JP2017062303A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 Download PDF

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Abstract

【課題】全系が小型で大口径比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズを提供する。【解決手段】物体側より像側へ順に、正負正正の屈折力の第１ないし第４レンズ群より構成され、ズーミングに際し第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３は不動で、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４は互いに異なった軌跡で移動し、第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に、負レンズＧ１１、正レンズＧ１２、正レンズＧ１３から構成され、負レンズＧ１１の材料のアッベ数ν１ｎ、第１レンズ群を構成する３枚のレンズの材料の屈折率の平均値Ｎ１ａｖｅ、第１レンズ群の焦点距離ｆ１、第２レンズ群の焦点距離ｆ２を各々適切に設定する。【選択図】図１

Description

本発明はズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、例えばビデオカメラ、電子スチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ等のように撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置に好適なものである。
近年、撮像素子を用いた撮像装置は高機能化され、又装置全体が小型化されている。そしてそれに用いる撮像光学系としてはレンズ全長が短く、コンパクト（小型）で、かつ口径が大きく（大口径で）明るいズームレンズであることが要求されている。従来、これらの要求に応えるズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の４つのレンズ群より成る４群ズームレンズが知られている。この４群ズームレンズにおいてズーミングに際して、第２レンズ群，第４レンズ群が移動するズームレンズが知られている（特許文献１、２）。
特開２００６−１７１４３１号公報 特開２００８−１５８１６０号公報
撮像装置に使用されるズームレンズには、全系が小型で大口径比であり、しかもズーム全域において高い光学性能を有していることが要望されている。前述した４群ズームレンズは全系の小型化を図りつつ、大口径比化を図ることが比較的容易である。しかしながら全系の小型化及び大口径比化を図りつつ、高い光学性能を得るためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）やズーミングに際しての各レンズ群の移動条件等を適切に設定することが重要になってくる。
例えば第１レンズ群の屈折力やレンズ構成、そして変倍用の第２レンズ群の屈折力等を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成を適切に設定しないと全系が小型で大口径比で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズを得るのが難しくなってくる。
本発明は、全系が小型で大口径比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、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レンズ群より構成され、
ズーミングに際し、前記第１レンズ群と前記第３レンズ群は不動で、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群は互いに異なった軌跡で移動し、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズＧ１１、正レンズＧ１２、正レンズＧ１３から構成され、
前記負レンズＧ１１の材料のアッベ数をν１ｎ、前記第１レンズ群を構成する３枚のレンズの材料の屈折率の平均値をＮ１ａｖｅ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
１５．０＜ν１ｎ＜２２．０
１．７＜Ｎ１ａｖｅ＜２．５
２．０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜５．０
なる条件式を満足することを特徴としている。
本発明によれば、全系が小型で大口径比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズが得られる。
実施例１のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例１の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例２のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例２の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例３のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例３の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例４のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例４の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例５のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例５の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例６のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例６の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例７のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例７の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例８のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例８の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例９のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例９の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 本発明の撮像レンズを搭載する光学機器（監視カメラ）の装置図
以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、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レンズ群より構成されている。ズーミングに際し、第１レンズ群と第３レンズ群は不動で、第２レンズ群と第４レンズ群が互いに異なった軌跡で移動している。即ちズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。
図１は本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図、図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。実施例１はズーム比４．８５、Ｆナンバー１．８１〜１．８５のズームレンズである。図３は本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例２はズーム比４．８５、Ｆナンバー１．７９〜１．８５のズームレンズである。
図５は本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例３はズーム比４．８５、Ｆナンバー１．８０〜１．８５のズームレンズである。図７は本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例４はズーム比４．８５、Ｆナンバー１．８１〜１．８５のズームレンズである。
図９は本発明の実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例５のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例５はズーム比４．８５、Ｆナンバー１．７０〜１．８４のズームレンズである。図１１は本発明の実施例６のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例６のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例６はズーム比４．８５、Ｆナンバー１．６９〜１．８４のズームレンズである。
図１３は本発明の実施例７のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例７のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例７はズーム比５．８２、Ｆナンバー１．７８〜１．８５のズームレンズである。図１５は本発明の実施例８のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例８のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例８はズーム比６．８０、Ｆナンバー１．７８〜１．８５のズームレンズである。
図１７は本発明の実施例９のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例９のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例９はズーム比１０．１０、Ｆナンバー１．８５〜２．４７のズームレンズである。図１９は本発明のズームレンズを搭載する監視カメラ（撮像装置）の要部概略図である。
実施例１乃至９のズームレンズは撮像装置に用いられる撮像光学系である。レンズ断面図において、左方が物体側で、右方が像側である。Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は、正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は、正の屈折力の第４レンズ群である。
ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置されている。ＧＢは、光学フィルター、フェースプレート等に相当するガラスブロックである。ＩＰは像面であり、デジタルスチルカメラやビデオカメラの撮像光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子の素子面に、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。
球面収差図において、ｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）を表している。非点収差図において、Ｍはｄ線におけるメリジオナル像面、Ｓはｄ線におけるサジタル像面を表している。歪曲収差においてはｄ線を表示し、倍率色収差においてはｄ線に対するｇ線の収差を表示している。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）である。尚、以下の各実施例において、広角端と望遠端は変倍レンズ群（第２レンズ群Ｌ２）が機構上光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置を言う。
広角端から望遠端でのズーミングに際して、矢印のように、前記第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ移動している。第４レンズ群Ｌ４は、変倍に伴う像面変動を補正するように物体側に凸状の軌跡を描いて移動している。また第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングをおこなっている。
第４レンズ群Ｌ４に関する、実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは、各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの、変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡である。広角端から望遠端へのズーミングに際して第４レンズ群Ｌ４を物体側へ凸状の軌跡で移動することで、第３レンズ群Ｌ３より像側の空間の有効利用を図り、レンズ全長の短縮化を効果的に達成している。また、望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスをおこなう場合には、矢印４ｃに示すように、第４レンズ群Ｌ４を物体側へ移動することで行っている。
尚、第１レンズ群Ｌ１はフォーカシング及びズーミングに際して不動であるが、収差補正上必要に応じて移動させても良い。また、第３レンズ群Ｌ３の全体または一部を、光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動することで、撮影時にズームレンズが振動したときの撮影画像のブレ（像ぶれ）を補正しても良い。
各実施例のズームレンズは、全系が小型でありながら大口径比で明るく、高い光学性能を得るために、次のように各要素を特定している。レンズ全長を短縮しながら、高いズーム比を確保するためには、全系で最も物体側に配置される第１レンズ群Ｌ１と、ズーミングに際して主変倍レンズ群として光軸上を移動する、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が重要な要素となる。
また、大口径比化を図ると、ズームレンズの前玉に入射する光束径が大きくなる。望遠端において球面収差や軸上色収差を好適に補正するためには、第１レンズ群Ｌ１のレンズ構成を適切に設定することが重要となる。そこで各実施例では、第１レンズ群Ｌ１を物体側から像側へ順に、負レンズＧ１１、正レンズＧ１２、正レンズＧ１３より構成している。
実施例１乃至５、７乃至９では、第１レンズ群Ｌ１を、物体側から像側へ順に、物体側が凸面のメニスカス形状の負レンズＧ１１と物体側が凸面の正レンズＧ１２とを接合した接合レンズ、物体側が凸面のメニスカス形状の正レンズＧ１３より構成している。実施例６では、第１レンズ群Ｌ１を、物体側から像側へ順に、物体側が凸面のメニスカス形状の負レンズＧ１１、物体側が凸面の正レンズＧ１２、物体側が凸面のメニスカス形状の負レンズＧ１３より構成している。このようなレンズ構成とすることで、全系を小型化としながらも、望遠端において球面収差や像面湾曲を好適に補正している。
さらに、第１レンズ群Ｌ１内の負レンズＧ１１の材料のアッベ数をν１ｎ、第１レンズ群Ｌ１内の３枚のレンズの材料の屈折率の平均値をＮ１ａｖｅ、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。このとき、以下の条件式を満足している。
１５．０＜ν１ｎ＜２２．０ ・・・（１）
１．７＜Ｎ１ａｖｅ＜２．５ ・・・（２）
２．０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜５．０ ・・・（３）
次に前述の条件式の技術的意味について説明する。条件式（１）は、第１レンズ群Ｌ１内の負レンズＧ１１の材料のアッベ数を適切に設定するものである。第１レンズ群Ｌ１内の負レンズＧ１１により、第１レンズ群Ｌ１内で発生する軸上色収差を好適に補正している。条件式（１）の上限を超えると、第１レンズ群Ｌ１内における軸上色収差の補正が不十分となり、望遠端において軸上色収差を良好に補正するのが困難となる。条件式（１）の下限を超えると、軸上色収差が補正過剰となってしまい、広角端から望遠端へのズーミングに際し、軸上色収差と倍率色収差の変動を好適に補正することが困難となる。
条件式（２）は、第１レンズ群Ｌ１内の３つのレンズの材料の屈折率の平均値を適切に設定するものである。条件式（２）の上限を超えると、第１レンズ群Ｌ１内に配置しているレンズのレンズ面の曲率が過剰に弱くなり、望遠端において球面収差の補正が困難となる。条件式（２）の下限を超えると、第１レンズ群Ｌ１内に配置しているレンズのレンズ面の曲率が過剰に強くなり、望遠端において像面湾曲や非点収差の補正が困難となる。
条件式（３）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と第２レンズ群Ｌ２の焦点距離の比を適切に設定するものである。条件式（３）の上限を超えると、第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力が過剰に弱くなり、レンズ全長が増大してくる。条件式（３）の下限を超えると、第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力が過剰に強くなり、望遠端において像面湾曲やコマ収差の補正が困難となる。更に、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力が過剰に弱くなり（負の屈折力の絶対値が小さくなり）、広角端から望遠端へのズーミングに際し必要な移動量が大きくなり、レンズ全長が増大してくる。
各実施例において、好ましくは条件式（１）、（２）、（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１６．０＜ν１ｎ＜２０．０ ・・・（１ａ）
１．７５＜Ｎ１ａｖｅ＜２．２０ ・・・（２ａ）
３．０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜４．８ ・・・（３ａ）
更に好ましくは、条件式（１ａ）、（２ａ）、（３ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１７．０＜ν１ｎ＜１９．０ ・・・（１ｂ）
１．８０＜Ｎ１ａｖｅ＜２．１０ ・・・（２ｂ）
３．５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜４．６ ・・・（３ｂ）
各実施例では、以上の如く構成することにより、全系が小型でありながら、大口径比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズを得ている。また、全系が小型でありながら、大口径比で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るためには、以下の条件式のうち１以上を満足することが望ましい。広角端における全系の焦点距離をｆｗ、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離をｆ４、第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面から第１レンズ群Ｌ１の最も像側のレンズ面までの距離をＤ１とする。このとき次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。
３．０＜ｆ１／ｆｗ＜７．０ ・・・（４）
１．０＜ｆ１／ｆ４＜４．０ ・・・（５）
１．０＜｜ｆ４／ｆ２｜＜３．０ ・・・（６）
０．７＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜２．０ ・・・（７）
２．０＜ｆ１／Ｄ１＜５．０ ・・・（８）
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（４）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と、広角端における全系の焦点距離との比を適切に設定するものである。条件式（４）の上限を超えて第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力が過剰に弱くなると、レンズ全長が増大してくる。条件式（４）の下限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力が過剰に強くなると、望遠端において球面収差やコマ収差の補正が困難となる。
条件式（５）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と第４レンズ群Ｌ４の焦点距離との比を適切に設定するものである。条件式（５）の上限を超えて第４レンズ群Ｌ４の正の屈折力が過剰に強くなると、像面湾曲やコマ収差が多く発生し、これらの諸収差のズーミングに際しての変動を補正することが困難となる。条件式（５）の下限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力が過剰に強くなると、望遠端において球面収差やコマ収差の補正が困難となる。
条件式（６）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離と第４レンズ群Ｌ４の焦点距離との比を適切に設定するものである。条件式（６）の上限を超えて第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力が過剰に強くなると（負の屈折力の絶対値が大きくなると）像面湾曲や色収差が多く発生し、これらの諸収差のズーミングに際しての変動を補正することが困難となる。条件式（６）の下限を超えて、第４レンズ群Ｌ４の正の屈折力が過剰に強くなると、像面湾曲やコマ収差が多く発生し、これらの諸収差のズーミングに際しての変動を補正することが困難となる。
更に、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力が過剰に弱くなると（負の屈折力の絶対値が小さくなると）、広角端から望遠端へのズーミングに際し第２レンズ群Ｌ２の移動量が増えて、レンズ全長が増大してくる。
条件式（７）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離と、広角端における全系の焦点距離との比を適切に設定するものである。条件式（７）の上限を超えて、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力が過剰に弱くなると、レンズ全長が増大してくる。条件式（７）の下限を超えて第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力が過剰に強くなると、像面湾曲や色収差が多く発生し、これらの諸収差のズーミングに際しての変動を補正することが困難となる。
条件式（８）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と、第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面から第１レンズ群Ｌ１の最も像側のレンズ面までの距離との比を適切に設定するものである。条件式（８）の上限を超えて第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力が過剰に弱くなると、レンズ全長が増大してくる。条件式（８）の下限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力が過剰に強くなると、望遠端において球面収差やコマ収差の補正が困難となる。更に、第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離が過剰に長くなり、レンズ全長が増大してくる。
尚、各実施例において、収差補正上更に好ましくは、条件式（４）乃至（８）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
４．０＜ｆ１／ｆｗ＜６．５ ・・・（４ａ）
１．５＜ｆ１／ｆ４＜３．４ ・・・（５ａ）
１．２＜｜ｆ４／ｆ２｜＜２．５ ・・・（６ａ）
０．９＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１．６ ・・・（７ａ）
２．２＜ｆ１／Ｄ１＜４．０ ・・・（８ａ）
より更に好ましくは、条件式（４ａ）乃至（８ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
４．５＜ｆ１／ｆｗ＜６．０ ・・・（４ｂ）
１．８＜ｆ１／ｆ４＜２．８ ・・・（５ｂ）
１．５＜｜ｆ４／ｆ２｜＜２．２ ・・・（６ｂ）
１．１＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１．４ ・・・（７ｂ）
２．５＜ｆ１／Ｄ１＜３．６ ・・・（８ｂ）
各実施例では、以上のように構成することによって、全系が小型でありながら、大口径比で明るく全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ている。各実施例において更に好ましくは、各レンズ群のレンズ構成次の如く構成するのが良い。まず、第３レンズ群Ｌ３は、正レンズと負レンズよりまたは第３レンズ群Ｌ３は１枚の正レンズより構成するのがよい。このようなレンズ構成とすると、第３レンズ群Ｌ３を構成するレンズ枚数を必要最小限にして、レンズ全長の短縮化が容易となる。
実施例１乃至４、７乃至９では、第３レンズ群Ｌ３は、物体側が凸面の正レンズＧ３１と、像側が凹面の負レンズＧ３２より構成している。実施例５、６では、第３レンズ群Ｌ３は、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズＧ３１より構成している。また、第３レンズ群Ｌ３内の正レンズＧ３１の少なくとも１つのレンズ面を非球面形状とすることが良く、これによれば広角端において球面収差やコマ収差を良好に補正するのが容易となる。
また、開口絞りＳＰは、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間、もしくは第３レンズ群Ｌ３の内部に配置するのが良い。このような配置とすると、レンズ前玉から開口絞りＳＰまでの距離を適切に設定し、前玉有効径が過剰に大きくなることを防ぐことが容易となる。また、開口絞りＳＰは、ズーミングに際し不動とするのが良い。これによれば、光学系全体の装置構造を簡素化しつつ、装置全体の小型化が容易となる。
また第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に、負レンズ、負レンズ、正レンズより構成するのが良い。具体的には物体側よりも像側の曲率（曲率半径の逆数）が強く（絶対値が大きい）像側が凹面の負レンズ、両凹形状の負レンズ、物体側が凸面の正レンズより構成するのが良い。
このようなレンズ構成とすると、広角端から望遠端へのズーミングに際し、像面湾曲やコマ収差の変動を好適に補正するのが容易となる。また第４レンズ群Ｌ４は、１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズで構成するのが良い。このようなレンズ構成とすると、第４レンズ群Ｌ４を構成するレンズ枚数を必要最小限にして、レンズ全長の短縮化が容易となる。
実施例１乃至４、７乃至９では、第４レンズ群Ｌ４は、正レンズと負レンズを接合した接合レンズのみで構成し、少なくとも１つのレンズ面を非球面形状としている。実施例５、６では、物体側から像側へ順に、非球面形状の面を有する正レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズより構成している。
以下に、実施例１乃至９に各々対応する数値データ１乃至９を示す。各数値データにおいて、ｒｉは物体側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは第ｉ番目の面と第ｉ＋1番目の面の間隔（レンズ厚あるいは空気間隔）、ｎｄｉとνｄｉはそれぞれ第ｉ番目のレンズの材料の屈折率とアッベ数を示す。また、数値データ１乃至９において、最も像側の２つの面はガラスブロックに相当する平面である。非球面形状は、光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向ｈ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円推定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を各々非球面径数とする。このとき、
なる式で表している。＊は非球面形状を有する面を意味している。また、例えば「ｅ−ｘ」の表示は「１０−ｘ」を意味する。ＢＦはバックフォーカスであり、最終レンズ面から像面までの空気換算での値である。レンズ全長は第１レンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスＢＦの値を加えたものである。前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。
［数値データ１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 63.353 0.60 1.95906 17.5
2 19.639 2.98 1.77250 49.6
3 -54.834 0.15
4 10.377 1.71 1.91082 35.3
5 18.634 (可変)
6 30.803 0.35 1.91082 35.3
7 4.155 1.95
8 -6.528 0.30 1.80400 46.6
9 13.260 0.75
10 16.748 1.12 1.95906 17.5
11 -23.500 (可変)
12(絞り) ∞ 0.00
13* 3.925 1.56 1.76802 49.2
14* -15.383 0.15
15 10.215 0.35 1.85478 24.8
16 3.474 (可変)
17* 8.435 2.11 1.76802 49.2
18 -4.410 0.30 1.95906 17.5
19 -10.040 (可変)
20 ∞ 0.80 1.51000 60.0
21 ∞ 1.10
非球面データ
第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.61689e-003 A 6=-1.05853e-004
A 8= 1.31876e-005 A10=-1.52375e-006

第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.58816e-003 A 6=-4.35039e-005

第17面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.18176e-004 A 6= 7.13098e-005
A 8=-2.67476e-005 A10= 1.87492e-006

ズーム比 4.85
広角 中間 望遠
焦点距離 2.77 6.71 13.44
Fナンバー 1.81 1.85 1.85
半画角（度） 29.62 13.20 6.69
像高 1.58 1.58 1.58
レンズ全長 29.46 29.46 29.46
BF 3.63 4.43 4.19

d 5 0.67 5.25 7.83
d11 7.91 3.33 0.75
d16 2.87 2.07 2.31
d19 2.00 2.80 2.56
［数値データ２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 77.734 0.70 1.95906 17.5
2 20.253 2.25 1.77250 49.6
3 -44.522 0.15
4 10.096 1.50 1.91082 35.3
5 17.216 (可変)
6 23.597 0.45 1.83481 42.7
7 4.505 1.95
8 -6.366 0.45 1.69680 55.5
9 10.182 0.73
10 12.705 0.81 1.95906 17.5
11 -455.829 (可変)
12(絞り) ∞ 0.00
13* 4.559 1.94 1.76802 49.2
14* -21.988 0.15
15 10.784 0.45 1.80809 22.8
16 4.101 (可変)
17* 8.435 1.83 1.76802 49.2
18 -5.764 0.45 1.95906 17.5
19 -13.177 (可変)
20 ∞ 0.80 1.51000 60.0
21 ∞ 1.10
非球面データ
第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.05005e-003 A 6=-7.31739e-005
A 8= 9.07374e-006 A10=-7.62482e-007

第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 8.74540e-004 A 6=-2.69770e-005

第17面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.97273e-004 A 6= 7.97059e-005
A 8=-2.48511e-005 A10= 1.76575e-006

ズーム比 4.85
広角 中間 望遠
焦点距離 3.29 8.13 15.96
Fナンバー 1.79 1.85 1.85
半画角（度） 25.58 10.97 5.64
像高 1.58 1.58 1.58
レンズ全長 29.59 29.59 29.59
BF 4.39 5.32 4.85

d 5 0.63 5.21 7.79
d11 7.87 3.29 0.71
d16 2.88 1.95 2.43
d19 2.76 3.69 3.22
［数値データ３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 59.968 0.60 1.94595 18.0
2 18.627 2.48 1.83481 42.7
3 -57.100 0.15
4 9.550 1.67 1.83481 42.7
5 15.617 (可変)
6 28.005 0.35 1.91082 35.3
7 4.437 1.69
8 -7.354 0.30 1.77250 49.6
9 10.999 1.26
10 16.647 0.94 1.95906 17.5
11 -44.421 (可変)
12(絞り) ∞ 0.00
13* 4.059 1.94 1.69350 53.2
14* -40.915 0.15
15 5.687 0.35 1.80809 22.8
16 3.219 (可変)
17* 8.435 1.68 1.76802 49.2
18 -5.628 0.30 1.95906 17.5
19 -15.569 (可変)
20 ∞ 0.80 1.51000 60.0
21 ∞ 1.10
非球面データ
第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.38459e-003 A 6=-8.61057e-005
A 8= 6.79582e-006 A10=-7.65123e-007

第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.44714e-004 A 6=-1.65728e-005

第17面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.87252e-004 A 6=-5.45593e-006
A 8= 1.73690e-007 A10=-3.33737e-007

ズーム比 4.85
広角 中間 望遠
焦点距離 3.29 8.03 15.96
Fナンバー 1.80 1.85 1.85
半画角（度） 25.58 11.10 5.64
像高 1.58 1.58 1.58
レンズ全長 29.74 29.74 29.74
BF 4.46 5.29 4.65

d 5 0.71 5.24 7.79
d11 7.78 3.25 0.70
d16 2.92 2.09 2.74
d19 2.83 3.66 3.02
［数値データ４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 43.304 0.60 1.92286 18.9
2 17.161 2.84 1.69680 55.5
3 -40.758 0.15
4 8.697 1.54 1.83481 42.7
5 14.069 (可変)
6 24.514 0.35 1.91082 35.3
7 4.414 1.67
8 -6.187 0.30 1.80400 46.6
9 9.946 0.69
10 14.456 1.72 1.95906 17.5
11 -27.501 (可変)
12(絞り) ∞ 0.00
13* 4.049 1.63 1.76802 49.2
14* -21.633 0.15
15 8.016 0.35 1.85478 24.8
16 3.391 (可変)
17* 8.435 2.08 1.76802 49.2
18 -4.842 0.30 1.95906 17.5
19 -11.749 (可変)
20 ∞ 0.80 1.51000 60.0
21 ∞ 1.10
非球面データ
第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.52327e-003 A 6=-5.24695e-005
A 8= 2.49217e-006 A10=-5.87029e-007

第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.15533e-003 A 6=-3.02110e-005

第17面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.97933e-004 A 6= 1.62860e-005
A 8=-9.39247e-006 A10= 5.61671e-007

ズーム比 4.85
広角 中間 望遠
焦点距離 3.29 8.02 15.96
Fナンバー 1.81 1.85 1.85
半画角（度） 25.58 11.11 5.64
像高 1.58 1.58 1.58
レンズ全長 29.34 29.34 29.34
BF 4.14 4.81 3.99

d 5 0.89 5.04 7.38
d11 7.19 3.04 0.70
d16 2.74 2.07 2.89
d19 2.51 3.18 2.36
［数値データ５］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 24.084 0.60 1.95906 17.5
2 12.225 2.77 1.77250 49.6
3 79.426 0.15
4 11.052 1.82 1.91082 35.3
5 29.345 (可変)
6 31.941 0.35 1.83481 42.7
7 3.656 2.04
8 -10.025 0.30 1.59522 67.7
9 6.690 0.60
10 6.708 0.81 1.95906 17.5
11 13.925 (可変)
12(絞り) ∞ 0.00
13* 4.843 1.20 1.69350 53.2
14 6.403 (可変)
15* 7.051 2.73 1.69350 53.2
16* -8.235 0.62
17 -31.782 0.30 1.95906 17.5
18 7.847 1.60 1.77250 49.6
19 -9.863 (可変)
20 ∞ 0.80 1.51000 60.0
21 ∞ 1.10
非球面データ
第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-8.86159e-004 A 6=-7.29559e-005
A 8=-3.33828e-006 A10= 2.56347e-007

第15面
K = 0.00000e+000 A 4=-8.55322e-004 A 6= 1.87145e-004
A 8=-1.71454e-005 A10= 2.49834e-006

第16面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.87063e-003 A 6=-1.60206e-005
A 8= 2.64238e-005 A10=-6.84566e-007

ズーム比 4.85
広角 中間 望遠
焦点距離 2.77 7.04 13.43
Fナンバー 1.70 1.84 1.78
半画角（度） 29.62 12.60 6.69
像高 1.58 1.58 1.58
レンズ全長 29.51 29.51 29.51
BF 4.44 5.19 4.94

d 5 0.52 4.48 6.71
d11 6.89 2.93 0.70
d14 1.79 1.04 1.29
d19 2.81 3.56 3.31
［数値データ６］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 25.889 0.60 1.95906 17.5
2 12.411 0.41
3 13.052 2.52 1.72916 54.7
4 135.450 0.15
5 11.165 1.88 1.91082 35.3
6 37.394 (可変)
7 37.584 0.35 1.83481 42.7
8 3.744 1.94
9 -9.743 0.30 1.59522 67.7
10 6.983 0.60
11 7.029 0.80 1.95906 17.5
12 15.544 (可変)
13(絞り) ∞ 0.00
14* 3.840 1.79 1.69350 53.2
15 4.127 (可変)
16* 6.158 1.54 1.69350 53.2
17* -6.880 0.73
18 -11.247 0.30 1.95906 17.5
19 12.353 1.56 1.77250 49.6
20 -7.805 (可変)
21 ∞ 0.80 1.51000 60.0
22 ∞ 1.10
非球面データ
第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.48044e-003 A 6=-2.76028e-005
A 8=-1.12491e-005 A10= 3.42769e-007

第16面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.25215e-003 A 6= 1.54876e-004
A 8=-3.90152e-005 A10= 7.59898e-006

第17面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.46625e-003 A 6= 1.86929e-004
A 8=-5.88336e-005 A10= 1.03057e-005

ズーム比 4.85
広角 中間 望遠
焦点距離 2.77 7.13 13.44
Fナンバー 1.69 1.84 1.75
半画角（度） 29.62 12.46 6.69
像高 1.58 1.58 1.58
レンズ全長 29.55 29.55 29.55
BF 4.51 5.27 4.86

d 6 0.50 4.50 6.75
d12 6.95 2.95 0.70
d15 2.11 1.35 1.76
d20 2.88 3.64 3.23
［数値データ７］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 40.618 0.60 1.95906 17.5
2 19.207 2.56 1.77250 49.6
3 -64.962 0.15
4 9.419 1.76 1.77250 49.6
5 15.871 (可変)
6 22.381 0.35 1.91082 35.3
7 4.385 1.87
8 -6.713 0.30 1.77250 49.6
9 7.619 0.58
10 10.220 0.93 1.95906 17.5
11 -78.242 (可変)
12(絞り) ∞ 0.00
13* 4.247 1.96 1.76802 49.2
14* -12.738 0.15
15 17.148 0.35 1.85478 24.8
16 4.072 (可変)
17* 8.435 1.97 1.76802 49.2
18 -5.401 0.30 1.95906 17.5
19 -11.557 (可変)
20 ∞ 0.80 1.51000 60.0
21 ∞ 1.10
非球面データ
第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.33532e-003 A 6=-8.94428e-005
A 8= 1.33608e-005 A10=-1.41087e-006

第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.69663e-003 A 6=-6.03799e-005

第17面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.66209e-004 A 6= 4.67397e-005
A 8=-2.10539e-005 A10= 1.15405e-006

ズーム比 5.82
広角 中間 望遠
焦点距離 3.09 8.32 17.97
Fナンバー 1.78 1.85 1.85
半画角（度） 27.02 10.71 5.01
像高 1.58 1.58 1.58
レンズ全長 29.41 29.41 29.41
BF 4.23 5.21 4.44

d 5 0.65 5.31 7.93
d11 7.98 3.32 0.70
d16 2.71 1.73 2.50
d19 2.60 3.58 2.81
［数値データ８］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 37.306 0.60 1.95906 17.5
2 18.240 2.69 1.77250 49.6
3 -76.515 0.15
4 9.452 1.94 1.77250 49.6
5 16.423 (可変)
6 16.752 0.35 1.91082 35.3
7 4.302 1.95
8 -7.229 0.30 1.77250 49.6
9 5.988 0.55
10 8.062 0.96 1.95906 17.5
11 113.427 (可変)
12(絞り) ∞ 0.00
13* 4.199 1.83 1.76802 49.2
14* -14.821 0.15
15 11.835 0.35 1.85478 24.8
16 3.747 (可変)
17* 8.435 1.94 1.76802 49.2
18 -5.344 0.30 1.95906 17.5
19 -11.293 (可変)
20 ∞ 0.80 1.51000 60.0
21 ∞ 1.10
非球面データ
第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.49782e-003 A 6=-8.20538e-005
A 8= 1.24003e-005 A10=-1.32609e-006

第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.36332e-003 A 6=-3.89305e-005

第17面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.05995e-004 A 6=-9.32580e-005
A 8= 2.86291e-005 A10=-3.68445e-006

ズーム比 6.80
広角 中間 望遠
焦点距離 3.09 8.92 21.00
Fナンバー 1.78 1.85 1.85
半画角（度） 27.02 10.01 4.29
像高 1.58 1.58 1.58
レンズ全長 29.80 29.80 29.80
BF 4.34 5.33 3.94

d 5 0.50 5.24 7.91
d11 8.10 3.35 0.69
d16 2.82 1.82 3.22
d19 2.71 3.70 2.31
［数値データ９］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 21.241 0.60 1.92286 18.9
2 11.862 2.50 1.59522 67.7
3 86.443 0.15
4 12.421 1.86 1.91082 35.3
5 36.855 (可変)
6 33.489 0.35 1.83481 42.7
7 3.493 1.91
8 -11.590 0.30 1.59522 67.7
9 7.910 0.10
10 6.328 1.02 1.92286 18.9
11 18.159 (可変)
12(絞り) ∞ 0.00
13* 4.030 2.39 1.76802 49.2
14* -9.473 0.15
15 81.986 0.35 1.85478 24.8
16 3.839 (可変)
17* 8.435 1.47 1.76802 49.2
18 -8.231 0.30 1.95906 17.5
19 -16.551 (可変)
20 ∞ 0.80 1.51000 60.0
21 ∞ 1.10
非球面データ
第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.44701e-003 A 6= 5.78416e-005
A 8=-5.51546e-006 A10= 8.28081e-007

第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.73274e-003 A 6= 1.12301e-004

第17面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.07189e-004 A 6=-4.63233e-004
A 8= 1.41768e-004 A10=-1.65697e-005

各種データ
ズーム比 10.10

焦点距離 3.09 10.29 31.19
Fナンバー 1.85 2.02 2.47
半画角（度） 27.02 8.70 2.89
像高 1.58 1.58 1.58
レンズ全長 31.80 31.80 31.80
BF 4.45 5.77 2.21

d 5 0.46 6.65 10.13
d11 10.33 4.14 0.67
d16 3.11 1.79 5.34
d19 2.82 4.14 0.58
以上説明した様に、各実施例によれば、全系が小型でありながら、大口径比で明るい変倍光学系で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを有する撮像装置を得ることができる。
次に本発明のズームレンズを用いた監視カメラ（撮像装置）の実施形態について図１９を用いて説明する。図１９において、１０は監視カメラ本体、１１は本発明のズームレンズによって構成された撮像光学系、１２はズームレンズによって形成された像を受光する撮像素子、１３は情報を記録する記録手段、１４は、情報転送のためのネットワークケーブルである。この様に本発明のズームレンズを監視カメラに適用する事により、小型で高い光学性能を有する撮像装置が実現できる。なお、撮像素子にＣＭＯＳ等の電子撮像素子を用いれば、電子的に収差補正をする事で出力画像を更に高画質化する事ができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群 Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群 Ｌ５ 第５レンズ群

Claims (14)

  1. 物体側より像側へ順に、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レンズ群より構成され、
    ズーミングに際し、前記第１レンズ群と前記第３レンズ群は不動で、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群は互いに異なった軌跡で移動し、
    前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズＧ１１、正レンズＧ１２、正レンズＧ１３から構成され、
    前記負レンズＧ１１の材料のアッベ数をν１ｎ、前記第１レンズ群を構成する３枚のレンズの材料の屈折率の平均値をＮ１ａｖｅ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
    １５．０＜ν１ｎ＜２２．０
    １．７＜Ｎ１ａｖｅ＜２．５
    ２．０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜５．０
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
    ３．０＜ｆ１／ｆｗ＜７．０
    なる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. 前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
    １．０＜ｆ１／ｆ４＜４．０
    なる条件式を満足す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。
  4. 前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
    １．０＜｜ｆ４／ｆ２｜＜３．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  5. 広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
    ０．７＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜２．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  6. 前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面までの距離をＤ１とするとき、
    ２．０＜ｆ１／Ｄ１＜５．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  7. 前記第３レンズ群は、正レンズＧ３１と負レンズＧ３２より構成され、前記正レンズＧ３１の少なくとも１つのレンズ面は非球面形状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  8. 前記第３レンズ群は、正レンズＧ３１より構成され、前記正レンズＧ３１の少なくとも１つのレンズ面は非球面形状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  9. 前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間、もしくは前記第３レンズ群の内部に開口絞りが配置され、前記開口絞りはズーミングに際して不動であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  10. 前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に負レンズ、負レンズ、正レンズより構成されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  11. 前記第４レンズ群は、正レンズと負レンズを接合した接合レンズより構成されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  12. 前記第４レンズ群は、物体側から像側へ順に正レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズより構成されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  13. 広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第２レンズ群は像側へ移動し、前記第４レンズ群は物体側に凸状の軌跡を描いて移動することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
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