(57)【要約】      （修正有）【課題】正・負・正または負の屈折力を持つ第１ないし第３レンズ群を有し、レンズ群間隔を変化させて変倍を行う新規な変倍光学系およびカメラ及び検査装置を提供する。【解決手段】物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正または負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、を配してなり、低倍率端から高倍率端への変倍に際して、少なくとも、第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、第２レンズ群Ｇ２が光軸方向へ移動し、低倍率端から高倍率端へ変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１は開口絞りＳと一体的に物体側へ単調移動し、第２レンズ群Ｇ２は第１レンズ群Ｇ１との間隔が増大するように移動し、第１レンズ群Ｇ１の後側主点位置から開口絞りＳまでの間隔：Ｄ、前記第１レンズ群の焦点距離：ｆ１が、以下の条件式：（１）０．８＜Ｄ/ｆ１＜１．２を満足する。【選択図】図１
2018036460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、開口絞り、負の屈折力を有する第２レンズ群、正または負の屈折力を有する第３レンズ群、を配してなり、
低倍率端から高倍率端への変倍に際して、少なくとも、前記第１レンズ群、前記開口絞り、前記第２レンズ群が光軸方向へ移動し、  
前記低倍率端から高倍率端へ変倍する際に、前記第１レンズ群は前記開口絞りと一体的に物体側へ単調移動し、前記第２レンズ群は前記第１レンズ群との間隔が増大するように移動し、  
前記第１レンズ群の後側主点位置から開口絞りまでの間隔：Ｄ、前記第１レンズ群の焦点距離：ｆ１が、以下の条件式：  
（１）  ０．８＜ Ｄ/ｆ１ ＜ １．２  
を満足する変倍光学系。
【請求項２】
請求項１記載の変倍光学系であって、  
低倍率端から高倍率端へ変倍する際に、第３レンズ群が固定である変倍光学系。
【請求項３】
請求項１または２記載の変倍光学系であって、
前記第1レンズ群の焦点距離：ｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離：ｆ２が、以下の条件式：  
（２）  −１．５ ＜ ｆ１/ｆ２ ＜ −０．３  
を満足する変倍光学系。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１項に記載の変倍光学系であって、  
前記第1レンズ群の焦点距離：ｆ１、前記第３レンズ群の焦点距離：ｆ３が、以下の条件式：  
（３）  −０．９ ＜ ｆ１/ｆ３ ＜ ０．９  
を満足する変倍光学系。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１項に記載の変倍光学系であって、  
前記第１レンズ群の光軸上の厚さ：Ｄ１、前記第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群のそれぞれの光軸上の厚さの総和：Ｄｓｕｍが、以下の条件式：
（４）  ０．５＜ Ｄ１/Ｄｓｕｍ ＜０．９  
を満足する変倍光学系。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１項に記載の変倍光学系であって、
屈折率：ｎｄ、アッベ数：νｄ、部分分散比：Ｐｇ，Ｆが、以下の条件式：
（５）  １．４５  ＜  ｎｄ  ＜  １．６５
（６）  ６０．０  ＜  νｄ  ＜  １００．０
（７）  ０．０１０＜Ｐｇ，Ｆ−(-０．００１８０２×νｄ+０．６４８３)＜０．０５０
を満足するレンズ材料により、前記第１レンズ群に含まれる正レンズの少なくとも１枚が形成されている変倍光学系。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか１項に記載の変倍光学系であって、
前記第３レンズ群が負レンズと正レンズにより構成され、前記負レンズの焦点距離：ｆ３１、前記正レンズの焦点距離：ｆ３２が、以下の条件式：
（８）  −２．０ ＜ｆ３１/ｆ３２＜ −０．５  
を満足する変倍光学系。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか１項に記載の変倍光学系であって、
前記第２レンズ群が、負レンズと正レンズを、物体側からこの順に配して、接合した接合レンズである変倍光学系。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか１項に記載の変倍光学系であって、
前記低倍率端から高倍率端へ変倍する際に、共役長が一定に保たれる変倍光学系。
【請求項１０】
請求項１ないし９の何れか１項に記載の変倍光学系を、撮影用光学系として有するカメラ。
【請求項１１】
請求項１ないし９の何れか１項に記載の変倍光学系を、カメラ機能部の撮影用光学系として有する検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、変倍光学系およびカメラ及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
正・負・正の屈折力を持つ第１〜第３レンズ群を有し、レンズ群間隔を変化させて、変倍を行うようにした変倍光学系が知られている（特許文献１、２）。  
特許文献１に開示された変倍光学系では、第１レンズ群と第２レンズ群の合成後側焦点を第３レンズ群の前側焦点とを略合致させている。また、特許文献２に開示された変倍光学系では、開口絞りが第１レンズ群の拡大側に配置されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は、正・負・正の屈折力を持つ第１ないし第３レンズ群を有し、レンズ群間隔を変化させて変倍を行う新規な変倍光学系の実現を課題とする。  
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明の変倍光学系は、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、開口絞り、負の屈折力を有する第２レンズ群、正または負の屈折力を有する第３レンズ群、を配してなり、低倍率端から高倍率端への変倍に際して、少なくとも、前記第１レンズ群、前記開口絞り、前記第２レンズ群が光軸方向へ移動し、前記低倍率端から高倍率端へ変倍する際に、前記第１レンズ群は前記開口絞りと一体的に物体側へ単調移動し、前記第２レンズ群は前記第１レンズ群との間隔が増大するように移動し、前記第１レンズ群の後側主点位置から開口絞りまでの間隔：Ｄ、前記第１レンズ群の焦点距離：ｆ１が、以下の条件式：  
（１）  ０．８＜ Ｄ/ｆ１ ＜ １．２
を満足する。
【発明の効果】
【０００５】
この発明によれば、正・負・正の屈折力を持つ第１ないし第３レンズ群を有し、レンズ群間隔を変化させて変倍を行う新規な変倍光学系を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】数値実施例１の変倍光学系の光学配置図である。
【図２】数値実施例２の変倍光学系の光学配置図である。
【図３】数値実施例３の変倍光学系の光学配置図である。
【図４】数値実施例４の変倍光学系の光学配置図である。
【図５（ａ）】数値実施例１の変倍光学系の結像倍率：−３．５倍における収差曲線図である。
【図５（ｂ）】数値実施例１の変倍光学系の結像倍率：−４．０倍における収差曲線図である。
【図５（ｃ）】数値実施例１の変倍光学系の結像倍率：−４．５倍における収差曲線図である。
【図６（ａ）】数値実施例２の変倍光学系の結像倍率：−３．５倍における収差曲線図である。
【図６（ｂ）】数値実施例２の変倍光学系の結像倍率：−４．０倍における収差曲線図である。
【図６（ｃ）】数値実施例２の変倍光学系の結像倍率：−４．５倍における収差曲線図である。
【図７（ａ）】数値実施例３の変倍光学系の結像倍率：−１．７５倍における収差曲線図である。
【図７（ｂ）】数値実施例３の変倍光学系の結像倍率：−２．０倍における収差曲線図である。
【図７（ｃ）】数値実施例３の変倍光学系の結像倍率：−２．２５倍における収差曲線図である。
【図８（ａ）】数値実施例４の変倍光学系の結像倍率：−１．２５倍における収差曲線図である。
【図８（ｂ）】数値実施例４の変倍光学系の結像倍率：−１．５倍における収差曲線図である。
【図８（ｃ）】数値実施例４の変倍光学系の結像倍率：−１．７５倍における収差曲線図である。
【図９】カメラの実施の１形態を説明するための図である。
【図１０】カメラのシステムを説明するための図である。
【図１１】検査装置の実施の１形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
上述の如く、この発明の変倍光学系は、物体側から像側へ向かって順に、第１ないし第３レンズ群を配し、第１レンズ群と第２レンズ群との間に開口絞りを配してなる。  
第１レンズ群は正の屈折力、第２レンズ群は負の屈折力を有する。第３レンズ群は正の屈折力を有することも負の屈折力を有することもできる。  
変倍は、第１ないし第３レンズ群のうち、少なくとも第１レンズ群と第２レンズ群とを光軸方向へ移動させて行う。変倍に際しては、第１レンズ群と開口絞りが「一体的」に光軸方向に移動する。即ち、低倍率端から高倍率端への変倍に際しては、第１レンズ群と開口絞りは一体的に物体側へ「単調移動」する。  
第２レンズ群は、低倍率端から高倍率端への変倍に際して、「第１レンズ群との間隔が増大」するように移動する。即ち、低倍率端から高倍率端への変倍の際に、第２レンズ群は、像側へ変位することにより「第１レンズ群との間隔を増大」させることもできるし、第１レンズ群との間隔を増大させつつも、物体側へ変位することもできる。  
第３レンズ群は、変倍の際に移動することもできるし、変倍に際して固定であることもできる。
【０００８】
１レンズ群の後側主点位置から開口絞りまでの間隔：Ｄ、第１レンズ群の焦点距離：ｆ１は条件式：  
（１）  ０．８＜ Ｄ/ｆ１ ＜ １．２  
を満足する。  
上記の如く、変倍に際して、第１レンズ群と開口絞りとは「一体」となって移動するから、条件式（１）のパラメータ：Ｄ/ｆ１は、変倍に際して不変である。  
条件式（１）が満足される場合、正の屈折力を持つ第１レンズ群の像側焦点は、光軸上で開口絞りの開口部位置の近傍にある。即ち、条件式（１）を満足する変倍光学系は「物体側に高いテレセントリック性（テレセントリシティ）」を有している。  
条件式（１）のパラメータ：Ｄ/ｆ１の増大（減少）とともに、軸外光線の入射方向が、光軸から離れる（近づく）方向に変化することになり、条件式（１）の範囲外では「十分に高い物体側テレセントリック性」を実現できない。  
条件式（１）のパラメータ：Ｄ/ｆ１は、より好ましくは以下の条件式（１Ａ）
（１Ａ）  ０．９＜ Ｄ/ｆ１ ＜１．１  
を満足するのが良い。  
上記の如く、変倍に際して第１レンズ群と開口絞りは一体となって変位し、両社の相対的な位置関係が不変であるので、変倍の倍率に拘らずパラメータ：Ｄ/ｆ１は変化しない。従って、条件式（１）もしくは（１Ａ）を満足する変倍光学系は、低倍率端から高倍率端まで「変倍の倍率」に拘らず高い物体側テレセントリック性を有する。
【０００９】
低倍率端から高倍率端に変倍する際に、第３レンズ群は固定であることが好ましい。  
変倍の際に「第３レンズ群が移動」するようにすると、変倍光学系の「収差補正に対する自由度」が大きくなる。従って、変倍の際に第３レンズが移動するようにして、より高度の収差補正を実現することも可能である。  
しかし、後述する実施例にも示すように、変倍に際して第３レンズ群を固定しても、各種収差の十分な補正が可能である。このように、第３レンズ群を固定して変倍を行うようにすると、変倍機構が簡略化され、変倍光学系の小型化に資することができる。
【００１０】
この発明の変倍光学系は、上記構成において、条件式（１）とともに以下の条件式（２）〜（４）の任意の１以上を満足することが好ましい。  
（２）  −１．５ ＜ ｆ１/ｆ２ ＜ −０．３  
（３）  −０．９ ＜ ｆ１/ｆ３ ＜ ０．９  
（４）  ０．５＜ Ｄ１/Ｄｓｕｍ ＜０．９  
これらの条件式のパラメータにおける記号の意味は以下の通りである。  
「ｆ１」は第１レンズ群の焦点距離である。  
「ｆ２」は第２レンズ群の焦点距離である。  
「ｆ３」は第３レンズ群の焦点距離である。  
「Ｄ１」は第１レンズ群の光軸上の厚さである。  
「Ｄｓｕｍ」は、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群のそれぞれの光軸上の厚さの総和である。  
条件式（２）は、第１レンズ群と第２レンズ群の焦点距離の比の好適な範囲を規定するものである。  
条件式（２）のパラメータ：ｆ１/ｆ２が大きく（小さく）なると、第１レンズ群の焦点距離：ｆ１が相対的に長く（短く）なるか、第２レンズ群の焦点距離：ｆ２が相対的に短く（長く）なる。  
第１レンズ群の焦点距離：ｆ１が第２レンズ群の焦点距離：ｆ２に対し相対的に長くなると、低倍率端から高倍率端への変倍の際の第２レンズ群の移動量が増大する。  
条件式（２）の上限値を超えると、低倍率端から高倍率端への変倍に必要な第２レンズ群の変位量が過大となり、変倍光学系の大型化を招来し易い。あるいは、第２レンズ群の焦点距離が長くなって、第２レンズ群の負の屈折力の絶対値が過小となり、第１レンズ群内の収差補正が困難となり易い。  
条件式（２）の下限値を超えると、第２レンズ群の焦点距離：ｆ２が、短くなって負の屈折力の絶対値が過大となり、低倍率端から高倍率端まで高い性能を確保することが困難になり易い。  
条件式（２）を満足することにより、低倍率端から高倍率端までより高い性能を確保することが可能となる。
【００１１】
条件式（３）は、第１レンズ群の焦点距離：ｆ１と第３レンズ群の焦点距離：ｆ３との比の好適な範囲を規定するものである。  
条件式（３）のパラメータ：ｆ１/ｆ３は、正負の領域に跨っている。即ち、第３レンズ群の屈折力は正であることも負であることもある。  
条件式（３）の上限値を超えると、第３レンズ群の「正の焦点距離」が短くなり、第３レンズ群の正の屈折力が過大となって、各種収差を補正しつつ「像への入射角」を小さくすることが困難になり易い。  
条件式（３）の下限値を超えると、第３レンズ群の負の焦点距離が短くなって、負の屈折力が過大となり、各種収差を補正しつつ「像への入射角」を小さくすることが困難になり易い。  
条件式（３）を満足することにより、低倍率端から高倍率端までより高い性能を確保することが可能である。
【００１２】
条件式（４）は、第１レンズ群の光軸上の厚さ：Ｄ１の、１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群のそれぞれの光軸上の厚さの総和：Ｄｓｕｍに対する公益な範囲を規定するものである。  
この発明の変倍光学系における第１レンズ群は、変倍光学系の結像作用を主に担っており、そのため、第２レンズ群、第３レンズ群に比して十分な「光軸上の厚さ（以下において「スペース」とも言う。）」が必要になる。  
パラメータ：Ｄ１/Ｄｓｕｍが大きくなると、第１レンズ群のスペースが変倍光学系内で大きくなり、第２レンズ群、第３レンズ群のスペースは相対的に小さくなる。  
条件式（４）の上限値を超えると、第２レンズ群、第３レンズ群のスペースが過小になり、これら第２レンズ群、第３レンズ群の群内での収差補正が困難となり易い。  
条件式（４）の下限値を超えると、第１レンズ群のスペースが過小となり、第１レンズ群内の収差補正が困難になり易い。  
条件式（４）を満足することにより、第１ないし第３レンズ群が適正なスペースを有することができ、変倍光学系の高性能と小型化の実現が容易となる。
【００１３】
第１レンズ群は、軸上マージナル光線が高い位置を通るため、軸上色収差の補正が重要になる。  
変倍光学系が、上述の条件式（１）もしくは条件式（１）と条件式（２）〜（４）の任意の１以上を満足する場合において「単色色収差の補正とともに軸上色収差の補正」を容易に可能にするためには、第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の正レンズを、以下の条件式（５）〜（７）を満足する「異常分散性がある硝種」で構成することが好ましい。
【００１４】
（５）  １．４５  ＜  ｎｄ  ＜  １．６５
（６）  ６０．０  ＜  νｄ  ＜  １００．０
（７）  ０．０１０＜Ｐｇ，Ｆ−(-０．００１８０２×νｄ+０．６４８３)＜０．０５０
条件式（５）における「ｎｄ」は、上記硝材のｄ線の屈折率、「νｄ」はアッベ数であり、「Ｐｇ，Ｆ」は、部分分散比である。
【００１５】
正または負の屈折力を持つ第３レンズ群に、収差補正機能を持たせつつ大きなスペースを必要としないようにするには、第３レンズ群を負レンズと正レンズの２枚で構成することが好ましい。  
このように「正レンズと負レンズの２枚で構成される第３レンズ群」を有する変倍光学系では、条件式（１）もしくは条件式（１）と条件式（２）〜（４）の任意の１以上とともに、以下の条件式（８）を満足するのが好ましい。  
（８）  −２．０ ＜ｆ３１/ｆ３２＜ −０．５  
パラメータ：ｆ３１/ｆ３２において、「ｆ３１」は２枚のレンズのうちの負レンズの焦点距離、「ｆ３２」は正レンズの焦点距離である。  
条件式（８）の上限値を超えると、第３レンズ群を構成する正負２枚のレンズにおける負レンズの焦点距離が短くなり、該負レンズの負の屈折力の絶対値が過大となり、第３レンズ群を構成する正レンズで収差を良好に補正することが困難となり易い。  
条件式（８）下限値を超えると、第３レンズ群における負レンズの焦点距離が長くなって、第３レンズ群における正レンズによる収差補正が過剰となり易い。  
条件式（８）を満足することにより、第３レンズ群の負レンズで発生する収差を同じく第３レンズ群の正レンズで補正して、第３レンズ群内の良好な収差補正を実現できる。  
条件式（８）を満足することにより、像への入射角の増大を抑えつつ、各収差を良好に補正することが可能となる。
【００１６】
第２レンズ群は「物体側から順に負レンズと正レンズの接合レンズ」で構成することが好ましい。  
この発明の変倍光学系は、後述する実施例のように「球面レンズのみ」で構成でき、安価に実現できるが、もちろん非球面レンズを用いてもよい。  
なお、この発明の変倍光学系で「有限距離の物体」を撮影する場合、物体の照明が必要である場合には、第３レンズ群の物体側に「プリズム型のビームスプリッタ」を配置し、このビームスプリッタに照明光を入射させて、同軸落射照明を行うこともできる。
【００１７】
図１〜図４に、変倍光学系の実施の形態を４例示す。これら４例の実施の形態の変倍光学系は、この順序で、後述の数値実施例１〜４に相当する。  
図１〜図４において、上段の図は「低倍率端」における光学配置を示し、下段の図は「高倍率端」における光学配置を示し、中断の図は「中間倍率」における光学配置を示す。また、これらの図において図の左方が物体側、右方が像側である。  
繁雑を避けるため、図１〜図４において符号を共通化する。  
図１〜図４において、「Ｇ１」は第１レンズ群、「Ｇ２」は第２レンズ群、「Ｇ３」は第３レンズ群を示し、「Ｓ」は開口絞りを示す。  
各レンズ群を構成するレンズについての符号は以下の如くに定める。即ち、第ｉレンズ群（ｉ＝１〜３）を構成するレンズにおいて、物体側から数えてｊ番目に位置するレンズを符号Ｌｉｊで表す。  
第１レンズ群は、図１および図２に示す実施の形態においては１１枚のレンズＬ１１〜Ｌ１１１により構成され、図３および図４に示す実施の形態では、６枚のレンズＬ１１〜Ｌ１６により構成されている。  
図１〜図４に示す実施の形態とも、第２レンズ群Ｇ２は２枚のレンズＬ２１、Ｌ２２で構成され、第３レンズ群Ｇ３は２枚のレンズＬ３１、Ｌ３２で構成されている。
【００１８】
第２レンズ群Ｇ２を構成するレンズＬ２１、Ｌ２２は、図１〜図４に示す実施の形態とも、接合されて「接合レンズ」となっている。
【００１９】
図１〜図４において、符号Ｉｍは「像面」を示す。  
これら実施の形態の各変倍光学系は「結像させた像を撮像素子で撮像」する場合を想定され、図１〜図４において符号ＣＧは「撮像素子のカバーガラス」を示している。  
カバーガラスＣＧは「平行平板状」で、撮像素子の受光面は像面Ｉｍに合致している。
【００２０】
カバーガラスＣＧは、撮像素子の受光面をシールドして保護する機能を持つが、赤外線カットフィルタ等の各種フィルタ機能を併せ持つことができる。  
図１〜図４に実施の形態を示す撮像光学系は、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正または負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、を配してなり、低倍率端から高倍率端への変倍に際して、少なくとも、第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、第２レンズ群Ｇ２が光軸方向へ移動する。  
低倍率端から高倍率端へ変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１は開口絞りＳと一体的に物体側へ単調移動し、第２レンズ群Ｇ２は第１レンズ群Ｇ１との間隔が増大するように移動する。  
第１レンズ群Ｇ１の後側主点位置から開口絞りまでの間隔：Ｄ、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離：ｆ１は、条件式：  
（１）  ０．８＜ Ｄ/ｆ１ ＜ １．２  
を満足する。  
実施の各形態において「低倍率端から高倍率端」への変倍は、主として「第１レンズ群Ｇ１の物体側への単調移動」により行われるが、第２レンズ群Ｇ２も補助的に上記変倍に寄与する。  
また、図１〜図４に実施の形態を示す変倍光学系は、低倍率端から高倍率端へ変倍する際に、第３レンズ群Ｇ３が固定である。  
また、第３レンズ群Ｇ３は、負レンズＬ３１と正レンズＬ３２により構成され、第２レンズ群Ｇ２は、負レンズＬ２１と正レンズＬ２２を、物体側からこの順に配して、接合した接合レンズである。
【００２１】
変倍光学系の具体的な数値実施例の記載に先立ち、この発明の変倍光学系レンズを用いる「カメラ」と「検査装置」を説明する。  
図９に示すカメラのシステム構成は、図１０に示すように、「変倍光学系」としての撮影レンズ１と「撮像素子」である受光素子１３を有し、撮影レンズ１によって形成される撮影対象物の像を受光素子１３によって撮像するように構成されている。  
受光素子１３からの出力は、中央演算装置１１の制御を受ける信号処理装置１４により処理されてデジタル情報に変換される。  
デジタル情報に変換された画像は、液晶モニタ７に表示され、半導体メモリ１５に記憶され、あるいは通信カード１６により外部への通信に供される。「カメラ」のより簡素な構成としては「通信機能を除いた部分」で構成したものを挙げることができる。  
撮影レンズ１としては、請求項１ないし９の何れか１項に記載の変倍光学系を適宜に用いることができる。  
液晶モニタ７には「撮影中の画像」を表示することもできるし、半導体メモリ１５に記録されている画像を表示することもできる。
【００２２】
シャッタボタン４を押し込むと撮影がなされ、その後は上記の処理がなされる。
【００２３】
半導体メモリ１５に記録した画像を液晶モニタ７に表示したり、通信カード１６等を用いて外部へ送信したりする際は、操作ボタン８の操作により行う。半導体メモリ１５および通信カード１６等は、それぞれ専用または汎用のスロット９に挿入して使用される。  
撮影レンズ１は、カメラの携帯時には図１７（Ａ）に示すように「沈胴状態」にあり、電源スイッチ６（同図（Ｂ））の操作により電源が入ると筐体５から鏡胴が繰り出される。撮影レンズ１が「沈胴状態」にあるとき、結像レンズの各レンズ群は、必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば、第２レンズ群が、光軸上から退避して「第１レンズ群と並列に収納される」如き機構とすれば、カメラのさらなる薄型化を実現できる。
【００２４】
実施例１〜４の結像レンズでは、第１レンズ群Ｇ１の方が第２レンズ群Ｇ２よりも「群厚」が大きいので、第１レンズ群Ｇ１を光軸から退避させるほうが「沈胴状態の薄型化」に、より大きく資することができる。
【００２５】
図９、図１０に示すカメラは、変倍光学系である撮影レンズ１による像を撮像する撮像素子（受光素子１３）を有する。  
このカメラは、上記の如く「通信機能」を有しているので、所謂「携帯情報端末装置」としての機能も有している。
【００２６】
以下に、図１１を参照して「検査装置」の実施の１形態を説明する。  
以下に説明する検査装置は、所謂「製品検査」を行うための検査装置である。  
製品検査には種々の検査や検査項目があり得るが、簡単のために多数個が製造される製品の「傷の有無」を検査する場合を例にとって説明する。  
図１１（ａ）において、符号２０は「撮像部」、符号２３は「検査プロセス実行部」を示し、符号２４は「表示部」を示す。また、符号Ｗは「検査対象である製品（以下「ワーク」という。）」、符号２６は「製品搬送ベルト（以下においては単に「搬送ベルト２６」と言う。）」を示している。  
撮像部２０は、検査装置におけるカメラ機能部であり、撮影用光学系２１と画像処理部２２とを有する。  
検査対象であるワークＷは、搬送ベルト２６上に等間隔に置かれ、搬送ベルト２６により矢印方向（図の右方）へ等速的に搬送される。  
撮影用光学系２１は、ワークＷの像を結像するものであり、請求項１〜９の何れか１項に記載の変倍光学系、具体的には後述の数値実施例１〜４の何れかの変倍光学系を用いることができる。従って、以下において撮影用光学系２１を変倍光学系２１と呼ぶ。
【００２７】
製品検査は、図１９（ｂ）に示す「準備工程」、「検査工程」、「結果表示工程」の各工程に從って行われる。これらの工程のうち「検査工程と結果表示工程」が「検査プロセス」である。  
「準備工程」では、検査条件を設定する。  
即ち、搬送ベルト２６により搬送されるワークＷの大きさや形状、傷の有無を検査する部位等に応じて、変倍光学系２１の撮影位置、撮影態位（結像レンズの向きや撮影対象との距離、即ち、物体距離）を定める。  
そして、有無を検出すべき「傷」の位置や大きさに応じて、変倍光学系２１の位置を設定し、変倍光学系の変倍機能により撮影倍率を設定する。
【００２８】
一方において「傷のないことが確認されているモデル製品」を搬送ベルト２６上の検査位置に置いて、これを変倍光学系２１により撮影する。  
撮影は、画像処理部２２に配置された撮像素子による撮像で行われ、撮像素子により撮像された画像は「画像情報」とされデジタルデータ化する画像処理が行われる。
【００２９】
画像処理されたデジタルデータは、検査プロセス実行部２３に送られ、検査プロセス実行部２３は、前記デジタルデータを「モデルデータ」として記憶する。  
「検査工程」では、ワークＷが搬送ベルト２６上に「モデル製品と同一態位」に置かれ、搬送ベルト２６により順次搬送される。搬送される個々のワークＷが「検査位置」を通過する際に変倍光学系２１による撮影が行われ、画像処理部２２でデジタルデータ化されて検査プロセス実行部２３に送られる。  
検査プロセス実行部２３は「コンピュータやＣＰＵ」として構成され、画像処理部２２を制御し、また、画像処理部２２を介して結像レンズ２１の「撮影やフォーカシング」を制御する。
【００３０】
検査プロセス実行部２３は、画像処理部２２でデジタルデータ化された「ワークＷの画像データ」を受けると、この画像データと、前記記憶したモデルデータとのマッチングを行う。  
撮影されたワークＷに「傷」がある場合は、画像データとモデルデータとが合致しないので、この場合には、当該製品は「不良品」と判定する。  
また、ワークＷに傷が無い場合は、該製品の画像データとモデルデータが合致するので、この場合は、当該製品が「良品」であると判定する。  
「結果表示工程」は、検査プロセス実行部２３による個々の製品の「良品、不良品」の判定結果を、表示部２４に表示する工程である。  
なお、装置の構成上は、検査プロセス実行部２３と表示部２４とが「検査プロセス実行手段」を構成する。
【００３１】
なお、撮影用光学系として用いられる変倍光学系２１は、物体側に高いテレセントリック性を有するので、検査用の結像光学系として適している。また、変倍光学系は、変倍機能を有し、物体側テレセントリック性が変倍により変動しない。従って、例えば、ワークＷに「欠陥であるか否かが疑わしい部分」があるような場合に、変倍機能を用いて、ワークＷの拡大像を得て、当該部分を詳細に検査することも可能である。  
以下に挙げる具体的な数値実施例１〜４の変倍光学系は、変倍の際に倍率に拘らず、物体と像との距離である共役長が変化しないので、上記の場合のように、変倍光学系とワークとの撮像距離を保ったまま、検査中に変倍を行うことができる。
【００３２】
「変倍光学系の数値実施例」
以下、変倍光学系の具体的な数値実施例を４例挙げる。  
数値実施例１ないし４は、この順序で、図１ないし図４に描かれた変倍光学系に対応し、変倍光学系による物体の像は、撮像素子により撮像される。  
前述の如く、撮像素子の受光面に合致される像面Ｉｍの物体側の符号ＣＧは、撮像素子のカバーガラスや各種フィルタ（光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等）を、これらに等価な透明平行平板として示している。以下の各数値実施例において、この透明平行平板を「フィルタ等」として表示する。
【００３３】
数値実施例における記号の意味は以下の通りである．
ｆ：全系の焦点距離  
Ｆ：Ｆナンバ  
ω：半画角（度）  
Ｒ：曲率半径  
Ｄ：面間隔  
Ｎ：ｄ線に対する屈折率  （上の説明における「ｎｄ」）
ν：ｄ線に対するアッベ数  （上の説明における「νｄ」）  
φ：有効光線径    
ＮＡ：開口数  
Ａ：開口絞りと第２レンズ群の最も物体側の面との間隔            
Ｂ：第２レンズ群の最も像側の面と第３レンズ群の最も物体側の面との間隔  
なお、「長さの次元を持つ量」の単位は、特に断らない限り「ｍｍ」である。  
数値実施例１〜４の変倍光学系は何れも、低倍率端から高倍率端まで「共役長（物体と像面との光軸上の距離）が一定」となるように、第１レンズ群Ｇ１の変位と、第２レンズ群の変位とが互いに調整される。
【００３４】
「数値実施例１」
数値実施例１は、図１に示した変倍光学系の具体的な数値例である。  
数値実施例１のデータを表１に示す。表１の最も左の欄は、物体側から数えた面の番号（面番）であり「開口絞りの面」を含む。以下の他の数値実施例においても同様である。
【００３５】
【表１】
2018036460.tif 000003
【００３６】
「間隔変化」
低倍率端（３．５倍）、中間倍率（４．０倍）、高倍率端（４．５倍）における間隔：Ａ、Ｂの値を表２に示す。  
【００３７】
【表２】
2018036460.tif 000004
【００３８】
「焦点距離：ｆと物体側開口数：ＮＡ」
焦点距離：ｆと物体側開口数：ＮＡの、低倍率端（３．５倍）、中間倍率（４．０倍）、高倍率端（４．５倍）における値を表３に示す。
【００３９】
【表３】
2018036460.tif 000005
【００４０】
「条件式のパラメータの値」
条件式にかかるパラメータの値を表４に示す。
【００４１】
【表４】
2018036460.tif 000006
【００４２】
表４において、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ９、Ｌ１０は、図１に示す第１レンズ群Ｇ１における正レンズＬ１４、Ｌ１６、Ｌ１９、Ｌ１０を表す。  
数値実施例１における共役長は、倍率に関わりなく２１５ｍｍである。
【００４３】
「数値実施例２」
数値実施例２は、図２に示した変倍光学系の具体的な数値例である。  
数値実施例２のデータを表５に示す。
【００４４】
【表５】
2018036460.tif 000007
【００４５】
「間隔変化」
低倍率端（３．５倍）、中間倍率（４．０倍）、高倍率端（４．５倍）における間隔：Ａ、Ｂの値を表６に示す。  
【００４６】
【表６】
2018036460.tif 000008
【００４７】
「焦点距離：ｆと物体側開口数：ＮＡ」
焦点距離：ｆと物体側開口数：ＮＡの、低倍率端（３．５倍）、中間倍率（４．０倍）、高倍率端（４．５倍）における値を表７に示す。
【００４８】
【表７】
2018036460.tif 000009
【００４９】
「条件式のパラメータの値」
条件式にかかるパラメータの値を表８に示す。
【００５０】
【表８】
2018036460.tif 000010
【００５１】
表８において、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ９、Ｌ１０は、図２に示す第１レンズ群Ｇ１における正レンズＬ１４、Ｌ１６、Ｌ１９、Ｌ１０を表す。
【００５２】
数値実施例２における共役長は、倍率に関わりなく２０７．５ｍｍである。
【００５３】
「数値実施例３」
数値実施例３は、図３に示した変倍光学系の具体的な数値例である。  
数値実施例３のデータを表９に示す。
【００５４】
【表９】
2018036460.tif 000011
【００５５】
「間隔変化」
低倍率端（１．７５倍）、中間倍率（２．０倍）、高倍率端（２．２５倍）における間隔：Ａ、Ｂの値を表１０に示す。  
【００５６】
【表１０】
2018036460.tif 000012
【００５７】
「焦点距離：ｆと物体側開口数：ＮＡ」
焦点距離：ｆと物体側開口数：ＮＡの、低倍率端（１．７５倍）、中間倍率（２．０倍）、高倍率端（２．２５倍）における値を表１１に示す。
【００５８】
【表１１】
2018036460.tif 000013
【００５９】
「条件式のパラメータの値」
条件式にかかるパラメータの値を表１２に示す。
【００６０】
【表１２】
2018036460.tif 000014
【００６１】
表１２においてＬ２、Ｌ５は、図３に示す第１レンズ群Ｇ１における正レンズＬ１２、Ｌ１５を表す。  
数値実施例３における共役長は、倍率に関わりなく２６５ｍｍである。
【００６２】
「数値実施例４」
数値実施例４は、図４に示した変倍光学系の具体的な数値例である。  
数値実施例４のデータを表１３に示す。
【００６３】
【表１３】
2018036460.tif 000015
【００６４】
「間隔変化」
低倍率端（１．２５倍）、中間倍率（１．５倍）、高倍率端（１．７５倍）における間隔：Ａ、Ｂの値を表１４に示す。  
【００６５】
【表１４】
2018036460.tif 000016
【００６６】
「焦点距離：ｆと物体側開口数：ＮＡ」
焦点距離：ｆと物体側開口数：ＮＡの、低倍率端（１．２５倍）、中間倍率（１．５倍）、高倍率端（１．７５倍）における値を表１５に示す。
【００６７】
【表１５】
2018036460.tif 000017
【００６８】
「条件式のパラメータの値」
条件式にかかるパラメータの値を表１６に示す。
【００６９】
【表１６】
2018036460.tif 000018
【００７０】
表１６においてＬ２、Ｌ５は、図４に示す第１レンズ群Ｇ１における正レンズＬ１２、Ｌ１５を表す。  
数値実施例４の共役長は、倍率に関わりなく２６５ｍｍである。
【００７１】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に数値実施例１の変倍光学系の収差曲線図を示す。
【００７２】
（ａ）は倍率：−３．５倍における収差曲線図、（ｂ）は倍率：−４．０倍における収差曲線図、（ｃ）は倍率：−４．５倍における収差曲線図である。共役長は、上記各倍率において２１５ｍｍである。  
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に数値実施例２の変倍光学系の収差曲線図を示す。
【００７３】
（ａ）は倍率：−３．５倍における収差曲線図、（ｂ）は倍率：−４．０倍における収差曲線図、（ｃ）は倍率：−４．５倍における収差曲線図である。共役長は、上記各倍率において２０７．５ｍｍである。  
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に数値実施例３の変倍光学系の収差曲線図を示す。
【００７４】
（ａ）は倍率：−１．７５倍における収差曲線図、（ｂ）は倍率：−２．０倍における収差曲線図、（ｃ）は倍率：−２．２５倍における収差曲線図である。共役長は、上記各倍率において２６５ｍｍである。  
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に数値実施例４の変倍光学系の収差曲線図を示す。
【００７５】
（ａ）は倍率：−１．２５倍における収差曲線図、（ｂ）は倍率：−１．５倍における収差曲線図、（ｃ）は倍率：−１．７５倍における収差曲線図である。共役長は、上記各倍率において２１５ｍｍである。  
これらの収差図において、球面収差の図中の破線は正弦条件、非点収差の図中の実線はサジタル、破線はメリディオナルを表す。また、細線による収差曲線は「ｄ線」に対するものであり、太線による収差曲線は「ｇ線」に対するものである。
【００７６】
また、非点収差、歪曲収差の図における「Ｙ’」は、撮像素子の受光面における撮像領域により定まる最大像高であり、数値実施例１〜４とも５．５ｍｍである。
【００７７】
各数値実施例とも収差は高いレベルで補正され、球面収差、軸上色収差は問題にならないほど小さい。非点収差、像面湾曲、倍率色収差も十分に小さく、コマ収差やその色差の乱れも最周辺部まで良く抑えられ、歪曲収差も絶対値で０．５％程度となっている。  
即ち、この発明によれば、数値実施例１〜４に示すように、５００万画素以上の撮像素子に対応した解像力を有すると共に、開口絞り開放から高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがなく、直線を直線として歪みなく描写可能で、一定の共役長を確保しつつ撮影倍率：１倍以上でありながら小型で高性能の変倍光学系が実現可能である。
【００７８】
また、各数値実施例とも、高い物体側テレセントリック性を有しており、物体側開口数：ＮＡは、倍率に拘らず一定となっている。
【００７９】
以上のように、この発明によれば、以下の如き変倍光学系、カメラ、検査装置を実現できる。
【００８０】
［１］
物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群（Ｇ１）、開口絞り（Ｓ）、負の屈折力を有する第２レンズ群（Ｇ２）、正または負の屈折力を有する第３レンズ群（Ｇ３）、を配してなり、低倍率端から高倍率端への変倍に際して、少なくとも、前記第１レンズ群（Ｇ１）、前記開口絞り（Ｓ）、前記第２レンズ群（Ｇ２）が光軸方向へ移動し、前記低倍率端から高倍率端へ変倍する際に、前記第１レンズ群（Ｇ１）は前記開口絞り（Ｓ）と一体的に物体側へ単調移動し、前記第２レンズ群（Ｇ２）は前記第１レンズ群（Ｇ１）との間隔が増大するように移動し、前記第１レンズ群の後側主点位置から開口絞りまでの間隔：Ｄ、前記第１レンズ群の焦点距離：ｆ１が、以下の条件式：  
（１）  ０．８＜ Ｄ/ｆ１ ＜ １．２  
を満足する変倍光学系（数値実施例１〜４）。
【００８１】
［２］
［１］記載の変倍光学系であって、低倍率端から高倍率端へ変倍する際に、第３レンズ群（Ｇ３）が固定である変倍光学系（数値実施例１〜４）。
【００８２】
［３］
［１］または［２］記載の変倍光学系であって、前記第1レンズ群（Ｇ１）の焦点距離：ｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離：ｆ２が、以下の条件式：  
（２）  −１．５ ＜ ｆ１/ｆ２ ＜ −０．３  
を満足する変倍光学系（数値実施例１〜４）。
【００８３】
［４］
［１］〜［３］の何れか１に記載の変倍光学系であって、前記第1レンズ群（Ｇ１）の焦点距離：ｆ１、前記第３レンズ群の焦点距離：ｆ３が、以下の条件式：  
（３）  −０．９ ＜ ｆ１/ｆ３ ＜ ０．９  
を満足する変倍光学系（数値実施例１〜４）。
【００８４】
［５］
［１］〜［４］の何れか１に記載の変倍光学系であって、前記第１レンズ群（Ｇ１）の光軸上の厚さ：Ｄ１、前記第１レンズ群（Ｇ１）、第２レンズ群（Ｇ２）、第３レンズ群（Ｇ３）のそれぞれの光軸上の厚さの総和：Ｄｓｕｍが、以下の条件式：
（４）  ０．５＜ Ｄ１/Ｄｓｕｍ ＜０．９  
を満足する変倍光学系（数値実施例１〜４）。
【００８５】
［６］
［１］〜［５］の何れか１に記載の変倍光学系であって、屈折率：ｎｄ、アッベ数：νｄ、部分分散比：Ｐｇ，Ｆが、以下の条件式：
（５）  １．４５  ＜  ｎｄ  ＜  １．６５
（６）  ６０．０  ＜  νｄ  ＜  １００．０
（７）  ０．０１０＜Ｐｇ，Ｆ−(-０．００１８０２×νｄ+０．６４８３)＜０．０５０
を満足するレンズ材料により、前記第１レンズ群（Ｇ１）に含まれる正レンズの少なくとも１枚が形成されている変倍光学系（数値実施例１〜４）。
【００８６】
［７］
［１］〜［６］の何れか１に記載の変倍光学系であって、前記第３レンズ群（Ｇ３）が負レンズと正レンズにより構成され、前記負レンズの焦点距離：ｆ３１、前記正レンズの焦点距離：ｆ３２が、以下の条件式：
（８）  −２．０ ＜ｆ３１/ｆ３２＜ −０．５  
を満足する変倍光学系（数値実施例１〜４）。
【００８７】
［８］
［１］〜［７］の何れか１項に記載の変倍光学系であって、前記第２レンズ群（Ｇ２）が、負レンズ（Ｌ２１）と正レンズ（Ｌ２２）を、物体側からこの順に配して、接合した接合レンズである変倍光学系（数値実施例１〜４）。
【００８８】
［９］
［１］〜［８］の何れか１に記載の変倍光学系であって、前記低倍率端から高倍率端へ変倍する際に、共役長が一定に保たれる変倍光学系（数値実施例１〜４）。
【００８９】
［１０］
［１］〜［９］の何れか１に記載の変倍光学系を、撮影用光学系として有するカメラ（図９、図１０）。  
［１０］
［１］〜［９］の何れか１に記載の変倍光学系を、カメラ機能部（２０）の撮影用光学系として有する検査装置（図１１）。
【００９０】
以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。  
この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。
【００９１】
また、この発明のカメラは、デジタルカメラに限定されることはなく、動画撮影を主とするビデオカメラ、及び銀塩フィルムを用いる銀塩カメラ等を含む主として撮像専用のカメラ装置や、監視カメラ装置にも、数値実施例１〜４のような変倍光学系を用いることができる。数値実施例１〜４の変倍光学系では共役長が固定的であるので、この発明のカメラを車載用とし、走行路面の状態検査等に用いることができる。また「ステレオカメラ装置や複眼カメラ装置」を構成することもできる。  
さらに、カメラは、携帯電話機や、いわゆるスマートフォンやタブレット端末などの携帯端末装置を含む種々の情報装置（携帯情報端末装置）のカメラ機能部として用いることができる。  
【符号の説明】
【００９２】
Ｇ１        第１レンズ群  
Ｇ２        第２レンズ群  
Ｓ          開口絞り  
Ｇ３        第３レンズ群  
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９３】
【特許文献１】特許第２７３１４８１号公報
【特許文献２】特開昭６２−２３７４１５号公報
【図１】
2018036460.tif 000019
【図２】
2018036460.tif 000020
【図３】
2018036460.tif 000021
【図４】
2018036460.tif 000022
【図５（ａ）】
2018036460.tif 000023
【図５（ｂ）】
2018036460.tif 000024
【図５（ｃ）】
2018036460.tif 000025
【図６（ａ）】
2018036460.tif 000026
【図６（ｂ）】
2018036460.tif 000027
【図６（ｃ）】
2018036460.tif 000028
【図７（ａ）】
2018036460.tif 000029
【図７（ｂ）】
2018036460.tif 000030
【図７（ｃ）】
2018036460.tif 000031
【図８（ａ）】
2018036460.tif 000032
【図８（ｂ）】
2018036460.tif 000033
【図８（ｃ）】
2018036460.tif 000034
【図９】
2018036460.tif 000035
【図１０】
2018036460.tif 000036
【図１１】
2018036460.tif 000037