JP2004317901A - ズームレンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】可視域から近赤外域まで良好に収差補正をしつつ、小型で大口径比のレンズ系を実現できるズームレンズを提供する。
【解決手段】物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを備える。第２レンズ群Ｇ２を光軸上で物体側に移動させることで広角端から望遠端への変倍を行い、その変倍に伴う像面補正を第１レンズ群Ｇ１を光軸上で像側に移動させることで行う。また、以下の条件式（１）を満足する。ｆ１は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離を示し、ｆ２は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離を示す。
０．５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８ ……（１）
【選択図】 図１
【解決手段】物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを備える。第２レンズ群Ｇ２を光軸上で物体側に移動させることで広角端から望遠端への変倍を行い、その変倍に伴う像面補正を第１レンズ群Ｇ１を光軸上で像側に移動させることで行う。また、以下の条件式（１）を満足する。ｆ１は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離を示し、ｆ２は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離を示す。
０．５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８ ……（１）
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に監視用に用いられるズームレンズに関し、特に、可視域および近赤外域の双方において使用可能なズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＴＶ（Ｃｌｏｓｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＴｅｌｅＶｉｓｉｏｎ）などの監視用のカメラには、昼夜を問わず使用可能なレンズ系の開発が望まれている。特に屋外で使用される監視用のカメラでは、通常、昼間は可視光による撮影を行い、夜間は近赤外光による撮影を行うため、そのレンズ系としては、可視域から近赤外域までの広い波長域に対応したものが必要となる。
【０００３】
一般的な可視域用に設計されたレンズ系では、特に、近赤外領域において色収差が発生し、夜間の近赤外領域での撮影の際にピントずれを起こしてしまう。このため、監視カメラ用のレンズ系では、特に、可視域から近赤外域まで色収差が良好に補正されている必要がある。
【０００４】
従来、可視域から近赤外域まで色収差を補正したズームレンズとしては、例えば以下の特許文献記載のものがある。この特許文献１に記載のズームレンズは、物体側から順に負の前群と正の後群とで構成された２群タイプのズームレンズとなっている。前群としては２群３枚構成、後群としては５群６枚構成の例が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２０７１６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、監視カメラ用のレンズ系では、可視域から近赤外域まで特に色収差が良好に補正されている必要があるが、さらに、低照度での撮影に対応するため、大口径比で明るいレンズ系への要求がある。また、小型化への要求もある。したがって、これらの種々の要求を満たすレンズ系の開発が望まれている。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、可視域から近赤外域まで良好に収差補正をしつつ、小型で大口径比のレンズ系を実現できるズームレンズを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によるズームレンズは、物体側より順に、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レンズ群とを備え、第２レンズ群を光軸上で物体側に移動させることで広角端から望遠端への変倍を行い、その変倍に伴う像面補正を第１レンズ群を光軸上で像側に移動させることで行うようになされ、かつ、以下の条件式（１）を満足するように構成されているものである。
【０００９】
０．５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８ ……（１）
ただし、ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離を示し、ｆ２は、第２レンズ群の焦点距離を示す。
【００１０】
ここで、このズームレンズにおいて、第１レンズ群は、例えば、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズおよび正の屈折力を有する第４レンズからなる接合レンズとが配列された３群４枚構成となっていることが好ましい。
【００１１】
また第２レンズ群は、例えば、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズおよび負の屈折力を有する第３レンズからなる接合レンズと、最も像面側に配置され、少なくとも１面以上が非球面形状で構成された正の屈折力の第４レンズとを少なくとも含んだ構成となっていることが好ましい。このような構成にした場合、第２レンズ群の第２レンズは、以下の条件式（２），（３）を満足するように構成されていることが好ましい。
【００１２】
ｎｄ２２＜１．５５ ……（２）
νｄ２２＞６５ ……（３）
ただし、ｎｄ２２は、第２レンズ群における第２レンズのｄ線に対する屈折率を示し、νｄ２２は、第２レンズ群における第２レンズのｄ線に対するアッベ数を示す。
【００１３】
本発明によるズームレンズでは、これらの好ましい構成を必要に応じて適宜採用することで、可視域から近赤外域まで良好に収差補正が行われ、小型化および大口径比化が図られる。特に、条件式（１）を満足することで、小型化を図りつつ、諸収差が補正しやすくなる。また特に、条件式（２），（３）を満足することで、近赤外域まで良好に色収差を補正しやすくなる。
【００１４】
また、第１レンズ群を３群４枚構成とすることで、例えば、第１レンズ群を２群３枚構成にした場合に比べて、小型化を図りつつ、特に望遠端での球面収差や倍率色収差の補正がしやすくなる。また、第２レンズ群の最も像面側に、少なくとも１面以上が非球面形状で構成された正のレンズを配置することで、小型化と大口径比化とを図りやすくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態に係るズームレンズの構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（図２）のレンズ構成に対応している。なお、図１において、符号Ｒｉは、絞りＳｔも含めて最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜１７）の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。
【００１７】
このズームレンズは、可視域および近赤外域の双方において使用可能なものであり、例えば昼夜兼用の監視カメラなどに搭載して好適なものである。このズームレンズは、光軸Ｚ１に沿って、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とが、物体側より順に配設された構成となっている。このズームレンズの結像面（撮像面）には、例えば、図示しないＣＣＤ（電荷結合素子）またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｎｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などを用いた撮像素子が配置される。第２レンズ群Ｇ２と結像面との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材が配置されていても良い。図１の構成例では、撮像面を保護するためのカバーガラスＧＣが配置されている。第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間には、絞りＳｔが配置されている。
【００１８】
このズームレンズは、２群ズーム方式となっており、第２レンズ群Ｇ２を光軸上で物体側に移動させることで広角端から望遠端への変倍を行い、その変倍に伴う像面補正を第１レンズ群Ｇ１を光軸上で像側に移動させることで行うようになっている。第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２は、広角端から望遠端へと変倍させるに従い、図１に実線で示した軌跡を描くように移動する。第１レンズ群Ｇ１は、フォーカス群としての機能も兼ねている。
【００１９】
このズームレンズは、以下の条件式（１）を満足するように構成されている。ただし、ｆ１は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離を示し、ｆ２は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離を示す。
０．５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８ ……（１）
【００２０】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に、例えば、負の屈折力を有する第１レンズＬ１１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ１２と、負の屈折力を有する第３レンズＬ１３および正の屈折力を有する第４レンズＬ１４からなる接合レンズとが配列された３群４枚構成となっている。
【００２１】
第１レンズ群Ｇ１において、第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２は、例えば物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとなっている。第３レンズＬ１３は、例えば両凹形状となっている。第４レンズＬ１４は、例えば物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとなっている。
【００２２】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、例えば、正の屈折力を有する第１レンズＬ２１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２２および負の屈折力を有する第３レンズＬ２３からなる接合レンズと、最も像面側に配置され、少なくとも１面以上が非球面形状で構成された正の屈折力の第４レンズＬ２４とを少なくとも含んで構成されている。
【００２３】
第２レンズ群Ｇ２において、第１レンズＬ２１は、例えば物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとなっている。第２レンズＬ２２は、例えば両凸形状となっている。第３レンズＬ２３は、例えば両凹形状となっている。第４レンズＬ２４は、例えば近軸近傍における形状が両凸形状となっている。第４レンズＬ２４の物体側の面を非球面形状にした場合、例えば、物体側の面が、周辺に行くに従い正のパワーが弱くなるような形状であることが好ましい。
【００２４】
第２レンズＬ２２は、以下の条件式（２），（３）を満足するように構成されていることが好ましい。ただし、ｎｄ２２は、第２レンズＬ２２のｄ線に対する屈折率を示し、νｄ２２は、第２レンズＬ２２のｄ線に対するアッベ数を示す。
ｎｄ２２＜１．５５ ……（２）
νｄ２２＞６５ ……（３）
【００２５】
次に、以上のように構成されたズームレンズの作用および効果を説明する。
【００２６】
このズームレンズでは、第２レンズ群Ｇ２を光軸方向に移動させることにより、変倍が行われ、その変倍に伴う像面変動の補正が、第１レンズ群Ｇ１を光軸方向に移動させることにより行われる。フォーカス調整も、第１レンズ群Ｇ１を光軸方向に移動させることにより行われる。
【００２７】
このズームレンズでは、第１レンズ群Ｇ１を３群４枚構成とすることで、例えば、第１レンズ群Ｇ１を２群３枚構成にした場合に比べて、小型化を図りつつ、諸収差、特に望遠端での倍率色収差の補正や球面収差の補正がしやすくなる。
【００２８】
また、第２レンズ群Ｇ２の最も像面側に、少なくとも１面以上が非球面形状で構成された正のレンズ（第４レンズＬ２４）を配置することで、小型化と大口径比化を図りやすくなる。
【００２９】
条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１と第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２との比ｆ１／ｆ２の適切な範囲を規定している。条件式（１）を満足することにより、小型化を図りつつ、諸収差が補正しやすくなる。条件式（１）の上限を超えると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱くなりすぎ、第１レンズ群Ｇ１の移動量が増えてしまうため、コンパクト化を図ることができなくなる。下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が強くなりすぎ、特に、望遠端での球面収差が補正不足となるので好ましくない。
【００３０】
このズームレンズでは、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２に接合レンズを用いることで、特に軸上色収差の発生が抑えられる。条件式（２），（３）は、第２レンズ群Ｇ２における接合レンズのうち、第２レンズＬ２２の適切な硝種の条件を規定している。条件式（２），（３）を満足するようにして硝種を適切に選択することにより、特に、可視域から近赤外域まで軸上色収差を良好に補正することができる。これにより、可視域・近赤外域両用レンズを容易に実現できる。
【００３１】
このように、本実施の形態に係るズームレンズによれば、必要に応じて好ましい構成を適宜採用することで、可視域から近赤外域まで良好に収差補正を行いつつ、小型化および大口径比化を図ることができ、監視用のカメラに適した性能を容易に得ることができる。例えば、明るい環境下から低照度の環境下への撮影、または可視光による撮影から近赤外光による撮影へと移行する場合においても、フォーカス調整をし直すことなく、使い勝手の良いレンズ系を実現できる。
【００３２】
【実施例】
次に、本実施の形態に係るズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、第１および第２の数値実施例（実施例１，２）をまとめて説明する。図２（Ａ），（Ｂ）は、図１に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータ（実施例１）を示している。図３（Ａ），（Ｂ）は、実施例２に係るズームレンズのレンズデータを示している。実施例２のズームレンズの断面図は、図１とほぼ同様である。図２（Ａ）および図３（Ａ）には、その実施例のレンズデータのうち基本的なデータ部分を示し、図２（Ｂ）および図３（Ｂ）には、その実施例のレンズデータのうち非球面形状に関するデータ部分を示す。
【００３３】
各図に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、各実施例のズームレンズについて、絞りＳｔ，カバーガラスＧＣも含めて最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜１７）の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、図１において付した符号に対応させて、物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔を示す。曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの値の単位はミリメートル（ｍｍ）である。ｎｄｉの欄には、絞りＳｔ，カバーガラスＧＣも含めて、物体側からｉ番目のレンズ要素のｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率の値を示す。νｄｊの欄には、カバーガラスＧＣも含めて、物体側からｊ番目（ｊ＝１〜９）のレンズ要素のｄ線に対するアッベ数の値を示す。
【００３４】
図２（Ａ），図３（Ａ）の各レンズデータにおいて、面番号の左側に付された記号「＊」は、そのレンズ面が非球面形状であることを示す。各実施例共に、第２レンズ群Ｇ２における第４レンズＬ２４の両面Ｓ１４，Ｓ１５が非球面形状となっている。基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、光軸近傍（近軸近傍）の曲率半径の数値を示している。
【００３５】
図２（Ｂ），図３（Ｂ）の各非球面データの数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０−２」であることを示す。
【００３６】
各非球面データには、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ｂｉ，ＫＡの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。
【００３７】
Ｚ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１／２｝＋ΣＢｉ・ｈｉ ……（Ａ）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
ＫＡ：離心率
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
Ｂｉ：第ｉ次（ｉ＝３〜１０）の非球面係数
【００３８】
各実施例のズームレンズ共に、変倍に伴って第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ７，Ｄ８，Ｄ１５の値は、可変となっている。これらの面間隔Ｄ７，Ｄ８，Ｄ１５の変倍時のデータとして、広角端、および望遠端における各実施例の値を以下の表１，２に示す。表１，２にはまた、広角端と望遠端とにおける、焦点距離、Ｆナンバー（ＦＮＯ．）および画角２ω（ω：半画角）の値を、各実施例のズームレンズについてまとめて示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】
また、表３に、上述の条件式（１）〜（３）に関する値を、各実施例についてまとめて示す。表３に示したように、各実施例の値が、各条件式（１）〜（３）の数値範囲内となっている。
【００４２】
【表３】
【００４３】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例１のズームレンズにおける広角端での球面収差、非点収差、およびディストーション（歪曲収差）を示している。図５（Ａ）〜（Ｃ）は、望遠端における同様の各収差を示している。各収差図には、ｄ線を基準波長とした収差を示すが、球面収差図には、近赤外域（波長８８０ｎｍ）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ωは、半画角を示す。
【００４４】
同様に、実施例２についての諸収差を図６（Ａ）〜（Ｃ）（広角端）、および図７（Ａ）〜（Ｃ）（望遠端）に示す。
【００４５】
以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、可視域から近赤外域まで良好に収差補正がなされ、小型で大口径比のレンズ系が実現できている。
【００４６】
なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のズームレンズによれば、物体側より順に、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レンズ群とを備え、第２レンズ群を光軸上で物体側に移動させることで広角端から望遠端への変倍を行い、その変倍に伴う像面補正を第１レンズ群を光軸上で像側に移動させることで行うように構成すると共に、各レンズ群の焦点距離の比に関して適切な条件を満足するようにしたので、可視域から近赤外域まで良好に収差補正をしつつ、小型で大口径比のレンズ系を実現しやすくなる。
【００４８】
特に、第２レンズ群を、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズおよび負の屈折力を有する第３レンズからなる接合レンズと、最も像面側に配置され、少なくとも１面以上が非球面形状で構成された正の屈折力の第４レンズとを少なくとも含んだ構成にした場合には、特に最も像面側の正の第４レンズの非球面を有効に用いることで、より小型化および大口径比化を図りやすくなる。
【００４９】
また、第２レンズ群を上記の構成にした場合において、第２レンズの屈折率とアッベ数とに関して所定の条件式（２），（３）を満足することで、より良好に色収差の補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るズームレンズの全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２】実施例１に係るズームレンズのレンズデータを示す図である。
【図３】実施例２に係るズームレンズのレンズデータを示す図である。
【図４】実施例１に係るズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、およびディストーションを示す収差図である。
【図５】実施例１に係るズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、およびディストーションを示す収差図である。
【図６】実施例２に係るズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、およびディストーションを示す収差図である。
【図７】実施例２に係るズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、およびディストーションを示す収差図である。
【符号の説明】
ＧＣ…カバーガラス、Ｇ１…第１レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸。
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に監視用に用いられるズームレンズに関し、特に、可視域および近赤外域の双方において使用可能なズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＴＶ（Ｃｌｏｓｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＴｅｌｅＶｉｓｉｏｎ）などの監視用のカメラには、昼夜を問わず使用可能なレンズ系の開発が望まれている。特に屋外で使用される監視用のカメラでは、通常、昼間は可視光による撮影を行い、夜間は近赤外光による撮影を行うため、そのレンズ系としては、可視域から近赤外域までの広い波長域に対応したものが必要となる。
【０００３】
一般的な可視域用に設計されたレンズ系では、特に、近赤外領域において色収差が発生し、夜間の近赤外領域での撮影の際にピントずれを起こしてしまう。このため、監視カメラ用のレンズ系では、特に、可視域から近赤外域まで色収差が良好に補正されている必要がある。
【０００４】
従来、可視域から近赤外域まで色収差を補正したズームレンズとしては、例えば以下の特許文献記載のものがある。この特許文献１に記載のズームレンズは、物体側から順に負の前群と正の後群とで構成された２群タイプのズームレンズとなっている。前群としては２群３枚構成、後群としては５群６枚構成の例が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２０７１６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、監視カメラ用のレンズ系では、可視域から近赤外域まで特に色収差が良好に補正されている必要があるが、さらに、低照度での撮影に対応するため、大口径比で明るいレンズ系への要求がある。また、小型化への要求もある。したがって、これらの種々の要求を満たすレンズ系の開発が望まれている。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、可視域から近赤外域まで良好に収差補正をしつつ、小型で大口径比のレンズ系を実現できるズームレンズを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によるズームレンズは、物体側より順に、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レンズ群とを備え、第２レンズ群を光軸上で物体側に移動させることで広角端から望遠端への変倍を行い、その変倍に伴う像面補正を第１レンズ群を光軸上で像側に移動させることで行うようになされ、かつ、以下の条件式（１）を満足するように構成されているものである。
【０００９】
０．５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８ ……（１）
ただし、ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離を示し、ｆ２は、第２レンズ群の焦点距離を示す。
【００１０】
ここで、このズームレンズにおいて、第１レンズ群は、例えば、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズおよび正の屈折力を有する第４レンズからなる接合レンズとが配列された３群４枚構成となっていることが好ましい。
【００１１】
また第２レンズ群は、例えば、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズおよび負の屈折力を有する第３レンズからなる接合レンズと、最も像面側に配置され、少なくとも１面以上が非球面形状で構成された正の屈折力の第４レンズとを少なくとも含んだ構成となっていることが好ましい。このような構成にした場合、第２レンズ群の第２レンズは、以下の条件式（２），（３）を満足するように構成されていることが好ましい。
【００１２】
ｎｄ２２＜１．５５ ……（２）
νｄ２２＞６５ ……（３）
ただし、ｎｄ２２は、第２レンズ群における第２レンズのｄ線に対する屈折率を示し、νｄ２２は、第２レンズ群における第２レンズのｄ線に対するアッベ数を示す。
【００１３】
本発明によるズームレンズでは、これらの好ましい構成を必要に応じて適宜採用することで、可視域から近赤外域まで良好に収差補正が行われ、小型化および大口径比化が図られる。特に、条件式（１）を満足することで、小型化を図りつつ、諸収差が補正しやすくなる。また特に、条件式（２），（３）を満足することで、近赤外域まで良好に色収差を補正しやすくなる。
【００１４】
また、第１レンズ群を３群４枚構成とすることで、例えば、第１レンズ群を２群３枚構成にした場合に比べて、小型化を図りつつ、特に望遠端での球面収差や倍率色収差の補正がしやすくなる。また、第２レンズ群の最も像面側に、少なくとも１面以上が非球面形状で構成された正のレンズを配置することで、小型化と大口径比化とを図りやすくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態に係るズームレンズの構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（図２）のレンズ構成に対応している。なお、図１において、符号Ｒｉは、絞りＳｔも含めて最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜１７）の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。
【００１７】
このズームレンズは、可視域および近赤外域の双方において使用可能なものであり、例えば昼夜兼用の監視カメラなどに搭載して好適なものである。このズームレンズは、光軸Ｚ１に沿って、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とが、物体側より順に配設された構成となっている。このズームレンズの結像面（撮像面）には、例えば、図示しないＣＣＤ（電荷結合素子）またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｎｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などを用いた撮像素子が配置される。第２レンズ群Ｇ２と結像面との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材が配置されていても良い。図１の構成例では、撮像面を保護するためのカバーガラスＧＣが配置されている。第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間には、絞りＳｔが配置されている。
【００１８】
このズームレンズは、２群ズーム方式となっており、第２レンズ群Ｇ２を光軸上で物体側に移動させることで広角端から望遠端への変倍を行い、その変倍に伴う像面補正を第１レンズ群Ｇ１を光軸上で像側に移動させることで行うようになっている。第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２は、広角端から望遠端へと変倍させるに従い、図１に実線で示した軌跡を描くように移動する。第１レンズ群Ｇ１は、フォーカス群としての機能も兼ねている。
【００１９】
このズームレンズは、以下の条件式（１）を満足するように構成されている。ただし、ｆ１は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離を示し、ｆ２は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離を示す。
０．５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８ ……（１）
【００２０】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に、例えば、負の屈折力を有する第１レンズＬ１１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ１２と、負の屈折力を有する第３レンズＬ１３および正の屈折力を有する第４レンズＬ１４からなる接合レンズとが配列された３群４枚構成となっている。
【００２１】
第１レンズ群Ｇ１において、第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２は、例えば物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとなっている。第３レンズＬ１３は、例えば両凹形状となっている。第４レンズＬ１４は、例えば物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとなっている。
【００２２】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、例えば、正の屈折力を有する第１レンズＬ２１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２２および負の屈折力を有する第３レンズＬ２３からなる接合レンズと、最も像面側に配置され、少なくとも１面以上が非球面形状で構成された正の屈折力の第４レンズＬ２４とを少なくとも含んで構成されている。
【００２３】
第２レンズ群Ｇ２において、第１レンズＬ２１は、例えば物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとなっている。第２レンズＬ２２は、例えば両凸形状となっている。第３レンズＬ２３は、例えば両凹形状となっている。第４レンズＬ２４は、例えば近軸近傍における形状が両凸形状となっている。第４レンズＬ２４の物体側の面を非球面形状にした場合、例えば、物体側の面が、周辺に行くに従い正のパワーが弱くなるような形状であることが好ましい。
【００２４】
第２レンズＬ２２は、以下の条件式（２），（３）を満足するように構成されていることが好ましい。ただし、ｎｄ２２は、第２レンズＬ２２のｄ線に対する屈折率を示し、νｄ２２は、第２レンズＬ２２のｄ線に対するアッベ数を示す。
ｎｄ２２＜１．５５ ……（２）
νｄ２２＞６５ ……（３）
【００２５】
次に、以上のように構成されたズームレンズの作用および効果を説明する。
【００２６】
このズームレンズでは、第２レンズ群Ｇ２を光軸方向に移動させることにより、変倍が行われ、その変倍に伴う像面変動の補正が、第１レンズ群Ｇ１を光軸方向に移動させることにより行われる。フォーカス調整も、第１レンズ群Ｇ１を光軸方向に移動させることにより行われる。
【００２７】
このズームレンズでは、第１レンズ群Ｇ１を３群４枚構成とすることで、例えば、第１レンズ群Ｇ１を２群３枚構成にした場合に比べて、小型化を図りつつ、諸収差、特に望遠端での倍率色収差の補正や球面収差の補正がしやすくなる。
【００２８】
また、第２レンズ群Ｇ２の最も像面側に、少なくとも１面以上が非球面形状で構成された正のレンズ（第４レンズＬ２４）を配置することで、小型化と大口径比化を図りやすくなる。
【００２９】
条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１と第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２との比ｆ１／ｆ２の適切な範囲を規定している。条件式（１）を満足することにより、小型化を図りつつ、諸収差が補正しやすくなる。条件式（１）の上限を超えると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱くなりすぎ、第１レンズ群Ｇ１の移動量が増えてしまうため、コンパクト化を図ることができなくなる。下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が強くなりすぎ、特に、望遠端での球面収差が補正不足となるので好ましくない。
【００３０】
このズームレンズでは、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２に接合レンズを用いることで、特に軸上色収差の発生が抑えられる。条件式（２），（３）は、第２レンズ群Ｇ２における接合レンズのうち、第２レンズＬ２２の適切な硝種の条件を規定している。条件式（２），（３）を満足するようにして硝種を適切に選択することにより、特に、可視域から近赤外域まで軸上色収差を良好に補正することができる。これにより、可視域・近赤外域両用レンズを容易に実現できる。
【００３１】
このように、本実施の形態に係るズームレンズによれば、必要に応じて好ましい構成を適宜採用することで、可視域から近赤外域まで良好に収差補正を行いつつ、小型化および大口径比化を図ることができ、監視用のカメラに適した性能を容易に得ることができる。例えば、明るい環境下から低照度の環境下への撮影、または可視光による撮影から近赤外光による撮影へと移行する場合においても、フォーカス調整をし直すことなく、使い勝手の良いレンズ系を実現できる。
【００３２】
【実施例】
次に、本実施の形態に係るズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、第１および第２の数値実施例（実施例１，２）をまとめて説明する。図２（Ａ），（Ｂ）は、図１に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータ（実施例１）を示している。図３（Ａ），（Ｂ）は、実施例２に係るズームレンズのレンズデータを示している。実施例２のズームレンズの断面図は、図１とほぼ同様である。図２（Ａ）および図３（Ａ）には、その実施例のレンズデータのうち基本的なデータ部分を示し、図２（Ｂ）および図３（Ｂ）には、その実施例のレンズデータのうち非球面形状に関するデータ部分を示す。
【００３３】
各図に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、各実施例のズームレンズについて、絞りＳｔ，カバーガラスＧＣも含めて最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜１７）の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、図１において付した符号に対応させて、物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔を示す。曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの値の単位はミリメートル（ｍｍ）である。ｎｄｉの欄には、絞りＳｔ，カバーガラスＧＣも含めて、物体側からｉ番目のレンズ要素のｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率の値を示す。νｄｊの欄には、カバーガラスＧＣも含めて、物体側からｊ番目（ｊ＝１〜９）のレンズ要素のｄ線に対するアッベ数の値を示す。
【００３４】
図２（Ａ），図３（Ａ）の各レンズデータにおいて、面番号の左側に付された記号「＊」は、そのレンズ面が非球面形状であることを示す。各実施例共に、第２レンズ群Ｇ２における第４レンズＬ２４の両面Ｓ１４，Ｓ１５が非球面形状となっている。基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、光軸近傍（近軸近傍）の曲率半径の数値を示している。
【００３５】
図２（Ｂ），図３（Ｂ）の各非球面データの数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０−２」であることを示す。
【００３６】
各非球面データには、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ｂｉ，ＫＡの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。
【００３７】
Ｚ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１／２｝＋ΣＢｉ・ｈｉ ……（Ａ）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
ＫＡ：離心率
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
Ｂｉ：第ｉ次（ｉ＝３〜１０）の非球面係数
【００３８】
各実施例のズームレンズ共に、変倍に伴って第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ７，Ｄ８，Ｄ１５の値は、可変となっている。これらの面間隔Ｄ７，Ｄ８，Ｄ１５の変倍時のデータとして、広角端、および望遠端における各実施例の値を以下の表１，２に示す。表１，２にはまた、広角端と望遠端とにおける、焦点距離、Ｆナンバー（ＦＮＯ．）および画角２ω（ω：半画角）の値を、各実施例のズームレンズについてまとめて示す。
【００３９】
【表１】
【表２】
また、表３に、上述の条件式（１）〜（３）に関する値を、各実施例についてまとめて示す。表３に示したように、各実施例の値が、各条件式（１）〜（３）の数値範囲内となっている。
【００４２】
【表３】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例１のズームレンズにおける広角端での球面収差、非点収差、およびディストーション（歪曲収差）を示している。図５（Ａ）〜（Ｃ）は、望遠端における同様の各収差を示している。各収差図には、ｄ線を基準波長とした収差を示すが、球面収差図には、近赤外域（波長８８０ｎｍ）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ωは、半画角を示す。
【００４４】
同様に、実施例２についての諸収差を図６（Ａ）〜（Ｃ）（広角端）、および図７（Ａ）〜（Ｃ）（望遠端）に示す。
【００４５】
以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、可視域から近赤外域まで良好に収差補正がなされ、小型で大口径比のレンズ系が実現できている。
【００４６】
なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のズームレンズによれば、物体側より順に、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レンズ群とを備え、第２レンズ群を光軸上で物体側に移動させることで広角端から望遠端への変倍を行い、その変倍に伴う像面補正を第１レンズ群を光軸上で像側に移動させることで行うように構成すると共に、各レンズ群の焦点距離の比に関して適切な条件を満足するようにしたので、可視域から近赤外域まで良好に収差補正をしつつ、小型で大口径比のレンズ系を実現しやすくなる。
【００４８】
特に、第２レンズ群を、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズおよび負の屈折力を有する第３レンズからなる接合レンズと、最も像面側に配置され、少なくとも１面以上が非球面形状で構成された正の屈折力の第４レンズとを少なくとも含んだ構成にした場合には、特に最も像面側の正の第４レンズの非球面を有効に用いることで、より小型化および大口径比化を図りやすくなる。
【００４９】
また、第２レンズ群を上記の構成にした場合において、第２レンズの屈折率とアッベ数とに関して所定の条件式（２），（３）を満足することで、より良好に色収差の補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るズームレンズの全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２】実施例１に係るズームレンズのレンズデータを示す図である。
【図３】実施例２に係るズームレンズのレンズデータを示す図である。
【図４】実施例１に係るズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、およびディストーションを示す収差図である。
【図５】実施例１に係るズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、およびディストーションを示す収差図である。
【図６】実施例２に係るズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、およびディストーションを示す収差図である。
【図７】実施例２に係るズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、およびディストーションを示す収差図である。
【符号の説明】
ＧＣ…カバーガラス、Ｇ１…第１レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸。
Claims (4)
- 物体側より順に、
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
を備え、
前記第２レンズ群を光軸上で物体側に移動させることで広角端から望遠端への変倍を行い、その変倍に伴う像面補正を前記第１レンズ群を光軸上で像側に移動させることで行うようになされ、
かつ、以下の条件式（１）を満足するように構成されている
ことを特徴とするズームレンズ。
０．５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８ ……（１）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離 - 前記第１レンズ群は、物体側より順に、
負の屈折力を有する第１レンズと、
負の屈折力を有する第２レンズと、
負の屈折力を有する第３レンズおよび正の屈折力を有する第４レンズからなる接合レンズと
が配列された３群４枚構成となっている
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、物体側より順に、
正の屈折力を有する第１レンズと、
正の屈折力を有する第２レンズおよび負の屈折力を有する第３レンズからなる接合レンズと、
最も像面側に配置され、少なくとも１面以上が非球面形状で構成された正の屈折力の第４レンズと
を少なくとも含む
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。 - 前記第２レンズ群の第２レンズが、以下の条件式（２），（３）を満足するように構成されている
ことを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
ｎｄ２２＜１．５５ ……（２）
νｄ２２＞６５ ……（３）
ただし、
ｎｄ２２：第２レンズ群における第２レンズのｄ線に対する屈折率
νｄ２２：第２レンズ群における第２レンズのｄ線に対するアッベ数
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