WO2014065267A1 - 光学系、これを具備する光学装置 - Google Patents

光学系、これを具備する光学装置 Download PDF

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WO2014065267A1
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lens
lens group
optical system
end state
object side
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裕之 石上
清水　邦彦
昭彦 小濱
浜崎　拓司
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株式会社ニコン
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    • G02B27/646—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake

Definitions

  • the present invention relates to an optical system and an optical apparatus including the same.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and reduces the light outside the effective luminous flux (greater than the maximum angle of view) that is collected at the focal position of the lens unit having the positive refractive power closest to the object side.
  • An optical system capable of reducing heat generation of a member near the focal position of a lens unit having a refractive power, preventing deformation and deterioration of the member, and reducing influence on imaging performance, and an optical apparatus including the optical system The purpose is to provide.
  • the present invention provides: A first lens unit having a positive refractive power arranged on the most object side; A diaphragm member disposed on the image side of the first lens group; A second lens group disposed on the image side of the aperture member; An optical system having a state satisfying the following conditional expression is provided.
  • ds Distance on the optical axis between the lens surface of the lens closest to the image side of the first lens group and the diaphragm member
  • f1 Focal length of the first lens group
  • ⁇ 1 Arranged on the most image side of the first lens group
  • the outer diameter of the lens to be ⁇ 2 the outer diameter of the lens arranged closest to the object side of the second lens group
  • ⁇ s the aperture diameter of the diaphragm member
  • the present invention also provides an optical device comprising the optical system.
  • the present invention by reducing the light outside the effective luminous flux (greater than the maximum angle of view) that is condensed at the focal position of the lens unit having the positive refractive power closest to the object side, the heat generation of the member near the focal position is reduced, It is possible to provide an optical system that can prevent deformation and deterioration of members and reduce the influence on imaging performance, and an optical device including the optical system.
  • 1A, 1B, and 1C are cross-sectional views of the optical system according to the first example of the present application in the wide-angle end state, the intermediate focal length state, and the telephoto end state, respectively.
  • 2A, 2B, and 2C are cross-sectional views of the optical system according to the second example of the present application in the wide-angle end state, the intermediate focal length state, and the telephoto end state, respectively.
  • 3A, 3B, and 3C are cross-sectional views of the optical system according to the third example of the present application in the wide-angle end state, the intermediate focal length state, and the telephoto end state, respectively.
  • 4A, 4B, and 4C are sectional views of the optical system according to the fourth example of the present application in the wide-angle end state, the intermediate focal length state, and the telephoto end state, respectively.
  • the optical apparatus carrying the optical system which concerns on the Example of this application Sectional drawing of an example of the lens-barrel of the optical system which concerns on the Example of this application.
  • the optical system of the present application includes a first lens unit having a positive refractive power disposed closest to the object side, a diaphragm member disposed on the image side of the first lens group, and a first lens group disposed on the image side of the diaphragm member. And two lens groups.
  • a member near the focal position is obtained by reducing the light outside the effective light beam (greater than the maximum angle of view) condensed at the focal position along the field curvature surface of the first lens unit having the positive refractive power by the diaphragm member. It is possible to reduce the heat generation, prevent deformation and deterioration of the member, and reduce the influence on the imaging performance.
  • the optical system of the present application is characterized by satisfying the following conditional expressions (1) and (2).
  • (1) 0.20 ⁇ ds / f1 ⁇ 0.60
  • (2) 1.00 ⁇ ⁇ 2 ⁇ s ⁇ 0.8 ⁇ ⁇ 1 (unit: mm)
  • ds Distance on the optical axis between the lens surface of the lens closest to the image side of the first lens group and the diaphragm member
  • f1 Focal length of the first lens group
  • ⁇ 1 Arranged on the most image side of the first lens group
  • the outer diameter ⁇ 2 of the lens is: the outer diameter of the lens arranged closest to the object side of the second lens group
  • ⁇ s the aperture diameter of the diaphragm member.
  • Conditional expression (1) is an expression that prescribes the optimum position on the optical axis of the aperture member in relation to the focal length of the first lens group.
  • the optical system of the present application reduces the light outside the effective luminous flux (greater than the maximum angle of view) that is collected at the focal position of the first lens unit having a positive refractive power, thereby reducing the focal position. Heat generation from nearby members can be reduced, deformation and deterioration of the members can be prevented, and influence on imaging performance can be reduced.
  • conditional expression (1) If the corresponding value of conditional expression (1) is below the lower limit value, the light outside the effective luminous flux (greater than the maximum angle of view) that is condensed at the focal position of the first lens unit with positive refractive power cannot be reduced satisfactorily. This is not preferable because it is difficult to reduce the influence on the imaging performance.
  • the end of the diaphragm member is blocked within the effective light beam of the optical system, and the effective light beam is blocked, thereby affecting the imaging performance. Further, it is not preferable because the light beam is condensed at the end of the diaphragm member, and the diaphragm has heat and affects the optical performance.
  • Conditional expression (2) is an expression that prescribes the optimum aperture diameter of the diaphragm member in relation to the outer diameters of the first lens group and the second lens group.
  • conditional expression (2) If the corresponding value of conditional expression (2) is lower than the lower limit value, it is not preferable because the end of the diaphragm member is blocked within the effective light beam of the optical system, and the effective light beam is blocked, affecting the imaging performance. Further, it is not preferable because the light beam is condensed at the end of the diaphragm member, and the diaphragm has heat and affects the optical performance.
  • the aperture diameter of the diaphragm member is larger than the effective diameter of the optical system at a position along the optical axis of the diaphragm member.
  • the aperture diameter of the aperture member is larger than the effective diameter of the optical system at a position along the optical axis of the aperture member, so that the effective luminous flux is not affected and the positive refractive power is increased.
  • the effective luminous flux maximum angle of view
  • the heat generation of the member near the focal position can be reduced, and deformation and deterioration of the member can be prevented.
  • the impact on performance can be reduced.
  • the aperture diameter of the aperture member is not larger than the effective diameter, since the light beam hitting the aperture member may be reflected and flare into the screen to deteriorate the image formation.
  • the optical system of the present application is capable of zooming, and it is desirable that the distance between the first lens group and the second lens group changes when zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state.
  • the optical system of the present application can realize a variable magnification optical system having good imaging performance.
  • the optical system of the present application is capable of zooming, and it is desirable that the distance between the first lens group and the aperture member changes when zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state.
  • the optical system of the present application does not affect the effective light beam, but reduces the light outside the effective light beam (greater than the maximum angle of view) that is collected at the focal position of the lens unit having a positive refractive power. It is possible to create a state in which heat generation can be reduced most in a state in which nearby members are likely to generate heat, that is, in a state in which the distance between the first lens group and the second lens group is large, and deformation and deterioration of the member can be prevented.
  • a variable magnification optical system that can reduce the influence on the imaging performance can be realized.
  • the optical system of the present application is capable of zooming, and that the distance between the second lens group and the aperture member changes when zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state.
  • the optical system of the present application does not affect the effective light beam, but reduces the light outside the effective light beam (greater than the maximum angle of view) that is collected at the focal position of the lens unit having a positive refractive power. It is possible to create a state in which heat generation can be reduced most in a state in which nearby members are likely to generate heat, that is, in a state in which the distance between the first lens group and the second lens group is large, and deformation and deterioration of the member can be prevented. Thus, a variable magnification optical system that can reduce the influence on the imaging performance can be realized.
  • the optical system of the present application is capable of zooming, and has moving means for moving the diaphragm member along the optical axis when zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state.
  • the optical system of the present application can place the aperture member at the optimum position in the variable magnification optical system, and does not affect the effective light beam, but condenses at the focal position of the lens unit with positive refractive power.
  • the heat generation of the member near the focal position can be reduced, the deformation and deterioration of the member can be prevented, and the influence on the imaging performance can be reduced.
  • a variable magnification optical system can be realized.
  • the diaphragm member has an antireflection member on the surface.
  • the optical system of the present application allows light outside the effective light beam (greater than the maximum angle of view) that hits the aperture member surface to be reflected by the aperture member surface, and repeatedly reflected on the inner surface of the lens barrel to reach the image plane. It is possible to realize an optical system that can reduce the generated flare light and reduce the influence on the imaging performance.
  • the optical system of the present application it is desirable that the position on the optical axis of the end portion on the optical axis side of the diaphragm member is closer to the image plane than the position on the optical axis of the end portion on the lens barrel side of the diaphragm member.
  • the optical system of the present application can prevent interference between the various members arranged in the lens barrel of the optical system and the end of the diaphragm member, and the diaphragm member can be arranged at the optimum position. This reduces the amount of light outside the effective beam (greater than the maximum angle of view) that is focused on the focal position of the positive refracting lens group without affecting the effective beam. Therefore, it is possible to realize a variable magnification optical system that can prevent deformation and deterioration of the member and reduce the influence on the imaging performance.
  • the optical device of the present application is characterized by having the optical system having the above-described configuration. This reduces light outside the effective luminous flux (greater than the maximum angle of view) that is focused at the focal position of the positive refracting lens group, thereby reducing heat generation of the member near the focal position and preventing deformation and deterioration of the member. Thus, the influence on the imaging performance can be reduced, and an optical device having high resolution performance can be realized.
  • variable magnification optical system that is an optical system according to numerical examples of the present application will be described with reference to the accompanying drawings.
  • (First embodiment) 1A, 1B, and 1C are cross-sectional views of the optical system according to the first example of the present application in the wide-angle end state W, the intermediate focal length state M, and the telephoto end state T, respectively.
  • the optical system according to the first example of the present application includes a first lens group G1 having a positive refractive power disposed closest to the object side and a second lens group having a negative refractive power disposed on the image side of the first lens group G1.
  • G2 a third lens group G3 having positive refractive power disposed on the image side of the second lens group G2, a fourth lens group G4 having negative refractive power disposed on the image side of the third lens group G3,
  • the fifth lens group G5 has a positive refractive power and is arranged on the image side of the four lens group G4.
  • An aperture stop S is disposed on the object side of the third lens group G3.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a cemented lens of a negative meniscus lens L11 having a convex surface facing the object side and a biconvex positive lens L12, and a positive meniscus lens L13 having a convex surface facing the object side. Is done.
  • the second lens group G2 has a negative meniscus lens L21 having a convex surface directed toward the object side, a biconcave negative lens L22, a biconvex positive lens L23, and a concave surface directed toward the object side, in order from the object side.
  • the negative meniscus lens L24 is a glass mold aspheric lens having an aspheric lens surface on the object side.
  • a diaphragm member ST is disposed between the first lens group G1 and the second lens group G2.
  • the third lens group G3 includes, in order from the object side, a cemented lens of a negative meniscus lens L31 having a convex surface facing the object side and a biconvex positive lens L32.
  • the fourth lens group G4 includes, in order from the object side, a cemented lens of a biconvex positive lens L41 and a biconcave negative lens L42, and a positive meniscus having a biconcave negative lens L43 and a convex surface facing the object side. It is composed of a cemented lens with the lens L44.
  • the biconcave negative lens L42 is a glass mold aspheric lens having an aspheric lens surface on the object side.
  • the fifth lens group G5 includes, in order from the object side, a cemented lens of a biconvex positive lens L51, a biconvex positive lens L52, and a negative meniscus lens L53 with a concave surface facing the object, and a convex surface on the object side Is composed of a cemented lens of a negative meniscus lens L54 facing the lens and a biconvex positive lens L55, and a negative meniscus lens L56 having a convex surface facing the image side.
  • the negative meniscus lens L56 is a glass mold aspheric lens having an aspheric surface on the image side, and the light beam emitted from the negative meniscus lens L56 forms an image on the image plane I.
  • the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2 increases during zooming from the wide-angle end state W to the telephoto end state T.
  • the distance between the second lens group G2 and the third lens group G3 decreases, the distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 increases, and the distance between the fourth lens group G4 and the fifth lens group G5. Is reduced, the distance between the aperture stop S and the third lens group G3 is reduced, and the first lens group G1 is relative to the image plane I so that the aperture stop S and the fourth lens group G4 move together.
  • the second lens group G2 moves monotonously to the object side, moves from the wide-angle end state W to the intermediate focal length state M to the object side, moves from the intermediate focal length state M to the telephoto end state T, and moves to the image side.
  • the lens group G3 monotonously moves toward the object side, and the aperture stop S, the fourth lens group G4, and the fifth lens group G5 are Moves from Kakutan state W to the intermediate focal length state M to the object side, moves to the image side from the intermediate focal length state M to the telephoto end state T.
  • the aperture member ST When the aperture member ST is zoomed from the wide-angle end state W to the telephoto end state T, the distance between the first lens group G1 and the aperture member ST increases, and the distance between the aperture member ST and the second lens group G2 increases. To do.
  • a low-pass filter (not shown), a sensor cover glass, or the like may be disposed between the negative meniscus lens L56 and the image plane I.
  • Table 1 below lists values of specifications of the optical system according to the present example.
  • f indicates the focal length
  • BF indicates the back focus (the distance on the optical axis between the lens surface closest to the image side and the image plane I).
  • the surface number is the order of the optical surfaces counted from the object side
  • r is the radius of curvature
  • d is the surface interval (the interval between the nth surface (n is an integer) and the n + 1th surface)
  • nd is The refractive index for d-line (wavelength 587.6 nm) and ⁇ d indicate the Abbe number for d-line (wavelength 587.6 nm), respectively.
  • the object plane indicates the object plane
  • the variable indicates the variable plane spacing
  • the (stop) indicates the aperture stop S
  • the image plane indicates the image plane I.
  • the radius of curvature r ⁇ indicates a plane.
  • [Aspherical data] shows an aspherical coefficient and a conic constant when the shape of the aspherical surface shown in [Surface data] is expressed by the following equation.
  • x (h 2 / r) / [1+ ⁇ 1- ⁇ (h / r) 2 ⁇ 1/2 ] + A4h 4 + A6h 6 + A8h 8 + A10h 10
  • h is the height in the direction perpendicular to the optical axis
  • x is the distance (sag amount) from the tangent plane of the apex of the aspheric surface to the aspheric surface at the height h
  • ⁇ is the conic constant.
  • A4, A6, A8, A10 are aspherical coefficients, and r is the radius of curvature of the reference sphere (paraxial radius of curvature).
  • E ⁇ n (n is an integer) indicates “ ⁇ 10 ⁇ n ”, for example “1.234E-05” indicates “1.234 ⁇ 10 ⁇ 5 ”.
  • the secondary aspherical coefficient A2 is 0 and is not shown.
  • FNO is the F number
  • ⁇ is the half angle of view (unit is “°”)
  • Y is the image height
  • TL is the total length of the variable magnification optical system (image from the first surface when focusing on an object at infinity) (Distance on the optical axis to the surface I)
  • dn represents the variable distance between the nth surface and the (n + 1) th surface
  • ⁇ represents the diameter of the aperture stop S.
  • W represents the wide-angle end state
  • T represents the telephoto end state.
  • [Lens Group Data] indicates the start surface and focal length of each lens group.
  • d1 is a distance measured along the optical axis from the most image side lens surface of the first lens group G1 to the most object side lens surface of the second lens group G2, and ds is the first.
  • the distance measured along the optical axis between the lens surface closest to the image side of one lens unit G1 and the aperture of the aperture member ST, ds2 is the lens surface closest to the object of the aperture of the aperture member ST and the second lens unit G2.
  • ⁇ e is the effective beam diameter at the position of the aperture member ST
  • ⁇ s is the aperture diameter of the aperture member ST
  • ⁇ 1 is the lens L13 disposed on the most image side of the first lens group G1. Indicates the outer diameter of the lens L21 arranged closest to the object side of the second lens group G2.
  • [Conditional Expression Corresponding Value] indicates the corresponding value of each conditional expression of the optical system according to the present example.
  • the focal length f, the radius of curvature r, and other length units listed in Table 1 are generally “mm”.
  • the optical system is not limited to this because an equivalent optical performance can be obtained even when proportionally enlarged or proportionally reduced.
  • the aperture diameter ⁇ s of the diaphragm member is larger than the effective beam diameter ⁇ e at the position of the diaphragm member ST.
  • the light attenuation rate by the aperture member ST in the telephoto end state T is about 25% at the image point position of the first lens group G1 at a height of 22 mm from the optical axis, and has a sufficient light attenuation effect. .
  • (Second embodiment) 2A, 2B, and 2C are cross-sectional views of the optical system according to the second embodiment of the present application in the wide-angle end state W, the intermediate focal length state M, and the telephoto end state T, respectively.
  • the optical system according to the second example of the present application includes a first lens group G1 having a positive refractive power disposed closest to the object side and a second lens group having a negative refractive power disposed on the image side of the first lens group G1.
  • G2 a third lens group G3 having positive refractive power disposed on the image side of the second lens group G2, a fourth lens group G4 having negative refractive power disposed on the image side of the third lens group G3,
  • the fifth lens group G5 has a positive refractive power and is arranged on the image side of the four lens group G4.
  • An aperture stop S is disposed on the object side of the third lens group G3.
  • a diaphragm member ST is disposed between the first lens group G1 and the second lens group G2.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a cemented lens of a negative meniscus lens L11 having a convex surface facing the object side and a biconvex positive lens L12, and a positive meniscus lens L13 having a convex surface facing the object side. Is done.
  • the second lens group G2 has a negative meniscus lens L21 having a convex surface directed toward the object side, a biconcave negative lens L22, a biconvex positive lens L23, and a concave surface directed toward the object side, in order from the object side.
  • the negative meniscus lens L24 is a glass mold aspheric lens having an aspheric lens surface on the object side.
  • the third lens group G3 includes, in order from the object side, a cemented lens of a negative meniscus lens L31 having a convex surface facing the object side and a biconvex positive lens L32.
  • the fourth lens group G4 includes, in order from the object side, a cemented lens of a biconvex positive lens L41 and a biconcave negative lens L42, and a positive meniscus having a biconcave negative lens L43 and a convex surface facing the object side. It is composed of a cemented lens with the lens L44.
  • the biconcave negative lens L42 is a glass mold aspheric lens having an aspheric lens surface on the object side.
  • the fifth lens group G5 includes, in order from the object side, a cemented lens of a biconvex positive lens L51, a biconvex positive lens L52, and a negative meniscus lens L53 with a concave surface facing the object, and a convex surface on the object side Is composed of a cemented lens of a negative meniscus lens L54 facing the lens and a biconvex positive lens L55, and a negative meniscus lens L56 having a convex surface facing the image side.
  • the negative meniscus lens L56 is a glass mold aspheric lens having an aspheric surface on the image side, and the light beam emitted from the negative meniscus lens L56 forms an image on the image plane I.
  • the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2 increases during zooming from the wide-angle end state W to the telephoto end state T.
  • the distance between the second lens group G2 and the third lens group G3 decreases, the distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 increases, and the distance between the fourth lens group G4 and the fifth lens group G5. Is reduced, the distance between the aperture stop S and the third lens group G3 is reduced, and the first lens group G1 is relative to the image plane I so that the aperture stop S and the fourth lens group G4 move together.
  • the second lens group G2 moves monotonously to the object side, moves from the wide-angle end state W to the intermediate focal length state M to the object side, moves from the intermediate focal length state M to the telephoto end state T, and moves to the image side.
  • the lens group G3 monotonously moves toward the object side, and the aperture stop S, the fourth lens group G4, and the fifth lens group G5 are Moves from Kakutan state W to the intermediate focal length state M to the object side, moves to the image side from the intermediate focal length state M to the telephoto end state T.
  • the aperture member ST When the aperture member ST is zoomed from the wide-angle end state W to the telephoto end state T, the distance between the first lens group G1 and the aperture member ST increases, and the distance between the aperture member ST and the second lens group G2 increases. To do.
  • a low-pass filter (not shown), a sensor cover glass, or the like may be disposed between the negative meniscus lens L56 and the image plane I.
  • Table 2 below lists values of specifications of the optical system according to the second example.
  • Table 2 Second Example [Surface data] Surface number r d nd ⁇ d Object ⁇ 1 104.5118 1.6000 2.003300 28.27 2 39.3751 7.4000 1.497820 82.57 3 -463.5701 0.1000 4 40.3116 5.4000 1.834810 42.73 5 241.9089 Variable * 6 79.9711 1.0000 1.851350 40.10 7 8.1252 4.8500 8 -14.2116 1.0000 1.883000 40.66 9 124.9279 0.1000 10 30.8124 3.3500 1.808090 22.74 11 -15.1873 0.3000 12 -13.2222 1.0000 1.883000 40.66 13 -23.0302
  • Variable 14 (Aperture) ⁇ Variable 15 26.1923 1.0000 1.954000 33.46 16 12.2483 2.8500 1.719990 50.27 17 -43.5073 Variable 18 14.5527 2.8500 1.497820
  • the aperture diameter ⁇ s of the aperture member is larger than the effective beam diameter ⁇ e at the aperture member ST position.
  • the light attenuation rate by the diaphragm member ST in the telephoto end state T is about 55% at the image point position of the first lens group G1 at a height of 22 mm from the optical axis, and has a sufficient light attenuation effect. .
  • FIG. 3A, 3B, and 3C are cross-sectional views of the optical system according to the third example of the present application in the wide-angle end state W, the intermediate focal length state M, and the telephoto end state T, respectively.
  • the optical system according to the third example includes a first lens group G1 having a positive refractive power disposed closest to the object side, and a second lens group G2 having a negative refractive power disposed on the image side of the first lens group G1.
  • the third lens group G3 having positive refractive power disposed on the image side of the second lens group G2 and the fourth lens group G4 having positive refractive power disposed on the image side of the third lens group G3.
  • An aperture stop S is disposed on the object side of the third lens group G3.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a cemented lens of a negative meniscus lens L11 having a convex surface facing the object side and a biconvex positive lens L12, and a plano-convex positive lens having a convex surface facing the object side. L13.
  • the second lens group G2 includes a negative meniscus lens L21 having a convex surface directed toward the object side, a negative meniscus lens L22 having a concave surface directed toward the object side, a biconvex positive lens L23, and a concave surface facing the object side.
  • the negative meniscus lens L21 is a composite aspherical lens made of a resin material and a glass material in which the lens surface on the object side is aspherical.
  • a diaphragm member ST is disposed between the first lens group G1 and the second lens group G2.
  • the third lens group G3 includes, in order from the object side, a cemented lens of a negative meniscus lens L31 having a convex surface facing the object side and a biconvex positive lens L32.
  • the fourth lens group G4 includes, in order from the object side, a cemented lens of a biconvex positive lens L41 and a negative meniscus lens L42 having a convex surface facing the image side, a positive meniscus lens L43 having a concave surface facing the object side, and both A cemented lens with a concave negative lens L44, a biconvex positive lens L45, a cemented lens with a biconvex positive lens L46 and a biconcave negative lens L47, and a biconvex positive lens L48; It is composed of a cemented lens with a negative meniscus lens L49 having a convex surface facing the image side, and a negative meniscus lens L410 having a concave surface facing the object side.
  • the biconcave negative lens L44 is a glass mold aspheric lens having an aspheric lens surface on the image side
  • the negative meniscus lens L410 is a glass mold aspheric lens having an aspheric lens surface on the image side. It is.
  • the light beam emitted from the negative meniscus lens L410 forms an image on the image plane I.
  • the magnification from the wide-angle end state W to the telephoto end state T increases the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2.
  • the distance between the second lens group G2 and the third lens group G3 is decreased, and the distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 is decreased from the wide-angle end state W to the intermediate focal length state M.
  • the distance state M increases from the telephoto end state T, and the distance between the aperture stop S and the third lens group G3 increases from the wide angle end state W to the intermediate focal length state M, and from the intermediate focal length state M to the telephoto end state T.
  • the first lens group G1 monotonously moves toward the object side with respect to the image plane I
  • the second lens group G2 moves toward the object side
  • the aperture stop S moves toward the object side
  • the third lens group G3 moves toward the fourth lens.
  • the group G4 moves monotonously to the object side.
  • the aperture stop S and the fourth lens group G4 move together.
  • the aperture member ST When the aperture member ST is zoomed from the wide-angle end state W to the telephoto end state T, the distance between the first lens group G1 and the aperture member ST increases, and the distance between the aperture member ST and the second lens group G2 increases. To do.
  • a low-pass filter (not shown), a sensor cover glass, or the like may be disposed between the negative meniscus lens L19 and the image plane I.
  • Table 3 below lists specifications of the lens system according to the third example.
  • Table 3 Third Example [Surface data] Surface number r d nd ⁇ d Object ⁇ 1 145.1831 1.7000 2.001000 29.14 2 36.6390 8.1000 1.497820 82.57 3 -399.3519 0.1000 4 43.2076 6.0000 1.883000 40.66 5 ⁇ variable * 6 436.5967 0.1000 1.553890 38.09 7 87.0031 1.1000 1.834810 42.73 8 8.3001 5.3500 9 -12.6073 1.0000 1.755000 52.34 10 -32.7993 0.8000 11 41.1197 2.9500 1.808090 22.74 12 -19.6043 0.9000 1.883000 40.66 13 -73.1316 Variable 14 (Aperture) ⁇ Variable 15 22.3725 0.9000 1.902650 35.73 16 12.2299 3.4500 1.670030 47.14 17 -59.6992 Variable 18 13.7390 3.6000 1.497820
  • the aperture diameter ⁇ s of the aperture member is larger than the effective beam diameter ⁇ e at the aperture member ST position.
  • the light attenuation rate by the diaphragm member ST in the telephoto end state T is about 33% at the image point position of the first lens group G1 at a height of 22 mm from the optical axis, and has a sufficient light attenuation effect. .
  • FIGS. 4A, 4B, and 4C are cross-sectional views of the optical system according to the fourth example of the present application in the wide-angle end state W, the intermediate focal length state M, and the telephoto end state T, respectively.
  • the optical system according to the fourth example includes a first lens group G1 having a positive refractive power disposed closest to the object side, and a second lens group G2 having a negative refractive power disposed on the image side of the first lens group G1.
  • An aperture stop S is disposed on the object side of the third lens group G3.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a cemented lens of a negative meniscus lens L11 having a convex surface facing the object side and a biconvex positive lens L12, and a plano-convex positive lens having a convex surface facing the object side. L13.
  • the second lens group G2 includes a negative meniscus lens L21 having a convex surface directed toward the object side, a negative meniscus lens L22 having a concave surface directed toward the object side, a biconvex positive lens L23, and a concave surface facing the object side.
  • the negative meniscus lens L21 is a composite aspherical lens made of a resin material and a glass material in which the lens surface on the object side is aspherical.
  • a diaphragm member ST is disposed between the first lens group G1 and the second lens group G2.
  • the third lens group G3 includes, in order from the object side, a cemented lens of a negative meniscus lens L31 having a convex surface facing the object side and a biconvex positive lens L32.
  • the fourth lens group G4 includes, in order from the object side, a cemented lens of a biconvex positive lens L41 and a negative meniscus lens L42 having a convex surface facing the image side, a positive meniscus lens L43 having a concave surface facing the object side, and both A cemented lens with a concave negative lens L44, a biconvex positive lens L45, a cemented lens with a biconvex positive lens L46 and a biconcave negative lens L47, and a biconvex positive lens L48; It is composed of a cemented lens with a negative meniscus lens L49 having a convex surface facing the image side, and a negative meniscus lens L410 having a concave surface facing the object side.
  • the biconcave negative lens L44 is a glass mold aspheric lens having an aspheric lens surface on the image side
  • the negative meniscus lens L410 is a glass mold aspheric lens having an aspheric lens surface on the image side. It is.
  • the light beam emitted from the negative meniscus lens L410 forms an image on the image plane I.
  • the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2 increases.
  • the distance between the second lens group G2 and the third lens group G3 is decreased, and the distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 is decreased from the wide-angle end state W to the intermediate focal length state M.
  • the distance state M increases from the telephoto end state T, and the distance between the aperture stop S and the third lens group G3 increases from the wide angle end state W to the intermediate focal length state M, and from the intermediate focal length state M to the telephoto end state T.
  • the first lens group G1 monotonously moves toward the object side with respect to the image plane I
  • the second lens group G2 moves toward the object side
  • the aperture stop S moves toward the object side
  • the third lens group G3 moves toward the fourth lens.
  • the group G4 moves monotonously to the object side.
  • the aperture stop S and the fourth lens group G4 move together.
  • the aperture member ST When the aperture member ST is zoomed from the wide-angle end state W to the telephoto end state T, the distance between the first lens group G1 and the aperture member ST increases, and the distance between the aperture member ST and the second lens group G2 increases. To do.
  • a low-pass filter (not shown), a sensor cover glass, or the like may be disposed between the negative meniscus lens L19 and the image plane I.
  • Table 4 lists specifications of the lens system according to the fourth example.
  • Table 4 Fourth Example [Surface data] Surface number r d nd ⁇ d Object ⁇ 1 145.1831 1.7000 2.001000 29.14 2 36.6390 8.1000 1.497820 82.57 3 -399.3519 0.1000 4 43.2076 6.0000 1.883000 40.66 5 ⁇ variable * 6 436.5967 0.1000 1.553890 38.09 7 87.0031 1.1000 1.834810 42.73 8 8.3001 5.3500 9 -12.6073 1.0000 1.755000 52.34 10 -32.7993 0.8000 11 41.1197 2.9500 1.808090 22.74 12 -19.6043 0.9000 1.883000 40.66 13 -73.1316 Variable 14 (Aperture) ⁇ Variable 15 22.3725 0.9000 1.902650 35.73 16 12.2299 3.4500 1.670030 47.14 17 -59.6992 Variable 18 13.7390 3.6000 1.497820 82
  • the aperture diameter ⁇ s of the aperture member is larger than the effective beam diameter ⁇ e at the aperture member ST position.
  • the light attenuation rate by the aperture member ST in the telephoto end state T is about 43% at the image point position of the first lens group G1 at a height of 22 mm from the optical axis, and has a sufficient light attenuation effect. .
  • the member near the focal position is obtained by reducing the light outside the effective luminous flux (maximum angle of view) that is focused on the focal position of the lens unit having positive refractive power without affecting the effective luminous flux.
  • the variable power optical system can be realized that can reduce the heat generation of the lens, prevent the deformation and deterioration of the member, and prevent the deterioration of the imaging performance.
  • each said Example has shown one specific example of this invention, and this invention is not limited to these.
  • the following contents can be adopted as appropriate as long as the optical performance of the variable magnification optical system of the present application is not impaired.
  • variable power optical system a numerical example of a variable power optical system was shown as the optical system, but the present application is not limited to this, and a single focus lens may be used.
  • variable magnification optical system of the present application a four-group configuration and a five-group configuration are shown, but the present application is not limited to this, and other group configurations (for example, three groups, six groups, etc.)
  • a double optical system can also be configured.
  • a configuration in which a lens or a lens group is added or deleted to the most object side or the most image side of the variable magnification optical system of the present application may be used.
  • the lens group refers to a portion having at least one lens separated by an air interval that changes during zooming.
  • variable magnification optical system of the present application uses a part of a lens group, an entire lens group, or a plurality of lens groups as a focusing lens group for focusing from an object at infinity to a near object. It is good also as a structure moved to an axial direction.
  • at least a part of the third lens group or at least a part of the fourth lens group is a focusing lens group.
  • Such a focusing lens group can also be applied to autofocus, and is also suitable for driving by an autofocus motor, such as an ultrasonic motor.
  • any lens group or a part thereof is moved as a vibration-proof lens group so as to include a component in a direction perpendicular to the optical axis, or a surface including the optical axis
  • a configuration in which image blur caused by camera shake or the like is corrected by rotationally moving (swinging) inward is also possible.
  • the lens surface of the lens constituting the variable magnification optical system of the present application may be a spherical surface, a flat surface, or an aspheric surface.
  • the lens surface is a spherical surface or a flat surface, it is preferable because lens processing and assembly adjustment are easy, and deterioration of optical performance due to errors in lens processing and assembly adjustment can be prevented. Further, even when the image plane is deviated, it is preferable because there is little deterioration in drawing performance.
  • the lens surface is aspherical, any of aspherical surface by grinding, glass mold aspherical surface in which glass is molded into an aspherical shape, or composite aspherical surface in which resin provided on the glass surface is formed in an aspherical shape Good.
  • the lens surface may be a diffractive surface, and the lens may be a gradient index lens (GRIN lens) or a plastic lens.
  • the aperture stop be disposed in the vicinity of the third lens group or the fourth lens group, and the role of the aperture stop may be substituted with a lens frame without providing a member. Good.
  • an antireflection film having a high transmittance in a wide wavelength range may be applied to the lens surface of the lens constituting the variable magnification optical system of the present application. Thereby, flare and ghost can be reduced, and high optical performance with high contrast can be achieved.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a camera including the optical system of the present application.
  • the camera 1 is a single-lens reflex camera provided with the variable magnification optical system according to the first embodiment as the optical system 2.
  • FIG. 5 in the camera 1 according to the embodiment, light from an object (subject) (not shown) is collected by the optical system 2 according to the first example and is passed through the quick return mirror 3.
  • the image is formed on the second image plane I and is made into a real image by the focusing screen 3 disposed in the vicinity of the image plane I.
  • the light from the focusing screen 3 is reflected by the pentaprism 4 and guided to the eyepiece optical system 6.
  • the light that has become an erect image by the pentaprism 5 is magnified by the eyepiece optical system 6 and guided to the eye point EP. In this way, the photographer can enlarge and observe the subject image as an erect image through the eyepiece optical system 6.
  • the quick return mirror 3 is retracted out of the optical path, and light from the subject (not shown) reaches the image sensor 7. Thereby, the light from the subject is picked up by the image pickup device 7 and recorded as a subject image in a memory (not shown). In this way, the photographer can shoot the subject with the camera 1.
  • variable magnification optical system according to the first embodiment mounted as the optical system 2 on the camera 1 is light outside the effective luminous flux (greater than the maximum angle of view) that is collected at the focal position of the lens unit having positive refractive power.
  • a variable power optical system that reduces heat generation of a member in the vicinity of the focal position, prevents deformation and deterioration of the member, reduces influence on imaging performance, and has high optical performance. Therefore, the camera 1 reduces the heat generation of the member near the focal position by reducing the light outside the effective luminous flux (greater than the maximum angle of view) that is condensed at the focal position of the lens unit having a positive refractive power, thereby reducing the deformation of the member.
  • FIG. 6 shows a sectional view of an example of a lens barrel of a variable magnification optical system that is an optical system of the present application.
  • a cross-sectional view above the optical axis shows a wide-angle end state
  • a cross-sectional view below the optical axis shows a telephoto end state.
  • a first lens group G1, a diaphragm member ST, a second lens group G2, other members, a lens group, and the like are arranged in order from the object side.
  • the first lens group G1, the diaphragm member ST, and the second lens group G2 are fixed to the first lens group frame 104, the diaphragm member frame 106, and the second lens group frame 108, respectively.
  • a mount portion 116 for attaching to and detaching from the camera 1 shown in FIG. 5 is disposed.
  • the first lens group G1, the second lens group G2, and other lens groups move along the optical axis by a known mechanism.
  • the cam cylinder 120 is disposed between the first lens group frame 104 and the second lens group frame 108, and a zoom ring 130 is disposed on the outermost periphery.
  • a connecting member 132 is disposed between the cam cylinder 120 and the zoom ring 130.
  • the cam cylinder 120 is formed with a cam groove rod (not shown) for moving the first lens group frame 104, the second lens group frame 108, and the like along the optical axis.
  • a guide groove hole 140 for moving the aperture member frame ST along the optical axis is formed in the most object side vicinity of the cam cylinder 120.
  • the diaphragm member frame 106 is slidably engaged with the guide groove 140, and a trapezoidal pin 142 is disposed on the diaphragm member 106.
  • One end of the trapezoidal pin 142 is engaged with a diaphragm groove moving cam groove 144 formed in the first lens group frame 104.
  • the cam is transmitted to the cam barrel 120 via the connecting member 132 and cams (not shown) corresponding to the respective moving members formed on the cam barrel 120.
  • the first lens group frame 104, the second lens group frame 108, and the like are moved back and forth along the optical axis via cam pins 134 and 136 engaged with the grooves.
  • the diaphragm member ST moves to the optical axis via a trapezoidal pin 142 engaged with the diaphragm groove moving cam groove 144 formed in the first lens group frame 104 as the first lens group frame 104 moves. Move along.
  • the aperture member moving cam groove 144 ⁇ ⁇ moves the aperture member ST toward the object side during zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state, and after moving from the object side to the image plane side in the vicinity of the telephoto end. It is formed to move to the object side.
  • the diaphragm member ST is formed of an antireflection member on the surface.
  • the lens barrel 100 Since the lens barrel 100 is configured as described above, the effective light flux is not affected, and the light is condensed at the focal position (indicated by the broken line in the drawing) of the positive refractive power lens group (first lens group). By reducing the light outside the effective luminous flux (maximum angle of view), it is possible to reduce the heat generation of the member near the focal position, prevent the deformation and deterioration of the member, and reduce the influence on the imaging performance it can.

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Abstract

最も物体側の正屈折力のレンズ群の焦点位置に集光する有効光束外（最大画角以上）の光を低減することで前記正屈折力のレンズ群の焦点位置近傍の部材の発熱を低減し、部材の変形や劣化を防止し、結像性能への影響を低減することを可能にした光学系を提供する。最も物体側に配置される正屈折力の第１レンズ群（Ｇ１）と、前記第１レンズ群（Ｇ１）の像側に配置される絞り部材（ＳＴ）と、前記絞り部材（ＳＴ）の像側に配置される第２レンズ群（Ｇ２）とを有する光学系において、以下の条件式を満足する。０．２０ ＜ ｄｓ／ｆ１ ＜ ０．６０　１．００×φ２ ＜ φｓ ＜ ０．８×φ１ （単位：ｍｍ）但し、ｄｓ：前記第１レンズ群（Ｇ１）の最も像側のレンズのレンズ面と前記絞り部材（ＳＴ）との光軸上の距離ｆ１：前記第１レンズ群（Ｇ１）の焦点距離φ２：前記第２レンズ群（Ｇ２）の最も物体側に配置されるレンズの外径φｓ：前記絞り部材（ＳＴ）の開口径

Description

光学系、これを具備する光学装置
　本発明は、光学系と、これを具備する光学装置に関する。
　近年、カメラ等に使用される光学系は、高画角化や高開口化に伴い最も物体側のレンズ群が大型化する傾向にある。このためレンズの有効光束外の光が最も物体側のレンズ群に入射して光学性能を悪化させるため、これを防止する対策を施した光学系が提案されている。例えば、特開２００１－２９６４６５号公報を参照。
特開２００１－２９６４６５号公報
　そして、上記光学系において、最も物体側に配置されるレンズ群が正屈折力を有する場合、この光学系の有効光束外（最大画角以上）の光が前記正屈折力のレンズ群に入射し、この正屈折力のレンズ群の焦点位置（像面湾曲面）に集光し、この位置に存在する部材を加熱することで、部材の変形や劣化を生じさせるなどにより光学性能を悪化させることがある。
　本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、最も物体側の正屈折力のレンズ群の焦点位置に集光する有効光束外（最大画角以上）の光を低減することで前記正屈折力のレンズ群の焦点位置近傍の部材の発熱を低減し、部材の変形や劣化を防止し、結像性能への影響を低減することを可能にした光学系と、これを具備する光学装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明は、
　最も物体側に配置される正屈折力の第１レンズ群と、
　前記第１レンズ群の像側に配置される絞り部材と、
　前記絞り部材の像側に配置される第２レンズ群とを有し、
　以下の条件式を満足する状態を有することを特徴とする光学系を提供する。
　０．２０ ＜ ｄｓ／ｆ１ ＜ ０．６０
　１．００×φ２ ＜ φｓ ＜ ０．８×φ１　　（単位：ｍｍ）
但し、
　ｄｓ：前記第１レンズ群の最も像側のレンズのレンズ面と前記絞り部材との光軸上の距離
　ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
　φ１：前記第１レンズ群の最も像側に配置されるレンズの外径
　φ２：前記第２レンズ群の最も物体側に配置されるレンズの外径
　φｓ：前記絞り部材の開口径
　また、本発明は、前記光学系を具備する光学装置を提供する。
　本発明によれば、最も物体側の正屈折力のレンズ群の焦点位置に集光する有効光束外（最大画角以上）の光を低減することで焦点位置近傍の部材の発熱を低減し、部材の変形や劣化を防止し、結像性能への影響を低減することを可能にした光学系と、これを具備する光学装置を提供することができる。
図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃは、それぞれ本願の第１実施例に係る光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、及び望遠端状態における断面図である。 図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃは、それぞれ本願の第２実施例に係る光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、及び望遠端状態における断面図である。 図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃは、それぞれ本願の第３実施例に係る光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、及び望遠端状態における断面図である。 図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃは、それぞれ本願の第４実施例に係る光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、及び望遠端状態における断面図である。 本願の実施例に係る光学系を搭載した光学装置。 本願の実施例に係る光学系のレンズ鏡筒の一例の断面図。
　以下、本願の実施形態にかかる光学系、光学装置について説明する。なお、以下の実施の形態は、発明の理解を容易にするためのものに過ぎず、本願発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。
　本願の光学系は、最も物体側に配置される正屈折力の第１レンズ群と、前記第１レンズ群の像側に配置される絞り部材と、前記絞り部材の像側に配置される第２レンズ群とを有することを特徴としている。この構成により、正屈折力の第１レンズ群の像面湾曲面に沿った焦点位置に集光する有効光束外（最大画角以上）の光を絞り部材により低減することで焦点位置近傍の部材の発熱を低減し、部材の変形や劣化を防止し、結像性能への影響を低減することが可能になる。
　また、本願の光学系は、以下の条件式（１）、（２）を満足する状態を有することを特徴とする。
（１）　０．２０ ＜ ｄｓ／ｆ１ ＜ ０．６０
（２）　 １．００×φ２ ＜ φｓ ＜ ０．８×φ１　　（単位：ｍｍ）
但し、
　ｄｓ：前記第１レンズ群の最も像側のレンズのレンズ面と前記絞り部材との光軸上の距離
　ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
　φ１：前記第１レンズ群の最も像側に配置されるレンズの外径
　φ２：前記第２レンズ群の最も物体側に配置されるレンズの外径
　φｓ：前記絞り部材の開口径
である。
　条件式（１）は、絞り部材の光軸上の最適な位置を第１レンズ群の焦点距離との関係で規定する式である。本願の光学系は、条件式（１）を満足することにより、正屈折力の第１レンズ群の焦点位置に集光する有効光束外（最大画角以上）の光を低減することで焦点位置近傍の部材の発熱を低減し、部材の変形や劣化を防止することができ、結像性能への影響を低減することができる。
　条件式（１）の対応値が下限値を下回ると、正屈折力の第１レンズ群の焦点位置に集光する有効光束外（最大画角以上）の光を良好に低減することができなくなり、結像性能への影響を低減することが難しくなるので好ましくない。
　一方、条件式（１）の対応値が上限値を上回ると、光学系の有効光束内に絞り部材の端部がかかり有効光束を遮り、結像性能に影響を与えるので好ましくない。また、絞り部材の端部に光線が集光し、絞りが熱を持ち光学性能に影響を与えるので好ましくない。
　条件式（２）は、絞り部材の最適な開口径を第１レンズ群と第２レンズ群の外径との関係で規定する式である。本願の光学系は、条件式（２）を満足することにより、正屈折力のレンズ群の焦点位置に集光する有効光束外（最大画角以上）の光を低減することで焦点位置近傍の部材の発熱を低減し、部材の変形や劣化を防止することができ、結像性能への影響を低減することができる。
　条件式（２）の対応値が下限値を下回ると、光学系の有効光束内に絞り部材の端部がかかり有効光束を遮り、結像性能に影響を与えるので好ましくない。また、絞り部材の端部に光線が集光し、絞りが熱を持ち光学性能に影響を与えるので好ましくない。
　一方、条件式（２）の対応値が上限値を上回ると、正屈折力の第１レンズ群の焦点位置に集光する有効光束外（最大画角以上）の光を良好に低減することができなくなり、結像性能への影響を低減することが難しくなるので好ましくない。
　また、本願の光学系は、前記絞り部材の開口径は、当該絞り部材の光軸に沿った位置における前記光学系の有効径より大きいことが望ましい。
　本願の光学系では、前記絞り部材の開口径は、当該絞り部材の光軸に沿った位置における前記光学系の有効径より大きいことにより、有効光束には影響を与えず、正屈折力の第１レンズ群の焦点位置に集光する有効光束（最大画角）外の光を低減することで焦点位置近傍の部材の発熱を低減し、部材の変形や劣化を防止することができ、結像性能への影響を低減することができる。また、絞り部材の開口径が有効径より大きくない場合、絞り部材にあたる光線が反射して画面内にフレアとなって到達し結像を悪化させることがあるため、好ましくない。
　また、本願の光学系は変倍可能であって、広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が変化することが望ましい。この構成により、本願の光学系は、良好な結像性能を有する変倍光学系を実現することができる。
　また、本願の光学系は変倍可能であって、広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記第１レンズ群と前記絞り部材の間隔が変化することが望ましい。この構成により、本願の光学系は、有効光束には影響を与えず、正屈折力のレンズ群の焦点位置に集光する有効光束外（最大画角以上）の光を低減することで焦点位置近傍の部材の発熱しやすい状態、即ち第１レンズ群と第２レンズ群の距離が離れた状態において、最も発熱を低減できる状態を作ることが可能となり、部材の変形や劣化を防止することができ、結像性能への影響を低減することができる変倍光学系を実現することができる。
　また、本願の光学系は変倍可能であって、広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記第２レンズ群と前記絞り部材の間隔が変化することが望ましい。この構成により、本願の光学系は、有効光束には影響を与えず、正屈折力のレンズ群の焦点位置に集光する有効光束外（最大画角以上）の光を低減することで焦点位置近傍の部材の発熱しやすい状態、即ち第１レンズ群と第２レンズ群の距離が離れた状態において、最も発熱を低減できる状態を作ることが可能となり、部材の変形や劣化を防止することができ、結像性能への影響を低減することができる変倍光学系を実現することができる。
　また、本願の光学系は変倍可能であって、広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記絞り部材を光軸に沿って移動する移動手段を有することが好ましい。この構成により、本願の光学系は、変倍光学系において、絞り部材を最適位置に配置することができ、有効光束には影響を与えず、正屈折力のレンズ群の焦点位置に集光する有効光束外（最大画角以上）の光を低減することで焦点位置近傍の部材の発熱を低減し、部材の変形や劣化を防止することができ、結像性能への影響を低減することができる変倍光学系を実現することができる。
　また、本願の光学系において、前記絞り部材は、表面に反射防止部材を有することが望ましい。この構成により、本願の光学系は、絞り部材表面に当たった有効光束外（最大画角以上）の光が絞り部材表面で反射し、鏡筒内面で反射を繰り返して像面に到達することで発生するフレア光を低減し、結像性能への影響を低減することができる光学系を実現することができる。
　また、本願の光学系は、前記絞り部材の光軸側端部の光軸上の位置は、当該絞り部材の鏡筒側端部の光軸上の位置より像面側にあることが望ましい。この構成により、本願の光学系は、光学系の鏡筒内に配置された各種部材と絞り部材の端部とが干渉することを防止することができ、絞り部材を最適位置に配置することができ、有効光束には影響を与えず、正屈折力のレンズ群の焦点位置に集光する有効光束外（最大画角以上）の光を低減することで焦点位置近傍の部材の発熱を低減し、部材の変形や劣化を防止することができ、結像性能への影響を低減することができる変倍光学系を実現することができる。
　本願の光学装置は、上述した構成の光学系を有することを特徴としている。これにより、正屈折力のレンズ群の焦点位置に集光する有効光束外（最大画角以上）の光を低減することで焦点位置近傍の部材の発熱を低減し、部材の変形や劣化を防止することができ、結像性能への影響を低減することができ、高い決像性能を有する光学装置を実現することができる。
　以下、本願の数値実施例に係る光学系であ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、図１Ｃは、それぞれ本願の第１実施例に係る光学系の広角端状態Ｗ、中間焦点距離状態Ｍ、及び望遠端状態Ｔにおける断面図である。
　本願の第１実施例に係る光学系は、最も物体側に配置される正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、第１レンズ群Ｇ１の像側に配置される負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、第２レンズ群Ｇ２の像側に配置される正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、第３レンズ群Ｇ３の像側に配置される負屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、第４レンズ群Ｇ４の像側に配置される正屈折力の第５レンズ群Ｇ５から構成される。第３レンズ群Ｇ３の物体側には開口絞りＳが配置される。
　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負メニスカスレンズＬ１１と両凸形状の正レンズＬ１２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３から構成される。
　第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、両凸形状の正レンズＬ２３と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２４から構成され、負メニスカスレンズＬ２４は、物体側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズである。
　第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に絞り部材ＳＴが配置される。
　第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１と両凸形状の正レンズＬ３２との接合レンズで構成される。
　第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ４１と両凹形状の負レンズＬ４２との接合レンズと、両凹形状の負レンズＬ４３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４４との接合レンズで構成される。両凹形状の負レンズＬ４２は、物体側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズである。
　第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ５１と、両凸形状の正レンズＬ５２と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５３との接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５４と両凸形状の正レンズＬ５５との接合レンズと、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５６から構成される。負メニスカスレンズＬ５６は、像側の面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズであり、負メニスカスレンズＬ５６から射出した光線は像面Ｉに結像する。
　以上の構成の下、本第１実施例に係る光学系では、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は増大し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔は減少し、開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３との間隔は減少し、開口絞りＳと第４レンズ群Ｇ４は一体に移動するように、像面Ｉに対して、第１レンズ群Ｇ１は単調に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は広角端状態Ｗから中間焦点距離状態Ｍまで物体側へ移動し、中間焦点距離状態Ｍから望遠端状態Ｔまで像側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は単調に物体側へ移動し、開口絞りＳと第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５は、広角端状態Ｗから中間焦点距離状態Ｍまで物体側へ移動し、中間焦点距離状態Ｍから望遠端状態Ｔまで像側へ移動する。
　絞り部材ＳＴは、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と絞り部材ＳＴとの間隔は増大し、絞り部材ＳＴと第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大する。
　なお、本第１実施例においては不図示のローパスフィルターやセンサーカバーガラスなどを負メニスカスレンズＬ５６と像面Ｉの間に配置してもよい。
　以下の表１に、本実施例に係る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はバックフォーカス（最も像側のレンズ面と像面Ｉとの光軸上の距離）を示す。
　[面データ]において、面番号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）に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、物面は物体面、可変は可変の面間隔、（絞り）は開口絞りＳ、像面は像面Ｉ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。非球面は面番号に＊を付して曲率半径ｒの欄に近軸曲率半径の値を示している。空気の屈折率ｎｄ＝1.000000の記載は省略している。
　［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］
　　＋A4ｈ４＋A6ｈ６＋A8ｈ８＋A10ｈ１０
　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（サグ量）、κを円錐定数、A4，A6，A8，A10を非球面係数、ｒを基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）とする。なお、「E－n」（nは整数）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A2は０であり、記載を省略している。
　［各種データ］において、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角（単位は「°」）、Ｙは像高、ＴＬは変倍光学系の全長（無限遠物体合焦時の第１面から像面Ｉまでの光軸上の距離）、dnは第n面と第n+1面との可変の間隔、φは開口絞りＳの絞り径をそれぞれ示す。なお、Ｗは広角端状態、Ｍ中間焦点距離状態、Ｔは望遠端状態をそれぞれ示す。
　［レンズ群データ］には、各レンズ群の始面と焦点距離を示す。
　［絞り部材配置］において、d1は第１レンズ群Ｇ１の最も像側のレンズ面から第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ面までの距離を光軸に沿って測った距離、dsは第１レンズ群Ｇ１の最も像側のレンズ面と絞り部材ＳＴの開口部とを光軸に沿って測った距離、ds2は絞り部材ＳＴの開口部と第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ面までの距離を光軸に沿って測った距離、φｅは絞り部材ＳＴ位置における光線有効径、φｓは絞り部材ＳＴの開口径、φ１は第１レンズ群Ｇ１の最も像側に配置されるレンズＬ１３の外径、φ２は第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置されるレンズＬ２１の外径をそれぞれ示す。
　［条件式対応値］には、本実施例に係る光学系の各条件式の対応値を示す。
　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］ 
面番号       r          d        nd          νd
 物面       ∞
 
   1      104.5118     1.6000    2.003300    28.27 
   2       39.3751     7.4000    1.497820    82.57 
   3     -463.5701     0.1000
   4       40.3116     5.4000    1.834810    42.73 
   5      241.9089      可変
　
 ＊6       79.9711     1.0000    1.851350    40.10 
   7        8.1252     4.8500
   8      -14.2116     1.0000    1.883000    40.66
   9      124.9279     0.1000
  10       30.8124     3.3500    1.808090    22.74
  11      -15.1873     0.3000
  12      -13.2222     1.0000    1.883000    40.66
  13      -23.0302      可変
　
  14（絞り） ∞         可変
                            
  15       26.1923      1.0000    1.954000   33.46
  16       12.2483      2.8500    1.719990   50.27
  17      -43.5073       可変      
　
  18       14.5527      2.8500    1.497820   82.57
  19      -40.3302      1.0000    1.950000   29.37
  20      173.4596      2.1500
＊21     -105.0156      1.0000    1.806100   40.71
  22       10.9037      2.2000    1.808090   22.74
  23       28.6084       可変      
　
  24       30.6882      2.8500    1.579570   53.74
  25      -18.3905      0.1000
  26       18.8919      3.6000    1.518230   58.82
  27      -13.1344      1.0000    2.000690   25.46
  28    -2198.5412      0.7500
  29      412.2295      1.0000    1.954000   33.46
  30       12.8823      3.5000    1.755200   27.57
  31      -23.7185      1.1500
  32      -16.1296      1.0000    1.806100   40.71
＊33      -97.3104       ＢＦ
 
 像面       ∞
 
［非球面データ］
第6面
κ  -8.7294
A4   4.64796E-05
A6  -4.09659E-07
A8   2.44519E-09
A10 -9.90503E-12
 
第21面
κ  -1.5760
A4   1.72590E-05
A6   9.45415E-08
A8  -1.00397E-09
A10  0.00000E+00
 
第33面
κ -19.8082
A4  -1.67719E-05
A6  -2.11776E-07
A8  -4.15932E-10
A10 -1.15008E-11
 
［各種データ］
変倍比     9.42
 
           Ｗ       Ｔ
   f      10.30 ～ 97.00
 FNO       4.09 ～  5.81
  ω      40.21 ～  4.76°
   Y       8.19 ～  8.19
 
            Ｗ          Ｍ         Ｔ
   f      10.30000   50.00013   97.00039
  ω      40.21337    9.15519    4.75685
 FNO       4.09       5.78       5.81
  φ       7.68       8.50       9.20
  TL     100.29944  130.25093  139.59967
  d5       2.10000   28.50000   39.66696
  d13     17.38897    3.31447    2.00000
  d14      4.87082    3.98262    1.60000
  d17      2.59389    3.48209    5.86471
  d23      5.29632    3.42829    3.30000
 ＢＦ     13.94944   33.44346   33.06800
 
［レンズ群データ］
　群          始面      ｆ
  1（ｆ１）     1     64.38705
  2             6     -9.57903
  3            15     29.91408
  4            18    -81.48313
  5            24     28.77173
 
［絞り部材配置］
               Ｗ        Ｍ         Ｔ
 f          10.30000   50.00013   97.00039
d5           2.10000   28.50000   39.66696
ds           1.80000   16.20000   16.20000
ds2          0.30000   12.30000   23.46696
φｅ        19.6       20.7       24.4
 
 φs ＝ 26.5
 φ１＝ 40.0
 φ２＝ 17.5
 
［条件式対応値］
（１）　ｄｓ／ｆ１　＝　０．２５ (望遠端状態Ｔにおいて)
（２）　φｓ　＝　２６．５　　（単位：ｍｍ）
     １．００×φ２　＝　１７．５　　
     ０．８０×φ１　＝　３２．０　　
 
　本第１実施例に係る光学系では、絞り部材の開口径φsは、絞り部材ＳＴ位置における光線有効径φｅより大きい。また、望遠端状態Ｔにおける絞り部材ＳＴによる減光率は、光軸からの高さ２２ｍｍにおける第１レンズ群Ｇ１の像点位置において約２５％であり、十分な減光効果を有している。
　（第２実施例）
　図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃはそれぞれ、本願の第２実施例に係る光学系の広角端状態Ｗ、中間焦点距離状態Ｍ、及び望遠端状態Ｔにおける断面図である。
　本願の第２実施例に係る光学系は、最も物体側に配置される正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、第１レンズ群Ｇ１の像側に配置される負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、第２レンズ群Ｇ２の像側に配置される正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、第３レンズ群Ｇ３の像側に配置される負屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、第４レンズ群Ｇ４の像側に配置される正屈折力の第５レンズ群Ｇ５から構成される。第３レンズ群Ｇ３の物体側には開口絞りＳが配置される。
　第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に絞り部材ＳＴが配置される。
　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負メニスカスレンズＬ１１と両凸形状の正レンズＬ１２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３から構成される。
　第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、両凸形状の正レンズＬ２３と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２４から構成され、負メニスカスレンズＬ２４は、物体側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズである。
　第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１と両凸形状の正レンズＬ３２との接合レンズで構成される。
　第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ４１と両凹形状の負レンズＬ４２との接合レンズと、両凹形状の負レンズＬ４３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４４との接合レンズで構成される。両凹形状の負レンズＬ４２は、物体側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズである。
　第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ５１と、両凸形状の正レンズＬ５２と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５３との接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５４と両凸形状の正レンズＬ５５との接合レンズと、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５６から構成される。負メニスカスレンズＬ５６は像側の面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズであり、負メニスカスレンズＬ５６から射出した光線は像面Ｉに結像する。
　以上の構成の下、本第２実施例に係る光学系では、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は増大し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔は減少し、開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３との間隔は減少し、開口絞りＳと第４レンズ群Ｇ４は一体に移動するように、像面Ｉに対して、第１レンズ群Ｇ１は単調に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は広角端状態Ｗから中間焦点距離状態Ｍまで物体側へ移動し、中間焦点距離状態Ｍから望遠端状態Ｔまで像側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は単調に物体側へ移動し、開口絞りＳと第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５は、広角端状態Ｗから中間焦点距離状態Ｍまで物体側へ移動し、中間焦点距離状態Ｍから望遠端状態Ｔまで像側へ移動する。
　絞り部材ＳＴは、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と絞り部材ＳＴとの間隔は増大し、絞り部材ＳＴと第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大する。
　なお、本第２実施例においては不図示のローパスフィルターやセンサーカバーガラスなどを負メニスカスレンズＬ５６と像面Ｉの間に配置してもよい。
　以下の表２に、本第２実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
　（表２）第２実施例
 
［面データ］ 
面番号       r          d        nd          νd
 物面       ∞
 
   1      104.5118     1.6000    2.003300    28.27 
   2       39.3751     7.4000    1.497820    82.57 
   3     -463.5701     0.1000
   4       40.3116     5.4000    1.834810    42.73 
   5      241.9089      可変
　
 ＊6       79.9711     1.0000    1.851350    40.10 
   7        8.1252     4.8500
   8      -14.2116     1.0000    1.883000    40.66
   9      124.9279     0.1000
  10       30.8124     3.3500    1.808090    22.74
  11      -15.1873     0.3000
  12      -13.2222     1.0000    1.883000    40.66
  13      -23.0302      可変
　
  14（絞り） ∞         可変
                            
  15       26.1923      1.0000    1.954000   33.46
  16       12.2483      2.8500    1.719990   50.27
  17      -43.5073       可変      
　
  18       14.5527      2.8500    1.497820   82.57
  19      -40.3302      1.0000    1.950000   29.37
  20      173.4596      2.1500
＊21     -105.0156      1.0000    1.806100   40.71
  22       10.9037      2.2000    1.808090   22.74
  23       28.6084       可変      
　
  24       30.6882      2.8500    1.579570   53.74
  25      -18.3905      0.1000
  26       18.8919      3.6000    1.518230   58.82
  27      -13.1344      1.0000    2.000690   25.46
  28    -2198.5412      0.7500
  29      412.2295      1.0000    1.954000   33.46
  30       12.8823      3.5000    1.755200   27.57
  31      -23.7185      1.1500
  32      -16.1296      1.0000    1.806100   40.71
＊33      -97.3104       ＢＦ
 
 像面       ∞
 
［非球面データ］
第6面
κ  -8.7294
A4   4.64796E-05
A6  -4.09659E-07
A8   2.44519E-09
A10 -9.90503E-12
 
第21面
κ  -1.5760
A4   1.72590E-05
A6   9.45415E-08
A8  -1.00397E-09
A10  0.00000E+00
 
第33面
κ -19.8082
A4  -1.67719E-05
A6  -2.11776E-07
A8  -4.15932E-10
A10 -1.15008E-11
 
［各種データ］
変倍比     9.42
 
           Ｗ       Ｔ
   f      10.30 ～ 97.00
 FNO       4.09 ～  5.81
  ω      40.21 ～  4.76°
   Y       8.19 ～  8.19
 
            Ｗ          Ｍ         Ｔ
   f      10.30000   50.00013   97.00039
  ω      40.21337    9.15519    4.75685
 FNO       4.09       5.78       5.81
  φ       7.68       8.50       9.20
  TL     100.29944  130.25093  139.59967
  d5       2.10000   28.50000   39.66696
  d13     17.38897    3.31447    2.00000
  d14      4.87082    3.98262    1.60000
  d17      2.59389    3.48209    5.86471
  d23      5.29632    3.42829    3.30000
 ＢＦ     13.94944   33.44346   33.06800
 
［レンズ群データ］
　群          始面     ｆ
  1（ｆ１）    1      64.387056
  2            6      -9.57903
  3           15      29.91408
  4           18     -81.48313
  5           24      28.77173
 
［絞り部材配置］
             Ｗ        Ｍ         Ｔ
f         10.30000   50.00013   97.00039
d5         2.10000   28.50000   39.66696
ds         2.40000   20.40000   28.60000
ds2       -0.30000    8.10000   11.06696
φｅ      17.2       16.6       14.5
 
 φs ＝ 22.5
 φ１＝ 40.0
 φ２＝ 17.5
 
［条件式対応値］
（１）　ｄｓ／ｆ１　＝　０．４４　(望遠端状態において)
（２）　φｓ　＝　２２．５　　（単位：ｍｍ）
     １．００×φ２　＝　１７．５　　
     ０．８０×φ１　＝　３２．０　　
 
　本第２実施例に係る光学系では、絞り部材の開口径φsは、絞り部材ＳＴ位置における光線有効径φｅより大きい。また、望遠端状態Ｔにおける絞り部材ＳＴによる減光率は、光軸からの高さ２２ｍｍにおける第１レンズ群Ｇ１の像点位置において約５５％であり、十分な減光効果を有している。
　（第３実施例）
　図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃはそれぞれ、本願の第３実施例に係る光学系の広角端状態Ｗ、中間焦点距離状態Ｍ、及び望遠端状態Ｔにおける断面図である。
　第３実施例に係る光学系は、最も物体側に配置される正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、第１レンズ群Ｇ１の像側に配置される負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、第２レンズ群Ｇ２の像側に配置される正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、第３レンズ群Ｇ３の像側に配置される正屈折力の第４レンズ群Ｇ４から構成される。第３レンズ群Ｇ３の物体側には開口絞りＳが配置される。
　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負メニスカスレンズＬ１１と両凸形状の正レンズＬ１２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた平凸形状の正レンズＬ１３から構成される。
　第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、両凸形状の正レンズＬ２３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２４との接合レンズから構成され、負メニスカスレンズＬ２１は、物体側のレンズ面を非球面形状とした樹脂材料とガラス材料の複合型非球面レンズである。
　第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に絞り部材ＳＴが配置される。
　第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１と両凸形状の正レンズＬ３２との接合レンズで構成される。
　第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ４１と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４２との接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４３と両凹形状の負レンズＬ４４との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ４５と、両凸形状の正レンズＬ４６と両凹形状の負レンズＬ４７との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ４８と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４９との接合レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４１０から構成される。両凹形状の負レンズＬ４４は、像側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズであり、負メニスカスレンズＬ４１０は、像側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズである。負メニスカスレンズＬ４１０から射出した光線は像面Ｉに結像する。
　以下の構成の下、本第３実施例に係る光学系では、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は、広角端状態Ｗから中間焦点距離状態Ｍまで減少し、中間焦点距離状態Ｍから望遠端状態Ｔまで増大し、開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３との間隔は、広角端状態Ｗから中間焦点距離状態Ｍまで増大し、中間焦点距離状態Ｍから望遠端状態Ｔまで減少し、像面Ｉに対して、第１レンズ群Ｇ１は単調に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４は単調に物体側へ移動する。また、開口絞りＳと第４レンズ群Ｇ４は一体に移動する。
　絞り部材ＳＴは、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と絞り部材ＳＴとの間隔は増大し、絞り部材ＳＴと第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大する。
　なお、本実施例においては不図示のローパスフィルターやセンサーカバーガラスなどを負メニスカスレンズＬ１９と像面Ｉの間に配置してもよい。
　以下の表３に第３実施例に係るレンズ系の諸元値を掲げる。
　（表３）第３実施例
 
［面データ］ 
面番号       r          d        nd          νd
 物面       ∞
 
   1     145.1831      1.7000    2.001000    29.14  
   2      36.6390      8.1000    1.497820    82.57  
   3    -399.3519      0.1000  
   4      43.2076      6.0000    1.883000    40.66  
   5        ∞          可変
　
 ＊6     436.5967      0.1000    1.553890    38.09  
   7      87.0031      1.1000    1.834810    42.73  
   8       8.3001      5.3500  
   9     -12.6073      1.0000    1.755000    52.34  
  10     -32.7993      0.8000
  11      41.1197      2.9500    1.808090    22.74  
  12     -19.6043      0.9000    1.883000    40.66  
  13     -73.1316       可変
　
  14（絞り） ∞         可変
　
  15      22.3725      0.9000    1.902650    35.73  
  16      12.2299      3.4500    1.670030    47.14  
  17     -59.6992       可変
　
  18      13.7390      3.6000    1.497820    82.57  
  19     -24.8201      0.9000    2.000690    25.46  
  20    -270.0138      2.2000
  21    -117.0547      2.0500    1.846660    23.80  
  22     -15.9850      1.0000    1.773770    47.25  
＊23      24.1750      2.0836
  24      66.3654      2.8000    1.568830    56.00  
  25     -15.4473      0.1000
  26      44.9939      2.7500    1.517420    52.20  
  27     -15.2012      0.9000    1.903660    31.27  
  28      29.9926      0.3000    
  29      14.6093      5.0500    1.672700    32.19  
  30      -9.1997      0.9000    2.000690    25.46  
  31     -24.3892      1.4000
  32     -12.8617      1.0000    1.851350    40.10  
＊33     -27.4946       可変
 
 像面       ∞
 
［非球面データ］
第6面
κ  20.0000
A4   9.17458E-05
A6  -6.51986E-07
A8   2.69890E-09
A10 -1.23751E-11
 
第23面
κ   0.4823
A4  -7.24815E-06
A6  -3.60139E-07
A8   4.05630E-09
A10  0.00000E+00
 
第33面
κ -20.0000 
A4  -1.22780E-04
A6   8.28360E-07
A8  -6.05245E-09
A10 -9.88805E-11
 
［各種データ］
変倍比     9.42
 
           Ｗ       Ｔ
   f      10.30 ～  96.99
 FNO       4.12 ～   5.81
  ω      40.44 ～   4.73°
   Y       8.19 ～   8.19
 
            Ｗ          Ｍ         Ｔ
   f      10.30260   30.00000   96.99284
  ω      40.44283   14.85841    4.72723
 FNO       4.12       5.48       5.81
  φ       8.12       8.12       9.70
  TL     103.02710  121.37977  143.32397
  d5       2.10606   20.13084   40.20889
 d13      19.66416    6.24359    1.80000 
 d14       4.27874    4.97381    1.80000 
 d17       3.43763    2.74256    5.91637 
 ＢＦ     14.05688   27.80535   34.11509
 
［レンズ群データ］
　群        始面      ｆ
  1（ｆ１）  1      64.09778
  2          6     -10.16794
  3         15      31.06055
  4         18      67.05869
 
［絞り部材配置］
             Ｗ        Ｍ         Ｔ
f         10.30260   30.00000   96.99284
d5         2.10606   20.13084   40.20889
ds         3.20000   13.60000   25.00000
ds2       -1.09394    6.53084   15.20889
φｅ      14.6       18.3       18.0
 
 φs ＝ 27.2
 φ１＝ 39.5
 φ２＝ 21.5
 
［条件式対応値］
（１）　ｄｓ／ｆ１　＝　０．３９ (望遠端状態において)
（２）　φｓ　＝　２７．２　　（単位：ｍｍ）
     １．００×φ２　＝　２１．５　　
     ０．８０×φ１　＝　３１．６　　
 
　本第３実施例に係る光学系では、絞り部材の開口径φsは、絞り部材ＳＴ位置における光線有効径φｅより大きい。また、望遠端状態Ｔにおける絞り部材ＳＴによる減光率は、光軸からの高さ２２ｍｍにおける第１レンズ群Ｇ１の像点位置において約３３％であり、十分な減光効果を有している。
　（第４実施例）
　図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃはそれぞれ、本願の第４実施例に係る光学系の広角端状態Ｗ、中間焦点距離状態Ｍ、及び望遠端状態Ｔにおける断面図である。
　第４実施例に係る光学系は、最も物体側に配置される正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、第１レンズ群Ｇ１の像側に配置される負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、第２レンズ群Ｇ２の像側に配置される正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、第３レンズ群Ｇ３の像側に配置される正屈折力の第４レンズ群Ｇ４から構成される。第３レンズ群Ｇ３の物体側には開口絞りＳが配置される。
　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負メニスカスレンズＬ１１と両凸形状の正レンズＬ１２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた平凸形状の正レンズＬ１３から構成される。
　第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、両凸形状の正レンズＬ２３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２４との接合レンズから構成され、負メニスカスレンズＬ２１は、物体側のレンズ面を非球面形状とした樹脂材料とガラス材料の複合型非球面レンズである。
　第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に絞り部材ＳＴが配置される。
　第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１と両凸形状の正レンズＬ３２との接合レンズで構成される。
　第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ４１と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４２との接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４３と両凹形状の負レンズＬ４４との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ４５と、両凸形状の正レンズＬ４６と両凹形状の負レンズＬ４７との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ４８と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４９との接合レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４１０から構成される。両凹形状の負レンズＬ４４は、像側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズであり、負メニスカスレンズＬ４１０は、像側のレンズ面を非球面形状としたガラスモールド非球面レンズである。負メニスカスレンズＬ４１０から射出した光線は像面Ｉに結像する。
　以下の構成の下、本第４実施例に係る光学系では、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は、広角端状態Ｗから中間焦点距離状態Ｍまで減少し、中間焦点距離状態Ｍから望遠端状態Ｔまで増大し、開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３との間隔は、広角端状態Ｗから中間焦点距離状態Ｍまで増大し、中間焦点距離状態Ｍから望遠端状態Ｔまで減少し、像面Ｉに対して、第１レンズ群Ｇ１は単調に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４は単調に物体側へ移動する。また、開口絞りＳと第４レンズ群Ｇ４は一体に移動する。
　絞り部材ＳＴは、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と絞り部材ＳＴとの間隔は増大し、絞り部材ＳＴと第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大する。
　なお、本実施例においては不図示のローパスフィルターやセンサーカバーガラスなどを負メニスカスレンズＬ１９と像面Ｉの間に配置してもよい。
　以下の表４に第４実施例に係るレンズ系の諸元値を掲げる。
　（表４）第４実施例
 
［面データ］ 
面番号       r          d        nd          νd
 物面       ∞
 
   1     145.1831      1.7000    2.001000    29.14  
   2      36.6390      8.1000    1.497820    82.57  
   3    -399.3519      0.1000  
   4      43.2076      6.0000    1.883000    40.66  
   5        ∞          可変
　
 ＊6     436.5967      0.1000    1.553890    38.09  
   7      87.0031      1.1000    1.834810    42.73  
   8       8.3001      5.3500  
   9     -12.6073      1.0000    1.755000    52.34  
  10     -32.7993      0.8000
  11      41.1197      2.9500    1.808090    22.74  
  12     -19.6043      0.9000    1.883000    40.66  
  13     -73.1316       可変
　
  14（絞り） ∞         可変
　
  15      22.3725      0.9000    1.902650    35.73  
  16      12.2299      3.4500    1.670030    47.14  
  17     -59.6992       可変
　
  18      13.7390      3.6000    1.497820    82.57  
  19     -24.8201      0.9000    2.000690    25.46  
  20    -270.0138      2.2000
  21    -117.0547      2.0500    1.846660    23.80  
  22     -15.9850      1.0000    1.773770    47.25  
＊23      24.1750      2.0836
  24      66.3654      2.8000    1.568830    56.00  
  25     -15.4473      0.1000
  26      44.9939      2.7500    1.517420    52.20  
  27     -15.2012      0.9000    1.903660    31.27  
  28      29.9926      0.3000    
  29      14.6093      5.0500    1.672700    32.19  
  30      -9.1997      0.9000    2.000690    25.46  
  31     -24.3892      1.4000
  32     -12.8617      1.0000    1.851350    40.10  
＊33     -27.4946       可変
 
 像面       ∞
 
［非球面データ］
第6面
κ  20.0000
A4   9.17458E-05
A6  -6.51986E-07
A8   2.69890E-09
A10 -1.23751E-11
 
第23面
κ   0.4823
A4  -7.24815E-06
A6  -3.60139E-07
A8   4.05630E-09
A10  0.00000E+00
 
第33面
κ -20.0000 
A4  -1.22780E-04
A6   8.28360E-07
A8  -6.05245E-09
A10 -9.88805E-11
 
［各種データ］
変倍比     9.42
 
           Ｗ       Ｔ
   f      10.30 ～  96.99
 FNO       4.12 ～   5.81
  ω      40.44 ～   4.73°
   Y       8.19 ～   8.19
 
            Ｗ          Ｍ         Ｔ
   f      10.30260   30.00000   96.99284
  ω      40.44283   14.85841    4.72723
 FNO       4.12       5.48       5.81
  φ       8.12       8.12       9.70
  TL     103.02710  121.37977  143.32397
  d5       2.10606   20.13084   40.20889
 d13      19.66416    6.24359    1.80000 
 d14       4.27874    4.97381    1.80000 
 d17       3.43763    2.74256    5.91637 
 ＢＦ     14.05688   27.80535   34.11509
 
［レンズ群データ］
　群        始面      ｆ
  1（ｆ１）  1      64.09778
  2          6     -10.16794
  3         15      31.06055
  4         18      67.05869
 
［絞り部材配置］
             Ｗ        Ｍ         Ｔ
f         10.30260   30.00000   96.99284
d5         2.10606   20.13084   40.20889
ds         4.20000   10.10000   21.40000
ds2       -2.09394   10.03084   18.80889
φｅ      10.7       22.4       20.8
 
 φs ＝ 25.0
 φ１＝ 39.5
 φ２＝ 21.5
 
［条件式対応値］
（１）　ｄｓ／ｆ１　＝　０．３３ (望遠端状態において)
（２）　φｓ　＝　２５．０　　（単位：ｍｍ）
     １．００×φ２　＝　２１．５　　
     ０．８０×φ１　＝　３１．６　　
 
　本第４実施例に係る光学系では、絞り部材の開口径φsは、絞り部材ＳＴ位置における光線有効径φｅより大きい。また、望遠端状態Ｔにおける絞り部材ＳＴによる減光率は、光軸からの高さ２２ｍｍにおける第１レンズ群Ｇ１の像点位置において約４３％であり、十分な減光効果を有している。
　上記各実施例によれば、有効光束には影響を与えず、正屈折力のレンズ群の焦点位置に集光する有効光束（最大画角）外の光を低減することで焦点位置近傍の部材の発熱を低減し、部材の変形や劣化を防止することができ、結像性能の劣化を防止することができ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、本願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。
　上記各実施例では、光学系として変倍光学系の数値実施例を示したが、本願はこれに限られず単焦点レンズでもかまわない。
　また、本願の変倍光学系の数値実施例として４群構成と５群構成のものを示したが、本願はこれに限られず、その他の群構成（例えば、３群、６群等）の変倍光学系を構成することもできる。具体的には、本願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り、削除した構成でも構わない。なお、レンズ群とは、変倍時に変化する空気間隔で分離された、少なくとも１枚のレンズを有する部分を示す。
　また、本願の変倍光学系は、無限遠物体から近距離物体への合焦を行うために、レンズ群の一部、１つのレンズ群全体、或いは複数のレンズ群を合焦レンズ群として光軸方向へ移動させる構成としてもよい。特に、第３レンズ群の少なくとも一部又は第４レンズ群の少なくとも一部を合焦レンズ群とすることが好ましい。また、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等による駆動にも適している。
　また、本願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、防振レンズ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、手ぶれ等によって生じる像ぶれを補正する構成とすることもできる。特に、本願の変倍光学系では第４レンズ群の少なくとも一部を防振レンズ群とすることが好ましい。
　また、本願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、本願の変倍光学系において開口絞りは第３レンズ群又は第４レンズ群の近傍に配置されることが好ましく、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、本願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、本願の光学系を備えたカメラを図５に基づいて説明する。
　図５は、本願の光学系を備えたカメラの構成を示す図である。
　図５に示すようにカメラ１は、光学系２として上記第１実施例に係る変倍光学系を備えた一眼レフレックスカメラである。
　図５において、実施の形態にかかるカメラ１では、不図示の物体（被写体）からの光は、上記第１実施例にかかる光学系２で集光されて、クイックリターンミラー３を介して光学系２の像面Ｉに結像され、像面Ｉの近傍に配置された焦点板３で実像化される。そして焦点板３からの光は、ペンタプリズム４によって反射されて接眼光学系６へ導かれる。ペンタプリズム５によって正立像となった光は接眼光学系６で拡大されアイポイントＥＰヘ導かれる。このようにして撮影者は、被写体像を接眼光学系６を介して正立像として拡大観察することができる。
　また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、クイックリターンミラー３が光路外へ退避し、不図示の被写体からの光は撮像素子７へ到達する。これにより被写体からの光は、当該撮像素子７によって撮像されて、被写体画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者は本カメラ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に光学系２として搭載した上記第１実施例に係る変倍光学系は、正屈折力のレンズ群の焦点位置に集光する有効光束外（最大画角以上）の光を低減することで焦点位置近傍の部材の発熱を低減し、部材の変形や劣化を防止し、結像性能への影響を低減し、高い光学性能を有する変倍光学系である。したがって本カメラ１は、正屈折力のレンズ群の焦点位置に集光する有効光束外（最大画角以上）の光を低減することで焦点位置近傍の部材の発熱を低減し、部材の変形や劣化を防止し、結像性能への影響を低減しながら、高い光学性能を実現することができる。なお、上記第２乃至第４実施例に係る変倍光学系を光学系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さない、ミラーレスカメラに上記各実施例に係る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、本願の光学系を備えたレンズ鏡筒について説明する。
　図６は、本願の光学系である変倍光学系のレンズ鏡筒の一例の断面図を示す。図６において、光軸の上側の断面図は広角端状態を、光軸の下側の断面図は望遠端状態をそれぞれ示している。
　図６において、レンズ鏡筒１００内には、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、絞り部材ＳＴと、第２レンズ群Ｇ２と、その他の部材、レンズ群等が配置されている。第１レンズ群Ｇ１、絞り部材ＳＴ、および第２レンズ群Ｇ２は、それぞれ第１レンズ群枠１０４、絞り部材枠１０６、第２レンズ群枠１０８、に固定されている。最も像側には、前述の図５に示すカメラ１に着脱する為のマウント部１１６が配置されている。広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍の際、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、およびその他のレンズ群等は、公知の機構によって光軸に沿って移動する。
　カム筒１２０は、第１レンズ群枠１０４と第２レンズ群枠１０８との間に配置され、最外周にはズーム環１３０が配置されている。カム筒１２０とズーム環１３０の間には、連結部材１３２が配置されている。
　カム筒１２０には、第１レンズ群枠１０４、第２レンズ群枠１０８等を光軸に沿って移動させるための不図示のカム溝 が形成されている。
　カム筒１２０の最も物体側近傍には、絞り部材枠ＳＴを光軸に沿って移動させる際のガイド溝孔１４０が形成されている。ガイド溝孔１４０には、絞り部材枠１０６が摺動可能に係合し、絞り部材１０６に台形ピン１４２が配置されている。台形ピン１４２の一端部は、第１レンズ群枠１０４に形成された絞り部材移動用カム溝孔１４４に係合されている。
　撮影者がズーム環１３０を光軸周りに時計・反時計方向に回転すると、連結部材１３２を介してカム筒１２０に伝達され、カム筒１２０に形成された各移動部材に対応する不図示のカム溝に係合したカムピン１３４、１３６を介して、第１レンズ群枠１０４、第２レンズ群枠１０８等を光軸に沿って前後に移動する。この際、絞り部材ＳＴは、第１レンズ群枠１０４の移動に伴って、第１レンズ群枠１０４に形成された絞り部材移動用カム溝１４４に係合した台形ピン１４２ を介して光軸に沿って移動する。そして絞り部材移動用カム溝１４４ は、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、絞り部材ＳＴを物体側に移動するように、かつ望遠端近傍において物体側から像面側に移動したのち物体側に移動するように形成されている。また、絞り部材ＳＴは表面に反射防止部材で構成される。
　レンズ鏡筒１００が、上記の如く構成されているので、有効光束には影響を与えず、正屈折力のレンズ群（第１レンズ群）の焦点位置（図中の破線で示す）に集光する有効光束（最大画角）外の光を低減することで焦点位置近傍の部材の発熱を低減し、部材の変形や劣化を防止することができ、結像性能への影響を低減することができる。
 

Claims (9)

  1. 　最も物体側に配置される正屈折力の第１レンズ群と、
    　前記第１レンズ群の像側に配置される絞り部材と、
    　前記絞り部材の像側に配置される第２レンズ群とを有し、
    　以下の条件式を満足する状態を有することを特徴とする光学系。
    　０．２０ ＜ ｄｓ／ｆ１ ＜ ０．６０
    　１．００×φ２ ＜ φｓ ＜ ０．８×φ１　　（単位：ｍｍ）
    但し、
    　ｄｓ：前記第１レンズ群の最も像側のレンズのレンズ面と前記絞り部材との光軸上の距離
    　ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
    　φ２：前記第２レンズ群の最も物体側に配置されるレンズの外径
    　φｓ：前記絞り部材の開口径
  2. 　前記絞り部材の開口径は、当該絞り部材の光軸に沿った位置における前記光学系の有効径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
  3. 　前記光学系は変倍可能であって、
    　広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が変化することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
  4. 　広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記第１レンズ群と前記絞り部材の間隔が変化することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
  5. 　前記光学系は変倍可能であって、
    　広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記第２レンズ群と前記絞り部材の間隔が変化することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
  6. 　前記光学系は変倍可能であって、
    　広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記絞り部材を光軸に沿って移動する移動手段を有することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
  7. 　前記絞り部材は、表面に反射防止部材を有することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
  8. 　前記絞り部材の光軸側端部の光軸上の位置は、当該絞り部材の鏡筒側端部の光軸上の位置より像面側にあることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
  9. 　請求項１に記載の光学系を具備してなることを特徴とする光学装置。
     
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