
    ０．２＜（ｆ_switch／ｆ_w）／（ｆ_t／ｆ_w）＜０．８ （７）
    ここで、
    ｆ_switchは、前記ウォブリングレンズ群Ａによりウォブリング動作を行う前記ズームレンズの全系の焦点距離の上限、
    ｆ_wは、前記広角端無限遠合焦時における前記ズームレンズの全系の焦点距離、
    ｆ_tは、前記望遠端無限遠合焦時における前記ズームレンズの全系の焦点距離
    である。
13. 前記ズームレンズは、
    負屈折力の負レンズ群グループと、
    前記負レンズ群グループの像側に配置された正屈折力の正レンズ群グループと
    を有し、
    前記負レンズ群グループ中に前記ウォブリングレンズ群Ｂを含み、
    前記正レンズ群グループ中に前記ウォブリングレンズ群Ａを含むことを特徴とする請求項３から請求項１２の何れか１項に記載のズームレンズ。
14. 前記負レンズ群グループよりも物体側に配置された正屈折力の第１レンズ群を有し、
    前記負レンズ群グループは、物体側から順に負屈折力の第２レンズ群と負屈折力の第３レンズ群を含み、
    前記正レンズ群グループは、物体側から順に正屈折力の第４レンズ群と正屈折力の第５レンズ群を含み、
    前記広角端から前記望遠端への変倍の際に、
    前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との距離と、
    前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との距離と、
    前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との距離とが変化することを特徴とする請求項１３に記載のズームレンズ。
15. 前記第５レンズ群は、物体側から順に物体側レンズ群と像側レンズ群を有し、
    前記第３レンズ群が、前記ウォブリングレンズ群Ｂ且つ前記フォーカスレンズ群であり、
    前記第５レンズ群中の前記物体側レンズ群が、前記ウォブリングレンズ群Ａであることを特徴とする請求項１４に記載のズームレンズ。
16. 前記広角端から前記望遠端への変倍の際に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との距離が変化することを特徴とする請求項１５に記載のズームレンズ。
17. 前記負レンズ群グループよりも物体側に配置された正屈折力の第１レンズ群を有し、
    前記正レンズ群グループは、物体側から順に正屈折力の第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群を含み、
    前記広角端から前記望遠端への変倍の際に、
    前記第１レンズ群と前記負レンズ群グループとの距離と、
    前記負レンズ群グループと前記第３レンズ群との距離と、
    前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との距離と、
    前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との距離とが変化することを特徴とする請求項１３に記載のズームレンズ。
18. 前記第１レンズ群、前記第３レンズ群、前記第５レンズ群は、前記広角端から前記望遠端への変倍の際に静止し、
    前記負レンズ群グループは、前記広角端から前記望遠端への変倍の際に移動し、
    前記第４レンズ群は、前記広角端から前記望遠端への変倍の際に移動し、
    前記第２レンズ群が前記ウォブリングレンズ群Ｂ且つ第２のフォーカスレンズ群であり、
    前記第４レンズ群が前記ウォブリングレンズ群Ａ且つ第１のフォーカスレンズ群であり、
    前記第１のフォーカスレンズ群は前記広角端にて前記無限遠から至近距離への合焦を行うフォーカスレンズ群であり、
    前記第２のフォーカスレンズ群は前記望遠端にて前記無限遠から至近距離への合焦を行うフォーカスレンズ群であることを特徴とする請求項１７に記載のズームレンズ。
19. ズームレンズと、前記ズームレンズの像側に配置され前記ズームレンズにより形成された光学像に基づき電気信号を発生させる撮像素子とを含み、前記ズームレンズが請求項１から請求項１８の何れか１項に記載のズームレンズであることを特徴とする撮像装置。

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