光学系统、具备该光学系统的光学设备以及光学系统的制造方法与流程
本发明涉及光学系统、具备该光学系统的光学设备以及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、摄像机等的光学系统(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2013-033178号公报
技术实现要素：
发明所要解决的课题
伴随近年来的摄像元件的高像素化，期待能够良好地对以色像差为首的各像差进行校正的光学系统。
用于解决课题的手段
根据本发明的第1方式，一种光学系统，沿着光轴从物体侧依次具备：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；以及具有正的光焦度的第3透镜组，在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，所述第2透镜组沿着光轴移动，且满足以下的条件式：
1.00<f/(-f2)<2.40
其中，
f：所述光学系统的无限远对焦时的焦距，
f2：所述第2透镜组的焦距。
根据本发明的第2方式，优选的是，在第1方式的光学系统中，满足以下的条件式：
0.80<f/f1<1.60
其中，
f：所述光学系统的无限远对焦时的焦距，
f1：所述第1透镜组的焦距。
根据本发明的第3方式，一种光学系统，沿着光轴从物体侧依次具备：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；以及具有正的光焦度的第3透镜组，在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，所述第2透镜组沿着光轴移动，且满足以下的条件式：
0.80<f/f1<1.60
其中，
f：所述光学系统的无限远对焦时的焦距，
f1：所述第1透镜组的焦距。
根据本发明的第4方式，优选的是，在第1至第3中的任意一个方式的光学系统中，满足以下的条件式：
0.80<f1/(-f2)<1.45
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距，
f2：所述第2透镜组的焦距。
根据本发明的第5方式，优选的是，在第1至第4中的任意一个方式的光学系统中，满足以下的条件式：
1.11<f1/f3<1.50
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距，
f3：所述第3透镜组的焦距。
根据本发明的第6方式，优选的是，在本发明的第1至第5方式的光学系统中，满足以下的条件式：
0.70<(-f2)/f3<1.50
其中，
f2：所述第2透镜组的焦距，
f3：所述第3透镜组的焦距。
根据本发明的第7方式，优选的是，在本发明的第1至第6方式的光学系统中，满足以下的条件式：
1.20<tl/f1<2.05
其中，
tl：所述光学系统的全长，
f1：所述第1透镜组的焦距。
根据本发明的第8方式，优选的是，在本发明的第1至第7方式的光学系统中，满足以下的条件式：
1.50<tl/(-f2)<3.10
其中，
tl：所述光学系统的全长，
f2：所述第2透镜组的焦距。
根据本发明的第9方式，优选的是，在第1至第8方式的光学系统中，满足以下的条件式：
63.00<νp
其中，
νp：所述第1透镜组所包含的所有的正透镜的阿贝数的平均值。
根据本发明的第10方式，优选的是，在第1至第9中的任意一个方式的光学系统中，在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，所述第1透镜组固定。
根据本发明的第11方式，优选的是，在第1至第10中的任意一个方式的光学系统中，在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，所述第3透镜组固定。
根据本发明的第12方式，优选的是，在第1至第11中的任意一个方式的光学系统中，所述第1透镜组具有接合透镜，所述接合透镜从物体侧依次由正透镜和负透镜构成。
根据本发明的第13方式，优选的是，在第1至第12中的任意一个方式的光学系统中，在所述第3透镜组中具有孔径光阑。
根据本发明的第14方式，优选的是，在第1至第13中的任意一个方式的光学系统中，具有孔径光阑，与所述孔径光阑的物体侧相邻的透镜面是形成为凸向物体侧的形状的透镜面，与所述孔径光阑的像侧相邻的透镜面是形成为凸向像侧的形状的透镜面。
根据本发明的第15方式，优选的是，在第1至第14中的任意一个方式的光学系统中，所述第3透镜组具有从最靠物体侧依次相邻地配置的正透镜和负透镜。
根据本发明的第16方式，优选的是，在第1至第15中的任意一个方式的光学系统中，所述第2透镜组具有接合透镜，所述接合透镜从物体侧依次由正透镜和负透镜构成，所述第2透镜组由所述接合透镜构成或者从物体侧依次由负透镜和所述接合透镜构成。
根据本发明的第17方式，优选的是，在第1至第16中的任意一个方式的光学系统中，所述第3透镜组具有至少一个非球面。
根据本发明的第18方式，优选的是，在第1至第17中的任意一个方式的光学系统中，所述第3透镜组的至少一部分以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动。
根据本发明的第19方式，优选的是，在第1至第18中的任意一个方式的光学系统中，在所述第1透镜组至所述第3透镜组的光学面中的至少一面上设置有增透膜，所述增透膜包含至少一层使用湿法形成的层。
根据本发明的第20方式，优选的是，在第19方式的光学系统中，在设所述使用湿法形成的层对d线(波长λ＝587.6nm)的折射率为nd时，nd为1.30以下。
根据本发明的第21方式，光学设备具备第1至第20中的任意一个方式的光学系统。
根据本发明的第22方式，一种光学系统的制造方法，该光学系统沿着光轴从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组以及具有正的光焦度的第3透镜组，其中，使得所述第2透镜组在从无限远物体向近距离物体进行对焦时沿着光轴移动，且使得所述光学系统满足以下的条件式：
1.00<f/(-f2)<2.40
其中，
f：所述光学系统的无限远对焦时的焦距，
f2：所述第2透镜组的焦距。
根据本发明的第23方式，优选的是，在第22方式的光学系统的制造方法中，包括在所述第1透镜组至所述第3透镜组的光学面中的至少一面上设置增透膜的步骤，所述增透膜包含至少一层使用湿法形成的层。
根据本发明的第24方式，一种光学系统的制造方法，该光学系统沿着光轴从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组以及具有正的光焦度的第3透镜组，其中，使得所述第2透镜组在从无限远物体向近距离物体进行对焦时沿着光轴移动，且使得所述光学系统满足以下的条件式：
0.80<f/f1<1.60
其中，
f：所述光学系统的无限远对焦时的焦距，
f1：所述第1透镜组的焦距。
附图说明
图1是示出本申请的第1实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。
图2是本申请的第1实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图。
图3是本申请的第1实施例的光学系统的极近摄影距离状态下的各像差图。
图4是示出本申请的第2实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。
图5是本申请的第2实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图。
图6是本申请的第2实施例的光学系统的极近摄影距离状态下的各像差图。
图7是示出本申请的第3实施例的光学系统的镜头结构的剖视图。
图8是本申请的第3实施例的光学系统的无限远对焦状态下的各像差图。
图9是本申请的第3实施例的光学系统的极近摄影距离状态下的各像差图。
图10是搭载了本申请的光学系统的单反相机的剖视图。
图11是用于说明本申请的光学系统的制造方法的流程图。
图12是用于说明本申请的光学系统的其他的制造方法的流程图。
图13是示出增透膜的层结构的一例的说明图。
图14是示出增透膜的光谱特性的图表。
图15是示出变形例的增透膜的光谱特性的图表。
图16是示出变形例的增透膜的光谱特性的入射角度依赖性的图表。
图17是示出通过现有技术制作的增透膜的光谱特性的图表。
图18是示出通过现有技术制作的增透膜的光谱特性的入射角度依赖性的图表。
具体实施方式
以下，对本申请的实施方式的光学系统、光学设备、光学系统的制造方法进行说明。本实施方式的光学系统沿着光轴从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组以及具有正的光焦度的第3透镜组，在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，所述第2透镜组沿着光轴移动。
如上所述，关于本实施方式的光学系统使第2透镜组作为对焦透镜组在光轴方向上移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦，从而能够减少对焦时的像差变动。另外，能够实现对焦透镜组的轻量化，由此能够进行高速的对焦。
本实施方式的光学系统优选满足以下的条件式(1)。
1.00<f/(-f2)<2.40(1)
其中，
f：所述光学系统的无限远对焦时的焦距
f2：所述第2透镜组的焦距
上述条件式(1)规定本实施方式的光学系统的无限远对焦时的焦距和第2透镜组的焦距。关于本实施方式的光学系统通过满足条件式(1)，能够良好地对球面像差和像面弯曲进行校正，防止光学系统的全长变大。
当低于条件式(1)的下限时，第2透镜组的光焦度变小，因此对球面像差校正不足，也难以充分地对像面弯曲进行校正，是不优选的。另外，作为对焦透镜组的第2透镜组的对焦时的移动量变大，光学系统的全长变大，因此是不优选的。另外，通过将条件式(1)的下限值设定为1.15，能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，通过将条件式(1)的下限值设定为1.30，能够进一步可靠地得到本申请的效果。
另一方面，当超过条件式(1)的上限时，第2透镜组的光焦度变大，因此球面像差被过度校正，像面弯曲也难以校正，是不优选的。另外，通过将条件式(1)的上限值设定为2.20，能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，通过将条件式(1)的上限值设定为2.00，能够进一步可靠地得到本实施方式的效果。
通过以上的结构，在焦距较长且f值较小的光学系统中，能够实现从无限远到近距离物点为止优秀的光学性能。
另外，本实施方式的光学系统优选满足以下的条件式(2)。
0.80<f/f1<1.60(2)
其中，
f：所述光学系统的无限远对焦时的焦距
f1：所述第1透镜组的焦距
上述条件式(2)规定本实施方式的光学系统整体的焦距和第1透镜组的焦距。本实施方式的光学系统通过满足条件式(2)，能够防止光学系统的全长变大，良好地对像面弯曲和彗差进行校正。
当低于条件式(2)的下限时，第1透镜组的光焦度变小，因此光学系统的全长增大，而且，难以确保周边光量，是不优选的。另外，如果为了缩短光学系统的全长而增大第3透镜组的光焦度，则难以对球面像差和像面弯曲进行校正，因此是不优选的。另外，通过将条件式(2)的下限值设定为0.90，能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，通过将条件式(2)的下限值设定为1.00，能够进一步可靠地得到本实施方式的效果。
另一方面，当超过条件式(2)的上限时，第1透镜组的光焦度变大，因此难以对球面像差、彗差以及像面弯曲进行校正，是不优选的。另外，通过将条件式(2)的上限值设定为1.50，能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，通过将条件式(2)的上限值设定为1.35，能够进一步可靠地得到本申请的效果。
另外，本实施方式的光学系统优选满足以下的条件式(3)。
0.80<f1/(-f2)<1.45(3)
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距
f2：所述第2透镜组的焦距
上述条件式(3)规定本实施方式的第1透镜组的焦距和第2透镜组的焦距。本实施方式的光学系统通过满足条件式(3)，能够良好地对球面像差和像面弯曲进行校正，防止光学系统的全长变大。
当低于条件式(3)的下限时，第2透镜组的光焦度变小，因此对球面像差校正不足，也难以充分地对像面弯曲进行校正，是不优选的。另外，作为对焦透镜组的第2透镜组的对焦时的移动量变大，光学系统的全长变大，因此是不优选的。另外，通过将条件式(3)的下限值设定为0.90，能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，通过将条件式(3)的下限值设定为1.00，能够进一步可靠地得到本实施方式的效果。
另一方面，当超过条件式(3)的上限时，第2透镜组的光焦度变大，因此球面像差被过度校正，像面弯曲也难以校正，是不优选的。另外，通过将条件式(3)的上限值设定为1.44，能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，通过将条件式(3)的上限值设定为1.42，能够进一步可靠地得到本实施方式的效果。
另外，本实施方式的光学系统优选满足以下的条件式(4)。
1.11<f1/f3<1.50(4)
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距
f3：所述第3透镜组的焦距
上述条件式(4)规定本实施方式的第1透镜组的焦距和第3透镜组的焦距。本实施方式的光学系统通过满足条件式(4)，能够防止光学系统的全长变大，良好地对像面弯曲和彗差进行校正。
当超过条件式(4)的上限时，第1透镜组的光焦度变小，因此光学系统的全长增大，而且，难以确保周边光量，是不优选的。另外，如果为了缩短光学系统的全长而增大第3透镜组的光焦度，则难以对球面像差和像面弯曲进行校正，因此是不优选的。另外，通过将条件式(4)的上限值设定为1.40，能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，通过将条件式(4)的上限值设定为1.30，能够进一步可靠地得到本实施方式的效果。
当低于条件式(4)的下限时，第1透镜组的光焦度变大，因此难以对球面像差、彗差以及像面弯曲进行校正，是不优选的。另外，通过将条件式(4)的下限值设定为1.115，能够更可靠地得到本申请的效果。
另外，本实施方式的光学系统优选满足以下的条件式(5)。
0.70<(-f2)/f3<1.50(5)
其中，
f2：所述第2透镜组的焦距
f3：所述第3透镜组的焦距
上述条件式(5)规定本申请的第2透镜组的焦距和第3透镜组的焦距。本实施方式的光学系统通过满足条件式(5)，能够良好地对球面像差和像面弯曲进行校正，防止光学系统的全长变大。
当超过条件式(5)的上限时，第2透镜组的光焦度变小，因此对球面像差校正不足，也难以充分地对像面弯曲进行校正，是不优选的。另外，作为对焦透镜组的第2透镜组的对焦时的移动量变大，光学系统的全长变大，因此是不优选的。另外，通过将条件式(5)的上限值设定为1.35，能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，通过将条件式(5)的上限值设定为1.20，能够进一步可靠地得到本实施方式的效果。
另一方面，当低于条件式(5)的下限时，第2透镜组的光焦度变大，因此球面像差被过度校正，像面弯曲也难以校正，是不优选的。另外，通过将条件式(5)的下限值设定为0.75，能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，通过将条件式(5)的下限值设定为0.80，能够进一步可靠地得到本实施方式的效果。
另外，本实施方式的光学系统优选满足以下的条件式(6)。
1.20<tl/f1<2.05(6)
其中，
tl：所述光学系统的全长
f1：所述第1透镜组的焦距
上述条件式(6)规定本实施方式的光学系统的全长和第1透镜组的焦距。本实施方式的光学系统通过满足条件式(6)，能够防止光学系统的全长变大，良好地对像面弯曲和彗差进行校正。
当低于条件式(6)的下限时，第1透镜组的光焦度变小，因此光学系统的全长增大，而且，难以确保周边光量，是不优选的。另外，如果为了缩短光学系统的全长而增大第3透镜组的光焦度，则难以对球面像差和像面弯曲进行校正，因此是不优选的。另外，通过将条件式(6)的下限值设定为1.40，能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，通过将条件式(6)的下限值设定为1.60，能够进一步可靠地得到本实施方式的效果。
另一方面，当超过条件式(6)的上限时，第1透镜组的光焦度变大，因此难以对球面像差、彗差以及像面弯曲进行校正，是不优选的。另外，通过将条件式(6)的上限值设定为2.03，能够更可靠地得到本申请的效果。另外，通过将条件式(6)的上限值设定为2.00，能够进一步可靠地得到本申请的效果。
另外，本实施方式的光学系统优选满足以下的条件式(7)。
1.50<tl/(-f2)<3.10(7)
其中，
tl：所述光学系统的全长
f2：所述第2透镜组的焦距
上述条件式(7)规定本实施方式的光学系统的全长和第2透镜组的焦距。本实施方式的光学系统通过满足条件式(7)，能够防止光学系统的全长变大，良好地对像面弯曲和彗差进行校正。
当低于条件式(7)的下限时，第2透镜组的光焦度变小，因此光学系统的全长增大，而且，难以确保周边光量，因此是不优选的。另外，如果为了缩短光学系统的全长而增大第3透镜组的光焦度，则难以对球面像差和像面弯曲进行校正，因此是不优选的。另外，通过将条件式(7)的下限值设定为1.70，能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，通过将条件式(7)的下限值设定为1.90，能够进一步可靠地得到本申请的效果。
另一方面，当超过条件式(7)的上限时，第2透镜组的光焦度变大，因此难以对球面像差、彗差以及像面弯曲进行校正，是不优选的。另外，通过将条件式(7)的上限值设定为3.00，能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，通过将条件式(7)的上限值设定为2.90，能够进一步可靠地得到本实施方式的效果。
另外，本实施方式的光学系统优选满足以下的条件式(8)。
63.00<νp(8)
其中，
νp：所述第1透镜组所包含的所有的正透镜的阿贝数的平均值
上述条件式(8)规定本实施方式的第1透镜组所包含的所有的正透镜的阿贝数的平均值。本实施方式的光学系统通过满足条件式(8)，能够良好地对轴向色像差进行校正。
当低于条件式(8)的下限时，难以对轴向色像差进行校正，因此是不优选的。另外，通过将条件式(8)的下限值设定为65.00，能够更可靠地得到本实施方式的效果。另外，通过将条件式(8)的下限值设定为70.0，能够进一步可靠地得到本实施方式的效果。
另外，关于本实施方式的光学系统，优选的是，在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，所述第1透镜组固定。通过该结构，与第1透镜组和第2透镜组双方移动的情况相比，能够实现对焦透镜组的小型化，并且，能够减少由于多个对焦透镜组移动时的误差产生的彗差等各像差的产生。
另外，关于本实施方式的光学系统，优选的是，在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，所述第3透镜组固定。通过该结构，与第2透镜组和第3透镜组双方移动的情况相比，能够实现对焦透镜组的小型化，并且，能够减少由于多个对焦透镜组移动时的误差产生的彗差等各像差的产生。
另外，关于本实施方式的光学系统，优选的是，所述第1透镜组具备接合透镜，所述接合透镜从物体侧依次由正透镜和负透镜构成。通过该结构，能够良好地对球面像差以及轴向色像差进行校正。
另外，关于本实施方式的光学系统，优选的是，在所述第3透镜组中具有孔径光阑。通过该结构，能够良好地对像面弯曲和像散进行校正。
另外，关于本实施方式的光学系统，优选的是，具有孔径光阑，与所述孔径光阑的物体侧相邻的透镜面是形成为凸向物体侧的形状的透镜面，与所述孔径光阑的像侧相邻的透镜面是形成为凸向像侧的形状的透镜面。通过该结构，能够良好地对球面像差、像面弯曲以及像散进行校正。
另外，关于本实施方式的光学系统，优选的是，所述第3透镜组具有从最靠物体侧依次相邻地配置的正透镜和负透镜。通过该结构，能够良好地对球面像差进行校正。
另外，关于本实施方式的光学系统，优选的是，所述第2透镜组具有接合透镜，所述接合透镜从物体侧依次由正透镜和负透镜构成，所述第2透镜组由所述接合透镜构成或者从物体侧依次由负透镜和所述接合透镜构成。通过该结构，能够实现小型且良好地校正了轴向色像差的光学系统。另外，通过该结构，能够减小对焦时的球面像差的变动。
另外，关于本实施方式的光学系统，优选的是，所述第3透镜组具备至少一个非球面。通过该结构，能够良好地对彗差进行校正。
另外，关于本实施方式的光学系统，优选的是，所述第3透镜组的至少一部分以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动。通过该结构，能够进行由于手抖等产生的像抖动的校正(防抖)。并且，能够减小像抖动校正时的像差变动。
另外，关于本实施方式的光学系统，优选的是，在所述第1透镜组至所述第3透镜组的光学面中的至少一面上设置有增透膜，所述增透膜包含至少一层使用湿法形成的层。通过该结构，本实施方式的光学系统能够进一步减少来自物体的光经光学面反射而产生的重影和眩光，能够实现高的成像性能。
另外，关于本实施方式的光学系统，优选的是，在设所述使用湿法形成的层对d线(波长λ＝587.6nm)的折射率为nd时，nd为1.30以下。通过该结构，能够减小与空气之间的折射率差，因此能够进一步减小光的反射，能够使重影和眩光进一步减少。
另外，关于本实施方式的光学系统中的增透膜，不限于湿法，也可以通过干法等来形成。此时，增透膜包含至少一层折射率成为1.30以下的层。通过该结构，即使在通过干法等形成了增透膜时，也能够得到与通过湿法形成了增透膜时相同的效果。另外，优选的是，折射率成为1.30以下的层为构成多层膜的层中的最靠表面侧的层。
本实施方式的光学设备具备上述结构的光学系统。由此，进一步减少重影和眩光，能够实现良好地抑制了像抖动校正时的像差变动的光学设备。
关于本实施方式的光学系统的制造方法，该光学系统沿着光轴从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组以及具有正的光焦度的第3透镜组，其中，
使得所述第2透镜组在从无限远物体向近距离物体进行对焦时沿着光轴移动，
且使得所述光学系统满足作为预定的条件式的以下的条件式(1)。
1.00<f/(-f2)<2.40(1)
其中，
f：所述光学系统的无限远对焦时的焦距
f2：所述第2透镜组的焦距
通过这种本实施方式的光学系统的制造方法，能够制造从无限远物点到近距离物点为止具有优秀的光学性能的光学系统。
另外，关于本申请的其他的实施方式的光学系统的制造方法，该光学系统沿着光轴从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组以及具有正的光焦度的第3透镜组，其中
使得所述第2透镜组在从无限远物体向近距离物体进行对焦时沿着光轴移动，
且使得所述光学系统满足作为预定的条件式的以下的条件式(2)。
0.80<f/f1<1.60(2)
其中，
f：所述光学系统的无限远对焦时的焦距
f1：所述第1透镜组的焦距
通过这种本实施方式的光学系统的制造方法，能够制造从无限远物点到近距离物点为止具有优秀的光学性能的光学系统。
以下，根据附图对本申请的数值实施例的光学系统进行说明。
(第1实施例)
图1是示出本申请的第1实施例的光学系统的镜头结构的图。
本实施例的光学系统沿着光轴从物体侧依次由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以及具有正的光焦度的第3透镜组g3构成。
具有正的光焦度的第1透镜组g1从物体侧依次由双凸形状的正透镜l11、双凸形状的正透镜l12以及将双凸形状的正透镜l13与双凹形状的负透镜l14接合而成的接合透镜构成。
具有负的光焦度的第2透镜组g2从物体侧依次由将凹面朝向物体侧的正弯月形透镜l21与双凹形状的负透镜l22接合而成的接合透镜构成。
具有正的光焦度的第3透镜组g3从物体侧依次由双凸形状的正透镜l31、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜l32、孔径光阑s、双凹形状的负透镜l33与凸面朝向物体侧的正弯月形透镜l34的接合透镜以及将双凸形状的正透镜l35、双凹形状的负透镜l36及双凸形状的正透镜l37接合而成的接合透镜构成。
在本实施例的光学系统中，第3透镜组g3的最靠像侧面(面编号22)为非球面。
在本实施例的光学系统中，第1透镜组g1和第3透镜组g3相对于像面被固定，第2透镜组g2整体沿着光轴向像侧移动，由此进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
在本实施例的光学系统中，由负透镜l33和正弯月形透镜l34构成且与孔径光阑s的像侧相邻地配置的接合透镜作为防抖透镜组而以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动，由此能够进行像抖动的校正。
在本实施例的光学系统中，在由正透镜l35、负透镜l36及正透镜l37构成且配置在最靠像侧的接合透镜中的最靠物体侧透镜面(面编号19)上，形成有增透膜，该增透膜构成为包含至少一层使用湿法形成的层。
在下述的表1中记载了本第1实施例的光学系统的参数的值。
在该表1的[整体参数]中，“f”表示焦距，“fno”表示f值，“2ω”表示视场角(单位：“°”)，“y”表示像高，“tl”表示光学系统的全长，“bf”表示后焦距。另外，全长tl表示该光学系统的从最靠物体侧的透镜面(第1面)到像面为止的光轴上的距离，后焦距bf表示该光学系统的从最靠像侧的透镜面(第22面)到像面为止的光轴上的距离。
另外，在[面数据]中，“面编号”表示沿着光轴的从物体侧开始数的光学面的顺序，“r”表示各光学面的曲率半径，“d”表示面间隔(第n面(n为整数)与第n+1面之间的间隔)，“nd”表示对d线的折射率，“νd”表示对d线(波长λ＝587.6nm)的阿贝数。另外，“物面”表示物体面，“(光圈s)”表示孔径光阑s，“可变”表示可变的面间隔。曲率半径r＝∞表示平面，省略空气的折射率nd＝1.00000。对于非球面在面编号的右侧附上“*”。
另外，在[透镜组焦距]中表示各透镜组中的最靠物体侧的面的面编号(始面)和各透镜组的焦距。
在[非球面数据]中，关于[面数据]所示的非球面，示出通过下式表示了其形状时的圆锥常数和非球面系数。另外，“e-n”表示“×10-n”，例如，“1.234e-05”表示“1.234×10-5”。2次的非球面系数a2为0。
x(y)＝(y2/r)/[1+[1-κ(y2/r2)]1/2]+a4×y4+a6×y6+a8×y8+a10×y10
此处，将与光轴垂直的方向的高度设为“y”，将高度y处的从各非球面的顶点的切面到各非球面为止的沿着光轴的距离(凹陷量)设为“s(y)”，将基准球面的曲率半径(近轴曲率半径)设为“r”，将圆锥常数设为“κ”，将n次的非球面系数设为“an”。
在[可变间隔数据]中，“f”表示整个系统的焦距，“β”表示物体与像之间的成像倍率，“di”(其中，i为整数)表示第i面的可变的面间隔。另外，“无限远”表示无限远对焦状态，“极近”表示极近摄影距离状态。另外，d0表示从物体到第1面为止的距离。
此处，虽然在以下的所有的参数值中记载的焦距f、曲率半径r、面间隔d、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，这些标号的说明和参数表的说明在之后的实施例中也相同。
(表1)
[整体参数]
f＝102.128
fno＝1.449
2ω＝23.891
y＝21.60
tl＝146.818
bf＝41.301
[面数据]
[透镜组焦距]
[非球面数据]
[可变间隔数据]
[条件式对应值]
(1)f/(-f2)＝1.47
(2)f/f1＝1.26
(3)f1/(-f2)＝1.17
(4)f1/f3＝1.12
(5)(-f2)/f3＝0.96
(6)tl/f1＝1.81
(7)tl/(-f2)＝2.12
(8)νp＝77.38
如上所述，第1实施例的光学系统将上述条件式(1)～(8)全部满足。
在图2中示出第1实施例的光学系统的无限远对焦状态下的球面像差、像散、畸变、倍率色像差以及彗差的各像差图。另外，在图3中示出以摄影倍率β＝-0.136进行了近距离对焦的状态下的球面像差、像散、畸变、倍率色像差以及彗差的各像差图。在各像差图中，“fno”表示f值，“y”表示像高。另外，在各像差图中，“d”表示对d线(波长λ＝587.6nm的像差)，“g”表示对g线(波长λ＝435.8nm)的像差。另外，在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。另外，该像差图的说明在之后的实施例中也相同。
如从该图2，图3所示的各像差图明确可知，在第1实施例的光学系统中良好地对各像差进行了校正，具有高光学性能。
(第2实施例)
图4是示出本申请的第2实施例的光学系统的镜头结构的图。
本实施例的光学系统沿着光轴从物体侧依次由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以及具有正的光焦度的第3透镜组g3构成。
具有正的光焦度的第1透镜组g1从物体侧依次由双凸形状的正透镜l11、双凸形状的正透镜l12以及将双凸形状的正透镜l13与双凹形状的负透镜l14接合而成的接合透镜构成。
具有负的光焦度的第2透镜组g2从物体侧依次由将凹面朝向物体侧的正弯月形透镜l21与双凹形状的负透镜l22接合而成的接合透镜构成。
具有正的光焦度的第3透镜组g3从物体侧依次由双凸形状的正透镜l31、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜l32、孔径光阑s、将双凹形状的负透镜l33与双凸形状的正透镜l34接合而成的接合透镜、将双凸形状的正透镜l35与双凹形状的负透镜接合而成的接合透镜以及双凸形状的正透镜l37构成。
在本实施例的光学系统中，第3透镜组g3的最靠像侧面(面编号23)为非球面。
在本实施例的光学系统中，第1透镜组g1和第3透镜组g3相对于像面被固定，第2透镜组g2整体沿着光轴向像侧移动，由此进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
在本实施例的光学系统中，由负透镜l33和正透镜l34构成且与孔径光阑s的像侧相邻地配置的接合透镜作为防抖透镜组而以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动，由此能够进行像抖动的校正。
在本实施例的光学系统中，在最靠像侧的正透镜l37的物体侧透镜面(面编号22)和与正透镜l37的物体侧相邻地配置的负透镜l36的像侧透镜面(面编号21)上，形成有增透膜，该增透膜构成为包含至少一层使用湿法形成的层。
在以下的表2中记载了本第2实施例的光学系统的参数的值。
(表2)
[整体参数]
f＝102.643
fno＝1.441
2ω＝23.836
y＝21.60
tl＝156.819
bf＝44.626
[面数据]
[透镜组焦距]
[非球面数据]
[可变间隔数据]
[条件式对应值]
(1)f/(-f2)＝1.38
(2)f/f1＝1.17
(3)f1/(-f2)＝1.18
(4)f1/f3＝1.21
(5)(-f2)/f3＝1.02
(6)tl/f1＝1.79
(7)tl/(-f2)＝2.11
(8)νp＝77.38
如上所述，第2实施例的光学系统将上述条件式(1)～(8)全部满足。
在图5中示出第2实施例的光学系统的无限远对焦状态下的球面像差、像散、畸变、倍率色像差以及彗差的各像差图。另外，在图6中示出以摄影倍率β＝-0.141进行了近距离对焦的状态下的球面像差、像散、畸变、倍率色像差以及彗差的各像差图。如从该图5，图6所示的各像差图明确可知，在该第2实施例的光学系统中，良好地对各像差进行了校正，具有高光学性能。
(第3实施例)
图7是示出本申请的第3实施例的光学系统的镜头结构的图。
本实施例的光学系统沿着光轴从物体侧依次由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以及具有正的光焦度的第3透镜组g3构成。
具有正的光焦度的第1透镜组g1从物体侧依次由双凸形状的正透镜l11、将双凸形状的正透镜l12与双凹形状的负透镜l13接合而成的接合透镜以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜l14构成。
具有负的光焦度的第2透镜组g2沿着物体侧依次由双凹形状的负透镜l21以及将凹面朝向物体侧的正弯月形透镜l22与双凹形状的负透镜l23接合而成的接合透镜构成。
具有正的光焦度的第3透镜组g3从物体侧依次由将双凸形状的正透镜l31与双凹形状的负透镜l32接合而成的接合透镜、孔径光阑s、将双凹形状的负透镜l33与双凸形状的正透镜l34接合而成的接合透镜以及将凸面朝向物体侧的负弯月形透镜l35与双凸形状的正透镜l36接合而成的接合透镜构成。
在本实施例的光学系统中，第3透镜组g3的最靠像侧面(面编号22)为非球面。
在本实施例的光学系统中，第1透镜组g1和第3透镜组g3相对于像面被固定，第2透镜组g2整体沿着光轴向像侧移动，由此进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
在本实施例的光学系统中，由负透镜l33和正透镜l34构成且与孔径光阑s的像侧相邻地配置的接合透镜作为防抖透镜组而以包含与光轴正交的方向的分量的方式移动，由此能够进行像抖动的校正。
在本实施例的光学系统中，在由负透镜l35和正透镜l36构成且配置在最靠像侧的接合透镜的最靠物体侧透镜面(面编号20)上，形成有增透膜，该增透膜构成为包含至少一层使用湿法形成的层。
在以下的表3中记载了本第3实施例的光学系统的参数的值。
(表3)
[整体参数]
f＝102.618
fno＝1.440
2ω＝23.596
y＝21.60
tl＝164.819
bf＝47.774
[面数据]
[透镜组焦距]
[非球面数据]
[可变间隔数据]
[条件式对应值]
(1)f/(-f2)＝1.72
(2)f/f1＝1.22
(3)f1/(-f2)＝1.40
(4)f1/f3＝1.20
(5)(-f2)/f3＝0.86
(6)tl/f1＝1.97
(7)tl/(-f2)＝2.76
(8)νp＝77.38
如上所述，第3实施例的光学系统将上述条件式(1)～(8)全部满足。
在图8中示出第3实施例的光学系统的无限远对焦状态下的球面像差、像散、畸变、倍率色像差以及彗差的各像差图。另外，在图9中示出以摄影倍率β＝-0.144进行了近距离对焦的状态下的球面像差、像散、畸变、倍率色像差以及彗差的各像差图。如从该图8、图9所示的各像差图明确可知，在该第3实施例的光学系统中，良好地对各像差进行了校正，具有高光学性能。
为了进行参照，将以上所示的从第1实施例至第3实施例为止的各实施例的条件式对应值在以下的表4中示出。
(表4)
此处，对在本申请的实施方式的光学系统中使用的增透膜(也称为多层宽带增透膜)进行说明。图13是示出增透膜的膜结构的一例的图。该增透膜101由7层构成，形成在透镜等光学部件102的光学面上。第1层101a由通过真空蒸镀法蒸镀的氧化铝形成。另外，在该第1层101a之上还形成有由通过真空蒸镀法蒸镀的氧化钛与氧化锆的混合物构成的第2层101b。而且，在该第2层101b之上形成有由通过真空蒸镀法蒸镀的氧化铝构成的第3层101c，在该第3层101c之上形成有由通过真空蒸镀法蒸镀的氧化钛与氧化锆的混合物构成的第4层101d。而且，在该第4层101d之上形成有由通过真空蒸镀法蒸镀的氧化铝构成的第5层101e，在该第5层101e之上形成有由通过真空蒸镀法蒸镀的氧化钛与氧化锆的混合物构成的第6层101f。
并且，在由此形成的第6层101f之上，通过湿法形成由氟化镁与二氧化硅的混合物构成的第7层101g，而形成本实施方式的增透膜101。对于第7层101g的形成，使用作为湿法的一种的溶胶-凝胶法。溶胶-凝胶法是使将原料混合而得到的溶胶通过水解/缩聚反应等成为没有流动性的凝胶，对该凝胶进行加热/分解而得到生成物的方法，在光学薄膜的制作中，在光学部件的光学面上涂布光学薄膜材料溶胶，通过干燥固化而成为凝胶膜，从而能够生成膜。另外，作为湿法，不限定于溶胶-凝胶法，也可以使用不经过凝胶状态而得到固体膜的方法。
如上所述，该增透膜101的从第1层101a～第6层101f为止通过作为干法的电子束蒸镀来形成，作为最上层的第7层101g，通过使用了由氢氟酸/乙酸镁法调制的溶胶液的湿法按照以下的步骤形成。首先，预先在透镜成膜面(上述的光学部件102的光学面)上使用真空蒸镀装置依次形成成为第1层101a的氧化铝层、成为第2层101b的氧化钛-氧化锆混合层、成为第3层101c的氧化铝层、成为第4层101d的氧化钛-氧化锆混合层、成为第5层101e的氧化铝层以及成为第6层101f的氧化钛-氧化锆混合层。并且，在从蒸镀装置取出了光学部件102之后，通过旋涂涂胶法对在通过氢氟酸/乙酸镁法调制的溶胶液中加入了硅醇盐的液体进行涂布，从而形成成为第7层101g的由氟化镁与二氧化硅的混合物构成的层。由以下的式(b)表示通过氢氟酸/乙酸镁法调制时的反应式。
2hf+mg(ch3coo)2→mgf2+2ch3cooh(b)
关于在该成膜中使用的溶胶液，在原料混合之后，在高压灭菌器中以140℃实施了24小时高温加压熟化处理之后，用于成膜。关于该光学部件102，在第7层101g的成膜结束之后，在大气中以160℃进行1小时加热处理而完成。通过使用这种溶胶-凝胶法，大小为几nm至几十nm的粒子残留空隙地堆积，从而形成第7层101g。
使用图14所示的光谱特性对具有由此形成的增透膜101的光学部件的光学的性能进行说明。
以以下的表5所示的条件形成具有本实施方式的增透膜的光学部件(透镜)。此处，表5是使基准波长为λ且针对衬底(光学部件)的折射率为1.62、1.74以及1.85分别求出了增透膜101的各层101a(第1层)～101g(第7层)的光学膜厚的表。另外，在表5中，将氧化铝表示为al2o3，将氧化钛与氧化锆的混合物表示为zro2+tio2，将氟化镁与二氧化硅的混合物表示为mgf2+sio2。
(表5)
图14表示光线垂直入射到在表5中使基准波长λ为550nm而设计了增透膜101的各层的光学膜厚的光学部件时的光谱特性。
从图14可知，具有使基准波长λ为550nm而设计的增透膜101的光学部件，在光线的波长为420nm～720nm的整个区域中将反射率抑制为0.2％以下。另外，即使是具有在表5中使基准波长λ为d线(波长587.6nm)而设计了各光学膜厚的增透膜101的光学部件，也几乎不对该光谱特性产生影响，具有与图14所示的基准波长λ为550nm的情况基本相同的光谱特性。
接着，对本增透膜的变形例进行说明。该增透膜由5层构成，与表5同样，以以下的表6中所示的条件设计对于基准波长λ的各层的光学膜厚。在本变形例中，第5层的形成使用上述的溶胶-凝胶法。
(表6)
图15表示光线垂直入射到具有在表6中使衬底的折射率为1.52以及使基准波长λ为550nm而设计了各光学膜厚的增透膜的光学部件时的光谱特性。从图15可知，关于本变形例的增透膜，在光线的波长为420nm～720nm的整个区域中将反射率抑制为0.2％以下。另外，即使是具有在表6中使基准波长λ为d线(波长587.6nm)而设计了各光学膜厚的增透膜的光学部件，也几乎不对该光谱特性产生影响，具有与图15所示的光谱特性基本相同的特性。
图16分别示出光线向具有图15所示的光谱特性的光学部件入射的入射角为30度、45度、60度时的光谱特性。另外，虽然在图15、图16中未图示具有表6所示的衬底的折射率为1.46的增透膜的光学部件的光谱特性，但是当然具有与衬底的折射率为1.52基本相同的光谱特性。
另外，为了进行比较，在图17中示出仅通过以往的真空蒸镀法等干法成膜的增透膜的一例。图17表示光线垂直入射到设计了对与表6同样的衬底的折射率1.52以以下的表7中所示的条件构成的增透膜的光学部件时的光谱特性。另外，图18分别示出光线向具有图17所示的光谱特性的光学部件入射的入射角为30度、45度、60度时的光谱特性。
(表7)
当将图14～图16所示的具有本实施方式的增透膜的光学部件的光谱特性与图17和图18所示的以往例的光谱特性进行比较时，可知本实施方式的增透膜在任何入射角下都具有更低的反射率，而且在更宽的带宽上具有低反射率。
接着，对在本申请的第1实施例至第3实施例中应用了上述表5和表6中所示的增透膜的例子进行说明。
在该第1实施例的光学系统中，如表1所示，第3透镜组g3的正透镜l35的折射率为nd＝1.75596，因此在正透镜l35的物体侧的透镜面上使用与衬底的折射率为1.74对应的增透膜101(参照表5)，从而能够减少来自透镜面的反射光，能够减少重影和眩光。
在该第2实施例的光学系统中，如表1所示，第3透镜组g3的负透镜l36的折射率为nd＝1.61532，第3透镜组g3的正透镜l37的折射率为nd＝1.90265，因此在负透镜l36的像面侧的透镜面上使用与衬底的折射率为1.62对应的增透膜101(参照表5)，在正透镜l37的物体侧的透镜面上使用与衬底的折射率为1.85对应的增透膜101(参照表5)，从而能够减小来自各透镜面的反射光，能够减少重影和眩光。
在该第3实施例的光学系统中，如表7所示，第3透镜组g3的负弯月形透镜l35的折射率为nd＝1.55390，因此在负弯月形透镜l35的物体侧的透镜面上使用与衬底的折射率为1.52对应的增透膜(参照表6)，从而能够减少来自透镜面的反射光，能够减少重影和眩光。
另外，能够在不损坏光学性能的范围内适当采用以下记载的内容。
在实施例中，虽然示出了3组结构的光学系统，但是也能够应用于4组等其他的组结构中。另外，也可以是在最靠物体侧增加了透镜或透镜组的结构，或者在最靠像侧增加了透镜或透镜组的结构。另外，透镜组表示被进行对焦时变化的空气间隔分离的、具有至少一个透镜的部分。
也可以是使单独或多个透镜组、或者部分透镜组作为对焦透镜组，该对焦透镜组在光轴方向上移动，从而进行从无限远物体向近距离物体的对焦。所述对焦透镜组能够应用于自动对焦，也能够适合于自动对焦用的(使用了超声波电机等的)电机驱动。特别是，优选使第2透镜组作为对焦透镜组。
孔径光阑虽然优选配置在第3透镜组中，但是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。
也可以是使透镜组或部分透镜组作为防抖透镜组，该防抖透镜组以具有与光轴垂直的方向的分量的方式移动，或者在包含光轴的面内方向上旋转移动(摆动)，从而对由于手抖而产生的像抖动进行校正。特别是，优选使第3透镜组的至少一部分作为防抖透镜组。而且，优选使与孔径光阑的像侧相邻地配置的透镜成分为防抖透镜组。
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、或者将设置在玻璃的表面的树脂形成为非球面形状的复合型非球面。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。
在各透镜面上，为了减轻眩光和重影并实现高对比度的高光学性能，也可以施加在宽波长区域中具有高透射率的增透膜。
在图10中，作为具备上述的光学系统的光学设备的一例，示出单反相机1(以下，简单记载为相机)的概略剖视图。在该相机1中，来自未图示的物体(被摄体)的光通过摄影镜头2(光学系统)而被聚光，通过快速复原反光镜3而成像在焦点板4上。并且，成像在焦点板4上的光在五棱镜5中多次反射而被向目镜6引导。由此，摄影者能够通过目镜6将物体(被摄体)像作为正立像来观察。
另外，当通过摄影者按压未图示的释放按钮时，快速复原反光镜3向光路外退避，通过摄影镜头2而被聚光的未图示的物体(被摄体)的光在摄像元件7上形成被摄体像。由此，来自物体(被摄体)的光通过该摄像元件7而被摄像，作为物体(被摄体)图像而被记录在未图示的存储器中。由此，摄影者能够进行基于本相机1的物体(被摄体)的摄影。另外，记载于图10中的相机1可以将摄影镜头2保持为能够拆装，也可以与摄影镜头2一体地成型。另外，相机1可以是所谓的单反相机，也可以是不具有快速复原反光镜等的紧凑型相机或者无反光镜的单反相机。
此处，作为本相机1的摄影镜头2，上述的光学系统通过其特征性的镜头结构，进一步减少重影和眩光，良好地抑制像抖动校正时的像差变动。由此本相机1进一步减少重影和眩光，实现良好地抑制了像抖动校正时的像差变动的摄影。
以下，参照图11对本实施方式的光学系统的制造方法的概略进行说明。关于该光学系统的制造方法，该光学系统沿着光轴从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组以及具有正的光焦度的第3透镜组，其中，包含以下的步骤s1和s2。
使得所述第2透镜组在从无限远物体向近距离物体进行对焦时沿着光轴移动(步骤s1)。
使得所述光学系统满足作为预定的条件式的以下的条件式(1)(步骤s2)。
1.00<f/(-f2)<2.40(1)
其中，
f：所述光学系统的无限远对焦时的焦距
f2：所述第2透镜组的焦距
根据以上的制造方法，能够制造从无限远物点到近距离物点为止具有优秀的光学性能的光学系统。
以下，参照图12对本实施方式的光学系统的其他的制造方法的概略进行说明。关于该光学系统的制造方法，该光学系统沿着光轴从物体侧依次具备具有正的光焦度的第1透镜组、具有负的光焦度的第2透镜组以及具有正的光焦度的第3透镜组，其中，包含以下的步骤s1和s2。
使得所述第2透镜组在从无限远物体向近距离物体进行对焦时沿着光轴移动(步骤s1)。
使得所述光学系统满足作为预定的条件式的以下的条件式(2)(步骤s2)。
0.80<f/f1<1.60(2)
其中，
f：所述光学系统的无限远对焦时的焦距
f1：所述第1透镜组的焦距
根据以上的制造方法，能够制造从无限远到近距离物点为止具有优秀的光学性能的光学系统。
将以下的优先权基础申请的公开内容作为引用文援引于此：
日本国专利申请2015年第011654号(2015年1月23日申请)
标号说明
g1第1透镜组
g2第2透镜组
g3第3透镜组
s孔径光阑
i像面
1单反相机
2摄影镜头
3快速复原反光镜
4焦点板
5五棱镜
6目镜
7摄像元件。
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