JP2016102976A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型かつ高倍率であり、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得ること。【解決手段】 物体側より像側へ順に、ズーミングに際して不動であり正の屈折力の第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、負の屈折力の第５レンズ群から構成され、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において、第５レンズ群のレンズ構成、第２レンズ群の焦点距離ｆ２、第５レンズ群の焦点距離ｆ５、広角端における全系の焦点距離ｆｗ、望遠端における全系の焦点距離ｆｔを各々適切に設定する。【選択図】 図１

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デジタルスチルカメラ、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、小型かつ高倍率であり、良好な光学性能を有することが求められている。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、負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及び２のズームレンズは、第２レンズ群のレンズ構成や、第２レンズに含まれるレンズの屈折力を適切に設定することで、小型かつ広角で、大口径のズームレンズの実現を図っている。

特開２０１３−１７８４０９号公報 特開２０１３−１７８４１０号公報

引用文献１及び２のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正、負、正、正、負の屈折力を有するレンズ群を含み、１枚の負レンズと１枚の正レンズにより第５レンズ群を構成し、第５レンズ群の横倍率を高くしている。ここで、第５レンズ群の横倍率が高くなり過ぎると、第５レンズ群に含まれるレンズの屈折力が強くなり過ぎて、望遠側において歪曲収差が多く発生してしまう。

本発明は、小型かつ高倍率であり、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、ズーミングに際して不動であり正の屈折力の第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、負の屈折力の第５レンズ群から構成され、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、前記第５レンズ群は１枚の負レンズから成り、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第５レンズ群の焦点距離をｆ５、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとしたとき、
−０．０８０＜ｆ２／ｆｔ＜−０．０１０
−３５．０＜ｆ５／ｆｗ＜−１０．０
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、小型かつ高倍率であり、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 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、負の屈折力の第５レンズ群から構成される。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、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２０．００、開口比１．６０〜３．５０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２５．００、開口比１．６５〜４．２０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３０．００、開口比１．６０〜４．６０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３５．００、開口比１．６０〜５．００程度のズームレンズである。

図９は実施例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４０．００、開口比１．６０〜４．６０程度のズームレンズである。

図１１は本発明のズームレンズを備える監視カメラの要部概略図である。各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルスチルカメラ、銀塩フィルムカメラ、テレビ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（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を物体側から像側へのレンズ群の順番とするとＵｉは第ｉレンズ群を示す。

各実施例のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｕ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｕ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｕ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｕ４、負の屈折力の第５レンズ群Ｕ５から成る。

各実施例において、ＳＰは開口絞りであり、開口絞りＳＰは、第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の間に配置される。広角端から望遠端へのズーミングに際して、開口絞りＳＰは不動である。

また、各実施例のズームレンズにおいて、ズーミングに際して第４レンズ群Ｕ４を移動させることにより、ズーミングに伴う像面変動を補正している。各実施例のズームレンズでは、第４レンズ群Ｕ４をフォーカスレンズ群としている。各実施例のズームレンズにおいて、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、第４レンズ群Ｕ４を物体側に移動させる。

ＦＬＴ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。ＩＭＧは像面である。ビデオカメラやデジタル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ＩＭＧ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ＩＭＧ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、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Ｓはサジタル像面、Ｍは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。色収差図では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Ｕ１は不動である。第２レンズ群Ｕ２は、像側へ移動する。実施例１乃至４のズームレンズにおいて、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第３レンズ群Ｕ３は不動である。実施例５のズームレンズにおいて、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第３レンズ群Ｕ３は、物体側に移動した後、像側へ移動し、その後再度物体側へ移動する。

各実施例のズームレンズにおいて、第４レンズ群Ｕ４は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、物体側に凸状の軌跡を描きながら移動する。また、第５レンズ群Ｕ５は不動である。

次に、４群ズームレンズと５群ズームレンズを比較して、本発明の特徴部について説明する。ズームレンズの小型化と高倍化を両立させるための構成として、物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力のレンズ群を配置し、ズーミングに際して第１レンズ群を不動とした、４群ズームレンズが知られている。

このような構成のズームレンズでは、一般に、ズーミングに際して第２レンズ群を像側へ移動させ、第４レンズ群を移動させることにより、ズーミングに伴う像面変動を補正している。このとき、第４レンズ群の移動量に対する像面位置の変化量（位置敏感度）Δｓｋ４は、
Δｓｋ４＝（１−β４^２）・・・（Ａ）
と表される。ここで、第４レンズ群の横倍率をβ４とする。

位置敏感度が高くなると、像面変動の補正に際しての第４レンズ群の移動量を小さくすることができる。物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力のレンズ群を配置し、ズーミングに際して第１レンズ群を不動としたズームレンズでは、式（Ａ）に示したように、位置敏感度が１を超えることはない。

また、更なる高倍化を実現するためには、第２レンズ群の屈折力を強くする必要が生じるが、このとき、望遠端におけるβ４は１に近づき、位置敏感度は低下する。その結果、像面変動の補正に際しての第４レンズ群の移動量が増加し、全系の大型化を招き、さらに、諸収差の変動が大きくなるため、好ましくない。

一方、ズームレンズの小型化と高倍化を両立させるための構成として、物体側より像側へ順に、正、負、正、正、負の屈折力のレンズ群を配置し、ズーミングに際して第１レンズ群を不動とした、５群ズームレンズが知られている。

このような構成のズームレンズでは、一般的に、ズーミングに際して第２レンズ群を像側へ移動させ、第４レンズ群を移動させることにより、ズーミングに伴う像面変動を補正している。このとき、第４レンズ群の移動量に対する像面位置の変化量（位置敏感度）Δｓｋ４は、
Δｓｋ４＝（１−β４^２）×β５^２・・・（Ｂ）
と表される。ここで、第４レンズ群の横倍率をβ４、第５レンズ群の横倍率をβ５とする。

式（Ｂ）に示したように、第５レンズ群の横倍率β５が１より大きいときには、位置敏感度Δｓｋ４を高くすることができる。その結果、像面変動の補正に際しての第４レンズ群の移動量を小さくすることができ、ズームレンズの小型化に寄与することができる。

各実施例のズームレンズでは、第４レンズ群Ｕ４をフォーカスレンズ群とした場合に、第４レンズ群Ｕ４の位置敏感度Δｓｋ４をできる限り高くするため、物体側より像側へ順に、正、負、正、正、負の屈折力のレンズ群を配置している。

ここで、第５レンズ群Ｕ５を、１枚の負レンズと１枚の正レンズから構成すると、色収差の発生を低減させることはできるが、負レンズのレンズ面の曲率が大きくなりやすい。その結果、中間のズーム領域から望遠端において、正の歪曲が多く発生するおそれがある。各実施例では、曲率の小さいレンズ面を有する１枚の負レンズにより第５レンズ群Ｕ５を構成することで、第５レンズ群Ｕ５の厚みを増大させることなく、歪曲収差の発生を効果的に抑制している。

また、各実施例のズームレンズは、
−０．０８０＜ｆ２／ｆｔ＜−０．０１０・・・（１）
−３５．０＜ｆ５／ｆｗ＜−１０．０・・・（２）
なる条件式を満足する。

ここで、第２レンズ群Ｕ２の焦点距離をｆ２、第５レンズ群Ｕ５の焦点距離をｆ５、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとする。

条件式（１）は、望遠端における全系の焦点距離ｆｔと、第２レンズ群Ｕ２の焦点距離ｆ２の比を規定したものである。

条件式（１）の上限値を超えて、第２レンズ群Ｕ２の焦点距離ｆ２が短くなると、第２レンズ群Ｕ２の屈折力が強くなり過ぎて、ズーミングに際して諸収差の変動が大きくなるため好ましくない。

条件式（１）の下限値を超えて、第２レンズ群Ｕ２の焦点距離ｆ２が長くなると、第２レンズ群Ｕ２の屈折力が弱くなり過ぎて、高倍化を実現するために、ズーミングに際しての第２レンズ群Ｕ２の移動量を大きくする必要が生じる。その結果、レンズ全長が増大するため、好ましくない。

条件式（２）は、広角端における全系の焦点距離ｆｗと、第５レンズ群Ｕ５の焦点距離ｆ５の比を規定したものである。

条件式（２）の上限値を超えて、第５レンズ群Ｕ５の焦点距離ｆ５が短くなると、第５レンズ群Ｕ５の屈折力が強くなり過ぎる。その結果、ペッツバール和が増大して像面湾曲が多く発生し、また、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（２）の下限値を超えて、第５レンズ群Ｕ５の焦点距離ｆ５が長くなると、第５レンズ群Ｕ５の横倍率が低くなり、第４レンズ群Ｕ４の位置敏感度を高くすることが難しくなる。その結果、ズーミングに伴う像面変動を第４レンズ群Ｕ４の移動により補正する場合に、像面変動の補正に際しての第４レンズ群Ｕ４の移動量が大きくなり、ズームレンズの大型化を招くため好ましくない。

各実施例では上記の如く、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、小型かつ高倍率であり、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。
−０．０７５＜ｆ２／ｆｔ＜−０．０２０・・・（１ａ）
−３０．０＜ｆ５／ｆｗ＜−１１．０・・・（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。
−０．０７０＜ｆ２／ｆｔ＜−０．０３０・・・（１ｂ）
−２５．０＜ｆ５／ｆｗ＜−１２．０・・・（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。
４．０＜ｆ５／ｆ２＜２６．０・・・（３）
１．００＜β５＜１．３０・・・（４）
０．００２０＜Ｌ５／Ｌ＜０．０３００・・・（５）
０．４０＜Ｌ／ｆｔ＜１．００・・・（６）
０．１３＜ｆ１／ｆｔ＜０．５８・・・（７）

ここで、第１レンズ群Ｕ１の焦点距離をｆ１、第５レンズ群Ｕ５の横倍率をβ５、第５レンズ群Ｕ５の光軸上の厚みをＬ５、ズームレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＬとする。

条件式（３）は、第２レンズ群Ｕ２の焦点距離ｆ２と第５レンズ群Ｕ５の焦点距離ｆ５の比を規定したものである。

条件式（３）の上限値を超えて、第２レンズ群Ｕ２の焦点距離ｆ２が短くなると、第２レンズ群Ｕ２の屈折力が強くなり過ぎて、ズーミングに際して諸収差の変動が大きくなるため好ましくない。また、条件式（３）の上限値を超えて、第５レンズ群Ｕ５の焦点距離ｆ５が長くなると、第５レンズ群Ｕ５の横倍率が低くなり、第４レンズ群Ｕ４の位置敏感度を高くすることが難しくなる。その結果、ズーミングに伴う像面変動を第４レンズ群Ｕ４の移動により補正する場合に、像面変動の補正に際しての第４レンズ群の移動量が大きくなり、ズームレンズの大型化を招くため好ましくない。

条件式（３）の下限値を超えて、第２レンズ群Ｕ２の焦点距離ｆ２が長くなると、第２レンズ群Ｕ２の屈折力が弱くなり過ぎて、高倍化を実現するために、ズーミングに際しての第２レンズ群Ｕ２の移動量を大きくする必要が生じる。その結果、レンズ全長が増大するため、好ましくない。また、条件式（３）の下限値を超えて、第５レンズ群Ｕ５の焦点距離ｆ５が短くなると、第５レンズ群Ｕ５の屈折力が強くなり過ぎる。その結果、ペッツバール和が増大して像面湾曲が多く発生し、また、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（４）は、第５レンズ群Ｕ５の横倍率β５を規定したものである。ズーミングに際して第５レンズ群Ｕ５を不動とした場合、第５レンズ群Ｕ５の横倍率β５は、一定の値となり、ズーム位置に応じて変化しない。

条件式（４）の上限値を超えて、第５レンズ群Ｕ５の横倍率β５が高くなると、第５レンズ群Ｕ５の屈折力が強くなり過ぎる。その結果、ペッツバール和が増大して像面湾曲が多く発生し、また、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（４）の下限値を超えて、第５レンズ群Ｕ５の横倍率β５が低くなると、第４レンズ群Ｕ４の位置敏感度を高くすることが難しくなる。その結果、ズーミングに伴う像面変動を第４レンズ群Ｕ４の移動により補正する場合に、像面変動の補正に際しての第４レンズ群の移動量が大きくなり、ズームレンズの大型化を招くため好ましくない。

条件式（５）は、第５レンズ群Ｕ５の光軸上の厚みＬ５と、ズームレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離Ｌの比を規定したものである。

条件式（５）の上限値を超えて、第５レンズ群Ｕ５の光軸上の厚みＬ５が厚くなると、レンズ全長の増大を招くため、好ましくない。

条件式（５）の下限値を超えて、第５レンズ群Ｕ５の光軸上の厚みＬ５が薄くなり過ぎると、レンズの製造が困難になるため、好ましくない。

条件式（６）は、ズームレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離Ｌと、望遠端における全系の焦点距離ｆｔの比を規定したものである。

条件式（６）の上限値を超えて、ズームレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離Ｌが望遠端における全系の焦点距離ｆｔよりも長くなると、レンズ全長が長くなり、ズームレンズを十分に小型化することが困難になるため、好ましくない。

条件式（６）の下限値を超えて、ズームレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離Ｌが短くなると、各レンズ群の屈折力を強くする必要が生じ、ズーミングに伴う諸収差の変動を抑制することが困難になるため、好ましくない。

条件式（７）は、第１レンズ群Ｕ１の焦点距離ｆ１と望遠端における全系の焦点距離ｆｔの比を規定したものである。

条件式（７）の上限値を超えて、第１レンズ群Ｕ１の焦点距離ｆ１が長くなると、第１レンズ群Ｕ１の屈折力が弱くなり過ぎて、レンズ全系の小型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（７）の下限値を超えて、第１レンズ群Ｕ１の焦点距離ｆ１が短くなると、第１レンズ群Ｕ１の屈折力が強くなり過ぎて、第１レンズ群Ｕ１の内部で発生する諸収差が増大する。さらに、第１レンズ群Ｕ１で発生した軸上色収差等が第２レンズ群Ｕ２以降の光学系により増大し、ズームレンズ全体として良好な光学性能を得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）〜（７）の数値範囲を次のように設定するのが良い。
６．０＜ｆ５／ｆ２＜２２．０・・・（３ａ）
１．０２＜β５＜１．１５・・・（４ａ）
０．００２５＜Ｌ５／Ｌ＜０．０２５０・・・（５ａ）
０．５０＜Ｌ／ｆｔ＜０．９５・・・（６ａ）
０．１８＜ｆ１／ｆｔ＜０．５０・・・（７ａ）

なお、さらに好ましくは、条件式（３）〜（７）の数値範囲を次のように設定するのが良い。
６．５＜ｆ５／ｆ２＜１９．０・・・（３ｂ）
１．０５＜β５＜１．１０・・・（４ｂ）
０．００３０＜Ｌ５／Ｌ＜０．０２２０・・・（５ｂ）
０．５３＜Ｌ／ｆｔ＜０．９０・・・（６ｂ）
０．２２＜ｆ１／ｆｔ＜０．４３・・・（７ｂ）

また、各実施例のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｕ１は、物体側より像側へ順に、負レンズ、正レンズ、正レンズを有する。各実施例のズームレンズは変倍比２０から４０程度の高倍率のズームレンズであり、第１レンズ群Ｕ１の内部で発生した軸上色収差が、第２レンズ群Ｕ２以降の光学系で増大するため、望遠端付近において軸上色収差が多く発生しやすい。

各実施例のズームレンズでは、第１レンズ群Ｕ１に負レンズと、少なくとも２枚の正レンズを配置することにより、第１レンズ群Ｕ１の内部で発生する軸上色収差を低減させている。具体的には、実施例１のズームレンズでは、第１レンズ群Ｕ１は、物体側より像側へ順に、負レンズ、正レンズ、正レンズから成る。実施例２乃至５のズームレンズでは、第１レンズ群Ｕ１は、物体側より像側へ順に、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズから成る。第１レンズ群Ｕ１に３枚の正レンズを配置することで、軸上色収差の発生をより効果的に低減させることができる。

さらに、各実施例のズームレンズにおいて、第２レンズ群Ｕ２は、少なくとも３枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズを有する。各実施例のズームレンズでは、高倍化を実現するために、主変倍群である第２レンズ群Ｕ２の屈折力を強めている。これにより、ズームレンズの小型化と高倍化の両立を図っている。ここで、第２レンズ群Ｕ２の屈折力を強めるために、第２レンズ群Ｕ２に含まれる各レンズの屈折力を強くする必要が生じる。各実施例のズームレンズでは、第２レンズ群Ｕ２に３枚の負レンズを配置することで、負の屈折力を３枚の負レンズで分担し、ズーミングに伴い各レンズで発生する諸収差の変動を抑制している。

また、各実施例のズームレンズにおいて、第３レンズ群Ｕ３に、非球面形状のレンズ面を有するレンズ（非球面レンズ）を少なくとも１枚配置している。各実施例のズームレンズは、広角端における開口比が１．６程度であり、球面収差やコマ収差が発生しやすい。そこで、第３レンズ群Ｕ３に非球面レンズを配置することで、球面収差やコマ収差の発生を効果的に抑制している。

続いて、各レンズ群の構成について説明する。実施例１のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｕ１は、物体側から像側へ順に、負レンズ、正レンズ、正レンズから成る。実施例２乃至５のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｕ１は、物体側から像側へ順に、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズから成る。

各実施例のズームレンズにおいて、第２レンズ群Ｕ２は、物体側から像側へ順に、負レンズ、負レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズから成る。第３レンズ群Ｕ３は、物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズから成る。第４レンズ群Ｕ４は、物体側から像側へ順に正レンズと負レンズを接合した接合レンズから成る。また、第５レンズ群Ｕ５は、１枚の負レンズから成る。

次に、本発明の実施例１から５にそれぞれ対応する数値実施例１から５に関する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、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ａ８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^２／Ｒ）／［１＋［１−（１＋Ｋ）（ｈ／Ｒ）^２］^１／２］＋Ａ３ｈ^３＋Ａ４ｈ^４＋Ａ５ｈ^５＋Ａ６ｈ^６＋Ａ７ｈ^７＋Ａ８ｈ^８
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 46.536 1.25 1.85478 24.8
2 26.432 7.38 1.59522 67.7
3 -295.377 0.15
4 22.734 3.57 1.69560 59.0
5 53.499 (可変)
6 60.649 0.45 2.00100 29.1
7 6.117 3.08
8 -24.307 0.40 1.95375 32.3
9 22.912 0.12
10 13.222 2.60 1.95906 17.5
11 -19.101 0.34 1.95375 32.3
12 178.894 (可変)
13(絞り) ∞ 1.00
14* 8.112 3.85 1.58313 59.4
15* -136.604 0.10
16 11.471 0.50 2.00100 29.1
17 7.483 (可変)
18* 13.548 3.10 1.55332 71.7
19 -11.051 0.45 2.10420 17.0
20 -14.980 (可変)
21 -102.631 1.50 2.00100 29.1
22 240.269 0.50
23 ∞ 1.50 1.51500 70.0
24 ∞ 3.80
像面 ∞
非球面データ
第14面
K =-8.17089e-001
A 3= 7.48948e-005 A 5= 6.16408e-006 A 7= 1.02815e-007
第15面
K = 2.38542e+002
A 3= 1.34926e-004 A 5= 1.63874e-005 A 7=-6.70866e-008
第18面
K =-9.59202e-001 A 4=-5.73244e-005 A 6=-2.03628e-007
各種データ
ズーム比 20.00
広角 中間 望遠
焦点距離 4.50 35.95 90.00
Fナンバー 1.60 3.16 3.50
半画角 33.69 4.77 1.91
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 73.64 73.64 73.64
BF 5.29 5.29 5.29
d 5 0.60 19.19 23.27
d12 24.33 5.74 1.66
d17 7.84 3.83 11.95
d20 5.75 9.76 1.64
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 35.33
2 6 -6.10
3 14 23.65
4 18 15.91
5 21 -71.68

［数値実施例２］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 52.470 1.25 1.85478 24.8
2 30.822 5.06 1.49700 81.5
3 184.050 0.15
4 36.742 3.31 1.59522 67.7
5 157.461 0.10
6 25.082 3.12 1.59522 67.7
7 64.848 (可変)
8 53.933 0.45 2.00100 29.1
9 5.808 3.00
10 -24.817 0.40 2.00100 29.1
11 31.786 0.12
12 12.449 2.68 1.95906 17.5
13 -15.181 0.34 1.95375 32.3
14 44.927 (可変)
15(絞り) ∞ 1.00
16* 9.165 4.17 1.58313 59.4
17* -48.901 0.10
18 16.110 0.50 2.00100 29.1
19 9.152 (可変)
20* 15.304 3.29 1.55332 71.7
21 -11.963 0.45 2.10420 17.0
22 -15.333 (可変)
23 -26.450 0.35 2.00100 29.1
24 -44.261 0.50
25 ∞ 1.50 1.51500 70.0
26 ∞ 3.80
像面 ∞
非球面データ
第16面
K =-1.15020e+000
A 3= 4.01137e-005 A 5= 1.02426e-005 A 7=-1.57297e-008
第17面
K =-8.77195e+000
A 3= 3.41311e-005 A 5= 1.30352e-005 A 7=-9.03425e-008
第20面
K =-1.02501e+000 A 4=-4.91152e-005 A 6=-1.05473e-007
各種データ
ズーム比 25.00
広角 中間 望遠
焦点距離 4.50 40.50 112.50
Fナンバー 1.65 3.74 4.20
半画角 33.69 4.24 1.53
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 77.64 77.64 77.64
BF 5.29 5.29 5.29
d 7 0.60 19.30 23.40
d14 24.61 5.91 1.81
d19 9.22 3.81 14.94
d22 8.08 13.50 2.36
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 34.91
2 8 -5.63
3 16 26.33
4 20 16.60
5 23 -66.31

［数値実施例３］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 53.547 1.25 1.85478 24.8
2 31.932 5.29 1.49700 81.5
3 182.490 0.15
4 37.823 3.52 1.59522 67.7
5 165.819 0.10
6 26.799 3.12 1.59522 67.7
7 65.340 (可変)
8 49.619 0.45 2.00100 29.1
9 5.789 3.10
10 -23.858 0.40 2.00100 29.1
11 38.719 0.12
12 12.354 2.73 1.95906 17.5
13 -15.494 0.34 1.95375 32.3
14 35.828 (可変)
15(絞り) ∞ 1.00
16* 10.086 4.18 1.58313 59.4
17* -46.220 0.10
18 16.507 0.50 2.00100 29.1
19 9.715 (可変)
20* 16.665 3.48 1.55332 71.7
21 -12.579 0.45 2.10420 17.0
22 -16.164 (可変)
23 -24.022 0.70 1.91082 35.3
24 -35.744 0.50
25 ∞ 1.50 1.51500 70.0
26 ∞ 3.80
像面 ∞
非球面データ
第16面
K =-1.04388e+000
A 3=-1.54760e-005 A 5= 4.83359e-006 A 7=-1.37686e-008
第17面
K =-2.91212e+001
A 3=-3.59667e-005 A 5= 5.40867e-006 A 7=-3.46644e-008
第20面
K =-1.01124e+000 A 4=-3.66975e-005 A 6=-6.28409e-008
各種データ
ズーム比 30.00
広角 中間 望遠
焦点距離 4.45 43.42 133.50
Fナンバー 1.60 4.06 4.60
半画角 33.99 3.95 1.29
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 83.62 83.62 83.62
BF 5.29 5.29 5.29
d 7 0.60 20.84 25.28
d14 26.55 6.31 1.87
d19 11.39 4.48 17.90
d22 8.83 15.73 2.31
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 37.04
2 8 -5.59
3 16 27.82
4 20 17.85
5 23 -82.78

［数値実施例４］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 53.953 1.25 1.85478 24.8
2 32.335 5.76 1.49700 81.5
3 191.302 0.15
4 37.817 3.77 1.59522 67.7
5 163.034 0.10
6 27.077 3.20 1.59522 67.7
7 64.192 (可変)
8 49.451 0.45 2.00100 29.1
9 5.742 3.13
10 -22.972 0.40 2.00100 29.1
11 32.359 0.12
12 12.575 2.73 1.95906 17.5
13 -14.958 0.34 1.95375 32.3
14 49.448 (可変)
15(絞り) ∞ 1.00
16* 10.121 4.64 1.58313 59.4
17* -50.268 0.10
18 15.945 0.50 2.00100 29.1
19 9.417 (可変)
20* 15.758 3.67 1.55332 71.7
21 -12.753 0.45 2.10420 17.0
22 -16.572 (可変)
23 -28.693 0.50 1.69560 59.0
24 -50.223 0.50
25 ∞ 1.50 1.51500 70.0
26 ∞ 3.80
像面 ∞
非球面データ
第16面
K =-9.49086e-001
A 3=-4.02798e-005 A 5= 4.80678e-006 A 7=-2.92586e-008
第17面
K =-4.20787e+001
A 3=-6.67050e-005 A 5= 5.52272e-006 A 7=-4.93397e-008
第20面
K =-2.30990e-001 A 4=-5.46514e-005 A 6=-1.08909e-007
各種データ
ズーム比 35.00
広角 中間 望遠
焦点距離 4.40 43.16 154.00
Fナンバー 1.60 4.39 5.00
半画角 34.29 3.98 1.12
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 86.62 86.62 86.62
BF 5.29 5.29 5.29
d 7 0.60 21.10 25.61
d14 26.80 6.30 1.80
d19 12.72 5.62 20.93
d22 8.95 16.05 0.73
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 37.48
2 8 -5.56
3 16 28.96
4 20 17.65
5 23 -97.15

［数値実施例５］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 96.418 1.50 1.91082 35.3
2 40.280 6.26 1.49700 81.6
3 1511.998 0.15
4 44.092 4.69 1.49700 81.5
5 328.338 0.10
6 39.445 3.67 1.59522 67.7
7 126.398 (可変)
8 50.284 0.55 1.91082 35.3
9 7.627 4.53
10 -31.784 0.50 1.88100 40.1
11 36.285 0.12
12 16.393 2.74 1.95906 17.5
13 -44.192 0.50 2.00100 29.1
14 45.531 (可変)
15(絞り) ∞ (可変)
16* 9.335 5.24 1.55332 71.7
17* -63.781 0.15
18 18.137 0.50 1.91082 35.3
19 9.288 (可変)
20* 16.197 3.07 1.55332 71.7
21 -17.367 0.50 1.92286 18.9
22 -24.432 (可変)
23 23.190 0.35 2.00100 29.1
24 16.375 1.00
25 ∞ 1.50 1.51500 70.0
26 ∞ 3.80
像面 ∞
非球面データ
第16面
K =-4.41793e-001 A 4=-3.32869e-005
第17面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.63219e-005 A 6=-9.75156e-008
第20面
K =-9.86368e-001 A 4=-1.22981e-005 A 6=-2.05064e-007 A 8=-3.46238e-009
各種データ
ズーム比 40.00
広角 中間 望遠
焦点距離 4.15 41.21 166.00
Fナンバー 1.60 4.06 4.60
半画角 35.86 4.16 1.04
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 104.53 104.53 104.53
BF 5.79 5.79 5.79
d 7 0.60 31.59 38.39
d14 39.59 8.60 1.80
d15 6.56 5.63 1.00
d19 8.78 3.87 20.43
d22 8.09 13.94 2.00
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 52.80
2 8 -7.89
3 16 32.13
4 20 20.24
5 23 -57.13

次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いた監視カメラの実施形態について、図１１を用いて説明する。

図１１において、３０は監視カメラ本体、３１は実施例１乃至５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。３２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系３１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。３３は、固体撮像素子３２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である。３４は、固体撮像素子３２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、小型かつ高倍率であり、高い光学性能を有する撮像装置を得ることができる。

Ｕ１ 第１レンズ群
Ｕ２ 第２レンズ群
Ｕ３ 第３レンズ群
Ｕ４ 第４レンズ群
Ｕ５ 第５レンズ群
ＳＰ 絞り
ＦＬＴ フィルタ
ＩＭＧ 像面

Claims (11)

1. 物体側より像側へ順に、ズーミングに際して不動であり正の屈折力の第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、負の屈折力の第５レンズ群から構成され、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、
   前記第５レンズ群は１枚の負レンズから成り、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第５レンズ群の焦点距離をｆ５、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとしたとき、
   −０．０８０＜ｆ２／ｆｔ＜−０．０１０
   −３５．０＜ｆ５／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. 請求項１に記載のズームレンズにおいて、
   ４．０＜ｆ５／ｆ２＜２６．０
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
3. ズーミングに際して前記第５レンズ群は不動であり、前記第５レンズ群の横倍率をβ５としたとき、
   １．００＜β５＜１．３０
   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５レンズ群の光軸上の厚みをＬ５、前記ズームレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＬとしたとき、
   ０．００２０＜Ｌ５／Ｌ＜０．０３００
   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. 前記ズームレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＬとしたとき、
   ０．４０＜Ｌ／ｆｔ＜１．００
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、
   ０．１３＜ｆ１／ｆｔ＜０．５８
   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、物体側より像側へ順に、負レンズ、正レンズ、正レンズを有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、物体側より像側へ順に、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズから成ることを特徴とする請求項７に記載のズームレンズ。
9. 前記第２レンズ群は、少なくとも３枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズを有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. 前記第３レンズ群は、非球面形状のレンズ面を有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. 請求項１乃至１０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。

Images