JP6436653B2 - 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。

近年、撮像装置に用いられる撮像光学系は、簡易なレンズ構成で、しかも広画角、高ズーム比で全系が小型のズームレンズであることが要望されている。例えば、監視カメラ用の撮像光学系はミニドームに入れるため、小型で、また１台の監視カメラで広域な範囲の撮影（広画角化）が容易で、しかも高ズーム比のズームレンズであることが要望されている。広画角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レンズ群より成るネガティブリード型の３群ズームレンズが知られている。

この３群ズームレンズにおいて、第１レンズ群を負レンズと正レンズより構成し、第２レンズ群を３つ又は４つのレンズより構成し、第３レンズ群を１つの正レンズより構成した小型で広画角の３群ズームレンズが知られている（特許文献１，２）。またデジタルカメラやビデオカメラにおいては撮影画界を広げるためにズームレンズの歪曲収差を許容し、このときの歪曲収差を電気的な画像処理で補正することが行われている。

特開２００５−２５８０５７号公報 特開２００７−１４０３５９号公報

前述したネガティブリード型の３群ズームレンズは、全系の小型化を図りつつ、広画角化かつ高ズーム比化を達成するのが比較的容易である。ネガティブリード型の３群ズームレンズにおいて、全系の小型化及び高ズーム比化を図るには、ズームレンズを構成する各レンズ群のレンズ構成や各レンズ群の屈折力（焦点距離の逆数）等を適切に設定することが重要になってくる。

例えば第１レンズ群と第２レンズ群の屈折力や第１レンズ群を構成する各レンズ群のレンズ形状等を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成が不適切であると、広画角、高ズーム比で高い光学性能のズームレンズを得るのが大変困難になってくる。

本発明は、レンズ系全体が小型で、広画角、高ズーム比で、しかも全ズーム範囲において高い光学性能が容易に得られ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、正の屈折力の第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、最も物体側に配置された負レンズＧ１１を含む複数のレンズより構成され、
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、前記負レンズＧ１１の物体側のレンズ面と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１、Ｒ１２、前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面までの距離をＤ１とするとき、
−０．９＜ｆ１／ｆ２＜−０．２
０．１０＜（Ｒ１１＋Ｒ１２）／（Ｒ１１−Ｒ１２）＜０．５５
−１．０＜Ｄ１／ｆ１＜−０．４
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、広画角、高ズーム比で、しかも全ズーム範囲において高い光学性能が容易に得られるズームレンズが得られる。

実施例１の広角端におけるレンズ断面と移動軌跡の図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例１の広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図 実施例２の広角端におけるレンズ断面と移動軌跡の図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例２の広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図 実施例３の広角端におけるレンズ断面と移動軌跡の図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例３の広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図 実施例４の広角端におけるレンズ断面と移動軌跡の図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例４の広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図 実施例５の広角端におけるレンズ断面と移動軌跡の図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例５の広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図 実施例６の広角端におけるレンズ断面と移動軌跡の図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例６の広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図 本発明のズームレンズを監視カメラに適用したときの要部概略図

以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置を図面に基づいて説明する。本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折率の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成されている。そして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。

図１は本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。実施例１はズーム比３．９３、開口比１．８４〜２．９９のズームレンズである。

図３は本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例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５．８８、開口比１．８５〜４．３０のズームレンズである。

図５は本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例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６．７７、開口比１．８５〜４．８０のズームレンズである。

図７は本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例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４．８３、開口比１．８５〜３．８０のズームレンズである。

図９は本発明の実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例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４．２３、開口比１．８５〜３．５９のズームレンズである。

図１１は本発明の実施例６のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例６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６はズーム比７．６９、開口比１．８５〜５．６６のズームレンズである。図１３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。

各実施例のズームレンズは撮像装置に用いられる撮像光学系であり、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。尚、各実施例のズームレンズをプロジェクター等の光学機器に用いても良く、このときは、左方がスクリーン、右方が被投影画像となる。レンズ断面図において、Ｌ１は負の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群である。ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）光束を決定（制限）する開口絞りの作用をするＦナンバー決定部材（以下「開口絞り」ともいう。）である。

ＧＢは光学フィルター、フェースプレート、水晶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は像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。

矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際しての各レンズ群の移動軌跡を示している。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広角端から望遠端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広角端から望遠端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は無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際しての移動方向を示している。

収差図のうち、球面収差図において、実線はｄ線、点線はｇ線を示している。ＦｎｏはＦナンバーである。非点収差図において、ΔＭはメリディオナル像面、ΔＳはサジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角（度）である。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群が機構上、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。

各実施例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３群構成のズームレンズである。広角端から望遠端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は物体側に移動する。

各実施例のズームレンズにおけるズームタイプは、少ないレンズ群構成で小型化に有利なネガティブリードタイプとしつつ、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ために好適なレンズ構成としている。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（変倍レンズ群）を移動させることにより行い、変倍を行っている。そして変倍に伴う像面変動を第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３で補正している。

フォーカシングに際しては、第３レンズ群Ｌ３が移動する。これは、レンズ径を小さくしやすい第３レンズ群Ｌ３で行うことによりフォーカス駆動のためのレンズ鏡筒の構成を小さくして、撮像装置としての小型化に好適な構成としている。

本発明のズームレンズは、簡素なレンズ構成でありながら、広画角で、しかもズーム比４〜７程度である。ズームレンズの高倍化を実現するためには、例えば物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１レンズ群乃至第４レンズ群よりなる４群構成のポジティブリードのズームレンズが有利である。しかし、４群構成のズームレンズはレンズ枚数が多くなるために光学系全体が大型化してしまう。少ないレンズ枚数の簡素なレンズ構成と広画角を達成するためには前述した構成のネガティブリードの３群構成のズームレンズの方が有利である。

また、第３レンズ群を正の屈折力とし、第２レンズ群と全体としての正の屈折力の分担を行い、球面収差やコマ収差の補正を良好に行っている。一方、第３レンズ群を負の屈折力とすると光束径が第２レンズ群で広がってしまうため、球面収差が増大し、光学性能が低下してくる。このときの球面収差を補正するためにレンズ枚数を増やす必要があり、全系が大型化してくる。その為、本発明ではレンズ枚数の少ない簡素なレンズ構成とするために第３レンズ群を正の屈折力としている。

一方、全系の小型化を図りつつ、広画角を達成しようとすると、前玉有効径が増大し、広角端において像面湾曲が増大する。そこで、本発明では第１レンズ群Ｌ１内の最も物体側に負レンズＧ１１を配置し、この負レンズＧ１１のレンズ形状を適切に設定している。具体的には、負レンズＧ１１の物体側のレンズ面を曲率の強い凹形状とし、この凹形状のレンズ面で周辺光束を大きく曲げる事と樽型の歪曲収差を許容する事で前玉有効径の小型化と広画角化を図っている。

また、高ズーム比化すると望遠端において球面収差が多く発生してくる。その為、軸上光束が広がる開口絞りＳＰ付近の第２レンズ群Ｌ２で球面収差の発生を軽減するようにしている。具体的には、第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力を比較的弱くすることで各レンズ面の曲率を緩くし、各レンズ面において球面収差等の発生を抑えている。

本発明のズームレンズは、簡素なレンズ構成でありながら広画角でズーム比４〜７程度で良好なる光学性能を得るために、次の如く構成している。第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に、負レンズＧ１１と１つ以上のレンズより構成されている。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、負レンズＧ１１の物体側のレンズ面と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１，Ｒ１２とする。このとき、
−０．９＜ｆ１／ｆ２＜−０．２ ・・・（１）
０．１０＜（Ｒ１１＋Ｒ１２）／（Ｒ１１−Ｒ１２）＜０．５５ ・・・（２）
なる条件式を満足する。

本発明のズームレンズでは光束径が広がる開口絞りＳＰ前後のレンズ群の屈折力および第１レンズ群Ｌ１内の負レンズＧ１１のレンズ形状を適切に設定している。

条件式（１）は、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の屈折力に関する。条件式（１）はレンズ全長の短縮化を図りつつ、広角端において像面湾曲、望遠端において球面収差を良好に補正するためのものである。条件式（１）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が弱まり（負の屈折力の絶対値が小さくなり）、第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力が強まる。このため、ペッツバール和が正の方向に大きくなり、広画角化した際に広角端において像面湾曲が増大し、これを補正する上で困難となる。

また、高ズーム比化した際、望遠端において球面収差が増大し、これを第２レンズ群Ｌ２で補正するのが困難となる。一方、条件式（１）の上限値を上回ると、第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力が弱まるため、ズーミングに際しての移動量が増加し、全系が大型化してくる。

条件式（２）は、第１レンズ群Ｌ１内の負レンズＧ１１のレンズ形状に関する。条件式（２）は、前玉有効径を縮小しつつ、ズーミングによる球面収差の変動を補正するためのものである。条件式（２）の下限値を下回ると、物体側のレンズ面の曲率が強まり、歪曲が増えるため前玉有効径を軽減しつつ、広画角化を図るのが有利となるが、広角端において像面湾曲が増大し、これを軽減する事が困難となる。

一方、条件式（２）の上限値を上回ると、物体側のレンズ面の曲率が弱まり広画角化を図りつつ、ズーミングによる球面収差の変動を抑えるのが困難となる。

更に好ましくは条件式（１），（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−０．８８＜ｆ１／ｆ２＜−０．３０ ・・・（１ａ）
０．１２＜（Ｒ１１＋Ｒ１２）／（Ｒ１１−Ｒ１２）＜０．５３ ・・・（２ａ）
更に好ましくは条件式（１ａ），（２ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−０．８５＜ｆ１／ｆ２＜−０．４０ ・・・（１ｂ）
０．１５＜（Ｒ１１＋Ｒ１２）／（Ｒ１１−Ｒ１２）＜０．５０ ・・・（２ｂ）
本発明において更に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。

負レンズＧ１１の像側に隣接して配置されたレンズＧ１２の物体側のレンズ面の曲率半
径をＲ２１とする。負レンズＧ１１の物体側のレンズ面の焦点距離をｆＲ１１とする。レン
ズ面の焦点距離ｆＲ１１は負レンズＧ１１の材料の屈折率をＮ１ｎ、レンズ面の曲率半径を
Ｒ１１とするとき、
ｆＲ１１＝Ｒ１１／（Ｎ１ｎ−１）
で定義される。

第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面から第１レンズ群Ｌ１の最も像側のレンズ面までの距離をＤ１とする。負レンズＧ１１の焦点距離をｆ１ｎとする。第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズの材料の屈折率と、アッベ数を各々Ｎ１ｐ、ν１ｐ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。
−２０．０＜（Ｒ１２＋Ｒ２１）／（Ｒ１２−Ｒ２１）＜−３．５ ・・・（３）
−０．９５＜ｆ２／ｆＲ１１＜−０．５５ ・・・（４）
−１．０＜Ｄ１／ｆ１＜−０．４ ・・・（５）
０．４＜ｆ１ｎ／ｆ１＜０．７ ・・・（６）
Ｎ１ｐ＞１．９ ・・・（７）
ν１ｐ＜１９．０ ・・・（８）
但し、第１レンズ群Ｌ１は条件式（７）、（８）を満足する材料から構成される正レンズを少なくとも１つ有していれば良い。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１レンズ群Ｌ１内の空気レンズの形状に関する。条件式（３）は球面収差、像面湾曲を良好に補正するためのものである。条件式（３）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｌ１内の空気レンズの形状が物体側に強い凸のメニスカス形状となるため、歪曲収差が増大し、画角を広げる上で有利となる。しかしながら、広角端において像面湾曲を補正するのが困難となる。一方、条件式（３）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｌ１内の空気レンズの形状が凸平形状に近づくため、広角側において像面湾曲を補正するのが有利となるが、歪曲収差と望遠端において球面収差を軽減するのが困難となる。

条件式（４）は、第２レンズ群Ｌ２の屈折力と第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面の屈折力に関する。条件式（４）は主に歪曲収差と望遠端において球面収差を良好に補正するためのものである。条件式（４）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面の負の屈折力が強まるため歪曲収差を発生させて、撮影画角を広げる上で有利となるが、広角端において像面湾曲が増大し、これを補正するのが困難となる。

一方、条件式（４）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面の負の屈折力が弱まり、第１レンズ群Ｌ１より望遠端において球面収差が多く発生し、これを補正するのが困難となる。

条件式（５）は、第１レンズ群Ｌ１の屈折力と第１レンズ群Ｌ１のレンズ厚みに関する。条件式（５）は主にレンズ全長と、前玉有効径を小さくするためのものである。条件式（５）の下回ると、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が強まり、広角端において像面湾曲が増大し、これを補正するのが困難となる。一方、条件式（５）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｌ１のレンズ厚みが薄くなり、小型化に対しては有利となるが、第１レンズ群Ｌ１の最も物体側の負レンズと後続するレンズの間隔が狭まり、ズーミングに際して倍率色収差の変動を軽減するのが困難となる。

条件式（６）は、第１レンズ群Ｌ１内の負レンズＧ１１の屈折力に関する。条件式（６）は主に広角端における撮影画角を大きくしつつ、倍率色収差を良好に補正するためのものである。条件式（６）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｌ１内の負レンズＧ１１の負の屈折力が弱まり、歪曲収差の発生が小さくなり広画角化が困難になる。一方、条件式（６）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｌ１内の負レンズＧ１１の負の屈折力が強まり、撮影画角を広げる上で有利となるが、ズーミングに際して倍率色収差の変動を軽減するのが困難となる。

条件式（７）は、第１レンズ群Ｌ１の正レンズＧ１２の材料に関する。条件式（７）は主に広角側において像面湾曲を良好に補正するためのものである。条件式（７）の下限値を下回ると、パッツバール和が正の方向に大きくなり、像面湾曲を補正するのが困難となる。条件式（８）は、第１レンズ群Ｌ１の正レンズＧ１２の材料に関する。条件式（８）は主に広角端から望遠端に至る全ズーム範囲において色収差を良好に補正するためのものである。条件式（８）の上限値を上回ると、広角端において倍率色収差、望遠端において軸上色収差を補正するのが困難となる。

尚、収差補正上更に好ましくは、条件式（３）乃至（８）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−１８．０＜（Ｒ１２＋Ｒ２１）／（Ｒ１２−Ｒ２１）＜−３．７ ・・・（３ａ）
−０．９３＜ｆ２／ｆＲ１１＜−０．５７ ・・・（４ａ）
−０．９５＜Ｄ１／ｆ１＜−０．４２ ・・・（５ａ）
０．４２＜ｆ１ｎ／ｆ１＜０．７０ ・・・（６ａ）
１．９＜Ｎ１ｐ＜２．４ ・・・（７ａ）
１０．０＜ν１ｐ＜１９．０ ・・・（８ａ）

より更に好ましくは条件式（３ａ）乃至（８ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−１５．０＜（Ｒ１２＋Ｒ２１）／（Ｒ１２−Ｒ２１）＜−４．０ ・・・（３ｂ）
−０．９０＜ｆ２／ｆＲ１１＜−０．５９ ・・・（４ｂ）
−０．９０＜Ｄ１／ｆ１＜−０．４５ ・・・（５ｂ）
０．４５＜ｆ１ｎ／ｆ１＜０．６８ ・・・（６ｂ）
１．９３＜Ｎ１ｐ＜２．３０ ・・・（７ｂ）
１２．０＜ν１ｐ＜１８．０ ・・・（８ｂ）

各実施例では以上のように各レンズ群を構成することによって、簡素なレンズ構成でありながら広画角でズーム倍率も４〜７倍程度にも対応可能な良好な光学性能のズームレンズを得ている。

次に各レンズ群のレンズ構成について説明する。第１レンズ群Ｌ１は物体側のレンズ面が凹で両凹形状の負レンズＧ１１と負レンズＧ１１の像側に配置された物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズＧ１２で構成している。全系の小型化を図るために第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力を適切な範囲で強めている。このとき、第１レンズ群Ｌ１内より発生する諸収差、特に広角端において歪曲収差、像面湾曲が多く発生してくる。このとき、第１レンズ群Ｌ１で発生する歪曲収差を許容し、像面湾曲を補正する様に構成している。

第２レンズ群Ｌ２は物体側のレンズ面が凸で非球面形状の正レンズと像側の面が凹形状の負レンズとを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズで構成している。第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力を適切な範囲で強めている。このとき、第２レンズ群Ｌ２より全ズーム範囲において諸収差、特に球面収差、コマ収差が多く発生する。特に、広角端において像面湾曲が多く発生してくる。

そこで各実施例では最も物体側に、材料の屈折率が１．８を越え、非球面形状のレンズ面を有する正レンズを配置して、球面収差の発生を低減している。また、正の屈折力を接合レンズと１つの正レンズで分担し、これらの諸収差の発生を低減している。第３レンズ群Ｌ３は物体側が凸形状の１つの正レンズで構成している。第３レンズ群Ｌ３を少ないレンズ枚数で構成する事で第３レンズ群Ｌ３の薄型化、軽量化を図っている。特に物体側のレンズ面を凸形状の正レンズを用いることで、望遠端において無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングに際しての像面湾曲の変動を軽減している。

無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して第３レンズ群Ｌ３を物体側へ移動させることで第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間の空間の有効利用を図り、レンズ全長の短縮化を効果的に達成している。

各実施例のズームレンズでは、広角端での有効像円径が望遠端での有効像円径よりも小さい。尚、第１レンズ群Ｌ１はフォーカスの為には光軸方向に固定であるが、収差補正上必要に応じて移動させてもよい。また、像ぶれ補正に際して第２レンズ群Ｌ２の全体または一部を光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させてもよい。また撮像装置に用いたときは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良い。

図１３は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）の要部概略図である。図１３において、３０は監視カメラの本体、３１は各実施例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。

３２は監視カメラの本体に内蔵され、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センサーやＣＭＯＳセンサー等の固体撮像素子である。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は撮影した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。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同様に用いることができる。

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。

次に、本発明の数値実施例を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉはレンズ面の曲率半径である。ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間のレンズ肉厚および空気間隔である。ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。＊は非球面であることを示す。また、最も像側の２面はフェースプレート等のガラス材である。また、ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４は非球面係数である。

非球面形状は光軸からの高さ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、
ｘ＝（ｈ²／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）²｝^1/2］＋Ａ４・ｈ⁴＋Ａ６・ｈ⁶＋Ａ８・ｈ⁸＋Ａ１０・ｈ¹⁰＋Ａ１２・ｈ¹²＋Ａ１４・ｈ¹⁴
で表される。 但しＲは近軸曲率半径である。「ｅ−Ｘ」は「×１０^-X」を意味している。非球面は各表中の面番号の右側に＊印を付している。バックフォーカスＢＦは最も像側のレンズ面から像面までの空気距離で示している。レンズ全長は第１レンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスを加えた値である。数値実施例１乃至６で間隔ｄ５がマイナスとなっているが、これは物体側から像側へ順に、開口絞りＳＰ、第２レンズ群Ｌ２と数えたためである。又、前述の各条件式と各数値実施例との関係を表１に示す。

数値実施例１
面データ
面番号 r d nd νd
1* -8.954 0.70 1.84954 40.1
2* 4.739 0.35
3 5.445 2.32 1.95906 17.5
4 11.711 (可変)
5(絞り) ∞ -0.45
6* 5.397 2.23 1.85135 40.1
7 -9.614 0.50 1.80809 22.8
8 5.058 0.42
9 14.027 1.17 1.91082 35.3
10 -14.717 (可変)
11 13.021 1.10 1.59282 68.6
12 -16.463 (可変)
13 ∞ 0.80 1.51633 64.1
14 ∞ 1.04
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 4.61620e-001 A 4= 1.12449e-003 A 6=-7.49953e-005
A 8= 7.75284e-006 A10=-3.48847e-007 A12= 6.07585e-009

第2面
K =-1.03076e+000 A 4= 1.59743e-003 A 6=-4.44740e-005
A 8= 7.45060e-006 A10= 3.17011e-007 A12=-7.02640e-008
A14= 2.80440e-009

第6面
K =-5.57257e-001 A 4=-3.52868e-004 A 6= 2.50836e-005
A 8=-3.04108e-006

各種データ
ズーム比 3.93
広角 中間 望遠
焦点距離 2.20 5.96 8.66
Fナンバー 1.84 2.55 2.99
半画角（度） 53.28 15.51 10.60
レンズ全長 28.54 24.78 28.73
BF 3.98 7.75 11.51

d 4 13.23 3.28 1.05
d10 2.99 5.41 7.83
d12 2.41 6.18 9.95

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -5.51
2 6 7.65
3 11 12.44

数値実施例2
面データ
面番号 r d nd νd
1* -8.757 0.70 1.84954 40.1
2* 4.815 0.43
3 6.185 1.80 1.95906 17.5
4 15.678 (可変)
5(絞り) ∞ -0.40
6* 5.484 1.74 1.85135 40.1
7 -59.643 0.50 1.80518 25.5
8 4.869 0.24
9* 6.826 1.84 1.55332 71.7
10* -9.151 (可変)
11 21.704 0.95 1.59282 68.6
12 -31.463 (可変)
13 ∞ 1.63 1.51633 64.1
14 ∞ 1.06
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-4.28985e+000 A 4=-4.99112e-004 A 6= 3.85720e-005
A 8= 8.69996e-007 A10=-1.49511e-007 A12= 3.48399e-009

第2面
K =-1.20634e+000 A 4= 6.76672e-004 A 6= 8.94741e-005
A 8=-5.76347e-006 A10= 6.95375e-007 A12=-4.55193e-008
A14= 6.55979e-010

第6面
K =-5.57257e-001 A 4= 4.08081e-005 A 6= 7.26720e-006
A 8=-4.95461e-006

第9面
K =-2.02655e+000 A 4= 6.78698e-005 A 6=-1.86794e-004
A 8= 5.85007e-005

第10面
K = 1.12537e+000 A 4= 5.03807e-004 A 6=-2.56800e-004
A 8= 4.82593e-005

各種データ
ズーム比 5.88
広角 中間 望遠
焦点距離 2.21 7.76 13.00
Fナンバー 1.85 3.09 4.30
半画角（度） 54.74 11.75 6.96
レンズ全長 30.97 25.52 30.70
BF 4.39 10.97 17.55

d 4 15.80 3.07 0.97
d10 2.98 3.68 4.38
d12 2.25 8.83 15.42

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -5.65
2 6 7.72
3 11 21.81

数値実施例3
面データ
面番号 r d nd νd
1* -8.728 0.70 1.84954 40.1
2* 5.089 0.45
3 6.632 1.70 1.95906 17.5
4 17.501 (可変)
5(絞り) ∞ -0.40
6* 5.292 1.80 1.85135 40.1
7 -47.762 0.50 1.80518 25.5
8 4.899 0.30
9* 7.717 1.75 1.55332 71.7
10* -9.220 (可変)
11 15.467 0.88 1.59282 68.6
12 928.080 (可変)
13 ∞ 1.63 1.51633 64.1
14 ∞ 1.06
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-5.32288e+000 A 4=-7.36530e-004 A 6= 4.51808e-005
A 8= 1.31893e-006 A10=-1.68652e-007 A12= 3.35382e-009

第2面
K =-1.38898e+000 A 4= 7.95130e-004 A 6= 2.46986e-005
A 8= 1.80687e-006 A10= 5.69277e-007 A12=-7.14369e-008
A14= 1.81035e-009

第6面
K =-5.57257e-001 A 4= 3.51412e-005 A 6= 8.00238e-006
A 8=-4.07063e-006

第9面
K =-2.75769e+000 A 4= 5.91618e-005 A 6=-1.99352e-004
A 8= 5.69620e-005

第10面
K = 4.06210e-001 A 4= 3.39125e-004 A 6=-2.45525e-004
A 8= 4.68594e-005

各種データ
ズーム比 6.77
広角 中間 望遠
焦点距離 2.22 8.61 15.00
Fナンバー 1.85 3.20 4.80
半画角（度） 54.36 10.56 6.02
レンズ全長 31.98 25.85 31.62
BF 4.36 12.16 19.96

d 4 16.96 3.00 0.94
d10 2.97 3.00 3.03
d12 2.23 10.03 17.83

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -5.84
2 6 7.78
3 11 26.52

数値実施例4
面データ
面番号 r d nd νd
1* -8.887 0.70 1.84954 40.1
2* 4.034 0.72
3 5.593 1.94 1.95906 17.5
4 12.354 (可変)
5(絞り) ∞ -0.40
6* 5.693 1.60 1.85135 40.1
7 -35.386 0.50 1.80518 25.5
8 4.946 0.27
9* 8.341 2.13 1.55332 71.7
10* -6.204 0.00
11 ∞ (可変)
12 30.889 0.99 1.59282 68.6
13 -18.072 (可変)
14 ∞ 1.63 1.51633 64.1
15 ∞ 1.06
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-1.70854e+001 A 4= 3.80917e-004 A 6=-5.20392e-005
A 8= 2.72892e-006 A10=-1.06937e-007 A12= 2.07707e-009

第2面
K =-9.58399e-001 A 4= 3.59233e-003 A 6=-6.20851e-005
A 8=-1.00736e-005 A10= 7.77853e-007 A12=-2.86536e-008
A14= 5.22861e-010

第6面
K =-5.57257e-001 A 4=-5.11870e-004 A 6= 8.46847e-006
A 8=-1.55276e-005

第9面
K =-1.77956e+000 A 4= 2.25028e-004 A 6=-1.56374e-004
A 8= 9.69657e-005

第10面
K = 3.13695e-001 A 4= 4.59240e-004 A 6=-3.00701e-004 A 8= 6.53404e-005

各種データ
ズーム比 4.83
広角 中間 望遠
焦点距離 1.93 5.92 9.30
Fナンバー 1.85 2.90 3.80
半画角（度） 58.95 15.43 9.75
レンズ全長 29.99 25.19 29.51
BF 4.20 8.65 13.10

d 4 14.37 3.14 1.03
d11 2.98 4.96 6.94
d13 2.07 6.52 10.96

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -4.93
2 6 7.39
3 12 19.38

数値実施例5
面データ
面番号 r d nd νd
1* -10.511 0.70 1.84954 40.1
2* 3.671 0.91
3 5.522 2.06 2.10205 16.8
4 9.845 (可変)
5(絞り) ∞ -0.30
6* 6.758 1.92 1.85135 40.1
7 -37.189 0.50 2.00069 25.5
8 6.255 0.15
9* 8.379 2.33 1.55332 71.7
10* -4.745 (可変)
11 12.937 1.10 1.59282 68.6
12 -32.299 (可変)
13 ∞ 1.63 1.51633 64.1
14 ∞ 1.07
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-2.66594e+001 A 4= 8.83038e-004 A 6=-9.11166e-005
A 8= 4.45881e-006 A10=-1.23734e-007 A12= 1.45115e-009

第2面
K =-9.29116e-001 A 4= 4.37645e-003 A 6=-1.84321e-004
A 8= 5.96815e-007 A10= 8.20085e-007 A12=-7.99274e-008
A14= 2.03879e-009

第6面
K =-5.57257e-001 A 4=-8.35326e-004 A 6=-6.97410e-005
A 8=-1.16940e-005

第9面
K =-3.96947e+000 A 4=-4.11586e-004 A 6= 1.17299e-004
A 8= 3.25287e-005

第10面
K = 4.45473e-001 A 4= 1.93458e-004 A 6=-3.06263e-005
A 8= 1.33219e-005

各種データ
ズーム比 4.23
広角 中間 望遠
焦点距離 1.73 4.89 7.30
Fナンバー 1.85 2.87 3.59
半画角（度） 62.49 18.78 12.51
レンズ全長 30.17 26.04 30.30
BF 4.13 6.43 8.73

d 4 13.83 3.38 1.33
d10 2.84 6.85 10.87
d12 1.99 4.29 6.59

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -4.77
2 6 7.46
3 11 15.72

数値実施例6
面データ
面番号 r d nd νd
1* -8.469 0.70 1.84954 40.1
2* 5.553 0.65
3 7.516 1.57 1.95906 17.5
4 22.138 (可変)
5(絞り) ∞ -0.40
6* 5.247 1.93 1.85135 40.1
7 -23.367 0.50 1.80518 25.5
8 5.082 0.21
9* 7.430 1.67 1.55332 71.7
10* -9.878 (可変)
11 133.944 0.72 1.59282 68.6
12 -40.845 (可変)
13 ∞ 1.63 1.51633 64.1
14 ∞ 1.07
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-2.60893e+001 A 4=-2.94192e-003 A 6= 2.27797e-004
A 8=-4.56507e-006 A10=-2.50399e-007 A12= 9.57874e-009

第2面
K = 2.17979e-001 A 4= 1.45040e-003 A 6=-5.20278e-004
A 8= 7.79566e-005 A10=-4.15233e-006 A12=-3.49059e-008
A14= 6.20182e-009

第6面
K =-5.57257e-001 A 4= 2.31056e-004 A 6=-1.10394e-005
A 8=-3.32341e-006

第9面
K =-2.00818e+000 A 4=-4.32791e-004 A 6=-1.45538e-004
A 8= 7.88711e-005

第10面
K =-1.60716e+000 A 4= 5.54417e-004 A 6=-2.89879e-004
A 8= 8.40787e-005

各種データ
ズーム比 7.69

焦点距離 2.21 9.67 17.00
Fナンバー 1.85 3.76 5.66
半画角（度） 53.00 9.37 5.31
レンズ全長 32.95 26.21 32.95
BF 4.31 12.54 20.77

d 4 18.40 2.95 0.96
d10 2.70 3.18 3.67
d12 2.17 10.40 18.63

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -6.21
2 6 7.41
3 11 52.88

Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群 Ｌ３ 第３レンズ群
ＳＰ 開口絞り

Claims (8)

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、正の屈折力の第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、最も物体側に配置された負レンズＧ１１を含む複数のレンズより構成され、
   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、前記負レンズＧ１１の物体側のレンズ面と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１、Ｒ１２、前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面までの距離をＤ１とするとき、
   −０．９＜ｆ１／ｆ２＜−０．２
   ０．１０＜（Ｒ１１＋Ｒ１２）／（Ｒ１１−Ｒ１２）＜０．５５
   −１．０＜Ｄ１／ｆ１＜−０．４
   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. 前記負レンズＧ１１の像側に隣接して配置されたレンズＧ１２の物体側のレンズ面の曲率半径をＲ２１とするとき、
   −２０．０＜（Ｒ１２＋Ｒ２１）／（Ｒ１２−Ｒ２１）＜−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。
3. 前記負レンズＧ１１の物体側のレンズ面の焦点距離をｆＲ１１とするとき、
   −０．９５＜ｆ２／ｆＲ１１＜−０．５５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
4. 前記負レンズＧ１１の焦点距離をｆ１ｎとするとき、
   ０．４＜ｆ１ｎ／ｆ１＜０．７
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
5. 前記第１レンズ群に含まれる正レンズの材料の屈折率とアッベ数を各々Ｎ１ｐ、ν１ｐとするとき、前記第１レンズ群は、
   Ｎ１ｐ＞１．９
   ν１ｐ＜１９．０
   なる条件式を満足する材料から構成される正レンズを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 前記第１レンズ群は、前記負レンズＧ１１と、該負レンズＧ１１の像側に配置された正レンズより構成されてい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. 広角側での有効像円径が望遠端での有効像円径よりも小さい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. 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事を特徴とする撮像装置。