CN104755986A - 可变放大率光学系统、光学装置,和用于可变放大率光学系统的生产方法 - Google Patents

可变放大率光学系统、光学装置,和用于可变放大率光学系统的生产方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种可变放大率光学系统，按照从物体侧的次序具有：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组。由于当放大率从广角端状态改变为远摄端状态时在第一透镜组和第二透镜组之间的间隔、在第二透镜组和第三透镜组之间的间隔、在第三透镜组和第四透镜组之间的间隔和在第四透镜组和第五透镜组之间的间隔改变，并且规定的公式得以满足，该可变放大率光学系统是紧凑的、具有高光学性能并且具有高放大率。还提供一种光学装置和一种用于该可变放大率光学系统的生产方法。

Description

可变放大率光学系统、光学装置,和用于可变放大率光学系统的生产方法
技术领域
本发明涉及一种可变放大率光学系统、一种光学装置，和一种用于可变放大率光学系统的生产方法。
背景技术
作为适合于用于照相机、数字静态照相机、摄影机等的可互换镜头的可变放大率光学系统，已经提出了包括具有正屈光力的最物体侧透镜组的很多可变放大率光学系统(例如，见日本专利申请公开No.2007-292994)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开公报No.2007-292994
发明内容
本发明所要解决的问题
然而，在如上所述传统的可变放大率光学系统中，存在以下问题，即，难以在保持高变焦比时实现小型化并且还实现足够优良的光学性能。
本发明是鉴于上述问题而得以做出的，并且目的在于提供一种具有高变焦比和优良光学性能的小型可变放大率光学系统、一种光学设备，和一种用于制造可变放大率光学系统的方法。
问题解决方案
为了解决上述问题，根据本发明，提供一种可变放大率光学系统，按照从物体侧的次序包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组；
在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在第一透镜组和第二透镜组之间的距离、在第二透镜组和第三透镜组之间的距离、在第三透镜组和第四透镜组之间的距离和在第四透镜组和第五透镜组之间的距离改变；并且
以下条件表达式得以满足：
7.60<f5/fw<45.00
0.430<(d4it-d4iw)/f4<0.700
其中fw表示在广角端状态中可变放大率光学系统的整体系统焦距，f4表示第四透镜组的焦距，f5表示第五透镜组的焦距，d4iw表示在广角端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离，并且d4it表示在远摄端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离。
此外，根据本发明，提供一种可变放大率光学系统，按照从物体侧的次序包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组；
在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在第一透镜组和第二透镜组之间的距离、在第二透镜组和第三透镜组之间的距离、在第三透镜组和第四透镜组之间的距离和在第四透镜组和第五透镜组之间的距离改变；并且
以下条件表达式得以满足：
11.80<f5/fw<32.00
0.170<f4/f5<0.510
0.065<(d4it-d4iw)/f5<0.300
其中fw表示在广角端状态中可变放大率光学系统的整体系统焦距，f4表示第四透镜组的焦距，f5表示第五透镜组的焦距，d4iw表示在广角端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离，并且d4it表示在远摄端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离。
此外，根据本发明，提供一种配备有该可变放大率光学系统的光学设备。
此外，根据本发明，提供一种用于制造一种可变放大率光学系统的方法，该可变放大率光学系统按照从物体侧的次序包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组；该方法包括以下步骤：
布置第四透镜组和第五透镜组以满足下述条件表达式；和
将在第一透镜组和第二透镜组之间的距离、在第二透镜组和第三透镜组之间的距离、在第三透镜组和第四透镜组之间的距离和在第四透镜组和第五透镜组之间的距离布置为在从广角端状态到远摄端状态变焦时改变：
7.60<f5/fw<45.00
0.430<(d4it-d4iw)/f4<0.700
其中fw表示在广角端状态中可变放大率光学系统的整体系统焦距，f4表示第四透镜组的焦距，f5表示第五透镜组的焦距，d4iw表示在广角端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离，并且d4it表示在远摄端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离。
此外，根据本发明，提供一种用于制造一种可变放大率光学系统的方法，该可变放大率光学系统按照从物体侧的次序包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组；该方法包括以下步骤：
布置第四透镜组和第五透镜组以满足下述条件表达式；和
将在第一透镜组和第二透镜组之间的距离、在第二透镜组和第三透镜组之间的距离、在第三透镜组和第四透镜组之间的距离和在第四透镜组和第五透镜组之间的距离布置为在从广角端状态到远摄端状态变焦时改变：
11.80<f5/fw<32.00
0.170<f4/f5<0.510
0.065<(d4it-d4iw)/f5<0.300
其中fw表示在广角端状态中可变放大率光学系统的整体系统焦距，f4表示第四透镜组的焦距，f5表示第五透镜组的焦距，d4iw表示在广角端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离，并且d4it表示在远摄端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离。
本发明的效果
根据本发明，能够提供一种具有高变焦比和优良光学性能的小型可变放大率光学系统、一种光学设备，和一种用于制造该可变放大率光学系统的方法。
附图简要说明
图1A、1B、1C、1D和1E分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中、在第二中间焦距状态中、在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出根据本申请第一和第二实施例的第一实例的可变放大率光学系统的截面视图。
图2A、2B和2C分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中和在第二中间焦距状态中示出在于无穷远物体上聚焦时根据本申请第一和第二实施例的第一实例的可变放大率光学系统的各种像差的曲线图。
图3A和3B分别地是在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出在于无穷远物体上聚焦时根据本申请第一和第二实施例的第一实例的可变放大率光学系统的各种像差的曲线图。
图4A、4B、4C、4D和4E分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中、在第二中间焦距状态中、在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出根据本申请第一和第二实施例的第二实例的可变放大率光学系统的截面视图。
图5A、5B和5C分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中和在第二中间焦距状态中示出在于无穷远物体上聚焦时根据本申请第一和第二实施例的第二实例的可变放大率光学系统的各种像差的曲线图。
图6A和6B分别地是在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出在于无穷远物体上聚焦时根据本申请第一和第二实施例的第二实例的可变放大率光学系统的各种像差的曲线图。
图7A、7B、7C、7D和7E分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中、在第二中间焦距状态中、在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出根据本申请第一和第二实施例的第三实例的可变放大率光学系统的截面视图。
图8A、8B和8C分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中和在第二中间焦距状态中示出在于无穷远物体上聚焦时根据本申请第一和第二实施例的第三实例的可变放大率光学系统的各种像差的曲线图。
图9A和9B分别地是在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出在于无穷远物体上聚焦时根据本申请第一和第二实施例的第三实例的可变放大率光学系统的各种像差的曲线图。
图10A、10B、10C、10D和10E分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中、在第二中间焦距状态中、在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出根据本申请第一和第二实施例的第四实例的可变放大率光学系统的截面视图。
图11A、11B和11C分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中和在第二中间焦距状态中示出在于无穷远物体上聚焦时根据本申请第一和第二实施例的第四实例的可变放大率光学系统的各种像差的曲线图。
图12A和12B分别地是在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出在于无穷远物体上聚焦时根据本申请第一和第二实施例的第四实例的可变放大率光学系统的各种像差的曲线图。
图13是示出配备有根据本申请第一和第二实施例的可变放大率光学系统的照相机的构造的图表。
图14是概略地示出用于制造根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统的方法的流程图。
图15是概略地示出用于制造根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统的方法的流程图。
具体实施方式
在下面解释根据本申请第一和第二实施例的可变放大率光学系统、光学设备和用于制造该可变放大率光学系统的方法。
根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统按照从物体侧的次序包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组；其中在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在第一透镜组和第二透镜组之间的距离、在第二透镜组和第三透镜组之间的距离、在第三透镜组和第四透镜组之间的距离和在第四透镜组和第五透镜组之间的距离改变。利用这种配置，本申请的可变放大率光学系统能够实现从广角端状态到远摄端状态的变焦并且抑制与变焦相关联的畸变、像散和球面像差中的分别的变化。
此外，利用第五透镜组具有正屈光力的配置，第五透镜组的可用放大率变得小于等效放大率。结果，相对地延长第一到第四透镜组的复合焦距是可能的，从而由于在制造期间引起的、在第一透镜组到第四透镜组中的透镜之间的偏心而产生的偏心彗差等的影响能够抑制为是相对小的。因此，提供具有高光学性能的可变放大率光学系统是可能的。
此外，在根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统中，以下条件表达式(1-1)和(1-2)得以满足：
7.60<f5/fw<45.00 (1-1)
0.430<(d4it-d4iw)/f4<0.700 (1-2)
其中fw表示在广角端状态中可变放大率光学系统的整体系统焦距，f4表示第四透镜组的焦距，f5表示第五透镜组的焦距，d4iw表示在广角端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离，并且d4it表示在远摄端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离。
条件表达式(1-1)限定第五透镜组的焦距的适当范围。通过满足条件表达式(1-1)，根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统能够抑制在变焦时像散和畸变的变化。
在根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统中，当f5/fw的值等于或者降至低于条件表达式(1-1)的下限值时，变得难以抑制在变焦时在第五透镜组中引起的像散的变化，从而不能实现高光学性能。此外，第五透镜组的透镜直径变得更大。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(1-1)的下限值设为11.80。
在另一方面，在根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统中，当f5/fw的值等于或者超过条件表达式(1-1)的上限值时，变得难以在第五透镜组中抑制在变焦时在第四透镜组中引起的像散和畸变的变化，从而不能实现高光学性能。此外，第一到第四透镜组的复合焦距变得更短并且因此由于在制造期间引起的、在第一到第四透镜组中的透镜之间的偏心产生的偏心彗差等的影响相对变得更大，从而不能实现高光学性能。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(1-1)的上限值设为32.00。
条件表达式(1-2)限定在从广角端状态到远摄端状态变焦时从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面的距离的适当范围。通过满足条件表达式(1-2)，根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统能够抑制在变焦时的像散的变化。
在根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统中，当(d4it-d4iw)/f4的值等于或者降至低于条件表达式(1-2)的下限值时，第一到第三透镜组的复合焦距相对变得更短并且因此变得难以抑制在变焦时在第一到第三透镜组中引起的像散的变化，从而不能实现高光学性能。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(1-2)的下限值设为0.520。
在另一方面，在根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统中，当(d4it-d4iw)/f4的值等于或者超过条件表达式(1-2)的上限值时，变得难以抑制在变焦时在第四透镜组中引起的像散的变化，从而不能实现高光学性能。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(1-2)的上限值设为0.680。
通过如上所述配置，实现具有高变焦比和高光学性能的小型可变放大率光学系统是可能的。
此外，在根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统中，优选的是以下条件表达式(1-3)得以满足：
0.410<f3/f4<1.000 (1-3)
其中f3表示第三透镜组的焦距，并且f4表示第四透镜组的焦距。
条件表达式(1-3)限定第三透镜组的焦距与第四透镜组的聚焦的比率的适当范围。通过满足条件表达式(1-3)，根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统能够抑制在变焦时球面像差和像散的变化。
在根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统中，当f3/f4的值等于或者降至低于条件表达式(1-3)的下限值时，变得难以抑制在变焦时在第三透镜组中引起的球面像差和像散的变化，从而不能实现高光学性能。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(1-3)的下限值设为0.550。
在另一方面，在根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统中，当f3/f4的值等于或者超过条件表达式(1-3)的上限值时，变得难以抑制在变焦时在第四透镜组中引起的球面像差和像散的变化，从而不能实现高光学性能。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(1-3)的上限值设为0.880。
通过如上所述配置，实现具有高变焦比和高光学性能的小型可变放大率光学系统是可能的。
此外，在根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统中，优选的是以下条件表达式(1-4)得以满足：
-0.050<(d3t-d3w)/fw<0.750 (1-4)
其中fw表示在广角端状态中可变放大率光学系统的整体系统焦距，d3w表示在广角端状态中从第三透镜组的最像侧上的透镜表面到第四透镜组的最物体侧上的透镜表面在光轴上的距离，并且d3t表示在远摄端状态中从第三透镜组的最像侧上的透镜表面到第四透镜组的最物体侧上的透镜表面的距离。
条件表达式(1-4)限定在从广角端状态到远摄端状态变焦时从第三透镜组的最像侧上的透镜表面到第四透镜组的最物体侧上的透镜表面在光轴上的距离的适当范围。通过满足条件表达式(1-4)，根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统能够抑制在变焦时彗差和像散的变化。
在根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统中，当(d3t-d3w)/fw的值等于或者降至低于条件表达式(1-4)的下限值时，变得难以抑制在变焦时在第三透镜组中引起的像散的变化，从而不能实现高光学性能。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(1-4)的下限值设为0.000。
在另一方面，在根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统中，当(d3t-d3w)/fw的值等于或者超过条件表达式(1-4)的上限值时，变得难以抑制在变焦时在第四透镜组中引起的彗差的变化，从而不能实现高光学性能。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(1-4)的上限值设为0.500。
此外，在根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统中，优选的是在从广角端状态到远摄端状态变焦时第一透镜组朝向物体侧移动。利用这种配置，抑制在变焦时通过第一透镜组的离轴光束距光轴的高度的变化是可能的。因此，除了第一透镜组的直径的降低，抑制在变焦时像散的变化是可能的。
此外，在根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统中，优选的是在从广角端状态到远摄端状态变焦时在第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加。利用这种配置，使得第二透镜组的放大率更大是可能的，从而在有效地实现高变焦比时，在变焦时球面像差和像散的变化能够受到抑制。
此外，在根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统中，优选的是在从广角端状态到远摄端状态变焦时在第二透镜组和第三透镜组之间的距离降低。利用这种配置，使得第三透镜组和第四透镜组的复合放大率更大是可能的，从而在有效地实现高变焦比时，在变焦时球面像差和像散的变化能够受到抑制。
此外，在根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统中，优选的是在从广角端状态到远摄端状态变焦时在第四透镜组和第五透镜组之间的距离增加。利用这种配置，使得第三透镜组和第四透镜组的复合放大率更大是可能的，从而在有效地实现高变焦比时在变焦时球面像差和像散的变化能够受到抑制。
此外，在根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统中，优选的是在从广角端状态到远摄端状态变焦时第五透镜组的位置固定。利用这种配置，改变在变焦时从第四透镜组入射在第五透镜组上的边际光射线距光轴的高度并且由此更加优良地抑制在变焦时像散的变化是可能的。
根据本申请第一实施例的光学设备包括具有上述配置的可变放大率光学系统。通过这种配置，实现具有高变焦比和高光学性能的小型光学设备是可能的。
在用于制造根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统的方法中，该可变放大率光学系统按照从物体侧的次序包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组。该方法包括以下步骤：布置第四透镜组和第五透镜组以满足下述条件表达式(1-1)和(1-2)；和，将在第一透镜组和第二透镜组之间的距离、在第二透镜组和第三透镜组之间的距离、在第三透镜组和第四透镜组之间的距离并且在第四透镜组和第五透镜组之间的距离布置为在从广角端状态到远摄端状态变焦时改变：
7.60<f5/fw<45.00 (1-1)
0.430<(d4it-d4iw)/f4<0.700 (1-2)
其中fw表示在广角端状态中可变放大率光学系统的整体系统焦距，f4表示第四透镜组的焦距，f5表示第五透镜组的焦距，d4iw表示在广角端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离，并且d4it表示在远摄端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离。
接着，根据本申请第二实施例的一种可变放大率光学系统按照从物体侧的次序包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组；其中在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在第一透镜组和第二透镜组之间的距离、在第二透镜组和第三透镜组之间的距离、在第三透镜组和第四透镜组之间的距离和在第四透镜组和第五透镜组之间的距离改变。利用这种配置，本申请的可变放大率光学系统能够实现从广角端状态到远摄端状态的变焦并且抑制与变焦相关联的畸变、像散和球面像差的分别的变化。
此外，利用第五透镜组具有正屈光力的配置，第五透镜组的可用放大率变得小于等效放大率。结果，相对地延长第一到第四透镜组的复合焦距是可能的，从而由于在制造期间引起的、在第一透镜组到第四透镜组中的透镜之间的偏心而产生的偏心彗差等的影响能够抑制为是相对小的。因此，提供具有高光学性能的可变放大率光学系统是可能的。
此外，在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，以下条件表达式(2-1)，(2-2)和(2-3)得以满足：
11.80<f5/fw<32.00 (2-1)
0.170<f4/f5<0.510 (2-2)
0.065<(d4it-d4iw)/f5<0.300 (2-3)
其中fw表示在广角端状态中可变放大率光学系统的整体系统焦距，f4表示第四透镜组的焦距，f5表示第五透镜组的焦距，d4iw表示在广角端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离，并且d4it表示在远摄端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离。
条件表达式(2-1)限定第五透镜组的焦距的适当范围。通过满足条件表达式(2-1)，本申请的可变放大率光学系统能够抑制在变焦时像散和畸变的变化。
在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，当f5/fw的值等于或者降至低于条件表达式(2-1)的下限值时，变得难以抑制在变焦时在第五透镜组中引起的像散的变化，从而不能实现高光学性能。此外，第五透镜组的透镜直径变得更大。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(2-1)的下限值设为12.00。
在另一方面，在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，当f5/fw的值等于或者超过条件表达式(2-1)的上限值时，变得难以在第五透镜组中抑制在变焦时在第一到第四透镜组中引起的像散和畸变的变化，从而不能实现高光学性能。此外，第一到第四透镜组的复合焦距变得更短并且因此由于在制造期间引起的、在第一到第四透镜组中的透镜之间的偏心产生的偏心彗差等的影响相对变得更大，从而不能实现高光学性能。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(2-1)的上限值设为28.00。
条件表达式(2-2)限定第四透镜组的焦距与第五透镜组的聚焦的比率的适当范围。通过满足条件表达式(2-2)，根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统能够抑制在变焦时像散和畸变的变化。
在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，当f4/f5的值等于或者降至低于条件表达式(2-2)的下限值时，变得难以在第五透镜组中抑制在变焦时在第四透镜组中引起的像散和畸变的变化，从而不能实现高光学性能。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(2-2)的下限值设为0.174。
在另一方面，在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，当f4/f5的值等于或者超过条件表达式(2-2)的上限值时，变得难以抑制在变焦时在第五透镜组中引起的像散的变化，从而不能实现高光学性能。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(2-2)的上限值设为0.480。
条件表达式(2-3)限定在从广角端状态到远摄端状态变焦时从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面的距离的适当范围。通过满足条件表达式(2-3)，根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统能够抑制在变焦时的像散的变化。
在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，当(d4it-d4iw)/f5的值等于或者降至低于条件表达式(2-3)的下限值时，第一到第三透镜组的复合焦距相对变得更短并且因此变得难以抑制在变焦时在第一到第三透镜组中引起的像散的变化，从而不能实现高光学性能。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(2-3)的下限值设为0.100。
在另一方面，在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，当(d4it-d4iw)/f5的值等于或者超过条件表达式(2-3)的上限值时，变得难以抑制在变焦时在第五透镜组中引起的像散的变化，从而不能实现高光学性能。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(2-3)的上限值设为0.270。
通过如上所述配置，实现具有高变焦比和高光学性能的小型可变放大率光学系统是可能的。
此外，在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，优选的是以下条件表达式(2-4)得以满足：
0.410<f3/f4<1.000 (2-4)
其中f3表示第三透镜组的焦距，并且f4表示第四透镜组的焦距。
条件表达式(2-4)限定第三透镜组的焦距与第四透镜组的聚焦的比率的适当范围。通过满足条件表达式(2-4)，根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统能够抑制在变焦时球面像差和像散的变化。
在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，当f3/f4的值等于或者降至低于条件表达式(2-4)的下限值时，变得难以抑制在变焦时在第三透镜组中引起的球面像差和像散的变化，从而不能实现高光学性能。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(2-4)的下限值设为0.550。
在另一方面，在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，当f3/f4的值等于或者超过条件表达式(2-4)的上限值时，变得难以抑制在变焦时在第四透镜组中引起的球面像差和像散的变化，从而不能实现高光学性能。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(2-4)的上限值设为0.880。
此外，在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，优选的是以下条件表达式(2-5)得以满足：
-0.050<(d3t-d3w)/fw<0.750 (2-5)
其中fw表示在广角端状态中可变放大率光学系统的整体系统焦距，d3w表示在广角端状态中从第三透镜组的最像侧上的透镜表面到第四透镜组的最物体侧上的透镜表面在光轴上的距离，并且d3t表示在远摄端状态中从第三透镜组的最像侧上的透镜表面到第四透镜组的最物体侧上的透镜表面的距离。
条件表达式(2-5)限定在从广角端状态到远摄端状态变焦时从第三透镜组的最像侧上的透镜表面到第四透镜组的最物体侧上的透镜表面在光轴上的距离的适当范围。通过满足条件表达式(2-5)，根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统能够抑制在变焦时彗差和像散的变化。
在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，当(d3t-d3w)/fw的值等于或者降至低于条件表达式(2-5)的下限值时，变得难以抑制在变焦时在第三透镜组中引起的像散的变化，从而不能实现高光学性能。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(2-5)的下限值设为0.000。
在另一方面，在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，当(d3t-d3w)/fw的值等于或者超过条件表达式(2-5)的上限值时，变得难以抑制在变焦时在第四透镜组中引起的彗差的变化，从而不能实现高光学性能。同时，为了更加可靠地实现本申请的有利效果，更加优选的是将条件表达式(2-5)的上限值设为0.500。
此外，在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，优选的是在从广角端状态到远摄端状态变焦时第一透镜组朝向物体侧移动。利用这种配置，抑制在变焦时通过第一透镜组的离轴光束距光轴的高度的变化是可能的。因此，除了第一透镜组的直径的降低，抑制在变焦时像散的变化是可能的。
此外，在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，优选的是在从广角端状态到远摄端状态变焦时在第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加。利用这种配置，使得第二透镜组的放大率更大是可能的，从而在有效地实现高变焦比时，在变焦时球面像差和像散的变化能够受到抑制。
此外，在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，优选的是在从广角端状态到远摄端状态变焦时在第二透镜组和第三透镜组之间的距离降低。利用这种配置，使得第三透镜组和第四透镜组的复合放大率更大是可能的，从而在有效地实现高变焦比时在变焦时球面像差和像散的变化能够受到抑制。
此外，在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，优选的是在从广角端状态到远摄端状态变焦时在第四透镜组和第五透镜组之间的距离增加。利用这种配置，使得第三透镜组和第四透镜组的复合放大率更大是可能的，从而在有效地实现高变焦比时在变焦时球面像差和像散的变化能够受到抑制。
此外，在根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统中，优选的是在从广角端状态到远摄端状态变焦时第五透镜组的位置固定。利用这种配置，改变在变焦时使得从第四透镜组入射在第五透镜组上的边际光射线距光轴的高度并且由此更加优良地抑制在变焦时像散的变化是可能的。
根据本申请第二实施例的光学设备包括具有上述配置的可变放大率光学系统。通过这种配置，实现具有高变焦比和高光学性能的小型光学设备是可能的。
在用于制造根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统的方法中，该可变放大率光学系统按照从物体侧的次序包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组。该方法包括以下步骤：布置第四透镜组和第五透镜组以满足下述条件表达式(2-1)，(2-2)和(2-3)；和，将在第一透镜组和第二透镜组之间的距离、在第二透镜组和第三透镜组之间的距离、在第三透镜组和第四透镜组之间的距离并且在第四透镜组和第五透镜组之间的距离布置为在从广角端状态到远摄端状态变焦时改变：
11.80<f5/fw<32.00 (2-1)
0.170<f4/f5<0.510 (2-2)
0.065<(d4it-d4iw)/f5<0.300 (2-3)
其中fw表示在广角端状态中可变放大率光学系统的整体系统焦距，f4表示第四透镜组的焦距，f5表示第五透镜组的焦距，d4iw表示在广角端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离，并且d4it表示在远摄端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离。
在下文中，将参考附图解释与根据本申请的第一和第二实施例的数值实例有关的可变放大率光学系统。
(第一实例)
图1A、1B、1C、1D和1E分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中、在第二中间焦距状态中、在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出根据本申请第一和第二实施例的第一实例的可变放大率光学系统的截面视图。
根据本实例的可变放大率光学系统由以下构件构成，按照从物体侧的次序：具有正屈光力的第一透镜组G1；具有负屈光力的第二透镜组G2；具有正屈光力的第三透镜组G3；具有正屈光力的第四透镜组G4，和具有正屈光力的第五透镜组G5。
第一透镜组G1由以下构件构成，按照从物体侧的次序，由与双凸正透镜L12胶合的、具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L11构造的胶合透镜，和具有面向物体侧的凸表面的正弯月透镜L13。
第二透镜组G2由以下构件构成，按照从物体侧的次序，具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L21、双凹负透镜L22，和由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L24胶合的双凸正透镜L23构造的胶合透镜。同时，负弯月透镜L21是其物体侧上的透镜表面形成为非球面形状的玻璃模制类型非球面透镜。
第三透镜组G3由以下构件构成，按照从物体侧的次序，由与双凸正透镜L32胶合的、具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L31构造的胶合透镜。同时，孔径光阑S置放在第三透镜组G3的物体侧上。
第四透镜组G4由以下构件构成，按照从物体侧的次序，由与双凹负透镜L42胶合的双凸正透镜L41构造的胶合透镜、由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L44胶合的双凸正透镜L43构造的胶合透镜、由与双凸正透镜L46胶合的双凹负透镜L45构造的胶合透镜，和由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L48胶合的双凸正透镜L47构造的胶合透镜。同时，负弯月透镜L48是其像侧上的透镜表面形成为非球面形状的玻璃模制类型非球面透镜。
第五透镜组G5由以下构件构成，按照从物体侧的次序，由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L52胶合的、具有面向物体侧的凹表面的正弯月透镜L51构造的胶合透镜。同时，负弯月透镜L52是其像侧上的透镜表面形成为非球面形状的玻璃模制类型非球面透镜。
利用上述配置，在根据本实例的可变放大率光学系统中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1到第四透镜组G4沿着光轴移动从而在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离、在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离、在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离和在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的距离分别地改变。
具体地，第一透镜组G1、第三透镜组G3和第四透镜组G4在变焦时朝向物体侧移动。第二透镜组G2从广角端状态到第三中间焦距状态朝向物体侧移动并且从第三中间焦距状态到远摄端状态朝向像侧移动。在变焦时第五透镜组G5沿着光轴的方向位置固定。同时，在变焦时孔径光阑S与第四透镜组G4一体地移动。
因此，在变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离降低，并且在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的距离增加。从广角端状态到第一中间焦距状态，在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离增加，从第一中间焦距状态到第二中间焦距状态，该距离降低，并且从第二中间焦距状态到远摄端状态，该距离增加。同时，在变焦时，从广角端状态到第一中间焦距状态，在孔径光阑S和第三透镜组G3之间的距离降低，从第一中间焦距状态到第二中间焦距状态，该距离增加，并且从第二中间焦距状态到远摄端状态，该距离降低。
以下表格1示出根据本实例的可变放大率光学系统的各种值。
在表格1中，f表示焦距，并且BF表示后焦距(在最像侧透镜表面和像平面I之间在光轴上的距离)。
在[表面数据]中，m表示从物体侧算起的光学表面的次序，r表示曲率半径，d表示表面间距离(从第n表面到第(n+1)表面的间隔，其中n是整数)，nd表示对于d线(波长λ＝587.6nm)的折射率并且νd表示对于d线(波长λ＝587.6nm)的阿贝数。此外，OP表示物体表面，S表示孔径光阑，并且I表示像平面。同时，曲率半径r＝∞表示平表面。关于非球面，“*”附于表面编号，并且近轴曲率半径的值在曲率半径r的列中示意。在说明中省略空气的折射率nd＝1.000000。
在[非球面数据]中，关于[表面数据]所示的非球面，在其中非球面由以下表达式呈现的情形中示出非球面系数和锥形系数：
x＝(h2/r)/[1+[1-κ(h/r)2]1/2]
+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12
其中h表示距光轴的竖直高度，x表示在距光轴该竖直高度处从非球面的顶点处的切表面到非球面沿着光轴的方向的距离(垂度)，κ表示锥形系数，A4、A6、A8、A10和A12表示分别的非球面系数，并且r表示基准球体的曲率半径(近轴曲率半径)。“E-n”，其中n是整数，表示“×10-n”，例如，“1.234E-05”表示“1.234×10-5”。2阶非球面系数A2是0，并且在说明中省略。
在[各种数据]中，FNO表示F数，ω表示半视角(单位“°”)，Y表示像高，TL表示可变放大率光学系统的全长(在于无穷远物体上聚焦时从第一表面到像平面I在光轴上的距离)，dn表示在第n表面和第(n+1)表面之间的可变间隔并且φ表示孔径光阑S的直径。同时，W表示广角端状态，M1表示第一中间焦距状态，M2表示第二中间焦距状态，M3表示第三中间焦距状态，并且T表示远摄端状态。
在[透镜组数据]中，对于每一个透镜组示出开始表面ST和焦距f。
在[用于条件表达式的值]中，示出对应于根据本实例的可变放大率光学系统中的各个条件表达式的值。
这里，注意，“mm”通常被用于长度诸如焦距f、曲率半径r的单位和用于表格1所示其它长度的单位。然而，因为成比例地放大或者减小的光学系统能够获得类似的光学性能，所以该单位并不是必要地限制为“mm”。
还在之后述及的实例的表格中以相同的方式采用表格1中的上述参考符号。
(表格1)第一实例
[表面数据]
[非球面数据]
[各种数据]
[透镜组数据]
[用于条件表达式的值]
(1-1)  f5/fw＝13.73
(1-2)  (d4iT-d4iW)/f4＝0.523
(1-3)  f3/f4＝0.638
(1-4)  (d3T-d3W)/fw＝0.358
(2-1)  f5/fw＝13.73
(2-2)  f4/f5＝0.468
(2-3)  (d4it-d4iw)/f5＝0.245
(2-4)  f3/f4＝0.638
(2-5)  (d3T-d3W)/fw＝0.358
图2A、2B和2C分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中和在第二中间焦距状态中示出在于无穷远物体上聚焦时根据本申请第一和第二实施例的第一实例的可变放大率光学系统的各种像差的曲线图。
图3A和3B分别地是在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出在于无穷远物体上聚焦时根据本申请第一和第二实施例的第一实例的可变放大率光学系统的各种像差的曲线图。
在分别的曲线图中，FNO表示F数，A表示光线的入射角，即，半视角(单位“°”)。d表示在d线(波长λ＝587.6nm)处的像差曲线，g表示在g线(波长λ＝435.8nm)处的像差曲线，并且当d和g两者都未述及时，曲线示意在d线处的像差。在示出像散的曲线图中，实线示意弧矢像平面，并且虚线示意子午像平面。附带说一句，还在之后述及的实例的曲线图中以相同的方式采用在本实例中的上述符号。
如根据分别的曲线图清楚地，根据本实例的可变放大率光学系统对于从广角端状态到远摄端状态的各种像差示出良好的校正，并且还示出高光学性能。
(第二实例)
图4A、4B、4C、4D和4E分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中、在第二中间焦距状态中、在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出根据本申请第一和第二实施例的第二实例的可变放大率光学系统的截面视图。
根据本实例的可变放大率光学系统由以下构件构成，按照从物体侧的次序：具有正屈光力的第一透镜组G1；具有负屈光力的第二透镜组G2；具有正屈光力的第三透镜组G3；具有正屈光力的第四透镜组G4，和具有正屈光力的第五透镜组G5。
第一透镜组G1由以下构件构成，按照从物体侧的次序，由与双凸正透镜L12胶合的、具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L11构造的胶合透镜，和具有面向物体侧的凸表面的正弯月透镜L13。
第二透镜组G2由以下构件构成，按照从物体侧的次序，具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L21、双凹负透镜L22，和由与双凹负透镜L24胶合的双凸正透镜L23构造的胶合透镜。同时，负弯月透镜L21是其物体侧上的透镜表面形成为非球面形状的玻璃模制类型非球面透镜。
第三透镜组G3由以下构件构成，按照从物体侧的次序，由与双凸正透镜L32胶合的、具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L31构造的胶合透镜。同时，孔径光阑S置放在第三透镜组G3的物体侧上。
第四透镜组G4由以下构件构成，按照从物体侧的次序，由与具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L42胶合的、具有面向物体侧的凸表面的正弯月透镜L41构造的胶合透镜、由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L44胶合的双凸正透镜L43构造的胶合透镜、由与双凸正透镜L46胶合的双凹负透镜L45构造的胶合透镜，和由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L48胶合的双凸正透镜L47构造的胶合透镜。同时，负弯月透镜L48是其像侧上的透镜表面形成为非球面形状的玻璃模制类型非球面透镜。
第五透镜组G5由以下构件构成，按照从物体侧的次序，由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L52胶合的、具有面向物体侧的凹表面的正弯月透镜L51构造的胶合透镜。同时，负弯月透镜L52是其像侧上的透镜表面形成为非球面形状的玻璃模制类型非球面透镜。
利用上述配置，在根据本实例的可变放大率光学系统中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1到第四透镜组G4沿着光轴移动从而在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离、在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离、在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离和在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的距离分别地改变。
具体地，第一透镜组G1、第三透镜组G3和第四透镜组G4在变焦时朝向物体侧移动。第二透镜组G2从广角端状态到第三中间焦距状态朝向物体侧移动并且从第三中间焦距状态到远摄端状态朝向像侧移动。在变焦时第五透镜组G5沿着光轴的方向位置固定。同时，在变焦时孔径光阑S与第四透镜组G4一体地朝向物体侧移动。
因此，在变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离降低，并且在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的距离增加。从广角端状态到第一中间焦距状态，在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离增加，从第一中间焦距状态到第二中间焦距状态，该距离降低，并且从第二中间焦距状态到远摄端状态，该距离增加。同时，在变焦时，从广角端状态到第一中间焦距状态，在孔径光阑S和第三透镜组G3之间的距离降低，从第一中间焦距状态到第二中间焦距状态，该距离增加，并且从第二中间焦距状态到远摄端状态，该距离降低。
以下表格2示出根据本实例的可变放大率光学系统的各种值。
(表格2)第二实例
[表面数据]
[非球面数据]
[各种数据]
[透镜组数据]
[用于条件表达式的值]
(1-1)  f5/fw＝25.25
(1-2)  (d4iT-d4iW)/f4＝0.649
(1-3)  f3/f4＝0.815
(1-4)  (d3T-d3W)/fw＝0.065
(2-1)  f5/fw＝25.25
(2-2)  f4/f5＝0.180
(2-3)  (d4it-d4iw)/f5＝0.117
(2-4)  f3/f4＝0.815
(2-5)  (d3T-d3W)/fw＝0.065
图5A、5B和5C分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中和在第二中间焦距状态中示出在于无穷远物体上聚焦时根据本申请第一和第二实施例的第二实例的可变放大率光学系统的各种像差的曲线图。
图6A和6B分别地是在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出在于无穷远物体上聚焦时根据本申请第一和第二实施例的第二实例的可变放大率光学系统的各种像差的曲线图。
如根据分别的曲线图清楚地，根据本实例的可变放大率光学系统对于从广角端状态到远摄端状态的各种像差示出良好的校正，并且还示出高光学性能。
(第三实例)
图7A、7B、7C、7D和7E分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中、在第二中间焦距状态中、在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出根据本申请第一和第二实施例的第三实例的可变放大率光学系统的截面视图。
根据本实例的可变放大率光学系统由以下构件构成，按照从物体侧的次序：具有正屈光力的第一透镜组G1；具有负屈光力的第二透镜组G2；具有正屈光力的第三透镜组G3；具有正屈光力的第四透镜组G4，和具有正屈光力的第五透镜组。
第一透镜组G1由以下构件构成，按照从物体侧的次序，由与双凸正透镜L12胶合的、具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L11构造的胶合透镜，和具有面向物体侧的凸表面的正弯月透镜L13。
第二透镜组G2由以下构件构成，按照从物体侧的次序，具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L21、双凹负透镜L22，和由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L24胶合的双凸正透镜L23构造的胶合透镜。同时，负弯月透镜L21是其物体侧上的透镜表面形成为非球面形状的玻璃模制类型非球面透镜。
第三透镜组G3由以下构件构成，按照从物体侧的次序，由与双凸正透镜L32胶合的、具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L31构造的胶合透镜。同时，孔径光阑S置放在第三透镜组G3的物体侧上。
第四透镜组G4由以下构件构成，按照从物体侧的次序，由与双凹负透镜L42胶合的双凸正透镜L41构造的胶合透镜、由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L44胶合的双凸正透镜L43构造的胶合透镜、由与双凸正透镜L46胶合的双凹负透镜L45构造的胶合透镜，和由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L48胶合的双凸正透镜L47构造的胶合透镜。同时，负弯月透镜L48是其像侧上的透镜表面形成为非球面形状的玻璃模制类型非球面透镜。
第五透镜组G5由以下构件构成，按照从物体侧的次序，由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L52胶合的、具有面向物体侧的凹表面的正弯月透镜L51构造的胶合透镜。同时，负弯月透镜L52是其像侧上的透镜表面形成为非球面形状的玻璃模制类型非球面透镜。
利用上述配置，在根据本实例的可变放大率光学系统中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1到第四透镜组G4沿着光轴移动从而在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离、在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离、在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离和在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的距离分别地改变。在变焦时第五透镜组G5沿着光轴的方向位置固定。同时，在变焦时孔径光阑S与第四透镜组G4一体地朝向物体侧移动。
具体地，在变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离降低，并且在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的距离增加。从广角端状态到第一中间焦距状态，在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离增加，从第一中间焦距状态到第二中间焦距状态，该距离降低，并且从第二中间焦距状态到远摄端状态，该距离增加。同时，在变焦时，从广角端状态到第一中间焦距状态，在孔径光阑S和第三透镜组G3之间的距离降低，从第一中间焦距状态到第二中间焦距状态，该距离增加，并且从第二中间焦距状态到远摄端状态，该距离降低。
以下表格3示出根据本实例的可变放大率光学系统的各种值。
(表格3)第三实例
[表面数据]
[非球面数据]
[各种数据]
[透镜组数据]
[条件表达式的值]
(1-1)  f5/fw＝15.93
(1-2)  (d4iT-d4iW)/f4＝0.623
(1-3)  f3/f4＝0.770
(1-4)  (d3T-d3W)/fw＝0.346
(2-1)  f5/fw＝15.93
(2-2)  f4/f5＝0.362
(2-3)  (d4it-d4iw)/f5＝0.225
(2-4)  f3/f4＝0.770
(2-5)  (d3T-d3W)/fw＝0.346
图8A、8B和8C分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中和在第二中间焦距状态中示出在于无穷远物体上聚焦时根据本申请第一和第二实施例的第三实例的可变放大率光学系统的各种像差的曲线图。
图9A和9B分别地是在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出在于无穷远物体上聚焦时根据本申请第一和第二实施例的第三实例的可变放大率光学系统的各种像差的曲线图。
如根据分别的曲线图清楚地，根据本实例的可变放大率光学系统对于从广角端状态到远摄端状态的各种像差示出良好的校正，并且还示出高光学性能。
(第四实例)
图10A、10B、10C、10D和10E分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中、在第二中间焦距状态中、在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出根据本申请第一和第二实施例的第四实例的可变放大率光学系统的截面视图。
根据本实例的可变放大率光学系统由以下构件构成，按照从物体侧的次序：具有正屈光力的第一透镜组G1；具有负屈光力的第二透镜组G2；具有正屈光力的第三透镜组G3；具有正屈光力的第四透镜组G4，和具有正屈光力的第五透镜组G5。
第一透镜组G1由以下构件构成，按照从物体侧的次序，由与双凸正透镜L12胶合的、具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L11构造的胶合透镜，和具有面向物体侧的凸表面的正弯月透镜L13。
第二透镜组G2由以下构件构成，按照从物体侧的次序，具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L21、双凹负透镜L22，和由与双凹负透镜L24胶合的双凸正透镜L23构造的胶合透镜。同时，负弯月透镜L21是其物体侧上的透镜表面形成为非球面形状的玻璃模制类型非球面透镜。
第三透镜组G3由以下构件构成，按照从物体侧的次序，由与双凸正透镜L32胶合的、具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L31构造的胶合透镜。同时，孔径光阑S置放在第三透镜组G3的物体侧上。
第四透镜组G4由以下构件构成，按照从物体侧的次序，由与具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L42胶合的、具有面向物体侧的凸表面的正弯月透镜L41构造的胶合透镜、由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L44胶合的双凸正透镜L43构造的胶合透镜、双凹负透镜L45，和由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L47胶合的双凸正透镜L46构造的胶合透镜。同时，负透镜L45是其物体侧上的透镜表面形成为非球面形状的玻璃模制类型非球面透镜，并且负弯月透镜L47是其像侧上的透镜表面形成为非球面形状的玻璃模制类型非球面透镜。
第五透镜组G5由以下构件构成，按照从物体侧的次序，由与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L52胶合的、具有面向物体侧的凹表面的正弯月透镜L51构造的胶合透镜。同时，负弯月透镜L52是其像侧上的透镜表面形成为非球面形状的玻璃模制类型非球面透镜。
利用上述配置，在根据本实例的可变放大率光学系统中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1到第四透镜组G4沿着光轴移动从而在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离、在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离、在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离和在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的距离分别地改变。
具体地，第一透镜组G1、第三透镜组G3和第四透镜组G4在变焦时朝向物体侧移动。第二透镜组G2从广角端状态到第二中间焦距状态朝向物体侧移动，并且从第二中间焦距状态到第三中间焦距状态朝向像侧移动，并且从第三中间焦距状态到远摄端状态朝向物体侧移动。在变焦时第五透镜组G5沿着光轴的方向位置固定。同时，在变焦时孔径光阑S与第四透镜组G4一体地朝向物体侧移动。
因此，在变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离降低，并且在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的距离增加。从广角端状态到第一中间焦距状态，在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离增加，从第一中间焦距状态到第二中间焦距状态，该距离降低，并且从第二中间焦距状态到远摄端状态，该距离增加。同时，在变焦时，从广角端状态到第一中间焦距状态，在孔径光阑S和第三透镜组G3之间的距离降低，从第一中间焦距状态到第二中间焦距状态，该距离增加，并且从第二中间焦距状态到远摄端状态，该距离降低。
以下表格4示出根据本实例的可变放大率光学系统的各种值。
(表格4)第四实例
[表面数据]
[非球面数据]
[各种数据]
[透镜组数据]
[用于条件表达式的值]
(1-1)  f5/fw＝12.62
(1-2)  (d4iT-d4iW)/f4＝0.628
(1-3)  f3/f4＝0.762
(1-4)  (d3T-d3W)/fw＝0.205
(2-1)  f5/fw＝12.62
(2-2)  f4/f5＝0.379
(2-3)  (d4it-d4iw)/f5＝0.238
(2-4)  f3/f4＝0.762
(2-5)  (d3T-d3W)/fw＝0.205
图11A、11B和11C分别地是在广角端状态中、在第一中间焦距状态中和在第二中间焦距状态中示出在于无穷远物体上聚焦时根据本申请第一和第二实施例的第四实例的可变放大率光学系统的各种像差的曲线图。
图12A和12B分别地是在第三中间焦距状态中和在远摄端状态中示出在于无穷远物体上聚焦时根据本申请第一和第二实施例的第四实例的可变放大率光学系统的各种像差的曲线图。
如根据分别的曲线图清楚地，根据本实例的可变放大率光学系统对于从广角端状态到远摄端状态的各种像差示出良好的校正，并且还示出高光学性能。
根据上述实例，实现具有高变焦比和高光学性能的小型可变放大率光学系统是可能的。
注意上述实例每一个都是本申请的发明的具体实例，并且本申请的发明不限于它们。能够在不降低本申请的可变放大率光学系统的光学性能时采用以下描述的内容。
虽然每一个具有五组配置的可变放大率光学系统以上示意为本申请的可变放大率光学系统的数值实例，但是本申请不限于它们并且能够配置具有其它配置(诸如六组配置、七组配置等)的可变放大率光学系统。具体地，将透镜或者透镜组添加到本申请的可变放大率光学系统的最物体侧的镜头配置是可能的，并且将透镜或者透镜组添加到本申请的可变放大率光学系统的最像侧的镜头配置也是可能的。同时，透镜组指由在变焦时可变的空气间隔分离的包括至少一个透镜的部分。
此外，在可变放大率光学系统中，透镜组的一部分、整体的单个透镜组，或者多个透镜组能够作为聚焦透镜组沿着光轴的方向移动。特别优选的是第二透镜组的至少一部分或者第三透镜组的至少一部分或者第四透镜组的至少一部分或者第五透镜组的至少一部分作为聚焦透镜组移动。聚焦透镜组能够用于自动聚焦，并且适合于由用于自动聚焦的马达诸如超声波马达驱动。
此外，在本申请的可变放大率光学系统中，任何透镜组的整体或者其一部分能够作为减振透镜组移动，以具有沿着垂直于光轴的方向的分量，或者沿着包括光轴的面内方向以旋转方式移动(摇摆)以校正由照相机振动引起的像模糊。特别地，在本申请的可变放大率光学系统中，优选的是第三透镜组的至少一部分或者第四透镜组的至少一部分或者第五透镜组的至少一部分用作减振透镜组。
此外，在本申请的可变放大率光学系统中，透镜的透镜表面可以是球面、平表面，或者非球面。当透镜表面是球面或者平表面时，透镜加工、组装和调节变得容易，并且防止由在透镜加工、组装和调节中的误差引起的光学性能的劣化是可能的，从而这是优选的。而且，即便像平面移位，呈现性能的劣化仍然是很小的，从而这是优选的。当透镜表面是非球面时，可以通过研磨过程、利用模制将玻璃材料形成为非球面形状的玻璃模制过程，或者将玻璃透镜表面上的树脂材料形成为非球面形状的复合类型过程制造非球面。透镜表面可以是衍射光学表面，并且透镜可以是梯度折射率透镜(GRIN透镜)或者塑料透镜。
此外，在本申请的可变放大率光学系统中，优选的是孔径光阑置放在第三透镜组中或者第三透镜组的附近，并且功能可以被透镜框架替代而不置放作为孔径光阑的部件。
而且，配置本申请的可变放大率光学系统的透镜的透镜表面可以利用在宽的波长范围中具有高透射率的防反射涂层涂覆。利用这种设计，减小耀斑以及幻像并且获得带有高对比度的高光学性能是可行的。
接着，将参考图13解释配备有根据本申请第一和第二实施例的可变放大率光学系统的照相机。
图13是示出配备有根据本申请第一和第二实施例的可变放大率光学系统的照相机的配置的截面视图。
如在图13中所示，照相机1是配备有根据第一实例的可变放大率光学系统作为成像镜头2的、所谓无反射镜的镜头可互换式的照相机。
在照相机1中，从未示意的物体(所要成像的物体)发射的光由成像镜头2收集，并且通过未示意的OLPF(光学低通滤波器)在成像部分3的成像平面上形成所要成像的物体的像。所要成像的物体的像被设置在成像部分3中的光电转换元件光电转换以形成物体图像。这个物体图像显示在设置在照相机1上的EVF(电子取景器)4上。因此，拍摄者能够通过EVF4观察物象。
当拍摄者按下未示意的释放按钮时，通过成像部分3形成的物体图像存储在未示意的存储器中。因此，拍摄者能够利用照相机1拍摄所要成像的物体的图片。
作为成像镜头2安装在照相机1上的、根据第一实施例的可变放大率光学系统是具有高变焦比和高光学性能的小型可变放大率光学系统。相应地，照相机1能够在设置有高变焦比时实现小型化和高光学性能。附带说一句，即便照相机被构成使得根据第二到第四实例的可变放大率光学系统作为成像镜头2安装在照相机上，仍然能够获得与照相机1相同的效果。而且，即使在其中根据如所描述的每一个实例的可变放大率光学系统安装在单反式照相机上的情形中，仍然获得了与以上照相机1相同的效果，该单反式照相机设置有快速复原反光镜并且其中通过取景器光学系统观察所要成像的物体。
接着，参考图14描述用于制造根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统的方法的概要。
在用于制造根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统的方法中，如在图14中所示，该可变放大率光学系统按照从物体侧的次序包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；和第五透镜组。该方法包括以下步骤S11和S12：
步骤S11：布置第四透镜组和第五透镜组以满足以下条件表达式(1-1)和(1-2)并且按照从物体侧的次序在镜筒中置放分别的透镜组：
7.60<f5/fw<45.00 (1-1)
0.430<(d4it-d4iw)/f4<0.700 (1-2)
其中fw表示在广角端状态中可变放大率光学系统的整体系统焦距，f4表示第四透镜组的焦距，f5表示第五透镜组的焦距，d4iw表示在广角端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离，并且d4it表示在远摄端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离。
步骤S12：通过例如在镜筒处设置已知的移动机构，将在第一透镜组和第二透镜组之间的距离、在第二透镜组和第三透镜组之间的距离、在第三透镜组和第四透镜组之间的距离和在第四透镜组和第五透镜组之间的距离构造为在从广角端状态到远摄端状态变焦时改变。
因此，用于制造根据本申请第一实施例的可变放大率光学系统的方法能够制造具有高变焦比和高光学性能的小型可变放大率光学系统。
最后，参考图15描述用于制造根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统的方法的概要。
在用于制造根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统的方法中，如在图15中所示，该可变放大率光学系统按照从物体侧的次序包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；和第五透镜组。该方法包括以下步骤S21和S22：
步骤S11：布置第四透镜组和第五透镜组以满足下述条件表达式(2-1)、(2-2)和(2-3)并且按照从物体侧的次序在镜筒中置放第一到第五透镜组：
11.80<f5/fw<32.00 (2-1)
0.170<f4/f5<0.510 (2-2)
0.065<(d4it-d4iw)/f5<0.300 (2-3)
其中fw表示在广角端状态中可变放大率光学系统的整体系统焦距，f4表示第四透镜组的焦距，f5表示第五透镜组的焦距，d4iw表示在广角端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离，并且d4it表示在远摄端状态中从第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离。
步骤S22：通过例如在镜筒处设置已知的移动机构，将在第一透镜组和第二透镜组之间的距离、在第二透镜组和第三透镜组之间的距离、在第三透镜组和第四透镜组之间的距离和在第四透镜组和第五透镜组之间的距离布置为在从广角端状态到远摄端状态变焦时改变。
因此，用于制造根据本申请第二实施例的可变放大率光学系统的方法能够制造具有高变焦比和高光学性能的小型可变放大率光学系统。

Claims (18)

1.一种可变放大率光学系统，按照从物体侧的次序包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组；
在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离、在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离、在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离和在所述第四透镜组和所述第五透镜组之间的距离改变；
以下条件表达式得以满足：
7.60<f5/fw<45.00
0.430<(d4it-d4iw)/f4<0.700
其中fw表示在广角端状态中所述可变放大率光学系统的整体系统焦距，f4表示所述第四透镜组的焦距，f5表示所述第五透镜组的焦距，d4iw表示在广角端状态中从所述第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离，并且d4it表示在远摄端状态中从所述第四透镜组的最像侧上的透镜表面到所述像平面在光轴上的距离。
2.根据权利要求1所述的可变放大率光学系统，其中，以下条件表达式得以满足：
0.410<f3/f4<1.000
其中f3表示所述第三透镜组的焦距，并且f4表示所述第四透镜组的焦距。
3.根据权利要求1所述的可变放大率光学系统，其中，以下条件表达式得以满足：
-0.050<(d3t-d3w)/fw<0.750
其中fw表示在广角端状态中所述可变放大率光学系统的整体系统焦距，d3w表示在广角端状态中从所述第三透镜组的最像侧上的透镜表面到所述第四透镜组的最物体侧上的透镜表面在光轴上的距离，并且d3t表示在远摄端状态中从所述第三透镜组的最像侧上的透镜表面到所述第四透镜组的最物体侧上的透镜表面的距离。
4.根据权利要求1所述的可变放大率光学系统，其中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时所述第一透镜组朝向物体侧移动。
5.根据权利要求1所述的可变放大率光学系统，其中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离增加。
6.根据权利要求1所述的可变放大率光学系统，其中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离降低。
7.根据权利要求1所述的可变放大率光学系统，其中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在所述第四透镜组和所述第五透镜组之间的距离增加。
8.根据权利要求1所述的可变放大率光学系统，其中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，所述第五透镜组位置固定。
9.根据权利要求1所述的可变放大率光学系统，其中，以下条件表达式得以满足：
11.80<f5/fw<32.00
其中fw表示在广角端状态中所述可变放大率光学系统的整体系统焦距，并且f5表示所述第五透镜组的焦距。
10.根据权利要求1所述的可变放大率光学系统，其中，以下条件表达式得以满足：
0.170<f4/f5<0.510
其中f4表示所述第四透镜组的焦距，并且f5表示所述第五透镜组的焦距。
11.根据权利要求1所述的可变放大率光学系统，其中，以下条件表达式得以满足：
0.065<(d4it-d4iw)/f5<0.300
其中f5表示所述第五透镜组的焦距，d4iw表示在广角端状态中从所述第四透镜组的最像侧上的透镜表面到所述像平面在光轴上的距离，并且d4it表示在远摄端状态中从所述第四透镜组的最像侧上的透镜表面到所述像平面在光轴上的距离。
12.一种光学设备，包括根据权利要求1所述的可变放大率光学系统。
13.一种可变放大率光学系统，按照从物体侧的次序包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组；
在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离、在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离、在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离和在所述第四透镜组和所述第五透镜组之间的距离改变；
以下条件表达式得以满足：
11.80<f5/fw<32.00
0.170<f4/f5<0.510
0.065<(d4it-d4iw)/f5<0.300
其中fw表示在广角端状态中所述可变放大率光学系统的整体系统焦距，f4表示所述第四透镜组的焦距，f5表示所述第五透镜组的焦距，d4iw表示在广角端状态中从所述第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离，并且d4it表示在远摄端状态中从所述第四透镜组的最像侧上的透镜表面到所述像平面在光轴上的距离。
14.根据权利要求13所述的可变放大率光学系统，其中，以下条件表达式得以满足：
0.410<f3/f4<1.000
其中f3表示所述第三透镜组的焦距，并且f4表示所述第四透镜组的焦距。
15.根据权利要求13所述的可变放大率光学系统，其中，以下条件表达式得以满足：
-0.050<(d3t-d3w)/fw<0.750
其中fw表示在广角端状态中所述可变放大率光学系统的整体系统焦距，d3w表示在广角端状态中从所述第三透镜组的最像侧上的透镜表面到所述第四透镜组的最物体侧上的透镜表面在光轴上的距离，并且d3t表示在远摄端状态中从所述第三透镜组的最像侧上的透镜表面到所述第四透镜组的最物体侧上的透镜表面的距离。
16.一种光学设备，包括根据权利要求13所述的可变放大率光学系统。
17.一种用于制造可变放大率光学系统的方法，所述可变放大率光学系统按照从物体侧的次序包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组；所述方法包括以下步骤：
布置所述第四透镜组和所述第五透镜组以满足下述条件表达式；和
将在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离、在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离、在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离和在所述第四透镜组和所述第五透镜组之间的距离布置为在从广角端状态到远摄端状态变焦时改变：
7.60<f5/fw<45.00
0.430<(d4it-d4iw)/f4<0.700
其中fw表示在广角端状态中所述可变放大率光学系统的整体系统焦距，f4表示所述第四透镜组的焦距，f5表示所述第五透镜组的焦距，d4iw表示在广角端状态中从所述第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离，并且d4it表示在远摄端状态中从所述第四透镜组的最像侧上的透镜表面到所述像平面在光轴上的距离。
18.一种用于制造可变放大率光学系统的方法，所述可变放大率光学系统按照从物体侧的次序包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组；所述方法包括以下步骤：
布置所述第四透镜组和所述第五透镜组以满足下述条件表达式；和
将在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离、在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离、在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离和在所述第四透镜组和所述第五透镜组之间的距离布置为在从广角端状态到远摄端状态变焦时改变：
11.80<f5/fw<32.00
0.170<f4/f5<0.510
0.065<(d4it-d4iw)/f5<0.300
其中fw表示在广角端状态中所述可变放大率光学系统的整体系统焦距，f4表示所述第四透镜组的焦距，f5表示所述第五透镜组的焦距，d4iw表示在广角端状态中从所述第四透镜组的最像侧上的透镜表面到像平面在光轴上的距离，并且d4it表示在远摄端状态中从所述第四透镜组的最像侧上的透镜表面到所述像平面在光轴上的距离。
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