(57)【要約】    【課題】  レンズ系全体が小型で、広画角、高ズーム比、大口径比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズを得ること。    【解決手段】  物体側から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レンズ群より構成され、ズーミングに際し、第１レンズ群は不動で、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群が移動し、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４レンズ群は２枚以上のレンズを有し、第２レンズ群の焦点距離ｆ２、広角端における全系の焦点距離ｆｗ、広角端から望遠端へのズーミングにおける第２レンズ群の移動量Ｍ２、広角端から望遠端へのズーミングにおける第４レンズ群の移動量Ｍ４を各々適切に設定する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から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レンズ群より構成され、ズーミングに際し、前記第１レンズ群は不動で、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群が移動し、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４レンズ群は２枚以上のレンズを有し、
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、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の移動量をＭ２、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第４レンズ群の移動量をＭ４とするとき、
１．０＜ｆ２／ｆｗ＜３．５
−２０．０＜Ｍ２／Ｍ４＜−５．０
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第４レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成され、前記第４レンズ群の最も像側に配置された正レンズの焦点距離をｆ４ｐ、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
０．６５＜ｆ４ｐ／ｆ４＜１．３０
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とするとき、
０．４５＜ｆ２／ｆ４＜１．００
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】
広角端と望遠端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔の差をＤ３４ｗｔ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
−７．０＜ｆ３／Ｄ３４ｗｔ＜−３．０
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４レンズ群に含まれるレンズのうち、前記第４レンズ群の最も像側に配置されたレンズＧ４ｂと該レンズＧ４ｂの物体側に隣接するレンズＧ４ａは間隔を空けて配置されており、前記レンズＧ４ａの像側のレンズ面の曲率半径をＲａ、前記レンズＧ４ｂの物体側のレンズ面の曲率半径をＲｂとするとき、
−０．４０＜（Ｒａ−Ｒｂ）／（Ｒａ＋Ｒｂ）＜−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３レンズ群は、１枚の負レンズより構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側に向かって凸状の軌跡で移動し、前記第３レンズ群に含まれる負レンズの材料のアッベ数をν３ｄとするとき、
７３＜ν３ｄ＜１００
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】
前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、非球面を含む正レンズ、互いに材料の異なる正レンズと負レンズから成る接合レンズａ、互いに材料の異なる正レンズと負レンズから成る接合レンズｂを有し、前記接合レンズａの焦点距離をｆ２ａ、前記接合レンズｂの焦点距離をｆ２ｂとするとき、
０．００≦｜ｆ２ｂ／ｆ２ａ｜＜０．６０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項８】
請求項１乃至７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撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
広角端における撮像半画角の最大値をωｗ、望遠端における撮像半画角の最大値をωｔ、広角端における前記第２レンズ群の横倍率をβ２ｗ、望遠端における前記第２レンズ群の横倍率をβ２ｔとするとき、
０．６０＜（ｔａｎωｗ／ｔａｎωｔ））／（β２ｔ／β２ｗ）＜０．９０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズと、ズーミングに際して前記ズームレンズを制御する制御部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、前記ズームレンズとは別体として構成されており、前記ズームレンズを制御するための制御信号を送信する送信部を有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、前記ズームレンズとは別体として構成されており、前記ズームレンズを操作するための操作部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１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に関し、特に、監視カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ等の撮像装置に用いる撮像光学系として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置に用いられる撮像光学系は、高い光学性能を有し、広画角かつ高ズーム比でしかも大口径比の（Ｆナンバーの小さい）ズームレンズであることが要望されている。また、場所を選ばず設置しやすくするために、全系が小型であることも要望されている。これらの要望を満足するズームレンズとして、最も物体側に負の屈折力のレンズ群が配置されたネガティブリード型のズームレンズが知られている。
【０００３】
特許文献１、２は、物体側から像側へ順に、負、正、負、正の屈折力の第１レンズ群乃至第４レンズ群からなり、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔を変化させてズーミングを行う４群ズームレンズを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０３１８２９号公報
【特許文献２】特開２００４−１５１５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ネガティブリード型のズームレンズにおいて、全系の更なる小型化を図りつつ、高ズーム比化、広画角化及び大口径比化を図るには、各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。特に前述した４群ズームレンズにおいては第２レンズ群や第４レンズ群のレンズ構成やそれらのレンズ群の屈折力及びズーミングに際しての第２レンズ群や第４レンズ群の移動量を適切に設定することが重要になってくる。
【０００６】
本発明は、レンズ系全体が小型で、広画角、高ズーム比、大口径比で、しかも全ズーム範囲にわた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の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のズームレンズは、物体側から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レンズ群より構成され、ズーミングに際し、前記第１レンズ群は不動で、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群が移動し、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４レンズ群は２枚以上のレンズを有し、
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、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の移動量をＭ２、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第４レンズ群の移動量をＭ４とするとき、
１．０＜ｆ２／ｆｗ＜３．５
−２０．０＜Ｍ２／Ｍ４＜−５．０
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】
【０００８】
本発明によれば、レンズ系全体が小型で、広画角、高ズーム比、大口径比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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
【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
【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
【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
【図９】ドームカバーおよび実施例１のズームレンズ断面図
【図１０】保護カバーおよび実施例１のズームレンズ断面図
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）  本発明の監視カメラでの実施例と監視カメラの使用例
【図１２】実施例１におけるズーム軌跡および説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明の好ましい実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００１１】
本発明のズームレンズは、物体側から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レンズ群より構成される。ズーミングに際し、第１レンズ群は不動で、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。
【００１２】
図１は本発明の実施例１のズームレンズの広角端（最短焦点距離）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（最長焦点距離）における収差図である。実施例１はズーム比３．９０、Ｆナンバー１．７５〜４．０９のズームレンズである。
【００１３】
図３は本発明の実施例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３．９０、Ｆナンバー１．７５〜４．０９のズームレンズである。
【００１４】
図５は本発明の実施例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３．９０、Ｆナンバー１．７５〜４．００のズームレンズである。
【００１５】
図７は本発明の実施例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３．９０、Ｆナンバー１．７５〜４．０９のズームレンズである。
【００１６】
図９は本発明のズームレンズをドームカバーに装着したときの要部概略図である。図１０は本発明の保護カバーに装着したときの要部概略図である。図１１（Ａ）、（Ｂ）は本発明のズームレンズを有する監視カメラ（撮像装置）の要部概略図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例１のズームレンズのズーミングによる各レンズ群のズーム軌跡の説明図である。
【００１７】
各実施例のズームレンズは監視カメラに用いられる撮像光学系である。各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルカメラ、銀塩フィルムカメラ、ＴＶカメラなどの撮像装置に用いても良い。
【００１８】
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、Ｌ０はズームレンズである。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。ＳＰは開口絞りである。
【００１９】
Ｇはフィルター等の光学ブロックである。ＩＰは像面である。像面ＩＰは、デジタルカメラやビデオカメラ、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、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。
【００２０】
各実施例のズームレンズは、ズーミングに際して隣り合うレンズ群間隔が変化する。矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際して、各レンズ群の移動軌跡を示している。またフォーカスに関する矢印は無限遠から近距離へフォーカシングするときのレンズ群の移動方向を示している。
【００２１】
球面収差図において、実線のｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、二点鎖線のｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）を示している。非点収差図において点線のＭはｄ線のメリディオナル像面、実線のＳはｄ線のサジタル像面である。歪曲収差はｄ線での値を示している。倍率色収差はｇ線によって表している。ωは撮像半画角（度）、ＦｎｏはＦナンバーである。なお、各実施例において広角端と望遠端は変倍用のレンズ群が機構上、光軸上を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。
【００２２】
各実施例のズームレンズは、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より構成される。
【００２３】
各実施例において、開口絞りＳＰは第２レンズ群Ｌ２の物体側に配置され、ズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２と同じ軌跡で移動する。この開口絞りＳＰの開口径はズーミングに際して一定であってもよく、また変化させても良い。
【００２４】
開口絞りＳＰの開口径を変化させることで、望遠端において大きく発生する軸外光束による下線コマフレアをカットすることができ、より良好な光学性能を得ることができる。フォーカシングに関しては、第３レンズ群Ｌ３が光軸上を移動することで行う。望遠端において無限遠から近距離へフォーカスを行う場合には、レンズ断面図中の矢印３ｃに示すように、第３レンズ群Ｌ３を像側に繰り込むことによって行っている。
【００２５】
図中の曲線３ａは、無限遠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３ｂは近距離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の変動を補正するための移動軌跡を示す。フォーカシングは第３レンズ群Ｌ３ではなく、第２レンズ群Ｌ２の全てのレンズ、もしくは一部のレンズ、または第４レンズ群Ｌ４の全てのレンズ、もしくは一部のレンズを光軸上に移動させて行ってもよい。
【００２６】
本発明は、全系が小型でありながら高ズーム比を有しつつも広角端でのＦナンバーが小さいズームレンズを得ることを目的としている。
【００２７】
各実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、負、正、負、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１乃至第４レンズ群Ｌ４より構成されている。
【００２８】
具体的には、物体側から像側へ順に配置された、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より構成されている。ズーミングに際しては第１レンズ群Ｌ１は不動であり、第１レンズ群Ｌ１乃至第３レンズ群Ｌ３が移動する。
【００２９】
本発明に係るズームレンズのズームタイプは前述した構成の４群ズームレンズである。このズームタイプは全系の小型化しつつも明るいＦナンバー（Ｆｎｏ）で広角端から望遠端までの全ズーム範囲で高い光学性能を得るために、隣接するレンズ群の間隔を変化させてズーミングを行う際に好適なレンズ構成である。また第１レンズ群Ｌ１を負の屈折力とし、広画角化を容易にしている。
【００３０】
ズーミングにおける各レンズ群の移動方法に関し、実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４は矢印に示すようにそれぞれ独立に移動している。
【００３１】
具体的には、第２レンズ群Ｌ２は像側から物体側へ単調移動し変倍している。それと同時に第３レンズ群Ｌ３は物体側へ凸状となる移動する。第４レンズ群Ｌ４は少なくとも変曲点を１以上持つような軌跡で移動している。このような各レンズ群の移動軌跡を形成するために、広角端においては第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４の各々のレンズ群の間隔のレンズ群を適正に確保し高ズーム比化を容易にしている。フォーカシングに関しては、第３レンズ群Ｌ３が移動する。
【００３２】
各実施例において、第４レンズ群Ｌ４は２枚以上のレンズを有し、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。広角端から望遠端へのズーミングにおける第２レンズ群Ｌ２の移動量をＭ２、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。このとき、
１．０＜ｆ２／ｆｗ＜３．５        ・・・（１）
−２０．０＜Ｍ２／Ｍ４＜−５．０  ・・・（２）
なる条件式を満足する。
【００３３】
ここで、広角端から望遠端へのズーミングにおけるレンズ群の移動量とは、広角端におけるレンズ群の光軸上の位置と望遠端におけるレンズ群の光軸上の位置の差をいう。移動量の符号は広角端に比べて望遠端においてレンズ群が像側に位置するときを正、物体側に位置するときを負とする。
【００３４】
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（１）は全系の小型化を図りつつ高ズーム比を得るためのものである。条件式（１）の上限を超えると、第２レンズ群Ｌ２の正のパワー（屈折力）が弱くなりすぎてしまい、所望のズーム比を得るための移動量が増大し全系の小型化が困難になる。
【００３５】
条件式（１）の下限を超えると、第２レンズ群Ｌ２の正のパワーが強くなりすぎてしまい、大口径比化（明るいＦｎｏを得ること）に伴い球面収差が増大してしまい高い解像力を得ることが困難となる。
【００３６】
条件式（２）は、変倍レンズ群として作用させる第２レンズ群Ｌ２および第４レンズ群Ｌ４のズーミングに際しての移動量の関係を適切に設定するものである。第２レンズ群Ｌ２は、主変倍レンズ群として広角端から望遠端へのズーミングに際して像側から物体側へ移動させることにより変倍効果を得ている。
【００３７】
さらに、広角端から望遠端へのズーミングに際して第４レンズ群Ｌ４を物体側から像側へ移動させることにより変倍比を確保している。すなわち第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の変倍効果が得やすいレンズ群をどちらも同時に駆動させることにより変倍比を効率的に得ている。
【００３８】
条件式（２）の上限を超えると、第４レンズ群Ｌ４の移動量が大きくなりすぎてしまい、望遠端において所定の長さのバックフォーカスの確保が難しくなりレンズ全長が増大し、全系の小型化が困難になる。条件式（２）の下限を超えると、第４レンズ群Ｌ４の移動量が少なくなり十分な変倍効果を得るのが困難になる。そのため高ズーム比化が困難になる。
【００３９】
好ましくは条件式（１）、（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．５＜ｆ２／ｆｗ＜３．２        ・・・（１ａ）
−１５．０＜Ｍ２／Ｍ４＜−６．０  ・・・（２ａ）
【００４０】
各実施例において好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。第４レンズ群Ｌ４は物体側から像側へ順に配置された、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成され、第４レンズ群Ｌ４の最も像側に配置された正レンズＧ４ｂの焦点距離をｆ４ｐ、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離をｆ４とする。広角端と望遠端における第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４のレンズ群間隔の差をＤ３４ｗｔ、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３とする。
【００４１】
第４レンズ群Ｌ４の最も像側に配置された正レンズＧ４ｂと正レンズＧ４ｂの物体側に隣接するレンズＧ４ａは間隔を空けて配置されている。レンズＧ４ａの像側のレンズ面の曲率半径をＲａ、正レンズＧ４ｂの物体側のレンズ面の曲率半径をＲｂとする。第３レンズ群Ｌ３は、１枚の負レンズより構成され、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Ｌ３は物体側に向かって凸状の軌跡で移動し、第３レンズ群Ｌ３に含まれる負レンズの材料のアッベ数をν３ｄとする。
【００４２】
第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に配置された非球面を有する正レンズ、正レンズに隣接して像側に順に互いに材料の異なる正レンズと負レンズを接合した接合レンズａを有している。更に互いに材料の異なる負レンズと正レンズを接合した接合レンズｂを有している。接合レンズａの焦点距離をｆ２ａ、接合レンズｂの焦点距離をｆ２ｂとする。
【００４３】
各実施例のズームレンズを撮像素子を有する撮像装置を用いたとき、広角端における撮像半画角の最大値をωｗ、望遠端における撮像半画角の最大値をωｔとする。広角端における第２レンズ群の横倍率をβ２ｗ、望遠端における第２レンズ群Ｌ２の横倍率をβ２ｔとする。
【００４４】
このとき次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。
０．６５＜ｆ４ｐ／ｆ４＜１．３０                        ・・・（３）
０．４５＜ｆ２／ｆ４＜１．００                          ・・・（４）
−７．０＜ｆ３／Ｄ３４ｗｔ＜−３．０                    ・・・（５）
−０．４０＜（Ｒａ−Ｒｂ）／（Ｒａ＋Ｒｂ）＜−０．０５  ・・・（６）
７３＜ν３ｄ＜１００                                    ・・・（７）
０．００≦｜ｆ２ｂ／ｆ２ａ｜＜０．６０                  ・・・（８）
０．６０＜（ｔａｎωｗ／ｔａｎωｔ））／（β２ｔ／β２ｗ）＜０．９０・・・（９）
【００４５】
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（３）は、第４レンズ群Ｌ４を構成する正レンズＧ４ｂのパワーについて規定している。ここで第４レンズ群Ｌ４は、収差補正を行いつつ最も像側の正レンズＧ４ｂのパワーを適切に規定することによりズーム全域において歪曲収差を良好に補正している。
【００４６】
条件式（３）の上限を超えると最も像側の正レンズＧ４ｂの焦点距離が長くなり（すなわちパワーが小さくなる）ため歪曲収差が大きくプラス側に増大するため好ましくない。条件式（３）の下限を超えると最も像側の正レンズＧ４ｂのパワーが大きくなるため歪曲収差が大きくマイナス側に増大するため好ましくない。
【００４７】
条件式（４）は、２つの変倍レンズ群である第２レンズ群Ｌ２のパワーと第４レンズ群Ｌ４のパワーの比を規定している。条件式（４）の上限を超えると第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が長くなり正のパワーが弱くなり、変倍のために第２レンズ群Ｌ２の移動量を長くする必要が生じ全系の小型化が困難になる。条件式（４）の下限を超えると第２レンズ群Ｌ２の正のパワーが強くなりすぎてしまい、諸収差、特に球面収差が増加してしまいＦナンバーを小さくしたときの光学性能が低下してくる。
【００４８】
条件式（５）はズーミングにおける第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の移動量の関係について規定している。間隔の差Ｄ３４ｗｔは、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４に関して、広角端と望遠端での位置の差分をあらわしている。第３レンズ群Ｌ３はフォーカスレンズ群の役割を持つ移動レンズ群であり、第４レンズ群Ｌ４は変倍レンズ群としている。このためどちらもガラス材よりなる外径としてはなるべく小さくなるような光線の通り方が求められる。
【００４９】
条件式（５）の上限を超えると、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の移動量を大きくとるような軌跡となる。これは負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３で光線が跳ね上げられて第４レンズ群Ｌ４に入射するときは光線径を大きくとる必要が生じてしまうため、全系の小型化が困難になる。条件式（５）の下限を超えると、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の移動量を十分確保するのが困難となり、各レンズ群のパワーを強くすることが必要になる。そうすると、像面湾曲や倍率色収差が増加するため好ましくない。
【００５０】
条件式（６）は、第４レンズ群Ｌ４の最も像側に位置する空気レンズにおいて該空気レンズとしての効果を利用して特にコマ収差の補正を良好に行うものである。条件式（６）の上限を超えると、空気レンズとしてのパワーが不十分となり、諸収差の補正効果が低下してくる。条件式（６）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諸収差が過剰補正となってしまうため好ましくない。
【００５１】
条件式（７）は、フォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｌ３を構成する負レンズの材料を規定する。近距離から遠距離のフォーカスにおいて色収差の変動を抑制するためにはなるなるべく低分散の材料を使用するのが良い。また、迅速なフォーカスや小型化を図るには第３レンズ群Ｌ３を１枚のレンズより構成するのが良い。条件式（７）の上限を超えると、これを満たす材料が少なくなってくるので良くない。条件式（７）の下限を超えると、色収差が増加することになりフォーカシングによる倍率色収差の変動が大きくなってくる。
【００５２】
条件式（８）は、第２レンズ群Ｌ２が有する２つの接合レンズの屈折力を規定している。接合レンズは、互いに材料の異なる正レンズと負レンズを貼り合わせることにより色収差の補正の効果を持たせることが出来る。また、空気間隔を確保せずに複数の材料を用いると小型化を図りつつ、色収差を補正することができる。
【００５３】
各実施例では、この効果に着目し色収差の補正にＦナンバー（Ｆｎｏ）光束が広くなる第２レンズ群Ｌ２に接合レンズを少なくとも２組以上採用し、これらの接合レンズのパワーを適切に設定している。
【００５４】
条件式（８）の上限を超えると、接合レンズａの屈折力が大きくなる傾向となる。これは、接合レンズｂよりも接合レンズａのＦｎｏ光束が大きくなるため、接合レンズａのほうがパワーの影響を受けやすく球面収差が増加することになるため好ましくない。条件式（８）の下限は、接合レンズａのパワーが無限大（ノンパワー）となることを意味している。レンズ群としてのパワーがなくとも異なる硝材を用いれば接合レンズ面におけるパワーを確保できるため色収差の補正が容易となる。
【００５５】
なお、接合レンズを構成する正レンズと負レンズの順序はどちらでも良い。さらに接合レンズは２枚のレンズの接合に限らず３枚のレンズの接合となる構成としても良い。
【００５６】
条件式（９）は、主変倍レンズ群である第２レンズ群Ｌ２の変倍における撮像画角の変化の関係を規定している。広角端における撮像画角ωｗおよび望遠端における撮像画角ωｔは、歪曲収差を含めた撮像可能範囲を示す画角となる。条件式（９）の上限を超えると、広角端において歪曲収差が大きくなり撮像後の被写体形状の変形および圧縮が大きくなってしまい好ましくない。条件式（９）の下限を超えると、ズーミングによる画角変化（高ズーム比化）を得るのが困難になる。
【００５７】
更に好ましくは条件式（３）乃至（９）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．７８＜ｆ４ｐ／ｆ４＜１．１０                        ・・・（３ａ）
０．６０＜ｆ２／ｆ４＜０．９０                          ・・・（４ａ）
−６．２＜ｆ３／Ｄ３４ｗｔ＜−３．８                    ・・・（５ａ）
−０．３０＜（Ｒａ−Ｒｂ）／（Ｒａ＋Ｒｂ）＜−０．１０  ・・・（６ａ）
８０＜ν３ｄ＜９６                                      ・・・（７ａ）
０．０２≦｜ｆ２ｂ／ｆ２ａ｜＜０．４５                  ・・・（８ａ）
０．６８＜（ｔａｎωｗ／ｔａｎωｔ））／（β２ｔ／β２ｗ）＜０．８５
・・・（９ａ）
【００５８】
以上のように各実施例によれば撮像半画角が４０度以上、ズーム比が３以上、広角端のＦナンバーとして２．０未満を実現し、４Ｋの画素数の撮像素子にも十分対応できるズームレンズおよびそれを有する撮像装置が得られる。
【００５９】
以下、各実施例のレンズ構成について説明する。
【００６０】
（実施例１）
第１レンズ群Ｌ１は、物体側が凸面のメニスカス形状の負レンズＧ１１、物体側が凹形状で像側が平面の負レンズＧ１２、物体側が凸面のメニスカス形状の正レンズＧ１３より成っている。ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１は不動である。
【００６１】
第２レンズ群Ｌ２は、両凸形状の正レンズＧ２１、物体側が凸形状の正レンズＧ２２、物体側が凸面の負メニスカス形状の負レンズＧ２３、物体側が凸面のメニスカス形状の負レンズＧ２４、両凸形状の正レンズＧ２５により成っている。正レンズＧ２１は両面が非球面形状であり、これによって球面収差を良好に補正している。正レンズＧ２２と正レンズＧ２３は接合されて接合レンズよりなっている。負レンズＧ２４と正レンズＧ２５は接合されて接合レンズよりなっている。これら２つの接合レンズの各レンズの材料のアッベ数に差を持たせることにより色収差を良好に補正している。
【００６２】
第３レンズ群Ｌ３は、両凹形状の負レンズＧ３１により成っている。第３レンズ群Ｌ３はフォーカスレンズ群としている。負レンズＧ３１には色収差の補正を考慮してアッベ数が大きくなる（低分散）ガラスを使用している。
【００６３】
第４レンズ群Ｌ４は、物体側が凸面のメニスカス形状の正レンズＧ４１、物体側が凸面のメニスカス形状の負レンズＧ４２、両凸形状の正レンズＧ４３により成っている。正レンズＧ４１と負レンズＧ４２は接合されて接合レンズよりなっている。負レンズＧ４２と正レンズＧ４３は空気間隔を有して配置されており、これらのレンズより形成される空気レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状としており、これによって主にコマ収差を良好に補正している。
【００６４】
（実施例２）
第１レンズ群Ｌ１は、物体側が凸面のメニスカス形状の負レンズＧ１１、両凹形状の負レンズＧ１２、物体側が凸面のメニスカス形状の正レンズＧ１３により成っている。その他のレンズ群のレンズ構成は、実施例１と同じである。
【００６５】
（実施例３）
各レンズ群のレンズ構成は、実施例２と同じである。
【００６６】
（実施例４）
各レンズ群のレンズ構成は、実施例２と同じである。
【００６７】
図９は実施例１のズームレンズ１６をドームカバー１５と併せて監視カメラに使用した時の断面図を表している。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。
【００６８】
次に、図１０は実施例１のズームレンズ１６を平板形状の保護カバー１７と併せて監視カメラに使用した時の断面図を表している。
【００６９】
次に本発明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）の実施例を図１１（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図１１（Ａ）において、１１は監視カメラ本体、１６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像光学系である。１２はカメラ本体に内蔵され、撮像光学系１６によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）である。
【００７０】
１３は撮像素子１２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。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。
【００７１】
図１１（Ｂ）は撮像装置１０にドーム状のカバー１５を装着し、天井に取付けて使用したときの例である。撮像装置としては監視カメラに限定されることなく、ビデオカメラやデジタルカメラ等においても用いることができる。
【００７２】
以上のように、各実施例によれば全系が小型でありながら高ズーム比で、しかも広角端でＦＮｏが小さい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を得ることができる。
【００７３】
なお各実施例においては以下のような構成をとっても良い。
・実施例に示したレンズの形状、枚数に限定されず、適宜変更すること。
・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、これにより手ぶれ等の振動に伴う像ブレを補正すること。
・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こと。
【００７４】
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や光学仕様（画角やＦｎｏ）に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
【００７５】
例えば、各実施例のズームレンズと、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ればよい。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。
【００７６】
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。
【００７７】
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を制御部に設けることで、ユーザー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、ユーザー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る。ユーザー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。
【００７８】
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ー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。
【００７９】
次に本発明の実施例１乃至４にそれぞれ対応する数値データ１乃至４を示す。各数値データにおいて、ｉは物体側からの光学面の順序を示す。
【００８０】
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。また最も像側の２つの光学面はフェースプレート等のガラス材である。ＢＦ（バックフォーカス）はレンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算長により表したものである。レンズ全長はレンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカス（ＢＦ）を加えた値である。
【００８１】
面番号に付した＊は非球面を意味する。またｋを離心率、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を非球面係数、面頂点を基準にして光軸からの高さｈの位置における光軸方向の変位を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＋Ａ１２ｈ12
で表される。また「ｅ−ｚ」の表示は「１０-z」を意味する。但しＲは近軸曲率半径である。各数値データにおける上述した条件式との対応を表１に示す。 
【００８２】
［数値データ１］
面データ                                
面番号  r       d      nd             vd     
1    206.34    2.00   1.83481       42.7   
2    20.274   12.65                
3   -36.422    1.50   1.48749       70.2   
4    ∞        0.70                 
5    60.762    2.50   1.89286       20.4   
6   302.776   (可変)               
7(絞り)  ∞     0.81                 
8*   44.891    6.60   1.58313       59.4   
9*  -47.024    0.81                 
10   17.758    6.00   1.49700       81.5   
11  771.057    1.00   1.51742       52.4   
12   15.71     3.45                 
13   74.624    0.90   1.90366       31.3   
14   22.377    5.30   1.49700       81.5   
15  -29.313   (可変)               
16  -53.205    0.80   1.49700       81.5   
17   42.356   (可変)               
18   23.122    6.80   1.83481       42.7   
19  122.738    1.20   1.68893       31.1   
20   16.917    1.79                 
21   23.562    6.30   1.49700       81.5   
22  -57.412   (可変)               
23   ∞        1.20   1.51633       64.1   
24   ∞        5.34                 
像面                             
【００８３】
非球面データ                            
第8面                                   
K = 0.00000e+000  A 4=-6.78351e-006  A 6=-2.57399e-009  A 8= 6.82474e-011
A10=-4.18054e-013  A12= 1.16584e-015            
第9面                                   
K = 0.00000e+000  A 4= 4.46895e-006  A 6=-5.85355e-009  A 8= 8.33723e-011  
A10=-3.80119e-013  A12= 9.88314e-016                  
各種データ                       
ズーム比         3.90                        
広角   中間   望遠          
焦点距離    12.16  23.45  47.44         
Fナンバー    1.75   2.69   4.09          
半画角（度）41.48  24.63  12.77         
像高        10.75  10.75  10.75         
レンズ全長 129.97 129.97 129.97        
BF（in air）13.60   8.77   9.59          
d 6         46.87  24.97   3.07          
d15          2.71  11.27  38.58         
d17          3.68  21.85  15.61         
d22          7.46   2.63   3.45          
各群焦点距離                            
1    -26.08                      
2     30.36                       
3    -47.32                      
4     39.8                        
レンズG43及び接合レンズａ、ｂの群焦点距離                           
レンズG43   34.5                        
接合レンズa -1607.4                            
接合レンズb 88.8                        
【００８４】
［数値データ２］
面データ                                
面番号      r      d      nd            vd     
1       170.927   2.00   1.83481       42.7   
2        20.21   12.74                
3       -37.896   1.50   1.48749       70.2   
4       756.871   0.70                 
5        57.38    2.57   1.89286       20.4   
6       232.102   (可変)               
7(絞り)     ∞     0.92                 
8*       46.046   5.96   1.58313       59.4   
9*      -48.603   0.81                 
10       17.251   6.08   1.49700       81.5   
11      140.072   1.00   1.51742       52.4   
12       15.187   2.83                 
13       77.238   0.90   1.90366       31.3   
14       22.829   5.25   1.49700       81.5   
15      -28.874   (可変)               
16      -54.799   0.80   1.49700       81.5   
17       43.84    (可変)               
18       23.876   6.95   1.83481       42.7   
19      191.056   1.20   1.68893       31.1   
20       17.365   1.62                 
21       23.626   6.27   1.49700       81.5   
22      -60.902   (可変)               
23          ∞    1.20   1.51633       64.1   
24          ∞    5.35
像面                             
【００８５】
非球面データ                            
第8面                                   
K = 0.00000e+000  A 4=-7.99083e-006  A 6= 1.03604e-009       
第9面                                   
K = 1.77314e+000  A 4= 5.12885e-006  A 6=-1.32177e-009  A 8= 7.51745e-011  
A10=-4.54528e-013  A12= 1.11736e-015                  
各種データ                       
ズーム比         3.90                        
広角   中間   望遠          
焦点距離    12.11  23.53  47.24         
Fナンバー    1.75   2.69   4.09          
半画角（度）41.60  24.55  12.82         
像高        10.75  10.75  10.75         
レンズ全長 127.99 127.99 127.99        
BF（in air）14.11   8.75  10.47         
d 6         47.41  25.32   3.22          
d15         2.65   11.76  39.21         
d17         3.73   22.08  15            
d22         7.97    2.6    4.33          
各群焦点距離                            
1    -26.38                      
2     30.43                       
3    -48.87                      
4    40.33                       
レンズG43及び接合レンズａ、ｂの群焦点距離                           
レンズG43   35.12                       
接合レンズa -2019.3                            
接合レンズb 87.2                        
【００８６】
［数値データ３］
面データ                                
面番号  r           d        nd          vd     
1    200.063       2.00   1.83481       42.7   
2     21.268      13.17                
3    -40.215       1.50   1.48749       70.2   
4    682.578       2.46                 
5     69.659       2.54   1.89286       20.4   
6    387.657       (可変)               
7(絞り)     ∞     0.71                 
8*    35.502       5.79   1.58313       59.4   
9*   -57.306       1.00                 
10    16.439       5.07   1.48749       70.2   
11    45.314       1.00   1.56732       42.8   
12    14.436       3.82                 
13    83.34        1.00   1.90366       31.3   
14    23.068       5.64   1.49700       81.5   
15   -31.39        (可変)               
16      ∞         0.83                 
17   -46.384       1.00   1.49700       81.5   
18    75.034       0.57                 
19      ∞         (可変)               
20    21.655       4.54   1.83481       42.7   
21    66.936       1.20   1.68893       31.1   
22    17.04        2.35                 
23    27.225       5.84   1.49700       81.5   
24   -64.216       (可変)               
25      ∞         1.20   1.51633       64.1   
26      ∞         5.35
像面                             
【００８７】
非球面データ                            
第8面                                   
K = 0.00000e+000  A 4=-7.26616e-006  A 6= 8.82597e-009  A 8=-3.76146e-011  
第9面                                   
K = 0.00000e+000  A 4= 3.29007e-006  A 6= 1.07738e-008  A 8=-4.05256e-011 
A10=-9.62820e-014  A12= 4.28769e-016          
各種データ                       
ズーム比      3.90                           
広角   中間   望遠          
焦点距離    12.21  24.27  47.63         
Fナンバー    1.75   2.65   4.00          
半画角（度）41.36  23.89  12.72         
像高        10.75  10.75  10.75         
レンズ全長 130.53 130.53 130.53        
BF（in air）15.23  8.78   10.73         
d 6         49     26      3             
d15         2.12   11.69  41.63         
d19         2.16   22.04  13.14         
d24         9.09    2.64   4.59          
各群焦点距離                            
1    -27.42                      
2     32.28                       
3    -57.52                      
4     42.89                       
レンズG43及び接合レンズａ、ｂの群焦点距離                           
レンズG43   39.3                        
接合レンズa -302.7                      
接合レンズb 105.8                       
【００８８】
［数値データ４］
面データ                                
面番号  r           d       nd           vd     
1    130.772       2.00   1.83481       42.7   
2     19.945      13.31                
3    -38.918       1.50   1.48749       70.2   
4    395.016       0.70                 
5     58.222       2.50   1.89286       20.4   
6    225.656       (可変)               
7(絞り)   ∞       1.49                 
8*    66.349       5.80   1.58313       59.4   
9*   -44.241       0.81                 
10    18.717       6.00   1.49700       81.5   
11   181.863       1.00   1.51742       52.4   
12    17.32        5.32                 
13    70.897       0.90   1.90366       31.3   
14    23.983       5.80   1.49700       81.5   
15   -29.976       (可変)               
16   -49.057       0.80   1.49700       81.5   
17    61.321       (可変)               
18    24.244       6.80   1.83481       42.7   
19   215.169       1.20   1.68893       31.1   
20    17.656       1.73                 
21    25.47        7.30   1.49700       81.5   
22   -65.351       (可変)               
23       ∞        1.20   1.51633       64.1   
24       ∞        5.35
像面                             
【００８９】
非球面データ                            
第8面                                   
K = 3.43890e-001  A 4=-9.03806e-006  A 6=-2.30086e-009         
第9面                                   
K =-2.45855e-001  A 4= 2.77086e-007  A 6=-1.22769e-008  A 8= 1.35106e-010 
A10=-7.26658e-013  A12= 1.49286e-015          
各種データ                       
ズーム比           3.90                             
広角   中間   望遠          
焦点距離    12.00  23.11  46.83         
Fナンバー    1.75   2.69   4.09          
半画角（度) 41.84  24.94  12.93         
像高        10.75  10.75  10.75         
レンズ全長 134.50 134.50 134.50        
BF（in air）13.99   8.74   8.74          
d 6         49.25  26.25   3.25          
d15          2.84  11.75  41.36         
d17          3.45  22.79  16.18         
d22          7.85   2.6    2.6           
各群焦点距離                            
1    -26.43                      
2     32.31                       
3    -54.71                      
4     43.35                       
レンズG43及び接合レンズａ、ｂの群焦点距離                           
レンズG43   37.89                       
接合レンズa 2065.4                      
接合レンズb 79.1                        
【００９０】
【表１】
2019120821.tif 000003
【符号の説明】
【００９１】
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      １１  監視カメラ本体      １２  固体撮像素子
１３  メモリ部          １４  ネットワークケーブル
【図１】
2019120821.tif 000004
【図２】
2019120821.tif 000005
【図３】
2019120821.tif 000006
【図４】
2019120821.tif 000007
【図５】
2019120821.tif 000008
【図６】
2019120821.tif 000009
【図７】
2019120821.tif 000010
【図８】
2019120821.tif 000011
【図９】
2019120821.tif 000012
【図１０】
2019120821.tif 000013
【図１１】
2019120821.tif 000014
【図１２】
2019120821.tif 000015