CN110456493A - 光学系统、摄像装置及变倍光学系统 - Google Patents

光学系统、摄像装置及变倍光学系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光学系统、摄像装置及变倍光学系统。一种光学系统，能够对折射率不同的多个物体侧介质进行摄影，其特征在于，由从物体侧依次排列的光轴方向上的位置被固定的前侧透镜组和后侧透镜组构成，所述后侧透镜组具有至少两个移动透镜组，在进行所述物体侧介质的变更时，使所述后侧透镜组内的至少两个移动透镜组沿着光轴移动。

Description

光学系统、摄像装置及变倍光学系统
本申请是国际申请日为2015年1月20日、国际申请号为PCT/JP2015/000235、国家申请号为201580005222.5、发明名称为“光学系统、摄像装置以及光学系统的制造方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及光学系统、摄像装置以及光学系统的制造方法。
背景技术
以往，提出了能够对折射率不同的多个介质(例如，空气和水)使用的光学系统(例如，参照专利文献1)。
另外，以往提出了水陆两用变倍镜头(例如，参照专利文献2、3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-311339号公报
专利文献2：日本特开平7-159687号公报
专利文献3：日本特开平7-159689号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在以往的光学系统中，不能说对各介质的像差校正是充分的。
另外，在以往的水陆两用变倍镜头中，在水中摄影状态下，无法进行变倍，或者需要安装辅助镜头系统，从而便利性不佳。
另外，不存在在陆上摄影状态和水中摄影状态这两个状态下，从远距离到近距离整个摄影距离上具有良好的光学性能的镜头。
用于解决课题的手段
第1本发明的光学系统，能够对折射率不同的多个物体侧介质进行摄影，其中，所述光学系统由从物体侧依次排列的光轴方向上的位置被固定的前侧透镜组和后侧透镜组构成，所述后侧透镜组具有至少两个移动透镜组，在进行所述物体侧介质的变更时，使所述后侧透镜组内的至少两个移动透镜组沿着光轴移动。
第1本发明的光学设备具备上述第1发明的光学系统。
第1本发明的光学系统的制造方法，该光学系统能够对折射率不同的多个物体侧介质进行摄影，其中，以如下方式将各透镜配置于镜头镜筒内：由从物体侧依次排列的光轴方向上的位置被固定的前侧透镜组和后侧透镜组构成，所述后侧透镜组具有至少两个移动透镜组，在进行所述物体侧介质的变更时，使所述后侧透镜组内的至少两个移动透镜组沿着光轴移动。
第2本发明的光学系统，能够在具有第1折射率的第1介质中的第1摄影状态以及具有第2折射率的第2介质中的第2摄影状态中进行切换，所述第2折射率不同于所述第1折射率，其中，包括第1透镜组以及比所述第1透镜组配置于像侧的第2透镜组，在所述第1介质中的变倍时和所述第2介质中的变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，在不改变所述光学系统的焦距而从所述第1摄影状态向所述第2摄影状态进行切换时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化。
在第2本发明的光学系统中，优选的是，配置于最靠物体侧的透镜组在进行变倍时光轴方向上的位置被固定。
关于第2本发明的光学系统，优选的是，包括从物体侧依次排列的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透镜组及具有正的光焦度的第4透镜组。
关于第2本发明的光学系统，优选的是，在从所述第1摄影状态向所述第2摄影状态进行切换时，使所述第2透镜组和所述第3透镜组沿着光轴移动。
关于第2本发明的光学系统，优选的是，满足以下的条件式：
1.00<R1/Enpw<4.00
其中，
R1：所述第1透镜组的最靠物体侧的透镜面的曲率半径，
Enpw：从所述第1透镜组的最靠物体侧的透镜面到所述光学系统的所述第2摄影状态的广角端状态下的无限远摄影状态中的近轴入瞳位置为止的光轴上的距离。
关于第2本发明的光学系统，优选的是，满足以下的条件式：
其中，
所述第1透镜组在所述第2介质中的光焦度，
所述光学系统在所述第2摄影状态中的广角端状态下的光焦度。
关于第2本发明的光学系统，优选的是，满足以下的条件式：
0.30<Δ2w/Δ3w<1.20
其中，
Δ2w：从所述第2摄影状态中的广角端状态下的无限远摄影状态向所述第1摄影状态中的广角端状态下的无限远摄影状态进行切换时的所述第2透镜组的移动量，
Δ3w：从所述第2摄影状态中的广角端状态下的无限远摄影状态向所述第1摄影状态中的广角端状态下的无限远摄影状态进行切换时的所述第3透镜组的移动量。
关于第2本发明的光学系统，优选的是，满足以下的条件式：
其中，
所述第2透镜组在所述第2介质中的光焦度，
所述光学系统在所述第2摄影状态中的广角端状态下的光焦度。
关于第2本发明的光学系统，优选的是，满足以下的条件式：
其中，
所述第3透镜组在所述第2介质中的光焦度，
所述第4透镜组在所述第2介质中的光焦度。
在第2本发明的光学系统中，优选的是，所述具有第1折射率的第1介质为水，所述具有第2折射率的第2介质为空气。
第2本发明的光学设备具备上述第2发明的光学系统。
第2本发明的光学系统的制造方法，该光学系统能够在具有第1折射率的第1介质中的第1摄影状态以及具有第2折射率的第2介质中的第2摄影状态中进行切换，所述第2折射率不同于所述第1折射率，其中，以如下方式将各透镜配置于镜头镜筒内：包括第1透镜组以及比所述第1透镜组配置于像侧的第2透镜组，在所述第1介质中的变倍时和所述第2介质中的变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，在不改变所述光学系统的焦距而从所述第1摄影状态向所述第2摄影状态进行切换时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化。
第3本发明的光学系统，能够在具有第1折射率的第1介质中的第1摄影状态以及具有第2折射率的第2介质中的第2摄影状态中进行切换，所述第2折射率不同于所述第1折射率，其中，包括沿着光轴从物体侧依次排列的第1透镜组和至少三个透镜组，通过将所述第1透镜组在光轴上的位置固定并使所述三个透镜组中的至少一个沿着光轴移动来进行变倍，通过使所述三个透镜组的至少一部分作为第1对焦透镜组而沿着光轴移动来进行所述第1介质中的对焦，通过使所述三个透镜组的至少一部分作为第2对焦透镜组而沿着光轴移动来进行所述第2介质中的对焦，所述第1对焦透镜组与所述第2对焦透镜组的结构和移动轨迹的至少一方不同。
在第3本发明的光学系统中，优选的是，所述三个透镜组包括具有负的光焦度的透镜组，在所述具有负的光焦度的透镜组中位于最靠物体侧的透镜组为所述第1对焦透镜组，在所述第1对焦透镜组的像侧且沿着光轴依次排列的透镜组为所述第2对焦透镜组。
在第3本发明的光学系统中，优选的是，当状态在所述第1摄影状态与所述第2摄影状态之间变化时，使所述三个透镜组中的至少两个透镜组沿着光轴移动。
在第3本发明的光学系统中，优选的是，所述三个透镜组从物体侧依次由具有负的光焦度的第2透镜组、具有正的光焦度的第3透镜组及具有正的光焦度的第4透镜组构成，通过使所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔以及所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变化来进行变倍。
在第3本发明的光学系统中，优选的是，所述具有第1折射率的第1介质为水，所述具有第2折射率的第2介质为空气。
第3本发明的光学设备具备上述第3发明的光学系统。
第3本发明的光学系统的制造方法，该光学系统能够在具有第1折射率的第1介质中的第1摄影状态以及具有第2折射率的第2介质中的第2摄影状态中进行切换，所述第2折射率不同于所述第1折射率，其中，以如下方式将各透镜配置于壳体内：包括沿着光轴从物体侧依次排列的第1透镜组和至少三个透镜组，通过将所述第1透镜组的光轴上的位置固定并使所述三个透镜组中的至少一个沿着光轴移动来进行变倍，通过使所述三个透镜组的至少一部分作为第1对焦透镜组而沿着光轴移动来进行所述第1介质中的对焦，通过使所述三个透镜组的至少一部分作为第2对焦透镜组而沿着光轴移动来进行所述第2介质中的对焦，所述第1对焦透镜组与所述第2对焦透镜组的结构和移动轨迹的至少一方不同。
第4本发明的光学系统，能够在具有第1折射率的第1介质中的第1摄影状态以及具有第2折射率的第2介质中的第2摄影状态中进行切换，所述第2折射率不同于所述第1折射率，其中，包括在所述第1介质中的变倍时以及所述第2介质中的变倍时相对于像面的光轴方向上的位置变化的移动透镜组，所述移动透镜组在所述第1介质中的变倍时的移动轨迹与在所述第2介质中的变倍时的移动轨迹不同。
第4本发明的光学系统优选具有多个所述移动透镜组。
关于第4本发明的光学系统，优选的是，所述光学系统在最靠物体侧具有第1透镜组，且满足以下的条件式。
0.80<R1/Enpw<4.00
其中，
R1：所述第1透镜组的最靠物体侧的透镜面的曲率半径，
Enpw：从所述第1透镜组的最靠物体侧的透镜面到所述光学系统的所述第2摄影状态的广角端状态下的无限远摄影状态中的入瞳位置为止的光轴上的距离。
关于第4本发明的光学系统，优选的是，满足以下的条件式。
-0.90<Δ1U/Δ1A<0.90
0.20<Δ2U/Δ2A<2.00
其中，
Δ1U：所述至少两个移动透镜组中的位于最靠像侧的透镜组的所述第1摄影状态中的从广角端状态下的无限远摄影状态向远焦端状态下的无限远摄影状态进行变更所需的移动量(其中，对向像面方向的移动量标上正的符号，对向物体方向的移动量标上负的符号)，
Δ1A：所述至少两个移动透镜组中的位于最靠像侧的透镜组的所述第2摄影状态中的从广角端状态下的无限远摄影状态向远焦端状态下的无限远摄影状态进行变更所需的移动量(其中，对向像面方向的移动量标上正的符号，对向物体方向的移动量标上负的符号)，
Δ2U：所述至少两个移动透镜组中的从像侧数位于第二个的透镜组的所述第1摄影状态中的从广角端状态下的无限远摄影状态向远焦端状态下的无限远摄影状态进行变更所需的移动量(其中，对向像面方向的移动量标上正的符号，对向物体方向的移动量标上负的符号)，
Δ2A：所述至少两个移动透镜组中的从像侧数位于第二个的透镜组的所述第2摄影状态中的从广角端状态下的无限远摄影状态向远焦端状态下的无限远摄影状态进行变更所需的移动量(其中，对向像面方向的移动量标上正的符号，对向物体方向的移动量标上负的符号)。
在第4本发明的光学系统中，优选的是，所述具有第1折射率的第1介质为水，所述具有第2折射率的第2介质为空气。
第4本发明的光学设备具备上述第4发明的光学系统。
第4本发明的光学系统的制造方法，该光学系统能够在具有第1折射率的第1介质中的第1摄影状态以及具有第2折射率的第2介质中的第2摄影状态中进行切换，所述第2折射率不同于所述第1折射率，其中，以如下方式将各透镜配置于壳体内：包括在所述第1介质中的变倍时和所述第2介质中的变倍时相对于像面的光轴方向上的位置变化的移动透镜组，所述移动透镜组在所述第1介质中的变倍时的移动轨迹与在所述第2介质中的变倍时的移动轨迹不同。
附图说明
图1是示出物体侧介质为空气时的第1实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图2是物体侧介质为空气时的第1实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图2(a)示出广角端状态，图2(b)示出中间焦距状态，图2(c)示出远焦端状态。
图3是物体侧介质为空气时的第1实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图3(a)示出广角端状态，图3(b)示出中间焦距状态，图3(c)示出远焦端状态。
图4是示出物体侧介质为水时的第1实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图5是物体侧介质为水时的第1实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图5(a)示出广角端状态，图5(b)示出中间焦距状态，图5(c)示出远焦端状态。
图6是物体侧介质为水时的第1实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图6(a)示出广角端状态，图6(b)示出中间焦距状态，图6(c)示出远焦端状态。
图7是示出物体侧介质为空气时的第2实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图8是物体侧介质为空气时的第2实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图8(a)示出广角端状态，图8(b)示出中间焦距状态，图8(c)示出远焦端状态。
图9是物体侧介质为空气时的第2实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图9(a)示出广角端状态，图9(b)示出中间焦距状态，图9(c)示出远焦端状态。
图10是示出物体侧介质为水时的第2实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图11是物体侧介质为水时的第2实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图11(a)示出广角端状态，图11(b)示出中间焦距状态，图11(c)示出远焦端状态。
图12是物体侧介质为水时的第2实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图12(a)示出广角端状态，图12(b)示出中间焦距状态，图12(c)示出远焦端状态。
图13是示出物体侧介质为空气时的第3实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图14是物体侧介质为空气时的第3实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图14(a)示出广角端状态，图14(b)示出中间焦距状态，图14(c)示出远焦端状态。
图15是物体侧介质为空气时的第3实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图15(a)示出广角端状态，图15(b)示出中间焦距状态，图15(c)示出远焦端状态。
图16是示出物体侧介质为水时的第3实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图17是物体侧介质为水时的第3实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图17(a)示出广角端状态，图17(b)示出中间焦距状态，图17(c)示出远焦端状态。
图18是物体侧介质为水时的第3实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图18(a)示出广角端状态，图18(b)示出中间焦距状态，图18(c)示出远焦端状态。
图19是示出物体侧介质为空气时的第4实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图20是物体侧介质为空气时的第4实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图20(a)示出广角端状态，图20(b)示出中间焦距状态，图20(c)示出远焦端状态。
图21是物体侧介质为空气时的第4实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图21(a)示出广角端状态，图21(b)示出中间焦距状态，图21(c)示出远焦端状态。
图22是示出物体侧介质为水时的第4实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图23是物体侧介质为水时的第4实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图23(a)示出广角端状态，图23(b)示出中间焦距状态，图23(c)示出远焦端状态。
图24是物体侧介质为水时的第4实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图24(a)示出广角端状态，图24(b)示出中间焦距状态，图24(c)示出远焦端状态。
图25是示出物体侧介质为空气时的第5实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图26是物体侧介质为空气时的第5实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图26(a)示出广角端状态，图26(b)示出中间焦距状态，图26(c)示出远焦端状态。
图27是物体侧介质为空气时的第5实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图27(a)示出广角端状态，图27(b)示出中间焦距状态，图27(c)示出远焦端状态。
图28是示出物体侧介质为水时的第5实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图29是物体侧介质为水时的第5实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图29(a)示出广角端状态，图29(b)示出中间焦距状态，图29(c)示出远焦端状态。
图30是物体侧介质为水时的第5实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图30(a)示出广角端状态，图30(b)示出中间焦距状态，图30(c)示出远焦端状态。
图31是示出物体侧介质为空气时的第6实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图32是物体侧介质为空气时的第6实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图32(a)示出广角端状态，图32(b)示出中间焦距状态，图32(c)示出远焦端状态。
图33是物体侧介质为空气时的第6实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图33(a)示出广角端状态，图33(b)示出中间焦距状态，图33(c)示出远焦端状态。
图34是示出物体侧介质为水时的第6实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图35是物体侧介质为水时的第6实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图35(a)示出广角端状态，图35(b)示出中间焦距状态，图35(c)示出远焦端状态。
图36是物体侧介质为水时的第6实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图36(a)示出广角端状态，图36(b)示出中间焦距状态，图36(c)示出远焦端状态。
图37是示出物体侧介质为空气时的第7实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图38是物体侧介质为空气时的第7实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图38(a)示出广角端状态，图38(b)示出中间焦距状态，图38(c)示出远焦端状态。
图39是物体侧介质为空气时的第7实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图39(a)示出广角端状态，图39(b)示出中间焦距状态，图39(c)示出远焦端状态。
图40是示出物体侧介质为水时的第7实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图41是物体侧介质为水时的第7实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图41(a)示出广角端状态，图41(b)示出中间焦距状态，图41(c)示出远焦端状态。
图42是物体侧介质为水时的第7实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图42(a)示出广角端状态，图42(b)示出中间焦距状态，图42(c)示出远焦端状态。
图43是示出物体侧介质为空气时的第8实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图44是物体侧介质为空气时的第8实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图44(a)示出广角端状态，图44(b)示出中间焦距状态，图44(c)示出远焦端状态。
图45是物体侧介质为空气时的第8实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图45(a)示出广角端状态，图45(b)示出中间焦距状态，图45(c)示出远焦端状态。
图46是示出物体侧介质为水时的第8实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图47是物体侧介质为水时的第8实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图47(a)示出广角端状态，图47(b)示出中间焦距状态，图47(c)示出远焦端状态。
图48是物体侧介质为水时的第8实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图48(a)示出广角端状态，图48(b)示出中间焦距状态，图48(c)示出远焦端状态。
图49是示出物体侧介质为空气时的第9实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图50是物体侧介质为空气时的第9实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图50(a)示出广角端状态，图50(b)示出中间焦距状态，图50(c)示出远焦端状态。
图51是物体侧介质为空气时的第9实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图51(a)示出广角端状态，图51(b)示出中间焦距状态，图51(c)示出远焦端状态。
图52是示出物体侧介质为水时的第9实施例的光学系统的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)到远焦端状态(T)的各组的移动轨迹的图。
图53是物体侧介质为水时的第9实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图，图53(a)示出广角端状态，图53(b)示出中间焦距状态，图53(c)示出远焦端状态。
图54是物体侧介质为水时的第9实施例的光学系统的极近距离对焦状态下的各像差图，图54(a)示出广角端状态，图54(b)示出中间焦距状态，图54(c)示出远焦端状态。
图55是示出具备第1和第2实施方式的光学系统的相机的结构的图。
图56是示出第1实施方式的光学系统的制造方法的流程图。
图57是示出第10实施例的水陆两用变倍镜头的结构的剖视图以及示出从广角端状态到远焦端状态的各组的移动轨迹(箭头)的图。
图58是第10实施例的水陆两用变倍镜头在陆上摄影状态下的无限远对焦状态下的各像差图，图58(a)示出广角端状态，图58(b)示出中间焦距状态，图58(c)示出远焦端状态。
图59是第10实施例的水陆两用变倍镜头在水中摄影状态下的无限远对焦状态下的各像差图，图59(a)示出广角端状态，图59(b)示出中间焦距状态，图59(c)示出远焦端状态。
图60是第10实施例的水陆两用变倍镜头在陆上摄影状态下的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的各像差图，图60(a)示出广角端状态，图60(b)示出中间焦距状态，图60(c)示出远焦端状态。
图61是第10实施例的水陆两用变倍镜头在水中摄影状态下的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的各像差图，图61(a)示出广角端状态，图61(b)示出中间焦距状态，图61(c)示出远焦端状态。
图62是示出第11实施例的水陆两用变倍镜头的结构的剖视图以及示出从广角端状态到远焦端状态的各组的移动轨迹(箭头)的图。
图63是第11实施例的水陆两用变倍镜头在陆上摄影状态下的无限远对焦状态下的各像差图，图63(a)示出广角端状态，图63(b)示出中间焦距状态，图63(c)示出远焦端状态。
图64是第11实施例的水陆两用变倍镜头在水中摄影状态下的无限远对焦状态下的各像差图，图64(a)示出广角端状态，图64(b)示出中间焦距状态，图64(c)示出远焦端状态。
图65是第11实施例的水陆两用变倍镜头在陆上摄影状态下的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的各像差图，图65(a)示出广角端状态，图65(b)示出中间焦距状态，图65(c)示出远焦端状态。
图66是第11实施例的水陆两用变倍镜头在水中摄影状态下的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的各像差图，图66(a)示出广角端状态，图66(b)示出中间焦距状态，图66(c)示出远焦端状态。
图67是示出第12实施例的水陆两用变倍镜头的结构的剖视图以及示出从广角端状态到远焦端状态的各组的移动轨迹(箭头)的图。
图68是第12实施例的水陆两用变倍镜头在陆上摄影状态下的无限远对焦状态下的各像差图，图68(a)示出广角端状态，图68(b)示出中间焦距状态，图68(c)示出远焦端状态。
图69是第12实施例的水陆两用变倍镜头在水中摄影状态下的无限远对焦状态下的各像差图，图69(a)示出广角端状态，图69(b)示出中间焦距状态，图69(c)示出远焦端状态。
图70是第12实施例的水陆两用变倍镜头在陆上摄影状态下的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的各像差图，图70(a)示出广角端状态，图70(b)示出中间焦距状态，图70(c)示出远焦端状态。
图71是第12实施例的水陆两用变倍镜头在水中摄影状态下的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的各像差图，图71(a)示出广角端状态，图71(b)示出中间焦距状态，图71(c)示出远焦端状态。
图72是示出第13实施例的水陆两用变倍镜头的结构的剖视图以及示出从广角端状态到远焦端状态的各组的移动轨迹(箭头)的图。
图73是第13实施例的水陆两用变倍镜头在陆上摄影状态下的无限远对焦状态下的各像差图，图73(a)示出广角端状态，图73(b)示出中间焦距状态，图73(c)示出远焦端状态。
图74是第13实施例的水陆两用变倍镜头在水中摄影状态下的无限远对焦状态下的各像差图，图74(a)示出广角端状态，图74(b)示出中间焦距状态，图74(c)示出远焦端状态。
图75是第13实施例的水陆两用变倍镜头在陆上摄影状态下的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的各像差图，图75(a)示出广角端状态，图75(b)示出中间焦距状态，图75(c)示出远焦端状态。
图76是第13实施例的水陆两用变倍镜头在水中摄影状态下的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的各像差图，图76(a)示出广角端状态，图76(b)示出中间焦距状态，图76(c)示出远焦端状态。
图77是示出第2实施方式的水陆两用变倍镜头的制造方法的流程图。
图78是第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置的剖视结构图。
图79是示出第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置的信息/控制的传递关系的图。
图80是第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置的剖视结构图。
图81是示出第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置的信息/控制的传递关系的图。
图82是具备第3和第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置的相机的结构的图。
图83是示出第3和第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置的制造方法的流程图。
图84是第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置的剖视结构图。
图85是示出第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置的信息/控制的传递关系的图。
图86是示出第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态到远焦端状态的各组的移动轨迹的图。
图87是第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置在陆上摄影状态下的无限远对焦状态下的对d线(波长587.6nm)的各像差图，图87(a)示出广角端状态，图87(b)示出中间焦距状态，图87(c)示出远焦端状态。
图88是第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置在水中摄影状态下的无限远对焦状态下的对d线(波长587.6nm)的各像差图，图88(a)示出广角端状态，图88(b)示出中间焦距状态，图88(c)示出远焦端状态。
图89是示出第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置的变形例的图。
图90是第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置的剖视结构图。
图91是示出第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置的信息/控制的传递关系的图。
图92是示出第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置的镜头结构的剖视图以及示出从广角端状态到远焦端状态的各组的移动轨迹的图。
图93是第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置在陆上摄影状态下的无限远对焦状态下的对d线(波长587.6nm)的各像差图，图93(a)示出广角端状态，图93(b)示出中间焦距状态，图93(c)示出远焦端状态。
图94是第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置在水中摄影状态下的无限远对焦状态下的对d线(波长587.6nm)的各像差图，图94(a)示出广角端状态，图94(b)示出中间焦距状态，图94(c)示出远焦端状态。
图95是示出第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置的变形例的图。
图96是示出具备第5和第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置的相机(摄像装置)的结构的图。
图97是示出第5和第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置的制造方法的流程图。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下，参照附图对第1实施方式进行说明。如图1和图4所示，第1实施方式的光学系统ZL是能够在折射率不同的多个物体侧介质(例如，空气和水)中进行摄影的光学系统，由从物体侧依次排列的光轴方向上的位置被固定的前侧透镜组以及后侧透镜组构成，后侧透镜组具有至少两个移动透镜组，在将物体侧介质切换到折射率不同的介质来进行摄影时，使后侧透镜组内的上述至少两个移动透镜组沿着光轴移动。
例如，在图1和图4中，第1透镜组G1相当于前侧透镜组。(比第1透镜组G1配置于像侧的)第2透镜组G2～第4透镜组G4相当于后侧透镜组。第2透镜组G2和第3透镜组G3相当于两个移动透镜组。
如上所述，通过固定最靠物体侧的透镜组，能够确保针对物体侧介质的防滴漏性和气密性。当物体侧介质变化时，一般会产生倍率色像差和畸变的变动以及像面弯曲的变动中的任意一个或双方。在变更物体侧介质时，通过进行后侧透镜组内的至少两个移动透镜组的移动，能够抑制倍率色像差、畸变、像面弯曲等各像差的变动，能够实现良好的成像性能。
优选的是，在第1实施方式的光学系统ZL中，后侧透镜组具有至少两个负透镜组，在进行物体侧介质的变更时，使后侧透镜组内的至少两个负透镜组沿着光轴移动。
如上所述，通过使两个移动透镜组为负透镜组，能够良好地校正变更物体侧介质时的像面弯曲的变动。另外，能够抑制变更物体侧介质时的成像位置的变化。
优选的是，第1实施方式的光学系统ZL满足以下的条件式(1)。
2.000<R1/Ymax<8.000…(1)
其中，
R1：前侧透镜组的配置于最靠物体侧的透镜成分的物体侧面的曲率半径，
Ymax：最大像高。
另外，“透镜成分”表示单透镜或接合透镜。
条件式(1)是用于兼顾伴随变更物体侧介质时的折射率变化的畸变/倍率色像差的变动的抑制和像面弯曲的变动的抑制的条件式。
当高于条件式(1)的上限值时，前侧透镜组的最前面的曲率半径变大，物体侧介质变化时的倍率色像差和畸变的变动变大，无法进行校正。
为了可靠地得到第1实施方式的效果，优选使条件式(1)的上限值为7.000。为了更可靠地得到第1实施方式的效果，优选使条件式(1)的上限值为6.000。
当低于条件式(1)的下限值时，前侧透镜组的最前面的曲率半径变小，物体侧介质变化时佩兹伐和的变化增大，其结果是，像面弯曲的变动变大到即使使后侧透镜组内的透镜移动也无法进行校正的程度，因此是不优选的。
为了可靠地得到第1实施方式的效果，优选使条件式(1)的下限值为3.000。为了更可靠地得到第1实施方式的效果，优选使条件式(1)的下限值为4.000。
优选的是，第1实施方式的光学系统ZL具有从物体侧依次排列的光轴方向上的位置被固定的第1透镜组G1、第2透镜组G2、第3透镜组G3及第4透镜组G4，前侧透镜组由第1透镜组G1构成，后侧透镜组具有第2透镜组G2、第3透镜组G3、第4透镜组G4，在进行物体侧介质的变更时，使后侧透镜组内的第2透镜组G2和第3透镜组G3沿着光轴移动。
如上所述，通过在变更物体侧介质时使第2透镜组G2和第3透镜组G3移动，能够良好地校正像面弯曲的变动。另外，能够抑制变更物体侧介质时的成像位置的变化。
优选的是，关于第1实施方式的光学系统ZL，与物体侧介质的折射率无关地，通过使第2透镜组G2、第3透镜组G3、第4透镜组G4沿着光轴移动来进行变倍。
通过该结构，能够使第2透镜组G2～第4透镜组G4移动来进行变倍，能够提高摄影的便利性。
优选的是，在第1实施方式的光学系统ZL中，使第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化，使第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔在物体侧介质的变更时变化，使第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。
通过该结构，能够良好地校正变倍时的像差变动(例如，球面像差、像面弯曲)和物体侧介质的变更时产生的像差变动(例如，像面弯曲)双方。
优选的是，在第1实施方式的光学系统ZL中，在物体侧介质从低折射率介质(例如，空气)向高折射率介质(例如，水)变更时，使第2透镜组G2沿着光轴向像面方向移动，使第3透镜组G3沿着光轴向物体方向移动。
通过该结构，能够进一步良好地校正物体侧介质的变更时产生的、像面弯曲的变动和成像位置的变化双方。
关于第1实施方式的光学系统ZL，优选的是，在进行物体侧介质的变更时，在变更前的介质中的摄影状态和变更后的介质中的摄影状态下的至少一方中，在无限远摄影状态下的变倍时，使第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔恒定。
通过该结构，能够简化与变倍时的第2透镜组G2和第3透镜组G3移动有关的驱动机构/控制。
关于第1实施方式的光学系统ZL，优选的是，在物体侧介质从低折射率介质(例如，空气)向高折射率介质(例如，水)变更时，当使第2透镜组G2在光轴方向上平行移动时，低折射率介质中的第2透镜组G2的变倍时的移动轨迹(曲线)与高折射率介质中的第2透镜组G2的移动轨迹一致。
通过该结构，能够使用与物体侧介质的变更连动地使第2透镜组G2在光轴方向上平行移动的机械凸轮来驱动第2透镜组G2，能够简化与第2透镜组G2的移动有关的驱动机构/控制。
关于第1实施方式的光学系统ZL，优选的是，与物体侧介质的折射率无关地，通过使第3透镜组G3作为对焦透镜组并在光轴方向上移动来进行对焦。
通过该结构，能够与物体侧介质的变更无关地通过单独的透镜组进行对焦，能够简化与对焦有关的驱动机构。另外，通过利用负的第3透镜组G3进行对焦，能够对各物体侧介质抑制由对焦引起的球面像差、像面弯曲的变动，能够从无限距离到极近距离实现良好的成像性能。
优选的是，第1实施方式的光学系统ZL满足以下的条件式(2)。
1.000<f2/f3<6.000…(2)
其中，
f2：第2透镜组G2的焦距，
f3：第3透镜组G3的焦距。
条件式(2)是用于规定第2透镜组G2与第3透镜组G3的焦距的适当的比的条件式。通过满足条件式(2)，能够抑制物体侧介质的变更时和对焦时的球面像差、像面弯曲的变动，能够实现良好的成像性能。
当高于条件式(2)的上限值时，第2透镜组G2的光焦度变小，无法通过第2透镜组G2的移动完全校正伴随物体侧介质的变更的像面弯曲的变动。
为了可靠地得到第1实施方式的效果，优选使条件式(2)的上限值为5.000。为了更可靠地得到第1实施方式的效果，优选使条件式(2)的上限值为4.000。
当低于条件式(2)的下限值时，第3透镜组G3的折射率变小，很难良好地校正对焦时的球面像差、像面弯曲的变动。
为了可靠地得到第1实施方式的效果，优选使条件式(2)的下限值为1.250。为了更可靠地得到第1实施方式的效果，优选使条件式(2)的下限值为1.500。
优选的是，在第1实施方式的光学系统ZL中，在前侧透镜组内配置于最靠物体侧的透镜成分具有凸面朝向物体侧的弯月形状。
通过该结构，能够良好地抑制伴随物体侧介质的变更的畸变、倍率色像差的变动。在偏离该形状时，伴随物体侧介质的变更的畸变、倍率色像差的变动增大，是不优选的。
优选的是，第1实施方式的光学系统ZL满足以下的条件式(3)。
0.200<R1/R2<2.000…(3)
其中，
R1：前侧透镜组的配置于最靠物体侧的透镜成分的物体侧面的曲率半径，
R2：前侧透镜组的配置于最靠物体侧的透镜成分的像侧面的曲率半径。
条件式(3)是用于规定在前侧透镜组内配置于最靠物体侧的弯月形状的透镜成分的适当的形状的条件式。
当高于条件式(3)的上限值时，最靠物体侧的透镜成分成为负弯月形透镜，物体侧面的曲率半径变大。其结果是，伴随物体侧介质的变更的畸变、倍率色像差的变动增大。
为了可靠地得到第1实施方式的效果，优选使条件式(3)的上限值为1.700。为了更可靠地得到第1实施方式的效果，优选使条件式(3)的上限值为1.400。
当低于条件式(3)的下限值时，最靠物体侧的透镜成分成为正弯月形透镜，物体侧面的曲率半径变小。其结果是，伴随物体侧介质的变更的像面弯曲的变动增大。
为了可靠地得到第1实施方式的效果，优选使条件式(3)的下限值为0.300。为了更可靠地得到第1实施方式的效果，优选使条件式(3)的下限值为0.400。
优选的是，关于第1实施方式的光学系统ZL，与物体侧介质的折射率无关地，使后侧透镜组所具有的移动透镜组中的至少一个作为对焦透镜组而沿着光轴方向移动来进行对焦。
通过该结构，能够不依靠物体侧介质的变更而通过单独的透镜组进行对焦，能够简化与对焦有关的驱动机构。
如上所述，优选的是，第1实施方式的光学系统ZL是能够在物体侧的介质为具有第1折射率的第1介质(例如，空气)的第1摄影状态(陆上摄影状态)以及物体侧的介质为具有不同于第1折射率的第2折射率的第2介质(例如，水)的第2摄影状态(水中摄影状态)下进行摄影的光学系统，具有从物体侧依次排列的光轴方向上的位置被固定的第1透镜组G1、具有负的光焦度的中间组(在图1和图4中，第2透镜组～第3透镜组G3)及像侧组(在图1和图4中，第4透镜组G4)，在中间组中配置于最靠像侧的透镜成分是构成在第1摄影状态和第2摄影状态的至少一方下的对焦时沿着光轴方向移动的对焦透镜组(在图1和图4中，第3透镜组G3)的最靠像侧的透镜成分，在从第1摄影状态向第2摄影状态进行切换时，使第1透镜组G1与中间组之间的间隔、以及中间组与像侧组之间的间隔中的至少一个变化。
如上所述，在进行摄影状态的切换时，第1透镜组G1与中间组之间的间隔、以及中间组与像侧组之间的间隔中的至少一个变化，从而抑制倍率色像差、畸变、像面弯曲的各像差的变动，能够实现良好的成像性能。
另外，如上所述，优选的是，第1实施方式的光学系统ZL是能够在物体侧的介质为具有第1折射率的第1介质(例如，空气)的第1摄影状态(陆上摄影状态)以及物体侧的介质为具有不同于第1折射率的第2折射率的第2介质(例如，水)的第2摄影状态(水中摄影状态)中进行摄影的光学系统，具有配置于最靠物体侧并且光轴方向上的位置被固定的第1透镜组G1以及配置于第1透镜组G1的像侧并且在第1摄影状态和第2摄影状态双方的对焦时沿着光轴方向移动的对焦透镜组(在图1和图4中，第3透镜组G3)，上述对焦透镜组具有负的光焦度。
如上所述，由于不依靠物体侧的介质的切换而能够通过单独的透镜组进行对焦，因此能够简化机构。通过比第1透镜组G1更配置于像侧的负的对焦透镜组进行对焦，从而抑制由各物体侧介质引起的球面像差、像面弯曲的变动，能够从无限距离到极近距离实现良好的成像性能。
在第1实施方式的光学系统ZL中，作为伴随物体侧介质的变更而使后侧透镜组内的移动透镜组移动的结构，可以例举使用机械机构的结构、通过使用了电信号或光信号的开关操作电气地移动的结构、具有检测物质侧介质的传感器并根据该传感器的输出使移动透镜组电气地移动的结构等。但是，不限定于这些结构。
优选的是，在第1实施方式的光学系统ZL中，与物体侧介质的变更连动地对在聚焦控制、图像处理中使用的参数值进行切换。优选将参数值记录于在透镜内具备的存储装置(ROM)中。另外，不仅是透镜内，也可以记录在相机机身内的存储装置(ROM)中。关于记录在透镜内或者相机机身内的参数值，优选根据物体侧介质的种类记录至少两组数据。
在第1实施方式的光学系统ZL中，折射率不同的多个物体侧介质优选为空气和水。通过采用这些，能够成为适合一般的水陆两用镜头的光学系统，是实用的。
另外，作为上述多个物体侧介质，除了空气(d线下的折射率＝1.000)、水(d线下的折射率＝1.333)以外，可以考虑乙醇(d线下的折射率＝1.362)、煤油(d线下的折射率＝1.447)、苯(d线下的折射率＝1.501)等各种气体/液体，但是第1实施方式的光学系统ZL在任意一个中都能够应用。另外，水不限定于淡水，也可以是海水等水溶液。
如上所述，根据第1实施方式，能够对(例如，空气和水等)折射率不同的多个物体侧介质进行摄影，无论在哪一种介质中的摄影状态下都能够实现具有良好的光学性能的光学系统ZL。
接着，参照图55对具备第1实施方式的光学系统ZL的相机(摄像装置)进行说明。如图55所示，相机CAM是可装卸地具备上述光学系统ZL来作为摄像镜头11的镜头可换式的水陆两用相机。在该相机CAM中，来自未图示的被摄体的光通过摄像镜头11而被聚光，并且在摄像元件12上成像。在摄像元件12上成像的被摄体像被通过未图示的电路转换成影像信号并显示于到监视器画面13，能够被摄影者观察。摄影者一边半按未图示的释放按钮，一边通过监视器画面13观察被摄体像并确定摄影构图。此时，通过未图示的识别部识别(例如，处于陆上摄影状态还是处于水中摄影状态等)物体侧介质，并且通过未图示的测距部测量被摄体与相机CAM之间的距离，摄像镜头11移动到与这些结果对应的对焦位置，自动聚焦动作结束。接着，当摄影者全按释放按钮时，在相机CAM中，通过摄像元件12接收来自被摄体的光，获取摄影图像，并记录到未图示的存储器。
另外，在第1实施方式中，作为识别物体侧介质的方法、例如识别摄影状态为陆上(空气中)还是水中的方法，存在如下方法：设置从相机CAM露出的两个端子，当相机CAM进入到水时端子间导通而自动地识别是否是在水中的方法；以及设置在对陆上摄影模式和水中摄影模式进行切换时由摄影者操作的模式切换开关，根据摄影者的手动操作进行识别的方法等。但是，不限定于这些方法。
根据具有以上结构的第1实施方式的相机CAM，具备上述的光学系统ZL来作为摄影镜头11，从而能够对折射率不同的多个物体侧介质进行摄影，无论在哪一种介质中的摄影状态下都能够实现具有良好的光学性能的相机(摄像装置)。
另外，记载于图55的相机CAM不仅是能够装卸地搭载光学系统ZL的类型的相机CAM，也可以是相机主体与光学系统ZL成型为一体的类型的相机CAM。另外，相机CAM可以是具有快速复原反射镜的所谓的单反相机，也可以是主要进行动画摄影的摄像机。
接着，参照图56，对上述的光学系统ZL的制造方法进行概述。首先，以由从物体侧依次排列的光轴方向上的位置被固定的前侧透镜组和后侧透镜组构成的方式，将各透镜配置于镜头镜筒内(步骤ST10)。以后侧透镜组具有至少两个移动透镜组的方式，配置各透镜(步骤ST20)。以在物体侧介质的变更时使后侧透镜组内的至少两个移动透镜组沿着光轴移动的方式，配置各透镜(步骤ST30)。
当例举第1实施方式中的透镜配置的一例时，如图1和图4所示，从物体侧依次地，配置凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L11作为第1透镜组G1，配置凹面朝向像侧的负弯月形透镜L21、双凹透镜L22、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L23与双凸透镜L24的接合透镜作为第2透镜组G2，配置双凹透镜L31作为第3透镜组G，配置凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L41、孔径光阑AS、双凸透镜L42与双凹透镜L43的接合透镜、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L44与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L45的接合透镜、双凸透镜L46与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L47的接合透镜作为第4透镜组G4。前侧透镜组由第1透镜组G1构成，后侧透镜组由第2透镜组G2～第4透镜组G4构成，两个移动透镜组由第2透镜组G2和第3透镜组G3构成。按照上述的顺序配置如上所述地准备的各透镜组来制造光学系统ZL。
根据第1实施方式的制造方法，能够对折射率不同的多个物体侧介质进行摄影，能够制造无论在哪一种介质中的摄影状态下都具有良好的光学性能的光学系统ZL。
第1实施方式的实施例
以下，参照附图对第1实施方式的各实施例进行说明。图1和图4、图7和图10、图13和图16、图19和图22、图25和图28、图31和图34、图37和图40、图43和图46、图49和图52是示出各实施例的光学系统ZL(ZL1～ZL9)的结构和光焦度分配的剖视图。在光学系统ZL1～ZL9的剖视图的下部，用箭头示出从广角端状态(W)经过中间焦距状态(M)变倍至远焦端状态(T)时的各透镜组沿着光轴的移动方向。在光学系统ZL1～ZL9的剖视图的上部，用箭头示出从无限远对近距离物体进行对焦时的对焦透镜组的移动方向。
另外，对于第1实施例的图1的各参照标号，为了避免由参照标号位数的增大引起的说明的复杂化，对每个实施例独立使用。因此，即使标上与其他实施例的附图相同的参照标号，它们也未必是与其他实施例相同的结构。
以下示出表1～表9，这些是第1实施例～第9实施例中的各参数的表。
在各实施例中作为像差特性的计算对象，选择d线(波长587.562nm)、g线(波长435.835nm)。
在表中的[物体侧介质]中，针对低折射率的物体侧介质(介质1)和高折射率的物体侧介质(介质2)，示出d线下的折射率n(d)和阿贝数νd。
在表中的[透镜参数]中，面编号表示沿着光线行进的方向的从物体侧起的光学面的顺序，R表示各光学面的曲率半径，D表示从各光学面到下一个光学面(或像面)为止的光轴上的距离即面间隔，n(d)表示光学部件的材质的d线下的折射率，νd表示光学部件的材质的以d线为基准的阿贝数。(Di)表示第i面与第(i+1)面之间的面间隔，(光圈AS)表示孔径光阑AS。曲率半径的“0.00000”表示平面。在光学面为非球面时，在面编号上标上*标记，并在曲率半径R的栏中示出近轴曲率半径。
在表中的[非球面数据]中，关于[透镜参数]中示出的非球面，用下式(a)示出其形状。X(y)表示从非球面的顶点处的切平面到高度y处的非球面上的位置为止的沿着光轴方向的距离，R表示基准球面的曲率半径(近轴曲率半径)，κ表示圆锥常数，Ai表示第i次的非球面系数。“E-n”表示“×10-n”。例如，1.234E-05＝1.234×10-5。另外，2次的非球面系数A2为0，省略记载。
X(y)＝(y2/R)/{1+(1-κ×y2/R2)1/2}+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10
…(a)
在表中的[各种数据]中，f表示镜头整个系统的焦距，FNo表示F值，ω表示半视场角(单位：°)，Y表示最大像高，TL表示无限远对焦时的在光轴上的从透镜最前面到像面I的距离，BF表示无限远对焦时的在光轴上的从透镜最终面到像面I的距离，BF(空气)表示通过空气换算长度表示的无限远对焦时的在光轴上的从透镜最终面到像面I的距离。
在表中的[可变间隔数据]中，Di表示第i面与第(i+1)面之间的面间隔，D0表示物体面与第1透镜组G1的最靠物体侧的透镜面之间的轴上空气间隔，f表示镜头整个系统的焦距，β表示摄影倍率。
在表中的[透镜组数据]中，示出各透镜组的始面和焦距。
在表中的[条件式对应值]中示出与上述的条件式(1)～(3)对应的值。
以下，在所有的参数值中，关于所记载的焦距f、曲率半径R、面间隔D及其他长度等，在没有特别记载的情况下一般使用“mm”，但是即使光学系统进行比例放大或比例缩小也得到相同的光学性能，因此不限定于此。另外，单位不限定于“mm”，能够使用其他适当的单位。
以上的表的说明在所有的实施例中相同，省略以下的说明。
(第1实施例)
使用图1～图6以及表1对第1实施例进行说明。本实施例的光学系统ZL(ZL1)是能够在折射率不同的两个物体侧介质中进行摄影的光学系统。另外，低折射率的物体侧介质为“空气”，高折射率的物体侧介质为“水”。图1是示出物体侧介质为空气时(陆上摄影状态)的第1实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。图4是示出物体侧介质为水时(水中摄影状态)的第1实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。
如图1和图4所示，第1实施例的光学系统ZL1由从物体侧依次排列的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、具有负的光焦度的第3透镜组G3及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L11构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像侧的负弯月形透镜L21、双凹透镜L22、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L23与双凸透镜L24的接合透镜构成。负弯月形透镜L21的像侧面为非球面。双凹透镜L22的像侧面为非球面。
第3透镜组G3由双凹透镜L31构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L41、孔径光阑AS、双凸透镜L42与双凹透镜L43的接合透镜、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L44与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L45的接合透镜、双凸透镜L46与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L47的接合透镜构成。负弯月形透镜L47的像侧面为非球面。
在第4透镜组G4的像侧配置滤波器组F。滤波器组F由用于将配置于像面I的CCD、CMOS等摄像元件的极限分辨率以上的空间频率截止的低通滤波器、摄像元件的玻璃盖板等构成。
像面I形成于由未图示的CCD、CMOS等构成的摄像元件上。
在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，使第1透镜组G1相对于像面I固定光轴方向上的位置，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动，使第4透镜组G4向物体侧移动，以使各透镜组间隔变化。
其中，在物体侧介质为空气(陆上摄影状态)的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3独立移动。在物体侧介质为水(水中摄影状态)的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3独立移动。另外，无论在物体侧介质为空气/水中的哪一种的情况下(陆上/水中的哪一种的摄影状态下)，在进行变倍时，都使第4透镜组G4以描绘相同轨迹的方式移动。
在从无限远向极近距离物体进行对焦时，使第3透镜组G3向物体侧移动。
在进行物体侧介质的变更时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3沿着光轴移动。例如，在将物体侧介质从低折射率介质的空气(陆上摄影状态)变更为高折射率介质的水(水中摄影状态)时，如图1所示，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向物体侧移动。另外，在将物体侧介质从高折射率介质的水(水中摄影状态)变更为低折射率介质的空气(陆上摄影状态)时，如图4所示，使第2透镜组G2向物体侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动。
如上所述，在本实施例中，对折射率不同的多个物体侧介质分别改变第2透镜组G2和第3透镜组G3的位置，从而无论在哪一种介质中的摄影状态下，都能够以将成像位置保持为恒定的状态良好地校正始于像面弯曲的各像差的变化。
第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。
在下述的表1中示出第1实施例中的各参数的值。表1中的面编号1～25对应于图1所示的m1～m25的各光学面。
(表1)
[物体侧介质]
介质1：空气 n(d)＝1.00000
介质2：水 n(d)＝1.33306,νd＝54.0
[透镜参数]
[非球面数据]
[各种数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[可变间隔数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[透镜组数据]
(介质1：空气)
[条件式对应值]
条件式(1) R1/Ymax＝5.410
条件式(2) f2/f3＝1.819
条件式(3) R1/R2＝0.485
从表1可知第1实施例的光学系统ZL1满足条件式(1)～(3)。
图2是物体侧介质为空气时的第1实施例的光学系统ZL1的无限远对焦状态下的各像差图(球面像差图、像散图、畸变图、倍率色像差图以及横向像差图)，图2(a)示出广角端状态，图2(b)示出中间焦距状态，图2(c)示出远焦端状态。图3是物体侧介质为空气时的第1实施例的光学系统ZL1的极近距离对焦状态下的各像差图，图3(a)示出广角端状态，图3(b)示出中间焦距状态，图3(c)示出远焦端状态。图5是物体侧介质为水时的第1实施例的光学系统ZL1的无限远对焦状态下的各像差图，图5(a)示出广角端状态，图5(b)示出中间焦距状态，图5(c)示出远焦端状态。图6是物体侧介质为水时的第1实施例的光学系统ZL1的极近距离对焦状态下的各像差图，图6(a)示出广角端状态，图6(b)示出中间焦距状态，图6(c)示出远焦端状态。
在各像差图中，FNO表示F值，NA表示数值孔径，A表示针对各像高的半视场角(单位：°)，H0表示物体高。D表示d线下的像差，g表示g线下的像差。另外，这些没有记载的表示d线下的像差。其中，在无限远对焦时的球面像差图中，示出与最大口径对应的F值的值。在极近距离对焦时的球面像差图中，示出与最大口径对应的数值孔径的值。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。
在后述的各实施例的像差图中，也使用与本实施例相同的标号。
从图2、图3、图5、图6的各像差图可知，第1实施例的光学系统ZL1与物体侧介质无关，无论在哪一种摄影状态下，都从广角端状态到远焦端状态、或者从无限远对焦状态到极近距离对焦状态良好地校正各像差，具有良好的光学性能。
(第2实施例)
使用图7～图12和表2对第2实施例进行说明。本实施例的光学系统ZL(ZL2)是能够在折射率不同的两个物体侧介质中进行摄影的光学系统。另外，低折射率的物体侧介质为“空气”，高折射率的物体侧介质为“水”。图7是示出物体侧介质为空气时(陆上摄影状态)的第2实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。图10是示出物体侧介质为水时(水中摄影状态)的第2实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。
如图7和图10所示，第2实施例的光学系统ZL2由从物体侧依次排列的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、具有负的光焦度的第3透镜组G3及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L11构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像侧的负弯月形透镜L21、双凹透镜L22、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L23与双凸透镜L24的接合透镜构成。负弯月形透镜L21的像侧面为非球面。双凹透镜L22的像侧面为非球面。
第3透镜组G3由双凹透镜L31构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L41、孔径光阑AS、双凸透镜L42与双凹透镜L43的接合透镜、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L44与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L45的接合透镜、双凸透镜L46与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L47的接合透镜构成。负弯月形透镜L47的像侧面为非球面。
在第4透镜组G4的像侧配置滤波器组F。滤波器组F由用于将配置于像面I的CCD、CMOS等摄像元件的极限分辨率以上的空间频率截止的低通滤波器、摄像元件的玻璃盖板等构成。
像面I形成于由未图示的CCD、CMOS等构成的摄像元件上。
在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，使第1透镜组G1相对于像面I固定光轴方向上的位置，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动，使第4透镜组G4向物体侧移动，以使各透镜组间隔变化。
其中，在物体侧介质为空气(陆上摄影状态)且处于无限远对焦状态的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3一体地移动。在物体侧介质为水(水中摄影状态)的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3独立移动。另外，无论在物体侧介质为空气/水中的哪一种的情况下(陆上/水中的哪一种的摄影状态下)，在进行变倍时，都使第4透镜组G4以描绘相同的轨迹的方式移动。
在从无限远向极近距离物体进行对焦时，使第3透镜组G3向物体侧移动。
在进行物体侧介质的变更时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3沿着光轴移动。例如，在将物体侧介质从低折射率介质的空气(陆上摄影状态)变更为高折射率介质的水(水中摄影状态)时，如图7所示，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向物体侧移动。另外，在将物体侧介质从高折射率介质的水(水中摄影状态)变更为低折射率介质的空气(陆上摄影状态)时，如图10所示，使第2透镜组G2向物体侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动。
如上所述，在本实施例中，对折射率不同的多个物体侧介质分别改变第2透镜组G2和第3透镜组G3的位置，从而无论在哪一种介质中的摄影状态下，都能够以将成像位置保持为恒定的状态良好地校正始于像面弯曲的各像差的变化。
第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔仅在物体侧介质为空气(陆上摄影状态)时的无限远对焦状态下的变倍时恒定，在水中摄影状态下的变倍时和在物体侧介质的变更时变化。第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。
在下述的表2中示出第2实施例中的各参数的值。表2中的面编号1～25与图7所示的m1～m25的各光学面对应。
(表2)
[物体侧介质]
介质1：空气 n(d)＝1.00000
介质2：水 n(d)＝1.33306,νd＝54.0
[透镜参数]
[非球面数据]
[各种数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[可变间隔数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[透镜组数据]
(介质1：空气)
[条件式对应值]
条件式(1) R1/Ymax＝5.358
条件式(2) f2/f3＝2.630
条件式(3) R1/R2＝0.533
从表2可知，第2实施例的光学系统ZL2满足条件式(1)～(3)。
图8是物体侧介质为空气时的第2实施例的光学系统ZL2的无限远对焦状态下的各像差图(球面像差图、像散图、畸变图、倍率色像差图以及横向像差图)，图8(a)示出广角端状态，图8(b)示出中间焦距状态，图8(c)示出远焦端状态。图9是物体侧介质为空气时的第2实施例的光学系统ZL2的极近距离对焦状态下的各像差图，图9(a)示出广角端状态，图9(b)示出中间焦距状态，图9(c)示出远焦端状态。图11是物体侧介质为水时的第2实施例的光学系统ZL2的无限远对焦状态下的各像差图，图11(a)示出广角端状态，图11(b)示出中间焦距状态，图11(c)示出远焦端状态。图12是物体侧介质为水时的第2实施例的光学系统ZL2的极近距离对焦状态下的各像差图，图12(a)示出广角端状态，图12(b)示出中间焦距状态，图12(c)示出远焦端状态。
从图8、图9、图11、图12的各像差图可知，第2实施例的光学系统ZL2与物体侧介质无关，无论在哪一种摄影状态下，都从广角端状态到远焦端状态、或者从无限远对焦状态到极近距离对焦状态良好地校正各像差，具有良好的光学性能。
(第3实施例)
使用图13～图18和表3对第3实施例进行说明。本实施例的光学系统ZL(ZL3)是能够在折射率不同的两个物体侧介质中进行摄影的光学系统。另外，低折射率的物体侧介质为“空气”，高折射率的物体侧介质为“水”。图13是示出物体侧介质为空气时(陆上摄影状态)的第3实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。图16是示出物体侧介质为水时(水中摄影状态)的第3实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。
如图13和图16所示，第3实施例的光学系统ZL3是由从物体侧依次排列的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、具有负的光焦度的第3透镜组G3及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L11构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像侧的负弯月形透镜L21、双凹透镜L22、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L23与双凸透镜L24的接合透镜构成。负弯月形透镜L21的像侧面为非球面。双凹透镜L22的像侧面为非球面。
第3透镜组G3由双凹透镜L31构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L41、孔径光阑AS、双凸透镜L42与双凹透镜L43的接合透镜、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L44与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L45的接合透镜、双凸透镜L46与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L47的接合透镜构成。负弯月形透镜L47的像侧面为非球面。
在第4透镜组G4的像侧配置滤波器组F。滤波器组F由用于将配置于像面I的CCD、CMOS等摄像元件的极限分辨率以上的空间频率截止的低通滤波器、摄像元件的玻璃盖板等构成。
像面I形成于由未图示的CCD、CMOS等构成的摄像元件上。
在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，使第1透镜组G1相对于像面I固定光轴方向上的位置，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动，使第4透镜组G4向物体侧移动，以使各透镜组间隔变化。
其中，在物体侧介质为空气(陆上摄影状态)且处于无限远对焦状态的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3一体地移动。在物体侧介质为水(水中摄影状态)且处于无限远对焦状态的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3一体地移动。另外，无论在物体侧介质为空气/水中的哪一种的情况下(陆上/水中的哪一种的摄影状态下)，在进行变倍时，都使第4透镜组G4以描绘相同的轨迹的方式移动。
在从无限远向极近距离物体进行对焦时，使第3透镜组G3向物体侧移动。
在进行物体侧介质的变更时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3沿着光轴移动。例如，在将物体侧介质从低折射率介质的空气(陆上摄影状态)变更为高折射率介质的水(水中摄影状态)时，如图13所示，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向物体侧移动。另外，在将物体侧介质从高折射率介质的水(水中摄影状态)变更为低折射率介质的空气(陆上摄影状态)时，如图16所示，使第2透镜组G2向物体侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动。
如上所述，在本实施例中，对折射率不同的多个物体侧介质分别改变第2透镜组G2和第3透镜组G3的位置，从而无论在哪一种介质中的摄影状态下，都能够以将成像位置保持为恒定的状态良好地校正始于像面弯曲的各像差的变化。
第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔与物体侧介质无关而(无论在陆上/水中的哪一种的摄影状态下)在无限远对焦状态下的变倍时恒定，在物体侧介质的变更时变化。第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。
在下述的表3中示出第3实施例中的各参数的值。表3中的面编号1～25与图13所示的m1～m25的各光学面对应。
(表3)
[物体侧介质]
介质1：空气 n(d)＝1.00000
介质2：水 n(d)＝1.33306,νd＝54.0
[透镜参数]
[非球面数据]
[各种数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[可变间隔数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[透镜组数据]
(介质1：空气)
[条件式对应值]
条件式(1) R1/Ymax＝5.397
条件式(2) f2/f3＝2.636
条件式(3) R1/R2＝0.530
从表3可知，第3实施例的光学系统ZL3满足条件式(1)～(3)。
图14是物体侧介质为空气时的第3实施例的光学系统ZL3的无限远对焦状态下的各像差图(球面像差图、像散图、畸变图、倍率色像差图以及横向像差图)，图14(a)示出广角端状态，图14(b)示出中间焦距状态，图14(c)示出远焦端状态。图15是物体侧介质为空气时的第3实施例的光学系统ZL3的极近距离对焦状态下的各像差图，图15(a)示出广角端状态，图15(b)示出中间焦距状态，图15(c)示出远焦端状态。图17是物体侧介质为水时的第3实施例的光学系统ZL3的无限远对焦状态下的各像差图，图17(a)示出广角端状态，图17(b)示出中间焦距状态，图17(c)示出远焦端状态。图18是物体侧介质为水时的第3实施例的光学系统ZL3的极近距离对焦状态下的各像差图，图18(a)示出广角端状态，图18(b)示出中间焦距状态，图18(c)示出远焦端状态。
从图14、图15、图17、图18的各像差图可知，第3实施例的光学系统ZL3与物体侧介质无关，无论在哪一种摄影状态下，都从广角端状态到远焦端状态、或者从无限远对焦状态到极近距离对焦状态良好地校正各像差，具有良好的光学性能。
(第4实施例)
使用图19～图24以及表4对第4实施例进行说明。本实施例的光学系统ZL(ZL4)是能够在折射率不同的两个物体侧介质中进行摄影的光学系统。另外，低折射率的物体侧介质为“空气”，高折射率的物体侧介质为“水”。图19是示出物体侧介质为空气时(陆上摄影状态)的第4实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。图22是示出物体侧介质为水时(水中摄影状态)的第4实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。
如图19和图22所示，第4实施例的光学系统ZL4由从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有负的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1由凹面朝向像侧的负弯月形透镜L11构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像侧的负弯月形透镜L21、双凹透镜L22、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L23与双凸透镜L24的接合透镜构成。负弯月形透镜L21的像侧面为非球面。双凹透镜L22的像侧面为非球面。
第3透镜组G3由双凹透镜L31构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L41、孔径光阑AS、双凸透镜L42与双凹透镜L43的接合透镜、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L44与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L45的接合透镜、双凸透镜L46与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L47的接合透镜构成。负弯月形透镜L47的像侧面为非球面。
在第4透镜组G4的像侧配置滤波器组F。滤波器组F由用于将配置于像面I的CCD、CMOS等摄像元件的极限分辨率以上的空间频率截止的低通滤波器、摄像元件的玻璃盖板等构成。
像面I形成于由未图示的CCD、CMOS等构成的摄像元件上。
在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，使第1透镜组G1相对于像面I固定光轴方向上的位置，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动，使第4透镜组G4向物体侧移动，以使各透镜组间隔变化。
其中，在物体侧介质为空气(陆上摄影状态)的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3独立移动。在物体侧介质为水(水中摄影状态)的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3独立移动。另外，无论在物体侧介质为空气/水中的哪一种的情况下(陆上/水中的哪一种的摄影状态下)，在进行变倍时，都第4透镜组G4以描绘相同的轨迹的方式移动。
在从无限远向极近距离物体进行对焦时，使第3透镜组G3向物体侧移动。
在进行物体侧介质的变更时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3沿着光轴移动。例如，在将物体侧介质从低折射率介质的空气(陆上摄影状态)变更为高折射率介质的水(水中摄影状态)时，如图19所示，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向物体侧移动。另外，在将物体侧介质从高折射率介质的水(水中摄影状态)变更为低折射率介质的空气(陆上摄影状态)时，如图22所示，使第2透镜组G2向物体侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动。
如上所述，在本实施例中，对折射率不同的多个物体侧介质分别改变第2透镜组G2和第3透镜组G3的位置，从而无论在哪一种介质中的摄影状态下，都能够以将成像位置保持为恒定的状态良好地校正始于像面弯曲的各像差的变化。
第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。
在下述的表4中示出第4实施例中的各参数的值。表4中的面编号1～25与图19所示的m1～m25的各光学面对应。
(表4)
[物体侧介质]
介质1：空气 n(d)＝1.00000
介质2：水 n(d)＝1.33306,νd＝54.0
[透镜参数]
[非球面数据]
[各种数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[可变间隔数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[透镜组数据]
(介质1：空气)
[条件式对应值]
条件式(1) R1/Ymax＝4.757
条件式(2) f2/f3＝3.169
条件式(3) R1/R2＝1.196
表4可知，第4实施例的光学系统ZL4满足条件式(1)～(3)。
图20是物体侧介质为空气时的第4实施例的光学系统ZL4的无限远对焦状态下的各像差图(球面像差图、像散图、畸变图、倍率色像差图以及横向像差图)，图20(a)示出广角端状态，图20(b)示出中间焦距状态，图20(c)示出远焦端状态。图21是物体侧介质为空气时的第4实施例的光学系统ZL4的极近距离对焦状态下的各像差图，图21(a)示出广角端状态，图21(b)示出中间焦距状态，图21(c)示出远焦端状态。图23是物体侧介质为水时的第4实施例的光学系统ZL4的无限远对焦状态下的各像差图，图23(a)示出广角端状态，图23(b)示出中间焦距状态，图23(c)示出远焦端状态。图24是物体侧介质为水时的第4实施例的光学系统ZL4的极近距离对焦状态下的各像差图，图24(a)示出广角端状态，图24(b)示出中间焦距状态，图24(c)示出远焦端状态。
从图20、图21、图23、图24的各像差图可知，第4实施例的光学系统ZL4与物体侧介质无关，无论在哪一种摄影状态下，都从广角端状态到远焦端状态、或者从无限远对焦状态到极近距离对焦状态良好地校正各像差，具有良好的光学性能。
(第5实施例)
使用图25～图30以及表5对第5实施例进行说明。本实施例的光学系统ZL(ZL5)是能够在折射率不同的两个物体侧介质中进行摄影的光学系统。另外，低折射率的物体侧介质为“空气”，高折射率的物体侧介质为“水”。图25是示出物体侧介质为空气时(陆上摄影状态)的第5实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。图28是示出物体侧介质为水时(水中摄影状态)的第5实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。
如图25和图28所示，第5实施例的光学系统ZL5由从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有负的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1由凹面朝向像侧的负弯月形透镜L11构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像侧的负弯月形透镜L21、双凹透镜L22、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L23与双凸透镜L24的接合透镜构成。负弯月形透镜L21的像侧面为非球面。双凹透镜L22的像侧面为非球面。
第3透镜组G3由双凹透镜L31构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L41、孔径光阑AS、双凸透镜L42与双凹透镜L43的接合透镜、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L44与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L45的接合透镜、双凸透镜L46与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L47的接合透镜构成。负弯月形透镜L47的像侧面为非球面。
在第4透镜组G4的像侧配置滤波器组F。滤波器组F由用于将配置于像面I的CCD、CMOS等摄像元件的极限分辨率以上的空间频率截止的低通滤波器、摄像元件的玻璃盖板等构成。
像面I形成于由未图示的CCD、CMOS等构成的摄像元件上。
在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，使第1透镜组G1相对于像面I固定光轴方向上的位置，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动，使第4透镜组G4向物体侧移动，以使各透镜组间隔变化。
其中，在物体侧介质为空气(陆上摄影状态)且处于无限远对焦状态的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3一体地移动。在物体侧介质为水(水中摄影状态)的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3独立移动。另外，无论在物体侧介质为空气/水中的哪一种的情况下(陆上/水中的哪一种的摄影状态下)，在进行变倍时，都使第4透镜组G4以描绘相同的轨迹的方式移动。
在从无限远向极近距离物体进行对焦时，使第3透镜组G3向物体侧移动。
在进行物体侧介质的变更时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3沿着光轴移动。例如，在将物体侧介质从低折射率介质的空气(陆上摄影状态)变更为高折射率介质的水(水中摄影状态)时，如图25所示，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向物体侧移动。另外，在将物体侧介质从高折射率介质的水(水中摄影状态)变更为低折射率介质的空气(陆上摄影状态)时，如图28所示，使第2透镜组G2向物体侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动。
如上所述，在本实施例中，对折射率不同的多个物体侧介质分别改变第2透镜组G2和第3透镜组G3的位置，从而无论在哪一种介质中的摄影状态下，都能够以将成像位置保持为恒定的状态良好地校正始于像面弯曲的各像差的变化。
第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔仅在物体侧介质为空气(陆上摄影状态)时的无限远对焦状态下的变倍时恒定，在水中摄影状态下的变倍时和在物体侧介质的变更时变化。第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。
在下述的表5中示出第5实施例中的各参数的值。表5中的面编号1～25与图25所示的m1～m25的各光学面对应。
(表5)
[物体侧介质]
介质1：空气 n(d)＝1.00000
介质2：水 n(d)＝1.33306,νd＝54.0
[透镜参数]
[非球面数据]
[各种数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[可变间隔数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[透镜组数据]
(介质1：空气)
[条件式对应值]
条件式(1) R1/Ymax＝4.645
条件式(2) f2/f3＝3.128
条件式(3) R1/R2＝1.176
从表5可知，第5实施例的光学系统ZL5满足条件式(1)～(3)。
图26是物体侧介质为空气时的第5实施例的光学系统ZL5的无限远对焦状态下的各像差图(球面像差图、像散图、畸变图、倍率色像差图以及横向像差图)，图26(a)示出广角端状态，图26(b)示出中间焦距状态，图26(c)示出远焦端状态。图27是物体侧介质为空气时的第5实施例的光学系统ZL5的极近距离对焦状态下的各像差图，图27(a)示出广角端状态，图27(b)示出中间焦距状态，图27(c)示出远焦端状态。图29是物体侧介质为水时的第5实施例的光学系统ZL5的无限远对焦状态下的各像差图，图29(a)示出广角端状态，图29(b)示出中间焦距状态，图29(c)示出远焦端状态。图30是物体侧介质为水时的第5实施例的光学系统ZL5的极近距离对焦状态下的各像差图，图30(a)示出广角端状态，图30(b)示出中间焦距状态，图30(c)示出远焦端状态。
从图26、图27、图29、图30的各像差图可知，第5实施例的光学系统ZL5与物体侧介质无关，无论在哪一种摄影状态下，都从广角端状态到远焦端状态、或者从无限远对焦状态到极近距离对焦状态良好地校正各像差，具有良好的光学性能。
(第6实施例)
使用图31～图36以及表6对第6实施例进行说明。本实施例的光学系统ZL(ZL6)是能够在折射率不同的两个物体侧介质中进行摄影的光学系统。另外，低折射率的物体侧介质为“空气”，高折射率的物体侧介质为“水”。图31是示出物体侧介质为空气时(陆上摄影状态)的第6实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。图34是示出物体侧介质为水时(水中摄影状态)的第6实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。
如图31和图34所示，第6实施例的光学系统ZL6由从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有负的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1由凹面朝向像侧的负弯月形透镜L11构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像侧的负弯月形透镜L21、双凹透镜L22、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L23与双凸透镜L24的接合透镜构成。负弯月形透镜L21的像侧面为非球面。双凹透镜L22的像侧面为非球面。
第3透镜组G3由双凹透镜L31构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L41、孔径光阑AS、双凸透镜L42与双凹透镜L43的接合透镜、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L44与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L45的接合透镜、双凸透镜L46与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L47的接合透镜构成。负弯月形透镜L47的像侧面为非球面。
在第4透镜组G4的像侧配置滤波器组F。滤波器组F由用于将配置于像面I的CCD、CMOS等摄像元件的极限分辨率以上的空间频率截止的低通滤波器、摄像元件的玻璃盖板等构成。
像面I形成于由未图示的CCD、CMOS等构成的摄像元件上。
在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，使第1透镜组G1相对于像面I固定光轴方向上的位置，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动，使第4透镜组G4向物体侧移动，以使各透镜组间隔变化。
其中，在物体侧介质为空气(陆上摄影状态)且处于无限远对焦状态的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3一体地移动。在物体侧介质为水(水中摄影状态)且处于无限远对焦状态的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3一体地移动。另外，无论在物体侧介质为空气/水中的哪一种的情况下(陆上/水中的哪一种的摄影状态下)，在进行变倍时，都使第4透镜组G4以描绘相同的轨迹的方式移动。
在从无限远向极近距离物体进行对焦时，使第3透镜组G3向物体侧移动。
在进行物体侧介质的变更时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3沿着光轴移动。例如，在将物体侧介质从低折射率介质的空气(陆上摄影状态)变更为高折射率介质的水(水中摄影状态)时，如图31所示，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向物体侧移动。另外，在将物体侧介质从高折射率介质的水(水中摄影状态)变更为低折射率介质的空气(陆上摄影状态)时，如图34所示，使第2透镜组G2向物体侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动。
如上所述，在本实施例中，对折射率不同的多个物体侧介质分别改变第2透镜组G2和第3透镜组G3的位置，从而无论在哪一种介质中的摄影状态下，都能够以将成像位置保持为恒定的状态良好地校正始于像面弯曲的各像差的变化。
第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔与物体侧介质无关而(无论在陆上/水中的哪一种的摄影状态下)在无限远对焦状态下的变倍时恒定，在物体侧介质的变更时变化。第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。
在下述的表6中示出第6实施例中的各参数的值。表6中的面编号1～25与图31所示的m1～m25的各光学面对应。
(表6)
[物体侧介质]
介质1：空气 n(d)＝1.00000
介质2：水 n(d)＝1.33306,νd＝54.0
[透镜参数]
[非球面数据]
[各种数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[可变间隔数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[透镜组数据]
(介质1：空气)
[条件式对应值]
条件式(1) R1/Ymax＝4.627
条件式(2) f2/f3＝3.181
条件式(3) R1/R2＝1.176
从表6可知，第6实施例的光学系统ZL6满足条件式(1)～(3)。
图32是物体侧介质为空气时的第6实施例的光学系统ZL6的无限远对焦状态下的各像差图(球面像差图、像散图、畸变图、倍率色像差图以及横向像差图)，图32(a)示出广角端状态，图32(b)示出中间焦距状态，图32(c)示出远焦端状态。图33是物体侧介质为空气时的第6实施例的光学系统ZL6的极近距离对焦状态下的各像差图，图33(a)示出广角端状态，图33(b)示出中间焦距状态，图33(c)示出远焦端状态。图35是物体侧介质为水时的第6实施例的光学系统ZL6的无限远对焦状态下的各像差图，图35(a)示出广角端状态，图35(b)示出中间焦距状态，图35(c)示出远焦端状态。图36是物体侧介质为水时的第6实施例的光学系统ZL6的极近距离对焦状态下的各像差图，图36(a)示出广角端状态，图36(b)示出中间焦距状态，图36(c)示出远焦端状态。
从图32、图33、图35、图36的各像差图可知，第6实施例的光学系统ZL6与物体侧介质无关，无论在哪一种摄影状态下，都从广角端状态到远焦端状态、或者从无限远对焦状态到极近距离对焦状态良好地校正各像差，具有良好的光学性能。
(第7实施例)
使用图37～图42以及表7对第7实施例进行说明。本实施例的光学系统ZL(ZL7)是能够在折射率不同的两个物体侧介质中进行摄影的光学系统。另外，低折射率的物体侧介质为“空气”，高折射率的物体侧介质为“水”。图37是示出物体侧介质为空气时(陆上摄影状态)的第7实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。图40是示出物体侧介质为水时(水中摄影状态)的第7实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。
如图37和图40所示，第7实施例的光学系统ZL7由从物体侧依次排列的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、具有负的光焦度的第3透镜组G3及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L11构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像侧的负弯月形透镜L21、双凹透镜L22、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L23与双凸透镜L24的接合透镜构成。负弯月形透镜L21的像侧面为非球面。双凹透镜L22的像侧面为非球面。
第3透镜组G3由双凹透镜L31构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L41、孔径光阑AS、双凸透镜L42与双凹透镜L43的接合透镜、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L44与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L45的接合透镜、双凸透镜L46与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L47的接合透镜构成。负弯月形透镜L47的像侧面为非球面。
在第4透镜组G4的像侧配置滤波器组F。滤波器组F由用于将配置于像面I的CCD、CMOS等摄像元件的极限分辨率以上的空间频率截止的低通滤波器、摄像元件的玻璃盖板等构成。
像面I形成于由未图示的CCD、CMOS等构成的摄像元件上。
在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，使第1透镜组G1相对于像面I固定光轴方向上的位置，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动，使第4透镜组G4向物体侧移动，以使各透镜组间隔变化。
其中，在物体侧介质为空气(陆上摄影状态)的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3独立移动。在物体侧介质为水(水中摄影状态)的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3独立移动。另外，在本实施例中，构成为，在进行物体侧介质的变更时，使第2透镜组G2沿着光轴平行移动(能够凸轮驱动)，无论物体侧介质为空气还是水，第2透镜组G2在变倍时都描绘相同的移动轨迹。另外，无论在物体侧介质为空气/水中的哪一种的情况下(陆上/水中的哪一种的摄影状态下)，在进行变倍时，都使第4透镜组G4以描绘相同的轨迹的方式移动。
在从无限远向极近距离物体进行对焦时，使第3透镜组G3向物体侧移动。
在进行物体侧介质的变更时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3沿着光轴移动。例如，在将物体侧介质从低折射率介质的空气(陆上摄影状态)变更为高折射率介质的水(水中摄影状态)时，如图37所示，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向物体侧移动。另外，在将物体侧介质从高折射率介质的水(水中摄影状态)变更为低折射率介质的空气(陆上摄影状态)时，如图40所示，使第2透镜组G2向物体侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动。
如上所述，在本实施例中，对折射率不同的多个物体侧介质分别改变第2透镜组G2和第3透镜组G3的位置，从而无论在哪一种介质中的摄影状态下，都能够以将成像位置保持为恒定的状态良好地校正始于像面弯曲的各像差的变化。
第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。
在下述的表7中示出第7实施例中的各参数的值。表7中的面编号1～25与图37所示的m1～m25的各光学面对应。
(表7)
[物体侧介质]
介质1：空气 n(d)＝1.00000
介质2：水 n(d)＝1.33306,νd＝54.0
[透镜参数]
[非球面数据]
[各种数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[可变间隔数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[透镜组数据]
(介质1：空气)
[条件式对应值]
条件式(1) R1/Ymax＝5.278
条件式(2) f2/f3＝3.033
条件式(3) R1/R2＝0.566
从表7可知，第7实施例的光学系统ZL7满足条件式(1)～(3)。
图38是物体侧介质为空气时的第7实施例的光学系统ZL7的无限远对焦状态下的各像差图(球面像差图、像散图、畸变图、倍率色像差图以及横向像差图)，图38(a)示出广角端状态，图38(b)示出中间焦距状态，图38(c)示出远焦端状态。图39是物体侧介质为空气时的第7实施例的光学系统ZL7的极近距离对焦状态下的各像差图，图39(a)示出广角端状态，图39(b)示出中间焦距状态，图39(c)示出远焦端状态。图41是物体侧介质为水时的第7实施例的光学系统ZL7的无限远对焦状态下的各像差图，图41(a)示出广角端状态，图41(b)示出中间焦距状态，图41(c)示出远焦端状态。图42是物体侧介质为水时的第7实施例的光学系统ZL7的极近距离对焦状态下的各像差图，图42(a)示出广角端状态，图42(b)示出中间焦距状态，图42(c)示出远焦端状态。
从图38、图39、图41、图42的各像差图可知，第7实施例的光学系统ZL7与物体侧介质无关，无论在哪一种摄影状态下，都从广角端状态到远焦端状态、或者从无限远对焦状态到极近距离对焦状态良好地校正各像差，具有良好的光学性能。
(第8实施例)
使用图43～图48以及表8对第8实施例进行说明。本实施例的光学系统ZL(ZL8)是能够在折射率不同的两个物体侧介质中进行摄影的光学系统。另外，低折射率的物体侧介质为“空气”，高折射率的物体侧介质为“水”。图43是示出物体侧介质为空气时(陆上摄影状态)的第8实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。图46是示出物体侧介质为水时(水中摄影状态)的第8实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。
如图43和图46所示，第8实施例的光学系统ZL8由从物体侧依次排列的、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、具有负的光焦度的第3透镜组G3、具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L11构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像侧的负弯月形透镜L21、双凹透镜L22、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L23与双凸透镜L24的接合透镜构成。负弯月形透镜L21的像侧面为非球面。双凹透镜L22的像侧面为非球面。
第3透镜组G3由双凹透镜L31构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L41、孔径光阑AS、双凸透镜L42与双凹透镜L43的接合透镜、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L44与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L45的接合透镜、双凸透镜L46与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L47的接合透镜构成。负弯月形透镜L47的像侧面为非球面。
在第4透镜组G4的像侧配置滤波器组F。滤波器组F由用于将配置于像面I的CCD、CMOS等摄像元件的极限分辨率以上的空间频率截止的低通滤波器、摄像元件的玻璃盖板等构成。
像面I形成于由未图示的CCD、CMOS等构成的摄像元件上。
在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，使第1透镜组G1相对于像面I固定光轴方向上的位置，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动，使第4透镜组G4向物体侧移动，以使各透镜组间隔变化。
其中，在物体侧介质为空气(陆上摄影状态)且处于无限远对焦状态的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3一体地移动。在物体侧介质为水(水中摄影状态)的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3独立移动。另外，在本实施例中，在进行物体侧介质的变更时，使第2透镜组G2沿着光轴平行移动(能够凸轮驱动)，无论物体侧介质为空气还是水，第2透镜组G2在变倍时都描绘相同的移动轨迹。另外，无论在物体侧介质为空气/水中的哪一种的情况下(陆上/水中的哪一种的摄影状态下)，在进行变倍时，都使第4透镜组G4以描绘相同的轨迹的方式移动。
在从无限远向极近距离物体进行对焦时，使第3透镜组G3向物体侧移动。
在进行物体侧介质的变更时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3沿着光轴移动。例如，在将物体侧介质从低折射率介质的空气(陆上摄影状态)变更为高折射率介质的水(水中摄影状态)时，如图43所示，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向物体侧移动。另外，在将物体侧介质从高折射率介质的水(水中摄影状态)变更为低折射率介质的空气(陆上摄影状态)时，如图46所示，使第2透镜组G2向物体侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动。
如上所述，在本实施例中，对折射率不同的多个物体侧介质分别改变第2透镜组G2和第3透镜组G3的位置，从而无论在哪一种介质中的摄影状态下，都能够以将成像位置保持为恒定的状态良好地校正始于像面弯曲的各像差的变化。
第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔仅在物体侧介质为空气(陆上摄影状态)时的无限远对焦状态下的变倍时恒定，在水中摄影状态下的变倍时和在物体侧介质的变更时变化。第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。
在下述的表8中示出第8实施例中的各参数的值。表8中的面编号1～25与图43所示的m1～m25的各光学面对应。
(表8)
[物体侧介质]
介质1：空气 n(d)＝1.00000
介质2：水 n(d)＝1.33306,νd＝54.0
[透镜参数]
[非球面数据]
[各种数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[可变间隔数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[透镜组数据]
(介质1：空气)
[条件式对应值]
条件式(1) R1/Ymax＝5.332
条件式(2) f2/f3＝2.706
条件式(3) R1/R2＝0.529
从表8可知，第8实施例的光学系统ZL8满足条件式(1)～(3)。
图44是物体侧介质为空气时的第8实施例的光学系统ZL8的无限远对焦状态下的各像差图(球面像差图、像散图、畸变图、倍率色像差图以及横向像差图)，图44(a)示出广角端状态，图44(b)示出中间焦距状态，图44(c)示出远焦端状态。图45是物体侧介质为空气时的第8实施例的光学系统ZL8的极近距离对焦状态下的各像差图，图45(a)示出广角端状态，图45(b)示出中间焦距状态，图45(c)示出远焦端状态。图47是物体侧介质为水时的第8实施例的光学系统ZL8的无限远对焦状态下的各像差图，图47(a)示出广角端状态，图47(b)示出中间焦距状态，图47(c)示出远焦端状态。图48是物体侧介质为水时的第8实施例的光学系统ZL8的极近距离对焦状态下的各像差图，图48(a)示出广角端状态，图48(b)示出中间焦距状态，图48(c)示出远焦端状态。
从图44、图45、图47、图48的各像差图可知，第8实施例的光学系统ZL8与物体侧介质无关，无论在哪一种摄影状态下，都从广角端状态到远焦端状态、或者从无限远对焦状态到极近距离对焦状态良好地校正各像差，具有良好的光学性能。
(第9实施例)
使用图49～图54以及表9对第9实施例进行说明。本实施例的光学系统ZL(ZL9)是能够在折射率不同的两个物体侧介质中进行摄影的光学系统。另外，低折射率的物体侧介质为“空气”，高折射率的物体侧介质为“水”。图49是示出物体侧介质为空气时(陆上摄影状态)的第9实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。图52是示出物体侧介质为水时(水中摄影状态)的第9实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。
如图49和图52所示，第9实施例的光学系统ZL9由从物体侧依次排列的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、具有负的光焦度的第3透镜组G3、具有正的光焦度的第4透镜组G4及具有正的光焦度的第5透镜组G5构成。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L11构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像侧的负弯月形透镜L21、双凹透镜L22、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L23与双凸透镜L24的接合透镜构成。负弯月形透镜L21的像侧面为非球面。双凹透镜L22的像侧面为非球面。
第3透镜组G3由双凹透镜L31构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L41、孔径光阑AS、双凸透镜L42与双凹透镜L43的接合透镜、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L44与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L45的接合透镜、双凸透镜L46与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L47的接合透镜构成。负弯月形透镜L47的像侧面为非球面。
第5透镜组G5由凸面朝向像侧的平凸透镜L51构成。平凸透镜L51的像侧面为非球面。
在第5透镜组G5的像侧配置滤波器组F。滤波器组F由用于将配置于像面I的CCD、CMOS等摄像元件的极限分辨率以上的空间频率截止的低通滤波器、摄像元件的玻璃盖板等构成。
像面I形成于由未图示的CCD、CMOS等构成的摄像元件上。
在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，使第1透镜组G1和第5透镜组G5相对于像面I固定光轴方向上的位置，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动，使第4透镜组G4向物体侧移动，以使各透镜组间隔变化。
其中，在物体侧介质为空气(陆上摄影状态)的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3独立移动。在物体侧介质为水(水中摄影状态)的情况下，在进行变倍时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3独立移动。另外，无论在物体侧介质为空气/水中的哪一种的情况下(陆上/水中的哪一种的摄影状态下)，在进行变倍时，都使第4透镜组G4以描绘相同的轨迹的方式移动。
在从无限远向极近距离物体进行对焦时，使第3透镜组G3向物体侧移动。
在进行物体侧介质的变更时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3沿着光轴移动。例如，在将物体侧介质从低折射率介质的空气(陆上摄影状态)变更为高折射率介质的水(水中摄影状态)时，如图49所示，使第2透镜组G2向像侧移动，使第3透镜组G3向物体侧移动。另外，在将物体侧介质从高折射率介质的水(水中摄影状态)变更为低折射率介质的空气(陆上摄影状态)时，如图52所示，使第2透镜组G2向物体侧移动，使第3透镜组G3向像侧移动。
如上所述，在本实施例中，对折射率不同的多个物体侧介质分别改变第2透镜组G2和第3透镜组G3的位置，从而无论在哪一种介质中的摄影状态下，都能够以将成像位置保持为恒定的状态良好地校正始于像面弯曲的各像差的变化。
第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔在变倍时和在物体侧介质的变更时变化。第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔在变倍时和物体侧介质的变更时变化。第4透镜组G4与第5透镜组G5之间的间隔在变倍时变化。
在下述的表9中示出第9实施例中的各参数的值。表9中的面编号1～27与图49所示的m1～m27的各光学面对应。
(表9)
[物体侧介质]
介质1：空气 n(d)＝1.00000
介质2：水 n(d)＝1.33306,νd＝54.0
[透镜参数]
[非球面数据]
[各种数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[可变间隔数据]
(介质1：空气)
(介质2：水)
[透镜组数据]
(介质1：空气)
[条件式对应值]
条件式(1) R1/Ymax＝5.294
条件式(2) f2/f3＝2.246
条件式(3) R1/R2＝0.514
从表9可知，第9实施例的光学系统ZL9满足条件式(1)～(3)。
图50是物体侧介质为空气时的第9实施例的光学系统ZL9的无限远对焦状态下的各像差图(球面像差图、像散图、畸变图、倍率色像差图以及横向像差图)，图50(a)示出广角端状态，图50(b)示出中间焦距状态，图50(c)示出远焦端状态。图51是物体侧介质为空气时的第9实施例的光学系统ZL9的极近距离对焦状态下的各像差图，图51(a)示出广角端状态，图51(b)示出中间焦距状态，图51(c)示出远焦端状态。图53是物体侧介质为水时的第9实施例的光学系统ZL9的无限远对焦状态下的各像差图，图53(a)示出广角端状态，图53(b)示出中间焦距状态，图53(c)示出远焦端状态。图54是物体侧介质为水时的第9实施例的光学系统ZL9的极近距离对焦状态下的各像差图，图54(a)示出广角端状态，图54(b)示出中间焦距状态，图54(c)示出远焦端状态。
从图50、图51、图53、图54的各像差图可知，第9实施例的光学系统ZL9与物体侧介质无关，无论在哪一种摄影状态下，都从广角端状态到远焦端状态、或者从无限远对焦状态到极近距离对焦状态良好地校正各像差，具有良好的光学性能。
根据以上的各实施例，能够在确保广角端状态下的90度以上的超广视场角和1.8倍程度以上的变倍比的同时，对折射率不同的多个物体侧介质进行摄影，无论在哪一种介质中的摄影状态下，都能够良好地校正各像差，实现具有优秀的光学性能的光学系统。
到此为止，为了使本发明容易理解，对实施方式的结构要件进行了说明，但是本发明当然并不限定于此。能够在不影响本申请的光学系统的光学性能的范围内适当采用以下的内容。
作为第1实施方式的光学系统ZL的数值实施例，虽然示出了4组、5组结构的光学系统，但是并不限定于此，也能够应用于其他组结构(例如，6组等)。具体地讲，可以是在最靠物体侧追加透镜或透镜组的结构、在最靠像侧追加透镜或透镜组的结构。另外，透镜组表示通过在变倍时或对焦时变化的空气间隔分离的、具有至少一枚透镜的部分。
在第1实施方式的光学系统ZL中，为了进行从无限远向近距离物体的对焦，也可以构成为，将透镜组的一部分、一个透镜组整体、或者多个透镜组作为对焦透镜组，并使其向光轴方向移动。另外，这种对焦透镜组也能够应用到自动聚焦，也适合基于自动聚焦用电机(例如，超声波电机等)的驱动。特别是，最优选的是将第3透镜组G3的至少一部分作为对焦透镜组。
在第1实施方式的光学系统ZL中，透镜面可以由球面或平面形成，也可以由非球面形成。在透镜面为球面或平面时，透镜加工和组装调整变得容易，能够防止由加工和组装调整的误差引起的光学性能的劣化，因此是优选的。另外，即使在像面偏移的情况下描绘性能的劣化也少，因此是优选的。在透镜面为非球面时，非球面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、在玻璃的表面将树脂形成为非球面形状的复合型非球面中的任意一种非球面。另外，透镜面可以是衍射面，也可以使透镜为折射率分布型透镜(GRIN透镜)或塑料透镜。
在第1实施方式的光学系统ZL中，在各透镜面上，为了减轻眩光、重影并实现高对比度的良好的光学性能，也可以施加在较宽的波长区域具有高透射率的防反射膜。
第1实施方式的光学系统ZL的变倍比为1.5～2.5倍左右。
第1实施方式的光学系统ZL可以是定焦镜头也可以是变焦镜头。
(第2实施方式)
以下，参照附图对第2实施方式进行说明。第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL能够进行在水中和陆上的摄影，如图57所示，具有从物体侧依次排列的具有正或负的光焦度的第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及具有正的光焦度的第4透镜组G4，第1透镜组G1的最靠物体侧的透镜面m1为凸面朝向物体侧的形状，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，第1透镜组G1固定，第2透镜组G2、第3透镜组G3、第4透镜组G4移动，在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时，第2透镜组G2和第3透镜组G3向像面方向移动。
另外，关于从陆上摄影状态向水中摄影状态的切换，例如，存在摄影者通过开关操作等通过手动进行的方法、设置传感器等而自动地进行的方法等。但是，不限定于这些方法。
在第2实施方式中，通过固定第1透镜组G1，确保水中摄影状态下的气密性。另外，变倍作用主要由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以及第4透镜组G4担负，特别是通过使第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔变化来实现。这种结构有利于变焦镜头的广角化。
在第2实施方式中，通过使水陆两用变倍镜头ZL的最靠物体侧的透镜面成为向物体侧凸出的形状，抑制进入到水中时的视场角变化，抑制畸变和倍率色像差的产生。另一方面，最靠物体侧的透镜面具有曲率，从而在进入到水中时，引起成像位置的变化和像面弯曲的产生。
因此，在第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL中，在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3向像面方向移动，从而同时进行焦点位置的校正和像面弯曲的校正。由此，能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中，同时校正畸变、倍率色像差、像面弯曲等各像差。
关于第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL，优选的是，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔减少。通过该结构，能够高效地进行变倍，有利于变倍镜头的小型化。
关于第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL，更优选的是，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，第3透镜组G3和第4透镜组G4向物体方向移动。通过该结构，能够高效地进行变倍，有利于变倍镜头的小型化。
优选的是，第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL满足以下的条件式(4)。
1.00<R1/Enpw<4.00…(4)
其中，
R1：第1透镜组G1的最靠物体侧的透镜面的曲率半径，
Enpw：从第1透镜组G1的最靠物体侧的透镜面到水陆两用变倍镜头ZL的陆上摄影状态的广角端状态下的无限远摄影状态中的近轴入瞳位置为止的光轴上的距离。
条件式(4)用使水中摄影时的像面弯曲、畸变和倍率色像差的校正同时成立的条件。当低于条件式(4)的下限值时，在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时，第1透镜组G1的最靠物体侧的透镜面的光焦度大幅度变化，因此在水中摄影状态下像面弯曲产生得大，即使使第2透镜组G2和第3透镜组G3以与陆上摄影状态不同的移动轨迹移动来进行校正，也无法完全校正。当高于条件式(4)的上限值时，与通过平面构成第1透镜组G1的最靠物体侧的透镜面的情况相似，在水中摄影状态下在第1透镜组G1的位于最靠物体侧的透镜产生的正的畸变和倍率色像差增大，无法完全校正。
为了可靠地得到第2实施方式的效果，优选使条件式(4)的下限值为1.30。为了可靠地得到第2实施方式的效果，优选使条件式(4)的上限值为3.50。
优选的是，第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL满足以下的条件式(5)。
其中，
第1透镜组G1在空气中的光焦度，
水陆两用变倍镜头ZL在陆上摄影状态中的广角端状态下的光焦度。
条件式(5)是用于在水陆两用变倍镜头ZL中，兼顾始于从广角端状态向远焦端状态的变倍时的轴上色像差和倍率色像差的各像差的变动的抑制及小型化的条件。即使超出条件式(5)的下限值和上限值的任意一个，第1透镜组G1的光焦度也增大，为了抑制始于从广角端状态向远焦端状态的变倍时的轴上色像差和倍率色像差的各像差的像差变动，镜头结构复杂化。由此，第1透镜组G1的轴上厚度和直径都增大，难以实现小型化。
为了可靠地得到第2实施方式的效果，优选使条件式(5)的下限值为-0.10。为了可靠地得到第2实施方式的效果，优选使条件式(5)的上限值为0.10。
优选的是，第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL满足以下的条件式(6)。
0.30<Δ2w/Δ3w<1.20…(6)
其中，
Δ2w：从陆上摄影状态中的广角端状态下的无限远摄影状态向水中摄影状态中的广角端状态下的无限远摄影状态进行切换时的第2透镜组G2的移动量，
Δ3w：从陆上摄影状态中的广角端状态下的无限远摄影状态向水中摄影状态中的广角端状态下的无限远摄影状态进行切换时的第3透镜组G3的移动量。
条件式(6)是用于在陆上摄影状态和水中摄影状态双方良好地校正像面弯曲并且抑制成像位置的变化的条件。即使超出条件式(6)的下限值和上限值的任意一个，也难以兼顾陆上摄影状态和水中摄影状态的各状态中的像面弯曲的良好的校正和成像位置变化的抑制。
为了可靠地得到第2实施方式的效果，优选使条件式(6)的下限值为0.50。为了可靠地得到第2实施方式的效果，优选使条件式(6)的上限值为1.00。
优选的是，在第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL中，第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的弯月形状的透镜构成。通过该结构，有利于畸变、倍率色像差以及像面弯曲的校正。
优选的是，第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL满足以下的条件式(7)。
其中，
第2透镜组G2在空气中的光焦度，
水陆两用变倍镜头ZL的陆上摄影状态中的广角端状态下的光焦度。
条件式(7)是用于得到广角端状态下的超广视场角和期望的变倍比的条件。当低于条件式(7)的下限值时，第2透镜组G2的光焦度变得过大，始于球面像差和畸变的各像差的校正变得困难，当高于条件式(7)的上限值时，难以实现超广角化或期望的变倍比。
为了可靠地得到第2实施方式的效果，优选使条件式(7)的下限值为-0.80。为了可靠地得到第2实施方式的效果，优选使条件式(7)的上限值为-0.40。
优选的是，在第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL中，第2透镜组G2的位于最靠物体侧的透镜为凹面朝向像面侧的弯月形状的负透镜。通过该结构，能够良好地进行始于球面像差和畸变的各像差的校正。
优选的是，第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL满足以下的条件式(8)。
其中，
第3透镜组G3在空气中的光焦度，
第4透镜组G4在空气中的光焦度。
条件式(8)是用于在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中良好地校正像面弯曲的条件。即使超出条件式(8)的下限值和上限值的任意一个，也难以在陆上摄影状态和水中摄影状态中分别良好地校正像面弯曲。
为了可靠地得到第2实施方式的效果，优选使条件式(8)的下限值为0.30。为了可靠地得到第2实施方式的效果，优选使条件式(8)的上限值为0.70。
优选的是，在第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL中，第3透镜组G3由双凸形状的正透镜构成。通过该结构，能够实现镜头结构的简化、小型化、低成本化。
优选的是，在第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL中，在陆上摄影状态下，在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，第3透镜组G3向像面方向移动，在水中摄影状态下，在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，第2透镜组G2向物体方向移动。
如上所述，通过在陆上摄影状态和水中摄影状态中采用不同的对焦方法，能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中良好地校正对焦时的像面弯曲的变动。另外，为了从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换，而需要使第2透镜组G2和第3透镜组G3向像面方向移动，在此基础上，在陆上摄影状态下第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔变得比较宽，在水中摄影状态下第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔变得比较宽。利用这些变得比较宽的间隔来进行对焦，因此能够将水陆两用变倍镜头ZL的全长保持得小型，并且能够充分地实现到近距离物体为止的对焦。
优选的是，在第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL中，在陆上摄影状态和水中摄影状态双方，在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，第2透镜组G2向物体方向移动。如上所述在陆上摄影状态和水中摄影状态中采用相同的对焦方法，从而能够简单地构成对焦机构，有利于低成本化。
优选的是，在第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL中，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时变化，但是在从陆上摄影状态的无限远摄影状态中的广角端状态向远焦端状态进行变倍时恒定。通过该结构，能够构成为在陆上摄影状态下的变倍时第3透镜组G3和第4透镜组G4一体地移动，能够实现机构的简化、小型化、低成本化。
优选的是，在第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL中，第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时变化，但是在从水中摄影状态的无限远摄影状态中的广角端状态向远焦端状态进行变倍时恒定。通过该结构，能够构成为在水中摄影状态下的变倍时，第3透镜组G3和第4透镜组G4一体地移动，能够实现机构的简化、小型化、低成本化。
在第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL中，“水中摄影状态”相当于在权利要求中记载的第1摄影状态，“陆上摄影状态”相当于在权利要求中记载的第2摄影状态。即，“水(d线下的折射率＝1.333)”相当于在权利要求中记载的具有第1折射率的第1介质，“空气(d线下的折射率＝1.000)”相当于具有第2折射率的第2介质。
另外，作为第1和第2物体侧介质，除了水、空气以外，可以考虑乙醇(d线下的折射率＝1.362)、煤油(d线下的折射率＝1.447)、苯(d线下的折射率＝1.501)等各种气体/液体，第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL在任意一个中都能够应用。另外，水不限定于淡水，也可以是海水等水溶液。
根据具有以上结构的第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL，在具有简单的结构的同时，能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中进行变倍，能够实现具有优秀的光学性能的水陆两用变倍镜头。
接着，参照图55对具备第2实施方式的水陆两用变倍镜头ZL的相机(摄像装置)进行说明。关于该相机CAM，除了具备上述的水陆两用变倍镜头ZL来作为摄影镜头11以外，与第1实施方式的相机CAM相同，已经对其结构进行了说明，因此省略此处的说明。
另外，在第2实施方式中，作为识别摄影状态为陆上(空气中)还是水中的方法，存在如下方法：设置从相机CAM露出的两个端子，当相机CAM进入到水时端子间导通而自动地识别是否是在水中的方法；以及设置在对陆上摄影模式和水中摄影模式进行切换时由摄影者操作的模式切换开关，根据摄影者的手动操作进行识别的方法等。但是，不限定于这些方法。
根据具有以上结构的第2实施方式的水陆两用相机CAM，具备上述的水陆两用变倍镜头ZL来作为摄影镜头11，从而在具有简单的结构的同时，能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中进行变倍，能够实现具有优秀的光学性能的相机。
另外，记载于图55的水陆两用相机CAM不仅是可装卸地搭载水陆两用变倍镜头ZL的类型的相机，也可以是将相机主体和水陆两用变倍镜头ZL成型为一体的类型的相机。另外，水陆两用相机CAM可以是具有快速复原反射镜的、所谓的单反相机，也可以是主要进行动画摄影的摄像机。
接着，参照图77对上述的水陆两用变倍镜头ZL的制造方法进行概述。首先，以具备从物体侧依次排列的具有正或负的光焦度的第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及具有正的光焦度的第4透镜组G4的方式，将各透镜配置于镜头镜筒内(步骤ST10)。此时，以第1透镜组G1的最靠物体侧的透镜面成为凸面朝向物体侧的形状的方式配置透镜(步骤ST20)。以在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，第1透镜组G1固定并且第2透镜组G2、第3透镜组G3、第4透镜组G4移动的方式，配置各透镜(步骤ST30)。另外，以在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时，第2透镜组G2和第3透镜组G3向像面方向移动的方式，配置各透镜(步骤ST40)。
另外，上述的“水中摄影状态”相当于权利要求中的第1介质(水(d线下的折射率＝1.333))中的第1摄影状态，“陆上摄影状态”相当于第2介质(空气(d线下的折射率＝1.000))中的第2摄影状态。
当例举第2实施方式中的透镜配置的一例时，在图57所示的水陆两用变倍镜头ZL中，作为第1透镜组G1，配置凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L11。作为第2透镜组G2，从物体侧依次配置凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L21、双凹形状的负透镜L22、凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L23与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L24的接合正透镜。作为第3透镜组G3，配置双凸形状的正透镜L31。作为第4透镜组G4，从物体侧依次配置双凸形状的正透镜L41与双凹形状的负透镜L42的接合负透镜、凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L43与双凸形状的正透镜L44的接合正透镜、双凸形状的正透镜L45与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L46的接合负透镜。这些透镜以如下方式配置：在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，第1透镜组G1被固定，第2透镜组G2、第3透镜组G3以及第4透镜组G4移动，或者在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时，第2透镜组G2和第3透镜组G3向像面方向移动。
根据这种制造方法，在具有简单的结构的同时，能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中进行变倍，能够制造具有优秀的光学性能的水陆两用变倍镜头。
第2实施方式的实施例
以下根据附图对第2实施方式的各实施例进行说明。图57、图62、图67以及图72是示出各实施例的水陆两用变倍镜头ZL(ZL10～ZL13)的结构的剖视图。其中，图57所示的第10实施例不仅对应于第2实施方式，还对应于后述的第3实施方式。另外，图62所示的第11实施例不仅对应于第2实施方式，还对应于后述的第4实施方式。其他的实施例仅对应于第2实施方式。另外，以下示出表10～表13，这些是第10实施例～第13实施例中的各参数的表。
另外，对于第10实施例的图57的各参照标号，为了避免由参照标号位数的增大引起的说明的复杂化，对每个实施例独立使用。因此，即使标上与其他实施例的附图相同的参照标号，它们也未必是与其他实施例相同的结构。
在各实施例中作为像差特性的计算对象，选择d线(波长587.5620nm)、g线(波长435.8350nm)。
在表中的[透镜数据]中，面编号表示沿着光线行进的方向的从物体侧起的光学面的顺序，R表示各光学面的曲率半径，D表示从各光学面到下一个光学面(或像面)为止的光轴上的距离即面间隔，nd表示光学部件的材质的对d线的折射率，νd表示光学部件的材质的以d线为基准的阿贝数。物面表示物体面，(可变)表示可变的面间隔，曲率半径的“∞”表示平面或开口，(光圈S)表示虹膜光圈S，像面表示像面I。省略空气的折射率“1.000000”。在光学面为非球面时，对面编号标上*标记，在曲率半径R的栏中示出近轴曲率半径。
在表中的[非球面数据]中，关于[透镜数据]所示的非球面，通过下式(b)表示其形状。X(y)表示从非球面的顶点处的切平面到高度y处的非球面上的位置为止的沿着光轴方向的距离，R表示基准球面的曲率半径(近轴曲率半径)，κ表示圆锥常数，Ai表示第i次的非球面系数。“E-n”表示“×10-n”。例如，1.234E-05＝1.234×10-5。
X(y)＝(y2/R)/{1+(1-κ×y2/R2)1/2}+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10
…(b)
在表中的[各种数据]中，f表示镜头整个系统的焦距，FNO表示F值，2ω表示视场角(单位：°)，Y表示像高，TL表示透镜全长(在光轴上的从透镜最靠物体侧的透镜面到近轴像面的距离)，Bf表示后焦距。另外，Di为可变间隔，表示第i面与第(i+1)面的可变间隔。
表中的[聚焦移动量]表示从物体距离无限远对焦至物体距离300mm时的各透镜组的移动量(其中，正的符号表示向像面方向的移动量，负的符号表示向物体方向的移动量)。
在表中的[透镜组数据]中，示出各透镜组的始面编号(最靠物体侧的透镜面编号)、终面编号(最靠像面侧的透镜面编号)、空气中的焦距。
表中的[各透镜组的位置数据]表示以陆上摄影状态的广角端状态中的无限远摄影状态下的各透镜组的位置为基准的、陆上摄影状态和水中摄影状态的各焦距中的无限远摄影状态下的各透镜组的位置。关于符号，以像面方向为正。
在表中的[条件式对应值]中示出与上述的条件式(4)～(8)对应的值。
以下，在所有的参数值中，关于所记载的焦距f、曲率半径R、面间隔D、其他长度等，在没有特别记载的情况下一般使用“mm”，但是即使水陆两用变倍镜头进行比例放大或比例缩小也得到相同的光学性能，因此不限定于此。另外，单位不限定于“mm”，能够使用其他适当的单位。
以上的表的说明在所有的实施例中相同，省略以下的说明。
(第10实施例)
使用图57～图61以及表10对第10实施例进行说明。另外，在图57中，用实线表示第2透镜组G2与第3透镜组G3的陆上摄影状态下的移动轨迹，用虚线表示第2透镜组G2与第3透镜组G3的水中摄影状态下的移动轨迹。
如图57所示，第10实施例的水陆两用变倍镜头ZL(ZL10)由从物体侧依次排列的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及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L11构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L21、双凹形状的负透镜L22、凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L23与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L24的接合正透镜构成。另外，负弯月形透镜L21的像侧面为非球面。另外，双凹形状的负透镜L22的像侧面为非球面。
第3透镜组G3由双凸形状的正透镜L31构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的、双凸形状的正透镜L41与双凹形状的负透镜L42的接合负透镜、凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L43与双凸形状的正透镜L44的接合正透镜、双凸形状的正透镜L45与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L46的接合负透镜构成。负弯月形透镜L46的像侧面为非球面。
在第4透镜组G4的物体侧相邻地配置虹膜光圈S。
在第4透镜组G4的像侧配置滤波器组F。滤波器组F由用于将配置于像面I的CCD、CMOS等摄像元件的极限分辨率以上的空间频率截止的低通滤波器、摄像元件的玻璃盖板等构成。
像面I形成于未图示的摄像元件上，该摄像元件由CCD、CMOS等构成。
在具有上述结构的水陆两用变倍镜头ZL10中，在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换、在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍、在各摄影状态下的从无限远物体向近距离物体进行对焦时，第1透镜组G1相对于像面I始终在光轴方向上固定。
第2透镜组G2在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时向像面方向移动，在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时向像面方向移动，在水中摄影状态下的从无限远物体向近距离物体进行对焦时向物体方向移动。
第3透镜组G3在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时向像面方向移动，在各摄影状态的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时向物体方向移动，在陆上摄影状态的从无限远物体向近距离物体进行对焦时向像面方向移动。
第4透镜组G4在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时向物体方向移动。
第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时扩大，在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时扩大。第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时扩大，在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时减少。第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时减少，在陆上摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时减少，在水中摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时恒定。
在本实施例中，在陆上摄影状态和水中摄影状态下改变第2透镜组G2和第3透镜组G3的位置，从而能够以在陆上摄影状态和水中摄影状态下将成像位置保持为恒定的方式在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中良好地校正始于像面弯曲的各像差。
在下述的表10中示出第10实施例中的各参数的值。表10中的面编号1～23与图57所示的m1～m23的各光学面对应。
(表10)
[透镜数据]
[非球面数据]
第4面
κ＝-1.1413
A4＝+2.64855E-04
A6＝-1.38810E-06
A8＝+1.32889E-08
A10＝-6.76083E-11
第6面
κ＝-4.2267
A4＝+2.73709E-04
A6＝-1.40274E-06
A8＝+1.65481E-08
A10＝-4.59585E-11
第21面
κ＝+0.7548
A4＝+1.41639E-04
A6＝+1.03122E-06
A8＝-6.77508E-09
A10＝+2.70786E-10
[各种数据]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[聚焦移动量]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[透镜组数据]
[各透镜组的位置数据]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[条件式对应值]
条件式(4) R1/Enpw＝2.109
条件式(5)
条件式(6) Δ2w/Δ3w＝0.769
条件式(7)
条件式(8)
R1＝44.720
Enpw＝21.203
Δ2w＝3.526
Δ3w＝4.585
从表10可知，本实施例的水陆两用变倍镜头ZL10满足条件式(4)～(8)。
图58是基于第10实施例的水陆两用变倍镜头ZL10的设计值的、在陆上摄影状态中的无限远对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图58(a)示出广角端状态，图58(b)示出中间焦距状态，图58(c)示出远焦端状态。图59是基于第10实施例的水陆两用变倍镜头ZL10的设计值的、在水中摄影状态中的无限远对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图59(a)示出广角端状态，图59(b)示出中间焦距状态，图59(c)示出远焦端状态。图60是基于第10实施例的水陆两用变倍镜头ZL10的设计值的、在陆上摄影状态中的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图60(a)示出广角端状态，图60(b)示出中间焦距状态，图60(c)示出远焦端状态。图61是基于第10实施例的水陆两用变倍镜头ZL10的设计值的、在水中摄影状态中的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图61(a)示出广角端状态，图61(b)示出中间焦距状态，图61(c)示出远焦端状态。
在各像差图中，FNO表示F值，Y表示像高。另外，d表示d线下的像差，g表示g线下的像差。另外，未记载的表示d线下的像差。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。
以上的像差图的说明在后述的其他实施例中也相同。
从各像差图可知，第10实施例的水陆两用变倍镜头ZL10在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中，从无限远对焦状态到近距离对焦状态良好地校正畸变、像面弯曲等各像差，具有高成像性能。
另外，在第10实施例的水陆两用变倍镜头ZL10中，第2透镜组G2和第3透镜组G3在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，在陆上摄影状态和水中摄影状态中以不同的移动轨迹移动，而且在陆上摄影状态或水中摄影状态下的对焦时也需要移动。因此，优选的是，第2透镜组G2和第3透镜组G3构成为吊在能够直线前进的引导轴上，并构成为能够通过步进电机等驱动单元独立地移动。另外，优选的是，第3透镜组G3构成为能够相对于第4透镜组G4移动。
(第11实施例)
使用图62～图66以及表11对第11实施例进行说明。另外，在图62中，用实线表示第2透镜组G2和第3透镜组G3的陆上摄影状态下的移动轨迹，用虚线表示第2透镜组G2和第3透镜组G3的水中摄影状态下的移动轨迹。
如图62所示，第11实施例的水陆两用变倍镜头ZL(ZL11)由从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第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及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L21、双凹形状的负透镜L22、凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L23与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L24的接合正透镜构成。另外，负弯月形透镜L21的像侧面为非球面。另外，双凹形状的负透镜L22的像侧面为非球面。
第3透镜组G3由双凸形状的正透镜L31构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的双凸形状的正透镜L41与双凹形状的负透镜L42的接合负透镜、凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L43与双凸形状的正透镜L44的接合正透镜、双凸形状的正透镜L45与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L46的接合负透镜构成。负弯月形透镜L46的像侧面为非球面。
在第4透镜组G4的物体侧相邻地配置虹膜光圈S。
在第4透镜组G4的像侧配置滤波器组F。滤波器组F由用于将配置于像面I的CCD、CMOS等摄像元件的极限分辨率以上的空间频率截止的低通滤波器、摄像元件的玻璃盖板等构成。
像面I形成于未图示的摄像元件上，该摄像元件由CCD、CMOS等构成。
在具有上述结构的水陆两用变倍镜头ZL11中，在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换、在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍、在各摄影状态下的从无限远物体向近距离物体进行对焦时，第1透镜组G1相对于像面I始终在光轴方向上固定。
第2透镜组G2在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时向像面方向移动，在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时向像面方向移动，在水中摄影状态下的从无限远物体向近距离物体进行对焦时向物体方向移动。
第3透镜组G3在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时向像面方向移动，在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时向物体方向移动，在陆上摄影状态下的从无限远物体向近距离物体进行对焦时向像面方向移动。
第4透镜组G4在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时向物体方向移动。
第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时扩大，在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时扩大。第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时扩大，在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时减少。第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时减少，在陆上摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时减少，在水中摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时恒定。
在本实施例中，在陆上摄影状态和水中摄影状态下改变第2透镜组G2和第3透镜组G3的位置，从而能够以在陆上摄影状态和水中摄影状态下将成像位置保持为恒定的方式在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中良好地校正始于像面弯曲的各像差。
在下述的表11中示出第11实施例中的各参数的值。表11中的面编号1～23与图62所示的m1～m23的各光学面对应。
(表11)
[透镜数据]
[非球面数据]
第4面
κ＝-1.1413
A4＝+2.71136E-04
A6＝-1.43827E-06
A8＝+1.29997E-08
A10＝-7.11747E-11
第6面
κ＝-4.2267
A4＝+2.90451E-04
A6＝-1.49834E-06
A8＝+1.79993E-08
A10＝-6.44088E-11
第21面
κ＝+0.7548
A4＝+1.63105E-04
A6＝+9.56800E-07
A8＝+5.91250E-09
A10＝+3.58088E-11
[各种数据]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[聚焦移动量]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[透镜组数据]
[各透镜组的位置数据]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[条件式对应值]
条件式(4) R1/Enpw＝1.861
条件式(5)
条件式(6)
条件式(7)
条件式(8) Δ2w/Δ3w＝0.725
R1＝39.413
Enpw＝21.183
Δ2w＝3.202
Δ3w＝4.414
从表11可知，本实施例的水陆两用变倍镜头ZL11满足条件式(4)～(8)。
图63是基于第11实施例的水陆两用变倍镜头ZL11的设计值的、在陆上摄影状态中的无限远对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图63(a)示出广角端状态，图63(b)示出中间焦距状态，图63(c)示出远焦端状态。图64是基于第11实施例的水陆两用变倍镜头ZL11的设计值的、在水中摄影状态中的无限远对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图64(a)示出广角端状态，图64(b)示出中间焦距状态，图64(c)示出远焦端状态。图65是基于第11实施例的水陆两用变倍镜头ZL11的设计值的、在陆上摄影状态中的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图65(a)示出广角端状态，图65(b)示出中间焦距状态，图65(c)示出远焦端状态。图66是基于第11实施例的水陆两用变倍镜头ZL11的设计值的、在水中摄影状态中的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图66(a)示出广角端状态，图66(b)示出中间焦距状态，图66(c)示出远焦端状态。
从各像差图可知，第11实施例的水陆两用变倍镜头ZL11在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中，从无限远对焦状态到近距离对焦状态良好地校正畸变、像面弯曲等各像差，具有高成像性能。
(第12实施例)
使用图67～图71以及表12对第12实施例进行说明。另外，在图67中，用实线表示第2透镜组G2和第3透镜组G3的陆上摄影状态下的移动轨迹，用虚线表示第2透镜组G2和第3透镜组G3的水中摄影状态下的移动轨迹。
如图67所示，第12实施例的水陆两用变倍镜头ZL(ZL12)由从物体侧依次排列的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及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L11构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L21、双凹形状的负透镜L22、凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L23与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L24的接合正透镜构成。另外，负弯月形透镜L21的像侧面为非球面。另外，双凹形状的负透镜L22的像侧面为非球面。
第3透镜组G3由双凸形状的正透镜L31构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的双凸形状的正透镜L41与双凹形状的负透镜L42的接合负透镜、凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L43与双凸形状的正透镜L44的接合正透镜、双凸形状的正透镜L45与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L46的接合负透镜构成。负弯月形透镜L46的像侧面为非球面。
在第4透镜组G4的物体侧相邻地配置虹膜光圈S。
在第4透镜组G4的像侧配置滤波器组F。滤波器组F由用于将配置于像面I的CCD、CMOS等摄像元件的极限分辨率以上的空间频率截止的低通滤波器、摄像元件的玻璃盖板等构成。
像面I形成于未图示的摄像元件上，该摄像元件由CCD、CMOS等构成。
在具有上述结构的水陆两用变倍镜头ZL12中，在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换、在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍、在各摄影状态下的从无限远物体向近距离物体进行对焦时，第1透镜组G1相对于像面I始终在光轴方向上固定。
第2透镜组G2在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时向像面方向移动，在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时向像面方向移动，在水中摄影状态下的从无限远物体向近距离物体进行对焦时向物体方向移动。
第3透镜组G3在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时向像面方向移动，在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时向物体方向移动。
第4透镜组G4在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时向物体方向移动。
第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时扩大，在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时扩大。第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时扩大，在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时减少。第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时减少，在陆上摄影状态和水中摄影状态下从广角端状态向远焦端状态进行变倍时都恒定。
在本实施例中，在陆上摄影状态和水中摄影状态下改变第2透镜组G2和第3透镜组G3的位置，从而能够以在陆上摄影状态和水中摄影状态下将成像位置保持为恒定的状态在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中良好地校正始于像面弯曲的各像差。
在下述的表12中示出第12实施例中的各参数的值。表12中的面编号1～23与图67所示的m1～m23的各光学面对应。
(表12)
[透镜数据]
[非球面数据]
第4面
κ＝-1.1413
A4＝+2.66088E-04
A6＝-1.52598E-06
A8＝+1.49703E-08
A10＝-7.82000E-11
第6面
κ＝-4.2267
A4＝+2.82881E-04
A6＝-1.25698E-06
A8＝+1.49915E-08
A10＝-1.65036E-11
第21面
κ＝+0.7548
A4＝+1.46866E-04
A6＝+5.96991E-07
A8＝+1.12606E-08
A10＝-7.38845E-11
[各种数据]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[聚焦移动量]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[透镜组数据]
[各透镜组的位置数据]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[条件式对应值]
条件式(4) R1/Enpw＝1.923
条件式(5)
条件式(6)
条件式(7)
条件式(8) Δ2w/Δ3w＝0.613
R1＝43.969
Enpw＝22.865
Δ2w＝1.793
Δ3w＝2.924
从表12可知，本实施例的水陆两用变倍镜头ZL12满足条件式(4)～(8)。
图68是基于第12实施例的水陆两用变倍镜头ZL12的设计值的、在陆上摄影状态中的无限远对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图68(a)示出广角端状态，图68(b)示出中间焦距状态，图68(c)示出远焦端状态。图69是基于第12实施例的水陆两用变倍镜头ZL12的设计值的、在水中摄影状态中的无限远对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图69(a)示出广角端状态，图69(b)示出中间焦距状态，图69(c)示出远焦端状态。图70是基于第12实施例的水陆两用变倍镜头ZL12的设计值的、在陆上摄影状态中的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图70(a)示出广角端状态，图70(b)示出中间焦距状态，图70(c)示出远焦端状态。图71是基于第12实施例的水陆两用变倍镜头ZL12的设计值的、在水中摄影状态中的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图71(a)示出广角端状态，图71(b)示出中间焦距状态，图71(c)示出远焦端状态。
从各像差图可知，第12实施例的水陆两用变倍镜头ZL12在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中，从无限远对焦状态到近距离对焦状态良好地校正畸变、像面弯曲等各像差，具有高成像性能。
另外，第12实施例的水陆两用变倍镜头ZL12在陆上摄影状态和水中摄影状态下都使第2透镜组G2向物体方向移动来进行对焦，无需具备在陆上摄影状态和水中摄影状态下不同的聚焦机构，存在能够简化构造的优点。
另外，在第12实施例的水陆两用变倍镜头ZL12中，第3透镜组G3的相对于第4透镜组G4的位置仅在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时变化，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时以及对焦时不变化。因此，如果构成为与从陆上摄影状态向水中摄影状态的切换连动而使第3透镜组G3的相对于第4透镜组G4的位置变化的机构，则无需具备第3透镜组G3专用的移动机构，存在能够简化构造的优点。
另外，第12实施例的水陆两用变倍镜头ZL12与第10实施例和第11实施例同样地，还能够在陆上摄影状态下使第3透镜组G3向像面方向移动来进行对焦，在水中摄影状态下使第2透镜组G2向物体方向移动来进行对焦。根据这种结构，能够进一步改善陆上摄影状态下的近距离摄影状态下的成像性能。
(第13实施例)
使用图72～图76以及表13对第13实施例进行说明。另外，在图72中，用实线表示第2透镜组G2和第3透镜组G3的陆上摄影状态下的移动轨迹，用虚线表示第2透镜组G2和第3透镜组G3的水中摄影状态下的移动轨迹。
如图72所示，第13实施例的水陆两用变倍镜头ZL(ZL13)由从物体侧依次排列的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及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L11构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L21、双凹形状的负透镜L22、凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L23与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L24的接合正透镜构成。另外，负弯月形透镜L21的像侧面为非球面。另外，双凹形状的负透镜L22的像侧面为非球面。
第3透镜组G3由双凸形状的正透镜L31构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的双凸形状的正透镜L41与双凹形状的负透镜L42的接合正透镜、凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L43与双凸形状的正透镜L44的接合正透镜、双凸形状的正透镜L45与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L46的接合负透镜构成。负弯月形透镜L46的像侧面为非球面。
在第4透镜组G4的物体侧相邻地配置虹膜光圈S。
在第4透镜组G4的像侧配置滤波器组F。滤波器组F由用于将配置于像面I的CCD、CMOS等摄像元件的极限分辨率以上的空间频率截止的低通滤波器、摄像元件的玻璃盖板等构成。
像面I形成于未图示的摄像元件上，该摄像元件由CCD、CMOS等构成。
在具有上述结构的水陆两用变倍镜头ZL13中，在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换、在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍、在各摄影状态下的从无限远物体向近距离物体进行对焦时，第1透镜组G1相对于像面I始终在光轴方向上固定。
第2透镜组G2在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时向像面方向移动，在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时向像面方向移动，在陆上摄影状态和水中摄影状态下的从无限远物体向近距离物体进行对焦时向物体方向移动。
第3透镜组G3在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时向像面方向移动，在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时向物体方向移动。
第4透镜组G4在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时向物体方向移动。
第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时扩大，在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时扩大。第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时扩大，在各摄影状态下的从广角端状态向远焦端状态进行变倍时减少。第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时减少，在陆上摄影状态和水中摄影状态下从广角端状态向远焦端状态进行变倍时都恒定。
在本实施例中，在陆上摄影状态和水中摄影状态下改变第2透镜组G2和第3透镜组G3的位置，从而能够以在陆上摄影状态和水中摄影状态下将成像位置保持为恒定的状态在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中良好地校正始于像面弯曲的各像差。
在下述的表13中示出第13实施例中的各参数的值。表13中的面编号1～23与图72所示的m1～m23的各光学面对应。
(表13)
[透镜数据]
[非球面数据]
第4面
κ＝-1.1413
A4＝+2.77199E-04
A6＝-1.54599E-06
A8＝+1.54168E-08
A10＝-7.92362E-11
第6面
κ＝-4.2267
A4＝+3.16984E-04
A6＝-1.83400E-06
A8＝+2.26955E-08
A10＝-7.17311E-11
第21面
κ＝+0.7548
A4＝+1.53565E-04
A6＝+6.44429E-07
A8＝+1.23132E-08
A10＝-1.03969E-10
[各种数据]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[聚焦移动量]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[透镜组数据]
[各透镜组的位置数据]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[条件式对应值]
条件式(4) R1/Enpw＝1.923
条件式(5)
条件式(6)
条件式(7)
条件式(8) Δ2w/Δ3w＝0.621
R1＝41.344
Enpw＝22.784
Δ2w＝2.042
Δ3w＝3.290
从表13可知，本实施例的水陆两用变倍镜头ZL13满足条件式(4)～(8)。
图73是基于第13实施例的水陆两用变倍镜头ZL13的设计值的、在陆上摄影状态中的无限远对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图73(a)示出广角端状态，图73(b)示出中间焦距状态，图73(c)示出远焦端状态。图74是基于第13实施例的水陆两用变倍镜头ZL13的设计值的、在水中摄影状态中的无限远对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图74(a)示出广角端状态，图74(b)示出中间焦距状态，图74(c)示出远焦端状态。图75是基于第13实施例的水陆两用变倍镜头ZL13的设计值的、在陆上摄影状态中的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图75(a)示出广角端状态，图75(b)示出中间焦距状态，图75(c)示出远焦端状态。图76是基于第13实施例的水陆两用变倍镜头ZL13的设计值的、在水中摄影状态中的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图76(a)示出广角端状态，图76(b)示出中间焦距状态，图76(c)示出远焦端状态。
从各像差图可知，第13实施例的水陆两用变倍镜头ZL13在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中，从无限远对焦状态到近距离对焦状态良好地校正畸变、像面弯曲等各像差，具有高成像性能。
根据如上所述的各实施例，在具有简单的结构的同时确保广角端状态下的90度左右的超广视场角、1.8倍左右以上的变倍比，并且能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中进行变倍，能够提供具有优秀的光学性能的水陆两用变倍镜头ZL10～ZL13。
到此为止为了使本发明容易理解，虽然对实施方式的结构要件进行了说明，但是本发明当然不限定于此。
例如，在上述实施例中，虽然示出了4组结构，但是也能够应用于其他组结构。例如，通过在第4透镜组G4的像侧追加一个或多个透镜组、或者在第2透镜组G2与第3透镜组G3之间追加光焦度小的透镜组、或者双方都进行，也能够应用于5组结构、或者6组以上的水陆两用变倍镜头。另外，透镜组表示通过在对焦时、变倍时变化的空气间隔分離的、具有至少一枚透镜的部分。
另外，也可以是使单独或多个透镜组、或者部分透镜组为沿着光轴方向移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦的对焦透镜组。该对焦透镜组能够应用于自动聚焦，也适合于自动聚焦用的(使用了超声波电机等的)电机驱动。特别是，优选使第2透镜组G2、或第3透镜组G3、或者其双方为对焦透镜组。
另外，透镜面可以由球面或平面形成，也可以由非球面形成。在透镜面为球面或平面时，透镜加工和组装调整变得容易，能够防止由加工和组装调整的误差引起的光学性能的劣化，因此是优选的。另外，即使在像面偏移的情况下描绘性能的劣化也少，因此是优选的。在透镜面为非球面时，非球面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、在玻璃的表面将树脂形成为非球面形状的复合型非球面中的任意一种非球面。另外，透镜面可以是衍射面，也可以使透镜为折射率分布型透镜(GRIN透镜)或塑料透镜。
在各透镜面上，为了减轻眩光、重影并实现高对比度的高光学性能，也可以施加在较宽的波长区域具有高透射率的防反射膜。
(第3和第4实施方式)
以下，参照附图对第3和第4实施方式进行说明。首先，对本发明的各实施方式中共同的光学系统的特征结构进行说明。接着，参照图57～图61、图78、图79，对本发明的第3实施方式进行说明。参照图62～图66、图80、图81对本发明的第4实施方式进行说明。参照图82，对这些实施方式的摄像装置进行说明。参照图83，对这些实施方式的制造方法进行说明。
如上所述，图57所示的光学系统ZL(ZL10)还对应于第2实施方式的第10实施例。图62所示的光学系统ZL(ZL11)还对应于第2实施方式的第11实施例。
对在第3和第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置10、100中通用的光学系统ZL的特征结构进行说明(参照图57、图62)。另外，在图57、图62中，用实线表示陆上摄影状态下的透镜组的移动轨迹，用虚线表示水中摄影状态下的透镜组的移动轨迹。
水陆两用变倍镜头装置10、100能够进行在水中和陆上的摄影，搭载有以如下方式构成的光学系统ZL：具有沿着光轴从物体侧依次排列的第1透镜组G1以及至少三个移动透镜组(例如，第2透镜组G2、第3透镜组G3、第4透镜组G4)，第1透镜组G1固定，通过使上述移动透镜组沿着光轴移动来进行变倍，在陆上摄影状态和水中摄影状态下，通过分别使不同的上述移动透镜组(例如，在陆上摄影状态中为第3透镜组G3(相当于权利要求的第2对焦透镜组)，在水中摄影状态中为第2透镜组G2(相当于权利要求的第1对焦透镜组))沿着光轴移动来进行对焦。
在光学系统ZL中，通过使第1透镜组G1固定，从而确保水中摄影状态下的气密性。通过移动的至少三个移动透镜组来担负变倍作用，从而能够高效地进行变倍。另外，该结构有利于光学系统的小型化。关于对焦，在陆上摄影状态和水中摄影状态中分别使不同的上述移动透镜组沿着光轴移动，从而能够根据摄影状态选择最佳的对焦组，因此能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方，特别是能够良好地校正像面弯曲、像散，同时能够抑制成像位置的变化。
优选的是，关于第3和第4实施方式的光学系统ZL，在水中摄影状态下，通过使位于最靠物体侧的具有负的光焦度的上述移动透镜组(例如，第2透镜组G2)移动来进行对焦，在陆上摄影状态下，使位于物体侧起第二个的上述移动透镜组(例如，第3透镜组G3)移动来进行对焦。
如上所述在陆上摄影状态和水中摄影状态下采用不同的对焦方法，从而能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方良好地校正对焦时的像面弯曲的变动。特别是，在第3和第4实施方式中，如后述的实施例所述，构成为在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行切换时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3向像面方向移动，在从水中摄影状态向陆上摄影状态进行切换时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3向物体方向移动，因此在陆上摄影状态下第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔变得比较宽，在水中摄影状态下第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔变得比较宽。即，根据摄影状态利用变得比较宽的间隙进行对焦，因此能够在将光学系统ZL的全长保持为小型的同时，充分地实现到近距离物体的对焦。
优选的是，关于第3和第4实施方式的光学系统ZL，当摄影状态在陆上摄影状态与水中摄影状态之间变化时，使上述移动透镜组中的、至少两个透镜组(例如，第2透镜组G2和第3透镜组G3)沿着光轴向预定的方向移动。另外，更优选的是，在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行变化时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3沿着光轴向像面方向移动。另外，更优选的是，在从水中摄影状态向陆上摄影状态进行变化时，使第2透镜组G2和第3透镜组G3沿着光轴向物体方向移动。
通过该结构，能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方同时进行焦点位置的校正以及始于像面弯曲、畸变的各像差的校正。
优选的是，第3和第4实施方式的光学系统ZL具有从物体侧依次排列的具有正或负的光焦度的第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及具有正的光焦度的第4透镜组G4，通过使第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之间的空气间隔变化来进行变倍。第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的空气间隔可以恒定也可以变化。
通过该结构，能够高效地进行变倍，并且对光学系统ZL的小型化/广角化有利。
关于第3和第4实施方式的光学系统ZL，优选的是，第1透镜组G1为凸面朝向物体侧的弯月形状的透镜。通过该结构，能够抑制进入到水中时的视场角变化，并且能够抑制畸变、倍率色像差、像面弯曲等的产生。
关于第3和第4实施方式的光学系统ZL，优选的是，第2透镜组G2的位于最靠物体侧的透镜为凹面朝向像面侧的弯月形状的负透镜。通过该结构，能够良好地进行球面像差、畸变等各像差的校正。
关于第3和第4实施方式的光学系统ZL，优选的是，第3透镜组G3由双凸形状的正透镜构成。通过该结构，能够实现镜头结构的简单化、小型化、低成本化。
关于第3和第4实施方式的光学系统ZL，第1对焦透镜组或第2对焦透镜组可以是由一个透镜组构成的结构，也可以是由多个透镜组构成的结构，也可以是作为透镜组的一部分由一个以上的透镜构成的结构。
关于第3和第4实施方式的光学系统ZL，第1对焦透镜组与第2对焦透镜组的结构可以完全不同，也可以仅一部分不同(例如，第1对焦透镜组的一部分为第2对焦透镜组，或者第2对焦透镜组的一部分为第1对焦透镜组)，也可以是结构相同且仅移动轨迹不同。
关于第3和第4实施方式的光学系统ZL，可以是第1对焦透镜组和第2对焦透镜组的移动轨迹仅一部分不同，也可以是第1对焦透镜组和第2对焦透镜组的移动方向不同，也可以是第1对焦透镜组和第2对焦透镜组的移动轨迹相同且仅结构不同。
关于第3和第4实施方式的光学系统ZL，第1透镜组G1可以是不具有光焦度的保护玻璃，也可以是光焦度弱的保护玻璃。
在第3和第4实施方式的光学系统ZL中，“水中摄影状态”相当于权利要求中记载的第1摄影状态，“陆上摄影状态”相当于权利要求中记载的第2摄影状态。即，“水(d线下的折射率＝1.333)”相当于权利要求中记载的具有第1折射率的第1介质，“空气(d线下的折射率＝1.000)”相当于具有第2折射率的第2介质。
另外，作为第1和第2物体侧介质，除了水、空气以外，可以考虑乙醇(d线下的折射率＝1.362)、煤油(d线下的折射率＝1.447)、苯(d线下的折射率＝1.501)等各种气体/液体，当时第3和第4实施方式的光学系统ZL在任意一个中都能够应用。另外，水不限定于淡水，也可以是海水等水溶液。
根据搭载以上结构的光学系统ZL的第3和第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置10、100，在具有简单的结构的同时能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方进行变倍和对焦，能够实现优秀的光学性能。
(第3实施方式)
对第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10进行说明。如图78所示，第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10在壳体1内具有由从物体侧依次排列的正光焦度的第1透镜组G1、负光焦度的第2透镜组G2、正光焦度的第3透镜组G3及正光焦度的第4透镜组G4构成的光学系统ZL(ZL10)。
第1透镜组G1在壳体1通过第1透镜组固定部1a固定在光轴上，第2透镜组G2、第3透镜组G3、第4透镜组G4通过后述的部件以能够分别沿光轴移动的方式保持在壳体1内。
在壳体1的像侧端部1b固定有卡口部件11m，水陆两用变倍镜头装置10通过该卡口部件11m固定在后述的摄像装置。
第2透镜组G2构成为保持于第2透镜组透镜框2，该透镜框2以可滑动的方式支撑于在壳体1内配置的第1支撑部件21，第2透镜组G2根据来自图79所示的控制部71的控制信号，通过第1驱动机构22沿着光轴移动。
第4透镜组G4构成为保持于第4透镜组透镜框4，从该透镜框4沿着径向延伸的销4a穿过在壳体1开孔的长孔5而与用于使焦距变化的形成在操作部件6上的凸轮槽6a卡合。当使操作部件6回转时，该销4a沿着形成在操作部件6的内壁的凸轮槽6a移动，由此第4透镜组G4沿着光轴移动。
操作部件6通过连动部件51a与配置于壳体1内的焦距检测部51连接。当操作部件6被操作时，焦距检测部51通过连动部件51a对焦距的变更请求进行检测，输出与操作部件6的回转量对应的焦距的值。
将未图示的橡胶圈夹入到操作部件6与壳体1之间的滑动部，成为在水中摄影时防止水的浸入的构造。
在壳体1的外侧设置有用于切换陆上摄影状态与水中摄影状态的开关部件42。在壳体1内配置有对通过开关部件42变更的摄影状态进行识别的摄影状态识别部41。另外，在第3实施方式中虽然通过开关部件42切换陆上摄影状态与水中摄影状态，通过摄影状态识别部41对摄影状态进行识别，但是也可以不设置开关部件42，而通过传感器等来自动地识别是陆上摄影状态还是水中摄影状态。
第3透镜组G3构成为保持于第3透镜组透镜框3，该透镜框3以可滑动的方式支撑于在第4透镜组框4固定地配置的第2支撑部件31，第3透镜组G3从动于第4透镜组G4的移动而移动，并且根据来自图79所示的控制部71的控制信号，通过第2驱动机构32沿着光轴移动。
第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10将在陆上摄影状态和水中摄影状态中分别对每个焦距设定的第2透镜组G2和第3透镜组G3在光轴上的位置信息存储到图79所示的存储部61中。关于没有被存储的焦距的第2透镜组G2和第3透镜组G3的位置信息，能够由控制部71根据所存储的位置信息，进行插值处理等来设定。
如上所述地构成第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10。
并且，在第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10中，如图79所示，将开关部件42被操作而通过摄影状态识别部41识别出的摄影状态传递到控制部71。另外，将操作部件6被操作而通过焦距检测部51检测到的焦距传递到控制部71。
控制部71从存储部61读取与所传递的摄影状态和焦距对应的、第2透镜组G2和第3透镜组G3在光轴上的位置信息，通过第1驱动机构22使第2透镜组G2独立地移动到预定的光轴位置，并且通过第2驱动机构32使第3透镜组G3独立地移动到预定的光轴位置。
在进行对焦时，对应于通过摄影状态识别部41识别出的摄影状态，在水中摄影状态时，控制部71通过第1驱动机构22使第2透镜组G2移动来进行对焦，在陆上摄影状态时，控制部71通过第2驱动机构32使第3透镜组G3移动来进行对焦。
另外，在开关部件42被操作，通过摄影状态识别部41识别到的摄影状态变更时，控制部71参照存储部61，通过第1驱动机构22使第2透镜组G2移动，并且通过第2驱动机构32使第3透镜组G3移动，从而对伴随摄影状态变化的像面弯曲的变化和成像位置的变化进行校正。进一步详细叙述，在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行变更时，向像面方向驱动第2透镜组G2和第3透镜组G3，在从水中摄影状态向陆上摄影状态进行变更时，向物体方向驱动第2透镜组G2和第3透镜组G3，对伴随摄影状态变化的像面弯曲的变化和成像位置的变化进行校正。另外，在没有设置开关部件42而使用传感器自动地切换摄影状态时，也可以在检测到光学系统ZL完全存在于水中之后将陆上摄影状态切换到水中摄影状态，也可以在检测到光学系统ZL的至少一部分存在于水中之后将陆上摄影状态切换到水中摄影状态，在检测到光学系统ZL的至少一部分存在于陆上之后从水中摄影状态切换到陆上摄影状态，能够适当变更。
接着，使用图57～图61以及表14对绝壁第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10的光学系统ZL10进行说明。关于该光学系统ZL10具有的、与后述的第4实施方式相同的特征结构，如之前所叙述的那样。
在各实施例中，作为像差特性的计算对象，选择d线(波长587.5620nm)、g线(波长435.8350nm)。
如图57所示，第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10的光学系统ZL10由从物体侧依次排列的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及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L11构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L21、双凹形状的负透镜L22、凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L23与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L24的接合正透镜构成。负弯月形透镜L21的像侧面为非球面。双凹形状的负透镜L22的像侧面为非球面。
第3透镜组G3由双凸形状的正透镜L31构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的双凸形状的正透镜L41与双凹形状的负透镜L42的接合负透镜、凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L43与双凸形状的正透镜L44的接合正透镜、双凸形状的正透镜L45与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L46的接合负透镜构成。负弯月形透镜L46的像侧面为非球面。
在第4透镜组G4的物体侧相邻地配置虹膜光圈S。
在第4透镜组G4的像侧配置滤波器组F。滤波器组F由用于将配置于像面I的CCD、CMOS等摄像元件的极限分辨率以上的空间频率截止的低通滤波器、摄像元件的玻璃盖板等构成。
像面I形成于未图示的摄像元件上，该摄像元件由CCD、CMOS等构成。
第1透镜组G1相对于像面I始终在光轴方向上固定。
第2透镜组G2通过第1驱动机构22移动，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，在陆上摄影状态/水中摄影状态下都向像面方向移动。在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，在陆上摄影状态下不移动，而在水中摄影状态下向物体方向移动。另外，在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行变更时，向像面方向移动。在从水中摄影状态向陆上摄影状态进行变更时，向物体方向移动。
第3透镜组G3通过第2驱动机构32移动，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，在陆上摄影状态/水中摄影状态下都从动于第4透镜组G4在光轴方向上的移动而移动。在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，在陆上摄影状态下向像面方向移动，在水中摄影状态下不移动。另外，在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行变更时，向像面方向移动。在从水中摄影状态向陆上摄影状态进行变更时，向物体方向移动。
第4透镜组G4伴随操作部件6的回转操作而移动，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，在陆上摄影状态/水中摄影状态下都向物体方向移动。
如上所述，在第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10的光学系统ZL10中，在陆上摄影状态和水中摄影状态下改变在进行对焦时移动的透镜组，从而能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方，抑制像面弯曲的聚焦变动，能够在整个变焦范围内从无限远到近距离的整个摄影距离上实现良好的成像性能。
另外，在光学系统ZL10中，在进行陆上摄影状态和水中摄影状态的变更时，改变第2透镜组G2和第3透镜组G3的位置，从而能够以在陆上摄影状态和水中摄影状态中将成像位置保持为恒定的状态在陆上摄影状态和水中摄影状态双方良好地校正始于像面弯曲的各像差。
在下述的表14中记载了第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10的光学系统ZL10的参数值。表14中的面编号1～23与图57所示的m1～m23的各光学面对应。
在表中的[透镜数据]中，面编号表示沿着光线行进的方向的从物体侧起的光学面的顺序，R表示各光学面的曲率半径，D表示从各光学面到下一个光学面(或像面)为止的光轴上的距离即面间隔，nd表示光学部件的材质的对d线的折射率，νd表示光学部件的材质的以d线为基准的阿贝数。物面表示物体面，(可变)表示可变的面间隔，曲率半径的“∞”表示平面或开口，(光圈S)表示虹膜光圈S，像面表示像面I。省略空气的折射率“1.000000”。在光学面为非球面时，对面编号标上*标记，在曲率半径R的栏中示出近轴曲率半径。
在表中的[非球面数据]中，关于[透镜数据]所示的非球面，通过下式(c)表示其形状。X(y)表示从非球面的顶点处的切平面到高度y处的非球面上的位置为止的沿着光轴方向的距离，R表示基准球面的曲率半径(近轴曲率半径)，κ表示圆锥常数，Ai表示第i次的非球面系数。“E-n”表示“×10-n”。例如，1.234E-05＝1.234×10-5。
X(y)＝(y2/R)/{1+(1-κ×y2/R2)1/2}+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10
…(c)
在表中的[各种数据]中，f表示镜头整个系统的焦距，FNO表示F值，2ω表示视场角(单位：°)，Y表示像高，TL表示透镜全长(在光轴上的从最靠物体侧的透镜面到近轴像面的距离)，Bf表示后焦距(光轴上的从最靠像面侧的透镜面到近轴像面的距离)。另外，Di为可变间隔，表示第i面与第(i+1)面的可变间隔。
表中的[聚焦移动量]表示从物体距离无限远对焦至物体距离300mm时的各透镜组的移动量(其中，正的符号表示向像面方向的移动量，负的符号表示向物体方向的移动量)。
在表中的[透镜组数据]中，示出各透镜组的始面编号(最靠物体侧的透镜面编号)、终面编号(最靠像面侧的透镜面编号)、空气中的焦距。
表中的[各透镜组的位置数据]表示，以陆上摄影状态的广角端状态中的无限远摄影状态下的各透镜组的位置为基准的、陆上摄影状态和水中摄影状态的各焦距中的无限远摄影状态下的各透镜组的位置。关于符号，以像面方向为正。
以下，在所有的参数值中，关于所记载的焦距f、曲率半径R、面间隔D、其他长度等，在没有特别记载的情况下一般使用“mm”，但是即使水陆两用变倍镜头进行比例放大或比例缩小也得到相同的光学性能，因此不限定于此。另外，单位不限定于“mm”，能够使用其他适当的单位。
以上的表的说明在其他实施方式中也相同。
(表14)
[透镜数据]
[非球面数据]
第4面
κ＝-1.1413
A4＝+2.64855E-04
A6＝-1.38810E-06
A8＝+1.32889E-08
A10＝-6.76083E-11
第6面
κ＝-4.2267
A4＝+2.73709E-04
A6＝-1.40274E-06
A8＝+1.65481E-08
A10＝-4.59585E-11
第21面
κ＝+0.7548
A4＝+1.41639E-04
A6＝+1.03122E-06
A8＝-6.77508E-09
A10＝+2.70786E-10
[各种数据]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[聚焦移动量]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[透镜组数据]
[各透镜组的位置数据]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
图58是基于第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10的光学系统ZL10的设计值的、在陆上摄影状态中的无限远对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图58(a)示出广角端状态，图58(b)示出中间焦距状态，图58(c)示出远焦端状态。图59是基于第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10的光学系统ZL10的设计值的、在水中摄影状态中的无限远对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图59(a)示出广角端状态，图59(b)示出中间焦距状态，图59(c)示出远焦端状态。图60是基于第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10的光学系统ZL10的设计值的、在陆上摄影状态中的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图60(a)示出广角端状态，图60(b)示出中间焦距状态，图60(c)示出远焦端状态。图61是基于第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10的光学系统ZL10的设计值的、在水中摄影状态中的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图61(a)示出广角端状态，图61(b)示出中间焦距状态，图61(c)示出远焦端状态。
在各像差图中，FNO表示F值，Y表示像高。另外，d表示d线下的像差，g表示g线中的像差。d、g的未记载的表示d线下的像差。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。
以上的像差图的说明在后述的其他实施例中也相同。
从各像差图可知，第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10的光学系统ZL10在陆上摄影状态和水中摄影状态双方，在整个变焦范围内从无限远对焦状态到近距离对焦状态良好地校正畸变、像面弯曲等各像差，具有高成像性能。
另外，在第3实施方式中，作为对陆上摄影状态和水中摄影状态进行识别的方法，如上所述，虽然采用在壳体1上设置开关部件42而根据摄影者的切换操作进行识别的方法，但是并不限定于此。例如，也可以采用设置向壳体1的外侧露出的两个端子，通过测量端子间的电阻来自动地进行识别的方法等。通过该结构，能够进一步提高便利性。
(第4实施方式)
对第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置进行说明。如图80所示，第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置100在壳体101内具备由从物体侧依次排列的负光焦度的第1透镜组G1、负光焦度的第2透镜组G2、正光焦度的第3透镜组G3及正光焦度的第4透镜组G4构成的光学系统ZL(ZL11)。
第1透镜组G1在壳体101通过第1透镜组固定部101a固定在光轴上，第2透镜组G2、第3透镜组G3、第4透镜组G4通过后述的部件以能够分别沿光轴独立地移动的方式保持在壳体101内。
在壳体101的外侧设置有用于变更焦距的焦距变更开关部件152。在壳体101内配置有对基于焦距变更开关部件152的操作的焦距的变更请求进行检测的焦距检测部151。
在壳体101的外侧设置有用于对水中摄影状态与陆上摄影状态进行切换的摄影状态切换开关部件142。在壳体101内配置有对通过摄影状态切换开关部件142变更的摄影状态进行识别的摄影状态识别部141。
在壳体101的像侧端部101b固定有卡口部件111m，水陆两用变倍镜头装置100通过该卡口部件111m固定在后述的摄像装置上。
第2透镜组G2构成为保持于第2透镜组透镜框102，该透镜框102以可滑动的方式支撑于在壳体101内配置的第1支撑部件121，第2透镜组G2根据来自图81所示的控制部171的控制信号，通过第1驱动机构122沿着光轴移动。
第3透镜组G3构成为保持于第3透镜组透镜框103，该透镜框103以可滑动的方式支撑于在壳体101内配置的第2支撑部件131，第3透镜组G3根据来自控制部171的控制信号，通过第2驱动机构132沿着光轴移动。
第4透镜组G4构成为保持于第4透镜组透镜框104，该透镜框104以可滑动的方式支撑于在壳体101内配置的第2支撑部件131，第4透镜组G4根据来自控制部171的控制信号，通过第3驱动机构182沿着光轴移动。
第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置100将在陆上摄影状态和水中摄影状态的各状态中按焦距设定的第2透镜组G2、第3透镜组G3以及第4透镜组G4在光轴上的位置信息存储在图81所示的存储部161中。对于没有存储的焦距的第2透镜组G2、第3透镜组G3以及第4透镜组G4的位置信息，能够由控制部171根据所存储的位置信息进行插值处理等来设定。
第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置100如上所述构成。
并且，在第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置100中，如图81所示，将摄影状态切换开关部件142被操作而通过摄影状态识别部141识别到的摄影状态传递到控制部171。将焦距变更开关部件152被操作而通过焦距检测部151检测到的焦距变更请求传递到控制部171。
控制部171从存储部161读取与所传递的摄影状态和焦距请求对应的第2透镜组G2、第3透镜组G3以及第4透镜组G4在光轴上的位置信息，通过第1驱动机构122使第2透镜组G2独立地移动到预定的光轴位置，通过第2驱动机构132使第3透镜组G3独立地移动到预定的光轴位置，通过第3驱动机构182使第4透镜组G4独立地移动到预定的光轴位置。
在进行对焦时，对应于由摄影状态识别部141识别出的摄影状态，在水中摄影状态时，控制部171通过第1驱动机构122使第2透镜组G2移动来进行对焦，在陆上摄影状态时，控制部171通过第2驱动机构132使第3透镜组G3移动来进行对焦。
另外，在开关部件142被操作而通过摄影状态识别部141识别到的摄影状态变更时，控制部171参照存储部161，通过第1驱动机构122使第2透镜组G2移动，并且通过第2驱动机构132使第3透镜组G3移动，从而对伴随摄影状态变化的像面弯曲的变化和成像位置的变化进行校正。当进一步详细叙述时，在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行变更时，向像面方向驱动第2透镜组G2和第3透镜组G3，在从水中摄影状态向陆上摄影状态进行变更时，向物体方向驱动第2透镜组G2和第3透镜组G3，对伴随摄影状态变化的像面弯曲的变化和成像位置的变化进行校正。
接着，使用图62～图66以及表15对第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置100具备的光学系统ZL11进行说明。该光学系统ZL11具有的、与第3实施方式相同的特征结构如上所述。
如图62所示，第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置100的光学系统ZL11由从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第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及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L21、双凹形状的负透镜L22、凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L23与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L24的接合正透镜构成。负弯月形透镜L21的像侧面为非球面。双凹形状的负透镜L22的像侧面为非球面。
第3透镜组G3由双凸形状的正透镜L31构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的双凸形状的正透镜L41与双凹形状的负透镜L42的接合负透镜、凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L43与双凸形状的正透镜L44的接合正透镜、双凸形状的正透镜L45与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L46的接合负透镜构成。负弯月形透镜L46的像侧面为非球面。
在第4透镜组G4的物体侧相邻地配置虹膜光圈S。
在第4透镜组G4的像侧配置滤波器组F。滤波器组F由用于将配置于像面I的CCD、CMOS等摄像元件的极限分辨率以上的空间频率截止的低通滤波器、摄像元件的玻璃盖板等构成。
像面I形成于未图示的摄像元件上，该摄像元件由CCD、CMOS等构成。
第1透镜组G1相对于像面I始终在光轴方向上固定。
第2透镜组G2通过第1驱动机构122移动，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，在陆上摄影状态/水中摄影状态下都向像面方向移动。在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，在陆上摄影状态下不移动，在水中摄影状态下向物体方向移动。另外，在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行变更时，向像面方向移动。在从水中摄影状态向陆上摄影状态进行变更时，向物体方向移动。
第3透镜组G3通过第2驱动机构132移动，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，在陆上摄影状态/水中摄影状态下都向物体侧移动。在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，在陆上摄影状态下向像面方向移动，在水中摄影状态下不移动。另外，在从陆上摄影状态向水中摄影状态进行变更时，向像面方向移动。在从水中摄影状态向陆上摄影状态进行变更时，向物体方向移动。
第4透镜组G4通过第3驱动机构182移动，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，在陆上摄影状态/水中摄影状态下都向物体方向移动。
如上所述，在第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置100的光学系统ZL11中，通过在陆上摄影状态和水中摄影状态下改变在进行对焦时移动的透镜组，从而在陆上摄影状态和水中摄影状态双方，抑制像面弯曲的聚焦变动，能够在整个变焦范围内从无限远到近距离的整个摄影距离上，实现良好的成像性能。
另外，在光学系统ZL11中，在进行陆上摄影状态和水中摄影状态的变更时，通过改变第2透镜组G2和第3透镜组G3的位置，从而能够以在陆上摄影状态和水中摄影状态下将成像位置保持为恒定的状态在陆上摄影状态和水中摄影状态双方良好地校正始于像面弯曲的各像差。
在下述的表15中记载有第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置100的光学系统ZL11的参数值。表15中的面编号1～23与图62所示的m1～m23的各光学面对应。
(表15)
[透镜数据]
[非球面数据]
第4面
κ＝-1.1413
A4＝+2.71136E-04
A6＝-1.43827E-06
A8＝+1.29997E-08
A10＝-7.11747E-11
第6面
κ＝-4.2267
A4＝+2.90451E-04
A6＝-1.49834E-06
A8＝+1.79993E-08
A10＝-6.44088E-11
第21面
κ＝+0.7548
A4＝+1.63105E-04
A6＝+9.56800E-07
A8＝+5.91250E-09
A10＝+3.58088E-11
[各种数据]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[聚焦移动量]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[透镜组数据]
[各透镜组的位置数据]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
图63是基于第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置100的光学系统ZL11的设计值的、在陆上摄影状态中的无限远对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图63(a)示出广角端状态，图63(b)示出中间焦距状态，图63(c)示出远焦端状态。图64是基于第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置100的光学系统ZL11的设计值的、在水中摄影状态中的无限远对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图64(a)示出广角端状态，图64(b)示出中间焦距状态，图64(c)示出远焦端状态。图65是基于第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置100的光学系统ZL11的设计值的、在陆上摄影状态中的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图65(a)示出广角端状态，图65(b)示出中间焦距状态，图65(c)示出远焦端状态。图66是基于第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置100的光学系统ZL11的设计值的、在水中摄影状态中的物像间距离300mm的近距离对焦状态下的对d线和g线的各像差图，图66(a)示出广角端状态，图66(b)示出中间焦距状态，图66(c)示出远焦端状态。
从各像差图可知，第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置100的光学系统ZL11在陆上摄影状态和水中摄影状态双方，在整个变焦范围内从无限远对焦状态到近距离对焦状态良好地校正畸变、像面弯曲等各像差，具有高成像性能。
另外，在第4实施方式中，作为对陆上摄影状态和水中摄影状态进行识别的方法，如上所述，虽然采用在壳体101上摄影状态切换开关部件142而根据摄影者的切换操作进行识别的方法，但是并不限定于此。例如，也可以采用设置向壳体101的外侧露出的两个端子，通过测量端子间的电阻来自动地进行识别的方法等。通过该结构，能够进一步提高便利性。
接着，参照图82，对搭载了各实施方式的水陆两用变倍镜头装置的相机(摄像装置)90进行说明。此处，虽然对搭载了第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10的情况进行说明，但是在第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置100时也相同。
如图82所示，相机90是可装卸地保持第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10的镜头可换式水陆两用相机。在该相机90中，来自未图示的被摄体的光通过水陆两用变倍镜头装置10的光学系统ZL10而被聚光，在摄像元件91上成像。在摄像元件91上成像的被摄体像通过未图示的电路而被转换为影像信号，显示到监视器画面92，能够被摄影者观察。摄影者在对开关部件42(参照图78)进行操作来设定摄影状态并对操作部件6(参照图78)进行操作来设定焦距之后，一边半按未图示的释放按钮，一边通过监视器画面92观察被摄体像来确定摄影构图。接着，当由摄影者全按释放按钮时，在相机90中，通过摄像元件91接收来自被摄体的光，获取摄影图像，并记录到未图示的存储器。
根据具有以上结构的水陆两用相机90，通过具备第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10，在具有简单的结构的同时，能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方进行变倍和对焦，能够实现具有优秀的光学性能的相机。
另外，记载于图82的相机90不仅是能够装卸地搭载水陆两用变倍镜头装置10的类型的相机，也可以是相机主体与水陆两用变倍镜头装置10一体地成型的类型的相机。另外，相机90可以是具有快速复原反射镜的、所谓的单反相机，也可以是主要进行动画摄影的摄像机。
接着，参照图83，对各实施方式的水陆两用变倍镜头装置的制造方法进行说明。此处，虽然对制造第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10的情况进行说明，但是在第4实施方式的水陆两用变倍镜头装置100时也同样。
首先，以具有沿着光轴从物体侧依次排列的第1透镜组以及至少三个移动透镜组(例如，第2透镜组G2、第3透镜组G3、第4透镜组G4)的方式，将各透镜配置于壳体1内(步骤ST10)。此时，以第1透镜组G1固定且使上述移动透镜组沿着光轴移动来进行变倍的方式，将各透镜配置于壳体1内(步骤ST20)。另外，以在陆上摄影状态和水中摄影状态下分别使不同的上述移动透镜组(例如，陆上摄影状态中为第3透镜组G3，水中摄影状态中为第2透镜组G2)沿着光轴移动来进行对焦的方式，将各透镜配置于壳体1内(步骤ST30)。
另外，上述的“水中摄影状态”相当于权利要求中的第1介质(水(d线下的折射率＝1.333))中的第1摄影状态，“陆上摄影状态”相当于第2介质(空气(d线下的折射率＝1.000))中的第2摄影状态。
此处，当例举透镜配置的一例时，在第3实施方式的水陆两用变倍镜头装置10中，如上所述(参照图57)，作为第1透镜组G1，将凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L11配置于壳体1。作为第2透镜组G2，从物体侧依次将凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L21、双凹形状的负透镜L22、凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L23与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L24的接合正透镜配置于壳体1。作为第3透镜组G3，将双凸形状的正透镜L31配置于壳体1。作为第4透镜组G4，从物体侧依次将双凸形状的正透镜L41与双凹形状的负透镜L42的接合负透镜、凹面朝向像面侧的负弯月形透镜L43与双凸形状的正透镜L44的接合正透镜、双凸形状的正透镜L45与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L46的接合负透镜配置于壳体1。
根据如上所述的制造方法，在具有简单的结构的同时，能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方进行变倍和对焦，能够制造具有优秀的光学性能的水陆两用变倍镜头装置10。
以上，为了使本发明容易理解，虽然对实施方式的结构要件进行了说明，但是本发明当然并不限定于此。
例如，在上述各实施方式中，虽然对4组结构的光学系统进行了说明，但是也能够应用于5组以上的结构等其他组结构。另外，也可以是在最靠物体侧追加透镜或透镜组的结构、在最靠像侧追加透镜或透镜组的结构。另外，透镜组表示通过在对焦时、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，在5组以上的结构的情况下，移动透镜组不限定于三个，也能够应用于四个以上。另外，在移动透镜组为四个以上的情况下，存储部61、161存储两个～四个、或者四个以上的移动透镜组的位置信息，从而能够起到与上述实施方式相同的效果。
在各实施方式中，也可以是使单独或多个透镜组、或者部分透镜组向光轴方向移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦的对焦透镜组。该对焦透镜组能够应用于自动聚焦，也适合于自动聚焦用的(使用了超声波电机等的)电机驱动。特别是，优选使第2透镜组G2和第3透镜组G3作为对焦透镜组。
在各实施方式中，透镜面可以由球面或平面形成，也可以由非球面形成。在透镜面为球面或平面时，透镜加工和组装调整变得容易，能够防止由加工和组装调整的误差引起的光学性能的劣化，因此是优选的。另外，即使在像面偏移的情况下描绘性能的劣化也少，因此是优选的。在透镜面为非球面时，非球面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、在玻璃的表面将树脂形成为非球面形状的复合型非球面中的任意一种非球面。另外，透镜面可以是衍射面，也可以使透镜为折射率分布型透镜(GRIN透镜)或塑料透镜。
在各实施方式中，在各透镜面上，为了减轻眩光、重影并实现高对比度的高光学性能，也可以施加在较宽的波长区域具有高透射率的防反射膜。
另外，“水中摄影状态”不仅是纯净水中的摄影状态，也可以是含有杂质的液体中的摄影状态。
另外，关于水中摄影状态与陆上摄影状态的切换，也可以使用具备光学系统ZL的摄像装置90的操作部件、外部设备等来切换摄影模式。
(第5和第6实施方式)
以下，参照附图对第5和第6实施方式进行说明。首先，对在本发明的各实施方式中通用的光学系统的特征结构进行说明。接着，参照图84～图89对本发明的第5实施方式进行说明。参照图90～图95对本发明的第6实施方式进行说明。参照图96对这些实施方式的摄像装置进行说明。参照图97对这些实施方式的制造方法进行说明。
对后述的第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200和第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置300中通用的光学系统ZL的特征结构进行说明(参照图86、图92)。
在水陆两用变倍镜头装置200、300中搭载有具有以下特征结构的光学系统ZL：具备从物体侧依次排列的具有最靠物体侧的透镜面为凸面朝向物体侧的形状的透镜的第1透镜组G1以及至少三个移动透镜组(例如，第2透镜组G2、第4透镜组G4、第5透镜组G5)，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，第1透镜组G1固定，上述移动透镜组彼此独立地沿着光轴移动，上述移动透镜组中的至少两个透镜组(例如，第4透镜组G4、第5透镜组G5)在陆上摄影状态和水中摄影状态下上述变倍时的移动轨迹不同。另外，在图86和图92中，用实线表示第4透镜组G4和第5透镜组G5的陆上摄影状态下的移动轨迹，用虚线表示第4透镜组G4和第5透镜组G5的水中摄影状态下的移动轨迹。
通过固定第1透镜组G1来确保水中摄影状态下的气密性。另外，变倍作用由移动的至少三个透镜组担负，特别是，在该装置中，通过使第2透镜组G2移动来进行主要的变倍，通过使第4透镜组G4和第5透镜组G5移动来进行始于伴随着变倍以及陆上摄影状态与水中摄影状态的切换的像面弯曲的各像差的校正。另外，通过使光学系统ZL的最靠物体侧的透镜面(第1面m1)成为凸面朝向物体侧的形状，抑制进入到水中时的视场角变化，抑制畸变和倍率色像差的产生。
其结果是，在后述的水陆两用变倍镜头装置200、300中，在具有简单的结构的同时，能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中进行变倍，能够实现良好的光学性能。
在各实施方式中，优选的是，光学系统ZL满足以下的条件式(9)。
0.80<R1/Enpw<4.00…(9)
其中，
R1：第1透镜组G1的最靠物体侧的透镜面的曲率半径，
Enpw：从第1透镜组G1的最靠物体侧的透镜面到光学系统ZL的陆上摄影状态的广角端状态下的无限远摄影状态中的入瞳位置为止的光轴上的距离。
条件式(9)是用于抑制水中摄影时的像面弯曲和畸变的产生的条件。当低于条件式(9)的下限值时，在陆上摄影状态和水中摄影状态下，第1透镜组G1的最靠物体侧的透镜面的光焦度变化得大，由此在水中摄影状态下产生大的像面弯曲，即使使移动透镜组以与陆上摄影状态不同的移动轨迹移动来对该像面弯曲进行校正，也无法完全校正。当超过条件式(9)的上限值时，接近由平面构成第1透镜组G1的最靠物体侧的透镜面的情况，在水中摄影状态下在第1透镜组G1的位于最靠物体侧的透镜产生的正的畸变增大，无法完全校正。
为了可靠地得到第5和第6实施方式的效果，优选使条件式(9)的下限值为1.00。为了可靠地得到第5和第6实施方式的效果，优选使条件式(9)的上限值为3.50。
在各实施方式中，优选的是，光学系统ZL满足以下的条件式(10)、(11)。
-0.90<Δ1U/Δ1A<0.90…(10)
0.20<Δ2U/Δ2A<2.00…(11)
其中，
Δ1U：上述至少两个移动透镜组中的位于最靠像侧的透镜组的水中摄影状态中的从广角端状态下的无限远摄影状态向远焦端状态下的无限远摄影状态的变更所需的移动量(其中，对向像面方向的移动量标上正的符号，对向物体方向的移动量标上负的符号)，
Δ1A：上述至少两个移动透镜组中的位于最靠像侧的透镜组的陆上摄影状态中的从广角端状态下的无限远摄影状态向远焦端状态下的无限远摄影状态的变更所需的移动量(其中，对向像面方向的移动量标上正的符号，对向物体方向的移动量标上负的符号)，
Δ2U：上述至少两个移动透镜组中的从像侧数位于第二个的透镜组的水中摄影状态中的从广角端状态下的无限远摄影状态向远焦端状态下的无限远摄影状态的变更所需的移动量(其中，对向像面方向的移动量标上正的符号，对向物体方向的移动量标上负的符号)，
Δ2A：上述至少两个移动透镜组中的从像侧数位于第二个的透镜组的陆上摄影状态中的从广角端状态下的无限远摄影状态向远焦端状态下的无限远摄影状态的变更所需的移动量(其中，对向像面方向的移动量标上正的符号，对向物体方向的移动量标上负的符号)。
条件式(10)、(11)是用于在陆上摄影状态和水中摄影状态的各状态中良好地校正各像差的条件。当超出条件式(10)的上限值或下限值时，在陆上摄影状态或水中摄影状态下的广角端状态和远焦端状态中的任意一个或其双方，始于像面弯曲的各像差的校正变得困难。同样，当超出条件式(11)的上限值或下限值时，在陆上摄影状态或水中摄影状态下的广角端状态和远焦端状态中的任意一个或其双方，始于像面弯曲的各像差的校正变得困难。
在各实施方式中，优选的是，光学系统ZL在最靠物体侧具有凸面朝向物体侧的弯月形状的透镜L11，且满足以下的条件式(12)。
其中，
弯月形状的透镜L11在空气中的光焦度，
光学系统ZL的陆上摄影状态中的广角端状态下的光焦度。
条件式(12)是用于使光学系统ZL、进而使搭载该光学系统ZL的水陆两用变倍镜头装置10、100小型化的条件。当低于条件式(12)的下限值时，位于最靠物体侧的弯月形状的透镜L11的光焦度为负且变大，比上述弯月形状的透镜L11更位于像侧的透镜的直径变大，因此是不优选的。当超过条件式(12)的上限值时，位于最靠物体侧的弯月形状的透镜L11的光焦度为正且变大，上述弯月形状的透镜L11的直径变大，因此是不优选的。
为了可靠地得到第5和第6实施方式的效果，优选使条件式(12)的下限值为-0.10。为了可靠地得到第5和第6实施方式的效果，优选使条件式(12)的上限值为0.10。
在各实施方式中，优选的是，光学系统ZL在最靠物体侧具有凸面朝向物体侧的弯月形状的透镜L11，且满足以下条件式(13)。
0.30<R2/TL<0.90…(13)
其中，
R2：上述弯月形状的透镜L11的像侧面的曲率半径，
TL：上述光学系统ZL的从最靠物体侧的透镜面到成像面的光轴上的距离。
条件式(13)是用于使水中摄影时的像差校正良好的条件。当低于条件式(13)的下限值时，在水中摄影状态下，在上述弯月形状的透镜L11的像侧面产生的像面弯曲变大，无法完全校正。当超过条件式(13)的上限值时，在上述弯月形状的透镜L11的像侧面的透镜面产生的正的畸变变大，无法完全校正。
为了可靠地得到第5和第6实施方式的效果，优选使条件式(13)的下限值为0.34。为了可靠地得到第5和第6实施方式的效果，优选使条件式(13)的上限值为0.80。
在第5和第6实施方式的光学系统ZL中，“水中摄影状态”相当于权利要求中记载的第1摄影状态，“陆上摄影状态”相当于权利要求中记载的第2摄影状态。即，“水(d线下的折射率＝1.333)”相当于权利要求中记载的具有第1折射率的第1介质，“空气(d线下的折射率＝1.000)”相当于具有第2折射率的第2介质。
另外，作为第1和第2物体侧介质，除了水、空气以外，可以考虑乙醇(d线下的折射率＝1.362)、煤油(d线下的折射率＝1.447)、苯(d线下的折射率＝1.501)等各种气体/液体，第5和第6实施方式的光学系统ZL在任意一个中都能够应用。另外，水不限定于淡水，也可以是海水等水溶液。
(第5实施方式)
以下，对第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200进行说明。如图84所示，第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200具备由从物体侧依次排列的正光焦度的第1透镜组G1、负光焦度的第2透镜组G2、正光焦度的第3透镜组G3、负光焦度的第4透镜组G4及正光焦度的第5透镜组G5构成的光学系统ZL(ZL14)。
另外，在壳体201通过第1透镜组固定部201a将第1透镜组G1固定在光轴上，通过第3透镜组固定部201b将第3透镜组G3固定在光轴上，在第1透镜组G1与第3透镜组G3之间第2透镜组G2通过后述的部件以能够沿着光轴独立地移动的方式保持于壳体201内，在第3透镜组G3的像侧第4透镜组G4以第5透镜组G5通过后述的部件以能够沿着光轴分别独立地移动的方式保持于壳体201内。
在壳体201的像侧端部201c固定有卡口部件202，并通过卡口部件202固定在后述的摄像装置。
从保持第2透镜组G2的透镜框202a径向延伸的销202b与凸轮槽231a卡合，该凸轮槽231a形成于用于穿过在壳体201开孔的长孔203而使焦距变化的操作部件231。当使操作部件231回转时，该销202b沿着在操作部件231的内壁形成的凸轮槽231a移动，由此第2透镜组G2沿着光轴移动。
操作部件231通过连动部件232a与配置于壳体201内的焦距检测部232连接。当操作部件231被操作时，焦距检测部232通过连动部件232a对焦距的变更请求进行检测，输出与操作部件231的回转量对应的焦距的值。
另外，将未图示的橡胶圈夹入到操作部件231与壳体201之间的滑动部，形成防止水中摄影时的水的浸入的构造。
在壳体201的外侧设置有用于对陆上摄影状态与水中摄影状态进行切换的开关部件237。在壳体201内配置有对通过开关部件237变更的摄影状态进行识别的摄影状态识别部233。
第4透镜组G4构成为保持于第4透镜组透镜框204a，该透镜框204a以可滑动的方式支撑于在第3透镜组固定部201b与像侧端部201c之间配置的第1支撑部件223，第4透镜组G4根据来自图85所示的控制部235的控制信号，通过第1驱动机构221沿着光轴移动。
第5透镜组G5构成为保持于第5透镜组透镜框205a，该透镜框205a以可滑动的方式支撑于在第3透镜组固定部201b与像侧端部201c之间配置的第2支撑部件224，第5透镜组G5根据来自控制部235的控制信号，通过第2驱动机构222沿着光轴移动。
第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200中，将在通过上述驱动机构221、222移动的至少两个移动透镜组、即第4透镜组G4和第5透镜组G5的陆上摄影状态和水中摄影状态的各状态中按焦距设定的光轴上的位置信息存储在图85所示的存储部234中。另外，对于没有存储的焦距的第4透镜组G4和第5透镜组G5的位置信息，能够由控制部235根据所存储的位置信息进行插值处理等处理来设定。
在具有这种结构的第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200中，如图85所示，将开关部件237被操作而通过摄影状态识别部233识别出的摄影状态传递到控制部235。另外，将操作部件231被操作而通过焦距检测部232检测到的焦距传递到控制部235。
控制部235从存储部234读取与所传递的摄影状态和焦距对应的第4透镜组G4和第5透镜组G5在光轴上的位置信息，通过第1驱动机构221使第4透镜组G4独立地移动到预定的光轴位置，通过第2驱动机构222使第5透镜组G5独立地移动到预定的光轴位置。
其结果是，第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200，在对开关部件237进行操作来变更摄影状态并对操作部件231进行操作来变更焦距时，在陆上摄影状态和水中摄影状态双方的各焦距中，控制部235根据存储于存储部234的位置信息设定第4透镜组G4和第5透镜组G5在光轴上的位置，从而能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方的全焦距范围良好地校正始于像面弯曲的各像差。
接着，使用图86～图88以及表16对第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200所具备的光学系统ZL14进行说明。关于该光学系统ZL14所具有的与第6实施方式通用的特征结构，如上所述。
另外，关于对图86的各参照标号，为了避免由参照标号的位数的增大引起的说明的复杂化，对每个实施例独立使用。因此，即使标上与其他实施方式的附图相同的参照标号，它们也未必具有与其他实施方式相同的结构。
如图86所示，第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200所具备的光学系统ZL14由从物体侧依次排列的正光焦度的第1透镜组G1、负光焦度的第2透镜组G2、正光焦度的第3透镜组G3、负光焦度的第4透镜组G4及正光焦度的第5透镜组G5构成。
第1透镜组G1由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的弯月形状的透镜L11、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L12与双凸形状的正透镜L13的接合透镜、凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L14构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像侧的负弯月形透镜L21、双凹形状的负透镜L22、双凸形状的正透镜L23与双凹形状的负透镜L24的接合透镜构成。负弯月形透镜L21在物体侧面具有非球面形状的薄的塑料树脂层。
第3透镜组G3由从物体侧依次排列的凹面朝向像侧的负弯月形透镜L31与双凸形状的正透镜L32的接合透镜、双凸形状的正透镜L33与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L34的接合透镜、双凸形状的正透镜L35构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的双凹形状的负透镜L41、双凹形状的负透镜L42与双凸形状的正透镜L43的接合透镜构成。
第5透镜组G5由从物体侧依次排列的双凸形状的正透镜L51、双凸形状的正透镜L52与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L53的接合透镜、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L54与双凸形状的正透镜L55的接合透镜、凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L56构成。双凸形状的正透镜L51的像侧面为非球面。
在第3透镜组G3的像侧相邻地配置有虹膜光圈S。
在第5透镜组G5与像面I之间配置滤波器组F。滤波器组F由用于将配置于像面I的CCD、CMOS等摄像元件的极限分辨率以上的空间频率截止的低通滤波器、摄像元件的玻璃盖板等构成。
像面I形成于未图示的摄像元件上，该摄像元件由CCD、CMOS等构成。
在上述结构的光学系统ZL14中，第1透镜组G1的最靠物体侧的透镜面具有满足上述的条件式(9)的曲率半径，凸面朝向物体侧。由此，抑制水中摄影时的畸变的产生。
第1透镜组G1与第3透镜组G3始终固定。
第2透镜组G2在陆上摄影状态/水中摄影状态下，都在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时沿着凸轮槽231a向像面方向移动。
第4透镜组G4通过第1驱动机构221，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，以在陆上摄影状态(图86的实线的箭头)和水中摄影状态(图86的虚线的箭头)下得到不同的移动轨迹的方式移动。
第5透镜组G5通过第2驱动机构222，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，以在陆上摄影状态(图86的实线的箭头)和水中摄影状态(图86的虚线的箭头)下得到不同的移动轨迹的方式移动。
如上所述，在陆上摄影状态和水中摄影状态下改变第4透镜组G4和第5透镜组G5的移动轨迹，从而能够以在陆上摄影状态和水中摄影状态下将成像位置保持为恒定的状态在陆上摄影状态和水中摄影状态双方良好地校正像面弯曲。
在从无限远摄影状态向近距离摄影状态进行对焦时，使第4透镜组G4向像面方向移动。在进行对焦时，也与变倍时同样，通过第1驱动机构221实现第4透镜组G4的移动。
在以下的表16中记载了第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200所具备的光学系统ZL14的参数值。表16中的面编号1～41与图86所示的m1～m41的各光学面对应。
在表中的[透镜数据]中，面编号表示沿着光线行进的方向的从物体侧起的光学面的顺序，R表示各光学面的曲率半径，D表示从各光学面到下一个光学面(或像面)为止的光轴上的距离即面间隔，nd表示光学部件的材质的对d线的折射率，νd表示光学部件的材质的以d线为基准的阿贝数。物面表示物体面，(可变)表示可变的面间隔，曲率半径的“∞”表示平面，(光圈S)表示虹膜光圈S，像面表示像面I。省略空气的折射率“1.000000”。在光学面为非球面时，对面编号标上*标记，在曲率半径R的栏中示出近轴曲率半径。
在表中的[非球面数据]中，关于[透镜数据]所示的非球面，用下式(d)表示其形状。X(y)表示从非球面的顶点处的切平面到高度y处的非球面上的位置为止的沿着光轴方向的距离，R表示基准球面的曲率半径(近轴曲率半径)，κ表示圆锥常数，Ai表示第i次的非球面系数。“E-n”表示“×10-n”。例如，1.234E-05＝1.234×10-5。
X(y)＝(y2/R)/{1+(1-κ×y2/R2)1/2}+A4·y4+A6·y6+A8·y8+A10·y10+A12·y12+A14·y14
…(d)
在表中的[各种数据]中，f表示镜头整个系统的焦距，FNO表示F值，2ω表示视场角(单位：°)，Y表示像高，TL表示透镜全长(在光轴上的从透镜最靠物体侧的透镜面到近轴像面的距离)，Bf表示后焦距。另外，Di为可变间隔，表示第i面与第(i+1)面的可变间隔。
在表中的[透镜组数据]中，表示各透镜组的始面编号(最靠物体侧的透镜面编号)、终面编号(最靠像面侧的透镜面编号)、空气中的焦距。
表中的[各透镜组的位置数据]表示以陆上摄影状态的广角端状态中的无限远摄影状态下的各透镜组的位置为基准的、陆上摄影状态和水中摄影状态的各焦距中的无限远摄影状态下的各透镜组的位置。关于符号，以像面方向为正。
在表中的[条件式对应值]中示出与上述的条件式(9)～(13)对应的值。
以下，在所有的参数值中，关于所记载的焦距f、曲率半径R、面间隔D、其他长度等，在没有特别记载的情况下一般使用“mm”，但是即使水陆两用变倍镜头进行比例放大或比例缩小也得到相同的光学性能，因此不限定于此。另外，单位不限定于“mm”，能够使用其他适当的单位。
以上的表的说明在其他的实施方式中也相同。
(表16)
[透镜数据]
[非球面数据]
第8面
κ＝+15.1751
A4＝+4.64891E-06
A6＝-1.26998E-08
A8＝-3.35661E-10
A10＝+2.59761E-12
A12＝-8.51930E-15
A14＝+1.02560E-17
第31面
κ＝+1.2313
A4＝+1.39795E-05
A6＝+3.25121E-08
A8＝0.00000E+00
A10＝0.00000E+00
A12＝0.00000E+00
A14＝0.00000E+00
[各种数据]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[透镜组数据]
[各透镜组的位置数据]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[条件式对应值]
条件式(9) R1/Enpw＝1.126
条件式(10) Δ1U/Δ1A＝0.440
条件式(11) Δ2U/Δ2A＝1.183
条件式(12)
条件式(13) R2/TL＝0.368
R1＝60.000
Enpw＝53.283
Δ1U＝1.636
Δ1A＝3.715
Δ2U＝11.382
Δ2A＝9.622
R2＝58.295
TL＝158.41
从表16可知，第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200满足条件式(9)～(13)。
图87是基于第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200的设计值的、在陆上摄影状态中的无限远对焦状态下的对d线(波长587.6nm)的各像差图，图87(a)示出广角端状态，图87(b)示出中间焦距状态，图87(c)示出远焦端状态。图88是基于第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200的设计值的、在水中摄影状态中的无限远对焦状态下的对d线(波长587.6nm)的各像差图，图88(a)示出广角端状态，图88(b)示出中间焦距状态，图88(c)示出远焦端状态。
在各像差图中，FNO表示F值，Y表示像高。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。以上，像差图的说明在其他的实施方式中也相同。
从各像差图可知，第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200在陆上摄影状态和水中摄影状态双方良好地校正畸变、像面弯曲等各像差，具有高成像性能。
另外，在第5实施方式中，作为对陆上摄影状态和水中摄影状态进行识别的方法，如上所述，采用在壳体201设置开关部件237并根据摄影者的切换操作来进行识别的方法，但是并不限定于此。例如，如图89的水陆两用变倍镜头装置200′所示，也可以采用设置向壳体201的外侧露出的两个端子236，通过测量端子间的电阻来自动地进行识别的方法等。通过该结构，能够进一步提高便利性。
(第6实施方式)
以下，对第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置进行说明。如图90所示，第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置300具备由从物体侧依次排列的正光焦度的第1透镜组G1、负光焦度的第2透镜组G2、正光焦度的第3透镜组G3、负光焦度的第4透镜组G4及正光焦度的第5透镜组G5构成的光学系统ZL(ZL15)。
另外，在壳体301通过第1透镜组固定部301a将第1透镜组G1固定在光轴上，通过第3透镜组固定部301b将第3透镜组G3固定在光轴上，在第1透镜组G1与第3透镜组G3之间第2透镜组G2通过后述的部件以能够沿着光轴独立地移动的方式保持于壳体301内，在第3透镜组G3的像侧第4透镜组G4以第5透镜组G5以能够沿着光轴分别独立地移动的方式保持于壳体301内。
在壳体301的外侧设置有用于变更焦距的焦距变更开关部件338。在壳体301内配置有对基于焦距变更开关部件338的操作的焦距的变更请求进行检测的焦距检测部332。
在壳体301的外侧设置有用于对水中摄影状态与陆上摄影状态进行切换的摄影状态切换开关部件337。在壳体301内配置有对通过摄影状态切换开关部件337变更的摄影状态进行识别的摄影状态识别部333。
在壳体301的像侧端部301c固定有卡口部件302，并通过卡口部件302固定在后述的摄像装置。
第2透镜组G2构成为保持于第2透镜组透镜框302a，该透镜框302a以可滑动的方式支撑于在第1透镜组固定部301a与第3透镜组固定部301b之间配置的第1支撑部件326，第2透镜组G2根据来自图91所示的控制部135的控制信号，通过第1驱动机构325沿着光轴移动。
第4透镜组G4构成为保持于第4透镜组透镜框304a，该透镜框304a以可滑动的方式支撑于在第3透镜组固定部301b与像侧端部301c之间配置的第2支撑部件323，第4透镜组G4根据来自控制部335的控制信号，通过第2驱动机构321沿着光轴移动。
第5透镜组G5构成为保持于第5透镜组透镜框305a，该透镜框305a以可滑动的方式支撑于在第3透镜组固定部301b与像侧端部301c之间配置的第3支撑部件324，第5透镜组G5根据来自控制部135的控制信号，通过第3驱动机构322沿着光轴移动。
第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置300中，将在陆上摄影状态和水中摄影状态的各状态中按焦距设定的第2透镜组G2、第4透镜组G4以及第5透镜组G5在光轴上的位置信息存储在存储部334中。对于没有存储的焦距的第2透镜组G2、第4透镜组G4以及第5透镜组G5的位置信息，能够由控制部335根据所存储的位置信息进行插值处理等处理来设定。
在第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置300中，如图91所示，将摄影状态切换开关部件337被操作而通过摄影状态识别部333识别到的摄影状态传递到控制部335。将焦距变更开关部件338被操作而通过焦距检测部332检测到的焦距变更请求传递到控制部335。
控制部335从存储部334读取与所传递的摄影状态和焦距请求对应的第2透镜组G2、第4透镜组G4以及第5透镜组G5在光轴上的位置信息，通过第1驱动机构325使第2透镜组G2独立地移动到预定的光轴位置，通过第2驱动机构321使第4透镜组G4独立地移动到预定的光轴位置，通过第3驱动手段322使第5透镜组G5独立地移动到预定的光轴位置。
其结果是，第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置300中，在对摄影状态切换开关部件337进行操作而变更摄影状态并对焦距变更开关部件338进行操作而变更焦距时，在陆上摄影状态和水中摄影状态双方的各焦距中，由控制部335根据存储在存储部334中的位置信息设定第2透镜组G2、第4透镜组G4以及第5透镜组G5在光轴上的位置，从而能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方的全焦距范围内良好地校正始于像面弯曲的各像差。
接着，使用图92～图94以及表17对第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置300所具备的光学系统ZL15进行说明。关于该光学系统ZL15所具有的与第5实施方式共同的特征结构，如上所述。
如图92所示，第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置300所具备的光学系统ZL15由从物体侧依次排列的正光焦度的第1透镜组G1、负光焦度的第2透镜组G2、正光焦度的第3透镜组G3、负光焦度的第4透镜组G4及正光焦度的第5透镜组G5构成。
第1透镜组G1由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的弯月形状的透镜L11、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L12与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L13的接合透镜、凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L14构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的凹面朝向像侧的负弯月形透镜L21、双凹形状的负透镜L22、双凸形状的正透镜L23、双凹形状的负透镜L24构成。负弯月形透镜L21的物体侧面为非球面。
第3透镜组G3由从物体侧依次排列的凹面朝向像侧的负弯月形透镜L31与双凸形状的正透镜L32的接合透镜、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L33与双凸形状的正透镜L34的接合透镜、双凸形状的正透镜L35构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的双凹形状的负透镜L41、双凹形状的负透镜L42与双凸形状的正透镜L43的接合透镜构成。
第5透镜组G5由从物体侧依次排列的双凸形状的正透镜L51、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L52与双凸形状的正透镜L53的接合透镜、双凸形状的正透镜L54、凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L55构成。
在第3透镜组G3的像侧相邻地配置有虹膜光圈S。
像面I形成于未图示的摄像元件上，该摄像元件由CCD、CMOS等构成。
在上述结构的光学系统ZL15中，第1透镜组G1的最靠物体侧的透镜面具有满足上述的条件式(9)的曲率半径，将凸面朝向物体侧。由此，抑制在水中摄影时的畸变的产生。
第1透镜组G1和第3透镜组G3始终固定。
第2透镜组G2通过第1驱动机构325，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，向像面方向移动。其中，第2透镜组G2的移动范围在陆上摄影状态和水中摄影状态中取不同的范围。
第4透镜组G4通过第2驱动机构321，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，以在陆上摄影状态(图92的实线的箭头)和水中摄影状态(图92的虚线的箭头)中得到不同的移动轨迹的方式移动。
第5透镜组G5通过第3驱动机构322，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，以在陆上摄影状态(图92的实线的箭头)和水中摄影状态(图92的虚线的箭头)下获得不同的移动轨迹的方式移动。
如上所述，通过在陆上摄影状态和水中摄影状态下改变第4透镜组G4和第5透镜组G5的移动轨迹，能够以在陆上摄影状态和水中摄影状态下将成像位置保持为恒定的状态在陆上摄影状态和水中摄影状态双方良好地校正像面弯曲。
在从无限远摄影状态向近距离摄影状态进行对焦时，使第4透镜组G4向像面方向移动。在进行对焦时，也与变倍时相同，通过第2驱动机构321实现第4透镜组G4的移动。
在以下的表17中记载了第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置300具备的光学系统ZL15的参数值。表17中的面编号1～38与图92所示的m1～m38的各光学面对应。
(表17)
[透镜数据]
[非球面数据]
第8面
κ＝-20.0000
A4＝+4.26826E-06
A6＝-9.97395E-09
A8＝+1.52813E-11
A10＝-3.70867E-14
A12＝0.00000E+00
A14＝0.00000E+00
[各种数据]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
[透镜组数据]
[各透镜组的位置数据]
(陆上摄影状态)
(水中摄影状态)
(条件式对应值)
条件式(9) R1/Enpw＝3.014
条件式(10) Δ1U/Δ1A＝-0.317
条件式(11) Δ2U/Δ2A＝0.710
条件式(12)
条件式(13) R2/TL＝0.729
R1＝100.000
Enpw＝33.183
Δ1U＝-0.953
Δ1A＝3.008
Δ2U＝8.744
Δ2A＝12.313
R2＝98.98
TL＝135.78
从表17可知，第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置300满足条件式(9)～(13)。
图93是基于第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置300的设计值的、在陆上摄影状态中的无限远对焦状态下的对d线(波长587.6nm)的各像差图，图93(a)示出广角端状态，图93(b)示出中间焦距状态，图93(c)示出远焦端状态。图94是基于第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置300的设计值的、在水中摄影状态中的无限远对焦状态下的对d线(波长587.6nm)的各像差图，图94(a)示出广角端状态，图94(b)示出中间焦距状态，图94(c)示出远焦端状态。
从各像差图可知，第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置300在陆上摄影状态和水中摄影状态双方良好地校正畸变、像面弯曲等各像差，具有高成像性能。
另外，在第6实施方式中，作为对陆上摄影状态和水中摄影状态进行识别的方法，如上所述，采用在壳体301设置摄影状态切换开关部件337并根据摄影者的切换操作来进行识别的方法，但是并不限定于此。例如，如图95的水陆两用变倍镜头装置300′所示，也可以采用设置向壳体301的外侧露出的两个端子336，通过测量端子间的电阻来自动地进行识别的方法等。通过该结构，能够进一步提高便利性。
接着，参照图96对搭载了第5和第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置的相机(摄像装置)240进行说明。此处，虽然对搭载了第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200(参照图84)的情况进行说明，但是对于第6实施方式也相同。
如图96所示，相机40是可装卸地保持第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200的镜头可换式水陆两用相机。在该相机240中，来自未图示的被摄体的光通过水陆两用变倍镜头装置200的光学系统ZL14而被聚光，在摄像元件241上成像。在摄像元件241上成像的被摄体像通过未图示的电路而被转换为影像信号，显示到监视器画面242，能够被摄影者观察。摄影者在对开关部件237(参照图84)进行操作来设定摄影状态并和对操作部件231(参照图84)进行操作来设定焦距之后，一边半按未图示的释放按钮，一边通过监视器画面242观察被摄体像来确定摄影构图。接着，当由摄影者全按释放按钮时，在相机240中，通过摄像元件241接收来自被摄体的光，获取摄影图像，并记录到未图示的存储器。
根据具备以上结构的水陆两用相机240，通过具备第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200，在具有简单的结构的同时，能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方进行变倍，能够实现具有优秀的光学性能的相机。
另外，记载于图96的相机240不仅是能够装卸地搭载水陆两用变倍镜头装置200的类型的相机，也可以是相机主体与水陆两用变倍镜头装置200一体地成型的类型的相机。另外，相机240可以是具有快速复原反射镜的、所谓的单反相机，也可以是主要进行动画摄影的摄像机。
接着，参照图97，对第5和第6实施方式的水陆两用变倍镜头装置的制造方法进行说明。此处，虽然对制造第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200(参照图84)的情况进行说明，但是对于第6实施方式也相同。
首先，以具有沿着光轴从物体侧依次排列的具有最靠物体侧的透镜面为凸面朝向物体侧的形状的透镜的第1透镜组以及至少三个移动透镜组的方式，将各透镜配置于壳体1内(步骤ST10)。此时，以在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，第1透镜组G1固定，上述移动透镜组(例如，第2透镜组G2、第4透镜组G4、第5透镜组G5)彼此独立地移动的方式，配置各透镜(步骤ST20)。另外，以上述移动透镜组中的至少两个透镜组(例如，第4透镜组G4、第5透镜组G5)在陆上摄影状态和水中摄影状态中的上述变倍时的移动轨迹不同的方式，配置各透镜(步骤ST30)。
另外，上述的“水中摄影状态”相当于权利要求中的第1介质(水(d线下的折射率＝1.333))中的第1摄影状态，“陆上摄影状态”相当于第2介质(空气(d线下的折射率＝1.000))中的第2摄影状态。
此处，当例举透镜配置的一例时，在第5实施方式的水陆两用变倍镜头装置200中，如上所述(参照图86)，作为第1透镜组G1，从物体侧依次将凸面朝向物体侧的弯月形状的透镜L11、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L12与双凸形状的正透镜L13的接合透镜、凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L14配置于壳体1。作为第2透镜组G2，从物体侧依次将凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L21与凹面朝向像侧的负弯月形透镜L22的接合透镜、双凹形状的负透镜L23、双凸形状的正透镜L24与双凹形状的负透镜L25的接合透镜配置于壳体1内。作为第3透镜组G3，从物体侧依次将凹面朝向像侧的负弯月形透镜L31与双凸形状的正透镜L32的接合透镜、双凸形状的正透镜L33与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L34的接合透镜、双凸形状的正透镜L35配置于壳体1内。作为第4透镜组G4，从物体侧依次将双凹形状的负透镜L41、双凹形状的负透镜L42与双凸形状的正透镜L43的接合透镜配置于壳体1内。作为第5透镜组G5，将从物体侧依次排列的、双凸形状的正透镜L51、双凸形状的正透镜L52与凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L53的接合透镜、凹面朝向像侧的负弯月形透镜L54与双凸形状的正透镜L55的接合透镜、凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L56配置于壳体1。
根据如上所述的制造方法，在具有简单的结构的同时，能够在陆上摄影状态和水中摄影状态双方中进行变倍，能够制造具有优秀的光学性能的水陆两用变倍镜头装置200。
到此为止，为了使本发明容易理解，对实施方式的结构要件进行了说明，但是本发明当然并不限定于此。
例如，在上述各实施方式中，虽然对5组结构的光学系统进行了说明，但是也能够应用于4组结构、6组以上的结构等其他组结构。另外，也可以是在最靠物体侧追加透镜或透镜组的结构、在最靠像侧追加透镜或透镜组的结构。另外，透镜组表示通过在对焦时或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，在6组以上的结构的情况下，移动透镜组不限定于三个，也能够应用于四个以上时。另外，在移动透镜组为四个以上的情况下，存储部34、134存储两个～四个移动透镜组的位置信息，从而能够起到与上述实施方式相同的效果。
在各实施方式中，也可以是使单独或多个透镜组、或者部分透镜组向光轴方向移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦的对焦透镜组。该对焦透镜组能够应用于自动聚焦，也适合于自动聚焦用的(使用了超声波电机等的)电机驱动。特别是，优选使第4透镜组G4作为对焦透镜组。
在各实施方式中，透镜面可以由球面或平面形成，也可以由非球面形成。在透镜面为球面或平面时，透镜加工和组装调整变得容易，能够防止由加工和组装调整的误差引起的光学性能的劣化，因此是优选的。另外，即使在像面偏移的情况下描绘性能的劣化也少，因此是优选的。在透镜面为非球面时，非球面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、在玻璃的表面将树脂形成为非球面形状的复合型非球面中的任意一种非球面。另外，透镜面可以是衍射面，也可以使透镜为折射率分布型透镜(GRIN透镜)或塑料透镜。
在各实施方式中，在各透镜面上，为了减轻眩光、重影并实现高对比度的高光学性能，也可以施加在较宽的波长区域具有高透射率的防反射膜。
标号说明
ZL(ZL1～ZL9) 光学系统(第1实施方式)
G1 第1透镜组
G2 第2透镜组
G3 第3透镜组
G4 第4透镜组
AS 孔径光阑
F 滤波器组
I 像面
CAM 相机(摄像装置)
ZL(ZL10～ZL13) 水陆两用变倍镜头(第2实施方式)
S 虹膜光圈
10、100 水陆两用变倍镜头装置
1、101 壳体
11m、111m 卡口部件
2、102 第2透镜组透镜框
3、103 第3透镜组透镜框
4、104 第4透镜组透镜框
5 长孔
6 操作部件(焦距变更用)
22、122 第1驱动机构
32、132 第2驱动机构
51、151 焦距检测部
41、141 摄影状态识别部
61、161 存储部
71、171 控制部
42、142 开关部件(摄影状态切换用)
152 开关部件(焦距变更用)
182 第3驱动机构
90 水陆两用相机(摄像装置)
91 摄像元件
92 监视器画面
ZL(ZL10、ZL11) 光学系统(第3，第4实施方式)
200、200′、300、300′ 水陆两用变倍镜头装置
201、301 壳体
221、325 第1驱动机构
222、321 第2驱动机构
231 操作部件(焦距变更用)
202a 透镜框(移动机构)
202b 销(移动机构)
231a 凸轮槽(移动机构)
232、332 焦距检测部
233、333 摄影状态识别部
234、334 存储部
235、335 控制部
237、337 开关部件(摄影状态切换用)
240 水陆两用相机(摄像装置)
241 摄像元件
242 监视器画面
322 第3驱动机构
338 开关部件(焦距变更用)
ZL(ZL14、ZL15) 光学系统(第5、第6实施方式)。

Claims (19)

1.一种光学系统，能够对折射率不同的多个物体侧介质进行摄影，其特征在于，
由从物体侧依次排列的光轴方向上的位置被固定的前侧透镜组和后侧透镜组构成，
所述后侧透镜组具有至少两个移动透镜组，
在进行所述物体侧介质的变更时，使所述后侧透镜组内的至少两个移动透镜组沿着光轴移动。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，
所述后侧透镜组具有至少两个负透镜组，
在进行所述物体侧介质的变更时，使所述后侧透镜组内的至少两个负透镜组沿着光轴移动。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，
满足以下的条件式：
2.000<R1/Ymax<8.000
其中，
R1：所述前侧透镜组的配置于最靠物体侧的透镜成分的物体侧面的曲率半径，
Ymax：最大像高。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，
包括从物体侧依次排列的光轴方向上的位置被固定的第1透镜组、第2透镜组、第3透镜组及第4透镜组，
所述前侧透镜组由所述第1透镜组构成，
所述后侧透镜组具有所述第2透镜组、所述第3透镜组及所述第4透镜组，
在进行所述物体侧介质的变更时，使所述第2透镜组和所述第3透镜组沿着光轴移动。
5.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于，
与所述物体侧介质的折射率无关地，能够通过使所述第2透镜组、所述第3透镜组及所述第4透镜组沿着光轴移动来进行变倍。
6.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于，
使所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔在变倍时和所述物体侧介质的变更时变化，
使所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔在所述物体侧介质的变更时变化，
使所述第3透镜组与所述第4透镜组之间的间隔在变倍时和所述物体侧介质的变更时变化。
7.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于，
在所述物体侧介质从低折射率介质向高折射率介质进行变更时，
使所述第2透镜组沿着光轴向像面方向移动，
使所述第3透镜组沿着光轴向物体方向移动。
8.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于，
在进行所述物体侧介质的变更时，
在变更前的介质中的摄影状态和变更后的介质中的摄影状态中的至少一方中，在无限远摄影状态下的变倍时使所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔恒定。
9.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于，
在所述物体侧介质从低折射率介质向高折射率介质进行变更时，
当在光轴方向上平行移动时，所述低折射率介质中的摄影状态下的所述第2透镜组在变倍时的移动轨迹与所述高折射率介质中的摄影状态下的所述第2透镜组的移动轨迹一致。
10.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于，
与所述物体侧介质的折射率无关地，通过使所述第3透镜组作为对焦透镜组而沿着光轴移动来进行对焦。
11.根据权利要求10所述的光学系统，其特征在于，
满足以下的条件式：
1.000<f2/f3<6.000
其中，
f2：所述第2透镜组的焦距，
f3：所述第3透镜组的焦距。
12.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，
所述前侧透镜组的配置于最靠物体侧的透镜成分具有凸面朝向物体侧的弯月形状。
13.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，
满足以下的条件式：
0.200<R1/R2<2.000
其中，
R1：所述前侧透镜组的配置于最靠物体侧的透镜成分的物体侧面的曲率半径，
R2：所述前侧透镜组的配置于最靠物体侧的透镜成分的像侧面的曲率半径。
14.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，
与所述物体侧介质的折射率无关地，通过使所述后侧透镜组内的移动透镜组中的至少一个作为对焦透镜组而沿着光轴移动来进行对焦。
15.一种摄像装置，其特征在于，具有权利要求1所述的光学系统。
16.一种变倍光学系统，能够在具有第1折射率的第1物体侧介质中的第1摄影状态以及具有第2折射率的第2物体侧介质中的第2摄影状态中进行切换，所述第2折射率不同于所述第1折射率，所述变倍光学系统的特征在于，具有：
第1透镜组；以及
第2透镜组，比所述第1透镜组配置于像侧，
在所述第1物体侧介质中的变倍时和所述第2物体侧介质中的变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，
在以使所述变倍光学系统的焦距相同的状态进行所述第1摄影状态和所述第2摄影状态的切换时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化。
17.一种变倍光学系统，由从物体侧依次排列的第1透镜组、第2透镜组、第3透镜组及第4透镜组构成，将所述第1透镜组在光轴上的位置固定并使所述第2透镜组、所述第3透镜组及所述第4透镜组分别沿着光轴移动来进行变倍，所述变倍光学系统的特征在于，
所述变倍光学系统能够在具有第1折射率的第1介质中的第1摄影状态以及具有第2折射率的第2介质中的第2摄影状态之间进行切换，所述第2折射率不同于所述第1折射率，
所述第2透镜组和所述第3透镜组在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，在所述第1摄影状态和所述第2摄影状态中以不同的移动轨迹移动。
18.一种变倍光学系统，由从物体侧依次排列的第1透镜组、第2透镜组、第3透镜组、第4透镜组及第5透镜组构成，将所述第1透镜组和所述第3透镜组在光轴上的位置固定并使所述第2透镜组、所述第4透镜组及所述第5透镜组分别沿着光轴移动来进行变倍，所述变倍光学系统的特征在于，
所述变倍光学系统能够在具有第1折射率的第1介质中的第1摄影状态以及具有第2折射率的第2介质中的第2摄影状态之间进行切换，所述第2折射率不同于所述第1折射率，
所述第4透镜组和所述第5透镜组在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，在所述第1摄影状态和所述第2摄影状态中以不同的移动轨迹移动。
19.根据权利要求18所述的变倍光学系统，其特征在于，
所述第2透镜组也在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，在所述第1摄影状态和所述第2摄影状态中以不同的移动轨迹移动。
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