特許 7542975 ズームレンズおよび撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-23

(45)【発行日】2024-09-02

(54)【発明の名称】ズームレンズおよび撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 15/16 20060101AFI20240826BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20240826BHJP

【ＦＩ】

G02B15/16

G02B13/18

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020053670

(22)【出願日】2020-03-25

(65)【公開番号】P2021152631

(43)【公開日】2021-09-30

【審査請求日】2023-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110412

【弁理士】

【氏名又は名称】藤元 亮輔

(74)【代理人】

【識別番号】100104628

【弁理士】

【氏名又は名称】水本 敦也

(74)【代理人】

【識別番号】100121614

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 倫也

(72)【発明者】

【氏名】山崎 真司

【審査官】殿岡 雅仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１１２９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２０８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４２５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８２０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１９８８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２８４７９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ９／００ － １７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２ － ２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００ － ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から像側へ順に配された負の第１レンズ群および正の第２レンズ群からなるズームレンズであって、
隣り合うレンズ群の間隔は、いずれもズーミングのために変化し、
前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配された、正レンズ、負レンズ、正レンズ、および負レンズからなり、
前記第２レンズ群に含まれる負レンズのうち最も像側に位置する負レンズは、非球面を有し、
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、前記第２レンズ群に含まれる全ての正レンズの平均アッベ数をνｄ２ｐとし、ワイド端での空気換算バックフォーカスの最小値をｂｆｗｔとして、
－１．２０＜ｆ１／ｆ２＜－０．８０
６８．００＜νｄ２ｐ＜９０．００
０．４０＜ｂｆｗｔ／ｆ２＜０．９０
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。

【請求項2】

前記非球面を有する前記負レンズの焦点距離をｆ２ｎ＿ａｓｐｈとして、
－４．５０＜ｆ２ｎ_ａｓｐｈ／ｆ２＜－０．８０
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。

【請求項3】

前記第２レンズ群に含まれる全ての負レンズの平均アッベ数をνｄ２ｎとして、
２５．００＜νｄ２ｐ－νｄ２ｎ＜４５．００
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。

【請求項4】

第１レンズ群は、正レンズを含み、
前記第１レンズ群の前記正レンズのアッベ数をνｄ１ｐとし、前記第１レンズ群の前記正レンズの屈折率をＮｄ１ｐとして、
１３．００＜νｄ１ｐ＜２０．００
１．８５＜Ｎｄ１ｐ＜２．１０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項5】

前記第２レンズ群のうち最も物体側に配された正レンズと、該正レンズの隣に配された負レンズとは、それぞれ単レンズからなり、該正レンズと該負レンズとは、空気を介して離れ、該正レンズの像側の曲率半径をＲ１２とし、該負レンズの物体側の曲率半径をＲ２１として、
－０．１０＜（Ｒ１２－Ｒ２１）／（Ｒ１２＋Ｒ２１）＜０．７０
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のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項6】

前記第２レンズ群に含まれる正レンズのうち最も物体側の正レンズの中心肉厚をｄ２ｐ１とし、前記第２レンズ群に含まれる正レンズのうち最も像側の正レンズの中心肉厚をｄ２ｐ２として、
０．５０＜（ｄ２ｐ１＋ｄ２ｐ２）／ｆ２＜１．２０
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のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項7】

前記第２レンズ群を構成する全レンズの中心肉厚の合計をｄ２Ｇとし、前記第２レンズ群の全長をＴＬ２Ｇとして、
０．７０＜ｄ２Ｇ／ＴＬ２Ｇ＜０．９９
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のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項8】

物体側から像側へ順に配された負の第１レンズ群および正の第２レンズ群からなるズームレンズであって、
隣り合うレンズ群の間隔は、いずれもズーミングのために変化し、
前記第２レンズ群は、少なくとも２つの正レンズおよび少なくとも２つの負レンズを含み、
前記少なくとも２つの負レンズのうち最も像側に位置する負レンズは、非球面を有し、
前記第２レンズ群のうち最も物体側に配された正レンズと、該正レンズの隣に配された負レンズとは、それぞれ単レンズからなり、該正レンズと該負レンズとは、空気を介して離れ、該正レンズの像側の曲率半径をＲ１２とし、該負レンズの物体側の曲率半径をＲ２１とし、
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、前記少なくとも２つの全ての正レンズの平均アッベ数をνｄ２ｐとし、ワイド端での空気換算バックフォーカスの最小値をｂｆｗｔとして、
－１．２０＜ｆ１／ｆ２＜－０．８０
７５．８９≦νｄ２ｐ＜９０．００
０．４０＜ｂｆｗｔ／ｆ２＜０．９０
－０．１０＜（Ｒ１２－Ｒ２１）／（Ｒ１２＋Ｒ２１）＜０．７０
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれか一項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズにより形成された像を撮る撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。

【請求項10】

請求項９に記載の撮像装置、ズーミングのために前記ズームレンズを制御する制御部と、を有することを特徴とする撮像システム。

【請求項11】

前記制御部は、前記ズームレンズに対して制御信号を送信することを特徴とする請求項１０に記載の撮像システム。

【請求項12】

前記制御部は、前記ズームレンズを操作するための操作部材を有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の撮像システム。

【請求項13】

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１０乃至１２のいずれか一項に記載の撮像システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

撮像素子を含む監視カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置における撮影光学系として、高精細な撮像素子に対応した高い光学性能を有する光学系が要望されている。近年、監視カメラ市場の急速な拡大に伴い、設置や目立ちにくさの観点から、監視カメラの小型化の要望が強くなっている。また、暗所での撮影ができるように明るく（Ｆ値が小さく）、また、近赤外光でも高い光学性能で撮影ができる光学系が求められている。特許文献１は、物体側から像側へ順に配された負のレンズ群および正のレンズ群からなる２群ズームレンズを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－２３０１２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のズームレンズは、Ｆ値が比較的小さく、近赤外波長でも色収差が補正されているが、小型の点では不十分である。

【0005】

本発明は、例えば、小型、明るさ、可視光から近赤外光にわたる高い光学性能の点で有利なズームレンズを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面としてのズームレンズは、物体側から像側へ順に配された負の第１レンズ群および正の第２レンズ群からなるズームレンズであって、隣り合うレンズ群の間隔は、いずれもズーミングのために変化し、前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配された、正レンズ、負レンズ、正レンズ、および負レンズからなり、前記第２レンズ群に含まれる負レンズのうち最も像側に位置する負レンズは、非球面を有し、前記第１レンズ群の焦点距離ｆ１、前記第２レンズ群に含まれる全ての正レンズの平均アッベ数νｄ２ｐ、ワイド端での空気換算バックフォーカスの最小値ｂｆｗｔは、所定の条件を満足する。

【0007】

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、例えば、小型、明るさ、可視光から近赤外光にわたる高い光学性能の点で有利なズームレンズを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１の広角端におけるズームレンズの断面および移動軌跡を示す図である。

【図2】実施例１の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。

【図3】実施例２の広角端におけるズームレンズの断面および移動軌跡を示す図である。

【図4】実施例２の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。

【図5】実施例３の広角端におけるズームレンズの断面および移動軌跡を示す図である。

【図6】実施例３の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。

【図7】実施例４の広角端におけるズームレンズの断面および移動軌跡を示す図である。

【図8】実施例４の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。

【図9】各実施例における監視カメラの断面図である。

【図10】各実施例における監視カメラの断面図である。

【図11】各実施例における監視カメラの説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各実施例は、小型かつＦ値が小さく、可視光から近赤外域まで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に関する。

【0011】

図１、図３、図５、および図７はそれぞれ、実施例１～４の広角端におけるズームレンズ１ａ～１ｄの断面および移動軌跡を示す図である。各実施例のズームレンズ１ａ～１ｄはそれぞれ、物体側から像側へ順に配された、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１および正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２の２つのレンズ群からなる２群構成のズームレンズである。ズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１および第２レンズ群Ｌ２が共に独立に移動して各図中の矢印の方向に移動する。

【0012】

各図において、ＳＰは絞り（開口絞り）であり、第２レンズ群Ｌ２の物体側に配置されている。Ｇは、光学フィルターやフェースプレート等に相当する光学ブロックである。ＩＰは、像面であり、ズームレンズ１ａ～１ｄを撮像光学系として用いる場合にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。

【0013】

図２、図４、図６、および図８はそれぞれ、実施例１～４の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。球面収差において、ｄ、ｇ、ｔはそれぞれｄ線（５８７．５６ｎｍ）、ｇ線（４３５．８４ｎｍ）、ｔ線（１０１３．９８ｎｍ）を示す。非点収差において、Ｍ、Ｓはそれぞれｄ線におけるメリディオナル像面、サジタル像面を示す。歪曲収差は、ｄ線に関して示している。倍率色収差において、ｄ線に対するｇ線、ｔ線の収差を示している。

【0014】

次に、図１、図３、図５、および図７を参照して、ズームレンズ１ａ～１ｄを構成する各レンズ群の移動方法に関して説明する。広角端から望遠端へのズーミングは、第１レンズ群Ｌ１および第２レンズ群Ｌ２をそれぞれ独立に移動させることにより行われる。前述のように、各実施例のズームレンズ１ａ～１ｄのズームタイプは、ネガティブリード（負群先行）の２群構成である。これは、第１レンズ群Ｌ１を負のパワーとしつつ、各レンズ群の間隔を変化させることによりズーミングを行い、広角化に好適な構成としている。ズーミングに際して、像側に位置する正の第２レンズ群Ｌ２を移動させることにより行い、それに伴う像面変動を負の第１レンズ群Ｌ１で補正する。各実施例によれば、可動群を２つのみとすることにより、鏡筒構造の簡略化が可能となり、小型化に有利な構成となる。なお、フォーカシングは、第１レンズ群Ｌ１の移動により行われる。

【0015】

各実施例のズームレンズ１ａ～１ｄは、物体側から像側へ順に配された負の第１レンズ群Ｌ１および正の第２レンズ群Ｌ２からなり、隣り合うレンズ群の間隔は、いずれもズーミングのために変化する。第２レンズ群Ｌ２は、少なくとも２つの正レンズＧ２１、Ｇ２３および少なくとも２つの負レンズＧ２２、Ｇ２４を含む。少なくとも２つの負レンズのうち像側に位置する負レンズＧ２４は、非球面を有する（各実施例の負レンズＧ２４は非球面を両面に有する）。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、少なくとも２つの正レンズＧ２１、Ｇ２２の平均アッベ数をνｄ２ｐ、ワイド端（または変倍全域）における空気換算バックフォーカスの最小値をｂｆｗｔとする。このとき、以下の条件式（１）～（３）を満足する。

【0016】

－１．２０＜ｆ１／ｆ２＜－０．８０ ・・・（１）
６８．００＜νｄ２ｐ＜９０．００ ・・・（２）
０．４０＜ｂｆｗｔ／ｆ２＜０．９０ ・・・（３）
条件式（１）、（３）は、第１レンズ群Ｌ１に対する第２レンズ群Ｌ２とバックフォーカスとの関係を規定することにより、高い光学性能かつ小型化の効果を得るための条件である。第１レンズ群Ｌ１は、広角ズームとして比較的パワーが強い（焦点距離が短い）。第２レンズ群Ｌ２は、変倍群として適切にパワーを設定している。条件式（２）は、可視光だけでなく近赤外領域まで色収差を補正するために必要な条件であり、色収差補正に効果の高いガラスを適切に使用する条件である。

【0017】

条件式（１）の上限を超えると、第１レンズ群Ｌ１のパワーが強くなりすぎて色収差が大きく発生し、好ましくない。一方、条件式（１）の下限を超えると、第１レンズ群Ｌ１としてのパワーが弱くなり、小型化のためには好ましくない。

【0018】

条件式（２）の上限を超えると、色収差補正としての効果は得られるが、この条件を満たすガラスは一般に屈折率が低くなる特性を有するため、レンズ単体としてのパワーを得にくくなり小型化には好ましくない。一方、条件式（２）の下限を超えると、色収差補正が不足し、好ましくない。

【0019】

条件式（３）は、必要最低限のバックフォーカスと第２レンズ群Ｌ２のパワーとの関係を規定している。小型化のためには、第２レンズ群Ｌ２のバックフォーカスが広角端において最も短くなるような構成が良い。条件式（３）の上限を超えると、バックフォーカスが長くなり過ぎ、小型化のためには好ましくない。一方、条件式（３）の下限を超えると、第２レンズ群Ｌ２のパワーが弱くなる傾向が強くなり、これに応じて第２レンズ群Ｌ２のズーミングのための移動量が大きくなりすぎ、小型化のためには好ましくない。

【0020】

各実施例のズームレンズ１ａ～１ｄは、以上のような構成を満足することにより実現される。また各実施例において、好ましくは、以下の条件式の少なくとも一つを満足する。以下、各条件式およびその技術的味について説明する。

【0021】

第２レンズ群Ｌ２のうち非球面を有する負レンズＧ２４の焦点距離をｆ２ｎ＿ａｓｐｈとするとき、以下の条件式を満足する。

【0022】

－４．５０＜ｆ２ｎ_ａｓｐｈ／ｆ２＜－０．８０ ・・・（４）
条件式（４）は、第２レンズ群Ｌ２に非球面を使うことによりレンズ枚数を削減し、適切にこのパワーを設定することにより小型化の効果を大きく得るための条件である。条件式（４）の上限を超えると、非球面を有する負レンズのパワーが強くなりすぎ、非点収差や像面湾曲などの特性が低下し、高い像高での解像（ＭＴＦ）が得られなくなり好ましくない。一方、条件式（４）の下限を超えると、非球面を有する負レンズＧ２４のパワーが弱くなりすぎ、光学系としてのガラス枚数を削減することができず小型化が困難となり、好ましくない。

【0023】

少なくとも２つの正レンズＧ２１、Ｇ２３の平均アッベ数をνｄ２ｐ、少なくとも２つの負レンズＧ２２、Ｇ２４の平均アッベ数をνｄ２ｎとするとき、以下の条件式（５）を満足する。

【0024】

２５．００＜νｄ２ｐ－νｄ２ｎ＜４５．００ ・・・（５）
条件式（５）は、軸上および倍率色収差を補正するための条件であり、特に可視光に対する近赤外光の色収差を効果的に補正するための条件である。条件式（５）の上限を超えると、第２レンズ群Ｌ２の正レンズと負レンズのアッベ数のバランスが崩れるため、良好に補正を行うことができず、好ましくない。一方、条件式（５）の下限を超えると、色収差の補正が不足し、特に可視光に対する近赤外光の軸上色収差が発生し、可視光と近赤外光が混在した光源下では解像が不足するため、好ましくない。

【0025】

第１レンズ群Ｌ１は、少なくとも１枚の正レンズＧ１３を含む。第１レンズ群Ｌ１の正レンズＧ１３のアッベ数をνｄ１ｐ、第１レンズ群Ｌ１の正レンズＧ１３の屈折率をＮｄ１ｐとするとき、以下の条件式（６）、（７）を満足する。

【0026】

１３．００＜νｄ１ｐ＜２０．００ ・・・（６）
１．８５＜Ｎｄ１ｐ＜２．１０ ・・・（７）
条件式（６）、（７）は、第１レンズ群Ｌ１の正レンズＧ１３の材料特性を規定した条件である。アッベ数は、第１レンズ群Ｌ１の物体側に位置する負レンズＧ１１、Ｇ１２で発生する倍率色収差に対して、正レンズＧ１３を比較的高分散材料を用いることでキャンセルさせる効果を有する。条件式（６）の上限を超えると、倍率色収差の補正が不足するため、好ましくない。一方、条件式（６）の下限を超えると、倍率色収差の補正が過剰となるため、好ましくない。条件式（７）の上限を超えると、ズームレンズ１ａ～１ｄの全系のペッツバール和のバランスに影響し、像面湾曲の特性が低下するため、好ましくない。一方、条件式（７）の下限を超えると、屈折率が低くなり、第１レンズ群Ｌ１としてのレンズ径が大きくなるため、小型化の観点から好ましくない。

【0027】

第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に、正レンズＧ２１、負レンズＧ２２、正レンズＧ２３、および負レンズＧ２４で構成される。これは、Ｆ値を小さくしつつズームレンズ１ａ～１ｄの全系を小型化するために、第２レンズ群Ｌ２の構成を規定したものである。第２レンズ群Ｌ２の最も像側には絞りＳＰが設けられている。このため、光束径が大きくなる最も物体側のレンズを正レンズＧ２１とすることにより、効果的に球面収差を補正している。正レンズＧ２１の後続群は、負レンズＧ２２、正レンズＧ２３、および負レンズＧ２４のレンズ構成とすることにより、球面収差の残存収差を補正しつつ非点収差などの軸外収差を合わせて補正しやすくなる。

【0028】

第２レンズ群Ｌ２のうち最も物体側に配された正レンズＧ２１と、正レンズＧ２１の隣に配された負レンズＧ２２とは、それぞれ単レンズからなる。正レンズＧ１２と負レンズＧ２２とは、空気（空気レンズ）を介して離れ、正レンズＧ２１の像側の曲率半径をＲ１２、負レンズＧ２２の物体側の曲率半径をＲ２１とするとき、以下の条件式（８）を満足する。

【0029】

－０．１０＜（Ｒ１２－Ｒ２１）／（Ｒ１２＋Ｒ２１）＜０．７０ ・・・（８）
条件式（８）は、最も物体側に位置する空気レンズの形状について、空気レンズとしての効果を利用して特に球面収差の補正を適正化する条件である。条件式（８）の上限を超えると、空気レンズとしてのパワーが得られにくくなるため補正効果を得られなくなり、好ましくない。一方、条件式（８）の下限を超えると、空気レンズとしてのパワーが大きくなりすぎ過剰補正となるため、好ましくない。

【0030】

また各実施例において、２つの正レンズＧ２１、Ｇ２３のうち物体側の正レンズＧ２１の中心肉厚をｄ２ｐ１、２つの正レンズＧ２１、Ｇ２３のうち像側の正レンズＧ２３の中心肉厚をｄ２ｐ２とするとき、以下の条件式（９）を満足する。

【0031】

０．５０＜（ｄ２ｐ１＋ｄ２ｐ２）／ｆ２＜１．２０ ・・・（９）
条件式（９）は、軸上および倍率色収差を良好に補正するための条件である。正レンズとしては、比較的アッベ数が大きくなる硝材を用いているがガラス厚を適切に設定することにより色収差補正の効果を得ている。条件式（９）の上限を超えると、正レンズの肉厚が大きくなりすぎ、小型化の観点から好ましくない。一方、条件式（９）の下限を超えると、色収差補正の効果が得られなくなるため、好ましくない。

【0032】

また各実施例において、第２レンズ群Ｌ２を構成する全レンズの中心肉厚の合計をｄ２Ｇ、第２レンズ群Ｌ２の全長（最も物体側のレンズの物体側面から最も像側のレンズの像側面までの長さ）をＴＬ２Ｇとするとき、以下の条件式（１０）を満足する。

【0033】

０．７０＜ｄ２Ｇ／ＴＬ２Ｇ＜０．９９ ・・・（１０）
条件式（１０）は、小型でありながら良好に光学性能を得るための条件である。小型化のためには、ガラス枚数を減らすことが良いが、これは逆に各収差補正を困難にすることになる。これは、光線が通過するガラス媒体と空気との光路長のバランスをとることで解決することができる。条件式（１０）の上限を超えると、空気を通過する領域が少なくなり、収差補正のための適切な屈折力（ガラスとしてのパワー）を持たせることができず、像面湾曲や非点収差などを補正できなくなるため、好ましくない。一方、条件式（１０）の下限を超えると、各レンズのパワーが弱くなる傾向となり、非点収差やコマ収差などの補正には好ましくない。

【0034】

各実施例のズームレンズ１ａ～１ｄは、撮像装置に用いられる。撮像装置は、ズームレンズ１ａ～１ｄにより形成された像を受光する（撮る）撮像素子１２を有する。撮像素子１２は、デジタル的に像を処理するためにＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサなどである。

【0035】

本実施形態において、条件式（１）～（１０）の少なくとも一つの数値範囲はそれぞれ、以下の条件式（１ａ）～（１０ａ）のように設定することが好ましい。

【0036】

－１．１５＜ｆ１／ｆ２＜－０．８２ ・・・（１ａ）
７０．００＜νｄ２ｐ＜８９．５０ ・・・（２ａ）
０．４５＜ｂｆｗｔ／ｆ２＜０．９０ ・・・（３ａ）
－４．００＜ｆ２ｎ_ａｓｐｈ／ｆ２＜－１．００ ・・・（４ａ）
２６．５０＜νｄ２ｐ－νｄ２ｎ＜４３．５０ ・・・（５ａ）
１４．００＜νｄ１ｐ＜１９．５０ ・・・（６ａ）
１．８６＜Ｎｄ１ｐ＜２．０９ ・・・（７ａ）
０．０５＜（Ｒ１２－Ｒ２１）／（Ｒ１２＋Ｒ２１）＜０．６５ ・・・（８ａ）
０．６０＜（ｄ２ｐ１＋ｄ２ｐ２）／ｆ２＜１．１５ ・・・（９ａ）
０．７４＜ｄ２Ｇ／ＴＬ２Ｇ＜０．９７ ・・・（１０ａ）
より好ましくは、条件式（１）～（１０）の少なくとも一つの数値範囲はそれぞれ、以下の条件式（１ｂ）～（１０ｂ）のように設定することが好ましい。

【0037】

－１．１０＜ｆ１／ｆ２＜－０．８５ ・・・（１ｂ）
７２．００＜νｄ２ｐ＜８９．００ ・・・（２ｂ）
０．５０＜ｂｆｗｔ／ｆ２＜０．９０ ・・・（３ｂ）
－３．５０＜ｆ２ｎ_ａｓｐｈ／ｆ２＜－１．２０ ・・・（４ｂ）
２８．００＜νｄ２ｐ－νｄ２ｎ＜４２．００ ・・・（５ｂ）
１５．００＜νｄ１ｐ＜１９．００ ・・・（６ｂ）
１．８８＜Ｎｄ１ｐ＜２．０８ ・・・（７ｂ）
０．０２＜（Ｒ１２－Ｒ２１）／（Ｒ１２＋Ｒ２１）＜０．６０ ・・・（８ｂ）
０．７０＜（ｄ２ｐ１＋ｄ２ｐ２）／ｆ２＜１．１０ ・・・（９ｂ）
０．７８＜ｄ２Ｇ／ＴＬ２Ｇ＜０．９５ ・・・（１０ｂ）
次に、各実施例のズームレンズ１ａ～１ｄのレンズ構成を説明する。以下、レンズ構成は、特に断りがない限り、物体側から像側へ向かって配置されている順に説明する。図１、図３、図５、および図７の断面図において、左側が被写体側（物体側）であり、右側が像側である。広角端と望遠端は、ズームレンズ群が機構上、光軸ＯＡに沿って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。広角端から望遠端における各レンズ群の移動は、各断面図に示される矢印（実線）のような軌跡をとる。

【0038】

第２レンズ群Ｌ２の実線の曲線と点線の曲線はそれぞれ、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ム位置への、像面変動を補正するための移動軌跡である。例えば望遠端のズーム位置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、各断面図中の矢印Ｆに示されるように移動させている。

【0039】

絞りＳＰは、第２レンズ群Ｌ２の前方に設けられており、ズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２と一体的に移動する。また、絞りＳＰを独立に移動させる構成としても良く、これによりフレア光の原因となる光線をカットし易くなるなどの有利な面もある。

【0040】

以下、各実施例のレンズ構成およびそれを有する撮像装置について詳述する。各実施例のズームレンズは、２群構成であり、負・正のパワー配置となっている。ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１および第２レンズ群Ｌ２が移動する。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は像側に凸形状となるような軌跡をとり、第２レンズ群Ｌ２は、物体側へ単調に移動する。

【0041】

第１レンズ群Ｌ１は、物体側に凸形状のメニスカス負レンズＧ１１、両凹形状の負レンズＧ１２、および、物体側に凸形状のメニスカス負レンズＧ１３からなる。第２レンズ群Ｌ２は、両凸形状の正レンズＧ２１、両凹形状（実施例１、２）または像側に凸のメニスカス形状（実施例３、４）の負レンズＧ２２、両凸形状の正レンズＧ２３、および両凹形状の負レンズＧ２４からなる。負レンズＧ２４は、両面非球面であり、非点収差や像面湾曲などの収差を良好に補正している。なお、非球面の材料としてはガラスのみに限定されるものではなく、成形性が良いプラスチック材料などを用いても良い。正レンズＧ２１、Ｇ２３は、アッベ数が大きい低分散系ガラスが用いられ、倍率色収差や軸上色収差を良好に補正する。

【0042】

次に、図９および図１０を参照して、各実施例のズームレンズ１ａ～１ｄを備えた監視カメラについて説明する。図９は、監視カメラ１００ａの断面図である。監視カメラ１００ａは、実施例１のズームレンズ１ａ（または、実施例２～４のズームレンズ１ｂ～１ｄでもよい）と、ドームカバー１５とを備えている。ドームカバー１５は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等のプラスチック材料により数ミリ程度の厚さで成形されている。これにより、ドームカバー付きを前提とした撮像装置とするときは、ドームカバー１５の影響（焦点距離や材質）を考慮した設計を行い、諸収差の補正を行っても良い。図１０は、監視カメラ１００ｂの断面図である。監視カメラ１００ｂは、実施例１のズームレンズ１ａ（または、実施例２～４のズームレンズ１ｂ～１ｄでもよい）と、平板形状の保護カバー１７とを備えている。

【0043】

次に、図１１を参照して、ズームレンズ１ａ（１ｂ～１ｄ）を撮像光学系として用いた撮像装置（監視カメラ１００）を説明する。図１１は、監視カメラ１００の説明図であり、図１１（Ａ）は監視カメラ１００の外観図、図１１（Ｂ）は監視カメラ１００の使用例をそれぞれ示す。

【0044】

図１１（Ａ）において、１１は監視カメラ本体、１２はカメラ本体１１に内蔵され、ズームレンズ１ａ（１ｂ～１ｄ）により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により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。図１１（Ｂ）は、ドームカバー１５を装着し監視カメラ１００を天井に取り付けて使用したときの例である。なお、撮像装置は監視カメラに限定されるものではなく、ビデオカメラやデジタルカメラ等の他の撮像装置にも適用可能である。

【0045】

各実施例によれば、小型かつＦ値が小さく、可視光から近赤外域まで高い光学性能を有するズームレンズおよび撮像装置を提供することができる。

【0046】

なお、各実施例のズームレンズ１ａ～１ｄ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ることができる。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。

【0047】

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（操作部材）を制御部に設けることで、ユーザ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てもよい。この場合、ユーザ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り、ユーザ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。

【0048】

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。

【0049】

次に、実施例１～４に対応する数値実施例１～４を示す。各数値実施例において、物体側から面番号を順に示し、ｒは曲率半径、ｄは間隔、ｎｄ、νｄはそれぞれｄ線を基準とした屈折率、アッベ数を示す。なお、ある材料のアッベ数νｄは、フラウンホーファ線のｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）における屈折率をＮｄ、ＮＦ、ＮＣとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）
で表される。

【0050】

なお、各数値実施例において、ｄ、焦点距離（ｍｍ）、Ｆナンバー（Ｆ値）、半画角（°）は全て各実施例のズームレンズが無限遠物体に焦点を合わせた時の値である。ＢＦ（バックフォーカス）は、レンズ最終面（最も像側のレンズ面）から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものであり、ガラスブロックを含まない場合の値である。「レンズ全長」は、ズームレンズの最前面（最も物体側のレンズ面）から最終面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。「レンズ群」は、複数のレンズから構成される場合に限らず、１枚のレンズから構成される場合も含むものとする。

【0051】

また、光学面が非球面の場合は、面番号の右側に、「＊」の符号を付している。非球面形状は、光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向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、Ａ１０、Ａ１２をそれぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数とするとき、以下の式で表される。

【0052】

ｘ＝（ｈ２／ｒ）／［１＋｛１－（１＋Ｋ）（ｈ／ｒ）２｝１／２］＋Ａ４・ｈ４＋Ａ６・ｈ６＋Ａ８・ｈ８＋Ａ１０・ｈ１０＋Ａ１２・ｈ１２
また、例えば「ｅ－Ｚ」の表示は「１０^－Ｚ」を意味する。半画角に関しては、歪曲収差を考慮した撮影可能画角に関する半画角（ω）の数値である。
? 表１は、各数値実施例と各条件式との関係を示す。

【0053】

［数値実施例１］
面データ
面番号 r d nd νd
1 413.852 0.90 1.77250 49.6
2 5.674 2.79
3 -19.601 0.60 1.52249 59.8
4 23.299 0.83
5 13.736 2.20 1.94595 18.0
6 37.216 (可変)
7(絞り) ∞ 0.27
8 6.041 2.98 1.49700 81.5
9 -5.482 0.15
10 -5.027 0.50 1.65412 39.7
11 77.636 0.19
12 5.511 4.12 1.49700 81.5
13 -5.837 0.24
14* -43.185 1.70 1.58313 59.4
15* 8.054 (可変)
16 ∞ 0.50 1.52000 61.4
像面 ∞

非球面データ
第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.71859e-003 A 6=-6.95253e-005 A 8= 3.43371e-006
第15面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.35636e-003 A 6= 1.60144e-004 A 8= 1.17287e-005
A10=-7.99639e-007 A12= 7.99768e-022

各種データ
ズーム比 2.41
広角 中間 望遠
焦点距離 3.60 6.14 8.68
Ｆナンバー 2.24 2.89 3.55
半画角 41.63 27.54 20.25
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 33.16 29.34 29.29
BF(In air) 5.76 8.38 11.01

間隔 広角 中間 望遠
d 6 9.76 3.31 0.64
d15 1.26 3.88 6.51

各群焦点距離
1 -7.37
2 7.62

単レンズ(エレメント）焦点距離
Ｇ１１ -7.45
Ｇ１２ -20.28
Ｇ１３ 22.01
Ｇ２１ 6.33
Ｇ２２ -7.2
Ｇ２３ 6.48
Ｇ２４ -11.5

［数値実施例２］
面データ
面番号 r d nd νd
1 230.235 0.90 1.69680 55.5
2 5.300 2.83
3 -17.804 0.60 1.51823 58.9
4 27.407 1.14
5 12.569 2.20 1.98612 16.5
6 22.003 (可変)
7(絞り) ∞ 0.24
8 5.825 2.82 1.43700 95.1
9 -5.046 0.15
10 -4.697 0.50 1.60562 43.7
11 81.575 0.19
12 5.285 4.03 1.49700 81.5
13 -5.924 0.24
14* -120.201 1.80 1.53113 55.8
15* 7.687 (可変)
16 ∞ 0.50 1.52000 61.4
像面 ∞

非球面データ
第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.81269e-003 A 6=-1.93114e-004 A 8= 1.11847e-005
第15面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.39641e-003 A 6= 2.02235e-005 A 8= 3.09969e-005
A10=-1.52457e-006 A12= 5.19989e-022

各種データ
ズーム比 2.41
広角 中間 望遠
焦点距離 3.60 6.14 8.67
Ｆナンバー 2.24 2.89 3.55
半画角 41.63 27.54 20.25
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 32.82 29.47 29.68
BF(In air) 6.10 8.83 11.56

間隔 広角 中間 望遠
d 6 8.93 2.85 0.33
d15 0.94 3.68 6.41

各群焦点距離
1 -7.01
2 7.55

単レンズ(エレメント）焦点距離
Ｇ１１ -7.8
Ｇ１２ -20.73
Ｇ１３ 26.64
Ｇ２１ 6.72
Ｇ２２ -7.32
Ｇ２３ 6.38
Ｇ２４ -13.54

［数値実施例３］
面データ
面番号 r d nd νd
1 20.199 0.90 1.67790 55.3
2 5.300 4.36
3 -20.814 0.60 1.48749 70.2
4 10.331 1.77
5 11.097 2.20 1.95906 17.5
6 17.079 (可変)
7(絞り) ∞ 0.00
8 6.118 2.62 1.49700 81.5
9 -8.979 0.30
10 -6.757 0.50 1.75520 27.5
11 -28.531 0.57
12 5.446 3.50 1.49700 81.5
13 -9.682 0.76
14* -436.341 1.72 1.53113 55.8
15* 8.097 (可変)
16 ∞ 0.50 1.52000 61.4
像面 ∞


非球面データ
第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.04738e-003 A 6=-1.93933e-004 A 8= 2.14349e-005
A10=-8.97559e-007 A12= 5.27016e-022
第15面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.98411e-003 A 6=-2.08018e-005 A 8= 3.21100e-005

各種データ
ズーム比 2.39
広角 中間 望遠
焦点距離 3.10 5.25 7.40
Ｆナンバー 2.24 2.86 3.49
半画角 45.91 31.37 23.39
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 34.37 29.87 29.24
BF(In air) 4.40 6.55 8.69

間隔 広角 中間 望遠
d 6 10 3.36 0.58
d15 2.12 4.26 6.41

各群焦点距離
1 -7.10
2 7.09

単レンズ(エレメント）焦点距離
Ｇ１１ -10.86
Ｇ１２ -14.07
Ｇ１３ 27.99
Ｇ２１ 7.77
Ｇ２２ -11.84
Ｇ２３ 7.6
Ｇ２４ -14.95

［数値実施例４］
面番号 r d nd νd
1 16.847 0.90 1.69680 55.5
2 5.300 4.64
3 -18.712 0.60 1.48749 70.2
4 10.321 1.28
5 9.819 2.20 1.92286 18.9
6 14.844 (可変)
7(絞り) ∞ 0.00
8 5.683 2.48 1.49700 81.5
9 -19.805 0.30
10 -8.559 0.50 1.80518 25.4
11 -48.958 0.15
12 5.633 3.25 1.48749 70.2
13 -7.799 0.66
14* -84.062 1.78 1.53113 55.8
15* 9.837 (可変)
16 ∞ 0.50 1.52000 61.4
像面 ∞

非球面データ
第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.17527e-003 A 6=-2.11347e-004 A 8= 2.12300e-005
第15面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.25345e-003 A 6=-1.48874e-006 A 8= 3.03069e-005
A10=-1.09958e-006 A12= 5.29696e-022

各種データ
ズーム比 2.50
広角 中間 望遠
焦点距離 3.45 6.04 8.63
Ｆナンバー 2.14 2.79 3.44
半画角 42.85 27.91 20.34
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 35.58 31.56 31.62
BF(In air) 4.02 4.02 4.02

間隔 広角 中間 望遠
d6 10.79 4.01 1.30
d15 1.52 4.29 7.05

各群焦点距離
1 -7.15
2 7.63

単レンズ(エレメント）焦点距離
Ｇ１１ -11.46
Ｇ１２ -13.55
Ｇ１３ 25.97
Ｇ２１ 9.18
Ｇ２２ -12.95
Ｇ２３ 7.29
Ｇ２４ -16.47

【0054】

【表1】

【0055】

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。

【0056】

例えば、各実施例で説明したレンズの形状や枚数は、これに限定されるものではない。また各実施例において、一部のレンズおよびレンズ群を光軸ＯＡ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ように構成してもよい。また各実施例において、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ように構成してもよい。

【符号の説明】

【0057】

１ａ～１ｄ ズームレンズ
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｇ２１、Ｇ２３ 正レンズ
Ｇ２２、Ｇ２４ 負レンズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】