CN110658616B

CN110658616B - 变焦透镜以及拍摄装置

Info

Publication number: CN110658616B
Application number: CN201811404102.4A
Authority: CN
Inventors: 林俊秀
Original assignee: Tamron Co Ltd
Current assignee: Tamron Co Ltd
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-11-23
Publication date: 2023-01-24
Anticipated expiration: 2038-11-23
Also published as: JP2020003714A; CN110658616A; JP7090491B2

Abstract

本发明的课题在于，提供一种小型且高性能的变焦透镜以及拍摄装置。为了解决上述课题，变焦透镜，从物体侧起依次由负的第一透镜组(G1)、正的第二透镜组(G2)、负的第三透镜组(G3)和负的第四透镜组(G4)而实质性地构成，在变焦时，各个透镜组分别在光轴方向上进行移动，以使相互邻接的透镜组之间的间隔改变，通过使所述第三透镜组沿着光轴进行移动而进行对焦，并且满足预定的条件。此外，在拍摄装置中具备该变焦透镜。

Description

变焦透镜以及拍摄装置

技术领域

本发明涉及一种变焦透镜以及拍摄装置，尤其涉及适合于采用了CCD(ChargeCoupled Device，电荷耦合装置)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)等接收光学图像并转换成电图像信号的固体拍摄元件的拍摄装置中的变焦透镜以及拍摄装置。

背景技术

一直以来，在CCD或CMOS等固体拍摄元件中，为了有效接收来自拍摄透镜等的入射光而在各像素中具备片上微镜(on-chip microlens)等。若入射光相对于光轴的倾斜角度变大，则会产生晕影从而导致片上微镜所产生的聚光率降低。因此，在现有技术中，存在必须使入射光相对于光轴的倾斜角度变小的限制，并要求将拍摄透镜的出射光瞳径保持在一定以上从而确保像方远心性。

然而，近年来，片上微镜的有效开口率显著提高，在光线相对于固体拍摄元件的光接收面而倾斜入射时，也不容易产生晕影，从而使周边减光(阴影)变得难以引人注目。因此，为了确保像侧远心性，而在拍摄透镜的像侧配置正透镜，但近年来，与拍摄透镜的出射光瞳径相关的限制变小，从而能够在拍摄透镜的像侧配置负透镜。因而，近年来，通过在拍摄透镜的像侧配置负透镜，从而实现拍摄透镜的小型化。

作为这样的拍摄透镜，已知一种从物体侧起依次具有负正负负的屈折力配置的四组结构的变焦透镜(例如，参照专利文献1～专利文献3)。通过在这些变焦透镜中，将负的透镜组配置在最靠近像侧，从而尤其实现广角端的光学全长的缩短化。然而，在变焦透镜中，通过在变焦时使各个透镜组之间在光轴上的间隔改变，从而使焦距改变，并且按照每个焦距而实施像差修正。这时，若所有的透镜组都是可动组，则容易增大变焦比，与此同时，由于容易进行各个焦距的像差修正，因此是优选的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭63-032513号公报

专利文献2：日本特开2012-226307号公报

专利文献3：日本特开2016-90746号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在专利文献1所公开的变焦透镜中，由于在变焦时第一组和第四组被固定在光轴上，因此难以增大变焦比，并且在像差修正方面也是不利的。此外，在专利文献1所公开的负正负负的四组结构的变焦透镜(数值实施例1、数值实施例2、数值实施例5)中，由于第四组是固定组，因此成为不利于像面弯曲以及歪曲像差的修正的光学结构。

此外，在专利文献2所公开的负正负负的四组结构的变焦透镜(实施例7、实施例8)中，由于在变焦时第四透镜组被固定在光轴上，因此也难以进行像面弯曲以及歪曲像差的修正。

与此相对，由于专利文献3所公开的变焦透镜在变焦时第四透镜组沿着光轴移动，因此与专利文献1以及专利文献2所公开的变焦透镜相比较，容易实现较大的变焦比，并且在像差修正上也是较为有利的。然而，在该专利文献3所公开的变焦透镜中，第三透镜组由直径比较大的透镜构成，从而使该变焦透镜的小型化不够充分。

本发明的课题在于，提供一种小型且高性能的变焦透镜以及拍摄装置。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明所涉及的变焦透镜，从物体侧起依次由具有负屈折力的第一透镜组、具有正屈折力的第二透镜组、具有负屈折力的第三透镜组和具有负屈折力的第四透镜组而实质性地构成，并且在进行变焦时各个透镜组分别在光轴方向上进行移动，以使彼此相邻的透镜组之间的间隔改变，所述变焦透镜的特征在于，通过使所述第三透镜组沿着光轴移动而进行对焦，且满足以下的条件：

2.30≤β_3t≤3.50…(3)

其中，β_3t是所述第三透镜组在望远端的无限远对焦时的横向倍率。

此外，为了解决上述课题，本发明所涉及的拍摄装置的特征在于，具备：上述变焦透镜和接收该变焦透镜所形成的光学图像并转换为电图像信号的拍摄元件。

发明效果

根据本发明，能够提供一种小型且高性能的变焦透镜以及拍摄装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1的变焦透镜的、广角端(上段)、中间焦距位置(中段)、望远端(下段)的无限远对焦时的透镜结构例的剖视图。

图2是实施例1的变焦透镜在广角端的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图3是实施例1的变焦透镜在中间焦距位置的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图4是实施例1的变焦透镜在望远端的无限远对焦时的球面像差图、像散图、以及歪曲像差图。

图5是表示本发明的实施例2的变焦透镜在广角端(上段)、中间焦距位置(中段)、望远端(下段)的无限远对焦时的透镜结构例的剖视图。

图6是实施例2的变焦透镜在广角端的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图7是实施例2的变焦透镜在中间焦距位置的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图8是实施例2的变焦透镜在望远端的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图9是本发明的实施例3的变焦透镜在广角端(上段)、中间焦距位置(中段)、望远端(下段)的无限远对焦时的透镜结构例的剖视图。

图10是实施例3的变焦透镜在广角端的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图11是实施例3的变焦透镜在中间焦距位置的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图12是实施例3的变焦透镜在望远端的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图13是本发明的实施例4的变焦透镜在广角端(上段)、中间焦距位置(中段)、望远端(下段)的无限远对焦时的透镜结构例的剖视图。

图14是实施例4的变焦透镜在广角端的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图15是实施例4的变焦透镜在中间焦距位置的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图16是实施例4的变焦透镜在望远端的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图17是表示本发明的实施例5的变焦透镜在广角端(上段)、中间焦距位置(中段)、望远端(下段)的无限远对焦时的透镜结构例的剖视图。

图18是实施例5的变焦透镜的广角端在无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图19是实施例5的变焦透镜在中间焦距位置的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图20是实施例5的变焦透镜在望远端的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图21是表示本发明的实施例6的变焦透镜在广角端(上段)、中间焦距位置(中段)、望远端(下段)的无限远对焦时的透镜结构例的剖视图。

图22是实施例6的变焦透镜在广角端的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图23是实施例6的变焦透镜在中间焦距位置的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图24是实施例6的变焦透镜在望远端的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图25是表示本发明的实施例7的变焦透镜在广角端(上段)、中间焦距位置(中段)、望远端(下段)的无限远对焦时的透镜结构例的剖视图。

图26是实施例7的变焦透镜在广角端的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图27是实施例7的变焦透镜在中间焦距位置的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

图28是实施例7的变焦透镜在望远端的无限远对焦时的球面像差图、像散图以及歪曲像差图。

具体实施方式

以下，对本发明所涉及的变焦透镜以及拍摄装置的实施方式进行说明。然而，以下所说明的该变焦透镜以及拍摄装置是本发明所涉及的变焦透镜以及拍摄装置的一种方式，本发明所涉及的变焦透镜以及拍摄装置并不限定于以下的方式。

1.变焦透镜

1-1.变焦透镜的光学结构

首先，对本发明所涉及的变焦透镜的实施方式进行说明。本实施方式的变焦透镜，从物体侧起，依次由具有负屈折力的第一透镜组、具有正屈折力的第二透镜组、具有负屈折力的第三透镜组和具有负屈折力的第四透镜组而实质性地构成。在此，所谓“实质性地构成”是指，虽然实质上构成该变焦透镜的透镜组是上述第一透镜组至第四透镜组这四个透镜组，但是除此之外也允许具备实质上不具有折射率的透镜组、或光圈或者保护玻璃等透镜以外的光学要素等。另外，各个透镜组至少包含一片透镜。

在该变焦透镜中，将第一透镜组以及第二透镜组作为整体而设为具有正屈折力的物体侧组，将第三透镜组以及第四透镜组作为整体而设为具有负屈折力的像侧组，从而能够实现遥距型(telephoto type)的屈折力配置，能够使望远端的该变焦透镜的光学全长比焦距短。此外，由于第三透镜组以及第四透镜组分别具有负屈折力，因此与拍摄元件的大小相比，比较容易使构成像侧组的透镜的直径变小。由此，容易实现小型的变焦透镜。以下，针对各透镜组的光学结构，进行更详细说明。

(1)第一透镜组

第一透镜组是具有负屈折力的透镜组。在该变焦透镜中，通过在最靠近物体侧配置的第一透镜组中配置负屈折力，从而在广角端实现广角化，并且在实现该变焦透镜的小型化方面也是有利的。

该第一透镜组至少包含一张负透镜。特别地，如果采用多张负透镜构成第一透镜组，则能够在第一透镜组中配置合适的负屈折力，并且将屈折力分散配置于各个负透镜上，从而能够抑制各像差(球面像差、像面弯曲等)的产生，由于容易实现光学性能较高的变焦透镜，因此是优选的。此外，第一透镜组至少包含一张正透镜的方式在良好地进行像差修正(球面像差、像面弯曲、色差等)方面是优选的。

(2)第二透镜组

第二透镜组至少包含一张正透镜。在该变焦透镜中，具有正屈折力的透镜组仅有第二透镜组。因此，通过在第二透镜组中配置较强的正屈折力，从而能够在上述物体侧群中配置较强的正屈折力，进而能够实现遥距倾向较强的屈折力配置。在此，优选为，第二透镜组至少包含两张正透镜。通过使用多张正透镜构成第二透镜组，从而在第二透镜组中配置较强的正屈折力，并且将屈折力分散配置于各个正透镜上，从而能够抑制球面像差的产生，并且，望远端的光学全长较短，成为小型，从而能够容易地实现高性能的变焦透镜。此外，第二透镜组至少包含一张负透镜的方式在良好地实施像差修正方面是较为优选的。

(3)第三透镜组

第三透镜组至少包含一张负透镜。例如，通过将第三透镜组设为包含正透镜以及负透镜至少各一张，从而能够对球面像差以及色差进行良好地修正，因此是较为优选的。在此，如果由正透镜以及负透镜两张透镜构成第三透镜组，则能够实现良好的光学性能，并且优选为将第三透镜组够成为紧凑型。尤其是如下文所述，在使用第三透镜组作为聚焦组的情况下，能够通过由正透镜以及负透镜两张透镜而构成第三透镜组而实现聚焦组的小型化以及轻量化。

(4)第四透镜组

第四透镜组，至少包含一张负透镜。在此，优选为，第四透镜组所包含的负透镜中的、被配置在最靠物体侧的负透镜的物体侧面为凹面。通过将该负透镜的物体侧面设置为凹面，从而能够良好地对像散进行修正。

此外，优选为，将第四透镜组设为包含正透镜以及负透镜至少各一张。通过将第四透镜组设为不仅包含负透镜还至少包含一张正透镜的结构，从而能够良好地修正歪曲像差以及像面弯曲。

在此，只要将正透镜配置在第四透镜组的最靠像侧、即该变焦透镜的最靠像侧，则能够容易进行缠绕型歪曲像差(正的歪曲像差)的修正。此外，只要将正透镜配置在第四透镜组的最靠像侧，则能够抑制主光线相对于像面的入射角度变得过大的情况，因此能够使片上微镜的聚光率提高。在获得该效果的基础上，优选为，配置该第四透镜组的最靠像侧的正透镜为两面凸形状。

此外，只要由正透镜以及负透镜这两张透镜而构成第四透镜组，则能够实现良好的光学性能，并且能够将第四透镜组构成为紧凑型，因此是较为优选的。

(5)开口光圈

在本发明所涉及的变焦透镜中，开口光圈的配置并未被特别限定。另外，在此所说的开口光圈是指，对该变焦透镜的光束直径进行规定的开口光圈、即对该变焦透镜的Fno(EFL(焦距)/D(光圈直径))进行规定的开口光圈。

虽然开口光圈被配置在从第二透镜组的物体侧到第三透镜组的像侧为止的区间内，但是在有效截断其前后的光线并实现该变焦透镜的高性能化方面是较为优选的。此外，更优选为，开口光圈配置与聚焦组相比而被配置在物体侧。通过将开口光圈配置与聚焦组相比而被配置在物体侧，从而能够抑制摆动(wobbling)时的视角变动。在该变焦透镜中，例如在将第三透镜组作为聚焦组的情况下，优选为，将开口光圈配置在与第三透镜组相比而靠物体侧，尤其是，只要将开口光圈配置在第二透镜组的物体侧，则能够实现前透镜的进一步的小径化，因此更加优选。

1-2.动作

(1)变焦时的动作

在该变焦透镜中，在从广角端向望远端变焦时，各个透镜组分别沿着光轴方向移动，以改变相互邻接的透镜组之间的间隔。在以这种方式进行变焦时，通过将构成该变焦透镜的所有透镜组(第一透镜组至第四透镜组)设为可动组，从而容易增大变焦比，与此同时，容易进行各个焦距的像差修正。尤其是，通过将第四透镜组设为可动组，从而容易在整个变焦范围内进行像面弯曲或歪曲像差的修正，并且能够在整个变焦范围内实现高性能的变焦透镜。另外，只要变焦时的各个透镜组的移动量或移动的方向能够实现所希望的变焦比，则并不特别限定。尤其是以第一透镜组和第二透镜组的间隔较小、第二透镜组和第三透镜组的间隔较大、第三透镜组和第四透镜组的间隔改变、第四透镜组和像面的间隔变大的方式而使各个透镜组进行移动的实施方式，在整个变焦范围内实现高性能的变焦透镜方面是较为优选的。

(2)对焦时的动作

在该变焦透镜中，在从无限远向最近物体进行的对焦时，采用第一透镜组至第四透镜组中的任一透镜组作为聚焦组，并使该聚焦组在光轴方向上进行移动从而进行对焦。尤其是，在该变焦透镜中，优选为，将第三透镜组作为聚焦组。在该变焦透镜中，从物体侧依次采用负正负负的四组结构。向第三透镜组中入射通过第二透镜组而被汇聚了的光束。因此，与构成其他的透镜组的透镜相比，第三透镜组由直径较小的透镜构成。此外，由于第三透镜组具有负屈折力，因此与具有正屈折力的透镜组相比，容易实现轻量化。由此，通过将第三透镜组设为聚焦组，从而能够实现迅速的自动聚焦动作。进而，通过实现聚焦组的小型化以及轻量化，从而能够减小用于使聚焦组沿着光轴移动的聚焦驱动机构的负荷。因此，能够实现聚焦驱动机构的小型化以及轻量化，从而能够实现包含镜筒部分在内的变焦透镜单元整体的小型化以及轻量化。

进而，在第三透镜组的像侧，配置有与第三透镜组同样具有负屈折力的第四透镜组。因此，能够容易地提高聚焦组的像倍率，并且能够减小对焦时的聚焦组的移动量。由此，能够实现更迅速的自动聚焦动作，并且能够缩短该变焦透镜的光学全长。

例如，在采用该变焦透镜并当对比AF(自动对焦)方式的动态画面拍摄时发生摆动的情况下，在具有负正负负屈折力配置的变焦透镜中，通过将配置在与开口光圈相比而靠像侧的第三透镜组设为聚焦组，从而能够实现迅速的摆动，且能够抑制摆动时的视角变动。因此，在将该变焦透镜用于动态画面拍摄时，也能够使拍摄装置的液晶监视器上显示的图像不容易产生不协调感。另外，所谓摆动是指，通过在对比AF方式中的动态画面拍摄时，使聚焦组沿着光轴前后微少量高速移动而维持对焦状态的动作。

1-3.条件式

接下来，优选为，在该变焦透镜中，满足接下来所说明的一个以上的条件式。

1-3-1.条件式(1)

3.00≤|(1-β_3t ²)×β_4t ²|≤15.00……(1)

其中，

β_3t：望远端的第三透镜组的无限远对焦时的横向倍率

β_4t：望远端的第四透镜组的无限远对焦时的横向倍率

条件式(1)为，对使用第三透镜组作为聚焦组时的第三透镜组的所谓的焦点敏感度进行规定的数学式。通过满足条件式(1)，从而是使用第三透镜组作为聚焦组时的第三透镜组的焦点敏感度成为适当的范围内。因此，由于能够减小对焦时的第三透镜组的移动量，因此，能够实现迅速的摆动，并且能够缩短该变焦透镜的光学全长。此外，对焦时的像差变动较小，从而能够与物距无关地在整个对焦区域内实现高性能的变焦透镜。

与此相对，若条件式(1)的数值小于下限值，则在使用第三透镜组作为聚焦组时，第三透镜组的焦点敏感度变小。因此，由于对焦时的第三透镜组的移动量变大，因此该变焦透镜的光学全长变长。另一方面，若条件式(1)的数值超过上限值，则在使用第三透镜组作为聚焦组时，第三透镜组的焦点敏感度变大。在该情况下，由于能够减小对焦时的第三透镜组的移动量，因此在实现迅速的摆动这一点以及缩短该变焦透镜的光学全长这一点上是较为优选的。然而，若焦点敏感度变得过大，则对焦时的像差变动变大。因此，为了在整个对焦区域内获得良好的成像性能，则为了像差修正而需要较多的透镜张数，由于难以实现该变焦透镜的小型化，因此是不优选的。

在得到这些效果的基础之上，条件式(1)的下限值优选为3.60，更优选为4.20，进一步优选为4.60。此外，条件式(1)的上限值更优选为14.00，进一步优选为13.00，再进一步优选为12.50。

1-3-2.条件式(2)

0.40≤f3/f1≤3.00……(2)

其中，

f1：第一透镜组的焦距

f3：第三透镜组的焦距

条件式(2)为，对第三透镜组的焦距与第一透镜组的焦距之比进行规定的数学式。通过满足条件式(2)，从而第三透镜组相对于第一透镜组的屈折力成为适当的范围内，从而能够实现第三透镜组的小型化，并且能够实现高性能的变焦透镜。进而，若将第三透镜组设为聚焦组，则能够通过满足该条件式(2)而实现迅速的摆动。

与此相对，在条件式(2)的数值小于下限值的情况下，第三透镜组相对于第一透镜组的屈折力变强，虽然在实现该第三透镜组的小型化的方面是较为优选的，但是难以进行球面像差的修正。因此，由于难以实现高性能的变焦透镜，因此是不优选的。另一方面，在条件式(2)的数值超过上限值的情况下，第三透镜组相对于第一透镜组的屈折力变弱，需要增大构成第三透镜组的透镜的直径。进而，在该情况下，为了实现所希望的变焦比，需要增大变焦时的第三透镜组的移动量，从而是该变焦透镜的光学全长也变长。由此，在实现该变焦透镜的小型化的方面是不优选的。

在获得这些效果的基础上，条件式(2)的下限值更优选为0.43，进一步优选为0.47。另外，条件式(2)的上限值为优选为2.00，更优选为1.30，进一步优选为1.15，再进一步优选为0.90，更进一步优选为0.80，又进一步优选为0.72。

1-3-3.条件式(3)

1.50≤β_3t≤3.50…(3)

其中，

β_3t：第三透镜组在望远端的无限远对焦时的横向倍率。

条件式(3)为，对第三透镜组在望远端的无限远对焦时的横向倍率进行规定的数学式。通过满足条件式(3)，从而使第三透镜组的屈折力成为适当的范围内，进而能够缩短该变焦透镜在望远端的光学全长，从而以更小型来实现更高性能的变焦透镜。

与此相对，在条件式(3)的数值超过上限值的情况下，第三透镜组的望远端的横向倍率变大，从而难以进行像面弯曲的修正。因此，难以实现高性能的变焦透镜，是不优选的。另一方面，在条件式(3)的数值小于下限值的情况下，由于第三透镜组在望远端的横向倍率变小，因此为了实现所希望的变焦比而是变焦时的移动量变大，由于光学全长变长，因此是不优选的。此外，在将第三透镜组设为聚焦组的情况下，由于对焦时的移动量变大，因此在该情况下，光学全长也变长，因此是不优选的。

在获得这些效果的基础上，条件式(3)的下限值，更优选为1.80，进一步优选为2.00，更进一步优选为2.20，再进一步优选为2.30。此外，条件式(3)的上限值，更优选为3.40，进一步优选为3.30，更进一步优选为3.20，再进一步优选为3.10。

1-3-4.条件式(4)

0.30≤f2/|f1|≤0.90……(4)

其中，

f1：第一透镜组的焦距

f2：第二透镜组的焦距。

条件式(4)是对第二透镜组的焦距与第一透镜组的焦距之比进行规定的数学式。通过满足条件式(4)，从而是第二透镜组相对于第一透镜组的屈折力成为适当的范围内，从而能够缩短光学全长，进而以更小型来实现且更高性能的变焦透镜。

与此相对，在条件式(4)的数值小于下限值的情况下，第二透镜组相对于第一透镜组的屈折力变强，从而难以进行球面像差的修正。因此，难以实现高性能的变焦透镜，是不优选的。另一方面，在条件式(4)的数值超过上限值的情况下，第二透镜组相对于第一透镜组的屈折力变弱，由于光学全长变长，因此是不优选的。

在获得这些效果的基础上，条件式(4)的下限值，更优选为0.34，进一步优选为0.38，再进一步优选为0.40，更进一步优选为0.44，又进一步优选为0.48。另外，条件式(4)的上限值，更优选为0.80，进一步优选为0.75，再进一步优选为0.68，更进一步优选为0.64，又进一步优选为0.60。

1-3-5.条件式(5)

3.00≤f4/f1≤500.00……(5)

其中，

f1：第一透镜组的焦距

f4：第四透镜组的焦距。

条件式(5)是对第四透镜组的焦距与第一透镜组的焦距之比进行规定的数学式。通过满足条件式(5)，从而使第四透镜组相对于第一透镜组的屈折力成为适当的范围内，从而能够实现第四透镜组的小型化，并且实现更高性能的变焦透镜。

与此相对，在条件式(5)的数值小于下限值的情况下，第四透镜组相对于第一透镜组的屈折力变强，从而难以进行像面弯曲的修正。因此，难以实现高性能的变焦透镜，因此是不优选的。另一方面，在条件式(5)的数值超过上限值的情况下，第四透镜组相对于第一透镜组的屈折力变弱，需要由直径更大的透镜来构成第四透镜组，因此是不优选的。

在获得这些效果的基础上，条件式(5)的下限值，更优选为3.5，进一步优选为4.0，再进一步优选为4.5，更进一步优选为5.0，又进一步优选为5.50，还进一步优选为6.00，再进一步优选为7.00，最优选为9.00。另外，条件式(5)的上限值，更优选为100.00，进一步优选为50.00。

1-3-6.条件式(6)

0.80≤|f3|/f2≤2.00……(6)

其中，

f2：第二透镜组的焦距

f3：第三透镜组的焦距。

条件式(6)是对第三透镜组的焦距与第二透镜组的焦距之比进行规定的数学式。通过满足条件式(6)，从而使第三透镜组相对于第二透镜组的屈折力成为适当的范围内，能够缩短该变焦透镜的光学全长，进而能够以更小型来实现更高性能的变焦透镜。

与此相对，在条件式(6)的数值小于下限值的情况下，第三透镜组相对于第二透镜组的屈折力变强，难以进行球面像差的修正。因此，由于难以实现高性能的变焦透镜，因此是不优选的。另一方面，在条件式(6)的数值超过上限值的情况下，第三透镜组相对于第二透镜组的屈折力变弱。因此，为了实现所希望的变焦比而使变焦时的移动量变大，从而使光学全长变长，因此是不优选的。另外，在将第三透镜组作为聚焦组的情况下，由于对焦时的移动量变大，因此在该情况下，光学全长也变长，因此是不优选的。

在获得这些效果的基础上，条件式(6)的下限值，更优选为0.90，进一步优选为1.00。另外，条件式(6)的上限值，优选为1.80，更优选为1.60。

1-3-7.条件式(7)

nd_max≥1.85……(7)

其中，

nd_max：构成该变焦透镜的透镜中的、折射率最高的由玻璃材质组成的透镜相对于d线的折射率。

条件式(7)是对构成该变焦透镜的透镜中的折射率最高的由玻璃材质构成的透镜相对于d线的折射率的数学式。在满足条件式(7)的情况下，由于该变焦透镜中的折射率最高的由玻璃材质构成的透镜相对于d线的折射率较高，因此能够使该透镜的光学面的曲率的放缓，并且能够对该透镜配置所希望的屈折力。因此，能够抑制球面像差或像面弯曲的产生，并且能够实现更高性能的变焦透镜。

与此相对，在条件式(7)的数值小于下限值的情况下，构成该变焦透镜的透镜的折射率整体变低。因此，若想要对折射率最高的由玻璃材质构成的透镜配置较强的屈折力，则该透镜的曲率会变得过大，难以进行球面像差以及像面弯曲的修正，因此是不优选。

在获得这些效果的基础上，条件式(7)的下限值，更优选为1.88，进一步优选为1.89，更进一步优选为1.90。由于条件式(7)的数值越大越优选，因此虽然不需要规定条件式(7)的上限值，但若设置上限值，则优选为2.30。

1-3-8.条件式(8)

0.08≤R4n/f4n≤1.00……(8)

其中，

R4n：第四透镜组中包含的负透镜中的被配置在最靠物体侧的负透镜的物体侧面的曲率半径

f4n：第四透镜组中包含的负透镜中的被配置在最靠物体侧的负透镜的焦距。

条件式(8)是用于对第四透镜组中包含的负透镜中的被配置在最靠物体侧的负透镜的物体侧面的曲率半径与该负透镜的焦距之比进行规定的数学式。在此，所谓的“第四透镜组中包含的负透镜中的被配置在最靠物体侧的负透镜”是指，在从第四透镜组中包含的负透镜中来看时，被配置在最靠物体侧的负透镜。因此，在第四透镜组中，被配置在最靠物体侧的透镜也可以是正透镜。

通过满足条件式(8)，从而使第四透镜组中包含的负透镜中的被配置最靠物体侧的负透镜的物体侧的面的曲率半径相对于该负透镜的焦距成为适当的范围内，从而能够对像散进行良好地修正，进而能够实现更高性能的变焦透镜。

与此相对，在条件式(8)的数值小于下限值的情况下，该负透镜的物体侧的面的曲率半径变得过小，从而难以进行像散的修正。因此，由于难以实现高性能的变焦透镜，因此是不优选的。另一方面，在条件式(8)的数值超过上限值的情况下，该负透镜的物体侧的面的曲率半径变得过大，在该情况下，难以进行像散的修正。因此，由于难以实现高性能的变焦透镜，因此是不优选的。

在获得这些效果的基础上，条件式(8)的下限值，更加优选为0.12，进一步优选为0.15。另外，条件式(8)的上限值，更加优选为0.90，进一步优选为0.80，更进一步优选为0.70，再进一步优选为0.65。

2.拍摄装置

接着，对本发明所涉及的拍摄装置的实施方式进行说明。本实施方式的拍摄装置的特征在于，具备：上述变焦透镜和拍摄元件，所述拍摄元件将通过该变焦透镜而被形成于该透镜的像侧的光学图像转换成电信号。

在此，拍摄元件并未被特别限定，也能够使用CCD(Charge Coupled Device)传感器或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)传感器等的固体拍摄元件等。本发明所涉及的拍摄装置，适合于数码相机或摄像机等使用了这些固体拍摄元件的拍摄装置。此外，该拍摄装置当然可以是透镜被固定在框体上的透镜固定式的拍摄装置，也可以是单反相机或无反相机等透镜更换式的拍摄装置。尤其是本发明所涉及的变焦透镜能够缩短后焦距，因此特别适合无反相机等不具备光学式取景器或用于将光分叉至取景器上的反射镜等的小型(薄型)拍摄装置。

接下来，示出实施例并对本发明进行具体说明。但是，本发明并不限定于以下的实施例。以下所列举的各个实施例的变焦透镜，能够应用于数码相机、摄像机、银盐胶卷相机等拍摄装置(光学装置)中。此外，在各个透镜剖视图中，面向附图的左方为物体侧，右方为像侧。

【实施例1】

(1)变焦透镜的光学结构

图1示出本发明所涉及的实施例1的变焦透镜的广角端状态(WIDE)、中间焦距位置状态(MID)、望远端状态(TELE)的透镜结构。另外，图中通过箭头标记来表示变焦时的各个透镜组的移动轨迹。

实施例1的变焦透镜，从物体侧起依次由具有负屈折力的第一透镜组G1、具有正屈折力的第二透镜组G2、具有负屈折力的第三透镜组G3和具有负屈折力第四透镜组G4构成。具体的透镜结构如图1所示。

当从广角端向望远端进行变焦时，从第一透镜组到第四透镜组的各个透镜组分别在光轴方向上进行移动。具体而言，第一透镜组G1，在暂时向像侧移动之后，便向物体侧移动，第二透镜组G2、第三透镜组G3以及第四透镜组G4，分别通过向物体侧移动，从而从广角端向望远端进行变焦。

此外，通过使第三透镜组G3向像侧移动，从而从无限远物体向最近距离物体对焦。

(2)数值实施例

接下来，对应用了该变焦透镜的具体数值的数值实施例进行说明。表1示出该变焦透镜的面数据。在表1中，“面编号”表示从物体侧数起的透镜面的顺序，“R”表示透镜面的曲率半径，“D”表示透镜面在光轴上的间隔，“Nd”表示相对于d线(波长λ＝587.56nm)的折射率，“ABV”表示相对于d线的阿贝数。此外，面编号的下一列所显示的“ASPH”表示该透镜面是非球面的，“STOP”表示开口光圈。进而，透镜面在光轴上的间隔列示出“D(10)”、“D(18)”等，是指该透镜面在光轴上的间隔在变焦时产生变化的可变间隔。另外，各表中的长度单位全部为「mm」。此外，曲率半径栏的“0.0000”表示平面的意思。

表2是该变焦透镜的各种参数表。在该各种参数表中，示出无限远对焦时该变焦透镜的焦距“f”、F编号“Fno”、半视角“W”。但是，在表2中，从左侧起，依次示出广角端、中间焦距位置、望远端的各个值。另外，各表中的长度单位，全部是“mm”，视角的单位全部是“°”。

表3示出无限远对焦时的该变焦透镜在光轴上的可变间隔。在表3中，从左侧起依次示出广角端、中间焦距位置、望远端中的各个值。

表4是各个非球面的非球面系数。该非球面系数是通过下式而对各个非球面形状进行了定义时的值。

其中，在上述数学式中，Z是光轴方向上的从基准面起的位移量，“h”是自光轴起的高度，“r”是透镜面的曲率半径，k是圆锥常数(科尼克系数)、An是n次的非球面系数。另外，在表4中，“E-a”表示“×10^-a”。

进而，表29表示条件式(1)～条件式(8)的值。进而，表30表示构成该变焦透镜的各个透镜组的焦距。由于与这些表相关的事项在其他的实施例所示的各表中也是同样的，因此以下省略说明。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

另外，图2～图4分别表示该实施例1的变焦透镜在广角端、中间焦距位置、望远端的无限远对焦时的纵向像差图。各图所示的纵向像差图在面向附图的从左侧起依次为球面像差(mm)、像散(mm)、歪曲像差(％)。

在球面像差图中，纵轴表示F编号(图中，由Fno表示)，实线表示d线(波长587.56nm)的球面像差，短虚线表示C线(波长656.28nm)的球面像差，长虚线表示F线(波长486.13nm)的球面像差。

在像散图中，取纵轴为像高(y)，实线表示与d线(波长587.56nm)对应的径向像面(S)，四点划线表示切向(Tangential)像面(T)的像散。

在歪曲像差图中，取纵轴为像高(y)，实线表示d线(波长587.56nm)的歪曲像差。

由于与这些纵向像差图相关的事项，在其他的实施例所示的纵向像差图中也是同样的，因此以下省略说明。

【实施例2】

(1)变焦透镜的光学结构

图5表示本发明所涉及的实施例2的变焦透镜的广角端状态(WIDE)、中间焦距位置状态(MID)、望远端状态(TELE)的透镜结构。另外，图中利用箭头标记来表示变焦时的各透镜组的移动轨迹。

实施例2的变焦透镜，从物体侧起依次由具有负屈折力的第一透镜组G1、具有正屈折力的第二透镜组G2、具有负屈折力的第三透镜组G3和具有负屈折力的第四透镜组G4构成。具体的透镜结构如图5所示。

在从广角端向望远端进行变焦时，第一透镜组至第四透镜组的各个透镜组分别沿着光轴方向进行移动。具体而言，第一透镜组G1在暂时向像侧移动之后，便向物体侧移动，第二透镜组G2、第三透镜群G3以及第四透镜组G4，分别向物体侧移动，从而从广角端向望远端进行变焦。

另外，通过使第三透镜组G3向像侧移动，从而从无限远物体向最近距离物体进行对焦。

(2)数值实施例

接下来，对应用了该变焦透镜的具体数值的数值实施例进行说明。表5～表8分别示出该变焦透镜的面数据、该变焦透镜的各种参数、无限远对焦时的该变焦透镜在光轴上的可变间隔以及各非球面的非球面系数。另外，表29表示该光学系统的上述各条件式(1)～条件式(8)的数值，表30表示构成该变焦透镜的各个透镜组的焦距。进而，图6～图8分别表示该变焦透镜在广角端、中间焦距位置、望远端的无限远对焦时的纵向像差。

[表5]

[表6]

[表7]

[表8]

【实施例3】

(1)变焦透镜的光学结构

图9表示本发明所涉及的实施例3的变焦透镜在广角端状态(WIDE)、中间焦距位置状态(MID)、望远端状态(TELE)的透镜结构。另外，图中利用箭头来表示变焦时的各个透镜组的移动轨迹。

实施例3的变焦透镜，从物体侧起，依次由具有负屈折力的第一透镜组G1、具有正屈折力的第二透镜组G2、具有负屈折力的第三透镜组G3和具有负屈折力的第四透镜组G4构成。具体的透镜结构如图9所示。

在从广角端向望远端进行变焦时，第一透镜组至第四透镜组的各个透镜组分别在光轴方向上进行移动。具体而言，第一透镜组G1，在暂时向像侧移动之后，便向物体侧移动，第二透镜组G2、第三透镜组G3以及第四透镜组G4，分别向物体侧移动，从而便从广角端向望远端进行变焦。

(2)数值实施例

记下来，对应用了该变焦透镜的具体数值的数值实施例进行说明。表9～表12分别表示该变焦透镜的面数据、该变焦透镜的各种参数、无限远对焦时的该变焦透镜在光轴上的可变间隔以及各非球面的非球面系数。另外，表29表示该光学系统的上述各条件式(1)～条件式(8)的数值，表30表示构成该变焦透镜的各透镜组的焦距。进而，图10～图12分别表示该变焦透镜在广角端、中间焦距位置、望远端的无限远对焦时的纵向像差。

[表9]

[表10]

[表11]

[表12]

【实施例4】

(1)变焦透镜的光学结构

图13表示本发明所涉及的实施例4的变焦透镜在广角端状态(WIDE)、中间焦距位置状态(MID)、望远端状态(TELE)的透镜结构。另外，图中利用箭头标记来表示变焦时的各个透镜组的移动轨迹。

实施例4的变焦透镜，从物体侧起依次由具有负屈折力的第一透镜组G1、具有正屈折力的第二透镜组G2、具有负屈折力的第三透镜组G3和具有负屈折力的第四透镜组G4构成。具体的透镜结构如图13所示。

在从广角端向望远端进行变焦时，第一透镜组至第四透镜组的各个透镜组分别在光轴方向上进行移动。具体而言，第一透镜组G1，在暂时向像侧移动之后，便向物体侧移动，第二透镜组G2、第三透镜组G3以及第四透镜组G4分别向物体侧移动，从而从广角端向望远端进行变焦。

(2)数值实施例

接下来，对应用了该变焦透镜的具体数值的数值实施例进行说明。表13～表16分别表示该变焦透镜的面数据、该变焦透镜的各种参数、无限远对焦时的该变焦透镜在光轴上的可变间隔以及各个非球面的非球面系数。另外，表29表示该光学系统的上述各条件式(1)～条件式(8)的数值，表30表示构成该变焦透镜的各个透镜组的焦距。进而，图14～图16分别表示该变焦透镜在广角端、中间焦距位置、望远端的无限远对焦时的纵向像差。

[表13]

[表14]

[表15]

[表16]

【实施例5】

(1)变焦透镜的光学结构

图17示出本发明所涉及的实施例5的变焦透镜在广角端状态(WIDE)、中间焦距位置状态(MID)、望远端状态(TELE)的透镜结构。另外，图中利用箭头标记来表示变焦时的各个透镜组的移动轨迹。

实施例5的变焦透镜，从物体侧起依次由具有负屈折力的第一透镜组G1、具有正屈折力的第二透镜组G2、具有负屈折力的第三透镜组G3和具有负屈折力的第四透镜组G4构成。具体的透镜结构如图17所示。

在从广角端向望远端进行变焦时，第一透镜组至第四透镜组的各个透镜组分别在光轴方向上进行移动。具体而言，第一透镜组G1在暂时向像侧移动之后，便向物体侧移动，第二透镜组G2、第三透镜组G3以及第四透镜组G4，分别向物体侧移动，从而从广角端向望远端进行变焦。

另外，通过使第三透镜组G3向像侧移动，从而从无限远物体向最近距离物体对焦。

(2)数值实施例

接下来，对应用了该变焦透镜的具体数值的数值实施例进行说明。表17～表20表示该变焦透镜的面数据、该变焦透镜的各种参数、无限远对焦时的该变焦透镜在光轴上的可变间隔以及各非球面的非球面系数。此外，表29表示该光学系统的上述各条件式(1)～条件式(8)的数值，表30表示构成该变焦透镜的各个透镜组的焦距。进而，图17～图20分别表示该变焦透镜在广角端、中间焦距位置、望远端的无限远对焦时的纵向像差。

[表17]

[表18]

[表19]

[表20]

【实施例6】

(1)变焦透镜的光学结构

图21示出本发明所涉及的实施例6的变焦透镜在广角端状态(WIDE)、中间焦距位置状态(MID)、望远端状态(TELE)的透镜结构。另外，图中利用箭头标记来表示变焦时的各个透镜组的移动轨迹。

实施例6的变焦透镜，从物体侧起依次由具有负屈折力的第一透镜组G1、具有正屈折力的第二透镜组G2、具有负屈折力的第三透镜组G3和具有负屈折力的第四透镜组G4构成。具体的透镜结构如图21所示。

(2)数值实施例

接下来，对应用了该变焦透镜的具体数值的数值实施例进行说明。表21～表24表示该变焦透镜的面数据、该变焦透镜的各种参数、无限远对焦时的该变焦透镜在光轴上的可变间隔以及各非球面的非球面系数。此外，表29表示该光学系统的上述各个条件式(1)～条件式(8)的数值，表30表示构成该变焦透镜的各个透镜组的焦距。进而，图22～图24分别表示该变焦透镜在广角端、中间焦距位置、望远端的无限远对焦时的纵像差。

[表21]

[表22]

[表23]

[表24]

【实施例7】

(1)变焦透镜的光学结构

图25表示本发明所涉及的实施例7的变焦透镜在广角端状态(WIDE)、中间焦距位置状态(MID)、望远端状态(TELE)的透镜结构。另外，图中利用箭头标记来表示变焦时的各个透镜组的移动轨迹。

实施例7的变焦透镜，从物体侧起依次由具有负屈折力的第一透镜组G1、具有正屈折力的第二透镜组G2、具有负屈折力的第三透镜组G3和具有负屈折力的第四透镜组G4构成。具体的透镜结构如图25所示。

在从广角端向望远端进行变焦时，第一透镜组至第四透镜组的各透镜组分别向光轴方向移动。具体而言，第一透镜组G1在一旦向像侧移动之后便向物体侧移动，第二透镜组G2、第三透镜组G3以及第四透镜组G4，分别向物体侧移动，从而从广角端向望远端进行变焦。

(2)数值实施例

接下来，对应用了该变焦透镜的具体数值的数值实施例进行说明。表25～表28分别表示该变焦透镜的面数据、该变焦透镜的各种参数、无限远对焦时的该变焦透镜在光轴上的可变间隔以及各非球面的非球面系数。另外，表29表示该光学系统的上述各个条件式(1)～条件式(8)的数值，表30表示构成该变焦透镜的各个透镜组的焦距。进而，图26～图28分别表示该变焦透镜在广角端、中间焦距位置、望远端的无限远对焦时的纵向像差。

[表25]

[表26]

[表27]

[表28]

[表30]

【工业上的可利用性】

符号说明

G1…第一透镜组

G2…第二透镜组

G3…第三透镜组

G4…第四透镜组。

Claims

1.一种变焦透镜，其特征在于，从物体侧起依次由具有负屈折力的第一透镜组、具有正屈折力的第二透镜组、具有负屈折力的第三透镜组和具有负屈折力的第四透镜组而构成，所述第三透镜组由正透镜以及负透镜这两张透镜构成，在进行变焦时，各个透镜组分别在光轴方向上进行移动，以使相互邻接的透镜组之间的间隔改变，第四透镜组包含正透镜以及负透镜至少各一张，

通过使所述第三透镜组沿着光轴移动，从而进行对焦，且满足以下的条件：

2.30≤β_3t≤3.50…(3)

2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

满足以下的条件：

3.00≤|(1-β_3t ²)×β_4t ²|≤15.00…(1)

其中，

β_3t是所述第三透镜组在望远端的无限远对焦时的横向倍率，

β_4t是所述第四透镜组在望远端的无限远对焦时的横向倍率。

3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

满足以下的条件：

0.40≤f3/f1≤3.00…(2)

其中，

f1是所述第一透镜组的焦距，

f3是所述第三透镜组的焦距。

4.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

满足以下的条件：

0.30≤f2/|f1|≤0.90…(4)

其中，

f1是所述第一透镜组的焦距，

f2是所述第二透镜组的焦距。

5.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

满足以下的条件：

3.00≤f4/f1≤500.00…(5)

其中，

f1是所述第一透镜组的焦距，

f4是所述第四透镜组的焦距。

6.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

满足以下的条件：

0.80≤|f3|/f2≤2.00…(6)

其中，

f2是所述第二透镜组的焦距，

f3是所述第三透镜组的焦距。

7.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

满足以下的条件：

nd_max≥1.85…(7)

其中，

nd_max是构成该变焦透镜的透镜中的折射率最高的由玻璃材质构成的透镜相对于d线的折射率。

8.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

满足以下的条件：

0.08≤R4n/f4n≤1.00…(8)

其中，

R4n是所述第四透镜组中包含的负透镜中的被配置于最靠物体侧的负透镜的物体侧面的曲率半径，

f4n是所述第四透镜组中包含的负透镜中的被配置在最靠物体侧的负透镜的焦距。

9.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

所述第二透镜组，至少包含两张正透镜。

10.一种拍摄装置，其特征在于，具备：

根据权利要求1至9中的任一项所述的变焦透镜；和

接收该变焦透镜所形成的光学图像，并转换成电图像信号的拍摄元件。