(57)【要約】【課題】特別なマクロ機構を設けず、近接撮影が可能で、解像度が高く、高いズーミング比を有し、広角撮影に適応したレンズ系、該ズームレンズ系を含む撮像装置、及び該撮像装置を備えた薄型でコンパクトなカメラを提供する。【解決手段】物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、負のパワーの第３レンズ群と、正のパワーの第４レンズ群からなり、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第１レンズ群、第２レンズ群及び後続レンズ群の少なくともいずれか２つのレンズ群の空気間隔が変化するように光軸に沿ってレンズ群を移動させて変倍を行い、条件：−１Ｇ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≦２．５、１≦−４Ｇ＿ｆ／３Ｇ＿ｆ≦２，Ｗ＿ｆ／４Ｇ＿ｆ≦０．４、１Ｇ＿ｆ：第１レンズ群の合成焦点距離、３Ｇ＿ｆ：第３レンズ群の合成焦点距離、４Ｇ＿ｆ：第４レンズ群の合成焦点距離、Ｗ＿ｆ：広角端における全系の焦点距離を満足する。【選択図】図１
2013218229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、負のパワーの第３レンズ群と、正のパワーの第４レンズ群からなり、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第１レンズ群、第２レンズ群及び後続レンズ群の少なくともいずれか２つのレンズ群の空気間隔が変化するように光軸に沿ってレンズ群を移動させて変倍を行い、以下の条件
（１）〜（４）を満足する、ズームレンズ系：
−１Ｇ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≦２．５  ・・・（１）
１≦−４Ｇ＿ｆ／３Ｇ＿ｆ≦２  ・・・（２）
Ｗ＿ｆ／４Ｇ＿ｆ≦０．４  ・・・（３）
ここで、
１Ｇ＿ｆ：第１レンズ群の合成焦点距離、
３Ｇ＿ｆ：第３レンズ群の合成焦点距離、
４Ｇ＿ｆ：第４レンズ群の合成焦点距離、
Ｗ＿ｆ：広角端における全系の焦点距離
を満足するズームレンズ系。
【請求項２】
前記第２レンズ群の像側に配置された前記第３レンズ群が、負のパワーを有する単体レンズである、請求項１に記載のズームレンズ系。
【請求項３】
前記第３レンズ群の像側に配置された前記第４レンズ群が、正のパワーを有する非球面レンズである、請求項１に記載のズームレンズ系。
【請求項４】
撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、前記第１レンズ群が光軸に沿って移動しない、請求項１に記載のズームレンズ系。
【請求項５】
前記第２レンズ群及び前記第４ンズ群がいずれも、非球面を有するレンズ素子を少なくとも１枚含む、請求項１に記載のズームレンズ系。
【請求項６】
前記第１レンズ群及び前記第２ンズ群がいずれも、接合面を有するレンズ素子を少なくとも１枚含む、請求項１に記載のズームレンズ系。
【請求項７】
開口絞りが、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に配置された、請求項１に記載のズームレンズ系。
【請求項８】
以下の条件（４）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
０．２０＜２Ｇ＿ｆ／Ｔ＿ｆ＜０．５２  ・・・（４）
（ただし、Ｔ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≧５である）
ここで、
２Ｇ＿ｆ：第２レンズ群の合成焦点距離、
Ｔ＿ｆ：望遠端での全系の焦点距離、
Ｗ＿ｆ：広角端での全系の焦点距離
である、請求項１に記載のズームレンズ系。
【請求項９】
物体の像を形成するズームレンズ系と、該ズームレンズ系により形成された像を電気的な画像信号に変換する撮像素子とを含む撮像装置であり、前記ズームレンズ系が、物体側から順に、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、負のパワーの第３レンズ群と、正のパワーの第４レンズ群からなり、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、前記第１レンズ群、第２レンズ群及び後続レンズ群のうち、少なくともいずれか２つのレンズ群の空気間隔が変化するように光軸に沿ってレンズ群を移動させて変倍を行い、
以下の条件（１）〜（４）を満足する、ズームレンズ系：
−１Ｇ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≦２．５  ・・・（１）
１≦−４Ｇ＿ｆ／３Ｇ＿ｆ≦２  ・・・（２）
Ｗ＿ｆ／４Ｇ＿ｆ≦０．４  ・・・（３）
０．２０＜２Ｇ＿ｆ／Ｔ＿ｆ＜０．５２  ・・・（４）
（ただし、Ｔ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≧５である）
ここで、
１Ｇ＿ｆ：第１レンズ群の合成焦点距離、
２Ｇ＿ｆ：第２レンズ群の合成焦点距離、
４Ｇ＿ｆ：第４レンズ群の合成焦点距離、
Ｔ＿ｆ：望遠端における全系の焦点距離、
Ｗ＿ｆ：広角端における全系の焦点距離
を満足するズームレンズ系である、撮像装置モジュール。
【請求項１０】
物体の像を形成するズームレンズ系と、該ズームレンズ系により形成された像を電気的な画像信号に変換する撮像素子とを含む撮像装置であり、前記ズームレンズ系が、物体側から順に、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、負のパワーの第３レンズ群と、正のパワーの第４レンズ群からなり、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、前記第１レンズ群、第２レンズ群及び後続レンズ群のうち、少なくともいずれか２つのレンズ群の空気間隔が変化するように光軸に沿ってレンズ群を移動させて変倍を行い、
以下の条件（１）〜（４）を満足する、ズームレンズ系：
−１Ｇ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≦２．５  ・・・（１）
１≦−４Ｇ＿ｆ／３Ｇ＿ｆ≦２  ・・・（２）
Ｗ＿ｆ／４Ｇ＿ｆ≦０．４  ・・・（３）
０．２０＜２Ｇ＿ｆ／Ｔ＿ｆ＜０．５２  ・・・（４）
（ただし、Ｔ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≧５である）
ここで、
１Ｇ＿ｆ：第１レンズ群の合成焦点距離、
２Ｇ＿ｆ：第２レンズ群の合成焦点距離、
４Ｇ＿ｆ：第４レンズ群の合成焦点距離、
Ｔ＿ｆ：望遠端における全系の焦点距離、
Ｗ＿ｆ：広角端における全系の焦点距離
を満足するズームレンズ系である、撮影表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視カメラ、ビデオカメラまたは、ドキュメント資料や立体資料を撮影表示する装置の光学系であって、特別なマクロ機構を設けず、近接撮影が可能で、解像度が高く、５倍以上の高いズーミング比を有し、しかも広角撮影に充分に適応し得る高性能なズームレンズ系、該ズームレンズ系を含む撮像装置、及び該撮像装置を備えたカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から監視カメラ、デジタルビデオカメラ、特にドキュメント資料等を撮影表示する装置等のズームレンズでは、広画角で高変倍で、近接撮影可能なレンズの要求が高まっている。
【０００３】
一般的に従来の監視カメラ、ビデオカメラに用いられているズームレンズは無限遠を設計の基準としているため、最近接距離の撮影対象を合焦すると結像性が劣化する。このため、最近接距離の撮影対象を合焦するための特別なマクロ機構を設けているズームレンズが提案されている。
【０００４】
（特許文献１）はマクロ機構を設けたズームレンズに広角化を図るために、近接撮影可能なマクロ調節機構を有するズームレンズを、マクロ調節機構により近接撮影を行い得る状態にして、近接撮影距離に相当する値の負の焦点距離を持ったレンズ系を前記ズームレンズに取付けて、ズームレンズの広画角化を図っている。
【０００５】
（特許文献２）は、正負負正の４群レンズ構成を有し、ズーミング時に、第１及び第４レンズ群は像側から物体側に移動して各レンズ群の間隔が変化し、フォーカシング時に、第２レンズ群は、広角端では像側に、望遠端では物体側に移動し、第３レンズ群は、ズーミング状態によらず物体側に移動し、第２及び第３レンズ群のフォーカシング移動量に関して規定したズームレンズを開示している。
【０００６】
（特許文献３）は、負リードの３群以上のレンズ構成を有し、ズーミング時に各レンズ群の間隔が変化し、フォーカシング時に互いに独立して移動する第１フォーカス群と正レンズ及び負レンズを含む第２フォーカス群とを有し、正レンズ及び負レンズのアッベ数に関して規定したズームレンズを開示している。
【０００７】
（特許文献４）は、正負正正負正の６群レンズ構成を有し、ズーミング時に第２〜第６レンズ群の少なくとも１つの変倍レンズ群が光軸に沿って移動し、第３〜第６レンズ群の少なくとも１つを光軸に沿って移動させてズーミングに伴う像点位置の変動の補正を行い、第１〜第６レンズ群の少なくとも２つの合焦レンズ群を光軸に沿って移動させてフォーカシングを行うズームレンズを開示している。
【０００８】
（特許文献５）は、負正負正の４群レンズ構成を有し、第１レンズ群の焦点距離とワイド端の焦点距離の比、第４レンズ群の焦点距離と第３レンズ群の焦点距離の比、第４レンズ群の焦点距離とワイド端の焦点距離の比、を規定したズームレンズを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公昭５８−８４８１号公報
【特許文献２】特許第４４０２３６８号公報
【特許文献３】特開２００９−１６９０５１号公報
【特許文献４】特開平１１−０７２７０５号公報
【特許文献５】特許第２５１６５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記（特許文献１〜５）に開示のズームレンズはいずれも、フォーカシングの際の収差変動がある程度は低減されているものの、特に近接物体合焦状態での諸収差の補正が不充分であるため、無限遠乃至近接の物体距離全般に渡って良好な光学性能を有するものではない。
【００１１】
また、前記（特許文献４〜５）で開示のズームレンズでは近接物体合焦状態での諸収差の補正を補正するために、近接物体合焦時にはマクロ機構を用いて諸収差を補正するものであるが、機構や制御が複雑となり、コンパクト化や低コスト化に対応できなかった。
【００１２】
本発明の目的は、特別なマクロ機構を設けず、近接撮影が可能で、解像度が高く、高いズーミング比を有し、広角撮影に適応したレンズ系、該ズームレンズ系を含む撮像装置、及び該撮像装置を備えた薄型でコンパクトなカメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、特別なマクロ機構を設けず、近接撮影が可能で、解像度が高く、高いズーミング比を有し、広角撮影に適応したレンズ系、該ズームレンズ系を含む撮像装置、及び該撮像装置を備えた薄型でコンパクトなカメラを提供することである。
【００１４】
上記目的の１つは、以下のズームレンズ系により達成される。すなわち本発明は、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、負のパワーの第３レンズ群と、正のパワーの第４レンズ群からなり、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第１レンズ群、第２レンズ群及び後続レンズ群の少なくともいずれか２つのレンズ群の空気間隔が変化するように光軸に沿ってレンズ群を移動させて変倍を行い、以下の条件
（１）〜（４）を満足する、ズームレンズ系：
−１Ｇ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≦２．５  ・・・（１）
１≦−４Ｇ＿ｆ／３Ｇ＿ｆ≦２  ・・・（２）
Ｗ＿ｆ／４Ｇ＿ｆ≦０．４  ・・・（３）
０．２０＜２Ｇ＿ｆ／Ｔ＿ｆ＜０．５２  ・・・（４）
（ただし、Ｔ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≧５である）
ここで、
１Ｇ＿ｆ：第１レンズ群の合成焦点距離、
２Ｇ＿ｆ：第２レンズ群の合成焦点距離、
４Ｇ＿ｆ：第４レンズ群の合成焦点距離、
Ｔ＿ｆ：望遠端における全系の焦点距離、
Ｗ＿ｆ：広角端における全系の焦点距離
を満足するズームレンズ系に関する。
【００１５】
上記目的の１つは、以下の撮像装置により達成される。すなわち本発明は、物体の光学的な像を電気的な画像信号として出力可能な撮像装置であって、物体の光学的な像を形成するズームレンズ系と、該ズームレンズ系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子とを備え、前記ズームレンズ系が、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、負のパワーの第３レンズ群と、正のパワーの第４レンズ群からなり、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、前記第１レンズ群、第２レンズ群及び後続レンズ群のうち、少なくともいずれか２つのレンズ群の空気間隔が変化するように光軸に沿ってレンズ群を移動させて変倍を行い、
以下の条件（１）：
０．２０＜｜１Ｇ＿ｆ｜／Ｔ＿ｆ＜０．５２  ・・・（１）
（ただし、Ｔ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≧５．０である）
（ここで、
１Ｇ＿ｆ：第１レンズ群の合成焦点距離、
Ｔ＿ｆ：望遠端での全系の焦点距離、
Ｗ＿ｆ：広角端での全系の焦点距離
を満足するズームレンズ系である、撮像装置モジュールに関する。
【００１６】
上記目的の１つは、以下のカメラにより達成される。すなわち本発明は、物体の光学的な像を電気的な画像信号に変換し、変換された画像信号の表示及び記憶の少なくとも一方を行うカメラであって、物体の光学的な像を形成するズームレンズ系と、該ズームレンズ系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子とを含む撮像装置を備え、前記ズームレンズ系が、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、負のパワーの第３レンズ群と、正のパワーの第４レンズ群からなり、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、前記第１レンズ群、第２レンズ群及び後続レンズ群のうち、少なくともいずれか２つのレンズ群の空気間隔が変化するように光軸に沿ってレンズ群を移動させて変倍を行い、
以下の条件（１）：
０．２０＜｜１Ｇ＿ｆ｜／Ｔ＿ｆ＜０．５２  ・・・（１）
（ただし、Ｔ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≧５．０である）
（ここで、
１Ｇ＿ｆ：第１レンズ群の合成焦点距離、
Ｔ＿ｆ：望遠端での全系の焦点距離、
Ｗ＿ｆ：広角端での全系の焦点距離
を満足するズームレンズ系である、撮影表示装置に関する。
【発明の効果】
【００１７】
このように本発明によれば、小型で、特別なマクロ機構を設けず、近接撮影が可能で、解像度が高く、５倍以上の高いズーミング比を有し、広角撮影に充分に適応し得る高性能なズームレンズ系、該ズームレンズ系を含む撮像装置、及び該撮像装置を備えた薄型でコンパクトなカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１のズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図
【図２】実施の形態１のズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図
【図３】実施の形態２に係るドキュメント撮影表示装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、負のパワーの第３レンズ群と、正のパワーの第４レンズ群からなり、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第１レンズ群、第２レンズ群及び後続レンズ群の少なくともいずれか２つのレンズ群の空気間隔が変化するように光軸に沿ってレンズ群を移動させて変倍を行い、以下の条件
（１）〜（４）を満足する、ズームレンズ系：
−１Ｇ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≦２．５  ・・・（１）
１≦−４Ｇ＿ｆ／３Ｇ＿ｆ≦２  ・・・（２）
Ｗ＿ｆ／４Ｇ＿ｆ≦０．４  ・・・（３）
ここで、
１Ｇ＿ｆ：第１レンズ群の合成焦点距離、
３＿ｆ：第３レンズ群の合成焦点距離、
４Ｇ＿ｆ：第４レンズ群の合成焦点距離、
Ｗ＿ｆ：広角端における全系の焦点距離
を満足する構成とする。
【００２０】
これによると、特別なマクロ機構を設けずに広角で高解像度の高ズーミング比を実現した、近接撮影を実施することが可能となる。
【００２１】
また、第２の発明は、上記第１の発明において、前記第２レンズ群の像側に配置された前記第３レンズ群が、負のパワーを有する単体レンズである構成とする。
【００２２】
これによると、特別なマクロ機構を設けずに広角で高解像度の高ズーミング比を実施することが可能となる。
【００２３】
また、第３の発明は、上記第１において、前記第３レンズ群の像側に配置された前記第４レンズ群が、正のパワーを有する非球面レンズである構成とする。
【００２４】
これによると、使用するレンズの枚数の削減による小型化と高解像度を実施することが可能となる。
また、第４の発明は、上記第１において、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、前記第１レンズ群が光軸に沿って移動しない構成とする。
【００２５】
これによると、対象物を撮影する場合に焦点調整を容易に実施することが可能となる。
【００２６】
また、第５の発明は、上記第１において、前記第２レンズ群及び前記第４ンズ群がいずれも、非球面を有するレンズ素子を少なくとも１枚含む構成とする。
【００２７】
これによると、使用するレンズの枚数の削減による小型化と高解像度を実施することが可能となる。
【００２８】
また、第６の発明は、上記第１において、前記第１レンズ群及び前記第２ンズ群がいずれも、接合面を有するレンズ素子を少なくとも１枚含む構成とする。
【００２９】
これによると、高解像度化を実施することが可能となる。
【００３０】
また、第７の発明は、上記第１において、開口絞りが、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に配置された構成とする。
【００３１】
これによると、絞りを倍率ごとに調整することナシに高解像度を実施することが可能となる。
【００３２】
また、第８の発明は、上記第１において、以下の条件（４）を満足する、
０．２０＜２Ｇ＿ｆ／Ｔ＿ｆ＜０．５２  ・・・（４）
（ただし、Ｔ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≧５である）
ここで、
２Ｇ＿ｆ：第２レンズ群の合成焦点距離、
Ｔ＿ｆ：望遠端での全系の焦点距離、
Ｗ＿ｆ：広角端での全系の焦点距離
構成とする。
【００３３】
これによると、特別なマクロ機構を設けずに広角で高解像度の高ズーミング比を実現した、近接撮影を実施することが可能となる。
【００３４】
また、第９の発明は、上記第１から第８の発明に係るズームレンズ系である、撮像装置モジュールである。
【００３５】
また、第１０の発明は、上記第１から第８の発明に係るズームレンズ系である、撮像表示装置である。
【００３６】
図１は、実施の形態１のズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。
【００３７】
図１は、無限遠合焦状態にあるズームレンズ系を表している。図１において、（ａ）図は広角端（最短焦点距離状態：焦点距離ｆＷ）のレンズ構成、（ｂ）図は望遠端（最長焦点距離状態：焦点距離ｆＴ）のレンズ構成をそれぞれ表している。また図１において、（ａ）図と（ｂ）図との間に設けられた矢印は、上から、広角端、望遠端の各状態におけるレンズ群の位置を結んで得られる直線である。したがって、広角端と望遠端との間は、単純に直線で接続されているだけであり、実際の各レンズ群の動きとは異なる。さらに図１において、レンズ群に付された矢印は、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングを表す。すなわち、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際の移動方向を示している。
【００３８】
各実施の形態に係るズームレンズ系は、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４とを備える。
【００３９】
ズーミングに際して、各レンズ群の間隔、すなわち、前記第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔、及び第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔がいずれも変化するように、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿った方向にそれぞれ移動する。各実施の形態に係るズームレンズ系は、これら各レンズ群を所望のパワー配置にすることにより、高い光学性能を保持しつつ、レンズ系全体の小型化を可能にしている。
【００４０】
なお図１において、特定の面に付された記号＠は、該面が非球面であることを示している。また図１において、各レンズ群の符号に付された記号（＋）及び記号（−）は、各レンズ群のパワーの符号に対応する。また図１において、最も右側に記載された直線は、像面Ｓの位置を表し、該像面Ｓの物体側（像面Ｓと第４レンズ群Ｇ４の最像側レンズ面との間）には、光学的ローパスフィルタや撮像素子のフェースプレート等と等価な平行平板Ｐが設けられている。
【００４１】
さらに図１において、第２レンズ群Ｇ２の最物体側、すなわち、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に開口絞りＡが設けられており、該開口絞りＡは、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第２レンズ群Ｇ２と一体的に光軸上を移動する。
【００４２】
図１に示すように、実施の形態１に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と、物体側に凸面を向けた２枚目の負メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と、さらに、物体側に凸面を向けた３枚目の負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、両面凹面形状の第４レンズ素子Ｌ４と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第５レンズ素子Ｌ５からなる。これらのうち、第４レンズ素子Ｌ４と第５レンズ素子Ｌ５とは接合されている。
【００４３】
実施の形態１に係るズームレンズ系において、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両面凸面形状の第６レンズ素子Ｌ６と、両面凸面形状の第７レンズ素子Ｌ７と、両面凹面形状の第８レンズ素子Ｌ８と、両凸形状の第９レンズ素子Ｌ９とからなる。これらのうち、第７レンズ素子Ｌ７と第８レンズ素子Ｌ８とは接合されている。また、第９レンズ素子Ｌ９は、その両面が非球面である。
【００４４】
また実施の形態１に係るズームレンズ系において、第３レンズ群Ｇ３は、両凹形状の第１０レンズ素子Ｌ１０のみからなる。
【００４５】
また実施の形態１に係るズームレンズ系において、第４レンズ群Ｇ４は、両凸形状の第１１レンズ素子Ｌ１１のみからなる。この第１１レンズ素子Ｌ１１は、その両面が非球面である。
【００４６】
なお、実施の形態１に係るズームレンズ系において、像面Ｓの物体側（像面Ｓと第１１レンズ素子Ｌ１１との間）には、平行平板Ｐが設けられている。
【００４７】
実施の形態１に係るズームレンズ系において、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は、望遠端での位置が広角端での位置よりも物体側となるように移動し、第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４は、像面に対して固定される。すなわち、ズーミングに際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が増大し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大するように、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３が光軸に沿ってそれぞれ移動する。
【００４８】
実施の形態１に係るズームレンズ系では、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第１レンズ群Ｇ１が光軸に沿って移動しないので、該ズームレンズ系を収納するレンズ鏡筒として、ズーミングによる形状変化がないレンズ鏡筒を使用することができ、形状の自由度が高く、かつ耐衝撃性に優れたカメラを製造することが可能である。
【００４９】
実施の形態１に係るズームレンズ系では、第２レンズ群Ｇ２の像側に配置された最物体側の後続レンズ群である第３レンズ群Ｇ３が、負のパワーを有するので、該負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３をズーミング時に移動させて変倍に寄与させることができ、レンズ全長を短く抑えながら、ズーミング比を５倍以上と高くすることができる。
【００５０】
実施の形態１に係るズームレンズ系では、第２レンズ群Ｇ２及び該第２レンズ群Ｇ２の像側に配置された第４レンズ群Ｇ４がいずれも、非球面を有するレンズ素子を少なくとも１枚含む。このように、第２レンズ群Ｇ２に非球面を有するレンズ素子を配置することで、球面収差を良好に補正することができ、第４レンズ群Ｇ４に非球面を有するレンズ素子を配置することで、像面湾曲を良好に補正することができる。
【００５１】
実施の形態１に係るズームレンズ系では、開口絞りＡが第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置されているので、第１レンズ群Ｇ１のレンズ有効径を小さくすることができ、反射面を有する第２レンズ素子Ｌ２を含む第１レンズ群Ｇ１を、さらにコンパクトに構成することができる。
【００５２】
なお、実施の形態１に係るズームレンズ系は、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４の４群構成であるが、本発明のズームレンズ系は、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４のレンズ群で構成される限り、レンズ群の数には特に限定がなく、４群構成であってもよく、５群構成であってもよく、それ以外でもよい。
【００５３】
実施の形態１に係るズームレンズ系では、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４のうち、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３を光軸に沿ってそれぞれ移動させてズーミングを行う。
【００５４】
以下、例えば実施の形態１に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系が満足することが好ましい条件を説明する。なお、各実施の形態に係るズームレンズ系に対して、複数の好ましい条件が規定されるが、これら複数の条件すべてを満足するズームレンズ系の構成が最も望ましい。しかしながら、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏するズームレンズ系を得ることも可能である。
【００５５】
例えば実施の形態１に係るズームレンズ系のように、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、負のパワーの第３レンズ群と、正のパワーの第４レンズ群からなり、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第１レンズ群、第２レンズ群及び後続レンズ群のうち、少なくともいずれか２つのレンズ群の空気間隔が変化するように光軸に沿ってレンズ群を移動させて変倍を行い、以下の条件（１）を満足する。
【００５６】
０．２０＜｜１Ｇ＿ｆ｜／Ｔ＿ｆ＜０．５２  ・・・（１）
（ただし、Ｔ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≧５．０である）
ここで、
１Ｇ＿ｆ：第１レンズ群の合成焦点距離、
Ｔ＿ｆ：望遠端での全系の焦点距離、
Ｗ＿ｆ：広角端での全系の焦点距離
である。
【００５７】
前記条件（１）は、第１レンズ群の焦点距離と望遠端での全系の焦点距離とに関する条件である。条件（１）の下限を下回ると、第１レンズ群の焦点距離が短くなり、広角端での像面性が悪化する。逆に条件（１）の上限を上回ると、変倍時の第２レンズ群の移動量が大きくなり、レンズ系を小型化することができない。
【００５８】
なお、さらに以下の条件（１）’及び（１）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
【００５９】
０．２７＜｜１Ｇ＿ｆ｜／Ｔ＿ｆ  ・・・（１）’
｜１Ｇ＿ｆ｜／Ｔ＿ｆ＜０．５０  ・・・（１）’’
（ただし、Ｔ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≧５．０である）
また、前記条件（１）、（１）’及び（１）’’は、以下の条件において満足することがより望ましい。
【００６０】
Ｔ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≧５
例えば実施の形態１に係るズームレンズ系のように、基本構成を有するズームレンズ系は、以下の条件（２）を満足することが好ましい。
【００６１】
０．２０＜２Ｇ＿ｆ／Ｔ＿ｆ＜０．６２  ・・・（２）
（ただし、Ｔ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≧５．０である）
ここで、
２Ｇ＿ｆ：第２レンズ群の合成焦点距離、
Ｔ＿ｆ：望遠端での全系の焦点距離、
Ｗ＿ｆ：広角端での全系の焦点距離
である。
【００６２】
前記条件（２）は、第２レンズ群の焦点距離と望遠端での全系の焦点距離とに関する条件である。条件（２）の下限を下回ると、望遠端での球面収差が悪化する恐れがある。逆に条件（２）の上限を上回ると、変倍時の第２レンズ群の移動量が大きくなり、レンズ系を小型化することが困難になる恐れがある。
【００６３】
なお、さらに以下の条件（２）’を満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
【００６４】
０．３１＜２Ｇ＿ｆ／Ｔ＿ｆ  ・・・（２）’
（ただし、Ｔ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≧５．０である）
また、前記条件（２）及び（２）’は、以下の条件において満足することがより望ましい。
【００６５】
Ｔ＿ｆ／Ｗ＿ｆ≧６
さらに各実施の形態では、像面Ｓの物体側（像面Ｓと第４レンズ群Ｇ４の最像側レンズ面との間）には、光学的ローパスフィルタや撮像素子のフェースプレート等と等価な平行平板Ｐを配置する構成を示したが、このローパスフィルタとしては、所定の結晶軸方向が調整された水晶等を材料とする複屈折型ローパスフィルタや、必要とされる光学的な遮断周波数の特性を回折効果により達成する位相型ローパスフィルタ等が適用可能である。
【００６６】
図３は、実施の形態２に係るドキュメント撮影表示装置の概略構成図である。図３において、ドキュメント撮影表示装置は、ズームレンズ系１とＣＭＯＳである撮像素子２とを含む撮像装置モジュールと、撮像装置モジュールを取り付けたアーム３と、筐体４とから構成される。ズームレンズ系１として、実施の形態１のズームレンズ系が用いられている。図１３において、ズームレンズ系１は、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＡと、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。筐体４は、頭部にズームレンズ系１が配置され、ズームレンズ系１の後側には、撮像素子２が配置されている。筐体４に撮像装置モジュールを取り付けたアーム３が配置され、ズームレンズ系１による被写体の光学的な像が像面Ｓに形成される。
【００６７】
こうして、ドキュメント撮影表示装置に実施の形態１に係るズームレンズ系を用いることにより、解像度及び像面湾曲を補正する能力が高く、非使用時のレンズ全長が短い小型のドキュメント撮影表示装置を提供することができる。また、図３に示したドキュメント撮影表示装置の光学系は、動画像を対象とするドキュメント撮影表示装置に用いることもできる。この場合、静止画像だけでなく、解像度の高い動画像を撮影することができる。
【００６８】
なお、本実施の形態２に係るドキュメント撮影表示装置では、ズームレンズ系１として実施の形態１に係るズームレンズ系を示したが、これらのズームレンズ系は、全てのズーミング域を使用する必要はない。すなわち、所望のズーミング域に応じて、光学性能が確保されている範囲を切り出し、実施の形態１で説明したズームレンズ系よりも低倍率のズームレンズ系として使用してもよい。
【００６９】
また、以上説明した実施の形態１に係るズームレンズ系と、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子とから構成される撮像装置モジュールを、監視システムにおける監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、車載カメラ等に適用することもできる。
【００７０】
以下、実施の形態１に係るズームレンズ系を具体的に実施した数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、表中の長さの単位はすべて「ｍｍ」であり、画角の単位はすべて「°」である。また、各数値実施例において、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、ｖｄはｄ線に対するアッベ数である。また、各数値実施例において、＠印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
【００７１】
【数１】
2013218229.tif 000003
【００７２】
ここで、κは円錐曲線定数、α１、α２、α３、α４及びα５は、それぞれ２次、４次、６次、８次及び１０次の非球面係数である。
【００７３】
図２は、実施の形態１のズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。
【００７４】
縦収差図において、（ａ）図は広角端、（ｂ）図は望遠端における各収差を表す。
【００７５】
各縦収差図は、左側から順に、「ＬＯＮＧＩＴＵＤＩＮＡＬ  ＳＰＨＥＲＩＣＡＬ  ＡＢＥＲ．」が球面収差を、「ＡＳＴＩＧＭＡＴＩＣ  ＦＩＥＬＤ  ＣＵＲＶＥＳ」  が非点収差を、「ＤＩＳＴＯＲＴＩＯＮ」が歪曲収差を示す。
【００７６】
球面収差図において、縦軸は光線が入射瞳に入る高さを表し、横軸は光軸方向の距離を表す、実線は５８７．５６１８ｎｍ、短破線は４８６．１３２７ｎｍ、長破線は６５６．２７２５ｎｍの特性である。
【００７７】
また、非球面収差図には、縦軸は像高（図中、ＩＭＧ  ＨＴで示す）を表し、サジタル（Ｓ）像面（実線）及びタンジェンシャル（Ｔ）像面（破線）に対する収差が示されている。
【００７８】
歪曲収差図において、縦軸は像高（図中、ＩＭＧ  ＨＴで示す）を表す。
【００７９】
（数値実施例１）
数値実施例１のズームレンズ系は、図１に示した実施の形態１に対応する。数値実施例１のズームレンズ系の面データを（表１）に、非球面データを（表２）に、各種データを（表３）に示す。
【００８０】
【表１】
2013218229.tif 000004
【００８１】
【表２】
2013218229.tif 000005
【００８２】
【表３】
2013218229.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明のズームレンズ系、撮像装置モジュール及び撮像表示装置に係るズームレンズ系は、デジタルカメラ、ビデオカメラまたは、監視システムにおける監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、車載カメラ等のデジタル入力装置に適用可能であり、特にドキュメント資料や立体資料を撮影表示する装置等の高画質が要求される撮影光学系に好適である。
【符号の説明】
【００８４】
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
Ｌ１    第１レンズ素子
Ｌ２    第２レンズ素子
Ｌ３    第３レンズ素子
Ｌ４    第４レンズ素子
Ｌ５    第５レンズ素子
Ｌ６    第６レンズ素子
Ｌ７    第７レンズ素子
Ｌ８    第８レンズ素子
Ｌ９    第９レンズ素子
Ｌ１０    第１０レンズ素子
Ｌ１１    第１１レンズ素子
Ａ    開港絞り
Ｐ    平行平板
Ｓ    像面
１    ズームレンズ系
２    撮像素子
３    アーム
４    筐体
【図１】
2013218229.tif 000007
【図２】
2013218229.tif 000008
【図３】
2013218229.tif 000009