CN107533214A - 变焦镜头和具有该变焦镜头的摄像装置 - Google Patents

变焦镜头和具有该变焦镜头的摄像装置 Download PDF

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CN107533214A CN201680022581.6A CN201680022581A CN107533214A CN 107533214 A CN107533214 A CN 107533214A CN 201680022581 A CN201680022581 A CN 201680022581A CN 107533214 A CN107533214 A CN 107533214A
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Abstract

变焦镜头从物体侧起依次具有负屈光力的第1透镜组(G1)、正屈光力的第2透镜组(G2)、负屈光力的第3透镜组(G3)、正屈光力的第4透镜组(G4)，在从广角端向望远端变倍时，第1透镜组(G1)与第2透镜组(G2)之间的间隔变窄，第3透镜组(G3)与第4透镜组(G4)之间的间隔变宽，第4透镜组(G4)固定，满足以下的条件式(1)、(2)，2.5≦f2/fw≦4.5…(1)4.3≦Δ2GWT/fw≦8.0…(2)。

Description

变焦镜头和具有该变焦镜头的摄像装置
技术领域
本发明涉及变焦镜头和具有该变焦镜头的摄像装置。
背景技术
近年来，数字摄像机和数字静态照相机等数字照相机迅速普及。在数字照相机中使用固体摄像元件、例如CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)。
在使用固体摄像元件的数字照相机中，能够使照相机主体小型化。并且，通过增多固体摄像元件的像素数、即多像素化，能够提高图像的画质。因此，便携性优良、与多像素化对应的变焦镜头的要求提高。而且，在变焦镜头中还要求具有大视场角。
以这种要求为背景，特别是搭载了小型、广角且大口径的变焦镜头的照相机不断增加。作为这种变焦镜头，以往提出了从物体侧起依次由负屈光力的透镜组、正屈光力的透镜组、负屈光力的透镜组和正屈光力的透镜组构成的4组结构的变焦镜头。作为现有的变焦镜头，存在专利文献1、2和3所公开的变焦镜头。
在专利文献1中公开了4组结构的变焦镜头。该变焦镜头从物体侧起依次由负屈光力的第1透镜组、正屈光力的第2透镜组、负屈光力的第3透镜组和正屈光力的第4透镜组构成。并且，在该变焦镜头中，变倍比为3.5倍左右，广角端的半视场角为34度左右，广角端的F值为2.1左右。进而，在该变焦镜头中，实现了光学系统的小型化。
并且，在专利文献2和专利文献3中公开了4组结构的变焦镜头。这些变焦镜头从物体侧起依次由负屈光力的第1透镜组、正屈光力的第2透镜组、负屈光力的第3透镜组和正屈光力的第4透镜组构成。并且，在这些变焦镜头中，变倍比为5倍左右，广角端的半视场角为50度～90度左右，广角端的F值为2.8左右。进而，在这些变焦镜头中，实现了光学系统的小型化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-242501号公报
专利文献2：日本特开2012-198506号公报
专利文献3：日本特开2012-226307号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1、专利文献2和专利文献3所公开的变焦镜头中，第2透镜组中的正屈光力较大。因此，当要在这些变焦镜头中进一步实现广角化和大口径化时，像差量增加，因此，光学性能的降低更加显著。
本发明是鉴于这种课题而完成的，其目的在于，提供小型、广角且大口径、而且在变倍域的整个区域内具有良好的光学性能的变焦镜头和具有该变焦镜头的摄像装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题并实现目的，本发明的变焦镜头的特征在于，变焦镜头从物体侧起依次具有负屈光力的第1透镜组、正屈光力的第2透镜组、负屈光力的第3透镜组、正屈光力的第4透镜组，在从广角端向望远端变倍时，第1透镜组与第2透镜组之间的间隔变窄，第3透镜组与第4透镜组之间的间隔变宽，第4透镜组固定，满足以下的条件式(1)、(2)，
2.5≦f2/fw≦4.5 (1)
4.3≦Δ2GWT/fw≦8.0 (2)
其中，
f2是第2透镜组的焦距，
fw是广角端的变焦镜头整体的焦距，
Δ2GWT是从广角端向望远端变倍时的第2透镜组的移动总量。
并且，本发明的另一个变焦镜头的特征在于，变焦镜头从物体侧起依次具有负屈光力的第1透镜组、正屈光力的第2透镜组、负屈光力的第3透镜组、正屈光力的第4透镜组，在从广角端向望远端变倍时，第1透镜组固定，第1透镜组与第2透镜组之间的间隔变窄，第2透镜组与第3透镜组之间的间隔变宽，第4透镜组向像侧移动，满足以下的条件式(1a)、(2a)，
f2/fw≦5.0 (1a)
4.3≦Δ2GWT/fw (2a)
其中，
f2是第2透镜组的焦距，
fw是广角端的变焦镜头整体的焦距，
Δ2GWT是从广角端向望远端变倍时的第2透镜组的移动总量。
并且，本发明的摄像装置的特征在于，摄像装置具有上述变焦镜头、以及将由变焦镜头形成的像转换为电信号的摄像元件。
发明效果
根据本发明，能够提供小型、广角且大口径、而且在变倍域的整个区域内具有良好的光学性能的变焦镜头和具有该变焦镜头的摄像装置。
附图说明
图1是实施例1的变焦镜头的无限远物体合焦时的镜头剖视图，(a)是广角端的镜头剖视图，(b)是中间2的镜头剖视图，(c)是望远端的镜头剖视图。
图2是实施例2的变焦镜头的无限远物体合焦时的镜头剖视图，(a)是广角端的镜头剖视图，(b)是中间2的镜头剖视图，(c)是望远端的镜头剖视图。
图3是实施例3的变焦镜头的无限远物体合焦时的镜头剖视图，(a)是广角端的镜头剖视图，(b)是中间2的镜头剖视图，(c)是望远端的镜头剖视图。
图4是实施例4的变焦镜头的无限远物体合焦时的镜头剖视图，(a)是广角端的镜头剖视图，(b)是中间2的镜头剖视图，(c)是望远端的镜头剖视图。
图5是实施例5的变焦镜头的无限远物体合焦时的镜头剖视图，(a)是广角端的镜头剖视图，(b)是中间2的镜头剖视图，(c)是望远端的镜头剖视图。
图6是示出实施例1的变焦镜头的无限远物体合焦时的球差(SA)、像散(AS)、畸变(DT)、倍率色差(CC)的图，(a)～(d)示出广角端的状态，(e)～(h)示出中间2的状态，(i)～(l)示出望远端的状态。
图7是示出实施例2的变焦镜头的无限远物体合焦时的球差(SA)、像散(AS)、畸变(DT)、倍率色差(CC)的图，(a)～(d)示出广角端的状态，(e)～(h)示出中间2的状态，(i)～(l)示出望远端的状态。
图8是示出实施例3的变焦镜头的无限远物体合焦时的球差(SA)、像散(AS)、畸变(DT)、倍率色差(CC)的图，(a)～(d)示出广角端的状态，(e)～(h)示出中间2的状态，(i)～(l)示出望远端的状态。
图9是示出实施例4的变焦镜头的无限远物体合焦时的球差(SA)、像散(AS)、畸变(DT)、倍率色差(CC)的图，(a)～(d)示出广角端的状态，(e)～(h)示出中间2的状态，(i)～(l)示出望远端的状态。
图10是示出实施例5的变焦镜头的无限远物体合焦时的球差(SA)、像散(AS)、畸变(DT)、倍率色差(CC)的图，(a)～(d)示出广角端的状态，(e)～(h)示出中间2的状态，(i)～(l)示出望远端的状态。
图11是摄像装置的剖视图。
图12是摄像装置的前方立体图。
图13是摄像装置的后方立体图。
图14是摄像装置的主要部分的内部电路的结构框图。
具体实施方式
在实施例的说明之前，对本发明的某个方式的实施方式的作用效果进行说明。另外，在具体说明本实施方式的作用效果时，示出具体例进行说明。但是，与后述实施例的情况同样，这些例示的方式只不过是本发明所包含的方式中的一部分，在该方式中存在大量的变化。因此，本发明不限于例示的方式。
对本实施方式的变焦镜头所具有的基本结构进行说明。在基本结构中，变焦镜头从物体侧起依次具有负屈光力的第1透镜组、正屈光力的第2透镜组、负屈光力的第3透镜组、正屈光力的第4透镜组，在从广角端向望远端变倍时，第1透镜组与第2透镜组之间的间隔变窄。
通过设第1透镜组的屈光力为负屈光力，能够确保大视场角，并且实现第1透镜组中的径向的小型化。并且，能够减少构成变焦镜头的透镜组的数量，所以，还能够减少构成变焦镜头的透镜的总数。这样，使第1透镜组的屈光力成为负屈光力有利于广角化和光学系统的小型化，并且，涉及镜框的薄型化和成本的削减。
并且，通过改变第1透镜组与第2透镜组之间的间隔，能够得到变倍作用。该情况下，在从广角端向望远端变倍时，优选使第1透镜组与第2透镜组之间的间隔变窄。由此，得到较大的变倍作用。
并且，在从广角端向望远端变倍时，优选使第2透镜组从像侧向物体侧移动。由此，能够增大变倍作用。
对第1实施方式的变焦镜头进行说明。第1实施方式的变焦镜头的特征在于，具有基本结构，并且，在从广角端向望远端变倍时，第3透镜组与第4透镜组之间的间隔变宽，第4透镜组固定，满足以下的条件式(1)、(2)，
2.5≦f2/fw≦4.5 (1)
4.3≦Δ2GWT/fw≦8.0 (2)
其中，
f2是第2透镜组的焦距，
fw是广角端的变焦镜头整体的焦距，
Δ2GWT是从广角端向望远端变倍时的第2透镜组的移动总量。
通过改变第3透镜组与第4透镜组之间的间隔，能够得到变倍作用。该情况下，在从广角端向望远端变倍时，优选使第3透镜组与第4透镜组之间的间隔变宽。由此，得到较大的变倍作用。
并且，通过在变倍时固定第4透镜组，不需要在第4透镜组的周围配置驱动透镜的部件等。由此，能够使变焦镜头整体的结构变得紧凑，并且，能够低成本地制造变焦镜头。
条件式(1)是与有助于变倍的第2透镜组有关的规定，利用广角端的变焦镜头整体的焦距对第2透镜组的焦距进行归一化。
通过满足条件式(1)，能够相对于广角端的变焦镜头整体的焦距适当维持第2透镜组的屈光力。其结果，能够实现广角化和大口径化而不会降低光学性能。
当低于条件式(1)的下限值时，第2透镜组的屈光力过大，所以，光学性能恶化。并且，当高于条件式(1)的上限值时，第2透镜组的屈光力过小。该情况下，第2透镜组中的像差校正能力不足，所以，光学性能恶化。进而，当高于上限值时，第2透镜组的屈光力减小，所以，很难增大变倍比。当要增大变倍比时，第2透镜组的移动距离变长，所以，很难缩短变焦镜头整体的全长。
条件式(2)规定了第2透镜组的移动量，利用变焦镜头整体的广角端的焦距对第2透镜组的移动量进行归一化。第2透镜组的移动总量是广角端的第2透镜组的位置与望远端的第2透镜组的位置之差。
当低于条件式(2)的下限值时，第2透镜组的移动总量减小。该情况下，为了增大变倍比，必须过度增大第2透镜组的屈光力。但是，当第2透镜组的屈光力增大时，光学性能恶化。这样，低于条件式(2)的下限值导致光学性能的恶化。
当高于条件式(2)的上限值时，第2透镜组的移动总量过大。该情况下，必须减小第2透镜组的屈光力。于是，第2透镜组中的像差校正能力不足，所以，光学性能恶化。这样，低于条件式(2)的下限值导致光学性能的恶化。并且，变焦镜头整体的全长变长，所以，很难采用紧凑的结构。
对第2实施方式的变焦镜头进行说明。第2实施方式的变焦镜头的特征在于，具有基本结构，并且，在从广角端向望远端变倍时，第1透镜组固定，第2透镜组与第3透镜组之间的间隔变宽，第4透镜组向像侧移动，满足以下的条件式(1a)、(2a)，
f2/fw≦5.0 (1a)
4.3≦Δ2GWT/fw (2a)
其中，
f2是第2透镜组的焦距，
fw是广角端的变焦镜头整体的焦距，
Δ2GWT是从广角端向望远端变倍时的第2透镜组的移动总量。
通过改变第2透镜组与第3透镜组之间的间隔，能够得到变倍作用。该情况下，在从广角端向望远端变倍时，优选使第2透镜组与第3透镜组之间的间隔变宽。由此，能够得到较大的变倍作用。
并且，通过在变倍时固定第1透镜组，不需要在第1透镜组的周围配置驱动透镜的部件等。由此，能够使变焦镜头整体的结构变得紧凑，并且，能够低成本地制造变焦镜头。
条件式(1a)的技术意义与条件式(1)的技术意义相同。并且，条件式(2a)的技术意义与条件式(2)的技术意义相同。
在第1实施方式的变焦镜头和第2实施方式的变焦镜头(以下称为“本实施方式的变焦镜头”)中，优选第1透镜组从物体侧起依次由负透镜、负透镜、负透镜、正透镜这4枚透镜构成。
为了实现广角化而不使光学性能劣化，增多构成第1透镜组的透镜的枚数即可。由此，能够充分确保第1透镜组中的像差校正能力。但是，当透镜的枚数过多时，第1透镜组大型化。
因此，通过利用3枚负透镜和1枚正透镜构成第1透镜组，能够充分确保第1透镜组中的像差校正能力，并且能够防止第1透镜组的大型化。
并且，能够充分确保第1透镜组中的像差校正能力，由此，不需要使第2透镜组的屈光力过大。即，能够适当维持第2透镜组的屈光力，所以，能够防止像差量的增大。
优选本实施方式的变焦镜头满足以下的条件式(3)，
0.5<(rf11+rR11)/(rf11-rR11)<5.0 (3)
其中，
rf11是第1透镜组的最物体侧的透镜中的物体侧面的曲率半径，
rR11是第1透镜组的最物体侧的透镜中的像侧面的曲率半径。
条件式(3)是规定了构成第1透镜组的透镜中的位于最物体侧的透镜(以下称为“第1透镜”)的形态因数的式子。
当低于条件式(3)的下限值时，第1透镜的屈光力过大，所以，光学性能恶化。这样，低于条件式(3)的下限值导致光学性能的恶化，所以是不理想的。
当高于条件式(3)的上限值时，第1透镜的屈光力过小。该情况下，第1透镜组中的像差校正能力不足，所以，光学性能恶化。这样，高于条件式(3)的上限值导致光学性能的恶化，所以是不理想的。
优选第1实施方式的变焦镜头满足以下的条件式(4)，
-5.0<(rf13+rR13)/(rf13-rR13)<-0.5 (4)
其中，
rf13是第1透镜组的物体侧起的第3个透镜中的物体侧面的曲率半径，
rR13是第1透镜组的物体侧起的第3个透镜中的像侧面的曲率半径。
条件式(4)是规定了构成第1透镜组的透镜中的物体侧起的第3个透镜(以下称为“第3透镜”)的形态因数的式子。
当低于条件式(4)的下限值时，第3透镜的屈光力过小。该情况下，第1透镜组中的像差校正能力不足，所以，光学性能恶化。这样，低于条件式(4)的下限值导致光学性能的恶化。
当高于条件式(4)的上限值时，第3透镜的屈光力过大，所以，光学性能恶化。这样，高于条件式(4)的上限值导致光学性能的恶化。
在本实施方式的变焦镜头中，优选在对焦时，第3透镜组沿着光轴移动，满足以下的条件式(5)，
0.5<|(1-(mg3t)2)×(mg4t)2|<2.0 (5)
其中，
mg3t是第3透镜组的望远端的横倍率，
mg4t是第4透镜组的望远端的横倍率。
条件式(5)规定了望远端的对焦灵敏度。
当低于条件式(5)的下限值时，对焦时的第3透镜组的移动量增大，所以，变焦镜头的全长变长。这样，低于条件式(5)的下限导致光学系统的大型化。
当高于条件式(5)的上限值时，偏心灵敏度增大。该情况下，即使偏心量较小，光学性能也恶化。这样，高于条件式(5)的上限值导致由组装误差引起的光学性能的恶化。
优选本实施方式的变焦镜头满足以下的条件式(6)，
2.0(°/mm)<ωw/f2≦5.0(°/mm) (6)
其中，
ωw是变焦镜头整体的广角端的半视场角，
f2是第2透镜组的焦距。
条件式(6)是广角端的视场角与第2透镜组的焦距之比的式子。通过满足条件式(6)，能够针对广角端的视场角适当维持第2透镜组的屈光力。其结果，能够实现广角化和大口径化而不会使光学性能恶化。
当低于条件式(6)的下限值时，针对广角端的视场角，第2透镜组的屈光力过小。该情况下，第2透镜组中的像差校正能力不足，所以，光学性能恶化。这样，低于条件式(6)的下限值导致光学性能的恶化。
当高于条件式(6)的上限值时，针对广角端的视场角，第2透镜组的屈光力过大，所以，光学性能恶化。这样，高于条件式(6)的上限值导致光学性能的恶化。
并且，本实施方式的摄像装置的特征在于，摄像装置具有上述变焦镜头、以及将由变焦镜头形成的像转换为电信号的摄像元件。
由此，能够实现便携性优良、能够以高分辨率对宽范围进行摄像的摄像装置。
并且，更加优选相互同时满足多个上述结构。并且，也可以同时满足一部分结构。例如，可以在上述变焦镜头或摄像装置中的任意一方中使用上述变焦镜头中的任意结构。
并且，关于条件式，也可以单独满足各个条件式。这样，容易得到各个效果，所以是优选的。
并且，关于各条件式，可以如下所述变更下限值或上限值，由此，能够使各条件式的效果更加可靠，所以是优选的。
优选条件式(1)如下所述。
2.9≦f2/fw≦4.25 (1)’
优选条件式(1a)如下所述。
2.9≦f2/fw≦4.25 (1a)’
优选条件式(2)如下所述。
5.0≦Δ2GWT/fw≦8.0 (2)’
优选条件式(2a)如下所述。
5≦Δ2GWT/fw≦7.0 (2a)’
优选条件式(6)如下所述。
3.0(°/mm)<ωw/f2≦4.7(°/mm) (6)’
下面，根据附图对本发明的变焦镜头的实施例进行详细说明。另外，该实施例不限定本发明。
下面，对变焦镜头的实施例1～5进行说明。图1～图5分别示出实施例1～5的镜头剖视图。图中，(a)是广角端的镜头剖视图，(b)是中间焦距状态下的镜头剖视图，(c)是望远端的镜头剖视图。另外，(a)～(c)均是无限远物体合焦时的镜头剖视图。
并且，第1透镜组用G1表示，第2透镜组用G2表示，第3透镜组用G3表示，第4透镜组用G4表示，开口光圈(明亮度光圈)用S表示，玻璃罩用C1、C2表示，像面(摄像面)用I表示。
并且，为了遮断鬼影、眩光等不需要的光，可以在明亮度光圈以外配置眩光光圈。眩光光圈可以配置在第1透镜组的物体侧、第1透镜组与第2透镜组之间、第2透镜组与第3透镜组之间、第3透镜组与第4透镜组之间、第4透镜组与像面之间的任意场所。
可以使用框部件作为眩光光圈的遮光部，通过该框部件对眩光光线进行遮挡，也可以利用其他部件构成遮光部。并且，遮光部可以直接印刷在光学系统上，也可以进行涂装。并且，可以将贴纸等作为遮光部而粘接在光学系统上。
并且，遮光部的形状可以是圆形、椭圆形、矩形、多边形、由函数曲线包围的范围等任意形状。并且，不仅遮断有害光束，还可以遮断画面周边的彗星眩光等光束。
并且，可以对各透镜进行反射防止涂层来减轻鬼影、眩光。如果是多涂层，则能够有效地减轻鬼影、眩光，所以是优选的。并且，可以对透镜面、玻璃罩等进行红外遮断涂层。
为了防止鬼影/眩光的产生，一般对透镜的空气接触面实施反射防止涂层。另一方面，在接合透镜的接合面中，粘接材料的折射率远远高于空气的折射率。因此，多数情况下，接合透镜的接合面的折射率原本与单层涂层相同，或者成为单层涂层以下的反射率。因此，强制对接合透镜的接合面实施涂层的情况较少。但是，如果在接合面中也积极地实施反射防止涂层，则能够进一步减轻鬼影/眩光，所以，能够得到良好的图像。
特别地，最近，高折射率玻璃材料普及。高折射率玻璃材料的像差校正效果较高，所以，多用于照相机光学系统。但是，在使用高折射率玻璃材料作为接合透镜的情况下，无法忽略接合面中的反射。这种情况下，预先对接合面实施反射防止涂层特别有效。
接合面涂层的有效使用方法在日本特开平2-27301号公报、日本特开2001-324676号公报、日本特开2005-92115号公报、USP7116482公报等中有所公开。
在这些文献中，特别地叙述了正先行变焦镜头的第1组内的接合透镜面涂层。因此，关于本发明的正屈光力的前侧透镜组内的接合透镜面，如这些文献所公开的那样实施接合面涂层即可。
作为要使用的涂层材料，根据作为基础的透镜的折射率和粘接材料的折射率，适当选择较高折射率的Ta2O5、TiO2、Nb2O5、ZrO2、HfO2、CeO2、SnO2、In2O3、ZnO、Y2O3等涂层材料、较低折射率的MgF2、SiO2、Al2O3等涂层材料等，设定为满足相位条件的膜厚即可。
当然，与针对透镜的空气接触面的涂层同样，也可以设接合面涂层为多涂层。通过适当组合2层或2层以上的膜数的涂层材料和膜厚，能够进一步实现反射率的降低、反射率的分光特性/角度特性等的控制等。并且，关于前侧透镜组以外的透镜接合面，根据同样思想进行接合面涂层当然也是有效的。
如图1所示，实施例1的变焦镜头从物体侧朝向像侧依次由负屈光力的第1透镜组G1、正屈光力的第2透镜组G2、负屈光力的第3透镜组G3、正屈光力的第4透镜组G4构成。开口光圈S配置在第2透镜组G2的物体侧。
在第1透镜组G1的物体侧配置有平行平板PL。并且，在第4透镜组G4的像侧配置有玻璃罩C1和玻璃罩C2。玻璃罩C2是摄像元件的玻璃罩。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L1、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L2、凸面朝向像侧的负弯月形透镜L3、双凸正透镜L4构成。
第2透镜组G2由双凸正透镜L5、双凸正透镜L6、双凹负透镜L7、双凸正透镜L8构成。这里，双凸正透镜L6和双凹负透镜L7被接合。
第3透镜组G3由双凹负透镜L9构成。
第4透镜组G4由双凸正透镜L10构成。
在从广角端向望远端变倍时，各透镜组如下所述那样移动。第1透镜组G1向像侧移动后，向物体侧移动。第2透镜组G2向物体侧移动。第3透镜组G3向物体侧移动。第4透镜组G4固定。开口光圈S与第2透镜组G2一起向物体侧移动。
非球面设置于负弯月形透镜L2的两个面、双凸正透镜L5的两个面、双凸正透镜L10的两个面这合计6个面。
如图2所示，实施例2的变焦镜头从物体侧朝向像侧依次由负屈光力的第1透镜组G1、正屈光力的第2透镜组G2、负屈光力的第3透镜组G3、正屈光力的第4透镜组G4构成。开口光圈S配置在第2透镜组G2的物体侧。
在第4透镜组G4的像侧配置有玻璃罩C1和玻璃罩C2。玻璃罩C2是摄像元件的玻璃罩。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L1、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L2、凸面朝向像侧的负弯月形透镜L3、双凸正透镜L4构成。
第2透镜组G2由双凸正透镜L5、双凸正透镜L6、双凹负透镜L7、凸面朝向像侧的正弯月形透镜L8构成。这里，双凸正透镜L6和双凹负透镜L7被接合。
第3透镜组G3由双凹负透镜L9构成。
第4透镜组G4由双凸正透镜L10构成。
在从广角端向望远端变倍时，各透镜组如下所述那样移动。第1透镜组G1向像侧移动后，向物体侧移动。第2透镜组G2向物体侧移动。第3透镜组G3向物体侧移动。第4透镜组G4固定。开口光圈S与第2透镜组G2一起向物体侧移动。
非球面设置于负弯月形透镜L2的两个面、双凸正透镜L5的两个面、双凸正透镜L10的两个面这合计6个面。
如图3所示，实施例3的变焦镜头从物体侧朝向像侧依次由负屈光力的第1透镜组G1、正屈光力的第2透镜组G2、负屈光力的第3透镜组G3、正屈光力的第4透镜组G4构成。开口光圈S配置在第2透镜组G2的物体侧。
在第4透镜组G4的像侧配置有玻璃罩C1和玻璃罩C2。玻璃罩C2是摄像元件的玻璃罩。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L1、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L2、双凹负透镜L3、凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L4构成。
第2透镜组G2由双凸正透镜L5、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L6、双凸正透镜L7构成。这里，负弯月形透镜L6和双凸正透镜L7被接合。
第3透镜组G3由双凹负透镜L8构成。
第4透镜组G4由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L9、双凹负透镜L10、双凸正透镜L11构成。
在从广角端向望远端变倍时，各透镜组如下所述移动。第1透镜组G1固定。第2透镜组G2向物体侧移动。第3透镜组G3向物体侧移动后，向像侧移动。第4透镜组G4向像侧移动。开口光圈S与第2透镜组G2一起向物体侧移动。
非球面设置于负弯月形透镜L2的两个面、双凸正透镜L5的两个面、双凸正透镜L11的两个面这合计6个面。
如图4所示，实施例4的变焦镜头从物体侧朝向像侧依次由负屈光力的第1透镜组G1、正屈光力的第2透镜组G2、负屈光力的第3透镜组G3、正屈光力的第4透镜组G4构成。开口光圈S配置在第2透镜组G2的物体侧。
在第4透镜组G4的像侧配置有玻璃罩C1和玻璃罩C2。玻璃罩C2是摄像元件的玻璃罩。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L1、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L2、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L3、凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L4构成。
第2透镜组G2由双凸正透镜L5、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L6、双凸正透镜L7构成。这里，负弯月形透镜L6和双凸正透镜L7被接合。
第3透镜组G3由双凹负透镜L8构成。
第4透镜组G4由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L9、双凹负透镜L10、双凸正透镜L11构成。
在从广角端向望远端变倍时，各透镜组如下所述那样移动。第1透镜组G1固定。第2透镜组G2向物体侧移动。第3透镜组G3向物体侧移动。第4透镜组G4向像侧移动。开口光圈S与第2透镜组G2一起向物体侧移动。
非球面设置于负弯月形透镜L2的两个面、双凸正透镜L5的两个面、双凸正透镜L11的两个面这合计6个面。
如图5所示，实施例5的变焦镜头从物体侧朝向像侧依次由负屈光力的第1透镜组G1、正屈光力的第2透镜组G2、负屈光力的第3透镜组G3、正屈光力的第4透镜组G4构成。开口光圈S配置在第2透镜组G2的物体侧。
在第4透镜组G4的像侧配置有玻璃罩C1和玻璃罩C2。玻璃罩C2是摄像元件的玻璃罩。
第1透镜组G1由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L1、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L2、双凹负透镜L3、双凸正透镜L4构成。
第2透镜组G2由双凸正透镜L5、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L6、双凸正透镜L7构成。这里，负弯月形透镜L6和双凸正透镜L7被接合。
第3透镜组G3由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L8构成。
第4透镜组G4由凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L9、双凹负透镜L10、双凸正透镜L11构成。
在从广角端向望远端变倍时，各透镜组如下所述那样移动。第1透镜组G1固定。第2透镜组G2向物体侧移动。第3透镜组G3向物体侧移动。第4透镜组G4向像侧移动。开口光圈S与第2透镜组G2一起向物体侧移动。
非球面设置于负弯月形透镜L2的两个面、双凸正透镜L5的两个面、双凸正透镜L11的两个面这合计6个面。
下面，示出上述各实施例的数值数据。记号除了上述以外，r是各透镜面的曲率半径，d是各透镜面间的间隔，nd是各透镜的d线的折射率，νd是各透镜的阿贝数，*标记是非球面。并且，f是系统整体的焦距，FNO.是F数，ω是半视场角，IH是像高，FB是后焦距，全长是对从变焦镜头的最物体侧的透镜面到最像侧的透镜面的距离加上FB(后焦距)而得到的，f1、f2…是各透镜组的焦距。另外，FB是对从透镜最终面到近轴像面的距离进行空气换算而示出的值。
并且，广角表示广角端，中间1表示中间焦距状态1，中间2表示中间焦距状态2，中间3表示中间焦距状态3，望远表示望远端。这里，中间1是广角与中间2之间的焦距状态，中间3是中间2与望远之间的焦距状态。
并且，在设光轴方向为z、与光轴垂直的方向为y、圆锥系数为k、非球面系数为A4、A6、A8、A10时，非球面形状用以下的式子表示。
z＝(y2/r)/[1+{1-(1+k)(y/r)2}1/2]
+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10
并且，在非球面系数中，“e-n”(n为整数)表示“10-n”。另外，这些各值的记号在后述实施例的数值数据中也是通用的。
数值实施例1
单位mm
面数据
非球面数据
第5面
k＝0.000
A4＝9.42000e-05,A6＝-5.49990e-07,A8＝1.73870e-08,A10＝4.18530e-11
第6面
k＝0.000
A4＝-1.17000e-04,A6＝-4.15020e-07,A8＝-5.20100e-08,A10＝1.27720e-09
第12面
k＝0.000
A4＝-1.08960e-04,A6＝-5.26660e-07,A8＝-1.60000e-08
第13面
k＝0.000
A4＝1.07170e-04,A6＝-1.14070e-06
第22面
k＝0.000
A4＝-9.17380e-06,A6＝-2.07400e-05,A8＝2.73460e-07
第23面
k＝0.000
A4＝4.25320e-04,A6＝-4.21060e-05,A8＝1.39450e-06,A10＝-2.07310e-08
变焦数据
各组焦距
f1＝-10.00f2＝12.10f3＝-26.60f4＝12.08
数值实施例2
单位mm
面数据
非球面数据
第3面
k＝0.000
A4＝5.69289e-05,A6＝2.67169e-06,A8＝-3.76448e-08,A10＝2.78016e-10
第4面
k＝0.000
A4＝-1.39228e-04,A6＝3.17797e-06,A8＝-5.57783e-08
第10面
k＝0.000
A4＝-1.21431e-04,A6＝-8.17976e-07,A8＝-8.66990e-09,A10＝-1.56315e-10
第11面
k＝0.000
A4＝1.03028e-04,A6＝-1.22739e-06
第20面
k＝0.000
A4＝2.25035e-04,A6＝-9.59716e-06,A8＝1.01254e-07
第21面
k＝0.000
A4＝7.88355e-04,A6＝-2.98951e-05,A8＝4.42555e-07
变焦数据
各组焦距
f1＝-11.02f2＝12.61f3＝-25.49f4＝9.96
数值实施例3
单位mm
面数据
非球面数据
第3面
k＝0.000
A4＝-6.27987e-04,A6＝2.29887e-05,A8＝-2.50381e-07,A10＝1.10380e-09
第4面
k＝0.000
A4＝-7.39446e-04,A6＝2.69435e-05,A8＝-2.21961e-07
第10面
k＝0.000
A4＝-8.41576e-05,A6＝2.38072e-07
第11面
k＝0.000
A4＝1.22495e-04
第21面
k＝0.000
A4＝-4.44454e-04,A6＝1.08826e-05,A8＝-2.50964e-07
第22面
k＝0.000
A4＝3.48192e-04,A6＝5.54072e-06,A8＝-1.85546e-07
变焦数据
各组焦距
f1＝-9.60f2＝11.28f3＝-17.21f4＝10.29
数值实施例4
单位mm
面数据
非球面数据
第3面
k＝0.000
A4＝-6.55650e-04,A6＝2.62352e-05,A8＝-3.64861e-07,A10＝1.82480e-09
第4面
k＝0.000
A4＝-7.56762e-04,A6＝3.04136e-05,A8＝-3.34738e-07
第10面
k＝0.000
A4＝-9.95882e-05,A6＝-1.78724e-07
第11面
k＝0.000
A4＝2.10710e-04
第21面
k＝0.000
A4＝-1.01030e-03,A6＝2.40837e-05,A8＝-3.70862e-07
第22面
k＝0.000
A4＝1.67185e-04,A6＝4.03221e-05,A8＝-9.29003e-07
变焦数据
各组焦距
f1＝-9.02f2＝10.10f3＝-13.95f4＝12.61
数值实施例5
单位mm
面数据
非球面数据
第3面
k＝0.000
A4＝-4.67636e-04,A6＝1.45795e-05,A8＝-1.35681e-07,A10＝6.56469e-10
第4面
k＝0.000
A4＝-6.60704e-04,A6＝1.63425e-05,A8＝-1.12613e-07
第10面
k＝0.000
A4＝-1.81243e-05,A6＝1.11930e-07
第11面
k＝0.000
A4＝1.00711e-04
第21面
k＝0.000
A4＝-4.50170e-04,A6＝1.54361e-05,A8＝-3.77395e-07
第22面
k＝0.000
A4＝5.14215e-04,A6＝1.29250e-05,A8＝-4.33391e-07
变焦数据
各组焦距
f1＝-8.75 f2＝14.36 f3＝-25.45 f4＝12.68
图6～图10分别示出以上的实施例1～5的像差图。在各图中，“ω”表示半视场角。
在这些像差图中，(a)、(b)、(c)、(d)分别示出广角端的球差(SA)、像散(AS)、畸变(DT)、倍率色差(CC)。
并且，(e)、(f)、(g)、(h)分别示出中间焦距状态2下的球差(SA)、像散(AS)、畸变(DT)、倍率色差(CC)。
并且，(i)、(j)、(k)、(l)分别示出望远端的球差(SA)、像散(AS)、畸变(DT)、倍率色差(CC)。
接着，示出各实施例中的条件式(1)～(6)的值。
图11是作为电子摄像装置的单眼无反照相机的剖视图。在图11中，在单眼无反照相机1的镜筒内配置有摄影光学系统2。安装部3能够使摄影光学系统2相对于单眼无反照相机1的机身进行拆装。作为安装部3，使用螺旋型的安装件或卡口型的安装件等。在该例子中，使用卡口型的安装件。并且，在单眼无反照相机1的机身上配置有摄像元件面4、背面监视器5。另外，作为摄像元件，使用小型的CCD或CMOS等。
而且，作为单眼无反照相机1的摄影光学系统2，例如使用上述实施例1～5所示的变焦镜头。
图12、图13示出摄像装置的结构的概念图。图12是作为摄像装置的数字照相机40的前方立体图，图13是其后方立体图。在该数字照相机40的摄影光学系统41中使用本实施例的变焦镜头。
该实施方式的数字照相机40包含位于摄影用光路42上的摄影光学系统41、快门按钮45、液晶显示监视器47等，当按压配置在数字照相机40的上部的快门按钮45时，与其联动地，通过摄影光学系统41、例如实施例1的变焦镜头进行拍摄。由摄影光学系统41形成的物体像形成在设于成像面附近的摄像元件(光电转换面)上。通过处理单元，由该摄像元件接收的物体像作为电子图像显示在设于照相机背面的液晶显示监视器47上。并且，拍摄到的电子图像能够记录在记录单元中。
图14是示出数字照相机40的主要部分的内部电路的框图。另外，在以下的说明中，所述处理单元例如由CDS/ADC部24、暂时存储用存储器17、图像处理部18等构成，存储单元由存储介质部19等构成。
如图14所示，数字照相机40具有操作部12、与该操作部12连接的控制部13、经由总线14和15而与该控制部13的控制信号输出端口连接的摄像驱动电路16和暂时存储用存储器17、图像处理部18、存储介质部19、显示部20和设定信息存储用存储部21。
上述暂时存储用存储器17、图像处理部18、存储介质部19、显示部20和设定信息存储用存储部21能够经由总线22相互进行数据的输入、输出。并且，在摄像驱动电路16上连接有CCD49和CDS/ADC部24。
操作部12具有各种输入按钮和开关，将经由它们从外部(照相机使用者)输入的事件信息通知给控制部13。控制部13例如是由CPU等构成的中央运算处理装置，内置有未图示的程序存储器，根据程序存储器中存储的程序对数字照相机40整体进行控制。
CCD49是如下的摄像元件：被摄像驱动电路16进行驱动控制，将经由摄影光学系统41形成的物体像的每个像素的光量转换为电信号，将其输出到CDS/ADC部24。
CDS/ADC部24是如下的电路：对从CCD49输入的电信号进行放大，并且进行模拟/数字转换，将仅进行了该放大和数字转换后的影像原始数据(拜耳数据、以下称为RAW数据。)输出到暂时存储用存储器17。
暂时存储用存储器17例如是由SDRAM等构成的缓存，是暂时存储从CDS/ADC24输出的RAW数据的存储装置。图像处理部18是如下的电路：读出暂时存储用存储器17中存储的RAW数据或存储介质部19中存储的RAW数据，根据由控制部13指定的画质参数，以电气方式进行包含畸变校正在内的各种图像处理。
存储介质部19例如以拆装自如的方式装配由闪存等构成的卡型或盘型记录介质，在这些闪存中记录保持从暂时存储用存储器17转送的RAW数据和由图像处理部18进行图像处理后的图像数据。
显示部20由液晶显示监视器47等构成，显示拍摄到的RAW数据、图像数据和操作菜单等。在设定信息存储用存储部21中具有预先存储有各种画质参数的ROM部、以及RAM部，该RAM部存储通过操作部12的输入操作而从ROM部中读出的画质参数。
这样构成的数字照相机40通过采用本实施例的变焦镜头作为摄影光学系统41，能够成为便携性优良、能够以高分辨率对宽范围进行摄像的摄像装置。
产业上的可利用性
如上所述，本发明适用于小型、广角且大口径、而且在变倍域的整个区域内具有良好的光学性能的变焦镜头和具有该变焦镜头的摄像装置。
标号说明
G1：第1透镜组；G2：第2透镜组；G3：第3透镜组；G4：第4透镜组；S：开口光圈；I：像面；PL：平行平板；C1、C2：玻璃罩；1：单眼无反照相机；2：摄影光学系统；3：镜筒的安装部；4：摄像元件面；5：背面监视器；12：操作部；13：控制部；14、15：总线；16：摄像驱动电路；17：暂时存储用存储器；18：图像处理部；19：存储介质部；20：显示部；21：设定信息存储用存储部；22：总线；24：CDS/ADC部；40：数字照相机；41：摄影光学系统；42：摄影用光路；45：快门按钮；47：液晶显示监视器；49：CCD。

Claims (12)

1.一种变焦镜头，其特征在于，
所述变焦镜头从物体侧起依次具有负屈光力的第1透镜组、正屈光力的第2透镜组、负屈光力的第3透镜组、正屈光力的第4透镜组，
在从广角端向望远端变倍时，
所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变窄，
所述第3透镜组与所述第4透镜组之间的间隔变宽，
所述第4透镜组固定，
满足以下的条件式(1)、(2)，
2.5≦f2/fw≦4.5 (1)
4.3≦Δ2GWT/fw≦8.0 (2)
其中，
f2是所述第2透镜组的焦距，
fw是广角端的所述变焦镜头整体的焦距，
Δ2GWT是从广角端向望远端变倍时的所述第2透镜组的移动总量。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
所述第1透镜组从物体侧起依次由负透镜、负透镜、负透镜、正透镜这4枚透镜构成。
3.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，
满足以下的条件式(3)，
0.5<(rf11+rR11)/(rf11-rR11)<5.0 (3)
其中，
rf11是所述第1透镜组的最物体侧的透镜中的物体侧面的曲率半径，
rR11是所述第1透镜组的最物体侧的透镜中的像侧面的曲率半径。
4.根据权利要求2所述的变焦镜头，其特征在于，
满足以下的条件式(4)，
-5.0<(rf13+rR13)/(rf13-rR13)<-0.5 (4)
其中，
rf13是所述第1透镜组的物体侧起的第3个透镜中的物体侧面的曲率半径，
rR13是所述第1透镜组的物体侧起的第3个透镜中的像侧面的曲率半径。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的变焦镜头，其特征在于，
在对焦时，所述第3透镜组沿着光轴移动，
满足以下的条件式(5)，
0.5<|(1-(mg3t)2)×(mg4t)2|<2.0 (5)
其中，
mg3t是所述第3透镜组的望远端的横倍率，
mg4t是所述第4透镜组的望远端的横倍率。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的变焦镜头，其特征在于，
满足以下的条件式(6)，
2.0(°/mm)<ωw/f2≦5.0(°/mm) (6)
其中，
ωw是所述变焦镜头整体的广角端的半视场角，
f2是所述第2透镜组的焦距。
7.一种变焦镜头，其特征在于，
所述变焦镜头从物体侧起依次具有负屈光力的第1透镜组、正屈光力的第2透镜组、负屈光力的第3透镜组、正屈光力的第4透镜组，
在从广角端向望远端变倍时，
所述第1透镜组固定，
所述第1透镜组与所述第2透镜组之间的间隔变窄，
所述第2透镜组与所述第3透镜组之间的间隔变宽，
所述第4透镜组向像侧移动，
满足以下的条件式(1a)、(2a)，
f2/fw≦5.0 (1a)
4.3≦Δ2GWT/fw (2a)
其中，
f2是所述第2透镜组的焦距，
fw是广角端的所述变焦镜头整体的焦距，
Δ2GWT是从广角端向望远端变倍时的所述第2透镜组的移动总量。
8.根据权利要求7所述的变焦镜头，其特征在于，
所述第1透镜组从物体侧起依次由负透镜、负透镜、负透镜、正透镜这4枚透镜构成。
9.根据权利要求7或8所述的变焦镜头，其特征在于，
满足以下的条件式(3)，
0.5<(rf11+rR11)/(rf11-rR11)<5.0 (3)
其中，
rf11是所述第1透镜组的最物体侧的透镜中的物体侧面的曲率半径，
rR11是所述第1透镜组的最物体侧的透镜中的像侧面的曲率半径。
10.根据权利要求7～9中的任意一项所述的变焦镜头，其特征在于，
在对焦时，所述第3透镜组沿着光轴移动，
满足以下的条件式(5)，
0.5<|(1-(mg3t)2)×(mg4t)2|<2.0 (5)
其中，
mg3t是所述第3透镜组的望远端的横倍率，
mg4t是所述第4透镜组的望远端的横倍率。
11.根据权利要求7～10中的任意一项所述的变焦镜头，其特征在于，
满足以下的条件式(6)，
2.0(°/mm)<ωw/f2≦5.0(°/mm) (6)
其中，
ωw是所述变焦镜头整体的广角端的半视场角，
f2是所述第2透镜组的焦距。
12.一种摄像装置，其特征在于，所述摄像装置具有：
权利要求1～11中的任意一项所述的变焦镜头；以及
将由所述变焦镜头形成的像转换为电信号的摄像元件。
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