(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群から成り、広角端から望遠端へのズーミングに際して各レンズ群が移動することにより、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１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、
−１．０５  ＜  ｆ１／ｆ２  ＜  −０．５５
−６．０  ＜  ｆ１／ｆｗ  ＜  −３．５
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】
前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、
−１４．０  ＜  ｆ３／ｆｗ  ＜  −３．５
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４レンズ群の焦点距離をｆ４としたとき、
４．０  ＜  ｆ４／ｆｗ  ＜  ８．０
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】
前記ズームレンズは非球面レンズを有し、該非球面レンズのｄ線に対する屈折率をＮｄａｓｐｈとしたとき、前記ズームレンズに含まれる少なくとも１枚の非球面レンズは、
１．６０  ＜  Ｎｄａｓｐｈ  ＜  ２．１０
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乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第１レンズ群は２枚以上の負レンズを有し、該負レンズのｄ線における屈折率の平均値をＮｄ１ｎとしたとき、
１．６８  ＜  Ｎｄ１ｎ  ＜  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４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第１レンズ群は１枚以上の正レンズを有し、該正レンズのｄ線における屈折率の平均値をＮｄ１ｐとしたとき、
１．８０  ＜  Ｎｄ１ｐ  ＜  ２．２０
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１項に記載のズームレンズ。
【請求項７】
広角端と望遠端における前記第２レンズ群の横倍率をそれぞれβ２ｗ、β２ｔとしたとき、
２．８  ＜  ｜β２ｔ／β２ｗ｜  ＜  ５．５
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。
【請求項８】
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レンズ群の合成横倍率をβ３４ｔとしたとき、
０．７０  ＜  ｜β３４ｔ／β３４ｗ｜  ＜  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７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項９】
請求項１乃至８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た像を受光する固体撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、特にビデオカメラ、監視カメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、銀塩写真用カメラ等の撮像装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子を用いたビデオカメラ、監視用カメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に用いられる固体撮像素子は高精細化が求められており、また撮像装置全体の小型化が要望されている。これらに対応して、撮影光学系は高い光学性能を有し、小型のズームレンズであることが求められている。
【０００３】
近年、監視カメラ用の撮影レンズは広域な範囲を監視できるように、また夜間でも撮影可能であるように、超広画角で明るい（ＦナンバーＦｎｏが小さい）レンズであることが求められている。
【０００４】
これらの要望を満足するズームレンズとして、ネガティブリード型のズームレンズが知られている。ネガティブリード型のズームレンズとは、最も物体側に位置するレンズ群が負の屈折力を有するズームレンズのことをいう。
【０００５】
ネガティブリード型のズームレンズとして、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より成る、３群ズームレンズが知られている。また物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より成る、４群ズームレンズが知られている（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−２１６３１０号公報
【特許文献２】特開平１１−１１９１０１号公報
【特許文献３】特開２０１２−０４８２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、ネガティブリード型の３群ズームレンズや４群ズームレンズにおいては、広画角で明るく（Ｆｎｏが小さく）、高い光学性能を有することが求められている。こうしたズームレンズを得るには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力や各レンズ群のレンズ構成、ズーミングに際しての移動量等を適切に設定することが重要である。特に第１レンズ群と第２レンズ群の屈折力や、第１レンズ群と第２レンズ群の屈折力のバランスを適切に設定することが重要である。
【０００８】
特許文献１に記載のネガティブリード型の４群ズームレンズは、レンズの構成枚数を減らして、レンズ全長を短縮化することを目的としている。特許文献１に記載のズームレンズは最大画角が２ω＝５０〜７０°程度で、ＦナンバーＦｎｏが２．０〜２．８程度であり、近年求められる監視カメラの性能としては撮像画角と明るさが十分ではない。
【０００９】
特許文献２に記載のネガティブリード型の３群ズームレンズ及び４群ズームレンズは、高画質で高ズーム比のズームレンズを得ることを目的としている。特許文献２に記載のズームレンズは、最大画角が２ω＝７５°程度でありさらなる広画角化においては課題がある。さらにレンズの構成枚数が多く、十分に小型化を実現できていない。
【００１０】
特許文献３に記載の３群ズームレンズ及び４群ズームレンズはレンズの構成枚数が少なく、小型のズームレンズを得ることを目的としている。特許文献３に記載のズームレンズは最大画角が２ω＝９０°程度で、ＦナンバーＦｎｏが２．７程度であり、近年求められる監視カメラの性能としては撮像画角と明るさが十分ではない。
【００１１】
本発明は広画角で明るく、レンズ系全体がコンパクトで、かつ全ズーム範囲で高い光学性能が得られ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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群から成り、広角端から望遠端へのズーミングに際して各レンズ群が移動することにより、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、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、
−１．０５  ＜  ｆ１／ｆ２  ＜  −０．５５
−６．０  ＜  ｆ１／ｆｗ  ＜  −３．５
なる条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば広画角で明るく、レンズ系全体がコンパクトで、全ズーム範囲で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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例１の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図３】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
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例２の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図５】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
【図６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例３の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図７】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
【図８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例４の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図９】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
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例５の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図１１】本発明における監視カメラの要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群から成る。広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群乃至第４レンズ群が各々移動する。
【００１６】
具体的には広角端（短焦点距離端）から望遠端（長焦点距離端）へのズーミングに際して第１レンズ群は像側へ移動し、第２レンズ群、第３レンズ群及び第４レンズ群は全て物体側へ移動する。
【００１７】
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３．９、開口比１．２９〜２．２１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３．４、開口比１．３３〜２．００程度のズームレンズである。
【００１８】
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３．０、開口比１．３３〜１．８９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３．２、開口比１．２９〜１．９４程度のズームレンズである。
【００１９】
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３．０、開口比１．３５〜１．９３程度のズームレンズである。
【００２０】
図１１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像レンズ系である。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を物体側からのレンズ群の順番とするとＬｉは第ｉレンズ群を示す。
【００２１】
各実施例のズームレンズは物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４から構成されている。各実施例におけるズームレンズは４つのレンズ群から成るネガティブリード型の４群ズームレンズである。
【００２２】
各実施例のレンズ断面図において、ＳＰは開口絞りであり、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間に位置している。開口絞りＳＰはズーミング及びフォーカシングに際して固定されている。ズーミングに際して開口絞りＳＰを固定させることにより、開口絞りＳＰを移動させるためのアクチュエータ等の駆動装置を設ける必要がなくなるため、撮像装置全体の小型化に有利となる。なお開口絞りＳＰは第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間でなく、第２レンズ群Ｌ２の中や、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に配置してもよい。また開口絞りＳＰをズーミングに際して移動させる構成としてもよい。
【００２３】
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。レンズ断面図中の矢印は広角端から望遠端へのズーミング（変倍）に際しての各レンズ群の移動軌跡を示している。
【００２４】
球面収差図においてＦｎｏはＦナンバーである。また実線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、点線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）を示している。非点収差図において実線はｄ線におけるサジタル像面、点線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。倍率色収差図についてはｄ線に対するｇ線の収差を示している。ωは撮像半画角である。なお以下の各実施例において広角端と望遠端はそれぞれ、機構上の制約の下、変倍用のレンズ群が光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときの各ズーム位置をいう。
【００２５】
各実施例では第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の屈折力のバランスを適切に設定し、広画角化した（全系の焦点距離を短くした）際の第１レンズ群Ｌ１の屈折力を適切に設定することで、広画角化とズーミングに伴う像面変動の適切な補正を実現している。第１レンズ群Ｌ１は広画角化のために比較的強い負の屈折力を有する必要があり、また像面補正を行うレンズ群として適切な屈折力を有する必要がある。さらに第２レンズ群Ｌ２に変倍負担を与えるために、第２レンズ群Ｌ２も適切な屈折力を有する必要がある。このように第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の屈折力を適切に設定することで、広画角でレンズ系全体がコンパクトで、かつ全ズーム範囲で高い光学性能を有するズームレンズが得られる。
【００２６】
フォーカシングに関しては、第４レンズ群Ｌ４が光軸上を移動することでフォーカシングを行うリヤフォーカス方式を採用している。望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、レンズ断面図中の矢印Ｆに示すように、第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことによって行っている。図中の曲線４ａは、無限遠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す。曲線４ｂは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す。ここでレンズの構成枚数が少なく、最も像側に位置する第４レンズ群Ｌ４でフォーカスを行うことにより、フォーカスに伴う収差変動を抑えることができ、またフォーカシングをすばやく行うことができる。
【００２７】
各実施例においては非球面レンズを適宜用いることにより、球面収差や像面湾曲の補正を良好に行っている。非球面レンズの材料はガラスに限らず、ガラスの球面レンズ上に樹脂材料によって非球面を形成したハイブリッド型の非球面レンズや、プラスチック材料から成る非球面レンズを用いてもよい。
【００２８】
各実施例では第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、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
−１．０５  ＜  ｆ１／ｆ２  ＜  −０．５５  ・・・  （１）
−６．０  ＜  ｆ１／ｆｗ  ＜  −３．５    ・・・  （２）
なる条件式を満足している。
【００２９】
条件式（１）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と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１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１の絶対値が小さくなると、負の屈折力が強くなりすぎ、像面湾曲や色収差の補正バランスが崩れてしまい、好ましくない。また条件式（１）の上限値を超えて、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２が長くなると、正の屈折力が弱くなりすぎて、ズーミングにおける第２レンズ群Ｌ２の移動量が増大し、レンズ全長や前玉径の大型化を招くため、好ましくない。
【００３０】
条件式（１）の下限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１の絶対値が大きくなると、負の屈折力が弱くなりすぎて、像面補正を行う第１レンズ群Ｌ１のズーミングにおける移動量が増大し、レンズ全長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２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２が短くなると、正の屈折力が強くなりすぎて、球面収差が多く発生してしまい、好ましくない。
【００３１】
条件式（２）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１と広角端における全系の焦点距離ｆｗと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１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１の絶対値が小さくなると、負の屈折力が強くなりすぎ、全ズーム領域において像面湾曲や色収差を十分に補正することができなくなり、好ましくない。また条件式（２）の下限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１の絶対値が大きくなると、負の屈折力が弱くなりすぎる。そのため広画角化が困難となり、またズーミングにおける第１レンズ群Ｌ１の移動量が増大して、レンズ全長や前玉径の大型化を招くため好ましくない。
【００３２】
各実施例では上記の如く、条件式（１）、（２）を満足するように各要素を適切に設定している。これにより光学系全体が小型かつ広画角で、全ズーム範囲で諸収差が良好に補正されたズームレンズが得られる。なお各実施例において、好ましくは条件式（１）、（２）の数値範囲を次のようにするのがよい。
−１．０３  ＜  ｆ１／ｆ２  ＜  −０．６０  ・・・  （１ａ）
−５．０  ＜  ｆ１／ｆｗ  ＜  −３．５    ・・・  （２ａ）
【００３３】
また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。ここで第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離をｆ４、第１レンズ群Ｌ１から第４レンズ群Ｌ４に含まれるレンズのうち、少なくとも１つは非球面レンズであり、該非球面レンズのｄ線に対する屈折率をＮｄａｓｐｈとする。さらに第１レンズ群Ｌ１中に含まれる、２以上の負レンズと１以上の正レンズに関して、負レンズのｄ線における屈折率の平均値をＮｄ１ｎ、正レンズのｄ線における屈折率の平均値をＮｄ１ｐとする。また、広角端と望遠端における第２レンズ群Ｌ２の横倍率をそれぞれβ２ｗ、β２ｔ、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レンズ群の合成横倍率をβ３４ｔとする。そして望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、広角端から望遠端へのズーミングにおける第３レンズ群Ｌ３の移動量をＭ３、広角端から望遠端へのズーミングにおける第４レンズ群Ｌ４の移動量をＭ４とする。ここで移動量とは、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像側に位置するときを正とする。
【００３４】
このとき
−１４．０  ＜  ｆ３／ｆｗ  ＜  −３．５                ・・・（３）
４．０  ＜  ｆ４／ｆｗ  ＜  ８．０                      ・・・（４）
１．６０  ＜  Ｎｄａｓｐｈ  ＜  ２．１０                ・・・（５）
１．６８  ＜  Ｎｄ１ｎ  ＜  ２．１０                    ・・・（６）
１．８０  ＜  Ｎｄ１ｐ  ＜  ２．２０                    ・・・（７）
２．８  ＜  ｜β２ｔ／β２ｗ｜  ＜  ５．５              ・・・（８）
０．７０  ＜  ｜β３４ｔ／β３４ｗ｜  ＜  １．２０      ・・・（９）
なる条件式のうち１つ以上を満足するのがよい。
【００３５】
条件式（３）は第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３と広角端における全系の焦点距離ｆｗと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３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３の絶対値が小さくなると、負の屈折力が強くなりすぎて各収差の補正バランスを取ることが難しくなる。その結果、全ズーム領域において像面湾曲や色収差等の収差を十分に補正することができなくなるため、好ましくない。また敏感度も大きくなり、製造過程において安定した性能を維持することが難しくなるため、好ましくない。また条件式（３）の下限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３の絶対値が大きくなると、負の屈折力が弱くなりすぎて十分に収差補正をすることができなくなり、好ましくない。
【００３６】
条件式（４）は第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４と広角端における全系の焦点距離ｆｗとの比を規定したものである。条件式（４）の上限値を超えて第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４が長くなると、バックフォーカスが増大しレンズ全長の増大を招くため、好ましくない。また条件式（４）の下限値を超えて第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４が短くなると、正の屈折力が強くなりすぎて、全ズーム領域において十分に収差を補正することができなくなるため、好ましくない。
【００３７】
条件式（５）は非球面レンズのｄ線における屈折率Ｎｄａｓｐｈの値を規定したものである。条件式（５）の上限値を超えて屈折率が大きくなると、球面収差をはじめとする諸収差が多く発生するため、好ましくない。また条件式（５）の下限値を超えて屈折率が小さくなると、所望の屈折力を確保するためにレンズ厚を増大させる必要が生じ、レンズ全長の増大を招くため、好ましくない。
【００３８】
条件式（６）は第１レンズ群Ｌ１中の２以上の負レンズに関して、該負レンズのｄ線における屈折率の平均値Ｎｄ１ｎを規定したものである。条件式（６）の上限値を超えて屈折率が大きくなると、屈折力が強くなりすぎて諸収差のバランスをとることが難しくなるため、好ましくない。また条件式（６）の下限値を超えて屈折率が小さくなると、屈折力が弱くなりすぎて広画角化を達成することが難しくなるため、好ましくない。また負の屈折力を強くするために、曲率半径の短縮化やレンズ厚の増大が必要となり、レンズ全長の大型化を招くため、好ましくない。
【００３９】
条件式（７）は第１レンズ群Ｌ１中の正レンズに関して、該正レンズのｄ線における屈折率の平均値Ｎｄ１ｐを規定したものである。条件式（７）の上限値を超えて屈折率が大きくなると、屈折力が強くなりすぎて諸収差のバランスをとることが難しく、特に望遠端における球面収差がアンダー方向に発生しやすくなるため、好ましくない。また条件式（７）の下限値を超えて屈折率が小さくなると、望遠端における球面収差がオーバー方向に発生しやすくなるため、好ましくない。また正の屈折力を強くするためには、曲率半径の短縮化やレンズ厚の増大が必要となり、レンズ全長の大型化を招くため、好ましくない。
【００４０】
条件式（８）は第２レンズ群Ｌ２の望遠端における横倍率β２ｔと広角端における横倍率β２ｗとの比を規定したものである。条件式（８）の上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の変倍比が大きくなると、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなりすぎて、倍率色収差や像面湾曲の変動を補正することが困難になり、好ましくない。条件式（８）の下限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の変倍比が小さくなると、第３レンズ群Ｌ３の変倍比を大きくする必要がある。そのためにはレンズ群の移動量を増やすことが必要となり、コマ収差や球面収差等を補正することが困難になるとともに、レンズ全長の増大を招くため好ましくない。
【００４１】
条件式（９）は第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の望遠端における合成横倍率β３４ｔと、広角端における合成横倍率β３４ｗとの比を規定したものである。条件式（９）の上限値を超えて第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の合成の変倍比が大きくなると、屈折力が強くなりすぎて全ズーム領域において、特に球面収差やコマ収差が発生するため、好ましくない。また条件式（９）の下限値を超えて合成の変倍比が小さくなると、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４の変倍負担が小さくなるため、第２レンズ群Ｌ２の変倍負担が大きくなる。そのため第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強くする必要が生じ、ズーミングに伴う球面収差等の諸収差の変動が大きくなるため、好ましくない。
【００４４】
なお好ましくは条件式（３）〜条件式（９）の数値範囲を次の如く設定するのがよい。
−１２．０  ＜  ｆ３／ｆｗ  ＜  −４．０                ・・・（３ａ）
５．０  ＜  ｆ４／ｆｗ  ＜  ７．０                      ・・・（４ａ）
１．６５  ＜  Ｎｄａｓｐｈ  ＜  １．９５                ・・・（５ａ）
１．７２  ＜  Ｎｄ１ｎ  ＜  ２．０３                    ・・・（６ａ）
１．９０  ＜  Ｎｄ１ｐ  ＜  ２．１５                    ・・・（７ａ）
３．１  ＜  ｜β２ｔ／β２ｗ｜  ＜  ４．５              ・・・（８ａ）
０．７５  ＜  ｜β３４ｔ／β３４ｗ｜  ＜  １．１０      ・・・（９ａ）
【００４５】
各実施例では以上のように各要素を構成することにより、光学系全体が小型で、広画角かつ全ズーム範囲で軸上色収差、倍率色収差、球面収差、及び像面湾曲等の諸収差を十分に補正した高い光学性能を有するズームレンズが得られる。また以上の条件式は任意に複数組み合わせることにより、さらに本発明の効果を高めることができる。
【００４６】
次に各実施例の具体的なレンズ構成を説明する。
【００４７】
［実施例１］
第１レンズ群Ｌ１は、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズＧ１１、両凹形状の負レンズＧ１２、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズＧ１３より構成される。第２レンズ群Ｌ２は、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズＧ２１、両凸形状の正レンズＧ２２により構成される。このとき正レンズＧ２１の両面は非球面形状である。第３レンズ群Ｌ３は、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズＧ３１、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズＧ３２により構成される。第４レンズ群Ｌ４は、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズＧ４１から成っている。このとき正レンズＧ４１の両面は非球面形状である。
【００４８】
［実施例２］
第１レンズ群Ｌ１は、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズＧ１１、両凹形状のレンズＧ１２、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズＧ１３より成っている。第２レンズ群Ｌ２は、両凸形状の正レンズＧ２１、両凸形状の正レンズＧ２２により成っている。このとき正レンズＧ２１の両面は非球面である。第３レンズ群Ｌ３は、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズＧ３１、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズＧ３２により成っている。このときＧ３１とＧ３２は貼り合せによる構成である。第４レンズ群Ｌ４は、両凸形状の正レンズＧ４１から成っている。
【００４９】
［実施例３］
第１レンズ群Ｌ１は、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズＧ１１、両凹形状の負レンズＧ１２、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズＧ１３より成っている。第２レンズ群Ｌ２は、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズＧ２１、両凸形状の正レンズＧ２２により成っている。このとき正レンズＧ２１の物体側は非球面である。第３レンズ群Ｌ３は、両凸形状の正レンズＧ３１、両凹形状の負レンズＧ３２により成っている。このときＧ３１とＧ３２は貼り合わせによる構成である。第４レンズ群Ｌ４は、両凸形状の正レンズＧ４１から成っている。
【００５０】
［実施例４］
第１レンズ群Ｌ１は、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズＧ１１、両凹形状の負レンズＧ１２、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズＧ１３より成っている。このとき正レンズＧ１１の両面は非球面である。第２レンズ群Ｌ２は、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズＧ２１、両凸形状の正レンズＧ２２により成っている。このとき正レンズＧ２１の両面は非球面である。第３レンズ群Ｌ３は、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズＧ３１、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズＧ３２により成っている。第４レンズ群Ｌ４は、両凸形状の正レンズＧ４１から成っている。
【００５１】
［実施例５］
第１レンズ群Ｌ１は、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズＧ１１、両凹形状の負レンズＧ１２、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズＧ１３より成っている。第２レンズ群Ｌ２は、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズＧ２１、両凸形状の正レンズＧ２２により成っている。このとき正レンズＧ２１の物体側の面は非球面である。第３レンズ群Ｌ３は、両凸正レンズＧ３１、両凹形状の負レンズＧ３２により成っている。このときＧ３１とＧ３２は貼り合せによる構成である。第４レンズ群Ｌ４は、両凸形状の正レンズＧ４１から成っている。
【００５２】
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。また得られた画像情報は固体撮像素子（光電変換素子）の画像データを処理する信号処理回路により、歪曲を電気的に補正することで歪曲の少ない画像を出力することも可能である。
【００５３】
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（撮像装置）の実施例について図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１〜５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。
【００５４】
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、小型で高い光学性能を有する撮像装置を得ることができる。
【００５５】
次に、本発明の実施例１〜５にそれぞれ対応する数値実施例１〜５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、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で表される。但しＲは近軸曲率半径である。
【００５６】
数値実施例において最も像側の２つの面はフィルター、フェースプレート等の光学ブロックの面である。ＳＰは開口絞り（あるいは虹彩絞り）、Ｇは水晶ローパスフィルターや赤外カットフィルター等のガラスブロックである。ＩＰはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の感光面が位置する像面である。また各数値実施例の上述した条件式との対応を表１に示す。
【００５７】
［数値実施例１］
単位 mm
面データ
面番号      r        d        nd       νd
1        32.289     1.4     1.883      40.8
2        9.583      7.81
3        -45.79     0.8     1.883      40.8
4        18.629      1
5        20.741     2.07    2.10205    16.8
6        65.284    (可変)
7(絞り)    ∞      (可変)
8*       16.21      2.35    1.85135    40.1
9*       92.447     0.15
10       11.59      3.65    1.59282    68.6
11       -67.289   (可変)
12       19.522      1.5    1.48749    70.2
13       1306.673    0.2
14       15.248      0.6    1.95906    17.5
15       5.638     (可変)
16*      12.138      2.2    1.85135    40.1
17*      1333.833  (可変)
18         ∞         2      1.52      61.4
像面       ∞
非球面データ
第8面
K =-1.98534e+000  A 4=-2.85490e-005  A 6=-1.30547e-006
A 8=-7.15889e-009  A10=-1.43811e-010
第9面
K = 0.00000e+000  A 4= 3.93809e-005  A 6=-1.11693e-006
A 8=-1.15709e-008    A10= 0
第16面
K = 1.68270e+000  A 4= 3.55127e-005  A 6= 1.82808e-007
A 8=-3.69772e-009    A10= 0
第17面
K =-2.65991e+009  A 4= 1.07621e-004    A6〜A10＝0
各種データ
ズーム比      3.9
広角   中間   望遠
焦点距離       2.45  5.00    9.56
Fナンバー     1.29   1.49   2.21
画角          50.76  30.97  17.43
像高           3.00   3.00   3.00
レンズ全長   69.57   50.50   44.83
BF            5.46    8.21   13.16
間隔    広角   中間   望遠
d 6     26.62  7.55   1.88
d 7     10.23  6.80   1.70
d11      0.50  0.57   1.04
d15      2.35  2.96   2.65
d17      1.99  4.74   9.69
【００５８】
［数値実施例２］
単位 mm
面番号    r        d       nd      νd
1       34.975    1.4     1.88300  40.8
2        9.653    7.96
3      -36.745    0.8     1.62299  58.2
4       16.123     1
5       18.217     2      1.95906  17.5
6       39.536   (可変)
7(絞り)   ∞     (可変)
8*      20.976     2.35   1.85135  40.1
9*     -159.5      0.15
10      12.833     3.65   1.59282  68.6
11     -26.956   (可変)
12      17.106      1.2   1.77250  49.6
13      25.745      0.6   1.95906  17.5
14       6.79     (可変)
15      16.288      2.2   1.88300  40.8
16     -49.874   (可変)
17        ∞        2    1.52000  61.4
像面      ∞
非球面データ
第8面
K =-1.98534e+000  A 4=-1.52588e-004  A 6=-1.91812e-006
A 8=-3.93201e-008     A10= 0
第9面
K = 0.00000e+000  A 4=-5.66132e-005  A 6=-2.01336e-006 
A 8=-1.84260e-008    A10= 0
各種データ
ズーム比      3.4
広角   中間    望遠
焦点距離      2.50   4.50    8.61
Fナンバー     1.33   1.48    2.00
画角         50.19   33.70   19.22
像高          3.00    3.00    3.00
レンズ全長   68.57   51.76   43.62
BF            5.35    7.64   11.85
間隔   広角    中間    望遠
d 6   26.83   10.02    1.88
d 7    8.45    5.73    1.70
d11    0.93    0.88    1.46
d14    3.00    3.48    2.73
d16    2.94    5.24    9.44
【００５９】
［数値実施例３］
単位 mm
面データ
面番号     r       d        nd      νd
1       30.105     1.4    1.88300   40.8
2        9.304     8.25
3      -33.876    0.87    1.69680   55.5
4       17.481    1.02
5       18.552    2.19    1.95906   17.5
6       45.536   (可変)
7(絞り)   ∞     (可変)
8*      21.416     2.4    1.69350   53.2
9       103.258    0.4
10      15.438     3.8    1.59282   68.6
11     -21.319   (可変)
12      17.344    2.78    1.88300   40.8
13     -15.471    0.7    1.76182    26.5
14       6.519   (可変)
15      11.304     2.2    1.59282   68.6
16     -44.287   (可変)
17        ∞        2    1.52000    61.4
像面      ∞
非球面データ
第8面
K =-1.98534e+000  A 4=-1.44234e-004  A 6=-2.97760e-007
A 8=-9.35980e-009    A10= 0
各種データ
ズーム比      3.0
広角    中間    望遠
焦点距離      2.50    4.51     7.42
Fナンバー    1.33    1.47     1.89
画角         50.19   33.62    22.02
像高          3.00    3.00     3.00
レンズ全長   69.53   52.52    46.71
BF            5.35    7.63    10.84
間隔    広角    中間    望遠
d 6    26.10    9.09    3.28
d 7     7.84    5.35    1.70
d11     0.76    0.97    1.41
d14     2.78    2.78    2.78
d16     2.77    5.06    8.27
【００６０】
［数値実施例４］
単位 mm
面データ
面番号     r        d       nd       νd
1*       225.791   1.6     1.85135   40.1
2*       9.611     7.07
3       -52.9      0.9     1.80610   40.9
4        34.341     1
5        32.005    2.14    2.10205   16.8
6        847.476  (可変)
7(絞り)    ∞     (可変)
8*       14.624    2.35    1.85135   40.1
9*       31.13     0.15
10       13.14     3.65    1.59282   68.6
11      -39.402   (可変)
12       13.37      1.81    1.88300   40.8
13       46.167     0.2
14       17.065     0.6    1.95906   17.5
15        5.721   (可変)
16       12.494     1.91   1.75700   47.8
17      -149.845  (可変)
18         ∞        2      1.52000    61.4
像面       ∞
非球面データ
第1面
K = 1.05652e+000  A 4= 8.64783e-006  A 6=-6.72559e-009
A8〜A10= 0
第2面
K =-2.03156e-001  A 4=-2.12998e-005    A6〜A10= 0
第8面
K =-2.77376e+000  A 4=-4.74001e-005  A 6=-2.24480e-006
A 8= 2.51231e-010  A10=-1.92669e-010
第9面
K = 0.00000e+000  A 4=-3.24620e-005  A 6=-2.04908e-006
A 8=-4.88872e-010    A10= 0
各種データ
ズーム比      3.2
広角    中間    望遠
焦点距離      2.50    4.59    8.00
Fナンバー     1.29    1.48    1.94
画角          50.19   33.15   20.55
像高           3.00   3.00    3.00
レンズ全長    69.54   50.45   42.65
BF             5.36   6.98    9.92
間隔    広角    中間    望遠
d 6    28.78    9.73    1.88
d 7     8.64    5.81    1.70
d11     0.50    0.51    0.98
d15     2.20    3.36    4.10
d17     2.92    4.59    7.48
【００６１】
［数値実施例５］
単位 mm
面データ
面番号     r        d       nd         νd
1       26.683     1.5     1.88300     40.8
2        9.075     8.27
3      -30.639     0.85    1.67790     55.3
4       13.19       1
5       15.539     2.74    1.92286     18.9
6       40.106    (可変)
7(絞り)  ∞       (可変)
8*      23.673     2.1     1.69350     53.2
9       43.821     0.4
10      15.18      3.79    1.59282     68.6
11     -18.44     (可変)
12      12.203     3.2     1.69680     55.5
13     -19.139     0.7     1.72151     29.2
14       6.799    (可変)
15      13.812     2.2     1.59282     68.6
16     -29.951    (可変)
17       ∞         2      1.52000     61.4
像面     ∞
非球面データ
第8面
K =-1.98534e+000  A 4=-1.31792e-004  A 6=-3.36609e-007
A 8=-9.73949e-009    A10= 0
各種データ
ズーム比      3.0
広角     中間     望遠
焦点距離       2.48    4.32     7.50
Fナンバー     1.35    1.48     1.93
画角          50.40   34.80    21.81
像高           3.00    3.00     3.00
レンズ全長    69.53   54.35    47.83
BF             5.35    7.85    11.95
間隔    広角     中間     望遠
d 6    24.75     9.57     3.04
d 7     8.15     5.54     1.70
d11     0.60     0.40     0.98
d14     3.25     3.55     2.72
d16     2.79     5.29     9.39
【００６２】
【表１】
0005930848.tif 000002
【符号の説明】
【００６３】
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
ＳＰ  開口絞り
Ｇ  フェースプレートやローパスフィルター等のガラスブロック
ＩＰ  像面
ｄ  ｄ線
ｇ  ｇ線
ΔＳ  サジタル像面
ΔＭ  メリディオナル像面
ω  半画角
Ｆｎｏ  Ｆナンバー
【図１】
0005930848.tif 000003
【図２】
0005930848.tif 000004
【図３】
0005930848.tif 000005
【図４】
0005930848.tif 000006
【図５】
0005930848.tif 000007
【図６】
0005930848.tif 000008
【図７】
0005930848.tif 000009
【図８】
0005930848.tif 000010
【図９】
0005930848.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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