CN115004074B - 变倍光学系统以及光学设备 - Google Patents

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Abstract

变倍光学系统(ZL)由从物体侧依次在光轴上排列配置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)以及具有多个透镜组的后组(GR)构成，后组(GR)具备具有正的光焦度的第1对焦透镜组(GF1)以及具有负的光焦度的第2对焦透镜组(GF2)。在从广角端向远焦端进行变倍时，第1透镜组、第2透镜组以及多个透镜组中的相邻的透镜组之间的间隔变化，在从无限远向近距离进行对焦时，第1对焦透镜组和第2对焦透镜组以不同的移动轨迹向像侧移动，且该变倍光学系统(ZL)满足以下的条件式：1.10<f2/fF2<2.00其中，f2：所述第2透镜组的焦距，fF2：所述第2对焦透镜组的焦距。

Description

变倍光学系统以及光学设备
技术领域
本发明涉及变倍光学系统、使用了该变倍光学系统的光学设备以及变倍光学系统的制造方法。
背景技术
以往，公开有适合于照片用相机、电子静态相机、摄像机等的变倍光学系统(例如，参照专利文献1)。但是，在以往的变倍光学系统中，对焦透镜组的轻量化不充分，难以抑制从无限远物体向近距离物体进行对焦时的以球面像差为首的各像差的变动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-102462号公报
发明内容
本发明的变倍光学系统，由从物体侧依次在光轴上排列配置的具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组以及具有多个透镜组的后组构成，所述后组具备具有正的光焦度的第1对焦透镜组以及具有负的光焦度的第2对焦透镜组，在从广角端向远焦端进行变倍时，所述第1透镜组、所述第2透镜组以及所述多个透镜组中的相邻的透镜组之间的间隔变化，在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，所述第1对焦透镜组和所述第2对焦透镜组以彼此不同的移动轨迹向像侧移动，且所述变倍光学系统满足以下的条件式：
1.10<f2/fF2<2.00
其中，f2：第2透镜组的焦距，
fF2：第2对焦透镜组的焦距。
本发明的光学设备，搭载上述变倍光学系统而构成。
本发明的变倍光学系统的制造方法，该变倍光学系统由从物体侧依次在光轴上排列配置的具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组以及具有多个透镜组的后组构成，所述后组具备具有正的光焦度的第1对焦透镜组和具有负的光焦度的第2对焦透镜组，其中，以如下所述方式在镜头镜筒内配置各透镜：在从广角端向远焦端进行变倍时，所述第1透镜组、所述第2透镜组以及所述多个透镜组中的相邻的透镜组之间的间隔变化，在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，所述第1对焦透镜组和所述第2对焦透镜组以彼此不同的移动轨迹向像侧移动，且所述变倍光学系统满足以下的条件式：
1.10<f2/fF2<2.00
其中，f2：第2透镜组的焦距，
fF2：第2对焦透镜组的焦距。
附图说明
图1是示出第1实施例的变倍光学系统的镜头结构的图。
图2的(A)、图2的(B)以及图2的(C)分别是第1实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态、远焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。
图3的(A)、图3的(B)以及图3的(C)分别是第1实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态、远焦端状态下的近距离对焦时的各像差图。
图4是示出第2实施例的变倍光学系统的镜头结构的图。
图5的(A)、图5的(B)以及图5的(C)分别是第2实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态、远焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。
图6的(A)、图6的(B)以及图6的(C)分别是第2实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态、远焦端状态下的近距离对焦时的各像差图。
图7是示出第3实施例的变倍光学系统的镜头结构的图。
图8的(A)、图8的(B)以及图8的(C)分别是第3实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态、远焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。
图9的(A)、图9的(B)以及图9的(C)分别是第3实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态、远焦端状态下的近距离对焦时的各像差图。
图10是示出第4实施例的变倍光学系统的镜头结构的图。
图11的(A)、图11的(B)以及图11的(C)分别是第4实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态、远焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。
图12的(A)、图12的(B)以及图12的(C)分别是第4实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态、远焦端状态下的近距离对焦时的各像差图。
图13是示出本实施方式的变倍光学系统的制造方法的流程图。
图14是示出具备本实施方式的变倍光学系统的相机的结构的图。
具体实施方式
以下，对本发明的优选实施方式进行说明。首先，根据图14对具备本实施方式的变倍光学系统的相机(光学设备)进行说明。如图14所示，该相机1由主体2和安装在主体2的摄影镜头3构成。主体2具备拍摄元件4、对数码相机的动作进行控制的主体控制部(未图示)以及液晶操作画面5。摄影镜头3具备由多个透镜组构成的光学系统ZL以及对各透镜组的位置进行控制的透镜位置控制机构(未图示)。透镜位置控制机构由对透镜组的位置进行检测的传感器、使透镜组沿着光轴向前后移动的电机以及对电机进行驱动的控制电路等构成。
来自被摄体的光通过摄影镜头3的光学系统ZL被聚光，到达拍摄元件4的像面I上。到达像面I的来自被摄体的光通过拍摄元件4被光电转换，作为数字图像数据被记录在未图示的存储器。记录在存储器的数字图像数据能够根据用户的操作而显示在液晶画面5。另外，该相机可以是无反光镜相机，也可以是具有快速复原反光镜的单反类型的相机。
接着，对本实施方式的变倍光学系统(摄影镜头3)进行说明。如图1所示，作为本实施方式的变倍光学系统(变焦镜头)ZL的一例的变倍光学系统ZL(1)具备从物体侧依次在光轴上排列配置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以及后组GR，后组GR具备具有正的光焦度的第1对焦透镜组GF1(例如，由第5透镜组G5构成)以及具有负的光焦度的第2对焦透镜组GF2(例如，由第6透镜组G6构成)。并且，在从广角端向远焦端进行变倍时，第1透镜组G1、第2透镜组G2以及构成后组GR的多个透镜组中的相邻的透镜组之间的间隔变化。而且，在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，第1对焦透镜组GF1和第2对焦透镜组GF2以彼此不同的移动轨迹向像侧移动。
优选的是，该变倍光学系统ZL满足以下的条件式(1)。
1.10<f2/fF2<2.00…(1)
其中，f2：第2透镜组的焦距
fF2：第2对焦透镜组的焦距
上述条件式(1)规定第2透镜组G2与第2对焦透镜组GF2的焦距的比，通过满足条件式(1)，从而能够抑制从无限远物体向近距离物体进行对焦时的以球面像差、像面弯曲为首的各像差的变动。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，将条件式(1)的上限值例如设定为1.85、1.70、1.60、1.55、1.50、1.45、1.42。另外，优选的是，将条件式(1)的下限值例如设定为1.12、1.14、1.15、1.16、1.18、1.19。
另外，上述变倍光学系统优选满足以下的条件式(2)。
0.30<f1/fF1<2.50…(2)
其中，f1：第1透镜组的焦距
fF1：第1对焦透镜组的焦距
上述条件式(2)规定第1透镜组G1与第1对焦透镜组GF1的焦距的比，通过满足条件式(2)，从而能够抑制从无限远物体向近距离物体进行对焦时的以球面像差、像面弯曲为首的各像差的变动。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，将条件式(2)的上限值例如设定为2.45、2.40、2.35、2.30、2.25、2.20、2.15、2.10、2.05。另外，优选的是，将条件式(2)的下限值例如设定为0.50、0.75、1.00、1.15、1.30、1.40、1.45、1.50、1.55。
另外，在上述变倍光学系统中，优选的是，第1对焦透镜组GF1由一个正透镜构成。由此，能够使镜筒实现小型化且有效地抑制对焦时的以球面像差为首的各像差。
另外，优选的是，上述变倍光学系统满足以下的条件式(3)。
0.60<fr/fF2<3.00…(3)
其中，fr：最靠像侧的透镜组的焦距
上述条件式(3)规定最靠像侧的透镜组与第2对焦透镜组GF2的焦距的比，通过满足条件式(3)，从而能够抑制从无限远物体向近距离物体进行对焦时的以球面像差为首的各像差的变动。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，将条件式(3)的上限值例如设定为2.85、2.70、2.55、2.40、2.25、2.10、2.00、1.95、1.92。另外，优选的是，将条件式(3)的下限值例如设定为0.75、0.85、0.93、1.00、1.05、1.10、1.15、1.20。
另外，优选的是，上述变倍光学系统满足以下的条件式(4)。
1.30<fF1/(-fF2)<10.00…(4)
上述条件式(4)规定第1对焦透镜组GF1与第2对焦透镜组GF2的焦距的比，通过满足条件式(4)，从而能够良好地抑制从无限远物体向近距离物体进行对焦时的以球面像差为首的各像差的变动。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，将条件式(4)的上限值例如设定为8.50、7.00、5.50、4.50、4.00、3.50、3.00、2.50、2.30。另外，优选的是，将条件式(4)的下限值例如设定为1.35、1.40、1.45、1.50、1.55、1.60、1.63、1.65。
另外，优选的是，上述变倍光学系统满足以下的条件式(5)。
0.01<MWF1/MWF2<1.00…(5)
其中，MWF1：广角端状态下第1对焦透镜组从无限远物体向近距离物体进行对焦时的移动量
MWF2：广角端状态下第2对焦透镜组从无限远物体向近距离物体进行对焦时的移动量
另外，设向像侧的移动为正
上述条件式(5)规定广角端状态下第1对焦透镜组GF1从无限远物体向近距离物体进行对焦时的移动量与广角端状态下第2对焦透镜组GF2从无限远物体向近距离物体进行对焦时的移动量的比，通过满足条件式(5)，从而能够良好地抑制从无限远物体向近距离物体进行对焦时的以球面像差为首的各像差的变动。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，将条件式(5)的上限值例如设定为0.95、0.90、0.88、0.85、0.83、0.78、0.75、0.73、0.70。另外，优选的是，将条件式(5)的下限值例如设定为0.05、0.10、0.15、0.20、0.23、0.25、0.28、0.30。
另外，在上述变倍光学系统中，优选的是，第2对焦透镜组GF2由一个正透镜和一个负透镜构成。由此，能够有效地对从无限远物体向近距离物体进行对焦时的色差的变动进行校正。
另外，在上述变倍光学系统中，优选的是，第1透镜组G1具有至少一个正透镜，且满足以下的条件式(6)。
60.00<νp…(6)
其中，νp：第1透镜组具有的正透镜的阿贝数
在上述变倍光学系统中，第1透镜组G1构成为具有至少一个正透镜，该正透镜通过满足上述条件式(6)，从而能够有效地抑制轴向色差。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，将条件式(6)的下限值例如设定为63.0、68.0、72.0、75.0、78.0、80.0。
另外，在上述变倍光学系统中，优选的是，使与第1对焦透镜组GF1的物体侧相邻的透镜组的至少一部分在与光轴垂直的方向上移动而能够进行像抖动校正。由此，能够有效地抑制手抖校正时的像面倾斜和偏心彗差的变动。
另外，优选的是，上述变倍光学系统满足以下的条件式(7)。
0.10<βF1w<0.80…(7)
其中，βF1w：广角端状态下的第1对焦透镜组的横向倍率
上述条件式(7)规定广角端状态下的第1对焦透镜组GF1的无限远物体对焦时的横向倍率，通过满足条件式(7)，从而能够良好地抑制广角端状态下从无限远物体向近距离物体进行对焦时的以球面像差为首的各像差的变动。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，将条件式(7)的上限值例如设定为0.75、0.70、0.68、0.65、0.63、0.60、0.58、0.55。另外，优选的是，将条件式(7)的下限值例如设定为0.15、0.20、0.25、0.30、0.33、0.35、0.38。
另外，优选的是，上述变倍光学系统满足以下的条件式(8)。
0.10<1/βF2w<0.60 (8)
其中，βF2w：广角端状态下的第2对焦透镜组的横向倍率
上述条件式(8)规定广角端状态下的第2对焦透镜组GF2的无限远物体对焦时的横向倍率，通过满足条件式(8)，从而能够良好地抑制广角端状态下从无限远物体向近距离物体进行对焦时的以球面像差为首的各像差的变动。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，将条件式(8)的上限值例如设定为0.55、0.50、0.48、0.45、0.43、0.40、0.38、0.35。另外，优选的是，将条件式(8)的下限值例如设定为0.13、0.15、0.18、0.20、0.23、0.25。
另外，优选的是，上述变倍光学系统满足以下的条件式(9)。
(βF1w+1/βF1w)-2<0.25…(9)
上述条件式(9)规定广角端状态下的第1对焦透镜组GF1的无限远物体对焦时的横向倍率的关系，通过满足条件式(9)，从而能够抑制广角端状态下从无限远物体向近距离物体进行对焦时的以球面像差、畸变、彗差为首的各像差的变动，且能够减少移动量。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，将条件式(9)的上限值例如设定为0.24、0.22、0.21、0.20、0.19、0.18。
另外，优选的是，上述变倍光学系统满足以下的条件式(10)。
(βF2w+1/βF2w)-2<0.15…(10)
上述条件式(10)规定广角端状态下的第2对焦透镜组GF2的无限远物体对焦时的横向倍率的关系，通过满足条件式(10)，从而能够抑制广角端状态下从无限远物体向近距离物体进行对焦时的以球面像差、畸变、彗差为首的各像差的变动，且能够减少移动量。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，将条件式(10)的上限值例如设定为0.14、0.13、0.12、0.11、0.10。
另外，优选的是，上述变倍光学系统满足以下的条件式(11)。
15.00°<2ωw<45.00°…(11)
其中，2ωw：所述变倍光学系统的广角端状态下的全视场角[°]
上述条件式(11)规定变倍光学系统的广角端状态下的全视场角。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，将条件式(11)的上限值例如设定为44.00°、42.00°、40.00°、38.00°、36.00°、35.00°。另外，优选的是，将条件式(11)的下限值例如设定为18.00°、20.00°、23.00°、25.00°、28.00°、30.00°、32.00°。
另外，优选的是，上述变倍光学系统满足以下的条件式(12)。
0.05<Bfw/fw<0.35…(12)
其中，Bfw：广角端状态下的后焦距
fw：广角端状态下的所述变倍光学系统的焦距
上述条件式(12)规定广角端状态下的变倍光学系统的后焦距与广角端状态下的变倍光学系统的焦距的比，通过满足条件式(12)，能够有效地对广角端状态下的以彗差为首的各像差进行校正。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，将条件式(12)的上限值例如设定为0.34、0.32、0.30、0.29、0.28。另外，优选的是，将条件式(12)的下限值例如设定为0.06、0.08、0.10、0.12、0.14。
接着，参照图13对上述光学系统的制造方法进行概述。在该制造方法中，首先，在镜筒内从物体侧依次在光轴上排列地配置具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组以及具有多个透镜组的后组(步骤ST1)。另外此时，后组具备具有正的光焦度的第1对焦透镜组以及具有负的光焦度的第2对焦透镜组。接着，构成为，在从广角端向远焦端进行变倍时，所述第1透镜组、所述第2透镜组以及所述多个透镜组中的相邻的透镜组之间的间隔变化(步骤ST2)。而且，构成为，在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，所述第1对焦透镜组和所述第2对焦透镜组以彼此不同的移动轨迹向像侧移动(步骤ST3)。并且，构成为，满足下述的预定条件式(步骤ST4)。
1.10<f2/fF2<2.00
其中，f2：第2透镜组的焦距
fF2：第2对焦透镜组的焦距
根据以上说明的本实施方式的变倍光学系统、具备该变倍光学系统的相机(光学设备)以及通过上述制造方法制造的变倍光学系统，能够使对焦用透镜组实现小型轻量化，由此，不使镜筒变得大型化而能够实现高速的AF、AF时的安静性。而且，能够良好地抑制从广角端状态向远焦端状态进行变倍时的像差变动、以及从无限远物体向近距离物体进行对焦时的像差变动。
实施例
以下，根据附图对上述实施方式的具体实施例的变倍光学系统ZL进行说明。图1、图4、图7、图10是示出第1～第4实施例的变倍光学系统ZL{ZL(1)～ZL(4)}的结构和光焦度分配的剖视图。在各剖视图中，通过箭头示出从广角端状态(W)向远焦端状态(T)进行变倍时的各透镜组的沿着光轴的移动方向。而且，与“对焦”这样的文字一起用箭头示出对焦透镜组从无限远对焦到近距离物体时的移动方向。
在这些图(图1、图4、图7、图10)中，通过符号G与数字的组合来表示各透镜组，通过符号L与数字的组合来表示各透镜。此时，为了防止符号、数字的种类和位数变大而变得复杂化，因此对每个实施例分别独立使用符号与数字的组合来表示透镜组等。因此，即使在实施例间使用相同的符号与数字的组合，也不意味着是相同的结构。
图2和图3、图5和图6、图8和图9、图11和图12是示出第1～第4实施例的变倍光学系统ZL(1)～ZL(4)中的各种像差。在这些图中，FNO表示F值，NA表示数值孔径，Y表示像高。在球面像差图中示出与最大口径对应的F值或数值孔径的值，在像散图和畸变图中分别示出像高的最大值，在彗差图中示出各像高的值。d表示d线(λ＝587.6nm)，g表示g线(λ＝435.8nm)。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。在畸变图中示出以d线为基准的畸变，在倍率色差图中示出以g线为基准的倍率色差。
以下示出表1～表4，表1是示出第1实施例中的各参数数据的表，表2是示出第2实施例中的各参数数据的表，表3是示出第3实施例中的各参数数据的表，表4是示出第4实施例中的各参数数据的表。在各实施例中，作为像差特性的计算对象，选择d线(波长λ＝587.6nm)、g线(波长λ＝435.8nm)。
在[整体参数]的表中，F.NΟ表示F值，2ω表示视场角(单位为°(度)，ω为半视场角)。TL是将在无限远对焦时的光轴上的从透镜最前面到透镜最终面为止的距离加上BF的距离通过空气换算长来示出，BF表示无限远对焦时的光轴上的从透镜最终面到像面I为止的空气换算距离(后焦距)。另外，这些值在广角端(W)、中间焦距(M)、远焦端(T)的各变倍状态下分别示出。
在[透镜参数]的表中，面编号(用面这样的文字表示的栏的编号)表示沿着光线行进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(设曲率中心位于像侧的面为正的值)，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。曲率半径的“∞”表示平面或开口，(光圈S)表示孔径光阑。省略空气的折射率nd＝1.00000的记载。在透镜面为非球面时，在面编号上附上*标记来在曲率半径R的栏中示出近轴曲率半径。
在[非球面数据]的表中，关于[透镜参数]所示的非球面，通过下式(A)来表示其形状。X(y)表示从非球面的顶点处的切面到高度y处的非球面上的位置为止的沿着光轴方向的距离(凹陷量)，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，二次非球面系数A2为0，省略其记载。
X(y)＝(y2/R)/{1+(1-κ×y2/R2)1/2}+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10+A12×y12…(A)
在[透镜组数据]的表中，示出各透镜组各自的始面(最靠物体侧的面)和各透镜组各自的焦距。
在[可变间隔数据]的表中，在表示[透镜参数]的表中示出面间隔成为“可变”的面编号下的面间隔。此处，关于对焦到无限远和近距离时的各自，分对焦到通常距离的情况和对焦到极近距离的情况来示出广角端(W)、中间焦距(M)、远焦端(T)的各变倍状态下的面间隔。另外，在第1行示出各变倍状态下的整体焦距f(对焦到通常距离的情况)或横向倍率β(对焦到极近距离的情况)。
在[倍率]的表中，关于广角端(W)、中间焦距(M)、远焦端(T)的各变倍状态，分对焦到通常距离的情况和对焦到极近距离的情况来示出第1对焦透镜组的横向倍率βF1和第2对焦透镜组的横向倍率βF2。
在[其他参数]的表中，示出广角端状态下的变倍光学系统ZL的焦距fw、远焦端状态下的变倍光学系统ZL的焦距ft、广角端状态下的后焦距Bfw、第1对焦透镜组GF1的焦距fF1、第2对焦透镜组GF2的焦距fF2、配置于最靠像侧的最终透镜组的焦距fr、广角端状态下从无限远物体向近距离物体(最近距离的物体)进行对焦时的第1对焦透镜组的移动量MWF1和第2对焦透镜组的移动量MWF2。
将[条件式对应值]的表放在全体实施例(第1～第4实施例)的说明的最后。在该表中，对于全体实施例(第1～第4实施例)一并示出与各条件式对应的值。
以下，在所有的参数值中，对于所记载的焦距f、曲率半径R、面间隔D、其他长度等，虽然在没有特别记载的情况下一般使用“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。
到此为止的表的说明在所有的实施例中相同，以下省略重复的说明。
(第1实施例)
使用图1～图3及表1对第1实施例进行说明。图1是示出第1实施例的变倍光学系统的镜头结构的图。第1实施例的变倍光学系统ZL(1)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、孔径光阑S、具有负的光焦度的第4透镜组G4、具有正的光焦度的第5透镜组G5、具有负的光焦度的第6透镜组G6、具有正的光焦度的第7透镜组G7以及具有负的光焦度的第8透镜组G8构成。另外，具有像面I的拍摄元件4位于第8透镜组G8的像侧。
在从广角端状态(W)向远焦端状态(T)进行变倍时，第1～第3透镜组G1～G3、第5和第6透镜组G5、G6以及第8透镜组G8分别如由图1的箭头所示地在轴方向上移动，相邻的各透镜组之间的间隔变化。其中，第4和第7透镜组G4、G7在变倍中被固定而静止。另外，由第3～第8透镜组G3～G8构成的透镜组相当于后组GR。附加于各透镜组记号的符号(+)或(-)表示各透镜组的光焦度，这在以下的所有实施例中也相同。
第1透镜组G1由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11和双凸形状的正透镜L12的接合透镜以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L13构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的双凹形状的负透镜L21以及凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L22和凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L23的接合透镜构成。
第3透镜组G3由从物体侧依次排列的双凸形状的正透镜L31以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L32构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的孔径光阑S、双凹形状的负透镜L41、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L42和双凸形状的正透镜L43的接合透镜以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L44构成。孔径光阑S设置在第4透镜组G4的像侧，在进行变倍时，与第4透镜组G4一起移动。另外，优选的是，构成为使负弯月形透镜L42和正透镜L43的接合透镜以及正弯月形透镜L44与光轴垂直地移动，成为所谓的进行手抖校正的防抖透镜。
第5透镜组G5由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L51构成。第5透镜组G5构成进行对焦时移动的第1对焦透镜组GF1。
第6透镜组G6由双凸形状的正透镜L61和双凹形状的负透镜L62的接合透镜构成。第6透镜组G6构成进行对焦时移动的第2对焦透镜组GF2。
第7透镜组G7由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L71和双凸形状的正透镜L72的接合透镜以及凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L73构成。
第8透镜组G8由凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L81构成。另外，在像面I的近前配置有平行平板PP。
在本实施例中，如上所述，第5透镜组G5构成第1对焦透镜组GF1，第6透镜组G6构成第2对焦透镜组GF2。根据从针对远距离物体(无限远物体)的对焦状态向针对近距离物体的对焦状态的变化，两对焦透镜组GF1、GF2都如箭头所示向像侧移动。另外，此时的移动轨迹彼此不同。
在以下的表1，示出第1实施例的变倍光学系统的参数的值。
(表1)
[整体参数]
[透镜参数]
[透镜组数据]
/>
[可变间隔数据]
[倍率]
[其他参数]
图2的(A)、(B)及(C)分别是第1实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态、远焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。图3的(A)、(B)及(C)分别是第1实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态、远焦端状态下的极近距离对焦时的各像差图。
在图2的(A)～(C)的各像差图中，FNO表示F值，Y表示像高。在球面像差图中示出与最大口径对应的F值的值，在像散图和畸变图中分别示出像高的最大值，在横向像差图中示出各像高的值。在图3的(A)～(C)的各像差图中，NA表示数值孔径，Y表示像高。在球面像差图中示出与最大口径对应的数值孔径的值，在像散图和畸变图中示出像高的最大值，在彗差图中示出各像高的值。另外，在各像差图中，d表示d线(波长λ＝587.6nm)，g表示g线(波长λ＝435.8nm)。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。另外，在以下所示的各实施例的像差图中，也使用与本实施例相同的符号，省略重复的说明。
通过各像差图可知，第1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，而且在极近距离对焦时也具有优秀的成像性能。
(第2实施例)
使用图4～图6及表2对第2实施例进行说明。图4是示出第2实施例的变倍光学系统的镜头结构的图。第2实施例的变倍光学系统ZL(2)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、孔径光阑S、具有负的光焦度的第4透镜组G4、具有正的光焦度的第5透镜组G5、具有负的光焦度的第6透镜组G6、具有正的光焦度的第7透镜组G7以及具有负的光焦度的第8透镜组G8构成。另外，具有像面I的拍摄元件4位于第8透镜组G8的像侧。
在从广角端状态(W)向远焦端状态(T)进行变倍时，第1～第3透镜组G1～G3、第5和第6透镜组G5、G6以及第8透镜组G8分别如由图4的箭头所示地在轴方向上移动，相邻的各透镜组之间的间隔变化。其中，第4和第7透镜组G4、G7在变倍中被固定而静止。另外，由第3～第8透镜组G3～G8构成的透镜组相当于后组GR。
第1透镜组G1由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11和双凸形状的正透镜L12的接合透镜以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L13构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的双凹形状的负透镜L21以及凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L22和凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L23的接合透镜构成。
第3透镜组G3由从物体侧依次排列的双凸形状的正透镜L31以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L32和凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L33的接合透镜构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的孔径光阑S、双凹形状的负透镜L41、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L42和双凸形状的正透镜L43的接合透镜以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L44构成。孔径光阑S设置在第4透镜组G4的像侧，在进行变倍时，与第4透镜组G4一起移动。另外，优选的是，构成为使负弯月形透镜L42和正透镜L43的接合透镜以及正弯月形透镜L44与光轴垂直地移动，成为所谓的进行手抖校正的防抖透镜。
第5透镜组G5由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L51构成。第5透镜组G5构成进行对焦时移动的第1对焦透镜组GF1。
第6透镜组G6由双凸形状的正透镜L61和双凹形状的负透镜L62的接合透镜构成。第6透镜组G6构成进行对焦时移动的第2对焦透镜组GF2。
第7透镜组G7由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L71和双凸形状的正透镜L72的接合透镜以及双凹形状的负透镜L73构成。
第8透镜组G8由凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L81构成。另外，在像面I的近前配置有平行平板PP。
在本实施例中，如上所述，第5透镜组G5构成第1对焦透镜组GF1，第6透镜组G6构成第2对焦透镜组GF2。根据从针对远距离物体(无限远物体)的对焦状态向针对近距离物体的对焦状态的变化，两对焦透镜组GF1、GF2都如箭头所示向像侧移动。另外，此时的移动轨迹彼此不同。
在以下的表2，示出第2实施例的变倍光学系统的参数的值。
(表2)
[整体参数]
[透镜参数]
/>
[透镜组数据]
[可变间隔数据]
[倍率]
[其他参数]
图5的(A)、(B)及(C)分别是第2实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态、远焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。图6的(A)、(B)及(C)分别是第2实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态、远焦端状态下的极近距离对焦时的各像差图。
通过各像差图可知，第2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，而且在极近距离对焦时也具有优秀的成像性能。
(第3实施例)
使用图7～图9及表3对第3实施例进行说明。图7是示出第3实施例的变倍光学系统的镜头结构的图。第3实施例的变倍光学系统ZL(3)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、孔径光阑S、具有正的光焦度的第4透镜组G4、具有负的光焦度的第5透镜组G5、具有正的光焦度的第6透镜组G6以及具有负的光焦度的第7透镜组G7构成。另外，具有像面I的拍摄元件4位于第7透镜组G7的像侧。
在从广角端状态(W)向远焦端状态(T)进行变倍时，第1～第3透镜组G1～G3、第5透镜组G5以及第7透镜组G7分别如由图7的箭头所示地在轴方向上移动，相邻的各透镜组之间的间隔变化。其中，第4和第6透镜组G4、G6在变倍中被固定而静止。另外，由第3～第7透镜组G3～G7构成的透镜组相当于后组GR。
第1透镜组G1由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11和双凸形状的正透镜L12的接合透镜以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L13构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的双凹形状的负透镜L21以及双凹形状的负透镜L22和凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L23的接合透镜构成。
第3透镜组G3由从物体侧依次排列的双凸形状的正透镜L31以及凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L32和凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L33的接合透镜构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的孔径光阑S、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L41、双凸形状的正透镜L42和凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L43的接合透镜、凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L44以及双凸形状的正透镜L45构成。孔径光阑S设置在第4透镜组G4的像侧，在进行变倍时，与第4透镜组G4一起移动。最靠像侧的正透镜L45构成进行对焦时移动的第1对焦透镜组GF1。另外，在后述的[透镜参数]的表中，虽然面编号23的面间隔成为可变，但是表示在进行变倍时该间隔不变化，而是在第2对焦透镜组GF2为了进行对焦而移动时该间隔变化。另外，优选的是，构成为使正透镜L42和负弯月形透镜L43的接合透镜以及正弯月形透镜L44与光轴垂直地移动，成为所谓的进行手抖校正的防抖透镜。
第5透镜组G5由双凸形状的正透镜L51和双凹形状的负透镜L52的接合透镜构成。第5透镜组G5构成进行对焦时移动的第2对焦透镜组GF2。
第6透镜组G6由双凸形状的正透镜L61和凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L62的接合透镜构成。
第7透镜组G7由凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L71构成。另外，在像面I的近前配置有平行平板PP。
在本实施例中，如上所述，第4透镜组G4中的最靠像侧的正透镜L45构成第1对焦透镜组GF1，第5透镜组G5构成第2对焦透镜组GF2。根据从针对远距离物体(无限远物体)的对焦状态向针对近距离物体的对焦状态的变化，两对焦透镜组GF1、GF2都如箭头所示向像侧移动。另外，此时的移动轨迹彼此不同。
在以下的表3，示出第3实施例的变倍光学系统的参数的值。
(表3)
[整体参数]
[透镜参数]
/>
[非球面数据]
[透镜组数据]
[可变间隔数据]
/>
[倍率]
[其他参数]
图8的(A)、(B)及(C)分别是第3实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态、远焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。图9的(A)、(B)及(C)分别是第3实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态、远焦端状态下的极近距离对焦时的各像差图。
通过各像差图可知，第3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，而且在极近距离对焦时也具有优秀的成像性能。
(第4实施例)
使用图10～图12及表4对第4实施例进行说明。图10是示出第4实施例的变倍光学系统的镜头结构的图。第4实施例的变倍光学系统ZL(4)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、孔径光阑S、具有负的光焦度的第4透镜组G4、具有正的光焦度的第5透镜组G5、具有负的光焦度的第6透镜组G6以及具有负的光焦度的第7透镜组G7构成。另外，具有像面I的拍摄元件4位于第7透镜组G7的像侧。
在从广角端状态(W)向远焦端状态(T)进行变倍时，第1～第3透镜组G1～G3、第5透镜组G5以及第7透镜组G7分别如由图10的箭头所示地在轴方向上移动，相邻的各透镜组之间的间隔变化。其中，第4和第6透镜组G4、G6在变倍中被固定而静止。另外，由第3～第7透镜组G3～G7构成的透镜组相当于后组GR。
第1透镜组G1由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11和双凸形状的正透镜L12的接合透镜以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L13构成。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的双凹形状的负透镜L21以及凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L22和凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L23的接合透镜构成。
第3透镜组G3由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L31以及凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L32和凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L33的接合透镜构成。
第4透镜组G4由从物体侧依次排列的孔径光阑S、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L41、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L42和双凸形状的正透镜L43的接合透镜以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L44构成。孔径光阑S设置在第4透镜组G4的像侧，在进行变倍时，与第4透镜组G4一起移动。另外，优选的是，构成为使负弯月形透镜L42和正透镜L43的接合透镜以及正弯月形透镜L44与光轴垂直地移动，成为所谓的进行手抖校正的防抖透镜。
第5透镜组G5由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L51构成。第5透镜组G5构成进行对焦时移动的第1对焦透镜组GF1。
第6透镜组G6由从物体侧依次排列的双凸形状的正透镜L61和双凹形状的负透镜L62的接合透镜、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L63、双凸形状的正透镜L64以及双凹形状的负透镜L65构成。双凸形状的正透镜L61和双凹形状的负透镜L62的接合透镜，构成进行对焦时移动的第2对焦透镜组GF2。另外，在后述的[透镜参数]的表中，虽然面编号28的面间隔成为可变，但是表示在进行变倍时该间隔不变化，而是在第2对焦透镜组GF2为了进行对焦而移动时该间隔变化。
第7透镜组G7由凹面朝向物体侧的负弯月形透镜L71构成。另外，在像面I的近前配置有平行平板PP。
在本实施例中，如上所述，第5透镜组G5构成第1对焦透镜组GF1，第6透镜组G6的位于物体侧的双凸形状的正透镜L61和双凹形状的负透镜L62的接合透镜构成第2对焦透镜组GF2。根据从针对远距离物体(无限远物体)的对焦状态向针对近距离物体的对焦状态的变化，两对焦透镜组GF1、GF2都如箭头所示向像侧移动。另外，此时的移动轨迹彼此不同。
在以下的表4，示出第4实施例的变倍光学系统的参数的值。
(表4)
[整体参数]
[透镜参数]
/>
[透镜组数据]
/>
[可变间隔数据]
[倍率]
[其他参数]
图11的(A)、(B)及(C)分别是第4实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态、远焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。图12的(A)、(B)及(C)分别是第4实施例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态、远焦端状态下的极近距离对焦时的各像差图。
通过各像差图可知，第4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，而且在极近距离对焦时也具有优秀的成像性能。
最后，以下示出[条件式对应值]的表。在该表中，关于全体实施例(第1～第5实施例)一并示出与各条件式(1)～(11)对应的值。
条件式(1)1.10<f2/fF2<2.00
条件式(2)0.30<f1/fF1<2.50
条件式(3)0.60<fr/fF2<3.00
条件式(4)1.30<fF1/(-fF2)<10.00
条件式(5)0.01<MWF1/MWF2<1.00
条件式(6)60.00<νp
条件式(7)0.10<βF1w<0.80
条件式(8)0.10<1/βF2w<0.60
条件式(9)(βF1w+1/βF1w)-2<0.25
条件式(10)(βF2w+1/βF2w)-2<0.15
条件式(11)15.00°<2ωw<45.00°
条件式(12)0.05<Bfw/fw<0.35
[条件式对应值]
上述的第1～第4实施例示出本实施方式的一具体例，本实施方式并不限定于此。
另外，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。
虽然作为变倍光学系统的数值实施例示出7组结构和8组结构，但是本申请并不限定于此，也能够构成其他组结构(例如，9组等)的变倍光学系统。具体地讲，也可以是在变倍光学系统的最靠物体侧或最靠像面侧增加透镜或透镜组的结构。另外，透镜组表示被在进行变倍时变化的空气间隔分离的、具有至少一个透镜的部分。
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，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，非球面也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。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。
关于孔径光阑，也可以不设置作为孔径光阑的部件，而通过透镜的框来代替其作用。
在各透镜面上，为了减轻眩光和重影，实现对比度高的光学性能，也可以施加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，实现高对比度的高光学性能。
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
G5 第5透镜组 G6 第6透镜组
G7 第7透镜组 G8 第8透镜组
GR 后组 S 孔径光阑
GF1 第1对焦透镜组 GF2 第2对焦透镜组
I 像面 4 拍摄元件

Claims (15)

1.一种变倍光学系统，其特征在于，
由从物体侧依次在光轴上排列配置的具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组以及具有多个透镜组的后组构成，
所述后组具备具有正的光焦度的第1对焦透镜组以及具有负的光焦度的第2对焦透镜组，
在从广角端向远焦端进行变倍时，所述第1透镜组、所述第2透镜组以及所述多个透镜组中的相邻的透镜组之间的间隔变化，
在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，所述第1对焦透镜组和所述第2对焦透镜组以彼此不同的移动轨迹向像侧移动，
所述第1对焦透镜组由一个正透镜构成，
且所述变倍光学系统满足以下的条件式：
1.10<f2/fF2<2.00
其中，f2：所述第2透镜组的焦距，
fF2：所述第2对焦透镜组的焦距。
2.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，
所述变倍光学系统满足以下的条件式：
0.30<f1/fF1<2.50
其中，f1：所述第1透镜组的焦距，
fF1：所述第1对焦透镜组的焦距。
3.根据权利要求1或2所述的变倍光学系统，其中，
所述变倍光学系统满足以下的条件式：
0.60<fr/fF2<3.00
其中，fr：配置于最靠像侧的最终透镜组的焦距。
4.根据权利要求1或2所述的变倍光学系统，其中，
所述变倍光学系统满足以下的条件式：
1.30<fF1/(-fF2)<10.00
其中，fF1：所述第1对焦透镜组的焦距。
5.根据权利要求1或2所述的变倍光学系统，其中，
所述变倍光学系统满足以下的条件式：
0.01<MWF1/MWF2<1.00
其中，MWF1：广角端状态下所述第1对焦透镜组从无限远物体向近距离物体进行对焦时的移动量，
MWF2：广角端状态下所述第2对焦透镜组从无限远物体向近距离物体进行对焦时的移动量，
其中，设向像侧的移动为正。
6.根据权利要求1或2所述的变倍光学系统，其中，
所述第2对焦透镜组由一个正透镜和一个负透镜构成。
7.根据权利要求1或2所述的变倍光学系统，其中，
所述第1透镜组具有至少一个正透镜，
且所述变倍光学系统满足以下的条件式：
60.00<νp
其中，νp：所述正透镜的阿贝数。
8.根据权利要求1或2所述的变倍光学系统，其中，
所述后组在所述第1对焦透镜组的物体侧具有能够在与光轴垂直的方向上移动的透镜组。
9.根据权利要求1或2所述的变倍光学系统，其中，
所述变倍光学系统满足以下的条件式：
0.10<βF1w<0.80
其中，βF1w：广角端状态下的所述第1对焦透镜组的横向倍率。
10.根据权利要求1或2所述的变倍光学系统，其中，
所述变倍光学系统满足以下的条件式：
0.10<1/βF2w<0.60
其中，βF2w：广角端状态下的所述第2对焦透镜组的横向倍率。
11.根据权利要求1或2所述的变倍光学系统，其中，
所述变倍光学系统满足以下的条件式：
(βF1w+1/βF1w)-2<0.25
其中，βF1w：广角端状态下的所述第1对焦透镜组的横向倍率。
12.根据权利要求1或2所述的变倍光学系统，其中，
所述变倍光学系统满足以下的条件式：
(βF2w+1/βF2w)-2<0.15
其中，βF2w：广角端状态下的所述第2对焦透镜组的横向倍率。
13.根据权利要求1或2所述的变倍光学系统，其中，
所述变倍光学系统满足以下的条件式：
15.00°<2ωw<45.00°
其中，2ωw：所述变倍光学系统的广角端状态下的全视场角[°]。
14.根据权利要求1或2所述的变倍光学系统，其中，
所述变倍光学系统满足以下的条件式：
0.05<Bfw/fw<0.35
其中，Bfw：广角端状态下的后焦距
fw：广角端状态下的所述变倍光学系统的焦距。
15.一种光学设备，搭载权利要求1～14中任一项所述的变倍光学系统而构成。
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