JP6438294B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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固体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、固体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、望遠側の焦点距離が長く、かつ口径が大きく（大口径で）明るい高ズーム比のズームレンズであることが要求されている。

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、正の屈折力を有する第１、第２、第３レンズ群と、それに続く１つ以上のレンズ群を含む後群を有するポジティブリード型のズームレンズが知られている。ポジティブリード型のズームレンズとして、物体側より像側へ順に正、負、正、負、正の屈折力のレンズ群より成る５群ズームレンズが知られている。

この５群ズームレンズにおいてズーミングに際して第２レンズ群ないし第５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）。またこの５群ズームレンズにおいてズーミングに際して第２レンズ群ないし第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２）。

特開平０９−３２５２７４号公報 特開２０１２−４７８１４号公報

撮像装置に使用されるズームレンズには、全系が小型で望遠側の焦点距離が長く、大口径比、高ズーム比であり、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。前述したポジティブリード型の５群ズームレンズは全系の小型化を図りつつ、高ズーム比化を図ることが比較的容易である。

しかしながら大口径比化及び高ズーム比化を図りつつ、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。この他、開口絞りの位置や開口絞りよりも物体側の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レンズ群の屈折力や結像倍率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大口径比で、望遠端の焦点距離が長く高ズーム比化を図りつつ、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るのが難しくなってくる。

本発明は大口径比で望遠側の焦点距離が長く、高ズーム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配置された、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、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群より構成され、
広角端に比べて望遠端において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が広がり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が狭まり、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔が変化するズームレンズであって、
前記第１レンズ群は、最も物体側に配置された、物体側の面が凸形状の第１正レンズを有し、
前記第１レンズ群の中で最も像側に配置されたレンズの像側の面は凹形状であり、
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、望遠端における前記第２レンズ群の横倍率をβ２ｔとするとき、
−１０．０＜ｆ１／ｆ２＜−４．５
−１０．０＜β２ｔ＜−２．０
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、大口径比で望遠側の焦点距離が長く、高ズーム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 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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 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 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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 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 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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 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 本発明のズームレンズを搭載する撮像装置（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、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群より構成されている。

広角端に比べて望遠端において、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が広がり、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が狭まり、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が変化し、第４レンズ群と第５レンズ群との間隔が変化する。第１レンズ群は、最も物体側に、物体側の面が凸形状の第１正レンズが配置され、第１レンズ群の中で最も像側に配置されたレンズの像側の面が凹形状である。

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（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４．８１、開口比（Ｆナンバー）１．８５〜２．４７程度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４．８０、開口比１．８５〜２．４７程度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４．９５、開口比１．８５〜２．４７程度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７．９５、開口比１．８５〜２．４７程度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である。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５．７６、開口比１．８５〜２．８５程度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である。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７．６９、開口比１．８５〜３．９１程度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である。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７．６９、開口比１．８５〜３．９１程度のズームレンズである。図１５は本発明のズームレンズを備える監視カメラ（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、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、銀塩フィルムカメラ、ＴＶカメラなどの撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。尚、各実施例のズームレンズは投射装置（プロジェクタ）用の投射光学系として用いることもできる。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、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。

ＳＰは開口絞りである。ＧＢは光学フィルター、フェースプレート、ローパスフィルター、赤外カットフィルターなどに相当する光学ブロックである。ＩＰは像面である。像面ＩＰは、ビデオカメラやデジタルカメラの撮影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センサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。銀塩フィルムカメラの撮影光学系としてズームレンズを使用する際には、フィルム面に相当する。

矢印は広角端から望遠端へのズーミング（変倍）に際して、各レンズ群の移動軌跡と、フォーカシングの際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、ｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図でＳはｄ線におけるサジタル像面、Ｍはｄ線におけるメリディオナル像面である。歪曲収差はｄ線について示している。倍率色収差図においてｇはｇ線である。収差図において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。

各実施例において、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レンズ群である。Ｌ４は負の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群である。開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３の物体側に位置している。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は像側に移動する。第４レンズ群Ｌ４は像側に凸状の軌跡で移動する。即ち像側へ移動した後に物体側へ移動する。このとき広角端に比べて望遠端において第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が広がり、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が狭まる。

また、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔と、第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５の間隔が変化する。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移動している。

各実施例では第４レンズ群Ｌ４を光軸上を移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。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。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シングを行う場合には、矢印４ｃに示す如く第４レンズ群Ｌ４を像側へ移動することで行っている。

ズーミングに際して第４レンズ群Ｌ４を像側へ凸状の軌跡で移動することで、第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５間の空間の有効利用を図り、効果的にレンズ全長を短縮している。開口絞りＳＰはズーミングに際して不動である。尚、各実施例において第１レンズ群Ｌ１はフォーカスのためには光軸方向に不動であるが、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方向に移動することで、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、望遠端の焦点距離が長く、かつ口径が大きく（大口径で）明るいズームレンズでありながら全系が小型になるように各要素を特定している。

一般にレンズ全長（第１レンズ面から最終レンズ面までの距離に空気換算長のバックフォーカスを加えた値）が所望の範囲内でありながら、望遠端の焦点距離を長くするためには、全系の主点の位置を物体側へ押し出すことが必要となってくる。そのため、全系で最も物体側に配置される第１レンズ群Ｌ１のレンズ構成と、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の屈折力を適切に設定することが重要となる。

一般に望遠端において口径を大きく明るくしようとすると、ズームレンズの前玉（第１レンズ群）に入射する光束径が大きくなる。高い光学性能を得るためには、諸収差のうち特に球面収差と軸上色収差を好適に補正する必要がある。このため光束径が大きくなる第１レンズ群Ｌ１のレンズ構成が重要な要素となる。そこで、各実施例では、第１レンズ群Ｌ１の、最も物体側に、物体側の面が凸形状の第１正レンズを配置し、第１レンズ群Ｌ１の中で最も像側に配置されたレンズの像側の面が凹形状のレンズを配置している。

このようなレンズ構成とすることで、合計では正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１の主点位置を物体側へ大きく押し出すことができるため、レンズ全長を短くしつつ、全系を小型化しながらも、全系の望遠側の焦点距離を長くすることができる。また、第５レンズ群Ｌ５を、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４の像側に配置することで、全系のペッツバール和を小さくしつつ、画面周辺の像面への光線の入射角を小さくして、全系を小型化しながらもズーム全域で良好な光学性能を維持している。

さらに第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、望遠端における第２レンズ群Ｌ２の横倍率をβ２ｔとする。このとき、
−１０．０＜ｆ１／ｆ２＜−４．５ ・・・（１）
−１０．０＜β２ｔ＜−２．０ ・・・（２）
なる条件式を満足する。

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）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離との比を適切に設定するものである。条件式（１）の上限を超えて、第１レンズ群Ｌ１のパワー（屈折力）が強くなりすぎると、望遠端において球面収差や像面湾曲が多く発生し、これらの諸収差の補正が困難となる。条件式（１）の下限を超えて、第２レンズ群Ｌ２の負のパワーが強くなりすぎると、変倍に際して像面湾曲の変動や色収差の変動が多くなり、これらの諸収差の補正が困難となる。

条件式（２）は、望遠端における第２レンズ群Ｌ２の横倍率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２レンズ群Ｌ２のパワーが弱くなってきて、広角端から望遠端への変倍に必要な第２レンズ群Ｌ２の移動量が長くなり、レンズ全長が長くなってきて、全系の小型化が困難となる。条件式（２）の下限を超えると、第２レンズ群Ｌ２のパワーが強くなってきて、変倍に際して像面湾曲の変動や色収差の変動が多くなり、これらの諸収差の補正が困難となる。各実施例において、好ましくは条件式（１）、（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

−９．０＜ｆ１／ｆ２＜−５．５ ・・・（１ａ）
−６．０＜β２ｔ＜−２．２ ・・・（２ａ）
更に好ましくは、条件式（１ａ）、（２ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−８．５＜ｆ１／ｆ２＜−５．８ ・・・（１ｂ）
−４．５＜β２ｔ＜−２．５ ・・・（２ｂ）

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、望遠端の焦点距離が長く、かつ口径が大きく明るく、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を得ることができる。各実施例において更に好ましくは、次の構成のうち１以上を満足するのが良い。ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１と、第３レンズ群Ｌ３と、第５レンズ群Ｌ５は、不動であることが良い。このような構成にすることで、撮像素子周辺の装置構造を簡素化することが出来、装置全体の小型化が容易になる。

開口絞りＳＰは、第２レンズ群Ｌ２より像側で、第３レンズ群Ｌ３の最も像側のレンズ面よりも物体側に配置するのが良い。即ち第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間、又は第３レンズ群Ｌ３内に配置するのが良い。このような配置とすることで、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軽減するのが容易になる。ズーミングに際し、開口絞りＳＰは不動とするのが良い。このような構成にすることで、全体の装置構造を簡素化することが出来、装置全体の小型化が容易になる。

第１レンズ群Ｌ１は２枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有し、第２レンズ群Ｌ２は１枚以上の正レンズと２枚以上の負レンズを有するのが良い。また、第３レンズ群Ｌ３は１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有し、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズのレンズ面のうち少なくとも１つのレンズ面は非球面形状とするのが良い。第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の各レンズ群に、上記のように、正レンズと負レンズを配置すると、各レンズ群内での色収差の補正が容易になる。

各レンズ群内で軸上色収差や倍率色収差の補正を効果的におこなうことで、広角端から望遠端へのズーミングに際して色収差の変動の抑制を好適に軽減することが出来るため、近年強く望まれている高画素化に対応した高い光学性能を得ることが容易になる。また、第３レンズ群Ｌ３では、上記のように正レンズと負レンズを配置すると、色収差の補正が容易になる。また第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズのレンズ面のうち少なくとも１つのレンズ面を非球面形状を有すると、広角端において球面収差や像面湾曲の補正が容易になる。

像ぶれ補正に際して、第３レンズ群Ｌ３の全体あるいは一部は、光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動するのが良い。これによれば像ぶれの補正前後において光学性能を良好に維持するのが容易になる。また、更に全系が小型でありながら、望遠端の焦点距離が長く、かつ口径が大きく明るく、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。

第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３とする。広角端における、全系の焦点距離をｆｗとする。広角端における第３レンズ群Ｌ３の横倍率をβ３ｗとする。望遠端における第３レンズ群Ｌ３の横倍率をβ３ｔ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／ｆ３＜１０．０ ・・・（３）
−２．０＜ｆ３／ｆ２＜−０．３ ・・・（４）
２．０＜ｆ１／ｆｗ＜６．０ ・・・（５）
−０．８０＜ｆ２／ｆｗ＜−０．３０・・・（６）
０．２＜ｆ３／ｆｗ＜２．０ ・・・（７）
−１．００＜β３ｗ＜−０．３０ ・・・（８）
−１．００＜β３ｔ＜−０．１０ ・・・（９）

次に前述した各条件式の技術的意味について説明する。条件式（３）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離との比を適切に設定するものである。条件式（３）の上限を超えて、第３レンズ群Ｌ３のパワー（屈折力）が強くなりすぎると、広角端において球面収差や像面湾曲が多く発生し、これらの諸収差の補正が困難となる。条件式（３）の下限を超えて、第１レンズ群Ｌ１のパワーが強くなりすぎると、望遠端において球面収差やコマ収差が多く発生し、これらの諸収差の補正が困難となる。

条件式（４）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離と、第３レンズ群Ｌ３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３レンズ群Ｌ３のパワーが強くなりすぎると、広角端において球面収差や像面湾曲が多く発生し、これらの諸収差の補正が困難となる。条件式（４）の下限を超えと、第２レンズ群Ｌ２の負のパワーが強くなりすぎると、変倍に際して像面湾曲の変動や色収差の変動が多くなり、これらの諸収差の変動の補正が困難となる。

条件式（５）は、広角端における全系の焦点距離と、第１レンズ群Ｌ１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１レンズ群Ｌ１の焦点距離が長くなりすぎると（屈折力が弱くなりすぎると）、レンズ全長が増大し、また前玉有効径が大型化してきて、全系の小型化が困難となる。条件式（５）の下限を超えて、第１レンズ群Ｌ１のパワーが強くなりすぎると、望遠端において球面収差やコマ収差が多く発生し、これらの諸収差の補正が困難となる。

条件式（６）は、広角端における全系の焦点距離と、第２レンズ群Ｌ２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の負のパワーが強くなりすぎると、変倍に際して像面湾曲の変動や色収差の変動が多くなり、これらの諸収差の変動の補正が困難となる。条件式（６）の下限を超えて、第２レンズ群Ｌ２の負のパワーが弱くなりすぎると、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の移動量が長くなり、レンズ全長が長大化し、全系の小型化が困難となる。

条件式（７）は、広角端における全系の焦点距離と、第３レンズ群Ｌ３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３レンズ群Ｌ３の焦点距離が長くなりすぎると、第３レンズ群Ｌ３から像面までの距離が長くなってしまい、レンズ全長が増大し、全系の小型化が困難となる。条件式（７）の下限を超えて、第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力が強くなりすぎると、広角端において球面収差や像面湾曲が多く発生し、これらの諸収差の補正が困難となる。

条件式（８）は、広角端における第３レンズ群Ｌ３の横倍率を適切に設定するものである。条件式（８）の上限を超えると、第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力が弱くなってきて、第３レンズ群Ｌ３から像面までの距離が長くなってしまい、レンズ全長が増大し、全系の小型化が困難となる。条件式（８）の下限を超えると、第３レンズ群Ｌ３の正のパワーが強くなってきて、広角端において球面収差や像面湾曲が多く発生し、これらの諸収差の補正が困難となる。

条件式（９）は、望遠端における第３レンズ群Ｌ３の横倍率を適切に設定するものである。条件式（９）の上限を超えると、第３レンズ群Ｌ３の正のパワーが弱くなってきて、第３レンズ群Ｌ３から像面までの距離が長くなってしまい、レンズ全長が増大し、全系の、小型化が困難となる。条件式（９）の下限を超えると、第３レンズ群Ｌ３の正のパワーが強くなってきて、広角端において球面収差や像面湾曲が多く発生し、これらの諸収差の補正が困難となる。尚、各実施例において、収差補正上更に好ましくは、条件式（３）乃至（９）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

３．２＜ｆ１／ｆ３＜８．０ ・・・（３ａ）
−２．０＜ｆ３／ｆ２＜−０．８ ・・・（４ａ）
２．５＜ｆ１／ｆｗ＜５．０ ・・・（５ａ）
−０．７５＜ｆ２／ｆｗ＜−０．３３・・・（６ａ）
０．４＜ｆ３／ｆｗ＜１．５ ・・・（７ａ）
−０．９０＜β３ｗ＜−０．３３ ・・・（８ａ）
−０．７０＜β３ｔ＜−０．２０ ・・・（９ａ）

より更に好ましくは、条件式（３ａ）乃至（９ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
３．５＜ｆ１／ｆ３＜６．０ ・・・（３ｂ）
−２．０＜ｆ３／ｆ２＜−１．０ ・・・（４ｂ）
２．８＜ｆ１／ｆｗ＜４．５ ・・・（５ｂ）
−０．７０＜ｆ２／ｆｗ＜−０．３５・・・（６ｂ）
０．６＜ｆ３／ｆｗ＜１．２ ・・・（７ｂ）
−０．８０＜β３ｗ＜−０．３５ ・・・（８ｂ）
−０．６５＜β３ｔ＜−０．２５ ・・・（９ｂ）

各数値実施例では、以上のように各レンズ群を構成することによって、全系が小型でありながら、望遠端の焦点距離が長く、かつ口径が大きく明るく、全ズーム範囲にわたり高い光学性能のズームレンズを得ている。

次に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のズームレンズは第１レンズ群Ｌ１が２つの正レンズと、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズより構成されている。第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ順に、負レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズより構成されている。第３レンズ群Ｌ３は物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズより構成されている。第４レンズ群Ｌ４は物体側から像側へ順に、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズより構成されている。第５レンズ群Ｌ５は単一の正レンズより構成されている。

実施例２のズームレンズは実施例１に比べて第１レンズ群Ｌ１、第３レンズ群Ｌ３、第５レンズ群Ｌ５のレンズ構成が同じである。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、正レンズより構成されている。第４レンズ群Ｌ４は単一の負レンズより構成されている。実施例３のズームレンズは実施例１に比べて第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５のレンズ構成が同じである。第３レンズ群Ｌ３は物体側から像側へ順に、正レンズ、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ、正レンズより構成されている。

実施例４のズームレンズは実施例１に比べて第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５のレンズ構成が同じである。第３レンズ群Ｌ３は物体側から像側へ順に、正レンズ、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ、正レンズより構成されている。実施例５のズームレンズは実施例１に比べて第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５のレンズ構成が同じである。第３レンズ群Ｌ３は物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成されている。

実施例６のズームレンズは実施例１に比べて第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５のレンズ構成が同じである。第３レンズ群Ｌ３は物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ、正レンズより構成されている。実施例７のズームレンズは実施例１に比べて、第２レンズ群Ｌ２、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５のレンズ構成が同じである。第１レンズ群Ｌ１は３つの正レンズ、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ている。第３レンズ群Ｌ３は物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ、正レンズより構成されている。

次に本発明のズームレンズを用いた撮像装置（監視カメラ）の実施例を図１５を用いて説明する。図１５において、１０は監視カメラ本体、１１は実施例１乃至７で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮像光学系である。１２はカメラ本体に内蔵され、撮像光学系１１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。１３は固体撮像素子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（記録手段）である。１４は固体撮像素子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。

この様に本発明のズームレンズを監視カメラ等の撮像装置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ＣＣＤ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。

以下、実施例１〜７に対応する数値実施例１乃至７の具体的数値データを示す。各数値実施例において、ｉは物体側から数えた面の番号を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径である。ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との軸上間隔である。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、アッベ数である。最も像側の２つの面は光学ブロックＧＢに相当している。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ４，Ａ６，Ａ８を各々非球面係数としたとき、

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。「ｅ−ｘ」は１０-xを意味している。ＢＦはバックフォーカスであり、最終レンズ面からの空気換算での距離を示している。

［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 64.161 4.70 1.48749 70.2
2 -182.207 0.15
3 26.543 4.90 1.49700 81.5
4 69.879 8.69
5 17.054 5.00 1.48749 70.2
6 114.666 1.00 1.80610 33.3
7 14.915 (可変)
8 51.297 0.60 1.83481 42.7
9 9.031 4.60
10 -12.251 0.50 1.48749 70.2
11 14.567 1.30 1.85478 24.8
12 389.773 (可変)
13(絞り) ∞ 1.50
14* 13.353 3.50 1.69350 53.2
15* -25.580 1.76
16 109.640 0.60 1.85478 24.8
17 7.900 4.50 1.69680 55.5
18 -19.963 (可変)
19 164.928 2.20 1.94595 18.0
20 -9.878 0.50 1.91082 35.3
21 8.406 (可変)
22 12.810 2.60 1.48749 70.2
23 -16.683 2.00
24 ∞ 2.34 1.51633 64.1
25 ∞ 3.29
像面 ∞

非球面データ
第14面
K =-3.36653e-001 A 4=-4.89021e-005 A 6= 5.99943e-007 A 8=-2.26933e-009 A10= 2.62646e-011

第15面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.25621e-004 A 6= 1.19175e-007

各種データ
ズーム比 4.81
広角 中間 望遠
焦点距離 17.86 45.54 85.85
Fナンバー 1.85 2.03 2.47
半画角（度） 9.54 3.77 2.00
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 82.90 82.90 82.90
BF 6.84 6.84 6.84

d 7 2.54 13.84 19.67
d12 18.63 7.33 1.51
d18 2.28 3.25 1.47
d21 4.01 3.04 4.82

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 46.569 5.20 1.48749 70.2
2 -1625.085 0.15
3 30.944 4.80 1.49700 81.5
4 93.502 9.97
5 18.656 5.00 1.48749 70.2
6 289.077 1.00 1.80610 33.3
7 16.267 (可変)
8 23.763 0.60 1.83481 42.7
9 8.833 1.79
10 -12.208 0.50 1.69680 55.5
11 28.817 1.58
12 28.802 1.30 1.85478 24.8
13 -54.459 (可変)
14(絞り) ∞ 1.50
15* 12.471 3.60 1.69350 53.2
16* -27.368 2.45
17 74.065 0.60 1.85478 24.8
18 9.026 3.60 1.48749 70.2
19 -18.383 (可変)
20 -64.502 0.55 1.63854 55.4
21 10.376 (可変)
22 21.255 1.80 2.00100 29.1
23 -35.167 2.00
24 ∞ 2.34 1.51633 64.1
25 ∞ 3.31
像面 ∞

非球面データ
第15面
K =-6.23510e-001 A 4=-3.47317e-005 A 6= 2.53574e-007 A 8= 1.50103e-009

第16面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.05548e-005

各種データ
ズーム比 4.80
広角 中間 望遠
焦点距離 17.89 46.22 85.85
Fナンバー 1.85 2.10 2.47
半画角（度） 9.52 3.71 2.00
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 84.20 84.20 84.20
BF 6.85 6.85 6.85

d 7 2.11 14.67 21.14
d13 20.49 7.94 1.47
d19 4.13 5.18 1.68
d21 4.62 3.57 7.07

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 45.621 5.50 1.48749 70.2
2 -262.608 0.15
3 26.993 5.00 1.49700 81.5
4 73.966 10.15
5 25.972 4.00 1.48749 70.2
6 -237.764 1.20 1.85478 24.8
7 27.643 (可変)
8 54.786 0.70 2.00100 29.1
9 9.218 3.05
10 -9.185 0.70 1.77250 49.6
11 18.217 1.60 1.95906 17.5
12 -37.555 (可変)
13(絞り) ∞ 1.50
14* 12.404 3.40 1.69350 53.2
15* -33.298 0.15
16 10.310 2.80 1.48749 70.2
17 149.183 0.80 2.00069 25.5
18 8.616 1.65
19 15.457 2.40 1.65160 58.5
20 -29.305 (可変)
21 45.802 2.40 1.85478 24.8
22 -10.686 0.60 1.91082 35.3
23 12.831 (可変)
24 11.784 2.00 1.80400 46.6
25 491.900 2.02
26 ∞ 2.34 1.51633 64.1
27 ∞ 3.28
像面 ∞

非球面データ
第14面
K = 6.48237e-002 A 4=-4.87956e-005 A 6= 4.98814e-008 A 8=-1.98583e-010

第15面
K = 0.00000e+000 A 4= 8.28321e-005

各種データ
ズーム比 4.95
広角 中間 望遠
焦点距離 17.44 58.10 86.29
Fナンバー 1.85 2.22 2.47
半画角（度） 9.76 2.96 1.99
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 79.21 79.21 79.21
BF 6.84 6.84 6.84

d 7 2.19 11.77 14.16
d12 13.45 3.87 1.48
d20 2.74 5.48 0.99
d23 4.23 1.50 5.99

［数値実施例４］

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 55.220 5.14 1.48749 70.2
2 -146.853 0.15
3 27.350 5.05 1.49700 81.5
4 92.976 3.27
5 36.906 3.42 1.48749 70.2
6 704.212 1.20 2.00069 25.5
7 48.594 (可変)
8 42.924 0.70 1.91082 35.3
9 9.395 4.31
10 -10.577 0.70 1.69680 55.5
11 15.311 1.49 1.95906 17.5
12 935.148 (可変)
13(絞り) ∞ 1.50
14* 11.810 3.76 1.69350 53.2
15* -41.581 1.15
16 10.900 2.78 1.48749 70.2
17 312.999 0.80 2.00069 25.5
18 8.584 0.72
19 14.327 2.20 1.65160 58.5
20 -30.277 (可変)
21 24.627 1.45 1.94595 18.0
22 -43.875 0.60 2.00100 29.1
23 9.814 (可変)
24 9.524 2.10 1.77250 49.6
25 45.611 2.30
26 ∞ 2.34 1.51633 64.1
27 ∞ 3.23
像面 ∞

非球面データ
第14面
K =-1.13361e+000 A 4= 2.98325e-005 A 6= 2.10785e-007 A 8= 1.95005e-009

第15面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.27073e-005

各種データ
ズーム比 7.95
広角 中間 望遠
焦点距離 10.86 50.59 86.29
Fナンバー 1.85 2.16 2.47
半画角（度） 15.44 3.39 1.99
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 79.19 79.19 79.19
BF 7.07 7.07 7.07

d 7 2.00 16.13 19.67
d12 19.17 5.03 1.50
d20 0.97 6.59 0.99
d23 7.49 1.87 7.46

［数値実施例５］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 62.266 4.87 1.48749 70.2
2 -158.537 0.15
3 25.379 5.14 1.49700 81.5
4 69.178 6.67
5 18.105 4.92 1.49700 81.5
6 134.757 1.00 1.83400 37.2
7 15.451 (可変)
8 63.958 0.60 1.91082 35.3
9 10.018 3.14
10 -10.137 0.50 1.60311 60.6
11 17.195 1.53 1.85478 24.8
12 -36.505 (可変)
13(絞り) ∞ 1.50
14* 11.002 4.11 1.69350 53.2
15* -46.110 1.45
16 24.771 0.60 1.85478 24.8
17 7.523 0.19
18 7.884 4.49 1.48749 70.2
19 -22.795 (可変)
20 74.207 1.42 1.94595 18.0
21 -28.010 0.50 1.91082 35.3
22 12.182 (可変)
23 14.563 1.50 1.64769 33.8
24 -158.335 2.05
25 ∞ 2.34 1.51633 64.1
26 ∞ 3.20
像面 ∞

非球面データ
第14面
K =-4.00247e-001 A 4=-2.43161e-005 A 6= 4.87333e-007 A 8=-1.08928e-009 A10= 4.32493e-011

第15面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.06761e-004 A 6= 1.29298e-007

各種データ
ズーム比 5.76
広角 中間 望遠
焦点距離 17.17 47.77 98.94
Fナンバー 1.85 1.99 2.85
半画角（度） 9.91 3.59 1.74
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 82.90 82.90 82.90
BF 6.79 6.79 6.79

d 7 2.50 15.33 21.94
d12 20.85 8.02 1.41
d19 2.93 5.44 1.44
d22 5.56 3.05 7.04

［数値実施例６］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 39.003 5.25 1.49700 81.5
2 2003.993 0.15
3 29.600 5.06 1.49700 81.5
4 133.970 7.32
5 26.212 4.32 1.48749 70.2
6 -145.479 1.00 1.90366 31.3
7 29.218 (可変)
8 25.860 0.60 2.00100 29.1
9 7.797 3.39
10 -8.273 0.50 1.69680 55.5
11 14.965 1.17 1.95906 17.5
12 -74.060 (可変)
13(絞り) ∞ 1.50
14* 11.195 5.08 1.58313 59.4
15* -26.126 1.26
16 18.549 0.60 2.00069 25.5
17 8.162 4.20 1.48749 70.2
18 105.025 0.14
19 29.533 2.19 1.48749 70.2
20 -22.733 (可変)
21 97.689 1.60 1.95906 17.5
22 -13.404 0.50 2.00100 29.1
23 11.210 (可変)
24 10.880 1.69 1.60342 38.0
25 304.611 2.02
26 ∞ 2.34 1.51633 64.1
27 ∞ 3.31
像面 ∞

非球面データ
第14面
K =-3.23085e-001 A 4=-7.60166e-005 A 6= 2.46678e-007 A 8=-4.90244e-010

第15面
K =-9.56626e-001 A 4= 9.23051e-005

各種データ
ズーム比 7.69
広角 中間 望遠
焦点距離 17.66 53.84 135.81
Fナンバー 1.85 2.85 3.91
半画角（度） 9.64 3.19 1.27
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 82.90 82.90 82.90
BF 6.87 6.87 6.87

d 7 3.91 13.52 18.47
d12 16.03 6.42 1.47
d20 3.79 7.18 0.98
d23 4.76 1.38 7.57

［数値実施例７］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 251.230 2.30 1.48749 70.2
2 -174.561 0.15
3 27.272 5.98 1.49700 81.5
4 112.640 0.15
5 25.695 4.52 1.49700 81.5
6 71.700 4.44
7 19.249 4.72 1.48749 70.2
8 -376.639 1.00 1.91082 35.3
9 14.245 (可変)
10 28.804 0.60 2.00100 29.1
11 9.048 3.29
12 -9.356 0.50 1.69680 55.5
13 16.344 1.19 1.95906 17.5
14 -96.366 (可変)
15(絞り) ∞ 1.50
16* 11.416 4.61 1.58313 59.4
17* -28.700 1.12
18 18.972 0.60 2.00069 25.5
19 8.356 3.68 1.48749 70.2
20 74.522 0.69
21 33.681 2.20 1.48749 70.2
22 -23.227 (可変)
23 49.591 1.71 1.95906 17.5
24 -15.398 0.50 2.00100 29.1
25 11.205 (可変)
26 12.011 1.76 1.60342 38.0
27 -169.396 2.00
28 ∞ 2.34 1.51633 64.1
29 ∞ 3.30
像面 ∞

非球面データ
第16面
K =-4.19849e-001 A 4=-5.61616e-005 A 6= 2.28336e-007 A 8= 7.25490e-011

第17面
K =-3.98168e+000 A 4= 6.97491e-005

各種データ
ズーム比 7.69
広角 中間 望遠
焦点距離 17.66 54.67 135.81
Fナンバー 1.85 2.83 3.91
半画角（度） 9.64 3.14 1.27
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 82.90 82.90 82.90
BF 6.84 6.84 6.84

d 9 1.40 12.83 18.72
d14 18.80 7.37 1.49
d22 3.28 7.03 1.00
d25 5.37 1.62 7.65

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。

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 ＳＰ 絞り ＩＰ 像面
ＧＢ ガラスブロック

Claims (17)

1. 物体側より像側へ順に配置された、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、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群より構成され、
   広角端に比べて望遠端において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が広がり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が狭まり、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔が変化するズームレンズであって、
   前記第１レンズ群は、最も物体側に配置された、物体側の面が凸形状の第１正レンズを有し、
   前記第１レンズ群の中で最も像側に配置されたレンズの像側の面は凹形状であり、
   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、望遠端における前記第２レンズ群の横倍率をβ２ｔとするとき、
   −１０．０＜ｆ１／ｆ２＜−４．５
   −１０．０＜β２ｔ＜−２．０
   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. ズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第３レンズ群と前記第５レンズ群は不動であ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２レンズ群と前記第３レンズ群の間、又は前記第３レンズ群内に開口絞りが配置されており、ズーミングに際して前記開口絞りは不動であることを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
4. 前記第１レンズ群は、２枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有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２レンズ群は、１枚以上の正レンズと２枚以上の負レンズを有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、１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有し、前記第３レンズ群に含まれる正レンズのうち少なくとも一つは、非球面を備え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レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
   ３．０＜ｆ１／ｆ３＜１０．０
   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レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
   −２．０＜ｆ３／ｆ２＜−０．３
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
   ２．０＜ｆ１／ｆｗ＜６．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
10. 広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
    −０．８０＜ｆ２／ｆｗ＜−０．３０
    なる条件式を満足す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３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
    ０．２＜ｆ３／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１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
12. 広角端における前記第３レンズ群の横倍率をβ３ｗとするとき、
    −１．００＜β３ｗ＜−０．３０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のズームレンズ。
13. 望遠端における前記第３レンズ群の横倍率をβ３ｔとするとき、
    −１．００＜β３ｔ＜−０．１０
    なる条件式を満足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. 像ぶれ補正に際して、前記第３レンズ群の少なくとも一部は、光軸に対して垂直な方向の成分を持つ方向に移動することを特徴とする請求項１及至１３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
15. 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レンズ群は像側へ移動した後に物体側へ移動することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
16. 無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、前記第４レンズ群は像側へ移動することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
17. 請求項１乃至１６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る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。