CN105452929B

CN105452929B - 变倍光学系统、光学装置和用于制造变倍光学系统的方法

Info

Publication number: CN105452929B
Application number: CN201480042932.0A
Authority: CN
Inventors: 町田幸介
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2018-11-09
Anticipated expiration: 2034-07-23
Also published as: US20200278521A1; WO2015016112A1; US10670848B2; CN105452929A; US20160231545A1

Abstract

一种变倍光学系统，其中：按照从物体顺序地，该系统包括，具有正光焦度的第一透镜组(G1)、具有负光焦度的第二透镜组(G2)、具有正光焦度的第三透镜组(G3)、第四透镜组(G4)，和后继透镜组(GR)；变倍导致在第一透镜组(G1)和第二透镜组(G2)之间、在第二透镜组(G2)和第三透镜组(G3)之间、在第三透镜组(G3)和第四透镜组(G4)之间、和在第四透镜组(G4)和后继透镜组(GR)之间的间隔改变；聚焦引起第三透镜组(G3)沿着光轴移动；并且规定的条件得以满足。由此能够提供一种变倍光学系统、一种光学装置、和一种用于制造该变倍光学系统的方法，其中，通过减小聚焦透镜组的尺寸和重量，在不增加镜筒的尺寸的情况下实现了高速无声的AF操作，并且有利地抑制了在从广角端状态到远摄端状态的变倍期间像差的变化和在从无穷远物体到近距离物体的聚焦期间像差的变化。

Description

变倍光学系统、光学装置和用于制造变倍光学系统的方法

技术领域

本发明涉及一种变倍光学系统、一种光学装置，和一种用于生产该变倍光学系统的方法。

背景技术

传统上，已经提出了由于IF、即内部聚焦系统的引入而使其聚焦透镜组更轻并且适合于照相机、电子静态照相机、摄影机等的变倍光学系统(例如见以下给出的专利文献1和2)。

现有技术参考文献

专利文献

专利文献1：日本专利No.4876509

专利文献2：日本专利申请公开公报No.2010-237453

发明内容

本发明所要解决的问题

然而，在如上所述的传统变倍光学系统中，存在以下问题，即，为了在AF、即自动聚焦时实现充分的安静，仅仅在并不足够的程度上使得聚焦透镜组是轻的。另外地，因为聚焦透镜组在重量上是沉重的，所以高速自动聚焦要求更大的马达或者致动器，并且相应地导致镜筒更大。

鉴于上述问题而作出本发明。本发明的目的在于提供变倍光学系统，该变倍光学系统使得能够通过缩小聚焦透镜组并且使得聚焦透镜组更轻而在不增加镜筒的尺寸的情况下实现高速自动聚焦(AF)和在自动聚焦时的充分的安静，并且能够成功地抑制在从广角端状态到远摄端状态变焦时像差的变化，并且还能够成功地抑制在从无穷远距离物体到近距离物体聚焦时像差的变化；并且还提供光学设备；以及用于制造该变倍光学系统的方法。

用于解决所述问题的手段

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供变倍光学系统，按照从物侧的次序，包括：

具有正光焦度的第一透镜组；

具有负光焦度的第二透镜组；

具有正光焦度的第三透镜组；

第四透镜组；以及

包括至少一个透镜组的后继透镜组；

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改变，在第二透镜组和第三透镜组之间的距离改变，在第三透镜组和第四透镜组之间的距离改变，在第四透镜组和后继透镜组之间的距离改变，并且当后继透镜组包括多个透镜组时，在该多个透镜组之间的每个距离改变；

在从无穷远距离物体到近距离物体聚焦时，第三透镜组沿着光轴移动，并且

以下条件表达式得以满足：

0.60<f3/f4<1.30

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。

此外，为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供变倍光学系统，沿着光轴按照从物侧的次序，包括：具有正光焦度的第一透镜组；具有负光焦度的第二透镜组；具有正光焦度的第三透镜组；具有负光焦度的第四透镜组；和具有正光焦度的第五透镜组；并且

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改变，在第二透镜组和第三透镜组之间的距离改变，在第三透镜组和第四透镜组之间的距离改变，在第四透镜组和第五透镜组之间的距离改变，并且第一透镜组向物侧移动；

在从无穷远到近距离物体聚焦时，第三透镜组移动，并且

以下条件表达式得以满足：

0.23<f3/ft<0.35

2.60<(-f3)/f2<3.60

其中f2表示第二透镜组的焦距；f3表示第三透镜组的焦距；并且ft表示整个系统的焦距。

根据本发明，提供包括上述变倍光学系统中的任一个的光学设备。

此外，提供用于制造根据本发明第一方面的变倍光学系统的方法，按照从物侧的次序，该光学系统包括：具有正光焦度的第一透镜组；具有负光焦度的第二透镜组；具有正光焦度的第三透镜组；第四透镜组；和包括至少一个透镜组的后继透镜组；该方法包括以下步骤：

置放透镜组，使得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改变，在第二透镜组和第三透镜组之间的距离改变，在第三透镜组和第四透镜组之间的距离改变，在第四透镜组和后继透镜组之间的距离改变，并且当后继透镜组包括多个透镜组时，在该多个透镜组之间的每个距离改变；

置放第三透镜组以致在从无穷远到近距离物体聚焦时沿着光轴移动；并且

置放透镜组使得以下条件表达式得以满足：

0.60<f3/f4<1.30

此外，提供用于制造根据本发明第二方面的变倍光学系统的方法，沿着光轴按照从物侧的次序，该光学系统包括：具有正光焦度的第一透镜组；具有负光焦度的第二透镜组；具有正光焦度的第三透镜组；具有负光焦度的第四透镜组；和具有正光焦度的第五透镜组；该方法包括以下步骤：

配置透镜组，使得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改变，在第二透镜组和第三透镜组之间的距离改变，在第三透镜组和第四透镜组之间的距离改变，在第四透镜组和第五透镜组之间的距离改变，并且第一透镜组朝向物侧移动；

配置第三透镜组，以致在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时移动；并且

构造该变倍光学系统以致满足以下条件表达式：

0.23<f3/ft<0.35

2.60<(-f3)/f2<3.60

其中f2表示第二透镜组的焦距；f3表示第三透镜组的焦距；并且ft表示在远摄端状态下整个系统的焦距。

本发明的效果

根据本发明，能够提供如下变倍光学系统，该变倍光学系统使得能够通过缩小聚焦透镜组并且使其更轻而在不增加镜筒的尺寸的情况下实现高速自动聚焦和在自动聚焦时的充分的安静，并且还使得能够良好地抑制在从广角端状态到远摄端状态变焦时的像差，并且良好地抑制在从无穷远距离物体到近距离物体聚焦时的像差。也能够提供光学设备和用于制造该变倍光学系统的方法。

附图简要说明

图1是示出根据第一实例的变倍光学系统的透镜布置的横截面视图；

图2A、2B和2C是示出在无穷远上聚焦时根据第一实例的变倍光学系统的各种像差的曲线图，其中，分别地，图2A示出广角端状态，图2B示出中间焦距状态，并且图2C示出远摄端状态；

图3A、3B和3C是示出在近距离物体上聚焦时根据第一实例的变倍光学系统的各种像差的曲线图，其中，分别地，图3A示出广角端状态，图3B示出中间焦距状态，并且图3C示出远摄端状态；

图4是示出根据第二实例的变倍光学系统的透镜布置的横截面视图；

图5A、5B和5C是示出在无穷远上聚焦时根据第二实例的变倍光学系统的各种像差的曲线图，其中，分别地，图5A示出广角端状态，图5B示出中间焦距状态，并且图5C示出远摄端状态；

图6A、6B和6C是示出在近距离物体上聚焦时根据第二实例的变倍光学系统的各种像差的曲线图，其中，分别地，图6A示出广角端状态，图6B示出中间焦距状态，并且图6C示出远摄端状态；

图7是示出根据本申请的第三实例的变倍光学系统的透镜布置的视图；

图8A、8B和8C是分别地示出在无穷远上聚焦时在广角端状态下、在中间焦距状态下、和在远摄端状态下根据第三实例的变倍光学系统的各种像差的曲线图；

图9A、9B和9C是分别地示出在近距离物体上聚焦时在广角端状态下、在中间焦距状态下、和在远摄端状态下根据第三实例的变倍光学系统的各种像差的曲线图；

图10是示出根据本申请的第四实例的变倍光学系统的透镜布置的视图；

图11A、11B和11C是分别地示出在无穷远上聚焦时在广角端状态下、在中间焦距状态下、和在远摄端状态下根据第四实例的变倍光学系统的各种像差的曲线图；

图12A、12B和12C是分别地示出在近距离物体上聚焦时在广角端状态下、在中间焦距状态下、和在远摄端状态下根据第四实例的变倍光学系统的各种像差的曲线图；

图13是示出根据本申请的第五实例的变倍光学系统的透镜布置的视图；

图14A、14B和14C是分别地示出在无穷远上聚焦时在广角端状态下、在中间焦距状态下、和在远摄端状态下根据第五实例的变倍光学系统的各种像差的曲线图；

图15A、15B和15C是分别地示出在近距离物体上聚焦时在广角端状态下、在中间焦距状态下、和在远摄端状态下根据第五实例的变倍光学系统的各种像差的曲线图；

图16是示出配备有上述变倍光学系统的照相机的配置的横截面视图；

图17是示意地示出用于制造上述变倍光学系统的方法的流程图；

图18是示意地示出用于制造上述变倍光学系统的方法的流程图。

具体实施方式

(第一实施例)

以下参考于此所附的绘图描述本发明的优选实施例。如图1所示，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统ZL，按照从物侧的次序，包括：具有正光焦度的第一透镜组G1；具有负光焦度的第二透镜组G2；具有正光焦度的第三透镜组G3；具有正光焦度的第四透镜组G4；和包括至少一个透镜组的后继透镜组GR。在该变倍光学系统ZL中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离改变，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离改变，在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离改变，并且在第四透镜组G4和后继透镜组GR之间的距离改变，并且还当后继透镜组GR包括多个透镜组时，在该多个透镜组之间的每个距离改变。结果，在变焦时能够进行良好的像差校正。

构造变倍光学系统ZL使得，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，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之间的距离减少，在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离增加，并且在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的距离增加，使得能够确保预定的变倍比。此外，以如此方式构造变倍光学系统ZL，使得在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1向着物体的方向移动，结果能够缩短在广角端状态下的镜头全长(total lens length)并且能够减小第一透镜组的有效孔径，由此实现缩小的变倍光学系统ZL。

构造变倍光学系统ZL，使得在从无穷远距离物体到近距离物体聚焦时，第三透镜组G3沿着光轴移动。利用这种构造，能够抑制在聚焦期间像尺寸的改变，并且能够令人满意地抑制像差诸如球面像差的变化。在下文中，第三透镜组G3还被称作“聚焦透镜组”。

理想的是，变倍光学系统ZL满足以下条件表达式(1)：

0.60<f3/f4<1.30 (1)

其中f3表示第三透镜组G3的焦距，并且f4表示第四透镜组G4的焦距。

条件表达式(1)限定第三透镜组G3的焦距相对于第四透镜组G4的焦距的范围，该范围适合于抑制在从无穷远距离物体到近距离物体聚焦时像差的变化并且还适合于良好地校正各种像差。当f3/f4的值等于或者超过条件表达式(1)的上限值时，第四透镜组G4在光焦度方面变得更大，并且结果难以对于包括球面像差的各种像差进行校正。而且，第三透镜组G3在光焦度方面变得更小，并且在从无穷远距离物体到近距离物体聚焦时，第三透镜组G3更大量地移动，这导致镜头的全长(total length of the lens)的尺寸增加。注意通过将条件表达式(1)的上限值设定为1.10，能够进一步确保本申请的有利效果。在另一方面，当f3/f4的值等于或者降至低于条件表达式(1)的下限值时，第三透镜组G3在光焦度方面变得更大，并且在从无穷远距离物体到近距离物体聚焦时像差的变化变得更大。注意通过将条件表达式(1)的下限值设定为0.80，能够进一步确保本申请的有利效果。

在变倍光学系统ZL中，理想的是，作为聚焦透镜组的第三透镜组G3仅仅由具有正光焦度的单个正透镜或者单个胶合透镜构成。利用这种配置，能够在不增加镜筒的尺寸的情况下使得聚焦透镜组更轻并且实现高速自动聚焦(AF)和在自动聚焦(AF)时充分的安静。

在变倍光学系统ZL中，理想的是，作为聚焦透镜组的第三透镜组G3以非球面作为最物侧表面。在此情况下，更加理想地，将非球面形成为如此形状，使得随着距光轴的距离增加，正光焦度减弱。利用这种配置，能够实现使得聚焦透镜组的重量更轻和抑制在从无穷远距离物体到近距离物体聚焦时像差的变化这两者，由此在不增加镜筒的尺寸的情况下实现高速自动聚焦和在自动聚焦时充分的安静。

理想的是，变倍光学系统ZL满足以下条件表达式(2)：

0.11<(-f2)/f1<0.19 (2)

其中f2表示第二透镜组G2的焦距，并且f1表示第一透镜组G1的焦距。

条件表达式(2)限定第二透镜组G2的焦距相对于第一透镜组G1的焦距的范围，该范围适合于确保足够的变倍比并且实现良好的光学特性。当(-f2)/f1的值等于或者超过条件表达式(2)的上限值时，这不是优选的，因为第一透镜组G1在光焦度方面变得更强并且在远摄端处的球面像差显著地劣化。而且，在广角端处的横向色差显著地劣化。注意通过将条件表达式(2)的上限值设定为0.16，能够进一步确保本申请的有利效果。另一方面，当(-f2)/f1的值等于或者降至低于条件表达式(2)的下限值时，第二透镜组G2在光焦度方面变得更强，使得难以进行在广角端处的离轴(off-axis)像差的校正、特别是场曲(curvatureof field)和像散的校正。注意通过将条件表达式(2)的下限值设定为0.14，能够进一步确保本申请的有利效果。

同样理想的是，变倍光学系统ZL满足以下条件表达式(3)：

3.00<f1/fw<6.00 (3)

其中f1表示第一透镜组G1的焦距，并且fw表示在广角端状态下整个系统的焦距。

条件表达式(3)限定在广角端状态下第一透镜组G1的焦距相对于变倍光学系统ZL的焦距的适当范围。通过满足条件表达式(3)，该光学系统能够实现缩小镜头全长和良好地校正场曲、畸变和球面像差这两者。当f1/fw的值等于或者降至低于条件表达式(3)的下限时，第一透镜组G1在光焦度方面变得更大，并且结果难以进行包括球面像差的各种像差的校正。注意通过将条件表达式(3)的下限值设定为4.00，能够进一步确保本申请的有利效果。另一方面，当f1/fw的值等于或者超过条件表达式(3)的上限值时，第一透镜组G1在光焦度方面变得更小，并且结果难以缩小镜头全长。注意通过将条件表达式(3)的上限值设定为5.00，能够进一步确保本申请的有利效果。

同样理想的是，变倍光学系统ZL具有用于以如此方式校正由照相机抖动等引起的成像位置的位移的透镜组，使得后继透镜组GR的至少一部分移动以致具有在与光轴垂直的方向上的分量。利用这种配置，能够有效地校正由于照相机抖动等引起的成像位置的位移。

(第二实施例)

根据本申请的第二实施例的变倍光学系统，沿着光轴按照从物侧的次序，包括：具有正光焦度的第一透镜组；具有负光焦度的第二透镜组；具有正光焦度的第三透镜组；具有负光焦度的第四透镜组；和具有正光焦度的第五透镜组，并且该光学系统具有如此构造，使得在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组向物侧移动，在第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，在第二透镜组和第三透镜组之间的距离减少，并且在第三透镜组和第四透镜组之间的距离改变，在第四透镜组和第五透镜组之间的距离改变，并且在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时，第三透镜组移动。

本申请的变倍光学系统具有五个透镜组，并且在从广角端状态到远摄端状态变焦时，能够以如此方式进行在变焦时的像差的良好校正，使得在透镜组之间的每个距离改变。而且，能够以如此方式确保约4倍或者更多的变倍比，使得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并且在第二透镜组和第三透镜组之间的距离减少。而且，也能够以如此方式缩短在广角端状态下的镜头全长并且减小第一透镜组的有效孔径，使得在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组向物侧移动，结果能够缩小变倍光学系统。

当第三透镜组的焦距由f3表示并且在远摄端状态下整个系统的焦距由ft表示时，构造本申请的变倍光学系统，以致满足以下条件表达式(4)：

0.23<f3/ft<0.35 (4)

条件表达式(4)限定第三透镜组的焦距相对于在远摄端状态下变倍光学系统的焦距的适当范围，以控制变倍光学系统的尺寸并且抑制在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时像差的变化。

当f3/ft的值等于或者超过条件表达式(4)的上限值时，第三透镜组在光焦度方面变得更小，并且为了从广角端状态到远摄端状态变焦和从无穷远距离物点到近距离物点聚焦，移动的第三透镜组的移动量增加，并且结果该光学系统不期望地变得更大。而且，当f3/ft的值等于或者超过条件表达式(4)的上限值时，因为为了从无穷远距离物体到近距离物点聚焦，移动的第三透镜组的移动量增加，所以在远摄端状态下在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时，包括球面像差的各种像差的变化增加。注意通过将条件表达式(4)的上限值设定为0.32，能够进一步确保本申请的有利效果。而且，注意通过将条件表达式(4)的上限值设定为0.31，能够更进一步地确保本申请的有利效果。

另一方面，当f3/ft的值等于或者降至低于条件表达式(4)的下限值时，第三透镜组G3在光焦度方面变得更大，并且在远摄端状态下在从无穷远距离物体到近距离物体聚焦时，球面像差的变化增加。注意通过将条件表达式(4)的下限值设定为0.26，能够进一步确保本申请的有利效果。而且，注意通过将条件表达式(4)的下限值设定为0.27，能够更进一步地确保本申请的有利效果。

当第二透镜组的焦距由f2表示并且第三透镜组的焦距由f3表示时，构造本申请的变倍光学系统以满足以下条件表达式(5)：

2.60<(-f3)/f2<3.60 (5)

条件表达式(5)限定第三透镜组的焦距相对于第二透镜组的焦距的适当范围，该范围适合于抑制在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时像差的变化并且适合于良好地校正各种像差。

当(-f3)/f2的值等于或者超过条件表达式(5)的上限值时，第二透镜组在光焦度方面变得更大，并且结果难以进行包括球面像差的各种像差的校正。而且，第三透镜组更大量地移动，这导致镜头全长的扩大。注意通过将条件表达式(5)的上限值设定为3.40，能够进一步确保本申请的有利效果。而且，注意通过将条件表达式(5)的上限值设定为3.20，能够更进一步地确保本申请的有利效果。

另一方面，当(-f3)/f2的值等于或者降至低于条件表达式(5)的下限值时，第三透镜组在光焦度方面变得更大，并且在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时，像差的变化变得更大。注意通过将条件表达式(5)的下限值设定为2.80，能够进一步确保本申请的有利效果。而且，注意通过将条件表达式(5)的下限值设定为2.90，能够更进一步地确保本申请的有利效果。

利用上述配置，提供了缩小的和重量轻的聚焦透镜组，并且能够使得本申请在不增加镜筒的尺寸的情况下实现高速和充分安静的自动聚焦。另外地，利用上述配置，能够实现一种成功地抑制在从广角端状态到远摄端状态变焦时像差的变化和在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时像差的变化的变倍光学系统。

在根据本申请的变倍光学系统中，理想的是，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第四透镜组和第五透镜组朝向物侧移动，在第三透镜组和第四透镜组之间的距离增加，并且在第四透镜组和第五透镜组之间的距离减少。

利用上述配置，能够进一步确保在从广角端状态到远摄端状态变焦时像差的校正、在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时像差的变化的抑制、和约4倍或者更多的变倍比。

在根据本申请的变倍光学系统中，理想的是，第三透镜组包括胶合透镜，沿着光轴按照从物侧的次序，该胶合透镜由双凸正透镜和具有面对物侧的凹形表面的负弯月形透镜构成。

利用上述配置，使得聚焦透镜组轻得多。能够在不增加镜筒尺寸的情况下实现更高速并且更加安静的自动聚焦。另外地，因为第三透镜组是胶合透镜，所以能够成功地校正在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时色差的变化。

当负弯月形透镜的折射率由nN表示并且双凸正透镜的折射率由nP表示时，本申请的变倍光学系统理想地满足以下条件表达式(6)：

0.15<nN-nP<0.45 (6)

条件表达式(6)限定在形成第三透镜组的胶合透镜的双凸正透镜和负弯月形透镜之间的折射率的差异，该差异适合于抑制在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时像差的变化。

当nN-nP的值等于或者超过条件表达式(6)的上限值时，胶合表面对于球面像差的校正变得过大。结果，在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时球面像差的变化变大，使得变得难以校正像差。注意通过将条件表达式(6)的上限值设定为0.38，能够进一步确保本申请的有利效果。而且，注意通过将条件表达式(6)的上限值设定为0.35，能够更进一步地确保本申请的有利效果。

另一方面，当nN-nP的值等于或者降至低于条件表达式(6)的下限值时，胶合透镜的胶合表面对于球面像差的校正变得不足。结果，在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时球面像差的变化变大，使得变得难以校正像差。注意通过将条件表达式(6)的下限值设定为0.22，能够进一步确保本申请的有利效果。而且，注意通过将条件表达式(6)的下限值设定为0.23，能够更进一步地确保本申请的有利效果。

当双凸正透镜的阿贝数由νP表示并且负弯月形透镜的阿贝数由νN表示时，本申请的变倍光学系统理想地满足以下条件表达式(7)：

25.00<νP-νN<45.00 (7)

条件表达式(7)限定在形成第三透镜组的胶合透镜的双凸正透镜和负弯月形透镜之间的阿贝数的差异，以利用第三透镜组实现良好的色差校正。

当νP-νN的值等于或者超过条件表达式(7)的上限值时，第三透镜组对于色差的校正变得过大。结果，在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时色差的变化变得过大。注意通过将条件表达式(7)的上限值设定为40.00，能够进一步确保本申请的有利效果。而且，注意通过将条件表达式(7)的上限值设定为36.00，能够更进一步地确保本申请的有利效果。

另一方面，当νP-νN的值等于或者降至低于条件表达式(7)的下限值时，第三透镜组对于色差的校正变得不足。结果，在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时色差的变化变得过大。注意通过将条件表达式(7)的下限值设定为30.00，能够进一步确保本申请的有利效果。而且，注意通过将条件表达式(7)的下限值设定为32.00，能够更进一步地确保本申请的有利效果。

当第一透镜组的焦距由f1表示并且在广角端状态下整个系统的焦距由fw表示时，本申请的变倍光学系统理想地满足以下条件表达式(8)：

3.50<f1/fw<5.30 (8)

条件表达式(8)限定第一透镜组相对于在广角端状态下整个系统的焦距的适当焦距。通过满足条件表达式(8)，该光学系统能够实现缩小镜头全长和良好地校正场曲、畸变和球面像差这两者。

当f1/fw的值等于或者降至低于条件表达式(8)的下限时，第一透镜组在光焦度方面变得更大，并且结果难以进行包括球面像差的各种像差的校正。注意通过将条件表达式(8)的下限值设定为3.90，能够进一步确保本申请的有利效果。而且，注意通过将条件表达式(8)的下限值设定为4.20，能够更进一步地确保本申请的有利效果。

另一方面，当f1/fw的值等于或者超过条件表达式(8)的上限值时，第一透镜组在光焦度方面变得更小，并且结果难以缩小镜头全长。注意通过将条件表达式(8)的上限值设定为4.90，能够进一步确保本申请的有利效果。而且，注意通过将条件表达式(8)的上限值设定为4.70，能够更进一步地确保本申请的有利效果。

根据本申请的变倍光学系统能够被构造，使得在广角端状态下第四透镜组和第五透镜组是基本无焦的，并且还能够被构造为具有如此结构，使得在透镜组之间的距离改变，以致在从广角端到远摄端变焦时减少，从而在从广角端到远摄端的范围内进行好得多的、各种像差的校正。当第四透镜组的焦距由f4表示并且第五透镜组的焦距由f5表示时，本申请的变倍光学系统理想地满足以下条件表达式(9)：

2.00<(-f4)/f5<4.00 (9)

条件表达式(9)限定在第四透镜组的焦距和第五透镜组的焦距之间的适当比率。通过满足条件表达式(9)，根据本申请的变倍光学系统能够实现场曲、畸变和球面像差的良好校正。

当(-f4)/f5的值等于或者降至低于条件表达式(9)的下限时，相对于第五透镜组的光焦度，第四透镜组的光焦度变大，变得难以校正各种像差诸如球面像差。注意通过将条件表达式(9)的下限值设定为2.50，能够进一步确保本申请的有利效果。而且，注意通过将条件表达式(9)的下限值设定为2.70，能够更进一步地确保本申请的有利效果。

另一方面，当(-f4)/f5的值等于或者超过条件表达式(9)的上限值时，相对于第五透镜组的光焦度，第四透镜组的光焦度变小，并且难以校正包括场曲的各种像差。注意通过将条件表达式(9)的上限值设定为3.50，能够进一步确保本申请的有利效果。而且，注意通过将条件表达式(9)的上限值设定为3.30，能够更进一步地确保本申请的有利效果。

当在广角端状态下在第四透镜组和第五透镜组之间的距离由D45w表示、在远摄端状态下在第四透镜组和第五透镜组之间的距离由D45t表示，并且在广角端状态下整个系统的焦距由fw表示时，本申请的变倍光学系统理想地满足以下条件表达式(10)：

0.15<(D45w-D45t)/fw<0.40 (10)

条件表达式(10)限定在在广角端状态下在第四透镜组和第五透镜组之间的空气间隔与在远摄端状态下在第四透镜组和第五透镜组之间的空气间隔之间的差异的适当范围。通过满足条件表达式(10)，该光学系统能够抑制在从广角端到远摄端变焦时场曲的变化以进一步缩小整个透镜长度。

当(D45w-D45t)/fw的值等于或者降至低于条件表达式(10)的下限时，在在广角端状态下在第四透镜组和第五透镜组之间的空气间隔与在远摄端状态下在第四透镜组和第五透镜组之间的空气间隔之间的差异变得更小，并且变得难以进行在从广角端到远摄端变焦时场曲的变化的良好校正。注意通过将条件表达式(10)的下限值设定为0.22，能够进一步确保本申请的有利效果。而且，注意通过将条件表达式(10)的下限值设定为0.25，能够更进一步地确保本申请的有利效果。

另一方面，当(D45w-D45t)/fw的值等于或者超过条件表达式(10)的上限值时，在在广角端状态下在第四透镜组和第五透镜组之间的空气间隔与在远摄端状态下在第四透镜组和第五透镜组之间的空气间隔之间的差异变得更大，并且镜头全长变得更长。注意通过将条件表达式(10)的上限值设定为0.33，能够进一步确保本申请的有利效果。而且，注意通过将条件表达式(10)的上限值设定为0.32，能够更进一步地确保本申请的有利效果。

在根据本申请的变倍光学系统中，理想的是，第三透镜组的最物侧表面是非球面。利用该配置，能够实现聚焦透镜组的重量轻和在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时像差的变化的抑制这两者，以在不增加镜筒的尺寸的情况下实现更加高速、更加安静的自动聚焦。

同样在根据本申请的变倍光学系统中，理想的是，通过在包括与光轴垂直的的方向分量的方向上移动第四透镜组的一部分而进行像模糊的校正。利用这种配置，能够进行像模糊、换言之由照相机抖动等引起的成像位置位移的有效校正。

接着，将参考图16解释作为配备有根据本申请以上实施例的变倍光学系统ZL的光学设备的照相机。本照相机1是带有配备有根据本实施例的变倍光学系统ZL作为成像镜头2的可互换镜头的、所谓的无反射镜的照相机。在本照相机1中，从未示出的物体(待拍摄的物体)发射的光被成像镜头2会聚，使得通过未示出的OLPF(即光学低通滤波器)在成像部件3的成像表面上形成物像。然后，物像利用成像部件3中的光电转换装置经历光电转换以产生物体的像。该像显示在EVF4(即安装在照相机1上的电子取景器)上。相应地，拍摄者能够通过EVF4观察该物体。

而且，当拍摄者将未示出的释放按钮按下时，利用成像部件3经受光电转换的像被存储在未示出的存储器中。以此方式，拍摄者能够利用照相机1拍摄物体的照片。在本实施例中，描述了无反射镜照相机的实例。即使在在照相机本体中包括快速复原反射镜并且能够通过取景器光学系统观察物体的单反相机中安装根据本实施例的变倍光学系统，仍然能够实现与照相机1的效果相同的效果。

因此，通过使用上述特征的变倍光学系统ZL，在不需增加镜筒的尺寸的情况下，根据本实施例的光学设备能够实现高速自动聚焦和在自动聚焦时充分的安静。另外地，能够提供令人满意地抑制在从广角端状态到远摄端状态变焦时和在从无穷远距离物体到近距离物体聚焦时像差的变化的光学设备。

能够采用以下描述的内容，只要光学性能并不劣化。

虽然在本实施例中描述了具有五个透镜组配置的变倍光学系统，但是上述配置条件等能够应用于具有其它透镜组配置诸如六个或者七个透镜组配置的变倍光学系统。而且，可以将透镜或者透镜组添加到变倍光学系统的最物侧，并且可替代地，可以将透镜或者透镜组添加到其最像侧。附带地说，透镜组指的是由在变焦时改变的空气间隔分离的、包括至少一个透镜的部分。

此外，可以将单透镜组或者多个透镜组或者部分透镜组配置为沿着光轴移动并且用作用于从无穷远距离物体到近距离物体聚焦的聚焦透镜组。在此情况下，聚焦透镜组能够应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。特别地，优选的是，如上所述，将第三透镜组G3用作聚焦透镜组。

此外，作为用于校正由照相机抖动引起的像模糊的减振透镜组，透镜组或者部分透镜组可以移动以致具有在与光轴垂直的方向上的分量或者可以在包括光轴的面内方向上以旋转方式移动(摆动)。特别地，优选的是，如上所述，将后继透镜组GR的至少一部分用作减振透镜组。

此外，可以将透镜表面形成球面、平表面，或者非球面。当透镜表面是球面或者平表面时，这是优选的，因为透镜加工、组装和调节变得容易，并且能够防止光学性能由在透镜加工、组装和调节中的误差而劣化。而且，这是优选的，因为即使像面移位，光学性能的劣化仍然小。当透镜表面是非球面时，可以通过研磨过程、其中使用模具将玻璃材料形成为非球面形状的玻璃模制过程，或者其中将玻璃表面上的树脂材料形成为非球面形状的复合型过程而形成非球面。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。

优选的是，将孔径光阑S置放在第三透镜组G3的附近，并且在不设置作为孔径光阑的构件的情况下，它的作用可以被透镜的框架代替。

而且，可以利用具有在宽的波长范围中的高透射率的抗反射涂层涂覆透镜的每个表面以减少光斑以及重像并且获得高对比度和高的光学性能。

另外地，根据以上第一实施例的变倍光学系统ZL具有约5到15倍的变倍比。

参考图17描述用于制造根据本申请的第一实施例的变倍光学系统ZL的方法的概要。首先，作为步骤S100，通过置放透镜而制备第一到第四透镜组G1到G4和后继透镜组GR。作为步骤S200，以如此方式置放透镜组，使得在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离改变，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离改变，在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离改变，并且在第四透镜组G4和后继透镜组GR之间的距离改变。作为步骤S300，置放第三透镜组G3以致在从无穷远距离物体到近距离物体聚焦时沿着光轴移动。作为步骤S400，置放透镜组G1到G4和GR以致满足上述条件表达式(1)。

具体地，在本申请的第一实施例中，例如，如图1所示，按照从物侧的次序，置放由具有面对物侧的凸形表面的负弯月形透镜L11和双凸正透镜L12构成的胶合正透镜、和具有面对物侧的凸形表面的正弯月形透镜L13以形成第一透镜组G1；置放由其在物侧上的表面设置有由塑料树脂形成的非球面的负弯月形透镜构造的、具有面对物侧的凸形表面的负透镜L21、双凹负透镜L22、双凸正透镜L23、和双凹负透镜L24以形成第二透镜组G2；置放由具有形成为非球面的物侧透镜表面的正透镜31和具有面对物侧的凹形表面的负弯月形透镜L32构成的胶合透镜以构造第三透镜组G3；并且置放由具有面对物侧的凸形表面的负弯月形透镜L41和双凸正透镜L42构成的胶合正透镜以形成第四透镜组G4。另外地，置放由具有形成为非球面形状的物侧透镜表面的负透镜L51和与其胶合的、具有面对物侧的凸形表面的正弯月形透镜L52的胶合负透镜组成的第五透镜组G5，和由双凸正透镜L61、双凸正透镜L62和与其胶合的、具有面对物侧的凹形表面的负弯月形透镜L63的胶合正透镜组成的第六透镜组以形成后继透镜组GR。通过上述过程置放如此制备的透镜组以制造变倍光学系统ZL。

参考图18描述用于制造根据本申请第二实施例的变倍光学系统的方法的概要。

图18所示的用于制造根据本申请的变倍光学系统的方法是用于制造如下的变倍光学系统的方法，沿着光轴按照从物侧的次序，该变倍光学系统包括：具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、具有正光焦度的第三透镜组、具有负光焦度的第四透镜组，和具有正光焦度的第五透镜组，并且该方法包括以下步骤S100到S300。

步骤S100：配置透镜组使得，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组朝向物侧移动，在第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，在第二透镜组和第三透镜组之间的距离减少，在第三透镜组和第四透镜组之间的距离改变，并且在第四透镜组和第五透镜组之间的距离改变。

步骤S200：配置第三透镜组以致在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时移动。

步骤S300：构造变倍光学系统以致满足以下条件表达式(4)和(5)，其中第二透镜组的焦距由f2表示，第三透镜组的焦距由f3表示，并且在远摄端状态下整个系统的焦距由ft表示：

0.23<f3/ft<0.35 (4)

2.60<(-f3)/f2<3.60 (5)

根据以上制造方法，聚焦透镜组被缩小并且变轻，并且因此能够提供如下的变倍光学系统，该变倍光学系统使得能够实现在不增加镜筒尺寸的情况下高速并且充分安静的自动聚焦、和在从广角端状态到远摄端状态变焦时像差的变化的良好抑制、以及在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时像差的变化的良好抑制，并且进一步使得能够实现良好的光学性能。

实例

在下文中，将参考附图描述本申请的实例。第一实例和第二实例与以上第一实施例对应，并且第三实例、第四实例和第五实例与以上第二实施例对应。图1和4是分别地示出根据第一和第二实例的变倍光学系统ZL(即变倍光学系统ZL1和ZL2)的配置和光焦度分布的横截面视图。在下面变倍光学系统ZL1和ZL2的横截面视图利用箭头示出在从广角端状态W到远摄端状态T变焦时沿着光轴移动的透镜组G1到G4和由透镜组G5和G6组成的透镜组GR的移动方向。

在实例中，非球面由以下表达式(a)表示，其中在与光轴垂直的方向上的高度由y表示；沿着光轴从非球面的顶点处的切表面到高度y处的非球面的距离的垂度(sag mount)由S(y)表示；基准球体的曲率半径(即近轴曲率半径)由r表示；锥形系数由K表示；并且n阶非球面系数由An表示：

S(y)＝(y²/r)/[1+(1-K×y²/r²)^1/2]

+A4×y⁴+A6×y⁶+A8×y⁸+A10×y¹⁰ (a)

在以下实例中，“E-n”表示“×10^-n”。

在实例中，2阶非球面系数A2为0。在实例的表格中，用于非球面的表面编号在右侧上利用星号“*”标记。

(第一实例)

图1示出根据第一实例的变倍光学系统ZL1的配置。图1所示的变倍光学系统ZL1按照从物侧的次序由以下构成：具有正光焦度的第一透镜组G1、具有负光焦度的第二透镜组G2、孔径光阑S、具有正光焦度的第三透镜组G3、具有正光焦度的第四透镜组G4，和后继透镜组GR。在此情况下，按照从物侧的次序，后继透镜组GR由以下构成；具有负光焦度的第五透镜组G5和具有正光焦度的第六透镜组G6。

在变倍光学系统ZL1中，按照从物侧的次序，第一透镜组G1由以下组成：由具有面对物侧的凸形表面的负弯月形透镜L11和与其胶合的双凸正透镜L12构造的胶合正透镜，和具有面对物侧的凸形表面的正弯月形透镜L13。按照从物侧的次序，第二透镜组G2由以下组成：由其在物侧上的表面设置有由塑料树脂形成的非球面的负弯月形透镜构造的、具有面对物侧的凸形表面的负透镜L21、双凹负透镜L22、双凸正透镜L23，和双凹负透镜L24。第三透镜组G3由胶合透镜组成，按照从物侧的次序，该胶合透镜由具有形成为非球面形状的物侧透镜表面的正透镜L31和与其胶合的、具有面对物侧的凹形表面的负弯月形透镜L32构造。第四透镜组G4由胶合正透镜组成，按照从物侧的次序，该胶合正透镜由具有面对物侧的凸形表面的负弯月形透镜L41和与其胶合的双凸正透镜L42构造。第五透镜组G5由胶合负透镜组成，按照从物侧的次序，该胶合负透镜由具有形成为非球面形状的物侧透镜表面的负透镜L51和与其胶合的、具有面对物侧的凸形表面的正弯月形透镜L52构造。按照从物侧的次序，第六透镜组G6由以下组成：双凸正透镜L61、和由双凸正透镜L62和与其胶合的、具有面对物侧的凹形表面的负弯月形透镜L63构造的胶合正透镜。

在根据本第一实例的变倍光学系统ZL1中，第一透镜组G1到第六透镜组G6中的每个透镜组沿着物体的方向移动，使得在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔增加，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气间隔减少，在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的空气间隔增加，在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的空气间隔增加，并且在第五透镜组G5和第六透镜组G6之间的空气间隔减少。此时，孔径光阑S和第四透镜组G4一体地(即以相同的移动量)移动。

在根据本第一实例的变倍光学系统ZL1中，作为聚焦透镜组的第三透镜组G3朝向像表面侧沿着光轴移动以由此进行从无穷远距离物体到近距离物体的聚焦。

同样在根据本第一实例的变倍光学系统ZL1中，第五透镜组G5移动以致具有在与光轴垂直的方向上的分量。因此，可能由照相机抖动等引起的成像位置的位移得到校正。

在以下给出的表格1中示出关于根据第一实例的变倍光学系统ZL1的各种规格的值。关于表格1，在[整体规格]中，f表示光学系统其整体的焦距，FNO表示F数，2ω表示视角，Ymax表示最大像高，TL表示光学系统的全长，OP表示物面，I表示像面。全长TL表示在无穷远上聚焦时沿着光轴从透镜表面的第一表面到像面I的距离。W、M和T分别地表示广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态。在[透镜数据]中，第一列m表示沿着光的传播方向从物侧数起的透镜表面的次序(即表面编号)。第二列r表示透镜表面的曲率半径，第三列d表示沿着光轴从光学表面到随后的光学表面的距离(即表面-表面距离)，第四列nd和第五列νd表示关于d线(波长λ＝587.6nm)的折射率和阿贝数。同时，曲率半径∞表示平表面，并且省略了空气的折射率1.00000。表格1中的表面编号1到29与图1所示的附图标记1到29对应。在[透镜组焦距]中，示出了第一透镜组G1到第六透镜组G6中的每个的起始表面编号ST(即最物侧透镜表面的表面编号)和每个透镜组的焦距f。

这里，注意“mm”通常地被用作长度诸如焦距f、曲率半径r、表面-表面距离d的单位，和用于与关于下述的规格的所有的值有关的其它长度的单位。然而，因为即使利用对于其尺寸成比例地放大或者减小的光学系统，仍然能够获得类似的光学性能，所以该单位并不一定限制为“mm”。在以下表格中的参考符号和规格的描述也以相同的方式用于第二实例。

(表格1)第一实例

[整体规格]

变倍比＝7.44

[透镜数据]

[透镜组焦距]

在根据第一实例的变倍光学系统ZL1中，第6表面、第16表面和第22表面形成为非球面形状。关于非球面的数据，即，锥形系数K和非球面系数A4到A10的值在以下表格2中示出。字母“m”表示沿着光的传播方向从物侧数起的透镜表面的次序(表面编号)。

(表格2)

[非球面数据]

在根据第一实例的变倍光学系统ZL1中，如上所述在变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的轴上距离d5、在第二透镜组G2和孔径光阑S之间的轴上距离d14、在孔径光阑S和第三透镜组G3之间的轴上距离d15、在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的轴上距离d18、在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的轴上距离d21、在第五透镜组G5和第六透镜组G6之间的轴上距离d24、和后焦长度(back focal length)BF每个均改变。以下表格3示出在无穷远上聚焦时和在近距离上聚焦时在广角端状态W下、在中间焦距状态M下和在远摄端状态T下在每个焦距中的可变距离和后焦长度BF的值。注意后焦长度BF意味着在光轴上从最像侧透镜表面(图1所示的第29表面)到像面I的距离。在以后描述的第二实例中，这个解释是相同的。

(表格3)

[可变距离数据]

以下表格4示出与关于根据本第一实例的变倍光学系统ZL1的各个条件表达式对应的值。在表格4中，f1表示第一透镜组G1的焦距，f2表示第二透镜组G2的焦距，f3表示第三透镜组G3的焦距，f4表示第四透镜组G4的焦距，并且fw表示在广角端状态下变倍光学系统ZL1整个系统的焦距。参考符号的说明还以相同的方式应用于第二实例。

(表格4)

[用于条件表达式的值]

(1)f3/f4＝0.937

(2)(-f2)/f1＝0.152

(3)f1/fw＝4.627

因此，根据第一实例的变倍光学系统ZL1满足所有的条件表达式(1)-(3)。

在图2中示出在无穷远上聚焦时在广角端状态下、在中间焦距状态下、和在远摄端状态下根据第一实例的变倍光学系统ZL1的各种像差的曲线图。在图3中示出在近距离上聚焦时在广角端状态下、在中间焦距状态下、和在远摄端状态下变倍光学系统的各种像差的曲线图。在像差曲线图中，FNO表示F数，NA表示数值孔径，并且Y表示像高。附带地说，球面像差曲线图示出与最大孔径对应的F数、或者数值孔径的值，像散曲线图和畸变曲线图示出像高的最大值，并且彗差曲线图示出像高的值。在曲线图中，d和g分别地表示d线(λ＝587.6nm)和g线(λ＝435.8nm)。在像散曲线图中，实线表示弧矢像面，并且虚线示意子午像面。附带地说，与在本实例中的符号相同的符号还用在以后给出的第二实例中的像差曲线图中。如从这些像差曲线图所示，由于在从广角端状态到远摄端状态的范围中各种像差的良好校正，根据本第一实例的变倍光学系统ZL1展示极好的成像性能，并且还在近距离上聚焦时提供优良的成像性能。

(第二实例)

图4示出根据第二实例的变倍光学系统ZL2的配置。图4所示的变倍光学系统ZL2按照从物侧的次序由以下构成：具有正光焦度的第一透镜组G1、具有负光焦度的第二透镜组G2、孔径光阑S、具有正光焦度的第三透镜组G3、具有正光焦度的第四透镜组G4，和后继透镜组GR。在此情况下，按照从物侧的次序，后继透镜组GR由以下构成：具有负光焦度的第五透镜组G5和具有正光焦度的第六透镜组G6。

在变倍光学系统ZL2中，按照从物侧的次序，第一透镜组G1由以下组成：由具有面对物侧的凸形表面的负弯月形透镜L11和与其胶合的双凸正透镜L12构造的胶合正透镜、和具有面对物侧的凸形表面的正弯月形透镜L13。按照从物侧的次序，第二透镜组G2由以下组成：由其在物侧上的表面设置有由塑料树脂形成的非球面的负弯月形透镜构造的、具有面对物侧的凸形表面的负透镜L21、双凹负透镜L22、双凸正透镜L23，和双凹负透镜L24。第三透镜组G3由具有形成为非球面形状的物侧透镜表面的正透镜L31组成。第四透镜组G4由胶合正透镜组成，按照从物侧的次序，该胶合正透镜由具有面对物侧的凸形表面的负弯月形透镜L41和与其胶合的双凸正透镜L42构造。第五透镜组G5由胶合负透镜组成，按照从物侧的次序，该胶合负透镜由具有形成为非球面形状的物侧透镜表面的负透镜L51和与其胶合的、具有面对物侧的凸形表面的正弯月形透镜L52构造。按照从物侧的次序，第六透镜组G6由以下组成：双凸正透镜L61、和由双凸正透镜L62和与其胶合的、具有面对物侧的凹形表面的负弯月形透镜L63构造的胶合正透镜。

在根据本第二实例的变倍光学系统ZL2中，第一透镜组G1到第六透镜组G6中的每个透镜组沿着物体的方向移动，使得在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔增加，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气间隔减少，在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的空气间隔增加，在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的空气间隔增加，并且在第五透镜组G5和第六透镜组G6之间的空气间隔减少。此时，孔径光阑S与第四透镜组G4一体地(以相同的移动量)移动。

在根据本第二实例的变倍光学系统ZL2中，作为聚焦透镜组的第三透镜组G3朝向像表面侧沿着光轴移动以由此进行从无穷远距离物体到近距离物体的聚焦。

同样在根据本第二实例的变倍光学系统ZL2中，第五透镜组G5移动以致具有在与光轴垂直的方向上的分量。因此，可能由照相机抖动等引起的成像位置的位移得到校正。

在以下给出的表格5中示出关于根据第二实例的变倍光学系统ZL2的各种规格的值。表格5中的表面编号1到28与图4中的附图标记1到28对应。

(表格5)第二实例

[整体规格]

变倍比＝7.41

[透镜数据]

[透镜组焦距]

在根据第二实例的变倍光学系统ZL2中，第6表面、第16表面和第21表面形成为非球面形状。关于非球面的数据，即，锥形系数K和非球面系数A4到A10的值在以下表格6中示出。字母“m”表示沿着光的传播方向从物侧数起的透镜表面的次序(即表面编号)。

(表格6)

[非球面数据]

在根据第二实例的变倍光学系统ZL2中，如上所述在变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的轴上距离d5、在第二透镜组G2和孔径光阑S之间的轴上距离d14、在孔径光阑S和第三透镜组G3之间的轴上距离d15、在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的轴上距离d17、在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的轴上距离d20、在第五透镜组G5和第六透镜组G6之间的轴上距离d23、和后焦长度BF改变。以下表格7示出在无穷远上聚焦时和在近距离物体上聚焦时在广角端状态W、中间焦距状态M和远摄端状态T下在每个焦距中的可变距离和后焦长度BF的值。

(表格7)

[可变距离数据]

以下表格8示出关于根据本第二实例的变倍光学系统ZL2的条件表达式的值。

(表格8)

[用于条件表达式的值]

(1)f3/f4＝0.956

(2)(-f2)/f1＝0.146

(3)f1/fw＝4.602

因此，根据第二实例的变倍光学系统ZL2满足所有的条件表达式(1)-(3)。

在图5中示出在无穷远上聚焦时在广角端状态下、在中间焦距状态下，和在远摄端状态下根据第二实例的变倍光学系统ZL2的各种像差的曲线图。在图6中示出在近距离物体上聚焦时在广角端状态下、在中间焦距状态下，和在远摄端状态下变倍光学系统的各种像差的曲线图。如从这些像差图所示，由于在从广角端状态到远摄端状态的范围中各种像差的良好校正，根据本第二实例的变倍光学系统ZL2展示极好的成像性能，并且还在近距离物体上聚焦时提供优良的成像性能。

在下文中，将参考附图描述根据与以上第二实施例对应的本申请第三实例到第五实例的变倍光学系统。

(第三实例)

图7示出根据本申请第三实例的变倍光学系统的透镜布置。

根据本第三实例的变倍光学系统沿着光轴按照从物侧的次序由以下构成：具有正光焦度的第一透镜组G1、具有负光焦度的第二透镜组G2、孔径光阑S、具有正光焦度的第三透镜组G3、具有负光焦度的第四透镜组G4、和具有正光焦度的第五透镜组G5。

沿着光轴按照从物侧的次序，第一透镜组G1由以下组成：由具有面对物侧的凸形表面的负弯月形透镜L11和与其胶合的双凸正透镜L12构造的胶合正透镜、和具有面对物侧的凸形表面的正弯月形透镜L13。

沿着光轴按照从物侧的次序，第二透镜组G2由以下组成：具有面对物侧的凸形表面的负弯月形透镜L21、双凹负透镜L22、双凸正透镜L23、和具有面对物侧的凹形表面的负弯月形透镜L24。第二透镜组G2的负弯月形透镜L21具有设置有形成为非球面形状的塑料树脂的薄层的物侧透镜表面。

第三透镜组G3由胶合正透镜组成，该胶合正透镜由双凸正透镜31和与其胶合的、具有面对物侧的凹形表面的负弯月形透镜L32构造。第三透镜组G3的正透镜L31具有形成为非球面形状的物侧透镜表面。

沿着光轴按照从物侧的次序，第四透镜组G4由以下组成：由具有面对物侧的凸形表面的负弯月形透镜L41和与其胶合的双凸正透镜L42构造的胶合正透镜、和由双凹负透镜L43和与其胶合的、具有面对物侧的凸形表面的正弯月形透镜L44构造的胶合负透镜。第四透镜组G4的负透镜L43具有形成为非球面形状的物侧透镜表面。

沿着光轴按照从物侧的次序，第五透镜组G5由以下组成：双凸正透镜L51、和由双凸正透镜L52和与其胶合的、具有面对物侧的凹形表面的负弯月形透镜L53构造的胶合正透镜。

在根据本实例的变倍光学系统中，第一透镜组G1到第五透镜组G5中的每个透镜组向物侧移动，使得在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔增加，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气间隔减少，在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的空气间隔增加，并且在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的空气间隔减少。此时，孔径光阑S与第四透镜组G4一起地移动。

在根据本实例的变倍光学系统中，第三透镜组G3朝向像面侧移动以由此进行从无穷远距离物点到近距离物点的聚焦。

在根据本实例的变倍光学系统中，在第四透镜组G4中的负透镜L43和正弯月形透镜L44的胶合负透镜在包括与光轴垂直的方向分量的方向上移动。因此，可能由照相机抖动等引起的成像位置的位移得到校正。

在以下给出的表格9中示出关于根据本实例的变倍光学系统的规格的值。

在[表面数据]中，“m”表示沿着光轴从物侧数起的透镜表面的次序，“r”表示曲率半径，“d”表示是在第n表面和第(n+1)表面之间的距离的表面距离，其中n是整数，“nd”表示关于d线(波长λ＝587.6nm)的折射率并且“νd”表示关于d线(波长λ＝587.6nm)的阿贝数。此外，“OP”表示物面，并且“可变”表示可变表面距离。而且，“光阑”表示孔径光阑S，“BF”表示后焦长度，并且“I”表示像面。同时，在曲率半径“r”的一列中，“∞”表示平表面，并且省略了空气的折射率nd＝1.00000。关于非球面，表面编号利用星号“*”标记，并且在曲率半径r的一列中，示出了近轴曲率半径。

在[非球面数据]中，根据在[表面数据]中示出的非球面，在其中非球面由以下表达式表示的情况下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

在该表达式中，“x”表示垂度，该垂度是沿着光轴从非球面的顶点处的切表面到距光轴竖直高度h处的非球面的距离，“κ”表示锥形系数，“A4”、“A6”、“A8”，和“A10”表示分别的非球面系数，并且“r”表示近轴曲率半径，该近轴曲率半径是基准球体的曲率半径。另外地，“E-n”，其中n是整数，表示“x10^-n”，并且例如“1.234E-05”表示“1.234×10^-5”。

在[各种数据]中，“f”表示焦距，“FNO”表示F数，“2ω”表示使用度“°”作为单位的视角，“Ymax”表示最大像高，“TL”表示变倍光学系统的全长，即，沿着光轴从透镜表面的第一表面到像面I的距离，并且“BF”表示后焦长度。

在[可变距离数据]中，“dn”表示在第n表面和第(n+1)表面之间的可变表面距离。

在[各种数据]和[可变距离数据]中，“W”表示广角端状态，“M”表示中间焦距状态，并且“T”表示远摄端状态。而且，“无穷远”表示在无穷远距离物点上聚焦时，并且“近距离”表示在近距离物点上聚焦时。

在[透镜组数据]中，示出起始表面编号ST和每个透镜组的焦距f。

在[用于条件表达式的值]中示出与根据本实例的变倍光学系统的条件表达式对应的值。

这里，注意“mm”通常地被用作表格9所示的长度诸如焦距f、曲率半径r、表面距离等的单位。然而，因为利用对其尺寸成比例地放大或者减小的光学系统，仍然能够获得类似的光学性能，所以该单位并不一定地限制为“mm”。

上述表格9中的参考符号还以相同的方式用在以后提供的第四实例和第五实例的表格中。

[表格9]

[表面数据]

[非球面数据]

第6表面

κ＝11.2598

A4＝1.24040E-05

A6＝-3.23075E-08

A8＝7.25627E-11

A10＝-1.73701E-13

第16表面

κ＝-0.2264

A4＝-1.61628E-05

A6＝-4.70348E-09

A8＝-4.64530E-11

A10＝0.00000E+00

第22表面

κ＝0.6725

A4＝5.63011E-06

A6＝2.27657E-08

A8＝-2.38116E-11

A10＝0.00000E+00

[各种数据]

变倍比7.46

[可变距离数据]

[透镜组数据]

[用于条件表达式的值]

(4)f3/ft＝0.290

(5)(-f3)/f2＝3.087

(6)nN-nP＝0.329

(7)νP-νN＝34.65

(8)f1/fw＝4.319

(9)(-f4)/f5＝3.176

(10)(D45w-D45t)/fw＝0.293

图8A、8B和8C是分别地示出在无穷远上聚焦时在广角端状态下、在中间焦距状态下、和在远摄端状态下根据本申请的第三实例的变倍光学系统的各种像差的曲线图。

图9A、9B和9C是分别地示出在近距离物体上聚焦时在广角端状态下、在中间焦距状态下、和在远摄端状态下根据本申请第三实例的变倍光学系统的各种像差的曲线图。

在图8A、8B、8C、9A、9B、和9C中的像差曲线图中，“FNO”表示F数，“NA”表示数值孔径，并且“Y”表示像高。在球面像差的曲线图中示出关于与最大孔径对应的F数的值，或者数值孔径的值。在像散和畸变的曲线图中示出像高的最大值。在彗差的曲线图中示出关于像高的值。在曲线图中，d表示在d线(波长λ＝587.6nm)处的像差曲线，并且g表示在g线(波长λ＝435.8nm)处的像差曲线。在像散曲线图中，实线表示弧矢像面，并且虚线表示子午像面。附带地说，与在本实例中的符号相同的符号也用在以后给出的实例中的各种像差曲线图中。

如从像差曲线图所示，由于在从广角端状态到远摄端状态的范围中各种像差的良好校正，根据本实例的变倍光学系统示出极好的成像性能，并且还在近距离物体上聚焦时呈现优良的成像性能。

(第四实例)

图10示出根据本申请第四实例的变倍光学系统的透镜布置的横截面视图。

根据本第四实例的变倍光学系统沿着光轴按照从物侧的次序由以下构成：具有正光焦度的第一透镜组G1、具有负光焦度的第二透镜组G2、孔径光阑S、具有正光焦度的第三透镜组G3、具有负光焦度的第四透镜组G4、和具有正光焦度的第五透镜组G5。

沿着光轴按照从物侧的次序，第二透镜组G2由以下组成：具有面对物侧的凸形表面的负弯月形透镜L21、双凹负透镜L22、双凸正透镜L23、和具有面对物侧的凹形表面的负弯月形透镜L24。

沿着光轴按照从物侧的次序，第四透镜组G4由以下组成：双凸正透镜L41、和由双凹负透镜L42和与其胶合的、具有面对物侧的凸形表面的正弯月形透镜L43构造的胶合负透镜。第四透镜组G4的负透镜L42具有形成为非球面形状的物侧透镜表面。

在根据本第四实例的变倍光学系统中，第一透镜组G1到第五透镜组G5中的每个透镜组向物侧移动，使得在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔增加，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气间隔减少，在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的空气间隔增加，并且在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的空气间隔减少。此时，孔径光阑S与第四透镜组G4一起地移动。

在根据本实例的变倍光学系统中，第四透镜组G4中的负透镜L42和正弯月形透镜L43的胶合负透镜在包括与光轴垂直的方向分量的方向上移动。因此，可能由照相机抖动等引起的成像位置的位移得到校正。

在以下给出的表格10中示出关于根据本第四实例的变倍光学系统的规格的值。

[表格10]

[表面数据]

[非球面数据]

第6表面

κ＝11.2598

A4＝8.34883E-06

A6＝-3.33818E-08

A8＝1.28598E-10

A10＝-3.80577E-13

第16表面

κ＝0.0714

A4＝-1.41128E-05

A6＝-1.42043E-08

A8＝4.71168E-13

A10＝0.00000E+00

第21表面

κ＝0.6725

A4＝6.04257E-06

A6＝1.76635E-08

A8＝-3.55283E-11

A10＝0.00000E+00

[各种数据]

变倍比7.41

[可变距离数据]

[透镜组数据]

[用于条件表达式的值]

(4)f3/ft＝0.292

(5)(-f3)/f2＝2.984

(6)nN-nP＝0.281

(7)νP-νN＝34.23

(8)f1/fw＝4.328

(9)(-f4)/f5＝2.821

(10)(D45w-D45t)/fw＝0.314

图11A、11B和11C是分别地示出在无穷远上聚焦时在广角端状态下、在中间焦距状态下、和在远摄端状态下根据本申请的第四实例的变倍光学系统的各种像差的曲线图。

图12A、12B和12C是分别地示出在近距离物体上聚焦时在广角端状态下、在中间焦距状态下、和在远摄端状态下根据本申请的第四实例的变倍光学系统的各种像差的曲线图。

如从像差曲线图所示，由于在从广角端状态到远摄端状态的范围中各种像差的良好校正，根据本实例的变倍光学系统展示极好的成像性能，并且还在近距离物体上聚焦时提供优良的成像性能。

(第五实例)

图13示出根据本申请的第五实例的变倍光学系统的透镜布置。

根据本第五实例的变倍光学系统沿着光轴按照从物侧的次序由以下构成：具有正光焦度的第一透镜组G1、具有负光焦度的第二透镜组G2、孔径光阑S、具有正光焦度的第三透镜组G3、具有负光焦度的第四透镜组G4、和具有正光焦度的第五透镜组G5。

沿着光轴按照从物侧的次序，第二透镜组G2由以下组成：具有面对物侧的凸形表面的负弯月形透镜L21、双凹负透镜L22、双凸正透镜L23，和双凹负透镜L24。第二透镜组G2的负弯月形透镜L21具有设置有形成为非球面形状的塑料树脂薄层的物侧透镜表面。

沿着光轴按照从物侧的次序，第五透镜组G5由以下组成：由具有面对物侧的凸形表面的负弯月形透镜L51和与其胶合的双凸正透镜L52构造的胶合正透镜、和由双凸正透镜L53和与其胶合的、具有面对物侧的凹形表面的负弯月形透镜L54构造的胶合正透镜。

在根据本第五实例的变倍光学系统中，第一透镜组G1到第五透镜组G5中的每个透镜组向物侧移动，使得在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔增加，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气间隔减少，在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的空气间隔增加，并且在第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的空气间隔减少。此时，孔径光阑S与第四透镜组G4一起地移动。

在以下给出的表格11中示出关于根据本第五实例的变倍光学系统的规格的值。

[表格11]

[表面数据]

[非球面数据]

第6表面

κ＝11.2598

A4＝7.62346E-06

A6＝-1.78269E-08

A8＝8.46129E-11

A10＝-2.47130E-13

第16表面

κ＝-0.0666

A4＝-1.51323E-05

A6＝-3.60576E-08

A8＝3.25380E-11

A10＝0.00000E+00

第21表面

κ＝0.6725

A4＝6.45447E-06

A6＝2.78317E-08

A8＝2.78317E-08

A10＝0.00000E+00

[各种数据]

变倍比7.56

[可变距离数据]

[透镜组数据]

[用于条件表达式的值]

(4)f3/ft＝0.286

(5)(-f3)/f2＝3.012

(6)nN-nP＝0.247

(7)νP-νN＝33.09

(8)f1/fw＝4.325

(9)(-f4)/f5＝2.827

(10)(D45w-D45t)/fw＝0.290

图14A、14B和14C是分别地示出在无穷远上聚焦时在广角端状态下、在中间焦距状态下、和在远摄端状态下根据本申请第五实例的变倍光学系统的各种像差的曲线图。

图15A、15B和15C是分别地示出在近距离物体上聚焦时在广角端状态下、在中间焦距状态下、和在远摄端状态下根据本申请第五实例的变倍光学系统的各种像差的曲线图。

根据以上实例，聚焦透镜组被缩小并且变得更轻，并且因此能够提供如下变倍光学系统，该变倍光学系统使得能够在不增加镜筒的尺寸的情况下实现高速并且充分安静的自动聚焦，并且还使得能够良好地抑制在从广角端状态到远摄端状态变焦时像差的变化和良好地抑制在从无穷远距离物点到近距离物点聚焦时像差的变化。

Claims

1.一种变倍光学系统，按照从物侧的次序，包括：

具有正光焦度的第一透镜组；

具有负光焦度的第二透镜组；

具有正光焦度的第三透镜组；

第四透镜组；以及

包括至少一个透镜组的后继透镜组；

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改变，在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离改变，在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离改变，在所述第四透镜组和所述后继透镜组之间的距离改变，并且当所述后继透镜组包括多个透镜组时，在所述多个透镜组之间的每个距离改变；

在从无穷远到近距离物体聚焦时，所述第三透镜组沿着光轴移动，

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侧移动，并且

以下条件表达式得以满足：

0.60<f3/f4<1.30

0.11<(-f2)/f1<0.19

其中f3表示所述第三透镜组的焦距，f4表示所述第四透镜组的焦距，f2表示所述第二透镜组的焦距，并且f1表示所述第一透镜组的焦距。

2.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，所述第四透镜组具有正光焦度。

3.根据权利要求1所述的变倍光学系统，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，在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减少，在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离增加，并且在所述第四透镜组和所述后继透镜组之间的距离增加。

4.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，所述第三透镜组仅仅由一个正透镜、或者由具有正光焦度的一个胶合透镜构成。

5.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，所述第三透镜组具有形成为非球面的最物侧表面。

6.根据权利要求5所述的变倍光学系统，其中，所述非球面是其中随着距光轴的距离增加而正光焦度减弱的形状。

7.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，以下条件表达式得以满足：

3.00<f1/fw<6.00

其中f1表示所述第一透镜组的焦距，并且fw表示在广角端状态下整个系统的焦距。

8.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，所述后继透镜组的至少部分移动以致具有在与光轴垂直的方向上的分量。

9.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，所述后继透镜组由具有负光焦度的第五透镜组和具有正光焦度的第六透镜组组成。

10.一种光学设备，配备有根据权利要求1所述的变倍光学系统。

11.一种变倍光学系统，按照从物侧的次序，包括：

具有正光焦度的第一透镜组；

具有负光焦度的第二透镜组；

具有正光焦度的第三透镜组；

第四透镜组；以及

包括至少一个透镜组的后继透镜组；

在从无穷远到近距离物体聚焦时，所述第三透镜组沿着光轴移动，并且

以下条件表达式得以满足：

0.60<f3/f4<1.30

0.11<(-f2)/f1<0.16

12.一种变倍光学系统，按照从物侧的次序，包括：

具有正光焦度的第一透镜组；

具有负光焦度的第二透镜组；

具有正光焦度的第三透镜组；

第四透镜组；以及

包括至少一个透镜组的后继透镜组；

以下条件表达式得以满足：

0.60<f3/f4<1.30

3.00<f1/fw<6.00

其中f3表示所述第三透镜组的焦距，f4表示所述第四透镜组的焦距，f1表示所述第一透镜组的焦距，并且fw表示在广角端状态下整个系统的焦距。