JP7543007B2

JP7543007B2 - 光学系および光学機器

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Publication number: JP7543007B2
Application number: JP2020116477A
Authority: JP
Inventors: 裕人安井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2020-07-06
Filing date: 2020-07-06
Publication date: 2024-09-02
Anticipated expiration: 2040-07-06
Also published as: JP2024149828A; JP2022022771A

Description

本発明は、交換レンズや撮像装置等の光学機器に用いられる光学系に関する。

撮像に用いられる光学系の焦点距離を変化させる方法として、光路中にエクステンダ等の倍率変換光学群を挿入する方法がある。また、倍率変換光学群の挿抜によって全長（最も物体側の光学面から像面までの距離）が変化しない光学系として、特許文献１には、開口絞りから像面までの間の軸上光束が収束する位置に倍率変換群を挿抜可能な光学系が開示されている。

特開２０１３－２３８８２７号公報

しかしながら、特許文献１のように開口絞りから像面までの間に倍率変換光学群を挿入するためのスペースを設けると、元々の光学系の全長が長くなる。また、狭いスペースに倍率変換光学群を挿入すると、光学系の諸収差が増加するおそれもある。

本発明は、倍率変換光学群を挿抜可能な光学系でありながらも、全長が短く、良好な光学性能が得られる光学系を提供する。

本発明の一側面としての光学系は、物体側から像側へ順に配置された、前群と、開口絞りと、後群とからなる。後群は、光学系の焦点距離を変化させるために開口絞りと像面との間に挿抜される倍率変換光学群と、倍率変換光学群よりも像側に配置された全てのレンズからなる正レンズ群とを有する。後群は、開口絞りと倍率変換光学群との間に配置され、像振れ補正のために光軸と直交する方向に移動するＩＳレンズ群を有し、正レンズ群の焦点距離をｆ_img、正レンズ群における最も物体側の光学面から像面までの光軸上の距離をＬ_img、倍率変換光学群の焦点距離をｆ_ext、光学系に挿入された倍率変換光学群の最も物体側の光学面から像面までの光軸上の距離をＬ_ext、倍率変換光学群が挿入されていない状態で無限遠物体に合焦した状態での光学系の焦点距離をｆ_ao、無限遠物体に合焦した状態での光学系の最も物体側の光学面から像面までの光軸上の距離をＬ、前記倍率変換光学群が挿入された状態での前記後群の焦点距離をｆ _riとするとき、
０．１０≦［（|ｆ_img×Ｌ_img|）／（|ｆ_ext×Ｌ_ext |）］／（Ｌ／ｆ_ao）≦０．４０５
１．５０≦（|ｆ _img ／ｆ _ri |）／（Ｌ／ｆ _ao ）≦３．５０
なる条件を満足することを特徴とする。なお、上記光学系を用いた光学機器も、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、倍率変換光学群を挿抜可能な光学系でありながらも、全長が短く、良好な光学性能が得られる光学系を提供することができる。

実施例１の光学系（倍率変換群の未挿入状態）の断面図と縦収差図。実施例１の光学系（倍率変換群の挿入状態）の断面図と縦収差図。実施例２の光学系（倍率変換群の未挿入状態）の断面図と縦収差図。実施例２の光学系（倍率変換群の挿入状態）の断面図と縦収差図。実施例３の光学系（倍率変換群の未挿入状態）の断面図と縦収差図。実施例３の光学系（倍率変換群の挿入状態）の断面図と縦収差図。実施例１～３のいずれかの光学系を有する撮像装置を示す図。実施例１、２における回折光学素子の構成を示す図。回折光学素子の回折効率の波長依存特性を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の実施例としての光学系の概要について説明する。実施例の光学系は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、銀塩フィルムカメラ、放送用テレビカメラ等の撮像装置に着脱可能な交換レンズ（光学機器）としての望遠レンズの光学系である。ただし、実施例の光学系を撮像装置の撮像レンズとして一体に設けてもよい。

また、実施例の光学系は、その一部に倍率変換光学群を挿抜可能であり、倍率変換光学群を挿入することで全系の焦点距離を長焦点距離側に変化させることができる。具体的には、最大半画角が４．５°以下（３５ｍｍフルサイズでの撮像素子換算で焦点距離が３００ｍｍ以上）の光学系を想定している。

一般に、望遠レンズでは、物体側から開口絞りまでの間と開口絞りから撮像面までの間とでは、スペース確保の観点および倍率変換光学群の挿入状態での重量の観点から、特許文献１に開示された光学系のように、開口絞りから撮像面までの間に倍率変換光学群を挿抜することが望ましい。このため、実施例の光学系でも、開口絞りから撮像面までの後群内に倍率変換光学群を挿抜する。

そして、実施例の光学系では、後群内において、挿入された倍率変換光学群とそれよりも像側に配置された正の屈折力のレンズ群（正レンズ群）との屈折力と配置の関係を適切に設定する。具体的には、倍率変換光学群と正レンズ群の屈折力の絶対値を、他のレンズ群の屈折力の絶対値よりも強くする。特に、正レンズ群の屈折力の絶対値を強くする。このような屈折力の関係により、倍率変換光学群による長焦点距離化に伴う軸外光線の外側への曲げを省スペースで行うことができ、また外側に曲げた軸外光線を像側の正レンズ群で収束させることにより、光学系（レンズ）全長を短縮する。光学系全長は、最も物体側の光学面から像面までの光軸上の距離である。

さらに実施例の光学系では、倍率変換光学群から像面までの光軸上の距離と正レンズ群から像面までの光軸上の距離を短くする。特に後者の距離を短くすることにより、物理的な距離を縮めることができるので、レンズ全長をより短縮することができる。

以下、実施例の光学系の構成と該光学系が満足する条件について説明する。実施例の光学系は、物体側から像側へ順に、前群と、開口絞りと、後群とを有し、光学系の焦点距離を変化させるために開口絞りと像面との間に後群の一部として挿入可能な倍率変換光学群を有する。後群における倍率変換光学群よりも像側に、前述した正レンズ群を有する。

このような光学系において、倍率変換光学群よりも像側の正レンズ群の焦点距離をｆ_img、該正レンズ群における最も物体側の光学面から像面までの光軸上の距離をＬ_img、倍率変換光学群の焦点距離をｆ_ext、光学系（後群）に挿入された倍率変換光学群の最も物体側の光学面から像面までの光軸上の距離をＬ_ext、倍率変換光学群が挿入されていない状態で無限遠物体に合焦した状態での光学系の焦点距離をｆ_ao、無限遠物体に合焦した状態での光学系の全長をＬとする。このとき、光学系は、以下の条件式（１）を満足する。

０．１０≦［（|ｆ_img×Ｌ_img|）／（|ｆ_ext×Ｌ_ext|）］／（Ｌ／ｆ_ao）≦０．９０（１）
条件式（１）は、光学系全長を短縮するために、後群内の倍率変換光学群とそれより像側の正レンズ群の屈折力と配置が満足すべき条件を示す。条件式（１）の値が上限値を超えると、正レンズ群から像面までの距離が長くなり過ぎて、光学系全長が長くなるので、好ましくない。条件式（１）の値が下限値を下回ると、倍率変換光学群の焦点距離が短く（屈折力が強く）なり過ぎて、製造時の敏感度が高くなり過ぎるので、好ましくない。

条件式（１）の数値範囲を以下のようにすると、光学系全長を短縮するためにより好ましい。

倍率変換光学群が挿入された状態での後群の焦点距離をｆ_riとするとき、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。

１．５０≦（|ｆ_img／ｆ_ri|）／（Ｌ／ｆ_ao）≦３．５０（２）
条件式（２）は、全長が短縮された光学系において倍率変換光学群が挿入された状態での高い光学性能を確保するために、倍率変換光学群と後群の焦点距離が満足することが好ましい条件である。条件式（２）の値が上限値を超えると、倍率変換光学群の焦点距離が後群の焦点距離に対して大きく（屈折力が弱く）なり過ぎて、後群を通過する軸外光線を外側に曲げることができず、倍率変換光学群を挿入するスペースが広くなり過ぎて光学系全長が長くなるので、好ましくない。条件式（２）の値が下限値を下回ると、倍率変換光学群の焦点距離が後群の焦点距離に対して小さく（屈折力が強く）なり過ぎて、倍率変換光学群で発生する軸外収差（非点収差）を他のレンズ群で補正しきれなくなるので、好ましくない。

条件式（２）の数値範囲を以下のようにすると、高い光学性能を確保するためにより好ましい。

１．７５≦（|ｆ_img／ｆ_ri|）／（Ｌ／ｆ_ao）≦３．２５（２ａ）
また、条件式（２）の数値範囲を以下のようにすると、高い光学性能を確保するためにさらに好ましい。
２．００≦（|ｆ_img／ｆ_ri|）／（Ｌ／ｆ_ao）≦３．００（２ｂ）
前群の焦点距離をｆ_f、倍率変換光学群が挿入されていない状態での後群の焦点距離をｆ_ro、倍率変換光学群が挿入された状態で無限遠物体に合焦した状態での光学系の焦点距離をｆ_aiとする。前群の焦点距離ｆ_fの絶対値は、倍率変換光学群が挿入された状態での後群の焦点距離ｆ_riの絶対値よりも大きい。このとき、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。

０．２５≦（|ｆ_ri×ｆ_ro／ｆ_f ^２|）／ [Ｌ^２／（ｆ_ai×ｆ_ao）］≦４．００（３）
条件式（３）は、倍率変換光学群が挿入された状態と挿入されていない状態での両方において、光学系全長を短縮するとともに良好な光学性能を確保するために、倍率変換光学群と前群および後群の焦点距離が満足することが好ましい条件を示す。条件式（３）の値が上限値を超えると、倍率変換光学群が挿入された状態での後群の焦点距離が大きく（屈折力が弱く）なり過ぎて、前群で発生する諸収差を補正しきれなくなるので、好ましくない。条件式（３）の値が下限値を下回ると、倍率変換光学群が挿入された状態での後群の焦点距離が小さくなり過ぎ、後群内で発生する軸外収差（非点収差）を補正しきれなくなるので、好ましくない。

条件式（３）の数値範囲を以下のようにすると、光学系全長を短縮するとともに良好な光学性能を確保するためにより好ましい。
０．５０≦（|ｆ_ri×ｆ_ro／ｆ_f ^２|）／ [Ｌ^２／（ｆ_ai×ｆ_ao）］≦３．７５（３ａ）
また、条件式（３）の数値範囲を以下のようにすると、光学系全長を短縮するとともに良好な光学性能を確保するためにさらに好ましい。
０．７０≦（|ｆ_ri×ｆ_ro／ｆ_f ^２|）／ [Ｌ^２／（ｆ_ai×ｆ_ao）］≦３．６０（３ｂ）
光学系における最も像側のレンズ群のうち最も像側の光学面（最終光学面）から像面までの光軸上の空気換算距離をＳｋ、像面上の最大像高をｈ_imgをとするとき、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
０．３０≦[（|ｆ_img×Ｌ_img|）／（|ｆ_ext×Ｌ_ext|）］／[（ｈ_img／Ｓｋ）×（Ｌ／ｆ_ao）］≦３．００（４）
条件式（４）は、倍率変換光学群が挿入された状態と挿入されていない状態での両方において、光学系全長をより短縮するために、後群内の倍率変換光学群とそれよりも像側の正レンズ群の屈折力および配置が満足することが好ましい条件を示す。条件式（４）は、条件式（１）に対して、最終光学面から像面までの光軸上の空気換算距離Ｓｋと最大像高ｈ_imgの項を追加した条件式である。この条件式（４）は、光軸上の空気換算距離Ｓｋが短い光学系にも適用することができる。

条件式（４）の値が上限値を超えると、正レンズ群から像面までの距離が長くなり過ぎて、光学系全長が長くなるので、好ましくない。条件式（４）の値が下限値を下回ると、倍率変換光学群の焦点距離が短く（屈折力が強く）なり過ぎて、製造時の敏感度が高くなり過ぎるので、好ましくない。

条件式（４）の数値範囲を以下のようにすると、光学系全長を短縮するためにより好ましい。
０．４０≦[（|ｆ_img×Ｌ_img|）／（|ｆ_ext×Ｌ_ext|）］／[（ｈ_img／Ｓｋ）×（Ｌ／ｆ_ao）］≦２．７５（４ａ）
また、条件式（４）の数値範囲を以下のようにすると、光学系全長を短縮するためにさらに好ましい。
０．５０≦[（|ｆ_img×Ｌ_img|）／（|ｆ_ext×Ｌ_ext|）］／[（ｈ_img／Ｓｋ）×（Ｌ／ｆ_ao）］≦２．５０（４ｂ）
また、後述する各実施例の光学系に共通な特徴として、光学系全長が倍率変換光学群の挿抜によって変化しないことと、最大半画角が４．５°以下の超望遠レンズであることが挙げられる。特に倍率変換光学群の挿抜によって全長が変わらないことにより、超望遠レンズの焦点距離が長くなることにより全長が長くなって重量も増加するという課題を解消することができる。

次に、具体的な実施例について説明する。まず各実施例に共通する事項について説明する。各実施例の光学系は、単焦点の超望遠レンズである。図１、図３および図５はそれぞれ、実施例１、実施例２および実施例３の光学系であって倍率変換光学群が未挿入状態で無限遠物体に合焦した状態での断面と縦収差を示している。図２、図４および図６はそれぞれ、実施例１、実施例２および実施例３の光学系であって倍率変換光学群が挿入状態で無限遠物体に合焦した状態での断面と縦収差を示している。

各実施例の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、前群ＬＦと、開口絞りＳと、後群ＬＲとにより構成されている。前群ＬＦは、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２とにより構成されている。後群ＬＲは、物体側から像側へ順に配置された、第３レンズ群Ｌ３と、負の屈折力を有する倍率変換光学群としての第４レンズ群Ｌ４と、正の屈折力の第５レンズ群（正レンズ群）とにより構成されている。第４レンズ群Ｌ４の未挿入状態と挿入状態とで光学系全長は不変である。

無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングは、第２レンズ群Ｌ２を構成するフォーカスレンズ群Ｌｆｏを像側へ移動させることで行う。

各断面図において、Ｏは光軸、ＩＰは像面、Ｇは水晶ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等のガラスブロックをそれぞれ表している。実施例１、２において、Ｌｄｏｅは回折光学素子、ａｓｐｈは非球面をそれぞれ表している。回折光学素子Ｌｄｏｅにおける回折面は、実施例１、２とも物体側から数えて２番目の接合レンズの接合面に設けられている。また非球面ａｓｐｈは、最も物体側の正レンズの物体側の光学面に設けられている。

各実施例において、第３レンズ群Ｌ３内のＩＳレンズ群ＬＩＳを光軸Ｏと直交する方向に移動させることにより、手振れ等による像振れを低減（補正）する。

縦収差のうち球面収差については、実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）の球面収差を、二点鎖線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）の球面収差を、破線は正弦条件を示している。非点収差については、実線（Ｓ）でｄ線のサジタル光線の非点収差を、点線（Ｍ）でｄ線のメリディオナル光線の非点収差を示している。歪曲については、ｄ線の歪曲を示している。色収差については、ｇ線の倍率色収差を示している。ＦｎｏはＦナンバーを、ωは半画角（°）を示している。

また、実施例１～３の説明の後に、各実施例に対応する数値実施例を示す。数値実施例には、倍率変換光学群の未挿入状態で無限遠物体に合焦した状態の数値実施例と、倍率変換光学群の挿入状態で無限遠物体に合焦した状態の数値実施例が含まれる。さらに数値実施例１～６の後に示す表１は、実施例１～３（数値実施例１～６）における前述した条件式（１）～（４）の値をまとめて示している。

図１および図２に示す実施例１の光学系は、数値実施例１に示すように第４レンズ群（倍率変換光学群）Ｌ４の未挿入状態での焦点距離が３９２．６ｍｍ、Ｆｎｏが４．１２で、数値実施例２に示すように第４レンズ群Ｌ４の挿入状態での焦点距離が５４９．７ｍｍ、Ｆｎｏ５．７７の超望遠レンズである。最も像側の第５レンズ群Ｌ５は、接合レンズにより構成されている。

図１および図２の縦収差図から分かるように、本実施例の光学系では、第４レンズ群Ｌ４の未挿入状態と挿入状態のいずれにおいても各収差が良好に補正されている。

また数値実施例１、２および表１から分かるように、本実施例の光学系は条件式（１）～（４）を満足している。このため、本実施例の光学系は、第４レンズ群Ｌ４の挿抜が可能でありながらも、全長が短く、諸収差が良好に補正された高い光学性能を有する。

図３および図４に示す実施例２の光学系は、数値実施例３に示すように第４レンズ群（倍率変換光学群）Ｌ４の未挿入状態での焦点距離が３９２．６ｍｍ、Ｆｎｏが４．１２で、数値実施例４に示すように第４レンズ群Ｌ４の挿入状態での焦点距離が５４９．７ｍｍ、Ｆｎｏ５．７７の超望遠レンズである。最も像側の第５レンズ群Ｌ５は、単レンズと接合レンズにより構成されている。

図３および図４の縦収差図から分かるように、本実施例の光学系でも、第４レンズ群Ｌ４の未挿入状態と挿入状態のいずれにおいても各収差が良好に補正されている。

また数値実施例３、４および表１から分かるように、本実施例の光学系も条件式（１）～（４）を満足している。このため、本実施例の光学系も、第４レンズ群Ｌ４の挿抜が可能でありながらも、全長が短く、諸収差が良好に補正された高い光学性能を有する。

図５および図６に示す実施例３の光学系は、数値実施例５に示すように第４レンズ群（倍率変換光学群）Ｌ４の未挿入状態での焦点距離が５８５．０ｍｍ、Ｆｎｏが４．１２で、数値実施例６に示すように第４レンズ群Ｌ４の挿入状態での焦点距離が８１９．２ｍｍ、Ｆｎｏ５．７７の超望遠レンズである。最も像側の第５レンズ群Ｌ５は、接合レンズにより構成されている。また本実施例の光学系は、回折光学素子と非球面を用いておらず、球面レンズのみから構成されている。

図５および図６の縦収差図から分かるように、本実施例の光学系でも、第４レンズ群Ｌ４の未挿入状態と挿入状態のいずれにおいても各収差が良好に補正されている。
また数値実施例５、６および表１から分かるように、本実施例の光学系も条件式（１）～（４）を満足している。このため、本実施例の光学系も、第４レンズ群Ｌ４の挿抜が可能でありながらも、全長が短く、諸収差が良好に補正された高い光学性能を有する。

なお、実施例１～３および数値実施例１～６は例に過ぎず、前群、開口絞りおよび後群により構成され、後群内にて倍率変換光学群の挿抜が可能であり、条件式（１）～（４）を満足する光学系であれば、本発明の実施例に含まれる。

図７は、各実施例の光学系を撮像レンズとして用いた撮像装置としてのデジタルスチルカメラ（光学機器）を示している。１０はカメラ本体、１１は実施例１～３のいずれかの光学系によって構成された撮像レンズである。１２はカメラ本体１０に内蔵され、撮像レンズ１１により形成された光学像を撮像するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。このように各実施例の光学系を用いることで、小型で光学性能が高いカメラを得ることができる。なお、カメラ本体１０は、クイックターンミラーを有する一眼レフカメラであってもよいし、クイックターンミラーを有さないミラーレスカメラであってもよい。

次に、実施例１、２で用いられている回折光学素子Ｌｄｏｅについて、図８を用いて説明する。実施例１、２では、回折光学素子Ｌｄｏｅとして、図８に示すように同一の格子厚ｄを有する２つの回折格子６、７が密着した密着２層構成の回折光学素子１を用いている。

回折光学素子１は以下のように作製される。まず、ガラス基板（レンズ）４上に第１の紫外線硬化樹脂により鋸歯形状の第１の回折格子６を形成する。この際、第１の回折格子６は、格子厚が図８の上から下に向かって単調増加するように形成される。次に、第１の回折格子６の谷の部分を埋めるように第１の紫外線硬化樹脂とは異なる第２の紫外線硬化樹脂により鋸歯形状の第２の回折格子７を形成する。第２の回折格子７は、格子厚が図８の上から下に向かって単調減少するように形成される。そして第２の回折格子７の裏面に接するようにガラス基板（レンズ）５を設ける。

このように作製された回折光学素子１に、図８に示すように光がガラス基板４側から入射すると、右斜め下方向に進む１次回折光と、右方向に直進する０次回折光とが生じる。

図９は、図８に示した回折光学素子１の設計回折次数である１次回折光とその±１次回折光である０次回折光および２次回折光の回折効率の波長依存特性を示す。ここでは、第１の回折格子６の材料のｄ線に対する屈折率ｎｄ１とｄ線を基準とするアッベ数νｄ１は（ｎｄ１，νｄ１）＝（１．６２０，４３．０）であり、第２の回折格子７の材料のｄ線に対する屈折率ｎｄ２とｄ線を基準とするアッベ数νｄ２は（ｎｄ２，νｄ２）＝（１．５６７，１９．４）である。第１および第２の回折格子の格子厚ｄはｄ＝１１．５μｍ、格子ピッチＰはＰ＝２００μｍであり、光はガラス基板４に対して垂直に入射する。

図９から分かるように、設計回折次数光（１次回折光）の回折効率は使用波長全域で約９９．５％以上と高く、不要回折次数光（０、２次回折光）の回折効率は使用波長全域で約０．０５％以下と十分に抑制されている。

なお、回折光学素子Ｌｄｏｅとして、回折効率等の基本性能が図８に示した回折光学素子１と同等であれば、他の構成を有する回折光学素子を用いてもよい。

また、回折光学素子Ｌｄｏｅは、光学面に設けられるが、その光学面は球面であってもよいし、非球面であってもよく、さらに平面であってもよい。実施例１、２では、回折光学素子Ｌｄｏｅが接合レンズの接合面に設けられているが、他の光学面に設けられてもよい。

また、回折光学素子Ｌｄｏｅの製法としては、バイナリオプティクス形状をフォトレジストにより直接レンズ表面に成形する方法だけでなく、この方法によって作成した型を用いるレプリカ成形やモールド成形を行う方法を用いることができる。
以下、数値実施例１～６を示す。各数値実施例において、ｒは物体側からｉ番目の光学面の曲率半径、ｄは物体側からｉ番目の光学面とｉ＋１番目の光学面との間の光軸上の間隔、ｎｄとνｄはｉ番目の光学部材のｄ線に対する屈折率とｄ線を基準とするアッべ数を示す。アッベ数νｄは、フラウンホーファ線のｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）における屈折率をＮｄ、ＮＦ、ＮＣとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）
で表される。

ＢＦはバックフォーカス（mm）を表す。「バックフォーカス」は、光学系の最終面（最も像側の光学面）から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものとする。「レンズ全長」は、光学系の最前面（最も物体側のレンズ面）から最終面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さであり、光学系の全長に相当する。

面番号に付された「＊」は、その面が非球面形状を有する面であることを意味する。非球面形状は、光軸方向での位置をＸ、光軸に直交する方向での高さをｒ、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを非球面係数とするとき、以下の式で表される。

円錐定数および非球面係数の「ｅ－ｘ」は×１０^-xを意味する。
（数値実施例1）
実施例１の倍率変換光学群が未挿入状態の光学系
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* 91.357 15.00 1.48749 70.2 95.29
2 728.677 32.00 94.08
3 118.813 16.52 1.49700 81.5 75.02
4(回折) -99.439 3.72 1.77250 49.6 73.03
5 -565.977 5.50 69.85
6 59.396 2.66 1.78590 44.2 59.35
7 36.888 14.34 1.48749 70.2 53.66
8 124.176 (可変) 49.91
9 291.188 3.71 1.80810 22.8 34.32
10 -115.914 1.80 1.83400 37.2 33.30
11 56.155 (可変) 30.74
12(絞り) ∞ 2.50 23.30
13 -112.493 1.30 1.84666 23.9 22.45
14 43.102 4.74 1.67300 38.1 21.99
15 -59.032 1.20 21.76
16 635.187 3.25 1.80518 25.4 24.14
17 -85.036 1.30 1.74100 52.6 23.55
18 48.132 2.34 22.60
19 -80.693 1.30 1.88300 40.8 22.57
20 824.035 4.01 22.72
21 150.563 7.50 1.58144 40.8 19.96
22 -21.969 1.80 1.59282 68.6 20.18
23 -95.873 60.05 20.38
24 57.883 1.80 1.80810 22.8 54.87
25 42.318 10.03 1.67300 38.1 53.92
26 709.249 4.87 53.84
27 ∞ 2.00 1.51633 64.1 53.36
28 ∞ (可変) 53.21
像面 ∞

非球面データ
第1面
k=1.76760e-001 B=-3.83172e-008 C=-3.74976e-014 D=-5.56572e-016
E=3.38138e-019

第4面(回折面)
C1=-4.07993e-005 C2=3.31820e-009 C3=-4.21494e-013 C4=2.96660e-016
C5= 2.29768e-020

各種データ
ズーム比 1.00

焦点距離 392.58
Ｆナンバー 4.12
半画角（°） 3.15
像高 21.64
レンズ全長 280.33
BF 36.01

d 8 20.01
d11 19.09
d28 36.01

入射瞳位置 493.04
射出瞳位置 -498.86
前側主点位置 597.47
後側主点位置 -356.58

レンズ群データ
群始面焦点距離レンズ構成長前側主点位置後側主点位置
1 1 116.83 89.75 17.66 -55.00
2 9 -82.12 5.51 3.74 0.67
3 12 139.31 109.98 114.61 147.69

単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
1 1 212.63
2 3 110.76
3 4 -158.73
4 6 -130.67
5 7 102.15
6 9 103.02
7 10 -45.14
8 13 -36.67
9 14 37.72
10 16 93.33
11 17 -41.31
12 19 -83.18
13 21 33.51
14 22 -48.51
15 24 -205.36
16 25 66.47
17 27 0.00

（数値実施例２）
実施例１の倍率変換光学群が挿入状態の光学系
（面番号1から22まで数値実施例1と同じ）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
23 -95.873 2.78 20.38
24 27.876 4.94 1.54072 47.2 20.24
25 -247.012 1.73 19.95
26 75.571 5.83 1.60342 38.0 19.44
27 -53.892 2.12 1.90366 31.3 18.46
28 34.235 5.95 17.92
29 85.021 1.80 1.88300 40.8 19.23
30 18.266 8.35 1.72047 34.7 19.32
31 -24.691 1.80 1.88300 40.8 19.83
32 56.411 2.68 20.83
33 62.523 7.83 1.61340 44.3 23.05
34 -23.935 1.80 1.59282 68.6 24.13
35 151.805 12.44 25.80
36 57.883 1.80 1.80810 22.8 54.87
37 42.318 10.03 1.67300 38.1 53.92
38 709.249 4.87 53.84
39 ∞ 2.00 1.51633 64.1 53.36
40 ∞ (可変) 53.21
像面 ∞

各種データ
ズーム比 1.00

焦点距離 549.72
Ｆナンバー 5.77
半画角（°） 2.25
像高 21.64
レンズ全長 280.33
BF 36.00

レンズ群データ
群始面焦点距離レンズ構成長前側主点位置後側主点位置
1 1 116.83 89.75 17.66 -55.00
2 9 -82.12 5.51 3.74 0.67
3 12 -86.14 109.98 0.63 -95.17

単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
15 24 46.62
16 26 53.03
17 27 -22.91
18 29 -26.68
19 30 15.86
20 31 -19.25
21 33 29.22
22 34 -34.74
23 36 -205.36
24 37 66.47
25 39 0.00

（数値実施例３）
実施例２の倍率変換光学群が未挿入状態の光学系
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* 91.582 14.95 1.48749 70.2 95.19
2 742.747 32.00 94.00
3 119.171 16.45 1.49700 81.5 75.02
4(回折) -100.209 3.72 1.77250 49.6 73.04
5 -558.561 5.50 69.89
6 59.334 2.66 1.78590 44.2 59.36
7 37.011 14.15 1.48749 70.2 53.71
8 121.773 20.00 50.00
9 272.156 3.72 1.80810 22.8 34.45
10 -119.044 1.80 1.83400 37.2 33.42
11 56.289 19.15 30.84
12(絞り) ∞ 2.50 23.26
13 -114.040 1.30 1.84666 23.9 22.39
14 39.973 4.85 1.67300 38.1 21.91
15 -58.154 1.20 21.68
16 1305.584 3.25 1.80518 25.4 24.07
17 -84.371 1.30 1.74100 52.6 23.48
18 47.182 2.34 22.54
19 -82.311 1.30 1.88300 40.8 22.52
20 2800.154 1.78 22.67
21 147.283 7.50 1.58144 40.8 19.57
22 -20.603 1.80 1.59282 68.6 19.77
23 -103.363 56.85 19.96
24 -70.468 3.91 1.61340 44.3 46.84
25 -65.677 0.86 48.83
26 56.742 1.80 1.80810 22.8 55.36
27 42.854 10.03 1.67300 38.1 54.33
28 347.440 5.58 54.15
29 ∞ 2.00 1.51633 64.1 53.62
30 ∞ (可変) 53.46
像面 ∞

非球面データ
第1面
k=1.82862e-001 B=-4.08391e-008 C=-4.60006e-013 D=-5.35541e-016
E=3.11392e-019

第4面(回折面)
C1=-4.10416e-005 C2=3.41465e-009 C3=-5.68815e-013 C4=3.70294e-016
C5=5.77317e-021

各種データ
ズーム比 1.00

焦点距離 392.20
Ｆナンバー 4.12
半画角（°） 3.16
像高 21.64
レンズ全長 280.36
BF 36.11

d30 36.11

入射瞳位置 491.44
射出瞳位置 -543.48
前側主点位置 618.25
後側主点位置-356.09

レンズ群データ
群始面焦点距離レンズ構成長前側主点位置後側主点位置
1 1 392.20 244.25 618.25 -356.09

単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
1 1 212.68
2 3 111.34
3 4 -160.73
4 6 -132.11
5 7 103.42
6 9 102.92
7 10 -45.61
8 13 -34.82
9 14 35.91
10 16 98.53
11 17 -40.67
12 19 -90.54
13 21 31.60
14 22 -43.76
15 24 1201.56
16 26 -229.98
17 27 71.68
18 29 0.00

（数値実施例４）
実施例２の倍率変換光学群が挿入状態の光学系
（面番号1から22まで数値実施例3と同じ）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
23 -103.363 2.92 19.96
24 27.975 4.71 1.54072 47.2 19.84
25 -244.425 1.73 19.61
26 74.383 5.84 1.60342 38.0 19.15
27 -53.787 2.12 1.90366 31.3 18.22
28 34.452 5.93 17.73
29 86.035 1.80 1.88300 40.8 19.10
30 18.455 8.18 1.72047 34.7 19.22
31 -25.584 1.80 1.88300 40.8 19.75
32 57.150 2.61 20.74
33 62.986 8.03 1.61340 44.3 22.90
34 -22.421 1.80 1.59282 68.6 23.99
35 140.866 9.37 25.74
36 -70.468 3.91 1.61340 44.3 46.84
37 -65.677 0.86 48.83
38 56.742 1.80 1.80810 22.8 55.36
39 42.854 10.03 1.67300 38.1 54.33
40 347.440 5.58 54.15
41 ∞ 2.00 1.51633 64.1 53.62
42 ∞ (可変) 53.46
像面 ∞

各種データ
ズーム比 1.00

焦点距離 549.18
Fナンバー 5.77
半画角（°） 2.26
像高 21.64
レンズ全長 280.36
BF 36.11

単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
15 24 46.71
16 26 52.63
17 27 -22.98
18 29 -26.94
19 30 16.14
20 31 -19.81
21 33 27.96
22 34 -32.49
23 36 1201.56
24 38 -229.98
25 39 71.68
26 41 0.00

（数値実施例５）
実施例３の倍率変換光学群が未挿入状態の光学系
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 230.559 20.01 1.49700 81.5 141.99
2 -690.514 40.00 140.89
3 149.543 15.04 1.49700 81.5 116.97
4 -11301.149 2.67 115.29
5 -705.634 5.90 1.83481 42.7 114.86
6 214.504 48.21 109.14
7 107.530 14.78 1.43387 95.1 97.57
8 -10313.878 0.50 96.27
9 75.098 5.00 1.51633 64.1 86.85
10 60.268 (可変) 80.84
11 485.453 5.12 1.80518 25.4 62.47
12 -255.237 3.30 1.83481 42.7 61.66
13 130.699 (可変) 58.71
14(絞り) ∞ 5.00 40.09
15 152.804 2.00 1.84666 23.8 38.52
16 81.654 7.52 1.60311 60.6 37.76
17 -550.671 6.18 36.65
18 94.247 4.50 1.84666 23.8 39.16
19 -1128.324 1.65 1.60311 60.6 38.22
20 48.979 3.76 35.71
21 -139.003 1.60 1.80400 46.6 35.96
22 150.006 4.72 35.76
23 107.130 3.00 1.72000 43.7 30.30
24 2194.622 79.16 30.18
25 64.892 10.00 1.74951 35.3 45.41
26 -174.492 1.90 1.84666 23.8 44.83
27 105.215 (可変) 44.21
像面 ∞

各種データ
ズーム比 1.00

焦点距離 585.00
Ｆナンバー 4.12
半画角（°） 2.12
像高 21.64
レンズ全長 467.45
BF 55.50

d10 43.73
d13 76.71
d27 55.50

入射瞳位置 1063.20
射出瞳位置 -159.54
前側主点位置 56.79
後側主点位置 -529.50

レンズ群データ
群始面焦点距離レンズ構成長前側主点位置後側主点位置
1 1 264.80 152.10 37.13 -105.26
2 11 -208.49 8.42 6.25 1.56
3 14 799.79 130.98 192.62 94.19

単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
1 1 350.31
2 3 297.09
3 5 -196.48
4 7 245.39
5 9 -667.70
6 11 208.40
7 12 -103.14
8 15 -209.83
9 16 118.43
10 18 102.91
11 19 -77.79
12 21 -89.51
13 23 156.33
14 25 64.26
15 26 -77.28

（数値実施例６）
実施例３の倍率変換光学群が挿入状態の光学系
（面番号1から23まで数値実施例5と同じ）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
24 2194.622 1.90 30.18
25 30.610 5.98 1.54072 47.2 29.99
26 2343.740 0.51 29.29
27 35.025 5.41 1.60342 38.0 27.58
28 -137.835 1.15 1.90366 31.3 26.33
29 25.510 11.87 23.96
30 174.644 0.95 1.88300 40.8 23.82
31 20.646 6.90 1.72047 34.7 23.52
32 -68.916 0.95 1.88300 40.8 23.63
33 51.617 0.91 23.89
34 39.808 6.38 1.61340 44.3 24.80
35 -30.758 1.05 1.59282 68.6 24.97
36 104.622 35.20 25.35
37 64.892 10.00 1.74951 35.3 45.41
38 -174.492 1.90 1.84666 23.8 44.83
39 105.215 (可変) 44.21
像面 ∞

各種データ
ズーム比 1.00

焦点距離 819.18
Ｆナンバー 5.77
半画角（°） 1.51
像高 21.64
レンズ全長 467.45
BF 55.50

単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
14 25 57.31
15 27 46.84
16 28 -23.74
17 30 -26.59
18 31 22.79
19 32 -33.30
20 34 29.29
21 35 -39.98
22 37 64.26
23 38 -77.28

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

ＬＦ前群
ＬＲ後群
Ｓ開口絞り
Ｌ４第４レンズ群（倍率変換光学群）

Claims

物体側から像側へ順に配置された、前群と、開口絞りと、後群とからなる光学系であって、
前記後群は、前記光学系の焦点距離を変化させるために前記開口絞りと像面との間に挿抜される倍率変換光学群と、前記倍率変換光学群よりも像側に配置された全てのレンズからなる正レンズ群とを有し、
前記後群は、前記開口絞りと前記倍率変換光学群との間に配置され、像振れ補正のために光軸と直交する方向に移動するＩＳレンズ群を有し、
前記正レンズ群の焦点距離をｆ_img、前記正レンズ群における最も物体側の光学面から像面までの光軸上の距離をＬ_img、前記倍率変換光学群の焦点距離をｆ_ext、前記光学系に挿入された前記倍率変換光学群の最も物体側の光学面から前記像面までの光軸上の距離をＬ_ext、前記倍率変換光学群が挿入されていない状態で無限遠物体に合焦した状態の前記光学系の焦点距離をｆ_ao、前記無限遠物体に合焦した状態での前記光学系の最も物体側の光学面から像面までの光軸上の距離をＬ、前記倍率変換光学群が挿入された状態での前記後群の焦点距離をｆ _riとするとき、
０．１０≦［（|ｆ_img×Ｌ_img|）／（|ｆ_ext×Ｌ_ext|）］／（Ｌ／ｆ_ao）≦０．４０５
１．５０≦（|ｆ _img ／ｆ _ri |）／（Ｌ／ｆ _ao ）≦３．５０
なる条件を満足することを特徴とする光学系。
前記前群の焦点距離をｆ_f、前記倍率変換光学群が挿入されていない状態での前記後群の焦点距離をｆ_ro、前記倍率変換光学群が挿入された状態で前記無限遠物体に合焦した状態での前記光学系の焦点距離をｆ_aiとし、前記前群の焦点距離ｆ_fの絶対値が前記倍率変換光学群が挿入された状態での前記後群の焦点距離ｆ_riの絶対値よりも大きいとするとき、
０．２５≦（|ｆ_ri×ｆ_ro／ｆ_f ^２|）／ [Ｌ^２／（ｆ_ai×ｆ_ao）］≦４．００
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
前記光学系における最も像側のレンズ群のうち最も像側の光学面から前記像面までの光軸上の空気換算距離をＳｋ、前記像面上の最大像高をｈ_imgをとするとき、
０．３０≦[（|ｆ_img×Ｌ_img|）／（|ｆ_ext×Ｌ_ext|）］／[（ｈ_img／Ｓｋ）×（Ｌ／ｆ_ao）］
≦３．００
なる条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の光学系。
前記光学系の全長は、前記倍率変換光学群の挿抜によって変化しないことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学系。
前記光学系の最大半画角は、４．５°以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学系。
前記前群は、物体側から像側へ順に配置された、フォーカシングに際して不動の正の屈折力の第１レンズ群と、フォーカシングに際して移動する負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２からなり、
前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、第３レンズ群と、負の屈折力を有する前記倍率変換光学群としての第４レンズ群と、前記正レンズ群としての第５レンズ群からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光学系。
前記ＩＳレンズ群は、２枚の負レンズと、１枚の正レンズと、からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光学系。
請求項１から７のいずれか一項に記載の光学系を有することを特徴とする光学機器。