(57)【要約】【課題】変倍光学系において、小型かつ低コストに構成され、大口径比でありながら高い光学性能を実現し、比較的中望遠寄りの変倍域を有する。【解決手段】変倍光学系は、物体側から順に、負の第１レンズ群（Ｇ１）と、変倍時に像面に対して固定されている絞りと、正の第２レンズ群（Ｇ２）とからなる。広角端から望遠端への変倍時には、第１レンズ群（Ｇ１）と第２レンズ群（Ｇ２）の光軸方向の間隔が小さくなる。第１レンズ群（Ｇ１）は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズであるレンズ（Ｌ１）と、２枚の負レンズであるレンズ（Ｌ２）、（Ｌ３）とからなる。変倍光学系は、第１レンズ群（Ｇ１）の正のレンズ（Ｌ１）のｄ線におけるアッベ数νｄ１について下記条件式（１）を満たす。  ２５．５＜νｄ１＜５０  （１）【選択図】図１
2012124297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を持つ第２レンズ群とからなり、広角端から望遠端へ変倍する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との光軸方向の間隔が小さくなるように構成された変倍光学系であって、
前記絞りが、変倍時に像面に対して固定されているものであり、
前記第１レンズ群が、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、２枚の負レンズとからなり、
下記条件式（１）を満たすことを特徴とする変倍光学系。
２５．５＜νｄ１＜５０  …  （１）
ただし、
νｄ１：前記第１レンズ群の前記正レンズのｄ線におけるアッベ数
【請求項２】
下記条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項１記載の変倍光学系。
０．８＜ｆ１／ｆｗ＜２．５  …  （２）
ただし、
ｆ１：前記第１レンズ群の前記正レンズの焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【請求項３】
前記第２レンズ群が、物体側から順に、両凸レンズと、負メニスカスレンズと、両凸レンズと、両凹レンズと、正レンズとからな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】
下記条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項３記載の変倍光学系。
０．５＜ｆ４／ｆＧ２＜１．３  …  （３）
ただし、
ｆ４：前記第２レンズ群の最も物体側の前記両凸レンズの焦点距離
ｆＧ２：前記第２レンズ群の焦点距離
【請求項５】
下記条件式（４）〜（６）を満たすことを特徴とする請求項３または４記載の変倍光学系。
−０．６＜ｆＧ２Ｆ／ｆＧ２Ｂ＜−０．２  …  （４）
０＜νｄ７−νｄ８＜２５  …  （５）
１５＜νｄ８＜３３  …  （６）
ただし、
ｆＧ２Ｆ：前記第２レンズ群の物体側の３枚のレンズの合成焦点距離
ｆＧ２Ｂ：前記第２レンズ群の像側の２枚のレンズの合成焦点距離
νｄ７：前記第２レンズ群の前記両凹レンズのｄ線におけるアッベ数
νｄ８：前記第２レンズ群の前記正レンズのｄ線におけるアッベ数
【請求項６】
下記条件式（６−１）を満たすことを特徴とする請求項５記載の変倍光学系。
２０＜νｄ８＜３０  …  （６−１）
【請求項７】
前記第２レンズ群が、下記条件式（７）を満たす接合面を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の変倍光学系。
−０．７５＜Ｒｃ／ｆｗ＜０．７０  …  （７）
ただし、
Ｒｃ：接合面の曲率半径
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【請求項８】
下記条件式（８）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項に記載の変倍光学系。
１．２＜Ｈ１／Ｈ６＜１．５  …  （８）
ただし、
Ｈ１：広角端における軸上光束のマージナル光線の、前記第１レンズ群の最も物体側の面における光線高
Ｈ６：広角端における軸上光束のマージナル光線の、前記第１レンズ群の最も像側の面における光線高
【請求項９】
下記条件式（９）、（１０）を満たすことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の変倍光学系。
１．４＜ｄｗ／ｆｗ＜２．２  …  （９）
４．５＜Ｌｗ／ｆｗ＜５．６  …  （１０）
ただし、
ｄｗ：広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の光軸上の間隔
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
Ｌｗ：広角端におけるレンズ全長
【請求項１０】
下記条件式（１−１）を満たすことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の変倍光学系。
２９＜νｄ１＜４０  …  （１−１）
【請求項１１】
下記条件式（２−１）を満たすことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の変倍光学系。
１．０＜ｆ１／ｆｗ＜２．０  …  （２−１）
ただし、
ｆ１：前記第１レンズ群の前記正レンズの焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【請求項１２】
物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を持つ第２レンズ群とからなり、広角端から望遠端へ変倍する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との光軸方向の間隔が小さくなるように構成された変倍光学系であって、
前記絞りが、変倍時に像面に対して固定されているものであり、
前記第１レンズ群が、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズと、２枚の負レンズとからなることを特徴とする変倍光学系。
【請求項１３】
下記条件式（１Ａ）を満たすことを特徴とする請求項１２記載の変倍光学系。
２１＜νｄ１＜５０  …  （１Ａ）
ただし、
νｄ１：前記第１レンズ群の前記正レンズのｄ線におけるアッベ数
【請求項１４】
下記条件式（１Ａ−１）を満たすことを特徴とする請求項１３記載の変倍光学系。
２２＜νｄ１＜５０  …  （１Ａ−１）
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の変倍光学系と、
該変倍光学系により形成された光学像を撮像して電気信号を出力する撮像素子と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、変倍光学系および撮像装置に関し、より詳しくは、ビデオカメラや電子スチルカメラ等に使用可能で、特に監視カメラ用途として好適に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、防犯や記録等の目的で監視カメラが用いられており、監視カメラ用の光学系としてＣＣＴＶ（Closed-circuit Television）用変倍光学系が用いられている。このようなＣＣＴＶ用変倍光学系では、コンパクトなレンズ構成で安価に製造でき、且つ高視野角領域から標準画角までカバーできる仕様で、室内や屋外での使用に耐える事が求められる為、比較的構成が簡易でこれらの条件に適う２群ズームレンズが多用されてきた。【０００３】
コンパクトな２群ズームレンズとしては、銀塩フイルムカメラの時代に開発が盛んに行われていた、物体側から正の１群、負の２群を配した正屈折力先行の正負２群構成のズームレンズがある。しかしこのタイプは、コンパクト化の為、開口絞りが正の第１群と一体的に配設され、レンズ系全長が広角端で短く望遠端で長くなる。監視カメラの筐体はサイズが固定されているものが大半であるため、このタイプを監視カメラに適用した場合、画角の大きな広角端におけるレンズ配置が筐体に対して最も奥まった配置となるため、筐体を大型化しなければならず、構成上問題が大きい。【０００４】
また、コストの都合上、開口絞りを可変にする構成は採用しにくい為、入射瞳径は変倍を通じて一定であり、望遠端では広角端に比べて変倍比倍だけＦ値が大きくなり、監視カメラ用光学系として不満足な仕様となる。さらに、広角端では、２群が負屈折力を有するため像面の法線に対する主光線の角度が大きくなり、電子撮像素子を使用する上で重要な条件であるテレセントリック性が低下する。このように、不適な項目が多いため、正負２群構成の変倍光学系は監視カメラ用途には採用しにくかった。【０００５】
これらのことから、監視カメラ用途のコンパクトな２群構成の変倍光学系としては、負屈折力先行の負正２群構成が望まれる。従来知られている負正２群構成の変倍光学系としては、例えば下記特許文献１〜５に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３３０７７３号公報
【特許文献２】特開２００１−２８１５４３号公報
【特許文献３】特開２００７−７９１０８号公報
【特許文献４】特開２００７−２７９３３５号公報
【特許文献５】特開２００８−１５８３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、近年では一般的な監視目的だけでなく、自動車のプレート標識が読み取れるといった様な、より高解像で、より高倍率に撮像できる、広角端での焦点距離が従来に比してやや長めの、比較的中望遠寄りの変倍域を有し、簡易で使い勝手の良い変倍光学系への要請が多くなってきた。【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小型かつ低コストに構成され、大口径比でありながら高い光学性能を確保し、比較的中望遠寄りの変倍域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】
【０００９】
本発明の第１の変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を持つ第２レンズ群とからなり、広角端から望遠端へ変倍する際に、第１レンズ群と第２レンズ群との光軸方向の間隔が小さくなるように構成された変倍光学系であって、絞りが、変倍時に像面に対して固定されているものであり、第１レンズ群が、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、２枚の負レンズとからなり、下記条件式（１）を満たすことを特徴とするものである。
２５．５＜νｄ１＜５０  …  （１）
ただし、
νｄ１：第１レンズ群の最も物体側の正レンズのｄ線におけるアッベ数【００１０】
本発明の第２の変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を持つ第２レンズ群とからなり、広角端から望遠端へ変倍する際に、第１レンズ群と第２レンズ群との光軸方向の間隔が小さくなるように構成された変倍光学系であって、絞りが、変倍時に像面に対して固定されているものであり、第１レンズ群が、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズと、２枚の負レンズとからなることを特徴とするものである。【００１１】
負屈折力先行の負正２群構成の変倍光学系は、従来から、例えば上記特許文献１、５等の一眼レフカメラ用の広角域から始まるズームレンズとして使用されてきたが、最も物体側の第１レンズに正レンズを配設する例は少ない。理由として、第１レンズに正レンズを配設すると、レンズ外径や中心厚の増大化を伴ってより大型化し、レンズ、重量、コストに大きく影響するからである。また、ミラーボックス部の空間的な制約から全系のバックフォーカスの確保の妨げとなる為、一部の超広角域から始まるズームレンズや、歪曲収差を小さくする等軸外諸収差の発生を抑える必要のあるレンズ以外では、あまり使用されてこなかった。【００１２】
しかし、本発明の第１、第２の変倍光学系は、変倍域の目標範囲を中望遠寄りにしていることから、広角端の画角が中望遠寄りで余り広くないため、正レンズを第１レンズに配設しても、この正レンズのレンズ外径を差程大きくする必要がなく、さらに本変倍光学系の適用用途として想定される監視カメラ等ではそれほど長いバックフォーカスを必要としない。また、負正２群構成の変倍光学系では、特に広角側で大きくなる傾向にあるレンズ全長を極力小さくする必要があるが、負屈折力の第１レンズ群の最も物体側に正レンズを配設することで、全系のコンパクト化と全変倍域での良好な結像性能確保とを両立させることが可能になる。【００１３】
また、本発明の第１、第２の変倍光学系は、第１レンズ群の上記正レンズの像側に２枚の負レンズを配置して、第１レンズ群に必要な負屈折力をこれら２枚の負レンズに分散させながら確保し、第１レンズ群のレンズ枚数を極力抑えた３枚とすることで、小型かつ低コストに構成している。【００１４】
本発明の第２の変倍光学系においては、下記条件式（１Ａ）を満たすことが好ましい。
２１＜νｄ１＜５０  …  （１Ａ）
ただし、
νｄ１：第１レンズ群の最も物体側の正レンズのｄ線におけるアッベ数【００１５】
本発明の第１、第２の変倍光学系においては、下記条件式（２）を満たすことが好ましい。
０．８＜ｆ１／ｆｗ＜２．５  …  （２）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の最も物体側の正レンズの焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離【００１６】
また、本発明の第１、第２の変倍光学系においては、第２レンズ群は、物体側から順に、両凸レンズと、負メニスカスレンズと、両凸レンズと、両凹レンズと、正レンズとからなる５枚構成を採用することができる。【００１７】
また、本発明の第１、第２の変倍光学系においては、第２レンズ群が、上記５枚構成を採用する場合、下記条件式（３）または（４）〜（６）を満たすことが好ましい。
０．５＜ｆ４／ｆＧ２＜１．３  …  （３）
−０．６＜ｆＧ２Ｆ／ｆＧ２Ｂ＜−０．２  …  （４）
０＜νｄ７−νｄ８＜２５  …  （５）
１５＜νｄ８＜３３  …  （６）
ただし、
ｆ４：第２レンズ群の最も物体側の両凸レンズの焦点距離
ｆＧ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆＧ２Ｆ：第２レンズ群の物体側の３枚のレンズの合成焦点距離
ｆＧ２Ｂ：第２レンズ群の像側の２枚のレンズの合成焦点距離
νｄ７：第２レンズ群の両凹レンズのｄ線におけるアッベ数
νｄ８：第２レンズ群の正レンズのｄ線におけるアッベ数【００１８】
なお、ｆＧ２Ｆに関する「物体側の３枚のレンズ」とは物体側から１〜３番目のレンズのことであり、ｆＧ２Ｂに関する「像側の２枚のレンズ」とは像側から１〜２番目のレンズのことである。なお、物体側から３、４番目のレンズが互いに接合されているときは、ｆＧ２Ｆ、ｆＧ２Ｂについてはこの接合レンズを単レンズに分解して考えるものとする。【００１９】
また、本発明の第１、第２の変倍光学系においては、第２レンズ群が、下記条件式（７）を満たす接合面を少なくとも１つ有することが好ましい。
−０．７５＜Ｒｃ／ｆｗ＜０．７０  …  （７）
ただし、
Ｒｃ：接合面の曲率半径
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離【００２０】
なお、曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた形状の場合を正とし、像側に凸面を向けた形状の場合を負とすることにする。【００２１】
また、本発明の第１、第２の変倍光学系においては、下記条件式（８）または（９）〜（１０）を満たすことが好ましい。
１．２＜Ｈ１／Ｈ６＜１．５  …  （８）
１．４＜ｄｗ／ｆｗ＜２．２  …  （９）
４．５＜Ｌｗ／ｆｗ＜５．６  …  （１０）
ただし、
Ｈ１：広角端における軸上光束のマージナル光線の、第１レンズ群の最も物体側の面における光線高
Ｈ６：広角端における軸上光束のマージナル光線の、第１レンズ群の最も像側の面における光線高
ｄｗ：広角端における第１レンズ群と第２レンズ群の光軸上の間隔
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
Ｌｗ：広角端におけるレンズ全長（第１レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸上の距離）【００２２】
なお、軸上光束とは、光軸上の無限遠物体からの光束をＦ値や開口絞り径等の所定の仕様に基づき最大径まで入射させたときのものである。【００２３】
なお、Ｌｗの算出においては、レンズ系のバックフォーカス分は空気換算した値を用いるものとする。例えば、最も像側のレンズと像面との間にフィルタやカバーガラス等の屈折力を持たない部材が挿入されているときは、この部材の厚みを空気換算してＬｗを算出するものとする。【００２４】
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。【００２５】
本発明の撮像装置は、上記記載の本発明の変倍光学系と、該変倍光学系により形成された光学像を撮像して電気信号を出力する撮像素子とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の第１の変倍光学系によれば、物体側から順に、負の第１レンズ群と、絞りと、正の第２レンズ群とが配されてなり、広角端から望遠端へ変倍する際に第１レンズ群と第２レンズ群との光軸方向の間隔が小さくなるように構成された変倍光学系において、絞りを変倍時に像面に対して固定されているものとし、第１レンズ群の構成を好適に設定し、特に、第１レンズ群の最も物体側に正レンズを配置し、この正レンズの材質を条件式（１）を満たすように選択しているため、小型かつ低コストに構成され、大口径比でありながら高い光学性能を確保し、比較的中望遠寄りの変倍域を有する変倍光学系を実現することができる。【００２７】
本発明の第２の変倍光学系によれば、物体側から順に、負の第１レンズ群と、絞りと、正の第２レンズ群とが配されてなり、広角端から望遠端へ変倍する際に第１レンズ群と第２レンズ群との光軸方向の間隔が小さくなるように構成された変倍光学系において、絞りを変倍時に像面に対して固定されているものとし、第１レンズ群の構成を好適に設定し、特に、第１レンズ群の最も物体側に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズを配置しているため、小型かつ低コストに構成され、大口径比でありながら高い光学性能を確保し、比較的中望遠寄りの変倍域を有する変倍光学系を実現することができる。【００２８】
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、低照度での条件下でも撮影可能であり、より高倍率で良好な像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる変倍光学系のレンズ構成と軸上光束を示す断面図
【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（Ｃ）はそれぞれ本発明の実施例１０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１２】図１２（Ａ）〜図１２（Ｉ）は本発明の実施例１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２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３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４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５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６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７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８の変倍光学系の各収差図
【図２０】図２０（Ａ）〜図２０（Ｉ）は本発明の実施例９の変倍光学系の各収差図
【図２１】図２１（Ａ）〜図２１（Ｉ）は本発明の実施例１０の変倍光学系の各収差図
【図２２】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】
【００３０】
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１は、本発明の一実施形態にかかる変倍光学系の無限遠物体に合焦した状態での広角端における構成例を示す断面図である。図１に示す例は、後述の実施例１の変倍光学系に対応している。図１においては左側が物体側、右側が像側であり、図１には軸上光束Ａも合わせて示している。
【００３１】
この変倍光学系は、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とが配されてなり、広角端から望遠端へ変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との光軸方向の間隔が小さくなるように変化するように構成されている。開口絞りＳｔは、変倍時には像面Ｓｉｍに対して固定されている。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。
【００３２】
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２レンズ群Ｇ２と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。
【００３３】
第１レンズ群Ｇ１は、図１に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズであるレンズＬ１と、負レンズであるレンズＬ２と、負レンズであるレンズＬ３とからなるように構成される。第１レンズ群Ｇ１のレンズは全て単レンズとすることができ、この場合は、コスト的に有利となる。
【００３４】
第２レンズ群Ｇ２は、例えば図１に示すように、物体側から順に、両凸レンズであるレンズＬ４と、負メニスカスレンズであるレンズＬ５と、両凸レンズであるレンズＬ６と、両凹レンズであるレンズＬ７と、正レンズであるレンズＬ８とからなるように構成することができる。
【００３５】
この変倍光学系では、物体側から順に、負の第１レンズ群Ｇ１、正の第２レンズ群Ｇ２が配列された負正２群構成としている。負の第１レンズ群Ｇ１においては、最も物体側に正レンズを配して物体側から正負の配列としている。正の第２レンズ群Ｇ２においては、物体側にレンズＬ４〜Ｌ６からなる強い正屈折力をもつ前側副レンズ群、像側にレンズＬ７〜Ｌ８からなる負屈折力をもつ後側副レンズ群を配して、物体側に正屈折力、像側に負屈折力を配分した望遠レンズ型の構成としている。このような構成とすることで、レンズ系のレンズ長を短くすることが可能になる。
【００３６】
開口絞りＳｔは、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２から独立して変倍時に像面に対して固定されており、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２の間に配設されている。図１に示す例のように、開口絞りＳｔを中心にして全系の最も外側に正レンズ（レンズＬ１、レンズＬ８に対応）、そのすぐ内側に負レンズ（レンズＬ２、レンズＬ７に対応）を配した構成とすることにより、全系のペッツバール和の絶対値を小さくすると共に、開口絞りＳｔに対して対称性を持たせて、非対称性により発生する軸外諸収差を抑え、結像領域全域に於いて良好な結像性能を全変倍域で維持することができる。
【００３７】
本変倍光学系においては、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側に正のレンズＬ１を配置している。広角端での焦点距離がやや長めの中望遠寄りの変倍域を有する負正２群からなる変倍光学系に於いて、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１の最も物体側に正レンズを配設することで、全系のコンパクト化と全変倍域での良好な結像性能確保とを両立させることが可能になる。
【００３８】
このレンズＬ１は、物体側に凸面を向けた形状を採るが、その際に、像側より物体側の面の曲率半径の絶対値が小さい形状であることが好ましい。このようにした場合は、上記変倍域を有する負正２群変倍光学系に於いて、レンズ全長及びレンズ径を小さく抑えることがより容易になる。
【００３９】
本変倍光学系においては、このレンズＬ１の構成は重要であり、その材質は下記条件式（１）を満たすように選択することが好ましい。
２５．５＜νｄ１＜５０  …  （１）
ただし、
νｄ１：第１レンズ群Ｇ１の正のレンズＬ１のｄ線におけるアッベ数
【００４０】
条件式（１）は、色収差を良好に維持するための正のレンズＬ１のアッベ数の範囲を規定した式である。条件式（１）の下限を下回れば、２次スペクトルが悪化し、青色側のフレアが大きくなり、画質を劣化させる。条件式（１）の上限を上回れば、こうした２次スペクトルを小さくできるが、色消しの為、第１レンズ群Ｇ１内の正、負レンズ同士の屈折力が相互に強くなり、軸外光束を通す為に接合しなければならずコストアップにつながったり、急激なコマ収差、像面湾曲の発生に繋がり性能が劣化したりする。
【００４１】
上記事情から、条件式（１）に代わり、下記条件式（１−１）を満足することがより好ましい。
２９＜νｄ１＜４０  …  （１−１）
【００４２】
さらに、レンズＬ１に関して、下記条件式（２）を満たすことが好ましい。
０．８＜ｆ１／ｆｗ＜２．５  …  （２）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の正のレンズＬ１の焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【００４３】
レンズＬ１は、第１レンズ群Ｇ１全体の負屈折力による発散性で生じる補正過剰な球面収差を低減する等の役割を担っているため、このレンズＬ１の正屈折力の配分を慎重に考慮する必要がある。これを規定したのが条件式（２）である。条件式（２）の下限を下回れば、レンズＬ１の正屈折力が強くなり過ぎ、像側の後続の負レンズと接合しなければ広角側での軸外光束を通しにくくなり、広角端の焦点距離を長くする事になって所期の画角を維持できなくなる。また、仮に接合したとしても、球面収差と軸外収差とのバランスが取れなくなり、良好な結像性能が得られない。
【００４４】
条件式（２）の上限を上回ると、逆にバックフォーカスが長くなりすぎて、全系のレンズ全長が過度に長くなり、小型化に反する。また、条件式（２）の上限を上回ると、第１レンズ群Ｇ１内の正屈折力が弱くなりすぎて、第１レンズ群Ｇ１内での球面収差発生量が過剰となり、広角側と望遠側との両方で球面収差を小さく抑える事ができなくなる。その際に、レンズＬ１と像側の後続の負レンズとの間隔を大きくして球面収差を補正すると、レンズＬ１の外径が大きくなりすぎ、コンパクト化の妨げとなる。
【００４５】
上記事情から、条件式（２）に代わり、下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。
１．０＜ｆ１／ｆｗ＜２．０  …  （２−１）
【００４６】
なお、レンズＬ１の正屈折力を余り強くせずに本発明の目的を達成できる方法として、レンズＬ１を物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズにする方法が有効である。レンズＬ１を正メニスカスレンズにした場合は、両凸レンズにした場合よりもレンズＬ１の物体側の面の曲率半径の絶対値を小さくすることで、軸上光束の屈折角を大きくでき、レンズＬ１を射出する像側の面での光線高を低くできて、レンズＬ１の屈折力を強める事と同等の効果が得られる。そして、レンズＬ１の像側の凹面により、レンズＬ１を両凸レンズや平凸レンズにした場合に比べて、レンズＬ１の正屈折力は弱くなる。よって、レンズＬ１の屈折力を強くする事なく、全長を短くできる。また、レンズＬ１を正メニスカスレンズにすると、軸外光線についても、レンズＬ１における入射角と射出角との差を小さくできるので、軸外収差の発生を抑えることができる。
【００４７】
なお、色収差の発生を抑えるため、レンズＬ１の材質のアッベ数の範囲を考慮する必要があるが、レンズＬ１を正メニスカスレンズにした場合には、レンズＬ１の屈折力が比較的弱くなるため、その材質のアッベ数の好適な範囲は、メニスカス形状を限定しない場合よりも広く考えることができる。したがって、レンズＬ１が正メニスカスレンズの場合は、下記条件式（１Ａ）を満たすことが好ましい。
２１＜νｄ１＜５０  …  （１Ａ）
ただし、
νｄ１：第１レンズ群Ｇ１の正のレンズＬ１のｄ線におけるアッベ数
【００４８】
条件式（１Ａ）の下限を下回れば、アッベ数νｄ１が必要以上に小さくなり、第１レンズ群Ｇ１内の色消しに用いられる正負レンズ各々の屈折力を弱くできるので、球面収差や像面湾曲の補正には有利だが、色収差の二次スペクトルを悪化させ、色滲みの発生を抑えきれなくなる。
【００４９】
条件式（１Ａ）の上限を上回れば、第１レンズ群Ｇ１内の色消しに用いられる正負レンズ各々の屈折力が強くなり、二次スペクトルは減少して色滲みは良好に補正可能だが、球面収差、像面湾曲の収差発生量が大きくなり、軸上と軸外あるいは広角端と望遠端での結像性能が不均一となり、全変倍域で良好な結像関係を維持できなくなる。
【００５０】
上記事情から、条件式（１Ａ）に代わり、下記条件式（１Ａ−１）を満足することがより好ましい。
２２＜νｄ１＜５０  …  （１Ａ−１）
【００５１】
上記より、レンズＬ１の形状およびアッベ数の好ましい組合せとしては、物体側に凸面を向けた正レンズであり条件式（１）を満たすものと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり条件式（１Ａ）を満たすものが挙げられる。レンズＬ１をこの２つの好ましい構成から外れた構成、例えば、両凸レンズでありｄ線におけるアッベ数が２５．４としたものを設計することも可能であるが、このようにした場合は、色滲み等の不具合が生じる虞がある。
【００５２】
第１レンズ群Ｇ１の２枚の負のレンズＬ２、Ｌ３の少なくとも１つは両凹レンズであることが好ましい。第１レンズ群Ｇ１が持つ負屈折力により第１レンズ群Ｇ１から射出する軸上光束は光軸Ｚから離れるように射出し、軸外光束は第１レンズ群Ｇ１の像側の開口絞りＳｔに向かって光軸Ｚに近づくように射出する。第１レンズ群Ｇ１の最も像側の負のレンズＬ３が両凹レンズであると、軸上光束と軸外光束の上記射出角の方向違いは馴らされ、両光束共入射角と射出角の差も小さく出来て発生する収差量を小さく抑えることができる。
【００５３】
仮に、レンズＬ３の負屈折力を維持したままメニスカス形状にすると、上記射出角の向きの違いから、軸上光束と軸外光束のいずれかの光束に対する入射角と射出角との差が増大し、収差が過剰となって第２レンズ群Ｇ２による収斂作用によっても回復出来ず、結像領域の中心と周辺とで良好な結像性能を共に維持することができなくなる。このため、レンズＬ３の負屈折力を弱くしなければならなくなるが、そうすると第１レンズ群Ｇ１内の他の構成要素に負屈折力を振り向ける必要が生じるため、レンズＬ２を両凹レンズとすることが好ましい。
【００５４】
第２レンズ群Ｇ２が、物体側から順に、両凸形状のレンズＬ４と、負メニスカス形状のレンズＬ５と、両凸形状のレンズＬ６と、両凹形状のレンズＬ７と、正のレンズＬ８とが配列されてなる５枚構成の場合、下記条件式（３）または（４）〜（６）を満たすことが好ましい。このように構成することで、中望遠よりの仕様で、レンズ構成上レンズ全長が長くなりがちな負正２群変倍系において、更なる大型化を回避することができ、広角端から望遠端までの全域で、結像領域全域について良好な結像性能と小型化とを達成することができる。
【００５５】
０．５＜ｆ４／ｆＧ２＜１．３  …  （３）
−０．６＜ｆＧ２Ｆ／ｆＧ２Ｂ＜−０．２  …  （４）
０＜νｄ７−νｄ８＜２５  …  （５）
１５＜νｄ８＜３３  …  （６）
ただし、
ｆ４：第２レンズ群Ｇ２のレンズＬ４の焦点距離
ｆＧ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
ｆＧ２Ｆ：第２レンズ群Ｇ２の物体側の３枚のレンズの合成焦点距離
ｆＧ２Ｂ：第２レンズ群Ｇ２の像側の２枚のレンズの合成焦点距離
νｄ７：第２レンズ群Ｇ２のレンズＬ７のｄ線におけるアッベ数
νｄ８：第２レンズ群Ｇ２のレンズＬ８のｄ線におけるアッベ数
【００５６】
条件式（３）は、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配設された正のレンズＬ４と第２レンズ群Ｇ２の屈折力の比に関する条件式である。図１に示すように、全系において軸上光束のマージナル光線の光線高さはレンズＬ４で最も高いため、レンズＬ４は仕様や性能面での影響が大きい。
【００５７】
条件式（３）の下限を下回れば、レンズＬ４の屈折力が強くなりすぎて、全系のバックフォーカスが小さくなり、レンズ系と像面Ｓｉｍとの間にフィルタ等を配置するスペースが不十分になり撮像装置への搭載が困難になる。レンズＬ４の屈折力が強くなりすぎた分を像側の後続のレンズで補償しようとすると、軸外コマ収差、像面湾曲等の軸外収差の発生が大きくなり、結像領域全体で良好な結像性能を維持できなくなる。
【００５８】
条件式（３）の上限を上回れば、レンズＬ４の屈折力が弱くなるため、正のレンズＬ６の屈折力を強くしなければならなくなり、全系での２次スペクトルを含めた軸上色収差の補正と球面収差の両方を良好に補正することが困難になる。
【００５９】
条件式（４）は、第２レンズ群Ｇ２の物体側のレンズＬ４〜Ｌ６からなる前側副レンズ群の合成焦点距離ｆ２ＧＦと、第２レンズ群Ｇ２の像側のレンズＬ７〜Ｌ８からなる後側副レンズ群の合成焦点距離ｆ２ＧＢとの関係を規定する条件式である。前述したように、レンズ系の全長を縮めるため、本変倍光学系の第２レンズ群Ｇ２では、これら前側副レンズ群と後側副レンズ群とで望遠レンズタイプの正負屈折力配分を採用しており、この屈折力配分が全系に影響する。
【００６０】
条件式（４）の下限を下回れば、前側副レンズ群の正屈折力が弱すぎて、全系のバックフォーカスが長くなり、レンズ全長が長くなってコンパクト性が損なわれ、また、像面湾曲が補正過剰となり、軸外周辺部での性能劣化につながり好ましくない。
【００６１】
条件式（４）の上限を上回れば、前側副レンズ群の正屈折力が強まって、第２レンズ群Ｇ２の望遠レンズ化が進み、全系に於いて特に広角端でのバックフォーカスが短くなり過ぎて、撮像装置への搭載が困難になる。また、条件式（４）の上限を上回れば、後側副レンズ群の負屈折力が弱すぎて、像面湾曲が補正不足になり、軸外性能を劣化させる。
【００６２】
条件式（５）、（６）は、条件式（４）を満足する条件下で色収差特に倍率色収差を良好に維持するための条件式である。条件式（５）は、第２レンズ群Ｇ２の後側副レンズ群を構成するレンズＬ７、Ｌ８の材質に関する式である。色収差補正の為に負のレンズＬ７のアッベ数を正のレンズＬ８のアッベ数に近づけると、レンズＬ８の正屈折力に比べてレンズＬ７の負屈折力が強くなり、第２レンズ群Ｇ２の後側副レンズ群の負屈折力が強くなって、条件式（４）の上限に近づく。レンズＬ７のアッベ数をレンズＬ８のアッベ数から遠ざけると、レンズＬ７の負屈折力が弱くなり条件式（４）の下限に近づく。すなわち、条件式（５）の範囲外では条件式（４）を満たすことができなくなり、上述した条件式（４）を満たさない場合の問題が生じる。
【００６３】
条件式（６）についても同様に、条件式（６）の範囲外では、色収差を補正できても条件式（４）を満たせなくなり、同様の問題が生じる。また、条件式（４）を満たしながら色収差を補正すると、正のレンズＬ８のアッベ数νｄ８に於いて、条件式（６）の範囲内にある事が必要となる。条件式（６）の範囲外となると、色収差の補正が困難になる、結像性能が低下する、コンパクト性が損なわれる、のいずれかの問題が生じる。
【００６４】
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＜νｄ８＜３０  …  （６−１）
【００６５】
第２レンズ群Ｇ２は、全てレンズを単レンズで構成することも可能であるが、少なくとも１つの接合レンズを有するように構成してもよい。接合レンズとしては、レンズＬ４とレンズＬ５の接合、レンズＬ５とレンズＬ６の接合、レンズＬ６とレンズＬ７の接合のいずれかを採用することができる。
【００６６】
そして、本変倍光学系においては、第２レンズ群Ｇ２は、下記条件式（７）を満たす接合面を少なくとも１つ有することが好ましい。
−０．７５＜Ｒｃ／ｆｗ＜０．７０  …  （７）
ただし、
Ｒｃ：接合面の曲率半径
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【００６７】
色収差、特に２次スペクトルを含む軸上色収差を良好にする為には、異常分散材料の使用が不可欠であるが、２次スペクトルを更に小さくするためには、色消しに用いられるレンズ組の一方のレンズと他方のレンズとは、相互に屈折力を強くする必要がある。この時、一方のレンズと他方のレンズの間に空気が介在すると、互いの対向面が曲率の大きな面となって高次の球面収差が発生し、結像性能を劣化させて良くない。そこで、対向する強い曲率をもつ面同士を相互に接合すれば、こうした弊害がなくなり、良好な結像性能が得られる。
【００６８】
第２レンズ群Ｇ２を物体側から順に、両凸レンズ、負メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、及び正レンズからなるレンズ構成とし、第２レンズ群Ｇ２内に条件式（７）を満たすような曲率の大きな接合面を設けることで、２次スペクトルを含む色収差を少なくし、且つ結像性能の良好な小型の変倍光学系を実現することができる。また、接合する事により、面間隔の製造誤差による性能劣化を軽減でき、組立性も良化する。
【００６９】
条件式（７）は、第２レンズ群Ｇ２中の上記接合面の曲率半径をＲｃとしたとき、全系の焦点距離ｆｗとの関係を示す関係式である。条件式（７）の範囲外では、２次スペクトルを含む色収差を十分補正することが困難になる。
【００７０】
また、本変倍光学系においては、下記条件式（８）を満たすことが好ましい。
１．２＜Ｈ１／Ｈ６＜１．５  …  （８）
ただし、
Ｈ１：広角端における軸上光束のマージナル光線の、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面における光線高
Ｈ６：広角端における軸上光束のマージナル光線の、第１レンズ群Ｇ１の最も像側の面における光線高
【００７１】
条件式（８）は、第１レンズ群Ｇ１の物体側に正のレンズＬ１を配設する効果を条件式化したものと言える。本変倍光学系では、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側に、物体側に凸面を向けた正レンズを配する事を特徴にしている。これは、前述したとおり、中望遠寄りの変倍域を有する負正２群変倍光学系に於いて、レンズ全長及びレンズ径を小さく抑えるためである。条件式（８）は、この事の証左になる条件式である。
【００７２】
すなわち、条件式（８）は、広角端に於ける開放Ｆ値での無限遠物体からの軸上光束について、レンズＬ１の物体側の面に入射するマージナル光線高をＨ１とし、レンズＬ３の像側の面から射出する時の光線高をＨ６として、Ｈ１／Ｈ６の好適な範囲を示す式である。
【００７３】
条件式（８）の下限を下回れば、広角端に於ける絞り開放径をこの比率しか小さくできない。またバックフォーカスも差程短くならないため、レンズ全長も短くならず、変倍光学系のコンパクト化が不十分である。条件式（８）の上限を上回れば、レンズ系の小型化は、より有望であるが、レンズＬ１の屈折力が強すぎて、広角側の軸外光束が十分通らず、所期の画角が得られなかったり、周辺部の結像性能が劣化したり、問題が生じる。
【００７４】
また、本変倍光学系においては、下記条件式（９）、（１０）を満たすことが好ましい。
１．４＜ｄｗ／ｆｗ＜２．２  …  （９）
４．５＜Ｌｗ／ｆｗ＜５．６  …  （１０）
ただし、
ｄｗ：広角端における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の光軸上の間隔
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
Ｌｗ：広角端におけるレンズ全長
【００７５】
条件式（９）は、本変倍光学系の広角端における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との群間隔ｄｗの必要範囲に関するものである。本変倍光学系では開口絞りＳｔは像面Ｓｉｍに対して固定しており、本変倍光学系が想定している変倍比、例えば２．４倍程度の変倍比を実現するための第１レンズ群Ｇ１の移動量と第２レンズ群Ｇ２の移動量に、開口絞り機構廻りの必要空間を加算したものがｄｗとなる。条件式（９）は、このｄｗのｆｗに対する比の好適な範囲を規定したものである。
【００７６】
条件式（９）の下限を下回れば、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２の移動量を更に小さくする必要があり、第１レンズ群Ｇ１の負屈折力、第２レンズ群Ｇ２の正屈折力を強くしなければならず、結像性能が良好に維持できなくなる。条件式（９）の上限を上回れば、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が大きくなり、全系が大型化し過ぎて、小型化に反する。
【００７７】
条件式（１０）は、広角端に於けるレンズ全長（全系の最も物体側の面から像面Ｓｉｍまでの光軸上の距離）Ｌｗの焦点距離ｆｗに対する比の好適な範囲を規定したものである。条件式（１０）の下限を下回れば、レンズ系の更なる小型化が可能であるが、第１レンズ群Ｇ１の負屈折力、第２レンズ群Ｇ２の正屈折力を強くするか、変倍比を小さくする事が必要になり、結像性能を良好に維持できなくなるか所期の仕様を達成できない。あるいは、条件式（１０）の下限を下回るのは、第１レンズ群Ｇ１のレンズＬ１の正屈折力が更に強くなる場合であるが、このときは広角端でのバックフォーカスが不十分になり、撮像装置へ適用できなくなる。
【００７８】
条件式（１０）の上限を上回れば、広角端での焦点距離がより短焦点化して、第１レンズ群Ｇ１のレンズ外径が大きくなり、レンズ系の小型化が困難となる。また、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２の変倍時の移動量が大きくなり、レンズ系の径大化に繋がりコンパクト性が損なわれて良くない。
【００７９】
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。
【００８０】
図１に示す例では、レンズ系と像面との間に光学部材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。
【００８１】
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各レンズ群それぞれの移動軌跡を模式的に矢印で示している。
【００８２】
同様に、実施例２〜１０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）、図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示す。
【００８３】
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の下段に示す。実施例２〜１０変倍光学系のものについても同様にそれぞれ表３、表５、表７、表９、表１１、表１３、表１４、表１５、表１７に示す。非球面を有する実施例１〜６、９の変倍光学系の非球面係数をそれぞれ表２、表４、表６、表８、表１０、表１２、表１６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２〜１０のものについても基本的に同様である。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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と記載している。可変１は第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳｔとの間隔であり、可変２は開口絞りＳｔと第２レンズ群Ｇ２との間隔であり、可変３は第２レンズ群Ｇ２と光学部材ＰＰとの間隔である。
【００８７】
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、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。
【００８８】
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）
【００８９】
【表１】
2012124297.tif 000003
【００９０】
【表２】
2012124297.tif 000004
【００９１】
【表３】
2012124297.tif 000005
【００９２】
【表４】
2012124297.tif 000006
【００９３】
【表５】
2012124297.tif 000007
【００９４】
【表６】
2012124297.tif 000008
【００９５】
【表７】
2012124297.tif 000009
【００９６】
【表８】
2012124297.tif 000010
【００９７】
【表９】
2012124297.tif 000011
【００９８】
【表１０】
2012124297.tif 000012
【００９９】
【表１１】
2012124297.tif 000013
【０１００】
【表１２】
2012124297.tif 000014
【０１０１】
【表１３】
2012124297.tif 000015
【０１０２】
【表１４】
2012124297.tif 000016
【０１０３】
【表１５】
2012124297.tif 000017
【０１０４】
【表１６】
2012124297.tif 000018
【０１０５】
【表１７】
2012124297.tif 000019
【０１０６】
実施例１〜１０の変倍光学系の条件式（１）〜（１０）に対応する値を表１８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１８に示す値はこの基準波長におけるものである。
【表１８】
2012124297.tif 000020
【０１０７】
実施例１の変倍光学系の各収差図を図１２（Ａ）〜図１２（Ｉ）に示す。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（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１２（Ｄ）、図１２（Ｅ）、図１２（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１２（Ｇ）、図１２（Ｈ）、図１２（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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
なお、歪曲収差図は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。
【０１１１】
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１２（Ｃ）、図１２（Ｆ）、図１２（Ｉ）に示す歪曲収差図では、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。
【０１１２】
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１３（Ａ）〜図１３（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１４（Ａ）〜図１４（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１５（Ａ）〜図１５（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１６（Ａ）〜図１６（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１７（Ａ）〜図１７（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１８（Ａ）〜図１８（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１９（Ａ）〜図１９（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２０（Ａ）〜図２０（Ｉ）に示し、実施例１０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２１（Ａ）〜図２１（Ｉ）に示す。
【０１１３】
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２２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。
【０１１４】
図２２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、変倍時または物体距離変動時のフォーカス調整を行うためのフォーカス制御部６と、開口絞りＳｔの絞り径を変更するための絞り制御部７とを備える。なお、図２２に示す例では、第１レンズ群Ｇ１を移動させることによりフォーカス調整する例の構成を示しているが、フォーカス調整方法は必ずしもこの例に限定されない。また、絞り制御部７を省略した構成も可能である。
【０１１５】
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１】
2012124297.tif 000021
【図２】
2012124297.tif 000022
【図３】
2012124297.tif 000023
【図４】
2012124297.tif 000024
【図５】
2012124297.tif 000025
【図６】
2012124297.tif 000026
【図７】
2012124297.tif 000027
【図８】
2012124297.tif 000028
【図９】
2012124297.tif 000029
【図１０】
2012124297.tif 000030
【図１１】
2012124297.tif 000031
【図１２】
2012124297.tif 000032
【図１３】
2012124297.tif 000033
【図１４】
2012124297.tif 000034
【図１５】
2012124297.tif 000035
【図１６】
2012124297.tif 000036
【図１７】
2012124297.tif 000037
【図１８】
2012124297.tif 000038
【図１９】
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【図２０】
2012124297.tif 000040
【図２１】
2012124297.tif 000041
【図２２】
2012124297.tif 000042
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月4日(2014.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を持つ第２レンズ群とからなり、広角端から望遠端へ変倍する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との光軸方向の間隔が小さくなるように構成された変倍光学系であって、
前記絞りが、変倍時に像面に対して固定されているものであり、
前記第１レンズ群が、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、２枚の負レンズとからなり、
前記第２レンズ群が、物体側から順に、両凸レンズと、負メニスカスレンズと、両凸レンズと、両凹レンズと、正レンズとからなり、
下記条件式（１）を満たすことを特徴とする変倍光学系。
２５．５＜νｄ１＜５０  …  （１）
ただし、
νｄ１：前記第１レンズ群の前記正レンズのｄ線におけるアッベ数
【請求項２】
下記条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項１記載の変倍光学系。
０．８＜ｆ１／ｆｗ＜２．５  …  （２）
ただし、
ｆ１：前記第１レンズ群の前記正レンズの焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【請求項３】
下記条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項１または２記載の変倍光学系。
０．５＜ｆ４／ｆＧ２＜１．３  …  （３）
ただし、
ｆ４：前記第２レンズ群の最も物体側の前記両凸レンズの焦点距離
ｆＧ２：前記第２レンズ群の焦点距離
【請求項４】
下記条件式（４）〜（６）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項に記載の変倍光学系。
−０．６＜ｆＧ２Ｆ／ｆＧ２Ｂ＜−０．２  …  （４）
０＜νｄ７−νｄ８＜２５  …  （５）
１５＜νｄ８＜３３  …  （６）
ただし、
ｆＧ２Ｆ：前記第２レンズ群の物体側の３枚のレンズの合成焦点距離
ｆＧ２Ｂ：前記第２レンズ群の像側の２枚のレンズの合成焦点距離
νｄ７：前記第２レンズ群の前記両凹レンズのｄ線におけるアッベ数
νｄ８：前記第２レンズ群の前記正レンズのｄ線におけるアッベ数
【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＜νｄ８＜３０  …  （６−１）
【請求項６】
前記第２レンズ群が、下記条件式（７）を満たす接合面を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の変倍光学系。
−０．７５＜Ｒｃ／ｆｗ＜０．７０  …  （７）
ただし、
Ｒｃ：接合面の曲率半径
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【請求項７】
下記条件式（８）を満たすことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の変倍光学系。
１．２＜Ｈ１／Ｈ６＜１．５  …  （８）
ただし、
Ｈ１：広角端における軸上光束のマージナル光線の、前記第１レンズ群の最も物体側の面における光線高
Ｈ６：広角端における軸上光束のマージナル光線の、前記第１レンズ群の最も像側の面における光線高
【請求項８】
下記条件式（９）、（１０）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項に記載の変倍光学系。
１．４＜ｄｗ／ｆｗ＜２．２  …  （９）
４．５＜Ｌｗ／ｆｗ＜５．６  …  （１０）
ただし、
ｄｗ：広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の光軸上の間隔
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
Ｌｗ：広角端におけるレンズ全長
【請求項９】
下記条件式（１−１）を満たすことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の変倍光学系。
２９＜νｄ１＜４０  …  （１−１）
【請求項１０】
下記条件式（２−１）を満たすことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の変倍光学系。
１．０＜ｆ１／ｆｗ＜２．０  …  （２−１）
ただし、
ｆ１：前記第１レンズ群の前記正レンズの焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の変倍光学系と、
該変倍光学系により形成された光学像を撮像して電気信号を出力する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を持つ第２レンズ群とからなり、広角端から望遠端へ変倍する際に、第１レンズ群と第２レンズ群との光軸方向の間隔が小さくなるように構成された変倍光学系であって、絞りが、変倍時に像面に対して固定されているものであり、第１レンズ群が、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、２枚の負レンズとからなり、第２レンズ群が、物体側から順に、両凸レンズと、負メニスカスレンズと、両凸レンズと、両凹レンズと、正レンズとからなり、下記条件式（１）を満たすことを特徴とするものである。
２５．５＜νｄ１＜５０  …  （１）
ただし、
νｄ１：第１レンズ群の最も物体側の正レンズのｄ線におけるアッベ数
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
しかし、本発明の変倍光学系は、変倍域の目標範囲を中望遠寄りにしていることから、広角端の画角が中望遠寄りで余り広くないため、正レンズを第１レンズに配設しても、この正レンズのレンズ外径を差程大きくする必要がなく、さらに本変倍光学系の適用用途として想定される監視カメラ等ではそれほど長いバックフォーカスを必要としない。また、負正２群構成の変倍光学系では、特に広角側で大きくなる傾向にあるレンズ全長を極力小さくする必要があるが、負屈折力の第１レンズ群の最も物体側に正レンズを配設することで、全系のコンパクト化と全変倍域での良好な結像性能確保とを両立させることが可能になる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明の変倍光学系は、第１レンズ群の上記正レンズの像側に２枚の負レンズを配置して、第１レンズ群に必要な負屈折力をこれら２枚の負レンズに分散させながら確保し、第１レンズ群のレンズ枚数を極力抑えた３枚とすることで、小型かつ低コストに構成している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の変倍光学系においては、下記条件式（２）を満たすことが好ましい。
０．８＜ｆ１／ｆｗ＜２．５  …  （２）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の最も物体側の正レンズの焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本発明の変倍光学系においては、第２レンズ群は、物体側から順に、両凸レンズと、負メニスカスレンズと、両凸レンズと、両凹レンズと、正レンズとからなる５枚構成を採用することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、本発明の変倍光学系においては、第２レンズ群が、上記５枚構成を採用する場合、下記条件式（３）または（４）〜（６）を満たすことが好ましい。
０．５＜ｆ４／ｆＧ２＜１．３  …  （３）
−０．６＜ｆＧ２Ｆ／ｆＧ２Ｂ＜−０．２  …  （４）
０＜νｄ７−νｄ８＜２５  …  （５）
１５＜νｄ８＜３３  …  （６）
ただし、
ｆ４：第２レンズ群の最も物体側の両凸レンズの焦点距離
ｆＧ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆＧ２Ｆ：第２レンズ群の物体側の３枚のレンズの合成焦点距離
ｆＧ２Ｂ：第２レンズ群の像側の２枚のレンズの合成焦点距離
νｄ７：第２レンズ群の両凹レンズのｄ線におけるアッベ数
νｄ８：第２レンズ群の正レンズのｄ線におけるアッベ数
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、本発明の変倍光学系においては、第２レンズ群が、下記条件式（７）を満たす接合面を少なくとも１つ有することが好ましい。
−０．７５＜Ｒｃ／ｆｗ＜０．７０  …  （７）
ただし、
Ｒｃ：接合面の曲率半径
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、本発明の変倍光学系においては、下記条件式（８）または（９）〜（１０）を満たすことが好ましい。
１．２＜Ｈ１／Ｈ６＜１．５  …  （８）
１．４＜ｄｗ／ｆｗ＜２．２  …  （９）
４．５＜Ｌｗ／ｆｗ＜５．６  …  （１０）
ただし、
Ｈ１：広角端における軸上光束のマージナル光線の、第１レンズ群の最も物体側の面における光線高
Ｈ６：広角端における軸上光束のマージナル光線の、第１レンズ群の最も像側の面における光線高
ｄｗ：広角端における第１レンズ群と第２レンズ群の光軸上の間隔
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
Ｌｗ：広角端におけるレンズ全長（第１レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸上の距離）
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明の変倍光学系によれば、物体側から順に、負の第１レンズ群と、絞りと、正の第２レンズ群とが配されてなり、広角端から望遠端へ変倍する際に第１レンズ群と第２レンズ群との光軸方向の間隔が小さくなるように構成された変倍光学系において、絞りを変倍時に像面に対して固定されているものとし、第１レンズ群の構成を好適に設定し、特に、第１レンズ群の最も物体側に正レンズを配置し、この正レンズの材質を条件式（１）を満たすように選択しているため、小型かつ低コストに構成され、大口径比でありながら高い光学性能を確保し、比較的中望遠寄りの変倍域を有する変倍光学系を実現することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2012124297.tif 000043
2012124297.tif 000044
2012124297.tif 000045
2012124297.tif 000046