CN111190271A - 变焦透镜以及摄像装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及变焦透镜以及摄像装置。为了得到系统整体小型、并且在大口径比下具有高变焦比、遍及整个变焦范围具有高光学性能的变焦透镜，本发明涉及的变焦透镜由从物侧向像侧依次配置的正的折射力的第一透镜组、负的折射力的第二透镜组、正的折射力的第三透镜组、正的折射力的第四透镜组、负的折射力的第五透镜组、以及具有一个以上透镜组的后组构成，变焦时相邻的透镜组的间隔变化，适当地设定第二透镜组的焦距(f2)、第四透镜组的焦距(f4)、广角端以及望远端的第二透镜组在光轴方向上的位置之差(M2)、以及广角端以及望远端的第四透镜组在光轴方向上的位置之差(M4)。

Description

变焦透镜以及摄像装置

技术领域

本发明涉及变焦透镜，特别是适于监视照相机、数码相机、视频照相机等摄像装置所使用的摄像光学系统。

背景技术

摄像装置所使用的摄像光学系统要求是具有高变焦比并且具有高光学性能的变焦透镜。作为满足这些要求的变焦透镜，已知将正的折射力的第一透镜组配置在最靠物侧而得的正引导(Positive lead)型变焦透镜。

在美国专利公开2017/0293123号中公开了由正、负、正、正、负、正的折射力的第一透镜组至第六透镜组形成的变焦透镜、由正、负、正、负、正的折射力的第一透镜组至第五透镜组形成的变焦透镜。美国专利公开2017/0336600号中公开了由正、负、正、负、正、负、正的折射力的第一透镜组至第七透镜组形成的变焦透镜。

在此，为了满足上述要求并且实现系统整体更小型化和大口径比化，适当地设定各透镜组的折射力、变焦时各透镜组的移动轨迹等是重要的。

发明内容

本发明的变焦透镜由从物侧向像侧依次配置的正的折射力的第一透镜组、负的折射力的第二透镜组、正的折射力的第三透镜组、正的折射力的第四透镜组、负的折射力的第五透镜组、具有一个以上透镜组的后组构成，该变焦透镜变焦时相邻的透镜组的间隔变化，变焦时所述第一透镜组不动，所述第二透镜组和所述第四透镜组移动，与广角端相比，在望远端中，所述第一透镜组与所述第二透镜组的间隔宽，所述第二透镜组与所述第三透镜组的间隔窄，所述第三透镜组与所述第四透镜组的间隔窄，在将所述第二透镜组的焦距设为f2、将所述第四透镜组的焦距设为f4、将广角端与望远端的所述第二透镜组在光轴方向上的位置之差设为M2、将广角端与望远端的所述第四透镜组在光轴方向上的位置之差设为M4时，满足以下条件式

4.0<|f4/f2|<8.0

2.0<|M2/M4|<7.0。

附图说明

图1是实施例1的变焦透镜的广角端的剖视图。

图2A是实施例1的变焦透镜的广角端的像差图。

图2B是实施例1的变焦透镜的中间变焦位置的像差图。

图2C是实施例1的变焦透镜的望远端的像差图。

图3是实施例2的变焦透镜的广角端的剖视图。

图4A是实施例2的变焦透镜的广角端的像差图。

图4B是实施例2的变焦透镜的中间变焦位置的像差图。

图4C是实施例2的变焦透镜的望远端的像差图。

图5是实施例3的变焦透镜的广角端的剖视图。

图6A是实施例3的变焦透镜的广角端的像差图。

图6B是实施例3的变焦透镜的中间变焦位置的像差图。

图6C是实施例3的变焦透镜的望远端的像差图。

图7是实施例4的变焦透镜的广角端的剖视图。

图8A是实施例4的变焦透镜的广角端的像差图。

图8B是实施例4的变焦透镜的中间变焦位置的像差图。

图8C是实施例4的变焦透镜的望远端的像差图。

图9是实施例5的变焦透镜的广角端的剖视图。

图10A是实施例5的变焦透镜的广角端的像差图。

图10B是实施例5的变焦透镜的中间变焦位置的像差图。

图10C是实施例5的变焦透镜的望远端的像差图。

图11是实施例1的变焦透镜、球罩以及护罩的剖视图。

图12A是实施方式的摄像装置(监视照相机)的使用例。

图12B是实施方式的摄像装置(监视照相机)的使用例。

图13是实施例1的变焦透镜的变焦轨迹的说明图。

具体实施方式

以下，说明本发明的实施方式涉及的变焦透镜以及具有该变焦透镜的摄像装置。

本实施方式的变焦透镜由从物侧向像侧依次配置的正的折射力的第一透镜组、负的折射力的第二透镜组、正的折射力的第三透镜组、正的折射力的第四透镜组、负的折射力的第五透镜组、具有一个以上透镜组的后组构成。变焦时相邻的透镜组的间隔变化。变焦时，第一透镜组不动，第二透镜组和第四透镜组移动。与广角端相比，在望远端中，第一透镜组与第二透镜组的间隔宽，第二透镜组与第三透镜组的间隔窄，第三透镜组与第四透镜组的间隔窄。

图1、图3、图5、图7、图9分别是本发明的实施例1至5的变焦透镜的广角端(短焦距端)的剖视图。图2A、图2B、图2C分别是实施例1的变焦透镜的广角端、中间变焦位置以及望远端(最长焦距)处的像差图。图4A、图4B、图4C分别是实施例2的变焦透镜的广角端、中间变焦位置以及望远端处的像差图。图6A、图6B、图6C分别是实施例3的变焦透镜的广角端、中间变焦位置以及望远端处的像差图。图8A、图8B、图8C分别是实施例4的变焦透镜的广角端、中间变焦位置以及望远端处的像差图。图10A、图10B、图10C分别是实施例5的变焦透镜的广角端、中间变焦位置以及望远端处的像差图。

实施例1是变焦比为38.45、F数为1.20～4.90的变焦透镜。实施例2是变焦比为38.45、F数为1.20～4.90的变焦透镜。实施例3是变焦比为38.45、F数为1.20～4.90的变焦透镜。实施例4是变焦比为38.45、F数为1.20～4.90的变焦透镜。实施例5是变焦比为38.45、F数为1.20～4.90的变焦透镜。

各实施例的变焦透镜是视频照相机、数码相机、电视摄像机、监视照相机等摄像装置使用的摄像光学系统。在剖视图中，左方为被摄体侧(物侧)(前方)，右方为像侧(后方)。在剖视图中，L0是变焦透镜。i表示从物侧起的透镜组的序号，Li是第i透镜组。LR是具有一个以上透镜组的后组。

在剖视图中，SP是孔径光阑，配置于第三透镜组L3的物侧。在剖视图中，G是相当于光学滤波器、面板、水晶低通滤波器、红外截止滤波器等光学元件。IP是像面，在将各实施例的变焦透镜作为视频照相机、数码相机的摄像光学系统来使用时，放置CCD传感器、CMOS传感器等摄像元件(光电变换元件)。

箭头符号表示从广角端向望远端的变焦(变倍)时各透镜组的移动轨迹以及聚焦时透镜组的移动方向。在像差图中的球面像差中，实线d是d线(波长587.6nm)、双点划线g是g线(波长435.8nm)。在像散图中，虚线M是d线的子午像面，实线S是d线的弧矢像面。用相对于d线的g线表示倍率色像差。ω是半视场角(拍摄视场角的一半的值)(度)，Fno是F数。

在各实施例的剖视图中，L1是正的折射力的第一透镜组，L2是负的折射力的第二透镜组，L3是正的折射力的第三透镜组，L4是正的折射力的第四透镜组。L5是负的折射力的第五透镜组L5。LR是后组。后组LR从物侧向像侧依次由正的折射力的第六透镜组L6、负的折射力的第七透镜组L7、正的折射力的第八透镜组L8构成。各实施例为八组变焦透镜。

在实施例1至3中变焦时，第二透镜组L2、第四透镜组L4至第七透镜组L7移动。在实施例4中变焦时，第二透镜组L2、第四透镜组L4、第六透镜组L6、第七透镜组L7移动。在实施例5中变焦时，第二透镜组L2至第七透镜组L7移动。

关于本发明的变焦透镜所具有的各透镜组的变焦的移动方法，以实施例1为例，使用图13的(a)、(b)、(c)进行说明。

首先，高变焦比的变焦透镜的第一透镜组L1为了增大有效直径而重量增大，在变焦时的驱动中难以迅速且高精度地追随。因此，在本发明中，变焦时第一透镜组L1设为不动，以实现装置整体的小型化以及轻量化。变焦时，使第二透镜组L2、第四透镜组L4、第六透镜组L6、第七透镜组L7分别独立地移动。

具体来讲，使第二透镜组L2从物侧向像侧单调移动来进行变倍，与此同时使第六透镜组L6向物侧以凸状的轨迹进行移动，使第四透镜组L4和第七透镜组L7以具有至少一个以上的拐点的轨迹进行移动。

为了形成这样的各透镜组的移动轨迹，在广角端中，适当地确保第二透镜组至第七透镜组的各透镜组的间隔，是小型并且易于高变焦比化的结构。

由比第五透镜组L5靠像侧配置的后组中的一者、即第六透镜组L6担负聚焦的功能。而且，聚焦不限于使用第六透镜组L6，也可以单独使用其它透镜组，或者使用多个透镜组。

为了实现广角端的大口径比化并且获得高变焦比，第三透镜组L3、第四透镜组L4及第五透镜组L5构成如下。

首先，从物侧向像侧依次连续地配置正的折射力的第三透镜组L3和正的折射力的第四透镜组L4，再在其像侧配置负的折射力的第五透镜组L5，从而良好地校正广角端的各像差，特别是球面像差、像面弯曲。进而，与广角端相比，在望远端中，第三透镜组L3与第四透镜组L4的间隔配置得窄，从而得到第三透镜组L3与第四透镜组L4处变焦比增加的效果，实现高变焦比。

在各实施例中变焦时，第一透镜组L1和第三透镜组L3既可以不动，也可以移动。在实施例1、2、3、4中，变焦时，第三透镜组L3不动。在实施例4中，第五透镜组L5不动。当使第三透镜组L3和第五透镜组L5在变焦时移动时，易于减少变焦时发生的各像差，特别是像面弯曲和彗形像差的变动，得到更良好的光学性能。

另一方面，当将第三透镜组L3和第五透镜组L5设为在变焦时不动时，不需要用于使各个透镜组移动的机构，因此易于装置整体的简单化和小型化。

另外，在各实施例中，第二透镜组L2的焦距设为f2，第四透镜组L4的焦距设为f4。广角端与望远端的第二位透镜组L2在光轴方向上的位置之差(从广角端向望远端的变焦的移动量)设为M2，广角端与望远端的第四透镜组L4在光轴方向上的位置之差设为M4。此时，各实施例涉及的变焦透镜满足以下的条件式(1)、(2)。

4.0<|f4/f2|<8.0···(1)

2.0<|M2/M4|<7.0···(2)

在此，各透镜组的位置之差(移动量)的符号为与广角端相比在望远端中位于像侧时设为正，位于物侧时设为负。

以下说明前述的各条件式的技术含义。

条件式(1)规定了第二透镜组L2的折射力(焦距的倒数)与第四透镜组L4的折射力之比。条件式(1)主要是用于实现广角端的大口径比化、高变焦比化并且得到高光学性能。当高于条件式(1)的上限值时，第二透镜组L2的负的折射力过于强(负的折射力的绝对值大)，变焦时难以抑制像面弯曲、像散的变动。另外，第四透镜组L4的正的折射力过于弱，第四透镜组L4的变焦比的增大效果不充分，因而不优选。

当低于条件式(1)的下限值时，第四透镜组L4的正的折射力过于强，广角端的像面弯曲、彗形像差会校正不足，因而不优选。

条件式(2)规定望远端以及广角端的第二透镜组L2在光轴上的位置之差与望远端以及广角端的第四透镜组L4在光轴上的位置之差的比。条件式(2)主要是用于实现高变焦比化和变焦透镜的小型化。当高于条件式(2)的上限值时，第二透镜组L2在望远端与广角端处的位置之差过于大，变焦透镜整体长大化并且最前透镜有效直径增大，因而不优选。

当低于条件式(2)的下限值时，第四透镜组L4在望远端与广角端处的位置之差过于大，伴随着广角端的大口径比化，需要增大透镜外径的第四透镜组L4的驱动机构长大化，装置整体大型化，因而不优选。

在各实施例中，优选如下设定条件式(1)、(2)的数值范围为宜。

4.0<|f4/f2|<6.0···(1a)

3.0<|M2/M4|<6.0···(2a)

更优选如下设定条件式(1a)、(2a)的数值范围为宜。

4.2<|f4/f2|<5.5···(1b)

4.2<|M2/M4|<5.3···(2b)

通过将各实施例如以上那样构成，能够得到应对广角端的大口径比化的同时，具有高变焦比、小型且具有高光学性能的变焦透镜。

在各实施例中更优选满足以下各条件中的一个以上为宜。

第三透镜组L3的焦距设为f3。第一透镜组L1的焦距设为f1。广角端的从第三透镜组L3的最靠物侧的透镜面至第五透镜组L5的最靠像侧的透镜面为止的在光轴上的距离设为D35w。广角端的从第三透镜组L3的最靠物侧的透镜面至成像面为止的在光轴上的距离设为Drearw。

此时，满足以下条件式中的一个以上为宜。

0.4<f4/f3<1.3···(3)

0.8<f1/f3<2.0···(4)

0.9<f1/f4<2.5···(5)

4.0<|f3/f2|<8.0···(6)

0.3<D35w/Drearw<0.5···(7)

以下说明前述的条件式的技术含义。

条件式(3)规定了第三透镜组L3的折射力与第四透镜组L4的折射力之比，主要是实现在广角端中大口径比化并实现高变焦比化。

当高于条件式(3)的上限值时，第三透镜组L3的正的折射力过于强，在广角端中球面像差、像面弯曲的校正变得困难，因而不优选。另外，第四透镜组L4的正的折射力过于弱，无法充分有助于第四透镜组L4的高变焦比化，因而不优选。当低于条件式(3)的下限值时，第四透镜组L4的正的折射力过于强，在广角端中像面弯曲、像散的校正变得困难，因而不优选。

条件式(4)规定了第一透镜组L1的折射力与第三透镜组L3的折射力之比，主要是用于实现变焦透镜的小型化和在广角端中大口径比化。当高于条件式(4)的上限值时，第三透镜组L3的正的折射力过于强，在广角端中球面像差、像面弯曲的校正变得困难，因而不优选。另外，第一透镜组L1的正的折射力过于弱，变焦透镜整体长大化，因而不优选。当低于条件式(4)的下限值时，第一透镜组L1的正的折射力过于强，在望远端中球面像差、像散的校正变得困难，因而不优选。

条件式(5)规定了第一透镜组L1的正的折射力与第四透镜组L4的正的折射力之比，主要是实现变焦透镜的小型化且实现在广角端中大口径比化。

当高于条件式(5)的上限值时，第四透镜组L4的正的折射力过于强，在广角端中像面弯曲、像散的校正变得困难，因而不优选。另外，第一透镜组L1的正的折射力过于弱，变焦透镜整体长大化，因而不优选。当低于条件式(5)的下限值时，第一透镜组L1的正的折射力过于强，在望远端中球面像差、像散的校正变得困难，因而不优选。另外，第四透镜组L4的正的折射力过于弱，无法充分有助于第四透镜组L4的高变焦比化，因而不优选。

条件式(6)规定了第二透镜组L2的负的折射力与第三透镜组L3的正的折射力之比，主要是用于实现高变焦比化和在广角端中的大口径比化。

当高于条件式(6)的上限值时，第二透镜组L2的负的折射力过于强，变焦时难以抑制像面弯曲、像散的变动，因而不优选。当低于条件式(6)的下限值时，第三透镜组L3的正的折射力过于强，在广角端中球面像差、像面弯曲的校正变得困难，因而不优选。另外，第二透镜组L2的负的折射力过于弱，为达成高变焦比化，从广角端向望远端的变焦时第二透镜组L2的移动量变长，因而变焦透镜整体长大化，因而不优选。

条件式(7)规定了广角端的从第三透镜组L3的最靠物侧的透镜面至第五透镜组L5的最靠像侧的透镜面为止的在光轴上的距离与从第三透镜组L3的最靠物侧的透镜面至成像面为止的在光轴上的距离之比。条件式(7)主要是用于实现变焦透镜的小型化和广角端的大口径比化。

当高于条件式(7)的上限值时，在广角端中，从第三透镜组L3的最靠物侧的透镜面至第五透镜组L5的最靠像侧的透镜面为止的在光轴上的距离过于长，在广角端中变焦透镜长大化，因而不优选。当低于条件式(7)的下限值时，在广角端中，从第三透镜组L3的最靠物侧的透镜面至第五透镜组L5的最靠像侧的透镜面为止的在光轴上的距离过于短，在广角端中像面弯曲、像散的校正变得困难，因而不优选。

在各实施例中，优选如下设定条件式(3)至(7)的数值范围为宜。

0.5<f4/f3<1.2···(3a)

1.0<f1/f3<1.8···(4a)

1.0<f1/f4<2.0···(5a)

4.4<|f3/f2|<7.0···(6a)

0.35<D35w/Drearw<0.46···(7a)

又更优选为如下设定条件式(3a)至(7a)的数值范围为宜。

0.6<f4/f3<1.1···(3b)

1.1<f1/f3<1.6···(4b)

1.2<f1/f4<1.8···(5b)

4.6<|f3/f2|<6.6···(6b)

0.37<D35w/Drearw<0.45···(7b)

在各实施例中，通过如以上那样构成各要素，能够得到应对广角端的大口径比化的同时，具有高变焦比、小型且具有高光学性能的变焦透镜。如果将以上的条件式(3)至(7)任意地组合多个，能够进一步提高本发明的效果。

对在各实施例中优选的结构进行说明。

第三透镜组L3在最靠物侧配置物侧的透镜面为凸面的非球面形状的正透镜。将第三透镜组L3设为上述结构，从而设为将被第二透镜组L2发散的轴上光束收敛，对于球面像差的校正而言优选的结构。第四透镜组L4具有至少一个正透镜，第五透镜组L5具有一个以上负透镜。另外，第五透镜组L5由最靠像侧的透镜面为凹面的负透镜构成。

第三透镜组L3中，轴外光束与轴上光束同时收敛。将第四透镜组L4和第五透镜组L5设为上述的结构，从而成为对于第三透镜组L3处发生的轴上光束与轴外光束的收敛的差异、即像面弯曲、像散这样的各像差的校正而言优选的结构。

使比第五透镜组L5靠像侧配置的后组LR的整体或者一部分透镜组向光轴方向的物侧移动，来进行被摄体距离从无限远向近距离变化时的聚焦。第一透镜组L1因有效直径增大而重量增大。因此，对于设定为进行聚焦的透镜组而言不优选。另外，在高变焦比的变焦透镜中，当使主要担负变倍的第二透镜组L2在聚焦时移动时，特别是在望远端聚焦时的视场角变化会增大，因而不优选。

第三透镜组L3、第四透镜组L4、第五透镜组L5为了在广角端中实现大口径比化，通过透镜结构、移动轨迹来抑制广角端的球面像差等各像差的校正以及变倍时发生的各像差的变动。

当使担负上述作用的第三透镜组L3至第五透镜组L5在聚焦时被驱动时，与聚焦伴随的球面像差、像面弯曲等变动会增大，因而不优选。因而，为了有效地抑制在聚焦时的光学性能的变动，通过比第五透镜组L5靠像侧配置的后组LR的整体或者一部分透镜组向光轴方向的移动来进行聚焦，这是优选的。

孔径光阑SP的开口直径既可以设为在变焦时固定，也可以根据变焦而使其变化。当使孔径光阑SP的开口直径在变焦时变化时，将轴外边缘光线截止，能够减少彗形眩光(coma flare)，因而能得到更良好的光学性能。

而且，在本发明的变焦透镜中像差校正上，优选为如下结构为宜。

比第五透镜组L5靠像侧配置的、整体具有正的折射力的后组LR是从物侧向像侧依次具有正的折射力的第六透镜组L6、负的折射力的第七透镜组L7、正的折射力的第八透镜组L8为宜。与广角端相比，在望远端中使第六透镜组L6和第七透镜组L7中的至少一方在变焦时在光轴方向上移动为宜，以使第六透镜组L6与第七透镜组L7在光轴上的间隔缩窄。

在使第七透镜组L7从广角端向望远端的变焦时在光轴方向上移动的情况下，使其以具有至少一个以上拐点的移动轨迹进行移动为宜。当从无限远向近距离的聚焦时，第六透镜组L6向物侧方向移动为宜。

本发明的实施方式涉及具有如下特征的摄像装置，即该摄像装置具有上述变焦透镜以及接受由该变焦透镜形成的像(接受像的光)的摄像元件(例如固体摄像元件)。近年来，为了以数字方式处理像，主要使用CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)传感器等。本发明也是具有与之相当的固体摄像元件的摄像装置。另外，摄像装置例如在作为监视照相机使用时，可以设为安装了球罩的结构。

以下说明各实施例的透镜结构。以下，关于透镜结构，除非另有说明，作为从物侧向像侧依次配置的结构进行说明。

在各实施例中，广角端和望远端是指变倍用透镜组在机构上位于在光轴上能够移动的范围的两端位置时的变焦位置。在各实施例中，与第六透镜组L6相关的实线曲线6a以及虚线曲线6b分别是在聚焦于无限远以及近距离时的用于对从广角端向望远端的变焦位置的像面变动进行校正的移动轨迹。例如，在望远端的变焦位置，从无限远向近距离进行聚焦的情况下，如箭头符号6C所示，使第六透镜组L6向物侧移动。

孔径光阑SP被配置于第三透镜组L3的物侧，变焦时不动。也可以是使孔径光阑SP与第三透镜组L3一体地移动。也可以是孔径光阑SP配置于第三透镜组L3的像侧的结构，或者例如在第三透镜组L3由多个透镜构成的情况下孔径光阑SP配置到第三透镜组L3内。

另外也可以是使孔径光阑在变焦时与其它透镜组独立地移动的结构，由此在变焦中的各变焦位置处将轴外边缘光线截止，减少彗形眩光，从而易于得到更良好的光学性能。

(实施例1)

第一透镜组L1由以下透镜构成。由像侧的透镜面为凹且弯月形状的负透镜G11和物侧的透镜面为凸形状的正透镜G12接合而成的接合透镜、物侧的透镜面为凸形状的正透镜G13、物侧的透镜面为凸且弯月形状的正透镜G14构成。

本实施例中，通过使用正透镜G12、正透镜G13、正透镜G14这三个正透镜，各透镜的透镜面的折射力不会过于大，能得到第一透镜组L1需要的折射力。因此，特别是高变焦比化时，在望远端中，有效地校正球面像差、彗形像差、轴上色像差等。

第二透镜组L2是由像侧的面为凹且弯月形状的负透镜G21、两透镜面为凹形状的负透镜G22和两透镜面为凸形状的正透镜G23接合而成的接合透镜、物侧的透镜面为凹且两透镜面为非球面形状的负透镜G24构成。通过该透镜结构，在广角端中良好地进行像面弯曲的校正，在整个变焦范围中良好地进行倍率色像差的校正，在望远端中有效地进行球面像差的校正。

第三透镜组L3是由物侧的透镜面为凸且两透镜面为非球面形状的正透镜G31构成。通过该透镜结构，在广角端中有效地进行球面像差的校正。

第四透镜组L4是由两透镜面为凹形状的负透镜G41、两透镜面为凸形状且像侧的透镜面为非球面形状的正透镜G42构成。通过该透镜结构，在广角端中有效地进行像散、彗形像差的校正。另外，具有负透镜G41，从而减轻了轴上色像差的发生。

第五透镜组L5是由像侧的透镜面为凹且弯月形状的负透镜G51构成。通过该透镜结构，在广角端中有效地进行像面弯曲、彗形像差的校正。

第六透镜组L6是由物侧的透镜面为凸且非球面形状的正透镜G61和物侧的透镜面为凹且弯月形状的负透镜G62接合而成的接合透镜构成。通过仅由接合透镜这单一的光学元件构成第六透镜组L6，使用于进行聚焦的装置结构简单化。

第七透镜组L7是由像侧的透镜面为凹且两透镜面为非球面形状的负透镜G71构成。通过该透镜结构，在整个变焦范围中有效地进行彗形像差、像散的校正。

第八透镜组L8是由两透镜面为凸且两透镜面为非球面形状的正透镜G81构成。通过该透镜结构，在整个变焦范围中有效地控制光线向成像面的入射角、透镜系统整体的匹兹瓦(Petzval)和。

(实施例2)

第四透镜组L4由物侧的透镜面为凸且弯月形状的负透镜G41和两透镜面为凸且像侧的透镜面为非球面形状的正透镜G42接合而成的接合透镜构成。通过仅由接合透镜这单一光学元件构成第四透镜组L4，使用于对变焦时移动的第四透镜组L4进行驱动的装置结构简单化。其它的结构与实施例1相同。

(实施例3)

第四透镜组L4由物侧的透镜面为凹且弯月形状的负透镜G41、两透镜面为凸且像侧的透镜面为非球面形状的正透镜G42构成。通过该透镜结构，在广角端中有效地进行像散、彗形像差的校正。另外，具有负透镜G41，从而减轻了轴上色像差的发生。

第六透镜组L6由两透镜面为凸且物侧的透镜面为非球面形状的正透镜G61、物侧的透镜面为凸且弯月形状的负透镜G62和两透镜面为凸形状的正透镜G63接合而成的接合透镜构成。

通过该透镜结构，减轻了聚焦时发生的像面弯曲、像散的变动。其它的结构与实施例1相同。

(实施例4)

实施例4中各透镜组的结构与实施例1相同。但是，实施例4中变焦时，第五透镜组L5设为不动，移动透镜组设为第二透镜组L2、第四透镜组L4、第六透镜组L6、第七透镜组L7。将存在透镜口径大型化趋势的第五透镜组L5设为不动，从而使装置结构简单化，实现照相机整体的小型化。

(实施例5)

第四透镜组L4由物侧的透镜面为凸且弯月形状的负透镜G41、两透镜面为凸且像侧的透镜面为非球面形状的正透镜G42构成。通过该透镜结构，在广角端中有效地进行像散、彗形像差的校正。另外，具有负透镜G41，从而减轻轴上色像差的发生。

此外，实施例5中，在从广角端向望远端的变焦时，第三透镜组L3与孔径光阑SP一体地向像侧移动。这与其它实施例相比，在广角端中第三透镜组L3配置于物侧，由此，实现伴随着广角端的大口径比化而容易大型化的第四透镜组L4、第五透镜组L5的透镜口径的小型化。另外，通过第三透镜组L3与孔径光阑SP一并移动，将轴外边缘光线截止，减少彗形眩光，从而实现光学性能的提高。其它的结构与实施例1相同。

图11是对实施例1的变焦透镜组装了球罩15或者护罩17时的主要部分概略图。球罩15、护罩17是由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等塑料材料以几毫米程度的厚度成形的。也可以考虑到球罩15、护罩17的影响(焦距、材质)来设计变焦透镜，进行各像差的校正。

图12A以及12B是将实施方式的变焦透镜作为摄像光学系统使用的摄像装置(监视照相机)的主要部分概略图。在图12A中，11是监视照相机主体，12是内置于照相机主体并接受由透镜部16形成的被摄体像的CCD传感器、CMOS传感器等摄像元件(光电变换元件)。13是存储与由摄像元件12进行了光电变换的被摄体像对应的信息的存储器部。14是用于传送由摄像元件12进行了光电变换的被摄体像的网络线缆。

图12B是对摄像装置10组装了球状的罩15并安装于顶棚来使用时的例子。作为摄像装置10不限于监视照相机，也能够在视频照相机、数码相机等中使用。

图13的(a)、(b)、(c)是示出因实施例1的变焦透镜的变焦而发生的各透镜组的变焦轨迹的图。

如以上所示，根据各实施例，能够得到在广角端中应对大口径比化的同时具有高变焦比、小型且具有高光学性能的变焦透镜以及具有该变焦透镜的摄像装置。

另外也可以在各实施例中设为如下组成结构。

实施例所示的玻璃的形状、张数没有限定，可以适当变更。

使一部分透镜以及透镜组以相对于光轴而言有垂直方向的分量的方式移动，由此来校正与手抖等振动伴随的成像模糊。

利用电的校正手段，校正畸变像差、色像差等。

以上，说明了本发明的优选的实施方式，但本发明不限于这些实施方式、光学规格(视场角、Fno)，在其主旨的范围内可以进行各种变形。

例如，各实施例涉及的变焦透镜采用了后组由三个透镜组形成、系统整体由八个透镜组形成的结构，但不限于此。即，只要后组具有一个以上透镜组，就可以得到本发明的效果。

此外，也可以为如下结构，即包含各实施例的变焦透镜、控制变焦透镜的控制部的摄像系统(监视照相机系统)。该情况下，控制部能够在进行变焦、聚焦、成像模糊校正时以使各透镜组如上所述那样移动的方式控制变焦透镜。此时，不需要控制部与变焦透镜一体地构成，也可以是控制部与变焦透镜独立地构成。例如也可以采用如下结构：相对于对变焦透镜的各透镜进行驱动的驱动部而配置于远方的控制部(控制装置)具备发送用于控制变焦透镜的控制信号(命令)的发送部。根据这样的控制部，能够遥控操作变焦透镜。

另外也可以采用如下结构：将用于遥控操作变焦透镜的控制器、按钮等操作部设置于控制部，从而根据用户向操作部的输入来控制变焦透镜。例如，作为操作部而设置放大按钮以及缩小按钮，用户按压放大按钮则变焦透镜的倍率增大，用户按压缩小按钮则变焦透镜的倍率缩小。例如也可以是从控制部向变焦透镜的驱动部发送信号的结构。

另外，摄像系统也可以具有显示与变焦透镜的变焦相关的信息(移动状态)的液晶面板等显示部。与变焦透镜的变焦相关信息例如是变焦倍率(变焦状态)、各透镜组的移动量(移动状态)。该情况下，用户可以一边看着显示部所示的与变焦透镜的变焦相关信息，一边借助操作部来遥控操作变焦透镜。此时，也可以例如采用触摸面板等，使得显示部与操作部一体化。

以下，示出与实施例1至5分别对应的数值实施例1至5。在各数值实施例中，ri表示从物侧依次第i个面的曲率半径，di表示第i个面与第i+1个面的间隔(透镜厚或者空气间隔)，ndi与νdi分别表示第i个面与第i+1个面之间的透镜的材料的屈光率与阿贝数。另外，数值实施例1至5中，最靠像侧的两个面是相当于玻璃块(glass block)的平面。

BF是后焦距，是用空气当量长度表示从透镜最终面至近轴像面为止的距离。透镜全长是从第一透镜面至最终透镜面为止的长度与后焦距BF的值相加而得的长度。关于视场角，是考虑了畸变像差的与可拍摄视场角相关的半视场角(ω)的数值。“e±x”表示“10^±x”的意思。

另外，在光学面为非球面的情况下，面编号的右侧附加有*符号。在将X设为从光轴方向的面顶点起的位移量、将h设为与光轴垂直的方向的从光轴起的高度、将R设为近轴曲率半径、k设为圆锥常数、将A4、A6、A8、A10设为各阶次的非球面系数时，用以下的式子表示非球面形状。

【数式1】

(数值实施例1)

单位mm

面数据

非球面数据

第13面

K＝-9.98404e-001 A4＝3.11116e-004 A6＝-2.28562e-005 A8＝6.74263e-007A10＝-1.12411e-008 A12＝7.79626e-011

第14面

K＝0.00000e+000 A4＝2.99290e-004 A6＝-2.15921e-005 A8＝6.54533e-007A10＝-1.06880e-008 A12＝7.33937e-011

第16面

K＝1.08974e+000 A4＝-7.96580e-005 A6＝-1.49817e-007 A8＝-2.37906e-010A10＝-7.23054e-013 A12＝-2.37209e-014

第17面

K＝-2.97447e+000 A4＝-5.25774e-005 A6＝-2.13044e-009 A8＝3.04282e-010A10＝-4.06542e-012 A12＝-3.29668e-015

第21面

K＝-1.82278e+000 A4＝3.61783e-005 A6＝-2.18259e-007 A8＝2.48603e-010A10＝5.11328e-012 A12＝-2.46197e-014

第24面

K＝-1.80865e+000 A4＝1.31595e-004 A6＝-5.63920e-007 A8＝1.09369e-009A10＝2.58772e-011 A12＝-1.86678e-013

第27面

K＝0.00000e+000 A4＝-2.70251e-004 A6＝3.11073e-005 A8＝-2.27915e-006A10＝7.71216e-008 A12＝-1.07888e-009

第28面

K＝-2.05966e-001 A4＝-2.52914e-004 A6＝3.56058e-005 A8＝-2.91122e-006A10＝1.13891e-007 A12＝-2.11780e-009

第29面

K＝4.26418e-002 A4＝2.04031e-004 A6＝-2.05079e-005 A8＝3.16089e-006A10＝-1.72092e-007 A12＝5.19882e-009

第30面

K＝-8.40917e+000 A4＝6.32153e-005 A6＝-3.38167e-005 A8＝5.50616e-006A10＝-3.24161e-007 A12＝9.17790e-009

各种数据

透镜组数据

(数值实施例2)

单位mm

面数据

非球面数据

第13面

K＝-1.61140e+000 A4＝1.13276e-004 A6＝-1.44294e-005 A8＝4.84763e-007A10＝-8.23059e-009 A12＝5.46964e-011

第14面

K＝0.00000e+000 A4＝1.31949e-004 A6＝-1.36538e-005 A8＝4.76116e-007A10＝-8.06938e-009 A12＝5.40336e-011

第16面

K＝-6.35817e-002 A4＝-8.85470e-005 A6＝-3.30449e-007 A8＝5.87486e-010A10＝1.07697e-011 A12＝-2.74971e-014

第17面

K＝0.00000e+000 A4＝-7.02153e-005 A6＝-1.94076e-007 A8＝1.67366e-009

第20面

K＝-6.45656e-001 A4＝4.36193e-005 A6＝-3.75203e-007 A8＝1.46834e-010A10＝1.18668e-011 A12＝-4.15034e-014

第23面

K＝-1.60939e+000 A4＝8.91894e-005 A6＝-3.38788e-007 A8＝-1.91394e-009A10＝8.64090e-011 A12＝-2.33937e-013

第26面

K＝0.00000e+000 A4＝-2.90300e-004 A6＝3.75777e-005 A8＝-3.15181e-006A10＝1.21322e-007 A12＝-2.21623e-009

第27面

K＝2.34340e-001 A4＝-3.99659e-004 A6＝3.90620e-005 A8＝-3.77659e-006A10＝1.65676e-007 A12＝-4.01980e-009

第28面

K＝-6.96237e-001 A4＝2.29958e-004 A6＝-8.87743e-006 A8＝2.88428e-006A10＝-2.11404e-007 A12＝8.04361e-009

第29面

K＝3.26573e+000 A4＝7.05748e-004 A6＝-3.91401e-005 A8＝7.00985e-006A10＝-4.90830e-007 A12＝1.58899e-008

各种数据

透镜组数据

(数值实施例3)

单位mm

面数据

非球面数据

第13面

K＝-1.12335e+000 A4＝3.18868e-004 A6＝-2.38069e-005 A8＝6.69573e-007A10＝-1.09703e-008 A12＝7.31098e-011

第14面

K＝0.00000e+000 A4＝3.13442e-004 A6＝-2.24999e-005 A8＝6.54634e-007A10＝-1.05650e-008 A12＝7.10846e-011

第16面

K＝1.17167e+000 A4＝-7.52168e-005 A6＝-2.78717e-007 A8＝3.54537e-010A10＝-4.40650e-013 A12＝1.12041e-015

第17面

K＝5.75067e-001 A4＝-5.37355e-005 A6＝-2.14684e-007 A8＝1.63065e-009A10＝-6.98146e-012 A12＝1.55734e-014

第21面

K＝-1.76885e+000 A4＝3.72855e-005 A6＝-9.07106e-008 A8＝-2.43304e-009A10＝2.15715e-011 A12＝-5.53072e-014

第24面

K＝-1.98602e+000 A4＝6.33198e-005 A6＝-3.51763e-007 A8＝-2.51803e-010A10＝2.50438e-012 A12＝5.86913e-014

第29面

K＝0.00000e+000 A4＝-3.69166e-004 A6＝3.04845e-005 A8＝-2.44012e-006A10＝1.18617e-007 A12＝-2.42984e-009

第30面

K＝-5.21767e-001 A4＝-3.07312e-004 A6＝3.59631e-005 A8＝-3.61869e-006A10＝2.12979e-007 A12＝-5.27781e-009

第31面

K＝-2.68226e+000 A4＝3.58460e-004 A6＝-1.19324e-005 A8＝2.89999e-006A10＝-1.73890e-007 A12＝6.12833e-009

第32面

K＝-1.14918e+001 A4＝7.52555e-005 A6＝-2.24738e-005 A8＝5.42584e-006A10＝-3.54085e-007 A12＝1.13378e-008

各种数据

透镜组数据

(数值实施例4)

单位mm

面数据

非球面数据

第13面

K＝-1.11951e+000 A4＝2.66669e-004 A6＝-2.13644e-005 A8＝6.88442e-007A10＝-1.14295e-008 A12＝7.82842e-011

第14面

K＝0.00000e+000 A4＝2.75922e-004 A6＝-2.02191e-005 A8＝6.70500e-007A10＝-1.11115e-008 A12＝7.58020e-011

第16面

K＝1.89298e+000 A4＝-5.80153e-005 A6＝-1.88512e-008 A8＝-3.36471e-010A10＝-9.96177e-013 A12＝1.41905e-014

第17面

K＝-4.27831e-001 A4＝-3.99378e-005 A6＝3.27124e-008 A8＝-1.01685e-010A10＝-3.25732e-012 A12＝1.77269e-014

第21面

K＝-1.31954e+000 A4＝5.22602e-005 A6＝-2.75952e-007 A8＝1.56637e-009A10＝-4.78558e-012 A12＝6.04147e-015

第24面

K＝-2.00005e+000 A4＝9.79429e-005 A6＝-8.97580e-007 A8＝7.05581e-009A10＝-6.94749e-011 A12＝3.43123e-013

第27面

K＝0.00000e+000 A4＝7.65881e-005 A6＝3.25476e-006 A8＝-9.19331e-007A10＝4.57365e-008 A12＝-8.35228e-010

第28面

K＝4.08779e-001 A4＝-5.62943e-005 A6＝3.71334e-006 A8＝-1.52158e-006A10＝8.13340e-008 A12＝-1.99643e-009

第29面

K＝-9.81089e-001 A4＝3.18234e-004 A6＝-2.52157e-005 A8＝3.47716e-006A10＝-1.75022e-007 A12＝4.63888e-009

第30面

K＝-1.37270e+001 A4＝-4.31950e-005 A6＝-2.79660e-005 A8＝5.28724e-006A10＝-3.00687e-007 A12＝7.91366e-009

各种数据

透镜组数据

(数值实施例5)

单位mm

面数据

非球面数据

第13面

K＝-9.90104e-001 A4＝2.94578e-004 A6＝-2.01034e-005 A8＝6.01308e-007A10＝-9.56234e-009 A12＝6.03675e-011

第14面

K＝0.00000e+000 A4＝2.86753e-004 A6＝-1.97416e-005 A8＝6.28198e-007A10＝-1.02402e-008 A12＝6.76828e-011

第16面

K＝1.36514e+000 A4＝-1.02371e-004 A6＝-1.41285e-007 A8＝2.96912e-009A10＝-3.51911e-011 A12＝1.17740e-013

第17面

K＝3.00000e+000 A4＝-7.60715e-005 A6＝2.81676e-009 A8＝2.62387e-009A10＝-3.24417e-011 A12＝1.09351e-013

第21面

K＝-2.00000e+000 A4＝5.22260e-005 A6＝-4.48574e-007 A8＝2.77588e-009A10＝-8.59335e-012 A12＝6.77364e-015

第24面

K＝-1.72561e+000 A4＝1.21144e-004 A6＝-6.53218e-007 A8＝3.08637e-009A10＝-6.33379e-012 A12＝6.86621e-014

第27面

K＝0.00000e+000 A4＝-9.80372e-006 A6＝2.31585e-005 A8＝-1.91612e-006A10＝7.36047e-008 A12＝-1.26247e-009

第28面

K＝-5.24978e-001 A4＝9.88050e-005 A6＝3.18966e-005 A8＝-2.80821e-006A10＝1.35978e-007 A12＝-3.16913e-009

第29面

K＝2.51684e-001 A4＝2.31678e-004 A6＝-1.08269e-005 A8＝2.69736e-006A10＝-1.53405e-007 A12＝5.53643e-009

第30面

K＝-2.64070e+000 A4＝5.48424e-004 A6＝-3.67659e-005 A8＝5.50884e-006A10＝-3.28604e-007 A12＝1.04079e-008

各种数据

透镜组数据

前述的各条件式和数值实施例中的各数值之间的关系如表1所示。

【表1】

Claims (16)

1.一种变焦透镜，其特征在于，

所述变焦透镜由从物侧向像侧依次配置的正的折射力的第一透镜组、负的折射力的第二透镜组、正的折射力的第三透镜组、正的折射力的第四透镜组、负的折射力的第五透镜组、以及具有一个以上透镜组的后组构成，

变焦时所述第一透镜组不动，变焦时所述第二透镜组和所述第四透镜组移动，变焦时相邻的透镜组的间隔变化，

与广角端相比，在望远端中，所述第一透镜组与所述第二透镜组的间隔宽，所述第二透镜组与所述第三透镜组的间隔窄，所述第三透镜组与所述第四透镜组的间隔窄，

在将所述第二透镜组的焦距设为f2、将所述第四透镜组的焦距设为f4、将广角端以及望远端的所述第二透镜组在光轴方向上的位置之差设为M2、并且将广角端以及望远端的所述第四透镜组在光轴方向上的位置之差设为M4时，满足以下条件式

4.0<|f4/f2|<8.0

2.0<|M2/M4|<7.0。

2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

在所述第三透镜组中在最靠物侧配置的透镜具有正的折射力，该透镜的物侧的透镜面是朝向物侧为凸形状的非球面。

3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

所述第四透镜组具有正透镜。

4.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

所述第五透镜组具有负透镜，该负透镜的像侧的透镜面朝向像侧为凹形状。

5.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

在从无限远向近距离的聚焦时，所述后组的至少一部分向物侧移动。

6.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

在将所述第三透镜组的焦距设为f3时，满足以下条件式

0.4<f4/f3<1.3。

7.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

在将所述第一透镜组的焦距设为f1、将所述第三透镜组的焦距设为f3时，满足以下条件式

0.8<f1/f3<2.0。

8.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

在将所述第一透镜组的焦距设为f1时，满足以下条件式

0.9<f1/f4<2.5。

9.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

在将所述第三透镜组的焦距设为f3时，满足以下条件式

4.0<|f3/f2|<8.0。

10.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

在将广角端的从所述第三透镜组的最靠物侧的透镜面至所述第五透镜组的最靠像侧的透镜面为止的在光轴上的距离设为D35w、将广角端的从所述第三透镜组的最靠物侧的透镜面至像面为止的在光轴上的距离设为Drearw时，满足以下条件式

0.3<D35w/Drearw<0.5。

11.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

所述后组由从物侧向像侧依次配置的正的折射力的第六透镜组、负的折射力的第七透镜组、以及正的折射力的第八透镜组构成。

12.一种摄像装置，其特征在于，具有：

权利要求1至11中的任一项所述的变焦透镜；以及

摄像元件，其接受由该变焦透镜形成的像。

13.一种摄像系统，其特征在于，具有：

权利要求1至11中的任一项所述的变焦透镜；以及

控制部，其在变焦时控制所述变焦透镜。

14.根据权利要求13所述的摄像系统，其特征在于，

所述控制部与所述变焦透镜独立地构成，所述控制部具有发送部，该发送部发送用于控制所述变焦透镜的控制信号。

15.根据权利要求13所述的摄像系统，其特征在于，

所述控制部与所述变焦透镜独立地构成，所述控制部具有用于操作所述变焦透镜的操作部。

16.根据权利要求13所述的摄像系统，其特征在于，

所述摄像系统具有显示部，该显示部显示与所述变焦透镜的变焦相关的信息。

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