(57)【要約】【課題】本発明は、合焦の際に移動する光学系をより軽量化した大口径変倍光学系および撮像装置を提供する。【解決手段】本発明の大口径変倍光学系１は、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群１１と、正または負の屈折力を有する第２レンズ群１２と、負の屈折力を有する第３レンズ群１３と、負の屈折力を有する第４レンズ群１４と、正の屈折力を有する第５レンズ群１５と、正の屈折力を有する最も像面側に配置される最終レンズ群である第６レンズ群１６とを備え、無限遠物体から近距離物体への合焦時に、第４レンズ群１４を物体側に移動することによって合焦し、第４レンズ群１４の焦点距離をｆ４とし、広角端での全系の焦点距離をｆｗとする場合に、−１．１＜ｆ４／ｆｗ＜−０．６の条件式を満たす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正または負の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群と、正の屈折力を有する最も像面側に配置される最終レンズ群とを備え、
無限遠物体から近距離物体への合焦時に、前記第４レンズ群を像側に移動することによって合焦し、
下記（１）の条件式を満たすことを特徴とする大口径変倍光学系。
−１．１＜ｆ４／ｆｗ＜−０．６      ・・・（１）
ただし、
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
【請求項２】
広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群および前記最終レンズ群は、固定であること
を特徴とする請求項１に記載の大口径変倍光学系。
【請求項３】
下記（２）および（３）の条件式を満たすこと
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の大口径変倍光学系。
３＜ＴＬｗ／ｆｗ＜３．３      ・・・（２）
１．３＜ｆ１／ｆｗ＜１．８      ・・・（３）
ただし、
ＴＬｗ：広角端での全長
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
【請求項４】
前記最終レンズ群の一部を光軸に対し垂直な方向に移動することによって手振れ補正を行うこと
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の大口径変倍光学系。
【請求項５】
前記第４レンズ群において、下記（４）および（５）の条件式を満たすこと
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の大口径変倍光学系。
１．７＜ｎｄ＜１．８      ・・・（４）
４８＜νｄ＜５３      ・・・（５）
ただし、
ｎｄ：ｄ線での屈折率
νｄ：アッベ数
【請求項６】
下記（６）の条件式を満たすこと
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の大口径変倍光学系。
０．７＜ｆ３／ｆ４＜１．１      ・・・（６）
ただし、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
【請求項７】
広角端から望遠端への変倍時に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔は、増大すること
を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の大口径変倍光学系。
【請求項８】
下記（７）の条件式を満たすこと
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の大口径変倍光学系。
１＜ｆ５／ｆｗ＜１．５      ・・・（７）
ただし、
ｆ５：第５レンズ群の焦点距離
【請求項９】
前記第４レンズ群は、単レンズから構成され、
下記（８）の条件式を満たすこと
を特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の大口径変倍光学系。
０．５＜（ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）＜０．７      ・・・（８）
ただし、
ｒ１：前記単レンズにおける物体側の曲率半径
ｒ２：前記単レンズにおける像側の曲率半径
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の大口径変倍光学系と、
光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、
前記大口径変倍光学系が前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされていること
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、変倍光学系に関し、特に、大口径な変倍光学系に関する。そして、本発明は、この大口径変倍光学系を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大口径な変倍光学系は、比較的古くから開発されており、様々なタイプが提案されている。典型的には、例えば、特許文献１ないし特許文献３に開示の変倍光学系（ズームレンズ）がある。
【０００３】
この特許文献１に開示ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、前記第４レンズ群は、正の屈折力を有する前群と正の屈折力を有する後群とを有し、広角端から望遠端への変倍時には、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔並びに前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔は非線形に変化するズームレンズであって、前記第４レンズ群の前群を光軸とほぼ直交する方向に移動させて防振するための変位手段を備えている。
【０００４】
前記特許文献２に開示のズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力の第１群、変倍用の負の屈折力の第２群、変倍に伴い変動する像面を補正するための正の屈折力の第３群、そして、固定の正の屈折力の第４群の４つのレンズ群を有し、該第１群は、正の屈折力の第１１群と光軸上移動させて焦点合わせを行う負の屈折力の第１２群を有しており、該第１２群は、像面側に凸面を向けた正レンズ１２Ｐと両レンズ面が凹面の負レンズ１２Ｎを有している。
【０００５】
前記特許文献３に開示の大口径比内焦式望遠ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを備え、前記第２レンズ群Ｇ２および前記第３レンズ群Ｇ３を光軸に沿って移動させて変倍を行う望遠ズームレンズにおいて、前記第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の屈折力を有する前群Ｇ１Ｆと、該前群Ｇ１Ｆよりも強い正の屈折力を有する後群Ｇ１Ｒとから構成され、前記第１レンズ群Ｇ１中の前記後群Ｇ１Ｒは、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス負レンズと、正レンズ成分とから構成され、前記第１レンズ群Ｇ１中の前記後群Ｇ１Ｒを光軸に沿って移動させて合焦を行い、前記第１レンズ群Ｇ１中の前記前群Ｇ１Ｆの焦点距離をｆ１Ｆとし、前記第１レンズ群Ｇ１中の前記後群Ｇ１Ｒの焦点距離をｆ１Ｒとし、無限遠物体合焦状態における前記前群Ｇ１Ｆの最も像側の面と前記後群Ｇ１Ｒの最も物体側の面との間の光軸に沿った距離をＤ１としたとき、０．００５＜ｆ１Ｒ／（ｆ１Ｆ・Ｄ１）＜０．０５５の条件を満足するものである。
【０００６】
このような典型的な変倍光学系（ズームレンズ）は、正負正正の４群構成であって、変倍時には、第１群および第４群が固定とされ、合焦時には、第１群や第１群を分割した像側群（例えば前記第１２群）が光軸方向に移動され、合焦が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０２−２４４１１０号公報
【特許文献２】特開平０７−０９２４３１号公報
【特許文献３】特開２０００−０１９３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年、カメラ（撮像装置）は、いわゆる銀塩カメラではなく、デジタルカメラが一般的となってきており、さらにオートフォーカスによる静止画撮影だけではなく、動画撮影等も可能となってきている。この動画撮影では、画像だけではなく音声等の音も同時に記録されることが通常である。このため、カメラや撮像レンズ（撮像光学系）で生じる作動音等の音を極力抑えることが要請されている。撮像レンズで生じる音は、一般に、合焦動作の際や手振れ補正動作の際に用いられるアクチュエーターの作動音であり、このアクチュエーターの作動音の静穏化を図る必要がある。アクチュエーターの作動音を低減することによって静穏化を図るためには、アクチュエーターの負荷を小さくすることが重要であり、合焦の際に移動する光学系の軽量化が求められる。
【０００９】
さらに、動画撮影の場合には、合焦の高速性も求められており、これに対応するためにも、やはり、合焦の際に移動する光学系の軽量化が求められる。
【００１０】
上記特許文献１ないし特許文献３に開示のズームレンズでは、合焦の際に移動する光学系が複数枚のレンズで構成されており、したがって、上記特許文献１ないし特許文献３に開示のズームレンズは、上記観点から不充分であった。
【００１１】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、合焦の際に移動する光学系をより軽量化した大口径変倍光学系およびこの大口径変倍光学系を備える撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下のような構成を有する変倍光学系および撮像装置を提供するものである。なお、以下の説明において使用されている用語は、本明細書においては、次の通り定義されているものとする。
（ａ）屈折率は、ｄ線の波長（５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率である。
（ｂ）アッベ数は、ｄ線、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．２８ｎｍ）に対する屈折率を各々ｎｄ、ｎＦ、ｎＣ、アッベ数をνｄとした場合に、
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
の定義式で求められるアッベ数νｄをいうものとする。
（ｃ）レンズについて、「凹」、「凸」または「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは光軸近傍（レンズの中心付近）でのレンズ形状を表しているものとする。
（ｄ）接合レンズを構成している各単レンズにおける屈折力（光学的パワー、焦点距離の逆数）の表記は、単レンズのレンズ面の両側が空気である場合におけるパワーである。
（ｅ）複合型非球面レンズに用いる樹脂材料は、基板ガラス材料の付加的機能しかないため、単独の光学部材として扱わず、基板ガラス材料が非球面を有する場合と同等の扱いとし、レンズ枚数も１枚として取り扱うものとする。そして、レンズ屈折率も基板となっているガラス材料の屈折率とする。複合型非球面レンズは、基板となるガラス材料の上に薄い樹脂材料を塗布して非球面形状としたレンズである。
【００１３】
本発明の一態様にかかる大口径変倍光学系は、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正または負の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群と、正の屈折力を有する最も像面側に配置される最終レンズ群とを備え、無限遠物体から近距離物体への合焦時に、前記第４レンズ群を物体側に移動することによって合焦し、下記（１）の条件式を満たすことを特徴とする。
−１．１＜ｆ４／ｆｗ＜−０．６      ・・・（１）
ただし、ｆ４は、第４レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは、広角端での全系の焦点距離である。
【００１４】
このような構成の大口径変倍光学系では、上記条件式（１）の値がその上限値を上回る場合には、第４レンズ群の屈折力（光学的パワー）が弱くなり過ぎるため、第４レンズ群内で発生するコマ収差を補正することが困難となって、好ましくない。一方、そして、上記条件式（１）の値がその下限値を下回る場合には、第４レンズ群の屈折力が強くなり過ぎるため、第４レンズ群内で発生する球面収差を補正することが困難となって、好ましくない。このような構成では、合焦（フォーカス）を軽量でかつ近接時（近距離物体の撮影時）の性能低下が少ない大口径変倍光学系を提供することができる。
【００１５】
ここで、本発明で言う大口径とは、変倍光学系のＦナンバーが３未満、より具体的には、２１／２×２以下である場合を言う。
【００１６】
また、他の一態様では、上述の大口径変倍光学系において、広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群および前記最終レンズ群は、固定であることを特徴とする。
【００１７】
このような構成の大口径変倍光学系は、最も物体側に配置される第１レンズ群および最も像側に配置される最終レンズ群が変倍時に固定であるので、全系のレンズ全長を一定の長さに維持することができる。
【００１８】
また、他の一態様では、これら上述の大口径変倍光学系において、下記（２）および（３）の条件式を満たすことを特徴とする。
３＜ＴＬｗ／ｆｗ＜３．３      ・・・（２）
１．３＜ｆ１／ｆｗ＜１．８      ・・・（３）
ただし、ＴＬｗは、広角端での全長であり、ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離である。
【００１９】
このような構成の大口径変倍光学系では、上記条件式（３）の値がその上限値を上回る場合には、第１レンズ群の屈折力が弱くなり過ぎるため、広角端から望遠端にかけての像面変動が大きくなって、好ましくない。一方、上記条件式（３）の値がその下限値を下回る場合には、第１レンズ群の屈折力が強くなり過ぎるため、第１レンズ群内で発生するコマ収差を補正することが困難となって、好ましくない。そして、上記条件式（３）を満たすことにより、結果的に上記条件式（２）を満たすこととなり、全長の小型化を図ることが可能となる。
【００２０】
また、他の一態様では、これら上述の大口径変倍光学系において、前記最終レンズ群の一部を光軸に対し垂直な方向に移動することによって手振れ補正を行うことを特徴とする。
【００２１】
このような構成の大口径変倍光学系は、手振れ補正を行うことが可能となる。
【００２２】
また、他の一態様では、これら上述の大口径変倍光学系において、前記第４レンズ群が下記（４）および（５）の条件式を満たすことを特徴とする。
１．７＜ｎｄ＜１．８      ・・・（４）
４８＜νｄ＜５３      ・・・（５）
ただし、ｎｄは、ｄ線での屈折率であり、νｄは、アッベ数である。
【００２３】
上記条件式（４）および（５）を満たすことにより、合焦を行うために第４レンズ群の比重が小さいものとなるから、このような構成の大口径変倍光学系は、合焦用の第４レンズ群の軽量化を図ることができる。
【００２４】
また、他の一態様では、これら上述の大口径変倍光学系において、下記（６）の条件式を満たすことを特徴とする。
０．７＜ｆ３／ｆ４＜１．１      ・・・（６）
ただし、ｆ３は、第３レンズ群の焦点距離である。
【００２５】
このような構成の大口径変倍光学系では、上記条件式（６）の値がその上限値を上回る場合には、第３レンズ群の屈折力が小さくなり過ぎるため、第３レンズ群内で発生する倍率色収差を補正することが困難となって、好ましくない。一方、上記条件式（６）の値がその下限値を下回る場合には、第３レンズ群の屈折力が強くなり過ぎるため、第３レンズ群内で発生するコマ収差を補正することが困難となって、好ましくない。
【００２６】
また、他の一態様では、これら上述の大口径変倍光学系において、広角端から望遠端への変倍時に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔は、増大することを特徴とする。
【００２７】
負の屈折力を有する第２レンズ群および第３レンズ群の両者の間隔感度は、像面湾曲の感度が高い。このような構成の大口径変倍光学系は、変倍時に前記間隔が増大するので、広角端から望遠端まで良好な像面湾曲に補正することが可能となる。
【００２８】
また、他の一態様では、これら上述の大口径変倍光学系において、下記（７）の条件式を満たすことを特徴とする。
１＜ｆ５／ｆｗ＜１．５      ・・・（７）
ただし、ｆ５は、第５レンズ群の焦点距離である。
【００２９】
このような構成の大口径変倍光学系では、上記条件式（７）の値がその上限値を上回る場合には、第５レンズ群の屈折力が弱くなり過ぎるため、第５レンズ群内で発生するコマ収差を補正することが困難となって、好ましくない。一方、上記条件式（７）の値がその下限値を下回る場合には、第５レンズ群の屈折力が強くなり過ぎるため、第５レンズ群内で発生する球面収差を補正することが困難となって、好ましくない。
【００３０】
また、他の一態様では、これら上述の大口径変倍光学系において、前記第４レンズ群は、単レンズから構成され、下記（８）の条件式を満たすことを特徴とする。
０．５＜（ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）＜０．７      ・・・（８）
ただし、ｒ１は、前記単レンズにおける物体側の曲率半径であり、ｒ２は、前記単レンズにおける像側の曲率半径である。
【００３１】
このような構成の大口径変倍光学系では、上記条件式（８）の値がその上限値を上回る場合には、像面湾曲およびコマ収差が大きくなり過ぎて好ましくない。一方、上記条件式（８）の値がその下限値を下回る場合には、球面収差が大きくなり過ぎて好ましくない。
【００３２】
本発明の他の一態様にかかる撮像装置は、これら上述のいずれかの大口径変倍光学系と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、前記大口径変倍光学系が前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされていることを特徴とする。
【００３３】
このような構成の撮像装置は、合焦の際に移動する光学系をより軽量化することができる。したがって、合焦の際に移動する前記光学系を駆動するアクチュエーターの負荷を小さくすることができ、この結果、このような構成の撮像装置は、アクチュエーターの作動音の低減化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明にかかる大口径変倍光学系および撮像措置は、合焦の際に移動する光学系をより軽量化することができる。したがって、このような構成の撮像装置は、アクチュエーターの作動音の低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態における変倍光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。
【図２】主光線の像面入射角の定義を示す模式図である。
【図３】実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図４】実施例１における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図５】実施例２における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図６】実施例３における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図７】実施例４における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図８】実施例１の変倍光学系における無限遠端の場合の収差図である。
【図９】実施例１の変倍光学系における無限遠端の場合の横収差図である。
【図１０】実施例１の変倍光学系における最近接端の場合の収差図である。
【図１１】実施例１の変倍光学系における最近接端の場合の横収差図である。
【図１２】実施例２の変倍光学系における無限遠端の場合の収差図である。
【図１３】実施例２の変倍光学系における無限遠端の場合の横収差図である。
【図１４】実施例２の変倍光学系における最近接端の場合の収差図である。
【図１５】実施例２の変倍光学系における最近接端の場合の横収差図である。
【図１６】実施例３の変倍光学系における無限遠端の場合の収差図である。
【図１７】実施例３の変倍光学系における無限遠端の場合の横収差図である。
【図１８】実施例３の変倍光学系における最近接端の場合の収差図である。
【図１９】実施例３の変倍光学系における最近接端の場合の横収差図である。
【図２０】実施例４の変倍光学系における無限遠端の場合の収差図である。
【図２１】実施例４の変倍光学系における無限遠端の場合の横収差図である。
【図２２】実施例４の変倍光学系における最近接端の場合の収差図である。
【図２３】実施例４の変倍光学系における最近接端の場合の横収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。また、接合レンズにおけるレンズ枚数は、接合レンズ全体で１枚ではなく、接合レンズを構成する単レンズの枚数で表すこととする。
【００３７】
＜実施の一形態の大口径変倍光学系の説明＞
図１は、実施形態における大口径変倍光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。図１（Ａ）は、広角端（ＷＩＤＥ）の場合を示し、図１（Ｂ）は、望遠端（ＴＥＬＥ）の場合を示している。図２は、主光線の像面入射角の定義を示す模式図である。なお、以下において、主光線の像面入射角は、図２に示すように、撮像面への入射光線のうち最大画角の主光線の、像面に立てた垂線に対する角度（ｄｅｇ、度）αであり、像面入射角αは、射出瞳位置が像面より物体側にある場合の主光線角度を正方向とする。
【００３８】
図１において、この大口径変倍光学系１は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子１９の受光面（像面）上に、物体（被写体）の光学像を形成するものであって、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群１１と、正または負の屈折力（所定の屈折力）を有する第２レンズ群１２と、負の屈折力を有する第３レンズ群１３と、負の屈折力を有する第４レンズ群１４と、正の屈折力を有する第５レンズ群１５と、正の屈折力を有する第６レンズ群１６とから成る。この図１に示す例では、第２レンズ群１２は、負の屈折力を有し、第１レンズ群１１が最も物体側に配置される最物体側レンズ群であり、第６レンズ群１６が最も像側に配置される最像側レンズ群であって最終レンズ群である。なお、図１で例示した変倍光学系１は、後述する実施例１の大口径変倍光学系１Ａ（図４）と同じ構成である。
【００３９】
より詳細には、図１に示す例では、第１レンズ群１１は、物体側より像側へ順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ１１１と、両凸の正レンズ１１２と、物体側に凸の正メニスカスレンズ１１３とから構成されてなる。
【００４０】
第２レンズ群１２は、物体側に凸の負メニスカスレンズ１２１と、物体側に凸の正メニスカスレンズ１２２とから構成されてなる。負メニスカスレンズ１２１と正レンズ１２２とは、接合レンズである。
【００４１】
第３レンズ群１３は、両凹の負レンズ１３１と、両凹の負レンズ１３２と、両凸の正レンズ１３３とから構成されてなる。負レンズ１３２と正レンズ１３３とは、接合レンズである。
【００４２】
第４レンズ群１４は、両凹の負レンズ１４１とから構成されてなる。すなわち、第４レンズ群１４は、負レンズ１４１の単レンズで構成されてなる。そして、合焦は、この第４レンズ群１４の負レンズ（単レンズ）１４１を光軸方向に沿って移動させることによって行われる。より具体的には、第４レンズ群１４の負レンズ（単レンズ）１４１は、無限遠物体から近距離物体への合焦時に物体側に移動し、これによって合焦が行われる。
【００４３】
第５レンズ群１５は、両凸の正レンズ１５１と、像側に凸の正メニスカスレンズ１５２と、像側に凸の負メニスカスレンズ１５３とから構成されてなる。正メニスカスレンズ１５２と負メニスカスレンズ１５３とは、接合レンズである。
【００４４】
第６レンズ群１６は、両凸の正レンズ１６１と、光学絞り１７と、物体側に凸の正メニスカスレンズ１６２と、物体側に凸の負メニスカスレンズ１６３と、両凸の正レンズ１６４と、像側に凸の正メニスカスレンズ１６５と、両凹の負レンズ１６６と、両凸の正レンズ１６７と、両凸の正レンズ１６８と、両凹の負レンズ１６９と、物体側に凸の正メニスカスレンズ１６ａとから構成されてなる。負メニスカスレンズ１６３と正レンズ１６４とは、接合レンズであり、正メニスカスレンズ１６５と負レンズ１６６とは、接合レンズであり、両凸の正レンズ１６８と両凹の負レンズ１６９とは、接合レンズである。
【００４５】
そして、この大口径変倍光学系１には、光学絞り１７が第６レンズ群１６内に配置されている。より具体的には、光学絞り１７は、正レンズ１６１とメニスカスレンズ１６２との間に配置されている。光学絞り１７は、開口絞りであってよく、また、メカニカルシャッタであってもよい。
【００４６】
また、図１に示す例では、第６レンズ群１６は、その一部に手振れ補正を行うためのレンズ群を含んでいる。第６レンズ群１６の前記一部を光軸ＡＸに対し垂直な方向に移動することによって手振れ補正が行われる。
【００４７】
手振れ補正は、例えば、振動ジャイロと呼ばれるセンサによって手振れを検出し、所定の移動機構によってこの負のＢ群を、前記検出した手振れを打ち消すように前記検出した手振れの手振れ量に応じて光軸に直交する方向にシフトすることによって行われる。このような光学系シフト式の手振れ補正は、例えば、特開２００７−１５０９９６号公報および特開２０１０−１３６２６９号公報等に開示されている。
【００４８】
一般に、手振れ補正を行うレンズ群に望まれる条件は、光学的には光軸方向に変動させた際に結像性能の劣化が少ないこと、および、鏡筒構成上では移動量が少なく軽量であることである。そして、鏡筒構成上の軽量化には、レンズ枚数を少なくすること、および、レンズ外径を抑えることが重要となる。この観点から、本実施形態において、好ましくは、最終レンズ群である第６レンズ群１６は、光学絞り１７より像側を正の屈折力を有するＡ群と、負の屈折力を有するＢ群と、正の屈折力を有するＣ群からなり、前記Ｂ群を光軸に対し垂直な方向に移動することによって手振れ補正を行う。より具体的には、この第６レンズ群１６の絞り１７より像側において、正メニスカスレンズ１６２と負メニスカスレンズ１６３と正レンズ１６４とは、正の屈折力を有するＡ群を構成し、正メニスカスレンズ１６５と負レンズ１６６とは、負の屈折力を有するＢ群を構成し、正レンズ１６７と正レンズ１６８と負レンズ１６９と正メニスカスレンズ１６ａとは、正の屈折力を有するＣ群を構成し、、正メニスカスレンズ１６５と負レンズ１６６とから成るＢ群を光軸に対し垂直な方向に移動することによって手振れ補正が行われる。この構成によれば、上記条件を満たすことが可能となる。
【００４９】
そして、広角端から望遠端への変倍において、第１および第６レンズ群１１、１６は、固定され、第２ないし第５レンズ群１２〜１５は、単調に増加するように物体側から像側へ移動する。ここで、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３との間隔は、増大するように物体側から像側へ移動している。第６レンズ群１６内に配置される光学絞り１７も固定される。
【００５０】
さらに、この大口径変倍光学系１の像側には、フィルタ１８や撮像素子１９が配置される。フィルタ１８は、平行平板状の光学素子であり、各種光学フィルタや、撮像素子のカバーガラス等を模式的に表したものである。使用用途、撮像素子、カメラの構成等に応じて、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ等の光学フィルタを適宜に配置することが可能である。撮像素子１９は、この大口径変倍光学系１によって結像された被写体の光学像における光量に応じてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各成分の画像信号に光電変換して所定の画像処理回路（不図示）へ出力する素子である。これらによって物体側の被写体の光学像が、大口径変倍光学系１によりその光軸ＡＸに沿って適宜な変倍比で撮像素子１９の受光面まで導かれ、撮像素子１９によって前記被写体の光学像が撮像される。
【００５１】
そして、この大口径変倍光学系１において、第４レンズ群１４の焦点距離をｆ４とし、広角端での全系（大口径変倍光学系１）の焦点距離をｆｗとする場合に、下記条件式（１）を満たしている。
−１．１＜ｆ４／ｆｗ＜−０．６      ・・・（１）
上記条件式（１）は、収差の少ない良好な光学性能を得るべく、第４レンズ群１４の屈折力を適正に規定するための条件である。上記条件式（１）の値がその上限値を上回る場合には、第４レンズ群１４の屈折力（光学的パワー）が弱くなり過ぎるため、第４レンズ群１４内で発生するコマ収差を補正することが困難となって、好ましくない。一方、そして、上記条件式（１）の値がその下限値を下回る場合には、第４レンズ群１４の屈折力が強くなり過ぎるため、第４レンズ群１４内で発生する球面収差を補正することが困難となって、好ましくない。このような構成の大口径変倍光学系１は、合焦（フォーカス）を軽量でかつ近接時（近距離物体の撮影時）の性能低下を少なくすることができる。
【００５２】
また、このような観点から、大口径変倍光学系１は、下記条件式（１Ａ）を満たすことがより好ましい。
−１．０５＜ｆ４／ｆｗ＜−０．６３      ・・・（１Ａ）
また、上述の大口径変倍光学系１では、広角端から望遠端への変倍時に、第１および第６レンズ群１１、１６は、固定されている。このため、最も物体側に配置される第１レンズ群１１および最も像側に配置される最終レンズ群である第６レンズ群１６が変倍時に固定であるので、このような構成の大口径変倍光学系１は、全系のレンズ全長を一定の長さに維持することができる。
【００５３】
また、上述の大口径変倍光学系１では、広角端から望遠端への変倍時に、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３との間隔は、増大している。負の屈折力を有する第２レンズ群１２および第３レンズ群１３の両者の間隔感度は、像面湾曲の感度が高い。したがって、このような構成の大口径変倍光学系１は、変倍時に前記間隔が増大するので、広角端から望遠端まで良好な像面湾曲に補正することが可能となる。
【００５４】
また、このような構成の大口径変倍光学系１において、広角端での全長をＴＬｗとし、第１レンズ群の焦点距離をｆ１とする場合に、下記（２）および（３）の条件式を満たすことが好ましい。
３＜ＴＬｗ／ｆｗ＜３．３      ・・・（２）
１．３＜ｆ１／ｆｗ＜１．８      ・・・（３）
上記条件式（３）は、収差の少ない良好な光学性能を得るべく、第１レンズ群１１の屈折力を適正に規定するための条件である。このような構成の大口径変倍光学系１では、上記条件式（３）の値がその上限値を上回る場合には、第１レンズ群１１の屈折力が弱くなり過ぎるため、広角端から望遠端にかけての像面変動が大きくなって、好ましくない。一方、上記条件式（３）の値がその下限値を下回る場合には、第１レンズ群１１の屈折力が強くなり過ぎるため、第１レンズ群１１内で発生するコマ収差を補正することが困難となって、好ましくない。そして、上記条件式（３）を満たすことにより、結果的に上記条件式（２）を満たすこととなり、全長の小型化を図ることが可能となる。
【００５５】
また、このような観点から、大口径変倍光学系１は、下記条件式（２Ａ）を満たすことがより好ましい。
３．０１＜ＴＬｗ／ｆｗ＜３．２５      ・・・（２Ａ）
また、このような観点から、大口径変倍光学系１は、下記条件式（３Ａ）を満たすことがより好ましい。
１．３１＜ｆ１／ｆｗ＜１．７５      ・・・（３Ａ）
また、このような構成の大口径変倍光学系１において、第４レンズ群１４において、ｄ線での屈折率をｎｄとし、アッベ数をνｄとする場合に、下記（４）および（５）の条件式を満たすことが好ましい。
１．７＜ｎｄ＜１．８      ・・・（４）
４８＜νｄ＜５３      ・・・（５）
上記条件式（４）および（５）を満たすことにより、合焦を行うために第４レンズ群１４の比重が小さいものとなるから、このような構成の大口径変倍光学系１は、合焦用の第４レンズ群１４の軽量化を図ることができる。
【００５６】
また、このような観点から、大口径変倍光学系１は、前記第４レンズ群１４において、下記条件式（４Ａ）を満たすことがより好ましい。
１．７５＜ｎｄ＜１．７８      ・・・（４Ａ）
また、このような観点から、大口径変倍光学系１は、前記第４レンズ群１４において、下記条件式（５Ａ）を満たすことがより好ましい。
４９＜νｄ＜５３      ・・・（５Ａ）
また、このような構成の大口径変倍光学系１において、第３レンズ群の焦点距離をｆ３とする場合に、下記（６）の条件式を満たすことが好ましい。
０．７＜ｆ３／ｆ４＜１．１      ・・・（６）
上記条件式（６）は、収差の少ない良好な光学性能を得るべく、第３レンズ群１３の屈折力と第４レンズ群の屈折力とを適正に配分するための条件である。このような構成の大口径変倍光学系１では、上記条件式（６）の値がその上限値を上回る場合には、第３レンズ群１３の屈折力が小さくなり過ぎるため、第３レンズ群１３内で発生する倍率色収差を補正することが困難となって、好ましくない。一方、上記条件式（６）の値がその下限値を下回る場合には、第３レンズ群１３の屈折力が強くなり過ぎるため、第３レンズ群１３内で発生するコマ収差を補正することが困難となって、好ましくない。
【００５７】
また、このような観点から、大口径変倍光学系１は、下記条件式（６Ａ）を満たすことがより好ましい。
０．７３＜ｆ３／ｆ４＜１．０５      ・・・（６Ａ）
また、このような構成の大口径変倍光学系１において、第５レンズ群１５の焦点距離をｆ５とする場合に、上述の大口径変倍光学系において、下記（７）の条件式を満たすことが好ましい。
１＜ｆ５／ｆｗ＜１．５      ・・・（７）
上記条件式（７）は、収差の少ない良好な光学性能を得るべく、第５レンズ群１５の屈折力を適正に規定するための条件である。このような構成の大口径変倍光学系１では、上記条件式（７）の値がその上限値を上回る場合には、第５レンズ群１５の屈折力が弱くなり過ぎるため、第５レンズ群１５内で発生するコマ収差を補正することが困難となって、好ましくない。一方、上記条件式（７）の値がその下限値を下回る場合には、第５レンズ群１５の屈折力が強くなり過ぎるため、第５レンズ群１５内で発生する球面収差を補正することが困難となって、好ましくない。
【００５８】
また、このような観点から、大口径変倍光学系１は、下記条件式（７Ａ）を満たすことがより好ましい。
１．０３＜ｆ５／ｆｗ＜１．４５      ・・・（７Ａ）
また、上述の大口径変倍光学系１では、第４レンズ群１４は、負レンズ１４１の単レンズで構成されているが、その単レンズにおける物体側の曲率半径をｒ１とし、その単レンズにおける像側の曲率半径をｒ２とする場合に、下記（８）の条件式を満たすことが好ましい。
０．５＜（ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）＜０．７      ・・・（８）
上記条件式（８）は、合焦の際における収差変動を抑制するべく、第４レンズ群１４の前記単レンズの形状を規定するものである。このような構成の大口径変倍光学系１では、上記条件式（８）の値がその上限値を上回る場合には、像面湾曲およびコマ収差が大きくなり過ぎて好ましくない。一方、上記条件式（８）の値がその下限値を下回る場合には、球面収差が大きくなり過ぎて好ましくない。
【００５９】
また、このような観点から、大口径変倍光学系１は、下記条件式（８Ａ）を満たすことがより好ましい。
０．５３＜（ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）＜０．６９      ・・・（８Ａ）
また、このような構成の大口径変倍光学系１において、各レンズ群１１〜１６の各レンズ１１１〜１６ａは、ガラスレンズであっても樹脂材料製レンズであってもよい。また、大口径変倍光学系１は、ガラスレンズおよび樹脂材料製レンズの両者を含むものであってもよい。特に、可動する第４レンズ群１４の単レンズ１４１は、軽量化の観点から、樹脂材料製レンズであることが好ましい。このように軽量化を図ることによって、動画撮影の際に、動きのある被写体に対し、合焦をより適切に追随させることが可能となる。また、特に、可動する、第６レンズ群１６の前記Ｂ群は、軽量化の観点から、樹脂材料製レンズであることが好ましい。
【００６０】
また、この樹脂材料製レンズを用いる場合では、樹脂材料（プラスチック）中に最大長が３０ナノメートル以下の粒子を分散させた素材を用いて成形したレンズであることが好ましい。
【００６１】
一般に透明な樹脂材料に微粒子を混合させると、光が散乱し透過率が低下するので、光学材料として使用することが困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長よりも小さくすることによって、光は、実質的に散乱しない。そして、樹脂材料は、温度上昇に伴って屈折率が低下してしまうが、無機粒子は、逆に、温度上昇に伴って屈折率が上昇する。このため、このような温度依存性を利用して互いに打ち消し合うように作用させることで、温度変化に対して屈折率変化がほとんど生じないようにすることができる。より具体的には、母材となる樹脂材料に最大長で３０ナノメートル以下の無機微粒子を分散させることによって、屈折率の温度依存性を低減した樹脂材料となる。例えば、アクリルに酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）の微粒子を分散させる。このような構成の反射屈折光学系１において、少なくとも１枚のレンズに、このような無機微粒子を分散させた樹脂材料製レンズを用いることによって、反射屈折光学系１の環境温度変化に伴うバックフォーカスのずれを小さく抑えることが可能となる。
【００６２】
このような無機微粒子を分散させた樹脂材料製レンズは、以下のように成形されることが好ましい。
【００６３】
屈折率の温度変化について説明すると、屈折率の温度変化ｎ（Ｔ）は、ローレンツ・ローレンツの式に基づいて、屈折率ｎを温度Ｔで微分することによって式Ｆで表される。
ｎ（Ｔ）＝（（ｎ２＋２）×（ｎ２−１））／６ｎ×（−３α＋（１／［Ｒ］）×（∂［Ｒ］／∂Ｔ））      ・・・（Ｆ）
ただし、αは、線膨張係数であり、［Ｒ］は、分子屈折である。
【００６４】
樹脂材料の場合では、一般に、屈折率の温度依存性に対する寄与は、式Ｆ中の第１項に較べて第２項が小さく、ほぼ無視することができる。例えば、ＰＭＭＡ樹脂の場合では、線膨張係数αは、７×１０−５であって、式１０に代入すると、ｎ（Ｔ）＝−１２×１０−５（／℃）となり、実測値と略一致する。
【００６５】
具体的には、従来は、−１２×１０−５［／℃］程度であった屈折率の温度変化ｎ（Ｔ）を、絶対値で８×１０−５［／℃］未満に抑えることが好ましい。さらに好ましくは、絶対値で６×１０−５［／℃］未満にすることである。
【００６６】
よって、このような樹脂材料としては、ポリオレフィン系の樹脂材料やポリカーボネイト系の樹脂材料やポリエステル系の樹脂材料が好ましい。ポリオレフィン系の樹脂材料では、屈折率の温度変化ｎ（Ｔ）は、約−１１×１０−５（／℃）となり、ポリカーボネイト系の樹脂材料では、屈折率の温度変化ｎ（Ｔ）は、約−１４×１０−５（／℃）となり、そして、ポリエステル系の樹脂材料では、屈折率の温度変化ｎ（Ｔ）は、約−１３×１０−５（／℃）となる。
【００６７】
＜大口径変倍光学系と組み合わせ可能な撮像装置の説明＞
次に、上述の大口径変倍光学系１と組み合わせられる、レフレックスミラーの無いミラーレスタイプの撮像装置について説明する。ここでは、大口径変倍光学系１がミラーレスタイプの撮像装置と組み合わされる場合について説明するが、レフレックスミラーがあるタイプの撮像装置と組み合わされてもよい。図３は、実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。図３において、撮像装置３は、交換レンズ装置４と、撮像装置本体５とを備えている。
【００６８】
交換レンズ装置４は、撮像装置本体５に対し着脱可能な光学系である。交換レンズ装置４は、撮像レンズとして機能する図１に示したような大口径変倍光学系１と、光軸方向にフォーカスレンズを駆動してフォーカシングを行うための図略のレンズ駆動装置や手振れ補正用のレンズ群を駆動して手振れ補正を行うための図略の移動機構等とを備えて構成される。
【００６９】
撮像装置本体５は、撮像素子５１と、第１表示装置５２と、ファインダ用の第２表示装置５３と、処理制御部５４と、接眼レンズ５５とを備えている。被写体からの光線は、大口径変倍光学系１によって撮像素子５１の受光面上に結像され、被写体の光学像となる。
【００７０】
撮像素子５１は、大口径変倍光学系１により結像された被写体の光学像をＲ，Ｇ，Ｂの色成分の電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号として処理制御部５４に出力するものである。撮像素子５１は、例えばＣＣＤ（Charge-Coupled Devices）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）型イメージセンサ等の２次元イメージセンサ等である。処理制御部５４によって撮像素子５１における各画素の出力信号の読出し（水平同期、垂直同期、転送）等の撮像動作が制御され、撮像素子５１は、処理制御部５４によって静止画あるいは動画のいずれか一方の撮像を行う。
【００７１】
処理制御部５４は、撮像素子５１から出力されたＲ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号に基づいて被写体の画像における画像データを生成するものである。より具体的には、処理制御部５４は、撮像素子５１からのアナログ出力信号に対し、増幅処理、デジタル変換処理等を行うと共に、画像全体に対して適正な黒レベルの決定、γ補正、ホワイトバランス調整（ＷＢ調整）、輪郭補正および色ムラ補正等の周知の画像処理を行って、画像信号から画像データを生成する。そして、処理制御部５４は、この画像データに対し、解像度変換等の所定の画像処理を行う。処理制御部５４は、この画像データを第１表示装置５２および第２表示装置５３へそれぞれ出力する。また、処理制御部５４は、撮像装置本体５全体を制御する。この制御によって、撮像装置本体５は、被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を実行するよう制御される。処理制御部５４は、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子および周辺回路等を備えて構成される。
【００７２】
また、必要に応じて処理制御部５４は、撮像素子５１の受光面上に形成される被写体の光学像における歪みを補正する公知の歪み補正処理等の、大口径変倍光学系１では補正しきれなかった収差を補正するように構成されてもよい。歪み補正は、収差によって歪んだ画像を肉眼で見える光景と同様な相似形の略歪みのない自然な画像に補正するものである。このように構成することによって、大口径変倍光学系１によって撮像素子５１へ導かれた被写体の光学像に歪みが生じていたとしても、略歪みのない自然な画像を生成することが可能となる。また、このような歪みを情報処理による画像処理で補正する構成では、特に、歪曲収差を除く他の諸収差だけを考慮すればよいので、大口径変倍光学系１の設計の自由度が増し、設計がより容易となる。
【００７３】
また、必要に応じて処理制御部５４は、撮像素子５１の受光面上に形成される被写体の光学像における周辺照度落ちを補正する公知の周辺照度落ち補正処理を含んでもよい。周辺照度落ち補正（シェーディング補正）は、周辺照度落ち補正を行うための補正データを予め記憶しておき、撮影後の画像（画素）に対して補正データを乗算することによって実行される。周辺照度落ちが主に撮像素子５１における感度の入射角依存性、レンズの口径食およびコサイン４乗則等によって生じるため、前記補正データは、これら要因によって生じる照度落ちを補正するような所定値に設定される。このように構成することによって、大口径変倍光学系１によって撮像素子５１へ導かれた被写体の光学像に周辺照度落ちが生じていたとしても、周辺まで充分な照度を持った画像を生成することが可能となる。
【００７４】
なお、本実施形態では、撮像素子５１の撮像面における画素ピッチに対し、色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイの配置のピッチを、シェーディングを軽減するように僅かに小さく設定することによって、シェーディング補正が行われてもよい。このような構成では、前記ピッチを僅かに小さく設定することによって、撮像素子５１における撮像面の周辺部に行くほど各画素に対し色フィルタやオンチップマイクロレンズアレイが大口径変倍光学系１の光軸側へシフトするため、斜入射の光束を効率的に各画素の受光部に導くことができる。これにより撮像素子５１で発生するシェーディングが小さく抑えられる。
【００７５】
第１表示装置５２は、撮像装置本体５の背面に配置され、処理制御部５４からの画像データによって被写体の画像を表示するものである。第１表示装置５２は、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）および有機ＥＬディスプレイ等である。第１表示装置５２によっていわゆるライブビューが表示される。
【００７６】
第２表示装置５３は、撮像装置本体５内に配置され、電子ビューファインダーとして、処理制御部５４からの画像データによって被写体の画像を表示するものである。第２表示装置５３は、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）および有機ＥＬディスプレイ等である。第２表示装置５３に表示された画像は、接眼レンズ５５を介して観察される。
【００７７】
なお、上述では、撮像装置３は、交換レンズタイプであるが、撮像装置本体と大口径変倍光学系１の撮像光学系とを一体に組み合わせた一体型であってもよい。また、第２表示装置５３および接眼レンズ５５は、省略されてもよい。また、手振れを検出する振動ジャイロや、前記検出結果に基づいて、前記手振れ補正用のレンズ群を駆動して手振れ補正を行うための前記図略の移動機構の制御を行う手振れ補正制御装置は、交換レンズ装置４に組み込まれてもよく、また、撮像装置本体５に組み込まれてもよい。あるいは、前記振動ジャイロおよび手振れ補正制御装置は、別々に、交換レンズ装置４および撮像装置本体５に組み込まれてもよい。
【００７８】
このような構成の撮像装置３において、まず、静止画を撮影する場合は、処理制御部５４は、撮像装置３および撮像装置本体５に静止画の撮影を行わせるように制御すると共に、図略の前記レンズ駆動装置を動作させ、フォーカスレンズを移動させることによってフォーカシングを行う。また、交換レンズ装置４の大口径変倍光学系１における前記レンズ群（図１に示す例では大口径変倍光学系１のレンズ１６５およびレンズ１６６の負レンズ群）によって手振れ補正も行われる。これにより、ピントの合った光学像が撮像素子５１の受光面に周期的に繰り返し結像され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分の画像信号に変換された後、処理制御部５４に出力される。その画像信号は、処理制御部５４により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像が第１および第２表示装置５２、５３のそれぞれに表示される。そして、撮影者は、第１表示装置５２または接眼レンズ５５を介して第２表示装置５３を参照することで、主被写体をその画面中の所望の位置に収まるように調整することが可能となる。この状態でいわゆるシャッターボタン（不図示）が押されることによって、処理制御部５４における、静止画用のメモリとしての記憶素子に画像データが格納され、静止画像が得られる。なお、変倍動作は、前記撮影者によって適宜に行われる。
【００７９】
また、動画撮影を行う場合は、処理制御部５４は、撮像装置３および撮像装置本体５に動画の撮影を行わせるように制御する。後は、静止画撮影の場合と同様にして、撮影者は、第１表示装置５２または接眼レンズ５５を介して第２表示装置５３を参照することで、被写体の像が、その画面中の所望の位置に収まるように調整することができる。前記シャッターボタン（不図示）が押されることによって、動画撮影が開始される。そして、動画撮影時、処理制御部５４は、撮像装置３および撮像装置本体５に動画の撮影を行わせるように制御すると共に、図略の前記レンズ駆動装置を動作させ、フォーカシングを行う。また、交換レンズ装置４の大口径変倍光学系１における前記レンズ群によって手振れ補正も行われる。これによって、ピントの合った光学像が撮像素子５１の受光面に周期的に繰り返し結像され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分の画像信号に変換された後、処理制御部５４に出力される。その画像信号は、処理制御部５４により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像が第１および第２表示装置５２、５３のそれぞれに表示される。そして、もう一度前記シャッターボタン（不図示）を押すことで、動画撮影が終了する。撮影された動画像は、処理制御部５４における、動画用のメモリとしての記憶素子に格納され、動画像が得られる。なお、変倍動作は、前記撮影者によって適宜に行われる。
【００８０】
このような構成の撮像装置３は、合焦の際に移動する光学系をより軽量化することができる。したがって、合焦の際に移動する前記光学系を駆動するアクチュエーターの負荷を小さくすることができ、この結果、このような構成の撮像装置３は、アクチュエーターの作動音の低減化を図ることができる。また、このような構成の撮像装置３は、光学系シフト式手振れ補正機能を実現するための光学系を搭載した大口径変倍光学系１を備えるので、このような撮像装置３は、手振れ補正機能をより容易に装備することができる。
【００８１】
＜大口径変倍光学系のより具体的な実施形態の説明＞
以下、図１に示したような大口径変倍光学系１、すなわち図３に示したような撮像装置３に備えられる大口径変倍光学系１の具体的な構成を、図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００８２】
図４は、実施例１における大口径変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図４（Ａ）は、広角端（ＷＩＤＥ）の場合を示し、図４（Ｂ）は、望遠端（ＴＥＬＥ）の場合を示している。図４において、矢符は、変倍における各レンズ群の移動の様子を概略で示している。以上のような扱いは、以下に示す実施例２〜４にかかるレンズ群の配列を示す断面図である図５ないし図７においても同様である。
【００８３】
図８ないし図１１は、実施例１における変倍光学系の収差図である。図８は、無限遠端の場合における縦収差図であり、図９は、無限遠端の場合における横収差図であり、図１０は、最近接端の場合における縦収差図であり、図１１は、最近接端の場合における横収差図である。これら図８ないし図１１の各図において、その（Ａ）は、広角端（ＷＩＤＥ）の場合を示し、その（Ｂ）は、中間点（ＭＩＤＤＬＥ）の場合を示し、そして、その（Ｃ）は、望遠端（ＴＥＬＥ）の場合を示す。以上のような扱いは、以下に示す実施例２〜４にかかる収差図である図１２〜図１５；図１６〜図１９；図２０〜図２３においても同様である。
【００８４】
実施例１の変倍光学系１Ａは、図４に示すように、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５、Ｇｒ６が物体側から像側へ順に、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇｒ４と、全体として正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇｒ５と、全体として正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇｒ６とからなる正・負・負・負・正・正の６成分ズーム構成であり、変倍時（ズーミングの際）には、図４に示すように、最物体側に配置される第１レンズ群Ｇｒ１および最像側に配置される第６レンズ群Ｇｒ６は、固定され、第２ないし第５レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５は、移動する。光学絞りＳＴは、第６レンズ群Ｇｒ６に含まれおり、後述のレンズＬ１３とレンズＬ１４との間に配置され、固定される。
【００８５】
より詳しくは、実施例１の変倍光学系１Ａは、各レンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ６では各レンズＬが物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
【００８６】
第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１レンズＬ１）と、両凸の正レンズ（第２レンズＬ２）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第３レンズＬ３）とから構成されてなる。
【００８７】
第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第４レンズＬ４）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第５レンズＬ５）とから構成されてなる。第４レンズＬ４と第５レンズＬ５とは、接合レンズである。
【００８８】
第３レンズ群Ｇｒ３は、両凹の負レンズ（第６レンズＬ６）と、両凹の負レンズ（第７レンズＬ７）と、両凸の正レンズ（第８レンズＬ８）とから構成されてなる。第７レンズＬ７と第８レンズＬ８とは、接合レンズである。
【００８９】
第４レンズ群Ｇｒ４は、両凹の負レンズ（第９レンズＬ９）とから構成されてなる。すなわち、第４レンズ群Ｇｒは、第９レンズＬ９の単レンズで構成されてなる。
【００９０】
第５レンズ群Ｇｒ５は、両凸の正レンズ（第１０レンズＬ１０）と、像側に凸の正メニスカスレンズ（第１１レンズＬ１１）と、像側に凸の負メニスカスレンズ（第１２レンズＬ１２）とから構成されてなる。第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２とは、接合レンズである。
【００９１】
第６レンズ群Ｇｒ６は、両凸の正レンズ（第１３レンズＬ１３）と、光学絞りＳＴと、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第１４レンズＬ１４）と、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１５レンズＬ１５）と、両凸の正レンズ（第１６レンズＬ１６）と、像側に凸の正メニスカスレンズ（第１７レンズＬ１７）と、両凹の負レンズ（第１８レンズＬ１８）と、両凸の正レンズ（第１９レンズＬ１９）と、両凸の正レンズ（第２０レンズＬ２０）と、両凹の負レンズ（第２１レンズＬ２１）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第２２レンズＬ２２）とから構成されてなる。第１５レンズＬ１５と第１６レンズＬ１６とは、接合レンズであり、第１７レンズＬ１７と第１８レンズＬ１８とは、接合レンズであり、そして、第２０レンズＬ２０と第２１レンズＬ２１とは、接合レンズである。
【００９２】
光学絞りＳＴは、本実施例では、開口絞りであるが、メカニカルシャッタであってもよい。後述の他の各実施例２〜４も同様である。
【００９３】
そして、第６レンズ群Ｇｒ６の像側には、フィルタとしての平行平板ＦＴを介して撮像素子ＳＲの受光面が配置されている。
【００９４】
図４において、各レンズ面に付されている番号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は、物体側から数えた場合のｉ番目のレンズ面（ただし、レンズの接合面は１つの面として数えるものとする。）である。なお、光学絞りＳＴ、平行平板ＦＴの両面および撮像素子ＳＲの受光面も１つの面として扱っている。このような取り扱いおよび符号の意義は、後述の実施例２ないし実施例４についても同様である（図５ないし図７）。ただし、全く同一のものであるという意味ではなく、例えば、各実施例１〜４の各図４〜図７を通じて、最も物体側に配置されるレンズ面には、同じ符号（ｒ１）が付されているが、これらの曲率などが各実施例１〜４を通じて同一であるという意味ではない。
【００９５】
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸ＡＸに沿って、順に第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２、第３レンズ群Ｇｒ３、第４レンズ群Ｇｒ４、第５レンズ群、第６レンズ群Ｇｒ６（光学絞りＳＴを含む）および平行平板ＦＴを通過し、撮像素子ＳＲの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子ＳＲでは、光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理などが施され、デジタル映像信号として例えばデジタルカメラ等のデジタル機器のメモリに記録されたり、有線あるいは無線の通信によって他のデジタル機器に伝送されたりする。
【００９６】
この実施例１の変倍光学系１Ａでは、広角端（ＷＩＤＥ）から中間点（ＭＩＤＤＬＥ）を経て望遠端（ＴＥＬＥ）への変倍時に、図４に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、単調に増加するように物体側にから像側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３は、単調に増加するように物体側から像側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４は、単調に増加するように物体側から像側へ移動し、第５レンズ群Ｇｒ５は、単調に増加するように物体側から像側へ移動し、そして、第６レンズ群Ｇｒ６は、固定される。したがって、光学絞りＳＴも固定される。
【００９７】
そして、合焦は、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇｒ４を光軸方向に沿って移動させることによって行われる。より具体的には、第４レンズ群Ｇｒ４を構成する単レンズの第９レンズＬ９が、無限遠物体から近距離物体への合焦時に物体側に移動し、これによって合焦が行われる。
【００９８】
また、本実施例では、第６レンズ群Ｇｒ６は、手振れ補正を行うためのレンズ群を含んでいる。より具体的には、この第６レンズ群Ｇｒ６の光学絞りＳＴより像側において、第１４ないし第１６レンズＬ１４〜Ｌ１６は、全体として正の屈折力を有するＡ群を構成し、第１７および第１８レンズＬ１７、Ｌ１８は、全体として負の屈折力を有するＢ群を構成し、第１９ないし第２２レンズＬ１９〜Ｌ２２は、全体として正の屈折力を有するＣ群を構成し、前記Ｂ群を光軸ＡＸに対し垂直な方向に移動することによって手振れ補正が行われる。
【００９９】
実施例１の変倍光学系１Ａにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１００】
数値実施例１
単位  ｍｍ
面データ
面番号          ｒ          ｄ          ｎｄ          νｄ
物面            ∞          ∞
１            49.239        0.95        1.84666        23.78
２            37.499        6.50        1.49700        81.61
３          -522.496        0.30
４            34.795        4.50        1.49700        81.61
５           116.691        0.50
６            55.812        0.95        1.90265        35.70
７            14.403        4.94        1.71369        34.09
８            58.357        2.23
９          -536.318        0.95        1.88318        37.03
１０          29.175        3.68
１１         -39.596        0.95        1.69590        51.11
１２          19.977        3.65        1.84666        23.78
１３         -72.133        2.92
１４         -36.495        0.95        1.75500        52.31
１５         119.823       11.84
１６          60.865        3.03        1.90265        35.70
１７         -41.909        0.89
１８         -31.359        1.77        1.49700        81.61
１９         -21.350        0.95        1.84870        24.09
２０         -52.626        8.90
２１          63.428        2.48        1.75500        52.31
２２         -55.633        1.00
２３（絞り）    ∞          0.80
２４          16.673        2.31        1.77909        48.08
２５          31.105        2.28
２６         237.330        0.96        1.86903        27.60
２７          14.122        3.68        1.49700        81.61
２８         -68.944        3.69
２９        -141.955        3.54        1.84768        23.93
３０         -11.145        1.00        1.81261        33.13
３１          17.727        2.12
３２          63.863        1.68        1.82693        34.52
３３        -124.035        0.50
３４          56.272        4.77        1.70117        38.34
３５         -12.002        1.00        1.90265        35.70
３６         216.646        1.37
３７          21.391        2.10        1.73823        28.26
３８          38.852      14.34
３９            ∞          4.00        1.51680        64.17
４０            ∞          1
像面            ∞
各種データ
ズームレンズ群データ
群        始面      終面      焦点距離
１        １        ５        53.44
２        ６        ８      -112.87
３        ９      １３       -35.12
４      １４      １５       -36.71
５      １６      ２０        48.71
６      ２１      ３８        38.50
Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ
無限遠物体（被写体距離；無限大）
広角端      中間点      望遠端
被写体との距離              ∞          ∞          ∞
第５面と第６面間          0.504       10.654       13.702
第８面と第９面間          2.232        2.092        5.593
第１３面と第１４面間      2.917        3.725        5.577
第１５面と第１６面間     11.840        7.207        1.000
第２０面と第２１面間      8.900        2.715        0.500
近距離物体（被写体距離；最近接）
広角端      中間点      望遠端
被写体との距離          584          884         1084
第５面と第６面間          0.504       10.654       13.702
第８面と第９面間          2.232        2.092        5.593
第１３面と第１４面間      1.517        1.470        1.420
第１５面と第１６面間     13.237        9.470        5.201
第２０面と第２１面間      8.900        2.715        0.500
ズームデータ
ズーム比ｆｔ／ｆｗ  2.73    
広角      中間      望遠
焦点距離        35.81      61.74      97.70
画角（２ω）    33.57      19.85      12.62
ＢＦ             1.04       1.01       0.97
レンズ全長     115.00     115.00     114.98
Ｆナンバー       2.85      2.85       2.85
上記の面データにおいて、面番号は、図４に示した各レンズ面に付した符号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，…）の番号ｉが対応する。
【０１０１】
また、“ｒ”は、各面の曲率半径（単位はｍｍ）、“ｄ”は、無限遠合焦状態での光軸上の各レンズ面の間隔（軸上面間隔）、“ｎｄ”は、各レンズのｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、“νｄ”は、アッベ数をそれぞれ示している。なお、光学絞りＳＴ、平行平面板ＦＴの両面、撮像素子ＳＲの受光面の各面は、平面であるために、それらの曲率半径は、∞（無限大）である。
【０１０２】
以上のような扱いは、以下に示す実施例２〜４にかかるコンストラクションデータにおいても同様である。
【０１０３】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例１の撮像レンズ１Ａにおける各収差を図８ないし図１１に示す。図８および図１０の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）において左から順に、球面収差（正弦条件）（LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION）、非点収差（ASTIGMATISM FIELD CURVER）および歪曲収差（DISTORTION）をそれぞれ示す。球面収差の横軸は、焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、最大入射高で規格化した値で表している。非点収差の横軸は、焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、像高（ＩＭＧ  ＨＴ）をｍｍ単位で表している。歪曲収差の横軸は、実際の像高を理想像高に対する割合（％）で表しており、縦軸は、その像高をｍｍ単位で表している。また、非点収差の図中、破線は、タンジェンシャル（メリディオナル）面、実線は、サジタル（ラディアル）面における結果をそれぞれ表している。球面収差、非点収差および歪曲収差の図は、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）を用いた場合の結果である。
【０１０４】
以上のような扱いは、以下に示す実施例２〜４にかかる縦収差を示す図１２、図１４；図１６、図１８；図２０、図２２においても同様である。
【０１０５】
また、図９および図１１において、左側がタンジェンシャル（メリディオナル）面の場合を示し、右側がサジタル（ラディアル）面の場合を示し、上から順に、中心（光軸ＡＸ）から有効領域端までの長さを１０割とした場合に、１０割位置の場合、８割位置の場合、５割位置の場合、４割位置の場合および中心位置の場合をそれぞれ示す。これら各図の横軸は、主光線に対する入射光線高さをｍｍ単位で表しており、これら各図の縦軸は、像面での主光線からのずれをｍｍ単位で表している。横収差図もｄ線を用いた場合の結果である。
【０１０６】
以上のような扱いは、以下に示す実施例２〜４にかかる横収差を示す図１３、図１５；図１７、図１９；図２１、図２３においても同様である。
【実施例２】
【０１０７】
図５は、実施例２における大口径変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図１２ないし図１５は、実施例２における変倍光学系の収差図である。図１２は、無限遠端の場合における縦収差図であり、図１３は、無限遠端の場合における横収差図であり、図１４は、最近接端の場合における縦収差図であり、図１５は、最近接端の場合における横収差図である。
【０１０８】
実施例２の変倍光学系１Ｂは、図５に示すように、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５、Ｇｒ６が物体側から像側へ順に、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇｒ４と、全体として正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇｒ５と、全体として正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇｒ６とからなる正・負・負・負・正・正の６成分ズーム構成であり、変倍時（ズーミングの際）には、図５に示すように、最物体側に配置される第１レンズ群Ｇｒ１および最像側に配置される第６レンズ群Ｇｒ６は、固定され、第２ないし第５レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５は、移動する。光学絞りＳＴは、第６レンズ群Ｇｒ６に含まれおり、後述のレンズＬ１２とレンズＬ１３との間に配置され、固定される。
【０１０９】
より詳しくは、実施例２の変倍光学系１Ｂは、各レンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ６では各レンズＬが物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
【０１１０】
第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１レンズＬ１）と、両凸の正レンズ（第２レンズＬ２）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第３レンズＬ３）とから構成されてなる。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とは、接合レンズである。
【０１１１】
第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第４レンズＬ４）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第５レンズＬ５）とから構成されてなる。
【０１１２】
第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第６レンズＬ６）と、両凹の負レンズ（第７レンズＬ７）と、両凸の正レンズ（第８レンズＬ８）とから構成されてなる。第７レンズＬ７と第８レンズＬ８とは、接合レンズである。
【０１１３】
第４レンズ群Ｇｒ４は、両凹の負レンズ（第９レンズＬ９）とから構成されてなる。すなわち、第４レンズ群Ｇｒ４は、第９レンズＬ９の単レンズで構成されてなる。
【０１１４】
第５レンズ群Ｇｒ５は、両凸の正レンズ（第１０レンズＬ１０）と、像側に凸の負メニスカスレンズ（第１１レンズＬ１１）ととから構成されてなる。
【０１１５】
第６レンズ群Ｇｒ６は、両凸の正レンズ（第１２レンズＬ１２）と、光学絞りＳＴと、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第１３レンズＬ１３）と、両凹の負レンズ（第１４レンズＬ１４）と、両凸の正レンズ（第１５レンズＬ１５）と、像側に凸の正メニスカスレンズ（第１６レンズＬ１６）と、両凹の負レンズ（第１７レンズＬ１７）と、両凸の正レンズ（第１８レンズＬ１８）と、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１９レンズＬ１９）と、両凸の正レンズ（第２０レンズＬ２０）とから構成されてなる。第１４レンズＬ１４と第１５レンズＬ１５とは、接合レンズであり、そして、第１６レンズＬ１６と第１７レンズＬ１７とは、接合レンズである。
【０１１６】
そして、第６レンズ群Ｇｒ６の像側には、フィルタとしての平行平板ＦＴを介して撮像素子ＳＲの受光面が配置されている。
【０１１７】
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸ＡＸに沿って、順に第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２、第３レンズ群Ｇｒ３、第４レンズ群Ｇｒ４、第５レンズ群Ｇｒ５、第６レンズ群Ｇｒ６（光学絞りＳＴを含む）および平行平板ＦＴを通過し、撮像素子ＳＲの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子ＳＲでは、光学像が電気的な信号に変換され、この電気信号は、上述のように処理される。
【０１１８】
この実施例２の変倍光学系１Ｂでは、広角端（ＷＩＤＥ）から中間点（ＭＩＤＤＬＥ）を経て望遠端（ＴＥＬＥ）への変倍時に、図５に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、単調に増加するように物体側から像側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３は、単調に増加するように物体側から像側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４は、単調に増加するように物体側から像側へ移動し、第５レンズ群Ｇｒ５は、単調に増加するように物体側から像側へ移動し、そして、第６レンズ群Ｇｒ６は、固定される。したがって、光学絞りＳＴも固定される。
【０１１９】
そして、合焦は、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇｒ４を光軸方向に沿って移動させることによって行われる。より具体的には、第４レンズ群Ｇｒ４を構成する単レンズの第９レンズＬ９が、無限遠物体から近距離物体への合焦時に物体側に移動し、これによって合焦が行われる。
【０１２０】
また、本実施例では、第６レンズ群Ｇｒ６は、手振れ補正を行うためのレンズ群を含んでいる。より具体的には、この第６レンズ群Ｇｒ６の光学絞りＳＴより像側において、第１３ないし第１５レンズＬ１３〜Ｌ１５は、全体として正の屈折力を有するＡ群を構成し、第１６および第１７レンズＬ１６、Ｌ１７は、全体として負の屈折力を有するＢ群を構成し、第１８ないし第２０レンズＬ１８〜Ｌ２０は、全体として正の屈折力を有するＣ群を構成し、前記Ｂ群を光軸ＡＸに対し垂直な方向に移動することによって手振れ補正が行われる。
【０１２１】
実施例２の変倍光学系１Ｂにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１２２】
数値実施例２
単位  ｍｍ
面データ
面番号          ｒ          ｄ          ｎｄ          νｄ
物面            ∞          ∞
１            40.880        1.15        1.84410        25.87
２            31.411        0.01        1.51400        42.80
３            31.411        8.90        1.49700        81.61
４          -341.412        0.20
５            27.586        4.68        1.49700        81.61
６            51.135        0.50
７            31.910        1.00        1.83050        38.75
８            15.603        0.61
９            18.329        3.04        1.58398        43.10
１０          41.633        1.83
１１        147.837         0.95        1.77250        49.70
１２          27.945        2.44
１３        -35.584         0.95        1.77250        49.70
１４          16.873        3.24        1.84666        23.82
１５        -229.269        3.05
１６         -34.019        0.95        1.77250        49.70
１７         182.161       12.21
１８          48.822        2.93        1.85967        35.24
１９         -36.838        0.73
２０         -22.152        0.95        1.84666        23.82
２１         -41.555        6.80
２２         101.287        2.67        1.65009        57.31
２３         -29.299        1.00
２４（絞り）    ∞          0.80
２５          21.992        2.25        1.75172        50.69
２６         135.225        1.77
２７         -40.563        0.95        1.85746        25.02
２８         20.431         2.97        1.49700        81.61
２９         -36.480        4.98
３０         -37.055        2.70        1.84666        23.78
３１         -12.312        0.70        1.72342        37.99
３２          26.353        1.58
３３          62.693        1.79        1.72706        28.16
３４         -88.539        0.20
３５          33.865        0.95        1.80945        41.95
３６          18.683        8.57
３７          21.566        4.82        1.55024        51.64
３８        -347.918        0.01
３９            ∞          4.2        1.51680        64.17
４０            ∞          1.01
像面            ∞
各種データ
ズームレンズ群データ
群        始面      終面      焦点距離
１        １        ６        50.95
２        ７      １０      -118.65
３      １１      １５       -27.62
４      １６      １７       -37.04
５      １８      ２１        42.69
６      ２２      ３８        41.71
Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ
無限遠物体（被写体距離；無限大）
広角端      中間点      望遠端
被写体との距離              ∞          ∞          ∞
第６面と第７面間          0.500        9.552       12.316
第１０面と第１１面間      1.827        1.765        4.581
第１５面と第１６面間      3.050        4.084        5.994
第１７面と第１８面間     12.206        7.400        1.000
第２１面と第２２面間      6.798        1.576        0.500
近距離物体（被写体距離；最近接）
広角端      中間点      望遠端
被写体との距離          584          884         1084
第６面と第７面間          0.500        9.552       12.316
第１０面と第１１面間      1.827        1.765        4.581
第１５面と第１６面間      1.585        1.646        1.654
第１７面と第１８面間     13.678        9.842        5.369
第２１面と第２２面間      6.798        1.576        0.500
ズームデータ
ズーム比ｆｔ／ｆｗ  2.73    
広角      中間      望遠
焦点距離        35.76      61.64      97.69
画角（２ω）    33.61      19.88      12.62
ＢＦ             1.01       0.96       1.02
レンズ全長     111.01     111.01     111.02
Ｆナンバー       2.85      2.85       2.85
上記の面データにおいて、面番号は、図５に示した各レンズ面に付した符号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，…）の番号ｉが対応する。
【０１２３】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例２の撮像レンズ１Ｂにおける各収差を図１２ないし図１５に示す。
【実施例３】
【０１２４】
図６は、実施例３における大口径変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図１６ないし図１９は、実施例３における変倍光学系の収差図である。図１６は、無限遠端の場合における縦収差図であり、図１７は、無限遠端の場合における横収差図であり、図１８は、最近接端の場合における縦収差図であり、図１９は、最近接端の場合における横収差図である。
【０１２５】
実施例３の変倍光学系１Ｃは、図６に示すように、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５、Ｇｒ６が物体側から像側へ順に、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇｒ４と、全体として正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇｒ５と、全体として正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇｒ６とからなる正・負・負・負・正・正の６成分ズーム構成であり、変倍時（ズーミングの際）には、図６に示すように、最物体側に配置される第１レンズ群Ｇｒ１および最像側に配置される第６レンズ群Ｇｒ６は、固定され、第２ないし第５レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５は、移動する。光学絞りＳＴは、第６レンズ群Ｇｒ６に含まれおり、後述のレンズＬ１２とレンズＬ１３との間に配置され、固定される。
【０１２６】
より詳しくは、実施例３の変倍光学系１Ｃは、各レンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ６では各レンズＬが物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
【０１２７】
第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１レンズＬ１）と、両凸の正レンズ（第２レンズＬ２）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第３レンズＬ３）とから構成されてなる。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とは、接合レンズである。
【０１２８】
第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第４レンズＬ４）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第５レンズＬ５）とから構成されてなる。
【０１２９】
第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第６レンズＬ６）と、両凹の負レンズ（第７レンズＬ７）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第８レンズＬ８）とから構成されてなる。第７レンズＬ７と第８レンズＬ８とは、接合レンズである。
【０１３０】
第４レンズ群Ｇｒ４は、両凹の負レンズ（第９レンズＬ９）とから構成されてなる。すなわち、第４レンズ群Ｇｒは、第９レンズＬ９の単レンズで構成されてなる。
【０１３１】
第５レンズ群Ｇｒ５は、両凸の正レンズ（第１０レンズＬ１０）と、像側に凸の負メニスカスレンズ（第１１レンズＬ１１）とから構成されてなる。
【０１３２】
第６レンズ群Ｇｒ６は、両凸の正レンズ（第１２レンズＬ１２）と、光学絞りＳＴと、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第１３レンズＬ１３）と、両凹の負レンズ（第１４レンズＬ１４）と、両凸の正レンズ（第１５レンズＬ１５）と、像側に凸の正メニスカスレンズ（第１６レンズＬ１６）と、両凹の負レンズ（第１７レンズＬ１７）と、両凸の正レンズ（第１８レンズＬ１８）と、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１９レンズＬ１９）と、両凸の正レンズ（第２０レンズＬ２０）とから構成されてなる。第１４レンズＬ１４と第１５レンズＬ１５とは、接合レンズであり、そして、第１６レンズＬ１６と第１７レンズＬ１７とは、接合レンズである。
【０１３３】
そして、第６レンズ群Ｇｒ６の像側には、フィルタとしての平行平板ＦＴを介して撮像素子ＳＲの受光面が配置されている。
【０１３４】
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸ＡＸに沿って、順に第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２、第３レンズ群Ｇｒ３、第４レンズ群Ｇｒ４、第５レンズ群Ｇｒ５、第６レンズ群Ｇｒ６（光学絞りＳＴを含む）および平行平板ＦＴを通過し、撮像素子ＳＲの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子ＳＲでは、光学像が電気的な信号に変換され、この電気信号は、上述のように処理される。
【０１３５】
この実施例３の変倍光学系１Ｃでは、広角端（ＷＩＤＥ）から中間点（ＭＩＤＤＬＥ）を経て望遠端（ＴＥＬＥ）への変倍時に、図６に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、単調に増加するように物体側から像側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３は、単調に増加するように物体側から像側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４は、単調に増加するように物体側から像側へ移動し、第５レンズ群Ｇｒ５は、単調に増加するように物体側から像側へ移動し、そして、第６レンズ群Ｇｒ６は、固定される。したがって、光学絞りＳＴも固定される。
【０１３６】
そして、合焦は、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇｒ４を光軸方向に沿って移動させることによって行われる。より具体的には、第４レンズ群Ｇｒ４を構成する単レンズの第９レンズＬ９が、無限遠物体から近距離物体への合焦時に物体側に移動し、これによって合焦が行われる。
【０１３７】
また、本実施例では、第６レンズ群Ｇｒ６は、手振れ補正を行うためのレンズ群を含んでいる。より具体的には、この第６レンズ群Ｇｒ６の光学絞りＳＴより像側において、第１３ないし第１５レンズＬ１３〜Ｌ１５は、全体として正の屈折力を有するＡ群を構成し、第１６および第１７レンズＬ１６、Ｌ１７は、全体として負の屈折力を有するＢ群を構成し、第１８ないし第２０レンズＬ１８〜Ｌ２０は、全体として正の屈折力を有するＣ群を構成し、前記Ｂ群を光軸ＡＸに対し垂直な方向に移動することによって手振れ補正が行われる。
【０１３８】
実施例３の変倍光学系１Ｃにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１３９】
数値実施例３
単位  ｍｍ
面データ
面番号          ｒ          ｄ          ｎｄ          νｄ
物面            ∞          ∞
１            38.321        1.10        1.78472        25.72
２            29.324        0.01        1.51400        42.80
３            29.324        8.30        1.49700        81.61
４         -1115.329        0.20
５            24.535        4.80        1.49700        81.61
６            47.470        0.50
７            27.049        0.80        1.91082        35.25
８            14.560        0.90
９            18.080        3.15        1.65844        50.85
１０          51.020        1.67
１１         177.079        0.80        1.91082        35.25
１２          23.443        2.06
１３        -81.939         0.80        1.77250        49.62
１４          13.360        3.27        1.92286        20.88
１５         140.924        2.93
１６         -22.593        0.90        1.77250        49.62
１７         117.834        9.64
１８          55.530        2.94        1.83400        37.35
１９         -27.981        0.59
２０         -19.407        0.95        1.84666        23.78
２１         -33.086        6.89
２２          68.851        2.82        1.59282        68.62
２３         -26.214        1.00
２４（絞り）    ∞          0.80
２５          24.413        2.07        1.80611        40.73
２６         184.533        1.37
２７         -30.840        0.80        1.84666        23.78
２８          27.715        2.71        1.49700        81.61
２９         -28.223        4.19
３０         -35.188        2.63        1.84666        23.78
３１         -12.048        0.70        1.72342        37.99
３２          25.055        1.57
３３          58.660        1.89        1.68893        31.16
３４         -68.844        2.69
３５          37.718        0.85        1.77250        49.62
３６          20.567        7.50
３７          21.000        5.00        1.51680        64.20
３８        -414.921        0.01
３９            ∞          4.2        1.51680        64.20
４０            ∞          1.00
像面            ∞
各種データ
ズームレンズ群データ
群        始面      終面      焦点距離
１        １        ６        47.03
２        ７      １０      -249.05
３      １１      １５       -25.69
４      １６      １７       -24.47
５      １８      ２１        37.12
６      ２２      ３８        38.08
Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ
無限遠物体（被写体距離；無限大）
広角端      中間点      望遠端
被写体との距離              ∞          ∞          ∞
第６面と第７面間          0.500        8.451       10.322
第１０面と第１１面間      1.668        1.597        4.195
第１５面と第１６面間      2.925        4.080        5.614
第１７面と第１８面間      9.640        6.017        1.000
第２１面と第２２面間      6.891        1.471        0.500
近距離物体（被写体距離；最近接）
広角端      中間点      望遠端
被写体との距離          892          892          892
第６面と第７面間          0.500        8.451       10.322
第１０面と第１１面間      1.668        1.597        4.195
第１５面と第１６面間      2.250        2.356        1.870
第１７面と第１８面間     10.318        7.742        4.763
第２１面と第２２面間      6.891        1.471        0.500
ズームデータ
ズーム比ｆｔ／ｆｗ  2.73    
広角      中間      望遠
焦点距離        35.80      61.71      97.68
画角（２ω）    33.57      19.85      12.62
ＢＦ             1.00      1.00       1.04
レンズ全長     107.01    107.00     107.02
Ｆナンバー       2.85      2.85       2.85
上記の面データにおいて、面番号は、図６に示した各レンズ面に付した符号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，…）の番号ｉが対応する。
【０１４０】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例３の撮像レンズ１Ｃにおける各収差を図１６ないし図１９に示す。
【実施例４】
【０１４１】
図７は、実施例４における大口径変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。図２０ないし図２３は、実施例４における変倍光学系の収差図である。図２０は、無限遠端の場合における縦収差図であり、図２１は、無限遠端の場合における横収差図であり、図２２は、最近接端の場合における縦収差図であり、図２３は、最近接端の場合における横収差図である。
【０１４２】
実施例４の変倍光学系１Ｄは、図７に示すように、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５、Ｇｒ６が物体側から像側へ順に、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇｒ４と、全体として正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇｒ５と、全体として正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇｒ６とからなる正・正・負・負・正・正の６成分ズーム構成であり、変倍時（ズーミングの際）には、図７に示すように、最物体側に配置される第１レンズ群Ｇｒ１および最像側に配置される第６レンズ群Ｇｒ６は、固定され、第２ないし第５レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５は、移動する。光学絞りＳＴは、第６レンズ群Ｇｒ６に含まれおり、後述のレンズＬ１３とレンズＬ１４との間に配置され、固定される。
【０１４３】
より詳しくは、実施例４の変倍光学系１Ｄは、各レンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ６では各レンズＬが物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
【０１４４】
第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１レンズＬ１）と、両凸の正レンズ（第２レンズＬ２）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第３レンズＬ３）とから構成されてなる。
【０１４５】
第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第４レンズＬ４）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第５レンズＬ５）とから構成されてなる。
【０１４６】
第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第６レンズＬ６）と、両凹の負レンズ（第７レンズＬ７）と、両凸の正レンズ（第８レンズＬ８）とから構成されてなる。第７レンズＬ７と第８レンズＬ８とは、接合レンズである。
【０１４７】
第４レンズ群Ｇｒ４は、両凹の負レンズ（第９レンズＬ９）とから構成されてなる。すなわち、第４レンズ群Ｇｒは、第９レンズＬ９の単レンズで構成されてなる。
【０１４８】
第５レンズ群Ｇｒ５は、両凸の正レンズ（第１０レンズＬ１０）と、像側に凸の正メニスカスレンズ（第１１レンズＬ１１）と像側に凸の負メニスカスレンズ（第１２レンズＬ１２）とから構成されてなる。第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２とは、接合レンズである。
【０１４９】
第６レンズ群Ｇｒ６は、両凸の正レンズ（第１３レンズＬ１３）と、光学絞りＳＴと、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第１４レンズＬ１４）と、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１５レンズＬ１５）と、両凸の正レンズ（第１６レンズＬ１６）と、像側に凸の正メニスカスレンズ（第１７レンズＬ１７）と、両凹の負レンズ（第１８レンズＬ１８）と、両凸の正レンズ（第１９レンズＬ１９）と、両凸の正レンズ（第２０レンズＬ２０）と、両凹の負レンズ（第２１レンズＬ２１）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第２２レンズＬ２２）とから構成されてなる。第１５レンズＬ１５と第１６レンズＬ１６とは、接合レンズであり、第１７レンズＬ１７と第１８レンズＬ１８とは、接合レンズであり、そして、第２０レンズＬ２０と第２１レンズＬ２１とは、接合レンズである。
【０１５０】
そして、第６レンズ群Ｇｒ６の像側には、フィルタとしての平行平板ＦＴを介して撮像素子ＳＲの受光面が配置されている。
【０１５１】
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸ＡＸに沿って、順に第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２、第３レンズ群Ｇｒ３、第４レンズ群Ｇｒ４、第５レンズ群Ｇｒ５、第６レンズ群Ｇｒ６（光学絞りＳＴを含む）および平行平板ＦＴを通過し、撮像素子ＳＲの受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子ＳＲでは、光学像が電気的な信号に変換され、この電気信号は、上述のように処理される。
【０１５２】
この実施例４の変倍光学系１Ｄでは、広角端（ＷＩＤＥ）から中間点（ＭＩＤＤＬＥ）を経て望遠端（ＴＥＬＥ）への変倍時に、図７に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、単調に増加するように物体側から像側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３は、単調に増加するように物体側から像側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４は、単調に増加するように物体側から像側へ移動し、第５レンズ群Ｇｒ５は、単調に増加するように物体側から像側へ移動し、そして、第６レンズ群Ｇｒ６は、固定される。したがって、光学絞りＳＴも固定される。
【０１５３】
そして、合焦は、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇｒ４を光軸方向に沿って移動させることによって行われる。より具体的には、第４レンズ群Ｇｒ４を構成する単レンズの第９レンズＬ９が、無限遠物体から近距離物体への合焦時に物体側に移動し、これによって合焦が行われる。
【０１５４】
また、本実施例では、第６レンズ群Ｇｒ６は、手振れ補正を行うためのレンズ群を含んでいる。より具体的には、この第６レンズ群Ｇｒ６の光学絞りＳＴより像側において、第１４ないし第１６レンズＬ１４〜Ｌ１６は、全体として正の屈折力を有するＡ群を構成し、第１７および第１８レンズＬ１７、Ｌ１８は、全体として負の屈折力を有するＢ群を構成し、第１９ないし第２２レンズＬ１９〜Ｌ２２は、全体として正の屈折力を有するＣ群を構成し、前記Ｂ群を光軸ＡＸに対し垂直な方向に移動することによって手振れ補正が行われる。
【０１５５】
実施例４の変倍光学系１Ｄにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１５６】
数値実施例４
単位  ｍｍ
面データ
面番号          ｒ          ｄ          ｎｄ          νｄ
物面            ∞          ∞
１            46.334        0.95        1.85146        24.88
２            36.542        6.53        1.49700        81.61
３          -832.871        0.30
４            36.654        3.38        1.49700        81.61
５            71.699        0.70
６            46.790        0.95        1.90265        35.70
７            16.668        4.84        1.69283        41.93
８           115.482        1.68
９          1422.396        0.95        1.80196        44.84
１０          23.580        3.85
１１         -48.640        0.95        1.71951        51.61
１２          17.555        3.50        1.84666        23.78
１３        -171.899        5.42
１４         -34.491        0.95        1.75500        52.31
１５         154.488       11.17
１６          69.009        2.99        1.90265        35.70
１７         -38.198        0.65
１８         -33.526        1.96        1.49700        81.61
１９         -20.476        0.95        1.84666        23.78
２０         -59.056        9.14
２１          56.431        2.44        1.75500        52.31
２２         -63.438        1.00
２３（絞り）    ∞          0.80
２４          16.488        2.53        1.79694        45.50
２５          29.719        2.29
２６          92.447        1.05        1.87693        29.20
２７          12.777        3.69        1.49700        81.61
２８        -109.589        3.52
２９        -164.402        3.56        1.86123        26.16
３０         -10.990        1.00        1.82703        34.76
３１          17.949        2.08
３２          62.133        1.79        1.79898        40.30
３３         -90.024        0.50
３４          58.931        4.83        1.70952        35.38
３５         -11.777        1.00        1.90265        35.70
３６         193.771        0.27
３７          20.936        1.92        1.75815        26.95
３８          34.744       14.92
３９            ∞          4.2        1.51680        64.17
４０            ∞          1
像面            ∞
各種データ
ズームレンズ群データ
群        始面      終面      焦点距離
１        １        ５        62.59
２        ６        ８       999.99
３        ９      １３       -28.03
４      １４      １５       -37.27
５      １６      ２０        51.36
６      ２１      ３８        36.02
Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ
無限遠物体（被写体距離；無限大）
広角端      中間点      望遠端
被写体との距離              ∞          ∞          ∞
第５面と第６面間          0.703       12.291       13.664
第８面と第９面間          1.679        2.137        6.946
第１３面と第１４面間      5.416        3.919        5.974
第１５面と第１６面間     11.169        7.358        1.000
第２０面と第２１面間      9.139        2.401        0.500
近距離物体（被写体距離；最近接）
広角端      中間点      望遠端
被写体との距離          584          884         1084
第５面と第６面間          0.703       12.291       13.664
第８面と第９面間          1.679        2.137        6.946
第１３面と第１４面間      3.971        1.791        1.707
第１５面と第１６面間     12.609        9.500        5.304
第２０面と第２１面間      9.139        2.401        0.500
ズームデータ
ズーム比ｆｔ／ｆｗ  2.73    
広角      中間      望遠
焦点距離        35.81      61.72      97.70
画角（２ω）    33.57      19.85      12.62
ＢＦ             1.04      1.00       0.98
レンズ全長     115.00     115.00     114.98
Ｆナンバー       2.85      2.85       2.85
上記の面データにおいて、面番号は、図７に示した各レンズ面に付した符号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，…）の番号ｉが対応する。
【０１５７】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例４の撮像レンズ１Ｄにおける各収差を図２０ないし図２３に示す。
【０１５８】
上記に列挙した実施例１〜４の大口径変倍光学系１Ａ〜１Ｄに、上述した条件式（１）〜（８）を当てはめた場合のそれぞれの数値を、表１に示す。
【０１５９】
【表１】
2013003384.tif 000003
【０１６０】
以上、説明したように、上記実施例１〜４における変倍光学系１Ａ〜１Ｄは、上述の要件を満足している結果、合焦の際に移動する光学系のより軽量化を達成することができる。
【０１６１】
例えば、５Ｍピクセル、８Ｍピクセルおよび１０Ｍピクセル等のクラス（グレード）の高画素な撮像素子１９は、撮像素子１９のサイズが一定の場合には画素ピッチが短くなるため（画素面積が狭くなるため）、大口径変倍光学系１は、この画素ピッチに応じた解像度が必要となり、その所要の解像度で例えばＭＴＦで大口径変倍光学系１を評価した場合に例えば仕様等によって規定された所定の範囲内に諸収差を抑える必要があるが、上記実施例１〜４における大口径変倍光学系１Ａ〜１Ｄは、各収差図に示す通り、所定の範囲内で諸収差が抑えられている。
【０１６２】
なお、上記実施例１〜４では、連続的に変倍する変倍光学系１Ａ〜１Ｄを示しているが、よりコンパクト化するために、同一の光学構成での２焦点切り換えの大口径変倍光学系１であってもよい。
【０１６３】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【０１６４】
ＡＸ  光軸
１、１Ａ〜１Ｄ  大口径変倍光学系
１１、Ｇｒ１  第１レンズ群
１２、Ｇｒ２  第２レンズ群
１３、Ｇｒ３  第３レンズ群
１４、Ｇｒ４  第４レンズ群
１５、Ｇｒ５  第５レンズ群
１６、Ｇｒ６  第６レンズ群
１９、ＳＲ  撮像素子
３  撮像装置
【図１】
2013003384.tif 000004
【図２】
2013003384.tif 000005
【図３】
2013003384.tif 000006
【図４】
2013003384.tif 000007
【図５】
2013003384.tif 000008
【図６】
2013003384.tif 000009
【図７】
2013003384.tif 000010
【図８】
2013003384.tif 000011
【図９】
2013003384.tif 000012
【図１０】
2013003384.tif 000013
【図１１】
2013003384.tif 000014
【図１２】
2013003384.tif 000015
【図１３】
2013003384.tif 000016
【図１４】
2013003384.tif 000017
【図１５】
2013003384.tif 000018
【図１６】
2013003384.tif 000019
【図１７】
2013003384.tif 000020
【図１８】
2013003384.tif 000021
【図１９】
2013003384.tif 000022
【図２０】
2013003384.tif 000023
【図２１】
2013003384.tif 000024
【図２２】
2013003384.tif 000025
【図２３】
2013003384.tif 000026