CN101164004A - 倍率可变光学系统和摄像透镜装置以及数字设备 - Google Patents

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Abstract

提供能充分进行像差校正的超小型倍率可变光学系统。此倍率可变光学系统(100)从物体侧开始,依次包含具有负光焦度的第1透镜群(101)、具有正光焦度的第2透镜群(102)、具有正或负光焦度的第3透镜群(103),从广角端往远摄端改变倍率时,所述第1透镜群(101)与所述第2透镜群(102)的间隔变小。而且,作为第3透镜群(103)或比第3透镜群(103)靠近像侧的透镜群内的正透镜,选择满足下面所附条件式的透镜,vp<40,式中,vp为所述正透镜的阿贝数最小值。

Description

倍率可变光学系统和摄像透镜装置以及数字设备
技术领域
本发明涉及包含多个透镜群并通过在光轴方向改变各透镜群的间隔进行改变倍率的倍率可变光学系统、具有该倍率可变光学系统的摄像透镜装置、以及装载该摄像透镜装置的数字设备。
背景技术
近年,便携电话机和便携信息终端(PDA:Personal Digital Assistant;个人数字助理器)的普及异常显著,而且,这些设备内置小型数字静拍照相单元、或数字摄像单元的做法已一般化。在这些设备中,因为尺寸和价格的限制严格,所以一般使用比作为独立商品的数字静拍照相机等像素数量少且小型的摄像元件、以及具有1~3片左右的塑料透镜组成的单焦点光学系统的摄像透镜装置。
然而,因为单焦点光学系统的比率为与目视相同的程度,所以能拍摄的对象被限于拍摄者附近的景物。这方面,在摄像元件高像素化、高功能化的当今,要求能适应高像素摄像元件且能拍摄远离拍摄者的被拍摄体的能装于便携电话机等的小型倍率可变光学系统。
例如专利文献1提出的组成在从物体侧开始,依次包含具有负光焦度的第1透镜群、具有正光焦度的第2透镜群和具有正光焦度的第3透镜群的、所谓的负正正3分量的倍率可变光学系统中,谋求伸缩时的总厚度小。专利文献2中揭示的技术在从物体侧开始依次形成负正正正4分量的倍率可变光学系统中,通过适当设定玻璃材料,改善第1透镜群的非球面负透镜的生产率。
然而,专利文献1那样的伸缩结构,在便携电话机等中,由于要求的抗冲击性严格,难采用此结构,并且提出的光学系统的使用状态下的光学总长过大。第2透镜群包含大于等于3片的透镜,全部透镜数多达6~8片。因此,专利文献1揭示的光学系统,根据小型化的观点,不能说充分。专利文献2的倍率可变光学系统中,第2透镜群的功率弱而且移动量大,所以欠缺紧凑性,又由于透镜数多达7片,所以不得不说也难于装到便携电话机等。
专利文献1、2的倍率可变光学系统中,采用最位于物体侧的第1透镜群具有负光焦度的、所谓的首负光学系统。这种首负光学系统中,要谋求光学系统小型化时,需要使承担改变倍率的第2透镜群的光焦度非常强。这时,尤其在远摄端中,所述第2透镜群功率增加引起的倍率色像差显著,存在导致画面周边部的对比度降低(图像质量劣化)的缺点。
专利文献1:日本国特开2002-48975号公报
专利文献2;日本国特开2002-365543号公报
本发明是鉴于上述状况而完成的,其目的在于提供一种既尽可能抑制倍率可变透镜群的移动量、又充分进行倍率色像差校正,从而在整个画面区能实现高图像质量化的超小型倍率可变光学系统、具有该倍率可变光学系统的摄像透镜装置、以及装载该摄像透镜装置的数字设备。
发明内容
本发明的一个方面的倍率可变光学系统,从物体侧开始,依次包含具有负光焦度的第1透镜群、具有正光焦度的第2透镜群、具有正或负光焦度的第3透镜群,从广角端往远摄端改变倍率时,所述第1透镜群与所述第2透镜群的间隔变小,其中
所述第3透镜群或比第3透镜群靠近像侧的透镜群内的正透镜满足下面所附条件式(1)。
vp<40    ……(1)
式中,vp为所述正透镜的阿贝数最小值
根据此结构,形成最位于物体侧的第1透镜群,具有负光焦度的、所谓的首负光学系统。因此,从物体侧以大角度入射的光线因第1透镜群的负光焦度而能迅速减缓,在谋求光学总长和前透镜直径的规模小型化方面有利。首负结构在谋求光学系统小型化时,也能抑制误差灵敏度升高。这些方面,在倍率变化比(简称变倍比)2~3倍左右的变焦距透镜中尤为显著。
然而,追求光学系统小型化时,上述透镜结构中,构成第2透镜群的各透镜要求的光焦度增大,带来远摄端产生的倍率色像差非常大。因此,为了校正该像差,用具有满足上述条件式(1)的阿贝数的高色散材料构成第3透镜群或比第3透镜群靠近像侧的透镜群内具有的正透镜。阿贝数超过条件式(1)的上限时,所述正透镜的倍率色像差的校正不充分,成为图像质量变差的原因的对比度降低的趋势明显存在。
根据本发明,作为首负结构,能使倍率可变光学系统小型化,并能通过优化第3透镜群或比第3透镜群靠近像侧的透镜群内具有的正透镜的阿贝数,充分校正追求该倍率可变光学系统超小型化时成问题的第2透镜群的倍率色像差。因此,规定变倍比的倍率可变光学系统中,尤其是变倍比2~3倍左右的倍率可变光学系统中,能提供在整个倍率改变区良好校正像差而且充分达到小型化的倍率可变光学系统。
本发明的另一方面的摄像透镜装置,其构成为:可用上述倍率可变光学系统,在规定的成像面上形成被拍摄体的光学像。
本发明的又一方面的数字设备,具备上述摄像透镜装置、将光学像变换成电信号的摄像元件、以及控制部,该控制部在所述摄像透镜装置和摄像元件上进行被拍摄体的静止图像摄影和活动图像摄影的至少一方,并且将所述摄像透镜装置的倍率可变光学系统装配成能在所述摄像元件的感光面上形成被拍摄体的光学像。
根据这些发明,能实现又可装于便携电话机或便携信息终端等的小型且高清晰、又可改变倍率的摄像透镜装置、以及装载该装置的数字设备。
由下面的详细说明和附图会进一步明白本发明的目的、特征和优点。
附图说明
图1是以图解方式示出本发明的摄像光学系统的组成的图。
图2是示出非球面下垂量的定义的模式图。
图3是示出主光线的像面入射角的定义的模式图。
图4是装载本发明的倍率可变光学系统的带相机的便携电话机的外观组成图,(a)是示出其操作面的外观组成图,(b)是示出操作面的背面的外观组成图。
图5是示出作为具有本发明倍率可变光学系统的数字设备的一个例子的便携电话机的功能部的组成的功能框图。
图6是示出本发明实施例1的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图7是示出实施例2的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图8是示出实施例3的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图9是示出实施例4的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图10是示出实施例5的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图11是示出实施例6的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图12是示出实施例7的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图13是示出实施例8的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图14是示出实施例9的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图15是示出实施例10的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图16是示出实施例11的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图17是示出实施例12的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图18是示出实施例13的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图19是示出实施例14的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图20是示出实施例15的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图21是示出实施例16的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图22是示出实施例17的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图23是示出实施例18的倍率可变光学系统的光学组成的剖视图。
图24是示出实施例18的倍率可变光学系统的广角端光路图的剖视图。
图25是示出实施例1的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图26是示出实施例2的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图27是示出实施例3的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图28是示出实施例4的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图29是示出实施例5的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图30是示出实施例6的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图31是示出实施例7的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图32是示出实施例8的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图33是示出实施例9的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图34是示出实施例10的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图35是示出实施例11的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图36是示出实施例12的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图37是示出实施例13的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图38是示出实施例14的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图39是示出实施例15的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图40是示出实施例16的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图41是示出实施例17的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图42是示出实施例18的透镜群的球面像差、像散和畸变像差的像差图。
图43是示出本发明倍率可变光学系统各实施例的透镜群的移动方向的模式图。
图44是示出本发明倍率可变光学系统各实施例的透镜群的移动方向的模式图。
图45是示出本发明倍率可变光学系统各实施例的透镜群的移动方向的模式图。
具体实施方式
下面,根据附图说明本发明的实施方式。下面的说明中使用的术语在本说明书中定义如下。
(a)折射率是对d线的波长(587.56纳米(nm))的折射率。
(b)阿贝数是指将对d线、F线(486.13纳米)、C线(656.28纳米)的折射率分别表为nd、nF、nC时,由下面的定义式求出的阿贝数vd。
vd=(nd-1)/(nF-nC)
(c)关于面形状的表述是基于近轴曲率的表述。
(d)光焦度的表述中,对构成组合透镜的各单透镜而言,指该单透镜的透镜面两侧为空气时的光焦度。
(e)非球面下垂量是指表示透镜的面顶点和对最大有效半径的非球面曲线上的点之间的光轴方向的距离与基于近轴曲率的球面下垂量之差额的参数(参考图2)。
(f)用于复合型非球面透镜(在成为衬底的球面玻璃材料上涂覆薄树脂材料并形成非球面形状的透镜)的树脂材料仅有衬底玻璃材料的附加功能,所以不作为单独光学构件处理,作等同于衬底玻璃材料具有非球面时的处理,并认为透镜数量为1片。这时,透镜折射率也用成为衬底的玻璃材料的折射率。
(g)对透镜使用“凹”、“凸”或“弯月”的表述时,这些表述表示光轴附近(透镜中心附近)的透镜形状(基于近轴曲率的表述)。
《倍率可变光学系统的组成的说明》
图1是示出本发明倍率可变光学系统100的组成例的光路图(广角端的光路图)。此倍率可变光学系统100,在将光学像变换成电信号的摄像元件105的感光面上,形成被拍摄体H的光学像,从物体侧(被拍摄体H侧)开始,依次排列具有负光焦度的第1透镜群101、具有正光焦度的第2透镜群102、具有正或负光焦度的第3透镜群103,并且从广角端往远摄端改变倍率时,所述第1透镜群101与第2透镜群102的间隔变小。
这里示出的例子的第1透镜群101包含:双凹负透镜1011和往物体侧凸出的正弯月透镜1012,第2透镜群102包含:双凸正透镜1021和往物体侧凸出的负弯月透镜1022,第3透镜群103仅包含:往物体侧凸出的正弯月透镜1013。还在第2透镜群102的物体侧,配置光学光阑104。此倍率可变光学系统100的像侧,以低通滤波器106为中介,配置摄像元件105,从而由倍率可变光学系统100沿其光轴AX,以设定的变倍比将被摄体H的光学像引导到摄像元件105的感光面,并由摄像元件105拍摄所述被拍摄体H的光学像。
本发明中,这样组成的倍率可变光学系统100中,第3透镜群103或比第3透镜群靠近像侧的透镜群(后文所述的第4透镜群)内包含的正透镜(图1的情况下为正弯月透镜1031)由上述条件式(1)所示那样阿贝数的最小值vp满足vp<40的关系的高色散材料构成。因而,即便为了将倍率可变光学系统100小型化而使第2透镜群102的光焦度增大时,也能充分校正远摄端发生的倍率色像差。为了将高像素、微小像素间距的摄像元件用作摄像元件105时也使倍率色像差得到充分校正,最好使阿贝数最小值vp满足下面的条件式(1)’。
vp<32  ……(1)’
通过使阿贝数最小值vp小于32,即便使用高像素、微小像素间距的摄像元件105时也能进行保证充分的对比度的摄像,倍率色像差校正不足不成问题。
下面,依次说明对各第1~第3透镜群101~103的较佳组成、其它透镜群(第4透镜群)的组成、以及作为整个倍率可变光学系统100的较佳组成第。
〔关于第1透镜群101〕
如图1所示,第1透镜群101最好从物体侧开始,依次包含双凹的负透镜1011、往物体侧凸出的正弯月透镜1012这2片透镜。也可使用往物体侧凸出的负弯月透镜,以代替双凹的负透镜1011。通过取这种透镜组成,容易确保广角端的后焦距,而且能良好地校正大视场角的轴外光的像散、倍率色像差。通过在物体侧配置正弯月透镜1012还能良好地校正像散,改善像面性。
第1透镜群101最好构成包含组合透镜(图1的情况下为组合负透镜1011和正弯月透镜1012的状态)。通过使第1透镜群101包含组合透镜,能大幅度减小第1透镜群101内各透镜面的偏心误差灵敏度,即使透镜间需要调整也能良好地保证灵敏度均衡。而且,能简化第1透镜群101的镜筒机构。
又,第1透镜群101以满足下面所附条件式(10)、(11)为佳。
1.5<|f1/fw|<3.5    ……(10)
0.5<|f1/ft|<1.5    ……(11)
式中,
f1为第1透镜群的综合焦距
fw为广角端整个光学系统的综合焦距
ft为远摄端整个光学系统的综合焦距
超过条件式(10)、(11)的上限时,广角端的像素、畸变像差的校正尤其不充分。低于条件式(10)、(11)的下限时,构成第1透镜群101的各透镜的功率非常高,难制造。而且,不能充分校正发生的倍率色像差的趋势显著。
第1透镜群101满足下面所附条件式(10)’、(11)’则更好。
1.8<|f1/fw|<3.0  ……(10)’
0.5<|f1/ft|<1.2……(11)’
超过条件式(10)’、(11)’的上限时,第1透镜群101的负功率变弱,关系到增大前透镜直径;低于下限时,远摄端的第1透镜群101的误差灵敏度升高,需要透镜间的调整作业。
〔关于第2透镜群102〕
第2透镜群102在后面阐述的条件式(4)所示那样将第2透镜群102的综合焦距表为f2、将广角端的整个光学系统的综合焦距表为fw时,以满足0.7<f2/fw<2.0的关系为佳。这样,能又确保倍率可变光学系统100的紧凑性又得到需要的变倍比。做成满足下面所附条件式(4)’的第2透镜群102则更好。
0.8<f2/fw<1.8  ……(4)’
超过条件式(4)’的上限时,第2透镜群102的功率变弱,所以改变倍率中需要的第2透镜群102的移动量增加,光学总长变大。反之,低于条件式(4)’的下限时,第2透镜群102的偏心误差灵敏度提高,必须作透镜间的调整,成本提高。
第2透镜群102,如图1所示双凸正透镜1021和往物体侧凸出的负弯月透镜1022的组合那样,从物体侧开始依次包含1片正透镜和1片负透镜的情况下,在后面阐述的条件式(4)所示那样将第2透镜群102内的负透镜的焦距表为f2n、将第2透镜群1 02内的正透镜焦距表为f2p时,f2n/f2p以满足0.7<|f2n/f2p|<1.8的关系为佳。做成满足下面所附条件式(7)’的第2透镜群102则更好。
0.9<|f2n/f2p|<1.5  ……(7)’
超过条件式(7)’的上限或下限时,加强正透镜和负透镜两者的功率以校正球面像差、轴上色像差、倍率色像差,存在制造误差灵敏度提高、生产率变差的趋势。
第2透镜群102以满足下面所附条件式(12)为佳。
0.3<f2/ft<0.9    ……(12)
超过条件式(12)的上限时,第2透镜群102的功率过弱,难于得到2~3倍左右的变倍比。低于条件式(12)的下限时,第2透镜群102的误差灵敏度非常高,存在制造的困难性提高的趋势。
特别,做成满足下面所附条件式(12)’的第2透镜群102则更好。
0.4<f2/ft<0.8  ……(12)’
超过条件式(12)’的上限时,第2透镜群102的功率弱,所以改变倍率中需要的第2透镜群102的移动量增加,光学总长变大,不适合小型化。低于条件式(12)’的下限时,第2透镜群102的偏心误差灵敏度提高,需要透镜间的调整作业。
第2透镜群102最好构成包含组合透镜(图1的情况下为组合双凸正透镜1021和负弯月透镜1022的状态)。通过使第2透镜群102包含组合透镜,能大幅度减小第2透镜群102内各透镜面的偏心误差灵敏度,而且能简化第2透镜群102的镜筒机构。
最好在第2透镜群102包含的正透镜(图1的情况下为双凸正透镜1021)的至少一个面上设置非球面。这样,能良好地校正因小型化带来的第2透镜群102的功率增大而发生的球面像差和彗形像差。
〔关于第3透镜群103〕
第3透镜群103包含(或比第3透镜群103靠近像侧的透镜群包含)的满足条件式(1)的正透镜(即图1中的正弯月透镜1031)最好使用如后面阐述的条件式(2)所示那样d线折射率Npg满足Npg>1.7的关系的高折射率玻璃材料。这样,能减小广角端与远摄端的对摄像元件105的入射角差,而且降低制造难度。
再有,能用树脂材料构成正弯月透镜1031,这时最好使用的树脂材料具有的折射率使该树脂材料构成的正透镜的d线折射率Npp如后面阐述的条件式(3)所示那样满足Npp>1.55的关系。这样,能构建可充分减小倍率色像差校正的倍率可变光学系统100。
通过将满足条件式(1)的正透镜做成图1所示那样的往物体侧凸出的正弯月透镜1031,能使透镜的主点位置远离像面,具有减小像面入射角的效果,所以成为谋求倍率可变光学系统100超小型化时有效的结构。
上述正弯月透镜1031最好如后面阐述的条件式(8)所示,将具有满足条件式(1)的阿贝数的正透镜的像侧面中最大有效半径下的非球面下垂量表为ΔZpi,将具有所述阿贝数的正透镜的像侧面的最大有效半径表为di时,ΔZpi/di满足0.05<|ΔZpi/di|<0.25的条件。这样,能优化透镜周边部的面角度,还能抑制周边照度降低。
正弯月透镜1031如后面阐述的条件式(9)所示,将具有满足条件式(1)的阿贝数的正透镜的焦距表为fp时,fp/fw满足1<fp/fw<8的关系;这在保证充分校正倍率色像差方面较佳。做成满足下面所附条件式(9)’所示条件的正弯月透镜1031则更好。
4<fp/fw<7  ……(9)’
超过条件式(9)’的上限时,为了使像面入射角接近远心,必须有非球面,而且存在非球面下垂量变大的趋势,制造成本提高。反之,低于条件式(9)’的下限时,广角端与远摄端的像面入射角的隔差变大,存在导致周边照度降低的趋势。
这里,根据图2对前面定义的非球面下垂量加以说明。现将光轴方向表为横轴,透镜径向表为纵轴,将此横轴与纵轴的交点表为面顶点a。又,用p1表示球面的曲线,p2表示非球面的曲线,将作为这些球面和非球面的透镜的最大有效半径表为r。这时,球面下垂(sag/sagitta)量成为透镜的面顶点a与对最大有效半径r的球面的曲线p1上的点之间的光轴方向的距离。于是,非球面下垂量是指表示透镜的面顶点a和对最大有效半径r的非球面的曲线p2上的点之间的光轴方向的距离与上述球面下垂量的差额的参数。
又,正弯月透镜1031最好满足下面所附条件式(13)的条件。
0.5<fp/ft<2.5  ……(13)
超过条件式(13)的上限时倍率色像差的校正不足,低于条件式(13)的下限时倍率色像差的校正过度,两种情况都存在周边图像质量变差的趋势。
正弯月透镜1031也可具有至少1个非球面。通过设置此非球面,虽然成本上有些不利,但能进行充分的像散、畸变像差校正。而且,对摄像元件105的光像入射角调整的自由度高,广角端与远摄端的摄像元件入射角差小,能得到连周边部也光量降低不大的图像。
〔关于倍率可变光学系统的各种较佳方式〕
倍率可变光学系统100最好如后面阐述的条件式(5)、(6)所示,将在广角端往摄像面的入射光线中最大像高的主光线对像面上竖立的垂线的角度表为αw(度),将在远摄端往摄像面的入射光线中最大像高的主光线对像面上竖立的垂线的角度表为αt(度)时,形成
0<αw<30
|αw-αt|<20。
这里的αw(度)、αt(度)将图3所示的方向定义为正方向。即,将图3的左侧当作物体侧,将右侧当作像侧,将出瞳位置比像面处在物体侧时的主光线的角度动当作正方向。
上述情况下,最好满足下面所附的条件式(5)’的条件。
10<αw<25    ……(5)’
超过条件式(5)’的上限时,难于将高像素摄像元件用于维持周边照度质量良好。这是因为同一规模的摄像元件的情况下,像素数量越多,像素间距越微细,开口效率越低,所以远心性较难。反之,低于条件式(5)’的下限时,难于谋求小型化。
又,最好满足下面所附条件式(6)’的条件。
|αw-αt|<15  (……(6)’)
超过条件式(6)’的上限时,为了维持周边照度,难于使用高像素摄像元件。这是因为同一规模的摄像元件的情况下,像素数量越多,像素紧接于越微细,开口效率越低,所以远心性较难实现。
又,倍率可变光学系统100以满足下面所附条件式(14)为佳。
0.1<Y’/TL<0.3    ……(14)
式中,
Y’为最大像高
TL为整个倍率改变区中最物体侧面的面顶点至像面的光轴上距离的最大值
超过条件式(14)的上限时,进行改变倍率的第2透镜群102的移动量变小,所以第2透镜群102的功率过强,难于满足构成第2透镜群102的各透镜的曲率半径等制造条件。低于条件式(14)的下限时,由于规模大,难于装到便携终端等。
这时,满足下面所附条件式(14)’则更好。
0.13<Y’/TL<0.2    ……(14)’
超过条件式(14)’的上限时,第2透镜群102的功率变强,导致第2透镜群102内的误差灵敏度提高,需要作透镜间调整,成本提高。反之,低于条件式(14)’的下限时,不仅光学系统的规模变大,而且改变倍率时的移动量增加带来的驱动系统负载变大,结果存在驱动装置大型化的趋势。
又,倍率可变光学系统100最好满足下面所附条件式(15)。
0.2<t2/TL<0.4    ……(15)
式中,t2为从广角端往远摄端改变倍率时第2透镜群移动的距离
超过条件式(15)的上限时,不能确保配置具有防止拖尾的效果的弯月透镜的空间,而且镜筒机构为了避免接触驱动群,形成复杂的形状,成本高。低于条件式(15)的下限时,第2透镜群102的偏心误差灵敏度提高,存在难制造的趋势。
又,倍率可变光学系统100最好满足下面所附条件式(16)。
Lb/fw<2  ……(16)
式中,
Lb为远摄端中位于最摄像元件侧的具有功率的透镜面的面顶点至摄像元件面的光轴上距离(换算成空气中的长度)
超过条件式(16)的上限时,为了确保后焦距长,需要增强第1透镜群101的负功率,使第1透镜群101内的负透镜的曲率变大,制造的困难性提高。
如图1所示,仅包含第1~第3透镜群101~103、并且第3透镜群103包含1片正透镜(正弯月透镜1031)的倍率可变光学系统100,是最佳透镜组成之一。这样,通过极力减少透镜群数量和透镜数量,能比其它倍率可变光学系统进一步谋求小型化。在这种负正正的3分量的倍率可变光学系统中,第3透镜群103比第1透镜群101和第2透镜群102光焦度小,所以比较容易用1片透镜构成,从而可谋求进一步小型化。采用这种透镜组成的情况下,最好在从广角端往远摄端改变倍率时,将第3透镜群103固定。通过改变倍率时将第3透镜群103固定,能简化以镜筒机构,并能使位置精度提高。
倍率可变光学系统100的第1透镜群101和第2透镜群102,最好分别包含小于等于3片的透镜。这样,一般能减小透镜外径大的第1透镜群101、改变倍率时移动量大的第2透镜群102的驱动装置的负载,可达到透镜片数减少带来的成本降低。根据这种观点,图1所示的倍率可变光学系统100具有较佳的透镜组成。
最好如图1的倍率可变光学系统100所示,在第2透镜群102的物体侧配置光学光阑104(开口光阑),并将其阑径固定。首先,通过将光学光阑104的配置位置取为第2透镜群102的物体侧,能极力减小第1透镜群101的前透镜直径。进而,通过将阑径固定,不必将第1透镜群101与第2透镜群102之间的间隔扩大到超过需要,能达到光轴方向厚度小。
接着,关于倍率可变光学系统的聚焦组成,最好通过使第1透镜群101往物体侧移动,进行无限远物体至近距离物体的聚焦。其原因在于,移动第1透镜群101带来的诸像差的变动比较小,所以能抑制聚焦造成的性能变差。由于后焦距相对于第1透镜群101的移动量的变动大,用不大的移动量就能得到透镜前达几厘米的良好聚焦性能。
也可通过使第3透镜群103往物体侧移动,进行无限远物体至近距离物体的聚焦。这时,不导致抽镜头造成的光学总长增加和前透镜直径增大,连近距离物体都能得到鲜明的图像。进行聚焦时,使第1透镜群101移动或使第3透镜群103移动,可根据光学规范分别使用。即,强化宏功能时可移动第1透镜群101,优先小型化时可移动第3透镜群103。
〔关于具有第4透镜群的组成〕
倍率可变光学系统100可在比第3透镜群103靠近像侧处具有1个或多个透镜群。例如,能构成在第3透镜群103与低通滤波器106之间具有设置1片或多片透镜的第4透镜群(图1中未图示)。
例如,能做成第3透镜群103具有负光焦度、第4透镜群具有正光焦度的所谓“负正负正”的4分量倍率可变光学系统100。根据此组成,第3透镜群103具有负光焦度,从而可充分校正轴上色像差,能提高画面中心的对比度。通过具备第4透镜群,便于确保对近距离物体的光学性能。
又,“负正负正”的4分量倍率可变光学系统100中,最好在第4透镜群内设置具有满足条件式(1)的阿贝数的正透镜。靠近像侧的第2透镜群存在于轴外光线的主光线高度变高的位置。通过使这种第4透镜群包含的正透镜为具有上述阿贝数的正透镜,能提高倍率色像差的校正效果。这时,最好所述第4透镜群由1片正透镜构成。4分量的倍率可变光学系统中,与第1透镜群101和第2透镜群102相比,第4透镜群的光焦度小,所以比较容易用1片透镜构成,因而可谋求进一步小型化。
再有,在“负正负正”的4分量的倍率可变光学系统100中,最好从广角端往远摄端改变倍率时将所述第4透镜群固定。通过将第4透镜群固定,能简化镜筒机构,使透镜的位置精度提高。或者最好从广角端往远摄端改变倍率时将所述第1透镜群固定。外径自然而然地大的第1透镜群101给倍率可变光学系统100的单元规模的影响大。因而,通过将第1透镜群100固定,能简化其镜筒机构,在对单元的纵、横、厚任一方的规模都谋求小型化方面非常有效。
此外,在“负正负正”的4分量的倍率可变光学系统100中,最好从广角端往远摄端改变倍率时将第1透镜群101和第4透镜群两者固定。根据此组成,能使4分量倍率可变光学系统100中在改变倍率时驱动的透镜群的重量极为减轻。因而,作为倍率可变机构,能用小型驱动装置,在谋求单元小型化方面进一步有利。
在具有第4透镜群的倍率可变光学系统100中,可做成第3透镜群103具有正光焦度、第4透镜群具有负光焦度的所谓“负正正负”的4分量的倍率可变光学系统100。根据此组成,第3透镜群103具有正光焦度,从而能良好地确保对像面上配置的摄像元件105的光线入射角的远心性。又具备第4透镜群,从而容易确保对近距离物体的光学性能。
在“负正正负”的4分量的倍率可变光学系统100中,最好在第3透镜群103内设置具有满足上述条件式(1)的阿贝数的正透镜。比较靠近像侧的第3透镜群103处在轴外光线的主光线高度高的位置。通过使这种第3透镜群103包含的正透镜为具有上述阿贝数的正透镜,能提高倍率色像差的校正效果。这时,最好所述第3透镜群103由1片正透镜构成。4分量的倍率可变光学系统中,与第1透镜群101和第2透镜群102相比,第3透镜群103的光焦度小,所以比较容易用1片透镜构成,因而可谋求进一步小型化。
与前面在“负正负正”的例子中说明的理由相同,“负正正负”的4分量的倍率可变光学系统100中,也最好从广角端往远摄端改变倍率时将所述第4透镜群、或第1透镜群101、或第4透镜群和第1透镜群两者固定。
〔关于倍率可变光学系统的其它组成〕
接着,关于倍率可变光学系统100的制法,对构成上述第1~第3透镜群101~103(和第4透镜群)的各透镜的材料无专门限定,只要是满足上述阿贝数的最小值vp这必要条件的光学材料就可以,能用各种玻璃材料或树脂(塑料)。然而,使用树脂材料,则重量轻且可利用注射模塑成形大量生产,所以与用玻璃材料制作时相比,在抑制成本和减轻倍率可变光学系统100重量方面有利。
至少使用2片树脂材料构成的透镜时,最好用树脂材料构成第1透镜群的负透镜(图1时的负透镜1011)和满足条件式(1)的正透镜(正弯月透镜1031)。这时,能将环境温度变化带来的后焦距偏移抑制得小。
在该倍率可变光学系统100中,使用非球面玻璃透镜时,可用模塑使该非球面玻璃透镜成形,当然也可用玻璃材料和树脂材料的混合型。模塑型适合大量生产,但其反面是玻璃材料受限定。混合型则能组成衬底的材料非常多,具有设计自由度高的优点。采用高折射率的非球面透镜一般难以模塑成形,所以单面非球面的情况下能最大限度有效利用混合型的优点。
倍率可变光学系统100,最好面对空气的整个透镜面做成非球面的透镜结构。这样,能谋求兼顾倍率可变光学系统100的小型化和高图像质量化。
倍率可变光学系统100,可配置具有对摄像元件105进行遮光的功能的机械快门,以代替光学光阑104。这种机械快门在例如将CCD(Charge CoupledDevice:电荷耦合器件)方式的元件用作摄像元件105时,具有防止拖尾的效果。
作为倍率可变光学系统100具有的各透镜群、光阑、快门等的驱动源,能用历来公知的凸轮机构或步进电动机。移动量小时或驱动群的重量轻时,使用超小型压电促动器,则能既抑制驱动部体积或耗电的增加又独立驱动各群,谋求包含倍率可变光学系统100的摄像透镜装置进一步小型化。
图1所示能用从物体侧开始依次包含由负透镜(负透镜1011)和往物体侧凸出的正弯月透镜(正弯月透镜1012)组成的第1透镜群101、由双凸透镜(双凸正透镜1021)和负透镜(负弯月透镜1022)组成的第2透镜群102、由正透镜(正弯月透镜1031)组成的第3透镜群103的倍率可变光学系统100,是最佳透镜组成之一。即,将第2透镜群102做成从物体侧开始依次为正负,使第2透镜群102的主点位置靠近第1透镜群101侧,从而能保持改变倍率的作用不变地减小第2透镜群102的实质功率,降低误差灵敏度。通过配置双凸透镜,能加强第2透镜群102的功率,减小改变倍率时的移动量。通过将第3透镜群103做成正透镜,具有能使对摄像元件105的感光面的轴外光线入射角度接近远心的优点。
摄像元件105根据该倍率可变光学系统100成像的被拍摄体H的光像的光量,光电变换成R、G、B各分量的图像信号,输出到图像处理电路。例如,作为摄像元件105,能用在2维状配置CCD的面传感器的各CCD的表面将R(红)、G(绿)、B(蓝)滤色片装贴成方格图案状的称为“贝叶”式的单片式面传感器构成的元件。除这种CCD图像传感器外,还能用CMOS图像传感器、VMIS图像传感器等。
低通滤波器106是配置在摄像元件105的摄像面上滤除噪声分量的平行平板状光学部件。作为此低通滤波器106,可用例如将调整规定的晶轴方向的晶体作为材料的双折射型低通滤波器、利用衍射效应实现需要的光学上的频率切断特性的相位型低通滤波器等。再者,未必需要低通滤波器,可将红外线切断滤光片用于减小摄像元件105的图像信号包含的噪声,以代替上述低通滤波器106。还可在光学低通滤波器106的表面实施红外线反射镀覆,以一个元件实现两滤波器功能。
《编入倍率可变光学系统的数字设备的说明》
接着,说明编入上述说明的倍率可变光学系统100的数字设备。图4是示出一本发明数字设备实施方式的带相机的便携电话机200的外观组成图。本发明中,作为数字设备,设包含数字静拍相机、摄像机、数字视频单元、便携信息终端(PDA:个人数字助理器)、个人计算机、移动计算机或它们的外围设备(鼠标器、扫描器、打印机等)。数字静拍相机、数字摄像机是一种摄像透镜装置,以光学方式输入被拍摄体的视像后,对该视像使用半导体元件(摄像元件)变换成电信号,作为数字数据存储到快速擦写存储器等存储媒体。本发明还包含以光学方式输入被拍摄体的静止或活动的某视像的具有内置小型摄像透镜装置的规范的便携电话机、便携信息终端、个人计算机、移动计算机或它们的外围设备。
图4(a)表示便携电话机200的操作面,图4(b)表示操作面的背面。便携电话机200中,上部具有天线201,操作面上具有长方形的显示器202、进行启动图像拍摄模式以及切换静止图像拍摄和活动图像拍摄的图像切换按键203、控制改变倍率(变焦距)的倍率改变按键204、快门按键205和拨号按键206。倍率改变按键204在其上端部分和下端部分分别印有表示远摄的“T”和表示广角的“W”的字符,并以通过按压印字位置能指示各自的倍率改变动作的2接点式开关构成该按键204。此便携电话机200内置由前面说明的倍率可变光学系统100构成的摄像透镜装置207。
图5是示出上述便携电话机200的电功能组成的功能框图。此便携电话机200包含摄像部10、图像产生部11、图像数据缓存器12、图像处理部13、驱动部14、控制部15、存储部16和接口(I/F)部17,以便具有摄像功能。
摄像部10包含摄像透镜装置207和摄像元件105。摄像透镜装置207包含图1所示的倍率可变光学系统100、以及往光轴方向驱动透镜以进行改变倍率和聚焦用的图中未图示的驱动装置。来自被拍摄体的光线由倍率可变光学系统100在摄像元件105的感光面上成像,成为被拍摄体的光学像。
摄像元件105将倍率可变光学系统100成像的被拍摄体的光学像变换成R(红)、G(绿)、B(蓝)色分量的电信号(图像信号),作为R、G、B各色的图像信号输出到图像产生部11。摄像元件105利用控制部15的控制,对静止图像或活动图像任一方的拍摄或摄像元件105的各像素输出信号的读出(水平同步、垂直同步、传送)等摄像动作进行控制。
图像产生部11对来自摄像元件105的模拟输出信号进行放大处理、数字变换处理等,并对整个图像进行决定适当的黑电平、γ校正、白均衡调整(WB调整)、轮廓校正和色不匀校正等周知的图像处理,从图像信号产生各像素的图像数据。将图像产生部11产生的图像数据输出到图像数据缓存器12。
图像数据缓存器12是暂时存储图像数据并用作图像处理部13对该图像数据进行后面阐述的处理用的作业区的存储器,由例如RAM(随机存取存储器)等构成。
图像处理部13是对图像数据缓存器12的图像数据进行析像度变换等图像处理的电路。根据需要,图像处理部13可构成使倍率可变光学系统100未校正掉的像差得到校正。驱动部14根据控制部15示出的控制信号驱动倍率可变光学系统100的多个透镜群,以便进行希望的倍率改变和聚焦。
控制部15包含例如微处理器等,控制摄像部10、图像产生部11、图像数据缓存器12、图像处理部13、驱动部14、存储部16和接口部17各自的动作。即,该控制部15的控制使摄像透镜装置207和摄像元件105执行被拍摄体的静止图像拍摄和活动图像拍摄中的至少一方。
存储部16是存储被拍摄体的静止图像拍摄或活动图像拍摄产生的图像数据的存储电路,包含例如ROM(只读存储器)或RAM。即,存储部16具有作为静止图像用和活动图像用的存储器的功能。接口部17是与外部设备收发图像数据的遵照USB或IEEE 1394等标准的接口。
说明以上能用构成的便携电话机200的拍摄动作。拍摄静止图像时,首先,按压图像切换按键203,使图像拍摄模式启动。这里,通过按压一次图像切换按键203,启动静止图像拍摄模式,通过该状态下又按压一次图像切换按键,切换到活动图像拍摄模式。即,接受来自图像切换按键203的指示的便携电话机200的控制部15使摄像透镜装置207和摄像元件105执行物体侧的被拍摄体的静止图像拍摄和活动图像拍摄中至少一方的拍摄。
静止图像拍摄模式启动时,控制部15进行控制,以便使摄像透镜装置207和摄像元件105进行静止图像的拍摄,并且驱动摄像透镜装置207的透镜驱动装置(未图示),进行聚焦。由此,使对焦的光学像在摄像元件105的感光面周期性地重复成像,并变换成R、G、B色分量的图像信号后,输出到图像产生部11。该图像信号被暂存于图像数据缓存器12,在图像处理部13进行图像处理后,传送到显示用存储器(图中省略),以引导到显示器202。于是,拍摄者可通过窥视显示器202进行调整,以便将主被拍摄体纳入其画面中的希望的位置。通过此状态下按快门按键205,能获得静止图像,也就是在作为静止图像用的存储器的存储部16存放图像数据。
这时,为了要放大被拍摄体处在远离拍摄者的位置的、或靠近的被拍摄体而进行变焦摄影时,按压倍率改变按键204上端“T”的印字部分,就检测出该状态,并且控制部15根据按压时间执行改变倍率用的透镜驱动,使倍率可变光学系统100连续进行变焦。过度变焦等情况下打算减小被拍摄体的放大率时,通过按压倍率改变按键204的下端“W”的印字部分,检测出该状态,并且控制部15控制倍率可变光学系统100,从而根据按压时间连续改变倍率。这样,即使远离拍摄者的被拍摄体,也能用倍率改变按键204调节其放大率。于是,与通常的等倍率拍摄相同,也能调整成主被拍摄体纳入其画面中的希望位置,并按动快门按键205,从而得到放大的静止图像。
进行活动图像拍摄时,通过按一次图像切换按键203,启动静止图像拍摄模式后,又按一次图像切换按键203,切换到活动图像拍摄模式。据此,控制部15控制摄像透镜装置207和摄像元件105,进行活动图像拍摄。然后,与静止图像拍摄时相同,拍摄者窥视显示器并进行调整,以便通过摄像透镜装置207获得的被拍摄体的像纳入其画面中希望的位置。这时,与静止图像拍摄时相同,能用倍率改变按键204调节被拍摄体像的放大率。此状态下按快门按键205,从而启动活动图像拍摄。此拍摄中,也能利用倍率改变按键204随时改变被拍摄体的放大率。
拍摄活动图像时,控制部15进行控制,以便使摄像透镜装置207和摄像元件105进行活动图像的拍摄,并且驱动摄像透镜装置207的透镜驱动装置(未图示),进行聚焦。由此,使对焦的光学像在摄像元件105的感光面周期性地重复成像,并变换成R、G、B色分量的图像信号后,输出到图像产生部11。该图像信号被暂存于图像数据缓存器12,在图像处理部13进行图像处理后,传送到显示用存储器(图中省略),以引导到显示器202。这里,通过又按一次快门按键205。结束活动图像拍摄。将拍摄的活动图像引导到作为活动图像用的存储器的存储部16进行存储。
《倍率可变光学系统较具体实施方式的说明》
下面,参照附图说明图1所示倍率可变光学系统100的具体组成,即构成装于图4所示带相机的便携电话机200的摄像透镜装置207的倍率可变光学系统100的具体组成。
实施例1
图6是示出实施例1的倍率可变光学系统100A的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图(光路图)。此图6和下文所示的图7~图24的光路图示出广角端(W)的透镜配置。实施例1和下文所示的实施例1~18,其透镜群均从图中物体侧(图6中的左侧)开始,总体上依次包含具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)和具有正或负光焦度的(Gr3)。即,做成最位于物体侧的第1透镜群具有负光焦度的、所谓的首负结构。
图6所示的实施例1的倍率可变光学系统100A的各透镜群,从物体侧开始依次构成如下。第1透镜群(Gr1)总体上包含具有负光焦度的双凹负透镜(L1)和往物体侧凸出的正弯月透镜(L2)。第2透镜群(Gr2)总体上包含具有正光焦度的双凸正单透镜(L3)和往物体侧凸出的负弯月透镜(L4)。此第2透镜群(Gr2)的物体侧具有改变倍率时与第1透镜群(Gr1)和第2透镜群(Gr2)一起移动的光学光阑(ST)。第3透镜群(Gr3)由1片具有正光焦度的往物体侧凸出的正弯月透镜(L5)构成。此第3透镜群(Gr3)的像侧以平行平板(FT)为中介,配置摄像元件(SR)的感光面。所述平行平板(FT)相当于光学低通滤波器、红外切断滤光片、摄像元件的防护玻璃等。
再者,可配置机械快门,以代替上述光学光阑(ST)。图6中示出连续的倍率可变光学系统,但以进一步小型化为目标,也可为同样光学组成的2焦点切换倍率可变光学系统。尤其是从广角端往远摄端改变倍率时,第1透镜群(Gr1)的移动轨迹作U转弯(移动成描绘往像侧凸出的轨迹),结果在广角端与远摄端的光学总长大致相同时,通过做成2焦点切换倍率可变光学系统,对包含改变倍率时能将第1透镜群(Gr1)固定的驱动装置的单元规模的小型化效果大。这些方面,下面说明的实施例2~18中也相同(下文中省略说明)。
图6中各透镜面带有的编号ri(i=1、2、3、…)是指从物体侧开始数时的第i透镜面(其中将透镜的接合面当作1个面计数),ri中带有“*”号的面表示该面使非球面。所述光学光阑(ST)、平行平板(FT)的两个面、摄像元件(SR)的感光面也当作1个面处理。这样的处理在对后面阐述的其它实施例的光路图(图7~图24)中也相同,图中符号的含义基本上与图6相同。但是,并不意味着完全相同,各图都对最物体侧的透镜面标注相同的符号(r1),但不意味着其曲率在全部实施方式都相同。
这样的组成下,从物体侧入射的光沿光轴AX,依次通过第1、第2、第3透镜群(Gr1、Gr2、Gr3)和平行平板(FT),在摄像元件(SR)的感光面形成物体的光学像。然后,摄像元件(SR)中,将平行平板(FT)中修正的光学像变换成电信号。此电信号根据需要实施规定的数字图像处理或图像压缩处理等后,作为数字视频信号记录到便携电话机或便携信息终端等的存储器,利用有线或无线传送到其它数字设备。
图43(和图44、图45)是示出这些透镜群在改变倍率时的移动方向的模式图。此图43(和图44、图45)不仅示出实施例1,而且同时示出后面阐述的实施例2及其后的各透镜群的移动方向。此图43(和图44、图45)中,一如既往,左侧为物体侧,从该物体侧开始,依次配置第1透镜群(Gr1)、第2透镜群(Gr2)、第3透镜群(Gr3)和第4透镜群(Gr4)。此图中,符号W表示焦距最短(即视场角最大)的广角端,符号T表示焦距最长(即视场角最小)的远摄端。符号M表示焦距在广角端(W)与远摄端(T)的中间(下文称为中间点)。使实际的透镜群在沿光轴的直线上移动,但此图中,以图中从上往下排列的形式表示广角端(W)、中间点(M)、远摄端(T)的透镜群的位置。
如图43所示,此实施例1中,使第1透镜群(Gr1)和第2透镜群(Gr2)在改变倍率时可动,第3透镜群(Gr3)在改变倍率时固定。具体而言,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,将第2透镜群(Gr2)的位置往靠近物体的方向直线移动,另一方面以描绘往像侧凸出的轨道的方式移动第1透镜群(Gr1)。但是,包括下面的实施例在内,这些透镜群的移动方向和移动量等能依赖于该透镜群的光焦度和透镜组成进行变化。例如,图43中,即使如第2透镜群(Gr2)那样以直线移动方式进行描绘,也包含往物体侧或像侧凸出的曲线的情况等,还包含U形转弯状情况等。
表1、表2示出实施例1的倍率可变光学系统100A中各透镜的结构数据。后面揭示的表37示出将上述条件式(1)~(6)用于实施例1的光学系统时的各数值。
[表1]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
    1*23*4*56*7*8*9*10*11*121314     -98.0364.2515.2949.537∞3.445-4.10011.7732.47114.71439.562∞∞∞     0.8000.8951.2487.2760.0001.7870.3360.8001.5721.0923.0050.3000.540 2.5394.875 0.9007.948     1.772501.805181.611541.805181.805181.51680     49.7725.4361.2225.4325.4364.12
[表2]
透镜面 圆锥系数     非球面系数
    A     B     C     D
    13467891011     000000000     1.14E-03-1.25E-03-4.04E-04-4.99E-039.84E-03-2.17E-04-8.65E-035.64E-036.42E-03     2.74E-06-5.22E-04-9.03E-04-1.75E-03-4.93E-03-1.74E-033.36E-03-1.06E-042.30E-04     -9.09E-07-7.06E-066.83E-051.75E-046.51E-043.96E-05-1.29E-03-3.89E-06-7.18E-05     0.00E+001.80E-06-1.75E-06-1.15E-04-3.66E-052.29E-045.76E-041.48E-067.34E-06
表1所示的内容从左开始,依次为各透镜面的编号、各面的曲率半径(单位为毫米:mm)、广角端(W)和中间点(M)以及远摄端(T)的无限远对焦状态下的光轴上的各透镜面的间隔(轴上的面间隔)(单位为毫米)、各透镜的折射率以及阿贝数。轴上的面间隔M、T的空栏表示与左面的W栏的值相同。而且,轴上的面间隔是设对置的一对面(包括关系面、摄像面)之间的区域中存在的介质为空气加以换算的距离。这里,如图6所示。各光学面的编号i(i=1、2、3、…)表示从物体侧开始数时的第i透镜面,i中带有“*”号的面表示该面是非球面(非球面形状的折射光学面或与非球面等效的有折射作用的面)。所述光学光阑(ST)、平行平板(FT)的两个面、摄像元件(SR)的感光面的各面是平面,因而它们的曲率半径为∞。
用面顶点为原点、从物体朝向摄像元件的方向为z轴的正向的局部正交坐标系(x、y、z)按下面的公式定义光学面的非球面形状。
[式1]
z = c · h 2 1 + 1 - ( 1 + k ) c 2 · h 2 + A · h 4 + B · h 6 + C · h 8 + D · h 10
+ E · h 12 + F · h 14 . . . . . ( 17 )
式中,
z为高度h的位置上的z轴方向的位移量(面顶点为基准)
h为对z轴垂直的方向的高度(h2=x2+y2)
c为近轴曲率(=1/曲率半径)
A、B、C、D、E、F分别为4、6、8、10、12、14次非球面系数
k为圆锥系数
从上述式(17)可知,表1所示的对非球面透镜的曲率半径表示透镜的面顶点附近的值。表2分别示出形成非球面的面(表1中i带有*的面)的圆锥系数k和A、B、C、D的值。
从图25左侧开始,依次示出基于上文所述的透镜配置、组成的实施例1的整个光学系统的球面像差(LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION)、像散(ASTIGMATISM)和畸变像差(DISTORTION)。此图中,上行、中行和下行分别表示广角端(W)、中间点(M)和远摄端(T)各自的像差。球面像差和像散的横轴以毫米为单位表示焦点位置的偏移,畸变像差的横轴以对总体的比率表示畸变量。球面像差的纵轴以归一化值表示入射高度,但像散和畸变像差的纵轴以像的高度(像高)(单位为毫米)表示入射高度。
球面像差的图中,分别以点划线、实线和虚线示出使用红(波长656.28纳米)、黄(所谓d线;波长587.56纳米)和蓝(波长435.84纳米)这波长不同的3种光时的像差。像散的图中,符号s和t分别表示径向面、切向面(子午面)的结果。从图25可知,实施例1的透镜群在广角端(W)、中间点(M)、远摄端(T)中,都呈现畸变像差良好到大致5%以内的光学特性。表39和表40分别示出此实施例1的透镜群在广角端(W)、中间点(M)、远摄端(T)中的焦距(单位为毫米)和F值。从这些表判明本发明能实现焦距短且明亮的光学系统。
实施例2
图7是示出实施例2的倍率可变光学系统100B的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图。此实施例2的倍率可变光学系统100B的各透镜群从物体侧开始,依次包含具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、配置在第2透镜群(Gr2)的物体侧的光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)、具有正光焦度的第3透镜群(Gr3)和具有负光焦度的第4透镜群(Gr4)。详细而言,第1透镜群(Gr1)从物体侧开始,依次包含双凹的负透镜(L1)和往物体侧凸出的正弯月透镜(L2)。第2透镜群(Gr2)包含双凸正透镜(L3)和双凹负透镜(L4)。第3透镜群(Gr3)包含1片往像侧凸出的正弯月透镜(L5),第4透镜群(Gr4)包含1片往像侧凸出的负弯月透镜(L6)。
这样的透镜组成的实施例2的倍率可变光学系统100B中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图43所示,将第1透镜群(Gr1)和第4透镜群(Gr4)的位置固定,使第2透镜群(Gr2)和第3透镜群(Gr3)分别往物体侧和像侧直线移动。
接着,表3和表4示出实施例2的倍率可变光学系统100B中各透镜的结构数据。如这些表和图7所示,此实施例2中,将第1~第6透镜(L1~L6)全部当作双面非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100B中,将第1、2、5、6透镜(L1、L2、L5、L6)当作树脂制透镜,其它透镜当作玻璃透镜。
[表3]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
    1*2*3*4*56*7*8*9*10*11*12*13*141516     -8.3204.7315.584105.284∞6.210-5.495-9.72120.898-19.857-4.888-3.599-8.220∞∞∞     0.8000.8753.43811.2810.2002.2480.1891.2001.6813.1434.0450.8000.7600.3000.540 5.7588.8222.426 1.73913.8181.450     1.530481.583401.588941.805421.583401.530481.51680     55.7230.2361.3526.1230.2355.7264.12
[表4]
透镜面 圆锥系数     非球面系数
    A     B     C     D
    1234678910111213     000000000000     1.47E-03-2.36E-043.79E-041.27E-03-7.57E-042.75E-031.79E-034.23E-04-2.71E-03-1.21E-041.46E-021.32E-02     2.40E-05-1.14E-04-1.13E-04-4.50E-05-2.20E-04-1.07E-03-6.23E-042.30E-04-8.00E-05-1.30E-05-1.26E-03-1.15E-03     -1.74E-061.66E-058.58E-062.37E-06-1.30E-052.25E-042.62E-043.45E-05-6.86E-062.63E-068.70E-052.57E-05     2.52E-08-6.80E-07-2.04E-073.62E-08-1.75E-07-2.41E-05-3.50E-05-1.23E-057.16E-07-5.20E-09-1.72E-060.00E+00
实施例3
图8是示出实施例3的倍率可变光学系统100C的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图。此实施例3的倍率可变光学系统100C的各透镜群从物体侧开始,依次包含总体上具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、配置在第2透镜群(Gr2)的物体侧分光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度分第2透镜群(Gr2)和具有正光焦度分第3透镜群(Gr3)。详细而言,第1透镜群(Gr1)从物体侧开始,依次包含双凹的负透镜(L1)和往物体侧凸出的正弯月透镜(L2)。第2透镜群(Gr2)从物体侧开始,依次包含双凸正透镜(L3)和往物体侧凸出的负透镜(L4)。第3透镜群(Gr3)包含1片往物体侧凸出的正弯月透镜(L5)。
这样的透镜组成的实施例3的倍率可变光学系统100C中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图43所示,第1透镜群(Gr1)作U形转弯移动,第2透镜群(Gr2)往物体侧直线移动,并将第3透镜群(Gr3)的位置固定。再者,光学光阑(ST)在改变倍率时与第2透镜群(Gr2)一起移动。
接着,表5和表6示出实施例2的倍率可变光学系统100C中各透镜的结构数据。如这些表和图8所示,此实施例3中,将第1~第5透镜(L1~L5)全部当作双面非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100C中,将第5透镜(L5)当作树脂制透镜,其它透镜当作玻璃透镜。
[表5]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
    1*2*3*4*56*7*8*9*10*11*121314     -30.9224.5436.19910.775∞3.400-3.89418.8612.62814.830201.858∞∞∞     0.8001.0161.0877.2760.0001.9160.3670.9911.4991.2192.7190.3000.540 2.4724.812 0.9007.781   1.689801.805421.589131.805421.583401.51680     52.8026.1261.2526.1230.2364.12
[表6]
透镜面   圆锥系数     非球面系数
    A     B     C     D     E     F
    123467891011     0000000000   5.66E-04-1.72E-04-9.44E-04-6.12E-04-4.10E-039.32E-03-6.71 E-04-6.78E-036.21 E-036.90E-03   2.56E-04-1.27E-04-1.15E-03-1.30E-03-3.14E-03-8.86E-041.52E-033.75E-03-7.10E-04-4.79E-04   -2.18E-051.05E-041.16E-041.67E-042.53E-03-8.88E-048.01E-051.30E-033.15E-041.84E-04   -1.03E-07-5.43E-062.01E-06-2.55E-06-1.42E-032.60E-04-1.17E-03-2.26E-03-5.81E-05-4.79E-06   6.29E-08-1.23E-06-6.81E-07-6.09E-073.39E-04-5.12E-055.60E-047.76E-045.05E-06-3.58E-06   -1.60E-099.95E-081.70E-082.10E-08-2.82E-051.25E-05-6.00E-05-6.91E-06-1.54E-073.68E-07
实施例4
图9是示出实施例4的倍率可变光学系统100D的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图。此实施例4的倍率可变光学系统100D的各透镜群从物体侧开始,依次包含总体上具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)和具有正光焦度的第3透镜群(Gr3)。详细而言,第1透镜群(Gr1)从物体侧开始,依次包含双凹的负透镜(L1)和往物体侧凸出的正弯月透镜(L2)。第2透镜群(Gr2)从物体侧开始,依次包含双凸正透镜(L3)和双凹负透镜(L4)。第3透镜群(Gr3)包含1片双凸正透镜(L5)。再者,此实施例4中,采用将双凸正透镜(L3)的物体侧涂黑的面顶点型的光学光阑(ST)。
这样的透镜组成的实施例4的倍率可变光学系统100D中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图43所示,第1透镜群(Gr1)作U形转弯移动,第2透镜群(Gr2)和第3透镜群(Gr3)分别往物体侧和像侧作直线移动。再者,光学光阑(ST)为面顶点型,所以改变倍率时与第2透镜群(Gr2)一起移动。
接着,表7和表8示出实施例4的倍率可变光学系统100D中各透镜的结构数据。如这些表和图9所示,此实施例4中,将第1、4、5透镜(L1、L4、L5)全部当作双面非球面透镜,将第3透镜(L3)当作单面非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100D中,将全部透镜(L1~L5)当作树脂制透镜。
[表7]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
  1*2*345(面頂点絞リ)6*7*8*9*10*111213     -17.3844.6396.73612.6522.560-5.280-2.856-655.05326.950-21.258∞∞∞     0.8001.3031.74810.9001.6980.5000.9011.1531.3052.0732.0001.000 3.2524.7392.025 0.8007.9732.008     1.493001.583401.493001.583401.583401.51680     58.3430.2358.3430.2330.2364.12
[表8]
透镜面 圆锥系数     非球面系数
    A     B     C     D
    12678910     0000000     5.92E-04-5.65E-041.10E-023.09E-022.69E-023.24E-035.02E-03     1.90E-064.71E-05-2.87E-04-4.88E-03-6.15E-04-2.27E-05-2.49E-04     -2.62E-07-3.43E-06-5.02E-04-9.07E-05-7.70E-056.16E-055.57E-05     9.40E-091.38E-078.13E-051.02E-042.73E-04-1.93E-064.57E-06
实施例5
图10是示出实施例5的倍率可变光学系统100E的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图。此实施例5的倍率可变光学系统100E的各透镜群从物体侧开始,依次包含具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)和具有正光焦度的第3透镜群(Gr3)。详细而言,第1透镜群(Gr1)包含1片双凹的负透镜(L1)。第2透镜群(Gr2)从物体侧开始,依次包含双凸正透镜(L2)和双凹负透镜(L3)。第3透镜群(Gr3)包含1片双凸正透镜(L4)。
这样的透镜组成的实施例5的倍率可变光学系统100E中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图44所示,第1透镜群(Gr1)作U形转弯移动,第2透镜群(Gr2)往物体侧作直线移动,第3透镜群(Gr3)固定。再者,光学光阑(ST)在改变倍率时与第2透镜群(Gr2)一起移动。
接着,表9和表10示出实施例5的倍率可变光学系统100E中各透镜的结构数据。如这些表和图10所示,此实施例5中,将全部透镜(L1~L4)当作双面非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100E中,将第1、第4透镜(L1、L4)当作树脂制透镜。
[表9]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
    1*2*34*5*6*7*8*9*101112     -5.52112.056∞2.239-2.880-19.7342.053125.784-4.910∞∞∞     0.8003.0020.0001.5760.6300.8001.0421.6550.8000.3000.500 1.5792.340 0.8503.655   1.530481.589131.805181.583401.51680     55.7261.2525.4330.2364.12
[表10]
透镜面 圆锥系数     非球面系数
    A     B     C     D
    12456789     0000000-0.3     2.90E-033.32E-03-1.17E-022.91E-02-2.81E-03-1.56E-02-5.53E-03-3.27E-03     -2.62E-03-5.19E-03-1.50E-03-2.70E-02-5.97E-02-3.18E-023.04E-034.61E-04     9.73E-042.73E-03-5.02E-031.24E-024.34E-022.32E-02-2.92E-041.92E-04     -1.13E-04-4.44E-047.86E-04-5.84E-03-2.52E-02-8.57E-031.12E-05-1.38E-05
实施例6
图11是示出实施例6的倍率可变光学系统100F的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图。此实施例6的倍率可变光学系统100F的各透镜群从物体侧开始,依次包含总体上具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)和具有正光焦度的第3透镜群(Gr3)。详细而言,第1透镜群(Gr1)从物体侧开始,依次包含双凹的负透镜(L1)和往物体侧凸出的正弯月透镜(L2)。第2透镜群(Gr2)从物体侧开始,依次包含双凸正透镜(L3)和往物体侧凸出的负透镜(L4)。第3透镜群(Gr3)包含1片双凸正透镜(L5)。
这样的透镜组成的实施例6的倍率可变光学系统100F中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图43所示,第1透镜群(Gr1)作U形转弯移动,第2透镜群(Gr2)和第3透镜群(Gr3)分别往物体侧和像侧作直线移动。再者,光学光阑(ST)在改变倍率时与第2透镜群(Gr2)一起移动。
接着,表11和表12示出实施例6的倍率可变光学系统100F中各透镜的结构数据。如这些表和图11所示,此实施例6中,将第2~第5透镜(L2~L5)当作双面非球面透镜,将第1透镜(L1)当作单面非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100F中,将全部透镜(L1~L5)当作玻璃透镜。
[表11]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
    1*23*4*56*7*8*9*10*11*121314     -23.7934.4966.11717.663∞3.383-4.47625.2452.703125.496-24.236∞∞∞     0.8000.9311.4258.7000.2001.8040.3520.8002.4071.1013.1480.3000.540 3.2416.2073.021 1.20010.0602.958     1.772501.805181.611541.805182.001701.51680     49.7725.4361.2225.4320.6064.12
[表12]
透镜面 圆锥系数     非球面系数
    A     B     C     D
    13467891011     000000000     1.59E-03-8.05E-047.26E-05-3.78E-031.04E-021.62E-04-6.97E-032.55E-032.77E-03     -2.27E-05-2.84E-04-4.27E-04-6.65E-04-3.47E-03-9.24E-043.03E-037.64E-051.86E-04     -6.39E-078.24E-082.03E-05-8.12E-053.74E-041.22E-04-5.57E-04-8.03E-06-2.56E-05     2.58E-082.48E-07-4.13E-07-3.08E-05-2.49E-057.93E-052.30E-046.51E-071.94E-06
实施例7
图12是示出实施例7的倍率可变光学系统100G的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图。此实施例7的倍率可变光学系统100G的各透镜群从物体侧开始,依次包含总体上具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)和具有正光焦度的第3透镜群(Gr3)。详细而言,第1透镜群(Gr1)从物体侧开始,体次包含双凹的负透镜(L1)和往物体侧凸出的正弯月透镜(L2)。第2透镜群(Gr2)从物体侧开始,依次包含双凸正透镜(L3)和往物体侧凸出的负弯月透镜(L4)。第3透镜群(Gr3)包含1片往物体侧凸出的正弯月透镜(L5)。
这样的透镜组成的实施例7的倍率可变光学系统100G中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图43所示,第1透镜群(Gr1)作U形转弯移动,第2透镜群(Gr2)往物体侧作直线移动,并将第3透镜群(Gr3)固定。再者,光学光阑(ST)在改变倍率时与第2透镜群(Gr2)一起移动。
接着,表13和表14示出实施例7的倍率可变光学系统100G中各透镜的结构数据。如这些表和图12所示,此实施例7中,将全部透镜(L1~L5)当作双面非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100G中,将全部透镜(L1~L5)当作玻璃透镜。
[表13]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
    1*2*3*4*56*7*8*9*10*11*121314     -27.9864.4536.13611.156∞3.353-3.82022.6772.65315.843170.869∞∞∞     0.8000.9891.1047.1700.0001.9720.3470.9861.4481.1892.8040.3000.540 2.5014.754 0.9007.719     1.689801.805421.589131.805421.607001.51680     52.8226.1261.2526.1227.0064.12
[表14]
透镜面 圆锥系数     非球面系数
A B C D E F
    123467891011     0000000000   4.47E-04-6.40E-04-1.10E-03-8.97E-04-4.34E-039.65E-03-7.20E-04-6.59E-035.95E-036.47E-03   2.44E-04-1.62E-04-1.17E-03-1.15E-03-2.79E-03-1.29E-031.17E-034.68E-03-6.20E-04-4.01E-04     -2.09E-051.11E-041.36E-041.55E-041.73E-03-2.36E-041.16E-031.58E-043.12E-041.94E-04   -1.13E-07-6.73E-063.30E-07-2.71E-06-6.78E-04-1.14E-04-2.02E-03-1.34E-03-5.96E-05-8.65E-06   6.72E-08-1.07E-06-7.98E-07-5.51E-074.80E-055.27E-058.90E-045.38E-045.22E-06-3.22E-06   -1.80E-099.22E-083.04E-082.08 E-081.46E-051.76E-06-1.11E-04-6.91E-06-1.60E-073.52E-07
实施例8
图13是示出实施例8的倍率可变光学系统100H的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图。此实施例8的倍率可变光学系统100H的各透镜群从物体侧开始,依次包含总体上具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)和具有正光焦度的第3透镜群(Gr3)。详细而言,第1透镜群(Gr1)从物体侧开始,依次包含双凹的负透镜(L1)和往物体侧凸出的正透镜(L2)。第2透镜群(Gr2)包含从物体侧开始依次为双凸正透镜(L3)和双凹负透镜(L4)的组合透镜。第3透镜群(Gr3)包含1片往像侧凸出的正弯月透镜(L5)。
这样的透镜组成的实施例8的倍率可变光学系统100H中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图43所示,第1透镜群(Gr1)作U形转弯移动,第2透镜群(Gr2)和第3透镜群(Gr3)分别往物体侧和像侧作直线移动。再者,光学光阑(ST)在改变倍率时与第2透镜群(Gr2)一起移动。
接着,表15和表16示出实施例8的倍率可变光学系统100H中各透镜的结构数据。如这些表和图13所示,此实施例8中,将第1~第3透镜(L1~L4)当作单面非球面透镜,第5透镜(L5)当作双面非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100H中,将第1、2、5透镜(L1、L2、L5)当作树脂制透镜,其它透镜当作玻璃透镜。
[表15]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
    1*23*45*67*8*9*101112     -8.9495.61721.591∞3.150-6.6483.698-23.875-4.277∞∞∞     0.8002.0177.8700.1002.1920.8071.4001.5892.7300.5000.500 3.1486.5701.607 1.4009.5961.002   1.530481.583401.850001.846661.583401.51680     55.7230.2340.0423.8230.2364.12
[表16]
透镜面 圆锥系数     非球面系数
    A     B     C     D
    135789     000000     1.19E-033.27E-04-2.89E-041.22E-021.13E-035.08E-03   -6.14E-05-1.11E-04-2.87E-041.27E-03-2.70E-04-2.17E-04     3.29E-061.23E-051.83E-046.15E-042.04E-05-5.60E-06     -6.94E-08-4.60E-07-4.89E-05-5.32E-056.32E-081.58E-06
实施例9
图14是示出实施例9的倍率可变光学系统100I的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图。此实施例9的倍率可变光学系统100I的各透镜群从物体侧开始,依次包含总体上具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)和具有正光焦度的第3透镜群(Gr3)。详细而言,第1透镜群(Gr1)从物体侧开始,依次包含往物体侧凸出的负弯月透镜(L1)、双凹的负透镜(L2)和往物体侧凸出的正弯月透镜(L3)。第2透镜群(Gr2)包含从物体侧开始依次为双凸正透镜(L4)和双凹负透镜(L5)的组合透镜。第3透镜群(Gr3)包含1片双凸正透镜(L6)。
这样的透镜组成的实施例9的倍率可变光学系统100I中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图44所示,第1透镜群(Gr1)和第2透镜群(Gr2)往物体侧作直线移动,第3透镜群(Gr3)往像侧作直线移动。再者,光学光阑(ST)在改变倍率时与第2透镜群(Gr2)一起移动。
接着,表17和表18示出实施例9的倍率可变光学系统100I中各透镜的结构数据。如这些表和图14所示,此实施例9中,将第4~第6透镜(L4~L6)当作单面非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100I中,将全部透镜(L1~L6)当作玻璃透镜。
[表17]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
    12345678*910*1112*131415     8.7833.794-52.8597.9875.38114.015∞3.948-2.6635.014440.397-8.752∞∞∞     0.5001.5980.5000.1001.0585.0360.1002.0342.0001.2241.2712.2180.5000.500 1.6595.9021.077 0.5008.8400.500   1.754501.754501.798501.850001.721761.805181.51680     51.551.5722.6040.0425.4825.4364.20
[表18]
透镜面 圆锥系数     非球面系数
    A     B     C     D
    81012     000     -1.82E-039.91E-032.24E-03     -2.08E-044.55E-04-2.37E-04     -2.14E-052.67E-041.61E-05     -4.88E-07-2.94E-05-5.20E-07
实施例10
图15是示出实施例10的倍率可变光学系统100J的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图。此实施例10的倍率可变光学系统100J的各透镜群从物体侧开始,依次包含总体上具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)和具有正光焦度的第3透镜群(Gr3)。详细而言,第1透镜群(Gr1)从物体侧开始,依次包含往物体侧凸出的负弯月透镜(L1)和往物体侧凸出的正弯月透镜(L2)。第2透镜群(Gr2)从物体侧开始依次包含双凸正透镜(L3)和往物体侧凸出的负弯月透镜(L4)。第3透镜群(Gr3)包含1片往物体侧凸出的正弯月透镜(L5)。
这样的透镜组成的实施例10的倍率可变光学系统100J中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图43所示,第1透镜群(Gr1)作U形转弯,第2透镜群(Gr2)往物体侧作直线移动,并将第3透镜群(Gr3)固定。再者,光学光阑(ST)在改变倍率时与第2透镜群(Gr2)一起移动。
接着,表19和表20示出实施例10的倍率可变光学系统100J中各透镜的结构数据。如这些表和图15所示,此实施例10中,将第2~第5透镜(L2~L5)当作双面非球面透镜,第1透镜(L1)当作单面非球面透镜。此第1透镜(L1)是复合型非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100J中,将全部透镜(L1~L5)当作玻璃透镜。
[表19]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
    1*234*5*67*8*9*10*11*12*131415     -45.17128.0574.2845.2588.890∞3.440-4.4158.2082.31711.23136.283∞∞∞     0.0200.8000.9191.2397.3470.0001.6890.2900.8001.5871.2062.9140.3000.540 2.5584.931 0.9008.034     1.513131.772501.805181.611541.805181.616591.51680     53.8449.7725.4361.2225.4336.6664.42
[表20]
透镜面 圆锥系数     非球面系数
    A     B     C     D
    145789101112     000000000     1.56E-03-1.27E-03-4.89E-04-4.83E-039.88E-03-1.80E-04-1.06E-025.75E-036.54E-03     1.18E-06-5.07E-04-9.02E-04-1.68E-03-5.36E-03-2.07E-033.24E-031.12E-046.43E-04     -1.03E-06-8.23E-066.82E-051.56E-047.06E-04-3.55E-05-1.74E-03-2.43E-05-1.27E-04     0.00E+001.94E-06-1.66E-06-1.14E-04-2.82E-052.76E-047.28E-042.72E-061.22E-05
实施例11
图16是示出实施例11的倍率可变光学系统100K的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图。此实施例11的倍率可变光学系统100K的各透镜群从物体侧开始,依次包含总体上具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)、具有负光焦度的第3透镜群(Gr3)和具有正光焦度的第4透镜群(Gr4)。详细而言,第1透镜群(Gr1)从物体侧开始,依次包含双凹负透镜(L1)和往物体侧凸出的正弯月透镜(L2)。第2透镜群(Gr2)从物体侧开始依次包含双凸正透镜(L3)和双凹负透镜(L4)。第3透镜群(Gr3)包含1片往物体侧凸出的负弯月透镜(L5)。第4透镜群(Gr4)包含1片双凸正透镜(L6)。
这样的透镜组成的实施例11的倍率可变光学系统100K中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图44所示,第2透镜群(Gr2)往物体侧作直线移动,第3透镜群(Gr3)作U形转弯。另一方面,将第1透镜群(Gr1)和第4透镜群(Gr4)固定。再者,光学光阑(ST)在改变倍率时与第2透镜群(Gr2)一起移动。
接着,表21和表22示出实施例11的倍率可变光学系统100K中各透镜的结构数据。如这些表和图16所示,此实施例11中,将全部透镜(L1~L6)当作双面非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100K中,将第1、5、6透镜(L1、L5、L6)当作树脂透镜,其它透镜当作玻璃透镜。
[表21]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
    1*2*3*4*56*7*8*9*10*11*12*13*141516     -19.5733.5715.93510.024∞3.177-7.159-20.2465.55420.73810.11320.533-14.849∞∞∞     0.7001.4101.5079.1410.1002.3190.1450.7002.5800.7000.6242.1262.0380.3000.540 3.9050.7117.729 1.5005.2875.558   1.530481.798501.589131.720091.530481.583401.51680     55.7222.6061.2425.7955.7230.2364.12
[表22]
透镜面 圆锥系数     非球面系数
    A     B     C     D
    1234678910111213     000000000000     2.54E-03-2.14E-03-3.59E-03-2.88E-03-8.32E-044.49E-031.36E-036.54E-032.19E-044.28E-041.03E-032.56E-03     -1.71E-044.64E-043.61E-042.18E-04-9.94E-06-1.35E-03-1.98E-03-1.89E-053.83E-043.85E-04-2.23E-04-5.25E-04     5.43E-06-3.81E-05-1.06E-05-7.21E-06-2.17E-053.38E-046.65E-045.38E-04-1.72E-059.31E-083.52E-055.83E-05     -5.04E-08-5.43E-07-6.74E-07-6.53E-072.15E-07-3.55E-05-8.78E-05-4.78E-05-2.70E-06-4.19E-06-1.13E-06-1.44E-06
实施例12
图17是示出实施例12的倍率可变光学系统100L的透镜群的排列的对光轴(AX) 作纵向剖切的剖视图。此实施例12的倍率可变光学系统100L的各透镜群从物体侧开始,依次包含总体上具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)和具有正光焦度的第3透镜群(Gr3)。详细而言,第1透镜群(Gr1)从物体侧开始,依次包含双凹负透镜(L1)和往物体侧凸出的正弯月透镜(L2)。第2透镜群(Gr2)从物体侧开始依次包含双凸正透镜(L3)和双凹负透镜(L4)。第3透镜群(Gr3)包含1片往像侧凸出的正弯月透镜(L5)。此实施例5中,采用将双凸正透镜(L3)的物体侧涂黑的面顶点型光学光阑(ST)。
这样的透镜组成的实施例12的倍率可变光学系统100L中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图43所示,第1透镜群(Gr1)作U形转弯,第2透镜群(Gr2)往物体侧作直线移动,并将第3透镜群(Gr3)固定。再者,光学光阑(ST)在改变倍率时与第2透镜群(Gr2)一起移动。
接着,表23和表24示出实施例12的倍率可变光学系统100L中各透镜的结构数据。如这些表和图17所示,此实施例12中,将第1、4、5透镜(L1、L4、L5)当作双面非球面透镜,第3透镜(L3)当作单面非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100L中,将全部透镜(L1~L5)当作树脂透镜。
[表23]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
1*2*345(面頂点絞リ)6*7*8*9*10*111213     -25.2134.6746.20211.4192.740-4.557-2.409-29.321-56.148-11.520∞∞∞     0.8001.1771.81911.1741.5210.5001.1811.0640.8002.9771.0001.000 3.0864.233 0.5007.105     1.530481.583401.530481.583401.583401.51680     55.7230.2355.7230.2330.2364.12
[表24]
透镜面 圆锥系数     非球面系数
    A     B     C     D
    12678910     0000000     1.40E-04-7.79E-041.12E-023.89E-022.63E-023.80E-034.89E-03     3.87E-059.30E-05-1.93E-04-3.61E-033.65E-042.67E-041.61E-04     -1.42E-06-2.92E-06-3.57E-04-1.25E-04-2.09E-041.50E-048.87E-05     1.97E-085.93E-085.76E-051.29E-041.96E-04-7.98E-069.36E-06
实施例13
图18是示出实施例13的 倍率可变光学系统100M的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图。此实施例13的倍率可变光学系统100M的各透镜群从物体侧开始,依次包含总体上具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)和具有正光焦度的第3透镜群(Gr3)。详细而言,第1透镜群(Gr1)从物体侧开始,依次包含双凹负透镜(L1)和往物体侧凸出的正弯月透镜(L2)。第2透镜群(Gr2)从物体侧开始依次包含双凸正透镜(L3)和往物体侧凸出的负弯月透镜(L4)。第3透镜群(Gr3)包含1片双凸正透镜(L5)。
这样的透镜组成的实施例13的倍率可变光学系统100M中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图44所示,第1透镜群(Gr1)作U形转弯,第2透镜群(Gr2)和第3透镜群(Gr3)往物体侧作直线移动。再者,光学光阑(ST)在改变倍率时与第2透镜群(Gr2)一起移动。
接着,表25和表26示出实施例13的倍率可变光学系统100M中各透镜的结构数据。如这些表和图18所示,此实施例13中,将全部透镜(L1~L5)当作双面非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100M中,将第1、2、5透镜(L1、L2、L5)当作树脂透镜,其它透镜当作玻璃透镜。
[表25]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
    1*2*3*4*56*7*8*9*10*11*121314     -15.0554.1354.4118.056∞3.843-4.15516.3402.83611.194-20.962∞∞∞     0.8000.6921.81110.1670.2002.7840.6521.7850.5241.4213.1630.5000.500 4.3882.0984.851 1.4002.4807.862   1.530481.583401.487491.847011.583401.51680     55.7230.2370.4424.8830.2364.20
[表26]
透镜面 圆锥系数     非球面系数
    A     B     C     D
    123467891011     0000000000     1.70E-037.24E-04-6.28E-041.65E-04-2.92E-037.11E-03-7.07E-04-6.24E-031.75E-032.44E-04     -6.00E-05-2.22E-04-3.17E-04-3.11E-04-3.44E-04-1.21E-03-2.87E-041.96E-039.19E-045.96E-04     1.45E-063.01E-052.66E-052.97E-051.30E-056.35E-05-1.55E-04-7.49E-04-5.07E-05-9.67E-06     -2.12E-08-1.70E-06-7.45E-07-4.92E-07-9.81E-06-1.76E-063.20E-051.11E-042.26E-065.34E-06
实施例14
图19是示出实施例14的倍率可变光学系统100N的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图。此实施例14的倍率可变光学系统100N的各透镜群从物体侧开始,依次包含总体上具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)和具有正光焦度的第3透镜群(Gr3)。详细而言,第1透镜群(Gr1)从物体侧开始,依次包含双凹负透镜(L1)和往物体侧凸出的正弯月透镜(L2)。第2透镜群(Gr2)从物体侧开始依次包含双凸正透镜(L3)和往物体侧凸出的负弯月透镜(L4)。第3透镜群(Gr3)包含1片双凸正透镜(L5)。
这样的透镜组成的实施例14的倍率可变光学系统100N中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图43所示,第1透镜群(Gr1)作U形转弯,第2透镜群(Gr2)往物体侧作直线移动,并将第3透镜群(Gr3)固定。再者,光学光阑(ST)在改变倍率时与第2透镜群(Gr2)一起移动。
接着,表27和表28示出实施例14的倍率可变光学系统100N中各透镜的结构数据。如这些表和图19所示,此实施例14中,将第2~第5透镜(L2~L5)当作双面非球面透镜,第1透镜(L1)当作单面非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100N中,将第2、5透镜(L2、L5)当作树脂透镜,其它透镜当作玻璃透镜。
[表27]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
    12*3*4*56*7*8*9*10*11*1213141516     -47.1634.5696.52741.716∞5.256-4.93149.0743.69528.197-17.808∞∞∞∞∞     0.8001.0041.8539.8300.0003.3570.1502.5201.8051.6132.1801.0000.5000.5000.500 3.5306.067 1.10010.535   1.693841.583401.589131.805421.583401.516801.51680     53.1330.2361.2426.1230.2364.1264.12
[表28]
透镜面   圆锥系数     非球面系数
    A     B     C     D     E     F
    23467891011     000000000   -1.64E-03-1.20E-03-5.76E-04-1.38E-033.09E-03-1.57E-03-4.47E-032.40E-032.97E-03     1.09E-041.40E-045.47E-05-1.49E-048.14E-049.65E-045.36E-04-2.01E-04-8.27E-05   -1.24E-05-1.96E-05-1.44E-056.06E-05-7.48E-04-6.57E-041.81E-052.45E-05-5.56E-06     4.74E-089.32E-071.24E-06-3.39E-052.49E-042.38E-046.78E-07-1.49E-061.67E-06     3.19E-08-1.00E-08-4.52E-087.38E-06-3.88E-05-4.13E-05-6.39E-064.05E-08-1.19E-07     -1.30E-09-2.00E-106.00E-10-5.55E-072.37E-062.87E-061.45E-06-3.00E-102.90E-09
实施例15
图20是示出实施例15的倍率可变光学系统100O的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图。此实施例15的倍率可变光学系统100O的各透镜群从物体侧开始,依次包含总体上具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)和具有正光焦度的第3透镜群(Gr3)。详细而言,第1透镜群(Gr1)从物体侧开始,依次包含双凹负透镜(L1)和往物体侧凸出的正弯月透镜(L2)。第2透镜群(Gr2)从物体侧开始依次包含双凸正透镜(L3)和往物体侧凸出的负弯月透镜(L4)。第3透镜群(Gr3)包含1片双凸正透镜(L5)。
这样的透镜组成的实施例15的倍率可变光学系统100O中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图43所示,第1透镜群(Gr1)作U形转弯,第2透镜群(Gr2)往物体侧作直线移动,并将第3透镜群(Gr3)固定。再者,光学光阑(ST)在改变倍率时与第2透镜群(Gr2)一起移动。
接着,表29和表30示出实施例1 5的倍率可变光学系统100O中各透镜的结构数据。如这些表和图20所示,此实施例15中,将全部透镜(L1~L5)当作双面非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100O中,将第1、2、5透镜(L1、L2、L5)当作树脂透镜,其它透镜当作玻璃透镜。
[表29]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
    1*2*3*4*56*7*8*9*10*11*121314     -25.7732.5063.3456.961∞3.068-2.92223.4532.18118.878-10.705∞∞∞     0.8000.6651.2343.9880.0001.5280.2801.2342.0531.5781.0810.5000.500 1.9793.612 0.9005.141   1.530481.583401.589131.805421.583401.51680     55.7230.2361.2426.1230.2364.12
[表30]
透镜面 圆锥系数     非球面系数
    A     B     C     D     E
    123467891011     0000000000   -1.28E-03-6.03E-03-1.45E-037.59E-05-9.76E-031.19E-02-7.27E-03-1.80E-024.30E-036.11E-03   1.38E-033.86E-033.85E-04-2.20E-03-4.64E-038.01E-031.69E-029.61E-03-2.06E-03-2.45E-03   -3.52E-04-1.43E-03-9.94E-04-6.65E-056.78E-03-1.57E-02-2.34E-02-3.92E-035.17E-044.15E-04     3.80E-051.51E-043.09E-043.16E-04-7.66E-038.04E-031.31E-02-2.19E-03-4.59E-05-1.70E-05   -1.49E-06-7.25E-06-3.04E-05-5.27E-052.79E-03-1.23E-03-2.29E-031.86E-031.50E-060.00E+00
实施例16
图21是示出实施例16的倍率可变光学系统100P的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图。此实施例16的倍率可变光学系统100P的各透镜群从物体侧开始,依次包含总体上具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)和具有正光焦度的第3透镜群(Gr3)。详细而言,第1透镜群(Gr1)从物体侧开始,依次包含双凹负透镜(L1)和往物体侧凸出的正弯月透镜(L2)。第2透镜群(Gr2)从物体侧开始依次包含双凸正透镜(L3)和往物体侧凸出的负弯月透镜(L4)。第3透镜群(Gr3)包含1片双凸正透镜(L5)。
这样的透镜组成的实施例16的倍率可变光学系统100P中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图43所示,第1透镜群(Gr1)作U形转弯,第2透镜群(Gr2)往物体侧作直线移动,并将第3透镜群(Gr3)固定。再者,光学光阑(ST)在改变倍率时与第2透镜群(Gr2)一起移动。
接着,表31和表32示出实施例16的倍率可变光学系统100P中各透镜的结构数据。如这些表和图21所示,此实施例16中,将第2~第5透镜(L2~L5)当作双面非球面透镜,第1透镜(L1)当作单面非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100P中,将全部透镜(L1~L5)当作玻璃透镜。
[表31]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
    1*23*4*56*7*8*9*10*11*121314     -38.6604.5205.95713.295∞3.370-5.4629.0022.45923.853-22.726∞∞∞     0.8001.0091.3778.8330.2001.6540.2420.8002.3731.2733.1010.3000.5400.000 3.2606.111 1.20010.005     1.772501.805181.611541.805181.595511.51680     49.7725.4361.2225.4339.2364.20
[表32]
透镜面 圆锥系数     非球面系数
    A     B     C     D
    13467891011     000000000     1.46E-03-1.04E-03-1.73E-04-3.10E-031.09E-021.82E-04-9.53E-033.05E-033.44E-03     -2.01E-05-2.81E-04-4.32E-04-3.82E-04-3.57E-03-9.90E-042.75E-031.42E-043.71E-04     -5.63E-07-4.98E-072.02E-05-9.19E-054.19E-04-3.76E-05-8.39E-04-1.24E-05-5.41E-05     2.25E-082.57E-07-3.63E-07-1.25E-05-1.61E-051.01E-042.54E-041.23E-064.53E-06
实施例17
图22是示出实施例17的倍率可变光学系统100Q的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图。此实施例17的倍率可变光学系统100Q的各透镜群从物体侧开始,依次包含总体上具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)、具有负光焦度的第3透镜群(Gr3)和具有正光焦度的第4透镜群(Gr4)。详细而言,第1透镜群(Gr1)从物体侧开始,依次包含往物体侧凸出的负弯月透镜(L1)和往物体侧凸出的正弯月透镜(L2)。第2透镜群(Gr2)包含从物体侧开始依次为双凸正透镜(L3)、双凹负透镜(L4)和双凸正透镜(L5)的组合透镜。第3透镜群(Gr3)包含1片双凹负透镜(L6)。第4透镜群(Gr3)包含1片双凸正透镜(L7)。
这样的透镜组成的实施例17的倍率可变光学系统100Q中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图45所示,将第1透镜群(Gr1)和第4透镜群(Gr4)固定,并且第2透镜群(Gr2)和第3透镜群(Gr3)往物体侧作直线移动。再者,光学光阑(ST)在改变倍率时与第2透镜群(Gr2)一起移动。
接着,表33和表34示出实施例17的倍率可变光学系统100Q中各透镜的结构数据。如这些表和图22所示,此实施例17中,将第1~第3、6、7透镜(L1~L3、L6、L7)当作双面非球面透镜,第4透镜(L4)当作球面透镜,并将第5透镜(L5)当作单面非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100Q中,将全部透镜(L1~L7)当作玻璃透镜。
[表33]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
    1*2*3*4*5(絞リ)6*7*8910*11*12*13*14*151617(像面)     93.9822.8546.17014.469∞3.334-11.837-34.8693.000-6.358-10.6675.47810.366-34.444∞∞∞     0.8001.1241.2505.7050.0001.2320.5050.6001.3671.8190.8001.1511.5470.6000.5000.500 3.0051.8003.870 0.6002.8955.180   1.754501.846661.589131.769631.589131.530481.583401.51680   51.5723.8261.1132.5161.1155.7230.2364.20
[表34]
透镜面 圆锥系数     非球面系数
A B C D E F G
    1234671011121314     0000000-1-1-1-1   7.80E-04-4.10E-03-4.20E-03-3.74E-03-2.18E-031.42E-032.89E-03-1.42E-02-9.50E-03-2.22E-03-4.02E-03     5.03E-041.37E-035.91E-042.68E-04-2.25E-043.89E-041.54E-037.12E-036.57E-03-3.25E-04-1.72E-03     -1.23E-04-8.40E-052.40E-055.38E-054.43E-05-2.16E-03-1.61E-04-252E-03-2.07E-032.58E-047.92E-04     1.02E-05-3.86E-056.96E-06-1.64E-05-6.21E-041.69E-031.03E-045.12E-043.42E-04-3.49E-05-1.27E-04     -2.87E-071.93E-06-6.95E-06-3.44E-065.49E-04-8.10E-040.00E+00-3.52E-05-2.08E-052.31E-061.09E-05     -3.60E-09-8.06E-086.36E-079.33E-07-2.21E-041.89E-040.00E+000.00E+000.00E+00-6.12E-08-3.75E-07   0.00E+000.00E+000.00E+00-4.68E-083.17E-05-1.74E-050.00E+000.00E+000.00E+000.00E+000.00E+00
实施例18
图23和图24是示出实施例18的倍率可变光学系统100R的透镜群的排列的对光轴(AX)作纵向剖切的剖视图。此实施例18的倍率可变光学系统100R是光轴(AX)折弯90度的弯曲光学系统,图23示出该光学系统的组成,图24是将图23所示光学组成变换成直线光路并示出的图。
此倍率可变光学系统100R的各透镜群从物体侧开始,依次包含总体上具有负光焦度的第1透镜群(Gr1)、光学光阑(ST)、总体上具有正光焦度的第2透镜群(Gr2)、具有负光焦度的第3透镜群(Gr3)和具有正光焦度的第4透镜群(Gr4)。详细而言,第1透镜群(Gr1)从物体侧开始,依次包含往物体侧凸出的负弯月透镜(L1)、使光路弯曲90度的棱镜(PR)和往物体侧凸出的正弯月透镜(L2)。第2透镜群(Gr2)从物体侧开始依次包含双凸正透镜(L3)和往物体侧凸出的负弯月透镜(L4)。第3透镜群(Gr3)包含1片双凹负透镜(L5)。第4透镜群(Gr3)包含1片双凸正透镜(L6)。
这样的透镜组成的实施例18的倍率可变光学系统100R中,从广角端(W)往远摄端(T)改变倍率时,如图45所示,将第1透镜群(Gr1)和第4透镜群(Gr4)固定,并且第2透镜群(Gr2)和第3透镜群(Gr3)往物体侧作直线移动。再者,光学光阑(ST)在改变倍率时与第2透镜群(Gr2)一起移动。
接着,表35和表36示出实施例18的倍率可变光学系统100R中各透镜的结构数据。如这些表和图23、图24所示,此实施例18中,将第2~第6透镜(L2~L6)当作双面非球面透镜,并将第1透镜(L1)当作单面非球面透镜。再者,此倍率可变光学系统100R中,将全部透镜(L1~L6)当作玻璃透镜。实施例18中,将棱镜(PR)用于抑制透镜单元的厚度方向的尺寸,但折弯光路的手段不限于棱镜(PR),当然也可例如成本优先则以反射镜等代替。
[表35]
透镜面 曲率半径(mm)     轴上的面间隔(mm) 折射率 阿贝数
    W     M     T
    12*345*6*78*9*10*11*12*13*14*15*161718     128.8404.310∞∞9.44013.982∞3.351-4.9545.4192.658-19.9758.949764.333-6.478∞∞∞     0.8001.6575.0000.1001.0687.1860.0001.9280.1000.8472.9840.8001.3291.6020.6000.5000.521 3.1852.3146.000 0.6002.8768.022   1.754501.922861.846661.497001.704011.699371.850001.51680   51.5720.8823.8281.6127.8448.5139.9064.20
[表36]
透镜面 圆锥系数     非球面系数
A B C D E F G
    25689101112131415     0000000-1-1-1-1     -3.72E-044.82E-044.56E-04-4.62E-033.03E-03-1.24E-03-5.92E-049.91E-031.27E-02-3.83E-03-5.14E-03   -1.43E-064.30E-05-1.70E-052.66E-041.30E-04-1.67E-03-3.46E-03-4.88E-03-4.53E-039.25E-041.38E-03     2.15E-061.64E-054.68E-05-5.01E-04-3.32E-041.37E-032.91E-034.37E-044.62E-04-5.24E-05-1.09E-04   -7.63E-07-3.62E-06-6.53E-062.58E-041.76E-04-2.39E-04-6.20E-04-7.94E-06-8.15E-061.80E-065.38E-06   0.00E+000.00E+00-7.44E-07-1.20E-04-3.64E-051.86E-141.09E-151.47E-073.95E-070.00E+000.00E+00   0.00E+000.00E+001.21E-073.32E-051.33E-060.00E+000.00E+000.00E+000.00E+000.00E+000.00E+00   0.00E+000.00E+00-4.10E-09-3.68E-06-8.90E-090.00E+000.00E+000.00E+000.00E+000.00E+000.00E+00
图26~图42分别示出基于以上那样的透镜配置、组成的上述实施例2~实施例18的整个光学系统的球面像差、像散和畸变像差。这些图中,球面像差的图与图25相同,分别以点划线、实线和虚线表示使用红、黄和蓝这3种波长不同的光时的像差。任一实施例的透镜群都在广角端(W)、中间点(M)、远摄端(T)中示出畸变像差良好到5%以内的光学特性。
表37和表38示出此实施例2~18的各倍率可变光学系统中套用上述条件式(1)~(16)时的各数值。
[表37]
☆条件式数值表
    实施例1     实施例2     实施例3     实施例4     实施例5     实施例6     实施例7     实施例8     实施例9
条件式(1)  vp     25.4     30.2     30.2     30.2     30.2     20.6     27.0     30.2     25.4
条件式(2)  Npg     1.80518     -     -     -     -     2.00170     -     -     1.80518
条件式(3)  Npp     -     1.58340     1.58340     1.58340     1.58340     -     1.60700     1.58340     -
条件式(4)  f2/fw     1.35     2.14     1.33     1.82     0.81     1.52     1.31     1.57     1.43
条件式(5)  αw     22.0     16.5     22.0     14.7     23.2     17.6     22.0     17.2     30.6
条件式(6)  |αw-αt|     9.9     10.8     9.9     7.9     15.0     9.9     9.9     17.3     19.0
条件式(7)  |f2n/f2p|     1.20     1.52     1.14     1.31     0.94     1.11     1.13     0.97     1.00
条件式(8)  |ΔZpi/dpi|     0.15     0.01     0.15     0.08     0.13     0.10     0.19     0.14     0.03
条件式(9)  fp/fw     6.38     1.98     6.07     4.99     1.82     4.52     6.31     1.92     2.82
条件式(10) |f1/fw|     2.00     3.08     1.99     2.71     1.57     2.12     1.96     2.80     2.07
条件式(11) |f1/ft|     0.73     1.10     0.73     0.94     0.83     0.75     0.72     0.99     0.73
条件式(12) f2/ft     0.49     0.76     0.48     0.63     0.43     0.53     0.48     0.55     0.51
条件式(13) fp/ft     2.33     0.71     2.21     1.74     0.96     1.59     2.31     0.68     0.99
条件式(14) Y′/TL     0.15     0.09     0.15     0.10     0.24     0.13     0.15     0.15     0.16
条件式(15) t2/TL     0.32     0.30     0.32     0.27     0.23     0.33     0.32     0.32     0.29
条件式(16) Lb/fw     0.84     0.29     0.77     1.05     0.33     0.82     0.78     0.41     0.35
[表38]
☆条件式数值表
    实施例10     实施例11     实施例12   实施例13     实施例14     实施例15     实施例16     实施例17     实施例18
条件式(1)  vp     36.7     30.2     30.2     30.2     30.2     30.2     39.2     30.2     39.9
条件式(2)  Npg     1.61659     -     -     -     -     -     1.59551     -     1.85000
条件式(3)  Npp     -     1.58340     1.58340    1.58340     1.58340     1.58340     -     1.58340     -
条件式(4)  f2/fw     1.37     1.54     1.75     1.62     1.46     1.06     1.57     1.18     1.49
条件式(5)  αw     22.0     14.1     14.7     20.0     20.3     20.0     16.9     17.1     12.2
条件式(6)  |αw-αt|     9.9     9.9     6.8     10.3     14.3     8.0     9.8     10.2     13.0
条件式(7)  |f2n/f2p|     1.24     1.47     1.31     0.93     1.03     1.09     1.21     -     1.95
条件式(8)  |ΔZpi/dpi|     0.21     0.05     0.10     0.05     0.21     0.12     0.15     0.06     0.09
条件式(9)  fp/fw     5.82     3.32     5.97     2.78     3.34     2.68     4.46     3.45     1.89
条件式(10) |f1/fw|     2.05     2.02     2.78     2.20     2.20     1.72     2.17     1.59     2.10
条件式(11) |f1/ft|     0.75     0.71     0.97     0.80     0.80     0.90     0.76     0.58     0.77
条件式(12)  f2/ft     0.50     0.54     0.61     0.59     0.53     0.55     0.55     0.43     0.54
条件式(13)  fp/ft     2.12     1.17     2.08     1.01     1.22     1.41     1.57     1.26     0.69
条件式(14)  Y′/TL     0.15     0.12     0.10     0.12     0.14     0.19     0.13     0.15     0.10
条件式(15)  t2/TL     0.33     0.31     0.24     0.27     0.32     0.20     0.34     0.26     0.24
条件式(16)  Lb/fw     0.82     0.61     1.12     1.90     0.73     0.43     0.85     0.36     0.36
又,表39和表40分别示出此实施例2~18的各倍率可变光学系统的广角端(W)、中间点(M)和远摄端(T)的焦距(单位为毫米:mm)和F值。从这些表判明,与实施例1相同,也能实现焦距短且明亮的光学系统。
[表39]
焦距(mm)
    W     M     T
实施例1     4.5     8.5     12.3
实施例2     5.2     9.3     14.6
实施例3     4.5     8.7     12.4
实施例4     4.1     8.2     11.8
实施例5     4.5     6.5     8.5
实施例6     4.5     8.6     12.8
实施例7     4.5     8.6     12.4
实施例8     4.5     9.0     12.8
实施例9     3.8     7.5     10.7
实施例10     4.4     8.4     12.2
实施例11     4.6     9.1     13.0
实施例12     4.1     8.2     11.9
实施例13     4.6     8.2     12.4
实施例14     5.7     10.5     15.6
实施例15     4.5     6.5     8.5
实施例16     4.4     8.4     12.6
实施例17     4.0     6.8     11.0
实施例18     4.0     7.5     11.0
[表40]
F值
    W     M     T
实施例1     3.3     4.6     5.9
实施例2     3.0     4.5     5.9
实施例3     3.3     4.7     5.9
实施例4     2.8     3.8     4.8
实施例5     4.0     4.9     5.9
实施例6     3.2     4.5     5.9
实施例7     3.3     4.6     5.9
实施例8     3.0     4.7     6.0
实施例9     2.8     4.3     5.5
实施例10     3.3     4.6     5.9
实施例11     3.0     4.5     5.4
实施例12     2.9     3.9     4.8
实施例13     3.0     3.9     5.0
实施例14     3.3     4.5     5.9
实施例15     4.0     4.9     5.8
实施例16     3.3     4.6     5.9
实施例17     3.4     4.6     6.0
实施例18     3.1     4.7     6.0
如上文所说明,根据上述实施例1~18的倍率可变光学系统100A~100R,尤其是变倍比为2~3的倍率可变光学系统中,能价廉地提供在整个倍率改变区良好校正各种像差且能达到超小型化的变焦透镜。
上述具体实施例中主要包含具有下列组成的发明。
本发明的一个方面的倍率可变光学系统,从物体侧开始,依次包含具有负光焦度的第1透镜群、具有正光焦度的第2透镜群、具有正或负光焦度的第3透镜群,从广角端往远摄端改变倍率时,所述第1透镜群与所述第2透镜群的间隔变小,
其中,所述第3透镜群或比第3透镜群靠近像侧的透镜群内的正透镜满足下面所附条件式(1)。
vp<40    ……(1)
式中,vp为所述正透镜的阿贝数最小值
根据此结构,形成最位于物体侧的第1透镜群具有负光焦度的“首负光学系统”。因此,从物体侧以大角度入射的光线因第1透镜群的负光焦度而能迅速减缓,在谋求光学总长和前透镜直径的规模小型化方面有利。首负结构在谋求光学系统小型化时,也能抑制误差灵敏度升高。这些方面,在倍率变化比(简称变倍比)2~3倍左右的变焦距透镜中尤为显著。
然而,追求光学系统小型化时,上述透镜结构中,构成第2透镜群的各透镜要求的光焦度增大,带来远摄端产生的倍率色像差非常大。因此,为了校正该像差,用具有满足上述条件式(1)的阿贝数的高色散材料构成第3透镜群或比第3透镜群靠近像侧的透镜群内具有的正透镜。阿贝数超过条件式(1)的上限时,所述正透镜的倍率色像差的校正不充分,成为图像质量变差的原因的对比度降低的趋势明显存在。
这样,根据本发明,作为首负结构,能使倍率可变光学系统小型化,并能通过优化第3透镜群或比第3透镜群靠近像侧的透镜群内具有的正透镜的阿贝数,充分校正追求该倍率可变光学系统超小型化时成问题的第2透镜群的倍率色像差。因此,取得的效果为:规定变倍比的倍率可变光学系统中,尤其是变倍比2~3倍左右的倍率可变光学系统中,能提供在整个倍率改变区良好校正像差而且充分达到小型化的倍率可变光学系统。
在所述倍率可变光学系统中,最好具有所述阿贝数的正透镜满足下面所附条件式(2)。
Npg>1.7  ……(2)
式中,Npg为所述正透镜的d线折射率
该倍率可变光学系统的像侧配置将光学像变换成电信号的摄像元件等的感光面时,第3透镜群包含的正透镜起调整导入到所述摄像元件的入射光的入射角的作用。因而,作为所述正透镜,通过用满足上述条件式(2)的高折射率的玻璃材料构成,能减小广角端与远摄端对摄像元件的入射角差,而且降低制造难度。折射率低于条件式(2)的下限时,第3透镜群或比第3透镜群靠近像侧的透镜群的面角度变大,尤其是玻璃透镜的情况下,难于制造和评价,所以成本提高的趋势显著。这样,在倍率可变光学系统的像侧配置感光面时,通过优化第3透镜群及其后的透镜群包含的正透镜的折射率,能减小广角端与远摄端对摄像元件的入射角差,而且降低倍率可变光学系统的制造难度。
在所述倍率可变光学系统中,最好具有所述阿贝数的正透镜由树脂材料构成,并满足下面所附的条件式(3)。
Npp>1.55  ……(3)
式中,Npp为所述树脂材料构成的正透镜的d线折射率
在该倍率可变光学系统中,重视生产成本和批量生产性时,最好用树脂材料像差构成光学系统的透镜。这时,对第3透镜群及其后的透镜群包含的正透镜而言,通过取为使用具有满足上述条件式(3)的折射率的树脂的组成,可构建能充分进行倍率色像差校正的光学系统。折射率低于条件式(3)的下限时,仅存在色散低的树脂材料,不能充分进行倍率色像差校正的趋势显著。
在所述任一倍率可变光学系统中,最好具有所述阿贝数的正透镜具有至少1个面的非球面。根据此组成,通过所述正透镜至少设置1个非球面,能进行充分的像散、畸变像差校正。而且,光像对摄像元件的入射角的调整自由度高,使广角端与远摄端的摄像元件入射角差减小,能得到连周边部也光量降低不大的图像。
玻璃透镜比塑料透镜难非球面化(非球面加工),而且一般折射率越高,熔点越高,难非球面化。然而,本发明中使用的高色散材料(上述条件式(1)定义的材料)具有即使折射率较高也熔点低的特性,在用玻璃材料构成所述正透镜的情况下,也能比玻璃模塑容易成形,所以在非球面化方面有利。
在所述任一倍率可变光学系统中,最好所述第2透镜群满足下面所附条件式(4)。
0.7<f2/fw<2.0    ……(4)
式中,
f2为所述第2透镜群的综合焦距
fw为广角端的全光学系统综合焦距
根据满足所述条件式(4)的倍率可变光学系统,能又确保紧凑性又得到需要的变倍比。再者,f2/fw超过条件式(4)的上限时,第2透镜群的功率过弱,在维持紧凑性的状态下难于得到2~3倍左右的变倍比。另一方面,f2/fw低于条件式(4)的下限时,第2透镜群的偏心误差灵敏度非常高,难制造消除这种误差灵敏度的透镜群。通过这样优化f2/fw的值,能又确保紧凑性、又得到需要的变倍比。
在所述任一倍率可变光学系统中,最好满足下面所附条件式(5)和(6),这里将出瞳位置处在比像面靠近物体侧时的主光线角度取为正方向。
0<αw<30    ……(5)
|αw-αt|<20    ……(6)
式中
αw为在广角端往摄像面的入射光线中最大像高的主光线对像面上竖立的垂线的角度(度)
αt为在远摄端往摄像面的入射光线中最大像高的主光线对像面上竖立的垂线的角度(度)
所述αw超过条件式(5)的上限时,在像侧配置摄像元件的情况下,对该摄像元件的光线入射角的远心性崩溃,即使在摄像面前配置与像素对应的透镜阵,也难防周边照度降低。另一方面,通过使所述αw满足条件式(5)的下限,能既确保视场角大又谋求小型化。又,|αw-αt|超过条件式(6)的上限时,广角端与远摄端的入射角的差异过大,难于谋求所述透镜阵的优化,在广角端或远摄端产生周边照度低的趋势显著。因而,通过采用上述组成,能既确保小型化又抑制对摄像元件的周边照度降低问题,可拍摄高质量的图像。
在所述任一倍率可变光学系统中,能构成所述倍率可变光学系统仅包含所述第1~第3透镜群这3个透镜群,并且所述第3透镜群由1片正透镜组成。
要谋求倍率可变光学系统小型化时,透镜在制造限度的关系方面,必然占有一定空间,所以对透镜单元的整个空间的透镜空间占有率相对较高。因此,即使产生提高单件透镜精度的负担,也需要极力减少透镜群数和透镜片数。所以,通过将透镜群从物体侧开始依次取为负正正这3分量,能既比其它倍率可变光学系统进一步谋求小型化又最佳均衡作为倍率可变光学系统的性能、聚焦性能、制造误差灵敏度、像面入射角远心性。再者,此3分量的倍率可变光学系统中,第3透镜群比第1透镜群和第2透镜群光焦度小,所以比较容易用1片透镜构成,从而可进一步谋求小型化。
此组成中,最好从广角端往远摄端改变倍率时,所述第3透镜群固定。根据此组成,通过改变倍率时将第3透镜群固定,能简化镜筒机构,还可使位置精度提高。所以,谋求倍率可变光学系统小型化时能提供适合的组成。
在所述任一倍率可变光学系统中,能构成所述第3透镜群具有负光焦度,在所述第3透镜群的像侧具有第4透镜群,该第4透镜群具有正光焦度。根据此组成,第3透镜群具有负光焦度,从而可充分校正轴上色像差,能提高画面中心的对比度。又,具有第4透镜群,从而容易确保对近距离物体的光学性能。
此组成中,最好在所述第4透镜群内设置具有所述阿贝数的正透镜。靠近像侧的第4透镜群处在轴外光线的主光线高度高的位置。通过将这种第4透镜群包含的正透镜取为具有所述阿贝数的正透镜,能提高倍率色像差的校正效果。
此情况下,最好所述第4透镜群由1片正透镜组成。4分量的倍率可变光学系统中,第4透镜群比第1透镜群和第2透镜群光焦度小,所以比较容易用1片透镜构成,从而能进一步谋求小型化。
最好所述第3透镜群和第4透镜群分别具有负光焦度和正光焦度的任一组成中,从广角端往远摄端改变倍率时,所述第4透镜群固定。通过将第4透镜群固定,能简化镜筒机构,可使透镜的位置精度提高。
最好所述第3透镜群和第4透镜群分别具有负光焦度和正光焦度的任一组成中,从广角端往远摄端改变倍率时,所述第1透镜群固定。外径自然而然地变大的第1透镜群给倍率可变光学系统的单元规模的影响大。因而,通过将第1透镜群固定,在对单元的纵、横或厚的规模也谋求小型化方面非常有效。
所述第3透镜群和第4透镜群分别具有负光焦度和正光焦度的任一组成中,从广角端往远摄端改变倍率时,所述第1透镜群和第4透镜群两者固定,则能使4分量的倍率可变光学系统中改变倍率时驱动的透镜群的重量极为减轻。因而,能将小型驱动机构用作改变倍率的机构,在谋求单元小型化方面进一步有利。
在所述任一倍率可变光学系统中,能构成所述第3透镜群具有正光焦度,并且所述第3透镜群的像侧具有第4透镜群,该第4透镜群具有负光焦度。根据此组成,第3透镜群具有正光焦度,从而能良好地保持对配置在像面的摄像元件的光线入射角的远心性。而且,具有第4透镜群,从而容易确保对近距离物体的光学性能。
此组成中,最好在所述第3透镜群内设置具有所述阿贝数的正透镜。靠近像侧的第3透镜群处在轴外光线的主光线高度高的位置。通过将这种第3透镜群包含的正透镜取为具有所述阿贝数的正透镜,能提高倍率色像差的校正效果。
此情况下,以所述第3透镜群由1片正透镜组成为佳。4分量的倍率可变光学系统中,第3透镜群比第1透镜群和第2透镜群光焦度小,所以比较容易用1片透镜构成,从而能进一步谋求小型化。
最好所述第3透镜群和第4透镜群分别具有正光焦度和负光焦度的任一组成中,从广角端往远摄端改变倍率时,所述第4透镜群固定。通过将第4透镜群固定,能简化镜筒机构,可使透镜的位置角度提高。
最好所述第3透镜群和第4透镜群分别具有正光焦度和负光焦度的任一组成中,从广角端往远摄端改变倍率时,所述第1透镜群固定。外径自然而然地变大的第1透镜群给倍率可变光学系统的单元规模的影响大。因而,通过将第1透镜群固定,在对单元的纵、横或厚的规模也谋求小型化方面非常有效。
所述第3透镜群和第4透镜群分别具有正光焦度和负光焦度的任一组成中,从广角端往远摄端改变倍率时,所述第1透镜群和第4透镜群两者固定,则能使4分量的倍率可变光学系统中改变倍率时驱动的透镜群的重量极为减轻。因而,能将小型驱动机构用作改变倍率的机构,在谋求单元小型化方面进一步有利。
在所述任一倍率可变光学系统中,最好所述第2透镜群从物体侧开始,依次包含1片正透镜和1片负透镜,并且满足下面所附条件式(7)。
0.7<|f2n/f2p|<1.8    ……(7)
式中,
f2n为所述第2透镜群内的负透镜的焦距
f2p为所述第2透镜群内的正透镜的焦距
根据此组成,第2透镜群包含1片正透镜和1片负透镜,并使所述2f/2p满足条件式(7),从而能用该各1片的透镜进行球面像差和轴上色像差的充分校正。又,通过从物体侧开始依次正负地进行配置,使第2透镜群的主点位置靠近第1透镜,从而能保持倍率改变作用不变地减小第2透镜群的实质功率,所以能期望降低误差灵敏度的作用。再者,超过条件式(7)的上限时,球面像差校正常不足;低于下限,则第2透镜群的功率变大,所以倍率色像差大,图像质量降低的趋势显著。
在所述任一倍率可变光学系统中,最好所述第2透镜群的物体侧具有开口光阑,并将所述开口光阑的光阑直径固定。根据此组成,在所述第2透镜群的物体侧配置光阑直径固定的开口光阑,从而能极力减小第1透镜群的前透镜直径。另一方面,第1透镜群与第2透镜群的间隔给光学总长的影响大,为了插入可变光阑而构成扩大该间隔,则需要加长例如2~3倍左右的光学总长。因而,将光阑直径固定,简化光阑构件,从而能达到光轴方向厚度小。结果,能谋求倍率可变光学系统厚度方向的小型化。
在所述任一倍率可变光学系统中,最好具有所述阿贝数的正透镜是往物体侧凸出的弯月透镜。根据此组成,具有能使透镜的主点位置远离像面从而减小像面入射角的效果,所以谋求倍率可变光学系统超小型化时有效。
在所述任一倍率可变光学系统中,最好具有所述阿贝数的正透镜的像侧面是非球面,并且满足下面所附条件式(8)。
0.05<|ΔZpi/di|<0.25    ……(8)
式中,
ΔZpi为具有所述阿贝数的正透镜的像方面中最大有效半径上的非球面下垂量
di为具有所述阿贝数的正透镜的像侧面的最大有效半径
根据此组成,所述ΔZpi/di得到优化。所述ΔZpi/di超过条件式(8)的上限时,透镜周边部的面角度变大,难以制造和评价产品。低于条件式(8)的下限,则不能减小广角端与远摄端对摄像元件的入射角差,周边照度降低的趋势明显存在。又,通过在所述正透镜的像方面设置非球面,尤其能有效进行畸变像差的校正。这样,能使透镜周边部的面角度适当,并能抑制周边照度降低的问题。
在所述任一倍率可变光学系统中,最好具有所述阿贝数的正透镜满足下面所附的条件式(9)。
1<fp/fw<8  ……(9)
式中,fp为具有所述阿贝数的正透镜的焦距
根据此组成,所述fp/fw的值得到优化,能进一步适当校正倍率色像差,可拍摄质量高的图像。fp/fw超过条件式(9)的上限时不能充分校正倍率色像差,低于条件式(9)的下限则进行倍率色像差校正过度,结果任一情况下都形成周边图像质量变差的趋势显著。
在所述任一倍率可变光学系统中,最好所述第1透镜群从物体侧开始,依次包含双面凹透镜或往物体侧凸出的负弯月透镜和往物体侧凸出的正弯月透镜这2片透镜。这样设定第1透镜群的透镜组成,从而容易确保广角端的后焦距,而且能良好校正大视场角的轴外光的像散、倍率色像差。又,通过配置往物体侧凸出的正弯月透镜,能良好地校正像散,改善像面性。
在所述任一倍率可变光学系统中,最好通过使所述第1透镜群往物体侧移动,进行无限远物体至近距离物体的聚焦。移动所述第1透镜群带来的诸像差的变动较小。因而,通过利用往物体侧移动所述第1透镜群,能抑制聚焦造成的性能变差。而且,因为后焦距相对于所述第1透镜群移动量的变动大,所以用不大的移动量就能得到透镜前达几厘米(cm)程度的良好聚焦性能。
在所述任一倍率可变光学系统中,最好通过使所述第3透镜群或比第3透镜群靠近像侧的透镜群往物体侧移动,进行无限远物体至近距离物体的聚焦。根据此组成,通过在所述第3透镜群或比所述第3透镜群靠近像侧的透镜群进行聚焦,不导致抽镜头造成的光学总长增加和前透镜直径增大,连近距离物体都能得到鲜明的图像。
再者,进行聚焦时,使第1透镜群移动或使第3透镜群移动,可根据光学规范分别使用。即,强化宏功能时可移动第1透镜群,优先小型化时可移动第3透镜群或比第3透镜群靠近像侧的透镜群。
在所述任一倍率可变光学系统中,最好所述第2透镜群包含组合透镜。要谋求光轴方向的小型化则限制第2透镜群的移动量,所以要在该限制下得到下文的变倍比,就需要增大第2透镜群的功率。因此,对透镜的曲率误差、芯厚误差、折射率误差、透镜间的间隔误差、偏心误差中任一种误差的灵敏度都提高,需要提高镜筒的厂家制作精度或作第2透镜群内的透镜间调整。然而,通过在第2透镜群配置组合透镜,能大幅度减小第2透镜群内各透镜面的各误差灵敏度,即便在需要透镜间调整的情况下也能良好地确保灵敏度均衡。而且,能简化第2透镜群的镜筒结构,从而能有效利用从前即便光学上不利也因厂家的限制而不得不扩大的空间,谋求倍率可变光学系统的进一步小型化。此外,还具有可通过使透镜组合而抑制不需要的面间反射光。
在所述任一倍率可变光学系统中,最好所述第1透镜群包含组合透镜。要谋求光轴方向小型化时,第1透镜群内的偏心误差灵敏度提高,需要提高镜筒的厂家制作精度或作第1透镜群内的透镜间调整。然而,通过在第1透镜群配置组合透镜,能大幅度减小第1透镜群内各透镜面的偏心误差灵敏度,即便在需要透镜间调整的情况下也能良好地确保灵敏度均衡。而且,能简化第1透镜群的镜筒结构,从而能有效利用从前即便光学上不利也因厂家的限制而不得不扩大的空间,谋求倍率可变光学系统的进一步小型化。此外,还具有可通过使透镜组合而抑制不需要的面间反射光。
本发明另一方面的摄像透镜装置,构成可用上述任一项发明所述的倍率可变光学系统,在规定的成像面上形成被拍摄体的光学像。根据此组成,能实现又可装在便携电话机或便携终端等的小型且高清晰又可改变倍率的摄像透镜装置。
本发明又一方面的数字设备,具备所述摄像透镜装置、将光学像变换成电信号的摄像元件、以及控制部,该控制部在所述摄像透镜装置和摄像元件上进行被拍摄体的静止图像摄影和活动图像摄影的至少一方,并且将所述摄像透镜装置的倍率可变光学系统装配成能在所述摄像元件的感光面上形成被拍摄体的光学像。再者,所述数字设备最好是便携终端。根据此组成,能实现装载保持高清晰不变地作倍率改变的摄像装置的数字设备。再者,所述便携终端是指便携电话机或便携信息终端等所代表的以携带为常态的数字设备。

Claims (31)

1.一种倍率可变光学系统,其特征在于,
从物体侧开始,依次包含具有负光焦度的第1透镜群、具有正光焦度的第2透镜群、具有正或负光焦度的第3透镜群,从广角端往远摄端改变倍率时,所述第1透镜群与所述第2透镜群的间隔变小,
所述第3透镜群或比第3透镜群靠近像侧的透镜群内的正透镜,满足下面所附条件式(1),
vp<40    ……(1)
式中,vp为所述正透镜的阿贝数最小值。
2.如权利要求1中所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
具有所述阿贝数的正透镜满足下面所附条件式(2),
Npg>1.7  ……(2)
式中,Npg为所述正透镜的d线折射率。
3.如权利要求1中所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
具有所述阿贝数的正透镜由树脂材料构成,并满足下面所附的条件式(3),
Npp>1.55  ……(3)
式中,Npp为所述树脂材料构成的正透镜的d线折射率。
4.如权利要求1至3中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
具有所述阿贝数的正透镜具有至少1个面的非球面。
5.如权利要求1至4中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
所述第2透镜群满足下面所附条件式(4),
0.7<f2/fw<2.0  ……(4)
式中,
f2为所述第2透镜群的综合焦距,
fw为广角端的全光学系统综合焦距。
6.如权利要求1至5中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
满足下面所附条件式(5)和(6),这里将出瞳位置处在比像面靠近物体侧时的主光线角度取为正方向,
0<αw<30    ……(5)
|αw-αt|<20  ……(6)
式中,
αw为在广角端往摄像面的入射光线中最大像高的主光线对像面上竖立的垂线的角度(度),
αt为在远摄端往摄像面的入射光线中最大像高的主光线对像面上竖立的垂线的角度(度)。
7.如权利要求1至6中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
所述倍率可变光学系统仅包含所述第1~第3透镜群这3个透镜群,并且所述第3透镜群由1片正透镜组成。
8.如权利要求7中所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
从广角端往远摄端改变倍率时,所述第3透镜群固定。
9.如权利要求1至6中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
所述第3透镜群具有负光焦度,在所述第3透镜群的像侧具有第4透镜群,该第4透镜群具有正光焦度。
10.如权利要求9中所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
在所述第4透镜群内设置具有所述阿贝数的正透镜。
11.如权利要求9或10中所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
所述第4透镜群由1片正透镜组成。
12.如权利要求9至11中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
从广角端往远摄端改变倍率时,所述第4透镜群固定。
13.如权利要求9至12中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
从广角端往远摄端改变倍率时,所述第1透镜群固定。
14.如权利要求1至6中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
从广角端往远摄端改变倍率时,所述第3透镜群固定。
15.如权利要求14中所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
在所述第3透镜群内设置具有所述阿贝数的正透镜。
16.如权利要求14或15中所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
所述第3透镜群由1片正透镜组成。
17.如权利要求14至16中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
从广角端往远摄端改变倍率时,所述第4透镜群固定。
18.如权利要求14至17中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
从广角端往远摄端改变倍率时,所述第1透镜群固定。
19.如权利要求1至18中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
所述第2透镜群从物体侧开始,依次包含1片正透镜和1片负透镜,并且满足下面所附条件式(7),
0.7<|f2n/f2p|<1.8    ……(7)
式中,
f2n为所述第2透镜群内的负透镜的焦距,
f2p为所述第2透镜群内的正透镜的焦距。
20.如权利要求1至19中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
所述第2透镜群的物体侧具有开口光阑,并将所述开口光阑的光阑直径固定。
21.如权利要求1至20中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
具有所述阿贝数的正透镜是往物体侧凸出的弯月透镜。
22.如权利要求1至21中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
具有所述阿贝数的正透镜的像侧面是非球面,并且满足下面所附条件式(8),
0.05<|ΔZpi/di|<0.25  ……(8)
式中,
ΔZpi为具有所述阿贝数的正透镜的像侧面中最大有效半径上的非球面下垂量,
di为具有所述阿贝数的正透镜的像侧面的最大有效半径。
23.如权利要求1至22中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
具有所述阿贝数的正透镜满足下面所附的条件式(9),
1<fp/fw<8    ……(9)
式中,fp为具有所述阿贝数的正透镜的焦距。
24.如权利要求1至23中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
所述第1透镜群从物体侧开始,依次包含双面凹透镜或往物体侧凸出的负弯月透镜和往物体侧凸出的正弯月透镜这2片透镜。
25.如权利要求1至24中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
通过使所述第1透镜群往物体侧移动,进行无限远物体至近距离物体的聚焦。
26.如权利要求1至24中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
通过使所述第3透镜群或比第3透镜群靠近像侧的透镜群往物体侧移动,进行无限远物体至近距离物体的聚焦。
27.如权利要求1至26中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
所述第2透镜群包含组合透镜。
28.如权利要求1至27中任一项所述的倍率可变光学系统,其特征在于,
所述第1透镜群包含组合透镜。
29.一种摄像透镜装置,其特征在于,
构成可用权利要求1至28中任一项所述的倍率可变光学系统,在规定的成像面上形成被拍摄体的光学像。
30.一种数字设备,其特征在于,
具备权利要求29中所述的摄像透镜装置、将光学像变换成电信号的摄像元件、以及控制部,该控制部在所述摄像透镜装置和摄像元件上进行被拍摄体的静止图像摄影和活动图像摄影的至少一方,并且
将所述摄像透镜装置的倍率可变光学系统,
装配成能在所述摄像元件的感光面上形成被拍摄体的光学像。
31.如权利要求30中所述的数字设备,其特征在于,所述数字设备是便携终端。
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