JP2005208560A

JP2005208560A - ズームレンズおよび撮像装置

Info

Publication number: JP2005208560A
Application number: JP2004198525A
Authority: JP
Inventors: Akio Suzuki; 章夫鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】小型で良好な光学性能を有し、顕微鏡よりも長い作動距離を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍できるズームレンズ、および撮像装置を提供する。
【解決手段】物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４とが配置される。第２レンズ群と第３レンズ群とは、光軸方向に沿って移動可能な変倍用のレンズ群である。第１レンズ群と低倍端状態における第２レンズ群との間隔ｄ１_Lと、第１レンズ群の焦点距離ｆ１と、第１レンズ群の倍率β１とは、次の条件式「０.０８＜ｄ１_L/ｆ１＜２.５」「−０.６５＜β１＜−０.４」を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関し、特に、機械部品などの比較的大きな物体のマクロ観察に好適なズームレンズおよび撮像装置に関する。

ズームレンズとしては、カメラ用（例えば特許文献１参照）や、顕微鏡用（例えば特許文献２参照）など、様々なものが知られている。
特開昭６１−２９６３１７号公報特開２００３−３４４７６５号公報

しかしながら、顕微鏡よりも長い作動距離（例えば１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度）を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍できるようなズームレンズは、今のところ提案されていない。このため、機械部品などの比較的大きな物体のマクロ観察を、ＣＣＤなどの撮像素子を用いて良好に行うことはできなかった。なお、上記した“顕微鏡よりも長い作動距離”は、カメラの近距離撮影時のレンズ先端から物体までの距離に相当し、上記したカメラ用のズームレンズでも設定可能である。しかし、このような設定をするとレンズ全体が非常に長くなってしまう。

本発明の目的は、小型で良好な光学性能を有し、顕微鏡よりも長い作動距離を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍できるズームレンズ、および撮像装置を提供することにある。

請求項１に記載のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とが配置され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とは、光軸方向に沿って移動可能な変倍用のレンズ群であり、前記第１レンズ群と低倍端状態における前記第２レンズ群との間隔ｄ１_Lと、前記第１レンズ群の焦点距離ｆ１と、前記第１レンズ群の倍率β１とは、次の条件式「０.０８＜ｄ１_L/ｆ１＜２.５」「−０.６５＜β１＜−０.４」を満足するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のズームレンズにおいて、高倍端状態における前記ズームレンズの結像倍率β_Hと、中間状態における前記ズームレンズの結像倍率β_Mと、中間状態における前記第２レンズ群の倍率β２_Mと、中間状態における前記第３レンズ群の倍率β３_Mとは、次の条件式「β_M＝β_H/２」「−０.９＜β２_M＜−１.１」「−０.９＜β３_M＜−１.１」を満足するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群は、物体側から順に、前群と、負の屈折力を持つ中群と、正の屈折力を持つ後群とが、所定の空気間隔を介して配置され、前記中群の焦点距離ｆ４_Mと、前記後群の焦点距離ｆ４_Rとは、次の条件式「−１.５＜ｆ４_M/ｆ４_R＜−０.７」を満足するものである。

請求項４に記載のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とが配置され、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群とは、光軸方向に沿って移動可能な変倍用のレンズ群であり、前記第１レンズ群と低倍端状態における前記第２レンズ群との間隔ｄ１_Lと、前記第１レンズ群の焦点距離ｆ１と、前記第１レンズ群の倍率β１とは、次の条件式「０.０５＜ｄ１_L/ｆ１＜０.２５」「−０.６５＜β１＜−０.３」を満足するものである。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のズームレンズにおいて、高倍端状態における前記ズームレンズの結像倍率β_Hと、中間状態における前記ズームレンズの結像倍率β_Mと、中間状態における前記第２レンズ群の倍率β２_Mとは、次の条件式「β_M＝β_H/２」「−０.８＜β２_M＜−１.１」を満足するものである。
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５の何れか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、光軸方向に沿って移動可能な合焦用のレンズ群である。

請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項５の何れか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を持つ前群と、正の屈折力を持つ後群とが配置され、前記前群の屈折力が前記後群の屈折力より弱く、前記後群が、光軸方向に沿って移動可能な合焦用のレンズ群である。
請求項８に記載の撮像装置は、請求項１から請求項７の何れか１項に記載のズームレンズと、前記ズームレンズの像面に配置される撮像素子とを備えたものである。

本発明によれば、小型で良好な光学性能を有し、顕微鏡よりも長い作動距離を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
第１実施形態のズームレンズ１０は、図１に示す通り、物体側（図の左方）から順に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とが配置された四群構成の光学系である。なお図１には、第４レンズ群Ｇ４と像面１０ａとの間にフィルタ２５を配置した。像面１０ａは、ズームレンズ１０により物体の像が形成される面であり、例えばＣＣＤなどの撮像素子の配置面である。フィルタ２５は、像面１０ａに配置された撮像素子の赤外カットフィルタなどに相当する。

ズームレンズ１０において、第１レンズ群Ｇ１は正の屈折力を持ち、第２レンズ群Ｇ２は負の屈折力を持ち、第３レンズ群Ｇ３は正の屈折力を持ち、第４レンズ群Ｇ４は正の屈折力を持つ。また、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とは、光軸方向に沿って移動可能な変倍用のレンズ群である。このため、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第４レンズ群Ｇ４とを固定し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とを移動させることにより、変倍と、変倍による像面位置変動の補正とを行うことができる。

さらに、ズームレンズ１０では、第１レンズ群Ｇ１と低倍端状態における第２レンズ群Ｇ２との間隔ｄ１_Lと、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１と、第１レンズ群Ｇ１の倍率β１とが、次の条件式(１),(２)を満足する。したがって、小型で良好な光学性能を有し、顕微鏡よりも長い作動距離ｄ₀（例えば１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度）を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍することができる（例えば０.２倍〜１倍）。

０.０８＜ｄ１_L/ｆ１＜２.５ …(１)
−０.６５＜ β１＜ −０.４ …(２)
なお、条件式(１)は、ズームレンズ１０の小型化を実現するための条件である。条件式(１)の下限値を下回ると、間隔ｄ１_Lが小さくなり過ぎて、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を固定する各々の金物どうしが接触する恐れが出てくる。逆に、条件式(１)の上限値を上回ると、間隔ｄ１_Lが大きくなり、レンズ全体が長くなってしまう。さらに、入射瞳位置が遠くなるため、第１レンズ群Ｇ１に入射する周辺光束の入射高が高くなり、第１レンズ群Ｇ１が大型化してしまう。

条件式(２)は、顕微鏡よりも長い作動距離ｄ₀を確保しつつ、良好な光学性能を達成するための条件である。条件式(２)の下限値を下回ると、作動距離ｄ₀が必要以上に大きくなり、ズームレンズ１０を用いた撮像装置（後述）が全体的に大型化してしまう。逆に、条件式(２)の上限値を上回ると、作動距離ｄ₀が小さくなり、物体に対する照明光を外部から導入することが困難となる。

このように、ズームレンズ１０は、小型で良好な光学性能を有し、顕微鏡よりも長い作動距離ｄ₀（例えば１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度）を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍できる（例えば０.２倍〜１倍）ため、金属の標本や機械部品(例えば歯車)などの比較的大きな物体のマクロ観察を、像面１０ａに配置したＣＣＤなどの撮像素子を用いて、良好に行うことができる。

例えば、撮像素子として５００万画素の高精細な２/３型ＣＣＤを用いる場合、その対角サイズは１１ｍｍと非常に小さいが、ズームレンズ１０による変倍を例えば０.２倍〜１倍の間で行うことにより、物体側の観察範囲として、直径１１ｍｍ〜５５ｍｍ程度の大きな範囲を確保できる。この場合、物体が１１ｍｍ〜５５ｍｍ程度の比較的大きなものであっても、その物体像を直接ＣＣＤなどの撮像素子に結像させることができ、物体の良好なマクロ観察が可能となる。

また、ズームレンズ１０では、高倍端状態における全体の結像倍率β_Hと中間状態における全体の結像倍率β_Mとが「β_M＝β_H/２」を満足し、中間状態における第２レンズ群Ｇ２の倍率β２_Mと、中間状態における第３レンズ群Ｇ３の倍率β３_Mとが、次の条件式(３),(４)を満足する。したがって、さらに良好な光学性能を達成でき、ズームレンズ１０を確実に小型化できる。

−０.９＜ β２_M ＜ −１.１ …(３)
−０.９＜ β３_M ＜ −１.１ …(４)
なお、条件式(３),(４)は、変倍の際の第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の移動量と入射瞳位置と射出瞳位置とを最適化するための条件である。条件式(３),(４)の下限値を下回ると、低倍端状態における第３レンズ群Ｇ３と開口絞りＳとの間隔が大きくなるため、第３レンズ群Ｇ３に入射する周辺光束の入射高が高くなる。その結果、第３レンズ群Ｇ３が大型化すると共に、低倍端状態における周辺光束の収差補正が困難となる。条件式(３),(４)の上限値を上回ると、低倍端状態における第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳとの間隔が大きくなるため、第１レンズ群Ｇ１に入射する周辺光束の入射高が高くなり、第１レンズ群Ｇ１が大型化する。

条件式(３),(４)を満足することにより、第３レンズ群Ｇ３や第１レンズ群Ｇ１の大型化を回避することができ、ズームレンズ１０を確実に小型化できる。また、低倍端状態での収差補正を良好に行うことができ、ズームレンズ１０の光学性能をさらに向上させることができる。また、開口絞りＳの位置を適正な中間位置とすることができ、効率的な変倍が可能となる。つまり、低倍端から高倍端への変倍の際に、第２レンズ群Ｇ２を像側へ単調移動させ、第３レンズ群Ｇ３を逆方向の物体側へ単調移動させることにより、効率的にズーム比を稼ぐことができ、小さな移動量で大きな倍率変化が得られる。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の移動空間の確保が小さくて済むため、ズームレンズ１０の小型化が図られる。

さらに、ズームレンズ１０では、第４レンズ群Ｇ４が、比較的広い所定の空気間隔ｄ５,ｄ６（例えば８.５ｍｍ〜１３.５ｍｍ）を介して分離された３つの群により構成される。つまり、物体側から順に、前群Ｇ４_Fと、負の屈折力を持つ中群Ｇ４_Mと、正の屈折力を持つ後群Ｇ４_Rとで構成される。そして、中群Ｇ４_Mの焦点距離ｆ４_Mと、後群Ｇ４_Rの焦点距離ｆ４_Rとが、次の条件式(５)を満足する。

−１.５＜ｆ４_M/ｆ４_R ＜ −０.７ …(５)
焦点距離ｆ４_Mと焦点距離ｆ４_Rとの比が、条件式(５)の下限値を下回ると、射出瞳位置が遠くなり過ぎ、変倍による射出瞳位置の変化が大きくなり、像面１０ａに入射する光束の傾き角度が大きくなってしまう。逆に、条件式(５)の上限値を上回ると、第４レンズ群Ｇ４から像面１０ａまでの間隔が大きくなり、ズームレンズ１０が全体的に長くなる。

したがって、条件式(５)を満足することにより、像面１０ａへの入射角度を略垂直にすることができ、像面１０ａに配置した撮像素子との最適化を図ることができる。加えて、第４レンズ群Ｇ４から像面１０ａまでの間隔を狭くすることができ、ズームレンズ１０を確実に小型化できる。
ここで、第１実施形態のズームレンズ１０の具体的な構成を説明する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１１と両凸レンズ１２との接合レンズ、両凸レンズ１３、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１４からなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凹レンズ１５、および、両凹レンズ１６と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１７との接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズ１８、および、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１９と両凸レンズ２０との接合レンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズ２１と両凹レンズ２２との接合レンズ（前群Ｇ４_F）、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２３（中群Ｇ４_M）、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２４（後群Ｇ４_R）からなる。

ズームレンズ１０では、低倍端から高倍端に変倍する場合には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第４レンズ群Ｇ４とを固定し、第２レンズ群Ｇ２を像側に移動させ、第３レンズ群Ｇ３を物体側に移動させる。
上記の具体的な構成のレンズデータを表１に例示する。

表１において、βはズームレンズ１０の全体の結像倍率、ＮＡは物体側の開口数である。面番号の１〜２７は、物体側から順に付したレンズ面の番号であり、第１面〜第１２面は第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の各レンズ面、第１３面は開口絞りＳ、第１４面〜第２５面は第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の各レンズ面、第２６面,第２７面はフィルタ２５に対応する。レンズ面の曲率半径(ｒ)のマイナス(−)は、レンズ面が像側に向けて凸状であることを表す。面間隔(ｄ)は、光軸上でのレンズ厚または空気間隔である。その他、νはｄ線（587ｎｍ）に対するアッベ数、ｎはｄ線に対する屈折率である。

また、上記した条件式(１)〜(５)に対応する値は次の通りである。
（１）ｄ１_L／ｆ１＝０.１５０
（２） β１＝−０.５１８
（３） β２_M ＝−１.０６３
（４） β３_M ＝−１.０４５
（５）ｆ４_M／ｆ４_R ＝−０.７６６
さらに、表１のレンズデータに基づくズームレンズ１０の諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）を図２〜図４に示す。図２は低倍端状態（β＝−０.２）、図３は中間状態（β＝−０.５）、図４は高倍端状態（β＝−１.０）に対応している。図２〜図４において、ＮＡは像側の開口数、Ｙは像高、ｄはｄ線（λ＝５８７ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３６ｎｍ）を表す。

表１のレンズデータと図２〜図４の諸収差から分かるように、第１実施形態のズームレンズ１０は、小型で、顕微鏡よりも長い作動距離ｄ₀（１３０ｍｍ）を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍でき（０.２倍〜１.０倍）、かつ、諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）が良好に補正されている。
また、像高Ｙ＝５.５ｍｍであるため、物体側の観察範囲として、直径１１ｍｍ〜５５ｍｍ程度の大きな範囲を確保できる。さらに、ズームレンズ１０の像面１０ａに、高精細な２/３型ＣＣＤ（対角サイズ＝１１ｍｍ）を配置することにより、金属の標本や機械部品(例えば歯車)などの比較的大きな物体のマクロ観察を良好に行うことができる。なお、第１実施形態のズームレンズ１０では、作動距離ｄ₀の変化に伴う合焦状態の微調整を行う場合、ズームレンズ１０を全体的に動かせばよい。
（第２実施形態）
第２実施形態のズームレンズ３０は、図５に示す通り、基本的な構成が図１のズームレンズ１０と同じであり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とで構成される。第２実施形態では、レンズ群Ｇ１〜Ｇ４の基本構成の説明を省略する。

ここで、第２実施形態のズームレンズ３０の具体的な構成を説明する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ３１と両凸レンズ３２との接合レンズ、両凸レンズ３３、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ３４からなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凹レンズ３５、および、両凹レンズ３６と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ３７との接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズ３８、および、両凸レンズ３９と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ４０との接合レンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズ４１と両凹レンズ４２との接合レンズ（前群Ｇ４_F）、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ４３（中群Ｇ４_M）、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ４４（後群Ｇ４_R）からなる。

ズームレンズ３０でも、低倍端から高倍端に変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第４レンズ群Ｇ４とを固定し、第２レンズ群Ｇ２を像側に移動させ、第３レンズ群Ｇ３を物体側に移動させる。
上記の具体的な構成のレンズデータを表２に例示する。表２は、上記した表１と同様であるため、その補足説明を省略する。

また、上記した条件式(１)〜(５)に対応する値は次の通りである。
（１）ｄ１_L／ｆ１＝０．１３７
（２） β１＝−０．４９８
（３） β２_M ＝−０．９５０
（４） β３_M ＝−０．９６１
（５）ｆ４_M／ｆ４_R ＝−１．００８
さらに、表２のレンズデータに基づくズームレンズ３０の諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）を図６〜図８に示す。図６は低倍端状態（β＝−０.２）、図７は中間状態（β＝−０.５）、図８は高倍端状態（β＝−１.０）に対応している。図６〜図８は、上記した図２〜図４と同様であるため、その補足説明を省略する。

表２のレンズデータと図６〜図８の諸収差から分かるように、第２実施形態のズームレンズ３０は、小型で、顕微鏡よりも長い作動距離ｄ₀（１４０ｍｍ）を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍でき（０.２倍〜１.０倍）、かつ、諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）が良好に補正されている。
また、像高Ｙ＝５.５ｍｍであるため、物体側の観察範囲として、直径１１ｍｍ〜５５ｍｍ程度の大きな範囲を確保できる。さらに、ズームレンズ３０の像面３０ａに、高精細な２/３型ＣＣＤ（対角サイズ＝１１ｍｍ）を配置することにより、金属の標本や機械部品(例えば歯車)などの比較的大きな物体のマクロ観察を良好に行うことができる。なお、第２実施形態のズームレンズ３０では、作動距離ｄ₀の変化に伴う合焦状態の微調整を行う場合、ズームレンズ３０を全体的に動かせばよい。
（第３実施形態）
第３実施形態のズームレンズ５０は、図９に示す通り、基本的な構成が図１のズームレンズ１０と同じであり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とで構成される。第３実施形態では、レンズ群Ｇ１〜Ｇ４の基本構成の説明を省略する。

ここで、第３実施形態のズームレンズ５０の具体的な構成を説明する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ５１と両凸レンズ５２との接合レンズ、両凸レンズ５３、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ５４からなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凹レンズ５５、および、両凹レンズ５６と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ５７との接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ５８、および、両凸レンズ５９と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ６０との接合レンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズ６１と両凹レンズ６２との接合レンズ（前群Ｇ４_F）、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ６３（中群Ｇ４_M）、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ６４（後群Ｇ４_R）からなる。

ズームレンズ５０でも、低倍端から高倍端に変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第４レンズ群Ｇ４とを固定し、第２レンズ群Ｇ２を像側に移動させ、第３レンズ群Ｇ３を物体側に移動させる。
上記の具体的な構成のレンズデータを表３に例示する。表３は、上記した表１と同様であるため、その補足説明を省略する。

また、上記した条件式(１)〜(５)に対応する値は次の通りである。
（１）ｄ１_L／ｆ１＝０．１４３
（２） β１＝−０．４９２
（３） β２_M ＝−１．０００
（４） β３_M ＝−１．０００
（５）ｆ４_M／ｆ４_R ＝−１．０１６
さらに、表３のレンズデータに基づくズームレンズ５０の諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）を図１０〜図１２に示す。図１０は低倍端状態（β＝−０.２）、図１１は中間状態（β＝−０.５）、図１２は高倍端状態（β＝−１.０）に対応している。図１０〜図１２は、上記した図２〜図４と同様であるため、その補足説明を省略する。

表３のレンズデータと図１０〜図１２の諸収差から分かるように、第３実施形態のズームレンズ５０は、小型で、顕微鏡よりも長い作動距離ｄ₀（１４０ｍｍ）を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍でき（０.２倍〜１.０倍）、かつ、諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）が良好に補正されている。
また、像高Ｙ＝５.５ｍｍであるため、物体側の観察範囲として、直径１１ｍｍ〜５５ｍｍ程度の大きな範囲を確保できる。さらに、ズームレンズ５０の像面５０ａに、高精細な２/３型ＣＣＤ（対角サイズ＝１１ｍｍ）を配置することにより、金属の標本や機械部品(例えば歯車)などの比較的大きな物体のマクロ観察を良好に行うことができる。なお、第３実施形態のズームレンズ５０では、作動距離ｄ₀の変化に伴う合焦状態の微調整を行う場合、ズームレンズ５０を全体的に動かせばよい。
（第４実施形態）
第４実施形態のズームレンズ７０は、図１３に示す通り、基本的な構成が図１のズームレンズ１０と同じであり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とで構成される。第４実施形態では、レンズ群Ｇ１〜Ｇ４の基本構成の説明を省略する。

ここで、第４実施形態のズームレンズ７０の具体的な構成を説明する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ７１と両凸レンズ７２との接合レンズ、両凸レンズ７３、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ７４からなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凹レンズ７５、および、両凹レンズ７６と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ７７との接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズ７８、および、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ７９と両凸レンズ８０との接合レンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズ８１と両凹レンズ８２との接合レンズ（前群Ｇ４_F）、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ８３（中群Ｇ４_M）、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ８４（後群Ｇ４_R）からなる。

ズームレンズ７０でも、低倍端から高倍端に変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第４レンズ群Ｇ４とを固定し、第２レンズ群Ｇ２を像側に移動させ、第３レンズ群Ｇ３を物体側に移動させる。
また、ズームレンズ７０では、第１レンズ群Ｇ１が光軸方向に沿って移動可能な合焦用レンズ群となっている。このため、作動距離ｄ₀の変化に伴う合焦状態の微調整を行う場合は、第１レンズ群Ｇ１を全体的に動かせばよい。

上記の具体的な構成のレンズデータを表４に例示する。表４のうち、可変間隔表においては、作動距離ｄ₀＝１３０の場合を基準とし、作動距離ｄ₀＝１２０と作動距離ｄ₀＝１４０の場合にはｄ１の値のみを示す。その他は、上記した表１と同様であるため、その補足説明を省略する。

また、上記した条件式(１)〜(５)に対応する値は次の通りである。
（１）ｄ１_L／ｆ１＝０．０９５〜０．２１３
（２） β１＝−０．４６７〜−０．５８６
（３） β２_M ＝−１．０６３
（４） β３_M ＝−１．０４５
（５）ｆ４_M／ｆ４_R ＝−１．３３７
さらに、表４のレンズデータに基づくズームレンズ７０の作動距離ｄ₀＝１３０の場合の諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）を図１４〜図１６に示す。図１４は低倍端状態（β＝−０.２）、図１５は中間状態（β＝−０.５）、図１６は高倍端状態（β＝−１.０）に対応している。図１４〜図１６は、上記した図２〜図４と同様であるため、その補足説明を省略する。

表４のレンズデータと図１４〜図１６の諸収差から分かるように、第４実施形態のズームレンズ７０は、小型で、顕微鏡よりも長い作動距離ｄ₀（１２０ｍｍ〜１４０ｍｍ）を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍でき（０.２倍〜１.０倍）、かつ、諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）が良好に補正されている。
また、像高Ｙ＝５.５ｍｍであるため、物体側の観察範囲として、直径１１ｍｍ〜５５ｍｍ程度の大きな範囲を確保できる。さらに、ズームレンズ７０の像面７０ａに、高精細な２/３型ＣＣＤ（対角サイズ＝１１ｍｍ）を配置することにより、金属の標本や機械部品(例えば歯車)などの比較的大きな物体のマクロ観察を良好に行うことができる。
（第５実施形態）
第５実施形態のズームレンズ９０は、図１７に示す通り、基本的な構成が図１のズームレンズ１０と同じであり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とで構成される。第５実施形態では、レンズ群Ｇ１〜Ｇ４の基本構成の説明を省略する。

ここで、第５実施形態のズームレンズ９０の具体的な構成を説明する。第１レンズ群Ｇ１は、前群Ｇ１_Fと後群Ｇ１_Rとからなり、前群Ｇ１_Fは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ９１と両凸レンズ９２との接合レンズであり、後群Ｇ１_Rは、両凸レンズ９３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ９４とからなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凹レンズ９５、および、両凹レンズ９６と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ９７との接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズ９８、および、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ９９と両凸レンズ１００との接合レンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズ１０１と両凹レンズ１０２との接合レンズ（前群Ｇ４_F）、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１０３（中群Ｇ４_M）、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１０４（後群Ｇ４_R）からなる。

ズームレンズ９０でも、低倍端から高倍端に変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第４レンズ群Ｇ４とを固定し、第２レンズ群Ｇ２を像側に移動させ、第３レンズ群Ｇ３を物体側に移動させる。
また、ズームレンズ９０では、第１レンズ群Ｇ１のうち後群Ｇ１_Rが光軸方向に沿って移動可能な合焦用のレンズ群となっている。このため、作動距離ｄ₀の変化に伴う合焦状態の微調整を行う場合は、前群Ｇ１_Fを固定して、後群Ｇ１_Rを動かせばよい。なお、前群Ｇ１_Fと後群Ｇ１_Rとは、各々、正の屈折力を持ち、前群Ｇ１_Fの屈折力が後群Ｇ１_Rの屈折力より弱い。合焦の際に後群Ｇ１_Rを動かすため光学性能の劣化を確実に回避できる。

上記の具体的な構成のレンズデータを表５に例示する。表５のうち、可変間隔表においては、作動距離ｄ₀＝１３０の場合を基準とし、作動距離ｄ₀＝１２０と作動距離ｄ₀＝１４０の場合にはｄ１１,ｄ１２の値のみを示す。その他は、上記した表１と同様であるため、その補足説明を省略する。

また、上記した条件式(１)〜(５)に対応する値は次の通りである。
（１）ｄ１_L／ｆ１＝０．０６０〜０．１３７
（２） β１＝−０．４５５〜−０．５８５
（３） β２_M ＝−１．０６２
（４） β３_M ＝−１．０４５
（５）ｆ４_M／ｆ４_R ＝−０．７５７
さらに、表５のレンズデータに基づくズームレンズ９０の作動距離ｄ₀＝１３０の場合の諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）を図１８〜図２０に示す。図１８は低倍端状態（β＝−０.２）、図１９は中間状態（β＝−０.５）、図２０は高倍端状態（β＝−１.０）に対応している。図１８〜図２０は、上記した図２〜図４と同様であるため、その補足説明を省略する。

表５のレンズデータと図１８〜図２０の諸収差から分かるように、第５実施形態のズームレンズ９０は、小型で、顕微鏡よりも長い作動距離ｄ₀（１２０ｍｍ〜１４０ｍｍ）を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍でき（０.２倍〜１.０倍）、かつ、諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）が良好に補正されている。
また、像高Ｙ＝５.５ｍｍであるため、物体側の観察範囲として、直径１１ｍｍ〜５５ｍｍ程度の大きな範囲を確保できる。さらに、ズームレンズ９０の像面９０ａに、高精細な２/３型ＣＣＤ（対角サイズ＝１１ｍｍ）を配置することにより、金属の標本や機械部品(例えば歯車)などの比較的大きな物体のマクロ観察を良好に行うことができる。
（第６実施形態）
ここでは、図２１に示す撮像装置の説明を行う。第６実施形態の撮像装置は、本体部１１０と、制御部１２０と、保持部１３０とで構成される。本体部１１０は、上記したズームレンズ１０,３０,５０,７０,９０のうち何れか１つ（以下「ズームレンズ１１１」という）と、撮像部１１２と、照明部１１３と、駆動部１１４とを備え、保持部１３０により保持される。制御部１２０は、ＣＰＵ１２１と、メモリ１２２と、入力部１２３と、表示部１２４とを備える。

入力部１２３から入力された各種制御指令は、ＣＰＵ１２１にて処理され、撮像部１１２、照明部１１３、駆動部１１４の制御に用いられる。主な制御は、撮像部１１２に対する画像取得制御、照明部１１３に対する照明点灯制御、駆動部１１４に対する変倍、合焦制御などである。
撮像部１１２は、図示省略したが、ズームレンズ１１１の像面に配置された５００万画素の高精細な２/３型ＣＣＤ（対角サイズ＝１１ｍｍ）を備える。照明部１１３は、例えば発光ダイオードが円周状に配列されたものであり、観察面１４０に置かれた不図示の比較的大きな試料（例えば金属の標本や機械部品(例えば歯車)など）を照明する。

試料から発生した観察光は、ズームレンズ１１１を介した後、撮像部１１２の撮像素子(不図示)に入射する。このとき撮像素子の撮像面には、ズームレンズ１１１の結像倍率β（０.２倍〜１.０倍）の設定に応じて、試料の像が形成される。試料側の観察範囲は、直径１１ｍｍ〜５５ｍｍ程度の大きな範囲である。
撮像素子(２/３型ＣＣＤ)からの画像信号は、撮像部１１２内で信号処理され、制御部１２０内のＣＰＵ１２１に送られる。そして、表示部１２４（液晶表示素子など）に試料画像として表示される。さらに、撮像部１１２からＣＰＵ１２１が取得した画像信号は、メモリ１２２に保存することも可能である。メモリ１２２は、内部メモリ以外に、取り外し可能な外部メモリでも良い。

本体部１１０は、保持部１３０により固定保持されているが、保持部１３０にＸＹステージ等を設け、観察範囲や合焦位置の変更を行うことも可能である。さらに図２１では、観察面１４０に対して本体部１０を垂直に配置しているが、保持部１３０に、カメラ用三脚等を使用することにより、任意の方向の観察も可能である。
第６実施形態の撮像装置によれば、表示部１２４に表示された試料画像を見ることで、観察面１４０に置かれた比較的大きな試料（例えば金属の標本や機械部品(例えば歯車)など）の良好なマクロ観察が可能となる。また、高精細な２/３型ＣＣＤを用いるため、高品位なマクロ画像を取得でき、高品位なマクロ画像の連続的な変倍（０.２倍〜１.０倍）を簡便に行える。
（第７実施形態）
第７実施形態のズームレンズ２１０は、図２２に示す通り、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とが配置された四群構成の光学系である。第１レンズ群Ｇ１は正の屈折力を持ち、第２レンズ群Ｇ２は負の屈折力を持ち、第３レンズ群Ｇ３は正の屈折力を持ち、第４レンズ群Ｇ４は正の屈折力を持つ。

また、ズームレンズ２１０では、第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４とが、光軸方向に沿って移動可能な変倍用のレンズ群となっている。このため、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３とを固定し、第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４とを移動させることにより、変倍と、変倍による像面位置変動の補正とを行うことができる。
さらに、ズームレンズ２１０では、第１レンズ群Ｇ１と低倍端状態における第２レンズ群Ｇ２との間隔ｄ１_Lと、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１と、第１レンズ群Ｇ１の倍率β１とが、次の条件式(６),(７)を満足する。したがって、小型で良好な光学性能を有し、顕微鏡よりも長い作動距離ｄ₀（例えば１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度）を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍することができる（例えば０.２倍〜１倍）。

０.０５＜ｄ１_L/ｆ１＜０.２５ …(６)
−０.６５＜ β１＜ −０.３ …(７)
なお、条件式(６)は、ズームレンズ２１０の小型化を実現するための条件である。条件式(６)の下限値を下回ると、間隔ｄ１_Lが小さくなり過ぎて、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を固定する各々の金物どうしが接触する恐れが出てくる。逆に、条件式(６)の上限値を上回ると、間隔ｄ１_Lが大きくなり、レンズ全体が長くなってしまう。さらに、入射瞳位置が遠くなるため、第１レンズ群Ｇ１に入射する周辺光束の入射高が高くなり、第１レンズ群Ｇ１が大型化してしまう。

条件式(７)は、顕微鏡よりも長い作動距離ｄ₀を確保しつつ、良好な光学性能を達成するための条件である。条件式(７)の下限値を下回ると、作動距離ｄ₀が必要以上に大きくなり、ズームレンズ２１０を用いた撮像装置（後述）が全体的に大型化してしまう。逆に、条件式(７)の上限値を上回ると、作動距離ｄ₀が小さくなり、物体に対する照明光を外部から導入することが困難となる。

このように、ズームレンズ２１０は、小型で良好な光学性能を有し、顕微鏡よりも長い作動距離ｄ₀（例えば１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度）を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍できる（例えば０.２倍〜１倍）ため、金属の標本や機械部品(例えば歯車)などの比較的大きな物体のマクロ観察を、像面２１０ａに配置したＣＣＤなどの撮像素子を用いて、良好に行うことができる。

例えば、撮像素子として５００万画素の高精細な２/３型ＣＣＤを用いる場合、その対角サイズは１１ｍｍと非常に小さいが、ズームレンズ２１０による変倍を例えば０.２倍〜１倍の間で行うことにより、物体側の観察範囲として、直径１１ｍｍ〜５５ｍｍ程度の大きな範囲を確保できる。この場合、物体が１１ｍｍ〜５５ｍｍ程度の比較的大きなものであっても、その物体像を直接ＣＣＤなどの撮像素子に結像させることができ、物体の良好なマクロ観察が可能となる。

また、ズームレンズ２１０では、高倍端状態における全体の結像倍率β_Hと中間状態における全体の結像倍率β_Mとが「β_M＝β_H/２」を満足し、中間状態における第２レンズ群Ｇ２の倍率β２_Mが、次の条件式(８)を満足する。したがって、さらに良好な光学性能を達成でき、ズームレンズ２１０を確実に小型化できる。
−０.８＜ β２_M ＜ −１.１ …(８)
なお、条件式(８)は、変倍の際の第２レンズ群Ｇ２の移動量と入射瞳位置と射出瞳位置とを最適化するための条件である。条件式(８)の下限値を下回ると、低倍端状態における第３レンズ群Ｇ３と開口絞りＳとの間隔が大きくなるため、第３レンズ群Ｇ３に入射する周辺光束の入射高が高くなる。その結果、第３レンズ群Ｇ３が大型化すると共に、低倍端状態における周辺光束の収差補正が困難となる。条件式(８)の上限値を上回ると、低倍端状態における第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳとの間隔が大きくなるため、第１レンズ群Ｇ１に入射する周辺光束の入射高が高くなり、第１レンズ群Ｇ１が大型化する。

条件式(８)を満足することにより、第３レンズ群Ｇ３や第１レンズ群Ｇ１の大型化を回避することができ、ズームレンズ２１０を確実に小型化できる。また、低倍端状態での収差補正を良好に行うことができ、ズームレンズ２１０の光学性能をさらに向上させることができる。また、開口絞りＳの位置を適正な中間位置とすることができ、効率的な変倍が可能となる。つまり、低倍端から高倍端への変倍の際に、第２レンズ群Ｇ２を像側へ単調移動させ、第４レンズ群Ｇ４を物体側に凸となる軌道に沿って移動させることにより、効率的にズーム比を稼ぐことができ、小さな移動量で大きな倍率変化が得られる。第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４の移動空間の確保が小さくて済むため、ズームレンズ２１０の小型化が図られる。

ここで、第７実施形態のズームレンズ２１０の具体的な構成を説明する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２１１と両凸レンズ２１２との接合レンズ、両凸レンズ２１３、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２１４からなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凹レンズ２１５、および、両凹レンズ２１６と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２１７との接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズ２１８と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２１９との接合レンズ、および、物体側に凸面を向けた厚い負メニスカスレンズ２２０からなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズ２２１、および、両凸レンズ２２２と両凹レンズ２２３との接合レンズからなる。

ズームレンズ２１０では、低倍端から高倍端に変倍する場合には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３とを固定し、第２レンズ群Ｇ２を像側に移動させ、第４レンズ群Ｇ４を物体側に凸となる軌道に沿って移動させる。
上記の具体的な構成のレンズデータを表６に例示する。表６は、上記した表１と同様であるため、その補足説明を省略する。

また、上記した条件式(６)〜(８)に対応する値は次の通りである。
（６）ｄ１_L／ｆ１＝０．１３０
（７） β１＝−０．５０２
（８） β２_M ＝−０．９４６
さらに、表６のレンズデータに基づくズームレンズ２１０の諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）を図２３〜図２５に示す。図２３は低倍端状態（β＝−０.２）、図２４は中間状態（β＝−０.５）、図２５は高倍端状態（β＝−１.０）に対応している。図２３〜図２５は、上記した図２〜図４と同様であるため、その補足説明を省略する。

表６のレンズデータと図２３〜図２５の諸収差から分かるように、第７実施形態のズームレンズ２１０は、小型で、顕微鏡よりも長い作動距離ｄ₀（１３０ｍｍ）を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍でき（０.２倍〜１.０倍）、かつ、諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）が良好に補正されている。
また、像高Ｙ＝５.５ｍｍであるため、物体側の観察範囲として、直径１１ｍｍ〜５５ｍｍ程度の大きな範囲を確保できる。さらに、ズームレンズ２１０の像面２１０ａに、高精細な２/３型ＣＣＤ（対角サイズ＝１１ｍｍ）を配置することにより、金属の標本や機械部品(例えば歯車)などの比較的大きな物体のマクロ観察を良好に行うことができる。なお、第７実施形態のズームレンズ２１０では、作動距離ｄ₀の変化に伴う合焦状態の微調整を行う場合、ズームレンズ２１０を全体的に動かせばよい。

さらに、第７実施形態のズームレンズ２１０を第６実施形態の撮像装置（図２１）のズームレンズ１１１として用い、表示部１２４に表示された試料画像を見ることで、観察面１４０に置かれた比較的大きな試料（例えば金属の標本や機械部品(例えば歯車)など）の良好なマクロ観察が可能となる。また、高精細な２/３型ＣＣＤを用いるため、高品位なマクロ画像を取得でき、高品位なマクロ画像の連続的な変倍（０.２倍〜１.０倍）を簡便に行える。
（第８実施形態）
第８実施形態のズームレンズ２３０は、図２６に示す通り、基本的な構成が図２２のズームレンズ２１０と同じであり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とで構成される。第８実施形態では、レンズ群Ｇ１〜Ｇ４の基本構成の説明を省略する。

ここで、第８実施形態のズームレンズ２３０の具体的な構成を説明する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２３１と両凸レンズ２３２との接合レンズ、両凸レンズ２３３、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２３４からなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凹レンズ２３５、および、両凹レンズ２３６と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２３７との接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズ２３８と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２３９との接合レンズ、および、物体側に凸面を向けた厚い負メニスカスレンズ２４０からなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズ２４１、および、両凸レンズ２４２と両凹レンズ２４３との接合レンズからなる。

ズームレンズ２３０でも、低倍端から高倍端に変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３とを固定し、第２レンズ群Ｇ２を像側に移動させ、第４レンズ群Ｇ４を物体側に凸となる軌道に沿って移動させる。
上記の具体的な構成のレンズデータを表７に例示する。表７は、上記した表１と同様であるため、その補足説明を省略する。

また、上記した条件式(６)〜(８)に対応する値は次の通りである。
（６）ｄ１_L／ｆ１＝０．１７０
（７） β１＝−０．４０５
（８） β２_M ＝−０．９３２
さらに、表７のレンズデータに基づくズームレンズ２３０の諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）を図２７〜図２９に示す。図２７は低倍端状態（β＝−０.２）、図２８は中間状態（β＝−０.５）、図２９は高倍端状態（β＝−１.０）に対応している。図２７〜図２９は、上記した図２〜図４と同様であるため、その補足説明を省略する。

表７のレンズデータと図２７〜図２９の諸収差から分かるように、第８実施形態のズームレンズ２３０は、小型で、顕微鏡よりも長い作動距離ｄ₀（１３５ｍｍ）を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍でき（０.２倍〜１.０倍）、かつ、諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）が良好に補正されている。
また、像高Ｙ＝５.５ｍｍであるため、物体側の観察範囲として、直径１１ｍｍ〜５５ｍｍ程度の大きな範囲を確保できる。さらに、ズームレンズ２３０の像面２３０ａに、高精細な２/３型ＣＣＤ（対角サイズ＝１１ｍｍ）を配置することにより、金属の標本や機械部品(例えば歯車)などの比較的大きな物体のマクロ観察を良好に行うことができる。なお、第８実施形態のズームレンズ２３０では、作動距離ｄ₀の変化に伴う合焦状態の微調整を行う場合、ズームレンズ２３０を全体的に動かせばよい。

さらに、第８実施形態のズームレンズ２３０を第６実施形態の撮像装置（図２１）のズームレンズ１１１として用い、表示部１２４に表示された試料画像を見ることで、観察面１４０に置かれた比較的大きな試料（例えば金属の標本や機械部品(例えば歯車)など）の良好なマクロ観察が可能となる。また、高精細な２/３型ＣＣＤを用いるため、高品位なマクロ画像を取得でき、高品位なマクロ画像の連続的な変倍（０.２倍〜１.０倍）を簡便に行える。
（第９実施形態）
第９実施形態のズームレンズ２５０は、図３０に示す通り、基本的な構成が図２２のズームレンズ２１０と同じであり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とで構成される。第９実施形態では、レンズ群Ｇ１〜Ｇ４の基本構成の説明を省略する。

ここで、第９実施形態のズームレンズ２５０の具体的な構成を説明する。第１レンズ群Ｇ１は、両凸レンズ２５１、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２５２と両凸レンズ２５３との接合レンズ、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２５４からなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２５５、および、両凹レンズ２５６と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２５７との接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズ２５８と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２５９との接合レンズ、および、物体側に凸面を向けた厚い負メニスカスレンズ２６０からなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズ２６１、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２６２と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２６３との接合レンズからなる。

ズームレンズ２５０でも、低倍端から高倍端に変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３とを固定し、第２レンズ群Ｇ２を像側に移動させ、第４レンズ群Ｇ４を物体側に凸となる軌道に沿って移動させる。
上記の具体的な構成のレンズデータを表８に例示する。表８は、上記した表１と同様であるため、その補足説明を省略する。

また、上記した条件式(６)〜(８)に対応する値は次の通りである。
（６）ｄ１_L／ｆ１＝０．０９８
（７） β１＝−０．４７９
（８） β２_M ＝−０．９０３
さらに、表８のレンズデータに基づくズームレンズ２５０の諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）を図３１〜図３３に示す。図３１は低倍端状態（β＝−０.２）、図３２は中間状態（β＝−０.５）、図３３は高倍端状態（β＝−１.０）に対応している。図３１〜図３３は、上記した図２〜図４と同様であるため、その補足説明を省略する。

表８のレンズデータと図３１〜図３３の諸収差から分かるように、第９実施形態のズームレンズ２５０は、小型で、顕微鏡よりも長い作動距離ｄ₀（１２０ｍｍ）を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍でき（０.２倍〜１.０倍）、かつ、諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）が良好に補正されている。
また、像高Ｙ＝５.５ｍｍであるため、物体側の観察範囲として、直径１１ｍｍ〜５５ｍｍ程度の大きな範囲を確保できる。さらに、ズームレンズ２５０の像面２５０ａに、高精細な２/３型ＣＣＤ（対角サイズ＝１１ｍｍ）を配置することにより、金属の標本や機械部品(例えば歯車)などの比較的大きな物体のマクロ観察を良好に行うことができる。なお、第９実施形態のズームレンズ２５０では、作動距離ｄ₀の変化に伴う合焦状態の微調整を行う場合、ズームレンズ２５０を全体的に動かせばよい。

さらに、第９実施形態のズームレンズ２５０を第６実施形態の撮像装置（図２１）のズームレンズ１１１として用い、表示部１２４に表示された試料画像を見ることで、観察面１４０に置かれた比較的大きな試料（例えば金属の標本や機械部品(例えば歯車)など）の良好なマクロ観察が可能となる。また、高精細な２/３型ＣＣＤを用いるため、高品位なマクロ画像を取得でき、高品位なマクロ画像の連続的な変倍（０.２倍〜１.０倍）を簡便に行える。
（第１０実施形態）
第１０実施形態のズームレンズ２７０は、図３４に示す通り、基本的な構成が図２２のズームレンズ２１０と同じであり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とで構成される。第１０実施形態では、レンズ群Ｇ１〜Ｇ４の基本構成の説明を省略する。

ここで、第１０実施形態のズームレンズ２７０の具体的な構成を説明する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２７１と両凸レンズ２７２との接合レンズ、両凸レンズ２７３、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２７４からなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凹レンズ２７５、および、両凹レンズ２７６と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２７７との接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズ２７８と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２７９との接合レンズ、および、物体側に凸面を向けた厚い負メニスカスレンズ２８０からなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズ２８１、および、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２８２と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２８３との接合レンズからなる。

ズームレンズ２７０でも、低倍端から高倍端に変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３とを固定し、第２レンズ群Ｇ２を像側に移動させ、第４レンズ群Ｇ４を物体側に凸となる軌道に沿って移動させる。
また、ズームレンズ２７０では、第１レンズ群Ｇ１が光軸方向に沿って移動可能な合焦用レンズ群となっている。このため、作動距離ｄ₀の変化に伴う合焦状態の微調整を行う場合は、第１レンズ群Ｇ１を全体的に動かせばよい。

上記の具体的な構成のレンズデータを表９に例示する。表９のうち、可変間隔表においては、作動距離ｄ₀＝１３０の場合を基準とし、作動距離ｄ₀＝１２０と作動距離ｄ₀＝１４０の場合にはｄ１の値のみを示す。その他は、上記した表１と同様であるため、その補足説明を省略する。

また、上記した条件式(６)〜(８)に対応する値は次の通りである。
（６）ｄ１_L／ｆ１＝０．０７９〜０．１７６
（７） β１＝−０．４３６〜−０．５４１
（８） β２_M ＝−０．９７４
さらに、表９のレンズデータに基づくズームレンズ２７０の作動距離ｄ₀＝１３０の場合の諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）を図３５〜図３７に示す。図３５は低倍端状態（β＝−０.２）、図３６は中間状態（β＝−０.５）、図３７は高倍端状態（β＝−１.０）に対応している。図３５〜図３７は、上記した図２〜図４と同様であるため、その補足説明を省略する。

表９のレンズデータと図３５〜図３７の諸収差から分かるように、第１０実施形態のズームレンズ２７０は、小型で、顕微鏡よりも長い作動距離ｄ₀（１２０ｍｍ〜１４０ｍｍ）を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍でき（０.２倍〜１.０倍）、かつ、諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）が良好に補正されている。

また、像高Ｙ＝５.５ｍｍであるため、物体側の観察範囲として、直径１１ｍｍ〜５５ｍｍ程度の大きな範囲を確保できる。さらに、ズームレンズ２７０の像面２７０ａに、高精細な２/３型ＣＣＤ（対角サイズ＝１１ｍｍ）を配置することにより、金属の標本や機械部品(例えば歯車)などの比較的大きな物体のマクロ観察を良好に行うことができる。
さらに、第１０実施形態のズームレンズ２７０を第６実施形態の撮像装置（図２１）のズームレンズ１１１として用い、表示部１２４に表示された試料画像を見ることで、観察面１４０に置かれた比較的大きな試料（例えば金属の標本や機械部品(例えば歯車)など）の良好なマクロ観察が可能となる。また、高精細な２/３型ＣＣＤを用いるため、高品位なマクロ画像を取得でき、高品位なマクロ画像の連続的な変倍（０.２倍〜１.０倍）を簡便に行える。
（第１１実施形態）
第１１実施形態のズームレンズ２９０は、図３８に示す通り、基本的な構成が図２２のズームレンズ２１０と同じであり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とで構成される。第１１実施形態では、レンズ群Ｇ１〜Ｇ４の基本構成の説明を省略する。

ここで、第１１実施形態のズームレンズ２９０の具体的な構成を説明する。第１レンズ群Ｇ１は、前群Ｇ１_Fと後群Ｇ１_Rとからなり、前群Ｇ１_Fは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２９１と両凸レンズ２９２との接合レンズであり、後群Ｇ１_Rは、両凸レンズ２９３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２９４とからなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凹レンズ２９５、および、両凹レンズ２９６と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２９７との接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズ２９８と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２９９との接合レンズ、および、物体側に凸面を向けた厚い負メニスカスレンズ３００からなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズ３０１、および、両凸レンズ３０２と両凹レンズ３０３との接合レンズからなる。

ズームレンズ２９０でも、低倍端から高倍端に変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３とを固定し、第２レンズ群Ｇ２を像側に移動させ、第４レンズ群Ｇ４を物体側に凸となる軌道に沿って移動させる。
また、ズームレンズ２９０では、第１レンズ群Ｇ１のうち後群Ｇ１_Rが光軸方向に沿って移動可能な合焦用のレンズ群となっている。このため、作動距離ｄ₀の変化に伴う合焦状態の微調整を行う場合は、前群Ｇ１_Fを固定して、後群Ｇ１_Rを動かせばよい。なお、前群Ｇ１_Fと後群Ｇ１_Rとは、各々、正の屈折力を持ち、前群Ｇ１_Fの屈折力が後群Ｇ１_Rの屈折力より弱い。合焦の際に後群Ｇ１_Rを動かすため光学性能の劣化を確実に回避できる。

上記の具体的な構成のレンズデータを表１０に例示する。表１０のうち、可変間隔表においては、作動距離ｄ₀＝１３５の場合を基準とし、作動距離ｄ₀＝１２５と作動距離ｄ₀＝１４５の場合にはｄ１１,ｄ１２の値のみを示す。その他は、上記した表１と同様であるため、その補足説明を省略する。

また、上記した条件式(６)〜(８)に対応する値は次の通りである。
（６）ｄ１_L／ｆ１＝０．０７７〜０．１７６
（７） β１＝−０．４０５〜−０．５０５
（８） β２_M ＝−０．９０１
さらに、表１０のレンズデータに基づくズームレンズ２９０の作動距離ｄ₀＝１３５の場合の諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）を図３９〜図４１に示す。図３９は低倍端状態（β＝−０.２）、図４０は中間状態（β＝−０.５）、図４１は高倍端状態（β＝−１.０）に対応している。図３９〜図４１は、上記した図２〜図４と同様であるため、その補足説明を省略する。

表１０のレンズデータと図３９〜図４１の諸収差から分かるように、第１１実施形態のズームレンズ２９０は、小型で、顕微鏡よりも長い作動距離ｄ₀（１２５ｍｍ〜１４５ｍｍ）を確保しつつ、縮小倍率から等倍率まで連続的に変倍でき（０.２倍〜１.０倍）、かつ、諸収差（球面収差,非点収差,歪曲収差,倍率色収差,コマ収差）が良好に補正されている。

また、像高Ｙ＝５.５ｍｍであるため、物体側の観察範囲として、直径１１ｍｍ〜５５ｍｍ程度の大きな範囲を確保できる。さらに、ズームレンズ２９０の像面２９０ａに、高精細な２/３型ＣＣＤ（対角サイズ＝１１ｍｍ）を配置することにより、金属の標本や機械部品(例えば歯車)などの比較的大きな物体のマクロ観察を良好に行うことができる。
さらに、第１１実施形態のズームレンズ２９０を第６実施形態の撮像装置（図２１）のズームレンズ１１１として用い、表示部１２４に表示された試料画像を見ることで、観察面１４０に置かれた比較的大きな試料（例えば金属の標本や機械部品(例えば歯車)など）の良好なマクロ観察が可能となる。また、高精細な２/３型ＣＣＤを用いるため、高品位なマクロ画像を取得でき、高品位なマクロ画像の連続的な変倍（０.２倍〜１.０倍）を簡便に行える。

なお、上記した第１〜第５実施形態では、第４レンズ群Ｇ４の前群Ｇ４_Fが正の屈折力を持つ例で説明したが、負の屈折力を持つ場合にも本発明を適用できる。
また、上記した第１〜第１１実施形態では、作動距離ｄ₀が１２０ｍｍに固定された例と、１３０ｍｍに固定された例と、１３５ｍｍに固定された例と、１４０ｍｍに固定された例と、１２０ｍｍ〜１４０ｍｍの範囲内で変化する例と、１２５ｍｍ〜１４５ｍｍの範囲内で変化する例とを説明したが、本発明はこれに限定されない。作動距離ｄ₀が例えば１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の範囲内であれば固定でも可変でも本発明を適用できる。

ズームレンズ１０の構成図である。ズームレンズ１０の低倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ１０の中間状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ１０の高倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ３０の構成図である。ズームレンズ３０の低倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ３０の中間状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ３０の高倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ５０の構成図である。ズームレンズ５０低倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ５０の中間状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ５０の高倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ７０の構成図である。ズームレンズ７０の低倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ７０の中間状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ７０の高倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ９０の構成図である。ズームレンズ９０の低倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ９０の中間状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ９０の高倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ１１１を備えた撮像装置の構成図である。ズームレンズ２１０の構成図である。ズームレンズ２１０の低倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ２１０の中間状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ２１０の高倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ２３０の構成図である。ズームレンズ２３０の低倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ２３０の中間状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ２３０の高倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ２５０の構成図である。ズームレンズ２５０の低倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ２５０の中間状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ２５０の高倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ２７０の構成図である。ズームレンズ２７０の低倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ２７０の中間状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ２７０の高倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ２９０の構成図である。ズームレンズ２９０の低倍端状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ２９０の中間状態における諸収差を示す図である。ズームレンズ２９０の高倍端状態における諸収差を示す図である。

符号の説明

Ｇ１第１レンズ群
Ｇ２第２レンズ群
Ｓ開口絞り
Ｇ３第３レンズ群
Ｇ４第４レンズ群
１０，３０，５０，７０，９０，１１１，２１０，２３０，２５０，２７０，２９０ズームレンズ
１０ａ，３０ａ，５０ａ，７０ａ，９０ａ，２１０ａ，２３０ａ，２５０ａ，２７０ａ，２９０ａ像面
１１０本体部
１１２撮像部
１１３照明部
１１４駆動部
１２０制御部
１２１ＣＰＵ
１２２メモリ
１２３入力部
１２４表示部
１３０保持部
１４０観察面

Claims

物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とが配置され、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とは、光軸方向に沿って移動可能な変倍用のレンズ群であり、
前記第１レンズ群と低倍端状態における前記第２レンズ群との間隔ｄ１_Lと、前記第１レンズ群の焦点距離ｆ１と、前記第１レンズ群の倍率β１とは、次の条件式を満足する
０.０８＜ｄ１_L/ｆ１＜２.５
−０.６５＜ β１＜ −０.４
ことを特徴とするズームレンズ。
請求項１に記載のズームレンズにおいて、
高倍端状態における前記ズームレンズの結像倍率β_Hと、中間状態における前記ズームレンズの結像倍率β_Mと、中間状態における前記第２レンズ群の倍率β２_Mと、中間状態における前記第３レンズ群の倍率β３_Mとは、次の条件式を満足する
β_M＝β_H/２
−０.９＜ β２_M ＜ −１.１
−０.９＜ β３_M ＜ −１.１
ことを特徴とするズームレンズ。
請求項１または請求項２に記載のズームレンズにおいて、
前記第４レンズ群は、物体側から順に、前群と、負の屈折力を持つ中群と、正の屈折力を持つ後群とが、所定の空気間隔を介して配置され、
前記中群の焦点距離ｆ４_Mと、前記後群の焦点距離ｆ４_Rとは、次の条件式を満足する
−１.５＜ｆ４_M/ｆ４_R ＜ −０.７
ことを特徴とするズームレンズ。
物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とが配置され、
前記第２レンズ群と前記第４レンズ群とは、光軸方向に沿って移動可能な変倍用のレンズ群であり、
前記第１レンズ群と低倍端状態における前記第２レンズ群との間隔ｄ１_Lと、前記第１レンズ群の焦点距離ｆ１と、前記第１レンズ群の倍率β１とは、次の条件式を満足する
０.０５＜ｄ１_L/ｆ１＜０.２５
−０.６５＜ β１＜ −０.３
ことを特徴とするズームレンズ。
請求項４に記載のズームレンズにおいて、
高倍端状態における前記ズームレンズの結像倍率β_Hと、中間状態における前記ズームレンズの結像倍率β_Mと、中間状態における前記第２レンズ群の倍率β２_Mとは、次の条件式を満足する
β_M＝β_H/２
−０.８＜ β２_M ＜ −１.１
ことを特徴とするズームレンズ。
請求項１から請求項５の何れか１項に記載のズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は、光軸方向に沿って移動可能な合焦用のレンズ群である
ことを特徴とするズームレンズ。
請求項１から請求項５の何れか１項に記載のズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を持つ前群と、正の屈折力を持つ後群とが配置され、前記前群の屈折力が前記後群の屈折力より弱く、前記後群が、光軸方向に沿って移動可能な合焦用のレンズ群である
ことを特徴とするズームレンズ。
請求項１から請求項７の何れか１項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズの像面に配置される撮像素子とを備えた
ことを特徴とする撮像装置。