可变焦光学系统的制作方法

专利名称：可变焦光学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及小型的可变焦光学系统。
近年来的中心快门式照相机用摄影镜头通常是变焦镜头，以备有高变焦比(变焦比超过2倍)变焦镜头的照相机居多。
现有技术中，由正镜头组和负镜头组构成的2组变焦镜头是公知的。该2组变焦镜头中，在提高变焦比时，很难拌随着镜头组位置状态变化的轴象差的变动进行良好的修正。或者，为了提高该2组变焦镜头的变焦比，镜头位置状态从广角端状态(焦点距离最短的状态)变化到摄远端状态(焦点距离最长的状态)时，由于各镜头组的移动量大，所以，使得镜头筒构造复杂化。
具有3个以上可动镜头组的变焦镜头、所谓的多组变焦镜头，由于各镜头组从广角端状态移动到摄远端状态的移动轨迹(变焦轨道)的选择自由度多，所以象差修正的自由度高。另外，在多组变焦镜头中，由于横向倍率的变化随着各镜头组的变焦位置状态的变化而减小，所以，能对随镜头位置状态变化的、离轴象差的变动进行良好的修正，容易提高变焦比。
但是，在现有的多组变焦镜头中，必须对构成变焦镜头的每个镜头组进行象差修正，每个镜头组有数片以上的镜头。因此，随着可动镜头组数目的增加，构成变焦镜头的镜头数也增加。镜头数目越多，不仅不能降低制造成本，而且，容纳在照相机本体内时的厚度变厚，难以实现照相机本体的小型化。
在现有技术中，镜头数较少的、适于小型化的变焦镜头，公知的有正正负3组式镜头。该正正负3组式变焦镜头例如已由日本专利公报特开平6-67093号、特开平6-230284号、特开平8-101341号等所揭示。
中心快门式照相机在携带性方面优于单反式照相机。越是小型轻量，携带性越好。中心快门式照相机由于其摄影镜头与照相机本体成为一体，所以，使摄影镜头小型化也就能使照相机本体小型轻量化。
为了提高不使用时的携带性，在把摄影镜头容纳在照相机本体内时，中心快门式照相机用的摄影镜头是以相邻镜头组之间的间隔最小的状态容纳着。
由于中心快门式照相机中不容易更换镜头，通常采用标准变焦镜头(焦点距离范围是，用35mm的胶卷能包含相当于50mm焦点距离的视野角)。由于在广角端状态中包括的视野角越窄，越能容易地实现高变焦比，所以，在广角状态，用35mm的胶卷相当于38mm焦点距离的视野角的摄影镜头居多。
通常，变焦镜头中，虽然在广角端状态包括的视野角越窄，越容易实现高变焦比，但是，这时在摄远端状态中的镜头全长相对于画面对角线长变大，不能实现照相机的小型化。因此，为了实现小型且变焦比高的可变焦光学系统，需要包括更广角区域。
但是，上述的特开平6-67093号公报、特开平6-230284号公报、特开平8-101341号公报等揭示了现有的正正负3组式变焦镜头中，在广角端状态，由于离轴光束通过大大偏离第3镜头组中的光轴的位置，所以，欲包括更广角区域时，后焦距变得极短。其结果，镜头直径非常大，不能实现镜头系统的小型化。
如前所述，为了提高照相机本体的携带性，使镜头系统小型化是至关重要的。保持预定的变焦比、使焦点距离变化的范围向短焦点侧移行，对于镜头的小型化是有效的，但是，在现有的正正负3组式镜头中，由于不能包括广角区域、即不能使焦点距离变化的范围向短焦点侧移行，所以，不能充分实现镜头系统的小型化。
上述的特开平6-67093号公报、特开平6-230284号公报、特开平8-101341号公报中，虽然都以少的镜头数达到高变焦化，但广角化不够，所以难以保持预定变焦比地实现小型化和高变焦比化。
本发明的目的是提供一种适于小型化且低成本化的可变焦光学系统。
本发明的另一目的是，在广角端状态包括超过65度的视野角。
本发明的另一目的是实现轻量化。
为了实现上述目的，本发明第1实施例的可变焦光学系统，由从物体侧开始数起的具有正折射力的第1镜头组、具有正折射力的第2镜头组和具有负折射力的第3镜头组所构成，其特征在于，在镜头组位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，全部的镜头组以第1镜头组与第2镜头组之间的间隔增大、第2镜头组与第3镜头组之间的间隔减少的方式向物体一侧移动；第2镜头组仅由凹面朝着物体侧的负镜头成分和凸面朝着像侧的正镜头成分构成；满足下列的条件式(1)。
式(1)0.9＜f1/(fw·ft)1/2＜2.0式中，f1上述第1镜头组的焦点距离fw上述可变焦光学系统的广角端状态时的焦点距离ft上述可变焦光学系统的摄远端状态时的焦点距离。
为了实现上述目的，本发明第2实施例的可变焦光学系统，由从物体侧开始数起，配置着具有正折射力的第1镜头组、具有正折射力的第2镜头组和具有负折射力的第3镜头组，其特征在于，第1镜头组由塑料镜头和玻璃镜头两片构造；第2镜头组至少包含一片以上的塑料镜头；第3镜头组由塑料镜头和玻璃镜头两片构成。
为了达到上述目的，本发明第3实施例的可变焦光学系统，由从物体侧开始数起的具有正折射力的第1镜头组、具有正折射力的第2镜头组和具有负折射力的第3镜头组所构成，其特征在于，在镜头组位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，第1至第3镜头组的各镜头组以第1镜头组与第2镜头组之间的间隔增大、第2镜头组与第3镜头组之间的间隔减少的方式向物体一侧移动；第3镜头组包括一片塑料镜头，满足下列的条件式(8)至(9)；式(8)0＜|f3/f3p|＜0.3
式(9)0.75＜(β3T/β3W)/(ft/fw)＜0.95式中，f3第3镜头组的焦点距离f3p第3镜头组中的塑料镜头的焦点距离β3T第3镜头组的摄远端状态中的横向倍率β3W第3镜头组的广角端状态中的横向倍率ft摄远端状态中的全镜头系统的焦点距离fw广角端状态中的全镜头系统的焦点距离。
本发明的其它目的及效果，可从以下的说明中得知。
先说明本发明可变焦光学系统的构造。
如

图1所示，本发明的可变焦光学系统，从物体一侧数起具有正折射力的第1镜头组G1、正折射力的第2镜头组G2和负折射力的第3镜头组G3，当镜头组位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，全部的3个镜头组以第1镜头组与第2镜头组的间隔增大、第2镜头组与第3镜头组的间隔减少的方式向物体一侧移动。
本发明中，孔口光圈S最好配置在第1镜头组与第3镜头组之间，当镜头位置状态变化时，与第2镜头组一体地移动或者独立地移动。
下面，说明各镜头组的功能。
负折射力的第3镜头组，具有把由第1镜头组和第2镜头组形成的被摄体像放大的功能。随着第3镜头组位置状态从广角端状态向着摄远端状态变化，第3镜头组的倍率(即横向倍率)增大。
在广角端状态，通过缩短后焦距，离轴光束的通过第3镜头组的位置偏离光轴，所以，可以在第3镜头组独立地修正轴上象差和离轴象差。
随着后焦距的变长(即镜头位置状态从广角端状态向着摄远端状态变化)，离轴光束的通过第3镜头组的位置接近光轴，所以，能容易地在第3镜头组抑制随变焦而产生的离轴象差的变动。
但是，在广角端状态，如果过于缩短后焦距，则付着在第3镜头组中最靠近像一侧的镜头面上的无用影像会摄入胶卷，或者，在确保预定的周边光量时镜头直径变大，所以最好保持适当长度的后焦距。
正折射力的第2镜头组，孔口光圈配置在附近，轴上光束和离轴光束的通过第2镜头组的位置的差少。因此，第2镜头组主要进行轴上象差的修正。
当把孔口光圈配置在第2镜头组的靠物体一侧或邻接像侧配置时，距孔口光圈最远的镜头面最好做成非球面。通过该第2镜头组中距孔口光圈最远的镜头面的离轴光束，在广角端状态中远离光轴，所以，如果把该镜头面做成非球面，则能独立地修正轴上象差和离轴象差，能用少的镜头数得到良好的成像性能。
本发明中，为了在广角端状态确保足够的后焦距，第2镜头组由配置在物体一侧的负部分组(凹面朝着物体一体的负镜头成分)和配置在像侧的正部分组(凸面朝着像侧的正镜头成分)构成。
正折射力的第1镜头组，最好由配置在物体一侧的负部分组和配置在像侧的正部分组构成。这样，在整个光学系统中，可对因折射力配置不对称而在广角端状态容易产生的正扭曲象差进行良好的修正。做成这样的构造，对负的球面象差也能进行良好的修正。该构造中，尤其是负部分组和正部分组分别由一片镜头构成，所以，能实现轻量化和构造简单化。
本发明中，最好把孔口光圈配置在第1与第2镜头组之间。如果把孔口光圈配置在第2镜头组的像一侧，或者把孔口光圈配置在构成第2镜头组的负部分组与正部分组之间，为了对在广角端状态产生的离轴象差进行良好的修正，配置在第2镜头组的最靠近物体一侧的负镜头不得不做成为凸面朝着物体一侧的弯月形状，或者曲率缓的凹面朝着物体一侧的两凹面形状。这样的形状实现更广角化的发散作用弱，不能得到足够的后焦距，所以最好不要这样配置孔口光圈。
因此，如果把孔口光圈配置在第2镜头组的靠物体一侧，则即使配置在第2镜头组的最靠近物体一侧的负镜头的凹面朝着物体一侧时，也能抑制离轴象差的产生，在广角端状态也能得到足够的后焦距。
本发明的孔口光圈，从广角端状态到摄远端状态，最好以与第2镜头组独立的移动量被驱动。这时，离轴光束的通过第2镜头组的高度，随着镜头位置状态而变化，所以，能对随着镜头位置状态变化的、离轴象差的变动进行良好的修正。
尤其是在广角状态，把孔口光圈配置在第2镜头组附近，随着镜头位置状态向摄远端状态变化，最好使孔口光圈离开第2镜头组地移动。在广角端状态，由于大的视野角光束入射到可变焦光学系统，当孔口光圈离开第2镜头组时，通过第2镜头组的光束极端地偏离光轴。这时，就很难用少的镜头数进行良好的象差修正。
下面说明各条件式。
本发明的第1实施例，要满足条件式(1)。
式(1)0.9＜f1/(fw·ft)1/2＜2.0式中，f1上述第1镜头组的焦点距离fw上述可变焦光学系统的广角端状态时的焦点距离ft上述可变焦光学系统的摄远端状态时的焦点距离。
条件式(1)是规定第1镜头组焦点距离的条件式。
当高于条件式(1)的上限值时，第1镜头组的收敛作用减弱，在摄远端状态的镜头全长的缩短困难。反之，当低于条件式(1)的下限值时，第1镜头组的收敛作用增强。这时，通过第1镜头组的离轴光束在摄远端状态偏离光轴，光束通过构成第1镜头组的各镜头的周缘部，所以，在摄远端状态不能抑制对于离轴光束的彗形象差的产生。
另外，为了更加小型化，条件式(1)的上限值最好定为1.9。
镜头全长的缩短与照相机本体的小型化有直接关系，作为小型化的大体标准是摄远比。设焦点距离为f，镜头全长为TL时，摄远比B为B＝TL/fB值为1以下时，则表示是小型。
本发明中，为了在摄远端状态得到高性能且小型化，最好满足条件式(1)，并且满足下列的条件式(5)。
式(5)0.8＜TLt/ft＜1另外，为了在广角端状态也得到良好的成像性能，最好也同时地满足以下的条件式(6)和条件式(1)及(5)。
式(6)TLw/fw＞1.2条件式(5)是规定摄远端状态中的摄远比的条件式。
如果高于条件式(5)的上限值、摄远比增大时，导致镜头系统的大型化，违背本发明的宗旨。反之，如果低于条件式(5)的下限值，则摄远端状态中的折射力配置极端地不对称，不能对正的扭曲象差进行良好的修正。
条件式(6)是规定广角端状态中的摄远比的条件式。
在广角端状态，由于入射到光学系统中的离轴光束的入射角大，所以，离轴光束有偏离光轴的倾向。因此，容易产生离轴象差。为此，为了实现镜头直径的小型化和高性能化，使离轴光束接近光轴以及缓和折射力的不对称性的是很重要的。
在广角端状态，由于具有正折射力的第1镜头组和第2镜头组位于彼此接近的位置，所以光学系统整体的折射力配置是正负配置。为了缓和折射力配置的不对称性，最好把具有负折射力的镜头组配置在靠近光学系统的物体一侧，使折射力配置接近负正负的对称型，这样，镜头全长相对于焦点距离增大。
因此，低于条件式(6)的下限值时，不能对广角端状态中的正扭曲象差进行良好的修正，不能实现高性能化。
本发明中，为了实现镜头直径的小型化和摄远端状态中的镜头全长的缩短化，最好满足以下的条件式(2)。
式(2)0.6＜(TLt-TLw)/(ft-fw)＜0.9条件式(2)是在镜头位置状态变化时，规定相对于焦点距离变化的镜头全长变化的条件式。
当高于条件式(2)的上限时，(a)引起广角端状态中的后焦距缩短，或者(b)引起摄远端状态中的镜头全长的大型化。在(a)的情况下，为保持预定周边光量，导致镜头直径的大型化。因此，无论是(a)还是(b)，都导致镜头系统的大型化，背离本发明的宗旨。
反之，当低于条件式(2)的下限值时，虽然镜头系统能小型化，但是，各镜头组的折射力加强。各镜头组的折射力加强时，因镜头组的偏心引起的性能恶化加剧，在制造可变焦光学系统时需要高的加工精度，不能实现低成本化。
本发明中，为了实现第3镜头组的镜头直径小型化，最好满足下面的条件式(3)。
式(3)β3w＞1.40条件式(3)是规定广角端状态中第3镜头组变焦率的条件式。
当低于条件式(3)的下限时，广角端状态中的后焦距变短，通过第3镜头组的离轴光束偏离光轴，导致镜头直径大型化。
另外，当广角端状态中的横向倍率β3w增大时，摄远端状态中的横向倍率β3t也有随之增大的倾向。由于摄远端状态中的第3镜头组的像面移动系数(＝β3t-1)随着第3镜头组的横向倍率的平方而增加，所以，要保持预定变焦比并提高广角端状态的第3镜头组的横向倍率时，广角端状态中的第3镜头组的像面移动系数变得极大，由停止精度产生像面位置的变动(相对于预定像面位置)，从而得不到预定的光学性能。
因此，本发明中，为了得到预定的光学性能，最好把条件式(3)的上限值设定为1.6。
当镜头位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，构成光学系统的各镜头组之中，配置在像侧的镜头组的横向倍率比配置在最靠近物体一侧的第1镜头组变化大，该横向倍率的变化量越大，随着镜头位置状态变化而产生的各象差的变动越大。
因此，为了用少的镜头组实现高变焦比，取消掉随着镜头位置状态变化的、横向倍率变化极端大的镜头组是很重要的。即，在各镜头组中，减少随着镜头位置状态变化的、横向倍率的变化是很重要的。
随着镜头位置状态变化的横向倍率的变化，基本上是由相邻镜头组之间的间隔变化而产生的，所以，要保持预定的变焦比并实现高性能，最好满足下面的条件式(4)。
式(4)0.5＜(D1T-D1W)/(D2W-D2T)＜2条件式(4)是规定由第1可变间隔和第2可变间隔的镜头位置状态变化形成的变化量的比的条件式，上述第1可变间隔由第1镜头组和第2镜头组形成，上述第2可变间隔由第2镜头组和第3镜头组形成。
当高于条件式(4)的上限值时，随着镜头位置状态变化的、第2镜头组的横向倍率的变化增大，不能在第2镜头组对产生的离轴象差的变动进行良好的修正。反之，当低于条件式(4)的下限值时，随着镜头位置状态变化的、第3镜头组的横向倍率变化增大，不能在第3镜头组对产生的离轴象差进行良好的修正。
为了实现高性能化，最好将上限值定为1.85，下限值定为0.75。
本发明另一实施例的可变焦光学系统中，第1镜头组由塑料镜头和玻璃镜头构成，第2镜头组至少包含一片塑料镜头，第3镜头组由塑料镜头和玻璃镜头构成。
由于塑料比玻璃轻，所以，多采用塑料可以实现整个摄影镜头的轻量化。另外，由于塑料具有优良的模制性，特别与玻璃相比，以低的结晶化温度可以成型，所以，用于模制的金属模具的耐久性好，非球面的成形容易。
但是，由于塑料因温度变化引起的折射率变化大，温度变化使整个镜头系统形成的像面位置产生变动，所以，最好抑制该像面位置的变动。
由折射率变化产生的像面位置的变动可通过以下(A)或(B)方法抑制。
(A)削弱塑料镜头本身的折射力(B)通过配置折射力不同的若干个塑料镜头，在温度变动产生时，能使各塑料镜头的折射力变化相互抵消。
上述(A)的情况下，在象差修正方面，不能积极地采用塑料镜头，难以削减镜头片数。上述(B)的情况下，塑料镜头的折射力有自由度，所以，在象差修正方面，能积极地利用塑料镜头，能削减镜头片数。因此，本发明中，最好第1镜头组中的塑料镜头和第3镜头组中的塑料镜头的折射力为彼此不同的矢量。
另外，塑料的密度因温度变化而变化，其体积也变化。该体积的变化使面形状变化，从而引起整个镜头系统的像面位置的变动。因此，本发明中，最好把塑料镜头的形状做成为弯月形状。如果把塑料镜头形状做成为两面凹形或两面凸形，由于镜头中心部厚度与周边部厚度的差大，随温度变化的体积膨胀率在中心部和周边部是同样的，所以，镜头的厚度厚的中心部的膨胀量多，其结果，引起面形状的变化，所以最好不要做成两面凹形或两面凸形。
本发明中，最好满足下面的条件式(7)式(7)0.5＜|f1/f1p|＜1.0
式中，f1第1镜头组的焦点距离f1p配置在第1镜头组中的塑料镜头的焦点距离条件式(7)是规定配置在第1镜头组中的塑料镜头的焦点距离的条件式。
当高于条件式(7)的上限值时，由于塑料镜头的焦点距离负增大，中央部和周边部的镜头厚度差增大，所以，难以抑制因曲率半径变化产生的离轴象差的变动。
反之，当低于条件式(7)的下限值时，不能充分地对在第1镜头组单独产生的色象差修进行良好修正，在镜头位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时的轴上色象差的变动不容易得到抑制。
本发明中，为了良好地抑制随温度变化的色象差的变动，最好满足下面的条件式(8)。
式(8)0＜|f3/f3p|＜0.3式中，f3第3镜头组的焦点距离f3p第3镜头组中的塑料镜头的焦点距离。
该条件式(8)是规定配置在第3镜头组中的塑料镜头焦点距离的条件式。
当高于条件式(8)的上限值时，塑料镜头的焦点距离变短，在广角端状态中温度变化时的像面弯曲的变动得不到抑制。
当低于条件式(8)的下限值时，不能对在第3镜头组单独产生的轴上色象差进行良好的修正，所以，得不到预定的光学性能。
本发明中，为了良好地修正随镜头位置状态变化的离轴象差的变动，最好满足下面的条件式(9)。
式(9)0.75＜(β3T/β3W)/(ft/fw)＜0.95
β3T第3镜头组的摄远端状态时的横向倍率β3W第3镜头组的广角端状态时的横向倍率ft摄远端状态时的全镜头系统的焦点距离fw广角端状态时的全镜头系统的焦点距离。
条件式(9)是规定第3镜头组的变焦率变化的条件式。
当高于条件式(9)的上限值时，当镜头位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，第3镜头组的变焦率变化过大，不能良好地抑制在第3镜头组中因镜头位置状态变化引起的轴上象差。反之，当低于条件式(9)的下限值时，会出现下面的(1)或(2)两种情况。
(1)镜头位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时的第1镜头组与第3镜头组之间的间隔变化量增大。
(2)第1镜头组和第2镜头组的折射力正向增强。
(1)的情况下，随着镜头位置状态从广角端状态变化到摄远端状态，通过第1镜头组的离轴光束偏离光轴，为了确保预定的周边光量，必须加大第1镜头组的镜头直径，不利于小型化。
(2)的情况下，不能用少的镜头组对第1镜头组和第2镜头组产生的各象差进行良好的修正。
在变焦镜头中，当进行使被摄体位置从无限远状态朝近距离移动时的对焦时(进行近距离对焦时)，采取使构成变焦镜头的镜头组之中的一个镜头组向光轴方向移动的方法。在本发明中，最好将镜头直径较小的第2镜头组作为近距离对焦用的对焦组。
把第2镜头组作为对焦组时，为了对近距离对焦时产生的离轴象差变动进行良好修正，最好满足下面的条件式(10)。
本发明的较好实施例中，在第1与第2镜头组之间配置着孔口光圈，配置在第2镜头组中的最靠近物体一侧的负镜头满足下面的条件式(10)。
式(10)-0.25＜(γ21-γ22)/(γ21+γ22)＜-0.05
式中，γ21第2镜头组中负镜头的靠物体一侧的面曲率半径。
γ22第2镜头组中负镜头的靠像一侧的面曲率半径。
该条件式(10)是规定配置在第2镜头组中最靠物体一侧的负镜头的镜头形状的条件式。
当高于条件式(10)的上限值时，不能对在近距离对焦时产生的负的像面弯曲进行良好的修正。当低于条件式(10)的下限值时，在广角端状态不能得到足够的后焦距，导致第3镜头组的镜头直径大型化。
为了减少各镜头组的片数，对在各镜头组单独产生的轴上象差和离轴象差分别独立地进行修正是很重要的。本发明中，镜头位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，为了对离轴光束的通过高度不太变化的第2镜头组中产生的各象差进行良好的修正，最好满足下面的条件式(11)。
式(11)0.2＜D/f2＜0.35式中，D从第2镜头组的最靠近物体一侧的镜头面到最靠近像一侧的镜头面的沿光轴的距离。
f2第2镜头组的焦点距离。
当高于条件式(11)的上限值时，第2镜头组的镜头厚度过大，不仅使镜头系统大型化，而且通过距第2镜头组中的孔口光圈最远镜头面的离轴光束偏离光轴，所以导致镜头直径大型化。
当低于条件式(11)的下限值时，通过距第2镜头组中的孔口光圈最远镜头面的离轴光束过于接近光轴，不能独立地修正轴上象差和离轴象差，不能抑制随镜头位置状态变化的离轴象差的变动。
从本发明的其它角度看，用若干部分系统构成具有正折射力的第2镜头组，随着镜头位置状态的变化，使相邻部分系统之间的间隔变化，也可实现高变焦比。
具体地说，可以采用正负正负的4组式或正负正正负的5组式。正负正负的4组式是从物体一侧数起，由负折射力的第2a镜头组和正折射力的第2b镜头组构成第2镜头组，镜头位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，以第2a镜头组与第2b镜头组之间的间隔变窄的方式分别地朝着物体一侧移动。正负正正负的5组式是从物体一侧数起，由负折射力的第2a镜头组、正折射力的第2b镜头组及正折射力的第2c镜头组构成第2镜头组，镜头位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，以第2a镜头组与第2b镜头组之间的间隔变窄、第2b镜头组与第2c镜头组之间的间隔变宽的方式分别地朝着物体一侧移动。
另外，在本发明中，为了用少的镜头数构成光学系统，最好导入非球面。尤其是为了良好地修正广角端状态中的离轴象差，最好用正镜头和负镜头构成第3镜头组，将正镜头的靠物体一侧的镜头面做成非球面。另外，为了有效地修正第2镜头组中产生的轴上象差和离轴象差，最好把第2镜头组的最远离孔口光圈的镜头面做成非球面。
从本发明的其它角度看，在摄影时，高变焦镜头中往往因手振动等原因，而导致像模糊，为了防止这一点，可以设置防振光学系统，即，将检测振动的振动检测系统及驱动机构与镜头系统组合，使构成镜头系统的镜头组中的一个镜头组的全部或其一部分偏心而作为偏心镜头组，用振动检测系统检测出振动，为了修正检测出的振动，用驱动机构使偏心镜头组偏心，使像移动，以此修正像的模糊。
图1是表示本发明第1实施例可变焦光学系统的折射力配置概念图。
图2是表示第1实施例构造的镜头断面图。
图3是第1实施例广角端状态的无限远对焦状态的各象差图。
图4是第1实施例中间焦点距离状态的无限远对焦状态的各象差图。
图5是第1实施例摄远状态的无限远对焦状态的各象差图。
图6是第1实施例广角端状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图7是第1实施例中间焦点距离状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图8是第1实施例摄远端状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图9是表示第2实施例构造的镜头断面图。
图10是第2实施例广角端状态的无限远对焦状态的各象差图。
图11是第2实施例中间焦点距离状态的无限远对焦状态的各象差图。
图12是第2实施例摄远状态的无限远对焦状态的各象差图。
图13是第2实施例广角端状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图14是第2实施例中间焦点距离状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图15是第2实施例摄远端状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图16是表示第3实施例构造的镜头断面图。
图17是第3实施例广角端状态的无限远对焦状态的各象差图。
图18是第3实施例中间焦点距离状态的无限远对焦状态的各象差图。
图19是第3实施例摄远状态的无限远对焦状态的各象差图。
图20是第3实施例广角端状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图21是第3实施例中间焦点距离状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图22是第3实施例摄远端状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图23是表示第4实施例构造的镜头断面图。
图24是第4实施例广角端状态的无限远对焦状态的各象差图。
图25是第4实施例中间焦点距离状态的无限远对焦状态的各象差图。
图26是第4实施例摄远状态的无限远对焦状态的各象差图。
图27是第4实施例广角端状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图28是第4实施例中间焦点距离状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图29是第4实施例摄远端状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图30是表示第5实施例构造的镜头断面图。
图31是第5实施例广角端状态的无限远对焦状态的各象差图。
图32是第5实施例中间焦点距离状态的无限远对焦状态的各象差图。
图33是第5实施例摄远状态的无限远对焦状态的各象差图。
图34是第5实施例广角端状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图35是第5实施例中间焦点距离状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图36是第5实施例摄远端状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图37是表示第6实施例构造的镜头断面图。
图38是第6实施例广角端状态的无限远对焦状态的各象差图。
图39是第6实施例中间焦点距离状态的无限远对焦状态的各象差图。
图40是第6实施例摄远状态的无限远对焦状态的各象差图。
图41是第6实施例广角端状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图42是第6实施例中间焦点距离状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图43是第6实施例摄远端状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图44是表示第7实施例构造的镜头断面图。
图45是第7实施例广角端状态的无限远对焦状态的各象差图。
图46是第7实施例中间焦点距离状态的无限远对焦状态的各象差图。
图47是第7实施例摄远状态的无限远对焦状态的各象差图。
图48是第7实施例广角端状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图49是第7实施例中间焦点距离状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
图50是第7实施例摄远端状态的摄影倍率-1/30倍的各象差图。
下面，说明本发明各数值实施例。
图1是表示本发明各数值实施例的可变焦光学系统的折射力分配。从物体一侧数起，由正折射力的第1镜头组G1、正折射力的第2镜头组G2及负折射力的第3镜头组G3构成，镜头位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，全部镜头组以第1镜头组G1与第2镜头组G2之间的间隔增大、第2镜头组G2与第3镜头组G3之间的间隔减少的方式向物体一侧移动。
在各数值实施例中，非球面用下式(ASP)表示。X＝cY2/{1+(1-κc2Y2)1/2}+C4Y4+C6Y6+……(ASP)式(ASP)中，Y是光轴的高度，X是挠度量，c是曲率，κ是圆锥常数，C4、C6…是非球面系数。
《第1实施例》图2表示本发明第1实施例的镜头构造图。图2中，第1镜头组G1由凸面朝着物体一侧的弯月形负镜头L11和凸面朝着物体一侧的弯月形正镜头L12构成。第2镜头组G2由凹面朝着物体一侧的弯月形负镜头L21和两面凸镜头L22构成。第3镜头组G3由凸面朝着像侧的弯月形正镜头L31和凹面朝着物体一侧的弯月形负镜头L32构成。孔口光圈S配置在负镜头L21的靠物体一侧，在镜头位置状态变化时，与第2镜头组G2一体地移动。
第1实施例中，通过使第2镜头组G2沿光轴方向移动，进行近距离对焦。
下表1中列出了本发明第1实施例的各数据值。实施例的数据表中的f是焦点距离，FNO是F编号，2ω表示视角，折射率是相对于d线(λ＝587.6nm)的值。
表1f 30.90 ～ 57.01 ～ 78.11FNO 4.38 ～ 7.29 ～ 9.352ω 67.26 ～ 40.24 ～ 30.24°面编号 曲率半径面间隔 折射率阿贝数1 19.6599 1.0001.84666 23.832 15.2372 1.0001.03 13.1462 2.5001.51680 64.204 34.8791 (D4) 1.05 0.00002.5001.0(孔口光圈)6 -6.76731.6251.8350042.977 -8.59170.2501.08119.28714.3751.5168064.209-10.8925(D9) 1.010-31.25002.5001.6889331.1611-26.04572.8751.012-11.81491.2501.7966845.3713-78.6331(Bf) 1.0第9面和第10面是非球面，非球面系数如以下所示。[第9面的非球面系数]κ＝1.0000C4＝+1.13475×10-4C6＝-5.28843×10-1C8＝+1.63890×10-8C10＝-2.67187×10-11[第10面的非球面系数]κ＝1.0000C4＝+7.42810×10-5C6＝+5.21535×10-8C8＝-9.40908×10-10C10＝+2.05393×10-11[可变间隔表]f 30.9009 57.0144 78.1125D42.85459.3372 12.7996D99.85894.0023 1.8750Bf7.922727.4954 42.0802[摄影倍率-1/30倍时的第2镜头组G2的移动量δ2f 30.9009 57.0144 78.1125DO929.3189 1704.96952333.0302δ2 0.50980.3329 0.2706(朝物体一侧的移动量为正)[条件式对应值]f1＝+73.1582β3W＝1.478(1)f1/(fw·ft)1/2＝1.489(2)(TLt-TLw)/(ft-fw)＝0.765(3)β3w＝1.478(4)(D1T-D1W)/(D2W-D2T)＝1.246(5)TLt/ft＝0.981(6)TLw/fw＝1.311图3至图8表示本发明第1实施例的各象差图，图3至图5分别表示在广角端状态、中间焦点距离状态、摄远端状态的无限远对焦状态时的各象差图，图6至图8分别表示在广角端状态、中间焦点距离状态、摄远端状态的摄影倍率-1/30倍状态时的各象差图。
在图3至图8的各象差图中，球面象差图中的实线表示球面象差，虚线表示正弦状态，Y表示像高度。散乱象差图中的实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。彗形像差图中，表示像高Y＝0、5.4、10.8、15.12、21.6时的彗形像差，A表示入射角，H表示物体高。
从各象差图中可见，本实施例的各象差被良好修正，具有优良的成像性能。《第2实施例》图9表示本发明第2实施例的镜头构造图。图9中，第1镜头组G1由凸面朝着物体一侧的弯月形负镜头与凸面朝着物体一侧的弯月形正镜头的接合正镜头L1构成。第2镜头组G2由凹面朝着物体一侧的弯月形负镜头L21和两面凸镜头L22构成。第3镜头缄G3由凸面朝着像侧的弯月形正镜头L31和凹面朝着物体一侧的弯月形负镜头L32构成。孔口光圈S配置在负镜头L21的靠物体一侧，镜头位置状态变化时，与第1镜头组G1及第2镜头组G2分开地移动。
第2实施例中，通过使第2镜头组沿光轴方向移动，进行近距离对焦。
下面的表2中列出了本发明第2实施例的各数据值。实施例的数据表中的f是焦点距离，FNO是F编号，2ω表示视角，折射率是相对于d线(λ＝587.6nm)的值。
表2f 32.18 ～52.40 ～ 82.48FNO 4.58 ～6.69 ～ 9.562ω 64.38 ～43.38 ～ 28.78°面编号 曲率半径面间隔折射率阿贝数1 17.3882 1.375 1.84666 23.832 14.2536 3.750 1.48749 70.453 31.8383 (D3) 1.04 0.0000 (D4) 1.0 (孔口光圈)5 -8.4420 1.250 1.80420 46.516-12.5107 1.250 1.07 41.3109 3.750 1.51680 64.208-10.31 11(D8) 1.09-31.2500 2.500 1.68893 31.1610 -22.8590 3.000 1.011 -11.5072 1.500 1.76684 46.8012 -106.4021(Bf) 1.0第8面和第9面是非球面，非球面系数如以下所示[第8面的非球面系数]κ＝1.0000C4＝+1.40810×10-4C6＝+8.76052×10-7C8＝-2.455 14×10-8C10＝+4.74648×10-10[第9面的非球面系数]κ＝1.0000C4＝+6.86490×10-5C6＝+2.71725×10-7C8＝-4.81737×10-9C10＝+4.10814×10-11[可变间隔表]f32.181052.403382.4846D32.125010.712217.2421D42.2295 2.5000 2.5000D8 10.2339 5.2523 1.8750
Bf7.872221.715141.2521[摄影倍率-1/30倍时的第2镜头组G2的移动量δ2f 32.1810 52.4033 82.4846DO 970.03581565.63692458.0212δ20.5363 0.4040 0.3030(朝物体一侧的移动量为正)[条件式对应值]f1＝+94.4053β3w＝1.4507(1)f1/(fw·ft)1/2＝1.832(2)(TLt-TLw)/(ft-fw)＝0.803(3)β3w＝1.451(4)(D1T-D1W)/(D2W-D2T)＝1.809(5)TLt/ft＝0.985(6)TLw/fw＝1.269图10至图15表示本发明第2实施例的各象差图，图10至图12分别表示在广角端状态、中间焦点距离状态、摄远端状态的无限远对焦状态时的各象差图，图13至图15分别表示在广角端状态、中间焦点距离状态、摄远端状态的摄影倍率-1/30倍状态时的各象差图。
在图10至图15的各象差图中，球面象差图中的实线表示球面象差，虚线表示正弦状态，Y表示像高度。散乱象差图中的实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。彗形像差图中，表示像高Y＝0、5.4、10.8、15.12、21.6时的彗形像差，A表示入射角，H表示物体高。
从各象差图中可见，本实施例的各象差被良好修正，具有优良的成像性能。
《第3实施例》图16表示本发明第3实施例的镜头构造图。图16中，第1镜头组G1由凹面朝着物体一侧的弯月形负镜头L11和两面凸形的正镜头L12构成。第2镜头组G2由凹面朝着物体一侧的弯月形负镜头L21和两面凸形的正镜头L22构成。第3镜头组G3由凸面朝着像侧的弯月形正镜头L31和凹面朝着物体一侧的弯月形负镜头L32构成。孔口光圈S配置在负镜头L21的靠物体一侧，镜头位置状态变化时，与第2镜头组G2一体地移动。
第3实施例中，通过使第2镜头组G2沿光轴方向移动，进行近距离对焦。
下面的表3中列出了本发明第3实施例的各数据值。实施例的数据表中的f是焦点距离，FNO是F编号，2ω表示视角，折射率是相对于d线(λ＝587.6nm)的值。
表3f30.90 ～ 55.94～78.75FNO 4.34 ～ 7.22～9.342ω 67.42 ～ 41.06～30.04°面编号曲率半径面间隔屈折率 阿贝数1 -31.05401.000 1.8466623.832 -139.89680.375 1.0321.73972.500 1.4874970.454 -52.9497(D4) 1.05 0.00002.500 1.0(孔口光圈)6-8.59301.625 1.8042046.517 -12.37300.250 1.08 126.52214.375 1.5168064.209 -10.6761(D9) 1.010 -31.25002.375 1.6889331.1611 -27.22133.125 1.012 -11.89081.250 1.7668446.8013 -231.6048(Bf) 1.0第9面和第10面是非球面，非球面系数如以下所示。[第9面的非球面系数]κ＝1.0000C4＝+1.24560×10-4C6＝-1.12260×10-6C8＝+7.08167×10-8C10＝-1.34486×10-9[第10面的非球面系数]κ＝1.0000C4＝+6.79153×10-5C6＝-2.92853×10-7C8＝+7.08167×10-9C10＝-6.67544×10-12[可变间隔表]f30.900355.944178.7499D42.2500 7.015710.7871D9 10.9892 4.5518 1.8750Bf7.843828.167944.5921[摄影倍率-1/30倍时的第2镜头组G2的移动量δ2f 30.9003 55.9441 78.7499DO 929.9937 1676.3029 2355.8007δ20.5657 0.3660 0.2974(朝物体一侧的移动量为正)[条件式对应值]f1＝+58.1194β3w＝1.4448(1)f1/(fw·ft)1/2＝1.178(2)(TLt-TLw)/(ft-fw)＝0.756(3)β3w＝1.445(4)(D1T-D1W)/(D2W-D2T)＝0.937(5)TLt/ft＝0.973(6)TLw/fw＝1.309图17至图22表示本发明第3实施例的各象差图，图17至图19分别表示在广角端状态、中间焦点距离状态、摄远端状态的无限远对焦状态时的各象差图，图20至图22分别表示在广角端状态、中间焦点距离状态、摄远端状态的摄影倍率-1/30倍状态时的各象差图。
在图17至图22的各象差图中，球面象差图中的实线表示球面象差，虚线表示正弦状态，Y表示像高度。散乱象差图中的实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。彗形像差图中，表示像高Y＝0、5.4、10.8、15.12、21.6时的彗形像差，A表示入射角，H表示物体高。
从各象差图中可见，本实施例的各象差被良好修正，具有优良的成像性能。
《第4实施例》图23表示本发明第4实施例的镜头构造图。图23中，第1镜头组G1由两面凹形的负镜头L11和两面凸形的正镜头L12构成。第2镜头组G2由凹面朝着物体一侧的弯月形负镜头L21和凸面朝着像侧的弯月形正镜头L22构成。第3镜头组G3由凸面朝着像侧的弯月形正镜头L31和凹面朝着物体一侧的弯月形负镜头L32构成。孔口光圈S配置在负镜头L21的靠物体一侧，镜头位置状态变化时，与第2镜头组G2一体地移动。
第4实施例中，通过使第2镜头组G2沿光轴方向移动，进行近距离对焦。
下面的表4中列出了本发明第4实施例的各数据值。实施例的数据表中的f是焦点距离，FNO是F编号，2ω表示视角，折射率是相对于d线(λ＝587.6nm)的值。
表4f 30.90 ～ 56.02～78.75FNO4.43 ～ 7.24～ 9.322ω67.06 ～ 40.68～29.84°面编号曲率半径面间隔折射率 阿贝数1 -124.12131.000 1.7552027.53298.57960.375 1.0319.90461.750 1.5891361.244 -547.4991(D4) 1.05 0.00002.500 1.0(孔口光圈)6-8.03801.625 1.80454 39.617 -11.01460.250 1.08 -136.15765.000 1.62041 60.359 -11.4675(D9) 1.010 -31.25002.375 1.68893 31.1611 -25.83652.750 1.012 -12.77891.250 1.79668 45.37
13-121.1517(Bf)10第9面和第10面是非球面，非球面系数如以下所示。κ＝0.8171C4＝+8.06707×10-5C6＝-1.10605×10-6C8＝+4.83834×10-8C10＝-7.38936×10-10[第10面的非球面系数]κ＝1.0090C4＝+6.20237×10-5C6＝-1.16831×10-7C8＝+7.67159×10-10C10＝+3.95016×10-12[可变间隔表]f30.9001 56.023878.7484D41.75007.267211.0000D9 11.53275.3356 2.7500Bf7.9525 27.316743.0421[摄影倍率-1/30倍时的第2镜头组G2的移动量δ2f30.9001 56.0238 78.7484DO 930.2685 1677.8917 2354.6307δ20.5504 0.3660 0.2988(朝物体一侧的移动量为正)[条件式对应值]f1＝+58.3170β3w＝1.4615(1)f1/(fw·ft)1/2＝1.206(2)(TLt-TLw)/(ft-fw)＝0.743(3)β3w＝1.462(4)(D1T-D1W)/(D2W-D2T)＝1.053(5)TLt/ft＝0.961(6)TLw/fw＝1.298图24至图29表示本发明第4实施例的各象差图，图24至图26分别表示在广角端状态、中间焦点距离状态、摄远端状态的无限远对焦状态时的各象差图，图27至图29分别表示在广角端状态、中间焦点距离状态、摄远端状态的摄影倍率-1/30倍状态时的各象差图。
在图24至图29的各象差图中，球面象差图中的实线表示球面象差，虚线表示正弦状态，Y表示像高度。散乱象差图中的实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。彗形像差图中，表示像高Y＝0、5.4、10.8、15.12、21.6时的彗形像差，A表示入射角，H表示物体高。
从各象差图中可见，本实施例的各象差被良好修正，具有优良的成像性能。
《第5实施例》图30表示本发明第5实施例的镜头构造图。图30中，第1镜头组G1由两面凹形的负镜头L11和两面凸形的正镜头L12构成。第2镜头组G2由凹面朝着物体一侧的弯月形负镜头L21和两面凸形的正镜头L22构成。第3镜头组G3由凸面朝着像侧的弯月形正镜头L31和凹面朝着物体一侧的负镜头L32构成。孔口光圈S配置在负镜头21的靠物体一侧，镜头位置状态变化时，与第2镜头组G2一体地移动。
第5实施例中，通过使第2镜头组G2沿光轴方向移动，进行近距离对焦。
下面的表5中列出了本发明第5实施例的各数据值。实施例的数据表中的f是焦点距离，FNO是F编号，2ω表示视角，折射率是相对于d线(λ＝587.6nm)的值。
表5f 30.90 ～ 55.22～78.75FNO 4.38 ～ 7.14～ 9.422ω 67.26 ～ 41.36～29.98°面编号 曲率半径面间隔折射率阿贝数1-65.8746 1.000 1.58518 30.24(塑料)2 91.9335 1.000 1.03 20.8697 2.500 1.58913 61.244 -257.8081 (D4) 1.05 0.00002.5001.0(孔口光圈)6-8.01541.6251.7495035.197 -10.68780.2501.08 158.25845.0001.4910857.57(塑料)9 -10.6889(D9) 1.010 -31.25002.3751.5851830.24(塑料)11 -25.85402.7501.012 -12.61851.2501.7859043.9313 -116.9559(Bf) 1.0第9面和第10面是非球面，非球面系数如以下所示。[第9面的非球面系数]κ＝0.8171C4＝+1.16500×10-4C6＝-1.66640×10-6C8＝+7.92160×10-8C10＝-6.30650×10-12[第10面的非球面系数]κ＝0.0090C4＝+8.01540×10-5C6＝-3.05060×10-7C8＝+3.08600×10-9C10＝-6.30650×10-12[可变间隔表]f 30.900755.222478.7486D4 1.7500 7.267211.0000D911.2827 5.3356 2.7500Bf 7.741426.429643.0152[摄影倍率-1/30倍时的第2镜头组G2的移动量δ2f 30.900755.222478.7486DO 931.1594 1655.0891 2356.3120δ20.5409 0.3573 0.2828(朝物体一侧的移动量为正)[条件式对应值]f1＝+64.340f1P＝-65.427f3＝-19.377
t3P＝+220.105β3T＝3.277β3W＝1.456f2＝+26.062(1)f1/(fw·ft)1/2＝1.304(2)(TLt-TLw)/(ft-fw)＝0.752(3)β3w＝1.456(4)(D1T-D1W)/(D2W-D2T)＝1.084(5)TLt/ft＝0.961(6)TLw/fw＝1.283(7)|f1/f1P|＝0.983(8)|f3/f3P|＝0.088(9)(β3T/β3W)/(ft/fw)＝0.883(10)(r21-r22)/(r21+r22)＝-0.143(11)D/f2＝0.264图31至图36表示本发明第5实施例的各象差图，图31至图33分别表示在广角端状态、中间焦点距离状态、摄远端状态的无限远对焦状态时的各象差图，图34至图36分别表示在广角端状态、中间焦点距离状态、摄远端状态的摄影倍率-1/30倍状态时的各象差图。
在图31至图36的各象差图中，球面象差图中的实线表示球面象差，虚线表示正弦状态，Y表示像高度。散乱象差图中的实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。彗形像差图中，表示像高Y＝0、5.4、10.8、15.12、21.6时的彗形像差，A表示入射角，H表示物体高。
从各象差图中可见，本实施例的各象差被良好修正，具有优良的成像性能。
《第6实施例》图37表示本发明第6实施例的镜头构造图。图37中，第1镜头组G1由凹面朝着物体一侧的弯月形负镜头L11和两面凸形的正镜头L12构成。第2镜头组G2由凹面朝着物体一侧的弯月形负镜头L21和凸面朝着像侧的弯月形正镜头L22构成。第3镜头组G3由凸面朝着像侧的弯月形正镜头L31和凹面朝着物体一侧的弯月形负镜头L32构成。孔口光圈S配置在负镜头L21的靠物体一侧，镜头位置状态变化时，与第2镜头组G2一体地移动。
第6实施例中，通过使第2镜头组G2沿光轴方向移动，进行近距离对焦。
下面的表6中列出了本发明第6实施例的各数据值。实施例的数据表中的f是焦点距离，FNO是F编号，2ω表示视角，折射率是相对于d线(λ＝587.6nm)的值。
表6f 30.90 ～ 55.22～ 78.75FNO4.38 ～ 7.14～ 9.422ω67.26 ～ 41.36～ 29.98°面编号曲率半径面间隔 折射率 阿贝数1 -26.16151.0001.5851830.24(塑料)2 -73.53770.3751.03 24.58632.1251.4874970.454 -41.2631(D4) 1.050.00003.1251.0(孔口光圈)6 -8.17841.6251.4910857.57(塑料)7 -11.54420.2501.08 -103.67045.0001.5891361.249 -11.8719(D9) 1.010 -31.25002.5001.5851830.24(塑料)11 -23.96392.7741.012 -12.98341.2501.8350042.9713 -96.7542(Bf) 1.0第9面和第10面是非球面，非球面系数如以下所示。κ＝3.0000C4＝+2.30950×10-4C6＝+2.15980×10-6C8＝+6.60970×10-9C10＝+1.68180×10-9[第10面的非球面系数]
κ＝1.2172C4＝+7.06380×10-5C6＝-1.29910×10-7C8＝+2.59620×10-9C10＝-5.69470×10-12[可变间隔表]f30.899655.947178.7445D41.3048 6.394310.2903D9 11.1691 4.6402 1.8750βf 7.702927.500743.4269[摄影倍率-1/30倍时的第2镜头组G2的移动量δ2f 30.8996 55.9471 78.7445DO 930.1731 1676.25372355.2409δ20.5829 0.3832 0.3146(朝物体一侧的移动量为正)[条件式对应值]f1＝+55.991f1P＝-69.939f3＝-20.171f3P＝+155.894β3T＝3.205β3W＝1.434f2＝+28.167(1)f1/(fw·ft)1/2＝1.135(2)(TLt-TLw)/(ft-fw)＝0.740(3)β3w＝1.434(4)(D1T-D1W)/(D2W-D2T)＝0.967(5)TLt/ft＝0.960(6)TLw/fw＝1.301(7)|f1/f1P|＝0.801(8)|f3/f3P|＝0.129(9)(β3T/β3W)/(ft/fw)＝0.877(10)(r21-r22)/(r21+r22)＝-0.171(11)D/f2＝0.244图38至图43表示本发明第6实施例的各象差图，图38至图40分别表示在广角端状态、中间焦点距离状态、摄远端状态的无限远对焦状态时的各象差图，图41至图43分别表示在广角端状态、中间焦点距离状态、摄远端状态的摄影倍率-1/30倍状态时的各象差图。
在图38至图43的各象差图中，球面象差图中的实线表示球面象差，虚线表示正弦状态，Y表示像高度。散乱象差图中的实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。彗形像差图中，表示像高Y＝0、5.4、10.8、15.12、21.6时的彗形像差，A表示入射角，H表示物体高。
从各象差图中可见，本实施例的各象差被良好修正，具有优良的成像性能。
《第7实施例》图44表示本发明第7实施例的镜头构造图。图44中，第1镜头组G1由凹面朝着物体一侧的弯月形负镜头L11和两面凸形的正镜头L12构成。第2镜头组G2由凹面朝着物体一侧的弯月形负镜头L21和两面凸形的正镜头L22构成。第3镜头组G3由凸面朝着像侧的弯月形正镜头L31和凹面朝着物体一侧的弯月形负镜头L32构成。孔口光圈S配置在负镜头L21的靠物体一侧，镜头位置状态变化时，与第2镜头组G2一体地移动。
第7实施例中，通过使第2镜头组G2沿光轴方向移动，进行近距离对焦。
下面的表7中列出了本发明第7实施例的各数据值。实施例的数据表中的f是焦点距离，FNO是F编号，2ω表示视角，折射率是相对于d线(λ＝587.6nm)的值。
表7f 30.90 ～55.25 ～ 78.75F NO4.47 ～7.30 ～ 9.492ω 67.31 ～41.80 ～ 30.01°面编号 曲率半径面间隔折射率 阿贝数1 -34.07641.000 1.5851830.24(塑料)2-229.79310.375 1.03 20.78192.1251.4874970.454-64.8076(D4) 1.05 0.00003.1251.0(孔口光圈)6 -8.08411.6251.5688350.047-11.08640.2501.08132.97465.0001.4910857.57(塑料)9-10.9868(D9) 1.010-26.10302.5001.5851830.24(塑料)11-25.22552.8751.012-12.21491.2501.7440044.8713-97.2258(Bf) 1.0第9面和第10面是非球面，非球面系数如以下所示。[第9面的非球面系数]κ＝1.6988C4＝+1.94268×10-4C6＝-5.26331×10-6C8＝+6.63296×10-8C10＝-5.82639×10-10[第10面的非球面系数]κ＝1.0680C4＝+9.17792×10-5C6＝-2.33534×10-7C8＝+2.05333×10-9C10＝-8.60721×10-12[可变间隔表]f30.895755.208778.7391D41.2166 7.062910.6495D9 10.1522 4.2766 1.8750Bf7.881426.954643.4473[摄影倍率-1/30倍时的第2镜头组G2的移动量δ2f 30.8957 56.2087 78.7391DO 930.2918 1683.5643 2354.9504δ20.5221 0.3469 0.2810(朝物体一侧的移动量为正)[条件式对应值]f1＝+59.570
f1P＝-68.500f3＝-18.882f3P＝+625.000β3T＝3.323β3W＝1.492f2＝+25.983(1)f1/(fw·ft)1/2＝1.163(2)(TLt-TLw)/(ft-fw)＝0.740(3)β3w＝1.485(4)(D1T-D1W)/(D2W-D2T)＝1.062(5)TLt/ft＝0.954(6)TLw/fw＝1.285(7)|f1/f1P|＝0.870(8)|f3/f3P|＝0.030(9)(β3T/β3W)/(ft/fw)＝0.874(10)(r21-r22)/(r21+r22)＝-0.157(11)D/f2＝0.265图45至图50表示本发明第7实施例的各象差图，图45至图47分别表示在广角端状态、中间焦点距离状态、摄远端状态的无限远对焦状态时的各象差图，图48至图50分别表示在广角端状态、中间焦点距离状态、摄远端状态的摄影倍率-1/30倍状态时的各象差图。
在图45至图50的各象差图中，球面象差图中的实线表示球面象差，虚线表示正弦状态，Y表示像高度。散乱象差图中的实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。彗形像差图中，表示像高Y＝0、5.4、10.8、15.12、21.6时的彗形像差，A表示入射角，H表示物体高。
从各象差图中可见，本实施例的各象差被良好修正，具有优良的成像性能。
上述各实施例中，不仅小型、具有高变焦比，而且具有优良的成像性能。上述各实施例中，广角端状态不仅是超过65度的极宽视角，而且具有优良的成像性能。
上述各实施例的变焦镜头，在焦点变化时，像面位置保持一定。但本发明并不局限于此种变焦镜头，也可以是在焦点变化时像面位置移动的变焦距镜头。
本发明在不背离其原则的前提下，可作出其它各种形式，本发明也不局限于上述实施例，在不超出权利要求的范围的内可作各种设计变更。
权利要求
1.一种可变焦光学系统，从物体一侧数起，包含具有正折射力的第1镜头组、具有正折射力的第2镜头组以及具有负折射力的第3镜头组；其特征在于，在镜头位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，全部的镜头组以第1镜头组与第2镜头组之间的间隔增大、第2镜头组与第3镜头组之间的间隔减少的方式向物体一侧移动；第2镜头组仅由凹面朝着物体一侧的负镜头成分和凸面朝着像侧的正镜头成分构成；满足以下的条件式(1)式(1)0.9＜f1/(fw·ft)1/2＜2.0式中，f1上述第1镜头组的焦点距离fw上述可变焦光学系统的广角端状态时的焦点距离ft上述可变焦光学系统的摄远端状态时的焦点距离。
2.利要求1所述的可变焦光学系统，其特征在于，还有与第2镜头组相邻配置的孔口光圈，在镜头位置状态变化时，该孔口光圈与第2镜头组一体地移动。
3.如权利要求2所述的可变焦光学系统，其特征在于，第2镜头组的镜头面之中，距孔口光圈最远位置的镜头面是非球面。
4.如权利要求3所述的可变焦光学系统，其特征在于，孔口光圈配置在第1镜头组与第2镜头组之间。
5.如权利要求4所述的可变焦光学系统，其特征在于，第1镜头组仅由负镜头成分和配置在像侧的正镜头成分构成。
6.如权利要求5所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(2)；式(2)0.6＜(TLt-TLw)/(ft-fw)＜0.9式中，TLt摄远端状态时的镜头全长TLw广角端状态时的镜头全长
7.如权利要求6所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(3)；式(3)β3w＞1.40式中，β3w广角端状态时的第3镜头组的横向倍率
8.如权利要求7所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(5)；式(5)0.8＜TLt/ft＜1式中，TLt摄远状态时的镜头全长ft可变焦光学系统的摄远端状态时的焦点距离
9.如权利要求8所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(6)；式(6)TLw/fw＞1.2式中，TLw广角端状态时的镜头全长fw可变焦光学系统的广角端状态时的全系统的焦点距离
10.如权利要求2所述的可变焦光学系统，其特征在于，孔口光圈配置在第1镜头组与第2镜头组之间。
11.如权利要求10所述的可变焦光学系统，其特征在于，第1镜头组仅由负镜头成分和配置在像侧的正镜头成分构成。
12.如权利要求11所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(2)；式(2)0.6＜(TLt-TLw)/(ft-fw)＜0.9式中，TLt摄远端状态时的镜头全长TLw广角端状态时的镜头全长
13.如权利要求12所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(3)；式(3)β3w＞1.40式中，β3w广角端状态时的第3镜头组的横向倍率
14.如权利要求1所述的可变焦光学系统，其特征在于，第1镜头组仅由负镜头成分和配置在像侧的正镜头成分构成。
15.如权利要求1所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(2)；式(2)0.6＜(TLt-TLw)/(ft-fw)＜0.9式中，TLt摄远端状态时的镜头全长TLw广角端状态时的镜头全长
16.如权利要求15所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(5)；式(5)0.8＜TLt/ft＜1式中，TLt摄远状态时的镜头全长ft可变焦光学系统的摄远端状态时的焦点距离
17.如权利要求16所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(6)；式(6)TLw/fw＞1.2式中，TLw广角端状态时的镜头全长fw可变焦光学系统的广角端状态时的全系统的焦点距离
18.如权利要求1所述的可变焦光学系统，其特征在于，还有配置在第1镜头组与第2镜头组之间的孔口光圈，镜头位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，孔口光圈以与第2镜头组不同的移动量比移动。
19.如权利要求18所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(4)；式(4)0.5＜(D1T-D1W)/(D2W-D2T)＜2式中，D1T摄远端状态时从第1镜头的最靠近像侧的面到第2镜头的最靠近物体一侧面的沿光轴长度。D1W广角端状态时从第1镜头的最靠近像侧的面到第2镜头的最靠近物体一侧面的沿光轴长度。D2T摄远端状态时从第2镜头的最靠近像侧的面到第3镜头的最靠近物体一侧面的沿光轴长度。D2W广角端状态时从第2镜头的最靠近像侧的面到第3镜头的最靠近物体一侧面的沿光轴长度。
20.如权利要求1所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(4)；式(4)0.5＜(D1T-D1W)/(D2W-D2T)＜2式中，D1T摄远端状态时从第1镜头的最靠近像侧的面到第2镜头的最靠近物体一侧面的沿光轴长度。D1W广角端状态时从第1镜头的最靠近像侧的面到第2镜头的最靠近物体一侧面的沿光轴长度。D2T摄远端状态时从第2镜头的最靠近像侧的面到第3镜头的最靠近物体一侧面的沿光轴长度。D2W广角端状态时从第2镜头的最靠近像侧的面到第3镜头的最靠近物体一侧面的沿光轴长度。
21.如权利要求20所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(5)；式(5)0.8＜TLt/ft＜1式中，TLt摄远状态时的镜头全长ft可变焦光学系统的摄远端状态时的焦点距离
22.如权利要求21所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(6)；式(6)TLw/fw＞1.2式中，TLw广角端状态时的镜头全长fw可变焦光学系统的广角端状态时的全系统的焦点距离
23.如权利要求1所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(5)；式(5)0.8＜TLt/ft＜1式中，TLt摄远状态时的镜头全长ft可变焦光学系统的摄远端状态时的焦点距离
24.如权利要求23所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(6)；式(6)TLw/fw＞1.2式中，TLw广角端状态时的镜头全长fw可变焦光学系统的广角端状态时的全系统的焦点距离
25.如权利要求1所述的可变焦光学系统，其特征在于，第1镜头组由塑料镜头和玻璃镜头构成，第2镜头组至少包含一片以上塑料镜头，第3镜头组由塑料镜头和玻璃镜头构成。
26.如权利要求25所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(2)；式(2)0.6＜(TLt-TLw)/(ft-fw)＜0.9式中，TLt摄远端状态时的镜头全长TLw广角端状态时的镜头全长
27.如权利要求25所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(3)；式(3)β3w＞1.40式中，β3w广角端状态时的第3镜头组的横向倍率
28.如权利要求25所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(4)；式(4)0.5＜(D1T-D1W)/(D2W-D2T)＜2式中，D1T摄远端状态时从第1镜头的最靠近像侧的面到第2镜头的最靠近物体一侧面的沿光轴长度。D1W广角端状态时从第1镜头的最靠近像侧的面到第2镜头的最靠近物体一侧面的沿光轴长度。D2T摄远端状态时从第2镜头的最靠近像侧的面到第3镜头的最靠近物体一侧面的沿光轴长度。D2W广角端状态时从第2镜头的最靠近像侧的面到第3镜头的最靠近物体一侧面的沿光轴长度。
29.如权利要求25所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(5)；式(5)0.8＜TLt/ft＜1式中，TLt摄远状态时的镜头全长ft可变焦光学系统的摄远端状态时的焦点距离
30.如权利要求29所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(6)；式(6)TLw/fw＞1/2式中，TLw广角端状态时的镜头全长fw可变焦光学系统的广角端状态时的全系统的焦点距离
31.一种可变焦光学系统，从物体一侧数起，由具有正折射力的第1镜头组、具有正折射力的第2镜头组以及具有负折射力的第3镜头组构成；第1镜头组仅由塑料镜头和玻璃镜头构成，第2镜头组包含至少一片塑料镜头，第3镜头组仅由塑料镜头和玻璃镜头构成。
32.如权利要求31所述的可变焦光学系统，其特征在于，第1至第3镜头组中的塑料镜头中的至少一个塑料镜头是弯月形。
33.如权利要求32所述的可变焦光学系统，其特征在于，配置在第1镜头组中的塑料镜头和配置在第3镜头组中的塑料镜头，具有互不相同的折射力矢量。
34.如权利要求33所述的可变焦光学系统，其特征在于，第1镜头组中的塑料镜头具有负折射力，第1镜头组中的玻璃镜头具有正折射力，满足以下的条件式(7)，式(7)0.5＜|f1/f1p|＜1.0式中，f1第1镜头组的焦点距离f1p配置在第1镜头组中的塑料镜头的焦点距离
35.如权利要求34所述的可变焦光学系统，其特征在于，第3镜头组中的塑料镜头具有正折射力，第3镜头组中的玻璃镜头具有负折射力，满足以下的条件式(8)，式(8)0＜|f3/f3p|＜0.3式中，f3第3镜头组的焦点距离f3p第3镜头组中的塑料镜头的焦点距离
36.如权利要求35所述的可变焦光学系统，其特征在于，孔口光圈配置在第1镜头组与第2镜头组之间。
37.如权利要求36所述的可变焦光学系统，其特征在于，具有配置在第1与第2镜头组之间的孔口光圈，配置在第2镜头组中最靠近物体一侧的负镜头满足以下的条件式(10)，式(10)-0.25＜(γ21-γ22)/(γ21+γ22)＜-0.05式中，γ21第2镜头组中负镜头的靠物体一侧的面曲率半径。γ22第2镜头组中负镜头的靠像一侧的面曲率半径。
38.如权利要求37所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(11)；式(11)0.2＜D/f2＜0.35式中，D从第2镜头组的最靠近物体一侧的镜头面到最靠近像一侧的镜头面的沿光轴的距离。f2第2镜头组的焦点距离。
39.如权利要求31所述的可变焦光学系统，其特征在于，配置在第1镜头组中的塑料镜头和配置在第3镜头组中的塑料镜头，具有彼此互不相同的折射力矢量。
40.如权利要求39所述的可变焦光学系统，其特征在于，第1镜头组中的塑料镜头具有负折射力，第1镜头组中的玻璃镜头具有正折射力，满足以下的条件式(7)，式(7)0.5＜|f1/f1p|＜1.0式中，f1第1镜头组的焦点距离f1p配置在第1镜头组中的塑料镜头的焦点距离
41.如权利要求40所述的可变焦光学系统，其特征在于，第3镜头组中的塑料镜头具有正折射力，第3镜头组中的玻璃镜头具有负折射力，满足以下的条件式(8)，式(8)0＜|f3/f3P|＜0.3式中，f3第3镜头组的焦点距离f3p第3镜头组中的塑料镜头的焦点距离
42.如权利要求31所述的可变焦光学系统，其特征在于，第1镜头组中的塑料镜头具有负折射力，第1镜头组中的玻璃镜头具有正折射力，满足以下的条件式(7)，式(7)0.5＜|f1/f1p|＜1.0式中，f1第1镜头组的焦点距离f1p配置在第1镜头组中的塑料镜头的焦点距离
43.如权利要求42所述的可变焦光学系统，其特征在于，第3镜头组中的塑料镜头具有正折射力，第3镜头组中的玻璃镜头具有负折射力，满足以下的条件式(8)，式(8)0＜|f3/f3p|＜0.3式中，f3第3镜头组的焦点距离f3p第3镜头组中的塑料镜头的焦点距离
44.如权利要求31所述的可变焦光学系统，其特征在于，第3镜头组中的塑料镜头具有正折射力，第3镜头组中的玻璃镜头具有负折射力，满足以下的条件式(8)，式(8)0＜|f3/f3p|＜0.3式中，f3第3镜头组的焦点距离f3p第3镜头组中的塑料镜头的焦点距离
45.如权利要求31所述的可变焦光学系统，其特征在于，孔口光圈配置在第1镜头组与第3镜头组之间。
46.如权利要求31所述的可变焦光学系统，其特征在于，具有配置在第1与第2镜头组之间的孔口光圈，配置在第2镜头组中最靠近物体一侧的负镜头满足以下的条件式(10)，式(10)-0.25＜(γ21-γ22)/(γ21+γ22)＜-0.05式中，γ21第2镜头组中负镜头的靠物体一侧的面曲率半径。γ22第2镜头组中负镜头的靠像一侧的面曲率半径。
47.一种可变焦光学系统，从物体一侧数起，包含正折射力的第1镜头组、正折射力的第2镜头组以及负折射力的第3镜头组；其特征在于，在镜头位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，第1至第3镜头组的各镜头组以第1镜头组与第2镜头组之间的间隔增大、第2镜头组与第3镜头组之间的间隔减少的方式向物体一体移动；第3镜头组含有一片塑料镜头，满足以下的条件式(8)至(9)，式(8)0＜|f3/f3p|＜0.3式(9)0.75＜(β3T/β3W)/(ft/fw)＜0.95式中，f3第3镜头组的焦点距离f3p第3镜头组中的塑料镜头的焦点距离β3T第3镜头组的摄远端状态中的横向倍率β3W第3镜头组的广角端状态中的横向倍率ft摄远端状态中的全镜头系统的焦点距离fw广角端状态中的全镜头系统的焦点距离。
48.如权利要求47所述的可变焦光学系统，其特征在于，具有配置在第1与第2镜头组之间的孔口光圈，配置在第2镜头组中最靠近物体一侧的负镜头满足以下的条件式(10)，式(10)-0.25＜(γ21-γ22)/(γ21+γ22)＜-0.05式中，γ21第2镜头组中负镜头的靠物体一侧的面曲率半径。γ22第2镜头组中负镜头的靠像一侧的面曲率半径。
49.如权利要求47所述的可变焦光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(11)；式(11)0.2＜D/f2＜0.35式中，D从第2镜头组的最靠近物体一侧的镜头面到最靠近像一侧的镜头面的沿光轴的距离。f2第2镜头组的焦点距离。
全文摘要
本发明提供一种小型、低成本的可变焦光学系统,从物体一侧数起,包含具有正折射力的第1镜头组、具有正折射力的第2镜头组以及具有负折射力的第3镜头组;其特征在于,在镜头位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时,全部的镜头组以第1镜头组与第2镜头组之间的间隔增大、第2镜头组与第3镜头组之间的间隔减少的方式向物体一体移动;第2镜头组仅由凹面朝着物体一侧的负镜头成分和凸面朝着像侧的正镜头成分构成;满足以下的条件式(1)式(1)0.9< fl/(fw·ft)
文档编号G02B15/16GK1176397SQ9711641
公开日1998年3月18日 申请日期1997年9月10日 优先权日1996年9月12日
发明者大竹基之, 小滨昭彦 申请人:株式会社尼康