CN107209351A - 变倍光学系统、光学装置以及变倍光学系统的制造方法 - Google Patents

变倍光学系统、光学装置以及变倍光学系统的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种变倍光学系统，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；正透镜组(G4)，相比负透镜组配置于像侧，并且包含至少一个与孔径光阑一体地移动的透镜，具有正的光焦度；以及对焦组(G3)，配置于负透镜组与正透镜组之间，在进行变倍时，第1透镜组与负透镜组之间的间隔变化，负透镜组与正透镜组之间的间隔变化，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，且满足预定的条件式。

Description

变倍光学系统、光学装置以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、光学装置以及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2014-266035号的优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
以往，提出了适合照片用相机、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
但是以往的变倍光学系统变倍时的像差变动大，很难确保良好的光学性能。
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；正透镜组，相比所述负透镜组配置于像侧，并且包含至少一个与孔径光阑一体地移动的透镜，具有正的光焦度；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，且满足以下的条件式：
2.00<fp/(-fn)<5.50
1.83<fp/ff<4.75
其中，
fp：所述正透镜组的焦距
fn：所述负透镜组的焦距
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，
沿着光轴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，
在进行对焦时，所述第3透镜组的至少一部分作为对焦组而沿着光轴移动，
且满足以下的条件式：
2.00<fp/(-fn)<5.50
1.83<fp/ff<4.75
其中，
fn：所述第2透镜组的焦距
ff：所述第3透镜组的焦距
fp：所述第4透镜组的焦距。
另外，本发明的另一方式的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；正透镜组，相比所述负透镜组配置于像侧，并且包含至少一个与光圈一体地移动的透镜，具有正的光焦度；以及对焦组，配置于所述负透镜组与所述正透镜组之间，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正透镜组之间的间隔变化，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，且满足以下的条件式：
2.00<fp/(-fn)<5.50
1.83<fp/ff<4.75
其中，
fp：所述正透镜组的焦距
fn：所述负透镜组的焦距
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，
该变倍光学系统沿着光轴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，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，
配置成在进行对焦时，所述第3透镜组的至少一部分作为对焦组而沿着光轴移动，
且满足以下的条件式。
2.00<fp/(-fn)<5.50
1.83<fp/ff<4.75
其中，
fn：所述第2透镜组的焦距
ff：所述第3透镜组的焦距
fp：所述第4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。(a)表示广角端状态，(b)表示中间焦距状态，(c)表示远焦端状态。
图2是第1实施例的变倍光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，(a)表示广角端状态下的各像差，(b)表示中间焦距状态下的各像差，(c)表示远焦端状态下的各像差。
图3是第1实施例的变倍光学系统的近距离对焦状态下的各像差图，(a)表示广角端状态下的各像差，(b)表示中间焦距状态下的各像差，(c)表示远焦端状态下的各像差。
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。(a)表示广角端状态，(b)表示中间焦距状态，(c)表示远焦端状态。
图5是第2实施例的变倍光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，(a)表示广角端状态下的各像差，(b)表示中间焦距状态下的各像差，(c)表示远焦端状态下的各像差。
图6是第2实施例的变倍光学系统的近距离对焦状态下的各像差图，(a)表示广角端状态下的各像差，(b)表示中间焦距状态下的各像差，(c)表示远焦端状态下的各像差。
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。(a)表示广角端状态，(b)表示中间焦距状态，(c)表示远焦端状态。
图8是第3实施例的变倍光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，(a)表示广角端状态下的各像差，(b)表示中间焦距状态下的各像差，(c)表示远焦端状态下的各像差。
图9是第3实施例的变倍光学系统的近距离对焦状态下的各像差图，(a)表示广角端状态下的各像差，(b)表示中间焦距状态下的各像差，(c)表示远焦端状态下的各像差。
图10是示出搭载了变倍光学系统的相机的一例的结构的图。
图11是用于说明变倍光学系统的制造方法的一例的流程图。
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；正透镜组，相比所述负透镜组配置于像侧，并且包含至少一个与孔径光阑一体地移动的透镜，具有正的光焦度；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。通过这种结构，能够实现从广角端状态向远焦端状态的变倍，并且抑制伴随变倍的球面像差变动和像散变动，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。通过这种结构，抑制对焦组中的轴外光束距光轴的高度，因此能够使对焦组变得小型。另外，能够抑制对焦时的像散变动，实现良好的光学性能。
在代替实施方式中，变倍光学系统沿着光轴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。通过这种结构，能够实现从广角端状态向远焦端状态的变倍，并且抑制伴随变倍的球面像差变动和像散变动，在进行变倍时也能够实现良好的光学性能。
另外，在代替实施方式中，变倍光学系统可以优选为，在进行对焦时，所述第3透镜组的至少一部分作为对焦组(对焦透镜组)而沿着光轴移动。通过这种结构，抑制对焦组中的轴外光束距光轴的高度，因此能够使对焦组变得小型。另外，能够抑制对焦时的像散变动，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满足以下的条件式(1)。
(1)2.00<fp/(-fn)<5.50
其中，
fn：所述负透镜组(第2透镜组)的焦距
fp：所述正透镜组(第4透镜组)的焦距
条件式(1)规定负透镜组(第2透镜组)的焦距与正透镜组(第4透镜组)的焦距的适当的比。通过满足条件式(1)，能够抑制变倍时的球面像差变动、彗差变动、像散变动及对焦时的像散变动。
当超过条件式(1)的上限时，负透镜组(第2透镜组)的光焦度变强，很难抑制变倍时的球面像差变动和对焦时的像散变动。另外，为了更可靠地得到效果，可以更优选使条件式(1)的上限值成为5.46。另外，为了进一步可靠地得到效果，可以进一步优选使条件式(1)的上限值成为5.43。
另一方面，当低于条件式(1)的下限时，负透镜组(第2透镜组)的光焦度变弱，因此为了确保期望的变倍比，在进行变倍时，需要增大第1透镜组与负透镜组(第2透镜组)之间的间隔变化、或者负透镜组(第2透镜组)与对焦组(第3透镜组)之间的间隔变化。其结果是，在进行变倍时通过第1透镜组、负透镜组(第2透镜组)的轴外光束距光轴的高度的变动变得过大，因此很难抑制变倍时的彗差和像散的变动。另外，为了更可靠地得到效果，可以更优选使条件式(1)的下限值成为2.49。另外，为了进一步可靠地得到效果，可以进一步优选使条件式(1)的下限值成为2.97。
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(2)。
(2)1.83<fp/ff<4.75
其中，
ff：所述对焦组(第3透镜组)的焦距
条件式(2)规定对焦组(第3透镜组)的焦距与正透镜组(第4透镜组)的焦距的适当的比。通过满足条件式(2)，能够抑制变倍时的像散变动、对焦时的球面像差变动、轴上色像差变及像散。
当超过条件式(2)的上限时，对焦组(第3透镜组)的光焦度变强，变倍时的像散变动、对焦时的球面像差变动和轴上色像差变动变大，很难实现良好的光学性能。另外，为了更可靠地得到效果，可以更优选使条件式(2)的上限值成为4.14。另外，为了进一步可靠地得到效果，可以进一步优选使条件式(2)的上限值成为3.53。
另一方面，当低于条件式(2)的下限时，对焦组(第3透镜组)的光焦度变弱，对焦时的对焦组(第3透镜组)的移动量变大，因此不仅很难实现对焦组(第3透镜组)的驱动机构的小型化，而且很难抑制对焦时的像散变动。另外，为了更可靠地得到效果，可以更优选使条件式(2)的下限值成为1.85。另外，为了进一步可靠地得到效果，可以进一步优选使条件式(2)的下限值成为1.86。
通过以上的结构，变倍光学系统能够抑制变倍时的像差变动，确保良好的光学性能。另外，根据以上的结构，能够使对焦组(对焦透镜组)变得小型化，能够实现对焦机构的小型化和对焦速度的高速化。
在这些实施方式中，变倍光学系统可以优选为，在进行变倍时，第1透镜组相对于像面移动。通过如上所述地构成，能够抑制变倍时的球面像差变动和像散变动，能够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满足以下的条件式(3)。
(3)2.50<f1/(-fn)<5.00
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距
条件式(3)规定第1透镜组的焦距与负透镜组(第2透镜组)的焦距的适当的比。通过满足条件式(3)，能够抑制变倍时的球面像差变动、像散变动、轴上色像差变动及对焦时的像散变动。
当超过条件式(3)的上限时，负透镜组(第2透镜组)的光焦度变强，很难抑制变倍时的球面像差变动、像散变动及广角端状态下的对焦时的像散变动。另外，为了更可靠地得到效果，可以更优选使条件式(3)的上限值成为4.77。另外，为了进一步可靠地得到效果，可以进一步优选使条件式(3)的上限值成为4.54。
另一方面，当低于条件式(3)的下限时，第1透镜组的光焦度变强，很难抑制变倍时的球面像差变动和轴上色像差变动。另外，为了更可靠地得到效果，可以更优选使条件式(3)的下限值成为2.73。另外，为了进一步可靠地得到效果，可以进一步优选使条件式(3)的下限值成为2.95。
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(4)。
(4)1.50<f1/fw<2.60
其中，
fw：广角端状态下的整个系统的焦距
条件式(4)规定第1透镜组的焦距的适当的范围。通过满足条件式(4)，能够抑制变倍时的球面像差变动和像散变动。
当超过条件式(4)的上限时，第1透镜组的光焦度变弱，为了确保预定的变倍比，需要在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，增大第1透镜组与负透镜组(第2透镜组)之间的间隔变化。其结果是，不仅远焦端状态下的从最靠物体侧的透镜到像面为止的光学全长变长，而且很难抑制在进行变倍时在第1透镜组中产生的像散的变动。另外，为了更可靠地得到效果，可以更优选使条件式(4)的上限值成为2.43。另外，为了进一步可靠地得到效果，可以进一步优选使条件式(4)的上限值成为2.27。
另一方面，当低于条件式(4)的下限时，第1透镜组的光焦度变强，变倍时的球面像差变动和远焦端状态下的轴上色像差的校正变得困难。另外，为了更可靠地得到效果，可以更优选使条件式(4)的下限值成为1.58。另外，为了进一步可靠地得到效果，可以进一步优选使条件式(4)的下限值成为1.66。
在这些实施方式中，变倍光学系统可以优选为，在使广角端状态下的变倍光学系统的焦距为fw时，满足以下的条件式(5)。
(5)1.60<fp/fw<3.70
条件式(5)规定正透镜组(第4透镜组)的焦距的适当的范围。通过满足条件式(5)，能够抑制变倍时的球面像差变动和像散变动。
当超过条件式(5)的上限时，正透镜组(第4透镜组)的光焦度变弱，不仅广角端状态到远焦端状态的从最靠物体侧的透镜到像面为止的光学全长变长，而且在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，正透镜组(第4透镜组)相对于像面的移动量变大，从而很难抑制变倍时的像散的变动。另外，为了更可靠地得到效果，可以更优选使条件式(5)的上限值成为3.40。另外，为了进一步可靠地得到效果，可以进一步优选使条件式(5)的上限值成为3.10。
另一方面，当低于条件式(5)的下限时，正透镜组(第4透镜组)的光焦度变强，变倍时的球面像差变动变大。另外，为了更可靠地得到效果，可以更优选使条件式(5)的下限值成为1.76。另外，为了进一步可靠地得到效果，可以进一步优选使条件式(5)的下限值成为1.92。
在这些实施方式中，变倍光学系统可以优选为满足以下的条件式(6)。
(6)0.12<(-fn)/ft<0.35
其中，
ft：远焦端状态下的整个系统的焦距
条件式(6)规定负透镜组(第2透镜组)的焦距的适当的范围。通过满足条件式(6)，能够抑制变倍时的彗差变动、像散变动及对焦时的像散变动。
当超过条件式(6)的上限时，负透镜组(第2透镜组)的光焦度变弱，因此为了确保期望的变倍比，在进行变倍时，需要增大第1透镜组与负透镜组(第2透镜组)之间的间隔变化、或者负透镜组(第2透镜组)与对焦组(第3透镜组)之间的间隔变化。其结果是，变倍时的通过第1透镜组、负透镜组(第2透镜组)的轴外光束距光轴的高度的变动变得过大，因此很难抑制变倍时的彗差和像散的变动。另外，为了更可靠地得到效果，可以更优选使条件式(6)的上限值成为0.30。另外，为了进一步可靠地得到效果，可以进一步优选使条件式(6)的上限值成为0.26。
另外，当低于条件式(6)的下限时，负透镜组(第2透镜组)的光焦度变强，很难对广角端状态下的对焦时的像散变动进行校正。另外，为了更可靠地得到效果，可以更优选使条件式(6)的下限值成为0.13。另外，为了进一步可靠地得到效果，可以进一步优选使条件式(6)的下限值成为0.14。
在这些实施方式中，变倍光学系统可以优选为，所述对焦组(第3透镜组)由单一的透镜成分构成。通过该结构，能够抑制由通过对焦组(对焦透镜组)的制造误差产生的偏芯彗差等引起的光学性能劣化。另外，能够使对焦组(对焦透镜组)变得小型化。另外，“透镜成分”是指单透镜或者将多个透镜贴合而成的接合透镜。
在这些实施方式中，可以优选的是，变倍光学系统沿着光轴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透镜组以及孔径光阑，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，所述孔径光阑相比所述第2透镜组配置于像面侧。通过如上所述地构成，能够缩小孔径光阑直径，能够实现小型的变倍光学系统。另外，可以更优选的是，所述孔径光阑相比所述对焦组(第3透镜组)配置于像面侧。另外，可以进一步优选的是，所述孔径光阑配置于所述正透镜组(第4透镜组)中。
在这些实施方式中，可以优选的是，变倍光学系统沿着光轴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透镜组以及具有正的光焦度的第3透镜组，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变宽，所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变窄。通过如上所述的结构，能够实现从广角端状态向远焦端状态的变倍，并且抑制伴随变倍的球面像差变动和像散变动，在进行变倍时也能够实现良好的光学性能。
另外，能够任意地组合以上的结构，由此能够实现具有良好的光学性能的变倍光学系统。
在一实施方式中，光学装置的特征在于，具备上述结构的变倍光学系统。由此，能够实现即使在进行变倍时和对焦时也具有良好的光学性能的光学装置。另外，能够实现光学装置的小型化。
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；正透镜组，相比所述负透镜组配置于像侧，并且包含至少一个与光圈一体地移动的透镜，具有正的光焦度；以及对焦组，配置于所述负透镜组与所述正透镜组之间，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正透镜组之间的间隔变化，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，且满足以下的条件式(1)、(2)。
(1)2.00<fp/(-fn)<5.50
(2)1.83<fp/ff<4.75
其中，
fp：所述正透镜组的焦距
fn：所述负透镜组的焦距
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，
该变倍光学系统沿着光轴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，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，
配置成在进行对焦时，所述第3透镜组的至少一部分作为对焦组而沿着光轴移动，
且满足以下的条件式(1)、(2)。
(1)2.00<fp/(-fn)<5.50
(2)1.83<fp/ff<4.75
其中，
fn：所述第2透镜组的焦距
ff：所述第3透镜组的焦距
fp：所述第4透镜组的焦距
通过这些制造方法，能够制造抑制变倍时的像差变动并确保了良好的光学性能的变倍光学系统。
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是示出第1实施例的变倍光学系统的结构的剖视图。(a)表示广角端状态，(b)表示中间焦距状态，(c)表示远焦端状态。第1实施例的变倍光学系统沿着光轴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。
使从第1透镜组G1到第4透镜组G4为止的各透镜组移动，以使第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的空气间隔变宽，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的空气间隔变窄，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的空气间隔变宽，从而进行从广角端状态向远焦端状态的变倍。此时，第1透镜组G1、第3透镜组G3以及第4透镜组G4向物体侧移动，第2透镜组G2在暂时向像面I侧移动之后向物体侧移动。
第1透镜组G1沿着光轴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沿着光轴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沿着光轴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、凹面朝向物体侧的正弯月透镜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的接合透镜以及凹面朝向物体侧的负弯月透镜L48构成。
使第3透镜组G3向像面I侧移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
在以下的表1中示出第1实施例的变倍光学系统的各参数的值。
在[面数据]中，“面编号”表示沿着光轴从物体侧开始数的透镜面的顺序，“r”表示曲率半径，“d”表示间隔(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λ＝587.6nm)的折射率，“νd”表示对d线(波长λ＝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”表示孔径光阑S，“Bf”表示后焦距，“像面”表示像面I。另外，在曲率半径“r”中“∞”表示平面，省略空气的折射率nd＝1.000000的记载。
在[各种数据]中，“W”表示广角端，“M”表示中间焦距，“T”表示远焦端，“f”表示焦距，“FNO”表示F值，“ω”表示半视场角(单位为“°”)，“Y”表示最大像高，“TL”表示光学全长(从透镜面的第1面到像面I为止的光轴上的距离)，“Bf”表示后焦距。
在[可变间隔数据]中，“dn”表示第n面(n为整数)与第n+1面之间的可变的面间隔，“Bf”表示后焦距，“W”表示广角端，“M”表示中间焦距，“T”表示远焦端。另外，“d0”表示从物体面到第1面为止的光轴上的距离。
在[透镜组数据]中示出各透镜组的始面和焦距f。
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。
关于表1中记载的焦距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)
[面数据]
[各种数据]
[可变间隔数据]
[透镜组数据]
[条件式对应值]
(1)fp/(-fn)＝4.656
(2)fp/ff＝2.314
(3)f1/(-fn)＝3.571
(4)f1/fw＝1.918
(5)fp/fw＝2.501
(6)(-fn)/ft＝0.157
图2是第1实施例的变倍光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，(a)表示广角端状态下的各像差，(b)表示中间焦距状态下的各像差，(c)表示远焦端状态下的各像差。图3是第1实施例的变倍光学系统的近距离对焦状态下的各像差图，(a)表示广角端状态下的各像差，(b)表示中间焦距状态下的各像差，(c)表示远焦端状态下的各像差。
在图2和图3的各像差图中，“FNO”表示F值，“NA”表示数值孔径，“Y”表示像高，“d”表示d线(波长λ＝587.6nm)，“g”表示g线(波长λ＝435.8nm)。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。另外，在以下所示的各实施例的像差图中，也使用与第1实施例相同的符号。
如从各像差图明确可知，关于第1实施例的变倍光学系统，在从广角端状态到远焦端状态为止的各焦距状态下，能够从无限远对焦状态到近距离对焦状态良好地对各像差进行校正，具有优秀的光学性能。
(第2实施例)
图4是示出第2实施例的变倍光学系统的结构的剖视图。(a)表示广角端状态，(b)表示中间焦距状态，(c)表示远焦端状态。第2实施例的变倍光学系统沿着光轴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。
使从第1透镜组G1到第4透镜组G4为止的各透镜组移动，以使第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的空气间隔变宽，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的空气间隔变窄，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的空气间隔变宽，从而进行从广角端状态向远焦端状态的变倍。此时，第1透镜组G1、第3透镜组G3以及第4透镜组G4向物体侧移动，第2透镜组G2在暂时向像面I侧移动之后向物体侧移动。
第1透镜组G1沿着光轴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沿着光轴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沿着光轴从物体侧依次由孔径光阑S、双凸形状的正透镜L41与凹面朝向物体侧的负弯月透镜L42的接合透镜、凹面朝向物体侧的正弯月透镜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以及凹面朝向物体侧的负弯月透镜L46构成。
使第3透镜组G3向像面I侧移动，从而进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
在以下的表2中示出第2实施例的变倍光学系统的各参数的值。
(表2)
[面数据]
[各种数据]
[可变间隔数据]
[透镜组数据]
[条件式对应值]
(1)fp/(-fn)＝3.942
(2)fp/ff＝1.882
(3)f1/(-fn)＝3.407
(4)f1/fw＝1.941
(5)fp/fw＝2.246
(6)(-fn)/ft＝0.166
图5是第2实施例的变倍光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，(a)表示广角端状态下的各像差，(b)表示中间焦距状态下的各像差，(c)表示远焦端状态下的各像差。图6是第2实施例的变倍光学系统的近距离对焦状态下的各像差图，(a)表示广角端状态下的各像差，(b)表示中间焦距状态下的各像差，(c)表示远焦端状态下的各像差。
如从各像差图明确可知，关于第2实施例的变倍光学系统，在从广角端状态到远焦端状态为止的各焦距状态下，能够从无限远对焦状态到近距离对焦状态良好地对各像差进行校正，具有优秀的光学性能。
(第3实施例)
图7是示出第3实施例的变倍光学系统的结构的剖视图。(a)表示广角端状态，(b)表示中间焦距状态，(c)表示远焦端状态。第3实施例的变倍光学系统沿着光轴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。
使从第1透镜组G1到第4透镜组G4为止的各透镜组移动，以使第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的空气间隔变宽，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的空气间隔变窄，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的空气间隔变宽，从而进行从广角端状态向远焦端状态的变倍。此时，第1透镜组G1、第3透镜组G3以及第4透镜组G4向物体侧移动，第2透镜组G2在暂时向像面I侧移动之后向物体侧移动。
第1透镜组G1沿着光轴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沿着光轴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沿着光轴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、双凸形状的正透镜L44、孔径光阑S、凸面朝向物体侧的负弯月透镜L45与凸面朝向物体侧的正弯月透镜L46的接合透镜、双凸形状的正透镜L47与凹面朝向物体侧的负弯月透镜L48的接合透镜以及凹面朝向物体侧的正弯月透镜L49与凸面朝向像面I侧的负弯月透镜L410的接合透镜构成。
通过使第3透镜组G3向像面I侧移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
在以下的表3中示出第3实施例的变倍光学系统的各参数的值。
(表3)
[面数据]
[各种数据]
[可变间隔数据]
[透镜组数据]
[条件式对应值]
(1)fp/(-fn)＝5.369
(2)fp/ff＝2.117
(3)f1/(-fn)＝4.086
(4)f1/fw＝1.907
(5)fp/fw＝2.507
图8是第3实施例的变倍光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，(a)表示广角端状态下的各像差，(b)表示中间焦距状态下的各像差，(c)表示远焦端状态下的各像差。图9是第3实施例的变倍光学系统的近距离对焦状态下的各像差图，(a)表示广角端状态下的各像差，(b)表示中间焦距状态下的各像差，(c)表示远焦端状态下的各像差。
如从各像差图明确可知，第3实施例的变倍光学系统能够在从广角端状态到远焦端状态的各焦距状态下，从无限远对焦状态到近距离对焦状态良好地对各像差进行校正，具有优秀的光学性能。
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。能够在损坏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，但是本申请发明并不限定于此，还能够构成其他的组结构(例如，5组、6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面侧增加了透镜或透镜组的结构。另外，透镜组表示被进行变倍时变化的空气间隔分离的、具有至少一个透镜的部分。
另外，变倍光学系统也可以构成为，为了进行从无限远物点向近距离物点的对焦，使透镜组的一部分、一个透镜组全体或者多个透镜组作为对焦组而在光轴方向上移动。例如，也可以使第1透镜组全体成为对焦组，或者，在将第1透镜组分割为两个以上的部分透镜组的结构下将从物体侧起第二个之后的部分透镜组成为对焦组。特别是，如上所述，可以优选构成为，由单透镜构成的第3透镜组在光轴上向像面侧移动。另外，上述的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、步进电机、VCM(音圈马达)等的驱动。虽然即使构成为对焦组由接合透镜构成也能够得到良好的光学性能，但是通过如上所述由单透镜构成对焦组，能够使变倍光学系统更小型化。
另外，在变倍光学系统中，也可以是使任意一个透镜组全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)，从而对由于手抖等而产生的像抖动进行校正的结构。特别是，可以优选使将第4透镜组的至少一部分成为防抖透镜组。具体地讲，在第1实施例中可以优选使正弯月透镜L44与负透镜L45的接合透镜成为防抖透镜组。在第2实施例中可以优选使正弯月透镜L43与负透镜L44的接合透镜成为防抖透镜组。在第3实施例中可以优选使负弯月透镜L45与正弯月透镜L46的接合透镜成为防抖透镜组。
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、通过模具将玻璃形成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。
孔径光阑S虽然可以优选配置于第4透镜组中或其附近，但是也可以不设置作为孔径光阑的部件，而通过透镜框代替其作用。
另外，也可以在构成变倍光学系统的透镜的透镜面上，施加在宽波长区域上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。
关于变倍光学系统，可以优选的是远焦端状态下的半视场角ωt为1.5°～4.5°，可以优选的是广角端状态下的半视场角ωw为11.0°～24.0°。
接着，根据图10对具备变倍光学系统的相机的一例进行说明。图10是示出具备变倍光学系统的相机的一例的结构的图。如图10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是抑制变倍时的像差变动并确保了良好的光学性能的变倍光学系统。因此，相机1能够实现抑制了变倍时像差变动的良好的光学性能。另外，即使构成将上述第2实施例、第3实施例的变倍光学系统作为摄影镜头2搭载的相机，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。
以下，根据图11对变倍光学系统的制造方法的一例的概略进行说明。
在图11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(第2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(第4透镜组)，相比所述负透镜组(第2透镜组)配置于像侧，并且包含至少一个与光圈一体地移动的透镜，具有正的光焦度；以及对焦组(第3透镜组的至少一部分)，配置于所述负透镜组(第2透镜组)与所述正透镜组(第4透镜组)之间，其中，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(第2透镜组)之间的间隔变化，所述负透镜组(第2透镜组)与所述正透镜组(第4透镜组)之间的间隔变化。作为步骤S2，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S3，使得满足以下的条件式(1)、(2)。
(1)2.00<fp/(-fn)<5.50
(2)1.83<fp/ff<4.75
其中，
fp：所述正透镜组的焦距
fn：所述负透镜组的焦距
ff：所述对焦组的焦距
或者，在图11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，其中，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。作为步骤S2，配置成在进行对焦时，所述第3透镜组的至少一部分作为对焦组而沿着光轴移动。作为步骤S3，使得满足以下的条件式(1)、(2)。
(1)2.00<fp/(-fn)<5.50
(2)1.83<fp/ff<4.75
其中，
fn：所述第2透镜组的焦距
ff：所述第3透镜组的焦距
fp：所述第4透镜组的焦距
根据以上的制造方法，能够制造抑制由变倍引起的像差变动，具有高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)
I 像面
S 孔径光阑
1 相机
2 摄影镜头
3 摄像部
4 EVF。

Claims (12)

1.一种变倍光学系统，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，相比所述负透镜组配置于像侧，并且包含至少一个与孔径光阑一体地移动的透镜，具有正的光焦度；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，
且满足以下的条件式：
2.00<fp/(-fn)<5.50
1.83<fp/ff<4.75
其中，
fp：所述正透镜组的焦距
fn：所述负透镜组的焦距
ff：所述对焦组的焦距。
2.一种变倍光学系统，沿着光轴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，
在进行对焦时，所述第3透镜组的至少一部分作为对焦组而沿着光轴移动，
且满足以下的条件式：
2.00<fp/(-fn)<5.50
1.83<fp/ff<4.75
其中，
fn：所述第2透镜组的焦距
ff：所述第3透镜组的焦距
fp：所述第4透镜组的焦距。
3.根据权利要求1或2所述的变倍光学系统，其中，
在进行变倍时，所述第1透镜组相对于像面移动。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
2.50<f1/(-fn)<5.00
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
1.50<f1/fw<2.60
其中，
fw：广角端状态下的整个系统的焦距。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
1.60<fp/fw<3.70。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
0.12<(-fn)/ft<0.35
其中，
ft：远焦端状态下的整个系统的焦距。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
所述对焦组由单一的透镜成分构成。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
沿着光轴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透镜组以及孔径光阑，
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，
所述孔径光阑相比所述第2透镜组配置于像面侧。
10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
沿着光轴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透镜组以及具有正的光焦度的第3透镜组，
在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，
所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变宽，
所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变窄。
11.一种光学装置，具备权利要求1至10中的任意一项所述的变倍光学系统。
12.一种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；
正透镜组，相比所述负透镜组配置于像侧，并且包含至少一个与光圈一体地移动的透镜，具有正的光焦度；以及
对焦组，配置于所述负透镜组与所述正透镜组之间，
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正透镜组之间的间隔变化，
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，
且满足以下的条件式：
2.00<fp/(-fn)<5.50
1.83<fp/ff<4.75
其中，
fp：所述正透镜组的焦距
fn：所述负透镜组的焦距
ff：所述对焦组的焦距。
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