(57)【要約】  変倍光学系において、小型、安価、小さなＦ値、可視域から近赤外域まで良好な色収差補正、高性能を実現する。  変倍光学系は、物体側から順に、正の第１レンズ群（Ｇ１）、負の第２レンズ群（Ｇ２）、絞り、正の第３レンズ群（Ｇ３）、正の第４レンズ群（Ｇ４）を備える。変倍時に、第１レンズ群（Ｇ１）、絞り、第３レンズ群（Ｇ３）は固定され、第２レンズ群（Ｇ２）、第４レンズ群（Ｇ４）は光軸方向に移動し、第４レンズ群（Ｇ４）は合焦機能を有する。第３レンズ群（Ｇ３）は、少なくとも１面の非球面を有し、物体側から順に、正のレンズ（Ｌ３１）、正のレンズ（Ｌ３２）と両凹形状のレンズ（Ｌ３３）の接合レンズからなる。第３レンズ群（Ｇ３）の焦点距離、レンズ（Ｌ３１）の焦点距離、第３レンズ群（Ｇ３）の接合レンズの焦点距離、該接合レンズのアッベ数等に関する条件式を満たす。
2012120875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、絞りと、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とを備え、
前記第１レンズ群、前記絞り、および前記第３レンズ群が像面に対して固定されており、変倍時に前記第２レンズ群および前記第４レンズ群が光軸方向に移動し、前記第４レンズ群が合焦機能を有するように構成された変倍光学系であって、
前記第３レンズ群は、少なくとも１面の非球面を有し、物体側から順に、正レンズと、正レンズおよび両凹レンズを貼り合わせた接合レンズとからなり、
下記条件式（１）〜（４）を満たすことを特徴とする変倍光学系。
３．５＜ｆ３／ｆｗ＜６  …  （１）
０．４＜ｆ３１ｐ／ｆ３＜１．２  …  （２）
−０．８＜ｆ３／ｆ３Ｃ＜０．１  …  （３）
４５＜ν３Ｃｎ＜ν３Ｃｐ  …  （４）
ただし、
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆ３１ｐ：前記第３レンズ群の最も物体側の前記正レンズの焦点距離
ｆ３Ｃ：前記接合レンズの焦点距離
ν３Ｃｎ：前記接合レンズを構成する前記両凹レンズのｄ線に対するアッベ数
ν３Ｃｐ：前記接合レンズを構成する前記正レンズのｄ線に対するアッベ数
【請求項２】
下記条件式（４−１）を満たすことを特徴とする請求項１記載の変倍光学系。
５５＜ν３Ｃｎ＜ν３Ｃｐ  …  （４−１）
【請求項３】
前記第３レンズ群の前記両凹レンズは、物体側より像側の面の曲率半径の絶対値が大きいものであることを特徴とする請求項１または２記載の変倍光学系。
【請求項４】
前記第２レンズ群が、物体側から順に、負レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、両凹レンズと、正レンズとからなり、
下記条件式（５）〜（７）を満たすことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の変倍光学系。
１．０＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．４  …  （５）
２０＜ν２ｐ＜６０  …  （６）
２．８＜ｄｚ２／ｆｗ＜３．５  …  （７）
ただし、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ν２ｐ：前記第２レンズ群の前記正メニスカスレンズのｄ線に対するアッベ数
ｄｚ２：広角端から望遠端へ変倍する際の前記第２レンズ群の光軸方向の移動量
【請求項５】
下記条件式（６−１）を満たすことを特徴とする請求項４記載の変倍光学系。
２０＜ν２ｐ＜４５  …  （６−１）
【請求項６】
前記第１レンズ群が、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズと、像側に凹面を向けた３枚の正レンズとからなり、
下記条件式（８）〜（１０）を満たすことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の変倍光学系。
１．０＜｜ｆ１ｎ｜／ｆ１＜２．６  …  （８）
１．７＜Ｎ１ｎ＜２．０  …  （９）
３３＜ν１ｎ＜４３  …  （１０）
ただし、
ｆ１ｎ：前記第１レンズ群の前記負レンズの焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
Ｎ１ｎ：前記第１レンズ群の前記負レンズのｄ線に対する屈折率
ν１ｎ：前記第１レンズ群の前記負レンズのｄ線に対するアッベ数
【請求項７】
下記条件式（９−１）を満たすことを特徴とする請求項６記載の変倍光学系。
１．８＜Ｎ１ｎ＜２．０  …  （９−１）
【請求項８】
前記第４レンズ群が、物体側から順に、両凸レンズと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、正レンズとからなり、
下記条件式（１１）、（１２）を満たすことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の変倍光学系。
０．８＜ｆ４ｐＦ／ｆ４ｐＲ＜２．０  …  （１１）
−１．３＜ｆ４ｎ／ｆ４＜−０．６  …  （１２）
ただし、
ｆ４ｐＦ：前記第４レンズ群の前記両凸レンズの焦点距離
ｆ４ｐＲ：前記第４レンズ群の最も像側の前記正レンズの焦点距離
ｆ４ｎ：前記第４レンズ群の前記負メニスカスレンズの焦点距離
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の変倍光学系を備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラや電子スチルカメラ等に用いられる変倍光学系および撮像装置に関し、特に監視カメラ用途として好適で、可視域と近赤外域の両方で使用可能な変倍光学系および該変倍光学系を備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を記録媒体とするビデオカメラや電子スチルカメラ、監視カメラなどの撮像装置に用いられる光学系として、ＣＣＴＶ（Closed-circuit Television）用変倍光学系が開発されている。このようなＣＣＴＶ用変倍光学系として、４群構成のものは、鏡胴・変倍機構の簡素さおよび扱い易さ等の利点が多く、多くのものが提案されている。【０００３】
例えば、下記特許文献１、２には、物体側から順に、正の屈折力を持ち、変倍時に固定されている１レンズ群と、負の屈折力を持ち、変倍時に光軸方向に移動する第２レンズ群と、変倍時に固定されている絞りと、正の屈折力を持ち、変倍時に固定されている第３レンズ群と、正の屈折力を持ち、変倍時に光軸方向に移動して合焦作用を行う第４レンズ群とが配列された４群構成のズームレンズが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４４５４７３１号公報
【特許文献２】特開２００３−２９５０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年では監視カメラ市場がとみに拡大してきたことから開発競争が激化しており、低照度の撮影条件下でも使用可能なように大口径比である等の高諸元を満たし、高性能で小型かつ低コストに構成されたレンズ系が求められている。さらに、昨今では監視カメラ用として日中だけでなく夜間でも撮像が可能なように、可視域と近赤外域の両方で使用可能であり、高い結像性能を有することが強く要望されるようになっている。【０００６】
しかしながら、従来のレンズ系では、上記要望全てを同時に満足させることは難しい。従来のレンズ系は、上記特許文献１、２記載のズームレンズのように、可視域での色収差除去を目的としたものが多く、可視域から近赤外域までの広範囲にわたる波長帯域に対応させようとすると、色収差が大きいという不具合がある。【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小型かつ安価でありながら、Ｆ値が小さく、可視域から近赤外域までの広い波長域で色収差が良好に補正されて、高い光学性能を有する変倍光学系および該変倍光学系を備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、絞りと、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とを備え、第１レンズ群、絞り、および第３レンズ群が像面に対して固定されており、変倍時に第２レンズ群および第４レンズ群が光軸方向に移動し、第４レンズ群が合焦機能を有するように構成された変倍光学系であって、第３レンズ群は、少なくとも１面の非球面を有し、物体側から順に、正レンズと、正レンズおよび両凹レンズを貼り合わせた接合レンズとからなり、下記条件式（１）〜（４）を満たすことを特徴とするものである。
３．５＜ｆ３／ｆｗ＜６  …  （１）
０．４＜ｆ３１ｐ／ｆ３＜１．２  …  （２）
−０．８＜ｆ３／ｆ３Ｃ＜０．１  …  （３）
４５＜ν３Ｃｎ＜ν３Ｃｐ  …  （４）
ただし、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆ３１ｐ：第３レンズ群の最も物体側の正レンズの焦点距離
ｆ３Ｃ：第３レンズ群の接合レンズの焦点距離
ν３Ｃｎ：第３レンズ群の接合レンズを構成する両凹レンズのｄ線に対するアッベ数
ν３Ｃｐ：第３レンズ群の接合レンズを構成する正レンズのｄ線に対するアッベ数【０００９】
本発明の変倍光学系においては、第３レンズ群の両凹レンズは、物体側より像側の面の曲率半径の絶対値が大きくなるように構成することが好ましい。【００１０】
本発明の変倍光学系の第２レンズ群は、物体側から順に、負レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、両凹レンズと、正レンズとからなり、下記条件式（５）〜（７）を満たすことが好ましい。
１．０＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．４  …  （５）
２０＜ν２ｐ＜６０  …  （６）
２．８＜ｄｚ２／ｆｗ＜３．５  …  （７）
ただし、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ν２ｐ：第２レンズ群の正メニスカスレンズのｄ線に対するアッベ数
ｄｚ２：広角端から望遠端に変倍する際の第２レンズ群の光軸方向の移動量
なお、上記ｄｚ２の符号は、像側へ移動するときを正とする。【００１１】
本発明の変倍光学系の第１レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズと、像側に凹面を向けた３枚の正レンズとからなり、下記条件式（８）〜（１０）を満たすことが好ましい。
１．０＜｜ｆ１ｎ｜／ｆ１＜２．６  …  （８）
１．７＜Ｎ１ｎ＜２．０  …  （９）
３３＜ν１ｎ＜４３  …  （１０）
ただし、
ｆ１ｎ：第１レンズ群の負レンズの焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
Ｎ１ｎ：第１レンズ群の負レンズのｄ線に対する屈折率
ν１ｎ：第１レンズ群の負レンズのｄ線に対するアッベ数【００１２】
本発明の変倍光学系の第４レンズ群は、物体側から順に、両凸レンズと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、正レンズとからなり、下記条件式（１１）、（１２）を満たすことが好ましい。
０．８＜ｆ４ｐＦ／ｆ４ｐＲ＜２．０  …  （１１）
−１．３＜ｆ４ｎ／ｆ４＜−０．６  …  （１２）
ただし、
ｆ４ｐＦ：第４レンズ群の両凸レンズの焦点距離
ｆ４ｐＲ：第４レンズ群の最も像側の正レンズの焦点距離
ｆ４ｎ：第４レンズ群の負メニスカスレンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離【００１３】
なお、上記本発明の変倍光学系におけるレンズの面形状、屈折力の符号は、非球面が含まれているものについては近軸領域で考えるものとする。【００１４】
なお、上記本発明の変倍光学系におけるレンズ枚数は、構成要素となるレンズの枚数である。例えば、材質の異なる複数の単レンズが接合された接合レンズがある場合は、この接合レンズを構成する単レンズの枚数で数えるものとする。【００１５】
本発明の撮像装置は、上記記載の本発明の変倍光学系を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の変倍光学系は、物体側から順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、絞りと、正の第３レンズ群と、正の第４レンズ群とを備え、変倍時に、第１レンズ群、絞り、第３レンズ群は像面に対して固定し、第２レンズ群Ｇ２、第４レンズ群Ｇ４は光軸方向に移動し、第４レンズ群Ｇ４が合焦機能を有するレンズ系において、第３レンズ群のレンズ構成を好適に設定し、条件式（１）〜（４）を同時に満たすようにしているため、小型かつ安価でありながら、小さなＦ値と、可視域から近赤外域までの広い波長域での良好な色収差補正、および高い光学性能を実現することができる。【００１７】
また、本発明の撮像装置は、本発明の変倍光学系を備えているため、小型で安価に構成でき、低照度での撮影が可能で、可視域から近赤外域までの広い波長域に対応可能であり、良好な像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明の一実施形態にかかる変倍光学系の広角端におけるレンズ構成を示す断面図
【図１Ｂ】本発明の一実施形態にかかる変倍光学系の望遠端におけるレンズ構成を示す断面図
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｃ）はそれぞれ本発明の実施例１の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｃ）はそれぞれ本発明の実施例２の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）はそれぞれ本発明の実施例３の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）はそれぞれ本発明の実施例４の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）はそれぞれ本発明の実施例５の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｃ）はそれぞれ本発明の実施例６の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｃ）はそれぞれ本発明の実施例７の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｃ）はそれぞれ本発明の実施例８の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図
【図１０】図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）はそれぞれ本発明の実施例９の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図
【図１１】図１１（Ａ）〜図１１（Ｉ）は本発明の実施例１の変倍光学系の各収差図
【図１２】図１２（Ａ）〜図１２（Ｉ）は本発明の実施例２の変倍光学系の各収差図
【図１３】図１３（Ａ）〜図１３（Ｉ）は本発明の実施例３の変倍光学系の各収差図
【図１４】図１４（Ａ）〜図１４（Ｉ）は本発明の実施例４の変倍光学系の各収差図
【図１５】図１５（Ａ）〜図１５（Ｉ）は本発明の実施例５の変倍光学系の各収差図
【図１６】図１６（Ａ）〜図１６（Ｉ）は本発明の実施例６の変倍光学系の各収差図
【図１７】図１７（Ａ）〜図１７（Ｉ）は本発明の実施例７の変倍光学系の各収差図
【図１８】図１８（Ａ）〜図１８（Ｉ）は本発明の実施例８の変倍光学系の各収差図
【図１９】図１９（Ａ）〜図１９（Ｉ）は本発明の実施例９の変倍光学系の各収差図
【図２０】本発明の実施形態にかかる撮像装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１Ａ、図１Ｂに、本発明の一実施形態にかかる変倍光学系の構成例の断面図を示す。図１Ａ、図１Ｂはそれぞれ、無限遠物体に合焦した状態での広角端、望遠端におけるレンズ配置を示しており、後述の実施例１の変倍光学系に対応している。なお、図１Ａ、図１Ｂはともに左側が物体側、右側が像側であり、図１Ａ、図１Ｂそれぞれの断面図には、軸上光束２Ａ、２Ｂ、最大画角での軸外光束３Ａ、３Ｂも合わせて示している。
【００２０】
この変倍光学系は、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４とを備えている。なお、図１に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。
【００２１】
この変倍光学系を撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、プリズム、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましいため、図１では、これらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰを第４レンズ群Ｇ４と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。
【００２２】
この変倍光学系は、変倍時には、第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳｔ、および第３レンズ群Ｇ３は像面Ｓｉｍに対して固定されており、第２レン群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４は光軸方向に移動するように構成されている。第２レンズ群Ｇ２は変倍機能を有し、第４レンズ群Ｇ４は物体距離変動時または変倍時に合焦機能を有するように構成されている。
【００２３】
本変倍光学系に係わる上記４群構成は、１０倍クラスの変倍比を有するズームレンズまたはバリフォーカルレンズとして、鏡胴・変倍機構の簡素さと共に扱い易い等利点が多い構成である。
【００２４】
本変倍光学系は、小型かつ安価でありながら、小さなＦ値と、高い光学性能を実現することを目的としており、特に、広角端から望遠端の全変倍域において可視域から近赤外域までの広い波長域で良好な色収差補正を実現することを目的としている。
【００２５】
上記色収差補正を実現するには、可視域から近赤外域までの波長域で軸上色収差を小さく維持する必要があり、そのためには、第３レンズ群Ｇ３のレンズ構成を最適化する必要がある。というのは、第３レンズ群Ｇは、全系において広角側で最も軸上光束の光線高さが高く、且つその物体側直前に開口絞りＳｔが配置されているため、軸外光束の主光線高さが低く、従って軸外諸収差の影響が小さく軸上色収差を補正し易いレンズ群だからである。
【００２６】
特に第３レンズ群Ｇ３では、近赤外域の部分分散比の分布から、近赤外域との色消しは、負レンズにアッベ数の大きな材料を使用し、それより大きなアッベ数の材料を正レンズに用いて接合し、色消しすることで特に広角側での近赤外と可視域との軸上色収差を極力小さくすることができる。
【００２７】
一方、第１レンズ群Ｇ１は、望遠側で最も軸上光束の光線高さが高く、従って軸上色収差への影響が強いレンズ群であることから、第１レンズ群Ｇ１の構成を最適化することが望遠側における色収差補正に有利である。第１レンズ群Ｇ１に異常分散材料を使用し、軸上色収差の発生を抑えることが好ましい。
【００２８】
色収差を補正する場合、使用される正負レンズの材料のアッベ数の差が大きいほど、これら正負レンズの屈折力がともに弱くなる。これは、球面収差を小さく維持し、小さなＦ値を実現するには有効である。このため、球面収差と色収差を共に良好に維持するためには、材料の選択が重要となる。異常分散材料は材料費・加工費ともに高コストとなるため、できるだけ外径・中心厚を小さくすることが望ましい。
【００２９】
例えば、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力を強くして、広角端から望遠端までの移動量を小さくすれば、広角側での軸外光束の第１レンズ群Ｇ１における光線高さが低くなり、レンズ径を小さくできコストも抑えられる。このような事情から第２レンズ群Ｇ２の屈折力配分も重要な要素となる。１０倍程度の変倍比の大きな変倍光学系では、中間倍率での色収差や球面収差等諸収差の変動を小さく抑えるには、変倍を司る第２レンズ群Ｇ２の構成を配慮することが好ましい。
【００３０】
上記事情から、本変倍光学系の構成は以下に述べるものとなる。まず、色収差の補正に最も重要な第３レンズ群Ｇ３は、少なくとも１面の非球面を有し、図１Ａに示すように、物体側から順に、正レンズであるレンズＬ３１と、正レンズであるレンズＬ３２および両凹レンズであるレンズＬ３３を貼り合わせた接合レンズとからなるように構成される。
【００３１】
また、第３レンズ群Ｇ３に関して、下記条件式（１）〜（４）を満たすように構成される。
３．５＜ｆ３／ｆｗ＜６  …  （１）
０．４＜ｆ３１ｐ／ｆ３＜１．２  …  （２）
−０．８＜ｆ３／ｆ３Ｃ＜０．１  …  （３）
４５＜ν３Ｃｎ＜ν３Ｃｐ  …  （４）
ただし、
ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆ３１ｐ：第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の正レンズであるレンズＬ３１の焦点距離
ｆ３Ｃ：第３レンズ群Ｇ３の接合レンズの焦点距離
ν３Ｃｎ：第３レンズ群Ｇ３の接合レンズを構成する両凹レンズであるレンズＬ３３のｄ線に対するアッベ数
ν３Ｃｐ：第３レンズ群Ｇ３の接合レンズを構成する正レンズであるレンズＬ３２のｄ線に対するアッベ数
【００３２】
近赤外域の部分分散比の分布を考慮すると、近赤外域での色消しは、第３レンズ群Ｇ３の接合レンズを構成するレンズＬ３２、３３について、負レンズにアッベ数が４５より大きな材料を使用し、それより大きなアッベ数を持ち、負レンズに対する近赤外域での部分分散比の差が極めて小さい材料を正レンズとして組み合わせることが有効である。これにより、特に広角側での近赤外域と可視域両方における軸上色収差を極力小さくすることが可能となる。
【００３３】
このとき組み合わせた正・負レンズのアッベ数の差が小さくなると、正・負レンズ各々の屈折力が強くなり、特に球面収差の発生を増大させてしまう。そこで、組み合わせた正・負レンズを相互に接合して空気接触面を減らして球面収差の発生を抑制している。
【００３４】
また、この第３レンズ群Ｇ３の接合レンズの接合面は、曲率の大きな面とすることが好ましい。接合レンズを構成する正・負レンズの屈折率差が小さいと、接合面での面屈折力は弱くなり、この強い曲率の接合面で発生する収差量は色収差以外の諸収差のものは小さいため、この接合面で色数差の補正を行うことが有効である。逆に接合面の曲率を小さくなるように制限すると、正・負レンズ各々の屈折力を適宜維持しなければ色収差の補正が不十分となり、正・負レンズ各々の屈折力を接合面以外の面で補完すると、諸収差が発生し易い空気接触面の曲率を大きくせねばならず、球面収差、像面湾曲が大きくなって結像性能を良好に維持出来ない。上記事情から、レンズＬ３３は、物体側の面の曲率半径の絶対値より像側の面の曲率半径の絶対値が大きな形状とすることが好ましい。
【００３５】
さらに、この接合レンズの合成焦点距離を０近傍からややマイナス側の値として、僅かに発散性を有するものとする。そして、第３レンズ群Ｇ３の正屈折力を維持する為に、接合レンズの物体側に正のレンズＬ３１を配置させる。また、第３レンズ群Ｇ３に非球面を持たせることで、球面収差をより小さくすることができる。この際、非球面を持たせるレンズは、単レンズであるレンズＬ３１を選択することが製造上好ましい。
【００３６】
条件式（１）は、全系における第３レンズ群Ｇ３の屈折力配分を規定した式である。条件式（１）の下限を下回れば、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２の屈折力を強くする必要があり、レンズ系全体の小型化には有効だが、変倍時の収差変動が大きくなりすぎて全変倍域で良好な結像性能を維持できなくなる。条件式（１）の上限を上回れば、結像性能は良くなるが、変倍の際の第２レンズ群Ｇ２の移動量が大きくなり、レンズ系全体が大型化して好ましくない。
【００３７】
条件式（２）は、第３レンズ群Ｇ３に対する第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の正のレンズＬ３１の屈折力配分に係わる式であり、球面収差と軸上色収差を共に良好に維持する為の条件式である。
【００３８】
条件式（２）の下限を下回れば、正のレンズＬ３１の正屈折力が強くなり過ぎ、バランスをとるために第３レンズ群Ｇ３の接合レンズの負屈折力が強くなり、第３レンズ群Ｇ３として望遠比の小さいレンズ系となり、全系のバックフォーカスが短くなり過ぎ、また、軸外光の発散作用を助長し、結像領域全体で像面湾曲の平坦性が悪くなる。
【００３９】
条件式（２）の上限を上回れば、レンズＬ３１の正屈折力が弱くなりすぎ、全系のバックフォーカスが長くなり過ぎ、また、軸外周辺光束の第４レンズ群Ｇ４での光線高さが高くなり第４レンズ群Ｇ４のレンズの外径を大きくしなければならなくなり、レンズ系全体の小型化に反することとなる。
【００４０】
条件式（３）は、第３レンズ群Ｇ３に対する、第３レンズ群Ｇ３の接合レンズの屈折力配分に係わる式であり、球面収差と軸上色収差を共に良好に維持する為の条件式である。条件式（３）の下限を下回れば、この接合レンズの負屈折力が強くなりすぎ、第３レンズ群Ｇ３の望遠比が小さくなり、軸外光の発散作用を助長し、結像領域全体で像面湾曲の平坦性が悪くなる。条件式（３）の上限を上回れば、レンズＬ３１の正屈折力を弱くしなければならず、上述した条件式（２）の上限を上回った場合と同様の弊害が生じる。
【００４１】
条件式（４）は、第３レンズ群Ｇ３の接合レンズで使用される、正・負レンズの材料のアッベ数に関するものである。条件式（４）の下限を下回れば、第３レンズ群Ｇ３の接合レンズは近赤外域での部分分散比の差が大きな材料の組み合わせとなり、近赤外域と可視域での軸上色収差が許容できない量となる。また、ν３Ｃｎ、ν３Ｃｐの大小関係が条件式（４）に反する場合、正・負レンズの光学材料の選択として不適当であり、色消し出来なくなる。
【００４２】
上記事情から、条件式（４）に代わり、下記条件式（４−１）を満足することがより好ましい。
５５＜ν３Ｃｎ＜ν３Ｃｐ  …  （４−１）
【００４３】
第２レンズ群Ｇ２については、例えば図１Ａに示すように、物体側から順に、負レンズであるレンズＬ２１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズであるレンズＬ２２と、両凹レンズであるレンズＬ２３と、正レンズであるレンズＬ２４とからなるように構成することが好ましく、さらに、下記条件式（５）〜（７）を満たすことが好ましい。
１．０＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．４  …  （５）
２０＜ν２ｐ＜６０  …  （６）
２．８＜ｄｚ２／ｆｗ＜３．５  …  （７）
ただし、
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
ν２ｐ：第２レンズ群Ｇ２の正メニスカスレンズであるレンズＬ２２のｄ線に対するアッベ数
ｄｚ２：広角端から望遠端へ変倍する際の第２レンズ群Ｇ２の光軸方向の移動量
【００４４】
小型化の為に負屈折力の強くなる第２レンズ群Ｇ２を上記レンズＬ２１〜Ｌ２５からなるように構成することで、レンズ系を大型化することなく、可視域から近赤外域に於いて、軸上色収差や、軸外に於ける倍率色収差や各波長でのコマ収差のズレ等、全変倍域に於いてこれらの変動を抑えることが可能になる。
【００４５】
条件式（５）は、第２レンズ群Ｇ２の負屈折力の全系に及ぼす影響に制限を課したものである。条件式（５）の下限を下回ると、所定の変倍比に対して、第２レンズ群Ｇ２の移動量が小さくなって、レンズ全長を短くでき、且つ第１レンズ群Ｇ１のレンズ外径を小さく出来る等、レンズ系の小型化には有効だが、第１レンズ群Ｇ１、第３レンズ群Ｇ３の正屈折力が増大し、収差変動が大きく成りすぎて、変倍全域での結像性能を一様且つ良好に維持できなくなる。
【００４６】
条件式（５）の上限を上回ると、広角端から望遠端までの移動量が大きくなりすぎて、レンズ全長が大きくなったり、第１レンズ群Ｇ１のレンズが径大化したりして小型化に反する。第２レンズ群Ｇ２を、物体側から順に、負のレンズＬ２１と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ２２と、両凹形状のレンズＬ２３と、正のレンズＬ２４とからなる構成とし、条件式（５）を満たすようにすれば、コンパクト性を損ねることなしに、球面収差、像面湾曲、色収差等変動が抑えられ、結像領域全域にわたり良好な結像性能を維持することができる。
【００４７】
第２レンズ群Ｇ２は、広角端で、軸外光束３Ａの光線高さが軸上光束２Ａの光線高さに比べて高く、軸外光束３Ａが大きく光軸から離れており、望遠端では、逆に、軸上光束２Ｂの光線高さが軸外光束３Ｂの主光線の光線高さより高い。
【００４８】
これらの光線高さの差から生じる諸収差の変動を抑えるには、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に負のレンズＬ２１を配した場合、正のレンズＬ２２をその像側直後に配してレンズＬ２１の持つ発散性を緩和すれば良い。一方、第２レンズ群Ｇ２全体の負屈折力は、（５）式で制限されるので、余り強くできず、第２レンズ群Ｇ２全体の負屈折力に最も寄与しているレンズＬ２１の負屈折力がさらに強くならないようにレンズＬ２２の正屈折力を適度な弱さに留める必要がある。そこでレンズＬ２２を物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズにすることで、強い収斂性を持たせながら、適度な正屈折力を持たせることができる。
【００４９】
このようにレンズＬ２２を設定したとき、条件式（６）のように、レンズＬ２２の材料のアッベ数に制限を加える必要が生じる。条件式（６）の下限を下回れば、広角側に於いて近赤外域の波長側で倍率色収差が増大し、望遠側においては、近赤外域の波長側での軸上色収差が増大する。条件式（６）の上限を上回れば、広角側において短波長側での倍率色収差が増大し、望遠側において短波長側の軸上色収差が増大し、第２レンズ群Ｇ２内の他のレンズ要素を変更しても、像面湾曲やコマ収差変動の増大化に繋がり、全域で良好に性能を維持出来ない。
【００５０】
上記事情から、条件式（６）に代わり、下記条件式（６−１）を満足することがより好ましい。
２０＜ν２ｐ＜４５  …  （６−１）
【００５１】
条件式（７）は、レンズ系のコンパクトさに対する要求から生じる条件式であり、条件式（５）と相補関係にある。条件式（７）の下限を下回れば、レンズ系は短くなり、コンパクトさにはより良い方向だが、第１レンズ群Ｇ１〜第３レンズ群Ｇ３の各屈折力が強くなり過ぎて、全域での結像性能が良好に維持出来ない。条件式（７）の上限を上回れば、結像性能は良いが径大化しコンパクト性を損ねてしまい、監視用が主な用途であっても鏡胴径が大きくなりスペースが大きくとられ、小型化に反する。
【００５２】
なお、レンズＬ２１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであることが好ましい。レンズＬ２１の物体側の面を凸面とすることで、第１レンズ群Ｇ１から射出した光線が第２レンズ群Ｇ２に入射するときの収差発生量を極力抑えることができる。また、レンズＬ２３とレンズＬ２４は接合されていることが好ましい。このようにした場合は、開口絞りＳｔ近傍に接合レンズを配置することができ、軸上色収差の補正に有利となる。
【００５３】
第１レンズ群Ｇ１については、例えば図１Ａに示すように、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズであるレンズＬ１１と、像側に凹面を向けた３枚の正レンズであるレンズＬ１２〜Ｌ１４とからなるように構成することが好ましく、さらに、下記条件式（８）〜（１０）を満たすことが好ましい。
１．０＜｜ｆ１ｎ｜／ｆ１＜２．６  …  （８）
１．７＜Ｎ１ｎ＜２．０  …  （９）
３３＜ν１ｎ＜４３  …  （１０）
ただし、
ｆ１ｎ：第１レンズ群Ｇ１の負レンズであるレンズＬ１１の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
Ｎ１ｎ：第１レンズ群Ｇ１の負レンズであるレンズＬ１１のｄ線に対する屈折率
ν１ｎ：第１レンズ群Ｇ１の負レンズであるレンズＬ１１のｄ線に対するアッベ数
【００５４】
上述した第１レンズ群Ｇ１の好ましい構成を採用することにより、特に中間変倍域から望遠端にかけての色収差の発生を抑えることができる。
【００５５】
従来、本発明に係わる分野の変倍レンズ系では、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、絞りと、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とからなる４群構成とし、第１レンズ群を、物体側から順に、負レンズと、正レンズと、正メニスカスレンズとからなるように構成することが行われてきた。
【００５６】
しかし、本実施形態の変倍光学系では、以下に述べる理由により、第１レンズ群Ｇ１が有する複数の正レンズの合成屈折力を従来のものより強くする必要があるため、第１レンズ群Ｇ１の正レンズを３枚にすることが好ましい。
【００５７】
可視域から近赤外域までの広い波長域用の変倍レンズ系を実現するためには、第３レンズ群Ｇ３同様、第１レンズ群Ｇ１も特に軸上色収差を小さくする必要がある。
【００５８】
望遠側では、第１レンズ群Ｇ１の方が第３レンズ群Ｇ３よりも軸上光束２Ｂの光線高が高くなって、軸上色収差への影響がより強くなる。望遠側で可視域に対して近赤外域での軸上色収差を小さくするには、第３レンズ群Ｇ３の構成の最適化のみに頼ることなく、第１レンズ群Ｇ１のレンズ構成と材料選択を考慮することが好ましい。
【００５９】
第１レンズ群Ｇ１に異常分散材料を使用することで、軸上色収差の発生を抑えることができる。この為、第１レンズ群Ｇ１では、負レンズのアッベ数を通常より大きくする必要が生じ、それに伴って第１レンズ群Ｇ１が有する複数の正レンズの合成屈折力も色消し条件を満たす為により強くすることが必要になる。
【００６０】
しかし、このことは、特に望遠側での球面収差量の増加に繋がってしまう。そこで、球面収差を小さく抑える為に第１レンズ群Ｇ１の正レンズを３枚にして屈折力を分配するようにしている。結果として、第１レンズ群Ｇ１は、負レンズに続き正レンズ３枚の構成とすることが好ましい。
【００６１】
条件式（８）は、第１レンズ群Ｇ１の負レンズであるレンズＬ１１の負屈折力と第１レンズ群Ｇ１の屈折力との関係を規定するものである。条件式（８）の下限を下回れば、レンズＬ１１の負屈折力が強く成り、色消しの為にレンズＬ１１のアッベ数が大きくなり、軸上色収差は良くなるが、３枚の正レンズを合わせた正屈折力も強くなって、特に望遠側での球面収差が補正不足となり、これを避ける為、第１レンズ群Ｇ１の屈折力を弱くしなければならなくなる。第１レンズ群Ｇ１、第３レンズ群Ｇ３を固定群とする変倍系が成立する為に第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が弱くなって、結果として第２レンズ群Ｇ２の移動量が大きくなり、レンズ系全体が大型化し、コンパクト性、コスト共に満足出来ないものとなる。
【００６２】
条件式（８）の上限を上回れば、レンズＬ１１の負屈折力が弱くなって、条件式（８）の下限を下回った場合と反対に球面収差の発生がより小さくなって良いが、色消しの為に負のレンズＬ１１のアッベ数を小さくせねばならず、望遠側での軸上色収差が大きくなって、可視域と近赤外域とでピントズレを生じ、近赤外域での性能劣化に繋がる。
【００６３】
条件式（９）は、主として第１レンズ群Ｇ１で発生する球面収差を抑制する為の条件式である。第１レンズ群Ｇ１に於いては、特に望遠端で球面収差の発生度合いが高い。一方、第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズはレンズＬ１１だけであり、レンズＬ１１での収差発生量を抑えるには後続の正レンズであるレンズＬ１２との接合によるしかない。この為、接合面での屈折率差が重要である。
【００６４】
レンズＬ１１の接合相手の正のレンズＬ１２は、色消し条件から、アッベ数の大きな且つ異常分散性を有する材料を使用することが前提にあるので、このレンズＬ１２には屈折率が１．５以下の低屈折率の材料を使用することになる。そのため、レンズＬ１１の屈折率を大きくし、レンズＬ１１とレンズＬ１２の屈折率差を利用して、レンズＬ１１を広角端での像面湾曲の補正に有利な像側に凹面を向けた形状とし、なるべく強い発散性を持たせるようにし、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１内の強い収斂性により生じる球面収差を相殺する効果をレンズＬ１１に持たせるようにすることが好ましい。
【００６５】
条件式（９）の下限を下回れば、屈折率差が小さくなりすぎてレンズＬ１１の発散性が減じて、球面収差が補正不足となり、結像性能の劣化を来す。条件式（９）の上限を上回れば、性能の更なる向上を期待できるが、このような光学材料は入手できないか、コストが非常に高くなるため、現実的なものとして採用することは出来ない。
【００６６】
上記事情から、条件式（９）に代わり、下記条件式（９−１）を満足することがより好ましい。
１．８＜Ｎ１ｎ＜２．０  …  （９−１）
【００６７】
条件式（１０）式は、特に望遠側での可視域から近赤外までの、軸上色収差を良好に維持するための条件である。条件式（１０）の下限を下回れば、望遠側での可視域から近赤外までの軸上色収差を良好に維持できなくなる。条件式（１０）の上限を上回れば、軸上色収差は良好に維持出来るが、色消しの為、第１レンズ群Ｇ１中の３枚の正レンズの屈折力の総和が強くなって望遠側の球面収差やコマ収差を劣化させる。
【００６８】
第４レンズ群Ｇ４については、例えば図１Ａに示すように、物体側から順に、両凸レンズであるレンズＬ４１と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズであるレンズＬ４２と、正レンズであるレンズＬ４３とからなるように構成することが好ましく、さらに、下記条件式（１１）、（１２）を満たすことが好ましい。
０．８＜ｆ４ｐＦ／ｆ４ｐＲ＜２．０  …  （１１）
−１．３＜ｆ４ｎ／ｆ４＜−０．６  …  （１２）
ただし、
ｆ４ｐＦ：第４レンズ群Ｇ４の両凸レンズであるレンズＬ４１の焦点距離
ｆ４ｐＲ：第４レンズ群Ｇ４の最も像側の正レンズであるレンズＬ４３の焦点距離
ｆ４ｎ：第４レンズ群Ｇ４の負メニスカスレンズであるレンズＬ４２の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
【００６９】
上述した第４レンズ群Ｇ４の好ましい構成は、第４レンズ群Ｇ４の詳細構成と屈折力配分に関するものである。第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズという屈折力配置とすることで、例えば広角側でＦ値がＦ１．６、望遠側でもＦ２．３と、小さなＦ値を確保しながらコマ収差も少なく、結像領域全域に渡って高性能な画質が得ることが可能になる。
【００７０】
条件式（１１）は、第４レンズ群Ｇ４の最も物体側の正のレンズＬ４１と最も像側の正のレンズＬ４３との屈折力の比率を示すもので、球面収差と像面湾曲や歪曲収差等、軸外収差とのバランスを良好に維持する為の式である。
【００７１】
条件式（１１）の下限を下回れば、レンズＬ４１の正屈折力が強くなって、全系のバックフォーカスがより小さくなり、また球面収差が補正不足となり好ましくない。後続の負のレンズＬ４２の物体側の面および像側の面のベンディングにより補正しようとしても、軸外光束に過剰の発散性をもたせることとなり、像面湾曲やコマ収差を劣化させてしまう。
【００７２】
条件式（１１）の上限を上回れば、レンズＬ４１の正屈折力が弱くなって、球面収差の発生量は減じて良いが、レンズＬ４３の正屈折力の割合が大きくなって、負の像面湾曲を増大させてしてしまう。条件式（１１）の範囲内で有れば、球面収差量と像面湾曲やコマ収差とのバランスが良好に維持され、結像領域全体の結像性能を良好に維持することができる。
【００７３】
条件式（１２）は、第４レンズ群Ｇ４の屈折力に対する、負のレンズＬ４２の屈折力配分に関する式である。条件式（１２）の下限を下回れば、第４レンズ群Ｇ４中の負屈折力が弱まり、球面収差が補正不足になったり、像面湾曲が補正不足になったりして、良好な結像性能が得られない。条件式（１２）の上限を上回れば、第４レンズ群Ｇ４中の負屈折力が強くなりすぎて、球面収差が補正過剰となり好ましくない。条件式（１２）の範囲内に有れば、結像領域全体に亘り良好な結像性能を維持することができる。
【００７４】
本変倍光学系が厳しい環境において使用される場合には、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コートを施すようにしてもよい。
【００７５】
図１Ａ、図１Ｂに示す例では、レンズ系と像面Ｓｉｍとの間に光学部材ＰＰを配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等を配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。
【００７６】
次に、本発明の変倍光学系の数値実施例について説明する。実施例１の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端でのレンズ配置をそれぞれ図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）に示す。図２（Ａ）〜図２（Ｃ）においては、光学部材ＰＰも合わせて示しており、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。図２（Ａ）と図２（Ｂ）の間、図２（Ｂ）と図２（Ｃ）の間には、変倍に伴い移動する第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４それぞれの移動軌跡を模式的に矢印で示している。
【００７７】
同様に、実施例２〜９の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端でのレンズ配置をそれぞれ図３（Ａ）〜図３（Ｃ）、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示す。実施例１〜１０の変倍光学系は、バリフォーカルレンズとして構成されている。
【００７８】
実施例１の変倍光学系の基本レンズデータを表１の上段に、変倍に関するデータを表１の下段に、非球面係数を表２に示す。実施例２〜９の変倍光学系のものについても同様に表３〜表１８に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２〜９のものについても基本的に同様である。
【００７９】
表１の上段の基本レンズデータにおいて、Ｓｉの欄には最も物体側の構成要素の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。また、Ｎｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の媒質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄には最も物体側の光学要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示している。
【００８０】
なお、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰも含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面のＲｉの欄には∞（開口絞り）と記載しており、像面に相当する面のＲｉの欄には∞（像面）と記載している。
【００８１】
表１の基本レンズデータにおいて、変倍時に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれ可変１、可変２、可変３、可変４と記載している。可変１は第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔であり、可変２は第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳｔとの間隔であり、可変３は第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔であり、可変４は第４レンズ群Ｇ４と光学部材ＰＰとの間隔である。
【００８２】
表１の下段の変倍に関するデータに、広角端、中間焦点距離状態、望遠端それぞれにおける、可変１、可変２、可変３、可変４、全系の焦点距離、バックフォーカスＢｆ’、Ｆ値（Ｆｎｏ．）、全画角２ωの値を示す。基本レンズデータおよび変倍に関するデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。
【００８３】
表１の基本レンズデータでは、非球面は面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表２は、これら非球面に関する非球面係数を示すものである。表２に記載の数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は「×１０−ｎ」を意味する。非球面係数は、以下の式（Ａ）で表される非球面式における各係数κ、Ａｍ（ｍ＝４、６、８、１０）の値である。ただし、式（Ａ）におけるΣはｍ（ｍ＝４、６、８、１０）の項に関する和を意味する。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１−κ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ  …  （Ａ）
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率
κ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝４、６、８、１０）
【００８４】
【表１】
2012120875.tif 000003
【００８５】
【表２】
2012120875.tif 000004
【００８６】
【表３】
2012120875.tif 000005
【００８７】
【表４】
2012120875.tif 000006
【００８８】
【表５】
2012120875.tif 000007
【００８９】
【表６】
2012120875.tif 000008
【００９０】
【表７】
2012120875.tif 000009
【００９１】
【表８】
2012120875.tif 000010
【００９２】
【表９】
2012120875.tif 000011
【００９３】
【表１０】
2012120875.tif 000012
【００９４】
【表１１】
2012120875.tif 000013
【００９５】
【表１２】
2012120875.tif 000014
【００９６】
【表１３】
2012120875.tif 000015
【００９７】
【表１４】
2012120875.tif 000016
【００９８】
【表１５】
2012120875.tif 000017
【００９９】
【表１６】
2012120875.tif 000018
【０１００】
【表１７】
2012120875.tif 000019
【０１０１】
【表１８】
2012120875.tif 000020
【０１０２】
実施例１〜９の変倍光学系の条件式（１）〜（１２）に対応する値、関連する値を表１９に示す。なお、全ての実施例においてｄ線を基準波長としており、上記の変倍におけるデータの表および下記の表１９に示す値はこの基準波長におけるものである。
【表１９】
2012120875.tif 000021
【０１０３】
実施例１の変倍光学系の各収差図を図１１（Ａ）〜図１１（Ｉ）に示す。図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）はそれぞれ広角端における球面収差、像面湾曲、歪曲収差（ディストーション）を示し、図１１（Ｄ）、図１１（Ｅ）、図１１（Ｆ）はそれぞれ中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲、歪曲収差（ディストーション）を示し、図１１（Ｇ）、図１１（Ｈ）、図１１（Ｉ）はそれぞれ望遠端における球面収差、像面湾曲、歪曲収差（ディストーション）を示す。
【０１０４】
球面収差の図ではｄ線に関する収差を実線で、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に関する収差を短い破線で、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）に関する収差を長い破線で、波長８８０ｎｍに関する収差を一点鎖線で示している。像面湾曲の図では、ｄ線、ｇ線、Ｃ線に関する収差を示し、サジタル方向については実線で、タンジェンシャル方向については点線で示している。歪曲収差の図はｄ線に関するものである。球面収差の図の縦軸はＦ値に対応する。像面湾曲と歪曲収差の図において、縦軸は像高（単位はｍｍ）であり、縦軸の最小値は０である。
【０１０５】
像高０は光軸上であるから、像高０におけるサジタル方向とタンジェンシャル方向の像面湾曲の値は一致する。像面湾曲の図の像高０における収差曲線の波長ごとの配列順は、球面収差の図の縦軸の最も下の位置における収差曲線の波長ごとの配列順と同じである。例えば、球面収差の図の縦軸の最も下の位置においては、左から順に、ｄ線、ｇ線、Ｃ線の収差曲線が並んでいる場合は、同じ変倍状態での像面湾曲の図の像高０の位置においては、同様に左から順に、ｄ線のサジタル方向とタンジェンシャル方向、ｇ線のサジタル方向とタンジェンシャル方向、Ｃ線のサジタル方向とタンジェンシャル方向の収差曲線が並ぶことになる。
【０１０６】
なお、歪曲収差の図はＴＶディストーションで記載してある。光軸に垂直な平面物体の光学系によって結ばれる光軸に垂直な物体像のゆがみの程度を歪曲収差として表すが、写真レンズ等は一般的な、理想像高と実像高との差を理想像高で割った数値を百分率で表したものであるのに対して、ＴＶレンズの分野ではこれとは異なった定義式を用い、これをＴＶディストーションとして区別している。この定義によれば、ＴＶ画面における長辺の曲がり量を対象として歪曲量として扱う。
【０１０７】
具体的には、ＴＶディストーションＤＴＶは、長辺の曲がりの深さΔｈを垂直画面長２ｈで割って百分率で表したもので、下記式の通り表される。
ＤＴＶ＝Δｈ/２ｈ×１００
歪曲収差図は、光軸からの実像高Ｙを光軸中心からの画面４対角方向の４点とし、これらの４点で結ばれた平面像の物体側での矩形平面物体を想定し、この像の長辺の中央部での実像高がｈであり、対角上の点の光軸までの垂直高さからの差がΔｈである。従って、画面の縦横比で異なる数値になるが、図１１（Ｃ）、図１１（Ｆ）、図１１（Ｉ）に示す歪曲収差の図では、ＴＶ画面で一般的な３：４の比率で算出したものとなっている。
【０１０８】
同様に、実施例２の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端における各収差図を図１２（Ａ）〜図１２（Ｉ）に示し、実施例３の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端における各収差図を図１３（Ａ）〜図１３（Ｉ）に示し、実施例４の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端における各収差図を図１４（Ａ）〜図１４（Ｉ）に示し、実施例５の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端における各収差図を図１５（Ａ）〜図１５（Ｉ）に示し、実施例６の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端における各収差図を図１６（Ａ）〜図１６（Ｉ）に示し、実施例７の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端における各収差図を図１７（Ａ）〜図１７（Ｉ）に示し、実施例８の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端における各収差図を図１８（Ａ）〜図１８（Ｉ）に示し、実施例９の変倍光学系の広角端、中間焦点距離状態、望遠端における各収差図を図１９（Ａ）〜図１９（Ｉ）に示す。
【０１０９】
次に、本発明の実施形態にかかる撮像装置について説明する。図２０に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態の変倍光学系１を用いた撮像装置１０の概略構成図を示す。撮像装置としては、例えば、監視カメラ、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等を挙げることができる。
【０１１０】
図２０に示す撮像装置１０は、変倍光学系１と、変倍光学系１の像側に配置されたフィルタ２と、変倍光学系によって結像される被写体の像を撮像する撮像素子３と、撮像素子３からの出力信号を演算処理する信号処理部４と、変倍光学系１の変倍を行うための変倍制御部５と、フォーカス調整を行うためのフォーカス制御部６とを備える。
【０１１１】
変倍光学系１は、変倍時に固定されている正の第１レンズ群Ｇ１と、変倍時に光軸Ｚに沿って移動する負の第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳｔと、変倍時に固定されている正の第３レンズ群Ｇ３と、フォーカス調整時に光軸Ｚに沿って移動する正の第４レンズ群Ｇ４とを有するものである。なお、図２０では各レンズ群を概略的に示している。撮像素子３は、変倍光学系１により形成される光学像を撮像して電気信号に変換するものであり、その撮像面は変倍光学系の像面に一致するように配置される。撮像素子３としては例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等を用いることができる。
【０１１２】
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、非球面係数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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