JP2011118372A - レンズシステム - Google Patents

Abstract

【課題】デイ＆ナイトの用途で明るく鮮明な画像を取得できるバリフォーカルレンズシステムを提供する。
【解決手段】正の第１のレンズ群Ｇ１と、負の第２のレンズ群Ｇ２と、正の第３のレンズ群Ｇ３と、正の第４のレンズ群Ｇ４とから構成され、レンズ群Ｇ１は、アッべ数νｄ１ｘが以下の条件を満たす正の屈折力のレンズを含み、レンズ群Ｇ２は、アッべ数νｄ２ｘが以下の条件を満たす正の屈折力のレンズとアッべ数νｄ２ｙおよびνｄ２ｚが以下の条件を満たす２枚の負の屈折力のレンズとを含み、レンズ群Ｇ３は、複数の正の屈折力のレンズを含み、それら複数の正の屈折力のレンズのアッべ数の平均νｄ３ａおよび４０から６０℃における屈折率温度係数の和ｎｄｔｓが以下を満たすレンズシステム１０を提供する。
νｄ１ｘ＞８０
νｄ２ｘ、νｄ２ｙ、νｄ２ｚ＜２３
７７．５＜νｄ３ａ＜８２．５
−１２．８×１０^−６＜ｎｄｔｓ＜−２．４×１０^−６
【選択図】図１

Description

本発明は、可視光および近赤外光をカバーするのに適したレンズシステムに関するものである。

特許文献１には、Ｆ値が明るく、高変倍比で、全変倍範囲にわたり高い光学性能を有したマスターフォーカス方式の４群ズームレンズを提供することが記載されている。そのため、特許文献１に記載のズームレンズは、物体側より順に正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群で構成され、第１、第３レンズ群を固定とすることが記載されている。また、第３レンズ群は、１枚の正レンズから成り、少なくともひとつの非球面を有する。第２レンズ群を一方向に移動させて変倍を行い、第４レンズ群を非直線的に移動させて変倍に伴なう像面移動を補正するとともに、物体側へ移動させて、無限遠物体から至近物体への合焦を行なう。第４群は、２枚の正レンズと１枚の負レンズから構成され、ズームレンズは、合計１０枚のレンズで構成されることが記載されている。

特許文献２には、高変倍比で、かつ全変倍範囲にわたり、可視光領域から近赤外光領域に至るまで高い光学性能を発揮することが可能なバリフォーカルレンズとすることが記載されている。そのため、特許文献２のレンズは、物体側より順に、正の第１群、負の第２群、正の第３群、正の第４群を配設してなるレンズが記載されている。さらに、広角端から望遠端への変倍時に、第１群、第３群を光軸上で固定とし、第２群を光軸に沿って像側へ移動させて変倍を行い、第４群を独立して光軸に沿って移動させて変倍に伴う像面移動の補正を行うことが記載されている。それぞれ物体側より順に、第１群は負と正の接合レンズ、正レンズからなり、第２群は負レンズ、負と正の接合レンズからなり、第３群は正と負の接合レンズからなり、第４群は正レンズ、負レンズ、正レンズからなり、少なくとも１面が非球面とされることが記載されている。

特開２００３−１２１７３７号公報 特開２００６−３５８９号公報

正、負、正、正の４群のテレフォトタイプのレンズシステムは監視用途のレンズシステムとして用いられることが多い。近年の撮像素子の高性能化に伴い、監視用途のレンズシステムにも高解像度化への要求が高まっている。高解像度化の１つの要素として、軸上／倍率色収差の良好な補正が重要になっている。監視用途に重要な望遠レンズは広角レンズに比べて軸上色収差が大きくなる傾向がある。さらにデイ＆ナイトを実現するためには可視波長域と近赤外波長、たとえば、８００〜９００ｎｍの波長域までの軸上色収差を極力小さくする必要がある。一方、像の明るさを確保するためにＦナンバーを小さくする必要があり、焦点深度を深くすることは難しい。

オートフォーカス機構や電動フォーカス機構を持たず、また、電動ズーム機構も持たないレンズシステムが監視用途では要望されることがあり、そのようなレンズシステムでは、明るく、さらに、軸上色収差が小さいことが要求される。

本発明の一態様は、物体側から順に、正の屈折力の第１のレンズ群と、変倍の際に移動する負の屈折力の第２のレンズ群と、正の屈折力の第３のレンズ群と、変倍および焦点調整の際に移動する正の屈折力の第４のレンズ群とから構成されるレンズシステムである。第１のレンズ群は、アッべ数νｄ１ｘが以下の条件（１）を満たす正の屈折力のレンズを含む。第２のレンズ群は、アッべ数νｄ２ｘが以下の条件（２）を満たす正の屈折力のレンズと、アッべ数νｄ２ｙおよびνｄ２ｚがそれぞれ以下の条件（２）を満たす２枚の負の屈折力のレンズとを含む。さらに、第３のレンズ群は、複数の正の屈折力のレンズを含み、それら複数の正の屈折力のレンズのアッべ数の平均νｄ３ａおよび４０から６０℃における屈折率温度係数の和ｎｄｔｓが以下の条件（３）および（４）をそれぞれ満たす。
νｄ１ｘ＞８０・・・（１）
νｄ２ｘ、νｄ２ｙ、νｄ２ｚ＜２３・・・（２）
７７．５＜νｄ３ａ＜８２．５・・・（３）
−１２．８×１０^−６＜ｎｄｔｓ＜−２．４×１０^−６・・・（４）

このレンズシステムにおいては、条件（１）および（２）により色収差を補正するとともに、コンパクトで十分な変倍率を確保できるようにする。また、第３のレンズ群を条件（３）および（４）に基づき、複数枚の低分散の正の屈折力のレンズを含む構成とし、色収差の発生を抑制しながら正の屈折力を確保し、さらに、屈折率温度係数が負のガラス製のレンズを使用することにより、レンズシステム全体の温度によるパワーの変動を抑制するようにしている。

すなわち、多くの光学素材の屈折率温度係数は正（プラス）であり、正のパワーを持つ群と、負のパワーを持つ群との組み合わせで、システムとしての温度変化によるピント変動はキャンセルされることが多い。このレンズシステムにおいては、正、負、正、正の４群であって、第３のレンズ群の屈折率温度係数を負にすることにより、正負のパワーの組み合わせと、正のパワーで正負の温度屈折率係数の組み合わせとにより、さらに、レンズシステムとしての屈折率温度変化を抑制できるようにしている。したがって、オートフォーカス機構や電動フォーカス機構を省略するような撮像装置にも適用可能なレンズシステムを提供できる。

さらに、色収差を良好に補正するために異常分散性をもち、低分散（高アッべ数）のＥＤガラス、ＳＤガラス、ＬＤガラスあるいはＵＤガラスなどと称される種類の光学材料によるレンズが用いられ、その中には屈折率温度係数が負で、係数が大きいものがある。したがって、第３のレンズ群を、高アッべ数の複数枚の正のパワーのレンズを含む構成とすることにより、低分散で色収差の補正に効果があり、さらに、負の屈折率温度係数を有し、適度な正のパワーをもったレンズ群として設計できる。さらに、レンズ枚数を複数にすることにより、第３のレンズ群の収差補正能力も向上できる。

第３のレンズ群の複数の正の屈折力のレンズの屈折率温度係数の和ｎｄｔｓは、さらに以下の条件（５）を満たすことが好ましい。
−８．６×１０^−６＜ｎｄｔｓ＜−２．４×１０^−６・・・（５）

第３のレンズ群の複数の正の屈折力のレンズは、屈折率温度係数が負の複数のレンズを含んでいてもよい。第３のレンズ群の複数の正の屈折力のレンズは、屈折率温度係数が正および負のレンズをそれぞれ含むものであってもよい。典型的な第３のレンズ群は２枚の正の屈折力のレンズと、１枚の負の屈折力のレンズとから構成されている。

第２のレンズ群は、正の屈折力のレンズと、２枚の負の屈折力のレンズの一方とによる接合レンズを含むことが望ましい。軸上色収差の補正に有効である。

第１のレンズ群の正の屈折力のレンズのアッべ数νｄ１は以下の条件（６）を満たすことが望ましい。軸上および倍率色収差の発生をさらに抑制できる。
νｄ１ｘ＞９０・・・（６）

さらに、第１のレンズ群は、正の屈折力のレンズと負の屈折力のレンズとによる接合レンズを含むことが好ましい。

このレンズシステムにおいては、第１〜第３のレンズ群により色収差の補正がほぼ良好に行われ、フォーカスを主に担当する第４のレンズ群は、正の屈折力のレンズのみを含む簡易な構成でよい。典型的な第４のレンズ群は、１枚の正の屈折力のレンズにより構成される。

本発明の他の態様の１つは上記のレンズシステムと、撮像素子とを有する撮像装置である。変倍をいったんセットすれば、オートフォーカスなどのフォーカス調整を行わずに、より明るく鮮明な像を得ることが可能となる。したがって、デイ＆ナイト対応の監視目的の装置に適している。

撮像装置およびレンズシステムの概略構成を示す図であり、図１（ａ）は広角端の配置を示し、図１（ｂ）は望遠端の配置を示す。 図１に示すレンズシステムのレンズデータを示す図。 図１に示すレンズシステムの諸数値を示す図であり、図３（ａ）は基本データ、図３（ｂ）はズームデータ、図３（ｃ）は非球面データを示す。 レンズシステムの広角端の縦収差を示す図。 レンズシステムの望遠端の縦収差を示す図。 異なる撮像装置およびレンズシステムの概略構成を示す図であり、図６（ａ）は広角端の配置を示し、図６（ｂ）は望遠端の配置を示す。 図６に示すレンズシステムのレンズデータを示す図。 図６に示すレンズシステムの諸数値を示す図であり、図８（ａ）は基本データ、図８（ｂ）はズームデータ、図８（ｃ）は非球面データを示す。 図６に示すレンズシステムの広角端の縦収差を示す図。 図６に示すレンズシステムの望遠端の縦収差を示す図。

第１の実施の形態
図面を参照しながら、本発明についてさらに説明する。図１は、本発明のレンズシステムを用いた撮像装置の概略構成を示している。この撮像装置１は、レンズシステム１０と、レンズシステム１０により結像された画像をデジタルデータに変換する撮像素子２とを含む。撮像素子２の典型的なものはＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの半導体撮像素子である。レンズシステム１０は、物体側（拡大側）１１から順に、正の屈折力の第１のレンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２のレンズ群Ｇ２と、正の屈折力の第３のレンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４のレンズ群Ｇ４とから構成されている。図１（ａ）はレンズシステム１０の広角端（ＷＩＤＥ）における配置を示し、図１（ｂ）はレンズシステム１０の望遠端（ＴＥＬＥ）における配置を示している。このレンズシステム１０は、バリフォーカルレンズであり、第１のレンズ群Ｇ１および第３のレンズ群Ｇ３を固定し、第２のレンズ群Ｇ２および第４のレンズ群Ｇ４を光軸に沿って移動させることにより広角端と望遠端との間で変倍できる。また、第４のレンズ群Ｇ４を移動させることにより焦点調整を行う。

この撮像装置１の用途の１つは、監視目的の撮像装置であり、設置場所に固定したのち、第２のレンズ群Ｇ２および第４のレンズ群Ｇ４を動かして、設置場所および監視対象に適した倍率と焦点調整を、たとえば、マニュアルで行う。このレンズシステム１０は、可視光および近赤外光の波長域（たとえば波長４００ｎｍ〜９００ｎｍ）の画像を結像できる能力を備えており、昼夜を通じて監視対象の画像を取得することができる。また、このレンズシステム１０は、いったん倍率調整および焦点調整を行えば、昼夜（デイ＆ナイト）を通じて監視対象の画像を取得できる。したがって、この装置１は、簡易な構成で、遅延なく解像度の高い画像を取得できるので、固定された監視ポイントの画像取得に限らず、車載センサーなどの多種多様な監視目的に利用できる。レンズシステム１０をモーターなどのアクチュエータを備えた変倍機構および焦点調整機構とともに使用することも可能である。

図２に、各レンズのデータを示している。また、図３にレンズシステムの諸数値を示している。レンズデータにおいて、Ｒｉは物体側１１から順番に並んだ各レンズ（各レンズ面）の曲率半径（ｍｍ）、Ｄｉは物体側１１から順番に並んだ各レンズ面の間の距離（ｍｍ）、φｉは拡大側１１から順番に並んだ各レンズ面の有効径（ｍｍ）、ｎｄは拡大側１１から順番に並んだ各レンズの屈折率（ｄ線）、νｄは拡大側１１から順番に並んだ各レンズのアッベ数（ｄ線）を示す。なお、２２番目のデータは撮像素子２の像面までの距離を示す。

レンズシステム１０は、物体側（拡大側）１１から撮像素子（縮小側）２に向かって４つのレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３およびＧ４にグループ化された１２枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２５、Ｌ３１〜Ｌ３３およびＬ４１により構成されている。

最も物体側１１の第１のレンズ群Ｇ１は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、物体側１１から順番に物体側１１に凸の正のメニスカスレンズＬ１１と、物体側１１に凸の負のメニスカスレンズＬ１２と、物体側１１に凸の正のメニスカスレンズＬ１３とから構成されている。メニスカスレンズＬ１２およびＬ１３は接合レンズ（バルサム）を構成している。

第２のレンズ群Ｇ２は、全体が負の屈折力を備えたレンズ群であり、物体側１１から順番に物体側１１に凸の正のメニスカスレンズＬ２１と、物体側１１に凸の負のメニスカスレンズＬ２２と、両凹の負レンズＬ２３と、両凹の負レンズＬ２４と、両凸の正レンズＬ２５とから構成されている、メニスカスレンズＬ２１およびＬ２２と、負レンズＬ２４および正レンズＬ２５とはそれぞれ接合レンズ（バルサム）を構成している。

第３のレンズ群Ｇ３は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、物体側１１から両凸の正レンズＬ３１と、同じく両凸の正レンズＬ３２と、物体側１１に凸の負のメニスカスレンズＬ３３により構成されている。また、第３のレンズ群Ｇ３の物体側１１に絞りＳが配置されている。

第４のレンズ群Ｇ４は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、両凸の正レンズＬ４１により構成されている。

レンズシステム１０は、第２のレンズ群Ｇ２および第４のレンズ群Ｇ４が移動することにより変倍し、距離Ｄ５、Ｄ１３、Ｄ２０およびＤ２２が変化する。また、第３のレンズ群Ｇ３の最も物体側の正レンズＬ３１の両面Ｓ１５およびＳ１６が非球面である。非球面は、Ｘを光軸方向の座標、Ｙを光軸と垂直方向の座標、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径とし、図３（ｃ）の係数Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを用いて次式で表される。以下においても同様である。
Ｘ＝（１／Ｒ）Ｙ²／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（１／Ｒ）²Ｙ²｝^1/2］
＋ＡＹ⁴＋ＢＹ⁶＋ＣＹ⁸＋ＤＹ¹⁰＋ＥＹ^１２＋ＦＹ^１４

第１のレンズ群Ｇ１は、アッべ数（νｄ１ｘ、本例においてはνｄ１３）が９５の正のパワーのレンズＬ１３を含み、この正レンズＬ１３がアッべ数３４．７の負のパワーのレンズＬ１２と接合レンズを構成している。レンズＬ１３は、たとえば、株式会社オハラのＥＤレンズ素材であるＳ−ＦＰＬ５３を用いたレンズである。したがって、このレンズシステム１０は上述した条件（１）および（６）を満たしている。なお、市販されているレンズ素材のアッべ数を勘案するとアッべ数（νｄ１ｘ、本例においてはνｄ１３）の上限は９５程度であるが、レンズＬ１３は、さらにアッべ数が高いものであってもよい。

第２のレンズ群Ｇ２のレンズＬ２１〜Ｌ２５のそれぞれのアッべ数は、１８．９、２２．８、２２．８、４２．８および１８．９であり、アッべ数（νｄ２ｘ、本例においてはνｄ２１および／またはνｄ２５）が２３以下の正のパワーのレンズＬ２１およびＬ２５と、アッべ数（νｄ２ｙおよびνｄ２ｚ、本例においてはνｄ２２およびνｄ２３）が２３以下の負のパワーのレンズＬ２２およびＬ２３とを含む。そして、レンズＬ２１およびＬ２２は接合レンズを構成している。したがって、このレンズシステム１０は上述した条件（２）を満たしている。なお、市販されているレンズ素材のアッべ数を勘案するとアッべ数（νｄ２ｘ、νｄ２ｙ、νｄ２ｚ、本例においては、νｄ２１、νｄ２２、νｄ２３およびνｄ２５）の下限は１７程度である。

第３のレンズ群Ｇ３の正レンズＬ３１およびＬ３２のアッべ数はそれぞれ６４．１および９５．０である。したがって、第３のレンズ群の正レンズのアッべ数の平均（νｄ３ａ）は７９．６であり、上述した条件（３）を満たす。

第３のレンズ群Ｇ３の正レンズＬ３１は株式会社オハラのレンズ素材Ｌ−ＢＳＬ７を用いたレンズであり、４０〜６０℃の屈折率温度係数ｎｄｔ（フラウンホーファーのｄ線の相対的な屈折率温度変化係数ｄｎ／ｄｔ（relative）（／℃)以下同様）は、４．７×１０^−６である。また、正レンズＬ３２は株式会社オハラのレンズ素材Ｌ−ＦＰＬＬ５３を用いたレンズであり、４０〜６０℃の屈折率温度係数ｎｄｔ（ｄ線）は、−７．０×１０^−６である。したがって、第３のレンズ群の正レンズの屈折率温度係数の和ｎｄｔｓは−２．３×１０^−６であり、上述した条件（４）および（５）を満たす。

このレンズシステム１０は、焦点距離が１５．４５〜５３．３５ｍｍの間で変動可能な変倍率３．４５のバリフォーカルレンズであり、使用するセンサー（撮像素子）２は１／３インチサイズである。したがって、このレンズシステム１０は、フィルムカメライメージサイズ（３５ｍｍ）で換算すると１０８ｍｍ〜３８０ｍｍの焦点距離範囲を持つ望遠を中心としたバリフォーカルレンズである。さらに、図４および５に、広角端および望遠端における縦収差図を示すように、可視光だけではなく近赤外光においても諸収差が良好に補正されており、広角端および望遠端において、可視光および近赤外光の鮮明な画像を得ることができる。なお、球面収差は、波長４３５．８３ｎｍ（太実線）と、４８６．１３ｎｍ（破線）と、５４６．０７ｎｍ（一点鎖線）と、５８７．５６ｎｍ（二点鎖線）と、６５６．２７ｎｍ（長破線）と、８００．００ｎｍ（長一点鎖線）と、８５０．００ｎｍ（長二点鎖線）と、９００．００ｎｍ（細実線）とを示している。また、非点収差においては、タンジェンシャル光線（Ｔ）およびサジタル光線（Ｓ）の収差をそれぞれ示している。

このレンズシステム１０においては、まず、正のパワーの第１のレンズ群Ｇ１において、正のパワーのレンズＬ１３に低分散、すなわち、高アッべ数（νｄ１ｘ）のレンズを採用し、色収差の発生を抑制するとともに高アッベ数の正のパワーのレンズＬ１３と比較的低アッぺ数の負のパワーのレンズＬ１２とを組み合わせて軸上色収差が効率よく補正できるようにしている。

一方、負のパワーで変倍の機能を有する第２のレンズ群Ｇ２においては、低アッベ数のレンズ（νｄ２ｘ、νｄ２ｙおよびνｄ２ｚ、この例ではνｄ２１、νｄ２２、νｄ２３およびνｄ２５）を採用し、第２のレンズ群Ｇ２を構成する各レンズＬ２１〜Ｌ２５が、変倍と、変倍に伴う諸収差の発生を補正するのに十分なパワーを持つようにしている。また、高分散のレンズであることを利用し、さらに、レンズＬ２１〜Ｌ２５のうちのＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２４およびＬ２５により２組の接合レンズを構成し、軸上色収差のみならず、各レンズ群で発生する色収差を補正する能力も確保できるようにしている。

正のパワーの第３のレンズ群Ｇ３においては、複数枚の低分散の（すなわち、アッベ数の平均値νｄ３ａが高い）正の屈折力のレンズＬ３１およびＬ３２を含む構成とし、色収差の発生を抑制しながら正の屈折力を確保し、さらに、屈折率温度係数を負とすることにより、レンズシステム１０の温度によるパワーの変動を抑制するようにしている。

普通に選択される光学素材の屈折率温度係数は正（プラス）であり、正のパワーを持つレンズ群Ｇ１および／またはＧ４と、負のパワーを持つレンズ群Ｇ２との組み合わせで、レンズシステム１０としての屈折率温度変化はある程度キャンセルされる。しかしながら、広い波長域において軸上色収差の温度変化を所定の範囲に収めるには十分とは言えない。特に、４０度以上の高温が予想される用途、たとえば屋外設置を予定している場合は、設置環境の温度変化幅が大きい可能性がある。

このレンズシステム１０においては、正、負、正、正の４群Ｇ１〜Ｇ４であることを利用し、第３のレンズ群Ｇ３の屈折率温度係数の和ｎｄｔｓを負にすることにより、正負のパワーの組み合わせ、たとえば、第１のレンズ群Ｇ１と第２のレンズ群Ｇ２と、正のパワーで正負の温度屈折率係数の組み合わせ、たとえば、第３のレンズ群Ｇ３と第４のレンズ群Ｇ４とにより、さらに、レンズシステム１０の屈折率温度変化を抑制できる。したがって、このレンズシステム１０が設置される環境温度の変化によるピント変動を抑制でき、それに起因する軸上色収差をさらに精度よく補正できる。このため、撮像装置１においては、オートフォーカス機構や電動フォーカス機構を省略しても、可視光および近赤外光により鮮明な像を得ることができる。

さらに、第３のレンズ群Ｇ３では、低分散、高アッベ数（高平均アッべ数νｄ３ａ）の２枚の正レンズＬ３１およびＬ３２を用い、色収差の発生を抑制する。それとともに、第３のレンズ群Ｇ３では、比較的低屈折力で高アッベ数のレンズを用い、負の屈折率温度変化のレンズ群であって、レンズシステム１０の屈折率温度変化の補正に寄与できる程度のパワーが得られるようにしている。

異常分散性をもち、低分散（高アッべ数）のＥＤガラス、ＳＤガラス、ＬＤガラスあるいはＵＤガラスなどと称される種類の光学材料の中には屈折率温度係数が負で、係数が大きいものがある。たとえば、株式会社オハラのＳ−ＦＰＬ５３、Ｓ−ＦＳＬ５、ＨＯＹＡ株式会社のＦＣＤ１、ＦＣＤ１０、株式会社住田光学ガラスのＫ−ＧＦＫ６８、Ｋ−ＧＦＫ７０、Ｋ−ＰＦＫ８５などを挙げることができる。したがって、第３のレンズ群Ｇ３を、高アッべ数の複数枚の正のパワーのレンズを含む構成とすることにより、低分散で色収差の補正に効果があり、さらに、負の屈折率温度係数を有し、適度な正のパワーをもったレンズ群として設計できる。さらに、レンズ枚数を複数にすることにより、第３のレンズ群の収差補正能力も向上できる。

一方、条件（３）に示す範囲の低分散、高アッベ数であることのみを第３のレンズ群Ｇ３のレンズの選択基準とすると色収差の補正には効果的であるが、負の屈折率温度係数が大きくなりすぎて、過剰に補正する可能性がある。異常分散性をもち、低分散（高アッべ数）の光学材料の中には屈折率温度係数が正のものもある。たとえば、株式会社オハラのＬ−ＢＡＬ３５、Ｌ−ＢＳＬ７、ＨＯＹＡ株式会社のＭ−ＰＣＤ５１、株式会社住田光学ガラスのＫ−ＰＭＫ３０などを挙げることができる。したがって、この第３のレンズ群Ｇ３においては、高アッベ数で負の屈折率温度係数を持つ正レンズＬ３２と、高アッベ数で正の屈折率温度係数を持つ正レンズＬ３１とを組み合わせることにより、条件（４）または（５）に示す適切な範囲の負の屈折率温度係数を持ち、さらに、ある程度のパワーを備えた第３のレンズ群Ｇ３を構成している。また、高アッベ数の正のパワーのレンズＬ３１およびＬ３２と、低アッベ数の負のパワーのレンズＬ３３との組み合わせは、色収差の補正に効果がある。

このように、本レンズシステム１０は、バリフォーカルの望遠タイプのレンズシステムであり、色収差、特に望遠タイプで補正が要望される軸上色収差が広範囲の波長域にわたり極めて良好に補正されている。このため、焦点深度を深くしなくてもピントずれを抑制できるので、Ｆナンバーが広角端で１．４４と小さく明るいレンズシステムにすることができる。したがって、広い波長範囲の鮮明で明るい画像を取得できるレンズシステム１０を提供できる。

さらに、このレンズシステム１０では、特に、第１から第３のレンズ群Ｇ１〜Ｇ３が変倍および温度変化などにともなう色収差の補正機能を担っており、第４のレンズ群Ｇ４は中程度のアッベ数を備えた屈折率の大きな正レンズＬ４１のみの構成とすることができる。したがって、変倍後、さらにフォーカス調整のために移動するレンズ群の構成を簡易にすることができる。また、このレンズシステム１０は変倍およびフォーカスを固定した用途にも適しているが、たとえば、変倍後、オートフォーカスで第４のレンズ群Ｇ４を動かしてデイ＆ナイトの画像を取得するシステムにも適している。

第２の実施の形態
図６に、本発明の異なるレンズシステムを用いた撮像装置の概略構成を示している。この撮像装置１も、正負正正の４群構成のレンズシステム１０と、レンズシステム１０により結像された画像をデジタルデータに変換する撮像素子２とを含む。図６（ａ）はレンズシステム１０の広角端（ＷＩＤＥ）における配置を示し、図６（ｂ）はレンズシステム１０の望遠端（ＴＥＬＥ）における配置を示している。このレンズシステム１０も、バリフォーカルレンズであり、正のパワーの第１のレンズ群Ｇ１および第３のレンズ群Ｇ３を固定し、負のパワーの第２のレンズ群Ｇ２および正のパワーの第４のレンズ群Ｇ４を光軸に沿って移動させることにより広角端と望遠端との間で変倍できる。また、第４のレンズ群Ｇ４を移動させることにより焦点調整を行う。

図７に、各レンズのデータを示している。また、図８にレンズシステムの諸数値を示している。このレンズシステム１０も、物体側（拡大側）１１から撮像素子（縮小側）２に向かって４つのレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３およびＧ４にグループ化された１２枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２５、Ｌ３１〜Ｌ３３およびＬ４１により構成されている。各レンズの形状は、第４のレンズ群Ｇ４のレンズＬ４１が物体側１１に凸の正のメニスカスレンズであることを除き、第１の実施形態のレンズシステムと共通である。したがって、詳しい説明は省略する。

このレンズシステム１０の第１のレンズ群Ｇ１も、アッべ数（νｄ１ｘ、本例ではνｄ１３）が９５の正のパワーのレンズＬ１３を含み、この正レンズＬ１３がアッべ数３４．７の負のパワーのレンズＬ１２と接合レンズを構成している。レンズＬ１３は、たとえば、株式会社オハラのＥＤレンズ素材であるＳ−ＦＰＬ５３を用いたレンズである。したがって、このレンズシステム１０は上述した条件（１）および（６）を満たしている。

第２のレンズ群Ｇ２のレンズＬ２１〜Ｌ２５のそれぞれのアッべ数は、１７．９、１８．９、２２．８、４５．７および１７．９であり、アッべ数（νｄ２ｘ、本例においてはνｄ２１および／またはνｄ２５）が２３以下の正のパワーのレンズＬ２１およびＬ２５と、アッべ数（νｄ２ｙおよびνｄ２ｚ、本例においてはνｄ２２およびνｄ２３）が２３以下の負のパワーのレンズＬ２２およびＬ２３とを含む。そして、レンズＬ２１およびＬ２２は接合レンズを構成している。したがって、このレンズシステム１０は上述した条件（２）を満たしている。

第３のレンズ群Ｇ３の正レンズＬ３１およびＬ３２のアッべ数はそれぞれ６７．０および９５．０である。したがって、第３のレンズ群の正レンズのアッべ数の平均（νｄ３ａ）は８１．０であり、上述した条件（３）を満たす。なお、正レンズＬ３１の両面Ｓ１５およびＳ１６は非球面である。

第３のレンズ群Ｇ３の正レンズＬ３１はＨＯＹＡ株式会社のレンズ素材Ｍ−ＰＣＤ５１を用いたレンズであり、４０〜６０℃の屈折率温度係数ｎｄｔ（ｄ線のｄｎ／ｄｔ（relative）（／℃)）は、０．７×１０^−６である。また、正レンズＬ３２は株式会社オハラのレンズ素材Ｌ−ＦＰＬＬ５３を用いたレンズであり、４０〜６０℃の屈折率温度係数ｎｄｔ（ｄ線）は、−７．０×１０^−６である。したがって、第３のレンズ群の正レンズの屈折率温度係数の和ｎｄｔｓは−６．３×１０^−６であり、上述した条件（４）および（５）を満たす。

このレンズシステム１０も、焦点距離が１５．４５〜５３．３５ｍｍの間で変動可能な変倍率３．４５のバリフォーカルレンズであり、フィルムカメライメージサイズで換算すると１０８ｍｍ〜３８０ｍｍの焦点距離範囲を持つ望遠を中心としたバリフォーカルレンズである。さらに、図９および１０に、広角端および望遠端における縦収差図を示すように、可視光だけではなく近赤外光においても諸収差が良好に補正されており、広角端および望遠端において、可視光および近赤外光の鮮明な画像を得ることができる。

このレンズシステム１０も、バリフォーカルの望遠タイプのレンズシステムであり、色収差、特に望遠タイプで補正が要望される軸上色収差が広範囲の波長域にわたり極めて良好に補正されている。したがって、本発明により、望遠バリフォーカルレンズであって、可視光領域から近赤外光領域における各変倍領域にわたり、小さい軸上色収差と高い解像度が得られ、かつ温度環境変化によるピント変動量が小さく、Ｆナンバーの小さいレンズシステム１０を提供できる。

このため、このレンズシステム１０を用いることにより広範囲の波長域の鮮明で明るい画像を取得でき、デイ＆ナイトの用途で、監視目的などに適した撮像装置１を提供できる。

１ 撮像装置、 ２ 撮像素子
１０ レンズシステム

Claims (9)

1. 物体側から順に、正の屈折力の第１のレンズ群と、変倍の際に移動する負の屈折力の第２のレンズ群と、正の屈折力の第３のレンズ群と、変倍および焦点調整の際に移動する正の屈折力の第４のレンズ群とから構成され、
   前記第１のレンズ群は、アッべ数νｄ１ｘが以下の条件を満たす正の屈折力のレンズを含み、
   前記第２のレンズ群は、アッべ数νｄ２ｘが以下の条件を満たす正の屈折力のレンズと、アッべ数νｄ２ｙおよびνｄ２ｚがそれぞれ以下の条件を満たす２枚の負の屈折力のレンズとを含み、
   前記第３のレンズ群は、複数の正の屈折力のレンズを含み、それら複数の正の屈折力のレンズのアッべ数の平均νｄ３ａおよび４０から６０℃における屈折率温度係数の和ｎｄｔｓが以下の条件を満たすレンズシステム。
   νｄ１ｘ＞８０
   νｄ２ｘ、νｄ２ｙ、νｄ２ｚ＜２３
   ７７．５＜νｄ３ａ＜８２．５
   −１２．８×１０^−６＜ｎｄｔｓ＜−２．４×１０^−６
2. 請求項１において、前記第３のレンズ群の前記複数の正の屈折力のレンズの前記屈折率温度係数の和ｎｄｔｓは以下の条件を満たす、レンズシステム。
   −８．６×１０^−６＜ｎｄｔｓ＜−２．４×１０^−６
3. 請求項１または２において、前記第３のレンズ群の前記複数の正の屈折力のレンズは、屈折率温度係数が正および負のレンズをそれぞれ含む、レンズシステム。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記第３のレンズ群は、２枚の正の屈折力のレンズと、１枚の負の屈折力のレンズとから構成されている、レンズシステム。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記第２のレンズ群は、前記正の屈折力のレンズと、前記２枚の負の屈折力のレンズの一方とによる接合レンズを含む、レンズシステム。
6. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記アッべ数νｄ１ｘは以下の条件を満たす、レンズシステム。
   νｄ１ｘ＞９０
7. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記第１のレンズ群は、前記正の屈折力のレンズと負の屈折力のレンズとによる接合レンズを含む、レンズシステム。
8. 請求項１ないし７のいずれかにおいて、前記第４のレンズ群は、正の屈折力のレンズのみを含む、レンズシステム。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載のレンズシステムと、
   撮像素子とを有する、撮像装置。

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