CN108627960B - 变焦镜头及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种实现了高变倍比、小型化、轻量化及高性能的变焦镜头及具备该变焦镜头的摄像装置。变焦镜头具备：正的第1透镜组(G1)，其配置于最靠物体侧，且从广角端向长焦端变倍时首先向像侧移动；负的第2透镜组(G2)，其在第1透镜组(G1)的像侧与第1透镜组(G1)相邻配置，且变倍时移动；正的最终透镜组(GE)，其配置于最靠像侧，且包含孔径光圈(St)，并且变倍时不动；及负的像侧负透镜组(GN)，其在最终透镜组(GE)的物体侧与最终透镜组(GE)相邻配置，且变倍时移动。当将像侧负透镜组(GN)的焦距设为fN，将广角端中的整个系统的焦距设为fw时，满足条件式：‑15＜fN/fw＜‑3.5。

Description

变焦镜头及摄像装置
技术领域
本发明涉及一种适合于广播用摄像机、电影摄影机、数码相机、视频摄像机及监控摄像机等电子相机的变焦镜头以及具备该变焦镜头的摄像装置。
背景技术
以往，广播用摄像机、电影摄影机及数码相机等中，要求小型轻量且变倍比高的变焦镜头。为了响应这种要求，例如提出有下述专利文献1中所记载的变焦镜头。专利文献1中记载有从物体侧依次包括具有正屈光力的第1透镜组、具有负屈光力的第2透镜组、具有负屈光力的第3透镜组及具有正屈光力的第4透镜组的4组结构的变焦镜头。
专利文献1：日本特开2016-14819号公报
在上述相机中，要求确保高变倍比且为具有高的可移动性的小型轻量。并且除了这些要求以外，还要求具有高光学性能，所要求的性能逐年变得严格。
专利文献1中所记载的镜头系统与最近的要求相比，存在变倍时的球面像差的变动大等不良情况，若要充分满足最近高性能化的要求，则还希望进一步的改善。
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确保了高变倍比，并且实现了小型化及轻量化，且各像差得到良好校正而实现了高光学性能的变焦镜头及具备该变焦镜头的摄像装置。
本发明的变焦镜头的特征在于，具备：具有正屈光力的第1透镜组，其配置于最靠物体侧，且从广角端向长焦端变倍时沿光轴首先向像侧移动；具有负屈光力的第2透镜组，其在第1透镜组的像侧与第1透镜组相邻配置，且变倍时沿光轴移动；具有正屈光力的最终透镜组，其配置于最靠像侧，且包含孔径光圈，并且变倍时相对于像面固定；及具有负屈光力的像侧负透镜组，其在最终透镜组的物体侧与最终透镜组相邻配置，且变倍时沿光轴移动，变倍时相邻的透镜组的光轴方向的间隔发生变化，当将像侧负透镜组的焦距设为fN，将对焦于无限远物体时的广角端中的整个系统的焦距设为fw时，满足由
-15＜fN/fw＜-3.5 (1)
表示的条件式(1)。
在本发明的变焦镜头中，优选满足下述条件式(1-1)。
-12＜fN/fw＜-4.5 (1-1)
在本发明的变焦镜头中，当将第1透镜组的广角端与长焦端的光轴方向的位置之差设为zr1，将第2透镜组的广角端与长焦端的光轴方向的位置之差设为zr2时，优选满足下述条件式(2)，更优选满足下述条件式(2-1)。
0.05＜|zr1/zr2|＜0.4 (2)
0.08＜|zr1/zr2|＜0.35 (2-1)
在本发明的变焦镜头中，当将最终透镜组的焦距设为fE，将对焦于无限远物体时的广角端中的整个系统的焦距设为fw时，优选满足下述条件式(3)，更优选满足下述条件式(3-1。)。
4＜fE/fw＜10 (3)
4.5＜fE/fw＜8 (3-1)
在本发明的变焦镜头中，当将对焦于无限远物体时的广角端中的像侧负透镜组的横向倍率设为βNw，将对焦于无限远物体时的长焦端中的像侧负透镜组的横向倍率设为βNt时，优选满足下述条件式(4)，更优选满足下述条件式(4-1)。
0.7＜|βNt/βNw|＜1.5 (4)
0.75＜|βNt/βNw|＜1.2 (4-1)
在本发明的变焦镜头中，优选第1透镜组具有3片以上的正透镜，且在最靠物体侧配置有负透镜。
在本发明的变焦镜头中，当将第1透镜组的所有正透镜的d线基准的色散系数的平均设为ν avep时，优选满足下述条件式(5)，更优选满足下述条件式(5-1)。
65＜ν avep＜90 (5)
70＜ν avep＜80 (5-1)
在本发明的变焦镜头中，优选第1透镜组在从广角端向长焦端进行变倍时，沿光轴首先向像侧移动之后反转移动方向而向物体侧移动，然后反转移动方向而向像侧移动。
本发明的变焦镜头可以以从物体侧依次包括第1透镜组、第2透镜组、像侧负透镜组及最终透镜组的方式构成。或者，本发明的变焦镜头也可以以从物体侧依次包括第1透镜组、第2透镜组、变倍时改变与相邻的透镜组的光轴方向的间隔而移动的具有正屈光力的中间正透镜组、像侧负透镜组及最终透镜组的方式构成。
本发明的变焦镜头可以以通过仅使第1透镜组的一部分透镜沿光轴移动而进行从无限远物体向近距离物体的对焦的方式构成。或者，本发明的变焦镜头也可以以如下方式构成：第1透镜组包括多个副透镜组，且通过使至少2个副透镜组以光轴方向的彼此间隔不同的方式移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。此外，还可以以如下方式构成：通过使第2透镜组及在第2透镜组的像侧与第2透镜组相邻配置的透镜组以光轴方向的彼此间隔不同的方式移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
本发明的摄像装置具备本发明的变焦镜头。
另外，本说明书的“包括～”表示除了作为构成要件所举出的构件以外，还可以包括实质上不具有光焦度的透镜、光圈、滤光片、盖玻璃等透镜以外的光学要件、透镜凸缘、镜筒、成像元件及手抖校正机构等机构部分等。
另外，本说明书的“具有正屈光力的～组”表示作为组整体具有正屈光力。同样地，上述的“具有负屈光力的～组”表示作为组整体具有负屈光力。“透镜组”未必一定由多个透镜构成，还可以包括仅由1片透镜构成的透镜组。关于透镜组的屈光力的符号及透镜的屈光力的符号，当包含非球面时设为在近轴区域中考虑。上述条件式均为在对焦于无限远物体的状态下以d线(波长587.56nm(纳米))为基准的条件式。
发明效果
根据本发明，在具备配置于最靠物体侧的正的第1透镜组、负的第2透镜组、像侧负透镜组及配置于最靠像侧的正的最终透镜组的变焦镜头中，通过适宜地设定变倍时的各透镜组的运动、孔径光圈的位置及像侧负透镜组的屈光力等，能够提供一种确保了高变倍比，并且实现了小型化及轻量化，且各像差得到良好校正而实现了高光学性能的变焦镜头及具备该变焦镜头的摄像装置。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的变焦镜头的广角端中的镜头结构的剖视图及移动轨迹的图。
图2是表示本发明的实施例1的变焦镜头的广角端、第1中间焦距状态、第2中间焦距状态及长焦端中的结构及光路的剖视图。
图3是表示本发明的实施例2的变焦镜头的广角端中的镜头结构的剖视图及移动轨迹的图。
图4是表示本发明的实施例2的变焦镜头的广角端、第1中间焦距状态、第2中间焦距状态及长焦端中的结构及光路的剖视图。
图5是表示本发明的实施例3的变焦镜头的广角端中的镜头结构的剖视图及移动轨迹的图。
图6是表示本发明的实施例3的变焦镜头的广角端、第1中间焦距状态、第2中间焦距状态及长焦端中的结构及光路的剖视图。
图7是表示本发明的实施例4的变焦镜头的广角端中的镜头结构的剖视图及移动轨迹的图。
图8是表示本发明的实施例4的变焦镜头的广角端、第1中间焦距状态、第2中间焦距状态及长焦端中的结构及光路的剖视图。
图9是表示本发明的实施例5的变焦镜头的广角端中的镜头结构的剖视图及移动轨迹的图。
图10是表示本发明的实施例5的变焦镜头的广角端、第1中间焦距状态、第2中间焦距状态及长焦端中的结构及光路的剖视图。
图11是表示本发明的实施例6的变焦镜头的广角端中的镜头结构的剖视图及移动轨迹的图。
图12是表示本发明的实施例6的变焦镜头的广角端、第1中间焦距状态、第2中间焦距状态及长焦端中的结构及光路的剖视图。
图13是表示本发明的实施例7的变焦镜头的广角端中的镜头结构的剖视图及移动轨迹的图。
图14是表示本发明的实施例7的变焦镜头的广角端、第1中间焦距状态、第2中间焦距状态及长焦端中的结构及光路的剖视图。
图15是本发明的实施例1的变焦镜头的各像差图。
图16是本发明的实施例2的变焦镜头的各像差图。
图17是本发明的实施例3的变焦镜头的各像差图。
图18是本发明的实施例4的变焦镜头的各像差图。
图19是本发明的实施例5的变焦镜头的各像差图。
图20是本发明的实施例6的变焦镜头的各像差图。
图21是本发明的实施例7的变焦镜头的各像差图。
图22是本发明的一实施方式所涉及的摄像装置的概略结构图。
符号说明
1-变焦镜头，2-滤光片，3-成像元件，5-信号处理部，6-显示部，7-变焦控制部，8-聚焦控制部，10-摄像装置，G1-第1透镜组，G1a-第1a副透镜组，G1b-第1b副透镜组，G1c-第1c副透镜组，G2-第2透镜组，G3-第3透镜组，G4-第4透镜组，G5-第5透镜组，GE-最终透镜组，GN-像侧负透镜组，L11～L15-透镜，PP-光学部件，Sim-像面，St-孔径光圈，Z-光轴。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。在图1中示出本发明的一实施方式所涉及的变焦镜头的广角端中的镜头结构的剖视图，在图2中示出该变焦镜头的各状态下的镜头结构及光路的剖视图。图1及图2所示的例子与后述的实施例1的变焦镜头相对应。在图1及图2中，纸面左侧为物体侧，纸面右侧为像侧，均示出了对焦于无限远物体的状态。
在图1中，在变倍时移动的各透镜组的下方用箭头示意地示出了从广角端向长焦端进行变倍时的各透镜组的移动轨迹。
在图2中，在标有“广角端”的最上图示出广角端状态，在标有“第1中间”的上数第2图示出第1中间焦距状态，在标有“第2中间”的上数第3图示出第2中间焦距状态，在标有“长焦端”的最下图示出长焦端状态。以广角端状态、第1中间焦距状态、第2中间焦距状态及长焦端状态的顺序整个系统的焦距变长。关于第1中间焦距状态及第2中间焦距状态的定义，将在后面进行详细说明。在图2中，在各状态中作为光束插入有轴上光束及最大视角的光束。
当将该变焦镜头应用于摄像装置时，优选具备与摄像装置的规格相应的各种滤光片、棱镜和/或保护用盖玻璃，因此在图1中，示出了将设想成它们的入射面与射出面平行的光学部件PP配置在镜头系统与像面Sim之间的例子。图1的光学部件PP包括3个部件，但构成光学部件PP的部件的数量并不限定于图1的结构，在本发明中可以是省略了光学部件PP的结构。
该变焦镜头以如下方式构成：具备配置于最靠物体侧的第1透镜组G1、在第1透镜组G1的像侧与第1透镜组G1相邻配置的第2透镜组G2、包含孔径光圈St且配置于最靠像侧的具有正屈光力的最终透镜组GE及在最终透镜组GE的物体侧与最终透镜组GE相邻配置的像侧负透镜组GN，变倍时相邻的透镜组的光轴方向的间隔发生变化。
图1的变焦镜头从物体侧依次包括第1透镜组G1、第2透镜组G2、第3透镜组G3及第4透镜组G4。第3透镜组G3与像侧负透镜组GN对应，第4透镜组G4与最终透镜组GE对应。另外，图1所示的孔径光圈St并不一定表示大小和/或形状，而是表示光轴Z上的位置。
第1透镜组G1以作为整体具有正屈光力，且从广角端向长焦端变倍时沿光轴Z首先向像侧移动的方式构成。通过将最靠物体侧的透镜组设成具有正屈光力的透镜组，能够缩短镜头系统总长度，从而有利于小型化。在如本实施方式那样的镜头系统中，存在在变焦中间区域通过第1透镜组G1的轴外光线的高度变高的趋势。于是，通过以在将广角端作为起点进行变倍时最初向像侧移动的方式构成，能够降低通过第1透镜组G1的轴外光线的高度，并能够缩小第1透镜组G1的有效直径，从而能够实现轻量化。
而且，第1透镜组G1优选以在从广角端向长焦端进行变倍时，沿光轴Z首先向像侧移动之后反转移动方向而向物体侧移动的方式构成。将该第1透镜组G1从像侧向物体侧反转移动方向时的状态称为第1中间焦距状态。通过第1透镜组G1反转移动方向而向物体侧移动，有利于实现镜头系统的小型化和将整个系统的焦距进行长焦距化。
此外，第1透镜组G1优选以从第1中间焦距状态向长焦端进行变倍时，从物体侧向像侧反转移动方向的方式构成。将从该第1中间焦距状态向长焦端进行变倍时的、第1透镜组G1从物体侧向像侧反转移动方向时的状态称为第2中间焦距状态。通过在该第2中间焦距状态下第1透镜组G1从物体侧向像侧反转移动方向，能够抑制像侧负透镜组GN向像侧移动的移动量，因此有利于确保长焦端中的像侧负透镜组GN与最终透镜组GE的间隔。
即，第1透镜组G1优选在从广角端向长焦端进行变倍时，沿光轴Z首先向像侧移动之后反转移动方向而向物体侧移动，然后反转移动方向而向像侧移动。图1所示的例子的第1透镜组G1从广角端至第1中间焦距状态向像侧移动，从第1中间焦距状态至第2中间焦距状态向物体侧移动，从第2中间焦距状态至长焦端向像侧移动。
并且，第1透镜组G1优选具有3片以上的正透镜，且在最靠物体侧配置有负透镜。通过将最靠物体侧的透镜设成负透镜，能够抑制从该负透镜向像侧的透镜的轴外光线的入射角，从而有利于广角化。并且，通过将第1透镜组G1所具有的正透镜设成3片以上，有利于球面像差的校正。图1的第1透镜组G1从物体侧依次包括负透镜即透镜L11及4片正透镜即透镜L12～L15。如此，当将第1透镜组G1以包括5片透镜的方式构成时，有利于兼顾小型轻量的结构及良好的性能。
第2透镜组G2作为整体具有负屈光力，且变倍时沿光轴Z移动。第2透镜组G2具有负屈光力，由此能够担负变倍的主要作用。
最终透镜组GE以作为整体具有正屈光力，且变倍时相对于像面Sim固定，并且包含孔径光圈St的方式构成。最终透镜组GE具有正屈光力从而能够担负主要的成像作用。并且，通过变倍时固定，能够抑制由变倍引起的F值的变动。而且，通过配置于最靠像侧且变倍时不动的透镜组具有孔径光圈St，能够抑制第1透镜组G1的有效直径，并且抑制周边视角的主光线向像面Sim的入射角。
像侧负透镜组GN作为整体具有负屈光力，且变倍时沿光轴Z移动。通过使像侧负透镜组GN具有负屈光力，即使减少最终透镜组GE的透镜片数也能够确保充分的后焦距并且缩短镜头系统总长度。并且，像侧负透镜组GN变倍时移动，由此担负由变倍引起的像面位置的变动的校正。
该变焦镜头以如下方式构成：当将像侧负透镜组GN的焦距设为fN，将对焦于无限远物体时的广角端中的整个系统的焦距设为fw时，满足下述条件式(1)。通过设成不成为条件式(1)的下限以下，能够确保像侧负透镜组GN的屈光力，并能够抑制变倍时的像侧负透镜组GN的移动量，从而能够实现镜头系统总长度的缩短。通过设成不成为条件式(1)的上限以上，像侧负透镜组GN的屈光力不会变得过强，因此能够抑制由变倍引起的球面像差及轴上色差等各像差的变动。若要提高与条件式(1)相关的效果，则更优选满足下述条件式(1-1)。
-15＜fN/fw＜-3.5 (1)
-12＜fN/fw＜-4.5 (1-1)
关于该变焦镜头，当将第1透镜组G1的广角端与长焦端的光轴方向的位置之差设为z1，将第2透镜组G2的广角端与长焦端的光轴方向的位置之差设为z2时，优选满足下述条件式(2)。通过设成不成为条件式(2)的下限以下，变倍时的第2透镜组G2的移动量与第1透镜组G1的移动量相比相对不会变得过大，因此能够将变焦中间区域中的通过第1透镜组G1的轴外光线抑制为较低，从而能够抑制第1透镜组G1的有效直径。通过设成不成为条件式(2)的上限以上，能够防止变倍时的第1透镜组G1的移动量相对接近第2透镜组G2的移动量，因此能够确保变倍比，并且减少变倍时的镜头系统的重心位置的变化。若要提高与条件式(2)相关的效果，则更优选满足下述条件式(2-1)。
0.05＜|z1/z2|＜0.4 (2)
0.08＜|z1/z2|＜0.35 (2-1)
并且，关于该变焦镜头，当将最终透镜组GE的焦距设为fE，将对焦于无限远物体时的广角端中的整个系统的焦距设为fw时，优选满足下述条件式(3)。通过设成不成为条件式(3)的下限以下，最终透镜组GE的屈光力不会过度变强，因此容易确保充分的后焦距，并且变得容易使周边视角的主光线向像面Sim的入射角接近0度。通过设成不成为条件式(3)的上限以上，能够确保最终透镜组GE的屈光力而防止镜头系统总长度的增大。若要提高与条件式(3)相关的效果，则更优选满足下述条件式(3-1)。
4＜fE/fw＜10 (3)
4.5＜fE/fw＜8 (3-1)
并且，关于该变焦镜头，当将对焦于无限远物体时的广角端中的像侧负透镜组GN的横向倍率设为βNw，将对焦于无限远物体时的长焦端中的像侧负透镜组GN的横向倍率设为βNt时，优选满足下述条件式(4)。通过满足条件式(4)，能够适宜地保持像侧负透镜组GN所担负的变倍的负担与比像侧负透镜组GN更靠物体侧的有助于变倍的透镜组所担负的变倍的负担之间的平衡。通过设成不成为条件式(4)的下限以下，能够确保像侧负透镜组GN的变倍效率，能够防止比像侧负透镜组GN更靠物体侧的有助于变倍的透镜组的移动量的增大，因此能够抑制变倍时的像差变动。通过设成不成为条件式(4)的上限以上，像侧负透镜组GN的有助于变倍的比例不会过度变大，因此能够抑制像侧负透镜组GN的透镜片数的增加，从而有利于小型轻量化，并且，能够减小变倍时的像差变动。若要提高与条件式(4)相关的效果，则更优选满足下述条件式(4-1)。
0.7＜|βNt/βNw|＜1.5 (4)
0.75＜|βNt/βNw|＜1.2 (4-1)
并且，关于该变焦镜头，当将第1透镜组G1的所有正透镜的d线基准的色散系数的平均设为ν avep时，优选满足下述条件式(5)。通过设成不成为条件式(5)的下限以下，使轴上色差的校正变得容易。通过设成不成为条件式(5)的上限以上，能够防止第1透镜组G1的正透镜仅由色散系数高的材料构成。色散系数高的光学材料必定折射率低，因此假如成为条件式(5)的上限以上的情况下，为了确保所希望的屈光力而透镜面的曲率半径的绝对值变小，因透镜厚度的增加而导致产生重量增加。若要提高与条件式(5)相关的效果，则更优选满足下述条件式(5-1)。
65＜ν avep＜90 (5)
70＜ν avep＜80 (5-1)
另外，图1的变焦镜头以从物体侧依次包括第1透镜组G1、第2透镜组G2、像侧负透镜组GN及最终透镜组GE的方式构成。当如此设定时，能够以少的透镜组数来简化结构，并且实现高变倍比。
但是，本发明的变焦镜头也能够与图1的例子不同数量的透镜组来构成。例如，本发明的变焦镜头也可以以从物体侧依次包括第1透镜组G1、第2透镜组G2、变倍时沿光轴Z移动的具有正屈光力的中间正透镜组、像侧负透镜组GN及最终透镜组GE的方式构成。当如此设定时，中间正透镜组通过改变与第2透镜组G2的间隔，而能够担负校正由变倍引起的像面弯曲、球面像差及倍率色差的变动的作用，从而有利于在整个变焦区域良好地校正各像差。并且，通过使中间正透镜组具有与第2透镜组G2不同符号的屈光力即正屈光力，能够进一步提高上述效果。此时，当将中间正透镜组以在长焦端位于比广角端更靠像侧的位置的方式构成时，即使提高变倍比也能够将总长度构成为较短。
在本发明的变焦镜头中，关于从无限远物体向近距离物体的对焦，能够采用各种方式。例如，可以采用仅使第1透镜组G1的一部分透镜沿光轴Z移动而进行对焦的方式。如此，通过以对焦时仅使第1透镜组G1的一部分透镜移动，且使剩余透镜相对于像面Sim不移动的方式构成，能够使对焦时移动的透镜组轻量化。
或者，也可以是如下方式：将第1透镜组G1以包括多个副透镜组的方式构成，通过使其中至少2个副透镜组以光轴方向的彼此间隔不同的方式移动来进行对焦。如此通过采用对焦时使多个副透镜组以彼此不同的轨迹移动的浮动方式，容易抑制由对焦引起的像差变动。
此外，也可以是如下方式：通过使第2透镜组G2及在第2透镜组G2的像侧与第2透镜组G2相邻配置的透镜组以光轴方向的彼此间隔不同的方式移动来进行对焦。如此通过用透镜直径小的2个透镜组来进行对焦，从而能够实现包括机构部的装置的轻量化。
在图1的例子中，第1透镜组G1从物体侧依次包括第1a副透镜组G1a及第1b副透镜组G1b，第1a副透镜组G1a从物体侧依次包括透镜L11～L13，第1b副透镜组G1b从物体侧依次包括透镜L14～L15。在进行对焦时，以只有构成第1b副透镜组G1b的2片透镜L14、L15一体沿光轴方向移动的方式构成。在图1中，在对焦时移动的透镜组的符号的上方插入有水平方向的双箭头。
另外，上述优选的结构及可选的结构能够进行任意组合，优选根据所要求的规格适当选择性地采用。根据本实施方式，能够实现如变焦镜头，即，实现了小型化及轻量化，且确保了高变倍比，并且各像差得到良好校正而具有高光学性能的变焦镜头。另外，在此所说的“高变倍比”表示15倍以上的变倍比。
接着，对本发明的变焦镜头的数值实施例进行说明。
[实施例1]
实施例1的变焦镜头的结构如图1及图2所示，其图示方法如上所述，因此在此省略一部分重复说明。实施例1的变焦镜头从物体侧依次包括具有正屈光力的第1透镜组G1、具有负屈光力的第2透镜组G2、具有负屈光力的第3透镜组G3及具有正屈光力的第4透镜组G4。第3透镜组G3与像侧负透镜组GN对应，第4透镜组G4与最终透镜组GE对应。在进行变倍时，第1透镜组G1、第2透镜组G2及第3透镜组G3改变与相邻的透镜组的间隔而移动，第4透镜组G4相对于像面Sim固定。第1透镜组G1从物体侧依次包括第1a副透镜组G1a及第1b副透镜组G1b。第1a副透镜组Gla从物体侧依次包括透镜L11～L13，第1b副透镜组G1b从物体侧依次包括透镜L14～L15。在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，仅第1b副透镜组G1b沿光轴方向移动。以上为实施例1的变焦镜头的概略结构。
将实施例1的变焦镜头的基本透镜数据示于表1中，将规格及可变面间隔示于表2中，将非球面系数示于表3中，将衍射面系数示于表4中。在表1的Si栏中示出以将最靠物体侧的构成要件的物体侧的面设为第1个而随着向像侧依次增加的方式对构成要件的面标注面编号时的第i个(i＝1、2、3、……)面编号，在Ri栏中示出第i个面的曲率半径，在Di栏中示出第i个面与第i+1个面的光轴Z上的面间隔。在表1的Ndj栏中示出将最靠物体侧的构成要件设为第1个而随着向像侧依次增加的第j个(j＝1、2、3、……)构成要件相对于d线(波长587.6nm(纳米))的折射率，在νdj栏中示出第j个构成要件的d线基准的色散系数，在θgFj栏中示出第j个构成要件的g线(波长435.8nm(纳米))与F线(波长486.1nm(纳米))之间的部分色散比。另外，某一透镜的g线与F线之间的部分色散比θgF是指，当将相对于g线、F线及C线(波长656.3nm(纳米))的该透镜的折射率分别设为Ng、NF及NC时，以θgF＝(Ng-NF)/(NF-NC)来定义。
在此，关于曲率半径的符号，将凸面朝向物体侧的面形状的透镜面设为正，将凸面朝向像侧的面形状的透镜面设为负。在表1中，还一并示出了孔径光圈St及光学部件PP。在表1中，在相当于孔径光圈St的面的面编号栏中插入有(St)这一词语。Di的最下栏的值为表中的最靠像侧的面与像面Sim的间隔。在表1中，关于变倍时的可变面间隔，使用DD[]这一记号，在[]中标注该间隔的物体侧的面编号并插入于Di栏中。
在表2中以d线基准示出变倍比Zr、整个系统的焦距f、F值FNo.、最大全视角2ω及可变面间隔的值。2ω栏的(°)表示单位为度。在表2中，将广角端状态、第1中间焦距状态、第2中间焦距状态及长焦端状态的各值分别示于标记为广角端、第1中间、第2中间及长焦端的栏中。表1及表2的值为对焦于无限远物体的状态的值。
在表1中，在非球面的面编号上标有*标记，在非球面的曲率半径栏中记载有近轴的曲率半径的数值。在表3中示出实施例1的非球面的面编号及与各非球面相关的非球面系数。表3的非球面系数的数值的“E±n”(n：整数)表示“×10±n”。非球面系数为由下式表示的非球面式中的各系数KA、Am(m＝3、4、5、……、10)的值。
Zd＝C×h2/{1+(1-KA×C2×h2)1/2}+∑Am×hm
其中，
Zd：非球面深度(从高度h的非球面上的点下垂至与非球面顶点相切的光轴垂直的平面的垂线的长度)；
h：高度(从光轴到透镜面为止的距离)；
C：近轴曲率；
KA、Am：非球面系数，非球面式的∑表示与m相关的总和。
并且，在表1中，在衍射光学面的面编号上标有(DOE)这一词语。在表4中示出实施例1的衍射光学面的面编号及与各衍射光学面相关的衍射面系数。表4的衍射面系数的数值的“E-n”(n：整数)表示“×10-n”。应用于各透镜的衍射光学面由成为基本形状的宏观的透镜形状及将衍射光学面应具有的光程长度的增加量以距光轴Z的高度h的函数来表示的光程差函数Φ(h)来表现。衍射面系数为由下式表示的光程差函数Φ(h)中的各系数Pk(k＝2、4、6、8)的值。
Φ(h)＝λ/(2π)×∑Pk×hk
其中，
λ：波长；
Pk：衍射面系数；
h：高度(从光轴至透镜面的距离)，
光程差函数Φ(h)的∑表示与k相关的总和。
各表的数据中，作为角度的单位使用度，作为长度的单位使用mm(毫米)，但光学系统既能够放大比例也能够缩小比例来使用，因此也能够使用其他适当的单位。并且，在以下所示的各表中记载有以规定位数舍入的数值。
[表1]
实施例1
Si Ri Di Ndj νdj θgFj
1 -178.52902 1.800 1.80610 33.27 0.58845
*2 171.01070 3.183
3(DOE) 494.28189 9.708 1.48749 70.24 0.53007
4 -134.94353 0.120
5 169.73134 7.881 1.43387 95.18 0.53733
6 -272.20689 8.255
*7 106.94600 9.293 1.43387 95.18 0.53733
8 -339.83772 0.120
9 74.64775 5.483 1.77121 50.88 0.54797
10 183.04791 DD[10]
11 80.68246 0.800 2.00069 25.46 0.61364
12 15.35074 4.951
13 -77.07530 0.800 1.88300 40.76 0.56679
14 56.02093 1.087
15 1761.44494 7.226 1.80809 22.76 0.63073
16 -12.44467 0.800 1.81600 46.62 0.55682
17 668.66098 0.120
18 33.71000 3.510 1.63854 55.38 0.54858
19 -85.47588 0.800 1.88300 40.76 0.56679
20 641.15656 DD[20]
21 -33.38389 0.810 1.69680 55.53 0.54341
22 51.19951 2.138 1.80809 22.76 0.63073
23 1692.99598 DD[23]
24(St) ∞ 1.600
25 -673.28904 4.339 1.77250 49.60 0.55212
26 -50.60024 0.534
27 70.73627 7.636 1.60311 60.64 0.54148
28 -31.37175 0.800 1.88300 40.76 0.56679
29 -109.28977 34.000
30 61.28189 5.976 1.48749 70.24 0.53007
31 -48.93639 0.120
32 30.68428 6.003 1.48749 70.24 0.53007
33 -72.95053 0.800 1.88300 40.76 0.56679
34 30.88050 1.910
35 84.98778 6.689 1.51633 64.14 0.53531
36 -19.97875 0.800 1.83481 42.71 0.56431
37 -186.32425 0.650
38 68.89885 4.828 1.58313 59.37 0.54345
39 -38.56646 0.200
40 ∞ 1.000 1.51633 64.14 0.53531
41 ∞ 5.000
42 ∞ 33.000 1.60859 46.44 0.56664
43 ∞ 13.200 1.51633 64.05 0.53463
44 ∞ 5.730
[表2]
实施例1
广角端 第1中间 第2中间 长焦端
Zr 1.0 2.0 4.0 22.1
f 7.910 15.738 31.312 174.819
FNo. 1.85 1.85 1.85 2.76
2ω(°) 76.0 37.6 19.6 3.6
DD[10] 0.500 23.650 41.008 60.746
DD[20] 66.616 33.579 16.477 2.172
DD[23] 4.482 8.984 11.476 0.755
[表3]
实施例1
面编号 2 7
KA 1.0000000E+00 1.0000000E+00
A3 0.0000000E+00 0.0000000E+00
A4 -8.3173153E-09 -1.4317499E-08
A5 -8.9726355E-11 7.4754853E-12
A6 2.2159992E-11 1.7482118E-11
A7 8.1668506E-14 -2.7659116E-14
A8 -1.7720076E-14 -3.2487532E-15
A9 -2.8151443E-17 2.4634751E-17
A10 4.6591561E-18 -1.1533823E-18
[表4]
实施例1
面编号 3
P2 -2.219143E-01
P4 2.009635E-05
P6 -5.039614E-09
P8 7.013394E-12
在图15中示出实施例1的变焦镜头的对焦于无限远物体的状态下的各像差图。在图15中，从左依次示出球面像差、像散、畸变像差及倍率色差。在图15中，在标有广角端的最上段示出广角端状态的各像差，在标有第1中间的上数第2段示出第1中间焦距状态的各像差，在标有第2中间的上数第3段示出第2中间焦距状态的各像差，在标有长焦端的最下段示出长焦端状态的各像差。在球面像差图中，将d线(波长587.6nm(纳米))、C线(波长656.3nm(纳米))、F线(波长486.1nm(纳米))及g线(波长435.8nm(纳米))下的像差分别以黑实线、长虚线、短虚线及灰色实线来表示。在像散图中，将弧矢方向的d线下的像差以实线来表示，将子午方向的d线下的像差以短虚线来表示。在畸变像差图中，将d线下的像差以实线来表示。在倍率色差图中，将C线、F线及g线下的像差分别以长虚线、短虚线及灰色实线来表示。球面像差图的FNo.表示F值，其他像差图的ω表示半视角。
关于与上述实施例1相关的各数据的记号、含义及记载方法，若无特别说明，则对以下实施例的各数据的记号、含义及记载方法也相同，因此以下省略重复说明。
[实施例2]
将实施例2的变焦镜头的广角端中的镜头结构的剖视图示于图3中，将各状态下的镜头结构及光路的剖视图示于图4中。实施例2的变焦镜头的概略结构与实施例1相同。将实施例2的变焦镜头的基本透镜数据示于表5中，将规格及可变面间隔示于表6中，将非球面系数示于表7中，将衍射面系数示于表8中，将对焦于无限远物体的状态下的各像差图示于图16中。
[表5]
实施例2
Si Ri Di Ndj νdj θgFj
1 -166.28070 1.800 1.80610 33.27 0.58845
*2 168.89515 1.903
3(DOE) 270.55463 9.921 1.48749 70.24 0.53007
4 -130.75865 0.120
5 174.56104 6.791 1.43387 95.18 0.53733
6 -348.97121 8.062
*7 127.28203 7.818 1.43387 95.18 0.53733
8 -387.90038 0.120
9 75.12392 6.218 1.78342 49.66 0.54975
*10 245.32421 DD[10]
11 62.05516 0.800 2.00069 25.46 0.61364
*12 14.98086 6.000
13 -36.79035 0.800 1.88300 40.76 0.56679
14 39.97843 0.681
15 53.19881 6.900 1.80809 22.76 0.63073
16 -14.41834 0.250 1.54490 25.24 0.75933
17 -14.48828 0.800 1.81600 46.62 0.55682
18 1127.24249 0.244
19 40.54757 3.510 1.63854 55.38 0.54858
20 -60.39447 0.800 1.88300 40.76 0.56679
21 -366.53467 DD[21]
22 -40.58078 0.810 1.69680 55.53 0.54341
23 96.23971 2.000 1.80809 22.76 0.63073
24 -407.56344 DD[24]
25(St) ∞ 1.600
26 252.80530 3.500 1.77250 49.60 0.55212
27 -56.68594 0.120
28 69.73204 5.935 1.49700 81.54 0.53748
29 -41.54210 0.987 1.54490 25.24 0.75933
30 -32.85607 0.800 1.88300 40.76 0.56679
31 -116.62838 34.000
32 50.48569 6.373 1.48749 70.24 0.53007
*33 -47.56739 1.254
34 46.37850 5.901 1.48749 70.24 0.53007
35 -37.21195 0.800 1.88300 40.76 0.56679
36 34.79590 2.870
37 -241.61313 0.800 1.85025 30.05 0.59797
38 55.42259 3.510 1.66672 48.32 0.56101
39 -80.62372 0.120
40 34.33872 4.619 1.56384 60.67 0.54030
41 -102.63306 0.120
42 ∞ 1.000 1.51633 64.14 0.53531
43 ∞ 5.000
44 ∞ 33.000 1.60859 46.44 0.56664
45 ∞ 13.200 1.51633 64.05 0.53463
46 ∞ 5.335
[表6]
实施例2
广角端 第1中间 第2中间 长焦端
Zr 1.0 2.0 4.0 22.1
f 7.913 15.743 31.321 174.873
FNo. 1.85 1.85 1.85 2.76
2ω(°) 76.0 37.8 19.6 3.6
DD[10] 0.500 22.451 39.460 58.587
DD[21] 77.262 36.333 16.726 2.104
DD[24] 1.927 9.523 13.688 0.755
[表7]
实施例2
Figure GDA0003126181280000181
[表8]
实施例2
面编号 3
P2 -3.779753E-01
P4 5.247913E-05
P6 -1.624030E-07
P8 1.078017E-10
[实施例3]
将实施例3的变焦镜头的广角端中的镜头结构的剖视图示于图5中，将各状态下的镜头结构及光路的剖视图示于图6中。实施例3的变焦镜头的概略结构与实施例1相同。将实施例3的变焦镜头的基本透镜数据示于表9中，将规格及可变面间隔示于表10中，将非球面系数示于表11中，将衍射面系数示于表12中，将对焦于无限远物体的状态下的各像差图示于图17中。
[表9]
实施例3
Si Ri Di Ndj νdj θgFj
1 -194.98861 1.800 1.80610 33.27 0.58845
*2 143.58814 1.647
3(DOE) 193.52398 10.000 1.48749 70.24 0.53007
4 -140.63611 0.121
5 147.73161 6.856 1.43387 95.18 0.53733
6 -534.62029 8.096
*7 136.38382 7.266 1.43387 95.18 0.53733
8 -376.74378 0.120
9 74.97458 6.402 1.77250 49.60 0.55212
*10 255.64390 DD[10]
11 66.23519 0.800 2.00069 25.46 0.61364
*12 15.09054 5.860
13 -36.29986 0.800 1.88300 40.76 0.56679
14 32.46933 0.512
15 40.32403 7.164 1.80809 22.76 0.63073
16 -14.84042 0.800 1.81600 46.62 0.55682
17 469.38507 0.120
18 40.09259 4.099 1.63854 55，38 0.54858
19 -45.12386 0.800 1.88300 40.76 0.56679
20 -174.86983 DD[20]
21 -36.17474 0.810 1.65160 58.55 0.54267
22 48.42565 2.530 1.74077 27.79 0.60961
23 1693.91892 DD[23]
24(St) ∞ 1.600
25 440.05274 3.500 1.77250 49.60 0.55212
26 -47.87305 0.120
27 56.53926 6.391 1.49700 81.54 0.53748
28 -38.35867 0.839 1.54490 25.24 0.75933
29 -32.07206 0.800 1.88300 40.76 0.56679
30 -120.29393 34.000
31 72.29587 5.734 1.48749 70.24 0.53007
*32 -39.33246 1.642
33 86.33255 5.347 1.48749 70.24 0.53007
34 -29.69411 0.800 1.88300 40.76 0.56679
35 51.24248 1.752
36 5692.37634 0.800 1.85025 30.05 0.59797
37 49.43036 3.579 1.66672 48.32 0.56101
38 -88.47664 0.120
39 35.38420 4.303 1.56384 60.67 0.54030
40 -119.72939 0.120
41 ∞ 1.000 1.51633 64.14 0.53531
42 ∞ 5.000
43 ∞ 33.000 1.60859 46.44 0.56664
44 ∞ 13.200 1.51633 64.05 0.53463
45 ∞ 5.403
[表10]
实施例3
广角端 第1中间 第2中间 长焦端
Zr 1.0 2.0 4.0 22.1
f 7.919 15.755 31.345 175.006
FNo. 1.85 1.85 1.85 2.74
2ω(°) 76.0 38.2 19.6 3.6
DD[10] 0.500 21.442 39.076 58.154
DD[20] 72.069 32.102 16.402 1.923
DD[23] 2.977 9.446 12.095 0.768
[表11]
实施例3
Figure GDA0003126181280000211
[表12]
实施例3
面编号 3
P2 -3.216347E-01
P4 -1.345943E-05
P6 -1.380492E-07
P8 1.135761E-10
[实施例4]
将实施例4的变焦镜头的广角端中的镜头结构的剖视图示于图7中，将各状态下的镜头结构及光路的剖视图示于图8中。实施例4的变焦镜头从物体侧依次包括具有正屈光力的第1透镜组G1、具有负屈光力的第2透镜组G2、具有正屈光力的第3透镜组G3、具有负屈光力的第4透镜组G4及具有正屈光力的第5透镜组G5。第3透镜组G3与中间正透镜组对应，第4透镜组G4与像侧负透镜组GN对应，第5透镜组G5与最终透镜组GE对应。在进行变倍时，第1透镜组G1、第2透镜组G2、第3透镜组G3及第4透镜组G4改变与相邻的透镜组的间隔而移动，第5透镜组G5相对于像面Sim固定。第1透镜组G1从物体侧依次包括第1a副透镜组G1a、第1b副透镜组G1b及第1c副透镜组G1c。第1a副透镜组G1a从物体侧依次包括透镜L11～L13，第1b副透镜组G1b包括透镜L14，第1c副透镜组G1c包括透镜L15。在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，第1a副透镜组G1a、第1b副透镜组G1b及第1c副透镜组G1c以光轴方向的彼此间隔不同的方式移动。以上为实施例4的变焦镜头的概略结构。
将实施例4的变焦镜头的基本透镜数据示于表13中，将规格及可变面间隔示于表14中，将非球面系数示于表15中，将衍射面系数示于表16中，将对焦于无限远物体的状态下的各像差图示于图18中。
[表13]
实施例4
Si Ri Di Ndj νdj θgFj
1 -332.11518 1.800 1.80610 33.27 0.58845
*2 112.41082 2.463
3(DOE) 158.09407 10.290 1.48749 70.24 0.53007
4 -190.53136 0.120
5 126.23069 6.531 1.43387 95.18 0.53733
6 -5063.95915 3.120
*7 109.40425 9.131 1.43387 95.18 0.53733
8 -409.06441 0.400
9 78.44704 6.126 1.77250 49.60 0.55212
*10 286.69167 DD[10]
11 105.41918 0.800 2.00100 29.13 0.59952
*12 15.52110 5.602
13 -33.20540 0.800 1.77250 49.60 0.55212
14 37.21182 0.120
15 37.98298 6.991 1.74077 27.79 0.60961
16 -14.83395 0.800 1.75500 52.32 0.54765
17 106.21413 DD[17]
18 46.76471 5.758 1.67270 32.10 0.59891
19 -17.84680 0.800 1.85025 30.05 0.59797
20 -65.74348 DD[20]
21 -39.56297 0.810 1.65160 58.55 0.54267
22 65.11440 2.448 1.74077 27.79 0.60961
23 -627.31621 DD[23]
24(St) ∞ 1.600
25 271.41749 3.476 1.77250 49.60 0.55212
26 -52.56413 0.120
27 50.99056 6.711 1.49700 81.54 0.53748
28 -40.34901 1.000 1.54490 25.24 0.75933
29 -34.35390 0.800 1.88300 40.76 0.56679
30 -157.52130 34.000
31 -153.91327 3.884 1.48749 70.24 0.53007
*32 -30.55248 0.120
33 47.16425 6.347 1.48749 70.24 0.53007
34 -29.55206 0.800 1.88300 40.76 0.56679
35 64.21436 0.508
36 85.88769 0.800 1.85025 30.05 0.59797
37 37.73774 3.010 1.66672 48.32 0.56101
38 169.08170 0.120
39 38.48283 4.146 1.56384 60.67 0.54030
40 -87.19160 0.120
41 ∞ 1.000 1.51633 64.14 0.53531
42 ∞ 5.000
43 ∞ 33.000 1.60859 46.44 0.56664
44 ∞ 13.200 1.51633 64.05 0.53463
45 ∞ 5.481
[表14]
实施例4
广角端 第1中间 第2中间 长焦端
Zr 1.0 2.0 4.0 22.1
f 7.917 15.752 31.339 174.973
FNo. 1.85 1.85 1.85 2.74
2ω(°) 76.0 38.2 19.6 3.6
DD[10] 0.400 19.427 37.963 57.569
DD[17] 0.400 1.761 1.736 1.184
DD[20] 78.960 30.264 14.337 1.821
DD[23] 0.819 9.482 12.679 0.344
[表15]
实施例4
Figure GDA0003126181280000241
[表16]
实施例4
面编号 3
P2 -3.322620E-01
P4 -1.038502E-04
P6 -5.681789E-08
P8 9.359515E-11
[实施例5]
将实施例5的变焦镜头的广角端中的镜头结构的剖视图示于图9中，将各状态下的镜头结构及光路的剖视图示于图10中。实施例5的变焦镜头的概略结构与实施例4相同。将实施例5的变焦镜头的基本透镜数据示于表17中，将规格及可变面间隔示于表18中，将非球面系数示于表19中，将衍射面系数示于表20中，将对焦于无限远物体的状态下的各像差图示于图19中。
[表17]
实施例5
Si Ri Di Ndj νdj θgFj
1 -417.71636 1.800 1.80610 33.27 0.58845
*2 115.53204 2.586
3(DOE) 168.96456 9.160 1.48749 70.24 0.53007
4 -203.00693 0.120
5 135.25260 6.612 1.43387 95.18 0.53733
6 -707.06457 4.983
*7 106.17784 9.193 1.43387 95.18 0.53733
8 -487.48024 0.403
9 82.10135 5.516 1.77250 49.60 0.55212
*10 295.34949 DD[10]
11 171.33895 0.800 2.00100 29.13 0.59952
*12 16.82816 5.205
13 -35.65075 0.800 1.77250 49.60 0.55212
14 32.78298 0.120
15 32.90330 7.203 1.74077 27.79 0.60961
16 -15.47135 0.800 1.75500 52.32 0.54765
17 69.22188 DD[17]
18 45.99843 6.410 1.67270 32.10 0.59891
19 -15.83382 0.800 1.85025 30.05 0.59797
20 -58.15557 DD[20]
21 -38.57117 0.810 1.65160 58.55 0.54267
22 68.39761 2.413 1.74077 27.79 0.60961
23 -425.54238 DD[23]
24(St) ∞ 1.600
25 402.23429 3.605 1.77250 49.60 0.55212
26 -48.53103 0.120
27 50.65829 6.630 1.49700 81.54 0.53748
28 -40.07988 0.808 1.54490 25.24 0.75933
29 -33.79885 0.800 1.88300 40.76 0.56679
30 -176.94373 34.000
31 -259.90849 4.220 1.48749 70.24 0.53007
*32 -30.70094 0.182
33 48.24729 6.369 1.48749 70.24 0.53007
34 -29.28349 0.800 1.88300 40.76 0.56679
35 57.03841 0.587
36 80.23916 0.800 1.85025 30.05 0.59797
37 39.72481 3.010 1.66672 48.32 0.56101
38 109.00174 0.120
39 39.69838 4.408 1.56384 60.67 0.54030
40 -65.40862 5.800
41 ∞ 33.000 1.60859 46.44 0.56664
42 ∞ 13.200 1.51633 64.05 0.53463
43 ∞ 5.457
[表18]
实施例5
广角端 第1中间 第2中间 长焦端
Zr 1.0 2.0 4.0 22.1
f 7.921 15.759 31.353 175.050
FNo. 1.85 1.85 1.85 2.75
2ω(°) 76.2 38.0 19.6 3.6
DD[10] 0.400 18.213 37.135 56.834
DD[17] 0.400 2.510 2.586 2.199
DD[20] 78.877 28.214 13.348 1.836
DD[23] 1.779 10.588 13.382 0.403
[表19]
实施例5
Figure GDA0003126181280000271
[表20]
实施例5
面编号 3
P2 -4.417308E-01
P4 -5.636562E-05
P6 5.016830E-08
P8 3.596084E-11
[实施例6]
将实施例6的变焦镜头的广角端中的镜头结构的剖视图示于图11中，将各状态下的镜头结构及光路的剖视图示于图12中。实施例6的变焦镜头与实施例4不同点在，于在从无限远物体向近距离物体进行对焦时，第2透镜组G2及第3透镜组G3以光轴方向的彼此间隔不同的方式移动这一点，其他概略结构与实施例4相同。将实施例6的变焦镜头的基本透镜数据示于表21中，将规格及可变面间隔示于表22中，将非球面系数示于表23中，将衍射面系数示于表24中，将对焦于无限远物体的状态下的各像差图示于图20中。
[表21]
实施例6
Si Ri Di Ndj νdj θgFj
1 -328.67433 1.801 1.80610 33.27 0.58845
*2 120.97265 2.555
3(DOE) 169.26282 8.682 1.48749 70.24 0.53007
4 -202.01927 0.120
5 132.90862 7.182 1.43387 95.18 0.53733
6 -498.13466 3.501
*7 109.30254 9.146 1.43387 95.18 0.53733
8 -481.10621 0.191
9 80.70800 5.508 1.77250 49.60 0.55212
*10 285.18351 DD[10]
11 152.79656 0.800 2.00100 29.13 0.59952
*12 15.38837 5.405
13 -39.50983 0.800 1.77250 49.60 0.55212
14 30.85969 0.120
15 28.14392 7.607 1.74077 27.79 0.60961
16 -15.72965 0.800 1.75500 52.32 0.54765
17 97.97002 DD[17]
18 51.03072 6.323 1.67270 32.10 0.59891
19 -15.85714 0.800 1.85025 30.05 0.59797
20 -67.30794 DD[20]
21 -40.67743 0.810 1.65160 58.55 0.54267
22 77.91235 2.249 1.74077 27.79 0.60961
23 -505.67085 DD[23]
24(St) ∞ 1.600
25 729.85152 3.599 1.77250 49.60 0.55212
26 -48.94784 0.120
27 54.54986 6.778 1.49700 81.54 0.53748
28 -40.73468 0.811 1.54490 25.24 0.75933
29 -34.32925 0.800 1.88300 40.76 0.56679
30 -120.23821 34.000
31 -152.09778 3.932 1.48749 70.24 0.53007
*32 -29.87570 0.120
33 56.15153 6.011 1.48749 70.24 0.53007
34 -28.57321 0.800 1.88300 40.76 0.56679
35 59.30313 0.259
36 64.99322 0.800 1.85025 30.05 0.59797
37 32.31189 2.517 1.66672 48.32 0.56101
38 96.08148 0.120
39 36.98235 4.319 1.56384 60.67 0.54030
40 -74.97010 5.800
41 ∞ 33.000 1.60859 46.44 0.56664
42 ∞ 13.200 1.51633 64.05 0.53463
43 ∞ 5.316
[表22]
实施例6
广角端 第1中间 第2中间 长焦端
Zr 1.0 2.0 4.0 22.1
f 7.851 15.621 31.078 173.518
FNo. 1.85 1.85 1.85 2.76
2ω(°) 76.6 38.4 19.8 3.6
DD[10] 0.400 21.305 38.018 56.636
DD[17] 1.090 2.587 3.085 3.210
DD[20] 83.581 40.427 20.180 7.210
DD[23] 1.910 8.928 12.563 0.135
[表23]
实施例6
Figure GDA0003126181280000301
[表24]
实施例6
面编号 3
P2 -4.037913E-01
P4 -3.954032E-05
P6 1.682919E-08
P8 6.059582E-11
[实施例7]
将实施例7的变焦镜头的广角端中的镜头结构的剖视图示于图13中，将各状态下的镜头结构及光路的剖视图示于图14中。实施例7的变焦镜头的概略结构与实施例4相同。将实施例7的变焦镜头的基本透镜数据示于表25中，将规格及可变面间隔示于表26中，将非球面系数示于表27中，将对焦于无限远物体的状态下的各像差图示于图21中。
[表25]
实施例7
Si Si Si Si Si Si
1 -387.56497 1.800 1.80610 33.27 0.58845
*2 108.32050 3.402
3 143.51818 9.107 1.48749 70.24 0.53007
4 -223.78239 0.120
5 144.15046 6.905 1.43387 95.18 0.53733
6 -428.79442 5.986
*7 102.77162 9.695 1.43387 95.18 0.53733
8 -436.40154 0.834
9 88.92326 5.077 1.77250 49.60 0.55212
*10 324.45503 DD[10]
11 187.95959 0.800 2.00100 29.13 0.59952
*12 15.99017 5.417
13 -37.37361 0.800 1.77250 49.60 0.55212
14 39.70660 0.120
15 31.55908 6.894 1.74077 27.79 0.60961
16 -16.58029 0.800 1.75500 52.32 0.54765
17 75.43441 DD[17]
18 59.63390 5.668 1.67270 32.10 0.59891
19 -16.99104 0.800 1.85025 30.05 0.59797
20 -57.75344 DD[20]
21 -36.57080 0.810 1.65160 58.55 0.54267
22 61.78716 2.516 1.74077 27.79 0.60961
23 -598.61946 DD[23]
24(St) ∞ 1.600
25 569.91077 3.761 1.77250 49.60 0.55212
26 -46.39010 0.120
27 47.97805 6.869 1.49700 81.54 0.53748
28 -41.86121 0.830 1.54490 25.24 0.75933
29 -33.91610 0.800 1.88300 40.76 0.56679
30 -169.79030 34.000
31 -598.98461 4.495 1.48749 70.24 0.53007
*32 -30.57942 0.194
33 50.76038 6.297 1.48749 70.24 0.53007
34 -28.93711 0.800 1.88300 40.76 0.56679
35 72.76787 0.648
36 149.59005 0.800 1.85025 30.05 0.59797
37 37.20771 3.010 1.66672 48.32 0.56101
38 140.54494 0.120
39 38.04063 4.179 1.56384 60.67 0.54030
40 -78.57244 5.800
41 ∞ 33.000 1.60859 46.44 0.56664
42 ∞ 13.200 1.51633 64.05 0.53463
43 ∞ 5.259
[表26]
实施例7
广角端 第1中间 第2中间 长焦端
Zr 1.0 2.0 4.0 22.1
f 7.834 15.587 31.010 173.137
FNo. 1.85 1.85 1.85 2.76
2ω(°) 76.4 38.4 19.8 3.6
DD[10] 0.400 19.457 38.284 59.142
DD[17] 0.400 2.803 3.305 3.866
DD[20] 80.708 31.896 13.993 1.119
DD[23] 2.255 9.537 12.535 0.368
[表27]
实施例7
Figure GDA0003126181280000331
在表28中示出实施例1～7的变焦镜头的条件式(1)～(5)的对应值。在表28中示出的值为以d线为基准的值。
[表28]
式编号 条件式 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
(1) fN/fw -6.60 -9.05 -7.61 -9.10 -9.16 -9.53 -8.46
(2) |zr1/zr2| 0.12 0.24 0.20 0.25 0.26 0.26 0.24
(3) fE/fw 6.08 6.29 6.25 5.88 5.91 5.80 5.86
(4) |βNt/βNw| 0.79 0.96 0.90 0.98 0.95 0.94 0.92
(5) ν avep 77.87 77.56 77.55 77.55 77.55 77.55 77.55
从以上数据可知，实施例1～7的变焦镜头的变倍比为22.1，确保了高变倍比，实现了小型化及轻量化，并且在整个变焦区域各像差得到良好校正而实现了高光学性能。
接着，对本发明的实施方式所涉及的摄像装置进行说明。在图22中，作为本发明的实施方式的摄像装置的一例示出使用了本发明的实施方式所涉及的变焦镜头1的摄像装置10的概略结构图。作为摄像装置10，例如能够举出广播用摄像机、电影摄影机、数码相机、视频摄像机或监控摄像机等。
摄像装置10具备变焦镜头1、配置于变焦镜头1的像侧的滤光片2及配置于滤光片2的像侧的成像元件3。另外，在图22中示意地图示了变焦镜头1所具备的第1透镜组G1、第2透镜组G2、像侧负透镜组GN及最终透镜组GE。但是，图22的变焦镜头1所具有的透镜组的数量为一例，本发明的摄像装置也能够由与图22的例子不同的数量的透镜组构成。
成像元件3为将通过变焦镜头1形成的光学像转换为电信号的构件，例如，能够使用CCD(电荷耦合器件(Charge Coupled Device))或CMOS(互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor))等。成像元件3以其成像面与变焦镜头1的像面对齐的方式配置。
摄像装置10还具备对来自成像元件3的输出信号进行运算处理的信号处理部5、显示通过信号处理部5形成的像的显示部6、控制变焦镜头1的变倍的变焦控制部7及控制变焦镜头1的对焦的聚焦控制部8。另外，在图22中仅图示了1个成像元件3，但本发明的摄像装置并不限定于此，也可以是具有3个成像元件的所谓的3板方式摄像装置。
以上，举出实施方式及实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式及实施例，能够进行各种变形。例如，各透镜的曲率半径、面间隔、折射率、色散系数及非球面系数并不限定于上述各数值实施例中所示的值，能够采用其他值。

Claims (17)

1.一种变焦镜头，其特征在于，具备：
具有正屈光力的第1透镜组，其配置于最靠物体侧，且从广角端向长焦端变倍时沿光轴首先向像侧移动；
具有负屈光力的第2透镜组，其在该第1透镜组的像侧与该第1透镜组相邻配置，且变倍时沿光轴移动；
具有正屈光力的最终透镜组，其配置于最靠像侧，且包含孔径光圈，并且变倍时相对于像面固定；
具有负屈光力的像侧负透镜组，其在该最终透镜组的物体侧与该最终透镜组相邻配置，且变倍时沿光轴移动，
变倍时相邻的透镜组的光轴方向的间隔发生变化，
所述第1透镜组在从广角端向长焦端进行变倍时，沿光轴首先向像侧移动之后反转移动方向而向物体侧移动，然后反转移动方向而向像侧移动，
当将所述像侧负透镜组的焦距设为fN，将对焦于无限远物体时的广角端中的整个系统的焦距设为fw时，满足由
-15＜fN/fw＜-3.5 (1)
表示的条件式(1)。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，
当将所述第1透镜组的广角端与长焦端的光轴方向的位置之差设为zr1，将所述第2透镜组的广角端与长焦端的光轴方向的位置之差设为zr2时，满足由
0.05＜|zr1/zr2|＜0.4 (2)
表示的条件式(2)。
3.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
当将所述最终透镜组的焦距设为fE时，满足由
4＜fE/fw＜10 (3)
表示的条件式(3)。
4.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
当将对焦于无限远物体时的广角端中的所述像侧负透镜组的横向倍率设为βNw，将对焦于无限远物体时的长焦端中的所述像侧负透镜组的横向倍率设为βNt时，满足由
0.7＜|βNt/βNw|＜1.5 (4)
表示的条件式(4)。
5.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
所述第1透镜组具有3片以上的正透镜，且在最靠物体侧配置有负透镜。
6.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
当将所述第1透镜组的所有正透镜的d线基准的色散系数的平均设为νavep时，满足由
65＜νavep＜90 (5)
表示的条件式(5)。
7.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
所述变焦镜头从物体侧依次由所述第1透镜组、所述第2透镜组、所述像侧负透镜组及所述最终透镜组构成。
8.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
所述变焦镜头从物体侧依次由所述第1透镜组、所述第2透镜组、变倍时改变与相邻的透镜组的光轴方向的间隔而移动的具有正屈光力的中间正透镜组、所述像侧负透镜组及所述最终透镜组构成。
9.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
通过仅使所述第1透镜组的一部分透镜沿光轴移动而进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
10.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
所述第1透镜组包括多个副透镜组，且通过使至少2个该副透镜组以光轴方向的彼此间隔不同的方式移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
11.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
使所述第2透镜组及在该第2透镜组的像侧与该第2透镜组相邻配置的透镜组以光轴方向的彼此间隔不同的方式移动来进行从无限远物体向近距离物体的对焦。
12.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，
所述变焦镜头满足由
-12＜fN/fw＜-4.5 (1-1)
表示的条件式(1-1)。
13.根据权利要求2所述的变焦镜头，其中，
所述变焦镜头满足由
0.08＜|zr1/zr2|＜0.35 (2-1)
表示的条件式(2-1)。
14.根据权利要求3所述的变焦镜头，其中，
所述变焦镜头满足由
4.5＜fE/fw＜8 (3-1)
表示的条件式(3-1)。
15.根据权利要求4所述的变焦镜头，其中，
所述变焦镜头满足由
0.75＜|βNt/βNw|＜1.2 (4-1)
表示的条件式(4-1)。
16.根据权利要求6所述的变焦镜头，其中，
所述变焦镜头满足由
70＜νavep＜80 (5-1)
表示的条件式(5-1)。
17.一种摄像装置，其具备权利要求1至16中任一项所述的变焦镜头。
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