CN101256268B - 望远变焦镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大口径比内调焦式望远变焦镜头，其镜头全长较短且为紧凑，即使最短摄影距离短至1m，聚焦引起的移动量也不会变大。该望远变焦镜头从物体侧依次由具有正光焦度的第1透镜组、具有负光焦度的第2透镜组、具有正光焦度的第3透镜组、具有正光焦度的第4透镜组构成，该望远变焦镜头是使上述第2透镜组及第3透镜组沿光轴移动来进行变倍的，其特征在于，上述第1透镜组由前组G1F和后组G1R构成，该前组G1F由凹透镜和凸透镜的接合透镜构成，该后组G1R由凹透镜、凸透镜、凸透镜这3片透镜构成，使上述第1透镜组的上述后组G1R沿光轴移动来进行对焦，在设上述第1透镜组的焦距为f1、设广角端焦距为fw时，满足(1)1.3＜f1/fw＜1.9的条件。

Description

望远变焦镜头
技术领域
本发明涉及一种数码相机及35mm尺寸胶片相机所使用的大口径望远变焦镜头，具体涉及一种变焦比3倍左右、光圈数2.8左右、将前组的一部分作为聚焦(focusing)组的大口径比内调焦式望远变焦镜头。
背景技术
有一种变焦镜头，其广角端的焦距是70mm左右、变焦比3倍左右、即使进行变焦动作也不发生变化的镜头光圈数为2.8，具有上述规格的变焦镜头通常由具有正光焦度的第1透镜组、具有负光焦度的第2透镜组、具有正光焦度的第3透镜组、具有正光焦度的第4透镜组构成(例如，参照专利文献1及2)。众所周知，在这些变焦镜头中，变焦动作是在固定第1透镜组、第4透镜组的状态下使第2透镜组和第3透镜组移动来进行的，聚焦动作是使第1透镜组(前透镜变焦)或第1透镜组的一部分透镜移动来进行的，即，以所谓的前透镜内变焦方式进行。
为了进一步进行小型化，提出在上述前透镜内变焦式镜头中，即使在变焦动作中也使聚焦透镜移动的结构(例如，参照专利文献3)。
专利文献1：日本特许第3266653号公报
专利文献2：日本特许第3491136号公报
专利文献3：日本特许第3397440号公报
在专利文献1及2中，即使是比前透镜变焦还能抑制像差变动的前透镜内变焦式镜头，最短摄影距离也仅为1.5～1.4m左右。若最短摄影距离短至1m，则聚焦引起的移动量变大，因此，镜头全长变长。另外，为了减小变焦组的透镜直径，决定第1组前部和第1组后部的光焦度，第1组前部的光焦度变强。其结果，在望远端侧的近距离对焦方面存在球差较大且校正不足、性能恶化、由于最短对焦在周边像产生遮光(eclipse)等问题。
在专利文献3中，为了减小聚焦透镜的透镜直径，存在即进行变焦动作使变焦透镜移动时，也会在聚焦动作中产生光线遮光的问题。
通常来说，将第1透镜组分割为前组和后组、在后组进行对焦的所谓前透镜内变焦镜头，广泛使用大口径比望远变焦镜头。在该大口径比望远变焦镜头中，若缩短物距，则伸缩量增大，因此，第1透镜组的全长大型化。若以减小伸缩量为目的来增强后组的光焦度，则曲率半径变小，且为了确保透镜直径，透镜厚度变厚，结果镜头径向尺寸也大型化。若增强第1透镜组以外的透镜组的光焦度来谋求镜头系的小型化，则存在球差变动变大、且像面弯曲变大这样的缺点。
发明内容
本发明是鉴于以往的大口径比内调焦式望远变焦镜头的上述问题点而作出的，其目的在于提供一种即使最短摄影距离短至1m，也不会增大由于聚焦引起的移动量的、镜头全长较短且紧凑的大口径比内调焦式望远变焦镜头。
本发明另一个目的在于提供一种即使在望远端的近距离对焦中也可以充分校正球差，且不会由于最短对焦而在周边像产生遮光的大口径比内调焦式望远变焦镜头。
本发明另一个目的在于提供一种即使变焦动作中的变焦镜头移动也不会产生光线遮光的大口径比内调焦式望远变焦镜头。
本发明是一种大口径比内调焦式望远变焦镜头，其从物体侧依次由具有正光焦度的第1透镜组、具有负光焦度的第2透镜组、具有正光焦度的第3透镜组、具有正光焦度的第4透镜组构成，使上述第2透镜组及第3透镜组沿光轴移动来进行变倍，其特征在于，
上述第1透镜组由前组G1F和后组G1R构成，该前组G1F由凹透镜和凸透镜的接合透镜构成，该后组G1R由凹透镜、凸透镜、凸透镜这3片透镜构成，使上述第1透镜组的上述后组G1R沿光轴移动进行对焦，在设上述第1透镜组的焦距为f1、设广角端焦距为fw时，满足
(1)1.3＜f1/fw＜1.9的条件。
本发明的实施方式如下所述。
一种大口径比内调焦式望远变焦镜头，其特征在于，上述第1透镜组中的前组G1F由凹透镜和凸透镜的接合透镜构成，在设上述前组G1F的焦距为f11时，满足
(2)-20.0＜f11/fw＜-9.5的条件。
一种大口径比内调焦式望远变焦镜头，其特征在于，上述第1透镜组中的后组G1R由凹透镜、凸透镜、凸透镜构成，在设凹透镜的被摄体侧的曲率半径为R1R时，满足
(3)75.0＜R1R＜140.0的条件。
一种大口径比内调焦式望远变焦镜头，其特征在于，上述第1透镜组中的前组G1F由凹透镜和凸透镜的接合透镜构成，在使上述前组G1F的焦距为f11时，满足
(4)9.0＜|f11|/fw＜20.0的条件。
一种大口径比内调焦式望远变焦镜头，其特征在于，在设上述第1透镜组中的前组G1F的凸透镜的阿贝数为νn1时，满足
(5)62.0＜νn1＜100的条件。
一种大口径比内调焦式望远变焦镜头，其特征在于，上述第3透镜组、及第4透镜组的凸透镜的至少一个满足
(6)62.0＜ν＜100的条件。
一种大口径比内调焦式望远变焦镜头，其特征在于，将孔径光阑置于上述第4透镜组内。
采用本发明的大口径比内调焦式望远变焦镜头，可以构成这样的大口径比内调焦式望远变焦镜头：即使最短摄影距离短至1m，也不会增大聚焦引起的移动量，镜头全长较短且为小型，变倍比为3倍左右、光圈数为2.8左右。
采用本发明的大口径比内调焦式望远变焦镜头，还可以构成这样的大口径比内调焦式望远变焦镜头：即使在望远端的近距离对焦也可以充分校正球差，且不会由于最短对焦而在周边像产生遮光。
采用本发明的大口径比内调焦式望远变焦镜头，还可以构成这样的大口径比内调焦式望远变焦镜头：即使变焦操作的变焦移动，也不会产生光线遮光。
(构成条件的说明)
本发明的大口径比内调焦式望远变焦镜头，从物体侧依次由正光焦度的第1透镜组、负光焦度的第2透镜组、正光焦度的第3透镜组、正光焦度的第4透镜组构成，通过使第2透镜组及第3透镜组沿光轴移动，来进行从广角端焦距状态到望远端焦距状态的变倍。另外，第1透镜组由前组G1F和后组G1R构成，该前组G1F由凹透镜和凸透镜的接合透镜构成，该后组G1R由凹透镜、凸透镜、凸透镜这3片透镜构成，通过使后组G1R沿光轴移动来进行对焦，即为所谓的内调焦式。
(1)1.3＜f1/fw＜1.9
在此，f1表示第1透镜组的焦距，fw表示广角端焦距。若超过条件式(1)的上限值，则由于第1透镜组的光焦度变弱，镜头系统整体大型化。若低于下限值，则由于作为对焦透镜的后组G1R的光焦度也变强，因此在望远侧由对焦引起的球差变动变大，不理想。
第1透镜组由对焦时不移动的前组G1F和由于对焦而移动的后组G1R构成。为了抑制对焦引起的色差变动，使前组G1F为凹透镜和凸透镜的接合，使后组G1R构成为与前组G1F相同地包含凹透镜、凸透镜的接合透镜的3片透镜。
(2)-20.0＜f11/fw＜-9.5
条件式(2)适当地规定上述第1透镜组中的前组G1F的光焦度。前组G1F为了校正色差，做成为凹透镜和凸透镜相接合，但为了即使物距变短也不会遮挡光线、且使对焦的移动量变小，做成为负光焦度。通过使其为负光焦度，在前组G1F发散光线，因此，即使物点距离为0.95m也不会产生遮光。若超过条件式(2)的上限值，则发散作用变强，因此，后组G1R的镜头直径大型化。另外，由于后组G1R的光焦度也变强，因此，对焦引起的球差变动变大。若低于条件式(2)的下限值，则前组G1R的负光焦度变弱，后组G1R的正光焦度也变弱，因此，对焦的移动量变多，导致镜头系统大型化。
(3)75.0＜R1R＜110.0
在为了即使物距变短也不会遮光、对焦移动量变小而将第1透镜组的前组G1F设定为负光焦度的情况下，条件式(3)为用于减小对焦时的像面弯曲的条件。若超过条件式(3)的上限值，则像散像差成为校正不足。若低于条件式(3)的下限值，则透镜的厚度增大，因此导致增大镜头系统。
(4)9.0＜|f11|/fw＜20.0
关于条件式(2)，为了即使使物距变短也不会遮光、使对焦移动量变小而将第1透镜组的前组G1F设定为负光焦度。若前组G1F为正光焦度，则与具有负光焦度的情况相比，其物距稍长。但是，若在条件式(4)的范围内，则可以使前组G1F为与负光焦度大致相等的物距，并且，可以防止增大对焦移动量。另外，在前组G1F具有正光焦度的情况下，后组G1R的透镜直径变小。
(5)62.0＜νn1＜100
条件式(5)是用于抑制在第1透镜组产生2次色差的条件式。条件式(5)的上限为现存的可见光线用光学玻璃的临界值，若超过上限则不能实施本发明。若低于条件式(5)的下限值，则可仅使用2次色差变差的光学玻璃。
(6)62.0＜ν＜100
条件式(6)是用于抑制在第3透镜组、第4透镜组产生2次色差、特别是广角侧的色差的条件式。条件式(6)的上限为现存的可见光线用光学玻璃的临界值，若超过上限，则由于较大地脱离本发明的应用领域而不理想。若低于条件式(6)的下限值，则可仅使用2次色差变差的光学玻璃。
通过在第3透镜组的后方配置光圈，即使物距变短也难以产生遮挡光线。由于第1透镜组的前组G1F的光焦度变弱，因此，可以将其配置于第4透镜组内，并且，利用第4透镜组内的透镜使光线会聚，因此可以减小光圈直径，可以使镜头系统整体紧凑。
附图说明
图1是第1实施方式的变焦镜头的广角端的镜头剖视图。
图2是第1实施方式的变焦镜头的广角端无限远的像差图。
图3是第1实施方式的变焦镜头的变焦中间区域无限远的像差图。
图4是第1实施方式的变焦镜头的望远端无限远的像差图。
图5是第2实施方式的变焦镜头的广角端的镜头剖视图。
图6是第2实施方式的变焦镜头的广角端无限远的像差图。
图7是第2实施方式的变焦镜头的变焦中间区域无限远的像差图。
图8是第2实施方式的变焦镜头的望远端无限远的像差图。
具体实施方式
(第1实施方式)
如图1的镜头剖视图所示，第1实施方式的变焦镜头由第1透镜1至第18透镜18构成。第1透镜组G1由第1透镜组前组G1F和第1透镜组后组G1R构成。第1透镜组前组G1F由第1透镜1及第2透镜2构成。第1透镜组后组G1R由第3透镜3至第5透镜5构成。第2透镜组G2由第6透镜6至第10透镜10构成。第3透镜组G3由第11透镜11至第13透镜13构成。第4透镜组G4由第14透镜14至第18透镜18构成。
在以下的数值表中，f表示焦距(mm)、Fno表示光圈数、2ω表示视场角。第1栏的NO表示面编号、第2栏的R表示与面编号相对应的面的曲率半径(mm)、第3栏的D表示与面编号相对应的面的透镜厚度及空气间隔、第4栏的Nd表示与面编号相对应的面的d线(波长λ＝587.6nm)的折射率、第5栏的νd表示阿贝数。另外，第3栏中的d表示随变倍变化的空气间隔。STOP表示孔径光阑。
f＝71.5～117.4～194.0
Fno＝2.88
2ω＝35.0～20.8～12.4°
  NO   R   D   Nd   νd
  1234567891011121314151617181920212223242526272829303132   336.320578.4246-1004.718387.238466.6285-2110.6560114.6596-532.5578-495.1986-67.151088.0318-233.312351.990597.6171-66.3984178.62272391.1738-100.7101132.6524-61.1716-160.240734.6669391.7479Stop-162.8613141.7540267.9086-99.3972-27.1236-77.373980.0747-293.1170   2.00010.582d32.00011.3870.2007.805d84.1741.2002.7541.2003.0444.1781.200d163.2580.2005.8521.200d217.0411.9279.6451.20022.8153.3039.5361.2000.4334.02546.696   1.785901.487491.000001.698951.487491.000001.497001.000001.846661.640001.000001.640001.846661.000001.785901.000001.806101.000001.497001.846661.000001.497001.000001.000001.620041.000001.834001.000001.806101.000001.620041.00000   43.970.430.170.481.623.860.260.223.843.940.781.623.881.636.337.333.336.3
变倍的可变间隔
  fd3d8d16d21   71.520.1011.19632.13912.812   117.420.10123.89420.8451.408   194.020.10137.8062.0416.300
0.95m的伸缩量    19.124mm
f1＝106.23
f2＝-31.88
f3＝85.91
f4＝107.85
f11＝-1031.59
f12＝99.40
fw＝71.50
ft＝194.00
R1R＝87.2384
νn1＝70.4
ν＝81.6
第1实施方式的变焦镜头的广角端无限远处的球差及正弦条件如图2(A)所示。Fno表示光圈数。曲线DL表示d线(587.56nm)的像差。曲线GL表示g线(435.83nm)的像差。虚线曲线表示正弦条件。
广角端无限远的倍率色差如图2(B)所示。像高Y为14.5mm。CA表示g线(435.83nm)相对于d线(587.56nm)的倍率色差。
广角端无限远的像散像差如图2(C)所示。像高Y为14.5mm。实线AA1表示d线(587.56nm)的球缺方向，虚线AA2表示d线(587.56nm)的子午线方向。
广角端无限远的畸变像差如图2(D)所示。像高Y为14.5mm。实线DA表示d线(587.56nm)的畸变像差。
第1实施方式的变焦镜头的镜头中间区域无限远处的球差及正弦条件如图3(A)所示。镜头中间区域无限远的倍率色差如图3(B)所示。镜头中间区域无限远的像散像差如图3(C)所示。镜头中间区域无限远的畸变像差如图3(D)所示。像差图形的表示方法与图2(A)至图2(D)相同。
第1实施方式的变焦镜头的望远端无限远处的球差及正弦条件如图4(A)所示。望远端无限远的倍率色差如图4(B)所示。望远端无限远的像散像差如图4(C)所示。望远端无限远的畸变像差如图4(D)所示。像差图形的表示方法与图2(A)至图2(D)相同。
(第2实施方式)
如图5的镜头剖视图所示，第2实施方式的变焦镜头由第1透镜101至第19透镜119构成。第1透镜组G101由第1透镜组前组G101F和第1透镜组后组G101R构成。第1透镜组前组G101F由第1透镜101及第2透镜102构成。第1透镜组后组G101R由第3透镜103至第5透镜105构成。第2透镜组G102由第6透镜106至第10透镜110构成。第3透镜组G103由第11透镜111至第13透镜113构成。第4透镜组G104由第14透镜114至第19透镜119构成。
f＝71.5～116.9～194.0
Fno＝2.88
2ω＝35.1～21.0～12.5°
  NO   R   D   Nd   νd
  12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334   153.773574.6839-4608.9863147.313999.4765845.581486.2302-537.2767-750.6938-71.845845.2761-112.063747.1833216.6493-62.1003-600.9493-221.4068-86.3707213.1997-47.6529-120.483965.3145462.648334.3915136.2786Stop-528.379953.4868112.8329-82.7673-24.5534-67.527360.5735-387.9204   2.0010.00d32.008.000.208.00d84.001.505.001.204.003.801.20d164.000.207.001.20d214.500.206.003.006.002.0020.004.0020.001.500.25.0040.756   1.772501.487491.000001.805181.497001.000001.497001.000001.805181.772501.000001.487491.805181.000001.772501.000001.696801.000001.516331.717361.000001.487491.000001.497001.000001.000001.647691.000001.516331.000001.772501.000001.620041.00000   49.670.225.481.681.625.449.670.225.449.655.564.229.570.281.633.864.249.636.3
变倍的可变间隔
  fd3d8d16d21   71.518.8801.58830.12113.421   116.918.99022.73720.5771.816   194.018.99036.8362.6725.622
1m的伸缩量    17.062mm
f1＝107.72
f2＝-30.50
f3＝110.00
f4＝88.77
f11＝750.00
f12＝120.00
fw＝71.50
ft＝194.00
R1R＝147.3139
νn1＝70.2
ν＝81.6
第2实施方式的变焦镜头的广角端无限远处的球差及正弦条件如图6(A)所示。曲线DL表示d线(587.56nm)的像差。曲线GL表示g线(435.83nm)的像差。虚线曲线表示正弦条件。
广角端无限远的倍率色差如图6(B)所示。像高Y为14.5mm。CA表示g线(435.83nm)相对于d线(587.56nm)的倍率色差。
广角端无限远的像散像差如图6(C)所示。像高Y为14.5mm。实线AA1表示d线(587.56nm)的球缺方向，虚线AA2表示d线(587.56nm)的子午线方向。
广角端无限远的畸变像差如图6(D)所示。像高Y为14.5mm。实线DA表示d线(587.56nm)的畸变像差。
第2实施方式的变焦镜头的镜头中间区域无限远处的球差及正弦条件如图7(A)所示。镜头中间区域无限远的倍率色差如图7(B)所示。镜头中间区域无限远的像散像差如图7(C)所示。镜头中间区域无限远的畸变像差如图7(D)所示。像差图形的表示方法与图6(A)至图6(D)相同。
第2实施方式的变焦镜头的望远端无限远处的球差及正弦条件如图8(A)所示。望远端无限远的倍率色差如图8(B)所示。望远端无限远的像散像差如图8(C)所示。望远端无限远的畸变像差如图8(D)所示。像差图形的表示方法与图6(A)至图6(D)相同。

Claims (6)

1.一种大口径比内调焦式望远变焦镜头，其从物体侧依次由具有正光焦度的第1透镜组、具有负光焦度的第2透镜组、具有正光焦度的第3透镜组、具有正光焦度的第4透镜组构成，望远变焦镜头是使上述第2透镜组及第3透镜组沿光轴移动来进行变倍的，其特征在于，
上述第1透镜组由前组G1F和后组G1R构成，该前组G1F由凹透镜和凸透镜的接合透镜构成，该后组G1R由凹透镜、凸透镜、凸透镜这3片透镜构成，使上述第1透镜组的上述后组G1R沿光轴移动来进行对焦，在设上述第1透镜组的焦距为f1、设广角端焦距为fw时，满足
(1)1.3＜f1/fw＜1.9的条件
上述第1透镜组中的前组G1F由凹透镜和凸透镜的接合透镜构成，在设上述前组G1F的焦距为f11时，满足
(2)-20.0＜f11/fw＜-9.5的条件。
2.根据权利要求1所述的大口径比内调焦式望远变焦镜头，其特征在于，上述第1透镜组中的后组G1R由凹透镜、凸透镜、凸透镜构成，在设凹透镜的被摄体侧的曲率半径为R1R时，满足
(3)75.0＜R1R＜140.0的条件。
3.根据权利要求1所述的大口径比内调焦式望远变焦镜头，其特征在于，上述第1透镜组中的前组G1F由凹透镜和凸透镜的接合透镜构成，在设上述前组G1F的焦距为f11时，满足
(4)9.0＜|f11|/fw＜20.0的条件。
4.根据权利要求1所述的大口径比内调焦式望远变焦镜头，其特征在于，在设上述第1透镜组中的前组G1F的凸透镜的阿贝数为νn1时，满足
(5)62.0＜νn1＜100的条件。
5.根据权利要求1所述的大口径比内调焦式望远变焦镜头，其特征在于，上述第3透镜组、及第4透镜组中的至少一个凸透镜的阿贝数ν满足
(6)62.0＜ν＜100的条件。
6.根据权利要求1所述的大口径比内调焦式望远变焦镜头，其特征在于，在上述第4透镜组内配置孔径光阑。
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