CN101271188A - 变焦透镜、光学设备及成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变焦透镜(ZL)，具有沿光轴从物体侧依次排列的多个透镜组(G1～G4)，其中，多个透镜组(G1～G4)中在最靠近物体侧排列的第1透镜组(G1)具有正的屈光力，并且具有使光路弯曲的光路弯曲元件(P)、及在光路弯曲元件(P)的物体侧配置的多个透镜成分(L11、L12)，将从第1透镜组(G1)中最靠近物体侧的面(1)到光路弯曲元件(P)中最靠近物体侧的面(5)为止在光轴上的距离设为L1、光路弯曲元件(P)在光轴上的距离设为Lp时，满足公式L1/Lp＜1.0的条件。

Description

变焦透镜、光学设备及成像方法

技术领域

本发明涉及一种数字静像照相机等光学设备中使用的变焦透镜。

背景技术

数字静像照相机、录像机等光学设备，一般搭载有变焦透镜，适合的变焦透镜被提案了很多。现在，在数字静像照相机等光学设备中非常重视便携性，为了照相机主体的小型化、薄型化、轻量化，而要求作为摄影透镜的变焦透镜的小型化及轻量化。其中，提出了在透镜系统的一部分中具有可以使光路大约弯曲90度的光学元件的变焦透镜。通过搭载这种变焦透镜，从收藏状态变为使用状态时，不会从照相机主体突出，在使用状态下便携性也很优异。此外，大幅实现了照相机的小型化、薄型化。

但是，多数具有可以使光路大约弯曲90度的光学元件的变焦透镜，由于优先小型化、薄型化，从而导致广角端状态下的焦点距离变大，广视角化被忽视。因此用户无法拍摄较大的范围，无法靠近被拍摄体而获得远景(perspective)的效果。另外，可以弯曲光路的现有的变焦透镜中存在5组类型的变焦透镜，其包括从物体侧依次排列的：具有正的屈光力的第1透镜组、具有负的屈光力的第2透镜组、具有正的屈光力的第3透镜组、具有正的屈光力的第4透镜组、和具有负的屈光力的第5透镜组(例如参照日本专利特开2005-84283号公报)。

此外，在这种照相机中，伴随小型化、薄型化、轻量化，相反在使用状态下存在以下问题：照相机难以固定，因照相机等的抖动导致摄影失败的情况变多。具体地说，因摄影时产生的微小的照相机的抖动(例如摄影者按压释放按钮时产生的照相机的抖动)而在曝光中引起像抖动，导致画质劣化。因此，公知有如下方法：使变焦透镜作为可进行像移位(image-shifting)的光学系统，将检测照相机的抖动的检测系统、按照从检测系统输出的值控制移位透镜组的运算系统、和使移位透镜组移位的驱动系统组合，从而以补偿这种因照相机的抖动引起的像抖动的方式驱动移位透镜组，校正像抖动。

作为可进行像移位的变焦透镜，例如公知有日本专利特开2000-298235号公报。在该日本专利特开2000-298235号公报中公开了如下变焦透镜：包括具有正的屈光力的第1透镜组、具有负的屈光力的第2透镜组、具有正的屈光力的第3透镜组、具有负的屈光力的第4透镜组、和具有正的屈光力的第5透镜组，使第3透镜组整体向大致与光轴垂直的方向移动，校正变倍光学系统振动时的摄影图像的抖动。

然而，在增大摄影者进行摄影的可能性的基础上，还要求变焦透镜在广角端下的视角具有超过75度左右的广视角。通过可以使用这种广视角，可以进一步获得自由度高的摄影。但是，变焦透镜的小型化、薄型化和广视角化、高画质化的兼顾非常困难，如果要兼顾两者就会使光学系统大型化。

发明内容

本发明正是鉴于这种问题而产生的，其目的在于提供一种在广视角的同时能够以小型获得高成像性能的变焦透镜、光学设备及成像方法。

此外，为了减轻因照相机等的抖动引起的画质下降、以及应对用户追求更稳定的图像记录的需求，在现有的光学系统中，使用更加明亮的透镜系统、使用更加快速的快门速度。但是，使用明亮的透镜系统时，会导致大口径化从而透镜系统容易大型化，实现大口径化和照相机的小型化、薄型化是相反的。

本发明鉴于上述问题，其第2目的在于提供一种能够以小型获得高成像性能的、可进行像移位的变焦透镜、光学设备及成像方法。

为了实现上述目的，本发明的变焦透镜，具有沿光轴从物体侧依次排列的多个透镜组，其特征在于，上述多个透镜组中在最靠近物体侧排列的第1透镜组具有正的屈光力，并且具有使光路弯曲的光路弯曲元件、及在上述光路弯曲元件的物体侧配置的多个透镜成分，将从上述第1透镜组中最靠近物体侧的面到上述光路弯曲元件中最靠近物体侧的面为止在光轴上的距离设为L1、上述光路弯曲元件在光轴上的距离设为Lp时，满足公式L1/Lp＜1.0的条件。

在上述变焦透镜中，优选上述多个透镜成分为2个透镜。

在上述变焦透镜中，优选上述多个透镜成分全部为负透镜。

在上述变焦透镜中，优选的是，上述光路弯曲元件为棱镜，将上述棱镜对d线的折射率设为ndp时，满足公式ndp＞1.80的条件。

在上述变焦透镜中，优选上述多个透镜组包括4个透镜组。

在上述变焦透镜中，优选广角端状态下的视角为75度以上。

本发明的第2变焦透镜，具有沿光轴从物体侧依次排列的多个透镜组，其特征在于，上述多个透镜组中在最靠近物体侧排列的第1透镜组具有正的屈光力，并且具有使光路弯曲的光路弯曲元件、及在上述光路弯曲元件的物体侧配置的多个透镜成分，在上述第1透镜组的像侧排列的透镜组中的至少一部分作为移位透镜组，能够向与光轴大致垂直的方向移动。

在上述变焦透镜中，优选的是，将广角端状态下的上述移位透镜组的使用横向倍率设为βaw、广角端状态下的位于上述移位透镜组和像面之间的透镜系统全系的使用横向倍率设为βbw、广角端状态下的变焦透镜全系的焦点距离设为fw、最大像高设为Ymax时，满足公式0.75＜βbw×(1-βaw)/(Ymax/fw)＜1.2的条件。

在上述变焦透镜中，优选上述移位透镜组在从广角端向望远端变焦时被固定。

在上述变焦透镜中，优选上述移位透镜组具有多个透镜成分。

在上述变焦透镜中，优选的是，上述多个透镜组包括沿光轴从物体侧依次排列的上述第1透镜组、具有负的屈光力的第2透镜组、具有正的屈光力的第3透镜组、和具有正的屈光力的第4透镜组。

在上述变焦透镜中，优选的是，上述第1透镜组及上述第3透镜组在从广角端向望远端变焦时被固定，上述第2透镜组及上述第4透镜组在上述从广角端向望远端变焦时沿光轴移动。

在上述变焦透镜中，优选的是，在上述多个透镜组中包含上述移位透镜组的透镜组中的位于最靠近物体侧的透镜成分的像侧的旁边，设置有孔径光阑。

在上述变焦透镜中，优选的是，在上述多个透镜组中包含上述移位透镜组的透镜组中的位于最靠近物体侧的透镜成分的物体侧的旁边，设置有孔径光阑。

在上述变焦透镜中，优选的是，将广角端状态下的变焦透镜全系的焦点距离设为fw、上述多个透镜组中包含移位透镜组的透镜组整体的焦点距离设为fs时，满足公式0.2＜fw/fs＜0.5的条件。

本发明的光学设备，具有使物体的像在预定的面上成像的上述变焦透镜。

本发明的成像方法，利用变焦透镜使物体的像在预定的面上成像，该变焦透镜具有沿光轴从物体侧依次排列的多个透镜组，上述成像方法的特征在于，使上述多个透镜组中最靠近物体侧排列的第1透镜组具有正的屈光力，在上述第1透镜组中设置使光路弯曲的光路弯曲元件，并且在上述光路弯曲元件的物体侧配置多个透镜成分，将从上述第1透镜组中最靠近物体侧的面到上述光路弯曲元件中最靠近物体侧的面为止在光轴上的距离设为L1、上述光路弯曲元件在光轴上的距离设为Lp时，满足公式L1/Lp＜1.0的条件。

在上述成像方法中，优选上述多个透镜成分为2个透镜。

在上述成像方法中，优选上述多个透镜成分全部为负透镜。

在上述成像方法中，优选的是，上述光路弯曲元件为棱镜，将上述棱镜对d线的折射率设为ndp时，满足公式ndp＞1.80的条件。

本发明的第2成像方法，利用变焦透镜使物体的像在预定的面上成像，该变焦透镜具有沿光轴从物体侧依次排列的多个透镜组，上述成像方法的特征在于，使上述多个透镜组中最靠近物体侧排列的第1透镜组具有正的屈光力，在上述第1透镜组中设置使光路弯曲的光路弯曲元件，并且在上述光路弯曲元件的物体侧配置多个透镜成分，在上述第1透镜组的像侧排列的透镜组中的至少一部分作为移位透镜组，能够向与光轴大致垂直的方向移动。

在上述成像方法中，优选的是，将广角端状态下的上述移位透镜组的使用横向倍率设为βaw、广角端状态下的位于上述移位透镜组和像面之间的透镜系统全系的使用横向倍率设为βbw、广角端状态下的变焦透镜全系的焦点距离设为fw、最大像高设为Ymax时，满足公式0.75＜βbw×(1-βaw)/(Ymax/fw)＜1.2的条件。

在上述成像方法中，优选上述移位透镜组在从广角端向望远端变焦时被固定。

在上述成像方法中，优选的是，上述多个透镜组包括沿光轴从物体侧依次排列的上述第1透镜组、第2透镜组、第3透镜组、和第4透镜组，上述第1透镜组及上述第3透镜组在从广角端向望远端变焦时被固定，上述第2透镜组及上述第4透镜组在上述从广角端向望远端变焦时沿光轴移动。

在上述成像方法中，优选的是，将广角端状态下的变焦透镜全系的焦点距离设为fw、上述多个透镜组中包含移位透镜组的透镜组整体的焦点距离设为fs时，满足公式0.2＜fw/fs＜0.5的条件。

根据本发明，可以在广视角的同时以小型获得高成像性能。

附图说明

图1是第1实施方式的数字静像照相机的简要构成图。

图2A是第2实施方式的数字静像照相机的正面图，图2B是该数字静像照相机的背面图。

图3是沿着图2A中的箭头II-II的剖面图。

图4是表示变焦透镜的屈光力配置的说明图。

图5是第1实施例的变焦透镜的构成的剖面图。

图6A是第1实施例下的无限远聚焦状态的广角端状态下的各像差图，图6B是第1实施例下的广角端状态下的透镜移位时的横向像差图。

图7A是第1实施例下的无限远聚焦状态的中间焦点距离状态下的各像差图，图7B是第1实施例下的中间焦点距离状态下的透镜移位时的横向像差图。

图8A是第1实施例下的无限远聚焦状态的望远端状态下的各像差图，图8B是第1实施例下的望远端状态下的透镜移位时的横向像差图。

图9是第2实施例的变焦透镜的构成的剖面图。

图10A是第2实施例下的无限远聚焦状态的广角端状态下的各像差图，图10B是第2实施例下的广角端状态下的透镜移位时的横向像差图。

图11A是第2实施例下的无限远聚焦状态的中间焦点距离状态下的各像差图，图11B是第2实施例下的中间焦点距离状态下的透镜移位时的横向像差图。

图12A是第2实施例下的无限远聚焦状态的望远端状态下的各像差图，图12B是第2实施例下的望远端状态下的透镜移位时的横向像差图。

图13是第3实施例的变焦透镜的构成的剖面图。

图14A是第3实施例下的无限远聚焦状态的广角端状态下的各像差图，图14B是第3实施例下的广角端状态下的透镜移位时的横向像差图。

图15A是第3实施例下的无限远聚焦状态的中间焦点距离状态下的各像差图，图15B是第3实施例下的中间焦点距离状态下的透镜移位时的横向像差图。

图16A是第3实施例下的无限远聚焦状态的望远端状态下的各像差图，图16B是第3实施例下的望远端状态下的透镜移位时的横向像差图。

图17是第4实施例的变焦透镜的构成的剖面图。

图18A是第4实施例下的无限远聚焦状态的广角端状态下的各像差图，图18B是第4实施例下的广角端状态下的透镜移位时的横向像差图。

图19A是第4实施例下的无限远聚焦状态的中间焦点距离状态下的各像差图，图19B是第4实施例下的中间焦点距离状态下的透镜移位时的横向像差图。

图20A是第4实施例下的无限远聚焦状态的望远端状态下的各像差图，图20B是第4实施例下的望远端状态下的透镜移位时的横向像差图。

图21是第5实施例的变焦透镜的构成的剖面图。

图22A是第5实施例下的无限远聚焦状态的广角端状态下的各像差图，图22B是第5实施例下的广角端状态下的透镜移位时的横向像差图。

图23A是第5实施例下的无限远聚焦状态的中间焦点距离状态下的各像差图，图23B是第5实施例下的中间焦点距离状态下的透镜移位时的横向像差图。

图24A是第5实施例下的无限远聚焦状态的望远端状态下的各像差图，图24B是第5实施例下的望远端状态下的透镜移位时的横向像差图。

具体实施方式

第1实施方式

以下参照附图说明本发明的优选第1实施方式。图1表示具有本发明的变焦透镜ZL的数字静像照相机CAM(1)。该数字静像照相机CAM(1)包括：变焦透镜ZL，内置于照相机主体B内，使被拍摄体(物体)的像在像面I上成像；和配置在像面I上的摄像元件(未图示)。另外，在变焦透镜ZL和像面I之间配置由低通滤波器、红外阻止过滤器等构成的过滤器组FL。

变焦透镜ZL包括沿着光轴从物体侧依次排列的：包括光路弯曲元件P且具有正的屈光力的第1透镜组G1、具有负的屈光力的第2透镜组G2、具有正的屈光力的第3透镜组G3、和具有正的屈光力的第4透镜组G4。此外，从广角端向望远端变焦时，第2透镜组G2及第4透镜组G4沿光轴移动，第1透镜组G1及第3透镜组G3相对于像面I固定。

第1透镜组G1具有使光路弯曲大约90度的作用、和收敛光束的作用。此外，从广角端向望远端变焦时，第1透镜组G1总是被固定。这样一来，不用使各透镜组中最大且具有重量的透镜组可动，因此可以简化结构。

第2透镜组G2具有放大由第1透镜组G1形成的被拍摄体(物体)的像的作用，随着从广角端状态朝向望远端状态，增大第1透镜组G1和第2透镜组G2的间隔，从而提高放大率，改变焦点距离。

第3透镜组G3具有使由第2透镜组G2放大的光束收敛的作用，为了实现高性能化，优选由多个透镜成分构成第3透镜组G3，以实现良好地校正了球面像差、正弦条件、珀兹伐和(Petzval sum)的状态。

第4透镜组G4具有使由第3透镜组G3收敛的光束更加收敛的作用，改变焦点距离时(变焦时)，积极地改变第3透镜组G3和第4透镜组G4的间隔，从而可以抑制与焦点距离的变化对应的像面的变动。

在这种具有多个透镜组的变焦透镜ZL中，多个透镜组中最靠近物体侧排列的第1透镜组G1具有正的屈光力，并且具有使光路弯曲的光路弯曲元件P，为了实现广视角化和高性能化，优选在光路弯曲元件P的物体侧配置有多个透镜成分。这样一来，通过使最靠近物体侧的第1透镜组G1具有正的屈光力，并且在光路弯曲元件P的物体一侧配置多个透镜成分，可以简化结构，能够以最小限的构成张数良好地校正由第1透镜组G1自身产生的彗差。

进而此时，将从第1透镜组G1中最靠近物体侧的面到光路弯曲元件P中最靠近物体侧的面为止在光轴上的距离设为L1、光路弯曲元件P在光轴上的距离设为Lp时，优选满足以下条件式(1)所表示的条件。

L1/Lp＜1.0…(1)

通过满足条件式(1)的条件，即使在光路弯曲元件P的物体侧配置多个透镜成分，也可以缩短透镜全长，可以实现变焦透镜的薄型化、小型化。这样一来，可以得到在广视角的同时以小型获得高成像性能的变焦透镜ZL、以及具有该变焦透镜ZL的光学设备(数字静像照相机CAM(1))。

另外，条件式(1)规定了从第1透镜组G1中最靠近物体侧的面到光路弯曲元件P中最靠近物体侧的面为止在光轴上的距离、和光路弯曲元件P在光轴上的距离的适当的范围。不满足条件式(1)的条件时，比光路弯曲元件P靠向物体侧的透镜的全长变长，光学系统的厚度变厚。其结果，对照相机主体B的厚度也产生影响，无法实现小型化、薄型化。另外，更优选使条件式(1)的上限值为0.9，进一步优选为0.85，更进一步优选为0.65。

此外，光路弯曲元件P的物体侧的多个透镜成分优选为2个透镜。这样一来可以获得小型且高性能的透镜。

进而，为了进一步使广视角化和小型化平衡，光路弯曲元件P的物体侧的多个透镜成分优选全部为负透镜以使整体具有负的能力。这样一来，可以简化结构，并且能以最小限的构成个数实现广视角化，进而可以良好地校正由第1透镜组G1自身产生的彗差。

此外，光路弯曲元件P为棱镜，将光路弯曲元件P(棱镜)对d线的折射率设为ndp时，优选满足以下条件式(2)所表示的条件。

ndp＞1.80…(2)

条件式(2)规定了光路弯曲元件P(棱镜)的适当的折射率的范围。不满足条件式(2)的条件时，光路弯曲元件P(棱镜)的大小变大，变焦透镜ZL整体变大，不优选。结果对照相机主体B的厚度也产生影响，无法实现小型化。进而，光路弯曲元件P(棱镜)自身产生的像面弯曲及色像差变大，难以良好地校正。另外，更优选使条件式(2)的下限值为1.82，进一步优选为1.83，更进一步优选为1.88。

此外如上所述，多个透镜组优选包括4个透镜组。这样一来，可以使变焦透镜ZL适当小型化。

此外如上所述，多个透镜组优选包括沿光轴从物体侧依次排列的：上述第1透镜组G1、具有负的屈光力的第2透镜组G2、具有正的屈光力的第3透镜组G3、和具有正的屈光力的第4透镜组G4。这样一来，可以使变焦透镜ZL进一步适当小型化。

此外，广角端下的视角优选为75度以上，具有这种广视角的变焦透镜可以获得特别显著的效果。

此外在本发明中，为了防止在高变倍变焦透镜中容易产生的、因手抖动引起的像抖动而导致的摄影的失败，可以在透镜系统中组合用于检测透镜系统的抖动的抖动检测系统、和驱动单元，使构成透镜系统的透镜组中任一个透镜组的整体或部分作为移位透镜组而偏心。为了校正由抖动检测系统检测出的透镜系统的抖动所导致的像抖动(像面位置的变动)，由驱动单元驱动移位透镜组而使像移位，从而可以校正像抖动。如上所述，本实施方式的变焦透镜ZL可以作为防振光学系统发挥作用。

第2实施方式

以下参照附图说明本发明的优选第2实施方式。图2A及图2B表示具有本发明的变焦透镜ZL的数字静像照相机CAM(2)。另外，图2A表示数字静像照相机的正面图，图2B表示背面图。此外图3是沿图2A的箭头II-II的剖面图，表示后述变焦透镜ZL的概要。

图2及图3所示的数字静像照相机CAM(2)，在按压未图示的电源按钮后，摄影透镜(ZL)的未图示的快门打开，来自被拍摄体(物体)的光通过摄影透镜(ZL)聚光，并在配置于像面I上的摄像元件C上成像。在摄像元件C上成像的被拍摄体像，显示在配置于数字静像照相机CAM(2)的背后的液晶监视器M上。摄影者在观察液晶监视器M的同时决定了被拍摄体像的构图后，按下释放按钮B1，用摄像元件C拍摄被拍摄体像，并记录保存到未图示的存储器中。

摄影透镜由本发明的变焦透镜ZL构成，从数字静像照相机CAM(2)的正面入射的光，通过变焦透镜ZL内的光路弯曲元件P而使光路向下方(图3的纸面下方)弯曲大约90度，因此可以使数字静像照相机CAM(2)薄型化。此外，在数字静像照相机CAM(2)中配置有：在被拍摄体较暗时发出辅助光的辅助光发光部D；用于使变焦透镜ZL从广角端状态(W)向望远端状态(T)变焦的广角(W)-望远(T)按钮B2；以及用于数字静像照相机CAM(2)的各种条件设定等的功能按钮B3等。

变焦透镜ZL包括沿着光轴从物体侧依次排列的：包括光路弯曲元件P且具有正的屈光力的第1透镜组G1、具有负的屈光力的第2透镜组G2、具有正的屈光力的第3透镜组G3、和具有正的屈光力的第4透镜组G4。通过将第3透镜组G3的整体或部分作为移位透镜组而使其向与光轴大致垂直的方向移动，构成为可以进行像面上的像移位。

此外，从广角端向望远端变焦时，第1透镜组G1及第3透镜组G3相对于像面I固定，第2透镜组G2及第4透镜组G4沿光轴移动，从而第1透镜组G1和第2透镜组G2的间隔增大，第2透镜组G2和第3透镜组G3的间隔减少，第3透镜组G3和第4透镜组G4的间隔减少。另外，在变焦透镜ZL和像面I之间配置由低通滤波器、红外阻止过滤器等构成的过滤器组FL。

第1透镜组G1具有使光路弯曲大约90度的作用、和收敛光束的作用。此外，从广角端向望远端变焦时，第1透镜组G1总是被固定，从而不需要使各透镜组中最大且具有重量的透镜组可动，因此可以简化结构。

此外，多个透镜组中最靠近物体侧排列的第1透镜组G1具有正的屈光力，并且具有使光路弯曲的光路弯曲元件P，为了实现广视角化，优选在光路弯曲元件P的物体侧配置多个透镜成分，例如优选包括从物体侧依次排列的：凸面朝向物体侧的第1负凹凸透镜、凸面朝向物体侧的第2负凹凸透镜、光路弯曲元件P、以及凸面朝向物体侧的正透镜。这样一来，可以简化结构，能以最小限的构成个数良好地校正由第1透镜组G1自身产生的球面像差及彗差。

第2透镜组G2具有放大由第1透镜组G1形成的被拍摄体(物体)的像的作用，随着从广角端状态朝向望远端状态，增大第1透镜组G1和第2透镜组G2的间隔，从而提高放大率，改变焦点距离。

第3透镜组G3具有使由第2透镜组G2放大的光束收敛的作用，为了实现高性能化，优选由多个透镜成分构成第3透镜组G3。此外，第3透镜组G3在透镜移位时需要成为良好地校正了球面像差、正弦条件、珀兹伐和(Petzval sum)的状态，以使图像良好。

球面像差及正弦条件的校正，是为了抑制在使透镜组向与光轴大致垂直的方向移动时在画面中心部产生的偏心彗差。此外，珀兹伐和的校正，是为了抑制在使透镜组向与光轴大致垂直的方向移动时在画面周边部产生的像面弯曲。透镜移位时，使第3透镜组G3的整体或部分(作为移位透镜组)向与光轴大致垂直的方向移动，从而进行像移位，校正手抖动产生时的像面上的像抖动。

第4透镜组G4具有使由第3透镜组G3收敛的光束更加收敛的作用，改变焦点距离时(变焦时)，积极地改变第3透镜组G3和第4透镜组G4的间隔，从而可以抑制与焦点距离的变化对应的像面的变动。

在这种具有多个透镜组的变焦透镜ZL中，如上所述，优选在第1透镜组G1的像侧排列的透镜组中的至少一部分作为移位透镜组可以向与光轴垂直的方向移动。从而可以得到以小型获得高成像性能的、可以像移位(即具有防振功能)的变焦透镜ZL、以及具有该变焦透镜ZL的光学设备(数字静像照相机CAM(2))。另外，没有将第1透镜组G1作为移位透镜组，因此可以使最大的第1透镜组G1固定，可以避免用于防振的透镜驱动机构的复杂化。

另外此时，将广角端状态下的第3透镜组G3(移位透镜组)的使用横向倍率设为βaw、广角端状态下的位于第3透镜组和像面之间的透镜系统全系的使用横向倍率设为βbw、广角端状态下的变焦透镜全系的焦点距离设为fw、最大像高设为Ymax时，优选满足以下条件式(3)。

0.75＜βbw×(1-βaw)/(Ymax/fw)＜1.2…(3)

条件式(3)的分子被称为抖动系数，针对与广角端状态下的第3透镜组G3从光轴向大致垂直的方向的移动量对应的、像面上的像从光轴向垂直方向的移动量，规定了适当的范围。在此，对抖动系数进行说明，一般来说，在使移位透镜组向与光轴大致垂直的方向移动而使像面上的像移位时，与移位透镜组的移动量δ对应的像的移位量Δ用下述公式(A)表示。

Δ＝δ×(1-βa)×βb    …(A)

将该公式(A)变形，获得如下公式(B)。

Δ/δ＝(1-βa)×βb     …(B)

其中，βa是移位透镜组的横向倍率，βb是在移位透镜组的像侧配置的透镜组的横向倍率。并且，位于公式(B)的右边的(1-βa)×βb被称为抖动系数。

高于条件式(3)的上限值时，与第3透镜组G3从光轴开始的移动量对应的像的移动量变得过大，第3透镜组G3只要移动很小的量，像就会移动很大，因此难以进行移位透镜组的位置控制，无法获得足够的精度。此外，彗差和像面弯曲会恶化，不优选。另一方面，低于条件式(3)的下限值时，与第3透镜组G3从光轴开始的移动量对应的像的移动量相对较小，为了消除因手抖动等引起的像抖动，需要使移位透镜组的移动量极大。其结果，用于使移位透镜组(第3透镜组G3)移动的驱动机构大型化，无法实现透镜直径的小型化。此外，彗差会恶化，不优选。

另外，为了切实获得本实施方式的效果，更优选使条件式(3)的上限值为1.15。进而，为了切实获得本实施方式的效果，进一步优选使条件式(3)的上限值为1.1。此外，为了切实获得本实施方式的效果，更优选使条件式(3)的下限值为0.77。进而，为了切实获得本实施方式的效果，进一步优选使条件式(3)的下限值为0.80。

此外，作为移位透镜组的第3透镜组G3优选在从广角端向望远端变焦时被固定。这样一来，可以避免用于使移位透镜组(第3透镜组G3)移动的驱动机构的复杂化。

此外，在上述发明中，作为移位透镜组的第3透镜组G3优选具有多个透镜成分。这样一来，可以提高防振功能的效率。

此外，广角端状态下的视角优选为75度以上，更优选为80度以上。这样一来，可以使视角为较大范围，可以提高摄影的自由度。

此外如上所述，构成变焦透镜ZL的多个透镜组，优选包括沿光轴从物体侧依次排列的第1透镜组G1、第2透镜组G2、第3透镜组G3、和第4透镜组G4。这样一来，可以使变焦透镜ZL适当小型化。

此外此时，优选第2透镜组G2具有负的屈光力，第3透镜组G3具有正的屈光力，第4透镜组G4具有正的屈光力。这样一来，能以最小构成获得希望的光学性能。

此外此时，优选第1透镜组G1及第3透镜组G3在从广角端向望远端变焦时被固定，第2透镜组G2及第4透镜组G4在从广角端向望远端变焦时沿光轴移动。这样一来，可以减小因变焦引起的像差的变动。

此外，为了进一步使高性能化和透镜移位时的性能劣化平衡，优选在第3透镜组G3(包含移位透镜组的透镜组)中位于最靠近物体侧的透镜成分的像侧的旁边设置有孔径光阑。可以进行像移位的透镜组，为了将透镜移位时的性能劣化抑制在最低限度，在变焦时在与使轴外光束通过光轴附近的光阑靠近的位置进行透镜移位，从而可以良好地保证成像性能。

另外，也可以在第3透镜组G3中位于最靠近物体侧的透镜成分的物体侧的旁边设置孔径光阑。这样也可以获得与上述情况相同的效果。

此外，将广角端状态下的变焦透镜全系的焦点距离设为fw、第3透镜组G3(包含移位透镜组的透镜组整体)的焦点距离设为fs时，优选满足如下条件式(4)所表示的条件。

0.2＜fw/fs＜0.5       …(4)

条件式(4)用于规定第3透镜组G3的焦点距离。高于条件式(4)的上限值时，第3透镜组G3的屈光力增强，第3透镜组G3自身产生的球面像差增大。另一方面，低于条件式(4)的下限值时，第3透镜组G3的屈光力较弱，不再是远焦，因此在透镜移位时像面弯曲的变化较大。

另外，为了切实获得本实施方式的效果，更优选使条件式(4)的上限值为0.45。进而，为了切实获得本实施方式的效果，进一步优选使条件式(4)的上限值为0.4。此外，为了切实获得本实施方式的效果，更优选使条件式(4)的下限值为0.23。进而，为了切实获得本实施方式的效果，进一步优选使条件式(4)的下限值为0.26。

此外，此外在本实施方式中，第3透镜组G3为了良好地校正由第3透镜组G3自身产生的球面像差并且使出射光瞳位置尽可能远离像面，优选包括具有正的屈光力的单透镜、和具有负的屈光力的复合透镜，具体地说，优选包括沿光轴从物体侧依次排列的：凸面朝向物体侧的正透镜、以及将凸面朝向物体侧的正透镜和凹面朝向像侧的负透镜贴在一起而成的具有负的屈光力的复合透镜。这样一来，通过凸面朝向物体侧的正透镜收敛轴外光束，使其不脱离光轴，从而可以实现透镜直径的小型化。

实施例

以下参照附图说明具体的各实施例。各实施例的变焦透镜ZL如上所述，包括沿光轴从物体侧依次排列的：具有正的屈光力的第1透镜组G1、具有负的屈光力的第2透镜组G2、具有正的屈光力的第3透镜组G3、和具有正的屈光力的第4透镜组G4。并构成为将第3透镜组作为移位透镜组而可以向与光轴大致垂直的方向移动。此外，在第4透镜组和像面I之间配置由低通滤波器、红外阻止过滤器等构成的过滤器组FL。

此外如图4所示，从广角端向望远端变焦时，第2透镜组G2及第4透镜组G4沿光轴移动，第1透镜组G1及第3透镜组G3相对于像面I固定。此时，第1透镜组G1和第2透镜组G2的间隔增大，第2透镜组G2和第3透镜组G3的间隔减少，第3透镜组G3和第4透镜组G4的间隔减少。另外，图4是表示本发明的各实施例的变焦透镜的屈光力分配、以及从广角端状态(W)向望远端状态(T)变化焦点距离状态(变焦)时各透镜组的移动的形态的图。

以下的表1～表5是分别表示第1～第5实施例中的参数的值的表。在各表中，f表示焦点距离、F.No表示F号码、2ω表示视角、Bf表示后焦点。进而，面编号表示沿着光线的行进方向的从物体侧开始的透镜面的顺序、折射率及阿贝数表示分别对d线(λ＝587.6nm)的值。在以下全部的参数值中，所记载的焦点距离f、曲率半径、面间隔、其他长度等的单位一般使用“mm”，但光学系统即使放大或缩小比例也可获得同等的光学性能，因此不限于此。另外，曲率半径“0.0000”表示平面，省略了作为空气的折射率的“1.00000”的记载。

此外，在各表中标以*标记的非球面，将与光轴垂直的方向上的高度设为y，从高度y下的各非球面的顶点的切平面到各非球面为止的沿光轴的距离(下陷量)设为S(y)，基准球面的曲率半径(近轴曲率半径)设为r，圆锥常数设为K，n次(n＝4，6，8，10)的非球面系数设为Cn时，用以下条件式(5)表示。另外，在各实施例中2次的非球面系数C2为0，省略记载。

S(y)＝(y²/r)/{1+(1-K×y²/r²)^1/2}

+C4×y⁴+C6×y⁶+C8×y⁸+C10×y¹⁰     …(5)

此外在各表中，第1透镜组G1和第2透镜组G2的轴上空气间隔设为d8，第2透镜组G2和第3透镜组G3的轴上空气间隔设为d13，第3透镜组G3和第4透镜组G4的轴上空气间隔设为d19，第4透镜组G4和过滤器组FL的轴上空气间隔设为d24。这些轴上空气间隔(d8，d13，d19，d24)在变焦时发生变化。

第1实施例

以下参照图5～图8及表1说明本发明的第1实施例。图5是表示第1实施例的变焦透镜的构成的图。在图5的变焦透镜ZL中，第1透镜组G1包括从物体侧依次排列的：凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L11、凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L12、以使光路弯曲大约90度为目的的直角棱镜等光路弯曲元件P、以及在物体侧具有非球面的双凸形状的正透镜L13。第2透镜组G2包括从物体侧依次排列的：在像侧具有非球面的双凹形状的负透镜L21、以及将双凹形状的负透镜和凸面朝向物体侧的正凹凸透镜贴在一起而成的负的复合透镜L22。

第3透镜组G3包括从物体侧依次排列的：在物体侧具有非球面的双凸形状的正透镜L31、以及将双凸形状的正透镜和双凹形状的负透镜贴在一起而成的负的复合透镜L32。如上所述，通过使第3透镜组G3在与光轴大致垂直的方向上移动(移位)，进行手抖动产生时的像面I上的像移位，从而实现手抖动校正。第4透镜组G4包括从物体侧依次排列的：在像侧具有非球面的双凸形状的正透镜L41、以及将凸面朝向物体侧的正凹凸透镜和凹面朝向像侧的负凹凸透镜贴在一起而成的负的复合透镜L42。并且，在第4透镜组G4和像面I之间配置有上述过滤器组FL。

另外，像面I形成在未图示的摄像元件上，该摄像元件由CCD、CMOS等构成(之后的实施例也同样)。此外，孔径光阑S配置在第3透镜组G3中，从广角端向望远端变焦时相对于像面I固定。另外，在图5中以展开了光路弯曲元件P的状态表示。

下述表1表示第1实施例中的各参数。另外，表1中的面编号1～28对应于图5中的面1～28。此外，在第1实施例中，第7面、第10面、第14面及第21面的各透镜面形成为非球面形状。

(表1)

[整体参数]

   广角端        中间焦点距离     望远端

   f＝4.76   ～  10.90        ～  16.00

F.NO＝3.39   ～  4.37         ～  5.25

 2ω＝80.14  ～  37.24        ～  25.72

[透镜参数]

面编号   曲率半径   面间隔    折射率     阿贝数

1        18.6052    0.80      1.94594    17.98

2        9.2332     1.95

3        20.5794    0.80      1.94594    17.98

4        12.2688    1.95

5        0.0000     10.00     1.88300    40.76

6        0.0000     0.30

7^*       17.1158    2.60      1.77377    47.17

8        -17.3727   (d8)

9        -32.1726   0.80      1.85135    40.10

10^*      9.3884     1.03

11       -28.0662   0.80      1.81600    46.62

12       7.5136     1.37      1.94594    17.98

13       71.7778    (d13)

14^*      6.2231     1.47      1.58913    61.25

15       -30.2015   0.50

16       0.0000     0.50                       (孔径光阑S)

17    17.7088    1.85    1.65160    58.55

18    -3.7876    0.80    1.83480    42.71

19    10.2556    (d19)

20    11.4173    2.15    1.60602    57.44

21^*   -11.3941   0.20

22    5.7634     2.05    1.49700    81.54

23    21.6740    0.80    1.92286    20.88

24    5.2619     (d24)

25    0.0000     0.55    1.54437    70.51

26    0.0000     0.40

27    0.0000     0.50    1.51633    64.14

28    0.0000     (Bf)

[非球面数据]

面编号  K        C4             C6             C8             C10

7       -4.3192  +5.7533×10^-5  -9.7251×10^-7  +5.6654×10^-9  -3.8484×10^-12

10      -9.0000  +1.3708×10^-3  -5.0280×10^-5  +1.6668×10^-6  +7.8186×10^-9

14      +0.4220  +1.7499×10^-4  +1.7178×10^-6  +9.9604×10^-7  -1.1530×10^-11

21      +0.8800  +4.5013×10^-4  -8.6183×10^-7  +5.7880×10^-7  -2.6469×10^-8

[可变间隔]

广角端       中间焦点距离   望远端

f   4.7600   10.8950        16.0000

d8  1.2186   6.2361         7.7544

d13 7.5858   2.5683         1.0500

d19 6.7709   3.1651         1.1000

d24 5.6475   9.2532         11.3183

Bf  0.5999   0.6000         0.6000

[条件对应值]

βaw＝8.18708

βbw＝-0.09505

Ymax＝3.75000

tw＝4.76000

fs(f3)＝15.95940

L1＝5.50

Lp＝10.00

ndp＝1.88300

条件式(1)L1/Lp＝0.55

条件式(2)ndp＝1.88300

条件式(3)βbw×(1-βaw)/(Ymax/fw)＝0.8671

条件式(4)fw/fs＝0.2983

从而在本实施例中，可知全部满足上述条件式(1)～(4)。

图6～图8是表示与d线(λ＝587.6nm)对应的第1实施例的各像差图。即，图6A是广角端状态(f＝4.76mm)中无限远聚焦状态下的各像差图，图6B是广角端状态中透镜移位时的横向像差图，图7A是中间焦点距离状态(f＝10.90mm)中无限远聚焦状态下的各像差图，图7B是中间焦点距离状态中透镜移位时的横向像差图，图8A是望远端状态(f＝16.00mm)中无限远聚焦状态下的各像差图，图8B是望远端状态中透镜移位时的横向像差图。

在各像差图中，FNO表示F号码，A表示与各像高对应的半视角。此外，在表示像散的像差图中，实线表示矢状像面，虚线表示子午像面。进而，在表示球面像差的像差图中，实线表示球面像差，虚线表示正弦条件。以上像差图的说明在其他实施例中也一样。并且，从各像差图可知，在第1实施例中在从广角端状态到望远端状态为止的各焦点距离状态下良好地校正了各像差，具有优异的成像性能。

第2实施例

以下参照图9～图12及表2说明本发明的第2实施例。图9是表示第2实施例的变焦透镜的构成的图。另外，第2实施例的变焦透镜除了第2透镜组的构成以外，与第1实施例的变焦透镜的构成相同，对各部标以与第1实施例相同的标号以省略详细的说明。另外，第2实施例的第2透镜组G2包括从物体侧依次排列的：在像侧具有非球面的双凹形状的负透镜L21、以及将双凹形状的负透镜和双凸形状的正透镜贴在一起而成的负的复合透镜L22。

下述表2表示第2实施例中的各参数。另外，表2中的面编号1～28对应于图9中的面1～28。此外，在第2实施例中，第7面、第10面、第14面及第21面的各透镜面形成为非球面形状。

(表2)

[整体参数]

   广角端       中间焦点距离     望远端

   f＝4.76  ～  10.83        ～  16.83

F.NO＝3.69  ～  4.63         ～  5.63

 2ω＝80.13 ～  37.46        ～  24.50

[透镜参数]

面编号   曲率半径   面间隔    折射率     阿贝数

1        24.0157    0.80      1.94594    17.98

2        8.3935     1.93

3        21.2986    0.80      2.00069    25.46

4        16.1029    1.50

5        0.0000     9.60      1.88300    40.76

6        0.0000     0.30

7^*       19.6885    2.55      1.77377    47.17

8        -16.7162   (d8)

9        -71.9418   0.80      1.85135    40.10

10^*      9.2063     1.22

11       -14.8404   0.80      1.81600    46.62

12       10.8518    1.31      1.94594    17.98

13       -67.4208   (d13)

14^*      5.9953     1.45      1.58913    61.25

15    -36.9608    0.50

16    0.0000      0.50                    (孔径光阑S)

17    13.8168     1.85    1.64000    60.08

18    -4.0035     0.80    1.83481    42.71

19    8.2259      (d19)

20    11.9130     2.09    1.58913    61.25

21^*   -11.2129    0.20

22    5.9451      2.05    1.49700    81.54

23    64.9268     0.80    1.84666    23.78

24    5.6786      (d24)

25    0.0000      0.55    1.54437    70.51

26    0.0000      0.40

27    0.0000      0.50    1.51633    64.14

28    0.0000      (Bf)

[非球面数据]

面编号 K        C4             C6             C8             C10

7      -3.6294  +1.6073×10^-5  -4.6863×10^-7  +4.0036×10^-9  -2.0969×10^-11

10     -9.0000  +1.5122×10^-3  -5.1954×10^-5  +1.0103×10^-6  +3.8507×10^-8

14     +0.4518  +1.7174×10^-4  +1.9840×10^-5  +1.6119×10^-8  +4.3659×10^-8

21     +6.5379  +8.9943×10^-4  +2.2966×10^-5  -4.2505×10^-7  +8.1325×10^-8

[可变间隔]

广角端      中间焦点距离  望远端

f   4.7600  10.8344       16.8300

d8  1.2428  7.0385        9.0846

d13 8.8916  3.0958        1.0500

d19 6.9489  3.3971        1.1000

d24 5.5049  9.0566        11.3537

Bf  0.5998  0.5999        0.5998

[条件对应值]

βaw＝15.64980

βbw＝-0.04617

Ymax＝3.75000

fw＝4.75998

fs(f3)＝16.49704

L1＝4.03

Lp＝9.60

ndp＝1.88300

条件式(1)L1/Lp＝0.420

条件式(2)ndp＝1.88300

条件式(3)βbw×(1-βaw)/(Ymax/fw)＝0.8585

条件式(4)fw/fs＝0.2885

从而在本实施例中，可知全部满足上述条件式(1)～(4)。

图10～图12是表示与d线(λ＝587.6nm)对应的第2实施例的各像差图。即，图10A是广角端状态(f＝4.76mm)中无限远聚焦状态下的各像差图，图10B是广角端状态中透镜移位时的横向像差图，图11A是中间焦点距离状态(f＝10.83mm)中无限远聚焦状态下的各像差图，图11B是中间焦点距离状态中透镜移位时的横向像差图，图12A是望远端状态(f＝16.83mm)中无限远聚焦状态下的各像差图，图12B是望远端状态中透镜移位时的横向像差图。并且，从各像差图可知，在第2实施例中在从广角端状态到望远端状态为止的各焦点距离状态下良好地校正了各像差，具有优异的成像性能。

第3实施例

以下参照图13～图16及表3说明本发明的第3实施例。图13是表示第3实施例的变焦透镜的构成的图。另外，第3实施例的变焦透镜除了孔径光阑的构成以外，与第1实施例的变焦透镜的构成相同，对各部标以与第1实施例相同的标号以省略详细的说明。另外，第3实施例的孔径光阑S配置在第3透镜组G3的最靠近物体侧，从广角端向望远端变焦时相对于像面I固定。

下述表3表示第3实施例中的各参数。另外，表3中的面编号1～28对应于图13中的面1～28。此外，在第3实施例中，第7面、第10面、第15面及第21面的各透镜面形成为非球面形状。

(表3)

[整体参数]

   广角端       中间焦点距离     望远端

   f＝4.76  ～  10.90        ～  16.83

F.NO＝3.61  ～  4.48         ～  5.31

 2ω＝80.08 ～  37.30        ～  24.50

[透镜参数]

面编号  曲率半径   面间隔    折射率     阿贝数

1       18.6003    0.80      1.94594    17.98

2       9.1299     1.95

3       20.0061    0.80      1.94594    17.98

4       12.2378    1.95

5       0.0000     10.00     1.83400    37.16

6       0.0000     0.30

7^*      17.6318    2.59      1.77377    47.17

8       -17.0143   (d8)

9       -95.1601   0.80      1.85135    40.10

10^*     9.6243     1.05

11      -18.7968   0.80      1.81600    46.62

12      7.0462     1.31      1.94594    17.98

13      49.4372    (d13)

14      0.0000     0.50                        (孔径光阑S)

15^*     5.7357     1.66      1.58913    61.25

16      -13.8410   0.20

17      27.9825    1.85      1.65160    58.55

18      -4.2034    0.80      1.83481    42.71

19    7.6543     (d19)

20    11.0138    2.15     1.60602    57.44

21^*   -11.6568   0.20

22    6.7719     2.05     1.49700    81.54

23    43.7568    0.80     1.92286    20.88

24    6.2063     (d24)

25    0.0000     0.55     1.54437    70.51

26    0.0000     0.40

27    0.0000     0.50     1.51633    64.14

28    0.0000     (Bf)

[非球而数据]

面编号  K        C4             C6             C8             C10

7       -3.5829  +3.1195×10^-5  -6.5188×10^-7  +8.6095×10^-10 +4.2745×10^-11

10      -9.0000  +1.3893×10^-3  -3.2887×10^-5  -2.9925×10^-7  +1.1579×10^-7

15      +0.1967  +5.0256×10^-5  +6.1634×10^-6  +2.2998×10^-6  -1.2189×10^-7

21      +0.6898  +3.7981×10^-4  +7.2724×10^-6  -9.6564×10^-8  -5.0538×10^-9

[可变间隔]

广角端        中间焦点距离  望远端

f   4.7600    10.8950       16.8300

d8  1.2203    6.3686        8.2935

d13 8.1217    2.9734        1.0485

d19 6.7033    3.1869        1.1000

d24 5.8354    9.3517        11.4386

Bf  0.6000    0.6000        0.6000

[条件对应值]

βaw＝14.35970

βbw＝-0.05428

Ymax＝3.75000

fw＝4.7600

fs(f3)＝15.97021

L1＝5.50

Lp＝10.00

ndp＝1.83400

条件式(1)L1/Lp＝0.550

条件式(2)ndp＝1.83400

条件式(3)βbw×(1-βaw)/(Ymax/fw)＝0.9205

条件式(4)fw/fs＝0.2981

从而在本实施例中，可知全部满足上述条件式(1)～(4)。

图14～图16是表示与d线(λ＝587.6nm)对应的第3实施例的各像差图。即，图14A是广角端状态(f＝4.76mm)中无限远聚焦状态下的各像差图，图14B是广角端状态中透镜移位时的横向像差图，图15A是中间焦点距离状态(f＝10.90mm)中无限远聚焦状态下的各像差图，图15B是中间焦点距离状态中透镜移位时的横向像差图，图16A是望远端状态(f＝16.83mm)中无限远聚焦状态下的各像差图，图16B是望远端状态中透镜移位时的横向像差图。并且，从各像差图可知，在第3实施例中在从广角端状态到望远端状态为止的各焦点距离状态下良好地校正了各像差，具有优异的成像性能。

第4实施例

以下参照图17～图20及表4说明本发明的第4实施例。图17是表示第4实施例的变焦透镜的构成的图。另外，第4实施例的变焦透镜除了第2透镜组的构成以外，与第1实施例的变焦透镜的构成相同，对各部标以与第1实施例相同的标号以省略详细的说明。另外，第4实施例的第2透镜组G2包括从物体侧依次排列的：在像侧具有非球面且凹面朝向像侧的负凹凸透镜L21、以及将双凹形状的负透镜和凸面朝向物体侧的正凹凸透镜贴在一起而成的负的复合透镜L22。

下述表4表示第4实施例中的各参数。另外，表4中的面编号1～28对应于图17中的面1～28。此外，在第4实施例中，第7面、第10面、第14面及第21面的各透镜面形成为非球面形状。

(表4)

[整体参数]

   广角端       中间焦点距离     望远端

   f＝4.76  ～  10.90        ～  13.60

F.NO＝3.35  ～  4.42         ～  4.94

 2ω＝80.12 ～  37.28        ～  30.08

[透镜参数]

面编号  曲率半径   面间隔  折射率     阿贝数

1       20.0659    0.80    1.94594    17.98

2       9.4663     1.74

3       19.9098    0.80    1.94594    17.98

4       11.8056    1.95

5       0.0000     10.00   1.88300    40.76

6       0.0000     0.30

7^*      16.0291    2.57    1.77377    47.17

8       -17.9853   (d8)

9       61.2821    0.80    1.85135    40.10

10^*     8.0895     1.27

11      -11.8561   0.80    1.81600    46.62

12      8.4147     1.31    1.94594    17.98

13      737.0197   (d13)

14^*     6.1454     1.49    1.58913    61.25

15      -27.6421   0.50

16      0.0000     0.50                    (孔径光阑S)

17      14.0938    1.85    1.65160    58.55

18      -4.0061    0.80    1.83481    42.71

19      8.7909     (d19)

20      10.9036    2.12    1.60602    57.44

21^*     -10.6070   0.20

22    5.5336    2.05    1.49700    81.54

23    34.8603   0.80    1.92286    20.88

24    5.2528    (d24)

25    0.0000    0.55    1.54437    70.51

26    0.0000    0.40

27    0.0000    0.50    1.51623    64.14

28    0.0000    (Bf)

[非球面数据]

面编号  K        C4             C6             C8             C10

7       -4.0230  +7.0504×10^-5  -1.2539×10^-6  +1.4715×10^-8  -1.3631×10^-10

10      -9.0000  +2.2831×10^-3  -1.0263×10^-4  +4.6258×10^-6  -1.9824×10^-8

14      +0.3051  +1.1920×10^-4  +1.9083×10^-5  +5.5497×10^-7  +4.4974×10^-9

21      +3.0851  +7.3914×10^-4  +4.7542×10^-6  +7.2955×10^-7  -3.1537×10^-8

[可变间隔]

广角端       中间焦点距离   望远端

f   4.7600   10.8950        13.6000

d8  1.2138   5.8763         6.7098

d13 6.5459   1.8835         1.0500

d19 5.7301   2.2438         1.1000

d24 4.8182   8.3044         9.4483

Bf  0.5999   0.5999         0.5998

[条件对应值]

βaw＝9.82821

βbw＝-0.07995

Ymax＝3.75000

fw＝4.76003

fs(f3)＝14.44108

L1＝5.29

Lp＝10.00

ndp＝1.88300

条件式(1)L1/Lp＝0.529

条件式(2)ndp＝1.88300

条件式(3)βbw×(1-βaw)/(Ymax/fw)＝0.8959

条件式(4)fw/fs＝0.3296

从而在本实施例中，可知全部满足上述条件式(1)～(4)。

图18～图20是表示与d线(λ＝587.6nm)对应的第4实施例的各像差图。即，图18A是广角端状态(f＝4.76mm)中无限远聚焦状态下的各像差图，图18B是广角端状态中透镜移位时的横向像差图，图19A是中间焦点距离状态(f＝10.90mm)中无限远聚焦状态下的各像差图，图19B是中间焦点距离状态中透镜移位时的横向像差图，图20A是望远端状态(f＝13.60mm)中无限远聚焦状态下的各像差图，图20B是望远端状态中透镜移位时的横向像差图。并且，从各像差图可知，在第4实施例中在从广角端状态到望远端状态为止的各焦点距离状态下良好地校正了各像差，具有优异的成像性能。

第5实施例

以下参照图21～图24及表5说明本发明的第5实施例。图21是表示第5实施例的变焦透镜的构成的图。另外，第5实施例的变焦透镜除了第2透镜组及第4透镜组的构成以外，与第1实施例的变焦透镜的构成相同，对各部标以与第1实施例相同的标号以省略详细的说明。另外，第5实施例的第2透镜组G2包括从物体侧依次排列的：在像侧具有非球面的双凹形状的负透镜L21、以及将双凹形状的负透镜和双凸形状的正透镜贴在一起而成的负的复合透镜L22。此外，第5实施例的第4透镜组G4包括从物体侧依次排列的：在像侧具有非球面的双凸形状的正透镜L41、以及将双凸形状的正透镜和双凹形状的负透镜贴在一起而成的负的复合透镜L42。

下述表5表示第5实施例中的各参数。另外，表5中的面编号1～28对应于图21中的面1～28。此外，在第5实施例中，第7面、第10面、第14面及第21面的各透镜面形成为非球面形状。

(表5)

[整体参数]

   广角端       中间焦点距离     望远端

   f＝4.76  ～  10.83        ～  19.20

F.NO＝3.47  ～  4.24         ～  5.75

 2ω＝80.20 ～  37.30        ～  21.54

[透镜参数]

面编号   曲率半径      面间隔    折射率     阿贝数

1        17.2732       0.80      1.94594    17.98

2        8.3539        2.29

3        22.2424       0.80      2.00069    25.46

4        14.8265       1.60

5        0.0000        8.80      1.88300    40.76

6        0.0000        0.30

7^*       19.9314       2.56      1.76802    49.24

8        -16.2242      (d8)

9        -21.294       0.80      1.85135    40.10

10^*      9.8366        1.00

11       -34.3738      0.80      1.83481    42.71

12       7.9969        1.47      1.94594    17.98

13       -1158.0055    (d13)

14^*      6.6673        1.51      1.59201    67.05

15       -28.2642      0.50

16       0.0000        0.50                      (孔径光阑S)

17       11.6221       1.85      1.64000    60.08

18       -4.6955       0.80      1.88300    40.76

19       8.8567        (d19)

20       9.5123        2.50      1.59201    67.05

21^*      -12.9644      0.20

22       7.1445        2.15      1.49700    81.54

23    -85.6130   0.80    1.79504    28.54

24    5.8608     (d24)

25    0.0000     0.60    1.54437    70.51

26    0.0000     0.40

27    0.0000     0.50    1.51633    64.14

28    0.0000     (Bf)

[非球面数据]

面编号  K        C4             C6             C8             C10

7       -7.6332  +8.1356×10^-5  -1.1855×10^-6  +1.0910×10^-8  -6.9554×10^-11

10      -9.0000  +1.1174×10^-3  -4.2945×10^-5  +1.3369×10^-6  -3.3511×10^-9

14      +0.4936  +1.6354×10^-4  +5.3401×10^-6  +9.8630×10^-7  -2.7231×10^-8

21      +2.0477  +5.2136×10^-4  +6.2688×10^-7  +2.6776×10^-7  -1.2539×10^-8

[可变间隔]

广角端        中间焦点距离   望远端

f   4.7600    10.8344       19.2000

d8  1.2308    7.1168        9.5209

d13 9.3100    3.4541        1.0500

d19 8.5106    4.5925        1.1000

d24 5.2744    9.1924        12.6849

Bf  0.5999    0.6000        0.6000

[条件对应值]

βaw＝35.62253

βbw＝-0.02083

Ymax＝3.75000

fw＝4.75999

fs(f3)＝16.32981

L1＝5.49

Lp＝8.80

ndp＝1.88300

条件式(1)L1/Lp＝0.625

条件式(2)ndp＝1.88300

条件式(3)βbw×(1-βaw)/(Ymax/fw)＝0.9154

条件式(4)fw/fs＝0.2915

从而在本实施例中，可知全部满足上述条件式(1)～(4)。

图22～图24是表示与d线(λ＝587.6nm)对应的第5实施例的各像差图。即，图22A是广角端状态(f＝4.76mm)中无限远聚焦状态下的各像差图，图22B是广角端状态中透镜移位时的横向像差图，图23A是中间焦点距离状态(f＝10.90mm)中无限远聚焦状态下的各像差图，图23B是中间焦点距离状态中透镜移位时的横向像差图，图24A是望远端状态(f＝13.60mm)中无限远聚焦状态下的各像差图，图24B是望远端状态中透镜移位时的横向像差图。并且，从各像差图可知，在第5实施例中在从广角端状态到望远端状态为止的各焦点距离状态下良好地校正了各像差，具有优异的成像性能。

此外，在上述各实施方式中，在不损光学性能的范围内可适当采用以下所述内容。

在上述各实施例中，作为变焦透镜表示了4组构成，但只要第1透镜组具有正的屈光力，也可适用于3组、5组等其他组构成。此外，为5组构成时，可以是从物体侧依次为正/负/正/正/正的组构成、或正/负/正/负/正的组构成。

并且，也可将单个或多个透镜组、或部分透镜组作为在光轴方向上移动并从无限远物体到近距离物体进行聚焦的聚焦透镜组。该聚焦透镜组也可适用于自动聚焦，或适用于自动聚焦用的(超声波电机等的)电机驱动。特别是，优选将第2或第4透镜组作为聚焦透镜组。

并且，也可将透镜组或部分透镜组作为在与光轴垂直的方向上振动以校正因手抖动引起的图像抖动的防振透镜组。特别是优选将第2或第3透镜组作为防振透镜组。

并且，各透镜面也可是非球面。此时，也可是研磨加工的非球面、将玻璃用模具形成为非球面形状的玻璃型非球面、将树脂非球面状地形成在玻璃表面的复合型非球面的任意一种非球面。

并且，孔径光阑优选配置在第3透镜组附近或第3透镜组内，也可不设置作为孔径光阑的部件，而使用透镜框以代之。

并且，各透镜面上设有在宽波段具有高透过率的防反射膜，可减轻闪耀、重像，实现高对比度的光学性能。

此外，为了使本发明易于理解，参照实施方式的构成要素进行了说明，但本发明不受其限定。

Claims (25)

1.一种变焦透镜，具有沿光轴从物体侧依次排列的多个透镜组，其特征在于，

上述多个透镜组中在最靠近物体侧排列的第1透镜组具有正的屈光力，并且具有使光路弯曲的光路弯曲元件、及在上述光路弯曲元件的物体侧配置的多个透镜成分，

将从上述第1透镜组中最靠近物体侧的面到上述光路弯曲元件中最靠近物体侧的面为止在光轴上的距离设为L1、上述光路弯曲元件在光轴上的距离设为Lp时，满足公式L1/Lp＜1.0的条件。

2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

上述多个透镜成分为2个透镜。

3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

上述多个透镜成分全部为负透镜。

4.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

上述光路弯曲元件为棱镜，

将上述棱镜对d线的折射率设为ndp时，满足公式ndp＞1.80的条件。

5.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

上述多个透镜组包括4个透镜组。

6.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

广角端状态下的视角为75度以上。

7.一种变焦透镜，具有沿光轴从物体侧依次排列的多个透镜组，其特征在于，

上述多个透镜组中在最靠近物体侧排列的第1透镜组具有正的屈光力，并且具有使光路弯曲的光路弯曲元件、及在上述光路弯曲元件的物体侧配置的多个透镜成分，

在上述第1透镜组的像侧排列的透镜组中的至少一部分作为移位透镜组，能够向与光轴大致垂直的方向移动。

8.根据权利要求7所述的变焦透镜，其特征在于，

将广角端状态下的上述移位透镜组的使用横向倍率设为βaw、广角端状态下的位于上述移位透镜组和像面之间的透镜系统全系的使用横向倍率设为βbw、广角端状态下的变焦透镜全系的焦点距离设为fw、最大像高设为Ymax时，满足公式0.75＜βbw×(1-βaw)/(Ymax/fw)＜1.2的条件。

9.根据权利要求7所述的变焦透镜，其特征在于，

上述移位透镜组在从广角端向望远端变焦时被固定。

10.根据权利要求7所述的变焦透镜，其特征在于，

上述移位透镜组具有多个透镜成分。

11.根据权利要求7所述的变焦透镜，其特征在于，

上述多个透镜组包括沿光轴从物体侧依次排列的上述第1透镜组、具有负的屈光力的第2透镜组、具有正的屈光力的第3透镜组、和具有正的屈光力的第4透镜组。

12.根据权利要求11所述的变焦透镜，其特征在于，

上述第1透镜组及上述第3透镜组在从广角端向望远端变焦时被固定，

上述第2透镜组及上述第4透镜组在上述从广角端向望远端变焦时沿光轴移动。

13.根据权利要求7所述的变焦透镜，其特征在于，

在上述多个透镜组中包含上述移位透镜组的透镜组中的位于最靠近物体侧的透镜成分的像侧的旁边，设置有孔径光阑。

14.根据权利要求7所述的变焦透镜，其特征在于，

在上述多个透镜组中包含上述移位透镜组的透镜组中的位于最靠近物体侧的透镜成分的物体侧的旁边，设置有孔径光阑。

15.根据权利要求7所述的变焦透镜，其特征在于，

将广角端状态下的变焦透镜全系的焦点距离设为fw、上述多个透镜组中包含移位透镜组的透镜组整体的焦点距离设为fs时，满足公式0.2＜fw/fs＜0.5的条件。

16.一种光学设备，具有使物体的像在预定的面上成像的变焦透镜，其特征在于，

上述变焦透镜为权利要求1所述的变焦透镜。

17.一种成像方法，利用变焦透镜使物体的像在预定的面上成像，该变焦透镜具有沿光轴从物体侧依次排列的多个透镜组，上述成像方法的特征在于，

使上述多个透镜组中最靠近物体侧排列的第1透镜组具有正的屈光力，

在上述第1透镜组中设置使光路弯曲的光路弯曲元件，并且在上述光路弯曲元件的物体侧配置多个透镜成分，

将从上述第1透镜组中最靠近物体侧的面到上述光路弯曲元件中最靠近物体侧的面为止在光轴上的距离设为L1、上述光路弯曲元件在光轴上的距离设为Lp时，满足公式L1/Lp＜1.0的条件。

18.根据权利要求17所述的成像方法，其特征在于，

上述多个透镜成分为2个透镜。

19.根据权利要求17所述的成像方法，其特征在于，

上述多个透镜成分全部为负透镜。

20.根据权利要求17所述的成像方法，其特征在于，

上述光路弯曲元件为棱镜，

将上述棱镜对d线的折射率设为ndp时，满足公式ndp＞1.80的条件。

21.一种成像方法，利用变焦透镜使物体的像在预定的面上成像，该变焦透镜具有沿光轴从物体侧依次排列的多个透镜组，上述成像方法的特征在于，

使上述多个透镜组中最靠近物体侧排列的第1透镜组具有正的屈光力，

在上述第1透镜组中设置使光路弯曲的光路弯曲元件，并且在上述光路弯曲元件的物体侧配置多个透镜成分，

在上述第1透镜组的像侧排列的透镜组中的至少一部分作为移位透镜组，能够向与光轴大致垂直的方向移动。

22.根据权利要求21所述的成像方法，其特征在于，

将广角端状态下的上述移位透镜组的使用横向倍率设为βaw、广角端状态下的位于上述移位透镜组和像面之间的透镜系统全系的使用横向倍率设为βbw、广角端状态下的变焦透镜全系的焦点距离设为fw、最大像高设为Ymax时，满足公式0.75＜βbw×(1-βaw)/(Ymax/fw)＜1.2的条件。

23.根据权利要求21所述的成像方法，其特征在于，

上述移位透镜组在从广角端向望远端变焦时被固定。

24.根据权利要求21所述的成像方法，其特征在于，

上述多个透镜组包括沿光轴从物体侧依次排列的上述第1透镜组、第2透镜组、第3透镜组、和第4透镜组，

上述第1透镜组及上述第3透镜组在从广角端向望远端变焦时被固定，

上述第2透镜组及上述第4透镜组在上述从广角端向望远端变焦时沿光轴移动。

25.根据权利要求21所述的成像方法，其特征在于，

将广角端状态下的变焦透镜全系的焦点距离设为fw、上述多个透镜组中包含移位透镜组的透镜组整体的焦点距离设为fs时，满足公式0.2＜fw/fs＜0.5的条件。

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