JP3713779B2

JP3713779B2 - Variable magnification optical system

Info

Publication number: JP3713779B2
Application number: JP33852395A
Authority: JP
Inventors: 基之大竹
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2015-12-26
Also published as: JPH09179026A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型の変倍光学系に関し、特に射出瞳位置がレンズ全長に対して遠い位置に位置する変倍光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レンズシャッター式カメラや電子スチルカメラ等では、ズームレンズ付きのカメラが主流であり、特に変倍比が３倍を越える、所謂高変倍ズームレンズを備えたカメラが主流となりつつある。
これら高変倍ズームレンズでは、主に変倍時に３つ以上の可動レンズ群を有する、所謂多群ズームレンズが用いられ、６０゜程度の画角までを包括するズームレンズを中心に種々の提案がなされてきた。
【０００３】
これらのカメラは、レンズ交換式の一眼レフレックス式のカメラと異なり、レンズとカメラとが一体のため、レンズ系の小型化がカメラ本体の小型化につながり、従来から小型化に適したズームレンズに関する提案が種々なされてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
さて、電子スチルカメラ用のズームレンズは、撮像素子としてＣＣＤを用いるが、このＣＣＤには、集光作用を強めるために受光素子の直前にマイクロレンズアレイが設けられている。ここで、レンズ系の射出瞳位置がＣＣＤから近い位置にある場合、画面周辺部に到達する光束がマイクロレンズアレイの各々のレンズ面の光軸に対して傾いて入射することになるため、この光束はマイクロレンズアレイにより受光素子とは異なる位置に集光される。このため、画面周辺部において光量不足を招き、結果的に光学設計上、レンズ系の射出瞳位置が像面から離れていなければならないという制約を与えていた。
【０００５】
例えば、射出瞳位置を無限遠にした像側テレセントリック光学系では、絞りの像側に置かれたレンズ系による絞りの像位置（つまり射出瞳位置）が無限遠にある。ここで、このような像側テレセントリック光学系において、絞りからＣＣＤまでの距離を短くするためには、絞りの像側のレンズ系による収斂作用を強め、かつレンズ系自身の光軸方向の厚みを短くする必要があり、レンズ全長の短縮化に適していなかった。
【０００６】
本発明の目的は、以上の問題点を解決し、小型化に適した変倍光学系を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にかかる変倍光学系は、物体側より順に、負屈折力の第１レンズ群、正屈折力の第２レンズ群、負屈折力の第３レンズ群および正屈折力の第４レンズ群より構成され、
像面位置を一定に保ちつつレンズ系全体の焦点距離を変化させる際に、前記第２レンズ群を光軸方向に移動させると共に、前記第２レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補償するように第３レンズ群を光軸方向に移動させ、かつ前記第１および第４レンズ群を光軸方向に関して固定とし、
開口絞りを前記第３レンズ群の最も像側の位置よりも物体側に配置するものである。
また、前記第３レンズ群は、物体側に配置される負部分群とその像側に配置される正部分群とから構成され、
前記負部分群は、少なくとも１枚の負レンズを含み、前記正部分群は、少なくとも１枚の正レンズを含み、
前記負部分群と前記正部分群とは間隔を隔てて配置され、
前記負部分群と前記正部分群との間に形成される間隔の光軸方向の厚みをＤ、前記間隔を満たす媒質の屈折率をｎ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
【０００８】
【数６】
（１）０．１＜ｎ・Ｄ／｜ｆ３｜＜０．５
を満足するように構成される。
また、上記目的を達成するために本発明にかかる変倍光学系は、物体側より順に、負屈折力の第１レンズ群、正屈折力の第２レンズ群、負屈折力の第３レンズ群および正屈折力の第４レンズ群より構成され、
像面位置を一定に保ちつつレンズ系全体の焦点距離を変化させる際に、前記第２レンズ群を光軸方向に移動させると共に、前記第２レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補償するように第３レンズ群を光軸方向に移動させ、かつ前記第１および第４レンズ群を光軸方向に関して固定とし、
前記第１乃至第４レンズ群をそれぞれ２枚以下のレンズ枚数で構成するものである。
【０００９】
また、前記第３レンズ群は、物体側に配置される負部分群とその像側に配置される正部分群とから構成され、
前記負部分群は、少なくとも１枚の負レンズを含み、前記正部分群は、少なくとも１枚の正レンズを含み、
前記負部分群と前記正部分群とは間隔を隔てて配置され、
前記負部分群と前記正部分群との間に形成される間隔の光軸方向の厚みをＤ、前記間隔を満たす媒質の屈折率をｎ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
【００１０】
【数７】
（１）０．１＜ｎ・Ｄ／｜ｆ３｜＜０．５
を満足するように構成される。
また、本発明の好ましい態様においては、前記第２レンズ群の最も物体側には正レンズが配置され、
該正レンズは、物体側のレンズ面の曲率半径をｒ2a、像側のレンズ面の曲率半径をｒ2bとするとき、
【００１１】
【数８】
（２）−０．６＜（ｒ2a＋ｒ2b）／（ｒ2a−ｒ2b）＜０．４
を満足するように構成される。
また、本発明の好ましい態様においては、前記第１レンズ群の最も像側には負レンズが配置され、
該負レンズは、物体側のレンズ面の曲率半径をｒ1a、像側のレンズ面の曲率半径をｒ1bとするとき、
【００１２】
【数９】
（３）０．４＜（ｒ1a−ｒ1b）／（ｒ1a＋ｒ1b）＜２．５
を満足するように構成される。
また、本発明の好ましい態様においては、フォーカシングに際して、前記１レンズ群を光軸方向に移動させるように構成される。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様においては、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４、広角端及び望遠端におけるレンズ系全体の焦点距離をそれぞれｆｗ，ｆｔとするとき、
【００１４】
【数１０】
（４）０．５＜ｆ４／（ｆｗ・ｆｔ）1/2＜１．３
を満足するように構成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
一般的にズームレンズは、最も像側に配置されるレンズ群が正屈折力を有するズームレンズと、このレンズ群が負屈折力を有するズームレンズとに大別される（但し、レンズ系の最も像側に、変倍作用に積極的に寄与しないレンズ群を付加的に配置している場合は、その物体側に隣接して配置されるレンズ群で分ける）。
【００１６】
これら２つのタイプのうち前者の場合、射出瞳位置が像面から離れているのに対して、後者の場合、射出瞳位置が像面に近い位置にある。後者の典型的な例としては、例えば正負タイプや正正負タイプのズームタイプなどのレンズシャッターカメラ等に適切なズームレンズが知られている。
これらの正負タイプや正正負タイプ等のズームタイプでは、レンズ径の小型化やレンズ全長の短縮化を図るために、レンズ系の最も像側に負レンズ群を配置して、広角端ではバックフォーカスを短くし、この負レンズ群を通過する軸外光束が画角の変化に伴って光軸から離れるようにすることで、軸上収差と軸外収差とを独立に補正し、かつ広角端より望遠端への変倍時にバックフォーカスの変化を大きくすることで、負レンズ群を通過する軸外光束の高さを変倍時に変化させて、変倍による軸外収差の変動を抑え、良好な結像性能が得られるようにしている。
【００１７】
このような最も像側に負レンズ群が配置されるズームレンズにおいては、広角端におけるバックフォーカスが短いので、射出瞳位置が像面位置に近く、従って、マイクロレンズアレイを備えた撮像素子で像を記録する場合には、像高が高くなるにつれ、撮像素子上に到達できる光束が減少してしまい光量不足が目立ってしまう。
【００１８】
さらに、変倍に際して、最も像側の負レンズ群の移動量が大きいので、射出瞳位置の移動量が大きく、変倍範囲全体にわたり射出瞳位置をマイクロレンズアレイによるケラレがない適切な位置とすることが困難であった。
さて、最も像側に正レンズ群が配置されるズームレンズにおいては、最も物体側に正屈折力のレンズ群を配置した正先行型と、最も物体側に負屈折力のレンズ群を配置した負先行型に大別される。正先行型としては、例えば正負正正や正負負正のものが知られており、負先行型としては、例えば負正負正のものが知られている。
【００１９】
この正先行型のズームレンズのうち、最も像側の正レンズ群が変倍中固定であり、かつ開口絞りを含むものの場合には、変倍による射出瞳位置の変動がないため、特に射出瞳位置をほぼ無限遠としてレンズ系の後方に三色分解用プリズムを配置するＴＶカメラ用に適している。ここで、射出瞳位置がほぼ無限遠となるレンズ系は像側テレセントリック光学系と呼ばれる。
【００２０】
ところが、このような像側テレセントリック光学系を形成する場合、光学設計に過度の拘束をもたらし、光学設計上の自由度が奪われるため、レンズ構成枚数が多く必要とされたり、あるいは、レンズ系の大型化を引き起こしてしまい、小型の光学系を達成することは難しかった。
さらに、正先行型のズームレンズの場合、第１レンズ群により一旦収斂された光束は、第２レンズ群により強い発散作用を受けるため、レンズ全長の短縮化を図ろうとしたときには、第１レンズ群による収斂作用を強めるか、あるいは、第２レンズ群による発散作用を弱める必要がある。しかし、前者の場合、広角端において第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてしまうので、レンズ径の小型化が難しく、後者の場合、第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてしまうため、第１レンズ群を通過する軸外光束も光軸から離れてしまい、結果的にレンズ径の小型化が難しい。さらに、第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れる場合に、軸外収差の補正が困難となってしまうため、画角によるコマ収差の変動が発生してしまう。
【００２１】
このように、最も物体側に正のレンズ群をもつ、いわゆる正先行型では、レンズ径の小型化に限界があった。
さて、最も像側に負のレンズ群を持つ、いわゆる負先行型の負正負正タイプのものとして、例えば特開昭６３−２８１１１３号公報のものが知られているが、ここに開示されるズームレンズにおいては、レンズ構成枚数が多かったために、焦点距離に比べてレンズ全長が非常に大きく、小型化が不可能であった。
【００２２】
従って、本発明の実施の形態に係る変倍光学系においては、物体側より順に、負屈折力の第１レンズ群、正屈折力の第２レンズ群、負屈折力の第３レンズ群、そして正屈折力の第４レンズ群を配置して、レンズ系全体の焦点距離が最も短い広角端よりレンズ系の焦点距離が最も長い望遠端まで変倍する際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が減少し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が増大し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が増大するように、第２レンズ群と第３レンズ群を物体側へ移動させている。
【００２３】
そして、本発明の実施の形態に係る変倍光学系では、上記構成に加えて、各レンズ群を以下の３つの条件を満足するように機能させることにより、小型で且つ射出瞳位置が像面から離れたズームレンズを達成している。
▲１▼第１レンズ群と第４レンズ群とを変倍時に固定とする。
▲２▼第２レンズ群を広角端より望遠端への変倍時に物体側へ移動させる。
【００２４】
▲３▼開口絞りを第３レンズ群中か、あるいは第３レンズ群より物体側に配置する。
本発明の実施の形態に係る変倍光学系においては、射出瞳位置を像面位置から離すために、上述の通り、レンズ系の最も像側に配置される第４レンズ群を正レンズ群としている。
【００２５】
ここで、射出瞳位置が像面位置から離れるというのは、射出瞳位置が像面位置の物体側であっても、像側であっても差し支えない。射出瞳位置が像面の物体側にある場合、主光線は光軸から離れるように像面位置に到達するのに対して、像側にある場合、主光線は光軸に近づくように像面位置に到達する。従って、射出瞳位置が像面位置から離れているというのは、レンズ系より射出した主光線が光軸となす角度が小さいことを示す。
【００２６】
本発明の実施の形態に係る変倍光学系においては、主光線が第４レンズ群から、光軸に平行に近い状態で射出されるため、軸外光束は第４レンズ群を光軸から離れて通過し、従ってレンズ径が大きくなりがちである。
そこで、第４レンズ群を変倍時に光軸方向に固定とすることで、レンズ保持機構の簡素化を図り、レンズ鏡筒の小型化を達成している。
【００２７】
また、第１レンズ群の屈折力を負とすることにより、本発明の実施の形態に係る変倍光学系では、レンズ系の焦点距離が最も短い広角端においても充分なバックフォーカスを得ており、さらに、第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づくためレンズ径の小口径化が図られている。
本発明の実施の形態に係る変倍光学系においては、第１レンズ群が像面位置よりもっとも離れた位置に配置されているため、第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れる傾向にあり、レンズ径が大きくなりがちである。
【００２８】
しかしながら、本発明の実施の形態に係る変倍光学系では、第１レンズ群を望遠端から広角端への変倍時に物体側へ移動させる従来の負正負正のズームタイプとは異なり、第１レンズ群を変倍時に光軸方向に固定としているため、広角端において通過する軸外光束が光軸からあまり離れない。従って、第１レンズ群のレンズ径の大口径化を招く恐れがなく、レンズ径の小型化と、レンズ鏡筒のさらなる小型化とを達成することができる。
【００２９】
また、別の局面によれば、変倍時に固定の第１レンズ群をフォーカシング群とする場合に、レンズ系の焦点距離によらず被写体距離だけに依存してフォーカシング時の繰り出し量が決定されるため、本発明の実施の形態に係る変倍光学系においては、第１レンズ群をフォーカシング群とした場合に、鏡筒構造の簡易構成化の点で最大の効果を得ることができる。
【００３０】
以上の議論に基づき、▲１▼の条件が必要となる。
次に、本発明の実施の形態に係る変倍光学系においては、レンズ系の最も物体側に負レンズ群を配置している。ここで、レンズ全長の短縮化を達成するには、望遠端におけるレンズ全長の短縮化が必要であるため、望遠端において、強い収斂作用の第２レンズ群を第１レンズ群に近づけ、合成の屈折力を正とするように構成させている。逆に、広角端では充分なバックフォーカスを得るために、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を充分に広げている。
【００３１】
従って、広角端より望遠端への変倍時に第２レンズ群を像側から物体側へ移動させることが望ましく、▲２▼の条件が必要となる。
ところで、像側テレセントリック光学系では、絞り中心位置から発した光束が絞りより像側に配置されるレンズ系により平行光となるように射出される、つまり、絞りより像側に配置されるレンズ系を逆向きに置いた時の物体側焦点位置に絞りが配置されている。
【００３２】
従って、絞り位置を像面に近づけながらも射出瞳位置を像面から遠ざけるには、（Ａ）絞りより像側に配置されるレンズ系の焦点距離を短くする、
あるいは、
（Ｂ）絞りより像側に配置されるレンズ系を正負構成の望遠型レンズを逆向きに配置する、すなわち像側からこのレンズ系を見たときに望遠型レンズとなるように構成する
ことが考えられる。
【００３３】
（Ａ）の場合、絞りより像側に配置されるレンズ系を大口径化しなければならず、収差補正が難しくなるので、レンズ構成枚数が極端に多くなり小型化が難しくなる。
従って、本発明の実施の形態に係る変倍光学系においては、上記（Ｂ）のように、絞りより像側に配置されるレンズ系である第３および第４レンズ群を望遠型レンズを逆向きに置いた構成としている。なお、前述の通り、逆向きに置いたとき、すなわち像側から見たときに正負構成のため、絞りより像側に配置されるレンズ系の焦点距離に比して全長を短縮できる。
【００３４】
このように、本発明の実施の形態に係る変倍光学系においては、開口絞りから像側へ向けて、負屈折力の第３レンズ群と正屈折力の第４レンズ群とを配置することで、全長の短縮化を図りつつ射出瞳位置を像面位置から遠ざけている。
言い換えると、本発明の実施の形態に係る変倍光学系においては、第３レンズ群中か、あるいはより物体側に絞りを配置することにより射出瞳位置を像面位置から遠ざけており、条件▲３▼が必要となる。
【００３５】
次に各条件式の説明をする。
本発明の実施の形態に係る変倍光学系においては、第３レンズ群は、物体側に配置されて少なくとも１枚の負レンズを含む負部分群と、その像側に間隔を隔てて配置されて少なくとも１枚の正レンズを含む正部分群とから構成されることが好ましく、負部分群と正部分群との間に形成される間隔の光軸方向の厚みをＤ、負部分群と正部分群との間隔を満たす媒質の屈折率をｎ、第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
【００３６】
【数１１】
（１）０．１＜ｎ・Ｄ／｜ｆ３｜＜０．５
を満足することが望ましい。
上記条件式（１）は、第３レンズ群を構成する負部分群と正部分群との間隔を規定する条件式である。
【００３７】
条件式（１）の上限値を上回った場合、負部分群と正部分群の屈折力がそれぞれ弱まるので、広角端における射出瞳位置が像面位置に近づいて、マイクロレンズアレイによる光束ケラレが発生してしまう。
逆に、条件式（１）の下限値を下回った場合、負部分群と正部分群との相互偏心による性能劣化が著しくなってしまい、好ましくない。
【００３８】
特に、本発明の実施の形態に係る変倍光学系においては、第３レンズ群が絞り付近に配置されるため、軸上収差の補正を良好に行うために、第３レンズ群を少なくとも１枚の負レンズで構成される負部分群と少なくとも１枚の正レンズで構成される正部分群で構成し、特に広角端におけるコマ収差の画角による変動を良好に補正するために、負部分群の像側に正部分群を配置することが好ましい。この構成によれば、軸外光束は負部分群で発散作用を受けるため、正部分群を通過する軸外光束を光軸から離すことが可能となり、コマ収差の画角による変動が容易に補正可能となる。なお、より高性能化を図るには、上限値を０．４とすることが望ましい。
【００３９】
また、本発明の実施の形態に係る変倍光学系においては、第２レンズ群の最も物体側に正レンズを配置することが望ましく、このときに以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
【００４０】
【数１２】
（２）−０．６＜（ｒ2a＋ｒ2b）／（ｒ2a−ｒ2b）＜０．４
軸上光束は、第１レンズ群により発散された後、第２レンズ群に入射するため、レンズ全長の短縮化を図るためには、第２レンズ群の最も物体側に正レンズを配置することが望ましい。
【００４１】
そして、条件式（２）は、その正レンズのベンディング形状を規定する条件式である。
条件式（２）の上限値を上回った場合、広角端において、下側コマ収差が補正不足となってしまうため、良好な結像性能を維持することができない。
逆に、条件式（２）の下限値を下回った場合、第２レンズ群において発生する負の球面収差を少ないレンズ構成枚数で良好に補正することが困難となってしまう。
【００４２】
さらに、本発明の実施の形態に係る変倍光学系においては、第１レンズ群の最も物体側に負レンズを配置することが好ましく、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
【００４３】
【数１３】
（３）０．４＜（ｒ1a−ｒ1b）／（ｒ1a＋ｒ1b）＜２．５
第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れた場合、レンズ径の大型化やあるいは下側コマ収差が補正過剰となるので画角によるコマ収差の変動が大きくなるため、第１レンズ群の最も物体側に負レンズを配置して第１レンズ群を通過する軸外光束を光軸に近づけることが望ましい。
【００４４】
条件式（３）は、その負レンズのベンディング形状を規定する条件式である。条件式（３）の上限値を上回った場合、負レンズの物体側のレンズ面の曲率が負に強まるので、コマ収差が補正過剰となってしまうため、良好な結像性能を維持できない。
逆に、条件式（３）の下限値を下回った場合、軸外収差の発生が少なくなるが、正の球面収差の補正ができず、良好な結像性能を維持できない。
【００４５】
本発明の実施の形態に係る変倍光学系においては、前述の通り、変倍時に固定である第１レンズ群をフォーカシング群とした場合に、変倍範囲のいづれの焦点距離状態においても、同じ被写体に対する繰り出し量が変化せず、容易に制御を行うことができる。
また、本発明の実施の形態に係る変倍光学系においては、画面周辺部においても良好な結像性能を得るために、第４レンズ群が以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
【００４６】
【数１４】
（４）０．５＜ｆ４／（ｆｗ・ｆｔ）1/2＜１．３
条件式（４）の上限値を上回った場合、上側コマ収差が第４レンズ群において大きく発生してしまうため、少ない構成枚数で構成することが困難となってしまう。レンズ構成枚数を多くしても、光軸方向の厚みが非常に大きくなってしまうため、好ましくない。
【００４７】
ところで、本発明の別の観点によれば、本発明の実施の形態においては、屈折力の強い第２レンズ群及び第３レンズ群を少なくとも２枚のレンズで構成することにより、球面収差の補正を良好に行い、第２レンズ群及び第３レンズ群に比べて屈折力の大きさの小さい第１レンズ群と第４レンズ群を１枚のレンズで構成することで、少ないレンズ枚数でありながら、小型化と高性能化を達成することができる。より高性能化を図るには、第１レンズ群と第４レンズ群とをそれぞれ２枚のレンズで構成することが望ましい。
【００４８】
本発明の実施の形態においては、各レンズ群を少ない構成枚数で構成しているが、レンズ枚数を増やすことにより、高変倍化やあるいは高性能化を図るのは容易であり、あるいは非球面を何れかのレンズ面に導入することにより、高変倍化・高性能化を図れるのはいうまでもない。
特に、開口絞りより離れた位置に配置される第１レンズ群や第４レンズ群に非球面を導入することにより、画角によるコマ収差の変動を良好に補正することが可能であり、あるいは、開口絞りに近い位置に配置される第２レンズ群や第３レンズ群に非球面を導入することで、大口径化を図ることも可能である。
【００４９】
また、プラスチック素材を用いたレンズを用いることで、軽量化やさらなる低コスト化が達成できるのはもちろんである。
ところで、レンズ系のうち１つのレンズ群を光軸方向に駆動した場合、像面位置が光軸方向に移動して、焦点距離もそれに従い変化する。
一般的に、１つのレンズ群の移動に伴う像面位置の変動を少なくとも１つの別のレンズ群を光軸方向に移動させることにより像面位置の変動を抑えたレンズ系がズームレンズと呼ばれるが、本発明においてはズームレンズに限らず、像面位置が光軸方向に若干変動しても（バリフォーカルズームレンズと呼ばれる）、例えば、撮像素子であるＣＣＤを光軸方向に駆動させる、あるいは、フォーカス群を光軸方向に駆動させることにより、レンズ系の像面位置を撮像素子と合わせることも可能であり、変倍光学系であれば適用可能である。
【００５０】
また、別の観点によれば、撮影を行う際に、高変倍ズームレンズで発生しがちな手ブレ等が原因の像ブレによる失敗を防ぐために、ブレを検出するブレ検出系と駆動手段とをレンズ系に組み合わせ、レンズ系を構成するレンズ群のうち、１つのレンズ群を全体か、あるいはその一部を偏心レンズ群として偏心させることにより、ブレをブレ検出系により検出し、検出されたブレを補正するように駆動手段により偏心レンズ群を偏心させ像をシフトさせて、像ブレを補正する防振光学系とすることが可能である。
【００５１】
【実施例】
以下に、本発明による各実施例について説明する。
図１は、本発明の各実施例による変倍光学系の屈折力配分を示しており、各実施例は、物体側より順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１，正屈折力の第２レンズ群Ｇ２，負屈折力の第３レンズ群Ｇ３および正屈折力の第４レンズ群Ｇ４により構成され、広角端より望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔は減少し、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔は増大し、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔は増大するように、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３が物体側に移動しており、第１レンズ群と第４レンズ群とは光軸方向に固定される。
【００５２】
各実施例において、非球面形状は以下の式で表される。
【００５３】
【数１３】
ｘ＝ｃｙ2／｛１＋（１−κｃ2ｙ2）1/2｝＋Ｃ4ｙ4＋Ｃ6ｙ6＋…
なお、ｙは光軸からの高さ、ｘはサグ量、ｃは曲率、κは円錐定数、Ｃ4，Ｃ6，…は非球面係数である。
［第１実施例］
図２は、本発明の第１実施例によるレンズ構成図を示しており、それぞれ物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１は両凹レンズＬ１１により構成され、第２レンズ群Ｇ２は両凸レンズＬ２１と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の凸レンズＬ２２により構成され、第３レンズ群Ｇ３は両凹レンズＬ３１と像側に凸面を向けたメニスカス形状の凸レンズＬ３２により構成され、第４レンズ群Ｇ４は像側に凸面を向けたメニスカス形状の凸レンズＬ４１により構成される。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に絞りＳが配置され、変倍時に第２レンズ群Ｇ２と一体的に移動する。
【００５４】
第１実施例では、第３レンズ群Ｇ３が両凹レンズＬ３１により構成される負部分群と凸レンズＬ３２により構成される正部分群で構成される。
第１実施例においては、第１レンズ群を光軸方向に駆動することにより、近距離合焦が行える。
なお、第１実施例において、第４レンズ群Ｇ４と像面位置との間には、保護ガラスとしての厚さ３．０５ｍｍの白板ガラスが挿入され、この白板ガラスは変倍時に固定である。（なお、曲率半径が０である面は平面を意味する）
以下の表１に、本発明における第１実施例の諸元の値を掲げる。実施例の諸元表中のｆは焦点距離、ＦNOはＦナンバー、２ωは画角を表し、ｙは最大像高を示し、屈折率はｅ線（λ=546.1nm）に対する値である。
【００５５】
【表１】

図３より図８は本発明の第１実施例の諸収差図を示し、図３乃至図５はそれぞれ広角端、中間焦点距離状態、望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図を表し、図６乃至図８はそれぞれ広角端、中間焦点距離状態、望遠端での撮影倍率が−０．０１倍の状態における諸収差図を表す。
【００５６】
図３より図８の各収差図において、球面収差図中の実線は球面収差、点線はサイン・コンディションを示し、ｙは像高を示し、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示しており、ｄはｄ線に対する収差を示す。コマ収差図は、像高ｙ＝０，ｙ＝１．５０，ｙ＝２．１０，ｙ＝２．５５およびｙ＝３．００でのコマ収差を表し、Ａは入射角、Ｈは物体高を表す。
【００５７】
各収差図から、本実施例は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることは明らかである。
［第２実施例］
図９は、本発明の第２実施例によるレンズ構成図を示しており、それぞれ物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１は両凹レンズＬ１１により構成され、第２レンズ群Ｇ２は両凸レンズＬ２１と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の凸レンズＬ２２により構成され、第３レンズ群Ｇ３は両凹レンズＬ３１と両凸レンズＬ３２により構成され、第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズＬ４１により構成される。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に絞りＳが配置され、変倍時に第３レンズ群Ｇ３と一体的に移動する。
【００５８】
第２実施例では、第３レンズ群Ｇ３が両凹レンズＬ３１により構成される負部分群と両凸レンズＬ３２により構成される正部分群で構成される。
第２実施例においては、第１レンズ群を光軸方向に駆動することにより、近距離合焦が行える。
なお、第２実施例において、第４レンズ群Ｇ４と像面位置との間には、保護ガラスとしての厚さ３．０５ｍｍの白板ガラスが挿入され、この白板ガラスも変倍時に固定である。（なお、曲率半径が０である面は平面を意味する）
以下の表２に、本発明における第２実施例の諸元の値を掲げる。実施例の諸元表中のｆは焦点距離、ＦNOはＦナンバー、２ωは画角を表し、ｙは最大像高を示し、屈折率はｅ線（λ=546.1nm）に対する値である。
【００５９】
【表２】

図１０より図１５は本発明の第２実施例の諸収差図を示し、図１０乃至図１２はそれぞれ広角端、中間焦点距離状態、望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図を表し、図１３乃至図１５はそれぞれ広角端、中間焦点距離状態、望遠端での撮影倍率が−０．０１倍の状態における諸収差図を表す。
【００６０】
図１０より図１５の各収差図において、球面収差図中の実線は球面収差、点線はサイン・コンディションを示し、ｙは像高を示し、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示しており、ｅはｅ線に対する収差を示す。コマ収差図は、像高ｙ＝０，ｙ＝１．５０，ｙ＝２．１０，ｙ＝２．５５およびｙ＝３．００でのコマ収差を表し、Ａは入射角、Ｈは物体高を表す。
【００６１】
各収差図から、本実施例は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることは明らかである。
［第３実施例］
図１６は、本発明の第３実施例によるレンズ構成図を示しており、それぞれ物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１は両凹レンズＬ１１により構成され、第２レンズ群Ｇ２は両凸レンズＬ２１と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の凸レンズＬ２２により構成され、第３レンズ群Ｇ３は両凹レンズＬ３１と両凸レンズＬ３２により構成され、第４レンズ群Ｇ４は像側に凸面を向けたメニスカス形状の凸レンズＬ４１より構成される。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に絞りＳが配置され、変倍時に第３レンズ群Ｇ３と一体的に移動する。
【００６２】
第３実施例では、第３レンズ群Ｇ３が両凹レンズＬ３１により構成される負部分群と両凸レンズＬ３２により構成される正部分群で構成される。
第３実施例においては、第１レンズ群を光軸方向に駆動することにより、近距離合焦が行える。
なお、第３実施例において、第４レンズ群Ｇ４と像面位置との間には、保護ガラスとしての厚さ３．０５ｍｍの白板ガラスが挿入され、この白板ガラスも変倍時に固定である。（なお、曲率半径が０である面は平面を意味する）
以下の表３に、本発明における第３実施例の諸元の値を掲げる。実施例の諸元表中のｆは焦点距離、ＦNOはＦナンバー、２ωは画角を表し、ｙは最大像高を示し、屈折率はｅ線（λ=546.1nm）に対する値である。
【００６３】
【表３】

図１７より図２２は本発明の第３実施例の諸収差図を示し、図１７乃至図１９はそれぞれ広角端、中間焦点距離状態、望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図を表し、図２０乃至図２２はそれぞれ広角端、中間焦点距離状態、望遠端での撮影倍率が−０．０１倍の状態における諸収差図を表す。
【００６４】
図１７より図２２の各収差図において、球面収差図中の実線は球面収差、点線はサイン・コンディションを示し、ｙは像高を示し、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示しており、ｅはｅ線に対する収差を示す。コマ収差図は、像高ｙ＝０，ｙ＝１．５０，ｙ＝２．１０，ｙ＝２．５５およびｙ＝３．００でのコマ収差を表し、Ａは入射角、Ｈは物体高を表す。
【００６５】
各収差図から、本実施例は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることは明らかである。
［第４実施例］
図２３は、本発明の第４実施例によるレンズ構成図を示しており、それぞれ物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１は両凹レンズＬ１１により構成され、第２レンズ群Ｇ２は両凸レンズＬ２１と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の凸レンズＬ２２により構成され、第３レンズ群Ｇ３は両凹レンズＬ３１と両凸レンズＬ３２により構成され、第４レンズ群Ｇ４は像側に凸面を向けたメニスカス形状の凸レンズＬ４１より構成される。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に絞りＳが配置され、変倍時に第３レンズ群Ｇ３と一体的に移動する。
【００６６】
第４実施例では、第３レンズ群Ｇ３が両凹レンズＬ３１により構成される負部分群と両凸レンズＬ３２により構成される正部分群で構成される。
第４実施例においては、第１レンズ群を光軸方向に駆動することにより、近距離合焦が行える。
なお、第４実施例において、第４レンズ群Ｇ４と像面位置との間には、保護ガラスとして厚さ３．０５ｍｍの白板ガラスが挿入され、この白板ガラスも変倍時に固定である。（なお、曲率半径が０である面は平面を意味する）
以下の表４に、本発明における第４実施例の諸元の値を掲げる。実施例の諸元表中のｆは焦点距離、ＦNOはＦナンバー、２ωは画角を表し、ｙは最大像高を示し、屈折率はｅ線（λ=546.1nm）に対する値である。
【００６７】
【表４】

図２４より図２９は本発明の第４実施例の諸収差図を示し、図２４乃至図２６はそれぞれ広角端、中間焦点距離状態、望遠端での無限遠合焦状態における諸収差図を表し、図２７乃至図２９はそれぞれ広角端、中間焦点距離状態、望遠端での撮影倍率が−０．０１倍の状態における諸収差図を表す。
【００６８】
図２４より図２９の各収差図において、球面収差図中の実線は球面収差、点線はサイン・コンディションを示し、ｙは像高を示し、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示しており、ｅはｅ線に対する収差を示す。コマ収差図は、像高ｙ＝０，ｙ＝１．５０，ｙ＝２．１０，ｙ＝２．５５およびｙ＝３．００でのコマ収差を表し、Ａは入射角、Ｈは物体高を表す。
【００６９】
各収差図から、本実施例は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることは明らかである。
［第５実施例］
さて、以上の第１乃至第４実施例では、第１レンズ群Ｇ１がフォーカシング群であったが、本発明はこれには限られない。
【００７０】
次に、第５実施例として、上記の第２実施例による変倍光学系において、第３レンズ群Ｇ３をフォーカシング群とした場合を示す。なお、第５実施例では、変倍光学系のレンズ構成は第２実施例と同様であるため、記載を省略する。
以下に、第３レンズ群Ｇ３をフォーカシング群とした際の、近距離合焦状態における第３レンズ群Ｇ３の繰り出し量を示す。
［撮影倍率−０．０１倍時の第３レンズ群Ｇ３の移動量δ３］
ｆ 6.1500 12.0000 17.5000
D0 610.9114 1198.7054 1751.2966
δ１ -0.0116 -0.0142 -0.0177
（なお、物体側への移動量を正とする）
図３０より図３２は本発明の第５実施例の諸収差図を示し、図３０乃至図３２はそれぞれ広角端、中間焦点距離状態、望遠端での撮影倍率が−０．０１倍の状態における諸収差図を表す。
【００７１】
図３０より図３２の各収差図において、球面収差図中の実線は球面収差、点線はサイン・コンディションを示し、ｙは像高を示し、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示しており、ｅはｅ線に対する収差を示す。コマ収差図は、像高ｙ＝０，ｙ＝１．５０，ｙ＝２．１０，ｙ＝２．５５およびｙ＝３．００でのコマ収差を表し、Ａは入射角、Ｈは物体高を表す。
【００７２】
各収差図から、第３レンズ群Ｇ３をフォーカシング群とした場合においても、近距離合焦状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることは明らかである。
以上の通り、本発明による各実施例によれば、小型でかつ高変倍化が可能な変倍光学系を実現できる。
【００７３】
また、上述の各実施例においては、レンズ系を構成するレンズ群のうち、１つのレンズ群を全体か、あるいはその一部を偏心レンズ群として偏心させて、像ブレを補正する防振光学系とすることが可能である。このときには、レンズ系のブレを検出するブレ検出系と、これにより検出されたブレを補正するように上記偏心レンズ群を偏心させる駆動装置とを上記レンズ系と組み合わせる。これにより、撮影を行う際に、高変倍ズームレンズで発生しがちな手ブレ等が原因の像ブレによる失敗を防ぐことが可能となる。
【００７４】
ここで、第１実施例においては、第１レンズ群Ｇ１中の負レンズＬ１１を偏心レンズ群として選定することが望ましく、第２実施例においては第４レンズ群Ｇ４中の正レンズＬ４１を、第３実施例においては、第１レンズ群Ｇ１中の負レンズＬ１１を、第４実施例においては、第４レンズ群Ｇ４中の正レンズＬ４１を、第５実施例においては、第１レンズ群Ｇ１中の負レンズＬ１１を偏心レンズ群として選定することが望ましい。
【００７５】
なお、上述の各実施例における保護ガラスとしての白板ガラスの代わりに、ローパスフィルタとしての水晶板を配置しても良い。
また、上述の各実施例においては、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に配置される絞りＳは、変倍時に第２レンズ群Ｇ２あるいは第３レンズ群Ｇ３と一体で光軸方向に移動する構成であるが、第２レンズ群Ｇ２あるいは第３レンズ群Ｇ３とは独立に移動する構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による変倍光学系の屈折力配置を示す概念図
【図２】第１実施例の構成を示すレンズ断面図
【図３】第１実施例の広角端での無限遠合焦状態の諸収差図
【図４】第１実施例の中間焦点距離状態での無限遠合焦状態の諸収差図
【図５】第１実施例の望遠端での無限遠合焦状態の諸収差図
【図６】第１実施例の広角端での撮影倍率-1/30倍の諸収差図
【図７】第１実施例の中間焦点距離状態での撮影倍率-1/30倍の諸収差図
【図８】第１実施例の望遠端での撮影倍率-1/30倍の諸収差図
【図９】第２実施例の構成を示すレンズ断面図
【図１０】第２実施例の広角端での無限遠合焦状態の諸収差図
【図１１】第２実施例の中間焦点距離状態での無限遠合焦状態の諸収差図
【図１２】第２実施例の望遠端での無限遠合焦状態の諸収差図
【図１３】第２実施例の広角端での撮影倍率-1/30倍の諸収差図
【図１４】第２実施例の中間焦点距離状態での撮影倍率-1/30倍の諸収差図
【図１５】第２実施例の望遠端での撮影倍率-1/30倍の諸収差図
【図１６】第３実施例の構成を示すレンズ断面図
【図１７】第３実施例の広角端での無限遠合焦状態の諸収差図
【図１８】第３実施例の中間焦点距離状態での無限遠合焦状態の諸収差図
【図１９】第３実施例の望遠端での無限遠合焦状態の諸収差図
【図２０】第３実施例の広角端での撮影倍率-1/30倍の諸収差図
【図２１】第３実施例の中間焦点距離状態での撮影倍率-1/30倍の諸収差図
【図２２】第３実施例の望遠端での撮影倍率-1/30倍の諸収差図
【図２３】第４実施例の構成を示すレンズ断面図
【図２４】第４実施例の広角端での無限遠合焦状態の諸収差図
【図２５】第４実施例の中間焦点距離状態での無限遠合焦状態の諸収差図
【図２６】第４実施例の望遠端での無限遠合焦状態の諸収差図
【図２７】第４実施例の広角端での撮影倍率-1/30倍の諸収差図
【図２８】第４実施例の中間焦点距離状態での撮影倍率-1/30倍の諸収差図
【図２９】第４実施例の望遠端での撮影倍率-1/30倍の諸収差図
【図３０】第５実施例の広角端での撮影倍率-1/30倍の諸収差図
【図３１】第５実施例の中間焦点距離状態での撮影倍率-1/30倍の諸収差図
【図３２】第５実施例の望遠端での撮影倍率-1/30倍の諸収差図
【符号の説明】
Ｇ１：第１レンズ群
Ｇ２：第２レンズ群
Ｇ３：第３レンズ群
Ｇ４：第４レンズ群[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a small variable magnification optical system, and more particularly to a variable magnification optical system in which an exit pupil position is located far from the entire lens length.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a camera equipped with a zoom lens has become the mainstream among lens shutter type cameras and electronic still cameras, and in particular, a camera having a so-called high zoom ratio zoom lens with a zoom ratio exceeding three times is becoming mainstream.
These high-magnification zoom lenses mainly use a so-called multi-group zoom lens having three or more movable lens groups at the time of zooming, and various proposals centering on a zoom lens that covers a field angle of about 60 °. Has been made.
[0003]
These cameras differ from interchangeable-lens single-lens reflex cameras, and because the lens and camera are integrated, the reduction of the lens system leads to a reduction in the size of the camera body. Various proposals have been made.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Now, a zoom lens for an electronic still camera uses a CCD as an image pickup element, and this CCD is provided with a microlens array just before the light receiving element in order to enhance the light condensing function. Here, when the exit pupil position of the lens system is close to the CCD, the light beam reaching the periphery of the screen is incident on the optical axis of each lens surface of the microlens array. The light beam is condensed at a position different from the light receiving element by the microlens array. For this reason, the amount of light is insufficient at the periphery of the screen, and as a result, the optical design places a restriction that the exit pupil position of the lens system must be away from the image plane.
[0005]
For example, in an image side telecentric optical system in which the exit pupil position is set to infinity, the image position of the diaphragm (that is, the exit pupil position) by the lens system placed on the image side of the stop is at infinity. Here, in such an image side telecentric optical system, in order to shorten the distance from the stop to the CCD, the convergence action by the lens system on the image side of the stop is strengthened, and the thickness of the lens system itself in the optical axis direction is increased. It was necessary to shorten the lens length, and it was not suitable for shortening the total lens length.
[0006]
An object of the present invention is to solve the above problems and provide a variable magnification optical system suitable for miniaturization.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a variable magnification optical system according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, a third lens group having a negative refractive power, and a positive lens group. Fourth lens group with refractive powerThanConfigured,
  When changing the focal length of the entire lens system while keeping the image plane position constant, the second lens group is moved in the optical axis direction, and the fluctuation of the image plane position accompanying the movement of the second lens group is compensated. The third lens group is moved in the optical axis direction, and the first and fourth lens groups are fixed with respect to the optical axis direction,
  The aperture stop is disposed closer to the object side than the position closest to the image side of the third lens group.
  The third lens group includes a negative subgroup disposed on the object side and a positive subgroup disposed on the image side.
  The negative subgroup includes at least one negative lens, and the positive subgroup includes at least one positive lens;
  The negative subgroup and the positive subgroup are spaced apart;
  When the thickness in the optical axis direction of the gap formed between the negative subgroup and the positive subgroup is D, the refractive index of the medium satisfying the gap is n, and the focal length of the third lens group is f3. ,
[0008]
[Formula 6]
(1) 0.1 <n · D / | f3 | <0.5
It is configured to satisfy
  In order to achieve the above object, the variable magnification optical system according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a negative refractive power. And a fourth lens group having positive refractive power,
  When changing the focal length of the entire lens system while keeping the image plane position constant, the second lens group is moved in the optical axis direction, and the fluctuation of the image plane position accompanying the movement of the second lens group is compensated. The third lens group is moved in the optical axis direction, and the first and fourth lens groups are fixed with respect to the optical axis direction,
  Each of the first to fourth lens groups is composed of two or less lenses.
[0009]
  Also,The third lens group is composed of a negative subgroup arranged on the object side and a positive subgroup arranged on the image side thereof,
  The negative subgroup includes at least one negative lens, and the positive subgroup includes at least one positive lens;
  The negative subgroup and the positive subgroup are spaced apart;
  When the thickness in the optical axis direction of the gap formed between the negative subgroup and the positive subgroup is D, the refractive index of the medium satisfying the gap is n, and the focal length of the third lens group is f3. ,
[0010]
【number7]
(1) 0.1 <n · D / | f3 | <0.5
It is configured to satisfy
  In a preferred aspect of the present invention, a positive lens is disposed on the most object side of the second lens group,
  When the radius of curvature of the lens surface on the object side is r2a and the radius of curvature of the lens surface on the image side is r2b,
[0011]
【number8]
(2) -0.6 <(r2a + r2b) / (r2a-r2b) <0.4
It is configured to satisfy
  In a preferred aspect of the present invention, a negative lens is disposed closest to the image side of the first lens group,
  The negative lens has a radius of curvature of the object-side lens surface as r1a and a radius of curvature of the image-side lens surface as r1b.
[0012]
【number9]
(3) 0.4 <(r1a-r1b) / (r1a + r1b) <2.5
It is configured to satisfy
  In a preferred aspect of the present invention, the one lens unit is configured to move in the optical axis direction during focusing.
[0013]
  In a preferred aspect of the present invention, when the focal length of the fourth lens group is f4, and the focal lengths of the entire lens system at the wide-angle end and the telephoto end are fw and ft, respectively.
[0014]
【number10]
(4) 0.5 <f4 / (fw · ft) 1/2 <1.3
It is configured to satisfy
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In general, zoom lenses are broadly classified into zoom lenses in which the lens group disposed closest to the image side has positive refractive power and zoom lenses in which this lens group has negative refractive power (however, the most in the lens system). If a lens group that does not actively contribute to the zooming action is additionally disposed on the image side, the lens group is separated by a lens group disposed adjacent to the object side).
[0016]
In the former case of the two types, the exit pupil position is far from the image plane, whereas in the latter case, the exit pupil position is close to the image plane. As a typical example of the latter, for example, a zoom lens suitable for a lens shutter camera of a positive / negative type or a positive / negative type zoom type is known.
In these zoom types such as positive and negative types and positive and negative types, in order to reduce the lens diameter and shorten the total lens length, a negative lens group is arranged on the most image side of the lens system, and back focus is set at the wide angle end. , And the off-axis light beam that passes through this negative lens group is separated from the optical axis with the change in the angle of view, so that on-axis aberrations and off-axis aberrations are corrected independently, and from the wide-angle end. By increasing the back focus change at the time of zooming to the telephoto end, the height of the off-axis light beam passing through the negative lens group is changed at the time of zooming, and the fluctuation of off-axis aberration due to zooming is suppressed. Imaging performance is obtained.
[0017]
In such a zoom lens in which the negative lens group is disposed closest to the image side, the back focus at the wide-angle end is short, so the exit pupil position is close to the image plane position, and therefore the image is captured by an image sensor having a microlens array. When the image height is recorded, as the image height increases, the luminous flux that can reach the image sensor decreases, and the shortage of the light amount becomes conspicuous.
[0018]
Furthermore, since the amount of movement of the negative lens group closest to the image side is large during zooming, the amount of movement of the exit pupil position is large, and the exit pupil position is set to an appropriate position free from vignetting by the microlens array over the entire zooming range. It was difficult.
Now, in the zoom lens in which the positive lens group is arranged closest to the image side, the positive leading type in which the lens group having positive refractive power is arranged closest to the object side, and the negative lens having the lens group having negative refractive power arranged closest to the object side. It is roughly divided into the preceding type. For example, positive / negative positive / positive and positive / negative / positive are known as the positive leading type, and negative positive / negative / positive are known as the negative leading type.
[0019]
Among the positive-advance type zoom lenses, when the most image-side positive lens unit is fixed during zooming and includes an aperture stop, the exit pupil position does not vary due to zooming. It is suitable for a TV camera in which the position is set at almost infinity and a three-color separation prism is arranged behind the lens system. Here, the lens system whose exit pupil position is almost infinite is called an image side telecentric optical system.
[0020]
However, when such an image-side telecentric optical system is formed, the optical design is excessively constrained and the degree of freedom in optical design is lost. It was difficult to achieve a small optical system because it caused an increase in size.
Further, in the case of a positive leading zoom lens, the light beam once converged by the first lens group is subjected to a strong divergence action by the second lens group. It is necessary to increase the convergence effect due to or reduce the diverging effect due to the second lens group. However, in the former case, the off-axis light beam that passes through the first lens group at the wide-angle end is separated from the optical axis, so it is difficult to reduce the lens diameter. In the latter case, the off-axis light beam that passes through the second lens group. Is away from the optical axis, the off-axis light beam passing through the first lens group is also away from the optical axis, and as a result, it is difficult to reduce the lens diameter. Further, when the off-axis light beam passing through the second lens group is separated from the optical axis, it becomes difficult to correct off-axis aberrations, and thus fluctuations in coma due to the angle of view occur.
[0021]
As described above, the so-called positive leading type having the positive lens group closest to the object side has a limit in reducing the lens diameter.
A so-called negative leading negative-positive-positive type having a negative lens group closest to the image side is known, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 63-281113. Since the number of lenses in the lens is large, the total length of the lens is very large compared to the focal length, and it is impossible to reduce the size.
[0022]
Therefore, in the variable magnification optical system according to the embodiment of the present invention, in order from the object side, the first lens group having a negative refractive power, the second lens group having a positive refractive power, the third lens group having a negative refractive power, and When the fourth lens unit having positive refractive power is arranged and zooming is performed from the wide-angle end where the focal length of the entire lens system is the shortest to the telephoto end where the focal length of the lens system is the longest, the first lens unit and the second lens The second lens group and the third lens so that the distance between the second lens group and the third lens group is increased, and the distance between the third lens group and the fourth lens group is increased. The group is moved to the object side.
[0023]
In the variable magnification optical system according to the embodiment of the present invention, in addition to the above-described configuration, each lens group is made to function so as to satisfy the following three conditions, thereby being small in size and having an exit pupil position on the image plane. Achieving a zoom lens away from
(1) The first lens group and the fourth lens group are fixed during zooming.
(2) The second lens group is moved to the object side at the time of zooming from the wide angle end to the telephoto end.
[0024]
(3) An aperture stop is disposed in the third lens group or closer to the object side than the third lens group.
In the variable magnification optical system according to the embodiment of the present invention, in order to separate the exit pupil position from the image plane position, as described above, the fourth lens group arranged closest to the image side of the lens system is a positive lens group. Yes.
[0025]
Here, the exit pupil position is away from the image plane position because the exit pupil position may be on the object side or the image side of the image plane position. When the exit pupil position is on the object side of the image plane, the chief ray reaches the image plane position away from the optical axis, whereas when it is on the image side, the chief ray approaches the optical axis. Reach position. Accordingly, the fact that the exit pupil position is away from the image plane position indicates that the angle formed by the principal ray emitted from the lens system and the optical axis is small.
[0026]
In the variable magnification optical system according to the embodiment of the present invention, the principal ray is emitted from the fourth lens group in a state close to the optical axis, so that the off-axis light beam leaves the fourth lens group from the optical axis. Therefore, the lens diameter tends to increase.
Therefore, by fixing the fourth lens group in the optical axis direction at the time of zooming, the lens holding mechanism is simplified and the lens barrel is reduced in size.
[0027]
In addition, by making the refractive power of the first lens unit negative, the variable magnification optical system according to the embodiment of the present invention achieves sufficient back focus even at the wide-angle end where the focal length of the lens system is the shortest. Furthermore, since the off-axis light beam passing through the first lens group approaches the optical axis, the lens diameter is reduced.
In the variable magnification optical system according to the embodiment of the present invention, since the first lens group is disposed at a position farthest from the image plane position, the off-axis light beam passing through the first lens group is separated from the optical axis. This tends to increase the lens diameter.
[0028]
However, in the zoom optical system according to the embodiment of the present invention, unlike the conventional negative / positive / negative zoom type in which the first lens unit is moved to the object side during zooming from the telephoto end to the wide-angle end, Since the lens group is fixed in the optical axis direction at the time of zooming, the off-axis light beam passing at the wide angle end is not so far away from the optical axis. Therefore, there is no fear of increasing the lens diameter of the first lens group, and the lens diameter can be reduced and the lens barrel can be further reduced.
[0029]
According to another aspect, when the fixed first lens group at the time of zooming is used as the focusing group, the amount of extension at the time of focusing is determined depending on only the subject distance regardless of the focal length of the lens system. Therefore, in the variable magnification optical system according to the embodiment of the present invention, when the first lens group is a focusing group, the maximum effect can be obtained in terms of simplified configuration of the lens barrel structure.
[0030]
Based on the above discussion, condition (1) is required.
Next, in the variable magnification optical system according to the embodiment of the present invention, the negative lens group is arranged on the most object side of the lens system. Here, in order to achieve shortening of the total lens length, it is necessary to shorten the total lens length at the telephoto end. Therefore, at the telephoto end, the second lens group having strong convergence is brought closer to the first lens group, The refractive power is configured to be positive. On the other hand, in order to obtain a sufficient back focus at the wide angle end, the distance between the first lens group and the second lens group is sufficiently widened.
[0031]
Therefore, it is desirable to move the second lens group from the image side to the object side during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and the condition (2) is required.
By the way, in the image side telecentric optical system, the light beam emitted from the stop center position is emitted so as to become parallel light by the lens system arranged on the image side from the stop, that is, the lens system arranged on the image side from the stop. A diaphragm is disposed at the focal position on the object side when is placed in the opposite direction.
[0032]
Accordingly, in order to move the exit pupil position away from the image plane while bringing the aperture position closer to the image plane, (A) the focal length of the lens system arranged on the image side from the aperture is shortened.
Or
(B) The lens system disposed on the image side from the stop is configured such that a telephoto lens having a positive / negative configuration is disposed in the opposite direction, that is, a telephoto lens is formed when the lens system is viewed from the image side.
It is possible.
[0033]
In the case of (A), the diameter of the lens system arranged on the image side from the stop must be increased, and aberration correction becomes difficult. Therefore, the number of lens components becomes extremely large, making it difficult to reduce the size.
Therefore, in the variable magnification optical system according to the embodiment of the present invention, as shown in (B) above, the third and fourth lens groups, which are lens systems arranged on the image side from the stop, are reversed from the telephoto lens. The configuration is oriented. As described above, the total length can be shortened compared to the focal length of the lens system disposed on the image side from the stop because of the positive and negative configuration when placed in the opposite direction, that is, when viewed from the image side.
[0034]
Thus, in the variable magnification optical system according to the embodiment of the present invention, the third lens group having negative refractive power and the fourth lens group having positive refractive power are arranged from the aperture stop toward the image side. Thus, the exit pupil position is kept away from the image plane position while shortening the overall length.
In other words, in the variable magnification optical system according to the embodiment of the present invention, the exit pupil position is moved away from the image plane position by disposing the stop in the third lens group or on the object side. 3 ▼ is required.
[0035]
Next, each conditional expression will be described.
In the variable magnification optical system according to the embodiment of the present invention, the third lens group is arranged on the object side with a negative subgroup including at least one negative lens, and on the image side thereof with a gap. And a positive subgroup including at least one positive lens. The thickness of the gap formed between the negative subgroup and the positive subgroup in the optical axis direction is D, and the negative subgroup and the positive subgroup are positive. When the refractive index of the medium satisfying the distance from the subgroup is n and the focal length of the third lens group is f3,
[0036]
【number11]
(1) 0.1 <n · D / | f3 | <0.5
It is desirable to satisfy
  Conditional expression (1) is a conditional expression that defines the distance between the negative subgroup and the positive subgroup constituting the third lens group.
[0037]
If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the refractive power of the negative subgroup and the positive subgroup will be weakened, so the exit pupil position at the wide-angle end will approach the image plane position, and vignetting will occur due to the microlens array. Resulting in.
On the other hand, when the value falls below the lower limit of conditional expression (1), performance deterioration due to mutual eccentricity between the negative subgroup and the positive subgroup becomes significant, which is not preferable.
[0038]
In particular, in the variable magnification optical system according to the embodiment of the present invention, since the third lens group is disposed in the vicinity of the stop, at least one third lens group is used to satisfactorily correct the axial aberration. The negative subgroup consisting of a negative lens and a positive subgroup consisting of at least one positive lens, and in particular the negative subgroup in order to satisfactorily correct the coma aberration variation at the wide angle end It is preferable to arrange the positive subgroup on the image side. According to this configuration, since the off-axis light beam is diverged in the negative subgroup, the off-axis light beam passing through the positive subgroup can be separated from the optical axis, and fluctuations due to the angle of view of coma can be easily corrected. It becomes possible. In order to achieve higher performance, it is desirable to set the upper limit value to 0.4.
[0039]
In the variable magnification optical system according to the embodiment of the present invention, it is desirable to dispose a positive lens closest to the object side of the second lens group, and at this time, the following conditional expression (2) should be satisfied. preferable.
[0040]
【number12]
(2) -0.6 <(r2a + r2b) / (r2a-r2b) <0.4
  Since the axial luminous flux is diverged by the first lens group and then enters the second lens group, in order to shorten the overall length of the lens, a positive lens is disposed closest to the object side of the second lens group. Is desirable.
[0041]
Conditional expression (2) is a conditional expression that defines the bending shape of the positive lens.
If the upper limit value of conditional expression (2) is exceeded, the lower coma aberration is insufficiently corrected at the wide-angle end, so that good imaging performance cannot be maintained.
On the other hand, if the lower limit of conditional expression (2) is not reached, it will be difficult to satisfactorily correct the negative spherical aberration occurring in the second lens group with a small number of lenses.
[0042]
Furthermore, in the zoom optical system according to the embodiment of the present invention, it is preferable to dispose the negative lens on the most object side of the first lens group, and it is preferable to satisfy the following conditional expression (3).
[0043]
【number13]
(3) 0.4 <(r1a-r1b) / (r1a + r1b) <2.5
  When the off-axis light beam passing through the first lens group is separated from the optical axis, the lens diameter is increased or the lower coma aberration is overcorrected, so the fluctuation of the coma aberration due to the angle of view increases. It is desirable to dispose a negative lens closest to the object side of the group so that the off-axis light beam passing through the first lens group is close to the optical axis.
[0044]
Conditional expression (3) is a conditional expression that defines the bending shape of the negative lens. If the upper limit value of conditional expression (3) is exceeded, the curvature of the lens surface on the object side of the negative lens will become negative and coma aberration will be overcorrected, so that good imaging performance cannot be maintained.
Conversely, when the lower limit of conditional expression (3) is not reached, off-axis aberrations are reduced, but positive spherical aberration cannot be corrected and good imaging performance cannot be maintained.
[0045]
In the variable magnification optical system according to the embodiment of the present invention, as described above, when the first lens group that is fixed at the time of variable magnification is the focusing group, the same is true in any focal length state of the variable magnification range. Control can be easily performed without changing the amount of extension with respect to the subject.
In the zoom optical system according to the embodiment of the present invention, it is desirable that the fourth lens group satisfies the following conditional expression (4) in order to obtain good imaging performance even at the periphery of the screen. .
[0046]
【number14]
(4) 0.5 <f4 / (fw · ft) 1/2 <1.3
  If the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, the upper coma aberration will be greatly generated in the fourth lens group, making it difficult to configure with a small number of elements. Even if the number of lenses is increased, the thickness in the optical axis direction becomes very large, which is not preferable.
[0047]
By the way, according to another aspect of the present invention, in the embodiment of the present invention, the second lens group and the third lens group having strong refractive power are composed of at least two lenses, thereby correcting spherical aberration. The first lens group and the fourth lens group, which have a smaller refractive power than the second lens group and the third lens group, are composed of a single lens, so that the number of lenses is small. Small size and high performance can be achieved. In order to achieve higher performance, it is desirable that each of the first lens group and the fourth lens group is composed of two lenses.
[0048]
In the embodiment of the present invention, each lens group is composed of a small number of components. However, it is easy to achieve high zoom ratio or high performance by increasing the number of lenses, or an aspherical surface. It goes without saying that high zooming and high performance can be achieved by introducing the lens into any lens surface.
In particular, by introducing an aspherical surface to the first lens group and the fourth lens group that are disposed at positions away from the aperture stop, it is possible to satisfactorily correct coma variation due to the angle of view, or By introducing an aspherical surface to the second lens group and the third lens group disposed at a position close to the aperture stop, it is possible to increase the diameter.
[0049]
In addition, it is a matter of course that weight reduction and further cost reduction can be achieved by using a lens made of a plastic material.
By the way, when one lens group in the lens system is driven in the optical axis direction, the image plane position moves in the optical axis direction, and the focal length changes accordingly.
In general, a lens system in which the fluctuation of the image plane position caused by the movement of one lens group is suppressed by moving at least one other lens group in the optical axis direction is called a zoom lens. In the present invention, not only the zoom lens, but also when the image plane position slightly fluctuates in the optical axis direction (called a varifocal zoom lens), for example, the CCD as an image sensor is driven in the optical axis direction, or By driving the focus group in the optical axis direction, the image plane position of the lens system can be aligned with the image sensor, and any zooming optical system can be applied.
[0050]
Further, according to another aspect, in order to prevent a failure due to an image blur caused by a camera shake or the like that is likely to occur in a high-magnification zoom lens when shooting, a blur detection system and a drive unit that detect blur Are combined with the lens system, and one of the lens groups constituting the lens system is decentered as a whole or a part thereof as a decentered lens group. It is possible to provide an anti-vibration optical system that corrects image blur by decentering a decentered lens group by a drive unit so as to correct blur and shifting an image.
[0051]
【Example】
Each example according to the present invention will be described below.
FIG. 1 shows the refractive power distribution of the variable magnification optical system according to each embodiment of the present invention. In each embodiment, the first lens group G1 having a negative refractive power and the second lens having a positive refractive power are sequentially arranged from the object side. The lens group G2, the third lens group G3 having negative refracting power, and the fourth lens group G4 having positive refracting power, and the air between the first lens group and the second lens group upon zooming from the wide angle end to the telephoto end. The second lens group G2 and the third lens so that the distance decreases, the air distance between the second lens group and the third lens group increases, and the air distance between the third lens group and the fourth lens group increases. The group G3 has moved to the object side, and the first lens group and the fourth lens group are fixed in the optical axis direction.
[0052]
In each embodiment, the aspheric shape is expressed by the following equation.
[0053]
[Formula 13]
x = cy2 / {1+ (1-κc2y2) 1/2} + C4y4 + C6y6 +
Here, y is the height from the optical axis, x is the amount of sag, c is the curvature, κ is the conic constant, and C4, C6,.
[First embodiment]
FIG. 2 shows a lens configuration diagram according to the first embodiment of the present invention. In order from the object side, the first lens group G1 is composed of a biconcave lens L11, and the second lens group G2 is composed of a biconvex lens L21 and an object. The third lens group G3 is composed of a biconcave lens L31 and a meniscus convex lens L32 having a convex surface facing the image side, and the fourth lens group G4 is disposed on the image side. It is constituted by a meniscus convex lens L41 having a convex surface. A diaphragm S is disposed between the second lens group G2 and the third lens group G3, and moves integrally with the second lens group G2 during zooming.
[0054]
In the first example, the third lens group G3 is composed of a negative part group constituted by a biconcave lens L31 and a positive part group constituted by a convex lens L32.
In the first embodiment, short-distance focusing can be performed by driving the first lens group in the optical axis direction.
In the first embodiment, a white plate glass having a thickness of 3.05 mm as a protective glass is inserted between the fourth lens group G4 and the image plane position, and the white plate glass is fixed at the time of zooming. (Note that a surface with a radius of curvature of 0 means a plane)
Table 1 below lists values of specifications of the first embodiment of the present invention. In the specification table of the embodiment, f is a focal length, FNO is an F number, 2ω is an angle of view, y is a maximum image height, and a refractive index is a value with respect to an e-line (λ = 546.1 nm).
[0055]
[Table 1]

3 to 8 show various aberration diagrams of the first embodiment of the present invention, and FIGS. 3 to 5 show various aberration diagrams in the infinite focus state at the wide-angle end, the intermediate focal length state, and the telephoto end, respectively. FIGS. 6 to 8 are graphs showing various aberrations when the photographing magnification at the wide-angle end, the intermediate focal length state, and the telephoto end is −0.01 times, respectively.
[0056]
3 to 8, the solid line in the spherical aberration diagram indicates the spherical aberration, the dotted line indicates the sine condition, y indicates the image height, the solid line in the astigmatism graph indicates the sagittal image plane, and the broken line indicates The meridional image plane is shown, and d indicates the aberration with respect to the d-line. The coma aberration diagram shows coma aberration at image heights y = 0, y = 1.50, y = 2.10, y = 2.55, and y = 3.00, A is an incident angle, and H is an object height. Represents.
[0057]
From each aberration diagram, it is clear that the present example has excellent image forming performance with various aberrations corrected well.
[Second Embodiment]
FIG. 9 shows a lens configuration diagram according to the second embodiment of the present invention. In order from the object side, the first lens group G1 is composed of a biconcave lens L11, and the second lens group G2 is composed of a biconvex lens L21 and an object. The third lens group G3 is composed of a biconcave lens L31 and a biconvex lens L32, and the fourth lens group G4 is composed of a biconvex lens L41. A diaphragm S is disposed between the second lens group G2 and the third lens group G3, and moves integrally with the third lens group G3 during zooming.
[0058]
In the second example, the third lens group G3 is composed of a negative part group constituted by a biconcave lens L31 and a positive part group constituted by a biconvex lens L32.
In the second embodiment, short-distance focusing can be performed by driving the first lens group in the optical axis direction.
In the second embodiment, a white plate glass having a thickness of 3.05 mm as a protective glass is inserted between the fourth lens group G4 and the image plane position, and this white plate glass is also fixed at the time of zooming. (Note that a surface with a radius of curvature of 0 means a plane)
Table 2 below lists values of specifications of the second embodiment of the present invention. In the specification table of the embodiment, f is a focal length, FNO is an F number, 2ω is an angle of view, y is a maximum image height, and a refractive index is a value with respect to an e-line (λ = 546.1 nm).
[0059]
[Table 2]

FIGS. 10 to 15 show various aberration diagrams of the second embodiment of the present invention, and FIGS. 10 to 12 show various aberration diagrams in the infinite focus state at the wide-angle end, the intermediate focal length state, and the telephoto end, respectively. FIGS. 13 to 15 are graphs showing various aberrations when the photographing magnification at the wide-angle end, the intermediate focal length state, and the telephoto end is −0.01 times, respectively.
[0060]
10 to 15, the solid line in the spherical aberration diagram indicates the spherical aberration, the dotted line indicates the sine condition, y indicates the image height, the solid line in the astigmatism graph indicates the sagittal image plane, and the broken line indicates The meridional image plane is shown, and e indicates the aberration with respect to the e-line. The coma aberration diagram shows coma aberration at image heights y = 0, y = 1.50, y = 2.10, y = 2.55, and y = 3.00, A is an incident angle, and H is an object height. Represents.
[0061]
From each aberration diagram, it is clear that the present example has excellent image forming performance with various aberrations corrected well.
[Third embodiment]
FIG. 16 shows a lens configuration diagram according to the third embodiment of the present invention. In order from the object side, the first lens group G1 is composed of a biconcave lens L11, and the second lens group G2 is composed of a biconvex lens L21 and an object. The third lens group G3 is composed of a biconcave lens L31 and a biconvex lens L32, and the fourth lens group G4 is a meniscus convex lens L41 having a convex surface facing the image side. Consists of. A diaphragm S is disposed between the second lens group G2 and the third lens group G3, and moves integrally with the third lens group G3 during zooming.
[0062]
In the third example, the third lens group G3 includes a negative partial group configured by a biconcave lens L31 and a positive partial group configured by a biconvex lens L32.
In the third embodiment, short-distance focusing can be performed by driving the first lens group in the optical axis direction.
In the third example, a white plate glass having a thickness of 3.05 mm as a protective glass is inserted between the fourth lens group G4 and the image plane position, and this white plate glass is also fixed at the time of zooming. (Note that a surface with a radius of curvature of 0 means a plane)
Table 3 below lists values of specifications of the third embodiment of the present invention. In the specification table of the embodiment, f is a focal length, FNO is an F number, 2ω is an angle of view, y is a maximum image height, and a refractive index is a value with respect to an e-line (λ = 546.1 nm).
[0063]
[Table 3]

FIGS. 17 to 22 show aberration diagrams of the third embodiment of the present invention, and FIGS. 17 to 19 show aberration diagrams in the infinite focus state at the wide-angle end, the intermediate focal length state, and the telephoto end, respectively. 20 to 22 are graphs showing various aberrations in the state where the photographing magnification at the wide-angle end, the intermediate focal length state, and the telephoto end is −0.01 times, respectively.
[0064]
In each aberration diagram of FIGS. 17 to 22, the solid line in the spherical aberration diagram indicates spherical aberration, the dotted line indicates the sine condition, y indicates the image height, the solid line in the astigmatism diagram indicates the sagittal image plane, and the broken line indicates The meridional image plane is shown, and e indicates the aberration with respect to the e-line. The coma aberration diagram shows coma aberration at image heights y = 0, y = 1.50, y = 2.10, y = 2.55, and y = 3.00, A is an incident angle, and H is an object height. Represents.
[0065]
From each aberration diagram, it is clear that the present example has excellent image forming performance with various aberrations corrected well.
[Fourth embodiment]
FIG. 23 is a lens configuration diagram according to the fourth example of the present invention. In order from the object side, the first lens group G1 includes a biconcave lens L11, and the second lens group G2 includes a biconvex lens L21 and an object. The third lens group G3 is composed of a biconcave lens L31 and a biconvex lens L32, and the fourth lens group G4 is a meniscus convex lens L41 having a convex surface facing the image side. Consists of. A diaphragm S is disposed between the second lens group G2 and the third lens group G3, and moves integrally with the third lens group G3 during zooming.
[0066]
In the fourth example, the third lens group G3 is composed of a negative part group constituted by a biconcave lens L31 and a positive part group constituted by a biconvex lens L32.
In the fourth embodiment, the short distance focusing can be performed by driving the first lens group in the optical axis direction.
In the fourth example, a white plate glass having a thickness of 3.05 mm is inserted as a protective glass between the fourth lens group G4 and the image plane position, and this white plate glass is also fixed at the time of zooming. (Note that a surface with a radius of curvature of 0 means a plane)
Table 4 below lists values of specifications of the fourth embodiment in the present invention. In the specification table of the embodiment, f is a focal length, FNO is an F number, 2ω is an angle of view, y is a maximum image height, and a refractive index is a value with respect to an e-line (λ = 546.1 nm).
[0067]
[Table 4]

FIGS. 24 to 29 show aberration diagrams of the fourth embodiment of the present invention, and FIGS. 24 to 26 show aberration diagrams in the infinite focus state at the wide angle end, the intermediate focal length state, and the telephoto end, respectively. FIGS. 27 to 29 are graphs showing various aberrations in the state where the photographing magnification at the wide-angle end, the intermediate focal length state, and the telephoto end is −0.01 times, respectively.
[0068]
24 to 29, the solid line in the spherical aberration diagram indicates the spherical aberration, the dotted line indicates the sine condition, y indicates the image height, the solid line in the astigmatism graph indicates the sagittal image plane, and the broken line indicates The meridional image plane is shown, and e indicates the aberration with respect to the e-line. The coma aberration diagram shows coma aberration at image heights y = 0, y = 1.50, y = 2.10, y = 2.55, and y = 3.00, A is an incident angle, and H is an object height. Represents.
[0069]
From each aberration diagram, it is clear that the present example has excellent image forming performance with various aberrations corrected well.
[Fifth embodiment]
In the first to fourth embodiments, the first lens group G1 is a focusing group. However, the present invention is not limited to this.
[0070]
Next, as a fifth example, a case where the third lens group G3 is a focusing group in the variable magnification optical system according to the second example will be described. In the fifth example, since the lens configuration of the variable magnification optical system is the same as that of the second example, description is omitted.
The following shows the amount of extension of the third lens group G3 in the short-distance in-focus state when the third lens group G3 is a focusing group.
[Moving Amount δ3 of Third Lens Group G3 at Shooting Magnification-0.01x]
f 6.1500 12.0000 17.5000
D0 610.9114 1198.7054 1751.2966
δ1 -0.0116 -0.0142 -0.0177
(The amount of movement to the object side is positive.)
30 to 32 are graphs showing various aberrations of the fifth embodiment of the present invention. FIGS. 30 to 32 are graphs in the state where the photographing magnification at the wide-angle end, the intermediate focal length state, and the telephoto end is −0.01 times, respectively. The aberration diagrams are shown.
[0071]
30 to 32, the solid line in the spherical aberration diagram indicates the spherical aberration, the dotted line indicates the sine condition, y indicates the image height, the solid line in the astigmatism graph indicates the sagittal image plane, and the broken line indicates The meridional image plane is shown, and e indicates the aberration with respect to the e-line. The coma aberration diagram shows coma aberration at image heights y = 0, y = 1.50, y = 2.10, y = 2.55, and y = 3.00, A is an incident angle, and H is an object height. Represents.
[0072]
From each aberration diagram, it is clear that even when the third lens group G3 is a focusing group, various aberrations are favorably corrected in a short distance in-focus state and excellent imaging performance is achieved.
As described above, according to the embodiments of the present invention, it is possible to realize a variable magnification optical system that is small in size and capable of high variable magnification.
[0073]
In each of the above-described embodiments, the image stabilizing optical system corrects image blur by decentering one lens group as a whole or a part of the lens group constituting the lens system as a decentered lens group. Is possible. At this time, a blur detection system for detecting the blur of the lens system and a drive device for decentering the decentered lens group so as to correct the blur detected thereby are combined with the lens system. As a result, it is possible to prevent failure due to image blur caused by camera shake or the like that tends to occur in a high-magnification zoom lens when shooting.
[0074]
Here, in the first example, it is desirable to select the negative lens L11 in the first lens group G1 as the decentered lens group. In the second example, the positive lens L41 in the fourth lens group G4 is selected as the first lens group G1. In the third example, the negative lens L11 in the first lens group G1, in the fourth example, the positive lens L41 in the fourth lens group G4, in the fifth example, in the first lens group G1. It is desirable to select the negative lens L11 as the decentered lens group.
[0075]
Note that a quartz plate as a low-pass filter may be disposed instead of the white plate glass as the protective glass in each of the embodiments described above.
In each of the above-described embodiments, the diaphragm S disposed between the second lens group G2 and the third lens group G3 is integrated with the second lens group G2 or the third lens group G3 at the time of zooming. Although it is the structure which moves to an axial direction, the structure which moves independently from the 2nd lens group G2 or the 3rd lens group G3 may be sufficient.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a refractive power arrangement of a variable magnification optical system according to the present invention.
FIG. 2 is a lens cross-sectional view showing the configuration of the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram of various aberrations of the first embodiment at the infinite focus state at the wide-angle end.
FIG. 4 is a diagram of various aberrations in the infinite focus state at the intermediate focal length state in the first example.
FIG. 5 is a diagram illustrating various aberrations in the infinite focus state at the telephoto end according to the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram of various aberrations of the first example at a wide angle end with an imaging magnification of −1/30.
FIG. 7 is a diagram of various aberrations of the first embodiment at an intermediate focal length state at an imaging magnification of −1/30.
FIG. 8 is a diagram of various aberrations at the telephoto end according to the first embodiment at an imaging magnification of −1/30.
FIG. 9 is a lens cross-sectional view showing the configuration of the second embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing various aberrations of the second embodiment in the infinite focus state at the wide angle end.
FIG. 11 is a diagram of various aberrations in the infinitely focused state at the intermediate focal length state in the second example.
FIG. 12 is a diagram of various aberrations in the infinite focus state at the telephoto end according to the second embodiment.
FIG. 13 is a diagram of various aberrations at the wide-angle end according to the second embodiment when the photographing magnification is −1/30.
FIG. 14 is a diagram illustrating various aberrations of the second example with an imaging magnification of −1/30 in the intermediate focal length state.
FIG. 15 is a diagram illustrating various aberrations at the telephoto end according to the second embodiment when the photographing magnification is −1/30.
FIG. 16 is a lens sectional view showing the configuration of the third embodiment.
FIG. 17 is a diagram of various aberrations of the third embodiment at the infinite focus state at the wide angle end.
FIG. 18 is a diagram of various aberrations in the infinitely focused state at the intermediate focal length state in the third example.
FIG. 19 is a diagram of various aberrations in the infinitely focused state at the telephoto end according to the third embodiment.
FIG. 20 is a diagram of various aberrations of the third example with an imaging magnification of −1 / 30 × at the wide-angle end.
FIG. 21 is a diagram of various aberrations of the third example at an intermediate focal length state at an imaging magnification of −1/30.
FIG. 22 is a diagram of various aberrations at the telephoto end according to the third example at an imaging magnification of −1/30.
FIG. 23 is a lens cross-sectional view showing the configuration of the fourth embodiment.
FIG. 24 is a diagram of various aberrations of the fourth example at the infinite focus state at the wide angle end.
FIG. 25 is a diagram of various aberrations in the infinitely focused state at the intermediate focal length state in the fourth example.
FIG. 26 is a diagram of various aberrations in the infinitely focused state at the telephoto end according to the fourth embodiment.
FIG. 27 is a diagram of various aberrations at the wide-angle end according to the fourth example at an imaging magnification of −1/30.
FIG. 28 is a diagram illustrating various aberrations of the fourth example at an intermediate focal length state at an imaging magnification of −1/30.
FIG. 29 is a diagram of various aberrations at the telephoto end according to the fourth example at an imaging magnification of −1/30.
FIG. 30 is a diagram of various aberrations of the fifth example at the wide-angle end with an imaging magnification of −1/30.
FIG. 31 is a diagram illustrating various aberrations of the fifth example with an imaging focal length of −1/30 in the intermediate focal length state.
FIG. 32 is a diagram of various aberrations at the telephoto end of the fifth example at an imaging magnification of −1/30.
[Explanation of symbols]
G1: First lens group
G2: Second lens group
G3: Third lens group
G4: Fourth lens group

Claims

In order from the object side, a first lens unit having a negative refractive power, a second lens unit having a positive refractive power and a fourth lens unit of the third lens group and positive refractive power of the negative refractive power,
When changing the focal length of the entire lens system while keeping the image plane position constant, the second lens group is moved in the optical axis direction, and the fluctuation of the image plane position accompanying the movement of the second lens group is compensated. The third lens group is moved in the optical axis direction, and the first and fourth lens groups are fixed with respect to the optical axis direction,
An aperture stop is disposed closer to the object side than the position closest to the image side of the third lens group,
The third lens group is composed of a negative subgroup arranged on the object side and a positive subgroup arranged on the image side thereof,
The negative subgroup includes at least one negative lens, and the positive subgroup includes at least one positive lens;
The negative subgroup and the positive subgroup are spaced apart;
The thickness in the optical axis direction of the gap formed between the negative subgroup and the positive subgroup is D,
When the refractive index of the medium satisfying the interval is n and the focal length of the third lens group is f3,

A variable magnification optical system characterized by satisfying

In order from the object side, the first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, a third lens group having a negative refractive power, and a fourth lens group having a positive refractive power,
When changing the focal length of the entire lens system while keeping the image plane position constant, the second lens group is moved in the optical axis direction, and the fluctuation of the image plane position accompanying the movement of the second lens group is compensated. The third lens group is moved in the optical axis direction, and the first and fourth lens groups are fixed with respect to the optical axis direction,
Each of the first to fourth lens groups is composed of two or less lenses,
The third lens group is composed of a negative subgroup arranged on the object side and a positive subgroup arranged on the image side thereof,
The negative subgroup includes at least one negative lens, and the positive subgroup includes at least one positive lens;
The negative subgroup and the positive subgroup are spaced apart;
The thickness in the optical axis direction of the gap formed between the negative subgroup and the positive subgroup is D,
When the refractive index of the medium satisfying the interval is n and the focal length of the third lens group is f3,

A variable magnification optical system characterized by satisfying

The variable magnification optical system according to claim 1 or 2 ,
A positive lens is disposed on the most object side of the second lens group,
When the radius of curvature of the lens surface on the object side is r2a and the radius of curvature of the lens surface on the image side is r2b,

A variable magnification optical system characterized by satisfying

In the variable magnification optical system as described in any one of Claims 1 thru | or 3 ,
A negative lens is disposed on the most object side of the first lens group,
The negative lens has a radius of curvature of the object-side lens surface as r1a and a radius of curvature of the image-side lens surface as r1b.

A variable magnification optical system characterized by satisfying

In the zoom optical system according to any one of claims 1 to 4 ,
A variable magnification optical system characterized in that the first lens group is moved in the optical axis direction during focusing.

In the zoom optical system according to any one of claims 1 to 5 ,
When the focal length of the fourth lens group is f4 and the focal lengths of the entire lens system at the wide-angle end and the telephoto end are fw and ft, respectively.

A variable magnification optical system characterized by satisfying