JP6566747B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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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、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、放送用カメラ等の撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩写真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監視カメラやビデオカメラ等の撮像装置は高機能化され、かつ装置全体が小型化されている。これらの装置に用いられるズームレンズは、小型かつ高ズーム比であり、良好な光学性能を有することが求められている。また、1台の撮像装置により広範囲の撮影を可能とするために、ズームレンズの広画角化が求められている。
こうした要求に応えるべく、物体側より像側へ順に正、負、正、正、正の屈折力を有するレンズ群を含むズームレンズが知られている。
特許文献1のズームレンズは、第2レンズ群の最も物体側に強い凹面を有する負レンズを配置することで歪曲収差や非点収差等を低減しつつ、広画角化の実現を図っている。
特開2005−55625号公報
特許文献1のズームレンズでは、第2レンズ群、第3レンズ群、及び第4レンズ群の変倍分担が比較的小さいため、十分な高倍化と広画角化を実現することが困難である。
本発明は、小型かつ広画角及び高ズーム比であり、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を提供することを目的とする。
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、正の屈折力の第4レンズ群を有し、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ズームレンズであって、ズーミングに際して、前記第1レンズ群は不動であり、少なくとも前記第2レンズ群と前記第3レンズ群は移動し、広角端における前記第3レンズ群と前記第4レンズ群の合成系の横倍率をβ34w、望遠端における前記第3レンズ群と前記第4レンズ群の合成系の横倍率をβ34t、広角端における前記第2レンズ群の横倍率をβ2w、望遠端における前記第2レンズ群の横倍率をβ2t、広角端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3w、望遠端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3tとしたとき、
2.20<(β34t/β34w)/(β2t/β2w)<15.00
3.40<β3t/β3w<18.00
−0.15<β2w<−0.01
なる条件式を満足することを特徴とする。
本発明によれば、小型かつ広画角及び高ズーム比であり、高い光学性能を有するズームレンズを得ることができる。
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である。 (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である。 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。 (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である。 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。 (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である。 本発明の撮像装置の要部概略図
以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。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、正の屈折力の第4レンズ群を有する。ここでレンズ群とは、ズーミングに際して一体的に移動するレンズ要素であって、1枚以上のレンズを有していればよく、必ずしも複数枚のレンズを有していなくてもよい。
図1は実施例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、望遠端における収差図である。実施例1はズーム比7.7、Fナンバー1.44〜3.99程度のズームレンズである。図3は実施例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9.5、Fナンバー1.64〜4.84程度のズームレンズである。
図5は実施例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8.2、Fナンバー1.51〜3.99程度のズームレンズである。
図7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デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、放送用カメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。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。またレンズ断面図において、iを物体側から像側へのレンズ群の順番とするとLiは第iレンズ群を示す。
実施例1及び2のズームレンズは、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4から構成される。実施例1及び2は4つのレンズ群から成るポジティブリード型の4群ズームレンズである。
実施例3は、正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、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から構成される。実施例3は5つのレンズ群から成るポジティブリード型の5群ズームレンズである。
各実施例において、SPは開口絞りである。各実施例において、開口絞りSPは、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間に配置される。各実施例において、開口絞りSPは、ズーミングに際して第3レンズ群L3と同一の軌跡を描きながら移動する。これにより、ズームレンズを保持する鏡筒の構造を簡略化することができる。
G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等に相当する光学ブロックである。IPは像面である。ビデオカメラや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、像面IPはCCDセンサやCMOSセンサといった固体撮像素子(光電変換素子)に相当する。銀塩フィルム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、像面IPはフィルム面に相当する。
球面収差図においてFnoはFナンバーであり、C線(波長656.3nm)、d線(波長587.6nm)、g線(波長435.8nm)に対する球面収差を示している。非点収差図においてΔSはサジタル像面、ΔMはメリディオナル像面について示す。歪曲収差はd線について示している。色収差図ではC線及びg線における色収差を示している。ωは撮像半画角である。
各実施例では、レンズ断面図中の矢印で示すように、広角端から望遠端へのズーミングに際してレンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。具体的には、各実施例において、広角端から望遠端への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、像側に凸状の軌跡を描きながら移動する。つまり、第2レンズ群L2は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、像側に移動した後、物体側に移動する。第3レンズ群L3は、物体側に単調に移動する。第4レンズ群L4は、広角端に比べて望遠端において像側に位置するように移動する。また、実施例3のズームレンズにおいて、ズーミングに際して第5レンズ群L5は不動である。
各実施例のズームレンズでは、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の間隔が狭くなる。これにより、ズームレンズの高倍化を効率的に達成することができる。また、広角端に比べて望遠端において、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間隔は広がる。実施例3のズームレンズでは、広角端に比べて望遠端において、第4レンズ群L4と第5レンズ群L5の間隔は狭くなる。
また、各実施例のズームレンズでは、第2レンズ群L2をフォーカス群としている。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、レンズ断面図の矢印2cに示すように、第2レンズ群L2を物体側に繰り出している。レンズ断面図中の実線2aと点線2b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、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している。
また、各実施例のズームレンズでは、任意のレンズ群またはレンズを光軸と垂直方向の成分を持つように移動させることで、像ぶれの補正を行うことができる。
各実施例において、広角端における第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の合成系の横倍率をβ34w、望遠端における第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の合成系の横倍率をβ34tとする。また、広角端における第2レンズ群L2の横倍率をβ2w、望遠端における第2レンズ群L2の横倍率をβ2t、広角端における第3レンズ群L3の横倍率をβ3w、望遠端における第3レンズ群L3の横倍率をβ3tとするとき、
2.20<(β34t/β34w)/(β2t/β2w)<15.00…(1)
3.40<β3t/β3w<18.00…(2)
−0.15<β2w<−0.01…(3)
なる条件式を満足している。
条件式(1)は、第2レンズ群L2と、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の合成系との変倍分担を規定した条件式である。本発明では、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の合成系の変倍分担を大きくすることで、ズームレンズの高倍化を実現している。
条件式(1)の上限値を超えて、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の合成系の変倍分担が大きくなると、ズーミングに際しての第3レンズ群L3や第4レンズ群L4の移動量が大きくなり、全系の大型化を招くため、好ましくない。また、条件式(1)の下限値を超えて、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の合成系の変倍分担が小さくなると、高倍化を実現するために、第2レンズ群L2の変倍分担を大きくする必要がある。第2レンズ群L2の変倍分担を大きくするためには、広角端において第2レンズ群L2をより物体側に配置することになり、結果として前玉有効径が大型化してしまうため、好ましくない。
条件式(2)は、第3レンズ群L3の変倍分担を規定した条件式である。条件式(2)の上限値を超えて、第3レンズ群L3の変倍分担が大きくなると、ズーミングに際しての第3レンズ群L3の移動量が大きくなり、全系の大型化を招くため好ましくない。条件式(2)の下限値を超えて、第3レンズ群L3の変倍分担が小さくなると、十分な高倍化を実現することが困難になるため、好ましくない。
条件式(3)は、広角端における第2レンズ群L2の横倍率β2wを規定した条件式である。条件式(3)の上限値を超えて、広角端における第2レンズ群L2の横倍率β2wが高くなると、倍率色収差や像面湾曲が多く発生するため、好ましくない。条件式(3)の下限値を超えて、広角端における第2レンズ群L2の横倍率β2wが低くなると、広角端における画角が狭くなり、十分な広画角化を実現することが困難になるため、好ましくない。
各実施例では以上説明したように、条件式(1)乃至(3)を満足するように各要素を適切に設定している。これにより小型かつ広画角及び高ズーム比であり、高い光学性能を有するズームレンズを得ることができる。
なお、各実施例において、好ましくは、条件式(1)乃至(3)の数値範囲を次のように設定するのが良い。
2.80<(β34t/β34w)/(β2t/β2w)<10.00…(1a)
3.80<β3t/β3w<11.00…(2a)
−0.11<β2w<−0.02…(3a)
また、さらに好ましくは、条件式(1)乃至(3)の数値範囲を次のように設定するのが良い。
4.00<(β34t/β34w)/(β2t/β2w)<8.00…(1b)
5.00<β3t/β3w<9.00…(2b)
−0.09<β2w<−0.03…(3b)
さらに、各実施例において、次の条件式のうち1つ以上を満足することがより好ましい。
1.84<Nd2p<2.30…(4)
5.0<νd2p<25.0…(5)
0.70<TL1G/fw<4.00…(6)
−8.00<f2/fw<−0.80…(7)
0.20<((bfw+bft)/2)/√(fw×ft)<1.60…(8)
0.90<β4t/β4w<2.00…(9)
−3.50<f21/√(fw×ft)<−0.90…(10)
ここで、第2レンズ群L2に含まれる正レンズの材料のd線における屈折率をNd2p、アッベ数をνd2p、第1レンズ群L1に含まれるレンズの光軸上の厚みの和をTL1G、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離をfwとする。また、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バックフォーカスをbfw、望遠端におけるズームレンズのバックフォーカスをbft、望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離をftとする。広角端における第4レンズ群L4の横倍率をβ4w、望遠端における第4レンズ群L4の横倍率をβ4t、前記第2レンズ群L2の中で最も物体側に配置された負レンズの焦点距離をf21とする。
なお、バックフォーカスは、ズームレンズの最も像側のレンズ面から像面までの距離を空気換算長により表したものである。アッベ数νdは、F線(486.1nm)、C線(656.3nm)、d線(587.6nm)に対する材料の屈折率をそれぞれNF、NC、Ndとするとき、
νd=(Nd−1)/(NF−NC)
と表される数値である。
条件式(4)、(5)は、第2レンズ群L2に含まれる正レンズの材料を規定した条件式である。条件式(4)の上限値を超えて、第2レンズ群L2に含まれる正レンズの材料の屈折率が高くなり過ぎると、条件式(5)の数値範囲を満足する範囲で実在する材料が限定されるため好ましくない。条件式(4)の下限値を超えて、第2レンズ群L2に含まれる正レンズの材料の屈折率が低くなり過ぎると、望遠端における球面収差が多く発生するため好ましくない。
条件式(5)の上限値を超えて、第2レンズ群L2に含まれる正レンズの材料のアッベ数νd2pが大きくなると、第2レンズ群L2において生じる倍率色収差を良好に補正することが困難になるため、好ましくない。条件式(5)の下限値を超えて、第2レンズ群L2に含まれる正レンズの材料のアッベ数νd2pが小さくなると、条件式(4)の数値範囲を満足する範囲で実在する材料が限定されるため好ましくない。
条件式(6)は、第1レンズ群L1に含まれるレンズの光軸上の厚みの和TL1Gと、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離fwの比を規定した条件式である。条件式(6)の上限値を超えて、第1レンズ群L1に含まれるレンズの光軸上の厚みの和TL1Gが大きくなると、第1レンズ群L1が光軸方向に長くなり、レンズ全長が増大するため好ましくない。条件式(6)の下限値を超えて、第1レンズ群L1に含まれるレンズの光軸上の厚みの和TL1Gが小さくなると、第1レンズ群L1における正の屈折力を維持するために、第1レンズ群L1に含まれる各レンズの屈折力を高める必要が生じる。その結果、球面収差が多く発生するため好ましくない。
条件式(7)は、第2レンズ群L2の焦点距離f2と広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離fwの比を規定した条件式である。条件式(7)の上限値を超えて、第2レンズ群L2の焦点距離f2が短くなると、第2レンズ群L2の屈折力が強くなり過ぎる。その結果、全ズーム領域において像面湾曲や色収差が多く発生するため好ましくない。条件式(7)の下限値を超えて、第2レンズ群L2の焦点距離f2が長くなると、第2レンズ群L2の屈折力が弱くなり過ぎる。その結果、ズームレンズ全系の広画角化を実現することが困難になり、さらに、第1レンズ群L1の径が大きくなるため好ましくない。
条件式(8)は、ズームレンズのバックフォーカスの長さを規定した条件式である。条件式(8)の上限値を超えて、広角端におけるバックフォーカスbfwや、望遠端におけるバックフォーカスbftが長くなると、ズームレンズを撮像装置に適用したときに、撮像装置が大型化するため好ましくない。条件式(8)の下限値を超えて、広角端におけるバックフォーカスbfwや望遠端におけるバックフォーカスbftが短くなると、ローパスフィルターや赤外カットフィルター等の光学ブロックを配置する空間を確保することが困難になるため、好ましくない。
条件式(9)は、第4レンズ群L4の変倍分担を規定した条件式である。条件式(9)の上限値を超えて、第4レンズ群L4の変倍分担が大きくなると、ズーミングに際しての第4レンズ群L4の移動量が大きくなり、全系の大型化を招くため好ましくない。条件式(9)の下限値を超えて、第4レンズ群L4の変倍分担が小さくなると、十分な高倍化を実現することが困難になるため、好ましくない。
条件式(10)は、第2レンズ群L2の中で最も物体側に配置された負レンズG21の焦点距離f21を規定した条件式である。条件式(10)の上限値を超えて、負レンズG21の焦点距離f21が短くなると、負レンズG21の屈折力が強くなり過ぎる。その結果、非点収差や像面湾曲が多く発生するため好ましくない。条件式(10)の下限値を超えて、負レンズG21の焦点距離f21が長くなると、負レンズG21の屈折力が弱くなり過ぎる。その結果、前玉有効径が増大するため、好ましくない。
好ましくは、条件式(4)乃至(10)の数値範囲を次のように設定するのが良い。
1.90<Nd2p<2.10…(4a)
10.0<νd2p<21.0…(5a)
0.90<TL1G/fw<3.00…(6a)
−5.00<f2/fw<−2.00…(7a)
0.40<((bfw+bft)/2)/√(fw×ft)<1.40…(8a)
0.95<β4t/β4w<1.50…(9a)
−3.20<f21/√(fw×ft)<−1.00…(10a)
なお、さらに好ましくは、条件式(4)乃至(10)の数値範囲を次のように設定するのが良い。
1.92<Nd2p<2.00…(4b)
12.0<νd2p<19.0…(5b)
1.20<TL1G/fw<2.50…(6b)
−4.00<f2/fw<−2.50…(7b)
0.50<((bfw+bft)/2)/√(fw×ft)<0.90…(8b)
0.98<β4t/β4w<1.20…(9b)
−2.90<f21/√(fw×ft)<−1.10…(10b)
さらに、本発明のズームレンズを、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撮像装置に適用した際には、
0.50<(tanωW/tanωT)/(β3t/β3w)<1.70…(11)
なる条件式を満足することが好ましい。ここで、広角端における半画角をωW、望遠端における半画角をωTとする。
条件式(11)の上限値を超えて、広角端における半画角ωWが大きくなると、広角端において歪曲収差が多く発生するため、好ましくない。条件式(11)の下限値を超えると、広角端から望遠端へのズーミングに際して、焦点距離の変動量が小さくなり、ズームレンズの高倍化を実現することが困難になるため、好ましくない。
なお、各実施例において、好ましくは、条件式(11)の数値範囲を次のように設定するのが良い。
0.60<(tanωW/tanωT)/(β3t/β3w)<1.50…(11a)
また、さらに好ましくは、条件式(11)の数値範囲を次のように設定するのが良い。
0.70<(tanωW/tanωT)/(β3t/β3w)<1.20…(11b)
続いて、各レンズ群の構成について説明する。実施例1及び3のズームレンズにおいて、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正レンズG11から構成される。正レンズG11をメニスカス形状とすることで、軸外光線を緩やかに屈折させることができ、第1レンズ群L1において発生する球面収差を低減させることができる。実施例2のズームレンズにおいて、第1レンズ群L1は、負レンズG11と正レンズG12が接合された接合レンズから構成される。負レンズG11は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズであり、正レンズG12は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズである。第1レンズ群L1に正レンズと負レンズを配置することで、第1レンズ群L1の中で色収差を良好に補正している。また、負レンズG11と正レンズG12を1つのレンズ要素としたとき、全体として物体側に凸面を向けたメニスカス形状と考えることができる。第1レンズ群L1を、全体として物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズ要素により構成することで、軸外光線を緩やかに屈折させることができ、第1レンズ群L1において発生する球面収差を低減させることができる。
また、各実施例のズームレンズにおいて、第2レンズ群L2は、物体側から像側へ順に、負レンズG21、負レンズG22、負レンズG23、正レンズG24から構成される。第2レンズ群L2に3枚以上の負レンズを配置することで、負の屈折力を分担させることができ、非点収差や像面湾曲の発生を抑制することができる。
実施例1のズームレンズでは、負レンズG21は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズであり、負レンズG22は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである。また、負レンズG23は、両凹形状の負レンズであり、正レンズG24は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。実施例2のズームレンズでは、負レンズG21は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズであり、負レンズG22は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである。また、負レンズG23は、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズであり、正レンズG24は、両凸形状の正レンズである。実施例3のズームレンズでは、負レンズG21は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズであり、負レンズG22は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである。また、負レンズG23は、両凹形状の負レンズであり、正レンズG24は、両凸形状の正レンズである。
各実施例のズームレンズにおいて、第3レンズ群L3は、物体側から像側へ順に、正レンズG31、負レンズG32、正レンズG33、負レンズG34、正レンズG35から構成される。各実施例において、負レンズG34と正レンズG35は接合されている。実施例2のズームレンズでは、負レンズG32と正レンズG33は接合されている。第3レンズ群L3に正レンズと負レンズをそれぞれ2枚以上配置することで、第3レンズ群L3の中で色収差を良好に補正することができる。
各実施例のズームレンズにおいて、正レンズG31は、両凸形状の正レンズであり、負レンズG32は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズであり、正レンズG33は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。負レンズG34は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズであり、正レンズG35は、両凸形状の正レンズである。
実施例1及び3のズームレンズにおいて、第4レンズ群L4は、像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズG41から構成される。実施例2のズームレンズにおいて、第4レンズ群L4は、物体側から像側へ順に、両凹形状の負レンズG41と両凸形状の正レンズG42から構成される。
実施例3のズームレンズにおいて、第5レンズ群L5は、像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズG51から構成される。
次に、本発明の実施例1乃至3にそれぞれ対応する数値実施例1乃至3のレンズデータを示す。各数値実施例において、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と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Kを離心率、A4、A6、A8、A10を非球面係数、光軸からの高さhの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてxとするとき、非球面形状は、
x=(h/r)/[1+[1−(1+K)(h/r)1/2]+A4h+A6h+A8h+A10h10
で表示される。但しrは近軸曲率半径である。また「e−Z」の表示は「10−Z」を意味する。
各実施例において、バックフォーカス(BF)は、レンズ系の最も像側の面から像面までの距離を、空気換算長により表したものである。また、各数値実施例における上述した条件式との対応を表1に示す。
なお、広角端における有効像円径(イメージサークルの直径)を、望遠端における有効像円径に比べて小さくすることができる。これは、画像処理によって画像を引き伸ばすことで、広角側において発生しやすい樽型の歪曲収差を補正することができるためである。
[数値実施例1]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 26.749 3.90 1.63854 55.4
2 33.767 (可変)
3 24.714 0.90 2.00100 29.1
4 11.533 5.54
5 32.064 0.70 1.88300 40.8
6 11.142 5.95
7 -20.869 0.70 1.49700 81.5
8 53.368 0.15
9 27.321 2.25 1.95906 17.5
10 578.026 (可変)
11(絞り) ∞ 0.15
12* 9.995 3.89 1.49710 81.6
13* -27.095 0.15
14 9.127 0.50 1.69895 30.1
15 6.391 0.38
16 6.58 2.02 1.91082 35.3
17 8.358 1.16
18 17.803 0.45 2.00100 29.1
19 5.574 2.79 1.49700 81.5
20 -24.123 (可変)
21* -9.858 2.70 1.85135 40.1
22* -8.589 (可変)
23 ∞ 1.20 1.51633 64.1
像面 ∞
非球面データ
第12面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.67470e-005 A 6=-1.10112e-006 A 8= 2.62703e-008
A10=-4.90138e-010
第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.21543e-004 A 6=-8.85126e-007 A 8= 2.27660e-008
A10=-3.99041e-010
第21面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.66928e-004 A 6= 7.24031e-006 A 8=-2.20615e-007
A10= 1.04619e-008
第22面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.89242e-005 A 6= 3.96707e-006 A 8=-8.34099e-008
A10= 3.58727e-009
各種データ
ズーム比 7.7
広角 中間 望遠
焦点距離 2.95 12.99 22.72
Fナンバー 1.44 2.60 3.99
半画角 59 13.8 7.97
像高 3.2 3.2 3.2
レンズ全長 77.74 77.21 79.50
BF(in air) 6.80 7.33 5.04

間隔 広角 中間 望遠
d 2 0.8 25.53 20.82
d10 41.2 6.43 1.1
d20 1.45 10.96 23.29
d22 3.2 3.73 1.44

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 165.7
2 3 -9.5
3 12 13.4
4 21 39.6
[数値実施例2]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 47.87 2.10 1.8000 29.8
2 36.05 8.00 1.7200 50.2
3 67.178 (可変)
4 50.154 1.10 2.0010 29.1
5 13.118 7.18
6 91.532 0.90 1.7738 47.2
7* 27.974 5.99
8 -18.761 0.75 1.4970 81.5
9 -112.039 0.15
10 118.133 3.21 1.9591 17.5
11 -66.039 (可変)
12(絞り) ∞ 0.15
13* 17.056 4.58 1.5533 71.7
14* -30.146 0.15
15 14.221 0.95 1.7380 32.3
16 9.537 3.22 1.9004 37.4
17 12.422 2.11
18 43.318 0.45 2.0010 29.1
19 8.886 3.96 1.4970 81.5
20 -34.217 (可変)
21 -23.465 0.75 1.5714 53
22 15.458 3.93
23* 16.191 4.50 1.4971 81.6
24* -10.275 (可変)
25 ∞ 1.20 1.5163 64.1
像面 ∞
非球面データ
第7面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.84443e-005 A 6=-1.69533e-008 A 8=-2.16541e-010
第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.34765e-005 A 6=-7.09300e-009 A 8= 3.30611e-010
A10=-3.15470e-012
第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.20188e-005 A 6=-1.42956e-008 A 8= 3.48574e-010
A10=-2.84750e-012
第23面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.61518e-005 A 6=-8.35993e-007 A 8= 1.31658e-008
第24面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.63639e-004 A 6=-2.04328e-006 A 8= 2.91282e-008
各種データ
ズーム比 9.5
広角 中間 望遠
焦点距離 4.4 24.54 41.81
Fナンバー 1.64 3.13 4.84
半画角 53.6 10 5.93
像高 4.5 4.5 4.5
レンズ全長 118.36 118.64 119.70
BF(air) 8.11 7.83 6.76

間隔 広角 中間 望遠
d 3 0.75 34.76 22.11
d11 61.82 8.53 1.9
d20 1.66 21.22 41.57
d24 3.5 3.22 2.15

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 210.4
2 4 -13.0
3 13 19.6
4 21 24.5
[数値実施例3]
単位 mm
面番号 r d nd νd
1 25.293 3.90 1.63854 55.4
2 29.828 (可変)
3 26.303 0.80 2.00100 29.1
4 9.864 6.14
5 564.528 0.70 1.88300 40.8
6 19.687 3.65
7 -21.141 0.70 1.49700 81.5
8 39.568 0.15
9 28.677 3.17 1.95906 17.5
10 -245.532 (可変)
11(絞り) ∞ 0.15
12* 10.789 4.43 1.49710 81.6
13* -26.68 0.15
14 12.741 0.50 1.65412 39.7
15 7.808 0.47
16 7.818 1.95 1.91082 35.3
17 12.648 0.97
18 21.413 0.45 2.00100 29.1
19 6.194 3.77 1.49700 81.5
20 -28.064 (可変)
21* -9.729 3.00 1.69350 53.2
22* -10.45 (可変)
23 -14.742 1.15 1.49700 81.5
24 -8.92 1.00
25 ∞ 1.20 1.51633 64.1
像面 ∞
非球面データ
第12面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.61378e-005 A 6=-1.41031e-006 A 8= 3.40820e-008
A10=-5.71142e-010
第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.02773e-005 A 6=-1.13400e-006 A 8= 3.03683e-008
A10=-5.20683e-010
第21面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.40599e-004 A 6= 7.69572e-006 A 8= 2.55381e-007
A10=-1.66126e-008
第22面
K = 0.00000e+000 A 4= 8.54693e-004 A 6= 3.92456e-006 A 8= 4.26617e-007
A10=-1.39766e-008
各種データ
ズーム比 8.2
広角 中間 望遠
焦点距離 2.91 11.57 23.71
Fナンバー 1.51 2.40 3.99
半画角 59.4 15.3 7.46
像高 3.2 3.2 3.2
レンズ全長 82.99 82.99 82.99
BF(air) 5.44 5.44 5.44

間隔 広角 中間 望遠
d 2 1.71 24.84 15.52
d10 41.79 8.44 1.1
d20 1.36 11.6 29.48
d22 1.95 1.91 0.7

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 195.1
2 3 -8.6
3 12 14.0
4 21 288.8
5 23 42.7
Figure 0006566747
次に、本発明のズームレンズを撮像光学系として用いた監視カメラ(撮像装置)の実施例について、図7を用いて説明する。図7において、10は監視カメラ本体、11は実施例1乃至3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影光学系である。12はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系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関する情報を記憶するメモリである。14は、メモリ13に記憶された情報を転送するためのネットワークケーブルである。
このよう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ことにより、小型かつ広画角及び高ズーム比であり、高い光学性能を有する撮像装置を得ることができる。
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
SP 開口絞り
IP 像面

Claims (13)

  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、正の屈折力の第4レンズ群を有し、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ズームレンズであって、
    ズーミングに際して、前記第1レンズ群は不動であり、少なくとも前記第2レンズ群と前記第3レンズ群は移動し、
    広角端における前記第3レンズ群と前記第4レンズ群の合成系の横倍率をβ34w、望遠端における前記第3レンズ群と前記第4レンズ群の合成系の横倍率をβ34t、広角端における前記第2レンズ群の横倍率をβ2w、望遠端における前記第2レンズ群の横倍率をβ2t、広角端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3w、望遠端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3tとしたとき、
    2.20<(β34t/β34w)/(β2t/β2w)<15.00
    3.40<β3t/β3w<18.00
    −0.15<β2w<−0.01
    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2レンズ群は、正レンズと、少なくとも2枚の負レンズを有し、
    前記第2レンズ群に含まれる正レンズの材料のd線における屈折率をNd2p、アッベ数をνd2pとしたとき、前記第2レンズ群に含まれる少なくとも1枚の正レンズは、
    1.84<Nd2p<2.30
    5.0<νd2p<25.0
    なる条件式を満足するレンズ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1レンズ群に含まれるレンズの光軸上の厚みの和をTL1G、広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離をfwとしたとき、
    0.70<TL1G/fw<4.00
    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全系の焦点距離をfwとしたとき、
    −8.00<f2/fw<−0.80
    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. 広角端における前記ズームレンズのバックフォーカスをbfw、望遠端における前記ズームレンズのバックフォーカスをbft、広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離をfw、望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離をftとしたとき、
    0.20<((bfw+bft)/2)/√(fw×ft)<1.60
    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. 広角端における前記第4レンズ群の横倍率をβ4w、望遠端における前記第4レンズ群の横倍率をβ4tとしたとき、
    0.90<β4t/β4w<2.00
    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. 広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離をfw、望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離をft、前記第2レンズ群の中で最も物体側に配置された負レンズの焦点距離をf21としたとき、
    −3.50<f21/√(fw×ft)<−0.90
    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1レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズから構成され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. 前記第1レンズ群は、正レンズと負レンズを接合した接合レンズから成り、該接合レンズの最も物体側の面は凸形状で、最も像側の面は凹形状であ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。
  10. 前記ズームレンズは、物体側より像側へ順に配置された前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、前記第3レンズ群、前記第4レンズ群から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. 前記ズームレンズは、物体側より像側へ順に配置された前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、前記第3レンズ群、前記第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群から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。
  12. 請求項1乃至11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。
  13. 広角端における半画角をωW、望遠端における半画角をωT、望遠端における前記第3レンズ群の横倍率をβ3tとしたとき、
    0.50<(tanωW/tanωT)/(β3t/β3w)<1.70
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項12に記載の撮像装置。
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