JP2017173650A - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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右恭 富岡
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Abstract

【課題】高変倍比で、望遠端の球面収差と軸上色収差が良好に補正されて高性能を有するズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供する。【解決手段】ズームレンズは、物体側から順に、正の第1レンズ群G1、負の第2レンズ群G2、正の第3レンズ群G3、絞り、および第4レンズ群G4からなる。変倍の際は第2レンズ群G2と第3レンズ群G3のみが移動する。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レンズおよび正レンズが接合された接合レンズと、正レンズと、負レンズとからなる。第1レンズ群G1の物体側から1〜3番目のレンズの合成焦点距離f1aと4番目のレンズの焦点距離f1bに関する条件式(1):−0.8<f1a/f1b<0を満足する。【選択図】図1

Description

本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関し、特に、遠距離用の監視カメラに好適なズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。
従来、防犯や記録等の目的で監視カメラが用いられており、近年その設置数は増加している。監視カメラ用のレンズ系としては、高い汎用性が求められる場面ではズームレンズが好んで使用されている。従来知られているズームレンズとしては、例えば下記特許文献1に記載されたような、物体側から順に第1レンズ群〜第4レンズ群の4つのレンズ群を備え、そのうち第1レンズ群を3枚のレンズで構成したレンズ系がある。また、その他の4群構成のズームレンズとしては例えば下記特許文献2〜4に記載されたものを挙げることができる。
特開2006−39005号公報 特開2003−262780号公報 特開昭62−100722号公報 特開平2−244110号公報
近年、遠距離用の監視カメラは多くの用途で需要が高まっており、このような監視カメラに使用可能な高変倍比のズームレンズが求められている。それとともに画像の高画質化も要望されていることから、レンズ系には高性能であることも求められている。
しかしながら、特許文献1に記載のレンズ系は、高変倍比ではあるが、近年の高画質化の要望に十分応えるには望遠端での球面収差と軸上色収差の補正に関して改善の余地がある。また、特許文献2〜4に記載のレンズ系は変倍比が不足している。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、高変倍比を有しながら、望遠端での球面収差と軸上色収差が良好に補正され、高い光学性能を有するズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。
本発明のズームレンズは、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、絞りと、第4レンズ群とから実質的になり、変倍の際に、第1レンズ群と第4レンズ群は像面に対して固定されており、第2レンズ群と第3レンズ群は光軸方向の相互間隔が異なるように移動し、第1レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1レンズおよび正の屈折力を有する第2レンズを物体側から順に接合してなる接合レンズと、正の屈折力を有する第3レンズと、負の屈折力を有する第4レンズとから実質的になり、下記条件式(1)を満足することを特徴とする。
−0.8<f1a/f1b<0 (1)
ただし、
f1a:第1レンズと第2レンズと第3レンズとの合成焦点距離
f1b:第4レンズの焦点距離
本発明のズームレンズにおいては、下記条件式(2)〜(7)および(1−1)〜(7−1)のうちの少なくとも1つを満足することが好ましい。
−0.01<θgF2−θgF1<0.015 (2)
5<νd2−νd1<40 (3)
2.5<fT/f1<4.5 (4)
−50<fT/f2<−10 (5)
5<fT/f3<30 (6)
−15<fT/f4<3 (7)
−0.7<f1a/f1b<−0.2 (1−1)
−0.008<θgF2−θgF1<0.01 (2−1)
7<νd2−νd1<35 (3−1)
2.8<fT/f1<4 (4−1)
−40<fT/f2<−20 (5−1)
7<fT/f3<25 (6−1)
−12<fT/f4<2 (7−1)
ただし、
θgF1:第1レンズのg線とF線間の部分分散比
θgF2:第2レンズのg線とF線間の部分分散比
νd1:第1レンズのd線基準のアッベ数
νd2:第2レンズのd線基準のアッベ数
fT:望遠端での全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
f2:第2レンズ群の焦点距離
f3:第3レンズ群の焦点距離
f4:第4レンズ群の焦点距離
f1a:第1レンズと第2レンズと第3レンズとの合成焦点距離
f1b:第4レンズの焦点距離
本発明のズームレンズにおいては、広角端から望遠端への変倍の際に、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔は常に増大し、第2レンズ群と第3レンズ群はそれぞれの横倍率が−1倍となる点を同時に通ることが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、第4レンズ群は負の屈折力を有するように構成してもよく、あるいは第4レンズ群は正の屈折力を有するように構成してもよい。
また、本発明のズームレンズにおいては、第1レンズ群全体を移動させることにより合焦が行われるように構成してもよい。
本発明の撮像装置は、本発明のズームレンズを備えたものである。
なお、上記の「〜から実質的になり」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りおよび/またはカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、および/または手振れ補正機構等の機構部分等を含んでもよいことを意図するものである。
なお、上記の「正の屈折力を有する〜レンズ群」とは、レンズ群全体として正の屈折力を有することを意味する。上記の「負の屈折力を有する〜レンズ群」についても同様である。上記のレンズ群の屈折力の符号、レンズの屈折力の符号、およびレンズの面形状は、非球面が含まれているものは近軸領域で考えることとする。「レンズ群」とは、必ずしも複数のレンズから構成されるものだけでなく、1枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。
なお、上記の条件式(1)、(3)〜(7)、(1−1)、(3−1)〜(7−1)の値は、d線(波長587.6nm)を基準とし、無限遠物体に合焦した状態におけるものである。
なお、あるレンズのg線とF線間の部分分散比θgFとは、そのレンズのg線(波長435.8nm)、F線(波長486.1nm)、およびC線(波長656.3nm)の屈折率をそれぞれNg、NF、およびNCとしたとき、θgF=(Ng−NF)/(NF−NC)で定義されるものである。
本発明によれば、物体側から順に、正の第1レンズ群、負の第2レンズ群、正の第3レンズ群、絞り、および第4レンズ群からなるレンズ系において、変倍の際に第2レンズ群と第3レンズ群を移動させ、第1レンズ群の構成を詳細に設定し、所定の条件式を満足するように構成しているため、高変倍比を有しながら、望遠端での球面収差と軸上色収差が良好に補正され、高い光学性能を有するズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。
本発明の実施例1のズームレンズの構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例2のズームレンズの構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例3のズームレンズの構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例4のズームレンズの構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例5のズームレンズの構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例6のズームレンズの構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例7のズームレンズの構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例8のズームレンズの構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例9のズームレンズの構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例10のズームレンズの構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例11のズームレンズの構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例1のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例2のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例3のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例4のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例5のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例6のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例7のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例8のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例9のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例10のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例11のズームレンズの各収差図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の概略構成図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1〜図11は、本発明の実施形態に係るズームレンズの構成を示す断面図であり、それぞれ後述の実施例1〜11に対応している。図1〜図11では、無限遠物体に合焦している状態を示し、左側が物体側、右側が像側であり、WIDEと付した上段に広角端、TELEと付した下段に望遠端の各状態を示している。また、図1では広角端での軸上光束2wと最大画角の軸外光束3w、および望遠端での軸上光束2tと最大画角の軸外光束3tを合わせて示している。図1〜図11に示す例の基本構成や図示方法は同様であるため、以下では主に図1に示す例を参照しながら説明する。
このズームレンズは、光軸Zに沿って物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、開口絞りStと、第4レンズ群G4とから実質的になる。
なお、図1に示す開口絞りStは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Z上の位置を示すものである。また、図1ではレンズ系と像面Simとの間に平行平板状の光学部材PPを配置した例を示している。光学部材PPは、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタ、その他の各種フィルタ、および/またはカバーガラス等を想定したものである。本発明においては、光学部材PPを図1の例とは異なる位置に配置してもよく、また光学部材PPを省略した構成も可能である。
このズームレンズでは、変倍の際に、第1レンズ群G1と第4レンズ群G4は像面Simに対して固定されており、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3は光軸方向の相互間隔が異なるように移動する。図1では、広角端から望遠端へ変倍する際に移動する第2レンズ群G2および第3レンズ群G3それぞれの模式的な移動軌跡を上段と下段の間に矢印で示している。
上述したように本実施形態では、変倍の際の2つの可動レンズ群が互いに異符号の屈折力を有する変倍方式を採っている。高変倍比の4群構成のズームレンズの変倍方式のうち本実施形態と異なる方式として、変倍の際の2つの可動レンズ群がいずれも負の屈折力を有するものがあるが、この方式では2つの可動レンズ群がいずれも軸上光線を発散させる作用を持つため、高変倍比になればなるほど軸上光線が跳ね上げられ、その結果、最も像側の第4レンズ群が大型化してしまう。一般に、高変倍比のレンズ系は大型化しやすいが、設置スペースの制約、大型化に伴う重量増による設置強度の強化に伴うコストアップ、および屋外使用時の強風の影響などを考慮する必要のある監視カメラ等の撮像装置に適用することを考えると、高変倍比でありながら可能な限りレンズ系の大型化が抑制されていることが好ましい。本実施形態のように、物体側から順に、負の屈折力を有する可動レンズ群(第2レンズ群G2に対応)、正の屈折力を有する可動レンズ群(第3レンズ群G3に対応)を備えた4群構成のズームレンズでは、負の屈折力を有する可動レンズ群で一度跳ね上げられた軸上光線が、正の屈折力を有する可動レンズ群で収束されるため、第4レンズ群G4が大型化しにくく市場の要求に合った高変倍比ズームレンズに好適な構成となる。
広角端から望遠端への変倍の際に、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔は常に増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3はそれぞれの横倍率が−1倍となる点を同時に通ることが好ましい。このように構成することで、広角端から望遠端への変倍の際に第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔を常に増大させながら焦点位置を一定に保つ解が得られ、第3レンズ群G3の横倍率の絶対値を常に増加することができる。そのため、変倍作用を第2レンズ群G2と第3レンズ群G3に分担させることができ、高変倍比化に有利となる。なお、図1では、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3それぞれの横倍率が同時に−1倍となる位置を移動軌跡の図中に水平の点線で示している。
このズームレンズの第1レンズ群G1は、物体側から順に、負の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1レンズL11および正の屈折力を有する第2レンズL12を物体側から順に接合してなる接合レンズと、正の屈折力を有する第3レンズL13と、負の屈折力を有する第4レンズL14とから実質的になる。
正負の屈折力を、第1レンズL11および第2レンズL12からなる組と、第3レンズL13および第4レンズL14からなる組との2組に分担させることにより、高変倍比ズームレンズであっても望遠端での球面収差と軸上色収差の補正を両立させることができる。第1レンズL11および第2レンズL12を接合することで、接合面の曲率半径の絶対値を小さくでき、色収差の補正に有利となる。また、第1レンズL11をメニスカスレンズとすることで、接合面の曲率半径の絶対値を小さくできるため、第2レンズL12の正の屈折力を適切な範囲にすることが容易となり球面収差を良好に補正することができる。
このズームレンズは下記条件式(1)を満足するように構成される。
−0.8<f1a/f1b<0 (1)
ただし、
f1a:第1レンズと第2レンズと第3レンズとの合成焦点距離
f1b:第4レンズの焦点距離
第1レンズL11から第3レンズL13までの合成屈折力と第4レンズL14の屈折力との比を条件式(1)の範囲内に収めることで、望遠端の球面収差を好適に補正することができる。
条件式(1)に関する効果を高めるためには下記条件式(1−1)を満足することが好ましく、下記条件式(1−2)を満足することがより好ましい。
−0.7<f1a/f1b<−0.2 (1−1)
−0.6<f1a/f1b<−0.3 (1−2)
また、このズームレンズは下記条件式(2)を満足することが好ましい。
−0.01<θgF2−θgF1<0.015 (2)
ただし、
θgF1:第1レンズのg線とF線間の部分分散比
θgF2:第2レンズのg線とF線間の部分分散比
第1レンズ群G1の接合レンズを構成する第1レンズL11と第2レンズL12の部分分散比の差を条件式(2)の範囲内とすることで、第1レンズL11と第2レンズL12で発生する軸上の2次色収差を好適な範囲に調整することが可能となり、望遠端での1次および2次の軸上色収差を良好に補正できる。
条件式(2)に関する効果を高めるためには下記条件式(2−1)を満足することがより好ましく、下記条件式(2−2)を満足することがさらにより好ましい。
−0.008<θgF2−θgF1<0.01 (2−1)
0<θgF2−θgF1<0.009 (2−2)
また、このズームレンズは下記条件式(3)を満足することが好ましい。
5<νd2−νd1<40 (3)
ただし、
νd1:第1レンズのd線基準のアッベ数
νd2:第2レンズのd線基準のアッベ数
条件式(3)の下限以下とならないようにすることで、第1レンズL11と第2レンズL12の接合面の曲率半径の絶対値を小さくすることなく1次の色収差を補正することができる。仮に、第1レンズL11のアッベ数と第2レンズL12のアッベ数との差を適切な範囲にせずに1次の色収差を補正しようとすると、接合面の曲率半径の絶対値を小さくする必要が生じ、そうすると高次の球面収差の増大を招いてしまう。条件式(3)の上限以上とならないようにすることで、現在実在する光学材料を組合せて2次色収差の増大を抑えながら良好に収差補正することが可能となる。仮に、条件式(3)の上限以上となった場合に現在実在する光学材料を組合せてズームレンズを構成しようとすると、第1レンズL11の部分分散比と第2レンズL12の部分分散比との差が大きくなり2次色収差の増大を招いてしまう。
条件式(3)に関する効果を高めるためには下記条件式(3−1)を満足することがより好ましく、下記条件式(3−2)を満足することがさらにより好ましい。
7<νd2−νd1<35 (3−1)
10<νd2−νd1<25 (3−2)
また、このズームレンズは下記条件式(4)〜(7)のうちの少なくとも1つを満足することが好ましい。
2.5<fT/f1<4.5 (4)
−50<fT/f2<−10 (5)
5<fT/f3<30 (6)
−15<fT/f4<3 (7)
ただし、
fT:望遠端での全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
f2:第2レンズ群の焦点距離
f3:第3レンズ群の焦点距離
f4:第4レンズ群の焦点距離
条件式(4)の下限以下とならないようにすることで、全長の短縮に有利となる。条件式(4)の上限以上とならないようにすることで、望遠端での球面収差の低減に有利となる。条件式(4)に関する効果を高めるためには下記条件式(4−1)を満足することがより好ましい。
2.8<fT/f1<4 (4−1)
条件式(5)の下限以下とならないようにすることで、第2レンズ群G2の屈折力が強くなりすぎないようすることができ、変倍の際の球面収差および歪曲収差の変動を抑制できる。条件式(5)の上限以上とならないようにすることで、変倍の際の第2レンズ群G2の移動量を抑制でき全長の短縮に有利となる。条件式(5)に関する効果を高めるためには下記条件式(5−1)を満足することがより好ましい。
−40<fT/f2<−20 (5−1)
条件式(6)の下限以下とならないようにすることで、変倍の際の第3レンズ群G3の移動量を抑制でき全長の短縮に有利となる。条件式(6)の上限以上とならないようにすることで、第3レンズ群G3の正の屈折力が強くなりすぎないようすることができ、変倍の際の球面収差の変動を抑制できる。条件式(6)に関する効果を高めるためには下記条件式(6−1)を満足することがより好ましい。
7<fT/f3<25 (6−1)
条件式(7)の下限以下とならないようにすることで、第3レンズ群G3が担う正の屈折力が過剰となるのを防ぐことができ、球面収差の抑制に有利となる。条件式(7)の上限以上とならないようにすることで、第4レンズ群G4の正の屈折力が強くなりすぎないようにすることができ、主に広角端での球面収差の抑制に有利となる。
条件式(7)に関する効果を高めるためには下記条件式(7−1)を満足することがより好ましく、下記条件式(7−2)を満足することがさらにより好ましい。
−12<fT/f4<2 (7−1)
−10<fT/f4<0 (7−2)
なお、このズームレンズは、第1レンズ群G1全体を移動させることにより合焦が行われるように構成してもよい。そのようにした場合は、広角端から望遠端までの変倍全域において、任意の被写体距離に対する合焦の際の第1レンズ群G1の繰り出し量を変倍比に関わらず同じにすることが可能となり、容易な制御で合焦を行うことができる。
例えば、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レンズおよび両凸レンズを物体側から順に接合してなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズと、両凹レンズとからなるように構成することができる。
第2レンズ群G2は例えば3枚または4枚のレンズからなるように構成することができる。第3レンズ群G3は例えば2枚以上4枚以下のレンズからなるように構成することができる。第4レンズ群G4は例えば3枚以上5枚以下のレンズからなるように構成することができる。
第4レンズ群G4は負の屈折力を有するように構成してもよく、そのようにした場合は、主に広角端において第1レンズ群G1から第3レンズ群G3で発生する球面収差を良好に補正することが可能となる。あるいは、第4レンズ群G4は正の屈折力を有するように構成してもよく、そのようにした場合は、バックフォーカスを確保しやすく第4レンズ群G4の構成レンズ枚数を減らすことが容易となる。
例えば、第4レンズ群G4は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、正レンズと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズとからなり、第4レンズ群G4内の最も物体側の負メニスカスレンズとその像側直後の正レンズは第4レンズ群G4内で最も長い空気間隔を隔てて配置されているように構成してもよい。このように構成した場合は、少ないレンズ枚数でありながら、物体側の2枚のレンズで球面収差および軸上色収差のバランスをとりながらバックフォーカスを確保することができる。また、長い空気間隔を隔てることにより、軸上マージナル光線が低くなり軸外主光線が高くなる最も像側の負メニスカスレンズで球面収差への影響を抑えながら非点収差のバランスを取ることができる。図2、図6、図7、および図11の例の第4レンズ群G4が上記構成を有する。
あるいは第4レンズ群G4は、物体側から順に、両凹レンズおよび正レンズが接合された第1の接合レンズと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズおよび両凸レンズが接合された第2の接合レンズと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズとからなり、第1の接合レンズと第2の接合レンズは第4レンズ群G4内で最も長い空気間隔を隔てて配置されているように構成してもよい。このように構成した場合は、負レンズと正レンズからなる組を2組離れて配置することで、軸上色収差と倍率色収差のバランスを取ることができる。また、最も像側の負メニスカスレンズで球面収差への影響を抑えながら非点収差のバランスを取ることができる。図1、および図5の例の第4レンズ群G4が上記構成を有する。
あるいは第4レンズ群G4は、物体側から順に、負レンズおよび正レンズが接合された第1の接合レンズと、単レンズである正レンズと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズおよび両凸レンズが接合された第2の接合レンズとからなり、単レンズである正レンズと第2の接合レンズは第4レンズ群G4内で最も長い空気間隔を隔てて配置されているように構成してもよい。このように構成した場合は、負レンズと正レンズからなる組を2組離れて配置することで、軸上色収差と倍率色収差のバランスを取ることができる。また、第1の接合レンズと第2の接合レンズの間に正レンズを配置することで、球面収差のバランスを取ることができる。図4の例の第4レンズ群G4が上記構成を有する。
あるいは第4レンズ群G4は、物体側から順に、負レンズと、正レンズと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズおよび正レンズが接合された接合レンズとからなり、接合レンズとその物体側直前の正レンズは第4レンズ群G4内で最も長い空気間隔を隔てて配置されているように構成してもよい。このように構成した場合は、負レンズと正レンズの組を2組離れて配置することで、軸上色収差と倍率色収差のバランスを取ることができる。図3、図8、図9、および図10の例の第4レンズ群G4が上記構成を有する。
上述した好ましい構成および可能な構成は、任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。本実施形態によれば、高変倍比を有しながら、望遠端での球面収差と軸上色収差が良好に補正され、高い光学性能を有するズームレンズを実現することが可能である。なお、ここでいう「高変倍比」とは変倍比が40倍以上であることを意味する。
次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。
[実施例1]
実施例1のズームレンズのレンズ構成は図1に示したものであり、その図示方法は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を省略する。実施例1のズームレンズは群構成として、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、開口絞りStと、負の屈折力を有する第4レンズ群G4とからなり、広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群G1と開口絞りStと第4レンズ群G4とは像面Simに対して固定されており、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3は相互間隔を変化させて移動する構成を採っている。
第1レンズ群G1は物体側から順に第1レンズL11〜第4レンズL14からなり、第2レンズ群G2は物体側から順にレンズL21〜L23からなり、第3レンズ群G3は物体側から順にレンズL31〜L33からなり、第4レンズ群G4は物体側から順にレンズL41〜L45からなる。
実施例1のズームレンズの基本レンズデータを表1に、諸元と可変面間隔を表2に示す。表1のSiの欄には最も物体側の構成要素の物体側の面を1番目として像側に向かうに従い順次増加するように構成要素の面に面番号を付した場合のi番目(i=1、2、3、…)の面番号を示し、Riの欄にはi番目の面の曲率半径を示し、Diの欄にはi番目の面とi+1番目の面との光軸Z上の面間隔を示す。表1のNdjの欄には最も物体側の構成要素を1番目として像側に向かうに従い順次増加するj番目(j=1、2、3、…)の構成要素のd線(波長587.6nm)に関する屈折率を示し、νdjの欄にはj番目の構成要素のd線基準のアッベ数を示し、θgFjの欄はj番目の構成要素のg線(波長435.8nm)とF線(波長486.1nm)間の部分分散比を示す。
ここで、曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた面形状のものを正とし、像側に凸面を向けた面形状のものを負としている。表1には開口絞りStおよび光学部材PPも合わせて示している。表1では、開口絞りStに相当する面の面番号の欄には面番号と(St)という語句を記載している。Diの最下欄の値は表中の最も像側の面と像面Simとの間隔である。また、表1では変倍の際に変化する可変面間隔については、DD[ ]という記号を用い、[ ]の中にこの間隔の物体側の面番号を付してDiの欄に記入している。
表2に、変倍比Zr、全系の焦点距離f、FナンバーFNo.、最大全画角2ω、および可変面間隔の値をd線基準で示す。2ωの欄の(°)は単位が度であることを意味する。表2では、広角端、中間焦点距離状態、および望遠端での各値をそれぞれWIDE、MIDDLE、およびTELEと表記した欄に示している。表1と表2の値は無限遠物体に合焦した状態のものである。
各表のデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはmmを用いているが、光学系は比例拡大または比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。
図12に実施例1のズームレンズの無限遠物体に合焦した状態での各収差図を示す。図12ではWIDEと付した上段に左から順に広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差(ディストーション)、および倍率色収差(倍率の色収差)を示し、MIDDLEと付した中段に左から順に中間焦点距離状態での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示し、TELEと付した下段に左から順に望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。球面収差図では、d線(波長587.6nm)、C線(波長656.3nm)、F線(波長486.1nm)、およびg線(波長435.8nm)に関する収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、および灰色の実線で示す。非点収差図では、サジタル方向のd線に関する収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のd線に関する収差を短破線で示す。歪曲収差図ではd線に関する収差を実線で示す。倍率色収差図では、C線、F線、およびg線に関する収差をそれぞれ長破線、短破線、および灰色の実線で示す。球面収差図のFNo.はFナンバーを意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。
上記の実施例1の説明で述べた各データの記号、意味、および記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるので、以下では重複説明を省略する。
[実施例2]
実施例2のズームレンズのレンズ構成は図2に示したものである。実施例2のズームレンズの群構成は実施例1のものと同様である。実施例2では、第1レンズ群G1は物体側から順に第1レンズL11〜第4レンズL14からなり、第2レンズ群G2は物体側から順にレンズL21〜L23からなり、第3レンズ群G3は物体側から順にレンズL31〜L33からなり、第4レンズ群G4は物体側から順にレンズL41〜L43からなる。実施例2のズームレンズの基本レンズデータを表3に、諸元と可変面間隔を表4に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図13に示す。
[実施例3]
実施例3のズームレンズのレンズ構成は図3に示したものである。実施例3のズームレンズの群構成は実施例1のものと同様である。実施例3では、第1レンズ群G1は物体側から順に第1レンズL11〜第4レンズL14からなり、第2レンズ群G2は物体側から順にレンズL21〜L23からなり、第3レンズ群G3は物体側から順にレンズL31〜L33からなり、第4レンズ群G4は物体側から順にレンズL41〜L44からなる。実施例3のズームレンズの基本レンズデータを表5に、諸元と可変面間隔を表6に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図14に示す。
[実施例4]
実施例4のズームレンズのレンズ構成は図4に示したものである。実施例4のズームレンズの群構成は実施例1のものと同様である。実施例4では、第1レンズ群G1は物体側から順に第1レンズL11〜第4レンズL14からなり、第2レンズ群G2は物体側から順にレンズL21〜L23からなり、第3レンズ群G3は物体側から順にレンズL31〜L33からなり、第4レンズ群G4は物体側から順にレンズL41〜L45からなる。実施例4のズームレンズの基本レンズデータを表7に、諸元と可変面間隔を表8に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図15に示す。
[実施例5]
実施例5のズームレンズのレンズ構成は図5に示したものである。実施例5のズームレンズの群構成は実施例1のものと同様である。実施例5では、第1レンズ群G1は物体側から順に第1レンズL11〜第4レンズL14からなり、第2レンズ群G2は物体側から順にレンズL21〜L23からなり、第3レンズ群G3は物体側から順にレンズL31〜L33からなり、第4レンズ群G4は物体側から順にレンズL41〜L45からなる。実施例5のズームレンズの基本レンズデータを表9に、諸元と可変面間隔を表10に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図16に示す。
[実施例6]
実施例6のズームレンズのレンズ構成は図6に示したものである。実施例6のズームレンズの群構成は実施例1のものと同様である。実施例6では、第1レンズ群G1は物体側から順に第1レンズL11〜第4レンズL14からなり、第2レンズ群G2は物体側から順にレンズL21〜L24からなり、第3レンズ群G3は物体側から順にレンズL31〜L33からなり、第4レンズ群G4は物体側から順にレンズL41〜L43からなる。実施例6のズームレンズの基本レンズデータを表11に、諸元と可変面間隔を表12に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図17に示す。
[実施例7]
実施例7のズームレンズのレンズ構成は図7に示したものである。実施例7のズームレンズの群構成は実施例1のものと同様である。実施例7では、第1レンズ群G1は物体側から順に第1レンズL11〜第4レンズL14からなり、第2レンズ群G2は物体側から順にレンズL21〜L24からなり、第3レンズ群G3は物体側から順にレンズL31〜L33からなり、第4レンズ群G4は物体側から順にレンズL41〜L43からなる。実施例7のズームレンズの基本レンズデータを表13に、諸元と可変面間隔を表14に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図18に示す。
[実施例8]
実施例8のズームレンズのレンズ構成は図8に示したものである。実施例8のズームレンズの群構成は実施例1のものと同様である。実施例8では、第1レンズ群G1は物体側から順に第1レンズL11〜第4レンズL14からなり、第2レンズ群G2は物体側から順にレンズL21〜L24からなり、第3レンズ群G3は物体側から順にレンズL31〜L33からなり、第4レンズ群G4は物体側から順にレンズL41〜L44からなる。実施例8のズームレンズの基本レンズデータを表15に、諸元と可変面間隔を表16に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図19に示す。
[実施例9]
実施例9のズームレンズのレンズ構成は図9に示したものである。実施例9のズームレンズの群構成は実施例1のものと同様である。実施例9では、第1レンズ群G1は物体側から順に第1レンズL11〜第4レンズL14からなり、第2レンズ群G2は物体側から順にレンズL21〜L24からなり、第3レンズ群G3は物体側から順にレンズL31〜L32からなり、第4レンズ群G4は物体側から順にレンズL41〜L44からなる。実施例9のズームレンズの基本レンズデータを表17に、諸元と可変面間隔を表18に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図20に示す。
[実施例10]
実施例10のズームレンズのレンズ構成は図10に示したものである。実施例10のズームレンズの群構成は実施例1のものと同様である。実施例10では、第1レンズ群G1は物体側から順に第1レンズL11〜第4レンズL14からなり、第2レンズ群G2は物体側から順にレンズL21〜L24からなり、第3レンズ群G3は物体側から順にレンズL31〜L34からなり、第4レンズ群G4は物体側から順にレンズL41〜L44からなる。実施例10のズームレンズの基本レンズデータを表19に、諸元と可変面間隔を表20に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図21に示す。
[実施例11]
実施例11のズームレンズのレンズ構成は図11に示したものである。実施例11のズームレンズの群構成は、第4レンズ群G4が正の屈折力を有する点以外は実施例1のものと同様である。実施例11では、第1レンズ群G1は物体側から順に第1レンズL11〜第4レンズL14からなり、第2レンズ群G2は物体側から順にレンズL21〜L24からなり、第3レンズ群G3は物体側から順にレンズL31〜L33からなり、第4レンズ群G4は物体側から順にレンズL41〜L43からなる。実施例11のズームレンズの基本レンズデータを表21に、諸元と可変面間隔を表22に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図22に示す。
表23に実施例1〜11のズームレンズの条件式(1)〜(7)の対応値を示す。条件式(2)の対応値を除き表23に示す値はd線を基準とするものである。
以上のデータからわかるように、実施例1〜11のズームレンズは、変倍比が57.6倍あり高い変倍比を有し、望遠端での球面収差と軸上色収差を含む各収差が良好に補正されて、高い光学性能が実現されている。
次に、本発明の実施形態に係る撮像装置について説明する。図23に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態に係るズームレンズ1を用いた撮像装置10の概略構成図を示す。撮像装置10としては、例えば、監視カメラ、ビデオカメラ、または電子スチルカメラ等を挙げることができる。
撮像装置10は、ズームレンズ1と、ズームレンズ1の像側に配置されたフィルタ7と、ズームレンズによって結像される被写体の像を撮像する撮像素子8と、撮像素子8からの出力信号を演算処理する信号処理部4と、ズームレンズ1の変倍を行うための変倍制御部5と、ズームレンズ1の合焦を行うためのフォーカス制御部6とを備える。なお、図23では各レンズ群を概念的に図示している。撮像素子8は、ズームレンズ1により形成された被写体の像を撮像して電気信号に変換するものであり、その撮像面はズームレンズ1の像面に一致するように配置される。撮像素子8としては例えばCCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等を用いることができる。なお、図23では1つの撮像素子8のみ図示しているが、本発明の撮像装置はこれに限定されず、3つの撮像素子を有するいわゆる3板方式の撮像装置であってもよい。
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、およびアッベ数等は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。
1 ズームレンズ
2w、2t 軸上光束
3w、3t 最大画角の軸外光束
4 信号処理部
5 変倍制御部
6 フォーカス制御部
7 フィルタ
8 撮像素子
10 撮像装置
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
G5 第5レンズ群
L11 第1レンズ
L12 第2レンズ
L13 第3レンズ
L14 第4レンズ
L21〜L24、L31〜L34、L41〜L45 レンズ
PP 光学部材
Sim 像面
St 開口絞り
Z 光軸

Claims (19)

  1. 物体側から順に、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、絞りと、第4レンズ群とから実質的になり、
    変倍の際に、前記第1レンズ群と前記第4レンズ群は像面に対して固定されており、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群は光軸方向の相互間隔が異なるように移動し、
    前記第1レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1レンズおよび正の屈折力を有する第2レンズを物体側から順に接合してなる接合レンズと、正の屈折力を有する第3レンズと、負の屈折力を有する第4レンズとから実質的になり、
    下記条件式(1)を満足することを特徴とするズームレンズ。
    −0.8<f1a/f1b<0 (1)
    ただし、
    f1a:前記第1レンズと前記第2レンズと前記第3レンズとの合成焦点距離
    f1b:前記第4レンズの焦点距離
  2. 下記条件式(2)を満足する請求項1記載のズームレンズ。
    −0.01<θgF2−θgF1<0.015 (2)
    ただし、
    θgF1:前記第1レンズのg線とF線間の部分分散比
    θgF2:前記第2レンズのg線とF線間の部分分散比
  3. 下記条件式(3)を満足する請求項1または2記載のズームレンズ。
    5<νd2−νd1<40 (3)
    ただし、
    νd1:前記第1レンズのd線基準のアッベ数
    νd2:前記第2レンズのd線基準のアッベ数
  4. 広角端から望遠端への変倍の際に、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔は常に増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群はそれぞれの横倍率が−1倍となる点を同時に通る請求項1から3のいずれか1項記載のズームレンズ。
  5. 下記条件式(4)を満足する請求項1から4のいずれか1項記載のズームレンズ。
    2.5<fT/f1<4.5 (4)
    ただし、
    fT:望遠端での全系の焦点距離
    f1:前記第1レンズ群の焦点距離
  6. 下記条件式(5)を満足する請求項1から5のいずれか1項記載のズームレンズ。
    −50<fT/f2<−10 (5)
    ただし、
    fT:望遠端での全系の焦点距離
    f2:前記第2レンズ群の焦点距離
  7. 下記条件式(6)を満足する請求項1から6のいずれか1項記載のズームレンズ。
    5<fT/f3<30 (6)
    ただし、
    fT:望遠端での全系の焦点距離
    f3:前記第3レンズ群の焦点距離
  8. 下記条件式(7)を満足する請求項1から7のいずれか1項記載のズームレンズ。
    −15<fT/f4<3 (7)
    ただし、
    fT:望遠端での全系の焦点距離
    f4:前記第4レンズ群の焦点距離
  9. 前記第4レンズ群は負の屈折力を有する請求項1から8のいずれか1項記載のズームレンズ。
  10. 前記第4レンズ群は正の屈折力を有する請求項1から8のいずれか1項記載のズームレンズ。
  11. 前記第1レンズ群全体を移動させることにより合焦が行われる請求項1から10のいずれか1項記載のズームレンズ。
  12. 下記条件式(1−1)を満足する請求項1から11のいずれか1項記載のズームレンズ。
    −0.7<f1a/f1b<−0.2 (1−1)
  13. 下記条件式(2−1)を満足する請求項1から12のいずれか1項記載のズームレンズ。
    −0.008<θgF2−θgF1<0.01 (2−1)
    ただし、
    θgF1:前記第1レンズのg線とF線間の部分分散比
    θgF2:前記第2レンズのg線とF線間の部分分散比
  14. 下記条件式(3−1)を満足する請求項1から13のいずれか1項記載のズームレンズ。
    7<νd2−νd1<35 (3−1)
    ただし、
    νd1:前記第1レンズのd線基準のアッベ数
    νd2:前記第2レンズのd線基準のアッベ数
  15. 下記条件式(4−1)を満足する請求項1から14のいずれか1項記載のズームレンズ。
    2.8<fT/f1<4 (4−1)
    ただし、
    fT:望遠端での全系の焦点距離
    f1:前記第1レンズ群の焦点距離
  16. 下記条件式(5−1)を満足する請求項1から15のいずれか1項記載のズームレンズ。
    −40<fT/f2<−20 (5−1)
    ただし、
    fT:望遠端での全系の焦点距離
    f2:前記第2レンズ群の焦点距離
  17. 下記条件式(6−1)を満足する請求項1から16のいずれか1項記載のズームレンズ。
    7<fT/f3<25 (6−1)
    ただし、
    fT:望遠端での全系の焦点距離
    f3:前記第3レンズ群の焦点距離
  18. 下記条件式(7−1)を満足する請求項1から17のいずれか1項記載のズームレンズ。
    −12<fT/f4<2 (7−1)
    ただし、
    fT:望遠端での全系の焦点距離
    f4:前記第4レンズ群の焦点距離
  19. 請求項1から18のいずれか1項記載のズームレンズを備えた撮像装置。
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