JP6555935B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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、車載カメラ、放送用カメラ等の撮像素子を用いた撮像装置に用いられる撮像光学系として好適なものである。

近年、監視カメラや車載カメラなどに用いられる撮像光学系には、死角の少ない撮像が容易な広画角の魚眼レンズが要望されている。一方で、魚眼状態においては撮像画角が広過ぎて十分に被写体に寄った撮像ができない場合がある。これに対し、広角端においては超広角な魚眼状態でありながら、ズーミングにより望遠端においては標準的な撮像画角を持ち被写体を拡大した撮像が可能となる魚眼ズームレンズが知られている（特許文献１、２）。

特許文献１、２では、最短焦点距離（広角端）において９０度程度の撮像半画角を持ち、望遠端においては標準的な撮像画角までズーミング可能な、比較的高ズーム比の魚眼ズームレンズが提案されている。この他、広画角のズームレンズとして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、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群ズームレンズが知られている（特許文献３）。

この他、広画角のズームレンズとして物体側より像側へ順に、負、正、正の屈折力の第１レンズ群乃至第３レンズ群からなり、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３群ズームレンズが知られている（特許文献４）。この他、広画角のズームレンズとして物体側より像側へ順に、負、正、負の屈折力の第１レンズ群乃至第３レンズ群より構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群間隔が変化する３群ズームレンズが知られている（特許文献５）。

特開２０１２−１９４２３８号公報 特開２０１４−１７８３８８号公報 特開２０１１−９５４８８号公報 特開２００７−１４０３５９号公報 特開２００７−２３３０４５号公報

監視カメラや車載カメラなどは、設置の自由度が高いことや、暗所での撮像が容易なことが求められている。このため、これらに使用されるズームレンズは全系が小型で且つＦ値の明るい（ＦナンバーＦｎｏが小さい）ことが要望されている。この他、広域な範囲を１台のカメラで監視できるような広画角であることが要望されている。広画角のズームレンズは一般的にレトロフォーカス型のレンズ構成を採用している。このため、全ズーム領域にわたり明るいＦ値を有しつつ、かつ高ズーム比化を図るのが難しい。

ズームレンズにおいて、全系が小型で明るく、かつ広画角でありながら比較的高ズーム比で全ズーム領域にわたり高い光学性能を得るには各レンズ群の屈折力やレンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。

本発明は、レンズ系全体が小型で明るく、広画角、高ズーム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。

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、正又は負の屈折力の第３レンズ群から構成され、ズーミングに際して少なくとも前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が移動し、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、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第１負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第２負レンズを有し、
前記第１レンズ群は、最も物体側から像側へ順に連続して配置された３枚の負レンズを有し、
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、最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに際しての前記第２レンズ群の移動量をｍ２、前記３枚の負レンズの焦点距離を物体側から像側へ順にそれぞれｆＧ１、ｆＧ２、ｆＧ３とするとき、
０．２＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．７
１．０＜｜ｍ２／ｆ２｜＜４．０
０．８＜ｆＧ１／ｆＧ２＜４．０
０．３＜ｆＧ２／ｆＧ３＜１．５
なる条件式を満足することを特徴としている。
この他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レンズ群から構成され、ズーミングに際して少なくとも前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が移動し、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、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第１負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第２負レンズを有し、
前記第１レンズ群は、最も物体側から像側へ順に連続して配置された３枚の負レンズを有し、
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、最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに際しての前記第２レンズ群の移動量をｍ２、前記３枚の負レンズの焦点距離を物体側から像側へ順にそれぞれｆＧ１、ｆＧ２、ｆＧ３とするとき、
０．２＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．５７
１．０＜｜ｍ２／ｆ２｜＜４．０
０．８＜ｆＧ１／ｆＧ２＜４．０
０．３＜ｆＧ２／ｆＧ３＜１．５
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば、レンズ系全体が小型で明るく、広画角、高ズーム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。

実施例１の最短焦点距離におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例１の最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図 実施例２の最短焦点距離におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例２の最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図 実施例３の最短焦点距離におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例３の最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図 実施例４の最短焦点距離におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例４の最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図 実施例５の最短焦点距離におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例５の最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図 実施例６の最短焦点距離におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例６の最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図 実施例７の最短焦点距離におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例７の最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図 実施例８の最短焦点距離におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例８の最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図 実施例９の最短焦点距離におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例９の最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図 本発明のズームレンズの各変倍位置における像円と撮像素子の概略図 本発明のズームレンズの像円と、撮像素子の概略図 本発明の撮像装置の要部概略図

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詳細に説明する。本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、１つ以上のレンズ群を含む後群より構成される。そしてズーミングに際して少なくとも第１レンズ群と第２レンズ群が移動し、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。

第１レンズ群は物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第１負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第２負レンズを有している。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は本発明の実施例１のズームレンズの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のズームレンズの最短焦点距離、中間焦点距離、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５．００、Ｆナンバー１．６０〜３．５０のズームレンズである。

図３は本発明の実施例２のズームレンズの最短焦点距離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のズームレンズの最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図である。実施例２はズーム比４．００、Ｆナンバー１．６０〜３．５０のズームレンズである。

図５は本発明の実施例３のズームレンズの最短焦点距離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のズームレンズの最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図である。実施例３はズーム比４．００、Ｆナンバー１．６０〜３．５０のズームレンズである。

図７は本発明の実施例４のズームレンズの最短焦点距離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のズームレンズの最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図である。実施例４はズーム比８．００、Ｆナンバー１．６０〜４．５０のズームレンズである。

図９は本発明の実施例５のズームレンズの最短焦点距離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のズームレンズの最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図である。実施例５はズーム比１０．００、Ｆナンバー１．６０〜４．９０のズームレンズである。

図１１は本発明の実施例６のズームレンズの最短焦点距離におけるレンズ断面図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例６のズームレンズの最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図である。実施例６はズーム比５．００、Ｆナンバー１．６０〜３．５０のズームレンズである。

図１３は本発明の実施例７のズームレンズの最短焦点距離におけるレンズ断面図である。図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例７のズームレンズの最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図である。実施例７はズーム比５．００、Ｆナンバー１．６０〜３．５０のズームレンズである。

図１５は本発明の実施例８のズームレンズの最短焦点距離におけるレンズ断面図である。図１６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例８のズームレンズの最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図である。実施例８はズーム比４．９９、Ｆナンバー１．６０〜３．５０のズームレンズである。

図１７は本発明の実施例９のズームレンズの最短焦点距離におけるレンズ断面図である。図１８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例９のズームレンズの最短焦点距離、中間焦点距離、最長焦点距離における収差図である。実施例９はズーム比５．００、Ｆナンバー１．６０〜３．５０のズームレンズである。

図１９は本発明のズームレンズにおいて各ズーム位置における像円と撮像素子との関係を示す説明図である。図２０は本発明のズームレンズにおいて像円と撮像素子との関係を示す説明図である。図２１は本発明の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。

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。ＬＲは１つ以上のレンズ群を有する後群である。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。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。

また、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、フィルム面に相当する。

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。矢印は最短焦点距離から最長焦点距離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。

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ΔＭはｄ線のメリディオナル像面、実線のΔＳはｄ線のサジタル像面である。歪曲収差は等立体角射影方式を基準としたときの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、各実施例において最短焦点距離と最長焦点距離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。

本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、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、１つ以上のレンズ群を含む後群ＬＲより構成されている。ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２が移動し、かつズーミングに際して隣り合うレンズ群のレンズ群間隔が変化する。

各実施例ではネガティブリード型で３つ以上のレンズ群を有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群のレンズ群間隔が変化する。このようなレンズ構成は、超広角な魚眼状態から標準的な画角に至る標準状態まで大きな画角変動による収差変動を全ズーム領域に渡り抑制しつつ、高ズーム比化を達成するのが容易となる。

各実施例において第１レンズ群Ｌ１は少なくとも、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第１負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第２負レンズの少なくとも２つの負レンズを有している。最も物体側に２つのメニスカス形状の負レンズを連続配置することにより、広画角化に伴う軸外諸収差の発生を軽減し、最短焦点距離における最大半画角が８０度以上となる広画角化を容易にしている。

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とする。最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに伴う第２レンズ群Ｌ２の移動量をｍ２とする。このとき、
０．２＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．７ ・・・（１）
１．０＜｜ｍ２／ｆ２｜＜４．０ ・・・（２）
なる条件式を満足する。

ここでレンズ群の移動量の符号は最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに際して移動した結果、その位置が最短焦点距離に比べて最長焦点距離において物体側に位置するときを負、像側に位置するときを正とする。

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。本発明のズームレンズは、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２が主変倍レンズ群である。本発明のズームレンズでは高いズーム比と明るいＦ値（Ｆナンバー）を持ち、さらに全系の小型化も達成するために、第２レンズ群のパワー配置やズーミングに際しての第２レンズ群の移動量を適切に設定している。

条件式（１）は、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２の比を規定する。条件式（１）の下限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が強くなりすぎると（負の屈折力の絶対値が大きくなりすぎると）第２レンズ群Ｌ２への入射光束の発散性が強すぎて、明るいＦ値を達成することが困難となる。又は第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力が弱くなりすぎて、ズーミングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量が大き過ぎて全系の小型化が困難になる。

条件式（１）の上限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が弱くなりすぎると、ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１の移動量が大きくなりすぎて全系の小型化が困難になる。又は第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力が強くなりすぎて諸収差の発生量が増大し高い光学性能を得るのが困難になる。

条件式（２）は、最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量ｍ２と、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２の比を規定する。条件式（２）の下限値を超えて、移動量が小さくなると、高ズーム比化を図るのが困難になる。又は第２レンズ群Ｌ２の屈折力が弱くなりすぎてズーミングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量が増大し、全系の小型化が困難になる。

条件式（２）の上限値を超えて、移動量が大きくなりすぎると、全系の小型化が困難になる。又は第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなり、諸収差の発生量が増大し高い光学性能を得るのが困難になる。更に好ましくは、条件式（１）、（２）の数値範囲を次のように設定するのが良い。

０．２５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．６５ ・・・（１ａ）
１．０５＜｜ｍ２／ｆ２｜＜３．５０ ・・・（２ａ）
また、さらに好ましくは、条件式（１ａ）、（２ａ）の数値範囲を次のように設定するのが良い。
０．２９＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．５７ ・・・（１ｂ）
１．１５＜｜ｍ２／ｆ２｜＜２．６０ ・・・（２ｂ）
また、さらに好ましくは、条件式（１）の数値範囲を次のように設定するのが良い。
０．２＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．５７ ・・・（１ｘ）

以上の構成により、全系が小型で、明るいＦ値、高ズーム比で、しかも高い光学性能を有するズームレンズが得られる。さらに、好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足することが良い。

最短焦点距離におけるズームレンズ焦点距離をｆｗとする。最長焦点距離におけるズームレンズ焦点距離をｆｔとする。最短焦点距離におけるレンズ全長をＴＬｗとする。ここでレンズ全長とは第１レンズ面から最終レンズ面までの距離に空気換算でのバックフォーカスの値を加えたものである。バックフォーカスは最終レンズ面から像面までの距離をガラスブロックを外して空気換算したものである。最長焦点距離におけるレンズ全長をＴＬｔとする。

第１負レンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１ａ、Ｒ１ｂとする。第２負レンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ２ａ、Ｒ２ｂとする。第１レンズ群Ｌ１は、最も物体側から像側へ順に３枚の負レンズが連続して配置するのが良く、このとき３枚の負レンズの焦点距離を物体側から像側へ順にそれぞれｆＧ１、ｆＧ２、ｆＧ３とする。

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。
１．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜５．０ ・・・（３）
０．４＜ｆ２／ｆｔ＜３．０ ・・・（４）
０．０１＜ｆｗ／ＴＬｗ＜０．０５ ・・・（５）
０．０３＜｜ｆ１／ＴＬｗ｜＜０．１２ ・・・（６）
０．０５＜ｆｔ／ＴＬｔ＜０．３０ ・・・（７）
０．１＜ｆ２／ＴＬｔ＜０．３ ・・・（８）
１．０＜（Ｒ１ａ＋Ｒ１ｂ）／（Ｒ１ａ−Ｒ１ｂ）＜４．５ ・・・（９）
０．５＜（Ｒ２ａ＋Ｒ２ｂ）／（Ｒ２ａ−Ｒ２ｂ）＜３．５ ・・・（１０）
０．８＜ｆＧ１／ｆＧ２＜４．０ ・・・（１１）
０．３＜ｆＧ２／ｆＧ３＜１．５ ・・・（１２）

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、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１と、最短焦点距離における焦点距離ｆｗの比を規定する。条件式（３）の下限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が強くなると諸収差の発生量が増大し、高い光学性能を得るのが困難になる。条件式（３）の上限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が弱くなると、ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１の移動量が大きくなり過ぎて全系の小型化が困難になる。

条件式（４）は、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２と、最長焦点距離における焦点距離ｆｔの比を規定する。条件式（４）の下限値を超えて、第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力が強くなると諸収差の発生量が増大し高い光学性能を得るのが困難になる。条件式（４）の上限値を超えて、第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力が弱くなると、ズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２の移動量が大きくなり過ぎて全系の小型化が困難になる。

条件式（５）は、最短焦点距離における焦点距離ｆｗと、最短焦点距離におけるレンズ全長ＴＬｗの比を規定するものである。条件式（５）の下限値を超えて、レンズ全長ＴＬｗが長くなると、最短焦点距離における全系の小型化が困難になる。条件式（５）の上限値を超えて、最短焦点距離における焦点距離が長くなりすぎると、最短焦点距離における撮像画角を十分広くすることが困難になる。

条件式（６）は、第１レンズ群の焦点距離ｆ１と、最短焦点距離におけるレンズ全長ＴＬｗの比を規定する。条件式（６）の下限値を超えて、レンズ全長ＴＬｗが長くなると最短焦点距離における全系の小型化が困難になる。条件式（６）の上限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が弱くなると、ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１の移動量が増大し、全系の小型化が困難になる。

条件式（７）は、最長焦点距離における焦点距離ｆｔと、最長焦点距離におけるレンズ全長ＴＬｔの比を規定する。条件式（７）の下限値を超えて、レンズ全長ＴＬｔが長くなると、最長焦点距離における全系の小型化が困難になる。条件式（７）の上限値を超えて、最長焦点距離における焦点距離が長くなると全ズーム領域にわたり高い光学性能を維持することが困難になる。

条件式（８）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２と、最長焦点距離におけるレンズ全長ＴＬｔの比を規定する。条件式（８）の下限値を超えて、レンズ全長ＴＬｔが長くなると最長焦点距離における全系の小型化が困難になる。条件式（８）の上限値を超えて、第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力が弱くなると、ズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２の移動量が増大し、全系の小型化が困難になる。

本発明のズームレンズは、最短焦点距離において８０度以上の撮像半画角を達成しており、光軸に関する第１レンズ群Ｌ１への光線の入射角度が大きいため、第１レンズ群Ｌ１内で入射光線を大きく曲げる（屈折する）必要がある。一方、光線を急激に曲げ過ぎると、特に歪曲収差や像面湾曲など周辺像高に関わる諸収差が増大するため、第１レンズ群Ｌ１内のレンズ構成やレンズ形状およびパワー配置などを適切に設定することが重要になってくる。

本発明のズームレンズでは、高い光学性能を維持しながら入射光線を大きく曲げるために、第１レンズ群Ｌ１を物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズを２枚連続配置している。更に好ましくは、その像側にも１枚の負レンズを配置することが好ましい。

条件式（９）は、第１レンズ群Ｌ１に含まれるメニスカス形状の第１負レンズのレンズ形状（シェイプファクター）を規定する。条件式（１０）は第１レンズ群Ｌ１に含まれるメニスカス形状の第２負レンズのレンズ形状を規定する。条件式（９）又は条件式（１０）の下限値を超えると、第１負レンズと第２負レンズの双方のレンズの屈折力が強くなり過ぎて、高い光学性能を得るのが困難になるため、好ましくない。

条件式（９）又は条件式（１０）の上限値を超えると、第１負レンズと第２負レンズのそれぞれにおいて、物体側のレンズ面と像側のレンズ面の曲率半径が近くなり、屈折力が弱くなり過ぎる。その結果、広い撮像画角を得ることが困難になるため、好ましくない。

条件式（１１）、条件式（１２）は、第１レンズ群Ｌ１の物体側から像側へ順に、連続配置される第１負レンズ、第２負レンズ、第３負レンズの３枚の負レンズの焦点距離の比を規定する。条件式（１１）の下限値を超えて、第１負レンズの負の屈折力が強過ぎると歪曲収差の補正が困難となるか、第２負レンズの負の屈折力が弱過ぎて広い撮像画角を得ることが困難になる。

条件式（１１）の上限値を超えて第１負レンズの負の屈折力が弱くなりすぎると広い撮像画角を達成することが困難となるか、第２負レンズの負の屈折力が強過ぎて歪曲収差や像面湾曲等の補正が不十分となり、高い光学性能を得るのが困難になる。

条件式（１２）の下限値を超えて、第２負レンズの負の屈折力が強過ぎると歪曲収差や像面湾曲等の補正が不十分となり、高い光学性能を得るのが困難となるか、第３負レンズの負の屈折力が弱過ぎて広い撮像画角を得ることが困難になる。条件式（１２）の上限値を超えて、第２負レンズの負の屈折力が弱過ぎると広い撮像画角を得ることが困難となるか、第３負レンズの負の屈折力が強過ぎてコマ収差や像面湾曲等の補正が不十分となり、高い光学性能を得るのが困難になる。

本発明のズームレンズにおいて更に好ましくは、条件式（３）乃至（１２）の数値範囲を次のように設定するのが良い。

１．５＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜４．５ ・・・（３ａ）
０．５＜ｆ２／ｆｔ＜２．５ ・・・（４ａ）
０．０１３＜ｆｗ／ＴＬｗ＜０．０４０ ・・・（５ａ）
０．０４＜｜ｆ１／ＴＬｗ｜＜０．１０ ・・・（６ａ）
０．０７＜ｆｔ／ＴＬｔ＜０．２７ ・・・（７ａ）
０．１３＜ｆ２／ＴＬｔ＜０．２７ ・・・（８ａ）
１．５＜（Ｒ１ａ＋Ｒ１ｂ）／（Ｒ１ａ−Ｒ１ｂ）＜４．０ ・・・（９ａ）
０．８＜（Ｒ２ａ＋Ｒ２ｂ）／（Ｒ２ａ−Ｒ２ｂ）＜３．０・・・（１０ａ）
１．０＜ｆＧ１／ｆＧ２＜３．５ ・・・（１１ａ）
０．４＜ｆＧ２／ｆＧ３＜１．３ ・・・（１２ａ）
また、さらに好ましくは、条件式（３ａ）乃至（１２ａ）の数値範囲を次のように設定するのが良い。

２．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜４．１ ・・・（３ｂ）
０．７＜ｆ２／ｆｔ＜２．１ ・・・（４ｂ）
０．０１５＜ｆｗ／ＴＬｗ＜０．０３３ ・・・（５ｂ）
０．０５＜｜ｆ１／ＴＬｗ｜＜０．０９ ・・・（６ｂ）
０．０９＜ｆｔ／ＴＬｔ＜０．２３ ・・・（７ｂ）
０．１６＜ｆ２／ＴＬｔ＜０．２３ ・・・（８ｂ）
１．８＜（Ｒ１ａ＋Ｒ１ｂ）／（Ｒ１ａ−Ｒ１ｂ）＜３．１ ・・・（９ａ）
１．３＜（Ｒ２ａ＋Ｒ２ｂ）／（Ｒ２ａ−Ｒ２ｂ）＜２．３・・・（１０ａ）
１．３＜ｆＧ１／ｆＧ２＜３．０ ・・・（１１ｂ）
０．５＜ｆＧ２／ｆＧ３＜１．１ ・・・（１２ｂ）

本発明のズームレンズは、第１レンズ群Ｌ１は３枚以上の負レンズと１枚以上の正レンズを有していることが好ましい。第１レンズ群Ｌ１が負レンズを３枚以上有していることは上述した通りであるが、特に軸上色収差と倍率色収差の補正のために、正レンズを１枚以上有していることが好ましい。また本発明のズームレンズにおいて、主変倍レンズ群である第２レンズ群Ｌ２は、非球面形状のレンズ面を有するレンズ及び正レンズと負レンズを接合した接合レンズをレンズ群の中に有することが好ましい。

第２レンズ群Ｌ２においては、負の屈折力の第１レンズ群から入射する発散光を収斂光へと大きく曲げる必要があり、そのとき特に球面収差が大きく発生する。従って球面収差の補正のため、第２レンズ群Ｌ２は少なくとも非球面形状のレンズを１枚以上有することが好ましい。また、軸上色収差および倍率色収差の補正のため、正レンズと負レンズを接合した接合レンズを有することが好ましい。

また本発明のズームレンズにおいて後群ＬＲは、物体側から像側へ順に、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から構成されるのが良い。そしてズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３が移動することが好ましい。このように物体側から像側へ順に、負、正、負、正と符号の異なる屈折力のレンズ群を交互に配置することで、各レンズ群の屈折力が強くなり高ズーム比化を容易に達成している。

また主変倍レンズ群は第２レンズ群Ｌ２で、変倍に伴う像面位置の補正は主に第１レンズ群Ｌ１が担っており、第３レンズ群Ｌ３が独立に移動することで高ズーム比化に伴う諸収差のズーム変動を効果的に抑制し、高い光学性能を得ている。また本発明のズームレンズにおいて、後群ＬＲは正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３から構成されるのが良い。そしてズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３が移動することが好ましい。

主変倍レンズ群は第２レンズ群Ｌ２で、変倍に伴う像面位置の補正は主に第１レンズ群Ｌ１が担っており、第３レンズ群Ｌ３が独立に移動することで高ズーム比化に伴う諸収差のズーム変動を効果的に抑制し、高い光学性能を得ている。また本発明のズームレンズにおいて後群ＬＲは、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３から構成されるのが良い。そしてズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３が移動するのが良い。

主変倍レンズ群は第２レンズ群Ｌ２で、変倍に伴う像面位置の補正は主に第１レンズ群Ｌ１が担っており、第３レンズ群Ｌ３が独立に移動することで高ズーム化に伴う諸収差のズーム変動を効果的に抑制し、高い光学性能を得ている。さらに本発明のズームレンズは以下のような構成を取ることがより好ましい。

本発明のズームレンズは、矩形の撮像領域を有する撮像素子との組み合わせにより被写体像を撮像する。

図１９は撮像素子ＩＭと撮像領域との関係を示す説明図である。図１９（Ａ）の最短焦点距離における最大像高Ｙｗは、矩形の撮像領域ＳＲの対角長の半分の長さＤよりも短く、矩形の撮像領域ＳＲの長辺方向と対角線方向の周辺部に被写体像が形成されない領域ＢＲが存在する。さらに、最短焦点距離における最大像高Ｙｗを、撮像素子ＩＭの短辺の半分の長さと略一致させることで円周魚眼を成す。

また図１９（Ａ）の最短焦点距離から図１９（Ｃ）の最長焦点距離に向けてのズーミングにより、最大像高Ｙが図１９（Ｂ）に示す中間の焦点距離まで連続的に単調増加する。ここでは最大像高Ｙが矩形の撮像素子ＩＭの対角長の半分の長さＤを初めて超える焦点距離を中間焦点距離と呼ぶ。この変倍位置が対角線魚眼となる。この変倍位置から更に最長焦点距離まで変倍を行う。

図１９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、ズーミングに伴って変化する像円径と、撮像素子ＩＭとの関係性を、実施例１を例に図示化している。図１９（Ａ）に示すように最短焦点距離においては撮像素子ＩＭの短辺長と像円径が略一致しており、全方位で１９０度の画角を持つ円周魚眼となっている。最短焦点距離からの変倍により像円径が増大することで、図１９（Ｂ）に示す中間焦点距離においては撮像素子ＩＭの対角長と像円径が略一致し、対角方向の画角が１９０度の対角線魚眼となっている。

図１９（Ｃ）に示すように最長焦点距離においても撮像素子ＩＭの対角長と像円径が略一致しており、対角画角が５５度の標準的な撮像画角となっている。なお、ここで言う像円の半径と、各焦点距離における最大像高Ｙは略一致している。但し、最長焦点距離における最大像高Ｙｔは撮像素子ＩＭの対角長の半分の長さＤより小さくても構わない。これは、画像処理によって有効撮像領域を変化させる、所謂デジタルズームとの併用が適用できるためである。

本発明のズームレンズを有する撮像装置において好ましくは次の条件式を満足するのが良い。

最長焦点距離におけるズームレンズの撮像半画角をωｔ、最短焦点距離における撮像半画角をωｗ、中間焦点距離における撮像半画角をωｍとする。最短焦点距離における像高をＹｗ、矩形の撮像素子の対角長の半分の長さをＤとする。このとき、
０．７５＜Ｄ／（ｆｔ×ｔａｎ（ωｔ））＜１．１０ ・・・（１３）
０．９＜ωｍ／ωｗ＜１．１ ・・・（１４）
１．４＜Ｄ／Ｙｗ＜２．６ ・・・（１５）
なる条件式を満足することである。

魚眼レンズは一般に、像高をＹ、焦点距離をｆ、半画角をωとするとき、下記の式を満足する射影方式を採用している。

Ｙ＝２ｆ×ｓｉｎ（ω／２） ・・・等立体角射影方式
Ｙ＝２ｆ×ｔａｎ（ω／２） ・・・立体射影方式
Ｙ＝ｆ×ω ・・・等距離射影方式
Ｙ＝ｆ×ｓｉｎω ・・・正射影方式

一方、本発明のズームレンズは、魚眼ズームレンズとしては高いズーム比を達成しており、最長焦点距離においてはＹ＝ｆ×ｔａｎωで表される中心射影方式のレンズの標準的な画角となる。このため、歪曲が大きいと不自然な映像となってしまう。

図２０は本発明のズームレンズに撮像される像円と、撮像装置に用いられる撮像素子の撮像面の概略図である。図中ＩＭは対角長が２×Ｄとなる矩形の撮像素子である。

条件式（１３）は、上記撮像素子ＩＭの対角長の半分の長さＤと、最長焦点距離における中心射影方式での理想像高ｆｔ×ｔａｎ（ωｔ）の比を規定したものであり、歪曲が大きくなり過ぎない数値範囲を規定している。条件式（１３）の下限値を超えると、樽型の歪曲が大きくなり過ぎ不自然な映像となってしまい好ましくない。条件式（１３）の上限値を超えると、糸巻き型の歪曲が大きくなり過ぎ不自然な映像となってしまい好ましくな
い。

条件式（１４）は、最短焦点距離における最大半画角ωｗと中間焦点距離における最大半画角ωｍの比を規定したものである。条件式（１４）の上限値又は下限値を超えると、円周魚眼状態から対角線魚眼状態への変倍により撮像画角が変化し過ぎ、ズーミングによって画面周辺部の被写体が映らなくなる場合があるため好ましくない。

図２０において、ＩＳｗは最短焦点距離における像円を表しており、最大像高Ｙｗは像円ＩＳｗの半径に略一致する。また、最大像高Ｙｗは矩形の撮像素子ＩＭの短辺の長さの半分ＤＳにも略一致する。ＩＳｍは、中間焦点距離における像円であり、中間焦点距離における最大像高Ｙｍは、撮像素子ＩＭの対角長の半分の長さＤと略一致する。

条件式（１５）は、矩形の撮像素子ＩＭの対角長の半分の長さＤと、最短焦点距離における最大像高Ｙｗの比を規定する。

矩形の撮像素子ＩＭのアスペクト（縦横）比は、長辺：短辺が３：２や４：３、１６：９など様々なものが存在する。円周魚眼状態において、矩形の撮像領域の周辺部に被写体像が形成されない領域が最も少ない状態は、長辺と短辺の長さが等しくなるアスペクト比１：１であり、比率が大きくなるにつれて被写体像が形成されない領域が大きくなる。

実施例１乃至５、８、９において、撮像素子ＩＭは長辺と短辺の比率が４：３である。実施例６において、撮像素子ＩＭは長辺と短辺の比率が１：１である。実施例７において、撮像素子ＩＭは長辺と短辺の比率が２．３５：１である。

条件式（１５）の下限値を超えると、最短焦点距離における最大像高Ｙｗが、矩形の撮像素子ＩＭの短辺の長さの半分ＤＳを超えるため、撮像素子ＩＭの短辺方向の映像周辺部に死角が生まれてしまい好ましくない。条件式（１５）の上限値を超えると、矩形の撮像領域の周辺部に被写体像が形成されない領域が大きくなり過ぎて、最短焦点距離で撮影する映像の解像力が低くなり好ましくない。

さらに、本発明のズームレンズにおいて、好ましくは、条件式（１３）乃至（１５）の数値範囲を次のように設定するのが良い。

０．７８＜Ｄ／（ｆｔ×ｔａｎ（ωｔ））＜１．０５ ・・・（１３ａ）
０．９５＜ωｍ／ωｗ＜１．０５ ・・・（１４ａ）
１．４０＜Ｄ／Ｙｗ＜２．５７ ・・・（１５ａ）
また、さらに好ましくは、条件式（１３ａ）乃至（１５ａ）の数値範囲を次のように設定するのが良い。

０．７８５＜Ｄ／（ｆｔ×ｔａｎ（ωｔ））＜１．０００ ・・・（１３ｂ）
０．９７＜ωｍ／ωｗ＜１．０２ ・・・（１４ｂ）
１．４０＜Ｄ／Ｙｗ＜２．５６ ・・・（１５ｂ）

次に各実施例のズームレンズのレンズ構成について説明する。実施例１乃至７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と、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４より構成される。後群ＬＲは第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４より構成される。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ように各レンズ群が移動する。これにより、各レンズ群で変倍を分担することにより、十分な変倍比を確保しつつ、レンズ全長の短縮化及び前玉有効径の小型化を図っている。

最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１は像側に凸状の軌跡で移動し、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動する。第４レンズ群Ｌ４は不動である。開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３と同じ軌跡で（一体的に）移動する。

実施例１乃至７では第３レンズ群Ｌ３でフォーカシングを行うリアフォーカス方式を採用している。レンズ断面図の第３レンズ群Ｌ３に関する実線３ａと点線３ｂは各々無限遠と近距離にフォーカスしているときの最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに伴う移動軌跡を示している。また最長焦点距離において無限遠から近距離へフォーカシングを行う場合には、レンズ断面図の矢印３ｃに示すように第３レンズ群Ｌ３を像側に繰り込むことで行っている。

実施例８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、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３より構成される。後群ＬＲは第３レンズ群Ｌ３より構成される。最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに際しては各レンズ群が矢印の如く移動する。具体的には最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１は像側に凸状の軌跡で移動し、第２レンズ群Ｌ２は単調に物体側に移動し、第３レンズ群Ｌ３は像側に移動する。開口絞りＳＰは第２レンズ群Ｌ２と同じ軌跡で（一体的に）移動する。

第３レンズ群Ｌ３に関する矢印３ａは無限遠物体にフォーカスしているときの最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに際しての移動軌跡を示す。また矢印３ｂは近距離物体にフォーカスしているときの最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに際しての移動軌跡を示す。第３レンズ群Ｌ３に関する矢印３ｃは無限遠から近距離へのフォーカシングに際しての移動方向を示している。無限遠から近距離へのフォーカシングは第３レンズ群Ｌ３が物体側へ移動する。

実施例９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より構成される。後群ＬＲは第３レンズ群Ｌ３より構成される。最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに際しては各レンズ群が矢印の如く移動する。具体的には最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１は像側に凸状の軌跡で移動し、第２レンズ群Ｌ２は単調に物体側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３は物体側に移動する。開口絞りＳＰは第２レンズ群Ｌ２と同じ軌跡で（一体的に）移動する。

第１レンズ群Ｌ１に関する矢印１ａは無限遠にフォーカスしているときの最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに際しての移動軌跡を示す。また矢印１ｂは近距離にフォーカスしているときの最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに際しての移動軌跡を示す。第１レンズ群Ｌ１に関する矢印１ｃは無限遠から近距離へのフォーカシングに際しての移動方向を示している。無限遠から近距離へのフォーカシングは第１レンズ群Ｌ１が物体側へ移動する。

尚、各実施例において第１レンズ群Ｌ１は、３枚以上の負レンズと１枚以上の正レンズを有する。又、各実施例において、第２レンズ群Ｌ２は最も物体側に両レンズ面が非球面形状の正レンズ及び負レンズと正レンズを接合した接合レンズを有している。これによって全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ている。各実施例では、Ｙ＝２ｆ×ｓｉｎ（ω／２）で表される等立体角射影方式を想定した設計が成されているが、上述した立体射影方式など魚眼レンズ特有の射影方式や、それ以外の射影方式であっても構わない。

以上のように、本発明によれば、最短焦点距離において８０度以上の広い撮像半画角を持ち、最長焦点距離において標準画角程度の画角で被写体を拡大した撮像が可能な、全系が小型で、明るいＦ値、ズーム比、高い光学性能を有するズームレンズが得られる。

図２１は本発明のズームレンズを用いた監視カメラの要部概略図である。２０は監視カメラ本体、２１は実施例１乃至９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。２２は撮像光学系２１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。

次に、本発明の実施例１乃至９にそれぞれ対応する数値データを示す。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。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とアッベ数を示す。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。面番号に付した＊はレンズ面が非球面形状であることを示す。

またＫを離心率、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２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。このとき、非球面形状は次式で表される。

ｘ＝（ｈ^２／Ｒ）／［１＋［１−（１＋Ｋ）（ｈ／Ｒ）^２］^１／２］＋Ａ４ｈ^４＋Ａ６ｈ^６＋Ａ８ｈ^８＋Ａ１０ｈ^１０＋Ａ１２ｈ^１２
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、平行平板などのガラスブロックを除く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。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。ＦｎｏはＦナンバー、半画角（ω）に関しては歪曲量を考慮した撮像可能画角に関する数値である。また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。

［実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 28.064 1.10 1.78800 47.4
2 11.648 4.71
3 38.228 0.75 1.78800 47.4
4 7.236 8.61
5 -19.301 0.45 1.75500 52.3
6 18.322 0.15
7 16.294 1.66 1.95906 17.5
8 135.475 (可変)
9(絞り) ∞ 1.00
10* 12.509 6.00 1.69350 53.2
11* -43.880 2.24
12 36.329 0.40 1.84666 23.8
13 9.146 2.92 1.49700 81.5
14 -16.179 0.15
15 819.957 1.10 1.49700 81.5
16 -26.056 (可変)
17 -40.224 0.70 1.77250 49.6
18 184.665 (可変)
19 15.913 2.04 1.49700 81.5
20 -36.252 2.00
21 ∞ 2.00 1.51633 64.1
22 ∞ 1.50
像面 ∞

非球面データ
第10面
K =-1.38286e-001 A 4=-7.49796e-005 A 6=-3.15768e-007
A 8= 1.88748e-009 A10= 6.26009e-011

第11面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.22542e-004 A 6=-5.62573e-007

各種データ
ズーム比 5.00
最短 中間 最長
焦点距離 1.67 2.77 8.37
Fナンバー 1.60 1.85 3.50
半画角（度） 95.22 94.96 27.52
像高 2.40 4.00 4.00
レンズ全長 68.02 58.97 63.93
BF 4.82 4.82 4.82

d 8 25.26 13.07 1.50
d16 1.50 3.77 8.49
d18 1.78 2.64 14.46

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -4.81
2 9 11.92
3 17 -42.70
4 19 22.54

［実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 30.125 1.40 1.83481 42.7
2 12.072 6.25
3 30.258 0.80 1.83481 42.7
4 7.021 9.74
5 -18.682 0.45 1.75500 52.3
6 17.046 0.15
7 15.215 2.94 1.95906 17.5
8 140.545 (可変)
9(絞り) ∞ 1.00
10* 12.429 5.87 1.69350 53.2
11* -32.047 2.37
12 50.275 0.40 1.84666 23.8
13 8.936 2.34 1.49700 81.5
14 -22.072 0.15
15 51.822 1.14 1.49700 81.5
16 -20.144 (可変)
17 -53.135 0.70 1.77250 49.6
18 115.735 (可変)
19 30.306 1.71 1.49700 81.5
20 -23.347 2.00
21 ∞ 2.00 1.51633 64.1
22 ∞ 1.50
像面 ∞

非球面データ
第10面
K =-1.79267e-001 A 4=-9.00830e-005 A 6=-9.80669e-007
A 8= 2.98779e-008 A10=-7.83349e-010

第11面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.22119e-004 A 6=-1.43231e-006

各種データ
ズーム比 4.00
最短 中間 最長
焦点距離 1.50 2.46 5.98
Fナンバー 1.60 1.97 3.50
半画角（度） 111.01 109.93 38.72
像高 2.40 4.00 4.00
レンズ全長 70.06 60.49 61.02
BF 4.82 4.82 4.82

d 8 24.13 11.82 1.50
d16 1.50 3.62 5.78
d18 1.53 2.14 10.84

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -4.39
2 9 11.41
3 17 -47.06
4 19 26.82

［実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 22.154 1.00 1.77250 49.6
2 11.089 3.12
3 25.416 0.70 1.77250 49.6
4 6.505 8.22
5 -15.443 0.40 1.72916 54.7
6 17.588 0.15
7 15.031 1.41 1.95906 17.5
8 74.562 (可変)
9(絞り) ∞ 1.00
10* 11.626 5.81 1.69350 53.2
11* -34.115 1.57
12 49.436 0.40 1.84666 23.8
13 9.584 2.49 1.49700 81.5
14 -13.770 0.15
15 -269.774 1.08 1.49700 81.5
16 -17.814 (可変)
17 -48.004 0.70 1.77250 49.6
18 53.579 (可変)
19 16.426 1.95 1.49700 81.5
20 -29.481 2.00
21 ∞ 2.00 1.51633 64.1
22 ∞ 1.50
像面 ∞

非球面データ
第10面
K =-6.03930e-001 A 4=-6.92722e-005 A 6=-1.14491e-006
A 8= 6.40109e-008 A10=-1.62662e-009

第11面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.14069e-004 A 6=-1.41998e-006

各種データ
ズーム比 4.00
最短 中間 最長
焦点距離 1.88 3.09 7.50
Fナンバー 1.60 1.99 3.50
半画角（度） 81.05 80.99 30.71
像高 2.40 4.00 4.00
レンズ全長 58.02 51.38 54.52
BF 4.82 4.82 4.82

d 8 19.35 9.68 1.50
d16 1.50 3.51 7.12
d18 1.53 2.55 10.27

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -4.78
2 9 10.44
3 17 -32.68
4 19 21.53

［実施例４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 38.178 1.60 1.78800 47.4
2 14.433 7.41
3 37.220 1.00 1.78800 47.4
4 8.622 11.38
5 -21.875 0.55 1.75500 52.3
6 21.735 0.18
7 19.640 1.90 1.95906 17.5
8 163.886 (可変)
9(絞り) ∞ 1.00
10* 11.916 6.00 1.69350 53.2
11* -422.860 2.22
12 24.068 0.40 1.84666 23.8
13 8.682 3.45 1.49700 81.5
14 -16.004 0.15
15 374.184 1.04 1.49700 81.5
16 -78.545 (可変)
17 -90.808 0.70 1.77250 49.6
18 30.576 (可変)
19 16.079 2.08 1.49700 81.5
20 -33.506 2.00
21 ∞ 2.00 1.51633 64.1
22 ∞ 1.50
像面 ∞

非球面データ
第10面
K = 7.32309e-003 A 4=-2.52328e-005 A 6= 2.49313e-007
A 8=-3.36977e-010 A10=-5.62066e-012

第11面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.64347e-004 A 6= 6.47698e-007

各種データ
ズーム比 8.00
最短 中間 最長
焦点距離 1.54 2.55 12.30
Fナンバー 1.60 1.83 4.50
半画角（度） 107.09 104.97 18.63
像高 2.40 4.00 4.00
レンズ全長 89.37 74.59 80.99
BF 4.82 4.82 4.82

d 8 39.01 21.44 1.50
d16 1.50 3.20 10.12
d18 2.30 3.38 22.81

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -5.39
2 9 13.11
3 17 -29.54
4 19 22.17

［実施例５］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 39.696 1.30 1.77250 49.6
2 13.243 4.05
3 24.861 0.90 1.77250 49.6
4 9.367 8.71
5 -24.039 0.65 1.69680 55.5
6 30.885 0.15
7 21.828 1.94 1.95906 17.5
8 80.313 (可変)
9(絞り) ∞ 1.00
10* 10.840 5.97 1.69350 53.2
11* 23.629 2.02
12 22.054 0.40 1.85478 24.8
13 9.602 4.23 1.49700 81.5
14 -14.229 0.15
15 14.108 1.54 1.49700 81.5
16 48.947 (可変)
17 -92.066 0.70 1.69680 55.5
18 14.722 (可変)
19 12.665 2.57 1.49700 81.5
20 -46.851 2.00
21 ∞ 2.00 1.51633 64.1
22 ∞ 1.50
像面 ∞

非球面データ
第10面
K = 2.01725e-002 A 4=-1.22434e-005 A 6= 1.06289e-007
A 8=-8.40518e-009 A10= 7.12164e-011

第11面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.05184e-004 A 6= 9.17735e-007

各種データ
ズーム比 10.00
最短 中間 最長
焦点距離 1.84 3.07 18.37
Fナンバー 1.60 1.84 4.90
半画角（度） 82.00 80.99 12.44
像高 2.40 4.00 4.00
レンズ全長 95.02 76.59 80.56
BF 4.82 4.82 4.82

d 8 49.61 28.26 1.50
d16 1.50 2.38 8.32
d18 2.12 4.17 28.95

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -7.39
2 9 13.03
3 17 -18.17
4 19 20.35

［実施例６］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 31.302 1.30 1.78800 47.4
2 12.687 5.24
3 35.463 0.90 1.78800 47.4
4 7.891 9.33
5 -18.952 0.55 1.75500 52.3
6 23.066 0.15
7 19.962 1.75 1.95906 17.5
8 455.674 (可変)
9(絞り) ∞ 1.00
10* 14.477 5.55 1.69350 53.2
11* -45.648 3.22
12 46.602 0.45 1.84666 23.8
13 10.603 3.14 1.49700 81.5
14 -18.163 0.15
15 247.748 1.21 1.49700 81.5
16 -28.226 (可変)
17 -51.679 0.80 1.77250 49.6
18 95.706 (可変)
19 15.297 2.66 1.49700 81.5
20 -38.203 2.00
21 ∞ 2.00 1.51633 64.1
22 ∞ 1.50
像面 ∞

非球面データ
第10面
K = 1.98402e-001 A 4=-5.14881e-005 A 6= 8.07605e-009
A 8= 1.00915e-009 A10=-6.08754e-012

第11面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.74683e-005 A 6=-2.01144e-009

各種データ
ズーム比 5.00
最短 中間 最長
焦点距離 1.94 2.74 9.71
Fナンバー 1.60 1.76 3.50
半画角（度） 95.84 94.98 23.68
像高 2.83 4.00 4.00
レンズ全長 75.03 67.54 71.05
BF 4.82 4.82 4.82

d 8 27.47 17.71 1.50
d16 1.50 3.27 12.22
d18 3.16 3.67 14.43

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -5.34
2 9 13.32
3 17 -43.34
4 19 22.35

［実施例７］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 24.396 1.10 1.77250 49.6
2 11.101 4.55
3 41.771 0.75 1.77250 49.6
4 6.372 7.37
5 -20.443 0.45 1.69680 55.5
6 10.652 0.15
7 10.135 3.17 1.95906 17.5
8 29.037 (可変)
9(絞り) ∞ 1.00
10* 15.418 5.98 1.69350 53.2
11* -257.173 1.62
12 34.506 0.40 1.84666 23.8
13 10.648 2.25 1.49700 81.5
14 -16.962 0.15
15 68.193 1.24 1.49700 81.5
16 -14.000 (可変)
17 -37.064 0.70 1.77250 49.6
18 -93.359 (可変)
19 12.012 2.17 1.49700 81.5
20 -76.369 2.00
21 ∞ 2.00 1.51633 64.1
22 ∞ 1.49
像面 ∞

非球面データ
第10面
K =-4.36427e-001 A 4=-1.60904e-004 A 6=-1.70189e-006
A 8= 1.03080e-008 A10=-2.33625e-009

第11面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.18458e-005 A 6=-2.28778e-006

各種データ
ズーム比 5.00
最短 中間 最長
焦点距離 1.10 2.82 5.51
Fナンバー 1.60 2.30 3.50
半画角（度） 94.90 94.97 42.60
像高 1.57 4.00 4.00
レンズ全長 69.03 55.03 59.61
BF 4.81 4.81 4.81

d 8 27.47 7.31 1.50
d16 1.50 5.97 7.08
d18 1.52 3.21 12.49

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -4.04
2 9 11.28
3 17 -80.00
4 19 21.06

［実施例８］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 27.555 1.10 1.78800 47.4
2 11.384 4.43
3 30.855 0.75 1.78800 47.4
4 6.896 6.97
5 -24.295 0.45 1.75500 52.3
6 14.538 0.14
7 12.958 1.77 1.95906 17.5
8 48.972 (可変)
9(絞り) ∞ 1.00
10* 12.525 4.76 1.69350 53.2
11* 144.132 3.54
12 31.445 0.40 1.84666 23.8
13 9.982 2.68 1.49700 81.5
14 -20.051 0.15
15 32.875 1.30 1.49700 81.5
16 -30.642 (可変)
17 -29.109 0.70 1.77250 49.6
18 -128.985 1.02
19 13.103 2.08 1.49700 81.5
20 -41.284 (可変)
21 ∞ 2.00 1.51633 64.1
22 ∞ 1.50
像面 ∞

非球面データ
第10面
K =-1.03170e-001 A 4=-3.48328e-005 A 6=-7.57643e-007
A 8= 2.53453e-008 A10=-2.98498e-010

第11面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.11596e-004 A 6=-2.20679e-007

各種データ
ズーム比 4.99
最短 中間 最長
焦点距離 1.64 2.74 8.17
Fナンバー 1.60 1.90 3.50
半画角（度） 95.00 94.94 28.42
像高 2.40 4.00 4.00
レンズ全長 68.12 59.37 63.68
BF 6.21 5.74 4.82

d 8 26.49 14.07 1.50
d16 1.50 5.63 23.45
d20 3.39 2.92 2.00

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -4.90
2 9 13.00
3 17 32.53

［実施例９］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 33.691 1.30 1.80400 46.6
2 10.001 4.91
3 44.432 0.80 1.78800 47.4
4 7.981 3.64
5 -432.818 0.50 1.75500 52.3
6 14.102 1.26
7 14.377 2.36 1.95906 17.5
8 38.724 (可変)
9(絞り) ∞ 1.00
10* 9.716 2.98 1.55332 71.7
11* -33.063 2.59
12 34.349 1.53 1.49700 81.5
13 -16.775 0.40 1.88300 40.8
14 42.341 0.13
15 11.276 1.61 1.49700 81.5
16 -30.055 0.40 1.91082 35.3
17 11.924 0.25
18 12.868 1.89 1.69680 55.5
19 -12.785 (可変)
20* 42.920 0.80 1.85135 40.1
21* 35.080 (可変)
22 ∞ 2.00 1.51633 64.1
23 ∞ 1.50
像面 ∞

非球面データ
第10面
K =-8.83459e-002 A 4=-1.14811e-004 A 6= 5.57176e-007
A 8= 2.19466e-009

第11面
K = 2.36941e+000 A 4= 6.74315e-005 A 6= 1.67148e-006
A 8=-1.66281e-009

第20面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.30255e-003 A 6=-1.07107e-006
A 8=-1.06843e-006 A10= 1.84286e-008 A12= 2.99759e-009

第21面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.09110e-003 A 6= 5.67614e-006
A 8=-1.31367e-006 A10= 5.79101e-008 A12= 2.23959e-009

各種データ
ズーム比 5.00
最短 中間 最長
焦点距離 1.71 2.77 8.56
Fナンバー 1.60 1.89 3.50
半画角（度） 89.74 90.21 26.73
像高 2.40 4.00 4.00
レンズ全長 70.01 57.03 52.22
BF 6.21 8.44 20.10

d 8 33.11 17.98 1.47
d19 1.67 1.59 1.63
d21 3.39 5.62 17.28

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -5.79
2 9 11.67
3 20 -236.70

Ｌ０ ズームレンズ ＬＲ 後群 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

Claims (15)

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、正又は負の屈折力の第３レンズ群から構成され、ズーミングに際して少なくとも前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が移動し、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、
   前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第１負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第２負レンズを有し、
   前記第１レンズ群は、最も物体側から像側へ順に連続して配置された３枚の負レンズを有し、
   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、最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに際しての前記第２レンズ群の移動量をｍ２、前記３枚の負レンズの焦点距離を物体側から像側へ順にそれぞれｆＧ１、ｆＧ２、ｆＧ３とするとき、
   ０．２＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．７
   １．０＜｜ｍ２／ｆ２｜＜４．０
   ０．８＜ｆＧ１／ｆＧ２＜４．０
   ０．３＜ｆＧ２／ｆＧ３＜１．５
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 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レンズ群から構成され、ズーミングに際して少なくとも前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が移動し、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、
   前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第１負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第２負レンズを有し、
   前記第１レンズ群は、最も物体側から像側へ順に連続して配置された３枚の負レンズを有し、
   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、最短焦点距離から最長焦点距離へのズーミングに際しての前記第２レンズ群の移動量をｍ２、前記３枚の負レンズの焦点距離を物体側から像側へ順にそれぞれｆＧ１、ｆＧ２、ｆＧ３とするとき、
   ０．２＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．５７
   １．０＜｜ｍ２／ｆ２｜＜４．０
   ０．８＜ｆＧ１／ｆＧ２＜４．０
   ０．３＜ｆＧ２／ｆＧ３＜１．５
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
3. 最短焦点距離における焦点距離をｆｗとするとき、
   １．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜５．０
   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。
4. 最長焦点距離における焦点距離をｆｔとするとき、
   ０．４＜ｆ２／ｆｔ＜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。
5. 最短焦点距離におけるレンズ全長をＴＬｗとするとき、
   ０．０１＜ｆｗ／ＴＬｗ＜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。
6. 最短焦点距離におけるレンズ全長をＴＬｗとするとき、
   ０．０３＜｜ｆ１／ＴＬｗ｜＜０．１２
   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. 最長焦点距離における焦点距離をｆｔ、最長焦点距離におけるレンズ全長をＴＬｔとするとき、
   ０．０５＜ｆｔ／ＴＬｔ＜０．３０
   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。
8. 最長焦点距離におけるレンズ全長をＴＬｔとするとき、
   ０．１＜ｆ２／ＴＬｔ＜０．３
   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。
9. 前記第１負レンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、前記第２負レンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ２ａ、Ｒ２ｂとするとき、
   １．０＜（Ｒ１ａ＋Ｒ１ｂ）／（Ｒ１ａ−Ｒ１ｂ）＜４．５
   ０．５＜（Ｒ２ａ＋Ｒ２ｂ）／（Ｒ２ａ−Ｒ２ｂ）＜３．５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
10. 前記第１レンズ群は、１枚以上の正レンズ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. 前記第２レンズ群は、非球面形状のレンズ面を有するレンズ及び正レンズと負レンズとを接合した接合レンズを有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
12. 前記第３レンズ群は、ズーミングに際して移動することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のズームレンズ。
13. 最短焦点距離における最大半画角が８０度以上であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のズームレンズ。
14. 請求項１乃至１３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。
15. 前記撮像素子の撮像領域は矩形であり、前記ズームレンズの焦点距離が最短焦点距離のときには、最大像高が前記撮像領域の対角長の半分よりも低く、前記撮像領域に被写体像が形成されない領域が存在し、
    最大像高が前記撮像領域の対角長の半分となるときの前記ズームレンズの焦点距離を中間焦点距離とするとき、最短焦点距離から前記中間焦点距離まで最大像高は連続的に増加し、
    最長焦点距離における前記ズームレンズの焦点距離をｆｔ、最長焦点距離における前記ズームレンズの撮像半画角をωｔ、最短焦点距離における撮像半画角をωｗ、前記中間焦点距離における撮像半画角をωｍ、最短焦点距離における像高をＹｗ、前記撮像素子の対角長の半分の長さをＤとするとき、
    ０．７５＜Ｄ／（ｆｔ×ｔａｎ（ωｔ））＜１．１０
    ０．９＜ωｍ／ωｗ＜１．１
    １．４＜Ｄ／Ｙｗ＜２．６
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。