JP2010271643A - 可変焦点距離レンズ系及び撮像装置 - Google Patents

可変焦点距離レンズ系及び撮像装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 小型化を確保した上で高変倍化及び広角化を図る。
【解決手段】 正負正正の４群レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、第２レンズ群Ｇ２が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、第２レンズ群における物体側に配置された負レンズの物体側の面と正レンズの像側の面とが非球面に形成され、以下の条件式（１）を満足するようにした。
（１）２．０＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．５
但し、ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離、ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は可変焦点距離レンズ系及び撮像装置に関する。詳しくは、特に、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に用いられ、画角が７０度を超えるともに、ズーム比が７倍を超える可変焦点距離レンズ系及び撮像装置の技術分野に関する。
従来より、カメラにおける記録手段として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の光電変換素子を用いた撮像素子によって、撮像素子面上に形成された被写体像を各光電変換素子によって被写体像の光量を電気的出力に変換して記録する方法が知られている。
近年の微細加工技術の進歩に伴い、中央演算処理装置（ＣＰＵ）の高速化や記憶媒体の高集積化が図られ、これまでには取り扱えなかったような大容量の画像データが高速処理できるようになってきた。また、受光素子においても高集積化や小型化が図られ、高集積化によってより高い空間周波数の記録が可能となり、小型化によってカメラ全体の小型化を図ることができるようになった。
但し、上記した高集積化や小型化により、個々の光電変換素子の受光面積が狭まり、電気出力の低下に伴ってノイズの影響が大きくなると言う問題があった。そこで、このようなノイズの影響を軽減するために、光学系の大口径比化により受光素子上に到達する光量を増大させるようにしたものがある。また、各素子の直前にマイクロレンズアレイと称される微小なレンズ素子を配置したものがある。
マイクロレンズアレイは、隣り合う素子同士の間に至る光束を素子上へ導く代わりに、レンズ系の射出瞳位置に制約を与えていた。レンズ系の射出瞳位置が受光素子に近付くと、受光素子に到達する主光線が光軸となす角度が大きくなるため、画面周辺部へ向かう軸外光束が光軸に対して大きな角度をなし、その結果、受光素子に必要な光量が到達せず、光量不足を招いてしまうからである。
近年、デジタルカメラが普及するに従ってユーザーのニーズが多様化してきた。
特に、小型でありながら、変倍比が高いズームレンズ（可変焦点距離レンズ系）を搭載したカメラが望まれており、変倍比が７倍を超えるズームレンズが提供されている。
一般的に、変倍比が高いズームレンズの構成を表すタイプとして、正負正正４群タイプが使用されてきた。
正負正正４群タイプのズームレンズは、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群の４つのレンズ群が物体側より像側へ順に配置されて構成されている。正負正正４群タイプのズームレンズにあっては、焦点距離が最も短い広角端状態から焦点距離が最も長い望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少するように、第１レンズ群乃至第３レンズ群の各レンズ群が移動し、第４レンズ群の移動により像面位置の変動が補償される。
このような正負正正４群タイプのズームレンズとして、例えば、特許文献１に記載されたズームレンズが知られている。
また、近年、画角が７５度、ズーム比が１０倍を超える広角ズームレンズが増えてきている。このような広角ズームレンズとしては、従来から、第１レンズ群が負の屈折力を有する所謂負先行型のズームレンズが多く使用されている。
例えば、特許文献２に記載されたズームレンズにあっては、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群の２つのレンズ群が物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
また、特許文献３に記載されたズームレンズにあっては、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群の４つのレンズ群が物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
さらに、近年、非球面レンズが一般的に用いられるようになり、第１レンズ群が正の屈折力を有する所謂正先行型のズームレンズも多く使用されるようになってきた。
例えば、特許文献４に記載された正先行型のズームレンズにあっては、非球面レンズを多用することにより、広角化と高倍率化が図られている。
特開２００８−１４６０１６号公報 特開２００７−９４１７４号公報 特開２００８−４６２０８号公報 特開２００８−１０２１６５号公報
しかしながら、７５度を超える画角と１０倍程度の高変倍化との両立を図ろうとした場合には、負先行型ズームレンズでは、望遠端状態において、一旦、光束が広がるため、第２レンズ群以降の各レンズ群を通過する光束径が広く、球面収差をより良好に補正することが必要である。その結果、レンズ全長の短縮化やレンズ径の小型化を十分に図ることができないと言う問題があった。
正負正正４群タイプのズームレンズのような正先行型のズームレンズにおいては、上記した問題点は発生しないが、広角端状態において第１レンズ群に入射する軸外光束が光軸に対して大きな角度で射出してしまう。その結果、第１レンズ群のレンズ径が大きくなると言う問題や、第１レンズ群と第２レンズ群との相互偏心による著しい性能低下が生じてしまうと言う問題が発生し易かった。
従って、例えば、特許文献４に記載されたズームレンズにあっては、７５度程度の画角を確保することが限界であった。
そこで、本発明可変焦点距離レンズ系及び撮像装置は、上記した問題点を克服し、小型化を確保した上で高変倍化及び広角化を図ることを課題とする。
可変焦点距離レンズ系は、上記した課題を解決するために、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成り、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に前記全てのレンズ群が可動とされ、開口絞りが前記第３レンズ群の近傍に配置され、前記第４レンズ群が近距離合焦に際して移動し、前記第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群における物体側に配置された前記負レンズの物体側の面と前記正レンズの像側の面とが非球面に形成され、以下の条件式（１）を満足するようにしたものである。
（１）２．０＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．５
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
従って、可変焦点距離レンズ系にあっては、必要な収差補正機能が確保され、第１レンズ群の薄型化が図られると共に第１レンズ群により発生する負の球面収差が良好に補正される。
上記した可変焦点距離レンズ系においては、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２）０．６５＜｜ｄｗｔ１／ｄｔ｜＜０．９
但し、
ｄｗｔ１：第１レンズ群の移動量
ｄｔ：望遠端状態における第１レンズ群と第２レンズ群の空気間隔
とする。
可変焦点距離レンズ系が条件式（２）を満足することにより、必要なズーム比が確保されると共に望遠時及び沈胴時の全長が短縮される。
上記した可変焦点距離レンズ系においては、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）０．４２＜｜ｆ２｜／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜０．４９
但し、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
可変焦点距離レンズ系が条件式（３）を満足することにより、画面周辺部における軸外収差が抑制されると共にレンズの位置状態の変化に伴う軸外収差の変動が抑制される。
上記した可変焦点距離レンズ系においては、前記開口絞りは、前記第３レンズ群の物体側に配置され、レンズの位置状態が変化する際に前記第３レンズ群と一体に移動し、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）０．４４＜ｄＳ３／Ｒ３１＜０．５８
但し、
ｄＳ３：開口絞りと第３レンズ群の最も像面側の面との光軸に沿った距離
Ｒ３１：第３レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
とする。
可変焦点距離レンズ系が上記のように構成され条件式（４）を満足することにより、第３レンズ群において発生する負の球面収差が抑制されると共に望遠端状態における全長が短縮化される。
上記した可変焦点距離レンズ系においては、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）１．７５＜ｆ３／ｆｗ＜２．１
但し、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
可変焦点距離レンズ系が条件式（５）を満足することにより、広角端状態における画角の変化に伴うコマ収差の変動が抑制されると共に全長が短縮される。
撮像装置は、可変焦点距離レンズ系と該可変焦点距離レンズ系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、前記可変焦点距離レンズ系は、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成り、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に前記全てのレンズ群が可動とされ、開口絞りが前記第３レンズ群の近傍に配置され、前記第４レンズ群が近距離合焦に際して移動し、前記第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群における物体側に配置された前記負レンズの物体側の面と前記正レンズの像側の面とが非球面に形成され、以下の条件式（１）を満足するようにしたものである。
（１）２．０＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．５
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
従って、撮像装置にあっては、必要な収差補正機能が確保され、第１レンズ群の薄型化が図られると共に第１レンズ群により発生する負の球面収差が良好に補正される。
別の可変焦点距離レンズ系は、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群と正の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成り、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、前記第５レンズ群が変倍に関して位置が固定され、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に前記第１レンズ群乃至前記第４レンズ群の各レンズ群が可動とされ、開口絞りが前記第３レンズ群の近傍に配置され、前記第４レンズ群が近距離合焦に際して移動し、前記第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群における物体側に配置された前記負レンズの物体側の面と前記正レンズの像側の面とが非球面に形成され、以下の条件式（７）を満足するようにしたものである。
（７）２．４＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．７
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
従って、別の可変焦点距離レンズ系にあっては、必要な収差補正機能が確保され、第１レンズ群の薄型化が図られると共に第１レンズ群により発生する負の球面収差が良好に補正される。
また、固定の第５レンズ群を配置することにより、撮像素子に入射される光線が光軸に平行に近い状態となる。
上記した別の可変焦点距離レンズ系においては、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
（８）５＜｜ｄｗｔ１／ｄｗｔ２｜＜５．８
但し、
ｄｗｔ１：第１レンズ群の移動量
ｄｗｔ２：第２レンズ群の移動量
とする。
別の可変焦点距離レンズ系が条件式（８）を満足することにより、必要なズーム比が確保されると共に望遠時及び沈胴時の全長が短縮される。
上記した別の可変焦点距離レンズ系においては、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
（９）０．４７＜｜ｆ２｜／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜０．５３
但し、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
別の可変焦点距離レンズ系が条件式（９）を満足することにより、画面周辺部における軸外収差が抑制されると共にレンズの位置状態の変化に伴う軸外収差の変動が抑制される。
上記した別の可変焦点距離レンズ系においては、前記開口絞りは、前記第３レンズ群の物体側に配置され、レンズの位置状態が変化する際に前記第３レンズ群と一体に移動し、以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。
（１０）０．５３＜ｄＳ３／Ｒ３１＜０．５９
但し、
ｄＳ３：開口絞りと第３レンズ群の最も像面側の面との光軸に沿った距離
Ｒ３１：第３レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
とする。
別の可変焦点距離レンズ系が上記のように構成され条件式（１０）を満足することにより、第３レンズ群において発生する負の球面収差が抑制されると共に望遠端状態における全長が短縮化される。
上記した別の可変焦点距離レンズ系においては、以下の条件式（１１）を満足することが望ましい。
（１１）２．１＜ｆ３／ｆｗ＜２．３
但し、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
別の可変焦点距離レンズ系が条件式（１１）を満足することにより、広角端状態における画角の変化に伴うコマ収差の変動が抑制されると共に全長が短縮される。
上記した別の可変焦点距離レンズ系においては、以下の条件式（１２）を満足することが望ましい。
（１２）５．６＜ｆ５／ｆｗ＜７．２
但し、
ｆ５：第５レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
別の可変焦点距離レンズ系が条件式（１２）を満足することにより、広角端状態における広角化が図られると共に像面湾曲が低減する。
別の撮像装置は、可変焦点距離レンズ系と該可変焦点距離レンズ系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、前記可変焦点距離レンズ系は、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群と正の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成り、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、前記第５レンズ群が変倍に関して位置が固定され、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に前記第１レンズ群乃至前記第４レンズ群の各レンズ群が可動とされ、開口絞りが前記第３レンズ群の近傍に配置され、前記第４レンズ群が近距離合焦に際して移動し、前記第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群における物体側に配置された前記負レンズの物体側の面と前記正レンズの像側の面とが非球面に形成され、以下の条件式（７）を満足するようにしたものである。
（７）２．４＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．７
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
従って、別の撮像装置にあっては、必要な収差補正機能が確保され、第１レンズ群の薄型化が図られると共に第１レンズ群により発生する負の球面収差が良好に補正される。
また、固定の第５レンズ群を配置することにより、撮像素子に入射される光線が光軸に平行に近い状態となる。
本発明可変焦点距離レンズ系は、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成り、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に前記全てのレンズ群が可動とされ、開口絞りが前記第３レンズ群の近傍に配置され、前記第４レンズ群が近距離合焦に際して移動し、前記第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群における物体側に配置された前記負レンズの物体側の面と前記正レンズの像側の面とが非球面に形成され、以下の条件式（１）を満足するようにしている。
（１）２．０＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．５
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
従って、必要な収差補正機能を確保した上でレンズの厚みを薄くすることができ、高い光学性能を確保した上で小型化を図ることができる。
請求項２に記載した発明にあっては、以下の条件式（２）を満足するようにしている。
（２）０．６５＜｜ｄｗｔ１／ｄｔ｜＜０．９
但し、
ｄｗｔ１：第１レンズ群の移動量
ｄｔ：望遠端状態における第１レンズ群と第２レンズ群の空気間隔
とする。
従って、望遠端と沈動時におけるレンズの薄型化を図ることができる。
請求項３及び請求項４に記載した発明にあっては、以下の条件式（３）を満足するようにしている。
（３）０．４２＜｜ｆ２｜／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜０．４９
但し、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
従って、画面周辺部における高次の軸外収差及びレンズの位置状態の変化に伴う軸外収差が良好に補正され、高性能化を図ることができる。
請求項５及び請求項６に記載した発明にあっては、前記開口絞りは、前記第３レンズ群の物体側に配置され、レンズの位置状態が変化する際に前記第３レンズ群と一体に移動し、以下の条件式（４）を満足するようにしている。
（４）０．４４＜ｄＳ３／Ｒ３１＜０．５８
但し、
ｄＳ３：開口絞りと第３レンズ群の最も像面側の面との光軸に沿った距離
Ｒ３１：第３レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
とする。
従って、第３レンズ群において発生する負の球面収差を良好に補正することができると共に望遠端状態における全長を短縮化することができ、高性能化を図ることができる。
請求項７及び請求項８に記載した発明にあっては、以下の条件式（５）を満足するようにしている。
（５）１．７５＜ｆ３／ｆｗ＜２．１
但し、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
従って、広角端状態における画角の変化に伴うコマ収差の変動を良好に補正することができると共にレンズの位置状態によらず全長の短縮化を図ることができる。
本発明撮像装置は、可変焦点距離レンズ系と該可変焦点距離レンズ系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、前記可変焦点距離レンズ系は、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成り、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に前記全てのレンズ群が可動とされ、開口絞りが前記第３レンズ群の近傍に配置され、前記第４レンズ群が近距離合焦に際して移動し、前記第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群における物体側に配置された前記負レンズの物体側の面と前記正レンズの像側の面とが非球面に形成され、以下の条件式（１）を満足するようにしている。
（１）２．０＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．５
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
従って、必要な収差補正機能を確保した上でレンズの厚みを薄くすることができ、高い光学性能を確保した上で小型化を図ることができる。
別の本発明可変焦点距離レンズ系は、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群と正の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成り、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、前記第５レンズ群が変倍に関して位置が固定され、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に前記第１レンズ群乃至前記第４レンズ群の各レンズ群が可動とされ、開口絞りが前記第３レンズ群の近傍に配置され、前記第４レンズ群が近距離合焦に際して移動し、前記第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群における物体側に配置された前記負レンズの物体側の面と前記正レンズの像側の面とが非球面に形成され、以下の条件式（７）を満足するようにしている。
（７）２．４＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．７
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
従って、必要な収差補正機能を確保した上でレンズの厚みを薄くすることができ、高い光学性能を確保した上で小型化を図ることができる。
また、第５レンズ群の正の屈折力により４群構成の焦点距離を短縮化して広角化しつつ、像面湾曲の良好な補正を行うことができ小型化を図ることができる。
請求項１１に記載した発明にあっては、以下の条件式（８）を満足するようにしている。
（８）５＜｜ｄｗｔ１／ｄｗｔ２｜＜５．８
但し、
ｄｗｔ１：第１レンズ群の移動量
ｄｗｔ２：第２レンズ群の移動量
とする。
従って、望遠端と沈動時におけるレンズの薄型化を図ることができる。
請求項１２及び請求項１３に記載した発明にあっては、以下の条件式（９）を満足するようにしている。
（９）０．４７＜｜ｆ２｜／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜０．５３
但し、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
従って、画面周辺部における高次の軸外収差及びレンズの位置状態の変化に伴う軸外収差が良好に補正され、高性能化を図ることができる。
請求項１４及び請求項１５に記載した発明にあっては、前記開口絞りは、前記第３レンズ群の物体側に配置され、レンズの位置状態が変化する際に前記第３レンズ群と一体に移動し、以下の条件式（１０）を満足するようにしている。
（１０）０．５３＜ｄＳ３／Ｒ３１＜０．５９
但し、
ｄＳ３：開口絞りと第３レンズ群の最も像面側の面との光軸に沿った距離
Ｒ３１：第３レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
とする。
従って、第３レンズ群において発生する負の球面収差を良好に補正することができると共に望遠端状態における全長を短縮化することができ、高性能化を図ることができる。
請求項１６及び請求項１７に記載した発明にあっては、以下の条件式（１１）を満足するようにしている。
（１１）２．１＜ｆ３／ｆｗ＜２．３
但し、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
従って、広角端状態における画角の変化に伴うコマ収差の変動を良好に補正することができると共にレンズの位置状態によらず全長の短縮化を図ることができる。
請求項１８及び請求項１９に記載した発明にあっては、以下の条件式（１２）を満足するようにしている。
（１２）５．６＜ｆ５／ｆｗ＜７．２
但し、
ｆ５：第５レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
従って、広角端状態における画角の広角化に伴う像面湾曲を良好に補正することができる共に全長の短縮化を図ることができる。
別の本発明撮像装置は、可変焦点距離レンズ系と該可変焦点距離レンズ系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、前記可変焦点距離レンズ系は、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群と正の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成り、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、前記第５レンズ群が変倍に関して位置が固定され、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に前記第１レンズ群乃至前記第４レンズ群の各レンズ群が可動とされ、開口絞りが前記第３レンズ群の近傍に配置され、前記第４レンズ群が近距離合焦に際して移動し、前記第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群における物体側に配置された前記負レンズの物体側の面と前記正レンズの像側の面とが非球面に形成され、以下の条件式（７）を満足するようにしている。
（７）２．４＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．７
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
従って、必要な収差補正機能を確保した上でレンズの厚みを薄くすることができ、高い光学性能を確保した上で小型化を図ることができる。
また、第５レンズ群の正の屈折力により４群構成の焦点距離を短縮化して広角化しつつ、像面湾曲の良好な補正を行うことができ小型化を図ることができる。
以下に、本発明可変焦点距離レンズ系及び撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。
尚、本発明可変焦点距離レンズ系及び撮像装置は、第１レンズ群乃至第４レンズ群によって構成された４群構成の可変焦点距離レンズ系及びこれを備えた撮像装置と、第１レンズ群乃至第５レンズ群によって構成された５群構成の可変焦点距離レンズ系及びこれを備えた撮像装置である。
［可変焦点距離レンズ系（４群）の構成］
先ず、第１レンズ群乃至第４レンズ群によって構成された４群構成の本発明可変焦点距離レンズ系について説明する。
本発明可変焦点距離レンズ系は、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成る。
また、本発明可変焦点距離レンズ系は、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が変化する。
さらに、本発明可変焦点距離レンズ系は、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に全てのレンズ群が可動とされ、開口絞りが第３レンズ群の近傍に配置され、第４レンズ群が近距離合焦に際して移動する。
以下に、本発明可変焦点距離レンズ系を構成する各レンズ群の機能について説明する。
本発明における可変焦点距離レンズ系は、広角端状態で第１レンズ群と第２レンズ群とを近接して配置し、第１レンズ群に入射する軸外光束を光軸に近付けるようにしている。その結果、レンズ径の小型化を図ることができる。同時に、広角端状態から望遠端状態へ向かってレンズの位置状態が変化する際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を広げるようにし、第１レンズ群を通過する軸外光束を光軸から離すようにしている。
本発明可変焦点距離レンズ系においては、上記した軸外光束の高さの変化を利用して、レンズの位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正している。特に、レンズ全長を広角端状態で短くし望遠端状態で長くすることにより、画角の広い広角端状態で第１レンズ群に入射する軸外光束が光軸から離れ過ぎないようにしている。また、広角端状態で第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を広げることにより、第２レンズ群を通過する軸外光束を光軸から離すようにしている。その結果、軸上収差と軸外収差とを独立して補正することができる。
さらに、望遠端状態へ向かってレンズの位置状態が変化する際に、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を狭めることにより、第２レンズ群を通過する軸外光束を光軸に近付けるようにしている。その結果、レンズの位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することができ、高性能化を図ることができる。
第４レンズ群は像面に近い位置に配置されているため移動による横倍率の変化が少なく、第１レンズ群乃至第３レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補償するように移動する。
また、撮像素子により被写体像を記録する撮像装置（カメラ）に適切なレンズは、射出瞳位置が像面から離れる、即ち、主光線が光軸に平行に近い状態とされている。従って、第４レンズ群を通過する光束は、光軸方向に移動した際に光線高さの変化が小さくなる。このように高さの変化が小さいために、第４レンズ群は被写***置が変化した際に生じる像面位置の変動を補償する所謂近距離合焦作用に適している。
以上のことから、本発明可変焦点距離レンズ系においては、第４レンズ群が近距離合焦時に移動するようにしている。
レンズ径の小型化と高性能化を両立するためには、開口絞りの位置が重要である。
一般に、レンズの位置状態が変化する際に、開口絞りとの距離が変化するレンズ群が増えるほど、各レンズ群を通過する軸外光束の高さが変化し易い。軸外光束の高さの変化を利用してレンズの位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を補正するが、軸外光束の高さを積極的に変化させることにより、軸外収差の変動をより良好に補正することが可能である。さらに、レンズ系の中央付近に開口絞りを配置することにより、レンズ径の小型化を図ることができる。
そこで、本発明可変焦点距離レンズ系においては、上記したように、第３レンズ群の近傍に開口絞りを配置することにより、レンズ径の小型化と高性能化の両立を図っている。
また、第３レンズ群の物体側に開口絞りを配置し、レンズの位置状態が変化する際に開口絞りと第３レンズ群とを一体に移動させることにより、レンズ径のさらなる小型化と鏡筒構造の簡略化を図ることができる。
さらに、第３レンズ群の物体側に開口絞りを配置することにより、特に、広角端状態において第１レンズ群を通過する軸外光束を光軸に近付けて小型化を図ることができる。同時に、広角端状態で第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近付くため、画面周辺部におけるコマ収差の発生を抑制することが可能となり、高性能化を図ることができる。
一方、高変倍化と小型化を両立させるためには、各レンズ群の屈折力を強めることが効果的であるが、各レンズ群の屈折力を強めると、各レンズ群のレンズの各面の曲率が大きくなってしまう。従って、高変倍化及び小型化を図った上で広角化を図ろうとすると、画面周辺部において極めて大きな収差が発生してしまうことになる。
広角端状態で第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてしまう点は、正先行型タイプで発生し易い問題点である。特に、第１レンズ群の屈折力が強まるほど、第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてしまい、また、画面周辺部において大きなコマ収差が発生してしまう。
従って、高変倍化と小型化を両立させた上で広角化を図るには、第１レンズ群の屈折力を弱めることが望ましいが、第１レンズ群の屈折力を弱めてしまうと、全長が長くなり所定の変倍比を確保することが困難であると言う問題が生じる。
そこで、本発明可変焦点距離レンズ系においては、特に、第１レンズ群及び第２レンズ群を以下のように構成することにより、レンズの位置状態によらず、高変倍化及び小型化を図った上で広角化を図り高い光学性能を確保するようにしている。
特に、本発明可変焦点距離レンズ系においては、広角端状態で７０度を超える広画角でありながら、高変倍化及び小型化が確保される。
本発明可変焦点距離レンズ系は、第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
本発明可変焦点距離レンズ系は、第２レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズ（第１負レンズ）と、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズ（第２負レンズ）と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。また、第２レンズ群における第１負レンズの物体側の面と正レンズの像側の面とが非球面に形成されている。
本発明可変焦点距離レンズ系においては、第２レンズ群において、正レンズの像側の面を非球面に形成することにより、軸上収差を補正する。また、第１負レンズを非球面レンズとすることにより、軸外収差を補正している。
本発明可変焦点距離レンズ系にあっては、上記のように構成することにより、必要な収差補正機能を確保した上でレンズの厚みを薄くすることができ、高い光学性能を確保した上で第１レンズ群の小型化を図ることができる。
また、第１レンズ群の構成枚数を負レンズと正レンズの２枚の構成とし、広角端と望遠端での移動量を適切量にすることにより、レンズ沈動時の厚み及び望遠端状態におけるレンズの全長が短縮化される。
さらに、本発明可変焦点距離レンズ系においては、非球面レンズを用いることにより、より高い光学性能を実現することができる。特に、第２レンズ群に非球面レンズを用いることにより、広角端状態において発生する画角によるコマ収差の変動を良好に補正することが可能である。
本発明可変焦点距離レンズ系にあっては、第２レンズ群における物体側に配置された負レンズ（第１負レンズ）の物体側の面と正レンズの像側の面の少なくとも２つの面を非球面とすることにより、広角端状態における小型化と高性能化との両立を図っている。
一般的な非球面の使い方としては２つの方法が知られている。
（Ａ）開口絞り付近に存在する面を非球面とする方法。
（Ｂ）開口絞りから離れた位置に存在する面を非球面とする方法。
（Ａ）の場合には、非球面が球面収差の補正に最適であり、（Ｂ）の場合には、非球面が歪曲収差や像面湾曲などの軸外収差の補正に最適である。
ところが、本発明可変焦点距離レンズ系においては、第２レンズ群における離れた位置に２つの非球面を配置することにより、光軸付近の屈折力と光軸から離れた位置の屈折力とを独立して補正するようにしている。具体的には、近軸領域での入射瞳位置と画面周辺での入射瞳位置とを独立して補正するようにしている。その結果、第１レンズ群に入射する軸外光束を光軸に近付けることが可能となり、レンズ径の小型化を図ることができると共に画角の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することができる。
［可変焦点距離レンズ系（４群）の条件式］
以下に、第１レンズ群乃至第４レンズ群によって構成された４群構成の本発明可変焦点距離レンズ系の条件式について説明する。
本発明可変焦点距離レンズ系は、以下の条件式（１）を満足するようにしている。
（１）２．０＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．５
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
条件式（１）は望遠端状態における第１レンズ群の全長が短縮化されると共に第１レンズ群により発生する負の球面収差が良好に補正されるための式である。
条件式（１）の上限値を上回った場合には、望遠端状態において第１レンズ群の全長が長くなってしまう。
一方、条件式（１）の下限値を下回った場合には、第１レンズ群により発生する負の球面収差を良好に補正することができず、さらなる光学性能の向上を図ることができなくなってしまう。
従って、可変焦点距離レンズ系が条件式（１）を満足することにより、望遠端状態における全長の短縮化を図ることができると共に第１レンズ群により発生する負の球面収差を良好に補正することができる。
本発明の一実施形態の可変焦点距離レンズ系にあっては、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２）０．６５＜｜ｄｗｔ１／ｄｔ｜＜０．９
但し、
ｄｗｔ１：第１レンズ群の移動量
ｄｔ：望遠端状態における第１レンズ群と第２レンズ群の空気間隔
とする。
条件式（２）は第１レンズ群の移動量を規定する式であり、望遠端と沈胴時におけるレンズの薄型化を図るための式である。
条件式（２）の下限値を下回った場合には、必要なズーム比を得ることができなくなってしまう。
一方、条件式（２）の上限値を上回った場合には、望遠端における全長が大きくなるとともに、第１レンズ群の広角端と望遠端の移動量分のカム軌道を確保するための機構部品の厚みが必要となり沈胴時における薄型化の妨げとなる。
従って、可変焦点距離レンズ系が条件式（２）を満足することにより、望遠端と沈動時におけるレンズの薄型化を図ることができる。
本発明の一実施形態の可変焦点距離レンズ系にあっては、上記した条件式（１）を満足するとともに、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）０．４２＜｜ｆ２｜／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜０．４９
但し、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
条件式（３）は第２レンズ群の焦点距離を規定する式であり、高性能化を図るための式である。
条件式（３）の下限値を下回った場合には、画面周辺部において高次の軸外収差が大きく発生してしまうため、さらなる高性能化を図ることができなくなってしまう。
一方、条件式（３）の上限値を上回った場合には、レンズの位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することが難しく、さらなる高性能化を図ることができなくなってしまう。
従って、可変焦点距離レンズ系が条件式（３）を満足することにより、画面周辺部における高次の軸外収差の発生を抑制することができると共にレンズの位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することができ、一層の高性能化を図ることができる。
ところで、本発明可変焦点距離レンズ系において、さらなる高変倍化、さらなる小型化、さらなる高性能化を両立するには、第１レンズ群を適切な構成にすることが望ましい。
このようなさらなる高変倍化を図ろうとすると、望遠端状態においては焦点距離が大きいため、色収差や球面収差を良好に補正する必要がある。また、高性能化を図るためには、各レンズ群で発生する色収差と球面収差を良好に補正することが必要であり、第１レンズ群にそれぞれ少なくとも１枚の正レンズと負レンズが必要になる。
さらに、沈胴状態、望遠端状態での全長を短縮してレンズ径を小型化するには、第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズの２枚のレンズが物体側より像側へ順に配置されて構成されることが望ましい。
本発明可変焦点距離レンズ系にあっては、第１レンズ群をこのような構成にし、第１レンズ群における最も像側に正レンズを配置することにより第１レンズ群に入射する軸外光束を光軸に近付けると同時に全長を短縮化している。
本発明の一実施形態の可変焦点距離レンズ系にあっては、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）０．４４＜ｄＳ３／Ｒ３１＜０．５８
但し、
ｄＳ３：開口絞りと第３レンズ群の最も像面側の面との光軸に沿った距離
Ｒ３１：第３レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
とする。
条件式（４）は第３レンズ群の最も物体側の面の形状を規定する式である。
第３レンズ群は第２レンズ群により発散された光束を収斂させるために強い屈折力を有している。従って、第３レンズ群の形状を最適化し、さらなる高性能化を図る上では、第３レンズ群の最も物体側の面の果たす役割は重要である。
条件式（４）の上限値を上回った場合には、第３レンズ群において発生する負の球面収差を良好に補正することができず、さらなる高性能化を図ることができなくなってしまう。
一方、条件式（４）の下限値を下回った場合には、望遠端状態における全長の短縮化を図ることができなくなってしまう。
従って、可変焦点距離レンズ系が条件式（４）を満足することにより、第３レンズ群において発生する負の球面収差を良好に補正することができると共に望遠端状態における全長の短縮化を図ることができる。
本発明の一実施形態の可変焦点距離レンズ系にあっては、さらなる高性能化を図るために、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）１．７５＜ｆ３／ｆｗ＜２．１
但し、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
条件式（５）の下限値を下回った場合には、広角端状態において画角の変化に伴うコマ収差の変動を良好に補正することが難しくなり、十分な高性能化を図ることができない。
一方、条件式（５）の上限値を上回った場合には、レンズの位置状態によらず全長が長くなってしまい、さらなる小型化を図ることができない。
従って、可変焦点距離レンズ系が条件式（５）を満足することにより、広角端状態におけるコマ収差の変動を良好に補正することができると共にレンズの位置状態によらず全長の短縮化を図ることができる。
本発明の一実施形態の可変焦点距離レンズ系にあっては、第２レンズ群により発生する正の球面収差を良好に補正し、さらなる高性能化を図るために、下記の条件式（６）を満足することが望ましい。
（６）０．８５＜｜１／β２ｔ｜＜１．２５
但し、
β２ｔ：望遠端状態における第２レンズ群の横倍率
とする。
条件式（６）は第２レンズ群の横倍率を規定する式である。
条件式（６）の上限値を上回った場合には、第２レンズ群において発生する正の球面収差を十分に補正することができず、十分な高性能化を図ることができなくなってしまう。
一方、条件式（６）の下限値を下回った場合には、望遠端状態での全長を十分に短縮することができず、十分な小型化を図ることができなくなってしまう。
従って、可変焦点距離レンズ系が条件式（６）を満足することにより、第２レンズ群において発生する正の球面収差を十分に補正することができると共に望遠端状態での全長の短縮化を図ることができる。
尚、本発明可変焦点距離レンズ系においては、第１レンズ群乃至第４レンズ群のうち、一つのレンズ群又は一つのレンズ群の一部を光軸に略垂直な方向へ移動（シフト）させることにより、像をシフトさせることが可能である。このようにレンズ群又はその一部を光軸に略垂直な方向へ移動させ、像ブレを検出する検出系、各レンズ群をシフトさせる駆動系及び検出系の出力に基づいて駆動系にシフト量を付与する制御系と組み合わせることにより、可変焦点距離レンズ系を防振光学系としても機能させることが可能である。
特に、本発明可変焦点距離レンズ系にあっては、第３レンズ群を光軸に略垂直な方向へシフトさせることにより、シフトさせる際に生じる性能の変化を小さくすることができる。
また、第３レンズ群の近傍に開口絞りを配置した場合には、軸外光束が光軸付近を通過するため、第３レンズ群を光軸に略垂直な方向へシフトさせた際に生じる軸外収差の変動を抑えることが可能である。
尚、本発明可変焦点距離レンズ系にあっては、レンズ系の像側にモアレ縞の発生を防ぐためのローパスフィルタを配置したり、受光素子の分光感度特性に応じて赤外カットフィルタを配置することも可能である。
また、第１レンズ群乃至第４レンズ群の何れかのレンズ群を光軸と垂直方向にシフトすることにより、各レンズ群の干渉を避けた状態とし、沈動時のさらなる薄型化を図ることも可能である。
さらに、第３レンズ群又は第４レンズ群に非球面レンズを導入することにより、中心性能及び周辺性能のさらなる高性能化を図ることが可能である。
加えて、可変焦点距離レンズ系の光学系に複数の非球面を形成することにより、より高い光学性能を確保することができる。
［可変焦点距離レンズ系（４群）の数値実施例］
以下に、第１レンズ群乃至第４レンズ群によって構成された４群構成の本発明可変焦点距離レンズ系の具体的な実施の形態及び該実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について、図面及び表を参照して説明する。
尚、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。
「ｆ」は焦点距離、「Ｆｎｏ」はＦナンバー、「ω」は半画角、「ｉ」は面番号、「ｒｉ」は曲率半径、「ｄｉ」は第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔、「ｎｉ」は屈折率、「νｉ」はアッベ数を示す。面番号に関し「Ｓ」は開口絞りであることを示し、曲率半径に関し「ＡＳＰ」は当該面が非球面であることを示す。「Ｋ」は円錐定数（コーニック定数）、「Ａ４」、「Ａ６」、「Ａ８」、「Ａ１０」、「Ａ１２」はそれぞれ４次、６次、８次、１０次および１２次の非球面係数を示す。
また、屈折率はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値であり、曲率半径が「ＩＮＦ」とあるのは当該面が平面であることを示す。
各数値実施例において用いられたレンズには、レンズ面が非球面に形成されたものがある。非球面形状は、「Ｚ」をレンズ面の頂点からの光軸方向における距離、「ｈ」を光軸に垂直な方向における高さ（像高）、「Ｒ」をレンズの頂点における近軸曲率（曲率半径の逆数）、「Ｋ」を円錐定数（コーニック定数）、「Ａ４」、「Ａ６」、・・・をそれぞれ４次、６次、・・・の非球面係数とすると、以下の数式１によって定義される。
Figure 2010271643
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系１のレンズ構成を示しており、該可変焦点距離レンズ系１は９枚のレンズを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズＬ１１によって構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けたメニスカス形状の第１負レンズＬ２１と、両凹形状の第２負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２３とによって構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第１正レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた第２正レンズと像側に凹面を向けた負レンズとの接合レンズＬ３２とによって構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ４１によって構成されている。
第４レンズ群Ｇ４と像面ＩＭＧの間には、フィルターＦＬが配置されている。
表１に、第１の実施の形態における可変焦点距離レンズ系１に具体的数値を適用した数値実施例１のレンズデーターを示す。
Figure 2010271643
可変焦点距離レンズ系１において、第２レンズ群Ｇ２の第１負レンズＬ２１の物体側の面（ｒ４）、第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３の両面（ｒ８、ｒ９）、第３レンズ群Ｇ３の第１正レンズＬ３１の両面（ｒ１１、ｒ１２）、第４レンズ群Ｇ４の正レンズＬ４１の物体側の面（ｒ１６）は非球面に形成されている。数値実施例１における非球面の４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を円錐定数Ｋと共に表２に示す。
尚、表２及び後述する非球面係数を示す各表において、「Ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、即ち、「１０−ｉ」を表しており、例えば、「０．１２３４５Ｅ−０５」は「０．１２３４５×１０−５」を表している。
Figure 2010271643
可変焦点距離レンズ系１において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の面間隔ｄ３、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳの間の面間隔ｄ９、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間の面間隔ｄ１５及び第４レンズ群Ｇ４とフィルターＦＬの間の面間隔ｄ１７が変化する。数値実施例１における各面間隔の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における可変間隔を、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωと共に表３に示す。
Figure 2010271643
図２乃至図４に数値実施例１の無限遠合焦状態での収差図を示し、図２は広角端状態、図３は中間焦点距離状態、図４は望遠端状態における収差図を示す。
図２乃至図４には、非点収差図において、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。
各収差図から、数値実施例１は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
＜第２の実施の形態＞
図５は、本発明の第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系２のレンズ構成を示しており、該可変焦点距離レンズ系２は９枚のレンズを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１と物体側に凸面を向けた正レンズＬ１２とによって構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けたメニスカス形状の第１負レンズＬ２１と、両凹形状の第２負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２３とによって構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第１正レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた第２正レンズと像側に凹面を向けた負レンズとの接合レンズＬ３２とによって構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ４１によって構成されている。
第４レンズ群Ｇ４と像面ＩＭＧの間には、フィルターＦＬが配置されている。
表４に、第２の実施の形態における可変焦点距離レンズ系２に具体的数値を適用した数値実施例１のレンズデーターを示す。
Figure 2010271643
可変焦点距離レンズ系２において、第２レンズ群Ｇ２の第１負レンズＬ２１の物体側の面（ｒ５）、第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３の両面（ｒ９、ｒ１０）、第３レンズ群Ｇ３の第１正レンズＬ３１の両面（ｒ１２、ｒ１３）、第４レンズ群Ｇ４の正レンズＬ４１の物体側の面（ｒ１７）は非球面に形成されている。数値実施例２における非球面の４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を円錐定数Ｋと共に表５に示す。
Figure 2010271643
可変焦点距離レンズ系２において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の面間隔ｄ４、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳの間の面間隔ｄ１０、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間の面間隔ｄ１６及び第４レンズ群Ｇ４とフィルターＦＬの間の面間隔ｄ１８が変化する。数値実施例２における各面間隔の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における可変間隔を、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωと共に表６に示す。
Figure 2010271643
図６乃至図８に数値実施例１の無限遠合焦状態での収差図を示し、図６は広角端状態、図７は中間焦点距離状態、図８は望遠端状態における収差図を示す。
図６乃至図８には、非点収差図において、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。
各収差図から、数値実施例２は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
＜第３の実施の形態＞
図９は、本発明の第３の実施の形態における可変焦点距離レンズ系３のレンズ構成を示しており、該可変焦点距離レンズ系３は９枚のレンズを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズＬ１１によって構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けたメニスカス形状の第１負レンズＬ２１と、両凹形状の第２負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２３とによって構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第１正レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた第２正レンズと像側に凹面を向けた負レンズとの接合レンズＬ３２とによって構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ４１によって構成されている。
第４レンズ群Ｇ４と像面ＩＭＧの間には、フィルターＦＬが配置されている。
表７に、第３の実施の形態における可変焦点距離レンズ系３に具体的数値を適用した数値実施例３のレンズデーターを示す。
Figure 2010271643
可変焦点距離レンズ系３において、第２レンズ群Ｇ２の第１負レンズＬ２１の両面（ｒ４、ｒ５）、第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３の像側の面（ｒ９）、第３レンズ群Ｇ３の第１正レンズＬ３１の両面（ｒ１１、ｒ１２）、第４レンズ群Ｇ４の正レンズＬ４１の両面（ｒ１６、ｒ１７）は非球面に形成されている。数値実施例３における非球面の４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を円錐定数Ｋと共に表８に示す。
Figure 2010271643
可変焦点距離レンズ系３において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の面間隔ｄ３、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳの間の面間隔ｄ９、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間の面間隔ｄ１５及び第４レンズ群Ｇ４とフィルターＦＬの間の面間隔ｄ１７が変化する。数値実施例３における各面間隔の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における可変間隔を、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωと共に表９に示す。
Figure 2010271643
図１０乃至図１２に数値実施例３の無限遠合焦状態での収差図を示し、図１０は広角端状態、図１１は中間焦点距離状態、図１２は望遠端状態における収差図を示す。
図１０乃至図１２には、非点収差図において、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。
各収差図から、数値実施例３は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
［可変焦点距離レンズ系（４群）の条件式の各値］
以下に、第１レンズ群乃至第４レンズ群によって構成された４群構成の本発明可変焦点距離レンズ系の条件式の各値について説明する。
表１０に可変焦点距離レンズ系１乃至可変焦点距離レンズ系３における上記条件式（１）乃至条件式（６）の各値を示す。
Figure 2010271643
表１０から明らかなように、可変焦点距離レンズ系１乃至可変焦点距離レンズ系３は条件式（１）乃至条件式（６）を満足するようにされている。
［可変焦点距離レンズ系（４群）を備えた撮像装置の構成］
以下に、第１レンズ群乃至第４レンズ群によって構成された４群構成の本発明可変焦点距離レンズ系を備えた本発明撮像装置について説明する。
本発明撮像装置は、可変焦点距離レンズ系と該可変焦点距離レンズ系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えた装置である。
本発明撮像装置は、可変焦点距離レンズ系が、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成る。
また、本発明撮像装置は、可変焦点距離レンズ系が、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が変化する。
さらに、本発明撮像装置は、可変焦点距離レンズ系が、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に全てのレンズ群が可動とされ、開口絞りが第３レンズ群の近傍に配置され、第４レンズ群が近距離合焦に際して移動する。
さらにまた、本発明撮像装置は、可変焦点距離レンズ系が、第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
加えて、本発明撮像装置は、可変焦点距離レンズ系が、第２レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズ（第１負レンズ）と、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズ（第２負レンズ）と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。また、第２レンズ群における第１負レンズの物体側の面と正レンズの像側の面とが非球面に形成されている。
本発明撮像装置にあっては、可変焦点距離レンズ系を上記のように構成することにより、必要な収差補正機能を確保した上でレンズの厚みを薄くすることができ、高い光学性能を確保した上で小型化を図ることができる。
また、非球面レンズを用いることにより、より高い光学性能を実現することができる。特に、第２レンズ群に非球面レンズを用いることにより、広角端状態において発生する画角によるコマ収差の変動を良好に補正することが可能である。
さらに、第２レンズ群における物体側に配置された負レンズ（第１負レンズ）の物体側の面と正レンズの像側の面の少なくとも２つの面を非球面とすることにより、広角端状態における小型化と高性能化との両立を図ることができる。
本発明撮像装置は、可変焦点距離レンズ系が、以下の条件式（１）を満足するように構成されている。
（１）２．０＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．５
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
本発明撮像装置において、可変焦点距離レンズ系が条件式（１）を満足することにより、望遠端状態における全長の短縮化を図ることができると共に第１レンズ群により発生する負の球面収差を良好に補正することができる。
［可変焦点距離レンズ系（５群）の構成］
次に、第１レンズ群乃至第５レンズ群によって構成された５群構成の本発明可変焦点距離レンズ系について説明する。
本発明可変焦点距離レンズ系は、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群と正の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成る。
また、本発明可変焦点距離レンズ系は、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少し、第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、第５レンズ群が変倍に関して位置が固定されている。
さらに、本発明可変焦点距離レンズ系は、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に第１レンズ群乃至第４レンズ群の各レンズ群が可動とされ、開口絞りが第３レンズ群の近傍に配置され、第４レンズ群が近距離合焦に際して移動する。
以下に、本発明可変焦点距離レンズ系を構成する各レンズ群の機能について説明する。
本発明における可変焦点距離レンズ系は、広角端状態で第１レンズ群と第２レンズ群とを近接して配置し、第１レンズ群に入射する軸外光束を光軸に近付けるようにしている。その結果、レンズ径の小型化を図ることができる。同時に、広角端状態から望遠端状態へ向かってレンズの位置状態が変化する際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を広げるようにし、第１レンズ群を通過する軸外光束を光軸から離すようにしている。
本発明可変焦点距離レンズ系においては、上記した軸外光束の高さの変化を利用して、レンズの位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正している。特に、レンズ全長を広角端状態で短くし望遠端状態で長くすることにより、画角の広い広角端状態で第１レンズ群に入射する軸外光束が光軸から離れ過ぎないようにしている。また、広角端状態で第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を広げることにより、第２レンズ群を通過する軸外光束を光軸から離すようにしている。その結果、軸上収差と軸外収差とを独立して補正することができる。
さらに、望遠端状態へ向かってレンズの位置状態が変化する際に、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を狭めることにより、第２レンズ群を通過する軸外光束を光軸に近付けるようにしている。その結果、レンズの位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することができ、高性能化を図ることができる。
第４レンズ群は像面に近い位置に配置されているため移動による横倍率の変化が少なく、第１レンズ群乃至第３レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補償するように移動する。
また、撮像素子により被写体像を記録する撮像装置（カメラ）に適切なレンズは、射出瞳位置が像面から離れる、即ち、主光線が光軸に平行に近い状態とされている。従って、第４レンズ群を通過する光束は、光軸方向に移動した際に光線高さの変化が小さくなる。このように高さの変化が小さいために、第４レンズ群は被写***置が変化した際に生じる像面位置の変動を補償する所謂近距離合焦作用に適している。
以上のことから、本発明可変焦点距離レンズ系においては、第４レンズ群が近距離合焦時に移動するようにしている。
さらに、固定の第５レンズ群を配置することにより、撮像素子に入射される光線が光軸に平行に近い状態となる。また、第５レンズ群の正の屈折力により４群構成の焦点距離を短縮化して広角化しつつ、像面湾曲の補正も行い、小型化が可能となる。
レンズ径の小型化と高性能化を両立するためには、開口絞りの位置が重要である。
一般に、レンズの位置状態が変化する際に、開口絞りとの距離が変化するレンズ群が増えるほど、各レンズ群を通過する軸外光束の高さが変化し易い。軸外光束の高さの変化を利用してレンズの位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を補正するが、軸外光束の高さを積極的に変化させることにより、軸外収差の変動をより良好に補正することが可能である。さらに、レンズ系の中央付近に開口絞りを配置することにより、レンズ径の小型化を図ることができる。
そこで、本発明可変焦点距離レンズ系においては、上記したように、第３レンズ群の近傍に開口絞りを配置することにより、レンズ径の小型化と高性能化の両立を図っている。
また、第３レンズ群の物体側に開口絞りを配置し、レンズの位置状態が変化する際に開口絞りと第３レンズ群とを一体に移動させることにより、レンズ径のさらなる小型化と鏡筒構造の簡略化を図ることができる。
さらに、第３レンズ群の物体側に開口絞りを配置することにより、特に、広角端状態において第１レンズ群を通過する軸外光束を光軸に近付けて小型化を図ることができる。同時に、広角端状態で第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近付くため、画面周辺部におけるコマ収差の発生を抑制することが可能となり、高性能化を図ることができる。
一方、高変倍化と小型化を両立させるためには、各レンズ群の屈折力を強めることが効果的であるが、各レンズ群の屈折力を強めると、各レンズ群のレンズの各面の曲率が大きくなってしまう。従って、高変倍化及び小型化を図った上で広角化を図ろうとすると、画面周辺部において極めて大きな収差が発生してしまうことになる。
広角端状態で第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてしまう点は、正先行型タイプで発生し易い問題点である。特に、第１レンズ群の屈折力が強まるほど、第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてしまい、また、画面周辺部において大きなコマ収差が発生してしまう。
従って、高変倍化と小型化を両立させた上で広角化を図るには、第１レンズ群の屈折力を弱めることが望ましいが、第１レンズ群の屈折力を弱めてしまうと、全長が長くなり所定の変倍比を確保することが困難であると言う問題が生じる。
そこで、本発明可変焦点距離レンズ系においては、特に、第１レンズ群及び第２レンズ群を以下のように構成することにより、レンズの位置状態によらず、高変倍化及び小型化を図った上で広角化を図り高い光学性能を確保するようにしている。
特に、本発明可変焦点距離レンズ系においては、広角端状態で７０度を超える広画角でありながら、高変倍化及び小型化が確保される。
本発明可変焦点距離レンズ系は、第２レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズ（第１負レンズ）と、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズ（第２負レンズ）と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。また、第２レンズ群における第１負レンズの物体側の面と正レンズの像側の面とが非球面に形成されている。
本発明可変焦点距離レンズ系においては、第２レンズ群において、正レンズの像側の面を非球面に形成することにより、軸上収差を補正する。また、第１負レンズを非球面レンズとすることにより、軸外収差を補正している。
本発明可変焦点距離レンズ系にあっては、上記のように構成することにより、必要な収差補正機能を確保した上でレンズの厚みを薄くすることができ、高い光学性能を確保した上で第１レンズ群の小型化を図ることができる。
また、第１レンズ群の構成枚数を負レンズと正レンズの２枚の構成とし、広角端と望遠端での移動量を適切量にすることにより、レンズ沈動時の厚み及び望遠端状態におけるレンズの全長が短縮化される。
さらに、本発明可変焦点距離レンズ系においては、非球面レンズを用いることにより、より高い光学性能を実現することができる。特に、第２レンズ群に非球面レンズを用いることにより、広角端状態において発生する画角によるコマ収差の変動を良好に補正することが可能である。
本発明可変焦点距離レンズ系にあっては、第２レンズ群における物体側に配置された負レンズ（第１負レンズ）の物体側の面と正レンズの像側の面の少なくとも２つの面を非球面とすることにより、広角端状態における小型化と高性能化との両立を図っている。
一般的な非球面の使い方としては２つの方法が知られている。
（Ａ）開口絞り付近に存在する面を非球面とする方法。
（Ｂ）開口絞りから離れた位置に存在する面を非球面とする方法。
（Ａ）の場合には、非球面が球面収差の補正に最適であり、（Ｂ）の場合には、非球面が歪曲収差や像面湾曲などの軸外収差の補正に最適である。
ところが、本発明可変焦点距離レンズ系においては、第２レンズ群における離れた位置に２つの非球面を配置することにより、光軸付近の屈折力と光軸から離れた位置の屈折力とを独立して補正するようにしている。具体的には、近軸領域での入射瞳位置と画面周辺での入射瞳位置とを独立して補正するようにしている。その結果、第１レンズ群に入射する軸外光束を光軸に近付けることが可能となり、レンズ径の小型化を図ることができると共に画角の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することができる。
［可変焦点距離レンズ系（５群）の条件式］
以下に、第１レンズ群乃至第５レンズ群によって構成された５群構成の本発明可変焦点距離レンズ系の条件式について説明する。
本発明可変焦点距離レンズ系は、以下の条件式（７）を満足するようにしている。
（７）２．４＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．７
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
条件式（７）は望遠端状態における第１レンズ群の全長が短縮化されると共に第１レンズ群により発生する負の球面収差が良好に補正されるための式である。
条件式（７）の上限値を上回った場合には、望遠端状態において第１レンズ群の全長が長くなってしまう。
一方、条件式（７）の下限値を下回った場合には、第１レンズ群により発生する負の球面収差を良好に補正することができず、さらなる光学性能の向上を図ることができなくなってしまう。
従って、可変焦点距離レンズ系が条件式（７）を満足することにより、望遠端状態における全長の短縮化を図ることができると共に第１レンズ群により発生する負の球面収差を良好に補正することができる。
本発明の一実施形態の可変焦点距離レンズ系にあっては、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
（８）５＜｜ｄｗｔ１／ｄｗｔ２｜＜５．８
但し、
ｄｗｔ１：第１レンズ群の移動量
ｄｗｔ２：第２レンズ群の移動量
とする。
条件式（８）は第１レンズ群の移動量を規定する式であり、望遠端と沈胴時におけるレンズの薄型化を図るための式である。
条件式（８）の下限値を下回った場合には、必要なズーム比を得ることができなくなってしまう。
一方、条件式（８）の上限値を上回った場合には、望遠端における全長が大きくなるとともに、第１レンズ群の広角端と望遠端の移動量分のカム軌道を確保するためのメカ部品の厚みが必要となり、沈胴厚短縮の妨げとなる。
従って、可変焦点距離レンズ系が条件式（８）を満足することにより、望遠端と沈動時のレンズの薄型化を図ることができる。
本発明の一実施形態の可変焦点距離レンズ系にあっては、上記した条件式（７）を満足するとともに、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
（９）０．４７＜｜ｆ２｜／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜０．５３
但し、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
条件式（９）は第２レンズ群の焦点距離を規定する式であり、高性能化を図るための式である。
条件式（９）の下限値を下回った場合には、画面周辺部において高次の軸外収差が大きく発生してしまうため、さらなる高性能化を図ることができなくなってしまう。
一方、条件式（９）の上限値を上回った場合には、レンズの位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することが難しく、さらなる高性能化を図ることができなくなってしまう。
従って、可変焦点距離レンズ系が条件式（９）を満足することにより、画面周辺部における高次の軸外収差の発生を抑制することができると共にレンズの位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することができ、一層の高性能化を図ることができる。
ところで、本発明可変焦点距離レンズ系において、さらなる高変倍化、さらなる小型化、さらなる高性能化を両立するには、第１レンズ群を適切な構成にすることが望ましい。
このようなさらなる高変倍化を図ろうとすると、望遠端状態においては焦点距離が大きいため、色収差や球面収差を良好に補正する必要がある。また、高性能化を図るためには、各レンズ群で発生する色収差と球面収差を良好に補正することが必要であり、第１レンズ群にそれぞれ少なくとも１枚の正レンズと負レンズが必要になる。
さらに、沈胴状態、望遠端状態での全長を短縮してレンズ径を小型化するには、第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズの２枚のレンズが物体側より像側へ順に配置されて構成されることが望ましい。
本発明可変焦点距離レンズ系にあっては、第１レンズ群をこのような構成にし、第１レンズ群における最も像側に正レンズを配置することにより第１レンズ群に入射する軸外光束を光軸に近付けると同時に全長を短縮化している。
本発明の一実施形態の可変焦点距離レンズ系にあっては、以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。
（１０）０．５３＜ｄＳ３／Ｒ３１＜０．５９
但し、
ｄＳ３：開口絞りと第３レンズ群の最も像面側の面との光軸に沿った距離
Ｒ３１：第３レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
とする。
条件式（１０）は第３レンズ群の最も物体側の面の形状を規定する式である。
第３レンズ群は第２レンズ群により発散された光束を収斂させるために強い屈折力を有している。従って、第３レンズ群の形状を最適化し、さらなる高性能化を図る上では、第３レンズ群の最も物体側の面の果たす役割は重要である。
条件式（１０）の上限値を上回った場合には、第３レンズ群において発生する負の球面収差を良好に補正することができず、さらなる高性能化を図ることができなくなってしまう。
一方、条件式（１０）の下限値を下回った場合には、望遠端状態における全長の短縮化を図ることができなくなってしまう。
従って、可変焦点距離レンズ系が条件式（１０）を満足することにより、第３レンズ群において発生する負の球面収差を良好に補正することができると共に望遠端状態における全長の短縮化を図ることができる。
本発明の一実施形態の可変焦点距離レンズ系にあっては、さらなる高性能化を図るために、以下の条件式（１１）を満足することが望ましい。
（１１）２．１＜ｆ３／ｆｗ＜２．３
但し、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
条件式（１１）の下限値を下回った場合には、広角端状態において画角の変化に伴うコマ収差の変動を良好に補正することが難しくなり、十分な高性能化を図ることができない。
一方、条件式（１１）の上限値を上回った場合には、レンズの位置状態によらず全長が長くなってしまい、さらなる小型化を図ることができない。
従って、可変焦点距離レンズ系が条件式（１１）を満足することにより、広角端状態におけるコマ収差の変動を良好に補正することができると共にレンズの位置状態によらず全長の短縮化を図ることができる。
本発明の一実施形態の可変焦点距離レンズ系にあっては、さらなる高性能化を図るために、以下の条件式（１２）を満足することが望ましい。
（１２）５．６＜ｆ５／ｆｗ＜７．２
但し、
ｆ５：第５レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
条件式（１２）は、第５レンズ群の焦点距離と広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離との比を規定する式である。
条件式（１２）の下限値を下回った場合には、広角端状態において広角化と小型化の効果を得ることができない。
一方、条件式（１２）の上限値を上回った場合には、像面湾曲が増大し、十分な高性能化を図ることができない。
従って、可変焦点距離レンズ系が条件式（１２）を満足することにより、広角端状態における画角の広角化に伴う像面湾曲が良好に補正されると共に全長が短縮される。
本発明の一実施形態の可変焦点距離レンズ系にあっては、第２レンズ群により発生する正の球面収差を良好に補正し、さらなる高性能化を図るために、下記の条件式（１３）を満足することが望ましい。
（１３）１＜｜１／β２ｔ｜＜１．５
但し、
β２ｔ：望遠端状態における第２レンズ群の横倍率
とする。
条件式（１３）は第２レンズ群の横倍率を規定する式である。
条件式（１３）の上限値を上回った場合には、第２レンズ群において発生する正の球面収差を十分に補正することができず、十分な高性能化を図ることができなくなってしまう。
一方、条件式（１３）の下限値を下回った場合には、望遠端状態での全長を十分に短縮することができず、十分な小型化を図ることができなくなってしまう。
従って、可変焦点距離レンズ系が条件式（１３）を満足することにより、第２レンズ群において発生する正の球面収差を十分に補正することができると共に望遠端状態での全長の短縮化を図ることができる。
尚、本発明可変焦点距離レンズ系においては、第１レンズ群乃至第５レンズ群のうち、一つのレンズ群又は一つのレンズ群の一部を光軸に略垂直な方向へ移動（シフト）させることにより、像をシフトさせることが可能である。このようにレンズ群又はその一部を光軸に略垂直な方向へ移動させ、像ブレを検出する検出系、各レンズ群をシフトさせる駆動系及び検出系の出力に基づいて駆動系にシフト量を付与する制御系と組み合わせることにより、可変焦点距離レンズ系を防振光学系としても機能させることが可能である。
特に、本発明可変焦点距離レンズ系にあっては、第３レンズ群を光軸に略垂直な方向へシフトさせることにより、シフトさせる際に生じる性能の変化を小さくすることができる。
また、第３レンズ群の近傍に開口絞りを配置した場合には、軸外光束が光軸付近を通過するため、第３レンズ群を光軸に略垂直な方向へシフトさせた際に生じる軸外収差の変動を抑えることが可能である。
尚、本発明可変焦点距離レンズ系にあっては、レンズ系の像側にモアレ縞の発生を防ぐためのローパスフィルタを配置したり、受光素子の分光感度特性に応じて赤外カットフィルタを配置することも可能である。
また、第１レンズ群乃至第５レンズ群の何れかのレンズ群を光軸と垂直方向にシフトすることにより、各レンズ群の干渉を避けた状態とし、沈動時のさらなる薄型化を図ることも可能である。
さらに、第３レンズ群乃至第５レンズ群に非球面レンズを導入することにより、中心性能及び周辺性能のさらなる高性能化を図ることが可能である。
加えて、可変焦点距離レンズ系の光学系に複数の非球面を形成することにより、より高い光学性能を確保することができる。
［可変焦点距離レンズ系（５群）の数値実施例］
以下に、第１レンズ群乃至第５レンズ群によって構成された５群構成の本発明可変焦点距離レンズ系の具体的な実施の形態及び該実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について、図面及び表を参照して説明する。
尚、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、上記した第１レンズ群乃至第４レンズ群によって構成された４群構成の可変焦点距離レンズ系の説明における図面及び表に用いた記号の意味等と同様である。
＜第４の実施の形態＞
図１３は、本発明の第４の実施の形態における可変焦点距離レンズ系４のレンズ構成を示しており、該可変焦点距離レンズ系４は１０枚のレンズを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズＬ１１によって構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けたメニスカス形状の第１負レンズＬ２１と、両凹形状の第２負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２３とによって構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第１正レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた第２正レンズと像側に凹面を向けた負レンズとの接合レンズＬ３２とによって構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ４１によって構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は両凸形状の正レンズＬ５１によって構成されている。
第５レンズ群Ｇ５と像面ＩＭＧの間には、フィルターＦＬが配置されている。
表１１に、第４の実施の形態における可変焦点距離レンズ系４に具体的数値を適用した数値実施例４のレンズデーターを示す。
Figure 2010271643
可変焦点距離レンズ系４において、第２レンズ群Ｇ２の第１負レンズＬ２１の物体側の面（ｒ４）、第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３の像側の面（ｒ９）、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズＬ３１の両面（ｒ１１、ｒ１２）、第４レンズ群Ｇ４の正レンズＬ４１の両面（ｒ１６、ｒ１７）、第５レンズ群Ｇ５の正レンズＬ５１の両面（ｒ１８、ｒ１９）は非球面に形成されている。数値実施例４における非球面のＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数Ｋと共に表１２に示す。
Figure 2010271643
可変焦点距離レンズ系４において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の面間隔ｄ３、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳの間の面間隔ｄ９、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間の面間隔ｄ１５及び第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間の面間隔ｄ１７が変化する。数値実施例４における各面間隔の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における可変間隔を、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωと共に表１３に示す。
Figure 2010271643
図１４乃至図１６に数値実施例４の無限遠合焦状態での収差図を示し、図１４は広角端状態、図１５は中間焦点距離状態、図１６は望遠端状態における収差図を示す。
図１４乃至図１６には、非点収差図において、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。
各収差図から、数値実施例４は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
＜第５の実施の形態＞
図１７は、本発明の第５の実施の形態における可変焦点距離レンズ系５のレンズ構成を示しており、該可変焦点距離レンズ系５は１０枚のレンズを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズＬ１１によって構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けたメニスカス形状の第１負レンズＬ２１と、両凹形状の第２負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２３とによって構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第１正レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた第２正レンズと像側に凹面を向けた負レンズとの接合レンズＬ３２とによって構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ４１によって構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は両凸形状の正レンズＬ５１によって構成されている。
第５レンズ群Ｇ５と像面ＩＭＧの間には、フィルターＦＬが配置されている。
表１４に、第５の実施の形態における可変焦点距離レンズ系５に具体的数値を適用した数値実施例５のレンズデーターを示す。
Figure 2010271643
可変焦点距離レンズ系５において、第２レンズ群Ｇ２の第１負レンズＬ２１の両面（ｒ４、ｒ５）、第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３の像側の面（ｒ９）、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズＬ３１の両面（ｒ１１、ｒ１２）、第４レンズ群Ｇ４の正レンズＬ４１の両面（ｒ１６、ｒ１７）、第５レンズ群Ｇ５の正レンズＬ５１の両面（ｒ１８、ｒ１９）は非球面に形成されている。数値実施例５における非球面のＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数Ｋと共に表１５に示す。
Figure 2010271643
可変焦点距離レンズ系５において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の面間隔ｄ３、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳの間の面間隔ｄ９、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間の面間隔ｄ１５及び第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間の面間隔ｄ１７が変化する。数値実施例５における各面間隔の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における可変間隔を、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωと共に表１６に示す。
Figure 2010271643
図１８乃至図２０に数値実施例５の無限遠合焦状態での収差図を示し、図１８は広角端状態、図１９は中間焦点距離状態、図２０は望遠端状態における収差図を示す。
図１８乃至図２０には、非点収差図において、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。
各収差図から、数値実施例５は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
＜第６の実施の形態＞
図２１は、本発明の第６の実施の形態における可変焦点距離レンズ系６のレンズ構成を示しており、該可変焦点距離レンズ系６は１０枚のレンズを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズＬ１１によって構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けたメニスカス形状の第１負レンズＬ２１と、両凹形状の第２負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２３とによって構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第１正レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた第２正レンズと像側に凹面を向けた負レンズとの接合レンズＬ３２とによって構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ４１によって構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は物体側に凸面を向けた正レンズＬ５１によって構成されている。
第５レンズ群Ｇ５と像面ＩＭＧの間には、フィルターＦＬが配置されている。
表１７に、第６の実施の形態における可変焦点距離レンズ系６に具体的数値を適用した数値実施例６のレンズデーターを示す。
Figure 2010271643
可変焦点距離レンズ系６において、第２レンズ群Ｇ２の第１負レンズＬ２１の物体側の面（ｒ４）、第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３の像側の面（ｒ９）、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズＬ３１の両面（ｒ１１、ｒ１２）、第４レンズ群Ｇ４の正レンズＬ４１の両面（ｒ１６、ｒ１７）、第５レンズ群Ｇ５の正レンズＬ５１の両面（ｒ１８、ｒ１９）は非球面に形成されている。数値実施例６における非球面のＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数Ｋと共に表１８に示す。
Figure 2010271643
可変焦点距離レンズ系６において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の面間隔ｄ３、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳの間の面間隔ｄ９、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間の面間隔ｄ１５及び第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間の面間隔ｄ１７が変化する。数値実施例６における各面間隔の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における可変間隔を、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωと共に表１９に示す。
Figure 2010271643
図２２乃至図２４に数値実施例６の無限遠合焦状態での収差図を示し、図２２は広角端状態、図２３は中間焦点距離状態、図２４は望遠端状態における収差図を示す。
図２２乃至図２４には、非点収差図において、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。
各収差図から、数値実施例６は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
［可変焦点距離レンズ系（５群）の条件式の各値］
以下に、第１レンズ群乃至第５レンズ群によって構成された５群構成の本発明可変焦点距離レンズ系の条件式の各値について説明する。
表２０に可変焦点距離レンズ系４乃至可変焦点距離レンズ系６における上記条件式（７）乃至条件式（１３）の各値を示す。
Figure 2010271643
表２０から明らかなように、可変焦点距離レンズ系４乃至可変焦点距離レンズ系６は条件式（７）乃至条件式（１３）を満足するようにされている。
［可変焦点距離レンズ系（５群）を備えた撮像装置の構成］
以下に、第１レンズ群乃至第５レンズ群によって構成された５群構成の本発明可変焦点距離レンズ系を備えた本発明撮像装置について説明する。
本発明撮像装置は、可変焦点距離レンズ系と該可変焦点距離レンズ系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えた装置である。
本発明撮像装置は、可変焦点距離レンズ系が、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群と正の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成る。
また、本発明撮像装置は、可変焦点距離レンズ系が、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が変化し、第５レンズ群が変倍に関して位置が固定されている。
さらに、本発明撮像装置は、可変焦点距離レンズ系が、広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に第１レンズ群乃至第４レンズ群の各レンズ群が可動とされ、開口絞りが第３レンズ群の近傍に配置され、第４レンズ群が近距離合焦に際して移動する。
さらにまた、本発明撮像装置は、可変焦点距離レンズ系が、第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
加えて、本発明撮像装置は、可変焦点距離レンズ系が、第２レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズ（第１負レンズ）と、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズ（第２負レンズ）と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。また、第２レンズ群における第１負レンズの物体側の面と正レンズの像側の面とが非球面に形成されている。
本発明撮像装置にあっては、可変焦点距離レンズ系を上記のように構成することにより、必要な収差補正機能を確保した上でレンズの厚みを薄くすることができ、高い光学性能を確保した上で小型化を図ることができる。
また、非球面レンズを用いることにより、より高い光学性能を実現することができる。特に、第２レンズ群に非球面レンズを用いることにより、広角端状態において発生する画角によるコマ収差の変動を良好に補正することが可能である。
さらに、第２レンズ群における物体側に配置された負レンズ（第１負レンズ）の物体側の面と正レンズの像側の面の少なくとも２つの面を非球面とすることにより、広角端状態における小型化と高性能化との両立を図ることができる。
本発明撮像装置は、可変焦点距離レンズ系が、以下の条件式（７）を満足するように構成されている。
（７）２．４＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．７
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
本発明撮像装置において、可変焦点距離レンズ系が条件式（７）を満足することにより、望遠端状態における全長の短縮化を図ることができると共に第１レンズ群により発生する負の球面収差を良好に補正することができる。
［撮像装置の一実施形態］
図２５に、本発明撮像装置の一実施形態によるデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
撮像装置（デジタルスチルカメラ）１００は、撮像機能を担うカメラブロック１０と、撮影された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行うカメラ信号処理部２０と、画像信号の記録再生処理を行う画像処理部３０と、撮影された画像等を表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４０と、メモリーカード１０００への画像信号の書込及び読出を行うＲ／Ｗ（リーダ／ライタ）５０と、撮像装置の全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）６０と、ユーザーによって所要の操作が行われる各種のスイッチ等から成る入力部７０と、カメラブロック１０に配置されたレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部８０とを備えている。
カメラブロック１０は、可変焦点距離レンズ系１１（本発明が適用される可変焦点距離レンズ系１、２、３、４、５、６）を含む光学系や、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子１２等とによって構成されている。
カメラ信号処理部２０は、撮像素子１２からの出力信号に対するデジタル信号への変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行う。
画像処理部３０は、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデータ仕様の変換処理等を行う。
ＬＣＤ４０はユーザーの入力部７０に対する操作状態や撮影した画像等の各種のデータを表示する機能を有している。
Ｒ／Ｗ５０は、画像処理部３０によって符号化された画像データのメモリーカード１０００への書込及びメモリーカード１０００に記録された画像データの読出を行う。
ＣＰＵ６０は、撮像装置１００に設けられた各回路ブロックを制御する制御処理部として機能し、入力部７０からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。
入力部７０は、例えば、シャッター操作を行うためのシャッターレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等によって構成され、ユーザーによる操作に応じた指示入力信号をＣＰＵ６０に対して出力する。
レンズ駆動制御部８０は、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいて可変焦点距離レンズ系１１の各レンズを駆動する図示しないモータ等を制御する。
メモリーカード１０００は、例えば、Ｒ／Ｗ５０に接続されたスロットに対して着脱可能な半導体メモリーである。
以下に、撮像装置１００における動作を説明する。
撮影の待機状態では、ＣＰＵ６０による制御の下で、カメラブロック１０において撮影された画像信号が、カメラ信号処理部２０を介してＬＣＤ４０に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、入力部７０からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、ＣＰＵ６０がレンズ駆動制御部８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部８０の制御に基づいて可変焦点距離レンズ系１１の所定のレンズが移動される。
入力部７０からの指示入力信号によりカメラブロック１０の図示しないシャッターが動作されると、撮影された画像信号がカメラ信号処理部２０から画像処理部３０に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデータフォーマットのデジタルデータに変換される。変換されたデータはＲ／Ｗ５０に出力され、メモリーカード１０００に書き込まれる。
尚、フォーカシングは、例えば、入力部５０のシャッターレリーズボタンが半押しされた場合や記録（撮影）のために全押しされた場合等に、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部８０が可変焦点距離レンズ系１１の所定のレンズを移動させることにより行われる。
メモリーカード１０００に記録された画像データを再生する場合には、入力部７０に対する操作に応じて、Ｒ／Ｗ５０によってメモリーカード１０００から所定の画像データが読み出され、画像処理部３０によって伸張復号化処理が行われた後、再生画像信号がＬＣＤ４０に出力されて再生画像が表示される。
尚、上記した実施の形態においては、撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した例を示したが、撮像装置の適用範囲はデジタルスチルカメラに限られることはなく、デジタルビデオカメラ、カメラが組み込まれた携帯電話、カメラが組み込まれたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等のデジタル入出力機器のカメラ部等として広く適用することができる。
上記した各実施の形態において示した各部の形状及び数値は、何れも本発明を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
本発明可変焦点距離レンズ系の第１の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図３び図４と共に第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 本発明可変焦点距離レンズ系の第２の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図７及び図８と共に第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 本発明可変焦点距離レンズ系の第３の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図１１及び図１２と共に第３の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 本発明可変焦点距離レンズ系の第４の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図１５及び図１６と共に第４の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 本発明可変焦点距離レンズ系の第５の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図１９及び図２０と共に第５の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 本発明可変焦点距離レンズ系の第６の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図２３及び図２４と共に第６の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 本発明撮像装置の一実施形態を示すブロック図である。
１…可変焦点距離レンズ系、２…可変焦点距離レンズ系、３…可変焦点距離レンズ系、４…可変焦点距離レンズ系、５…可変焦点距離レンズ系、６…可変焦点距離レンズ系、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、１００…撮像装置、１１…可変焦点距離レンズ系、１２…撮像素子

Claims (20)

  1. 正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成り、
    広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、
    広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に前記全てのレンズ群が可動とされ、
    開口絞りが前記第３レンズ群の近傍に配置され、
    前記第４レンズ群が近距離合焦に際して移動し、
    前記第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、
    前記第２レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、
    前記第２レンズ群における物体側に配置された前記負レンズの物体側の面と前記正レンズの像側の面とが非球面に形成され、
    以下の条件式（１）を満足する
    可変焦点距離レンズ系。
    （１）２．０＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．５
    但し、
    ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    とする。
  2. 以下の条件式（２）を満足する
    請求項１に記載の可変焦点距離レンズ系。
    （２）０．６５＜｜ｄｗｔ１／ｄｔ｜＜０．９
    但し、
    ｄｗｔ１：第１レンズ群の移動量
    ｄｔ：望遠端状態における第１レンズ群と第２レンズ群の空気間隔
    とする。
  3. 以下の条件式（３）を満足する
    請求項１に記載の可変焦点距離レンズ系。
    （３）０．４２＜｜ｆ２｜／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜０．４９
    但し、
    ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    とする。
  4. 以下の条件式（３）を満足する
    請求項２に記載の可変焦点距離レンズ系。
    （３）０．４２＜｜ｆ２｜／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜０．４９
    但し、
    ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    とする。
  5. 前記開口絞りは、前記第３レンズ群の物体側に配置され、レンズの位置状態が変化する際に前記第３レンズ群と一体に移動し、
    以下の条件式（４）を満足する
    請求項１に記載の可変焦点距離レンズ系。
    （４）０．４４＜ｄＳ３／Ｒ３１＜０．５８
    但し、
    ｄＳ３：開口絞りと第３レンズ群の最も像面側の面との光軸に沿った距離
    Ｒ３１：第３レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
    とする。
  6. 前記開口絞りは、第３レンズ群の物体側に配置され、レンズの位置状態が変化する際に前記第３レンズ群と一体に移動し、
    以下の条件式（４）を満足する
    請求項２に記載の可変焦点距離レンズ系。
    （４）０．４４＜ｄＳ３／Ｒ３１＜０．５８
    但し、
    ｄＳ３：開口絞りと第３レンズ群の最も像面側の面との光軸に沿った距離
    Ｒ３１：第３レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
    とする。
  7. 以下の条件式（５）を満足する
    請求項１に記載の可変焦点距離レンズ系。
    （５）１．７５＜ｆ３／ｆｗ＜２．１
    但し、
    ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    とする。
  8. 以下の条件式（５）を満足する
    請求項２に記載の可変焦点距離レンズ系。
    （５）１．７５＜ｆ３／ｆｗ＜２．１
    但し、
    ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    とする。
  9. 可変焦点距離レンズ系と該可変焦点距離レンズ系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、
    前記可変焦点距離レンズ系は、
    正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成り、
    広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、
    広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に前記全てのレンズ群が可動とされ、
    開口絞りが前記第３レンズ群の近傍に配置され、
    前記第４レンズ群が近距離合焦に際して移動し、
    前記第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、
    前記第２レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、
    前記第２レンズ群における物体側に配置された前記負レンズの物体側の面と前記正レンズの像側の面とが非球面に形成され、
    以下の条件式（１）を満足する
    撮像装置。
    （１）２．０＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．５
    但し、
    ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    とする。
  10. 正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群と正の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成り、
    広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、前記第５レンズ群が変倍に関して位置が固定され、
    広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に前記第１レンズ群乃至前記第４レンズ群の各レンズ群が可動とされ、
    開口絞りが前記第３レンズ群の近傍に配置され、
    前記第４レンズ群が近距離合焦に際して移動し、
    前記第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、
    前記第２レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、
    前記第２レンズ群における物体側に配置された前記負レンズの物体側の面と前記正レンズの像側の面とが非球面に形成され、
    以下の条件式（７）を満足する
    可変焦点距離レンズ系。
    （７）２．４＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．７
    但し、
    ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    とする。
  11. 以下の条件式（８）を満足する
    請求項１０に記載の可変焦点距離レンズ系。
    （８）５＜｜ｄｗｔ１／ｄｗｔ２｜＜５．８
    但し、
    ｄｗｔ１：第１レンズ群の移動量
    ｄｗｔ２：第２レンズ群の移動量
    とする。
  12. 以下の条件式（９）を満足する
    請求項１０に記載の可変焦点距離レンズ系。
    （９）０．４７＜｜ｆ２｜／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜０．５３
    但し、
    ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    とする。
  13. 以下の条件式（９）を満足する
    請求項１１に記載の可変焦点距離レンズ系。
    （９）０．４７＜｜ｆ２｜／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜０．５３
    但し、
    ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    とする。
  14. 前記開口絞りは、前記第３レンズ群の物体側に配置され、レンズの位置状態が変化する際に前記第３レンズ群と一体に移動し、
    以下の条件式（１０）を満足する
    請求項１０に記載の可変焦点距離レンズ系。
    （１０）０．５３＜ｄＳ３／Ｒ３１＜０．５９
    但し、
    ｄＳ３：開口絞りと第３レンズ群の最も像面側の面との光軸に沿った距離
    Ｒ３１：第３レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
    とする。
  15. 前記開口絞りは、前記第３レンズ群の物体側に配置され、レンズの位置状態が変化する際に前記第３レンズ群と一体に移動し、
    以下の条件式（１０）を満足する
    請求項１１に記載の可変焦点距離レンズ系。
    （１０）０．５３＜ｄＳ３／Ｒ３１＜０．５９
    但し、
    ｄＳ３：開口絞りと第３レンズ群の最も像面側の面との光軸に沿った距離
    Ｒ３１：第３レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
    とする。
  16. 以下の条件式（１１）を満足する
    請求項１０に記載の可変焦点距離レンズ系。
    （１１）２．１＜ｆ３／ｆｗ＜２．３
    但し、
    ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    とする。
  17. 以下の条件式（１１）を満足する
    請求項１１に記載の可変焦点距離レンズ系。
    （１１）２．１＜ｆ３／ｆｗ＜２．３
    但し、
    ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    とする。
  18. 以下の条件式（１２）を満足する
    請求項１０に記載の可変焦点距離レンズ系。
    （１２）５．６＜ｆ５／ｆｗ＜７．２
    但し、
    ｆ５：第５レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    とする。
  19. 以下の条件式（１２）を満足する
    請求項１１に記載の可変焦点距離レンズ系。
    （１２）５．６＜ｆ５／ｆｗ＜７．２
    但し、
    ｆ５：第５レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    とする。
  20. 可変焦点距離レンズ系と該可変焦点距離レンズ系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、
    前記可変焦点距離レンズ系は、
    正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群と正の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成り、
    広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、前記第５レンズ群が変倍に関して位置が固定され、
    広角端状態から望遠端状態までレンズの位置状態が変化する際に前記第１レンズ群乃至前記第４レンズ群の各レンズ群が可動とされ、
    開口絞りが前記第３レンズ群の近傍に配置され、
    前記第４レンズ群が近距離合焦に際して移動し、
    前記第１レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、
    前記第２レンズ群が、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側及び像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、
    前記第２レンズ群における物体側に配置された前記負レンズの物体側の面と前記正レンズの像側の面とが非球面に形成され、
    以下の条件式（７）を満足する
    撮像装置。
    （７）２．４＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜２．７
    但し、
    ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    とする。
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