JP5928428B2 - 変倍光学系，撮像光学装置及びデジタル機器 - Google Patents
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Description
本発明は変倍光学系，撮像光学装置及びデジタル機器に関するものである。例えば、被写体の映像を撮像素子で取り込むレンズ交換式デジタルカメラに適したコンパクトな変倍光学系と、その変倍光学系及び撮像素子で取り込んだ被写体の映像を電気的な信号として出力する撮像光学装置と、その撮像光学装置を搭載したデジタルカメラ等の画像入力機能付きデジタル機器と、に関するものである。
一眼レフカメラ用の交換レンズとして用いられる従来の変倍光学系では、例えば特許文献１に記載されているような正負正正タイプや特許文献２に記載されているような正負正負正タイプが、ズームタイプの主流となっている。また近年、一眼レフカメラから跳ね上げミラーを取り除いたミラーレスレンズ交換式カメラのコンパクト性がユーザーに受け入れられて、その市場が拡大しつつある。そのようなミラーレスレンズ交換式カメラのなかには、従来の一眼レフカメラにおいて主流であった位相差ＡＦ(autofocus)を用いることができないものも存在する。そのようなカメラでは、フォーカシングレンズ群を走査してコントラストが最大になる場所を探すことで合焦を行う、いわゆるコントラストＡＦを用いることになる。
そこで課題となるのが、フォーカシングレンズ群の重量である。位相差ＡＦの場合、ＡＦセンサーからの情報を用い、合焦させるのに必要なフォーカシングレンズ群の移動量を算出できるため、その量にしたがってフォーカシングレンズ群を移動させることができる。一方、コントラストＡＦの場合、ＡＦセンサーから得られる情報はその瞬間のコントラスト値のみであり、フォーカシングレンズ群を移動させて、その時々のコントラストの変化を読み取りながら、コントラストが最大となる場所を探すことで合焦動作を行うことになる。したがって、合焦までに移動するフォーカシングレンズ群の移動量をコントラストＡＦと位相差ＡＦとで比較した場合、前者の場合が圧倒的に大きくなる。
以上の点から、コントラストＡＦに対応しようとする変倍光学系においては、フォーカシングレンズ群の軽量化が大きなポイントとなる。その点について、上記特許文献１及び２に記載されているレンズ系では、フォーカシングレンズ群が十分に軽量とは言えず、新たな光学解の創出が求められている。
上記特許文献１及び２に記載されているレンズ系において、フォーカシングレンズ群の軽量化を図ろうとした場合、レンズ径の小さい第３群よりも像側に位置するレンズ群でフォーカシングを行うことが考えられる。しかしながら、特許文献２に記載のレンズ系においては、第４群に防振機能の役割を担わせているため、フォーカシング機構を第４群の近傍に配置すると、フォーカシング駆動機構と防振駆動機構とで配置場所が近くなってしまい、スペース効率の点で懸念がある。
従来では比較的望遠系のレンズのみに防振機能が搭載されていたが、ズームレンズの高倍率化が進むに伴ってズームレンズへの搭載が進み、その流れを汲んで近年では低倍率系のズームレンズにも搭載が進んでいる。撮像センサーを光軸に垂直な面内で移動させて防振を行う撮像装置も存在し、防振機能は半ば標準的な機能という位置づけになりつつある。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、フォーカシングレンズ群が軽量で、光学系全体のサイズがコンパクトでありながら、防振機能を有する高性能な変倍光学系，それを備えた撮像光学装置及びデジタル機器を提供することにある。
上記目的を達成するために、第１の発明の変倍光学系は、物体側から順に、正パワーを有する第１群と、負パワーを有する第２群と、正パワーを有する第３群と、正パワーを有する第４群と、負パワーを有する第５群と、からなり、各群の軸上間隔を変化させることにより変倍を行う変倍光学系であって、
前記第４群を光軸上で移動させることによりフォーカシングを行い、
前記第２群において最も像側のレンズを含むサブ群を、光軸に対して略垂直な面内で移動させることにより防振を行い、
以下の条件式（１）及び（２ａ）を満足することを特徴とする。
Ｍ／Ｎ＜０．５ …（１）
４．０＜ｆｖ／ｆ２＜１０．０ …（２ａ）
ただし、
Ｍ：サブ群を構成するレンズ枚数、
Ｎ：第２群を構成するレンズ枚数、
であり、接合レンズは複数扱いとし、
ｆｖ：サブ群の焦点距離、
ｆ２：第２群の焦点距離、
である。
前記第４群を光軸上で移動させることによりフォーカシングを行い、
前記第２群において最も像側のレンズを含むサブ群を、光軸に対して略垂直な面内で移動させることにより防振を行い、
以下の条件式（１）及び（２ａ）を満足することを特徴とする。
Ｍ／Ｎ＜０．５ …（１）
４．０＜ｆｖ／ｆ２＜１０．０ …（２ａ）
ただし、
Ｍ：サブ群を構成するレンズ枚数、
Ｎ：第２群を構成するレンズ枚数、
であり、接合レンズは複数扱いとし、
ｆｖ：サブ群の焦点距離、
ｆ２：第２群の焦点距離、
である。
第２の発明の変倍光学系は、物体側から順に、正パワーを有する第１群と、負パワーを有する第２群と、正パワーを有する第３群と、正パワーを有する第４群と、負パワーを有する第５群と、正パワーを有する第６群と、からなり、各群の軸上間隔を変化させることにより変倍を行う変倍光学系であって、
前記第４群を光軸上で移動させることによりフォーカシングを行い、
前記第２群において最も像側のレンズを含むサブ群を、光軸に対して略垂直な面内で移動させることにより防振を行い、
以下の条件式（１）及び（２ａ）を満足することを特徴とする。
Ｍ／Ｎ＜０．５ …（１）
４．０＜ｆｖ／ｆ２＜１０．０ …（２ａ）
ただし、
Ｍ：サブ群を構成するレンズ枚数、
Ｎ：第２群を構成するレンズ枚数、
であり、接合レンズは複数扱いとし、
ｆｖ：サブ群の焦点距離、
ｆ２：第２群の焦点距離、
である。
前記第４群を光軸上で移動させることによりフォーカシングを行い、
前記第２群において最も像側のレンズを含むサブ群を、光軸に対して略垂直な面内で移動させることにより防振を行い、
以下の条件式（１）及び（２ａ）を満足することを特徴とする。
Ｍ／Ｎ＜０．５ …（１）
４．０＜ｆｖ／ｆ２＜１０．０ …（２ａ）
ただし、
Ｍ：サブ群を構成するレンズ枚数、
Ｎ：第２群を構成するレンズ枚数、
であり、接合レンズは複数扱いとし、
ｆｖ：サブ群の焦点距離、
ｆ２：第２群の焦点距離、
である。
第３の発明の変倍光学系は、上記第１又は第２の発明において、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
−４．０＜（ｒＡ＋ｒＢ）／（ｒＡ−ｒＢ）＜−０．７ …（３）
ただし、
ｒＡ：サブ群の最も物体側の面の曲率半径、
ｒＢ：サブ群の最も像側の面の曲率半径、
である。
−４．０＜（ｒＡ＋ｒＢ）／（ｒＡ−ｒＢ）＜−０．７ …（３）
ただし、
ｒＡ：サブ群の最も物体側の面の曲率半径、
ｒＢ：サブ群の最も像側の面の曲率半径、
である。
第４の発明の変倍光学系は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記第２群内において前記サブ群よりも物体側に非球面が配置されていることを特徴とする。
第５の発明の変倍光学系は、上記第４の発明において、前記非球面を含むレンズが両凸の正レンズ１枚のみであることを特徴とする。
第６の発明の変倍光学系は、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記サブ群が負レンズ１枚で構成されており、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする。
ｆｔ／Ｙｍａｘ＜７．５ …（４）
ただし、
ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離、
Ｙｍａｘ：最大像高で歪曲収差を含まない理想像高であり、全系の焦点距離をｆとし、半画角をωとすると、ω＝ｔａｎ-1（Ｙｍａｘ／ｆ）で対応関係にある量である。
ｆｔ／Ｙｍａｘ＜７．５ …（４）
ただし、
ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離、
Ｙｍａｘ：最大像高で歪曲収差を含まない理想像高であり、全系の焦点距離をｆとし、半画角をωとすると、ω＝ｔａｎ-1（Ｙｍａｘ／ｆ）で対応関係にある量である。
第７の発明の変倍光学系は、上記第６の発明において、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする。
６０＜Ｖｄ …（５）
ただし、
Ｖｄ：サブ群を構成する負レンズのアッべ数、
である。
６０＜Ｖｄ …（５）
ただし、
Ｖｄ：サブ群を構成する負レンズのアッべ数、
である。
第８の発明の変倍光学系は、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記サブ群が負レンズと正レンズを接合した接合レンズからなることを特徴とする。
第９の発明の変倍光学系は、上記第１〜第８のいずれか１つの発明において、変倍時に前記第３群と前記第５群とが一体で移動することを特徴とする。
第１０の発明の変倍光学系は、上記第１〜第９のいずれか１つの発明において、変倍時に、前記第３群と、前記第４群をフォーカシングのために移動させる駆動手段と、前記第５群と、が一体で移動することを特徴とする。
第１１の発明の変倍光学系は、上記第１〜第１０のいずれか１つの発明において、以下の条件式（６）を満足することを特徴とする。
−４．０＜ｆ５／ｆ３＜−０．８ …（６）
ただし、
ｆ３：第３群の焦点距離、
ｆ５：第５群の焦点距離、
である。
−４．０＜ｆ５／ｆ３＜−０．８ …（６）
ただし、
ｆ３：第３群の焦点距離、
ｆ５：第５群の焦点距離、
である。
第１２の発明の変倍光学系は、上記第１〜第１１のいずれか１つの発明において、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする。
−１．０＜Ｍ５／ｆ５＜−０．１ …（７）
ただし、
Ｍ５：広角端における第５群位置から望遠端における第５群位置までの光軸上の距離、
ｆ５：第５群の焦点距離、
である。
−１．０＜Ｍ５／ｆ５＜−０．１ …（７）
ただし、
Ｍ５：広角端における第５群位置から望遠端における第５群位置までの光軸上の距離、
ｆ５：第５群の焦点距離、
である。
第１３の発明の変倍光学系は、上記第１〜第１２のいずれか１つの発明において、以下の条件式（８）を満足することを特徴とする。
１．０＜ｆ４／ｆ３＜４．０ …（８）
ただし、
ｆ３：第３群の焦点距離、
ｆ４：第４群の焦点距離、
である。
１．０＜ｆ４／ｆ３＜４．０ …（８）
ただし、
ｆ３：第３群の焦点距離、
ｆ４：第４群の焦点距離、
である。
第１４の発明の変倍光学系は、上記第１〜第１３のいずれか１つの発明において、以下の条件式（９）を満足することを特徴とする。
０．５＜Ｍ４／Ｍ５＜１．５ …（９）
ただし、
Ｍ４：広角端における第４群位置から望遠端における第４群位置までの光軸上の距離、
Ｍ５：広角端における第５群位置から望遠端における第５群位置までの光軸上の距離、
である。
０．５＜Ｍ４／Ｍ５＜１．５ …（９）
ただし、
Ｍ４：広角端における第４群位置から望遠端における第４群位置までの光軸上の距離、
Ｍ５：広角端における第５群位置から望遠端における第５群位置までの光軸上の距離、
である。
第１５の発明の撮像光学装置は、上記第１〜第１４のいずれか１つの発明に係る変倍光学系と、受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像が形成されるように前記変倍光学系が設けられていることを特徴とする。
第１６の発明のデジタル機器は、上記第１５の発明に係る撮像光学装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とする。
本発明によれば、フォーカシングレンズ群が軽量で、光学系全体のサイズがコンパクトでありながら、防振機能を有する高性能な変倍光学系及び撮像光学装置を実現することができる。その変倍光学系又は撮像光学装置をデジタル機器（例えばデジタルカメラ）に用いることによって、デジタル機器に対して高性能の画像入力機能をコンパクトに付加することが可能となる。
以下、本発明に係る変倍光学系，撮像光学装置及びデジタル機器を説明する。本発明に係る変倍光学系は、物体側から順に、正パワーを有する第１群と、負パワーを有する第２群と、正パワーを有する第３群と、正パワーを有する第４群と、負パワーを有する第５群と、を含み（パワー：焦点距離の逆数で定義される量）、各群の軸上間隔を変化させることにより変倍を行う変倍光学系であって、前記第４群を光軸上で移動させることによりフォーカシングを行い、前記第２群において最も像側のレンズを含むサブ群を、光軸に対して略垂直な面内で移動させることにより防振（つまり手振れ補正）を行う構成になっている。
上記のように物体側から順に正負正正負の５群を含むパワー配置において、第２群内に防振レンズ群を配置すると、フォーカシングレンズ群である第４群を駆動する駆動機構と、防振レンズ群であるサブ群を駆動する駆動機構と、が大きく離れることになるため、鏡筒内のレイアウト効率が高まるという利点が得られる。第２群全体を防振レンズ群として利用することも考えられるが、第２群はレンズ径が大きく重量が比較的大きくなるため、手振れの周波数に対応できるような速度で防振レンズ群を動作させようとすると、大きな駆動力を有する駆動機構が必要になって全系の大型化を招くことになる。
物体側から順に正負正正負の５群を含む変倍光学系では、１−２群間隔と２−３群間隔の変化による変倍作用が光学系全体の変倍作用の主な部分を担っている。したがって、変倍光学系を小型化するためには、第２群の光学的パワーを強くすることが有効である。この場合、第２群内には比較的パワーの強い負レンズを配置する必要があるが、そのようなレンズを防振のために偏心させると、大きな偏心収差が発生してしまって防振時の性能確保が困難となる。一般的に、複数のレンズ群が互いに異符号の収差を発生させて打ち消し合っているような関係（つまり、収差的な結合が強い関係）にある場合、それらのレンズ群のどちらか一方を偏心させると大きな偏心収差が発生するのである。
以上の観点から、レンズ群内の一部を防振レンズ群として用いる場合には、レンズ群の中央に位置するサブレンズ群を防振させて、固定群・防振群・固定群というように３つの群に分けるのではなく、レンズ群間隔に接している外側のサブレンズ群を防振させて、防振群・固定群というように２つの群に分ける方が、レンズ枚数を増やさず各サブレンズ群の収差の独立性を高める点において有利である。
物体側から順に正負正正負の５群を含む変倍光学系においては、広角端の軸外光線を通過させるため、第２群における最も物体側のレンズ径は比較的大きくなる。したがって、第２群内の物体側のサブレンズ群を防振レンズ群として用いるのではなく、第２群内の像側のサブレンズ群を防振レンズ群として用いることが重量の点で望ましい。また、第２群内の像側のレンズ径外には、第２群における物体側と像側とのレンズ径の差によって生じる空間が存在するので、この空間に防振駆動機構を配置することはスペース効率の点でも有利である。
加えて、防振レンズ群の重量を軽くするために、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
Ｍ／Ｎ＜０．５ …（１）
ただし、
Ｍ：サブ群を構成するレンズ枚数、
Ｎ：第２群を構成するレンズ枚数、
であり、接合レンズは複数扱いとする。
Ｍ／Ｎ＜０．５ …（１）
ただし、
Ｍ：サブ群を構成するレンズ枚数、
Ｎ：第２群を構成するレンズ枚数、
であり、接合レンズは複数扱いとする。
サブ群の構成レンズ枚数Ｍが大きくなって条件式（１）の範囲を外れると、防振レンズ群の重量が増えるため、駆動機構の駆動力を大きくする必要が生じてアクチュエーターの大型化を招き、結果として、全系が大型化することになる。第２群は変倍光学系の中で最も強いパワーを持つ群であるため、第２群の構成レンズ枚数Ｎは全系のサイズを決めるポイントになる。このため、第２群の構成レンズ枚数Ｎが小さくなって条件式（１）の範囲を外れると、強いパワーを保とうとすれば収差（特に非点収差）の補正が困難になり、逆に、パワーを弱めれば全系の大型化を招くことになる。したがって、条件式（１）を満たすことにより、防振機能を有する変倍光学系の小型化，高性能化等をバランス良く達成することが可能になる。
上記特徴的構成によると、フォーカシングレンズ群が軽量で、光学系全体のサイズがコンパクトでありながら、防振機能を有する高性能な変倍光学系及び撮像光学装置を実現することができる。その防振機能を有する小型化された変倍光学系又は撮像光学装置をデジタルカメラ等のデジタル機器に用いれば、デジタル機器に対して高性能の画像入力機能をコンパクトに付加することが可能となり、デジタル機器のコンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。例えば、本発明に係る変倍光学系は、ミラーレスタイプのレンズ交換式デジタルカメラ用の交換レンズとして好適であるため、持ち運びに便利な軽量・小型の交換レンズを実現することができる。こういった効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能，小型化等を達成するための条件等を以下に説明する。
以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
３．０＜ｆｖ／ｆ２＜１２．０ …（２）
ただし、
ｆｖ：サブ群の焦点距離、
ｆ２：第２群の焦点距離、
である。
３．０＜ｆｖ／ｆ２＜１２．０ …（２）
ただし、
ｆｖ：サブ群の焦点距離、
ｆ２：第２群の焦点距離、
である。
条件式（２）の下限を下回ると、防振レンズ群のパワーが強くなりすぎて、防振レンズ群単独の収差発生を抑えることが困難になる。例えば、球面収差や非点収差が増大してしまう。球面収差が増大すると、防振のために偏心した際に発生する偏心コマ収差が増大する。非点収差が増大すると、防振のために偏心した際に発生する像面の傾き（いわゆる片ボケ収差）が増大する。逆に、条件式（２）の上限を上回ると、防振レンズ群のパワーが弱くなりすぎて、必要な防振感度を確保することが困難になるか、あるいは、防振レンズ群を移動させる距離を多くする必要が生じ、変倍光学系が大型化してしまう。さらに、第２群全体のパワーの増大により、例えば、ズーム時の非点収差の変動量が増大する可能性もある。したがって、条件式（２）を満たすことにより、防振機能を有する変倍光学系の小型化，高性能化等をバランス良く達成することが可能になる。
以下の条件式（２ａ）を満足することが更に望ましい。
４．０＜ｆｖ／ｆ２＜１０．０ …（２ａ）
この条件式（２ａ）は、前記条件式（２）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（２ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
４．０＜ｆｖ／ｆ２＜１０．０ …（２ａ）
この条件式（２ａ）は、前記条件式（２）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（２ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
−４．０＜（ｒＡ＋ｒＢ）／（ｒＡ−ｒＢ）＜−０．７ …（３）
ただし、
ｒＡ：サブ群の最も物体側の面の曲率半径、
ｒＢ：サブ群の最も像側の面の曲率半径、
である。
−４．０＜（ｒＡ＋ｒＢ）／（ｒＡ−ｒＢ）＜−０．７ …（３）
ただし、
ｒＡ：サブ群の最も物体側の面の曲率半径、
ｒＢ：サブ群の最も像側の面の曲率半径、
である。
第２群内で最も強いパワーを持つ負レンズを第２群における最も物体側に配置することが、第２群のレンズ径を小さくする上で有効である。その場合、正の第１群を通過した収束光は、第２群の最も物体側に位置する強い負のパワーを持った負レンズによって発散光束に変化し、第２群内において光線高さを徐々に高くしながら像側へ進行することになる。条件式（３）の上限を上回ると、防振レンズ群（すなわちサブ群）の前面及び後面で発生する球面収差が大きくなり、防振レンズ群単独での球面収差発生を抑えることが困難となる。その結果、防振レンズ群を偏心させたときに発生する偏心コマ収差が増大し、防振時の光学性能確保が困難となる。逆に、条件式（３）の下限を下回ると、防振レンズ群単独で発生する球面収差を抑える点においては有利になるが、防振レンズ群単独で必要となる光学的パワーを確保することが困難になる。したがって、条件式（３）を満たすことにより、防振機能を有する変倍光学系の小型化，高性能化等をバランス良く達成することが可能になる。
以下の条件式（３ａ）を満足することが更に望ましい。
−３．０＜（ｒＡ＋ｒＢ）／（ｒＡ−ｒＢ）＜−０．９ …（３ａ）
この条件式（３ａ）は、前記条件式（３）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（３ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
−３．０＜（ｒＡ＋ｒＢ）／（ｒＡ−ｒＢ）＜−０．９ …（３ａ）
この条件式（３ａ）は、前記条件式（３）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（３ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
前記第２群内において前記サブ群よりも物体側に非球面が配置されていることが望ましい。第２群内の防振レンズ群単独での収差発生量を十分小さく抑えた場合、もう一方の固定群（つまり、第２群においてサブ群よりも物体側の部分）の収差量も十分に小さく抑えないと、第２群全体の収差発生量が大きく残存することになるので、ズーム時の性能変化等を抑えることが困難になる。前述のとおり、変倍光学系を小型化するためには第２群の光学的パワーを強くすることが必要になるので、第２群内のレンズ枚数を増大させないためには、上記固定群に非球面を配置することが効果的である。
上記第２群内の固定群には、強い負レンズで発生する収差を打ち消せるように両凸形状の正レンズを配置することが望ましい。また、前記非球面は前記両凸形状の正レンズのみに配置することが、非球面レンズの成型容易性、すなわちコスト的な観点から望ましい。したがって、前記非球面を含むレンズが両凸の正レンズ１枚のみであることが好ましい。
前記サブ群が負レンズ１枚で構成されており、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
ｆｔ／Ｙｍａｘ＜７．５ …（４）
ただし、
ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離、
Ｙｍａｘ：最大像高で歪曲収差を含まない理想像高であり、全系の焦点距離をｆとし、半画角をωとすると、ω＝ｔａｎ-1（Ｙｍａｘ／ｆ）で対応関係にある量である。
ｆｔ／Ｙｍａｘ＜７．５ …（４）
ただし、
ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離、
Ｙｍａｘ：最大像高で歪曲収差を含まない理想像高であり、全系の焦点距離をｆとし、半画角をωとすると、ω＝ｔａｎ-1（Ｙｍａｘ／ｆ）で対応関係にある量である。
防振レンズ群を負レンズ１枚で構成することが、防振駆動の負荷を軽減するための軽量化を図る上で望ましい。その際、条件式（４）の上限を上回ると、防振レンズ群が偏心時に発生させる横色収差が、最大像高に比較して大きくなりすぎてしまい、防振時の光学性能を確保することが困難になる。
以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
６０＜Ｖｄ …（５）
ただし、
Ｖｄ：サブ群を構成する負レンズのアッべ数、
である。
６０＜Ｖｄ …（５）
ただし、
Ｖｄ：サブ群を構成する負レンズのアッべ数、
である。
防振レンズ群を負レンズ１枚で構成した場合、条件式（５）を満足することが望ましい。条件式（５）の下限を下回ると、防振時に発生する横色収差が増大して、防振時の光学性能を確保することが困難になる。
前記サブ群は、負レンズと正レンズを接合した接合レンズからなることが望ましい。負レンズと正レンズとからなる接合レンズを防振レンズ群として用いることにより、防振レンズ群が偏心した際の横色収差の発生を小さく抑えることができる。また、分離して構成する場合に比較して、製造時に発生する負レンズと正レンズの相対位置誤差によって発生する収差劣化を抑えることができる。
変倍時に前記第３群と前記第５群とが一体で移動することが望ましい。変倍時に第３群と第５群が一体で移動する構成とすることで、第３群と第５群を単一の移動手段に載せることが可能となる。したがって、このような構成とすることで製造誤差要素を減らして製造誤差による性能劣化を減らすことができる。
変倍時に、前記第３群と、前記第４群をフォーカシングのために移動させる駆動手段と、前記第５群と、が一体で移動することが望ましく、前記駆動手段により、第３群と第４群との軸上間隔、及び第４群と第５群との軸上間隔が変化することが更に望ましい。変倍時に第３群，第４群駆動手段，及び第５群が一体で移動する構成とすることで、第３群，第４群移動手段，第５群を単一の移動群に載せることが可能となる。そして、このような構成とした場合には、純粋機構的な所謂マニュアルズームを搭載したレンズシステムにおいて、フォーカス状態によってはユーザーの急激な変倍操作によりフォーカシングレンズ群と隣接するレンズ群が衝突する可能性がある。このため、衝突してもレンズシステムが破壊されないような対策が必要となる。一方、上述のように第３群，第４群移動手段，第５群を単一の移動群に載せた構成では、如何なるフォーカシング状態においても第４群が第３群又は第５群と衝突しないことを完全に保証することができる。したがって、前記のような対策を講じる必要がなくなり、機構を簡素化することができる。
以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
−４．０＜ｆ５／ｆ３＜−０．８ …（６）
ただし、
ｆ３：第３群の焦点距離、
ｆ５：第５群の焦点距離、
である。
−４．０＜ｆ５／ｆ３＜−０．８ …（６）
ただし、
ｆ３：第３群の焦点距離、
ｆ５：第５群の焦点距離、
である。
条件式（６）の下限を下回ると、第３群に対する第５群の相対的なパワーが弱くなり過ぎて、第５群の移動による変倍作用が不十分となる。逆に、条件式（６）の上限を上回ると、第３群に対する第５群の相対的なパワーが強くなり過ぎて、広角端における光学系全体の後ろ側主点位置を像面に近づけることが困難となって、所望の広角端焦点距離を得ることが困難となる。変倍作用が不足しても広角端の焦点距離の確保が困難になっても、結局、変倍光学系全体として収差補正等に無理が生じるので、全体的に残存収差が増大して光学性能は劣化することになる。したがって、条件式（６）を満たすことにより、防振機能を有する変倍光学系の小型化，高性能化等をバランス良く達成することが可能になる。
以下の条件式（６ａ）を満足することが更に望ましい。
−２．０＜ｆ５／ｆ３＜−１．０ …（６ａ）
この条件式（６ａ）は、前記条件式（６）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（６ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
−２．０＜ｆ５／ｆ３＜−１．０ …（６ａ）
この条件式（６ａ）は、前記条件式（６）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（６ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
−１．０＜Ｍ５／ｆ５＜−０．１ …（７）
ただし、
Ｍ５：広角端における第５群位置から望遠端における第５群位置までの光軸上の距離、
ｆ５：第５群の焦点距離、
である。
−１．０＜Ｍ５／ｆ５＜−０．１ …（７）
ただし、
Ｍ５：広角端における第５群位置から望遠端における第５群位置までの光軸上の距離、
ｆ５：第５群の焦点距離、
である。
条件式（７）の下限を下回ると、第５群のパワーが強くなり過ぎるか、又は第５群の移動量が大きくなり過ぎるため、第５群の移動に伴う非点収差やコマ収差の変動を抑えることが困難になる。逆に、条件式（７）の上限を上回ると、第５群の移動量が小さくなり過ぎるか、又は第５群のパワーが弱くなりすぎるため、第５群による変倍作用が不十分となる。結果として、所望の変倍を得るためには１−２群間による変倍作用を増大させる必要が生じ、望遠端における光学系の全長が増大するか、あるいはそれを避けようとして第２群のパワーが増大し、変倍時の非点収差やコマ収差の変動を抑えることが困難となる。したがって、条件式（７）を満たすことにより、防振機能を有する変倍光学系の小型化，高性能化等をバランス良く達成することが可能になる。
以下の条件式（７ａ）を満足することが更に望ましい。
−０．７＜Ｍ５／ｆ５＜−０．２ …（７ａ）
この条件式（７ａ）は、前記条件式（７）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（７ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
−０．７＜Ｍ５／ｆ５＜−０．２ …（７ａ）
この条件式（７ａ）は、前記条件式（７）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（７ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
１．０＜ｆ４／ｆ３＜４．０ …（８）
ただし、
ｆ３：第３群の焦点距離、
ｆ４：第４群の焦点距離、
である。
１．０＜ｆ４／ｆ３＜４．０ …（８）
ただし、
ｆ３：第３群の焦点距離、
ｆ４：第４群の焦点距離、
である。
条件式（８）の下限を下回ると、第３群に対する第４群の相対的なパワーが強くなり過ぎて、フォーカシング時の第４群の移動に伴う非点収差の変動を抑えることが困難になる。逆に、条件式（８）の上限を上回ると、光学系の収束作用の大部分を第３群に担わせることとなり、第３群で発生する球面収差やコマ収差が増大してしまう。したがって、条件式（８）を満たすことにより、防振機能を有する変倍光学系の小型化，高性能化等をバランス良く達成することが可能になる。
以下の条件式（８ａ）を満足することが更に望ましい。
１．１＜ｆ４／ｆ３＜３．０ …（８ａ）
この条件式（８ａ）は、前記条件式（８）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（８ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
１．１＜ｆ４／ｆ３＜３．０ …（８ａ）
この条件式（８ａ）は、前記条件式（８）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（８ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
０．５＜Ｍ４／Ｍ５＜１．５ …（９）
ただし、
Ｍ４：広角端における第４群位置から望遠端における第４群位置までの光軸上の距離、
Ｍ５：広角端における第５群位置から望遠端における第５群位置までの光軸上の距離、
である。
０．５＜Ｍ４／Ｍ５＜１．５ …（９）
ただし、
Ｍ４：広角端における第４群位置から望遠端における第４群位置までの光軸上の距離、
Ｍ５：広角端における第５群位置から望遠端における第５群位置までの光軸上の距離、
である。
条件式（９）の下限を下回ると、第５群の移動量に対する第４群の移動量が相対的に小さすぎて、所望の変倍作用を得るのに必要な第５群の移動量を確保するために、広角端において４−５群間隔を大きく確保する必要が生じる。その結果、光学系全体の後ろ側主点位置が像面から離れてしまうため、所望の広角端焦点距離を得ることが困難となる。逆に、条件式（９）の上限を上回ると、第５群の移動量に対する第４群の移動量が相対的に大きすぎて、フォーカス移動量を確保するために、広角端において３−５群間隔を大きく確保しておく必要が生じる。結果として、光学系が大型化してしまう。あるいは、それを避けようとすれば第４群のパワーを強くする必要が生じ、フォーカス時の第４群の移動に伴う非点収差の変動を抑えることが困難となる。したがって、条件式（９）を満たすことにより、防振機能を有する変倍光学系の小型化，高性能化等をバランス良く達成することが可能になる。
以下の条件式（９ａ）を満足することが更に望ましい。
０．６＜Ｍ４／Ｍ５＜１．２ …（９ａ）
この条件式（９ａ）は、前記条件式（９）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（９ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
０．６＜Ｍ４／Ｍ５＜１．２ …（９ａ）
この条件式（９ａ）は、前記条件式（９）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（９ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
本発明に係る変倍光学系は、画像入力機能付きデジタル機器（例えば、デジタルカメラ）用の撮像レンズとしての使用に適しており、これを撮像素子等と組み合わせることにより、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する撮像光学装置を構成することができる。撮像光学装置は、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成す光学装置であり、例えば、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像を形成する変倍光学系（例えば、ズームレンズ）と、その変倍光学系により形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えることにより構成される。そして、撮像素子の受光面（すなわち撮像面）上に被写体の光学像が形成されるように、前述した特徴的構成を有する変倍光学系が配置されることにより、小型・低コストで高い性能を有する撮像光学装置やそれを備えたデジタル機器を実現することができる。
画像入力機能付きデジタル機器の例としては、デジタルカメラ，ビデオカメラ，監視カメラ，車載カメラ，テレビ電話用カメラ等のカメラが挙げられる。また、パーソナルコンピューター，携帯用デジタル機器（例えば、携帯電話，スマートフォン（高機能携帯電話），モバイルコンピューター等），これらの周辺機器（スキャナー，プリンター等），その他のデジタル機器等に内蔵又は外付けによりカメラ機能が搭載されたものが挙げられる。これらの例から分かるように、撮像光学装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像光学装置を搭載することによりカメラ機能を付加することが可能である。例えば、カメラ付き携帯電話等の画像入力機能付きデジタル機器を構成することが可能である。
図１３に、画像入力機能付きデジタル機器の一例として、デジタル機器ＤＵの概略構成例を模式的断面で示す。図１３に示すデジタル機器ＤＵに搭載されている撮像光学装置ＬＵは、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像（像面）ＩＭを変倍可能に形成するズームレンズＺＬ（ＡＸ：光軸）と、平行平面板ＰＴ（撮像素子ＳＲのカバーガラス；必要に応じて配置される光学的ローパスフィルター，赤外カットフィルター等の光学フィルター等に相当する。）と、ズームレンズＺＬにより受光面（撮像面）ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲと、を備えている。この撮像光学装置ＬＵで画像入力機能付きデジタル機器ＤＵを構成する場合、通常そのボディ内部に撮像光学装置ＬＵを配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、ユニット化した撮像光学装置ＬＵをデジタル機器ＤＵの本体に対して着脱自在又は回動自在に構成することが可能である。
ズームレンズＺＬは、正負正正負の５群を含み、各群の軸上間隔を変化させることにより変倍（すなわちズーミング）を行う変倍光学系であって、第４群を光軸ＡＸに沿って移動させることによりフォーカシングを行い、第２群において最も像側のレンズを含むサブ群を、光軸ＡＸに対して略垂直な面内で移動させることにより防振を行う構成になっている。また、変倍時には少なくとも第３群，第４群及び第５群が像面ＩＭに対して相対的に移動し、撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上に光学像ＩＭを形成する構成になっている。
撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ(Charge Coupled Device)型イメージセンサー，ＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型イメージセンサー等の固体撮像素子が用いられる。ズームレンズＺＬは、撮像素子ＳＲの光電変換部である受光面ＳＳ上に被写体の光学像ＩＭが形成されるように設けられているので、ズームレンズＺＬによって形成された光学像ＩＭは、撮像素子ＳＲによって電気的な信号に変換される。
デジタル機器ＤＵは、撮像光学装置ＬＵの他に、信号処理部１，制御部２，メモリー３，操作部４，表示部５等を備えている。撮像素子ＳＲで生成した信号は、信号処理部１で所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が必要に応じて施され、デジタル映像信号としてメモリー３（半導体メモリー，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号等に変換されたりして他の機器に伝送される（例えば携帯電話の通信機能）。制御部２はマイクロコンピューターからなっており、撮影機能（静止画撮影機能，動画撮影機能等），画像再生機能等の機能の制御；ズーミング，フォーカシング，手振れ補正等のためのレンズ移動機構の制御等を集中的に行う。例えば、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方を行うように、制御部２により撮像光学装置ＬＵに対する制御が行われる。表示部５は液晶モニター等のディスプレイを含む部分であり、撮像素子ＳＲによって変換された画像信号あるいはメモリー３に記録されている画像情報を用いて画像表示を行う。操作部４は、操作ボタン（例えばレリーズボタン），操作ダイヤル（例えば撮影モードダイヤル）等の操作部材を含む部分であり、操作者が操作入力した情報を制御部２に伝達する。
ここで、第１〜第３の実施の形態を挙げて、ズームレンズＺＬの具体的な光学構成を更に詳しく説明する。図１〜図３は、第１〜第３の実施の形態を構成するズームレンズＺＬにそれぞれ対応する光学構成図であり、広角端（Ｗ），中間焦点距離状態（Ｍ），望遠端（Ｔ）でのレンズ配置，光路等を光学断面で示している。
第１〜第３の実施の形態（図１〜図３）では、物体側から順に、正パワーを有する第１群Ｇｒ１と、負パワーを有する第２群Ｇｒ２と、正パワーを有する第３群Ｇｒ３と、正パワーを有する第４群Ｇｒ４と、負パワーを有する第５群Ｇｒ５と、を含み、各群間隔を変化させることにより変倍（すなわちズーミング）を行う構成になっている。変倍時には、少なくとも第３群Ｇｒ３，第４群Ｇｒ４及び第５群Ｇｒ５が像面ＩＭに対して相対的に移動する。絞りＳＴは第３群Ｇｒ３の物体側に位置しており、ズーミングにおいて第３群Ｇｒ３と共に移動する。フォーカシング時には、第４群Ｇｒ４が光軸ＡＸに沿って移動する。つまり、第４群Ｇｒ４はフォーカシングレンズ群であり、矢印ｍＦで示すように、近距離物体へのフォーカシングにおいて物体側へ移動する。第２群Ｇｒ２において最も像側のレンズを含むサブ群ＧｒＶが防振レンズ群であり、矢印ｍＶで示すように、光軸ＡＸに対して垂直に移動することにより手振れ補正が行われる。
ズームレンズＺＬの第１の実施の形態（図１）は、正負正正負の５群で変倍時に全群可動のズーム構成になっている。ただし、第３群Ｇｒ３と第５群Ｇｒ５は一体で移動するようにリンクしている。広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第１群Ｇｒ１は物体側へ単調に移動し、第２群Ｇｒ２は物体側へ移動し、その後像側へ移動する。また、第３群Ｇｒ３〜第５群Ｇｒ５は、物体側へ単調に移動する。
ズームレンズＺＬの第２の実施の形態（図２）は、正負正正負の５群で変倍時に全群可動のズーム構成になっている。ただし、第３群Ｇｒ３と第５群Ｇｒ５は一体で移動するようにリンクしている。広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第１群Ｇｒ１は物体側へ単調に移動し、第２群Ｇｒ２は像側へ移動し、その後物体側へ移動し、再度像側へ移動する。また、第３群Ｇｒ３〜第５群Ｇｒ５は、物体側へ移動し、望遠端（Ｔ）の少し手前で像側へ移動する。
ズームレンズＺＬの第３の実施の形態（図３）は、正負正正負正の６群で変倍時に第１群Ｇｒ１〜第５群Ｇｒ５が可動のズーム構成になっている。ただし、第３群Ｇｒ３と第５群Ｇｒ５は一体で移動するようにリンクしている。広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第１群Ｇｒ１は物体側へ単調に移動し、第２群Ｇｒ２は物体側へ移動し、その後像側へ移動し、再度物体側へ移動する。また、第３群Ｇｒ３〜第５群Ｇｒ５は、物体側へ単調に移動する。
第１の実施の形態（図１）における各群は、近軸の面形状で各レンズを見た場合、物体側から順に以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、像側に凹の負メニスカスレンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズからなる接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第２群Ｇｒ２は、像側に凹の負メニスカスレンズと、両凹の負レンズと、両面非球面からなる両凸の正レンズと、両凹の負レンズ及び平凸の正レンズからなる接合レンズ（サブ群ＧｒＶ）と、で構成されている。第３群Ｇｒ３は、両面非球面からなる両凸の正レンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズからなる接合レンズと、からなっており、第３群Ｇｒ３の物体側には絞りＳＴが配置されている。第４群Ｇｒ４は、両面非球面からなる両凸の正レンズ１枚で構成されている。第５群Ｇｒ５は、両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズからなる接合レンズ１枚で構成されている。
第２の実施の形態（図２）における各群は、近軸の面形状で各レンズを見た場合、物体側から順に以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、像側に凹の負メニスカスレンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズからなる接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第２群Ｇｒ２は、像側に凹の負メニスカスレンズと、両凹の負レンズと、両面非球面からなる両凸の正レンズと、物体側に凹の負メニスカスレンズ（サブ群ＧｒＶ）と、で構成されている。第３群Ｇｒ３は、両面非球面からなる両凸の正レンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズからなる接合レンズと、からなっており、第３群Ｇｒ３の物体側には絞りＳＴが配置されている。第４群Ｇｒ４は、両面非球面からなる像側に凸の正メニスカスレンズ１枚で構成されている。第５群Ｇｒ５は、両凹の負レンズ１枚で構成されている。
第３の実施の形態（図３）における各群は、近軸の面形状で各レンズを見た場合、物体側から順に以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、像側に凹の負メニスカスレンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズからなる接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第２群Ｇｒ２は、像側に凹の負メニスカスレンズ２枚と、両面非球面からなる両凸の正レンズと、両凹の負レンズ及び平凸の正レンズからなる接合レンズ（サブ群ＧｒＶ）と、で構成されている。第３群Ｇｒ３は、両面非球面からなる両凸の正レンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズからなる接合レンズと、からなっており、第３群Ｇｒ３の物体側には絞りＳＴが配置されている。第４群Ｇｒ４は、両面非球面からなる両凸の正レンズ１枚で構成されている。第５群Ｇｒ５は、両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズからなる接合レンズ１枚で構成されている。第６群Ｇｒ６は、両凸の正レンズ１枚で構成されている。
以下、本発明を実施した変倍光学系の構成等を、実施例のコンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜３（ＥＸ１〜３）は、前述した第１〜第３の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１〜第３の実施の形態を表す光学構成図（図１〜図３）は、対応する実施例１〜３のレンズ構成，光路等をそれぞれ示している。
各実施例のコンストラクションデータでは、面データとして、左側の欄から順に、面番号，曲率半径ｒ（ｍｍ），軸上面間隔ｄ（ｍｍ），ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に関する屈折率ｎｄ，ｄ線に関するアッベ数ｖｄを示す。面番号に＊が付された面は非球面であり、その面形状は面頂点を原点とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用いた以下の式（ＡＳ）で定義される。非球面データとして、非球面係数等を示す。なお、各実施例の非球面データにおいて表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してＥ−ｎ＝×１０-nである。
ｚ＝（ｃ・ｈ2）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）・ｃ2・ｈ2｝］＋Σ（Ａｊ・ｈj） …（ＡＳ）
ただし、
ｈ：ｚ軸（光軸ＡＸ）に対して垂直な方向の高さ（ｈ2＝ｘ2＋ｙ2）、
ｚ：高さｈの位置での光軸ＡＸ方向のサグ量（面頂点基準）、
ｃ：面頂点での曲率（曲率半径ｒの逆数）、
Ｋ：円錐定数、
Ａｊ：ｊ次の非球面係数、
である。
ｚ＝（ｃ・ｈ2）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）・ｃ2・ｈ2｝］＋Σ（Ａｊ・ｈj） …（ＡＳ）
ただし、
ｈ：ｚ軸（光軸ＡＸ）に対して垂直な方向の高さ（ｈ2＝ｘ2＋ｙ2）、
ｚ：高さｈの位置での光軸ＡＸ方向のサグ量（面頂点基準）、
ｃ：面頂点での曲率（曲率半径ｒの逆数）、
Ｋ：円錐定数、
Ａｊ：ｊ次の非球面係数、
である。
各種データとして、ズーム比（変倍比）を示し、さらに各焦点距離状態Ｗ，Ｍ，Ｔについて、全系の焦点距離（ｆ，ｍｍ），Ｆナンバー（ＦＮＯ），半画角（ω，°），像高（ｍｍ），レンズ全長（ＴＬ，ｍｍ），バックフォーカス（ＢＦ，ｍｍ），及び可変面間隔ｄｉ（ｉ：面番号，ｍｍ）を示し、ズームレンズ群データとして、各レンズ群の焦点距離（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ６；ｍｍ）を示す。ただし、ここで使っているバックフォーカスＢＦは平行平面板ＰＴの像側面から像面ＩＭまでの距離であり、レンズ全長ＴＬはレンズ最前面から像面ＩＭまでの距離である。また、表１に条件式の関連データを各実施例について示し、表２に条件式対応値を各実施例について示す。
図４〜図６は、実施例１〜実施例３（ＥＸ１〜ＥＸ３）にそれぞれ対応する収差図（通常時（偏心前），無限遠合焦状態での縦収差図）であり、広角端（Ｗ）と中間（Ｍ）と望遠端（Ｔ）における諸収差（左から順に、球面収差等，非点収差，歪曲収差である。）を示している。図４〜図６中、ＦＮＯはＦナンバー、Ｙ’（ｍｍ）は撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上での最大像高（光軸ＡＸからの距離に相当する。）である。球面収差図において、実線ｄ，一点鎖線ｇ，二点鎖線ｃはｄ線，ｇ線，ｃ線に対する球面収差（ｍｍ）をそれぞれ表しており、破線ＳＣは正弦条件不満足量（ｍｍ）を表している。非点収差図において、破線ＤＭはメリディオナル像面、実線ＤＳはサジタル像面であり、ｄ線に対する各非点収差（ｍｍ）を表している。また、歪曲収差図において実線はｄ線に対する歪曲（％）を表している。
図７〜図１２は、実施例１〜実施例３（ＥＸ１〜ＥＸ３）の偏心前（通常時）及び偏心後（手振れ補正時）の無限遠合焦状態での横収差図であり、図７及び図８は実施例１、図９及び図１０は実施例２、図１１及び図１２は実施例３にそれぞれ対応している。図７〜図１２中、（Ａ），（Ｂ）は偏心前の横収差図であり、（Ｃ）〜（Ｅ）は偏心後の横収差図である（ｙ’（ｍｍ）は撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上での像高（光軸ＡＸからの距離に相当する。）である。）。図７，図９，図１１では、広角端（Ｗ）で０．３度の角度の像ブレを偏心レンズ成分（すなわち、サブ群（防振レンズ群）ＧｒＶ）の偏心により補正したときの軸上及び軸外での横収差の劣化を表しており、図８，図１０，図１２では、望遠端（Ｔ）で０．３度の角度の像ブレを偏心レンズ成分の偏心により補正したときの軸上及び軸外での横収差の劣化を表している。
実施例１
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 48.898 1.800 1.84666 23.78
2 32.654 6.169 1.49700 81.61
3 272.082 0.300
4 32.035 4.572 1.69680 55.48
5 109.041 可変
6 269.010 1.200 1.91082 35.25
7 9.488 5.286
8 -219.618 0.800 1.77250 49.65
9 25.498 0.504
10* 23.223 2.903 1.84666 23.78
11* -80.599 1.000
12 -46.624 0.800 1.83481 42.72
13 33.992 1.609 1.84666 23.78
14 ∞ 可変
15(絞り) ∞ 0.930
16* 10.618 3.818 1.73077 40.50
17* -82.008 1.817
18 -89.945 1.057 1.90366 31.31
19 7.459 4.867 1.49700 81.61
20 -24.493 可変
21* 30.345 2.867 1.58313 59.38
22* -51.375 可変
23 -72.731 1.000 1.83481 42.72
24 20.048 1.834 1.67270 32.17
25 73.090 可変
26 ∞ 4.200 1.51680 64.20
27 ∞ BF
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 48.898 1.800 1.84666 23.78
2 32.654 6.169 1.49700 81.61
3 272.082 0.300
4 32.035 4.572 1.69680 55.48
5 109.041 可変
6 269.010 1.200 1.91082 35.25
7 9.488 5.286
8 -219.618 0.800 1.77250 49.65
9 25.498 0.504
10* 23.223 2.903 1.84666 23.78
11* -80.599 1.000
12 -46.624 0.800 1.83481 42.72
13 33.992 1.609 1.84666 23.78
14 ∞ 可変
15(絞り) ∞ 0.930
16* 10.618 3.818 1.73077 40.50
17* -82.008 1.817
18 -89.945 1.057 1.90366 31.31
19 7.459 4.867 1.49700 81.61
20 -24.493 可変
21* 30.345 2.867 1.58313 59.38
22* -51.375 可変
23 -72.731 1.000 1.83481 42.72
24 20.048 1.834 1.67270 32.17
25 73.090 可変
26 ∞ 4.200 1.51680 64.20
27 ∞ BF
非球面データ
K A4 A6 A8
第10面 0.00000 -2.26008E-06 -1.12461E-07 -7.12245E-09
第11面 0.00000 -4.13799E-05 -1.90824E-07 -8.43392E-09
第16面 0.00000 -3.83814E-05 -1.45574E-08 4.00546E-09
第17面 0.00000 3.32806E-05 3.50436E-07 2.45802E-09
第21面 0.00000 -8.40535E-05 -2.14381E-06
第22面 0.00000 -8.48713E-05 -2.02828E-06
K A4 A6 A8
第10面 0.00000 -2.26008E-06 -1.12461E-07 -7.12245E-09
第11面 0.00000 -4.13799E-05 -1.90824E-07 -8.43392E-09
第16面 0.00000 -3.83814E-05 -1.45574E-08 4.00546E-09
第17面 0.00000 3.32806E-05 3.50436E-07 2.45802E-09
第21面 0.00000 -8.40535E-05 -2.14381E-06
第22面 0.00000 -8.48713E-05 -2.02828E-06
各種データ
ズーム比 7.143
広角(W) 中間(M) 望遠(T)
焦点距離 14.000 37.422 100.000
Fナンバー 3.600 5.000 5.700
半画角 37.686 16.119 6.173
像高 9.704 10.854 10.984
レンズ全長 95.044 104.622 115.000
BF 1.076 1.054 0.991
d5 1.324 12.639 24.576
d14 21.043 8.844 1.970
d20 7.911 6.367 8.513
d22 2.802 4.346 2.200
d25 11.554 22.038 27.417
ズーム比 7.143
広角(W) 中間(M) 望遠(T)
焦点距離 14.000 37.422 100.000
Fナンバー 3.600 5.000 5.700
半画角 37.686 16.119 6.173
像高 9.704 10.854 10.984
レンズ全長 95.044 104.622 115.000
BF 1.076 1.054 0.991
d5 1.324 12.639 24.576
d14 21.043 8.844 1.970
d20 7.911 6.367 8.513
d22 2.802 4.346 2.200
d25 11.554 22.038 27.417
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 49.663
2 6 -10.103
3 15 22.659
4 21 33.143
5 23 -34.395
群 始面 焦点距離
1 1 49.663
2 6 -10.103
3 15 22.659
4 21 33.143
5 23 -34.395
実施例２
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 46.831 1.800 1.84666 23.78
2 31.030 5.572 1.49700 81.61
3 179.398 0.300
4 27.841 4.571 1.69680 55.48
5 87.175 可変
6 156.065 1.200 1.91082 35.25
7 9.247 5.536
8 -39.150 0.800 1.77250 49.65
9 23.322 0.501
10* 22.052 2.974 1.84666 23.78
11* -42.991 1.000
12 -35.026 0.800 1.49700 81.61
13 -152.535 可変
14(絞り) ∞ 0.930
15* 10.953 2.612 1.73077 40.50
16* -76.558 1.646
17 -324.973 1.001 1.90366 31.31
18 7.913 4.597 1.49700 81.61
19 -21.398 可変
20* -65.511 2.648 1.58313 59.38
21* -18.281 可変
22 -30.571 1.000 1.83481 42.72
23 1223.683 可変
24 ∞ 4.200 1.51680 64.20
25 ∞ BF
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 46.831 1.800 1.84666 23.78
2 31.030 5.572 1.49700 81.61
3 179.398 0.300
4 27.841 4.571 1.69680 55.48
5 87.175 可変
6 156.065 1.200 1.91082 35.25
7 9.247 5.536
8 -39.150 0.800 1.77250 49.65
9 23.322 0.501
10* 22.052 2.974 1.84666 23.78
11* -42.991 1.000
12 -35.026 0.800 1.49700 81.61
13 -152.535 可変
14(絞り) ∞ 0.930
15* 10.953 2.612 1.73077 40.50
16* -76.558 1.646
17 -324.973 1.001 1.90366 31.31
18 7.913 4.597 1.49700 81.61
19 -21.398 可変
20* -65.511 2.648 1.58313 59.38
21* -18.281 可変
22 -30.571 1.000 1.83481 42.72
23 1223.683 可変
24 ∞ 4.200 1.51680 64.20
25 ∞ BF
非球面データ
K A4 A6 A8
第10面 0.00000 3.46391E-06 1.77182E-07 -1.29219E-08
第11面 0.00000 -2.40172E-05 1.56016E-07 -1.33631E-08
第15面 0.00000 -3.55272E-05 -1.25475E-07 1.16889E-08
第16面 0.00000 4.25279E-05 2.18514E-07 6.64296E-09
第20面 0.00000 -1.55759E-04 -3.96523E-06
第21面 0.00000 -1.06996E-04 -2.97413E-06
K A4 A6 A8
第10面 0.00000 3.46391E-06 1.77182E-07 -1.29219E-08
第11面 0.00000 -2.40172E-05 1.56016E-07 -1.33631E-08
第15面 0.00000 -3.55272E-05 -1.25475E-07 1.16889E-08
第16面 0.00000 4.25279E-05 2.18514E-07 6.64296E-09
第20面 0.00000 -1.55759E-04 -3.96523E-06
第21面 0.00000 -1.06996E-04 -2.97413E-06
各種データ
ズーム比 5.000
広角(W) 中間(M) 望遠(T)
焦点距離 14.000 31.300 70.000
Fナンバー 3.600 5.000 5.700
半画角 37.686 19.061 8.783
像高 9.696 10.765 10.980
レンズ全長 87.458 91.726 100.000
BF 1.076 1.055 0.991
d5 1.272 6.723 20.278
d13 19.335 6.960 1.970
d19 8.004 6.147 7.344
d21 2.803 4.660 3.463
d23 11.281 22.494 22.266
ズーム比 5.000
広角(W) 中間(M) 望遠(T)
焦点距離 14.000 31.300 70.000
Fナンバー 3.600 5.000 5.700
半画角 37.686 19.061 8.783
像高 9.696 10.765 10.980
レンズ全長 87.458 91.726 100.000
BF 1.076 1.055 0.991
d5 1.272 6.723 20.278
d13 19.335 6.960 1.970
d19 8.004 6.147 7.344
d21 2.803 4.660 3.463
d23 11.281 22.494 22.266
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 47.089
2 6 -10.516
3 14 20.050
4 20 42.604
5 22 -35.715
群 始面 焦点距離
1 1 47.089
2 6 -10.516
3 14 20.050
4 20 42.604
5 22 -35.715
実施例３
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 49.692 1.800 1.84666 23.78
2 33.275 6.163 1.49700 81.61
3 338.133 0.300
4 33.430 4.469 1.69680 55.48
5 121.392 可変
6 900.526 1.200 1.91082 35.25
7 9.533 4.966
8 376.111 0.800 1.77250 49.65
9 28.891 0.602
10* 28.693 2.799 1.84666 23.78
11* -64.608 1.000
12 -39.469 0.800 1.83481 42.72
13 26.388 1.835 1.84666 23.78
14 ∞ 可変
15(絞り) ∞ 0.930
16* 10.722 3.391 1.73077 40.50
17* -91.497 2.011
18 -107.198 1.143 1.90366 31.31
19 7.485 4.661 1.49700 81.61
20 -31.084 可変
21* 33.824 2.923 1.58313 59.38
22* -45.302 可変
23 -68.702 1.000 1.80420 46.49
24 61.291 1.094 1.78472 25.72
25 75.683 可変
26 7769.088 1.159 1.83481 42.72
27 -331.545 11.250
28 ∞ 4.200 1.51680 64.20
29 ∞ BF
単位：mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 49.692 1.800 1.84666 23.78
2 33.275 6.163 1.49700 81.61
3 338.133 0.300
4 33.430 4.469 1.69680 55.48
5 121.392 可変
6 900.526 1.200 1.91082 35.25
7 9.533 4.966
8 376.111 0.800 1.77250 49.65
9 28.891 0.602
10* 28.693 2.799 1.84666 23.78
11* -64.608 1.000
12 -39.469 0.800 1.83481 42.72
13 26.388 1.835 1.84666 23.78
14 ∞ 可変
15(絞り) ∞ 0.930
16* 10.722 3.391 1.73077 40.50
17* -91.497 2.011
18 -107.198 1.143 1.90366 31.31
19 7.485 4.661 1.49700 81.61
20 -31.084 可変
21* 33.824 2.923 1.58313 59.38
22* -45.302 可変
23 -68.702 1.000 1.80420 46.49
24 61.291 1.094 1.78472 25.72
25 75.683 可変
26 7769.088 1.159 1.83481 42.72
27 -331.545 11.250
28 ∞ 4.200 1.51680 64.20
29 ∞ BF
非球面データ
K A4 A6 A8
第10面 0.00000 9.15770E-07 -2.01406E-07 -4.84394E-09
第11面 0.00000 -5.00636E-05 -3.22182E-07 -6.52489E-09
第16面 0.00000 -3.91008E-05 -2.99751E-08 2.32568E-09
第17面 0.00000 2.48704E-05 2.47912E-07 1.66315E-09
第21面 0.00000 -7.22289E-05 -1.94517E-06
第22面 0.00000 -6.45725E-05 -1.84095E-06
K A4 A6 A8
第10面 0.00000 9.15770E-07 -2.01406E-07 -4.84394E-09
第11面 0.00000 -5.00636E-05 -3.22182E-07 -6.52489E-09
第16面 0.00000 -3.91008E-05 -2.99751E-08 2.32568E-09
第17面 0.00000 2.48704E-05 2.47912E-07 1.66315E-09
第21面 0.00000 -7.22289E-05 -1.94517E-06
第22面 0.00000 -6.45725E-05 -1.84095E-06
各種データ
ズーム比 7.143
広角(W) 中間(M) 望遠(T)
焦点距離 14.000 37.420 100.000
Fナンバー 3.600 5.003 5.700
半画角 37.686 16.120 6.173
像高 9.699 10.857 10.980
レンズ全長 96.397 110.203 120.000
BF 1.076 1.056 0.991
d5 1.416 12.773 24.705
d14 20.604 9.508 1.970
d20 8.209 8.158 9.517
d22 3.680 3.732 2.373
d25 0.916 14.482 19.948
ズーム比 7.143
広角(W) 中間(M) 望遠(T)
焦点距離 14.000 37.420 100.000
Fナンバー 3.600 5.003 5.700
半画角 37.686 16.120 6.173
像高 9.699 10.857 10.980
レンズ全長 96.397 110.203 120.000
BF 1.076 1.056 0.991
d5 1.416 12.773 24.705
d14 20.604 9.508 1.970
d20 8.209 8.158 9.517
d22 3.680 3.732 2.373
d25 0.916 14.482 19.948
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 49.772
2 6 -10.075
3 15 24.045
4 21 33.667
5 23 -44.370
6 26 380.920
群 始面 焦点距離
1 1 49.772
2 6 -10.075
3 15 24.045
4 21 33.667
5 23 -44.370
6 26 380.920
ＤＵ デジタル機器
ＬＵ 撮像光学装置
ＺＬ ズームレンズ（変倍光学系）
Ｇｒ１ 第１群
Ｇｒ２ 第２群
Ｇｒ３ 第３群
Ｇｒ４ 第４群
Ｇｒ５ 第５群
Ｇｒ６ 第６群
ＧｒＶ サブ群（防振レンズ群）
ＳＴ 絞り（開口絞り）
ＳＲ 撮像素子
ＳＳ 受光面（撮像面）
ＩＭ 像面（光学像）
ＡＸ 光軸
１ 信号処理部
２ 制御部
３ メモリー
４ 操作部
５ 表示部
ＬＵ 撮像光学装置
ＺＬ ズームレンズ（変倍光学系）
Ｇｒ１ 第１群
Ｇｒ２ 第２群
Ｇｒ３ 第３群
Ｇｒ４ 第４群
Ｇｒ５ 第５群
Ｇｒ６ 第６群
ＧｒＶ サブ群（防振レンズ群）
ＳＴ 絞り（開口絞り）
ＳＲ 撮像素子
ＳＳ 受光面（撮像面）
ＩＭ 像面（光学像）
ＡＸ 光軸
１ 信号処理部
２ 制御部
３ メモリー
４ 操作部
５ 表示部
Claims (16)
- 物体側から順に、正パワーを有する第１群と、負パワーを有する第２群と、正パワーを有する第３群と、正パワーを有する第４群と、負パワーを有する第５群と、からなり、各群の軸上間隔を変化させることにより変倍を行う変倍光学系であって、
前記第４群を光軸上で移動させることによりフォーカシングを行い、
前記第２群において最も像側のレンズを含むサブ群を、光軸に対して略垂直な面内で移動させることにより防振を行い、
以下の条件式（１）及び（２ａ）を満足することを特徴とする変倍光学系；
Ｍ／Ｎ＜０．５ …（１）
４．０＜ｆｖ／ｆ２＜１０．０ …（２ａ）
ただし、
Ｍ：サブ群を構成するレンズ枚数、
Ｎ：第２群を構成するレンズ枚数、
であり、接合レンズは複数扱いとし、
ｆｖ：サブ群の焦点距離、
ｆ２：第２群の焦点距離、
である。 - 物体側から順に、正パワーを有する第１群と、負パワーを有する第２群と、正パワーを有する第３群と、正パワーを有する第４群と、負パワーを有する第５群と、正パワーを有する第６群と、からなり、各群の軸上間隔を変化させることにより変倍を行う変倍光学系であって、
前記第４群を光軸上で移動させることによりフォーカシングを行い、
前記第２群において最も像側のレンズを含むサブ群を、光軸に対して略垂直な面内で移動させることにより防振を行い、
以下の条件式（１）及び（２ａ）を満足することを特徴とする変倍光学系；
Ｍ／Ｎ＜０．５ …（１）
４．０＜ｆｖ／ｆ２＜１０．０ …（２ａ）
ただし、
Ｍ：サブ群を構成するレンズ枚数、
Ｎ：第２群を構成するレンズ枚数、
であり、接合レンズは複数扱いとし、
ｆｖ：サブ群の焦点距離、
ｆ２：第２群の焦点距離、
である。 - 以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の変倍光学系；
−４．０＜（ｒＡ＋ｒＢ）／（ｒＡ−ｒＢ）＜−０．７ …（３）
ただし、
ｒＡ：サブ群の最も物体側の面の曲率半径、
ｒＢ：サブ群の最も像側の面の曲率半径、
である。 - 前記第２群内において前記サブ群よりも物体側に非球面が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の変倍光学系。
- 前記非球面を含むレンズが両凸の正レンズ１枚のみであることを特徴とする請求項４記載の変倍光学系。
- 前記サブ群が負レンズ１枚で構成されており、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の変倍光学系；
ｆｔ／Ｙｍａｘ＜７．５ …（４）
ただし、
ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離、
Ｙｍａｘ：最大像高で歪曲収差を含まない理想像高であり、全系の焦点距離をｆとし、半画角をωとすると、ω＝ｔａｎ-1（Ｙｍａｘ／ｆ）で対応関係にある量である。 - 以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項６記載の変倍光学系；
６０＜Ｖｄ …（５）
ただし、
Ｖｄ：サブ群を構成する負レンズのアッべ数、
である。 - 前記サブ群が負レンズと正レンズを接合した接合レンズからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の変倍光学系。
- 変倍時に前記第３群と前記第５群とが一体で移動することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の変倍光学系。
- 変倍時に、前記第３群と、前記第４群をフォーカシングのために移動させる駆動手段と、前記第５群と、が一体で移動することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の変倍光学系。
- 以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の変倍光学系；
−４．０＜ｆ５／ｆ３＜−０．８ …（６）
ただし、
ｆ３：第３群の焦点距離、
ｆ５：第５群の焦点距離、
である。 - 以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の変倍光学系；
−１．０＜Ｍ５／ｆ５＜−０．１ …（７）
ただし、
Ｍ５：広角端における第５群位置から望遠端における第５群位置までの光軸上の距離、
ｆ５：第５群の焦点距離、
である。 - 以下の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の変倍光学系；
１．０＜ｆ４／ｆ３＜４．０ …（８）
ただし、
ｆ３：第３群の焦点距離、
ｆ４：第４群の焦点距離、
である。 - 以下の条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の変倍光学系；
０．５＜Ｍ４／Ｍ５＜１．５ …（９）
ただし、
Ｍ４：広角端における第４群位置から望遠端における第４群位置までの光軸上の距離、
Ｍ５：広角端における第５群位置から望遠端における第５群位置までの光軸上の距離、
である。 - 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の変倍光学系と、受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像が形成されるように前記変倍光学系が設けられていることを特徴とする撮像光学装置。
- 請求項１５記載の撮像光学装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とするデジタル機器。
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