JPWO2020157801A1 - 変倍光学系、光学機器、および変倍光学系の製造方法 - Google Patents

変倍光学系、光学機器、および変倍光学系の製造方法 Download PDF

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Abstract

物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、第３レンズ群とを有し、変倍に際し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、合焦に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが光軸に沿って移動し、所定の条件式を満足することにより、小型で、諸収差を良好に補正することができる変倍光学系を提供することができる。

Description

本発明は、変倍光学系、光学機器、および変倍光学系の製造方法に関する。
従来、レンズ交換式カメラ等に用いられる変倍光学系において、小型化および光学性能の向上が図られている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、さらなる小型化および光学性能の向上が要望されている。
特許第４８８４７８３号公報
第一の態様に係る変倍光学系は、
物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、第３レンズ群とを有し、
変倍に際し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
合焦に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが光軸に沿って移動し、
以下の条件式を満足する変倍光学系である。
（１）１．００＜（−ｆ１）／ｆ２＜３．００
ただし、
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
また、第二の態様に係る変倍光学系は、
物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、第３レンズ群とを有する変倍光学系の製造方法であって、
変倍に際し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化するように構成し、
合焦に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが光軸に沿って移動するように構成し、
以下の条件式を満足する変倍光学系の製造方法である。
（１）１．００＜（−ｆ１）／ｆ２＜３．００
ただし、
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
図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃはそれぞれ、第１実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、および望遠端状態における断面図である。 図２Ａおよび図２Ｂはそれぞれ、第１実施例に係る変倍光学系の広角端状態および望遠端状態における無限遠物体合焦時の諸収差図である。 図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ、第１実施例に係る変倍光学系の広角端状態および望遠端状態における近距離物体合焦時の諸収差図である。 図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃはそれぞれ、第２実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、および望遠端状態における断面図である。 図５Ａおよび図５Ｂはそれぞれ、第２実施例に係る変倍光学系の広角端状態および望遠端状態における無限遠物体合焦時の諸収差図である。 図６Ａおよび図６Ｂはそれぞれ、第２実施例に係る変倍光学系の広角端状態および望遠端状態における近距離物体合焦時の諸収差図である。 図７は、変倍光学系を備えたカメラの構成を示す図である。 図８は、変倍光学系の製造方法の概略を示すフロー図である。
以下、本実施形態に係る変倍光学系、光学機器および変倍光学系の製造方法について説明する。
本実施形態の変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、第３レンズ群とを有し、変倍に際し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、合焦に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが光軸に沿って移動し、以下の条件式（１）を満足する。
（１）１．００＜（−ｆ１）／ｆ２＜３．００
ただし、
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
本実施形態の変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、第３レンズ群とを有し、変倍に際し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。この構成により、本実施形態の変倍光学系は変倍を実現し、諸収差を良好に補正することができる。
また、本実施形態の変倍光学系は、合焦に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが光軸に沿って移動する。この構成により、本実施形態の変倍光学系は十分な変倍比を確保することができる。
条件式（１）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について適切な範囲を規定するための条件式である。本実施形態の変倍光学系は、条件式（１）を満足することにより、球面収差やコマ収差などの諸収差を抑えつつ、十分な変倍比を確保することができる。
本実施形態の変倍光学系の条件式（１）の範囲から外れてしまうと、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関係が適切ではなくなるため、球面収差やコマ収差の発生を抑えることが困難になる。
なお、条件式（１）の上限値を２．９０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１）の上限値を２．８０、２．７０、２．６０、２．５０、２．４０、２．３０、２．２０、２．１０、２．０８、さらに２．０５にすることが好ましい。
一方、条件式（１）の下限値を１．１０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１）の下限値を１．２０、１．３０、１．４０、１．５０、１．６０、１．７０、さらに１．７１にすることが好ましい。
本実施形態の変倍光学系は、以上の構成により、球面収差やコマ収差をはじめとする諸収差を良好に補正することができる。
本実施形態の変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、第３レンズ群とを有し、変倍に際し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、前記第１レンズ群と記第２レンズ群は、凸形状の空気レンズをそれぞれ１つ以上有する。
本実施形態の変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、第３レンズ群とを有し、変倍に際し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。この構成により、本実施形態の変倍光学系は変倍を実現し、諸収差を良好に補正することができる。
また、本実施形態の変倍光学系は、第１レンズ群と第２レンズ群は、凸形状の空気レンズをそれぞれ１つ以上有する。この構成により、本実施形態の変倍光学系は諸収差を良好に補正し、良好な光学性能を得ることができる。
なお、空気レンズとは、隣り合うレンズとレンズの間の空気部分で形成されるレンズのことをいう。
また、本実施形態の変倍光学系は、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２）２．５０＜（−ｆ１）／ｆｗ＜３．５０
ただし、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
条件式（２）は、第１レンズ群の焦点距離と、広角端状態における変倍光学系の焦点距離との比について適切な範囲を規定するための条件式である。本実施形態の変倍光学系は、条件式（２）を満足することにより、球面収差やコマ収差をはじめとする諸収差を良好に補正することができる。
本実施形態の変倍光学系の条件式（２）の範囲を外れてしまうと、広角端状態における変倍光学系の焦点距離に対する第１レンズ群の焦点距離の関係が適切ではなくなるため、球面収差やコマ収差をはじめとする諸収差を良好に補正することが困難になる。
なお、条件式（２）の上限値を３．４０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（２）の上限値を３．３０、３．２０、３．１５、３．１０、３．０５、さらに３．００にすることが好ましい。
一方、条件式（２）の下限値を２．６０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（２）の下限値を２．７０、２．７５、２．８０、２．８５、２．９０、さらに２．９２にすることが好ましい。
また、本実施形態の変倍光学系は、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）ＦＮо＜１．４５
ただし、
ＦＮо：前記変倍光学系のＦナンバー
条件式（３）は、変倍光学系のＦナンバーの適切な範囲を規定するための条件式である。本実施形態の変倍光学系は、条件式（３）を満足することにより、ズーム全域で暗所でも良好に撮影可能な光学系を実現できる。
本実施形態の変倍光学系の条件式（３）の対応値が上限値を上回ると、明るさが不足し暗所において高画質を提供できなくなる。
なお、条件式（３）の上限値を１．４１に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（３）の上限値を１．３８、１．３５、１．３３、１．３０、１．２８、１．２５、さらに１．２４にすることが好ましい。
また、本実施形態の変倍光学系は、前記第２レンズ群は、最も物体側に第１正レンズを有し、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）１．５０＜ｆ２１／ｆ２＜４．５０
ただし、
ｆ２１：前記第１正レンズの焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
本実施形態の変倍光学系は、第２レンズ群が最も物体側に第１正レンズを有することにより、径方向の肥大化を防ぎ、コマ収差を良好に補正することができる。
条件式（４）は、第１正レンズの焦点距離と、第２レンズ群の焦点距離との比について適切な範囲を規定するための条件式である。本実施形態の変倍光学系は、条件式（４）を満足することにより、無理なく光線を屈折でき球面収差やコマ収差を良好に補正することができる。
本実施形態の変倍光学系の条件式（４）の範囲を外れてしまうと、第１正レンズの焦点距離と第２レンズ群の焦点距離との関係が適切ではなくなるため、球面収差やコマ収差が発生し、補正が困難となったり、光学系が巨大化したりしてしまう。
なお、条件式（４）の上限値を４．４０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（４）の上限値を４．３０、４．２０、４．１０、４．００、３．９０、さらに３．８０にすることが好ましい。
一方、条件式（４）の下限値を１．６０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（４）の下限値を１．７０、１．８０、１．９０、２．００、２．１０、さらに２．２０にすることが好ましい。
また、本実施形態の変倍光学系は、前記第２レンズ群は、最も物体側から順に、第１正レンズと第２正レンズとを有し、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）１．００＜ｆ２２／ｆ２＜３．５０
ただし、
ｆ２２：前記第２正レンズの焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
本実施形態の変倍光学系は、第２レンズ群が、最も物体側から順に、第１正レンズと第２正レンズとを有することにより、大口径でも良好に収差補正が可能となる。
条件式（５）は、第２正レンズの焦点距離と、第２レンズ群の焦点距離との比について適切な範囲を規定するための条件式である。本実施形態の変倍光学系は、条件式（５）を満足することにより、球面収差やコマ収差を良好に補正することができる。
本実施形態の変倍光学系の条件式（５）の範囲を外れてしまうと、第２正レンズの焦点距離と第２レンズ群の焦点距離との関係が適切ではなくなるため、球面収差やコマ収差の補正が困難となる、または光学系が巨大化してしまう。
なお、条件式（５）の上限値を３．４０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（５）の上限値を３．３０、３．２０、３．１０、３．００、２．９０、２．８０、２．７０、２．６０、２．５０、２．４０、２．３０、さらに２．２５にすることが好ましい。
一方、条件式（５）の下限値を１．１０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（５）の下限値を１．２０、１．２５、１．３０、１．３５、１．４０、さらに１．４５にすることが好ましい。
また、本実施形態の変倍光学系は、前記第２レンズ群は、最も物体側から順に、第１正レンズと第２正レンズとを有し、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
（６）０．５０＜ｆ２Ｆ／ｆ２＜２．００
ただし、
ｆ２Ｆ：前記第１正レンズと前記第２正レンズとの合成焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
本実施形態の変倍光学系は、第２レンズ群が、最も物体側から順に、第１正レンズと第２正レンズとを有することにより、大口径でも良好な収差補正が可能となる。
条件式（６）は、第１正レンズと第２正レンズとの合成焦点距離と、第２レンズ群の焦点距離との比について適切な範囲を規定するための条件式である。本実施形態の変倍光学系は、条件式（６）を満足することにより、小型で良好に収差を補正することができる。
本実施形態の変倍光学系の条件式（６）の範囲を外れてしまうと、第１正レンズと第２正レンズの合成焦点距離と、第２レンズ群の焦点距離との関係が適切ではなくなるため、光学系が巨大化したり、球面収差やコマ収差の補正が困難となったりする。
なお、条件式（６）の上限値を１．９０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（６）の上限値を１．８０、１．７０、１．６０、１．５０、１．４０、１．３０、１．２０、さらに１．１５にすることが好ましい。
一方、条件式（６）の下限値を０．６０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（６）の下限値を０．７０、０．８０、０．９０、０．９５、１．００、さらに１．０５にすることが好ましい。
また、本実施形態の変倍光学系は、前記第２レンズ群は、物体側から順に連続して配置された第ａ正レンズと第ａ負レンズと第ｂ負レンズと第ｂ正レンズとからなる部分レンズ群を有し、前記第ａ負レンズと前記第ｂ負レンズとの互いに向かい合う面で形成される空気レンズは両凸形状を有し、前記部分レンズ群の物体側には少なくとも１つの正レンズを有し、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
（７）０．５０＜ｆ２Ａ／ｆ２＜２．００
ただし、
ｆ２Ａ：前記部分レンズ群の物体側に配置された全ての前記正レンズの合成焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
本実施形態の変倍光学系は、第２レンズ群が、物体側から順に連続して配置された第ａ正レンズと第ａ負レンズと第ｂ負レンズと第ｂ正レンズとからなる部分レンズ群を有し、前記第ａ負レンズと前記第ｂ負レンズとの互いに向かい合う面で形成される空気レンズが両凸形状を有することにより、像面湾曲の補正効果を持ちながら球面収差やコマ収差を良好に補正することができる。さらに、本実施形態の変倍光学系は、前記部分レンズ群の物体側に少なくとも１つの正レンズを有することにより、球面収差をより効果的に補正することができる。
条件式（７）は、前記部分レンズ群の物体側に配置された全ての正レンズの合成焦点距離と、第２レンズ群の焦点距離との比について適切な範囲を規定するための条件式である。本実施形態の変倍光学系は、条件式（７）を満足することにより、小型で良好に収差を補正することができる。
本実施形態の変倍光学系の条件式（７）の範囲を外れてしまうと、部分レンズ群の物体側に配置された全ての正レンズの合成焦点距離と、第２レンズ群の焦点距離との関係が適切ではなくなるため、光学系が巨大化したり、球面収差やコマ収差の補正が困難となったりする。
なお、条件式（７）の上限値を１．９０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（７）の上限値を１．８０、１．７０、１．６０、１．５０、１．４０、１．３０、１．２０、さらに１．１５にすることが好ましい。
一方、条件式（７）の下限値を０．６０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（７）の下限値を０．７０、０．８０、０．９０、０．９５、１．００、さらに１．０５にすることが好ましい。
また、本実施形態の変倍光学系は、前記第１レンズ群は、最も像面側に正レンズを有し、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
（８）１．００＜ｆ１Ｒ／（−ｆ１）＜６．００
ただし、
ｆ１Ｒ：前記第１レンズ群の最も像面側に配置された正レンズの焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
本実施形態の変倍光学系は、前記第１レンズ群が最も像面側に正レンズを有することにより、球面収差を良好に補正することができる。
条件式（８）は、第１レンズ群の最も像面側に配置された正レンズの焦点距離と、第１レンズ群の焦点距離との比について適切な範囲を規定するための条件式である。本実施形態の変倍光学系は、条件式（８）を満足することにより、球面収差を良好に補正することができる。
本実施形態の変倍光学系の条件式（８）の範囲を外れてしまうと、第１レンズ群の最も像面側に配置された正レンズの焦点距離と、第１レンズ群の焦点距離との関係が適切ではなくなるため、球面収差の補正が困難となる。
なお、条件式（８）の上限値を５．８０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（８）の上限値を５．６０、５．５０、５．３０、５．２０、５．１０、５．００、さらに４．９０にすることが好ましい。
一方、条件式（８）の下限値を１．１０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（８）の下限値を１．２０、１．３０、１．４０、１．５０、１．６０、さらに１．７０にすることが好ましい。
また、本実施形態の変倍光学系は、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
（９）１．８０＜ｒ３Ｒ／Ｂｆ３ｗ＜４．３０
ただし、
ｒ３Ｒ：前記第３レンズ群の最も像面側に配置されるレンズの像面側レンズ面の曲率半径
Ｂｆ３ｗ：広角端状態における前記第３レンズ群の最も像面側に配置されるレンズの像面側レンズ面から像面までの光軸上の空気換算距離
条件式（９）は、第３レンズ群の最も像面側に配置されるレンズの像面側レンズ面の曲率半径と、広角端状態における第３レンズ群の最も像面側に配置されるレンズの像面側レンズ面から像面までの光軸上の空気換算距離との比について適切な範囲を規定するための条件式である。本実施形態の変倍光学系は、条件式（９）を満足することにより、像面湾曲や球面収差を良好に補正することができる。
本実施形態の変倍光学系の条件式（９）の範囲を外れてしまうと、第３レンズ群の最も像面側に配置されるレンズの曲率半径と、広角端状態における第３レンズ群の最も像面側に配置されるレンズの像面側レンズ面から像面までの光軸上の空気換算距離との関係が適切ではなくなるため、像面湾曲や球面収差の補正が困難となる。
なお、条件式（９）の上限値を４．２０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（９）の上限値を４．１０、４．００、３．９０、３．８０、３．７０、３．６０、３．５０、３．４０、３．３０、さらに３．２６にすることが好ましい。
一方、条件式（９）の下限値を２．００に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（９）の下限値を２．１０、２．２０、２．３０、２．４０、２．５０、さらに２．６０にすることが好ましい。
また、本実施形態の変倍光学系は、以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。
（１０）０．５０＜ｒ２Ｒ／Ｂｆ２ｗ＜２．２０
ただし、
ｒ２Ｒ：前記第２レンズ群の最も像面側に配置されるレンズの像面側レンズ面の曲率半径
Ｂｆ２ｗ：広角端状態における前記第２レンズ群の最も像面側に配置されるレンズの像面側レンズ面から像面までの光軸上の空気換算距離
条件式（１０）は、第２レンズ群の最も像面側に配置されるレンズの像面側レンズ面の曲率半径と、広角端状態における第２レンズ群の最も像面側に配置されるレンズの像面側レンズ面から像面までの光軸上の空気換算距離との比について適切な範囲を規定するための条件式である。本実施形態の変倍光学系は、条件式（１０）を満足することにより、球面収差や像面湾曲を良好に補正することができる。
本実施形態の変倍光学系の条件式（１０）の範囲を外れてしまうと、第２レンズ群の最も像面側に配置されるレンズの像面側レンズ面の曲率半径と、広角端状態における第２レンズ群の最も像面側に配置されるレンズの像面側レンズ面から像面までの光軸上の空気換算距離との関係が適切ではなくなるため、球面収差や像面湾曲を補正することが困難となる。
なお、条件式（１０）の上限値を２．００に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１０）の上限値を１．９０、１．８０、１．７０、１．６０、１．５０、１．４０、１．３５、さらに１．３２にすることが好ましい。
一方、条件式（１０）の下限値を０．６０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１０）の下限値を０．７０、０．８０、０．９０、１．００、１．１０、１．１５、さらに１．２０にすることが好ましい。
また、本実施形態の変倍光学系は、以下の条件式（１１）を満足することが望ましい。
（１１）０．１５＜Ｂｆｗ／ｆｗ＜１．００
ただし、
Ｂｆｗ：広角端状態における前記変倍光学系のバックフォーカス
ｆｗ：広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
条件式（１１）は、広角端状態における変倍光学系のバックフォーカスと、広角端状態における変倍光学系の焦点距離との比について適切な範囲を規定するための条件式である。本実施形態の変倍光学系は、条件式（１１）を満足することにより、広角端状態におけるコマ収差をはじめとする諸収差を良好に補正することができる。
本実施形態の変倍光学系の条件式（１１）の範囲を外れてしまうと、広角端状態における変倍光学系の焦点距離とバックフォーカスの関係が適切ではなくなるため、広角端状態におけるコマ収差をはじめとする諸収差を補正することが困難になる。
なお、条件式（１１）の上限値を０．９０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１１）の上限値を０．８０、０．７０、０．６５、０．６０、０．５５、さらに０．５３にすることが好ましい。
一方、条件式（１１）の下限値を０．１８に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１１）の下限値を０．２０、０．２２、０．２４、０．２５、０．２８、０．３０、０．３２、０．３４、さらに０．３５にすることが好ましい。
また、本実施形態の変倍光学系は、以下の条件式（１２）を満足することが望ましい。
（１２）３５．００°＜２ωｗ＜８０．００°
ただし、
２ωｗ：広角端状態における前記変倍光学系の全画角
条件式（１２）は、広角端状態における変倍光学系の全画角の適切な範囲を規定するための条件式である。本実施形態の変倍光学系は、条件式（１２）を満足することにより、広い画角を有しながら、広角端状態での収差変動を抑えることができる。
なお、条件式（１２）の上限値を７８．００°に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１２）の上限値を７６．００°、７５．００°、７４．００°、さらに７３．００°にすることが好ましい。
一方、条件式（１２）の下限値を３８．００°に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１２）の下限値を４０．００°、４２．００°、４５．００°、４６．００°、さらに４７．００°にすることが好ましい。
また、本実施形態の変倍光学系は、以下の条件式（１３）を満足することが望ましい。
（１３）１０．００°＜２ωｔ＜６０．００°
ただし、
２ωｔ：望遠端状態における前記変倍光学系の全画角
条件式（１３）は、望遠端状態における変倍光学系の全画角の適切な範囲を規定するための条件式である。本実施形態の変倍光学系は、条件式（１３）を満足することにより、広い画角を有しながら、望遠端状態での収差変動を抑えることができる。
なお、条件式（１３）の上限値を５５．００°に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１３）の上限値を５３．００°、５０，００°、４９．００°、４８．００°、さらに４７．００°にすることが好ましい。
一方、条件式（１３）の下限値を１１．００°に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１３）の下限値を１２．００°、１３．００°、１４．００°、１５．００°、さらに１６．００°にすることが好ましい。
また、本実施形態の変倍光学系は、前記第１レンズ群が以下の条件式（１４）を満足する正レンズを少なくとも１つ有することが望ましい。
（１４）０．６７３＜θｇＦＬｐ＋０．００２２＊νｄＬｐ＜０．７５０
ただし、
νｄＬｐ：前記正レンズのｄ線に対するアッベ数
θｇＦＬｐ；前記正レンズのｇ線とＦ線とによる部分分散比
ここで、アッベ数νｄＬｐおよび部分分散比θｇＦＬｐは、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）に対する屈折率をｎＣ、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率をｎｄ、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）に対する屈折率をｎＦ、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に対する屈折率をｎｇとしたとき、それぞれ次の式で表される。
νｄＬｐ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
θｇＦＬｐ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
上記条件式（１４）は、第１レンズ群が有する正レンズに用いる硝材を規定する条件式である。条件式（１４）を満足する正レンズを有することにより、軸上色収差を良好に補正することができる。
本実施形態の光学系の条件式（１４）の範囲を外れてしまうと、軸上色収差を良好に補正することが困難になる。
なお、条件式（１４）の上限値を０．７３０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１４）の上限値を０．７２０、０．７１０、０．７００、さらに０．６９５にすることが好ましい。
一方、条件式（１４）の下限値を０．６７５に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１４）の下限値を０．６８０、０．６８５、０．６８８、０．６９０、さらに０．６９２にすることが好ましい。
また、本実施形態の変倍光学系は、以下の条件式（１５）を満足することが望ましい。
（１５）０．５０＜Ｐｅｘ／ｆｗ＜２．００
ただし、
Ｐｅｘ：近軸射出瞳位置から像点までの距離
ｆｗ：広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
条件式（１５）は、近軸射出瞳位置から像点までの距離と、広角端状態における変倍光学系の焦点距離との比について適切な範囲を規定するための条件式である。本実施形態の変倍光学系は、条件式（１５）を満足することにより、小型で良好な性能にすることができる。
本実施形態の変倍光学系の条件式（１５）の範囲を外れてしまうと、近軸射出瞳位置から像点までの距離と、広角端状態における変倍光学系の焦点距離との関係が適切ではなくなるため、光学系が巨大化したり、歪曲収差の補正が困難となったりする。
なお、条件式（１５）の上限値を１．９０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１５）の上限値を１．８０、１，７５、１．７０、１．６５、１．６４、さらに１．６２にすることが好ましい。
一方、条件式（１５）の下限値を０．６０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１５）の下限値を０．７０、０．８０、０．９０、１．００、１．０５、さらに１．１０にすることが好ましい。
また、本実施形態の光学系は、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は、凸形状の空気レンズをそれぞれ１つずつ有し、以下の条件式を満足することが望ましい。
（１６）−１．００＜（ｒ２Ｌ１＋ｒ１Ｌ１）／（ｒ２Ｌ１−ｒ１Ｌ１）＜３．００
ただし、
ｒ１Ｌ１：前記第１レンズ群の空気レンズの物体側レンズ面の曲率半径
ｒ２Ｌ１：前記第１レンズ群の空気レンズの像側レンズ面の曲率半径
上記条件式（１６）は、前記第１レンズ群が有する凸形状の空気レンズの形状因子を規定するための条件式である。条件式（１６）を満足することにより、諸収差を良好に補正し、良好な光学性能を得ることができる。
本実施形態の光学系の条件式（１６）の範囲を外れてしまうと、当該空気レンズの形状が周辺光束に対して不利な形状となるため、球面収差をはじめ、歪曲収差および像面湾曲の補正が困難となってしまう。
なお、条件式（１６）の上限値を２．８０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１６）の上限値を２．５０、２．３０、２．００、１．８０、１．５０、１．３０、さらに１．００にすることが好ましい。
一方、条件式（１６）の下限値を−０．０８に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１６）の下限値を−０．０５、−０．０３、−０．０１、０．０１、さらに０．０２にすることが好ましい。
また、本実施形態の光学系は、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は、凸形状の空気レンズをそれぞれ１つずつ有し、以下の条件式を満足することが望ましい。
（１７）−２．００＜（ｒ２Ｌ２−ｒ１Ｌ２）／（ｒ２Ｌ２＋ｒ１Ｌ２）＜２．００
ただし、
ｒ１Ｌ２：前記第２レンズ群の空気レンズの物体側レンズ面の曲率半径
ｒ２Ｌ２：前記第２レンズ群の空気レンズの像側レンズ面の曲率半径
上記条件式（１７）は、前記第２レンズ群が有する空気レンズの形状因子を規定するための条件式である。条件式（１７）を満足することにより、諸収差を良好に補正し、良好な光学性能を得ることができる。
本実施形態の光学系の条件式（１７）の範囲を外れてしまうと、当該空気レンズの形状が周辺光束に対して不利な形状となるため、球面収差をはじめ、歪曲収差および像面湾曲の補正が困難となってしまう。
なお、条件式（１７）の上限値を１．９０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実なものとするために、条件式（１７）の条件値を１．８０、１．６０、１．５０、１．３０、１．２０、１．１０、さらに１．００にすることが好ましい。
一方、条件式（１７）の下限値を−１．９０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。また、本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１７）の下限値を−１．８０、−１．６０、−１．５０、−１．３０、−１．２０、−１．１０、さらに−１．００にすることが好ましい。
また、本実施形態の光学系は、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は、凸形状の空気レンズをそれぞれ１つずつ有し、前記第１レンズ群の空気レンズと前記第２レンズ群の空気レンズとの間に少なくとも４枚以上の正レンズを有することが望ましい。これにより、球面収差をはじめ、諸収差を良好に補正することができる。
本実施形態の光学機器は、上述した構成の変倍光学系を有する。これにより、諸収差を良好に補正し、高性能で小型の光学機器を実現することができる。
本実施形態の変倍光学系の製造方法は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、第３レンズ群とを有する変倍光学系の製造方法であって、変倍に際し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化するように構成し、合焦に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが光軸に沿って移動するように構成し、以下の条件式（１）を満足するように構成する変倍光学系の製造方法である。
（１）１．００＜（−ｆ１）／ｆ２＜３．００
ただし、
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
これにより、諸収差を良好に補正し、高性能で小型の変倍光学系の製造方法を実現することができる。
以下、本実施形態の数値実施例に係る変倍光学系を添付図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃはそれぞれ、第１実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態および望遠端状態における断面図である。
図１Ａ中の各レンズ群の下の矢印は、広角端状態から中間焦点距離状態への変倍の際の各レンズ群の移動方向を示している。図１Ｂ中の各レンズ群の下の矢印は、中間焦点距離状態から望遠端状態への変倍の際の各レンズ群の移動方向を示している。
本実施例に係る変倍光学系は、物体側から順に、負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とから構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２とを接合した接合負レンズと、両凹形状の負レンズＬ１３と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１４とを接合した接合負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１５とからなる。
負メニスカスレンズＬ１２の像側のレンズ面と負レンズＬ１３の物体側のレンズ面とによって、両凸形状の空気レンズＬａ１が形成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ２１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２４と、開口絞りＳと、両凹形状の負レンズＬ２５と両凸形状の正レンズＬ２６とを接合した接合負レンズと、両凸形状の正レンズＬ２７と、両凸形状の正レンズＬ２８と両凹形状の負レンズＬ２９とを接合した接合負レンズとからなる。
負メニスカスレンズＬ２４の像側のレンズ面と負レンズＬ２５の物体側のレンズ面とによって、両凸形状の空気レンズＬａ２が形成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と両凹形状の負レンズＬ３２とを接合した接合正レンズと、両凸形状の正レンズＬ３３と両凹形状の負レンズＬ３４とを接合した接合正レンズとからなる。
第３レンズ群Ｇ３と像面Ｉとの間には、ローパスフィルタ等からなるフィルタ群ＦＬが配置されている。
像面Ｉ上には、ＣＣＤやＣＭＯＳ等から構成された撮像素子（図示省略）が配置されている。
以上の構成のもと、本実施例に係る変倍光学系では、広角端状態から望遠端状態への変倍の際、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔および第２レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ２との間隔が変化するように、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とが光軸に沿って移動する。詳細には、第１レンズ群Ｇ１は像側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。
本実施例に係る変倍光学系は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とをそれぞれ光軸に沿って物体側へ移動させることにより無限遠物体から近距離物体への合焦を行う。
以下の表１に、本実施例に係る変倍光学系の諸元の値を掲げる。
表１において、ｆは焦点距離、ＢＦ（空気換算長）は空気換算バックフォーカス、すなわち最も像側のレンズ面から像面Ｉまでの光軸上の距離であって、フィルタ群ＦＬの厚みを空気換算した距離を示す。
［面データ］において、ｍは物体側から数えた光学面の順番、ｒは曲率半径、ｄは面間隔（第ｎ面（ｎは整数）と第ｎ＋１面との間隔）、ｎｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、νｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数、θｇＦはｇ線とＦ線とによる部分分散比をそれぞれ示している。なお、θｇＦは条件式（１４）を満足するレンズについてのみ示している。また、ＯＰは物体面、Ｄｎ（ｎは整数）は可変の面間隔、ＳＴは開口絞り、Ｉは像面をそれぞれ示している。なお、曲率半径ｒ＝∞は平面を示している。空気の屈折率ｎｄ＝1.00000の記載は省略している。また、レンズ面が非球面である場合には面番号に「*」を付して曲率半径ｒの欄には近軸曲率半径を示している。
［非球面データ］には、［面データ］に示した非球面について、その形状を次式で表した場合の非球面係数及び円錐定数を示す。
ｘ＝（ｈ２／ｒ）／［１＋｛１−κ（ｈ／ｒ）２｝１／２］
＋bｈ４＋cｈ６＋dｈ８＋eｈ10＋fｈ12＋gｈ14
ここで、ｈを光軸に垂直な方向の高さ、ｘを高さｈにおける非球面の頂点の接平面から当該非球面までの光軸方向に沿った距離であるサグ量、κを円錐定数、b、c、d、e、f、gを非球面係数、ｒを基準球面の曲率半径である近軸曲率半径とする。なお、「E−n」（n：整数）は「×10−ｎ」を示し、例えば「1.234E-05」は「1.234×10−５」を示す。２次の非球面係数は０であり、記載を省略している。
［各種データ］において、ｆは光学系全系の焦点距離、ＦＮｏはＦナンバー、２ωは全画角（単位は「°」）、Ｙは最大像高、ＴＬは本実施例に係る光学系の全長すなわち第１面から像面Ｉまでの光軸上の距離、ＢＦ（空気換算長）はフィルタ群ＦＬの厚みを空気換算したバックフォーカスをそれぞれ示す。なお、Ｗは広角端状態、Ｔは望遠端状態をそれぞれ示す。
［無限遠撮影時可変間隔データ］および［近距離撮影時可変間隔データ］において、ｆは光学系全系の焦点距離、βは至近撮影倍率、Ｄｎ（ｎは整数）は第ｎ面と第ｎ＋１面との可変の間隔をそれぞれ示す。なお、Ｗは広角端状態、Ｔは望遠端状態をそれぞれ示す。
［レンズ群データ］には、各レンズ群の始面番号ＳＴと焦点距離ｆを示す。
［条件式対応値］には、各条件式の対応値をそれぞれ示す。
ここで、表１に掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ及びその他の長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われる。しかしながら光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、これに限られるものではない。
なお、以上に述べた表１の符号は、後述する各実施例の表においても同様に用いるものとする。
（表１）第１実施例
［面データ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ θｇＦ
OP ∞
1 203.370 3.64 1.851080 40.12
2 510.301 1.80 1.516800 64.14
3 44.637 21.08
4 -80.848 2.47 1.612660 44.46
5 -2397.641 12.00 1.945944 17.98 0.6544
6 -254.439 0.20
7 75.132 3.95 1.497820 82.57
8 105.296 D8
9 113.645 5.18 1.883000 40.69
10 2334.491 0.38
11 61.855 7.75 1.593190 67.90
12 217.476 0.20
13 47.727 11.49 1.593190 67.90
14 -3683.921 0.20
15 -10584.330 1.80 1.737999 32.33
16 37.944 9.34
17 ST 6.65
18 -52.838 1.80 1.737999 32.33
19 154.360 4.91 1.497820 82.57
20 -156.174 0.20
21 50.924 12.00 1.851080 40.12
22 -100.909 0.20
23 78.745 6.79 1.851080 40.12
24 -72.675 1.80 1.737999 32.33
25 40.318 D25
26 91.079 9.11 1.755000 52.34
27 -30.849 1.80 1.728250 28.38
28 64.183 0.20
29 53.321 5.65 1.945944 17.98
30 -226.556 1.80 1.688930 31.16
31 57.636 D31
32 ∞ 1.60 1.516800 64.14
33 ∞ 1.00
I ∞

［非球面データ］
ｍ:2
κ＝ 0
b＝ 4.31945E-09 c＝-1.18472E-11 d＝-5.75372E-15 e＝-8.70882E-19
f＝ 4.21310E-16 g＝-2.71650E-1

ｍ:24
κ＝ 0
b＝ 4.91026E-07 c＝-4.58183E-10 d＝ 9.85325E-13 e＝-4.67828E-16

ｍ:25
κ＝ 0
b＝-3.58091E-06 c＝-2.63577E-09 d＝-7.51565E-14 e＝ 7.95416E-16

ｍ:33
κ＝ 0
b＝ 2.87452E-06 c＝-1.25611E-08 d＝ 7.40442E-11 e＝-2.49540E-13

［各種データ］
Ｗ Ｔ
ｆ 35.00 51.60
ＦＮｏ 1.23 1.23
Ｙ 21.70 21.70
２ω 72.14 46.70
ＴＬ 210.04 168.19
ＢＦ(空気換算長) 17.77 25.82

［無限遠撮影時可変間隔データ］ ［近距離撮影時可変間隔データ］
Ｗ Ｔ Ｗ Ｔ
ｆ 35.000 51.600 β -0.100 -0.100
D8 52.543 1.851 D8 47.880 9.925
D25 4.785 5.578 D25 11.522 10.856
D31 15.720 23.767 D31 15.720 23.767

［レンズ群データ］
Ｗ Ｔ
ＳＴ ｆ
G1 1 -103.72
G2 9 60.29
G3 26 178.15

［条件式対応値］
（１） （−ｆ１）／ｆ２＝1.720
（２） （−ｆ１）／ｆｗ＝2.963
（３） ＦＮо＝1.230
（４） ｆ２１／ｆ２＝2.242
（５） ｆ２２／ｆ２＝2.373
（６） ｆ２Ｆ／ｆ２＝1.158
（７） ｆ２Ａ／ｆ２＝1.158
（８） ｆ１Ｒ／（−ｆ１）＝4.868
（９） ｒ３Ｒ／Ｂｆ３ｗ＝3.243
（１０） ｒ２Ｒ／Ｂｆ２ｗ＝1.223
（１１） Ｂｆｗ／ｆｗ＝0.508
（１２） ２ωｗ＝72.14°
（１３） ２ωｔ＝46.70°
（１４） θｇＦＬｐ＋０．００２２＊νｄＬｐ＝0.694
（１５） Ｐｅｘ／ｆｗ＝1.597
（１６） （ｒ２Ｌ１＋ｒ１Ｌ１）／（ｒ２Ｌ１−ｒ１Ｌ１）＝0.289
（１７） （ｒ２Ｌ２＋ｒ１Ｌ２）／（ｒ２Ｌ２−ｒ１Ｌ２）＝0.164
図２Ａおよび図２Ｂはそれぞれ、第１実施例に係る変倍光学系の広角端状態および望遠端状態における無限遠物体合焦時の諸収差図である。図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ、第１実施例に係る変倍光学系の広角端状態および望遠端状態における近距離物体合焦時の諸収差図である。
各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ｙは像高、ＮＡは開口数をそれぞれ示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するＦナンバーＦＮＯまたは開口数ＮＡの値を示し、非点収差図及び歪曲収差図では像高Ｙの最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。また、各収差図において、ＣはＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、ｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ＦはＦ線（波長４８６．１ｎｍ）、ｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における収差曲線をそれぞれ示し、記載のないものはｄ線での収差曲線を示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。コマ収差図において、実線はメリディオナルコマ収差を表し、破線はｄ線に対するサジタルコマ収差を表している。コマ収差図は、各像高Ｙにおけるコマ収差を示す。なお、後述する各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用いる。
各諸収差図より、本実施例に係る光学系は、無限遠物体合焦時から近距離物体合焦時に亘って、さらに広角端状態から望遠端状態に亘って諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。
（第２実施例）
図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃはそれぞれ、第２実施例に係る変倍光学系の広角端状態、中間焦点距離状態および望遠端状態における断面図である。
図４Ａ中の各レンズ群の下の矢印は、広角端状態から中間焦点距離状態への変倍の際の各レンズ群の移動方向を示している。図４Ｂ中の各レンズ群の下の矢印は、中間焦点距離状態から望遠端状態への変倍の際の各レンズ群の移動方向を示している。
本実施例に係る変倍光学系は、物体側から順に、負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とから構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２とを接合した接合負レンズと、両凹形状の負レンズＬ１３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４とを接合した接合負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１５とからなる。
負メニスカスレンズＬ１２の像側のレンズ面と負レンズＬ１３の物体側のレンズ面とによって、両凸形状の空気レンズＬａ１が形成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ２１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２４と、開口絞りＳと、両凹形状の負レンズＬ２５と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２６とを接合した接合負レンズと、両凸形状の正レンズＬ２７と、両凸形状の正レンズＬ２８と両凹形状の負レンズＬ２９とを接合した接合負レンズとからなる。
負メニスカスレンズＬ２４の像側のレンズ面と負レンズＬ２５の物体側のレンズ面とによって、両凸形状の空気レンズＬａ２が形成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と両凹形状の負レンズＬ３２とを接合した接合正レンズと、両凸形状の正レンズＬ３３と両凹形状の負レンズＬ３４とを接合した接合正レンズとからなる。
第３レンズ群Ｇ３と像面Ｉとの間には、ローパスフィルタ等からなるフィルタ群ＦＬが配置されている。
像面Ｉ上には、ＣＣＤやＣＭＯＳ等から構成された撮像素子（図示省略）が配置されている。
以上の構成のもと、本実施例に係る変倍光学系では、広角端状態から望遠端状態への変倍の際、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔および第２レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ２との間隔が変化するように、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とが光軸に沿って移動する。詳細には、第１レンズ群Ｇ１は像側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。
本実施例に係る変倍光学系は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とをそれぞれ光軸に沿って物体側へ移動させることにより無限遠物体から近距離物体への合焦を行う。
以下の表２に、本実施例に係る変倍光学系の諸元の値を掲げる。
（表２）第２実施例
［面データ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ θｇＦ
OP ∞
1 378.611 1.80 1.851350 40.10
2 1455.072 1.80 1.698950 30.13
3 78.324 10.33
4 -145.392 1.80 1.737999 32.33
5 98.111 8.96 1.945944 17.98 0.6544
6 1051.128 0.20
7 121.236 4.28 1.755000 52.34
8 312.075 D8
9 312.075 3.98 1.883000 40.69
10 -1221.417 0.20
11 70.081 9.18 1.883000 40.69
12 235.398 10.68
13 64.520 5.31 1.755000 52.34
14 124.160 0.87
15 163.144 1.80 1.698950 30.13
16 51.940 9.34
17 ST 5.24
18 -113.698 1.80 1.737999 32.33
19 45.808 7.78 1.755000 52.34
20 156.938 0.20
21 48.717 12.00 1.755000 52.34
22 -192.834 0.20
23 73.704 8.76 1.743104 49.44
24 -68.563 1.80 1.854780 24.80
25 50.115 D25
26 137.845 7.15 1.882020 37.23
27 -47.436 1.80 1.728250 28.38
28 78.598 0.20
29 56.638 8.90 1.945944 17.98
30 -69.524 7.47 1.688930 31.16
31 50.116 D31
32 ∞ 1.60 1.516800 64.14
33 ∞ 1.00
I ∞

［非球面データ］
ｍ:2
κ＝ 0
b＝-2.47465E-07 c＝-2.79300E-11 d＝ 3.19445E-15 e＝-2.08805E-18
f＝ 4.21310E-16 g＝-2.71650E-19

ｍ:24
κ＝ 0
b＝-2.58494E-06 c＝-1.51263E-09 d＝ 2.77098E-13 e＝-3.29005E-16

ｍ:25
κ＝ 0
b＝-9.03411E-07 c＝-2.80829E-10 d＝-4.96146E-13 e＝ 2.82559E-16

ｍ:33
κ＝ 0
b＝ 2.17609E-06 c＝-1.14413E-08 d＝ 7.19983E-11 e＝-2.46180E-13

［各種データ］
Ｗ Ｔ
ｆ 51.60 70.00
ＦＮｏ 1.23 1.23
Ｙ 21.70 21.70
２ω 48.78 34.53
ＴＬ 210.03 169.53
ＢＦ(空気換算長) 18.93 26.72

［無限遠撮影時可変間隔データ］ ［近距離撮影時可変間隔データ］
Ｗ Ｔ Ｗ Ｔ
ｆ 51.600 70.000 β -0.100 -0.100
D8 48.958 1.500 D8 68.633 25.032
D25 5.753 4.927 D25 12.088 9.896
D31 16.879 24.661 D31 16.879 24.661

［レンズ群データ］
Ｗ Ｔ
ＳＴ ｆ
G1 1 -151.28
G2 9 74.51
G3 26 110.83

［条件式対応値］
（１） （−ｆ１）／ｆ２＝2.030
（２） （−ｆ１）／ｆｗ＝2.932
（３） ＦＮо＝1.230
（４） ｆ２１／ｆ２＝3.783
（５） ｆ２２／ｆ２＝1.478
（６） ｆ２Ｆ／ｆ２＝1.063
（７） ｆ２Ａ／ｆ２＝1.063
（８） ｆ１Ｒ／（−ｆ１）＝1.719
（９） ｒ３Ｒ／Ｂｆ３ｗ＝2.647
（１０） ｒ２Ｒ／Ｂｆ２ｗ＝1.294
（１１） Ｂｆｗ／ｆｗ＝0.3667
（１２） ２ωｗ＝48.78°
（１３） ２ωｔ＝34.526°
（１４） θｇＦＬｐ＋０．００２２＊νｄＬｐ＝0.694
（１５） Ｐｅｘ／ｆｗ＝1.133
（１６） （ｒ２Ｌ１＋ｒ１Ｌ１）／（ｒ２Ｌ１−ｒ１Ｌ１）＝0.300
（１７） （ｒ２Ｌ２＋ｒ１Ｌ２）／（ｒ２Ｌ２−ｒ１Ｌ２）＝0.373
図５Ａおよび図５Ｂはそれぞれ、第２実施例に係る変倍光学系の広角端状態および望遠端状態における無限遠物体合焦時の諸収差図である。図６Ａおよび図６Ｂはそれぞれ、第２実施例に係る変倍光学系の広角端状態および望遠端状態における近距離物体合焦時の諸収差図である。
各諸収差図より、本実施例に係る光学系は、無限遠物体合焦時から近距離物体合焦時に亘って、さらに広角端状態から望遠端状態に亘って諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。
上記各実施例によれば、小型で、諸収差を良好に補正することができる良好な光学性能を有する変倍光学系を実現することができる。
なお、上記各実施例は本願発明の一具体例を示しているものであり、本願発明はこれらに限定されるものではない。以下の内容は、本実施形態の変倍光学系の光学性能を損なわない範囲で適宜採用することが可能である。
本実施形態の変倍光学系の数値実施例として３群構成のものを示したが、本実施形態はこれに限られず、その他の群構成（例えば、４群等）の変倍光学系を構成することもできる。具体的には、上記各実施例の変倍光学系の最も物体側や最も像側にレンズ又はレンズ群を追加した構成でも構わない。或いは、隣り合うレンズ群とレンズ群との間にレンズ又はレンズ群を追加しても良い。なお、レンズ群は、少なくとも１枚以上のレンズで構成されてもよい。
また、上記各実施例では、第１レンズ群と第２レンズ群を合焦レンズ群としている。斯かる合焦レンズ群は、オートフォーカスに適用することも可能であり、オートフォーカス用のモータ、例えば超音波モータ、ステッピングモータ、ＶＣＭモータ等による駆動にも適している。
また、上記各実施例の変倍光学系において、いずれかのレンズ群全体又はその一部を、防振群として光軸に対して垂直な方向の成分を含むように移動させ、又は光軸を含む面内方向へ回転移動（揺動）させることにより、防振を行う構成とすることもできる。
また、上記各実施例の変倍光学系の開口絞りは、開口絞りとして部材を設けずにレンズ枠でその役割を代用する構成としてもよい。
また、上記各実施例の変倍光学系を構成するレンズのレンズ面は、球面又は平面としてもよく、或いは非球面としてもよい。レンズ面が球面又は平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、レンズ加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を防ぐことができるため好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないため好ましい。レンズ面が非球面の場合、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に成型したガラスモールド非球面、又はガラス表面に設けた樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれでもよい。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）或いはプラスチックレンズとしてもよい。
また、上記各実施例の変倍光学系を構成するレンズのレンズ面に、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施してもよい。これにより、フレアやゴーストを軽減し、高コントラストの高い光学性能を達成することができる。
次に、本実施形態の変倍光学系を備えたカメラを図７に基づいて説明する。
図７は本実施形態の変倍光学系を備えたカメラの構成を示す図である。
図７に示すようにカメラ１は、撮影レンズ２として上記第１実施例に係る変倍光学系を備えたレンズ交換式のミラーレスカメラである。
本カメラ１において、不図示の物体（被写体）からの光は、撮影レンズ２で集光されて、不図示のＯＬＰＦ（Optical low pass filter：光学ローパスフィルタ）を介して撮像部３の撮像面上に被写体像を形成する。そして、撮像部３に設けられた光電変換素子によって被写体像が光電変換されて被写体の画像が生成される。この画像は、カメラ１に設けられたＥＶＦ（Electronic view finder：電子ビューファインダ）４に表示される。これにより撮影者は、ＥＶＦ４を介して被写体を観察することができる。
また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、撮像部３で生成された被写体の画像が不図示のメモリに記憶される。このようにして、撮影者は本カメラ１による被写体の撮影を行うことができる。
ここで、本カメラ１に撮影レンズ２として搭載した上記第１実施例に係る変倍光学系は、上述のように、小型で、無限遠物体合焦時から近距離物体合焦時に亘って、さらに広角端状態から望遠端状態に亘って諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有している。すなわち本カメラ１は、諸収差を良好に補正することができる高い光学性能を有し、小型化を実現することができる。なお、上記第２実施例に係る変倍光学系を撮影レンズ２として搭載したカメラを構成しても、上記カメラ１と同様の効果を奏することができる。また、クイックリターンミラーを有し、ファインダ光学系によって被写体を観察する一眼レフタイプのカメラに上記各実施例に係る変倍光学系を搭載した場合でも、上記カメラ１と同様の効果を奏することができる。
次に、本実施形態の変倍光学系の製造方法の概略を図８に基づいて説明する。
図８は本実施形態の光学系の製造方法の概略を示すフロー図である。
図８に示す本実施形態の光学系の製造方法は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、第３レンズ群とを有する変倍光学系の製造方法であって、以下のステップＳ１〜Ｓ３を含むものである。
ステップＳ１：変倍に際し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化するように構成する。
ステップＳ２：合焦に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが光軸に沿って移動するように構成する。
ステップＳ３：以下の条件式（１）を満足するように構成する。
（１）１．００＜（−ｆ１）／ｆ２＜３．００
ただし、
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
斯かる本実施形態の変倍光学系の製造方法によれば、小型で、諸収差を良好に補正することができる高い光学性能を有する変倍光学系を製造することができる。
Ｇ１ 第１レンズ群 ＧＰ２ 第２レンズ群 ＧＮ３ 第３負レンズ群
ＳＴ 開口絞り Ｉ 像面 １ カメラ
２ 撮影レンズ

Claims (21)

  1. 物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、第３レンズ群とを有し、
    変倍に際し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
    合焦に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが光軸に沿って移動し、
    以下の条件式を満足する変倍光学系。
    １．００＜（−ｆ１）／ｆ２＜３．００
    ただし、
    ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
    ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
  2. 物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、第３レンズ群とを有し、
    変倍に際し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
    前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は、凸形状の空気レンズをそれぞれ１つ以上有する変倍光学系。
  3. 以下の条件式を満足する請求項１または２に記載の変倍光学系。
    ２．５０＜（−ｆ１）／ｆｗ＜３．５０
    ただし、
    ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
  4. 以下の条件式を満足する請求項１から３の何れか一項に記載の変倍光学系。
    ＦＮо＜１．４５
    ただし、
    ＦＮо：前記変倍光学系のＦナンバー
  5. 前記第２レンズ群は、最も物体側に第１正レンズを有し、
    以下の条件式を満足する請求項１から４の何れか一項に記載の変倍光学系。
    １．５０＜ｆ２１／ｆ２＜４．５０
    ただし、
    ｆ２１：前記第１正レンズの焦点距離
    ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
  6. 前記第２レンズ群は、最も物体側から順に、第１正レンズと第２正レンズとを有し、
    以下の条件式を満足する請求項１から５の何れか一項に記載の変倍光学系。
    １．００＜ｆ２２／ｆ２＜３．５０
    ただし、
    ｆ２２：前記第２正レンズの焦点距離
    ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
  7. 前記第２レンズ群は、最も物体側から順に、第１正レンズと第２正レンズとを有し、
    以下の条件式を満足する請求項１から６の何れか一項に記載の変倍光学系。
    ０．５０＜ｆ２Ｆ／ｆ２＜２．００
    ただし、
    ｆ２Ｆ：前記第１正レンズと前記第２正レンズとの合成焦点距離
    ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
  8. 前記第２レンズ群は、物体側から順に連続して配置された第ａ正レンズと第ａ負レンズと第ｂ負レンズと第ｂ正レンズとからなる部分レンズ群を有し、
    前記第ａ負レンズと前記第ｂ負レンズとの互いに向かい合う面で形成される空気レンズは両凸形状を有し、
    前記部分レンズ群の物体側には少なくとも１つの正レンズを有し、
    以下の条件式を満足する請求項１から７の何れか一項に記載の変倍光学系。
    ０．５０＜ｆ２Ａ／ｆ２＜２．００
    ただし、
    ｆ２Ａ：前記部分レンズ群の物体側に配置された全ての前記正レンズの合成焦点距離
    ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
  9. 前記第１レンズ群は、最も像面側に正レンズを有し、
    以下の条件式を満足する請求項１から８の何れか一項に記載の変倍光学系。
    １．００＜ｆ１Ｒ／（−ｆ１）＜６．００
    ただし、
    ｆ１Ｒ：前記第１レンズ群の最も像面側に配置された正レンズの焦点距離
    ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
  10. 以下の条件式を満足する請求項１から９の何れか一項に記載の変倍光学系。
    １．８０＜ｒ３Ｒ／Ｂｆ３ｗ＜４．３０
    ただし、
    ｒ３Ｒ：前記第３レンズ群の最も像面側に配置されるレンズの像面側レンズ面の曲率半径
    Ｂｆ３ｗ：広角端状態における前記第３レンズ群の最も像面側に配置されるレンズの像面側レンズ面から像面までの光軸上の空気換算距離
  11. 以下の条件式を満足する請求項１から１０の何れか一項に記載の変倍光学系。
    ０．５０＜ｒ２Ｒ／Ｂｆ２ｗ＜２．２０
    ただし、
    ｒ２Ｒ：前記第２レンズ群の最も像面側に配置されるレンズの像面側レンズ面の曲率半径
    Ｂｆ２ｗ：広角端状態における前記第２レンズ群の最も像面側に配置されるレンズの像面側レンズ面から像面までの光軸上の空気換算距離
  12. 以下の条件式を満足する請求項１から１１の何れか一項に記載の変倍光学系。
    ０．１５＜Ｂｆｗ／ｆｗ＜１．００
    ただし、
    Ｂｆｗ：広角端状態における前記変倍光学系のバックフォーカス
    ｆｗ：広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
  13. 以下の条件式を満足する請求項１から１２の何れか一項に記載の変倍光学系。
    ３５．００°＜２ωｗ＜８０．００°
    ただし、
    ２ωｗ：広角端状態における前記変倍光学系の全画角
  14. 以下の条件式を満足する請求項１から１３の何れか一項に記載の変倍光学系。
    １０．００°＜２ωｔ＜６０．００°
    ただし、
    ２ωｔ：望遠端状態における前記変倍光学系の全画角
  15. 前記第１レンズ群は、以下の条件式を満足する正レンズを少なくとも１つ有する請求項１から１４の何れか一項に記載の変倍光学系。
    ０．６７３＜θｇＦＬｐ＋０．００２２＊νｄＬｐ＜０．７５０
    ただし、
    νｄＬｐ：前記正レンズのｄ線に対するアッベ数
    θｇＦＬｐ；前記正レンズのｇ線とＦ線とによる部分分散比
  16. 以下の条件式を満足する請求項１から１５の何れか一項に記載の変倍光学系。
    ０．５０＜Ｐｅｘ／ｆｗ＜２．００
    ただし、
    Ｐｅｘ：近軸射出瞳位置から像点までの距離
    ｆｗ：広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
  17. 前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は、凸形状の空気レンズをそれぞれ１つずつ有し、
    以下の条件式を満足する請求項１から１６の何れか一項に記載の変倍光学系。
    −１．００＜（ｒ２Ｌ１＋ｒ１Ｌ１）／（ｒ２Ｌ１−ｒ１Ｌ１）＜３．００
    ただし、
    ｒ１Ｌ１：前記第１レンズ群の空気レンズの物体側レンズ面の曲率半径
    ｒ２Ｌ１：前記第１レンズ群の空気レンズの像側レンズ面の曲率半径
  18. 前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は、凸形状の空気レンズをそれぞれ１つずつ有し、
    以下の条件式を満足する請求項１から１７の何れか一項に記載の変倍光学系。
    −２．００＜（ｒ２Ｌ２−ｒ１Ｌ２）／（ｒ２Ｌ２＋ｒ１Ｌ２）＜２．００
    ただし、
    ｒ１Ｌ２：前記第２レンズ群の空気レンズの物体側レンズ面の曲率半径
    ｒ２Ｌ２：前記第２レンズ群の空気レンズの像側レンズ面の曲率半径
  19. 前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は、凸形状の空気レンズをそれぞれ１つずつ有し、
    前記第１レンズ群の空気レンズと前記第２レンズ群の空気レンズとの間に少なくとも４枚以上の正レンズを有する請求項１から１８の何れか一項に記載の変倍光学系。
  20. 請求項１から１９の何れか一項に記載の変倍光学系を有する光学機器。
  21. 物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、第３レンズ群とを有する変倍光学系の製造方法であって、
    変倍に際し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化するように構成し、
    合焦に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが光軸に沿って移動するように構成し、
    以下の条件式を満足するように構成する変倍光学系の製造方法。
    １．００＜（−ｆ１）／ｆ２＜３．００
    ただし、
    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
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