CN108227161A - 变倍光学系统和光学装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种变倍光学系统、光学装置。变倍光学系统按从物体侧的顺序，包括：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)；孔径光阑S；具有正屈光力的第三透镜组(G3)和具有正屈光力的第四透镜组(G4)。在从广角端状态变焦到远摄端状态时，改变第一透镜组(G1)和第二透镜组(G2)之间的距离、第二透镜组(G2)和孔径光阑(S)之间的距离、孔径光阑(S)和第三透镜组(G3)之间的距离，以及第三透镜组(G3)和第四透镜组(G4)之间的距离，并且孔径光阑(S)和第四透镜组(G4)之间的距离恒定。作为满足预定条件式的结果，变倍光学系统为紧凑型并且具有高变倍比和高光学性能。

Description

变倍光学系统和光学装置
分案声明
本申请是申请日为2013-10-22、发明名称为“变倍光学系统、光学装置和制造变倍光学系统的方法”、申请号为：201380055144.0的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及变倍光学系统、光学装置和制造该变倍光学系统的方法。
背景技术
例如，在日本专利公开No.2008-292562中，已经提出了一种变倍光学系统，其最物体侧透镜组具有正屈光力并且适合用于拍摄的相机、
电子静物摄像机、视频摄像机等等。
现有技术
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报No.2008-292562
发明内容
技术问题
然而，在上述常规变倍光学系统中，存在即使意图获得高变倍比而不增加尺寸，也不能实现良好的高光学性能的问题。
鉴于上述问题，做出了本发明，并且其目的在于提供小型化和具有高变倍比和高光学性能的变倍光学系统、光学装置和制造变倍光学系统的方法。
技术方案
为了解决上述问题，根据本发明的第一方面，提供一种变倍光学系统，该变倍光学系统按从物体侧的顺序，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；孔径光阑；具有正屈光力的第三透镜组；和具有正屈光力的第四透镜组；
当从广角端状态变焦到远摄端状态时，改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离、第二透镜组和孔径光阑之间的距离、孔径光阑和第三透镜组之间的距离、以及第三透镜组和第四透镜组之间的距离，并且孔径光阑和第四透镜组之间的距离恒定；以及
满足下述条件式：
5.300<f1/fw<8.000
其中，fw表示广角端状态中，变倍光学系统的焦距，以及f1表示第一透镜组的焦距。
此外，根据本发明的第二方面，提供具有根据本发明的第一方面的变倍光学系统的光学装置。
此外，根据本发明的第三方面，提供一种变倍光学系统，按从物体侧的顺序，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；和具有正屈光力的第四透镜组；
当从广角端状态变焦到远摄端状态时，改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离、第二透镜组和第三透镜组之间的距离、以及第三透镜组和第四透镜组之间的距离，并且
满足下述条件式：
0.160<(d3t-d3w)/fw<0.550
其中，fw表示广角端状态中变倍光学系统的焦距，d3w表示广角端状态中，从第三透镜组的最图像侧透镜表面到第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离，以及d3t表示远摄端状态中，从第三透镜组的最图像侧透镜表面到第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离。
此外，根据本发明的第四方面，提供具有根据本发明的第三方面的变倍光学系统的光学装置。
此外，根据本发明的第五方面，提供一种制造变倍光学系统的方法，该变倍光学系统按从物体侧的顺序，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；孔径光阑；具有正屈光力的第三透镜组；和具有正屈光力的第四透镜组；
该方法包括下述步骤：
构造第一透镜组以满足下述条件式：
5.300<f1/fw<8.000
其中，fw表示广角端状态中变倍光学系统的焦距，以及f1表示第一透镜组的焦距；以及
构造使得当从广角端状态变焦到远摄端状态时，改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离、第二透镜组和孔径光阑之间的距离、孔径光阑和第三透镜组之间的距离、以及第三透镜组和第四透镜组之间的距离，并且孔径光阑和第四透镜组之间的距离恒定。
此外，根据本发明的第六方面，提供一种制造变倍光学系统的方法，该变倍光学系统按从物体侧的顺序，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；和具有正屈光力的第四透镜组；
该方法包括下述步骤：
构造第三透镜组和第四透镜组以满足下述条件式：
0.160<(d3t-d3w)/fw<0.550
其中，fw表示广角端状态中变倍光学系统的焦距，d3w表示广角端状态中，从第三透镜组的最图像侧透镜表面到第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离，以及d3t表示远摄端状态中，从第三透镜组的最图像侧透镜表面到第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离；以及
构造使得当从广角端状态变焦到远摄端状态时，改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离、第二透镜组和第三透镜组之间的距离、以及第三透镜组和第四透镜组之间的距离。
本发明的效果
根据本发明，提供具有高变倍比、结构紧凑且具有良好光学性能的变倍光学系统、光学装置和制造变倍光学系统的方法。
附图说明
图1A、1B和1C分别是示出在广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中，根据本申请的第一和第二实施例共用的第一示例的变倍光学系统的截面图。
图2A、2B和2C是示出在聚焦于无限远物体时，根据本申请的第一示例的变倍光学系统的各种像差的图，其中，图2A示出广角端状态中的各种像差，图2B示出中间焦距状态中的各种像差，以及图2C示出远摄端状态中的各种像差。
图3A、3B和3C分别是示出在广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中，根据本申请的第一和第二实施例共用的第二示例的变倍光学系统的截面图。
图4A、4B和4C是示出在聚焦于无限远物体时，根据本申请的第二示例的变倍光学系统的各种像差的图，其中，图4A示出广角端状态中的各种像差，图4B示出中间焦距状态中的各种像差，以及图4C示出远摄端状态中的各种像差。
图5A、5B和5C分别是示出在广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中，根据本申请的第一和第二实施例共用的第三示例的变倍光学系统的截面图。
图6A、6B和6C是示出在聚焦于无限远物体时，根据本申请的第三示例的变倍光学系统的各种像差的图，其中，图6A示出广角端状态中的各种像差，图6B示出中间焦距状态中的各种像差，以及图6C示出远摄端状态中的各种像差。
图7是示出配备有根据本申请的第一实施例或第二实施例的变倍光学系统的相机的配置的视图。
图8是示意性地示出制造根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的方法的流程图。
图9是示意性地示出制造根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，说明根据本申请的第一实施例的变倍光学系统、光学装置和制造该变倍光学系统的方法。
根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的特征在于，按从物体侧的顺序，该系统包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；孔径光阑；具有正屈光力的第三透镜组；以及具有正屈光力的第四透镜组，并且在从广角端状态变焦到远摄端状态时，改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离、第二透镜组和孔径光阑之间的距离、孔径光阑和第三透镜组之间的距离、以及第三透镜组和第四透镜组之间的距离。通过这种配置，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统能实现从广角端状态变焦到远摄端状态，并且能抑制与变焦有关的畸变、像散和球面像差的每一个的变化。
根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的特征还在于，当从广角端状态变焦到远摄端状态时，孔径光阑和第四透镜组之间的距离恒定。通过这种结构，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统能抑制与变焦有关的、在第三透镜组中出现的像散的变化和彗差的变化。
此外，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的特征在于，满足下述条件式(1)：
5.300<f1/fw<8.000 (1)
其中，fw表示广角端状态中变倍光学系统的焦距，以及f1表示第一透镜组的焦距。
条件式(1)定义第一透镜组的焦距的适当范围。根据本申请的第一实施例的变倍光学系统能通过满足条件式(1)，抑制变焦时球面像差的变化和像散的变化。
当f1/fw的值等于或小于针对根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件式(1)的下限时，变得难以抑制变焦时，在第一透镜组中出现的球面像差的变化和像散的变化，由于此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(1)的下限值设定为5.900。此外，为了进一步确保本申请的效果，更优选将条件式(1)的下限值设定为6.135。
另一方面，当f1/fw的值等于或大于针对根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件式(1)的上限时，为获得预定变倍比，有必要在变焦时，使第一透镜组和第二透镜组之间的距离的变化量更大。由于此，该装置的小型化变得困难，此外，与变焦相关，入射在第一透镜组上的轴上光通量的直径和入射在第二透镜组上的轴上光通量的直径的比大大地改变。因此，变焦时，球面像差的变化变得过大，使得不可能实现高光学性能。此外，为了进一步确保本申请的有益效果，更优选将条件式(1)的上限值设定为6.900。
通过上述结构，可以实现结构紧凑且具有高变倍比和高光学性能的变倍光学系统。
在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望当从广角端状态变焦到远摄端状态时，使第一透镜组向物体侧移动。通过这种配置，可以抑制变焦时，通过第一透镜组的离轴光通量的离光轴的高度的变化。由于此，能使第一透镜组的直径更小，同时能抑制变焦时的像散的变化。
在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望当从广角端状态变焦到远摄端状态时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加。通过这种配置，能增加第二透镜组的倍率。因此，在有效地实现高变倍比的同时，能抑制变焦时的球面像差的变化和像散的变化。
在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望在从广角端状态变焦到远摄端状态时，增加第二透镜组和第三透镜组之间的距离。通过这种配置，能增加第三透镜组和第四透镜组的合成倍率。因此，通过有效地实现的高变倍比，能抑制变焦时的球面像差的变化和像散的变化。
在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望满足下述条件式(2)：
3.250<(d1t-d1w)/fw<4.200 (2)
其中，fw表示广角端状态中变倍光学系统的焦距；d1w表示广角端状态中，从第一透镜组的最图像侧透镜表面到第二透镜组的最物体侧透镜表面的距离；以及d1t表示远摄端状态中，从第一透镜组的最图像侧透镜表面到第二透镜组的最物体侧透镜表面的距离。
条件式(2)定义沿光轴，从第一透镜组的最图像侧透镜表面到第二透镜组的最物体侧透镜表面的距离，换句话说，变焦时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离的变化量的适当范围。通过满足条件式(2)，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统能抑制变焦时的球面像差的变化和像散的变化。
当(d1t-d1w)/fw的值等于或小于针对根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件式(2)的下限时，为了获得预定变倍比，有必要使第二透镜组的屈光力变大。由于此，变得难以抑制变焦时，第二透镜组中出现的球面像差的变化和像散的变化，使得不可能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(2)的下限值设定为3.450。此外，为了更进一步确保本申请的有益效果，更优选将条件式(2)的下限值设定为3.510。
另一方面，当(d1t-d1w)/fw的值等于或大于针对根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件式(2)的上限值时，与变焦有关，入射在第一透镜组上的轴上光通量的直径与入射在第二透镜组上的轴上光通量的直径的比大大地改变。因此，变焦时，球面像差的变化变得过大，使得不可能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(2)的上限值设定为4.000。此外，为了更进一步确保本申请的有益效果，更优选将条件式(2)的上限值设定为3.860。
在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望满足下述条件式(3)：
0.160<(d3t-d3w)/fw<0.550 (3)
其中，fw表示广角端状态中变倍光学系统的焦距；d3w表示广角端状态中，从第三透镜组的最图像侧透镜表面到第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离；以及d3t表示在远摄端状态中，从第三透镜组的最图像侧透镜表面到第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离。
条件式(3)定义沿光轴，从第三透镜组的最图像侧透镜表面到第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离，换句话说，变焦时，第三透镜组和第四透镜组之间的距离的变化量的适当范围。通过满足条件式(3)，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统能抑制变焦时的彗差的变化和像散的变化。
当(d3t-d3w)/fw的值等于或小于针对根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件式(3)的下限时，变得难以抑制变焦时，在第三透镜组中出现的彗差的变化和像散的变化，由于此，不能实现高光学性能。此外，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(3)的下限值设定为0.172。
另一方面，当(d3t-d3w)/fw的值等于或大于针对根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件式(3)的上限时，变焦时，使第三透镜组和第四透镜组之间的距离变得更大的机制是有必要的。由于此，难以小型化装置，此外，第三透镜组和第四透镜组趋于相互偏心。因此，与制造时的变化有关，偏心彗差和像散易于发生，由于此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(3)的上限值设定为0.450。
在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望满足下述条件式(4)：
0.140<(d2it-d2iw)/fw<0.700 (4)
其中，fw表示广角端状态中变倍光学系统的焦距；d2iw表示广角端状态中，从第二透镜组的最图像侧透镜表面到图像平面的距离，以及d2it表示在远摄端状态中，从第二透镜组的最图像侧透镜表面到图像平面的距离。
条件式(4)定义沿光轴，从第二透镜组的最图像侧透镜表面到图像平面的距离，换句话说，在变焦时，第二透镜组和图像平面之间的距离的变化量的适当范围。通过满足条件式(4)，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统能抑制变焦时的球面像差的变化和像散的变化。
当(d2it-d2iw)/fw的值等于或小于针对根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件式(4)的下限时，为了获得预定变倍比，有必要使第二透镜组的屈光力变大。由于此，变得难以抑制变焦时，在第二透镜组中发生的球面像差的变化和像散的变化，因此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(4)的下限值设定为0.170。此外，为了更进一步确保本申请的有益效果，更优选将条件式(4)的下限值设定为0.200。
另一方面，当(d2it-d2iw)/fw的值等于或大于针对根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件式(4)的上限时，变得难以抑制变焦时，在第一透镜组和第二透镜组中发生的球面像差的变化和像散的变化，因此，不能实现高光学性能。
在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望第三透镜组由两个透镜元件构成。通过这种结构，与第三透镜组由一个透镜元件构成的情形相比，可以抑制在第三透镜组中发生的球面像差、彗差和轴向色差。也可以抑制变焦时，球面像差、彗差和轴向色差每一个的变化。此外，与第三透镜组由三个或更多透镜元件构成的情形相比，可以小型化装置，并且减轻第三透镜组的质量。因此，在其使用状态中，能相对地抑制由于光学系统的位置差而导致的第三透镜组的偏心率，因此，能减少偏心彗差的出现。
更优选第三透镜组由两个透镜元件构成并且两个透镜元件胶合在一起。通过这种结构，可以减小第三透镜组中的透镜元件之中的偏心率，使得能减少偏心彗差的出现。
在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望满足下述条件式(5)：
0.200<f3/f4<0.650 (5)
其中，f3表示第三透镜组的焦距，以及f4表示第四透镜组的焦距。
条件式(5)定义第三透镜组和第四透镜之间的焦距的比的适当范围。通过满足条件式(5)，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统能抑制变焦时的球面像差的变化和像散的变化。
当f3/f4的值等于或小于针对根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件式(5)的下限时，变得难以抑制变焦时，在第三透镜组中发生的球面像差的变化和像散的变化，因此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(5)的下限值设定为0.400。
另一方面，当f3/f4的值等于或大于针对根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件式(5)的上限时，变得难以抑制变焦时，在第四透镜组中发生的球面像差的变化和像散的变化，因此，不能实现高光学性能。此外，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(5)的上限值设定为0.500。
在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望满足下述条件式(6)：
0.780<f1/f4<1.300 (6)
其中，f1表示第一透镜组的焦距，以及f4表示第四透镜组的焦距。
条件式(6)定义第一透镜组和第四透镜之间的焦距的比的适当范围。通过满足条件式(6)，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统能抑制变焦时的球面像差的变化和像散的变化。
当f1/f4的值等于或小于针对根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件式(6)的下限时，变得难以抑制变焦时，在第一透镜组中发生的球面像差的变化和像散的变化，因此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(6)的下限值设定为0.820。
另一方面，当f1/f4的值等于或大于针对根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件式(6)的上限时，变得难以抑制变焦时，在第四透镜组中发生的球面像差的变化和像散的变化，因此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(6)的上限值设定为1.100。
在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望满足下述条件式(7)：
0.050<(-f2)/f4<0.250 (7)
其中，f2表示第二透镜组的焦距，以及f4表示第四透镜组的焦距。
条件式(7)定义第二透镜组和第四透镜之间的焦距的比的适当范围。通过满足条件式(7)，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统能抑制变焦时的球面像差、像散和畸变的每一个的变化。
当(-f2)/f4的值小于或等于针对根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件式(7)的下限时，变得难以抑制变焦时，在第二透镜组中发生的球面像差、像散和畸变的每一个的变化，因此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(7)的下限值设定为0.118。
另一方面，当(-f2)/f4的值等于或大于针对根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件式(7)时，变得难以抑制变焦时，在第四透镜组中发生的球面像差的变化和像散的变化，因此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(7)的上限值设定为0.180。
在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望满足下述条件式(8)：
0.740<(-f2)/fw<1.120 (8)
其中，fw表示广角端状态中变倍光学系统的焦距，以及f2表示第二透镜组的焦距。
条件式(8)定义第二透镜组的焦距的适当范围。通过满足条件式(8)，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统能抑制变焦时的球面像差的变化和像散的变化。
当(-f2)/fw的值等于或小于针对根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件式(8)的下限值时，变得难以抑制变焦时，在第二透镜组中发生的球面像差的变化和像散的变化，因此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(8)的下限值设定为0.860。
另一方面，当(-f2)/fw的值等于或大于针对根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件式(8)的上限值时，为了获得预定变倍比，在变焦时，有必要使第一透镜组和第二透镜组之间的距离的变化量变大。因此，变得难以小型化装置，此外，与变焦相关，从第一透镜组入射到第二透镜组的轴上光通量的直径大大地改变。因此，变焦时，球面像差的变化变得过大，使得不可能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(8)的上限值设定为1.040。
根据本申请的光学装置的特征在于该装置配备有上述根据本申请的第一实施例的变倍光学系统。通过这种结构，可以实现小型化并且具有高变倍比和高光学性能的光学装置。
制造根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的方法是用于制造变倍光学系统的方法，该变倍光学系统按从物体侧的顺序，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；孔径光阑；具有正屈光力的第三透镜组；和具有正屈光力的第四透镜组；
该方法包括下述步骤：
构造第一透镜组以满足下述条件式(1)；以及
构造使得当从广角端状态变焦到远摄端状态时，改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离、第二透镜组和孔径光阑之间的距离、孔径光阑和第三透镜组之间的距离、以及第三透镜组和第四透镜组之间的距离，并且孔径光阑和第四透镜组之间的距离恒定。通过上述配置，可以制造小型化并且具有高变倍比和高光学性能的变倍光学系统。
5.300<f1/fw<8.000 (1)
其中，fw表示广角端状态中变倍光学系统的焦距，以及f1表示第一透镜组的焦距。
在下文中，将说明根据本申请的第二实施例的变倍光学系统、光学装置和用于制造该变倍光学系统的方法。
根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的特征在于，该系统按从物体侧的顺序，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；以及具有正屈光力的第四透镜组，并且当从广角端状态变焦到远摄端状态时，改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离、第二透镜组和第三透镜组之间的距离、以及第三透镜组和第四透镜组之间的距离。通过这种配置，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统能实现从广角端状态变焦到远摄端状态，并且能抑制与变焦有关的畸变、像散和球面像差的每一个的变化。
此外，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的特征在于，满足下述条件式(3)：
0.160<(d3t-d3w)/fw<0.550 (3)
其中，fw表示广角端状态中变倍光学系统的焦距；
d3w表示广角端状态中，从第三透镜组的最图像侧透镜表面到第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离；以及
d3t表示远摄端状态中，从第三透镜组的最图像侧透镜表面到第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离。
条件式(3)定义沿光轴，从第三透镜组的最图像侧透镜表面到第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离，换句话说，变焦时，第三透镜组和第四透镜组之间的距离的变化量的适当范围。通过满足条件式(3)，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统能抑制变焦时的彗差的变化和像散的变化。
当(d3t-d3w)/fw的值等于或小于针对根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件式(3)的下限时，变得难以抑制变焦时，在第三透镜组中出现的彗差的变化和像散的变化，由于此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(3)的下限值设定为0.172。
另一方面，当(d3t-d3w)/fw的值等于或大于针对根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件式(3)的上限时，变焦时，使第三透镜组和第四透镜组之间的距离变得更大的机制是有必要的。由于此，难以小型化装置，此外，第三透镜组和第四透镜组趋于相互偏心。因此，与制造时的变化有关，偏心彗差和像散易于发生，由于此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(3)的上限值设定为0.450。
通过上述结构，可以实现小型化并且具有高变倍比和高光学性能的变倍光学系统。
在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望在从广角端状态变焦到远摄端状态时，使第一透镜组向物体侧移动。通过这种配置，可以抑制变焦时，通过第一透镜组的离轴光通量的离光轴的高度的变化。由于此，能使第一透镜组的直径更小，同时能抑制变焦时的像散的变化。
在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望当从广角端状态变焦到远摄端状态时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加。通过这种配置，能增加第二透镜组的倍率。因此，在能有效地实现高变倍比的同时，在变焦时，能抑制球面像差的变化和像散的变化。
在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望在从广角端状态变焦到远摄端状态时，减小第二透镜组和第三透镜组之间的距离。通过这种配置，能增加第三透镜组和第四透镜组的合成倍率。因此，在能有效地实现的高变倍比的同时，在变焦时，也能抑制球面像差的变化和像散的变化。
在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望满足下述条件式(2)：
3.250<(d1t-d1w)/fw<4.200 (2)
其中，fw表示广角端状态中变倍光学系统的焦距；d1w表示广角端状态中，从第一透镜组的最图像侧透镜表面到第二透镜组的最物体侧透镜表面的距离；以及d1t表示在远摄端状态中，从第一透镜组的最图像侧透镜表面到第二透镜组的最物体侧透镜表面的距离。
条件式(2)定义沿光轴，从第一透镜组的最图像侧透镜表面到第二透镜组的最物体侧透镜表面的距离，换句话说，变焦时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离的变化量的适当范围。通过满足条件式(2)，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统能抑制变焦时的球面像差的变化和像散的变化。
当(d1t-d1w)/fw的值等于或小于针对根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件式(2)的下限时，为了获得预定变倍比，有必要使第二透镜组的屈光力变大。由于此，变得难以抑制变焦时，第二透镜组中出现的球面像差的变化和像散的变化，使得不可能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(2)的下限值设定为3.450。此外，为了更进一步确保本申请的有益效果，更优选将条件式(2)的下限值设定为3.510。
另一方面，当(d1t-d1w)/fw的值等于或大于针对根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件式(2)的上限值时，与变焦有关，入射在第一透镜组上的轴上光通量的直径与入射在第二透镜组上的轴上光通量的直径的比大大地改变。因此，变焦时，球面像差的变化变得过大，使得不可能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(2)的上限值设定为4.000。此外，为了更进一步确保本申请的有益效果，更优选将条件式(2)的上限值设定为3.860。
在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望满足下述条件式(4)：
0.140<(d2it-d2iw)/fw<0.700 (4)
其中，fw表示广角端状态中变倍光学系统的焦距；d2iw表示广角端状态中，从第二透镜组的最图像侧透镜表面到图像平面的距离，以及d2it表示远摄端状态中，从第二透镜组的最图像侧透镜表面到图像平面的距离。
条件式(4)定义沿光轴，从第二透镜组的最图像侧透镜表面到图像平面的距离，换句话说，在变焦时，第二透镜组和图像平面之间的距离的变化量的适当范围。通过满足条件式(4)，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统能抑制变焦时的球面像差的变化和像散的变化。
当(d2it-d2iw)/fw的值等于或小于针对根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件式(4)的下限时，为了获得预定变倍比，有必要使第二透镜组的屈光力变大。由于此，变得难以抑制变焦时，在第二透镜组中发生的球面像差的变化和像散的变化，因此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(4)的下限值设定为0.170。此外，为了更进一步确保本申请的有益效果，更优选将条件式(4)的下限值设定为0.200。
另一方面，当(d2it-d2iw)/fw的值等于或大于条件式(4)的上限时，变得难以抑制变焦时，在第一透镜组和第二透镜组中发生的球面像差的变化和像散的变化，因此，不能实现高光学性能。
在根据本发明的第二实施例的变倍光学系统中，期望第三透镜组由两个透镜元件构成。通过这种结构，与第三透镜组由一个透镜元件构成的情形相比，可以抑制在第三透镜组中发生的球面像差、彗差和轴向色差。也可以抑制变焦时，球面像差、彗差和轴向色差每一个的变化。此外，与第三透镜组由三个或更多透镜元件构成的情形相比，可以小型化装置，并且减轻第三透镜组的质量。因此，在其使用状态中，能相对地抑制由于光学系统的位置差而导致的第三透镜组的偏心率，因此，能减少偏心彗差的出现。
更优选第三透镜组由两个透镜元件构成并且两个透镜元件胶合在一起。通过这种结构，可以减小第三透镜组中的透镜元件之中的偏心率，使得能减少偏心彗差的出现。
在根据本发明的第二实施例的变倍光学系统中，期望在第二透镜组和第三透镜组之间提供孔径光阑，并且当从广角端状态变焦到远摄端状态时，改变第二透镜组和孔径光阑之间的距离以及孔径光阑和第三透镜组之间的距离，并且孔径光阑与第四透镜组之间的距离恒定。通过在第二透镜组和第三透镜组之间设置孔径光阑，并且当从广角端状态变焦到远摄端状态时，改变第二透镜组和孔径光阑之间的距离和孔径光阑与第三透镜组之间的距离，能抑制变焦时的畸变的变化和像散的变化。此外，通过在变焦时，使孔径光阑与第四透镜组之间的距离恒定，能抑制与变焦有关的、在第三透镜组中发生的像散的变化和彗差的变化。
在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望满足下述条件式(5)：
0.200<f3/f4<0.650 (5)
其中，f3表示第三透镜组的焦距，以及f4表示第四透镜组的焦距。
条件式(5)定义第三透镜组和第四透镜之间的焦距的比的适当范围。通过满足条件式(5)，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统能抑制变焦时的球面像差的变化和像散的变化。
当f3/f4的值等于或小于针对根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件式(5)的下限时，变得难以抑制变焦时，在第三透镜组中发生的球面像差的变化和像散的变化，因此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(5)的下限值设定为0.400。
另一方面，当f3/f4的值等于或大于针对根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件式(5)的上限时，变得难以抑制变焦时，在第四透镜组中发生的球面像差的变化和像散的变化，因此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(5)的上限值设定为0.500。
在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望满足下述条件式(6)：
0.780<f1/f4<1.300 (6)
其中，f1表示第一透镜组的焦距，以及f4表示第四透镜组的焦距。
条件式(6)定义第一透镜组和第四透镜之间的焦距的比的适当范围。通过满足条件式(6)，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统能在变焦时，抑制球面像差的变化和像散的变化。
当f1/f4的值等于或小于针对根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件式(6)的下限时，变得难以抑制变焦时，在第一透镜组中发生的球面像差的变化和像散的变化，因此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(6)的下限值设定为0.820。
另一方面，当f1/f4的值等于或大于针对根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件式(6)的上限时，变得难以抑制变焦时，在第四透镜组中发生的球面像差的变化和像散的变化，因此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(6)的上限值设定为1.100。
在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望满足下述条件式(7)：
0.050<(-f2)/f4<0.250 (7)
其中，f2表示第二透镜组的焦距，以及f4表示第四透镜组的焦距。
条件式(7)定义第二透镜组和第四透镜之间的焦距的比的适当范围。通过满足条件式(7)，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统能抑制变焦时的球面像差、像散和畸变的每一个的变化。
当(-f2)/f4的值小于或等于针对根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件式(7)的下限时，变得难以抑制变焦时，在第二透镜组中发生的球面像差、像散和畸变的每一个的变化，因此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(7)的下限值设定为0.118。
另一方面，当(-f2)/f4的值等于或大于针对根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件式(7)时，变得难以抑制变焦时，在第四透镜组中发生的球面像差的变化和像散的变化，因此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(7)的上限值设定为0.180。
在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望满足下述条件式(8)：
0.740<(-f2)/fw<1.120 (8)
其中，fw表示广角端状态中变倍光学系统的焦距，以及f2表示第二透镜组的焦距。
条件式(8)定义第二透镜组的焦距的适当范围。通过满足条件式(8)，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统能抑制变焦时的球面像差的变化和像散的变化。
当(-f2)/fw的值等于或小于针对根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件式(8)的下限值时，变得难以抑制变焦时，在第二透镜组中发生的球面像差的变化和像散的变化，因此，不能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(8)的下限值设定为0.860。
另一方面，当(-f2)/fw的值等于或大于针对根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件式(8)的上限值时，为了获得预定变倍比，在变焦时，有必要使第一透镜组和第二透镜组之间的距离的变化量变大。因此，变得难以小型化装置，此外，与变焦相关，从第一透镜组入射到第二透镜组的轴上光通量的直径大大地改变。因此，变焦时，球面像差的变化变得过大，使得不可能实现高光学性能。同时，为了进一步确保本申请的有益效果，优选将条件式(8)的上限值设定为1.040。
根据本申请的光学装置的特征在于该装置具有上述根据本申请的第二实施例的变倍光学系统。通过这种结构，可以实现小型化并且具有高变倍比和高光学性能的光学装置。
制造根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的方法是用于制造变倍光学系统的方法，该变倍光学系统按从物体侧的顺序，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；和具有正屈光力的第四透镜组；
该方法包括下述步骤：
构造第三透镜组和第四透镜组以满足下述条件式(3)；以及
构造使得当从广角端状态变焦到远摄端状态时，改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离、第二透镜组和第三透镜组之间的距离、以及第三透镜组和第四透镜组之间的距离。通过上述配置，可以制造小型化并且具有高变倍比和高光学性能的变倍光学系统。
0.160<(d3t-d3w)/fw<0.550 (3)
其中，fw表示广角端状态中变倍光学系统的焦距，d3w表示广角端状态中，从第三透镜组的最图像侧透镜表面到第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离，以及d3t表示在远摄端状态中，从第三透镜组的最图像侧透镜表面到第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离。
在下文中，将参考附图，说明与根据本申请的第一和第二实施例的数值示例有关的变倍光学系统。同时，第一至第三示例对第一和第二实施例均是相同的。
(第一示例)
图1A、1B和1C是分别示出在广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中，对本申请的第一和第二实施例共用的第一示例的变倍光学系统的截面图。
根据本示例的变倍光学系统按从物体侧的顺序，由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和具有正屈光力的第四透镜组G4构成。
第一透镜组G1按从物体侧的顺序，由通过具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L11与双凸正透镜L12胶合构成的胶合透镜，以及具有面向物体侧的凸表面的正弯月透镜L13组成。
第二透镜组G2按从物体侧的顺序，由具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L21、具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L22、双凸正透镜L23和具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L24组成。注意，负弯月透镜L21是具有形成为非球面形状的物体侧透镜表面的玻璃模制非球面透镜。
第三透镜组G3按从物体侧的顺序，由通过具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L31与双凸正透镜L32胶合构成的胶合透镜组成。注意，孔径光阑S设置在第三透镜组G3的物体侧上。
第四透镜组G4按从物体侧的顺序，由通过双凸正透镜L401与具有面向图像侧的凸表面的负弯月透镜L402胶合构成的胶合透镜、通过具有面向物体侧的凹表面的正弯月透镜L403和双凹负透镜L404胶合构成的胶合透镜、双凸正透镜L405、通过具有面向物体侧的凹表面的正弯月透镜L406与双凹负透镜L407胶合构成的胶合透镜、通过具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L408与双凸正透镜L409胶合构成的胶合透镜以及具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L410组成。同时，正弯月透镜L403是形成为非球面形状的物体侧透镜表面的玻璃模制非球面透镜，以及负弯月透镜L410是具有形成为非球面形状的图像侧透镜表面的玻璃模制非球面透镜。
在根据本示例的变倍光学系统中，可以在第四透镜组G4和图像平面I之间，设置低通滤波器、用于传感器的保护玻璃等等。
在具有上述结构的根据本示例的变倍光学系统中，当从广角端状态变焦到远摄端状态时，沿光轴移动第一至第四透镜组G1至G4，使得增加第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气距离、减小第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气距离、增加第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的空气距离、减小第二透镜组G2与孔径光阑S之间的空气距离、减小孔径光阑S与第三透镜组G3之间的空气距离，以及孔径光阑S与第四透镜组G4之间的距离恒定。孔径光阑S被构造成与第四透镜组G4一体化移动。更具体地说，在变焦时，使第一透镜组G1、第三透镜组G3和第四透镜组G4移向物体侧。在从广角端状态到中间焦距状态，第二透镜组G2向物体侧移动，并且在从中间焦距状态到远摄端状态，第二透镜组G2向图像侧移动。
下表1示出根据本示例的变倍光学系统的各种值。
在表1中，f表示焦距，以及BF表示后焦长度(back focal length)，换句话说，最图像侧透镜表面与图像平面I之间的光轴上的距离。
在[表面数据]中，m表示从物体侧计数的光学表面的顺序，r表示曲率半径，d表示表面到表面的距离(从第n表面到第(n+1)表面的间隔，其中，n为整数)，nd表示针对d线(波长λ＝587.6nm)的折射率，以及νd表示针对d线(波长λ＝587.6nm)的阿贝数。此外，OP表示物体平面，并且I表示图像平面。同时，曲率半径r＝∞表示平表面。通过在表面编号上加“*”，表示非球面表面的位置，以及在曲率半径列中，示出了近轴曲率半径。忽略空气的折射率nd＝1.000000。
在[非球面数据]中，相对于[表面数据]中所示的非球面表面，在通过下述表达式呈现非球面表面的情况下，示出了非球面表面系数和圆锥系数：
x＝(h2/r)/[1+[1-κ(h/r)2]1/2]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10
其中，h表示离光轴的垂直高度，x表示作为在离光轴垂直高度h处，沿光轴从非球面的顶点的切面到非球面的距离的垂度，κ表示圆锥系数，A4、A6、A8和A10表示各个非球面系数，r表示作为基准球面的曲率半径的近轴曲率半径。“E-n”，其中，n是整数，表示“×10-n”，例如“1.234E-5”表示“1.234×10-5”。2次非球面系数A2为0，在本说明书中省略。
在[各种数据]中，FNO表示F数，ω表示半视角(单位：“°”)，Y表示图像高度，TL表示变倍光学系统的总长，即，在聚焦于无限远物体时，沿光轴，从第一表面到图像平面I的距离，dn表示第n表面和第(n+1)表面之间的可变间隔，以及φ表示孔径光阑S的孔径直径。同时，W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，以及T表示远摄端状态。
在[透镜组数据]中，示出了起始表面编号ST和每一透镜组的焦距f。
在[条件式的值]中，示出了对应于针对根据本示例的变倍光学系统的各个条件式的值。
在此应注意到，“mm”通常用于长度的单位，诸如焦距f、曲率半径r和用于表1中所示的其他长度的单位。然而，由于通过成比例放大或缩小其尺寸的光学系统，能获得类似的光学性能，因此，单位不一定限于“mm”。
上述表1中的参考符号的说明在其他示例的表中是相同的。
(表1)第一示例
[表面数据]
[非球面数据]
[各种数据]
[透镜组数据]
[条件式的值]
(1)f1/fw＝6.209
(2)(d1t-d1w)/fw＝3.667
(3)(d3t-d3w)/fw＝0.281
(4)(d2it-d2iw)/fw＝0.208
(5)f3/f4＝0.455
(6)f1/f4＝0.901
(7)(-f2)/f4＝0.144
(8)(-f2)/fw＝0.992
图2A、2B和2C分别是示出在广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中，在聚焦于无限远物体时，根据本申请的第一示例的变倍光学系统的各种像差的图。
在各个像差图中，FNO表示f数，以及A表示光线的入射角，即，半视角(单位“°”)。在图中，d表示在d线(波长λ＝587.6nm)时的像差曲线，g表示在g线(波长λ＝435.8nm)时的像差曲线，以及未附加有d和g的曲线表示d线的像差。在示出像散的图中，实线指示矢状图像平面，并且虚线指示子午图像平面。顺便提一下，有关各种像差图的上述说明与其他示例相同。
如从各个像差图可以看出，根据本示例的变倍光学系统由于对从广角端状态到远摄端状态的状态中的各种像差的良好校正，呈现极好光学性能。
(第二示例)
图3A、3B和3C是分别示出在广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中，对本申请的第一和第二实施例共用的第二示例的变倍光学系统的截面图。
根据本示例的变倍光学系统按从物体侧的顺序，由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和具有正屈光力的第四透镜组G4构成。
第一透镜组G1按从物体侧的顺序，由通过具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L11与双凸正透镜L12胶合构成的胶合透镜，以及具有面向物体侧的凸表面的平凸正透镜L13组成。
第二透镜组G2按从物体侧的顺序，由具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L21、具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L22、以及通过双凸正透镜L23和具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L24胶合构成的胶合透镜组成。负弯月透镜L21是在物体侧上的玻璃表面上提供树脂层并且形成为非球面形状的复合型非球面透镜。
第三透镜组G3由通过按从物体侧的顺序，具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L31与双凸正透镜L32胶合构成的胶合透镜组成。
第四透镜组G4按从物体侧的顺序，由通过双凸正透镜L401与具有面向图像侧的凸表面的负弯月透镜L402胶合构成的胶合透镜、通过具有面向物体侧的凹表面的正弯月透镜L403和双凹负透镜L404胶合构成的胶合透镜、双凸正透镜L405、通过双凸正透镜L406与双凹负透镜L407胶合构成的胶合透镜、通过双凸正透镜L408与具有面向图像侧的凸表面的负弯月透镜L409胶合构成的胶合透镜，以及具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L410组成。顺便提一下，负透镜L404是具有形成为非球面形状的图像侧透镜表面的玻璃模制非球面透镜，以及负弯月透镜L410是具有形成为非球面形状的图像侧透镜表面的玻璃模制非球面透镜。
在根据本示例的变倍光学系统中，可以在第四透镜组G4和图像平面I之间，设置低通滤波器、用于传感器的保护玻璃等等。
在具有上述结构的根据本示例的变倍光学系统中，当从广角端状态变焦到远摄端状态时，沿光轴使第一至第四透镜组G1至G4移向物体侧，使得增加第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气距离、减小第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气距离、第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的空气距离从广角端状态到中间焦距状态时减小并且从中间焦距状态到远摄端状态时增加、减小第二透镜组G2与孔径光阑S之间的空气距离、孔径光阑S与第三透镜组G3之间的空气距离从广角端状态到中间焦距状态时增加并且从中间焦距状态到远摄端状态时减小，以及孔径光阑S与第四透镜组G4之间的距离恒定。孔径光阑S与第四透镜组G4一体化移动。
下表2示出根据本示例的变倍光学系统的各种值。
(表2)第二示例
[表面数据]
[非球面数据]
[各种数据]
[透镜组数据]
[条件式的值]
(1)f1/fw＝6.223
(2)(d1t-d1w)/fw＝3.699
(3)(d3t-d3w)/fw＝0.241
(4)(d2it-d2iw)/fw＝0.213
(5)f3/f4＝0.463
(6)f1/f4＝0.956
(7)(-f2)/f4＝0.152
(8)(-f2)/fw＝0.986
图4A、4B和4C分别是示出在广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中，在聚焦于无限远物体时，根据本申请的第二示例的变倍光学系统的各种像差的图。
如从各个像差图可以看出，根据本示例的变倍光学系统由于对从广角端状态到远摄端状态的状态中的各种像差的良好校正，呈现极好光学性能。
(第三示例)
图5A、5B和5C是分别示出在广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中，对本申请的第一和第二实施例共用的第三示例的变倍光学系统的截面图。
根据本示例的变倍光学系统按从物体侧的顺序，由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和具有正屈光力的第四透镜组G4构成。
第一透镜组G1按从物体侧的顺序，由通过具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L11与双凸正透镜L12胶合构成的胶合透镜，以及具有面向物体侧的凸表面的正弯月透镜L13组成。
第二透镜组G2按从物体侧的顺序，由具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L21、具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L22、双凸正透镜L23和具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L24组成。注意，负弯月透镜L21是具有形成为非球面形状的物体侧透镜表面的玻璃模制非球面透镜。
第三透镜组G3由按从物体侧的顺序，通过具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L31与双凸正透镜L32胶合构成的胶合透镜组成。同时，在第三透镜组G3的物体侧上提供孔径光阑S。
第四透镜组G4按从物体侧的顺序，由通过双凸正透镜L401与具有面向图像侧的凸表面的负弯月透镜L402胶合构成的胶合透镜、通过具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L403和具有面向图像侧的凹表面的正弯月透镜L404胶合构成的胶合透镜、双凸正透镜L405、通过具有面向物体侧的凹表面的正弯月透镜L406与具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L407胶合构成的胶合透镜、通过具有面向物体侧的凸表面的负弯月透镜L408与双凸正透镜L409胶合构成的胶合透镜以及具有面向物体侧的凹表面的负弯月透镜L410组成。顺便提一下，负透镜L403是形成为非球面形状的物体侧透镜表面的玻璃模制非球面透镜，以及负弯月透镜L410是具有形成为非球面形状的图像侧透镜表面的玻璃模制非球面透镜。
在根据本示例的变倍光学系统中，可以在第四透镜组G4和图像平面I之间，设置低通滤波器、用于传感器的保护玻璃等等。
在具有上述结构的根据本示例的变倍光学系统中，在从广角端状态变焦到远摄端状态时，沿光轴移动第一至第四透镜组G1至G4，使得增加第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气距离、减小第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气距离、增加第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的空气距离、减小第二透镜组G2与孔径光阑S之间的空气距离、减小孔径光阑S与第三透镜组G3之间的空气距离，以及孔径光阑S与第四透镜组G4之间的空气距离恒定。孔径光阑S被构造成与第四透镜组G4一体化移动。更具体地说，在变焦时，使第一透镜组G1、第三透镜组G3和第四透镜组G4向物体侧移动。在从广角端状态到中间焦距状态，第二透镜组G2向物体侧移动，并且在从中间焦距状态到远摄端状态，向图像侧移动。
下表3示出根据本示例的变倍光学系统的各种值。(表3)第三示例
[表面数据]
[非球面数据]
[各种数据]
[透镜组数据]
[条件式的值]
(1)f1/fw＝6.154
(2)(d1t-d1w)/fw＝3.589
(3)(d3t-d3w)/fw＝0.190
(4)(d2it-d2iw)/fw＝0.529
(5)f3/f4＝0.428
(6)f1/f4＝0.897
(7)(-f2)/f4＝0.132
(8)(-f2)/fw＝0.905
图6A、6B和6C分别是示出在广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中，在聚焦于无限远物体时，根据本申请的第三示例的变倍光学系统的各种像差的图。
如从各个像差图可以看出，根据本示例的变倍光学系统由于对从广角端状态到远摄端状态的状态中的各种像差的良好校正，呈现极好光学性能。
通过示例，可以实现小型化并且具有高变倍比和高光学性能的变倍光学系统。注意，上述示例的每一个是本申请的发明的具体示例，以及本申请的发明不限于它们。在不劣化根据本申请的第一和第二实施例的变倍光学系统的光学性能的情况下，能采用下述内容。
尽管上文将分别具有四组配置的变倍光学系统示例为根据本申请的变倍光学系统的第一和第二实施例的变倍光学系统的数值示例，本申请不限于它们，能构成具有其他配置(诸如5组配置、6组配置等等)的变倍光学系统。具体地，在根据本申请的第一和第二实施例的变倍光学系统的最物体侧，添加透镜或透镜组的透镜配置是可能的，以及将透镜或透镜组添加到其最图像侧的另一透镜配置也是可能的。应注意到透镜组意味着具有通过空气距离，与另一透镜组分开的至少一个透镜的单元。
此外，在根据本申请的第一和第二实施例的变倍光学系统中，为了改变从无限远物体聚焦到近物，可以将透镜组的一部分、其整体中的单个透镜组或多个透镜组被配置为作为聚焦透镜组沿光轴移动。特别优选将第二透镜组的至少一部分、第三透镜组的至少一部分或第四透镜组的至少一部分作为聚焦透镜组移动。聚焦透镜组能用于自动对焦，并且适合于由用于自动对焦的电机，诸如超声电机驱动。
此外，在根据本申请的第一和第二实施例的变倍光学系统中，能在包括垂直于光轴的分量的方向中，作为减振透镜组，移动整体中的任一透镜组或其一部分，或可旋转地移动，即，在包括用于校正由相机抖动引起的图像模糊的光轴的面内方向中摆动。特别地，在根据本申请的第一和第二实施例的变倍光学系统中，优选将第三透镜组的至少一部分或第四透镜组的至少一部分用作减振透镜组。
此外，在根据本申请的第一和第二实施例的变倍光学系统中，透镜的透镜表面可以是球面、平面或非球面表面。当透镜表面是球面或平面时，易于透镜加工、组装和调节，并且可以防止由透镜加工、组装和调节引起的光学性能的劣化，因此，是优选的。此外，即使移动图像平面，光学性能的劣化也很少，因此，是优选的。当透镜表面是非球面表面时，通过研磨工艺、将玻璃材料通过模具形成为非球面表面的玻璃模制工艺或将在玻璃透镜表面上提供的树脂材料形成为非球面形状的复合型工艺，形成非球面表面。透镜表面可以是衍射光学表面，以及透镜可以是渐变折射率型透镜(GRIN)或塑料透镜。
此外，在根据本申请的第一和第二实施例的变倍光学系统中，优选在第三透镜组中或在第三透镜组附近设置孔径光阑，以及在不设置作为孔径光阑的构件的情况下，可以由透镜框架替代该功能。
此外，构成根据本申请的第一至第二实施例的变倍光学系统的透镜的一个或多个透镜表面可以涂以在宽波长范围中，具有高透射比的一个或多个防反射涂层。通过本发明，可以减少幻像和耀斑并且获得高对比度和高光学性能。
接着，将参考图7，说明配备有根据本申请的第一或第二实施例的变倍光学系统的相机。
图7是示出配备有根据本申请的第一或第二实施例的变倍光学系统的相机的配置的视图。
图7所示的本相机1是配备有根据第一示例的变倍光学系统的可互换镜头，作为成像镜头2的无反光镜相机。
在本相机1中，从作为对象的未示出物体出射的光由成像镜头2会聚，使得通过未示出的OLPF(光学低通滤波器)，在成像部3的成像表面(平面)上形成对象图像。然后，对象图像通过成像部3中的光电转换装置进行光电转换来产生对象的图像。在相机1上安装的EVF4(电子取景器)上显示该图像。因此，拍摄者能通过EVF 4观察到该对象。
此外，当拍摄者按下未示出的快门按钮时，在成像部3中产生的对象图像被存储在未示出的存储器中。以这种方式，拍摄者能通过相机1，拍摄对象的照片。
在此，安装为相机1中的成像镜头2的根据第一示例的变倍光学系统是小型化并且具有高变倍比和高光学性能的变倍光学系统。因此，本相机1能实现良好的光学性能，同时实现小型化和高变倍比。顺便提一下，即使根据第二或第三示例的变倍光学系统安装为相机中的成像镜头2，也能获得与相机1相同的效果。此外，即使将根据上述示例的每一个的变倍光学系统安装在包括快速返回反射镜并且能通过取景器光学系统，观察对象的单反相机中，也能获得与相机1相同的效果。
最后，将参考图8和9，描述制造根据本申请的第一和第二实施例的变倍光学系统的方法的概要。
图8中所示，用于制造根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的方法是用于制造变倍光学系统的方法，该变倍光学系统按从物体侧的顺序，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、孔径光阑、具有正屈光力的第三透镜组和具有正屈光力的第四透镜组，并且该方法包括下述步骤S11和S12。
步骤S11：构造第一透镜组以满足下述条件式(1)并且按从物体侧的顺序，将第一至第四透镜组设置在透镜筒中：
5.300<f1/fw<8.000 (1)
其中，fw表示广角端状态中变倍光学系统的焦距，以及f1表示第一透镜组的焦距。
步骤S12：在透镜筒中提供已知运动机制并且构造使得当从广角端状态变焦到远摄端状态时，改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离、第二透镜组和孔径光阑之间的距离、孔径光阑和第三透镜组之间的距离以及第三透镜组和第四透镜组之间的距离，并且孔径光阑和第四透镜组之间的距离恒定。
制造根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的方法使得可以制造结构紧凑并且具有高变倍比和高光学性能的变倍光学系统。
图9中所示，用于制造根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的方法是用于制造变倍光学系统的方法，该变倍光学系统按从物体侧的顺序，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和具有正屈光力的第四透镜组，并且该方法包括下述步骤S21和S22。
步骤S21：构造第三透镜组和第四透镜组以满足下述条件式(3)并且按从物体侧的顺序，将第一至第四透镜组设置在透镜筒中：
0.160<(d3t-d3w)/fw<0.550 (3)
其中，fw表示广角端状态中变倍光学系统的焦距，d3w表示广角端状态中，从第三透镜组的最图像侧透镜表面到第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离，以及d3t表示远摄端状态中，从第三透镜组的最图像侧透镜表面到第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离。
步骤S22：在透镜筒中提供已知移动机制并且构造使得当从广角端状态变焦到远摄端状态时，改变第一透镜组和第二透镜组之间的距离、第二透镜组和第三透镜组之间的距离以及第三透镜组和第四透镜组之间的距离。
制造根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的方法使得可以制造结构紧凑并且具有高变倍比和良好光学性能的变倍光学系统。

Claims (26)

1.一种变倍光学系统，按从物体侧的顺序，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；孔径光阑；具有正屈光力的第三透镜组；和具有正屈光力的第四透镜组；
当从广角端状态变焦到远摄端状态时，改变所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离、所述第二透镜组和所述孔径光阑之间的距离、所述孔径光阑和所述第三透镜组之间的距离、以及所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离，并且所述孔径光阑和所述第四透镜组之间的距离恒定；并且
满足下述条件式：
5.300<f1/fw<8.000
其中，fw表示广角端状态中所述变倍光学系统的焦距，以及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，当从广角端状态变焦到远摄端状态时，所述第一透镜组向所述物体侧移动。
3.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，当从广角端状态变焦到远摄端状态时，所述第一透镜组和所述第二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，当从广角端状态变焦到远摄端状态时，所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减小。
5.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，满足下述条件式：
3.250<(d1t-d1w)/fw<4.200
其中，fw表示广角端状态中所述变倍光学系统的焦距；d1w表示广角端状态中，从所述第一透镜组的最图像侧透镜表面到所述第二透镜组的最物体侧透镜表面的距离；以及d1t表示远摄端状态中，从所述第一透镜组的最图像侧透镜表面到所述第二透镜组的最物体侧透镜表面的距离。
6.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，满足下述条件式：
0.160<(d3t-d3w)/fw<0.550
其中，fw表示广角端状态中所述变倍光学系统的焦距；d3w表示广角端状态中，从所述第三透镜组的最图像侧透镜表面到所述第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离；以及d3t表示远摄端状态中，从所述第三透镜组的最图像侧透镜表面到所述第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离。
7.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，满足下述条件式：
0.140<(d2it-d2iw)/fw<0.700
其中，fw表示广角端状态中所述变倍光学系统的焦距；d2iw表示广角端状态中，从所述第二透镜组的最图像侧透镜表面到图像平面的距离，以及d2it表示远摄端状态中，从所述第二透镜组的最图像侧透镜表面到所述图像平面的距离。
8.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，所述第三透镜组由两个透镜组成。
9.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，满足下述条件式：
0.200<f3/f4<0.650
其中，f3表示所述第三透镜组的焦距，以及f4表示所述第四透镜组的焦距。
10.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，满足下述条件式：
0.780<f1/f4<1.300
其中，f1表示所述第一透镜组的焦距，以及f4表示所述第四透镜组的焦距。
11.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，满足下述条件式：
0.050<(-f2)/f4<0.250
其中，f2表示所述第二透镜组的焦距，以及f4表示所述第四透镜组的焦距。
12.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，满足下述条件式：
0.740<(-f2)/fw<1.120
其中，fw表示广角端状态中所述变倍光学系统的焦距，以及f2表示所述第二透镜组的焦距。
13.一种光学装置，配备有根据权利要求1所述的变倍光学系统。
14.一种变倍光学系统，按从物体侧的顺序，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；和具有正屈光力的第四透镜组；
当从广角端状态变焦到远摄端状态时，改变所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离、所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离、以及所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离；并且
满足下述条件式：
0.160<(d3t-d3w)/fw<0.550
其中，fw表示广角端状态中所述变倍光学系统的焦距，d3w表示广角端状态中，从所述第三透镜组的最图像侧透镜表面到所述第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离，以及d3t表示远摄端状态中，从所述第三透镜组的最图像侧透镜表面到所述第四透镜组的最物体侧透镜表面的距离。
15.根据权利要求14所述的变倍光学系统，其中，当从广角端状态变焦到远摄端状态时，所述第一透镜组向所述物体侧移动。
16.根据权利要求14所述的变倍光学系统，其中，当从广角端状态变焦到远摄端状态时，所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离增加。
17.根据权利要求14所述的变倍光学系统，其中，当从广角端状态变焦到远摄端状态时，所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减小。
18.根据权利要求14所述的变倍光学系统，其中，满足下述条件式：
3.250<(d1t-d1w)/fw<4.200
其中，fw表示广角端状态中所述变倍光学系统的焦距；d1w表示广角端状态中，从所述第一透镜组的最图像侧透镜表面到所述第二透镜组的最物体侧透镜表面的距离；以及d1t表示远摄端状态中，从所述第一透镜组的最图像侧透镜表面到所述第二透镜组的最物体侧透镜表面的距离。
19.根据权利要求14所述的变倍光学系统，其中，满足下述条件式：
0.140<(d2it-d2iw)/fw<0.700
其中，fw表示广角端状态中所述变倍光学系统的焦距；d2iw表示广角端状态中，从所述第二透镜组的最图像侧透镜表面到图像平面的距离，以及d2it表示远摄端状态中，从所述第二透镜组的最图像侧透镜表面到所述图像平面的距离。
20.根据权利要求14所述的变倍光学系统，其中，所述第三透镜组由两个透镜组成。
21.根据权利要求14所述的变倍光学系统，其中，所述光学系统进一步包括在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的孔径光阑，并且当从广角端状态变焦到远摄端状态时，改变所述第二透镜组和所述孔径光阑之间的距离以及所述孔径光阑和所述第三透镜组之间的距离，并且所述孔径光阑和所述第四透镜组之间的距离恒定。
22.根据权利要求14所述的变倍光学系统，其中，满足下述条件式：
0.200<f3/f4<0.650
其中，f3表示所述第三透镜组的焦距，以及f4表示所述第四透镜组的焦距。
23.根据权利要求14所述的变倍光学系统，其中，满足下述条件式：
0.780<f1/f4<1.300
其中，f1表示所述第一透镜组的焦距，以及f4表示所述第四透镜组的焦距。
24.根据权利要求14所述的变倍光学系统，其中，满足下述条件式：
0.050<(-f2)/f4<0.250
其中，f2表示所述第二透镜组的焦距，以及f4表示所述第四透镜组的焦距。
25.根据权利要求14所述的变倍光学系统，其中，满足下述条件式：
0.740<(-f2)/fw<1.120
其中，fw表示广角端状态中所述变倍光学系统的焦距，以及f2表示所述第二透镜组的焦距。
26.一种光学装置，配备有根据权利要求14所述的变倍光学系统。
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