(57)【要約】【課題】良好な性能を維持しつつ、望遠端でも明るい変倍光学系を実現する。【解決手段】物体側から順に、結像面に対して固定され正屈折力を有する第１レンズ群（Ｇ１）、負屈折力を有する第２レンズ群（Ｇ２）、結像面に対して固定され正屈折力を有する第３レンズ群（Ｇ３）、正屈折力を有する第４レンズ群（Ｇ４）からなり、第２レンズ群（Ｇ２）を移動させて変倍し、第４レンズ群（Ｇ４）を移動させてフォーカスを行う変倍光学系において、第１レンズ群（Ｇ１）は、物体側から順に、正レンズ（Ｌ１１）、正接合レンズ（Ｌ１ｃ）からなり、第３レンズ群（Ｇ３）は、最も物体側に開口絞り（Ｓｔ）を備え、第４レンズ群（Ｇ４）は、物体側から順に、正レンズ（Ｌ４１）、負レンズ（Ｌ４２）、正レンズ（Ｌ４３）からなり、かつ少なくとも１面に非球面を有し、かつ所定の条件式を満足するものとする。【選択図】図１
2013145551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、結像面に対して固定され正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、結像面に対して固定され正屈折力を有する第３レンズ群、正屈折力を有する第４レンズ群からなり、前記第２レンズ群を移動させて変倍し、前記第４レンズ群を移動させてフォーカスを行う変倍光学系であって、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、正レンズＬ１ｐ、負レンズと正レンズからなり正屈折力を有する接合レンズＬ１ｃからなり、
前記第３レンズ群は、最も物体側に絞りを備え、
前記第４レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズからなり、かつ少なくとも１面に非球面を有し、
下記条件式を満足する
ことを特徴とする変倍光学系。
３．１＜ｆ１／ｆｗ＜８．０  …（１）
０．４＜ｆ１ｐ／ｆ１ｃ＜２．０  …（２）
０．３＜Ｒ１ｃ／ｆｗ＜０．７  …（３）
１．０≦ＦＮｔ／ＦＮｗ＜１．４  …（４）
１．５＜ＦＮｔ＜２．３  …（５）
ただし、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：全系の広角端での焦点距離
ｆ１ｐ：前記正レンズＬ１ｐの焦点距離
ｆ１ｃ：前記接合レンズＬ１ｃの焦点距離
Ｒ１ｃ：前記接合レンズＬ１ｃの接合面の曲率半径
ＦＮｔ：全系の望遠端での開放Ｆ値
ＦＮｗ：全系の広角端での開放Ｆ値
とする。
【請求項２】
下記条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１記載の変倍光学系。
３．５＜ｆ１／ｆｗ＜５．０  …（１−１）
０．８＜ｆ１ｐ／ｆ１ｃ＜１．９  …（２−１）
０．３５＜Ｒ１ｃ／ｆｗ＜０．５  …（３−１）
１．０≦ＦＮｔ／ＦＮｗ＜１．３  …（４−１）
１．６＜ＦＮｔ＜２．０  …（５−１）
【請求項３】
前記第３レンズ群は、物体側から順に、絞り、両凸の正レンズと物体側面が凹でかつ該物体側面の曲率半径の絶対値が像側面より小さい負レンズからなる接合レンズＬ３ｃ、物体側面が凹でかつ該物体側面の曲率半径の絶対値が像側面より小さい負レンズＬ３ｎを少なくとも含み、
下記条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１または２記載の変倍光学系。
２．２＜ｆ３／ｆｗ＜５．０  …（６）
０．３＜ｆ３ｃ／ｆ３＜２．０  …（７）  
−２．５＜ｆ３ｎ／ｆ３＜−０．４  …（８）
５０＜νｄｎ≦νｄｐ  …（９） 
ただし、
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
ｆ３ｃ：前記接合レンズＬ３ｃの焦点距離
ｆ３ｎ：前記負レンズＬ３ｎの焦点距離
νｄｐ：前記接合レンズＬ３ｃ中の前記正レンズのアッベ数
νｄｎ：前記接合レンズＬ３ｃ中の前記負レンズのアッベ数
とする。
【請求項４】
下記条件式を満足する
ことを特徴とする請求項３記載の変倍光学系。
２．５＜ｆ３／ｆｗ＜４．０  …（６−１）
０．４＜ｆ３ｃ／ｆ３＜１．５  …（７−１）  
−２．０＜ｆ３ｎ／ｆ３＜−０．５  …（８−１）
６０＜νｄｎ≦νｄｐ  …（９−１）
【請求項５】
前記第２レンズ群は、物体側から順に、負レンズＬ２ｎ、両凹の負レンズと正レンズからなる接合レンズＬ２ｃからなり、
下記条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の変倍光学系。
０．８＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．４  …（１０）
−０．７＜β２ｗ＜−０．３  …（１１）
０．１＜Ｄ１２ｗ／ｆｗ＜０．７  …（１２）
ただし、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
β２ｗ：前記第２レンズ群の広角端での結像倍率
Ｄ１２ｗ：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
とする。
【請求項６】
下記条件式を満足する
ことを特徴とする請求項５記載の変倍光学系。
０．９＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．２  …（１０−１）
−０．６＜β２ｗ＜−０．４  …（１１−１）
０．２＜Ｄ１２ｗ／ｆｗ＜０．６  …（１２−１）
【請求項７】
前記第４レンズ群は、物体側から順に、両凸の正レンズ、像側面が凹でかつ該像側面の曲率半径の絶対値が物体側面より小さい負レンズ、正レンズからなり、
下記条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の変倍光学系。
１．２＜ｆ４／ｆｗ＜２．６  …（１３）
ただし、
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
とする。
【請求項８】
下記条件式を満足する
ことを特徴とする請求項７記載の変倍光学系。
１．５＜ｆ４／ｆｗ＜２．２  …（１３−１）
【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、広角端から望遠端まで開放Ｆ値が明るく維持できる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】
可視域と近赤外域との両方で使用でき、日中だけでなく夜間でも撮像が可能な監視カメラ仕様向けのＣＣＴＶ（Closed-circuit Television）用ズ−ムレンズ（変倍光学系）として、正負正正の屈折力を有する４群構成のズ−ムレンズが過去に複数提案されている（特許文献１〜３等）。この正負正正の屈折力を有する４群構成のズ−ムレンズは、鏡胴・変倍機構の簡素さと共に扱い易い等利点が多く、従来から多く採用されてきた構成である。【０００３】
なお、このようなズ−ムレンズは、ＣＣＴＶ用以外に、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等の撮像装置用としても十分に供せられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１８３７２号公報
【特許文献２】特開平０６−２３０３１７号公報
【特許文献３】特開２０１１−１５８６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般にズ−ムレンズは、広角端より望遠端の明るさが暗くなる傾向が強い。これは、一般的なズ−ムレンズの場合、変倍に際して入射瞳径がズ−ム比倍されるためである。この問題を解消するために、拡大した入射瞳径に対応した光束を取り込むように構成すると、今度は前玉径が大きくなってコンパクト性を損ねたりコスト高になる他、望遠端の収差補正が困難となってレンズ構成枚数を増やしたり、異常分散硝子の使用が必要となったりして、さらなるコスト高の要因ともなる。【０００６】
例えば、特許文献１記載のズ−ムレンズは、広角端での明るさがＦ１．４台であるのに対し、望遠端での明るさがＦ２．５台であり、望遠端での明るさが不足している。【０００７】
また、特許文献２記載のズ−ムレンズは、望遠端での明るさが広角端での明るさと同等であるが、前玉径が大きいため鏡胴が径大化してしまう。【０００８】
また、特許文献３記載のズ−ムレンズは、外径の最も大きな第１レンズ群が変倍時に移動するので、鏡胴が更に径大化し、またメカ構造も複雑化してしまう。【０００９】
しかしながら近年、拡大視認できる望遠端で、より明るいズ−ムレンズへの要望が強くなってきた。【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、良好な性能を維持しつつ、望遠端でも明るい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】
【００１１】
本発明の変倍光学系は、物体側から順に、結像面に対して固定され正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、結像面に対して固定され正屈折力を有する第３レンズ群、正屈折力を有する第４レンズ群からなり、第２レンズ群を移動させて変倍し、第４レンズ群を移動させてフォーカスを行う変倍光学系であって、第１レンズ群は、物体側から順に、正レンズＬ１ｐ、負レンズと正レンズからなり正屈折力を有する接合レンズＬ１ｃからなり、第３レンズ群は、最も物体側に絞りを備え、第４レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズからなり、かつ少なくとも１面に非球面を有し、下記条件式を満足することを特徴とする。【００１２】
３．１＜ｆ１／ｆｗ＜８．０  …（１）
０．４＜ｆ１ｐ／ｆ１ｃ＜２．０  …（２）
０．３＜Ｒ１ｃ／ｆｗ＜０．７  …（３）
１．０≦ＦＮｔ／ＦＮｗ＜１．４  …（４）
１．５＜ＦＮｔ＜２．３  …（５）
ただし、ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、ｆｗ：全系の広角端での焦点距離、ｆ１ｐ：正レンズＬ１ｐの焦点距離、ｆ１ｃ：接合レンズＬ１ｃの焦点距離、Ｒ１ｃ：接合レンズＬ１ｃの接合面の曲率半径、ＦＮｔ：全系の望遠端での開放Ｆ値、ＦＮｗ：全系の広角端での開放Ｆ値とする。【００１３】
この場合、下記条件式を満足することが好ましい。【００１４】
３．５＜ｆ１／ｆｗ＜５．０  …（１−１）
０．８＜ｆ１ｐ／ｆ１ｃ＜１．９  …（２−１）
０．３５＜Ｒ１ｃ／ｆｗ＜０．５  …（３−１）
１．０≦ＦＮｔ／ＦＮｗ＜１．３  …（４−１）
１．６＜ＦＮｔ＜２．０  …（５−１）
また、第３レンズ群は、物体側から順に、絞り、両凸の正レンズと物体側面が凹でかつ該物体側面の曲率半径の絶対値が像側面より小さい負レンズからなる接合レンズＬ３ｃ、物体側面が凹でかつ該物体側面の曲率半径の絶対値が像側面より小さい負レンズＬ３ｎを少なくとも含み、下記条件式を満足することが好ましい。【００１５】
２．２＜ｆ３／ｆｗ＜５．０  …（６）
０．３＜ｆ３ｃ／ｆ３＜２．０  …（７）  
−２．５＜ｆ３ｎ／ｆ３＜−０．４  …（８）
５０＜νｄｎ≦νｄｐ  …（９） 
ただし、ｆ３：第３レンズ群の焦点距離、ｆ３ｃ：接合レンズＬ３ｃの焦点距離、ｆ３ｎ：負レンズＬ３ｎの焦点距離、νｄｐ：接合レンズＬ３ｃ中の正レンズのアッベ数、νｄｎ：接合レンズＬ３ｃ中の負レンズのアッベ数とする。【００１６】
この場合、下記条件式を満足することが好ましい。【００１７】
２．５＜ｆ３／ｆｗ＜４．０  …（６−１）
０．４＜ｆ３ｃ／ｆ３＜１．５  …（７−１）  
−２．０＜ｆ３ｎ／ｆ３＜−０．５  …（８−１）
６０＜νｄｎ≦νｄｐ  …（９−１）
また、第２レンズ群は、物体側から順に、負レンズＬ２ｎ、両凹の負レンズと正レンズからなる接合レンズＬ２ｃからなり、下記条件式を満足することが好ましい。【００１８】
０．８＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．４  …（１０）
−０．７＜β２ｗ＜−０．３  …（１１）
０．１＜Ｄ１２ｗ／ｆｗ＜０．７  …（１２）
ただし、ｆ２：第２レンズ群の焦点距離、β２ｗ：第２レンズ群の広角端での結像倍率、Ｄ１２ｗ：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とする。【００１９】
この場合、下記条件式を満足することが好ましい。【００２０】
０．９＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．２  …（１０−１）
−０．６＜β２ｗ＜−０．４  …（１１−１）
０．２＜Ｄ１２ｗ／ｆｗ＜０．６  …（１２−１）
また、第４レンズ群は、物体側から順に、両凸の正レンズ、像側面が凹でかつ該像側面の曲率半径の絶対値が物体側面より小さい負レンズ、正レンズからなり、下記条件式を満足することが好ましい。【００２１】
１．２＜ｆ４／ｆｗ＜２．６  …（１３）
ただし、ｆ４：第４レンズ群の焦点距離とする。【００２２】
この場合、下記条件式を満足することが好ましい。【００２３】
１．５＜ｆ４／ｆｗ＜２．２  …（１３−１）
本発明の変倍光学系は、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】
【００２４】
本発明の変倍光学系は、物体側から順に、結像面に対して固定され正屈折力を有する第１レンズ群、負屈折力を有する第２レンズ群、結像面に対して固定され正屈折力を有する第３レンズ群、正屈折力を有する第４レンズ群からなり、第２レンズ群を移動させて変倍し、第４レンズ群を移動させてフォーカスを行う変倍光学系であって、第１レンズ群は、物体側から順に、正レンズＬ１ｐ、負レンズと正レンズからなり正屈折力を有する接合レンズＬ１ｃからなり、第３レンズ群は、最も物体側に絞りを備え、第４レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズからなり、かつ少なくとも１面に非球面を有し、下記条件式を満足するものとしたので、良好な性能を維持しつつ、望遠端でも明るい変倍光学系を実現することが可能となる。【００２５】
３．１＜ｆ１／ｆｗ＜８．０  …（１）
０．４＜ｆ１ｐ／ｆ１ｃ＜２．０  …（２）
０．３＜Ｒ１ｃ／ｆｗ＜０．７  …（３）
１．０≦ＦＮｔ／ＦＮｗ＜１．４  …（４）
１．５＜ＦＮｔ＜２．３  …（５）
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、望遠端でも明るく、また高画質の映像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる変倍光学系（実施例１と共通）のレンズ構成を示す断面図
【図２】本発明の実施例２の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図
【図３】本発明の実施例３の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図
【図４】本発明の実施例４の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図
【図５】本発明の実施例５の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図
【図６】本発明の実施例６の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図
【図７】本発明の実施例７の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図
【図８】本発明の実施例８の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図
【図９】本発明の実施例１の変倍光学系の各収差図（Ａ〜Ｉ）
【図１０】本発明の実施例２の変倍光学系の各収差図（Ａ〜Ｉ）
【図１１】本発明の実施例３の変倍光学系の各収差図（Ａ〜Ｉ）
【図１２】本発明の実施例４の変倍光学系の各収差図（Ａ〜Ｉ）
【図１３】本発明の実施例５の変倍光学系の各収差図（Ａ〜Ｉ）
【図１４】本発明の実施例６の変倍光学系の各収差図（Ａ〜Ｉ）
【図１５】本発明の実施例７の変倍光学系の各収差図（Ａ〜Ｉ）
【図１６】本発明の実施例８の変倍光学系の各収差図（Ａ〜Ｉ）
【図１７】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】
【００２７】
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（実施例１と共通）のレンズ構成を示す断面図である。図１に示す構成例は、後述の実施例１の変倍光学系の構成と共通である。図１においては、左側が物体側、右側が像側である。
【００２８】
この変倍光学系は、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、結像面に対して固定され正屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、結像面に対して固定され正屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４からなり、第２レンズ群Ｇ２を移動させて変倍し、第４レンズ群Ｇ４を移動させてフォーカスを行うものである。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。
【００２９】
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。なお、光学部材ＰＰの厚さや特性については要求性能により考慮されるものであり、位置や厚さや特性について限定するものではない。また、光学部材ＰＰは配置しなくてもよい。
【００３０】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正レンズＬ１１（請求項におけるＬ１ｐ）、負レンズＬ１２と正レンズＬ１３からなり正屈折力を有する接合レンズＬ１ｃからなる。
【００３１】
また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負レンズＬ２１（請求項におけるＬ２ｎ）、両凹の負レンズＬ２２と正レンズＬ２３からなる接合レンズＬ２ｃからなる。
【００３２】
また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、開口絞りＳｔ、両凸の正レンズＬ３１と物体側面が凹でかつ物体側面の曲率半径の絶対値が像側面より小さい負レンズＬ３２からなる接合レンズＬ３ｃ、物体側面が凹でかつ該物体側面の曲率半径の絶対値が像側面より小さい負レンズＬ３３（請求項におけるＬ３ｎ）からなる。
【００３３】
また、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸の正レンズＬ４１、像側面が凹でかつ該像側面の曲率半径の絶対値が物体側面より小さい負レンズＬ４２、正レンズＬ４３からなり、さらに第４レンズ群Ｇ４の最も物体側の正レンズＬ４１は非球面レンズとしている。
【００３４】
本発明では、可視域から近赤外域までの通常より広い波長域で、特に軸上色収差を良好に補正する必要があるため、異常分散硝子の使用はさけられない。異常分散硝種は材料・加工ともにコストが高く、できるだけ外径・中心厚を小さくする配慮が必要である。
【００３５】
そのため、第１レンズ群Ｇ１を上記の構成とすることにより、従来の負レンズ先行の負正正の３枚構成の第１レンズ群と比較して、より中心光束の絞り位置での径が小さくなり、望遠端の明るさを明るくする余裕ができる。
【００３６】
また、本発明のような４群構成の変倍光学系は、概ね第１レンズ群Ｇ１から〜第３レンズ群Ｇ３までが変倍アフォーカル系、第４レンズ群がマスターレンズ群の役割を担い、全系の焦点距離は変倍アフォーカル系の倍率に第４レンズ群の焦点距離を掛けたものとなる。
【００３７】
従って、所要のバックフォーカスを確保しつつ、鏡胴本体の外径を左右する絞り径や第３レンズ群Ｇ３の外径を必要最低限に抑えられる程度に第４レンズ群Ｇ４の焦点距離を短くし、変倍アフォーカル系倍率を広角端から所定量大きくして望遠寄りにシフトし、所望の焦点距離が得られるように構成している。
【００３８】
この事は、正屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３までのほぼアフォーカルな構成において、広角端から第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔を離し、第２レンズ群Ｇ２を開口絞りＳｔに近づけ、広角端での軸外光線高さや望遠端での中心光束のマージナル光線高さを小さく抑えることで達成できる。
【００３９】
この場合に広角側で軸外光束が外側に拡がるが、広角端と望遠端との画角範囲を調整する事で望遠端での中心光束径と同等になるようにすることができる。また、上記アフォーカル倍率を大きめにシフトする事は、第２レンズ群Ｇ２が開口絞りに近くなる事に繋がり、第２レンズ群Ｇ２のレンズの有効径、開口絞り径をも小さくする事になる。逆に言えば望遠端を明るくできる要因にもなる。
【００４０】
また、第４レンズ群Ｇ４を上記の構成とすることにより、簡易な構成ながら、広角側でＦ値がＦ１．５〜Ｆ１．８程度、望遠側でもＦ１．７〜Ｆ１．９程度と全域で明るさを維持しながら画面全域に渡って均一で、高性能な画質が得られる。
【００４１】
本発明の主目的である、望遠端で明るいＦ値を確保する為の性能上の配慮では、全系に対する第１レンズ群Ｇ１の屈折力配分と共に、望遠端で最も中心光束径の大きくなる第１レンズ群Ｇ１内のレンズ構成に対する屈折力配分が重要である。本発明では、物体側から順に、正レンズＬ１１（請求項におけるＬ１ｐ）、負レンズＬ１２と正レンズＬ１３からなり正屈折力を有する接合レンズＬ１ｃからなる構成とし、さらに下記条件式（１）〜（５）を満たすように構成されている。
【００４２】
３．１＜ｆ１／ｆｗ＜８．０  …（１）
０．４＜ｆ１ｐ／ｆ１ｃ＜２．０  …（２）
０．３＜Ｒ１ｃ／ｆｗ＜０．７  …（３）
１．０≦ＦＮｔ／ＦＮｗ＜１．４  …（４）
１．５＜ＦＮｔ＜２．３  …（５）
ただし、ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、ｆｗ：全系の広角端での焦点距離、ｆ１ｐ：正レンズＬ１１（Ｌ１ｐ）の焦点距離、ｆ１ｃ：接合レンズＬ１ｃの焦点距離、Ｒ１ｃ：接合レンズＬ１ｃの接合面の曲率半径、ＦＮｔ：全系の望遠端での開放Ｆ値、ＦＮｗ：全系の広角端での開放Ｆ値とする。
【００４３】
条件式（１）は、全系に対する第１レンズ群Ｇ１の屈折力配分を規定したものである。この条件式（１）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が増し開口絞り径を小さくできる分望遠側の明るさを明るくできるが、全系の焦点距離が短くなると共に過剰の球面収差や像面倒れが発生する。この時広角側では球面収差より過剰な像面倒れの影響が強く、逆に望遠側では過剰な球面収差の影響が勝り全画面域での結像性能を均一かつ良好に維持できない。また、条件式（１）の上限を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱くなり、開口Ｆ値が暗くなる。又、特に望遠端で補正不足の球面収差や像面湾曲を発生させ、同様に全域での結像性能を均一化できない。
【００４４】
条件式（２）は、第１レンズ群Ｇ１を構成する物体側の正レンズＬ１１（Ｌ１ｐ）と像側の接合レンズＬ１ｃとの屈折力配分に関するものである。望遠端で開口Ｆ値を明るくするためには、収差補正上、正レンズＬ１１（Ｌ１ｐ）、接合レンズＬ１ｃ各々の屈折力はある程度の均等化が望ましい。この条件式（２）の下限を下回ると、物体側正レンズＬ１１（Ｌ１ｐ）の屈折力が強くなりすぎ、特に望遠側で球面収差及び像面倒れが共に補正不足となり性能劣下が著しい。これを解消するために、後続の正接合レンズＬ１ｃの接合面の負屈折力を強めようとして、負レンズＬ１２と正レンズＬ１３との屈折率差を更に大きしたり、接合面を分離したりしても、コストが高くなったり、組立上高精度が必要となるため好ましくない。また、条件式（２）の上限を上回ると、逆に補正過剰の球面収差、像面湾曲を発生させて、特に望遠側での結像性能が悪化してしまう。
【００４５】
条件式（３）は、接合レンズＬ１ｃの接合面の曲率半径Ｒ１ｃと広角端の全系焦点距離ｆｗとの関係を示すものである。この条件式（３）の下限を下回るとこの接合面での負屈折力が過剰となり、特に望遠側で球面収差、像面湾曲、色収差を劣化させる。また曲率半径がレンズ外径に比べ小さくなりすぎてレンズ加工が難しくなる。また、条件式（３）の上限を上回ると、逆にこの接合面での負屈折力が不足し、二次スペクトルが大きくなりすぎて、色滲み、倍率色収差がともに大きくなって、特に望遠側での結像性能に悪影響する。
【００４６】
条件式（４）は、本発明の目的である望遠端での明るさが開放Ｆ値で暗くなりすぎない事を規定したものである。本発明のような第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３が固定式の変倍構成の場合、小絞りにすれば変倍によらず明るさを規定するＦ値はほぼ一定である。絞り開放でＦ値が暗くなるのは、レンズ系内の一部有効径が小さくてカバーしきれていないからである。本発明のような構成では、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間がほぼアフォーカルであり、開口絞りＳｔを含む第３レンズ群Ｇ３が像面に対して固定で有るため、変倍によっても中心光束径はほとんど変わらず、バックフォーカスが余り変化しないのでＦ値もほぼ一定になる。ところが、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２では、変倍のための第２レンズ群Ｇ２の移動に伴って入射瞳径も変化するので、有効径も変化する。中心光束径は望遠端で大きく、広角側では軸外光線の有効径が大きく、一般的には広角側での軸外光線の有効径と広角端での中心光束の有効径でレンズ外径が規定される。従来、望遠端のＦ値は、広角端での有効径に依存して決まる事が多かった。なお、以前から可変絞りによる明るさ一定のズームレンズが開発される事もあるが、機構が複雑であり、またレンズ系も大型化するため、コストに見合う仕様とは見なされなかった。
【００４７】
本発明では、広角側と望遠側との画角変化を考慮し、望遠端でも差程開放Ｆ値が変化しない構成としている。条件式（４）はこの効果を規定したものであり、条件式（４）の下限を下回ると、望遠端の明るさＦ値は広角端のそれより明るくなるが、第１レンズ群Ｇ１のレンズ有効径が大きくなりすぎたり、結像性能が悪化したり問題となる。また、望遠側より広角端で開放Ｆ値を暗くなる様に絞り機構で制御することも可能であるが、性能上でも周辺光量上も特段の必要性がなく大意をなさない。また、条件式（４）の上限を上回ると、望遠端でのＦ値が暗すぎたり、広角端の周辺光量が少なすぎたりする等の問題となる。
【００４８】
条件式（５）は、望遠端で開放Ｆ値が目的の仕様範囲内にあることを併せて規定したものである。この条件式（５）の下限を下回ると、望遠端での開放Ｆ値が明るくなりすぎ、結像性能を維持する為に構成枚数を増やす必要が生じ、レンズ系の大型化、コスト高になる。また、条件式（５）の上限を上回ると、市場からの要求仕様を満足できなくなり、広角端からやや暗い変倍光学系となってしまう。
【００４９】
なお、下記条件式（１−１）〜（５−１）を満足することで、より高性能な変倍光学系とすることができる。
【００５０】
３．５＜ｆ１／ｆｗ＜５．０  …（１−１）
０．８＜ｆ１ｐ／ｆ１ｃ＜１．９  …（２−１）
０．３５＜Ｒ１ｃ／ｆｗ＜０．５  …（３−１）
１．０≦ＦＮｔ／ＦＮｗ＜１．３  …（４−１）
１．６＜ＦＮｔ＜２．０  …（５−１）
また、本実施形態にかかる変倍光学系は、下記条件式（６）〜（９）を満たすことが好ましい。
【００５１】
２．２＜ｆ３／ｆｗ＜５．０  …（６）
０．３＜ｆ３ｃ／ｆ３＜２．０  …（７）  
−２．５＜ｆ３ｎ／ｆ３＜−０．４  …（８）
５０＜νｄｎ≦νｄｐ  …（９） 
ただし、ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離、ｆ３ｃ：接合レンズＬ３ｃの焦点距離、ｆ３ｎ：負レンズＬ３３（Ｌ３ｎ）の焦点距離、νｄｐ：接合レンズＬ３ｃ中の正レンズＬ３１のアッベ数、νｄｎ：接合レンズＬ３ｃ中の負レンズＬ３２のアッベ数とする。
【００５２】
条件式(６)は、全系に対する第３レンズ群Ｇ３の屈折力配分を規定したものである。前述した通り本発明のような４群構成の変倍光学系では、正屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３までがほぼアフォーカルな構成になる事を基本にしている。このため、結像面に対して固定している第３レンズ群Ｇ３の屈折力を変えれば第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２の屈折力も変化する。第３レンズ群Ｇ３の屈折力が大きくなれば、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２の屈折力もその絶対値で大きくなる必要がある。この条件式(６)の下限を下回ると第３レンズ群Ｇ３の屈折力が大きくなり、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２の屈折力の絶対値を大きくする必要があり、第２レンズ群Ｇ２の変倍時の移動量が小さくなって光学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。また、条件式(６)の上限を上回ると、結像性能は良くなるが、第２レンズ群Ｇ２の変倍域での移動量が大きくなり、光学系全体が大型化して、全長が大きくなったり、レンズ系が径大化したりしてコンパクト性を損ねてしまう。
【００５３】
条件式(７)は、第３レンズ群Ｇ３に対する正接合レンズＬ３ｃの屈折力配分を規定したものであり、主として球面収差と軸上色収差とを、全系を通じて共に良好に維持する為の条件である。この条件式(７)の下限を下回ると、正接合レンズＬ３ｃの屈折力が大きくなり過ぎて、第３群の屈折力を維持するために負レンズＬ３３（Ｌ３ｎ）の負屈折力もその絶対値が大きくなって第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−カスを小さくし過ぎたり、軸外光の発散作用を助長し画面全体で像面湾曲の平坦性を悪くしたりして弊害が大きい。また、条件式(７)の上限を上回ると、正接合レンズＬ３ｃの正屈折力が弱くなりすぎ、全系のバックフォ−カスを大きくし過ぎたり、軸外周辺光束の第４レンズ群Ｇ４での光線高さがより大きくなって結局、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４のレンズ有効径を大きくし過ぎて光学系全体の小型化を損ねたり、望遠端で明るい開放Ｆ値を維持することができなくなる。
【００５４】
条件式(８)は、第３レンズ群Ｇ３に対する負レンズＬ３３（Ｌ３ｎ）の屈折力配分を規定したものである。この条件式(８)の上限を上回ると、負レンズＬ３３（Ｌ３ｎ）の負屈折力が強くなりすぎ、正接合レンズＬ３ｃの正屈折力を大きくしなければならず、第３レンズ群Ｇ３の望遠比が更に小さくなって前述したような弊害が生じ問題となる。また、条件式(８)の下限を下回ると、正接合レンズＬ３ｃの正屈折力を小さくしなければならず、上述と同様の弊害がある。
【００５５】
条件式(９)は、接合レンズＬ３ｃで使用される、正負レンズ硝材のアッベ数に関するものである。この条件式(９)の下限を下回ると、近赤外域での部分分散比の差の大きな材料の組み合わせとなり、近赤外域の可視域との軸上色収差が許容できない量となる。また、条件式(９)の上限を上回ると色消し条件を満たさない。この場合には、接合面の曲率半径の向きを反転する必要があるが、このとき第３レンズ群Ｇ３で負レンズが先行する構成となり全系の球面収差は過剰となり性能のバランスを悪化させてしまい、後続のレンズ系に影響を与えるため好ましくない。
【００５６】
なお、下記条件式（６−１）〜（９−１）を満足することで、より高性能な変倍光学系とすることができる。
【００５７】
２．５＜ｆ３／ｆｗ＜４．０  …（６−１）
０．４＜ｆ３ｃ／ｆ３＜１．５  …（７−１）  
−２．０＜ｆ３ｎ／ｆ３＜−０．５  …（８−１）
６０＜νｄｎ≦νｄｐ  …（９−１）
本発明の変倍光学系では、可視域から近赤外域にかけて、軸上色収差や、軸外における倍率色収差や各波長でのコマ収差のズレ等、全変倍域においてこれらの変動を極力押さえることが好ましい。さらに望遠端で開口Ｆ値を一定水準の明るさにするためは、広角端から望遠寄りの結像倍率にする必要がある。
【００５８】
従って、本発明では、第２レンズ群Ｇ２を、物体側から順に、負レンズＬ２１（請求項におけるＬ２ｎ）、両凹の負レンズＬ２２と正レンズＬ２３からなる接合レンズＬ２ｃからなる構成とし、さらに下記条件式（１０）〜（１２）を満たすことが好ましい。
【００５９】
０．８＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．４  …（１０）
−０．７＜β２ｗ＜−０．３  …（１１）
０．１＜Ｄ１２ｗ／ｆｗ＜０．７  …（１２）
ただし、ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、β２ｗ：第２レンズ群Ｇ２の広角端での結像倍率、Ｄ１２ｗ：広角端における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の光軸上の間隔とする。
【００６０】
条件式(１０)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、条件式(１０)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るため、光学系の全長を短くでき、かつ第１レンズ群Ｇ１のレンズ外径を小さくできる等、光学系の小型化には有効だが、第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３の正屈折力が増大し、収差変動が大きくなりすぎて、変倍全域での結像性能を一様かつ良好に維持できなくなる。また、条件式(１０)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、光学系の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するため好ましくない。第２レンズ群Ｇ２のレンズ構成において条件式(１０)の範囲内で有れば、コンパクト性を損ねる事なしに、球面収差、像面湾曲、色収差等変動が押さえられ、画面全域にわたり、ほぼ均一な性能が維持される。
【００６１】
条件式(１１)は、広角端における第２レンズ群Ｇ２の第１レンズ群Ｇ１に対する結像倍率に関する条件である。前述の通り、本発明は、望遠端の開放Ｆ値を明るくするために、第１レンズ群Ｇ１から第３レンズ群Ｇ３までをほぼアフォーカルな構成とし、望遠側に寄せている。この事象を条件式にしたものである。この条件式(１１)の下限を下回ると、結像倍率は大きくなり、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離を小さくできる分明るくできるが、第１レンズ群Ｇ１から第３レンズ群Ｇ３までの各々の屈折力が大きくなって、収差変動が大きくなり、全系の結像性能を均一かつ良好に補正できなくなる。また、条件式(１１)の上限を上回ると結像倍率が小さくなって、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離を大きくしなければならないため、開口絞り径が更に大きくなり光学系が大型化するため好ましくない。
【００６２】
条件式（１２）も同様で、下限を下回ると広角端での結像倍率の絶対値は小さくなり、変倍アフォ−カル系の倍率は小さくなって、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離を大きくしなければならないので、開口絞り径は大きくなり、開口絞り径、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４等が大型化してしまう。また、条件式（１２）の上限を上回ると、変倍アフォ−カル系の倍率が大きくできる分開放Ｆ値を明るくできるが、収差変動が大きくなり、全系の結像性能が悪化する。
【００６３】
なお、下記条件式（１０−１）〜（１２−１）を満足することで、より高性能な変倍光学系とすることができる。
【００６４】
０．９＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．２  …（１０−１）
−０．６＜β２ｗ＜−０．４  …（１１−１）
０．２＜Ｄ１２ｗ／ｆｗ＜０．６  …（１２−１）
また、本実施形態にかかる変倍光学系は、下記条件式（１３）を満たすことが好ましい。
【００６５】
１．２＜ｆ４／ｆｗ＜２．６  …（１３）
ただし、ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離とする。
【００６６】
条件式(１３)は、全系に対する第４レンズ群Ｇ４の屈折力配分を規定したものである。この条件式(１３)の下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ１から第３レンズ群Ｇ３までのアフォ−カル変倍系をさらに大きい方にシフトしなければならず、各レンズ群の屈折力を各々大きくしなければならなくなって、前述したように全系にわたり結像性能を均一かつ良好に維持できない。さらに、全系のバックフォ−カスが短くなり、第４レンズ群Ｇ４の構成では対応できなくなる。また、条件式(１３)の上限を上回ると、第４レンズ群Ｇ４の屈折力が弱くなるので好ましいが、絞り開口径も大きくなり、開放Ｆ値を暗くするか、レンズ系を大型化するかしなければならず、本発明の目的にそぐわなくなる。
【００６７】
なお、下記条件式（１３−１）を満足することで、より高性能な変倍光学系とすることができる。
【００６８】
１．５＜ｆ４／ｆｗ＜２．２  …（１３−１）
本変倍光学系において、最も物体側に配置される材料としては、具体的にはガラスを用いることが好ましく、あるいは透明なセラミックスを用いてもよい。
【００６９】
また、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。
【００７０】
また、図１に示す例では、変倍光学系と像面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。
【００７１】
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の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図１に、実施例２の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図２に、実施例３の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図３に、実施例４の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図４に、実施例５の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図５に、実施例６の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図６に、実施例７の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図７に、実施例８の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図８に示す。
【００７２】
なお、図１〜図８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や光束制御面Ｆ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。
【００７３】
実施例１の変倍光学系のレンズデータを表１に、移動面の間隔に関するデータを表２に、諸元に関するデータを表３、非球面に関するデータを表４に示す。また、実施例２の変倍光学系のレンズデータを表５に、移動面の間隔に関するデータを表６に、諸元に関するデータを表７、非球面に関するデータを表８に示す。また、実施例３の変倍光学系のレンズデータを表９に、移動面の間隔に関するデータを表１０に、諸元に関するデータを表１１、非球面に関するデータを表１２に示す。また、実施例４の変倍光学系のレンズデータを表１３に、移動面の間隔に関するデータを表１４に、諸元に関するデータを表１５、非球面に関するデータを表１６に示す。また、実施例５の変倍光学系のレンズデータを表１７に、移動面の間隔に関するデータを表１８に、諸元に関するデータを表１９、非球面に関するデータを表２０に示す。また、実施例６の変倍光学系のレンズデータを表２１に、移動面の間隔に関するデータを表２２に、諸元に関するデータを表２３、非球面に関するデータを表２４に示す。また、実施例７の変倍光学系のレンズデータを表２５に、移動面の間隔に関するデータを表２６に、諸元に関するデータを表２７、非球面に関するデータを表２８に示す。また、実施例８の変倍光学系のレンズデータを表２９に、移動面の間隔に関するデータを表３０に、諸元に関するデータを表３１、非球面に関するデータを表３２に示す。
【００７４】
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２〜８についても基本的に同様である。
【００７５】
表１の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。
【００７６】
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。レンズデータには、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰ、像面も含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載しており、同様に、像面に相当する面の面番号の欄には面番号とともに（像面）という記号を記載している。また、表１のレンズデータにおいて、変倍およびフォーカス時に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれｄｎ（ｎは面番号）と記載している。
【００７７】
表２の移動面の間隔に関するデータに、広角端（Ｗ）、中間画角（Ｍ）、望遠端（Ｔ）それぞれにおける、面間隔ｄｎ（ｎは面番号）の値を示す。
【００７８】
表３の諸元に関するデータに、広角端（Ｗ）、中間画角（Ｍ）、望遠端（Ｔ）それぞれにおける、焦点距離ｆ´、ＦナンバーＦＮＯおよび全画角２ωの値を示す。
【００７９】
レンズデータ、移動面の間隔に関するデータ、および諸元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。
【００８０】
また、表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊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４の非球面データには、非球面の面番号と、これら非球面に関する非球面係数を示す。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、１２、１４、１６、１８）の値である。
【００８１】
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：近軸曲率半径の逆数
κ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８）
【表１】
2013145551.tif 000003
【表２】
2013145551.tif 000004
【表３】
2013145551.tif 000005
【表４】
2013145551.tif 000006
【表５】
2013145551.tif 000007
【表６】
2013145551.tif 000008
【表７】
2013145551.tif 000009
【表８】
2013145551.tif 000010
【表９】
2013145551.tif 000011
【表１０】
2013145551.tif 000012
【表１１】
2013145551.tif 000013
【表１２】
2013145551.tif 000014
【表１３】
2013145551.tif 000015
【表１４】
2013145551.tif 000016
【表１５】
2013145551.tif 000017
【表１６】
2013145551.tif 000018
【表１７】
2013145551.tif 000019
【表１８】
2013145551.tif 000020
【表１９】
2013145551.tif 000021
【表２０】
2013145551.tif 000022
【表２１】
2013145551.tif 000023
【表２２】
2013145551.tif 000024
【表２３】
2013145551.tif 000025
【表２４】
2013145551.tif 000026
【表２５】
2013145551.tif 000027
【表２６】
2013145551.tif 000028
【表２７】
2013145551.tif 000029
【表２８】
2013145551.tif 000030
【表２９】
2013145551.tif 000031
【表３０】
2013145551.tif 000032
【表３１】
2013145551.tif 000033
【表３２】
2013145551.tif 000034
【００８２】
実施例１〜８の変倍光学系の条件式（１）〜（１３）に対応する値を表３３に示す。なお、全実施例ともｄ線を基準波長としており、下記の表３３に示す値はこの基準波長におけるものである。
【表３３】
2013145551.tif 000035
【００８３】
実施例１の撮像レンズの各収差図を図９（Ａ）〜（Ｉ）に示す。図９（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ広角端（Ｗ）の球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示し、図９（Ｄ）〜（Ｆ）はそれぞれ中間画角（Ｍ）の球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示し、図９（Ｇ）〜（Ｉ）はそれぞれ望遠端（Ｔ）の球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示す。
【００８４】
球面収差、像面湾曲、歪曲収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線(波長６５６．３ｎｍ)、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）についての収差をそれぞれ実線、一点鎖線、破線で示す。像面湾曲図にはサジタル方向、タンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線と破線で示す。
【００８５】
同様に、実施例２の撮像レンズの各収差図を図１０（Ａ）〜（Ｉ）に、実施例３の撮像レンズの各収差図を図１１（Ａ）〜（Ｉ）に、実施例４の撮像レンズの各収差図を図１２（Ａ）〜（Ｉ）に、実施例５の撮像レンズの各収差図を図１３（Ａ）〜（Ｉ）に、実施例６の撮像レンズの各収差図を図１４（Ａ）〜（Ｉ）に、実施例７の撮像レンズの各収差図を図１５（Ａ）〜（Ｉ）に、実施例８の撮像レンズの各収差図を図１６（Ａ）〜（Ｉ）に示す。
【００８６】
以上のデータから、実施例１〜８の変倍光学系は全て条件式（１）〜（１３）を満たしており、良好な性能を維持しつつ、望遠端でも明るい変倍光学系であることが分かる。
【００８７】
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１７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を用いた撮像装置の概略構成図を示す。なお、図１７では、変倍光学系１が備える第１レンズ群Ｇ１から第４レンズ群Ｇ４を概略的に示している。
【００８８】
ビデオカメラ１０は、変倍光学系１と、変倍光学系１の像側に配置されたローパスフィルタおよび赤外線カットフィルタ等の機能を有するフィルタ６と、フィルタ６の像側に配置された撮像素子７と、信号処理回路８とを備えている。撮像素子７は変倍光学系１により形成される光学像を電気信号に変換するものであり、例えば、撮像素子７としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いることができる。撮像素子７は、その撮像面が変倍光学系１の像面に一致するように配置される。
【００８９】
可視域撮像と近赤外域撮像との切換はフィルタ６（赤外線カットフィルタ）の着脱で行い、撮像素子７は移動させないのが一般的で、本実施形態のビデオカメラ１０においてもそのような態様としており、該波長域による軸上色収差のズレを極力なくすように構成している。
【００９０】
変倍光学系１により撮像された像は撮像素子７の撮像面上に結像し、その像に関する撮像素子７からの出力信号が信号処理回路８にて演算処理され、表示装置９に像が表示される。
【００９１】
なお、図１７には、１つの撮像素子７を用いた、いわゆる単板方式の撮像装置を図示しているが、本発明の撮像装置としては、変倍光学系１と撮像素子７の間にＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）等の各色に分ける色分解プリズムを挿入し、各色に対応する３つの撮像素子を用いた、いわゆる３板方式のものでもよい。
【００９２】
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】
2013145551.tif 000036
【図２】
2013145551.tif 000037
【図３】
2013145551.tif 000038
【図４】
2013145551.tif 000039
【図５】
2013145551.tif 000040
【図６】
2013145551.tif 000041
【図７】
2013145551.tif 000042
【図８】
2013145551.tif 000043
【図９】
2013145551.tif 000044
【図１０】
2013145551.tif 000045
【図１１】
2013145551.tif 000046
【図１２】
2013145551.tif 000047
【図１３】
2013145551.tif 000048
【図１４】
2013145551.tif 000049
【図１５】
2013145551.tif 000050
【図１６】
2013145551.tif 000051
【図１７】
2013145551.tif 000052
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月18日(2014.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
１．５＜ｆ４／ｆｗ＜２．２  …（１３−１）
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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
条件式（１）は、全系に対する第１レンズ群Ｇ１の屈折力配分を規定したものである。この条件式（１）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が増し開口絞り径を小さくできる分望遠側の明るさを明るくできるが、全系の焦点距離が短くなると共に過剰の球面収差や像面倒れが発生する。この時広角側では球面収差より過剰な像面倒れの影響が強く、逆に望遠側では過剰な球面収差の影響が勝り全画面域での結像性能を均一かつ良好に維持できない。また、条件式（１）の上限を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱くなり、開放Ｆ値が暗くなる。又、特に望遠端で補正不足の球面収差や像面湾曲を発生させ、同様に全域での結像性能を均一化できない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
条件式（２）は、第１レンズ群Ｇ１を構成する物体側の正レンズＬ１１（Ｌ１ｐ）と像側の接合レンズＬ１ｃとの屈折力配分に関するものである。望遠端で開放Ｆ値を明るくするためには、収差補正上、正レンズＬ１１（Ｌ１ｐ）、接合レンズＬ１ｃ各々の屈折力はある程度の均等化が望ましい。この条件式（２）の下限を下回ると、物体側正レンズＬ１１（Ｌ１ｐ）の屈折力が強くなりすぎ、特に望遠側で球面収差及び像面倒れが共に補正不足となり性能劣下が著しい。これを解消するために、後続の正接合レンズＬ１ｃの接合面の負屈折力を強めようとして、負レンズＬ１２と正レンズＬ１３との屈折率差を更に大きしたり、接合面を分離したりしても、コストが高くなったり、組立上高精度が必要となるため好ましくない。また、条件式（２）の上限を上回ると、逆に補正過剰の球面収差、像面湾曲を発生させて、特に望遠側での結像性能が悪化してしまう。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
２．５＜ｆ３／ｆｗ＜４．０  …（６−１）
０．４＜ｆ３ｃ／ｆ３＜１．５  …（７−１）  
−２．０＜ｆ３ｎ／ｆ３＜−０．５  …（８−１）
６０＜νｄｎ≦νｄｐ  …（９−１）
本発明の変倍光学系では、可視域から近赤外域にかけて、軸上色収差や、軸外における倍率色収差や各波長でのコマ収差のズレ等、全変倍域においてこれらの変動を極力押さえることが好ましい。さらに望遠端で開放Ｆ値を一定水準の明るさにするためは、広角端から望遠寄りの結像倍率にする必要がある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
なお、図１〜図８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。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
実施例１の変倍光学系の各収差図を図９（Ａ）〜（Ｉ）に示す。図９（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ広角端（Ｗ）の球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示し、図９（Ｄ）〜（Ｆ）はそれぞれ中間画角（Ｍ）の球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示し、図９（Ｇ）〜（Ｉ）はそれぞれ望遠端（Ｔ）の球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示す。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
同様に、実施例２の変倍光学系の各収差図を図１０（Ａ）〜（Ｉ）に、実施例３の変倍光学系の各収差図を図１１（Ａ）〜（Ｉ）に、実施例４の変倍光学系の各収差図を図１２（Ａ）〜（Ｉ）に、実施例５の変倍光学系の各収差図を図１３（Ａ）〜（Ｉ）に、実施例６の変倍光学系の各収差図を図１４（Ａ）〜（Ｉ）に、実施例７の変倍光学系の各収差図を図１５（Ａ）〜（Ｉ）に、実施例８の変倍光学系の各収差図を図１６（Ａ）〜（Ｉ）に示す。
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月24日(2014.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
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。なお、実施例２は参考例として示す。実施例１の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図１に、実施例２の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図２に、実施例３の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図３に、実施例４の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図４に、実施例５の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図５に、実施例６の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図６に、実施例７の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図７に、実施例８の変倍光学系のレンズ構成を示す断面図を図８に示す。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2013145551.tif 000053
【国際調査報告】
2013145551.tif 000054
2013145551.tif 000055
2013145551.tif 000056
2013145551.tif 000057