JP2014056056A - ズームレンズ - Google Patents

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JP2014056056A JP2012199836A JP2012199836A JP2014056056A JP 2014056056 A JP2014056056 A JP 2014056056A JP 2012199836 A JP2012199836 A JP 2012199836A JP 2012199836 A JP2012199836 A JP 2012199836A JP 2014056056 A JP2014056056 A JP 2014056056A
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Abstract

【課題】全変倍域で明るい画像が得られるとともに、全変倍域に亘って諸収差を効果的に補正することで高い光学性能を維持し、高画素の固体撮像素子に対応可能な解像力を備えた、小型、軽量のズームレンズを提供する。
【解決手段】このズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G11と、負の屈折力を有する第2レンズ群G12と、正の屈折力を有する第3レンズ群G13と、正の屈折力を有する第4レンズ群G14と、負の屈折力を有する第5レンズ群G15と、が配置されて構成される。第5レンズ群G15は、物体側から順に、負レンズL151(第1レンズ)と、両面に非球面が形成された正レンズL152(第2レンズ)との、2枚の単レンズが配置されて構成されている。そして、所定の条件を満足することにより、大口径比化と高解像力化とを両立させることができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、固体撮影素子が搭載されたカメラ、特に監視カメラに好適な、小型、軽量のズームレンズに関する。
監視カメラに広く用いられるズームレンズとして、物体側から順に、正、負、正、正、負の屈折力を有する各レンズ群が配置されて構成された5群ズームレンズがある(たとえば、特許文献1の実施例5、特許文献2を参照。)。
これらのズームレンズは、いずれも第1レンズ群、第3レンズ群、および第5レンズ群が固定されており、第2レンズ群を一方向に移動させて変倍を行う。また、第4レンズ群を光軸に沿う方向へ移動させることによって、変倍に伴う像面変動の補正やフォーカシングを行う。なお、特許文献1の実施例5に記載のズームレンズの変倍比は3.2倍程度、Fナンバーは2.0〜3.2程度である。特許文献2に記載のズームレンズの変倍比は5倍程度、Fナンバーは2.0〜2.4程度である。
特開2009−237400号公報 特開2002−365539号公報
ところで、監視カメラ、特に交通監視用のカメラに搭載されるズームレンズとしては、夜間や薄暗い場所でも良好に監視できる大口径ズームレンズが望まれてきた。加えて、近年の急激な固体撮像素子(CCDやCMOS等)の高画素化が進んだことで、高画素の固体撮像素子(被写体のより細かな特徴を確認できる300万画素以上)に対応可能な高解像力を備えたズームレンズが要求されている。
高画質の画像を得るためには、広角端から望遠端に至るまで諸収差を良好に補正することが必須である。しかし、従来技術によりズームレンズの大口径比化を実現しようとすると、すべての変倍域で発生する諸収差を良好に補正することができず、全変倍域に亘って高い光学性能を維持することが困難になる。また、全変倍域で明るい画像を得ることができなかった。
このように、上記各特許文献に記載のズームレンズをはじめ従来技術では、特に夜間や薄暗い場所の監視を目的とする監視カメラに好適なズームレンズを実現することができなかった。
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、全変倍域で明るい画像が得られるとともに、全変倍域に亘って諸収差を効果的に補正することで高い光学性能を維持し、高画素の固体撮像素子に対応可能な解像力を備えた、小型、軽量のズームレンズを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかるズームレンズは、物体側より順に配置された、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、負の屈折力を有する第5レンズ群と、を備え、前記第5レンズ群は、物体側より順に配置された、負の屈折力を有する第1レンズと、正の屈折力を有し少なくとも一面に非球面が形成された第2レンズと、を備えており、前記第1レンズ群、前記第3レンズ群、および前記第5レンズ群を固定し、前記第2レンズ群を光軸に沿って物体側から像面側へ移動させることによって広角端から望遠端への変倍を行い、前記第4レンズ群を光軸に沿って移動させることによって変倍に伴う像面変動の補正やフォーカシングを行い、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
(1) 0.7<|f52/F5|<2.5
(2) 0.2<|rp/f51|<0.6
ただし、f52は前記第5レンズ群の第2レンズの焦点距離、F5は前記第5レンズ群の焦点距離、rpは前記第5レンズ群の第1レンズの像側面の曲率半径、f51は前記第5レンズ群の第1レンズの焦点距離を示す。
本発明によれば、全変倍域で明るい画像が得られるとともに、全変倍域に亘って諸収差を効果的に補正することで高い光学性能を維持し、高画素の固体撮像素子に対応可能な解像力を備えた、小型、軽量のズームレンズを提供することができる。
本発明にかかるズームレンズは、前記発明において、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
(3) nd51−nd52<0
ただし、nd51は前記第5レンズ群の第1レンズのd線に対する屈折率、nd52は前記第5レンズ群の第2レンズのd線に対する屈折率を示す。
本発明によれば、効果的に諸収差を補正して、高い光学性能を維持することができる。
本発明にかかるズームレンズは、前記発明において、前記第5レンズ群が、物体側より順に配置された、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第1レンズと、正の屈折力を有する第2レンズとの、2枚の単レンズからなることを特徴とする。
本発明によれば、後玉径を小さくして、ズームレンズ全系の小型、軽量化を図ることができる。
本発明によれば、全変倍域で明るい画像が得られるとともに、全変倍域に亘って諸収差を効果的に補正することで高い光学性能を維持し、高画素の固体撮像素子に対応可能な解像力を備えた、小型、軽量のズームレンズを提供することができるという効果を奏する。
実施例1にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例1にかかるズームレンズのd線に対する諸収差図である。 実施例2にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例2にかかるズームレンズのd線に対する諸収差図である。 実施例3にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例3にかかるズームレンズのd線に対する諸収差図である。 実施例4にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例4にかかるズームレンズのd線に対する諸収差図である。
以下、本発明にかかるズームレンズの好適な実施の形態を詳細に説明する。
本発明にかかるズームレンズは、物体側より順に配置された、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、負の屈折力を有する第5レンズ群と、を備えて構成される。このズームレンズでは、第1レンズ群、第3レンズ群、および第5レンズ群を固定し、第2レンズ群を光軸に沿って物体側から像面側へ移動させることによって広角端から望遠端への変倍を行う。また、第4レンズ群を光軸に沿って移動させることによって変倍に伴う像面変動の補正やフォーカシングを行う。
本発明は、全変倍域で明るい画像が得られるとともに、全変倍域に亘って諸収差を効果的に補正することで高い光学性能を維持し、高画素の固体撮像素子に対応可能な解像力を備えた、小型、軽量のズームレンズを提供することを目的としている。かかる目的を達成するため、以下に示すような各種条件を設定している。
まず、本発明にかかるズームレンズは、第5レンズ群を、物体側より順に、負の屈折力を有する第1レンズと、正の屈折力を有し少なくとも一面に非球面が形成された第2レンズと、を配置して構成する。
第5レンズ群の第2レンズに非球面を形成することで、大口径比化に伴って全変倍域で発生が顕著になる非点収差と像面湾曲を良好に補正することができる。このようにすることで、少ない枚数のレンズで良好な収差補正が可能になるため、ズームレンズの軽量化を図ることができる。
加えて、本発明にかかるズームレンズでは、第5レンズ群の第2レンズの焦点距離をf52、第5レンズ群の焦点距離をF5、第5レンズ群の第1レンズの像側面の曲率半径をrp、第5レンズ群の第1レンズの焦点距離をf51とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
(1) 0.7<|f52/F5|<2.5
(2) 0.2<|rp/f51|<0.6
条件式(1)は、本発明にかかるズームレンズにおける、第5レンズ群の第2レンズの焦点距離f52と第5レンズ群の焦点距離F5との比の適切な範囲を規定している。
条件式(1)においてその下限を下回ると、第5レンズ群の第2レンズの屈折力が強くなりすぎて、非点収差と像面湾曲の補正が困難となる。一方、条件式(1)においてその上限を超えると、第5レンズ群の第2レンズの屈折力が弱くなりすぎ、第5レンズ群全体の屈折力が強くなりすぎる。この結果、射出瞳位置が像面に非常に近くなる。射出瞳位置が像面に近づきすぎると、固体撮影素子のサイズが一定であることから、出力画像の周辺光量比(シェーディング)が悪化してしまう。
条件式(2)は、第5レンズ群の最も物体側に配置される第1レンズの像側面の形状を規定する式である。本発明では、当該第1レンズの像側面には、諸収差を良好に補正するために曲率の大きい凹面が形成される。このため、条件式(2)を満足することで、当該第1レンズの像側面に形成される凹面を入射瞳と同心形状とすることが可能になり、諸収差の発生を抑制して、高い光学性能を維持することができる。
条件式(2)においてその下限を下回ると、第5レンズ群の第1レンズの像側面の近軸曲率半径が小さくなりすぎ、当該第1レンズの加工性が悪化する。レンズの加工性が悪化すると、ズームレンズの製造コストが嵩むため、好ましくない。一方、条件式(2)においてその上限を超えると、第1レンズの加工性は良好になるが、当該第1レンズの像側面に形成される凹面と入射瞳との同心性が崩れることにより、諸収差の補正が困難になり、光学性能が劣化する。
さらに、本発明にかかるズームレンズでは、第5レンズ群の第1レンズのd線に対する屈折率をnd51、第5レンズ群の第2レンズのd線に対する屈折率をnd52とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
(3) nd51−nd52<0
条件式(3)は、第5レンズ群内の負レンズ(第1レンズ)と正レンズ(第2レンズ)におけるd線に対する屈折率の差の適切な範囲を規定している。条件式(3)を満足することで、第5レンズ群全体のペッツバール和が適正値になり、高い光学性能を維持することができる。条件式(3)においてその下限を下回ると、第5レンズ群全体のペッツバール和が大きくなり、諸収差の補正が困難になる。
また、本発明にかかるズームレンズでは、第5レンズ群が、物体側より順に配置された、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第1レンズと、正の屈折力を有する第2レンズとの、2枚の単レンズからなっていることが好ましい。このように第5レンズ群を2枚の単レンズで構成することで、第5レンズの簡略化および軽量化が可能になる。また、かかる構成によれば、光学系の後玉径を小さくすることができ、ズームレンズ全系の小型、軽量化を図ることができる。
以上説明したように、本発明にかかるズームレンズは、上記構成を備えることにより、全変倍域で明るい画像が得られるとともに、全変倍域に亘って諸収差を効果的に補正することで高い光学性能を維持し、高画素の固体撮像素子に対応可能な解像力を備えることができる。
特に、第5レンズ群の第2レンズに非球面を形成し、上記条件式(1)を満足することで、第5レンズ群の第2レンズの焦点距離と第5レンズ群の焦点距離との比を最適化して、大口径比化に伴って全変倍域で発生が顕著になる非点収差と像面湾曲を良好に補正することができる。さらに、上記条件式(2)を満足することで、第5レンズ群の最も物体側に配置される第1レンズの像側面の形状を入射瞳と同心形状とすることが可能になり、諸収差の発生を抑制して、高い光学性能を維持することができる。加えて、上記条件式(3)を満足することで、第5レンズ群全体のペッツバール和が適正値になり、高い光学性能を維持することができる。
以下、本発明にかかるズームレンズの実施例を図面に基づき詳細に説明する。なお、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。
図1は、実施例1にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G11と、負の屈折力を有する第2レンズ群G12と、正の屈折力を有する第3レンズ群G13と、正の屈折力を有する第4レンズ群G14と、負の屈折力を有する第5レンズ群G15と、が配置されて構成される。
第2レンズ群G12と第3レンズ群G13との間には、所定の口径を規定する開口絞りSTPが配置されている。また、第5レンズ群G15と像面IMGとの間には、カバーガラスCGが配置されている。なお、像面IMGには、固体撮像素子の受光面が配置される。
第1レンズ群G11は、物体側から順に、負レンズL111と、正レンズL112と、正レンズL113と、が配置されて構成される。負レンズL111と正レンズL112とは、接合されている。
第2レンズ群G12は、物体側から順に、負レンズL121と、負レンズL122と、正レンズL123と、が配置されて構成されている。負レンズL122と、正レンズL123とは、接合されている。
第3レンズ群G13は、物体側から順に、正レンズL131と、負レンズL132と、が配置されて構成されている。正レンズL131の両面には、非球面が形成されている。
第4レンズ群G14は、物体側から順に、正レンズL141と、負レンズL142と、が配置されて構成される。正レンズL141の物体側面には、非球面が形成されている。また、正レンズL141と負レンズL142とは、接合されている。
第5レンズ群G15は、物体側から順に、負レンズL151(第1レンズ)と、正レンズL152(第2レンズ)との、2枚の単レンズが配置されて構成される。負レンズL151は、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズにより構成されている。また、正レンズL152の両面には、非球面が形成されている。
このズームレンズでは、第1レンズ群G11、開口絞りSTP、第3レンズ群G13、および第5レンズ群G15が常時固定されている。そして、第2レンズ群G12を光軸に沿って物体側から像面側へ移動させることによって広角端から望遠端への変倍を行う。また、第4レンズ群G14を光軸に沿って移動させることによって変倍に伴う像面変動の補正やフォーカシングを行う。
以下、実施例1にかかるズームレンズに関する各種数値データを示す。
ズームレンズ全系の焦点距離=15.0(広角端)〜27.4(中間位置)〜50.0(望遠端)
Fナンバー(Fno.)=1.41(広角端)〜1.41(中間位置)〜1.41(望遠端)
半画角(ω)= 17.31(広角端)〜9.28(中間位置)〜5.00(望遠端)
(レンズデータ)
1=52.701
1=1.00 nd1=1.84666 νd1=23.78
2=37.494
2=5.45 nd2=1.49700 νd2=81.54
3=-209.348
3=0.15
4=46.627
4=2.98 nd3=1.61800 νd3=63.39
5=173.394
5=D(5)(可変)
6=-95.368
6=0.70 nd4=1.90366 νd4=31.31
7=21.124
7=2.76
8=-25.242
8=0.60 nd5=1.51633 νd5=64.14
9=24.624
9=1.90 nd6=1.95906 νd6=17.47
10=163.058
10=D(10)(可変)
11=∞(開口絞り)
11=0.80
12=15.000(非球面)
12=3.80 nd7=1.59201 νd7=67.02
13=-162.259(非球面)
13=5.82
14=57.534
14=0.80 nd8=1.92286 νd8=18.90
15=21.153
15=D(15)(可変)
16=15.452(非球面)
16=4.30 nd9=1.76802 νd9=49.24
17=-21.694
17=0.60 nd10=1.72825 νd10=28.32
18=-77.352
18=D(18)(可変)
19=11.752
19=1.90 nd11=1.74077 νd11=27.76
20=6.977
20=1.77
21=15.882(非球面)
21=2.20 nd12=1.82115 νd12=24.06
22=23.347(非球面)
22=1.00
23=∞
23=2.50 nd13=1.51633 νd13=64.14
24=∞
24=4.64
25=∞(像面)
円錐係数(k)および非球面係数(A,B,C,D)
(第12面)
k=-0.5866,
A=-3.61877×10-6,B=-7.61256×10-8
C=3.33045×10-10,D=-6.25838×10-12
(第13面)
k=83.9072,
A=1.65979×10-5,B=-7.39338×10-8
C=-3.64627×10-11,D=-2.87932×10-12
(第16面)
k=-1.3890,
A=-1.59736×10-5,B=1.27294×10-7
C=-4.84226×10-9,D=4.27025×10-11
(第21面)
k=2.8196,
A=-1.79940×10-5,B=-2.89823×10-6
C=7.03458×10-8,D=-5.72816×10-9
(第22面)
k=2.8897,
A=-9.52100×10-6,B=1.32989×10-6
C=-2.79234×10-7,D=-8.90638×10-10
(変倍データ)
広角端 中間位置 望遠端
D(5) 7.841 18.228 27.201
D(10) 21.539 11.153 2.179
D(15) 4.744 4.256 6.630
D(18) 2.685 3.174 0.800
(条件式(1)に関する数値)
f52(正レンズL152(第2レンズ)の焦点距離)=53.396
F5(第5レンズ群G15の焦点距離)=-53.396
|f52/F5|=1
(条件式(2)に関する数値)
rp(負レンズL151(第1レンズ)の像側面の曲率半径)=6.977
f51(負レンズL151(第1レンズ)の焦点距離)=-27.909
|rp/f51|=0.25
(条件式(3)に関する数値)
nd51(負レンズL151(第1レンズ)のd線に対する屈折率)=1.74077
nd52(正レンズL152(第2レンズ)のd線に対する屈折率)=1.82115
nd51−nd52=-0.08
図2は、実施例1にかかるズームレンズのd線(λ=587.56nm)に対する諸収差図である。なお、非点収差図におけるS,Mは、それぞれサジタル像面、メリディオナル像面に対する収差を表す。
図3は、実施例2にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G21と、負の屈折力を有する第2レンズ群G22と、正の屈折力を有する第3レンズ群G23と、正の屈折力を有する第4レンズ群G24と、負の屈折力を有する第5レンズ群G25と、が配置されて構成される。
第2レンズ群G22と第3レンズ群G23との間には、所定の口径を規定する開口絞りSTPが配置されている。また、第5レンズ群G25と像面IMGとの間には、カバーガラスCGが配置されている。なお、像面IMGには、固体撮像素子の受光面が配置される。
第1レンズ群G21は、物体側から順に、負レンズL211と、正レンズL212と、正レンズL213と、が配置されて構成される。負レンズL211と正レンズL212とは、接合されている。
第2レンズ群G22は、物体側から順に、負レンズL221と、負レンズL222と、正レンズL223と、が配置されて構成されている。負レンズL222と、正レンズL223とは、接合されている。
第3レンズ群G23は、物体側から順に、正レンズL231と、負レンズL232と、が配置されて構成されている。正レンズL231の両面には、非球面が形成されている。
第4レンズ群G24は、物体側から順に、正レンズL241と、負レンズL242と、が配置されて構成される。正レンズL241の物体側面には、非球面が形成されている。また、正レンズL241と負レンズL242とは、接合されている。
第5レンズ群G25は、物体側から順に、負レンズL251(第1レンズ)と、正レンズL252(第2レンズ)との、2枚の単レンズが配置されて構成される。負レンズL251は、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズにより構成されている。また、正レンズL252の両面には、非球面が形成されている。
このズームレンズでは、第1レンズ群G21、開口絞りSTP、第3レンズ群G23、および第5レンズ群G25が常時固定されている。そして、第2レンズ群G22を光軸に沿って物体側から像面側へ移動させることによって広角端から望遠端への変倍を行う。また、第4レンズ群G24を光軸に沿って移動させることによって変倍に伴う像面変動の補正やフォーカシングを行う。
以下、実施例2にかかるズームレンズに関する各種数値データを示す。
ズームレンズ全系の焦点距離=15.0(広角端)〜27.4(中間位置)〜50.0(望遠端)
Fナンバー(Fno.)=1.42(広角端)〜1.44(中間位置)〜1.44(望遠端)
半画角(ω)= 17.19(広角端)〜9.23(中間位置)〜5.00(望遠端)
(レンズデータ)
1=57.066
1=1.00 nd1=1.84666 νd1=23.78
2=39.550
2=5.11 nd2=1.49700 νd2=81.54
3=-245.030
3=0.15
4=48.097
4=3.05 nd3=1.61800 νd3=63.39
5=222.471
5=D(5)(可変)
6=-143.269
6=0.70 nd4=1.90366 νd4=31.31
7=20.787
7=3.02
8=-22.781
8=0.60 nd5=1.51633 νd5=64.14
9=27.841
9=1.90 nd6=1.95906 νd6=17.47
10=486.697
10=D(10)(可変)
11=∞(開口絞り)
11=0.80
12=15.214(非球面)
12=3.80 nd7=1.61881 νd7=63.85
13=-300.983(非球面)
13=5.32
14=70.442
14=0.80 nd8=1.92286 νd8=18.90
15=21.752
15=D(15)(可変)
16=13.489(非球面)
16=4.30 nd9=1.76802 νd9=49.24
17=-25.255
17=0.60 nd10=1.72825 νd10=28.32
18=-49.793
18=D(18)(可変)
19=17.183
19=1.90 nd11=1.74077 νd11=27.76
20=7.215
20=1.76
21=17.712(非球面)
21=2.20 nd12=1.82115 νd12=24.06
22=31.109(非球面)
22=1.00
23=∞
23=2.50 nd13=1.51633 νd13=64.14
24=∞
24=5.58
25=∞(像面)
円錐係数(k)および非球面係数(A,B,C,D)
(第12面)
k=-0.6090,
A=-4.19699×10-6,B=-9.56196×10-8
C=6.43385×10-10,D=-8.48882×10-12
(第13面)
k=13.6295,
A=4.91055×10-6,B=-2.78020×10-8
C=-4.26331×10-11,D=-3.78172×10-12
(第16面)
k=-1.4320,
A=-1.94318×10-5,B=2.72495×10-8
C=-3.03937×10-9,D=3.38298×10-11
(第21面)
k=3.3539,
A=-2.50356×10-5,B=4.03139×10-7
C=-2.52553×10-8,D=-4.37056×10-9
(第22面)
k=4.9321,
A=-3.78714×10-6,B=3.63191×10-6
C=-2.99492×10-7,D=-5.48636×10-10
(変倍データ)
広角端 中間位置 望遠端
D(5) 7.817 18.771 28.099
D(10) 22.378 11.424 2.096
D(15) 4.317 3.910 5.389
D(18) 1.872 2.279 0.800
(条件式(1)に関する数値)
f52(正レンズL252(第2レンズ)の焦点距離)=46.436
F5(第5レンズ群G25の焦点距離)=-29.437
|f52/F5|=1.578
(条件式(2)に関する数値)
rp(負レンズL251(第1レンズ)の像側面の曲率半径)=6.215
f51(負レンズL251(第1レンズ)の焦点距離)=-18.274
|rp/f51|=0.34
(条件式(3)に関する数値)
nd51(負レンズL251(第1レンズ)のd線に対する屈折率)=1.74077
nd52(正レンズL252(第2レンズ)のd線に対する屈折率)=1.82115
nd51−nd52=-0.08
図4は、実施例2にかかるズームレンズのd線(λ=587.56nm)に対する諸収差図である。なお、非点収差図におけるS,Mは、それぞれサジタル像面、メリディオナル像面に対する収差を表す。
図5は、実施例3にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G31と、負の屈折力を有する第2レンズ群G32と、正の屈折力を有する第3レンズ群G33と、正の屈折力を有する第4レンズ群G34と、負の屈折力を有する第5レンズ群G35と、が配置されて構成される。
第2レンズ群G32と第3レンズ群G33との間には、所定の口径を規定する開口絞りSTPが配置されている。また、第5レンズ群G35と像面IMGとの間には、カバーガラスCGが配置されている。なお、像面IMGには、固体撮像素子の受光面が配置される。
第1レンズ群G31は、物体側から順に、負レンズL311と、正レンズL312と、正レンズL313と、が配置されて構成される。負レンズL311と正レンズL312とは、接合されている。
第2レンズ群G32は、物体側から順に、負レンズL321と、負レンズL322と、正レンズL323と、が配置されて構成されている。負レンズL322と、正レンズL323とは、接合されている。
第3レンズ群G33は、物体側から順に、正レンズL331と、負レンズL332と、が配置されて構成されている。正レンズL331の両面には、非球面が形成されている。
第4レンズ群G34は、物体側から順に、正レンズL341と、負レンズL342と、が配置されて構成される。正レンズL341の物体側面には、非球面が形成されている。また、正レンズL341と負レンズL342とは、接合されている。
第5レンズ群G35は、物体側から順に、負レンズL351(第1レンズ)と、正レンズL352(第2レンズ)との、2枚の単レンズが配置されて構成される。負レンズL351は、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズにより構成されている。また、正レンズL352の両面には、非球面が形成されている。
このズームレンズでは、第1レンズ群G31、開口絞りSTP、第3レンズ群G33、および第5レンズ群G35が固定されている。そして、第2レンズ群G32を光軸に沿って物体側から像面側へ移動させることによって広角端から望遠端への変倍を行う。また、第4レンズ群G34を光軸に沿って移動させることによって変倍に伴う像面変動の補正やフォーカシングを行う。
以下、実施例3にかかるズームレンズに関する各種数値データを示す。
ズームレンズ全系の焦点距離=15.0(広角端)〜27.4(中間位置)〜50.0(望遠端)
Fナンバー(Fno.)=1.42(広角端)〜1.44(中間位置)〜1.44(望遠端)
半画角(ω)= 17.15(広角端)〜9.22(中間位置)〜5.00(望遠端)
(レンズデータ)
1=55.770
1=1.00 nd1=1.84666 νd1=23.78
2=39.896
2=5.06 nd2=1.49700 νd2=81.54
3=-197.191
3=0.15
4=47.173
4=2.70 nd3=1.61800 νd3=63.39
5=132.026
5=D(5)(可変)
6=205.465
6=0.70 nd4=1.90366 νd4=31.31
7=19.963
7=3.80
8=-19.359
8=0.60 nd5=1.51633 νd5=64.14
9=35.304
9=1.90 nd6=1.95906 νd6=17.47
10=-414.596
10=D(10)(可変)
11=∞(開口絞り)
11=0.80
12=16.621(非球面)
12=3.80 nd7=1.61881 νd7=63.85
13=-115.603(非球面)
13=4.35
14=69.820
14=0.80 nd8=1.92286 νd8=18.90
15=21.887
15=D(15)(可変)
16=14.112(非球面)
16=4.30 nd9=1.76802 νd9=49.24
17=-23.853
17=0.60 nd10=1.72825 νd10=28.32
18=-43.429
18=D(18)(可変)
19=20.742
19=1.90 nd11=1.71736 νd11=29.50
20=6.937
20=1.71
21=16.656(非球面)
21=2.20 nd12=1.82115 νd12=24.06
22=38.845(非球面)
22=1.00
23=∞
23=2.50 nd13=1.51633 νd13=64.14
24=∞
24=6.16
25=∞(像面)
円錐係数(k)および非球面係数(A,B,C,D)
(第12面)
k=-0.5439,
A=-1.48046×10-6,B=-6.19350×10-8
C=3.86077×10-10,D=-5.71423×10-12
(第13面)
k=-0.2573,
A=1.81004×10-5,B=-2.58080×10-8
C=1.42210×10-10,D=-3.82567×10-12
(第16面)
k=-1.3867,
A=-1.71342×10-5,B=1.81833×10-8
C=-1.77195×10-9,D=1.91952×10-11
(第21面)
k=4.4474,
A=2.05738×10-5,B=-1.83122×10-6
C=5.50981×10-8,D=-6.10561×10-9
(第22面)
k=24.9779,
A=4.51606×10-5,B=-1.43913×10-7
C=-1.36900×10-7,D=-4.15559×10-9
(変倍データ)
広角端 中間位置 望遠端
D(5) 6.002 17.936 28.123
D(10) 24.170 12.236 2.050
D(15) 4.283 4.010 5.496
D(18) 2.012 2.286 0.800
(条件式(1)に関する数値)
f52(正レンズL352(第2レンズ)の焦点距離)=35.284
F5(第5レンズ群G35の焦点距離)=-27.614
|f52/F5|=1.278
(条件式(2)に関する数値)
rp(負レンズL351(第1レンズ)の像側面の曲率半径)=6.937
f51(負レンズL351(第1レンズ)の焦点距離)=-15.415
|rp/f51|=0.45
(条件式(3)に関する数値)
nd51(負レンズL351(第1レンズ)のd線に対する屈折率)=1.71736
nd52(正レンズL352(第2レンズ)のd線に対する屈折率)=1.82115
nd51−nd52=-0.104
図6は、実施例3にかかるズームレンズのd線(λ=587.56nm)に対する諸収差図である。なお、非点収差図におけるS,Mは、それぞれサジタル像面、メリディオナル像面に対する収差を表す。
図7は、実施例4にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G41と、負の屈折力を有する第2レンズ群G42と、正の屈折力を有する第3レンズ群G43と、正の屈折力を有する第4レンズ群G44と、負の屈折力を有する第5レンズ群G45と、が配置されて構成される。
第2レンズ群G42と第3レンズ群G43との間には、所定の口径を規定する開口絞りSTPが配置されている。また、第5レンズ群G45と像面IMGとの間には、カバーガラスCGが配置されている。なお、像面IMGには、固体撮像素子の受光面が配置される。
第1レンズ群G41は、物体側から順に、負レンズL411と、正レンズL412と、正レンズL413と、が配置されて構成される。負レンズL411と正レンズL412とは、接合されている。
第2レンズ群G42は、物体側から順に、負レンズL421と、負レンズL422と、正レンズL423と、が配置されて構成されている。負レンズL422と、正レンズL423とは、接合されている。
第3レンズ群G43は、物体側から順に、正レンズL431と、負レンズL432と、が配置されて構成されている。正レンズL431の両面には、非球面が形成されている。
第4レンズ群G44は、物体側から順に、正レンズL441と、負レンズL442と、が配置されて構成される。正レンズL441の物体側面には、非球面が形成されている。また、正レンズL441と負レンズL442とは、接合されている。
第5レンズ群G45は、物体側から順に、負レンズL451(第1レンズ)と、正レンズL452(第2レンズ)との、2枚の単レンズが配置されて構成される。負レンズL451は、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズにより構成されている。また、正レンズL452の両面には、非球面が形成されている。
このズームレンズでは、第1レンズ群G41、開口絞りSTP、第3レンズ群G43、および第5レンズ群G45が固定されている。そして、第2レンズ群G42を光軸に沿って物体側から像面側へ移動させることによって広角端から望遠端への変倍を行う。また、第4レンズ群G44を光軸に沿って移動させることによって変倍に伴う像面変動の補正やフォーカシングを行う。
以下、実施例4にかかるズームレンズに関する各種数値データを示す。
ズームレンズ全系の焦点距離=15.0(広角端)〜27.4(中間位置)〜50.0(望遠端)
Fナンバー(Fno.)=1.42(広角端)〜1.44(中間位置)〜1.44(望遠端)
半画角(ω)= 17.15(広角端)〜9.21(中間位置)〜5.00(望遠端)
(レンズデータ)
1=64.654
1=1.00 nd1=1.84666 νd1=23.78
2=42.859
2=4.83 nd2=1.49700 νd2=81.54
3=-188.181
3=0.15
4=46.926
4=3.02 nd3=1.61800 νd3=63.39
5=214.595
5=D(5)(可変)
6=-159.632
6=0.70 nd4=1.90366 νd4=31.31
7=21.034
7=3.04
8=-22.653
8=0.60 nd5=1.51633 νd5=64.14
9=28.525
9=1.90 nd6=1.95906 νd6=17.47
10=619.032
10=D(10)(可変)
11=∞(開口絞り)
11=0.80
12=15.492(非球面)
12=3.80 nd7=1.61881 νd7=63.85
13=461.986(非球面)
13=4.96
14=64.368
14=0.80 nd8=1.95906 νd8=17.47
15=25.648
15=D(15)(可変)
16=13.369(非球面)
16=4.30 nd9=1.76802 νd9=49.24
17=-25.681
17=0.60 nd10=1.72825 νd10=28.32
18=-49.936
18=D(18)(可変)
19=21.590
19=1.90 nd11=1.74077 νd11=27.76
20=7.666
20=1.63
21=22.153(非球面)
21=2.20 nd12=1.82115 νd12=24.06
22=45.276(非球面)
22=1.00
23=∞
23=2.50 nd13=1.51633 νd13=64.14
24=∞
24=6.63
25=∞(像面)
円錐係数(k)および非球面係数(A,B,C,D)
(第12面)
k=-0.6311,
A=-4.15876×10-6,B=-1.37883×10-7
C=4.15271×10-10,D=-1.52593×10-11
(第13面)
k=-100.0000,
A=-3.24557×10-6,B=-3.64173×10-8
C=-7.92874×10-10,D=-5.83352×10-12
(第16面)
k=-1.4459,
A=-2.09475×10-5,B=-8.45495×10-8
C=-1.17046×10-9,D=2.39402×10-11
(第21面)
k=4.1333,
A=5.12895×10-5,B=1.63393×10-6
C=2.00177×10-8,D=-4.75306×10-9
(第22面)
k=10.1512,
A=9.62421×10-5,B=2.29371×10-6
C=-7.74967×10-8,D=-4.41659×10-9
(変倍データ)
広角端 中間位置 望遠端
D(5) 7.366 18.632 28.186
D(10) 22.908 11.642 2.088
D(15) 4.228 3.829 5.038
D(18) 1.611 2.010 0.800
(条件式(1)に関する数値)
f52(正レンズL452(第2レンズ)の焦点距離)=50.65
F5(第5レンズ群G45の焦点距離)=-25.581
|f52/F5|=1.98
(条件式(2)に関する数値)
rp(負レンズL451(第1レンズ)の像側面の曲率半径)=7.666
f51(負レンズL451(第1レンズ)の焦点距離)=-17.035
|rp/f51|=0.45
(条件式(3)に関する数値)
nd51(負レンズL451(第1レンズ)のd線に対する屈折率)=1.74077
nd52(正レンズL452(第2レンズ)のd線に対する屈折率)=1.82115
nd51−nd52=-0.08
図8は、実施例4にかかるズームレンズのd線(λ=587.56nm)に対する諸収差図である。なお、非点収差図におけるS,Mは、それぞれサジタル像面、メリディオナル像面に対する収差を表す。
なお、上記各実施例中の数値データにおいて、r1,r2,・・・・は各レンズ、絞り面等の曲率半径、d1,d2,・・・・は各レンズ、絞り等の肉厚またはそれらの面間隔、nd1,nd2,・・・・は各レンズ等のd線(λ=587.56nm)に対する屈折率、νd1,νd2,・・・・は各レンズ等のd線(λ=587.56nm)に対するアッベ数を示している。そして、長さの単位はすべて「mm」、角度の単位はすべて「°」である。
また、上記各非球面形状は、非球面の深さをZ、光軸と垂直な方向の高さをy、近軸曲率半径をR、円錐係数をk、4次,6次,8次、10次の非球面係数をそれぞれA,B,C,Dとし、光の進行方向を正とするとき、以下に示す式により表される。
Figure 2014056056
以上説明したように、上記各実施例のズームレンズは、上記構成を備えることにより、全変倍域で明るい画像が得られるとともに、全変倍域に亘って諸収差を効果的に補正することで高い光学性能を維持し、高画素の固体撮像素子に対応可能な解像力を備えることができる。特に、上記各条件式を満足することにより、全変倍域に亘るFナンバーが1.4程度の大口径比でありながら、全変倍域に亘って諸収差の効果的な補正が可能な高い光学性能を維持し、300万画素以上の固体撮影素子に対応可能な高解像力を備えた小型、軽量のズームレンズを実現することができる。
以上のように、本発明にかかるズームレンズは、夜間や薄暗い場所を監視する監視カメラに有用であり、特に、昼夜を問わず鮮明な証拠画像が要求される交通監視用カメラに最適である。
11,G21,G31,G41 第1レンズ群
12,G22,G32,G42 第2レンズ群
13,G23,G33,G43 第3レンズ群
14,G24,G34,G44 第4レンズ群
15,G25,G35,G45 第5レンズ群
111,L121,L122,L132,L142,L151,L211,L221,L222,L232,L242,L251,L311,L321,L322,L332,L342,L351,L411,L421,L422,L432,L442,L451 負レンズ
112,L113,L123,L131,L141,L152,L212,L213,L223,L231,L241,L252,L312,L313,L323,L331,L341,L352,L412,L413,L423,L431,L441,L452 正レンズ
STP 開口絞り
CG カバーガラス
IMG 像面

Claims (3)

  1. 物体側より順に配置された、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、負の屈折力を有する第5レンズ群と、を備え、
    前記第5レンズ群は、物体側より順に配置された、負の屈折力を有する第1レンズと、正の屈折力を有し少なくとも一面に非球面が形成された第2レンズと、を備えており、
    前記第1レンズ群、前記第3レンズ群、および前記第5レンズ群を固定し、前記第2レンズ群を光軸に沿って物体側から像面側へ移動させることによって広角端から望遠端への変倍を行い、
    前記第4レンズ群を光軸に沿って移動させることによって変倍に伴う像面変動の補正やフォーカシングを行い、
    以下に示す条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
    (1) 0.7<|f52/F5|<2.5
    (2) 0.2<|rp/f51|<0.6
    ただし、f52は前記第5レンズ群の第2レンズの焦点距離、F5は前記第5レンズ群の焦点距離、rpは前記第5レンズ群の第1レンズの像側面の曲率半径、f51は前記第5レンズ群の第1レンズの焦点距離を示す。
  2. 以下に示す条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
    (3) nd51−nd52<0
    ただし、nd51は前記第5レンズ群の第1レンズのd線に対する屈折率、nd52は前記第5レンズ群の第2レンズのd線に対する屈折率を示す。
  3. 前記第5レンズ群は、物体側より順に配置された、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第1レンズと、正の屈折力を有する第2レンズとの、2枚の単レンズからなることを特徴とする請求項1または2に記載のズームレンズ。
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