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CN104755984B - 变倍光学系统、光学装置、和用于制造变倍光学系统的方法 - Google Patents

变倍光学系统、光学装置、和用于制造变倍光学系统的方法 Download PDF

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CN104755984B
CN104755984B CN201380057204.2A CN201380057204A CN104755984B CN 104755984 B CN104755984 B CN 104755984B CN 201380057204 A CN201380057204 A CN 201380057204A CN 104755984 B CN104755984 B CN 104755984B
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variable
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lens
power optical
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Ama Yasushi
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Abstract

本发明提供一种变倍光学系统、光学装置、和用于制造变倍光学系统的方法。变倍光学系统从物体侧开始依次包括：正第一透镜组(G1)；负第二透镜组(G2)；和正第三透镜组(G3)。变倍光学系统还包括V透镜组(GV)以及F透镜组(GF)。在从广角端状态向远摄端状态变焦时，V透镜组(GV)改变第一透镜组(G1)与第二透镜组(G2)之间的距离以及第二透镜组(G2)与第三透镜组(G3)之间的距离；具有负屈光力并且被移动以便在垂直于光轴的方向上具有分量，该F透镜组(GV)具有正屈光力并且在从无限远的物体向近距离的物体聚焦时沿着光轴被移动。该V透镜组(GV)与该F透镜组(GF)相比设置在更物体侧上。因此，可以提供具有高变焦比和高性能的紧凑型变倍光学系统。

Description

变倍光学系统、光学装置、和用于制造变倍光学系统的方法
技术领域
本发明涉及一种变倍光学系统、一种具有该变倍光学系统的光学设备以及一种用于制造该变倍光学系统的方法。
背景技术
传统上，已经提出了许多这样的变倍光学系统，其最物体侧透镜组具有正屈光力，适合于相机、数码相机、摄像机等的可互换镜头。例如，参照日本专利申请特开No.2011-232543。
现有技术参考文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开No.2011-232543
发明内容
技术问题
然而，在传统变倍光学系统中，在维持高变焦比的同时，当目的是小型化变焦光学系统时，难以实现充分高的光学性能。
鉴于以上描述的问题，完成了本发明，并且本发明的目的是提供具有高变焦比和高光学性能的紧凑型变倍光学系统、具有该变倍光学系统的光学设备以及用于制造变倍光学系统的方法。
技术方案
为了解决上述问题，根据本发明的第一方面，提供了一种变倍光学系统，其从物体侧开始依次包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；和具有正屈光力的第三透镜组；
在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离以及第二透镜组与第三透镜组之间的距离变化；
V透镜组，该V透镜组具有负屈光力并且被移动以便在垂直于光轴的方向上具有分量，以及F透镜组，该F透镜组具有正屈光力并且在从无限远的物体向近距离的物体聚焦时沿着光轴被移动；并且
与F透镜组相比，V透镜组设置在更物体侧上。
根据本发明的第二方面，提供了配备有根据本发明的第一方面的变倍光学系统的光学设备。
根据本发明的第三方面，提供了一种变倍光学系统，其从物体侧依次包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；和具有正屈光力的第三透镜组；
在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离变化，并且第二透镜组与第三透镜组之间的距离变化；并且
第三透镜组包括F透镜组，该F透镜组具有正屈光力并且在从无限远的物体移向近距离的物体聚焦时沿着光轴被移动。
根据本发明的第四方面，提供了配备有根据本发明的第三方面的变倍光学系统的光学设备。
根据本发明的第五方面，提供了一种变倍光学系统，其从物体侧开始依次包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有负屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组；
在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离、第二透镜组与第三透镜组之间的距离、第三透镜组与第四透镜组之间的距离、以及第四透镜组与第五透镜组之间的距离变化，第一透镜组沿着光轴被移动，第五透镜组的位置是固定的；并且
满足以下条件表达式：
0.170<(-f4)/f5<0.400
其中，f4表示第四透镜组的焦距，并且f5表示第五透镜组的焦距。
根据本发明的第六方面，提供了配备有根据本发明的第五方面的变倍光学系统的光学设备。
根据本发明的第七方面，提供了一种用于制造变倍光学系统的方法，该变倍光学系统从物体侧依次包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；和具有正屈光力的第三透镜组；该方法包括以下步骤：
设置具有负屈光力的V透镜组以及具有正屈光力的F透镜组，该V透镜组被移动从而在垂直于光轴的方向上具有分量，并且该F透镜组在从无限远的物体向近距离的物体聚焦时沿着光轴被移动；
将V透镜组设置成与F透镜组相比在更物体侧上；和
构造成在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离以及第二透镜组与第三透镜组之间的距离变化。
根据本发明的第八方面，提供了一种用于制造变倍光学系统的方法，该变倍光学系统从物体侧依次包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；和具有正屈光力的第三透镜组；该方法包括以下步骤：
将第三透镜组构造成为包括F透镜组，该F透镜组具有正屈光力，在从无限远的物体向近距离的物体聚焦时，该F透镜组沿着光轴被移动；并且
构造成在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离以及第二透镜组与第三透镜组之间的距离变化。
根据本发明的第九方面，提供了一种用于制造变倍光学系统的方法：该变倍光学系统从物体侧开始依次包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有负屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组；该方法包括以下步骤：
将第四透镜组和第五透镜组构造成满足以下条件表达式：
0.170<(-f4)/f5<0.400
其中，f4表示第四透镜组的焦距，并且f5表示第五透镜组的焦距；以及
构造成在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离、第二透镜组与第三透镜组之间的距离、第三透镜组与第四透镜组之间的距离以及第四透镜组与第五透镜组之间的距离变化，第一透镜组沿着光轴被移动，并且第五透镜组的位置是固定的。
本发明的效果
根据本发明的第一、第二和第七方面，可以提供变倍光学系统，具有该变倍光学系统的光学设备以及用于制造该变倍光学系统的方法，其中，可以实现高变焦比、小型化以及高光学性能。另外，在聚焦时并且即使当移动透镜组从而在垂直于光轴的方向上具有分量时，也可以实现高光学性能。
根据本发明的第三、第四和第八方面，可以提供变倍光学系统，具有该变倍光学系统的光学设备以及用于制造该变倍光学系统的方法，通过该变倍光学系统，在聚焦时可以获得高变焦比、小型化以及高光学性能。
根据本发明的第五、第六和第九方面，可以提供变倍光学系统，具有该变倍光学系统的光学设备以及用于制造该变倍光学系统的方法，通过该光学系统，可以实现高变焦比、小型化以及高光学性能。
附图说明
图1A、图1B和图1C是示出根据本申请的第一至第三实施例公共的第一示例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态的截面视图。
图2A、图2B和图2C是示出在根据本申请的第一示例的变倍光学系统的广角端状态下、中间焦距状态和远摄端状态下对无限远的物体聚焦时各种像差的图。
图3A、图3B和图3C是示出在根据本申请的第一示例的变倍光学系统的广角端状态下、中间焦距状态和远摄端状态下对近距离的物体聚焦(拍摄放大率-0.01倍)时各种像差的图。
图4A、图4B和图4C是示出在根据本申请的第一示例的变倍光学系统的广角端状态下、中间焦距状态和远摄端状态下对无限远的物体聚焦时在进行减振时子午横向色差的图。
图5A、图5B和图5C是示出根据本申请的第一至第三实施例公共的第二示例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态的截面视图。
图6A、图6B和图6C是示出在根据本申请的第二示例的变倍光学系统的广角端状态下、中间焦距状态和远摄端状态下对无限远的物体聚焦时各种像差的图。
图7A、图7B、图7C是示出在根据本申请的第二示例的在变倍光学系统的广角端状态下、中间焦距状态和远摄端状态下对近距离的物体聚焦(拍摄放大率-0.01倍)时各种像差的图。
图8A、图8B和图8C是示出在根据本申请的第二示例的变倍光学系统的广角端状态下、中间焦距状态和远摄端状态下对无限远的物体聚焦时在进行减振时子午横向色差的图。
图9是配备有根据本申请的第一至第三实施例的变倍光学系统的相机的图示。
图10是示意性地示出用于制造根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的方法的流程图。
图11是示意性地示出用于制造根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的方法的流程图。
图12是示意性地示出用于制造根据本申请的第三实施例的变倍光学系统的方法的流程图。
具体实施方式
(第一实施例)
在下文中，将解释根据本申请的第一实施例的变倍光学系统、具有该变倍光学系统的光学设备和用于制造该变倍光学系统的方法。
根据本申请的第一实施例的变倍光学系统从物体侧开始依次包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；和具有正屈光力的第三透镜组；在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离变化，并且第二透镜组与第三透镜组之间的距离变化。利用该构造，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，可以实现从广角端状态向远摄端状态的变焦以及抑制由变焦引起的畸变、像散和球面像差的各种变化。
根据本申请的第一实施例的变倍光学系统包括具有负屈光力的V透镜组和具有正屈光力的F透镜组，该V透镜组被移动从而在垂直于光轴的方向上具有分量，该F透镜组在从无限远的物体向近距离的物体聚焦时沿着光轴被移动。在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，在V透镜组被移动以便在垂直于光轴的方向上具有分量的情况下，可以移动图像以及校正由于相机抖动引起的图像模糊，换言之，实现减振。另外，利用上述构造，在使V透镜组沿着垂直于光轴的方向移动的状态下，也就是，在使V透镜组偏心的状态下，可以抑制在V透镜组中产生的偏心彗差。另外，可以抑制在变焦时在每个透镜中产生的球面像差的变化和像散的变化。
在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，与F透镜组相比，V透镜组设置在更物体侧上。利用该构造，与在广角端状态下相比，在远摄端状态下，可以使得图像的移动量与V透镜组的移动量的比率更大。因此，可以抑制在远摄端状态下所需的V透镜组的移动量，并且抑制在V透镜组中产生的偏心彗差。另外，利用与V透镜组相比设置在更像侧上的F透镜组，可以抑制在聚焦时根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的焦距的变化从而使得能够抑制与聚焦相关的视角的变化并且实现高光学性能。
利用上述构造，可以实现具有高变焦比和高光学性能的紧凑型变倍光学系统。在聚焦时并且即使当移动透镜组从而在垂直于光轴的方向上具有分量时，也可以实现高光学性能。
另外，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统优选地满足以下条件表达式(1)：
0.240<ff/(-fv)<4.000 (1)
其中，ff表示F透镜组的焦距，并且fv表示V透镜组的焦距。
条件表达式(1)限定F透镜组和V透镜组的适当焦距比的范围。利用根据本申请的第一实施例的满足条件表达式(1)的变倍光学系统，在通过移动V透镜组从而在垂直于光轴的方向上具有分量来执行减振时，可以抑制偏心彗差。此外，可以抑制在聚焦时在每个透镜中是产生的球面像差的变化和像散的变化。
当根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件表达式(1)中的ff/(-fv)的值等于或低于下限值时，在聚焦时在每个透镜组中产生的球面像差的变化和像散的变化变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(1)的下限值设置为0.490。此外，为了确实更多无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(1)的下限值设置为0.630。
另一方面，当根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件表达式(1)中的ff/(-fv)的值等于或超过上限值时，在进行减振时偏心彗差变大。另外，在聚焦时F透镜组的移动量变大。因此，在聚焦时，经过F透镜组的光的状态在很大程度上改变，抑制在F透镜组中产生的球面像差的变化和像散的变化变得不可能。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(1)的上限值设置为2.800。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(1)的上限值设置为1.800。
此外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，期望的是，使得在光轴的方向上V透镜组与F透镜组之间的距离不能改变。利用该构造，可以将V透镜组和F透镜组设置在相同的透镜组中，并且可以容易地抑制在制造时所产生的V透镜组和F透镜组的相互倾斜偏心。因此，可以抑制由于V透镜组和F透镜组的倾斜偏心而产生的偏心彗差和像散。
另外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，具有负屈光力的第四透镜设置在第三透镜组的像侧上，并且在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第三透镜组与第四透镜组之间的距离变化。利用该构造，从第一至第三透镜组的透镜线的主点的位置移位至物体侧，从而使得能够小型化根据本申请的第一实施例的变倍光学系统。另外，可以抑制在广角端状态下的畸变以及在变焦时球面像差的变化和像散的变化。
此外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，第五透镜组设置在第四透镜组的像侧上，并且在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第四透镜组与第五透镜组之间的距离变化。利用该构造，可以抑制在广角端状态下的畸变以及在变焦时球面像差的变化和像散的变化。
此外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，R透镜组设置在最像侧上，并且在从广角端状态向远摄端状态变焦时，R透镜组的位置是固定的。利用该构造，在变焦时，可以改变入射在R透镜组上的边际光束离光轴的高度，并且抑制像散的变化。
另外，优选的是，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统满足以下条件表达式(2)：
0.280<(-fv)/f3<5.200 (2)
其中，f3表示第三透镜组的焦距，并且fv表示V透镜组的焦距。
条件表达式(2)限定第三透镜组和V透镜组的适当焦距比的范围。利用根据本申请的第一实施例的满足条件表达式(2)的变倍光学系统，在执行减振时可以抑制偏心彗差。当根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件表达式(2)中的(-fv)/f3的值等于或低于下限值时，在执行减振时偏心彗差变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(2)的下限值设置为0.610。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(2)的下限值设置为0.740。
另一方面，当根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件表达式(2)中的(-fv)/f3的值等于或超过上限值时，在执行减振时所需的V透镜组的移动量变大。因此，由V透镜组产生的偏心彗差变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(2)的上限值设置为2.400。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(2)的上限值设置为1.650。
另外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，第三透镜组包括V透镜组。也就是，利用构成第三透镜组的一部分的V透镜组，可以抑制在执行减振时所需的V透镜组的移动量，并且抑制由V透镜组产生的偏心彗差。另外，可以容易地抑制在制造时所产生的第三透镜组和V透镜组的相互倾斜偏心，并且抑制由于V透镜组的倾斜偏心所产生的偏心彗差和像散。
此外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，第三透镜组包括3A透镜组，该3A透镜组在V透镜组的物体侧上，具有正屈光力。利用该构造，可以抑制在执行减振时所需的V透镜组的移动量并且抑制由V透镜组产生的偏心彗差。
此外，优选的是，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统满足以下条件表达式(3)：
0.300<(-fv)/f3A<3.800 (3)
其中，f3A表示3A透镜组的焦距，并且fv表示V透镜组的焦距。
条件表达式(3)限定3A透镜组和V透镜组的适当焦距比的范围。利用根据本申请的第一实施例的满足条件表达式(3)的变倍光学系统，在执行减振时可以抑制偏心彗差。
当在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中的条件表达式(3)的(-fv)/f3A的值等于或低于下限值时，在执行减振时偏心彗差变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(3)的下限值设置为0.650。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(3)的下限值设置为0.920。
另一方面，当根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件表达式(3)中的(-fv)/f3A的值等于或超过上限值时，在执行减振时所需的V透镜组的移动量变大。因此，由V透镜组产生的偏心彗差变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(3)的上限值设置为3.700。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(3)的上限值设置为2.900。
另外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，使得3A透镜组与V透镜组之间的距离不能改变。利用该构造，在变焦时，可以抑制在制造时所产生的第三透镜组与V透镜组的相互倾斜偏心的改变。因此，可以抑制在变焦时由于V透镜组的倾斜偏心所产生的偏心彗差的变化和像散的倾斜的变化。
另外，期望的是，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统满足以下条件表达式(4)：
0.320<ff/f3<5.200 (4)
其中，f3表示第三透镜组的焦距，并且ff表示F透镜组的焦距。
条件表达式(4)限定第三透镜组和F透镜组的适当焦距比的范围。利用根据本申请的第一实施例的满足条件表达式(4)的变倍光学系统，可以抑制在聚焦时由F透镜组产生的球面像差的变化和像散的变化。
当根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件表达式(4)中的ff/f3的值等于或低于下限值时，在聚焦时由F透镜组产生的球面像差的变化和像散的变化变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(4)的下限值设置为0.880。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(4)的下限值设置为1.150。
另一方面，当根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件表达式(4)中的ff/f3的值等于或超过上限值时，在聚焦时F透镜组的移动量变大。因此，在聚焦时入射在F透镜组上的轴上光线和轴外光线离光轴的高度在很大程度上变化，使得由F透镜组产生的球面像差的变化和像散的变化变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(4)的上限值设置为2.600。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(4)的上限值设置为1.900。
此外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，第三透镜组包括F透镜组。也就是，利用构成第三透镜组的一部分的F透镜组，可以容易地抑制在制造时所产生的第三透镜组和F透镜组的相互倾斜偏心，并且抑制由于F透镜组的倾斜偏心所产生的偏心彗差和像散。
此外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，F透镜组设置在第三透镜组的最像侧上。利用该构造，可以抑制在聚焦时本申请的变倍光学系统的焦距的变化，以及抑制在聚焦时视角的变化，使得能够实现高光学性能。另外，可以抑制在远摄端状态下在聚焦时F透镜组的移动量。因此，不仅可以小型化根据本申请的第一实施例的变倍光学系统，而且可以抑制在聚焦时像散的变化和畸变的变化。
此外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，具有正屈光力的M透镜组设置在V透镜组与F透镜组之间。利用该构造，在执行减振时使V透镜组移动从而在垂直于光轴的方向上具有分量的状态下，可以抑制由V透镜组产生的偏心彗差。另外，可以抑制在聚焦时F透镜组的移动量。因此，可以抑制在聚焦时由F透镜产生的像散的变化和球面像差的变化。
此外，期望的是，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统满足以下条件表达式(5)：
0.110<(-fv)/fm<2.600 (5)
其中，fv表示所述V透镜组的焦距，并且fm表示所述M透镜组的焦距。
条件表达式(5)限定V透镜组和F透镜组的适当焦距比的范围。利用根据本申请的第一实施例的满足条件表达式(5)的变倍光学系统，在执行减振时使V透镜组移动从而在垂直于光轴的方向上具有分量的状态下，可以抑制由V透镜组产生的偏心彗差。另外，可以抑制在聚焦时由F透镜组产生的像散的变化和球面像差的变化。
当根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件表达式(5)中的(-fv)/fm的值等于或低于下限值时，在执行减振时使V透镜组移动从而在垂直于光轴的方向上具有分量的状态下，由V透镜组产生的偏心彗差变大。另外，在聚焦时F透镜组的移动量变大。因此，抑制在聚焦时在F透镜中产生的像散的变化和球面像差的变化变得困难。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(5)的下限值设置为0.230。
另一方面，当根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件表达式(5)中的(-fv)/fm的值等于或超过上限值时，在执行减振时所需的V透镜组的移动量变大。因此，由V透镜组产生的偏心彗差变大。另外，抑制在聚焦时在F透镜中产生的像散的变化和球面像差的变化变得困难。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(5)的上限值设置为1.300。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(5)的上限值设置为0.880。
此外，期望的是，根据本申请的第一实施例的变倍光学系统满足以下条件表达式(6)：
0.080<ff/fm<1.700 (6)
其中，ff表示F透镜组的焦距，并且fm表示M透镜组的焦距。
条件表达式(6)限定F透镜组和M透镜组的适当焦距比的范围。利用根据本申请的第一实施例的满足条件表达式(6)的变倍光学系统，可以抑制在聚焦时在F透镜组中产生的像散的变化和球面像差的变化。
当根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件表达式(6)中的ff/fm的值等于或低于下限值时，在聚焦时在F透镜组中产生差产生的像散的变化和球面像差的变化变大。
顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(6)的下限值设置为0.200。
另一方面，当根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的条件表达式(6)中的ff/fm的值等于或超过上限值时，在聚焦时F透镜组的移动量变大。因此，在聚焦时入射在F透镜组上的轴上光线和轴外光线在很大程度上变化，使得像散的变化和球面像差的变化变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(6)的上限值设置为1.200。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(6)的上限值设置为0.950。
此外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离增加。利用该构造，可以增加第二透镜组的放大率并且抑制在变焦时球面像差的变化和像散的变化同时有效地实现高变焦比。
此外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，第二透镜组与第三透镜组之间的距离减小。利用该构造，可以增加从第三透镜到位于最像侧上的透镜组的复合放大率，并且抑制在变焦时球面像差的变化和像散的变化同时有效地实现高变焦比。
此外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组被移动至物体侧。利用该构造，可以抑制经过第一透镜组的轴外光线离光轴的高度的变化，减小第一透镜的直径，并且抑制在变焦时像散的变化。
此外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第三透镜组被移动至物体侧。利用该构造，可以增加第三透镜组的放大率，并且抑制在变焦时在第三透镜组中产生的球面像差的变化和像散的变化。
此外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第二透镜组沿着光轴被移动。利用该构造，在变焦时，可以抑制尤其是在中间焦距状态下由第一透镜组和第三透镜组产生的像散的变化。
此外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，第二透镜组从物体侧开始依次包括具有负屈光力的第一透镜、具有正屈光力的第二透镜、和具有负屈光力的第三透镜。利用该构造，可以抑制在变焦时在第二透镜组中产生的彗差、球面像和像散的各自的变化。另外，与以四个或更多个透镜构成的第二透镜组相比，可以减小第二透镜组的厚度，并且抑制在广角端状态下第一透镜组中的轴外光线离光轴的高度从而使得能够小型化第一透镜组。
此外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，将第二透镜与第三透镜胶合在一起。利用该构造，可以抑制在变焦时在第二透镜中产生的彗差的变化。
此外，在根据本申请的第一实施例的变倍光学系统中，期望的是，第一透镜的物体侧透镜表面和第三透镜的像侧表面是非球面。利用该构造，可以抑制在变焦时产生的像散、彗差和畸变的变化。
本申请的光学设备配备有根据第一实施例的上述构造的变倍光学系统。因此，可以实现具有高变焦比和高光学性能的紧凑型光学设备。
在聚焦时并且即使当移动透镜组以在垂直于光轴的方向上具有分量时，也可以实现高光学性能。
一种用于制造根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的方法是用于制造变倍光学系统的方法，该变倍光学系统从物体侧开始包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；该方法包括以下步骤：设置V透镜组，该V透镜组具有负屈光力并且被移动以便在垂直于光轴的方向上具有分量，并且设置F透镜组，该F透镜组具有正屈光力，并且在从无限远的物体向近距离的物体聚焦时沿着光轴被移动；将V透镜组设置成与F透镜组相比在更物体侧上；和构造成在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离以及第二透镜组与第三透镜组之间的距离变化。因此，可以实现具有高变焦比和高光学性能的紧凑型变倍光学系统。在聚焦时并且即使当移动透镜组以在垂直于光轴的方向上具有分量时，也可以实现高光学性能。
在下文中，将解释根据本申请的第二实施例的变倍光学统、光学设备和用于制造该变倍光学系统的方法。
根据本申请的第二实施例的变倍光学系统从物体侧开始依次包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；和具有正屈光力的第三透镜组；在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离变化，并且第二透镜组与第三透镜组之间的距离变化。利用该构造，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，可以实现从广角端状态向远摄端状态的变焦以及抑制在变焦时产生的畸变、像散和球面像差的各种变化。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，第三透镜组包括F透镜组，该F透镜组具有正屈光力，在从无限远的物体向近距离的物体聚焦时，沿着光轴被移动。利用该构造，可以抑制在聚焦时产生的像散的变化和球面像差的变化。另外，可以抑制根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的焦距的变化，以及抑制在聚焦时视角的变化，使得能够实现高光学性能。另外，在远摄端状态下，可以抑制在聚焦时F透镜组的移动量。相应地，不仅可以小型化根据本申请的第二实施例的变倍光学系统，而且可以抑制在聚焦时像散的变化和畸变的变化。
利用上述构造，可以实现具有高变焦比和高光学性能的紧凑型变倍光学系统。甚至在聚焦时，也可以实现高光学性能。
此外，期望的是，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统满足以下条件表达式(4)：
0.320<ff/f3<5.200 (4)
其中，f3表示第三透镜组的焦距，并且ff表示F透镜组的焦距。
条件表达式(4)限定第三透镜组和F透镜组的适当焦距比的范围。利用根据本申请的第二实施例的满足条件表达式(4)的变倍光学系统，可以抑制在聚焦时由F透镜组产生的球面像差的变化和像散的变化。
当根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件表达式(4)中的ff/f3的值等于或低于下限值时，在聚焦时由F透镜组产生的球面像差的变化和像散的变化变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(4)的下限值设置为0.880。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(4)的下限值设置为1.150。
另一方面，当根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件表达式(4)中的ff/f3的值等于或超过上限值时，在聚焦时F透镜组的移动量变大。因此，在聚焦时入射在F透镜组上的轴上光线和轴外光线离光轴的高度在很大程度上变化，使得由F透镜组产生的球面像差的变化和像散的变化变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(4)的上限值设置为2.600。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(4)的上限值设置为1.900。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，F透镜组是第三透镜组的部分透镜组。利用该构造，也就是，F透镜组是第三透镜组的一部分，可以抑制在聚焦时根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的焦距的变化以及抑制在聚焦时像散的变化等。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，F透镜组设置在第三透镜组的最像侧上。利用该构造，可以抑制在聚焦时根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的焦距的变化，以及抑制在聚焦时视角的变化从而使得能够实现高光学性能。另外，可以抑制在聚焦时产生的像散的变化和畸变的变化。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，具有负屈光力的第四透镜设置在第三透镜组的像侧上，并且在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第三透镜组与第四透镜组之间的距离变化。利用该构造，从第一至第三透镜组的透镜组的主点的位置移位至物体侧，使得可以小型化根据本申请的第二实施例的变倍光学系统。另外，可以抑制在广角端状态下的畸变以及抑制在变焦时球面像差的变化和像散的变化。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，第五透镜组设置在第四透镜组的像侧上，并且在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第四透镜组与第五透镜组之间的距离变化。利用该构造，可以抑制在广角端状态下的畸变以及抑制在变焦时球面像差的变化和像散的变化。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，R透镜组设置在最像侧上，并且在从广角端状态向远摄端状态变焦时，R透镜组的位置是固定的。利用该构造，在变焦时，入射在R透镜上的边际光束离光轴的高度变化，使得可以抑制像散的变化。
此外，期望的是，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统满足以下条件表达式(7)：
5.500<f1/fw<9.000 (7)
其中，fw表示在广角端状态下变倍光学系统的焦距，并且f1是第一透镜组的焦距。
条件表达式(7)限定第一透镜组的适当焦距的范围。利用根据本申请的第二实施例的满足条件表达式(7)的变倍光学系统，可以抑制在变焦时球面像差的变化和像散的变化。
当根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件表达式(7)中的f1/fw的值等于或低于下限值时，抑制在变焦时在第一透镜组中产生的球面像差的变化和像散的变化变得困难，使得不能获得高光学性能。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(7)的下限值设置为6.700。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(7)的下限值设置为7.300。
另一方面，当根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件表达式(7)中的f1/fw的值等于或超过上限值时，必须增加在变焦时第一透镜组与第二透镜组之间的距离的改变量以便获取预定的变焦比。因此，变得难以小型化根据本申请的第二实施例的变倍光学系统，并且在变焦时，入射在第一透镜组上的轴上光线的直径与入射在第二透镜组上的轴上光线的直径的比率在很大程度上变化。因此，在变焦时球面像差的变化变大，使得不能实现高光学性能。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(7)的上限值设置为8.500。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(7)的上限值设置为8.200。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，第三透镜组包括具有负屈光力的V透镜，所述V透镜被移动以便在垂直于光轴的方向上具有分量。在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，在V透镜组被移动以在垂直于光轴的方向上具有分量的情况下，可以移动图像以及校正由于相机抖动引起的图像模糊，换言之，实现减振。另外，利用上述构造，可以抑制在V透镜组中产生的偏心彗差。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，与F透镜组相比，V透镜组设置在更物体侧上。利用该构造，与在广角端状态下相比，在远摄端状态下，可以使得图像的移动量与V透镜组的移动量的比率更大。因此，可以抑制在远摄端状态下所需的V透镜组的移动量，并且抑制在V透镜组中产生的偏心彗差。
此外，期望的是，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统满足以下条件表达式(1)：
0.240<ff/(-fv)<4.000 (1)
其中，ff表示F透镜组的焦距，并且fv表示V透镜组的焦距。
条件表达式(1)限定F透镜组和V透镜组的适当焦距比的范围。利用根据本申请的第二实施例的满足条件表达式(1)的变倍光学系统，在通过沿垂直于光轴的方向移动V透镜组来执行减振时，可以抑制偏心彗差。另外，可以抑制在聚焦时在每个透镜组中产生的球面像差的变化和像散的变化。
当根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件表达式(1)中的ff/(-fv)的值等于或低于下限值时，在聚焦时在每个透镜组中产生的球面像差的变化和像散的变化变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(1)的下限值设置为0.490。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(1)的下限值设置为0.630。
另一方面，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件表达式(1)中的ff/(-fv)的值等于或超过上限值，在进行减振时偏心彗差变大。另外，在聚焦时F透镜组的移动量变大。因此，在聚焦时，经过F透镜组的光的状态在很大程度上改变，并且抑制在F透镜组中产生的球面像差的变化和像散的变化变得不可能。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(1)的上限值设置为2.800。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(1)的上限值设置为1.800。
此外，期望的是，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统满足以下条件表达式(2)：
0.280<(-fv)/f3<5.200 (2)
其中，f3表示第三透镜组的焦距，并且fv表示V透镜组的焦距。
条件表达式(2)限定第三透镜组和V透镜组的适当焦距比的范围。利用根据本申请的第二实施例的满足条件表达式(2)的变倍光学系统，在执行减振时可以抑制偏心彗差。
当根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件表达式(2)中的(-fv)/f3的值等于或低于下限值时，在执行减振时偏心彗差变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(2)的下限值设置为0.610。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(2)的下限值设置为0.740。
另一方面，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件表达式(2)中的(-fv)/f3的值等于或超过上限值，在执行减振时所需的V透镜组的移动量变大。因此，由V透镜组产生的偏心彗差变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(2)的上限值设置为2.400。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(2)的上限值设置为1.650。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，第三透镜组包括3A透镜组，该3A透镜组在V透镜组的物体侧上，具有正屈光力。利用该构造，可以抑制在执行减振时所需的V透镜组的移动量并且抑制由V透镜组产生的偏心彗差。
此外，期望的是，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统满足以下条件表达式(3)：
0.300<(-fv)/f3A<3.800 (3)
其中，f3A表示3A透镜组的焦距，并且fv表示V透镜组的焦距。
条件表达式(3)限定3A透镜组和V透镜组的适当焦距比的范围。利用根据本申请的第二实施例的满足条件表达式(3)的变倍光学系统，在执行减振时可以抑制偏心彗差。
当根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的表达式(3)中的(-fv)/f3A的值等于或低于下限值时，在执行减振时偏心彗差变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(3)的下限值设置为0.650。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(3)的下限值设置为0.920。
另一方面，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件表达式(3)中的(-fv)/f3A的值等于或超过上限值，在执行减振时所需的V透镜组的移动量变大。因此，由V透镜组产生的偏心彗差变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(3)的上限值设置为3.700。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(3)的上限值设置为2.900。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，使得3A透镜组与V透镜组之间的距离不能改变。利用该构造，在变焦时，可以抑制在制造时所产生的第三透镜组与V透镜组的相互倾斜偏心的改变。因此，可以抑制在变焦时由于V透镜组的倾斜偏心所产生的偏心彗差的变化和像散的倾斜的变化。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，第三透镜组包括在V透镜组与F透镜组之间的M透镜组，该M透镜组具有正屈光力。利用该构造，在执行减振时使V透镜组移动从而在垂直于光轴的方向上具有分量的状态下，可以抑制由V透镜组产生的偏心彗差。另外，可以抑制在聚焦时F透镜组的移动量。因此，可以抑制在聚焦时由F透镜产生的像散的变化和球面像差的变化。
此外，期望的是，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统满足以下条件表达式(5)：
0.110<(-fv)/fm<2.600 (5)
其中，fm表示M透镜组的焦距，并且fv表示V透镜组的焦距。
条件表达式(5)限定V透镜组和F透镜组的适当焦距比的范围。利用根据本申请的第二实施例的满足条件表达式(5)的变倍光学系统，在执行减振时使V透镜组移动从而在垂直于光轴的方向上具有分量的状态下，可以抑制由V透镜组产生的偏心彗差。另外，可以抑制在聚焦时由F透镜组产生的像散的变化和球面像差的变化。
当根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件表达式(5)中的(-fv)/fm的值等于或低于下限值时，在执行减振时使V透镜组移动从而在垂直于光轴的方向上具有分量的状态下，由V透镜组产生的偏心彗差变大。另外，在聚焦时F透镜组的移动量变大。因此，抑制在聚焦时在F透镜中产生的像散的变化和球面像差的变化变得困难。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(5)的下限值设置为0.230。
另一方面，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件表达式(5)中的(-fv)/fm的值等于或超过上限值，在执行减振时所需的V透镜组的移动量变大。因此，由V透镜组产生的偏心彗差变大。另外，抑制在聚焦时在F透镜中产生的像散的变化和球面像差的变化变得困难。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(5)的上限值设置为1.300。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(5)的上限值设置为0.880。
此外，期望的是，根据本申请的第二实施例的变倍光学系统满足以下条件表达式(6)：
0.080<ff/fm<1.700 (6)
其中，ff表示F透镜组的焦距，并且fm表示M透镜组的焦距。
条件表达式(6)限定F透镜组和M透镜组的适当焦距比的范围。利用根据本申请的第二实施例的满足条件表达式(6)的变倍光学系统，可以抑制在聚焦时在F透镜组中产生的像散的变化和球面像差的变化。
当根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件表达式(6)中的ff/fm的值等于或低于下限值时，在聚焦时在F透镜组中产生差产生的像散的变化和球面像差的变化变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(6)的下限值设置为0.200。
另一方面，当根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的条件表达式(6)中的ff/fm的值等于或超过上限值时，在聚焦时F透镜组的移动量变大。因此，在聚焦时入射在F透镜组上的轴上光线和轴外光线在很大程度上变化，使得像散的变化和球面像差的变化变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(6)的上限值设置为1.200。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，更优选将条件表达式(6)的上限值设置为0.950。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离增加。利用该构造，可以增加第二透镜组的放大率并且抑制在变焦时球面像差的变化和像散的变化同时有效地实现高变焦比。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，第二透镜组与第三透镜组之间的距离减小。利用该构造，可以增加从第三透镜到位于最像侧上的透镜组的复合放大率，并且抑制在变焦时球面像差的变化和像散的变化同时有效地实现高变焦比。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组被移动至物体侧。利用该构造，可以抑制经过第一透镜组的轴外光线离光轴的高度的变化，减小第一透镜的直径，并且抑制在变焦时像散的变化。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第三透镜组被移动至物体侧。利用该构造，可以增加第三透镜组的放大率，并且抑制在变焦时在第三透镜组中产生的球面像差的变化和像散的变化。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第二透镜组沿着光轴被移动。利用该构造，在变焦时，可以抑制尤其是在中间焦距状态下由第一透镜组和第三透镜组产生的像散的变化。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，第二透镜组从物体侧开始依次包括具有负屈光力的第一透镜、具有正屈光力的第二透镜、和具有负屈光力的第三透镜。利用该构造，可以抑制在变焦时在第二透镜组中产生的彗差、球面像和像散的各自的变化。另外，与以四个或更多个透镜构成的第二透镜组相比，可以减小第二透镜组的厚度，并且抑制在广角端状态下第一透镜组中的轴外光线离光轴的高度从而使得能够小型化第一透镜组。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，将第二透镜与第三透镜胶合在一起。利用该构造，可以抑制在变焦时在第二透镜中产生的彗差的变化。
此外，在根据本申请的第二实施例的变倍光学系统中，期望的是，第一透镜的物体侧透镜表面和第三透镜的像侧表面是非球面。利用该构造，可以抑制在变焦时产生的像散、彗差和畸变的变化。
本申请的光学设备配备有根据第二实施例的上述构造的变倍光学系统。因此，可以实现具有高变焦比和高光学性能的紧凑型光学设备。
甚至在聚焦时，也可以实现高光学性能。
一种用于制造根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的方法是用于制造这样的变倍光学系统的方法，该变倍光学系统从物体侧开始包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；和具有正屈光力的第三透镜组；该方法包括以下步骤：将第三透镜组构造成为包括F透镜组，该F透镜组具有正屈光力并且在从无限远的物体向近距离的物体聚焦时沿着光轴被移动；并且构造成在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离以及第二透镜组与第三透镜组之间的距离变化。相应地，可以制造具有高变焦比和高光学性能的紧凑型变倍光学系统。甚至在聚焦时，也可以实现高光学性能。
在下文中，将解释根据本申请的第三实施例的变倍光学系统、具有该变倍光学系统的光学设备和用于制造该变倍光学系统的方法。
根据本申请的第三实施例的变倍光学系统从物体侧开始依次包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有负屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离、第二透镜组与第三透镜组之间的距离、第三透镜组与第四透镜组之间的距离以及第四透镜组与第五透镜组之间的距离变化。利用该构造，在根据本申请的第三实施例的变倍光学系统中，可以实现从广角端状态向远摄端状态的变焦以及抑制在变焦时产生的畸变、像散和球面像差的各种变化。
此外，在根据本申请的第三实施例的变倍光学系统中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组沿着光轴被移动。利用该构造，可以抑制在变焦时经过第一透镜组的轴外光线离光轴高度的变化。因此，可以减小第一透镜组的直径并且抑制在变焦时像散的变化。
此外，在根据本申请的第三实施例的变倍光学系统中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第五透镜组的位置是固定的。利用该构造，可以改变在变焦时从第四透镜组入射在第五透镜组上的边际光线的高度。因此，也可以抑制在变焦时像散的变化。
此外，根据本申请的第三实施例的变倍光学系统满足以下条件表达式(8)：
0.170<(-f4)/f5<0.400 (8)
其中，f4表示所述第四透镜组的焦距，并且f5表示所述第五透镜组的焦距。
条件表达式(8)限定第四透镜组和第五透镜组的适当焦距比的范围。利用根据本申请的第三实施例的满足条件表达式(8)变倍光学系统，可以抑制在变焦时像散的变化和畸变的变化。
当根据本申请的第三实施例的变倍光学系统的条件表达式(8)中(-f4)/f5的值等于或低于下限值时，利用第五透镜组抑制在变焦时在第四透镜组中产生的像散的变化和畸变的变化变得困难，使得不能获得高光学性能。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(8)的下限值设置为0.215。
另一方面，当根据本申请的第三实施例的变倍光学系统的条件表达式(8)中的(-f4)/f5的值等于或超过上限值时，抑制在变焦时在第五透镜组中产生的像散的变化变得困难，使得不能获得高光学性能。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(8)的上限值设置为0.300。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(8)的上限值设置为0.280。
利用该构造，可以实现具有高变焦比和高光学性能的紧凑型变倍光学系统。
此外，在根据本申请的第三实施例的变倍光学系统中，期望的是，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第三透镜组被移动至物体侧。利用该构造，可以增加第三透镜组的放大率并且抑制在变焦时在第三透镜组中产生的球面像差的变化和像散的变化。
此外，在根据本申请的第三实施例的变倍光学系统中，期望的是，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第四透镜组被移动至物体侧。利用该构造，可以抑制在变焦时在第四透镜组中产生的彗差的变化和像散的变化。
此外，在根据本申请的第三实施例的变倍光学系统中，期望的是，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组被移动至物体侧。利用该构造，可以抑制在变焦时经过第一透镜组的轴外光线的高度的变化。因此，可以减小第一透镜组的直径并且抑制在变焦时像散的变化。
此外，在根据本申请的第三实施例的变倍光学系统中，期望的是，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第二透镜组沿着光轴被移动。利用该构造，在变焦时，可以抑制尤其是在中间焦距状态下由第一透镜组和第三透镜组产生的像散的变化。
此外，期望的是，根据本申请的第三实施例的变倍光学系统满足以下条件表达式(7)：
5.500<f1/fw<9.000 (7)
其中，fw表示在广角端状态下所述变倍光学系统的焦距，并且f1表示所述第一透镜组的焦距。
条件表达式(7)限定第一透镜组的适当焦距的范围。利用根据本申请的第三实施例的满足条件表达式(7)的变倍光学系统，可以抑制在变焦时球面像差的变化和像散的变化。
当根据本申请的第三实施例的变倍光学系统的条件表达式(7)中的f1/fw的值等于或低于下限值时，抑制在变焦时在第一透镜组中产生的球面像差的变化和像散的变化变得困难，使得不能获得高光学性能。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(7)的下限值设置为6.700。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(7)的下限值设置为7.300。
另一方面，当根据本申请的第三实施例的变倍光学系统的条件表达式(7)中的f1/fw的值等于或超过上限值时，必须增加在变焦时第一透镜组与第二透镜组之间的距离的改变量以便获取预定的变焦比。因此，变得难以小型化根据本申请的第三实施例的变倍光学系统，并且在变焦时，入射在第一透镜组上的轴上光线的直径与入射在第二透镜组上的轴上光线的直径的比率在很大程度上变化。因此，在变焦时球面像差的变化变大，使得不能实现高光学性能。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(7)的上限值设置为8.500。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(7)的上限值设置为8.200。
此外，期望的是，根据本申请的第三实施例的变倍光学系统满足以下条件表达式(9)：
10.500<f5/fw<30.000 (9)
其中，fw表示变倍光学系统的焦距，并且f5表示第五透镜组的焦距。
条件表达式(9)限定第五透镜组的适当焦距的范围。利用根据本申请的第三实施例的满足条件表达式(9)的变倍光学系统，可以抑制在变焦时像散的变化和畸变的变化。
当根据本申请的第三实施例的条件表达式(9)中的f5/fw的值等于或低于下限值时，抑制在变焦时在第五透镜组中产生的像散的变化变得困难。另外，第五透镜组的直径变大。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(9)的下限值设置为12.000。
另一方面，当根据本申请的第三实施例的变倍光学系统的条件表达式(9)中的f5/fw的值等于或超过上限值时，利用第五透镜组抑制在变焦时从第一透镜组至第四透镜组产生的像散的变化和畸变的变化变得困难。另外，从第一透镜组到第四透镜组的复合焦距变小。因此，诸如在制造时由从第一透镜组至第四透镜组产生的透镜之间的偏心引起的偏心彗差等的影响变得相对大，使得实现高光学性能变得困难。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(9)的上限值设置为28.000。
此外，根据本申请的第三实施例的光学系统期望地满足以下条件表达式(10)：
0.150<(d4t–d4w)/ft<0.350 (10)
其中，ft表示在远摄端状态下变倍光学系统的焦距，d4w表示在广角端状态下第四透镜组的最像侧透镜表面与第五透镜组的最物体侧透镜表面之间的顶点距离，并且d4t表示在远摄端状态下第四透镜组的最像侧透镜表面与第五透镜组的最物体侧透镜表面之间的顶点距离。
条件表达式(10)限定在变焦时第四透镜组的最像侧透镜表面与第五透镜组的最物体侧透镜表面之间的顶点距离的适当改变量的范围。利用根据本申请的第三实施例的满足条件表达式(10)变倍光学系统，可以抑制在变焦时像散的变化。
当在根据本申请的第三实施例的条件表达式(10)中的(d4t–d4w)/ft的值等于或低于下限值时，从第一透镜组到第三透镜组中的每个透镜组的焦距需要减小以便确保预定的变焦比。因此，抑制在变焦时从第一透镜组到第三透镜组产生的像散的变化变得困难。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(10)的下限值设置为0.175。此外，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(10)的下限值设置为0.230。
另一方面，当根据本申请的第三实施例的变倍光学系统的条件表达式(10)中的(d4t–d4w)/ft的值等于或超过上限值时，抑制在变焦时在第五透镜组中产生的像散的变化变得困难。顺便提及，为了确实无疑地确保本申请的效果，优选将条件表达式(10)的上限值设置为0.290。
此外，在根据本申请的第三实施例的变倍光学系统中，期望的是，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离增加。利用该构造，可以增加第二透镜组的放大率并且抑制在变焦时球面像差的变化和像散的变化同时有效地实现高变焦比。
此外，在根据本申请的第三实施例的变倍光学系统中，期望的是，第二透镜组与第三透镜组之间的距离减小。利用该构造，可以增加从第三透镜组到第五透镜组的复合放大率，并且抑制在变焦时球面像差的变化和像散的变化同时有效地实现高变焦比。
此外，在根据本申请的第三实施例的变倍光学系统中，期望的是，第二透镜组从物体侧开始依次包括具有负屈光力的第一透镜、具有正屈光力的第二透镜、和具有负屈光力的第三透镜。利用该构造，可以抑制在变焦时在第二透镜组中产生的彗差、球面像和像散的各自的变化。另外，与以四个或更多个透镜构成的第二透镜组相比，可以减小第二透镜组的厚度，并且抑制在广角端状态下第一透镜组中的轴外光线离光轴的高度从而使得能够小型化第一透镜组。
此外，在根据本申请的第三实施例的变倍光学系统中，期望的是，将第二透镜与第三透镜胶合在一起。利用该构造，可以抑制在变焦时在第二透镜中产生的彗差的变化。
此外，在根据本申请的第三实施例的变倍光学系统中，期望的是，第一透镜的物体侧透镜表面和第三透镜的像侧表面是非球面。利用该构造，可以抑制在变焦时产生的像散、彗差和畸变的变化。
本申请的光学设备配备有根据第三实施例的上述构造的变倍光学系统。因此，可以实现具有高变焦比和高光学性能的紧凑型光学设备。
在聚焦时并且即使当移动透镜组以在垂直于光轴的方向上具有分量时，也可以实现高光学性能。
根据本申请的第三实施例的用于制造变倍光学系统的方法是用于制造这样的变倍光学系统的方法，该变倍光学系统从物体侧开始包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有负屈光力的第四透镜组和具有正屈光力的第五透镜组；该方法包括以下步骤：
将第四透镜组和第五透镜组构造成满足以下条件表达式(8)：
0.170<(-f4)/f5<0.400 (8)
其中，f4表示第四透镜组的焦距，并且f5表示第五透镜组的焦距；以及
构造成在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离、第二透镜组与第三透镜组之间的距离、第三透镜组与第四透镜组之间的距离以及第四透镜组与第五透镜组之间的距离变化；第一透镜组沿着光轴被移动；并且第五透镜组的位置是固定的。
相应地，可以制造具有高变焦比和高光学性能的紧凑型变倍光学系统。
在下文中，将参照附图解释根据本申请的第一至第三实施例的每个数值例的变倍光学系统。第一和第二示例对于所有第一至第三实施例是公共的。
(第一示例)
图1A、图1B和图1C是示出根据对于第一至第三实施例公共的第一示例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态的截面视图。
根据第一示例的变倍光学系统从物体侧开始依次由以下部分构成：具有正屈光力的第一透镜组G1；具有负屈光力的第二透镜组G2；具有正屈光力的第三透镜组G3；具有负屈光力的第四透镜组G4；和具有正屈光力为R透镜组的第五透镜组G5。
第一透镜组G1从物体侧开始由胶合透镜和正弯月透镜L13构成，该胶合透镜由负弯月透镜L11与双凸正透镜L12胶合而构造，该负弯月透镜L11具有面对物体侧的凸表面，该正弯月透镜L13具有面对物体侧的凸表面。
第二透镜组G2从物体侧开始依次由负弯月透镜L21和胶合透镜构成，该负弯月透镜L21具有面对物体侧的凸表面，其为第一透镜，该胶合透镜由正弯月透镜L22与负弯月透镜L23胶合而构造，该正弯月透镜L22的凹表面的面对物体侧，其为第二透镜，该负弯月透镜L23具有面对物体侧的凹表面，其为第三透镜。负弯月透镜L21是复合型非球面透镜，其物体侧玻璃表面设置有树脂层以成为非球面形状。负弯月透镜L23为玻璃模制型非球面透镜，其像侧透镜表面被制造为非球面形状。
第三透镜组G3从物体侧开始依次由具有正屈光力的3A透镜组G3A、具有负屈光力的V透镜组GV、具有正屈光力的M透镜组GM和具有正屈光力的F透镜组GF构成。
3A透镜组G3A从物体侧开始依次由正弯月透镜L31和双凸正透镜L32构成，正弯月透镜L31具有面对物体侧的凸表面。
V透镜组GV从物体侧开始依次由胶合透镜构成，该胶合透镜由具有面对物体侧的凹表面的正弯月透镜L33与双凹负透镜L34胶合而构造。负透镜L34为玻璃模制型非球面透镜，其像侧透镜表面被制造为非球面形状。
M透镜组GM从物体侧开始由胶合透镜和负弯月透镜L37构成，该胶合透镜由双凸正透镜L35与具有面对物体侧的凹表面的负弯月透镜L36胶合而构造，该负弯月透镜L37具有面对物体侧的凹表面。负弯月透镜L37为玻璃模制型非球面透镜，其像侧透镜表面被制造为非球面形状。
F透镜组GF从物体侧开始依次由胶合透镜构成，该胶合透镜由具有面对物体侧的凸表面的负弯月透镜L38与双凸正透镜L39胶合而构造。
孔径光阑S设置在第三透镜组G3的物体侧上。
第四透镜组G4从物体侧开始依次由双凹负透镜L41、具有面对物体侧的凹表面的负弯月透镜L42和双凸正透镜L43构成。
第五透镜组G5由具有面对物体侧的凹表面的正弯月透镜L51构成。正弯月透镜L51为玻璃模制型非球面透镜，其像侧透镜表面被制造为非球面形状。
利用上述构造，在根据本示例的变倍光学系统中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，使第一至第四透镜组G1至G4沿着光轴移动，使得第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离、第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的距离、第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的距离以及第四透镜组G4与第五透镜组G5之间的距离变化。
具体地，在变焦时，第一透镜组G1至第四透镜组G4被移动至物体侧。在变焦时，第五透镜组G5的位置在光轴方向上是固定的。在变焦时，孔径光阑S与第三透镜组G3一体地移动至物体侧。
因此，在变焦时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离增加，第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的距离减小，并且第四透镜组G4与第五透镜组G5之间的距离增加。另外，在变焦时，第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的距离从广角端状态到中间焦距状态增加，并且从中间焦距状态到远摄端状态减小。在变焦时，第三透镜组G3的3A透镜组G3A与V透镜组GV之间的距离是恒定的。
此外，在根据本示例的变倍光学系统中，在发生相机抖动时，第三透镜组G3的V透镜组被用作减振透镜组并且被移动以便在垂直于光轴的方向上具有分量从而实现减振。
此外，在根据本示例的变倍光学系统中，第三透镜组G3的F透镜组被用作聚焦透镜组并且沿着光轴被移动至物体侧从而实现从无限远的物体到近距离的物体的聚焦。
下方的表1示出与根据本示例的变倍光学系统相关联的各种值。
在表1中，f表示焦距，并且BF表示后焦距，也就是，表示在光轴上在最像侧透镜表面与像平面Ⅰ之间的距离。
在[表面数据]中，m表示从物体侧开始算起光学面的次序，r表示曲率半径，d表示表面到表面的距离(从第n个表面到第(n+1)个表面的间隔，其中，n是整数。)，nd表示相对于d线(波长＝587.6nm)的折射率，并且νd表示相对于d线(波长＝587.6)的阿贝数。OP表示物体表面，并且I表示像平面。曲率半径r＝∞表示平表面。“*”标记依附于每个非球面的表面编号，并且每个近轴曲率半径的值在曲率半径r的一列中列出。省略空气的折射率nd＝1.000000。
[非球面数据]示出在[表面数据]中所示的每个非球面的形状通过以下表达式来表达的情况下的非球面系数和圆锥常数：
x＝(h2/r)/[1+{1–κ(h/r)2}1/2]
+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12
在此处，令h为垂直于光轴的高度，令x为垂度，即，沿着光轴在高度h处在每个非球面的顶点的切平面到每个非球面的距离，令κ为圆锥常数，A4、A6、A8、A10、A12为非球面系数，并且令r为近轴曲率半径，即，参考球体的曲率半径。“E-n”(n是整数)表示“×10-n”。例如，“1.234E-05”表示“1.234×10-5”。二阶非球面系数A2为0并且被省略。
在[各种数据]中，FNO表示F数，ω表示半视角(单位是“°”)，Y表示像高度，TL表示变倍光学系统的全长，也就是，在对无限远的物体聚焦时沿着光轴第一表面与像平面I之间的距离，dn表示第n个表面与第(n+1)个表面之间的可变间隔，并且φ表示孔径光阑S的直径。W表示广角端状态，M表示中间焦距，并且T表示远摄端状态。
[在聚焦时聚焦透镜组的移动量]示出在从无限远的物体向近距离的物体聚焦(拍摄放大率-0.0100倍)聚焦时F透镜组GF的移动量。移动量的符号在F透镜组被移动至物体侧的情况下为正的。另外，拍摄距离表示物体面到像平面I之间的距离。
[透镜组数据]示出每个透镜组的开始表面ST和焦距f。
[减振系数]示出减振系数，其是像平面I上的图像的移动量与作为减振透镜组的V透镜组GV离光轴的移动量的比率的。
[条件表达式的值]示出根据本申请的变倍光学系统的条件表达式的相应的值。
“mm”被用作诸如焦距f、曲率半径r等的各种长度的单位。然而，即使当光学系统被按比例放大或按比例减小，也可以获得相同的光学性能，因此单位不必限于“mm”。
(表1)第一示例
[表面数据]
[非球面数据]
[各种数据]
可变放大率14.13
[在聚焦时聚焦透镜组的移动量]
[透镜组数据]
[减振系数]
[条件表达式的值]
(1)ff/(-fv)＝1.088
(2)(-fv)/f3＝1.229
(3)(-fv)/f3A＝1.365
(4)ff/f3＝1.337
(5)(-fv)/fm＝0.476
(6)ff/fm＝0.518
(7)f1/fw＝7.870
(8)(-f4)/f5＝0.267
(9)f5/fw＝16.070
(10)(d4t–d4w)/ft＝0.243
图2A、图2B和图2C是示出在根据本申请的第一示例的变倍光学系统的广角端状态下、中间焦距状态和远摄端状态下对无限远的物体聚焦时各种像差的图。
图3A、图3B和图3C是示出在根据本申请的第一示例的变倍光学系统的广角端状态下、中间焦距状态和远摄端状态下对近距离的物体聚焦(拍摄放大率-0.01倍)时各种像差的图。
图4A、图4B和图4C是示出在根据本申请的第一示例的变倍光学系统的广角端状态下、中间焦距状态和远摄端状态下对无限远的物体聚焦时在进行减振时子午横向色差的图，更具体地，当沿垂直于光轴的方向将V透镜组GV移动0.1mm时在像平面的中心的子午横向色差和像高度±5.6。
例如，在根据本示例的变倍光学系统中，由于，在广角端状态下，振动系数是-1.25并且焦距是9.27mm，在V透镜组GV从光轴移动0.1mm的情况下，可以校正包括光轴在内的旋转面的-0.77°的旋转抖动。
在示出各种像差的图中，FNO表示光圈数，NA表示入射在第一透镜组G1上的光的数值孔径，A表示光的入射角，也就是，半视角(单位是“°”)，并且HO表示物体高度(单位是“mm”)。d和g分别示出在d线(波长587.6nm)处和在g线(波长435.8nm)处的像差。在这些图中未写出d或g的情况下，这些图示出在d线处的像差。在示出像散的这些图中，实线表示矢状像平面，并且虚线表示子午线像平面。注意，在示出下面所述的第二示例的像差的图中，使用相同的符号。
从示出各种像差的这些图可以看出，应理解，根据本示例的变倍光学系统也校正遍及从广角端状态到远摄端状态的各种像差从而具有极好的图像形成性能，甚至在减振时进一步具有极好的图像形成性能。
(第二示例)
图5A、图5B和图5C是示出根据本申请的第一至第三实施例公共的第二示例的变倍光学系统的广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态的截面视图。
根据本示例的变倍光学系统从物体侧开始依次由以下部分构成：具有正屈光力的第一透镜组G1；具有负屈光力的第二透镜组G2；具有正屈光力的第三透镜组G3；具有负屈光力的第四透镜组G4；和具有正屈光力为R透镜组的第五透镜组G5。
第一透镜组G1从物体侧开始由胶合透镜和正弯月透镜L13构成，该胶合透镜由负弯月透镜L11与双凸正透镜L12胶合而构造，该负弯月透镜L11具有面对物体侧的凸表面，该正弯月透镜L13具有面对物体侧的凸表面。
第二透镜组G2从物体侧开始依次由负弯月透镜L21和胶合透镜构成，该负弯月透镜L21具有面对物体侧的凸表面，其为第一透镜，该胶合透镜由正弯月透镜L22与负弯月透镜L23胶合而构造，该正弯月透镜L22的凹表面的面对物体侧，其为第二透镜，该负弯月透镜L23具有面对物体侧的凹表面，其为第三透镜。负弯月透镜L21是复合型非球面透镜，其物体侧玻璃表面设置有树脂层以成为非球面形状。负弯月透镜L23为玻璃模制型非球面透镜，其像侧透镜表面被制造为非球面形状。
第三透镜组G3从物体侧开始依次由具有正屈光力的3A透镜组G3A、具有负屈光力的V透镜组GV、具有正屈光力的M透镜组GM和具有正屈光力的F透镜组GF构成。
3A透镜组G3A从物体侧开始依次由正弯月透镜L31和双凸正透镜L32构成，正弯月透镜L31具有面对物体侧的凸表面。
V透镜组GV从物体侧开始依次由胶合透镜构成，该胶合透镜由具有面对物体侧的凹表面的正弯月透镜L33与双凹负透镜L34胶合而构造。负透镜L34为玻璃模制型非球面透镜，其像侧透镜表面被制造为非球面形状。
M透镜组GM从物体侧开始由胶合透镜和负弯月透镜L37构成，该胶合透镜由双凸正透镜L35与具有面对物体侧的凹表面的负弯月透镜L36胶合而构造，该负弯月透镜L37具有面对物体侧的凸表面。负弯月透镜L37为玻璃模制型非球面透镜，其像侧透镜表面被制造为非球面形状。
F透镜组GF从物体侧开始依次由胶合透镜构成，该胶合透镜由具有面对物体侧的凸表面的负弯月透镜L38与双凸正透镜L39胶合而构造。
孔径光阑S设置在第三透镜组G3的物体侧上。
第四透镜组G4从物体侧开始依次由双凸负透镜L41、具有面对物体侧的凹表面的负弯月透镜L42和双凸正透镜L43构成。
第五透镜组G5由具有面对物体侧的凹表面的正弯月透镜L51构成。正弯月透镜L51为玻璃模制型非球面透镜，其像侧透镜表面被制造为非球面形状。
利用上述构造，在根据本示例的变倍光学系统中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，使第一至第四透镜组G1至G4沿着光轴移动，使得第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离、第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的距离、第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的距离以及第四透镜组G4与第五透镜组G5之间的距离变化。
具体地，在变焦时，第一透镜组G1至第四透镜组G4被移动至物体侧。在变焦时，第五透镜组G5的位置在光轴方向上是固定的。在变焦时，孔径光阑S与第三透镜组G3一体地移动。
因此，在变焦时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离增加，第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的距离减小，并且第四透镜组G4与第五透镜组G5之间的距离增加。另外，在变焦时，第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的距离从广角端状态到中间焦距状态增加，并且从中间焦距状态到远摄端状态减小。在变焦时，第三透镜组G3的3A透镜组G3A与V透镜组GV之间的距离是恒定的。
此外，在根据本示例的变倍光学系统中，在发生相机抖动时，第三透镜组G3的V透镜组被用作减振透镜组并且被移动以便在垂直于光轴的方向上具有分量从而实现减振。
此外，在根据本示例的变倍光学系统中，第三透镜组G3的F透镜组被用作聚焦透镜组并且沿着光轴被移动至物体侧从而实现从无限远的物体到近距离的物体的聚焦。
在下面的表2中，列出根据本申请的与变倍光学系统相关联的各种值。
(表2)第二示例
[表面数据]
[非球面数据]
[各种数据]
[在聚焦时聚焦透镜组的移动量]
[透镜组数据]
[减振系数]
[条件表达式的值]
(1)ff/(-fv)＝1.082
(2)(-fv)/f3＝1.240
(3)(-fv)/f3A＝1.356
(4)ff/f3＝1.342
(5)(-fv)/fm＝0.495
(6)ff/fm＝0.536
(7)f1/fw＝7.977
(8)(-f4)/f5＝0.251
(9)f5/fw＝17.247
(10)(d4t–d4w)/ft＝0.242
图6A、图6B和图6C是示出在根据本申请的第二示例的变倍光学系统的广角端状态下、中间焦距状态和远摄端状态下对无限远的物体聚焦时各种像差的图。
图7A、图7B和图7C是示出在根据本申请的第二示例的变倍光学系统的广角端状态下、中间焦距下和远摄端状态下对近距离的物体聚焦(拍摄放大率-0.01倍)时各种像差的图。
图8A、图8B和图8C是示出在根据本申请的第二示例的变倍光学系统的广角端状态下、中间焦距状态和远摄端状态下对无限远的物体聚焦时在进行减振时子午横向色差的图，具体地，示出当沿垂直于光轴的方向将V透镜组GV移动0.1mm时在像平面的中心的子午横向色差和像高度±5.6。
例如，在根据本示例的变倍光学系统中，由于，在广角端状态下，振动系数是-1.23并且焦距是9.27mm，在V透镜组GV从光轴移动0.1mm的情况下，可以校正包括光轴在内的旋转面的-0.77°的旋转抖动。
从示出各种像差的这些图可以看出，应理解，根据本示例的变倍光学系统也校正遍及从广角端状态到远摄端状态的各种像差从而具有极好的图像形成性能，甚至在进行减振时进一步具有极好的图像形成性能。
根据上述示例，可以实现具有高变焦比和高光学性能的紧凑型变倍光学系统。另外，在聚焦时并且即使当移动透镜组从而在垂直于光轴的方向上具有分量时，也可以实现高光学性能。上述示例是本申请的发明的具体示例，并且本申请的发明并不限制于这些示例。下述内容在不使根据本申请的第一至第三实施例的变倍光学系统的光学性能恶化的这样的范围内是可采用的。
虽然在根据本申请的第一至第三实施例的变倍光学系统中采用了五透镜组构造，但是本申请并不限制于此并且可以采取其它透镜组构造(例如，六透镜组构造)。具体地，透镜或透镜组可以被添加在本申请第一至第三实施例的变倍光学系统的最物体侧上以及在最像侧上。注意，透镜组是指由空气间隔隔开的包括至少一个单个透镜的部分。
此外，在根据本申请的第一至第三实施例的变倍光学系统中，为了进行从无限远的物体向近距离的物体的聚焦，透镜组的一部分、整个透镜组或多个透镜组可以被制成为聚焦透镜组并且被沿光轴的方向移动。特别地，优选使得第二透镜组的至少一部分、第三透镜组的至少一部分、第四透镜组的至少一部分或第五透镜组的至少部分成为聚焦透镜组。这样的聚焦透镜组可适于自动聚焦，并且由用于自动聚焦的马达、例如超声波马达驱动。
此外，在根据本申请的第一至第三实施例的变倍光学系统中，任意透镜组作为整体或任意透镜组的一部分被制造为减振透镜组并且被移动成为具有垂直于光轴的分量，或在包括光轴的平面的方向上被可旋转地移动、振荡或摇摆以实现减振。在根据本申请的第一至第三实施例的变倍光学系统中，优选使得第三透镜组的至少一部分或第四透镜组的至少一部分成为减振透镜组。
此外，构成根据本申请的第一至第三实施例的变倍光学系统的透镜表面可以是球面、平面或非球面。在透镜表面是球面或平面的情况下，透镜加工和装配调整变得容易，使得可以防止由于透镜加工和装配调整的误差而造成的光学性能的恶化。因此，这是优选的。另外，当像平面偏离时，图像形成性能的恶化是很小的，因而是优选的。在透镜表面是非球面的情况下，非球面可以是借助于研磨形成的非球面、通过将玻璃模制成非球面而形成的玻璃模制型非球面或通过在玻璃的面上形成树脂从而成为非球面形状而形成的复合式非球面。另外，透镜表面可以是衍射光学面，并且透镜可以是折射率渐变式透镜(GRIN透镜)或塑料透镜。
此外，在根据第一至第三实施例的变倍光学系统中，优选将孔径光阑设置在第三透镜组中或在第三透镜组的附近。另外，可以不提供作为孔径光阑的构件，并且透镜框架可以被用于该作用。
此外，构成根据本申请的第一至第三实施例的变倍光学系统的透镜的透镜表面可以由在宽波长中具有高透射性的抗反射涂层形成。因此，眩光和幻像可以减小，使得可以实现高反差和高光学性能。
接着，将参照图9解释配备有根据本申请的第一至第三实施例的变倍光学系统的相机。
图9是配备有根据本申请的第一至第三实施例的变倍光学系统的相机的图示。
如图9中所示的相机1是配备有根据第一示例的变倍光学系统作为成像镜头2的透镜可互换式所谓的无反光镜相机。
在相机1中，发自未图示的物体的光由成像镜头2收集并且经过未图示的OLPF(光学低通滤波器)以在成像部3的摄像平面上形成物体像。另外，物体像通过设置在成像部中的光电转换元件光电地转换以产生物体的图像。所产生的图像被显示在EVF(电子取景器)4上。因而，摄影师可以经EVF4观察到将被用相机拍照的物体。此外，当摄影师完全按下未图示的释放按钮时，由成像部3光电转换的图像被存储在未图示的存储器中。以这样的方式，摄影师可以用相机1对物体拍照。
在此，作为成像镜头2的安装在相机1上的根据第一示例的变倍光学系统是紧凑的并且具有高变焦比和高光学性能。另外，在聚焦时并且即使当移动透镜组从而在垂直于光轴的方向上具有分量时，也可以实现高光学性能。因此，可以实现具有高变焦比和高光学性能的紧凑型相机1，并且在聚焦时且即使当移动透镜组从而在垂直于光轴的方向上具有分量时也实现高光学性能。在配备有根据第二示例的变倍光学系统的作为成像镜头2的相机中，可以获得相同的效果。此外，即使在设置有快速返回镜并且经取景器光学系统观察将被拍照的物体的单反相机的情况下，也可以获得相同的效果。
最终，将参照图10至图12来解释用于制造根据第一至第三实施例的变倍光学系统的方法。
用于制造根据图10所示的第一实施例的变倍光学系统的方法是用于制造这样的变倍光学系统的方法，该变倍光学系统从物体侧开始依次包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；和具有正屈光力的第三透镜组；该方法包括以下步骤S11至S13。
步骤S11：在变倍光学系统中，将具有负屈光力的V透镜组设置成被移动以便在垂直于光轴的方向上具有分量，并且将具有正屈光力的F透镜组设置成在从无限远的物体向近距离的物体聚焦时沿着光轴被移动。
步骤S12：将第一至第三透镜组从物体侧开始依次设置在镜筒中，并且将V透镜组和F透镜组设置成使得与F透镜组相比，V透镜组定位在更物体侧上。
步骤S13：构造成通过在镜筒中提供熟知的移动机构，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离以及第二透镜组与第三透镜组之间的距离变化。
根据用于制造根据本申请的第一实施例的变倍光学系统的方法，可以制造具有高变焦比和高光学性能的紧凑型变倍光学系统，在聚焦时并且即使当沿垂直于光轴的方向移动透镜组时，也获得高光学性能。
用于制造根据图11所示的第二实施例的变倍光学系统的方法是用于制造这样的变倍光学系统的方法，该变倍光学系统从物体侧开始依次包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；和具有正屈光力的第三透镜组；该方法包括以下步骤S21至S22。
步骤S21：将第三透镜组构造成为包括F透镜组，该F透镜组具有正屈光力并且在从无限远的物体向近距离的物体聚焦时沿着光轴被移动，并且从物体侧开始将第一至第三透镜组依次设置在镜筒中。
步骤S22：构造成通过在镜筒中提供熟知的移动机构，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离以及第二透镜组与第三透镜组之间的距离变化。
根据用于制造根据本申请的第二实施例的变倍光学系统的方法，可以制造具有高变焦比和高光学性能的紧凑型变倍光学系统，在聚焦时并且即使当沿垂直于光轴的方向移动透镜组时，也获得高光学性能。
用于制造根据图12中所示的第三实施例的变倍光学系统的方法是用于制造这样的变倍光学系统的方法，该变倍光学系统从物体侧开始依次包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有负屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组；该方法包括以下步骤S31至S32。
步骤S31：将第四透镜组和第五透镜组构造成满足以下条件表达式(8)：
0.170<(-f4)/f5<0.400 (8)
其中，f4表示第四透镜组的焦距，并且f5表示第五透镜组的焦距；以及
将第一至第五透镜组从物体侧开始依次设置在镜筒中。
步骤S32：构造成通过在镜筒中提供熟知的移动机构，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组与第二透镜组之间的距离、第二透镜组与第三透镜组之间的距离、第三透镜组与第四透镜组之间的距离以及第四透镜组与第五透镜组之间的距离变化，第一透镜组沿着光轴被移动并且第五透镜组的位置是固定的。
根据用于制造根据本申请的第三实施例的变倍光学系统的方法，可以制造具高变焦比和高光学性能的紧凑型变倍光学系统。

Claims (38)

1.一种变倍光学系统，从物体侧开始依次包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有负屈光力的第四透镜组；和第五透镜组；
在从广角端状态向远摄端状态变焦时，所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的距离、所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的距离、所述第三透镜组与所述第四透镜组之间的距离、以及所述第四透镜组与所述第五透镜组之间的距离变化；
其中，所述变倍光学系统包括：V透镜组，所述V透镜组具有负屈光力并且被移动以便在垂直于光轴的方向上具有分量；以及F透镜组，所述F透镜组具有正屈光力并且在从无限远的物体向近距离的物体聚焦时沿着光轴被移动；
与所述F透镜组相比，所述V透镜组设置在更物体侧上；
其中，所述第二透镜组从物体侧开始依次由具有负屈光力的第一透镜、具有正屈光力的第二透镜、和具有负屈光力的第三透镜构成；并且
其中，满足以下条件表达式：
5.500<f1/fw<9.000
其中，fw表示在广角端状态下所述变倍光学系统的焦距，并且f1表示所述第一透镜组的焦距。
2.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，满足以下条件表达式：
0.240<ff/(-fv)<4.000
其中，ff表示所述F透镜组的焦距，并且fv表示所述V透镜组的焦距。
3.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，所述V透镜组与所述F透镜组之间的距离是不能改变的。
4.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，R透镜组设置在最像侧上，并且在从广角端状态向远摄端状态变焦时，所述R透镜组的位置是固定的。
5.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，满足以下条件表达式：
0.280<(-fv)/f3<5.200
其中，f3表示所述第三透镜组的焦距，并且fv表示所述V透镜组的焦距。
6.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，所述第三透镜组包括所述V透镜组。
7.根据权利要求6所述的变倍光学系统，其中，所述第三透镜组包括3A透镜组，所述3A透镜组在所述V透镜组的物体侧上，具有正屈光力。
8.根据权利要求7所述的变倍光学系统，其中，满足以下条件表达式：
0.300<(-fv)/f3A<3.800
其中，f3A表示所述3A透镜组的焦距，并且fv表示所述V透镜组的焦距。
9.根据权利要求7所述的变倍光学系统，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，所述3A透镜组与所述V透镜组之间的距离是不能改变的。
10.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，满足以下条件表达式：
0.320<ff/f3<5.200
其中，f3表示所述第三透镜组的焦距，并且ff表示所述F透镜组的焦距。
11.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，所述第三透镜组包括所述F透镜组。
12.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，所述F透镜组设置在所述第三透镜组的最像侧上。
13.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，具有正屈光力的M透镜组设置在所述V透镜组与所述F透镜组之间。
14.根据权利要求13所述的变倍光学系统，其中，满足以下条件表达式：
0.110<(-fv)/fm<2.600
其中，fv表示所述V透镜组的焦距，并且fm表示所述M透镜组的焦距。
15.根据权利要求13所述的变倍光学系统，其中，满足以下条件表达式：
0.080<ff/fm<1.700
其中，ff表示所述F透镜的焦距，并且fm表示所述M透镜组的焦距。
16.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的距离增加。
17.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的距离减小。
18.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，所述第一透镜组被移动至物体侧。
19.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，所述第三透镜组被移动至物体侧。
20.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，所述第二透镜组沿着光轴被移动。
21.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，所述第二透镜与所述第三透镜胶合。
22.根据权利要求1所述的变倍光学系统，其中，所述第一透镜的物体侧透镜表面和所述第三透镜的像侧透镜表面是非球面。
23.一种配备有根据权利要求1所述的变倍光学系统的光学设备。
24.一种变倍光学系统，从物体侧开始依次包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有负屈光力的第四透镜组；和第五透镜组；
在从广角端状态向远摄端状态变焦时，所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的距离、所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的距离、所述第三透镜组与所述第四透镜组之间的距离、以及所述第四透镜组与所述第五透镜组之间的距离变化；
所述第三透镜组包括F透镜组，所述F透镜组具有正屈光力并且在从无限远的物体移向近距离的物体聚焦时沿着光轴被移动；
其中，所述第二透镜组从物体侧开始依次由具有负屈光力的第一透镜、具有正屈光力的第二透镜、和具有负屈光力的第三透镜构成；并且
其中，满足以下条件表达式：
5.500<f1/fw<9.000
其中，fw表示在广角端状态下所述变倍光学系统的焦距，并且f1表示所述第一透镜组的焦距。
25.根据权利要求24所述的变倍光学系统，其中，满足以下条件表达式：
0.320<ff/f3<5.200
其中，f3表示所述第三透镜组的焦距，并且ff表示所述F透镜组的焦距。
26.根据权利要求24所述的变倍光学系统，其中，所述F透镜组是所述第三透镜组的部分透镜组。
27.根据权利要求24所述的变倍光学系统，其中，所述F透镜组设置在所述第三透镜组的最像侧上。
28.根据权利要求24所述的变倍光学系统，其中，R透镜组设置在最像侧上，并且在从广角端状态向远摄端状态变焦时，所述R透镜组的位置是固定的。
29.根据权利要求24所述的变倍光学系统，其中，所述第三透镜组包括V透镜组，所述V透镜组具有负屈光力并且被移动以便在垂直于光轴的方向上具有分量。
30.一种配备有根据权利要求24所述的变倍光学系统的光学设备。
31.一种变倍光学系统，从物体侧开始依次包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有负屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组；
在从广角端状态向远摄端状态变焦时，所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的距离、所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的距离、所述第三透镜组与所述第四透镜组之间的距离、以及所述第四透镜组与所述第五透镜组之间的距离变化；所述第一透镜组沿着光轴被移动；并且所述第五透镜组的位置是固定的；并且
满足以下条件表达式：
0.170<(-f4)/f5<0.300
5.500<f1/fw<8.200
其中，f4表示所述第四透镜组的焦距，f5表示所述第五透镜组的焦距，fw表示在广角端状态下所述变倍光学系统的焦距，并且f1表示所述第一透镜组的焦距；并且
其中，所述第二透镜组从物体侧开始依次由具有负屈光力的第一透镜、具有正屈光力的第二透镜、和具有负屈光力的第三透镜构成。
32.根据权利要求31所述的变倍光学系统，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，所述第三透镜组被移动至物体侧。
33.根据权利要求31所述的变倍光学系统，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，所述第四透镜组被移动至物体侧。
34.根据权利要求31所述的变倍光学系统，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，所述第一透镜组被移动至物体侧。
35.根据权利要求31所述的变倍光学系统，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，所述第二透镜组沿着光轴被移动。
36.根据权利要求31所述的变倍光学系统，其中，满足以下条件表达式：
10.500<f5/fw<30.000
其中，fw表示在广角端状态下所述变倍光学系统的焦距，并且f5表示所述第五透镜组的焦距。
37.根据权利要求31所述的变倍光学系统，其中，满足以下条件表达式：
0.150<(d4t–d4w)/ft<0.350
其中，ft表示在远摄端状态下所述变倍光学系统的焦距，d4w表示在广角端状态下所述第四透镜组的最像侧透镜表面与所述第五透镜组的最物体侧透镜表面之间的顶点距离，并且d4t表示在远摄端状态下所述第四透镜组的最像侧透镜表面与所述第五透镜组的最物体侧透镜表面之间的顶点距离。
38.一种配备有根据权利要求31所述的变倍光学系统的光学设备。
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