CN108369329B - 变焦镜头以及光学设备 - Google Patents

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Abstract

一种变焦镜头，构成为具备沿着光轴从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第1透镜组(G1)、具有正的光焦度的第2透镜组(G2)、具有负的光焦度的第3透镜组(G3)以及具有正的光焦度的第4透镜组(G4)，且满足下述的条件式：1.60<(‑f1)/fw<2.50其中，f1：第1透镜组的焦距，fw：广角端状态下的变焦镜头整体的焦距。

Description

变焦镜头以及光学设备
技术领域
本发明涉及变焦镜头，使用了该变焦镜头的光学设备以及该变焦镜头的制造方法。
背景技术
作为在数码相机、胶片相机、摄像机等的摄影光学系统中使用的变焦镜头，提出了大口径的变焦镜头(例如，参照专利文献1)。在这种大口径变焦镜头中，维持口径比的同时进行进一步的广角化因会增大镜头像差而难以实现。例如，难以实现在广角端下半视场角成为45度左右的大口径变焦镜头。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-41222号公报
发明内容
本发明的变焦镜头具备沿着光轴从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第1透镜组、具有正的光焦度的第2透镜组、具有负的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，且满足下述的条件式：
1.60<(-f1)/fw<2.50
其中，f1：第1透镜组的焦距
fw：广角端状态下的变焦镜头整体的焦距。
本发明的光学设备构成为，搭载有上述变焦镜头。
本发明的制造方法是变焦镜头的制造方法，该变焦镜头具备沿着光轴从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第1透镜组、具有正的光焦度的第2透镜组、具有负的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，其中，将所述第1透镜组～所述第4透镜组在镜筒内配置成满足下述的条件式：
1.60<(-f1)/fw<2.50
其中，f1：第1透镜组的焦距
fw：广角端状态下的变焦镜头整体的焦距。
附图说明
图1是示出本实施方式的第1实施例的变焦镜头的镜头结构的剖视图。
图2是第1实施例的变焦镜头的广角端状态、中间位置状态以及远焦端状态下的各像差图。
图3是示出本实施方式的第2实施例的变焦镜头的镜头结构的剖视图。
图4是第2实施例的变焦镜头的广角端状态、中间位置状态以及远焦端状态下的各像差图。
图5是示出本实施方式的第3实施例的变焦镜头的镜头结构的剖视图。
图6是第3实施例的变焦镜头的广角端状态、中间位置状态以及远焦端状态下的各像差图。
图7是示出本实施方式的第4实施例的变焦镜头的镜头结构的剖视图。
图8是第4实施例的变焦镜头的广角端状态、中间位置状态以及远焦端状态下的各像差图。
图9是示出本实施方式的第5实施例的变焦镜头的镜头结构的剖视图。
图10是第5实施例的变焦镜头的广角端状态、中间位置状态以及远焦端状态下的各像差图。
图11是示出本实施方式的第6实施例的变焦镜头的镜头结构的剖视图。
图12是第6实施例的变焦镜头的广角端状态、中间位置状态以及远焦端状态下的各像差图。
图13是示出具备本实施方式的变焦镜头的相机的结构的概略图。
图14是示出本实施方式的变焦镜头的制造方法的概略的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本实施方式的变焦镜头进行说明。如图1所示，作为本实施方式的变焦镜头ZL的一例的变焦镜头ZL(1)构成为，具备沿着光轴从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4。
在上述结构下，本实施方式的变焦镜头ZL满足以下的条件式(1)。
1.60<(-f1)/fw<2.50…(1)
其中，f1：第1透镜组G1的焦距
fw：广角端状态下的变焦镜头整体的焦距
条件式(1)根据与广角端状态下的变焦镜头整体的焦距的比来规定第1透镜组G1的厚度，通过满足该条件式(1)，能够良好地对与视场角的增加对应地增大的像散、像面弯曲、倍率色差以及彗差进行校正。
当低于条件式(1)的下限时，虽然有利于全长的缩短，但是难以进行像散、像面弯曲、倍率色差的校正。当超过条件式(1)的上限时，虽然有利于像散、像面弯曲等的校正，但是存在为了球面像差、彗差的校正而导致光学系统的大型化的问题。
为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(1)的下限值为1.80。为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(1)的下限值为2.00。同样，优选使条件式(1)的上限值为2.40。为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(1)的上限值为2.30。
在本实施方式的变焦镜头中，优选的是，所述第1透镜组具有四个透镜。由此，能够减少球面像差、彗差等各像差。
在本实施方式的变焦镜头中，优选的是，在进行对焦时，所述第3透镜组的至少一部分在光轴方向上移动。由此，能够减少对焦时的视场角变动和彗差等各像差变动。
关于本实施方式的变焦镜头，优选的是，第1透镜组～第4透镜组G1～G4中的至少一部分构成具有与光轴垂直的方向的位移分量的防抖透镜组。由此，能够减少手抖校正时的彗差等各像差的变动。
本实施方式的变焦镜头优选满足下述条件式(2)。
1.00<(TLw-TLt)/fw…(2)
其中，TLw：广角端状态下的变焦镜头的光学全长
TLt：远焦端状态下的变焦镜头的光学全长
条件式(2)根据与广角端状态下的变焦镜头整体的焦距的关系来规定广角端状态和远焦端状态下的变焦镜头的全长。在本实施方式中，是在从远焦端状态向广角端状态进行变焦(向广角的变倍动作)时，第1透镜组G1向物体侧移动的结构，在该结构下通过条件式(2)来对变焦镜头的全长进行规定。通过满足条件式(2)容易实现广角化，能够良好地对像散、像面弯曲进行校正。
为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(2)的下限值为1.20。为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(2)的下限值为1.30。另外，为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(2)的上限值为3.00。为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(2)的上限值为2.40。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(2)的上限值为1.80。
本实施方式的变焦镜头优选满足下述条件式(3)。
0.60mm-1<(ft/fw)/((-f1)×β34t)<1.00mm-1…(3)
其中，ft：远焦端状态下的变焦镜头整体的焦距
β34t：远焦端状态下的所述第3透镜组G3和所述第4透镜组G4的合成倍率
条件式(3)规定第2透镜组G2的远焦端状态下的倍率，通过满足条件式(3)，能够良好地对像散、像面弯曲、倍率色差、彗差进行校正。另外，在条件式(3)的值不包含等倍率(1.00)这一点上具有意义。
当低于条件式(3)的下限时，虽然有利于像散、像面弯曲等的校正，但是存在为了球面像差、彗差的校正而导致光学系统的大型化的问题。当超过条件式(3)的上限时，虽然有利于全长的缩短，但是难以进行像散、像面弯曲、倍率色差的校正。
为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(3)的下限值为0.70。为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(3)的下限值为0.75。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(3)的上限值为0.995。为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(3)的上限值为0.99。
本实施方式的变焦镜头优选满足下述条件式(4)。
2.40<(-f3)/fw<5.50…(4)
其中，f3：所述第3透镜组G3的焦距
条件式(4)根据与广角端状态下的变焦镜头整体的焦距的比来规定第3透镜组G3的焦距，通过满足该条件式(4)，能够减小球面像差、像面弯曲，并且减小最周边光线向像面的入射角。当超过条件式(4)的上限时，第3透镜组G3的光焦度(power)变得过弱，难以进行球面像差、像面位置变动的校正。另外，存在在超过上限值的状态下良好地进行这些校正会导致光学系统的大型化的问题。当低于条件式(4)的下限时，第3透镜组G3的光焦度(power)变得过强，虽然有利于小型化，但是由于周边光线向像面的入射角变得过大，因此是不优选的。
为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(4)的上限值为5.00。为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(4)的上限值为4.50。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(4)的下限值为2.60。为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(4)的下限值为2.80。
在上述结构下，本实施方式的变焦镜头ZL满足以下的条件式(5)。
1.20<(-f3)/(-f1)<3.00…(5)
其中，f1：所述第1透镜组G1的焦距
f3：所述第3透镜组G3的焦距
条件式(5)根据与第1透镜组G1的焦距的比来规定第3透镜组G3的焦距，通过满足该条件式(5)，能够减小球面像差、像面弯曲，并且减小最周边光线向像面的入射角。当超过条件式(5)的上限时，第3透镜组G3的光焦度(power)变得过弱，难以进行球面像差、像面位置变动的校正。另外，存在为了在超过上限值的状态下良好地进行这些校正而导致光学系统的大型化的问题。当低于条件式(5)的下限时，第3透镜组G3的光焦度(power)变得过强，虽然有利于小型化，但是由于周边光线向像面的入射角变得过大，因此是不优选的。另外，存在为了球面像差、彗差的校正而导致光学系统的大型化的问题。
为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(5)的上限值为2.80。为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(5)的上限值为2.60。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(5)的上限值为2.30。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(5)的下限值为1.30。为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(5)的下限值为1.40。
本实施方式的变焦镜头优选满足以下的条件式(6)。
38.0<ωw<65.0…(6)
其中，ωw：广角端状态下的变焦镜头整体的半视场角(单位：度)
条件式(6)是规定广角端下的半视场角的最佳的值的条件式。通过满足该条件式，能够具有广的半视场角，并且良好地对彗差、像面弯曲、畸变等各像差进行校正。
为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(6)的下限值为40.0。为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(6)的下限值为42.0。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(6)的下限值为45.0。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(6)的上限值为60.0。为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(6)的上限值为55.0。
本实施方式的变焦镜头优选满足以下的条件式(7)。
10.0<ωt<36.0…(7)
其中，ωt：远焦端状态下的变焦镜头整体的半视场角(单位：度)
条件式(7)是规定远焦端下的半视场角的最佳的值的条件式。通过满足该条件式，能够良好地对彗差、像面弯曲、畸变等各像差进行校正。
为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(7)的下限值为15.0。为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(7)的下限值为20.0。为了可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(7)的上限值为33.0。为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(7)的上限值为30.0。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(7)的上限值为28.0。另外，为了更可靠地得到本实施方式的效果，优选的是，使条件式(7)的上限值为25.0。
在本实施方式的变焦镜头中，优选的是，第3透镜组G3由一个负透镜构成。由此，能够使第3透镜组G3的厚度变薄，并且良好地对由于实现广角化而产生的彗差等进行校正。
在本实施方式的变焦镜头中，优选的是，第4透镜组G4由一个正透镜构成。通过如上所述地构成，能够使第4透镜组G4的厚度变薄，并且良好地对球面像差等各像差进行校正。
在本实施方式的变焦镜头中，优选的是，第2透镜组G2具备从物体侧依次排列的正透镜L21以及正透镜L22与负透镜L23的接合透镜。通过如上所述地构成，能够良好地对球面像差、彗差等进行校正。
在本实施方式的变焦镜头中，优选的是，在第1透镜组G1与第2透镜组G2之间具有孔径光阑S。通过如上所述地构成，能够良好地对球面像差、彗差、像面弯曲等进行校正。
在本实施方式的变焦镜头中，优选的是，在第1透镜组G1与第3透镜组G3之间具有孔径光阑S，在进行变倍时，所述孔径光阑与相邻的透镜之间的间隔变化。通过如上所述地构成，在进行变倍时，能够减少球面像差、彗差、像面弯曲等的变动。
在本实施方式的变焦镜头中，优选的是，第1透镜组G1中的至少两个透镜面为非球面。通过如上所述地构成，能够使用可加工的非球面透镜形状，良好地对像散、像面弯曲、彗差等进行校正。
在本实施方式的变焦镜头中，优选的是，在进行变倍时，相邻的各透镜组之间的间隔变化。通过如上所述地构成，能够得到具有高变倍比的变焦镜头。
本实施方式的光学设备构成为，具备上述结构的变焦镜头(变倍光学系统)。作为其具体例，根据图13对具备上述变焦镜头ZL的相机(光学设备)进行说明。该相机1是如图13所示具备上述实施方式的变焦镜头ZL来作为摄影镜头2的数码相机。在相机1中，来自未图示的物体(被摄体)的光被摄影镜头2聚光而到达摄像元件3。由此，来自被摄体的光通过该摄像元件3而被摄像，作为被摄体图像记录在未图示的存储器中。由此，摄影者能够进行基于相机1的被摄体的摄影。另外，该相机可以是无反光镜相机，也可以是具有快速复原反光镜的单反类型的相机。
通过以上的结构，搭载上述变焦镜头ZL来作为摄影镜头2的相机1作为大口径的变焦镜头结构、良好地进行各种像差的同时使镜筒紧凑化的结构，能够成为在不使用相机时能够缩回的结构。
接着，参照图14对上述的变焦镜头ZL的制造方法进行概述。首先，在镜筒内，沿着光轴从物体侧依次排列配置具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4(步骤ST1)。并且，将各透镜在镜头镜筒内配置成满足预定的条件式、即上述条件式(1)(步骤ST2)。
实施例
以下，根据附图对本实施方式的实施例的变焦镜头ZL进行说明。图1、图3、图5、图7、图9、图11是示出第1透镜组～第6实施例的变焦镜头ZL{ZL(1)～ZL(6)}的结构和光焦度分配的剖视图。在变焦镜头ZL(1)～ZL(6)的剖视图的下部，通过箭头示出从广角端状态(w)经由中间位置(m)而向远焦端状态(t)进行变焦(变倍动作)时的各透镜组沿着光轴的移动方向。在该变焦镜头ZL中，第1透镜组G1是在从广角端状态(w)经由中间位置(m)向远焦端状态(t)进行变焦(变倍动作)时向像面侧移动的结构。
另外，将第3透镜组G3用作对焦透镜，在图中，通过箭头与“∞”这种记号一起示出该对焦透镜从无限远对焦到近距离物体时的移动方向。另外，将第2透镜组G2的至少一部分用作具有与光轴垂直的位移分量的防抖透镜。
在图1、图3、图5、图7、图9、图11中，通过标号G与数字的组合来表示各透镜组，通过标号L与数字的组合来表示各透镜。在该情况下，为了防止标号、数字的种类以及数量变大而变得复杂化，在每个实施例中分别独立地使用标号与数字的组合来表示透镜组等。因此，即使在不同的实施例间使用相同的标号与数字的组合，也不意味着是相同的结构。
以下示出表1～表6，这些是表示第1实施例～第6实施例中的各参数数据的表。
在[透镜参数]的表中，面编号表示沿着光线行进的方向的从物体侧起的光学面的顺序，R表示各光学面的曲率半径(曲率中心位于像侧的面成为正的值)，D表示从各光学面到下一个光学面(或者像面)为止的光轴上的距离、即面间隔，nd表示光学构件的材质的对d线的折射率，νd表示光学构件的材质的以d线为基准的阿贝数。曲率半径的“∞”表示平面或开口，(FC)表示眩光截止光圈FC，(光圈S)表示孔径光阑S，像面表示像面I。省略空气的折射率nd＝1.00000的记载。在透镜面为非球面时，在面编号上附上*标记并在曲率半径R的栏中示出近轴曲率半径。
在[整体参数]的表中，f表示镜头整个系统的焦距，Fno表示F值，ω表示半视场角(单位为°(度))，Y表示像高。BF表示光轴上的从透镜最终面到像面I为止的距离(后焦点)，BF(空气换算)表示BF的空气换算长度。TL表示在无限远对焦时的光轴上的从透镜最前面到透镜最终面为止的距离上加上BF的距离，TL(空气换算)表示TL的空气换算长度。另外，这些值分别示出广角端(w)、中间位置(m)、远焦端(t)的各变倍状态下的情况。
在[非球面数据]的表中，关于[透镜参数]中所示的非球面，通过下式(a)示出其形状。X(y)表示从非球面的顶点处的切平面到高度y处的非球面上的位置为止的沿着光轴方向的距离(凹陷量)，R表示基准球面的曲率半径(近轴曲率半径)，κ表示圆锥常数，Ai表示第i次的非球面系数。“E-n”表示“×10-n”。例如，1.234E-05＝1.234×10-5。另外，二次非球面系数A2为0，省略其记载。
X(y)＝(y2/R)/{1+(1-κ×y2/R2)1/2}+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10…(a)
[可变间隔数据]的表针对关于广角端(w)、中间位置(m)、远焦端(t)的各变倍状态示出在表示[透镜参数]的表中面间隔成为“可变”的面编号(例如，后述的第1实施例中面编号7、8、17、19)处的面间隔(例如，后述的第1实施例中D7、D8、D17、D19)。
在[透镜组数据]的表中，示出第1透镜组～第4透镜组G1～G4的各自的始面(最靠物体侧的面)和焦距。
在[条件式对应值]的表中，示出与上述的条件式(1)～(7)对应的值。
以下，在所有的参数值中，对于所记载的焦距f、曲率半径R、面间隔D、其他长度等，在没有特别记载的情况下一般使用“mm”，但是即使对光学系统进行比例放大或比例缩小也能够得到相同的光学性能，因此并不限定于此。
到此为止的表的说明在所有的实施例中都相同，省略以下的重复的说明。
(第1实施例)
使用图1、图2以及表1对第1实施例进行说明。图1是示出本实施方式的第1实施例的变焦镜头的镜头结构的图。第1实施例的变焦镜头ZL(1)由从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。在各透镜组标号中附上的标号(+)或(-)表示各透镜组的光焦度，这在以下的所有的实施例中也相同。在第1透镜组G1与第2透镜组G2之间设置有孔径光阑S并且在最靠像侧设置有眩光截止光圈FC，在第4透镜组G4的像面侧设置有像面I。在相比第4透镜组G4靠像侧处靠近像面I地设置有滤光片FL和罩玻璃CG(像面I的保护玻璃)。滤光片FL由低通滤波器或红外截止滤波器等构成。
第1透镜组G1由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11、双凹负透镜L12、凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L13以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L14构成，作为整体具有负的光焦度。另外，负透镜L12与正弯月形透镜L13被接合而构成接合透镜。负弯月形透镜L11的像侧的面为非球面形状，正弯月形透镜L13的像侧的面也为非球面形状。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的双凸正透镜L21、双凸正透镜L22、双凹负透镜L23、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L24、双凸正透镜L25构成，作为整体具有正的光焦度。正透镜L22与负透镜L23被接合而构成接合透镜，负弯月形透镜L24与正透镜L25也被接合而构成接合透镜。正透镜L21的两面为非球面形状，正透镜L25的像侧的面也为非球面形状。
第3透镜组G3由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L31构成。该负弯月形透镜L31的像侧的面为非球面形状。
第4透镜组G4由双凸正透镜L41构成。
关于设置在第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的孔径光阑S，在进行变倍时，孔径光阑S与相邻的第1透镜组G1的最靠像侧的透镜L14之间的间隔、与第2透镜组G2的最靠物体侧的透镜L21之间的间隔分别变化。
在该变焦镜头ZL(1)中，通过使构成第3透镜组G3的负弯月形透镜L31向像面方向移动，进行从无限远(远距离物体)向近距离物体的对焦。
而且，第2透镜组G2的至少一部分(可以是第2透镜组G2整体，也可以是构成这些的透镜L21～L25中的某一个或它们的组合)构成具有与光轴垂直的方向的位移分量的防抖透镜组，进行像面I上的像抖动校正(防抖，手抖校正)。
在以下的表1中示出第1实施例的光学系统的参数的值。
(表1)第1实施例
[透镜参数]
Figure GDA0002686573700000141
[整体参数]
Figure GDA0002686573700000142
Figure GDA0002686573700000151
[非球面数据]
Figure GDA0002686573700000152
[可变间隔数据]
Figure GDA0002686573700000153
[透镜组数据]
Figure GDA0002686573700000154
Figure GDA0002686573700000161
[条件式对应值]
Figure GDA0002686573700000162
如上述[条件式对应值]的表所示，图1所示的第1实施例的变焦镜头ZL(1)满足上述条件式(1)～(7)的全部。
图2(a)、(b)、(c)分别是第1实施例的变焦镜头ZL(1)的广角端状态、中间位置状态、远焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。
通过各像差图可知，第1实施例的变焦镜头ZL(1)从广角端状态到远焦端状态良好地对各像差进行校正并具有优秀的成像性能。另外，畸变能够通过摄像后的图像处理进行校正，不需要光学性的校正。
在图2中，FNO表示F值，ω表示针对各像高的半视场角(单位为“°”)。D表示d线(λ＝587.6nm)下的像差，g表示g线(λ＝435.8nm)下的像差，C表示C线(λ＝656.3nm)下的像差，F表示F线(λ＝486.1nm)下的像差。在球面像差图、像散图以及彗差图中，实线表示弧矢像面的像差，虚线表示子午像面的像差。关于该说明，在以下的各实施例的像差图全部中都相同，省略以下的重复的说明。
(第2实施例)
使用图3、图4以及表2来对第2实施例进行说明。图3是示出本实施方式的第2实施例的变焦镜头的镜头结构的图。第2实施例的变焦镜头ZL(2)由从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。在第1透镜组G1与第2透镜组G2之间设置有孔径光阑S并且在最靠像侧设置有眩光截止光圈FC，在第4透镜组G4的像面侧设置有像面I。在相比第4透镜组G4靠像侧处靠近像面I地设置有滤光片FL和罩玻璃CG(像面I的保护玻璃)。滤光片FL由低通滤波器或红外截止滤波器等构成。
第1透镜组G1由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11、凸面朝向像侧的负弯月形透镜L12、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L13以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L14构成，作为整体具有负的光焦度。另外，负弯月形透镜L13与正弯月形透镜L14被接合而构成接合透镜。负弯月形透镜L11的像侧的面为非球面，负弯月形透镜L13的物体侧的面为非球面。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的双凸正透镜L21、双凸正透镜L22、双凹负透镜L23、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L24、双凸正透镜L25构成，作为整体具有正的光焦度。另外，正透镜L22与负透镜L23被接合而构成接合透镜，负弯月形透镜L24与正透镜L25也被接合而构成接合透镜。正透镜L21的两面为非球面形状。
第3透镜组G3由双凹负透镜L31构成。该负透镜L31的像侧的面为非球面形状。
第4透镜组G4由双凸正透镜L41构成。
关于设置在第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的孔径光阑S，在进行变倍时，孔径光阑S与相邻的第1透镜组G1的最靠像侧的透镜L14之间的间隔、与第2透镜组G2的最靠物体侧的透镜L21之间的间隔分别变化。
在该变焦镜头ZL(2)中，通过使构成第3透镜组G3的负弯月形透镜L31向像面方向移动，进行从无限远(远距离物体)向近距离物体的对焦。
而且，第2透镜组G2的至少一部分构成具有与光轴垂直的方向的位移分量的防抖透镜组，进行像面I上的像抖动校正(防抖，手抖校正)。
在以下的表2中示出第2实施例的光学系统的参数的值。
(表2)第2实施例
[透镜参数]
Figure GDA0002686573700000181
Figure GDA0002686573700000191
[整体参数]
Figure GDA0002686573700000192
[非球面数据]
Figure GDA0002686573700000193
Figure GDA0002686573700000201
[可变间隔数据]
Figure GDA0002686573700000202
[透镜组数据]
Figure GDA0002686573700000203
[条件式对应值]
Figure GDA0002686573700000204
如上述[条件式对应值]的表所示，图3所示的第2实施例的变焦镜头ZL(2)满足上述条件式(1)～(7)的全部。
图4(a)、(b)、(c)分别是第2实施例的变焦镜头ZL(2)的广角端状态、中间位置状态、远焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。
通过各像差图可知，第2实施例的变焦镜头ZL(2)从广角端状态到远焦端状态良好地对各像差进行校正并具有优秀的成像性能。
(第3实施例)
使用图5、图6以及表3对第3实施例进行说明。图5是示出本实施方式的第3实施例的变焦镜头的镜头结构的图。第3实施例的变焦镜头ZL(3)由从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。在第1透镜组G1与第2透镜组G2之间设置有孔径光阑S并且在最靠像侧设置有眩光截止光圈FC，在第4透镜组G4的像面侧设置有像面I。在相比第4透镜组G4靠像侧处靠近像面I地设置有滤光片FL和罩玻璃CG(像面I的保护玻璃)。滤光片FL由低通滤波器或红外截止滤波器等构成。
第1透镜组G1由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11、凸面朝向像侧的正弯月形透镜L12、双凹负透镜L13以及双凸正透镜L14构成，作为整体具有负的光焦度。另外，正弯月形透镜L12与负透镜L13被接合而构成接合透镜。负弯月形透镜L11的像侧的面为非球面形状，负透镜L13的像侧的面也为非球面形状。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的双凸正透镜L21、双凸正透镜L22、双凹负透镜L23、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L24、双凸正透镜L25构成，作为整体具有正的光焦度。另外，正透镜L22与负透镜L23被接合而构成接合透镜，负弯月形透镜L24与正透镜L25也被接合而构成接合透镜。正透镜L21的两面为非球面形状。
第3透镜组G3由双凹负透镜L31构成。负透镜L31的像侧的面为非球面形状。
第4透镜组G4由双凸正透镜L41构成。
关于设置在第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的孔径光阑S，在进行变倍时，孔径光阑S与相邻的第1透镜组G1的最靠像侧的透镜L14之间的间隔、与第2透镜组G2的最靠物体侧的透镜L21之间的间隔分别变化。
在该变焦镜头ZL(3)中，通过使构成第3透镜组G3的负透镜L31向像面方向移动，进行从无限远(远距离物体)向近距离物体的对焦。
而且，第2透镜组G2的至少一部分构成具有与光轴垂直的方向的位移分量的防抖透镜组，进行像面I上的像抖动校正(防抖，手抖校正)。
在以下的表3中示出第3实施例的光学系统的参数的值。
(表3)第3实施例
[透镜参数]
Figure GDA0002686573700000221
Figure GDA0002686573700000231
[整体参数]
Figure GDA0002686573700000232
[非球面数据]
Figure GDA0002686573700000241
[可变间隔数据]
Figure GDA0002686573700000242
[透镜组数据]
Figure GDA0002686573700000243
[条件式对应值]
Figure GDA0002686573700000244
Figure GDA0002686573700000251
如上述[条件式对应值]的表所示，图5所示的第3实施例的变焦镜头ZL(3)满足上述条件式(1)～(7)的全部。
图6(a)、(b)、(c)分别是第3实施例的变焦镜头ZL(3)的广角端状态、中间位置状态、远焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。
通过各像差图可知，第3实施例的变焦镜头ZL(3)从广角端状态到远焦端状态良好地对各像差进行校正并具有优秀的成像性能。
(第4实施例)
使用图7、图8以及表4对第4实施例进行说明。图7是示出本实施方式的第4实施例的变焦镜头的镜头结构的图。第4实施例的变焦镜头ZL(4)由从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。在第1透镜组G1与第2透镜组G2之间设置有孔径光阑S并且在最靠像侧设置有眩光截止光圈FC，在第4透镜组G4的像面侧设置有像面I。在相比第4透镜组G4靠像侧处靠近像面I地设置有滤光片FL和罩玻璃CG(像面I的保护玻璃)。滤光片FL由低通滤波器或红外截止滤波器等构成。
第1透镜组G1由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11、凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L12、双凹负透镜L13以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L14构成，作为整体具有负的光焦度。另外，负弯月形透镜L11的像侧的面为非球面形状，负透镜L13的像侧的面也为非球面形状。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的双凸正透镜L21、双凸正透镜L22、双凹负透镜L23、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L24、双凸正透镜L25构成，作为整体具有正的光焦度。另外，正透镜L22与负透镜L23被接合而构成接合透镜，负弯月形透镜L24与正透镜L25也被接合而构成接合透镜。正透镜L21的两面为非球面形状。
第3透镜组G3由双凹负透镜L31构成。负透镜L31的像侧的面为非球面形状。
第4透镜组G4由双凸正透镜L41构成。
关于设置在第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的孔径光阑S，在进行变倍时，孔径光阑S与相邻的第1透镜组G1的最靠像侧的透镜L14之间的间隔、与第2透镜组G2的最靠物体侧的透镜L21之间的间隔分别变化。
在该变焦镜头ZL(4)中，通过使构成第3透镜组G3的负透镜L31向像面方向移动，进行从无限远(远距离物体)向近距离物体的对焦。
而且，第2透镜组G2的至少一部分构成具有与光轴垂直的方向的位移分量的防抖透镜组，进行像面I上的像抖动校正(防抖，手抖校正)。
在以下的表4中示出第4实施例的光学系统的参数的值。
(表4)第4实施例
[透镜参数]
Figure GDA0002686573700000261
Figure GDA0002686573700000271
[整体参数]
Figure GDA0002686573700000272
Figure GDA0002686573700000281
[非球面数据]
Figure GDA0002686573700000282
[可变间隔数据]
Figure GDA0002686573700000283
[透镜组数据]
Figure GDA0002686573700000284
[条件式对应值]
Figure GDA0002686573700000285
Figure GDA0002686573700000291
如上述[条件式对应值]的表所示，图7所示的第4实施例的变焦镜头ZL(4)满足上述条件式(1)～(7)的全部。
图8(a)、(b)、(c)分别是第4实施例的变焦镜头ZL(4)的广角端状态、中间位置状态、远焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。
通过各像差图可知，第4实施例的变焦镜头ZL(4)从广角端状态到远焦端状态良好地对各像差进行校正并具有优秀的成像性能。
(第5实施例)
使用图9、图10以及表5对第5实施例进行说明。图9是示出本实施方式的第5实施例的变焦镜头的镜头结构的图。第5实施例的变焦镜头ZL(5)由从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。在第1透镜组G1与第2透镜组G2之间设置有孔径光阑S并且在最靠像侧设置有眩光截止光圈FC，在第4透镜组G4的像面侧设置有像面I。在相比第4透镜组G4靠像侧处靠近像面I地设置有滤光片FL和罩玻璃CG(像面I的保护玻璃)。滤光片FL由低通滤波器或红外截止滤波器等构成。
第1透镜组G1由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11、双凹负透镜L12、凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L13以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L14构成，作为整体具有负的光焦度。另外，负透镜L12与正弯月形透镜L13被接合而构成接合透镜。负弯月形透镜L11的像侧的面为非球面形状，正弯月形透镜L13的像侧的面为非球面形状。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的双凸正透镜L21、凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L22、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L23、双凸正透镜L24、双凹负透镜L25以及双凸正透镜L26构成，作为整体具有正的光焦度。正弯月形透镜L22与负弯月形透镜L23被接合而构成接合透镜，正透镜L24、负透镜L25以及正透镜L26也被接合而构成接合透镜。正透镜L21的两面为非球面形状。
第3透镜组G3由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L31构成。该负弯月形透镜L31的像侧的面为非球面形状。
第4透镜组G4由双凸正透镜L41构成。
关于设置在第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的孔径光阑S，在进行变倍时，孔径光阑S与相邻的第1透镜组G1的最靠像侧的透镜L14之间的间隔、与第2透镜组G2的最靠物体侧的透镜L21之间的间隔分别变化。
在该变焦镜头ZL(5)中，通过使构成第3透镜组G3的负弯月形透镜L31向像面方向移动，进行从无限远(远距离物体)向近距离物体的对焦。
而且，第2透镜组G2的至少一部分构成具有与光轴垂直的方向的位移分量的防抖透镜组，进行像面I上的像抖动校正(防抖，手抖校正)。
在以下的表5中示出第5实施例的光学系统的参数的值。
(表5)第5实施例
[透镜参数]
Figure GDA0002686573700000311
[整体参数]
Figure GDA0002686573700000321
[非球面数据]
Figure GDA0002686573700000322
[可变间隔数据]
Figure GDA0002686573700000323
[透镜组数据]
Figure GDA0002686573700000324
Figure GDA0002686573700000331
[条件式对应值]
Figure GDA0002686573700000332
如上述[条件式对应值]的表所示，图9所示的第5实施例的变焦镜头ZL(5)满足上述条件式(1)～(7)的全部。
图10(a)、(b)、(c)分别是第5实施例的变焦镜头ZL(5)的广角端状态、中间位置状态、远焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。
通过各像差图可知，第5实施例的变焦镜头ZL(5)从广角端状态到远焦端状态良好地对各像差进行校正并具有优秀的成像性能。
(第6实施例)
使用图11、图12以及表6对第6实施例进行说明。图11是示出本实施方式的第6实施例的变焦镜头的镜头结构的图。第6实施例的变焦镜头ZL(6)由从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有负的光焦度的第3透镜组G3以及具有正的光焦度的第4透镜组G4构成。在第1透镜组G1与第2透镜组G2之间设置有孔径光阑S并且在最靠像侧设置有眩光截止光圈FC，在第4透镜组G4的像面侧设置有像面I。在相比第4透镜组G4靠像侧处靠近像面I地设置有滤光片FL和罩玻璃CG(像面I的保护玻璃)。滤光片FL由低通滤波器或红外截止滤波器等构成。
第1透镜组G1由从物体侧依次排列的凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L11、双凹负透镜L12、凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L13以及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L14构成，作为整体具有负的光焦度。另外，负透镜L12与正弯月形透镜L13被接合而构成接合透镜。负弯月形透镜L11的像侧的面为非球面形状，正弯月形透镜L13的像侧的面也为非球面形状。
第2透镜组G2由从物体侧依次排列的双凸正透镜L21、双凸正透镜L22、双凹负透镜L23、凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L24、双凸正透镜L25构成，作为整体具有正的光焦度。另外，正透镜L22与负透镜L23被接合而构成接合透镜，负弯月形透镜L24与正透镜L25也被接合而构成接合透镜。正透镜L21的两面为非球面形状，正透镜L25的像侧的面也为非球面形状。
第3透镜组G3由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L31构成。该负弯月形透镜L31的两面为非球面形状。
第4透镜组G4由双凸正透镜L41构成。
关于设置在第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的孔径光阑S，在进行变倍时，孔径光阑S与相邻的第1透镜组G1的最靠像侧的透镜L14之间的间隔、与第2透镜组G2的最靠物体侧的透镜L21之间的间隔分别变化。
在该变焦镜头ZL(6)中，通过使构成第3透镜组G3的负弯月形透镜L31向像面方向移动，进行从无限远(远距离物体)向近距离物体的对焦。
而且，第2透镜组G2的至少一部分构成具有与光轴垂直的方向的位移分量的防抖透镜组，进行像面I上的像抖动校正(防抖，手抖校正)。
在以下的表6中示出第6实施例的光学系统的参数的值。
(表6)第6实施例
[透镜参数]
Figure GDA0002686573700000351
Figure GDA0002686573700000361
[整体参数]
Figure GDA0002686573700000362
[非球面数据]
Figure GDA0002686573700000363
[可变间隔数据]
Figure GDA0002686573700000371
[透镜组数据]
Figure GDA0002686573700000372
[条件式对应值]
Figure GDA0002686573700000373
如上述[条件式对应值]的表所示，图11所示的第6实施例的变焦镜头ZL(6)满足上述条件式(1)～(7)的全部。
图12(a)、(b)、(c)分别是第6实施例的变焦镜头ZL(6)的广角端状态、中间位置状态、远焦端状态下的无限远对焦时的各像差图。
通过各像差图可知，第6实施例的变焦镜头ZL(6)从广角端状态到远焦端状态良好地对各像差进行校正并具有优秀的成像性能。
此处，上述各实施例示出本申请发明的一具体例，本申请发明并不限定于此。
关于以下的内容，能够在不损坏本实施方式的变焦镜头的光学性能的范围内适当采用。
作为本实施方式的变焦镜头的实施例，虽然示出4组结构，但是本申请并不限定于此，也能够构成其他的组结构(例如，5组、6组等)的变焦镜头。具体地讲，也可以是在本实施方式的变焦镜头的最靠物体侧或最靠像面侧增加透镜或透镜组的结构。另外，透镜组表示被进行变倍时变化的空气间隔分离的、具有至少一个透镜的部分。
也可以是将单独或多个透镜组、或者部分透镜组作为在光轴方向上移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦的对焦透镜组。该对焦透镜组还能够应用于自动对焦，也适合于自动对焦用的(使用了超声波电机等的)电机驱动。特别是，优选使第3透镜组的至少一部分为对焦透镜组。
也可以是将透镜组或部分透镜组作为防抖透镜组，该防抖透镜组以具有与光轴垂直的方向的位移分量的方式移动、或者向包含光轴的面内方向旋转移动(摆动)来对通过手抖产生的像抖动进行校正。特别是，优选使第2透镜组的至少一部分为防抖透镜组。
透镜面可以由球面或平面形成，也可以由非球面形成。在透镜面为球面或平面时，透镜加工和组装调整变得容易，防止由加工和组装调整的误差引起的光学性能的劣化，因此是优选的。另外，即使像面偏移的情况下，描绘性能的劣化也少，因此是优选的。
在透镜面为非球面时，非球面可以是基于研磨加工的非球面、通过模具将玻璃形成为非球面形状的玻璃模铸非球面、在玻璃的表面将树脂形成为非球面形状的复合型非球面中的任意一种。另外，透镜面也可以是衍射面，也可以使透镜为折射率分布型透镜(GRIN透镜)或塑料透镜。
虽然孔径光阑优选配置在第2透镜组的附近或其中，但是作为孔径光阑也可以不设置部件，通过透镜的框来代替其作用。
在各透镜面上，为了减轻眩光和重影并实现高对比度的良好的光学性能，也可以施加在宽波长区域中具有高透射率的增透膜。
本实施方式的变焦镜头的变倍比为1.5～5.5左右。
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
I 像面 S 孔径光阑
FC 眩光截止光圈

Claims (19)

1.一种变焦镜头，其特征在于，
具备沿着光轴从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第1透镜组、具有正的光焦度的第2透镜组、具有负的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，且满足下述的条件式：
1.60<(-f1)/fw<2.50
1.40<(-f3)/(-f1)≤1.819
其中，f1：第1透镜组的焦距
f3：所述第3透镜组的焦距
fw：广角端状态下的变焦镜头整体的焦距。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
所述第1透镜组具有四个透镜。
3.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，
在进行对焦时，所述第3透镜组的至少一部分在光轴方向上移动。
4.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～所述第4透镜组中的至少一部分构成具有与光轴垂直的方向的位移分量的防抖透镜组。
5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
满足以下的条件式：
1.00<(TLw-TLt)/fw
其中，TLw：广角端状态下的变焦镜头的光学全长
TLt：远焦端状态下的变焦镜头的光学全长。
6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
满足以下的条件式：
0.60mm-1<(ft/fw)/((-f1)×β34t)<1.00mm-1
其中，ft：远焦端状态下的变焦镜头整体的焦距
β34t：远焦端状态下的所述第3透镜组和所述第4透镜组的合成倍率。
7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
满足下述的条件式：
2.40<(-f3)/fw<5.50
其中，f3：所述第3透镜组的焦距。
8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
满足下述的条件式：
38.0<ωw<65.0
其中，ωw：广角端状态下的变焦镜头整体的半视场角，单位为度。
9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
满足下述的条件式：
10.0<ωt<36.0
其中，ωt：远焦端状态下的变焦镜头整体的半视场角，单位为度。
10.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
所述第3透镜组由一个负透镜构成。
11.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
所述第4透镜组由一个正透镜构成。
12.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
所述第2透镜组具备从物体侧依次排列的正透镜以及正透镜与负透镜的接合透镜。
13.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
在所述第1透镜组与所述第2透镜组之间具有孔径光阑。
14.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
在所述第1透镜组与所述第3透镜组之间具有孔径光阑，在进行变倍时，所述孔径光阑与相邻的透镜之间的间隔变化。
15.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
所述第1透镜组中的至少两个透镜面为非球面。
16.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
在进行变倍时，相邻的各透镜组之间的间隔变化。
17.一种变焦镜头，其特征在于，
具备沿着光轴从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第1透镜组、具有正的光焦度的第2透镜组、具有负的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，且满足下述的条件式：
1.60<(-f1)/fw<2.50
1.40<(-f3)/(-f1)<3.00
45.0<ωw<65.0
其中，f1：第1透镜组的焦距
f3：所述第3透镜组的焦距
fw：广角端状态下的变焦镜头整体的焦距
ωw：广角端状态下的变焦镜头整体的半视场角，单位为度。
18.一种变焦镜头，其特征在于，
具备沿着光轴从物体侧依次排列的具有负的光焦度的第1透镜组、具有正的光焦度的第2透镜组、具有负的光焦度的第3透镜组以及具有正的光焦度的第4透镜组，且满足下述的条件式：
1.60<(-f1)/fw<2.50
2.40<(-f3)/fw<4.50
45.0<ωw<65.0
其中，f1：第1透镜组的焦距
f3：所述第3透镜组的焦距
fw：广角端状态下的变焦镜头整体的焦距
ωw：广角端状态下的变焦镜头整体的半视场角，单位为度。
19.一种光学设备，构成为搭载有权利要求1～18中的任意一项所述的变焦镜头。
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