CN112327470B - 变焦镜头和摄像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种变焦镜头和摄像装置。一种变焦镜头，包括从物体侧向像侧依次配置的、具有正折射力的第1透镜组、具有负折射力的第2透镜组、具有正折射力的第3透镜组、具有正折射力的第4透镜组以及至少一个后续透镜组，相邻的透镜组的间隔均为了变焦而变化，其中，第3透镜组具有三个透镜，三个透镜中的至少两个透镜是物体侧的面朝向物体侧凸出的正透镜，将第1透镜组的焦距设为f1，将第3透镜组的焦距设为f3，将变焦镜头的在广角端时的焦距设为fw，将变焦镜头的在远摄端时的焦距设为ft，满足下面的条件式：5.8＜f3/fw＜12 0.15＜f1/ft＜0.73。
Description
技术领域
本发明涉及一种变焦镜头和摄像装置。
背景技术
近年来，监视摄像机、数字静态相机(digital still camera)、视频摄像机、广播用摄像机中使用的变焦镜头被要求高变焦比且在整个变焦区域内具有良好的光学性能。在监视摄像机的市场中，即使在夜晚等光量少的状况中也需要清晰地拍摄出被摄体，因此除了寻求高变焦比以外，还寻求光圈值(F-number)小且明亮的变焦镜头。
作为高变焦比并且在整个变焦区域内具有高的光学性能并且光圈值比较小且明亮的变焦镜头，已知有具有正折射力的第1透镜组的正导型变焦镜头。在日本特开2011-48320号公报中公开了各透镜组的折射力为正、负、正、正、正且变焦比为30倍左右的变焦镜头。在日本特开2015-72325号公报中公开了各透镜组的折射力为正、负、正、正、负且变焦比为40倍左右的变焦镜头。
为了在高变焦比的同时减小光圈值，需要通过大口径化来使向透镜入射的光束直径增大。但是，球面像差等因口径而产生的像差成为问题。
在日本特开2011-48320号公报中公开的变焦镜头为光圈值比较小的变焦镜头，但是关于第3透镜组的结构，难以抑制因进一步的大口径化而产生的球面像差。在日本特开2015-72325号公报中公开的变焦镜头是光圈值比较小的变焦镜头，但是由于第3透镜组的折射力过强，因此因进一步的大口径化而产生大的球面像差。
另外，在监视摄像机的市场中，需要根据状况来变更摄影范围以与设置环境无关地清晰地拍摄出被摄体，因此寻求小型且高变焦比的变焦镜头。
作为小型且高变焦比的变焦镜头，已知有具有正折射力的第1透镜组的正导型变焦镜头。在日本特开2012-88618号公报中公开了各透镜组的折射力为正、负、正、正、正且变焦比为13倍左右的变焦镜头。在日本特开2016-99548号公报中公开了各透镜组的折射力为正、负、正、正、正且变焦比为18倍左右的变焦镜头。
另外，为了实现小型且高变焦比并且在整个变焦区域内具有高的光学性能的变焦镜头，需要不改变透镜全长地适当地设定各透镜组的结构、焦距、变焦时的各移动组的移动量。但是，关于日本特开2012-88618号公报和日本特开2016-99548号公报中公开的变焦镜头，各移动组的缩放分担是不适当的，因此因高变焦化而使彗星像差变动。
发明内容
实施例的一个方面例如提供一种在高变焦比、整个变焦区域内的高光学性能、并且小光圈值的方面有利的变焦镜头。作为该实施例的一个方面的变焦镜头包括从物体侧向像侧依次配置的、具有正折射力的第1透镜组、具有负折射力的第2透镜组、具有正折射力的第3透镜组、具有正折射力的第4透镜组以及至少一个后续透镜组，相邻的透镜组的间隔均为了变焦而变化，其中，所述第3透镜组具有三个透镜，所述三个透镜中的至少两个透镜是物体侧的面朝向物体侧凸出的正透镜，将所述第1透镜组的焦距设为f1，将所述第3透镜组的焦距设为f3，将所述变焦镜头的在广角端时的焦距设为fw，将所述变焦镜头的在远摄端时的焦距设为ft，满足下面的条件式：
5.8＜f3/fw＜12
0.15＜f1/ft＜0.73。
另外，实施例的另一方面提供一种在小型、高变焦比、整个变焦区域内的高光学性能的方面有利的变焦镜头。作为该实施例的另一方面的变焦镜头包括从物体侧向像侧依次配置的、具有正折射力的第1透镜组、具有负折射力的第2透镜组、具有正折射力的第3透镜组、具有正折射力的第4透镜组以及至少一个后续透镜组，相邻的透镜组的间隔均为了变焦而变化，其中，所述第3透镜组具有两个透镜，所述第1透镜组为了变焦而不动，所述第2透镜组和所述第4透镜组在光轴上移动以进行变焦，将在广角端时的所述第2透镜组的横向倍率设为β2w，将在远摄端时的所述第2透镜组的横向倍率设为β2t，将在广角端时的所述第3透镜组的横向倍率设为β3w，将在远摄端时的所述第3透镜组的横向倍率设为β3t，将在广角端时的所述第4透镜组的横向倍率设为β4w，将在远摄端时的所述第4透镜组的横向倍率设为β4t，将β2、β3、β4、β34分别设为：
β2＝β2t/β2w
β3＝β3t/β3w
β4＝β4t/β4w
β34＝β3*β4，
将所述第4透镜组的焦距设为f4，将所述第4透镜组的用于从广角端向远摄端变焦的移动量设为M4，满足下面的条件式：
4.0＜β2/β34＜40
0.5＜f4/M4＜3.7。
作为实施例的另一方面的摄像装置具有：所述变焦镜头；以及摄像元件(imagepickup element)，其用于拍摄(pick up)由所述变焦镜头形成的像。
作为实施例的另一方面的摄像装置具有：所述变焦镜头；以及控制部，其对所述变焦镜头进行控制。
本发明的其它目的和特征在下面的实施方式中进行说明。
附图说明
图1是实施例1中的在广角端时的透镜截面图。
图2是实施例1中的在广角端、中间变焦位置、远摄端时的各种像差图。
图3是实施例2中的在广角端时的透镜截面图。
图4是实施例2中的在广角端、中间变焦位置、远摄端时的各种像差图。
图5是实施例3中的在广角端时的透镜截面图。
图6是实施例3中的在广角端、中间变焦位置、远摄端时的各种像差图。
图7是实施例4中的在广角端时的透镜截面图。
图8是实施例4中的在广角端、中间变焦位置、远摄端时的各种像差图。
图9是实施例5中的在广角端时的透镜截面图。
图10是实施例5中的在广角端、中间变焦位置、远摄端时的各种像差图。
图11是实施例6中的在广角端时的透镜截面图。
图12是实施例6中的在广角端、中间变焦位置、远摄端时的各种像差图。
图13是实施例7中的在广角端时的透镜截面图。
图14是实施例7中的在广角端、中间变焦位置、远摄端时的各种像差图。
图15是实施例8中的在广角端时的透镜截面图。
图16是实施例8中的在广角端、中间变焦位置、远摄端时的各种像差图。
图17是实施例9中的在广角端时的透镜截面图。
图18是实施例9中的在广角端、中间变焦位置、远摄端时的各种像差图。
图19是实施例10中的在广角端时的透镜截面图。
图20是实施例10中的在广角端、中间变焦位置、远摄端时的各种像差图。
图21是实施例11中的在广角端时的透镜截面图。
图22是实施例11中的在广角端、中间变焦位置、远摄端时的各种像差图。
图23是实施例12中的在广角端时的透镜截面图。
图24是实施例12中的在广角端、中间变焦位置、远摄端时的各种像差图。
图25是实施例13中的在广角端时的透镜截面图。
图26是实施例13中的在广角端、中间变焦位置、远摄端时的各种像差图。
图27是各实施例中的摄像装置的结构图。
具体实施方式
下面，参照附图来详细说明本发明的实施方式。
本实施方式(实施例1～6)的变焦镜头是高变焦比(高缩放比)并且在整个变焦区域内具有高的光学性能并且光圈值小且明亮的变焦镜头。变焦镜头包括从物体侧向像侧依次配置的具有正折射力的第1透镜组L1、具有负折射力的第2透镜组L2、具有正折射力的第3透镜组L3、具有正折射力的第4透镜组L4以及至少一个后续透镜组。另外，本实施方式的变焦镜头在变焦时，相邻的透镜组的间隔发生变化。另外，第3透镜组L3具有三片透镜，三片透镜中的至少两片透镜为物体侧的面呈朝向物体侧凸出的凸形状的正透镜。另外，在将第1透镜组L1的焦距设为f1、将第3透镜组L3的焦距设为f3、将变焦镜头的在广角端时的焦距设为fw、将变焦镜头的在远摄端时的焦距设为ft时，满足下面的条件式(1)、(2)。
5.8＜f3/fw＜12···(1)
0.15＜f1/ft＜0.73···(2)
像这样，本实施方式的变焦镜头为了确保高变焦比并且良好地校正像差，而包括从物体侧向像侧依次配置的具有正、负、正、正的折射力的透镜组、以及后组。另外，特别地，在光圈值小且明亮的广角端时，在轴上边缘光线高度高的第3透镜组中配置至少三个透镜，将其中的两个透镜设为向物体侧凸出的正透镜。由此，通过在适当地保持第3透镜组L3的焦度(power)(折射力)的状态下增大各透镜面的曲率半径来使轴上边缘光线逐渐收敛，由此能够抑制球面像差的产生。另外，通过满足条件式(1)、(2)，能够实现高变焦比并且在整个变焦区域内具有高的光学性能并且光圈值小且明亮的变焦镜头。
条件式(1)是规定第3透镜组L3的焦距f3与变焦镜头的在广角端时的整个系统的焦距fw之比的条件，并且是在广角端时的大口径化和像差的良好校正所需要的条件。当超过条件式(1)的上限值时，第3透镜组L3的折射力减弱，从而第4透镜组L4或后组的折射力过强，导致在广角端时的彗星像差变差，因此是不理想的。另一方面，当低于条件式(1)的下限值时，第3透镜组L3的折射力变得过强，从而导致在广角端时的球面像差变差，因此是不理想的。
条件式(2)是规定第1透镜组L1的焦距f1与变焦镜头的在远摄端时的整个系统的焦距ft之比的条件，并且是高变焦比的确保、在远摄端时的大口径化以及像差的良好校正所需要的条件。当超过条件式(2)的上限值时，第1透镜组L1的折射力变得过弱，从而难以进行高缩放化。另一方面，当低于条件式(2)的下限值时，第1透镜组L1的折射力变得过强，从而导致在远摄端时的球面像差变差，因此是不理想的。
在后述的各实施例中，适当地设定了各要素以满足条件式(1)、(2)。由此，能够得到高变焦比并且在整个变焦区域内具有高的光学性能并且光圈值小且明亮的变焦镜头。
另外，将第2透镜组L2的焦距设为f2，将第4透镜组L4的焦距设为f4，将在广角端时的后焦距(将从透镜终止面到近轴像面的距离设为空气当量长度)设为BF，将在广角端时的光圈值设为Fnow。此时，优选的是，本实施方式的变焦镜头满足下面的条件式(3)～(7)中的至少一个。
0.40＜f1/f3＜3.0 ···(3)
0.050＜|f2|/f3＜0.50 ···(4)
0.20＜f3/f4＜4.5 ···(5)
0.20＜BF/fw＜3.5 ···(6)
0＜Fnow＜1.6 ···(7)
条件式(3)规定第1透镜组L1的焦距f1与第3透镜组L3的焦距f3之比。当超过条件式(3)的上限值时，第1透镜组L1的折射力相对于第3透镜组L3的折射力变弱，由此虽然能够抑制在远摄端时的球面像差的产生，但是特别会导致在广角端时的球面像差变差，因此是不理想的。另一方面，当低于条件式(3)的下限值时，第1透镜组L1的折射力相对于第3透镜组L3的折射力变强，导致在远摄端时的球面像差变差，因此是不理想的。
条件式(4)规定第2透镜组L2的焦距f2与第3透镜组L3的焦距f3之比。当超过条件式(4)的上限值时，第2透镜组L2的折射力相对于第3透镜组L3的折射力变弱，由此难以兼顾高变焦化和大口径化。另一方面，当低于条件式(4)的下限值时，第2透镜组L2的折射力相对于第3透镜组L3的折射力变强，由此在变焦时的像场弯曲的变动变大，因此是不理想的。
条件式(5)规定第3透镜组L3的焦距f3与第4透镜组L4的焦距f4之比。当超过条件式(5)的上限值时，第3透镜组L3的折射力相对于第4透镜组L4的折射力变弱，从而第4透镜组L4因大口径化而具有过大的折射力，导致在广角端时的彗星像差变差，因此是不理想的。另一方面，当低于条件式(5)的下限值时，第3透镜组L3的折射力相对于第4透镜组L4的折射力变强，由此导致在广角端时的球面像差变差，因此是不理想的。
条件式(6)规定后焦距BF与变焦镜头的在广角端时的整个系统的焦距fw之比。当超过条件式(6)的上限值时，在大口径化时穿过比光圈靠像侧的透镜组的光束直径变大，由此特别会导致在广角端时的球面像差和彗星像差变差，因此是不理想的。另一方面，当低于条件式(6)的下限值时，用于搭载低通滤波器、红外截止滤波器等光学元件的空间变得不足，因此是不理想的。
条件式(7)规定在广角端时的光圈值Fno。当超过条件式(7)的上限值时，难以获得本发明的效果。
此外，在本实施方式中，优选的是，将条件式(1)～(7)的数值范围分别设定为下面的条件式(1a)～(7a)。
6.1＜f3/fw＜11 ···(1a)
0.20＜f1/ft＜0.53 ···(2a)
0.70＜f1/f3＜2.3 ···(3a)
0.10＜|f2|/f3＜0.35 ···(4a)
0.30＜f3/f4＜3.0 ···(5a)
0.50＜BF/fw＜3.0 ···(6a)
0＜Fnow＜1.4 ···(7a)
更优选的是，将条件式(1a)～(7a)的数值范围分别设定为下面的条件式(1b)～(7b)。
6.3＜f3/fw＜10 ···(1b)
0.25＜f1/ft＜0.51 ···(2b)
0.90＜f1/f3＜1.7 ···(3b)
0.14＜|f2|/f3＜0.26 ···(4b)
0.40＜f3/f4＜2.2 ···(5b)
0.70＜BF/fw＜2.4 ···(6b)
0＜Fnow＜1.2 ···(7b)
另外，在本实施方式中，优选的是，在从广角端向远摄端变焦时，第1透镜组L1和第3透镜组L3分别是不动的，第4透镜组L4向物体侧移动。由于第1透镜组L1不动，从而在变焦时透镜全长也为固定，因此易于将顶盖、ND滤波器等光学元件搭载于比第1透镜组L1靠物体侧的位置。另外，通过第3透镜组L3不动，第4透镜组L4向物体侧移动，由此能够特别对在广角端时的球面像差进行校正，并且能够进行高变焦化。在本实施方式中，能够得到高变焦比并且在整个变焦区域内具有高的光学性能并且光圈值小且明亮的变焦镜头。另外，通过将上述的各条件式中的任意多个条件式进行组合，能够进一步提高本实施方式的效果。
本实施方式的变焦镜头是数字静态相机、视频摄像机、银盐胶片相机、电视摄像机等摄像装置中使用的摄像透镜系统。图1、图3、图5、图7、图9、图11是后述的实施例1～6各自的透镜截面图。在各图中，左侧表示物体侧，右侧表示像侧。另外，在各图中，L1为具有正折射力的第1透镜组，L2为具有负折射力的第2透镜组，L3为具有正折射力的第3透镜组，L4为具有正折射力的第4透镜组，L5为具有正或负的折射力的第5透镜组(后续透镜组)。在图3、图5、图7中，L6为具有正折射力的第6透镜组(后续透镜组)。
P为与光学滤波器、面板(faceplate)、低通滤波器、红外截止滤波器等相当的光学块，I为像面。在使用变焦镜头作为数字静态相机、视频摄像机的摄像光学系统时，像面I相当于CCD传感器、CMOS传感器等固体摄像元件(光电变换元件)。在使用变焦镜头作为银盐胶片相机的摄像光学系统时，像面I相当于胶片面。
从广角端向远摄端的变焦主要是通过使第2透镜组L2向像侧移动并使第4透镜组L4向物体侧移动来进行的，与其相伴的像面变动通过使第5透镜组L5移动来校正。另外，使用配置在第2透镜组L2与第4透镜组L4之间的在变焦时固定的(不动的)第3透镜组L3，来良好地校正随着大口径化而产生的球面像差。像这样，各实施例的变焦镜头是对于高变焦化并且特别是对于广角端的大口径化有利的结构。
各图中的箭头表示在变焦时各透镜组的移动轨迹。用实线绘制的曲线表示在聚焦于无限远物体时的用于校正随着从广角端向远摄端变焦而产生的像面变动的移动轨迹，用虚线绘制的曲线表示在聚焦于近距离物体时的用于校正随着从广角端向远摄端变焦而产生的像面变动的移动轨迹。在各实施例中，也可以不是使第5透镜组L5移动而是使第4透镜组L4或第6透镜组L6在光轴OA上移动来进行聚焦。
在各实施例中，SP为孔径光圈，配置于第3透镜组L3的物体侧。孔径光圈SP的开口直径既能够在变焦时设为固定，也能够在变焦时使其变化。通过使孔径光圈SP的直径变化，能够减少在远摄端时大幅产生的轴外光束所致的彗星像差，能够获得更良好的光学性能。
图2、图4、图6、图8、图10、图12分别是实施例1～6中的在(A)广角端、(B)中间变焦位置、(C)远摄端时的各种像差图。在各图中的球面像差图中，Fno为光圈值。另外，实线表示d线(波长587.56nm)，点划线表示g线(波长435.84nm)。在像散图中，实线为针对d线的弧矢像面，虚线为子午像面。畸变像差针对d线示出。关于倍率色像差图，表示相对于d线的g线的像差。ω为摄像半视角(度)。
下面，具体地说明各实施例的透镜结构。
[实施例1]
首先，参照图1说明实施例1中的变焦镜头1a。第1透镜组L1由将物体侧为凸面的弯月形状的负透镜与双凸形状的正透镜接合而成的透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜构成。通过这种结构，能够特别对在远摄端时的轴上色像差良好地进行校正。
第2透镜组L2由物体侧为凸面的弯月形状的负透镜、双凹形状的负透镜、物体侧为凹面的弯月形状的负透镜、双凸形状的正透镜构成。通过这种结构，能够有效地进行在广角端时的像场弯曲、整个变焦区域内的倍率色像差的校正。
第3透镜组L3由双凸形状且两面为非球面形状的正透镜、将双凸形状的正透镜与双凹形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的球面像差和轴上色像差的产生。
第4透镜组L4由双凸形状的正透镜、将物体侧为凸面的弯月形状的正透镜与物体侧为凸面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的彗星像差的产生。
第5透镜组L5由将双凸形状的正透镜与物体侧为凹面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过设为一个接合透镜，能够抑制聚焦时的倍率色像差变动，并且由于轻量化而容易进行聚焦时的控制。
[实施例2]
接着，参照图3来说明实施例2中的变焦镜头1b。第1透镜组L1由将物体侧为凸面的弯月形状的负透镜与物体侧为凸面的弯月形状的正透镜接合而成的透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜构成。通过这种结构，能够特别对在远摄端时的轴上色像差良好地进行校正。
第2透镜组L2由物体侧为凸面的弯月形状的负透镜、双凹形状的负透镜、物体侧为凹面的弯月形状的负透镜、双凸形状的正透镜构成。通过这种结构，能够有效地进行在广角端时的像场弯曲、整个变焦区域内的倍率色像差的校正。
第3透镜组L3由双凸形状且两面为非球面形状的正透镜、将物体侧为凸面的弯月形状的正透镜与物体侧为凸面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的球面像差的产生。
第4透镜组L4由双凸形状的正透镜、将双凸形状的正透镜与物体侧为凹面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的彗星像差的产生。
第5透镜组L5由将物体侧为凹面的弯月形状的正透镜与双凹形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过设为一个接合透镜，能够抑制聚焦时的倍率色像差变动，并且由于轻量化而容易进行聚焦时的控制。
第6透镜组L6由物体侧为凸面的弯月形状的正透镜构成。通过将最终透镜组设为具有正折射力的透镜组，由此远心性变高，轴外光束以接近于垂直的角度向像面入射。因此，在像面具备固体摄像元件的摄像装置等中，能够抑制由于阴影引起的画面周边的光量下降。
[实施例3]
接着，参照图5说明实施例3中的变焦镜头1c。第1透镜组L1由将物体侧为凸面的弯月形状的负透镜与物体侧为凸面的弯月形状的正透镜接合而成的透镜、双凸形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜构成。通过这种结构，能够特别对在远摄端时的轴上色像差良好地进行校正。
第2透镜组L2由物体侧为凸面的弯月形状的负透镜、双凹形状的负透镜、物体侧为凹面的弯月形状的负透镜、双凸形状的正透镜构成。通过这种结构，能够有效地进行在广角端时的像场弯曲、整个变焦区域内的倍率色像差的校正。
第3透镜组L3由双凸形状且两面为非球面形状的正透镜、将物体侧为凸面的弯月形状的正透镜与物体侧为凸面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的球面像差的产生。
第4透镜组L4由双凸形状的正透镜、将双凸形状的正透镜与物体侧为凹面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的彗星像差的产生。
第5透镜组L5由将物体侧为凹面的弯月形状的正透镜与双凹形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过设为一个接合透镜，能够抑制聚焦时的倍率色像差变动，并且由于轻量化而容易进行聚焦时的控制。
第6透镜组L6由物体侧为凸面的弯月形状且两面为非球面形状的正透镜构成。通过将最终透镜组设为具有正折射力的透镜组，由此远心性变高，轴外光束以接近于垂直的角度向像面入射。因此，在像面具备固体摄像元件的摄像装置等中，能够抑制由于阴影引起的画面周边的光量下降。
[实施例4]
接着，参照图7说明实施例4中的变焦镜头1d。第1透镜组L1由将物体侧为凸面的弯月形状的负透镜与物体侧为凸面的弯月形状的正透镜接合而成的透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜构成。通过这种结构，能够特别对在远摄端时的轴上色像差良好地进行校正。
第2透镜组L2由物体侧为凸面的弯月形状的负透镜、双凹形状的负透镜、物体侧为凹面的弯月形状的负透镜、双凸形状的正透镜构成。通过这种结构，能够有效地进行在广角端时的像场弯曲、整个变焦区域内的倍率色像差的校正。
第3透镜组L3由双凸形状且两面为非球面形状的正透镜、将物体侧为凸面的弯月形状的正透镜与物体侧为凸面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的球面像差的产生。
第4透镜组L4由双凸形状的正透镜、将双凸形状的正透镜与物体侧为凹面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的彗星像差的产生。
第5透镜组L5由将双凸形状的正透镜与双凹形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过设为一个接合透镜，能够抑制聚焦时的倍率色像差变动，并且由于轻量化而容易进行聚焦时的控制。
第6透镜组L6由物体侧为凸面的弯月形状且两面为非球面形状的正透镜构成。通过将最终透镜组设为具有正折射力的透镜组，由此远心性变高，轴外光束以接近于垂直的角度向像面入射。因此，在像面具备固体摄像元件的摄像装置等中，能够抑制由于阴影引起的画面周边的光量下降。
[实施例5]
接着，参照图9说明实施例5中的变焦镜头1e。第1透镜组L1由物体侧为凸面的弯月形状的负透镜与物体侧为凸面的弯月形状的正透镜的接合透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜构成。通过这种结构，能够特别对在远摄端时的轴上色像差良好地进行校正，并且能够抑制球面像差的产生。
第2透镜组L2由物体侧为凸面的弯月形状的负透镜、双凹形状的负透镜、双凹形状的负透镜、双凸形状的正透镜构成。通过这种结构，能够有效地进行在广角端时的像场弯曲、整个变焦区域内的倍率色像差的校正。
第3透镜组L3由双凸形状且两面为非球面形状的正透镜、双凸形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的负透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的球面像差和轴上色像差的产生。
第4透镜组L4由双凸形状的正透镜、将物体侧为凸面的弯月形状的正透镜与物体侧为凸面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的彗星像差的产生。
第5透镜组L5由将双凸形状的正透镜与物体侧为凹面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过设为一个接合透镜，能够抑制聚焦时的倍率色像差变动，并且由于轻量化而容易进行聚焦时的控制。
[实施例6]
接着，参照图11说明实施例6中的变焦镜头1f。第1透镜组L1由将物体侧为凸面的弯月形状的负透镜与双凸形状的正透镜接合而成的透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜构成。通过这种结构，能够特别对在远摄端时的轴上色像差良好地进行校正。
第2透镜组L2由物体侧为凸面的弯月形状的负透镜、双凹形状的负透镜、物体侧为凹面的弯月形状的负透镜、双凸形状的正透镜构成。通过这种结构，能够有效地进行在广角端时的像场弯曲、整个变焦区域内的倍率色像差的校正。
第3透镜组L3由双凸形状且两面为非球面形状的正透镜、将物体侧为凸面的弯月形状的负透镜与双凸形状的正透镜接合而成的透镜以及双凹形状的负透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的球面像差和轴上色像差的产生。
第4透镜组L4由双凸形状的正透镜、将物体侧为凸面的弯月形状的正透镜与物体侧为凸面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的彗星像差的产生。
第5透镜组L5由将双凸形状的正透镜与物体侧为凹面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过设为一个接合透镜，能够抑制聚焦时的倍率色像差变动，并且由于轻量化而容易进行聚焦时的控制。
接着，对实施例7～实施例14的变焦镜头进行说明。为了实现小型且高变焦比并且在整个变焦区域内具有高的光学性能的变焦镜头，需要不改变透镜全长地适当地设定各透镜组的结构、焦距、变焦时的各移动组的移动量。实施例7～14的变焦镜头为小型且高变焦比(高缩放比)，在整个变焦区域内具有高的光学性能。变焦镜头包括从物体侧向像侧依次配置的具有正折射力的第1透镜组L1、具有负折射力的第2透镜组L2、具有正折射力的第3透镜组L3、具有正折射力的第4透镜组L4以及至少一个后续透镜组。另外，本实施方式的变焦镜头在变焦时，相邻的透镜组的间隔发生变化。另外，第3透镜组L3具有两片透镜。另外，在变焦时，第1透镜组L1是不动的，第2透镜组L2和第4透镜组L4在光轴上移动。将在广角端时的第2透镜组L2的横向倍率设为β2w，将在远摄端时的第2透镜组L2的横向倍率设为β2t。另外，将在广角端时的第3透镜组L3的横向倍率设为β3w，将在远摄端时的第3透镜组L3的横向倍率设为β3t。另外，将在广角端时的第4透镜组L4的横向倍率设为β4w，将在远摄端时的第4透镜组L4的横向倍率设为β4t。另外，设为β2＝β2t/β2w、β3＝β3t/β3w、β4＝β4t/β4w、β34＝β3*β4，将第4透镜组L4的焦距设为f4，将在从广角端向远摄端变焦时的第4透镜组L4的移动量设为M4。在此，“*”表示乘法。关于移动量M4的符号，与广角端相比，在远摄端时位于更靠物体侧的位置时设为负，与广角端相比，在远摄端时位于更靠像侧的位置时设为正。此时，满足下面的条件式(8)、(9)。
4.0＜β2/β34＜40 ···(8)
0.5＜f4/M4＜3.7 ···(9)
像这样，本实施方式的变焦镜头为了确保高变焦比并良好地校正像差，而包括从物体侧向像侧依次配置的具有正、负、正、正的折射力的透镜组以及至少一个后续透镜组。另外，通过在从广角端向远摄端变焦时，将第1透镜组L1设为不动，至少使第2透镜组L2和第4透镜组L4沿着光轴OA移动，由此兼顾了变焦镜头的整个系统的小型化和高变焦比。另外，第3透镜组L3具有至少两片正透镜。由此，能够特别对从广角端到中间变焦位置为止的球面像差和彗星像差良好地进行校正，能够抑制由于位于比第3透镜组L3靠像侧的位置的第4透镜组L4的移动而产生的变焦变动。另外，通过满足条件式(8)、(9)，能够实现小型且高变焦比并且在整个变焦区域内具有高的光学性能的变焦镜头。
条件式(8)是第2透镜组L2的横向倍率、与第3透镜组L3的横向倍率同第4透镜组L4的横向倍率之积的比，规定缩放分担。当超过条件式(8)的上限值时，相对于第3透镜组L3和第4透镜组L4而言，第2透镜组L2的缩放分担变得过大。在该情况下，由于第2透镜组L2的移动量变大，因此变焦镜头的整个系统大型化，是不理想的。或者，由于第2透镜组L2的折射力变大，因此在广角端时的像场弯曲变差，是不理想的。另一方面，当低于条件式(8)的下限值时，相对于第2透镜组L2而言，第3透镜组L3和第4透镜组L4的缩放分担变得过大。在该情况下，由于第3透镜组L3、第4透镜组L4的折射力变大，因此在广角端时的球面像差、整个变焦区域内的彗星像差和像场弯曲变差，是不理想的。
条件式(9)规定第4透镜组L4的焦距f4与从广角端向远摄端变焦时的第4透镜组L4的移动量M4之比。当超过条件式(9)的上限值时，与第4透镜组L4的移动量M4对应的折射力变得过小，因此难以高变焦化。另一方面，当低于条件式(9)的下限值时，与第4透镜组L4的移动量M4对应的折射力变得过大，因此整个变焦区域内的彗星像差变差，是不理想的。
在本实施方式中，适当地设定了变焦镜头的各要素以满足条件式(8)、(9)。由此，能够实现小型且高变焦比并且在整个变焦区域内具有高的光学性能的变焦镜头。
另外，将第1透镜组L1的焦距设为f1，将第2透镜组L2的焦距设为f2，将第3透镜组L3的焦距设为f3。另外，将在广角端时的后焦距(将从透镜终止面到近轴像面的距离设为空气当量长度)设为BF，将变焦镜头的在广角端时的焦距设为fw，将在广角端时的光圈值设为Fnow。此时，优选的是，满足下面的条件式(10)～(14)中的至少一个。
0.40＜f1/f3＜3.0 ···(10)
0.050＜|f2|/f3＜0.50 ···(11)
0.20＜f3/f4＜4.5 ···(12)
0.20＜BF/fw＜3.5 ···(13)
0＜Fnow＜1.6 ···(14)
条件式(10)规定第1透镜组L1的焦距f1与第3透镜组L3的焦距f3之比。当超过条件式(10)的上限值时，第1透镜组L1的折射力相对于第3透镜组L3的折射力变弱，由此虽然能够抑制在远摄端时的球面像差的产生，但是特别会导致在广角端时的球面像差变差，因此是不理想的。另一方面，当低于条件式(10)的下限值时，第1透镜组L1的折射力相对于第3透镜组L3的折射力变强，导致在远摄端时的球面像差变差，因此是不理想的。
条件式(11)规定第2透镜组L2的焦距与第3透镜组L3的焦距之比。当超过条件式(11)的上限值时，第2透镜组L2的折射力相对于第3透镜组L3的折射力变弱，由此难以兼顾高变焦化和大口径化。另一方面，当低于条件式(11)的下限值时，第2透镜组L2的折射力相对于第3透镜组L3的折射力变强，由此变焦时的像场弯曲的变动变大，因此是不理想的。
条件式(12)规定第3透镜组L3的焦距f3与第4透镜组L4的焦距f4之比。当超过条件式(12)的上限值时，第3透镜组L3的折射力相对于第4透镜组L4的折射力变弱，从而第4透镜组L4因大口径化而具有过大的折射力，在广角端时的彗星像差变差，因此是不理想的。另一方面，当低于条件式(12)的下限值时，第3透镜组L3的折射力相对于第4透镜组L4的折射力变强，由此导致在广角端时的球面像差变差，因此是不理想的。
条件式(13)规定后焦距BF与变焦镜头的在广角端时的整个系统的焦距fw之比。当超过条件式(13)的上限值时，在大口径化时穿过比光圈靠像侧的透镜组的光束直径变大，由此特别会导致在广角端时的球面像差和彗星像差变差，因此是不理想的。另一方面，当低于条件式(13)的下限值时，用于搭载低通滤波器、红外截止滤波器等光学元件的空间变得不足，因此是不理想的。
条件式(14)规定在广角端时的光圈值Fno。当超过条件式(14)的上限值时，难以获得本实施方式的效果。
在本实施方式中，优选的是，将条件式(8)～(14)的数值范围分别设定为下面的条件式(8a)～(14a)。
5.0＜β2/β34＜35 ···(8a)
1.0＜f4/M4＜3.6 ···(9a)
0.70＜f1/f3＜2.3 ···(10a)
0.10＜|f2|/f3＜0.35 ···(11a)
0.30＜f3/f4＜3.0 ···(12a)
0.50＜BF/fw＜3.0 ···(13a)
0＜Fnow＜1.4 ···(14a)
更优选的是，将条件式(8a)～(14a)的数值范围分别设定为下面的条件式(8b)～(14b)。
5.5＜β2/β34＜25 ···(8b)
1.5＜f4/M4＜3.6 ···(9b)
0.90＜f1/f3＜1.7 ···(10b)
0.14＜|f2|/f3＜0.26 ···(11b)
0.40＜f3/f4＜2.2 ···(12b)
0.70＜BF/fw＜2.4 ···(13b)
0＜Fnow＜1.2 ···(14b)
另外，在本实施方式中，优选的是，在从广角端向远摄端变焦时，第3透镜组L3是不动的，第4透镜组L4向物体侧移动。由此，能够特别对在广角端时的球面像差进行校正，并且能够进行高变焦化。其结果是，能够实现小型且高变焦比并且在整个变焦区域内具有高的光学性能的变焦镜头。另外，通过将以上的各条件式中的任意多个条件式进行组合，能够进一步提高本实施方式的效果。
本实施方式的变焦镜头是数字静态相机、视频摄像机、银盐胶片相机、电视摄像机等摄像装置中使用的摄像透镜系统。图13、图15、图17、图19、图21、图23、图25是后述的实施例7～13各自的透镜截面图。在各图中，左侧表示物体侧，右侧表示像侧。另外，在各图中，L1为具有正折射力的第1透镜组，L2为具有负折射力的第2透镜组，L3为具有正折射力的第3透镜组，L4为具有正折射力的第4透镜组，L5为具有正或负的折射力的第5透镜组(后续透镜组)。在图15、图17、图19中，L6为具有正折射力的第6透镜组(后续透镜组)。
P为与光学滤波器、面板(faceplate)、低通滤波器、红外截止滤波器等相当的光学块，I为像面。在使用变焦镜头作为数字静态相机、视频摄像机的摄像光学系统时，像面I相当于CCD传感器、CMOS传感器等固体摄像元件(光电变换元件)。在使用变焦镜头作为银盐胶片相机的摄像光学系统时，像面I相当于胶片面。
从广角端向远摄端的变焦是通过使第2透镜组L2向像侧移动并使第4透镜组L4向物体侧移动来进行的，与其相伴的像面变动通过使第5透镜组L5移动来校正。另外，使用配置在第2透镜组L2与第4透镜组L4之间的在变焦时固定的(不动的)第3透镜组L3，来良好地校正随着大口径化而产生的球面像差。像这样，各实施例的变焦镜头是对于高变焦化并且特别是对于广角端的大口径化有利的结构。
各图中的箭头表示在变焦时各透镜组的移动轨迹。用实线绘制的曲线表示在聚焦于无限远物体时的用于校正随着从广角端向远摄端变焦而产生的像面变动的移动轨迹，用虚线绘制的曲线表示在聚焦于近距离物体时的用于校正随着从广角端向远摄端变焦而产生的像面变动的移动轨迹。在各实施例中，也可以不是使第5透镜组L5移动而是使第4透镜组L4或第6透镜组L6在光轴OA上移动来进行聚焦。
在各实施例中，SP为孔径光圈，配置于第3透镜组L3的物体侧。孔径光圈SP的开口直径既能够在变焦时设为固定，也能够在变焦时使其变化。通过使孔径光圈SP的直径变化，能够减少在远摄端时大幅产生的轴外光束所致的彗星像差，能够获得更良好的光学性能。
图14、图16、图18、图20、图22、图24、图26分别是实施例7～13中的在(A)广角端、(B)中间变焦位置、(C)远摄端时的各种像差图。在各图中的球面像差图中，Fno为光圈值。另外，实线表示d线(波长587.56nm)，点划线表示g线(波长435.84nm)。在像散图中，实线为针对d线的弧矢像面，点线为子午像面。畸变像差针对d线示出。关于倍率色像差图，表示相对于d线的g线的像差。ω为摄像半视角(度)。
下面，具体地说明各实施例的透镜结构。
[实施例7]
首先，参照图13说明实施例7中的变焦镜头1g。第1透镜组L1由将物体侧为凸面的弯月形状的负透镜与双凸形状的正透镜接合而成的透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜构成。通过这种结构，能够特别对在远摄端时的轴上色像差良好地进行校正。
第2透镜组L2由物体侧为凸面的弯月形状的负透镜、双凹形状的负透镜、物体侧为凹面的弯月形状的负透镜、双凸形状的正透镜构成。通过这种结构，能够有效地进行在广角端时的像场弯曲、整个变焦区域内的倍率色像差的校正。
第3透镜组L3由双凸形状且两面为非球面形状的正透镜、将双凸形状的正透镜与双凹形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的球面像差和轴上色像差的产生。
第4透镜组L4由双凸形状的正透镜、将物体侧为凸面的弯月形状的正透镜与物体侧为凸面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的彗星像差的产生。
第5透镜组L5由将双凸形状的正透镜与物体侧为凹面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过设为一个接合透镜，能够抑制聚焦时的倍率色像差变动，并且由于轻量化而容易进行聚焦时的控制。
[实施例8]
接着，参照图15说明实施例8中的变焦镜头1h。第1透镜组L1由将物体侧为凸面的弯月形状的负透镜与物体侧为凸面的弯月形状的正透镜接合而成的透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜构成。通过这种结构，能够特别对在远摄端时的轴上色像差良好地进行校正。
第2透镜组L2由物体侧为凸面的弯月形状的负透镜、双凹形状的负透镜、物体侧为凹面的弯月形状的负透镜、双凸形状的正透镜构成。通过这种结构，能够有效地进行在广角端时的像场弯曲、整个变焦区域内的倍率色像差的校正。
第3透镜组L3由双凸形状且两面为非球面形状的正透镜、将物体侧为凸面的弯月形状的正透镜与物体侧为凸面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的球面像差的产生。
第4透镜组L4由双凸形状的正透镜、将双凸形状的正透镜与物体侧为凹面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的彗星像差的产生。
第5透镜组L5由将物体侧为凹面的弯月形状的正透镜与双凹形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过设为一个接合透镜，能够抑制聚焦时的倍率色像差变动，并且由于轻量化而容易进行聚焦时的控制。
第6透镜组L6由物体侧为凸面的弯月形状的正透镜构成。通过将最终透镜组设为具有正折射力的透镜组，由此远心性变高，轴外光束以接近于垂直的角度向像面入射。因此，在像面具备固体摄像元件的摄像装置等中，能够抑制由于阴影引起的画面周边的光量下降。
[实施例9]
接着，参照图17说明实施例9中的变焦镜头1i。第1透镜组L1由将物体侧为凸面的弯月形状的负透镜与物体侧为凸面的弯月形状的正透镜接合而成的透镜、双凸形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜构成。通过这种结构，能够特别对在远摄端时的轴上色像差良好地进行校正。
第2透镜组L2由物体侧为凸面的弯月形状的负透镜、双凹形状的负透镜、物体侧为凹面的弯月形状的负透镜、双凸形状的正透镜构成。通过这种结构，能够有效地进行在广角端时的像场弯曲、整个变焦区域内的倍率色像差的校正。
第3透镜组L3由双凸形状且两面为非球面形状的正透镜、将物体侧为凸面的弯月形状的正透镜与物体侧为凸面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的球面像差的产生。
第4透镜组L4由双凸形状的正透镜、将双凸形状的正透镜与物体侧为凹面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的彗星像差的产生。
第5透镜组L5由将物体侧为凹面的弯月形状的正透镜与双凹形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过设为一个接合透镜，能够抑制聚焦时的倍率色像差变动，并且由于轻量化而容易进行聚焦时的控制。
第6透镜组L6由物体侧为凸面的弯月形状且两面为非球面形状的正透镜构成。通过将最终透镜组设为具有正折射力的透镜组，由此远心性变高，轴外光束以接近于垂直的角度向像面入射。因此，在像面具备固体摄像元件的摄像装置等中，能够抑制由于阴影引起的画面周边的光量下降。
[实施例10]
接着，参照图19说明实施例10中的变焦镜头1j。第1透镜组L1由将物体侧为凸面的弯月形状的负透镜与物体侧为凸面的弯月形状的正透镜接合而成的透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜构成。通过这种结构，能够特别对在远摄端时的轴上色像差良好地进行校正。
第2透镜组L2由物体侧为凸面的弯月形状的负透镜、双凹形状的负透镜、物体侧为凹面的弯月形状的负透镜、双凸形状的正透镜构成。通过这种结构，能够有效地进行在广角端时的像场弯曲、整个变焦区域内的倍率色像差的校正。
第3透镜组L3由双凸形状且两面为非球面形状的正透镜、将物体侧为凸面的弯月形状的正透镜与物体侧为凸面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的球面像差的产生。
第4透镜组L4由双凸形状的正透镜、将双凸形状的正透镜与物体侧为凹面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的彗星像差的产生。
第5透镜组L5由将双凸形状的正透镜与双凹形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过设为一个接合透镜，能够抑制聚焦时的倍率色像差变动，并且由于轻量化而容易进行聚焦时的控制。
第6透镜组L6由物体侧为凸面的弯月形状且两面为非球面形状的正透镜构成。通过将最终透镜组设为具有正折射力的透镜组，由此远心性变高，轴外光束以接近于垂直的角度向像面入射。因此，在像面具备固体摄像元件的摄像装置等中，能够抑制由于阴影引起的画面周边的光量下降。
[实施例11]
接着，参照图21说明实施例11中的变焦镜头1k。第1透镜组L1由物体侧为凸面的弯月形状的负透镜与物体侧为凸面的弯月形状的正透镜的接合透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜构成。通过这种结构，能够特别对在远摄端时的轴上色像差良好地进行校正，并且能够抑制球面像差的产生。
第2透镜组L2由物体侧为凸面的弯月形状的负透镜、双凹形状的负透镜、双凹形状的负透镜、双凸形状的正透镜构成。通过这种结构，能够有效地进行在广角端时的像场弯曲、整个变焦区域内的倍率色像差的校正。
第3透镜组L3由双凸形状且两面为非球面形状的正透镜、双凸形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的负透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的球面像差和轴上色像差的产生。
第4透镜组L4由双凸形状的正透镜、将物体侧为凸面的弯月形状的正透镜与物体侧为凸面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的彗星像差的产生。
第5透镜组L5由将双凸形状的正透镜与物体侧为凹面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过设为一个接合透镜，能够抑制聚焦时的倍率色像差变动，并且由于轻量化而容易进行聚焦时的控制。
[实施例12]
接着，参照图23说明实施例12中的变焦镜头1l。第1透镜组L1由将物体侧为凸面的弯月形状的负透镜与物体侧为凸面的弯月形状的正透镜接合而成的透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜构成。通过这种结构，能够特别对在远摄端时的轴上色像差良好地进行校正。
第2透镜组L2由物体侧为凸面的弯月形状的负透镜、物体侧为凸面的弯月形状的负透镜、双凹形状的负透镜、双凸形状的正透镜构成。通过这种结构，能够有效地进行在广角端时的像场弯曲、整个变焦区域内的倍率色像差的校正。
第3透镜组L3由双凸形状且两面为非球面形状的正透镜、将物体侧为凸面的弯月形状的正透镜与物体侧为凸面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的球面像差和轴上色像差的产生。
第4透镜组L4由双凸形状的正透镜、将物体侧为凸面的弯月形状的正透镜与物体侧为凸面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的彗星像差的产生。
第5透镜组L5由将双凸形状且物体侧的面为非球面形状的正透镜与物体侧为凹面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过设为一个接合透镜，能够抑制聚焦时的倍率色像差变动，并且由于轻量化而容易进行聚焦时的控制。
[实施例13]
接着，参照图25说明实施例13中的变焦镜头1m。第1透镜组L1由将物体侧为凸面的弯月形状的负透镜与双凸形状的正透镜接合而成的透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜、物体侧为凸面的弯月形状的正透镜构成。通过这种结构，能够特别对在远摄端时的轴上色像差良好地进行校正。
第2透镜组L2由物体侧为凸面的弯月形状的负透镜、双凹形状的负透镜、物体侧为凹面的弯月形状的负透镜、双凸形状的正透镜构成。通过这种结构，能够有效地进行在广角端时的像场弯曲、整个变焦区域内的倍率色像差的校正。
第3透镜组L3由双凸形状且两面为非球面形状的正透镜、将物体侧为凸面的弯月形状的负透镜与双凸形状的正透镜接合而成的透镜以及双凹形状的负透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的球面像差和轴上色像差的产生。
第4透镜组L4由双凸形状的正透镜、将物体侧为凸面的弯月形状的正透镜与物体侧为凸面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过这种结构，能够抑制在广角端时的彗星像差的产生。
第5透镜组L5由将双凸形状的正透镜与物体侧为凹面的弯月形状的负透镜接合而成的透镜构成。通过设为一个接合透镜，能够抑制聚焦时的倍率色像差变动，并且由于轻量化而容易进行聚焦时的控制。
[摄像装置]
接着，参照图27说明将各实施例的变焦镜头用作摄像光学系统的摄像装置(摄像系统)。图27是摄像装置10的结构图。在图27中，11为监视摄像机主体，16为由实施例1～13的变焦镜头1a～1m中的任一个构成的摄像光学系统。12是内置于摄像机主体并用于接收由摄像光学系统16形成的被摄体像的光的CCD传感器、CMOS传感器等固体摄像元件(光电变换元件)。13是记录与由固体摄像元件12进行光电变换得到的被摄体像对应的信息的存储器。14是用于传输由固体摄像元件12进行光电变换得到的被摄体像的网络线缆。
[摄像系统]
也可以构成包括各实施例的变焦镜头以及对变焦镜头进行控制的控制部的摄像系统(监视摄像机系统)。在该情况下，控制部能够在变焦时控制变焦镜头以使各透镜组如上述那样移动。此时，也可以是，控制部不需要与变焦镜头一体地构成，将控制部与变焦镜头分开地构成。例如，相对于驱动变焦镜头的各透镜的驱动部配置在远处的控制部(控制装置)也可以采用具备发送用于控制变焦镜头的控制信号(命令)的发送部的结构。根据这样的控制部，能够远程操作变焦镜头。
另外，也可以采用如下结构：通过在控制部设置用于远程操作变焦镜头的控制器、按钮等操作部，来根据用户对操作部的输入控制变焦镜头。例如，如下构成即可：设置放大按钮和缩小按钮来作为操作部，从控制部向变焦镜头的驱动部发送信号使得如果用户按下放大按钮则变焦镜头的倍率变大，如果按下缩小按钮则变焦镜头的倍率变小。
另外，摄像系统也可以具有显示与变焦镜头的变焦有关的信息(移动状态)的液晶面板等显示部。与变焦镜头的变焦有关的信息是指例如变焦倍率(变焦状态)、各透镜组的移动量(移动状态)。在该情况下，能够一边观看显示部中呈现出的与变焦镜头的变焦有关的信息一边由用户经由操作部来远程操作变焦镜头。此时，例如也可以通过采用触摸面板等来将显示部与操作部一体化。
根据实施例1～6，能够提供高变焦比并且在整个变焦区域内具有高的光学性能并且光圈值小且明亮的变焦镜头、摄像装置以及摄像系统。根据实施例7～13，能够提供小型且高变焦比并且在整个变焦区域内具有高的光学性能的变焦镜头、摄像装置以及摄像系统。
以上说明了本发明的优选的实施例，但是本发明不限定于这些实施例，能够在其宗旨的范围内进行各种变形和变更。
例如，也可以通过将接合透镜分割开并在透镜之间设置空气间隔、将球面透镜变更为非球面透镜，来进行进一步的像差校正。另外，在由上述的任一个变焦镜头和固体摄像元件构成的摄像装置中，也可以具有用于对畸变像差和倍率色像差中的某一方或两方进行电校正的电路。另外，作为摄像装置，不限定于监视摄像机，在视频摄像机、数字摄像机等中也能够使用。
接着，示出与实施例1～13分别对应的数值实施例1～13。在各数值实施例的面数据中，r表示各光学面的曲率半径，d(mm)表示第m面与第(m+1)面之间的轴上间隔(光轴上的距离)。其中，m为从光入射侧(物体侧)开始数起的面的编号。在各数值实施例中，最后的两个面为滤波器、面板等光学块的面。另外，nd表示各光学构件的针对d线的折射率，vd表示光学构件的以d线为基准的阿贝数，θgF表示部分色散比。此外，某材料的阿贝数vd和部分色散比θgF在将材料的针对g线(波长435.8nm)、F线(486.1nm)、C线(656.3nm)、d线(587.6nm)的折射率分别设为Ng、NF、NC、Nd时，通过下面的式子表示。
vd＝(Nd-1)/(NF-NC) ···(15)
θgF＝(Ng-NF)/(NF-NC) ···(16)
此外，在各数值实施例中，d、焦距f(mm)、光圈值Fno、半视角(度)全部是各实施例的变焦镜头聚焦于无限远物体时的值。“后焦距”是通过空气当量长度来表述从透镜终止面(最靠像侧的透镜面)到近轴像面的在光轴上的距离而得到的。“透镜全长”是将从变焦镜头的最前面(最靠物体侧的透镜面)到终止面的在光轴上的距离加上后焦距得到的长度。“透镜组”设为不限于由多个透镜构成的情况，还包含由一片透镜构成的情况。
另外，在光学面为非球面的情况下，在面编号的右侧标注有*记号。关于非球面形状，在将x设为光轴方向上的相对于面顶点的位移量、将h设为与光轴垂直的方向上的相对于光轴的高度、将R设为近轴曲率半径、将k设为圆锥常数、将A4、A6、A8、A10设为各次数的非球面系数时，非球面形状通过下面的式(17)表示。
x＝(h2/R)/[1+{1-(1+k)(h/R)2}1/2]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10 ···(17)
此外，各非球面系数中的“e±XX”是指“×10±XX”。
在表1中示出上述的条件式(1)～(7)与数值实施例(1)～(6)中的各种数值的关系，在表2中示出条件式(8)～(14)与数值实施例(7)～(13)的关系。
<数值实施例1>
单位mm
面数据
非球面数据
第17面
K＝0.00000e+000 A4＝-4.78092e-006 A6＝-1.33377e-008 A8＝2.19023e-011A10＝-7.75796e-014
第18面
K＝0.00000e+000 A4＝7.15682e-006 A6＝-1.59628e-008 A8＝1.87001e-011
第27面
K＝0.00000e+000 A4＝-2.19010e-005 A6＝-2.28426e-009 A8＝-8.01563e-010
各种数据
变焦透镜组数据
<数值实施例2>
单位mm
面数据
非球面数据
第17面
K＝-1.91227e-001 A4＝-5.03595e-006 A6＝1.36752e-009 A8＝-3.99439e-012A10＝-9.55880e-015
第18面
K＝0.00000e+000 A4＝6.39758e-006 A6＝-1.81234e-009 A8＝-3.56829e-012
各种数据
变焦透镜组数据
<数值实施例3>
单位mm
面数据
非球面数据
第17面
K＝2.17114e-002 A4＝-5.53519e-006 A6＝1.02306e-009 A8＝-2.11588e-013A10＝2.75829e-015
第18面
K＝-2.57500e+002 A4＝7.45793e-006 A6＝7.57185e-009 A8＝-2.90197e-012
第30面
K＝-1.92447e-001 A4＝-6.60874e-005 A6＝-8.21407e-007 A8＝2.64157e-009A10＝-3.25201e-010
第31面
K＝-9.74564e+003 A4＝-6.83182e-005 A6＝-9.80794e-007
各种数据
变焦透镜组数据
<数值实施例4>
单位mm
面数据
非球面数据
第17面
K＝4.62259e-003 A4＝-4.69709e-006 A6＝2.27857e-009 A8＝-2.41847e-012A10＝2.44152e-014
第18面
K＝-8.41719e+001 A4＝7.70338e-006 A6＝4.50999e-009 A8＝6.62241e-012
第30面
K＝-2.41598e-001 A4＝-6.65186e-005 A6＝-2.98269e-007 A8＝-1.24804e-009 A10＝-3.18555e-010
第31面
K＝1.31206e+003 A4＝-9.14316e-005 A6＝-9.86278e-007
各种数据
变焦透镜组数据
<数值实施例5>
单位mm
面数据
非球面数据
第19面
K＝0.00000e+000 A4＝-6.51850e-006 A6＝-4.71682e-008 A8＝1.09642e-010A10＝5.13048e-014
第20面
K＝0.00000e+000 A4＝1.99746e-006 A6＝-5.52001e-008 A8＝1.37179e-010
第30面
K＝0.00000e+000 A4＝-5.42730e-006 A6＝-6.27207e-009 A8＝9.83036e-012
各种数据
变焦透镜组数据
<数值实施例6>
单位mm
面数据
非球面数据
第17面
K＝0.00000e+000 A4＝-5.66206e-006 A6＝-1.14639e-008 A8＝9.23483e-012A10＝-1.23911e-014
第18面
K＝0.00000e+000 A4＝8.07195e-006 A6＝-1.43343e-008 A8＝2.70623e-011
第29面
K＝0.00000e+000 A4＝-2.25566e-005 A6＝-6.76708e-008 A8＝-5.11972e-010
各种数据
变焦透镜组数据
<数值实施例7>
单位mm
面数据
非球面数据
第17面
K＝0.00000e+000 A4＝-4.78092e-006 A6＝-1.33377e-008 A8＝2.19023e-011A10＝-7.75796e-014
第18面
K＝0.00000e+000 A4＝7.15682e-006 A6＝-1.59628e-008 A8＝1.87001e-011
第27面
K＝0.00000e+000 A4＝-2.19010e-005 A6＝-2.28426e-009 A8＝-8.01563e-010
各种数据
变焦透镜组数据
<数值实施例8>
单位mm
面数据
非球面数据
第17面
K＝-1.91227e-001 A4＝-5.03595e-006 A6＝1.36752e-009 A8＝-3.99439e-012A10＝-9.55880e-015
第18面
K＝0.00000e+000 A4＝6.39758e-006 A6＝-1.81234e-009 A8＝-3.56829e-012
各种数据
变焦透镜组数据
<数值实施例9>
单位mm
面数据
非球面数据
第17面
K＝2.17114e-002 A4＝-5.53519e-006 A6＝1.02306e-009 A8＝-2.11588e-013A10＝2.75829e-015
第18面
K＝-2.57500e+002 A4＝7.45793e-006 A6＝7.57185e-009 A8＝-2.90197e-012
第30面
K＝-1.92447e-001 A4＝-6.60874e-005 A6＝-8.21407e-007 A8＝2.64157e-009A10＝-3.25201e-010
第31面
K＝-9.74564e+003 A4＝-6.83182e-005 A6＝-9.80794e-007
各种数据
变焦透镜组数据
<数值实施例10>
单位mm
面数据
非球面数据
第17面
K＝4.62259e-003 A4＝-4.69709e-006 A6＝2.27857e-009 A8＝-2.41847e-012A10＝2.44152e-014
第18面
K＝-8.41719e+001 A4＝7.70338e-006 A6＝4.50999e-009 A8＝6.62241e-012
第30面
K＝-2.41598e-001 A 4＝-6.65186e-005 A6＝-2.98269e-007 A8＝-1.24804e-009 A10＝-3.18555e-010
第31面
K＝1.31206e+003 A4＝-9.14316e-005 A6＝-9.86278e-007
各种数据
变焦透镜组数据
<数值实施例11>
单位mm
面数据
非球面数据
第19面
K＝0.00000e+000 A4＝-6.51850e-006 A6＝-4.71682e-008 A8＝1.09642e-010A10＝5.13048e-014
第20面
K＝0.00000e+000 A4＝1.99746e-006 A6＝-5.52001e-008 A8＝1.37179e-010
第30面
K＝0.00000e+000 A4＝-5.42730e-006 A6＝-6.27207e-009 A8＝9.83036e-012
各种数据
变焦透镜组数据
<数值实施例12>
单位mm
面数据
非球面数据
第17面
K＝0.00000e+000 A4＝-8.76562e-006 A6＝-1.15267e-008 A8＝1.93481e-011A10＝1.27420e-013
第18面
K＝0.00000e+000 A4＝1.15694e-006 A6＝-1.64566e-008 A8＝8.00190e-011
第27面
K＝0.00000e+000 A4＝-2.41611e-005 A6＝-2.08437e-007 A8＝1.11575e-009
各种数据
变焦透镜组数据
<数值实施例13>
单位mm
面数据
非球面数据
第17面
K＝0.00000e+000 A4＝-5.66206e-006 A6＝-1.14639e-008 A8＝9.23483e-012A10＝-1.23911e-014
第18面
K＝0.00000e+000 A4＝8.07195e-006 A6＝-1.43343e-008 A8＝2.70623e-011
第29面
K＝0.00000e+000 A 4＝-2.25566e-005 A6＝-6.76708e-008 A8＝-5.11972e-010
各种数据
变焦透镜组数据
[表1]
| 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 |
| (1) | 7.70 | 6.38 | 8.00 | 9.70 | 7.10 | 7.35 |
| (2) | 0.49 | 0.46 | 0.49 | 0.50 | 0.26 | 0.48 |
| (3) | 1.37 | 1.56 | 1.29 | 1.15 | 1.06 | 1.40 |
| (4) | 0.23 | 0.24 | 0.21 | 0.19 | 0.16 | 0.24 |
| (5) | 1.01 | 1.65 | 1.83 | 2.04 | 0.59 | 1.04 |
| (6) | 1.39 | 0.90 | 0.97 | 1.01 | 2.20 | 1.41 |
| (7) | 1.03 | 1.03 | 1.03 | 1.03 | 1.03 | 1.03 |
[表2]
Claims (13)
1.一种变焦镜头，包括从物体侧向像侧依次配置的、具有正折射力的第1透镜组、具有负折射力的第2透镜组、具有正折射力的第3透镜组、具有正折射力的第4透镜组以及至少一个后续透镜组，相邻的透镜组的间隔均为了变焦而变化，所述变焦镜头的特征在于，
所述第3透镜组具有三个透镜，
所述三个透镜中的至少两个透镜是物体侧的面朝向物体侧凸出的正透镜，
将所述第1透镜组的焦距设为f1，将所述第3透镜组的焦距设为f3，将所述变焦镜头的在广角端时的焦距设为fw，将所述变焦镜头的在远摄端时的焦距设为ft，满足下面的条件式：
6.3<f3/fw<12
0.15<f1/ft<0.73。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
满足下面的条件式：
0.40＜f1/f3＜3.0。
3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
所述第3透镜组为了变焦而不动。
4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
将所述第2透镜组的焦距设为f2，满足下面的条件式：
0.050＜|f2|/f3＜0.50。
5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
将所述第4透镜组的焦距设为f4，满足下面的条件式：
0.20＜f3/f4＜4.5。
6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
所述第4透镜组向所述物体侧移动以从广角端向远摄端变焦。
7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
所述第1透镜组为了变焦而不动。
8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
将在广角端时的后焦距设为BF，满足下面的条件式：
0.20＜BF/fw＜3.5。
9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
将在广角端时的光圈值设为Fnow，满足下面的条件式：
0＜Fnow＜1.6。
10.一种摄像装置，其特征在于，具有：
根据权利要求1至9中的任一项所述的变焦镜头；以及
摄像元件，其用于拍摄由所述变焦镜头形成的像。
11.一种摄像装置，其特征在于，具有：
根据权利要求1至9中的任一项所述的变焦镜头；以及
控制部，其对所述变焦镜头进行控制。
12.根据权利要求11所述的摄像装置，其特征在于，
所述控制部具有用于对所述变焦镜头进行操作的操作部。
13.根据权利要求11所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置还具有用于显示与所述变焦镜头有关的信息的显示部。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104090353A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-08 | 福建福光数码科技有限公司 | 光学被动式消热差连续变焦高分辨率镜头 |
| JP2017040769A (ja) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | 株式会社シグマ | ズームレンズ |
Family Cites Families (2)
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104090353A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-08 | 福建福光数码科技有限公司 | 光学被动式消热差连续变焦高分辨率镜头 |
| JP2017040769A (ja) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | 株式会社シグマ | ズームレンズ |
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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