CN102033305A

CN102033305A - 变倍光学系统及摄像装置

Info

Publication number: CN102033305A
Application number: CN2010102923944A
Authority: CN
Inventors: 富冈右恭
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2010-09-25
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2030-09-25
Also published as: CN102033305B; JP2011075613A

Abstract

本发明提供一种变倍光学系统及摄像装置，在变倍光学系统中小型且廉价构成，并且保持大口径比和高变倍比的同时，具有可以取得高画质图像的高的光学性能。变倍光学系统从物侧依次具备具有负的折射力的第1透镜组(G1)、光阑、具有正的折射力的第2透镜组(G2)。构成为通过使第1透镜组(G1)与第2透镜组(G2)的光轴方向的间隔变化来进行变倍，并通过使第1透镜组(G1)沿着光轴方向移动来进行伴随该变倍的像面位置的校正。第1透镜组(G1)从物侧依次排列弯月形状的负的透镜(L1)、正的透镜(L2)、及负的透镜(L3)而构成的3片结构。变倍光学系统构成为满足关于第1透镜组(G1)的负的透镜(L3)的像侧的透镜面(S6)的条件式(1)。

Description

变倍光学系统及摄像装置

技术领域

本发明涉及一种变倍光学系统及摄像装置，更详细地涉及可使用于摄影摄像机或电子静物摄像机等，且尤其可适合作为监视摄像机用途使用的变倍光学系统及具备该变倍光学系统的摄像装置。

背景技术

以往以防止犯罪、记录等目的使用监视摄像机。作为这种监视摄像机用的光学系统要求小型且能够廉价构成，即使在低照度的摄影条件下也为大口径比，以使能够特定被摄体，并且具有高的光学性能。并且，由于近几年带变倍功能的监视摄像机的需求日益高涨，所以变倍光学系统逐渐变成主流。

作为可以使用于监视摄像机的变倍光学系统，例如公知有下述专利文献1、2中记载的内容。专利文献1、2中记载的变倍光学系统从物侧依次配置有负的第1透镜组、光阑、正的第2透镜组，并构成为通过移动第2透镜组移动来进行变倍。该变倍光学系统的第1透镜组从物侧依次排列具有负的折射力的透镜、具有负的折射力的透镜、具有正的折射力的透镜的3片单透镜而构成。

专利文献1：日本专利公开2006-119574号公报

专利文献2：日本专利公开2006-251437号公报

在上述领域的大多数摄像机中搭载有CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等摄像元件。近年来，在监视摄像机用途中也有很多要求更高画质的影像的呼声，对可以对应具有100万像素以上的摄像元件的摄像机的变倍光学系统的要求逐渐提高。但是，以往的光学系统中是很难以紧凑且廉价的结构保持监视摄像机用途所需的大口径和高变倍比的同时，实现能够对应近年的高像素化的高光学性能。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种如下变倍光学系统及具有该变倍光学系统的摄像装置：小型且廉价构成，保持大口径比和高变倍比的同时，具有可以取得高画质图像的高的光学性能。

发明内容

本发明的变倍光学系统从物侧依次具备具有负的折射力的第1透镜组、光阑、具有正的折射力的第2透镜组，并且构成为通过使第1透镜组与第2透镜组的光轴方向的间隔变化进行变倍，并通过使第1透镜组沿着光轴方向移动来进行伴随该变倍的像面位置的校正，其特征在于，第1透镜组为从物侧依次排列负弯月形透镜、具有正的折射力的透镜、和具有负的折射力的透镜而构成的3片结构，关于具有负的折射力的透镜的像侧的透镜面满足下述条件式(1)。

(SAG9-SAG10)/|SAG7-SAG6|＞1.6(1)

其中，

SAG10为将光轴与透镜面的交点设为点O，将变倍光学系统设定于广角端时的透镜面的最外光线与透镜面的交点设为点P10时的、通过点O垂直于光轴的面与点P10的光轴方向的距离，

SAG9为将从光轴到点P10的直径的9成直径的透镜面上的点设为点P9时的、通过点O垂直于光轴的面与点P9的光轴方向的距离，

SAG7为将从光轴到点P10的直径的7成直径的透镜面上的点设为点P7时的、通过点O垂直于光轴的面与点P7的光轴方向的距离，

SAG6为将从光轴到点P10的直径的6成直径的透镜面上的点设为点P6时的，通过点O垂直于光轴的面与点P6的光轴方向的距离。

另外，所谓“最外光线”是在垂直于光轴的方向上最从光轴远离的光线。并且“从光轴Z到点P10的直径的9成的直径”、“从光轴到点P10的直径的7成的直径”、“从光轴到点P10的直径的6成的直径”不是沿着透镜面的直径而是垂直于光轴的方向上的直径。

另外，关于SAG10的值的符号，将点P10处于比点O更靠像侧时设为正，处于物侧时设为负。同样地，关于SAG9、SAG7、SAG6的各自值的符号，将点P9、点P7、点P6各自处于比点O更靠像侧时设为正，处于物侧时设为负。

在本发明的变倍光学系统中，优选第1透镜组的具有正的折射力的透镜为将凸面朝向像侧的弯月形状。

并且在本发明的变倍光学系统中，优选第2透镜组的最靠物侧的透镜为至少具有1面非球面的具有正的折射力的透镜。

在本发明的变倍光学系统中，可以将第2透镜组设为从物侧依次排列至少具有1面非球面的具有正的折射力的透镜、双凸形状的具有正的折射力的透镜、像侧的面为凹面的具有负的折射力的透镜、及具有正的折射力的透镜而构成的4片结构。

在本发明的变倍光学系统中，也可以构成为满足下述条件式(2)。

Nd3＜1.55 (2)

其中，

Nd3为第1透镜组的具有负的折射力的透镜的d线的折射率。

在本发明的变倍光学系统中，也可以构成为满足下述条件式(3)。

Nd4＜1.55 (3)

其中，

Nd4为第2透镜组中最靠物侧的具有正的折射力的透镜的d线的折射率。

在本发明的变倍光学系统中，也可以构成为在第2透镜组的像侧进一步具备变倍时固定的具有负的折射力的第3透镜组。

另外，上述的透镜的折射力的符号、形状设为关于非球面透镜是在近轴区域考虑的符号和形状。

本发明的摄像装置的特征在于具备上述记载的本发明的变倍光学系统。

根据本发明的变倍光学系统，从物侧依次具备具有负的折射力的第1透镜组、光阑、具有正的折射力的第2透镜组，并且构成为通过使第1透镜组与第2透镜组的光轴方向的间隔变化来进行变倍，并通过使第1透镜组沿着光轴方向移动来进行伴随该变倍的像面位置的校正，适当设定第1透镜组的结构并且设为满足条件式(1)，所以小型且可以廉价构成，能够保持大口径比和高变倍比的同时，实现具有可以取得高画质图像的高的光学性能的光学系统。

本发明的摄像装置由于具备本发明的变倍光学系统，因此可以小型且廉价构成，并且可以进行低照度下的拍摄及高倍率下的拍摄，从而可以得到高画质的影像。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1的变倍光学系统的透镜结构的剖视图。

图2是表示本发明的实施例2的变倍光学系统的透镜结构的剖视图。

图3是表示本发明的实施例3的变倍光学系统的透镜结构的剖视图。

图4是表示本发明的实施例4的变倍光学系统的透镜结构的剖视图。

图5是表示本发明的实施例5的变倍光学系统的透镜结构的剖视图。

图6是表示本发明的实施例6的变倍光学系统的透镜结构的剖视图。

图7是用于说明条件式(1)的局部放大图。

图8的图8(A)～图8(F)是本发明的实施例1的变倍光学系统的各像差图。

图9的图9(A)～图9(F)是本发明的实施例2的变倍光学系统的各像差图。

图10的图10(A)～图10(F)是本发明的实施例3的变倍光学系统的各像差图。

图11的图11(A)～图11(F)是本发明的实施例4的变倍光学系统的各像差图。

图12的图12(A)～图12(F)是本发明的实施例5的变倍光学系统的各像差图。

图13的图13(A)～图13(F)是本发明的实施例6的变倍光学系统的各像差图。

图14是本发明的实施方式所涉及的摄像装置的简要剖视图。

图中：1-变倍光学系统，5-摄像元件，6-透镜装置，7-摄像机主体，8-光阑机构，9-变焦旋钮，10-监视摄像机，11-聚焦旋钮，G1-第1透镜组，G2-第2透镜组，St-孔径光阑，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～图6是表示本发明的实施方式所涉及的变倍光学系统的结构例的剖视图，分别对应于后述的实施例1～6的变倍光学系统。由于图1～图6所示的例子的基本结构相同，图示方法也相同，所以在此主要参照图1说明涉及本发明实施方式所涉及的变倍光学系统。

本实施方式的变倍光学系统沿着光轴Z从物侧依次具备具有负的折射力的第1透镜组G1、孔径光阑St、具有正的折射力的第2透镜组G2，并构成为通过使第1透镜组G1与第2透镜组G2的光轴方向的间隔变化来进行变倍，通过使第1透镜组G1沿着光轴方向移动来进行伴随该变倍的像面位置的校正。这种负的光焦度(パ一ゥ)优先的结构具有适合广角化而且也比较容易确保后焦点的优点。

图1是表示广角端处的无限远聚焦时的透镜配置的图，左侧为物侧，右侧为像侧。在图1中，将从广角端向望远端变倍时的各透镜组的移动轨迹用箭头示意表示在其下面。另外，在图1表示的孔径光阑St不一定表示大小或形状，而是表示光轴上的位置。

在图1中，考虑变倍光学系统应用于摄像装置的情况，也图示了配置于变倍光学系统的成像面的摄像元件5。并且，将变倍光学系统应用于摄像装置时，按照装载透镜的摄像机侧的结构，优选在光学系统与成像面之间配置盖玻片、棱镜、红外线截止滤光片或低通滤光片等各种滤光片，因此在图1中示出了将设想这些的平行平板状的光学部件PP配置在第2透镜组G2与摄像元件5之间的例子。

该变倍光学系统的第1透镜组G1由从物侧依次排列作为负弯月形透镜的透镜L1、正的透镜L2、负的透镜L3的3片透镜构成。例如，在图1所示例子的第1透镜组G1由将凸面朝向物侧的负弯月形状的透镜L1、将凸面朝向像侧的正弯月形状的透镜L2、在近轴区域为双凹形状的透镜L3构成。通过在透镜系统的最靠物侧配置作为负弯月形透镜的透镜L1而有利于广角化。并且，通过靠近(近接)配置正的透镜L2和负的透镜L3，从而构成有利于色像差校正的正负透镜的组合。

在本变倍光学系统中，构成为关于第1透镜组G1的最靠像侧的透镜L3的像侧的透镜面S6满足下述条件式(1)。

(SAG9-SAG10)/|SAG7-SAG6|＞1.6 (1)

其中，

SAG10为将光轴Z与透镜面S6的交点设为点O，将变倍光学系统设定于广角端时的透镜面S6的最外光线MR与透镜面S6的交点设为点P10时的、通过点O垂直于光轴Z的面H与点P10的光轴方向的距离，

SAG9为将从光轴Z到点P10的直径的9成(割)直径的透镜面S6上的点设为点P9时的、通过点O垂直于光轴Z的面H与点P9的光轴方向的距离，

SAG7为将从光轴Z到点P10的直径的7成直径的透镜面S6上的点设为点P7时的、通过点O垂直于光轴Z的面H与点P7的光轴方向的距离，

SAG6为将从光轴Z到点P10的直径的6成直径的透镜面S6上的点设为点P6时的、通过点O垂直于光轴Z的面H与点P6的光轴方向的距离。

在图7中，例示出所示上述SAG10、SAG9、SA67、SAG6、点O、点P10、点P9、点P7、点P6。图7是透镜L3的局部放大图。在图7也一并表示设定于广角端时的透镜面S6上的最外光线MR，并且用虚线示出通过点O垂直于光轴Z的面H。在垂直于光轴Z的方向上的从光轴Z到各个点P9、点P7、点P6的距离为从光轴Z到点P10的距离的9成、7成、6成。关于条件式(1)中的SAG10、SAG9、SAG7、SAG6的各自值的符号，将点P10、点P9、点P7、点P6分别处于比点O更靠像侧时设为正，处于更靠物侧时设为负。

若低于条件式(1)的下限，则望远端的球面像差的校正变得不足而导致光学性能下降。通过满足条件式(1)，可以保持高变倍比和大口径比的同时，能够实现可以对应近几年的高像素化的高的光学性能。通过将面形状设定为满足条件式(1)，可以将透镜L3的像侧的面设为非球面。通过将非球面配置于第1透镜组G1的最靠像侧的面，可以有效地进行良好的像差校正，特别是可以有效地进行广角端侧的像面弯曲的校正。

并且，由于满足条件式(1)，所以成为(SAG9-SAG10)＞0。SAG9＜0时，成为SAG10＜0且|SAG9|＜|SAG10|，点P10位于比点P9更靠物侧。SAG9＞0时，成为SAG9＞SAG10，点P10仍位于比点P9更靠物侧。例如，如图1所示的例子，透镜L3的像侧的透镜面S6在近轴区域为凹形状时，通过将透镜面S6设为如满足条件式(1)的非球面形状，可以比将透镜面S6设为球面时更紧凑地构成。

本变倍光学系统进一步优选满足下述条件式(1A)。

1.65＜(SAG9-SAG10)/|SAG7-SAG6|＜300 (1A)

通过满足条件式(1A)的下限，能够进一步提高通过满足条件式(1)得到的效果。并且，通过满足条件式(1A)的上限，均可以降低望远端处的球面像差的校正过剩及由广角端侧的像面弯曲的产生引起的光学性能的下降。

并且，与上述专利文献1、2中记载的以往例子不同，本变倍光学系统中，将对于第1透镜组的色像差校正有效的正负透镜的组合，从物侧依次排列具有正的折射力的透镜、具有负的折射力的透镜。如在以下说明，该结构具有以往例子无法得到的优点。为了光学系统的低成本化及轻量化，与玻璃透镜相比更优选使用塑料透镜。将塑料透镜应用于第2透镜组G2时，第2透镜组G2为具有正的折射力的透镜组且具有正的折射力的透镜较多；若考虑目前可以适合使用的塑料材料的折射率和阿贝数，则在像差校正方面，与具有负的折射力的透镜相比更适合具有正的折射力的透镜；为了低成本化和轻量化与具有负的折射力的透镜相比，中心厚度大的具有正的折射力的透镜更有效，因此与具有负的折射力的透镜相比，更要采用具有正的折射力的透镜。

另一方面，使用塑料透镜时，为了良好地抑制温度变化时的成像位置的变动，优选在整个系统具备正、负两方的塑料透镜。因此，若第2透镜组G2具有正的塑料透镜，则优选第1透镜组G1具有负的塑料透镜，在本变倍光学系统的第1透镜组G1中，优选将负的透镜L3设为塑料透镜。如在条件式(1)的说明中所述，透镜L3为非球面透镜，若由塑料构成此透镜，则除了温度变化时的成像位置的变动的抑制效果之外，可以精度良好地制作非球面形状而实现良好的性能，并且可以得到能够廉价制作的效果。

与此相对，在与本变倍光学系统不同而从第1透镜组的物侧按第2、第3顺序依次配置具有负的折射力的透镜、具有正的折射力的透镜的结构中，设置非球面的第1透镜组的最靠像侧的面成为具有正的折射力的透镜的面。该结构中，不能同时得到上述多个效果，即，使用塑料透镜时的温度变化时的成像位置变动的抑制效果、由塑料构成非球面透镜时的良好的制作性及低成本化的效果。

这样，本变倍光学系统中通过由3片较少的透镜片数构成第1透镜组G1，适当地设定它们的光焦度排列，有效地设置非球面而适当地设定其形状，从而可以实现小型且廉价结构的同时，既保持大口径比和高变倍比又可以实现能够取得高像素的图像的高的光学性能。

在本变倍光学系统中，第1透镜组的正的透镜L2优选为将凸面朝向像侧的弯月形状。在如本变倍光学系统的类型的光学系统中，在望远端的轴上色像差的校正上，第1透镜组G1的正的透镜L2与负的透镜L3的影响较大，特别是这些2个透镜的相对面的曲率半径，即正的透镜的L2的像侧的面的曲率半径与负的透镜L3的物侧的面的曲率半径都与两个透镜的材料的选择有着紧密联系。

在较广地选取望远端侧来保持高变倍比方面，需要较多地选取第1透镜组上的轴上色像差的校正量。因此，优选进一步缩小第1透镜组G1的正的透镜L2的像侧的面的曲率半径的绝对值与负的透镜L3的物侧的面的曲率半径的绝对值。但是，假设正的透镜L2为双凸形状时，若缩小透镜L2的像侧的面的曲率半径的绝对值则边缘(边厚度)变小，从而为了确保加工性需要加大中心厚，进而损害紧凑性。如图1所示的例子那样，若将正的透镜L2设为将凸面朝向像侧的弯月形状，则由于透镜L2的物侧的面成为凹面，所以即使将透镜L2的像侧的凸面的曲率半径的绝对值缩小，与透镜L2为双凸形状时相比也可以控制中心厚的厚度，所以能够确保紧凑性。

在本变倍光学系统中，第2透镜组G2的最靠物侧的透镜优选为具有至少1面的非球面的具有正的折射力的透镜。通过将具有非球面的具有正的折射力的透镜配置于第2透镜组G2的最靠物侧，可以有效地进行良好的像差校正，尤其在校正球面像差上变得容易，可以实现监视摄像机用途所需的大口径比。

作为第2透镜组G2的结构，可以采用从物侧依次排列至少具有1面非球面的正的透镜L4、双凸形状的正的透镜L5、像侧的面为凹面的负的透镜L6、及正的透镜L7的4枚结构。通过将第2透镜组G2设为这种结构，以必要最小限的透镜片数谋求小型化的同时，保持监视摄像机用途所需的大口径比和高变倍比，并且变得容易实现能够取得高画质图像的高的光学性能。例如，图1所示例子的第2透镜组G2由在近轴领域将凸面朝向物侧的弯月形状的正的透镜L4、双凸形状的正的透镜L5、将凸面朝向物侧的弯月形状的负的透镜L6、及双凸形状的正的透镜L7构成。

在本实施方式的变倍光学系统中，优选满足下述条件式(2)。通过满足条件式(2)，可以使用塑料材料，在保持紧凑性且高变倍比的同时，可以实现低成本。

Nd3＜1.55 (2)

其中，

Nd3为第1透镜组G1的负的透镜L3的d线的折射率。

并且，在本实施方式的变倍光学系统中优选满足下述条件式(3)。通过满足条件式(3)，可以使用塑料材料，在保持紧凑性且高变倍比的同时，可以实现低成本。本变倍光学系统由于采用了通过作为具有正的折射力的透镜组的第2透镜组G2将来自作为具有负的折射力的透镜组的第1透镜组G1的发散光收敛的结构，因此在第2透镜组G2中有在物侧的透镜比像侧的透镜更成为大直径的倾向。若由塑料构成大直径的透镜则低成本化的效果变高。并且，第2透镜组G2中的最靠物侧的具有正的折射力的透镜为非球面透镜时，与玻璃材料比较使用塑料材料更可以廉价地制作。

Nd4＜1.55 (3)

其中，

Nd4为第2透镜组G2中最靠物侧的具有正的折射力的透镜的d线的折射率。

在本实施方式的变倍光学系统中更优选同时满足条件式(2)和条件式(3)。在同时满足条件式(2)和条件式(3)时，可以具备由塑料材料构成的正、负透镜两方，可以抑制温度变化时的成像位置的变动。

另外，本发明的变倍光学系统不限于图1所示例子的透镜片数或透镜形状，可以选取各种方式。例如，也可以使本发明的变倍光学系统在第2透镜组G2的像侧进一步具备变倍时固定的具有负的折射力的第3透镜组。通过追加该第3透镜组，可以改变图像尺寸并且可以对应摄像元件的尺寸变更。具体地，作为摄像元件可以对应将6mm尺寸的CCD变更为8mm尺寸的CCD的情况等。

在图1所示的变倍光学系统均由单透镜构成。这样尽量不使用粘合透镜，由此可以廉价构成，通过相同片数的透镜可以使空气接触面的数量与设为包含更多的粘合透镜的结构相比进一步增加，设计的自由度提高，有利于良好地进行像差校正的高性能的光学系统的实现。

本变倍光学系统例如在户外等严酷的环境下使用时，优选配置于最靠物侧的透镜使用耐由风雨引起的表面劣化、由直射日光引起的温度变化以及耐油脂、洗剂等化学药品的材料，即使用耐水性、耐气候性、耐酸性、耐药品性等高的材料，更优选使用坚固且不易破裂的材料。从以上可知，作为配置于最靠物侧的材料，具体地优选使用玻璃，或使用透明的陶瓷。

作为形成非球面形状的透镜的材料，优选使用陶瓷，这时可以在精度良好地制作非球面形状的同时，谋求轻量化及低成本化。

在严酷的环境下使用本变倍光学系统时，不限于配置于最靠物侧的透镜，也可以使其他透镜由玻璃材料构成。并且在严酷的环境下使用本变倍光学系统时，优选施加保护用的多层膜涂层。并且除了保护用涂层以外，也可以施加用于降低使用时的重影光等的反射防止涂层膜。

在图1所示的例子示出了在透镜系统与成像面之间配置光学部件PP的例子，但代替配置低通滤光片或如截止特定波长区域的各种滤光片等，也可以在各透镜之间配置这些各种滤光片，或者也可以在任意透镜的透镜面施加具有与各种滤光片相同作用的涂层。

接着，说明本发明的变倍光学系统的数值实施例。

<实施例1>

实施例1的透镜剖视图为在图1所示的图，其简要结构如以下所示。实施例1的变倍光学系统从物侧依次如下：第1透镜组G1为将凸面朝向物侧的弯月形状的负的透镜L1、将凸面朝向像侧的弯月形状的正的透镜L2、在近轴区域为双凹形状的负的透镜L3的3片结构，第2透镜组G2为在近轴区域将凸面朝向物侧的弯月形状的正的透镜L4、双凸形状的正的透镜L5、将凸面朝向物侧的弯月形状的负的透镜L6、双凸形状的正的透镜L7的4枚结构，另外所有透镜为未接合的单透镜，非球面施加于透镜L3的两侧的面及透镜L4的两侧的面。

将实施例1的变倍光学系统的透镜数据示于表1、非球面数据示于表2、各种数据示于表3。另外，在下面所述的表1～表3中的记号的意思关于后述的实施例也相同。

在表1的透镜数据中，在Si栏表示将最靠物侧的构成要素的面设为第1个随着朝向像侧依次增加的第i个(i＝1、2、3、…)面号码，在Ri栏表示第i个面的曲率半径，在Di栏表示第i个面和第i+1个面的光轴Z上的面间隔。并且，在Ndj栏表示将最靠物侧的透镜设为第1个随着朝向像侧依次增加的第j个(j＝1、2、3、…)透镜的对于d线(波长587.6nm)的折射率，在νdj栏表示第j个透镜的对于d线的阿贝数。另外，曲率半径的符号，在物侧为凸时设为正，在像侧为凸时设为负。在透镜数据中，也包含表示孔径光阑St及光学部件PP，在相当于孔径光阑St的面的面号码的栏中也记载有(孔径光阑)的语句。

在表1的透镜数据中，关于非球面，对面号码附加有*记号，作为非球面的曲率半径示出近轴的曲率半径的数值。在表2的非球面数据中表示这些关于非球面的非球面系数。表2的非球面数据的数值的“E-n”(n：整数)是指“×10^-n”，“E+n”是指“×10ⁿ”。非球面系数是在以下公式(A)中表示的非球面式中的各系数K、RBm(m＝3、4、5、…)的值。

Zd＝C·h²/{1+(1-K·C²·h²)^1/2}+∑RBm·hm …(A)

其中，

Zd为非球面深度(从高度h的非球面上的点下垂到与非球面顶点相接的(接する)、与光轴垂直的平面的垂线的长度)，

h为高度(从光轴至透镜面的距离)，

C为近轴曲率半径的倒数，

K、RBm为非球面系数(m＝3、4、5、…20)。

在表1的透镜数据中，在变倍时间隔变化的面间隔的栏中分别记载为可变1、可变2、可变3。可变1是第1透镜组G1与孔径光阑St的间隔，可变2是孔径光阑St与第2透镜组G2的间隔，可变3是第2透镜组G2与光学部件PP的间隔。其中，关于后述的实施例5，可变3成为第2透镜组G2与第3透镜组G3的间隔。

在表3的各种数据中表示广角端和望远端的、整个系统的焦距、F值(Fno.)、全视角、可变1、可变2、可变3的值。作为透镜数据及各种数据的角度单位使用度，作为长度单位使用mm，但即使光学系统的比例放大或比例缩小也可以得到同等的光学性能，所以也可以使用其他适当的单位。

【表1】

[表1]

实施例1透镜数据

Si	Ri	Di	Ndj	νdj
					1	27.8241	0.80	1.88300	40.8
2	5.7804	3.72
					3	-18.9113	2.19	1.92286	18.9
4	-10.9371	0.18
					5*	-23.5530	0.80	1.49023	57.5
6*	16.7076	可变1
					7(孔径光阑)	-	可变2
8*	7.9229	1.25	1.49023	57.5
					9*	12.9145	0.10
10	10.4616	3.78	1.48749	70.2
					11	-11.8955	0.95
12	14.6609	1.97	1.92286	20.9

13	5.5607	0.52
			14	6.6257	2.67	1.51742	52.4
15	-25.3606	可变3
			16	∞	3.00	1.51633	64.1
17	∞

【表2】

[表2]

实施例1非球面数据

【表3】

[表3]

实施例1各种数据

	焦距	Fno.	全视角	可变1	可变2	可变3
							广角端	2.88	1.34	128.4	10.74	9.79	1.00

望远端

9.95

3.00

34.5

2.05

0.49

10.29

实施例1的变倍光学系统的对应于条件式(1)～(3)的值如下所示。

条件式(1)：(SAG9-SAG10)/|SAG7-SAG6|＝5.66

条件式(2)：Nd3＝1.49023

条件式(3)：Nd4＝1.49023

<实施例2>

实施例2的透镜剖视图为如图2所示。实施例2的变倍光学系统的简要结构与实施例1的结构相同。将实施例2的变倍光学系统的透镜数据示于表4、非球面数据示于表5、各种数据示于表6。

[表4]

实施例2透镜数据

Si	Ri	Dj	Ndj	νdj
					1	27.3739	0.80	1.88300	40.8
2	5.6834	3.87
					3	-18.0443	2.33	1.92286	18.9
4	-10.2525	0.14
					5*	-12.8729	0.80	1.69350	53.2
6*	2067.8768	可变1
					7(孔径光阑)	-	可变2
8*	9.4565	2.16	1.69350	53.2
					9*	44.6996	0.10
10	13.5836	4.19	1.49700	81.5
					11	-11.0876	0.13
12	18.6905	0.94	2.00330	28.3
					13	5.6240	0.41
14	6.4552	3.17	1.49700	81.5

15	-29.4965	可变3
			16	∞	3.00	1.51633	64.1
17	∞

[表5]

实施例2非球面数据

【表6】

[表6]

实施例2各种数据

焦距

Fno.

全视角

可变1

可变2

可变3

广角端	2.88	1.33	128.4	10.58	9.84	1.00
							望远端	9.94	3.03	34.5	2.08	0.50	10.34

实施例2的变倍光学系统的对应于条件式(1)～(3)的值如下所示。

条件式(1)：(SAG9-SAG10)/|SAG7-SAG6|＝2.28

条件式(2)：Nd3＝1.6935

条件式(3)：Nd4＝1.6935

<实施例3>

实施例3的透镜剖视图为如图3所示。实施例3的变倍光学系统的简要结构与实施例1的结构相同。将实施例3的变倍光学系统的透镜数据示于表7、非球面数据示于表8、各种数据示于表9。

[表7]

实施例3透镜数据

Si	Ri	Di	Ndj	νdj
					1	28.3814	0.81	1.88000	40.0
2	5.8426	3.69
					3	-26.4140	2.28	1.87611	21.1
4	-11.3533	0.20
					5*	-20.2351	0.86	1.49783	60.5
6*	16.0522	可变1
					7(孔径光阑)	-	可变2
8*	8.2208	1.43	1.50035	54.9
					9*	16.6596	0.10
10	10.6190	3.79	1.48546	82.2
					11	-11.7935	1.11
12	14.4342	1.21	1.92736	23.8
					13	5.5193	0.52

14	6.5609	2.67	1.51475	52.2
					15	-28.4613	可变3
16	∞	3.00	1.51633	64.1
					17	∞

[表8]

实施例3非球面数据

[表9]

实施例3各种数据

	焦距	Fno.	全视角	可变1	可变2	可变3
							广角端	2.88	1.35	128.0	11.16	9.62	1.00
望远端	9.95	2.95	34.5	1.97	0.53	10.09

实施例3的变倍光学系统的对应于条件式(1)～(3)的值如下所示。

条件式(1)：(SAG9-SAG10)/|SAG7-SAG6|＝227.39

条件式(2)：Nd3＝1.49783

条件式(3)：Nd4＝1.50035

<实施例4>

实施例4的透镜剖视图为如图4所示。实施例4的变倍光学系统的简要结构与实施例1的不同之处在于，透镜L3为在近轴区域将凸面朝向像侧的弯月形状，其他的内容与实施例1相同。将实施例4的变倍光学系统的透镜数据示于表10、非球面数据示于表11、各种数据示于表12。

[表10]

实施例4透镜数据

Si	Ri	Di	Ndj	νdj
					1	25.6014	0.84	1.88300	40.7
2	5.8706	3.79
					3	-19.3637	2.54	1.92286	18.9
4	-10.6727	0.25
					5*	-11.0033	0.80	1.69350	53.2
6*	-141.3022	可变1
					7(孔径光阑)	-	可变2
8*	9.2617	2.07	1.69350	53.2
					9*	47.1641	0.48
10	14.8055	3.68	1.49700	81.5

11	-11.2988	0.34
			12	16.8069	0.66	2.00330	28.3
13	5.6238	0.41
			14	6.4205	3.17	1.49700	81.5
15	-35.0480	可变3
			16	∞	3.00	1.51633	64.1
17	∞

[表11]

实施例4非球面数据

【表12】

[表12]

实施例4各种数据

	焦距	Fno.	全视角	可变1	可变2	可变3
							广角端	2.88	1.33	128.4	10.66	9.75	1.00

望远端

9.95

3.00

34.5

2.05

0.50

10.25

实施例4的变倍光学系统的对应于条件式(1)～(3)的值如下所示。

条件式(1)：(SAG9-SAG10)/|SAG7-SAG6|＝1.72

条件式(2)：Nd3＝1.69350

条件式(3)：Nd4＝1.69350

<实施例5>

实施例5的透镜剖视图为如图5所示。实施例5的变倍光学系统与实施例1较大不同之处在于，在第2透镜组G2的像侧进一步具备第3透镜组G3。该第3透镜组G3为变倍时固定的具有负的折射力的透镜组，并且是由双凹形状的负的透镜L8与双凸形状的透镜L9构成的2片结构。实施例5的变倍光学系统的第1透镜组G1、第2透镜组G2的简要结构中，在透镜L7为将凸面朝向物侧的弯月形状的这一点上与实施例1的结构不同，其他的与实施例1的结构相同。将实施例5的变倍光学系统的透镜数据示于表13、非球面数据示于表14、各种数据示于表15。

【表13】

[表13]

实施例5透镜数据

Si	Ri	Di	Ndj	νdj
					1	30.7253	0.80	1.88300	40.8
2	6.4469	5.08
					3	-17.0411	3.00	1.80809	22.8
4	-10.3610	0.10
					5*	-17.7073	0.81	1.69350	53.2
6*	264.6390	可变1
					7(孔径光阑)	-	可变2
8*	10.5854	1.86	1.69350	53.2
					9*	36.7245	0.10
10	18.9176	4.24	1.49700	81.5
					11	-10.9182	1.50

12	16.2331	0.65	2.00330	28.3
					13	5.9227	0.42
14	6.6838	2.47	1.49700	81.5
					15	263.9748	可变3
16	-48.4777	0.80	2.00330	28.3
					17	15.3102	0.23
18	22.5440	1.85	1.8061	33.3
					19	-19.3606	1.00
20	∞	3.00	1.51633	64.1
					21	∞

【表14】

[表14]

实施例5非球面数据

【表15】

[表15]

实施例5各种数据

焦距

Fno.

全视角

可变1

可变2

可变3

广角端	3.84	1.67	122.3	12.01	11.32	1.00
							望远端	13.26	3.88	33.9	2.23	0.50	11.82

实施例5的变倍光学系统的对应于条件式(1)～(3)的值如下所示。

条件式(1)：(SAG9-SAG10)/|SAG7-SAG6|＝2.54

条件式(2)：Nd3＝1.69350

条件式(3)：Nd4＝1.69350

<实施例6>

实施例6的透镜剖视图为如图6所示。实施例6的变倍光学系统的简要结构与实施例1的结构相同。将实施例6的变倍光学系统的透镜数据示于表16、非球面数据示于表17、各种数据示于表18。

【表16】

[表16]

实施例6透镜数据

Si	Ri	Di	Ndj	νdj
					1	27.8162	0.80	1.88300	40.8
2	5.7899	3.84
					3	-20.6286	2.38	1.92286	18.9
4	-11.4916	0.16
					5*	-28.0898	0.80	1.53389	55.9
6*	17.2028	可变1
					7(孔径光阑)	-	可变2
8*	8.9805	2.34	1.53389	55.9
					9*	5889.4281	0.10
10	14.6178	3.75	1.48749	70.2
					11	-11.1733	0.10
12	17.1824	1.23	1.92286	20.88
					13	6.0396	0.87

14	8.6295	2.56	1.51742	52.4
					15	-46.9175	可变3
16	∞	3.00	1.51633	64.1
					17	∞

【表17】

[表17]

实施例6非球面数据

【表18】

[表18]

实施例6各种数据

焦距

Fno.

全视角

可变1

可变2

可变3

广角端	2.88	1.35	128.4	10.66	9.77	1.00
							望远端	9.95	3.03	34.5	2.04	0.50	10.27

实施例6的变倍光学系统的对应于条件式(1)～(3)的值如下所示。

条件式(1)：(SAG9-SAG10)/|SAG7-SAG6|＝8.03

条件式(2)：Nd3＝1.53389

条件式(3)：Nd4＝1.53389

在图8(A)～图8(C)分别表示实施例1所涉及的关于变倍光学系统的广角端的球面像差、非点像差、畸变(歪曲像差)的各像差图，在图8(D)～8(F)分别表示实施例1所涉及的变倍光学系统的望远端的球面像差、非点像差、畸变的各像差图。在各像差图中，示出将d线设为基准波长的像差，但在球面像差图也示出关于g线(波长436nm)、C线(波长656.3nm)的像差。球面像差图的Fno.表示F值，非点像差图、歪曲像差图的ω表示半视角。并且同样地，在图9(A)～图9(F)、图10(A)～图10(F)、图11(A)～图11(F)、图12(A)～图12(F)、图13(A)～图13(F)中分别示出实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6的变倍光学系统的广角端、望远端的各像差图。

从以上数据可知，实施例1～6的变倍光学系统成为如下光学系统：由于满足条件式(1)，由较少的透镜片数构成并且包含塑料透镜，所以可以廉价地制作，并且小型地构成，具有约3.5倍的高变倍比，广角端处的F值为1.3～1.6的大口径比，另外广角端处的全视角为122°～128°，较为广角，良好地校正各像差，广角端及望远端均具有高的光学性能。

在图14中作为本发明的摄像装置的一实施方式，表示搭载有本发明的实施方式所涉及的变倍光学系统的监视摄像机的简要结构图。图14所示的监视摄像机10主要由透镜装置6和摄像机主体7构成。在透镜装置6的内部配置有变倍光学系统1。另外，在图14简要示出具有第1透镜组G1、孔径光阑St、第2透镜G2的变倍光学系统1。

在摄像机主体7的内部配置有对根据变倍光学系统1成像的被摄体的图像的进行拍摄摄像元件5。作为摄像元件5的具体例子可以列举将由变倍光学系统形成的光学图像转换成电信号的CCD或CMOS等。将摄像元件5配置为其摄像面与变倍光学系统1的像面一致。

在透镜装置6的上方设置有用于变更孔径光阑St的光阑直径的光阑机构8。在透镜装置6的下方设置有用于变更变倍光学系统1的倍率的变焦旋钮9、用于调整变倍光学系统1的聚焦的聚焦旋钮11。

以上，举出实施方式及实施例说明了本发明，但本发明不限于上述实施方式及实施例，可以进行各种变形。例如各透镜成分的曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数、非球面系数等的值不限于上述各数值实施例所示的值，可以采用其他值。

Claims

1.一种变倍光学系统，从物侧依次具备具有负的折射力的第1透镜组、光阑、具有正的折射力的第2透镜组，并且，

构成为，通过使所述第1透镜组与所述第2透镜组的光轴方向的间隔变化来进行变倍，并通过使所述第1透镜组沿着光轴方向移动来进行伴随该变倍的像面位置的校正，其特征在于，

所述第1透镜组为从物侧依次排列负弯月形透镜、具有正的折射力的透镜、和具有负的折射力的透镜而构成的3枚结构，并且

关于所述具有负的折射力的透镜的像侧的透镜面满足下述条件式(1)：

(SAG9-SAG10)/|SAG7-SAG6|＞1.6 (1)

其中，

SAG10为将光轴与所述透镜面的交点设为点O，将所述变倍光学系统设定于广角端时的所述透镜面中的最外光线与所述透镜面的交点设为点P10时的、通过点O垂直于光轴的面与点P10的光轴方向的距离，

SAG9为将从光轴到点P10的直径的9成直径的所述透镜面上的点设为点P9时的、通过点O垂直于光轴的面与点P9的光轴方向的距离，

SAG7为将从光轴到点P10的直径的7成直径的所述透镜面上的点设为点P7时的、通过点O垂直于光轴的面与点P7的光轴方向的距离，

SAG6为将从光轴到点P10的直径的6成直径的所述透镜面上的点设为点P6时的、通过点O垂直于光轴的面与点P6的光轴方向的距离。

2.如权利要求1所述的变倍光学系统，其特征在于，

所述第1透镜组的所述具有正的折射力的透镜为将凸面朝向像侧的弯月形状。

3.如权利要求1或2所述的变倍光学系统，其特征在于，

所述第2透镜组的最靠物侧的透镜为至少具有1面非球面的具有正的折射力的透镜。

4.如权利要求1或2所述的变倍光学系统，其特征在于，

所述第2透镜组为从物侧依次排列如下透镜而构成的4片结构：具有至少1面的非球面的具有正的折射力的透镜、双凸形状的具有正的折射力的透镜、像侧的面为凹面的具有负的折射力的透镜、和具有正的折射力的透镜。

5.如权利要求1或2所述的变倍光学系统，其特征在于，

满足下述条件式(2)：

Nd3＜1.55 (2)

其中，

Nd3为所述第1透镜组的所述具有负的折射力的透镜的d线的折射率。

6.如权利要求1或2所述的变倍光学系统，其特征在于，

满足下述条件式(3)：

Nd4＜1.55 (3)

其中，

Nd4为所述第2透镜组中最靠物侧的具有正的折射力的透镜的d线的折射率。

7.如权利要求1或2所述的变倍光学系统，其特征在于，

在所述第2透镜组的像侧还具备变倍时固定的具有负的折射力的第3透镜组。

8.一种摄像装置，其特征在于，

具备权利要求1至7中的任一项所述的变倍光学系统。