JP7405603B2 - 変倍光学系及び撮像装置 - Google Patents
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Description
本件発明は、変倍光学系及び撮像装置に関し、特に、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の固体撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳ等）を用いた撮像装置に好適な変倍光学系及び撮像装置に関する。
近年、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子（以下、「撮像素子」と称する。）を用いた撮像装置が普及している。例えば、一眼レフカメラ、ミラーレス一眼カメラ、デジタルスチルカメラ等のユーザによって携帯可能な撮像装置の他、監視用撮像装置、車載用撮像装置等のように、建造物あるいは車体等に据付固定されて、監視用途等の特定の目的の下で使用される据付固定型の撮像装置の普及も進んでいる。いずれの撮像装置においても、その高性能化、小型化の進展は著しく、これらの撮像装置に用いられる光学系についても一層の高性能化、小型化等が求められている。
変倍光学系は被写体の位置等に応じて撮影倍率を変化させることができることから、これらの撮像装置において広く用いられている。撮像装置の高性能化及び小型化に伴い、変倍光学系についても高い変倍比を実現すると共に、高い解像性能と小型化とが求められている。特に近年では、撮像素子の高画素化及び大型化も著しい。そのため、変倍光学系についてはより高い解像性能を実現しつつ、一層の小型化を図ることが求められている。なお、ここでいう光学系の小型化とは撮像素子が従来よりも大型化したときに光学系の大きさを従来と同程度に維持することなどの相対的な意味での光学系の小型化を含む。さらに据付固定型の撮像装置は勿論のこと、携帯可能な撮像装置においても、光学系の鏡筒構造が防塵及び防滴に優れ、堅牢であることが求められる。
このような要求に対して、従来、据付固定型の撮像装置の変倍光学系では主として物体側から順に正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群、負の第４レンズ群、正の第５レンズ群のレンズ群構成を採用し、変倍時に第１レンズ群、第３レンズ群及び第５レンズ群を像面に対して固定し、第２レンズ群及び第４レンズ群を移動させ、合焦時には撮影距離の変化に応じて第４レンズ群を移動させることが行われていた（例えば、特許文献１～特許文献３参照）。このような第２レンズ群をバリエータとし、第４レンズ群をコンペンセータとする変倍光学系は、変倍比を大きくしつつ、全系を小型化することが容易である。
しかしながら、例えば、上記特許文献１、特許文献２及び特許文献３の実施例４乃至６では、第２レンズ群に変倍作用を集中させていたため、第２レンズ群には比較的大きな屈折力が配置されていた。従って、より変倍比が高く小型の変倍光学系を実現するために、第２レンズ群に配置する屈折力をより大きいものとすると、第２レンズ群で発生する収差を補正することが難しくなり、高い解像性能を実現することが困難になるという課題がある。
一方、特許文献３の実施例１乃至３の変倍光学系では第２レンズ群への変倍作用の集中が避けられている。しかしながら、これらの変倍光学系では、広角端において焦点距離に対する全長が長く、広角端における小型化が不十分であった。そのため、特許文献３の実施例１乃至３の変倍光学系と同等の最大画角を維持しつつ、よりサイズの大きい撮像素子に対応させようとした場合、これらの変倍光学系では全体が大きくなってしまうという課題がある。
本件発明の課題は、解像性能が高く、且つ、小型の変倍光学系及び撮像装置を提供することにある。
上記課題を解決するために本件発明に係る変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、後群とから構成され、前記後群は、負の屈折力を有する負レンズ群Ｎと正の屈折力を有する正レンズ群Ｐとを有し、前記正レンズ群Ｐは、前記負レンズ群Ｎの像側に隣接配置され、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群は像面に対して固定され、前記第２レンズ群は像側へ移動し、前記負レンズ群Ｎ及び前記正レンズ群Ｐは互いに異なる軌跡で移動し、変倍の際に隣合うレンズ群の間隔が変化し、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
１．４ ≦ βｐｔ／ βｐｗ ≦ ４．０ ・・・（１）
７．０ ≦ ＴＬ ／ ｆｗ ≦ ２０．０ ・・・（２）
但し、
βｐｔ：前記正レンズ群Ｐの望遠端における横倍率
βｐｗ：前記正レンズ群Ｐの広角端における横倍率
ＴＬ ：当該変倍光学系の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離と当該最も像側の面から像面までの空気換算長との和
ｆｗ ：広角端における当該変倍光学系の焦点距離
１．４ ≦ βｐｔ／ βｐｗ ≦ ４．０ ・・・（１）
７．０ ≦ ＴＬ ／ ｆｗ ≦ ２０．０ ・・・（２）
但し、
βｐｔ：前記正レンズ群Ｐの望遠端における横倍率
βｐｗ：前記正レンズ群Ｐの広角端における横倍率
ＴＬ ：当該変倍光学系の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離と当該最も像側の面から像面までの空気換算長との和
ｆｗ ：広角端における当該変倍光学系の焦点距離
また、上記課題を解決するために本件発明に係る撮像装置は、上記変倍光学系と、当該変倍光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換にする撮像素子とを備えたことを特徴とする。
本件発明によれば、解像性能が高く、且つ、小型の変倍光学系及び撮像装置を提供することができる。
以下、本件発明に係る変倍光学系及び撮像装置の実施の形態を説明する。但し、以下に説明する変倍光学系及び撮像装置は本件発明に係る変倍光学系及び撮像装置の一態様であって、本件発明に係る変倍光学系及び撮像装置は以下の態様に限定されるものではない。
１．変倍光学系
１－１．光学構成
当該変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、後群とから構成される。後群は、負の屈折力を有する負レンズ群Ｎと正の屈折力を有する正レンズ群Ｐとを有し、正レンズ群Ｐは負レンズ群Ｎの像側に隣接配置される。ここで、レンズ群とは、１枚以上のレンズから構成されるものとし、変倍時、隣合うレンズ群の間隔が変化するものとする。当該変倍光学系では、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群及び前記第３レンズ群は像面に対して固定され、第２レンズ群は像側へ移動し、負レンズ群Ｎ及び正レンズ群Ｐは互いに異なる軌跡で移動するものとする。
１－１．光学構成
当該変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、後群とから構成される。後群は、負の屈折力を有する負レンズ群Ｎと正の屈折力を有する正レンズ群Ｐとを有し、正レンズ群Ｐは負レンズ群Ｎの像側に隣接配置される。ここで、レンズ群とは、１枚以上のレンズから構成されるものとし、変倍時、隣合うレンズ群の間隔が変化するものとする。当該変倍光学系では、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群及び前記第３レンズ群は像面に対して固定され、第２レンズ群は像側へ移動し、負レンズ群Ｎ及び正レンズ群Ｐは互いに異なる軌跡で移動するものとする。
当該変倍光学系では、正の屈折力を有する第１レンズ群及び第３レンズ群を変倍時に像面に対して固定させ、その間に挟まれた負の屈折力を有する第２レンズ群を移動させている。このような前群構成（正・負・正）を採用し、第２レンズ群をバリエータとして用いる構成は収差を補正しながら高変倍比を得る上で有効である。従来からこのような構成を採用した変倍光学系として、物体側から順に正・負・正・負・正の屈折力配置を有する５群構成の変倍光学系が知られていることを上述したとおりである。しかしながら、従来の変倍光学系では、正の屈折力を有する第１レンズ群及び第３レンズ群に加えて、正の屈折力を有する第５レンズ群を像面に対して固定し、第２レンズ群をバリエータとし、第４レンズ群をコンペンセータとすることで、第２レンズ群に変倍作用を集中させ、第４レンズ群により結像位置を補正することになる。当該構成を採用しつつ、従来よりもさらに小型化や高変倍化を図るには第２レンズ群により強い負の屈折力を配置する必要がある。その場合、第２レンズ群で発生した収差を補正することが難しくなり、大口径化やより高い解像性能を実現することが難しくなる。
一方、当該変倍光学系では、前群として上記正・負・正の３群構成を採用しつつ、第３レンズ群より像側に配置される後群を物体側から順に互いに隣接配置される負レンズ群Ｎと正レンズ群Ｐとを有する構成としつつ、変倍時に負レンズ群Ｎと正レンズ群Ｐとをそれぞれ独立の軌跡で移動させている。つまり当該変倍光学系では、第２レンズ群だけではなく後群においても変倍作用を分配させている。そのため、小型化や高変倍化を図る際に、第２レンズ群に配置する負の屈折力が強くなりすぎるのを抑制し、全系で収差のバランスを良好に維持しやくすなるため、変倍域全域において高い解像性能を実現しつつ、当該変倍光学系の小型に維持することができる。
また、前群を上記構成とすることで、第１レンズ群と第３レンズ群とを例えば同一の鏡筒に固定できるため、第１レンズ群から第３レンズ群までの群間の相対的な偏芯関係を安定させ、製造時の誤差要因による性能の低下を抑制することが出来る。また第１レンズ群を固定群とした場合、変倍時に鏡筒長が変化しないため、防塵及び防滴に優れた鏡筒構造を採用することも容易になる。これらのことから製造性と堅牢性に優れた変倍光学系を得ることができる。以下、前群と後群の構成について説明する。なお、上述のように本明細書では第１レンズ群から第３レンズ群を便宜的に前群と称し、第４レンズ群以降に配置されるレンズ群を後群と称する。
（１）前群
前群は、物体側から順に配置される上記第１レンズ群から第３レンズ群によって構成される限り、各レンズ群の具体的なレンズ構成等は特に限定されるものではない。例えば、色収差を良好に補正するという観点から、正レンズ、負レンズにおいて適宜分散の適正なレンズを組み合わせる等することが好ましい。
前群は、物体側から順に配置される上記第１レンズ群から第３レンズ群によって構成される限り、各レンズ群の具体的なレンズ構成等は特に限定されるものではない。例えば、色収差を良好に補正するという観点から、正レンズ、負レンズにおいて適宜分散の適正なレンズを組み合わせる等することが好ましい。
（２）後群
後群は、第３レンズ群の像側から像面までの間に配置されるレンズ群の総称であり、物体側から順に互いに隣接配置される負レンズ群Ｎと正レンズ群Ｐとを有する限り、後群に含まれるレンズ群の数や屈折力配置など、その具体的なレンズ群構成は特に限定されるものではない。後群は正の屈折力を有していてもよいし、負の屈折力を有していてもよいが、広角端において後群は正の屈折力を有していることが好ましい。また、後群は負レンズ群Ｎと正レンズ群Ｐとのみから構成されていてもよいし、負レンズ群Ｎの物体側に１又は複数の正の屈折力を有するレンズ群を備えていてもよいし、正レンズ群Ｐの像側に１又は複数の正又は負の屈折力を有するレンズ群を備えていてもよい。また、後群は、負レンズ群Ｎと正レンズ群Ｐを二組以上有していてもよい。具体的には、後群は、物体側から順に第１負レンズ群Ｎ、第１正レンズ群Ｐ、第２負レンズ群Ｎ、第２正レンズ群Ｐを有する構成であってもよい。
後群は、第３レンズ群の像側から像面までの間に配置されるレンズ群の総称であり、物体側から順に互いに隣接配置される負レンズ群Ｎと正レンズ群Ｐとを有する限り、後群に含まれるレンズ群の数や屈折力配置など、その具体的なレンズ群構成は特に限定されるものではない。後群は正の屈折力を有していてもよいし、負の屈折力を有していてもよいが、広角端において後群は正の屈折力を有していることが好ましい。また、後群は負レンズ群Ｎと正レンズ群Ｐとのみから構成されていてもよいし、負レンズ群Ｎの物体側に１又は複数の正の屈折力を有するレンズ群を備えていてもよいし、正レンズ群Ｐの像側に１又は複数の正又は負の屈折力を有するレンズ群を備えていてもよい。また、後群は、負レンズ群Ｎと正レンズ群Ｐを二組以上有していてもよい。具体的には、後群は、物体側から順に第１負レンズ群Ｎ、第１正レンズ群Ｐ、第２負レンズ群Ｎ、第２正レンズ群Ｐを有する構成であってもよい。
さらに後群は、その最も像側に変倍時に像面に対して固定される固定群を有することが好ましい。当該変倍光学系において最も像側に配置されるレンズ群を変倍時に像面に対して固定される固定群とすることにより、像面側を防塵及び防滴に優れた鏡筒構造とすることが容易になる。当該変倍光学系では、第１レンズ群が固定群であるため、最も像側にさらに固定群を配置し、最物体側と最像面側とを鏡筒等に安定に保持することでより堅牢性の高い構成とすることができる。
（３）開口絞り
当該変倍光学系において、開口絞りの配置は特に限定されるものではない。当該変倍光学系では第１レンズ群と比較すると第２レンズ群以降のレンズ群は外径が小さい。そのため、開口絞りを第２レンズ群以降に配置すれば、開口絞りの径も小さくすることができ、開口絞りを開閉するための駆動機構の小型化及び軽量化を図ることができる。そのため、当該変倍光学系の小型化及び軽量化を図る上でも好ましい。特に、当該変倍光学系では第３レンズ群を固定群としているため、第３レンズ群の物体側又は像側に隣接して、或いは、前記第３レンズ群内に開口絞りが配置されることが好ましい。このように固定群である第３レンズ群と一体化して開口絞りを配置すれば、開口絞りを開閉するための駆動機構を変倍時に移動させる必要がないため、鏡筒内に開口絞りを開閉するための駆動機構を収容する空間を容易に確保することができ、鏡筒を含む当該変倍光学系全体の小型化を図ることができる。また、この場合、開口絞り及びその開閉するための機構を第３レンズ群と共に変倍時に像面に対して固定することができるため、堅牢性の高い構造とすることができる。さらに第３レンズ群の近傍に開口絞りを配置することは収差補正を行う上でも好ましい。
当該変倍光学系において、開口絞りの配置は特に限定されるものではない。当該変倍光学系では第１レンズ群と比較すると第２レンズ群以降のレンズ群は外径が小さい。そのため、開口絞りを第２レンズ群以降に配置すれば、開口絞りの径も小さくすることができ、開口絞りを開閉するための駆動機構の小型化及び軽量化を図ることができる。そのため、当該変倍光学系の小型化及び軽量化を図る上でも好ましい。特に、当該変倍光学系では第３レンズ群を固定群としているため、第３レンズ群の物体側又は像側に隣接して、或いは、前記第３レンズ群内に開口絞りが配置されることが好ましい。このように固定群である第３レンズ群と一体化して開口絞りを配置すれば、開口絞りを開閉するための駆動機構を変倍時に移動させる必要がないため、鏡筒内に開口絞りを開閉するための駆動機構を収容する空間を容易に確保することができ、鏡筒を含む当該変倍光学系全体の小型化を図ることができる。また、この場合、開口絞り及びその開閉するための機構を第３レンズ群と共に変倍時に像面に対して固定することができるため、堅牢性の高い構造とすることができる。さらに第３レンズ群の近傍に開口絞りを配置することは収差補正を行う上でも好ましい。
１－２．動作
（１）変倍時の動作
上述のとおり、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群及び第３レンズ群は像面に対して固定され、第２レンズ群は像側へ移動し、後群の負レンズ群Ｎ及び正レンズ群Ｐは互いに異なる軌跡で移動するものとする。このとき、後群の最も像側に正レンズ群Ｐ以外のレンズ群が配置されるとき、その後群の最も像側に配置されるレンズ群は上述のとおり、像面に対して固定されることが好ましい。
（１）変倍時の動作
上述のとおり、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群及び第３レンズ群は像面に対して固定され、第２レンズ群は像側へ移動し、後群の負レンズ群Ｎ及び正レンズ群Ｐは互いに異なる軌跡で移動するものとする。このとき、後群の最も像側に正レンズ群Ｐ以外のレンズ群が配置されるとき、その後群の最も像側に配置されるレンズ群は上述のとおり、像面に対して固定されることが好ましい。
（２）合焦時の動作
当該変倍光学系では、撮影距離の変化に応じていずれかのレンズ群又はその一部を光軸に沿って移動させることで被写体に合焦させることができる。このとき、どのレンズ群又はその一部を合焦時に光軸に沿って移動させる合焦群としてもよいが、後群内に配置される上記負レンズ群Ｎ又は正レンズ群を合焦群とすることが好ましい。これらのレンズ群は他のレンズ群と比較すると、比較的外径を小さくでき、合焦群の小型化及び軽量化を図ることができる。当該構成において一般に負レンズ群Ｎは正レンズ群Ｐよりも軽量化することが容易である。従って、合焦群の小型化及び軽量化を図り迅速な制御を実現する上では、負レンズ群Ｎを合焦群とすることが好ましい。
当該変倍光学系では、撮影距離の変化に応じていずれかのレンズ群又はその一部を光軸に沿って移動させることで被写体に合焦させることができる。このとき、どのレンズ群又はその一部を合焦時に光軸に沿って移動させる合焦群としてもよいが、後群内に配置される上記負レンズ群Ｎ又は正レンズ群を合焦群とすることが好ましい。これらのレンズ群は他のレンズ群と比較すると、比較的外径を小さくでき、合焦群の小型化及び軽量化を図ることができる。当該構成において一般に負レンズ群Ｎは正レンズ群Ｐよりも軽量化することが容易である。従って、合焦群の小型化及び軽量化を図り迅速な制御を実現する上では、負レンズ群Ｎを合焦群とすることが好ましい。
１－３． 条件式
当該ズームレンズでは、上述した構成を採用すると共に、次に説明する条件式を一つ以上満足することが好ましい。
当該ズームレンズでは、上述した構成を採用すると共に、次に説明する条件式を一つ以上満足することが好ましい。
１－３－１．条件式（１）
１．４ ≦ βｐｔ／ βｐｗ ≦ ４．０ ・・・（１）
但し、
βｐｔ：正レンズ群Ｐの望遠端における横倍率
βｐｗ：正レンズ群Ｐの広角端における横倍率
１．４ ≦ βｐｔ／ βｐｗ ≦ ４．０ ・・・（１）
但し、
βｐｔ：正レンズ群Ｐの望遠端における横倍率
βｐｗ：正レンズ群Ｐの広角端における横倍率
上記条件式（１）は、当該変倍光学系の正レンズ群Ｐの望遠端における横倍率と正レンズ群Ｐの広角端における横倍率との比を規定する式である。すなわち、当該正レンズ群Ｐによる変倍比を規定する式である。条件式（１）を満足させることにより、正レンズ群Ｐに変倍作用を分配させることができ、第２レンズ群への変倍作用の集中を抑制することができる。そのため、当該変倍光学系の変倍比をより高く、或いはより一層の小型化を図ったときも、第２レンズ群に配置される負の屈折力が強くなり過ぎるのを抑制し、変倍域全域において良好に収差補正を行うことが可能になる。その結果、全体を小型に構成しつつ、解像性能の高い、より高い変倍比の変倍光学系を実現することができる。
これに対して、条件式（１）の値が下限値未満になると、正レンズ群Ｐに変倍作用を十分に分配させることが困難になる。その結果、第２レンズ群に変倍作用が集中し、第２レンズ群で生じる収差、特に広角端側でのコマ収差の抑制が難しくなる。一方、条件式（１）の値が上限値を超えると、正レンズ群Ｐによる変倍作用の分配が大きくなり、正レンズ群Ｐで生じる収差、特に球面収差の抑制が難しくなる。
これらの効果を得る上で、条件式（１）の下限値は、１．５であることがより好ましく、１．６であることがさらに好ましく、１．７であることが一層好ましい。また条件式（１）の上限値は、３．６であることがより好ましく、３．３であることがより好ましく、３．０であることがより好ましく、２．８であることがさらに好ましい。なお、これらの好ましい下限値又は上限値を採用する場合、条件式（１）において等号付不等号（≦）を不等号（＜）に置換してもよい。他の条件式についても同様である。
１－３－２．条件式（２）
７．０ ≦ ＴＬ ／ ｆｗ ≦ ２０．０ ・・・（２）
但し、
ＴＬ ：当該変倍光学系の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離と当該最も像側の面から像面までの空気換算長との和
ｆｗ ：広角端における当該変倍光学系の焦点距離
ここで、最も物体側の面及び最も像側の面とは当該変倍光学系を実質的に構成するレンズ面、すなわち、屈折力を実質的に有するレンズ面をいうものとする。
７．０ ≦ ＴＬ ／ ｆｗ ≦ ２０．０ ・・・（２）
但し、
ＴＬ ：当該変倍光学系の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離と当該最も像側の面から像面までの空気換算長との和
ｆｗ ：広角端における当該変倍光学系の焦点距離
ここで、最も物体側の面及び最も像側の面とは当該変倍光学系を実質的に構成するレンズ面、すなわち、屈折力を実質的に有するレンズ面をいうものとする。
上記当該変倍光学系の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離と当該最も像側の面から像面までの空気換算長との和は当該変倍光学系の光学全長を意味する。すなわち上記条件式（２）は、当該変倍光学系の光学全長と、広角端における当該変倍光学系の焦点距離との比を規定する式である。条件式（２）を満足させることにより、広角端ではレトロフォーカス型の屈折力配置となり、高変倍比を実現しつつ、光学全長が長くなり過ぎるのを抑制することができる。また、この場合、変倍作用を担うレンズ群に配置される屈折力が強くなり過ぎるのを抑制し、変倍域全域において良好に収差補正を行うことが可能になる。これらのことから、全体を小型に構成しつつ、解像性能の高い、より高い変倍比の変倍光学系を実現することができる。
これに対して、条件式（２）の値が下限値未満になると、光学全長に対して変倍作用を担うレンズ群の屈折力が強くなる。そのため、変倍比のより高い変倍光学系を実現しようとすると、収差の補正、特にコマ収差と像面湾曲の補正が困難になり、解像性能の高い変倍光学系を得ることが困難になる。また、条件式（２）の値が上限値を超えると、広角端において第１レンズ群及び第２レンズ群の負の合成屈折力が強くなるため、球面収差の補正が困難になる。
これらの効果を得る上で、条件式（２）の下限値は、８．０であることがより好ましく、１０．０であることがさらに好ましく、１２．０であることが一層好ましく、１４．０であることがより一層好ましい。また条件式（２）の上限値は、１９．０であることがより好ましく、１８．０であることがさらに好ましく、１７．０であることが一層好ましい。
１－３－３．条件式（３）
０．３ ≦ βｎｔ／ βｎｗ ≦ ０．８ ・・・（３）
但し、
βｎｔ：負レンズ群Ｎの望遠端における横倍率
βｎｗ：負レンズ群Ｎの広角端における横倍率
０．３ ≦ βｎｔ／ βｎｗ ≦ ０．８ ・・・（３）
但し、
βｎｔ：負レンズ群Ｎの望遠端における横倍率
βｎｗ：負レンズ群Ｎの広角端における横倍率
上記条件式（３）は、当該変倍光学系の負レンズ群Ｎの望遠端における横倍率と負レンズ群Ｎの広角端における横倍率との比を規定する式である。すなわち、当該負レンズ群Ｎによる変倍比を規定する式である。条件式（３）を満足させることにより、負レンズ群Ｎの変倍比が適正な範囲内となり、正レンズ群Ｐに変倍作用を分配しつつ、変倍域全域において良好に収差補正を行うことが可能になる。これらのことから、全体を小型に構成しつつ、解像性能の高い、より高い変倍比の変倍光学系を実現することができる。
これに対して、条件式（３）の値が下限値未満になると、正レンズ群Ｐによる変倍作用の分配が大きくなる。つまり、正レンズ群Ｐに配置される正の屈折力が大きくなる。そのため、正レンズ群Ｐで生じる球面収差を補正することが困難になる。一方、条件式（３）の値が上限値を超えると、正レンズ群Ｐに変倍作用を分配したときに生じる収差を負レンズ群Ｎによって補正することが難しくなるため、全系の収差バランスを取りながら正レンズ群Ｐに変倍作用を分配することが困難になる。その結果、所定の変倍比を実現するには、第２レンズ群に変倍作用を集中させることになり、収差補正が困難になる。
これらの効果を得る上で、条件式（３）の下限値は、０．３５であることがより好ましく、０．４０であることがさらに好ましく、０．４５であることが一層好ましく、０．５０であることがより一層好ましい。また条件式（３）の上限値は、０．７５であることがより好ましく、０．７０であることがさらに好ましく、０．６５であることが一層好ましく、０．６０であることがより一層好ましい。
１－３－４．条件式（４）
５．０ ≦ β２ｔ／ β２ｗ ≦ １４．０ ・・・（４）
但し、
β２ｔ：第２レンズ群の望遠端における横倍率
β２ｗ：第２レンズ群の広角端における横倍率
５．０ ≦ β２ｔ／ β２ｗ ≦ １４．０ ・・・（４）
但し、
β２ｔ：第２レンズ群の望遠端における横倍率
β２ｗ：第２レンズ群の広角端における横倍率
上記条件式（４）は、当該変倍光学系の第２レンズ群の望遠端における横倍率と第２レンズ群の広角端における横倍率との比を規定する式である。すなわち、当該第２レンズ群による変倍比を規定する式である。条件式（４）を満足させることにより、第２レンズ群による変倍比が適正な範囲内となり、第２レンズ群に対する変倍作用の集中を抑制し、変倍域全域において良好に収差補正を行うことが可能になる。そのため、全体を小型に構成しつつ、解像性能の高い、より高い変倍比の変倍光学系を実現することができる。
これに対して、条件式（４）の値が下限値未満になると、第２レンズ群による変倍比が小さくなる。すなわち、第２レンズ群に配置される負の屈折力が小さくなる。そのため収差の発生を抑制することができるが、全系の変倍比を大きくすることが困難になる。一方、条件式（４）の値が上限値を超えると、第２レンズ群による変倍比が大きくなる。すなわち、第２レンズ群に変倍作用を集中させることになり、収差補正が困難になる。
これらの効果を得る上で、条件式（４）の下限値は、６．０であることがより好ましく、７．０であることがさらに好ましく、８．０であることが一層好ましく、９．０であることがより一層好ましい。また条件式（４）の上限値は、１３．０であることがより好ましく、１２．０であることがさらに好ましく、１１．０であることがより一層好ましい。
１－３－５．条件式（５）
４．５ ≦ ｜ｆ１／ ｆ２｜ ≦ ６．５ ・・・（５）
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
４．５ ≦ ｜ｆ１／ ｆ２｜ ≦ ６．５ ・・・（５）
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
上記条件式（５）は、第１レンズ群の焦点距離と第２レンズ群の焦点距離との比を規定する式である。条件式（５）を満足させることにより、第１レンズ群と第２レンズ群とに適正なバランスで屈折力を配分することができる。そのため変倍域全域において良好に収差補正を行いつつ、変倍時の第２レンズ群の移動量が大きくなることを抑制することができる。そのため、全体を小型に構成しつつ、解像性能の高い、より高い変倍比の変倍光学系を実現することができる。
これに対して、条件式（５）の値が下限値未満になると、第２レンズ群に対して第１レンズ群の屈折力が相対的に強くなる。この場合、第１レンズ群から第２レンズ群で生じる球面収差を抑制することが困難になる。あるいは第１レンズ群に対して第２レンズ群の屈折力が相対的に弱くなる。この場合、高変倍化を実現するには、変倍時における第２レンズ群の移動量を大きくする必要がある。そのため、光学全長が長くなり、当該変倍光学系の小型化を図ることが困難になる。一方、条件式（５）の値が上限値を超えると、第２レンズ群に対して第１レンズ群の屈折力が相対的に弱くなる。この場合、高変倍化を実現するには、望遠端側における第１レンズ群と第２レンズ群との間の光軸上の距離を長くする必要があり、光学全長が長くなる。そのため、光学系全系を小型化することが難しくなる。あるいは第１レンズ群に対して第２レンズ群の屈折力が相対的に強くなる。この場合、第２レンズ群で生じる収差、特にコマ収差と像面湾曲の抑制が難しくなる。
これらの効果を得る上で、条件式（５）の下限値は、４．８であることがより好ましく、５．０であることがさらに好ましく、５．２であることが一層好ましく、５．４であることがより一層好ましい。また条件式（５）の上限値は、６．４であることがより好ましく、６．３であることがさらに好ましく、６．２であることが一層好ましく、６．１であることがより一層好ましい。
ここで、望遠端側における軸上色収差をより良好に抑制するには、第１レンズ群内に配置される全ての正レンズのアッベ数の平均値が７０以上であることがより好ましい。
また、広角端側の倍率色収差をより良好に抑制するには、第２レンズ群において物体側から２枚目に配置されるレンズは両凹形状の負の屈折力を有し、アッベ数が７０以上であることが好ましい。
１－３－６．条件式（６）
１．５ ≦ ｆｎ／ｆ２ ≦ ３．５ ・・・（６）
但し、
ｆｎ：負レンズ群Ｎの焦点距離
１．５ ≦ ｆｎ／ｆ２ ≦ ３．５ ・・・（６）
但し、
ｆｎ：負レンズ群Ｎの焦点距離
上記条件式（６）は、負レンズ群Ｎの焦点距離と第２レンズ群の焦点距離との比を規定する式である。条件式（６）を満足させることにより、負レンズ群Ｎと第２レンズ群とに適正なバランスで屈折力を配分することができる。そのため変倍域全域において良好に収差補正を行いつつ、変倍時の負レンズ群Ｎの移動量が大きくなることを抑制することができる。そのため、全体を小型に構成しつつ、解像性能の高い、より高い変倍比の変倍光学系を実現することができる。
これに対して、条件式（６）の値が下限値未満になると、第２レンズ群に対する負レンズ群Ｎの屈折力が相対的に強くなる。この場合、負レンズ群Ｎで生じる像面湾曲の抑制が難しくなる。一方、条件式（６）の値が上限値を超えると、第２レンズ群に対する負レンズ群Ｎの屈折力が相対的に弱くなる。この場合、高変倍化を実現するには、変倍時における負レンズ群Ｎの移動量を大きくする必要がある。そのため、光学全長が長くなり、当該変倍光学系の小型化を図ることが困難になる
これらの効果を得る上で、条件式（６）の下限値は、２．０であることがより好ましく、２．１であることがさらに好ましく、２．２であることが一層好ましく、２．３であることがより一層好ましい。また条件式（６）の上限値は、３．３であることがより好ましく、３．２であることがさらに好ましく、３．１であることが一層好ましく、３．０であることがより一層好ましい。
ここで、色収差をより良好に抑制するには、負レンズ群Ｎは正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズとを貼り合わせたレンズ要素を有することが好ましい。
１－３－７．条件式（７）
１．１ ≦ ｜ｆｐ／ ｆ２｜ ≦ ２．５ ・・・（７）
但し、
ｆｐ：正レンズ群Ｐの焦点距離
１．１ ≦ ｜ｆｐ／ ｆ２｜ ≦ ２．５ ・・・（７）
但し、
ｆｐ：正レンズ群Ｐの焦点距離
上記条件式（７）は、正レンズ群Ｐの焦点距離と第２レンズ群の焦点距離との比を規定する式である。条件式（７）を満足させることにより、正レンズ群Ｐと第２レンズ群とに適正なバランスで屈折力を配分することができる。そのため変倍域全域において良好に収差補正を行いつつ、変倍時の正レンズ群Ｐの移動量が大きくなることを抑制することができる。そのため、全体を小型に構成しつつ、解像性能の高い、より高い変倍比の変倍光学系を実現することができる。
これに対して、条件式（７）の値が下限値未満になると、第２レンズ群に対する正レンズ群Ｐの屈折力が相対的に強くなる。この場合、正レンズ群Ｐで生じる球面収差の抑制が難しくなる。一方、条件式（７）の値が上限値を超えると、第２レンズ群に対する正レンズ群Ｐの屈折力が相対的に弱くなる。この場合、高変倍化を実現するには、変倍時における正レンズ群Ｐの移動量を大きくする必要が生じ光学全長が長くなる。或いは、各レンズ群にバランスよく変倍比を配分することが困難になる。
これらの効果を得る上で、条件式（７）の下限値は、１．３であることがより好ましく、１．４であることがより好ましく、１．５であることがより好ましく、１．６であることがさらに好ましい。また条件式（７）の上限値は、２．３であることがより好ましく、２．２であることがより好ましく、２．１であることがより好ましく、２．０であることがさらに好ましい。
球面収差及びコマ収差をより良好に抑制するには、正レンズ群Ｐは最も物体側の面が物体側に凸の形状であり、最も像側の面が像側に凸の形状であることが好ましい。また、色収差をより良好に抑制するには正レンズ群Ｐ内に配置される全ての正レンズのアッベ数の平均値が７０以上であることが好ましい。
２．撮像装置
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係る変倍光学系と、当該変倍光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。なお、撮像素子は変倍光学系の像側に設けられることが好ましい。
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係る変倍光学系と、当該変倍光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。なお、撮像素子は変倍光学系の像側に設けられることが好ましい。
ここで、撮像素子等に特に限定はなく、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサなどの固体撮像素子等も用いることができる。本件発明に係る撮像装置は、デジタルカメラやビデオカメラ等のこれらの固体撮像素子を用いた撮像装置に好適である。また、当該撮像装置は、一眼レフカメラ、ミラーレス一眼カメラ、デジタルスチルカメラ等のユーザによって携帯可能な撮像装置の他、監視用撮像装置、車載用撮像装置等のように、建造物あるいは車体等に据付固定されて、監視用途等の特定の目的の下で使用される据付固定型の撮像装置であってもよく、レンズ交換式の撮像装置であってもよいし、レンズが筐体に固定されたレンズ固定式の撮像装置であってもよい。特に、以下の実施例で示す変倍光学系は変倍比が高く小型であり解像性能が高いため、監視用カメラ等の変倍光学系として用いれば、１台の監視用カメラで広い範囲を監視可能であり、解像性能が高いため監視対象物を拡大観察したり、画像認識技術を用いて監視対象物を詳細に確認することも容易である。
次に、実施例を示して本件発明を具体的に説明する。但し、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（１）変倍光学系の光学構成
図１は、本件発明に係る実施例１の変倍光学系のレンズ断面図である。当該変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負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、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、負の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６とから構成される。第３レンズ群Ｇ３の物体側に開口絞りＳが配置されており、第６レンズ群Ｇ６の像側にカバーガラスＣＧと、撮像面ＩＰとが配置されている。当該実施例の変倍光学系において第４レンズ群Ｇ４が本発明にいう負レンズ群Ｎであり、第５レンズ群Ｇ５が本発明にいう正レンズ群Ｐであり、これらは物体側から順に互いに隣接配置されている。
図１は、本件発明に係る実施例１の変倍光学系のレンズ断面図である。当該変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負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、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、負の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６とから構成される。第３レンズ群Ｇ３の物体側に開口絞りＳが配置されており、第６レンズ群Ｇ６の像側にカバーガラスＣＧと、撮像面ＩＰとが配置されている。当該実施例の変倍光学系において第４レンズ群Ｇ４が本発明にいう負レンズ群Ｎであり、第５レンズ群Ｇ５が本発明にいう正レンズ群Ｐであり、これらは物体側から順に互いに隣接配置されている。
当該変倍光学系では、図１に示すように広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群、第３レンズ群及び第６レンズ群は像面に対して固定され、第２レンズ群は像側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４（負レンズ群Ｎ）と第５レンズ群Ｇ５（正レンズ群Ｐ）とは互いに異なる軌跡で像側に移動する。また、第４レンズ群Ｇ４（負レンズ群Ｎ）を光軸に沿って像側に移動させることで無限遠物体から近距離物体に合焦する。各レンズ群の具体的なレンズ構成は図１及び以下に示す面データに示すとおりである。
（２）数値実施例
次に、当該レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１に当該レンズの面データを示す。表１において、「面番号」は物体側から数えたレンズ面の順番（面番号）、「ｒ」はレンズ面の曲率半径、「ｄ」は光軸上のレンズ肉厚又は空気間隔、「ｎｄ」はｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、「ｖｄ」はｄ線におけるアッベ数を示している。また、「面番号」の欄において面番号の次に付した「＊」はそのレンズ面が非球面であることを示し、「S」はその面が開口絞りであることを示す。「ｄ」の欄において、「Ｄ１」、「Ｄ２」等と示すのは、当該レンズ面の光軸上の間隔が変倍時に変化する可変間隔であることを意味する。また、曲率半径の欄の「∞」は無限大を意味し、そのレンズ面が平面であることを意味する。また、曲率半径の符号は物体側に凸の場合を正（＋）とする。なお、表１及び以下説明する各表中の長さの単位は全て「ｍｍ」であり、画角の単位は全て「°」である。
次に、当該レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１に当該レンズの面データを示す。表１において、「面番号」は物体側から数えたレンズ面の順番（面番号）、「ｒ」はレンズ面の曲率半径、「ｄ」は光軸上のレンズ肉厚又は空気間隔、「ｎｄ」はｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、「ｖｄ」はｄ線におけるアッベ数を示している。また、「面番号」の欄において面番号の次に付した「＊」はそのレンズ面が非球面であることを示し、「S」はその面が開口絞りであることを示す。「ｄ」の欄において、「Ｄ１」、「Ｄ２」等と示すのは、当該レンズ面の光軸上の間隔が変倍時に変化する可変間隔であることを意味する。また、曲率半径の欄の「∞」は無限大を意味し、そのレンズ面が平面であることを意味する。また、曲率半径の符号は物体側に凸の場合を正（＋）とする。なお、表１及び以下説明する各表中の長さの単位は全て「ｍｍ」であり、画角の単位は全て「°」である。
表２は、各非球面の非球面係数を示す。非球面は、ｘを光軸方向の面頂点からの変位量として定義されるものとし、下記式で表される。
x=(h2/r)/[1+{1-(1+k)×(h/r)2}1/2)]+A4×h4+A6×h6+A8×h8+A10×h10+A12×h12
上記式においてｈは光軸からの高さ、ｒは近軸曲率半径、ｋは円錐係数、Ａｎはｎ次の非球面係数を表す。表２において「Ｅ±ＸＸ」は指数表記を表し「×１０±ＸＸ」を意味する。
x=(h2/r)/[1+{1-(1+k)×(h/r)2}1/2)]+A4×h4+A6×h6+A8×h8+A10×h10+A12×h12
上記式においてｈは光軸からの高さ、ｒは近軸曲率半径、ｋは円錐係数、Ａｎはｎ次の非球面係数を表す。表２において「Ｅ±ＸＸ」は指数表記を表し「×１０±ＸＸ」を意味する。
表３に当該変倍光学系の緒元を示す。表３には広角端、中間焦点位置、望遠端無限遠物体フォーカス時における当該変倍光学系の焦点距離、Ｆｎｏ（Ｆナンバー）、画角、像高、全長（光学全長）、ＢＦ(バックフォーカス)を表している。全長とＢＦの値はカバーガラスの厚みを空気換算長に変換したときのものを示す。長さの単位はｍｍ、角度の単位は°とする。これらの表に関する事項は他の実施例で示す各表においても同様であるため、以下では説明を省略する。また、表３には表１に示す可変間隔を示す。さらに表４に各レンズ群の焦点距離を示し、表２１に各条件式の値を示す。
［表１］
面番号 r d nd vd
1 361.473 1.300 1.91082 35.25
2 69.452 8.700 1.49700 81.61
3 -275.841 0.150
4 69.204 7.000 1.49700 81.61
5 -1088.410 0.150
6 59.427 4.770 1.69680 55.46
7 166.901 (D1)
8 139.117 0.900 1.90366 31.31
9 16.027 6.580
10 -26.139 0.800 1.49700 81.61
11 28.117 4.940 1.85478 24.80
12 -40.546 0.800
13* -25.194 1.000 1.69680 55.46
14* 140.758 (D2)
15S ∞ 0.600
16* 32.816 3.900 1.53504 55.71
17* -112.737 1.500
18 29.085 5.400 1.49700 81.61
19 -57.267 0.630
20 213.789 0.800 1.83400 37.21
21 17.875 5.900 1.49700 81.61
22 -39.903 (D3)
23 -440.457 2.270 1.95906 17.47
24 -36.596 0.800 1.91082 35.25
25 29.268 (D4)
26* 18.809 5.130 1.55332 71.68
27* -44.656 0.150
28 45.531 0.800 1.85026 32.27
29 13.844 5.570 1.49700 81.61
30 -45.533 (D5)
31 -33.179 0.800 1.48749 70.24
32 39.192 4.100
33 ∞ 1.000 1.51680 64.20
34 ∞ 1.000
面番号 r d nd vd
1 361.473 1.300 1.91082 35.25
2 69.452 8.700 1.49700 81.61
3 -275.841 0.150
4 69.204 7.000 1.49700 81.61
5 -1088.410 0.150
6 59.427 4.770 1.69680 55.46
7 166.901 (D1)
8 139.117 0.900 1.90366 31.31
9 16.027 6.580
10 -26.139 0.800 1.49700 81.61
11 28.117 4.940 1.85478 24.80
12 -40.546 0.800
13* -25.194 1.000 1.69680 55.46
14* 140.758 (D2)
15S ∞ 0.600
16* 32.816 3.900 1.53504 55.71
17* -112.737 1.500
18 29.085 5.400 1.49700 81.61
19 -57.267 0.630
20 213.789 0.800 1.83400 37.21
21 17.875 5.900 1.49700 81.61
22 -39.903 (D3)
23 -440.457 2.270 1.95906 17.47
24 -36.596 0.800 1.91082 35.25
25 29.268 (D4)
26* 18.809 5.130 1.55332 71.68
27* -44.656 0.150
28 45.531 0.800 1.85026 32.27
29 13.844 5.570 1.49700 81.61
30 -45.533 (D5)
31 -33.179 0.800 1.48749 70.24
32 39.192 4.100
33 ∞ 1.000 1.51680 64.20
34 ∞ 1.000
［表２］
面番号 k A4 A6 A8 A10 A12
13 0.0000 7.46838E-05 -1.25955E-06 1.25798E-08 -6.85502E-11 1.55066E-13
14 0.0000 6.06433E-05 -1.24840E-06 1.27321E-08 -7.07719E-11 1.64854E-13
16 0.0000 -8.55812E-06 5.53939E-08 -9.23413E-10 6.75807E-12 -2.34498E-14
17 0.0000 1.23434E-05 6.47121E-08 -9.48108E-10 6.80832E-12 -2.31945E-14
26 0.0000 -1.77569E-05 -7.93731E-08 1.05722E-09 -8.20983E-12 3.95510E-14
27 0.0000 1.84679E-05 -9.75954E-08 1.17735E-09 -6.09263E-12 2.54771E-14
面番号 k A4 A6 A8 A10 A12
13 0.0000 7.46838E-05 -1.25955E-06 1.25798E-08 -6.85502E-11 1.55066E-13
14 0.0000 6.06433E-05 -1.24840E-06 1.27321E-08 -7.07719E-11 1.64854E-13
16 0.0000 -8.55812E-06 5.53939E-08 -9.23413E-10 6.75807E-12 -2.34498E-14
17 0.0000 1.23434E-05 6.47121E-08 -9.48108E-10 6.80832E-12 -2.31945E-14
26 0.0000 -1.77569E-05 -7.93731E-08 1.05722E-09 -8.20983E-12 3.95510E-14
27 0.0000 1.84679E-05 -9.75954E-08 1.17735E-09 -6.09263E-12 2.54771E-14
［表３］
広角 中間 望遠
焦点距離 9.785 47.500 165.872
Fno 1.65 2.45 3.50
画角 70.037 15.053 4.349
像高 6.50 6.50 6.50
全長 153.829 153.829 153.829
BF 5.759 5.759 5.759
D1 0.800 32.105 47.063
D2 47.669 16.364 1.406
D3 1.497 15.649 11.445
D4 19.819 6.877 15.431
D5 6.944 5.735 1.385
広角 中間 望遠
焦点距離 9.785 47.500 165.872
Fno 1.65 2.45 3.50
画角 70.037 15.053 4.349
像高 6.50 6.50 6.50
全長 153.829 153.829 153.829
BF 5.759 5.759 5.759
D1 0.800 32.105 47.063
D2 47.669 16.364 1.406
D3 1.497 15.649 11.445
D4 19.819 6.877 15.431
D5 6.944 5.735 1.385
［表４］
群 範囲 焦点距離
G1 1 - 7 72.136
G2 8 - 14 -13.178
G3 15 - 22 24.866
G4 23 - 25 -31.186
G5 26 - 30 23.152
G6 31 - 32 -36.725
CG 33 - 34 ∞
群 範囲 焦点距離
G1 1 - 7 72.136
G2 8 - 14 -13.178
G3 15 - 22 24.866
G4 23 - 25 -31.186
G5 26 - 30 23.152
G6 31 - 32 -36.725
CG 33 - 34 ∞
また、図２～図４に当該変倍光学系の広角端、中間焦点位置、望遠端における無限遠物体合焦時における縦収差図を示す。各図に示す縦収差図は、図面に向かって左側から順に、それぞれ球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）である。球面収差を表す図では、縦軸は開放Ｆナンバーとの割合、横軸がデフォーカスであり、ＦｎｏはＦナンバーを示し、「ｇ」、「ｄ」はそれぞれ、ｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）の波長における球面収差を表す。非点収差図は、縦軸が半画角、横軸がデフォーカスであり、ωは半画角（°）を示し、ｄＳはサジタル方向、ｄＭはメリジオナル方向の収差を表す。歪曲収差図は、縦軸が半画角、横軸が歪曲収差である。なお、非点収差図と歪曲収差図はｄ線における値である。これらの事項は、他の実施例において示す各収差図においても同じであるため、以下では説明を省略する。
（１）変倍光学系の光学構成
図５は、本件発明に係る実施例２の変倍光学系のレンズ断面図である。当該変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負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、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６と、負の屈折力を有する第７レンズ群Ｇ７とから構成される。第３レンズ群Ｇ３の物体側に開口絞りＳが配置されており、第７レンズ群Ｇ７の像側にカバーガラスＣＧと、撮像面ＩＰとが配置されている。当該実施例の変倍光学系において第５レンズ群Ｇ５が本発明にいう負レンズ群Ｎであり、第６レンズ群Ｇ６が本発明にいう正レンズ群Ｐであり、これらは物体側から順に互いに隣接配置されている。
図５は、本件発明に係る実施例２の変倍光学系のレンズ断面図である。当該変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負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、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６と、負の屈折力を有する第７レンズ群Ｇ７とから構成される。第３レンズ群Ｇ３の物体側に開口絞りＳが配置されており、第７レンズ群Ｇ７の像側にカバーガラスＣＧと、撮像面ＩＰとが配置されている。当該実施例の変倍光学系において第５レンズ群Ｇ５が本発明にいう負レンズ群Ｎであり、第６レンズ群Ｇ６が本発明にいう正レンズ群Ｐであり、これらは物体側から順に互いに隣接配置されている。
当該変倍光学系では、図５に示すように広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群、第３レンズ群及び第７レンズ群は像面に対して固定され、第２レンズ群は像側へ移動し、第５レンズ群Ｇ５（負レンズ群Ｎ）と第６レンズ群Ｇ６（正レンズ群Ｐ）とは互いに異なる軌跡で像側に移動する。また、第５レンズ群Ｇ５（負レンズ群Ｎ）を光軸に沿って像側に移動させることで無限遠物体から近距離物体に合焦する。各レンズ群の具体的なレンズ構成は図５及び以下に示す面データに示すとおりである。
（２）数値実施例
次に、当該レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表５に当該レンズの面データを示す。表６は、各非球面の非球面係数を示す。表７に当該変倍光学系の緒元及び可変間隔を示す。さらに表８に各レンズ群の焦点距離を示し、表２１に各条件式の値を示す。さらに、図６～図８に当該変倍光学系の広角端、中間焦点位置、望遠端における無限遠物体合焦時における縦収差図を示す。
次に、当該レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表５に当該レンズの面データを示す。表６は、各非球面の非球面係数を示す。表７に当該変倍光学系の緒元及び可変間隔を示す。さらに表８に各レンズ群の焦点距離を示し、表２１に各条件式の値を示す。さらに、図６～図８に当該変倍光学系の広角端、中間焦点位置、望遠端における無限遠物体合焦時における縦収差図を示す。
［表５］
面番号 r d nd vd
1 323.040 1.300 1.91082 35.25
2 67.700 8.650 1.49700 81.61
3 -303.537 0.150
4 67.952 7.000 1.49700 81.61
5 -1106.320 0.150
6 59.502 4.740 1.69680 55.46
7 167.170 (D1)
8 120.685 0.900 1.90366 31.31
9 15.063 7.050
10 -22.974 0.800 1.49700 81.61
11 32.518 5.000 1.85478 24.80
12 -31.170 0.700
13* -21.889 1.000 1.69350 53.19
14* 308.049 (D2)
15S ∞ 0.600
16* 28.739 5.200 1.49710 81.56
17* -53.522 4.850
18 49.016 1.000 1.74400 44.79
19 23.750 5.850 1.49700 81.61
20 -42.840 (D3)
21 -125.135 0.800 1.79952 42.22
22 26.787 5.170 1.49700 81.61
23 -29.156 (D4)
24 1005.180 2.450 1.92286 18.90
25 -34.722 0.800 1.90525 35.04
26 32.924 (D5)
27* 16.430 5.350 1.55332 71.68
28* -74.575 0.150
29 62.539 0.800 1.78472 25.68
30 19.708 5.000 1.49700 81.61
31 -39.493 (D6)
32 -100.083 0.800 1.79952 42.22
33 25.824 4.100
34 ∞ 1.000 1.51680 64.20
35 ∞ 1.000
面番号 r d nd vd
1 323.040 1.300 1.91082 35.25
2 67.700 8.650 1.49700 81.61
3 -303.537 0.150
4 67.952 7.000 1.49700 81.61
5 -1106.320 0.150
6 59.502 4.740 1.69680 55.46
7 167.170 (D1)
8 120.685 0.900 1.90366 31.31
9 15.063 7.050
10 -22.974 0.800 1.49700 81.61
11 32.518 5.000 1.85478 24.80
12 -31.170 0.700
13* -21.889 1.000 1.69350 53.19
14* 308.049 (D2)
15S ∞ 0.600
16* 28.739 5.200 1.49710 81.56
17* -53.522 4.850
18 49.016 1.000 1.74400 44.79
19 23.750 5.850 1.49700 81.61
20 -42.840 (D3)
21 -125.135 0.800 1.79952 42.22
22 26.787 5.170 1.49700 81.61
23 -29.156 (D4)
24 1005.180 2.450 1.92286 18.90
25 -34.722 0.800 1.90525 35.04
26 32.924 (D5)
27* 16.430 5.350 1.55332 71.68
28* -74.575 0.150
29 62.539 0.800 1.78472 25.68
30 19.708 5.000 1.49700 81.61
31 -39.493 (D6)
32 -100.083 0.800 1.79952 42.22
33 25.824 4.100
34 ∞ 1.000 1.51680 64.20
35 ∞ 1.000
［表６］
面番号 k A4 A6 A8 A10 A12
13 0.0000 7.75564E-05 -1.27413E-06 1.26805E-08 -6.91345E-11 1.58221E-13
14 0.0000 5.97271E-05 -1.25077E-06 1.25776E-08 -6.99302E-11 1.66486E-13
16 0.0000 -1.13302E-05 6.53790E-08 -8.54007E-10 6.03166E-12 -1.76041E-14
17 0.0000 1.37381E-05 7.39724E-08 -9.67272E-10 6.76552E-12 -1.92810E-14
27 0.0000 -2.01968E-05 -6.84038E-08 8.22309E-10 -7.00381E-12 1.74684E-14
28 0.0000 2.33723E-05 -6.49032E-08 1.41335E-09 -1.11953E-11 3.25849E-14
面番号 k A4 A6 A8 A10 A12
13 0.0000 7.75564E-05 -1.27413E-06 1.26805E-08 -6.91345E-11 1.58221E-13
14 0.0000 5.97271E-05 -1.25077E-06 1.25776E-08 -6.99302E-11 1.66486E-13
16 0.0000 -1.13302E-05 6.53790E-08 -8.54007E-10 6.03166E-12 -1.76041E-14
17 0.0000 1.37381E-05 7.39724E-08 -9.67272E-10 6.76552E-12 -1.92810E-14
27 0.0000 -2.01968E-05 -6.84038E-08 8.22309E-10 -7.00381E-12 1.74684E-14
28 0.0000 2.33723E-05 -6.49032E-08 1.41335E-09 -1.11953E-11 3.25849E-14
［表７］
広角 中間 望遠
焦点距離 9.785 47.501 165.868
Fno 1.65 2.45 3.50
画角 71.576 15.439 4.406
像高 6.50 6.50 6.50
全長 159.659 159.659 159.659
BF 5.759 5.759 5.759
D1 0.800 34.051 47.046
D2 47.175 13.924 0.929
D3 0.819 3.889 3.992
D4 1.372 12.491 10.368
D5 22.612 6.734 14.404
D6 4.863 6.552 0.900
広角 中間 望遠
焦点距離 9.785 47.501 165.868
Fno 1.65 2.45 3.50
画角 71.576 15.439 4.406
像高 6.50 6.50 6.50
全長 159.659 159.659 159.659
BF 5.759 5.759 5.759
D1 0.800 34.051 47.046
D2 47.175 13.924 0.929
D3 0.819 3.889 3.992
D4 1.372 12.491 10.368
D5 22.612 6.734 14.404
D6 4.863 6.552 0.900
［表８］
群 面番号 焦点距離
G1 1-7 71.752
G2 8-14 -12.946
G3 15-20 26.287
G4 21-23 3380.180
G5 24-26 -38.390
G6 27-31 20.882
G7 32-33 -25.614
CG 34-35 ∞
群 面番号 焦点距離
G1 1-7 71.752
G2 8-14 -12.946
G3 15-20 26.287
G4 21-23 3380.180
G5 24-26 -38.390
G6 27-31 20.882
G7 32-33 -25.614
CG 34-35 ∞
（１）変倍光学系の光学構成
図９は、本件発明に係る実施例３の変倍光学系のレンズ断面図である。当該変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負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、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６と、負の屈折力を有する第７レンズ群Ｇ７とから構成される。第３レンズ群Ｇ３の物体側に開口絞りＳが配置されており、第７レンズ群Ｇ７の像側にカバーガラスＣＧと、撮像面ＩＰとが配置されている。当該実施例の変倍光学系において第５レンズ群Ｇ５が本発明にいう負レンズ群Ｎであり、第６レンズ群Ｇ６が本発明にいう正レンズ群Ｐであり、これらは物体側から順に互いに隣接配置されている。
図９は、本件発明に係る実施例３の変倍光学系のレンズ断面図である。当該変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負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、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６と、負の屈折力を有する第７レンズ群Ｇ７とから構成される。第３レンズ群Ｇ３の物体側に開口絞りＳが配置されており、第７レンズ群Ｇ７の像側にカバーガラスＣＧと、撮像面ＩＰとが配置されている。当該実施例の変倍光学系において第５レンズ群Ｇ５が本発明にいう負レンズ群Ｎであり、第６レンズ群Ｇ６が本発明にいう正レンズ群Ｐであり、これらは物体側から順に互いに隣接配置されている。
当該変倍光学系では、図９に示すように広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群、第３レンズ群及び第７レンズ群は像面に対して固定され、第２レンズ群は像側へ移動し、第５レンズ群Ｇ５（負レンズ群Ｎ）は像面側に凸の軌跡を描くように移動し、第６レンズ群Ｇ６（正レンズ群Ｐ）は像側に移動する。また、第５レンズ群Ｇ５（負レンズ群Ｎ）を光軸に沿って像側に移動させることで無限遠物体から近距離物体に合焦する。各レンズ群の具体的なレンズ構成は図９及び以下に示す面データに示すとおりである。
（２）数値実施例
次に、当該レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表９に当該レンズの面データを示す。表１０は、各非球面の非球面係数を示す。表１１に当該変倍光学系の緒元及び可変間隔を示す。さらに表１２に各レンズ群の焦点距離を示し、表２１に各条件式の値を示す。さらに、図１０～図１２に当該変倍光学系の広角端、中間焦点位置、望遠端における無限遠物体合焦時における縦収差図を示す。
次に、当該レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表９に当該レンズの面データを示す。表１０は、各非球面の非球面係数を示す。表１１に当該変倍光学系の緒元及び可変間隔を示す。さらに表１２に各レンズ群の焦点距離を示し、表２１に各条件式の値を示す。さらに、図１０～図１２に当該変倍光学系の広角端、中間焦点位置、望遠端における無限遠物体合焦時における縦収差図を示す。
［表９］
面番号 r d nd vd
1 405.718 1.300 1.91082 35.25
2 70.373 8.930 1.49700 81.61
3 -223.678 0.150
4 67.901 6.730 1.49700 81.61
5 -7334.890 0.150
6 59.930 4.820 1.69680 55.46
7 170.479 (D1)
8 141.374 0.900 1.91650 31.60
9 15.588 6.570
10 -23.540 0.800 1.49700 81.61
11 32.871 4.630 1.85478 24.80
12 -33.864 0.700
13* -23.764 1.000 1.69680 55.46
14* 270.481 (D2)
15S ∞ 2.000
16* 32.951 4.450 1.53504 55.71
17* -61.540 0.150
18 123.084 0.800 1.83400 37.34
19 46.595 (D3)
20 27.259 5.900 1.49700 81.61
21 -63.474 1.050
22 58.606 0.800 1.80610 40.93
23 16.203 6.150 1.49700 81.61
24 -61.351 (D4)
25 76.830 2.450 1.95906 17.47
26 -76.201 0.800 1.90366 31.31
27 20.415 (D5)
28* 19.551 5.250 1.55332 71.68
29* -33.391 0.950
30 -366.197 0.800 1.76200 40.10
31 18.094 5.270 1.49700 81.61
32 -31.685 (D6)
33 59.222 0.800 1.95375 32.32
34 21.827 4.650
35 ∞ 1.000 1.51680 64.20
36 ∞ 1.000
面番号 r d nd vd
1 405.718 1.300 1.91082 35.25
2 70.373 8.930 1.49700 81.61
3 -223.678 0.150
4 67.901 6.730 1.49700 81.61
5 -7334.890 0.150
6 59.930 4.820 1.69680 55.46
7 170.479 (D1)
8 141.374 0.900 1.91650 31.60
9 15.588 6.570
10 -23.540 0.800 1.49700 81.61
11 32.871 4.630 1.85478 24.80
12 -33.864 0.700
13* -23.764 1.000 1.69680 55.46
14* 270.481 (D2)
15S ∞ 2.000
16* 32.951 4.450 1.53504 55.71
17* -61.540 0.150
18 123.084 0.800 1.83400 37.34
19 46.595 (D3)
20 27.259 5.900 1.49700 81.61
21 -63.474 1.050
22 58.606 0.800 1.80610 40.93
23 16.203 6.150 1.49700 81.61
24 -61.351 (D4)
25 76.830 2.450 1.95906 17.47
26 -76.201 0.800 1.90366 31.31
27 20.415 (D5)
28* 19.551 5.250 1.55332 71.68
29* -33.391 0.950
30 -366.197 0.800 1.76200 40.10
31 18.094 5.270 1.49700 81.61
32 -31.685 (D6)
33 59.222 0.800 1.95375 32.32
34 21.827 4.650
35 ∞ 1.000 1.51680 64.20
36 ∞ 1.000
［表１０］
面番号 k A4 A6 A8 A10 A12
13 0.0000 7.29149E-05 -1.28204E-06 1.23305E-08 -6.86173E-11 1.69804E-13
14 0.0000 5.54946E-05 -1.28113E-06 1.26757E-08 -7.22968E-11 1.86536E-13
16 0.0000 -1.48187E-05 3.57092E-08 -9.61147E-10 6.57801E-12 -2.07239E-14
17 0.0000 5.18396E-06 4.01670E-08 -9.86339E-10 6.70032E-12 -2.04049E-14
28 0.0000 -1.05583E-05 -5.99651E-08 1.11737E-09 -8.05158E-12 3.96181E-14
29 0.0000 3.91142E-05 -1.15509E-07 1.11973E-09 -4.55839E-12 1.97326E-14
面番号 k A4 A6 A8 A10 A12
13 0.0000 7.29149E-05 -1.28204E-06 1.23305E-08 -6.86173E-11 1.69804E-13
14 0.0000 5.54946E-05 -1.28113E-06 1.26757E-08 -7.22968E-11 1.86536E-13
16 0.0000 -1.48187E-05 3.57092E-08 -9.61147E-10 6.57801E-12 -2.07239E-14
17 0.0000 5.18396E-06 4.01670E-08 -9.86339E-10 6.70032E-12 -2.04049E-14
28 0.0000 -1.05583E-05 -5.99651E-08 1.11737E-09 -8.05158E-12 3.96181E-14
29 0.0000 3.91142E-05 -1.15509E-07 1.11973E-09 -4.55839E-12 1.97326E-14
［表１１］
広角 中間 望遠
焦点距離 9.785 47.502 175.083
Fno 1.65 2.45 3.50
画角 70.802 15.076 4.203
像高 6.50 6.50 6.50
全長 161.103 161.103 161.103
BF 6.309 6.309 6.309
D1 0.801 32.684 47.016
D2 47.165 15.282 0.950
D3 8.242 5.415 0.700
D4 0.902 16.659 13.140
D5 16.479 5.290 17.788
D6 6.906 5.164 0.900
広角 中間 望遠
焦点距離 9.785 47.502 175.083
Fno 1.65 2.45 3.50
画角 70.802 15.076 4.203
像高 6.50 6.50 6.50
全長 161.103 161.103 161.103
BF 6.309 6.309 6.309
D1 0.801 32.684 47.016
D2 47.165 15.282 0.950
D3 8.242 5.415 0.700
D4 0.902 16.659 13.140
D5 16.479 5.290 17.788
D6 6.906 5.164 0.900
［表１２］
群 範囲 焦点距離
G1 1-7 72.151
G2 8-14 -13.097
G3 15-19 70.395
G4 20-24 36.378
G5 25-27 -33.191
G6 28-32 24.534
G7 33-34 -36.625
CG 35-36 ∞
群 範囲 焦点距離
G1 1-7 72.151
G2 8-14 -13.097
G3 15-19 70.395
G4 20-24 36.378
G5 25-27 -33.191
G6 28-32 24.534
G7 33-34 -36.625
CG 35-36 ∞
（１）変倍光学系の光学構成
図１３は、本件発明に係る実施例４の変倍光学系のレンズ断面図である。当該変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負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、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、負の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６とから構成される。第３レンズ群Ｇ３の物体側に開口絞りＳが配置されており、第６レンズ群Ｇ６の像側にカバーガラスＣＧと、撮像面ＩＰとが配置されている。当該実施例の変倍光学系において第４レンズ群Ｇ４が本発明にいう負レンズ群Ｎであり、第５レンズ群Ｇ５が本発明にいう正レンズ群Ｐであり、これらは物体側から順に互いに隣接配置されている。
図１３は、本件発明に係る実施例４の変倍光学系のレンズ断面図である。当該変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負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、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、負の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６とから構成される。第３レンズ群Ｇ３の物体側に開口絞りＳが配置されており、第６レンズ群Ｇ６の像側にカバーガラスＣＧと、撮像面ＩＰとが配置されている。当該実施例の変倍光学系において第４レンズ群Ｇ４が本発明にいう負レンズ群Ｎであり、第５レンズ群Ｇ５が本発明にいう正レンズ群Ｐであり、これらは物体側から順に互いに隣接配置されている。
当該変倍光学系では、図１３に示すように広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群、第３レンズ群及び第６レンズ群は像面に対して固定され、第２レンズ群は像側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４（負レンズ群Ｎ）は像側に凸の軌跡を描いて移動し、第５レンズ群Ｇ５（正レンズ群Ｐ）は像側に移動する。また、第４レンズ群Ｇ４（負レンズ群Ｎ）を光軸に沿って像側に移動させることで無限遠物体から近距離物体に合焦する。各レンズ群の具体的なレンズ構成は図１３及び以下に示す面データに示すとおりである。
（２）数値実施例
次に、当該レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１３に当該レンズの面データを示す。表１４は、各非球面の非球面係数を示す。表１５に当該変倍光学系の緒元及び可変間隔を示す。さらに表１６に各レンズ群の焦点距離を示し、表２１に各条件式の値を示す。さらに、図１４～図１６に当該変倍光学系の広角端、中間焦点位置、望遠端における無限遠物体合焦時における縦収差図を示す。
次に、当該レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１３に当該レンズの面データを示す。表１４は、各非球面の非球面係数を示す。表１５に当該変倍光学系の緒元及び可変間隔を示す。さらに表１６に各レンズ群の焦点距離を示し、表２１に各条件式の値を示す。さらに、図１４～図１６に当該変倍光学系の広角端、中間焦点位置、望遠端における無限遠物体合焦時における縦収差図を示す。
［表１３］
面番号 r d nd vd
1 216.552 1.300 2.00331 28.32
2 76.801 7.760 1.49700 81.61
3 -366.258 0.150
4 72.394 6.300 1.49700 81.61
5 4163.180 0.150
6 55.813 5.430 1.72916 54.67
7 144.523 (D1)
8 121.895 0.900 1.91082 35.25
9 15.397 6.300
10 -26.104 0.800 1.59282 68.62
11 24.956 5.250 1.84666 23.78
12 -30.949 0.630
13* -22.531 0.900 1.69350 53.20
14* 176.812 (D2)
15S ∞ 0.600
16* 38.322 4.400 1.53504 55.71
17* -47.610 3.390
18 37.576 5.300 1.49700 81.61
19 -33.414 0.150
20 -108.557 0.800 1.85025 30.05
21 26.635 5.160 1.49700 81.61
22 -31.947 (D3)
23 272.675 2.650 1.95906 17.47
24 -31.216 0.800 2.00100 29.13
25 28.461 (D4)
26* 21.861 5.000 1.55332 71.68
27* -28.700 (D5)
28 -35.088 0.800 2.00272 19.32
29 -834.937 4.100
30 ∞ 1.000 1.51680 64.20
31 ∞ 1.000
面番号 r d nd vd
1 216.552 1.300 2.00331 28.32
2 76.801 7.760 1.49700 81.61
3 -366.258 0.150
4 72.394 6.300 1.49700 81.61
5 4163.180 0.150
6 55.813 5.430 1.72916 54.67
7 144.523 (D1)
8 121.895 0.900 1.91082 35.25
9 15.397 6.300
10 -26.104 0.800 1.59282 68.62
11 24.956 5.250 1.84666 23.78
12 -30.949 0.630
13* -22.531 0.900 1.69350 53.20
14* 176.812 (D2)
15S ∞ 0.600
16* 38.322 4.400 1.53504 55.71
17* -47.610 3.390
18 37.576 5.300 1.49700 81.61
19 -33.414 0.150
20 -108.557 0.800 1.85025 30.05
21 26.635 5.160 1.49700 81.61
22 -31.947 (D3)
23 272.675 2.650 1.95906 17.47
24 -31.216 0.800 2.00100 29.13
25 28.461 (D4)
26* 21.861 5.000 1.55332 71.68
27* -28.700 (D5)
28 -35.088 0.800 2.00272 19.32
29 -834.937 4.100
30 ∞ 1.000 1.51680 64.20
31 ∞ 1.000
［表１４］
面番号 k A4 A6 A8 A10 A12
13 0.0000 6.53368E-05 -1.10559E-06 1.11188E-08 -6.23239E-11 1.52230E-13
14 0.0000 5.09361E-05 -1.10899E-06 1.14786E-08 -6.61131E-11 1.66210E-13
16 0.0000 -1.77103E-05 -5.82790E-09 -4.12759E-10 2.90532E-12 -2.09262E-14
17 0.0000 1.18544E-05 1.36403E-08 -4.31129E-10 2.85791E-12 -1.81437E-14
26 0.0000 -1.37961E-05 -1.23907E-08 -1.35690E-09 1.86622E-11 -7.92373E-14
27 0.0000 2.18631E-05 -9.48217E-08 -5.21535E-11 9.93497E-12 -5.71261E-14
面番号 k A4 A6 A8 A10 A12
13 0.0000 6.53368E-05 -1.10559E-06 1.11188E-08 -6.23239E-11 1.52230E-13
14 0.0000 5.09361E-05 -1.10899E-06 1.14786E-08 -6.61131E-11 1.66210E-13
16 0.0000 -1.77103E-05 -5.82790E-09 -4.12759E-10 2.90532E-12 -2.09262E-14
17 0.0000 1.18544E-05 1.36403E-08 -4.31129E-10 2.85791E-12 -1.81437E-14
26 0.0000 -1.37961E-05 -1.23907E-08 -1.35690E-09 1.86622E-11 -7.92373E-14
27 0.0000 2.18631E-05 -9.48217E-08 -5.21535E-11 9.93497E-12 -5.71261E-14
［表１５］
広角 中間 望遠
焦点距離 9.785 47.499 184.291
Fno 1.65 2.45 3.50
画角 69.366 15.065 3.891
像高 6.50 6.50 6.50
全長 146.990 146.990 146.990
BF 5.759 5.759 5.759
D1 0.819 30.611 44.451
D2 44.836 15.044 1.204
D3 1.001 14.749 11.470
D4 19.042 7.421 17.885
D5 10.612 8.485 1.300
広角 中間 望遠
焦点距離 9.785 47.499 184.291
Fno 1.65 2.45 3.50
画角 69.366 15.065 3.891
像高 6.50 6.50 6.50
全長 146.990 146.990 146.990
BF 5.759 5.759 5.759
D1 0.819 30.611 44.451
D2 44.836 15.044 1.204
D3 1.001 14.749 11.470
D4 19.042 7.421 17.885
D5 10.612 8.485 1.300
［表１６］
群 範囲 焦点距離
G1 1-7 69.540
G2 8-14 -12.541
G3 15-22 24.042
G4 23-25 -30.495
G5 26-27 23.245
G6 28-29 -36.546
CG 30-31 ∞
群 範囲 焦点距離
G1 1-7 69.540
G2 8-14 -12.541
G3 15-22 24.042
G4 23-25 -30.495
G5 26-27 23.245
G6 28-29 -36.546
CG 30-31 ∞
（１）変倍光学系の光学構成
図１７は、本件発明に係る実施例５の変倍光学系のレンズ断面図である。当該変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負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、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、負の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６とから構成される。第３レンズ群Ｇ３の物体側に開口絞りＳが配置されており、第６レンズ群Ｇ６の像側にカバーガラスＣＧと、撮像面ＩＰとが配置されている。当該実施例の変倍光学系において第４レンズ群Ｇ４が本発明にいう負レンズ群Ｎであり、第５レンズ群Ｇ５が本発明にいう正レンズ群Ｐであり、これらは物体側から順に互いに隣接配置されている。
図１７は、本件発明に係る実施例５の変倍光学系のレンズ断面図である。当該変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負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、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、負の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６とから構成される。第３レンズ群Ｇ３の物体側に開口絞りＳが配置されており、第６レンズ群Ｇ６の像側にカバーガラスＣＧと、撮像面ＩＰとが配置されている。当該実施例の変倍光学系において第４レンズ群Ｇ４が本発明にいう負レンズ群Ｎであり、第５レンズ群Ｇ５が本発明にいう正レンズ群Ｐであり、これらは物体側から順に互いに隣接配置されている。
当該変倍光学系では、図１７に示すように広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群、第３レンズ群及び第６レンズ群は像面に対して固定され、第２レンズ群は像側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４（負レンズ群Ｎ）は像側に凸の軌跡を描いて移動し、第５レンズ群Ｇ５（正レンズ群Ｐ）は像側に移動する。また、第４レンズ群Ｇ４（負レンズ群Ｎ）を光軸に沿って像側に移動させることで無限遠物体から近距離物体に合焦する。各レンズ群の具体的なレンズ構成は図１７及び以下に示す面データに示すとおりである。
（２）数値実施例
次に、当該レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１７に当該レンズの面データを示す。表１８は、各非球面の非球面係数を示す。表１９に当該変倍光学系の緒元及び可変間隔を示す。さらに表２０に各レンズ群の焦点距離を示し、表２１に各条件式の値を示す。さらに、図１８～図２０に当該変倍光学系の広角端、中間焦点位置、望遠端における無限遠物体合焦時における縦収差図を示す。
次に、当該レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１７に当該レンズの面データを示す。表１８は、各非球面の非球面係数を示す。表１９に当該変倍光学系の緒元及び可変間隔を示す。さらに表２０に各レンズ群の焦点距離を示し、表２１に各条件式の値を示す。さらに、図１８～図２０に当該変倍光学系の広角端、中間焦点位置、望遠端における無限遠物体合焦時における縦収差図を示す。
［表１７］
面番号 r d nd vd
1 126.797 1.300 2.00331 28.32
2 63.504 7.560 1.49700 81.61
3 -1646.590 0.150
4 60.729 6.800 1.49700 81.61
5 791.687 0.150
6 59.591 4.450 1.72916 54.67
7 129.459 (D1)
8 84.550 0.900 1.95375 32.32
9 14.369 5.640
10 -25.060 0.800 1.61800 63.39
11 21.628 4.950 1.80809 22.76
12 -29.658 0.950
13* -17.642 0.900 1.69350 53.20
14* -155.026 (D2)
15S ∞ 0.600
16 20.638 8.540 1.43700 95.10
17 -87.572 0.170
18* 25.432 4.000 1.53504 55.71
19* -110.700 2.200
20 1019.350 0.800 1.85025 30.05
21 19.850 5.170 1.49700 81.61
22 -35.260 (D3)
23 121.941 2.700 1.95906 17.47
24 -31.981 0.800 2.00100 29.13
25 23.043 (D4)
26* 16.846 4.920 1.55332 71.68
27* -23.891 (D5)
28 -48.594 0.800 1.80809 22.76
29 44.003 4.100
30 ∞ 1.000 1.51680 64.20
31 ∞ 1.000
面番号 r d nd vd
1 126.797 1.300 2.00331 28.32
2 63.504 7.560 1.49700 81.61
3 -1646.590 0.150
4 60.729 6.800 1.49700 81.61
5 791.687 0.150
6 59.591 4.450 1.72916 54.67
7 129.459 (D1)
8 84.550 0.900 1.95375 32.32
9 14.369 5.640
10 -25.060 0.800 1.61800 63.39
11 21.628 4.950 1.80809 22.76
12 -29.658 0.950
13* -17.642 0.900 1.69350 53.20
14* -155.026 (D2)
15S ∞ 0.600
16 20.638 8.540 1.43700 95.10
17 -87.572 0.170
18* 25.432 4.000 1.53504 55.71
19* -110.700 2.200
20 1019.350 0.800 1.85025 30.05
21 19.850 5.170 1.49700 81.61
22 -35.260 (D3)
23 121.941 2.700 1.95906 17.47
24 -31.981 0.800 2.00100 29.13
25 23.043 (D4)
26* 16.846 4.920 1.55332 71.68
27* -23.891 (D5)
28 -48.594 0.800 1.80809 22.76
29 44.003 4.100
30 ∞ 1.000 1.51680 64.20
31 ∞ 1.000
［表１８］
面番号 k A4 A6 A8 A10 A12
13 0.0000 1.38829E-04 -2.63244E-06 3.21670E-08 -2.20957E-10 6.84243E-13
14 0.0000 1.14369E-04 -2.56751E-06 3.12864E-08 -2.14375E-10 6.60824E-13
18 -0.2870 -1.58829E-05 -2.63122E-08 -1.57037E-10 -2.59302E-12 9.96663E-15
19 -49.1423 1.82709E-05 1.66082E-08 -5.30681E-10 1.40656E-12 1.62922E-15
26 -1.6261 2.63493E-05 8.21218E-08 -1.44544E-09 2.26101E-11 -1.35151E-13
27 -20.7320 -1.27413E-04 2.35261E-06 -2.94327E-08 2.26209E-10 -7.77410E-13
面番号 k A4 A6 A8 A10 A12
13 0.0000 1.38829E-04 -2.63244E-06 3.21670E-08 -2.20957E-10 6.84243E-13
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27 -20.7320 -1.27413E-04 2.35261E-06 -2.94327E-08 2.26209E-10 -7.77410E-13
［表１９］
広角 中間 望遠
焦点距離 9.888 48.010 186.256
Fno 1.65 2.45 3.50
画角 68.923 14.846 3.847
像高 6.50 6.50 6.50
全長 144.656 144.656 144.656
BF 5.759 5.759 5.759
D1 1.000 30.607 44.328
D2 44.524 14.917 1.196
D3 1.001 15.336 11.066
D4 21.713 8.554 16.057
D5 5.409 4.233 1.000
広角 中間 望遠
焦点距離 9.888 48.010 186.256
Fno 1.65 2.45 3.50
画角 68.923 14.846 3.847
像高 6.50 6.50 6.50
全長 144.656 144.656 144.656
BF 5.759 5.759 5.759
D1 1.000 30.607 44.328
D2 44.524 14.917 1.196
D3 1.001 15.336 11.066
D4 21.713 8.554 16.057
D5 5.409 4.233 1.000
［表２０］
群 範囲 焦点距離
G1 1-7 69.370
G2 8-14 -11.403
G3 15-22 22.776
G4 23-25 -27.557
G5 26-27 18.658
G6 28-29 -28.466
CG 30-31 ∞
群 範囲 焦点距離
G1 1-7 69.370
G2 8-14 -11.403
G3 15-22 22.776
G4 23-25 -27.557
G5 26-27 18.658
G6 28-29 -28.466
CG 30-31 ∞
［表２１］
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
(1)βpt/βpw 2.16 1.78 2.10 2.69 1.71
(2)TL/fw 15.72 16.32 16.46 15.02 14.78
(3)βnt/βnw 0.55 0.64 0.59 0.50 0.67
(4)β2t/β2w 10.60 10.49 9.56 11.00 10.64
(5)|ｆ1/ｆ2| 5.47 5.54 5.51 5.54 6.08
(6)ｆn/ｆ2 2.37 2.97 2.53 2.43 2.42
(7)|ｆp/ｆ2| 1.76 1.61 1.87 1.85 1.64
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
(1)βpt/βpw 2.16 1.78 2.10 2.69 1.71
(2)TL/fw 15.72 16.32 16.46 15.02 14.78
(3)βnt/βnw 0.55 0.64 0.59 0.50 0.67
(4)β2t/β2w 10.60 10.49 9.56 11.00 10.64
(5)|ｆ1/ｆ2| 5.47 5.54 5.51 5.54 6.08
(6)ｆn/ｆ2 2.37 2.97 2.53 2.43 2.42
(7)|ｆp/ｆ2| 1.76 1.61 1.87 1.85 1.64
本件発明によれば、解像性能が高く、且つ、小型の変倍光学系及び撮像装置を提供することができる。
Ｇ１・・・第１レンズ群
Ｇ２・・・第２レンズ群
Ｇ３・・・第３レンズ群
Ｇ４・・・第４レンズ群
Ｇ５・・・第５レンズ群
Ｇ６・・・第６レンズ群
Ｇ７・・・第７レンズ群
Ｆ ・・・合焦レンズ群
Ｓ ・・・開口絞り
ＣＧ・・・カバーガラス
ＩＰ・・・像面
Ｇ２・・・第２レンズ群
Ｇ３・・・第３レンズ群
Ｇ４・・・第４レンズ群
Ｇ５・・・第５レンズ群
Ｇ６・・・第６レンズ群
Ｇ７・・・第７レンズ群
Ｆ ・・・合焦レンズ群
Ｓ ・・・開口絞り
ＣＧ・・・カバーガラス
ＩＰ・・・像面
Claims (8)
- 物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、後群とから構成され、
前記後群は、負の屈折力を有する負レンズ群Ｎと正の屈折力を有する正レンズ群Ｐとを有し、前記正レンズ群Ｐは、前記負レンズ群Ｎの像側に隣接配置され、
広角端から望遠端への変倍に際して、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群は像面に対して固定され、前記第２レンズ群は像側へ移動し、前記負レンズ群Ｎ及び前記正レンズ群Ｐは互いに異なる軌跡で移動し、変倍の際に隣り合うレンズ群の間隔が変化し、
前記後群は、その最も像側に変倍時に像面に対して固定される固定群を有し、
以下の条件式を満たすことを特徴とする変倍光学系。
１．４ ≦ βｐｔ／ βｐｗ ≦ ４．０ ・・・（１）
７．０ ≦ ＴＬ ／ ｆｗ ≦ ２０．０ ・・・（２）
５．０ ≦ β２ｔ／ β２ｗ ≦ １４．０ ・・・（４）
但し、
βｐｔ：前記正レンズ群Ｐの望遠端における横倍率
βｐｗ：前記正レンズ群Ｐの広角端における横倍率
ＴＬ ：当該変倍光学系の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離と当該最も像側の面から像面までの空気換算長との和
ｆｗ ：広角端における当該変倍光学系の焦点距離
β２ｔ：前記第２レンズ群の望遠端における横倍率
β２ｗ：前記第２レンズ群の広角端における横倍率 - 前記負レンズ群Ｎを光軸に沿って移動させることで合焦する請求項１に記載の変倍光学系。
- 前記第３レンズ群の物体側又は像側に隣接して、或いは、前記第３レンズ群内に、開口絞りを備える請求項１又は請求項２に記載の変倍光学系。
- 以下の条件式を満たす請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の変倍光学系。
０．３ ≦ βｎｔ／ βｎｗ ≦ ０．８ ・・・（３）
但し、
βｎｔ：前記負レンズ群Ｎの望遠端における横倍率
βｎｗ：前記負レンズ群Ｎの広角端における横倍率 - 以下の条件式を満たす請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の変倍光学系。
４．５ ≦ ｜ｆ１／ ｆ２｜ ≦ ６．５ ・・・（５）
但し、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離 - 以下の条件式を満たす請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の変倍光学系。
１．５ ≦ ｆｎ／ｆ２ ≦ ３．５ ・・・（６）
但し、
ｆｎ：前記負レンズ群Ｎの焦点距離 - 以下の条件式を満たす請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の変倍光学系。
１．１ ≦ ｜ｆｐ／ ｆ２｜ ≦ ２．５ ・・・（７）
但し、
ｆｐ：前記正レンズ群Ｐの焦点距離 - 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の変倍光学系と、当該変倍光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換にする撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019235186A JP7405603B2 (ja) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | 変倍光学系及び撮像装置 |
| CN202010977495.9A CN113031235A (zh) | 2019-12-25 | 2020-09-17 | 变倍光学系统及摄像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019235186A JP7405603B2 (ja) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | 変倍光学系及び撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021103267A JP2021103267A (ja) | 2021-07-15 |
| JP7405603B2 true JP7405603B2 (ja) | 2023-12-26 |
Family
ID=76458738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019235186A Active JP7405603B2 (ja) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | 変倍光学系及び撮像装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7405603B2 (ja) |
| CN (1) | CN113031235A (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006285021A (ja) | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Canon Inc | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
| JP2007171456A (ja) | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Tamron Co Ltd | 屈曲ズームレンズ |
| JP2009025364A (ja) | 2007-07-17 | 2009-02-05 | Ricoh Co Ltd | ズームレンズおよび撮像装置 |
| JP2011133738A (ja) | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Canon Inc | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
| JP2017207668A (ja) | 2016-05-19 | 2017-11-24 | 株式会社タムロン | 変倍光学系及び撮像装置 |
-
2019
- 2019-12-25 JP JP2019235186A patent/JP7405603B2/ja active Active
-
2020
- 2020-09-17 CN CN202010977495.9A patent/CN113031235A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006285021A (ja) | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Canon Inc | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
| JP2007171456A (ja) | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Tamron Co Ltd | 屈曲ズームレンズ |
| JP2009025364A (ja) | 2007-07-17 | 2009-02-05 | Ricoh Co Ltd | ズームレンズおよび撮像装置 |
| JP2011133738A (ja) | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Canon Inc | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
| JP2017207668A (ja) | 2016-05-19 | 2017-11-24 | 株式会社タムロン | 変倍光学系及び撮像装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021103267A (ja) | 2021-07-15 |
| CN113031235A (zh) | 2021-06-25 |
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