CN101122674A - 变焦透镜及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变焦透镜及摄像装置，其中，相对于变倍组G2，而在物体侧配置聚焦组G1。聚焦组G1从物体侧依次由具有正的折射能力的第1组G11、具有正的折射能力的第2组G12、具有正的折射能力的第3组G13构成。第1组G11从物体侧依次具有至少1片凹透镜(L11)和至少1片凸透镜。从无限远物体到较近物体聚焦时，对于物距的变化，按照在靠近无限远处第2组G12的移动量变大而在靠近较近处第3组G13的移动量变大的方式，使第2组G12和第3组G13移动。从而实现了聚焦时的作动性优越，大直径且高变倍比化。

Description

变焦透镜及摄像装置
技术领域
本发明涉及一种适合于电视摄影机或视频摄影机等的变焦透镜，尤其涉及一种在比变倍组更靠近物体侧具备聚焦组，并通过移动其一部分的透镜组而进行聚焦的变焦透镜及具备该变焦透镜的摄像装置。
背景技术
以往以来，作为适合于电视摄影机或摄影机等的大直径·高变倍比的变焦透镜，众所周知的有，从物体侧依次具备，具有正折射能力的聚焦组、具有负折射能力的变倍组、具有正或负折射能力的校正组、具有正折射能力的中继透镜组的4组方式的变焦透镜。而且，在这种4组方式的变焦透镜中，众所周知的有，将聚焦组分割为多个透镜组，使其被分割的一部分的透镜组移动而进行聚焦的内聚焦式透镜。例如，在专利文献1记载到：在4组方式的变焦透镜，将聚焦组从物体侧依次分割为负折射能力的第A组、正折射能力的第B1组、以及正折射能力的第B2组这3个透镜组，并使这其中的第B1组以及第B2组移动的内聚焦式透镜。在专利文献1所述的变焦透镜中，从无限远物体到近距离物体进行聚焦时，使第B1组和第B2组以不同的移动量向物体侧移动，并且，将第B1组及第B2组的移动量分别设为MB1、MB2，以满足条件MB2/MB1＜1的方式进行聚焦。
【专利文献2】专利第3495772号公报
然而，专利文献1所述的变焦透镜有以下问题。即，在整体具有正折射能力的聚焦组中，由于以负折射能力构成第1组(第A组)，因此，必须将第2组(第B1组)以及第3组(第B2组)的正折射能力增大，而第2组以及第3组的厚度及透镜直径不断变大而有重量增大倾向，所以聚焦时的作动性恶化。
发明内容
本发明鉴于上述问题点而提出的，其目的在于，提供一种聚焦时的作动性优良的大直径且高变倍比的变焦透镜及摄像装置。
本发明所涉及的变焦透镜具备：变倍组；相对于变倍组配置在物体侧的聚焦组，聚焦组，从物体侧依次由具有正的折射能力的第1组、具有正的折射能力的第2组、以及具有正的折射能力的第3组而构成，并且第1组从物体侧依次具有至少1片凹透镜和至少1片凸透镜，并且使得：从无限远物体到较近物体聚焦时，以相互不同的移动量使第2组和第3组移动。
由本发明所涉及的摄像装置，具备由上述本发明的变焦透镜。
在由本发明的变焦透镜以及摄像装置中，通过将聚焦组内的各组设计为具有正的折射能力的构成，并将正的折射能力适当分配在各组。由此，与将聚焦组内的第1组作为负的折射能力时相比，不必使第2组以及第3组的正折射能力增大到必要以上，从而可以抑制第2组以及第3组的重量增大倾向，并可以防止聚焦时的作动性恶化。
并且，通过适当采用以下理想的条件并满足，可以使作动性和像差性能更良好。
在本发明所涉及的变焦透镜中，也可以在聚焦时对于物距的变化，按照在靠近无限远处第2组的移动量增大，而在靠近较近处第3组的移动量增大的方式移动第2组和第3组。
由此，若从无限远物体到最靠近处进行聚焦时使第2组以及第3组向物体侧移动，则即使在无限远物体时与第1组和第2组之间的空气间隔相比第2组和第3组之间的空气间隔较窄，第2组及第3组也无相互机构性干涉，可以适当进行移动。
并且，在聚焦时，将在最近时的第2组及第3组的移动量分别设为Z2、Z3，将在含有无限远物体的任意有限物体时的上述第2组及上述第3组的移动量分别设为X2、X3时，
以成为0≤X2≤Z2/2的范围，
且按照成为|X3/Z3|≤0.14……(1)
的关系使第2组和第3组移动为理想。
由此，在靠近无限远处的聚焦移动量被适当限定。
而且，在聚焦时，将在最近时的第2组及第3组的移动量分别设为Z2、Z3，将在含有最近物体的任意的有限物体时的第2组及第3组的移动量分别设为Y2、Y3时，
以成为Z3/2≤Y3≤Z3的范围，且
按照成为|(Z2-Y2)/Z2|≤0.05……(2)的关系使第2组和第3组移动为理想。
由此，在靠近较近物体处的聚焦移动量被适当限定。
本发明另一项所涉及的变焦透镜，其特征在于，具备：变倍组；以及相对于所述变倍组配置在物体侧的聚焦组，所述聚焦组，从物体侧依次由具有正的折射能力的第1组、具有正的折射能力的第2组、以及具有正的折射能力的第3组而构成，并且所述第1组从物体侧依次具有至少1片凹透镜和至少1片凸透镜，并且使得：从无限远物体到较近物体聚焦时，以相互不同的移动量使所述第2组和所述第3组移动，将聚焦组全体的折射能力设为φF，将第1组、第2组及第3组的折射能力分别设为φ1、φ2、dφ3时，满足以下条件式为理想：
0.013≤φ1/φF≤0.15……(3)
0.36≤φ2/φF≤0.65……(4)
0.74≤φ2/φ3≤1.60……(5)。
由此，聚焦组内的各组折射能力被最佳化，并且在确保作动性的同时，有利于像差性能。
本发明另一项所涉及的变焦透镜，其特征在于，具备：变倍组；以及相对于所述变倍组配置在物体侧的聚焦组，所述聚焦组，从物体侧依次由具有正的折射能力的第1组、具有正的折射能力的第2组、以及具有正的折射能力的第3组而构成，并且所述第1组从物体侧依次具有至少1片凹透镜和至少1片凸透镜，并且使得：从无限远物体到较近物体聚焦时，以相互不同的移动量使所述第2组和所述第3组移动，将第1组的凹透镜相对于d线的折射率设为Nd1，将阿贝数设为υd1时，优选为，凹透镜由存在于全部满足下述不等式的区域的透镜材料而构成：
Nd1≥0.014υd1+1.22(其中，υd1≥40)……(6)
Nd1≥0.00267υd1+1.673(其中，υd1≤40)……(7)
Nd1≤0.052υd1+0.44……(8)。
由此，第1组的凹透镜的透镜材料被最佳化，在像差性能发明较为有利于。
根据本发明的变焦透镜或摄像装置，将聚焦组内的各组设计为具有正折射能力的构成，并在聚焦组内的各组适当分配正折射能力，因此，与将聚焦组内的第1组设计为负折射能力的情况相比，不必使第2组及第3组的正折射能力增大为必要以上，从而可以抑制第2组及第3组的重量增大倾向，可以使聚焦时的作动性优越。
附图说明
图1表示本发明的一实施方式所涉及的变焦透镜的第1构成例，是对应于实施例1的透镜剖面图。
图2表示本发明的一实施方式所涉及的变焦透镜的第2构成例，是对应于实施例2的透镜剖面图。
图3表示本发明的一实施方式所涉及的变焦透镜的第3构成例，是对应于实施例3的透镜剖面图。
图4表示本发明的一实施方式所涉及的变焦透镜的第4构成例，是对应于实施例4的透镜剖面图。
图5表示本发明的一实施方式所涉及的变焦透镜的第5构成例，是对应于实施例5的透镜剖面图。
图6是对于在靠近无限远物体处的聚焦移动量的说明图。
图7是关于靠近近侧物体处的聚焦移动量的说明图。
图8表示理想的透镜材料的范围的说明图。
图9表示实施例1所涉及的变焦透镜的基本透镜数据的图。
图10表示在实施例1所涉及的变焦透镜中，伴随变倍而移动的部分的面间隔(A)和伴随聚焦而移动的透镜组的移动量(B)的图。
图11是表示实施例1所涉及的变焦透镜的聚焦时的透镜移动量的曲线图。
图12表示实施例2所涉及的变焦透镜的基本透镜数据的图。
图13表示在实施例2所涉及的变焦透镜中，伴随变倍而移动的部分的面间隔(A)和伴随聚焦而移动的透镜组的移动量(B)的图。
图14是表示实施例2所涉及的变焦透镜的聚焦时的透镜移动量的曲线图。
图15表示实施例3所涉及的变焦透镜的基本透镜数据的图。
图16表示实施例3所涉及的变焦透镜中，伴随变倍而移动的部分的面间隔(A)和伴随聚焦而移动的透镜组的移动量(B)的图。
图17是表示实施例3所涉及的变焦透镜的聚焦时的透镜移动量的曲线图。
图18表示实施例4所涉及的变焦透镜的基本透镜数据的图。
图19表示在实施例4所涉及的变焦透镜中，伴随变倍而移动的部分的面间隔(A)和伴随聚焦而移动的透镜组的移动量(B)的图。
图20是表示实施例4所涉及的变焦透镜的聚焦时的透镜移动量的曲线图。
图21是表示实施例5所涉及的变焦透镜的基本透镜数据的图。
图22是表示在实施例5所涉及的变焦透镜中，伴随变倍而移动的部分的面间隔(A)和伴随聚焦而移动的透镜组的移动量(B)的图。
图23是表示实施例5所涉及的变焦透镜的聚焦时的透镜移动量的曲线图。
图24是对各实施例汇总而表示与条件式相关的值的图。
图25表示实施例1所涉及的变焦透镜的望远端以及物距·无限远的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示歪曲像差。
图26表示实施例1所涉及的变焦透镜的望远端以及物距·3m的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图27表示实施例1所涉及的变焦透镜的望远端以及物距·1.4m的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图28表示实施例1所涉及的变焦透镜的望远端以及最近物距·0.75m的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图29表示实施例2所涉及的变焦透镜的望远端以及物距·无限远的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图30表示实施例2所涉及的变焦透镜的望远端以及物距·9.6m的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图31表示实施例2所涉及的变焦透镜的望远端以及物距·3.41m的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图32表示实施例2所涉及的变焦透镜的望远端以及最近物距·2.2m的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图33表示实施例3所涉及的变焦透镜的望远端以及物距·无限远的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图34表示实施例3所涉及的变焦透镜的望远端以及物距·13.9m的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图35表示实施例3所涉及的变焦透镜的望远端以及物距·3.96m的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图36表示实施例3所涉及的变焦透镜的望远端以及最近物距·2.75m的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图37表示实施例4所涉及的变焦透镜的望远端以及物距·无限远的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图38表示实施例4所涉及的变焦透镜的望远端以及物距·15.9m的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图39表示实施例4所涉及的变焦透镜的望远端以及物距·4.06m的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图40表示实施例4所涉及的变焦透镜的望远端以及最近物距·2.75m的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图41表示实施例5所涉及的变焦透镜的望远端以及物距·无限远的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图42表示实施例5所涉及的变焦透镜的望远端以及物距·13.03m的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图43表示实施例5所涉及的变焦透镜的望远端以及物距·3.89m的诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图44表示实施例5所涉及的变焦透镜的望远端以及最近物距·2.75m诸像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变像差。
图中：GP…棱镜块，G1…聚焦组，G2…变倍组，G3…校正组，G4…中继透镜组，G11…聚焦组内的第1组，G12…聚焦组内的第2组，G13…聚焦组内的第3组，St…光阑，Ri…从物体侧第1号透镜面的曲率半径，Di…从物体侧第i号和第i+1号透镜面之间的面间隔，Z…光轴。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的1实施方式所涉及的变焦透镜的第1构成例。该构成例对应于后述的第1数值实施例(图9、图10(A)以及图10(B))的透镜构成。图2表示第2构成例，对应于后述的第2数值实施例(图12、13(A)以及图13(B))的透镜构成。图3表示第3构成例，对应于后述的第3数值实施例(图15、图16(A)以及图16(B))的透镜构成。图4表示第4构成例，对应于后述的第4数值实施例(图18、图19(A)以及图19(B))的透镜构成。图5表示第5构成例，对应于后述的第5数值实施例(图21、图22(A)以及图22(B))的透镜构成。另外，在图1～图5中，表示在广角端向无限远物体聚焦时的状态下的透镜配置。在图1～图5中，符号R1表示最靠近物体侧的构成要素的面的曲率半径。符号Di表示第i号面和第i+1号面的光轴Z上的面间隔。另外，对于符号Di，在伴随变倍而进行变化的部分的面间隔部分附上符号。另外各构成例基本构成皆相同。
该变焦透镜成为适合于电视摄影机或摄影机等的大直径·高变倍比的变焦透镜。该变焦透镜成为，沿着光轴Z从物体侧依次具备：具有正折射能力的聚焦组G1、具有负折射能力的变倍组G2、具有正或负折射能力的校正组G3、具有正折射能力的中继透镜组G4的4组方式的变焦透镜。校正组G3在图1及图2所示的第1以及第2构成例中具有正折射能力，在图3～图5所示的第3～第5构成例中具有正折射能力。光阑St配置在校正组G3和中继透镜组G4之间。
在该变焦透镜的成像面(摄像面)Simg配置CCD(Charge CoupledDevice)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等未图示的摄像元件。而且，在中继透镜组G4和摄像面之间，配置有色分解用棱镜块GP。未图示的摄像元件输出与由该变焦透镜所形成的被摄体像相对应的电信号(摄像信号)。并通过至少备有变焦透镜和摄像元件而构成摄像装置。
在该变焦透镜中，变倍组G2及校正组G3，以伴随着变倍以各图中表示其轨迹的方式而移动。即，变倍组G2伴随从广角端(W)向望远端(T)变倍，在光轴Z上向像侧移动而成。校正组G3，为了对与变倍相伴的像面变动进行校正，在图1及图2所示的第1及第2构成例中，伴随从广角端向望远端变倍，在光轴Z上向物体侧移动，再向像侧移动。而且，在图3～图5所示的第3～第5构成例中，伴随着从广角端向望远端变倍，校正组G3在光轴Z上向物体侧移动。聚焦组G1，在各变倍区域进行聚焦时，内部的一部分透镜组在光轴Z上移动。中继透镜组G4，在变倍以及聚焦时常时为固定。
聚焦组G1，从物体侧依次由第1组G11、第2组G12以及第3组G13构成。第1组G11、第2组G12以及第3组G13都具有正折射能力。
第1组G11从物体侧依次具有至少1片凹透镜和至少1片凸透镜。第1组G11例如由1片凹透镜L11和3片凸透镜L12、L13、L14构成。此处，如第2以及第4构成例(图2、图4)所示，由1片凹透镜L11和2片凸透镜L12、L13构成第1组G11也可以。并且，如第3以及第5构成例(图3、图5)所示，由1片凹透镜L11和1片凸透镜L12构成第1组G11也可以。
第2组G12例如由1片透镜L21构成。此处，如第3构成例由2片透镜L21、L22构成也可以。而且，如第5构成例，由3片透镜L21、L22、L23构成也可以。第3组G13例如由1片透镜L31构成。
第2组G12和第3组G13，从无限远物体向最近物体进行聚焦时，在最近时，与无限远物体的位置相比，向物体侧移动。此时，第2组G12和第3组G13以相互不同的移动量在光轴Z上移动。例如，在进行聚焦时对于物距的变化，优选为，在靠近无限远处第2组G12的移动量变大，在靠近较近处第3组G13的移动量变大而移动。由此，若从无限远物体到最近处进行聚焦时将第2组G12及第3组G13向物体侧移动，在无限远物体时，即使比之于第1组G11和第2组G12之间的空气间隔，第2组G12和第3组G13之间的空气间隔较窄时，第2组G12及第3组G13也不会在机构性地相互干涉而可以适当地进行移动。另外，第1组G11在聚焦时及变倍时为时常不移动的固定组。
而且，在聚焦时，将在最近时的第2组G12及第3组G13的移动量分别设为Z2、Z3，将在含有无限远物体的任意有限物体时的第2组G12以及第3组G13的移动量分别为X2、X3时，优选为，
在成为0≤X2≤Z2/2的范围中且满足
|X3/Z3|≤0.14……(1)
这一关系的方式使第2组G12和第3组G13移动。
并且，在聚焦时，将在最近时的第2组G12及第3组G13的移动量分别为设Z2、Z3，将在含有最近物体的任意的有限物体时的第2组G12及第3组G13的移动量分别设为Y2、Y3时，优选为，
在成为Z3/2≤Y3≤Z3的范围内且满足
|(Z2-Y2)/Z2|≤0.05……(2)
这一关系的方式使第2组G12和第3组G13移动。
而且，将聚焦组G1全体的折射能力为φF，将第1组G11、第2组G12及第3组G13的折射能力分别设为φ1、φ2、φ3时，满足以下条件式：
0.013≤φ1/φF≤0.15……(3)
0.36≤φ2/φF≤0.65……(4)
0.74≤φ2/φ3≤1.60……(5)。
而且，将第1组G11的凹透镜L11相对于d线的折射率设为Nd1、将阿贝数设为υd1时，优选为，凹透镜L11由存在于全部满足下述不等式(6)～(8)的区域的透镜材料所构成：
Nd1≥0.014υd1+1.22(其中，υd1≥40)……(6)
Nd1≥0.00267υd1+1.673(其中，υd1≤40)……(7)
Nd1≤0.052υd1+0.44……(8)。
接着，对如上构成的变焦透镜的作用及效果进行说明。另外，由于该变焦透镜的特征在于聚焦组G1的构成，因此特别地对涉及该部分构成的作用及效果进行说明。
对于高倍率且长焦点的变焦透镜的情况，必须平衡性良好地对靠近望远侧的轴上色像差和在聚焦组G1产生的彗形像差。为了抑制该轴上色像差的残存2次波谱(スペクトル)量，必须适当选择第1组G11内的凹透镜L11。由此，可以通过最佳化而比较容易地决定第1组G11后续的聚焦组G1内的凸透镜的折射能力分配、形状、以及透镜材料。若选错凹透镜L11的材料，则在对轴上色像差量进行最适地校正时，在聚焦组G1中产生的彗形像差，主要被其后的变倍组G2放大而不能充分校正，与球面像差和像面弯曲朝下(under)偏离(倒れる)相结合，发生高频成分的MTF的恶化，或者在缩小开口光阑St时由像面朝下(under)倾倒而导致的性能恶化。如此，必须适当配置第1组G11内的凹透镜L11的透明材料(硝材)选择和其后的聚焦组G1内的凸透镜的折射能力。并且，通过均由正折射能力构成聚焦组G1内的各组，从而将正折射能力适当地分配在聚焦组G1内的各组。由此，与将聚焦组G1内的第1组G11作为负折射能力的情况相比，能够在不使第2组G12及第3组G13的折射能力为必要以上的情况下，抑制第2组G12和第3组G13的重量增大倾向，并可以使聚焦时的作动性优越。
以下，说明上述各条件式。
首先，参照图6及图7，说明条件式(1)、(2)。在图6及图7中，横轴表示物距、纵轴表示聚焦时的第2组G12的移动量(δ2)以及第3组G13的移动量(δ3)。移动量δ2、δ3，表示以向无限远物体聚焦时的状态下的透镜位置为标准的移动量。另外，图6以及图7是为了说明条件式(1)、(2)的概念的示意图，各构成例的透镜并不一定与其做同样的动作。各构成例的透镜的聚焦移动量的具体例留作后述。
如图6及图7所示，第2组G12及第3组G13，以与无限远物体的位置相比最近物体的位置成为物体侧的方式而进行移动。此时，相对于物距的变化，第2组G12及第3组G13以第2组G12的移动量δ2和第3组G13的移动量δ3相互不同的方式移动。
条件式(1)，对包含无限远物体的任意有限物体时的第2组G12的移动量X2为0≤X2≤Z2/2范围中的第3组G13的聚焦移动量进行限制。在对应于物距的变化，以在靠近无限远处使第2组G12的移动量增大、在靠近近处使第3组G13的移动量增大等方式而进行移动时，所谓成为0≤X2≤Z2/2的范围，如图6所示，是表示在靠近无限远物体侧的移动量。即，条件式(1)限制第3组G13的靠近无限远物体侧的聚焦移动量。满足条件式(1)意味着，在靠近无限远物体侧，第3组G13的聚焦移动量比近侧相对小。通过满足条件式(1)而在靠近无限远物体侧几乎只移动第2组G12而进行聚焦，不但可以抑制靠近远距离的轴上色像差的变动，而且，可以抑制标准波长的像面弯曲的距离变动。
条件式(2)，对包含最近物体的任意有限物体时的第3组G13的移动量Y3在成为Z3/2≤Y3≤Z3范围的第2组G12的聚焦移动量进行限制。在对应于物距的变化，以在靠近无限远处使第2组G12的移动量增大、在靠近近处第3组G13的移动量增大的方式而进行移动时，成为Z3/2≤Y3≤Z3的范围，如图7所示，表示在靠近近物体侧的移动量。即，满足条件式(2)意味着，在近物体侧，第2组G12的聚焦移动量相比于无限远侧小。通过满足条件式(2)而在靠近物体侧几乎只移动第3组G13而进行聚焦，可以谋求移动透镜组的轻量化，并且可以使作动性良好。
条件式(3)～(5)使聚焦组G1内的各组的折射能力最佳化。尤其条件式(3)规定第1组G11的适当的折射能力。若低于条件式(3)的下限，则第1组G11的折射能力变弱，第2组G12以后的折射能力增大，而球面像差或像面弯曲朝下(アンダ一)增大，并且彗形像差也增大。为了校正这些不可避免因增加透镜片数而导致的大型化。若高于条件式(3)的上限，第2组G12及第3组G13的正折射能力则变弱，而聚焦移动量增大，因此，透镜全长变长。
条件式(4)规定第2组G12的适当的折射能力。条件式(4)使聚焦组G1的小型化成为可能，且从无限远向最近进行聚焦时限制第2组G12的折射能力使得有效且良好地校正像差。若低于条件式(4)的下限，第2组G12的折射能力变弱，因此在任意物距有必要较大地取得移动量，因此，聚焦系统全长变长。若高于条件式(4)的上限，第2组G12的折射能力则变强，而发生球面像差的增大、彗形像差的增大、以及像面弯曲变得朝下(アンダ一)的像差恶化，为了校正这些有必要增加透镜片数，从而导致聚焦系统的大型化倾向。
条件式(5)规定第2组G12和第3组G13的折射能力的适当的均衡。条件式(5)，是在通过基于该变焦透镜的聚焦方式从无限远物体向最近进行聚焦的情况下，用于广泛地确保能够良好地进行像差校正的聚焦范围的关系式。还可以称为，是与第2组G12和第3组G13成为一体进行聚焦的一组内聚焦方式产生区别的关系式。若低于条件式(5)的下限，则以第2组G12的移动能够聚焦的范围变窄。即，能够良好校正的从无限远开始的聚焦范围变窄。而且，若高于条件式(5)的上限，第2组G12的折射能力则变强，并可以广泛取得由第2组G12的移动引起的从无限远开始的聚焦范围较广地取得，但是诸像差的恶化更显著。
不等式(6)～(8)是限制第1组G11内的凹透镜L11的透镜材料的适当的存在可能范围的式，并且优选为，凹透镜L11的透镜材料存在于全部满足该3个式的范围内。若不符合不等式(6)、(7)的条件，则凹透镜L11的曲率变大，难于用后续的聚焦组G1内的透镜对此处发生的高次像差进行校正。而且，若偏离不等式(6)的条件，则在短波长侧不能充分校正轴上色像差。若偏离不等式(8)的条件式，则轴上色像差的残存2次波谱变大，而不能满足高性能化。不等式(6)～(8)最好通过如下述不等式(9)～(11)缩小范围，谋求更高的性能化。
Nd1≥0.02υd1+1.0(其中，υd1≥40)……(9)
Nd1≥0.0009υd1+1.764(其中，υd1≤40)……(10)
Nd1≤0.08υd1-0.53……(11)。
图8图示了不等式(6)～(8)或者不等式(9)～(11)规定的透镜材料的范围。图8的横轴为阿贝数υd、纵轴为折射率Nd。区域A为在不等式(6)～(8)规定的范围，区域B为在不等式(9)～(11)规定的范围。
如上所述，根据本实施方式所涉及的变焦透镜，使聚焦组G1内的各组成为具有正折射能力的构成，由于在聚焦组内的各组适当分配了正折射能力，因此，与使聚焦组G1内的第1组G11成为负折射能力时相比，可以抑制第2组G12以及第3组G13的质量增大的倾向，并可以使聚焦时的作动性优越。而且，通过采用且满足适当的理想的条件，可以使作动性和像差性能更加良好。
〔实施例〕
接着，说明本实施方式所涉及的变焦透镜的具体的数值实施例。以下概括说明第1～第5的数值实施例。
在图9，作为实施例1表示对应于图1所示的变焦透镜的构成的具体的透镜数据。在图9所示的透镜数据的面号码Si栏表示，对于实施例1所涉及的变焦透镜，将最靠近物体侧的构成要素的面作为第1号，以随着朝向像侧依次增加的方式附上符号的第i号(i＝1～44)面的号码。在曲率半径Ri一栏表示，将在图1中附上的符号R1作为第1号并从物体侧起第i号面的曲率半径的值(mm)。对于面间隔Di栏也表示，同样从物体侧第i号面Si和第i+1号面Si+1的光轴上的间隔(mm)。在Ndi栏表示对于相邻的透镜面间的d线(波长587.6nm)的折射率的值。在υdj栏表示从物体侧第j号光学要素相对于d线的阿贝数的值。并且，在图9，作为诸数据还表示在广角端以及望远端的整个系统的近轴焦距f(mm)、F号码(FNO.)、以及半视角ω值。
实施例1所涉及的变焦透镜，由于伴随着变倍，变倍组G2以及校正组G3在光轴上移动，所以可以改变这些各组的前后面间隔D12、D22、D25的值。在图10(A)作为这些可变面间隔的变倍时的数据，表示在广角端、中间焦距以及望远端的值。并且，该实施例1所涉及的变焦透镜，在各变倍区域进行聚焦时聚焦组G1内的第2组G12以及第3组G13在光轴上移动。图10(B)表示，在进行聚焦时的有限物距的第2组G12的移动量δ2(mm)以及第3组G13的移动量δ3(mm)。而且，在图11，作为将横轴作为物距，将纵轴作为聚焦时的移动量，示出了第2组G12以及第3组G13的移动量δ2、δ3的变化。另外，在各变倍区域中，聚焦时的移动量δ2、δ3的轨迹相同。
与以上实施例1所涉及的变焦透镜相同，在图12，作为实施例2示出了对应于图2所示的变焦透镜的构成的具体的透镜数据(i＝1～44)。对于该实施例2所涉及的变焦透镜，由于也是伴随变倍，变倍组G2以及校正组G3在光轴上移动，所以这些各组的前后面间隔D10、D17、D20的值是可以改变的。在图13(A)表示这些可变面间隔的变倍时的数据。在图13(B)表示聚焦时的在有限物距的第2组G12的移动量δ2以及第3组G13的移动量δ3。而且，在图14，将横轴作为物距、将纵轴作为聚焦时的移动量，示出了第2组G12以及第3组G13的移动量δ2、δ3的变化。另外，在各变倍区域上，聚焦时的移动量δ2、δ3的轨迹相同。
同样，在图15，作为实施例3表示对应于图3所示的变焦透镜的构成的具体的透镜数据(i＝1～48)。对于该实施例3所涉及的变焦透镜，由于也是伴随着变倍，变倍组G2以及校正组G3在光轴上移动，所以这些各组的前后面间隔D10、D20、D29的值是可以改变的。在图16(A)表示这些可变面间隔的变倍时的数据。在图16(B)示出了聚焦时的有限物距的第2组G12的移动量δ2以及第3组G13的移动量δ3。而且，在图17，将横轴作为物距，将纵轴作为聚焦时的移动量，表示第2组G12以及第3组G13的移动量δ2、δ3的变化。另外，在各变倍区域中，聚焦时的移动量δ2、δ3的轨迹相同。
同样，在图18，作为实施例4表示对应于图4所示的变焦透镜的构成的具体的透镜数据(i＝1～48)。关于该实施例4所涉及的变焦透镜，由于也是伴随着变倍，变倍组G2以及校正组G3在光轴上移动，所以可以改变这些各组的前后面间隔D10、D20、D29的值。在图19(A)表示这些可变面间隔的变倍时的数据。在图19(B)表示聚焦时的有限物距的第2组G12的移动量δ2以及第3组G13的移动量δ3。而且，在图20，作为将横轴作为物距、将纵轴作为聚焦时的移动量，示出了第2组G12移动量δ2以及第3组G13的δ3的变化。另外，在各变倍区域中，聚焦时的移动量δ2、δ3的轨迹相同。
同样，在图21，作为实施例5表示对应于图5所示的变焦透镜的构成的具体的透镜数据(i＝1～50)。关于该实施例5所涉及的变焦透镜，由于也是伴随着变倍变倍组G2以及校正组G3在光轴上移动，所以这些各组的前后面间隔D12、D22、D31的值是可变的。在图22(A)表示这些可变面间隔的变倍时的数据。在图22(B)表示聚焦时的有限物距的第2组G12的移动量δ2以及第3组G13的移动量δ3。而且，在图23，作为将横轴作为物距、将纵轴作为聚焦时的移动量，表示第2组G12以及第3组G13的移动量δ2、δ3的变化。另外，在各变倍区域中，聚焦时的移动量δ2、δ3的轨迹相同。
在图24(A)、图24(B)对各实施例汇总示出了与上述的各条件式相关的值。另外，在图24(A)阴影强调表示的部分表示不符合条件式的值。即，实施例1所涉及的变焦透镜不满足与聚焦移动量相关的条件式(1)、(2)的条件。这是因为，实施例1所涉及的变焦透镜中，由于望远端的焦距与其他实施例相比较短，并且残存轴上色像差的绝对量也本来就小。这是因为，在本发明的聚焦方式中，并不太需要对轴上色像差的距离变动进行抑制这一效果，也可以抑制由标准波长的距离变动而导致的诸像差的变动。实施例1所涉及的变焦透镜除不满足条件式(1)、(2)的条件外，各实施例的值均成为各条件式的数值范围内。
图25(A)～图25(C)分别表示，在实施例1所涉及的变焦透镜中，在望远端向无限远物体聚焦时的状态下的球面像差、像散、以及畸变像差(歪曲像差)。在各像差图中，示出了将d线作为标准波长的像差。在球面像差图及轴上色像差图中，还示出了相对于g线(波长435.8nm)、C线(波长656.3nm)的像差。在像散图中，实线表示弧矢方向的像差、虚线表示正切(タンジエンシヤル)方向的像差。FNO.表示F值，ω表示半视角。相同地，在图26(A)～图26(C)表示，向3m物体聚焦时的状态下的诸像差。并且，在图27(A)～图27(C)表示，向1.4m的物距聚焦时的状态下的诸像差。并且，在图28(A)～图28(C)表示，向0.75m的最近处、最短物距(M.O.D)聚焦时的状态下的诸像差。
同样，在图29(A)～图29(C)表示，在实施例2所涉及的变焦透镜中，在望远端向无限远物体聚焦时的状态下的诸像差。同样，在图30(A)～图30(C)表示，向9.6m的物距聚焦时的状态下的诸像差。并且，在图31(A)～图31(C)表示，向3.41m的物距聚焦时的状态下的诸像差。并且，在图32(A)～图32(C)表示，向2.2m的最近处、最短物距(M.0.D)聚焦时的状态下的诸像差。
同样，在图33(A)～图33(C)表示，在实施例3所涉及的变焦透镜中，在望远端向无限远物体聚焦时的状态下的诸像差。同样，在图34(A)～图34(C)表示，向13.9m的物距聚焦时的状态下的诸像差。并且，在图35(A)～图35(C)表示，向3.96m的物距聚焦时的状态下的诸像差。并且，在图36(A)～图36(C)表示，向2.75m的最近处、最短物距(M.O.D)聚焦时的状态下的诸像差。
同样，在图37(A)～图37(C)表示，在实施例4所涉及的变焦透镜中，在望远端向无限远物体聚焦时的状态下的诸像差。同样，在图38(A)～图38(C)表示，向15.9m的物距聚焦时的状态下的诸像差。并且，在图39(A)～图39(C)表示，向4.06m的物距聚焦时的状态下的诸像差。并且，在图40(A)～图40(C)表示，向2.75m的最近处、最短物距(M.O.D)聚焦时的状态下的诸像差。
同样，在图41(A)～图41(C)表示，在实施例5所涉及的变焦透镜中，在望远端向无限远物体聚焦时的状态下的诸像差。同样，在图42(A)～图42(C)表示，向13.03m的物距聚焦时的状态下的诸像差。并且，在图43(A)～图43(C)表示，向3.89m的物距聚焦时的状态下的诸像差。并且，在图44(A)～图44(C)表示，向2.75m的最近处、最短物距(M.O.D)聚焦时的状态下的诸像差。
从以上各数值数据以及各像差图中可以得知，关于各实施例，可以实现良好地抑制聚焦时的诸像差变动的大直径·高变倍比的变焦透镜。
另外，本发明不限定于上述实施方式，并且各实施例可以进行各种变形实施。例如，各透镜成分的曲率半径、面间隔以及折射率值等，不限定于上述各数值实施例所示的值，还可以取其他值。而且，本发明的特征尤其在于聚焦组的构成，变焦方式本身并不限定于上述实施方式中所说明的例子。

Claims (10)

1.一种变焦透镜，其特征在于，
具备：
变倍组；以及
相对于所述变倍组配置在物体侧的聚焦组，
所述聚焦组，从物体侧依次由具有正的折射能力的第1组、具有正的折射能力的第2组、以及具有正的折射能力的第3组而构成，
并且所述第1组从物体侧依次具有至少1片凹透镜和至少1片凸透镜，并且使得：从无限远物体到较近物体聚焦时，以相互不同的移动量使所述第2组和所述第3组移动。
2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于：
在聚焦时对于物距的变化，以如下方式使所述第2组和所述第3组移动：即在靠近无限远处所述第2组的移动量变大，在靠近较近处所述第3组的移动量变大。
3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于：
在聚焦时对于物距的变化，以如下方式使所述第2组和所述第3组移动：即在靠近无限远处所述第2组的移动量变大，在靠近较近处所述第3组的移动量变大，
在聚焦时，将处于最靠近时的所述第2组及所述第3组的移动量分别设为Z2、Z3，将处于包括无限远物体的任意有限物体时的所述第2组及所述第3组的移动量分别为X2、X3时，
以处于0≤X2≤Z2/2的范围，且满足
|X3/Z3|≤0.14……(1)
的关系的方式使所述第2组和所述第3组移动，
在聚焦时，将处于最靠近时的所述第2组及所述第3组的移动量分别设为Z2、Z3，将处于包括最靠近物体的任意的有限物体时的所述第2组及所述第3组的移动量分别设为Y2、Y3时，
以处于Z3/2≤Y3≤Z3的范围，且满足
|(Z2-Y2)/Z2|≤0.05……(2)
的关系的方式使所述第2组和所述第3组移动。
4.一种变焦透镜，其特征在于：
具备：
变倍组；以及
相对于所述变倍组配置在物体侧的聚焦组，
所述聚焦组，从物体侧依次由具有正的折射能力的第1组、具有正的折射能力的第2组、以及具有正的折射能力的第3组而构成，并且所述第1组从物体侧依次具有至少1片凹透镜和至少1片凸透镜，并且使得：从无限远物体到较近物体聚焦时，以相互不同的移动量使所述第2组和所述第3组移动，
将所述聚焦组全体的折射能力设为φF，将所述第1组、所述第2组及所述第3组的折射能力分别设为φ1、φ2、φ3时，满足以下条件式：
0.013≤φ1/φF≤0.15……(3)
0.36≤φ2/φF≤0.65……(4)
0.74≤φ2/φ3≤1.60……(5)。
5.根据权利要求4所述的变焦透镜，其特征在于：
在聚焦时，将处于最靠近时的所述第2组及所述第3组的移动量分别设为Z2、Z3，将处于包括无限远物体的任意有限物体时的所述第2组及所述第3组的移动量分别为X2、X3时，
以处于0≤X2≤Z2/2的范围，且满足
|X3/Z3|≤0.14……(1)
的关系的方式使所述第2组和所述第3组移动，
在聚焦时，将在最靠近时的所述第2组及所述第3组的移动量分别设为Z2、Z3，将在包括最靠近物体的任意的有限物体时的所述第2组及所述第3组的移动量分别设为Y2、Y3时，
以处于Z3/2≤Y3≤Z3的范围，且满足
|(Z2-Y2)/Z2|≤0.05……(2)
的关系的方式使所述第2组和所述第3组移动。
6.一种变焦透镜，其特征在于，
具备：
变倍组；以及
相对于所述变倍组配置在物体侧的聚焦组，
所述聚焦组，从物体侧依次由具有正的折射能力的第1组、具有正的折射能力的第2组、以及具有正的折射能力的第3组而构成，并且所述第1组从物体侧依次具有至少1片凹透镜和至少1片凸透镜，并且使得：从无限远物体到较近物体聚焦时，以相互不同的移动量使所述第2组和所述第3组移动，
将所述第1组的凹透镜相对于d线的折射率设为Nd1，将阿贝数设为υd1时，所述凹透镜由存在于全部满足下述不等式的区域的透镜材料构成：
Nd1≥0.014υd1+1.22(其中，υd1≥40)……(6)
Nd1≥0.00267υd1+1.673(其中，υd1≤40)……(7)
Nd1≤0.052υd1+0.44……(8)。
7.根据权利要求6所述的变焦透镜，其特征在于：
在聚焦时，将处于最靠近时的所述第2组及所述第3组的移动量分别设为Z2、Z3，将处于包括无限远物体的任意有限物体时的所述第2组及所述第3组的移动量分别为X2、X3时，
以处于0≤X2≤Z2/2的范围，且满足
|X3/Z3|≤0.14……(1)
的关系的方式使所述第2组和所述第3组移动，
在聚焦时，将处于最靠近时的所述第2组及所述第3组的移动量分别设为Z2、Z3，将处于包括最靠近物体的任意的有限物体时的所述第2组及所述第3组的移动量分别设为Y2、Y3时，以处于Z3/2≤Y3≤Z3的范围，且满足
|(Z2-Y2)/Z2|≤0.05……(2)
的关系的方式使所述第2组和所述第3组移动。
8.根据权利要求6所述的变焦透镜，其特征在于：
将所述聚焦组全体的折射能力设为φF，将所述第1组、所述第2组及所述第3组的折射能力分别设为φ1、φ2、φ3时，满足以下条件式：
0.013≤φ1/φF≤0.15……(3)
0.36≤φ2/φF≤0.65……(4)
0.74≤φ2/φ3≤1.60……(5)。
9.根据权利要求6所述的变焦透镜，其特征在于：
在聚焦时，将处于最靠近时的所述第2组及所述第3组的移动量分别设为Z2、Z3，将处于包括无限远物体的任意有限物体时的所述第2组及所述第3组的移动量分别为X2、X3时，
以处于0≤X2≤Z2/2的范围，且满足
|X3/Z3|≤0.14……(1)
的关系的方式使所述第2组和所述第3组移动，
在聚焦时，将在最靠近时的所述第2组及所述第3组的移动量分别设为Z2、Z3，将在包括最靠近物体的任意的有限物体时的所述第2组及所述第3组的移动量分别设为Y2、Y3时，
以处于Z3/2≤Y3≤Z3的范围，
且满足|(Z2-Y2)/Z2|≤0.05……(2)
的关系的方式使所述第2组和所述第3组移动，
将所述聚焦组全体的折射能力设为φF，将所述第1组、所述第2组及所述第3组的折射能力分别设为φ1、φ2、φ3时，满足以下条件式：
0.013≤φ1/φF≤0.15……(3)
0.36≤φ2/φF≤0.65……(4)
0.74≤φ2/φ3≤1.60……(5)。
10.一种摄像装置，其特征在于：
具备权利要求1～9中任一项所述的变焦透镜。
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