CN101988986B

CN101988986B - 变焦透镜

Info

Publication number: CN101988986B
Application number: CN201010236629.8A
Authority: CN
Inventors: 富冈右恭; 远山信明
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2030-07-23
Also published as: CN101988986A

Abstract

本发明提供一种变焦透镜，该变焦透镜中口径比不缩小而进行高分辨率化及高倍率化。从物侧依次具备正的第1组(G1)、第2组(G2)、光阑(St)、正的第3组(G3)、正的第4组(G4)，第2组(G2)是由从物侧依次具备以下部件的3组4片结构构成的透镜组：像侧的透镜面的折射力大于物侧的第2组第1透镜(L5)；形成接合透镜的正的第2组第2透镜(L6)及负的第2组第3透镜(L7)；透镜面形成非球面的第2组第4透镜(L8)，且第2组第4透镜(L8)的在物侧及像侧的透镜面上的有效直径位置的透镜深度值成为负。并且，在变焦的设定变更时，将第1组(G1)和第3组(G3)的位置固定，第2组(G2)移动而进行变倍，第4组(G4)移动进行像面位置的校正及对焦。

Description

变焦透镜

技术领域

本发明涉及一种变焦透镜，详细地涉及在使视角变化时第1组及第3组被固定且第2组及第4组被移动的变焦透镜。

背景技术

从以往，公知有使用于视频摄像机或电子静止摄像机等的、例如变焦比为35倍左右且高分辨率的高倍率变焦透镜。关于这种具有大的变焦比的变焦透镜，例如公知有顺次具备正折射力的第1组、负折射力的第2组、正折射力的第3组、光阑、正折射力的第4组的变焦透镜。

而且，关于这种变焦透镜公知有：在变焦的设定向广角侧或望远侧变更时，将第1组和第3组设为固定组，使第2组移动而进行变倍，使第4组移动而进行像面位置的校正及对焦的变焦透镜(参照专利文献1)。另外，关于这种4组方式的变焦透镜，公知有追加了作为固定组的第5组的变焦透镜。

专利文献1：日本专利公开2007-148340号公报

然而，伴随摄像元件的高像素化以及视频摄像机或电子静止摄像机的应用范围的扩大，作为应用于这种视频摄像机或电子静止摄像机的变焦透镜，要求更高分辨率且高倍率的变焦透镜。

在此，通过口径比缩小来进行高倍率化比较容易，但是若这样，则有时在暗处的拍摄中光量不足产生。而且，若要使光量不足不产生而将口径比加大，则存在装置尺寸大型化的忧虑。

因此，存在想要实现例如不仅维持可适用于小型监视用摄像机等的口径比及装置尺寸并且为更高分辨率且高倍率的变焦透镜的要求。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种口径比不缩小而进行高分辨率化及高倍率化的小型变焦透镜。

本发明的变焦透镜从物侧依次具备正折射力的第1组、负折射力的第2组、光阑、在该光阑后紧接配置的且具有正折射力的第3组、正折射力的第4组，在变焦的设定从广角端向望远端变更时，将第1组和第3组固定，第2组沿着光轴向像侧移动而进行变倍，第4组沿着光轴移动而进行像面位置的校正及对焦；第2组从物侧依次具备：像侧的呈凹面的透镜面的折射力大于物侧的透镜面之第2组第1透镜、具有正的折射力且朝向像侧形成凸面的第2组第2透镜、具有负的折射力的第2组第3透镜、具有正或负的折射力且至少一方的透镜面形成非球面的第2组第4透镜，并且，由第2组第2透镜和第2组第3透镜两者相互接合形成接合透镜的3组4片结构构成，第2组第4透镜满足式(1)：SAG_F100＜0.0、以及式(2)SAG_R100＜0.0。

其中，SAG_F100是在该变焦透镜的变倍整个区域中第2组第4透镜的物侧的透镜面上的有效直径变得最大时所规定的、该第2组第4透镜的物侧的透镜面上的有效直径位置的透镜深度。

而且，SAG_R100是在该变焦透镜的变倍整个区域中第2组第4透镜的像侧的透镜面上的有效直径变得最大时所规定的、该第2组第4透镜的像侧的透镜面上的有效直径位置的透镜深度。

该“有效直径”是指在考虑有助于成像的整个光线与特定的透镜面交叉的区域中的点时由直径方向上的最靠外侧的点构成的圆(通过距光轴最远离的点的圆)的直径。另外，在相对于光轴旋转对称的透镜面中，由上述最靠外侧的点构成的图形的形状成为圆，但在不是旋转对称的透镜面中有时不成为圆，在这种情况下，考虑等效的圆形状且以该圆的直径设为有效直径也可。

优选该变焦透镜中第2组第4透镜的物侧的透镜面上的有效直径及像侧的透镜面上的有效直径两方皆在广角端成为最大。

所述“有效直径位置”是指在透镜面与光轴所交叉的位置设为原点时、与通过该透镜面的光线中的且通过朝向正交于光轴的光轴正交方向距该光轴最远离的位置的光线相交叉的该透镜面上的位置。

所述“透镜面上的有效直径位置的透镜深度”是从透镜面上的有效直径位置到该透镜面与光轴交叉的原点为止的光轴方向的距离。另外，SAG_F100的值及SAG_R100的值中，将透镜面上的有效直径位置比原点更靠物侧时设为负、更靠像侧时设为正。

所述“在光阑后紧接配置的第3组”是指在从光阑到第3组的光路中不配置光学部件的状态下配置该光阑和第3组。

所述像面位置的校正是使第2组沿着光轴移动而进行变倍且伴随该变倍的像面位置的变动由第4组修正的校正，上述对焦是用于使通过变焦透镜所成像的图像位于成像面上的成像位置调节。

而且，是用于使通过变焦透镜所成像的图像中产生的像差得以抑制的校正，上述对焦是用于使通过变焦透镜所成像的图像位于成像面上的成像位置调节。

优选所述第2组第4透镜满足式(1a)：SAG_F100-SAG_F80＜0、以及式(2a)：SAG_F100/SAG_F80＞2.3。

其中，SAG_F80是在该变焦透镜的变倍整个区域中第2组第4透镜的物侧的透镜面的有效直径变得最大时所规定的、该第2组第4透镜的物侧的透镜面上的有效直径80％的直径位置的透镜深度。

所述“透镜面上的有效直径80％的直径位置的透镜深度”是在透镜面上从通过距光轴的该透镜面上的有效直径位置在光轴正交方向的距离的百分之八十之距离的位置的光线与该透镜面相交叉的位置到该透镜面与光轴相交叉的原点为止的光轴方向的距离。另外，SAG_F80的值中，上述“通过成为百分之八十之距离的位置的光线与透镜面相交叉的位置”比原点更靠物侧时设为负、更靠像侧时设为正。

优选所述第2组满足式(3)：|f24|/|f2|＞15.0。

其中，f2为第2组的焦距。而且，f24为第2组第4透镜的焦距。

优选将所述第2组第4透镜设为具有负的折射力的透镜。

所述第2组第4透镜也可以设为塑料透镜。

所述第1组从物侧依次具备负折射力的第1组第1透镜、正折射力的第1组第2透镜、正折射力的第1组第3透镜、正折射力的第1组第4透镜，第1组第1透镜和第1组第2透镜两者相互接合形成接合透镜，并且优选满足式(4)：Nd14＞1.60，进一步优选满足式(5)：Nd14＞1.70。

其中，Nd14为第1组第4透镜的对d线的折射率。

所述第3组从物侧依次由以下部件构成：具有正的折射力且至少1面形成非球面的第3组第1透镜、具有正的折射力且为凸面朝向像侧的弯月形状的第3组第2透镜，具有正的折射力且凹面朝向像侧的第3组第3透镜。

而且，第3组也可以从物侧依次由以下部件构成：具有正的折射力且至少1面形成非球面的第3组第1透镜、具有正的折射力且为凸面朝向像侧的弯月形状的第3组第2透镜、具有负的折射力且凸面或平面朝向像侧的第3组第3透镜。

优选将所述第4组从物侧依次具备：具有正的折射力且至少1面形成非球面的第4组第1透镜、具有正的折射力且凸面朝向像侧的第4组第2透镜、具有负的折射力且为凸面朝向像侧的弯月形状的第4组第3透镜，并且，由第4组第2透镜和第4组第3透镜两者相互接合形成接合透镜的2组3片结构构成。

优选所述变焦透镜中，在第4组的像侧还具备负折射力的第5组，并且第5组在变焦的设定从广角端向望远端变更时位置固定。

本发明的变焦透镜从物侧依次具备正折射力的第1组、负折射力的第2组、光阑、在该光阑后紧接配置的具有正折射力的第3组、正折射力的第4组，在变焦的设定从广角端向望远端变更时，将第1组和第3组固定，使第2组沿着光轴向像侧移动而进行变倍，使第4组沿着光轴移动而进行像面位置的校正及对焦，并且第2组从物侧依次具备：像侧的呈凹面的透镜面的折射力大于物侧的透镜面的第2组第1透镜、具有正的折射力且朝向像侧形成凸面的第2组第2透镜、具有负的折射力的第2组第3透镜、具有正或负的折射力且至少一方的透镜面形成非球面的第2组第4透镜，并且，由第2组第2透镜和第2组第3透镜两者相互接合形成接合透镜的3组4片结构构成，使第2组第4透镜满足以下式(1)：SAG_F100＜0.0、以及式(2)SAG_R100＜0.0，所以可以获得口径比不缩小而高分辨率化及高倍率化的小型变焦透镜。

其中，若以SAG_F100的值超过式(1)的上限(即，成为SAG_F100≥0.0)的方式规定第2组第4透镜的形状，则需要增大该第2组第4透镜的中心壁厚(在光轴Z1上的透镜的厚度)，因此导致装置尺寸变大。

而且，若以SAG_R100的值超过式(2)的上限(即，成为SAG_R100≥0.0)的方式规定第2组第4透镜的形状，则需要扩大第2组第4透镜与光阑的间隔，因此导致装置尺寸变大。

而且，通过将第2组第4透镜的透镜面的至少任意一方设为非球面，从而能够更加容易地校正在望远端的球面像差。

附图说明

图1是将本发明的实施方式的变焦透镜与通过该变焦透镜的光线的光路一并表示的剖面图，是表示变焦透镜被设定于广角端的状态的图。

图2是对式(1)、式(2)进行说明的图，是放大表示通过被设定于广角端的变焦透镜的第2组的光线的光路的剖面图。

图3是对式(1a)、式(2a)进行说明的图，是放大表示通过被设定于广角端的变焦透镜的第2组的光线的光路的剖面图。

图4是表示上述变焦透镜被设定于望远端的状态的剖面图。

图5A是表示实施例1的变焦透镜被设定于广角端的状态的图。

图5B是表示被设定于广角端的实施例1的变焦透镜的纵向色差的图。

图5C是表示被设定于广角端与望远端的中间的实施例1的变焦透镜的纵向色差的图。

图5D是表示被设定于望远端的实施例1的变焦透镜的纵向色差的图。

图5E是表示被设定于广角端的实施例1的变焦透镜的横向色差的图。

图5F是表示被设定于广角端与望远端的中间的实施例1的变焦透镜的横向色差的图。

图5G是表示被设定于望远端的实施例1的变焦透镜的横向色差的图。

图6A是表示实施例2的变焦透镜被设定于广角端的状态的剖面图。

图6B是表示被设定于广角端的实施例2的变焦透镜的纵向色差的图。

图6C是表示被设定于广角端与望远端的中间的实施例2的变焦透镜的纵向色差的图。

图6D是表示被设定于望远端的实施例2的变焦透镜的纵向色差的图。

图6E是表示被设定于广角端的实施例2的变焦透镜的横向色差的图。

图6F是表示被设定于广角端与望远端的中间的实施例2的变焦透镜的横向色差的图。

图6G是表示被设定于望远端的实施例2的变焦透镜的横向色差的图。

图7A是表示实施例3的变焦透镜被设定于广角端的状态的剖面图。

图7B是表示被设定于广角端的实施例3的变焦透镜的纵向色差的图。

图7C是表示被设定于广角端与望远端的中间的实施例3的变焦透镜的纵向色差的图。

图7D是表示被设定于望远端的实施例3的变焦透镜的纵向色差的图。

图7E是表示被设定于广角端的实施例3的变焦透镜的横向色差的图。

图7F是表示被设定于广角端与望远端的中间的实施例3的变焦透镜的横向色差的图。

图7G是表示被设定于望远端的实施例3的变焦透镜的横向色差的图。

图8A是表示实施例4的变焦透镜被设定于广角端的状态的图。

图8B是表示被设定于广角端的实施例4的变焦透镜的纵向色差的图。

图8C是表示被设定于广角端与望远端的中间的实施例4的变焦透镜的纵向色差的图。

图8D是表示被设定于望远端的实施例4的变焦透镜的纵向色差的图。

图8E是表示被设定于广角端的实施例4的变焦透镜的横向色差的图。

图8F是表示被设定于广角端与望远端的中间的实施例4的变焦透镜的横向色差的图。

图8G是表示被设定于望远端的实施例4的变焦透镜的横向色差的图。

图9A是表示实施例5的变焦透镜被设定于广角端的状态的图。

图9B是表示被设定于广角端的实施例5的变焦透镜的纵向色差的图。

图9C是表示被设定于广角端与望远端的中间的实施例5的变焦透镜的纵向色差的图。

图9D是表示被设定于望远端的实施例5的变焦透镜的纵向色差的图。

图9E是表示被设定于广角端的实施例5的变焦透镜的横向色差的图。

图9F是表示被设定于广角端与望远端的中间的实施例5的变焦透镜的横向色差的图。

图9G是表示被设定于望远端的实施例5的变焦透镜的横向色差的图。

图10是表示使用本发明的变焦透镜构成的视频摄像机的图。

图中：G1-第1组、G2-第2组，G3-第3组，G4-第4组，St-孔径光阑，L5-第2组第1透镜，L6-第2组第2透镜，L7-第2组第3透镜，L8-第2组第4透镜，Z1-光轴。

具体实施方式

以下，利用附图对本发明的实施方式进行说明。图1是将本发明的实施方式的变焦透镜的简要结构与通过该变焦透镜的光线的光路一并表示的剖面图。该图1示出上述变焦透镜被设定于广角端的状态。图2是对式(1)、式(2)进行说明的图，扩大表示通过被设定于广角端的上述变焦透镜的第2组的光线的光路的剖面图。图3是对式(1a)、式(2a)进行说明的图，扩大表示通过被设定于广角端的上述变焦透镜的第2组的光线的光路的剖面图。图4是表示被设定于望远端的上述变焦透镜的简要结构的剖面图。

图示的变焦透镜100构成为从物侧(图中-Z侧)依次具备：具有正的折射力的第1组G1、具有负的折射力的第2组G2、孔径光阑St、在孔径光阑St后紧接配置的且具有正的折射力的第3组G3、具有正的折射力的第4组G4，在变焦的设定从广角端向望远端变更时，将第1组G1和第3组G3固定，使第2组G2的位置沿着光轴Z1向像侧移动而进行变倍，使第4组G4的位置沿着光轴Z1移动而进行像面位置的校正及对焦。

第2组G2从物侧依次具备：像侧的呈凹面的透镜面R9具有大于物侧的透镜面R8的折射力的第2组第1透镜L5、具有正的折射力且朝向像侧形成凸面的第2组第2透镜L6、具有负的折射力的第2组第3透镜L7、具有正或负的折射力且至少一方的透镜面形成非球面的第2组第4透镜L8，并且第2组第2透镜L6和第2组第3透镜L7两者相互接合形成接合透镜。该第2组G2由3组4片结构构成。

第2组第4透镜L8满足以下式(1)：SAG_F100＜0.0以及式(2)：SAG_R100＜0.0。

其中，如图2所示，SAG_F100是在变焦透镜100被设定于广角端时的、第2组第4透镜L8的物侧的透镜面R13上的有效直径位置F100的透镜深度。而且，SAG_R100是在变焦透镜100被设定于广角端时的、第2组第4透镜L8的像侧的透镜面R14上的有效直径位置R100的透镜深度。

另外，透镜面R13上的有效直径位置，是通过该透镜面R13的光线(通过变焦透镜的成像所使用的有效光线)中的通过距光轴Z1最远离的位置的光线、即通过朝向与该光轴Z1正交的光轴正交方向距光轴Z1最远离的位置的光线与该透镜面R13相交叉的位置。该光线与透镜面R13相交叉的有效直径位置作为位置F100来表示。

与上述同样地，透镜面R14上的有效直径位置，是通过透镜面R14的光线中的通过朝向与光轴Z1正交的光轴正交方向距光轴Z1最远离的位置的光线与该透镜面R14相交叉的位置。该光线与透镜面R14相交叉的有效直径位置作为位置R100来表示。

而且，透镜面R13上的有效直径位置F100处的透镜深度SAG_F100，是在透镜面R13与光轴Z1交叉的位置设为原点OF时、从上述位置F100到原点OF为止的光轴方向(图中箭头Z方向)的距离。另外，SAG_F100的值在位置F100比原点OF更靠物侧时为负、更靠像侧时为正。

而且，与上述同样地，透镜面R14上的有效直径位置R100处的透镜深度SAG_R100，是在将透镜面R14与光轴Z1交叉的位置设为原点OR时、从上述位置R100到原点OR为止的光轴方向(图中箭头Z方向)的距离。另外，SAG_R100的值在位置R100比原点OR更靠物侧时为负、更靠像侧时为正。

另外，构成为旋转对称形状的透镜的透镜面的有效直径位置，其距透镜的光轴Z1的距离为一定。

而且，在孔径光阑St后紧接配置第3组G3，所以在从孔径光阑St到第3组G3的光路中不配置光学部件。

另外，第2组第4透镜L8按照为了通过减小折射力而抑制像差发生能够确保在变焦时较大的移动量的方式设计。

通过将第2组第2透镜L6和第2组第3透镜L7构成如上述的接合透镜的透镜，能够加大接合面的曲率，尤其能够良好地校正在望远端的轴外色像差。

以下，虽然不是本申请发明所需的结构，对本申请发明中的优选的结构等进行说明。变焦透镜100是具备这些结构的变焦透镜。

如图1、4所示，变焦透镜100为将透镜L1～L15从物侧(图中-Z方向)朝向像侧(图中+Z方向)顺次配置而成的变焦透镜。各透镜L1～L15所对应的透镜面R1～R28从物侧朝向像侧按此顺序配置。

其中，透镜面R2表示透镜L1与透镜L2的接合面，透镜面R11表示透镜L6与L7的接合面，透镜面R25表示透镜L13与L14的接合面。

另外，透镜面R2用共同的符号R2表示透镜L1的像侧的透镜面和透镜L2的物侧的透镜面。关于作为其他的接合面的透镜面R13及透镜面R24也相同。

平行平面板L15为用于遮断入射到摄像面的不需要的光的滤光片。

而且，从物侧入射到变焦透镜100的光通过该变焦透镜100被成像于成像面Jk上。

另外，在变焦透镜100中，变焦设定时的位置的固定及移动是相对于成像面Jk的位置的各组的位置的固定及移动。

第2组第4透镜L8满足式(1a)：SAG_F100-SAG_F80＜0以及式(2a)：SAG_F100/SAG_F80＞2.3。

其中，如图3所示，SAG_F80是在变焦透镜100被设定于广角端时的、第2组第4透镜L8的物侧的透镜面R13上的有效直径80％的直径位置处的透镜深度。

另外，“透镜面R13上的有效直径80％的直径位置的透镜深度”是在透镜面R13上从通过距光轴Z1的上述已说明的位置F100的光轴正交方向的距离的百分之八十之距离的位置的光线与该透镜面R13相交叉的位置F80到上述已说明的原点OF为止的光轴方向(图中箭头Z方向)的距离。另外，SAG_F80的值为位置F80比原点OF更靠物侧时为负、更靠像侧时为正。

如此，若将第2组第4透镜L8设为满足式(1a)：SAG_F100-SAG_F80＜0以及式(2a)：SAG_F100/SAG_F80＞2.3，则可以获得口径比不缩小、且更可靠的高分辨率化及高倍率化的小型变焦透镜。

另外，若将第2组第4透镜L8的形状规定成超过式(2a)的上限(即，满足SAG_F100-SAG_F80≥0)，则需要增大该第2组第4透镜L8的中心壁厚(光轴上的透镜的厚度，在图中用符号t8表示)，所以导致装置尺寸变大。

而且，若将第2组第4透镜L8的形状规定成低于式(2b)的下限(即，满足SAG_F100/SAG_F80≤2.3)，则超过在变焦设定为望远端时所产生的球面像差可容许的范围，即球面像差校正过度而导致光学性能大大劣化。

而且，第2组G2满足式(3)：|f24|/|f2|＞15.0。f2为第2组G2的焦距的值，f24为第2组第4透镜L8的焦距的值。通过如此规定第2组G2，能够更可靠地抑制非点像差(也称像散)的发生。

另外，若将第2组G2规定成低于式(3)的下限，则在望远端的非点像差变大导致光学性能的劣化。

而且，第2组第4透镜L8具有负的折射力。

另外，在第2组第4透镜L8上也可以采用塑料透镜。若这样，则可以降低用于抑制各种像差所需的透镜部件的成本且可以降低装置成本。

而且，第1组G1从物侧依次具备：具有负的折射力的第1组第1透镜L1、具有正的折射力的第1组第2透镜L2、具有正的折射力的第1组第3透镜L3、具有正的折射力的第1组第4透镜L4，第1组第1透镜L1和第1组第2透镜L2两者相互接合形成接合透镜S12，而且，该第1组G1满足式(4)：Nd14＞1.60。

其中，Nd14为第1组第4透镜L4的对d线的折射率。

通过如此规定第1组G1，能够更加容易地进行球面像差的校正。若Nd14的值低于式(4)的下限，即若Nd14的值规定成满足Nd14≤1.60，则在望远端的球面像差校正过度而导致光学性能的劣化。

另外，更优选第1组G1满足式(5)：Nd14＞1.70。

第3组G3从物侧依次由以下部件构成：具有正的折射力的至少1面为非球面的第3组第1透镜L9、具有正的折射力且为凸面朝向像侧的弯月形状的第3组第2透镜L10、第3组第3透镜L11，并且第3组第3透镜L11可以为具有正的折射力且凹面朝向像侧的透镜、或者具有负的折射力且凸面或平面朝向像侧的透镜。

第4组G4从物侧依次具备：具有正的折射力且至少1面形成非球面的第4组第1透镜L12、具有正的折射力且凸面朝向像侧的第4组第2透镜L13、具有负的折射力且为凸面朝向像侧的弯月形状的第4组第3透镜L14，第4组第2透镜L13和第4组第3透镜L14两者相互接合形成接合透镜S1314。该第4组G4由2组3片结构构成。若如此构成第4组G4，则可以减少对焦(聚焦)时的距离变动。

另外，变焦透镜100可以设为在第4组G4与平行平面板L15之间还具备负折射力的第5组G5的变焦透镜，该第5组G5与第1组G1及第3组G3同样可以设为在该变焦透镜100的变焦设定从广角端向望远端变更时位置固定的组。若这样，则能够获得更高分辨率化及高倍率化的小型变焦透镜。而且，例如能够使成像于摄像面的图像尺寸更加容易地变更。

<具体的实施例>

接着，参照图5(图5A、5B、5C、5D、5E、5F、5G)～图9(图9A、9B、9C、9D、9E、9F、9G)以及表1(表1a、表1b、表1c、表1d)～表5(表5a、表5b、表5c、表5d)，对实施例1～实施例5的各变焦透镜所涉及的数值数据等进行总结说明。

在此，实施例5的变焦透镜具备第5组，其他实施例的变焦透镜不具备第5组。

而且，实施例5的变焦透镜的第2组第4透镜L8是在近轴区域具有正的折射力的透镜，其他实施例的变焦透镜的第2组第4透镜L8是在近轴区域具有负的折射力的透镜。

而且，实施例4的变焦透镜的第2组第4透镜L8为塑料透镜，其他实施例的变焦透镜的第2组第4透镜L8为玻璃透镜。

表1～表5是表示实施例1～实施例5的变焦透镜各自的基本的数据的表。

在表1a～表5a示出构成各变焦透镜的透镜数据。另外，在透镜面号码附加记号“*”的透镜面为非球面。

在表1b～表5b示出表示各变焦透镜所采用的非球面形状的非球面式的各系数。

在表1c～表5c中比较地示出广角端的设定、望远端的设定及其之间的设定的不同点。

而且，在表1d～表5d表示有关实施例1至实施例5的各变焦透镜中示于式(1)、(2)、(1a)、(2a)、(3)、(4)的各变数(变量)的值。

在表1a～表5a的透镜数据中，将透镜的面号码作为随着从物侧朝向像侧依次增加的第i个(i＝1、2、3、…)面号码来表示。另外，在这些透镜中未包含成像面Jk的面号码，但包含孔径光阑St或平行平面板的物侧的面和像侧的面的面号码。

Ri表示第i个(i＝1、2、3、…)面的近轴曲率半径，Di(i＝1、2、3、…)表示第i个面与第i+1个面的光轴Z1上的面间隔。另外，表示透镜数据的近轴曲率半径的符号Ri与图1中的表示透镜面的符号Ri(i＝1、2、3、…)对应。

另外，作为接合面的透镜面R2中将透镜L1的像侧的透镜面和透镜L2的物侧的透镜面用共同的符号R2表示。而且，作为接合面的透镜面R11中将透镜L6的像侧的透镜面和透镜L7的物侧的透镜面用共同的符号R11表示。而且，作为接合面的透镜面R25中将透镜L13的像侧的透镜面和透镜L14的物侧的透镜面用共同的符号R25表示。

而且，ndj表示随着从物侧朝向像侧依次增加的第j个(j＝1、2、3、…)光学要素的对d线(波长587.6nm)的折射率，v dj表示第j个光学要素的对d线(波长587.6nm)的阿贝数。

而且，近轴曲率半径及面间隔的单位为mm，近轴曲率半径在朝向物侧为凸时设为正、朝向像侧为凸时设为负。

另外，在表1b～表5b所示的非球面式的各系数KA、B3、B4、B5…为下述非球面式所适用的系数。

[数1]

Z = \frac{Y^{2} / R}{1 + {(1 - KA \cdot Y^{2} / R^{2})}^{1 / 2}} + Σ_{i = 3}^{n} {BiY}^{i}

Z为非球面深度(从高度Y的非球面上的点下垂到与非球面顶点相切的且垂直于光轴的平面的垂线长度)(mm)，

Y为高度(距光轴的距离)(mm)，

R为近轴曲率半径(mm)，

Bi为非球面系数(i＝3～n)，

KA为圆锥常数。

在表1c～表5c中，变焦透镜整个系统的焦距、Fno、视角、第1组G1与第2组G2的间隔(可变1)、第2组G2与第3组G3的间隔(可变2)、第3组G3与第4组G4的间隔(可变3)以及第4组G4与后续的光学系统的间隔(可变4)，针对在变焦设定于广角端的情况、设定于望远端的情况以及设定于两者之中间的情况而比较示出。

另外，第4组G4与后续的光学系统的间隔，在实施例3中为第4组G4与第5组G5的间隔，在其他实施例中为第4组G4与平行平面板L15的间隔。

[表1a]

[表1b]

[表1c]

[表1d]

式	各式中的变数的值
		(1)	SAG_F100＝-0.25
(2)	SAG_R100＝-0.21
		(1a)	SAG_F100-SAG_F80＝-0.15
(2a)	SAG_F100/SAG_F80＝2.55
		(3)	\|f24\|/\|f2\|＝51.89
(4)	Nd14＝1.72916

[表2a]

[表2b]

[表2c]

[表2d]

式	各式中的变数的值
		(1)	SAG_F100＝-0.25
(2)	SAG_R100＝-0.15
		(1a)	SAG_F100-SAG_F80＝-0.15
(2a)	SAG_F100/SAG_F80＝2.55
		(3)	\|f24\|/\|f2\|＝17.68
(4)	Nd14＝1.65

[表3a]

[表3b]

[表3c]

[表3d]

式	各式中的变数的值
		(1)	SAG_F100＝-0.25
(2)	SAG_R100＝-0.22
		(1a)	SAG_F100-SAG_F80＝-0.15

(2a)	SAG_F100-SAG_F80＝2.56
		(3)	\|f24/\|f2\|＝47.89
(4)	Nd14＝1.72916

[表4a]

[表4b]

[表4c]

[表4d]

式	各式中的变数的值
		(1)	SAG_F100＝-0.16
(2)	SAG_R100＝-0.18
		(1a)	SAG_F100-SAG_F80＝-0.15
(2a)	SAG_F100-SAG_F80＝12.28
		(3)	\|f24\|/\|f2\|＝54.77
(4)	Nd14＝1.733459

[表5a]

[表5b]

[表5c]

[表5d]

式	各式中的变数的值
		(1)	SAG_F100＝-0.28
(2)	SAG_R100＝-0.30
		(1a)	SAG_F100-SAG_F80＝-0.19
(2a)	SAG_F100/SAG_80＝2.99
		(3)	\|f24\|/\|f2\|＝335.98
(4)	Nd14＝1.71544

图5A、6A、…9A是表示实施例1～实施例5的变焦透镜各自被设定于广角端的状态下的简要结构的剖面图，与已说明的图1～3中的符号一致的图4A～图9A中的符号表示相互对应的部位。

另外，图7A所示的实施例5具备第5组，对于其他实施例不具备第5组。

图5B、6B、…9B是表示实施例1～实施例5的变焦透镜各自被设定于广角端时的纵向色差的图。

图5C、6C、…9C是表示实施例1～实施例5的变焦透镜各自被设定于广角端与望远端的中间时的纵向色差的图。

图5D、6D、…9D是表示实施例1～实施例5的变焦透镜各自被设定于望远端时的纵向色差的图。

图5E、6E、…9E是表示实施例1～实施例5的变焦透镜各自被设定于广角端时的横向色差的图。

图5F、6F、…9F是表示实施例1～实施例5的变焦透镜各自被设定于广角端与望远端的中间时的横向色差的图。

图5G、6G、…9G是表示实施例1～实施例5的变焦透镜各自被设定于望远端时的横向色差的图。

表示像差的各图中，示出有关波长587.6nm(d线)、波长656.3nm(C线)、波长435.8nm(g线)各自的像差。

而且，表示像差的各图中，对波长587.6nm(d线)用实线表示，对波长656.3nm(C线)用虚线表示，对波长435.8nm(g线)用一点划线表示。

表示横向色差的各图中，示有彗形像差(也称慧差)，并在左右方向对应表示子午方向的彗形像差和弧矢方向的彗形像差。

另外，有关表示纵向色差的图中的非点像差及畸变像差(也称畸变)的图的纵轴所示的角度ω为半视角。图中的畸变是在变焦透镜整个系统的焦距为f、视角为θ(以变数，0≤θ≤ω)、理想像高为f×tanθ时将距理想像高的像高方向的偏移量以百分比来表示的像差。

图中的非点像差是在视角为θ(以变数，0≤θ≤ω)时距近轴像面的光轴方向的偏移量的像差。

从实施例1～5的表示基本数据及各种像差的图等可知，根据本发明的变焦透镜，通过谋求透镜各自的形状或材质的最优化，可以获得口径比不缩小而高分辨率化及高倍率化的小型变焦透镜。

在图10中，作为本发明的实施方式的摄像装置的一例示出使用本发明的实施方式所涉及的变焦透镜100而构成的视频摄像机101的结构。另外，在图10中，简要地示出变焦透镜100所具备的第1组G1、第2组G2、孔径光阑St、第3组G3、第4组G4，并对在变倍时移动的第2组G2及第4组G4沿移动方向附加双箭头。

视频摄像机101具备变焦透镜100、在该变焦透镜100的像侧配置的且具有低通滤光片及红外线截止滤光片等功能的滤光片2、配置于滤光片2的像侧的摄像元件4、信号处理电路5。其中，摄像元件4的受光面的位置与变焦透镜100的成像面Jk的位置一致。

通过变焦透镜100在摄像元件4的受光面上成像被摄体的图像，从摄像元件4输出的承载该图像的图像信号在信号处理电路5中被经处理，在显示装置6显示表示该图像的可视图像。

另外，本发明不限于上述实施方式及各实施例，可以进行各种变形实施。例如，各透镜的曲率半径、折射率、分散、或者各透镜之间的面间隔等不限于上述数值，可以取其他的值。

Claims

1.一种变焦透镜，其特征在于，从物侧依次具备:

第1组，具有正的折射力;

第2组，具有负的折射力;

光阑;

第3组，在该光阑后紧接配置且具有正的折射力;

第4组，具有正的折射力，

在变焦的设定从广角端向望远端变更时，将所述第1组和第3组的位置固定，所述第2组向像侧移动而进行变倍，所述第4组沿光轴方向移动而进行像面位置的校正及对焦，

所述第2组从物侧依次具备:

第2组第1透镜，像侧的呈凹面的透镜面的折射力大于物侧的透镜面;

第2组第2透镜，具有正的折射力且朝向像侧形成凸面;

第2组第3透镜，具有负的折射力;

第2组第4透镜，具有正或负的折射力且至少一方的透镜面形成非球面，

并且，由所述第2组第2透镜和所述第2组第3透镜两者相互接合形成接合透镜的3组4片结构构成，

所述第2组第4透镜满足以下式(1)及式(2):

SAG_F100<0.0…(1)

SAG_R100<0.0…(2)

其中，

SAG_F100是在变焦透镜被设定于广角端时的第2组第4透镜的物侧的透镜面上的有效直径位置的透镜深度，

SAG_R100是在变焦透镜被设定于广角端时的第2组第4透镜的像侧的透镜面上的有效直径位置的透镜深度。

2.如权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

所述第2组第4透镜满足以下式(1a)及式(2a):

SAG_F100-SAG_F80<0…(1a)

SAG_F100/SAG_F80>2.3…(2a)

其中，

SAG_F80是在变焦透镜被设定于广角端时的第2组第4透镜的物侧的透镜面上的有效直径80%的直径位置的透镜深度。

3.如权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

所述第2组满足以下式(3):

|f24|/|f2|>15.0…(3)

其中，

f2为第2组的焦距，

f24为第2组第4透镜的焦距。

4.如权利要求2所述的变焦透镜，其特征在于，

所述第2组满足以下式(3):

|f24|/|f2|>15.0…(3)

其中，

f2为第2组的焦距，

f24为第2组第4透镜的焦距。

5.如权利要求1至4中的任一项所述的变焦透镜，其特征在于，

所述第2组第4透镜为具有负的折射力的透镜。

6.如权利要求1至4中的任一项所述的变焦透镜，其特征在于，

所述第1组从物侧依次具备负的第1组第1透镜、正的第1组第2透镜、正的第1组第3透镜、正的第1组第4透镜，所述第1组第1透镜和第1组第2透镜两者相互接合形成接合透镜，并且满足以下式(4):

Nd14>1.60…(4)

其中，

Nd14为第1组第4透镜的对d线的折射率。

7.如权利要求1至4中的任一项所述的变焦透镜，其特征在于，

所述第3组从物侧依次由以下部件构成:

第3组第1透镜，具有正的折射力且至少1面形成非球面;

第3组第2透镜，具有正的折射力且为凸面朝向像侧的弯月形状;

第3组第3透镜，具有正的折射力且凹面朝向像侧。

8.如权利要求1至4中的任一项所述的变焦透镜，其特征在于，

所述第3组从物侧依次由以下部件构成:

第3组第1透镜，具有正的折射力且至少1面形成非球面;

第3组第3透镜，具有负的折射力且凸面或平面朝向像侧。

9.如权利要求1至4中的任一项所述的变焦透镜，其特征在于，

所述第4组从物侧依次具备:

第4组第1透镜，具有正的折射力且至少1面形成非球面;

第4组第2透镜，具有正的折射力且凸面朝向像侧;

第4组第3透镜，具有负的折射力且为凸面朝向像侧的弯月形状，

并且由所述第4组第2透镜和所述第4组第3透镜两者相互接合形成接合透镜的2组3片结构构成。

10.如权利要求1至4中的任一项所述的变焦透镜，其特征在于，

在所述第4组的像侧还具备负的折射力的第5组，

所述第5组在所述变焦的设定从广角端向望远端变更时位置固定。

11.一种摄像装置，其特征在于，

具备权利要求1至10中的任一项所述的变焦透镜。