CN102621676B - 变焦镜头、光学设备以及变焦镜头的制造方法 - Google Patents

变焦镜头、光学设备以及变焦镜头的制造方法 Download PDF

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CN102621676B CN201210020278.6A CN201210020278A CN102621676B CN 102621676 B CN102621676 B CN 102621676B CN 201210020278 A CN201210020278 A CN 201210020278A CN 102621676 B CN102621676 B CN 102621676B
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Abstract

本发明提供一种变焦镜头、光学设备以及变焦镜头的制造方法。变焦镜头(ZL)具备沿着光轴从物体侧依次排列的、具有负的光焦度的第一透镜组(G1)、具有正的光焦度的第二透镜组(G2)和具有正的光焦度的第三透镜组(G3)，在从广角端状态变焦到长焦端状态时，至少第一透镜组(G1)以及第二透镜组(G2)沿着光轴移动，以使第一透镜组(G1)和第二透镜组(G2)的间隔减少、第二透镜组(G2)和第三透镜组(G3)的间隔增加，第二透镜组(G2)中的最靠物体侧透镜为正透镜，该正透镜中的物体侧的透镜面为曲率半径随着从光轴朝向透镜外周部而变大的非球面。

Description

变焦镜头、光学设备以及变焦镜头的制造方法
技术领域
本发明涉及适用于数码相机等的变焦镜头、光学设备以及变焦镜头的制造方法。
背景技术
最近，使用固体摄像元件的数码相机、数码摄像机等摄影装置(相机)的高性能化、小型化正在迅速发展。在这些摄影装置中通常使用变焦镜头作为摄影用镜头。摄影者通过变焦镜头能够轻松地进行最适合于摄影条件的视场角下的摄影。在这些变焦镜头中，为了扩大相机的摄影区域而强烈要求镜头的宽视场角化、大口径比化、高变焦比化。对于此，提出了在广角端状态下具备宽视场角且充分的亮度而能够进行长焦摄影的变焦镜头(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-243637号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在这种以往的变焦镜头中无法满足良好的光学性能。
本发明是鉴于上述的问题而做出的，其目的在于提供一种具有宽视场角、大口径比、高变焦比的同时具有良好的光学性能的变焦镜头、光学设备以及变焦镜头的制造方法。
用于解决问题的手段
为了达到这种目的，本发明涉及的变焦镜头具备沿着光轴从物体侧依次排列的、具有负的光焦度的第一透镜组、具有正的光焦度的第二透镜组和具有正的光焦度的第三透镜组，其中，在从广角端状态向长焦端状态变焦时，至少上述第一透镜组以及上述第二透镜组沿着光轴移动，以使上述第一透镜组和上述第二透镜组的间隔减少、上述第二透镜组和上述第三透镜组的间隔增加，上述第二透镜组中的最靠物体侧透镜为正透镜，上述正透镜中的物体侧的透镜面为曲率半径随着从光轴朝向透镜外周部而变大的非球面，该变焦镜头满足以下条件式：
0.018＜X×Ymax/(fw×TLw)＜0.040，
其中，
X为上述正透镜中的物体侧的透镜面的有效径内的下垂量；
Ymax为上述变焦镜头的广角端状态下的最大像高；
fw为上述变焦镜头的广角端状态下的焦距；
TLw为上述变焦镜头的广角端状态下的全长。
此外，在上述变焦镜头中，优选满足以下的条件式：
0.70＜f2F/f2＜1.20，
其中，
f2F为上述第二透镜组中的最靠物体侧的上述正透镜的焦距；
f2为上述第二透镜组的焦距。
另外，在上述变焦镜头中，优选分别满足以下的条件式：
2.60＜Nd+(0.02×vd)＜3.00
1.65＜Nd＜1.85，
其中，
Nd为上述第二透镜组中的最靠物体侧的上述正透镜的折射率；
vd为上述第二透镜组中的最靠物体侧的上述正透镜的阿贝数。
另外，在上述变焦镜头中，优选满足以下的条件式：
1.30＜ft/(-f1)＜2.10，
其中，
ft为上述变焦镜头的长焦端状态下的焦距；
f1为上述第一透镜组的焦距。
另外，在上述变焦镜头中，优选上述第一透镜组由沿着光轴从物体侧依次排列的一个负透镜和一个正透镜构成。
另外，在上述变焦镜头中，优选上述第一透镜组中的最靠物体侧的透镜具有非球面。
另外，在上述变焦镜头中，优选上述第二透镜组具有沿着光轴从物体侧依次排列的、作为上述第二透镜组中最靠物体侧的上述正透镜的第一正透镜、第二正透镜和负透镜。
另外，在上述变焦镜头中，优选上述第二透镜组具有沿着光轴从像侧依次排列的正透镜和负透镜。
另外，在上述变焦镜头中，优选上述第二透镜组的至少一部分透镜设置成能够以具有与光轴正交方向的分量的方式移动。
另外，在上述变焦镜头中，优选在从广角端状态向长焦端状态变焦时，上述第三透镜组固定在光轴上。
另外，本发明涉及的光学设备具备使物体的像成像于规定的面上的变焦镜头，其特征在于，上述变焦镜头为本发明涉及的变焦镜头。
另外，本发明涉及变焦镜头的制造方法，沿着光轴从物体侧依次配置具有负的光焦度的第一透镜组、具有正的光焦度的第二透镜组和具有正的光焦度的第三透镜组，其中，在从广角端状态向长焦端状态变焦时，至少上述第一透镜组以及上述第二透镜组沿着光轴移动，以使上述第一透镜组和上述第二透镜组的间隔减少、上述第二透镜组和上述第三透镜组的间隔增加，上述第二透镜组中的最靠物体侧透镜为正透镜，上述正透镜中的物体侧的透镜面为曲率半径随着从光轴朝向透镜外周部而变大的非球面，上述变焦镜头满足以下的条件式：
0.018＜X×Ymax/(fw×TLw)＜0.040，
其中，
X为上述正透镜中的物体侧的透镜面的有效径内的下垂量；
Ymax为上述变焦镜头的广角端状态下的最大像高；
fw为上述变焦镜头的广角端状态下的焦距；
TLw为上述变焦镜头的广角端状态下的全长。
另外，在上述制造方法中优选满足以下的条件式：
0.70＜f2F/f2＜1.20，
其中，
f2F为上述第二透镜组中的最靠物体侧的上述正透镜的焦距；
f2为上述第二透镜组的焦距。
另外，在上述制造方法中优选分别满足以下的条件式：
2.60＜Nd+(0.02×vd)＜3.00
1.65＜Nd＜1.85，
其中，
Nd为上述第二透镜组中的最靠物体侧的上述正透镜的折射率；
vd为上述第二透镜组中的最靠物体侧的上述正透镜的阿贝数。
另外，在上述制造方法中优选满足以下的条件式：
1.30＜ft/(-f1)＜2.10，
其中，
ft为上述变焦镜头的长焦端状态下的焦距；
f1为上述第一透镜组的焦距。
发明效果
根据本发明，具有宽视场角、大口径比、高变焦比的同时能够获得良好的光学性能。
附图说明
图1的(a)是第一实施例涉及的变焦镜头的广角端状态下的透镜构成图；(b)是中间焦距状态下的透镜构成图；(c)是长焦端状态下的透镜构成图。
图2的(a)是第一实施例涉及的变焦镜头的广角端状态下的无限远对焦时的各像差图；(b)是中间焦距状态下的无限远对焦时的各像差图；(c)是长焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。
图3的(a)是第二实施例涉及的变焦镜头的广角端状态下的透镜构成图；(b)是中间焦距状态下的透镜构成图；(c)是长焦端状态下的透镜构成图。
图4的(a)是第二实施例涉及的变焦镜头的广角端状态下的无限远对焦时的各像差图；(b)是中间焦距状态下的无限远对焦时的各像差图；(c)是长焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。
图5的(a)是第三实施例涉及的变焦镜头的广角端状态下的透镜构成图；(b)是中间焦距状态下的透镜构成图；(c)是长焦端状态下的透镜构成图。
图6的(a)是第三实施例涉及的变焦镜头的广角端状态下的无限远对焦时的各像差图；(b)是中间焦距状态下的无限远对焦时的各像差图；(c)是长焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。
图7的(a)是数码相机的主视图；(b)是数码相机的后视图。
图8是表示变焦镜头的制造方法的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本申请的优选的实施方式。在图7中示出具备本申请所涉及的变焦镜头的数码相机CAM。此外，在图7中，(a)是数码相机CAM的主视图；(b)是数码相机CAM的后视图。
若按下未图示的电源按钮，则图7所示的数码相机CAM打开摄影镜头(ZL)的未图示的快门，通过摄影镜头将来自被摄体(物体)的光(ZL)聚光而成像于配置在像面I(例如，参照图1)的未图示的摄像元件(例如，CCD、CMOS等)。成像于摄像元件的被摄体像显示于配置在数码相机CAM背后的液晶监视器M上。摄影者一边观察液晶监视器M一边确定被摄体像的构图，之后，按下释放按钮B而用摄像元件拍摄被摄体像，并记录保存到未图示的存储器中。
摄影镜头由后述的实施方式涉及的变焦镜头ZL构成。另外，在数码相机CAM上配置有：辅助光发光部D，在被摄体较暗的情况下发出辅助光；广角(W)-长焦(T)按钮B2，用于将摄影镜头(变焦镜头ZL)从广角端状态(W)向长焦端状态(T)的变焦(变倍)；以及功能按钮B3，用于数码相机CAM的各种条件设定等。
例如，如图1所示，变焦镜头ZL是具有沿着光轴从物体侧依次排列的、作为整体具有负的光焦度的第一透镜组G1、作为整体具有正的光焦度的第二透镜组G2和作为整体具有正的光焦度的第三透镜组G3的、负先行型变焦镜头。第二透镜组G2为变焦部且为主透镜组，第一透镜组G1为补偿透镜组。第三透镜组G3将变焦镜头整个系统的出瞳位置相对于摄像元件进行最优化的同时，对在第一透镜组G1以及第二透镜组G2中未完全校正而剩下的像差进行校正。另外，在从广角端状态向长焦端状态变焦时，至少使第一透镜组G1以及第二透镜组G2沿着光轴移动，以使第一透镜组G1和第二透镜组G2的间隔减少且第二透镜组G2和第三透镜组G3的间隔增加。
为了使用这种简单结构的变焦镜头ZL来同时进行镜头的宽视场角、大口径比化、高变焦比化，需要满足各种条件。尤其是，若不适当地设定各透镜组的构成、各透镜的光焦度、非球面透镜的形状和位置等，则难以良好地进行像差校正。另一方面，若考虑变焦镜头的实用性的观点，则变焦镜头整体的尺寸也需要充分进行小型化。
因此，为了达到变焦镜头的大口径比化的同时获得良好的光学性能，优选第二透镜组G2中的最靠物体侧的透镜为正透镜，且该正透镜中的物体侧的透镜面为曲率半径随着从光轴朝向透镜外周部而变大的非球面。另外，在将该正透镜中的物体侧的透镜面的有效径内的下垂量设为X，将变焦镜头ZL的广角端状态下的最大像高设为Ymax，将变焦镜头ZL的广角端状态下的焦距设为fw，将变焦镜头ZL的广角端状态下的全长设为TLw时，优选满足由以下的条件式(1)表示的条件。
0.018＜X×Ymax/(fw×TLw)＜0.040...(1)
条件式(1)是用于良好地校正与光学系统的大口径比化相伴而增大的球面像差的条件式。在本实施方式中构成为具有沿着光轴从物体侧依次排列的负、正、正的至少三个透镜组的变焦镜头。通过此构成，镜头不会大型化，而能够包括在广角端状态下超过80度的视场角，且对于固体摄像元件能够保持最优的光线入射角。但是，由于在第一透镜组中发散的光束入射到第二透镜组中，因此通常存在难以校正球面像差的担忧。因此，通过在第二透镜组G2的最靠物体侧配置用于使在第一透镜组G1中发散的光束收敛的正透镜，并且将其物体侧的透镜面设为曲率半径随着朝向透镜外周部而变大的非球面，而能够有效地校正球面像差。
另外，条件式(1)是用于规定该非球面透镜的下垂量的适当范围的条件式。在小于条件式(1)的下限值条件的情况下，若进行变焦镜头的大口径比化，则难以校正球面像差、慧差，因此不优选。另一方面，在超过条件式(1)的上限值条件的情况下，难以校正广角端状态下的球面像差，因此不优选。
此外，为了良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(1)的下限值设为0.020。另外，为了更加良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(1)的下限值设为0.021。另外，为了良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(1)的上限值设为0.036。另外，为了更加良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(1)的上限值设为0.032。
另外，在这种构成的变焦镜头ZL中，在将第二透镜组G2中的最靠物体侧的正透镜的焦距设为f2F且将第二透镜组G2的焦距设为f2时，优选满足以下的条件式(2)所表示的条件。
0.70＜f2F/f2＜1.20...(2)
条件式(2)也是用于良好地校正与光学系统的大口径比化相伴而增大的球面像差的条件式。为了在具有负的光焦度的第一透镜组G1中发散的光束入射的第二透镜组G2中不发生多余的球面像差，需要对第二透镜组G2中的最靠物体侧的正透镜赋予适当的光焦度而使发散光束收敛。在小于条件式(2)的下限值条件的情况下，第二透镜组G2中的最靠物体侧的正透镜的光焦度过于强，从而在该正透镜本身上发生的球面像差增大。另外，因制造时的偏芯等而容易发生性能低下，因此不优选。另一方面，在超过条件式(2)的上限值条件的情况下，第二透镜组G2中的最靠物体侧的正透镜的光焦度过于弱，因此无法使在第一透镜组G1中发散的光束充分收敛。其结果，由第二透镜组G2的后侧的透镜产生的球面像差增大，因此不优选。
此外，为了良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(2)的下限值设为0.75。另外，为了更加良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(2)的下限值设为0.80。另外，为了良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(2)的上限值设为1.10。另外，为了更加良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(2)的上限值设为1.00。
另外，在这种构成的变焦镜头ZL中，在将第二透镜组G2中的最靠物体侧的正透镜的光焦度设为Nd且将第二透镜组G2中的最靠物体侧的正透镜的阿贝数设为vd时，优选满足以下的条件式(3)中所表示的条件。
2.60＜Nd+(0.02×vd)＜3.00...(3)
条件式(3)是用于良好地校正轴上色像差的条件式。在小于条件式(3)的下限值条件的情况下，轴上色像差校正不足，因此不优选。另一方面，在超过条件式(3)的上限值条件的情况下，难以校正长焦端状态下的球面像差的波长的差，因此不优选。
此外，为了良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(3)的下限值设为2.70。另外，为了更加良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(3)的下限值设为2.75。另外，为了良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(3)的上限值设为2.90。另外，为了更加良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(3)的上限值设为2.85。
另外，在这种构成的变焦镜头ZL中，在将第二透镜组G2中的最靠物体侧正透镜的折射率设为Nd时，优选满足以下的条件式(4)所表示的条件。
1.65＜Nd＜1.85...(4)
条件式(4)是用于将第二透镜组G2中的最靠物体侧的正透镜的折射率规定在适当范围的条件式。在小于条件式(4)的下限值的情况下，难以校正球面像差以及慧差，因此不优选。另一方面，在超过条件式(4)的上限值条件的情况下，玻璃的部分分散比恶化而难以校正二级光谱，因此不优选。
此外，为了良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(4)的下限值设为1.68。另外，为了更加良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(4)的下限值设为1.70。另外，为了良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(4)的上限值设为1.80。另外，为了更加良好地发挥本实施方式效果，优选将条件式(4)的上限值设为1.77。
另外，在这种构成的变焦镜头ZL中，在将变焦镜头ZL的长焦端状态下的焦距设为ft且将第一透镜组G1的焦距设为f1时，优选满足以下的条件式(5)所表示的条件。
1.30＜ft/(-f1)＜2.10...(5)
条件式(5)是用于规定变焦镜头ZL整个系统的焦距相对于第一透镜组G1的焦距的比的条件式。在小于条件式(5)的下限值条件的情况下，难以校正在广角端状态下的慧差，因此不优选。另一方面，在超过条件式(5)的上限值的情况下，难以校正在长焦端状态下的球面像差，因此不优选。
此外，为了良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(5)的下限值设为1.35。另外，为了更加良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(5)的下限值设为1.40。另外，为了良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(5)的上限值设为2.00。另外，为了更加良好地发挥本实施方式的效果，优选将条件式(5)的上限值设为1.85。
另外，在这种构成的变焦镜头ZL中，第一透镜组G1优选由沿着光轴从物体侧依次排列的一个负透镜和一个正透镜构成。此构成是能够校正第一透镜组G1的色像差、球面像差、慧差、像散的最小个数的透镜构成，是在兼顾透镜的小型化和高性能化上最优的构成。
另外，在这种构成的变焦镜头ZL中，优选第一透镜组G1中的最靠物体侧的透镜具有非球面。通过将第一透镜组G1中的最靠组体侧的透镜设为非球面透镜，能够更加良好地校正在广角端状态下的慧差、像散、长焦端状态下的慧差。
另外，在这种构成的变焦镜头ZL中，优选第二透镜组G2具有沿着光轴从物体侧依次排列的、第二透镜组G2中的最靠物体侧的正透镜即第一正透镜、和第二正透镜、负透镜。通过设为这种构成，能够使第二透镜组G2的主点向物体侧移动。因此，除了能够在长焦端状态下确保第一透镜组G1和第二透镜组G2的间隔之外，还能够良好地校正球面像差。
另外，在这种构成的变焦镜头ZL中，优选第二透镜组G2具有沿着光轴从像侧依次排列的、正透镜和负透镜。通过设为这种构成，能够良好地校正在广角端状态下的像面弯曲。
另外，在这种构成的变焦镜头ZL中，优选将第二透镜组G2的至少一部分透镜设置成能够以具有与光轴正交的方向的分量的方式移动。通过设为这种构成，在校正手抖动时，能够使偏心慧差的发生变小。
另外，在这种构成的变焦镜头ZL中，在从广角端状态向长焦端状态变焦时，优选第三透镜组G3固定在光轴上。通过使第三透镜组G3固定，能够良好地校正在长焦端状态下的倍率色像差。如上所述，根据本实施方式，能够获得具有宽视场角、大口径比、高变焦比的同时具有良好光学性能的变焦镜头ZL以及具备该变焦镜头ZL的光学设备(数码相机CAM)。
此外，从无限远物体到至近距离物体(有限距离物体)的对焦能够通过将第一透镜组G1或第三透镜组G3向物体侧送出来进行。但是，在送出第一透镜组G1的方法中，在至近摄影时容易引起画面周边部的光量低下，因此更优选通过将第三透镜组G3向物体侧送出来进行。
在此，参照图8说明上述构成的变焦镜头ZL的制造方法。首先，在圆筒状的镜筒内从物体侧依次组装具有负的光焦度的第一透镜组G1、具有正的光焦度的第二透镜组G2、具有正的光焦度的第三透镜组G3(步骤ST10)。然后，将至少第一透镜组G1以及第二透镜组G2构成为能够驱动(步骤ST20)，以便在从广角端状态变焦到长焦端状态时，第一透镜组G1和第二透镜组G2的间隔减少且第二透镜组G2和第三透镜组G3的间隔增加。
在进行透镜的组装的步骤ST10中，将第二透镜组G2中的最靠物体侧的透镜设为正透镜，将该正透镜中的物体侧的透镜面设为曲率半径随着从光轴朝向透镜外周部变大的非球面，并以满足上述条件式(1)等的方式配置第一至第三透镜组G1～G3。通过这种制造方法，能够获得具有宽视场角、大口径比、高变焦比的同时具有良好的光学性能的变焦镜头ZL。此外，同样地，优选满足上述的条件(条件式(2)至条件式(5)等)。
【实施例】
(第一实施例)
下面，基于附图说明本申请的各实施例。首先，用图1～图2以及表1说明本申请的第一实施例。图1的(a)是第一实施例涉及的变焦镜头的广角端状态下的透镜构成图；图1的(b)是中间焦距状态下的透镜构成图；图1的(c)是长焦端状态下的透镜构成图。第一实施例涉及的变焦镜头ZL具备沿着光轴从物体侧依次排列的、作为整体具有负的光焦度的第一透镜组G1和、作为整体具有正的光焦度的第二透镜组G2、和作为整体具有正的光焦度的第三透镜组G3。另外，构成为在从广角端状态到长焦端状态变焦时，第一透镜组G1以及第二透镜组G2分别沿着光轴移动且第三透镜组G3固定在光轴上，以使第一透镜组G1和第二透镜组G2的间隔减少且第二透镜组G2和第三透镜组G3的间隔增加。
第一透镜组G1由沿着光轴从物体侧依次排列的双凹形状的负透镜L11、和凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L12构成，负透镜L11中的像面I侧的透镜面为非球面。第二透镜组G2由沿着光轴从物体侧依次排列的、凸面朝向物体侧的正弯月形透镜即第一正透镜L21、和双凸形状的正透镜即第二正透镜L22、双凹形状的负透镜L23、和双凸形状的正透镜即第三正透镜L24构成，第一正透镜L21中的两侧的透镜面为非球面。另外，第二正透镜L22和负透镜L23成为相互接合的接合透镜。第三透镜组G3仅由双凸形状的正透镜L31构成。此外，从无限远物体向至近距离物体(有限距离物体)的对焦通过使第三透镜组G3沿着光轴向物体侧移动来进行。
决定F值的可变光圈S配置于第一透镜组G1和第二透镜组G2之间，在从广角端状态向长焦端状态变焦时，在与第二透镜组G2相同的轨道上移动。另外，配置于第三透镜组G3和像面I之间的滤光器组FL由低通滤光器、红外线滤光器等构成。
下面示出表1至表3，这些是分别举出第一至第三实施例涉及的变焦镜头的参数的值的表。在各表的“整体参数”中分别显示广角端状态、中间焦距状态、长焦端状态的各状态下的变焦镜头ZL的焦距f、F值Fno、视场角2ω、孔径光阑径Φ、最大像高Ymax的值。另外，在“透镜参数”中，第一列(面序号)是从物体侧数时的透镜面的序号，第二列r是透镜面的曲率半径，第三列d是透镜面的光轴上的间隔，第四列n是相对于d线(波长λ＝587.6nm)的折射率、第五列v是相对于d线(波长λ＝587.6nm)的阿贝数。此外，第一列(面序号)的右边附加的*是表示该透镜面为非球面。另外，曲率半径“∞”表示平面，并省略了空气折射率n＝1.000000的记载。另外，BF为后焦距。
在将垂直于光轴的方向的高度设为y，将高度y上的从各非球面的顶点的切平面到各非球面为止的沿着光轴的距离(下垂量)设为X(y)，将近轴曲率半径(基准球面的曲率半径)设为R，将圆锥常数设为κ，将n次(n＝4、6、8、10)的非球面系数设为An时，在“非球面数据”中示出的非球面系数由下式(6)表示。此外，在各实施例中，二次非球面系数A2为0，并省略了其记载。另外，在“非球面数据”中，“E-n”表示“×10-n”。
X(y)＝(y2/R)/{1+(1-κ×y2/R2)1/2}
+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10...(6)
在“可变间隔数据”中分别示出广角端状态、中间焦距状态、长焦状态的个状态(无限远对焦时)中的变焦镜头ZL的焦距f、可变间隔D1～D3、后焦距BF(空气换算长度)、全长TL(空气换算长度)的值。在“透镜组焦距”中分别表示各透镜组的焦距的值。在“非球面下垂量”中表示第二透镜组G2的最靠物体侧的正透镜中的物体侧的透镜面的有效径内的下垂量X的值。在“条件式对应值”中表示各条件式的对应值。此外，以下的所有的参数值中所记载的焦距f、曲率半径r、面间隔d、其他长度的单位通常使用“mm”，但光学系统即使成比例放大或成比例缩小也能够获得同等的光学性能，因此不限定于此。另外，在后述的第二至第三是实施例的参数值中也使用与本实施例相同的附图标记。
以下的表1中示出第一实施例中的各参数。此外，在表1中的面序号1～18与图1中的面1～18对应，表1中的组序号G1～G3与图1中的透镜组G1～G3对应。另外，在第一实施例中，第二面、第六面以及第七面的各透镜面形成为非球面形状。
(表1)
[整体参数]
变焦比＝3.92
[透镜参数]
[非球面数据]
第二面
κ＝0.4523，A4＝-2.16581E-04，A6＝-4.09263E-06，A8＝7.89283E-09，A10＝-2.25386E-09
第六面
κ＝1.0000，A4＝-1.65945E-04，A6＝-3.47161E-06，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00
第七面
κ＝1.0000，A4＝7.21810E-05，A6＝0.00000E+00，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00
[可变间隔数据]
[透镜组焦距]
[非球面下垂量]
X＝1.18
[条件式对应值]
条件式(1)X×Ymax/(fw×TLw)＝0.0226
条件式(2)f2F/f2＝0.9141
条件式(3)Nd+(0.02×vd)＝2.8098
条件式(4)Nd＝1.7290
条件式(5)ft/(-f1)＝1.6552
如上可知在本实施例中满足所有上述条件式(1)～(5)。
图2的(a)～(c)是第一实施例涉及的变焦镜头ZL的各像差图。在此，图2的(a)是广角端状态(f＝4.43mm)下的无限远对焦时的各像差图；图2的(b)是中间焦距状态(f＝8.80mm)下的无限远对焦时的各像差图；图2的(c)是长焦端状态(f＝17.38mm)下的无限远对焦时的各像差图。在各像差图中，FNO表示F值，A表示半视场角。另外，在各像差图中，d表示d线(λ＝587.6nm)上的像差，g表示g线(λ＝435.8nm)上的像差。另外，在表示像散的像差图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。以上，像差图的说明在其他实施例中也相同。
另外，通过各像差图可知：在第一实施例中，在从广角端状态到长焦端状态为止的各焦距状态下各像差良好地被校正而具有优异的光学性能。其结果，通过搭载第一实施例的变焦镜头ZL，在数码相机CAM中能够确保优异的光学性能。
(第二实施例)
下面，使用图3～图4以及表2说明本申请的第二实施例。图3的(a)是第二实施例涉及的变焦镜头的广角端状态下的透镜构成图；图3的(b)是中间焦距状态下的透镜构成图；图3(c)是长焦端状态下的透镜构成图。此外，除了第一透镜组G1的一部分形状之外，第二实施例的变焦镜头是与第一实施例的变焦镜头相同的构成，对各部标上与第一实施例的情况相同的附图标记而省略详细说明。此外，第二实施例的第一透镜组G1由沿着光轴从物体侧依次排列的、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11、和凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L12构成，负弯月形透镜L11中的像面I侧的透镜面为非球面。
在以下的表2中显示第二实施例中的参数。表2中的面序号1～18与图3中的面1～18对应，表2中的组序号G1～G3与图3中的各透镜组G1～G3对应。另外，在第二实施例中，第二面、第六面以及第七面的各透镜面形成为非球面形状。
(表2)
[整体参数]
变焦比＝3.92
[透镜参数]
[非球面数据]
第二面
κ＝0.3432，A4＝-3.63810E-05，A6＝-6.18500E-07，A8＝-2.03500E-08，A10＝-4.37740E-10
第六面
κ＝1.0000，A4＝-1.48650E-04，A6＝-2.87710E-06，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00
第七面
κ＝1.0000，A4＝8.83300E-05，A6＝0.00000E+00，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00
[可变间隔数据]
[透镜组焦距]
[非球面下垂量]
X＝1.15
[条件式对应值]
条件式(1)X×Ymax/(fw×TLw)＝0.0216
条件式(2)f2F/f2＝0.9166
条件式(3)Nd+(0.02×vd)＝2.8098
条件式(4)Nd＝1.7290
条件式(5)ft/(-f1)＝1.5767
如上可知在本实施例中满足所有上述条件式(1)～(5)。
图4的(a)～(c)是第二实施例涉及的变焦镜头ZL的各像差图。在此，图4的(a)是广角端状态(f＝4.43mm)下的无限远对焦时的各像差图；图4(b)是中间焦距状态(f＝8.80mm)下的无限远对焦时的各像差图；图4(c)是长焦端状态(f＝17.38mm)下的无限远对焦时的各像差图。另外，通过各像差图可知：在第二实施例中，在从广角端状态到长焦端状态为止的各焦距状态下各像差良好地被校正而具有优异的光学性能。其结果，通过搭载第二实施例的变焦镜头ZL，在数码相机CAM中能够确保优异的光学性能。
(第三实施例)
下面，使用图5～图6以及表3说明本申请的第三实施例。图5的(a)是第三实施例涉及的变焦镜头的广角端状态下的透镜构成图；图5的(b)是中间焦距状态下的透镜构成图；图5(c)是长焦端状态下的透镜构成图。此外，除了第二透镜组G2的一部分形状以外，第三实施例的变焦镜头是与第一实施例的变焦镜头相同的构成，对各部标上与第一实施例的情况相同的附图标记而省略详细说明。此外，第二实施例的第二透镜组G2由沿着光轴从物体侧依次排列的、双凸形状的正透镜即第一正透镜L21、双凸形状的正透镜即第二正透镜L22、双凹形状的负透镜L23、双凸形状的正透镜即第三正透镜L24构成，第一正透镜L21中的两侧的透镜面为非球面。另外，第二正透镜L22和负透镜L23为相互接合的接合透镜。
在下面的表3中示出第三实施例中的参数。此外，表3中的面序号1～18与图5中的面1～18对应，表3中的组序号G1～G3与图5中的各透镜组G1～G3对应。另外，在第三实施例中，第二面、第六面以及第七面的各透镜面形成为非球面形状。
(表3)
[整体参数]
变焦率＝3.92
[透镜参数]
[非球面数据]
第二面
κ＝0.2870，A4＝-2.79530E-05，A6＝1.61101E-06，A8＝-7.55213E-08，A10＝6.33322E-10
第六面
κ＝1.0000，A4＝-1.14385E-04，A6＝-1.39804E-06，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00
第七面
κ＝1.0000，A4＝8.78698E-05，A6＝0.00000E+00，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00
[可变间隔数据]
[透镜组焦距]
[非球面下垂量]
X＝1.66
[条件式对应值]
条件式(1)X×Ymax/(fw×TLw)＝0.0294
条件式(2)f2F/f2＝0.8805
条件式(3)Nd+(0.02×vd)＝2.8098
条件式(4)Nd＝1.7290
条件式(5)ft/(-f1)＝1.4855
如上可知在本实施例中满足所有上述条件式(1)～(5)。
图6的(a)～(c)是第三实施例涉及的变焦镜头ZL的各像差图。在此，图6的(a)是广角端状态(f＝4.43mm)下的无限远对焦时的各像差图；图6(b)是中间焦距状态(f＝8.80mm)下的无限远对焦时的各像差图；图6(c)是长焦端状态(f＝17.38mm)下的无限远对焦时的各像差图。另外，通过各像差图可知：在第三实施例中，在从广角端状态到长焦端状态为止的各焦距状态下各像差良好地被校正而具有优异的光学性能。其结果，通过搭载第三实施例的变焦镜头ZL，在数码相机CAM中也能够确保优异的光学性能。
以上，根据各实施例，能够实现组具有宽视场角、大口径比、高变焦比的同时具有良好的光学性能的变焦镜头以及光学设备(数码相机)。
此外，在上述的实施方式中，以下记载的内容在不损害光学性能的范围内能够适当采用。
在上述的各实施例中，作为变焦镜头而示出了三组构成，但也能够适用于四组等其他组的构成。另外，可以为在最靠物体侧追加透镜或透镜组的构成、在最靠像侧追加透镜或透镜组的构成。另外，所谓透镜组是表示由在变焦时变化的空气间隔所分离的、具有至少一个透镜的部分。
另外，可以为使单独或多个透镜组或部分透镜组向光轴方向移动而作为进行从无限远物体向近距离物体的对焦的对焦透镜组。该对焦透镜组可以适用于自动对焦，也可以适用于自动对焦用的(使用超声波马达等)马达驱动。尤其是，优选将第三透镜组设为对焦透镜组。
另外，也可以为：使透镜组或部分透镜组以具有垂直于光轴方向的分量的方式移动，或者向包括光轴的面内方向旋转移动(摇动)，而作为校正因手抖动而产生的像抖动的防振透镜组。尤其是，优选第二透镜组的至少一部分为防振透镜组。
另外，透镜面可以形成为球面或平面，也可以形成为非球面。在透镜面为球面或平面的情况下，透镜加工以及组装调节变得容易，防止了因加工以及组装调节的误差而产生的光学性能的劣化，因此较为优选。另外，即使在像面偏离的情况下，描画性能的劣化也较少，因此较为优选。在透镜面为非球面的情况下，非球面可以为磨削加工形成的非球面、用模具将玻璃形成为非球面形状的玻璃模非球面、在玻璃的表面上将树脂形成为非球面形状的复合型非球面中的任一非球面。另外，透镜面可以为衍射面，透镜可以为折射率分布型透镜(GRIN透镜)或塑料透镜。
另外，孔径光阑优选配置在第二透镜组附近，但也可以不设置作为孔径光阑的部件而用透镜框来替代其作用。
另外，为了减轻光晕、重影而实现高对比度的高光学性能，可以对各透镜面实施在较宽的波长区域中具有较高透过率的防反射膜。
另外，本实施方式的变焦镜头(变焦光学系统)的变焦比为3～10左右。
另外，本实施方式的变焦镜头(变焦光学系统)的第一透镜组优选具有一个正透镜成分、一个负透镜成分。另外，第二透镜组优选具有三个正透镜成分、一个负透镜成分。另外，第三透镜组优选具有一个正透镜成分。
另外，本实施方式的变焦镜头(变焦光学系统)用于数码相机，但不限定于此，也可以用于数码摄像机等光学设备。

Claims (11)

1.一种变焦镜头，具备沿着光轴从物体侧依次排列的、具有负的光焦度的第一透镜组、具有正的光焦度的第二透镜组和具有正的光焦度的第三透镜组，在从广角端状态向长焦端状态变焦时，至少上述第一透镜组以及上述第二透镜组沿着光轴移动，以使上述第一透镜组和上述第二透镜组的间隔减少、上述第二透镜组和上述第三透镜组的间隔增加，上述第二透镜组中的最靠物体侧透镜为正透镜，上述变焦镜头的特征在于，
上述正透镜中的物体侧的透镜面为曲率半径随着从光轴朝向透镜外周部而变大的非球面，
上述变焦镜头满足以下的条件式：
0.018<X×Ymax/(fw×TLw)<0.040，
其中，
X为上述正透镜中的物体侧的透镜面的有效径内的下垂量；
Ymax为上述变焦镜头的广角端状态下的最大像高；
fw为上述变焦镜头的广角端状态下的焦距；
TLw为上述变焦镜头的广角端状态下的全长。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
满足以下的条件式：
0.70<f2F/f2<1.20，
其中，
f2F为上述第二透镜组中的最靠物体侧的上述正透镜的焦距；
f2为上述第二透镜组的焦距。
3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
分别满足以下的条件式：
2.60<Nd+(0.02×νd)<3.00
1.65<Nd<1.85，
其中，
Nd为上述第二透镜组中的最靠物体侧的上述正透镜的折射率；
νd为上述第二透镜组中的最靠物体侧的上述正透镜的阿贝数。
4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
满足以下的条件式：
1.30<ft/(-f1)<2.10，
其中，
ft为上述变焦镜头的长焦端状态下的焦距；
f1为上述第一透镜组的焦距。
5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
上述第一透镜组由沿着光轴从物体侧依次排列的一个负透镜和一个正透镜构成。
6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
上述第一透镜组中的最靠物体侧的透镜具有非球面。
7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
上述第二透镜组具有沿着光轴从物体侧依次排列的、作为上述第二透镜组中最靠物体侧的上述正透镜的第一正透镜、第二正透镜和负透镜。
8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
上述第二透镜组具有沿着光轴从像侧依次排列的正透镜和负透镜。
9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
上述第二透镜组的至少一部分透镜设置成能够以具有与光轴正交方向的分量的方式移动。
10.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
在从广角端状态向长焦端状态变焦时，上述第三透镜组固定在光轴上。
11.一种光学设备，具备使物体的像成像于规定的面上的变焦镜头，其特征在于，上述变焦镜头为权利要求1所述的变焦镜头。
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