JP2005208144A

JP2005208144A - 変倍レンズ

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Publication number: JP2005208144A
Application number: JP2004012066A
Authority: JP
Inventors: Natsuno Nishida; 夏野西田
Original assignee: Tochigi Nikon Corp; Nikon Corp
Current assignee: Tochigi Nikon Corp; Nikon Corp
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2004-01-20
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2024-01-20
Also published as: JP4592293B2

Abstract

【課題】等倍を超えた広変倍域における撮影倍率で使用しても、良好な性能を維持し得る変倍レンズを提供する。
【解決手段】本発明に係る変倍レンズＨＬ１は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＦと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを備え、第１レンズ群Ｇ１は最も物体側に位置するように物体側に凸面を向けた正レンズと負レンズの貼り合わせレンズを少なくとも１組含んで構成され、第２レンズ群Ｇ２は負の屈折力を持つ３枚の貼り合わせレンズから構成され、第３レンズ群Ｇ３は最も物体側に位置するように物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ３枚の貼り合わせレンズを含んで構成されている。そして、高倍率から低倍率側にフォーカシングする際に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔（例えば、表１中のｄ６）及び第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との空気間隔（例えば、表１中のｄ１１）が変化するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、有限距離撮影用の変倍レンズに関し、特に、基板検査用に適した高性能変倍レンズに関する。

近年、ラインＣＣＤカメラを使用した欠陥検査対象物の大きさが多様化し、それに対応する検査装置も多種必要となっている。このような要求に応えるため、絞りを挟んでほぼ対称型の前群と後群からなる光学系であり、前群と絞りとの空気間隔及び絞りと後群との空気間隔を変化させて、撮影倍率を−０．３５倍から−１．０倍までの変倍比約２．８５倍を達成する変倍レンズが開示されている（例えば、特許文献１を参照）。これにより、開示されている変倍レンズは、低倍率側から等倍までフォーカシングする際に、球面収差が負側に大きく変化するのを抑えて像面のバランスをとるとともに、コマ収差を補正する効果を発揮することで、全体繰り出し方式での問題を解決しつつある。
特開平０５−２７３４６５号公報

しかしながら、上記公報に開示された変倍レンズでは、等倍を超えた撮影倍率で使用すると、高倍率側では球面収差の増大とともに像面の倒れが大きくなり、また低倍率側ではコマ収差の発生が大きくなり、いずれの場合も補正が困難になる。このため、上記公報に開示された変倍レンズでは、等倍を超える撮影倍率での使用が非常に難しくなってしまうという問題があった。さらに、上記公報に開示された変倍レンズでは、最低倍率から最高倍率へフォーカシングにおいて等倍を外れると、前群と後群の屈折力の対称性が崩れるため、歪曲収差の増大を招き、さらには倍率色収差の変動も大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、等倍を超えた広変倍域における撮影倍率で使用しても、良好な性能を維持し得る変倍レンズを提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明に係る変倍レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第３レンズ群とを備え、前記第１レンズ群は、最も物体側に位置するように、物体側に凸面を向けた正レンズと負レンズの貼り合わせレンズを少なくとも１組含んで構成され、前記第２レンズ群は、負の屈折力を持つ３枚の貼り合わせレンズから構成され、前記第３レンズ群は、最も物体側に位置するように、物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ３枚の貼り合わせレンズを含んで構成され、高倍率から低倍率側にフォーカシングする際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔、及び、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との空気間隔が変化するように構成されている。

なお、本発明は、高倍率から低倍率側にフォーカシングする際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔が増加することが好ましい。

また、本発明は、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、最高倍率時におけるレンズ系全体の焦点距離をｆとしたとき、次式、−７．０５＜ｆ２／ｆ＜−１．５４の条件を満足することが好ましい。

また、本発明は、最高倍率時における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ１２とし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、次式、１．２９＜ｆ１２／ｆ３＜１．９１の条件を満足するが好ましい。

また、本発明は、最高倍率時における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔をＤ１２とし、最高倍率時におけるレンズ系全体の焦点距離をｆとしたとき、次式、０．００６＜Ｄ１２／ｆ＜０．０２６の条件を満足することが好ましい。

また、本発明は、最高倍率時における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔をＤ１２とし、最高倍率時における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との空気間隔をＤ２３としたとき、次式、０．０２８＜Ｄ１２／Ｄ２３＜０．２の条件を満足することが好ましい。

また、本発明は、前記開口絞りの前後にフレア絞りを有することが好ましい。

以上説明したように、本発明に係る変倍レンズによれば、実効Ｆナンバー７．７程度と明るく、撮影倍率が−１．７５倍〜−０．５８３３倍という広い変倍域において、安定して優れた結像性能を有する高解像力の変倍光学系を達成することができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る変倍レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第３レンズ群とを備えて構成されている。そして、高倍率から低倍率側にフォーカシングする際に、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔、及び、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が変化するように構成されている。なお、このとき、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が増加するように構成されていることが好ましい。

このように、本発明に係る変倍レンズは、高倍率側から低倍率側へのフォーカシングに際して、まず開口絞りを挟んでほぼ対称になるように光学系を前群と後群とに分ける。さらに、前群を物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群とに分けて、これら第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔を変化させている。これにより、本発明に係る変倍レンズは、等倍を超える広い倍率範囲（すなわち、等倍を挟んだ最高倍率から最低倍率までの倍率範囲）での収差補正を可能にして、高性能な光学系を実現可能としている。なお、開口絞りを挟んで前群と後群をほぼ対称となるように構成しているのは、等倍時に前群と後群のパワー（屈折力）がほぼ等しく、歪曲収差及び倍率色収差の発生をほぼゼロになるように補正できるためである。

そして、本発明に係る変倍レンズは、第１レンズ群は最も物体側に位置するように物体側に凸面を向けた正レンズと負レンズの貼り合わせレンズを少なくとも１組含んで構成され、第２レンズ群は負の屈折力を持つ３枚の貼り合わせレンズから構成され、第３レンズ群は最も物体側に位置するように物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ３枚の貼り合わせレンズを含んで構成されている。

このように、本発明は第１レンズ群〜第３レンズ群の各レンズ群において、色消しの意味合いを持つ貼り合わせレンズを含むことにより、広い撮影倍率範囲で軸上色収差の変動を抑えている。特に、開口絞りの前後にある（具体的には、第２レンズ群および第３レンズ群に配置されている）３枚の貼り合わせレンズは、正レンズと負レンズの屈折率差をなくして、さらに後述する各実施例のような適切な分散値の組み合わせにより、等倍を越える高い撮像倍率においても良好な収差補正を可能としている。

以下、条件式（１）〜（４）に沿って、本発明に係る変倍レンズについて詳細に説明する。本発明に係る変倍レンズは、第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、最高倍率時におけるレンズ系全体の焦点距離をｆとしたとき、次式（１）を満足することが好ましい。

−７．０５＜ｆ２／ｆ＜−１．５４（１）

上記条件式（１）は、負の屈折力を有する第２レンズ群の屈折力に関する条件であり、本発明に係る変倍レンズにおいてその効果を発揮し得る屈折力配置を規定している。条件式（１）の上限値を上回ると、第２レンズ群の負の屈折力が強過ぎて補正過剰となり、低倍率側までコマ収差が補正できなくなるとともに、球面収差が正側に増大して解像度が低下する。一方、条件式（１）の下限値を下回ると、第２レンズ群の屈折力が弱くなり、第１レンズ群と第２レンズ群とのフローティングによる軸外コマ収差を補正する効果がなくなってしまう。また、第１レンズ群の屈折力と第３レンズ群の屈折力が相対的に非常に強くなり、特に高倍率側の球面収差が負側に増大して、像面湾曲も負側に倒れて良好な画質を確保することが困難になる。

また、本発明に係る変倍レンズは、最高倍率時における第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離をｆ１２とし、第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、次式（２）を満足することが好ましい。

１．２９＜ｆ１２／ｆ３＜１．９１（２）

上記条件式（２）は、（第１レンズ群と第２レンズ群とからなる）前群と（第３レンズ群からなる）後群における屈折力配分を定めるものであり、第３レンズ群の屈折力を全撮影倍率範囲において維持して、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔で決まる前群の屈折力を高倍率から低倍率へと変倍していくにつれて強くなるように変化させる。このような条件式（２）の上限値を上回ると、第３レンズ群からなる後群の屈折力が相対的に強くなり、高倍率側の球面収差が補正過剰となって正側に増大して、低倍率側まで像面とのバランスをとることが非常に難しくなる。一方、条件式（２）の下限値を下回ると、（第１レンズ群及び第２レンズ群からなる）前群の屈折力が強くなり過ぎてしまうことにより前群で発生する球面収差が低倍率側で増大するとともに、前群と後群の屈折力の対称性が大きく崩れることにより歪曲収差及びコマ収差の補正が難しくなる。

以下に述べる条件式（３）及び（４）は、物像間距離を変化させて広変倍域を達成するために、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔及び第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔を利用したフローティング手法を採用する際に、諸収差を良好に補正するための適切な空気間隔（すなわち、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔及び第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔）を定めるものである。

本発明に係る変倍レンズは、最高倍率時における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔をＤ１２とし、最高倍率時におけるレンズ系全体の焦点距離をｆとしたとき、次式（３）を満足することが好ましい。

０．００６＜Ｄ１２／ｆ＜０．０２６（３）

上記条件式（３）は、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔を定めるものである。この条件式（３）の上限値を上回ると、第１レンズ群から射出して第２レンズ群へ入射する軸外光線の入射位置が低くなるため、軸外コマ収差が悪化して補正が困難になる。一方、条件式（３）の下限値を下回ると、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が小さくなり、機械的に干渉する。

また、本発明に係る変倍レンズは、最高倍率時における第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔をＤ１２とし、最高倍率時における第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔をＤ２３としたとき、次式（４）を満足することが好ましい。

０．０２８＜Ｄ１２／Ｄ２３＜０．２（４）

上記条件式（４）は、撮影倍率全域において球面収差と非点収差をバランス良く補正するため、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔と、第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔との比率を決定するものである。条件式（４）の上限値を上回ると、第３レンズ群による正側の球面収差及び非点収差の発生量が増大して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔での適切なフローティング効果が得られない。一方、条件式（４）の下限値を下回ると、高倍率側での球面収差の補正が困難になる。

さらに、本発明に係る変倍レンズは、高次のコマ収差を押さえるために、開口絞りの前後にフレア絞りを有することが好ましい。ここで、高倍率側から低倍率側へフォーカシングする際に、開口絞り及びフレア絞りは、第２レンズ群または第３レンズ群のいずれか一方と一緒に移動してもよいし、独立して移動してもよい。また、高倍率側から低倍率側へフォーカシングする際に、各倍率において絞り径を変化させることにより、各倍率での周辺光量を十分に確保することができて、高解像度を達成できる。

以下、本発明の各実施例を添付図面に基づいて説明する。なお、添付図面おいては、像面を符号Ｉで示している。

これから説明する、本発明に係る変倍レンズの４つの実施例においては、図１、図５、図９、図１３にそれぞれ示すように、いずれも、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを備え、第１レンズ群Ｇ１は最も物体側に位置するように物体側に凸面を向けた正レンズと負レンズの貼り合わせレンズを少なくとも１組含み、第２レンズ群Ｇ２は負の屈折力を持つ３枚の貼り合わせレンズからなり、第３レンズ群Ｇ３は最も物体側に位置するように物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ３枚の貼り合わせレンズを含むと構成とした。

そして、高倍率側から低倍率側へフォーカシングする際に、物体距離（物体側から第１レンズ群までの距離）、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔、及び、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との空気間隔（絞り空間）が変化する構成とした。また、高倍率側から低倍率側へフォーカシングする際に、開口絞りＳは、いずれの実施例においても第２レンズ群Ｇ２と一体となって移動するとともに、絞り径を変化させて各撮影倍率での明るさを実効Ｆナンバー７．７として周辺光量を十分に確保することを可能にした。

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１〜図５を用いて説明する。図１は、第１実施例に係る変倍レンズのレンズ構成図である。第１実施例に係る変倍レンズＨＬ１において、第１レンズ群Ｇ１には、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズＬ１と両凹レンズＬ２とからなる貼り合わせレンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と両凸レンズＬ４とからなる貼り合わせレンズを配置して、正の屈折力を有するレンズ群を構成している。また、第２レンズ群Ｇ２には、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６及び物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７との貼り合わせレンズを配置して、負の屈折力を有するレンズ群を構成している。また、第３レンズ群Ｇ３には、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ８と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ９及び物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１０とからなる貼り合わせレンズ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１２とからなる貼り合わせレンズ、両凹レンズＬ１３と両凸レンズＬ１４を配置して、正の屈折力を有するレンズ群を構成している。なお、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間には、開口絞りＳが配置されている。

図２は、高倍率側（-1.75倍）から等倍（-1.00倍）を挟んで低倍率側（-0.5833倍）まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図であり、図２（ａ）は変倍レンズＨＬ１が撮像倍率-1.75倍（高倍率側）にあるときの各レンズ群の位置、図２（ｂ）は変倍レンズＨＬ１が撮像倍率-1.00倍（等倍）にあるときの各レンズ群の位置、図２（ｃ）は変倍レンズＨＬ１が撮像倍率-0.5833倍（低倍率側）にあるときの各レンズ群の位置をそれぞれ示している。なお、開口絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と一体となって移動している。

次に、この第１実施例における各レンズの諸元を表１に示す（但し、長さの単位は全てｍｍである）。この諸元の表において、第１欄ｍは物体側からの各光学面の番号（以下、面番号と称する）、第２欄ｒは各光学面の曲率半径、第３欄ｄは各光学面から次の光学面（または像面）までの光軸上の距離、第４欄νはアッベ数、第５欄ｎはｄ線（λ＝587.56ｎｍ）に対する屈折率、第６欄は各レンズ成分をそれぞれ表している。また、表中では、Ｆｅは実効Ｆナンバー、βは撮影倍率、Ｄ０は物体距離を示している。以上、表の説明は、他の実施例においても同様である。

第１実施例では、面番号６に示す面間隔ｄ６（すなわち面番号６と面番号７との面間隔）と、面番号１１に示す面間隔ｄ１１（すなわち面番号１１と面番号１２との面間隔）はフォーカシングする際に変化する。また、面番号１１が開口絞りＳに相当している。

（表１）
Fe＝7.7
ｍｒｄ ν ｎ
1 702.0736 8.5000 82.52 1.497820 L1
2 -40.5552 2.4500 64.12 1.516800 L2
3 175.9380 0.2000 1.000000
4 70.0000 4.5000 48.87 1.531720 L3
5 53.1031 9.5000 67.87 1.593189 L4
6 -436.6233 d6（可変） 1.000000
7 39.0048 6.5000 67.87 1.593189 L5
8 95.5568 2.5000 52.32 1.517420 L6
9 24.3988 5.4000 47.82 1.757000 L7
10 23.7124 14.7500 1.000000
11 開口絞りＳ d11(可変) 1.000000
12 -23.8762 5.4000 50.85 1.570990 L8
13 -18.2210 3.5000 52.32 1.517420 L9
14 -47.0835 6.0000 67.87 1.593189 L10
15 -42.3346 5.0000 1.000000
16 -267.1949 7.0500 67.87 1.593189 L11
17 -31.4666 2.4000 48.87 1.531720 L12
18 -58.3639 0.2000 1.000000
19 -347.2786 2.5500 52.95 1.571350 L13
20 69.8200 8.0000 82.52 1.497820 L14
21 -106.4123 1.000000

（変倍における可変間隔）
β -1.75 -1.00 -0.5833
D0 102.3573 154.5617 244.0704
d6 2.15000 7.00000 10.90000
d11 12.65000 12.30000 10.10000

（条件式対応値）
ｆ２＝-290.500
ｆ＝ 120.029
ｆ１２＝ 174.429
ｆ３＝ 118.853
Ｄ１２＝ 2.15
Ｄ２３＝ 27.5

（条件式）
（１）ｆ２／ｆ＝-2.42
（２）ｆ１２／ｆ３＝ 1.47
（３）Ｄ１２／ｆ＝ 0.018
（４）Ｄ１２／Ｄ２３＝ 0.078

このように第１実施例では、上記条件式（１）〜（４）は全て満たされることが分かる。

図３は撮像倍率βが-1.75倍における諸収差図、図４は撮像倍率βが-1.00倍における諸収差図、図５は撮像倍率βが-0.5833倍における諸収差図を示している。なお、各収差図において、ｄはｄ線（λ＝587.56nm）、ｇはｇ線（λ＝435.83nm）、ＣはＣ線（λ＝656.28nm）、ＦはＦ線（λ＝486.13nm）をそれぞれ示している。また、球面収差図におけるＦｅの値は実効Ｆナンバーであり、非点収差図及び歪曲収差図におけるＹの値は像高の最大値であり、コマ収差図におけるＹの値は各像高の値である。さらに、非点収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様である。

各収差図から明らかなように、第１実施例に係る変倍レンズＨＬ１では、撮影倍率が−１．７５倍〜−０．５８３３倍という広い変倍域において、実効Ｆナンバーで７．７の明るさを有しつつ、諸収差が良好に補正され、安定して優れた結像性能が確保されていることが分かる。

（第２実施例）
以下、本発明の第２実施例について図６〜図１０を用いて説明する。図６は、第２実施例に係る変倍レンズＨＬ２のレンズ構成図である。第２実施例に係る変倍レンズＨＬ２において、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１には、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズＬ１と両凹レンズＬ２とからなる貼り合わせレンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と両凸レンズＬ４とからなる貼り合わせレンズを配置して、正の屈折力を有するレンズ群を構成している。また、第２レンズ群Ｇ２には、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６及び物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７との貼り合わせレンズを配置して、負の屈折力を有するレンズ群を構成している。また、第３レンズ群Ｇ３には、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ８と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ９及び物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１０とからなる貼り合わせレンズ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１２とからなる貼り合わせレンズ、両凹レンズＬ１３と両凸レンズＬ１４を配置して、正の屈折力を有するレンズ群を構成している。なお、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間には、開口絞りＳが配置されている。

図７は、高倍率側（-1.75倍）から等倍（-1.00倍）を挟んで低倍率側（-0.5833倍）まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図であり、図７（ａ）は変倍レンズＨＬ２が撮像倍率-1.75倍（高倍率側）にあるときの各レンズ群の位置、図７（ｂ）は変倍レンズＨＬ２が撮像倍率-1.00倍（等倍）にあるときの各レンズ群の位置、図７（ｃ）は変倍レンズＨＬ２が撮像倍率-0.5833倍（低倍率側）にあるときの各レンズ群の位置をそれぞれ示している。なお、開口絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と一体となって移動している。

次に、この第２実施例における各レンズの諸元を表２に示す。なお、第２実施例では、面番号６に示す面間隔ｄ６（すなわち面番号６と面番号７との面間隔）と、面番号１１に示す面間隔ｄ１１（すなわち面番号１１と面番号１２との面間隔）はフォーカシングする際に変化する。また、面番号１１が開口絞りＳに相当している。

（表２）
Fe＝7.7
ｍｒｄ ν ｎ
1 197.6374 7.0000 82.52 1.497820 L1
2 -43.6597 3.0000 64.12 1.516800 L2
3 155.6731 3.0000 1.000000
4 67.5879 4.5000 50.85 1.570990 L3
5 36.2191 9.5000 67.87 1.593189 L4
6 -1205.7046 d6(可変) 1.000000
7 35.4362 5.9911 67.87 1.593189 L5
8 33.8366 2.3043 54.62 1.514540 L6
9 24.2500 4.9772 47.38 1.788000 L7
10 22.0739 13.5951 1.000000
11 開口絞りＳ d11(可変) 1.000000
12 -24.2961 5.4000 50.85 1.570990 L8
13 -16.7185 3.5000 52.32 1.517420 L9
14 -231.8648 6.0000 67.87 1.593189 L10
15 -43.3155 5.0000 1.000000
16 -193.6937 7.0500 67.87 1.593189 L11
17 -29.9223 2.3000 50.85 1.570990 L12
18 -52.3453 3.0000 1.000000
19 -505.3142 2.5000 52.95 1.571350 L13
20 81.3102 8.0000 82.52 1.497820 L14
21 -139.6636 1.000000

（変倍における可変間隔）
β -1.75 -1.00 -0.5833
D0 102.2566 155.4856 245.2328
d6 3.40000 9.65000 10.30000
d11 12.95000 13.05000 11.50000

（条件式対応値）
ｆ２＝-188.34265
ｆ＝ 120.95503
ｆ１２＝ 185.91454
ｆ３＝ 112.56525
Ｄ１２＝ 3.40
Ｄ２３＝ 26.55

（条件式）
（１）ｆ２／ｆ＝-1.56
（２）ｆ１２／ｆ３＝ 1.65
（３）Ｄ１２／ｆ＝ 0.028
（４）Ｄ１２／Ｄ２３＝ 0.13

このように第２実施例では、上記条件式（１）〜（４）は全て満たされることが分かる。図８は撮像倍率βが-1.75倍における諸収差図、図９は撮像倍率βが-1.00倍における諸収差図、図１０は撮像倍率βが-0.5833倍における諸収差図を示している。各収差図から明らかなように、第２実施例に係る変倍レンズＨＬ２では、撮影倍率が−１．７５倍〜−０．５８３３倍という広い変倍域において、実効Ｆナンバーで７．７の明るさを有しつつ、諸収差が良好に補正され、安定して優れた結像性能が確保されていることが分かる。

（第３実施例）
以下、本発明の第３実施例について図１１〜図１５を用いて説明する。図１１は、第３実施例に係る変倍レンズＨＬ３のレンズ構成図である。第３実施例に係る変倍レンズＨＬ３において、第１レンズ群Ｇ１には、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１と両凹レンズＬ２とからなる貼り合わせレンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と両凸レンズＬ４とからなる貼り合わせレンズを配置して、正の屈折力を有するレンズ群を構成している。また、第２レンズ群Ｇ２には、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６及び物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７との貼り合わせレンズを配置して、負の屈折力を有するレンズ群を構成している。また、第３レンズ群Ｇ３には、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ８と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ９及び物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１０とからなる貼り合わせレンズ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１２とからなる貼り合わせレンズ、両凹レンズＬ１３と両凸レンズＬ１４を配置して、正の屈折力を有するレンズ群を構成している。なお、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間には、開口絞りＳが配置されている。

図１２は、高倍率側（-1.75倍）から等倍（-1.00倍）を挟んで低倍率側（-0.5833倍）まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図であり、図１２（ａ）は変倍レンズＨＬ３が撮像倍率-1.75倍（高倍率側）にあるときの各レンズ群の位置、図１２（ｂ）は変倍レンズＨＬ３が撮像倍率-1.00倍（等倍）にあるときの各レンズ群の位置、図１２（ｃ）は変倍レンズＨＬ３が撮像倍率-0.5833倍（低倍率側）にあるときの各レンズ群の位置をそれぞれ示している。なお、開口絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と一体となって移動している。

次に、この第３実施例における各レンズの諸元を表３に示す。なお、第３実施例では、面番号６に示す面間隔ｄ６（すなわち面番号６と面番号７との面間隔）と、面番号１１に示す面間隔ｄ１１（すなわち面番号１１と面番号１２との面間隔）はフォーカシングする際に変化する。また、面番号１１が開口絞りＳに相当している。

（表３）
Fe＝7.7
ｍｒｄ ν ｎ
1 -295.8036 8.5000 82.52 1.497820 L1
2 -39.4630 2.4500 64.12 1.516800 L2
3 410.7216 0.2000 1.000000 L3
4 88.4033 4.5000 48.87 1.531720 L4
5 69.3099 9.5000 67.87 1.593189
6 -238.7392 d6(可変) 1.000000
7 45.3483 7.6541 67.87 1.593189 L5
8 711.4063 2.9439 52.32 1.517420 L6
9 25.8385 6.3588 47.82 1.757000 L7
10 27.9226 17.3690 1.000000
11 開口絞りＳ d11(可変) 1.000000
12 -22.8607 5.4000 50.85 1.570990 L8
13 -18.8613 3.5000 52.32 1.517420 L9
14 -53.0068 6.0000 67.87 1.593189 L10
15 -41.5489 5.0000 1.000000
16 -225.7922 7.0500 67.87 1.593189 L11
17 -33.6739 2.4000 48.87 1.531720 L12
18 -59.2502 0.2000 1.000000
19 -534.0237 2.5500 52.95 1.571350 L13
20 66.1282 8.0000 82.52 1.497820 L14
21 -106.4123 1.000000

（変倍における可変間隔）
β -1.75 -1.00 -0.5833
D0 97.5950 149.1347 238.3698
d6 0.90000 7.40000 14.05000
d11 13.60000 12.55000 9.25000

（条件式対応値）
ｆ２＝-844.664
ｆ＝ 120.009
ｆ１２＝ 163.681
ｆ３＝ 125.555
Ｄ１２＝ 0.90
Ｄ２３＝ 30.97

（条件式）
（１）ｆ２／ｆ＝-7.04
（２）ｆ１２／ｆ３＝ 1.30
（３）Ｄ１２／ｆ＝ 0.0075
（４）Ｄ１２／Ｄ２３＝ 0.029

このように第３実施例では、上記条件式（１）〜（４）は全て満たされることが分かる。図１３は撮像倍率βが-1.75倍における諸収差図、図１４は撮像倍率βが-1.00倍における諸収差図、図１５は撮像倍率βが-0.5833倍における諸収差図を示している。各収差図から明らかなように、第３実施例に係る変倍レンズＨＬ３では、撮影倍率が−１．７５倍〜−０．５８３３倍という広い変倍域において、実効Ｆナンバーで７．７の明るさを有しつつ、諸収差が良好に補正され、安定して優れた結像性能が確保されていることが分かる。

（第４実施例）
以下、本発明の第４実施例について図１６〜図２０を用いて説明する。図１６は、第４実施例に係る変倍レンズＨＬ４のレンズ構成図である。第４実施例に係る変倍レンズＨＬ４において、第１レンズ群Ｇ１には、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズＬ１と両凹レンズＬ２とからなる貼り合わせレンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と両凸レンズＬ４とからなる貼り合わせレンズを配置して、正の屈折力を有するレンズ群を構成している。また、第２レンズ群Ｇ２には、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６及び物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７との貼り合わせレンズを配置して、負の屈折力を有するレンズ群を構成している。また、第３レンズ群Ｇ３には、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ８と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ９及び物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１０とからなる貼り合わせレンズ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１２とからなる貼り合わせレンズ、両凹レンズＬ１３と両凸レンズＬ１４を配置して、正の屈折力を有するレンズ群を構成している。なお、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間には、開口絞りＳが配置されている。また、開口絞りＳを挟んで前後（すなわち、第２レンズ群の最も像側及び第３レンズ群の最も物体側）にフレア絞りＦＳが配置されている。

図１７は、高倍率側（-1.75倍）から等倍（-1.00倍）を挟んで低倍率側（-0.5833倍）まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図であり、図１７（ａ）は変倍レンズＨＬ４が撮像倍率-1.75倍（高倍率側）にあるときの各レンズ群の位置、図１７（ｂ）は変倍レンズＨＬ４が撮像倍率-1.00倍（等倍）にあるときの各レンズ群の位置、図１７（ｃ）は変倍レンズＨＬ４が撮像倍率-0.5833倍（低倍率側）にあるときの各レンズ群の位置をそれぞれ示している。なお、第２レンズ群の像側に位置しているフレア絞りＦＳ及び開口絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と一体となって移動している。また、第３レンズ群Ｇ３の物体側に位置しているフレア絞りＦＳは、第３レンズ群Ｇ３と一体となって移動している。

次に、この第４実施例における各レンズの諸元を表４に示す。なお、第４実施例では、面番号６に示す面間隔ｄ６（すなわち面番号６と面番号７との面間隔）と、面番号１２に示す面間隔ｄ１２（すなわち面番号１２と面番号１３との面間隔）はフォーカシングする際に変化する。また、面番号１２が開口絞りＳに相当している。また、面番号１１及び面番号１３がフレア絞りＦＳに相当している。

（表４）
Fe＝7.7
ｍｒｄ ν ｎ
1 702.0736 8.5000 82.52 1.497820 L1
2 -40.5552 2.4500 64.12 1.516800 L2
3 175.9380 0.2000
4 70.2500 4.5000 48.87 1.531720 L3
5 49.6295 9.5000 67.87 1.593189 L4
6 -431.7184 d6(可変) 1.000000
7 41.1491 6.5000 67.87 1.593189 L5
8 82.4495 2.5000 52.32 1.517420 L6
9 23.1247 5.4000 47.82 1.757000 L7
10 24.6021 4.0000
11 フレア絞りFS 10.7500 1.000000
12 開口絞りＳ d12(可変) 1.000000
13 フレア絞りFS 5.0000 1.000000
14 -23.8681 5.4000 50.80 1.570990 L8
15 -20.6979 3.5000 52.32 1.517420 L9
16 -55.0000 6.0000 67.87 1.593189 L10
17 -45.5235 4.5000
18 -206.9529 7.7500 67.87 1.593189 L11
19 -31.1728 2.4000 48.87 1.531720 L12
20 -54.8123 0.2000
21 -962.1916 2.5500 52.95 1.571350 L13
22 65.5072 8.0000 82.52 1.497820 L14
23 -116.1825

（変倍における可変間隔）
β -1.75 -1.00 -0.5833
D0 102.1346 154.2296 243.4796
d6 1.75000 6.35000 10.35000
d12 8.00000 7.75000 5.55000

（条件式対応値）
ｆ２＝-331.019
ｆ＝ 119.915
ｆ１２＝ 163.807
ｆ３＝ 122.795
Ｄ１２＝ 1.75
Ｄ２３＝ 27.75

（条件式）
（１）ｆ２／ｆ＝-2.76
（２）ｆ１２／ｆ３＝ 1.33
（３）Ｄ１２／ｆ＝ 0.015
（４）Ｄ１２／Ｄ２３＝ 0.063

このように第４実施例では、上記条件式（１）〜（４）は全て満たされることが分かる。図１８は撮像倍率βが-1.75倍における諸収差図、図１９は撮像倍率βが-1.00倍における諸収差図、図２０は撮像倍率βが-0.5833倍における諸収差図を示している。各収差図から明らかなように、第４実施例に係る変倍レンズＨＬ４では、撮影倍率が−１．７５倍〜−０．５８３３倍という広い変倍域において、実効Ｆナンバーで７．７の明るさを有しつつ、諸収差が良好に補正され、安定して優れた結像性能が確保されていることが分かる。

本発明の第１実施例に係る変倍レンズのレンズ構成図である。第１実施例に係る変倍レンズにおいて、高倍率側（-1.75倍）から低倍率側（-0.5833倍）まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図である。第１実施例の撮像倍率-1.75倍における諸収差図である。第１実施例の撮像倍率-1.00倍における諸収差図である。第１実施例の撮像倍率-0.5833倍における諸収差図である。本発明の第２実施例に係る変倍レンズのレンズ構成図である。第２実施例に係る変倍レンズにおいて、高倍率側（-1.75倍）から低倍率側（-0.5833倍）まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図である。第２実施例の撮像倍率-1.75倍における諸収差図である。第２実施例の撮像倍率-1.00倍における諸収差図である。第２実施例の撮像倍率-0.5833倍における諸収差図である。本発明の第３実施例に係る変倍レンズのレンズ構成図である。第３実施例に係る変倍レンズにおいて、高倍率側（-1.75倍）から低倍率側（-0.5833倍）まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図である。第３実施例の撮像倍率-1.75倍における諸収差図である。第３実施例の撮像倍率-1.00倍における諸収差図である。第３実施例の撮像倍率-0.5833倍における諸収差図である。本発明の第４実施例に係る変倍レンズのレンズ構成図である。第４実施例に係る変倍レンズにおいて、高倍率側（-1.75倍）から低倍率側（-0.5833倍）まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図である。第４実施例の撮像倍率-1.75倍における諸収差図である。第４実施例の撮像倍率-1.00倍における諸収差図である。第４実施例の撮像倍率-0.5833倍における諸収差図である。

符号の説明

Ｇ１第１レンズ群
Ｇ２第２レンズ群
Ｇ３第３レンズ群
Ｓ開口絞り
ＦＳフレア絞り
Ｉ像面

Claims

物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第３レンズ群とを備え、
前記第１レンズ群は、最も物体側に位置するように、物体側に凸面を向けた正レンズと負レンズの貼り合わせレンズを少なくとも１組含んで構成され、
前記第２レンズ群は、負の屈折力を持つ３枚の貼り合わせレンズから構成され、
前記第３レンズ群は、最も物体側に位置するように、物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つ３枚の貼り合わせレンズを含んで構成され、
高倍率から低倍率側にフォーカシングする際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔、及び、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との空気間隔が変化することを特徴とする変倍レンズ。
高倍率から低倍率側にフォーカシングする際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔が増加することを特徴とする請求項１に記載の変倍レンズ。
前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、最高倍率時におけるレンズ系全体の焦点距離をｆとしたとき、次式、
−７．０５＜ｆ２／ｆ＜−１．５４
の条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の変倍レンズ。
最高倍率時における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ１２とし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、次式、
１．２９＜ｆ１２／ｆ３＜１．９１
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の変倍レンズ。
最高倍率時における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔をＤ１２とし、最高倍率時におけるレンズ系全体の焦点距離をｆとしたとき、次式、
０．００６＜Ｄ１２／ｆ＜０．０２６
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の変倍レンズ。
最高倍率時における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔をＤ１２とし、最高倍率時における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との空気間隔をＤ２３としたとき、次式、
０．０２８＜Ｄ１２／Ｄ２３＜０．２
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の変倍レンズ。
前記開口絞りの前後にフレア絞りを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の変倍レンズ。