JP6815375B2 - Variable magnification optical system and imaging device - Google Patents

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Description

本発明は、変倍光学系、及び撮像装置に関する。 The present invention relates to a variable magnification optical system and an imaging device.

従来、反射屈折光学系からなる変倍光学系が提案されている。例えば、下記特許文献1、特許文献2、特許文献3、及び特許文献4には、2枚のミラーと複数のレンズを含む変倍光学系が記載されている。 Conventionally, a variable magnification optical system including a catadioptric system has been proposed. For example, the following Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, and Patent Document 4 describe a variable magnification optical system including two mirrors and a plurality of lenses.

特開平11−202208号公報JP-A-11-202208 米国特許第4235508号明細書U.S. Pat. No. 4,235,508 米国特許第4971428号明細書U.S. Pat. No. 4,971,428 中国特許出願公開第106772963号明細書Chinese Patent Application Publication No. 106772963

近年、港湾及び/又は空港等での遠方監視に用いる監視カメラの需要が増大しており、それに伴い、望遠系及び超望遠系の変倍光学系の需要が増えている。このタイプの変倍光学系は、物体側寄りに配置される光学素子が大径化しやすく重量バランスが悪くなりやすいため、物体側の部分への荷重の低減化が要望されている。また、安価な構成で、高変倍比を有し、高性能であることも要望されている。 In recent years, the demand for surveillance cameras used for distant surveillance at ports and / or airports has increased, and along with this, the demand for telephoto and super-telephoto variable magnification optical systems has increased. In this type of variable magnification optical system, the optical element arranged near the object side tends to have a large diameter and the weight balance tends to be poor. Therefore, it is required to reduce the load on the object side portion. It is also required to have an inexpensive configuration, a high magnification ratio, and high performance.

しかしながら、特許文献1に記載の変倍光学系は、大口径の非球面形状の光学素子が必要であり高価になる。特許文献2に記載の変倍光学系は、変倍比が低く、大口径の非球面形状の光学素子が必要であり高価になる。特許文献3に記載の変倍光学系は、物体側に径の大きいレンズを多用していること、及び変倍時に移動するレンズ群の有効径が大きいことから高価となる。また、特許文献3に記載の変倍光学系は、物体側の先端部に重量物が位置している。特許文献4に記載の変倍光学系もまた、物体側に径の大きいレンズを多用していることから高価となり、さらに物体側の先端部に重量物が位置している。 However, the variable magnification optical system described in Patent Document 1 requires a large-diameter aspherical optical element and is expensive. The variable magnification optical system described in Patent Document 2 has a low magnification ratio and requires a large-diameter aspherical optical element, which is expensive. The variable magnification optical system described in Patent Document 3 is expensive because a lens having a large diameter is often used on the object side and the effective diameter of a lens group that moves at the time of magnification change is large. Further, in the variable magnification optical system described in Patent Document 3, a heavy object is located at the tip end portion on the object side. The variable magnification optical system described in Patent Document 4 is also expensive because it frequently uses a lens having a large diameter on the object side, and a heavy object is located at the tip portion on the object side.

上記事情に鑑み、本発明は、物体側の部分への荷重の低減化が図られ、安価に構成可能であり、高変倍比を達成しながら、良好な光学性能を有する変倍光学系、及びこの変倍光学系を備えた撮像装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention is a variable magnification optical system which can reduce the load on the portion on the object side, can be constructed at low cost, and has good optical performance while achieving a high magnification ratio. An object of the present invention is to provide an image pickup apparatus provided with the variable magnification optical system.

上記課題を解決するために、本発明の変倍光学系は、物体側から順に、各反射面が対向配置された2枚の反射鏡を含み変倍時に像面に対して固定された第1光学系と、変倍時に移動する複数のレンズ群を含む第2光学系とからなり、2枚の反射鏡は、光路上で最も物体側に位置するパワーを有する光学素子であり、かつ物体側に凹面を向けた反射面を有し物体からの光線を物体側へ反射する第1の反射鏡と、像側に凸面を向けた反射面を有し第1の反射鏡からの反射光を像側へ反射する第2の反射鏡とからなり、第2光学系は、最も物体側から順に連続して、広角端から望遠端への変倍時に常に物体側へ移動し正の屈折力を有する第1レンズ群と、変倍時に第1レンズ群とは異なる軌跡で光軸方向に移動する正の屈折力を有する第2レンズ群とを含み、第2の反射鏡と第1レンズ群との間に中間像が形成され、中間像は第2光学系を介して再結像される。 In order to solve the above problems, the variable magnification optical system of the present invention includes two reflecting mirrors in which each reflecting surfaces are arranged to face each other in order from the object side, and is fixed to the image plane at the time of scaling. It consists of an optical system and a second optical system including a plurality of lens groups that move at the time of magnification change. The two reflectors are optical elements having power located on the object side most on the optical path and are on the object side. A first reflector having a reflecting surface with a concave surface facing the object and reflecting light rays from the object toward the object side, and a reflecting surface having a reflecting surface with a convex surface facing the image side to image the reflected light from the first reflecting mirror. It consists of a second reflecting mirror that reflects to the side, and the second optical system is continuous from the object side in order and always moves to the object side when scaling from the wide-angle end to the telescopic end and has a positive refractive force. The second reflecting mirror and the first lens group include a first lens group and a second lens group having a positive refractive force that moves in the optical axis direction in a trajectory different from that of the first lens group at the time of magnification change. An intermediate image is formed between them, and the intermediate image is reimaged via the second optical system.

本発明の変倍光学系においては、第1光学系は、2枚以下のレンズからなり中間像に最近接したレンズ成分である正の屈折力を有するフィールドレンズ群を含むことが好ましい。 In the variable magnification optical system of the present invention, it is preferable that the first optical system includes a field lens group having a positive refractive power, which is a lens component which is composed of two or less lenses and is in close contact with the intermediate image.

本発明の変倍光学系においては、第1光学系は、第1の反射鏡から第2の反射鏡への光路中及び第2の反射鏡から中間像の位置への光路中に配置され、かつ、第1の反射鏡及び第2の反射鏡と共通の光軸を有する2枚以下のレンズからなる補正レンズ群を含むことが好ましい。 In the variable magnification optical system of the present invention, the first optical system is arranged in the optical path from the first reflector to the second reflector and in the optical path from the second reflector to the position of the intermediate image. Moreover, it is preferable to include a correction lens group composed of two or less lenses having an optical axis common to the first reflector and the second reflector.

本発明の変倍光学系においては、第1の反射鏡の反射面、及び第2の反射鏡の反射面は球面形状であることが好ましい。 In the variable magnification optical system of the present invention, it is preferable that the reflecting surface of the first reflecting mirror and the reflecting surface of the second reflecting mirror have a spherical shape.

本発明の変倍光学系においては、第1光学系は、2枚以下のレンズからなり中間像に最近接したレンズ成分である正の屈折力を有するフィールドレンズ群と、第1の反射鏡から第2の反射鏡への光路中及び第2の反射鏡から中間像の位置への光路中に配置され、かつ、第1の反射鏡及び第2の反射鏡と共通の光軸を有する2枚以下のレンズからなる補正レンズ群とを含み、第1光学系に含まれるパワーを有する光学素子は、第1の反射鏡、第2の反射鏡、フィールドレンズ群、及び補正レンズ群のみであることが好ましい。 In the variable magnification optical system of the present invention, the first optical system consists of a field lens group having a positive refractive force, which is a lens component closest to an intermediate image and is composed of two or less lenses, and a first reflecting mirror. Two lenses that are arranged in the optical path to the second reflector and in the optical path from the second reflector to the position of the intermediate image, and have the same optical axis as the first reflector and the second reflector. The only optical elements having power included in the first optical system, including the correction lens group consisting of the following lenses, are the first reflector, the second reflector, the field lens group, and the correction lens group. Is preferable.

本発明の変倍光学系においては、第1レンズ群の最も像側のレンズ及び第2レンズ群の最も物体側のレンズは、いずれも正の屈折力を有し、互いに凸面を対向させていることが好ましい。 In the variable magnification optical system of the present invention, the lens on the image side of the first lens group and the lens on the object side of the second lens group both have a positive refractive power and have convex surfaces facing each other. Is preferable.

本発明の変倍光学系においては、第1レンズ群の最も物体側のレンズは、負の屈折力を有し、物体側に凹面を向けていることが好ましい。 In the variable magnification optical system of the present invention, it is preferable that the lens on the most object side of the first lens group has a negative refractive power and has a concave surface facing the object side.

本発明の変倍光学系においては、第2光学系は、第2レンズ群より像側に少なくとも1つのレンズ群を含み、第2光学系の最も像側のレンズ群は正の屈折力を有することが好ましい。 In the variable magnification optical system of the present invention, the second optical system includes at least one lens group on the image side of the second lens group, and the lens group on the image side of the second optical system has a positive refractive power. Is preferable.

本発明の変倍光学系においては、第2光学系の最も像側のレンズ群は1枚の単レンズであることが好ましい。 In the variable magnification optical system of the present invention, it is preferable that the lens group on the image side of the second optical system is a single single lens.

本発明の変倍光学系においては、第1の反射鏡の反射面の曲率半径をrM1、
第2の反射鏡の反射面の曲率半径をrM2とした場合、下記条件式(13)を満足することが好ましく、下記条件式(13−1)を満足することがより好ましい。
1<rM1/rM2<2.5 (13)
1.2<rM1/rM2<2.2 (13−1)
In the variable magnification optical system of the present invention, the radius of curvature of the reflecting surface of the first reflecting mirror is rM1.
When the radius of curvature of the reflecting surface of the second reflecting mirror is rM2, the following conditional expression (13) is preferably satisfied, and the following conditional expression (13-1) is more preferable.
1 <rM1 / rM2 <2.5 (13)
1.2 <rM1 / rM2 <2.2 (13-1)

本発明の変倍光学系においては、第1光学系は、第1の反射鏡から第2の反射鏡への光路中及び第2の反射鏡から中間像の位置への光路中に配置され、かつ、第1の反射鏡及び第2の反射鏡と共通の光軸を有する2枚以下のレンズからなる補正レンズ群を含み、第1の反射鏡の反射面の曲率半径をrM1、補正レンズ群の焦点距離をfCとした場合、下記条件式(14)を満足することが好ましく、下記条件式(14−1)を満足することがより好ましい。
0.07<rM1/fC<0.5 (14)
0.1<rM1/fC<0.45 (14−1)
In the variable magnification optical system of the present invention, the first optical system is arranged in the optical path from the first reflector to the second reflector and in the optical path from the second reflector to the position of the intermediate image. In addition, a correction lens group consisting of two or less lenses having an optical axis common to the first reflector and the second reflector is included, and the radius of curvature of the reflecting surface of the first reflector is rM1, and the correction lens group. When the focal length of the lens is fC, it is preferable that the following conditional expression (14) is satisfied, and it is more preferable that the following conditional expression (14-1) is satisfied.
0.07 <rM1 / fC <0.5 (14)
0.1 <rM1 / fC <0.45 (14-1)

本発明の変倍光学系においては、無限遠物体合焦時の望遠端における第2光学系の横倍率をβrT、変倍光学系の変倍比をMAGとした場合、下記条件式(15)を満足することが好ましく、下記条件式(15−1)を満足することがより好ましい。
−0.45<βrT/MAG<−0.25 (15)
−0.4<βrT/MAG<−0.28 (15−1)
In the variable magnification optical system of the present invention, when the lateral magnification of the second optical system at the telephoto end when the object is in focus at infinity is βrT and the magnification ratio of the variable magnification optical system is MAG, the following conditional equation (15) Is more preferable, and the following conditional formula (15-1) is more preferable.
-0.45 <βrT / MAG <-0.25 (15)
-0.4 <βrT / MAG <-0.28 (15-1)

本発明の変倍光学系においては、第1光学系は、2枚以下のレンズからなり中間像に最近接したレンズ成分である正の屈折力を有するフィールドレンズ群を含み、フィールドレンズ群の焦点距離をfFd、無限遠物体に合焦時の中間像から広角端における第2レンズ群の最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離をLAとした場合、下記条件式(16)を満足することが好ましく、下記条件式(16−1)を満足することがより好ましい。
0.4<fFd/LA<1 (16)
0.5<fFd/LA<0.8 (16−1)
In the variable magnification optical system of the present invention, the first optical system includes a field lens group having a positive refractive power, which is a lens component that consists of two or less lenses and is in close contact with the intermediate image, and is the focal length of the field lens group. When the distance is fFd and the distance on the optical axis from the intermediate image when focusing on an infinity object to the lens surface on the most object side of the second lens group at the wide-angle end is LA, the following conditional expression (16) is satisfied. It is more preferable that the following conditional formula (16-1) is satisfied.
0.4 <fFd / LA <1 (16)
0.5 <fFd / LA <0.8 (16-1)

本発明の変倍光学系においては、第1レンズ群の焦点距離をfG1、第2レンズ群の焦点距離をfG2とした場合、下記条件式(17)を満足することが好ましく、下記条件式(17−1)を満足することがより好ましい。
1.5<fG1/fG2<4 (17)
1.7<fG1/fG2<3.8 (17−1)
In the variable magnification optical system of the present invention, when the focal length of the first lens group is fG1 and the focal length of the second lens group is fG2, it is preferable that the following conditional expression (17) is satisfied, and the following conditional expression (17) is satisfied. It is more preferable to satisfy 17-1).
1.5 <fG1 / fG2 <4 (17)
1.7 <fG1 / fG2 <3.8 (17-1)

本発明の撮像装置は、本発明の変倍光学系を備えている。 The image pickup apparatus of the present invention includes the variable magnification optical system of the present invention.

なお、本明細書の「〜からなり」、「〜からなる」は、挙げられた構成要素以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、並びに、絞り、フィルタ、及びカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、並びに、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、及び手振れ補正機構等の機構部分、等が含まれていてもよいことを意図する。 In addition to the components listed above, "consisting of" and "consisting of" in the present specification refer to lenses having substantially no refractive power, and lenses such as diaphragms, filters, and cover glasses. It is intended that optical elements other than the above, as well as mechanical parts such as a lens flange, a lens barrel, an image sensor, and an image stabilization mechanism, and the like may be included.

なお、本明細書において、「正の屈折力を有する〜群」は、群全体として正の屈折力を有することを意味する。同様に「負の屈折力を有する〜群」は、群全体として負の屈折力を有することを意味する。「正の屈折力を有するレンズ」、「正のレンズ」、及び「正レンズ」は同義である。「負の屈折力を有するレンズ」、「負のレンズ」、及び「負レンズ」は同義である。「レンズ群」は、複数のレンズからなる構成に限らず、1枚のみのレンズからなる構成としてもよい。「単レンズ」は、接合されていない1枚のレンズを意味する。ただし、複合非球面レンズ(球面レンズと、その球面レンズ上に形成された非球面形状の膜とが一体的に構成されて、全体として1つの非球面レンズとして機能するレンズ)は、接合レンズとは見なさず、1枚のレンズとして扱う。「レンズ成分」は、光軸上の空気接触面が物体側の面と像側の面の2つのみのレンズであり、1つのレンズ成分とは、1つの単レンズ、もしくは1組の接合レンズを意味する。「パワーを有する」とは、焦点距離の逆数が0でないことを意味する。非球面を含む光学素子に関する屈折力の符号、面形状、及び面の曲率半径は、特に断りが無い限り、近軸領域で考えることとする。曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、像側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負とする。条件式で用いている「焦点距離」は、近軸焦点距離である。部分分散比に関する条件式以外の条件式の値は、無限遠物体に合焦した状態においてd線を基準とした場合の値である。 In addition, in this specification, "the group having a positive refractive power" means that the group as a whole has a positive refractive power. Similarly, the "group having a negative refractive power" means that the group as a whole has a negative refractive power. "Lens with positive refractive power", "positive lens", and "positive lens" are synonymous. "Lens with negative refractive power", "negative lens", and "negative lens" are synonymous. The "lens group" is not limited to a configuration consisting of a plurality of lenses, and may be a configuration consisting of only one lens. "Single lens" means a single lens that is not joined. However, a composite aspherical lens (a lens in which a spherical lens and an aspherical film formed on the spherical lens are integrally formed and function as one aspherical lens as a whole) is a bonded lens. Is not considered and is treated as a single lens. The "lens component" is a lens having only two air contact surfaces on the optical axis, one on the object side and the other on the image side, and one lens component is one single lens or one set of junction lenses. Means. "Having power" means that the reciprocal of the focal length is not zero. Unless otherwise specified, the sign of the refractive power, the surface shape, and the radius of curvature of the surface for the optical element including the aspherical surface shall be considered in the paraxial region. As the sign of the radius of curvature, the sign of the radius of curvature of the surface having the convex surface facing the object side is positive, and the sign of the radius of curvature of the surface having the convex surface facing the image side is negative. The "focal length" used in the conditional expression is the paraxial focal length. The values of the conditional expressions other than the conditional expression relating to the partial dispersion ratio are the values when the d line is used as a reference in the state of focusing on the infinity object.

本明細書に記載の「d線」、「C線」、「F線」、「g線」、及び「t線」は輝線である。本明細書においては、d線の波長は587.56nm(ナノメートル)、C線の波長は656.27nm(ナノメートル)、F線の波長は486.13nm(ナノメートル)、g線の波長は435.84nm(ナノメートル)、t線の波長は1013.98nm(ナノメートル)として扱う。 The "d line", "C line", "F line", "g line", and "t line" described in the present specification are bright lines. In the present specification, the wavelength of the d line is 587.56 nm (nanometer), the wavelength of the C line is 656.27 nm (nanometer), the wavelength of the F line is 486.13 nm (nanometer), and the wavelength of the g line is 486.13 nm. It is treated as 435.84 nm (nanometers) and the wavelength of the t-line is 1013.98 nm (nanometers).

あるレンズのg線とF線間の部分分散比θgFとは、g線、F線、及びC線に対するそのレンズの屈折率をそれぞれNg、NF、及びNCとした場合、θgF=(Ng−NF)/(NF−NC)で定義される。あるレンズのC線とt線間の部分分散比θCtとは、t線、F線、及びC線に対するそのレンズの屈折率をそれぞれNt、NF、及びNCとした場合、θCt=(NC−Nt)/(NF−NC)で定義される。 The partial dispersion ratio θgF between the g-line and the F-line of a lens is θgF = (Ng-NF) when the refractive indexes of the lens with respect to the g-line, F-line, and C-line are Ng, NF, and NC, respectively. ) / (NF-NC). The partial dispersion ratio θCt between the C line and the t line of a certain lens is θCt = (NC-Nt) when the refractive indexes of the lens with respect to the t line, the F line, and the C line are Nt, NF, and NC, respectively. ) / (NF-NC).

本発明によれば、物体側の部分への荷重の低減化が図られ、安価に構成可能であり、高変倍比を達成しながら、良好な光学性能を有する変倍光学系、及びこの変倍光学系を備えた撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, a variable magnification optical system that can reduce the load on the portion on the object side, can be constructed at low cost, and has good optical performance while achieving a high magnification ratio, and this variation. An imaging device including a magnification optical system can be provided.

本発明の一実施形態に係る変倍光学系(本発明の実施例1の変倍光学系)の広角端及び望遠端における構成と光路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure and the optical path at the wide-angle end and the telephoto end of the variable magnification optical system (the variable magnification optical system of Example 1 of this invention) which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の実施例2の変倍光学系の広角端及び望遠端における構成と光路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure and an optical path at a wide-angle end and a telephoto end of the variable magnification optical system of Example 2 of this invention. 本発明の実施例3の変倍光学系の広角端及び望遠端における構成と光路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure and an optical path at a wide-angle end and a telephoto end of the variable magnification optical system of Example 3 of this invention. 本発明の実施例4の変倍光学系の広角端及び望遠端における構成と光路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure and an optical path at a wide-angle end and a telephoto end of the variable magnification optical system of Example 4 of this invention. 本発明の実施例5の変倍光学系の広角端及び望遠端における構成と光路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure and an optical path at a wide-angle end and a telephoto end of the variable magnification optical system of Example 5 of this invention. 本発明の実施例6の変倍光学系の広角端及び望遠端における構成と光路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure and an optical path at a wide-angle end and a telephoto end of the variable magnification optical system of Example 6 of this invention. 本発明の実施例7の変倍光学系の広角端及び望遠端における構成と光路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure and an optical path at a wide-angle end and a telephoto end of the variable magnification optical system of Example 7 of this invention. 本発明の実施例8の変倍光学系の広角端及び望遠端における構成と光路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure and an optical path at a wide-angle end and a telephoto end of the variable magnification optical system of Example 8 of this invention. 本発明の実施例9の変倍光学系の広角端及び望遠端における構成と光路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure and an optical path at a wide-angle end and a telephoto end of the variable magnification optical system of Example 9 of this invention. 本発明の実施例10の変倍光学系の広角端及び望遠端における構成と光路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure and an optical path at a wide-angle end and a telephoto end of the variable magnification optical system of Example 10 of this invention. 本発明の実施例1の変倍光学系の各収差図である。It is each aberration diagram of the variable magnification optical system of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の変倍光学系の各収差図である。It is each aberration diagram of the variable magnification optical system of Example 2 of this invention. 本発明の実施例3の変倍光学系の各収差図である。It is each aberration diagram of the variable magnification optical system of Example 3 of this invention. 本発明の実施例4の変倍光学系の各収差図である。It is each aberration diagram of the variable magnification optical system of Example 4 of this invention. 本発明の実施例5の変倍光学系の各収差図である。It is each aberration diagram of the variable magnification optical system of Example 5 of this invention. 本発明の実施例6の変倍光学系の各収差図である。It is each aberration diagram of the variable magnification optical system of Example 6 of this invention. 本発明の実施例7の変倍光学系の各収差図である。It is each aberration diagram of the variable magnification optical system of Example 7 of this invention. 本発明の実施例8の変倍光学系の各収差図である。It is each aberration diagram of the variable magnification optical system of Example 8 of this invention. 本発明の実施例9の変倍光学系の各収差図である。It is each aberration diagram of the variable magnification optical system of Example 9 of this invention. 本発明の実施例10の変倍光学系の各収差図である。It is each aberration diagram of the variable magnification optical system of Example 10 of this invention. 本発明の一実施形態に係る撮像装置の概略的な構成図である。It is a schematic block diagram of the image pickup apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1に、本発明の一実施形態に係る変倍光学系の構成と光路の断面図を示す。図1では、「WIDE」と付した上段に広角端状態を示し、「TELE」と付した下段に望遠端状態を示す。図1に示す例は後述の実施例1の変倍光学系に対応している。図1では紙面左側が物体側、紙面右側が像側であり、無限遠物体に合焦した状態を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a variable magnification optical system and a cross-sectional view of an optical path according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the upper row labeled "WIDE" shows the wide-angle end state, and the lower row labeled "TELE" shows the telephoto end state. The example shown in FIG. 1 corresponds to the variable magnification optical system of Example 1 described later. In FIG. 1, the left side of the paper surface is the object side and the right side of the paper surface is the image side, showing a state in which the object is in focus at infinity.

本実施形態の変倍光学系は、物体側から像側へ向かって順に、第1光学系U1と、第2光学系U2とからなる。第1光学系U1は、変倍時に像面Simに対して固定されている。第2光学系U2は、変倍時に移動する複数のレンズ群を含む。 The variable magnification optical system of the present embodiment includes a first optical system U1 and a second optical system U2 in this order from the object side to the image side. The first optical system U1 is fixed to the image plane Sim at the time of scaling. The second optical system U2 includes a plurality of lens groups that move at the time of magnification change.

第1光学系U1は、各反射面が対向配置された2枚の反射鏡を含む。この構成によれば、光路を折り返すことによって全長を短くすることができる。上記2枚の反射鏡は、第1の反射鏡と第2の反射鏡とからなる。本実施形態の第1ミラーM1が第1の反射鏡に対応し、第2ミラーM2が第2の反射鏡に対応する。 The first optical system U1 includes two reflecting mirrors in which the reflecting surfaces are arranged to face each other. According to this configuration, the total length can be shortened by folding back the optical path. The two reflectors are composed of a first reflector and a second reflector. The first mirror M1 of the present embodiment corresponds to the first reflector, and the second mirror M2 corresponds to the second reflector.

第1ミラーM1は、光路上で最も物体側に位置するパワーを有する光学素子である。仮に、第1ミラーM1よりも物体側の光路に屈折光学系を配置すると、その屈折光学系は大きな口径を必要とするため、高価となってしまう。また、第1ミラーM1よりも物体側の光路に屈折光学系を配置すると、変倍光学系の重心が先端部の方に偏って位置し重量バランスが悪くなるため、好ましくない。さらに、反射型の光学素子は、光線が透過しないため、透過型の光学素子に比べて材料の選択の自由度が高いという長所もある。 The first mirror M1 is an optical element having power located closest to the object side on the optical path. If the refraction optical system is arranged in the optical path on the object side of the first mirror M1, the refraction optical system requires a large aperture and is therefore expensive. Further, if the refraction optical system is arranged in the optical path on the object side of the first mirror M1, the center of gravity of the variable magnification optical system is biased toward the tip portion and the weight balance becomes poor, which is not preferable. Further, since the reflective optical element does not transmit light, it has an advantage that the degree of freedom in material selection is higher than that of the transmissive optical element.

第1ミラーM1は、物体側に凹面を向けた反射面を有し、物体からの光線を物体側へ反射するように構成される。第2ミラーM2は、像側に凸面を向けた反射面を有し、第1ミラーM1からの反射光を像側へ反射するように構成される。このような構成によって、色収差を発生させずに全長を短くすることができ、超望遠系に適した光学系となる。なお、一例として、図1には第1ミラーM1と第2ミラーM2とが共通の光軸Zを有するように構成された例を示す。 The first mirror M1 has a reflecting surface having a concave surface facing the object side, and is configured to reflect light rays from the object toward the object side. The second mirror M2 has a reflecting surface having a convex surface facing the image side, and is configured to reflect the reflected light from the first mirror M1 toward the image side. With such a configuration, the total length can be shortened without causing chromatic aberration, and the optical system is suitable for a super-telephoto system. As an example, FIG. 1 shows an example in which the first mirror M1 and the second mirror M2 are configured to have a common optical axis Z.

第1ミラーM1の反射面、及び第2ミラーM2の反射面は球面形状であることが好ましい。このようにした場合は、安価に製造ができ、偏心及び/又は倒れによる像の悪化を低減できる。 The reflective surface of the first mirror M1 and the reflective surface of the second mirror M2 are preferably spherical. In this case, it can be manufactured at low cost, and deterioration of the image due to eccentricity and / or tilting can be reduced.

第2光学系U2は、最も物体側から順に連続して、広角端から望遠端への変倍時に常に物体側へ移動し正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、変倍時に第1レンズ群G1とは異なる軌跡で光軸方向に移動する正の屈折力を有する第2レンズ群G2とを含む。すなわち、第2光学系U2の最も物体側に第1レンズ群G1が配置され、第1レンズ群G1の像側に第1レンズ群G1に隣接して第2レンズ群G2が配置される。変倍光学系である第2光学系U2に複数の正の屈折力を有するレンズ群を連続して配置することによって、簡単な構成でありながら、広角側の球面収差の発生、変倍時の球面収差の変動、変倍時の非点収差の変動、及び変倍時の歪曲収差の変動を抑えることができ、高変倍比が容易となる。また、変倍時に移動するレンズ群の有効径の小径化を図ることができる。 The second optical system U2 is a first lens group G1 which is continuous from the object side in order and always moves to the object side when the magnification is changed from the wide-angle end to the telephoto end and has a positive refractive power, and a first lens group G1 when the magnification is changed. It includes a second lens group G2 having a positive refractive power that moves in the optical axis direction with a trajectory different from that of the lens group G1. That is, the first lens group G1 is arranged on the most object side of the second optical system U2, and the second lens group G2 is arranged adjacent to the first lens group G1 on the image side of the first lens group G1. By continuously arranging a plurality of lens groups having positive refractive powers in the second optical system U2, which is a variable magnification optical system, spherical aberration on the wide-angle side is generated at the time of magnification change, although the configuration is simple. It is possible to suppress fluctuations in spherical aberration, fluctuations in astigmatism during scaling, and fluctuations in distortion during scaling, facilitating high magnification ratios. In addition, the effective diameter of the lens group that moves at the time of variable magnification can be reduced.

第2ミラーM2と第1レンズ群G1との間には中間像が形成される。図1では、光軸上での中間像の位置Pを示している。中間像は第2光学系U2を介して像面Sim上に再結像される。すなわち、第2光学系U2はリレー光学系として機能する。変倍光学系を再結像光学系とすることによって、変倍時に移動するレンズ群の径を小さくすることができ、軽量化、及び変倍動作の高速化を実現することができる。 An intermediate image is formed between the second mirror M2 and the first lens group G1. FIG. 1 shows the position P of the intermediate image on the optical axis. The intermediate image is reimaged on the image plane Sim via the second optical system U2. That is, the second optical system U2 functions as a relay optical system. By using the variable magnification optical system as the reimaging optical system, it is possible to reduce the diameter of the lens group that moves during the magnification change, and it is possible to realize weight reduction and speeding up of the magnification change operation.

第1光学系U1は、中間像に最近接したレンズ成分であるフィールドレンズ群Gfdを含むように構成してもよい。なお、ここでいう「中間像に最近接〜」の「中間像」は、無限遠物体に合焦した時の中間像である。また、「中間像に最近接した〜フィールドレンズ群Gfd」は、中間像の位置Pがフィールドレンズ群Gfd内部に位置する場合も含むものとする。フィールドレンズ群Gfdは、2枚以下のレンズからなり、正の屈折力を有するレンズ群であることが好ましい。正の屈折力を中間像の近傍に配置することによって、周辺画角の光線を変倍光学系の内部で光軸Zと交わらせることができるため、変倍光学系の有効径の増大を抑制することができる。図1の例のフィールドレンズ群Gfdは一例として、物体側から順に負のレンズLf1と正のレンズLf2とを接合して構成された1組の接合レンズからなり、レンズLf1は物体側に凹面を向けており、レンズLf2は像側に凸面を向けており、レンズLf1とレンズLf2との接合面は物体側に凸面を向けている。 The first optical system U1 may be configured to include a field lens group Gfd which is a lens component closest to the intermediate image. The "intermediate image" of "closest to the intermediate image" here is an intermediate image when the object is in focus at infinity. Further, "the field lens group Gfd closest to the intermediate image" includes the case where the position P of the intermediate image is located inside the field lens group Gfd. The field lens group Gfd is preferably a lens group composed of two or less lenses and having a positive refractive power. By arranging the positive refractive power in the vicinity of the intermediate image, light rays with a peripheral angle of view can intersect the optical axis Z inside the variable magnification optical system, so that the increase in the effective diameter of the variable magnification optical system is suppressed. can do. As an example, the field lens group Gfd in the example of FIG. 1 is composed of a set of bonded lenses formed by joining a negative lens Lf1 and a positive lens Lf2 in order from the object side, and the lens Lf1 has a concave surface on the object side. The lens Lf2 has a convex surface facing the image side, and the joint surface between the lens Lf1 and the lens Lf2 has a convex surface facing the object side.

また、第1光学系U1は、収差補正の作用を有する補正レンズ群Gcを含むように構成してもよい。補正レンズ群Gcは、第1ミラーM1及び第2ミラーM2と共通の光軸Zを有する2枚以下のレンズからなることが好ましい。2枚以下とすることによって、変倍光学系の物体側の部分への荷重を小さく抑えることができ、変倍光学系を設置するための架台に要求される強度を低くすることができる。使用する光学素子の数を少なくして製造性を高めるためには、補正レンズ群Gcは1枚のレンズからなることが好ましい。図1の例の補正レンズ群Gcは、1枚のレンズLc1のみからなる。一例として、図1のレンズLc1は物体側に凸面を向けたメニスカスレンズである。なお、補正レンズ群Gcは2枚のレンズからなるように構成してもよく、そのようにした場合は、非点収差を良好に補正することができる。例えば、補正レンズ群Gcは、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の2枚の単レンズからなるように構成することができる。 Further, the first optical system U1 may be configured to include a correction lens group Gc having an aberration correction action. The correction lens group Gc is preferably composed of two or less lenses having an optical axis Z common to the first mirror M1 and the second mirror M2. By using two or less, the load on the object-side portion of the variable magnification optical system can be suppressed to a small value, and the strength required for the gantry for installing the variable magnification optical system can be reduced. In order to reduce the number of optical elements used and improve the manufacturability, it is preferable that the correction lens group Gc is composed of one lens. The correction lens group Gc in the example of FIG. 1 comprises only one lens Lc1. As an example, the lens Lc1 in FIG. 1 is a meniscus lens with a convex surface facing the object side. The correction lens group Gc may be configured to be composed of two lenses, and in such a case, astigmatism can be satisfactorily corrected. For example, the correction lens group Gc can be configured to consist of two meniscus-shaped single lenses having a convex surface facing the object side.

補正レンズ群Gcは、第1ミラーM1から第2ミラーM2への光路中と第2ミラーM2から中間像の位置Pへの光路中との両方に配置されていることが好ましい。すなわち、第1ミラーM1で反射された光が第2ミラーM2へ向かう時と、第2ミラーM2で反射された光が中間像の位置Pへ向かう時との2回、光線が補正レンズ群Gcを通過するように構成されていることが好ましい。このように、光線が往復する光路中に補正レンズ群Gcを配置することによって、レンズやミラー等の光学素子の数を少なくしても球面収差を良好に補正することが容易となり、さらには光学素子の数を少なくして、かつ、第1ミラーM1及び第2ミラーM2ともに非球面を用いない場合でも、球面収差を良好に補正することが容易となる。 It is preferable that the correction lens group Gc is arranged both in the optical path from the first mirror M1 to the second mirror M2 and in the optical path from the second mirror M2 to the position P of the intermediate image. That is, the light rays are corrected lens group Gc twice, when the light reflected by the first mirror M1 is directed to the second mirror M2 and when the light reflected by the second mirror M2 is directed to the position P of the intermediate image. It is preferable that it is configured to pass through. By arranging the correction lens group Gc in the optical path in which the light beam reciprocates in this way, it becomes easy to satisfactorily correct spherical aberration even if the number of optical elements such as lenses and mirrors is reduced, and further, optics. Even when the number of elements is reduced and neither the first mirror M1 nor the second mirror M2 uses an aspherical surface, it becomes easy to satisfactorily correct spherical aberration.

第1光学系U1に含まれるパワーを有する光学素子は、第1ミラーM1、第2ミラーM2、フィールドレンズ群Gfd、及び補正レンズ群Gcのみであることが好ましい。光学素子の枚数を少なくすることによって、第1光学系U1全体の透過率の低下を抑制することができる。 It is preferable that the optical elements having power included in the first optical system U1 are only the first mirror M1, the second mirror M2, the field lens group Gfd, and the correction lens group Gc. By reducing the number of optical elements, it is possible to suppress a decrease in the transmittance of the entire first optical system U1.

図1の例では、第1光学系U1はパワーを有する光学素子として、第1ミラーM1、第2ミラーM2、フィールドレンズ群Gfd、及び補正レンズ群Gcのみを有する。図1の例では、第1光学系U1が有する上記光学素子は全て共通の光軸Zを有する。光路を考慮しない配置としては、第2ミラーM2は最も物体側に位置し、補正レンズ群Gcは第2ミラーM2の像側近傍に配置され、第1ミラーM1は補正レンズ群Gcより像側に配置され、フィールドレンズ群Gfdは第1ミラーM1の近傍に配置されている。図1の例では、第1ミラーM1は中心部が中空のリング形状を有する。中間像はフィールドレンズ群Gfdの物体側近傍に位置している。 In the example of FIG. 1, the first optical system U1 has only the first mirror M1, the second mirror M2, the field lens group Gfd, and the correction lens group Gc as the optical elements having power. In the example of FIG. 1, all the optical elements included in the first optical system U1 have a common optical axis Z. As an arrangement that does not consider the optical path, the second mirror M2 is located closest to the object side, the correction lens group Gc is arranged near the image side of the second mirror M2, and the first mirror M1 is located closer to the image side than the correction lens group Gc. The field lens group Gfd is arranged in the vicinity of the first mirror M1. In the example of FIG. 1, the first mirror M1 has a ring shape with a hollow center. The intermediate image is located near the object side of the field lens group Gfd.

図1の例においては、物体側から像側へ向かって光路に沿って第1光学系U1へ入射した光線は、まず第1ミラーM1で反射されて物体側へ向かい、補正レンズ群Gcを透過して、第2ミラーM2で反射されて像側へ向かい、再び補正レンズ群Gcを透過して、次に、フィールドレンズ群Gfdを透過して、第2光学系U2へ入射する。 In the example of FIG. 1, the light beam incident on the first optical system U1 along the optical path from the object side to the image side is first reflected by the first mirror M1 toward the object side and passes through the correction lens group Gc. Then, it is reflected by the second mirror M2 and heads toward the image side, passes through the correction lens group Gc again, then passes through the field lens group Gfd, and is incident on the second optical system U2.

図1の例の第2光学系U2は、光軸Zに沿って物体側から像側へ向かって順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4とからなる。図1の例では、第1レンズ群G1はレンズL11〜レンズL13の3枚のレンズからなり、第2レンズ群G2はレンズL21の1枚のレンズからなり、第3レンズ群G3はレンズL31〜レンズL34の4枚のレンズからなり、第4レンズ群G4はレンズL41の1枚のレンズからなる。しかし、図1に示す構成は一例であり、第2光学系U2を構成するレンズ群の数、及び各レンズ群を構成するレンズの枚数は、図1の例とは異なる数にして変倍光学系を構成することも可能である。 In the second optical system U2 of the example of FIG. 1, the first lens group G1, the second lens group G2, the third lens group G3, and the second lens group G1 are sequentially arranged from the object side to the image side along the optical axis Z. It consists of four lens groups G4. In the example of FIG. 1, the first lens group G1 is composed of three lenses of lenses L11 to L13, the second lens group G2 is composed of one lens of lens L21, and the third lens group G3 is composed of lenses L31 to L31. It is composed of four lenses of the lens L34, and the fourth lens group G4 is composed of one lens of the lens L41. However, the configuration shown in FIG. 1 is an example, and the number of lens groups constituting the second optical system U2 and the number of lenses constituting each lens group are different from those in the example of FIG. It is also possible to construct a system.

図1の例では、変倍時に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とが、隣り合うレンズ群との光軸方向の間隔を変化させて移動し、第4レンズ群G4は像面Simに対して固定されている。すなわち、変倍時に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とは互いに異なる軌跡で光軸方向に移動する。図1では、広角端から望遠端へ変倍する際の、第1レンズ群G1の移動軌跡trG1、第2レンズ群G2の移動軌跡trG2、第3レンズ群G3の移動軌跡trG3、及び第4レンズ群G4の移動軌跡trG4を、広角端状態と望遠端状態の間に模式的に矢印で示している。第4レンズ群G4のように変倍時に移動しないレンズ群については、垂直方向の直線状の矢印でその移動軌跡を示している。 In the example of FIG. 1, at the time of magnification change, the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 move while changing the distance between the adjacent lens groups in the optical axis direction. The fourth lens group G4 is fixed to the image plane Sim. That is, at the time of scaling, the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 move in the optical axis direction on different trajectories. In FIG. 1, the movement locus trG1 of the first lens group G1, the movement locus trG2 of the second lens group G2, the movement locus trG3 of the third lens group G3, and the fourth lens when scaling from the wide-angle end to the telephoto end. The movement locus trG4 of the group G4 is schematically indicated by an arrow between the wide-angle end state and the telephoto end state. For a lens group that does not move at the time of magnification change, such as the fourth lens group G4, the movement locus is indicated by a linear arrow in the vertical direction.

第1レンズ群の最も物体側のレンズは、負の屈折力を有し、物体側に凹面を向けていることが好ましい。このようにした場合は、軸外光束の主光線の光軸Zに対する角度を減じることができ、第1レンズ群G1及び第2レンズ群G2に含まれるレンズの変倍時の有効径の変動を小さくできる。 The lens on the most object side of the first lens group preferably has a negative refractive power and has a concave surface facing the object side. In this case, the angle of the off-axis luminous flux with respect to the optical axis Z can be reduced, and the fluctuation of the effective diameter of the lenses included in the first lens group G1 and the second lens group G2 at the time of scaling can be reduced. Can be made smaller.

第1レンズ群G1の最も像側のレンズ、及び第2レンズ群G2の最も物体側のレンズは、いずれも正の屈折力を有し、互いに凸面を対向させていることが好ましい。このようにした場合は、変倍時の球面収差の変動を抑えることができる。 It is preferable that the lens on the most image side of the first lens group G1 and the lens on the most object side of the second lens group G2 both have a positive refractive power and have convex surfaces facing each other. In this case, fluctuations in spherical aberration during scaling can be suppressed.

第2光学系U2は、第2レンズ群G2より像側に少なくとも1つのレンズ群を含み、第2光学系U2の最も像側のレンズ群は正の屈折力を有することが好ましい。このようにした場合は、倍率色収差の補正に有利となる。第2光学系U2の最も像側のレンズ群は1枚の単レンズであるように構成してもよく、このようにした場合は、第1レンズ群G1及び第2レンズ群G2の移動量を確保でき、諸収差の変動を抑えながら高変倍比を実現するのに有利となる。 It is preferable that the second optical system U2 includes at least one lens group on the image side of the second lens group G2, and the lens group on the most image side of the second optical system U2 has a positive refractive power. In this case, it is advantageous to correct the chromatic aberration of magnification. The lens group on the most image side of the second optical system U2 may be configured to be one single lens, and in this case, the amount of movement of the first lens group G1 and the second lens group G2 may be increased. It can be secured, and it is advantageous to realize a high magnification ratio while suppressing fluctuations in various aberrations.

例えば、図1に示す例のように、第2光学系U2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、正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とからなり、変倍時に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とが互いに異なる軌跡で光軸方向に移動し、第4レンズ群G4は像面Simに対して固定されているように構成することができる。このようにした場合は、変倍時の非点収差の変動を抑えることができる。 For example, as in the example shown in FIG. 1, the second optical system U2 has a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G2 having a positive refractive power in order from the object side. It consists of a third lens group G3 having a refractive power of 1 and a fourth lens group G4 having a positive refractive power, and at the time of magnification change, the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3. The fourth lens group G4 can be configured to be fixed to the image plane Sim by moving in the optical axis direction with different trajectories. In this case, the fluctuation of astigmatism at the time of scaling can be suppressed.

あるいは、後述の実施例7のように、第2光学系U2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、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とからなり、変倍時に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2とが互いに異なる軌跡で光軸方向に移動し、第3レンズ群G3は像面Simに対して固定されているように構成してもよい。このようにした場合は、第2光学系U2を構成するレンズ群は全て正の屈折力を有するため、変倍時の球面収差の変動を抑えながら、レンズ群同士の偏心及び/又は倒れによる像の悪化を抑えることができる。 Alternatively, as in Example 7 described later, the second optical system U2 has a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G2 having a positive refractive power in this order from the object side. The first lens group G1 and the second lens group G2 move in the optical axis direction in different trajectories at the time of scaling, and the third lens group G3 is an image. It may be configured to be fixed to the surface Sim. In this case, since all the lens groups constituting the second optical system U2 have a positive refractive power, an image due to eccentricity and / or tilting between the lens groups is suppressed while suppressing fluctuations in spherical aberration during scaling. It is possible to suppress the deterioration of.

あるいは、後述の実施例9のように、第2光学系U2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、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とからなり、変倍時に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とが互いに異なる軌跡で光軸方向に移動するように構成してもよい。このようにした場合は、第2光学系U2を構成するレンズ群は全て正の屈折力を有することになり、近軸解の自由度が増すため、変倍時の球面収差の変動、及び変倍時の非点収差の変動を抑えながら、レンズ群同士の偏心及び/又は倒れによる像の悪化を抑えることができる。 Alternatively, as in Example 9 described later, in the second optical system U2, the first lens group G1 having a positive refractive power and the second lens group G2 having a positive refractive power are positive in order from the object side. It is composed of a third lens group G3 having an optical power of, and at the time of magnification change, the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 move in the optical axis direction in different trajectories. It may be configured as. In this case, all the lens groups constituting the second optical system U2 have a positive refractive power, and the degree of freedom of the paraxial solution is increased. Therefore, the fluctuation and variation of the spherical aberration at the time of scaling are increased. It is possible to suppress the deterioration of the image due to the eccentricity and / or tilt of the lens groups while suppressing the fluctuation of the astigmatism at the time of magnification.

あるいは、後述の実施例10のように、第2光学系U2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、正の屈折力を有する第2レンズ群G2とからなり、変倍時に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2とが互いに異なる軌跡で光軸方向に移動するように構成してもよい。このようにした場合は、単純な構成となり、変倍機構を簡素化することができる。 Alternatively, as in Example 10 described later, the second optical system U2 is composed of a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G2 having a positive refractive power in this order from the object side. At the time of scaling, the first lens group G1 and the second lens group G2 may be configured to move in the optical axis direction on different trajectories. In this case, the configuration becomes simple and the scaling mechanism can be simplified.

なお、合焦については、例えば、第1ミラーM1と第2ミラーM2との間隔を変化させることによって合焦を行うことが可能である。その場合は、像面Simに対して第1ミラーM1のみを光軸方向に移動させることによって合焦を行う方法、像面Simに対して第2ミラーM2のみを光軸方向に移動させることによって合焦を行う方法、及び第2ミラーM2と補正レンズ群Gcとを一体的に光軸方向に移動させることによって合焦を行う方法のうちのいずれかを採ることが好ましい。または、第2光学系U2のうちの一部のレンズ群を光軸方向に移動させることによって合焦を行うことも可能である。 Regarding focusing, for example, focusing can be performed by changing the distance between the first mirror M1 and the second mirror M2. In that case, a method of focusing by moving only the first mirror M1 with respect to the image plane Sim in the optical axis direction, or by moving only the second mirror M2 with respect to the image plane Sim in the optical axis direction. It is preferable to adopt either a method of focusing or a method of focusing by integrally moving the second mirror M2 and the correction lens group Gc in the optical axis direction. Alternatively, focusing can be performed by moving a part of the lens group of the second optical system U2 in the optical axis direction.

次に、本実施形態の変倍光学系の条件式に関する構成について説明する。第2光学系U2内の全ての正レンズのg線とF線間の部分分散比の平均値をθgFp、第2光学系U2内の全ての負レンズのg線とF線間の部分分散比の平均値をθgFnとした場合、下記条件式(1)を満足することが好ましい。条件式(1)を満足することによって、可視光域において、二次の軸上色収差及び二次の倍率色収差の発生を抑えることができる。なお、下記条件式(1−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、下記条件式(1−2)を満足する構成とすれば、さらにより良好な特性とすることができる。
−0.04<θgFp−θgFn<0.1 (1)
−0.02<θgFp−θgFn<0.06 (1−1)
−0.015<θgFp−θgFn<0 (1−2)
Next, the configuration relating to the conditional expression of the variable magnification optical system of the present embodiment will be described. The average value of the partial dispersion ratio between the g-line and F-line of all positive lenses in the second optical system U2 is θgFp, and the partial dispersion ratio between the g-line and F-line of all negative lenses in the second optical system U2. When the average value of is θgFn, it is preferable that the following conditional expression (1) is satisfied. By satisfying the conditional expression (1), it is possible to suppress the occurrence of secondary axial chromatic aberration and secondary chromatic aberration of magnification in the visible light region. If the configuration satisfies the following conditional expression (1-1), better characteristics can be obtained, and if the configuration satisfies the following conditional expression (1-2), the characteristics are even better. can do.
−0.04 <θgFp−θgFn <0.1 (1)
-0.02 <θgFp-θgFn <0.06 (1-1)
−0.015 <θgFp−θgFn <0 (1-2)

第2光学系U2内の全ての正レンズのd線基準のアッベ数の平均値をνdp、第2光学系U2内の全ての負レンズのd線基準のアッベ数の平均値をνdnとした場合、下記条件式(2)を満足することが好ましい。条件式(2)の下限以下とならないようにすることによって、軸上色収差の補正が容易となる。条件式(2)の上限以上とならないようにすることによって、二次色収差の発生を抑えることができる。なお、下記条件式(2−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
10<νdp−νdn<40 (2)
14<νdp−νdn<35 (2−1)
When the average value of the d-line reference Abbe numbers of all the positive lenses in the second optical system U2 is νdp, and the average value of the d-line reference Abbe numbers of all the negative lenses in the second optical system U2 is νdn. , It is preferable to satisfy the following conditional expression (2). By keeping the condition below the lower limit of the conditional expression (2), it becomes easy to correct the axial chromatic aberration. The occurrence of secondary chromatic aberration can be suppressed by not exceeding the upper limit of the conditional expression (2). If the configuration satisfies the following conditional expression (2-1), better characteristics can be obtained.
10 <νdp-νdn <40 (2)
14 <νdp-νdn <35 (2-1)

第2光学系U2内の全ての正レンズのC線とt線間の部分分散比の平均値をθCtp、第2光学系U2内の全ての負レンズのC線とt線間の部分分散比の平均値をθCtnとした場合、下記条件式(3)を満足することが好ましい。条件式(3)を満足することによって、赤から赤外までの波長域での二次色収差の発生を抑えることができる。なお、下記条件式(3−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、下記条件式(3−2)を満足する構成とすれば、さらにより良好な特性とすることができる。
−0.1<θCtp−θCtn<0.1 (3)
−0.07<θCtp−θCtn<0.05 (3−1)
−0.06<θCtp−θCtn<0.015 (3−2)
The average value of the partial dispersion ratio between the C line and the t line of all the positive lenses in the second optical system U2 is θCtp, and the partial dispersion ratio between the C line and the t line of all the negative lenses in the second optical system U2. When the average value of is θCtn, it is preferable that the following conditional expression (3) is satisfied. By satisfying the conditional expression (3), it is possible to suppress the occurrence of secondary chromatic aberration in the wavelength range from red to infrared. If the configuration satisfies the following conditional expression (3-1), better characteristics can be obtained, and if the configuration satisfies the following conditional expression (3-2), even better characteristics can be obtained. can do.
−0.1 <θCtp −θCtn <0.1 (3)
−0.07 <θCtp −θCtn <0.05 (3-1)
−0.06 <θCtp −θCtn <0.015 (3-2)

第2光学系U2内の全ての負レンズのC線とt線間の部分分散比の平均値をθCtnとした場合、下記条件式(4)を満足することが好ましい。条件式(4)の下限以下とならないようにすることによって、負レンズと正レンズとのアッベ数差を確保しやすくなり、一次色収差の補正が容易となる。条件式(4)の上限以上とならないようにすることによって、赤から赤外までの波長域での二次色収差の補正が容易となる。なお、下記条件式(4−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0.75<θCtn<0.9 (4)
0.77<θCtn<0.85 (4−1)
When the average value of the partial dispersion ratio between the C line and the t line of all the negative lenses in the second optical system U2 is θCtn, it is preferable that the following conditional expression (4) is satisfied. By making sure that the value does not fall below the lower limit of the conditional expression (4), it becomes easy to secure the Abbe number difference between the negative lens and the positive lens, and it becomes easy to correct the primary chromatic aberration. By not exceeding the upper limit of the conditional expression (4), it becomes easy to correct the secondary chromatic aberration in the wavelength range from red to infrared. If the configuration satisfies the following conditional expression (4-1), better characteristics can be obtained.
0.75 <θCtn <0.9 (4)
0.77 <θCtn <0.85 (4-1)

第2光学系U2内の全ての正レンズのC線とt線間の部分分散比の平均値をθCtpとした場合、下記条件式(5)を満足することが好ましい。条件式(5)の下限以下とならないようにすることによって、赤から赤外までの波長域での二次色収差の補正が容易となる。条件式(5)の上限以上とならないようにすることによって、負レンズと正レンズとのアッベ数差を確保しやすくなり、一次色収差の補正が容易となる。なお、下記条件式(5−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0.75<θCtp<0.9 (5)
0.78<θCtp<0.85 (5−1)
When the average value of the partial dispersion ratio between the C line and the t line of all the positive lenses in the second optical system U2 is θCtp, it is preferable that the following conditional expression (5) is satisfied. By making sure that the value does not fall below the lower limit of the conditional expression (5), it becomes easy to correct the secondary chromatic aberration in the wavelength range from red to infrared. By not exceeding the upper limit of the conditional expression (5), it becomes easy to secure the Abbe number difference between the negative lens and the positive lens, and it becomes easy to correct the primary chromatic aberration. If the configuration satisfies the following conditional expression (5-1), better characteristics can be obtained.
0.75 <θCtp <0.9 (5)
0.78 <θCtp <0.85 (5-1)

第2光学系U2内の全ての負レンズのd線基準のアッベ数の平均値をνdnとした場合、下記条件式(6)を満足することが好ましい。条件式(6)の下限以下とならないようにすることによって、g線とF線間の部分分散比が小さい材料を選びやすくなり、可視光域での二次色収差の補正が容易となる。条件式(6)の上限以上とならないようにすることによって、負レンズと正レンズとのアッベ数差を確保しやすくなり、一次色収差の補正が容易となる。なお、下記条件式(6−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
50<νdn<65 (6)
52<νdn<60 (6−1)
When the average value of the Abbe numbers with respect to the d-line of all the negative lenses in the second optical system U2 is νdn, it is preferable that the following conditional expression (6) is satisfied. By making sure that the value does not fall below the lower limit of the conditional expression (6), it becomes easy to select a material having a small partial dispersion ratio between the g-line and the F-line, and it becomes easy to correct the secondary chromatic aberration in the visible light region. By not exceeding the upper limit of the conditional expression (6), it becomes easy to secure the Abbe number difference between the negative lens and the positive lens, and it becomes easy to correct the primary chromatic aberration. If the configuration satisfies the following conditional expression (6-1), better characteristics can be obtained.
50 <νdn <65 (6)
52 <νdn <60 (6-1)

第2光学系U2内の全ての負レンズのd線に対する屈折率の平均値をNdnとした場合、下記条件式(7)を満足することが好ましい。条件式(7)の下限以下とならないようにすることによって、高次の球面収差の発生を抑制することができる上に、アッベ数が小さい材料を選びやすくなり、一次色収差の補正に有利となる。条件式(7)の上限以上とならないようにすることによって、ペッツバール和の絶対値を小さく抑えることができ、像面湾曲を良好に補正できる。なお、下記条件式(7−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、下記条件式(7−2)を満足する構成とすれば、さらにより良好な特性とすることができる。
1.5<Ndn<1.75 (7)
1.55<Ndn<1.7 (7−1)
1.57<Ndn<1.65 (7−2)
When the average value of the refractive indexes of all the negative lenses in the second optical system U2 with respect to the d line is Ndn, it is preferable that the following conditional expression (7) is satisfied. By making sure that the value does not fall below the lower limit of the conditional expression (7), it is possible to suppress the occurrence of higher-order spherical aberration, and it becomes easier to select a material having a small Abbe number, which is advantageous for correcting primary chromatic aberration. .. By not exceeding the upper limit of the conditional expression (7), the absolute value of the Petzval sum can be suppressed to a small value, and the curvature of field can be satisfactorily corrected. If the configuration satisfies the following conditional expression (7-1), better characteristics can be obtained, and if the configuration satisfies the following conditional expression (7-2), even better characteristics can be obtained. can do.
1.5 <Ndn <1.75 (7)
1.55 <Ndn <1.7 (7-1)
1.57 <Ndn <1.65 (7-2)

第2光学系U2内の全ての負レンズのg線とF線間の部分分散比の平均値をθgFnとした場合、下記条件式(8)を満足することが好ましい。条件式(8)の下限以下とならないようにすることによって、負レンズと正レンズとのアッベ数差を確保しやすくなり、一次色収差の補正が容易となる。条件式(8)の上限以上とならないようにすることによって、可視光域での二次色収差の補正が容易となる。なお、下記条件式(8−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0.53<θgFn<0.58 (8)
0.535<θgFn<0.565 (8−1)
When the average value of the partial dispersion ratio between the g-line and the F-line of all the negative lenses in the second optical system U2 is θgFn, it is preferable that the following conditional expression (8) is satisfied. By making sure that the value does not fall below the lower limit of the conditional expression (8), it becomes easy to secure the Abbe number difference between the negative lens and the positive lens, and it becomes easy to correct the primary chromatic aberration. By not exceeding the upper limit of the conditional expression (8), it becomes easy to correct the secondary chromatic aberration in the visible light region. If the configuration satisfies the following conditional expression (8-1), better characteristics can be obtained.
0.53 <θgFn <0.58 (8)
0.535 <θgFn <0.565 (8-1)

第2光学系U2内の全ての正レンズのg線とF線間の部分分散比の平均値をθgFpとした場合、下記条件式(9)を満足することが好ましい。条件式(9)の下限以下とならないようにすることによって、可視光域での二次色収差の補正が容易となる。条件式(9)の上限以上とならないようにすることによって、負レンズと正レンズとのアッベ数差を確保しやすくなり、一次色収差の補正が容易となる。なお、下記条件式(9−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0.5<θgFp<0.65 (9)
0.52<θgFp<0.6 (9−1)
When the average value of the partial dispersion ratio between the g-line and the F-line of all the positive lenses in the second optical system U2 is θgFp, it is preferable that the following conditional expression (9) is satisfied. By making sure that the value does not fall below the lower limit of the conditional expression (9), it becomes easy to correct the secondary chromatic aberration in the visible light region. By not exceeding the upper limit of the conditional expression (9), it becomes easy to secure the Abbe number difference between the negative lens and the positive lens, and it becomes easy to correct the primary chromatic aberration. If the configuration satisfies the following conditional expression (9-1), better characteristics can be obtained.
0.5 <θgFp <0.65 (9)
0.52 <θgFp <0.6 (9-1)

第2光学系U2内の全ての正レンズのd線基準のアッベ数の平均値をνdpとした場合、下記条件式(10)を満足することが好ましい。条件式(10)の下限以下とならないようにすることによって、負レンズと正レンズとのアッベ数差を確保しやすくなり、一次色収差の補正が容易となる。条件式(10)の上限以上とならないようにすることによって、g線とF線間の部分分散比が大きい材料を選びやすくなり、可視光域での二次色収差の補正が容易となる。なお、下記条件式(10−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
70<νdp<100 (10)
72<νdp<90 (10−1)
When the average value of the Abbe numbers with respect to the d-line of all the positive lenses in the second optical system U2 is νdp, it is preferable that the following conditional expression (10) is satisfied. By making the condition not less than the lower limit of the conditional expression (10), it becomes easy to secure the Abbe number difference between the negative lens and the positive lens, and it becomes easy to correct the primary chromatic aberration. By not exceeding the upper limit of the conditional expression (10), it becomes easy to select a material having a large partial dispersion ratio between the g-line and the F-line, and it becomes easy to correct the secondary chromatic aberration in the visible light region. If the configuration satisfies the following conditional expression (10-1), better characteristics can be obtained.
70 <νdp <100 (10)
72 <νdp <90 (10-1)

第2光学系U2内の全ての正レンズのd線に対する屈折率の平均値をNdpとした場合、下記条件式(11)を満足することが好ましい。条件式(11)の下限以下とならないようにすることによって、球面収差の発生を抑えながら、ペッツバール和の絶対値も小さく抑えることができ、像面湾曲を良好に補正できる。条件式(11)の上限以上とならないようにすることによって、アッベ数が大きい材料を選びやすくなり、一次色収差の補正に有利となる。なお、下記条件式(11−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
1.43<Ndp<1.75 (11)
1.44<Ndp<1.55 (11−1)
When the average value of the refractive indexes of all the positive lenses in the second optical system U2 with respect to the d-line is Ndp, it is preferable that the following conditional expression (11) is satisfied. By making sure that the value does not fall below the lower limit of the conditional expression (11), the absolute value of the Petzval sum can be suppressed to a small value while suppressing the occurrence of spherical aberration, and the curvature of field can be satisfactorily corrected. By not exceeding the upper limit of the conditional expression (11), it becomes easy to select a material having a large Abbe number, which is advantageous for correcting the primary chromatic aberration. If the configuration satisfies the following conditional expression (11-1), better characteristics can be obtained.
1.43 <Npd <1.75 (11)
1.44 <Ndp <1.55 (11-1)

望遠端における第2光学系U2の焦点距離をfU2、第1レンズ群G1の焦点距離をfG1とした場合、下記条件式(12)を満足することが好ましい。条件式(12)の下限以下とならないようにすることによって、変倍時の第1レンズ群G1の移動量を少なくしても高変倍比を実現することができる。条件式(12)の上限以上とならないようにすることによって、変倍時の球面収差の変動を抑えることができる。なお、下記条件式(12−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
0.2<fU2/fG1<0.45 (12)
0.22<fU2/fG1<0.4 (12−1)
When the focal length of the second optical system U2 at the telephoto end is fU2 and the focal length of the first lens group G1 is fG1, it is preferable that the following conditional expression (12) is satisfied. By making sure that the ratio does not fall below the lower limit of the conditional expression (12), a high magnification ratio can be realized even if the amount of movement of the first lens group G1 at the time of scaling is reduced. By not exceeding the upper limit of the conditional expression (12), fluctuations in spherical aberration during scaling can be suppressed. If the configuration satisfies the following conditional expression (12-1), better characteristics can be obtained.
0.2 <fU2 / fG1 <0.45 (12)
0.22 <fU2 / fG1 <0.4 (12-1)

第1ミラーの反射面の曲率半径をrM1、第2ミラーの反射面の曲率半径をrM2とした場合、下記条件式(13)を満足することが好ましい。条件式(13)の下限以下とならないようにすることによって、全長の短縮に有利となる。条件式(13)の上限以上とならないようにすることによって、非点収差の発生を抑えることができる。なお、下記条件式(13−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、下記条件式(13−2)を満足する構成とすれば、さらにより良好な特性とすることができる。
1<rM1/rM2<2.5 (13)
1.2<rM1/rM2<2.2 (13−1)
1.6<rM1/rM2<2.1 (13−2)
When the radius of curvature of the reflecting surface of the first mirror is rM1 and the radius of curvature of the reflecting surface of the second mirror is rM2, it is preferable that the following conditional expression (13) is satisfied. It is advantageous to shorten the total length by not falling below the lower limit of the conditional expression (13). The occurrence of astigmatism can be suppressed by not exceeding the upper limit of the conditional expression (13). If the configuration satisfies the following conditional expression (13-1), better characteristics can be obtained, and if the configuration satisfies the following conditional expression (13-2), even better characteristics can be obtained. can do.
1 <rM1 / rM2 <2.5 (13)
1.2 <rM1 / rM2 <2.2 (13-1)
1.6 <rM1 / rM2 <2.1 (13-2)

第1ミラーの反射面の曲率半径をrM1、補正レンズ群Gcの焦点距離をfCとした場合、下記条件式(14)を満足することが好ましい。条件式(14)の下限以下とならないようにすることによって、球面収差の補正に有利となる。条件式(14)の上限以上とならないようにすることによって、軸上色収差を抑制でき、また、波長による球面収差の差が発生するのを抑制することができる。なお、下記条件式(14−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、下記条件式(14−2)を満足する構成とすれば、さらにより良好な特性とすることができる。
0.07<rM1/fC<0.5 (14)
0.1<rM1/fC<0.45 (14−1)
0.2<rM1/fC<0.4 (14−2)
When the radius of curvature of the reflecting surface of the first mirror is rM1 and the focal length of the correction lens group Gc is fC, it is preferable that the following conditional expression (14) is satisfied. By making sure that the value does not fall below the lower limit of the conditional expression (14), it is advantageous for correcting spherical aberration. By not exceeding the upper limit of the conditional expression (14), axial chromatic aberration can be suppressed, and the occurrence of a difference in spherical aberration depending on the wavelength can be suppressed. If the configuration satisfies the following conditional expression (14-1), better characteristics can be obtained, and if the configuration satisfies the following conditional expression (14-2), even better characteristics can be obtained. can do.
0.07 <rM1 / fC <0.5 (14)
0.1 <rM1 / fC <0.45 (14-1)
0.2 <rM1 / fC <0.4 (14-2)

無限遠物体合焦時の望遠端における第2光学系U2の横倍率をβrT、変倍光学系の変倍比をMAGとした場合、下記条件式(15)を満足することが好ましい。条件式(15)の下限以下とならないようにすることによって、変倍時の球面収差の変動を抑えることができる。条件式(15)の上限以上とならないようにすることによって、変倍時に移動するレンズ群の移動量を少なくしても高変倍比を実現することができる。なお、下記条件式(15−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
−0.45<βrT/MAG<−0.25 (15)
−0.4<βrT/MAG<−0.28 (15−1)
When the lateral magnification of the second optical system U2 at the telephoto end when the object is in focus at infinity is βrT and the magnification ratio of the variable magnification optical system is MAG, it is preferable to satisfy the following conditional expression (15). By making sure that the value does not fall below the lower limit of the conditional expression (15), fluctuations in spherical aberration during scaling can be suppressed. By not exceeding the upper limit of the conditional expression (15), a high magnification ratio can be realized even if the amount of movement of the lens group that moves at the time of scaling is reduced. If the configuration satisfies the following conditional expression (15-1), better characteristics can be obtained.
-0.45 <βrT / MAG <-0.25 (15)
-0.4 <βrT / MAG <-0.28 (15-1)

フィールドレンズ群Gfdの焦点距離をfFd、無限遠物体に合焦時の中間像から広角端における第2レンズ群G2の最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離をLAとした場合、下記条件式(16)を満足することが好ましい。条件式(16)を満足することによって、適切な位置で軸外光線を光軸Zと交わらせることができ、変倍時に移動するレンズ群の小径化に有利となる。なお、下記条件式(16−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、下記条件式(16−2)を満足する構成とすれば、さらにより良好な特性とすることができる。
0.4<fFd/LA<1 (16)
0.5<fFd/LA<0.8 (16−1)
0.55<fFd/LA<0.75 (16−2)
When the focal length of the field lens group Gfd is fFd and the distance on the optical axis from the intermediate image when focusing on an infinity object to the lens surface of the second lens group G2 on the most object side at the wide-angle end is LA, the following It is preferable that the conditional expression (16) is satisfied. By satisfying the conditional expression (16), the off-axis light beam can be intersected with the optical axis Z at an appropriate position, which is advantageous for reducing the diameter of the lens group that moves at the time of scaling. If the configuration satisfies the following conditional expression (16-1), better characteristics can be obtained, and if the configuration satisfies the following conditional expression (16-2), even better characteristics can be obtained. can do.
0.4 <fFd / LA <1 (16)
0.5 <fFd / LA <0.8 (16-1)
0.55 <fFd / LA <0.75 (16-2)

第1レンズ群G1の焦点距離をfG1、第2レンズ群G2の焦点距離をfG2とした場合、下記条件式(17)を満足することが好ましい。条件式(17)を満足することによって、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とに適切に屈折力を配分することができ、これによって変倍時の球面収差の変動を抑えることができ、また、第1レンズ群G1及び第2レンズ群G2の有効径の小径化を図ることができる。なお、下記条件式(17−1)を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
1.5<fG1/fG2<4 (17)
1.7<fG1/fG2<3.8 (17−1)
When the focal length of the first lens group G1 is fG1 and the focal length of the second lens group G2 is fG2, it is preferable that the following conditional expression (17) is satisfied. By satisfying the conditional equation (17), the refractive power can be appropriately distributed to the first lens group G1 and the second lens group G2, and thus the fluctuation of the spherical aberration at the time of magnification change can be suppressed. Further, the effective diameters of the first lens group G1 and the second lens group G2 can be reduced. If the configuration satisfies the following conditional expression (17-1), better characteristics can be obtained.
1.5 <fG1 / fG2 <4 (17)
1.7 <fG1 / fG2 <3.8 (17-1)

なお、図1には示していないが、最も像側のレンズと像面Simとの間、及び/又は光学素子と光学素子の間に、平行平板状の各種フィルタ及び/又はカバーガラスを配置してもよい。各種フィルタ及び/又はカバーガラスを配置することによる収差の変化は、少数の設計パラメータを変更することによって実用上問題とならない程度に修正することが可能である。 Although not shown in FIG. 1, various parallel plate-shaped filters and / or cover glasses are arranged between the lens on the most image side and the image plane Sim, and / or between the optical elements and the optical elements. You may. The change in aberration due to the placement of various filters and / or cover glass can be corrected to the extent that it does not pose a practical problem by changing a small number of design parameters.

上述した好ましい構成及び可能な構成は、任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。本実施形態によれば、物体側の部分への荷重の低減化が図られ、安価に構成可能であり、高変倍比を達成しながら、良好な光学性能を有する変倍光学系を実現することが可能である。なお、ここでいう「高変倍比」とは、変倍比が4倍以上を意味する。 Any combination of the above-mentioned preferable configurations and possible configurations is possible, and it is preferable that they are appropriately selectively adopted according to the required specifications. According to the present embodiment, the load on the part on the object side can be reduced, the configuration can be performed at low cost, and a variable magnification optical system having good optical performance while achieving a high magnification ratio is realized. It is possible. The term "high scaling ratio" as used herein means that the scaling ratio is 4 times or more.

次に、本発明の変倍光学系の数値実施例について説明する。
[実施例1]
実施例1の変倍光学系の断面図と光路は図1に示されており、その構成及び図示方法は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例1の変倍光学系は、物体側から像側へ向かって順に、第1光学系U1と、第2光学系U2とからなる。第1光学系U1は、変倍時に像面Simに対して固定されている。第2光学系U2は、変倍時に移動する複数のレンズ群を含む。第1光学系U1は、リング形状の第1ミラーM1と、第2ミラーM2と、補正レンズ群Gcと、フィールドレンズ群Gfdとからなる。補正レンズ群Gcは、レンズLc1の1枚のレンズからなる。フィールドレンズ群Gfdは、物体側から順に、レンズLf1〜レンズLf2の2枚のレンズからなる。第1光学系U1が有する上記光学素子は全て共通の光軸Zを有する。無限遠物体に合焦した状態において、フィールドレンズ群Gfdの物体側近傍に中間像が形成される。第1ミラーM1は、光路上で最も物体側に位置するパワーを有する光学素子であり、絞り面としての機能も有する。物体からの光線は、第1ミラーM1、補正レンズ群Gc、第2ミラーM2、補正レンズ群Gc、フィールドレンズ群Gfdの順に通過した後、第2光学系U2へ入射する。第2光学系U2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、正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とからなる。変倍時に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とが互いに異なる軌跡で光軸方向に移動し、第4レンズ群G4は像面Simに対して固定されている。第1レンズ群G1はレンズL11〜レンズL13の3枚のレンズからなる。第2レンズ群G2はレンズL21の1枚のレンズからなる。第3レンズ群G3はレンズL31〜レンズL34の4枚のレンズからなる。第4レンズ群G4はレンズL41の1枚のレンズからなる。第3レンズ群G3は、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズを有する。以上が実施例1の変倍光学系の概要である。
Next, numerical examples of the variable magnification optical system of the present invention will be described.
[Example 1]
The cross-sectional view and the optical path of the variable magnification optical system of the first embodiment are shown in FIG. 1, and the configuration and the method of drawing the same are as described above. The variable magnification optical system of the first embodiment includes a first optical system U1 and a second optical system U2 in this order from the object side to the image side. The first optical system U1 is fixed to the image plane Sim at the time of scaling. The second optical system U2 includes a plurality of lens groups that move at the time of magnification change. The first optical system U1 includes a ring-shaped first mirror M1, a second mirror M2, a correction lens group Gc, and a field lens group Gfd. The correction lens group Gc is composed of one lens of the lens Lc1. The field lens group Gfd is composed of two lenses, a lens Lf1 and a lens Lf2, in order from the object side. All the optical elements included in the first optical system U1 have a common optical axis Z. An intermediate image is formed near the object side of the field lens group Gfd in the state of being in focus on the infinity object. The first mirror M1 is an optical element having power located closest to the object side on the optical path, and also has a function as a diaphragm surface. The light beam from the object passes through the first mirror M1, the correction lens group Gc, the second mirror M2, the correction lens group Gc, and the field lens group Gfd in this order, and then enters the second optical system U2. The second optical system U2 includes a first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G3 having a negative refractive power in order from the object side. , A fourth lens group G4 having a positive refractive power. At the time of scaling, the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 move in the optical axis direction on different trajectories, and the fourth lens group G4 is fixed with respect to the image plane Sim. ing. The first lens group G1 is composed of three lenses, a lens L11 to a lens L13. The second lens group G2 is composed of one lens of the lens L21. The third lens group G3 is composed of four lenses, a lens L31 to a lens L34. The fourth lens group G4 is composed of one lens of the lens L41. The third lens group G3 has a bonded lens in which a positive lens and a negative lens are joined. The above is the outline of the variable magnification optical system of Example 1.

実施例1の変倍光学系の基本レンズデータを表1に、諸元と可変面間隔を表2に、非球面係数を表3に示す。表1及び表2は無限遠物体に合焦した状態のデータである。表1では光路に沿って構成要素を示している。表1において、面番号の欄には光路上で最も物体側の面を第1面とし、光路に沿って像側に向かうに従い1つずつ番号を増加させた場合の面番号を示し、rの欄には各面の曲率半径を示し、dの欄には各面と光路上でその像側に隣接する面との光軸上の面間隔を示す。材料の欄には、各構成要素の材料名とその材料の製造会社名をアンダーバーで挟んで示す。製造会社名は概略的に示している。例えば、「OHARA」は株式会社オハラのことである。表1のNdの欄には各構成要素のd線に対する屈折率を示し、νdの欄には各構成要素のd線基準のアッベ数を示し、θgFの欄には各構成要素のg線とF線間の部分分散比を示し、θCtの欄には各構成要素のC線とt線間の部分分散比を示す。 Table 1 shows the basic lens data of the variable magnification optical system of Example 1, Table 2 shows the specifications and variable surface spacing, and Table 3 shows the aspherical coefficient. Tables 1 and 2 are data in a state of being in focus on an infinity object. Table 1 shows the components along the optical path. In Table 1, the surface number column indicates the surface number when the surface closest to the object on the optical path is the first surface and the number is increased one by one toward the image side along the optical path. The column shows the radius of curvature of each surface, and the column d shows the surface distance on the optical axis between each surface and the surface adjacent to the image side on the optical path. In the material column, the material name of each component and the name of the manufacturer of the material are shown with an underscore. The name of the manufacturing company is shown roughly. For example, "OHARA" refers to OHARA Corporation. The Nd column of Table 1 shows the refractive index of each component with respect to the d-line, the νd column shows the Abbe number of each component based on the d-line, and the θgF column shows the g-line of each component. The partial dispersion ratio between the F lines is shown, and the partial dispersion ratio between the C line and the t line of each component is shown in the column of θCt.

表1では、物体側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、像側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負としている。表1の面番号の欄には、各面番号に加えて、反射面に相当する面には「(反射面)」を記入し、中間像に相当する面には「(中間像)」を記入し、像面Simに相当する面には「(像面)」を記入している。また、表1では可変面間隔については、「D」にその間隔の物体側の面番号付してdの欄に記入している。 In Table 1, the sign of the radius of curvature of the surface having the convex surface facing the object side is positive, and the sign of the radius of curvature of the surface having the convex surface facing the image side is negative. In the surface number column of Table 1, in addition to each surface number, enter "(reflective surface)" on the surface corresponding to the reflective surface, and enter "(intermediate image)" on the surface corresponding to the intermediate image. Fill in and write "(image plane)" on the plane corresponding to the image plane Sim. Further, in Table 1, the variable surface spacing is entered in the column d with the plane number on the object side of the spacing in "D".

表2に、全系の焦点距離の絶対値、Fナンバー、最大像高、及び最大半画角をそれぞれ、「|焦点距離|」、「FNo.」、「像高」、「半画角」と表記した行に示す。また、表2に、各可変面間隔の値を示す。表2に示す値は、d線基準での値である。表2では、広角端状態、第1中間焦点距離状態、第2中間焦点距離状態、及び望遠端状態の各値をそれぞれW、M1、M2、及びTと表記した欄に示す。 In Table 2, the absolute value, F number, maximum image height, and maximum half angle of view of the entire system are shown in "| Focal length |", "FNo.", "Image height", and "Half angle of view", respectively. It is shown in the line written as. Table 2 shows the values of each variable surface spacing. The values shown in Table 2 are values based on the d-line. In Table 2, the values of the wide-angle end state, the first intermediate focal length state, the second intermediate focal length state, and the telephoto end state are shown in the columns labeled W, M1, M2, and T, respectively.

表1では、非球面の面番号には*印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。表3では、非球面の面番号を示し、K及びAm(m=4、6、8、10)の欄には各非球面についての非球面係数の数値を示す。表3の非球面係数の数値の「E±n」(n:整数)は「×10±n」を意味する。K及びAmは下式で表される非球面式における非球面係数である。
Zd=C×h/{1+(1−(1+K)×C×h1/2}+ΣAm×h
ただし、
Zd:非球面深さ(高さhの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ)
h:高さ(光軸からのレンズ面までの距離)
C:近軸曲率半径の逆数
K、Am:非球面係数
であり、非球面式のΣはmに関する総和を意味する。
In Table 1, the surface numbers of the aspherical surface are marked with *, and the numerical value of the radius of curvature of the paraxial axis is described in the column of the radius of curvature of the aspherical surface. In Table 3, the surface numbers of the aspherical surface are shown, and the numerical values of the aspherical surface coefficients for each aspherical surface are shown in the columns of K and Am (m = 4, 6, 8, 10). The numerical value “E ± n” (n: integer) of the aspherical coefficient in Table 3 means “× 10 ± n ”. K and Am are aspherical coefficients in the aspherical expression represented by the following equation.
Zd = C × h 2 / {1 + (1- (1 + K) × C 2 × h 2 ) 1/2 } + ΣAm × h m
However,
Zd: Aspherical depth (length of a perpendicular line drawn from a point on the aspherical surface at height h to a plane perpendicular to the optical axis where the aspherical apex touches)
h: Height (distance from the optical axis to the lens surface)
C: The reciprocal of the radius of curvature of the paraxial K, Am: the aspherical coefficient, and the aspherical Σ means the sum with respect to m.

各表のデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはmm(ミリメートル)を用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。 In the data in each table, degrees are used as the unit of angle and mm (millimeter) is used as the unit of length, but other suitable optical systems can be used even if they are proportionally expanded or contracted. Units can also be used. In addition, in each table shown below, numerical values rounded to a predetermined digit are listed.

図11に、実施例1の変倍光学系の無限遠物体に合焦した状態の各収差図を示す。図11では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、及び倍率色収差を示す。図11ではWIDEと付した上段に広角端における収差図を示し、TELEと付した下段に望遠端における収差図を示す。球面収差図では、波長1970.1nm、C線、d線、F線、及びg線における収差をそれぞれ長破線、一点鎖線、実線、短破線、及び二点鎖線で示す。非点収差図では、サジタル方向のd線における収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のd線における収差を短破線で示す。歪曲収差図ではd線における収差を実線で示す。倍率色収差図では、波長1970.1nm、及びg線における収差をそれぞれ長破線、及び二点鎖線で示す。球面収差図のFNo.はFナンバーを意味し、その他の収差図のIHは像高を意味する。なお、第1ミラーM1はリング形状のため、図11の球面収差図の縦軸の0近傍のデータは参考データとして示す。 FIG. 11 shows each aberration diagram in a state of being in focus on an infinity object of the variable magnification optical system of Example 1. In FIG. 11, spherical aberration, astigmatism, distortion, and chromatic aberration of magnification are shown in order from the left. In FIG. 11, the upper row labeled WIDE shows the aberration diagram at the wide-angle end, and the lower row labeled TELE shows the aberration diagram at the telephoto end. In the spherical aberration diagram, the aberrations at wavelengths of 1970.1 nm, C line, d line, F line, and g line are shown by long dashed lines, one-dot chain lines, solid lines, short dashed lines, and two-dot chain lines, respectively. In the astigmatism diagram, the aberration on the d-line in the sagittal direction is shown by a solid line, and the aberration on the d-line in the tangential direction is shown by a short dashed line. In the distortion diagram, the aberration on the d line is shown by a solid line. In the chromatic aberration of magnification diagram, the aberrations at the wavelength of 1970.1 nm and the g-line are shown by long dashed lines and two-dot chain lines, respectively. FNo. Of the spherical aberration diagram. Means F number, and IH in other aberration diagrams means image height. Since the first mirror M1 has a ring shape, the data near 0 on the vertical axis of the spherical aberration diagram of FIG. 11 is shown as reference data.

上記の実施例1に関する各データの記号、意味、記載方法、及び図示方法は、特に断りが無い限り以下の実施例においても同様であるので、以下では重複説明を省略する。 Unless otherwise specified, the symbols, meanings, description methods, and illustration methods of the data related to the above-mentioned Example 1 are the same in the following Examples, and thus duplicate description will be omitted below.

[実施例2]
実施例2の変倍光学系の断面図と光路を図2に示す。実施例2の変倍光学系は実施例1の変倍光学系の概要と同様の構成を有する。実施例2の変倍光学系の基本レンズデータを表4に、諸元と可変面間隔を表5に、各収差図を図12に示す。
[Example 2]
FIG. 2 shows a cross-sectional view and an optical path of the variable magnification optical system of the second embodiment. The variable magnification optical system of Example 2 has the same configuration as the outline of the variable magnification optical system of Example 1. Table 4 shows the basic lens data of the variable magnification optical system of Example 2, Table 5 shows the specifications and the variable surface spacing, and FIG. 12 shows each aberration diagram.

[実施例3]
実施例3の変倍光学系の断面図と光路を図3に示す。実施例3の変倍光学系は、補正レンズ群GcがレンズLc1〜レンズLc2の2枚のレンズからなる点、及び第3レンズ群G3がレンズL31〜レンズL33の3枚のレンズからなる点が実施例1と異なり、その他の点は実施例1の変倍光学系の概要と同様の構成を有する。実施例3の変倍光学系の基本レンズデータを表6に、諸元と可変面間隔を表7に、各収差図を図13に示す。
[Example 3]
A cross-sectional view and an optical path of the variable magnification optical system of Example 3 are shown in FIG. In the variable magnification optical system of Example 3, the correction lens group Gc is composed of two lenses of lenses Lc1 to Lc2, and the third lens group G3 is composed of three lenses of lenses L31 to L33. Unlike the first embodiment, other points have the same configuration as the outline of the variable magnification optical system of the first embodiment. Table 6 shows the basic lens data of the variable magnification optical system of Example 3, Table 7 shows the specifications and the variable surface spacing, and FIG. 13 shows each aberration diagram.

[実施例4]
実施例4の変倍光学系の断面図と光路を図4に示す。実施例4の変倍光学系は、補正レンズ群GcがレンズLc1〜レンズLc2の2枚のレンズからなる点が実施例1と異なり、その他の点は実施例1の変倍光学系の概要と同様の構成を有する。実施例4の変倍光学系の基本レンズデータを表8に、諸元と可変面間隔を表9に、各収差図を図14に示す。
[Example 4]
A cross-sectional view and an optical path of the variable magnification optical system of Example 4 are shown in FIG. The variable magnification optical system of the fourth embodiment is different from the first embodiment in that the correction lens group Gc is composed of two lenses, the lens Lc1 and the lens Lc2, and the other points are the outline of the variable magnification optical system of the first embodiment. It has a similar configuration. Table 8 shows the basic lens data of the variable magnification optical system of Example 4, Table 9 shows the specifications and the variable surface spacing, and FIG. 14 shows each aberration diagram.

[実施例5]
実施例5の変倍光学系の断面図と光路を図5に示す。実施例5の変倍光学系は、補正レンズ群GcがレンズLc1〜レンズLc2の2枚のレンズからなる点が実施例1と異なり、その他の点は実施例1の変倍光学系の概要と同様の構成を有する。実施例5の変倍光学系の基本レンズデータを表10に、諸元と可変面間隔を表11に、各収差図を図15に示す。
[Example 5]
FIG. 5 shows a cross-sectional view and an optical path of the variable magnification optical system of Example 5. The variable magnification optical system of the fifth embodiment is different from the first embodiment in that the correction lens group Gc is composed of two lenses, the lens Lc1 and the lens Lc2, and the other points are the outline of the variable magnification optical system of the first embodiment. It has a similar configuration. The basic lens data of the variable magnification optical system of Example 5 is shown in Table 10, the specifications and variable surface spacing are shown in Table 11, and each aberration diagram is shown in FIG.

[実施例6]
実施例6の変倍光学系の断面図と光路を図6に示す。実施例6の変倍光学系は、補正レンズ群GcがレンズLc1〜レンズLc2の2枚のレンズからなる点が実施例1と異なり、その他の点は実施例1の変倍光学系の概要と同様の構成を有する。実施例6の変倍光学系の基本レンズデータを表12に、諸元と可変面間隔を表13に、各収差図を図16に示す。
[Example 6]
FIG. 6 shows a cross-sectional view and an optical path of the variable magnification optical system of Example 6. The variable magnification optical system of the sixth embodiment is different from the first embodiment in that the correction lens group Gc is composed of two lenses, the lens Lc1 and the lens Lc2, and the other points are the outline of the variable magnification optical system of the first embodiment. It has a similar configuration. The basic lens data of the variable magnification optical system of Example 6 is shown in Table 12, the specifications and variable surface spacing are shown in Table 13, and each aberration diagram is shown in FIG.

[実施例7]
実施例7の変倍光学系の断面図と光路を図7に示す。実施例7の変倍光学系は、補正レンズ群GcがレンズLc1〜レンズLc2の2枚のレンズからなる点、及び第2光学系U2の構成が実施例1と異なり、第1光学系U1は補正レンズ群Gc以外は実施例1の変倍光学系の概要と同様の構成を有する。実施例7の第2光学系U2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、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とからなる。変倍時に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2とが互いに異なる軌跡で光軸方向に移動し、第3レンズ群G3は像面Simに対して固定されている。第1レンズ群G1はレンズL11〜レンズL13の3枚のレンズからなる。第2レンズ群G2はレンズL21〜レンズL25の5枚のレンズからなる。第3レンズ群G3はレンズL31の1枚のレンズからなる。第2レンズ群G2は、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズを有する。以上が実施例7の変倍光学系の概要である。
[Example 7]
FIG. 7 shows a cross-sectional view and an optical path of the variable magnification optical system of Example 7. In the variable magnification optical system of Example 7, the correction lens group Gc is composed of two lenses of lenses Lc1 and Lc2, and the configuration of the second optical system U2 is different from that of Example 1, and the first optical system U1 is Except for the correction lens group Gc, it has the same configuration as the outline of the variable magnification optical system of Example 1. The second optical system U2 of the seventh embodiment has a first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G2 having a positive refractive power in order from the object side. It consists of a lens group G3. At the time of scaling, the first lens group G1 and the second lens group G2 move in the optical axis direction on different trajectories, and the third lens group G3 is fixed to the image plane Sim. The first lens group G1 is composed of three lenses, a lens L11 to a lens L13. The second lens group G2 is composed of five lenses, a lens L21 to a lens L25. The third lens group G3 is composed of one lens of the lens L31. The second lens group G2 has a bonded lens in which a positive lens and a negative lens are joined. The above is the outline of the variable magnification optical system of Example 7.

実施例7の変倍光学系の基本レンズデータを表14に、諸元と可変面間隔を表15に、各収差図を図17に示す。 The basic lens data of the variable magnification optical system of Example 7 is shown in Table 14, the specifications and variable surface spacing are shown in Table 15, and each aberration diagram is shown in FIG.

[実施例8]
実施例8の変倍光学系の断面図と光路を図8に示す。実施例8の変倍光学系は実施例7の変倍光学系の概要と同様の構成を有する。実施例8の変倍光学系の基本レンズデータを表16に、諸元と可変面間隔を表17に、各収差図を図18に示す。
[Example 8]
FIG. 8 shows a cross-sectional view and an optical path of the variable magnification optical system of Example 8. The variable magnification optical system of Example 8 has the same configuration as the outline of the variable magnification optical system of Example 7. The basic lens data of the variable magnification optical system of Example 8 is shown in Table 16, the specifications and variable surface spacing are shown in Table 17, and each aberration diagram is shown in FIG.

[実施例9]
実施例9の変倍光学系の断面図と光路を図9に示す。実施例9の変倍光学系は、変倍時に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とが互いに異なる軌跡で光軸方向に移動する点が実施例7と異なり、その他の点は実施例7の変倍光学系の概要と同様の構成を有する。実施例9の変倍光学系の基本レンズデータを表18に、諸元と可変面間隔を表19に、各収差図を図19に示す。
[Example 9]
A cross-sectional view and an optical path of the variable magnification optical system of Example 9 are shown in FIG. In the variable magnification optical system of Example 9, the point that the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 move in the optical axis direction on different trajectories at the time of magnification change is that in Example 7. However, other points have the same configuration as the outline of the variable magnification optical system of Example 7. Table 18 shows the basic lens data of the variable magnification optical system of Example 9, Table 19 shows the specifications and the variable surface spacing, and FIG. 19 shows each aberration diagram.

[実施例10]
実施例9の変倍光学系の断面図と光路を図10に示す。実施例10の変倍光学系は、第2光学系U2の構成が実施例7と異なり、第1光学系U1は実施例7の変倍光学系の概要と同様の構成を有する。実施例10の第2光学系U2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、正の屈折力を有する第2レンズ群G2とからなり、変倍時に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2とが互いに異なる軌跡で光軸方向に移動する。第1レンズ群G1はレンズL11〜レンズL13の3枚のレンズからなる。第2レンズ群G2はレンズL21〜レンズL27の7枚のレンズからなる。第2レンズ群G2は、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズを2組有する。実施例10の変倍光学系の基本レンズデータを表20に、諸元と可変面間隔を表21に、非球面係数を表22に、各収差図を図20に示す。
[Example 10]
A cross-sectional view and an optical path of the variable magnification optical system of Example 9 are shown in FIG. The variable magnification optical system of the tenth embodiment has a configuration of the second optical system U2 different from that of the seventh embodiment, and the first optical system U1 has the same configuration as the outline of the variable magnification optical system of the seventh embodiment. The second optical system U2 of the tenth embodiment is composed of a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G2 having a positive refractive power in this order from the object side. The lens group G1 and the second lens group G2 move in the optical axis direction on different trajectories. The first lens group G1 is composed of three lenses, a lens L11 to a lens L13. The second lens group G2 is composed of seven lenses L21 to L27. The second lens group G2 has two sets of bonded lenses in which a positive lens and a negative lens are joined. Table 20 shows the basic lens data of the variable magnification optical system of Example 10, Table 21 shows the specifications and the variable surface spacing, Table 22 shows the aspherical coefficient, and FIG. 20 shows each aberration diagram.

表23に実施例1〜10の変倍光学系の条件式(1)〜(17)の対応値を示す。表23中の部分分散比以外の対応値は、d線基準での値である。
Table 23 shows the corresponding values of the conditional expressions (1) to (17) of the variable magnification optical system of Examples 1 to 10. Corresponding values other than the partial dispersion ratio in Table 23 are values based on the d-line.

以上のデータからわかるように、実施例1〜10の変倍光学系は、変倍時の諸収差の変動が小さく、変倍比が4.9倍以上あり高い変倍比が達成され、物体側の部分への荷重の低減化が図られ、安価に構成可能であり、可視光域から赤外光域までの広い範囲で諸収差が良好に補正されて高い光学性能を実現している。 As can be seen from the above data, in the scaling optical systems of Examples 1 to 10, the fluctuation of various aberrations at the time of scaling is small, the scaling ratio is 4.9 times or more, and a high scaling ratio is achieved. The load on the side portion is reduced, it can be configured at low cost, and various aberrations are satisfactorily corrected in a wide range from the visible light region to the infrared light region to realize high optical performance.

次に、本発明の実施形態に係る撮像装置について説明する。図21に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態に係る変倍光学系1を用いた撮像装置10の概略構成図を示す。撮像装置10としては、例えば、監視カメラ、ビデオカメラ、または電子スチルカメラ等を挙げることができる。 Next, the image pickup apparatus according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 21 shows a schematic configuration diagram of an image pickup apparatus 10 using the variable magnification optical system 1 according to the embodiment of the present invention as an example of the image pickup apparatus according to the embodiment of the present invention. Examples of the imaging device 10 include a surveillance camera, a video camera, an electronic still camera, and the like.

撮像装置10は、変倍光学系1と、変倍光学系1の像側に配置されたフィルタ4と、変倍光学系1によって結像される被写体の像を撮像する撮像素子5と、撮像素子5からの出力信号を演算処理する信号処理部6と、変倍光学系1の変倍を行うための変倍制御部7とを備える。なお、図21では変倍光学系1が含む第1光学系U1と第2光学系U2とを概略的に示している。撮像素子5は、変倍光学系1により形成された被写体の像を撮像して電気信号に変換する。撮像素子5の撮像面は変倍光学系1の像面に一致するように配置される。撮像素子5としては例えばCCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等を用いることができる。なお、図21では1つの撮像素子5のみ図示しているが、本発明の撮像装置はこれに限定されず、3つの撮像素子を有するいわゆる3板方式の撮像装置であってもよい。 The image pickup apparatus 10 includes a variable magnification optical system 1, a filter 4 arranged on the image side of the variable magnification optical system 1, an image pickup element 5 for capturing an image of a subject imaged by the variable magnification optical system 1, and an image pickup system. A signal processing unit 6 for arithmetically processing an output signal from the element 5 and a scaling control unit 7 for performing scaling of the scaling optical system 1 are provided. Note that FIG. 21 schematically shows the first optical system U1 and the second optical system U2 included in the variable magnification optical system 1. The image sensor 5 captures an image of a subject formed by the variable magnification optical system 1 and converts it into an electric signal. The image pickup surface of the image pickup device 5 is arranged so as to coincide with the image plane of the variable magnification optical system 1. As the image sensor 5, for example, a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) or the like can be used. Although only one image sensor 5 is shown in FIG. 21, the image sensor of the present invention is not limited to this, and may be a so-called three-plate image sensor having three image sensors.

以上、実施形態及び実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各光学素子の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、及び非球面係数等は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。 Although the present invention has been described above with reference to embodiments and examples, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various modifications are possible. For example, the radius of curvature, the interplanar spacing, the refractive index, the Abbe number, the aspherical coefficient, and the like of each optical element are not limited to the values shown in the above numerical examples, and may take other values.

1 変倍光学系
4 フィルタ
5 撮像素子
6 信号処理部
7 変倍制御部
10 撮像装置
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
Gc 補正レンズ群
Gfd フィールドレンズ群
L11〜L13、L21〜L27、L31〜L34、L41、Lc1、Lc2、Lf1、Lf2 レンズ
M1 第1ミラー
M2 第2ミラー
P 中間像の位置
Sim 像面
trG1 第1レンズ群の移動軌跡
trG2 第2レンズ群の移動軌跡
trG3 第3レンズ群の移動軌跡
trG4 第4レンズ群の移動軌跡
U1 第1光学系
U2 第2光学系
Z 光軸
1 Variable magnification optical system 4 Filter 5 Imaging element 6 Signal processing unit 7 Variable magnification control unit 10 Imaging device G1 1st lens group G2 2nd lens group G3 3rd lens group G4 4th lens group Gc correction lens group Gfd field lens group L11 to L13, L21 to L27, L31 to L34, L41, Lc1, Lc2, Lf1, Lf2 Lens M1 First mirror M2 Second mirror P Intermediate image position Sim Image plane trG1 Movement trajectory of the first lens group trG2 Second lens Group movement trajectory trG3 Movement trajectory of the third lens group trG4 Movement trajectory of the fourth lens group U1 First optical system U2 Second optical system Z Optical axis

Claims (20)

物体側から順に、各反射面が対向配置された2枚の反射鏡を含み変倍時に像面に対して固定された第1光学系と、変倍時に移動する複数のレンズ群を含む第2光学系とからなり、
前記2枚の反射鏡は、
光路上で最も物体側に位置するパワーを有する光学素子であり、かつ物体側に凹面を向けた反射面を有し物体からの光線を物体側へ反射する第1の反射鏡と、
像側に凸面を向けた反射面を有し前記第1の反射鏡からの反射光を像側へ反射する第2の反射鏡とからなり、
前記第2光学系は、最も物体側から順に連続して、
広角端から望遠端への変倍時に常に物体側へ移動し正の屈折力を有する第1レンズ群と、
変倍時に前記第1レンズ群とは異なる軌跡で光軸方向に移動する正の屈折力を有する第2レンズ群とを含み、
前記第2の反射鏡と前記第1レンズ群との間に中間像が形成され、前記中間像は前記第2光学系を介して再結像される変倍光学系。
In order from the object side, a first optical system including two reflecting mirrors with each reflecting surface facing each other and fixed to the image plane at the time of scaling, and a second optical system including a plurality of lens groups moving at the time of scaling. Consists of an optical system
The two reflectors
A first reflector which is an optical element having power located on the object side most on the optical path, has a reflecting surface having a concave surface facing the object side, and reflects light rays from the object toward the object side.
It consists of a second reflector that has a reflecting surface with a convex surface facing the image side and reflects the reflected light from the first reflecting mirror toward the image side.
The second optical system is continuous in order from the object side.
The first lens group that always moves to the object side and has a positive refractive power when scaling from the wide-angle end to the telephoto end,
It includes a second lens group having a positive refractive power that moves in the optical axis direction with a trajectory different from that of the first lens group at the time of scaling.
A variable magnification optical system in which an intermediate image is formed between the second reflecting mirror and the first lens group, and the intermediate image is reimaged via the second optical system.
前記第1光学系は、2枚以下のレンズからなり前記中間像に最近接したレンズ成分である正の屈折力を有するフィールドレンズ群を含む請求項1に記載の変倍光学系。 The variable magnification optical system according to claim 1, wherein the first optical system includes a field lens group having a positive refractive power, which is a lens component closest to the intermediate image and is composed of two or less lenses. 前記第1光学系は、
前記第1の反射鏡から前記第2の反射鏡への光路中及び前記第2の反射鏡から前記中間像の位置への光路中に配置され、かつ、前記第1の反射鏡及び前記第2の反射鏡と共通の光軸を有する2枚以下のレンズからなる補正レンズ群を含む請求項1または2に記載の変倍光学系。
The first optical system is
It is arranged in the optical path from the first reflector to the second reflector and in the optical path from the second reflector to the position of the intermediate image, and the first reflector and the second reflector. The variable magnification optical system according to claim 1 or 2, which includes a correction lens group including two or less lenses having an optical axis common to that of the retroreflector.
前記第1の反射鏡の反射面、及び前記第2の反射鏡の反射面は球面形状である請求項1から3のいずれか1項に記載の変倍光学系。 The variable magnification optical system according to any one of claims 1 to 3, wherein the reflecting surface of the first reflecting mirror and the reflecting surface of the second reflecting mirror have a spherical shape. 前記第1光学系は、
2枚以下のレンズからなり前記中間像に最近接したレンズ成分である正の屈折力を有するフィールドレンズ群と、
前記第1の反射鏡から前記第2の反射鏡への光路中及び前記第2の反射鏡から前記中間像の位置への光路中に配置され、かつ、前記第1の反射鏡及び前記第2の反射鏡と共通の光軸を有する2枚以下のレンズからなる補正レンズ群とを含み、
前記第1光学系に含まれるパワーを有する光学素子は、前記第1の反射鏡、前記第2の反射鏡、前記フィールドレンズ群、及び前記補正レンズ群のみである請求項1から4のいずれか1項に記載の変倍光学系。
The first optical system is
A group of field lenses consisting of two or less lenses and having a positive refractive power, which is a lens component closest to the intermediate image,
It is arranged in the optical path from the first reflector to the second reflector and in the optical path from the second reflector to the position of the intermediate image, and the first reflector and the second reflector. Including a correction lens group consisting of two or less lenses having a common optical axis with the retroreflector of
Any of claims 1 to 4, wherein the optical element having power included in the first optical system is only the first reflector, the second reflector, the field lens group, and the correction lens group. The variable magnification optical system according to item 1.
前記第1レンズ群の最も像側のレンズ及び前記第2レンズ群の最も物体側のレンズは、いずれも正の屈折力を有し、互いに凸面を対向させている請求項1から5のいずれか1項に記載の変倍光学系。 Any of claims 1 to 5, wherein the lens on the most image side of the first lens group and the lens on the most object side of the second lens group both have a positive refractive power and have convex surfaces facing each other. The variable magnification optical system according to item 1. 前記第1レンズ群の最も物体側のレンズは、負の屈折力を有し、物体側に凹面を向けている請求項1から6のいずれか1項に記載の変倍光学系。 The variable magnification optical system according to any one of claims 1 to 6, wherein the lens on the most object side of the first lens group has a negative refractive power and has a concave surface facing the object side. 前記第2光学系は、前記第2レンズ群より像側に少なくとも1つのレンズ群を含み、
前記第2光学系の最も像側のレンズ群は正の屈折力を有する請求項1から7のいずれか1項に記載の変倍光学系。
The second optical system includes at least one lens group on the image side of the second lens group.
The variable magnification optical system according to any one of claims 1 to 7, wherein the lens group on the most image side of the second optical system has a positive refractive power.
前記第2光学系の最も像側のレンズ群は1枚の単レンズである請求項8に記載の変倍光学系。 The variable magnification optical system according to claim 8, wherein the lens group on the most image side of the second optical system is a single single lens. 前記第1の反射鏡の反射面の曲率半径をrM1、
前記第2の反射鏡の反射面の曲率半径をrM2とした場合、
1<rM1/rM2<2.5 (13)
で表される条件式(13)を満足する請求項1から9のいずれか1項に記載の変倍光学系。
The radius of curvature of the reflecting surface of the first reflecting mirror is rM1,
When the radius of curvature of the reflecting surface of the second reflecting mirror is rM2,
1 <rM1 / rM2 <2.5 (13)
The variable magnification optical system according to any one of claims 1 to 9, which satisfies the conditional expression (13) represented by.
前記第1光学系は、
前記第1の反射鏡から前記第2の反射鏡への光路中及び前記第2の反射鏡から前記中間像の位置への光路中に配置され、かつ、前記第1の反射鏡及び前記第2の反射鏡と共通の光軸を有する2枚以下のレンズからなる補正レンズ群を含み、
前記第1の反射鏡の反射面の曲率半径をrM1、
前記補正レンズ群の焦点距離をfCとした場合、
0.07<rM1/fC<0.5 (14)
で表される条件式(14)を満足する請求項1から10のいずれか1項に記載の変倍光学系。
The first optical system is
It is arranged in the optical path from the first reflector to the second reflector and in the optical path from the second reflector to the position of the intermediate image, and the first reflector and the second reflector. Includes a correction lens group consisting of two or less lenses that share the same optical axis as the retroreflector of
The radius of curvature of the reflecting surface of the first reflecting mirror is rM1,
When the focal length of the correction lens group is fC,
0.07 <rM1 / fC <0.5 (14)
The variable magnification optical system according to any one of claims 1 to 10, which satisfies the conditional expression (14) represented by.
無限遠物体合焦時の望遠端における前記第2光学系の横倍率をβrT、
前記変倍光学系の変倍比をMAGとした場合、
−0.45<βrT/MAG<−0.25 (15)
で表される条件式(15)を満足する請求項1から11のいずれか1項に記載の変倍光学系。
The lateral magnification of the second optical system at the telephoto end when the object is in focus at infinity is βrT,
When the magnification ratio of the variable magnification optical system is MAG,
-0.45 <βrT / MAG <-0.25 (15)
The variable magnification optical system according to any one of claims 1 to 11, which satisfies the conditional expression (15) represented by.
前記第1光学系は、2枚以下のレンズからなり前記中間像に最近接したレンズ成分である正の屈折力を有するフィールドレンズ群を含み、
前記フィールドレンズ群の焦点距離をfFd、
無限遠物体に合焦時の前記中間像から広角端における前記第2レンズ群の最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離をLAとした場合、
0.4<fFd/LA<1 (16)
で表される条件式(16)を満足する請求項1から12のいずれか1項に記載の変倍光学系。
The first optical system includes a field lens group consisting of two or less lenses and having a positive refractive power, which is a lens component closest to the intermediate image.
The focal length of the field lens group is fFd,
When the distance on the optical axis from the intermediate image when focusing on an infinity object to the lens surface on the most object side of the second lens group at the wide-angle end is set to LA.
0.4 <fFd / LA <1 (16)
The variable magnification optical system according to any one of claims 1 to 12, which satisfies the conditional expression (16) represented by.
前記第1レンズ群の焦点距離をfG1、
前記第2レンズ群の焦点距離をfG2とした場合、
1.5<fG1/fG2<4 (17)
で表される条件式(17)を満足する請求項1から13のいずれか1項に記載の変倍光学系。
The focal length of the first lens group is fG1,
When the focal length of the second lens group is fG2,
1.5 <fG1 / fG2 <4 (17)
The variable magnification optical system according to any one of claims 1 to 13, which satisfies the conditional expression (17) represented by.
1.2<rM1/rM2<2.2 (13−1)
で表される条件式(13−1)を満足する請求項10に記載の変倍光学系。
1.2 <rM1 / rM2 <2.2 (13-1)
The variable magnification optical system according to claim 10, which satisfies the conditional expression (13-1) represented by.
0.1<rM1/fC<0.45 (14−1)
で表される条件式(14−1)を満足する請求項11に記載の変倍光学系。
0.1 <rM1 / fC <0.45 (14-1)
The variable magnification optical system according to claim 11, which satisfies the conditional expression (14-1) represented by.
−0.4<βrT/MAG<−0.28 (15−1)
で表される条件式(15−1)を満足する請求項12に記載の変倍光学系。
-0.4 <βrT / MAG <-0.28 (15-1)
The variable magnification optical system according to claim 12, which satisfies the conditional expression (15-1) represented by.
0.5<fFd/LA<0.8 (16−1)
で表される条件式(16−1)を満足する請求項13に記載の変倍光学系。
0.5 <fFd / LA <0.8 (16-1)
The variable magnification optical system according to claim 13, which satisfies the conditional expression (16-1) represented by.
1.7<fG1/fG2<3.8 (17−1)
で表される条件式(17−1)を満足する請求項14に記載の変倍光学系。
1.7 <fG1 / fG2 <3.8 (17-1)
The variable magnification optical system according to claim 14, which satisfies the conditional expression (17-1) represented by.
請求項1から19のいずれか1項に記載の変倍光学系を備えた撮像装置。 An imaging device including the variable magnification optical system according to any one of claims 1 to 19.
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