JP6156848B2

JP6156848B2 - 変倍光学系および撮像装置

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Publication number: JP6156848B2
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Inventors: 右恭富岡
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Description

本発明は、ビデオカメラや電子スチルカメラ等に用いられる変倍光学系および撮像装置に関し、特に監視カメラ用途として好適で、可視域から近赤外域にわたる広い波長域で使用可能な変倍光学系およびこの変倍光学系を備えた撮像装置に関するものである。

従来、防犯や記録等の目的で監視カメラが用いられている。このような監視カメラ用の光学系としては、小型で安価に構成可能で、低照度の撮影条件下でも被写体を特定できるように大口径比であり、かつ、高い光学性能を有することが要求される。

また、昼夜兼用の監視カメラ用途では、無人の施設に設置し、昼間は可視光、夜間は近赤外光による撮影が行われることが多いため、可視域から近赤外域にわたる広い波長域で色収差が良好に補正され、高い光学性能を維持することが望まれている。

可視域から近赤外域にわたって色収差が良好に補正された変倍光学系としては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の光学系は、物体側から順に、負の第１レンズ群と正の第２レンズ群とを備え、２つのレンズ群の間隔を変化させて変倍を行い、この変倍に伴う像面位置の補正を第１レンズ群の移動により行うように構成されている。

国際公開第２０１２／１５３５０５号公報

近年監視カメラ用途でも５００万画素以上の撮像素子を有するカメラが現れ、これまで以上に高画質な映像を望む声が高まってきている。また、監視用途としては可視光域から近赤外域まで、高い光学性能を維持することが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、可視光域から近赤外域まで高い光学性能を有する変倍光学系およびこの変倍光学系を備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。

本発明の変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とから実質的になり、第１レンズ群と第２レンズ群の光軸方向の間隔を変化させることにより変倍を行い、変倍に伴う像面位置の補正を第１レンズ群を光軸方向に移動させることにより行うように構成された変倍光学系であって、第１レンズ群は、物体側から順に、Ｌ１１負メニスカスレンズと、Ｌ１２負レンズと、両凹レンズと正レンズを物体側からこの順に接合したＣ１１接合レンズとを有し、第２レンズ群は、最も物体側に、少なくとも１面の非球面を有し、物体側の面が凸面となるＬ２１正レンズを有し、このＬ２１正レンズの像側に負レンズおよび正レンズを物体側からこの順に接合した接合レンズを２つのみ有し、このうち物体側の方をＣ２１接合レンズ、像側の方をＣ２２接合レンズとし、下記条件式（１），（２）を満足することを特徴とする。
−１．０＜Ｒｆ１１／Ｒｆ１２＜０．７ …（１）
５５．０＜νｄａｖｅ１ …（２）
ただし、Ｒｆ１１：Ｌ１１負メニスカスレンズの物体側の面の曲率半径、Ｒｆ１２：Ｌ１２レンズの物体側の面の曲率半径、νｄａｖｅ１：Ｃ１１接合レンズを構成する正レンズより物体側に配置された負レンズのｄ線のアッベ数の平均値とする。

なお、下記条件式（１−１）を満足すればより好ましい。
０＜Ｒｆ１１／Ｒｆ１２＜０．７ …（１−１）

本発明の変倍光学系においては、下記条件式（３）を満足することが好ましく、下記条件式（３−１）を満足すればより好ましい。
２．００＜Ｔ２／ＳＴＲ２＜３．２０ …（３）
２．００＜Ｔ２／ＳＴＲ２＜３．００ …（３−１）
ただし、Ｔ２：第２レンズ群の最も物体側の面の頂点から最も像側の面の頂点までの間隔、ＳＴＲ２：第２レンズ群の広角端から望遠端に至るまでの移動量とする。

また、下記条件式（４），（５）を満足することが好ましく、下記条件式（４−１）もしくは（４−２）を満足すればより好ましい。
１．４７＜ｎｄＣ２１ｎ＜１．６０ …（４）
１．４７＜ｎｄＣ２１ｎ＜１．５０ …（４−１）
１．４７＜ｎｄＣ２１ｎ＜１．４９ …（４−２）
１．７０＜ｎｄＣ２２ｎ＜２．００ …（５）
ただし、ｎｄＣ２１ｎ：Ｃ２１接合レンズを構成する負レンズのｄ線の屈折率、ｎｄＣ２２ｎ：Ｃ２２接合レンズを構成する負レンズのｄ線の屈折率とする。

また、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
７０．０＜νｄＣ２１ａｖｅ …（６）
ただし、νｄＣ２１ａｖｅ：Ｃ２１接合レンズを構成する２枚のレンズのｄ線のアッベ数の平均値とする。

また、Ｃ２１接合レンズおよびＣ２２接合レンズは、正の屈折力を有することが好ましい。

また、下記条件式（７）を満足することが好ましい。
｜θＣＡ´Ｃ２１ｎ−θＣＡ´Ｃ２１ｐ｜＜０．０２ …（７）
ただし、θＣＡ´Ｃ２１ｎ：Ｃ２１接合レンズを構成する負レンズのＣ線，Ａ´線の部分分散比、θＣＡ´Ｃ２１ｐ：Ｃ２１接合レンズを構成する正レンズのＣ線，Ａ´線の部分分散比とする。

ここで、Ｃ線，Ａ´線の部分分散比とは、Ｃ線，Ａ´線，Ｆ線の屈折率ｎＣ，ｎＡ´，ｎＦについて下記式にて求められる定数を意味する。
θＣＡ´＝（ｎＣ−ｎＡ´）／（ｎＦ−ｎＣ）

また、Ｃ１１接合レンズの像側に、物体側の面が凹面となる負メニスカスレンズを有することが好ましい。

また、第２レンズ群は、物体側から順に、少なくとも１面の非球面を有する正レンズと、像側の面が凹面となる負メニスカスレンズと両凸レンズよりなる接合レンズと、像側の面が凹面となる負メニスカスレンズと両凸レンズよりなる接合レンズの５枚のレンズから実質的になることが好ましい。

本発明の撮像装置は、上記記載の本発明の変倍光学系を備えたものである。

なお、上記「〜から実質的になる」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやマスクやカバーガラスやフィルタ等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手ぶれ補正機構等の機構部分、等を含んでもよいことを意図するものである。

また、上記のレンズの面形状や屈折力の符号は、非球面が含まれている場合は近軸領域で考えるものとする。

本発明の変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とから実質的になり、第１レンズ群と第２レンズ群の光軸方向の間隔を変化させることにより変倍を行い、変倍に伴う像面位置の補正を第１レンズ群を光軸方向に移動させることにより行うように構成された変倍光学系であって、第１レンズ群は、物体側から順に、Ｌ１１負メニスカスレンズと、Ｌ１２負レンズと、両凹レンズと正レンズを物体側からこの順に接合したＣ１１接合レンズとを有し、第２レンズ群は、最も物体側に、少なくとも１面の非球面を有し、物体側の面が凸面となるＬ２１正レンズを有し、このＬ２１正レンズの像側に負レンズおよび正レンズを物体側からこの順に接合した接合レンズを２つのみ有し、このうち物体側の方をＣ２１接合レンズ、像側の方をＣ２２接合レンズとし、下記条件式（１），（２）を満足するものとしたので、可視光域から近赤外域まで高い光学性能を有する変倍光学系とすることが可能となる。
−１．０＜Ｒｆ１１／Ｒｆ１２＜０．７ …（１）
５５．０＜νｄａｖｅ１ …（２）

また、本発明の撮像装置は、本発明の変倍光学系を備えているため、高画質の画像を取得することができる。

本発明の一実施形態にかかる変倍光学系（実施例１と共通）のレンズ構成を示す断面図本発明の一実施形態にかかる変倍光学系（実施例１と共通）の光路図本発明の実施例２の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図本発明の実施例３の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図本発明の実施例４の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図本発明の実施例５の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図本発明の実施例６の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図本発明の実施例７の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図本発明の実施例８の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図本発明の実施例１の変倍光学系の各収差図本発明の実施例２の変倍光学系の各収差図本発明の実施例３の変倍光学系の各収差図本発明の実施例４の変倍光学系の各収差図本発明の実施例５の変倍光学系の各収差図本発明の実施例６の変倍光学系の各収差図本発明の実施例７の変倍光学系の各収差図本発明の実施例８の変倍光学系の各収差図本発明の実施形態にかかる撮像装置の概略構成図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる変倍光学系のレンズ構成を示す断面図、図２は上記変倍光学系の光路図である。図１および図２に示す構成例は、後述の実施例１の変倍光学系の構成と共通である。図１および図２においては、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。また、図２では軸上光束ｗａと最大画角の光束ｗｂを合わせて示している。

図１に示すように、この変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の光軸方向の間隔を変化させることにより変倍を行い、変倍に伴う像面位置の補正を第１レンズ群Ｇ１を光軸方向に移動させることにより行うように構成されている。

この変倍光学系を撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、プリズム、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましいため、図１および図２では、これらを想定した平行平面板状の光学部材ＰＰをレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、Ｌ１１負メニスカスレンズＬ１１と、Ｌ１２負レンズＬ１２と、両凹レンズＬ１３と正レンズＬ１４を物体側からこの順に接合したＣ１１接合レンズＣ１１とを有する。

このように、第１レンズ群Ｇ１について、物体側から順にＬ１１負メニスカスレンズＬ１１から始めることにより、広角側の変倍域において非点収差の増大を抑えることが可能となる。また、２枚の負レンズＬ１１、Ｌ１２の像側にＣ１１接合レンズＣ１１を配置することで、広角側の変倍域において倍率色収差の良好な補正が可能となり、望遠側の変倍域において軸上色収差の良好な補正が可能となる。

第２レンズ群Ｇ２は、最も物体側に、少なくとも１面の非球面を有し、物体側の面が凸面となるＬ２１正レンズＬ２１を有し、このＬ２１正レンズＬ２１の像側に負レンズおよび正レンズを物体側からこの順に接合した接合レンズを２つのみ（このうち物体側の方をＣ２１接合レンズＣ２１、像側の方をＣ２２接合レンズＣ２２とする）有する。

このように、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に正の屈折力を配置することにより、第２レンズ群Ｇ２に入射する軸上光束を発散から収束に転じさせるため、第２レンズ群Ｇ２の大径化を防ぐことができる。さらに、Ｌ２１正レンズＬ２１に続いて２つの接合レンズＣ２１，Ｃ２２を配置することにより軸上色収差・倍率色収差の補正が容易になる。物体側のＣ２１接合レンズＣ２１は特に軸上色収差、像側のＣ２２接合レンズＣ２２は特に倍率色収差の補正能力が高いので、接合レンズが１つの場合に比べ、軸上色収差と倍率色収差のバランスが取りやすい。

さらに、下記条件式（１），（２）を満足するように構成されている。条件式（１）の下限以下とならないようにすることで、広角端における歪曲収差を抑えることができる。また、条件式（１）の上限以上とならないようにすることで、像面湾曲を抑えることができるため、周辺性能の向上に寄与する。条件式（２）の下限以下とならないようにすることで、倍率色収差を抑えることができるため、撮像素子の高画素化への対応を容易にすることができる。なお、下記条件式（１−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
−１．０＜Ｒｆ１１／Ｒｆ１２＜０．７ …（１）
０＜Ｒｆ１１／Ｒｆ１２＜０．７ …（１−１）
５５．０＜νｄａｖｅ１ …（２）
ただし、Ｒｆ１１：Ｌ１１負メニスカスレンズの物体側の面の曲率半径、Ｒｆ１２：Ｌ１２レンズの物体側の面の曲率半径、νｄａｖｅ１：Ｃ１１接合レンズを構成する正レンズより物体側に配置された負レンズのｄ線のアッベ数の平均値とする。

本実施形態の変倍光学系においては、下記条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）の下限以下とならないようにすることで、第２レンズ群Ｇ２の移動量を抑えることができるため、光学系の小型化に寄与する。また、条件式（３）の上限以上とならないようにすることで、第２レンズ群Ｇ２の屈折力を抑えることができるため、球面収差が抑えられ、その結果高い光学性能を維持することが可能となる。なお、下記条件式（３−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
２．００＜Ｔ２／ＳＴＲ２＜３．２０ …（３）
２．００＜Ｔ２／ＳＴＲ２＜３．００ …（３−１）
ただし、Ｔ２：第２レンズ群の最も物体側の面の頂点から最も像側の面の頂点までの間隔、ＳＴＲ２：第２レンズ群の広角端から望遠端に至るまでの移動量とする。

また、下記条件式（４），（５）を満足することが好ましい。条件式（４）の下限以下とならないようにすることで、多様なレンズ材料を使用することができるため、軸上色収差の補正が容易となり、可視から近赤外域まで良好な光学性能を維持することが可能となる。また、条件式（４）の上限以上とならないようにすることで、像面湾曲を抑えることができるため、周辺性能の向上に寄与する。条件式（５）の下限以下とならないようにすることで、倍率色収差を抑えることができるため、周辺性能の色の向上に寄与する。また、条件式（５）の上限以上とならないようにすることで、像面湾曲を抑えることができるため、周辺性能の向上に寄与する。なお、下記条件式（４−１）もしくは（４−２）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
１．４７＜ｎｄＣ２１ｎ＜１．６０ …（４）
１．４７＜ｎｄＣ２１ｎ＜１．５０ …（４−１）
１．４７＜ｎｄＣ２１ｎ＜１．４９ …（４−２）
１．７０＜ｎｄＣ２２ｎ＜２．００ …（５）
ただし、ｎｄＣ２１ｎ：Ｃ２１接合レンズを構成する負レンズのｄ線の屈折率、ｎｄＣ２２ｎ：Ｃ２２接合レンズを構成する負レンズのｄ線の屈折率とする。

また、下記条件式（６）を満足することが好ましい。条件式（６）の下限以下とならないようにすることで、可視から近赤外域における軸上色収差を良好に補正することできるため、光学性能を良好に維持することが可能となる。
７０．０＜νｄＣ２１ａｖｅ …（６）
ただし、νｄＣ２１ａｖｅ：Ｃ２１接合レンズを構成する２枚のレンズのｄ線のアッベ数の平均値とする。

また、Ｃ２１接合レンズＣ２１およびＣ２２接合レンズＣ２２は、正の屈折力を有することが好ましい。このような構成とすることで、広角端におけるＦ値を小さくした場合でも球面収差が抑えられ、その結果高い光学性能を維持することが可能となる。

また、下記条件式（７）を満足することが好ましい。条件式（７）の上限以上とならないようにすることで、可視から近赤外までの軸上色収差の補正が容易となるため、光学性能を良好に維持することが可能となる。
｜θＣＡ´Ｃ２１ｎ−θＣＡ´Ｃ２１ｐ｜＜０．０２ …（７）
ただし、θＣＡ´Ｃ２１ｎ：Ｃ２１接合レンズを構成する負レンズのＣ線，Ａ´線の部分分散比、θＣＡ´Ｃ２１ｐ：Ｃ２１接合レンズを構成する正レンズのＣ線，Ａ´線の部分分散比とする。

また、Ｃ１１接合レンズＣ１１の像側に、物体側の面が凹面となる負メニスカスレンズＬ１５を配することが好ましい。このような構成とすることで、望遠端の軸上マージナル光線が入射・射出いずれの場合もレンズ面に垂直に近くなるため、望遠端の球面収差に大きな影響を与えずに第１レンズ群Ｇ１に負の屈折力を付加することができる。また、Ｃ１１接合レンズＣ１１の像側の面と負メニスカスレンズＬ１５との間の空気レンズにより、広角端の倍率色収差、非点収差の微調整が可能となる。

また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、少なくとも１面の非球面を有する正レンズＬ２１と、像側の面が凹面となる負メニスカスレンズＬ２２と両凸レンズＬ２３よりなるＣ２１接合レンズＣ２１と、像側の面が凹面となる負メニスカスレンズＬ２４と両凸レンズＬ２５よりなるＣ２２接合レンズＣ２２の５枚のレンズからなることが好ましい。このように、２つの接合レンズの接合面がいずれも像側に凹面を向けるようにすることで、軸上マージナル光線が接合面に垂直に近い角度で入射するため、球面収差の波長による差を生じにくくすることができる。また、第２レンズ群Ｇ２について少ないレンズ枚数でも十分な光学性能を達成することができる。

本変倍光学系において、最も物体側に配置される材料としては、具体的にはガラスを用いることが好ましく、あるいは透明なセラミックスを用いてもよい。

また、本変倍光学系が厳しい環境において使用される場合には、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コートを施すようにしてもよい。

また、図１および図２に示す例では、レンズ系と像面Ｓｉｍとの間に光学部材ＰＰを配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等をレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。

次に、本発明の変倍光学系の数値実施例について説明する。
まず、実施例１の変倍光学系について説明する。実施例１の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図１に示す。なお、図１および後述の実施例２〜８に対応した図３〜９においては、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。

実施例１の変倍光学系は、第１レンズ群Ｇ１については、物体側から順に、Ｌ１１負メニスカスレンズＬ１１と、Ｌ１２負レンズＬ１２と、Ｃ１１接合レンズＣ１１と、物体側の面が凹面となる負メニスカスレンズＬ１５から構成し、第２レンズ群Ｇ２については、物体側から順に、少なくとも１面の非球面を有する正レンズＬ２１と、２つの接合レンズＣ２１，Ｃ２２から構成したものである。

実施例１の変倍光学系の基本レンズデータを表１に、諸元に関するデータを表２に、移動面の間隔に関するデータを表３に、非球面係数に関するデータを表４に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２〜８についても基本的に同様である。

表１のレンズデータにおいて、面番号の欄には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面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、面間隔の欄には各面とその次の面との光軸Ｚ上の間隔を示す。また、ｎの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示し、θＣＡ´の欄には各光学要素のＣ線，Ａ´線の部分分散比を示す。

ここで、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、絞りＳｔ、光学部材ＰＰも含めて示している。絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載している。また、表１のレンズデータにおいて、変倍の際に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれＤＤ[面番号]と記載している。このＤＤ[面番号]に対応する数値は表３に示している。

表２の諸元に関するデータに、ズーム倍率、焦点距離ｆ´、バックフォーカスＢｆ´、Ｆ値ＦＮｏ．、全画角２ωの値を示す。

基本レンズデータ、諸元に関するデータ、および移動面の間隔に関するデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。

表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表４の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号と、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数は、下記式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３…１０）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ^２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ^２・ｈ^２）^１/２｝＋ΣＡｍ・ｈ^ｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３…１０）

実施例１の変倍光学系の各収差図を図１０に示す。なお、図１０中の上段左側から順に広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示し、図１０中の中段左側から順に中間位置での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示し、図１０中の下段左側から順に望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。球面収差、非点収差、歪曲収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ），Ｃ線(波長６５６．３ｎｍ) ，Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ) ，Ａ´線(波長７６８．２ｎｍ)についての収差をそれぞれ実線，長破線，短破線，灰色線で示す。非点収差図にはサジタル方向，タンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線と短破線で示す。倍率色収差図にはＣ線(波長６５６．３ｎｍ) ，Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ) ，Ａ´線(波長７６８．２ｎｍ)についての収差をそれぞれ長破線，短破線，灰色線で示す。なお、球面収差図のＦＮｏ．はＦ値、その他の収差図のωは半画角を意味する。

次に、実施例２の変倍光学系について説明する。実施例２の変倍光学系は、第１レンズ群Ｇ１については、物体側から順に、Ｌ１１負メニスカスレンズＬ１１と、Ｌ１２負レンズＬ１２と、Ｃ１１接合レンズＣ１１から構成し、第２レンズ群Ｇ２については、物体側から順に、少なくとも１面の非球面を有する正レンズＬ２１と、両凸レンズＬ２２と、２つの接合レンズＣ２１，Ｃ２２から構成したものである。実施例２の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図３に示す。また、実施例２の変倍光学系の基本レンズデータを表５に、諸元に関するデータを表６に、移動面の間隔に関するデータを表７に、非球面係数に関するデータを表８に、各収差図を図１１に示す。

次に、実施例３の変倍光学系について説明する。実施例３の変倍光学系は、第１レンズ群Ｇ１については、物体側から順に、Ｌ１１負メニスカスレンズＬ１１と、Ｌ１２負レンズＬ１２と、Ｃ１１接合レンズＣ１１から構成し、第２レンズ群Ｇ２については、物体側から順に、少なくとも１面の非球面を有する正レンズＬ２１と、２つの接合レンズＣ２１，Ｃ２２と、負メニスカスレンズＬ２６から構成したものである。実施例３の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図４に示す。また、実施例３の変倍光学系の基本レンズデータを表９に、諸元に関するデータを表１０に、移動面の間隔に関するデータを表１１に、非球面係数に関するデータを表１２に、各収差図を図１２に示す。

次に、実施例４の変倍光学系について説明する。実施例４の変倍光学系は、実施例１の変倍光学系と同様の構成である。実施例４の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図５に示す。また、実施例４の変倍光学系の基本レンズデータを表１３に、諸元に関するデータを表１４に、移動面の間隔に関するデータを表１５に、非球面係数に関するデータを表１６に、各収差図を図１３に示す。

次に、実施例５の変倍光学系について説明する。実施例５の変倍光学系は、実施例１の変倍光学系と同様の構成である。実施例５の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図６に示す。また、実施例５の変倍光学系の基本レンズデータを表１７に、諸元に関するデータを表１８に、移動面の間隔に関するデータを表１９に、非球面係数に関するデータを表２０に、各収差図を図１４に示す。

次に、実施例６の変倍光学系について説明する。実施例６の変倍光学系は、実施例１の変倍光学系と同様の構成である。実施例６の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図７に示す。また、実施例６の変倍光学系の基本レンズデータを表２１に、諸元に関するデータを表２２に、移動面の間隔に関するデータを表２３に、非球面係数に関するデータを表２４に、各収差図を図１５に示す。

次に、実施例７の変倍光学系について説明する。実施例７の変倍光学系は、実施例１の変倍光学系と同様の構成である。実施例７の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図８に示す。また、実施例７の変倍光学系の基本レンズデータを表２５に、諸元に関するデータを表２６に、移動面の間隔に関するデータを表２７に、非球面係数に関するデータを表２８に、各収差図を図１６に示す。

次に、実施例８の変倍光学系について説明する。実施例８の変倍光学系は、実施例１の変倍光学系と同様の構成である。実施例８の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図９に示す。また、実施例８の変倍光学系の基本レンズデータを表２９に、諸元に関するデータを表３０に、移動面の間隔に関するデータを表３１に、非球面係数に関するデータを表３２に、各収差図を図１７に示す。

実施例１〜８の変倍光学系の条件式（１）〜（７）に対応する値を表３３に示す。

以上のデータから、実施例１〜８の変倍光学系は全て、条件式（１）〜（７）を満たしており、可視光域から近赤外域まで高い光学性能を有する変倍光学系であることが分かる。

次に、本発明の実施形態にかかる撮像装置について説明する。図１８に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態の変倍光学系を用いた撮像装置の概略構成図を示す。撮像装置としては、例えば、監視カメラ、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等を挙げることができる。

図１８に示す撮像装置１０は、変倍光学系１と、変倍光学系１の像側に配置されたフィルタ２と、変倍光学系によって結像される被写体の像を撮像する撮像素子３と、撮像素子３からの出力信号を演算処理する信号処理部４を備える。変倍光学系１は、負の第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の第２レンズ群Ｇ２を有するものであり、図１８では各レンズ群を概念的に示している。撮像素子３は、変倍光学系１により形成される光学像を電気信号に変換するものであり、その撮像面は変倍光学系１の像面に一致するように配置される。撮像素子３としては例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）等を用いることができる。

また、撮像装置１０は、変倍光学系１の変倍を行うための変倍制御部５と、変倍光学系１のフォーカスを調整するためのフォーカス制御部６と、開口絞りＳｔの絞り径を変更するための絞り制御部７を備える。なお、絞り制御部７を省略した構成も可能である。

以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

１変倍光学系
２フィルタ
３撮像素子
４信号処理部
５変倍制御部
６フォーカス制御部
７絞り制御部
１０撮像装置
Ｇ１第１レンズ群
Ｇ２第２レンズ群
Ｌ１１〜Ｌ１５、Ｌ２１〜Ｌ２６レンズ
ＰＰ光学部材
Ｓｉｍ像面
Ｓｔ絞り
Ｚ光軸

Claims

物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とから実質的になり、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の光軸方向の間隔を変化させることにより変倍を行い、該変倍に伴う像面位置の補正を前記第１レンズ群を光軸方向に移動させることにより行うように構成された変倍光学系であって、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、Ｌ１１負メニスカスレンズと、Ｌ１２負レンズと、両凹レンズと正レンズを物体側からこの順に接合したＣ１１接合レンズとを有し、
前記第２レンズ群は、最も物体側に、少なくとも１面の非球面を有し、物体側の面が凸面となるＬ２１正レンズを有し、該Ｌ２１正レンズの像側に負レンズおよび正レンズを物体側からこの順に接合した接合レンズを２つのみ有し、このうち物体側の方をＣ２１接合レンズ、像側の方をＣ２２接合レンズとし、
下記条件式（１），（２）を満足する
ことを特徴とする変倍光学系。
−１．０＜Ｒｆ１１／Ｒｆ１２＜０．７ …（１）
５５．０＜νｄａｖｅ１ …（２）
ただし、
Ｒｆ１１：前記Ｌ１１負メニスカスレンズの物体側の面の曲率半径
Ｒｆ１２：前記Ｌ１２レンズの物体側の面の曲率半径
νｄａｖｅ１：前記Ｃ１１接合レンズを構成する正レンズより物体側に配置された負レンズのｄ線のアッベ数の平均値
下記条件式（３）を満足する
請求項１記載の変倍光学系。
２．００＜Ｔ２／ＳＴＲ２＜３．２０ …（３）
ただし、
Ｔ２：前記第２レンズ群の最も物体側の面の頂点から最も像側の面の頂点までの間隔
ＳＴＲ２：前記第２レンズ群の広角端から望遠端に至るまでの移動量
下記条件式（４），（５）を満足する
請求項１または２記載の変倍光学系。
１．４７＜ｎｄＣ２１ｎ＜１．６０ …（４）
１．７０＜ｎｄＣ２２ｎ＜２．００ …（５）
ただし、
ｎｄＣ２１ｎ：前記Ｃ２１接合レンズを構成する負レンズのｄ線の屈折率
ｎｄＣ２２ｎ：前記Ｃ２２接合レンズを構成する負レンズのｄ線の屈折率
下記条件式（６）を満足する
請求項１から３のいずれか１項記載の変倍光学系。
７０．０＜νｄＣ２１ａｖｅ …（６）
ただし、
νｄＣ２１ａｖｅ：前記Ｃ２１接合レンズを構成する２枚のレンズのｄ線のアッベ数の平均値
前記Ｃ２１接合レンズおよび前記Ｃ２２接合レンズは、正の屈折力を有する
請求項１から４のいずれか１項記載の変倍光学系。
下記条件式（７）を満足する
請求項１から５のいずれか１項記載の変倍光学系。
｜θＣＡ´Ｃ２１ｎ−θＣＡ´Ｃ２１ｐ｜＜０．０２ …（７）
ただし、
θＣＡ´Ｃ２１ｎ：前記Ｃ２１接合レンズを構成する負レンズのＣ線，Ａ´線の部分分散比
θＣＡ´Ｃ２１ｐ：前記Ｃ２１接合レンズを構成する正レンズのＣ線，Ａ´線の部分分散比
前記Ｃ１１接合レンズの像側に、物体側の面が凹面となる負メニスカスレンズを有する
請求項１から６のいずれか１項記載の変倍光学系。
前記第２レンズ群は、物体側から順に、少なくとも１面の非球面を有する正レンズと、像側の面が凹面となる負メニスカスレンズと両凸レンズよりなる接合レンズと、像側の面が凹面となる負メニスカスレンズと両凸レンズよりなる接合レンズの５枚のレンズから実質的になる
請求項１から７のいずれか１項記載の変倍光学系。
下記条件式（１−１）を満足する
請求項１から８のいずれか１項記載の変倍光学系。
０＜Ｒｆ１１／Ｒｆ１２＜０．７ …（１−１）
下記条件式（３−１）を満足する
請求項１から９のいずれか１項記載の変倍光学系。
２．００＜Ｔ２／ＳＴＲ２＜３．００ …（３−１）
ただし、
Ｔ２：前記第２レンズ群の最も物体側の面の頂点から最も像側の面の頂点までの間隔
ＳＴＲ２：前記第２レンズ群の広角端から望遠端に至るまでの移動量
下記条件式（４−１）を満足する
請求項１から１０のいずれか１項記載の変倍光学系。
１．４７＜ｎｄＣ２１ｎ＜１．５０ …（４−１）
ただし、
ｎｄＣ２１ｎ：前記Ｃ２１接合レンズを構成する負レンズのｄ線の屈折率
下記条件式（４−２）を満足する
請求項１から１１のいずれか１項記載の変倍光学系。
１．４７＜ｎｄＣ２１ｎ＜１．４９ …（４−２）
ただし、
ｎｄＣ２１ｎ：前記Ｃ２１接合レンズを構成する負レンズのｄ線の屈折率
請求項１から１２のいずれか１項記載の変倍光学系を備えた撮像装置。