CN104865683B - 变焦透镜以及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实现了一种小型的、即使在高倍率化的情况下也能够对变倍时的像差变动进行适当地抑制，并且具有高的光学性能的变焦透镜以及具备该变焦透镜的摄像装置。变焦透镜实质上从物体侧起依次由正的第1透镜群(G1)、正的第2透镜群(G2)、负的第3透镜群(G3)、负的第4透镜群(G4)、和正的第5透镜群(G5)构成。在从广角端向望远端变倍时，第1透镜群(G1)与第5透镜群(G5)相对于像面(Sim)固定，第2透镜群(G2)、第3透镜群(G3)、第4透镜群(G4)使各透镜群的间隔变化并在光轴方向上移动。

Description

变焦透镜以及摄像装置
技术领域
本发明涉及变焦透镜以及摄像装置，更详细来讲，涉及适合于数码相机、摄像机、电影拍摄用照相机、广播用照相机、监视照相机等的变焦透镜、以及具备该变焦透镜的摄像装置。
背景技术
以往，作为能够应用与上述领域的摄像装置的4组以上的变焦透镜，例如提出有下述专利文献1～3所述的变焦透镜。在专利文献1中记载有如下变焦透镜：该变焦透镜从物体起依次由具有正光焦度的第1透镜群、具有负光焦度的第2透镜群、第3透镜群、和具有正光焦度的第4透镜群构成，在从广角端向望远端变倍时，第1透镜群、第4透镜群相对于像面固定，第2透镜群、第3透镜群移动。此外，专利文献2中记载有如下变焦透镜：该变焦透镜从物体起依次由具有正光焦度的第1a透镜群、具有正光焦度的第1b透镜群、具有负光焦度的第2透镜群、具有正光焦度的第3透镜群、和具有正光焦度的第4透镜群构成，在从广角端向望远端变倍时，第1a透镜群、第4透镜群相对于像面固定，第1b透镜群、第2透镜群、第3透镜群移动。在下述专利文献3中记载有如下变焦透镜：该变焦透镜从物体起依次由具有正光焦度的第1透镜群、具有正光焦度的第2透镜群、具有负光焦度的第3透镜群、具有正光焦度的第4透镜群、和成像群构成，在从广角端向望远端变倍时，第1透镜群、成像群相对于像面固定，第2透镜群、第3透镜群、第4透镜群移动。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4463909号公报
专利文献2：日本特开2012-189817号公报
专利文献3：日本特开2009-198656号公报
但是，在装载于电影拍摄用照相机、广播用照相机等的变焦透镜中，对小型化、高性能化的迫切期望提高，近年来，即使在进一步高倍率化的情况下，也要求能够在变焦整个区域发挥良好的性能。但是，专利文献1所示的透镜系统的最靠近物体侧的透镜的直径以及透镜系统全长相对于图像尺寸较大。专利文献2、3所述的透镜系统的变焦比小于3倍，不能与高倍率化对应。
发明内容
本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于，提供一种小型的、即使在高倍率化的情况下也能够对变倍时的像差变动进行适当地抑制，并且具有高的光学性能的变焦透镜以及具备这种变焦透镜的摄像装置。
本发明的第1变焦透镜是一种变焦透镜，其实质上由5个透镜群构成，该5个透镜群从物体侧起依次由具有正光焦度的第1透镜群、具有正光焦度的第2透镜群、具有负光焦度的第3透镜群、具有负光焦度的第4透镜群、和具有正光焦度的第5透镜群构成，在从广角端向望远端变倍时，第1透镜群以及第5透镜群相对于像面Sim固定，第2透镜群、第3透镜群、第4透镜群使各透镜群的间隔变化并在光轴方向上移动。
在本发明的第1变焦透镜中，在将第2透镜群的焦距设为f2，将广角端处的整个系统的焦距设为fw时，优选满足下述条件式(1)。
5＜f2/fw (1)
本发明的第2变焦透镜是一种变焦透镜，其实质上由5个透镜群构成，该5个透镜群从物体侧依次由具有正光焦度的第1透镜群、具有正光焦度的第2透镜群、具有负光焦度的第3透镜群、第4透镜群、和具有正光焦度的第5透镜群构成，在从广角端向望远端变倍时，第1透镜群以及第5透镜群相对于像面固定，第2透镜群、第3透镜群、第4透镜群使各透镜群的间隔变化并在光轴方向上移动，在将第2透镜群的焦距设为f2，将广角端处的整个系统的焦距设为fw时，满足下述条件式(1)。
5＜f2/fw (1)
在本发明的第1以及第2变焦透镜中，优选满足下述条件式(2)～(5)、(1-1)～(5-1)的任意一个或者任意的组合。
10＜f2/fw＜50 (1-1)
0.005＜ΔG2m/(TL×Zr)＜0.050 (2)
0.010＜ΔG2m/(TL×Zr)＜0.020 (2-1)
TL/Y＜40 (3)
TL/Y＜32 (3-1)
1.75＜Nd31 (4)
1.80＜Nd31 (4-1)
-10＜f4/fw＜-1 (5)
-7＜f4/fw＜-3 (5-1)
其中，
f2：第2透镜群的焦距
f4：第4透镜群的焦距
fw：广角端处的整个系统的焦距
ΔG2m：第2透镜群的广角端与望远端在光轴上的位置的差
TL：从第1透镜群的最靠近物体侧的面到像面的光轴上的距离
Zr：变焦比
Y：最大像高
Nd31：第3透镜群的最靠近物体侧的透镜相对于d线的折射率
在本发明的第1以及第2变焦透镜中，优选望远端处的第2透镜群的位置比广角端处的第2透镜群的位置更靠近像侧。
在本发明的第1以及第2变焦透镜中，优选望远端处的第3透镜群的位置比广角端处的第3透镜群的位置更靠近像侧。
在本发明的第1以及第2变焦透镜中，优选第4透镜群具有负光焦度，望远端处的第4透镜群的位置比广角端处的第4透镜群的位置更靠近像侧。
在本发明的第1以及第2变焦透镜中，优选第1透镜群实质上从物体侧起依次由具有负光焦度的第1透镜群前群、具有正光焦度的第1透镜群中群、和具有正光焦度的第1透镜群后群构成，在对焦时只有第1透镜群中群在光轴方向上移动。
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焦透镜。
另外，上述各“透镜群“不是必须由多个透镜构成，也包含仅由1枚透镜构成的情况。
另外，上述的“实质上…由…构成”的“实质上”是指，除了举例的构成要素以外，也可以包含实质上不具有光学能力的透镜、光圈、外罩玻璃、滤波器等透镜以外的光学要素等。
另外，在没有特别理由的情况下，本说明书所述的光焦度的符号、透镜的面形状对于包含非球面的情况，是近轴区域的形状。
-发明效果-
根据本发明，在由5个群组构成的变焦透镜中，由于适当地设定透镜群的光焦度的排列以及在变倍时移动的透镜群，因此能够提供一种小型的、即使在高倍率化的情况下也能够对变倍时的像差变动进行适当地抑制，并且具有高的光学性能的变焦透镜以及具备这种变焦透镜的摄像装置。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式涉及的变焦透镜的广角端处的透镜结构的剖视图。
图2是表示图1所示的变焦透镜的透镜结构与光路的图，上段是广角端状态的图，中段是中间焦距状态的图，下段是望远端状态的图。
图3是表示本发明的实施例1的变焦透镜的透镜结构的剖视图，上段是广角端状态的剖视图，中段是中间焦距状态的剖视图，下段是望远端状态的剖视图。
图4是表示本发明的实施例2的变焦透镜的透镜结构的剖视图，上段是广角端状态的剖视图，中段是中间焦距状态的剖视图，下段是望远端状态的剖视图。
图5是表示本发明的实施例3的变焦透镜的透镜结构的剖视图，上段是广角端状态的剖视图，中段是中间焦距状态的剖视图，下段是望远端状态的剖视图。
图6是表示本发明的实施例4的变焦透镜的透镜结构的剖视图，上段是广角端状态的剖视图，中段是中间焦距状态的剖视图，下段是望远端状态的剖视图。
图7是表示本发明的实施例5的变焦透镜的透镜结构的剖视图，上段是广角端状态的剖视图，中段是中间焦距状态的剖视图，下段是望远端状态的剖视图。
图8是表示本发明的实施例6的变焦透镜的透镜结构的剖视图，上段是广角端状态，中段是中间焦距状态，下段是望远端状态。
图9是本发明的实施例1的变焦透镜的各个像差图，上段是广角端状态的像差图，中段是中间焦距状态的像差图，下段是望远端状态的像差图，各个状态的像差图都是从左端起依次为球面像差图、像散图、歪曲像差图、倍率色差图。
图10是本发明的实施例2的变焦透镜的各个像差图，上段是广角端状态的像差图，中段是中间焦距状态的像差图，下段是望远端状态的像差图，各个状态的像差图都是从左端起依次为球面像差图、像散图、歪曲像差图、倍率色差图。
图11是本发明的实施例3的变焦透镜的各个像差图，上段是广角端状态的像差图，中段是中间焦距状态的像差图，下段是望远端状态的像差图，各个状态的像差图都是从左端起依次为球面像差图、像散图、歪曲像差图、倍率色差图。
图12是本发明的实施例4的变焦透镜的各个像差图，上段是广角端状态的像差图，中段是中间焦距状态的像差图，下段是望远端状态的像差图，各个状态的像差图都是从左端起依次为球面像差图、像散图、歪曲像差图、倍率色差图。
图13是本发明的实施例5的变焦透镜的各个像差图，上段是广角端状态的像差图，中段是中间焦距状态的像差图，下段是望远端状态的像差图，各个状态的像差图都是从左端起依次为球面像差图、像散图、歪曲像差图、倍率色差图。
图14是本发明的实施例6的变焦透镜的各个像差图，上段是广角端状态的像差图，中段是中间焦距状态的像差图，下段是望远端状态的像差图，各个状态的像差图都是从左端起依次为球面像差图、像散图、歪曲像差图、倍率色差图。
图15是本发明的实施方式涉及的摄像装置的示意性结构图
具体实施方式
下面，参照附图来对本发明的实施方式进行详细说明。图1中表示剖视图，本剖视图表示本发明的第1实施方式涉及的变焦透镜对焦于无限远物体的状态下的广角端处的透镜结构。此外，图2中表示图1所示的变焦透镜对焦于无限远物体的状态下的透镜结构、和轴上光束以及最大像高的光束的各个光路。在图2中，附有“WIDE”的上段表示广角端状态的图，附有“MIDDLE”的中段表示中间焦距状态的图，附有“TELE”的下段表示望远端状态的图。另外，图1以及图2所示的例子与后述的实施例1对应，在图1以及图2中，纸面左侧是物体侧，纸面右侧是像侧。
在本变焦透镜被装载在摄像装置时，优选具备保护用的外罩玻璃、与摄像装置的型号相应的低通滤波器、红外线截止滤波器等各种滤波器，在图1以及图2中，表示将假定了这些的平行平板状的光学部件PP配置在了透镜系统与像面Sim之间的例子。
本变焦透镜实质上由5个透镜群构成，该5个透镜群沿着光轴Z，从物体侧起依次由具有正光焦度的第1透镜群G1、具有正光焦度的第2透镜群G2、具有负光焦度的第3透镜群G3、第4透镜群G4、和具有正光焦度的第5透镜群G5构成。孔径光阑St例如在第4透镜群G4与第5透镜群G5之间，能够被配设在第5透镜群G5的物体侧附近。另外，图1以及图2所示的孔径光阑St不表示大小或形状，而表示光轴上的位置。
在图1所示的例子中，第1透镜群G1从物体侧起依次由透镜L11～透镜L19这9枚透镜构成，第2透镜群G2由透镜L21这1枚透镜构成，第3透镜群G3从物体侧起依次由透镜L31～透镜L35这5枚透镜构成，第4透镜群G4从物体侧起依次由透镜L41～透镜L42这2枚透镜构成，第5透镜群G5从物体侧起依次由透镜L51～透镜L62这12枚透镜构成。此外，第1透镜群G1实质上由3个透镜群构成，该3个透镜群从物体侧起依次由具有负光焦度的第1透镜群前群G1a、具有正光焦度的第1透镜群中群G1b、和具有正光焦度的第1透镜群后群G1c构成。在图1所示的例子中，第1透镜群前群G1a由透镜L11～透镜L13构成，第1透镜群中群G1b由透镜L14～透镜L16构成，第1透镜群后群G1c由透镜L17～透镜L19构成。
在从广角端向望远端变倍时，第1透镜群G1、第5透镜群G5相对于像面Sim固定，第2透镜群G2、第3透镜群G3、第4透镜群G4构成为使各个透镜群的间隔变化并在光轴方向上移动。在图1的第2透镜群G2、第3透镜群G3、第4透镜群G4的下面记载的曲线状的箭头示意性地表示从广角端向望远端变倍时移动的各个透镜群的移动轨迹。
在本变焦透镜中，通过将最靠近物体侧的第1透镜群G1设为正透镜群，从而能够实现透镜系统全长的缩短，对于小型化有利。此外，通过将最靠近像侧的第5透镜群G5设为正透镜群，从而能够抑制轴外光线的主光线入射到像面Sim的入射角变大，能够抑制阴影现象。
由于通过将第2透镜群G2设为具有正光焦度并且在变倍时移动的移动群，能够对望远侧的第1透镜群G1的有效直径进行抑制，对第1透镜群G1的外径进行抑制，因此能够实现小型化/轻型化。特别地，由于拍摄用照相机、广播用照相机等要求可搬运性，因此将透镜直径容易变大变重的第1透镜群G1小型化/轻型化是有效的。虽然在本变焦透镜中第3透镜群G3担当主要的变倍作用，但通过在该第3透镜群与变倍时被固定的第1透镜群G1之间配设具有正光焦度的第2透镜群G2，并在变倍时使第2透镜群G2移动，从而能够抑制变倍时球面像差的变化，在将透镜系统高倍率化的情况下，也能够在变倍时维持良好的性能。
通过使第3透镜群G3为负透镜群，从而能够具有主要的变倍功能。第4透镜群G4例如能够为负透镜群，在设为负透镜群的情况下，由于能够使第3透镜群G3与第4透镜群G4配合着来进行变倍动作，因此能够抑制变倍时各个像差的变动。此外，在将第4透镜群G4设为负透镜群的情况下，由于为了在变倍时移动的透镜群的移动而所需的空间可以较小，因此即使高倍率化也能够抑制透镜系统全长。
本变焦透镜优选望远端的第2透镜群G2的位置比广角端的第2透镜群G2的位置更靠近像侧。在这种情况下，由于能够抑制第1透镜群G1的有效直径，并能够抑制第1透镜群G1的外径，因此能够实现小型化/轻型化。
此外，本变焦透镜优选望远端的第3透镜群G3的位置比广角端的第3透镜群G3的位置更靠近像侧，在这种情况下，有利于高倍率化。
此外，本变焦透镜的第4透镜群具有负光焦度，优选望远端的第4透镜群G4的位置比广角端的第4透镜群G4的位置更靠近像侧。在这种情况下，能够对变倍时的各个像差的变动进行抑制，并且能够使第3透镜群G3与第4透镜群G4配合着来进行变倍动作。
在图1所示的例子中，在从广角端向望远端变倍时，第2透镜群G2不向物体侧移动而总是向像侧移动，第3透镜群G3也在从广角端向望远端变倍时，不向物体侧移动而总是向像侧移动，第4透镜群G4在从广角端向望远端变倍时，暂时向物体侧移动后向像侧移动。
此外，本变焦透镜在从无限远物体向近距离物体的对焦时，优选构成为第1透镜群前群G1a与第1透镜群后群G1c相对于像面Sim固定，只有第1透镜群中群G1b在光轴方向上移动。在这种情况下，能够抑制对焦时的像差变动与视场角变化。在图1中，在第1透镜群中群G1b的下方标记水平方向的直线状的箭头来表示第1透镜群中群G1b为聚焦群。
第1透镜群前群G1a例如能够构成为从物体侧起依次由负透镜、接合透镜构成，其中，该接合透镜是负透镜与正透镜从物体侧起按照此顺序接合而成的。第1透镜群中群G1b例如可以构成为从物体侧起依次由正透镜、负透镜、正透镜构成，或者也可以构成为从物体侧起依次由正透镜、正透镜、负透镜、和正透镜构成。第1透镜群后群G1c例如可以构成为由3枚正的单透镜构成，也可以构成为由2枚正的单透镜构成，或者也可以构成为从物体侧起依次由负透镜、正透镜、正透镜、和正透镜构成。
第2透镜群G2例如能够构成为由将凸面朝向物体侧的1枚正透镜构成，在这种情况下有利于小型化/轻型化。第4透镜群G4例如可以构成为从物体侧起依次由负透镜、正透镜构成，更详细来讲，可以构成为由两个凹透镜与正弯月透镜从物体侧起按照该顺序接合而成的接合透镜构成，在这种情况下，有利于对变倍时的色差的变动进行抑制。
此外，优选本变焦透镜满足下述条件式(1)～(5)的任意一个或者任意的组合。
5＜f2/fw (1)
0.005＜ΔG2m/(TL×Zr)＜0.050 (2)
TL/Y＜40 (3)
1.75＜Nd31 (4)
-10＜f4/fw＜-1 (5)
其中，
f2：第2透镜群的焦距
f4：第4透镜群的焦距
fw：广角端的整个系统的焦距
ΔG2m：第2透镜群的广角端与望远端在光轴上的位置的差
TL：从第1透镜群的最靠近物体侧的面到像面的光轴上的距离
Zr：变焦比
Y：最大像高
Nd31：第3透镜群的最靠近物体侧的透镜相对于d线的折射率
通过构成为不成为条件式(1)的下限以下，从而能够抑制第2透镜群G2的光焦度，有利于球面像差的良好的修正。此外，更优选本变焦透镜满足下述条件式(1-1)。通过构成为不成为条件式(1-1)的下限以下，从而更有利于球面像差的良好的修正。通过构成为不成为条件式(1-1)的上限以上，从而能够确保第2透镜群G2的光焦度，并能够抑制第1透镜群G1的透镜直径大直径化。
10＜f2/fw＜50 (1-1)
条件式(2)的ΔG2m是从广角端向望远端变倍时的第2透镜群G2的移动量。通过构成为不成为条件式(2)的下限以下，从而能够抑制在变焦中间区域球面像差变大。通过构成为不成为条件式(2)的上限以上，从而能够抑制第1透镜群G1的透镜直径大直径化。为了提高与条件式(2)有关的上述效果，更优选满足下述条件式(2-1)。
0.010＜ΔG2m/(TL×Zr)＜0.020 (2-1)
条件式(3)的TL是透镜系统全长。通过构成为不成为条件式(3)的上限以上，从而即使增大图像尺寸也能够抑制透镜系统全长。为了提高与条件式(3)有关的上述效果，更优选满足下述条件式(3-1)。
TL/Y＜32 (3-1)
条件式(4)是与第3透镜群G3的最靠近物体侧的透镜的折射率有关的式子。在本变焦透镜中，第3透镜群G3担当主要的变倍作用。通过按照不成为条件式(4)的下限以下的方式来选择材质，从而有利于像面弯曲的修正，特别是有利于变倍时的像面弯曲的变动的抑制。为了提高与条件式(4)有关的上述效果，更优选满足下述条件式(4-1)。
1.80＜Nd31 (4-1)
由于通过构成为不成为条件式(5)的下限以下，能够确保第4透镜群G4的光焦度，因此能够抑制第4透镜群G4的移动量，能够抑制透镜系统全长。另外，在满足条件式(5)的情况下，第4透镜群G4为负透镜群，与第3透镜群G3配合并担当变倍作用。因此，通过构成为不成为条件式(5)的下限以下，从而能够避免第3透镜群G3的光焦度变得过强，变倍时的像差变动变大。
通过构成为不成为条件式(5)的上限以上，从而能够抑制第4透镜群G4的光焦度，能够避免球面像差过度修正，有利于球面像差的良好的修正。此外，由于通过构成为不成为条件式(5)的上限以上，能够抑制第4透镜群G4的光焦度，因此能够防止后焦点变得过长，能够抑制透镜系统全长。为了提高与条件式(5)有关的上述效果，更优选满足下述条件式(5-1)。
-7＜f4/fw＜-3 (5-1)
以上所述的本实施方式涉及的变焦透镜能够适当地应用于例如10倍左右的变焦比的透镜系统。另外，构成本发明的变焦透镜的各个透镜群的透镜枚数、透镜形状并不仅限于图1所示的例子，也可以采用其他结构的透镜群。此外，上述优选的结构、可能的构成可以进行任意的组合，优选根据变焦透镜所要求的形式来适当地选择性地采用。
这里，对本发明的变焦透镜的2个优选方式及其效果进行叙述。另外，这2个优选的方式都能够适当地采用上述的优选的结构、可能的结构。
首先，第1方式实质上由5个透镜群构成，该5个透镜群从物体侧起依次由具有正光焦度的第1透镜群G1、具有正光焦度的第2透镜群G2、具有负光焦度的第3透镜群G3、具有负光焦度的第4透镜群G4、和具有正光焦度的第5透镜群G5构成，在从广角端向望远端变倍时，第1透镜群G1、第5透镜群G5相对于像面Sim固定，第2透镜群G2、第3透镜群G3、第4透镜群G4构成为使各个透镜群的间隔变化并在光轴方向上移动。根据本第1方式，能够抑制望远侧的第1透镜群G1的有效直径，此外，能够抑制透镜系统全长。进一步地，能够抑制变倍时的球面像差的变化，在将透镜系统高倍率化的情况下，也能够在变倍时维持良好的性能。
第2方式实质上由5个透镜群构成，该5个透镜群从物体侧起依次由具有正光焦度的第1透镜群G1、具有正光焦度的第2透镜群G2、具有负光焦度的第3透镜群G3、第4透镜群G4、和具有正光焦度的第5透镜群G5构成，在从广角端向望远端变倍时，第1透镜群G1、第5透镜群G5相对于像面Sim固定，第2透镜群G2、第3透镜群G3、第4透镜群G4构成为使各个透镜群的间隔变化并在光轴方向上移动，满足上述的条件式(1)。根据本第2方式，能够抑制望远侧的第1透镜群G1的有效直径，进一步地，能够抑制变倍时的球面像差的变化，在将透镜系统高倍率化的情况下，也能够在变倍时维持良好的性能。
接下来，对本发明的变焦透镜的具体的数值实施例进行说明。以下所示的实施例1～6是按照广角端的整个系统的焦距为10.00的方式而被规格化的。
<实施例1>
图3中表示对实施例1的变焦透镜对焦在无限远物体的状态下的透镜结构进行表示的剖视图。在图3中，在附有“WIDE”的上段表示广角端状态的剖视图，在附有“MIDDLE”的中段表示中间焦距状态的剖视图，在附有“TELE”的下段表示望远端状态。在图3中，纸面左侧是物体侧，纸面右侧是像侧。
实施例1的变焦透镜的示意结构如下。实施例1的变焦透镜实质上由5个透镜群构成，该5个透镜群从物体侧起依次由具有正光焦度的第1透镜群G1、具有正光焦度的第2透镜群G2、具有负光焦度的第3透镜群G3、具有负光焦度的第4透镜群G4、孔径光阑St、和具有正光焦度的第5透镜群G5构成。在从广角端向望远端变倍时，第1透镜群G1、第5透镜群G5相对于像面Sim固定，第2透镜群G2、第3透镜群G3、第4透镜群G4构成为使相邻的透镜群的间隔变化并在光轴方向上移动。第1透镜群G1实质上由3个透镜群构成，该3个透镜群从物体侧起依次由具有负光焦度的第1透镜群前群G1a、具有正光焦度的第1透镜群中群G1b、和具有正光焦度的第1透镜群后群G1c构成。在从无限远物体向近距离物体的对焦时，构成为只有第1透镜群中群G1b在光轴方向上移动。另外，在图3中，表示将假定了各种滤波器、外罩玻璃等的光学部件PP配置到第5透镜群G5与像面Sim之间的例子。
作为实施例1的变焦透镜的详细结构，将基本透镜数据示于表1中，将相对于d线的各个部件与可变面的间隔示于表2中，将非球面系数示于表3中。另外，在以下所示的各表中，记载四舍五入为规定位数的数值。
在表1中，在Si栏中，将最靠近物体侧的构成要素的物体侧面设为第1个，表示随着趋向像侧而依次增加的第i个(i＝1，2，3，…)面编号，Ri栏中表示第i个面的曲率半径，Di栏中表示第i个面与第i+1个面的光轴Z上的面间隔。另外，Di的最下栏中记载的数值是表1中记载的最靠近像侧的面与像面Sim的光轴Z上的面间隔。表1的Ndj栏中，将最靠近物体侧的构成要素设为第1个，表示随着趋向像侧而依次增加的第j个(j＝1，2，3，…)构成要素相对于d线(波长587.56nm)的折射率，vdj栏中表示第j个构成要素相对于d线的阿贝数。
表1的曲率半径的符号在将凸面朝向物体侧的面形状的情况下为正，在将凸面朝向像侧的面形状的情况下为负。表1中，也表示孔径光阑St以及光学部件PP，在相当于孔径光阑St的面的面编号栏记载面编号与(St)这样的语句。
在表1中，对于在对焦时变化的面间隔，合并表示对焦在无限远物体的状态下的值与(inf)这样的语句。此外，在表1中，对于在变倍时变化的面间隔，使用DD[]这样的符号，[]中附加有该间隔的物体侧的面编号。具体来讲，表1的DD[16]、DD[18]、DD[27]、DD[30]是在变倍时变化的可变面间隔，分别与第1透镜群G1与第2透镜群G2的间隔、第2透镜群G2与第3透镜群G3的间隔、第3透镜群G3与第4透镜群G4的间隔、第4透镜群G4与孔径光阑St的间隔对应。
表2中，表示广角端、中间焦距状态(表2中简化为中间)、望远端出的相对于d线的各个部件与上述可变面间隔的值。表2的f是整个系统的焦距，Bf是空气换算长下的后焦点，FNo.是F数字，2ω是全视场角(单位为度)。
另外，在表1中，非球面的面编号上附有＊印，非球面的曲率半径栏中记载着近轴的曲率半径的数值。表3中表示这些各个非球面的非球面系数。表3的非球面系数的数值的“E-n”(n：整数)意味着“×10-n”。非球面系数是下式中表示的非球面式中的各个系数KA、Am(m为自然数，取值根据实施例而不同)的值。下式中的∑意味着m项的和。
Zd＝C·h2/{1+(1-KA·C2·h2)1/2}+∑Am·hm
其中，
Zd：非球面深度(从高度h的非球面上的点起，下降到与非球面顶点相接的光轴垂直的平面的垂线的长度)
h：高度(从光轴到透镜面的距离)
C：近轴曲率
KA，Am：非球面系数(m＝3，4，5，…)
【表1】
实施例1基本透镜数据
【表2】
实施例1各个部件与可变面的间隔
【表3】
实施例1非球面系数
在图9的附有“WIDE”的上段表示实施例1的变焦透镜的广角端处的各个像差，在附有“MIDDLE”的中段表示实施例1的变焦透镜的中间焦距状态下的各个像差，在附有“TELE”的下段表示实施例1的变焦透镜的望远端状态下的各个像差。图9所示的像差是对焦在无限远物体的状态下的像差，在图9中，各个状态的像差图都从左起依次表示球面像差、像散、歪曲像差(变形)、倍率色差(倍率的色差)的各个像差图。
在图9中，在球面像差图中，分别通过实线、长虚线、短虚线来表示与d线(波长587.6nm)、C线(波长656.3nm)、F线(波长486.1nm)有关的像差，在像散图中，分别通过实线、短虚线来表示与弧矢(sagittal)方向、子午(tangential)方向的d线有关的像差，在歪曲像差图中，通过实现来表示与d线有关的像差，在表示倍率色差的像差图中，分别通过长虚线、短虚线来表示与C线、F线有关的像差。球面像差图的FNo.意味着F数字，其它的像差图的ω意味着对焦在无限远物体的状态下的最大全视场角的半值(半视场角)。
由于上述实施例1的说明中所述的各个数据的符号、含义、记载方法在没有特别理由的情况下，对于以下的实施例也是一样的，因此以下省略重复说明。
<实施例2>
图4中表示对实施例2的变焦透镜对焦在无限远物体的状态下的透镜结构进行表示的剖视图。实施例2的变焦透镜的示意结构与实施例1相同。作为实施例2的变焦透镜的详细结构，分别在表4、表5、表6中表示基本透镜数据、各个部件与可变面的间隔、非球面系数。另外，在表6中，没有非球面系数的则标记-来取代数值，这方面对于以下的实施例的非球面系数的表也是同样的。
【表4】
实施例2基本透镜数据
【表5】
实施例2各个部件与可变面的间隔
【表6】
实施例2非球面系数
在图10的附有“WIDE”的上段表示实施例2的变焦透镜的广角端处的各个像差，在附有“MIDDLE”的中段表示实施例2的变焦透镜的中间焦距状态下的各个像差，在附有“TELE”的下段表示实施例2的变焦透镜的望远端状态下的各个像差。图10所示的像差是对焦在无限远物体的状态下的像差，在图10中，各个状态的像差图都从左起依次表示球面像差、像散、歪曲像差(变形)、倍率色差(倍率的色差)的各像差图。
<实施例3>
图5中表示对实施例3的变焦透镜对焦在无限远物体的状态下的透镜结构进行表示的剖视图。虽然实施例3的变焦透镜的示意结构与实施例1大致相同，但在实施例3中第1透镜群中群G1b由第1透镜群中群前部G1bf与第1透镜群中群后部G1br这2个透镜群构成，在对焦时，第1透镜群中群前部G1bf与第1透镜群中群后部G1br构成为使这2个透镜群的间隔变化并在光轴方向上移动，这方面与实施例1不同。表7、表8、表9中分别表示实施例3的变焦透镜的基本透镜数据、各个部件与可变面的间隔、非球面系数。
【表7】
实施例3基本透镜数据
【表8】
实施例3各个部件与可变面的间隔
【表9】
实施例3非球面系数
在图11的附有“WIDE”的上段表示实施例3的变焦透镜的广角端处的各个像差，在附有“MIDDLE”的中段表示实施例3的变焦透镜的中间焦距状态下的各个像差，在附有“TELE”的下段表示实施例3的变焦透镜的望远端状态下的各个像差。图11所示的像差是对焦在无限远物体的状态下的像差，在图11中，各个状态的像差图都从左起依次表示球面像差、像散、歪曲像差(变形)、倍率色差(倍率的色差)的各像差图。
<实施例4>
图6中表示对实施例4的变焦透镜对焦在无限远物体的状态下的透镜结构进行表示的剖视图。实施例4的变焦透镜的示意结构与实施例1大致相同。表10、表11、表12中分别表示实施例4的变焦透镜的基本透镜数据、各个部件与可变面的间隔、非球面系数。
【表10】
实施例4基本透镜数据
【表11】
实施例4各个部件与可变面的间隔
【表12】
实施例4非球面系数
在图12的附有“WIDE”的上段表示实施例4的变焦透镜的广角端处的各个像差，在附有“MIDDLE”的中段表示实施例4的变焦透镜的中间焦距状态下的各个像差，在附有“TELE”的下段表示实施例4的变焦透镜的望远端状态下的各个像差。图12所示的像差是对焦在无限远物体的状态下的像差，在图12中，各个状态的像差图都从左起依次表示球面像差、像散、歪曲像差(变形)、倍率色差(倍率的色差)的各像差图。
<实施例5>
图7中表示对实施例5的变焦透镜对焦在无限远物体的状态下的透镜结构进行表示的剖视图。实施例5的变焦透镜的示意结构与实施例1大致相同。表13、表14、表15中分别表示实施例5的变焦透镜的基本透镜数据、各个部件与可变面的间隔、非球面系数。
【表13】
实施例5基本透镜系数
【表14】
实施例5各个部件与可变面的间隔
【表15】
实施例5非球面系数
在图13的附有“WIDE”的上段表示实施例5的变焦透镜的广角端处的各个像差，在附有“MIDDLE”的中段表示实施例5的变焦透镜的中间焦距状态下的各个像差，在附有“TELE”的下段表示实施例5的变焦透镜的望远端状态下的各个像差。图13所示的像差是在对焦在无限远物体的状态下的像差，在图13中，各个状态的像差图都从左起依次表示球面像差、像散、歪曲像差(变形)、倍率色差(倍率的色差)的各像差图。
<实施例6>
图8中表示对实施例6的变焦透镜对焦在无限远物体的状态下的透镜结构进行表示的剖视图。实施例6的变焦透镜的示意结构与实施例1大致相同。表16、表17、表18中分别表示实施例6的变焦透镜的基本透镜数据、各个部件与可变面的间隔、非球面系数。
【表16】
实施例6基本透镜数据
【表17】
实施例6各个部件与可变面的间隔
【表18】
实施例6非球面系数
在图14的附有“WIDE”的上段表示实施例6的变焦透镜的广角端处的各个像差，在附有“MIDDLE”的中段表示实施例6的变焦透镜的中间焦距状态下的各个像差，在附有“TELE”的下段表示实施例6的变焦透镜的望远端状态下的各个像差。图14所示的像差是在对焦在无限远物体的状态下的像差，在图14中，各个状态的像差图都从左起依次表示球面像差、像散、歪曲像差(变形)、倍率色差(倍率的色差)的各像差图。
表19中表示上述实施例1～6的变焦透镜的条件式(1)～(5)的对应值与和这些条件式有关系的值。
【表19】
根据以上数据可知，实施例1～6的变焦透镜是小型并且轻型的，各个像差被良好地修正，变焦比处于8倍～12倍的范围，构成为高倍率，并且变倍时的像差变动也被适当地抑制，在变焦整个区域维持良好的性能，实现了高的光学性能。
接下来，参照图15，来对本发明的实施方式涉及的摄像装置进行说明。图15中表示对本发明的实施方式涉及的变焦透镜1进行了使用的本发明的第1实施方式涉及的摄像装置10的示意结构图。作为摄像装置10，能够例举有例如：数字照相机、摄像机、电影拍摄用照相机、广播用照相机、监视照相机等。
摄像装置10具备：变焦透镜1、被配置在变焦透镜1的像侧的滤波器2、和被配置在滤波器2的像侧的拍摄元件3。另外，在图15中，示意性地图示变焦透镜1所具备的第1透镜群前群G1a、第1透镜群中群G1b、第1透镜群后群G1c、第2透镜群G2～第5透镜群G5。拍摄元件3将通过变焦透镜1来形成的光学像转换为电信号，例如，能够使用CCD(Charge CoupledDevice，电荷耦合元件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)等。拍摄元件3被配置为其拍摄面与变焦透镜1的像面一致。
摄像装置10还具备：对来自拍摄元件3的输出信号进行运算处理的信号处理部5、对通过信号处理部5来形成的像进行显示的显示部6、对变焦透镜1的变倍进行控制的变焦控制部7、和对变焦透镜1的对焦进行控制的聚焦控制部8。另外，虽然在图15中仅图示了1个拍摄元件3，但本发明的摄像装置并不仅限于此，也可以是具有3个拍摄元件的所谓的3板方式的摄像装置。
以上，举例实施方式以及实施例来对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式以及实施例，能够进行各种变形。例如，构成各个透镜群的透镜及其枚数、以及各个透镜的曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数、非球面系数的值并不仅限于上述各实施例中表示的值。

Claims (15)

1.一种变焦透镜，其由5个透镜群构成，该5个透镜群从物体侧起依次由具有正光焦度的第1透镜群、具有正光焦度的第2透镜群、具有负光焦度的第3透镜群、具有负光焦度的第4透镜群、和具有正光焦度的第5透镜群构成，
在从广角端向望远端变倍时，所述第1透镜群以及所述第5透镜群相对于像面固定，所述第2透镜群、所述第3透镜群、所述第4透镜群使各透镜群的间隔变化并在光轴方向上移动，
在将所述第2透镜群的焦距设为f2，将广角端处的整个系统的焦距设为fw时，满足下述条件式(1)：
5＜f2/fw (1)。
2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，
在将所述第2透镜群的广角端与望远端在光轴上的位置的差设为ΔG2m，将从所述第1透镜群的最靠近物体侧的面到像面的光轴上的距离设为TL，将变焦比设为Zr时，满足下述条件式(2)：
0.005＜ΔG2m/(TL×Zr)＜0.050 (2)。
3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，
在将从所述第1透镜群的最靠近物体侧的面到像面的光轴上的距离设为TL，将最大像高设为Y时，满足下述条件式(3)：
TL/Y＜40 (3)。
4.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，
在将所述第3透镜群的最靠近物体侧的透镜相对于d线的折射率设为Nd31时，满足下述条件式(4)：
1.75＜Nd31 (4)。
5.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，
在将所述第4透镜群的焦距设为f4，将广角端处的整个系统的焦距设为fw时，满足下述条件式(5)：
-10＜f4/fw＜-1 (5)。
6.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，
望远端处的所述第2透镜群的位置比广角端处的所述第2透镜群的位置更靠近像侧。
7.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，
望远端处的所述第3透镜群的位置比广角端处的所述第3透镜群的位置更靠近像侧。
8.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，
所述第4透镜群具有负光焦度，望远端处的所述第4透镜群的位置比广角端处的所述第4透镜群的位置更靠近像侧。
9.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，
所述第1透镜群从物体侧起依次由具有负光焦度的第1透镜群前群、具有正光焦度的第1透镜群中群、和具有正光焦度的第1透镜群后群构成，在对焦时只有所述第1透镜群中群在光轴方向上移动。
10.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(1-1)：
10＜f2/fw＜50 (1-1)。
11.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(2-1)：
0.010＜ΔG2m/(TL×Zr)＜0.020 (2-1)。
12.根据权利要求3所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(3-1)：
TL/Y＜32 (3-1)。
13.根据权利要求4所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(4-1)；
1.80＜Nd31 (4-1)。
14.根据权利要求5所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(5-1)：
-7＜f4/fw＜-3 (5-1)。
15.一种摄像装置，其特征在于，
具备权利要求1至14的任意一项所述的变焦透镜。
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