CN107209349B - 变倍光学系统及光学装置 - Google Patents

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Abstract

变倍光学系统具备：第1透镜组(G1)，配置于最靠物体侧，具有正的光焦度；负透镜组(G2)，相比第1透镜组配置于像侧，具有负的光焦度；以及对焦组(G3)，配置于负透镜组与孔径光阑之间，在进行变倍时，第1透镜组与负透镜组之间的间隔变化，负透镜组与光圈之间的间隔变化，在进行对焦时，对焦组与配置于与对焦组的物体侧相对的位置处的透镜之间的间隔变化，对焦组与配置于与对焦组的像侧相对的位置处的透镜之间的间隔变化，对焦组由一个具有正的光焦度的单透镜构成，且满足预定的条件式。

Description

变倍光学系统及光学装置
技术领域
本发明涉及变倍光学系统、光学装置、变倍光学系统的制造方法。
本申请主张基于2014年12月26日申请的日本国专利申请2014-266036号的优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
以往，公开了适合照片用相机、电子静态相机、摄像机等的变倍光学系统(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2010-217838号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，如上所述的以往的变倍光学系统存在无法实现良好的光学性能的问题。
用于解决课题的手段
本发明的一方式的变倍光学系统，具备：第1透镜组，配置于最靠物体侧，具有正的光焦度；负透镜组，相比所述第1透镜组配置于像侧，具有负的光焦度；以及对焦组，配置于所述负透镜组与孔径光阑之间，在进行变倍时，所述第1透镜组与所述负透镜组之间的间隔变化，所述负透镜组与所述光圈之间的间隔变化，在进行对焦时，所述对焦组与配置于与所述对焦组的物体侧相对的位置处的透镜之间的间隔变化，所述对焦组与配置于与所述对焦组的像侧相对的位置处的透镜之间的间隔变化，所述对焦组由一个具有正的光焦度的单透镜构成，且满足以下的条件式：
1.40<f1/ff<2.20
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距
ff：所述对焦组的焦距。
本发明的另一方式的变倍光学系统，具备：第1透镜组，配置于最靠物体侧，具有正的光焦度；负透镜组，相比所述第1透镜组配置于像侧，具有负的光焦度；正透镜组，在至少一部分上具有防抖组，所述防抖组能够以具有与光轴正交方向的分量的方式移动；以及对焦组，配置于所述负透镜组与所述正透镜组之间，在进行变倍时，所述第1透镜组与所述负透镜组之间的间隔变化，所述负透镜组与所述正透镜组之间的间隔变化，在进行对焦时，所述对焦组与配置于与所述对焦组的物体侧相对的位置处的透镜之间的间隔变化，所述对焦组与配置于与所述对焦组的像侧相对的位置处的透镜之间的间隔变化，所述对焦组由一个具有正的光焦度的单透镜构成，且满足以下的条件式：
1.40<f1/ff<2.20
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距
ff：所述对焦组的焦距。
本发明的另一方式提供一种变倍光学系统，从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组、具有正的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，
在进行变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变化，所述第3透镜组与所述第4透镜组之间的间隔变化，
所述第3透镜组由一个具有正的光焦度的单透镜构成，
且满足以下的条件式：
1.40<f1/ff<2.20
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距
ff：所述第3透镜组的焦距。
另外本发明的另一方式提供一种光学装置，具备所述变倍光学系统。
本发明的另一方式的变倍光学系统的制造方法，该变倍光学系统具备：第1透镜组，配置于最靠物体侧，具有正的光焦度；负透镜组，相比所述第1透镜组配置于像侧，具有负的光焦度；以及对焦组，配置于所述负透镜组与孔径光阑之间，所述变倍光学系统的制造方法的特征在于，配置成在进行变倍时，所述第1透镜组与所述负透镜组之间的间隔变化，所述负透镜组与所述光圈之间的间隔变化，配置成在进行对焦时，所述对焦组与配置于与所述对焦组的物体侧相对的位置处的透镜之间的间隔变化，所述对焦组与配置于与所述对焦组的像侧相对的位置处的透镜之间的间隔变化，构成为所述对焦组由一个具有正的光焦度的单透镜构成，且满足以下的条件式：
1.40<f1/ff<2.20
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距
ff：所述对焦组的焦距。
另外，本发明的另一方式提供一种变倍光学系统的制造方法，该变倍光学系统从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组、具有正的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，
使得所述第3透镜组由一个具有正的光焦度的单透镜构成，
使得所述变倍光学系统满足以下的条件式，
使得在进行变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变化，所述第3透镜组与所述第4透镜组之间的间隔变化：
1.40<f1/ff<2.20
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距
ff：所述第3透镜组的焦距。
附图说明
图1是示出第1实施例的变倍光学系统的镜头结构的剖视图。
图2(a)、图2(b)以及图2(c)分别是第1实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态以及远焦端状态下的无限远物体对焦时的各像差图。
图3(a)、图3(b)以及图3(c)分别是第1实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态以及远焦端状态下的近距离物体对焦时的各像差图。
图4是示出第2实施例的变倍光学系统的镜头结构的剖视图。
图5(a)、图5(b)以及图5(c)分别是第2实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态以及远焦端状态下的无限远物体对焦时的各像差图。
图6(a)、图6(b)以及图6(c)分别是第2实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态以及远焦端状态下的近距离物体对焦时的各像差图。
图7是示出第3实施例的变倍光学系统的镜头结构的剖视图。
图8(a)、图8(b)以及图8(c)分别是第3实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态以及远焦端状态下的无限远物体对焦时的各像差图。
图9(a)、图9(b)以及图9(c)分别是第3实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态以及远焦端状态下的近距离物体对焦时的各像差图。
图10是示出第4实施例的变倍光学系统的镜头结构的剖视图。
图11(a)、图11(b)以及图11(c)分别是第4实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态以及远焦端状态下的无限远物体对焦时的各像差图。
图12(a)、图12(b)以及图12(c)分别是第4实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态以及远焦端状态下的近距离物体对焦时的各像差图。
图13是示出具备变倍光学系统的相机的一例的结构的图。
图14是示出变倍光学系统的制造方法的一例的概略的图。
图15是示出变倍光学系统的制造方法的一例的概略的图。
具体实施方式
以下，对变倍光学系统、光学装置以及变倍光学系统的制造方法进行说明。
在一实施方式中，变倍光学系统具备：第1透镜组，配置于最靠物体侧，具有正的光焦度；负透镜组，相比所述第1透镜组配置于像侧，具有负的光焦度；以及对焦组，配置于所述负透镜组与孔径光阑之间，在进行变倍时，所述第1透镜组与所述负透镜组之间的间隔变化，所述负透镜组与所述光圈之间的间隔变化。通过该结构，能够实现从广角端状态向远焦端状态的变倍，并且在进行变倍时也能够实现良好的光学性能。另外，在进行对焦时，所述对焦组与配置于与所述对焦组的物体侧相对的位置处的透镜之间的间隔变化，所述对焦组与配置于与所述对焦组的像侧相对的位置处的透镜之间的间隔变化，所述对焦组由一个具有正的光焦度的单透镜构成。通过该结构，能够实现镜筒的小型化，并且良好地对变倍时的像差变动进行校正。
在代替实施方式中，变倍光学系统具备：第1透镜组，配置于最靠物体侧，具有正的光焦度；负透镜组，相比所述第1透镜组配置于像侧，具有负的光焦度；正透镜组，在至少一部分上具有防抖组，该防抖组能够以具有与光轴正交方向的分量的方式移动；以及对焦组，配置于所述负透镜组与所述正透镜组之间，在进行变倍时，所述第1透镜组与所述负透镜组之间的间隔变化，所述负透镜组与所述正透镜组之间的间隔变化。通过该结构，能够实现从广角端状态向远焦端状态的变倍，并且在进行变倍时也能够实现良好的光学性能。另外，在进行对焦时，所述对焦组与配置于与所述对焦组的物体侧相对的位置处的透镜之间的间隔变化，所述对焦组与配置于与所述对焦组的像侧相对的位置处的透镜之间的间隔变化，所述对焦组由一个具有正的光焦度的单透镜构成。通过该结构，能够实现镜筒的小型化，并且良好地对变倍时的像差变动进行校正。
在其他代替实施方式中，变倍光学系统从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组、具有正的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，在进行变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变化，所述第3透镜组与所述第4透镜组之间的间隔变化。在该结构中，能够实现从广角端状态向远焦端状态的变倍，并且在进行变倍时也能够实现良好的光学性能。另外，所述第3透镜组由一个具有正的光焦度的单透镜构成。通过该结构，能够实现镜筒的小型化，并且良好地对变倍时的像差变动进行校正。
在这些实施方式中，变倍光学系统可以优选满足以下的条件式(1)。
(1)1.40<f1/ff<2.20
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距
ff：所述对焦组(第3透镜组)的焦距
条件式(1)规定第1透镜组的焦距与对焦组(对焦透镜组、第3透镜组)的焦距的比。关于变倍光学系统，通过满足条件式(1)，能够在远焦端状态下良好地对球面像差、轴上色像差以及彗差进行校正。
在变倍光学系统中，当条件式(1)的对应值低于下限值时，第1透镜组的光焦度变大。由此，在远焦端状态下很难进行球面像差和轴上色像差的校正，因此是不优选的。另外，为了可靠地得到效果，可以优选使条件式(1)的下限值成为1.45。另外，为了更可靠地得到效果，可以优选使条件式(1)的下限值成为1.48。
另一方面，在变倍光学系统中，当条件式(1)的对应值超过上限值时，第3透镜组的光焦度变大。由此，在远焦端状态下很难进行球面像差和彗差的校正，因此是不优选的。另外，为了可靠地得到效果，可以优选使条件式(1)的上限值成为2.00。另外，为了更可靠地得到效果，可以优选使条件式(1)的上限值成为1.93。
通过以上的结构，能够实现具备良好的光学性能的变倍光学系统。另外，在如上所述的以往的变倍光学系统中，近距离物体对焦时的像差变动大。另外，在以往的变倍光学系统中，具有在近距离物体对焦时抽出重量大的第1透镜组的结构，因此电机等的自动对焦机构的负担大。相对于此，在上述的实施方式中，变倍光学系统能够抑制近距离物体对焦时的像差变动。另外，在这些实施方式中，变倍光学系统具有采用内对焦方式通过小型轻量的透镜进行对焦的结构，因此自动对焦机构的负担小。
在这些实施方式中，变倍光学系统可以优选通过使所述对焦组(第3透镜组)沿着光轴移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。通过该结构，能够良好地校正对焦时的像差变动。
在这些实施方式中，变倍光学系统可以优选为，从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组以及具有负的光焦度的第2透镜组(负透镜组)，在进行变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，且满足以下的条件式(2)。
(2)2.00<f1/(-f2)<4.00
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距
f2：所述第2透镜组的焦距
条件式(2)规定第1透镜组的焦距与第2透镜组的焦距的比。关于变倍光学系统，通过满足条件式(2)，能够良好地对远焦端状态下的球面像差和轴上色像差以及广角端状态下的彗差和像散进行校正。
在变倍光学系统中，当条件式(2)的对应值低于下限值时，第1透镜组的光焦度变大。由此，在远焦端状态下很难进行球面像差和轴上色像差的校正，因此是不优选的。另外，为了可靠地得到效果，可以优选使条件式(2)的下限值成为2.50。另外，为了更可靠地得到效果，可以优选使条件式(2)的下限值成为2.85。
另一方面，在变倍光学系统中，当条件式(2)的对应值超过上限值时，第2透镜组的光焦度变大。由此，在广角端状态下很难进行彗差和像散的校正，因此是不优选的。另外，为了可靠地得到效果，可以优选使条件式(2)的上限值成为3.70。另外，为了更可靠地得到效果，可以优选使条件式(2)的上限值成为3.63。
在这些实施方式中，变倍光学系统可以优选，从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组(负透镜组)以及具有正的光焦度的第3透镜组，在进行变倍时，为所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变化，且满足以下的条件式(3)。
(3)1.00<ff/(-f2)<2.30
其中，
f2：所述第2透镜组的焦距
ff：所述第3透镜组的焦距
条件式(3)规定第2透镜组的焦距与第3透镜组的焦距的比。在变倍光学系统中，通过满足条件式(3)，能够良好地对远焦端状态下的球面像差和彗差以及广角端状态下的彗差和像散进行校正。
在变倍光学系统中，当条件式(3)的对应值低于下限值时，第3透镜组的光焦度变大。由此，在远焦端状态下很难进行球面像差和彗差的校正，因此是不优选的。另外，为了可靠地得到效果，可以优选使条件式(3)的下限值成为1.40。另外，为了更可靠地得到效果，可以优选使条件式(3)的下限值成为1.61。
另一方面，在变倍光学系统中，当条件式(3)的对应值超过上限值时，第2透镜组的光焦度变大。由此，在广角端状态下很难进行彗差和像散的校正，因此是不优选的。另外，为了可靠地得到效果，可以优选使条件式(3)的上限值成为2.20。另外，为了更可靠地得到效果，可以优选使条件式(3)的上限值成为2.16。
在这些实施方式中，变倍光学系统可以优选为，从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组(负透镜组)、具有正的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组(正透镜组)，在进行变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变化，所述第3透镜组与所述第4透镜组之间的间隔变化，所述第4透镜组的至少一部分以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动。由此，能够进行由手抖或振动等引起的像抖动的校正、即防抖，特别是能够实现镜筒的小型化并且在防抖时实现良好的光学性能。
在这些实施方式中，变倍光学系统可以优选为，从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组(负透镜组)、具有正的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组(正透镜组)，在进行变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变化，所述第3透镜组与所述第4透镜组之间的间隔变化，且满足以下的条件式(4)。
(4)0.10<ff/f4<0.90
其中，
ff：所述第3透镜组的焦距
f4：所述第4透镜组的焦距
条件式(4)规定第3透镜组的焦距与第4透镜组的焦距的比。在变倍光学系统中，通过满足条件式(4)，能够良好地对远焦端状态下的球面像差、彗差以及像散进行校正。
在变倍光学系统中，当条件式(4)的对应值低于下限值时，第3透镜组的光焦度变大。由此，在远焦端状态下很难进行球面像差和彗差的校正，因此是不优选的。另外，为了可靠地得到效果，可以优选使条件式(4)的下限值成为0.20。另外，为了更可靠地得到效果，可以优选使条件式(4)的下限值成为0.24。
另一方面，在变倍光学系统中，当条件式(4)的对应值超过上限值时，第4透镜组的光焦度变大。由此，在远焦端状态下很难进行彗差和像散的校正，因此是不优选的。另外，为了可靠地得到效果，可以优选使条件式(4)的上限值成为0.75。另外，为了更可靠地得到效果，可以优选使条件式(4)的上限值成为0.64。
在这些实施方式中，变倍光学系统可以优选为，从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组(负透镜组)以及具有正的光焦度的第3透镜组，在进行变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变化，且满足以下的条件式(5)。
(5)60.00<νd3
其中，
νd3：所述第3透镜组中包含的所述单透镜的阿贝数
条件式(5)规定第3透镜组中的单透镜的阿贝数。在变倍光学系统中，通过满足条件式(5)，能够在远焦端状态下良好地对轴上色像差和球面像差进行校正。
在变倍光学系统中，当条件式(5)的对应值低于下限值时，在远焦端状态下很难进行轴上色像差和球面像差的校正，因此是不优选的。另外，为了可靠地得到效果，可以优选使条件式(5)的下限值成为63.00。另外，为了更可靠地得到效果，可以优选使条件式(5)的下限值成为64.00。
在一实施方式中，光学装置具有上述结构的变倍光学系统。由此，能够实现具备良好的光学性能的光学装置。
在一实施方式中，提供变倍光学系统的制造方法，该变倍光学系统具备：第1透镜组，配置于最靠物体侧，具有正的光焦度；负透镜组，相比所述第1透镜组配置于像侧，具有负的光焦度；以及对焦组，配置于所述负透镜组与孔径光阑之间，该变倍光学系统的制造方法的特征在于，配置成在进行变倍时，所述第1透镜组与所述负透镜组之间的间隔变化，所述负透镜组与所述光圈之间的间隔变化，配置成在进行对焦时，所述对焦组与配置于与所述对焦组的物体侧相对的位置处的透镜之间的间隔变化，所述对焦组与配置于与所述对焦组的像侧相对的位置处的透镜之间的间隔变化，构成为所述对焦组由一个具有正的光焦度的单透镜构成，且满足以下的条件式(1)。由此，能够制造具备良好的光学性能的变倍光学系统。
(1)1.40<f1/ff<2.20
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距
ff：所述对焦组的焦距
在代替实施方式中，提供变倍光学系统的制造方法，该变倍光学系统从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组、具有正的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，该变倍光学系统的制造方法的特征在于，使得所述第3透镜组由一个具有正的光焦度的单透镜构成，使得所述变倍光学系统满足以下的条件式(1)，使得在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，所述透镜组彼此的间隔变化。由此，能够制造具备良好的光学性能的变倍光学系统。
(1)1.40<f1/ff<2.20
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距
ff：所述第3透镜组的焦距
以下，根据附图对数值实施例的变倍光学系统进行说明。
(第1实施例)
图1是第1实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。另外，图1及后述的图4、图7以及图10中的箭头表示从广角端状态(W)向远焦端状态(T)进行变倍时的各透镜组的移动轨迹。
本实施例的变倍光学系统从物体侧依次由具有正的光焦度的第1透镜组G1、具有负的光焦度的第2透镜组G2、具有正的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1从物体侧依次由凸面朝向物体侧的正弯月透镜L11以及凸面朝向物体侧的负弯月透镜L12与双凸形状的正透镜L13的接合透镜构成。
第2透镜组G2从物体侧依次由双凹形状的负透镜L21与凸面朝向物体侧的正弯月透镜L22的接合透镜以及双凹形状的负透镜L23构成。
第3透镜组G3由双凸形状的正透镜L31构成。
第4透镜组G4从物体侧依次由孔径光阑S、双凸形状的正透镜L41与凸面朝向像侧的负弯月透镜L42的接合透镜、凸面朝向像侧的正弯月透镜L43与双凹形状的负透镜L44的接合透镜、双凸形状的正透镜L45以及凸面朝向像侧的负弯月透镜L46构成。
在以上的结构下，在本实施例的变倍光学系统中，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，使第1～第4透镜组G1～G4分别沿着光轴移动，以使第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的空气间隔、第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的空气间隔以及第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的空气间隔分别变化。
另外在本实施例的变倍光学系统中，通过使第3透镜组G3沿着光轴向像侧移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
另外在本实施例的变倍光学系统中，通过使第4透镜组G4中的正弯月透镜L43与负透镜L44的接合透镜以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动来进行防抖。
以下的表1中示出本实施例的变倍光学系统的各参数的值。
在表1中，f表示焦距，Bf表示后焦距(最靠像侧的透镜面与像面I在光轴上的距离)。
在[面数据]中，面编号表示从物体侧起的光学面的顺序，r表示曲率半径，d表示面间隔(第n面(n为整数)与第n+1面之间的间隔)，nd表示对d线(波长587.6nm)的折射率，νd表示对d线(波长587.6nm)的阿贝数。另外，物面表示物体面，可变表示可变的面间隔，光圈S表示孔径光阑S，像面表示像面I。另外，曲率半径r＝∞表示平面。
在[各种数据]中，FNO表示F值，ω表示半视场角(单位为“°”)，Y表示像高，TL表示本实施例的变倍光学系统的全长(从第1面到像面I为止的光轴上的距离)，dn表示第n面与第n+1面之间的可变的间隔。另外，W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示远焦端状态。d0表示从物体到第1面为止的距离。
在[透镜组数据]中示出各透镜组的始面和焦距。
在[条件式对应值]中示出本实施例的变倍光学系统的各条件式的对应值。
此处，对于表1所记载的焦距f、曲率半径r以及其他长度的单位，一般使用“mm”。但是即使光学系统进行比例放大或比例缩小也能够得到相同的光学性能，因此并不限定于此。
另外，以上所述的表1的符号在后述的各实施例的表中也同样使用。
(表1)第1实施例
[面数据]
Figure GDA0002044807590000151
Figure GDA0002044807590000161
[各种数据]
Figure GDA0002044807590000162
<无限远物体对焦时>
Figure GDA0002044807590000163
<近距离物体对焦时(摄影距离1.5m)>
Figure GDA0002044807590000164
[透镜组数据]
Figure GDA0002044807590000171
[条件式对应值]
(1)f1/ff＝1.52
(2)f1/(-f2)＝3.21
(3)ff/(-f2)＝2.11
(4)ff/f4＝0.35
(5)νd3＝82.57
图2(a)、图2(b)以及图2(c)分别是第1实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态以及远焦端状态下的无限远物体对焦时的各像差图。
图3(a)、图3(b)以及图3(c)分别是第1实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态以及远焦端状态下的近距离物体对焦时的各像差图。
在各像差图中，FNO表示F值，Y表示像高，NA表示数值孔径。详细地讲，在球面像差图中表示与最大孔径对应的F值FNO或数值孔径NA的值，在像散图和畸变图中表示像高Y的最大值，在彗差图中表示各像高的值。另外，在各像差图中，d表示d线(波长587.6nm)，g表示g线(波长435.8nm)下的像差。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。彗差图表示各像高Y下的彗差。另外，在后述的各实施例的像差图中也使用与本实施例相同的符号。
通过各像差图可知，本实施例的变倍光学系统能够良好地校正各像差且具有优秀的成像性能。
(第2实施例)
图4是第2实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
本实施例的变倍光学系统从物体侧依次由具有正的光焦度的第1透镜组G1、具有负的光焦度的第2透镜组G2、具有正的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1从物体侧依次由凸面朝向物体侧的负弯月透镜L11与双凸形状的正透镜L12的接合透镜构成。
第2透镜组G2从物体侧依次由双凸形状的正透镜L21与双凹形状的负透镜L22的接合透镜以及双凹形状的负透镜L23构成。
第3透镜组G3由双凸形状的正透镜L31构成。
第4透镜组G4从物体侧依次由孔径光阑S、双凸形状的正透镜L41与凸面朝向像侧的负弯月透镜L42的接合透镜、凸面朝向像侧的正弯月透镜L43与双凹形状的负透镜L44的接合透镜、双凸形状的正透镜L45以及凸面朝向像侧的负弯月透镜L46构成。
在以上的结构下，在本实施例的变倍光学系统中，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，使第1～第4透镜组G1～G4分别沿着光轴移动，以使第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的空气间隔、第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的空气间隔以及第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的空气间隔分别变化。
另外在本实施例的变倍光学系统中，通过使第3透镜组G3沿着光轴向像侧移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
另外在本实施例的变倍光学系统中，通过使第4透镜组G4中的正弯月透镜L43与负透镜L44的接合透镜以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动来进行防抖。
以下的表2中示出本实施例的变倍光学系统的各参数的值。
(表2)第2实施例
[面数据]
Figure GDA0002044807590000191
Figure GDA0002044807590000201
[各种数据]
Figure GDA0002044807590000202
<无限远物体对焦时>
Figure GDA0002044807590000203
<近距离物体对焦时(摄影距离1.5m)>
Figure GDA0002044807590000204
[透镜组数据]
Figure GDA0002044807590000211
[条件式对应值]
(1)f1/ff＝1.63
(2)f1/(-f2)＝3.41
(3)ff/(-f2)＝2.09
(4)ff/f4＝0.53
(5)νd3＝82.57
图5(a)、图5(b)以及图5(c)分别是第2实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态以及远焦端状态下的无限远物体对焦时的各像差图。
图6(a)、图6(b)以及图6(c)分别是第2实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态以及远焦端状态下的近距离物体对焦时的各像差图。
通过各像差图可知，本实施例的变倍光学系统能够良好地校正各像差且具有优秀的成像性能。
(第3实施例)
图7是第3实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
本实施例的变倍光学系统从物体侧依次由具有正的光焦度的第1透镜组G1、具有负的光焦度的第2透镜组G2、具有正的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1从物体侧依次由凸面朝向物体侧的负弯月透镜L11与双凸形状的正透镜L12的接合透镜构成。
第2透镜组G2从物体侧依次由双凹形状的负透镜L21与凸面朝向物体侧的正弯月透镜L22的接合透镜以及双凹形状的负透镜L23构成。
第3透镜组G3由双凸形状的正透镜L31构成。
第4透镜组G4从物体侧依次由双凸形状的正透镜L41与双凹形状的负透镜L42的接合透镜、孔径光阑S、凸面朝向像侧的正弯月透镜L43与双凹形状的负透镜L44的接合透镜、双凸形状的正透镜L45、双凸形状的正透镜L46以及双凹形状的负透镜L47构成。
在以上的结构下，在本实施例的变倍光学系统中，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，使第1～第4透镜组G1～G4分别沿着光轴移动，以使第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的空气间隔、第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的空气间隔以及第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的空气间隔分别变化。
另外在本实施例的变倍光学系统中，通过使第3透镜组G3沿着光轴向像侧移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
另外在本实施例的变倍光学系统中，通过使第4透镜组G4中的正弯月透镜L43与负透镜L44的接合透镜以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动来进行防抖。
以下的表3中示出本实施例的变倍光学系统的各参数的值。
(表3)第3实施例
[面数据]
Figure GDA0002044807590000231
Figure GDA0002044807590000241
[各种数据]
Figure GDA0002044807590000242
<无限远物体对焦时>
Figure GDA0002044807590000243
<近距离物体对焦时(摄影距离1.5m)>
Figure GDA0002044807590000244
[透镜组数据]
Figure GDA0002044807590000245
Figure GDA0002044807590000251
[条件式对应值]
(1)f1/ff＝1.87
(2)f1/(-f2)＝3.39
(3)ff/(-f2)＝1.82
(4)ff/f4＝0.28
(5)νd3＝65.44
图8(a)、图8(b)以及图8(c)分别是第3实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态以及远焦端状态下的无限远物体对焦时的各像差图。
图9(a)、图9(b)以及图9(c)分别是第3实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态以及远焦端状态下的近距离物体对焦时的各像差图。
通过各像差图可知，本实施例的变倍光学系统能够良好地校正各像差且具有优秀的成像性能。
(第4实施例)
图10是第4实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
本实施例的变倍光学系统从物体侧依次由具有正的光焦度的第1透镜组G1、具有负的光焦度的第2透镜组G2、具有正的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1从物体侧依次由凸面朝向物体侧的正弯月透镜L11以及凸面朝向物体侧的负弯月透镜L12与凸面朝向物体侧的正弯月透镜L13的接合透镜构成。
第2透镜组G2从物体侧依次由双凹形状的负透镜L21与凸面朝向物体侧的正弯月透镜L22的接合透镜以及双凹形状的负透镜L23构成。
第3透镜组G3由双凸形状的正透镜L31构成。
第4透镜组G4从物体侧依次由凸面朝向物体侧的正弯月透镜L41、双凸形状的正透镜L42与双凹形状的负透镜L43的接合透镜、孔径光阑S、凸面朝向像侧的正弯月透镜L44与双凹形状的负透镜L45的接合透镜、凸面朝向物体侧的负弯月透镜L46与双凸形状的正透镜L47的接合透镜以及凸面朝向物体侧的负弯月透镜L48构成。
在以上的结构下，在本实施例的变倍光学系统中，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，使第1～第4透镜组G1～G4分别沿着光轴移动，以使第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的空气间隔、第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的空气间隔以及第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的空气间隔分别变化。
另外在本实施例的变倍光学系统中，通过使第3透镜组G3沿着光轴向像侧移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
另外在本实施例的变倍光学系统中，通过使第4透镜组G4中的正弯月透镜L44与负透镜L45的接合透镜以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动来进行防抖。
以下的表4中示出本实施例的变倍光学系统的各参数的值。
(表4)第4实施例
[面数据]
Figure GDA0002044807590000271
Figure GDA0002044807590000281
[各种数据]
Figure GDA0002044807590000282
<无限远物体对焦时>
Figure GDA0002044807590000283
<近距离物体对焦时(摄影距离1.5m)>
Figure GDA0002044807590000284
[透镜组数据]
Figure GDA0002044807590000285
Figure GDA0002044807590000291
[条件式对应值]
(1)f1/ff＝1.77
(2)f1/(-f2)＝3.57
(3)ff/(-f2)＝2.01
(4)ff/f4＝0.43
(5)νd3＝65.44
图11(a)、图11(b)以及图11(c)分别是第4实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态以及远焦端状态下的无限远物体对焦时的各像差图。
图12(a)、图12(b)以及图12(c)分别是第4实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态以及远焦端状态下的近距离物体对焦时的各像差图。
通过各像差图可知，本实施例的变倍光学系统能够良好地校正各像差且具有优秀的成像性能。
根据上述各实施例，能够实现具备防抖功能且具备良好的光学性能的变倍光学系统。另外，上述各实施例示出本申请发明的一具体例，本申请发明并不限定于此。能够在不损坏变倍光学系统的光学性能的范围内适当采用以下的内容。
虽然作为变倍光学系统的数值实施例示出了4组结构，但是本申请并不限定于此，也能够构成其他的组结构(例如，5组等)的变倍光学系统。具体地讲，也可以是在变倍光学系统的最靠物体侧或最靠像侧增加透镜或透镜组的结构。
另外，变倍光学系统具有如下结构：为了进行从无限远物体向近距离物体的对焦，使由一个正的单透镜构成的第3透镜组作为对焦组(对焦透镜组)沿着光轴移动。上述对焦组也能够适用于自动对焦，也适合于基于自动对焦用的电机、例如超声波电机等的驱动。
另外，在变倍光学系统中，还能够构成为使任意的透镜组整体或其一部分作为防抖透镜组以包含相对于光轴垂直的方向的分量的方式移动、或者在包含光轴的面内方向上旋转移动(摆动)，从而进行防抖。特别是，在变倍光学系统中可以优选使第4透镜组的至少一部分作为防抖透镜组。
另外，构成变倍光学系统的透镜的透镜面可以是球面或平面，或者也可以是非球面。在透镜面为球面或者平面时，透镜加工和组装调整变得容易，能够防止由透镜加工和组装调整的误差引起的光学性能的劣化。另外，即使在像面偏移的情况下描绘性能的劣化也少。在透镜面为非球面时，可以是基于研磨加工的非球面、通过模具将玻璃成型为非球面形状的玻璃模铸非球面、或者将设置在玻璃表面的树脂形成为非球面形状的复合型非球面中的任意一种。另外，透镜面也可以是衍射面，也可以使透镜为折射率分布型透镜(GRIN透镜)或塑料透镜。
另外，在变倍光学系统中孔径光阑可以优选配置于第4透镜组中，也可以构成为不设置作为孔径光阑的部件，而通过透镜框来代替其作用。
另外，也可以对构成变倍光学系统的透镜的透镜面施加在宽波长区域中具有高透射率的防反射膜。由此，能够减轻眩光和重影，实现高对比度的高光学性能。
接着，根据图13对具备变倍光学系统的相机的一例进行说明。
图13是示出具备变倍光学系统的相机的一例的结构的图。
如图13所示，相机1是具备上述第1实施例的变倍光学系统来作为摄影镜头2的镜头可换式的所谓无反相机。
在相机1中，来自未图示的物体(被摄体)的光通过摄影镜头2而被聚光，通过未图示的OLPF(Optical low pass filter：光学低通滤波器)在摄像部3的摄像面上形成被摄体像。并且，通过设置在摄像部3的光电转换元件对被摄体像进行光电转换而生成被摄体的图像。该图像显示于在相机1上设置的EVF(Electronic view finder：电子取景器)4上。由此，摄影者能够通过EVF4观察被摄体。
另外，当由摄影者按下未图示的释放按钮时，将通过摄像部3生成的被摄体的图像存储在未图示的存储器中。由此，摄影者能够进行基于相机1的被摄体的摄影。
此处，作为摄影镜头2搭载在相机1上的上述第1实施例的变倍光学系统具备良好的光学性能。即，相机1能够实现良好的光学性能。另外，即使构成搭载上述第2～第4实施例的变倍光学系统来作为摄影镜头2的相机，也能够起到与上述相机1相同的效果。另外，即使在具有快速复原反光镜且在通过取景器光学系统观察被摄体的单反类型的相机上搭载了上述各实施例的变倍光学系统的情况下，也能够起到与上述相机1相同的效果。
最后，根据图14和图15对变倍光学系统的制造方法的一例的概略进行说明。图14和图15是示出变倍光学系统的制造方法的概略的图。
在图14所示的例子中，提供变倍光学系统的制造方法，该变倍光学系统具备：第1透镜组，配置于最靠物体侧，具有正的光焦度；负透镜组，相比所述第1透镜组配置于像侧，具有负的光焦度；以及对焦组，配置于所述负透镜组与孔径光阑之间，该变倍光学系统的制造方法包含以下的步骤S1～S3。
即，作为步骤S1，配置成在进行变倍时，所述第1透镜组与所述负透镜组之间的间隔变化，所述负透镜组与所述光圈之间的间隔变化，配置成在进行对焦时，所述对焦组(第3透镜组的至少一部分)与配置于与所述对焦组的物体侧相对的位置处的透镜之间的间隔变化，所述对焦组(第3透镜组的至少一部分)与配置于与所述对焦组的像侧相对的位置处的透镜之间的间隔变化。作为步骤S2，构成为所述对焦组由一个具有正的光焦度的单透镜构成。作为步骤S3，满足以下的条件式(1)。
(1)1.40<f1/ff<2.20
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距
ff：所述对焦组的焦距
在图15所示例子中，提供变倍光学系统的制造方法，该变倍光学系统从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组、具有正的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，该变倍光学系统的制造方法包含以下的步骤S1～S3。
步骤S1：准备第1～第4透镜组，使得第3透镜组由一个具有正的光焦度的单透镜构成。并且，将各透镜组从物体侧依次配置于镜筒内。
步骤S2：使变倍光学系统满足以下的条件式(1)。
(1)1.40<f1/ff<2.20
其中，
f1：第1透镜组的焦距
ff：第3透镜组的焦距
步骤S3：通过将公知的移动机构设置于镜筒，使得在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，透镜组彼此的间隔变化。
根据以上的变倍光学系统的制造方法，能够制造具备良好的光学性能的变倍光学系统。
标号说明
G1 第1透镜组
G2 第2透镜组(负透镜组)
G3 第3透镜组(对焦组)
G4 第4透镜组(正透镜组)
S 孔径光阑
I 像面
W 广角端状态
T 远焦端状态。

Claims (8)

1.一种变倍光学系统，从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组、具有正的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，
在进行变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变化，所述第3透镜组与所述第4透镜组之间的间隔变化，
所述第3透镜组由一个具有正的光焦度的单透镜构成，
且满足以下的条件式：
1.40<f1/ff<2.00
1.00<ff/(-f2)<2.16
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距
ff：所述第3透镜组的焦距
f2：所述第2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，
通过使所述第3透镜组沿着光轴移动来进行对焦。
3.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
2.00<f1/(-f2)<4.00。
4.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
所述第4透镜组的至少一部分以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动。
5.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
0.10<ff/f4<0.90
其中，
f4：所述第4透镜组的焦距。
6.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
60.00<νd3
其中，
νd3：所述第3透镜组中包含的单透镜的阿贝数。
7.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
1.00<ff/(-f2)≤2.11。
8.一种光学装置，具备权利要求1至7中的任意一项所述的变倍光学系统。
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