CN112368624A - 变倍光学系统、光学设备以及变倍光学系统的制造方法 - Google Patents

变倍光学系统、光学设备以及变倍光学系统的制造方法 Download PDF

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CN112368624A CN201880095213.3A CN201880095213A CN112368624A CN 112368624 A CN112368624 A CN 112368624A CN 201880095213 A CN201880095213 A CN 201880095213A CN 112368624 A CN112368624 A CN 112368624A
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Abstract

本发明提供一种变倍光学系统，其从物体侧依次具备具有负的光焦度的第1透镜组、具有正的光焦度的第2透镜组、具有负的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，在进行变倍时，第1透镜组与第2透镜组之间的间隔变化，第2透镜组与第3透镜组之间的间隔变化，第3透镜组与第4透镜组之间的间隔变化，第1透镜组从物体侧依次由负透镜和正透镜构成，第2透镜组从物体侧依次由具有正的光焦度的第2a透镜组、具有正的光焦度的第2b透镜组以及具有负的光焦度的第2c透镜组构成，从而具有良好的光学性能且实现了小型化。

Description

变倍光学系统、光学设备以及变倍光学系统的制造方法
技术领域
本发明涉及变倍光学系统、光学设备以及变倍光学系统的制造方法。
背景技术
以往，在适用于镜头可换式相机等的变倍光学系统中，正在实现小型化和光学性能的提高(例如，参照专利文献1)。但是，期望进一步的小型化和光学性能的提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5781244号
发明内容
本发明提供一种变倍光学系统，
从物体侧依次具备具有负的光焦度的第1透镜组、具有正的光焦度的第2透镜组、具有负的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，
在进行变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变化，所述第3透镜组与所述第4透镜组之间的间隔变化，
所述第1透镜组从物体侧依次由负透镜和正透镜构成，
所述第2透镜组从物体侧依次由具有正的光焦度的第2a透镜组、具有正的光焦度的第2b透镜组以及具有负的光焦度的第2c透镜组构成。
另外，本发明提供一种变倍光学系统的制造方法，
所述变倍光学系统从物体侧依次具备具有负的光焦度的第1透镜组、具有正的光焦度的第2透镜组、具有负的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，其中，
构成为，在进行变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变化，所述第3透镜组与所述第4透镜组之间的间隔变化，
构成为，所述第1透镜组从物体侧依次由负透镜和正透镜构成，
构成为，所述第2透镜组从物体侧依次由具有正的光焦度的第2a透镜组、具有正的光焦度的第2b透镜组以及具有负的光焦度的第2c透镜组构成。
附图说明
图1是第1实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
图2A和图2B分别是第1实施例的变倍光学系统的广角端状态和远焦端状态下的各像差图。
图3是第2实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
图4A和图4B分别是第2实施例的变倍光学系统的广角端状态和远焦端状态下的各像差图。
图5是第3实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
图6A和图6B分别是第3实施例的变倍光学系统的广角端状态和远焦端状态下的各像差图。
图7是第4实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
图8A和图8B分别是第4实施例的变倍光学系统的广角端状态和远焦端状态下的各像差图。
图9是第5实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
图10A和图10B分别是第5实施例的变倍光学系统的广角端状态和远焦端状态下的各像差图。
图11是第6实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
图12A和图12B分别是第6实施例的变倍光学系统的广角端状态和远焦端状态下的各像差图。
图13是第7实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
图14A和图14B分别是第7实施例的变倍光学系统的广角端状态和远焦端状态下的各像差图。
图15是第8实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
图16A和图16B分别是第8实施例的变倍光学系统的广角端状态和远焦端状态下的各像差图。
图17是示出具备变倍光学系统的相机的结构的图。
图18是示出变倍光学系统的制造方法的概略的流程图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式的变倍光学系统、光学设备以及变倍光学系统的制造方法进行说明。
本实施方式的变倍光学系统从物体侧依次具备具有负的光焦度的第1透镜组、具有正的光焦度的第2透镜组、具有负的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，在进行变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变化，所述第3透镜组与所述第4透镜组之间的间隔变化，所述第1透镜组从物体侧依次由负透镜和正透镜构成，所述第2透镜组从物体侧依次由具有正的光焦度的第2a透镜组、具有正的光焦度的第2b透镜组以及具有负的光焦度的第2c透镜组构成。
本实施方式的变倍光学系统，通过这种结构而实现变倍，能够实现能够良好地对各像差进行校正的高光学性能和小型化。
另外，本实施方式的变倍光学系统，优选的是，通过使所述第2b透镜组以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动来对像抖动进行校正。由此，能够将由手抖引起的像抖动抑制为最低限。另外，能够通过配置于所述第2b透镜组的前侧的第2a透镜组和配置于后侧的第2c透镜组来良好地对在校正像抖动时产生的以偏心彗差为首的针对周边像面的影响进行校正。
另外，本实施方式的变倍光学系统，优选的是，在进行对焦时，所述第3透镜组在光轴方向上移动。由此，能够使作为对焦透镜组的第3透镜组的驱动机构变得小型化的同时，从无限远物体对焦状态到近距离物体对焦状态为止得到良好的光学性能。
另外，本实施方式的变倍光学系统优选满足以下的条件式(1)。
(1)0.10<f11/f1<1.20
其中，
f11：所述负透镜的焦距
f1：所述第1透镜组的焦距
条件式(1)是用于规定第1透镜组内的作为物体侧透镜成分的负透镜的焦距与所述第1透镜组的焦距的适当比例的条件式。本实施方式的变倍光学系统通过满足条件式(1)，从而能够实现小型化，且良好地对像面弯曲和畸变进行校正。
当本实施方式的变倍光学系统的条件式(1)的对应值超过上限值时，所述第1透镜组内的作为物体侧透镜成分的负透镜的光焦度变弱，变倍光学系统变得大型化的同时对像面弯曲的校正变得不足。另外，通过将条件式(1)的上限值设定为1.10，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(1)的上限值为1.05、1.00、0.95、0.90、0.85、0.80、0.75、0.70，进一步为0.68。
另一方面，当本实施方式的变倍光学系统的条件式(1)的对应值低于下限值时，所述第1透镜组内的作为物体侧透镜成分的负透镜的光焦度变强，难以进行畸变和像面弯曲的校正。另外，通过将条件式(1)的下限值设定为0.20，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(1)的下限值为0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.53、0.55，进一步为0.56。
另外，本实施方式的变倍光学系统优选满足以下的条件式(2)。
(2)0.50<f12/(-f1)<4.00
其中，
f12：所述正透镜的焦距
f1：所述第1透镜组的焦距
条件式(2)是用于规定所述第1透镜组内的作为像侧透镜成分的正透镜的焦距与所述第1透镜组的焦距的适当比例的条件式。本实施方式的变倍光学系统通过满足条件式(2)，从而能够实现小型化，且良好地对像面弯曲和畸变进行校正。
当本实施方式的变倍光学系统的条件式(2)的对应值超过上限值时，所述第1透镜组内的作为像侧透镜成分的正透镜的光焦度变弱，变倍光学系统变得大型化的同时对畸变的校正变得不足。另外，通过将条件式(2)的上限值设定为3.80，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(2)的上限值为3.60、3.40、3.20、3.00、2.80、2.70、2.50，进一步为2.40。
另一方面，当本实施方式的变倍光学系统的条件式(2)的对应值低于下限值时，所述第1透镜组内的作为像侧透镜成分的正透镜的光焦度变强，难以进行像面弯曲和畸变的校正。另外，通过将条件式(2)的下限值设定为0.80，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(2)的下限值为1.00、1.10、1.20、1.30、1.40、1.50、1.60、1.70，进一步为1.75。
另外，本实施方式的变倍光学系统优选满足以下的条件式(3)。
(3)0.200<f22/ft<1.700
其中，
f22：所述第2b透镜组的焦距
ft：远焦端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的焦距
条件式(3)是用于对作为防抖透镜组的第2b透镜组的焦距与远焦端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的焦距的比规定适当范围的条件式。本实施方式的变倍光学系统通过满足条件式(3)，从而能够实现小型化，能够良好地对彗差进行校正。
当本实施方式的变倍光学系统的条件式(3)的对应值超过上限值时，第2b透镜组的光焦度变弱，防抖时的偏移量增大，因此对于小型化方面是不优选的。另外，彗差和像面弯曲的校正变得不足。另外，通过将条件式(3)的上限值设定为1.680，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(3)的上限值为1.650、1.630、1.600、1.580、1.550、1.530、1.500、1.480，进一步为1.450。
另一方面，当本实施方式的变倍光学系统的条件式(3)的对应值低于下限值时，第2b透镜组的光焦度变强，防抖时的位置控制变难，因此是不优选的。另外，偏心彗差和彗差的校正变得困难。另外，通过将条件式(3)的下限值设定为0.220，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(3)的下限值为0.240、0.260、0.280、0.300、0.320、0.340、0.360、0.380，进一步为0.400。
另外，本实施方式的变倍光学系统优选满足以下的条件式(4)。
(4)0.150<f21/ft<2.000
其中，
f21：所述第2a透镜组的焦距
ft：远焦端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的焦距
条件式(4)是规定所述第2a透镜组的焦距与远焦端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的焦距之间的适当比的条件式。本实施方式的变倍光学系统通过满足条件式(4)，从而能够良好地对球面像差和彗差进行校正。
当本实施方式的变倍光学系统的条件式(4)的对应值超过上限值时，第2a透镜组的光焦度变弱，难以进行球面像差和彗差的校正。另外，通过将条件式(4)的上限值设定为1.800，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(4)的上限值为1.500、1.300、1.000、0.980、0.950、0.930、0.900、0.880，进一步为0.850。
另一方面，当本实施方式的变倍光学系统的条件式(4)的对应值低于下限值时，第2a透镜组的光焦度变强，无法良好地对球面像差和彗差进行校正。另外，通过将条件式(4)的下限值设定为0.200，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(4)的下限值为0.220、0.240、0.260、0.280、0.300、0.320、0.340、0.350，进一步为0.360。
另外，本实施方式的变倍光学系统，优选的是，所述第2a透镜组由接合透镜构成。由此，本实施方式的变倍光学系统能够良好地对色差进行校正。特别是，通过将第2a透镜组配置于光圈附近的所述第2透镜组，从而对于轴向色差的校正是有效的。
另外，本实施方式的变倍光学系统，优选的是，所述第2b透镜组由接合透镜构成。由此，本实施方式的变倍光学系统能够良好地对色差进行校正。特别是，通过将第2b透镜组配置于光圈附近的所述第2透镜组，从而对于轴向色差的校正是有效的。
另外，本实施方式的变倍光学系统，优选的是，在进行对焦时，所述第3透镜组在光轴方向上移动，且满足以下的条件式(5)。
(5)1.00<(-fγw)<2.00
其中，
fγw：广角端状态下的像面的移动量相对于所述第3透镜组的移动量的比率
条件式(5)是规定像面的移动量相对于作为对焦透镜组的所述第3透镜组的、广角端状态下的移动量的比率的条件式。本实施方式的变倍光学系统通过满足条件式(5)，从而在确保所需的对焦行程的基础上实现小型化，进而能够良好地对从无限远物体对焦时到近距离物体对焦时为止的像面弯曲变动进行校正。
当本实施方式的变倍光学系统的条件式(5)的对应值超过上限值时，作为对焦透镜组的所述第3透镜组的光焦度变强，调焦的位置控制变难，因此是不优选的。另外，像面弯曲的变动变大，难以进行校正。另外，通过将条件式(5)的上限值设定为1.90，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(5)的上限值为1.80、1.75、1.70、1.68、1.65、1.62、1.60、1.58，进一步为1.55。
另一方面，当本实施方式的变倍光学系统的条件式(5)的对应值低于下限值时，作为对焦透镜组的所述第3透镜组的光焦度变弱，所述第3透镜组的移动量增大，因此对于小型化方面是不优选的。另外，无法良好地对像面弯曲进行校正。另外，通过将条件式(5)的下限值设定为1.05，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(5)的下限值为1.10、1.15、1.18、1.20、1.21，进一步为1.22。
另外，本实施方式的变倍光学系统优选满足以下的条件式(6)。
(6)0.05<f21/f22<3.00
其中，
f21：所述第2a透镜组的焦距
f22：所述第2b透镜组的焦距
条件式(6)是用于规定第2a透镜组的焦距与第2b透镜组的焦距的适当比例的条件式。本实施方式的变倍光学系统通过满足条件式(6)，从而第2a透镜组的接合透镜与第2b透镜组的接合透镜的功率配置变得适当，能够在整个变焦范围内良好地对色差进行校正。特别是，通过将第2a透镜组的接合透镜和第2b透镜组的接合透镜配置于光圈附近的所述第2透镜组，从而对于轴向色差的校正是有效的。
当本实施方式的变倍光学系统的条件式(6)的对应值超过上限值时，第2a透镜组的光焦度变弱，第2b透镜组的光焦度变强，因此变焦变动时的色差校正的平衡被破坏，因此是不优选的。特别是，无法良好地对远焦侧的轴向色差进行校正。另外，通过将条件式(6)的上限值设定为2.70，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(6)的上限值为2.50、2.20、2.00、1.95、1.90、1.85、1.82、1.80，进一步为1.78。
另一方面，当本实施方式的变倍光学系统的条件式(6)的对应值低于下限值时，第2a透镜组的光焦度变强，第2b透镜组的光焦度变弱，因此变焦变动时的色差校正的平衡被破坏，因此是不优选的。特别是，无法良好地对广角侧的轴向色差进行校正。另外，通过将条件式(6)的下限值设定为0.08，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(6)的下限值为0.10、0.13、0.15、0.18、0.20、0.23、0.24、0.25，进一步为0.26。
另外，本实施方式的变倍光学系统优选满足以下的条件式(7)。
(7)0.50<(-f3)/fw<3.00
其中，
f3：所述第3透镜组的焦距
fw：广角端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的焦距
条件式(7)是规定作为对焦透镜组的第3透镜组的焦距与广角端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的焦距的比的条件式。本实施方式的变倍光学系统通过满足条件式(7)，从而在确保所需的对焦行程的基础上实现对焦透镜组的驱动机构和构造的小型化，而且在从无限远物体对焦状态到近距离物体对焦状态为止的、特别是广角侧的焦距范围，能够良好地对像面弯曲的变动进行校正。
当本实施方式的变倍光学系统的条件式(7)的对应值超过上限值时，作为对焦透镜组的第3透镜组的光焦度变弱，第3透镜组的移动量增大，因此对于小型化方面是不优选的。另外，难以进行广角侧的焦距范围中的像面弯曲的校正。另外，通过将条件式(7)的上限值设定为2.80，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(7)的上限值为2.50、2.40、2.30、2.20、2.10、2.00、1.95、1.90，进一步为1.85。
另一方面，当本实施方式的变倍光学系统的条件式(7)的对应值低于下限值时，作为对焦透镜组的第3透镜组的光焦度变强，对焦透镜组的位置控制变难，因此是不优选的。另外，像面弯曲的变动变大，难以进行校正。另外，通过将条件式(7)的下限值设定为0.60，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(7)的下限值为0.70、0.80、0.90、0.95、1.00、1.05、1.10、1.15，进一步为1.20。
另外，本实施方式的变倍光学系统优选满足以下的条件式(8)。
(8)0.100<G2/TLt<0.500
其中，
G2：所述第2透镜组的光轴上的长度
TLt：远焦端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的光轴上的长度
条件式(8)是用于规定第2透镜组的适当的光轴上的长度的条件式。本实施方式的变倍光学系统通过满足条件式(8)，从而实现小型化，且能够良好地对球面像差和彗差进行校正。
当本实施方式的变倍光学系统的条件式(8)的对应值超过上限值时，第2透镜组变厚。此时第2透镜组的光焦度变弱，或者构成第2透镜组的透镜的数量增加，或者构成第2透镜组的透镜的厚度变厚，且变得大型化，因此是不优选的。另外，通过将条件式(8)的上限值设定为0.450，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(8)的上限值为0.400、0.380、0.350、0.330、0.300、0.280、0.260、0.250，进一步为0.230。
另一方面，当本实施方式的变倍光学系统的条件式(8)的对应值低于下限值时，第2透镜组变薄。此时第2透镜组的光焦度变强，或者构成第2透镜组的透镜的数量减少。其结果是，无法良好地对球面像差和彗差进行校正。另外，通过将条件式(8)的下限值设定为0.130，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(8)的下限值为0.140、0.150、0.160、0.165、0.170、0.175、0.180、0.185，进一步为0.190。
另外，本实施方式的变倍光学系统优选满足以下的条件式(9)。
(9)0.020<G4/TLt<0.200
其中，
G4：所述第4透镜组的光轴上的长度
TLt：远焦端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的光轴上的长度
条件式(9)是用于规定第4透镜组的适当的光轴上的长度的条件式。本实施方式的变倍光学系统通过满足条件式(9)，从而实现小型化，且能够良好地对变焦变动时的像面弯曲的变动进行校正。
当本实施方式的变倍光学系统的条件式(9)的对应值超过上限值时，第4透镜组变厚。此时第4透镜组的光焦度变弱，或者构成第4透镜组的透镜的数量增加，或者构成第4透镜组的透镜的厚度变厚，且变得大型化，因此是不优选的。另外，通过将条件式(9)的上限值设定为0.180，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(9)的上限值为0.150、0.130、0.110、0.100、0.095、0.092、0.090、0.088，进一步为0.085。
另一方面，当本实施方式的变倍光学系统的条件式(9)的对应值低于下限值时，第4透镜组变薄。此时第4透镜组的光焦度变强，或者构成第4透镜组的透镜的数量减少。其结果是，无法良好地对像面弯曲进行校正。另外，通过将条件式(9)的下限值设定为0.025，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(9)的下限值为0.030、0.035、0.040、0.043、0.045、0.048、0.050、0.053，进一步为0.055。
另外，本实施方式的变倍光学系统，优选的是，所述第3透镜组由一个透镜成分构成，且满足以下的条件式(10)。
(10)-20.00<R2f3/R1f3<-1.00
其中，
R1f3：所述透镜成分的最靠物体侧的透镜面的曲率半径
R2f3：所述透镜成分的最靠像侧的透镜面的曲率半径
条件式(10)是规定构成第3透镜组的一个透镜成分的形状的条件式。本实施方式的变倍光学系统通过满足条件式(10)，从而抑制由透镜面的反射引起的重影、眩光，而且能够良好地对像面弯曲进行校正。另外，透镜成分是指将两个以上的透镜结合而成的接合透镜、或者单透镜。
当本实施方式的变倍光学系统的条件式(10)的对应值超过上限值时，就透镜成分的形状而言，向像面侧凹陷的曲率变强，容易在像面上产生眩光。另外，通过将条件式(10)的上限值设定为-1.05，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(10)的上限值为-1.10、-1.15、-1.20、-1.30、-1.40、-1.50、-1.60、-1.70、-1.80。
另一方面，当本实施方式的变倍光学系统的条件式(10)的对应值低于下限值时，像面弯曲的校正效果减少。另外，通过将条件式(10)的下限值设定为-19.00，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(10)的下限值为-18.00、-17.00、-16.00、-15.00、-14.00、-13.00、-12.00、-11.00、-10.00。
另外，本实施方式的变倍光学系统，优选的是，所述第3透镜组具有至少一个非球面。由此，实现作为对焦透镜组的第3透镜组的驱动机构和构造的小型化，而且能够有效地对从无限远物体对焦状态到近距离物体对焦状态为止的像面弯曲的变动进行校正。
另外，本实施方式的变倍光学系统优选满足以下的条件式(11)。
(11)-16.00<(-f23)/ft<5.00
其中，
f23：所述第2c透镜组的焦距
ft：远焦端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的焦距
上述条件式(11)是规定第2c透镜组的焦距与远焦端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的焦距的比的条件式。本实施方式的变倍光学系统通过满足条件式(11)，从而能够实现小型化，且良好地对彗差和球面像差进行校正。
当本实施方式的变倍光学系统的条件式(11)的对应值超过上限值时，第2c透镜组的光焦度变弱，彗差和球面像差的校正变得不足。另外，通过将条件式(11)的上限值设定为4.60，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(11)的上限值为4.30、4.00、3.50、3.00、2.80、2.30、2.00、1.80，进一步为1.50。
另一方面，当本实施方式的变倍光学系统的条件式(11)的对应值低于下限值时，第2c透镜组的光焦度变强，彗差和球面像差的校正变得过度。另外，通过将条件式(11)的下限值设定为0.10，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(11)的下限值为0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.48、0.50，进一步为0.53。
另外，本实施方式的变倍光学系统优选满足以下的条件式(12)。
(12)50.0°<2ω<120.0°
其中，
2ω：广角端状态下的所述变倍光学系统的全视场角
条件式(12)是规定视场角的最佳值的条件。本实施方式的变倍光学系统通过满足条件式(12)，从而能够实现小型化，且良好地对各像差进行校正。
为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(12)的上限值为115.0°。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(12)的上限值为110.0°、105.0°、100.0°、95.0°、92.0°、91.0°、90.0°、89.0°，进一步为88.5°。
为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(12)的下限值为55.0°。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(12)的下限值为60.0°、65.0°、70.0°、75.0°、78.0°、80.0°、82.0°、84.0°，进一步为84.5°。
另外，本实施方式的变倍光学系统优选满足以下的条件式(13)。
(13)0.20<Bfa/fw<0.90
其中，
Bfa：广角端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的空气换算后焦距
fw：广角端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的焦距
上述条件式(13)是规定广角端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的空气换算后焦距与广角端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的焦距的比的条件式。本实施方式的变倍光学系统通过满足条件式(13)，从而实现小型化，能够良好地对各像差进行校正。
当本实施方式的变倍光学系统的条件式(13)的对应值超过上限值时，后焦距变长，对于小型化是不优选的。另外，通过将条件式(13)的上限值设定为0.85，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(13)的上限值为0.80、0.78、0.75、0.73、0.70、0.68、0.67、0.66，进一步为0.65。
另一方面，当本实施方式的变倍光学系统的条件式(13)的对应值低于下限值时，后焦距变短，存在与相机机构产生干扰的担心。另外，通过将条件式(13)的下限值设定为0.25，从而能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(13)的上限值为0.30、0.35、0.40、0.42、0.45、0.48、0.50、0.52，进一步为0.55。
本实施方式的光学设备具备上述结构的变倍光学系统。由此，能够实现能够良好地对各像差进行校正的高光学性能且实现了小型化的光学设备。
本实施方式的变倍光学系统的制造方法，该变倍光学系统从物体侧依次具备具有负的光焦度的第1透镜组、具有正的光焦度的第2透镜组、具有负的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，其中，构成为，在进行变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变化，所述第3透镜组与所述第4透镜组之间的间隔变化，构成为，所述第1透镜组从物体侧依次由负透镜和正透镜构成，构成为，所述第2透镜组从物体侧依次由具有正的光焦度的第2a透镜组、具有正的光焦度的第2b透镜组以及具有负的光焦度的第2c透镜组构成。
由此，能够制造能够良好地对各像差进行校正的高光学性能且实现了小型化的变倍光学系统。
以下，根据附图对本实施方式的数值实施例的变倍光学系统进行说明。
(第1实施例)
图1是第1实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。另外，图1和后述的图3、图5、图7、图9、图11、图13中的箭头表示从广角端状态(W)向远焦端状态(T)进行变倍时的各透镜组的移动轨迹。
本实施例的变倍光学系统从物体侧依次由具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1从物体侧依次由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L12构成。负弯月形透镜L11是将设置于像侧的玻璃透镜面的树脂层形成为非球面形状的非球面透镜。
第2透镜组G2从物体侧依次由具有正的光焦度的第2a透镜组G2a、孔径光阑S、具有正的光焦度的第2b透镜组G2b以及具有负的光焦度的第2c透镜组G2c构成。
第2a透镜组G2a由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L21与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L22的接合正透镜构成。负弯月形透镜L21为使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第2b透镜组G2b由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L23与双凸形状的正透镜L24的接合正透镜构成。
第2c透镜组G2c由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L25构成。负弯月形透镜L25为使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第3透镜组G3由双凹形状的负透镜L31构成。负透镜L31为使物体侧的透镜面和像侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第4透镜组G4由凹面朝向物体侧的正弯月形透镜L41构成。
在像面I上配置有由CCD或CMOS等构成的摄像元件(省略图示)。
根据以上的结构，本实施例的变倍光学系统，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，第1透镜组G1、第2透镜组G2以及第3透镜组G3以第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔减少、第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔增大、第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔增大的方式，沿着光轴移动。详细地讲，第1透镜组G1先向像侧移动之后向物体侧移动，第2透镜组G2向物体侧移动，第3透镜组G3向物体侧移动。另外，在进行变倍时，第4透镜组G4的相对于像面I的位置固定。
本实施例的变倍光学系统，通过使第3透镜组G3沿着光轴向像侧移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
本实施例的变倍光学系统，通过使第2b透镜组G2b作为防抖透镜组以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动来进行像抖动产生时的像面校正、即防抖。
在以下的表1示出本实施例的变倍光学系统的各参数的值。
在表1中，f表示焦距，BF表示后焦距、即从最靠像侧的透镜面到像面I为止的光轴上的距离。
在[面数据]中，m表示从物体侧起的光学面的顺序，r表示曲率半径，d表示面间隔(第n面(n为整数)与第n+1面之间的间隔)，νd表示对d线(波长587.6nm)的阿贝数，nd表示对d线(波长587.6nm)的折射率，ng表示对g线(波长435.8nm)的折射率。另外，OP表示物体面，dn(n为整数)表示可变的面间隔，S表示孔径光阑，I表示像面。另外，曲率半径r＝∞表示平面。省略空气的折射率nd＝1.00000的记载。另外，在透镜面为非球面时，在面编号上附上“*”，在曲率半径r的栏中示出近轴曲率半径。
在[非球面数据]中，关于[面数据]中所示的非球面，示出通过下式表示了其形状时的非球面系数和圆锥常数。
S(y)＝(y2/R)/[1+{1-κ(y/R)2}1/2]+C4y4+C6y6+C8y8+C10y10
此时，使y为与光轴垂直方向的高度，使S(y)为从高度y处的非球面顶点的切面到该非球面为止的沿着光轴方向的距离、即凹陷量，使κ为圆锥常数，使C4、C6、C8、C10、C12、C14为非球面系数，使R为基准球面的曲率半径、即近轴曲率半径。另外，“E-n”(n：整数)表示“×10-n”，例如“1.234E-05”表示“1.234×10-5”。二次非球面系数C2为0，省略记载。
在[各种数据]中，f表示光学系统整个系统的焦距，FNo表示F值，2ω表示视场角(单位为“°”)，Ymax表示最大像高，TL表示本实施例的变倍光学系统的全长、即从第1面到像面I为止的光轴上的距离，BF表示后焦距、即从最靠像侧的透镜面到像面I为止的光轴上的距离。另外，W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示远焦端状态。
在[可变间隔数据]中，f表示光学系统整个系统的焦距，dn(n为整数)表示第n面与第n+1面之间的可变间隔。另外，W表示广角端状态，M表示中间焦距状态，T表示远焦端状态。
在[透镜组数据]中，示出各透镜组的始面编号ST和焦距f。
在[条件式对应值]中，分别示出各条件式的对应值。
此时，对于记载于表1的焦距f、曲率半径r以及其他长度的单位，一般使用“mm”。但是即使对光学系统进行比例放大或比例缩小也能够得到相同的光学性能，因此并不限定于此。
另外，以上所述的表1的符号，在后述的各实施例的表中也同样使用。
(表1)第1实施例
[面数据]
Figure BDA0002867920110000201
Figure BDA0002867920110000211
[非球面数据]
Figure BDA0002867920110000212
[各种数据]
Figure BDA0002867920110000213
[可变间隔数据]
Figure BDA0002867920110000214
Figure BDA0002867920110000221
[透镜组数据]
Figure BDA0002867920110000222
[条件式对应值]
(1)f11/f1＝0.638
(2)f12/(-f1)＝2.016
(3)f22/ft＝0.423
(4)f21/ft＝0.627
(5)(-fγw)＝1.300
(6)f21/f22＝1.482
(7)(-f3)/fw＝1.392
(8)G2/TLt＝0.210
(9)G4/TLt＝0.064
(10)R2f3/R1f3＝-1.164
(11)(-f23)/ft＝0.562
(12)2ω＝88.110
(13)Bfa/fw＝0.601
图2A和图2B分别是第1实施例的变倍光学系统的广角端状态和远焦端状态下的各像差图。
在各像差图中，FNO表示F值，A表示光线入射角、即半视场角(单位为“°”)。另外，在球面像差图中示出对于最大口径的F值FNO的值，在像散图和畸变图中示出半视场角A的最大值，在彗差图中示出各半视场角的值。另外，在各像差图中，d表示d线(波长587.6nm)下的像差，g表示g线(波长435.8nm)下的像差，没有记载d、g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。彗差图表示各半视场角A下的彗差。另外，在后述的各实施例的像差图中，也使用与本实施例相同的符号。
通过各像差图可知，本实施例的变倍光学系统从广角端状态到远焦端状态良好地对各像差进行校正且具有优秀的成像性能。
(第2实施例)
图3是第2实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
本实施例的变倍光学系统从物体侧依次由具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1从物体侧依次由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L12构成。负弯月形透镜L11是将设置于像侧的玻璃透镜面的树脂层形成为非球面形状的非球面透镜。
第2透镜组G2从物体侧依次由具有正的光焦度的第2a透镜组G2a、孔径光阑S、具有正的光焦度的第2b透镜组G2b以及具有负的光焦度的第2c透镜组G2c构成。
第2a透镜组G2a由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L21与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L22的接合正透镜构成。负弯月形透镜L21为使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第2b透镜组G2b由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜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。
第2c透镜组G2c由双凹形状的负透镜L25构成。负透镜L25为使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第3透镜组G3由双凹形状的负透镜L31构成。负透镜L31为使物体侧的透镜面和像侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第4透镜组G4由凹面朝向物体侧的正弯月形透镜L41构成。
在像面I上配置有由CCD或CMOS等构成的摄像元件(省略图示)。
根据以上的结构，本实施例的变倍光学系统，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，第1透镜组G1、第2透镜组G2以及第3透镜组G3以第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔减少、第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔增大、第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔增大的方式，沿着光轴移动。详细地讲，第1透镜组G1先向像侧移动之后向物体侧移动，第2透镜组G2向物体侧移动，第3透镜组G3向物体侧移动。另外，在进行变倍时，第4透镜组G4的相对于像面I的位置固定。
本实施例的变倍光学系统，通过使第3透镜组G3沿着光轴向像侧移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
本实施例的变倍光学系统，通过使第2b透镜组G2b作为防抖透镜组以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动来进行像抖动产生时的像面校正、即防抖。
在以下的表2，示出本实施例的变倍光学系统的各参数的值。
(表2)第2实施例
[面数据]
Figure BDA0002867920110000251
[非球面数据]
Figure BDA0002867920110000261
[各种数据]
Figure BDA0002867920110000262
[可变间隔数据]
Figure BDA0002867920110000263
[透镜组数据]
Figure BDA0002867920110000264
Figure BDA0002867920110000271
[条件式对应值]
(1)f11/f1＝0.634
(2)f12/(-f1)＝2.041
(3)f22/ft＝1.052
(4)f21/ft＝0.506
(5)(-fγw)＝1.250
(6)f21/f22＝0.481
(7)(-f3)/fw＝1.460
(8)G2/TLt＝0.213
(9)G4/TLt＝0.059
(10)R2f3/R1f3＝-6.759
(11)(-f23)/ft＝3.382
(12)2ω＝88.000
(13)Bfa/fw＝0.601
图4A和图4B分别是第2实施例的变倍光学系统的广角端状态和远焦端状态下的各像差图。
通过各像差图可知，本实施例的变倍光学系统从广角端状态到远焦端状态良好地对各像差进行校正且具有优秀的成像性能。
(第3实施例)
图5是第3实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
本实施例的变倍光学系统从物体侧依次由具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1从物体侧依次由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L12构成。负弯月形透镜L11是将设置于像侧的玻璃透镜面的树脂层形成为非球面形状的非球面透镜。
第2透镜组G2从物体侧依次由具有正的光焦度的第2a透镜组G2a、孔径光阑S、具有正的光焦度的第2b透镜组G2b以及具有负的光焦度的第2c透镜组G2c构成。
第2a透镜组G2a由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L21与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L22的接合正透镜构成。负弯月形透镜L21为使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第2b透镜组G2b由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L23与双凸形状的正透镜L24的接合正透镜构成。
第2c透镜组G2c由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L25构成。负弯月形透镜L25为使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第3透镜组G3由双凹形状的负透镜L31构成。负透镜L31为使物体侧的透镜面和像侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第4透镜组G4由凹面朝向物体侧的正弯月形透镜L41以及双凸形状的正透镜L42构成。
在像面I上配置有由CCD或CMOS等构成的摄像元件(省略图示)。
根据以上的结构，本实施例的变倍光学系统，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，第1透镜组G1、第2透镜组G2以及第3透镜组G3以第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔减少、第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔增大、第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔增大的方式，沿着光轴移动。详细地讲，第1透镜组G1先向像侧移动之后向物体侧移动，第2透镜组G2向物体侧移动，第3透镜组G3向物体侧移动。另外，在进行变倍时，第4透镜组G4的相对于像面I的位置固定。
本实施例的变倍光学系统，通过使第3透镜组G3沿着光轴向像侧移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
本实施例的变倍光学系统，通过使第2b透镜组G2b作为防抖透镜组以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动来进行像抖动产生时的像面校正、即防抖。
在以下的表3，示出本实施例的变倍光学系统的各参数的值。
(表3)第3实施例
[面数据]
Figure BDA0002867920110000291
Figure BDA0002867920110000301
[非球面数据]
Figure BDA0002867920110000302
[各种数据]
Figure BDA0002867920110000303
Figure BDA0002867920110000311
[可变间隔数据]
Figure BDA0002867920110000312
[透镜组数据]
Figure BDA0002867920110000313
[条件式对应值]
(1)f11/f1＝0.589
(2)f12/(-f1)＝1.843
(3)f22/ft＝0.680
(4)f21/ft＝0.512
(5)(-fγw)＝1.250
(6)f21/f22＝0.753
(7)(-f3)/fw＝1.760
(8)G2/TLt＝0.200
(9)G4/TLt＝0.077
(10)R2f3/R1f3＝-4.027
(11)(-f23)/ft＝0.789
(12)2ω＝85.970
(13)Bfa/fw＝0.579
图6A和图6B分别是第3实施例的变倍光学系统的广角端状态和远焦端状态下的各像差图。
通过各像差图可知，本实施例的变倍光学系统从广角端状态到远焦端状态良好地对各像差进行校正且具有优秀的成像性能。
(第4实施例)
图7是第4实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
本实施例的变倍光学系统从物体侧依次由具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1从物体侧依次由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L12构成。负弯月形透镜L11是将设置于像侧的玻璃透镜面的树脂层形成为非球面形状的非球面透镜。
第2透镜组G2从物体侧依次由具有正的光焦度的第2a透镜组G2a、孔径光阑S、具有正的光焦度的第2b透镜组G2b以及具有正的光焦度的第2c透镜组G2c构成。
第2a透镜组G2a由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L21与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L22的接合正透镜构成。负弯月形透镜L21为使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第2b透镜组G2b由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L23与双凸形状的正透镜L24的接合正透镜构成。
第2c透镜组G2c由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L25构成。正弯月形透镜L25为使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第3透镜组G3由双凹形状的负透镜L31构成。负透镜L31为使物体侧的透镜面和像侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第4透镜组G4由凹面朝向物体侧的正弯月形透镜L41构成。
在像面I上配置有由CCD或CMOS等构成的摄像元件(省略图示)。
根据以上的结构，本实施例的变倍光学系统，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，第1透镜组G1、第2透镜组G2、第3透镜组G3以及第4透镜组G4以第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔减少、第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔增大、第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔增大的方式，沿着光轴移动。详细地讲，第1透镜组G1先向像侧移动之后向物体侧移动，第2透镜组G2向物体侧移动，第3透镜组G3向物体侧移动，第4透镜组G4先向物体侧移动之后向像侧移动。
本实施例的变倍光学系统，通过使第3透镜组G3沿着光轴向像侧移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
本实施例的变倍光学系统，通过使第2b透镜组G2b作为防抖透镜组以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动来进行像抖动产生时的像面校正、即防抖。
在以下的表4，示出本实施例的变倍光学系统的各参数的值。
(表4)第4实施例
[面数据]
Figure BDA0002867920110000341
[非球面数据]
Figure BDA0002867920110000342
Figure BDA0002867920110000351
[各种数据]
Figure BDA0002867920110000352
[可变间隔数据]
Figure BDA0002867920110000353
[透镜组数据]
Figure BDA0002867920110000354
[条件式对应值]
(1)f11/f1＝0.642
(2)f12/(-f1)＝2.046
(3)f22/ft＝1.442
(4)f21/ft＝0.483
(5)(-fγw)＝1.260
(6)f21/f22＝0.335
(7)(-f3)/fw＝1.464
(8)G2/TLt＝0.211
(9)G4/TLt＝0.056
(10)R2f3/R1f3＝-6.736
(11)(-f23)/ft＝-15.561
(12)2ω＝87.610
(13)Bfa/fw＝0.580
图8A和图8B分别是第4实施例的变倍光学系统的广角端状态和远焦端状态下的各像差图。
通过各像差图可知，本实施例的变倍光学系统从广角端状态到远焦端状态良好地对各像差进行校正且具有优秀的成像性能。
(第5实施例)
图9是第5实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
本实施例的变倍光学系统从物体侧依次由具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1从物体侧依次由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L12构成。负弯月形透镜L11是将设置于像侧的玻璃透镜面的树脂层形成为非球面形状的非球面透镜。
第2透镜组G2从物体侧依次由具有正的光焦度的第2a透镜组G2a、孔径光阑S、具有正的光焦度的第2b透镜组G2b以及具有负的光焦度的第2c透镜组G2c构成。
第2a透镜组G2a由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L21与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L22的接合正透镜构成。负弯月形透镜L21为使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第2b透镜组G2b由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L23与双凸形状的正透镜L24的接合正透镜构成。
第2c透镜组G2c由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L25构成。负弯月形透镜L25为使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第3透镜组G3由双凹形状的负透镜L31构成。负透镜L31为使物体侧的透镜面和像侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第4透镜组G4由双凸形状的正透镜L41构成。
在像面I上配置有由CCD或CMOS等构成的摄像元件(省略图示)。
根据以上的结构，本实施例的变倍光学系统，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，第1透镜组G1、第2透镜组G2以及第3透镜组G3以第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔减少、第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔增大、第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔增大的方式，沿着光轴移动。详细地讲，第1透镜组G1先向像侧移动之后向物体侧移动，第2透镜组G2向物体侧移动，第3透镜组G3向物体侧移动。另外，在进行变倍时，第4透镜组G4的相对于像面I的位置固定。
本实施例的变倍光学系统，通过使第3透镜组G3沿着光轴向像侧移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
本实施例的变倍光学系统，通过使第2b透镜组G2b作为防抖透镜组以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动来进行像抖动产生时的像面校正、即防抖。
在以下的表5，示出本实施例的变倍光学系统的各参数的值。
(表5)第5实施例
[面数据]
Figure BDA0002867920110000381
Figure BDA0002867920110000391
[非球面数据]
Figure BDA0002867920110000392
[各种数据]
Figure BDA0002867920110000393
[可变间隔数据]
Figure BDA0002867920110000394
Figure BDA0002867920110000401
[透镜组数据]
Figure BDA0002867920110000402
[条件式对应值]
(1)f11/f1＝0.635
(2)f12/(-f1)＝2.029
(3)f22/ft＝0.485
(4)f21/ft＝0.845
(5)(-fγw)＝1.530
(6)f21/f22＝1.742
(7)(-f3)/fw＝1.286
(8)G2/TLt＝0.210
(9)G4/TLt＝0.058
(10)R2f3/R1f3＝-1.926
(11)(-f23)/ft＝2.532
(12)2ω＝87.390
(13)Bfa/fw＝0.634
图10A和图10B分别是第5实施例的变倍光学系统的广角端状态和远焦端状态下的各像差图。
通过各像差图可知，本实施例的变倍光学系统从广角端状态到远焦端状态良好地对各像差进行校正且具有优秀的成像性能。
(第6实施例)
图11是第6实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
本实施例的变倍光学系统从物体侧依次由具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1从物体侧依次由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L12构成。负弯月形透镜L11是将设置于像侧的玻璃透镜面的树脂层形成为非球面形状的非球面透镜。
第2透镜组G2从物体侧依次由具有正的光焦度的第2a透镜组G2a、孔径光阑S、具有正的光焦度的第2b透镜组G2b以及具有负的光焦度的第2c透镜组G2c构成。
第2a透镜组G2a由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L21与双凸形状的正透镜L22的接合正透镜构成。负弯月形透镜L21为使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第2b透镜组G2b由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L23与双凸形状的正透镜L24的接合正透镜构成。
第2c透镜组G2c由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L25构成。负弯月形透镜L25为使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第3透镜组G3由双凹形状的负透镜L31构成。负透镜L31为使物体侧的透镜面和像侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第4透镜组G4由凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L41以及凹面朝向物体侧的正弯月形透镜L42构成。
在像面I上配置有由CCD或CMOS等构成的摄像元件(省略图示)。
根据以上的结构，本实施例的变倍光学系统，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，第1透镜组G1、第2透镜组G2以及第3透镜组G3以第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔减少、第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔增大、第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔增大的方式，沿着光轴移动。详细地讲，第1透镜组G1先向像侧移动之后向物体侧移动，第2透镜组G2向物体侧移动，第3透镜组G3向物体侧移动。另外，在进行变倍时，第4透镜组G4的相对于像面I的位置固定。
本实施例的变倍光学系统，通过使第3透镜组G3沿着光轴向像侧移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
本实施例的变倍光学系统，通过使第2b透镜组G2b作为防抖透镜组以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动来进行像抖动产生时的像面校正、即防抖。
在以下的表6，示出本实施例的变倍光学系统的各参数的值。
(表6)第6实施例
[面数据]
Figure BDA0002867920110000421
Figure BDA0002867920110000431
[非球面数据]
Figure BDA0002867920110000432
[各种数据]
Figure BDA0002867920110000441
[可变间隔数据]
Figure BDA0002867920110000442
[透镜组数据]
Figure BDA0002867920110000443
[条件式对应值]
(1)f11/f1＝0.640
(2)f12/(-f1)＝2.354
(3)f22/ft＝1.404
(4)f21/ft＝0.381
(5)(-fγw)＝1.230
(6)f21/f22＝0.272
(7)(-f3)/fw＝1.821
(8)G2/TLt＝0.196
(9)G4/TLt＝0.082
(10)R2f3/R1f3＝-15.205
(11)(-f23)/ft＝1.040
(12)2ω＝85.430
(13)Bfa/fw＝0.580
图12A和图12B分别是第6实施例的变倍光学系统的广角端状态和远焦端状态下的各像差图。
通过各像差图可知，本实施例的变倍光学系统从广角端状态到远焦端状态良好地对各像差进行校正且具有优秀的成像性能。
(第7实施例)
图13是第7实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
本实施例的变倍光学系统从物体侧依次由具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1从物体侧依次由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L12构成。负弯月形透镜L11是将设置于像侧的玻璃透镜面的树脂层形成为非球面形状的非球面透镜。
第2透镜组G2从物体侧依次由具有正的光焦度的第2a透镜组G2a、孔径光阑S、具有正的光焦度的第2b透镜组G2b以及具有负的光焦度的第2c透镜组G2c构成。
第2a透镜组G2a由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L21与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L22的接合正透镜构成。负弯月形透镜L21为使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第2b透镜组G2b由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L23与双凸形状的正透镜L24的接合正透镜构成。
第2c透镜组G2c由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L25以及凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L26构成。负弯月形透镜L25为使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第3透镜组G3由双凹形状的负透镜L31构成。负透镜L31为使物体侧的透镜面和像侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第4透镜组G4由凹面朝向物体侧的正弯月形透镜L41构成。
在像面I上配置有由CCD或CMOS等构成的摄像元件(省略图示)。
根据以上的结构，本实施例的变倍光学系统，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，第1透镜组G1、第2透镜组G2以及第3透镜组G3以第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔减少、第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔增大、第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔增大的方式，沿着光轴移动。详细地讲，第1透镜组G1先向像侧移动之后向物体侧移动，第2透镜组G2向物体侧移动，第3透镜组G3向物体侧移动。另外，在进行变倍时，第4透镜组G4的相对于像面I的位置固定。
本实施例的变倍光学系统，通过使第3透镜组G3沿着光轴向像侧移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
本实施例的变倍光学系统，通过使第2b透镜组G2b作为防抖透镜组以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动来进行像抖动产生时的像面校正、即防抖。
在以下的表7，示出本实施例的变倍光学系统的各参数的值。
(表7)第7实施例
[面数据]
Figure BDA0002867920110000471
Figure BDA0002867920110000481
[非球面数据]
Figure BDA0002867920110000482
[各种数据]
Figure BDA0002867920110000483
[可变间隔数据]
Figure BDA0002867920110000484
Figure BDA0002867920110000491
[透镜组数据]
Figure BDA0002867920110000492
[条件式对应值]
(1)f11/f1＝0.599
(2)f12/(-f1)＝1.823
(3)f22/ft＝0.459
(4)f21/ft＝0.659
(5)(-fγw)＝1.180
(6)f21/f22＝1.437
(7)(-f3)/fw＝1.528
(8)G2/TLt＝0.221
(9)G4/TLt＝0.061
(10)R2f3/R1f3＝-11.394
(11)(-f23)/ft＝0.687
(12)2ω＝86.080
(13)Bfa/fw＝0.611
图14A和图14B分别是第7实施例的变倍光学系统的广角端状态和远焦端状态下的各像差图。
通过各像差图可知，本实施例的变倍光学系统从广角端状态到远焦端状态良好地对各像差进行校正且具有优秀的成像性能。
(第8实施例)
图15是第8实施例的变倍光学系统的广角端状态下的剖视图。
本实施例的变倍光学系统从物体侧依次由具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。
第1透镜组G1从物体侧依次由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L12构成。负弯月形透镜L11是将设置于像侧的玻璃透镜面的树脂层形成为非球面形状的非球面透镜。
第2透镜组G2从物体侧依次由具有正的光焦度的第2a透镜组G2a、孔径光阑S、具有正的光焦度的第2b透镜组G2b以及具有负的光焦度的第2c透镜组G2c构成。
第2a透镜组G2a由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L21与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L22的接合正透镜构成。负弯月形透镜L21为使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第2b透镜组G2b由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L23与双凸形状的正透镜L24的接合正透镜构成。
第2c透镜组G2c由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L25构成。负弯月形透镜L25为使物体侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第3透镜组G3由双凹形状的负透镜L31构成。负透镜L31为使物体侧的透镜面和像侧的透镜面为非球面形状的非球面透镜。
第4透镜组G4由凹面朝向物体侧的正弯月形透镜L41构成。
在像面I上配置有由CCD或CMOS等构成的摄像元件(省略图示)。
根据以上的结构，本实施例的变倍光学系统，在从广角端状态向远焦端状态进行变倍时，第1透镜组G1、第2透镜组G2以及第3透镜组G3以第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的间隔减少、第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的间隔增大、第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的间隔增大的方式，沿着光轴移动。详细地讲，第1透镜组G1先向像侧移动之后向物体侧移动，第2透镜组G2向物体侧移动，第3透镜组G3向物体侧移动。另外，在进行变倍时，第4透镜组G4的相对于像面I的位置固定。
本实施例的变倍光学系统，通过使第3透镜组G3沿着光轴向像侧移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
本实施例的变倍光学系统，通过使第2b透镜组G2b作为防抖透镜组以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动来进行像抖动产生时的像面校正、即防抖。
在以下的表8，示出本实施例的变倍光学系统的各参数的值。
(表8)第8实施例
[面数据]
Figure BDA0002867920110000511
Figure BDA0002867920110000521
[非球面数据]
Figure BDA0002867920110000522
[各种数据]
Figure BDA0002867920110000523
Figure BDA0002867920110000531
[可变间隔数据]
Figure BDA0002867920110000532
[透镜组数据]
Figure BDA0002867920110000533
[条件式对应值]
(1)f11/f1＝0.594
(2)f12/(-f1)＝1.779
(3)f22/ft＝0.553
(4)f21/ft＝0.569
(5)(-fγw)＝1.250
(6)f21/f22＝1.029
(7)(-f3)/fw＝1.466
(8)G2/TLt＝0.208
(9)G4/TLt＝0.059
(10)R2f3/R1f3＝-1.896
(11)(-f23)/ft＝0.869
(12)2ω＝84.690
(13)Bfa/fw＝0.638
图16A和图16B分别是第8实施例的变倍光学系统的广角端状态和远焦端状态下的各像差图。
通过各像差图可知，本实施例的变倍光学系统从广角端状态到远焦端状态良好地对各像差进行校正且具有优秀的成像性能。
根据上述各实施例，能够实现具有能够从广角端状态到远焦端状态良好地对各像差进行校正的高光学性能且实现了小型化的变倍光学系统。
另外，上述各实施例示出本申请发明的一具体例，本申请发明并不限定于此。能够在不损坏本实施方式的变倍光学系统的光学性能的范围内适当采用以下的内容。
作为本实施方式的变倍光学系统的数值实施例，虽然示出了4组结构，但是本实施方式并不限定于此，也能够构成其他组结构(例如，5组等)的变倍光学系统。具体地讲，也可以是在上述各实施例的变倍光学系统的最靠物体侧或最靠像侧增加了透镜或透镜组的结构。或者，也可以在相邻的透镜组与透镜组之间增加透镜或透镜组。
另外，在上述各实施例中，使第3透镜为对焦透镜组。该对焦透镜组还能够应用于自动对焦，也适合于基于自动对焦用的电机例如超声波电机、步进电机、VCM电机等的驱动。
另外，在上述各实施例中，虽然使第2b透镜组为防抖透镜组，但是并不限定于此，也可以是使任意一个透镜组全体或其一部分作为防抖透镜组以包含与光轴垂直方向的分量的方式移动、或者向包含光轴的面内方向旋转移动(摆动)来进行防抖的结构。
另外，关于上述各实施例的变倍光学系统的孔径光阑，也可以不设置作为孔径光阑的部件，而通过透镜框来代替其作用。
另外，构成上述各实施例的变倍光学系统的透镜的透镜面，可以是球面或平面，或者也可以是非球面。在透镜面为球面或平面时，透镜加工和组装调整变得容易，能够防止由透镜加工和组装调整的误差引起的光学性能的劣化，因此是优选的。另外，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，可以是基于研磨加工的非球面、通过模具将玻璃成型为非球面形状的玻璃模铸非球面、或将设置于玻璃表面的树脂形成为非球面形状的复合型非球面中的任意一种。另外，透镜面也可以是衍射面，也可以使透镜为折射率分布型透镜(GRIN透镜)或塑料透镜。
另外，也可以在构成上述各实施例的变倍光学系统的透镜的透镜面上，实施在宽波长区域中具有高透射率的增透膜。由此，能够减轻眩光和重影，能够实现高对比度的高光学性能。
急着，根据图17对具备本实施方式的变倍光学系统的相机进行说明。
图17是示出具备本实施方式的变倍光学系统的相机结构的图。
如图17所示，相机1是具备上述第1实施例的变倍光学系统来作为摄影镜头2的镜头可换式的无反光镜相机。
在本相机1中，来自未图示的物体(被摄体)的光通过摄影镜头2而被聚光，经由未图示的OLPF(Optical low pass filter：光学低通滤光片)而在摄像部3的摄像面上形成被摄体像。并且，被摄体像通过设置于摄像部3的光电转换元件被光电转换而生成被摄体的图像。该图像显示在设置于相机1的EVF(Electronic view finder：电子取景器)4。由此，摄影者能够通过EVF4观察被摄体。
另外，当由摄影者按压未图示的释放按钮时，通过摄像部3生成的被摄体的图像存储在未图示的存储器。由此，摄影者能够进行基于本相机1的被摄体的摄影。
此时，关于作为摄影镜头2搭载于本相机1的上述第1实施例的变倍光学系统，如上所述具有能够从广角端状态到远焦端状态良好地对各像差进行校正的高光学性能，实现小型化。即，本相机1具有能够良好地对各像差进行校正的高光学性能，能够实现小型化。另外，即使构成搭载上述第2～第8实施例的变倍光学系统来作为摄影镜头2的相机，也能够起到与上述相机1相同的效果。另外，即使在具有快速复原反光镜并通过取景器光学系统来观察被摄体的单反类型的相机上搭载了上述各实施例的变倍光学系统的情况下，也能够起到与上述相机1相同的效果。
接着，根据图18对本实施方式的变倍光学系统的制造方法的概略进行说明。
图18是示出本实施方式的光学系统的制造方法的概略的流程图。
关于图18所示的本实施方式的光学系统的制造方法，该光学系统从物体侧依次具备具有负的光焦度的第1透镜组、具有正的光焦度的第2透镜组、具有负的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，包含以下的步骤S1～S3。
步骤S1：构成为，在进行变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变化，所述第3透镜组与所述第4透镜组之间的间隔变化。
步骤S2：构成为，所述第1透镜组从物体侧依次由负透镜和正透镜构成。
步骤S3：构成为，所述第2透镜组从物体侧依次由具有正的光焦度的第2a透镜组、具有正的光焦度的第2b透镜组以及具有负的光焦度的第2c透镜组构成。
根据本实施方式的变倍光学系统的制造方法，能够制造能够良好地对各像差进行校正的高光学性能且实现了小型化的变倍光学系统。
标号说明
G1 第1透镜组 G2 第2透镜组 G3 第3透镜组
G4 第4透镜组 G2a 第2a透镜组
G2b 第2b透镜组 G2c 第2c透镜组 S 孔径光阑
I 像面 1 相机 2 摄影镜头

Claims (21)

1.一种变倍光学系统，从物体侧依次具备具有负的光焦度的第1透镜组、具有正的光焦度的第2透镜组、具有负的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，
在进行变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变化，所述第3透镜组与所述第4透镜组之间的间隔变化，
所述第1透镜组从物体侧依次由负透镜和正透镜构成，
所述第2透镜组从物体侧依次由具有正的光焦度的第2a透镜组、具有正的光焦度的第2b透镜组以及具有负的光焦度的第2c透镜组构成。
2.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
通过使所述第2b透镜组以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动来对像抖动进行校正。
3.根据权利要求1或2所述的变倍光学系统，其中，
在进行对焦时，所述第3透镜组在光轴方向上移动。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
0.10<f11/f1<1.20
其中，
f11：所述负透镜的焦距
f1：所述第1透镜组的焦距。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
0.50<f12/(-f1)<4.00
其中，
f12：所述正透镜的焦距
f1：所述第1透镜组的焦距。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
0.200<f22/ft<1.700
其中，
f22：所述第2b透镜组的焦距
ft：远焦端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的焦距。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
0.150<f21/ft<2.000
其中，
f21：所述第2a透镜组的焦距
ft：远焦端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的焦距。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
所述第2a透镜组由接合透镜构成。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
所述第2b透镜组由接合透镜构成。
10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
在进行对焦时，所述第3透镜组在光轴方向上移动，
且满足以下的条件式：
1.00<(-fγw)<2.00
其中，
fγw：广角端状态下的像面的移动量相对于所述第3透镜组的移动量的比率。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
0.05<f21/f22<3.00
其中，
f21：所述第2a透镜组的焦距
f22：所述第2b透镜组的焦距。
12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
0.50<(-f3)/fw<3.00
其中，
f3：所述第3透镜组的焦距
fw：广角端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的焦距。
13.根据权利要求1至12中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
0.100<G2/TLt<0.500
其中，
G2：所述第2透镜组的光轴上的长度
TLt：远焦端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的光轴上的长度。
14.根据权利要求1至13中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
0.020<G4/TLt<0.200
其中，
G4：所述第4透镜组的光轴上的长度
TLt：远焦端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的光轴上的长度。
15.根据权利要求1至14中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
所述第3透镜组由一个透镜成分构成，且满足以下的条件式：
-20.00<R2f3/R1f3<-1.00
其中，
R1f3：所述透镜成分的最靠物体侧的透镜面的曲率半径
R2f3：所述透镜成分的最靠像侧的透镜面的曲率半径。
16.根据权利要求1至15中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
所述第3透镜组具有至少一个非球面。
17.根据权利要求1至16中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
-16.00<(-f23)/ft<5.00
其中，
f23：所述第2c透镜组的焦距
ft：远焦端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的焦距。
18.根据权利要求1至17中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
50.0°<2ω<120.0°
其中，
2ω：广角端状态下的所述变倍光学系统的全视场角。
19.根据权利要求1至18中的任意一项所述的变倍光学系统，其中，
满足以下的条件式：
0.20<Bfa/fw<0.90
其中，
Bfa：广角端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的空气换算后焦距
fw：广角端状态下的所述变倍光学系统的整个系统的焦距。
20.一种光学设备，具备权利要求1至19中的任意一项所述的变倍光学系统。
21.一种变倍光学系统的制造方法，所述变倍光学系统从物体侧依次具备具有负的光焦度的第1透镜组、具有正的光焦度的第2透镜组、具有负的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，其中，
构成为，在进行变倍时，所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变化，所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变化，所述第3透镜组与所述第4透镜组之间的间隔变化，
构成为，所述第1透镜组从物体侧依次由负透镜和正透镜构成，
构成为，所述第2透镜组从物体侧依次由具有正的光焦度的第2a透镜组、具有正的光焦度的第2b透镜组以及具有负的光焦度的第2c透镜组构成。
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