CN101939683A - 变倍光学系统、具有该变倍光学系统的光学设备及变倍光学系统的制造方法 - Google Patents

变倍光学系统、具有该变倍光学系统的光学设备及变倍光学系统的制造方法 Download PDF

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    • G03B5/00—Adjustment of optical system relative to image or object surface other than for focusing

Abstract

本发明提供一种变倍光学系统、具有该变倍光学系统的光学设备及变倍光学系统的制造方法。本发明的变倍光学系统(ZL)构成为，从物体侧依次包括具有正屈光力的第1透镜组(G1)、具有负屈光力的第2透镜组(G2)、具有正屈光力的第3透镜组(G3)以及具有正屈光力的第4透镜组(G4)。在从广角端状态向望远端状态变倍时，第1透镜组(G1)和第2透镜组(G2)的间隔增大，第2透镜组(G2)和第3透镜组(G3)的间隔减少，第3透镜组(G3)和第4透镜组(G4)的间隔变化，第3透镜组(G3)的一部分向与光轴正交的方向移动。

Description

变倍光学系统、具有该变倍光学系统的光学设备及变倍光学系统的制造方法
技术领域
本发明涉及变倍光学系统、具有该变倍光学系统的光学设备以及变倍光学系统的制造方法。
背景技术
以往提出了具有防振功能的变倍光学系统(例如参照专利文献1)。
专利文献1：JP特开2006-106191号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，要求比现有的变倍光学系统更好的光学性能。
本发明鉴于这样的问题，其目的在于提供一种可以实现良好的光学性能的变倍光学系统、具有该变倍光学系统的光学设备及变倍光学系统的制造方法。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明的变倍光学系统构成为，从物体侧依次包括具有正屈光力的第1透镜组、具有负屈光力的第2透镜组、具有正屈光力的第3透镜组以及具有正屈光力的第4透镜组，在从广角端状态向望远端状态变倍时，第1透镜组和第2透镜组的间隔增大，第2透镜组和第3透镜组的间隔减少，第3透镜组和第4透镜组的间隔变化，第3透镜组的一部分向与光轴正交的方向移动。并且，在设广角端状态下的全系的焦距为fw、望远端状态下的全系的焦距为ft、第3透镜组的焦距为f3、透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时第1透镜组在光轴上的移动距离为Δd1、广角端状态下的全长为Lw时，满足下式的条件：
0.25＜(Lw·fw)/(Δd1·ft)＜0.55
2.20＜f3/fw＜4.50。
在这种变倍光学系统中优选，在设从广角端状态向望远端状态变倍时第3透镜组在光轴上的移动距离为Δd3时，满足下式的条件：
0.42＜(Lw·fw)/(Δd3·ft)＜0.90。
在这种变倍光学系统中优选，第3透镜组从物体侧依次包括具有正屈光力的第3a透镜组以及具有负屈光力的第3b透镜组，并构成为使第3b透镜组向与光轴正交的方向移动。
在这种变倍光学系统中优选，在设第1透镜组的焦距为f1时，满足下式的条件：
3.50＜f1/fw＜8.00。
在这种变倍光学系统中优选，在透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时，第3透镜组和第4透镜组向物体方向移动。
在这种变倍光学系统中优选，在透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时，第1透镜组向物体方向移动。
在这种变倍光学系统中优选，在设第3透镜组的焦距为f3、望远端状态下的全系的焦距为ft时，满足下式的条件
0.30＜f3/ft＜1.00。
在这种变倍光学系统中优选，广角端状态下的第3透镜组和第4透镜组的间隔，大于望远端状态下的第3透镜组和第4透镜组的间隔。
在这种变倍光学系统中优选，在设第4透镜组的焦距为f4、广角端状态下的后焦距为Bfw时，满足下式的条件：
0.80＜f3/f4＜1.60
1.90＜Bfw/fw＜3.00。
在这种变倍光学系统中优选，第3b透镜组由从物体侧依次将双凹透镜和凸面朝向物体侧的正凹凸透镜结合而成的复合透镜构成。
在这种变倍光学系统中优选，第3b透镜组的最靠向物体侧的透镜面被形成为非球面形状。
此外，本发明的光学设备构成为具备上述变倍光学系统。
或者，为了解决上述问题，本发明的变倍光学系统构成为，从物体侧依次包括具有正屈光力的第1透镜组、具有负屈光力的第2透镜组、具有正屈光力的第3透镜组以及具有正屈光力的第4透镜组，在从广角端状态向望远端状态变倍时，第1透镜组和第2透镜组的间隔增大，第2透镜组和第3透镜组的间隔减少，第3透镜组和第4透镜组的间隔变化，第3透镜组的一部分向与光轴正交的方向移动，在设广角端状态下的全系的焦距为fw、望远端状态下的全系的焦距为ft、第3透镜组的焦距为f3、透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时第1透镜组在光轴上的移动距离为Δd1、透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时第3透镜组在光轴上的移动距离为Δd3、广角端状态下的全长为Lw时，满足下式的条件：
0.15＜(Lw·fw)/(Δd1·ft)＜0.58
0.42＜(Lw·fw)/(Δd3·ft)＜0.90
2.20＜f3/fw＜4.50。
此外，本发明的变倍光学系统的制造方法包括以下步骤：从物体侧依次配置具有正屈光力的第1透镜组、具有负屈光力的第2透镜组、具有正屈光力的第3透镜组以及具有正屈光力的第4透镜组，并配置成使第3透镜组的一部分向与光轴正交的方向移动；以及使第1透镜组和第2透镜组的间隔增大，使第2透镜组和第3透镜组的间隔减少，使第3透镜组和第4透镜组的间隔变化，而从广角端状态向望远端状态变倍，其中，在设广角端状态下的全系的焦距为fw、望远端状态下的全系的焦距为ft、第3透镜组的焦距为f3、透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时第1透镜组在光轴上的移动距离为Δd1、广角端状态下的全长为Lw时，满足下式的条件：
0.25＜(Lw·fw)/(Δd1·ft)＜0.55
2.20＜f3/fw＜4.50。
发明效果
如上构成本发明的变倍光学系统、具有该变倍光学系统的光学设备及变倍光学系统的制造方法时，可以实现良好的光学性能。
附图说明
图1是示出第1实施例的变倍光学系统的结构的剖视图。
图2是第1实施例的无限远对焦状态下的各像差图，(a)是广角端状态下的各像差图，(b)是在广角端状态中的无限远摄影状态下对0.60°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。
图3是第1实施例的中间焦距状态中的无限远对焦状态的像差图。
图4是第1实施例的无限远对焦状态下的各像差图，(a)是望远端状态下的各像差图，(b)是在望远端状态中的无限远摄影状态下对0.27°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。
图5是示出第2实施例的变倍光学系统的结构的剖视图。
图6是第2实施例的无限远对焦状态下的各像差图，(a)是广角端状态下的各像差图，(b)是在广角端状态中的无限远摄影状态下对0.60°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。
图7是第2实施例的中间焦距状态中的无限远对焦状态的像差图。
图8是第2实施例的无限远对焦状态下的各像差图，(a)是望远端状态下的各像差图，(b)是在望远端状态中的无限远摄影状态下对0.27°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。
图9是示出第3实施例的变倍光学系统的结构的剖视图。
图10是第3实施例的无限远对焦状态下的各像差图，(a)是广角端状态下的各像差图，(b)是在广角端状态中的无限远摄影状态下对0.60°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。
图11是第3实施例的中间焦距状态中的无限远对焦状态的像差图。
图12是第3实施例的无限远对焦状态下的各像差图，(a)是望远端状态下的各像差图，(b)是在望远端状态中的无限远摄影状态下对0.30°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。
图13是示出第4实施例的变倍光学系统的结构的剖视图。
图14是第4实施例的无限远对焦状态下的各像差图，(a)是广角端状态下的各像差图，(b)是在广角端状态中的无限远摄影状态下对0.60°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。
图15是第4实施例的中间焦距状态中的无限远对焦状态的像差图。
图16是第4实施例的无限远对焦状态下的各像差图，(a)是望远端状态下的各像差图，(b)是在望远端状态中的无限远摄影状态下对0.30°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。
图17是示出第5实施例的变倍光学系统的结构的剖视图。
图18是第5实施例的无限远对焦状态下的各像差图，(a)是广角端状态下的各像差图，(b)是在广角端状态中的无限远摄影状态下对0.60°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。
图19是第5实施例的中间焦距状态中的无限远对焦状态的像差图。
图20是第5实施例的无限远对焦状态下的各像差图，(a)是望远端状态下的各像差图，(b)是在望远端状态中的无限远摄影状态下对0.27°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。
图21表示搭载本发明的变倍光学系统的数字单镜头反光式相机的剖视图。
图22是示出第6实施例的变倍光学系统的结构的剖视图。
图23是第6实施例的无限远对焦状态下的各像差图，(a)是广角端状态下的各像差图，(b)是在广角端状态中的无限远摄影状态下对0.60°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。
图24是第6实施例的中间焦距状态中的无限远对焦状态的像差图。
图25是第6实施例的无限远对焦状态下的各像差图，(a)是望远端状态下的各像差图，(b)是在望远端状态中的无限远摄影状态下对0.30°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。
图26是实施方式的变倍光学系统的制造方法的流程图。
标号说明
ZL(ZL1～ZL6)…变倍光学系统；G1…第1透镜组；G2…第2透镜组；G3…第3透镜组；G3a…第3a透镜组；G3b…第3b透镜组；G4…第4透镜组；1…数字单镜头反光式相机(光学设备)
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。另外，在本说明书中，广角端状态及望远端状态在没有特别记载的情况下是指无限远对焦状态的情况。如图1所示，本变倍光学系统ZL从物体侧开始依次包括：具有正屈光力的第1透镜组G1、具有负屈光力的第2透镜组G2、具有正屈光力的第3透镜组G3以及具有正屈光力的第4透镜组G4。并且构成为，在透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时，第1透镜组G1和第2透镜组G2的间隔增大，第2透镜组G2和第3透镜组G3的间隔减少，第3透镜组G3和第4透镜组G4的间隔变化，第3透镜组G3的一部分向与光轴正交的方向移动。
在本变倍光学系统ZL中，第3透镜组G3从物体侧依次包括具有正屈光力的第3a透镜组G3a以及具有负屈光力的第3b透镜组G3b，通过使第3b透镜组G3b向与光轴正交的方向移动，而进行发生手抖动时的像面校正。该第3透镜组G3与其他透镜组相比，可以实现透镜直径的小型化，因此适于组装防振机构。
此外，通过由具有正屈光力的第3a透镜组G3a和具有负屈光力的第3b透镜组G3b构成第3透镜组G3，并将第3b透镜组G3b用作防振用的透镜组，从而可以实现防振机构的小型化、防振透镜组的质量的减轻。此外，通过这种屈光力分配，可以减少使防振用的第3b透镜组G3b向与光轴正交的方向移动时的成像性能的劣化。
第3b透镜组G3b优选由从物体侧依次将双凹透镜和凸面朝向物体侧的正凹凸透镜结合而成的复合透镜构成。从而，可以良好地校正轴上光线、轴外光线的色像差，可以对防振时产生的各像差进行良好的像差校正。
此外，第3b透镜组G3b的最靠向物体侧的透镜面优选形成为非球面形状。从而，对第3b透镜组G3b施加了偏心时(即，在防振时使之移动时)也可以充分减少偏心彗差的劣化。
此外，本变倍光学系统ZL优选，在透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时，第3透镜组G3和第4透镜组G4向物体方向移动。从而，能够使移动各透镜组的移动机构成为简单的结构，可以使变倍光学系统ZL小型化，并且可以缩短具有变倍光学系统ZL的透镜镜筒等的全长。
此外，本变倍光学系统ZL优选，在透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时，第1透镜组G1向物体方向移动。从而，能够使移动各透镜组的移动机构成为简单的结构，并且可以缩短全长。
此外，本变倍光学系统ZL优选构成为，广角端状态下的第3透镜组G3和第4透镜组G4的间隔，大于望远端状态下的第3透镜组G3和第4透镜组G4的间隔。从而，能够抑制从广角端状态向望远端状态转移时的像面弯曲。
这样的本变倍光学系统ZL，在设广角端状态下的全系的焦距为fw、望远端状态下的全系的焦距为ft、第3透镜组G3的焦距为f3、透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时第1透镜组G1在光轴上的移动距离为Δd1、透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时第3透镜组G3在光轴上的移动距离为Δd3、广角端状态下的全长为Lw时，优选满足以下所示的条件式(1)、(2)和(3)。
0.15＜(Lw·fw)/(Δd1·ft)＜0.58(1)
0.42＜(Lw·fw)/(Δd3·ft)＜0.90(2)
2.20＜f3/fw＜4.50(3)
条件式(1)用于规定适于确保变焦倍率下的成像性能的全长范围。若在条件式(1)的上限值以上，则广角端下的全长的变大，最靠向物体侧配置的透镜的直径大型化，轴外光线的光线高度变高，因此难以校正像散、像面弯曲，望远端下的畸变像差向正侧增大，从而不优选。另外，优选使条件式(1)的上限值为0.55、0.50、0.48。反之，若在条件式(1)的下限值以下，则第1透镜组G1在光轴上的移动距离Δd1变小，因此第1透镜组G1的焦距变小，难以进行轴外的像差校正、像散/像面弯曲的校正，广角端下的畸变像差向负侧增大，因此不优选。另外，优选使条件式(1)的下限值为0.20、0.25、0.30。
条件式(2)用于规定变焦倍率下第3透镜组G3的移动距离。若在条件式(2)的上限值以上，则第3透镜组G3的移动量变少，第1透镜组G1的移动量增加，望远端下的全长变长。此外，第4透镜组G4的移动量增加，难以确保后焦距。进而，因制造误差而在第3透镜组G3和第4透镜组G4之间产生了偏心时偏心彗差变大，难以校正成像性能的劣化，从而不优选。另外，优选使条件式(2)的上限值为0.81、0.75、0.62。反之，若在条件式(2)的下限值以下，则第3透镜组G3的焦距变大，移动量增加。从而，防振时的第3b透镜组G3b的校正移动量变大，导致防振机构的大型化，因此不优选。为了缓和该影响而减小第1透镜组G1和第2透镜组G2的焦距，则会导致望远端状态下的球面像差的劣化，因此不优选。另外，优选使条件式(2)的下限值为0.44、0.46。
条件式(3)用于规定适于确保后焦距以及缓和相对于制造误差的性能劣化的、第3透镜组G3的焦距范围。若在条件式(3)的上限值以上，则第3透镜组G3的焦距变长，广角端下的全长和直径大型化，难以实用。并且，还会导致光圈机构、防振机构的大型化，从而不优选。若为了缓和该影响而缩短第2透镜组G2的焦距，则会导致广角端下的轴外像差恶化，因此不优选。另外，优选使条件式(3)的上限值为3.80、3.50、3.22。反之，若在条件式(3)的下限值以下，则后焦距变长，因制造误差而在第3透镜组G3和第4透镜组G4之间产生了偏心时偏心彗差变大，难以校正成像性能的劣化，从而不优选。另外，优选使条件式(3)的下限值为2.27、2.34、2.40。
此外，本变倍光学系统ZL，在设广角端状态下的全系的焦距为fw、第1透镜组G1的焦距为f1时，优选满足以下所示的条件式(4)。
3.50＜f1/fw＜8.00(4)
条件式(4)用于规定适于确保后焦距以及确保成像性能的、第1透镜组G1的焦距范围。若在条件式(4)的上限值以上，则第1透镜组G1的焦距变长，变倍光学系统ZL的全长和直径大型化，轴外光线的高度变高，因此难以校正像散/像面弯曲。此外，望远端下的畸变像差向正侧变大，从而不优选。另外，优选使条件式(4)的上限值为7.26、6.52、6.00。反之，若在条件式(4)的下限值以下，则后焦距变长，此外，第1透镜组G1的焦距变短，因此难以校正轴外像差(例如像散/像面弯曲)。此外，在进行望远端下的畸变像差向正侧变大的高变倍化时导致望远端下的成像性能劣化，因此不优选。另外，优选使条件式(4)的下限值为4.00、4.50。
此外，本变倍光学系统ZL，在设第3透镜组G3的焦距为f3、望远端状态下的全系的焦距为ft时，优选满足以下所示的条件式(5)。
0.30＜f3/ft＜1.00(5)
条件式(5)用于规定与望远端状态下的本变倍光学系统ZL的焦距相对的第3透镜组的焦距。若在条件式(5)的上限值以上，则变倍光学系统ZL的全长和直径大型化，难以实用。并且，还会导致光圈机构、防振机构的大型化，从而不优选。若为了缓和该影响而缩短第2透镜组G2的焦距，则会导致广角端状态下的像散和像面弯曲恶化，因此不优选。另外，优选使条件式(5)的上限值为0.82、0.70、0.63。反之，若在条件式(5)的下限值以下，则因透镜组的相对偏心等制造误差而产生的偏心彗差明显，从而不优选。此外，还会导致望远端状态下的球面像差的劣化。另外，优选使条件式(5)的下限值为0.31、0.33、0.35。
此外，本变倍光学系统ZL，在设广角端状态下的全系的焦距为fw、第3透镜组G3的焦距为f3、第4透镜组G4的焦距为f4、广角端状态下的后焦距为Bfw时，优选满足以下所示的条件式(6)和(7)。
0.80＜f3/f4＜1.60(6)
1.90＜Bfw/fw＜3.00(7)
条件式(6)用于规定适于确保后焦距以及缓和相对于制造误差的性能劣化的、第3透镜组G3和第4透镜组G4的焦距的比。通过满足条件式(6)，可以不缩短后焦距便良好地校正广角端下的像面弯曲、彗差等轴外像差以及望远端状态下的球面像差、彗差、色像差的各像差，可以减少因制造误差的偏心引起的彗差等光学性能劣化。若在条件式(6)的上限值以上，则第4透镜组G4的焦距相对变短，从而不仅难以校正广角端状态下的彗差和望远端状态下的彗差，而且因制造误差的偏心引起的光学性能的劣化明显，因此不优选。另外，优选使条件式(6)的上限值为1.40、1.21。反之，若在条件式(6)的下限值以下，则第3透镜组G3的焦距相对变短，导致后焦距变短，因此不优选。若为了避免该问题而缩短第2透镜组G2的焦距，则导致广角端状态下的轴外像差的劣化，因此不优选。另外，优选使条件式(6)的下限值为0.86、0.90。
条件式(7)用于规定适于透镜更换式的数字单镜头反光式相机用的后焦距的范围。若在条件式(7)的上限值以上，则后焦距过长，导致透镜全长的大型化，因此不优选。另外，优选使条件式(7)的上限值为2.69、2.50、2.37。反之，若在条件式(7)的下限值以下，则后焦距变短，导致透镜后部和单镜头反光式相机的反射镜的干涉，因此不优选。另外，优选使条件式(7)的下限值为1.95、2.00。
以下参照图26说明变倍光学系统的制造方法的概要。
首先，将本实施方式的第1透镜组G1、第2透镜组G2、第3透镜组G3以及第4透镜组G4组装到圆筒状的镜筒内。在将各透镜组组装到镜筒内时，可以沿光轴依次逐个地将各透镜组组装到镜筒内，也可以用保持部件一体地保持一部分或者全部透镜组，然后再组装到镜筒部件中。优选将各透镜组组装到镜筒内后，确认在将各透镜组组装到镜筒内的状态下是否能够形成物体的像。
如上所述将变倍光学系统组装好后，对变倍光学系统的各种动作进行确认。作为各种动作的一例，包括：在变倍时使至少一部分透镜组沿光轴方向移动的变倍动作；使进行从远距离物体向近距离物体的对焦的透镜组沿光轴方向移动的对焦动作；以及使至少一部分透镜移动以具有与光轴正交的方向上的成分的手抖动校正动作等。另外，在本实施方式中，从广角端状态向望远端状态变倍时，第1透镜组G1、第3透镜组G3和第4透镜组G4向物体方向移动。此外，在本实施方式中，使第3透镜组G3的一部分(优选具有负屈光力的第3b透镜组G3b)以具有与光轴正交的方向上的成分的方式移动而进行手抖动校正。此外，各种动作的确认顺序是任意的。
在图21中作为具有上述变倍光学系统ZL的光学设备示出了单镜头反光式相机1(以后简称为相机)的大致剖视图。在该相机1中，来自未图示的物体(被拍摄体)的光由摄影透镜2(变倍光学系统ZL)聚光，经由快速复原反光镜(quick-return mirror)3在聚焦板4上成像。并且，成像在聚焦板4上的光在五棱镜5中反射多次而被引导向目镜6。从而，摄影者能够经由目镜6作为正立像观察物体(被拍摄体)的像。
此外，由摄影者按下未图示的释放按钮后，快速复原反光镜3退避到光路外，由摄影透镜2聚光的未图示的物体(被拍摄体)的光在摄像元件7上形成被拍摄体像。从而，来自物体(被拍摄体)的光由该摄像元件7摄像，并作为物体(被拍摄体)图像记录到未图示的存储器中。从而摄影者可以利用本相机1进行物体(被拍摄体)的摄影。另外，图21所记载的相机1可以是能够拆装地保持变倍光学系统ZL的相机，也可以是与变倍光学系统ZL一体成形的相机。此外，相机1可以是所谓的单镜头反光式相机(单反相机)，也可以是不具备快速复原反光镜等的袖珍相机。
另外，在上述说明以及以后所示的实施方式中，示出了4组构成的变倍光学系统ZL，但以上的构成条件等也可以应用于5组、6组等其他的组构成。此外，也可以在变焦时使第3透镜组G3的第3a透镜组G3a和第3b透镜组G3b分别移动。
此外，也可以构成为对焦透镜组，使单个或多个透镜组、或者部分透镜组向光轴方向移动，而进行从无限远物体向近距离物体的对焦。此时，对焦透镜组也可以应用于自动聚焦，也适于自动聚焦用的(超声波马达等)马达的驱动。尤其优选将第2透镜组G2作为对焦透镜组。
此外，透镜面也可以是非球面。此时，该非球面可以是磨削加工的非球面、用模将玻璃形成为非球面形状的玻璃模制非球面、在玻璃表面将树脂形成为非球面形状的复合型非球面的任意的非球面。此外，透镜面也可以作为衍射面，也可以使透镜为折射率分布型透镜(GRIN透镜)或塑料透镜。
孔径光阑S优选配置在第3透镜组G3附近的最靠向物体侧、或配置在第2透镜组G2和第3透镜组G3之间，但也可以不设置作为孔径光阑的部件，而用透镜的框代替其作用。
进而，在各透镜面上通过施加在较宽的波长区域具有高透过率的防反射膜，可以实现闪烁及重影减少、高对比度的光学性能。
本实施方式的变倍光学系统ZL，35mm胶片尺寸换算下的焦距，在广角端状态下为25～29mm左右，在望远端状态下为150～170mm左右，变倍比为5～6左右。
本实施方式的变倍光学系统ZL优选，第1透镜组G1具有2个正透镜成分和1个负透镜成分。此外，第1透镜组G1优选从物体侧依次按照负正正的顺序配置透镜成分。此外，可以使第1个和第2个透镜成分贴合。
本实施方式的变倍光学系统ZL优选，第2透镜组G2具有1个正透镜成分和3个负透镜成分。此外，第2透镜组G2优选从物体侧依次按照负负正负的顺序配置透镜成分。
此外，本实施方式的变倍光学系统ZL优选，第3a透镜组G3a具有2个正透镜成分和1个负透镜成分。此外，第3a透镜组G3a优选从物体侧依次按照正正负的顺序配置透镜成分。另外，该透镜成分的顺序也可以是负正正、正负正。
此外，本实施方式的变倍光学系统ZL优选，第3b透镜组G3b具有1个正透镜成分和1个负透镜成分。此外，第3b透镜组G3b中的透镜成分的配置顺序可以是从物体侧依次为负正或正负的任意顺序，但优选使其贴合而由1个透镜保持部保持。
此外，在本实施方式的变倍光学系统ZL中，第4透镜组G4可以对应于防振时的像差校正而改变透镜构成。
另外，为了容易说明本发明而附加了实施方式的构成要件进行说明，但本发明并不限于此。
实施例1
以下，参照附图对本发明的各实施例进行说明。图1是表示本实施例的变倍光学系统ZL的结构的剖视图，在图1的下方用箭头示出了该变倍光学系统ZL的屈光力分配及在焦距状态从广角端状态(W)向望远端状态(T)变化中各透镜组的移动的情况。如该图1所示，本实施例的变倍光学系统ZL，沿着光轴从物体侧依次包括具有正屈光力的第1透镜组G1、具有负屈光力的第2透镜组G2、具有正屈光力的第3透镜组G3以及具有正屈光力的第4透镜组G4。在透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时，第1透镜组G1、第3透镜组G3和第4透镜组G4向物体方向移动，第2透镜组向像面侧移动，以使得第1透镜组G1和第2透镜组G2的空气间隔增大，第2透镜组G2和第3透镜组G3的空气间隔减少，第3透镜组G3和第4透镜组G4的空气间隔减少。第3透镜组G3从物体侧依次由具有正屈光力的第3a透镜组G3a以及具有负屈光力的第3b透镜组G3b构成，通过使第3b透镜组G3b向与光轴正交的方向移动而进行手抖动校正(防振)。
孔径光阑S位于第2透镜组G2和第3透镜组G3之间，在从广角端状态向望远端状态变倍时与第3a透镜组G3a一起移动。光斑遮挡叶(Flare-cut Diaphragm)FS位于第3透镜组G3和第4透镜组G4之间，在防振时不移动，但在变焦时与第3透镜组G3一起移动。使第2透镜组G2向物体方向移动而进行从远距离向近距离的聚焦。
在各实施例中，对于非球面，设与光轴垂直的方向上的高度为y，设在该高度y处从各非球面顶点的切平面到各非球面为止沿光轴的距离(下陷量)为S(y)，设基准球面的曲率半径(近轴曲率半径)为r，设圆锥常数为κ，设n次的非球面系数为An时，由以下公式(a)表示。另外，在以下的实施例中，“E-n”表示“×10-n”。
S(y)＝(y2/r)/{1+(1-κ×y2/r2)1/2}
+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10(a)
另外，在各实施例中，二次的非球面系数A2为0。在各实施例的表中，对于非球面，在面序号的左侧附有*符号。
[第1实施例]
图1是示出第1实施例的变倍光学系统ZL1的结构的图。在该图1的变倍光学系统ZL1中，第1透镜组G1从物体侧依次包括：凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L11和双凸形状的正透镜L12的复合透镜；以及凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L13。此外，第2透镜组G2从物体侧依次包括：凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L21；双凹形状的负透镜L22；双凸形状的正透镜L23；和以及凹面朝向物体侧的负凹凸透镜L24。第2透镜组G2中位于最靠向物体侧的负凹凸透镜L21是在物体侧的玻璃透镜面上设置树脂层并形成了非球面的非球面透镜。第3透镜组G3的第3a透镜组G3a从物体侧依次包括：双凸形状的正透镜L31；以及双凸形状的正透镜L32和凹面朝向物体侧的负凹凸透镜L33的复合透镜。第3透镜组G3的第3b透镜组G3b由从物体侧依次为双凹形状的负透镜L34以及凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L35的复合透镜构成，该第3b透镜组G3b中位于最靠向物体侧的双凹形状的负透镜L34是在物体侧的玻璃透镜面上设置树脂层并形成了非球面的非球面透镜。第4透镜组G4从物体侧依次包括：双凸形状的正透镜L41；双凸形状的正透镜L42和双凹形状的负透镜L43的复合透镜；以及双凸形状的正透镜L44。第4透镜组G4中位于最靠向物体侧的双凸形状的正透镜L41是使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
另外，在全系的焦距为f、防振校正系数(抖动校正中成像面处的像移动量相对于移动透镜组的移动量之比)为K的透镜中，为了校正角度θ的旋转抖动，使抖动校正用的移动透镜组向与光轴正交的方向移动(f·tanθ)/K即可(该说明在以后的实施例中也相同)。在该第1实施例的广角端下，防振校正系数为0.999，焦距为18.50(mm)，因此用于校正0.60°的旋转抖动的第3b透镜组G3b的移动量为0.194(mm)。此外，在第1实施例的望远端下，防振校正系数为1.789，焦距为131.00(mm)，因此用于校正0.27°的旋转抖动的第3b透镜组G3b的移动量为0.345(mm)。
在下述表1中，示出了第1实施例的各参数的值。在该表1中，f表示焦距、FNO表示F号码、2ω表示视角(单位为“°”)，Bf表示后焦距。进而，面序号表示沿光线的行进方向、从物体侧开始的透镜面的序号，面间隔表示从各光学面到下一光学面为止在光轴上的间隔，阿贝数和折射率分别表示相对于d线(λ＝587.6nm)的值。在此，下面所有的各参数值中记载的焦距f、曲率半径、面间隔以及其他长度的单位一般采用“mm”，然而由于成比例地放大或者成比例地缩小光学系统也能够得到同等的光学性能，因此单位并不限定于此。此外，曲率半径∞表示平面，空气的折射率为1.00000省略。另外，这些符号的说明以及各参数表的说明在以后的实施例中也相同。
(表1)
      广角端    中间焦距   望远端
f＝   18.50～   70.00～    131.00
FNO＝ 3.39～    4.66～     5.55
2ω＝ 77.88～   22.29～    12.14
像高＝14.20～   14.20～    14.20
全长＝131.568～ 170.966～  191.247
面序号 曲率半径      面间隔     阿贝数    折射率
1      132.7091      2.0000     23.78     1.846660
2      69.0393       7.6047     70.23     1.487490
3      -613.4510     0.1000
4      58.5782       6.0340     50.88     1.658441
5      211.3695      (d5)
*6     277.8767      0.1500     38.09     1.553890
7      133.7106      1.2000     46.63     1.816000
8      14.4529       6.6840
9      -36.6145      1.0000     46.63     1.816000
10     55.0282       0.1000
11     35.0000       3.9063     23.78     1.846660
12     -37.5947      1.0681
13     -22.3441      1.0000     47.38     1.788000
14     -56.4883      (d14)
15     ∞            0.5000                    (孔径光阑S)
16     38.9611       2.7439     64.19     1.516798
17     -45.5432      0.1000
18     24.9617       3.4225     81.61     1.497000
19     -36.3323      1.0000     32.35     1.850260
20     -313.2423     3.0000
*21    -34.6816      0.1000     38.09     1.553890
22     -35.1754     1.0000     64.10     1.516800
23     36.6948      1.5591     27.51     1.755199
24     52.5702      1.5000
25     ∞           (d25)                    (光斑遮挡叶)
*2     655.8550     3.9010     64.03     1.516120
27     -27.9232     0.5000
28     500.0000     3.3875     60.67     1.563839
29     -26.2504     1.3000     37.16     1.834000
30     46.2587      0.8872
31     110.0000     3.2902     50.89     1.658441
32     -38.6328     (Bf)
[透镜组焦距以及移动距离]
f1＝98.396
f2＝-14.860
f3＝47.189
f4＝43.127
Δd1＝59.697
Δd3＝36.679
在该第1实施例中，第6面、第21面及第26面的透镜面形成为非球面形状。在以下表2中示出非球面的数据、即圆锥常数κ及各非球面常数A4～A10的值。
(表2)
      κ           A4               A6               A8               A10
第6面 1.0000       1.67350E-05      -3.76300E-08     8.64890E-11      -4.98470E-14
第21面5.9254       2.86560E-05      5.91680E-09      4.57110E-10      0.00000E+00
26面  -26.7202     -1.22480E-05     -2.80120E-08     -1.97490E-11     0.00000E+00
在该第1实施例中，第1透镜组G1和第2透镜组G2的轴上空气间隔d5、第2透镜组G2和第3透镜组G3的轴上空气间隔d14、第3透镜组G3和第4透镜组G4的轴上空气间隔d25以及后焦距Bf，在变焦时变化。在下述表3中示出广角端状态、中间焦距状态、望远端状态的各焦距下的可变间隔。
(表3)
      广角端     中间焦距   望远端
f     18.500     70.000     131.000
d5    2.070      38.567     49.422
d14   26.242     8.138      1.800
d25   6.250      2.232      1.450
Bf    37.967     62.990     79.536
下述表4表示该第1实施例的各条件式对应值。在该表4中，Lw表示广角端状态下的全长，fw表示广角端状态下的全系的焦距，ft表示望远端状态下的全系的焦距，Δd1表示透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时第1透镜组G1在光轴上的移动距离，Δd3表示透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时第3透镜组G3在光轴上的移动距离，f1表示第1透镜组G1的焦距，f3表示第3透镜组G3的焦距，f4表示第4透镜组G4的焦距，Bfw表示广角端状态下的后焦距。在以后的实施例中该符号的说明也相同。
(表4)
(1)(Lw·fw)/(Δd1·ft)＝0.311
(2)(Lw·fw)/(Δd3·ft)＝0.505
(3)f3/fw＝2.551
(4)f1/fw＝5.319
(5)f3/ft＝0.360
(6)f3/f4＝1.094
(7)Bfw/fw＝2.052
图2(a)表示第1实施例的广角端状态下的无限远对焦状态的像差图，图3表示中间焦距状态下的无限远对焦状态的像差图，图4(a)表示望远端状态下的无限远对焦状态的像差图。此外，图2(b)表示在第1实施例的广角端状态中的无限远摄影状态下对0.60°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图，图4(b)表示在第1实施例的望远端状态中的无限远摄影状态下对0.27°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。
在各像差图中，FNO表示F号码，A表示半视角(单位“°”)，d表示d线(λ＝587.6nm)，g表示g线(λ＝435.6nm)。另外，在球面像差图中示出与最大口径对应的F号码的值，在像散图和畸变像差图中分别示出视角的最大值，在彗差图中示出各视角的值。此外，在像散图中，实线表示矢状像面，虚线表示子午像面。进而，在球面像差图中，实线表示球面像差。另外，该像差图的说明在以后的实施例中也相同。由各像差图可知，在该第1实施例中，在从广角端状态到望远端状态为止的各焦距状态下对各像差进行了良好的校正，具有优良的成像性能。
[第2实施例]
图5是示出第2实施例的变倍光学系统ZL2的结构的图。在该图5的变倍光学系统ZL2中，第1透镜组G1从物体侧依次包括：凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L11和双凸形状的正透镜L12的复合透镜；以及凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L13。此外，第2透镜组G2从物体侧依次包括：凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L21；双凹形状的负透镜L22；双凸形状的正透镜L23；和以及凹面朝向物体侧的负凹凸透镜L24。第2透镜组G2中位于最靠向物体侧的负凹凸透镜L21是在物体侧的玻璃透镜面上设置树脂层并形成了非球面的非球面透镜。第3透镜组G3的第3a透镜组G3a从物体侧依次包括：双凸形状的正透镜L31；以及双凸形状的正透镜L32和双凹形状的负透镜L33的复合透镜。第3透镜组G3的第3b透镜组G3b由从物体侧依次为双凹形状的负透镜L34以及凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L35的复合透镜构成，该第3b透镜组G3b中位于最靠向物体侧的双凹形状的负透镜L34是在物体侧的玻璃透镜面上设置树脂层并形成了非球面的非球面透镜。第4透镜组G4从物体侧依次包括：双凸形状的正透镜L41；双凸形状的正透镜L42和双凹形状的负透镜L43的复合透镜；以及双凸形状的正透镜L44。第4透镜组G4中位于最靠向物体侧的双凸形状的正透镜L41是使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
另外，在该第2实施例的广角端下，防振校正系数为0.928，焦距为18.50(mm)，因此用于校正0.60°的旋转抖动的第3b透镜组G3b的移动量为0.209(mm)。此外，在该第2实施例的望远端下，防振校正系数为1.687，焦距为131.00(mm)，因此用于校正0.27°的旋转抖动的第3b透镜组G3b的移动量为0.369(mm)。
在下述表5中，示出了第2实施例的各参数的值。
(表5)
      广角端        中间焦距      望远端
f＝   18.50～       70.00～       131.00
FNO＝ 3.47～        5.11～        5.73
2ω＝ 76.67～       22.38～       12.14
像高＝14.20～       14.20～       14.20
全长＝131.591～     170.738～     191.244
面序号曲率半径     面间隔     阿贝数    折射率
1     127.1007     2.0000     23.78     1.846660
2     68.0866      7.4621     70.23     1.487490
3     -789.7221    0.1000
4     58.5100      5.7779     50.88     1.658441
5     205.2524    (d5)
*6    155.8421    0.1500    38.09    1.553890
7     91.9644     1.2000    42.72    1.834807
8     14.4078     6.8486
9     -33.7631    1.0000    46.63    1.816000
10    52.3310     0.1000
11    35.0000     4.0788    23.78    1.846660
12    -35.3134    1.1463
13    -20.8608    1.0000    47.38    1.788000
14    -46.1994    (d14)
15    ∞          0.5000                    (孔径光阑S)
16    33.3603     2.9346    64.19    1.516798
17    -42.6922    0.1000
18    24.9127     3.3760    81.61    1.497000
19    -38.2884    1.0000    32.35    1.850260
20    573.0840    3.0000
*21   -37.4522    0.1000    38.09    1.553890
22    -37.6846    1.0000    64.10    1.516800
23    31.2120     1.6802    27.51    1.755199
24    50.0206     1.5000
25    ∞          (d25)                    (光斑遮挡叶)
*26   64.5178     3.2899    64.03    1.516120
27    -35.6588    0.5000
28    500.0000    2.0396    70.41    1.487490
29    -78.8097    1.3000    32.35    1.850260
30    50.8610     0.8683
31    140.0573    3.6434    70.41    1.487490
32    -29.2586    (Bf)
[透镜组焦距以及移动距离]
f1＝98.935
f2＝-15.109
f3＝44.583
f4＝46.104
Δd1＝59.653
Δd3＝38.373
在该第2实施例中，第6面、第21面及第26面的透镜面形成为非球面形状。在以下表6中示出非球面的数据、即圆锥常数κ及各非球面常数A4～A10的值。
(表6)
          κ        A4              A6              A8              A10
第6面     1.0000    1.80020E-05     -3.75590E-08    6.82670E-11     8.79960E-14
第21面    9.7304    3.14860E-05     5.10490E-08     8.64750E-10     0.00000E+00
第26面    -0.2727   -3.48330E-05    2.53290E-08     -1.86100E-10    0.00000E+00
在该第2实施例中，第1透镜组G1和第2透镜组G2的轴上空气间隔d5、第2透镜组G2和第3透镜组G3的轴上空气间隔d14、第3透镜组G3和第4透镜组G4的轴上空气间隔d25以及后焦距Bf，在变焦时变化。在下述表7中示出广角端状态、中间焦距状态、望远端状态的各焦距下的可变间隔。
(表7)
       广角端    中间焦    距望远端
f      18.500    70.000    131.000
d5     2.070     33.852    48.965
d14    27.416    7.230     1.800
d25    6.418     2.049     1.450
Bf     37.991    69.912    81.333
下述表8表示该第2实施例的各条件式对应值。
(表8)
(1)(Lw·fw)/(Δd1·ft)＝0.312
(2)(Lw·fw)/(Δd3·ft)＝0.484
(3)f3/fw＝2.410
(4)f1/fw＝5.348
(5)f3/ft＝0.340
(6)f3/f4＝0.967
(7)Bfw/fw＝2.054
图6(a)表示该第2实施例的广角端状态下的无限远对焦状态的像差图，图7表示中间焦距状态下的无限远对焦状态的像差图，图8(a)表示望远端状态下的无限远对焦状态的像差图。此外，图6(b)表示在第2实施例的广角端状态中的无限远摄影状态下对0.60°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图，图8(b)表示在第2实施例的望远端状态中的无限远摄影状态下对0.27°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。由各像差图可知，在第2实施例中，在从广角端状态到望远端状态为止的各焦距状态下对各像差进行了良好的校正，具有优良的成像性能。
[第3实施例]
图9是示出第3实施例的变倍光学系统ZL3的结构的图。在该图9的变倍光学系统ZL3中，第1透镜组G1从物体侧依次包括：凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L11和双凸形状的正透镜L12的复合透镜；以及凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L13。第2透镜组G2从物体侧依次包括；凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L21；双凹形状的负透镜L22；双凸形状的正透镜L23；和以及凹面朝向物体侧的负凹凸透镜L24。第2透镜组G2中位于最靠向物体侧的负凹凸透镜L21是在物体侧的玻璃透镜面上设置树脂层并形成了非球面的非球面透镜。第3透镜组G3的第3a透镜组G3a从物体侧依次包括：双凸形状的正透镜L31；以及双凸形状的正透镜L32和凹面朝向物体侧的负凹凸透镜L33的复合透镜。第3透镜组G3的第3b透镜组G3b由从物体侧依次为双凹形状的负透镜L34以及凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L35的复合透镜构成，该第3b透镜组G3b中位于最靠向物体侧的双凹形状的负透镜L34是在物体侧的玻璃透镜面上设置树脂层并形成了非球面的非球面透镜。第4透镜组G4从物体侧依次包括：双凸形状的正透镜L41；双凸形状的正透镜L42和双凹形状的负透镜L43的复合透镜；以及凸面朝向像面侧的正凹凸透镜L44。第4透镜组G4中位于最靠向物体侧的双凸形状的正透镜L41是使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
在该第3实施例的广角端状态下，防振校正系数为1.000，焦距为18.50(mm)，因此用于校正0.60°的旋转抖动的第3b透镜组G3b的移动量为0.194(mm)。此外，在该第3实施例的望远端状态下，防振校正系数为1.797，焦距为105.00(mm)，因此用于校正0.30°的旋转抖动的第3b透镜组G3b的移动量为0.306(mm)。
在下述表9中，示出了第3实施例的各参数的值。
(表9)
        广角端    中间焦距   望远端
f＝     18.50～   65.00～    105.00
FNO＝   3.52～    5.13～     5.74
2ω＝   78.26～   24.33～    15.24
像高＝  14.20～   14.20～    14.20
全长＝  131.517～ 163.372～  180.515
面序号   曲率半径   面间隔    阿贝数   折射率
1        134.7329   2.0000    23.78    1.846660
2        68.5573    6.5591    70.23    1.487490
3     -633.6719    0.1000
4     53.4321      5.1596    50.88    1.658441
5     189.7811     (d5)
*6    182.9094     0.1500    38.09    1.553890
7     103.7413     1.2000    46.57    1.804000
8     14.5151      6.9532
9     -31.1324     1.0000    39.58    1.804398
10    49.3719      0.1000
11    35.0000      4.2243    23.78    1.846660
12    -32.7363     1.0764
13    -20.5005     1.0000    47.38    1.788000
14    -44.0388     (d14)
15    ∞           0.5000                    (孔径光阑S)
16    40.8340      2.7262    64.19    1.516798
17    -38.4648     0.1000
18    27.3585      3.2934    81.61    1.497000
19    -32.0272     1.0000    32.35    1.850260
20    -179.9291    3.0000
*21   -35.4208     0.1000    38.09    1.553890
22    -35.7415     1.0000    64.10    1.516800
23    32.9221      1.5617    23.78    1.846660
24    45.6074      1.5000
25    ∞           (d25)                    (光斑遮挡叶)
*26   162.6073     3.2000    64.03    1.516120
27    -34.1598     0.5000
28    90.0000      2.9026    60.67    1.563839
29    -53.8564     1.3000    32.35    1.850260
30    61.1613      1.3249
31    -309.5498    3.6147    70.41    1.487490
32    -25.1830     (Bf)
[透镜组焦距以及移动距离]
f1＝93.094
f2＝-15.473
f3＝47.005
f4＝44.335
Δd1＝48.998
Δd3＝37.545
在该第3实施例中，第6面、第21面及第26面的透镜面形成为非球面形状。在以下表10中示出非球面的数据、即圆锥常数κ及各非球面常数A4～A10的值。
(表10)
      κ         A4              A6             A8             A10
第6面 1.0000     1.65830E-05     -3.43150E-08   5.65390E-11    1.12030E-13
第21面8.3238     3.21570E-05     7.35370E-08    5.56910E-10    0.00000E+00
第26面19.1791    -3.00450E-05    0.00000E+00    0.00000E+00    0.00000E+00
在该第3实施例中，第1透镜组G1和第2透镜组G2的轴上空气间隔d5、第2透镜组G2和第3透镜组G3的轴上空气间隔d14、第3透镜组G3和第4透镜组G4的轴上空气间隔d25以及后焦距Bf，在变焦时变化。在下述表11中示出广角端状态、中间焦距状态、望远端状态的各焦距下的可变间隔。
(表11)
       广角端    中间焦距 望远端
f      18.500    65.000   105.000
d5     2.098     28.005   39.057
d14    27.305    6.199    1.800
d25   6.951     2.079     1.450
Bf    38.017    69.944    81.062
下述表12表示该第3实施例的各条件式对应值。
(表12)
(1)(Lw·fw)/(Δd1·ft)＝0.473
(2)(Lw·fw)/(Δd3·ft)＝0.617
(3)f3/fw＝2.541
(4)f1/fw＝5.032
(5)f3/ft＝0.448
(6)f3/f4＝1.060
(7)Bfw/fw＝2.055
图10(a)表示该第3实施例的广角端状态下的无限远对焦状态的像差图，图11表示中间焦距状态下的无限远对焦状态的像差图，图12(a)表示望远端状态下的无限远对焦状态的像差图。此外，图10(b)表示在第3实施例的广角端状态中的无限远摄影状态下对0.60°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图，图12(b)表示在第3实施例的望远端状态中的无限远摄影状态下对0.30°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。由各像差图可知，在第3实施例中，在从广角端状态到望远端状态为止的各焦距状态下对各像差进行了良好的校正，具有优良的成像性能。
[第4实施例]
图13是示出第4实施例的变倍光学系统ZL4的结构的图。在该图13的变倍光学系统ZL4中，第1透镜组G1从物体侧依次包括：凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L11和双凸形状的正透镜L12的复合透镜；以及凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L13。第2透镜组G2从物体侧依次包括：凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L21；双凹形状的负透镜L22；双凸形状的正透镜L23；和以及凹面朝向物体侧的负凹凸透镜L24。第2透镜组G2中位于最靠向物体侧的负凹凸透镜L21是在物体侧的玻璃透镜面上设置树脂层并形成了非球面的非球面透镜。第3透镜组G3的第3a透镜组G3a从物体侧依次包括：双凸形状的正透镜L31；以及双凸形状的正透镜L32和凹面朝向物体侧的负凹凸透镜L33的复合透镜。第3透镜组G3的第3b透镜组G3b由从物体侧依次为双凹形状的负透镜L34以及凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L35的复合透镜构成，该第3b透镜组G3b中位于最靠向物体侧的双凹形状的负透镜L34是在物体侧的玻璃透镜面上设置树脂层并形成了非球面的非球面透镜。第4透镜组G4从物体侧依次包括：双凸形状的正透镜L41；双凸形状的正透镜L42和双凹形状的负透镜L43的复合透镜；以及凸面朝向像面侧的正凹凸透镜L44。第4透镜组G4中位于最靠向物体侧的正凹凸透镜L41是使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
在该第4实施例的广角端状态下，防振校正系数为1.000，焦距为18.50(mm)，因此用于校正0.60°的旋转抖动的第3b透镜组G3b的移动量为0.194(mm)。此外，在该第4实施例的望远端状态下，防振校正系数为1.815，焦距为105.00(mm)，因此用于校正0.30°的旋转抖动的第3b透镜组G3b的移动量为0.303(mm)。
在下述表13中，示出了第4实施例的各参数的值。
(表13)
      广角端       中间焦距     望远端
f＝   18.50～      65.00～      105.00
FNO＝ 3.51～       5.10～       5.79
2ω＝ 78.26～      24.32～      15.24
像高＝14.20～      14.20～      14.20
全长＝131.550～    167.168～    186.160
面序号    曲率半径    面间隔    阿贝数    折射率
1     141.6433   2.0000    23.78    1.846660
2     72.6601    6.3104    70.23    1.487490
3     -931.1892  0.1000
4     56.0747    4.9593    50.88    1.658441
5     191.8276   (d5)
*6    114.9754   0.1500    38.09    1.553890
7     73.7929    1.2000    46.57    1.804000
8     14.5527    7.7748
9     -30.0224   1.0000    39.58    1.804398
10    47.7644    0.1000
11    35.0000    4.2146    23.78    1.846660
12    -32.9530   1.1617
13    -19.9264   1.0000    47.38    1.788000
14    -42.0535   (d14)
15    ∞         0.5000                    (孔径光阑S)
16    44.6991    2.7606    64.19    1.516798
17    -34.8394   0.1000
18    28.4488    3.3997    81.61    1.497000
19    -28.2321   1.0000    32.35    1.850260
20    -119.4787  3.0000
*21   -35.4985   0.1000    38.09    1.553890
22    -35.7580   1.0000    64.10    1.516800
23    29.9881    1.6238    23.78    1.846660
24    43.5041    1.5000
25    ∞         (d25)                    (光斑遮挡叶)
*26   232.2663   3.2000    64.03    1.516120
27    -32.1872   0.5000
28    90.0000    2.9876    60.67    1.563839
29    -49.4149   1.3000    32.35    1.850260
30    60.9686    1.3389
31    -285.1808   3.6098    70.40    1.487490
32    -25.0178    (Bf)
[透镜组焦距以及移动距离]
f1＝100.639
f2＝-15.490
f3＝45.735
f4＝45.228
Δd1＝54.610
Δd3＝38.792
在该第4实施例中，第6面、第21面及第26面的透镜面形成为非球面形状。在以下表14中示出非球面的数据、即圆锥常数κ及各非球面常数A4～A10的值。
(表14)
      κ           A4             A6             A8             A10
第6面 1.0000       1.52370E-05    -2.25400E-08   5.16300E-12    2.25290E-13
第21面8.6305       3.26180E-05    6.91300E-08    6.92310E-10    0.00000E+00
第26面-183.0712    -2.58810E-05   0.00000E+00    0.00000E+00    0.00000E+00
在该第4实施例中，第1透镜组G1和第2透镜组G2的轴上空气间隔d5、第2透镜组G2和第3透镜组G3的轴上空气间隔d14、第3透镜组G3和第4透镜组G4的轴上空气间隔d25以及后焦距Bf，在变焦时变化。在下述表15中示出广角端状态、中间焦距状态、望远端状态的各焦距下的可变间隔。
(表15)
          广角端    中间焦距    望远端
f         18.500    65.000      105
d5    2.113     31.473    42.677
d14   26.546    6.189     1.800
d25   6.950     2.036     1.450
Bf    38.050    69.578    82.342
下述表16表示该第4实施例的各条件式对应值。
(表16)
(1)(Lw·fw)/(Δd1·ft)＝0.424
(2)(Lw·fw)/(Δd3·ft)＝0.598
(3)f3/fw＝2.472
(4)f1/fw＝5.440
(5)f3/ft＝0.436
(6)f3/f4＝1.011
(7)Bfw/fw＝2.057
图14(a)表示该第4实施例的广角端状态下的无限远对焦状态的像差图，图15表示中间焦距状态下的无限远对焦状态的像差图，图16(a)表示望远端状态下的无限远对焦状态的像差图。此外，图14(b)表示在第4实施例的广角端状态中的无限远摄影状态下对0.60°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图，图16(b)表示在第4实施例的望远端状态中的无限远摄影状态下对0.30°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。由各像差图可知，在第4实施例中，在从广角端状态到望远端状态为止的各焦距状态下对各像差进行了良好的校正，具有优良的成像性能。
[第5实施例]
图17是示出第5实施例的变倍光学系统ZL5的结构的图。在该图17的变倍光学系统ZL5中，第1透镜组G1从物体侧依次包括：凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L11和双凸形状的正透镜L12的复合透镜；以及凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L13。第2透镜组G2从物体侧依次包括：凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L21；双凹形状的负透镜L22；双凸形状的正透镜L23；和以及凹面朝向物体侧的负凹凸透镜L24。第2透镜组G2中位于最靠向物体侧的负凹凸透镜L21是在物体侧的玻璃透镜面上设置树脂层并形成了非球面的非球面透镜。第3透镜组G3的第3a透镜组G3a从物体侧依次包括：双凸形状的正透镜L31；以及双凸形状的正透镜L32和双凹形状的负透镜L33的复合透镜。第3透镜组G3的第3b透镜组G3b由从物体侧依次为双凹形状的负透镜L34以及凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L35的复合透镜构成，该第3b透镜组G3b中位于最靠向物体侧的双凹形状的负透镜L34是在物体侧的玻璃透镜面上设置树脂层并形成了非球面的非球面透镜。第4透镜组G4从物体侧依次包括：双凸形状的正透镜L41；凸面朝向像面侧的正凹凸透镜L42和双凹形状的负透镜L43的复合透镜；以及双凸形状的正透镜L44。第4透镜组G4中位于最靠向物体侧的双凸形状的正透镜L41是使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
在该第5实施例的广角端状态下，防振校正系数为0.999，焦距为18.50(mm)，因此用于校正0.60°的旋转抖动的第3b透镜组G3b的移动量为0.194(mm)。此外，在该第5实施例的望远端状态下，防振校正系数为1.803，焦距为131.00(mm)，因此用于校正0.27°的旋转抖动的第3b透镜组G3b的移动量为0.342(mm)。
在下述表17中，示出了第5实施例的各参数的值。
(表17)
        广角端       中间焦       距望远端
f＝     18.50～      70.00～      131.00
FNO＝   3.47～       4.83～       5.77
2ω＝   78.07～      22.38～      12.19
像高＝  14.20～      14.20～      14.20
全长＝  134.867～    175.840～    197.401
面序号曲率半径       面间隔    阿贝数   折射率
1     131.8145       2.0000    32.35    1.850260
2     66.7419        7.5709    81.61    1.497000
3     -1267.3183     0.1000
4     60.4311    v   6.4106    65.47    1.603000
5     271.9391       (d5)
*6    280.2980       0.1500    38.09    1.553890
7     116.0121       1.2000    46.63    1.816000
8     14.8328        6.7543
9     -31.2380       1.0000    46.63    1.816000
10    55.8688        0.1000
11    37.6211        3.7843    23.78    1.846660
12    -42.5664       1.8254
13    -17.8616       1.0000    47.38    1.788000
14    -25.2572       (d14)
15    ∞             0.5000                    (孔径光阑S)
16    35.4547        2.5444    65.47    1.603000
17    -49.0607       0.1000
18    27.6369        3.0607    81.61    1.497000
19    -35.3391       1.0000    32.35    1.850260
20    849.7261       3.0000
*21   -39.3954       0.1000    38.09    1.553890
22    -39.5271       1.0000    64.12    1.516800
23    25.0000        1.4590    27.51    1.755200
24    40.3853        1.5000
25    ∞             (d25)                    (光斑遮挡叶)
*26   57.1912        3.3608    70.45    1.487490
27    -26.1998       0.5000
28    -31341.9590    3.4990    70.45    1.487490
29    -19.9000    1.4000    44.79    1.744000
30    48.2777     0.9461
31    141.0745    3.5724    70.45    1.487490
32    -25.6598    (Bf)
[透镜组焦距以及移动距离]
f1＝107.049
f2＝-15.981
f3＝47.794
f4＝47.275
Δd1＝62.534
Δd3＝38.119
在该第5实施例中，第6面、第21面及第26面的透镜面形成为非球面形状。在以下表18中示出非球面的数据、即圆锥常数κ及各非球面常数A4～A10的值。
(表18)
          κ        A4             A6              A8             A10
第6面     1.0000    1.98880E-05    -3.90400E-08    8.42890E-11    1.34030E-13
第21面    6.5091    2.30430E-05    -1.51290E-08    5.59780E-10    -2.19660E-12
第26面    -67.0889  1.07570E-05    -3.20900E-07    2.32710E-09    -8.11680E-12
在该第5实施例中，第1透镜组G1和第2透镜组G2的轴上空气间隔d5、第2透镜组G2和第3透镜组G3的轴上空气间隔d14、第3透镜组G3和第4透镜组G4的轴上空气间隔d25以及后焦距Bf，在变焦时变化。在下述表19中示出广角端状态、中间焦距状态、望远端状态的各焦距下的可变间隔。
(表19)
    广角端    中间焦距  望远端
f   18.500    69.998    130.995
d5  2.070     41.366    53.610
d14 29.519    9.146     2.394
d25 5.843     1.767     1.000
Bf  37.997    64.123    80.959
下述表20表示该第5实施例的各条件式对应值。
(表20)
(1)(Lw·fw)/(Δd1·ft)＝0.305
(2)(Lw·fw)/(Δd3·ft)＝0.500
(3)f3/fw＝2.583
(4)f1/fw＝5.786
(5)f3/ft＝0.365
(6)f3/f4＝1.011
(7)Bfw/fw＝2.054
图18(a)表示该第5实施例的广角端状态下的无限远对焦状态的像差图，图19表示中间焦距状态下的无限远对焦状态的像差图，图20(a)表示望远端状态下的无限远对焦状态的像差图。此外，图18(b)表示在第5实施例的广角端状态中的无限远摄影状态下对0.60°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图，图20(b)表示在第5实施例的望远端状态中的无限远摄影状态下对0.27°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。由各像差图可知，在第5实施例中，在从广角端状态到望远端状态为止的各焦距状态下对各像差进行了良好的校正，具有优良的成像性能。
[第6实施例]
图22是示出第6实施例的变倍光学系统ZL6的结构的图。在该图22的变倍光学系统ZL6中，第1透镜组G1从物体侧依次包括：凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L11和双凸透镜L12的复合透镜；以及凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L13。第2透镜组G2从物体侧依次包括：凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L21；双凹透镜L22；双凸透镜L23；和以及凹面朝向物体侧的负凹凸透镜L24。第2透镜组G2中位于最靠向物体侧的负凹凸透镜L21是在物体侧的玻璃透镜面上设置树脂层并形成了非球面的非球面透镜。第3透镜组G3的第3a透镜组G3a从物体侧依次包括：双凸透镜L31；以及双凸透镜L32和凹面朝向物体侧的负凹凸透镜L33的复合透镜。第3透镜组G3的第3b透镜组G3b由从物体侧依次为双凹透镜L34以及凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L35的复合透镜构成，该第3b透镜组G3b中位于最靠向物体侧的双凹透镜L34是在物体侧的玻璃透镜面上设置树脂层并形成了非球面的非球面透镜。第4透镜组G4从物体侧依次包括：双凸透镜L41；双凸透镜L42和双凹透镜L43的复合透镜；以及凸面朝向像面侧的正凹凸透镜L44。第4透镜组G4中位于最靠向物体侧的双凸透镜L41是使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
另外，在全系的焦距为f、防振校正系数(抖动校正中成像面处的像移动量相对于移动透镜组的移动量之比)为K的透镜中，为了校正角度θ的旋转抖动，使抖动校正用的移动透镜组向与光轴正交的方向移动(f·tanθ)/K即可(该说明在以后的实施例中也相同)。在该第6实施例的广角端下，防振校正系数为0.999，焦距为18.50(mm)，因此用于校正0.60°的旋转抖动的第3b透镜组G3b的移动量为0.194(mm)。此外，在该第6实施例的望远端下，防振校正系数为1.466，焦距为105.00(mm)，因此用于校正0.30°的旋转抖动的第3b透镜组G3b的移动量为0.250(mm)。
在下述表21中，示出了第6实施例的各参数的值。在该表21中，f表示焦距、FNO表示F号码、2ω表示视角(单位为“°”)，Bf表示后焦距。此外，f1表示第1透镜组G1的焦距，f2表示第2透镜组G2的焦距，f3表示第3透镜组G3的焦距，f4表示第4透镜组G4的焦距，Δd1表示第1透镜组G1的移动距离。进而，面序号表示沿光线的行进方向、从物体侧开始的透镜面的序号，面间隔表示从各光学面到下一光学面为止在光轴上的间隔，阿贝数和折射率分别表示相对于d线(λ＝587.6nm)的值。在此，下面所有的各参数值中记载的焦距f、曲率半径、面间隔以及其他长度的单位一般采用“mm”，然而由于成比例地放大或者成比例地缩小光学系统也能够得到同等的光学性能，因此单位并不限定于此。此外，曲率半径∞表示平面，空气的折射率为1.00000省略。另外，这些符号的说明以及各参数表的说明在以后的实施例中也相同。
(表21)
      广角端       中间焦距     望远端
f＝   18.50～      65.00～      105.00
FNO＝ 3.50～       5.07～       5.75
2ω＝ 78.07～      24.23～      15.19
像高＝14.20～      14.20～      14.20
全长＝131.536～    165.006～    183.226
面序号曲率半径    面间隔     阿贝数    折射率
1     143.2140    2.0000     23.78     1.846660
2     71.6646     6.4275     70.23     1.487490
3     -618.5043   0.1000
4     53.9791     5.0660     50.88     1.658441
5     181.7249    (d5)
*6    128.7548    0.1500     38.09     1.553890
7     82.3773     1.2000     46.57     1.804000
8     14.3017     7.0936
9     -30.1601    1.0000     39.58     1.804398
10    50.9493     0.1000
11    35.0000     4.1886     23.78     1.846660
12     -33.0990      1.2340
13     -19.8060      1.0000     47.38     1.788000
14     -41.0790      (d14)
15     ∞            0.5000                    (孔径光阑S)
16     44.3882       2.7436     64.19     1.516798
17     -35.2063      0.1000
18     28.1737       3.3532     81.61     1.497000
19     -29.1030      1.0000     32.35     1.850260
20     -132.3158     3.0000
*21    -34.8880      0.1000     38.09     1.553890
22     -35.1681      1.0000     64.10     1.516800
23     30.9424       1.6084     23.78     1.846660
24     44.7542       1.5000
25     ∞            (d25)                    (光斑遮挡叶)
*26    225.3925      3.2000     64.03     1.516120
27     -32.3199      0.5000
28     90.0000       2.9457     60.67     1.563839
29     -51.4023      1.3000     32.35     1.850260
30     60.8086       1.3435
31     -282.7585     3.6108     70.41     1.487490
32     -25.0000      (Bf)
[透镜组焦距以及移动距离]
f1＝96.633
f2＝-15.521
f3＝46.345
f4＝44.900
Δd1＝51.690
在该第6实施例中，第6面、第21面及第26面的透镜面形成为非球面形状。在以下表22中示出非球面的数据、即圆锥常数κ及各非球面常数A4～A10的值。
(表22)
      κ         A4               A6               A8              A10
第6面 1.0000     1.61870E-05      -2.58870E-08     6.80330E-12     2.69690E-13
第21面7.3084     2.99250E-05      6.09890E-08      4.01930E-10     0.00000E+00
第26面-186.0392  -2.61280E-05     0.00000E+00      0.00000E+00     0.00000E+00
在该第6实施例中，第1透镜组G1和第2透镜组G2的轴上空气间隔d5、第2透镜组G2和第3透镜组G3的轴上空气间隔d14、第3透镜组G3和第4透镜组G4的轴上空气间隔d25以及后焦距Bf，在变焦时变化。在下述表23中示出广角端状态、中间焦距状态、望远端状态的各焦距下的可变间隔。
(表23)
    广角端     中间焦距   望远端
f   18.500     65.000     105.000
d5  2.110      30.024     40.623
d14 27.055     6.330      1.800
d25 6.970      2.042      1.450
Bf  38.036     69.245     81.987
下述表24表示该第6实施例的各条件式对应值。在该表24中，Lw表示广角端状态下的全长，fw表示广角端状态下的全系的焦距，Δd1表示透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时第1透镜组G1在光轴上的移动距离，ft表示望远端状态下的全系的焦距，f1表示第1透镜组G1的焦距，f3表示第3透镜组G3的焦距，f4表示第4透镜组G4的焦距，Bfw表示广角端状态下的后焦距。在以后的实施例中该符号的说明也相同。
(表24)
(1)(Lw·fw)/(Δd1·ft)＝0.448
(2)f3/fw＝2.505
(3)f1/fw＝5.223
(4)f3/ft＝0.441
(5)f3/f4＝1.032
(6)Bfw/fw＝2.056
图23(a)表示第6实施例的广角端状态下的无限远对焦状态的像差图，图24表示中间焦距状态下的无限远对焦状态的像差图，图25(a)表示望远端状态下的无限远对焦状态的像差图。此外，图23(b)表示在第6实施例的广角端状态中的无限远摄影状态下对0.60°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图，图25(b)表示在第6实施例的望远端状态中的无限远摄影状态下对0.30°的旋转抖动进行抖动校正时的彗差图。
在各像差图中，FNO表示F号码，A表示半视角(单位“°”)，d表示d线(λ＝587.6nm)，g表示g线(λ＝435.6nm)。另外，在球面像差图中示出与最大口径对应的F号码的值，在像散图和畸变像差图中分别示出视角的最大值，在彗差图中示出各视角的值。此外，在像散图中，实线表示矢状像面，虚线表示子午像面。进而，在球面像差图中，实线表示球面像差。另外，该像差图的说明在以后的实施例中也相同。由各像差图可知，在该第6实施例中，在从广角端状态到望远端状态为止的各焦距状态下对各像差进行了良好的校正，具有优良的成像性能。
工业利用性
可以用于能够实现良好的光学性能的变倍光学系统。

Claims (14)

1.一种变倍光学系统，其特征在于，
从物体侧依次包括
具有正屈光力的第1透镜组、
具有负屈光力的第2透镜组、
具有正屈光力的第3透镜组以及
具有正屈光力的第4透镜组，
在从广角端状态向望远端状态变倍时，上述第1透镜组和上述第2透镜组的间隔增大，上述第2透镜组和上述第3透镜组的间隔减少，上述第3透镜组和上述第4透镜组的间隔变化，
上述第3透镜组的一部分向与光轴正交的方向移动，
在设广角端状态下的全系的焦距为fw、望远端状态下的全系的焦距为ft、上述第3透镜组的焦距为f3、透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时上述第1透镜组在光轴上的移动距离为Δd1、广角端状态下的全长为Lw时，满足下式的条件：
0.25＜(Lw·fw)/(Δd1·ft)＜0.55
2.20＜f3/fw＜4.50。
2.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
在设从广角端状态向望远端状态变倍时第3透镜组在光轴上的移动距离为Δd3时，满足下式的条件：
0.42＜(Lw·fw)/(Δd3·ft)＜0.90。
3.一种变倍光学系统，其特征在于，
从物体侧依次包括
具有正屈光力的第1透镜组、
具有负屈光力的第2透镜组、
具有正屈光力的第3透镜组以及
具有正屈光力的第4透镜组，
在从广角端状态向望远端状态变倍时，上述第1透镜组和上述第2透镜组的间隔增大，上述第2透镜组和上述第3透镜组的间隔减少，上述第3透镜组和上述第4透镜组的间隔变化，
上述第3透镜组的一部分向与光轴正交的方向移动，
在设广角端状态下的全系的焦距为fw、望远端状态下的全系的焦距为ft、上述第3透镜组的焦距为f3、透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时上述第1透镜组在光轴上的移动距离为Δd1、透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时上述第3透镜组在光轴上的移动距离为Δd3、广角端状态下的全长为Lw时，满足下式的条件：
0.15＜(Lw·fw)/(Δd1·ft)＜0.58
0.42＜(Lw·fw)/(Δd3·ft)＜0.90
2.20＜f3/fw＜4.50。
4.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
上述第3透镜组从物体侧依次包括具有正屈光力的第3a透镜组以及具有负屈光力的第3b透镜组，并构成为使上述第3b透镜组向与光轴正交的方向移动。
5.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
在设上述第1透镜组的焦距为f1时，满足下式的条件：
3.50＜f1/fw＜8.00。
6.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
在透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时，上述第3透镜组和上述第4透镜组向物体方向移动。
7.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
在透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时，上述第1透镜组向物体方向移动。
8.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
在设上述第3透镜组的焦距为f3、望远端状态下的全系的焦距为ft时，满足下式的条件
0.30＜f3/ft＜1.00。
9.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
广角端状态下的上述第3透镜组和上述第4透镜组的间隔，大于望远端状态下的上述第3透镜组和上述第4透镜组的间隔。
10.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
在设上述第4透镜组的焦距为f4、广角端状态下的后焦距为Bfw时，满足下式的条件：
0.80＜f3/f4＜1.60
1.90＜Bfw/fw＜3.00。
11.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
上述第3b透镜组由从物体侧依次将双凹透镜和凸面朝向物体侧的正凹凸透镜结合而成的复合透镜构成。
12.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
上述第3b透镜组的最靠向物体侧的透镜面被形成为非球面形状。
13.一种光学设备，其特征在于，具备权利要求1所述的变倍光学系统。
14.一种变倍光学系统的制造方法，其特征在于，
包括以下步骤：从物体侧依次配置具有正屈光力的第1透镜组、具有负屈光力的第2透镜组、具有正屈光力的第3透镜组以及具有正屈光力的第4透镜组，并配置成使上述第3透镜组的一部分向与光轴正交的方向移动；以及
使上述第1透镜组和上述第2透镜组的间隔增大，使上述第2透镜组和上述第3透镜组的间隔减少，使上述第3透镜组和上述第4透镜组的间隔变化，而从广角端状态向望远端状态变倍，
其中，
在设广角端状态下的全系的焦距为fw、望远端状态下的全系的焦距为ft、上述第3透镜组的焦距为f3、透镜位置状态从广角端状态向望远端状态变化时上述第1透镜组在光轴上的移动距离为Δd1、广角端状态下的全长为Lw时，满足下式的条件：
0.25＜(Lw·fw)/(Δd1·ft)＜0.55
2.20＜f3/fw＜4.50。
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