專利名稱：變焦光學系統(tǒng)、配備其的光學設備和用于制造其的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種變焦光學系統(tǒng)、配備了變焦光學系統(tǒng)的光學設備和用于制造變焦 光學系統(tǒng)的方法。
背景技術：
迄今已經(jīng)提出了適用于膠片照相機、電子靜態(tài)照相機、攝像機等的變焦光學系統(tǒng) (參見例如日本公開專利公布No. 2003-140048)。然而，具有減振(照相機搖動)功能的變焦透鏡有具有構成光學系統(tǒng)的較大數(shù)量 的透鏡和使得其在透鏡鏡筒的總長度和外徑上的緊湊性變差的趨勢。而且，如果計劃在具 有減振功能的同時提高變焦比，則光學性能的顯著變差增加，導致不滿意的光學性能。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)如上所述的問題設計的本發(fā)明的目的是提供一種變焦光學系統(tǒng)，其包括可以 校正照相機搖動的能夠實現(xiàn)圖像移位的光學系統(tǒng)，并且顯示具有小的F數(shù)(明亮的透鏡) 的高性能，以及顯示高變焦比。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種變焦光學系統(tǒng)，以從物體 側起的順序包括第一透鏡組，其具有正折射光焦度；第二透鏡組，其具有負折射光焦度； 第三透鏡組，其具有正折射光焦度；以及，第四透鏡組，其具有正折射光焦度；在所述第三 透鏡組內(nèi)的透鏡的至少一部分構成可移動透鏡組，所述可移動透鏡組在具有與光軸垂直的 分量的方向上移動，當從廣角端狀態(tài)向遠攝端狀態(tài)變焦時，在所述第一透鏡組和所述第二 透鏡組之間的距離、在所述第二透鏡組和所述第三透鏡組之間的距離、以及在所述第三透 鏡組和所述第四透鏡組之間的距離是可變的，并且滿足下面的條件表達式(1)和O)
0.47 <φ3/ 3 < 1.00(1)4. 50 < fl/(-f2) < 8. 50(2)其中，φ3表示透鏡表面的光束有效直徑，所述透鏡表面是所述第三透鏡組的最接 近物體側的透鏡表面，fl表示所述第一透鏡組的焦距，f2表示所述第二透鏡組的焦距，并 且f3表示所述第三透鏡組的焦距。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種包括根據(jù)第一方面的所述變焦光學系統(tǒng)的光 學設備。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種變焦光學系統(tǒng)，以從物體側起的順序包括第 一透鏡組，其具有正折射光焦度；第二透鏡組，其具有負折射光焦度；第三透鏡組，其具有 正折射光焦度；以及，第四透鏡組，其具有正折射光焦度；在所述第三透鏡組內(nèi)的至少一部分透鏡構成可移動透鏡組，所述可移動透鏡組在具有與光軸垂直的分量的方向上移動，當 從廣角端狀態(tài)向遠攝端狀態(tài)變焦時，在所述第一透鏡組和所述第二透鏡組之間的距離、在 所述第二透鏡組和所述第三透鏡組之間的距離、以及在所述第三透鏡組和所述第四透鏡組 之間的距離是可變的，并且滿足下面的條件表達式(3)和O)
0.50 < tp3/Bfw < 0.85(3)4. 50 < fl/(-f2) < 8. 50(2)其中，φ3表示透鏡表面的光束有效直徑，所述透鏡表面是所述第三透鏡組的最接 近物體側的透鏡表面，fl表示所述第一透鏡組的焦距，f2表示所述第二透鏡組的焦距，并 且BfV表示在廣角端狀態(tài)中的變焦光學系統(tǒng)的后焦距。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種用于制造變焦光學系統(tǒng)的方法，以從物體側 起的順序包括第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組和第四透鏡組；所述方法包括步驟向 所述第三透鏡組內(nèi)布置構成可移動透鏡組的至少一部分透鏡，所述可移動透鏡組在具有與 光軸垂直的分量的方向上移動；在從廣角端狀態(tài)向遠攝端狀態(tài)變焦時，改變在所述第一透 鏡組和所述第二透鏡組之間的距離、在所述第二透鏡組和所述第三透鏡組之間的距離、以 及在所述第三透鏡組和所述第四透鏡組之間的距離；滿足下面的條件表達式(1)和(2)地 布置具有正折射光焦度的所述第一透鏡組、具有負折射光焦度的所述第二透鏡組、具有正 折射光焦度的所述第三透鏡組以及具有正折射光焦度的所述第四透鏡組，
0.47 < φ3/β < 1.00(1)4. 50 < fl/(-f2) < 8. 50(2)其中，φ3表示透鏡表面的光束有效直徑，所述透鏡表面是所述第三透鏡組的最接 近物體側的透鏡表面，fl表示所述第一透鏡組的焦距，f2表示所述第二透鏡組的焦距，并 且f3表示所述第三透鏡組的焦距。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種用于制造變焦光學系統(tǒng)的方法，所述變焦光 學系統(tǒng)以從物體側起的順序包括第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組和第四透鏡組；所述 方法包括步驟向所述第三透鏡組內(nèi)布置構成可移動透鏡組的至少一部分透鏡，所述可移 動透鏡組在具有與光軸垂直的分量的方向上移動；在從廣角端狀態(tài)向遠攝端狀態(tài)變焦時， 改變在所述第一透鏡組和所述第二透鏡組之間的距離、在所述第二透鏡組和所述第三透鏡 組之間的距離、以及在所述第三透鏡組和所述第四透鏡組之間的距離；滿足下面的條件表 達式C3)和( 地布置具有正折射光焦度的所述第一透鏡組、具有負折射光焦度的所述第 二透鏡組、具有正折射光焦度的所述第三透鏡組以及具有正折射光焦度的所述第四透鏡 組，
0.50 < (p3/Bfw < 0.85(3)4. 50 < fl/(-f2) < 8. 50(2)其中，φ3表示透鏡表面的光束有效直徑，所述透鏡表面是所述第三透鏡組的最接 近物體側的透鏡表面，fl表示所述第一透鏡組的焦距，f2表示所述第二透鏡組的焦距，并 且BfV表示在廣角端狀態(tài)中的變焦光學系統(tǒng)的后焦距。
在以如上所述的方式構造根據(jù)本發(fā)明的變焦光學系統(tǒng)、包括變焦光學系統(tǒng)的光學 設備和用于制造變焦光學系統(tǒng)的方法的情況下，可行的是，通過實現(xiàn)圖像移位的光學系統(tǒng) 來校正照相機搖動，并且顯示具有小F數(shù)的高光學性能以及顯示高變焦比。


圖1是示出根據(jù)實例1的變焦光學系統(tǒng)的構造的截面圖。圖2A和2B是在實例1中在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的各種像差的圖；圖2A是在廣 角端狀態(tài)中的各種像差的圖；并且，圖2B是當在廣角端狀態(tài)中在無限遠距離拍攝狀態(tài)中校 正0.52°的旋轉振動時的彗差的圖。圖3是根據(jù)實例1的在中間焦距狀態(tài)中在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的像差的圖。圖4A和4B是根據(jù)實例1的在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的各種像差的圖；圖4A是在 遠攝端狀態(tài)中的各種像差的圖；并且，圖4B是當在遠攝端狀態(tài)中在無限遠距離拍攝狀態(tài)中 校正0.20°的旋轉振動時的彗差的圖。圖5是示出根據(jù)實例2的變焦光學系統(tǒng)的構造的截面圖。圖6A和6B是根據(jù)實例2的在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的各種像差的圖；圖6A是在 廣角端狀態(tài)中的各種像差的圖；并且，圖6B是當在廣角端狀態(tài)中在無限遠距離拍攝狀態(tài)中 校正0.64°的旋轉振動時的彗差的圖。圖7是根據(jù)實例2的在中間焦距狀態(tài)中在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的像差的圖。圖8A和8B是根據(jù)實例2的在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的各種像差的圖；圖8A是在 遠攝端狀態(tài)中的各種像差的圖；并且，圖8B是當在遠攝端狀態(tài)中在無限遠距離拍攝狀態(tài)中 校正0.34°的旋轉振動時的彗差的圖。圖9是示出根據(jù)實例3的變焦光學系統(tǒng)的構造的截面圖。圖IOA和IOB是根據(jù)實例3的在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的各種像差的圖；圖IOA 是在廣角端狀態(tài)中的各種像差的圖；并且，圖IOB是當在廣角端狀態(tài)中在無限遠距離拍攝 狀態(tài)中校正0.66°的旋轉振動時的彗差的圖。圖11是根據(jù)實例3的在中間焦距狀態(tài)中在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的像差的圖。圖12A和12B是根據(jù)實例3的在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的各種像差的圖；圖12A 是在遠攝端狀態(tài)中的各種像差的圖；并且，圖12B是當在遠攝端狀態(tài)中在無限遠距離拍攝 狀態(tài)中校正0.19°的旋轉振動時的彗差的圖。圖13是示出根據(jù)實例4的變焦光學系統(tǒng)的構造的截面圖。圖14A和14B是根據(jù)實例4的在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的各種像差的圖；圖14A 是在廣角端狀態(tài)中的各種像差的圖；并且，圖14B是當在廣角端狀態(tài)中在無限遠距離拍攝 狀態(tài)中校正0.68°的旋轉振動時的彗差的圖。圖15是根據(jù)實例4的在中間焦距狀態(tài)中在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的像差的圖。圖16A和16B是根據(jù)實例4的在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的各種像差的圖；圖16A 是在遠攝端狀態(tài)中的各種像差的圖；并且，圖16B是當在遠攝端狀態(tài)中在無限遠距離拍攝 狀態(tài)中校正0. 21°的旋轉振動時的彗差的圖。圖17是示出安裝了根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)的數(shù)字單鏡頭反射式照相機的 截面圖。
圖18是用于制造根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)的方法的說明性流程圖。
具體實施例方式以下將參考附圖來描述本申請的示例性實施例。開始，通過如圖1中所示包括下 面的部分而構成根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL，S卩，以從物體側起的順序包括具有正 折射光焦度的第一透鏡組G1、具有負折射光焦度的第二透鏡組G2、具有正折射光焦度的第 三透鏡組G3以及具有正折射光焦度的第四透鏡組G4。然后，在第三透鏡組G3內(nèi)的至少一 部分透鏡構成可移動透鏡組Gvr，可移動透鏡組Gvr移位使得具有在垂直于光軸的方向上 的分量。這種構造使得能夠在保證給定的變焦比的同時獲取顯示優(yōu)選的性能的光學系統(tǒng)。 以下描述用于構造根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL的條件表達式。開始，當φ3被定義為透鏡表面的光束有效直徑，所述透鏡表面是所述第三透鏡組 的最接近物體側的透鏡表面，并且f3被定義為第三透鏡組G3的焦距時，期望根據(jù)本實施例 的變焦光學系統(tǒng)ZL滿足下面的條件表達式(1)
0.47 < φ3/β < 1.00(1)條件表達式(1)指定第三透鏡組G3的折射光焦度相對于第三透鏡組G3的最接近 物體側的透鏡表面的光束有效直徑。在本實施例中的變焦光學系統(tǒng)ZL可以實現(xiàn)優(yōu)選的光 學性能，并且可以通過滿足透鏡表達是(1)來保證預定變焦比。當值φ3/ 3等于或超過條件 表達式(1)的上限值時，第三透鏡組G3的折射光焦度增大，并且難以校正在遠攝端狀態(tài)中 的彗差，這是不期望的方面。應當注意在條件表達式(1)中的上限值優(yōu)選地被設置為0.80 以保證本實施例的效果，這使得能夠適當?shù)卦O置第三透鏡組G3的折射光焦度，并且特別是 當變焦時進一步減小彗差。當φ3/ 3等于或小于在條件表達式(1)中的下限值時，第三透鏡 組G3的折射光焦度降低，因此增大第一透鏡組Gl和第四透鏡組G4的折射光焦度以保持變 焦比的必要性增加，因此，難以校正在遠攝端狀態(tài)中的像場彎曲，這也是不期望的方面。注 意，在條件表達式(1)中的下限值優(yōu)選地被設置為0.51，以便保證本實施例的效果，這使得 能夠適當?shù)卦O置第三透鏡組G3的折射光焦度，并且特別是當改變倍率時進一步減小像場 彎曲。而且，當f 1被定義為第一透鏡組Gl的焦距，并且f2被定義為第二透鏡組G2的焦 距時，期望根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL滿足下面的條件表達式(2)。4. 50 < fl/(-f2) < 8. 50(2)條件表達式(2)指定第一透鏡組Gl的折射光焦度相對于第二透鏡組G2的折射光 焦度。在本實施例中的變焦光學系統(tǒng)ZL可以實現(xiàn)優(yōu)選的光學性能，并且可以通過滿足條件 表達式( 來保證預定變焦比。當值Π/(_ )等于或超過條件表達式O)的上限值時，第 二透鏡組G2的折射光焦度增加，并且難以校正在廣角端狀態(tài)中的像場彎曲和在遠攝端狀 態(tài)中的球面像差，這也是不期望的方面。應當注意，在條件表達式( 中的上限值優(yōu)選地被 設置為7. 0以保證本實施例的效果，這使得能夠適當?shù)卦O置第二透鏡組G2的折射光焦度， 并且進一步減小廣角端狀態(tài)中的像場彎曲。當在條件表達式O)中的下限值之下時，第一 透鏡組Gl的折射光焦度降低，并且難以校正在遠攝端狀態(tài)中的像場彎曲，這也是不期望的 方面。注意在條件表達式O)中的下限值優(yōu)選地被設置為5.0，以便保證本實施例的效果，這使得能夠適當?shù)卦O置第一透鏡組Gl的折射光焦度，并且更優(yōu)選地減小在遠攝端狀態(tài)中 的像場彎曲。而且，當Bfw被定義為在廣角端狀態(tài)中的后焦距時，期望根據(jù)本實施例的變焦光 學系統(tǒng)ZL滿足下面的條件表達式(3)
0.50 < q)3/Bfw < 0.85(3)條件表達式( 指定在廣角端狀態(tài)中的后焦距相對于第三透鏡組G3的光束有效 直徑。在本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL可以實現(xiàn)優(yōu)選的光學性能，并且可以通過滿足條件表 達式C3)來保證預定變焦比。當值cp3/Bfw等于或超過條件表達式C3)的上限值時，結果，第 二透鏡組G2的折射光焦度增加，并且在廣角端狀態(tài)中出現(xiàn)像場彎曲和畸變，這也是不期望 的方面。應當注意，在條件表達式(3)中的上限值優(yōu)選地被設置為0. 75以保證本實施例的 效果，這使得能夠適當?shù)卦O置每一個透鏡組的折射光焦度，并且進一步減小在廣角端狀態(tài) 中的像場彎曲。另一方面，當值φ3/Β \ν等于或小于條件表達式(3)的下限值時，第四透鏡 組G4的折射光焦度結果降低，并且難以校正在遠攝端狀態(tài)中的像場彎曲，這也是不期望的 方面。注意在條件表達式(3)中的下限值優(yōu)選地被設置為0. 55以便保證本實施例的效果， 這使得能夠正確地設置每一個透鏡組的折射光焦度，并且進一步減小在遠攝端狀態(tài)中的像 場彎曲。應當注意，根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL可以以下述方式來獲取良好的光學 性能其被構造使得滿足條件表達式C3)和O)，而不是如上所述的表達式(1)和O)。而且，期望根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL在第三透鏡組G3內(nèi)包括膠合透鏡。這 種構造使得能夠同時校正在遠攝端狀態(tài)中的色差和彗差。而且，期望根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL在第二透鏡組G2內(nèi)包括非球面透鏡。 這種構造使得能夠同時校正在廣角端狀態(tài)中的像場彎曲和畸變。而且，當fvr被定義為可移動透鏡組Gvr的焦距，并且ft被定義為在遠攝端狀態(tài) 中的變焦光學系統(tǒng)的焦距時，期望根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL滿足下面的條件表達 式⑷。0. 20 < I fvr | /ft < 0. 70(4)條件表達式(4)指定在與光軸垂直的方向上移位的可移動透鏡組Gvr的折射光 焦度相對于在遠攝端狀態(tài)中的整個系統(tǒng)的折射光焦度。在本實施例中的變焦光學系統(tǒng)ZL 可以實現(xiàn)優(yōu)選的光學性能，并且可以通過滿足條件表達式(4)來保證預定變焦比。當值
fvr I/ft等于或超過條件表達式的上限值時，可移動透鏡組Gvr的折射光焦度降低， 第四透鏡組G4的折射光焦度需要加強以移位成像位置，因此難以校正在遠攝端狀態(tài)中的 像場彎曲，這也是不期望的方面。應當注意，在條件表達式(4)中的上限值優(yōu)選地被設置為 0. 60以保證本實施例的效果，這使得能夠適當?shù)卦O置可移動透鏡組Gvr的折射光焦度，并 且優(yōu)選地校正在遠攝端狀態(tài)中的像場彎曲。另一方面，當值I fvr I/ft等于或小于在條件表 達式(4)中的下限值時，可移動透鏡組Gvr的折射光焦度增加，并且難以校正在遠攝端狀態(tài) 中的球面像差，這也是不期望的方面。注意，在條件表達式(4)中的下限值優(yōu)選地被設置為 0. 25以便保證本實施例的效果，這使得能夠適當?shù)卦O置可移動透鏡組Gvr的折射光焦度， 并且優(yōu)選地校正在遠攝端狀態(tài)中的球面像差。
而且，在根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL中，期望可移動透鏡組Gvr包括膠合透 鏡。這種構造使得能夠當在垂直于光軸的方向上移動時同時校正偏心彗差和色差。而且，在根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL中，期望可移動透鏡組Gvr被布置得最 接近第三透鏡組G3的圖像側。而且，在該情況下，期望第三透鏡組G3在可移動透鏡組Gvr 的圖像側包括至少一個透鏡。也期望可移動透鏡組Gvr具有負折射光焦度。這種構造使得 能夠降低變焦光學系統(tǒng)ZL的大小，并且良好地校正在減振時的彗差。 而且，當f3被定義為第三透鏡組G3的焦距，并且f4被定義為第四透鏡組G4的焦 距時，期望根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL滿足下面的條件表達式(5)1. 00 < f4/f3 < 4. 00(5)條件表達式( 指定了第四透鏡組G4的折射光焦度相對于第三透鏡組G3的折射 光焦度。在本實施例中的變焦光學系統(tǒng)ZL可以實現(xiàn)優(yōu)選的光學性能，并且可以通過滿足條 件表達式( 來保證預定的變焦比。當值f4/f3等于或超過條件表達式(5)的上限值時， 第三透鏡組G3的折射光焦度增加，并且難以校正在遠攝端狀態(tài)中的彗差，這也是不期望的 方面。應當注意，在條件表達式(5)中的上限值優(yōu)選地被設置為2. 70以保證本實施例的效 果，這使得能夠適當?shù)卦O置第三透鏡組G3的折射光焦度，并且良好地校正在遠攝端狀態(tài)中 的彗差。另一方面，當值f4/f3等于或小于條件表達式(5)的下限值時，第四透鏡組G4的 折射光焦度增加，并且難以校正在遠攝端狀態(tài)中的像場彎曲，這也是不期望的方面。注意， 在條件表達式( 中的下限值優(yōu)選地被設置為1. 10以便保證本實施例的效果，由此使得能 夠適當?shù)卦O置第四透鏡組G4的折射光焦度，并且良好地校正在遠攝端狀態(tài)中的像場彎曲。而且，期望變焦光學系統(tǒng)在第四透鏡組G4內(nèi)包括非球面透鏡。使用這種構造，可 以良好地校正像場彎曲。而且，期望變焦光學系統(tǒng)在第四透鏡組G4內(nèi)包括以從物體側起的順序通過正透 鏡與負透鏡膠合而構成的膠合透鏡。使用這種構造，可行的是，同時校正在遠攝端狀態(tài)中的 色差和球面像差以及在廣角端狀態(tài)中的像場彎曲。圖17通過包括如上所述的變焦光學系統(tǒng)ZL的光學設備的方式示出單鏡頭反射式 數(shù)字照相機1(以下簡稱為照相機)的示意截面圖。在照相機1中，在變焦光學系統(tǒng)2(變 焦光學系統(tǒng)ZL)會聚來自未示出的物體(要成像的物體)的光，并且經(jīng)由快速復原鏡3來 在聚焦屏幕4上形成物體的圖像。然后，在聚焦屏幕4上形成其圖像的光束在五邊形屋脊 棱鏡5內(nèi)被多次反射，并且被引導到目鏡6。拍攝者由此能夠經(jīng)由目鏡6來觀察作為正像的 物體(要成像的物體)。而且，當拍攝者按下未示出的釋放按鈕時，快速復原鏡3退回光路的外部，并且， 由變焦光學系統(tǒng)2會聚的、來自未示出的物體(要成像的物體)的光束在成像裝置7上形 成物體圖像。來自物體(要成像的物體)的光被成像裝置7捕獲，并且在未示出的存儲器 中被存儲作為物體(要成像的物體)的圖像。因此，拍攝者通過使用本照相機1可以拍攝 物體(要成像的物體)。注意，在圖17中所示的照相機1可以被構造為以可附接/可拆卸 的方式來保持變焦光學系統(tǒng)ZL，并且也可以與變焦光學系統(tǒng)ZL集成地被構造。而且，照相 機1可以被構造為所謂的單鏡頭反射式照相機，并且也可以被構造為不包括快速復原鏡的 緊湊照相機。應當注意，可以在不影響光學性能的范圍內(nèi)適當?shù)夭捎孟旅娴膬?nèi)容。
開始，在以下例示的實例以及在如上所述的討論中，雖然已經(jīng)或將要示出4組構 造，但是如上所述的結構條件也可以被應用到其他組構造，諸如5組構造和6組構造。而 且，其他可用構造是在最接近物體的側上增加透鏡或透鏡組的構造和在最接近圖像的側上 增加透鏡或透鏡組的構造。而且，透鏡組表示具有至少一個透鏡的部分，所述至少一個透鏡 被在變焦時改變的空氣距離分隔。而且，可以采用下面這樣的聚焦透鏡組沿著光軸移動單個或多個透鏡組或部分 透鏡組，由此進行從無限遠距離物體點聚焦在近距離物體點上。在該情況下，聚焦透鏡組可 以被應用到自動聚焦，并且適合于驅動用于自動聚焦的馬達(諸如超聲波馬達)。特別地， 期望第二透鏡組G2的至少一部分用作聚焦透鏡組。也可以以下面的方式來構造校正由手振動(照相機搖動)引起的圖像模糊的減振 透鏡組，即，移動透鏡組或透鏡組的一部分，以便包括在垂直于光軸的方向上的分量，或在 包含光軸的平面內(nèi)方向上旋轉地移動(搖擺)透鏡組或透鏡組的一部分。具體地說，如上 所述，優(yōu)選的是，在第三透鏡組G3內(nèi)的至少一部分(可移動透鏡組Gvr)被構造為減振透鏡組。而且，任何透鏡表面可以形成為球面、平面或非球面。當透鏡表面是球面或平面 時，處理和裝配變得容易，因此可以防止由在處理和裝配時的誤差引起的光學性能的變差。 即使透鏡表面被移位，在光學性能上的變差也小，因此這是期望的。當透鏡表面是非球面 時，可以通過細磨處理、玻璃模造處理或復合型處理來制造非球面，所述玻璃模造處理即通 過模具將玻璃材料形成為非球面形狀，所述復合型處理即將樹脂材料在玻璃表面上形成為 非球面形狀。任何透鏡表面可以是衍射光學表面。任何透鏡可以是梯度折射率透鏡(GRIN 透鏡)或塑料透鏡。優(yōu)選的是，孔徑光闌S被布置在第三透鏡組G3附近或第三透鏡組G3內(nèi)，然而，可 用的構造是透鏡框替代孔徑光闌的角色，而不提供作為孔徑光闌的構件。而且，每一個透鏡表面可以被涂敷在寬波長范圍上具有高透射率的防反射膜，以 便通過減少閃耀或幻象來獲得高對比度和高光學性能。根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL具有在3至10的數(shù)量級上的變焦比。在根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL中，優(yōu)選的是，第一透鏡組Gl具有兩個正透鏡 元件。而且，第一透鏡組Gl由如此的透鏡元件構成，即，所述透鏡元件以從物體側起的順序 以正/正順序被布置，并且在元件之間布置了空氣距離。而且，在根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL中，優(yōu)選的是，第二透鏡組G2包括一個 正透鏡元件和三個負透鏡元件。而且，優(yōu)選的是，第二透鏡組G2以從物體側起的順序由 負-負-正-負構成，并且在相鄰的透鏡元件之間有空氣距離。而且，在根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL中，優(yōu)選的是，第三透鏡組G3包括兩個 正透鏡元件和一個負透鏡元件。替代地，優(yōu)選的是，第三透鏡組G3由三個正透鏡元件和兩 個負透鏡元件構成。而且，優(yōu)選的是，第三透鏡組G3以從物體側起的順序包括以正/正/ 負順序或以正/正/正/負/負順序布置的透鏡元件，并且在相鄰的透鏡元件之間布置了 每一個空氣距離。而且，在根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL中，優(yōu)選的是，第四透鏡組G4包括一個 正透鏡元件和一個負透鏡元件。替代地，優(yōu)選的是，第四透鏡組G4包括兩個正透鏡元件和一個負透鏡元件。而且，優(yōu)選的是，第四透鏡組G4以從物體側起的順序包括以正/負順序 或正/正/負順序布置的透鏡元件，并且在相鄰的透鏡元件之間布置了每一個氣隙。注意，已經(jīng)以如下的方式描述了本實施例，S卩，增加結構要求以用于提供本申請的 易于明白的描述，但是，當然，本申請不限于這種說明性模式。以下將參考圖18來描述用于制造根據(jù)本實施例的變焦光學系統(tǒng)ZL的方法的概 況，該變焦光學系統(tǒng)ZL以從物體側起的順序包括第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組和 第四透鏡組。一種用于制造包括在具有圓柱形狀的透鏡鏡筒中的第一透鏡組、第二透鏡組、第 三透鏡組和第四透鏡組的變焦光學系統(tǒng)的方法包括下面的步驟SlOO 使用在第三透鏡組G3中的至少一部分的透鏡組Gvr來構成可移動透鏡組， 該透鏡組Gvr在包括與光軸垂直的分量的方向上可移動；S200 在從廣角端狀態(tài)向遠攝端狀態(tài)變焦時，可變地布置在第一透鏡組Gl和第二 透鏡組G2之間的距離、在第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的距離、以及在第三透鏡組 G3和第四透鏡組G4之間的距離；S300 滿足下面的條件表達式(1)和( 地布置具有正折射光焦度的第一透鏡組 G1、具有負折射光焦度的第二透鏡組G2、具有正折射光焦度的第三透鏡組G3、以及具有正 折射光焦度的第四透鏡組G4:
0.47 < φ3/β < 1.00(1)4. 50 < fl/(-f2) < 8. 50(2)其中，φ3表示透鏡表面的光束有效直徑，所述透鏡表面是所述第三透鏡組的最接 近物體側的透鏡表面，fl表示所述第一透鏡組的焦距，f2表示所述第二透鏡組的焦距，并 且f3表示所述第三透鏡組的焦距。以下將參考附圖來描述本申請的每一個實例。圖1、5、9和13圖示如何分布變焦光 學系統(tǒng)ZLl至ZL4的折射光焦度和如何在從廣角端狀態(tài)(W)到遠攝端狀態(tài)(T)的焦距狀態(tài) 的改變中移動各個透鏡組。如圖1、5、9和13中所示，在各個實例中的變焦光學系統(tǒng)ZLl至 ZL4的每一個以從物體側起的順序由下述部分構成具有正折射光焦度的第一透鏡組G1、 具有負折射光焦度的第二透鏡組G2、具有正折射光焦度的第三透鏡組G3以及具有正折射 光焦度的第四透鏡組G4。然后，在從廣角端狀態(tài)向遠攝端狀態(tài)變焦時，在各個透鏡組之間 的氣體距離改變，以便在第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2之間的氣體距離增大，在第二透鏡 組G2和第三透鏡組G3之間的氣體距離減小，并且在第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之間 的氣體距離減小。孔徑光闌S在實例1、2和3中鄰近第三透鏡組G3的最接近物體側的正透鏡(L31) 的物體側而定位，或在實例4中鄰近第三透鏡組G3的最接近物體側的正透鏡(L31)的圖像 側而定位，并且在從廣角端狀態(tài)向遠攝端狀態(tài)變焦時與第三透鏡組G3—起移動。以向物體 移動第二透鏡組G2的方式來執(zhí)行從無限遠距離物體點聚焦在近距離物體點上。通過在垂 直于光軸的方向上移動在第三透鏡組G3內(nèi)的最接近圖像側(在實例3和4中其是從圖像 側起的第二)的膠合透鏡(可移動透鏡組Gvr)而執(zhí)行手搖動(減振)的校正。在每一個實例中，當y是在垂直于光軸的方向上的高度、S(y)是從非球面的頂點處的切表面到自光軸在豎直高度y處的非球面沿著光軸的距離(垂度量sag quantity) ,r 是參考球面的曲率半徑(近軸曲率半徑)、k是錐形系數(shù)、并且An是第η階非球面系數(shù)時， 通過下面的表達式(a)來表達非球面。注意在隨后的工作實例中[E-n]表示[X10_n]。S(y) = (y2/r)/[l+[l-K (y2/r2)]1/2]+A4 X y4+A6 X y6+A8 X y8+A10 X y10+A12 X y12 (a)應當注意，第二階非球面系數(shù)A2在每一個實例中為“0”。而且，在每一個實例的 [透鏡數(shù)據(jù)]中，非球面在表面編號的右側上被附有標記“*”。< 實例 1>圖1是示出根據(jù)實例1的變焦光學系統(tǒng)ZLl的構造的視圖。在圖1中的變焦光學 系統(tǒng)ZLl中，第一透鏡組Gl以從物體側起的順序由下述部分構成膠合透鏡，其由具有朝向 物體側的凸表面的負彎月形透鏡Lll與雙凸透鏡L12膠合構成；以及，正彎月形透鏡L13， 其具有朝向物體側的凸表面。第二透鏡組G2以從物體側起的順序由下述部分構成負彎月 形透鏡L21，其具有朝向物體側的凸表面；雙凹透鏡L22 ；雙凸透鏡L23 ；以及，具有朝向物 體側的凹表面的負彎月形透鏡L24，其中，第二透鏡組G2的最接近物體側的負彎月形透鏡 L21是非球面透鏡，其物體側玻璃透鏡表面由非球面形成，并且最接近圖像側的負彎月形透 鏡LM是非球面透鏡，其圖像側玻璃透鏡表面由非球面形成。第三透鏡組G3以從物體側起 的順序由下述部分構成雙凸透鏡L31 ；膠合透鏡，其由雙凸透鏡L32與具有朝向物體側的 凹表面的負彎月形透鏡L33膠合構成；以及，膠合透鏡，其由具有朝向圖像側的凸表面的正 彎月形透鏡L34與雙凹透鏡L35(可移動透鏡組Gvr)膠合構成，其中，第三透鏡組G3的從 圖像側位于第二的正彎月形透鏡L34是非球面透鏡，其物體側玻璃透鏡表面是以非球面形 成的。第四透鏡組G4以從物體側起的順序由下述部分構成膠合透鏡，其由具有朝向物體 側的凸表面的負彎月形透鏡L41與雙凸透鏡L42膠合構成；以及，膠合透鏡，其由雙凸透鏡 L43與具有朝向圖像側的凸表面的負彎月形透鏡L44膠合構成，其中，第四透鏡組G4的最接 近圖像側的負彎月形透鏡L44是非球面透鏡，其圖像側玻璃透鏡表面是以非球面形成的。注意，通過如下的透鏡來校正角度θ的旋轉振動，S卩，其整個系統(tǒng)的焦距是f并且 減振系數(shù)(在圖像平面上的圖像移位量與用于校正振動的可移動透鏡組Gvr的移位量的比 率)是K，并且為了獲得這個校正，可以在垂直于光軸的方向上將用于校正振動的可移動透 鏡組Gvr移動(f ^tan θ )/K(在隨后的實例中，描述是相同的)。在根據(jù)實例1的廣角端 狀態(tài)中，減振系數(shù)是0. 74，并且焦距是7(mm)，因此，用于校正0. 52°的旋轉振動的可移 動透鏡組Gvr的移位量是0.30 (mm)。在根據(jù)實例1的遠攝端狀態(tài)中，減振系數(shù)是1. 34，并 且，焦距是116. 7 (mm)，因此用于校正0. 20°的旋轉振動的可移動透鏡組Gvr的移位量是 0. 30(mm)。下面的表1示出根據(jù)實例的1的各個數(shù)據(jù)項。在[規(guī)格]中，W表示廣角端狀態(tài)，M 表示中間焦距狀態(tài)，T表示遠攝端狀態(tài)，f表示變焦光學系統(tǒng)的焦距，F(xiàn)NO表示f數(shù)，2 ω表示 視角(單位度)，TL表示總透鏡長度，并且Bf表示后焦距。在[透鏡數(shù)據(jù)]中，最左的列 “i”示出沿著光傳播方向以從物體側起的順序計數(shù)的透鏡表面編號，第二列“r”示出透鏡 表面的曲率半徑，第三列“d”示出到下一個光學表面的距離，第四列“ vd”示出在d線(波 長λ = 587.6mm)的阿貝數(shù)，第五列“nd”示出在d線(波長λ = 587. 6mm)的折射率。在 第五列“nd”中，省略了空氣的折射率nd = 1.000000。在第二列“r”中，r = 0. 0000表示平面。在第三列“d”中，Bf表示后焦距。在[透鏡組數(shù)據(jù)]中，示出每一個透鏡組的焦距。 在[可變距離]中，示出相對于每一個焦距狀態(tài)的可變距離和總透鏡長度TL。在[條件表 達式的值]中，示出用于條件表達式的值。在用于各個值的相應表格中，“mm” 一般用于諸 如焦距、曲率半徑和到下一個透鏡表面的距離這樣的長度的單位。然而，因為通過成比例地 放大或縮小其尺寸的光學系統(tǒng)可以獲得類似的光學性能，所以單位不必然限于[mm]，并且 可以使用任何其他適當?shù)膯挝?。在其他實例中，附圖標記的說明是相同的。
0099]表10100][規(guī)格]0101]WMT0102]f =24. 749. 8116. 70103]FNO =4. 14. 14. 10104]2ω =85. 545. 820. 40105]TL =138. 9158. 5195. 20106]Bf =34. 353. 378. 40107][透鏡數(shù)據(jù)]0108]irdvdnd0109]1433. 33801. 523. 781.846660110]2106.27177. 565. 471.603000111]3-488. 55440. 20112]461. 79476. 146. 631.816000113]5157. 8314(d5)0114]*6172. 22190. 238. 091.553890115]7108.75891. 542. 721.834810116]816.82807. 00117]9-32. 96351. 142. 721.834810118]1090.39000. 10119]1149.75645. 023. 781.846660120]12-28. 72881. 00121]13-21. 66351. 142. 721. 834810122]14*-59. 2704(dl4)0123]150. 00000. 2孔徑光闌S0124]1683. 55723. 552. 291. 755000125]17-63.14650. 20126]1837. 98296. 565. 471. 603000127]19-29.17401. 523. 781. 846660128]20-154.45082. 40129]21*-50.00000. 138. 091. 553890130]22-50.00002. 923. 781. 846660131]23-24. 26741. 545. 301. 79500
24 1552.3648 (d24)25 37.1161 1.526 23. 1455 6.027 -70. 7250 6.328 293.8058 5.029 -29. 7266 2.030* -147.4982 (Bf)[非球面數(shù)據(jù)]表面編號6κ = 99. 0000A4 = 7. 24080E-06A6 = -1. 89560E-08A8 = 5.61340E-11AlO = -1. 00700E-13A12 = 0.00000E+00表面編號14K=L 0000A4 = -8. 90470E-07A6 = -8. 45490E-09A8 = 2.43120E-11AlO = 0.00000E+00A12 = 0.00000E+00表面編號21K=L 0000A4 = 5.76870E-06A6 = 4.96800E-09A8 = 0.00000E+00AlO = 0.00000E+00A12 = 0.00000E+00表面編號30K=L 0000A4 = 1.28760E-05A6 = 1.57610E-08A8 = -2. 42460E-11AlO = 1.25150E-13A12 = 0.00000E+00[在變焦時的可變距離]W Mf = 24. 7 4980171]d5 =2. 2 20. 142.0172]dl4 =20.6 9. 11. 00173]d24 =9. 7 3. 81. 00174]Bf =34. 3 53. 378.0175]TL =138.9 158. 51950176][透鏡_且數(shù)據(jù)]0177]組I 焦距0178]11 108.90179]26 -17. 20180]316 44. 10181]4 2554. 60182][條件表達式的值]0183]fvr =-65. 40184]
φ3=23.9
(1)φ3/ 3=0.54(2)fl/(-f2) = 6. 32
(3)cp3/Bfw=0.70(4) I fvr | /ft = 0. 56(5)f4/f3 = 1. 24圖2A和2B是在實例1中在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的各種像差的圖；圖2A是在廣 角端狀態(tài)中的各種像差的圖；并且，圖2B是當在廣角端狀態(tài)中在無限遠距離拍攝狀態(tài)中校 正0.52°的旋轉振動時的彗差的圖。圖3是根據(jù)實例1的在中間焦距狀態(tài)中在無限遠距離 聚焦狀態(tài)中的像差的圖。圖4A和4B是根據(jù)實例1的在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的各種像差 的圖；圖4A是在遠攝端狀態(tài)中的各種像差的圖；并且，圖4B是當在遠攝端狀態(tài)中在無限遠 距離拍攝狀態(tài)中校正0.20°的旋轉振動時的彗差的圖。在示出像散的圖中，實線表示弧矢像面，而虛線表示子午像面。在各個圖中，F(xiàn)NO表 示f數(shù)，Y表示圖像高度，d表示d線(波長λ = 587.6nm)，并且，g表示g線(波長λ = 435. 6nm)。關于各個像差圖的上述解釋與其他實例相同。從各個圖顯然，根據(jù)實例1的變焦光學系統(tǒng)示出了作為對于從廣角端狀態(tài)到遠攝 端狀態(tài)的每個焦距狀態(tài)中的各種像差的良好校正的結果的優(yōu)越光學性能?！磳嵗?>圖5是示出根據(jù)實例2的變焦光學系統(tǒng)ZL2的構造的視圖。在圖5中的變焦光學 系統(tǒng)ZL2中，第一透鏡組Gl以從物體側起的順序由下述部分構成膠合透鏡，其由具有朝向 物體側的凸表面的負彎月形透鏡Lll與雙凸透鏡L12膠合構成；以及，正彎月形透鏡L13， 其具有朝向物體側的凸表面。第二透鏡組G2以從物體側起的順序由下述部分構成負彎月 形透鏡L21，其具有朝向物體側的凸表面；雙凹透鏡L22 ；膠合透鏡，其由雙凸透鏡L23與具有朝向物體側的凹表面的負彎月形透鏡LM膠合構成；以及，負彎月形透鏡L25，其具有朝 向物體側的凹表面，其中，第二透鏡組G2的最接近物體側的負彎月形透鏡L21是非球面透 鏡，其物體側玻璃透鏡表面由非球面形成。第三透鏡組G3以從物體側起的順序由下述部分 構成雙凸透鏡L31 ；膠合透鏡，其由雙凸透鏡L32與具有朝向物體側的凹表面的負彎月形 透鏡L33膠合構成；以及，膠合透鏡(可移動透鏡組Gvr)，其由雙凹透鏡L34與具有朝向物 體側的凸表面的正彎月形透鏡L35膠合構成，其中，第三透鏡組G3的從圖像側位于第二的 雙凹透鏡L34是非球面透鏡，其物體側玻璃透鏡表面是以非球面形成的。第四透鏡組G4以 從物體側起的順序由下述部分構成雙凸透鏡L41 ；膠合透鏡，其由雙凸透鏡L42與雙凹透 鏡L43膠合構成；以及，正彎月形透鏡L44，其具有朝向圖像側的凸表面，其中，第四透鏡組 G4的最接近物體側的雙凸透鏡L41是非球面透鏡，其物體側玻璃透鏡表面是由非球面形成 的。 在根據(jù)實例2的廣角端狀態(tài)中，減振系數(shù)是1. 00，并且焦距是6(mm)，因此，用 于校正0.64°的旋轉振動的可移動透鏡組Gvr的移位量是0.27 (mm)。在根據(jù)實例2的遠 攝端狀態(tài)中，減振系數(shù)是1. 72，并且，焦距是102. 0 (mm)，因此用于校正0. 34°的旋轉振動 的可移動透鏡組Gvr的移位量是0. 34 (mm)。下面的表2示出根據(jù)實例2的各個ξ數(shù)據(jù)項。
表2
[規(guī)格]
WMT
f = 24. 650. 0102. 0
FNO = 4. 14. 14. 1
2ω = 85. 546. 123. 3
TL = 146. 6167. 1199. 6
Bf = 39. 964. 584. 0
[透鏡數(shù)據(jù)]
i rdvdnd
1 338.90201. 532. 351.85026
2 60.62658. 765. 471.60300
3 -725. 55040. 2
4 54. 18487. 052. 291.75500
5 220.8993(d5)
6* 169.71931. 542. 721.83480
7 16.31616. 3
8 -44.81191. 052. 311.75499
9 41. 26410. 2
10 33.84905. 423. 771.84666
11 -34.97821. 142. 721.83481
12 -62.41401. 8
13 -24.80141. 040. 941.80610
14 -49. 2693 (dl4)
150.0000
1645. 3309
1. 5 4. 5
17 -49. 3832 0.2
18 37. 6971
19
20 21
-29. 6774 -400. 6411 -38. 0412
22 38.4634
5. 9 1. 0 3. 3 1. 0 3. 7
23 -664.9509 (d23) 24* 189.6816 4.0 25 -27. 6473 0. 2
26 48.2882
5. 6
27 -44. 5374 1. 2
28 53. 3483
3. 3
29-84. 9425 3. 1
30-31. 3071 (Bf) [非球面數(shù)據(jù)]
表面編號6 κ = 20. 2901 A4 = 7.21010E-06 A6 = -1. 68940E-08 A8 = 7.36240E-11 AlO = -3. 11700E-13 A12 = 0.61143E-15 表面編號21 κ = 2. 4406 A4 = 8.56080E-06 A6 = 8.41180E-09 A8 = 0.00000E+00 AlO = 0.00000E+00 A12 = 0.00000E+00 表面編號24
K=L 0000 A4 = -2. 36790E-05 A6 = 1.97200E-08 A8 = -1. 54680E-10 AlO = 4. 10050E-13 A12 = 0.00000E+00
孔徑光闌S 52. 29 1. 75500
82. 56 1. 49782 23. 77 1. 84666
42.72 1.83481 23. 78 1. 84666
70. 45 1. 48749
82. 42.
56 1. 72 1.
49782 83481
65. 47 1. 60300
[在變焦時的可變距離]WMT
f =24.650. 0102. 0
d5 =2. 515. 936. 8
dl4 =19.87. 61. 5
d23 =9. 44. 02. 2
Bf =39.964. 584. 0
TL =146,6167. 1199. 6
[透鏡組數(shù)據(jù)]
組I焦距
1199.6
26-161. 0
31642.8
42449.8[條件表達式的值]fvr = -49. 3
φ3=24.3
(1)φ3/ 3=0.57(2)fl/(-f2) = 6. 21
(3)cp3/Bfw=0.61(4) I fvr | /ft = 0. 48(5)f4/f3 = 1. 16圖6A和6B是根據(jù)實例2的在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的各種像差的圖；圖6A是在 廣角端狀態(tài)中的各種像差的圖；并且，圖6B是當在廣角端狀態(tài)中在無限遠距離拍攝狀態(tài)中 校正0.64°的旋轉振動時的彗差的圖。圖7是根據(jù)實例2的在中間焦距狀態(tài)中在無限遠距 離聚焦狀態(tài)中的像差的圖。圖8A和8B是根據(jù)實例2的在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的各種像 差的圖；圖8A是在遠攝端狀態(tài)中的各種像差的圖；并且，圖8B是當在遠攝端狀態(tài)中在無限 遠距離拍攝狀態(tài)中校正0. 34°的旋轉振動時的彗差的圖。從各個圖顯然，根據(jù)實例2的變焦光學系統(tǒng)示出了作為對于從廣角端狀態(tài)到遠攝 端狀態(tài)的每個焦距狀態(tài)中的各種像差的良好校正的結果的優(yōu)越光學性能。< 實例 3>圖9是示出根據(jù)實例3的變焦光學系統(tǒng)ZL3的構造的截面圖。在圖9中的變焦光學 系統(tǒng)ZL3中，第一透鏡組Gl以從物體側起的順序由下述部分構成膠合透鏡，其由具有朝向 物體側的凸表面的負彎月形透鏡Lll與雙凸透鏡L12膠合構成；以及，正彎月形透鏡L13， 其具有朝向物體側的凸表面。第二透鏡組G2以從物體側起的順序由下述部分構成負彎月 形透鏡L21，其具有朝向物體側的凸表面；負彎月形透鏡L22，其具有朝向物體側的凹表面；雙凸透鏡L23 ；以及，雙凹透鏡L24，其中，第二透鏡組G2的最接近物體側的負彎月形透鏡 L21是非球面透鏡，其物體側玻璃透鏡表面由非球面形成，并且最接近圖像側的負彎月形透 鏡LM是非球面透鏡，其圖像側玻璃透鏡表面由非球面形成。第三透鏡組G3以從物體側起 的順序由下述部分構成雙凸透鏡L31 ；膠合透鏡，其由具有朝向圖像側的凹表面的負彎月 形透鏡L32與雙凸透鏡L33膠合構成；雙凹透鏡L34 ；膠合透鏡(可移動透鏡組Gvr)，其由 具有朝向圖像側的凸表面的正彎月形透鏡L35與雙凹透鏡L36膠合構成；以及，負彎月形 透鏡L37，其具有朝向物體側的凹表面。第四透鏡組G4以從物體側起的順序由下述部分構 成正彎月形透鏡L41，其具有朝向圖像側的凸表面；以及，膠合透鏡，其由具有朝向圖像側 的凸表面的正彎月形透鏡L42與具有朝向圖像側的凸表面的負彎月形透鏡L43膠合構成， 其中，第四透鏡組G4的最接近物體側的正彎月形透鏡L41是非球面透鏡，其物體側玻璃透 鏡表面是由非球面形成的。 在根據(jù)實例3的廣角端狀態(tài)中，減振系數(shù)是1. 06，并且焦距是27. 2 (mm)，因此，用 于校正0. 66°的旋轉振動的可移動透鏡組Gvr的移位量是0. 3 (mm)。在根據(jù)實例3的遠攝 端狀態(tài)中，減振系數(shù)是1. 58，并且焦距是143. 0 (mm)，因此用于校正0. 19°的旋轉振動的可 移動透鏡組Gvr的移位量是0. 3 (mm)。下面的表3示出根據(jù)實例3的各個_女據(jù)項。
表3
[規(guī)格]
WMT
f =27. 248.1143 0
FNO ==4. 54. 34. 2
2ω ==79. 747.616.6
TL =144. 9158.0188 8
Bf =38. 555.570.7
[透鏡數(shù)據(jù)]
irdvdnd
1157. 26752.023.771.84666
274. 20187.567.871.59318
3-7189.00150.1
453. 73915.652.291.75500
5142. 1986(d5)
6*153. 04551.246.631.81600
714. 47958.0
8-25. 28161.045.301.79500
9-53. 66820.1
1052. 44234.223.771.84666
11-32. 78130.5
12-26.13241.040.941.80610
13*1638.3373(dl3)
1461. 13842.652.29 1 75500
15-388.31961.4
160. 00000.5孔徑光闌S
1727. 82313.023.77184666
1816.96996.670.45148749
19-58.91720.1
2047. 25983.467.87159318
21-433.22581.8
22-58. 59283.532.35185026
23-29. 83511.052.29175500
2480.47103.0
25-131. 01071.053.89171300
26-943. 5177(d26)
27-1253.27895.761.18158913
28-21. 83920.1
29-40.98544.070.45148749
30-28. 26782.032.35185026
31-73. 8800(Bf)
[非球面數(shù)據(jù)]
表面編號6
K1. 0000
-=9.10590E-06
A6 =-2.46720E-08
A8 =4.74440E-11
AlO ==-3. 43860E-14
A12 ==0.00000E+00
表面編號13
K1. 0000
-=-4. 34150E-06
A6 =-1. 54250E-08
A8 =8. 52640E-12
AlO ==-8. 74630E-14
A12 ==0. 00000E+00
表面編號27
K-30. 0000
-=-2. 01880E-05
A6 =-1. 57780E-08
A8 =4. 19740E-11
AlO ==-1. 12730E-1321
A12 =0.00000E+00
[在變焦時的可變距離]
WMT
f =27.248. 1143
d5 =2. 916. 044.
dl3 =24.013. 41. 2
d26 =8. 32. 01. 3
Bf =38.555. 570.
TL =144.9158. 0188
[透鏡組數(shù)據(jù)]
組I焦距
1191.4
26-17.1
31436.4
42774.8
[條件表達式的值]
fvr =-47.8
φ3=23.1
(1)φ3/0=0.63(2)fl/(-f2) = 5. 36
(3)(p3/Bfw 二 0.60(4) I fvr | /ft = 0. 33(5) f4/f 3 = 2. 06圖IOA和IOB是根據(jù)實例3的在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的各種像差的圖；圖IOA 是在廣角端狀態(tài)中的各種像差的圖；并且，圖IOB是當在廣角端狀態(tài)中在無限遠距離拍攝 狀態(tài)中校正0.66°的旋轉振動時的彗差的圖。圖11是根據(jù)實例3的在中間焦距狀態(tài)中在 無限遠距離聚焦狀態(tài)中的像差的圖。圖12A和12B是根據(jù)實例3的在無限遠距離聚焦狀態(tài) 中的各種像差的圖；圖12A是在遠攝端狀態(tài)中的各種像差的圖；并且，圖12B是當在遠攝端 狀態(tài)中在無限遠距離拍攝狀態(tài)中校正0. 19°的旋轉振動時的彗差的圖。從各個圖顯然，根據(jù)實例3的變焦光學系統(tǒng)示出了作為對于從廣角端狀態(tài)到遠攝 端狀態(tài)的每個焦距狀態(tài)中的各種像差的良好校正的結果的優(yōu)越光學性能。< 實例 4>圖13是示出根據(jù)實例4的變焦光學系統(tǒng)ZL4的構造的視圖。在圖13中的變焦光 學系統(tǒng)ZL4中，第一透鏡組Gl以從物體側起的順序由下述部分構成膠合透鏡，其由具有 朝向物體側的凸表面的負彎月形透鏡Lll與雙凸透鏡L12膠合構成；以及，正彎月形透鏡 L13，其具有朝向物體側的凸表面。第二透鏡組G2以從物體側起的順序由下述部分構成負彎月形透鏡L21，其具有朝向物體側的凸表面；負彎月形透鏡L22，其具有朝向物體側的凹 表面；雙凸透鏡L23 ；以及，雙凹透鏡L24，其中，第二透鏡組G2的最接近物體側的負彎月形 透鏡L21是非球面透鏡，其物體側玻璃透鏡表面由非球面形成，并且最接近圖像側的負彎 月形透鏡LM是非球面透鏡，其圖像側玻璃透鏡表面由非球面形成。第三透鏡組G3以從物 體側起的順序由下述部分構成雙凸透鏡L31 ；膠合透鏡，其由具有朝向圖像側的凹表面的 負彎月形透鏡L32與雙凸透鏡L33膠合構成；正彎月形透鏡L34，其具有朝向物體側的凸表 面；膠合透鏡(可移動透鏡組Gvr)，其由具有朝向圖像側的凸表面的正彎月形透鏡L35與 雙凹透鏡L36膠合構成；以及，負彎月形透鏡L37，其具有朝向物體側的凹表面。第四透鏡 組G4以從物體側起的順序由下述部分構成正彎月形透鏡L41，其具有朝向圖像側的凸表 面；以及，膠合透鏡，其由具有朝向圖像側的凸表面的正彎月形透鏡L42與具有朝向圖像側 的凸表面的負彎月形透鏡L44膠合構成，其中，第四透鏡組G4的最接近物體側的雙凸透鏡 L41是非球面透鏡，其物體側玻璃透鏡表面是以非球面形成的。 在根據(jù)實例4的廣角端狀態(tài)中，減振系數(shù)是1. 00，并且焦距是25. 1 (mm)，因此，用 于校正0. 68°的旋轉振動的可移動透鏡組Gvr的移位量是0. 3 (mm)。在根據(jù)實例4的遠攝 端狀態(tài)中，減振系數(shù)是1. 55，并且焦距是126. 2(mm)，因此用于校正0. 21°的旋轉振動的可 移動透鏡組Gvr的移位量是0. 3 (mm)。下面的表4示出根據(jù)實例4的各個養(yǎng)女據(jù)項。
表4
[規(guī)格]
WMT
f =25. 149. 0126. 2
FNO=4. 14. 34. 3
2ω=84. 346. 018. 7
TL ==144.4161. 4191. 3
Bf ==38. 555. 472. 8
[透鏡數(shù)據(jù)]
irdVdnd
1193. 02352. 023. 771.84666
283. 80127. 567. 871.59318
3-963.44110. 1
455. 76676. 352. 291.75500
5141. 2394(d5)
6*190.76831. 246. 631.81600
714. 08808. 0
8-22. 94391. 045. 301.79500
9-41. 96120. 10
1049.97574. 223. 771.84666
11-35. 34870. 5
12-28.13831. 040. 941.80610
13*1638.3373(dl3)
140. 00001.4孔徑光闌S
15166.92792.652.291.75500
16-127.47410.5
1725. 95211.523.771.84666
1816.60407.570.451.48749
19-80.18010.1
2039.19933.467.871.59318
214775.82972.5
22-87. 51913.532.351.85026
23-23. 68051.052.291.75500
2453. 28303.0
25-176.22041.053.891.71300
26-943. 5176(d26)
27*739. 66405.761.181.58913
28-21. 15370.1
29-53. 78664.070.451.48749
30-21. 32932.032.351.85026
31-73. 8800(Bf)
[非球面數(shù)據(jù)]
表面編號6
K ==1. 0000
A4 ==1. 32270E-05
A6 ==-3. 14110E-08
A8 ==4. 74440E-11
AlO=-3. 43860E-14
A12=0. 00000E+00
表面編號13
K ==1. 0000
A4 ==-3. 02320E-06
A6 ==-1. 73280E-08
A8 ==8. 52640E-12
AlO=-8.74630E-14
A12=0.00000E+00
表面編號27
K ==-30. 0000
A4 ==-1. 97540E-05
A6 ==-1. 56180E-08
A8 ==4.19740E-11
AlO = -1. 12730E-13A12 = 0. 00000E+00[在變焦時的可變距離]WMT
f =25. 149. 0126
d5 =2. 020. 444.
dl3 =23. 611. 70. 8
d26 =8. 32. 01. 3
Bf =38. 555. 472.
TL =144. 4161. 4191
[透鏡組數(shù)據(jù)]組 I 焦距1 1 96.42 6 -17. 23 15 38.44 27 69.8[條件表達式的值]fvr = -49. 8
φ3=23.4
(1)φ3/ 3=0.61(2)fl/(-f2) = 5. 59
(3)cp3/Bfw=0.61(4) I fvr I/ft = 0. 39(5)f4/f3 = 1. 82圖14A和14B是根據(jù)實例4的在無限遠距離聚焦狀態(tài)中的各種像差的圖；圖14A 是在廣角端狀態(tài)中的各種像差的圖；并且，圖14B是當在廣角端狀態(tài)中在無限遠距離拍攝 狀態(tài)中校正0.68°的旋轉振動時的彗差的圖。圖15是根據(jù)實例4的在中間焦距狀態(tài)中在 無限遠距離聚焦狀態(tài)中的像差的圖。圖16A和16B是根據(jù)實例4的在無限遠距離聚焦狀態(tài) 中的各種像差的圖；圖16A是在遠攝端狀態(tài)中的各種像差的圖；并且，圖16B是當在遠攝端 狀態(tài)中在無限遠距離拍攝狀態(tài)中校正0.21°的旋轉振動時的彗差的圖。從各個圖顯然，根據(jù)實例4的變焦光學系統(tǒng)示出了作為對于從廣角端狀態(tài)向遠攝 端狀態(tài)的每個焦距狀態(tài)中的各種像差的良好校正的結果的優(yōu)越光學性能。
權利要求
1.一種變焦光學系統(tǒng)，以從物體側起的順序包括 第一透鏡組，其具有正折射光焦度；第二透鏡組，其具有負折射光焦度； 第三透鏡組，其具有正折射光焦度；以及， 第四透鏡組，其具有正折射光焦度；在所述第三透鏡組內(nèi)的透鏡的至少一部分構成可移動透鏡組，所述可移動透鏡組在具 有垂直于光軸的分量的方向上移動，當從廣角端狀態(tài)向遠攝端狀態(tài)變焦時，在所述第一透鏡組和所述第二透鏡組之間的距 離、在所述第二透鏡組和所述第三透鏡組之間的距離、以及在所述第三透鏡組和所述第四 透鏡組之間的距離是可變的，并且 滿足下面的條件表達式0.47 < φ3/￡3 < 1.004. 50 < fl/(-f2) < 8. 50其中，φ3表示透鏡表面的光束有效直徑，所述透鏡表面是所述第三透鏡組的最接近物 體側的透鏡表面，Π表示所述第一透鏡組的焦距，f2表示所述第二透鏡組的焦距，并且f3 表示所述第三透鏡組的焦距。
2.根據(jù)權利要求1所述的變焦光學系統(tǒng)，其中，滿足下面的條件表達式0.50 < (p3/Bfw< 1.00其中，Bfw表示在所述廣角端狀態(tài)中的所述變焦光學系統(tǒng)的后焦距。
3.根據(jù)權利要求1所述的變焦光學系統(tǒng)，其中，在所述第三透鏡組內(nèi)包括膠合透鏡。
4.根據(jù)權利要求1所述的變焦光學系統(tǒng)，其中，在所述第二透鏡組內(nèi)設置非球面透鏡。
5.根據(jù)權利要求1所述的變焦光學系統(tǒng)，其中，滿足下面的條件表達式0.20 < I fvr I /ft < 0. 70其中，fvr表示所述可移動透鏡組的焦距，并且，ft表示在所述遠攝端狀態(tài)中的所述變 焦光學系統(tǒng)的焦距。
6.根據(jù)權利要求1所述的變焦光學系統(tǒng)，其中，所述可移動透鏡組包括膠合透鏡。
7.根據(jù)權利要求1所述的變焦光學系統(tǒng)，其中，所述可移動透鏡組被布置得最接近所 述第三透鏡組的圖像側。
8.根據(jù)權利要求1所述的變焦光學系統(tǒng)，其中，所述第三透鏡組在所述可移動透鏡組 的圖像側包括至少一個透鏡。
9.根據(jù)權利要求1所述的變焦光學系統(tǒng)，其中，所述可移動透鏡組具有負折射光焦度。
10.根據(jù)權利要求1所述的變焦光學系統(tǒng)，其中，滿足下面的條件表達式1.00 < f4/f3 < 4. 00其中，f3表示所述第三透鏡組的焦距，并且，f4表示所述第四透鏡組的焦距。
11.根據(jù)權利要求1所述的變焦光學系統(tǒng)，其中，在所述第四透鏡組內(nèi)設置非球面透^Ml O
12.根據(jù)權利要求1所述的變焦光學系統(tǒng)，其中，在所述第四透鏡組內(nèi)設置膠合透鏡， 所述膠合透鏡以從物體側起的順序由正透鏡與負透鏡膠合而構成。
13.根據(jù)權利要求1所述的變焦光學系統(tǒng)，其中，在所述第二透鏡組和所述第三透鏡組之間布置孔徑光闌。
14.根據(jù)權利要求1所述的變焦光學系統(tǒng)，其中，在從所述廣角端狀態(tài)向所述遠攝端狀 態(tài)變焦時，孔徑光闌被與所述第三透鏡組一起地移動。
15.根據(jù)權利要求1所述的變焦光學系統(tǒng)，其中，所述第三透鏡組包括兩個膠合透鏡。
16.根據(jù)權利要求1所述的變焦光學系統(tǒng)，其中，在所述第三透鏡組中的最物體側透鏡 是單透鏡。
17.一種光學設備，包括根據(jù)權利要求1的所述變焦光學系統(tǒng)。
18.一種變焦光學系統(tǒng)，以從物體側起的順序包括 第一透鏡組，其具有正折射光焦度；第二透鏡組，其具有負折射光焦度； 第三透鏡組，其具有正折射光焦度；以及， 第四透鏡組，其具有正折射光焦度；在所述第三透鏡組內(nèi)的透鏡的至少一部分構成可移動透鏡組，所述可移動透鏡組在具 有垂直于光軸的分量的方向上移動，當從廣角端狀態(tài)向遠攝端狀態(tài)變焦時，在所述第一透鏡組和所述第二透鏡組之間的距 離、在所述第二透鏡組和所述第三透鏡組之間的距離、以及在所述第三透鏡組和所述第四 透鏡組之間的距離是可變的，并且 滿足下面的條件表達式0.50 < (p3/Bfw < 0.854. 50 < fl/(-f2) < 8. 50其中，φ3表示透鏡表面的光束有效直徑，所述透鏡表面是所述第三透鏡組的最接近物 體側的透鏡表面，Π表示所述第一透鏡組的焦距，f2表示所述第二透鏡組的焦距，并且BfV 表示在所述廣角端狀態(tài)中的所述變焦光學系統(tǒng)的后焦距。
19.一種用于制造變焦光學系統(tǒng)的方法，所述變焦光學系統(tǒng)以從物體側起的順序包括 第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組和第四透鏡組，所述方法包括步驟將構成可移動透鏡組的至少一部分透鏡布置到所述第三透鏡組內(nèi)，所述可移動透鏡組 在具有垂直于光軸的分量的方向上移動；在從廣角端狀態(tài)向遠攝端狀態(tài)變焦時，改變在所述第一透鏡組和所述第二透鏡組之間 的距離、在所述第二透鏡組和所述第三透鏡組之間的距離、以及在所述第三透鏡組和所述 第四透鏡組之間的距離；滿足下面的條件表達式地布置具有正折射光焦度的所述第一透鏡組、具有負折射光焦 度的所述第二透鏡組、具有正折射光焦度的第三透鏡組、以及具有正折射光焦度的第四透 鏡組，0.47 < φ3/ 3 < 1.004. 50 < fl/(-f2) < 8. 50其中，φ3表示透鏡表面的光束有效直徑，所述透鏡表面是所述第三透鏡組的最接近物 體側的透鏡表面，Π表示所述第一透鏡組的焦距，f2表示所述第二透鏡組的焦距，并且f3 表示所述第三透鏡組的焦距。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，進一步包括步驟滿足下面的條件表達式，0.50 < cp3/Bfw < 1.00其中，Bfw表示在所述廣角端狀態(tài)中的所述變焦光學系統(tǒng)的后焦距。
21.根據(jù)權利要求19所述的方法，進一步包括步驟滿足下面的條件表達式 ，0.20 < I fvr I /ft < 0. 70其中，fVr表示所述可移動透鏡組的焦距，并且ft表示在所述遠攝端狀態(tài)中的所述變 焦光學系統(tǒng)的焦距。
22.根據(jù)權利要求19所述的方法，進一步包括步驟布置包括膠合透鏡的所述可移動透鏡組。
23.根據(jù)權利要求19所述的方法，進一步包括步驟滿足下面的條件表達式， 1.00 < f4/f3 < 4. 00其中，f3表示所述第三透鏡組的焦距，并且f4表示所述第四透鏡組的焦距。
24.一種用于制造變焦光學系統(tǒng)的方法，所述變焦光學系統(tǒng)以從物體側起的順序包括 第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組和第四透鏡組，所述方法包括步驟將構成可移動透鏡組的至少一部分透鏡布置到所述第三透鏡組內(nèi)，所述可移動透鏡組 在具有垂直于光軸的分量的方向上移動；在從廣角端狀態(tài)向遠攝端狀態(tài)變焦時，改變在所述第一透鏡組和所述第二透鏡組之間 的距離、在所述第二透鏡組和所述第三透鏡組之間的距離、以及在所述第三透鏡組和所述 第四透鏡組之間的距離；滿足下面的條件表達式地布置具有正折射光焦度的所述第一透鏡組、具有負折射光焦 度的所述第二透鏡組、具有正折射光焦度的第三透鏡組、以及具有正折射光焦度的第四透 鏡組，0.50 < tp3/Bfw < 0.85，4.50 < fl/(-f2) < 8. 50其中，φ3表示透鏡表面的光束有效直徑，所述透鏡表面是所述第三透鏡組的最接近物 體側的透鏡表面，Π表示所述第一透鏡組的焦距，f2表示所述第二透鏡組的焦距，并且BfV 表示在所述廣角端狀態(tài)中的所述變焦光學系統(tǒng)的后焦距。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變焦光學系統(tǒng)、配備了其的光學設備和用于制造其的方法。變焦光學系統(tǒng)以從物體側起的順序包括第一透鏡組，具有正折射光焦度；第二透鏡組，具有負折射光焦度；第三透鏡組，具有正折射光焦度；以及，第四透鏡組，具有正折射光焦度；在第三透鏡組內(nèi)的透鏡的至少一部分構成可移動透鏡組，可移動透鏡組在具有垂直于光軸的分量的方向上移動，當從廣角端狀態(tài)向遠攝端狀態(tài)變焦時，在第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離、在第二透鏡組和第三透鏡組之間的距離以及在第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離是可變的。變焦光學系統(tǒng)能夠通過可移動組來校正照相機搖動，并且實現(xiàn)高光學性能、高變焦比和小的f數(shù)。
文檔編號G02B15/04GK102087403SQ20101056675
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權日2009年11月26日
發(fā)明者三輪哲史, 鈴木剛司 申請人:株式會社尼康