JP2019159046A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置、撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ系全体が小型で、広画角、高ズーム比でしかも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】物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、１つ以上のレンズ群を含む後群ＬＲより構成され、ズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は不動で、第２レンズ群Ｌ２が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズＬ０であって、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２、広角端におけるズームレンズＬ０の焦点距離ｆｗ、広角端から望遠端へのズーミングに伴う第２レンズ群Ｌ２の移動量Ｍ２を各々適切に設定すること。【選択図】図１

Description

本発明はズームレンズに関し、特に、監視カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ等の撮像装置に用いる撮像光学系として好適なものである。

撮像装置に用いられる撮像光学系は、高い光学性能を有し、広画角かつ高ズーム比のズームレンズであることが要望されている。また、場所を選ばず設置しやすくするために、全系が小型であること等も要望されている。

例えば、監視市場においては、監視カメラ用の撮像光学系に対する要望が種々挙げられている。特に、１台の監視カメラで広域な範囲の撮影（広画角化）を容易としつつも高ズーム比化させて監視の自由度を向上させることや、設置性や目立ちにくさの観点から小型化であること等が強く要望されている。さらには、タイムラグなく監視対象物へ照準を合わせるために、迅速なズーミングおよびフォーカス制御が迅速であることが要望されている。

従来、これらの要望を満足するズームレンズとして、最も物体側に負の屈折力のレンズ群が配置されたネガティブリード型のズームレンズが知られている（特許文献１、２）。

特許文献１、２は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、複数のレンズ群を含む後群よりなり、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔を変化させてズーミングを開示している。

特開２０１１−５３４９８号公報 特開２０１５−４９４８５号公報

ネガティブリード型のズームレンズにおいて、全系の更なる小型化を図りつつ、高ズーム比化、広画角化を図るには、レンズ群の数や各レンズ群のレンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。

例えば負の屈折力の第１レンズ群の屈折力や正の屈折力の第２レンズ群の屈折力、そしてズーミングに際しての第１レンズ群と第２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。

本発明は、レンズ系全体が小型で、広画角、高ズーム比でしかも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、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、１つ以上のレンズ群を含む後群より構成され、ズーミングに際し、前記第１レンズ群は不動で、前記第２レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
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、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｗ、広角端から望遠端へのズーミングに伴う前記第２レンズ群の移動量をＭ２とするとき、
−０．７４＜ｆ１／ｆ２＜−０．０５
３．０＜｜Ｍ２｜／ｆｗ＜１０．０
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、レンズ系全体が小型で、広画角、高ズーム比でしかも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のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 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 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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 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 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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 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 本発明の撮像装置（監視カメラ）の要部概略図

以下に本発明の好ましい実施の形態を添付の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配置された、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、１つ以上のレンズ群を含む後群より構成されている。そしてズーミングに際し、第１レンズ群は不動で、第２レンズ群が移動し、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（最短焦点距離）におけるレンズ断面図である。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（最長焦点距離）における収差図である。実施例１はズーム比９．５７、Ｆナンバー１．６３〜５．９３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である。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８．１８、Ｆナンバー１．７５〜５．９０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である。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７．１９、Ｆナンバー１．７６〜５．２４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である。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５．９０、Ｆナンバー１．６８〜４．９５のズームレンズである。

図９は本発明のズームレンズを用いた監視カメラ（撮像装置）の要部概略図である。

各実施例のズームレンズは監視カメラに用いられる撮像光学系である。各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルカメラ、ＴＶカメラなどの撮像装置に用いても良い。

レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。また、レンズ断面図において、Ｌ０はズームレンズである。ｉを物体側からのレンズ群の順番とすると、Ｌｉは第ｉレンズ群を示す。ＬＲは１つ以上のレンズ群を含む後群である。ＳＰは開口絞りである。

Ｇはフィルター等の光学ブロックである。ＩＰは像面である。像面ＩＰは、デジタルカメラやビデオカメラ、監視カメラの撮像光学系としてズームレンズを使用する際には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。

各実施例のズームレンズは、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。矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際して、各レンズ群の移動軌跡を示している。またフォーカスに関する矢印は無限遠から近距離へフォーカシングするときのレンズ群の移動方向を示している。

球面収差図において、実線のｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、点線のｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）を示している。非点収差図において点線のΔＭはｄ線のメリディオナル像面、実線のΔＳはｄ線のサジタル像面である。歪曲収差はｄ線での値を示している。倍率色収差はｇ線によって表している。ωは撮像半画角（度）、ＦｎｏはＦナンバーである。なお、各実施例において広角端と望遠端は変倍用のレンズ群が機構上、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いう。

レンズ断面図において曲線３ａは、無限遠にフォーカスしているときの、広角端から望遠端へのズーミングに伴う像面変動を補正するための移動軌跡を示す。曲線３ｂは近距離にフォーカスしているときの、広角端から望遠端へのズーミングに伴う像面の変動を補正するための移動軌跡を示す。

望遠端において無限遠から近距離へフォーカスを行う場合には、レンズ断面図中の矢印３ｃに示すように、第３レンズ群Ｌ３を物体側へ繰り出すことによって行っている。フォーカシングは第３レンズ群Ｌ３ではなく、第２レンズ群Ｌ２の全てのレンズ、もしくは一部のレンズ、または第４レンズ群Ｌ４の全てのレンズ、もしくは一部のレンズを光軸上に移動させて行ってもよい。また第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３を同時に移動させて行っても良い。

開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３の像側に配置している。開口絞りＳＰは開口径を変化させることで、望遠端において大きく発生する軸外光束による下線コマフレアをカットすることができ、より良好な光学性能を得ることができる。開口絞りＳＰはズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と一体的に（同じ軌跡で）移動している。尚、開口絞りＳＰはズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と独立に（異なった軌跡で）移動させる構成としても良く、これによればズーミングに際して各ズーム位置で適正にフレア光線をカットしやすくなる。

各実施例のズームレンズは、最も物体側から像側へ順に配置された負、正、負の屈折力の３つのレンズ群と、複数のレンズ群を含む後群を有している。

図１、図５、図７（ぞれぞれ実施例１、３、４）は、物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、後群ＬＲを有する。後群ＬＲは正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、を有する。実施例１、３、４は５群構成のズームレンズである。

図３（実施例２）は、物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、後群ＬＲを有する。後群ＬＲは正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、正の屈折力の第６レンズ群Ｌ６を有する。実施例２は６群構成のズームレンズである。ズーミングに際してはいずれも４つのレンズ群が矢印の方向に移動する。

各実施例のズームレンズのズームタイプは負、正、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１乃至第３レンズ群Ｌ３に加え後群ＬＲを有する構成である。これは、広画角化と高ズーム比化を実現しつつも広角端から望遠端までのズーム全域において高い光学性能を得るために、各レンズ群の間隔を変化させてズーミングを行うための好適なレンズ構成としている。

各レンズ群のレンズ構成やズーミング及びフォーカシングに関する移動方法について、図１を用いて説明する。

ズーミングやフォーカシングに際しては、第１レンズ群Ｌ１は不動としている。これは広画角化を図る際にレンズ群の有効径が最も大きくなる物体側のレンズ群を駆動させず、それより像側の（有効径が小さくなる）複数のレンズ群を駆動させる構成としている。

具体的には、広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２を像側から物体側へ単調移動し変倍させることにより変倍効果を持たせている。また第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５を像側から物体側へ移動させることにより変倍効果を持たせながらもズーム全域において高い光学性能を確保している。変倍に伴う像面変動の補正（コンペンセーター）は第３レンズ群Ｌ３で行っており、像側に凸状となる軌跡で移動している。

第２レンズ群Ｌ２は、変倍用のレンズ群としての役割を担っており広角端から望遠端へのズーミングにおいて物体側へ移動させることにより変倍効果を持たせている。後群ＬＲは２つ以上のレンズ群を含み、これらはズーミングに際して独立に（異なった軌跡で）移動している。

以上により各実施例では、全系が小型で広画角、かつ高ズーム比を実現しつつも、迅速なズーミングやフォーカスが容易で高い光学性能を有するズームレンズを得ている。

各実施例において、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１とする。第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２、広角端におけるズームレンズの焦点距離をｆｗ、広角端から望遠端へのズーミングに伴う第２レンズ群Ｌ２の移動量をＭ２とする。このとき、
−０．７４＜ｆ１／ｆ２＜−０．０５ ・・・（１）
３．０＜｜Ｍ２｜／ｆｗ＜１０．０ ・・・（２）
なる条件式を満足する。

ここで、広角端から望遠端へのズーミングにおけるレンズ群の移動量とは、広角端におけるレンズ群の光軸上の位置と望遠端におけるレンズ群の光軸上の位置の差をいう。移動量の符号は広角端に比べて望遠端においてレンズ群が像側に位置するときを正、物体側に位置するときを負とする。

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（１）、（２）は全系の小型化、かつ広画角化を図りつつ、高ズーム比を達成するためのものである。小型化及び広画角化を図るために第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力を強くしている（負の焦点距離ｆ１の絶対値を小さくしている）。第２レンズ群Ｌ２は高ズーム比化を図るために変倍作用を持たせている。

条件式（１）の上限を超えると、第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力が弱くなりすぎてしまい、ズーム全域において球面収差や倍率色収差などの緒収差が増加してしまうので好ましくない。条件式（１）の下限を超えると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が弱くなりすぎて（負の屈折力の絶対値が小さくなりすぎて）しまい広画角化が困難となり好ましくない。

条件式（２）は、ズーミングに伴う第２レンズ群Ｌ２の移動量を適切に設定している。条件式（２）の上限を超えて、移動量が過剰に大きくなると全系の小型化が困難になる。条件式（２）の下限を超えて、移動量が小さくなると高ズーム比化が困難になる。

条件式（１）、（２）の数値範囲に関しては、それぞれ以下の如く限定するとより好ましい。

−０．６５＜ｆ１／ｆ２＜−０．１０ ・・・（１ａ）
３．４＜｜Ｍ２｜／ｆｗ＜８．０ ・・・（２ａ）

各実施例において更に好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。第３レンズ群Ｌ３の像側に開口絞りＳＰが配置されており、開口絞りＳＰより像側に正の屈折力のレンズ群を有する。開口絞りＳＰより像側の正の屈折力のレンズ群Ｌｐは広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側へ単調に移動する。そしてレンズ群Ｌｐの焦点距離をｆｐ、広角端から望遠端へのズーミングにおけるレンズ群Ｌｐの移動量をＭｐとする。

広角端におけるレンズ全長をＴＴＬとする。ここでレンズ全長とは第１レンズ面から最終レンズ面までの距離に空気換算でのバックフォーカスＢＦを加えた値である。

第２レンズ群Ｌ２の光軸上における厚さを２Ｇｔ、第３レンズ群Ｌ３の光軸上における厚さを３Ｇｔとする。第１レンズ群Ｌ１の光軸上における厚さを１Ｇｔとする。第３レンズ群Ｌ３は、負レンズと正レンズを接合した接合レンズを有し、正レンズの材料のアッベ数は負レンズの材料のアッベ数よりも小さく、正レンズの材料のアッベ数と負レンズの材料のアッベ数の差をΔνｄ３とする。第１レンズ群Ｌ１は、最も物体側から像側へ順に連続して配置された２枚以上の負レンズと、１枚以上の正レンズを有し、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズの材料のアッベ数をνｄ１ｐ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。
１．４＜｜Ｍｐ｜／ｆｐ＜４．５ ・・・（３）
０．０２０＜(２Ｇｔ＋３Ｇｔ)／ＴＴＬ＜０．１００ ・・・（４）
−２．５＜１Ｇｔ／ｆ１＜−０．５０ ・・・（５）
１０＜Δνｄ３＜５０ ・・・（６）
１０＜νｄ１ｐ＜３５ ・・・（７）

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（３）は、開口絞りＳＰより像側の変倍用のレンズ群としての役割を担う正の屈折力のレンズ群Ｌｐの移動量とそのレンズ群Ｌｐの屈折力に関する。条件式（３）の上限を超えると、ズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２の移動量が大きくなりすぎてしまい全系の小型化が困難になる。条件式（３）の下限を超えると、変倍用のレンズ群である第２レンズ群Ｌ２のズーミングに伴う移動量が小さくなりすぎてしまい高ズーム比化が困難になる。

条件式（４）は、ズーミングやフォーカスを高速に行うために第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の小型化を図るためのものである。

各実施例においては、ズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２および第３レンズ群Ｌ３をいずれも移動させている。そのためこれら２つのレンズ群はなるべく小型とするほうが良い。ここでレンズ群の光軸方向における厚さとは、レンズ群の最も物体側のレンズ面からレンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸方向の距離のことである。

条件式（４）の上限を超えると、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３が大型化してしまい、ズーミングやフォーカスを高速に行うのが困難になる。条件式（４）の下限を超えると、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の屈折力を強くしすぎることになるためズーム全域において良好なる収差補正が困難になる。

条件式（５）は、第１レンズ群Ｌ１の光軸上の厚さ（レンズ群厚）と第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力との関係について規定している。第１レンズ群Ｌ１は、広画角化のために比較的強い負の屈折力を持たせつつ収差補正も考慮し複数のレンズより構成している。これに加えて、全系の小型化を考慮して第１レンズ群Ｌ１の大きさを適切に設定している。

条件式（５）の上限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の厚さが小さくなりすぎると非点収差をはじめとする諸収差が増加してしまい好ましくない。条件式（５）の下限を超えると、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が強くなりすぎて（負の屈折力の絶対値が大きくなりすぎて）しまい良好なる収差補正が困難になる。

条件式（６）は、第３レンズ群Ｌ３を構成する接合レンズの材料に関し、ズーム全域およびフォーカス全域において倍率色収差や軸上色収差の変動量を軽減するためのものである。条件式（６）の上限を超えると、ズーム全域及びフォーカス全域で色収差の補正が過剰となってくる。条件式（６）の下限を超えると、ズーム全域及びフォーカス全域で色収差の補正が不足となってくる。

条件式（７）は、色収差を良好に補正するための第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズの材料の特性を規定し、特に第１レンズ群Ｌ１の負レンズで発生する色収差を補正するためのものである。条件式（７）の上限を超えると、倍率色収差の補正が不足してくる。条件式（７）の下限を超えると、倍率色収差の補正が過剰となるので良くない。

更に好ましくは条件式（３）乃至（７）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．６＜｜Ｍｐ｜／ｆｐ＜３．５ ・・・（３ａ）
０．０２５＜(２Ｇｔ＋３Ｇｔ)／ＴＴＬ＜０．０７０ ・・・（４ａ）
−２．２＜１Ｇｔ／ｆ１＜−０．７０ ・・・（５ａ）
１５＜νｄ３＜４０ ・・・（６ａ）
１５＜νｄ１ｐ＜３０ ・・・（７ａ）

以上、各実施例によれば撮像半画角が６０度以上、ズーム比５以上を有し、フルＨＤや４Ｋの画素数の撮像素子にも十分対応できるズームレンズが得られる。

以下、各実施例の各レンズ群のレンズ構成について説明する。

（実施例１）
第１レンズ群Ｌ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ１２、両凹形状の負レンズＧ１３、および両凸形状の正レンズＧ１４により成っている。負レンズＧ１３と正レンズＧ１４は接合した接合レンズよりなり、双方のレンズの材料のアッベ数の差を持たせることにより色収差を良好に補正している。ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１は不動である。

第２レンズ群Ｌ２は、両凸形状の正レンズＧ２１により成っている。第３レンズ群Ｌ３は、両凹形状の負レンズＧ３１、および両凸形状の正レンズＧ３２により成っている。負レンズＧ３１と正レンズＧ３２は接合した接合レンズよりなっている。

第４レンズ群Ｌ４（レンズ群Ｌｐ）は、両凸形状の正レンズＧ４１、両凸形状の正レンズＧ４２、両凹形状の負レンズＧ４３、および物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ４４より成っている。正レンズＧ４１と負レンズＧ４４は非球面を有しており、球面収差や非点収差などの諸収差を良好に補正している。また、正レンズＧ４２と負レンズＧ４３は接合した接合レンズよりなっている。さらに、正レンズＧ４２はアッベ数が９０を超える超低分散性を有するガラスを使用しており、倍率色収差や軸上色収差をズーム全域にわたり良好に補正している。

第５レンズ群Ｌ５は、両凸形状の正レンズＧ５１、および両凹形状の負レンズＧ５２によりなっている。

（実施例２）
第１レンズ群Ｌ１のレンズ構成は実施例１と同じである。第２レンズ群Ｌ２は、両凸形状の正レンズＧ２１、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ２２により成っている。正レンズＧ２１と負レンズＧ２２は接合した接合レンズよりなっている。第２レンズ群Ｌ２は変倍用のレンズ群として効果を持たせている。そして第２レンズ群Ｌ２の移動による倍率色収差の変動を抑えやすくしている。

第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５のレンズ構成は、実施例１と同じである。第６レンズ群Ｌ６は、両凸形状の正レンズＧ６１により成っている。

（実施例３）
第１レンズ群Ｌ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ１２、両凹形状の負レンズＧ１３、および物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＧ１４により成っている。負レンズＧ１３と正レンズＧ１４は接合した接合レンズよりなっている。ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１は不動である。

第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５のレンズ構成は、実施例１と同じである。

（実施例４）
第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５のレンズ構成は、実施例１と同じである。

次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いた撮像装置（監視カメラ）の実施例を、図９を用いて説明する。

図９において、１１は、監視カメラ本体である。１２は、カメラ本体に内蔵され、レンズ部（ズームレンズ）１５によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）である。１３は、撮像素子１２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリ部である。１４は、撮像素子１２によって光電変換された被写体像を転送するためのネットワークケーブルである。

撮像装置としては監視カメラに限定されることなく、ビデオカメラやデジタルカメラ等においても用いることができる。

以上のように、各実施例によれば、小型、広角かつ高倍化を実現しつつも、迅速なズーミングやフォーカスが可能となり高い光学性能を有するズームレンズ、およびそれを有する撮像装置を得ることができる。

なお各実施例においては以下のような手段構成をとっても良い。
・実施例に示したガラスの形状、枚数に限定されず、適宜変更すること。
・一部のレンズおよびレンズ群を光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させ、これにより手ぶれ等の振動に伴う像ブレを補正すること。
・電気的な補正手段により、歪曲収差や色収差などを補正すること。

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や光学仕様（画角やＦｎｏ）に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、各実施例のズームレンズと、ズームレンズを制御する制御部とを含めた撮像システム（監視カメラシステム）を構成してもよい。この場合、制御部は、ズーミングに際して各レンズ群が上述したように移動するようズームレンズを制御すればよい。このとき、制御部がズームレンズと一体的に構成されている必要はなく、制御部をズームレンズとは別体として構成してもよい。

例えば、ズームレンズの各レンズを駆動する駆動部に対して遠方に配置された制御部（制御装置）が、ズームレンズを制御するための制御信号（命令）を送る送信部を備える構成を採用してもよい。このような制御部によれば、ズームレンズを遠隔操作することができる。

また、ズームレンズを遠隔操作するためのコントローラーやボタンなどの操作部を制御部に設けることで、ユーザーの操作部への入力に応じてズームレンズを制御する構成を採ってもよい。例えば、操作部として拡大ボタン及び縮小ボタンを設け、ユーザーが拡大ボタンを押したらズームレンズの倍率が大きくなる。ユーザーが縮小ボタンを押したらズームレンズの倍率が小さくなるように、制御部からズームレンズの駆動部に信号が送られるように構成すればよい。

また、撮像システムは、ズームレンズのズームに関する情報（移動状態）を表示する液晶パネルなどの表示部を有していてもよい。ズームレンズのズームに関する情報とは、例えばズーム倍率（ズーム状態）や各レンズ群の移動量（移動状態）である。この場合、表示部に示されるズームレンズのズームに関する情報を見ながら、操作部を介してユーザーがズームレンズを遠隔操作することができる。このとき、例えばタッチパネルなどを採用することで表示部と操作部とを一体化してもよい。

次に本発明の実施例１乃至４にそれぞれ対応する数値データ１乃至４を示す。各数値データにおいて、ｉは物体側からの光学面の順序を示す。

ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。また最も像側の２つの光学面はフェースプレート等のガラス材である。ＢＦ（バックフォーカス）はレンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算長により表したものである。光学全長はレンズ最前面からレンズ最終面までの距離である。

面番号に付した＊は非球面を意味する。またｋを離心率、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を非球面係数、面頂点を基準にして光軸からの高さｈの位置における光軸方向の変位をｘとするとき、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ²／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）²｝^1/2］＋Ａ４ｈ⁴＋Ａ６ｈ⁶＋Ａ８ｈ⁸＋Ａ１０ｈ¹⁰＋Ａ１２ｈ¹²
で表される。また「ｅ−ｚ」の表示は「１０^-z」を意味する。但しＲは近軸曲率半径である。各数値データにおける上述した条件式との対応を表１に示す。

数値データ１

面データ
面番号 r d nd νd
1 66.825 2.00 1.90043 37.4
2 39.528 6.72
3 49.005 1.40 1.90043 37.4
4 21.424 8.58
5 -71.579 0.85 1.90043 37.4
6 67.326 2.52 1.80518 25.4
7 ∞ (可変)
8 45.818 1.56 1.80810 22.8
9 -755.587 (可変)
10 -25.164 0.45 1.80400 46.6
11 26.407 1.71 1.89286 20.4
12 955.173 (可変)
13(絞り)∞ 0.40
14* 13.975 5.00 1.55332 71.7
15* -73.465 1.88
16 12.094 5.90 1.43700 95.1
17 -26.374 0.45 1.94595 18.0
18 24.066 1.04
19* 16.18 1.69 1.55332 71.7
20* 15.416 (可変)
21 17.884 4.22 1.80810 22.8
22 -30.292 1.81
23 -20.788 0.60 1.74400 44.8
24 28.256 (可変)
25 ∞ 2.00 1.51633 64.1
像面 ∞ 2.67

非球面データ
第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.86217e-006 A 6= 2.16281e-009
A 8=-8.43859e-011 A10=-4.41945e-012
第15面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.43169e-005 A 6=-1.15716e-008
A 8=-7.42582e-010 A10= 1.82622e-012
第19面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.89345e-006 A 6=-3.85922e-006
A 8=-6.17969e-008 A10= 7.59740e-010
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.14021e-004 A 6=-3.38746e-006
A 8=-7.50906e-008 A10= 1.21517e-009

各種データ
ズーム比 9.57
広角 中間 望遠
焦点距離 5.31 23.15 50.77
Fナンバー 1.63 3.65 5.93
半画角（度） 63.6 13.6 6.19
像高 5.5 5.5 5.5
光学全長 103.31 79.04 54.25
BF（in air） 5.99 30.26 55.05

d 7 30.24 3.23 1.44
d 9 1.68 22.52 1.85
d12 19.30 2.12 1.23
d20 3.30 2.38 0.94
d24 2.00 26.27 51.06

各群焦点距離
群 焦点距離
1 -19.23
2 53.5
3 -33.87
4 20.52
5 46.28

数値データ２

面データ
面番号 r d nd νd
1 137.332 1.60 1.69680 55.5
2 34.358 7.13
3 74.269 1.20 1.80400 46.6
4 23.895 6.18
5 -82.312 1.10 1.88300 40.8
6 76.216 1.99 1.92286 18.9
7 ∞ (可変)
8 46.093 1.53 1.80000 29.8
9 -66.857 0.47 1.89286 20.4
10 -655.254 (可変)
11 -24.207 0.45 1.74400 44.8
12 33.741 1.51 1.92286 18.9
13 -434.562 (可変)
14(絞り)∞ 0.70
15* 13.296 4.60 1.55332 71.7
16* -82.338 1.39
17 12.636 5.36 1.49700 81.5
18 -33.563 0.45 1.94595 18.0
19 15.779 1.30
20* 16.069 1.77 1.49700 81.5
21* 20.861 (可変)
22 17.788 2.39 1.92286 18.9
23 -29.656 1.17
24 -22.525 0.45 1.90366 31.3
25 24.083 (可変)
26 86.602 1.00 1.49700 81.5
27 -262.887 2.00
28 ∞ 2.00 1.51633 64.1
像面 ∞ 3.53

非球面データ
第15面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.03456e-006 A 6= 3.31434e-009
A 8=-5.75957e-010 A10= 1.74025e-012
第16面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.24096e-005 A 6=-8.28494e-008
A 8=-2.67886e-010 A10= 3.06557e-012
第20面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.57765e-005 A 6=-4.69387e-006
A 8=-8.39165e-008 A10= 8.32234e-010
第21面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.08957e-004 A 6=-3.28864e-006
A 8=-1.01504e-007 A10= 1.65840e-009

各種データ
ズーム比 8.18

広角 中間 望遠
焦点距離 5.62 21.68 45.98
Fナンバー 1.75 3.84 5.90
半画角（度） 61.3 14.5 6.83
像高 5.5 5.5 5.5
光学全長 97.46 97.46 97.46
BF（in air） 6.85 6.85 6.85

d 7 32.72 2.68 1.51
d10 1.43 23.14 1.89
d13 15.86 1.47 1.17
d21 2.29 1.40 1.04
d25 1.42 25.03 48.11

各群焦点距離
群 焦点距離
1 -18.47
2 57.72
3 -43.09
4 21.45
5 62.04
6 131.2

数値データ３

面データ
面番号 r d nd νd
1 83.662 1.70 1.90043 37.4
2 37.762 6.23
3 54.753 1.40 1.69680 55.5
4 19.993 6.99
5 -72.18 1.10 1.88300 40.8
6 44.863 2.61 1.72825 28.5
7 ∞ (可変)
8 40.986 1.52 1.69895 30.1
9 -257.866 (可変)
10 -21.786 0.45 1.80400 46.6
11 26.263 1.98 1.89286 20.4
12 -293.918 (可変)
13(絞り) ∞ 0.40
14* 13.79 4.74 1.55332 71.7
15* -62.531 2.18
16 12.494 5.37 1.49700 81.5
17 -25.633 0.45 1.94595 18.0
18 22.172 1.22
19* 15.533 1.81 1.55332 71.7
20* 14.75 (可変)
21 16.687 2.77 1.80810 22.8
22 -23.998 0.97
23 -19.3 0.60 1.76200 40.1
24 25.011 (可変)
25 ∞ 2.00 1.51633 64.1
像面 ∞ 2.53

非球面データ
第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.91832e-006 A 6=-1.65012e-008
A 8=-5.00952e-010 A10=-7.46778e-013
第15面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.67689e-005 A 6=-5.95777e-008
A 8=-4.69798e-010 A10= 3.21980e-012
第19面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.39823e-005 A 6=-4.09890e-006
A 8=-6.75551e-008 A10= 8.41646e-010
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.07046e-004 A 6=-3.47397e-006
A 8=-8.95656e-008 A10= 1.47188e-009


各種データ
ズーム比 7.19

広角 中間 望遠
焦点距離 5.68 19.55 40.86
Fナンバー 1.76 3.37 5.24
半画角（度） 60.1 16.1 7.69
像高 5.5 5.5 5.5
光学全長 91.04 71.25 49.94
BF（in air） 8.26 28.06 49.36

d 7 26.53 3.45 1.45
d 9 1.83 18.13 1.88
d12 15.31 2.48 1.11
d20 2.90 2.71 1.02
d24 4.41 24.21 45.52

各群焦点距離
群 焦点距離
1 -17.42
2 50.7
3 -32.98
4 19.29
5 48.29

数値データ４

面データ
面番号 r d nd νd
1 39.666 1.70 1.83481 42.7
2 19.729 11.79
3 78.83 1.80 1.69680 55.5
4 20.427 4.96
5 -82.469 1.10 1.90043 37.4
6 28.485 2.85 1.76182 26.5
7 ∞ (可変)
8 35.987 1.20 1.69895 30.1
9 ∞ (可変)
10 -20.979 0.45 1.83481 42.7
11 24.155 1.70 1.89286 20.4
12 -178.435 (可変)
13(絞り) ∞ 0.40
14* 14.247 4.62 1.55332 71.7
15* -49.684 2.18
16 12.332 5.03 1.49700 81.5
17 -30.453 0.45 1.94595 18
18 36.813 1.37
19* 22.587 1.44 1.55332 71.7
20* 13.479 (可変)
21 17.004 3.80 1.80518 25.4
22 -16.934 0.60 1.74000 28.3
23 24.936 (可変)
24 ∞ 2.00 1.51633 64.1
像面 ∞ 0.60

非球面データ
第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.01004e-006 A 6= 3.79789e-008
A 8= 1.93922e-010 A10=-1.05508e-011
第15面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.77630e-005 A 6= 5.40944e-008
A 8=-9.30084e-010 A10=-3.37551e-012
第19面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.25298e-005 A 6=-4.15420e-006
A 8=-5.36996e-008 A10= 8.91455e-010
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.13107e-004 A 6=-3.13818e-006
A 8=-7.83720e-008 A10= 1.47411e-009

各種データ
ズーム比 5.90

広角 中間 望遠
焦点距離 4.80 14.65 28.31
Fナンバー 1.68 3.41 4.95
半画角（度） 65.9 21.3 11.1
像高 5.5 5.5 5.5
光学全長 90.33 69.62 53.42
BF（in air） 7.85 28.56 44.77

d 7 21.39 1.17 1.53
d 9 1.40 17.55 1.62
d12 14.88 2.24 1.11
d20 5.22 1.21 1.70
d23 5.93 26.64 42.84

各群焦点距離
群 焦点距離
1 -13.27
2 51.49
3 -31.11
4 17.94
5 40.62

Ｌ０ ズームレンズ ＬＲ 後群 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 Ｌ６ 第６レンズ群

Claims (12)

1. 物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、１つ以上のレンズ群を含む後群より構成され、ズーミングに際し、前記第１レンズ群は不動で、前記第２レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
   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、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｗ、広角端から望遠端へのズーミングに伴う前記第２レンズ群の移動量をＭ２とするとき、
   −０．７４＜ｆ１／ｆ２＜−０．０５
   ３．０＜｜Ｍ２｜／ｆｗ＜１０．０
   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. 前記第３レンズ群の像側に開口絞りが配置されており、広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第２レンズ群は物体側に移動し、前記第３レンズ群は像側に凸状の軌跡で移動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３レンズ群の像側に開口絞りが配置されており、該開口絞りより像側に正の屈折力のレンズ群Ｌｐを有し、
   前記レンズ群Ｌｐは広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側へ単調に移動し、
   前記レンズ群Ｌｐの焦点距離をｆｐ、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記レンズ群Ｌｐの移動量をＭｐとするとき、
   １．４＜｜Ｍｐ｜／ｆｐ＜４．５
   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. 広角端におけるレンズ全長をＴＴＬ、前記第２レンズ群の光軸上における厚さを２Ｇｔ、前記第３レンズ群の光軸方向における厚さを３Ｇｔとするとき、
   ０．０２０＜(２Ｇｔ＋３Ｇｔ)／ＴＴＬ＜０．１００
   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. 前記第１レンズ群の光軸上における厚さを１Ｇｔとするとき、
   −２．５＜１Ｇｔ／ｆ１＜−０．５０
   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３レンズ群は、負レンズと正レンズを接合した接合レンズを有し、前記正レンズの材料のアッベ数は前記負レンズの材料のアッベ数よりも小さく、前記正レンズの材料のアッベ数と前記負レンズの材料のアッベ数の差をΔνｄ３とするとき、
   １０＜Δνｄ３＜５０
   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１レンズ群は、最も物体側から像側へ順に連続して配置された２枚以上の負レンズと、１枚以上の正レンズを有し、前記第１レンズ群に含まれる正レンズの材料のアッベ数をνｄ１ｐとするとき、
   １０＜νｄ１ｐ＜３５
   なる条件式を満足す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. 請求項１乃至７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していることを特徴とする撮像装置。
9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズと、ズーミングに際して前記ズームレンズを制御する制御部を有することを特徴とする撮像システム。
10. 前記制御部は、前記ズームレンズとは別体として構成されており、前記ズームレンズを制御するための制御信号を送信する送信部を有することを特徴とする請求項９に記載の撮像システム。
11. 前記制御部は、前記ズームレンズとは別体として構成されており、前記ズームレンズを操作するための操作部を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の撮像システム。
12. 前記ズームレンズのズームに関する情報を表示する表示部を有することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の撮像システム。