CN101571624B - 变焦透镜及摄像装置 - Google Patents

变焦透镜及摄像装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101571624B
CN101571624B CN2009101301503A CN200910130150A CN101571624B CN 101571624 B CN101571624 B CN 101571624B CN 2009101301503 A CN2009101301503 A CN 2009101301503A CN 200910130150 A CN200910130150 A CN 200910130150A CN 101571624 B CN101571624 B CN 101571624B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
lens combination
mentioned
combination
diaphragm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2009101301503A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101571624A (zh
Inventor
小里哲也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujinon Corp
Original Assignee
Fujinon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujinon Corp filed Critical Fujinon Corp
Publication of CN101571624A publication Critical patent/CN101571624A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101571624B publication Critical patent/CN101571624B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • G02B15/1441—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive
    • G02B15/144113—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +-++

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种变焦透镜及摄像装置，依次配设：正的第1透镜组(G1)、负的第2透镜组(G2)、光阑(St)、正的第3透镜组(G3)、正的第4透镜组(G4)，将变倍时的透镜组和光阑(St)的移动与适当的条件式组合进行最适化。在变倍时，光阑(St)的光轴上的位置在广角端比在望远端更接近于像面，并且使得光阑(St)和第3透镜组(G3)的光轴上间隔在广角端比望远端大，从而抑制透镜总长，并将通过第1透镜组(G1)后的光线高度降低而抑制第1透镜组(G1)的透镜直径。优选满足条件式：0.4＜(Pt-Pw)/fw＜0.9。fw是广角端的整个系统的焦距，Pw是广角端的光阑和像面的光轴上距离，Pt是望远端的光阑和像面的光轴上距离。从而能够实现高变倍比且整体谋求小型化。

Description

变焦透镜及摄像装置
技术领域
本发明涉及一种适合用于视频摄像机、数字静止摄像机、以及信息便携终端(PDA：Personal Digital Assistance)等的变焦透镜及摄像装置。
背景技术
近几年，在数字静止摄像机等摄像装置中，随着CCD(Charge CoupledDevice)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等摄像元件的小型化发展，要求装置整体的小型化。为了谋求摄像装置整体的小型化，也优选透镜系统整体被小型化(透镜总长的缩短及透镜外径的小型化)。
在专利文献1至4公开有从物侧依次配设折射力为正、负、正、正的4个透镜组的4组方式的变焦透镜。在这些文献所记载的变焦透镜中，采取光阑在变倍时独立或者与一部分透镜组一起移动的方式。
专利文献1：日本专利公开2006-235062号公报
专利文献2：日本专利公开2005-215385号公报
专利文献3：日本专利3706783号公报
专利文献4：日本专利第3392881号公报
然而，专利文献1所记载的变焦透镜是在变倍时光阑与邻接的透镜组独立移动的方式，但相对于像面的、变倍时光阑移动距离比较大，所以光阑移动机构变长，难以小型化。而且，第1透镜组的焦距比较长，所以透镜总长也变长，难以小型化。
而且，在专利文献3记载的变焦透镜是在变倍时光阑与第3透镜组一起移动的方式，但第3透镜组的焦距与第4透镜组等同，所以在变倍时第3透镜组的移动量变大且难以进行小型化。而且，第1透镜组的焦距比较长，所以透镜总长也变长且难以小型化。
而且，在专利文献2及4所记载的变焦透镜是在变倍时光阑在望远端比广角端更向像侧移动的方式，所以在望远时第1透镜组和光阑的距离变大，第1透镜组的透镜外径扩大且难以小型化。
发明内容
本发明是鉴于这种问题而做出的，其目的在于提供一种高变倍比且整体谋求小型化的变焦透镜及摄像装置。
本发明第1项的变焦透镜从物侧依次配设具有正的折射力的第1透镜组、具有负的折射力的第2透镜组、光阑、具有正的折射力的第3透镜组、具有正的折射力的第4透镜组，并且通过至少使第1透镜组、第2透镜组、光阑、及第3透镜组沿着光轴移动而进行变倍，上述变焦透镜构成为在变倍时使得光阑的光轴上的位置在广角端比望远端接近于像面，并且，光阑和第3透镜组的光轴上间隔在广角端比望远端大。并且，构成为满足以下条件式。式中，fw表示广角端的整个系统的焦距，Pw表示广角端的光阑和像面的光轴上距离，Pt表示望远端的光阑和像面的光轴上距离。
0.4＜(Pt-Pw)/fw＜0.9……(1)
本发明第2项的变焦透镜从物侧依次配设具有正的折射力的第1透镜组、具有负的折射力的第2透镜组、光阑、具有正的折射力的第3透镜组、具有正的折射力的第4透镜组，并且通过至少使第1透镜组、第2透镜组、光阑、及第3透镜组沿着光轴移动而进行变倍，上述变焦透镜构成为在变倍时使得光阑的光轴上的位置在广角端比望远端接近于像面，并且，光阑和第3透镜组的光轴上间隔在广角端比望远端大，上述第3透镜组从物侧依次由胶合透镜、至少1面为非球面形状的单透镜构成，该胶合透镜由物侧的面被做成与像侧相比曲率半径的绝对值较小的凸面的正透镜及在像侧具有凹面的负透镜构成。并且，构成为满足以下条件式。式中，f1表示第1透镜组的合成焦距，fw表示广角端的整个系统的焦距。
4.0＜f1/fw＜5.0……(2)
本发明第3项的变焦透镜从物侧依次配设具有正的折射力的第1透镜组、具有负的折射力的第2透镜组、光阑、具有正的折射力的第3透镜组、具有正的折射力的第4透镜组，并且通过至少使第1透镜组、第2透镜组、光阑、及第3透镜组沿着光轴移动而进行变倍，上述变焦透镜构成为在变倍时使得光阑的光轴上的位置在广角端比望远端接近于像面，并且，光阑和第3透镜组的光轴上间隔在广角端比望远端大，上述第3透镜组从物侧依次由胶合透镜、至少1面为非球面形状的单透镜构成，该胶合透镜由物侧的面被做成与像侧相比曲率半径的绝对值较小的凸面的正透镜及在像侧具有凹面的负透镜构成。并且，构成为满足以下条件式。式中，f3表示第3透镜组的合成焦距，f4表示第4透镜组的合成焦距：
 0.2＜f3/f4＜0.5……(3)。
在本发明第1至第3项中的任一项的变焦透镜中，从物侧依次配设具有正的折射力的第1透镜组、具有负的折射力的第2透镜组、光阑、具有正的折射力的第3透镜组、具有正的折射力的第4透镜组，并且通过至少使第1透镜组、第2透镜组、光阑、及第3透镜组沿着光轴移动而进行变倍，从而容易谋求高变倍比且整体的小型化。尤其，通过构成为满足适当的条件式，并在变倍时使光阑的光轴上的位置在广角端比望远端接近于像面，并且，光阑和第3透镜组的光轴上间隔在广角端比望远端大，能够抑制透镜总长，并且降低通过第1透镜组的光线高度而抑制第1透镜组的透镜直径(径)，容易整体上谋求小型化。
因此，进一步通过适当采用满足以下优选的结构，从而有利于更加小型化等。
在本发明第1项的变焦透镜中，优选满足以下的至少1个条件式。
4.0＜f1/fw＜5.0 ……(2)
0.2＜f3/f4＜0.5 ……(3)
而且，在本发明第1至第3项中的任一项的变焦透镜中，第2透镜组的结构可以是从物侧依次由像侧的面被设为曲率半径的绝对值小于物侧的凹面的负透镜、双凹透镜、在物侧具有凸面的正透镜构成，这些各透镜相互未被胶合(接合)。
此外，第3透镜组的结构可以是从物侧依次由胶合透镜和至少1面为非球面形状的单透镜构成，该胶合透镜由物侧的面被设为曲率半径的绝对值小于像侧的凸面的正透镜及在像侧具有凹面的负透镜构成。
而且，第4透镜组可以仅由1片正透镜构成。而且，该正透镜的至少1面为非球面形状。
而且，第4透镜组可以变倍时在望远端比广角端更接近于像面而移动。而且，第4透镜组也可以是在对焦时移动的透镜组。
根据本发明的摄像装置，具备本发明第1至第3项中的任一项的变焦透镜、和输出与通过该变焦透镜形成的光学像对应的摄像信号的摄像元件。
在根据本发明的摄像装置中，将本发明的谋求小型化的高性能变焦透镜作为摄像透镜使用，谋求装置整体的小型化。
根据本发明第1至第3项中的任一项的变焦透镜，在从物侧依次配设具有正的折射力的第1透镜组、具有负的折射力的第2透镜组、光阑、具有正的折射力的第3透镜组、具有正的折射力的第4透镜组的结构中，使得在变倍时的透镜组和光阑的移动与适当的条件式组合且最适化，所以可以是高变倍比且可以整体上谋求小型化。
而且，根据本发明的摄像装置，使得将上述本发明的谋求了小型化的高性能变焦透镜作为摄像透镜使用，所以能够在维持高变倍比的良好的摄像性能的同时谋求作为装置整体的小型化。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的变焦透镜的第1结构例的图，是对应于实施例1的透镜剖面图。
图2是表示本发明的一实施方式的变焦透镜的第2结构例的图，是对应于实施例2的透镜剖面图。
图3是表示本发明的一实施方式的变焦透镜的第3结构例的图，是对应于实施例3的透镜剖面图。
图4是表示本发明的一实施方式的变焦透镜的第4结构例的图，是对应于实施例4的透镜剖面图。
图5是表示实施例1的变焦透镜的透镜数据的图，(A)表示基本透镜数据，(B)表示伴随变倍移动的部分的面间隔的数据。
图6是表示实施例1的变焦透镜的与非球面有关的数据的图。
图7是表示实施例2的变焦透镜的透镜数据的图，(A)表示基本透镜数据，(B)表示伴随变倍移动的部分的面间隔的数据。
图8是表示实施例2的变焦透镜的与非球面有关的数据的图。
图9是表示实施例3的变焦透镜的透镜数据的图，(A)表示基本透镜数据，(B)表示伴随变倍移动的部分的面间隔的数据。
图10是表示实施例3的变焦透镜的与非球面有关的数据的图。
图11是表示实施例4的变焦透镜的透镜数据的图，(A)表示基本透镜数据，(B)表示伴随变倍而移动的部分的面间隔的数据。
图12是表示实施例4的变焦透镜的与非球面有关的数据的图。
图13是关于各实施例汇总表示与条件式有关的值的图。
图14是表示实施例1的变焦透镜的广角端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图15是表示实施例1的变焦透镜的中间区域的各种像差的像差图，
(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图16是表示实施例1的变焦透镜的望远端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图17是表示实施例2的变焦透镜的广角端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图18是表示实施例2的变焦透镜的中间区域的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图19是表示实施例2的变焦透镜的望远端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图20是表示实施例3的变焦透镜的广角端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图21是表示实施例3的变焦透镜的中间区域的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图22是表示实施例3的变焦透镜的望远端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图23是表示实施例4的变焦透镜的广角端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图24是表示实施例4的变焦透镜的中间区域的各种像差的像差图，
(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图25是表示实施例4的变焦透镜的望远端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图26是表示作为本发明的一实施方式的摄像装置的数字静止摄像机的一结构例的外观图。
图27是表示作为本发明的一实施方式的摄像装置的视频摄像机的一结构例的外观图。
图中：GC-光学部件，G1-第1透镜组，G2-第2透镜组，G3-第3透镜组，G4-第4透镜组，St-孔径光阑，Ri-从物侧起第i个透镜面的曲率半径，Di-从物侧第i个和第i+1个透镜面的面间隔，Z1-光轴，100-摄像元件。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1(A)、(B)、(C)表示本发明的一实施方式的变焦透镜的第1结构例。该结构例对应于后述的第1数值实施例(图5(A)、(B)及图6)的透镜结构。另外，图1(A)对应于在广角端(最短焦距状态)的光学系统配置，图1(B)对应于在中间区域(中间焦距状态)的光学系统配置，图1(C)对应于在望远端(最长焦距状态)的光学系统配置。同样，在图2(A)、(B)、(C)～图4(A)、(B)、(C)表示对应于后述的第2至第4的数值实施例的透镜结构的第2至第4的结构例的剖面结构。在图1(A)、(B)、(C)～图4(A)、(B)、(C)中，符号Ri表示以最靠物侧的构成要素的面为第1个，随着朝向像侧(成像侧)依次增加地附上符号的第i个面的曲率半径。符号Di表示第i个面和第i+1个面的光轴Z1上的面间隔。而且，关于符号Di仅对伴随变倍变化的部分的面间隔D5、D11、D12、D17、D19附上符号。另外，各结构例的基本结构均相同，所以在下面以图1(A)、(B)、(C)所示的第1结构例为基本进行说明。
该变焦透镜沿着光轴Z1从物侧依次具备：第1透镜组G1、第2透镜组G2、第3透镜组G3、第4透镜组G4。光学的孔径(開口)光阑St配置在第2透镜组G2和第3透镜组G3之间。
该变焦透镜除了例如视频摄像机、及数字静止摄像机等摄影设备以外也可搭载于PDA等信息便携终端。在该变焦透镜的像侧配置与被搭载的摄像机的摄影部的结构对应的部件。例如，在该变焦透镜的成像面(摄像面)配置CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor)等摄像元件100。摄像元件100输出与通过该变焦透镜形成的光学像对应的摄像信号。至少用该变焦透镜和摄像元件100构成本实施方式的摄像装置。在最终透镜组(第4透镜组G4)和摄像元件100之间也可以根据安装透镜的摄像机侧的结构配置各种光学部件GC。例如，也可以配置摄像面保护用的盖玻璃或红外线截止滤光片等平板状光学部件。
图26(A)、(B)作为本实施方式的摄像装置的一例表示数字静止摄像机。尤其是，图26(A)表示从前侧看该数字静止摄像机的外观，图26(B)表示从背面侧看该数字静止摄像机的外观。该数字静止摄像机具备摄像机本体10，在该摄像机本体10的前面侧的中央上部设有照射闪光的闪光发光部31。在摄像机本体10的上面侧设有释放按钮32和电源按钮33。在摄像机本体10的背面侧设有显示部36和操作部34、35。显示部36用于显示被摄像的图像。在摄像机本体10的前面侧中央部设置来自摄影对象的光入射的摄影孔径，在对应于该摄影孔径的位置设有透镜部20。透镜部20在缩入(沈胴)式镜筒内收容透镜部件。在摄像机本体10内设有输出与通过透镜部20形成的被摄体像对应的摄像信号的CCD等摄像元件、处理从此摄像元件输出的摄像信号而生成图像的信号处理电路、及用于记录该生成的图像的记录介质等。在该数字静止摄像机中通过对释放按钮32进行按压操作而进行1帧份的静止图的摄影，由该摄影所得到的图像数据被记录在摄像机本体10的记录介质上(未图示)。作为这种摄像机中的透镜部20通过使用本实施方式的变焦透镜而可以得到高分辨的摄像信号。在摄像机本体10侧可以根据该摄像信号生成高分辨的图像。
图27作为装载该变焦透镜的摄像装置的一例表示视频摄像机的结构例。该摄像机具备：摄像机本体1、设置在摄像机本体1的上部的摄像机用透镜2。在摄像机本体1内设有输出与通过摄像机用透镜2形成的被摄体像对应的摄像信号的CCD等摄像元件100、处理从该摄像元件100输出的摄像信号而生成图像的信号处理电路、及用于记录该生成的图像的记录介质等。在摄像机本体1还安装有用于显示所摄影的图像的显示单元3。作为这种视频摄像机的摄像机用透镜2也可以适用本实施方式的变焦透镜。
另外，本实施方式的变焦透镜适合于例如1000万像素以上，尤其从1200万像素到1600万像素程度的高像素的摄像装置。
该变焦透镜构成为通过至少使第1透镜组G1、第2透镜组G2、孔径光阑St、及第3透镜组G3沿着光轴移动而进行变倍。而且，在变倍时也可以使第4透镜组G4移动。而且，也可以在对焦(合焦)时使第4透镜组G4移动。通过将很多的透镜组作为移动组，与仅将少数透镜组作为移动组的情况相比，可以减轻各透镜组所承受的变倍作用或像面校正作用的负担。
更详细地，随着从广角端向中间，进而向望远端变倍，使得各透镜组及孔径光阑St例如从图1(A)的状态向图1(B)的状态，进而向图1(C)的状态描绘图中用实线表示的轨迹而移动。尤其，各透镜组及孔径光阑St移动，使得孔径光阑St在光轴上的位置，在广角端比在望远端更接近于像面，并且孔径光阑St和第3透镜组G3的光轴上间隔在广角端比望远端大。而且，在变倍时也可以移动第4透镜组G4，使得在望远端比广角端接近于像面。
第1透镜组G1作为整体具有正的折射力。第1透镜组G1例如可由3个透镜构成。更具体地，优选第1透镜组G1从物侧依次由胶合(接合)透镜和将凸面朝向物侧的正透镜L13构成，该胶合透镜由将凸面朝向物侧的负透镜L11及正透镜L12构成。
第2透镜组G2作为整体具有负的折射力。第2透镜组G2例如可由3个透镜构成。更具体地，优选第2透镜组G2从物侧依次由像侧的面被设为强的凹面(与物侧相比曲率半径的绝对值小的凹面)的负透镜L21、双凹透镜L22、在物侧具有凸面的正透镜L23构成。而且，优选这些各透镜是互相不胶合的结构。
第3透镜组G3作为整体具有正的折射力。第3透镜组G3例如可以由3个透镜构成。更具体地，优选第3透镜组G3从物侧依次由胶合透镜和至少1面为非球面形状的单透镜L33构成，该胶合透镜由物侧的面被设为强的凸面(与像侧相比曲率半径的绝对值小的凸面)的正透镜L31及在像侧具有凹面的负透镜L32构成。
第4透镜组G4作为整体具有正的折射力。优选第4透镜组G4仅由1片正透镜L41构成。而且，该正透镜L41至少1面为非球面形状。
该变焦透镜优选适当选择性地满足以下条件式。此处，fw表示广角端的整个系统的焦距，Pw表示广角端的孔径光阑St和像面的光轴上距离，Pt表示望远端的孔径光阑St和像面的光轴上距离，f1表示第1透镜组G1的合成焦距，f3表示第3透镜组G3的合成焦距，f4表示第4透镜组G4的合成焦距。
0.4＜(Pt-Pw)/fw＜0.9 ……(1)
4.0＜f1/fw＜5.0 ……(2)
0.2＜f3/f4＜0.5 ……(3)
接着，说明如以上构成的变焦透镜的作用及效果。
在该变焦透镜中，通过从物侧依次配设具有正的折射力的第1透镜组G1、具有负的折射力的第2透镜组G2、光阑St、具有正的折射力的第3透镜组G3、具有正的折射力的第4透镜组G4，并且通过至少使第1透镜组G1、第2透镜组G2、光阑St、第3透镜组G3沿着光轴Z1移动而进行变倍，容易谋求高变倍比且整体的小型化。尤其，通过构成为满足适当的条件式，并在变倍时使得光阑St的光轴上的位置在广角端比望远端更接近于像面，并且使光阑St和第3透镜组G3的光轴上间隔在广角端比望远端大，从而抑制透镜总长的同时降低通过第1透镜组G1的光线的高度，并抑制第1透镜组G1的透镜直径(径)，容易整体上谋求小型化。
而且，通过在第1透镜组G1使用由负透镜L11及正透镜L12构成的胶合透镜，可校正轴上色像差，尤其可降低望远端处的轴上色像差。而且，通过配置将凸面朝向物侧的正透镜L13，可校正像面弯曲和歪曲(歪曲)。
而且，通过将第2透镜组G2设为从物侧依次由像侧的面被设为强的凹面的负透镜L21、双凹透镜L22、在物侧具有凸面的正透镜L23构成，作为这些各透镜互相不胶合的结构，可抑制在整个变倍区域的各种像差的变动。更详细地，通过第2透镜组G2可得到如下作用和效果。在该变焦透镜中，若进行透镜总长的缩短，则第2透镜组G2的折射力变强，在变倍时像差的变动容易变大。从而，通过由互相不胶合的3片透镜构成第2透镜G2，与胶合时相比设计自由度升高且可以进行像差变动少的设计。而且，通过从物侧依次配置负透镜L21和双凹透镜L22，可校正像面弯曲和歪曲，而且通过配置正透镜L23，可良好地校正广角端处的倍率色像差和望远端处的轴上色像差。
而且，通过从物侧依次由物侧的面被设为强的凸面的正透镜L31及在像侧具有凹面的负透镜L32构成的胶合透镜、至少1面为非球面形状的单透镜L33而构成第3透镜组G3，可校正与望远端相比，与孔径光阑St之间的距离分离的广角端的各种像差。更详细地，通过第3透镜组G3可得到如下作用和效果。在该变焦透镜中，将孔径光阑St设为与望远端相比在广角端同第3透镜G3分离的结构，因此，与望远端相比广角端的光线高度变高，广角端的像面弯曲和歪曲容易增大。从而，通过在正透镜L31和负透镜L32的像侧配置非球面形状的单透镜L33，可以校正广角端处的像面弯曲和歪曲，同时可校正球面像差。而且，通过胶合正透镜L31和负透镜L32可校正轴上色像差。
而且，通过设为在变倍时使第4透镜组G4在望远端比广角端接近于像面而移动的结构，可为高变倍比，并且缩短透镜总长。而且，通过设为在对焦时使第4透镜组G4移动的结构，可实现对焦的高速化。更详细地，通过第4透镜组G4可得到如下作用和效果。第4透镜组G4若在变倍时在望远端比广角端接近于像面而移动，则与广角端相比可以进一步扩大望远端的第3透镜组G3和第4透镜组G4的组间隔，所以容易实现高变倍比。而且，与广角端相比望远端的近距离摄影时的像面移动量大，在对焦时移动的透镜，望远端的移动量也比广角端大。在对焦中使用第4透镜组G4时，通过以在望远端比广角端更接近于像面的方式移动，可以使近距离摄影时的望远端处的第4透镜组G4的位置接近广角端处的位置。用电机驱动第4透镜组G4时，在从广角端到望远端的整个变倍区域中，可抑制包括第4透镜组G4的变倍时和对焦时的移动量，减少支撑第4透镜组G4的框(枠)的导轨的长度，可以缩短缩入时的透镜长度。
而且，通过仅由1片正透镜L41构成第4透镜组G4，可以实现廉价化和小型化。而且，可以将对焦时移动的透镜的重量轻量化，可实现对焦的高速化。而且，通过将该正透镜L41的至少1面设为非球面形状，可以校正像面弯曲且进而实现透镜总长的小型化。
上述条件式(1)是关于变倍时的光阑移动距离的式，通过满足该式可小型化第1透镜组G1的透镜外径的同时，实现缩入时的透镜长的缩短。若低于条件式(1)的下限，则变倍时的孔径光阑St的移动量减少，所以可缩短光阑移动机构的长度，但第1透镜组G1的光束的有效范围增大，难以进行透镜外径的小型化。而且，若超过上限，则通过第1透镜组G1的光束的有效范围减小，有利于透镜外径的小型化，但光阑移动机构的长度变长，难以缩短缩入时的透镜长度。
上述条件式(2)是关于第1透镜组G1的焦距f1的式，通过满足该式，可小型化光学系统的同时，可良好地校正在整个变倍区域的像差。若低于条件式(2)的下限，则第1透镜组G1的折射力变强，所以有利于光学系统的小型化，但在第1透镜组G1所发生的像差增大，所以在整个变倍区域难以良好地校正像差。而且，若超过上限则第1透镜组G1的折射力变小，所以透镜总长变长，第1透镜组G1的外径也扩大，所以不能够实现光学系统的小型化。
上述条件式(3)是关于第3透镜组G3和第4透镜组G4的焦距的式，通过满足该式可小型化光学系统的同时，可以减小向摄像元件的光线的入射角。若低于条件式(3)的下限，则第3透镜组G3的折射力变强，所以透镜总长变短，但第4透镜组G4的折射力变小，所以向摄像元件的光线的入射角变大，容易影响到阴影。而且，若超过上限，则第4透镜组G4的折射率变强，所以向摄像元件的入射角减小，难以影响到阴影，但第3透镜组G3的折射力变小，所以透镜总长变长，难以小型化。
如以上说明，根据本实施方式的变焦透镜，从物侧依次配设具有正的折射力的第1透镜组G1、具有负的折射力的第2透镜组G2、孔径光阑St、具有正的折射力的第3透镜组G3、具有正的折射力的第4透镜组G4的结构中，使在变倍时的透镜组和光阑St的移动与适当的条件配合且进行最优化，所以可以是高变倍比，且整体上谋求小型化。而且，根据搭载本实施方式的变焦透镜的摄像装置，维持高变倍比的良好的摄像性能，并且可谋求作为装置整体的小型化。
〔实施例〕
接着，对本实施方式的变焦透镜的具体数值实施例进行说明。在以下总结多个数值实施例进行说明。
图5(A)、(B)及图6表示对应于图1(A)、(B)、(C)所示的变焦透镜的结构的具体透镜数据。尤其在图5(A)表示该基本的透镜数据，在图5(B)及图6表示其他数据。在图5(A)所示的透镜数据的面号码Si的栏，对于实施例1的变焦透镜，将最靠物侧的构成要素的面作为第1个，随着朝向像侧依次增加而附上符号的第i个(i＝1～21)面的号码。在曲率半径Ri的栏表示对应于在图1(C)所附上的符号Ri，从物侧第i个面的曲率半径的值(mm)。关于面间隔Di的栏也同样表示从物侧第i个面Si和第i+1个面Si+1的光轴上的间隔(mm)。在Ndi栏表示从物侧第i个面Si和第i+1个面Si+1之间的对d线(587.6nm)的折射率的值。在vdj栏表示从物侧第j个光学要素对d线的阿贝数的值。在图5(A)另外作为各种像差还表示在广角端及望远端的整个系统的近轴焦距f(mm)、视场角(2ω)及F号码(FNO.)的值。
实施例1的变焦透镜中，孔径光阑St和各透镜组伴随变倍在光轴上移动，因此孔径光阑St和各透镜组的前后面间隔D5、D11、D12、D17、D19的值可变。在图5(B)作为这些面间隔D5、D11、D12、D17、D19的变倍时的数据表示广角端、中间及望远端的值。
在图5(A)的透镜数据中，在面号码的左侧附上的记号“*”表示该透镜面为非球面形状。实施列1的变焦透镜中，第3透镜组G3内的单透镜L33的两面S16、S17和第4透镜组G4内的正透镜L41的两面S18、S19全部成为非球面形状。图5(A)的基本透镜数据，作为这些非球面的曲率半径示出光轴附近的曲率半径的数值。
在图6表示实施例1的变焦透镜的非球面数据。在作为非球面数据所示的数值中，记号“E”表示续于其后的数值为以10为底的“幂指数”，表示用以该10为底的指数函数所表示的数值与“E”之前的数值相乘。例如，若为“1.0E-02”，则表示“1.0×10-2”。
作为实施例1的变焦透镜的非球面数据，记下由以下式(A)所表示的非球面形状的式中的各系数An、K的值。详而言之，Z表示从位于离光轴高度h的位置的非球面上的点向非球面顶点的切平面(垂直于光轴的平面)所引画的垂线的长度(mm)。
Z＝C·h2/{1+(1-K·C2·h2)1/2}+∑An·hn ……(A)
(n＝3以上的整数)
此处，
Z：非球面的深度(mm)
h：从光轴到透镜面的距离(高度)(mm)
K：远心率(離心率)
C：近轴曲率＝1/R
(R：近轴曲率半径)
An：第n次非球面系数。
实施例1的变焦透镜，作为非球面系数An适当地有效使用A3～A20为止的次数而表示。
与以上实施例1的变焦透镜同样地，将对应于图2(A)、(B)、(C)所示的变焦透镜的结构的具体的透镜数据作为实施例2示于图7(A)、(B)及图8。而且，同样将对应于图3(A)、(B)、(C)所示的变焦透镜的结构的具体透镜数据作为实施例3示于图9(A)、(B)及图10。而且，同样地将对应于图4(A)、(B)、(C)所示的变焦透镜的结构的具体透镜数据作为实施例4示于图11(A)、(B)及图12。
另外，对于实施例2至4的任意变焦透镜与实施例1的变焦透镜同样的面也成为非球面形状。
在图13表示对各实施例总结有关上述各条件式的值。根据图13可知对于各条件式，各实施例的值成为该数值范围内。
图14(A)～(D)分别表示实施例1的变焦透镜的广角端的球面像差、像散、及畸变(歪曲像差)及倍率色像差。图15(A)～(D)表示在中间区域的同样的各像差，图16(A)～(D)表示望远端的同样的各像差。在各像差图表示以d线(587.6nm)为基准波长的像差。在球面像差图及倍率色像图表示对于波长460nm、波长615nm的像差。在像散图中，实线表示弧矢方向，虚线表示正切方向的像差。FNO.表示F值，ω表示半视场角。
同样地，将对实施例2的变焦透镜的各种像差表示在图17(A)～(D)(广角端)、图18(A)～(D)(中间区域)、及图19(A)～(D)(望远端)。同样地，将对实施例3及4的变焦透镜的各种像差表示在图20～图25的(A)～(D)。
根据以上的各数值数据及各像差图可知，关于各实施例在各变倍区域可以实现良好地校正各种像差，是高变倍比且整体上谋求小型化的变焦透镜。
另外，本发明不限于上述实施方式及各实施例，可进行种种变形实施。例如，各透镜成分的曲率半径、面间隔及折射率的值等不限于在上述各数值实施例所示的值，可取其他的值。

Claims (12)

1.一种变焦透镜，其特征在于，
从物侧依次配设具有正的折射力的第1透镜组、具有负的折射力的第2透镜组、光阑、具有正的折射力的第3透镜组、具有正的折射力的第4透镜组；并且，通过至少使上述第1透镜组、上述第2透镜组、上述光阑、及上述第3透镜组沿着光轴移动而进行变倍，
该变焦透镜构成为在变倍时使得上述光阑的光轴上的位置在广角端比望远端更接近于像面、且上述光阑和上述第3透镜组的光轴上间隔在广角端比望远端大，并且，构成为满足以下条件式：
0.4＜(Pt-Pw)/fw＜0.9……(1)
此处，
fw为广角端的整个系统的焦距，
Pw为广角端的光阑和像面的光轴上距离，
Pt为望远端的光阑和像面的光轴上距离。
2.如权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，
进一步满足以下条件式：
4.0＜f1/fw＜5.0……(2)
此处，
f1为第1透镜组的合成焦距。
3.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，
进一步满足以下条件式：
0.2＜f3/f4＜0.5……(3)
此处，
f3为第3透镜组的合成焦距，
f4为第4透镜组的合成焦距。
4.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，
进而，在变倍时以上述第4透镜组在望远端比广角端更接近于像面的方式而移动。
5.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，
上述第2透镜组从物侧依次由像侧的面做成与物侧相比曲率半径的绝对值较小的凹面的负透镜、双凹透镜、在物侧具有凸面的正透镜构成，这些透镜各自相互没有被胶合。
6.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，
上述第3透镜组从物侧依次由胶合透镜、至少1面为非球面形状的单透镜构成，该胶合透镜由物侧的面被做成与像侧相比曲率半径的绝对值较小的凸面的正透镜及在像侧具有凹面的负透镜构成。
7.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，
上述第4透镜组在对焦时移动。
8.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，
上述第4透镜组仅由1片正透镜构成。
9.如权利要求8所述的变焦透镜，其特征在于，
上述第4透镜组的上述正透镜的至少1面为非球面形状。
10.一种变焦透镜，其特征在于，
从物侧依次配设：具有正的折射力的第1透镜组、具有负的折射力的第2透镜组、光阑、具有正的折射力的第3透镜组、具有正的折射力的第4透镜组；并且，通过至少使上述第1透镜组、上述第2透镜组、上述光阑、及上述第3透镜组沿着光轴移动而进行变倍，
该变焦透镜构成为在变倍时使得上述光阑的光轴上的位置在广角端比望远端更接近于像面，且上述光阑和上述第3透镜组的光轴上间隔在广角端比望远端大，
上述第3透镜组从物侧依次由胶合透镜、至少1面为非球面形状的单透镜构成，该胶合透镜由物侧的面被做成与像侧相比曲率半径的绝对值较小的凸面的正透镜及在像侧具有凹面的负透镜构成，并且，构成为满足以下条件式：
4.0＜f1/fw＜5.0……(2)
此处，
f1为第1透镜组的合成焦距，
fw为广角端的整个系统的焦距。
11.一种变焦透镜，其特征在于，
从物侧依次配设具有正的折射力的第1透镜组、具有负的折射力的第2透镜组、光阑、具有正的折射力的第3透镜组、具有正的折射力的第4透镜组；并且，通过至少使上述第1透镜组、上述第2透镜组、上述光阑、及上述第3透镜组沿着光轴移动而进行变倍，
该变焦透镜构成为在变倍时使得上述光阑的光轴上的位置在广角端比望远端更接近于像面、且上述光阑和上述第3透镜组的光轴上间隔在广角端比望远端大，上述第3透镜组从物侧依次由胶合透镜、至少1面为非球面形状的单透镜构成，该胶合透镜由物侧的面被做成与像侧相比曲率半径的绝对值较小的凸面的正透镜及在像侧具有凹面的负透镜构成，
并且，构成为满足以下条件式：
0.2＜f3/f4＜0.5……(3)
此处，
f3为第3透镜组的合成焦距，
f4为第4透镜组的合成焦距。
12.一种摄像装置，其特征在于，
具备：
权利要求1至11中的任一项所述的变焦透镜；和
输出与通过上述变焦透镜形成的光学像对应的摄像信号的摄像元件。
CN2009101301503A 2008-04-30 2009-03-27 变焦透镜及摄像装置 Expired - Fee Related CN101571624B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008119022 2008-04-30
JP2008119022A JP5042913B2 (ja) 2008-04-30 2008-04-30 ズームレンズおよび撮像装置
JP2008-119022 2008-04-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101571624A CN101571624A (zh) 2009-11-04
CN101571624B true CN101571624B (zh) 2011-05-11

Family

ID=41231014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009101301503A Expired - Fee Related CN101571624B (zh) 2008-04-30 2009-03-27 变焦透镜及摄像装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7667899B2 (zh)
JP (1) JP5042913B2 (zh)
CN (1) CN101571624B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5275769B2 (ja) * 2008-12-03 2013-08-28 富士フイルム株式会社 ズームレンズおよび撮像装置
JP2011039441A (ja) * 2009-08-18 2011-02-24 Tamron Co Ltd ズームレンズ
JP5171982B2 (ja) * 2011-04-15 2013-03-27 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP5872791B2 (ja) * 2011-05-02 2016-03-01 オリンパス株式会社 ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置
JP2013007845A (ja) * 2011-06-23 2013-01-10 Sony Corp ズームレンズ及び撮像装置
CN103033913A (zh) * 2011-10-06 2013-04-10 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 变焦镜头及成像装置
JP2014235388A (ja) * 2013-06-05 2014-12-15 Hoya株式会社 ズームレンズ系
JP7202066B2 (ja) * 2017-10-19 2023-01-11 株式会社ミツトヨ 焦点距離可変レンズ装置
CN110351459B (zh) * 2019-06-18 2021-02-09 惠州市星聚宇光学有限公司 用于手机摄像的微距成像系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1837887A (zh) * 2005-03-25 2006-09-27 富士能株式会社 变焦透镜
CN1967310A (zh) * 2005-11-14 2007-05-23 富士能株式会社 变焦透镜
CN101051112A (zh) * 2006-04-06 2007-10-10 富士能株式会社 变倍光学系统
US7304803B2 (en) * 2005-10-19 2007-12-04 Ricoh Company, Ltd. Zoom lens unit, imaging device and photographing device

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59123815U (ja) * 1983-02-10 1984-08-21 キヤノン株式会社 ズ−ムレンズ
JP3392881B2 (ja) 1991-11-13 2003-03-31 オリンパス光学工業株式会社 ズームレンズ
US6633437B1 (en) 1999-07-28 2003-10-14 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens and photographing apparatus having it
JP3706783B2 (ja) 1999-12-28 2005-10-19 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを用いた撮影装置
JP4532916B2 (ja) 2004-01-30 2010-08-25 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP3960334B2 (ja) * 2004-12-20 2007-08-15 コニカミノルタフォトイメージング株式会社 撮影光学系および撮像装置
JP4764644B2 (ja) 2005-02-23 2011-09-07 株式会社リコー ズームレンズおよび情報装置
EP1717626B1 (en) * 2005-04-28 2010-09-29 Ricoh Company, Ltd. Zoom lens and information device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1837887A (zh) * 2005-03-25 2006-09-27 富士能株式会社 变焦透镜
US7304803B2 (en) * 2005-10-19 2007-12-04 Ricoh Company, Ltd. Zoom lens unit, imaging device and photographing device
CN1967310A (zh) * 2005-11-14 2007-05-23 富士能株式会社 变焦透镜
CN101051112A (zh) * 2006-04-06 2007-10-10 富士能株式会社 变倍光学系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2005-215385A 2005.08.11
JP特开2006-235062A 2006.09.07

Also Published As

Publication number Publication date
JP5042913B2 (ja) 2012-10-03
CN101571624A (zh) 2009-11-04
JP2009271130A (ja) 2009-11-19
US7667899B2 (en) 2010-02-23
US20090273846A1 (en) 2009-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101571624B (zh) 变焦透镜及摄像装置
CN101750720B (zh) 变焦透镜及摄像装置
JP5624377B2 (ja) ズームレンズおよび撮像装置
KR101842255B1 (ko) 줌 렌즈 및 촬영 장치
CN201732203U (zh) 变焦透镜及摄像装置
CN101581826B (zh) 变焦透镜及摄像装置
CN104865683B (zh) 变焦透镜以及摄像装置
CN104181678B (zh) 变焦镜头及摄像装置
KR101932722B1 (ko) 줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치
JP5727513B2 (ja) ズームレンズおよび撮像装置
CN101344636B (zh) 三单元变焦透镜系统和利用其的图像拾取装置
JP5384389B2 (ja) ズームレンズおよび撮像装置
JP4325209B2 (ja) 可変焦点距離レンズ系
JP4280538B2 (ja) ズームレンズ
JP2011059494A (ja) ズームレンズおよび撮像装置
JP4984608B2 (ja) ズームレンズ及び撮像装置
US7019911B2 (en) Zoom lens system and image pickup apparatus having the same
JP2021032928A (ja) ズームレンズおよび撮像装置
CN201413424Y (zh) 变焦透镜及摄像装置以及移动电话机
JPWO2014041786A1 (ja) ズームレンズおよび撮像装置
CN101354479B (zh) 变焦透镜及摄像装置
JP4597623B2 (ja) ズームレンズ
JP5046766B2 (ja) ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP2008170577A (ja) ズームレンズ
KR101880633B1 (ko) 줌 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110511

Termination date: 20180327