JP2018200472A - 変倍光学系、光学装置及び変倍光学系の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ピントあわせの際の像の大きさの変化を抑え、さらに、変倍時、ならびに合焦時の収差変動を良好に抑えた変倍光学系、光学装置及び変倍光学系の製造方法を提供する。【解決手段】カメラ１等の光学装置に用いられる変倍光学系ＺＬ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、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、を有し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、各レンズ群の間隔が変化し、無限遠物体から近距離物体への合焦に際し、第３レンズ群が光軸に沿って物体方向に移動し、以下の条件を満足する。１．１０＜ｆ１／（−ｆ２）＜２．００、式中、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離とする。【選択図】図１

Description

本発明は、変倍光学系、光学装置及び変倍光学系の製造方法に関する。

従来、写真用カメラ、電子スチルカメラ、ビデオカメラ等に適した変倍光学系が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。近年の電子スチルカメラ、ビデオカメラでは、合焦用レンズ群を移動させて撮像素子からの信号を利用し画像のコントラストでピントあわせを行う、いわゆるコントラストＡＦが一般的になっている。しかしながら従来の変倍光学系は、コントラストＡＦでのピントあわせ時に像の大きさの変化が大きく、不自然に感じるという課題があった。

特開２００７−０９３９７５号公報

本発明の第一の態様に係る変倍光学系は、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、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群と、を有し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が変化し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が変化し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が変化し、第４レンズ群と第５レンズ群との間隔が変化し、無限遠物体から近距離物体への合焦に際し、第３レンズ群が光軸に沿って物体方向に移動し、次式の条件を満足することを特徴とする。
１．１０ ＜ ｆ１／（−ｆ２） ＜ ２．００
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離

本発明の第二の態様に係る変倍光学系は、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、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群と、を有し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が変化し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が変化し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が変化し、第４レンズ群と第５レンズ群との間隔が減少し、無限遠物体から近距離物体への合焦に際し、第３レンズ群が光軸方向に移動し、次式の条件を満足することを特徴とする。
１．１０ ＜ ｆ１／（−ｆ２） ＜ ２．００
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離

本発明の第一の態様に係る変倍光学系の製造方法は、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、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群と、を有する変倍光学系の製造方法であって、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が変化し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が変化し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が変化し、第４レンズ群と第５レンズ群との間隔が変化するように配置し、無限遠物体から近距離物体への合焦に際し、第３レンズ群が光軸に沿って物体方向に移動するように配置し、次式の条件を満足するように配置することを特徴とする。
１．１０ ＜ ｆ１／（−ｆ２） ＜ ２．００
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離

本発明の第二の態様に係る変倍光学系の製造方法は、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、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群と、を有する変倍光学系の製造方法であって、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が変化し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が変化し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が変化し、第４レンズ群と第５レンズ群との間隔が減少するように配置し、無限遠物体から近距離物体への合焦に際し、第３レンズ群が光軸方向に移動するように配置し、次式の条件を満足するように配置することを特徴とする。
１．１０ ＜ ｆ１／（−ｆ２） ＜ ２．００
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離

第１の実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す断面図である。 第１の実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦時の諸収差図であり、（ａ）は広角端状態を示し、（ｂ）は中間焦点距離状態を示し、（ｃ）は望遠端状態を示す。 第１の実施例に係る変倍光学系の近距離合焦時の諸収差図であり、（ａ）は広角端状態を示し、（ｂ）は中間焦点距離状態を示し、（ｃ）は望遠端状態を示す。 第２の実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す断面図である。 第２の実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦時の諸収差図であり、（ａ）は広角端状態を示し、（ｂ）は中間焦点距離状態を示し、（ｃ）は望遠端状態を示す。 第２の実施例に係る変倍光学系の近距離合焦時の諸収差図であり、（ａ）は広角端状態を示し、（ｂ）は中間焦点距離状態を示し、（ｃ）は望遠端状態を示す。 第３の実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す断面図である。 第３の実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦時の諸収差図であり、（ａ）は広角端状態を示し、（ｂ）は中間焦点距離状態を示し、（ｃ）は望遠端状態を示す。 第３の実施例に係る変倍光学系の近距離合焦時の諸収差図であり、（ａ）は広角端状態を示し、（ｂ）は中間焦点距離状態を示し、（ｃ）は望遠端状態を示す。 上記変倍光学系を搭載するカメラの断面図を示す。 上記変倍光学系の製造方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る変倍光学系ＺＬ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、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、を有して構成されている。また、この変倍光学系ＺＬは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が変化し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が減少し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔を変化させることで変倍時の良好な収差補正を図ることができる。

このような変倍光学系ＺＬは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔を増大させ、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔を減少させることで、５倍程度以上の変倍比を確保することができる。さらに、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１を物体方向に移動させる構成とすることで、広角端状態でのレンズ全長の短縮と、第１レンズ群Ｇ１の有効径の縮小ができ、変倍光学系ＺＬの小型化を図ることができる。

また、このような変倍光学系ＺＬは、無限遠物体から近距離物体への合焦に際し、第３レンズ群Ｇ３を光軸方向に移動させる構成とすることで、ピントあわせの際の像の大きさの変化を抑えることができる。

また、このような変倍光学系ＺＬは、以下に示す条件式（１）を満足することが望ましい。

１．１０ ＜ ｆ１／（−ｆ２） ＜ ２．００ （１）
但し、
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離

条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離と第２レンズ群Ｇ２の焦点距離との適正な比率を規定するものである。本実施形態に係る変倍光学系ＺＬは、条件式（１）を満足することにより、レンズ全長および第１レンズ群Ｇ１の有効径の小型化と、歪曲収差、像面湾曲、球面収差等の諸収差の良好な補正を行うことができる。この条件式（１）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が大きくなり、球面収差をはじめとする諸収差を良好に補正することが困難となる。なお、条件式（１）の下限値を１．２０に設定することで、本願の効果をより確実なものとすることができる。一方、この条件式（１）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が小さくなり、レンズ全長およびの第１レンズ群Ｇ１の有効径の小型化が困難となる。なお、条件式（１）の上限値を１．９０に設定することで、本願の効果をより確実なものとすることができる。

また本実施形態に係る変倍光学系ＺＬは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５とが物体方向に移動し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が増大し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔が減少することが望ましい。この構成により、広角端状態から望遠端状態への変倍時の収差補正と、５倍程度以上の変倍比の確保を、より確実なものとすることができる。

また、このような変倍光学系ＺＬは、以下に示す条件式（２）を満足することが望ましい。

０．９９０ ＜ （Ａ×Ｂ）／（Ｃ×Ｄ） ＜ １．０１３ （２）
但し、
Ａ＝ｆ３×（１−β３ｗ）²×（１＋β３ｗ）×βｂｗ²−Δ×β３ｗ²
Ｂ＝ｆｂｗ×（１−βｂｗ）＋Δ
Ｃ＝ｆ３×（１−β３ｗ）²×（１＋β３ｗ）×βｂｗ²−Δ×β３ｗ
Ｄ＝ｆｂｗ×（１−βｂｗ）＋Δ／βｂｗ
Δ＝Ｙｍａｘ／５０
β３ｗ：広角端状態における第３レンズ群Ｇ３の結像倍率
βｂｗ：広角端状態における第４レンズ群Ｇ４以降のレンズ群の合成結像倍率
Ｙｍａｘ：最大像高
ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
ｆｂｗ：広角端状態における第４レンズ群Ｇ４以降のレンズ群の合成焦点距離

条件式（２）は、第３レンズ群Ｇ３を光軸方向に移動させて合焦（ピントあわせ）を行う際の像の大きさの、広角端における変化を規定するものである。さらに詳細に言えば、広角端状態において、最大像高の１／５０の量のデフォーカスを与えた場合の焦点距離の変化の比率を規定するものである。本実施形態に係る変倍光学系ＺＬは、条件式（２）を満足することにより、広角端状態における、合焦の際の像の大きさの変化を目立たない程度に抑えることができる。この条件式（２）の上限値及び下限値のいずれを越えても、合焦の際の像の大きさの変化が増大し、目立ちやすくなる。なお、条件式（２）の下限値を０．９９５に設定することで、本願の効果をより確実なものとすることができる。あるいは、条件式（２）の上限値を１．０１０に設定することで、本願の効果をより確実なものとすることができる。

以上の構成により、合焦（ピントあわせ）の際の像の大きさの変化を抑えた変倍光学系ＺＬを実現することができる。

また、このような変倍光学系ＺＬは、以下に示す条件式（３）を満足することが望ましい。

０．３５ ＜ ｆ３／ｆ２ ＜ ０．９０ （３）
但し、
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離

条件式（３）は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離に対する第３レンズ群Ｇ３の適正な焦点距離を規定するものである。本実施形態に係る変倍光学系ＺＬは、条件式（３）を満足することにより、ピントあわせの際の像の大きさの変化を抑え、合焦時の収差変化を良好に補正することができる。この条件式（３）の下限値を下回ると、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が大きくなり、ピントあわせの際の像の大きさの変化が増大する。なお、条件式（３）の下限値を０．４１に設定することで、本願の効果をより確実なものとすることができる。一方、この条件式（３）の上限値を上回ると、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が小さくなり、合焦時の第３レンズ群Ｇ３の移動量が増大し、その結果、合焦時の像面湾曲をはじめとする諸収差の変化が増大する。なお、条件式（３）の上限値を０．６３に設定することで、本願の効果をより確実なものとすることができる。

また、このような変倍光学系ＺＬは、以下に示す条件式（４）を満足することが望ましい。

３．５０ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ５．５０ （４）
但し、
ｆｗ：広角端状態における変倍光学系ＺＬの全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離

条件式（４）は、広角端状態における変倍光学系ＺＬの焦点距離に対する、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離を規定するものである。本実施形態に係る変倍光学系ＺＬは、条件式（４）を満足することにより、レンズ全長および第１レンズ群Ｇ１の有効径の小型化と、歪曲収差、像面湾曲、球面収差等の諸収差の良好な補正をおこなうことができる。この条件式（４）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が大きくなり、歪曲収差、像面湾曲、球面収差等の諸収差を良好に補正することが困難となる。なお、条件式（４）の下限値を３．８０に設定することで、本願の効果をより確実なものとすることができる。一方、この条件式（４）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が小さくなり、レンズ全長および第１レンズ群Ｇ１の有効径の小型化が困難となる。なお、条件式（４）の上限値を５．１０に設定することで、本願の効果をより確実なものとすることができる。

ところで、本実施形態に係る変倍光学系ＺＬにおいて、第４レンズ群Ｇ４及び第５レンズ群Ｇ５は広角端状態で略アフォーカルとなるような構造を持ち、さらに、各レンズ群の間隔を、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して減少するよう変化させることにより、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正する構造を有している。これらの第４レンズ群Ｇ４及び第５レンズ群Ｇ５の各レンズ群の焦点距離、および、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との空気間隔は、以下の条件を満足することが望ましい。

まず、このような変倍光学系ＺＬは、以下に示す条件式（５）を満足することが望ましい。

０．７２ ＜ ｆ４／ｆ５ ＜ １．４５ （５）
但し、
ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
ｆ５：第５レンズ群Ｇ５の焦点距離

条件式（５）は、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離と第５レンズ群Ｇ５の焦点距離との適正な比率を規定するものである。本実施形態に係る変倍光学系ＺＬは、条件式（５）を満足することにより、像面湾曲、歪曲収差、及び球面収差の良好な補正を実現することができる。この条件式（５）の下限値を下回ると、第４レンズ群Ｇ４の屈折力が第５レンズ群Ｇ５の屈折力に比べて大きくなり、球面収差をはじめとする諸収差を補正することが困難となる。なお、条件式（５）の下限値を０．８０に設定することで、本願の効果をより確実なものとすることができる。一方、この条件式（５）の上限値を上回ると、第４レンズ群Ｇ４の屈折力が第５レンズ群Ｇ５の屈折力に比べて小さくなり、像面湾曲をはじめとする諸収差を補正することが困難となる。なお、条件式（５）の上限値を１．４５に設定することで、本願の効果をより確実なものとすることができる。

また、このような変倍光学系ＺＬは、以下に示す条件式（６）を満足することが望ましい。

０．１５ ＜ （Ｄ４５ｗ−Ｄ４５ｔ）／ｆｗ ＜ ０．４０ （６）
但し、
Ｄ４５ｗ：広角端状態における第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔
Ｄ４５ｔ：望遠端状態における第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔
ｆｗ：広角端状態における変倍光学系ＺＬの全系の焦点距離

条件式（６）は、広角端状態と望遠端状態での第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との空気間隔の差の適正な範囲を規定するものである。本実施形態に係る変倍光学系ＺＬは、条件式（６）を満足することにより、広角端状態から望遠端状態への変倍の際の像面湾曲の変化を抑え、さらにレンズ全長の小型化を実現することができる。この条件式（６）の下限値を下回ると、広角端状態と望遠端状態での第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との空気間隔の差が小さくなり、広角端状態から望遠端状態への変倍の際の像面湾曲の変化を良好に補正することが困難となる。なお、条件式（６）の下限値を０．１５に設定することで、本願の効果をより確実なものとすることができる。一方、この条件式（６）の上限値を上回ると、広角端状態と望遠端状態での第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との空気間隔の変化が大きくなり、広角端状態でのレンズ全長が増大する。条件式（６）の上限値を０．３４に設定することで、本願の効果をより確実なものとすることができる。

次に、本実施形態に係る変倍光学系ＺＬを備えた光学装置であるカメラを図１０に基づいて説明する。このカメラ１は、撮影レンズ２として本実施形態に係る変倍光学系ＺＬを備えたレンズ交換式の所謂ミラーレスカメラである。本カメラ１において、不図示の物体（被写体）からの光は、撮影レンズ２で集光されて、不図示のＯＬＰＦ（Optical low pass filter：光学ローパスフィルタ）を介して撮像部３の撮像面上に被写体像を形成する。そして、撮像部３に設けられた光電変換素子により被写体像が光電変換されて被写体の画像が生成される。この画像は、カメラ１に設けられたＥＶＦ（Electronic view finder：電子ビューファインダ）４に表示される。これにより撮影者は、ＥＶＦ４を介して被写体を観察することができる。

また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、撮像部３により光電変換された画像が不図示のメモリに記憶される。このようにして、撮影者は本カメラ１による被写体の撮影を行うことができる。なお、本実施形態では、ミラーレスカメラの例を説明したが、カメラ本体にクイックリターンミラーを有しファインダー光学系により被写体を観察する一眼レフタイプのカメラに本実施形態に係る変倍光学系ＺＬを搭載した場合でも、上記カメラ１と同様の効果を奏することができる。

このように、本実施形態に係る光学装置は、上述した構成の変倍光学系ＺＬを備えていることにより、合焦（ピントあわせ）の際の像の大きさの変化を抑え、さらに、変倍時、ならびに合焦時の収差変動を良好に抑えた光学装置を実現することができる。

なお、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。

本実施形態では、５群構成の変倍光学系ＺＬを示したが、以上の構成条件等は、６群、７群等の他の群構成にも適用可能である。また、最も物体側にレンズまたはレンズ群を追加した構成や、最も像側にレンズまたはレンズ群を追加した構成でも構わない。また、レンズ群とは、変倍時に変化する空気間隔で分離された、少なくとも１枚のレンズを有する部分を示す。

また、単独または複数のレンズ群、または部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としても良い。この場合、合焦レンズ群はオートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の（超音波モーター等の）モーター駆動にも適している。特に、前述のように第３レンズ群Ｇ３を合焦レンズ群とするのが好ましい。

また、レンズ群または部分レンズ群を光軸に垂直な方向の成分を持つように移動させ、または、光軸を含む面内方向に回転移動（揺動）させて、手ぶれによって生じる像ぶれを補正する防振レンズ群としてもよい。特に、第４レンズ群Ｇ４の少なくとも一部を防振レンズ群とするのが好ましい。

また、レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を妨げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としても良く、レンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）或いはプラスチックレンズとしても良い。

開口絞りＳは、第４レンズ群Ｇ４の近傍に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズの枠でその役割を代用しても良い。

さらに、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し高コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施しても良い。

また、本実施形態の変倍光学系ＺＬは、変倍比が５〜１５倍程度である。

以下、本実施形態に係る変倍光学系ＺＬの製造方法の概略を、図１１を参照して説明する。まず、各レンズを配置して第１〜第５レンズ群Ｇ１〜Ｇ５をそれぞれ準備する（ステップＳ１００）。また、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が変化し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が変化し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が変化し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔が変化するように配置する（ステップＳ２００）。また、無限遠物体から近距離物体への合焦に際し、第３レンズ群Ｇ３が光軸方向に移動するように配置する（ステップＳ３００）。さらにまた、各レンズ群Ｇ１〜Ｇ６が、前述の条件式（１）を満足するように配置する(ステップＳ４００)。

具体的には、本実施形態では、例えば図１に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸形状の正レンズＬ１２とを接合した接合正レンズ、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３を配置して第１レンズ群Ｇ１とし、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の非球面負レンズＬ２１、両凹形状の負レンズＬ２２及び両凸形状の正レンズＬ２３を配置して第２レンズ群Ｇ２とし、両凹形状の非球面負レンズＬ３１を配置して第３レンズ群Ｇ３とし、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４１と両凸形状の正レンズＬ４２とを接合した接合正レンズ、両凸形状の正レンズＬ４３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４４とを接合した接合正レンズ、及び、両凹形状の非球面負レンズＬ４５と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４６とを接合した接合負レンズを配置して第４レンズ群Ｇ４とし、両凸形状の正レンズＬ５１、及び、両凸形状の正レンズＬ５２と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５３とを接合した接合正レンズを配置して第５レンズ群Ｇ５とする。このように準備した各レンズ群を上述の手順で配置して変倍光学系ＺＬを製造する。

本実施形態によれば、ピントあわせの際の像の大きさの変化を抑え、さらに、変倍時及び合焦時の収差変動を良好に抑えた変倍光学系、光学装置及び変倍光学系の製造方法を提供することができる。

以下、本願の各実施例を、図面に基づいて説明する。なお、図１、図４及び図７は、各実施例に係る変倍光学系ＺＬ（ＺＬ１〜ＺＬ３）の構成及び屈折力配分を示す断面図である。また、これらの変倍光学系ＺＬ１〜ＺＬ３の断面図の下部には、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）に変倍する際の各レンズ群Ｇ１〜Ｇ５の光軸に沿った移動方向が矢印で示されている。

各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒとし、円錐定数をＫとし、ｎ次の非球面係数をＡnとしたとき、以下の式（ａ）で表される。なお、以降の実施例において、「Ｅ−ｎ」は「×１０^-n」を示す。

Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／｛１＋（１−Ｋ×ｙ²／ｒ²）^1/2｝
＋Ａ4×ｙ⁴＋Ａ6×ｙ⁶＋Ａ8×ｙ⁸＋Ａ10×ｙ¹⁰ （ａ）

なお、各実施例において、２次の非球面係数Ａ2は０である。また、各実施例の表中において、非球面には面番号の右側に＊印を付している。

［第１実施例］
図１は、第１実施例に係る変倍光学系ＺＬ１の構成を示す図である。この図１に示す変倍光学系ＺＬ１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、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。

この変倍光学系ＺＬ１において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸形状の正レンズＬ１２との接合正レンズ、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３から構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の非球面負レンズＬ２１、両凹形状の負レンズＬ２２、及び、両凸形状の正レンズＬ２３から構成されている。この第２レンズ群Ｇ２の非球面負レンズＬ２１は、物体側レンズ面に非球面形状の薄いプラスチック樹脂層を備えている。また、第３レンズ群Ｇ３は、両凹形状の非球面負レンズＬ３１から構成されている。この第３レンズ群Ｇ３の非球面負レンズＬ３１は、物体側レンズ面が非球面形状である。また、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４１と両凸形状の正レンズＬ４２との接合正レンズ、両凸形状の正レンズＬ４３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４４との接合正レンズ、及び、両凹形状の非球面負レンズＬ４５と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４６との接合負レンズから構成されている。この第４レンズ群Ｇ４の非球面負レンズＬ４５は、物体側レンズ面が非球面形状である。また、第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ５１、及び、両凸形状の正レンズＬ５２と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５３との接合正レンズから構成されている。

この第１実施例に係る変倍光学系ＺＬ１では、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の空気間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の空気間隔が増大し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の空気間隔が減少し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の空気間隔が減少するように、第１レンズ群Ｇ１から第５レンズ群Ｇ５の各レンズ群が物体方向へ移動する。なお、開口絞りＳは第３レンズ群と第４レンズ群との間に配置されており、この開口絞りＳは、変倍に際し第４レンズ群Ｇ４とともに移動する。

また、この第１実施例に係る変倍光学系ＺＬ１では、第３レンズ群Ｇ３を物体方向へ移動させることにより、遠距離物体から近距離物体への合焦が行われる。

以下の表１に、第１実施例に係る変倍光学系ＺＬ１の諸元の値を掲げる。この表１において、全体諸元におけるｆは全系の焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角、Ｙｍａｘは最大像高、及び、ＴＬは全長をそれぞれ表している。ここで、全長ＴＬは、無限遠合焦時のレンズ面の第１面から像面Ｉまでの光軸上の距離を表している。また、レンズデータにおける第１欄ｍは、光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序（面番号）を、第２欄ｒは、各レンズ面の曲率半径を、第３欄ｄは、各光学面から次の光学面までの光軸上の距離（面間隔）を、第４欄νｄ及び第５欄ｎｄは、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数及び屈折率を示している。また、曲率半径∞は平面を示し、空気の屈折率1.00000は省略してある。なお、表１に示す面番号１〜２９は、図１に示す番号１〜２９に対応している。また、レンズ群焦点距離は第１〜第５レンズ群Ｇ１〜Ｇ５の各々の始面と焦点距離を示している。

ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、これらの符号の説明及び諸元表の説明は以降の実施例においても同様である。

（表１）
［全体諸元］
変倍比＝7.41
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
ｆ ＝ 18.5 〜 69.8 〜 137.1
ＦＮＯ ＝ 3.60 〜 5.48 〜 5.92
２ω ＝ 78.1 〜 22.67 〜 11.62
Ｙｍａｘ＝ 14.25 〜 14.25 〜 14.25
ＴＬ ＝ 138.32 〜 181.60 〜 200.88

［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞
1 211.4444 2.000 1.846660 23.78
2 65.7391 8.100 1.593190 67.90
3 -279.8993 0.100
4 52.3714 5.642 1.816000 46.62
5 145.4440 d5
6* 200.0000 0.150 1.553890 38.23
7 209.8495 1.200 1.772499 49.61
8 13.1450 7.067
9 -44.1409 1.000 1.882997 40.76
10 73.4990 0.972
11 33.3323 5.131 1.846660 23.78
12 -33.7584 d12
13* -30.5788 1.000 1.816000 46.62
14 91.7167 d14
15 ∞ 0.400 開口絞りＳ
16 23.1362 1.000 1.902650 35.70
17 16.0830 4.400 1.528284 56.95
18 -34.2215 0.100
19 21.5394 4.256 1.497820 82.51
20 -30.0815 1.000 1.903660 31.27
21 -404.9013 2.791
22* -56.4055 1.000 1.729157 54.66
23 14.6457 2.576 1.850260 32.35
24 30.4317 d24
25 306.4339 3.550 1.487490 70.40
26 -29.9125 0.100
27 62.6797 7.421 1.487490 70.40
28 -15.5000 1.301 1.882997 40.76
29 -34.7471 BF
像面 ∞

［レンズ群焦点距離］
レンズ群 始面 焦点距離
第１レンズ群 1 80.000
第２レンズ群 6 -54.309
第３レンズ群 13 -28.001
第４レンズ群 16 41.026
第５レンズ群 25 39.356

この第１実施例に係る変倍光学系ＺＬ１おいて、第６面、第１３面、及び、第２２面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。次の表２に、非球面のデータ、すなわち円錐定数Ｋ及び各非球面定数Ａ4〜Ａ10の値を示す。

（表２）
［非球面データ］
Ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
第６面 22.2541 2.37311E-06 -3.87675E-09 -4.25245E-11 9.37969E-14
第１３面 -0.1061 9.88612E-07 -4.78288E-08 1.14604E-09 -6.39255E-12
第２２面 0.5764 4.90141E-06 6.98139E-08 -4.01292E-10 0.00000E+00

この第１実施例に係る変倍光学系ＺＬ１において、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との軸上空気間隔ｄ５、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との軸上空気間隔ｄ１２、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との軸上空気間隔ｄ１４、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との軸上空気間隔ｄ２４、及び、バックフォーカスＢＦは、上述したように、変倍に際して変化する。次の表３に無限遠合焦時及び近距離合焦時のそれぞれにおける広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠状態の各焦点距離における可変間隔及びバックフォーカスの値を示す。なお、バックフォーカスＢＦは、最も像側のレンズ面（図１における第２９面）から像面Ｉまでの光軸上の距離を示している。この説明は以降の実施例においても同様である。

（表３）
［可変間隔データ］
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
広角端 中間 望遠端 広角端 中間 望遠端
f 18.5 69.8 137.1 18.5 69.8 137.1
d5 1.500 26.470 40.393 1.500 26.470 40.393
d12 2.800 4.647 7.254 2.397 4.325 6.749
d14 24.136 7.594 3.000 24.539 7.917 3.505
d24 9.609 5.561 5.000 9.609 5.561 5.000
BF 38.02 75.07 82.97 38.02 75.07 82.97

次の表４に、この第１実施例に係る変倍光学系ＺＬ１における各条件式対応値を示す。なお、この表４において、第４レンズ群Ｇ４以降のレンズ群の合成焦点距離ｆｂ、第３レンズ群Ｇ３の結像倍率β３、及び、第４レンズ群Ｇ４以降のレンズ群の合成結像倍率βｂのそれぞれについて、広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠状態の各焦点距離の値を示している。また、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは上述の条件式（１）で示した変数であり、ｆｗは広角端状態における全系の焦点距離を、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離を、ｆ２は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離を、ｆ３は第３レンズ群Ｇ３の焦点距離を、ｆ４は第４レンズ群Ｇ４の焦点距離を、ｆ５は第５レンズ群Ｇ５の焦点距離を、Ｄ４５ｗは広角端状態における第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔を、Ｄ４５ｔは望遠端状態における第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔をそれぞれ表している。以上の符号の説明は以降の実施例においても同様である。

（表４）
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
ｆｂ 32.415 29.979 29.670
β３ 0.1334 0.0616 -0.0603
βｂ -1.0824 -2.3284 -2.6091
［条件式対応値］
（１）ｆ１／（−ｆ２）＝1.437
（２）（Ａ×Ｂ）／（Ｃ×Ｄ）＝1.0070
（３）ｆ３／ｆ２ ＝0.516
（４）ｆ１／ｆｗ ＝4.325
（５）ｆ４／ｆ５ ＝1.042
（６）（Ｄ４５ｗ−Ｄ４５ｔ）／ｆｗ＝0.249

このように、この第１実施例に係る変倍光学系ＺＬ１は、上記条件式（１）〜（６）を全て満足している。

この第１実施例に係る変倍光学系ＺＬ１の、無限遠合焦状態での広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠端状態における諸収差図を図２に示し、近距離合焦状態での広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠端状態における諸収差図を図３に示す。各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、ＮＡは開口数、Ｙは像高をそれぞれ示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するＦナンバーまたは開口数の値を示し、非点収差図及び歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。なお、以下に示す各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用いる。これらの諸収差図より、この第１実施例に係る変倍光学系ＺＬ１は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有しており、さらに近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。

［第２実施例］
図４は、第２実施例に係る変倍光学系ＺＬ２の構成を示す図である。この図４に示す変倍光学系ＺＬ２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、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。

この変倍光学系ＺＬ２において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸形状の正レンズＬ１２との接合正レンズ、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３から構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の非球面負レンズＬ２１、両凹形状の負レンズＬ２２、及び、両凸形状の正レンズＬ２３から構成されている。この第２レンズ群Ｇ２の非球面負レンズＬ２１は、物体側レンズ面に非球面形状の薄いプラスチック樹脂層を備えている。また、第３レンズ群Ｇ３は、両凹形状の非球面負レンズＬ３１から構成されている。この第３レンズ群Ｇ３の非球面負レンズＬ３１は、物体側レンズ面が非球面形状である。また、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ４１、両凸形状の正レンズＬ４２と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４３との接合正レンズ、及び、両凹形状の負非球面レンズＬ４４と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４５との接合負レンズから構成されている。この第４レンズ群Ｇ４の非球面負レンズＬ４４は、物体側レンズ面が非球面形状である。また、第５レンズ群Ｇ５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Ｌ５１、及び、両凸形状の正レンズＬ５２と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５３との接合正レンズから構成されている。

この第２実施例に係る変倍光学系ＺＬ２では、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の空気間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の空気間隔が増大し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の空気間隔が減少し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の空気間隔が減少するように、第１レンズ群Ｇ１から第５レンズ群Ｇ５の各レンズ群が物体方向へ移動する。なお、開口絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に配置されており、この開口絞りＳは、変倍に際し第４レンズ群Ｇ４とともに移動する。

また、この第２実施例に係る変倍光学系ＺＬ２では、第３レンズ群Ｇ３を物体方向へ移動させることにより、遠距離物体から近距離物体への合焦が行われる。

以下の表５に、第２実施例の変倍光学系ＺＬ２の諸元の値を掲げる。なお、表５に示す面番号１〜２８は、図４に示す番号１〜２８に対応している。

（表５）
［全体諸元］
変倍比＝7.42
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
ｆ ＝ 18.5 〜 70.5 〜 137.2
ＦＮＯ ＝ 3.58 〜 5.44 〜 5.85
２ω ＝ 78.1 〜 22.42 〜 11.57
Ｙｍａｘ＝ 14.25 〜 14.25 〜 14.25
ＴＬ ＝ 139.32 〜 181.02 〜 199.97

［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞
1 215.0175 2.000 1.846660 23.78
2 64.9243 8.100 1.593190 67.90
3 -376.0612 0.100
4 53.5780 5.984 1.816000 46.62
5 179.2635 d5
6* 200.0000 0.150 1.553890 38.23
7 300.6098 1.200 1.772499 49.61
8 13.3131 6.828
9 -69.6142 1.000 1.882997 40.76
10 52.3687 1.331
11 34.6867 5.185 1.846660 23.78
12 -34.7377 d12
13* -38.0000 1.000 1.816000 46.62
14 57.9782 d14
15 ∞ 0.400 開口絞りＳ
16 29.8741 3.478 1.541617 63.72
17 -32.8953 0.100
18 23.2358 3.970 1.497820 82.51
19 -24.0338 1.000 1.903660 31.27
20 -927.0383 4.133
21* -59.0463 1.000 1.729157 54.66
22 13.2866 2.719 1.850260 32.35
23 29.1334 d23
24 -248.1379 3.288 1.563839 60.68
25 -29.4441 0.100
26 49.5575 7.799 1.487490 70.40
27 -16.1456 1.301 1.902650 35.70
28 -34.4375 BF
像面 ∞

［レンズ群焦点距離］
レンズ群 始面 焦点距離
第１レンズ群 1 79.998
第２レンズ群 6 -60.013
第３レンズ群 13 -28.000
第４レンズ群 16 42.588
第５レンズ群 24 36.790

この第２実施例に係る変倍光学系ＺＬ２おいて、第６面、第１３面、及び、第２１面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。次の表６に、非球面のデータ、すなわち円錐定数Ｋ及び各非球面定数Ａ4〜Ａ10の値を示す。

（表６）
［非球面データ］
Ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
第６面 22.2541 -3.64184E-06 8.39882E-09 -3.74047E-11 7.81914E-14
第１３面 -1.9332 5.71903E-06 1.09072E-08 1.92007E-10 2.33529E-13
第２１面 0.5764 5.28102E-06 3.16504E-08 -2.35183E-10 0.00000E+00

この第２実施例に係る変倍光学系ＺＬ２において、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との軸上空気間隔ｄ５、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との軸上空気間隔ｄ１２、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との軸上空気間隔ｄ１４、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との軸上空気間隔ｄ２３、及び、バックフォーカスＢＦは、上述したように、変倍に際して変化する。次の表７に無限遠合焦時及び近距離合焦時のそれぞれにおける広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠状態の各焦点距離における可変間隔及びバックフォーカスの値を示す。

（表７）
［可変間隔データ］
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
広角端 中間 望遠端 広角端 中間 望遠端
f 18.5 70.5 137.2 18.5 70.5 137.2
d5 1.500 26.692 40.261 1.500 26.692 40.261
d12 2.837 4.356 7.527 2.416 4.012 6.987
d14 24.771 7.722 3.000 25.192 8.065 3.541
d23 10.025 5.509 5.000 10.025 5.509 5.000
BF 38.02 74.58 82.02 38.02 74.58 82.02

次の表８に、この第２実施例に係る変倍光学系ＺＬ２における各条件式対応値を示す。

（表８）
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
ｆｂ 33.565 30.604 30.303
β３ 0.1117 0.0349 -0.0925
βｂ -1.0548 -2.2679 -2.5273
［条件式対応値］
（１）ｆ１／（−ｆ２）＝1.333
（２）（Ａ×Ｂ）／（Ｃ×Ｄ）＝1.0070
（３）ｆ３／ｆ２ ＝0.467
（４）ｆ１／ｆｗ ＝4.324
（５）ｆ４／ｆ５ ＝1.158
（６）（Ｄ４５ｗ−Ｄ４５ｔ）／ｆｗ＝0.272

このように、この第２実施例に係る変倍光学系ＺＬ２は、上記条件式（１）〜（６）を全て満足している。

この第２実施例に係る変倍光学系ＺＬ２の、無限遠合焦状態での広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠端状態における諸収差図を図５に示し、近距離合焦状態での広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠端状態における諸収差図を図６に示す。これらの諸収差図より、この第２実施例に係る変倍光学系ＺＬ２は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有しており、さらに近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。

［第３実施例］
図７は、第３実施例に係る変倍光学系ＺＬ３の構成を示す図である。この図７に示す変倍光学系ＺＬ３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、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。

この変倍光学系ＺＬ３において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸形状の正レンズＬ１２との接合正レンズ、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３から構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の非球面負レンズＬ２１、両凹形状の負レンズＬ２２、及び、両凸形状の正レンズＬ２３から構成されている。この第２レンズ群Ｇ２の非球面負レンズＬ２１は、物体側レンズ面に非球面形状の薄いプラスチック樹脂層を備えている。また、第３レンズ群Ｇ３は、両凹形状の非球面負レンズＬ３１から構成されている。この第３レンズ群Ｇ３の非球面負レンズＬ３１は、物体側レンズ面が非球面形状である。また、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４１と両凸形状の正レンズＬ４２との接合正レンズ、両凸形状の正レンズＬ４３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４４との接合正レンズ、及び、両凹形状の非球面負レンズＬ４５と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４６との接合負レンズから構成されている。この第４レンズ群Ｇ４の非球面負レンズＬ４５は、物体側レンズ面が非球面形状である。また、第５レンズ群Ｇ５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Ｌ５１、両凸形状の正レンズＬ５２と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５３との接合正レンズ、及び、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５４から構成されている。

この第３実施例に係る変倍光学系ＺＬ３では、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の空気間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の空気間隔が増大し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の空気間隔が減少し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の空気間隔が減少するように、第１レンズ群Ｇ１から第５レンズ群Ｇ５の各レンズ群が物体方向へ移動する。なお、開口絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に配置されており、この開口絞りＳは、変倍に際し第４レンズ群Ｇ４とともに移動する。

また、この第３実施例に係る変倍光学系ＺＬ３では、第３レンズ群Ｇ３を物体方向へ移動させることにより、遠距離物体から近距離物体への合焦が行われる。

以下の表９に、第３実施例の変倍光学系ＺＬ３の諸元の値を掲げる。なお、表９に示す面番号１〜３１は、図７に示す番号１〜３１に対応している。

（表９）
［全体諸元］
変倍比＝7.41
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
ｆ ＝ 18.5 〜 69.5 〜 137.1
ＦＮＯ ＝ 3.53 〜 5.63 〜 5.88
２ω ＝ 78.1 〜 22.81 〜 11.60
Ｙｍａｘ＝ 14.25 〜 14.25 〜 14.25
ＴＬ ＝ 138.31 〜 183.34 〜 201.92

［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞
1 240.0000 2.000 1.846660 23.78
2 67.9585 8.100 1.593190 67.90
3 -228.3587 0.100
4 50.9478 5.604 1.816000 46.62
5 130.7206 d5
6* 200.0000 0.150 1.553890 38.23
7 220.2039 1.200 1.772499 49.61
8 13.0490 7.071
9 -46.1818 1.000 1.882997 40.76
10 66.5635 1.055
11 35.4681 5.226 1.846660 23.78
12 -30.8403 d12
13* -28.9787 1.000 1.816000 46.62
14 109.6730 d14
15 ∞ 0.400 開口絞りＳ
16 24.8684 1.000 1.902650 35.70
17 16.7163 4.400 1.562857 53.65
18 -34.2463 0.100
19 18.0955 4.364 1.497820 82.51
20 -31.4489 1.000 1.903660 31.27
21 91.7396 2.500
22* -86.5271 1.000 1.729157 54.66
23 12.5188 2.748 1.850260 32.35
24 24.8338 d24
25 -402.7374 3.237 1.626788 59.07
26 -29.3596 0.100
27 38.7545 7.834 1.487490 70.40
28 -15.5000 1.301 1.882997 40.76
29 -27.6430 0.263
30 -40.1683 1.000 1.882997 40.76
31 -74.5264 BF
像面 ∞

［レンズ群焦点距離］
レンズ群 始面 焦点距離
第１レンズ群 1 80.000
第２レンズ群 6 -59.191
第３レンズ群 13 -28.000
第４レンズ群 16 46.114
第５レンズ群 25 34.271

この第３実施例に係る変倍光学系ＺＬ３おいて、第６面、第１３面、及び、第２２面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。次の表１０に、非球面のデータ、すなわち円錐定数Ｋ及び各非球面定数Ａ4〜Ａ10の値を示す。

（表１０）
［非球面データ］
Ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
第６面 22.2541 2.52148E-06 -8.96525E-09 -3.86729E-11 1.20386E-13
第１３面 -0.0609 1.13314E-06 -1.25083E-09 4.17478E-10 -1.62820E-12
第２２面 0.5764 5.81857E-06 6.67215E-08 -4.14394E-10 0.00000E+00

この第３実施例に係る変倍光学系ＺＬ３において、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との軸上空気間隔ｄ５、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との軸上空気間隔ｄ１２、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との軸上空気間隔ｄ１４、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との軸上空気間隔ｄ２４、及び、バックフォーカスＢＦは、上述したように、変倍に際して変化する。次の表１１に無限遠合焦時及び近距離合焦時のそれぞれにおける広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠状態の各焦点距離における可変間隔及びバックフォーカスの値を示す。

（表１１）
［可変間隔データ］
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
広角端 中間 望遠端 広角端 中間 望遠端
f 18.5 69.5 137.1 18.5 69.5 137.1
d5 1.500 24.534 40.460 1.500 24.534 40.460
d12 2.808 4.059 7.370 2.401 3.766 6.851
d14 23.985 7.275 3.000 24.392 7.569 3.519
d23 8.253 5.298 5.000 8.253 5.298 5.000
BF 38.01 78.42 82.34 38.01 78.42 82.34

次の表１２に、この第３実施例に係る変倍光学系ＺＬ３における各条件式対応値を示す。

（表１２）
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
ｆｂ 31.872 30.080 29.910
β３ 0.1149 0.0515 -0.0829
βｂ -1.0734 -2.4362 -2.5771
［条件式対応値］
（１）ｆ１／（−ｆ２）＝1.352
（２）（Ａ×Ｂ）／（Ｃ×Ｄ）＝1.0073
（３）ｆ３／ｆ２ ＝0.473
（４）ｆ１／ｆｗ ＝4.325
（５）ｆ４／ｆ５ ＝1.346
（６）（Ｄ４５ｗ−Ｄ４５ｔ）／ｆｗ＝0.176

このように、この第３実施例に係る変倍光学系ＺＬ３は、上記条件式（１）〜（６）を全て満足している。

この第３実施例に係る変倍光学系ＺＬ３の、無限遠合焦状態での広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠端状態における諸収差図を図８に示し、近距離合焦状態での広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠端状態における諸収差図を図９に示す。これらの諸収差図より、この第３実施例に係る変倍光学系ＺＬ３は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有しており、さらに近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。

ここで、上記各実施例は本願発明の一具体例を示しているものであり、本願発明はこれらに限定されるものではない。

１ カメラ（光学装置） ＺＬ（ＺＬ１，ＺＬ２） 変倍光学系
Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群 Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群 Ｇ５ 第５レンズ群

Claims (13)

1. 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、
   負の屈折力を有する第３レンズ群と、
   正の屈折力を有する第４レンズ群と、
   正の屈折力を有する第５レンズ群と、を有し、
   広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が変化し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が変化し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔が変化し、
   無限遠物体から近距離物体への合焦に際し、前記第３レンズ群が光軸に沿って物体方向に移動し、
   次式の条件を満足することを特徴とする変倍光学系。
   １．１０ ＜ ｆ１／（−ｆ２） ＜ ２．００
   但し、
   ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
   ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
2. 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、
   負の屈折力を有する第３レンズ群と、
   正の屈折力を有する第４レンズ群と、
   正の屈折力を有する第５レンズ群と、を有し、
   広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が変化し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が変化し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔が減少し、
   無限遠物体から近距離物体への合焦に際し、前記第３レンズ群が光軸方向に移動し、
   次式の条件を満足することを特徴とする変倍光学系。
   １．１０ ＜ ｆ１／（−ｆ２） ＜ ２．００
   但し、
   ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
   ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
3. 広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群が物体方向に移動することを特徴とする請求項１または２に記載の変倍光学系。
4. 広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が減少することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の変倍光学系。
5. 次式の条件を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の変倍光学系。
   ０．９９０ ＜ （Ａ×Ｂ）／（Ｃ×Ｄ） ＜ １．０１３
   但し、
   Ａ＝ｆ３×（１−β３ｗ）²×（１＋β３ｗ）×βｂｗ²−Δ×β３ｗ²
   Ｂ＝ｆｂｗ×（１−βｂｗ）＋Δ
   Ｃ＝ｆ３×（１−β３ｗ）²×（１＋β３ｗ）×βｂｗ²−Δ×β３ｗ
   Ｄ＝ｆｂｗ×（１−βｂｗ）＋Δ／βｂｗ
   Δ＝Ｙｍａｘ／５０
   β３ｗ：広角端状態における前記第３レンズ群の結像倍率
   βｂｗ：広角端状態における前記第４レンズ群以降のレンズ群の合成結像倍率
   Ｙｍａｘ：最大像高
   ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
   ｆｂｗ：広角端状態における前記第４レンズ群以降のレンズ群の合成焦点距離
6. 広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群とが物体方向に移動し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増大し、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔が減少することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の変倍光学系。
7. 次式の条件を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の変倍光学系。
   ０．３５ ＜ ｆ３／ｆ２ ＜ ０．９０
   但し、
   ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
8. 次式の条件を満足することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の変倍光学系。
   ３．５０ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ５．５０
   但し、
   ｆｗ：広角端状態における前記変倍光学系の全系の焦点距離
9. 次式の条件を満足することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の変倍光学系。
   ０．７２ ＜ ｆ４／ｆ５ ＜ １．４５
   但し、
   ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
   ｆ５：前記第５レンズ群の焦点距離
10. 次式の条件を満足することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の変倍光学系。
    ０．１５ ＜ （Ｄ４５ｗ−Ｄ４５ｔ）／ｆｗ ＜ ０．４０
    但し、
    Ｄ４５ｗ：広角端状態における前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔
    Ｄ４５ｔ：望遠端状態における前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔
    ｆｗ：広角端状態における前記変倍光学系の全系の焦点距離
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の変倍光学系を備えたことを特徴とする光学装置。
12. 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、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群と、を有する変倍光学系の製造方法であって、
    広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が変化し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が変化し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔が変化するように配置し、
    無限遠物体から近距離物体への合焦に際し、前記第３レンズ群が光軸に沿って物体方向に移動するように配置し、
    次式の条件を満足するように配置することを特徴とする変倍光学系の製造方法。
    １．１０ ＜ ｆ１／（−ｆ２） ＜ ２．００
    但し、
    ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
    ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
13. 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、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群と、を有する変倍光学系の製造方法であって、
    広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が変化し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が変化し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化し、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔が減少するように配置し、
    無限遠物体から近距離物体への合焦に際し、前記第３レンズ群が光軸方向に移動するように配置し、
    次式の条件を満足するように配置することを特徴とする変倍光学系の製造方法。
    １．１０ ＜ ｆ１／（−ｆ２） ＜ ２．００
    但し、
    ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
    ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離