JP5742100B2 - 変倍光学系、光学装置、変倍光学系の製造方法 - Google Patents

変倍光学系、光学装置、変倍光学系の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、変倍光学系とこれを有する光学装置、変倍光学系の製造方法に関する。
従来、一眼レフカメラ用交換レンズなどに用いられる変倍光学系として、最も物体側のレンズ群が正屈折力を有する光学系が数多く提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００８−３１９５号公報
従来の変倍光学系をさらに高変倍化しようとすると、収差変動が増大し、十分に高い光学性能を得ることが困難であった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、収差変動を抑え、高い光学性能を有する変倍光学系とこれを有する光学装置、変倍光学系の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、光軸に沿って物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群とにより実質的に４個のレンズ群からなり、前記第２レンズ群より像側に開口絞りを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群は像面に対して物体側に移動し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔は増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔は減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔は変化し、以下の条件式を満足することを特徴とする変倍光学系を提供する。
０．１７ ＜ ｆ１／ｆＴ ＜ ０．６０
１．０３ ＜ φＴ／φＷ ＜ １．７０
１．０２ ＜ φＭ１５／φＷ ＜ １．７０
０．０３２ ＜ −ｆ２／ｆＴ ≦ ０．０５３６
但し、
ｆＴ：望遠端状態における全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
φＷ：広角端状態における前記開口絞りの最大開口径
φＴ：望遠端状態における前記開口絞りの最大開口径
φＭ１５：広角端状態における全系の焦点距離をｆＷとするとき、全系の焦点距離がｆＷの１５倍以上の中間焦点距離状態での前記開口絞りの最大開口径
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
また、本発明は、光軸に沿って物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群とにより実質的に４個のレンズ群からなり、前記第２レンズ群より像側に開口絞りを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群は像面に対して物体側に移動し、前記第２レンズ群は一旦像側へ移動した後、物体側へ移動し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔は増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔は減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔は変化し、前記開口絞りは、広角端状態から全系の焦点距離ｆＭの中間焦点距離状態まで広角端状態の最大開口径を維持し、以下の条件式を満足することを特徴とする変倍光学系を提供する。
０．１７ ＜ ｆ１／ｆＴ ＜ ０．６０
１．０３ ＜ φＴ／φＷ ＜ １．７０
１．５０ ＜ ｆＭ／ｆＷ ≦ ２．７０
０．０３２ ＜ −ｆ２／ｆＴ ≦ ０．０５３６
但し、
ｆＴ：望遠端状態における全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
φＷ：広角端状態における前記開口絞りの最大開口径
φＴ：望遠端状態における前記開口絞りの最大開口径
ｆＷ：広角端状態における全系の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
また、本発明は、光軸に沿って物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群とにより実質的に４個のレンズ群からなり、前記第２レンズ群より像側に開口絞りを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群は像面に対して物体側に移動し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔は増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔は減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔は変化し、以下の条件式を満足することを特徴とする変倍光学系を提供する。
０．１７ ＜ ｆ１／ｆＴ ＜ ０．６０
１．０３ ＜ φＴ／φＷ ＜ １．７０
０．０３２ ＜ −ｆ２／ｆＴ ≦ ０．０３９４
但し、
ｆＴ：望遠端状態における全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
φＷ：広角端状態における前記開口絞りの最大開口径
φＴ：望遠端状態における前記開口絞りの最大開口径
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
また、本発明は、前記変倍光学系を有することを特徴とする光学装置を提供する。
また、本発明は、光軸に沿って物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群とにより実質的に４個のレンズ群からなる変倍光学系の製造方法であって、開口絞りを前記第２レンズ群より像側に配置し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と前記第３レンズ群と前記第４レンズ群とを、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群は像面に対して物体側に移動し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大可能、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少可能、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化可能に配置し、以下の条件式を満足するようにすることを特徴とする変倍光学系の製造方法を提供する。
０．１７ ＜ ｆ１／ｆＴ ＜ ０．６０
１．０３ ＜ φＴ／φＷ ＜ １．７０
１．０２ ＜ φＭ１５／φＷ ＜ １．７０
０．０３２ ＜ −ｆ２／ｆＴ ≦ ０．０５３６
但し、
ｆＴ：望遠端状態における全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
φＷ：広角端状態における前記開口絞りの最大開口径
φＴ：望遠端状態における前記開口絞りの最大開口径
φＭ１５：広角端状態における全系の焦点距離をｆＷとするとき、全系の焦点距離がｆＷの１５倍以上の中間焦点距離状態での前記開口絞りの最大開口径
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
本発明によれば、収差変動を抑え、高い光学性能を有する変倍光学系とこれを有する光学装置、変倍光学系の製造方法を提供することができる。
第１実施例に係る変倍光学系の構成を示す断面図である。 第１実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は第１中間焦点距離状態、（ｃ）は第２中間焦点距離状態をそれぞれ示す。 第１実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は第３中間焦点距離状態、（ｂ）は第４中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第２実施例に係る変倍光学系の構成を示す断面図である。 第２実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は第１中間焦点距離状態、（ｃ）は第２中間焦点距離状態をそれぞれ示す。 第２実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は第３中間焦点距離状態、（ｂ）は第４中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第３実施例に係る変倍光学系の構成を示す断面図である。 第３実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は第１中間焦点距離状態、（ｃ）は第２中間焦点距離状態をそれぞれ示す。 第３実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は第３中間焦点距離状態、（ｂ）は第４中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第４実施例に係る変倍光学系の構成を示す断面図である。 第４実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は第１中間焦点距離状態、（ｃ）は第２中間焦点距離状態をそれぞれ示す。 第４実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は第３中間焦点距離状態、（ｂ）は第４中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第１実施例に係る変倍光学系を備えたカメラの構成を示す図である。 本願の変倍光学系の製造方法を示す図である。
以下、本願の一実施形態に係る変倍光学系について説明する。
本実施形態に係る変倍光学系は、光軸に沿って物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群と、第４レンズ群とを有し、第２レンズ群より像側に開口絞りを有し、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レンズ群との間隔は増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔は減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔は変化する構成とすることで、変倍可能な光学系を実現し、広角端状態から望遠端状態まで適度に歪曲収差を補正している。
また、本実施形態に係る変倍光学系は、以下の条件式（１）、（２）を満足する。
（１） ０．１７ ＜ ｆ１／ｆＴ ＜ ０．６０
（２） １．０３ ＜ φＴ／φＷ ＜ １．７０
但し、ｆＴは望遠端状態における全系の焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、φＷは広角端状態における開口絞りの最大開口径、φＴは望遠端状態における開口絞りの最大開口径である。
条件式（１）は、変倍光学系で発生する球面収差と像面湾曲を良好に補正し、高い光学性能を得るための条件式である。
条件式（１）の下限値を下回った場合、即ち第１レンズ群の屈折力が過度に大きくなると、望遠端状態における負の球面収差と、広角端状態において負の像面湾曲が大きく発生し、高い光学性能を得ることができない。
条件式（１）の上限値を上回った場合、即ち第１レンズ群の屈折力が過度に小さくなると、変倍率を維持するためには第１レンズ群を像面に対して大きく移動させる必要があり、望遠端状態における周辺光量の確保が困難となり、また望遠端状態において第２レンズ群で発生する正の球面収差補正が困難となり、高い光学性能を得ることができない。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（１）の下限値を０．２３とすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（１）の下限値を０．２５とすることが更に好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（１）の下限値を０．２８とすることが更に好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（１）の上限値を０．５３とすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（１）の上限値を０．４８とすることが更に好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（１）の上限値を０．４３とすることが更に好ましい。
条件式（２）は、望遠端状態におけるＦナンバーを適度に小さく、球面収差やコマ収差を良好に補正し、高い光学性能を得るための条件式である。条件式（２）を満足することで、広角端状態から望遠端状態まで変倍する際に変化するＦナンバーの変化量を最適化し、変倍範囲全域に亘って球面収差やコマ収差の変動を抑えることが可能になる。
条件式（２）の下限値を下回った場合、望遠端状態における開口絞りの最大開口径が小さくなりすぎる。すると、望遠端状態におけるＦナンバーが大きくなりすぎ、広角端状態において球面収差やコマ収差が大きく発生し、高い光学性能を実現できない。
条件式（２）の上限値を上回った場合、望遠端状態において球面収差やコマ収差が大きく発生し、高い光学性能を実現できない。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（２）の下限値を１．０５とすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（２）の下限値を１．０８とすることが更に好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（２）の下限値を１．１２とすることが更に好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（２）の上限値を１．５８とすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（２）の上限値を１．４５とすることが更に好ましい。
また、本実施形態に係る変倍光学系は、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３） １．０２ ＜ φＭ１０／φＷ ＜ １．７０
但し、φＭ１０は広角端状態における全系の焦点距離をｆＷとするとき、全系の焦点距離がｆＷの１０倍以上の中間焦点距離状態での開口絞りの最大開口径である。
条件式（３）は、変倍光学系全系の焦点距離がｆＷの１０倍以上の中間焦点距離状態の変倍領域において、変倍光学系に十分なＦ値を持たせ、高い光学性能を実現するための条件式である。
条件式（３）の下限値を下回った場合、変倍光学系全系の焦点距離がｆＷの１０倍以上の中間焦点距離状態の変倍領域において、開口絞りの最大開口径が小さくなりすぎる。すると、この変倍領域におけるＦナンバーが大きくなりすぎ、広角端状態において球面収差やコマ収差が大きく発生し、高い光学性能を実現できない。
条件式（３）の上限値を上回った場合、変倍光学系全系の焦点距離がｆＷの１０倍以上の中間焦点距離状態の変倍領域において、球面収差やコマ収差が大きく発生し、高い光学性能を実現できない。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（３）の下限値を１．０３とすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（３）の下限値を１．０６とすることが更に好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（３）の上限値を１．６０とすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（３）の上限値を１．５５とすることが更に好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（３）の上限値を１．４０とすることが更に好ましい。
また、本実施形態に係る変倍光学系は、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４） １．０２ ＜ φＭ１５／φＷ ＜ １．７０
但し、φＭ１５は広角端状態における全系の焦点距離をｆＷとするとき、全系の焦点距離がｆＷの１５倍以上の中間焦点距離状態での開口絞りの最大開口径である。
条件式（４）は、変倍光学系全系の焦点距離がｆＷの１５倍以上の中間焦点距離状態の変倍領域において、変倍光学系に十分なＦ値を持たせ、高い光学性能を実現するための条件式である。
条件式（４）の下限値を下回った場合、変倍光学系全系の焦点距離がｆＷの１５倍以上の中間焦点距離状態の変倍領域において、開口絞りの最大開口径が小さくなりすぎる。すると、この変倍領域におけるＦナンバーが大きくなりすぎ、広角端状態において球面収差やコマ収差が大きく発生し、高い光学性能を実現できない。
条件式（４）の上限値を上回った場合、変倍光学系全系の焦点距離がｆＷの１５倍以上の中間焦点距離状態の変倍領域において、球面収差やコマ収差が大きく発生し、高い光学性能を実現できない。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（４）の下限値を１．０４とすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（４）の下限値を１．０７とすることが更に好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（４）の上限値を１．６０とすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（４）の上限値を１．５５とすることが更に好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（４）の上限値を１．４０とすることが更に好ましい。
また、本実施形態に係る変倍光学系は、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５） １．００ ≦ φＭ５／φＷ ＜ １．４０
但し、φＭ５は広角端状態における全系の焦点距離をｆＷとするとき、全系の焦点距離がｆＷの５倍以上８倍以下の中間焦点距離状態での開口絞りの最大開口径である。
条件式（５）は、全系の焦点距離がｆＷの５倍以上８倍以下の中間焦点距離の変倍領域において、高い光学性能を実現するための条件式である。
条件式（５）の下限値を下回った場合、全系の焦点距離がｆＷの５倍以上８倍以下の中間焦点距離の変倍領域において、開口絞りの最大開口径が小さくなりすぎる。すると、この変倍領域におけるＦナンバーが大きくなりすぎ、広角端状態において球面収差やコマ収差が大きく発生し、高い光学性能を実現できない。
条件式（５）の上限値を上回った場合、全系の焦点距離がｆＷの５倍以上８倍以下の中間焦点距離の変倍領域において、球面収差やコマ収差が大きく発生し、高い光学性能を実現できない。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（５）の下限値を１．０１とすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（５）の下限値を１．０３とすることが更に好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（５）の上限値を１．３２とすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（５）の上限値を１．２５とすることが更に好ましい。
また、本実施形態に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、開口絞りは、広角端状態から全系の焦点距離ｆＭの中間焦点距離状態まで広角端状態の最大開口径を維持し、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
（６） １．５０ ＜ ｆＭ／ｆＷ ＜ １５．００
但し、ｆＷは広角端状態における全系の焦点距離である。
条件式（６）は、任意の中間焦点距離の変倍領域において、高い光学性能を実現するための条件式である。
条件式（６）の下限値を下回った場合、任意の中間焦点距離の変倍領域において、球面収差やコマ収差が大きく発生し、高い光学性能を実現できない。
条件式（６）の上限値を上回った場合、任意の中間焦点距離の変倍領域において、Ｆナンバーが大きくなりすぎ、また広角端状態において球面収差やコマ収差が大きく発生し、高い光学性能を実現できない。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（６）の下限値を１．８０とすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（６）の下限値を２．３０とすることが更に好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（６）の上限値を１２.００とすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（６）の上限値を８.５０とすることが更に好ましい。
また、本実施形態に係る変倍光学系は、前記焦点距離ｆＭの中間焦点距離状態から望遠端状態への変倍に際し、開口絞りの最大開口径は単調に増大することが望ましい。なお、開口絞りの最大開口径とは、各焦点距離状態における最大の開口絞り径である。
この構成とすることで、変倍光学系のメカニカルな構成を簡略化でき、また前記焦点距離ｆＭの中間焦点距離状態から望遠端状態までの変倍領域において、球面収差の変動を抑えることが可能となり、高い光学性能を実現できる。
また、本実施形態に係る変倍光学系は、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
（７） ０．０３２ ＜ −ｆ２／ｆＴ ＜ ０．０６４
但し、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離である。
条件式（７）は、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第２レンズ群で発生する収差変動を抑え、高い光学性能を実現するための条件式である。
条件式（７）の下限値を下回った場合、第２レンズ群の屈折力が過度に大きくなる。すると広角端状態から望遠端状態への変倍時、球面収差や非点収差の変動が大きく発生し、高い光学性能を実現できない。
条件式（７）の上限値を上回った場合、第２レンズ群の屈折力が過度に小さくなり、第２レンズ群の移動量が増大する。すると広角端状態から望遠端状態への変倍時、第２レンズ群で発生する球面収差や非点収差変動を抑えることが困難となり、高い光学性能を実現できない。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（７）の下限値を０．０３８とすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（７）の下限値を０．０４２とすることが更に好ましい。
また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（７）の上限値を０．０６１とすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（７）の上限値を０．０５７とすることが更に好ましい。
また、本実施形態に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、全系のＦナンバーは単調に増大することが望ましい。
この構成とすることで、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、絞り近傍のレンズ群、例えば第３レンズ群などを通る軸上光線高の過度な増大を抑え、これに伴って球面収差などの変動を抑えることが可能となり、高い光学性能を実現できる。
また、本実施形態に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群は像面に対して物体側に移動することが望ましい。
この構成とすることで、第１レンズ群の径を小型化でき、また広角端状態における第１レンズ群を通過する軸外光束の光軸からの高さを抑えて像面湾曲や非点収差などの変倍時における変動を抑えることができる。
また、本実施形態に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、開口絞りは、第３レンズ群の少なくとも一部と一体に移動することが望ましい。
この構成とすることで、変倍光学系のメカニカルな構成を簡略化でき、また球面収差の変動を抑えることが可能となり、高い光学性能を実現できる。
また、本実施形態に係る変倍光学系は、開口絞りは、第３レンズ群の物体側に配置されることが望ましい。
この構成とすることで、第１レンズ群の径を小型化でき、また広角端状態における第１レンズ群を通過する軸外光束の光軸からの高さを抑えて像面湾曲や非点収差などの変倍時における変動を抑えることができる。
また、本実施形態に係る変倍光学系は、第４レンズ群は、正屈折力を有することが望ましい。
この構成とすることで、全系で変倍力を効果的に上げることが可能になり、変倍光学系を小型化できる。また、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第３レンズ群内で発生する球面収差や非点収差の変動を抑えることが可能になり高い光学性能を実現できる。
（実施例）
以下、本実施形態に係る各実施例について図面を参照しつつ説明する。なお、実施例４は参考例とする。
（第１実施例）
図１は、第１実施例に係る変倍光学系の構成を示す断面図である。
図１に示すように、第１実施例に係る変倍光学系は、光軸に沿って物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４とから構成される。
広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は減少するように、像面Ｉに対して、第１レンズ群Ｇ１は単調に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は単調に物体側へ移動する。
開口絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２の像側にある第３レンズ群Ｇ３の最も物体側に配置され、第３レンズ群Ｇ３と一体で構成される。また、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、開口絞りＳは、広角端状態Ｗから第２中間焦点距離状態Ｍ２まで広角端状態Ｗの最大開口径を維持し、第２中間焦点距離状態Ｍ２から望遠端状態Ｔまでは最大開口径が単調に増大する。
第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸レンズＬ１２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とから構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹レンズＬ２２と、両凸レンズＬ２３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２４と像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２５との接合レンズとから構成されている。第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に位置する負メニスカスレンズＬ２１は、物体側のレンズ面に樹脂層を設けて非球面を形成した複合型非球面レンズである。
第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に、両凸レンズＬ３１と、両凸レンズＬ３２と、両凸レンズＬ３３と両凹レンズＬ３４との接合レンズと、両凹レンズＬ３５と両凸レンズＬ３６との接合レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３７とから構成されている。両凹レンズＬ３５は物体側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズである。
第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って物体側から順に、両凸レンズＬ４１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４２と両凸レンズＬ４３との接合レンズとから構成されている。第４レンズ群Ｇ４の最も物体側に位置する両凸レンズＬ４１は、物体側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズである。両凸レンズＬ４３から射出した光線は像面Ｉに結像する。
像面Ｉは、不図示の撮像素子上に形成され、該撮像素子はＣＣＤやＣＭＯＳ等から構成されている（以降の実施例についても同様である）。
以下の表１に第１実施例に係る変倍光学系の諸元値を掲げる。
表中の（面データ）において、物面は物体面、面番号は物体側からのレンズ面の番号、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、νｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）におけるアッベ数、（可変）は可変面間隔、（絞り）は開口絞りＳ、像面は像面Ｉをそれぞれ表している。なお、空気の屈折率ｎｄ＝１．００００００は記載を省略している。また、曲率半径ｒ欄の「∞」は平面を示している。
（非球面データ）において、非球面は以下の式で表される。
Ｘ（ｙ）＝（ｙ２/ｒ）/［１＋［１−κ（ｙ２/ｒ２）］１/２］
＋Ａ４×ｙ４＋Ａ６×ｙ６＋Ａ８×ｙ８＋Ａ１０×ｙ１０
ここで、光軸に垂直な方向の高さをｙ、高さｙにおける光軸方向の変位量（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）をＸ（ｙ）、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒ、円錐係数をκ、ｎ次の非球面係数をＡｎとする。なお、「E-n」は「×10−ｎ」を示し、例えば「1.234E-05」は「1.234×10−５」を示す。また、各非球面は、（面データ）において、面番号の右側に「＊」を付して示している。
（各種データ）において、ズーム比は変倍光学系の変倍比、Ｗは広角端状態、Ｍ１は第１中間焦点距離状態、Ｍ２は第２中間焦点距離状態、Ｍ３は第３中間焦点距離状態、Ｍ４は第４中間焦点距離状態、Ｔは望遠端状態、ｆは全系の焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角（単位：「°」）、Ｙは像高、ＴＬは無限遠合焦状態における第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面から像面Ｉまでのレンズ系全長、Ｂｆはバックフォーカス、φは最大の開口絞り径、ｄｉは面番号ｉでの可変面間隔値をそれぞれ表している。第４中間焦点距離状態Ｍ４は、広角端状態Ｗの焦点距離の１５倍を越えた焦点距離を有している。
（ズームレンズ群データ）は、各レンズ群の始面番号とレンズ群の焦点距離をそれぞれ示す。
（条件式対応値）は、各条件式の対応値をそれぞれ示す。
なお、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その他の長さ等は、特記の無い場合一般に「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、単位は「ｍｍ」に限定されること無く他の適当な単位を用いることもできる。さらに、これらの記号の説明は、以降の他の実施例においても同様とし説明を省略する。
（表１）

（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 127.9445 2.0000 1.850260 32.35
2 66.5460 7.8500 1.497820 82.52
3 -596.2307 0.1000
4 67.4403 5.4000 1.593190 67.87
5 436.1899 （可変）

6* 135.2961 0.1500 1.553890 38.09
7 107.2597 1.0000 1.804000 46.58
8 15.2626 6.7000
9 -34.5499 1.0000 1.834807 42.72
10 51.8990 0.1000
11 34.0967 4.5000 1.784723 25.68
12 -32.1245 0.9000
13 -21.1157 1.0000 1.882997 40.76
14 -2390.2062 2.1000 1.922860 20.50
15 -67.6125 （可変）

16（絞り） ∞ 1.0000
17 31.6133 3.6500 1.593190 67.87
18 -218.5545 0.1000
19 49.1304 3.2000 1.487490 70.41
20 -63.6210 0.1000
21 35.3573 4.2500 1.487490 70.41
22 -34.0783 1.0000 1.846660 23.78
23 659.9606 3.9000
24* -35.0367 1.0000 1.756998 47.82
25 17.5822 3.9000 1.698947 30.13
26 -95.2623 3.3500
27 -55.5200 1.0000 1.882997 40.76
28 -585.5172 （可変）

29* 439.7935 2.2000 1.589130 61.16
30 -53.2069 0.1000
31 65.1340 1.0000 1.834000 37.16
32 27.7296 4.1000 1.487490 70.41
33 -58.1329 (Bf)
像面 ∞

（非球面データ）
第6面
κ ＝ 4.3350
A4 ＝ 9.45630E-06
A6 ＝ -1.51470E-08
A8 ＝ -1.16860E-12
A10 ＝ 1.65790E-13
第24面
κ ＝ -0.3009
A4 ＝ 6.23810E-06
A6 ＝ 8.96820E-09
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00
第29面
κ ＝-20.0000
A4 ＝ -1.92960E-05
A6 ＝ 5.96200E-09
A8 ＝ -1.65600E-10
A10 ＝ 4.18100E-13

（各種データ）
ズーム比 15.698
Ｗ Ｍ１ Ｍ２ Ｍ３ Ｍ４ Ｔ
f = 18.53928 27.99917 49.99950 105.00169 278.75308 291.02949
FNO = 3.60631 4.19068 5.39086 5.76130 5.78421 5.78825
ω = 39.00856 26.78890 15.55965 7.48510 2.85557 2.73699
Y = 14.20 14.20 14.20 14.20 14.20 14.20
TL = 148.79923 157.22054 181.95557 217.34659 241.72065 242.82932
Bf = 39.00067 52.54373 76.57450 91.11965 104.16125 105.34665
φ = 17.20 17.20 17.20 18.40 20.40 20.59

d5 2.10000 9.42195 20.39318 46.65937 66.86210 67.33267
d15 33.50310 24.00476 15.75155 10.98454 2.49980 2.00000
d28 7.54546 4.60010 2.58634 1.93303 1.54750 1.50000

（ズームレンズ群データ）
群 始面 焦点距離
１ １ １０４．３０６５４
２ ６ −１３．８１１５２
３ １６ ３９．５４０２０
４ ２９ ４８．０３６３５

（条件式対応値）
（１） ｆ１／ｆＴ＝０．３５８
（２） φＴ／φＷ＝１．１９７
（３） φＭ１０／φＷ＝１．１８６ （φＭ１０は第４中間焦点距離状態Ｍ４の値）
（４） φＭ１５／φＷ＝１．１８６ （φＭ１５は第４中間焦点距離状態Ｍ４の値）
（５） φＭ５／φＷ＝１．０７０ （φＭ５は第３中間焦点距離状態Ｍ３の値）
（６） ｆＭ／ｆＷ＝２．７０ （ｆＭは第２中間焦点距離状態Ｍ２の値）
（７） −ｆ２／ｆＴ＝０．０４７５
図２は、第１実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は第１中間焦点距離状態、（ｃ）は第２中間焦点距離状態をそれぞれ示す。
図３は、第１実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は第３中間焦点距離状態、（ｂ）は第４中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ａは半画角（単位：「°」）を示す。また、ｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に対する諸収差、記載のないものはｄ線に対する諸収差をそれぞれ表す。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示す。
なお、以降の実施例においても同様の記号を使用し、以降の説明を省略する。
各収差図から、第１実施例に係る変倍光学系は、諸収差が良好に補正され、高い光学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の構成を示す断面図である。
図４に示すように、第２実施例に係る変倍光学系は、光軸に沿って物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４とから構成される。
広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は減少するように、像面Ｉに対して、第１レンズ群Ｇ１は単調に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は単調に物体側へ移動する。
開口絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２の像側にある第３レンズ群Ｇ３の最も物体側に配置され、第３レンズ群Ｇ３と一体で構成される。また、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、開口絞りＳは、広角端状態Ｗから第３中間焦点距離状態Ｍ３まで広角端状態Ｗの最大開口径を維持し、第３中間焦点距離状態Ｍ３から望遠端状態Ｔまでは最大開口径が単調に増大する。
第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸レンズＬ１２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とから構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹レンズＬ２２と、両凸レンズＬ２３と、両凹レンズＬ２４とから構成されている。第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に位置する負メニスカスレンズＬ２１は、物体側のレンズ面に樹脂層を設けて非球面を形成した複合型非球面レンズである。
第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に、両凸レンズＬ３１と、両凸レンズＬ３２と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３３との接合レンズと、両凹レンズＬ３４と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３５との接合レンズとから構成されている。両凹レンズＬ３４は物体側のレンズ面に樹脂層を設けて非球面を形成した複合型非球面レンズである。
第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って物体側から順に、両凸レンズＬ４１と、両凸レンズＬ４２と両凹レンズＬ４３との接合レンズと、両凸レンズＬ４４とから構成されている。第４レンズ群Ｇ４の最も物体側に位置する両凸レンズＬ４１は、物体側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズである。両凸レンズＬ４４から射出した光線は像面Ｉに結像する。
以下の表２に第２実施例に係る変倍光学系の諸元値を掲げる。
（表２）

（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 107.0206 1.8000 1.903658 31.31
2 61.2968 9.0132 1.456500 90.27
3 -505.7797 0.1000
4 56.5708 6.5660 1.603001 65.44
5 263.1448 （可変）

6* 107.6633 0.1500 1.553890 38.09
7 79.4357 1.2000 1.816000 46.62
8 12.5498 5.8961
9 -28.1361 1.0000 1.816000 46.62
10 76.8103 0.1000
11 29.0330 5.0805 1.846660 23.78
12 -28.2941 0.7021
13 -20.3234 1.0000 1.788001 47.37
14 328.3222 （可変）

15（絞り） ∞ 0.5000
16 38.5144 4.3804 1.527510 66.72
17 -31.0868 0.1000
18 24.8278 5.7092 1.497000 81.64
19 -22.4849 1.0000 1.850260 32.35
20 -1199.4167 3.0000
21* -52.5575 0.1000 1.553890 38.09
22 -56.7769 1.0000 1.772499 49.60
23 32.9354 1.9482 1.805181 25.42
24 83.4259 （可変）

25* 38.1701 5.1517 1.677900 54.89
26 -30.3075 0.1000
27 119.1216 5.7937 1.511790 49.72
28 -16.9262 1.0000 1.878780 41.73
29 40.2625 0.7994
30 88.7687 4.0188 1.497970 53.26
31 -31.8725 (Bf)
像面 ∞

（非球面データ）
第6面
κ ＝ 1.0000
A4 ＝ 8.23600E-06
A6 ＝ 2.68070E-08
A8 ＝ -2.85680E-10
A10 ＝ 8.96110E-13
第21面
κ ＝ 1.0000
A4 ＝ 8.39680E-06
A6 ＝ 4.90050E-09
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00
第25面
κ ＝ 1.0000
A4 ＝ -1.05940E-05
A6 ＝ 2.60370E-08
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00

（各種データ）
ズーム比 15.666
Ｗ Ｍ１ Ｍ２ Ｍ３ Ｍ４ Ｔ
f = 18.57581 27.79158 50.03219 134.79308 281.38675 291.01598
FNO = 3.58467 4.09252 5.03317 6.30198 6.35021 6.35739
ω = 38.75301 26.53439 15.40656 5.90773 2.83943 2.74550
Y = 14.20 14.20 14.20 14.20 14.20 14.20
TL = 141.06118 153.60481 176.97503 214.13726 226.92995 227.18745
Bf = 38.02328 48.03831 64.55253 85.33826 92.38485 92.60805
φ = 15.40 15.40 15.40 15.40 16.20 16.20

d5 2.12080 12.45490 26.91570 50.67230 62.28300 62.67010
d14 23.69130 18.40230 13.31350 7.80730 2.14860 1.80000
d24 10.01650 7.50000 4.98400 3.11010 2.90420 2.90000

（ズームレンズ群データ）
群 始面 焦点距離
１ １ ９５．６８９４６
２ ６ −１１．４６１９５
３ １５ ４２．７７５０４
４ ２５ ４０．１２７６８

（条件式対応値）
（１） ｆ１／ｆＴ＝０．３２９
（２） φＴ／φＷ＝１．０５２
（３） φＭ１０／φＷ＝１．０５２ （φＭ１０は第４中間焦点距離状態Ｍ４の値）
（４） φＭ１５／φＷ＝１．０５２ （φＭ１５は第４中間焦点距離状態Ｍ４の値）
（５） φＭ５／φＷ＝１．０００ （φＭ５は第３中間焦点距離状態Ｍ３の値）
（６） ｆＭ／ｆＷ＝７．２５６ （ｆＭは第３中間焦点距離状態Ｍ３の値）
（７） −ｆ２／ｆＴ＝０．０３９４
図５は、第２実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は第１中間焦点距離状態、（ｃ）は第２中間焦点距離状態をそれぞれ示す。
図６は、第２実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は第３中間焦点距離状態、（ｂ）は第４中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
各収差図から、第２実施例に係る変倍光学系は、諸収差が良好に補正され、高い光学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の構成を示す断面図である。
図７に示すように、第３実施例に係る変倍光学系は、光軸に沿って物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４とから構成される。
広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は減少するように、像面Ｉに対して、第１レンズ群Ｇ１は単調に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は第１中間焦点距離状態Ｍ１まで像側へ移動し、第１中間焦点距離状態Ｍ１から望遠端状態Ｔまでは物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は単調に物体側へ移動する。
開口絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２の像側にある第３レンズ群Ｇ３の最も物体側に配置され、第３レンズ群Ｇ３と一体で構成される。また、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、開口絞りＳは、広角端状態Ｗから第１中間焦点距離状態Ｍ１まで広角端状態Ｗの最大開口径を維持し、第１中間焦点距離状態Ｍ１から望遠端状態Ｔまでは最大開口径が単調に増大する。
第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸レンズＬ１２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とから構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹レンズＬ２２と、両凸レンズＬ２３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２４と像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２５との接合レンズとから構成されている。第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に位置する負メニスカスレンズＬ２１は、物体側のレンズ面に樹脂層を設けて非球面を形成した複合型非球面レンズである。
第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に、両凸レンズＬ３１と、両凸レンズＬ３２と、両凸レンズＬ３３と両凹レンズＬ３４との接合レンズと、両凹レンズＬ３５と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３６との接合レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３７とから構成されている。両凹レンズＬ３５は物体側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズである。
第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って物体側から順に、両凸レンズＬ４１と、両凹レンズＬ４２と両凸レンズＬ４３との接合レンズとから構成されている。第４レンズ群Ｇ４の最も物体側に位置する両凸レンズＬ４１は、物体側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズである。両凸レンズＬ４３から射出した光線は像面Ｉに結像する。
以下の表３に第３実施例に係る変倍光学系の諸元値を掲げる。
（表３）

（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 123.9595 2.0000 1.850260 32.35
2 65.8189 9.3000 1.497820 82.52
3 -679.8190 0.1000
4 66.6349 6.2000 1.593190 67.87
5 419.9308 （可変）

6* 162.3242 0.1500 1.553890 38.09
7 146.0754 1.0000 1.834807 42.72
8 16.1304 6.5500
9 -35.2760 1.0000 1.882997 40.76
10 60.4450 0.1000
11 37.3723 5.2000 1.846660 23.78
12 -32.7279 0.8214
13 -23.9463 1.0000 1.882997 40.76
14 -252.4150 2.0000 1.808090 22.79
15 -72.4479 （可変）

16（絞り） ∞ 1.0000
17 36.7222 3.3000 1.593190 67.87
18 -118.1963 0.1000
19 41.3768 3.1500 1.487490 70.41
20 -92.3429 0.1000
21 42.3403 3.8000 1.487490 70.41
22 -41.0036 1.0000 1.805181 25.43
23 259.3609 3.8191
24* -63.6485 1.0000 1.806100 40.94
25 22.0000 2.9000 1.805181 25.43
26 150.5781 4.2000
27 -45.8244 1.0000 1.882997 40.76
28 -215.9895 （可変）

29* 77.1794 3.1500 1.589130 61.16
30 -37.1187 0.1000
31 -261.2949 1.0000 1.882997 40.76
32 39.9808 4.4000 1.518229 58.93
33 -48.5209 (Bf)
像面 ∞

（非球面データ）
第6面
κ ＝ -5.7774
A4 ＝ 6.79980E-06
A6 ＝ -2.52730E-08
A8 ＝ 8.26150E-11
A10 ＝ -1.02860E-13
第24面
κ ＝ 2.8196
A4 ＝ 4.59750E-06
A6 ＝ 4.28350E-09
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00
第29面
κ ＝ -6.5363
A4 ＝ -1.95310E-05
A6 ＝ 1.79050E-08
A8 ＝ -1.55070E-10
A10 ＝ 4.13770E-13

（各種データ）
ズーム比 15.696
Ｗ Ｍ１ Ｍ２ Ｍ３ Ｍ４ Ｔ
f = 18.53979 27.99960 49.99905 104.99746 281.99442 290.99204
FNO = 4.10702 4.69307 5.38961 5.39973 5.39860 5.39939
ω = 38.99845 26.65869 15.38789 7.50128 2.82458 2.73812
Y = 14.20 14.20 14.20 14.20 14.20 14.20
TL = 160.00885 165.81325 187.27349 218.99165 237.63297 237.79997
Bf = 39.11693 51.53459 69.40178 89.39051 98.87896 99.16649
φ = 15.60 15.60 16.50 20.00 21.72 21.78

d5 2.15153 10.22614 25.00000 45.02627 65.29400 65.69297
d15 40.45482 29.25621 20.27964 13.14016 2.48000 2.00000
d28 8.84506 5.35580 3.15156 1.99420 1.53950 1.50000

（ズームレンズ群データ）
群 始面 焦点距離
１ １ １０３．２５２２３
２ ６ −１５．１３０８４
３ １６ ４４．７６６４９
４ ２９ ４７．３６０３０

（条件式対応値）
（１） ｆ１／ｆＴ＝０．３５５
（２） φＴ／φＷ＝１．３９６
（３） φＭ１０／φＷ＝１．３９２ （φＭ１０は第４中間焦点距離状態Ｍ４の値）
（４） φＭ１５／φＷ＝１．３９２ （φＭ１５は第４中間焦点距離状態Ｍ４の値）
（５） φＭ５／φＷ＝１．２８２ （φＭ５は第３中間焦点距離状態Ｍ３の値）
（６） ｆＭ／ｆＷ＝１．５１０ （ｆＭは第１中間焦点距離状態Ｍ１の値）
（７） −ｆ２／ｆＴ＝０．０５２０
図８は、第３実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は第１中間焦点距離状態、（ｃ）は第２中間焦点距離状態をそれぞれ示す。
図９は、第３実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は第３中間焦点距離状態、（ｂ）は第４中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
各収差図から、第３実施例に係る変倍光学系は、諸収差が良好に補正され、高い光学性能を有していることがわかる。
（第４実施例）
図１０は、第４実施例に係る変倍光学系の構成を示す断面図である。
図１０に示すように、第４実施例に係る変倍光学系は、光軸に沿って物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、負屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、正屈折力の第５レンズ群Ｇ５とから構成される。
広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は増大し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔は減少するように、像面Ｉに対して、第１レンズ群Ｇ１は単調に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は第１中間焦点距離状態Ｍ１まで像側へ移動し、第１中間焦点距離状態Ｍ１から望遠端状態Ｔまでは物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は単調に物体側へ移動し、第５レンズ群Ｇ５は単調に物体側へ移動する。
開口絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２の像側にある第３レンズ群Ｇ３の最も物体側に配置され、第３レンズ群Ｇ３と一体で構成される。また、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、開口絞りＳは、広角端状態Ｗから第２中間焦点距離状態Ｍ２まで広角端状態Ｗの最大開口径を維持し、第２中間焦点距離状態Ｍ２から望遠端状態Ｔまでは最大開口径が単調に増大する。
第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸レンズＬ１２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とから構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹レンズＬ２２と、両凸レンズＬ２３と、両凹レンズＬ２４と両凸レンズＬ２５との接合レンズとから構成されている。第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に位置する負メニスカスレンズＬ２１は、物体側のレンズ面に樹脂層を設けて非球面を形成した複合型非球面レンズである。
第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に、両凸レンズＬ３１と、両凸レンズＬ３２と、両凸レンズＬ３３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３４との接合レンズとから構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って物体側から順に、両凹レンズＬ４１と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４２との接合レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４３とから構成されている。第４レンズ群Ｇ４の最も物体側に位置する両凹レンズＬ４１は、物体側のレンズ面に樹脂層を設けて非球面を形成した複合型非球面レンズである。
第５レンズ群Ｇ５は、光軸に沿って物体側から順に、両凸レンズＬ５１と、両凸レンズＬ５２と、両凹レンズＬ５３と両凸レンズＬ５４との接合レンズとから構成されている。第５レンズ群Ｇ５の最も物体側に位置する両凸レンズＬ５１は、物体側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズである。両凸レンズＬ５４から射出した光線は像面Ｉに結像する。
以下の表４に第４実施例に係る変倍光学系の諸元値を掲げる。
（表４）

（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 175.6056 2.2000 1.834000 37.16
2 67.4302 8.8000 1.497820 82.52
3 -587.7848 0.1000
4 72.2710 6.4500 1.593190 67.87
5 1826.1388 （可変）

6* 84.7687 0.1000 1.553890 38.09
7 73.9375 1.2000 1.834807 42.72
8 17.1873 6.9500
9 -36.9822 1.0000 1.816000 46.62
10 77.9263 0.1500
11 36.6346 5.3000 1.784723 25.68
12 -36.6346 0.8000
13 -26.1991 1.0000 1.816000 46.62
14 63.7396 2.0500 1.808090 22.79
15 -643.2706 （可変）

16（絞り） ∞ 1.0000
17 65.8365 3.4000 1.593190 67.87
18 -50.1546 0.1000
19 65.6817 2.4500 1.487490 70.41
20 -154.9743 0.1000
21 46.7333 4.2000 1.487490 70.41
22 -35.7833 1.0000 1.808090 22.79
23 -191.9318 （可変）

24* -57.2966 0.2000 1.553890 38.09
25 -59.7250 0.9000 1.696797 55.52
26 28.5100 2.1500 1.728250 28.46
27 91.9976 4.1402
28 -32.8954 1.0000 1.729157 54.66
29 -144.3315 （可変）

30* 6427.1919 4.6500 1.589130 61.18
31 -27.3818 0.1000
32 31.4776 5.8500 1.487490 70.41
33 -43.7539 1.4500
34 -113.5897 1.0000 1.882997 40.76
35 20.3481 5.3000 1.548141 45.79
36 -709.1453 (Bf)
像面 ∞

（非球面データ）
第6面
κ ＝ 1.0000
A4 ＝ 2.88220E-06
A6 ＝ -2.29350E-11
A8 ＝ -2.35280E-11
A10 ＝ 9.21570E-14
第24面
κ ＝ 1.0000
A4 ＝ 4.32780E-06
A6 ＝ 1.88460E-09
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00
第30面
κ ＝ 1.0000
A4 ＝ -1.36170E-05
A6 ＝ -3.55860E-10
A8 ＝ 1.83080E-11
A10 ＝ -1.86790E-13

（各種データ）
ズーム比 15.701
Ｗ Ｍ１ Ｍ２ Ｍ３ Ｍ４ Ｔ
f = 18.56060 27.94799 48.95245 104.65150 280.18763 291.42454
FNO = 3.57565 4.13253 5.36204 5.62482 5.80434 5.81064
ω = 38.80191 26.18802 15.68652 7.44205 2.82863 2.72113
Y = 14.20 14.20 14.20 14.20 14.20 14.20
TL = 164.76435 171.02547 189.44683 225.28899 249.99418 250.61470
Bf = 38.84705 44.06807 62.50183 73.57929 86.00428 86.64770
φ = 15.80 15.80 15.80 17.50 19.50 19.60

d5 2.15700 11.13190 22.22690 53.01000 75.67850 76.25220
d15 33.36360 23.94380 15.96870 11.30360 2.48130 2.00000
d23 3.46820 7.42730 8.95240 9.64300 9.67390 9.62460
d29 11.83830 9.36420 4.70680 2.66290 1.06600 1.00000

（ズームレンズ群データ）
群 始面 焦点距離
１ １ １１７．７２９３７
２ ６ −１５．６０９４５
３ １６ ２７．３５４７３
４ ２４ −２６．５００４１
５ ３０ ３５．２０４２３

（条件式対応値）
（１） ｆ１／ｆＴ＝０．４０４
（２） φＴ／φＷ＝１．２４１
（３） φＭ１０／φＷ＝１．２３４ （φＭ１０は第４中間焦点距離状態Ｍ４の値）
（４） φＭ１５／φＷ＝１．２３４ （φＭ１５は第４中間焦点距離状態Ｍ４の値）
（５） φＭ５／φＷ＝１．１０８ （φＭ５は第３中間焦点距離状態Ｍ３の値）
（６） ｆＭ／ｆＷ＝２．６３７ （ｆＭは第２中間焦点距離状態Ｍ２の値）
（７） −ｆ２／ｆＴ＝０．０５３６
図１１は、第４実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は第１中間焦点距離状態、（ｃ）は第２中間焦点距離状態をそれぞれ示す。
図１２は、第４実施例に係る変倍光学系の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は第３中間焦点距離状態、（ｂ）は第４中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
各収差図から、第４実施例に係る変倍光学系は、諸収差が良好に補正され、高い光学性能を有していることがわかる。
以上のように、本実施形態によれば、収差変動を抑え、高い光学性能を有する変倍光学系を提供することができる。
次に、本実施形態に係る変倍光学系を搭載したカメラについて説明する。なお、第１実施例に係る変倍光学系を搭載した場合について説明するが、他の実施例でも同様である。
図１３は、第１実施例に係る変倍光学系を備えたカメラの構成を示す図である。
図１３において、カメラ１は、撮影レンズ２として第１実施例に係る変倍光学系を備えたデジタル一眼レフカメラである。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、クイックリターンミラー３を介して焦点板４に結像される。そして焦点板４に結像されたこの光は、ペンタプリズム５中で複数回反射されて接眼レンズ６へ導かれる。これにより撮影者は、被写体像を接眼レンズ６を介して正立像として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、クイックリターンミラー３が光路外へ退避し、不図示の被写体からの光は撮像素子７へ到達する。これにより被写体からの光は、撮像素子７によって撮像されて、被写体画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者はカメラ１による被写体の撮影を行うことができる。
カメラ１に撮影レンズ２として第１実施例に係る変倍光学系を搭載することにより、高い性能を有するカメラを実現することができる。
以下、本願の変倍光学系の製造方法の概略を説明する。
図１４は、本願の変倍光学系の製造方法を示す図である。
本願の変倍光学系の製造方法は、光軸に沿って物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群と、第４レンズ群とを有する変倍光学系の製造方法であって、図１４に示すステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３を含むものである。
ステップＳ１：開口絞りを第２レンズ群より像側に配置する。
ステップＳ２：第１レンズ群と第２レンズ群と第３レンズ群と第４レンズ群とを、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増大可能、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少可能、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が変化可能に配置する。
ステップＳ３：以下の条件式（１）、（２）を満足するようにする。
（１） ０．１７ ＜ ｆ１／ｆＴ ＜ ０．６０
（２） １．０３ ＜ φＴ／φＷ ＜ １．７０
但し、ｆＴは望遠端状態における全系の焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、φＷは広角端状態における開口絞りの最大開口径、φＴは望遠端状態における開口絞りの最大開口径である。
本願の変倍光学系の製造方法によれば、収差変動を抑え、高い光学性能を有する変倍光学系を製造することができる。
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。
実施例では、４群と５群構成を示したが、６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。
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。前記合焦レンズ群は、オートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の(超音波モータ等を用いた)モータ駆動にも適している。特に、第２レンズ群の少なくとも一部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、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としても良い。特に、第３レンズ群または第４レンズ群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防げるので好ましい。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）あるいはプラスチックレンズとしても良い。
また、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は、変倍比が７〜２５程度である。
また、本実施形態の変倍光学系は、第１レンズ群が正のレンズ成分を２つ有するのが好ましい。また、第１レンズ群は、物体側から順に、正正の順番にレンズ成分を、空気間隔を介在させて配置するのが好ましい。
また、本実施形態の変倍光学系は、第２レンズ群が正のレンズ成分を１つと負のレンズ成分を３つ有するのが好ましい。また、第２レンズ群は、物体側から順に、負負正負の順番にレンズ成分を、空気間隔を介在させて配置するのが好ましい。
また、本実施形態の変倍光学系は、第３レンズ群が正のレンズ成分を２つと負のレンズ成分を１つ有するのが好ましい。
また、本実施形態の変倍光学系は、第４レンズ群が正のレンズ成分を１つ有するのが好ましい。
なお、本発明を分かり易く説明するために実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
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
Ｓ 開口絞り
Ｉ 像面
１ カメラ

Claims (13)

  1. 光軸に沿って物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群とにより実質的に４個のレンズ群からなり、
    前記第２レンズ群より像側に開口絞りを有し、
    広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群は像面に対して物体側に移動し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔は増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔は減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔は変化し、
    以下の条件式を満足することを特徴とする変倍光学系。
    ０．１７ ＜ ｆ１／ｆＴ ＜ ０．６０
    １．０３ ＜ φＴ／φＷ ＜ １．７０
    １．０２ ＜ φＭ１５／φＷ ＜ １．７０
    ０．０３２ ＜ −ｆ２／ｆＴ ≦ ０．０５３６
    但し、
    ｆＴ：望遠端状態における全系の焦点距離
    ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
    φＷ：広角端状態における前記開口絞りの最大開口径
    φＴ：望遠端状態における前記開口絞りの最大開口径
    φＭ１５：広角端状態における全系の焦点距離をｆＷとするとき、全系の焦点距離がｆＷの１５倍以上の中間焦点距離状態での前記開口絞りの最大開口径
    ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
  2. 光軸に沿って物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群とにより実質的に４個のレンズ群からなり、
    前記第２レンズ群より像側に開口絞りを有し、
    広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群は像面に対して物体側に移動し、前記第２レンズ群は一旦像側へ移動した後、物体側へ移動し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔は増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔は減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔は変化し、前記開口絞りは、広角端状態から全系の焦点距離ｆＭの中間焦点距離状態まで広角端状態の最大開口径を維持し、
    以下の条件式を満足することを特徴とする変倍光学系。
    ０．１７ ＜ ｆ１／ｆＴ ＜ ０．６０
    １．０３ ＜ φＴ／φＷ ＜ １．７０
    １．５０ ＜ ｆＭ／ｆＷ ≦ ２．７０
    ０．０３２ ＜ −ｆ２／ｆＴ ≦ ０．０５３６
    但し、
    ｆＴ：望遠端状態における全系の焦点距離
    ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
    φＷ：広角端状態における前記開口絞りの最大開口径
    φＴ：望遠端状態における前記開口絞りの最大開口径
    ｆＷ：広角端状態における全系の焦点距離
    ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
  3. 光軸に沿って物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群とにより実質的に４個のレンズ群からなり、
    前記第２レンズ群より像側に開口絞りを有し、
    広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群は像面に対して物体側に移動し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔は増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔は減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔は変化し、
    以下の条件式を満足することを特徴とする変倍光学系。
    ０．１７ ＜ ｆ１／ｆＴ ＜ ０．６０
    １．０３ ＜ φＴ／φＷ ＜ １．７０
    ０．０３２ ＜ −ｆ２／ｆＴ ≦ ０．０３９４
    但し、
    ｆＴ：望遠端状態における全系の焦点距離
    ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
    φＷ：広角端状態における前記開口絞りの最大開口径
    φＴ：望遠端状態における前記開口絞りの最大開口径
    ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
  4. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２または３に記載の変倍光学系。
    １．０２ ＜ φＭ１５／φＷ ＜ １．７０
    但し、
    φＭ１５：広角端状態における全系の焦点距離をｆＷとするとき、全系の焦点距離がｆＷの１５倍以上の中間焦点距離状態での前記開口絞りの最大開口径
  5. 広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記開口絞りは、広角端状態から全系の焦点距離ｆＭの中間焦点距離状態まで広角端状態の最大開口径を維持し、
    以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１または３に記載の変倍光学系。
    １．５０ ＜ ｆＭ／ｆＷ ＜ １５．００
    但し、
    ｆＷ：広角端状態における全系の焦点距離
  6. 前記焦点距離ｆＭの中間焦点距離状態から望遠端状態への変倍に際し、前記開口絞りの最大開口径は単調に増大することを特徴とする請求項２または５に記載の変倍光学系。
  7. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の変倍光学系。
    １．０２ ＜ φＭ１０／φＷ ＜ １．７０
    但し、
    φＭ１０：広角端状態における全系の焦点距離をｆＷとするとき、全系の焦点距離がｆＷの１０倍以上の中間焦点距離状態での前記開口絞りの最大開口径
  8. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の変倍光学系。
    １．００ ≦ φＭ５／φＷ ＜ １．４０
    但し、
    φＭ５：広角端状態における全系の焦点距離をｆＷとするとき、全系の焦点距離がｆＷの５倍以上８倍以下の中間焦点距離状態での前記開口絞りの最大開口径
  9. 広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、全系のＦナンバーは単調に増大することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の変倍光学系。
  10. 広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記開口絞りは、前記第３レンズ群の少なくとも一部と一体に移動することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の変倍光学系。
  11. 前記開口絞りは、前記第３レンズ群の物体側に配置されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の変倍光学系。
  12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の変倍光学系を有することを特徴とする光学装置。
  13. 光軸に沿って物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群とにより実質的に４個のレンズ群からなる変倍光学系の製造方法であって、
    開口絞りを前記第２レンズ群より像側に配置し、
    前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と前記第３レンズ群と前記第４レンズ群とを、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群は像面に対して物体側に移動し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大可能、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少可能、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化可能に配置し、
    以下の条件式を満足するようにすることを特徴とする変倍光学系の製造方法。
    ０．１７ ＜ ｆ１／ｆＴ ＜ ０．６０
    １．０３ ＜ φＴ／φＷ ＜ １．７０
    １．０２ ＜ φＭ１５／φＷ ＜ １．７０
    ０．０３２ ＜ −ｆ２／ｆＴ ≦ ０．０５３６
    但し、
    ｆＴ：望遠端状態における全系の焦点距離
    ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
    φＷ：広角端状態における前記開口絞りの最大開口径
    φＴ：望遠端状態における前記開口絞りの最大開口径
    φＭ１５：広角端状態における全系の焦点距離をｆＷとするとき、全系の焦点距離がｆＷの１５倍以上の中間焦点距離状態での前記開口絞りの最大開口径
    ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
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