CN101004475A - 变倍成像光学系统及应用此系统的摄像装置 - Google Patents

变倍成像光学系统及应用此系统的摄像装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种变倍成像光学系统及摄像装置，由负、正、正的3组透镜组构成。第1组(G1)由负透镜(L1)、正透镜(L2)构成；第2组(G2)由正透镜(L3)、负透镜(L4)、及象差矫正用透镜(L5)构成；第3组(G3)由象差矫正用透镜(L6)构成。变焦时第1组(G1)和第2组(G2)相互独立地移动，而聚焦时第1组(G1)和第2组(G2)一体地移动。而且，满足下式(1)～(3)。Ng2＞1.6(1)、vg2＜29(2)、TL/YIM＜11.0(3)(其中，Ng2：第2透镜(L2)的折射率，vg2：第2透镜(L2)的阿贝数，TL：最大透镜系统总长度，YIM：像高(对角线一半的长度))。采用本发明，可简化透镜结构、简化变焦驱动部、优化诸象差，进而抑制聚焦时的透镜移动量。

Description

变倍成像光学系统及应用此系统的摄像装置
技术领域
本发明涉及一种用于读取CCD或CMOS等摄像元件上所成像的图像的3组结构的变焦透镜，具体而言，适用于数码照相机或数码摄像机。尤其涉及结构简单的变倍成像光学系统及使用该系统的摄像装置。
背景技术
近年，在迅速普及的数码照相机中，为了谋求小型化的同时良好地矫正象差，使用了3组变焦透镜，特别是在聚焦时，频繁使用移动最后一组的后焦点式(rear focus)的3组变焦透镜(例如，参照日本专利文献1、2、3)。
专利文献1所述的3组变焦透镜的构成，从物体侧依次设置：具有负折射力的第1透镜组、不仅具有正折射力并且具有孔径光阑的第2透镜组、及具有正折射力的第3透镜组，从广角端向望远端变焦时，第1透镜组按照向像侧移动后反转向物体侧移动的方式移动以使移动轨迹向像侧呈凸弧状，第2透镜组向物体侧单调地移动，第3透镜组按照向物体侧移动后反转向像侧移动的方式移动以使移动轨迹向物体侧呈凸弧状。
专利文献2所述的3组变焦透镜的构成，从物体侧依次设置：具有负折射力的第1透镜组、具有正折射力的第2透镜组、及具有正折射力的第3透镜组，从广角端向望远端变焦时，在使无限远物体聚焦的状态下，第3透镜组按照向像面侧单调的或向像面侧描绘出凸状轨迹的方式移动。
另外，相对于上述专利文献1、2记载的发明，专利文献3所述的3组变焦透镜是其结构可进一步小型化、高变倍(变焦)化及高分辨力的发明，而且变焦时，使第3透镜组以向物体侧描绘出凸弧状的方式移动，即使是高变倍比中难以矫正场曲的中间倍率，也能良好地矫正场曲。
【日本专利文献1】特开平10-133115号公报
【日本专利文献2】特开平2001-296476号公报
【日本专利文献3】特开平2005-84597号公报
但是，上述以往的技术中，通过分别移动三个透镜组来进行变焦，因此驱动部的机构和操作变得复杂。
而且，近年来，例如，如上述专利文献3所述那样，为了谋求低成本化或轻量化而大多使用塑料透镜，但另一方面，通过使用塑料透镜，温度或湿度等环境变化所导致的球差和色差变动等象差的劣化也存在问题。
而且，上述以往的技术中，由于聚焦中透镜的移动(伸出)量增大，因此期待一种谋求缩小聚焦透镜组的移动量而使透镜总长度减小从而使装置薄型化的3组变焦透镜。
发明内容
本发明鉴于上述问题而作成的，其目的在于提供一种3组6枚的、透镜结构简单并可易于进行变焦的驱动操作且可良好地矫正诸象差的变倍成像光学系统及应用该系统的摄像装置。
而且，提供一种可以使聚焦中透镜移动量减少并能够使透镜总长度更缩短的变倍成像光学系统及应用该系统的摄像装置。
本发明的第1变倍成像光学系统，其特征在于，
从物体侧依次排列：具有负折射力的第1透镜组，具有正折射力的第2透镜组及象差矫正用的第3透镜组，
上述第1透镜组从物体侧依次具备：由负透镜构成的第1透镜L1和由正透镜构成的第2透镜L2，
上述第2透镜组从物体侧依次具备：由正透镜构成的第3透镜L3，由负透镜构成的第4透镜L4和具有非球面的象差矫正用的第5透镜L5，
上述第3透镜组具备：象差矫正用的第6透镜L6，
至少通过上述第1透镜组和第2透镜组相互独立地在光轴上移动来完成变焦，
而且，满足下述条件1、2和3：
(式1)Ng2＞1.6，
Ng2：上述第2透镜L2的折射率，
(式2)v g2＜29，
v g2：上述第2透镜L2的阿贝数，
(式3)TL/YIM＜11.0，
TL：最大透镜系统总长度，
YIM：像高(对角线一半的长度)。
而且，上述第1变倍成像光学系统中，优选通过上述第1透镜组及上述第2透镜组一体地在光轴上移动来完成聚焦。
而且，上述第1变倍成像光学系统中，上述第1透镜L1优选由凸面朝向物体侧，两面为球面的弯月形状的玻璃透镜构成；上述第2透镜L2优选由非球面形成的凸面朝向物体侧的塑料透镜构成。
而且，上述第1变倍成像光学系统中，上述第3透镜L3和上述第4透镜L4优选是两面均为球面的玻璃透镜，以互相接合方式构成。
而且，上述第1变倍成像光学系统中，上述第3透镜L3优选由双凸透镜构成。
而且，上述第1变倍成像光学系统中，上述第6透镜L6优选由具有非球面的正的塑料透镜构成，且满足下述条件式4：
(式4)|fps/ft|＞0.6，
fps：塑料透镜的最小焦距，
ft：望远端的整个透镜系统的合成焦距，
而且，优选满足下述条件式5：
(式5)|Pp12×ft|＜1.0，
Pp12：上述第1透镜组及上述第2透镜组中所包含的塑料透镜的各个焦距的倒数之和(Pp12×ft＝∑ft/fpi；fpi是第i塑料透镜的焦距)，
ft：是望远端的整个透镜系统的合成焦距，
其次，本发明的第2变倍成像光学系统，其特征在于：
从物体侧依次排列：具有负折射力的第1透镜组，具有正折射力的第2透镜组及象差矫正用的第3透镜组，
上述第1透镜组从物体侧依次具备：由负透镜构成的第1透镜L1，和由正透镜构成的第2透镜L2，
上述第2透镜组从物体侧依次具备：由正透镜构成的第3透镜L3，由负透镜构成的第4透镜L4和具有非球面的象差矫正用的第5透镜L5，
上述第3透镜组由象差矫正用第6透镜L6构成，
上述第1透镜L1由玻璃透镜构成，上述第2透镜L2由非球面形成的凸面朝向物体的塑料透镜构成，上述第3透镜L3由两面为球面的双凸透镜构成，上述第5透镜L5由至少任何一面为非球面的弯月形状的塑料透镜构成，上述第6透镜L6由正透镜构成，
至少通过上述第1透镜组和第2透镜组相互独立地在光轴上移动来完成变焦，
而且满足下述条件式6和7：
(式6)|fg2/flg|＞1.8，
fg2：上述第2透镜L2的焦距，
flg：上述第1透镜组整体的合成焦距，
(式7)Xp＜73.0，
Xp：上述第2透镜L2的塑料材料当折射率设为Np2和阿贝数设为v p2时的Np2×Np2×v p2的值。
而且，上述第2变倍成像光学系统中，上述第1透镜L1的两面优选为球面，而且上述第2透镜L2优选满足下述条件式8：
(式8)  fg2/fw＞3.8，
fw：广角端的整个透镜系统的合成焦距，
而且，上述第2变倍成像光学系统中，上述第4透镜L4的两面优选为球面，而且满足下述的条件式9：
(式9)|f2gp/f2g|＞1.2，
f2gp：上述第2透镜组中的塑料透镜的焦距，
f2g：上述第2透镜组的合成焦距。
而且，本发明的第3变倍成像光学系统，其特征在于：
从物体侧依次排列：具有负折射力的第1透镜组，具有正折射力的第2透镜组及象差矫正用的第3透镜组，
上述第1透镜组从物体侧依次具备：由负透镜构成的第1透镜L1，和由正透镜构成的第2透镜L2，
上述第2透镜组从物体侧依次具备：由正透镜构成的第3透镜L3，由负透镜构成的第4透镜L4和具有非球面的象差矫正用的第5透镜L5，
上述第3透镜组由象差矫正用的第6透镜L6构成，
上述3个透镜组分别配置有塑料透镜，
至少通过上述第1透镜组和第2透镜组相互独立地在光轴上移动来完成变焦，
通过上述第1透镜组和第2透镜组以一体化方式在光轴上移动来完成聚焦，
而且满足下述条件式10、11和12：
(式10)|f2gp/f2g|＞1.2，
f2gp：上述第2透镜组中的塑料透镜的焦距，
f2g：上述第2透镜组的合成焦距，
(式11)|Pp12×ft|＜1.0
Pp12：上述第1透镜组及上述第2透镜组中所包含的塑料透镜的各个焦距的倒数之和(Pp12×ft＝∑ft/fpi；fpi是第i塑料透镜的焦距)，
ft：望远端的整个透镜系统的合成焦距，
(式12)Xp＜73.0，
Xp：上述第2透镜L2的塑料材料当折射率设为Np2和阿贝数设为vp2时的Np2×Np2×v p2的值。
而且，上述第3变倍成像光学系统中，上述第2透镜组中的塑料透镜优选是第5透镜L5。
而且，本发明的第4变倍成像光学系统，其特征在于：
从物体侧依次排列：具有负折射力的第1透镜组，具有正折射力的第2透镜组及象差矫正用的第3透镜组，
上述第1透镜组从物体侧依次具备：由负透镜构成的第1透镜L1，和由正透镜构成的第2透镜L2，
上述第2透镜组从物体侧依次具备：由正透镜构成的第3透镜L3，由负透镜构成的第4透镜L4和具有非球面的象差矫正用的第5透镜L5，
上述第3透镜组由象差矫正用的第6透镜L6构成，
上述第1透镜L1其凸面朝向物体侧，上述第2透镜L2其由非球面构成的凸面朝向物体侧，上述第3透镜L3由两面为球面的双凸透镜构成，
至少通过上述第1透镜组和上述第2透镜组相互独立地在光轴上移动来完成变焦，
而且，满足下述条件式13、14和15：
(式13)Ng2＞1.6，
Ng2：上述第2透镜L2的折射率，
(式14)v g2＜29，
v g2：上述第2透镜L2的阿贝数，
(式15)0.23≤Ds/D≤0.5，
Ds：上述第4透镜L4和上述第5透镜L5的间隔，
D：上述第2透镜组中从最靠近物体侧的透镜面到最靠近像侧的透镜面为止的光轴上的距离。
而且，上述第4变倍成像光学系统中，上述第1透镜优选由两面为球面的负弯月形状的玻璃透镜构成；上述第2透镜L2由塑料透镜构成；上述第3透镜L3和第4透镜L4均由两面为球面且相互接合的玻璃透镜构成；上述第5透镜L5由塑料透镜构成。
而且，上述第4变倍成像光学系统中，作为有效，上述第6透镜L6由正的塑料透镜构成，通过上述第1透镜组和上述第2透镜组一体地移动来完成聚焦，
而且满足下述条件式16：
(式16)|fps/ft|＞0.6，
fps：塑料透镜的最小焦距，
ft：望远端的整个透镜系统的合成焦距，
而且，上述第4变倍成像光学系统，优选满足下述条件式17：
(式17)|Pp12×ft|＜1.0，
Pp12：上述第1透镜组及上述第2透镜组中所包含的塑料透镜的各个焦距的倒数之和(Pp12×ft＝∑ft/fpi；fpi是第i塑料透镜的焦距)，
ft：望远端的整个透镜系统的焦距。
而且，本发明的摄像装置，其特征在于，包括：
上述任何一个变倍成像光学系统，和对由该变倍成像光学系统成像的被摄体图像进行摄像的固体摄像元件。
根据本发明的变倍成像光学系统及使用该系统的摄像装置，其结构为：以3组6枚将各透镜构成为规定形状，并至少通过上述第1透镜组和第2透镜组相互独立地在光轴上移动来完成变焦，且满足规定条件。
由此，可以简化透镜结构，可以简化变焦的驱动部，可以良好地矫正诸象差。
另外，通过采用其结构为第1透镜组和第2透镜组在光轴上一体地移动来完成聚焦，由此可以减少聚焦时的透镜移动量和透镜总长度。
附图说明
图1是本发明的实施例1涉及的变倍(变焦)成像光学系统的透镜结构图。
图2是本发明的实施例2涉及的变倍成像光学系统的透镜结构图。
图3是本发明的实施例3涉及的变倍成像光学系统的透镜结构图。
图4是本发明的实施例4涉及的变倍成像光学系统的透镜结构图。
图5是本发明的实施例5涉及的变倍成像光学系统的透镜结构图。
图6是表示本发明的实施例1涉及的变倍成像光学系统的广角端和望远端的各象差(球差、象散象差和畸变)的象差图。
图7是表示本发明的实施例2涉及的变倍成像光学系统的广角端和望远端的各象差(球差、象散象差和畸变)的象差示意图。
图8是表示本发明的实施例3涉及的变倍成像光学系统的广角端和望远端的各象差(球差、象散象差和畸变)的象差示意图。
图9是表示本发明的实施例4涉及的变倍成像光学系统的广角端和望远端的各象差(球差、象散象差和畸变)的象差示意图。
图10是表示本发明的实施例5涉及的变倍成像光学系统的广角端和望远端的各象差(球差、象散象差和畸变)的象差示意图。
图11是表示本发明的实施例1涉及的变倍成像光学系统的广角端和望远端的放大率(倍率)色差的象差示意图。
图12是表示本发明的实施例2涉及的变倍成像光学系统的广角端和望远端的放大率色差的象差示意图。
图13是表示本发明的实施例3涉及的变倍成像光学系统的广角端和望远端的放大率色差的象差示意图。
图14是表示本发明的实施例4涉及的变倍成像光学系统的广角端和望远端的放大率色差的象差示意图。
图15是表示本发明的实施例5涉及的变倍成像光学系统的广角端和望远端的放大率色差的象差示意图。
图中：1-成像面，2-孔径光阑，3-滤光片单元，G1～G3-透镜组，L1～L6-透镜，R1～R15-透镜面等，D1～D14-轴上面间隔，Z-光轴，S-光圈。
具体实施方式
下面，将图1用作代表图说明本发明的变倍成像光学系统以及使用该系统的摄像装置的实施方式。
图1表示本发明的实施例1涉及的变倍成像光学系统的透镜结构图，上部分表示广角端的透镜结构图，下部分表示从广角端(W)到望远端(T)的各透镜组的移动轨迹。
本发明的第1实施方式涉及的变倍成像光学系统，如图1所示，从物体侧顺次配设：具有负折射力的第1透镜组G1，不仅具有正折射力且具有光量调节用孔径光阑2的第2透镜组G2，和象差矫正用的第3透镜组G3。
而且，从广角端向望远端进行变焦时，使各透镜组如下移动。即，使第1透镜组G1按照向像侧移动后反转向物体侧移动的方式移动以使向像侧呈凸弧状，使第2透镜组G2向物体侧单调地移动，使第3透镜组G3固定。
而且，从无限远向至近进行聚焦之际，第1透镜组G1和第2透镜组G2向物体侧一体地移动。
这样，仅使用两个透镜组G1和G2可使其沿光轴Z移动，从而能够有效地进行变焦和聚焦。
而且，综上所述，对透镜组的内部设置孔径光阑2而言，与在透镜组和透镜组之间设置孔径光阑情况相比，可以矫正孔径光阑2前侧及后侧双方的球差，因此球差矫正变得容易。而且，可以充分地保持轴上性能和画面中心附近的性能。
而且，通过第1透镜组G1和第2透镜组G2一体地移动相同距离来完成聚焦，因此聚焦的驱动控制变得简单。而且，每个变焦位置的规定物体的聚焦量是一定的，因此，可以使广角端的来自无限远状态的最大移动量和望远端的来自无限远状态的最大移动量之和最小化，从而有利于缩短透镜总长度。
即，如图1的下部分所示，对于实施例1的变倍成像光学系统，无限远聚焦状态中的变焦，用实线描画出从广角端(W)到望远端(T)的各透镜组的移动轨迹；另一方面，至近聚焦状态中的变焦，用虚线描画出从广角端(W)到望远端(T)的第1透镜组G1和第2透镜组G2的移动轨迹(对实施例2～4各所示的图2～4中也相同)。这样，不限于变焦位置，从基准位置(无限远)到规定物体位置为止的聚焦用透镜移动量为一定量，因此可以缩短透镜总长度。
而且，第3透镜组G3和成像面(CCD摄像面)1之间，配置有包括低通滤光片或红外截止滤光片的滤光片单元3。
上述第1透镜组G1从物体侧依次具备：由凹面朝向像侧的负透镜构成的第1透镜L1，和由至少一面为非球面的象差矫正用的正透镜构成的第2透镜L2。
将第1透镜组G1采用这样结构，从而可以良好地矫正场曲、畸变等，并且在谋求高分辨率的同时使全系统的厚度和沉胴(镜头缩进镜筒)时的厚度缩小，由此实现小型化。
而且，第2透镜组G2从物体侧依次具备：在透镜内设置调节光量用的孔径光阑2的双凸的第3透镜L3，由凹面朝向物体侧的负透镜构成的第4透镜L4，和至少一面为非球面的象差矫正用的第5透镜L5。第3透镜L3和第4透镜L4按照透镜面相互接合的方式形成接合(胶合)透镜(但是，实施例2中第3透镜L3和第4透镜L4是相互独立的)。第3透镜L3优选具有非球面，此时可由玻璃模型成形。而且，这个非球面可以由复合非球面形成。
将第2透镜组G2采用这样的结构，从而可以良好地矫正球差，并且在谋求高分辨率的同时使全系统的厚度和沉胴时的厚度缩小，由此实现小型化。
而且，上述第3透镜组G3由至少一面为非球面的象差矫正用的第6透镜L6构成。
将第3透镜组G3采用这样的结构，可以不仅抑制变焦时的象差变动，并且实现小型化。
而且，满足下述条件式1、2和3：
(式1)Ng2＞1.6，
Ng2：上述第2透镜L2的折射率，
(式2)v g2＜29，
v g2：上述第2透镜L2的阿贝数，
(式3)TL/YIM＜11.0，
TL：最大透镜系统总长度(最大移动量时的透镜系统的总长度)
YIM：像高(对角线一半的长度)。
上述条件式1和2表示第2透镜L2的材料的折射率和阿贝数的范围(色散的范围)，通过满足这两个条件式，使与折射率较高的周围的透镜的匹配度(整合性)变好，并且使诸象差和分辨性能变好。
而且，上述条件式3规定用于透镜系统的总长度即使在最大移动量时也能获得充分的小型化的范围。
即，通过同时满足上述3个条件式，不仅实现透镜系统小型化，并且使诸象差和分辨性能变好。
而且，为了使第1透镜组G1中的色差变佳，更优选满足下述条件式19：
(式19)v g1-v g2＞22，
v g1：第1透镜L1的阿贝数，
v g2：第2透镜L2的阿贝数。
在此，作为优选，第1透镜L1由凸面朝向物体侧的双球面的弯月透镜形状的玻璃透镜构成；上述第2透镜L2由非球面构成的凸面朝向物体的塑料透镜构成。
综上所述，当使第1透镜组G1和第2透镜组G2移动而进行变焦时，按照这些第1透镜组G1和第2透镜组G2的光焦度(power)增大的方式设定。因而，为了使用塑料透镜的同时减小透镜总长度，需要设定得将温度等变化时的焦点移动量抑制得较小，而且聚焦透镜组在移动量较小时也能将像面上的焦点移动量矫正得较大。这时，第1透镜组G1和第2透镜组G2所包括的塑料透镜对由温度等变化产生的焦点位置影响较大，从而优选将该塑料透镜设定成其透镜组中光焦度最小的透镜。
于是，第1透镜组G1从物体侧依次具备：由玻璃制的负透镜构成的第1透镜L1，和由至少任一面具有非球面的塑料制的正透镜构成的第2透镜L2。由此，与以第1透镜L1为塑料透镜的情况相比，可以使塑料透镜承担的光焦度变小，并且使第1透镜组G1的整体光焦度的基于温度等的变化缩小，从而使焦点移动量和第1透镜组G1的有效直径的变化量减小，总长度减小，进而可以构成第1透镜组G1的外径较小的透镜。而且，将塑料透镜作为第2透镜L2，从而可以减小广角端和望远端的有效直径变化，也可以减小伴随温度等变化的球差的变动。
而且，上述第3透镜L3和上述第4透镜L4优选由两面均为球面的玻璃透镜构成。
而且，上述第3透镜L3也可以由双凸透镜构成。
进而，作为优选，上述第6透镜L6由具有非球面的正的塑料透镜构成，并且满足下述条件式4：
(式4)|fps/ft|＞0.6，
fps：塑料透镜的最小焦距，
ft：望远端的整个透镜系统的合成焦距，
上述条件式4规定塑料透镜的焦距中的最小焦距对整个透镜系统的望远端的焦距之比。
塑料透镜与玻璃透镜相比，随温度和湿度等环境变化其光焦度的变化较大。另一方面，变焦透镜，由于在变焦时各透镜组的相对位置变化，因此伴随温度和湿度等环境变化而场曲量变化，周围分辨性能也变化较大。
因而，通过满足上述条件式4，设定得使任意一个透镜组的塑料透镜的焦距都为规定值以上，即，任何一个透镜组的塑料透镜的光焦度都为规定值以下，从而抑制伴随湿度和温度等环境变化的场曲量的变化，也抑制周围解像性能的变化。
而且，优选满足下述条件式5(仅满足实施例1、3、4、5)：
(式5)|Pp12×ft|＜1.0，
Pp12：上述第1透镜组G1及上述第2透镜组G2所包含的塑料透镜的各个焦距的倒数之和(Pp12×ft＝∑ft/fpi；fpi是第i塑料透镜的焦距)，
ft：是望远端的整个透镜系统的合成焦距。
上述条件式5，规定第1透镜组G1和第2透镜组G2所包含的塑料透镜的各个焦距的倒数的和与整个透镜系统的望远端的焦距之积的范围。
本实施方式的变倍成像光学系统中，通过第1透镜组G1和第2透镜组G2移动来完成变焦，并且设定得以使第1透镜组G1和第2透镜组G2的光焦度变大。因而，第1透镜组G1和第2透镜组G2所包含的塑料透镜的光焦度大小，对伴随温度和湿度等环境变化的焦点位置的变化影响较大。鉴于此，满足上述条件式5，从而抑制伴随温度和湿度等环境变化的焦点偏移(移动)量，而使聚焦时的透镜组的移动量减小。
依据这种观点，更优选代替上述条件式5满足下述条件式5′。(仅满足实施例3)
(式5′)|Pp12×ft|＜0.1，
其次，对本发明的第2实施方式涉及的变倍成像光学系统进行说明。
本发明的第2实施方式涉及的变倍成像光学系统，由于具有许多与上述第1实施方式涉及的变倍成像光学系统重复的结构，以下只对其特征部分进行说明。
即，本发明的第2实施方式涉及的变倍成像光学系统从物体侧依次排列：具有负折射力的第1透镜组G1，具有正折射力的第2透镜组G2，和象差矫正用的第3透镜组G3。第1透镜组G1从物体侧依次具备：由负透镜构成的第1透镜L1和由正透镜构成的第2透镜L2，第2透镜组G2从物体侧依次具备：由正透镜构成的第3透镜L3，由负透镜构成的第4透镜L4和具有非球面的像差矫正用的第5透镜L5，第3透镜组G3由像差矫正用的第6透镜L6构成。
而且，第1透镜L1由玻璃透镜构成，第2透镜L2由非球面形成的凸面朝向物体侧的塑料透镜构成，第3透镜L3由两面均为球面的双凸透镜构成，第5透镜L5由至少任意一面为非球面的弯月形状的塑料透镜构成，第6透镜L6由正透镜构成，
通过第1透镜组G1和第2透镜组G2相互独立地在光轴上移动来完成变焦，
而且，满足下述条件式6和7：
(式6)|fg2/flg|＞1.8，
fg2：上述第2透镜L2的焦距，
flg：上述第1透镜组G1整体的合成焦距，
(式7)Xp＜73.0，
Xp：上述第2透镜L2的塑料材料当折射率设为Np2和阿贝数设为v p2时的Np2×Np2×v p2的值。
塑料透镜与玻璃透镜相比，伴随着温度和湿度等环境变化的光焦度变化较大。因此，第1透镜组G1从物体侧依次具备：由玻璃制负透镜构成的第1透镜L1和由至少任意一面具有非球面的塑料制的正透镜构成的第2透镜L2。
而且，通过满足上述条件式6，与第1透镜L1为塑料透镜的情况相比，不仅使塑料透镜承担的光焦度减小，并且使第1透镜组G1整体的基于温度等的光焦度变化减小，从而将焦点移动量及第1透镜组G1的有效直径的变化量减小，总长度减小，进而可以构成第1透镜组G1的外径较小的透镜。而且，通过将塑料透镜作为第2透镜L2，可以减小广角端和望远端的有效直径的变化，可以减小伴随温度等变化的球差的变动。
而且，上述条件式7规定用于特定可以良好地矫正第1透镜G1的色差的范围的条件。这是为了矫正第1透镜组G1中的第2透镜L2所使用的塑料透镜发生的色差的有效办法。
以往存在的折射率在1.6以下的塑料材料中，实际作为透镜利用时，内部变形(distortion)过大，从而发生较大的双折射，难于达到高分辨率。但是，近年来，开发了折射率在1.6以上的塑料材料其内部变形较小的透镜，因此使本发明者想出在第1透镜组G1中的凸透镜第2透镜L2中，应用这种内部变形小的塑料材料。于是，这种内部变形较小的塑料材料的范围可以通过条件式7来特定，因此，以满足条件式7的方式构成可以优化色差。
而且，由此观点，代替上述条件式7，更优选满足条件式7′(仅满足实施例1、3、4、5)：
(式7′)Xp＜70.0，
而且，进而优选满足下述条件式7″(仅满足实施例5)：
(式7″)Xp＜69.0。
满足上述条件式7或7′的材料也可用于其它透镜(例如，第4透镜L4、第5透镜L5或第6透镜L6等)。
此外，作为优选，第1透镜L1的两面为球面，第2透镜L2满足下述条件式8(仅满足实施例1、2、3、4)：
(式8)fg2/fw＞3.8，
fg2：第2透镜L2的焦距，
fw：广角端中的整个透镜系统的合成焦距，
上述条件式8规定相对于第2透镜L2的焦距的广角端中的整个透镜系统的合成焦距。若低于该条件式的下限，则达到高温时，广角端侧的球差过于不足致使成像区域全体的性能低下。
第4透镜L4优选其两面为球面，还满足下述条件式9：
(式9)|f2gp/f2g|＞1.2，
f2gp：第2透镜组G2中的塑料透镜的焦点，
f2g：第2透镜组G2的合成焦距。
变焦透镜因在变焦时各透镜组的相对位置变化，因此伴随温度湿度等环境变化，场曲量发生变化，周围的分辨性能也变化较大。因而，为了尽可能减小各位置中由温度和湿度等环境变化引发的场曲的变化，将第2透镜组G2中的塑料透镜的焦距相对移动量最大的第2透镜组G2的合成焦距之比增大是有效的。为此，通过满足上述条件式9，可减小由温度和湿度变化产生的场曲的变化。即，若低于上述条件式9的下限，则由温度和湿度等环境变化产生的场曲的变化过大。
基于该观点，替代上述条件式9，更优选满足以下条件式9′(仅满足实施例1、3、4)：
(式9′)|f2gp/f2g|＞2.0，
而且，更优选满足下述条件式18：
(式18)f3G/fw＞1.8，
f3G：第3透镜组G3的焦距，
fw：广角端的整个透镜系统的合成焦距。
上述条件式18规定构成第3透镜组G3的第6透镜L6的光焦度。若低于其下限，则广角端的射出角度会过大。
下面，说明本发明的第3实施方式涉及的变倍成像光学系统。
第3实施方式涉及的变倍成像光学系统，与上述第1实施方式涉及的变倍成像光学系统相重复的结构较多，因此以下仅列举特征部分。本实施方式中不包含下述实施例3中的结构。
即，第3实施方式涉及的变倍成像光学系统从物体侧依次排列：具有负折射力的第1透镜组G1，具有正折射力的第2透镜组G2，及象差矫正用的第3透镜组G3。其中，第1透镜组G1从物体侧依次具备：由负透镜构成的第1透镜L1和由正透镜构成的第2透镜L2，第2透镜组G2从物体侧依次具备：由正透镜构成的第3透镜L3，由负透镜构成的第4透镜L4和具有非球面的象差矫正用的第5透镜L5，第3透镜组G3由象差矫正用的第6透镜L6构成。
上述3组透镜组中分别配设有塑料透镜，
通过第1透镜组G1和第2透镜组G2分别独立地在光轴上移动来完成变焦，
通过第1透镜组G1和第2透镜组G2一体地在光轴上移动来完成聚焦，
另外，满足下述条件式10、11(仅实施例1、3、4、5满足该条件式)及12：
(式10)|f2gp/f2g|＞1.2，
f2gp：第2透镜组G2的塑料透镜的焦距，
f2g：第2透镜组G2的合成焦距，
(式11)|Pp12×ft|＜1.0，
Pp12：第1透镜组G1及第2透镜组G2所包含的塑料透镜的各焦距倒数之和(Pp12×ft＝∑ft/fpi；fpi第i塑料透镜的焦距)，
ft：望远端的整个透镜系统的合成焦距，
(式12)Xp＜73.0，
Xp：第1透镜组G1的塑料透镜的材料当折射率设为Np2和阿贝数设为
v p2时的Np2×v p2的值。
而且，条件式10具有与上述条件式9相同的含义，条件式11具有与上述条件式5相同的含义，条件式12具有与上述条件式7相同的含义。
另外，替代上述条件式10，更优选满足下述条件10′(仅满足实施例1、3、4)：
(式10′)|f2gp/f2g|＞2.0，
另外，替代上述条件式11，更优选满足下述条件11′(仅满足实施例3)：
(式11′)|Pp12×ft|＜0.1，
另外，替代上述条件式12，更优选满足下述条件式12′(仅满足实施例1、3、4、5)：
(式12′)Xp＜70.0，
另外，更优选满足下述条件式12″(仅满足实施例5)：
(式12″)Xp＜69.0。
另外，作为优选，第1透镜组G1中的塑料透镜为第2透镜L2，第2透镜组G2中的塑料透镜为第5透镜L5。
下面，说明本发明的第4实施方式涉及的变倍成像光学系统。
第4实施方式涉及的变倍成像光学系统中，具有较多与上述第1实施方式涉及的变倍成像光学系统重复的结构，所以下面仅举例说明特征部分。
即，实施方式4所述的变倍成像光学系统从物体侧依次排列：具有负折射力的第一透镜组G1，具有正折射力的第二透镜组G2以及用于象差矫正用的第3透镜组G3。第1透镜组G12从物体侧依次具备：由负透镜构成的第1透镜L1和由正透镜构成的第2透镜L2，第2透镜组G2从物体侧依次具备：由正透镜构成的第3透镜L3和由负透镜构成的第4透镜L4以及具有非球面透镜的用于象差矫正的第5透镜L5，第三透镜组G3由象差矫正用的第6透镜L6构成。
第1透镜L1的凸面朝向物体侧，第2透镜其由非球面形成的凸面朝向物体侧，第3透镜组G3由两面均为球面的双凸透镜构成，
通过第1透镜组G1和第2透镜组G2相对独立地在光轴上移动来完成聚焦，
并且满足下述条件13、14和15，其中条件15只满足实施例3、4、5：
(式13)Ng2＞1.6，
Ng2：第2透镜L2的折射率，
(式14)v g2＜29，
v g2：第2透镜L2的阿贝数
(式15)0.23≤Ds/D≤0.5，
Ds：第4透镜L4和第5透镜L5的间隔，
D：第2透镜组G2中从最靠近物体侧的透镜面到最靠近像侧的透镜面为止的光轴上的距离。
还有，条件式13与上述条件式1意义相同，条件式14与上述条件式2意义相同。另外，上述条件式15规定相对于第2透镜组G2的总长度的第4透镜L4和第5透镜L5的间隔，如果超出其上限，与间隔较小之际相比第2透镜组G2的厚度明显过于增大，会影响第2透镜组G2的移动量(冲程)。如果冲程过小，象差的性能就会降低，如果保持冲程不变则总长度会过长。另一方面，如果小于下限，则插入具有充分功能的快门就变得困难。例如，假如在透镜组和透镜组之间插入快门，则或变焦比过小，或总长度过大。
还有，为了使第1透镜组G1和第2透镜组G2的色差优化，更优选满足下述条件式20：
(式20)v g1-v g2＞22，
v g1：第1透镜L1的阿贝数，
v g2：第2透镜L2的阿贝数。
另外，作为优选，第1透镜L1是两面均为球面的负弯月透镜形状的玻璃透镜，第2透镜L2由塑料透镜构成，第3透镜L3和第4透镜L4由两面均为球面的玻璃透镜构成并且第3透镜L3和第4透镜L4相互接合，第5透镜L5由塑料透镜构成。
另外，第6透镜L6由正的塑料透镜构成，通过第1透镜组G1和第2透镜组G2一体地移动来完成聚焦，并且满足下述条件式16：
(式16)|fps/ft|＞0.6，
fps：塑料透镜的焦离的最小值，
ft：望远端的整个透镜系统的合成焦距。
而且，条件式16与上述条件式4具有同样的意义。
进而，优选满足下述条件式17(仅满足限实施例1、3、4、5)：
(式17)|Pp12×ft|＜1.0，
Pp12：上述第1透镜组G1及上述第2透镜G2组所包含的塑料透镜的各个焦距的倒数之和(Pp12×ft＝∑ft/fpi；fpi是第i塑料透镜的焦距)，
ft：望远端的整个透镜系统的焦距，
而且，条件式17与上述条件式5有同样的意义。
进而，代替上述条件式17，更优选满足下述条件式17′(仅满足实施例3)：
(式17′)|Pp12×ft|＜0.1，
而且，上述各非球面由下述非球面式表示。
【数学式1】
Z ( r ) = r 2 / R 1 + 1 - K × r 2 / R 2 + Σ i = 2 5 A 2 i r 2 i
其中：
Z(r)：从距光轴距离r(r2＝x2+y2)的非球面上的点至非球面顶点的切面(垂直于光轴的平面)的垂线长度，
R：非球面的光轴附近的曲率半径，
K：离心率，
A2i：非球面系数(i＝2～5)。
另外，上述变倍成像光学系统和对由上述变倍成像光学系统成像的被摄体图像进行摄像的固体摄像元件一起，搭载在如数码相机或移动电话机等移动设备等的摄像装置上。这种摄像装置小型性出色并且在多种情况下均能得到高分辨率的图像。
<实施例1>
下面，说明本发明的实施例1涉及的变倍成像光学系统的具体结构。
具体说明实施例1所涉及的变倍成像光学系统，第1透镜组G1从物体侧依次具备：曲率大的凹面朝向像侧的具有负弯月形状的玻璃制的第1透镜L1，和曲率大的凸面朝向物体侧的光轴附近具有正的弯月透镜形状的塑料制第2透镜L2。另外，第2透镜L2的两面为由上述非球面表达式表示的非球面。
第2透镜G2从物体侧依次具备：两面为凸状球面的玻璃制第3透镜L3，凹面朝向物体侧的具有两面为球面的负弯月形状的玻璃制的第4透镜L4，和凸面朝向物体的光轴附近具有负弯月形状的塑料制的第5透镜L5。第3透镜L3和第4透镜L4是由透镜面相互接合而成的接合透镜。另外，第5透镜L5的两面为由上述非球面表达式表示的非球面。另外，孔径光阑2配置在第3透镜L3中。
第3透镜组G3由凹面朝向像侧的具有正弯月形状的塑料制的第6透镜L6构成，其两面为由上述非球面表达式表示的非球面。
而且，其构成为：通过第1透镜组G1和第2透镜组G2各自独立地在光轴上移动来完成变焦，另一方面，将第3透镜组G3固定；通过第1透镜组G1和第2透镜组G2一体地在光轴上移动来完成聚焦，另一方面，将第3透镜组G3固定。
图1的下部分，用实线描画出实施例1的变倍成像光学系统在变焦时从广角端到望远端的各透镜组的移动轨迹(第3透镜组G3固定)。
而且，上述实线描画的透镜的移动轨迹是在无限远聚焦时的移动轨迹；用虚线描画的第1透镜组G1和第2透镜组G2的移动轨迹是至近聚焦时的移动轨迹。
有关实施例1涉及的变倍成像光学系统的各数值如下表所示。
表1的上部分表示各透镜面的曲率半径R(mm)、各透镜的中心厚度及各透镜间的空气间隔(以下将这些总称为轴上面间隔)D(mm)、各透镜相对于d线的折射率Nd及阿倍数vd的值。
表中数字表示从物体侧开始的顺次序号(表2、3、4也相同)。
而且，表1的中间部分表示上述轴上面间隔D栏中的广角端(WIDE：1.0倍)、中间位置(MIDDLE：1.6倍)以及望远端(TELE：2.11倍)的D4及D10的可变范围。
进而，本实施例中，如表6所示，皆满足上述条件式(1)～(14)、(16)～(20)、(7′)、(9′)、(10′)及(12′)[其中，式(1)和式(13)、式(2)和式(14)、式(4)和式(16)、式(5)和式(11)及式(17)、式(7)和式(12)、式(9)和式(10)、式(19)和式(20)、式(5′)和式(11′)及式(17′)、式(7′)和式(12′)、式(9′)和式(10′)、式(7″)和式(12″)是分别由相互相同的式子表示(本说明书中的其它说明也一样)]。
而且，在表1的下部分表示用上述非球面式表示的各常数K、A4、A6、A8、A10之值。
[表1]
 面  R  D  Nd  vd
 1  636.617  12.03  1.71300  53.9
 2  75.001  32.07
 *3  170.614  17.75  1.60398  27.2
 *4  599.737  D4
 ST05  ∞  -5.73
 6  74.026  63.26  1.57250  57.7
 7  -74.026  9.56  1.84666  23.8
 8  -183.297  18.97
 *9  70.749  19.09  1.50842  56.4
 *10  42.164  D10
 *11  131.859  43.13  1.50842  56.4
 *12  226.193  20.04
 13  ∞  9.54  1.51680  64.2
 14  ∞  20.96
*非球面
组间隔
 WIDE  middle  TELE
 (0.1倍)  (1.6倍)  (2.11倍)
 D4  132.39  55.72  24.89
 D10  33.07  83.95  127.21
非球面系数
  K   A4   A6   A8   A10
  3   2.445   -2.073×10-7   8.107×10-11   -4.654×10-14   1.626×10-18
  4   117.983   -3.236×10-7   3.388×10-12   -1.814×10-14   -4.713×10-18
  9   -11.095   1.113×10-6   -3.448×10-9   1.779×10-12   -5.325×10-16
  10   -1.010   -6.919×10-7   -8.149×10-10   3.703×10-13   -6.788×10-17
  11   2.651   2.681×10-7   -6.890×10-11   1.726×10-14   -1.565×10-18
  12   7.632   5.680×10-7   -4.806×10-11   4.249×10-15   4.854×10-18
图6为表示上述实施例1涉及的变倍成像光学系统的广角端(1.0倍)及望远端(2.11倍)的诸象差(球差、象散及畸变)的象差图。而且，图11是表示实施例1涉及的变倍成像光学系统的广角端及望远端的放大率色差的象差图。
而且，各球差图表示656nm、546nm、435nm中的象差；各象散图表示相对于径向像面及切向像面的象差。(对图7、图8、图9、图10也相同)。图6、图11中明确可知，采用实施例1涉及的变倍成像光学系统，能够在变焦区域整体进行良好的象差矫正。
<实施例2>
下面，说明实施例2涉及的变倍成像光学系统的结构。
实施例2涉及的变倍成像光学系统，如图2所示，包括与上述实施例1大致相同的透镜结构，主要由第3透镜L3和第4透镜L4均作为单透镜构成。第4透镜L4由塑料透镜构成且其两面形成为由上述非球面式表示的非球面，以及将第6透镜L6形成为大致双凸形状这些点上有所不同。
还有，其他实施例中，第3透镜L3和第4透镜L4相互接合而使两者皆由玻璃制成，但本实施例中，第3透镜L3与第4透镜L4互相接近而各自仍为单独的透镜，因此前者由玻璃制成，而后者可以由塑料制成。而且，作为第4透镜L4，从色差矫正观点而言优选利用折射率较高的材料，从而采用塑料材料中折射率较高的1.6以上的且内部变形较低的材料。
有关实施例2涉及的变倍成像光学系统的数值如下表所示。
表2的上部分表示各透镜面的曲率半径R(mm)、各透镜的轴上面间隔D(mm)、各透镜的相对于d线的折射率Nd及阿贝数vd的值。
而且，表2的中间部分表示上述轴上面间隔D栏中的广角端(WIDE：1.0倍)、中间位置(MIDDLE：1.5倍)及望远端(TELE：2.11倍)的D4及D11的可变范围。
而且，本实施例中，如表6所示，满足上述条件式(1)～(4)、(6)～(10)、(12)～(14)、(16)、(18)～(20)。
而且，表2的下部分表示由上述非球面式表示的非球面的各常数K、A4、A6、A8、A10的值。
[表2]
 面  R  D  Nd  vd
 1  400.688  12.37  1.71300  53.9
 2  70.209  38.49
 *3  200.133  21.02  1.60398  28.0
 *4  550.665  D4
 ST05  ∞  -4.91
 6  69.421  60.05  1.58313  59.4
 7  -69.421  1.57
 *8  -67.924  9.82  1.60398  27.2
 *9  -282.329  15.02
 *10  135.592  18.20  1.51006  55.9
 *11  52.107  D11
 *12  682.799  33.17  1.51006  55.9
 *13  -154.165  10.00
 14  ∞  10.00  1.51680  64.2
 15  ∞  19.17
*非球面
 组间隔
 WIDE  middle  TELE
 (1.0倍)  (1.5倍)  (2.11倍)
 D4  118.77  59.18  24.73
 D11  59.72  102.20  154.03
 非球面系数
 K  A4  A6  A8  A10
 3  8.013  -2.082×10-11  1.412×10-17  -3.233×10-23  9.427×10-30
 4  75.032  -3.046×10-11  9.330×10-18  -2.099×10-23 b  5.043×10-30
 8  1.778  -5.000×10-7  -5.385×10-11  1.256×10-13  2.770×10-17
 9  -123.491  -2.109×10-7  -4.170×10-10  -8.912×10-14  4.623×10-17
 10  -39.924  2.562×10-10  -1.197×10-15  1.136×10-21  -1.424×10-27
 11  -0.452  3.143×10-11  -3.435×10-16  -1.741×10-23  2.210×10-28
 12  6.139  1.343×10-7  1.493×10-11  -6.641×10-15  9.588×10-19
 13  0.822  6.492×10-7  -1.106×10-10  1.087×10-20  2.632×10-20
图7是表示上述实施例2涉及的变倍成像光学系统的广角端(1.0倍)及望远端(2.11倍)中的诸象差(球差、象散及畸变)的象差图。而且，图12是表示实施例2涉及的变倍成像光学系统的广角端及望远端中的放大率色差的象差图。从图7、图12明确可知，采用实施例2涉及的变倍成像光学系统，可以良好地矫正变焦区域整体的象差。
<实施例3>
下面，说明本发明的实施例3涉及的变倍成像光学系统的具体结构。
实施例3涉及的变倍成像光学系统，如图3所示，包括上述实施例1所述的大体相同的透镜结构，不同点为：第6透镜L6呈弯曲的透镜形状，且形成为在光轴上凹面朝向物体侧的正弯月透镜形状。
有关实施例3涉及的变倍成像光学系统的数值如下表3所示。
表3的上部分表示各透镜面的曲率半径R(mm)、各透镜的轴上面间隔D(mm)、各透镜的相对于d线的折射率Nd及阿贝数vd的值。
而且，表3的中间部分表示上述轴上面间隔D栏中的广角端(WIDE：1.0倍)、中间位置(MIDDLE：1.4倍)及望远端(TELE：2.85倍)的D4及D10的可变范围。
而且，本实施例中，如图6所示，完全满足上述条件式(1)～(20)、(5′)、(7′)、(9′)～(11′)、(12′)～(17′)。
而且，表3的下部分表示上述非球面式所示的非球面的各常数K、A4、A6、A8、A10的值。
[表3]
 面  R  D  Nd  vd
 1  639.649  12.39  1.75500  52.3
 2  72.504  27.07
 *3  121.348  18.28  1.60398  27.2
 *4  206.789  D4
 STO5  ∞  -5.90
 6  80.180  38.20  1.75500  52.3
 7  -218.887  9.61  1.92286  18.9
 8  -2702.050  24.58
 *9  117.808  19.66  1.50842  56.4
 *10  73.251  D10
 *11  -168.607  28.92  1.50842  56.4
 *12  -64.461  5.90
 13  ∞  9.83  1.51680  64.2
 14  ∞  14.64
*非球面
组间隔
 WIDE  middle  TELE
 (1.0倍)  (1,4倍)  (2.85倍)
 D4  112.66  67.76  10.64
 D10  81.13  114.59  235.89
非球面数
 K  A4  A6  A8  A10
 3  2.424  -6.827×1011  2.534×10-17  -2.400×10-23  -2.315×10-28
 4  14.706  -9.667×10-11  1.910×10-17  -2.583×10-23  -4.132×10-28
 9  -28.951  6.388×10-7  -2.647×10-9  1.805×10-12  -7.383×10-16
 10  -4.164  7.889×10-7  -6.068×10-10  1.402×10-12  3.452×10-16
 11  -2.974  8.745×10-11  1.801×10-17  -2.263×10-23  4.258×10-30
 12  -3.422  -1.414×10-10  9.217×10-18  -2.348×10-23  3.468×10-30
图8是表示上述实施例3涉及的变倍成像光学系统的广角端(1.0倍)及望远端(2.85倍)的诸象差(球差、象散及畸变)的象差图。而且，图13是表示实施例3涉及的变倍成像光学系统的广角端及望远端中的放大率色差的象差图。从图8、图13中明确可知，采用实施例3涉及的变倍成像光学系统，可以良好地矫正变焦区域的整体的象差。
<实施例4>
下面，说明本发明实施例4涉及的变倍成像光学系统的具体结构。
实施例4涉及的变倍成像光学系统，如图4所示，具有与上述实施例1大致相同的透镜结构，主要不同点为：第6透镜L6形成为弯曲形状且形成为光轴上凹面朝向物体侧的正弯月透镜形状。
本实施例中，孔径光阑2设置在第4透镜L4的像侧面的附近。这样，在孔径光阑2设置在透镜组内且光圈S设置在比较接近孔径光阑2的位置的情况下，可以减少黑斑。
有关实施例4涉及的变倍成像光学系统的各数值如表4所示。
表4的上部分表示各透镜的曲率半径R(mm)、各透镜的轴上面间隔D(mm)、各透镜的相对于d线的折射率Nd和阿贝数vd的值。
表4的中间部分表示上述轴上面间隔D栏中的广角端(WIDE：1.0倍)，中间位置(MIDDLE：1.4倍)以及望远端(TELE：2.85倍)的D4和D10的可变范围。
本实施例中，如表6所示，完全满足上述条件式(1)～(20)、(7′)、(9′)、(10′)和(12′)。
另外，表4的下部分表示由上述非球面式表示的非球面的各常数K、A4、A6、A8、A10的值。
[表4]
面 R D Nd vd
1 523.551 12.89 1.75908 51.9
2 84.646 28.65
*3 125.636 34.03 1.60398 27.2
*4 228.219 D4
S5 ∞ -6.14
6 81.526 41.14 1.75350 52.4
7 -296.334 10.00 2.24257 17.3
(STO)8 -1789.626 25.59
*9 111.029 20.46 1.50867 56.4
*10 61.078 D10
*11 -383.579 39.97 1.50842 56.4
*12 -157.519 21.49
13 ∞ 10.23 1.51680 64.2
14 ∞ 14.40
*非球面
组间隔
WIDE middle TELE
(1.0倍) (1,4倍) (2.85倍)
D4 174.61 103.20 12.36
D10 47.57 74.38 171.58
非球面数
K A4 A6 A8 A10
3 2.408 -3.165×10-7 9.527×10-11 -2.262×10-14 2.199×1018
4 10.202 -3.939×10-7 1.100×10-11 -2.935×10-14 2.921×10-18
9 -27.854 4..877×10-3 -7.671×10-3 1.707×10-3 -2.278×10-4
10 -2.776 6.609×10-3 -1.821×10-3 1.973×10-4 1.049×107
11 31.365 3.662×10-7 -7.335×10-12 -1.692×10-15 2.262×10-18
12 -0.703 2.090×10-7 5.187×10-11 -1.708×10-14 2.666×10-18
图9是表示上述实施例4涉及的变倍成像光学系统的广角端(1.0倍)以及望远端(2.85倍)中的各象差(球差，象散及畸变)的象差图。图14是表示实施例4涉及的变倍成像光学系统的广角端和望远端的放大率色差的象差图。由图9和图14明确可知，采用实施例4涉及的变倍成像光学系统，可以良好地矫正变焦区域整体的象差。
<实施例5>
下面，说明本发明的实施例5涉及的变倍成像光学系统的结构。
实施例5涉及的变倍成像光学系统，如图5所示，具有与上述实施例4大致相同的透镜结构，主要不同点为：第3透镜L3具有非球面透镜(基于玻璃模型)。
有关实施例5涉及的变倍成像光学系统的各数值如下述表5所示。
表5的上部分表示各透镜面的曲率半径R(mm)、各透镜的轴上面间隔D(mm)、各透镜相对于d线的折射率Nd和阿贝数Nd的值。
另外，表5中间部分表示上述轴上面间隔D栏中的广角端(WIDE：1.0倍)、中间位置(MIDDLE：1.6倍)和望远端(TELE：2.99倍)的D4和D11的可变范围。
本实施例中，如表6所示，完全满足上述条件式(1)～(7)、(9)～(12)、(7′)、(7″)、(12′)和(12″)。
表5下部分表示上述非球面式所表示的非球面的各常数K、A4、A6、A8、A10的值。
[表5]
面 R D Nd vd
1 836.904 12.57 1.75500 52.3
2 84.372 27.92
*3 124.633 26.42 1.63000 23.0
*4 236.782 D4
STO5 ∞ -5.98
*6 80.480 39.89 1.71638 54.4
7 -186.619 0.20 1.71636 17.3
8 -186.619 9.75 2.24257 17.3
9 -394.611 44.08
*10 128.728 19.94 1.51825 55.0
*11 53.911 D11
*12 -426.222 30.30 1.51059 56.1
*13 -132.806 20.94
14 ∞ 9.97 1.51680 64.2
15 ∞ 13.52
*非球面
组間隔
WIDE middle TELE
(1.0倍) (1.6倍) (2.99倍)
D4 149.42 89.26 9.28
D11 30.62 57.61 164.89
非球面係数
K A4 A6 A8 A10
3 2.009 -2.176×10-7 3.192×10-11 -1.048×10-14 1.319×10-18
4 8.150 -2.517×10-7 1.682×10-11 -6.448×10-15 9.245×10-19
6 0.353 9.048×10-8 -5.036×10-11 7.478×10-14 -3.188×10-17
10 -28.080 -1.732×10-6 -3.672×10-10 -2.665×10-13 1.071×10-16
11 -5.136 1.057×10-6 -1.140×10-9 4.389×10-13 -4.435×10-17
12 27.665 4.569×10-7 1.498×10-11 -1.782×10-15 3.267×10-18
13 2.776 5.717×10-7 9.119×10-11 -2.303×10-14 2.647×10-18
图10是上述实施例5涉及的变倍成像光学系统的广角端(1.0倍)和望远端(2.99倍)的诸象差(球差，象散及畸变)的象差图。图15是表示实施例5涉及的变倍成像光学系统的广角端和望远端的放大率色差的象差图。由图10和图15明确可知，采用实施例5涉及的变倍成像光学系统，可以良好地矫正变焦区域整体的象差。
[表6]
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
fw 99.800 99.597 99.257 99.760 100.000
IA067245
ft 210.579 210.150 282.882 284.316 299.000
ft/fw 2.110 2.110 2.850 2.850 2.990
TL 426.136 422.752 449.709 474.915 429.557
YIM 71.430 71.384 71.822 74.770 72.863
fg2 385.36 504.602 445.950 407.595 378.733
flg -193.322 -172.018 -148.947 -203.009 -193.871
f2gp -263.992 -149.403 -445.866 -308.499 -196.100
178.389
f2g 131.652 123.239 114.666 129.446 119.194
1.448
D 110.88 104.670 92.041 97.189 113.857
Ds 18.96 15.019 24.579 25.588 44.080
f3g 536.420 248.868 186.877 494.026 363.511
vg1 53.9 53.9 52.3 51.9 52.3
式1.13 Ng2 1.604 1.604 1.604 1.604 1.630
式2.14 vg2 27.2 28.0 27.2 27.2 23.0
式3 TL/YIM 5.966 5.922 6.261 6.352 5.895
式4.16 |fps/ft|
(fps为第1组塑料透镜时) 1.830 2.401 1.576 1.434 1.267
(fps为第2组塑料透镜时) 1.254 0.711 1.576 1.085 0.656
0.849
(fps为第3组塑料透镜时) 2.547 1.184 0.661 1.738 1.216
式5.11.7 |Pp12×ft| 0.251 2.168 0.000 0.224 0.735
5’.11’.17’
式6 |fg2/flg| 1.993 2.933 2.994 2.008 1.954
式7.12 Xp
7’.12’ 69.97885 72.03705 69.97885 69.97885 61.10870
7”，12”
式8 (fg2/fw) 3.861 5.066 4.493 4.086 3.787
式9.10 |f2gp/f2g| 2.005 1.212 3.888 2.383 1.645
9’.10’
式15 Ds/D 0.171 0.143 0.267 0.263 0.387
式18 f3G/fw 5.375 2.499 1.883 4.952 3.635
式19，20 vg1-vg2 26.7 25.9 25.1 24.7 29.3
上述实施方式中，表示了变焦时使第1透镜组G1和第2透镜组G2相互独立地移动的例子，但在第1透镜组G1和第2透镜组G2移动的同时，将第3透镜组G3独立地例如稍作移动以用来矫正象差的情况，也包含在本发明的理念中。

Claims (21)

1.一种变倍成像光学系统，
从物体侧依次排列：具有负折射力的第1透镜组、具有正折射力的第2透镜组、及象差矫正用的第3透镜组，
上述第1透镜组从物体侧依次具备：由负透镜构成的第1透镜L1、由正透镜构成的第2透镜L2，
上述第2透镜组从物体侧依次具备：由正透镜构成的第3透镜L3、由负透镜构成的第4透镜L4、具有非球面的象差矫正用的第5透镜L5，
上述第3透镜组由象差矫正用的第6透镜L6构成，
上述第1透镜L1由玻璃透镜构成，上述第2透镜L2由非球面形成的凸面朝向物体侧的塑料透镜构成，上述第3透镜L3由两面为球面的双凸玻璃透镜构成，上述第5透镜L5由至少一面为非球面的弯月形状的塑料透镜构成，上述第6透镜L6由正透镜构成，
至少通过上述第1透镜组和上述第2透镜组相互独立地在光轴上移动来完成变焦，
而且满足下述条件式6及7：
(式6)|fg2/flg|＞1.8，
fg2：上述第2透镜L2的焦距，
flg：上述第1透镜组整体的合成焦距，
(式7)Xp＜73.0，
Xp：上述第2透镜L2的塑料材料当折射率设为Np2及阿贝数设为vp2时的Np2×Np2×vp2之值。
2.根据权利要求1所述的变倍成像光学系统，其特征在于：
上述第1透镜L1的两面为球面，上述第2透镜L2满足下述条件式8：
(式8)fg2/fw＞3.8，
fw：广角端整个透镜系统的合成焦距。
3.根据权利要求1所述的变倍成像光学系统，其特征在于：
上述第4透镜L4的两面为球面，而且满足下述条件式9：
(式9)|f2gp/f2g|＞1.2，
f2gp：上述第2透镜组中的塑料透镜的焦距，
f2g：上述第2透镜组的合成焦距。
4.一种变倍成像光学系统，
从物体侧依次排列：具有负折射力的第1透镜组、具有正折射力的第2透镜组、及象差矫正用的第3透镜组，
上述第1透镜组从物体侧依次具备：由负透镜构成的第1透镜L1、由正透镜构成的第2透镜L2，
上述第2透镜组从物体侧依次具备：由正透镜构成的第3透镜L3、由负透镜构成的第4透镜L4、具有非球面的象差矫正用的第5透镜L5，
上述第3透镜组由象差矫正用的第6透镜L6构成，
上述3个透镜组分别配置有塑料透镜，
至少通过上述第1透镜组和第2透镜组相互独立地在光轴上移动来完成变焦，
通过上述第1透镜组和第2透镜组一体地在光轴上移动来完成聚焦，
而且满足下述条件式10、11和12，
(式10)|f2gp/f2g|＞1.2，
f2gp：上述第2透镜组中的塑料透镜的焦距，
f2g：上述第2透镜组的合成焦距，
(式11)|Pp12×ft|＜1.0，
Pp12：上述第1透镜组及上述第2透镜组中所包括的塑料透镜的各个焦距的倒数之和(Pp12×ft＝∑ft/fpi；fpi是第i塑料透镜的焦距)，
ft：望远端的整个透镜系统的合成焦距，
(式12)Xp＜73.0，
Xp：上述第1透镜组的塑料透镜材料当折射率设为Np2及阿贝数设为vp2时的Np2×Np2×vp2之值。
5.根据权利要求4所述的变倍成像光学系统，其特征在于：
上述第2透镜组中的塑料透镜为第5透镜L5。
6.一种变倍成像光学系统，
从物体侧依次排列：具有负折射力的第1透镜组、具有正折射力的第2透镜组、及象差矫正用的第3透镜组，
上述第1透镜组从物体侧依次具备：由负透镜构成的第1透镜L1、由正透镜构成的第2透镜L2，
上述第2透镜组从物体侧依次具备：由正透镜构成的第3透镜L3、由负透镜构成的第4透镜L4、具有非球面的象差矫正用的第5透镜L5，
上述第3透镜组由象差矫正用的第6透镜L6构成，
至少通过上述第1透镜组和上述第2透镜组相互独立地在光轴上移动来完成变焦，
而且满足下述条件式1、2及3，
(式1)Ng2＞1.6，
Ng2：上述第2透镜L2的折射率，
(式2)vg2＜29，
vg2：上述第2透镜L2的阿贝数，
(式3)TL/YIM＜11.0，
TL：最大透镜系统总长度，
YIM：像高(对角线一半的长度)。
7.根据权利要求6所述的变倍成像光学系统，其特征在于：
通过上述第1透镜组及上述第2透镜组以一体化方式在光轴上移动来完成聚焦。
8.根据权利要求6所述的变倍成像光学系统，其特征在于：
上述第1透镜L1，由凸面朝向物体侧且两面为球面的弯月形状的玻璃透镜构成；
上述第2透镜L2，由非球面形成的凸面朝向物体侧的塑料透镜构成。
9.根据权利要求8所述的变倍成像光学系统，其特征在于：
上述第3透镜L3由双凸透镜构成。
10.根据权利要求9所述的变倍成像光学系统，其特征在于：
上述第6透镜L6由具有非球面的正的塑料透镜构成，且满足下述条件式4：
(式4)|fps/ft|＞0.6，
fps：塑料透镜的最小焦距，
ft：望远端的整个透镜系统的合成焦距。
11.根据权利要求6所述的变倍成像光学系统，其特征在于：
上述第3透镜L3和上述第4透镜L4是两面均为球面的玻璃透镜，以相互接合方式构成
12.根据权利要求11所述的变倍成像光学系统，其特征在于：
上述第3透镜L3由双凸透镜构成。
13.根据权利要求12所述的变倍成像光学系统，其特征在于：
上述第6透镜L6由具有非球面的正的塑料透镜构成，且满足下述条件式4：
(式4)|fps/ft|＞0.6，
fps：塑料透镜的最小焦距，
ft：望远端的整个透镜系统的合成焦距。
14.根据权利要求13所述的变倍成像光学系统，其特征在于：
满足下述条件式5：
(式5)|Pp12×ft|＜1.0，
Pp12：上述第1透镜组及上述第2透镜组中所包含的塑料透镜的各个焦距的倒数之和(Pp12×ft＝∑ft/fpi；fpi是第i塑料透镜的焦距)，
ft：望远端的整个透镜系统的合成焦距。
15.根据权利要求6所述的变倍成像光学系统，其特征在于：
上述第6透镜L6由具有非球面的正的塑料透镜构成，且满足下述条件式4：
(式4)|fps/ft|＞0.6，
fps：塑料透镜的最小焦距，
ft：望远端的整个透镜系统的合成焦距。
16.根据权利要求6所述的变倍成像光学系统，其特征在于：
满足下述条件式5：
(式5)|Pp12×ft|＜1.0，
Pp12：上述第1透镜组及上述第2透镜组中所包含的塑料透镜的各个焦距的倒数之和(Pp12×ft＝∑ft/fpi；fpi是第i塑料透镜的焦距)，
ft：望远端的整个透镜系统的合成焦距。
17.一种变倍成像光学系统，
从物体侧依次排列：具有负折射力的第1透镜组、具有正折射力的第2透镜组、及象差矫正用的第3透镜组，
上述第1透镜组从物体侧依次具备：由负透镜构成的第1透镜L1、由正透镜构成的第2透镜L2，
上述第2透镜组从物体侧依次具备：由正透镜构成的第3透镜L3、由负透镜构成的第4透镜L4、具有非球面的象差矫正用的第5透镜L5，
上述第3透镜组由象差矫正用第6透镜L6构成，
上述第1透镜L1的凸面朝向物体侧，上述第2透镜L2的由非球面构成的凸面朝向物体侧，上述第3透镜L3由两面为球面的双凸透镜构成，
至少通过上述第1透镜组和上述第2透镜组相互独立地在光轴上移动来完成变焦，
而且，满足下述条件式13、14及15：
(式13)Ng2＞1.6，
Ng2：上述第2透镜L2的折射率，
(式14)vg2＜29，
vg2：上述第2透镜L2的阿贝数，
(式15)0.23≤Ds/D≤0.5，
Ds：上述第4透镜L4和上述第5透镜L5的间隔，
D：上述第2透镜组中从最靠近物体侧的透镜面到最靠近成像侧的透镜面为止的光轴上的距离。
18.根据权利要求17所述的变倍成像光学系统，其特征在于：
上述第1透镜L1由两面为球面的负弯月形状的玻璃透镜构成，
上述第2透镜L2由塑料透镜构成，
上述第3透镜L3及上述第4透镜L4，由两面均为球面且相互接合的玻璃透镜构成，
上述第5透镜L5由塑料透镜构成。
19.根据权利要求17或18所述的变倍成像光学系统，其特征在于：
上述第6透镜L6由正的塑料透镜构成，
通过上述第1透镜组及上述第2透镜组一体地移动来完成聚焦，
而且满足下述的条件式16：
(式16)|fps/ft|＞0.6，
fps：塑料透镜的最小焦距，
ft：望远端的整个透镜系统的合成焦距。
20.根据权利要求17或18所述的变倍成像光学系统，其特征在于：
满足下述条件式17：
(式17)|Pp12×ft|＜1.0，
Pp12：上述第1透镜组及上述第2透镜组中所包含的塑料透镜的各个焦距的倒数之和(Pp12×ft＝∑ft/fpi；fpi是第i塑料透镜的焦距)，
ft：望远端的整个透镜系统的焦距。
21.一种摄像装置，具备：
权利要求1、4、6及17中任意一项所述的变倍成像光学系统，和对由该变倍成像光学系统成像的被摄体图像进行摄像的固体摄像元件。
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