JP6579828B2 - 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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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、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第２レンズ群は像側に移動した後に物体側に移動し、前記第３レンズ群は物体側に単調に移動し、前記第２レンズ群は、前記第２レンズ群の最も物体側から像側へ順に連続して配置された２枚の負レンズを有し、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｗ、前記２枚の負レンズの材料の屈折率の平均値をＮｄ２ｎとしたとき、
−１．０５＜ｆ２／ｆ３＜−０．３０
−５．００＜ｆ２／ｆｗ＜−２．５０
１．８０＜Ｎｄ２ｎ＜２．３０
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。 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。 （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６．０、Ｆナンバー１．５０〜３．９５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７．７、Ｆナンバー１．４４〜３．９９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５．０、Ｆナンバー１．６３〜２．７４程度のズームレンズである。
図９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、２及び４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、２及び４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、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、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離をｆｗとするとき、
−１．０５＜ｆ２／ｆ３＜−０．３０…（１）
−５．００＜ｆ２／ｆｗ＜−２．５０…（２）
なる条件式を満足している。
条件式（１）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２と第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３の比を規定した条件式である。条件式（１）の上限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３が長くなると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が弱くなり過ぎる。その結果、高倍化のためにズーミングに際しての第３レンズ群Ｌ３の移動量を大きくする必要が生じ、ズームレンズが光軸方向に大型化するため、好ましくない。条件式（１）の下限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３が短くなると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が強くなり過ぎる。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（２）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（２）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（２）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。
各実施例では以上説明したように、条件式（１）及び（２）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）及び（２）の数値範囲を次のように設定するのが良い。
−０．９５＜ｆ２／ｆ３＜−０．４０…（１ａ）
−４．５０＜ｆ２／ｆｗ＜−２．７０…（２ａ）
また、さらに好ましくは、条件式（１）及び（２）の数値範囲を次のように設定するのが良い。
−０．８０＜ｆ２／ｆ３＜−０．５０…（１ｂ）
−３．５０＜ｆ２／ｆｗ＜−２．８０…（２ｂ）
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。
１．８０＜Ｎｄ２ｎ＜２．３０…（３）
−３５．０＜ｆ１／ｆ２＜−８．０…（４）
０．３０＜ｆ３／Ｍ３＜１．５０…（５）
−０．３０＜（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＜−０．０５…（６）
０．２０＜（（ｂｆｗ＋ｂｆｔ）／２）／√（ｆｗ×ｆｔ）＜１．６０…（７）
０．０２＜ｆ３／ｆ４＜０．９５…（８）
０．７０＜ｆ３１／ｆ３＜１．８０…（９）
２８．０＜ν３ｐ−ν３ｎ＜６５．０…（１０）
ここで、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側から連続して配置された２枚の負レンズの材料の屈折率の平均値をＮｄ２ｎ、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離をｆ４、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。また、広角端から望遠端へのズーミングに際しての第３レンズ群Ｌ３の移動量をＭ３、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とする。さらに、第３レンズ群Ｌ３の中で最も物体側に配置された正レンズの焦点距離をｆ３１、第３レンズ群Ｌ３に含まれる接合レンズを構成する正レンズの材料のアッベ数をν３ｐ、該接合レンズを構成する負レンズの材料のアッベ数をν３ｎとする。また、第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１、最も像側のレンズ面の曲率半径をＲ２とする。屈折率は、ｄ線（５８７．６ｎｍ）における屈折率を意味する。
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。移動量とは、広角端と望遠端における各レンズ群の光軸上での位置の差であり、移動量の符号は広角端に比べて望遠端で物体側に位置するときを正、像側に位置するときを負とする。
条件式（３）は、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側から連続して配置された２枚の負レンズの材料の屈折率の平均値Ｎｄ２ｎを規定した条件式である。条件式（３）の上限値を超えて、屈折率の平均値Ｎｄ２ｎが高くなると、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（３）の下限値を超えて、屈折率の平均値Ｎｄ２ｎが低くなると、広画角化を実現するために、第２レンズ群Ｌ２に含まれる負レンズのレンズ面の曲率半径を短くする必要が生じる。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（４）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１と第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２の比を規定した条件式である。条件式（４）の上限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が短くなると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強くなり過ぎる。その結果、倍率色収差が多く発生するため、好ましくない。条件式（４）の下限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が長くなると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が弱くなり過ぎる。その結果、第１レンズ群Ｌ１の有効径が増大するため、好ましくない。
条件式（５）は、広角端から望遠端へのズーミングに際しての第３レンズ群Ｌ３の移動量Ｍ３と、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３の比を規定した条件式である。条件式（５）の上限値を超えると、第３レンズ群Ｌ３の移動量Ｍ３が小さくなり、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が弱くなるため、第３レンズ群Ｌ３の変倍分担が小さくなる。その結果、ズームレンズ全系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。条件式（５）の下限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３が短くなると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が強くなり過ぎる。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（６）は、第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズ要素のレンズ形状を規定する条件式である。ここで、レンズ要素とは、１枚のレンズ、または２枚のレンズを接合した接合レンズを意味する。第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面の曲率半径Ｒ１と、最も像側のレンズ面の曲率半径Ｒ２を用いて、第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズ要素の形状を特定したものである。
条件式（６）の上限値を超えると、第１レンズ群Ｌ１に含まれるレンズ面の曲率半径が長くなり、広画角化を実現するために、有効径を大きくする必要がある。その結果、ズームレンズが径方向に大型化するため好ましくない。条件式（６）の下限値を超えると、第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面の曲率半径Ｒ１が短くなり、第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面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（７）は、ズームレンズのバックフォーカスを規定した条件式である。条件式（７）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（７）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（８）は、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３と第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４の比を規定した条件式である。条件式（８）の上限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３が長くなると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が弱くなり過ぎる。その結果、第３レンズ群Ｌ３の変倍分担が小さくなり、ズームレンズ全系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。条件式（８）の下限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３が短くなると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が強くなり過ぎる。その結果、球面収差やコマ収差が多く発生するため、好ましくない。
条件式（９）は、第３レンズ群Ｌ３の中で最も物体側に配置された正レンズＧ３１の焦点距離ｆ３１と、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３の比を規定した条件式である。条件式（９）の上限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の中で最も物体側に配置された正レンズＧ３１の焦点距離ｆ３１が長くなると、正レンズＧ３１の屈折力が弱くなり過ぎる。その結果、球面収差を十分に補正することが困難になるため、好ましくない。条件式（９）の下限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の中で最も物体側に配置された正レンズＧ３１の焦点距離ｆ３１が短くなると、正レンズＧ３１の屈折力が強くなり過ぎる。その結果、球面収差を過剰に補正してしまうため、好ましくない。
条件式（１０）は、第３レンズ群Ｌ３に含まれる接合レンズを構成する正レンズの材料のアッベ数ν３ｐと、第３レンズ群Ｌ３に含まれる接合レンズを構成する負レンズの材料のアッベ数ν３ｎの関係を規定した条件式である。条件式（１０）の上限値を超えると、軸上色収差を過剰に補正することになるため、好ましくない。条件式（１０）の下限値を超えると、軸上色収差を十分に補正することが困難になるため、好ましくない。
好ましくは、条件式（３）乃至（１０）の数値範囲を次のように設定するのが良い。
１．８３＜Ｎｄ２ｎ＜２．１０…（３ａ）
−２８．０＜ｆ１／ｆ２＜−１０．０…（４ａ）
０．４０＜ｆ３／Ｍ３＜１．３０…（５ａ）
−０．２５＜（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＜−０．０６…（６ａ）
０．４０＜（（ｂｆｗ＋ｂｆｔ）／２）／√（ｆｗ×ｆｔ）＜１．４０…（７ａ）
０．０３＜ｆ３／ｆ４＜０．８５…（８ａ）
０．８０＜ｆ３１／ｆ３＜１．５０…（９ａ）
３８．０＜ν３ｐ−ν３ｎ＜６０．０…（１０ａ）
なお、さらに好ましくは、条件式（３）乃至（１０）の数値範囲を次のように設定するのが良い。
１．８４＜Ｎｄ２ｎ＜２．００…（３ｂ）
−２５．０＜ｆ１／ｆ２＜−１２．０…（４ｂ）
０．５０＜ｆ３／Ｍ３＜１．２０…（５ｂ）
−０．２２＜（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＜−０．０７…（６ｂ）
０．５０＜（（ｂｆｗ＋ｂｆｔ）／２）／√（ｆｗ×ｆｔ）＜１．２０…（７ｂ）
０．０４＜ｆ３／ｆ４＜０．５５…（８ｂ）
０．９０＜ｆ３１／ｆ３＜１．２０…（９ｂ）
４８．０＜ν３ｐ−ν３ｎ＜５５．０…（１０ｂ）
続いて、各レンズ群の構成について説明する。各実施例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、有効径の小型化の実現を図っている。
実施例１乃至３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。実施例４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、正レンズＧ２３から構成される。第２レンズ群Ｌ２に複数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を低減させることができる。
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、両凸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、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。実施例４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。正レンズＧ２３は両凸形状の正レンズである。
実施例１乃至３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。負レンズＧ３４と正レンズＧ３５は接合されている。実施例４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、負レンズＧ３３、正レンズＧ３４から構成される。負レンズＧ３３と正レンズＧ３４は接合されている。各実施例において、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。
実施例１乃至３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４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る。負レンズＧ３３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Ｇ３４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４にそれぞれ対応する数値実施例１乃至４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＝（ｈ２／ｒ）／［１＋［１−（１＋Ｋ）（ｈ／ｒ）２］１／２］＋Ａ４ｈ４＋Ａ６ｈ６＋Ａ８ｈ８＋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 37.228 3.90 1.69680 55.5
2 53.229 (可変)
3 27.502 0.80 2.00100 29.1
4 10.716 5.80
5 52.184 0.70 1.88300 40.8
6 11.629 4.88
7 -23.408 0.70 1.59522 67.7
8 31.045 0.56
9 26.34 3.80 2.10300 18.1
10 -490.072 (可変)
11(絞り) ∞ 0.31
12* 9.069 4.43 1.49710 81.6
13* -32.38 1.00
14 10.055 1.00 1.90366 31.3
15 6.505 1.09
16 7.156 1.51 1.90043 37.4
17 11.844 0.73
18 20.71 0.50 2.00100 29.1
19 6.095 2.72 1.49700 81.5
20 -19.85 (可変)
21* -9.39 2.27 1.88202 37.2
22* -7.996 (可変)
23 ∞ 1.00 1.51633 64.1
像面 ∞
非球面データ
第12面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.01039e-004 A 6=-1.29808e-006 A 8= 1.31431e-008
A10=-1.96751e-010
第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.34282e-004 A 6=-1.37313e-006 A 8= 3.87105e-008
A10=-3.39226e-010
第21面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.18242e-004 A 6= 2.39785e-005 A 8=-1.25243e-006
A10= 4.46407e-008
第22面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.28389e-005 A 6= 1.91627e-005 A 8=-9.14203e-007
A10= 2.61457e-008
各種データ
ズーム比 6.0
広角 中間 望遠
焦点距離 2.6 9.37 15.61
Fナンバー 1.50 2.70 3.95
半画角 63 19.2 11.5
像高 3.2 3.2 3.2
レンズ全長 74.64 75.82 76.44
BF（in air） 6.76 5.58 4.96

間隔 広角 中間 望遠
d 2 0.65 20.37 17.33
d10 35.86 7.37 1.64
d20 1.43 11.38 20.77
d22 5.09 3.91 3.29

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 161.6
2 3 -7.9
3 12 13.6
4 21 34.6
［数値実施例２］
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
［数値実施例４］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 30.67 3.59 1.60311 60.6
2 45.789 (可変)
3 89.124 0.8 1.83481 42.7
4 8.445 5.53
5* 163.974 0.7 1.85135 40.1
6* 15.592 5
7 39.701 2.36 1.95906 17.5
8 -457.019 (可変)
9(絞り) ∞ 0.15
10* 11.467 4.43 1.49710 81.6
11* -25.123 4.1
12 26.291 0.5 1.80000 29.8
13 13.8 0.7
14 20.804 0.5 2.00100 29.1
15 9.968 4.11 1.49700 81.5
16 -14.292 (可変)
17* -21.937 1.3 1.63550 23.9
18* -16.526 (可変)
19 ∞ 1 1.51633 64.1
像面 ∞
非球面データ
第5面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.12076e-004 A 6= 1.12315e-006 A 8= 1.85307e-008
A10=-3.48953e-010
第6面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.24407e-004 A 6= 9.25849e-007 A 8= 1.34631e-008
A10=-4.17400e-010
第10面
K = 0.00000e+000 A 4=-8.74987e-005 A 6=-3.36254e-007 A 8= 8.48107e-009
A10=-2.19956e-010
第11面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.10666e-004 A 6=-3.45787e-007 A 8= 7.52257e-009
A10=-2.00233e-010
第17面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.38502e-004 A 6= 8.93494e-008 A 8= 9.15286e-008
A10=-3.69530e-009
第18面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.03991e-004 A 6= 9.55362e-007 A 8= 5.04255e-008
A10=-2.62495e-009
各種データ
ズーム比 5.0
広角 中間 望遠
焦点距離 3.2 10.2 16.11
Fナンバー 1.63 2.11 2.74
半画角 55 17.2 10.8
像高 3.04 3.04 3.04
レンズ全長 79.41 76.55 83.27
BF（air） 10.22 13.09 6.37

間隔 広角 中間 望遠
d 2 2.36 28.21 27.21
d 8 42.43 8.82 2.06
d16 0.85 5.74 20.22
d18 5.00 7.87 1.15

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 141.4
2 3 -9.8
3 10 16.9
4 17 96.4

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９を用いて説明する。図９において、１０は監視カメラ本体、１１は実施例１乃至４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 (10)

  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、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第２レンズ群は像側に移動した後に物体側に移動し、前記第３レンズ群は物体側に単調に移動し、
    前記第２レンズ群は、前記第２レンズ群の最も物体側から像側へ順に連続して配置された２枚の負レンズを有し、
    前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｗ、前記２枚の負レンズの材料の屈折率の平均値をＮｄ２ｎとしたとき、
    −１．０５＜ｆ２／ｆ３＜−０．３０
    −５．００＜ｆ２／ｆｗ＜−２．５０
    １．８０＜Ｎｄ２ｎ＜２．３０
    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１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、
    −３５．０＜ｆ１／ｆ２＜−８．０
    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. 広角端から望遠端へのズーミングに際しての前記第３レンズ群の移動量をＭ３としたとき、
    ０．３０＜ｆ３／Ｍ３＜１．５０
    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１レンズ群は１つのレンズ要素から構成され、該レンズ要素の最も物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１、最も像側のレンズ面の曲率半径をＲ２としたとき、
    −０．３０＜（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＜−０．０５
    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、望遠端における前記ズームレンズの焦点距離を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. 前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４としたとき、
    ０．０２＜ｆ３／ｆ４＜０．９５
    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レンズ群の最も物体側には正レンズが配置され、前記第３レンズ群は、正レンズと負レンズが接合された接合レンズを有し、
    前記第３レンズ群の最も物体側に配置された正レンズの焦点距離をｆ３１、前記接合レンズに含まれる正レンズの材料のアッベ数をν３ｐ、前記接合レンズに含まれる負レンズの材料のアッベ数をν３ｎとしたとき、
    ０．７０＜ｆ３１／ｆ３＜１．８０
    ２８．０＜ν３ｐ−ν３ｎ＜６５．０
    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、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７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  10. 請求項１乃至９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。
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