WO2022137820A1 - 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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WO2022137820A1
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lens
group
optical system
variable magnification
magnification optical
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PCT/JP2021/040485
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史哲 大竹
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株式会社ニコン
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    • G02B15/143Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only
    • G02B15/1431Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being positive
    • G02B15/143103Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being positive arranged ++-
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    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
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    • G02B15/144107Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +++-
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    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
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    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/18Arrangements with more than one light path, e.g. for comparing two specimens
    • G02B21/20Binocular arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a variable magnification optical system, an optical device, and a method for manufacturing the variable magnification optical system.
  • variable magnification optical systems suitable for photographic cameras, electronic still cameras, video cameras, etc. have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • a variable magnification optical system it is difficult to obtain bright and good optical performance while making it compact.
  • the first variable magnification optical system is composed of a first lens group having a positive refractive power and a rear group having a plurality of lens groups arranged in order from the object side along the optical axis.
  • the distance between adjacent lens groups changes, and the plurality of lens groups in the rear group include a second lens group having a positive refractive power arranged on the most object side of the rear group.
  • the following conditional expression is satisfied. 0.15 ⁇ f2 / f1 ⁇ 0.80
  • f1 the focal length of the first lens group
  • f2 the focal length of the second lens group.
  • the second variable magnification optical system consists of a first lens group having a positive refractive force and a rear group having a plurality of lens groups arranged in order from the object side along the optical axis, and has a wide angle.
  • the first lens group moves toward the object along the optical axis, the distance between adjacent lens groups changes, and the first lens group emits light.
  • fP1 the focal length of the front fixed group
  • fF1 the focal length of the front focusing group
  • fw the focal length of the variable magnification optical system in the wide-angle end state.
  • the optical device according to the present invention is configured to include the above-mentioned variable magnification optical system.
  • the first method for manufacturing a variable magnification optical system according to the present invention is from a first lens group having a positive refractive power and a rear group having a plurality of lens groups arranged in order from the object side along the optical axis.
  • This is a method for manufacturing a variable magnification optical system, in which the distance between adjacent lens groups changes during magnification change, and the plurality of lens groups in the rear group are arranged on the most object side of the rear group.
  • Each lens is arranged in a lens barrel so as to include a second lens group having a positive refractive power and satisfy the following conditional expression. 0.15 ⁇ f2 / f1 ⁇ 0.80
  • f1 the focal length of the first lens group
  • f2 the focal length of the second lens group.
  • the second method for manufacturing a variable magnification optical system according to the present invention is from a first lens group having a positive refractive force and a rear group having a plurality of lens groups arranged in order from the object side along the optical axis.
  • This is a method for manufacturing a variable magnification optical system, in which the first lens group moves toward an object along the optical axis when the magnification is changed from the wide-angle end state to the telescopic end state, and the adjacent lens groups are connected to each other.
  • the distance changes, and the first lens group is the front fixed group, which is arranged in order from the object side along the optical axis and whose position is fixed with respect to the image plane during focusing, and the light during focusing.
  • each lens has a front focusing group that moves along the axis, and each lens is arranged in the lens barrel so as to satisfy the following conditional expression. 0.60 ⁇ fP1 / (-fF1) ⁇ 1.00 0.80 ⁇ (-fF1) / fw ⁇ 1.40
  • fP1 the focal length of the front fixed group
  • fF1 the focal length of the front focusing group
  • fw the focal length of the variable magnification optical system in the wide-angle end state.
  • 6 (A) and 6 (B) are aberration diagrams at infinity focusing in the wide-angle end state and the telephoto end state of the variable magnification optical system according to the third embodiment, respectively. It is a figure which shows the lens structure of the variable magnification optical system which concerns on 4th Embodiment. 8 (A) and 8 (B) are aberration diagrams at infinity focusing in the wide-angle end state and the telephoto end state of the variable magnification optical system according to the fourth embodiment, respectively. It is a figure which shows the structure of the camera provided with the variable magnification optical system which concerns on each embodiment. It is a flowchart which shows the manufacturing method of the variable magnification optical system which concerns on 1st Embodiment. It is a flowchart which shows the manufacturing method of the variable magnification optical system which concerns on 2nd Embodiment.
  • the camera 1 includes a main body 2 and a photographing lens 3 mounted on the main body 2.
  • the main body 2 includes an image pickup element 4, a main body control unit (not shown) that controls the operation of a digital camera, and a liquid crystal screen 5.
  • the photographing lens 3 includes a variable magnification optical system ZL composed of a plurality of lens groups and a lens position control mechanism (not shown) for controlling the position of each lens group.
  • the lens position control mechanism includes a sensor that detects the position of the lens group, a motor that moves the lens group back and forth along the optical axis, a control circuit that drives the motor, and the like.
  • variable magnification optical system ZL of the photographing lens 3 The light from the subject is focused by the variable magnification optical system ZL of the photographing lens 3 and reaches the image plane I of the image pickup element 4.
  • the light from the subject that has reached the image plane I is photoelectrically converted by the image pickup device 4 and recorded as digital image data in a memory (not shown).
  • the digital image data recorded in the memory can be displayed on the liquid crystal screen 5 according to the operation of the user.
  • This camera may be a mirrorless camera or a single-lens reflex type camera having a quick return mirror.
  • the variable magnification optical system ZL shown in FIG. 9 schematically shows the variable magnification optical system provided in the photographing lens 3, and the lens configuration of the variable magnification optical system ZL is not limited to this configuration. do not have.
  • variable magnification optical system ZL (1) as an example of the variable magnification optical system (zoom lens) ZL according to the first embodiment is positive, arranged in order from the object side along the optical axis. It is composed of a first lens group G1 having a refractive power and a rear group GR having a plurality of lens groups. At the time of scaling, the distance between adjacent lens groups changes.
  • the plurality of lens groups of the rear group GR include a second lens group G2 having a positive refractive power arranged on the most object side of the rear group GR.
  • variable magnification optical system ZL satisfies the following conditional expression (1). 0.15 ⁇ f2 / f1 ⁇ 0.80 ... (1)
  • f1 focal length of the first lens group G1
  • f2 focal length of the second lens group G2
  • variable magnification optical system ZL may be the variable magnification optical system ZL (2) shown in FIG. 3, the variable magnification optical system ZL (3) shown in FIG. 5, and the variable magnification optical system shown in FIG. 7.
  • the system ZL (4) may be used.
  • the conditional expression (1) defines an appropriate relationship between the focal length of the first lens group G1 and the focal length of the second lens group G2.
  • the focal length of the first lens group G1 is the focal length of the first lens group G1 at the time of focusing at infinity.
  • conditional expression (1) If the corresponding value of the conditional expression (1) is out of the above range, it becomes difficult to obtain good optical performance in at least a part of the scaling range.
  • This implementation is carried out by setting the upper limit of the conditional expression (1) to 0.75, 0.70, 0.65, 0.60, 0.55, 0.50, 0.45, and further 0.40.
  • the effect of the morphology can be made more certain.
  • the lower limit of the conditional expression (1) to 0.18, 0.20, 0.23, 0.25, 0.25, and 0.30, the effect of the present embodiment is more reliable. Can be.
  • variable magnification optical system ZL (1) as an example of the variable magnification optical system (zoom lens) ZL according to the second embodiment is positively arranged in order from the object side along the optical axis. It is composed of a first lens group G1 having a refractive power and a rear group GR having a plurality of lens groups.
  • first lens group G1 When scaling from the wide-angle end state to the telephoto end state, the first lens group G1 moves toward the object along the optical axis, and the distance between adjacent lens groups changes.
  • the first lens group G1 is a front fixed group GP1 that is arranged in order from the object side along the optical axis and whose position is fixed with respect to the image plane I during focusing, and along the optical axis during focusing. It has an anterior focusing group GF1 that moves.
  • variable magnification optical system ZL satisfies the following conditional expression (2) and conditional expression (3). 0.60 ⁇ fP1 / (-fF1) ⁇ 1.00 ... (2) 0.80 ⁇ (-fF1) / fw ⁇ 1.40 ... (3)
  • fP1 focal length of the front fixed group
  • GP1 fF1 focal length of the front focusing group
  • GF1 fw focal length of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state.
  • variable magnification optical system ZL may be the variable magnification optical system ZL (2) shown in FIG. 3, the variable magnification optical system ZL (3) shown in FIG. 5, and the variable magnification optical system shown in FIG. 7.
  • the system ZL (4) may be used.
  • Conditional expression (2) defines an appropriate relationship between the focal length of the front fixed group GP1 and the focal length of the front focusing group GF1.
  • the conditional equation (3) defines an appropriate relationship between the focal length of the front focusing group GF1 and the focal length of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state.
  • conditional expression (2) If the corresponding value of the conditional expression (2) is out of the above range, it becomes difficult to obtain good optical performance when focusing on a short-distance object.
  • the upper limit of the conditional expression (2) By setting the upper limit of the conditional expression (2) to 0.98, 0.96, 0.95, 0.93, 0.90, 0.88, and further 0.85, the effect of this embodiment can be obtained. It can be made more reliable. Further, by setting the lower limit of the conditional expression (2) to 0.63, 0.65, 0.68, 0.70, 0.73, 0.75, 0.76, and further 0.80, The effect of this embodiment can be made more certain.
  • variable magnification optical system ZL it is desirable that the variable magnification optical system ZL according to the first embodiment and the second embodiment satisfies the following conditional expression (4). 1.20 ⁇ ft / fw ⁇ 2.00 ... (4) However, ft: focal length of the variable magnification optical system ZL in the telephoto end state fw: focal length of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state.
  • Conditional expression (4) defines an appropriate range for the magnification ratio of the variable magnification optical system ZL.
  • conditional expression (4) exceeds the upper limit value, it becomes difficult to correct curvature of field in at least a part of the scaling range.
  • the scaling ratio of the scaling optical system ZL becomes too small, so that it cannot be used as a scaling optical system (zoom lens).
  • variable magnification optical system ZL satisfies the following conditional expression (5). 0.01 ⁇ Bfw / TLw ⁇ 0.20 ... (5)
  • Bfw the back focus of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state
  • TLw the total length of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state.
  • Conditional expression (5) defines an appropriate relationship between the back focus of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state and the total length of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state.
  • the corresponding value of the conditional expression (5) When the corresponding value of the conditional expression (5) is less than the lower limit value, the total length of the variable magnification optical system ZL becomes large, so that it becomes difficult to correct the curvature of field while reducing the size of the variable magnification optical system ZL.
  • the lower limit of the conditional expression (5) By setting the lower limit of the conditional expression (5) to 0.02, 0.04, 0.05, 0.06, and further 0.07, the effect of each embodiment can be further ensured. can.
  • variable magnification optical system ZL satisfies the following conditional expression (6). 0.60 ⁇ YLE / IHw ⁇ 1.00 ... (6)
  • YLE the effective diameter of the lens arranged on the most image side of the variable magnification optical system ZL
  • IHw the maximum image height of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state.
  • the conditional expression (6) defines an appropriate relationship between the effective diameter of the lens arranged on the most image side of the variable magnification optical system ZL and the maximum image height of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state. ..
  • the lens arranged on the image side of the variable magnification optical system ZL may be referred to as a final lens.
  • the effective diameter of the final lens indicates the effective diameter of the final lens on the image side of the lens surface in the wide-angle end state.
  • the effective diameter of the final lens becomes large, and it becomes difficult to correct the curvature of field while reducing the size of the variable magnification optical system ZL.
  • the upper limit of the conditional expression (6) 0.96, 0.95, 0.93, 0.90, 0.88, and further 0.85, the effect of each embodiment is more reliable. Can be.
  • the effective diameter of the final lens becomes small, and it becomes difficult to correct the curvature of field.
  • the lower limit of the conditional expression (6) 0.65, 0.70, 0.73, 0.75, 0.78, and further 0.80, the effect of each embodiment is more reliable. Can be.
  • variable magnification optical system ZL satisfies the following conditional expression (7).
  • FNOw F number of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state.
  • Conditional expression (7) defines an appropriate range for the F number of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state. Satisfying the conditional expression (7) is preferable because a bright variable magnification optical system can be obtained.
  • the upper limit of the conditional expression (7) may be larger than 1.20, 1.40, 1.50, and further 1.80.
  • variable magnification optical system ZL satisfies the following conditional expression (8). 10.00 ° ⁇ 2 ⁇ w ⁇ 35.00 ° ⁇ ⁇ ⁇ (8)
  • 2 ⁇ w the total angle of view of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state.
  • Conditional expression (8) defines an appropriate range for the entire angle of view of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state. Satisfying the conditional expression (8) is preferable because a variable magnification optical system in the medium telephoto range can be obtained.
  • the upper limit of the conditional expression (8) 32.00 °, 30.00 °, 29.00 °, and further 28.00 °
  • the effect of each embodiment can be further ensured.
  • the lower limit of the conditional expression (8) By setting the lower limit of the conditional expression (8) to 15.00 °, 20.00 °, 24.00 °, and further 27.00 °, the effect of each embodiment can be further ensured. can.
  • variable magnification optical system ZL satisfies the following conditional expression (9). 0.30 ⁇ fw / f1 ⁇ 0.70 ... (9)
  • fw focal length of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state
  • f1 focal length of the first lens group G1.
  • Conditional expression (9) defines an appropriate relationship between the focal length of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state and the focal length of the first lens group G1. By satisfying the conditional expression (9), spherical aberration can be satisfactorily corrected over the entire range of scaling.
  • conditional expression (9) exceeds the upper limit value, the refractive power (power) of the first lens group G1 is too strong, and it becomes difficult to correct the spherical aberration.
  • the upper limit of the conditional expression (9) 0.68, 0.65, 0.62, 0.58, and further 0.55, the effect of each embodiment can be further ensured. can.
  • the plurality of lens groups of the rear group GR are the second lens group G2 having a positive refractive power arranged on the most object side of the rear group GR. It is desirable that the following conditional expression (10) is satisfied. 0.30 ⁇ f2 / fRw ⁇ 0.65 ... (10) However, f2: focal length of the second lens group G2 fRw: combined focal length of the rear group GR in the wide-angle end state.
  • Conditional expression (10) defines an appropriate relationship between the focal length of the second lens group G2 and the combined focal length of the rear group GR in the wide-angle end state. By satisfying the conditional equation (10), spherical aberration can be satisfactorily corrected over the entire range of scaling.
  • the refractive power (power) of the second lens group G2 is too weak, and it becomes difficult to correct the curvature of field.
  • the refractive power of the second lens group G2 is too strong, and it becomes difficult to correct the spherical aberration.
  • the lower limit of the conditional expression (10) is 0.32, 0.34, 0.35, 0.36, 0.38, and further 0.40, the effect of each embodiment is more reliable. Can be.
  • the plurality of lens groups of the rear group GR include the final lens group GE arranged on the most image side of the rear group GR, and the following conditional expression is used. It is desirable to satisfy (11). 0.50 ⁇ (-fGE) / fw ⁇ 1.00 ... (11) However, fGE: focal length of the final lens group GE fw: focal length of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state.
  • Conditional expression (11) defines an appropriate relationship between the focal length of the final lens group GE and the focal length of the variable magnification optical system ZL in the wide-angle end state. By satisfying the conditional expression (11), the variable magnification optical system ZL can be miniaturized and the curvature of field can be satisfactorily corrected.
  • conditional expression (11) exceeds the upper limit value, the refractive power (power) of the final lens group GE is too weak, and it becomes difficult to correct the curvature of field.
  • Each implementation is carried out by setting the upper limit of the conditional expression (11) to 0.98, 0.95, 0.93, 0.90, 0.88, 0.85, 0.83, and further 0.80. The effect of the morphology can be made more certain.
  • the lower limit of the conditional expression (11) is set to 0.53, 0.55, 0.58, 0.60, 0.63, 0.65, 0.68, 0.70, and further 0.72. Therefore, the effect of each embodiment can be made more certain.
  • variable magnification optical system ZL satisfies the following conditional expression (12). 1.00 ⁇ (L1r2 + L1r1) / (L1r2-L1r1) ⁇ 2.50 ... (12)
  • L1r1 radius of curvature of the lens surface on the object side of the lens arranged on the most object side of the variable magnification optical system ZL
  • L1r2 the lens surface on the image side of the lens arranged on the most object side of the variable magnification optical system ZL. curvature radius
  • Conditional expression (12) defines an appropriate range for the shape factor of the lens arranged on the most object side of the variable magnification optical system ZL. By satisfying the conditional expression (12), various aberrations such as coma can be satisfactorily corrected over the entire range of scaling.
  • conditional expression (12) exceeds the upper limit value, it becomes difficult to correct the spherical aberration.
  • Each implementation is carried out by setting the upper limit of the conditional expression (12) to 2.40, 2.25, 2.10, 2.00, 1.95, 1.90, 1.85, and further 1.80. The effect of the morphology can be made more certain.
  • conditional expression (12) If the corresponding value of the conditional expression (12) is less than the lower limit value, it becomes difficult to correct the coma aberration.
  • Each implementation is carried out by setting the lower limit of the conditional expression (12) to 1.05, 1.10, 1.15, 1.20, 1.25, 1.30, 1.35, and further 1.40. The effect of the morphology can be made more certain.
  • variable magnification optical system ZL satisfies the following conditional expression (13). 1.50 ⁇ (LEr2 + LEr1) / (LEr2-LEr1) ⁇ 3.00 ... (13)
  • LEr1 radius of curvature of the lens surface on the object side of the lens arranged on the most image side of the variable magnification optical system ZL
  • LEr2 the lens surface on the image side of the lens arranged on the most image side of the variable magnification optical system ZL. curvature radius
  • conditional expression (13) defines an appropriate range for the shape factor of the lens (final lens) arranged on the image side of the variable magnification optical system ZL.
  • conditional expression (13) If the corresponding value of the conditional expression (13) is less than the lower limit value, it becomes difficult to correct the coma aberration.
  • Each implementation is carried out by setting the lower limit of the conditional expression (13) to 1.60, 1.65, 1.75, 1.80, 1.85, 1.90, 1.95, and 2.00. The effect of the morphology can be made more certain.
  • variable magnification optical system ZL satisfies the following conditional expression (14). 1.00 ⁇ f1 / fRw ⁇ 1.80 ... (14) However, f1: focal length of the first lens group G1 fRw: combined focal length of the rear group GR in the wide-angle end state.
  • Conditional expression (14) defines an appropriate relationship between the focal length of the first lens group G1 and the combined focal length of the rear group GR in the wide-angle end state.
  • the refractive power (power) of the first lens group G1 is too weak, so that the variable magnification optical system ZL becomes large. Therefore, it becomes difficult to correct spherical aberration while reducing the size of the variable magnification optical system ZL.
  • the upper limit of the conditional expression (14) is 1.75, 1.70, 1.68, 1.65, 1.63, and further 1.60, the effect of each embodiment is more reliable. Can be.
  • the corresponding value of the conditional expression (14) is less than the lower limit value, the refractive power of the first lens group G1 is too strong, and it becomes difficult to correct the spherical aberration.
  • the lower limit of the conditional expression (14) is 1.03, 1.05, 1.08, and further 1.10, the effect of each embodiment can be further ensured.
  • the plurality of lens groups of the rear group GR are the second lens group G2 having a positive refractive power arranged on the most object side of the rear group GR.
  • the third lens group G3 arranged adjacent to the image side of the second lens group G2, and the second lens group G2 and the third lens at the time of scaling from the wide-angle end state to the telephoto end state. It is desirable to reduce the distance from group G3.
  • variable-magnification optical system ZL has an aperture stop S arranged between the first lens group G1 and the rear group GR, and the first lens is used at the time of scaling. It is desirable that the group G1 moves along the optical axis together with the aperture stop S.
  • the first lens group G1 has a front focusing group GF1 that moves along the optical axis during focusing
  • the rear group GR has a rear focusing group GF1.
  • It has a rear focusing group GF2 that moves along the optical axis in a trajectory different from that of the front focusing group GF1 at the time of focusing, and is one of a plurality of lens groups of the rear group GR. It is desirable that at least a part of it constitutes the posterior focusing group GF2.
  • the anterior focusing group GF1 and the posterior focusing group GF2 may satisfy the following conditional expression (15). -0.30 ⁇ fF2 / fF1 ⁇ 0.30 ... (15) However, fF1: focal length of the anterior focusing group GF1 fF2: focal length of the posterior focusing group GF2
  • Conditional expression (15) defines an appropriate relationship between the focal length of the anterior focusing group GF1 and the focal length of the posterior focusing group GF2.
  • conditional expression (15) exceeds the upper limit value, it becomes difficult to suppress the fluctuation of the curvature of field during focusing.
  • upper limit of the conditional expression (15) 0.28, 0.25, 0.25, 0.20, and further 0.18, the effect of each embodiment can be further ensured. can.
  • the anterior focusing group GF1 and the posterior focusing group GF2 may satisfy the following conditional expression (16). 0.01 ⁇ fF2 / (-fF1) ⁇ 0.30 ... (16) However, fF1: focal length of the anterior focusing group GF1 fF2: focal length of the posterior focusing group GF2
  • Conditional expression (16) defines an appropriate relationship between the focal length of the anterior focusing group GF1 and the focal length of the posterior focusing group GF2.
  • conditional expression (16) exceeds the upper limit value, it becomes difficult to suppress the fluctuation of the curvature of field during focusing.
  • upper limit of the conditional expression (16) 0.28, 0.25, 0.25, 0.20, and further 0.18, the effect of each embodiment can be further ensured. can.
  • a first lens group G1 having a positive refractive power and a rear group GR having a plurality of lens groups are arranged in order from the object side along the optical axis (step ST1).
  • it is configured so that the distance between adjacent lens groups changes at the time of scaling step ST2.
  • the second lens group G2 having a positive refractive power is arranged on the most object side of the rear group GR (step ST3).
  • each lens is arranged in the lens barrel so as to satisfy at least the above conditional expression (1) (step ST4). According to such a manufacturing method, it becomes possible to manufacture a variable magnification optical system that is compact but bright and has good optical performance.
  • a first lens group G1 having a positive refractive power and a rear group GR having a plurality of lens groups are arranged in order from the object side along the optical axis (step ST11).
  • the first lens group G1 moves toward the object along the optical axis, and the distance between the adjacent lens groups changes. Step ST12).
  • the first lens group G1 has the front fixed group GP1 whose position is fixed with respect to the image plane I at the time of focusing in order from the object side along the optical axis, and the optical axis at the time of focusing.
  • the front focusing group GF1 moving along the line is arranged (step ST13).
  • each lens is arranged in the lens barrel so as to satisfy at least the above conditional expressions (2) and (3) (step ST14). According to such a manufacturing method, it becomes possible to manufacture a variable magnification optical system that is compact but bright and has good optical performance.
  • FIG. 1, FIG. 3, FIG. 5, and FIG. 7 are cross-sectional views showing the configuration and refractive power distribution of the variable magnification optical system ZL ⁇ ZL (1) to ZL (4) ⁇ according to the first to fourth embodiments. ..
  • the moving direction along the optical axis of the focusing group when focusing on a short-range object from infinity is shown. It is indicated by an arrow with the word "focus".
  • variable magnification optical systems ZL (1) to ZL (4) according to the first to fourth embodiments, the magnification of each lens group when scaling from the wide-angle end state (W) to the telephoto end state (T)
  • W wide-angle end state
  • T telephoto end state
  • each lens group is represented by a combination of reference numerals G and numbers, and each lens is represented by a combination of reference numerals L and numbers.
  • the lens group and the like are represented by independently using combinations of codes and numbers for each embodiment. Therefore, even if the same combination of reference numerals and numbers is used between the examples, it does not mean that they have the same configuration.
  • f is the focal length of the entire lens system
  • FNO is the F number
  • 2 ⁇ is the angle of view (unit is ° (degrees)
  • is the half angle of view
  • Ymax is the maximum image height.
  • TL indicates the distance from the frontmost surface of the lens to the final surface of the lens on the optical axis at infinity, plus BF
  • BF is the image from the final surface of the lens on the optical axis at infinity.
  • the distance to the surface I (back focus) is shown. It should be noted that these values are shown for each of the wide-angle end (W) and the telephoto end (T) in each variable magnification state.
  • YLE indicates the effective diameter of the lens (final lens) arranged on the image side of the variable magnification optical system.
  • IHw indicates the maximum image height of the variable magnification optical system in the wide-angle end state.
  • fP1 indicates the focal length of the anterior fixed group.
  • fF1 indicates the focal length of the anterior focusing group.
  • fRw indicates the composite focal length of the rear group in the wide-angle end state.
  • fF2 indicates the focal length of the posterior focusing group.
  • the plane numbers indicate the order of the optical planes from the object side along the traveling direction of the light beam
  • R is the radius of curvature of each optical plane (the plane whose center of curvature is located on the image side).
  • D is the distance on the optical axis from each optical surface to the next optical surface (or image surface)
  • nd is the refractive index of the material of the optical member with respect to the d line
  • ⁇ d is optical.
  • the Abbe numbers based on the d-line of the material of the member are shown. “ ⁇ ” of the radius of curvature indicates a plane or an opening, and (aperture S) indicates an opening aperture S.
  • the description of the refractive index nd of air 1.00000 is omitted.
  • the optical surface is an aspherical surface, the surface number is marked with *, and the radius of curvature R indicates the near-axis radius of curvature.
  • the table of [Variable spacing data] shows the surface spacing at the surface number i in which the surface spacing is (Di) in the table of [Lens specifications].
  • the table of [Variable Interval Data] shows the surface spacing in the infinity focusing state and the surface spacing in the close range focusing state.
  • the table of [lens group data] shows the starting surface (the surface closest to the object) and the focal length of each lens group.
  • mm is generally used for the focal length f, the radius of curvature R, the plane spacing D, other lengths, etc., unless otherwise specified, but the optical system is expanded proportionally. Alternatively, it is not limited to this because the same optical performance can be obtained even if the proportional reduction is performed.
  • FIG. 1 is a diagram showing a lens configuration of a variable magnification optical system according to the first embodiment.
  • the variable magnification optical system ZL (1) according to the first embodiment has a first lens group G1 having a positive refractive power, an aperture aperture S, and a positive refractive power arranged in order from the object side along the optical axis. It is composed of a second lens group G2 having a negative refractive power and a third lens group G3 having a negative refractive power.
  • the first lens group G1 and the third lens group G3 move toward the object along the optical axis, and the distance between adjacent lens groups. Changes. Further, at the time of scaling, the aperture stop S moves along the optical axis together with the first lens group G1, and the position of the second lens group G2 is fixed with respect to the image plane I.
  • the symbol (+) or ( ⁇ ) attached to each lens group symbol indicates the refractive power of each lens group, and this also applies to all the following examples.
  • the first lens group G1 includes a positive meniscus lens L11 having a convex surface facing the object side, a regular meniscus lens L12 having a convex surface facing the object side, and a convex surface facing the object side, which are arranged in order from the object side along the optical axis. It is composed of a bonded lens with a negative meniscus lens L13, a positive meniscus lens L14 with a convex surface facing the object side, and a bonded lens of a biconvex positive lens L15 and a biconcave negative lens L16.
  • the second lens group G2 has a biconcave negative lens L21, a biconvex positive lens L22, a biconvex positive lens L23, and a concave surface on the object side, which are arranged in order from the object side along the optical axis. It is composed of a bonded lens with a negative meniscus lens L24 directed to the lens.
  • the positive lens L23 has an aspherical lens surface on the object side.
  • the third lens group G3 is a junction lens of a positive meniscus lens L31 having a concave surface facing the object side and a negative lens L32 having a biconcave shape, arranged in order from the object side along the optical axis, and the concave surface facing the object side. It is composed of a negative meniscus lens L33.
  • the negative lens L32 has an aspherical lens surface on the image side.
  • the image plane I is arranged on the image side of the third lens group G3.
  • the second lens group G2 and the third lens group G3 form a rear group GR having a positive refractive power as a whole.
  • the third lens group G3 corresponds to the final lens group GE arranged on the image side of the rear group GR.
  • the negative meniscus lens L33 of the third lens group G3 corresponds to the final lens.
  • the positions of the positive meniscus lens L11 of the first lens group G1, the junction lens of the positive meniscus lens L12 and the negative meniscus lens L13, and the positive meniscus lens L14 are fixed with respect to the image plane I at the time of focusing. It constitutes the front fixed group GP1.
  • the junction lens of the positive lens L15 and the negative lens L16 of the first lens group G1 constitutes the front focusing group GF1 that moves along the optical axis during focusing.
  • the front focusing group GF1 (the junction lens between the positive lens L15 and the negative lens L16 of the first lens group G1) moves toward the image side along the optical axis.
  • Table 1 below lists the specifications of the variable magnification optical system according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a diagram of various aberrations at infinity focusing in the wide-angle end state of the variable magnification optical system according to the first embodiment.
  • FIG. 2B is an aberration diagram at infinity focusing in the telephoto end state of the variable magnification optical system according to the first embodiment.
  • FNO indicates an F number
  • Y indicates an image height.
  • the spherical aberration diagram shows the value of the F number corresponding to the maximum aperture
  • the astigmatism diagram and the distortion diagram show the maximum image height
  • the coma aberration diagram shows the value of each image height.
  • the solid line shows the sagittal image plane and the broken line shows the meridional image plane.
  • the same reference numerals as those of the present embodiment are used, and duplicate description is omitted.
  • variable magnification optical system according to the first embodiment has excellent imaging performance with various aberrations satisfactorily corrected from the wide-angle end state to the telephoto end state.
  • FIG. 3 is a diagram showing a lens configuration of the variable magnification optical system according to the second embodiment.
  • the variable magnification optical system ZL (2) according to the second embodiment has a first lens group G1 having a positive refractive power, an aperture aperture S, and a positive refractive power arranged in order from the object side along the optical axis. It is composed of a second lens group G2 having a negative refractive power and a third lens group G3 having a negative refractive power.
  • the first lens group G1 and the third lens group G3 move toward the object along the optical axis, and the distance between adjacent lens groups. Changes. Further, at the time of scaling, the aperture stop S moves along the optical axis together with the first lens group G1, and the position of the second lens group G2 is fixed with respect to the image plane I.
  • the first lens group G1 is a junction of a positive meniscus lens L11 having a convex surface facing the object side arranged in order from the object side along the optical axis, a biconvex positive lens L12, and a biconcave negative lens L13. It is composed of a lens, a positive meniscus lens L14 having a convex surface facing the object side, and a junction lens of a biconvex positive lens L15 and a biconcave negative lens L16.
  • the second lens group G2 has a biconcave negative lens L21, a biconvex positive lens L22, a biconvex positive lens L23, and a concave surface on the object side, which are arranged in order from the object side along the optical axis. It is composed of a bonded lens with a negative meniscus lens L24 directed to the lens.
  • the positive lens L23 has an aspherical lens surface on the object side.
  • the third lens group G3 is a junction lens of a positive meniscus lens L31 having a concave surface facing the object side and a negative lens L32 having a biconcave shape, arranged in order from the object side along the optical axis, and the concave surface facing the object side. It is composed of a negative meniscus lens L33.
  • the negative lens L32 has an aspherical lens surface on the image side.
  • the image plane I is arranged on the image side of the third lens group G3.
  • the second lens group G2 and the third lens group G3 form a rear group GR having a positive refractive power as a whole.
  • the third lens group G3 corresponds to the final lens group GE arranged on the image side of the rear group GR.
  • the negative meniscus lens L33 of the third lens group G3 corresponds to the final lens.
  • the front fixed position of the positive meniscus lens L11 of the first lens group G1, the junction lens of the positive lens L12 and the negative lens L13, and the positive meniscus lens L14 with respect to the image plane I at the time of focusing is fixed. It constitutes the group GP1.
  • the junction lens of the positive lens L15 and the negative lens L16 of the first lens group G1 constitutes the front focusing group GF1 that moves along the optical axis during focusing.
  • the junction lens of the positive lens L23 and the negative meniscus lens L24 of the second lens group G2 constitutes the rear focusing group GF2 that moves along the optical axis during focusing.
  • the front focusing group GF1 (the junction lens between the positive lens L15 and the negative lens L16 of the first lens group G1) moves toward the image side along the optical axis.
  • the rear focusing group GF2 (the junction lens between the positive lens L23 of the second lens group G2 and the negative meniscus lens L24) moves toward the object along the optical axis.
  • Table 2 below lists the specifications of the variable magnification optical system according to the second embodiment.
  • FIG. 4A is a diagram of various aberrations at infinity focusing in the wide-angle end state of the variable magnification optical system according to the second embodiment.
  • FIG. 4B is an aberration diagram at infinity focusing in the telephoto end state of the variable magnification optical system according to the second embodiment. From each aberration diagram, it can be seen that the variable magnification optical system according to the second embodiment has excellent imaging performance with various aberrations satisfactorily corrected from the wide-angle end state to the telephoto end state.
  • FIG. 5 is a diagram showing a lens configuration of the variable magnification optical system according to the third embodiment.
  • the variable magnification optical system ZL (3) according to the third embodiment has a first lens group G1 having a positive refractive power, an aperture aperture S, and a positive refractive power arranged in order from the object side along the optical axis. It is composed of a second lens group G2 having a positive refractive power, a third lens group G3 having a positive refractive power, and a fourth lens group G4 having a negative refractive power.
  • the first lens group G1, the third lens group G3, and the fourth lens group G4 move toward the object along the optical axis and are adjacent to each other.
  • the distance between each matching lens group changes.
  • the aperture stop S moves along the optical axis together with the first lens group G1, and the position of the second lens group G2 is fixed with respect to the image plane I.
  • the first lens group G1 is a junction of a positive meniscus lens L11 having a convex surface facing the object side arranged in order from the object side along the optical axis, a biconvex positive lens L12, and a biconcave negative lens L13. It is composed of a lens, a biconvex positive lens L14, a positive meniscus lens L15 with a concave surface facing the object side, and a junction lens of a biconcave negative lens L16.
  • the second lens group G2 has a biconcave negative lens L21, a biconvex positive lens L22, a biconvex positive lens L23, and a concave surface on the object side, which are arranged in order from the object side along the optical axis. It is composed of a bonded lens with a negative meniscus lens L24 directed to the lens.
  • the positive lens L23 has an aspherical lens surface on the object side.
  • the third lens group G3 is composed of a junction lens of a positive meniscus lens L31 having a concave surface facing the object side and a negative meniscus lens L32 having a concave surface facing the object side arranged in order from the object side along the optical axis. ..
  • the negative meniscus lens L32 has an aspherical lens surface on the image side.
  • the fourth lens group G4 is composed of a negative meniscus lens L41 with a concave surface facing the object side.
  • the image plane I is arranged on the image side of the fourth lens group G4.
  • the second lens group G2, the third lens group G3, and the fourth lens group G4 constitute a rear group GR having a positive refractive power as a whole.
  • the fourth lens group G4 corresponds to the final lens group GE arranged on the image side of the rear group GR.
  • the negative meniscus lens L41 of the fourth lens group G4 corresponds to the final lens.
  • the junction lens of the positive meniscus lens L15 and the negative lens L16 of the first lens group G1 constitutes the front focusing group GF1 that moves along the optical axis during focusing.
  • the entire third lens group G3 constitutes the rear focusing group GF2 that moves along the optical axis during focusing.
  • the front focusing group GF1 (the junction lens between the positive meniscus lens L15 and the negative lens L16 of the first lens group G1) moves toward the image side along the optical axis.
  • the rear focusing group GF2 (the entire third lens group G3) moves toward the image side along the optical axis with a trajectory (movement amount) different from that of the front focusing group GF1.
  • Table 3 lists the specifications of the variable magnification optical system according to the third embodiment.
  • FIG. 6A is an aberration diagram at infinity focusing in the wide-angle end state of the variable magnification optical system according to the third embodiment.
  • FIG. 6B is an aberration diagram at infinity focusing in the telephoto end state of the variable magnification optical system according to the third embodiment. From each aberration diagram, it can be seen that the variable magnification optical system according to the third embodiment has excellent imaging performance with various aberrations satisfactorily corrected from the wide-angle end state to the telephoto end state.
  • FIG. 7 is a diagram showing a lens configuration of the variable magnification optical system according to the fourth embodiment.
  • the variable magnification optical system ZL (4) according to the fourth embodiment has a first lens group G1 having a positive refractive power, an aperture aperture S, and a positive refractive power arranged in order from the object side along the optical axis. It is composed of a second lens group G2 having a negative refractive power and a third lens group G3 having a negative refractive power.
  • the first lens group G1 and the third lens group G3 move toward the object along the optical axis, and the second lens group G2 emits light. It moves to the image side along the axis, and the distance between adjacent lens groups changes. Further, at the time of scaling, the aperture stop S moves along the optical axis together with the first lens group G1.
  • the first lens group G1 includes a positive meniscus lens L11 having a convex surface facing the object side, a regular meniscus lens L12 having a convex surface facing the object side, and a convex surface facing the object side, which are arranged in order from the object side along the optical axis. It is composed of a bonded lens with a negative meniscus lens L13, a positive meniscus lens L14 with a convex surface facing the object side, and a bonded lens of a biconvex positive lens L15 and a biconcave negative lens L16.
  • the second lens group G2 has a biconcave negative lens L21, a biconvex positive lens L22, a biconvex positive lens L23, and a concave surface on the object side, which are arranged in order from the object side along the optical axis. It is composed of a bonded lens with a negative meniscus lens L24 directed to the lens.
  • the positive lens L23 has an aspherical lens surface on the object side.
  • the third lens group G3 is a junction lens of a positive meniscus lens L31 having a concave surface facing the object side and a negative lens L32 having a biconcave shape, arranged in order from the object side along the optical axis, and the concave surface facing the object side. It is composed of a negative meniscus lens L33.
  • the negative lens L32 has an aspherical lens surface on the image side.
  • the image plane I is arranged on the image side of the third lens group G3.
  • the second lens group G2 and the third lens group G3 form a rear group GR having a positive refractive power as a whole.
  • the third lens group G3 corresponds to the final lens group GE arranged on the image side of the rear group GR.
  • the negative meniscus lens L33 of the third lens group G3 corresponds to the final lens.
  • the positions of the positive meniscus lens L11 of the first lens group G1, the junction lens of the positive meniscus lens L12 and the negative meniscus lens L13, and the positive meniscus lens L14 are fixed with respect to the image plane I at the time of focusing. It constitutes the front fixed group GP1.
  • the junction lens of the positive lens L15 and the negative lens L16 of the first lens group G1 constitutes the front focusing group GF1 that moves along the optical axis during focusing.
  • the front focusing group GF1 (the junction lens between the positive lens L15 and the negative lens L16 of the first lens group G1) moves toward the image side along the optical axis.
  • Table 4 lists the specifications of the variable magnification optical system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8A is an aberration diagram at infinity focusing in the wide-angle end state of the variable magnification optical system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8B is an aberration diagram at infinity focusing in the telephoto end state of the variable magnification optical system according to the fourth embodiment. From each aberration diagram, it can be seen that the variable magnification optical system according to the fourth embodiment has excellent imaging performance with various aberrations satisfactorily corrected from the wide-angle end state to the telephoto end state.
  • Conditional expression (1) 0.15 ⁇ f2 / f1 ⁇ 0.80
  • Conditional expression (2) 0.60 ⁇ fP1 / (-fF1) ⁇ 1.00
  • Conditional expression (3) 0.80 ⁇ (-fF1) / fw ⁇ 1.40
  • Conditional expression (4) 1.20 ⁇ ft / fw ⁇ 2.00
  • Conditional expression (5) 0.01 ⁇ Bfw / TLw ⁇ 0.20
  • Conditional expression (6) 0.60 ⁇ YLE / IHw ⁇ 1.00
  • Conditional expression (7) FNOw ⁇ 2.8
  • Conditional expression (8) 10.00 ° ⁇ 2 ⁇ w ⁇ 35.00 °
  • Conditional expression (9) 0.30 ⁇ fw / f1 ⁇ 0.70
  • Conditional expression (10) 0.30 ⁇ f2 / fRw ⁇ 0.65
  • Conditional expression (11) 0.50 ⁇ (-
  • variable magnification optical system of the present embodiment a three-group configuration and a four-group configuration are shown, but the present application is not limited to this, and a variable magnification optical system having another group configuration (for example, five groups, etc.) is used. It can also be configured. Specifically, a lens or a lens group may be added to the most object side or the most image plane side of the variable magnification optical system of the present embodiment.
  • the lens group refers to a portion having at least one lens separated by an air interval that changes at the time of scaling.
  • It may be a focusing lens group that focuses on a short-distance object from an infinity object by moving a single lens group, a plurality of lens groups, or a partial lens group in the optical axis direction.
  • the in-focus lens group can also be applied to autofocus, and is also suitable for driving a motor for autofocus (using an ultrasonic motor or the like).
  • the lens group or partial lens group is moved so as to have a component in the direction perpendicular to the optical axis, or is rotationally moved (swinged) in the in-plane direction including the optical axis to correct image blur caused by camera shake. It may be used as an anti-vibration lens group.
  • the lens surface may be formed of a spherical surface or a flat surface, or may be formed of an aspherical surface.
  • lens processing and assembly adjustment are facilitated, and deterioration of optical performance due to processing and assembly adjustment errors can be prevented, which is preferable. Further, even if the image plane is displaced, the deterioration of the depiction performance is small, which is preferable.
  • the aspherical surface is an aspherical surface formed by grinding, a glass mold aspherical surface formed by forming glass into an aspherical surface shape, or a composite aspherical surface formed by forming resin on the glass surface into an aspherical surface shape. It doesn't matter which one. Further, the lens surface may be a diffraction surface, and the lens may be a refractive index distribution type lens (GRIN lens) or a plastic lens.
  • GRIN lens refractive index distribution type lens
  • the aperture diaphragm is preferably arranged between the first lens group and the second lens group, but the role may be substituted by the frame of the lens without providing the member as the aperture diaphragm.
  • Each lens surface may be provided with an antireflection film having high transmittance in a wide wavelength range in order to reduce flare and ghost and achieve high contrast optical performance.
  • G1 1st lens group G2 2nd lens group G3 3rd lens group G4 4th lens group I image plane S aperture stop

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Abstract

変倍光学系(ZL)は、正の屈折力を有する第1レンズ群(G1)と、複数のレンズ群を有する後群(GR)とからなり、変倍の際に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、後群(GR)の複数のレンズ群は、後群(GR)の最も物体側に配置された正の屈折力を有する第2レンズ群(G2)を含み、以下の条件式を満足する。 0.15<f2/f1<0.80 但し、f1:第1レンズ群(G1)の焦点距離 f2:第2レンズ群(G2)の焦点距離

Description

変倍光学系、光学機器、および変倍光学系の製造方法
 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。
 従来から、写真用カメラ、電子スチルカメラ、ビデオカメラ等に適した変倍光学系が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。このような変倍光学系においては、小型にしつつ明るくて良好な光学性能を得ることが難しい。
特開2018-132675号公報
 第1の本発明に係る変倍光学系は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群と、複数のレンズ群を有する後群とからなり、変倍の際に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、前記後群の前記複数のレンズ群は、前記後群の最も物体側に配置された正の屈折力を有する第2レンズ群を含み、以下の条件式を満足する。
 0.15<f2/f1<0.80
 但し、f1:前記第1レンズ群の焦点距離
    f2:前記第2レンズ群の焦点距離
 第2の本発明に係る変倍光学系は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群と、複数のレンズ群を有する後群とからなり、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、前記第1レンズ群が光軸に沿って物体側へ移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、前記第1レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、合焦の際に像面に対して位置が固定される前側固定群と、合焦の際に光軸に沿って移動する前側合焦群とを有し、以下の条件式を満足する。
 0.60<fP1/(-fF1)<1.00
 0.80<(-fF1)/fw<1.40
 但し、fP1:前記前側固定群の焦点距離
    fF1:前記前側合焦群の焦点距離
    fw:広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
 本発明に係る光学機器は、上記変倍光学系を備えて構成される。
 第1の本発明に係る変倍光学系の製造方法は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群と、複数のレンズ群を有する後群とからなる変倍光学系の製造方法であって、変倍の際に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、前記後群の前記複数のレンズ群は、前記後群の最も物体側に配置された正の屈折力を有する第2レンズ群を含み、以下の条件式を満足するように、レンズ鏡筒内に各レンズを配置する。
 0.15<f2/f1<0.80
 但し、f1:前記第1レンズ群の焦点距離
    f2:前記第2レンズ群の焦点距離
 第2の本発明に係る変倍光学系の製造方法は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群と、複数のレンズ群を有する後群とからなる変倍光学系の製造方法であって、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、前記第1レンズ群が光軸に沿って物体側へ移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、前記第1レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、合焦の際に像面に対して位置が固定される前側固定群と、合焦の際に光軸に沿って移動する前側合焦群とを有し、以下の条件式を満足するように、レンズ鏡筒内に各レンズを配置する。
 0.60<fP1/(-fF1)<1.00
 0.80<(-fF1)/fw<1.40
 但し、fP1:前記前側固定群の焦点距離
    fF1:前記前側合焦群の焦点距離
    fw:広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
第1実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。 図2(A)、図2(B)はそれぞれ、第1実施例に係る変倍光学系の広角端状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 第2実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。 図4(A)、図4(B)はそれぞれ、第2実施例に係る変倍光学系の広角端状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 第3実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。 図6(A)、図6(B)はそれぞれ、第3実施例に係る変倍光学系の広角端状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 第4実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。 図8(A)、図8(B)はそれぞれ、第4実施例に係る変倍光学系の広角端状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 各実施形態に係る変倍光学系を備えたカメラの構成を示す図である。 第1実施形態に係る変倍光学系の製造方法を示すフローチャートである。 第2実施形態に係る変倍光学系の製造方法を示すフローチャートである。
 以下、本発明に係る好ましい実施形態について説明する。まず、本実施形態に係る変倍光学系を備えたカメラ(光学機器)を図9に基づいて説明する。このカメラ1は、図9に示すように、本体2と、本体2に装着される撮影レンズ3により構成される。本体2は、撮像素子4と、デジタルカメラの動作を制御する本体制御部(不図示)と、液晶画面5とを備える。撮影レンズ3は、複数のレンズ群からなる変倍光学系ZLと、各レンズ群の位置を制御するレンズ位置制御機構(不図示)とを備える。レンズ位置制御機構は、レンズ群の位置を検出するセンサと、レンズ群を光軸に沿って前後に移動させるモータと、モータを駆動する制御回路などにより構成される。
 被写体からの光は、撮影レンズ3の変倍光学系ZLにより集光されて、撮像素子4の像面I上に到達する。像面Iに到達した被写体からの光は、撮像素子4により光電変換され、デジタル画像データとして不図示のメモリに記録される。メモリに記録されたデジタル画像データは、ユーザの操作に応じて液晶画面5に表示することが可能である。なお、このカメラは、ミラーレスカメラでも、クイックリターンミラーを有した一眼レフタイプのカメラであっても良い。また、図9に示す変倍光学系ZLは、撮影レンズ3に備えられる変倍光学系を模式的に示したものであり、変倍光学系ZLのレンズ構成はこの構成に限定されるものではない。
 次に、第1実施形態に係る変倍光学系について説明する。第1実施形態に係る変倍光学系(ズームレンズ)ZLの一例としての変倍光学系ZL(1)は、図1に示すように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、複数のレンズ群を有する後群GRとから構成される。変倍の際に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。後群GRの複数のレンズ群は、後群GRの最も物体側に配置された正の屈折力を有する第2レンズ群G2を含む。
 上記構成の下、第1実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下の条件式(1)を満足する。
 0.15<f2/f1<0.80 ・・・(1)
 但し、f1:第1レンズ群G1の焦点距離
    f2:第2レンズ群G2の焦点距離
 第1実施形態によれば、小型でありながら明るくて良好な光学性能を有する変倍光学系、およびこの変倍光学系を備えた光学機器を得ることが可能になる。第1実施形態に係る変倍光学系ZLは、図3に示す変倍光学系ZL(2)でも良く、図5に示す変倍光学系ZL(3)でも良く、図7に示す変倍光学系ZL(4)でも良い。
 条件式(1)は、第1レンズ群G1の焦点距離と、第2レンズ群G2の焦点距離との適切な関係を規定するものである。なお、第1レンズ群G1の焦点距離は、無限遠合焦時の第1レンズ群G1の焦点距離とする。条件式(1)を満足することで、変倍の範囲の全体に亘って良好な光学性能を得ることができる。
 条件式(1)の対応値が上記範囲を外れてしまうと、変倍の範囲の少なくとも一部において良好な光学性能を得ることが困難になる。条件式(1)の上限値を、0.75、0.70、0.65、0.60、0.55、0.50、0.45、さらに0.40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、条件式(1)の下限値を、0.18、0.20、0.23、0.25、0.28、  さらに0.30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。
 次に、第2実施形態に係る変倍光学系について説明する。第2実施形態に係る変倍光学系(ズームレンズ)ZLの一例としての変倍光学系ZL(1)は、図1に示すように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、複数のレンズ群を有する後群GRとから構成される。広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、第1レンズ群G1が光軸に沿って物体側へ移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。第1レンズ群G1は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、合焦の際に像面Iに対して位置が固定される前側固定群GP1と、合焦の際に光軸に沿って移動する前側合焦群GF1とを有する。
 上記構成の下、第2実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下の条件式(2)および条件式(3)を満足する。
 0.60<fP1/(-fF1)<1.00 ・・・(2)
 0.80<(-fF1)/fw<1.40  ・・・(3)
 但し、fP1:前側固定群GP1の焦点距離
    fF1:前側合焦群GF1の焦点距離
    fw:広角端状態における変倍光学系ZLの焦点距離
 第2実施形態によれば、小型でありながら明るくて良好な光学性能を有する変倍光学系、およびこの変倍光学系を備えた光学機器を得ることが可能になる。第2実施形態に係る変倍光学系ZLは、図3に示す変倍光学系ZL(2)でも良く、図5に示す変倍光学系ZL(3)でも良く、図7に示す変倍光学系ZL(4)でも良い。
 条件式(2)は、前側固定群GP1の焦点距離と、前側合焦群GF1の焦点距離との適切な関係を規定するものである。条件式(3)は、前側合焦群GF1の焦点距離と、広角端状態における変倍光学系ZLの焦点距離との適切な関係を規定するものである。条件式(2)および条件式(3)を満足することで、小型でありながら近距離物体に合焦する場合にも良好な光学性能を得ることができる。
 条件式(2)の対応値が上記範囲を外れてしまうと、近距離物体に合焦する場合に良好な光学性能を得ることが困難になる。条件式(2)の上限値を、0.98、0.96、0.95、0.93、0.90、0.88、さらに0.85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、条件式(2)の下限値を、0.63、0.65、0.68、0.70、0.73、0.75、0.76、さらに0.80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。
 条件式(3)の対応値が上記範囲を外れても、近距離物体に合焦する場合に良好な光学性能を得ることが困難になる。条件式(3)の上限値を、1.35、1.33、1.30、1.26、1.25、1.23、さらに1.20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、条件式(3)の下限値を、0.83、0.85、0.88、0.90、0.93、0.95、0.96、さらに1.00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。
 第1実施形態および第2実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
 1.20<ft/fw<2.00 ・・・(4)
 但し、ft:望遠端状態における変倍光学系ZLの焦点距離
    fw:広角端状態における変倍光学系ZLの焦点距離
 条件式(4)は、変倍光学系ZLの変倍比について、適切な範囲を規定するものである。条件式(4)を満足することで、変倍の範囲の全体に亘って像面湾曲等の諸収差を良好に補正することができる。
 条件式(4)の対応値が上限値を上回ると、変倍の範囲の少なくとも一部において像面湾曲を補正することが困難になる。条件式(4)の上限値を、1.90、1.80、1.70、さらに1.60に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 条件式(4)の対応値が下限値を下回ると、変倍光学系ZLの変倍比が小さくなりすぎるため、変倍光学系(ズームレンズ)としての用を成さない。条件式(4)の下限値を、1.25、1.30、1.35、1.40、1.43、1.45、さらに1.48に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 第1実施形態および第2実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下の条件式(5)を満足することが望ましい。
 0.01<Bfw/TLw<0.20 ・・・(5)
 但し、Bfw:広角端状態における変倍光学系ZLのバックフォーカス
    TLw:広角端状態における変倍光学系ZLの全長
 条件式(5)は、広角端状態における変倍光学系ZLのバックフォーカスと、広角端状態における変倍光学系ZLの全長との適切な関係を規定するものである。条件式(5)を満足することで、像面湾曲を良好に補正することができる。
 条件式(5)の対応値が上限値を上回ると、変倍光学系ZLの全長に対するバックフォーカスの相対的な長さが大きくなるため、像面湾曲を補正することが困難になる。条件式(5)の上限値を、0.18、0.15、0.12、さらに0.10に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 条件式(5)の対応値が下限値を下回ると、変倍光学系ZLの全長が大きくなるため、変倍光学系ZLを小型にしつつ像面湾曲を補正することが困難になる。条件式(5)の下限値を、0.02、0.04、0.05、0.06、さらに0.07に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 第1実施形態および第2実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下の条件式(6)を満足することが望ましい。
 0.60<YLE/IHw<1.00 ・・・(6)
 但し、YLE:変倍光学系ZLの最も像側に配置されたレンズの有効径
    IHw:広角端状態における変倍光学系ZLの最大像高
 条件式(6)は、変倍光学系ZLの最も像側に配置されたレンズの有効径と、広角端状態における変倍光学系ZLの最大像高との適切な関係を規定するものである。以降、変倍光学系ZLの最も像側に配置されたレンズを最終レンズと称する場合がある。各実施形態において、最終レンズの有効径は、広角端状態における最終レンズの像側のレンズ面での有効径を示す。条件式(6)を満足することで、像面湾曲を良好に補正することができる。
 条件式(6)の対応値が上限値を上回ると、最終レンズの有効径が大きくなるため、変倍光学系ZLを小型にしつつ像面湾曲を補正することが困難になる。条件式(6)の上限値を、0.96、0.95、0.93、0.90、0.88、さらに0.85に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 条件式(6)の対応値が下限値を下回ると、最終レンズの有効径が小さくなるため、像面湾曲を補正することが困難になる。条件式(6)の下限値を、0.65、0.70、0.73、0.75、0.78、さらに0.80に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 第1実施形態および第2実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下の条件式(7)を満足することが望ましい。
 FNOw<2.8 ・・・(7)
 但し、FNOw:広角端状態における変倍光学系ZLのFナンバー
 条件式(7)は、広角端状態における変倍光学系ZLのFナンバーについて、適切な範囲を規定するものである。条件式(7)を満足することで、明るい変倍光学系が得られるので好ましい。条件式(7)の上限値を、2.50、2.40、2.20、2.00、さらに1.90に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(7)の下限値を、1.20、1.40、1.50、さらに1.80より大きいとしてもよい。
 第1実施形態および第2実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下の条件式(8)を満足することが望ましい。
 10.00°<2ωw<35.00° ・・・(8)
 但し、2ωw:広角端状態における変倍光学系ZLの全画角
 条件式(8)は、広角端状態における変倍光学系ZLの全画角について、適切な範囲を規定するものである。条件式(8)を満足することで、中望遠域の変倍光学系が得られるので好ましい。条件式(8)の上限値を、32.00°、30.00°、29.00°、さらに28.00°に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(8)の下限値を、15.00°、20.00°、24.00°、さらに27.00°に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 第1実施形態および第2実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下の条件式(9)を満足することが望ましい。
 0.30<fw/f1<0.70 ・・・(9)
 但し、fw:広角端状態における変倍光学系ZLの焦点距離
    f1:第1レンズ群G1の焦点距離
 条件式(9)は、広角端状態における変倍光学系ZLの焦点距離と、第1レンズ群G1の焦点距離との適切な関係を規定するものである。条件式(9)を満足することで、変倍の範囲の全体に亘って球面収差を良好に補正することができる。
 条件式(9)の対応値が上限値を上回ると、第1レンズ群G1の屈折力(パワー)が強すぎるため、球面収差を補正することが困難になる。条件式(9)の上限値を、0.68、0.65、0.62、0.58、さらに0.55に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 条件式(9)の対応値が下限値を下回ると、第1レンズ群G1の屈折力が弱すぎるため、変倍光学系ZLが大きくなる。そのため、変倍光学系ZLを小型にしつつ球面収差を補正することが困難になる。条件式(9)の下限値を、0.33、0.35、0.38、0.42、さらに0.45に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 第1実施形態および第2実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、後群GRの複数のレンズ群は、後群GRの最も物体側に配置された正の屈折力を有する第2レンズ群G2を含み、以下の条件式(10)を満足することが望ましい。
 0.30<f2/fRw<0.65 ・・・(10)
 但し、f2:第2レンズ群G2の焦点距離
    fRw:広角端状態における後群GRの合成焦点距離
 条件式(10)は、第2レンズ群G2の焦点距離と、広角端状態における後群GRの合成焦点距離との適切な関係を規定するものである。条件式(10)を満足することで、変倍の範囲の全体に亘って球面収差を良好に補正することができる。
 条件式(10)の対応値が上限値を上回ると、第2レンズ群G2の屈折力(パワー)が弱すぎるため、像面湾曲を補正することが困難になる。条件式(10)の上限値を、0.62、0.60、0.58、0.55、さらに0.52に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 条件式(10)の対応値が下限値を下回ると、第2レンズ群G2の屈折力が強すぎるため、球面収差を補正することが困難になる。条件式(10)の下限値を、0.32、0.34、0.35、0.36、0.38、さらに0.40に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 第1実施形態および第2実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、後群GRの複数のレンズ群は、後群GRの最も像側に配置された最終レンズ群GEを含み、以下の条件式(11)を満足することが望ましい。
 0.50<(-fGE)/fw<1.00 ・・・(11)
 但し、fGE:最終レンズ群GEの焦点距離
    fw:広角端状態における変倍光学系ZLの焦点距離
 条件式(11)は、最終レンズ群GEの焦点距離と、広角端状態における変倍光学系ZLの焦点距離との適切な関係を規定するものである。条件式(11)を満足することで、変倍光学系ZLを小型にするとともに、像面湾曲を良好に補正することができる。
 条件式(11)の対応値が上限値を上回ると、最終レンズ群GEの屈折力(パワー)が弱すぎるため、像面湾曲を補正することが困難になる。条件式(11)の上限値を、0.98、0.95、0.93、0.90、0.88、0.85、0.83、さらに0.80に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 条件式(11)の対応値が下限値を下回ると、最終レンズ群GEの屈折力が強すぎるため、歪曲収差や倍率色収差を補正することが困難になる。条件式(11)の下限値を、0.53、0.55、0.58、0.60、0.63、0.65、0.68、0.70、さらに0.72に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 第1実施形態および第2実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下の条件式(12)を満足することが望ましい。
 1.00<(L1r2+L1r1)/(L1r2-L1r1)<2.50
                           ・・・(12)
 但し、L1r1:変倍光学系ZLの最も物体側に配置されたレンズにおける物体側のレンズ面の曲率半径
    L1r2:変倍光学系ZLの最も物体側に配置されたレンズにおける像側のレンズ面の曲率半径
 条件式(12)は、変倍光学系ZLの最も物体側に配置されたレンズのシェイプファクターについて、適切な範囲を規定するものである。条件式(12)を満足することで、変倍の範囲の全体に亘ってコマ収差等の諸収差を良好に補正することができる。
 条件式(12)の対応値が上限値を上回ると、球面収差を補正することが困難になる。条件式(12)の上限値を、2.40、2.25、2.10、2.00、1.95、1.90、1.85、さらに1.80に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 条件式(12)の対応値が下限値を下回ると、コマ収差を補正することが困難になる。条件式(12)の下限値を、1.05、1.10、1.15、1.20、1.25、1.30、1.35、さらに1.40に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 第1実施形態および第2実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下の条件式(13)を満足することが望ましい。
 1.50<(LEr2+LEr1)/(LEr2-LEr1)<3.00
                           ・・・(13)
 但し、LEr1:変倍光学系ZLの最も像側に配置されたレンズにおける物体側のレンズ面の曲率半径
    LEr2:変倍光学系ZLの最も像側に配置されたレンズにおける像側のレンズ面の曲率半径
 条件式(13)は、変倍光学系ZLの最も像側に配置されたレンズ(最終レンズ)のシェイプファクターについて、適切な範囲を規定するものである。条件式(13)を満足することで、変倍の範囲の全体に亘って像面湾曲等の諸収差を良好に補正することができる。
 条件式(13)の対応値が上限値を上回ると、球面収差を補正することが困難になる。条件式(13)の上限値を、2.90、2.80、2.70、2.60、2.50、2.45、2.40、2.35、さらに2.30に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 条件式(13)の対応値が下限値を下回ると、コマ収差を補正することが困難になる。条件式(13)の下限値を、1.60、1.65、1.75、1.80、1.85、1.90、1.95、さらに2.00に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 第1実施形態および第2実施形態に係る変倍光学系ZLは、以下の条件式(14)を満足することが望ましい。
 1.00<f1/fRw<1.80 ・・・(14)
 但し、f1:第1レンズ群G1の焦点距離
    fRw:広角端状態における後群GRの合成焦点距離
 条件式(14)は、第1レンズ群G1の焦点距離と、広角端状態における後群GRの合成焦点距離との適切な関係を規定するものである。条件式(14)を満足することで、変倍の範囲の全体に亘って球面収差を良好に補正することができる。
 条件式(14)の対応値が上限値を上回ると、第1レンズ群G1の屈折力(パワー)が弱すぎるため、変倍光学系ZLが大きくなる。そのため、変倍光学系ZLを小型にしつつ球面収差を補正することが困難になる。条件式(14)の上限値を、1.75、1.70、1.68、1.65、1.63、さらに1.60に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 条件式(14)の対応値が下限値を下回ると、第1レンズ群G1の屈折力が強すぎるため、球面収差を補正することが困難になる。条件式(14)の下限値を、1.03、1.05、1.08、さらに1.10に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 第1実施形態および第2実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、後群GRの複数のレンズ群は、後群GRの最も物体側に配置された正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、第2レンズ群G2の像側に隣り合って配置された第3レンズ群G3とを含み、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少することが望ましい。
 第1実施形態および第2実施形態に係る変倍光学系ZLは、第1レンズ群G1と後群GRとの間に配置された開口絞りSを有し、変倍の際に、第1レンズ群G1が開口絞りSとともに光軸に沿って移動することが望ましい。
 第1実施形態および第2実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、第1レンズ群G1は、合焦の際に光軸に沿って移動する前側合焦群GF1を有し、後群GRは、合焦の際に前側合焦群GF1と異なる軌跡で光軸に沿って移動する後側合焦群GF2を有し、後群GRの複数のレンズ群のうち、いずれか1つのレンズ群の少なくとも一部が後側合焦群GF2を構成することが望ましい。
 第1実施形態および第2実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、前側合焦群GF1および後側合焦群GF2は、以下の条件式(15)を満足してもよい。
 -0.30<fF2/fF1<0.30 ・・・(15)
 但し、fF1:前側合焦群GF1の焦点距離
    fF2:後側合焦群GF2の焦点距離
 条件式(15)は、前側合焦群GF1の焦点距離と、後側合焦群GF2の焦点距離との適切な関係を規定するものである。条件式(15)を満足することで、変倍の範囲の全体に亘って合焦の際の像面湾曲の変動を良好に抑えることができる。
 条件式(15)の対応値が上限値を上回ると、合焦の際の像面湾曲の変動を抑えることが困難になる。条件式(15)の上限値を、0.28、0.25、0.23、0.20、さらに0.18に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 条件式(15)の対応値が下限値を下回っても、合焦の際の像面湾曲の変動を抑えることが困難になる。条件式(15)の下限値を、-0.25、-0.15、-0.10、-0.05、-0.01、0.01、さらに0.02に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 第1実施形態および第2実施形態に係る変倍光学系ZLにおいて、前側合焦群GF1および後側合焦群GF2は、以下の条件式(16)を満足してもよい。
 0.01<fF2/(-fF1)<0.30 ・・・(16)
 但し、fF1:前側合焦群GF1の焦点距離
    fF2:後側合焦群GF2の焦点距離
 条件式(16)は、前側合焦群GF1の焦点距離と、後側合焦群GF2の焦点距離との適切な関係を規定するものである。条件式(16)を満足することで、変倍の範囲の全体に亘って合焦の際の像面湾曲の変動を良好に抑えることができる。
 条件式(16)の対応値が上限値を上回ると、合焦の際の像面湾曲の変動を抑えることが困難になる。条件式(16)の上限値を、0.28、0.25、0.23、0.20、さらに0.18に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 条件式(16)の対応値が下限値を下回っても、合焦の際の像面湾曲の変動を抑えることが困難になる。条件式(16)の下限値を0.02に設定することで、各実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
 続いて、図10を参照しながら、第1実施形態に係る変倍光学系ZLの製造方法について概説する。まず、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、複数のレンズ群を有する後群GRとを配置する(ステップST1)。次に、変倍の際に、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ST2)。次に、後群GRの複数のレンズ群のうち、正の屈折力を有する第2レンズ群G2を後群GRの最も物体側に配置する(ステップST3)。そして、少なくとも上記条件式(1)を満足するように、レンズ鏡筒内に各レンズを配置する(ステップST4)。このような製造方法によれば、小型でありながら明るくて良好な光学性能を有する変倍光学系を製造することが可能になる。
 続いて、図11を参照しながら、第2実施形態に係る変倍光学系ZLの製造方法について概説する。まず、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、複数のレンズ群を有する後群GRとを配置する(ステップST11)。次に、広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、第1レンズ群G1が光軸に沿って物体側へ移動し、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ST12)。次に、第1レンズ群G1に、光軸に沿って物体側から順に、合焦の際に像面Iに対して位置が固定される前側固定群GP1と、合焦の際に光軸に沿って移動する前側合焦群GF1とを配置する(ステップST13)。そして、少なくとも上記条件式(2)および条件式(3)を満足するように、レンズ鏡筒内に各レンズを配置する(ステップST14)。このような製造方法によれば、小型でありながら明るくて良好な光学性能を有する変倍光学系を製造することが可能になる。
 以下、各実施形態の実施例に係る変倍光学系ZLを図面に基づいて説明する。図1、図3、図5、図7は、第1~第4実施例に係る変倍光学系ZL{ZL(1)~ZL(4)}の構成及び屈折力配分を示す断面図である。第1~第4実施例に係る変倍光学系ZL(1)~ZL(4)の断面図では、無限遠から近距離物体に合焦する際の合焦群の光軸に沿った移動方向を「合焦」という文字とともに矢印で示している。第1~第4実施例に係る変倍光学系ZL(1)~ZL(4)の断面図では、広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際の各レンズ群の光軸に沿った移動方向を矢印で示している。
 これら図1、図3、図5、図7において、各レンズ群を符号Gと数字の組み合わせにより、各レンズを符号Lと数字の組み合わせにより、それぞれ表している。この場合において、符号、数字の種類および数が大きくなって煩雑化するのを防止するため、実施例毎にそれぞれ独立して符号と数字の組み合わせを用いてレンズ群等を表している。このため、実施例間で同一の符号と数字の組み合わせが用いられていても、同一の構成であることを意味するものでは無い。
 以下に表1~表4を示すが、この内、表1は第1実施例、表2は第2実施例、表3は第3実施例、表4は第4実施例における各諸元データを示す表である。各実施例では収差特性の算出対象として、d線(波長λ=587.6nm)、g線(波長λ=435.8nm)を選んでいる。
 [全体諸元]の表において、fはレンズ全系の焦点距離、FNОはFナンバー、2ωは画角(単位は°(度)で、ωが半画角である)、Ymaxは最大像高を示す。TLは無限遠合焦時の光軸上でのレンズ最前面からレンズ最終面までの距離にBFを加えた距離を示し、BFは無限遠合焦時の光軸上でのレンズ最終面から像面Iまでの距離(バックフォーカス)を示す。なお、これらの値は、広角端(W)、望遠端(T)の各変倍状態におけるそれぞれについて示している。
 また、[全体諸元]の表において、YLEは、変倍光学系の最も像側に配置されたレンズ(最終レンズ)の有効径を示す。IHwは、広角端状態における変倍光学系の最大像高を示す。fP1は、前側固定群の焦点距離を示す。fF1は、前側合焦群の焦点距離を示す。fRwは、広角端状態における後群の合成焦点距離を示す。fF2は、後側合焦群の焦点距離を示す。
 [レンズ諸元]の表において、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からの光学面の順序を示し、Rは各光学面の曲率半径(曲率中心が像側に位置する面を正の値としている)、Dは各光学面から次の光学面(又は像面)までの光軸上の距離である面間隔、ndは光学部材の材料のd線に対する屈折率、νdは光学部材の材料のd線を基準とするアッベ数をそれぞれ示す。曲率半径の「∞」は平面又は開口を、(絞りS)は開口絞りSをそれぞれ示す。空気の屈折率nd=1.00000の記載は省略している。光学面が非球面である場合には面番号に*印を付して、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]の表には、[レンズ諸元]に示した非球面について、その形状を次式(A)で示す。X(y)は非球面の頂点における接平面から高さyにおける非球面上の位置までの光軸方向に沿った距離(サグ量)を、Rは基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)を、κは円錐定数を、Aiは第i次の非球面係数を示す。「E-n」は、「×10-n」を示す。例えば、1.234E-05=1.234×10-5である。なお、2次の非球面係数A2は0であり、その記載を省略している。
 X(y)=(y2/R)/{1+(1-κ×y2/R21/2}+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10 …(A)
 [可変間隔データ]の表には、[レンズ諸元]の表において面間隔が(Di)となっている面番号iでの面間隔を示す。また、[可変間隔データ]の表には、無限遠合焦状態での面間隔、および至近距離合焦状態での面間隔を示す。
 [レンズ群データ]の表には、各レンズ群のそれぞれの始面(最も物体側の面)と焦点距離を示す。
 以下、全ての諸元値において、掲載されている焦点距離f、曲率半径R、面間隔D、その他の長さ等は、特記のない場合一般に「mm」が使われるが、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ので、これに限られるものではない。
 ここまでの表の説明は全ての実施例において共通であり、以下での重複する説明は省略する。
 (第1実施例)
 第1実施例について、図1~図2および表1を用いて説明する。図1は、第1実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第1実施例に係る変倍光学系ZL(1)は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、開口絞りSと、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3とが光軸に沿って物体側へ移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。また、変倍の際、開口絞りSは、第1レンズ群G1とともに光軸に沿って移動し、第2レンズ群G2は、像面Iに対して位置が固定される。各レンズ群記号に付けている符号(+)もしくは(-)は各レンズ群の屈折力を示し、このことは以下の全ての実施例でも同様である。
 第1レンズ群G1は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、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正メニスカスレンズL12と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL13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L14と、両凸形状の正レンズL15と両凹形状の負レンズL16との接合レンズと、から構成される。
 第2レンズ群G2は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凹形状の負レンズL21と、両凸形状の正レンズ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との接合レンズと、から構成される。正レンズL23は、物体側のレンズ面が非球面である。
 第3レンズ群G3は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL31と両凹形状の負レンズL32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L33と、から構成される。負レンズL32は、像側のレンズ面が非球面である。第3レンズ群G3の像側に、像面Iが配置される。
 本実施例では、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とが、全体として正の屈折力を有する後群GRを構成する。そして、第3レンズ群G3が、後群GRの最も像側に配置された最終レンズ群GEに該当する。また、第3レンズ群G3の負メニスカスレンズL33が、最終レンズに該当する。第1レンズ群G1の正メニスカスレンズL11と、正メニスカスレンズL12と負メニスカスレンズL13との接合レンズと、正メニスカスレンズL14とが、合焦の際に像面Iに対して位置が固定される前側固定群GP1を構成する。第1レンズ群G1の正レンズL15と負レンズL16との接合レンズが、合焦の際に光軸に沿って移動する前側合焦群GF1を構成する。無限遠物体から近距離物体への合焦の際、前側合焦群GF1(第1レンズ群G1の正レンズL15と負レンズL16との接合レンズ)が光軸に沿って像側へ移動する。
 以下の表1に、第1実施例に係る変倍光学系の諸元の値を掲げる。
(表1)
[全体諸元]
変倍比=1.497
YLE=18.000             IHw=21.600
fP1=84.022             fF1=-101.078
fRw=119.920
         W      T
  f     87.497    130.992
FNO     1.859     2.788
 2ω     27.50     18.79
Ymax    21.600    21.600
 TL    119.454    149.236
 Bf     9.103    24.335
[レンズ諸元]
 面番号    R     D     nd    νd
  1     46.914   6.995   1.846660   23.8
  2    166.537   0.200
  3     47.658   7.580   1.593190   67.9
  4   33336.213   2.000   1.846660   23.8
  5     30.363   2.896
  6     40.058   5.343   1.593190   67.9
  7    165.681   (D7)
  8    362.425   3.014   1.945944   18.0
  9    -100.065   1.100   1.850000   27.0
  10    62.769   (D10)
  11     ∞    (D11)            (絞りS)
  12    -39.802   1.100   1.720000   43.6
  13   5040.621   0.200
  14    65.807   6.882   1.696800   55.5
  15    -83.001   7.355
  16*   254.149   7.210   1.772500   49.6
  17    -39.577   1.100   1.846660   23.8
  18    -60.083   (D18)
  19   -412.223   4.304   1.846660   23.8
  20    -59.324   1.600   1.487490   70.3
  21*    87.613   8.473
  22    -37.483   1.600   1.834000   37.2
  23    -96.128   Bf
[非球面データ]
 第16面
 κ=1.0000,A4=-4.16377E-06,A6=1.34984E-10,A8=-2.63295E-12,A10=2.51738E-15
 第21面
 κ=1.0000,A4=-3.27383E-06,A6=-4.18982E-09,A8=2.10935E-12,A10=-1.03143E-14
[可変間隔データ]
 無限遠合焦状態
          W     M     T
 焦点距離    87.497   104.995   130.992
 物体距離     ∞     ∞     ∞
  D7      2.675    2.675    2.675
  D10     13.768   13.768   13.768
  D11      4.479   17.898   34.262
  D18     16.479    9.390    1.246
  Bf      9.103   16.191   24.335
 至近距離合焦状態
          W     M     T
  倍率     -0.085   -0.103   -0.131
 物体距離   1080.047  1066.880  1050.516
  D7      11.703   11.826   11.983
  D10      4.740    4.617    4.460
  D11      4.479   17.898   34.262
  D18     16.479    9.390    1.246
  Bf      9.103   16.191   24.335
[レンズ群データ]
 群   始面   焦点距離
 G1    1    186.610
 G2    12    59.317
 G3    19    -66.172
 図2(A)は、第1実施例に係る変倍光学系の広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図2(B)は、第1実施例に係る変倍光学系の望遠端状態における無限遠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ナンバーの値を示し、非点収差図および歪曲収差図では像高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。dはd線(波長λ=587.6nm)、gはg線(波長λ=435.8nm)をそれぞれ示す。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。なお、以下に示す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、重複する説明は省略する。
 各諸収差図より、第1実施例に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態に亘って諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
(第2実施例)
 第2実施例について、図3~図4および表2を用いて説明する。図3は、第2実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第2実施例に係る変倍光学系ZL(2)は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、開口絞りSと、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3とが光軸に沿って物体側へ移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。また、変倍の際、開口絞りSは、第1レンズ群G1とともに光軸に沿って移動し、第2レンズ群G2は、像面Iに対して位置が固定される。
 第1レンズ群G1は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11と、両凸形状の正レンズL12と両凹形状の負レンズL13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L14と、両凸形状の正レンズL15と両凹形状の負レンズL16との接合レンズと、から構成される。
 第2レンズ群G2は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凹形状の負レンズL21と、両凸形状の正レンズ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との接合レンズと、から構成される。正レンズL23は、物体側のレンズ面が非球面である。
 第3レンズ群G3は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL31と両凹形状の負レンズL32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L33と、から構成される。負レンズL32は、像側のレンズ面が非球面である。第3レンズ群G3の像側に、像面Iが配置される。
 本実施例では、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とが、全体として正の屈折力を有する後群GRを構成する。そして、第3レンズ群G3が、後群GRの最も像側に配置された最終レンズ群GEに該当する。また、第3レンズ群G3の負メニスカスレンズL33が、最終レンズに該当する。第1レンズ群G1の正メニスカスレンズL11と、正レンズL12と負レンズL13との接合レンズと、正メニスカスレンズL14とが、合焦の際に像面Iに対して位置が固定される前側固定群GP1を構成する。第1レンズ群G1の正レンズL15と負レンズL16との接合レンズが、合焦の際に光軸に沿って移動する前側合焦群GF1を構成する。第2レンズ群G2の正レンズL23と負メニスカスレンズL24との接合レンズが、合焦の際に光軸に沿って移動する後側合焦群GF2を構成する。無限遠物体から近距離物体への合焦の際、前側合焦群GF1(第1レンズ群G1の正レンズL15と負レンズL16との接合レンズ)が光軸に沿って像側へ移動し、後側合焦群GF2(第2レンズ群G2の正レンズL23と負メニスカスレンズL24との接合レンズ)が光軸に沿って物体側へ移動する。
 以下の表2に、第2実施例に係る変倍光学系の諸元の値を掲げる。
(表2)
[全体諸元]
変倍比=1.499
YLE=18.000             IHw=21.600
fP1=82.997             fF1=-99.080
fRw=118.936             fF2=671.573
         W      T
  f     87.387    131.002
FNO     1.859     2.791
 2ω     27.48     18.77
Ymax    21.600     21.600
 TL    115.452    145.326
 Bf     9.106     24.310
[レンズ諸元]
 面番号    R     D     nd    νd
  1     48.237   6.840   1.846660   23.8
  2    176.058   0.201
  3     47.311   7.706   1.593190   67.9
  4   -10977.113   2.000   1.846660   23.8
  5     30.989   2.743
  6     40.022   5.341   1.593190   67.9
  7    158.515   (D7)
  8    288.236   3.092   1.945944   18.0
  9    -101.965   1.100   1.850000   27.0
  10    58.937   (D10)
  11     ∞    (D11)            (絞りS)
  12    -38.826   1.100   1.720000   43.6
  13   1908.000   0.200
  14    63.919   7.360   1.696800   55.5
  15    -78.285   (D15)
  16*   305.745   7.228   1.772500   49.6
  17    -38.870   1.100   1.846660   23.8
  18    -58.392   (D18)
  19   -329.356   4.313   1.846660   23.8
  20    -57.876   1.600   1.487490   70.3
  21*    88.263   8.353
  22    -38.199   1.600   1.834000   37.2
  23    -96.156   Bf
[非球面データ]
 第16面
 κ=1.0000,A4=-4.42907E-06,A6=2.27606E-10,A8=-3.87693E-12,A10=4.36472E-15
 第21面
 κ=1.0000,A4=-3.09349E-06,A6=-4.12964E-09,A8=3.11255E-12,A10=-9.85811E-15
[可変間隔データ]
 無限遠合焦状態
          W     M     T
 焦点距離    87.387   105.000   131.002
 物体距離     ∞     ∞     ∞
  D7      2.600    2.600    2.600
  D10     13.859   13.859   13.859
  D11      4.529   18.085   34.404
  D15      6.736    6.736    6.736
  D18     16.744    9.652    1.541
  Bf      9.106   16.198   24.310
 至近距離合焦状態
          W     M     T
  倍率     -0.105   -0.128   -0.160
 物体距離   880.077   866.739   850.411
  D7      12.676   13.336   12.579
  D10      3.783    3.123    3.881
  D11      4.529   18.085   34.404
  D15      6.092    6.334    5.007
  D18     17.389   10.053    3.269
  Bf      9.106   16.199   24.310
[レンズ群データ]
 群   始面   焦点距離
 G1    1    185.733
 G2    12    58.900
 G3    19    -66.353
 図4(A)は、第2実施例に係る変倍光学系の広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図4(B)は、第2実施例に係る変倍光学系の望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第2実施例に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態に亘って諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
(第3実施例)
 第3実施例について、図5~図6および表3を用いて説明する。図5は、第3実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第3実施例に係る変倍光学系ZL(3)は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、開口絞りS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、負の屈折力を有する第4レンズ群G4とから構成される。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とが光軸に沿って物体側へ移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。また、変倍の際、開口絞りSは、第1レンズ群G1とともに光軸に沿って移動し、第2レンズ群G2は、像面Iに対して位置が固定される。
 第1レンズ群G1は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11と、両凸形状の正レンズL12と両凹形状の負レンズL13との接合レンズと、両凸形状の正レンズL14と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL15と両凹形状の負レンズL16との接合レンズと、から構成される。
 第2レンズ群G2は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凹形状の負レンズL21と、両凸形状の正レンズ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との接合レンズと、から構成される。正レンズL23は、物体側のレンズ面が非球面である。
 第3レンズ群G3は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL31と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL32との接合レンズから構成される。負メニスカスレンズL32は、像側のレンズ面が非球面である。
 第4レンズ群G4は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL41から構成される。第4レンズ群G4の像側に、像面Iが配置される。
 本実施例では、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4とが、全体として正の屈折力を有する後群GRを構成する。そして、第4レンズ群G4が、後群GRの最も像側に配置された最終レンズ群GEに該当する。また、第4レンズ群G4の負メニスカスレンズL41が、最終レンズに該当する。第1レンズ群G1の正メニスカスレンズL11と、正レンズL12と負レンズL13との接合レンズと、正レンズL14とが、合焦の際に像面Iに対して位置が固定される前側固定群GP1を構成する。第1レンズ群G1の正メニスカスレンズL15と負レンズL16との接合レンズが、合焦の際に光軸に沿って移動する前側合焦群GF1を構成する。第3レンズ群G3の全体が、合焦の際に光軸に沿って移動する後側合焦群GF2を構成する。無限遠物体から近距離物体への合焦の際、前側合焦群GF1(第1レンズ群G1の正メニスカスレンズL15と負レンズL16との接合レンズ)が光軸に沿って像側へ移動し、後側合焦群GF2(第3レンズ群G3の全体)が前側合焦群GF1と異なる軌跡(移動量)で光軸に沿って像側へ移動する。
 以下の表3に、第3実施例に係る変倍光学系の諸元の値を掲げる。
(表3)
[全体諸元]
変倍比=1.497
YLE=18.000             IHw=21.600
fP1=74.366             fF1=-90.157
fRw=147.649             fF2=2886.045
         W      T
  f     87.500    131.001
FNO     1.858     2.786
 2ω     27.43     18.80
Ymax    21.600     21.600
 TL    116.222    142.023
 Bf     9.251     25.667
[レンズ諸元]
 面番号    R     D     nd    νd
  1     56.682   6.478   1.846660   23.8
  2    318.773   0.200
  3     50.234   8.612   1.593190   67.9
  4    -271.667   1.200   1.854779   24.8
  5     37.409   4.817
  6     44.054   6.278   1.497820   82.6
  7   -2142.172   (D7)
  8    -369.420   3.507   1.922860   20.9
  9    -52.787   1.100   1.770470   29.7
  10    67.323   (D10)
  11     ∞    (D11)            (絞りS)
  12    -34.128   1.100   1.723420   38.0
  13    306.831   0.200
  14    92.900   6.152   1.834810   42.7
  15    -56.452   4.410
  16*   875.397   9.115   1.693430   53.3
  17    -26.311   1.100   1.850260   32.4
  18    -44.283   (D18)
  19   -132.378   3.586   1.846660   23.8
  20    -50.802   1.600   1.588870   61.1
  21*   -371.956   (D21)
  22    -29.395   1.600   1.693500   53.2
  23    -86.978   Bf
[非球面データ]
 第16面
 κ=1.0000,A4=-4.22271E-06,A6=-3.12823E-10,A8=-1.96537E-12,A10=2.59367E-15
 第21面
 κ=1.0000,A4=-6.06022E-06,A6=-5.54411E-09,A8=-1.79582E-12,A10=-6.81506E-15
[可変間隔データ]
 無限遠合焦状態
          W     M     T
 焦点距離    87.500   105.000   131.001
 物体距離     ∞     ∞     ∞
  D7      2.737    2.737    2.737
  D10     12.555   12.555   12.555
  D11      4.854   16.294   30.654
  D18     17.472   10.297    2.001
  D21      8.299    7.849    7.354
  Bf      9.251   16.876   25.667
 至近距離合焦状態
          W     M     T
  倍率     -0.104   -0.127   -0.161
 物体距離   880.418   868.885   854.626
  D7      11.412   11.574   11.749
  D10      3.881    3.719    3.543
  D11      4.854   16.294   30.654
  D18     19.896   11.712    3.066
  D21      5.875    6.434    6.289
  Bf      9.283   16.924   25.744
[レンズ群データ]
 群   始面   焦点距離
 G1    1    163.682
 G2    12    62.062
 G3    19   2886.045
 G4    22    -64.759
 図6(A)は、第3実施例に係る変倍光学系の広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図6(B)は、第3実施例に係る変倍光学系の望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第3実施例に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態に亘って諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
(第4実施例)
 第4実施例について、図7~図8および表4を用いて説明する。図7は、第4実施例に係る変倍光学系のレンズ構成を示す図である。第4実施例に係る変倍光学系ZL(4)は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、開口絞りSと、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3とが光軸に沿って物体側へ移動し、第2レンズ群G2が光軸に沿って像側へ移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。また、変倍の際、開口絞りSは、第1レンズ群G1とともに光軸に沿って移動する。
 第1レンズ群G1は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、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正メニスカスレンズL12と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL13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L14と、両凸形状の正レンズL15と両凹形状の負レンズL16との接合レンズと、から構成される。
 第2レンズ群G2は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凹形状の負レンズL21と、両凸形状の正レンズ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との接合レンズと、から構成される。正レンズL23は、物体側のレンズ面が非球面である。
 第3レンズ群G3は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL31と両凹形状の負レンズL32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L33と、から構成される。負レンズL32は、像側のレンズ面が非球面である。第3レンズ群G3の像側に、像面Iが配置される。
 本実施例では、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3とが、全体として正の屈折力を有する後群GRを構成する。そして、第3レンズ群G3が、後群GRの最も像側に配置された最終レンズ群GEに該当する。また、第3レンズ群G3の負メニスカスレンズL33が、最終レンズに該当する。第1レンズ群G1の正メニスカスレンズL11と、正メニスカスレンズL12と負メニスカスレンズL13との接合レンズと、正メニスカスレンズL14とが、合焦の際に像面Iに対して位置が固定される前側固定群GP1を構成する。第1レンズ群G1の正レンズL15と負レンズL16との接合レンズが、合焦の際に光軸に沿って移動する前側合焦群GF1を構成する。無限遠物体から近距離物体への合焦の際、前側合焦群GF1(第1レンズ群G1の正レンズL15と負レンズL16との接合レンズ)が光軸に沿って像側へ移動する。
 以下の表4に、第4実施例に係る変倍光学系の諸元の値を掲げる。
(表4)
[全体諸元]
変倍比=1.497
YLE=18.000             IHw=21.600
fP1=82.088             fF1=-96.051
fRw=118.327
         W      T
  f     87.500    131.000
FNO     1.860     2.785
 2ω     27.51     18.80
Ymax    21.600     21.600
 TL    115.456    145.509
 Bf     9.105     23.679
[レンズ諸元]
 面番号    R     D     nd    νd
  1     47.389   6.930   1.846660   23.8
  2    168.915   0.200
  3     46.629   7.713   1.593190   67.9
  4   20954.696   2.000   1.846660   23.8
  5     30.529   2.967
  6     40.993   5.299   1.593190   67.9
  7    183.696   (D7)
  8    389.304   3.072   1.945944   18.0
  9    -93.280   1.100   1.850000   27.0
  10    60.942   (D10)
  11     ∞    (D11)            (絞りS)
  12    -40.799   1.100   1.720000   43.6
  13   6130.299   0.200
  14    65.875   6.929   1.696800   55.5
  15    -87.261   7.752
  16*   234.100   7.362   1.772500   49.6
  17    -40.329   1.100   1.846660   23.8
  18    -61.665   (D18)
  19   -723.265   4.425   1.846660   23.8
  20    -61.965   1.600   1.487490   70.3
  21*    82.427   7.649
  22    -40.118   1.600   1.834000   37.2
  23   -116.183   Bf
[非球面データ]
 第16面
 κ=1.0000,A4=-4.01821E-06,A6=3.20252E-10,A8=-3.12345E-12,A10=3.14559E-15
 第21面
 κ=1.0000,A4=-2.97715E-06,A6=-3.92189E-09,A8=1.79480E-12,A10=-9.46067E-15
[可変間隔データ]
 無限遠合焦状態
          W     M     T
 焦点距離    87.500   105.000   131.000
 物体距離     ∞     ∞     ∞
  D7      2.689    2.689    2.689
  D10     13.153   13.153   13.153
  D11      4.613   18.735   35.490
  D18     16.898    9.784    1.500
  Bf      9.105   15.838   23.679
 至近距離合焦状態
          W     M     T
  倍率     -0.085   -0.103   -0.130
 物体距離   1084.544  1070.803  1054.491
  D7      11.156   11.275   11.422
  D10      4.686    4.566    4.420
  D11      4.613   18.735   35.490
  D18     16.898    9.784    1.500
  Bf      9.105   15.838   23.679
[レンズ群データ]
 群   始面   焦点距離
 G1    1    187.387
 G2    12    59.720
 G3    19    -67.423
 図8(A)は、第4実施例に係る変倍光学系の広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図8(B)は、第4実施例に係る変倍光学系の望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第4実施例に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態に亘って諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
 次に、[条件式対応値]の表を下記に示す。この表には、各条件式(1)~(16)に対応する値を、全実施例(第1~第4実施例)について纏めて示す。
 条件式(1)  0.15<f2/f1<0.80
 条件式(2)  0.60<fP1/(-fF1)<1.00
 条件式(3)  0.80<(-fF1)/fw<1.40
 条件式(4)  1.20<ft/fw<2.00
 条件式(5)  0.01<Bfw/TLw<0.20
 条件式(6)  0.60<YLE/IHw<1.00
 条件式(7)  FNOw<2.8
 条件式(8)  10.00°<2ωw<35.00°
 条件式(9)  0.30<fw/f1<0.70
 条件式(10) 0.30<f2/fRw<0.65
 条件式(11) 0.50<(-fGE)/fw<1.00
 条件式(12)
 1.00<(L1r2+L1r1)/(L1r2-L1r1)<2.50
 条件式(13)
 1.50<(LEr2+LEr1)/(LEr2-LEr1)<3.00
 条件式(14) 1.00<f1/fRw<1.80
 条件式(15) -0.30<fF2/fF1<0.30
 条件式(16) 0.01<fF2/(-fF1)<0.30
 [条件式対応値](第1~第4実施例)
  条件式  第1実施例  第2実施例  第3実施例  第4実施例
  (1)   0.318     0.317     0.379     0.319
  (2)   0.831     0.838     0.825     0.855
  (3)   1.155     1.134     1.030     1.098
  (4)   1.497     1.499     1.497     1.497
  (5)   0.076     0.079     0.080     0.079
  (6)   0.833     0.833     0.833     0.833
  (7)   1.859     1.859     1.858     1.860
  (8)   27.50     27.48     27.43     27.51
  (9)   0.469     0.470     0.535     0.467
 (10)   0.495     0.495     0.420     0.505
 (11)   0.756     0.759     0.740     0.771
 (12)   1.784     1.755     1.433     1.780
 (13)   2.278     2.278     2.021     2.055
 (14)   1.556     1.562     1.109     1.584
 (15)    ―     0.148     0.031      ―
 (16)    ―     0.148     0.031      ―
 上記各実施例によれば、小型でありながら明るくて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。
 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実施例として3群構成および4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、5群等)の変倍光学系を構成することもできる。具体的には、本実施形態の変倍光学系の最も物体側や最も像面側にレンズ又はレンズ群を追加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。
 単独または複数のレンズ群、または部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としても良い。合焦レンズ群は、オートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の(超音波モータ等を用いた)モータ駆動にも適している。
 レンズ群または部分レンズ群を光軸に垂直な方向の成分を持つように移動させ、または、光軸を含む面内方向に回転移動(揺動)させて、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としても良い。
 レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工および組立調整が容易になり、加工および組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。
 レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれでも構わない。また、レンズ面は回折面としても良く、レンズを屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)あるいはプラスチックレンズとしても良い。
 開口絞りは、第1レンズ群と第2レンズ群との間に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズの枠でその役割を代用しても良い。
 各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し、コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施しても良い。
 G1 第1レンズ群          G2 第2レンズ群
 G3 第3レンズ群          G4 第4レンズ群
  I 像面               S 開口絞り

Claims (21)

  1.  光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群と、複数のレンズ群を有する後群とからなり、
     変倍の際に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
     前記後群の前記複数のレンズ群は、前記後群の最も物体側に配置された正の屈折力を有する第2レンズ群を含み、
     以下の条件式を満足する変倍光学系。
     0.15<f2/f1<0.80
     但し、f1:前記第1レンズ群の焦点距離
        f2:前記第2レンズ群の焦点距離
  2.  光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群と、複数のレンズ群を有する後群とからなり、
     広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、前記第1レンズ群が光軸に沿って物体側へ移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
     前記第1レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、合焦の際に像面に対して位置が固定される前側固定群と、合焦の際に光軸に沿って移動する前側合焦群とを有し、
     以下の条件式を満足する変倍光学系。
     0.60<fP1/(-fF1)<1.00
     0.80<(-fF1)/fw<1.40
     但し、fP1:前記前側固定群の焦点距離
        fF1:前記前側合焦群の焦点距離
        fw:広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
  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。
     1.20<ft/fw<2.00
     但し、ft:望遠端状態における前記変倍光学系の焦点距離
        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1~3のいずれか一項に記載の変倍光学系。
     0.01<Bfw/TLw<0.20
     但し、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
        TLw:広角端状態における前記変倍光学系の全長
  5.  以下の条件式を満足する請求項1~4のいずれか一項に記載の変倍光学系。
     0.60<YLE/IHw<1.00
     但し、YLE:前記変倍光学系の最も像側に配置されたレンズの有効径
        IHw:広角端状態における前記変倍光学系の最大像高
  6.  以下の条件式を満足する請求項1~5のいずれか一項に記載の変倍光学系。
     FNOw<2.8
     但し、FNOw:広角端状態における前記変倍光学系のFナンバー
  7.  以下の条件式を満足する請求項1~6のいずれか一項に記載の変倍光学系。
     10.00°<2ωw<35.00°
     但し、2ωw:広角端状態における前記変倍光学系の全画角
  8.  以下の条件式を満足する請求項1~7のいずれか一項に記載の変倍光学系。
     0.30<fw/f1<0.70
     但し、fw:広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
        f1:前記第1レンズ群の焦点距離
  9.  前記後群の前記複数のレンズ群は、前記後群の最も物体側に配置された正の屈折力を有する第2レンズ群を含み、
     以下の条件式を満足する請求項1~8のいずれか一項に記載の変倍光学系。
     0.30<f2/fRw<0.65
     但し、f2:前記第2レンズ群の焦点距離
        fRw:広角端状態における前記後群の合成焦点距離
  10.  前記後群の前記複数のレンズ群は、前記後群の最も像側に配置された最終レンズ群を含み、
     以下の条件式を満足する請求項1~9のいずれか一項に記載の変倍光学系。
     0.50<(-fGE)/fw<1.00
     但し、fGE:前記最終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
  11.  以下の条件式を満足する請求項1~10のいずれか一項に記載の変倍光学系。
     1.00<(L1r2+L1r1)/(L1r2-L1r1)<2.50
     但し、L1r1:前記変倍光学系の最も物体側に配置されたレンズにおける物体側のレンズ面の曲率半径
        L1r2:前記変倍光学系の最も物体側に配置されたレンズにおける像側のレンズ面の曲率半径
  12.  以下の条件式を満足する請求項1~11のいずれか一項に記載の変倍光学系。
     1.50<(LEr2+LEr1)/(LEr2-LEr1)<3.00
     但し、LEr1:前記変倍光学系の最も像側に配置されたレンズにおける物体側のレンズ面の曲率半径
        LEr2:前記変倍光学系の最も像側に配置されたレンズにおける像側のレンズ面の曲率半径
  13.  以下の条件式を満足する請求項1~12のいずれか一項に記載の変倍光学系。
     1.00<f1/fRw<1.80
     但し、f1:前記第1レンズ群の焦点距離
        fRw:広角端状態における前記後群の合成焦点距離
  14.  前記後群の前記複数のレンズ群は、前記後群の最も物体側に配置された正の屈折力を有する第2レンズ群と、前記第2レンズ群の像側に隣り合って配置された第3レンズ群とを含み、
     広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が減少する請求項1~13のいずれか一項に記載の変倍光学系。
  15.  前記第1レンズ群と前記後群との間に配置された開口絞りを有し、
     変倍の際に、前記第1レンズ群が前記開口絞りとともに光軸に沿って移動する請求項1~14のいずれか一項に記載の変倍光学系。
  16.  前記第1レンズ群は、合焦の際に光軸に沿って移動する前側合焦群を有し、
     前記後群は、合焦の際に前記前側合焦群と異なる軌跡で光軸に沿って移動する後側合焦群を有し、
     前記後群の前記複数のレンズ群のうち、いずれか1つのレンズ群の少なくとも一部が前記後側合焦群を構成する請求項1~15のいずれか一項に記載の変倍光学系。
  17.  以下の条件式を満足する請求項16に記載の変倍光学系。
     -0.30<fF2/fF1<0.30
     但し、fF1:前記前側合焦群の焦点距離
        fF2:前記後側合焦群の焦点距離
  18.  以下の条件式を満足する請求項16に記載の変倍光学系。
     0.01<fF2/(-fF1)<0.30
     但し、fF1:前記前側合焦群の焦点距離
        fF2:前記後側合焦群の焦点距離
  19.  請求項1~18のいずれか一項に記載の変倍光学系を備えて構成される光学機器。
  20.  光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群と、複数のレンズ群を有する後群とからなる変倍光学系の製造方法であって、
     変倍の際に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
     前記後群の前記複数のレンズ群は、前記後群の最も物体側に配置された正の屈折力を有する第2レンズ群を含み、
     以下の条件式を満足するように、
     レンズ鏡筒内に各レンズを配置する変倍光学系の製造方法。
     0.15<f2/f1<0.80
     但し、f1:前記第1レンズ群の焦点距離
        f2:前記第2レンズ群の焦点距離
  21.  光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群と、複数のレンズ群を有する後群とからなる変倍光学系の製造方法であって、
     広角端状態から望遠端状態への変倍の際に、前記第1レンズ群が光軸に沿って物体側へ移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
     前記第1レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、合焦の際に像面に対して位置が固定される前側固定群と、合焦の際に光軸に沿って移動する前側合焦群とを有し、
     以下の条件式を満足するように、
     レンズ鏡筒内に各レンズを配置する変倍光学系の製造方法。
     0.60<fP1/(-fF1)<1.00
     0.80<(-fF1)/fw<1.40
     但し、fP1:前記前側固定群の焦点距離
        fF1:前記前側合焦群の焦点距離
        fw:広角端状態における前記変倍光学系の焦点距離
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