JP7735149B2

JP7735149B2 - ズームレンズおよび撮像装置

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Publication number: JP7735149B2
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Inventors: 康則田波
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Description

本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関する。

近年、監視カメラなどの撮像装置に用いられるズームレンズでは、小型かつ軽量で高い光学性能を有するズームレンズが求められている。特許文献１には、物体側から像側へ順に、負の屈折力を有するレンズ群と正の屈折力を有するレンズ群とからなる２群ズームレンズが開示されている。

特開２０１２－８３７０６号公報

特許文献１に開示されたズームレンズは、小型・軽量・高い光学性能の点では不利である。

本発明は、例えば、小型・軽量・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。

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、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とを有するズームレンズであって、隣り合うレンズ群の間隔は、ズーミングにおいて変化し、前記ズームレンズは、非球面を有する少なくとも１つのプラスチック正レンズと、非球面を有する少なくとも１つのプラスチック負レンズとを有し、前記第１レンズ群は少なくとも１つの正レンズを有し、前記第２レンズ群は少なくとも２つの負レンズを有し、所定の条件式を満足する。

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。

本発明によれば、例えば、小型・軽量・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。

実施例１における広角端でのズームレンズの断面図である。実施例１における広角端、中間ズーム位置、望遠端での収差図である。実施例２における広角端でのズームレンズの断面図である。実施例２における広角端、中間ズーム位置、望遠端での収差図である。実施例３における広角端でのズームレンズの断面図である。実施例３における広角端、中間ズーム位置、望遠端での収差図である。実施例４における広角端でのズームレンズの断面図である。実施例４における広角端、中間ズーム位置、望遠端での収差図である。各実施例におけるズームレンズを備えた撮像装置の構成図である。各実施例におけるズームレンズを備えた撮像装置の構成図である。各実施例におけるズームレンズを備えた撮像装置の構成図である。実施例１におけるズームレンズのレンズ群の移動の説明図である。実施例２におけるズームレンズの温度変化によるピントズレを示す概念図である。

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。

まず、各実施例の趣旨であるプラスチックレンズの使用について説明する。プラスチックレンズを使用するメリットは、モールド成型とした非球面加工ができるため、レンズ設計上色収差以外の各収差補正に有効であり、全長短縮や高性能化が可能となる。さらに別のメリットとしては、通常のガラスに対して比重が１／３～１／５程度となるため軽量化には有効となる。このようにプラスチックレンズの採用効果は大きいが、プラスチックレンズは屈折率が温度により変化しやすくなる特性がある。通常のガラスに対して温度に対する屈折率変化（ｄｎ／ｄｔ）は、２０倍程度大きく、温度変化による屈折率変化の影響を受けやすい。

例えば、日本ゼオン（株）のゼオネックスＥ４８Ｒの温度によるｄ線の屈折率変化は以下の表１のようになる。

これにより、特に撮影中に温度が変化してしまうと、プラスチックレンズの屈折率が変化し、その分ピントのずれ量が発生してしまい良好な画質を得られなくなる。ピントずれ量が大きすぎると、フォーカスのための制御範囲を超えて正確なフォーカスができなくなり、また温度が頻繁に変化する状況であればフォーカス追従のための制御の負荷がかかり安定した高画質が得にくいなどの影響が生じる。そこで各実施例は、プラスチックレンズの上述のメリットを生かしつつ、上記温度変化の影響を解決することを目的とする。

温度変化の影響を低減するため、プラスチックレンズの採用においては正のパワーと負のパワーのレンズを組み合わせて、適切に配置している。図１３は、後述の実施例２のズームレンズにおける温度変化によるピント（フォーカス）ズレを示す概念図である。正のパワーのプラスチックレンズに着目すると、初期状態（図１３（Ａ））から、温度が上昇すると屈折率が小さくなり、その分焦点位置がオーバー方向となる（図１３（Ｃ））。逆に負のパワーのプラスチックレンズであれば温度が上昇すると焦点位置がアンダー方向となる（図１３（Ｂ））。

温度が初期状態から下降するとこれらのピント移動の方向はそれぞれ逆になる。そこで各実施例は、正のパワーと負のパワーのぞれぞれの影響をキャンセルさせる構成を提供する。また、広角化や小型化も実現するためのより好ましい条件を提案する。

次に、図１、図３、図５、および図７を参照して、実施例１～４のズームレンズの構成を説明する。図１、図３、図５、および図７はそれぞれ、実施例１～４のズームレンズ１ａ～１ｄの断面図である。各実施例のズームレンズは、監視カメラ、デジタルカメラ、またはビデオカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。各断面図において、左方が被写体側（物体側）で、右方が像側である。広角端と望遠端は、変倍用レンズ群がその機構上、光軸上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、各断面図に示す矢印（実線）に示される軌跡をとる。各実施例のズームレンズは、２群構成（実施例１、２、４）または３群構成（実施例３）である。このような構成は、色収差を補正しつつ、小型で明るいＦＮＯで広角端から望遠端まで高い光学性能を得るために好適である。

各断面図において、第１レンズ群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、矢印Ｆに示される移動軌跡をとる。

絞り（開口絞り）ＳＰは、第２レンズ群の物体側に配置されており、ズーミングに際して移動する。これにより、変倍のための複数レンズ群の駆動軌跡形成の阻害とならないなどの有利な面がある。ただし、ズーミングに際して絞りＳＰが移動しないように構成されていてもよい（絞りＳＰは固定されていてもよい）。Ｇは光学フィルタやフェースプレートなどの光学ブロックである。ＩＰは像面であり、撮像光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。

図２、図４、図６、および図８はそれぞれ、実施例１～４のズームレンズ１ａ～１ｄの収差図であり、（Ａ）は広角端、（Ｂ）は中間ズーム位置、（Ｃ）は望遠端でのズームレンズ１ａ～１ｄの収差図を示す。各収差図において、ｄ、ｇはそれぞれｄ線およびｇ線、Ｍ、Ｓはそれぞれメリディオなる像面、サジタル像面を示す。倍率色収差は、ｇ線によって示している。非点収差においてはｄ線におけるＭ、Ｓを表示し、歪曲収差においてはｄ線を表示し、倍率色収差においてはｄ線に対するｇ線の収差を表示している。

次に、図１２を参照して、実施例１のズームレンズにおけるレンズ群の移動に関して説明する。図１２は、レンズ群の移動の説明図である。広角端から望遠端への変倍は、第１レンズ群Ｌ１１と第２レンズ群Ｌ１２とを互いに独立に移動させることにより行われる。具体的には、第２レンズ群を像側から物体側へ単調移動し変倍させ、同時に、第１レンズ群を像側へ移動させた後に物体側へ移動させる移動軌跡をとる。このような各レンズ群の移動軌跡を形成しつつ色収差補正を行うため、各レンズ群の構成やパワー配置を適正に確保している。フォーカシングに関しては、第１レンズ群Ｌ１１が担っている。また、軸上色収差と倍率色収差を同時に補正するため、軸上および軸外の光束が重なる第２レンズ群Ｌ１２において、実施例１の目的を達成するための構成をとっている。

次に、各実施例におけるズームレンズの主な特徴について説明する。各実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とを有する。隣り合うレンズ群の間隔は、ズーミングにおいて変化する。またズームレンズは、非球面を有する少なくとも１つのプラスチック正レンズと、非球面を有する少なくとも１つのプラスチック負レンズとを有する。プラスチック正レンズおよびプラスチック負レンズはそれぞれ、いずれのレンズ群を構成するレンズであってもよい。第１レンズ群は、少なくとも１つの正レンズを有し、第２レンズ群は、少なくとも２つの負レンズを有する。

第i番のプラスチック正レンズの焦点距離をｆｐiとし、第ｊ番のプラスチック負レンズの焦点距離をｆｎｊとし、１／ｆｐおよび１／ｆｎを以下の数Ａのように定義する。

また、第１レンズ群における少なくとも１枚の正レンズ（２枚以上正レンズがある場合は、少なくとも１枚で満たせばよい）のアッベ数νｄ１ｐとし、第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、第２レンズ群の焦点距離をｆ２とする。

このとき、以下の条件式（１）～（３）を満足する。

－１．３０＜ｆｎ／ｆｐ＜－０．３５・・・（１）
１５．００＜νｄ１ｐ＜２１．００・・・（２）
－１．７０＜ｆ１／ｆ２＜－０．８０・・・（３）
条件式（１）は、プラスチック材よりなる正レンズおよび負レンズの関係式であり、環境温度が変化した際の温度ピント補正の条件式を示している。レンズ系が温度変化にさらされたとき、全体の焦点位置や解像力が変化する。この現象は、熱収差と呼ばれる。熱収差を、適切なガラスやパワー選択によって補正することは温度補償と呼ばれる。熱収差は温度変化による屈折率変化と線膨張係数によって引き起こされる。プラスチック材は温度変化による屈折率変化と線膨張が大きいため好適に補正する必要がある。

条件式（１）の上限を超えると、プラスチック材より成る正レンズのパワーがプラスチック材より成る負レンズのパワーよりも弱くなり、温度上昇においてプラスチック材の屈折率は減少するためピントアンダーとなり、光学系全体の熱収差の除去が困難となる。一方、条件式（１）の下限を超えると、プラスチック材より成る正レンズのパワーがプラスチック材より成る負レンズのパワーよりも強くなり、温度上昇においてプラスチック材の屈折率は減少するためピントオーバーとなり、光学系全体の熱収差の除去が困難となる。

条件式（２）は、色収差補正に効果のある位置に正レンズとして高分散系のガラスを使用することを規定している。第１レンズ群は負のパワー（屈折力）を有するが、第１レンズ群内において負のパワーの単レンズ（もしくは接合）を正のパワーのそれより有している。そのため、負のレンズで発生する色収差においてこれと逆の色収差の出方となるように、正レンズで色収差を積極的に発生させてキャンセルさせ、効果的な色収差補正を行っている。

この正レンズは、広角端で倍率色収差を特に効果的に補正することができる。またこの正レンズは、望遠端では絞りに近い位置にあるので軸上色収差を特に効果的に補正することができる。条件式（２）の上限を超えると、色収差補正が不足してしまうので好ましくない。一方、条件式（２）の下限を超えると、色収差補正が過剰となってしまうため好ましくない。

条件式（３）は、変倍を担う第２レンズ群と像面補正を担う第１レンズ群の関係を適切に設定したものである。条件式（３）の上限を超えると、変倍の第２レンズ群のパワーが弱くなるとともに像面補正の第１レンズ群のパワーが強い傾向となる。第２レンズ群のパワーを弱めすぎると移動軌跡を大きくとる必要があり小型化のためには好ましくなく、また第１レンズ群のパワーが強くなりすぎることにより倍率色収差の影響が生じて好ましくない。一方、条件式（３）の下限を超えると、変倍の第２レンズ群のパワーが強くなるとともに像面補正の第１レンズ群のパワーが弱くなる。第２レンズ群のパワーを強めすぎることにより球面収差の補正が困難となり、好ましくない。更に第１レンズ群のパワーが弱くなりすぎることにより移動群の間隔を大きくとる必要が生じ全長増大となり、小型化のためには好ましくない。

好ましくは、条件式（１）～（３）の数値範囲はそれぞれ、以下の条件式（１ａ）～（３ａ）の少なくとも一つを満足するように設定される。

－１．２５＜ｆｎ／ｆｐ＜－０．４０・・・（１ａ）
１６．００＜νｄ１ｐ＜２０．００・・・（２ａ）
－１．６０＜ｆ１／ｆ２＜－０．９０・・・（３ａ）
より好ましくは、条件式（１）～（３）の数値範囲はそれぞれ、以下の条件式（１ｂ）～（３ｂ）の少なくとも一つを満足するように設定される。

－１．２０＜ｆｎ／ｆｐ＜－０．４２・・・（１ｂ）
１７．００＜νｄ１ｐ＜１８．００・・・（２ｂ）
－１．５０＜ｆ１／ｆ２＜－１．１０・・・（３ｂ）
また各実施例において、好ましくは、第１レンズ群は負のパワーを有するプラスチックレンズを有し、第１レンズ群の負のパワーを有するプラスチックレンズの焦点距離をｆ１ｎとして、以下の条件式（４）を満足する。

０.１０＜ｆ１／ｆ１ｎ＜０.４０・・・（４）
条件式（４）は、第１レンズ群の焦点距離とその群内にあるプラスチック材より成る負のパワーを有するレンズの焦点距離の関係式を示している。条件式（４）の上限を超えると、プラスチック材より成る負のパワーを有するレンズのパワーが強くなりすぎて、レンズ中心厚みと周辺厚みの差が大きくなり成型が困難になる。一方、条件式（４）の下限を超えると、プラスチック材より成る負のパワーを有するレンズのパワーが弱すぎて、温度変化による熱収差補正の寄与が小さくなり温度ピント補正が困難となる。

また好ましくは、第２レンズ群は正のパワーを有するプラスチックレンズを有し、第２レンズ群の正のパワーを有するプラスチックレンズの焦点距離をｆ２ｐとして、以下の条件式（５）を満足する。

０.１０＜ｆ２／ｆ２ｐ＜０.５８・・・（５）
条件式（５）は、第２レンズ群の焦点距離とその群内にあるプラスチック材より成る正のパワーを有するレンズの焦点距離の関係式を示している。条件式（５）の上限を超えると、プラスチック材より成る正のパワーを有するレンズのパワーが強くなりすぎて、レンズ中心厚みと周辺厚みの差が大きくなり成型が困難になる。一方、条件式（５）の下限を超えると、プラスチック材より成る正のパワーを有するレンズのパワーが弱すぎて、温度変化による熱収差補正の寄与が小さくなり温度ピント補正が困難となる。

また好ましくは、ズームレンズ（全系）のズーム比をＺ、広角端から望遠端への第２レンズ群の移動量（絶対値）をＭ２として、以下の条件式（６）を満足する。

２.００＜ｆ２／（Ｍ２／Ｚ）＜３.５０・・・（６）
条件式（６）は、第２レンズ群の変倍による移動量と焦点距離とズーム比の関係を示している。条件式（６）の上限を超えると、変倍による第２レンズ群の変動量が小さくなるためパワーを強くする必要が生じる。これは、球面収差が大きく発生することになり、明るいＦＮＯを確保するためには好ましくない。一方、条件式（６）の下限を超えると、変倍による第２レンズ群の変動量が大きくなりすぎてしまうため、ズームレンズの全長の小型化には好ましくない。

また好ましくは、広角端における最も物体側の光学面から像面までの広角端でのズームレンズの長さ（レンズ全長）をＴＬとして、以下の条件式（７）を満足する。

０．２０＜Ｍ２／ＴＬ＜０．５０・・・（７）
条件式（７）は、第２レンズの変倍による移動量と広角端における最も物体側の光学面から像面までのズームレンズの長さとの関係を示している。条件式（７）の上限を超えると、変倍による第２レンズ群の変動量が大きくなりすぎてしまうため、レンズ全長の小型化には好ましくない。一方、条件式（７）の下限を超えると、変倍による第２レンズ群の変動量が小さくなるためパワーを強くする必要が生じる。これは、球面収差が大きく発生することになり、明るいＦＮＯを確保するためには好ましくない。

また好ましくは、第１レンズ群における、プラスチックレンズを除く全ての負レンズの平均屈折率を１Ｇｎ＿ＮＡｖｅとして、以下の条件式（８）を満足する。

１．８０＜１Ｇｎ＿ＮＡｖｅ＜１．９５・・・（８）
条件式（８）は、第１レンズ群におけるプラスチック材から成るレンズを含まない負レンズの材料特性を規定した条件である。条件式（８）の上限を超えると、レンズ全系のペッツバ－ル和のバランスに影響して像面湾曲が増大するため、好ましくない。一方、条件式（８）の下限を超えると、屈折率が低くなり第１レンズ群としてのレンズ系が大きくなってしまい、小型化の観点から好ましくない。

また好ましくは、第２レンズ群における全ての負レンズの平均アッベ数を２Ｇｎ＿νＡｖｅとして、以下の条件式（９）を満足する。

１５．００＜２Ｇｎ＿νＡｖｅ＜４５．００・・・（９）
条件式（９）は、第２レンズ群における負レンズの材料特性を規定した条件である。条件式（９）の上限を超えると、色収差補正が過剰となってしまい好ましくない。一方、条件式（９）の下限を超えると、倍率色収差の補正が不足してしまい好ましくない。

また好ましくは、第２レンズ群における正レンズのアッベ数のうち最も大きいアッベ数と最も小さいアッベ数との差を２Ｇｐ＿νとして、以下の条件式（１０）を満足する。

３８．００＜２Ｇｐ＿ν＜６５．００・・・（１０）
条件式（１０）は、第２レンズ群に含まれる正レンズの材料特性を規定した条件である。条件式（１０）の上限を超えると、ｇ線の色の球面収差がオーバー補正になり好ましくない。一方、条件式（１０）の下限を超えると、ｇ線の色の球面収差がアンダー補正になり好ましくない。

より好ましくは、条件式（４）～（１０）の数値範囲はそれぞれ、以下の条件式（４ａ）～（１０ａ）の少なくとも一つを満足するように設定される。

０.１５＜ｆ１／ｆ１ｎ＜０.３９・・・（４ａ）
０.１０＜ｆ２／ｆ２ｐ＜０.５７・・・（５ａ）
２.３０＜ｆ２／（Ｍ２／Ｚ）＜３.３０・・・（６ａ）
０．２５＜Ｍ２／ＴＬ＜０．４５・・・（７ａ）
１．８５＜１Ｇｎ＿ＮＡｖｅ＜１．９４・・・（８ａ）
１６．００＜２Ｇｎ＿νＡｖｅ＜４４．００・・・（９ａ）
４０．００＜２Ｇｐ＿ν＜６３．００・・・（１０ａ）
より好ましくは、条件式（４）～（１０）の数値範囲はそれぞれ、以下の条件式（４ｂ）～（１０ｂ）の少なくとも一つを満足するように設定される。

０.１８＜ｆ１／ｆ１ｎ＜０.３８・・・（４ｂ）
０.２０＜ｆ２／ｆ２ｐ＜０.５６・・・（５ｂ）
２.６０＜ｆ２／（Ｍ２／Ｚ）＜３.００・・・（６ｂ）
０．３０＜Ｍ２／ＴＬ＜０．４２・・・（７ｂ）
１．８８＜１Ｇｎ＿ＮＡｖｅ＜１．９２・・・（８ｂ）
１７．００＜２Ｇｎ＿νＡｖｅ＜４３．００・・・（９ｂ）
４２．００＜２Ｇｐ＿ν＜６０．００・・・（１０ｂ）
以下、各実施例のズームレンズの構成について詳述する。

まず、図１を参照して、実施例１におけるズームレンズ１ａの構成について説明する。図１は、ズームレンズ１ａの断面図である。ズームレンズ１ａは、物体側から像側へ順に、第１レンズ群Ｌ１１と、第２レンズ群Ｌ１２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ１３とからなる３群構成である。

第１レンズ群Ｌ１１は、物体側から像側へ順に、両凹形状の負レンズＧ１１１、物体側近軸凸形状の負レンズＧ１１２、および物体側凸形状のメニスカス正レンズＧ１１３、および物体側凸形状のメニスカス負レンズＧ１１４からなる。第２レンズ群Ｌ１２は、物体側から像側へ順に、物体側凸形状のメニスカス正レンズＧ１２１、両凸形状の正レンズＧ１２２、両凹形状の負レンズＧ１２３、両凸形状の正レンズＧ１２４、および物体側凹形状のメニスカス負レンズＧ１２５からなる。第３レンズ群Ｌ１３は、両凸形状の正レンズＧ１３１からなる。メニスカス正レンズＧ１１３とメニスカス負レンズＧ１１４は接合されており、接合レンズを構成する。接合レンズは、アッベ数差および屈折率差を持たせることにより色収差を良好に補正することができる。負レンズＧ１１２、メニスカス正レンズＧ１２１、およびメニスカス負レンズＧ１２５は、非球面のプラスチックレンズである。

次に、図３を参照して、実施例２におけるズームレンズ１ｂの構成について説明する。図３は、ズームレンズ１ｂの断面図である。ズームレンズ１ｂは、物体側から像側へ順に、第１レンズ群Ｌ２１と、第２レンズ群Ｌ２２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ２３とからなる３群構成である。

第１レンズ群Ｌ２１は、物体側から像側へ順に、両凹形状の負レンズＧ２１１、物体側近軸凸形状の負レンズＧ２１２、物体側凸形状のメニスカス正レンズＧ２１３、および物体側凸形状のメニスカス負レンズＧ２１４からなる。第２レンズ群Ｌ２２は、物体側から像側へ順に、物体側凸形状のメニスカス正レンズＧ２２１、両凸形状の正レンズＧ２２２、両凹形状の負レンズＧ２２３、両凸形状の正レンズＧ２２４、および物体側凹形状のメニスカス負レンズＧ２２５からなる。第３レンズ群Ｌ２３は、両凸形状の正レンズＧ２３１からなる。メニスカス正レンズＧ２１３とメニスカス負レンズＧ２１４は接合されており、接合レンズを構成する。接合レンズは、アッベ数差および屈折率差を持たせることにより色収差を良好に補正することができる。負レンズＧ２１２、メニスカス正レンズＧ２２１、およびメニスカス負レンズＧ２２５は、非球面を有するプラスチックレンズである。

次に、図５を参照して、実施例３におけるズームレンズ１ｃの構成について説明する。図５は、ズームレンズ１ｃの断面図である。ズームレンズ１ｃは、物体側から像側へ順に、第１レンズ群Ｌ３１と第２レンズ群Ｌ３２とからなる２群構成である。

第１レンズ群Ｌ３１は、物体側から像側へ順に、両凹形状の負レンズＧ３１１、近軸において物体側凸形状のメニスカス負レンズＧ３１２、両凸形状の正レンズＧ３１３、および両凹形状の負レンズＧ３１４からなる。第２レンズ群Ｌ３２は、物体側から像側へ順にＧ３２１～Ｇ３２６からなる。Ｇ３２１は物体側凸形状のメニスカス正レンズ、Ｇ３２２は両凸形状の正レンズ、Ｇ３２３は物体側凸形状のメニスカス負レンズである。Ｇ３２４は両凸形状の正レンズ、Ｇ３２５は物体側凹形状のメニスカス負レンズ、Ｇ３２６は物体側凸形状のメニスカス正レンズである。正レンズＧ３１３と負レンズＧ３１４は接合されており、接合レンズを構成する。接合レンズは、アッベ数差および屈折率差を持たせることにより色収差を良好に補正することができる。メニスカス負レンズＧ３１２、メニスカス正レンズＧ３２１、およびメニスカス負レンズＧ３２５は、非球面を有するプラスチックレンズである。

次に、図７を参照して、実施例４におけるズームレンズ１ｄの構成について説明する。図７は、ズームレンズ１ｄの断面図である。ズームレンズ１ｄは、物体側から像側へ順に、第１レンズ群Ｌ４１と、第２レンズ群Ｌ４２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ４３とからなる３群構成である。

第１レンズ群Ｌ４１は、物体側から像側へ順に、両凹形状の負レンズＧ４１１、近軸において物体側凸形状のメニスカス負レンズＧ４１２、両凸形状の正レンズＧ４１３、および両凹形状の負レンズＧ４１４からなる。第２レンズ群Ｌ４２は、物体側から像側へ順に、両凸形状の正レンズＧ４２１、両凸形状の正レンズＧ４２２、物体側凸形状のメニスカス負レンズＧ４２３、および両凸形状の正レンズＧ４２４からなる。第３レンズ群Ｌ４３は、物体側凹形状のメニスカス負レンズＧ４３１および物体側凹形状のメニスカス負レンズＧ４３２からなる。正レンズＧ４１３と負レンズＧ４１４は接合されており、接合レンズを構成する。接合レンズは、アッベ数差および屈折率差を持たせることにより色収差を良好に補正することができる。メニスカス負レンズＧ４１２、正レンズＧ４２１、およびメニスカス負レンズＧ４３２は、非球面を有するプラスチックレンズである。

次に、実施例２のズームレンズを用いた温度ピント量の補正効果について説明する。表２は、プラスチック負レンズＧ２１２とメニスカス正レンズＧ２２１のピント移動量の変化量を示している。温度が２５℃のときに広角端から望遠端においてピント位置が同一となっているが、プラスチックレンズの屈折率変化によりズーム位置においてずれ量が異なっており、それらの状況を示している。特に望遠端において、ピント移動の影響が大きくなるが、正レンズと負レンズの組み合わせによりキャンセル傾向となる配置および条件としている。その結果、広角端から望遠端において、一定のピント移動量の変動幅に収まっている。この状況に限らず、さらにプラスチックレンズを追加するなどして移動量を抑制してもよい。

なお各実施例において、以下のような構成を採用してもよい。例えば、各実施例に示されるガラスの形状、枚数に限定されず、適宜変更してもよい。また、一部のレンズおよびレンズ群を光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させ、これにより手振れ等の振動に伴う像ブレを補正してもよい。また、電気的な補正手段により、歪曲収差や色収差などを補正してもよい。また、フォーカシングは第１レンズ群としているが、それに限らず他のレンズ群でもよく、また撮像素子を動かすことによりフォーカシングしてもよい。

以下、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、物体側から順に第ｉ番目の面の面番号を示し、ｒは曲率半径、ｄは第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面の間隔（レンズ厚あるいは空気間隔）、ｎｄとνｄはそれぞれ、ｄ線を基準とした第ｉ番目のレンズの材質の屈折率とアッベ数である。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。

なお、各数値実施例において、ｄ、焦点距離（ｍｍ）、Ｆナンバー、半画角（°）は全て各実施例の光学系（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つのレンズから構成される場合も含むものとする。各数値実施例において、最も像側の２面は光学ブロックＧに相当する平面である。

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、
ｘ＝（ｈ^２／ｒ）／［１＋｛１－（１＋Ｋ）（ｈ／ｒ）^２｝^１／２］＋Ａ４・ｈ^４＋Ａ６・ｈ^６＋Ａ８・ｈ^８
で表される。ここで、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２はそれぞれ４次、６次、８次の非球面係数である。また、例えば「ｅ－Ｚ」の表示は「１０^－Ｚ」を意味する。
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。

［数値実施例１］
単位 mm

面デ-タ
面番号 r d nd νd
1 -32.482 0.60 1.90043 37.4
2 15.807 1.26
3* 21.502 0.80 1.53110 55.9
4* 12.653 0.15
5 13.433 1.90 1.95906 17.5
6 62.750 0.55 1.90043 37.4
7 19.252 （可変）
8（絞り） ∞ 0.10
9* 8.113 1.85 1.53110 55.9
10* 22.268 0.15
11 7.472 3.65 1.49700 81.5
12 -6.979 0.15
13 -17.328 0.45 1.75520 27.5
14 6.049 0.31
15 7.726 2.20 1.89190 37.1
16 -47.796 2.54
17* -4.451 0.70 1.53110 55.9
18* -15.114 （可変）
19 35.150 1.10 1.95906 17.5
20 -147.517 1.80
21 ∞ 1.00 1.51000 60.0
22 ∞ 0.89
像面 ∞

非球面デ-タ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.38911e-003 A 6= 2.76165e-005 A 8=-2.26532e-007
A10=-8.87005e-011

第4面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.37216e-003 A 6= 3.04798e-005 A 8=-2.72614e-007

第9面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.76420e-004 A 6=-2.01537e-005 A 8=-1.12282e-006
A10=-4.03455e-008

第10面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.72199e-004 A 6= 1.57634e-005 A 8=-3.02485e-006
A10= 1.44343e-007

第17面
K = 0.00000e+000 A 4=-9.97664e-004 A 6= 8.65293e-005 A 8=-5.54709e-006

第18面
K = 0.00000e+000 A 4=-9.95094e-004 A 6= 5.67334e-005 A 8=-2.60511e-006

各種デ-タ
ズーム比 4.90
広角中間望遠
焦点距離 4.95 14.60 24.25
Ｆナンバー 2.04 3.53 5.04
半画角 45.3 12.6 7.55
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 38.85 33.61 38.85
BF 3.35 3.35 3.35

d7 16.64 3.49 0.80
d18 0.40 8.32 16.24

ズームレンズ群デ-タ
群始面焦点距離
1 1 -12.57
2 8 8.99
3 19 29.69

［数値実施例２］
単位 mm

面デ-タ
面番号 r d nd νd
1 -27.510 0.60 1.90043 37.4
2 15.553 1.18
3* 35.393 0.80 1.53110 55.9
4* 12.011 0.29
5 15.349 1.68 1.95906 17.5
6 274.059 0.74 1.90043 37.4
7 40.138 （可変）
8（絞り） ∞ 0.10
9* 9.270 1.85 1.53110 55.9
10* 15.091 0.15
11 7.602 3.77 1.49700 81.5
12 -7.425 0.15
13 -20.874 0.45 1.76182 26.5
14 5.777 0.19
15 6.236 3.50 1.90525 35.0
16 -37.125 2.59
17 -4.833 0.45 1.90043 37.4
18 -11.402 （可変）
19 27.603 1.10 1.95906 17.5
20 -225.267 0.90
21 ∞ 0.50 1.52000 61.4
22 ∞ 2.12
像面 ∞

非球面デ-タ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.07518e-003 A 6= 3.00829e-005 A 8=-3.59433e-007
A10= 6.76416e-010

第4面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.10161e-003 A 6= 3.10058e-005 A 8=-3.62250e-007

第9面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.15188e-004 A 6=-2.52871e-005 A 8=-1.98710e-006
A10= 5.48647e-008

第10面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.11472e-004 A 6=-2.87904e-006 A 8=-2.53751e-006
A10= 1.52964e-007

各種デ-タ
ズーム比 4.67
広角中間望遠
焦点距離 4.95 14.03 23.10
Ｆナンバー 1.90 3.24 4.81
半画角 44.0 13.1 7.91
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 38.84 33.94 38.85
BF 3.34 3.34 3.34

d7 15.51 3.02 0.35
d18 0.40 7.98 15.56

ズームレンズ群デ-タ
群始面焦点距離
1 1 -12.58
2 8 8.93
3 19 25.69

［数値実施例３］
単位 mm

面デ-タ
面番号 r d nd νd
1 -20.735 0.60 1.91082 35.3
2 18.281 0.94
3* 21.435 0.80 1.53110 55.9
4* 12.215 0.44
5 16.500 1.90 1.95906 17.5
6 -110.523 0.50 1.90366 31.3
7 25.071 （可変）
8（絞り） ∞ 0.10
9* 8.411 1.85 1.53110 55.9
10* 312.581 0.15
11 10.770 3.65 1.49700 81.5
12 -9.491 0.15

13 24.311 0.45 1.95906 17.5
14 6.742 0.63
15 13.297 2.20 1.80810 22.8
16 -55.066 2.54
17* -8.899 0.70 1.53110 55.9
18* 78.183 0.71
19 15.753 1.10 1.72825 28.5
20 32.959 （可変）
21 ∞ 0.50 1.52000 61.4
22 ∞ 0.10
像面 ∞

非球面デ-タ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.56767e-003 A 6= 2.68801e-005 A 8=-3.57384e-008
A10=-9.69653e-010

第4面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.57874e-003 A 6= 3.20799e-005 A 8=-1.78537e-007

第9面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.37390e-004 A 6=-1.15485e-005 A 8=-1.41081e-006
A10=-2.51415e-008

第10面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.04033e-004 A 6= 3.75107e-006 A 8=-2.42379e-006
A10= 3.15273e-008

第17面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.62955e-003 A 6=-2.62824e-005 A 8=-1.19267e-006

第18面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.51173e-003 A 6=-3.38248e-006 A 8= 4.82601e-007

各種デ-タ
ズーム比 4.30
広角中間望遠
焦点距離 4.90 12.98 21.05
Ｆナンバー 2.04 3.21 4.40
半画角 48.4 14.4 8.74
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 38.83 33.07 36.84
BF 3.33 9.98 16.64

d7 16.10 3.69 0.80
d20 2.90 9.55 16.21

ズームレンズ群デ-タ
群始面焦点距離
1 1 -10.89
2 8 8.97

［数値実施例４］
単位 mm

面デ-タ
面番号 r d nd νd
1 -28.121 0.60 1.90366 31.3
2 15.944 1.13
3* 16.743 0.80 1.53110 55.9
4* 10.628 0.42
5 15.957 1.90 1.95906 17.5
6 -218.620 0.50 1.89190 37.1
7 23.126 （可変）
8（絞り） ∞ 0.10
9* 10.094 1.85 1.53110 55.9
10* -116.660 0.15
11 8.233 3.54 1.49700 81.5
12 -9.458 0.21
13 138.285 0.45 1.95906 17.5
14 9.050 1.16
15 14.795 1.93 1.80810 22.8
16 -34.196 （可変）
17 -7.437 0.60 1.49700 81.5
18 -16.708 0.82
19* -10.720 1.10 1.53110 55.9
20* -31.374 （可変）
21 ∞ 0.50 1.52000 61.4
22 ∞ 0.20
像面 ∞

非球面デ-タ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.95946e-003 A 6= 4.13917e-005 A 8=-3.05660e-007
A10=-2.27906e-009

第4面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.98762e-003 A 6= 4.93090e-005 A 8=-5.46167e-007

第9面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.06064e-004 A 6=-8.44879e-006 A 8=-1.37935e-006
A10= 2.19280e-008

第10面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.12076e-004 A 6= 5.36167e-006 A 8=-1.73335e-006
A10= 5.67389e-008

第19面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.01869e-003 A 6=-8.28083e-005 A 8=-3.88417e-006
A10= 2.25051e-007

第20面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.34441e-003 A 6=-4.40007e-005 A 8= 2.32504e-006

各種デ-タ
ズーム比 4.30
広角中間望遠
焦点距離 4.90 12.93 21.07
Ｆナンバー 2.04 3.25 4.50
半画角 46.7 14.4 8.72
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 38.84 32.03 35.04
BF 3.34 9.31 15.28

d7 16.70 3.85 0.80
d16 1.54 1.62 1.71
d20 2.81 8.78 14.75

ズームレンズ群デ-タ
群始面焦点距離
1 1 -11.49
2 8 8.03
3 17 -14.36

表３は、前述の各条件式と各数値実施例との関係を表３に示す。

次に、図９乃至図１１を参照して、各実施例のズームレンズを撮像光学系として用いた撮像装置（監視カメラ）について説明する。図９乃至図１１は、各実施例における撮像装置の構成図である。図９乃至図１１において、１６は実施例１～４のいずれかのズームレンズにより構成された撮像光学系である。図９および図１１（Ｂ）中の１５は、撮像光学系１６を保護するドームカバーである。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）を考慮した設計とし諸収差の補正を行っても良い。図１０中の１７は、撮像光学系１６を保護する平板形状の保護カバーである。

図１１（Ａ）、（Ｂ）において、１１ａ、１１ｂは監視カメラ本体である。図１１（Ｂ）は、監視カメラ本体１１ｂにドームカバー１５を装着し天井に取り付けて使用したときの例である。監視カメラ本体１１ｂは、ドームカバー１５が下方向を向くように天井に設置されている。１２は、監視カメラ本体１１ａ、１１ｂに内蔵され、撮像光学系１６により形成された被写体像を受光する（ズームレンズにより形成された像を撮る）ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子（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である。１４は、撮像素子１２により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。なお各実施例のズームレンズは、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などの他の撮像装置に用いることもできる。また各実施例の撮像装置は、実施例１～５のいずれかのズームレンズとともに、歪曲収差と倍率色収差のいずれか一方、もしくは両方を電気的に補正する回路を有していてもよい。

各実施例によれば、例えば、小型・軽量・高い光学性能の点で有利なズームレンズおよび撮像装置を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄズームレンズ
Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１、Ｌ４１第１レンズ群
Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２、Ｌ４２第２レンズ群

Claims

物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とを有するズームレンズであって、
隣り合うレンズ群の間隔は、ズーミングにおいて変化し、
前記ズームレンズは、非球面を有する少なくとも１つのプラスチック正レンズと、非球面を有する少なくとも１つのプラスチック負レンズとを有し、
前記第１レンズ群は、少なくとも１つの正レンズを有し、
前記第２レンズ群は、少なくとも２つの負レンズを有し、
第i番の前記プラスチック正レンズの焦点距離をｆｐiとし、第ｊ番の前記プラスチック負レンズの焦点距離をｆｎｊとし、

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として、
－１．３０＜ｆｎ／ｆｐ＜－０．３５
－１．７０＜ｆ１／ｆ２＜－０．８０
なる条件式を満足し、
前記第１レンズ群における前記少なくとも１つの正レンズは、アッベ数をνｄ１ｐとして、
１５．００＜νｄ１ｐ＜２１．００
なる条件式を満足する正レンズを含むことを特徴とするズームレンズ。
前記第１レンズ群は、焦点距離をｆ１ｎとして、
０.１０＜ｆ１／ｆ１ｎ＜０.４０
なる条件式を満足するプラスチック負レンズを有することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群は、焦点距離をｆ２ｐとして、
０.１０＜ｆ２／ｆ２ｐ＜０.５８
なる条件式を満足するプラスチック正レンズを有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。
ズーム比をＺとし、広角端から望遠端への前記第２レンズ群の移動量をＭ２として、
２.００＜ｆ２／（Ｍ２／Ｚ）＜３.５０
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。
広角端から望遠端への前記第２レンズ群の移動量をＭ２とし、最も物体側の光学面から像面までの広角端での前記ズームレンズの長さをＴＬとして、
０．２０＜Ｍ２／ＴＬ＜０．５０
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。
前記第１レンズ群における、プラスチックレンズを除く全ての負レンズの平均屈折率を１Ｇｎ＿ＮＡｖｅとして、
１．８０＜１Ｇｎ＿ＮＡｖｅ＜１．９５
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のいずれか一項に記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群における負レンズの平均アッベ数を２Ｇｎ＿νＡｖｅとして、
１５．００＜２Ｇｎ＿νＡｖｅ＜４５．００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群における正レンズのアッベ数のうち最も大きいアッベ数と最も小さいアッベ数との差を２Ｇｐ＿νとして、
３８．００＜２Ｇｐ＿ν＜６５．００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のズームレンズ。
前記ズームレンズは、物体側から像側へ順に、前記第１レンズ群と、前記第２レンズ群と、正または負の屈折力を有する第３レンズ群とからなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のズームレンズ。
前記ズームレンズは、物体側から像側へ順に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とからなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のズームレンズ。
請求項１乃至１０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。