JP6543815B2 - ズームレンズ系、撮像装置 - Google Patents

Description

本開示は、広角、大口径でありながら高い光学性能と変倍比を有する小型なズームレンズ、及びそのズームレンズを用いる撮像装置を提供する。

特許文献１は、物体側から像側へ順に、負、正、負、正の屈折力の４つのレンズ群で構成され、各レンズ群の間隔を変化させてズーミングを行うズームレンズ系を開示している。

特開２０１１−１７０３７１号公報

本開示は、広角、大口径でありながら高い光学性能と変倍比を有する小型なズームレンズ、及びそのズームレンズを用いる撮像装置を提供することを目的とする。

ズームレンズ系は、少なくとも１枚のレンズ素子で構成されたレンズ群を複数有し、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群と、負のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群と、からなる。第１レンズ群は、物体側より順に、像側に凹面を向けた負メニスカス形状の第１レンズ素子と、像側に凹面を向けた負メニスカス形状の第２レンズ素子と、像側に凹面を向けた第３レンズ素子と、物体側に凸面を向けた第４レンズ素子と、物体側に凹面を向けた第５レンズ素子で構成される。第３レンズ素子と第４レンズ素子は接合レンズを構成する。

また、撮像装置は、前述のズームレンズ系と、そのズームレンズ系によって形成された像を受光する撮像素子を有する。

本開示によれば、広角、大口径でありながら高い光学性能と変倍比を有する小型なズームレンズ、及びそのズームレンズを用いる撮像装置を提供することができる。

実施の形態１に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 実施の形態１に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態２に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 実施の形態２に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態３に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 実施の形態３に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態４に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 実施の形態４に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態１に係るズームレンズ系を適用したネットワークカメラの概略構成図

（実施の形態１〜４）
図１、３，５及び７は、各々実施の形態１〜４に係るズームレンズ系のレンズ配置図であり、いずれも無限遠合焦状態にあるズームレンズ系を表している。

各図において、（ａ）は広角端（最短焦点距離状態：焦点距離ｆｗ）のレンズ構成、（ｂ）は中間位置（中間焦点距離状態：焦点距離ｆｍ＝√（ｆｗ＊ｆｔ））のレンズ構成、（ｃ）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、各図の（ａ）と（ｂ）との間には、上から順に、広角端、中間位置、望遠端における各レンズ群の位置が示されている。そして、それらのレンズ群の位置が折れ線の矢印で結ばれ、広角端から望遠端への各レンズ群の動きが示されている。広角端と中間位置との間、中間位置と望遠端との間は、便宜上、単純に直線で結ば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。

さらに各図において、（ａ）広角端のレンズ構成の下部に示すレンズ群の符号に付された矢印は、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、図１、３，５及び７では、後述する第３レンズ群Ｇ３が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に移動する方向を示している。なお、これら図１、３，５及び７では、（ａ）広角端のレンズ構成の下部に各レンズ群の符号が記載されているため、便宜上、この符号にフォーカシングを表す矢印を付しているが、各ズーミング状態において、フォーカシングの際に各レンズ群が移動する方向は、実施の形態ごとに後に具体的に説明する。

なお図１、３，５及び７において、各レンズ素子の特定の面に付されたアスタリスク＊は、該面が非球面であることを示している。また各図において、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正負に対応する。また各図において、最も右側に記載された直線は、撮像素子Ｓの像面位置を表す。

さらに図１、３，５及び７に示すように、所定の位置に開口絞りＡが設けられている。

［１．実施の形態１（図１）］
図１は、実施の形態１に係るズームレンズ系のレンズ配置を表している。

ズームレンズ系は、物体側から像側へと順に、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、撮像素子Ｓと、で構成される。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第１レンズ素子Ｌ１と、負のパワーを有する第２レンズ素子Ｌ２と、負のパワーを有する第３レンズ素子Ｌ３と、正のパワーを有する第４レンズ素子Ｌ４と、負のパワーを有する第５レンズ素子Ｌ５と、で構成される。第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子Ｌ４は、接着剤等で接着される接合レンズである。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第６レンズ素子Ｌ６と、開口絞りＡと、負のパワーを有する第７レンズ素子Ｌ７と、正のパワーを有する第８レンズ素子Ｌ８と、正のパワーを有する第９レンズ素子Ｌ９と、負のパワーを有する第１０レンズ素子Ｌ１０と、で構成される。第７レンズ素子Ｌ７と第８レンズ素子Ｌ８は、接着剤等で接着される接合レンズである。第９レンズ素子Ｌ９と第１０レンズ素子Ｌ１０は、接着剤等で接着される接合レンズである。

第３レンズ群Ｇ３は、単レンズであり、負のパワーを有する第１１レンズ素子Ｌ１１で構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、単レンズであり、正のパワーを有する第１２レンズ素子Ｌ１２で構成される。

各レンズ素子について説明する。

第１レンズ群Ｇ１におけるレンズ素子を説明する。第１レンズ素子Ｌ１は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第２レンズ素子Ｌ２は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第３レンズ素子Ｌ３は、両凹レンズである。第４レンズ素子Ｌ４は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第５レンズ素子Ｌ５は、物体側に凹面を有するメニスカスレンズである。

第２レンズ群Ｇ２におけるレンズ素子を説明する。第６レンズ素子Ｌ６は、両凸レンズであり、物体側及び像側に非球面形状を有する。第７レンズ素子Ｌ７は、物体側に凸形状を有するメニスカスレンズである。第８レンズ素子Ｌ８は、両凸レンズである。第９レンズ素子Ｌ９は、両凸レンズである。第１０レンズ素子Ｌ１０は、両凹レンズである。

第３レンズ群Ｇ３におけるレンズ素子を説明する。第１１レンズ素子Ｌ１１は、物体側に凸形状を有するメニスカスレンズであり、物体側及び像側に非球面形状を有する。

第４レンズ群Ｇ４におけるレンズ素子を説明する。第１２レンズ素子Ｌ１２は、両凸レンズであり、物体側及び像側に非球面形状を有する。

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１レンズ群Ｇ１は像側に凸の軌跡を描いて移動し、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。即ち、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との間隔及び第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、各レンズ群が光軸に沿って移動する。

実施の形態１に係るズームレンズ系は、無限遠物点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に、第３レンズ群Ｇ３が光軸に沿って像側へ移動する。

［２．実施の形態２（図３）］
図３は、実施の形態２に係るズームレンズ系のレンズ配置を表している。

ズームレンズ系は、物体側から像側へと順に、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、撮像素子Ｓと、で構成される。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第１レンズ素子Ｌ１と、負のパワーを有する第２レンズ素子Ｌ２と、負のパワーを有する第３レンズ素子Ｌ３と、正のパワーを有する第４レンズ素子Ｌ４と、負のパワーを有する第５レンズ素子Ｌ５と、で構成される。第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子Ｌ４は、接着剤等で接着される接合レンズである。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第６レンズ素子Ｌ６と、開口絞りＡと、負のパワーを有する第７レンズ素子Ｌ７と、正のパワーを有する第８レンズ素子Ｌ８と、正のパワーを有する第９レンズ素子Ｌ９と、負のパワーを有する第１０レンズ素子Ｌ１０と、で構成される。第７レンズ素子Ｌ７と第８レンズ素子Ｌ８は、接着剤等で接着される接合レンズである。第９レンズ素子Ｌ９と第１０レンズ素子Ｌ１０は、接着剤等で接着される接合レンズである。

第３レンズ群Ｇ３は、単レンズであり、負のパワーを有する第１１レンズ素子Ｌ１１で構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、単レンズであり、正のパワーを有する第１２レンズ素子Ｌ１２で構成される。

各レンズ素子について説明する。

第１レンズ群Ｇ１におけるレンズ素子を説明する。第１レンズ素子Ｌ１は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第２レンズ素子Ｌ２は、両凹レンズであり、像側に非球面形状を有する。第３レンズ素子Ｌ３は、物体側に凸形状を有するメニスカスレンズである。第４レンズ素子Ｌ４は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第５レンズ素子Ｌ５は、物体側に凹面を有するメニスカスレンズである。

第２レンズ群Ｇ２におけるレンズ素子を説明する。第６レンズ素子Ｌ６は、両凸レンズであり、物体側及び像側に非球面形状を有する。第７レンズ素子Ｌ７は、物体側に凸形状を有するメニスカスレンズである。第８レンズ素子Ｌ８は、両凸レンズである。第９レンズ素子Ｌ９は、両凸レンズである。第１０レンズ素子Ｌ１０は、両凹レンズである。

第３レンズ群Ｇ３におけるレンズ素子を説明する。第１１レンズ素子Ｌ１１は、物体側に凸形状を有するメニスカスレンズであり、物体側及び像側に非球面形状を有する。

第４レンズ群Ｇ４におけるレンズ素子を説明する。第１２レンズ素子Ｌ１２は、両凸レンズであり、物体側及び像側に非球面形状を有する。

実施の形態２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１レンズ群Ｇ１は像側に凸の軌跡を描いて移動し、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。即ち、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との間隔及び第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、各レンズ群が光軸に沿って移動する。

実施の形態２に係るズームレンズ系は、無限遠物点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に、第３レンズ群Ｇ３が光軸に沿って像側へ移動する。

［３．実施の形態３（図５）］
図５は、実施の形態３に係るズームレンズ系のレンズ配置を表している。

ズームレンズ系は、物体側から像側へと順に、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、撮像素子Ｓと、で構成される。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第１レンズ素子Ｌ１と、負のパワーを有する第２レンズ素子Ｌ２と、負のパワーを有する第３レンズ素子Ｌ３と、正のパワーを有する第４レンズ素子Ｌ４と、負のパワーを有する第５レンズ素子Ｌ５と、で構成される。第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子Ｌ４は、接着剤等で接着される接合レンズである。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第６レンズ素子Ｌ６と、開口絞りＡと、負のパワーを有する第７レンズ素子Ｌ７と、正のパワーを有する第８レンズ素子Ｌ８と、正のパワーを有する第９レンズ素子Ｌ９と、負のパワーを有する第１０レンズ素子Ｌ１０と、で構成される。第７レンズ素子Ｌ７と第８レンズ素子Ｌ８は、接着剤等で接着される接合レンズである。第９レンズ素子Ｌ９と第１０レンズ素子Ｌ１０は、接着剤等で接着される接合レンズである。

第３レンズ群Ｇ３は、単レンズであり、負のパワーを有する第１１レンズ素子Ｌ１１で構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、単レンズであり、正のパワーを有する第１２レンズ素子Ｌ１２で構成される。

各レンズ素子について説明する。

第１レンズ群Ｇ１におけるレンズ素子を説明する。第１レンズ素子Ｌ１は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第２レンズ素子Ｌ２は、物体側に凸形状を有するメニスカスレンズである。第３レンズ素子Ｌ３は、両凹レンズである。第４レンズ素子Ｌ４は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第５レンズ素子Ｌ５は、物体側に凹面を有するメニスカスレンズである。

第２レンズ群Ｇ２におけるレンズ素子を説明する。第６レンズ素子Ｌ６は、両凸レンズであり、物体側及び像側に非球面形状を有する。第７レンズ素子Ｌ７は、物体側に凸形状を有するメニスカスレンズである。第８レンズ素子Ｌ８は、両凸レンズである。第９レンズ素子Ｌ９は、両凸レンズである。第１０レンズ素子Ｌ１０は、物体側に凹面を有するメニスカスレンズである。

第３レンズ群Ｇ３におけるレンズ素子を説明する。第１１レンズ素子Ｌ１１は、物体側に凸形状を有するメニスカスレンズであり、物体側及び像側に非球面形状を有する。

第４レンズ群Ｇ４におけるレンズ素子を説明する。第１２レンズ素子Ｌ１２は、両凸レンズであり、物体側及び像側に非球面形状を有する。

実施の形態３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１レンズ群Ｇ１は像側に凸の軌跡を描いて移動し、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。即ち、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との間隔及び第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、各レンズ群が光軸に沿って移動する。

実施の形態３に係るズームレンズ系は、無限遠物点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に、第３レンズ群Ｇ３が光軸に沿って像側へ移動する。

［４．実施の形態４（図７）］
図７は、実施の形態４に係るズームレンズ系のレンズ配置を表している。

ズームレンズ系は、物体側から像側へと順に、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、撮像素子Ｓと、で構成される。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第１レンズ素子Ｌ１と、負のパワーを有する第２レンズ素子Ｌ２と、負のパワーを有する第３レンズ素子Ｌ３と、正のパワーを有する第４レンズ素子Ｌ４と、負のパワーを有する第５レンズ素子Ｌ５と、で構成される。第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子Ｌ４は、接着剤等で接着される接合レンズである。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へと順に、開口絞りＡと、正のパワーを有する第６レンズ素子Ｌ６と、負のパワーを有する第７レンズ素子Ｌ７と、正のパワーを有する第８レンズ素子Ｌ８と、負のパワーを有する第９レンズ素子Ｌ９と、正のパワーを有する第１０レンズ素子Ｌ１０と、で構成される。第７レンズ素子Ｌ７と第８レンズ素子Ｌ８は、接着剤等で接着される接合レンズである。第９レンズ素子Ｌ９と第１０レンズ素子Ｌ１０は、接着剤等で接着される接合レンズである。

第３レンズ群Ｇ３は、単レンズであり、負のパワーを有する第１１レンズ素子Ｌ１１で構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、単レンズであり、正のパワーを有する第１２レンズ素子Ｌ１２で構成される。

各レンズ素子について説明する。

第１レンズ群Ｇ１におけるレンズ素子を説明する。第１レンズ素子Ｌ１は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第２レンズ素子Ｌ２は、物体側に凸形状を有するメニスカスレンズであり、物体側及び像側に非球面形状を有する。第３レンズ素子Ｌ３は、両凹レンズである。第４レンズ素子Ｌ４は、両凸レンズである。第５レンズ素子Ｌ５は、物体側に凹面を有するメニスカスレンズである。

第２レンズ群Ｇ２におけるレンズ素子を説明する。第６レンズ素子Ｌ６は、両凸レンズであり、物体側及び像側に非球面形状を有する。第７レンズ素子Ｌ７は、物体側に凸形状を有するメニスカスレンズである。第８レンズ素子Ｌ８は、両凸レンズである。第９レンズ素子Ｌ９は、物体側に凸形状を有するメニスカスレンズである。第１０レンズ素子Ｌ１０は、両凸レンズである。

第３レンズ群Ｇ３におけるレンズ素子を説明する。第１１レンズ素子Ｌ１１は、物体側に凸形状を有するメニスカスレンズであり、物体側及び像側に非球面形状を有する。

第４レンズ群Ｇ４におけるレンズ素子を説明する。第１２レンズ素子Ｌ１２は、両凸レンズである。

実施の形態４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１レンズ群Ｇ１は像側に凸の軌跡を描いて移動し、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。即ち、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との間隔及び第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、各レンズ群が光軸に沿って移動する。

実施の形態４に係るズームレンズ系は、無限遠物点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に、第３レンズ群Ｇ３が光軸に沿って像側へ移動する。

［５．他の実施の形態］
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１から４を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。

［６．条件式及び効果等］
以下、例えば実施の形態１〜４に係るズームレンズ系が満足することが可能な条件を説明する。なお、実施の形態１〜４に係るズームレンズ系に対して、複数の可能な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効果的である。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。

実施の形態１〜４に係るズームレンズ系は、物体側から像側へと順に、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、撮像素子Ｓと、を備える。第１レンズ群Ｇ１は、少なくとも１枚の接合レンズを含み、第１レンズ群Ｇ１の最も像側のレンズ素子は物体側に対して凹形状を有する。このように構成することで、広角・大口径でありながら高い光学性能のズームレンズ系を達成できる。

また、実施の形態１〜４に係るズームレンズ系は、ズーミング操作時には、少なくとも第１レンズ群Ｇ１〜第３レンズ群Ｇ３までが光軸に沿って移動する。

そして、ズームレンズ系は、例えば以下の条件式（１）、（２）を満足することが好ましい。

８．０ ≦ Ｌｗ／｛ｆｗ×ｔａｎ（ωｗ）｝≦ １５・・・（１）
ｆｔ／ｆｗ ≧ ４．５・・・（２）
ここで、
Ｌｗ：広角端における光学全長
ωｗ：広角端における半画角（°）
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
である。

条件式（１）はレンズ鏡筒の大きさを規定するための条件である。条件式（１）の下限を下回ると、広角端における鏡筒長を短くすることはできるが、撮像時において良好な光学性能を確保するために必要な最低限の鏡筒長を下回ることになり、像面湾曲や歪曲収差等の諸収差の補正が困難となる。また、条件式（１）の上限を上回ると、性能確保において必要以上に鏡筒長を持つことになり、小型なレンズ鏡筒や撮像装置、カメラを提供することが困難となる。また、条件式（２）は、広角端における全系の焦点距離と望遠端における全系の焦点距離との比を規定するための条件である。基本構成を有するズームレンズ系は、条件式（２）を満足することで、比較的高いズーム比を有し、中乃至高倍率を確保することができる。

なお、さらに以下の条件式（１Ａ）、（１Ｂ）、（２Ａ）の少なくとも一つを満足することにより、上記の効果を更に奏功させることができる。

９ ≦ Ｌｗ／｛ｆｗ×ｔａｎ（ωｗ）｝ ・・・（１Ａ）
Ｌｗ／｛ｆｗ×ｔａｎ（ωｗ）｝≦ １２ ・・・（１Ｂ）
ｆｔ／ｆｗ ≧ ４．７ ・・・（２Ａ）
更に、ズームレンズ系は、例えば以下の条件式（３）を満足することが好ましい。

−４．０ ≦ （Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）≦ −１．１・・・（３）
ここで、
Ｒ１：第１レンズ群内の最も像側に位置するレンズ素子の物体側曲率半径
Ｒ２：第１レンズ群内の最も像側に位置するレンズ素子の像側曲率半径
である。

条件式（３）は、１群内の最も像側に位置するレンズ素子の形状を規定するための条件である。条件式（３）の範囲を外れると、広角端における諸収差、特に像面湾曲、歪曲収差の補正が困難となる。

なお、さらに以下の条件（３Ａ）、（３Ｂ）の少なくとも一つを満足することにより、上記の効果を更に奏功させることができる。

−３．２ ≦ （Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２） ・・・（３Ａ）
（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）≦ −２．５ ・・・（３Ｂ）
更に、ズームレンズ系は、例えば以下の条件式（４）を満足することが好ましい。

５０ ≦ ωｗ ≦ ７０・・・（４）
ここで、
ωｗ：広角端における半画角（°）
である。

条件式（４）は、広角端における半画角を規定するための条件である。基本構成を有するズームレンズ系は、条件式（４）を満足することで、光学性能を維持しつつ、広角化を達成することができる。

なお、さらに以下の条件式（４Ａ）、（４Ｂ）の少なくとも一つを満足することにより、上記の効果を更に奏功させることができる。

６０ ≦ ωｗ ・・・（４Ａ）
ωｗ ≦ ６５ ・・・（４Ｂ）
更に、ズームレンズ系は、例えば以下の条件式（５）を満足することが好ましい。

−３．５ ≦ ｆ１／ｆｗ ≦ −２．０・・・（５）
ここで、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
である。

条件式（５）は、第１レンズ群の焦点距離と広角端における全系の焦点距離との比を規定するための条件である。条件式（５）の下限を下回ると、第１レンズ群のパワーが小さくなるため広角化を実現することが困難となる。また、条件式（５）の上限を上回ると、諸収差、特に広角端における像面湾曲、歪曲収差の補正が困難となる。

なお、さらに以下の条件式（５Ａ）、（５Ｂ）の少なくとも一つを満足することにより、上記の効果を更に奏功させることができる。

−２．６ ≦ ｆ１／ｆｗ ・・・（５Ａ）
ｆ１／ｆｗ ≦ −２．１ ・・・（５Ｂ）
更に、ズームレンズ系は、例えば以下の条件式（６）を満足することが好ましい。

νｄ１ｎ ≧ ６０・・・（６）
ここで、
νｄ１ｎ：接合レンズを構成する２枚のレンズ素子のうち、負のパワーを有するレンズ素子のアッベ数
である。

条件式（６）は、第１レンズ群の接合レンズを構成する負レンズのアッベ数を規定するための条件である。条件式（６）の下限を下回ると、広角端から望遠端における色収差の補正を良好に行なうことが困難となる。

なお、さらに以下の条件式（６Ａ）を満足することにより、上記の効果を更に奏功させることができる。

νｄ１ｎ ≧ ６２・・・（６Ａ）
更に、ズームレンズ系は、例えば以下の条件式（７）を満足することが好ましい。

２．８ ≦ ｆ２／ｆｗ ≦ ４．０・・・（７）
ここで、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
である。

条件式（７）は、第２レンズ群の焦点距離と広角端における全系の焦点距離との比を規定するための条件である。条件式（７）の下限を下回ると、第２レンズ群のパワーが大きくなるため諸収差、特に望遠端における球面収差、軸上色収差の補正が困難となる。また、条件式（７）の上限を上回ると、第２レンズ群の移動量が大きくなることで光学全長が伸びることからコンパクトな鏡筒を構成することが困難となる。

なお、さらに以下の条件式（７Ａ）、（７Ｂ）の少なくとも一つを満足することにより、上記の効果を更に奏功させることができる。

３．０ ≦ ｆ２／ｆｗ ・・・（７Ａ）
ｆ２／ｆｗ ≦ ３．７ ・・・（７Ｂ）
更に、ズームレンズ系は、例えば以下の条件式（８）を満足することが好ましい。

νｄ２ｐ ≧ ６５ ・・・（８）
ここで、
νｄ２ｐ：第２レンズ群において正のパワーを有するレンズ素子のアッベ数平均値
である。

条件式（８）は、第２レンズ群において正のパワーを有するレンズ素子のアッベ数平均値を規定するための条件である。条件式（８）の下限を下回ると、望遠端において諸収差、特に軸上色収差の補正が困難となる。

なお、さらに以下の条件式（８Ａ）を満足することにより、上記の効果を更に奏功させることができる。

νｄ２ｐ ≧ ６９ ・・・（８Ａ）
更に、ズームレンズ系は、例えば以下の条件式（９）を満足することが好ましい。

−６．０ ≦ ｆ３／ｆｗ ≦ −２．０・・・（９）
ここで、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
である。

条件式（９）は、第３レンズ群の焦点距離と広角端における全系の焦点距離との比を規定するための条件である。条件式（９）の下限を下回ると、第３レンズ群の移動量が大きくなることで光学全長が伸びることからコンパクトな鏡筒を構成ことが困難となる。また、条件式（９）の上限を上回ると、第３レンズ群のパワーが大きくなるため、フォーカシング時における遠距離から近距離までの像面変動を抑えることが困難となる。

なお、さらに以下の条件（９Ａ）、（９Ｂ）の少なくとも一つを満足することにより、上記の効果を更に奏功させることができる。

―５．１ ≦ ｆ３／ｆｗ ・・・（９Ａ）
ｆ３／ｆｗ ≦ −２．９ ・・・（９Ｂ）
最後に、ズームレンズ系は、例えば以下の条件式（１０）を満足することが好ましい。

３．０ ≦ ｆ４／ｆｗ ≦ ５．３ ・・・（１０）
ここで、
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
である。

条件式（１０）は、第４レンズ群の焦点距離と広角端における全系の焦点距離との比を規定するための条件である。条件式（１０）の下限を下回ると、第４レンズ群のパワーが大きくなるため、諸収差、特に像面湾曲を抑えることが困難となる。また、条件式（１０）の上限を上回ると、像面へ入射する光線の角度が大きくなり、カラーシェーディングを抑えることが困難となる。

なお、さらに以下の条件式（１０Ａ）、（１０Ｂ）の少なくとも一つを満足することにより、上記の効果を更に奏功させることができる。

３．３ ≦ ｆ４／ｆｗ ・・・（１０Ａ）
ｆ４／ｆｗ ≦ ５．０ ・・・（１０Ｂ）
（実施の形態１を適用したデジタルカメラの概略構成）
図９は、実施の形態１に係るズームレンズ系を適用したネットワークカメラの概略構成図である。なお、実施の形態２〜４に係るズームレンズ系を適用することも可能である。

図９に示すように、ネットワークカメラは、筐体４と、撮像素子Ｓと、ズームレンズ系１と、通信部３と、で構成されている。

ズームレンズ系１には、実施の形態１と同様に、ズーミングの際に第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４までの全てのレンズ群が光軸に沿って移動するように、アクチュエータやレンズ枠が構成されている。

ネットワークカメラは、ズームレンズ系１により、撮像素子Ｓに結像された被写体像を、通信部３を介して外部機器に送信することが可能である。

なお、以上説明した実施の形態１に係るズームレンズ系をネットワークカメラに適用した例を示したが、デジタルカメラやスマートフォン、レンズ交換式カメラ等に適用することも可能である。

（数値実施例）
以下、実施の形態１〜４に係るズームレンズ系を具体的に実施した数値実施例１〜４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、νｄ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。

ここで、
Ｚ：光軸からの高さがｈの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離、
ｈ：光軸からの高さ、
ｒ：頂点曲率半径、
κ：円錐定数、
Ａｎ：ｎ次の非球面係数
である。

図２、４、６及び８は、各々実施の形態１〜４に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。

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

（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、無限遠合焦状態での各種データを表３Ａ〜表３Ｄに示す。

（数値実施例２）
数値実施例２のズームレンズ系は、図３に示した実施の形態２に対応する。数値実施例２のズームレンズ系の面データを表４に、非球面データを表５に、無限遠合焦状態での各種データを表６Ａ〜表６Ｄに示す。

（数値実施例３）
数値実施例３のズームレンズ系は、図５に示した実施の形態３に対応する。数値実施例３のズームレンズ系の面データを表７に、非球面データを表８に、無限遠合焦状態での各種データを表９Ａ〜表９Ｄに示す。

（数値実施例４）
数値実施例４のズームレンズ系は、図７に示した実施の形態４に対応する。数値実施例４のズームレンズ系の面データを表１０に、非球面データを表１１に、無限遠合焦状態での各種データを表１２Ａ〜表１２Ｄに示す。

（条件の対応値）
以下の表１３に、各数値実施例のズームレンズ系における各条件の対応値を示す。

本開示に係るズームレンズ系は、デジタルスチルカメラ、交換レンズ式デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話機器のカメラ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）のカメラ、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可能であり、特にデジタルスチルカメラシステム、デジタルビデオカメラシステムといった高画質が要求される撮影光学系に好適である。

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
Ｌ１２ 第１２レンズ素子
Ａ 開口絞り
Ｓ 撮像素子
１ ズームレンズ系
３ 通信部
４ 筐体

Claims (11)

1. 少なくとも１枚のレンズ素子で構成されたレンズ群を複数有するズームレンズ系であって、
   物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群と、負のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群と、からなり、
   前記第１レンズ群は、物体側より順に、像側に凹面を向けた負メニスカス形状の第１レンズ素子と、像側に凹面を向けた負メニスカス形状の第２レンズ素子と、像側に凹面を向けた第３レンズ素子と、物体側に凸面を向けた第４レンズ素子と、物体側に凹面を向けた第５レンズ素子で構成され、
   前記第３レンズ素子と前記第４レンズ素子は接合レンズを構成する、ズームレンズ系。
2. 撮影時の広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群を光軸に沿って移動させて変倍を行い、以下の条件式（１）及び（２）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   ８．０ ≦ Ｌｗ／｛ｆｗ×ｔａｎ（ωｗ）｝≦ １５・・・（１）
   ｆｔ／ｆｗ ≧ ４．５・・・（２）
   ここで、
   Ｌｗ：広角端における光学全長
   ωｗ：広角端における半画角（°）
   ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
   ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
   である、ズームレンズ系。
3. 前記第１レンズ群の前記最も像側のレンズ素子は負のパワーを有し、以下の条件式（３）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   −４．０ ≦ （Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）≦ −１．１・・・（３）
   ここで、
   Ｒ１：第１レンズ群内の最も像側に位置するレンズ素子の物体側曲率半径
   Ｒ２：第１レンズ群内の最も像側に位置するレンズ素子の像側曲率半径
   である、ズームレンズ系。
4. 以下の条件式（４）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   ５０ ≦ ωｗ ≦ ７０・・・（４）
   ここで、
   ωｗ：広角端における半画角（°）
   である、ズームレンズ系。
5. 以下の条件式（５）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   −３．５ ≦ ｆ１／ｆｗ ≦ −２．０・・・（５）
   ここで、
   ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
   ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
   である、ズームレンズ系。
6. 前記第１レンズ群に含まれる前記接合レンズの負のパワーを有するレンズ素子は以下の条件式（６）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   νｄ１ｎ ≧ ６０・・・（６）
   ここで、
   νｄ１ｎ：接合レンズを構成する２枚のレンズ素子のうち、負のパワーを有するレンズ素子のアッベ数
   である、ズームレンズ系。
7. 以下の条件式（７）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   ２．８ ≦ ｆ２／ｆｗ ≦ ４．０・・・（７）
   ここで、
   ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
   ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
   である、ズームレンズ系。
8. 前記第２レンズ群において、正のパワーを有する全てのレンズ素子のアッベ数の平均値は、以下の条件式（８）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   νｄ２ｐ ≧ ６５・・・（８）
   ここで、
   νｄ２ｐ：第２レンズ群において正のパワーを有するレンズ素子のアッベ数平均値
   である、ズームレンズ系。
9. 無限遠合焦状態から有限距離合焦状態へフォーカシングする場合、前記第３レンズ群を像側へ可動することによって合焦動作を行い、以下の条件式（９）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   −６．０ ≦ ｆ３／ｆｗ ≦ −２．０・・・（９）
   ここで、
   ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
   ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
   である、ズームレンズ系。
10. 前記第４レンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、像面に対して固定であり、以下の条件式（１０）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
    ３．０ ≦ ｆ４／ｆｗ ≦ ５．３・・・（１０）
    ここで、
    ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
    である、ズームレンズ系。
11. 請求項１に記載のズームレンズ系と、前記ズームレンズ系によって形成された像を受光する撮像素子を有する、撮像装置。

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