特開 2023-90116 結像光学系

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023090116

(43)【公開日】2023-06-29

(54)【発明の名称】結像光学系

(51)【国際特許分類】

   G02B 15/20 20060101AFI20230622BHJP

   G02B 13/18 20060101ALN20230622BHJP

【ＦＩ】

G02B15/20

G02B13/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021204904

(22)【出願日】2021-12-17

(71)【出願人】

【識別番号】000131326

【氏名又は名称】株式会社シグマ

(72)【発明者】

【氏名】池田 圭吾

【テーマコード（参考）】

2H087

【Ｆターム（参考）】

2H087KA01

2H087MA14

2H087MA16

2H087MA17

2H087MA19

2H087PA15

2H087PA16

2H087PA19

2H087PA20

2H087PB19

2H087PB20

2H087QA02

2H087QA07

2H087QA17

2H087QA21

2H087QA25

2H087QA37

2H087QA41

2H087QA42

2H087QA45

2H087RA04

2H087RA05

2H087RA12

2H087RA13

2H087RA32

2H087RA44

2H087SA57

2H087SA62

2H087SA63

2H087SA64

2H087SA65

2H087SA75

2H087SA76

2H087SB04

2H087SB13

2H087SB14

2H087SB22

2H087SB24

2H087SB32

2H087SB35

2H087SB37

2H087SB43

2H087SB45

2H087SB46

2H087SB47

2H087UA06

(57)【要約】

【課題】ズーム全域で開放Ｆ値が小さく小型な結像光学系を提供する。
【解決手段】物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、複数の負の屈折力を有するレンズ群からなり全体として負の屈折力を有する前側レンズ群ＧＦ、正の屈折力を有する後側レンズ群ＧＲからなり、後側レンズ群ＧＲは最も像面側に配置された最終レンズ群ＧＬを有し、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と前側レンズ群ＧＦの間隔が増大し、前側レンズ群ＧＦと後側レンズ群ＧＲの間隔が縮小し、第１レンズ群Ｇ１が物体側に移動し、最終レンズ群ＧＬが像面に対して固定されており、第１レンズ群Ｇ１は少なくとも１枚の負レンズを有し、所定の条件式を満足する結像光学系。

【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、複数の負の屈折力を有するレンズ群からなり全体として負の屈折力を有する前側レンズ群ＧＦ、正の屈折力を有する後側レンズ群ＧＲからなり、前記後側レンズ群ＧＲは最も像面側に配置された最終レンズ群ＧＬを有し、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群Ｇ１と前記前側レンズ群ＧＦの間隔が増大し、前記前側レンズ群ＧＦと前記後側レンズ群ＧＲの間隔が縮小し、前記第１レンズ群Ｇ１が物体側に移動し、前記最終レンズ群ＧＬが像面に対して固定されており、前記第１レンズ群Ｇ１は少なくとも１枚の負レンズを有し、以下に示す条件式を満足することを特徴とする結像光学系。
（１）０．５０＜ｆ１／ｆＴ＜１．２０
（２）１．２０＜｜ｆ１ｎ｜／ｆ１＜３．５０
（３）２．００＜ＦｎｏＴ×（ＬＴＴ／ｆＴ）＜４．２０
但し、
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆＴ：望遠端における結像光学系の無限遠合焦時の焦点距離
ｆ１ｎ：第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズのうち、少なくとも１枚の焦点距離
ＬＴＴ：望遠端における結像光学系の光学全長
ＦｎｏＴ：望遠端における結像光学系の無限遠合焦時の開放Ｆ値

【請求項2】

前記後側レンズ群ＧＲは、最も物体側に正の屈折力を有する物体側レンズ群ＧＯを有し、前記物体側レンズ群ＧＯよりも像面側に、無限遠物体から近距離物体への合焦において光軸に沿って移動する合焦レンズ群ＧＦｃｓを少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。

【請求項3】

前記前側レンズ群ＧＦは正レンズを有し、そのうち最も物体側に位置する正レンズが以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の結像光学系。
（４）ＰｇＦＦｐ＋０．００２２×νｄＦｐ＜０．６７７
但し、
ＰｇＦＦｐ：前側レンズ群ＧＦの有する正レンズのうち、最も物体側に位置する正レンズのｇ線とＦ線に関する部分分散比
νｄＦｐ：前側レンズ群ＧＦの有する正レンズのうち、最も物体側に位置する正レンズのｄ線に関するアッベ数

【請求項4】

前記第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズのうち、少なくとも１枚の負レンズが以下に示す条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の結像光学系。
（５）νｄ１ｎ＜５０．０
（６）ＰｇＦ１ｎ＋０．００２４×νｄ１ｎ＜０．６７５
但し、
νｄ１ｎ：第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズのうち、前記少なくとも１枚のｄ線に関するアッベ数
ＰｇＦ１ｎ：第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズのうち、前記少なくとも１枚のｇ線とＦ線に関する部分分散比

【請求項5】

前記最終レンズ群ＧＬは負レンズを有し、そのうち少なくとも１枚の負レンズが以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の結像光学系。
（７）ＰｇＦＬｎ＋０．００２１×νｄＬｎ＞０．６６０
但し、
ＰｇＦＬｎ：最終レンズ群ＧＬが有する負レンズのうち、前記少なくとも１枚の負レンズのｇ線とＦ線に関する部分分散比
νｄＬｎ：最終レンズ群ＧＬが有する負レンズのうち、前記少なくとも１枚の負レンズのｄ線に関するアッベ数

【請求項6】

前記後側レンズ群ＧＲは開口絞りＳを有し、前記開口絞りＳは広角端から望遠端への変倍に際して像面に対して固定されており、前記開口絞りＳよりも像側に位置するレンズ群のうち、広角端から望遠端への変倍に際して光軸に沿って移動するすべてのレンズ群は無限遠物体から近距離物体への合焦に際して光軸に沿って移動する前記合焦レンズ群ＧＦｃｓであることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の結像光学系。

【請求項7】

以下に示す条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の結像光学系。
（８）Ｌ１／ＬＴＷ＜０．１４
但し、
Ｌ１：第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上での長さ
ＬＴＷ：広角端における結像光学系の光学全長

【請求項8】

以下に示す条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の結像光学系。
（９）ＢＦ／Ｙｍａｘ＜２．００
但し、
ＢＦ：結像光学系におけるバックフォーカス
Ｙｍａｘ：結像光学系における最大像高

【請求項9】

以下に示す条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の結像光学系。
（１０）－１．００＜ＢＲＷ＜－０．４５
但し、
ＢＲＷ：後側レンズ群ＧＲの広角端における横倍率

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はデジタルカメラ、ビデオカメラなどに用いられる撮影レンズに好適な結像光学系に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、結像光学系と撮像素子の間に配置され、光線をファインダー光学系に導くクイックリターンミラーを廃した、所謂ミラーレスカメラが普及している。ミラーレスカメラはミラーを廃したことにより筐体が小型化されているため、それに伴い結像光学系の小型化が求められている。また、ズーム全域で開放Ｆ値の小さい大口径ズームレンズが求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－０７６８３０

【特許文献2】特許第６７７９９３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、開放Ｆ値が２．８程度と明るく、変倍に際し最も物体側のレンズ群が像面に対して固定されたポジティブリード型のズームレンズが開示されている。光学全長が変化しないことにより利便性や堅牢性が高いが、結像光学系のサイズが大きいという問題がある。特許文献２では、開放Ｆ値が２．８程度と明るく、広角端における光学全長が短縮されたポジティブリード型のズームレンズが開示されている。しかし、開口絞りよりも像側に、変倍に際し移動する径が大きいレンズ群が多く配置されているため、変倍に要する機構が大型化し、鏡筒の径方向のサイズが大きいという問題がある。

【0005】

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ズーム全域で開放Ｆ値が小さく小型な結像光学系を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するため、本発明の結像光学系に係る第１の発明は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、複数の負の屈折力を有するレンズ群からなり全体として負の屈折力を有する前側レンズ群ＧＦ、正の屈折力を有する後側レンズ群ＧＲからなり、前記後側レンズ群ＧＲは最も像面側に配置された最終レンズ群ＧＬを有し、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群Ｇ１と前記前側レンズ群ＧＦの間隔が増大し、前記前側レンズ群ＧＦと前記後側レンズ群ＧＲの間隔が縮小し、前記第１レンズ群Ｇ１が物体側に移動し、前記最終レンズ群ＧＬが像面に対して固定されており、前記第１レンズ群Ｇ１は少なくとも１枚の負レンズを有し、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
（１）０．５０＜ｆ１／ｆＴ＜１．２０
（２）１．２０＜｜ｆ１ｎ｜／ｆ１＜３．５０
（３）２．００＜ＦｎｏＴ×（ＬＴＴ／ｆＴ）＜４．２０
但し、
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆＴ：望遠端における結像光学系の無限遠合焦時の焦点距離
ｆ１ｎ：第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズのうち、少なくとも１枚の焦点距離
ＬＴＴ：望遠端における結像光学系の光学全長
ＦｎｏＴ：望遠端における結像光学系の無限遠合焦時の開放Ｆ値

【0007】

本発明の結像光学系に係る第２の発明は、前記後側レンズ群ＧＲは、最も物体側に正の屈折力を有する物体側レンズ群ＧＯを有し、前記物体側レンズ群ＧＯよりも像面側に、無限遠物体から近距離物体への合焦において光軸に沿って移動する合焦レンズ群ＧＦｃｓを少なくとも１つ有することを特徴とする。

【0008】

本発明の結像光学系に係る第３の発明は、前記前側レンズ群ＧＦは正レンズを有し、そのうち最も物体側に位置する正レンズが以下の条件式を満足することを特徴とする。
（４）ＰｇＦＦｐ＋０．００２２×νｄＦｐ＜０．６７７
但し、
ＰｇＦＦｐ：前側レンズ群ＧＦの有する正レンズのうち、最も物体側に位置する正レンズのｇ線とＦ線に関する部分分散比
νｄＦｐ：側レンズ群ＧＦの有する正レンズのうち、最も物体側に位置する正レンズのｄ線に関するアッベ数

【0009】

本発明の結像光学系に係る第４の発明は、前記第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズのうち、少なくとも１枚の負レンズが以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
（５）νｄ１ｎ＜５０．０
（６）ＰｇＦ１ｎ＋０．００２４×νｄ１ｎ＜０．６７５
但し、
νｄ１ｎ：第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズのうち、前記少なくとも１枚のｄ線に関するアッベ数
ＰｇＦ１ｎ：第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズのうち、前記少なくとも１枚のｇ線とＦ線に関する部分分散比

【0010】

本発明の結像光学系に係る第５の発明は、前記最終レンズ群ＧＬは負レンズを有し、そのうち少なくとも１枚の負レンズが以下の条件式を満足することを特徴とする。
（７）ＰｇＦＬｎ＋０．００２１×νｄＬｎ＞０．６６０
但し、
ＰｇＦＬｎ：最終レンズ群ＧＬが有する負レンズのうち、前記少なくとも１枚の負レンズのｇ線とＦ線に関する部分分散比
νｄＬｎ：最終レンズ群ＧＬが有する負レンズのうち、前記少なくとも１枚の負レンズのｄ線に関するアッベ数

【0011】

本発明の結像光学系に係る第６の発明は、前記後側レンズ群ＧＲは開口絞りＳを有し、前記開口絞りＳは広角端から望遠端への変倍に際して像面に対して固定されており、前記開口絞りＳよりも像側に位置するレンズ群のうち、広角端から望遠端への変倍に際して光軸に沿って移動するすべてのレンズ群は無限遠物体から近距離物体への合焦に際して光軸に沿って移動する前記合焦レンズ群ＧＦｃｓであることを特徴とする。

【0012】

本発明の結像光学系に係る第７の発明は、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
（８）Ｌ１／ＬＴＷ＜０．１４
但し、
Ｌ１：第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上での長さ
ＬＴＷ：広角端における結像光学系の光学全長

【0013】

本発明の結像光学系に係る第８の発明は、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
（９）ＢＦ／Ｙｍａｘ＜２．００
但し、
ＢＦ：結像光学系におけるバックフォーカス
Ｙｍａｘ：結像光学系における最大像高

【0014】

本発明の結像光学系に係る第９の発明は、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
（１０）－１．００＜ＢＲＷ＜－０．４５
但し、
ＢＲＷ：後側レンズ群ＧＲの広角端における横倍率

【発明の効果】

【0015】

本発明により、ズーム全域で開放Ｆ値が小さく小型な結像光学系を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の結像光学系の実施例１に係る広角端での撮影距離無限遠におけるレンズ構成図である。

【図2】実施例１の結像光学系の広角端での撮影距離無限遠における縦収差図である。

【図3】実施例１の結像光学系の広角端での撮影距離無限遠における横収差図である。

【図4】実施例１の結像光学系の広角端での撮影距離２１１５ｍｍにおける縦収差図である。

【図5】実施例１の結像光学系の広角端での撮影距離２１１５ｍｍにおける横収差図である。

【図6】実施例１の結像光学系のズーム中間での撮影距離無限遠における縦収差図である。

【図7】実施例１の結像光学系のズーム中間での撮影距離無限遠における横収差図である。

【図8】実施例１の結像光学系のズーム中間での撮影距離３４５８ｍｍにおける縦収差図である。

【図9】実施例１の結像光学系のズーム中間での撮影距離３４５８ｍｍにおける横収差図である。

【図10】実施例１の結像光学系の望遠端での撮影距離無限遠における縦収差図である。

【図11】実施例１の結像光学系の望遠端での撮影距離無限遠における横収差図である。

【図12】実施例１の結像光学系の望遠端での撮影距離５５０４ｍｍにおける縦収差図である。

【図13】実施例１の結像光学系の望遠端での撮影距離５５０４ｍｍにおける横収差図である。

【図14】本発明の結像光学系の実施例２に係る広角端での撮影距離無限遠におけるレンズ構成図である。

【図15】実施例２の結像光学系の広角端での撮影距離無限遠における縦収差図である。

【図16】実施例２の結像光学系の広角端での撮影距離無限遠における横収差図である。

【図17】実施例２の結像光学系の広角端での撮影距離３０１５ｍｍにおける縦収差図である。

【図18】実施例２の結像光学系の広角端での撮影距離３０１５ｍｍにおける横収差図である。

【図19】実施例２の結像光学系のズーム中間での撮影距離無限遠における縦収差図である。

【図20】実施例２の結像光学系のズーム中間での撮影距離無限遠における横収差図である。

【図21】実施例２の結像光学系のズーム中間での撮影距離４９４２ｍｍにおける縦収差図である。

【図22】実施例２の結像光学系のズーム中間での撮影距離４９４２ｍｍにおける横収差図である。

【図23】実施例２の結像光学系の望遠端での撮影距離無限遠における縦収差図である。

【図24】実施例２の結像光学系の望遠端での撮影距離無限遠における横収差図である。

【図25】実施例２の結像光学系の望遠端での撮影距離７７８４ｍｍにおける縦収差図である。

【図26】実施例２の結像光学系の望遠端での撮影距離７７８４ｍｍにおける横収差図である。

【図27】本発明の結像光学系の実施例３に係る広角端での撮影距離無限遠におけるレンズ構成図である。

【図28】実施例３の結像光学系の広角端での撮影距離無限遠における縦収差図である。

【図29】実施例３の結像光学系の広角端での撮影距離無限遠における横収差図である。

【図30】実施例３の結像光学系の広角端での撮影距離３００８ｍｍにおける縦収差図である。

【図31】実施例３の結像光学系の広角端での撮影距離３００８ｍｍにおける横収差図である。

【図32】実施例３の結像光学系のズーム中間での撮影距離無限遠における縦収差図である。

【図33】実施例３の結像光学系のズーム中間での撮影距離無限遠における横収差図である。

【図34】実施例３の結像光学系のズーム中間での撮影距離４９４４ｍｍにおける縦収差図である。

【図35】実施例３の結像光学系のズーム中間での撮影距離４９４４ｍｍにおける横収差図である。

【図36】実施例３の結像光学系の望遠端での撮影距離無限遠における縦収差図である。

【図37】実施例３の結像光学系の望遠端での撮影距離無限遠における横収差図である。

【図38】実施例３の結像光学系の望遠端での撮影距離７８０８ｍｍにおける縦収差図である。

【図39】実施例３の結像光学系の望遠端での撮影距離７８０８ｍｍにおける横収差図である。

【図40】本発明の結像光学系の実施例４に係る広角端での撮影距離無限遠におけるレンズ構成図である。

【図41】実施例４の結像光学系の広角端での撮影距離無限遠における縦収差図である。

【図42】実施例４の結像光学系の広角端での撮影距離無限遠における横収差図である。

【図43】実施例４の結像光学系の広角端での撮影距離３０００ｍｍにおける縦収差図である。

【図44】実施例４の結像光学系の広角端での撮影距離３０００ｍｍにおける横収差図である。

【図45】実施例４の結像光学系のズーム中間での撮影距離無限遠における縦収差図である。

【図46】実施例４の結像光学系のズーム中間での撮影距離無限遠における横収差図である。

【図47】実施例４の結像光学系のズーム中間での撮影距離４９６０ｍｍにおける縦収差図である。

【図48】実施例４の結像光学系のズーム中間での撮影距離４９６０ｍｍにおける横収差図である。

【図49】実施例４の結像光学系の望遠端での撮影距離無限遠における縦収差図である。

【図50】実施例４の結像光学系の望遠端での撮影距離無限遠における横収差図である。

【図51】実施例４の結像光学系の望遠端での撮影距離７８３０ｍｍにおける縦収差図である。

【図52】実施例４の結像光学系の望遠端での撮影距離７８３０ｍｍにおける横収差図である。

【図53】本発明の結像光学系の実施例５に係る広角端での撮影距離無限遠におけるレンズ構成図である。

【図54】実施例５の結像光学系の広角端での撮影距離無限遠における縦収差図である。

【図55】実施例５の結像光学系の広角端での撮影距離無限遠における横収差図である。

【図56】実施例５の結像光学系の広角端での撮影距離３０１７ｍｍにおける縦収差図である。

【図57】実施例５の結像光学系の広角端での撮影距離３０１７ｍｍにおける横収差図である。

【図58】実施例５の結像光学系のズーム中間での撮影距離無限遠における縦収差図である。

【図59】実施例５の結像光学系のズーム中間での撮影距離無限遠における横収差図である。

【図60】実施例５の結像光学系のズーム中間での撮影距離４９５１ｍｍにおける縦収差図である。

【図61】実施例５の結像光学系のズーム中間での撮影距離４９５１ｍｍにおける横収差図である。

【図62】実施例５の結像光学系の望遠端での撮影距離無限遠における縦収差図である。

【図63】実施例５の結像光学系の望遠端での撮影距離無限遠における横収差図である。

【図64】実施例５の結像光学系の望遠端での撮影距離７８６７ｍｍにおける縦収差図である。

【図65】実施例５の結像光学系の望遠端での撮影距離７８６７ｍｍにおける横収差図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態について説明する。尚、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、及びＣ線（波長６５６．３ｎｍ）に対する屈折率を、それぞれｎｇ、ｎＦ、ｎｄ、ｎＣとした時、アッベ数νｄ、及び部分分散比ＰｇＦは以下の式で表される。
νｄ＝（ｎｄ－１）／（ｎＦ－ｎＣ）
ＰｇＦ＝（ｎｇ－ｎＦ）／（ｎＦ－ｎＣ）

【0018】

本発明の結像光学系は図１、図１４、図２７、図４０、図５３からわかるように、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、複数の負の屈折力を有するレンズ群からなり全体として負の屈折力を有する前側レンズ群ＧＦ、正の屈折力を有する後側レンズ群ＧＲからなり、後側レンズ群ＧＲは最も像面側に配置された最終レンズ群ＧＬを有し、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と前側レンズ群ＧＦの間隔が増大し、前側レンズ群ＧＦと後側レンズ群ＧＲの間隔が縮小し、第１レンズ群Ｇ１が物体側に移動し、最終レンズ群ＧＬが像面に対して固定されており、第１レンズ群Ｇ１は少なくとも１枚の負レンズを有し、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
（１）０．５０＜ｆ１／ｆＴ＜１．２０
（２）１．２０＜｜ｆ１ｎ｜／ｆ１＜３．５０
（３）２．００＜ＦｎｏＴ×（ＬＴＴ／ｆＴ）＜４．２０
但し、
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆＴ：望遠端における結像光学系の無限遠合焦時の焦点距離
ｆ１ｎ：第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズのうち、少なくとも１枚の焦点距離
ＬＴＴ：望遠端における結像光学系の光学全長
ＦｎｏＴ：望遠端における結像光学系の無限遠合焦時の開放Ｆ値

【0019】

結像光学系において、最も物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する前側レンズ群ＧＦ、正の屈折力を有する後側レンズ群ＧＲを配置し、広角端においては第１レンズ群Ｇ１と前側レンズ群ＧＦを接近させることで、物体側に合成屈折力が負のレンズ群を配置したレトロフォーカス型のレンズ配置とし、周辺光量比の確保を行っている。また、望遠端においては第１レンズ群Ｇ１と前側レンズ群ＧＦの間隔を増大させ、前側レンズ群ＧＦと後側レンズ群ＧＲの間隔を縮小することで、テレフォト型のレンズ配置とし、望遠端での光学全長の短縮及び周辺光量比の確保を行っている。広角端から望遠端への変倍に際し第１レンズ群Ｇ１を物体側に移動するように構成し、広角端において、特許文献１のような変倍の際に第１レンズ群Ｇ１が固定のズームと比較して前側レンズ群ＧＦと後側レンズ群ＧＲの間隔を小さくなるように構成している。これにより、大口径化と広角端および望遠端での光学全長の短縮を達成している。

【0020】

さらに、最終レンズ群ＧＬを固定することにより、変倍に要する機構を単純化し、鏡筒の小型化を達成している。

【0021】

また、負の屈折力を有する前側レンズ群ＧＦが複数の負の屈折力を有するレンズ群からなることで、変倍時の収差変動、特に像面湾曲の変動を抑制することが可能となる。

【0022】

さらに、特に広角端において周辺光束の通過する径が高くなる物体側に位置するレンズ群では周辺光束に対する収差を補正し、中心光束の通過する径が高くなる像面側に位置するレンズ群では中心光束に対する収差を補正するよう構成することが可能となる。

【0023】

条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ１と望遠端での結像光学系の焦点距離の比を規定するものであり、これにより小型化と諸収差の補正を両立させている。

【0024】

条件式（１）の上限値を超えて第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱くなると、第１レンズ群Ｇ１の変倍時の移動量が増えるため、移動に必要な機構が増え鏡筒の大型化を招く。また、望遠端での光学全長が長くなることで、望遠端における周辺光量比の確保が困難となり、周辺光量比を確保するためには第１レンズ群Ｇ１の径を高くする必要があるため結像光学系の大型化を招く。

【0025】

条件式（１）下限を超え、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が強くなると、第１レンズ群Ｇ１で発生する球面収差や非点収差を抑えるのが困難となる。

【0026】

尚、条件式（１）について、望ましくはその下限値を０．６０に、また上限値を０．８８に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0027】

条件式（２）は、第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズのうち、少なくとも１枚の負レンズの焦点距離と第１レンズ群Ｇ１の焦点距離の比を規定するものであり、これにより光学系の小型化と諸収差の補正を両立させている。

【0028】

条件式（２）の上限を超え、第１レンズ群Ｇ１に含まれる負レンズの屈折力が小さくなると、結像光学系における第１レンズ群Ｇ１での諸収差の補正効果、特に望遠端での倍率色収差補正効果が小さくなり好ましくない。

【0029】

条件式（２）の下限を超え、第１レンズ群Ｇ１に含まれる負レンズの屈折力が大きくなると、第１レンズ群Ｇ１を構成する各レンズの屈折力が大きくなり、第１レンズ群Ｇ１の大型化を招くため好ましくない。

【0030】

尚、条件式（２）について、望ましくはその下限値を１．４５に、また上限値を２．７０に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0031】

条件式（３）は、結像光学系の望遠端での望遠比と望遠端での開放Ｆ値との積を規定することにより、結像光学系の明るさの確保と、小型化と、諸収差の補正とを成立させている。

【0032】

一般に、光学系のＦ値が小さくなるほど、光学系内を通過する軸上光線が高くなる。このような状況で諸収差を補正するには、光学系の全長を大きくして、光学系内の各面への入射光線を緩くすることが有効であるが、小型化と両立させるためには、望遠端の焦点距離とＦ値に応じて全長を適切に設定する必要がある。

【0033】

条件式（３）の上限を超え、望遠端での望遠比とＦ値との積が大きくなると、全系で発生する諸収差は抑えやすくなるが、光学系の全長が大きくなる。または、望遠端でのＦ値が大きくなり、明るい光学系を達成するのが困難となる。

【0034】

条件式（３）の下限を超え、望遠端での望遠比とＦ値との積が小さくなると、全長は小さく抑えられるが、光学系内での光線の屈折が強くなるため各群で発生する収差が増大し、主に変倍時の非点収差や球面収差やコマ収差などの変動を良好に補正することが困難となる。

【0035】

尚、条件式（３）について、望ましくはその下限値を２．６０に、また上限値を３．５０に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0036】

さらに本発明の結像光学系では、後側レンズ群ＧＲは、最も物体側に正の屈折力を有する物体側レンズ群ＧＯを有し、物体側レンズ群ＧＯよりも像面側に、無限遠物体から近距離物体への合焦において光軸に沿って移動する合焦レンズ群ＧＦｃｓを少なくとも１つ有することが望ましい。

【0037】

より高速な合焦を達成するためには、合焦において移動するレンズ群の小型化が必要である。後側レンズ群ＧＲのうち最も物体側に正の屈折力を有する物体側レンズ群ＧＯを配置することで、前側レンズ群ＧＦにより拡大された光線を収斂させ、合焦レンズ群ＧＦｃｓには収斂された光線が入射するため、レンズ径を小さくすることができ、合焦の高速化が可能となる。

【0038】

さらに本発明の結像光学系では、前側レンズ群ＧＦは正レンズを有し、そのうち最も物体側に位置する正レンズが以下の条件式を満足することが望ましい。
（４）ＰｇＦＦｐ＋０．００２２×νｄＦｐ＜０．６７７
但し、
ＰｇＦＦｐ：前側レンズ群ＧＦの有する正レンズのうち、最も物体側に位置する正レンズのｇ線とＦ線に関する部分分散比
νｄＦｐ：前側レンズ群ＧＦの有する正レンズのうち、最も物体側に位置する正レンズのｄ線に関するアッベ数

【0039】

条件式（４）は、前側レンズ群ＧＦに含まれる正レンズのうち最も物体側に位置する正レンズの材料について、色収差を良好に補正するために好ましい光学特性を規定するものである。正の異常部分分散性が大きい高分散の光学材料を、前側レンズ群ＧＦに含まれる正レンズのうち最も物体側に位置する正レンズの材料として用いると、広角端におけるオーバー方向のｇ線の倍率色収差が大きくなり、２次スペクトルを含めた倍率色収差補正が困難となる。

【0040】

条件式（４）の上限を超え、前側レンズ群ＧＦに含まれる正レンズのうち最も物体側に位置する正レンズの正の異常部分分散性が大きくなると、広角端における前側レンズ群ＧＦでの２次スペクトルを含めた倍率色収差の補正の効果が大きくなりすぎるため、色収差を抑えることが困難となる。

【0041】

尚、条件式（４）について、望ましくはその上限値を０．６７５に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0042】

さらに本発明の結像光学系では、第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズのうち、少なくとも１枚の負レンズが以下に示す条件式を満足することが望ましい。
（５）νｄ１ｎ＜５０．０
（６）ＰｇＦ１ｎ＋０．００２４×νｄ１ｎ＜０．６７５
但し、
νｄ１ｎ：第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズのうち、前記少なくとも１枚のｄ線に関するアッベ数
ＰｇＦ１ｎ：第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズのうち、前記少なくとも１枚のｇ線とＦ線に関する部分分散比

【0043】

条件式（５）及び（６）は、第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズのうち、少なくとも１枚の負レンズの材料について、色収差を良好に補正するために好ましい光学特性を規定するものである。負の異常部分分散性を持つ高分散の光学材料を、第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズの材料として用いることで、変倍時の２次スペクトルを含めた色収差変動を抑制している。

【0044】

条件式（５）の上限を超え、第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズのアッベ数が大きくなると、第１レンズ群Ｇ１での色消しの効果が小さくなり、色収差を抑えることが困難となる。

【0045】

尚、条件式（５）について、望ましくはその上限値を４１．０に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0046】

条件式（６）の上限を超え、第１レンズ群Ｇ１が有する負レンズの負の異常部分分散性が小さくなると、第１レンズ群Ｇ１での２次スペクトルを含めた色消しの効果が小さくなり、色収差を抑えることが困難となる。

【0047】

尚、条件式（６）について、望ましくはその上限値を０．６７２に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0048】

さらに本発明の結像光学系では、最終レンズ群ＧＬは負レンズを有し、そのうち少なくとも１枚の負レンズが以下の条件式を満足することが望ましい。
（７）ＰｇＦＬｎ＋０．００２１×νｄＬｎ＞０．６６０
但し、
ＰｇＦＬｎ：最終レンズ群ＧＬが有する負レンズのうち、前記少なくとも１枚の負レンズのｇ線とＦ線に関する部分分散比
νｄＬｎ：最終レンズ群ＧＬが有する負レンズのうち、前記少なくとも１枚の負レンズのｄ線に関するアッベ数

【0049】

条件式（７）は、最終レンズ群ＧＬが有する負レンズのうち、少なくとも１枚の負レンズの材料について、色収差を良好に補正するために好ましい光学特性を規定するものである。正の異常部分分散性が大きい高分散の光学材料を、最終レンズ群ＧＬに含まれる負レンズの材料として用いることで、周辺部でのｇ線の倍率色収差をオーバー方向に補正することが可能となる。

【0050】

ポジティブリード型の変倍光学系における倍率色収差補正は、広角端で発生するオーバー方向のｇ線の倍率色収差と望遠端で発生するｇ線のアンダー方向の倍率色収差の双方の補正を両立することが課題となる。望遠端で周辺光束が光軸に対して高い位置に入射する第１レンズ群Ｇ１により望遠端の倍率色収差を補正し、広角端で周辺光束が光軸に対して高い位置に入射する前側レンズ群ＧＦで広角端の倍率色収差を補正することで全変倍域での倍率色収差を補正することが望ましいが、本発明の光学系では小型化のため第１レンズ群Ｇ１を構成する各面の曲率半径を小さくできず、望遠端での倍率色収差に対する第１レンズ群Ｇ１での補正効果が十分ではない。最終レンズ群ＧＬは周辺光束の通過する位置が高いため、倍率色収差への寄与が大きく、変倍に際して像面Ｉに対して固定されているため変倍による倍率色収差への寄与の変化が小さい。最終レンズ群ＧＬが有する負レンズに正の異常部分分散性が大きい高分散の光学材料を用いることで、望遠端での倍率色収差が小さくなるようｇ線の倍率色収差をオーバー方向に補正し、それにより広角端で大きくなったオーバー方向のｇ線の倍率色収差を前側レンズ群ＧＦで補正することで、変倍に際する倍率色収差の変動を抑えることが可能となる。

【0051】

条件式（７）の下限を超え、最終レンズ群ＧＬが有する負レンズのうち、少なくとも１枚の負レンズの正の異常部分分散性が小さくなると、望遠端における最終レンズ群ＧＬでの２次スペクトルを含めた倍率色収差の補正の効果が小さくなり、色収差を抑えることが困難となる。

【0052】

尚、条件式（７）について、望ましくはその下限値を０．６６５に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0053】

さらに本発明の結像光学系では、後側レンズ群ＧＲは開口絞りＳを有し、開口絞りＳは広角端から望遠端への変倍に際して像面Ｉに対して固定されており、開口絞りＳよりも像側に位置するレンズ群のうち、広角端から望遠端への変倍に際して光軸に沿って移動するすべてのレンズ群は無限遠物体から近距離物体への合焦に際して光軸に沿って移動する合焦レンズ群ＧＦｃｓであることが望ましい。

【0054】

開口絞りＳは、Ｆ値を変化させる際に径を変化させるため、開口絞りＳの径に対して機構全体の径が大きくなりやすい。径の大きい開口絞りＳの機構を変倍に際して移動するためには、さらに大きな機構が必要となり鏡筒が大型化するため好ましくない。また、開口絞りＳよりも像面側に位置するレンズ群のうち変倍及び合焦で移動するレンズ群がすべて合焦群であれば、アクチュエータにより駆動することができるため、複雑な機構を必要としない。これにより開口絞りＳから像面側には、開口絞りＳ及びレンズ群を移動するための機構が不要となり、鏡筒の小型化が可能となる。

【0055】

さらに本発明の結像光学系では、以下に示す条件式を満足することが望ましい。
（８）Ｌ１／ＬＴＷ＜０．１４
但し、
Ｌ１：第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上での長さ
ＬＴＷ：広角端における結像光学系の光学全長

【0056】

条件式（８）は結像光学系における第１レンズ群Ｇ１の光軸上の長さと、広角端における光学全長との比を規定することで小型化を可能としている。

【0057】

条件式（８）の上限を超え、第１レンズ群Ｇ１の光軸上の長さが長くなると、第１レンズ群Ｇ１の重量が増加し、結像光学系全体の重量が増加するため好ましくない。また、第１レンズ群Ｇ１は広角端から望遠端への変倍に際して物体側に移動するため、結像光学系の重心の移動が大きくなるため好ましくない。

【0058】

尚、条件式（８）について、望ましくはその上限値を０．１２に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0059】

さらに本発明の結像光学系では、以下に示す条件式を満足することが望ましい。
（９）ＢＦ／Ｙｍａｘ＜２．００
但し、
ＢＦ：結像光学系におけるバックフォーカス
Ｙｍａｘ：結像光学系における最大像高

【0060】

条件式（９）は結像光学系におけるバックフォーカスと最大像高の比を規定し、小型化を可能としている。ここでバックフォーカスとは、最終レンズ群ＧＬの最も像側の面から像面Ｉまでの光軸上の空気換算長である。

【0061】

条件式（９）の上限を超え、バックフォーカスが大きくなると、全長が大きくなり好ましくない。

【0062】

尚、条件式（９）について、望ましくはその上限値を１．７５に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0063】

さらに本発明の結像光学系では、以下に示す条件式を満足することが望ましい。
（１０）－１．００＜ＢＲＷ＜－０．４５
但し、
ＢＲＷ：後側レンズ群ＧＲの広角端における横倍率

【0064】

条件式（１０）は後側レンズ群ＧＲの広角端における横倍率を規定することで、小型化と諸収差の補正を両立させている。

【0065】

条件式（１０）の上限を超え、後側レンズ群ＧＲの広角端における横倍率が大きくなると、後側レンズ群ＧＲの物点から像面までの距離が長くなるため、前側レンズ群ＧＦとの間隔が長くなり、広角端における光学全長が増大するため好ましくない。

【0066】

条件式（１０）の下限を超え、後側レンズ群ＧＲの広角端における横倍率が小さくなると、後側レンズ群ＧＲの物点から像面までの距離が短くなるため、広角端における前側レンズ群ＧＦと後側レンズ群ＧＲの間隔が小さくなる。広角端における光学全長の短縮には有利となるが、広角端から望遠端の変倍における前側レンズ群ＧＦと後側レンズ群ＧＲの間隔の変化が小さくなり、変倍比の確保のために前側レンズ群ＧＦの屈折力を強くする必要が生じるため、前側レンズ群ＧＦで発生する諸収差、特に像面湾曲が大きくなるため好ましくない。

【0067】

尚、条件式（１０）について、望ましくはその下限値を－０．７５に、また上限値を－０．５５に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0068】

次に、本発明の結像光学系に係る実施例のレンズ構成について説明する。尚、以下の説明ではレンズ構成を物体側から像側の順番で記載する。

【実施例0069】

図１は、本発明の実施例１の結像光学系のレンズ構成図である。

【0070】

実施例１の結像光学系は、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、負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、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、負の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６と、正の屈折力を有する第７レンズ群Ｇ７とからなり、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は縮小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は縮小し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔は縮小し、第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６との間隔は縮小し、第６レンズ群Ｇ６と第７レンズ群Ｇ７との間隔は増大し、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動し、開口絞りＳと第５レンズ群Ｇ５と第７レンズ群Ｇ７は像面に対して固定されている。

【0071】

第６レンズ群Ｇ６は合焦レンズ群ＧＦｃｓであり、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して光軸に沿って移動する。

【0072】

前側レンズ群ＧＦは第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３に相当し、後側レンズ群ＧＲは第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６と第７レンズ群Ｇ７に相当し、物体側レンズ群ＧＯは第４レンズ群Ｇ４に相当し、最終レンズ群ＧＬは第７レンズ群Ｇ７に相当する。

【0073】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズＬ１と両凸レンズＬ２の接合レンズと、物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズＬ３からなる。

【0074】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズＬ４と物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズＬ５の接合レンズからなる。

【0075】

第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズＬ６と、両凸レンズＬ７と、両凹レンズＬ８からなる。

【0076】

第４レンズ群Ｇ４は、Ｒ１面Ｒ２面がともに非球面の両凸レンズＬ９からなる。

【0077】

第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズＬ１０と物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズＬ１１の接合レンズと、両凸レンズＬ１２と像面側に凸面を向けた凹メニスカスレンズＬ１３の接合レンズと、像面側に凸面を向けた凸メニスカスレンズＬ１４からなる。

【0078】

第６レンズ群Ｇ６は、像面側に凸面を向けた凸メニスカスレンズＬ１５と、Ｒ１面Ｒ２面がともに非球面の両凹レンズＬ１６からなる。

【0079】

第７レンズ群Ｇ７は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズＬ１７と、両凸レンズＬ１８と、両凹レンズＬ１９と、Ｒ１面Ｒ２面がともに非球面の像面側に凸面を向けた凹メニスカスレンズＬ２０からなる。

【実施例0080】

図１４は、本発明の実施例２の結像光学系のレンズ構成図である。

【0081】

実施例２の結像光学系は、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、負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、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、負の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６と、負の屈折力を有する第７レンズ群Ｇ７と、正の屈折力を有する第８レンズ群Ｇ８からなり、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は増大し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は縮小し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔は変化し、第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６との間隔は縮小し、第６レンズ群Ｇ６と第７レンズ群Ｇ７との間隔は増大し、第７レンズ群Ｇ７と第８レンズ群Ｇ８との間隔は縮小し、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動し、開口絞りＳと第５レンズ群Ｇ５と第８レンズ群Ｇ８は像面に対して固定されている。

【0082】

第６レンズ群Ｇ６と第７レンズ群Ｇ７は合焦レンズ群ＧＦｃｓであり、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して光軸に沿って移動する。

【0083】

前側レンズ群ＧＦは第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３に相当し、後側レンズ群ＧＲは第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６と第７レンズ群Ｇ７と第８レンズ群Ｇ８に相当し、物体側レンズ群ＧＯは第４レンズ群Ｇ４に相当し、最終レンズ群ＧＬは第８レンズ群Ｇ８に相当する。

【0084】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズＬ１と両凸レンズＬ２の接合レンズと、物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズＬ３からなる。

【0085】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズＬ４と両凹レンズＬ５と両凸レンズＬ６からなる。

【0086】

第３レンズ群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた凹メニスカスレンズＬ７からなる。

【0087】

第４レンズ群Ｇ４は、Ｒ１面Ｒ２面がともに非球面の両凸レンズＬ８からなる。

【0088】

第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズＬ９と物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズＬ１０の接合レンズと、両凸レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズＬ１２と両凸レンズＬ１３の接合レンズと、両凸レンズＬ１４からなる。

【0089】

第６レンズ群Ｇ６は、Ｒ１面Ｒ２面がともに非球面の物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズＬ１５からなる。

【0090】

第７レンズ群Ｇ７は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズＬ１６と物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズＬ１７からなる。

【0091】

第８レンズ群Ｇ８は、両凸レンズＬ１８と、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズＬ１９と、Ｒ１面Ｒ２面がともに非球面の像面側に凸面を向けた凹メニスカスレンズＬ２０からなる。