CN112859310A - 变焦镜头及摄像装置 - Google Patents

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CN112859310A CN202011249770.1A CN202011249770A CN112859310A CN 112859310 A CN112859310 A CN 112859310A CN 202011249770 A CN202011249770 A CN 202011249770A CN 112859310 A CN112859310 A CN 112859310A
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Abstract

本发明的课题在于提供一种变焦镜头及具备该变焦镜头的摄像装置，该变焦镜头能够抑制透镜系统的大型化的同时能够应对从可见区域到SWIR区域的波长区域，并且能够实现高性能。变焦镜头从物体侧向像侧依次包括正的第1透镜组、负的第2透镜组、正的第3透镜组及第4透镜组。变倍时，第2透镜组和第3透镜组移动。变焦镜头中，关于与F线、C线及波长1970.09nm相关的部分色散比θ、长焦端的入射光瞳的直径EPt、最大像高Hh，满足条件式1.1＜θ2ave＜1.7及3＜EPt/(2×Hh)＜10。

Description

变焦镜头及摄像装置
技术领域
本发明的技术涉及一种变焦镜头及摄像装置。
背景技术
以往，在边界、森林及港口等的远程监控摄像机中使用变焦镜头。在这种用途中，在夜间拍摄及雾气或烟等不良视野状态的拍摄中利用近红外光。
作为意识到近红外光的变焦镜头，例如，已知下述专利文献1及专利文献2中所记载的透镜系统。在专利文献1及专利文献2中记载了一种变焦镜头，其从物体侧依次具备具有正屈光力的第1透镜组、具有负屈光力的第2透镜组、具有正屈光力的第3透镜组及具有正屈光力的第4透镜组。
专利文献1：日本专利第5438620号说明书
专利文献2：日本特开2018-146855号公报
近红外光中能够分类为波长1000nm～2000nm的频带的SWIR(Short Wave Infra-Red：短波红外)光的可用性高。近年来，对在从可见区域到SWIR区域的波长区域中校正了色差的透镜系统的要求不断增加。若欲实现这种宽频带的色差校正的同时也良好地保持其他光学性能，则透镜系统容易大型化。然而，近年来，对装置的紧凑性的要求也不断增强。
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变焦镜头及具备该变焦镜头的摄像装置，该变焦镜头能够抑制透镜系统的大型化的同时能够应对从可见区域到SWIR区域的波长区域，并且能够实现高性能。
本发明的一方式所涉及的变焦镜头从物体侧向像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、具有正屈光力的第3透镜组及第4透镜组，变倍时，第1透镜组相对于像面固定，第2透镜组及第3透镜组改变与相邻的透镜组的间隔而沿着光轴移动，关于所有透镜组的各透镜，在将F线下的折射率设为nF，将波长1970.09nm下的折射率设为n1970，将C线下的折射率设为nC，将部分色散比θ定义为θ＝(nC-n1970)/(nF-nC)，将第2透镜组的所有透镜的θ的平均设为θ2ave，将对焦于无限远物体的状态的长焦端的入射光瞳的直径设为EPt，将最大像高设为Hh的情况下，满足下述条件式(1)及(2)。
1.1＜θ2ave＜1.7 (1)
3＜EPt/(2×Hh)＜10 (2)
上述方式的变焦镜头优选满足下述条件式(1-1)及(2-1)中的至少一个条件式。
1.25＜θ2ave＜1.5 (1-1)
4＜EPt/(2×Hh)＜9 (2-1)
上述方式的变焦镜头中，在将第1透镜组的所有透镜的θ的平均设为θ1ave，将第1透镜组的所有正透镜的θ的平均设为θ1Pave，将第1透镜组的所有负透镜的θ的平均设为θ1Nave，将第2透镜组的所有正透镜的θ的平均设为θ2Pave，将第2透镜组的所有负透镜的θ的平均设为θ2Nave，将第3透镜组的所有透镜的θ的平均设为θ3ave，将第3透镜组的所有正透镜的θ的平均设为θ3Pave，将第3透镜组的所有负透镜的θ的平均设为θ3Nave，将第4透镜组的所有正透镜的θ的平均设为θ4Pave，将第4透镜组的所有负透镜的θ的平均设为θ4Nave，将d线下的第1透镜组的焦距设为f1，将d线下的第2透镜组的焦距设为f2，将对焦于无限远物体的状态的长焦端的d线下的变焦镜头的焦距设为ft的情况下，优选满足下述条件式(4)及(6)～(13)中的至少1个。
-0.5＜θ2Pave-θ2Nave＜0.05 (4)
-0.7＜θ4Pave-θ4Nave＜0 (6)
0＜θ3Pave-θ3Nave＜0.8 (7)
-0.2＜f2/f1＜-0.1 (8)
-0.08＜f2/ft＜-0.03 (9)
0.3＜f1/ft＜0.6 (10)
1.9＜θ1ave＜2.15 (11)
0＜θ1Pave-θ1Nave＜0.2 (12)
1.4＜θ3ave＜2.1 (13)
并且，上述方式的变焦镜头中，关于所有透镜组的各透镜，在将d线下的折射率设为nd，将F线下的折射率设为nF，将C线下的折射率设为nC，将色散系数v定义为v＝(nd-1)/(nF-nC)，
将第2透镜组的所有透镜的v的平均设为v2ave，将第4透镜组的所有正透镜的v的平均设为v4Pave，将第4透镜组的所有负透镜的v的平均设为v4Nave的情况下，优选满足下述条件式(3)、(3-1)及(5)中的至少1个。
20＜v2ave＜45 (3)
25＜v2ave＜35 (3-1)
-20＜v4Pave-v4Nave＜5 (5)
第1透镜组可以构成为从物体侧向像侧依次包括：第1a透镜组，包括由具有相互不同符号的屈光力的2片透镜接合而成的接合透镜且具有正屈光力；第1b透镜组，具有正屈光力；及第1c透镜组，具有正屈光力，对焦时，只有第1b透镜组沿着光轴移动。在该情况下，第1b透镜组优选包括由正透镜和负透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜。
第2透镜组优选从物体侧向像侧依次包括像侧的面为凹面的负透镜、由负透镜和正透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜及由正透镜和负透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜。
从广角端向长焦端变倍时，第2透镜组和第3透镜组优选同时通过各自的横向放大率为-1倍的点。
本发明的另一方式所涉及的摄像装置具备本发明的上述方式所涉及的变焦镜头。
另外，本说明书的“包括～”、“包括～的”表示，除所举出的构成要件以外，还可以包括：实质上不具有屈光力的透镜；光圈、滤波器及盖玻璃等除透镜以外的光学要件；以及透镜凸缘、镜筒、成像元件及手抖校正机构等机构部分等。
另外，在本说明书中，“具有正屈光力的～组”表示组整体具有正屈光力。同样地，“具有负屈光力的～组”表示组整体具有负屈光力。“具有正屈光力的透镜”与“正透镜”含义相同。“具有负屈光力的透镜”与“负透镜”含义相同。“～透镜组”并不限于包括多个透镜的结构，也可以设为仅包括1片透镜的结构。
复合非球面透镜(球面透镜和形成于该球面透镜上的非球面形状的膜构成为一体而整体发挥1个非球面透镜的功能的透镜)不视为接合透镜而作为1片透镜来使用。关于与包括非球面的透镜相关的屈光力的符号及面形状，设为在近轴区域内考虑。
在条件式中使用的“焦距”为近轴焦距。除部分色散比以外，在条件式中使用的值为在对焦于无限远物体的状态下以d线为基准时的值。本说明书中所记载的“d线”、“C线”、“F线”、“g线”及“t线”为明线。d线的波长为587.56nm，C线的波长为656.27nm，F线的波长为486.13nm，g线的波长为435.83nm，t线的波长为1013.98nm。在本说明书中，“近红外”是指波长700nm～2000nm的频带，“SWIR”是指波长1000nm～2000nm的频带。用作波长单位的“nm”为纳米。
发明效果
根据本发明的技术，能够提供一种变焦镜头及具备该变焦镜头的摄像装置，该变焦镜头能够抑制透镜系统的大型化的同时能够应对从可见区域到SWIR区域的波长区域，并且能够实现高性能。
附图说明
图1与本发明的实施例1的变焦镜头对应，是表示本发明的一实施方式所涉及的变焦镜头的结构的剖视图和移动轨迹的图。
图2是表示图1所示的变焦镜头的结构和光束的剖视图。
图3是本发明的实施例1的变焦镜头的各像差图。
图4是表示本发明的实施例2的变焦镜头的结构的剖视图和移动轨迹的图。
图5是本发明的实施例2的变焦镜头的各像差图。
图6是表示本发明的实施例3的变焦镜头的结构的剖视图和移动轨迹的图。
图7是本发明的实施例3的变焦镜头的各像差图。
图8是本发明的一实施方式所涉及的摄像装置的概略结构图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的技术所涉及的实施方式的一例进行说明。图1是示出表示本发明的一实施方式所涉及的变焦镜头的广角端下的结构的剖视图和移动轨迹的图。图2是表示该变焦镜头的结构和光束的剖视图。图1及图2所示的例子与后述的实施例1的变焦镜头对应。在图1的剖视图及图2中，示出对焦于无限远物体的状态，左侧为物体侧，右侧为像侧。在图2中，在标注“WIDE”的上排示出广角端状态，在标注“MIDDLE”的中排示出中间焦距状态，在标注“TELE”的下排示出长焦端状态。在图2中，作为光束，示出广角端状态下的轴上光束wa及最大视角的光束wb、中间焦距状态下的轴上光束ma及最大视角的光束mb、长焦端状态下的轴上光束ta及最大视角的光束tb。以下，主要参考图1对本发明的一实施方式所涉及的变焦镜头进行说明。
在图1中，示出了假设将变焦镜头适用于摄像装置的情况而在变焦镜头与像面Sim之间配置有平行平板状的光学部件PP的例子。光学部件PP为假设成各种滤波器和/或盖玻璃等的部件。各种滤波器例如为低通滤波器、红外截止滤波器及截止特定波长区域的滤波器等。光学部件PP为不具有屈光力的部件，也可以为省略光学部件PP的结构。
变焦镜头沿着光轴Z从物体侧向像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及具有屈光力的第4透镜组G4。变倍时，第1透镜组G1相对于像面Sim固定，第2透镜组G2及第3透镜组G3分别改变与相邻的透镜组的间隔而沿着光轴Z移动。
在监控用4组结构的变焦镜头中，也考虑第3透镜组G3具有负屈光力的类型，但是在第3透镜组G3具有负屈光力的类型中射入到第4透镜组G4的光束成为发散光束，因此第4透镜组G4的透镜直径变大而导致重量增加。并且，若欲从可见区域到SWIR区域校正轴上色差，则在长焦侧无法由第1透镜组G1校正的残留色差成为课题。在长焦侧，从具有负屈光力的第2透镜组G2向第3透镜组G3射入的光束扩散，因此第3透镜组G3起到校正该残留色差的作用。此时，与第3透镜组G3具有负屈光力的类型相比，第3透镜组G3具有正屈光力的类型容易校正该残留色差，因此有利于高性能化。并且，在第3透镜组G3具有正屈光力的类型的情况下，向第4透镜组G4射入的光束成为会聚光，因此容易抑制第4透镜组G4的透镜的大径化的同时能够确保大像圈。
在图1所示的例子的变焦镜头中，变倍时，第4透镜组G4相对于像面Sim固定。在图1中，在第2透镜组G2及第3透镜组G3的下方分别示意性地用实线箭头示出了从广角端向长焦端变倍时的各透镜组的移动轨迹。并且，在图1的移动轨迹的图中，用“WIDE”、“MIDDLE”及“TELE”示出了与广角端、中间焦距状态及长焦端的每一个对应的变焦位置。
图1的例子的各透镜组以下述方式构成。即，第1透镜组G1从物体侧向像侧依次包括透镜L11～L19这9片透镜。第2透镜组G2从物体侧向像侧依次包括透镜L21～L25这5片透镜。第3透镜组G3从物体侧向像侧依次包括透镜L31～L36这6片透镜。第4透镜组G4包括孔径光圈St。图1的例子的第4透镜组G4构成为在最靠物体侧包括孔径光圈St，从物体侧向像侧依次包括孔径光圈St和透镜L41～L52这12片透镜。图1的孔径光圈St表示光轴方向上的位置，而不表示形状。
各透镜组分别构成为包括至少1片正透镜和至少1片负透镜。并且，考虑可见区域及SWIR区域的波长区域而选择透镜的材料。在本发明的技术中，关于色散系数及部分色散比，以下述方式进行定义。即，关于所有透镜组的各透镜，将d线下的折射率设为nd，将F线下的折射率设为nF，将C线下的折射率设为nC，将波长1970.09nm下的折射率设为n1970，将色散系数v及部分色散比θ分别定义为如下。
v＝(nd-1)/(nF-nC)
θ＝(nC-n1970)/(nF-nC)
v为d线基准的色散系数。θ为C线与波长1970.09nm之间的部分色散比。通过确定与上述θ相关的参数的范围，能够调节二次光谱量。
本发明的技术所涉及的变焦镜头构成为在将第2透镜组G2的所有透镜的θ的平均设为θ2ave的情况下，满足下述条件式(1)。条件式(1)为与第2透镜组G2的二次光谱量相关的式。通过满足条件式(1)，容易在从广角端到长焦端的整个变焦区域中以均衡的方式校正色差，因此有利于高性能化。而且，若设为满足下述条件式(1-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
1.1＜θ2ave＜1.7 (1)
1.25＜θ2ave＜1.5 (1-1)
并且，在将对焦于无限远物体的状态的长焦端的入射光瞳的直径设为EPt，将最大像高设为Hh的情况下，变焦镜头构成为满足下述条件式(2)。通过设成不成为条件式(2)的下限以下，长焦端的F值不会变得过大，因此能够确保监控摄像机用途中所需的F值。通过设成不成为条件式(2)的上限以上，能够抑制第1透镜组G1的透镜的大径化，或者容易应对近年来所需的大像圈。而且，若设为满足下述条件式(2-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
3＜EPt/(2×Hh)＜10 (2)
4＜EPt/(2×Hh)＜9 (2-1)
而且，变焦镜头优选具有以下叙述的结构中的至少1个。在将第2透镜组G2的所有透镜的v的平均设为v2ave的情况下，优选满足下述条件式(3)。条件式(3)为与构成第2透镜组G2的材料相关的式。通过满足条件式(3)，容易在从广角端到长焦端的整个变焦区域中以均衡的方式校正一次色差，因此有利于高性能化。而且，若设为满足下述条件式(3-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
20＜v2ave＜45 (3)
25＜v2ave＜35 (3-1)
在将第2透镜组G2的所有正透镜的θ的平均设为θ2Pave，将第2透镜组G2的所有负透镜的θ的平均设为θ2Nave的情况下，优选满足下述条件式(4)。条件式(4)为与第2透镜组G2的正透镜和负透镜的二次光谱量的分配相关的式。通过满足条件式(4)，容易在从广角端到长焦端的整个变焦区域中良好地保持色差的平衡、尤其是轴上色差的平衡的同时进行校正，因此有利于高性能化。而且，若设为满足下述条件式(4-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
-0.5＜θ2Pave-θ2Nave＜0.05 (4)
-0.3＜θ2Pave-θ2Nave＜-0.1 (4-1)
在将第4透镜组G4的所有正透镜的v的平均设为v4Pave，将第4透镜组G4的所有负透镜的v的平均设为v4Nave的情况下，优选满足下述条件式(5)。条件式(5)为与第4透镜组G4的材料相关的式。通过满足条件式(5)，有利于在整个变焦区域中以均衡的方式校正一次色差。通过设成不成为条件式(5)的下限以下，尤其，能够抑制在广角侧长波长侧的光的成像位置过度靠近物体侧。通过设成不成为条件式(5)的上限以上，尤其，能够抑制在广角侧长波长侧的光的成像位置过度靠近像侧。而且，若设为满足下述条件式(5-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
-20＜v4Pave-v4Nave＜5 (5)
-15＜v4Pave-v4Nave＜0 (5-1)
在将第4透镜组G4的所有正透镜的θ的平均设为θ4Pave，将第4透镜组G4的所有负透镜的θ的平均设为θ4Nave的情况下，优选满足下述条件式(6)。条件式(6)为与第4透镜组G4的正透镜和负透镜的二次光谱量的分配相关的式。通过满足条件式(6)，容易在从广角端到长焦端的整个变焦区域中良好地保持色差的平衡的同时进行校正，尤其，容易优化广角侧的色差的平衡，因此有利于高性能化。而且，若设为满足下述条件式(6-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
-0.7＜θ4Pave-θ4Nave＜0 (6)
-0.55＜θ4Pave-θ4Nave＜-0.12 (6-1)
在将第3透镜组G3的所有正透镜的θ的平均设为θ3Pave，将第3透镜组G3的所有负透镜的θ的平均设为θ3Nave的情况下，优选满足下述条件式(7)。条件式(7)为与第3透镜组G3的正透镜和负透镜的二次光谱量的分配相关的式。通过满足条件式(7)，容易在整个变焦区域中以均衡的方式校正色差，因此有利于高性能化。而且，若设为满足下述条件式(7-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
0＜θ3Pave-θ3Nave＜0.8 (7)
0.05＜θ3Pave-θ3Nave＜0.7 (7-1)
在将d线下的第1透镜组G1的焦距设为f1，将d线下的第2透镜组G2的焦距设为f2的情况下，优选满足下述条件式(8)。通过设成不成为条件式(8)的下限以下，第1透镜组G1的屈光力不会过于变强，因此能够抑制从物体侧向第2透镜组G2射入的轴外主光线与光轴Z所形成的角度变得过大。由此，容易校正广角端的畸变像差及倍率色差。通过设成不成为条件式(8)的上限以上，第2透镜组G2的屈光力不会过于变强，因此容易抑制变倍时的各像差的变动。而且，若设为满足下述条件式(8-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
-0.2＜f2/f1＜-0.1 (8)
-0.15＜f2/f1＜-0.11 (8-1)
在将d线下的第2透镜组G2的焦距设为f2，将对焦于无限远物体的状态的长焦端的d线下的变焦镜头的焦距设为ft的情况下，优选满足下述条件式(9)。通过设成不成为条件式(9)的下限以下，第2透镜组G2的屈光力不会过于变弱，因此从广角端向长焦端变倍时能够抑制第2透镜组G2的移动量，因此能够抑制总光学长度变长，由此有利于实现小型化。通过设成不成为条件式(9)的上限以上，第2透镜组G2的屈光力不会过于变强，因此容易校正各像差、尤其是广角侧的倍率色差。而且，若设为满足下述条件式(9-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
-0.08＜f2/ft＜-0.03 (9)
-0.07＜f2/ft＜-0.04 (9-1)
在将d线下的第1透镜组G1的焦距设为f1，将对焦于无限远物体的状态的长焦端的d线下的变焦镜头的焦距设为ft的情况下，优选满足下述条件式(10)。通过设成不成为条件式(10)的下限以下，第1透镜组G1的正屈光力不会过于变强，因此容易扩大广角端的视角。通过设成不成为条件式(10)的上限以上，容易使第1透镜组G1具有强的正屈光力，因此有利于总光学长度的缩短化。而且，若设为满足下述条件式(10-1的结构，则能够成为更良好的特性。
0.3＜f1/ft＜0.6 (10)
0.35＜f1/ft＜0.55 (10-1)
在将第1透镜组G1的所有透镜的θ的平均设为θ1ave的情况下，优选满足下述条件式(11)。通过设成不成为条件式(11)的下限以下，容易校正从可见区域到SWIR区域的一次轴上色差。通过设成不成为条件式(11)的上限以上，容易校正从可见区域到SWIR区域的二次轴上色差。而且，若设为满足下述条件式(11-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
1.9＜θ1ave＜2.15 (11)
1.95＜θ1ave＜2.1 (11-1)
在将第1透镜组G1的所有正透镜的θ的平均设为θ1Pave，将第1透镜组G1的所有负透镜的θ的平均设为θ1Nave的情况下，优选满足下述条件式(12)。条件式(12)为与第1透镜组G1的正透镜和负透镜的二次光谱量的分配相关的式。通过满足条件式(12)，容易在从广角端到长焦端的整个变焦区域中良好地保持色差的平衡，尤其是保持二次轴上色差的平衡的同时进行校正，因此有利于高性能化。而且，若设为满足下述条件式(12-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
0＜θ1Pave-θ1Nave＜0.2 (12)
0.005＜θ1Pave-θ1Nave＜0.17 (12-1)
在将第3透镜组G3的所有透镜的θ的平均设为θ3ave的情况下，优选满足下述条件式(13)。通过设成不成为条件式(13)的下限以下，容易校正从可见区域到SWIR区域的一次轴上色差。通过设成不成为条件式(13)的上限以上，容易校正从可见区域到SWIR区域的二次轴上色差。而且，若设为满足下述条件式(13-1)的结构，则能够成为更良好的特性。
1.4＜θ3ave＜2.1 (13)
1.5＜θ3ave＜2 (13-1)
第1透镜组G1可以构成为包括具有正屈光力的3个透镜组。图1的第1透镜组G1从物体侧向像侧依次包括具有正屈光力的第1a透镜组G1a、具有正屈光力的第1b透镜组G1b及具有正屈光力的第1c透镜组G1c，第1a透镜组G1a包括由具有相互不同符号的屈光力的2个透镜接合而成的接合透镜。由具有相互不同符号的屈光力的2个透镜接合而成的接合透镜可以是由负透镜和正透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜，也可以是由正透镜和负透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜。通过以上述方式构成第1透镜组G1，像差校正的自由度得到提高，容易以均衡的方式校正在长焦距的透镜系统中难以校正的长焦侧的像差，有利于实现能够应对从可见区域到SWIR区域的宽波长带的高性能的光学系统。
在图1的例子中，构成为对焦时只有第1b透镜组G1b移动。通常，最靠物体侧的透镜组即第1透镜组G1的透镜直径大且重量也重。因此，通过构成为对焦时移动的透镜组(以下，称为聚焦透镜组)仅包括第1b透镜组G1b，与聚焦透镜组包括整个第1透镜组的结构相比，更有利于监控用途中受重视的快速对焦。图1的第1b透镜组G1b下方的向左的箭头表示在从无限远物体向近距离物体对焦时第1b透镜组G1b向物体侧移动的聚焦透镜组。
在第1透镜组G1包括上述3个具有正屈光力的透镜组，聚焦透镜组为第1b透镜组G1b的情况下，第1b透镜组G1b优选包括由正透镜和负透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜。在这种情况下，有利于抑制对焦时的色差的变动。在图1的例子中，第1a透镜组G1a包括透镜L11～L14，第1b透镜组G1b包括透镜L15～L16，第1c透镜组G1c包括透镜L17～L19。
但是，图1的例子为一例，聚焦透镜组可以是第1a透镜组G1a，也可以是第1c透镜组G1c，或者还可以是整个第1透镜组。并且，第1透镜组G1可以设为具备多个聚焦透镜组，对焦时这些多个聚焦透镜组改变相互间隔而移动的浮动聚焦方式的结构。
第2透镜组G2优选从物体侧向像侧依次包括像侧的面为凹面的负透镜、由负透镜和正透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜及由正透镜和负透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜。在这种情况下，容易在整个变焦区域中良好地校正各像差，尤其，容易校正中间焦距上的像散、以及长焦侧的轴上色差及倍率色差。
从广角端向长焦端变倍时，第2透镜组G2及第3透镜组G3优选同时通过各自的横向放大率为-1倍的点。在这种情况下，第3透镜组G3不仅能够作用于像面位置的校正，还能够作用于变倍其本身，以横向放大率成为-1倍的点为基准，在广角侧成为缩小倍率，在长焦侧成为放大倍率，因此能够实现高倍率化。在图1的移动轨迹的图中，用“β＝-1”示出了第2透镜组G2与第3透镜组G3的横向放大率成为-1倍的点。
第4透镜组G4可以构成为包括通过在与光轴Z交叉的方向上移动来进行图像抖动校正的防振组。并且，第4透镜组G4可以构成为能够插入和拔出地配置将整个系统的焦距改变为长焦距侧的扩束透镜组。第4透镜组G4可以构成为能够插入ND(Neutral Density：中性密度)滤波器或带通滤波器等各种滤波器。
为了设计自由度的提高及良好的像差校正，可以将变焦镜头的任一个面设为非球面。非球面可以通过磨削加工或铸模加工来形成。并且，作为具有非球面的透镜，可以使用复合非球面透镜。
为了校正色差，变焦镜头的任一个透镜组可以构成为具有衍射光学元件(Diffractive Optical Element)或者GRIN透镜(Gradient Index Lens：梯度折射率透镜)等折射率分布型透镜。
为了在宽的波长区域中保持透射率，可以对变焦镜头施加防反射膜。防反射膜可以是抑制所使用的所有波长区域的反射的膜，也可以是选择若干个所使用的波长区域并仅抑制该波长区域的反射的膜。防反射膜可以是使用了构成为在透镜表面上以蛾眼状形成纳米级结构体来抑制反射的特殊涂层的膜。
与条件式相关的结构也包括在内，上述优选结构及可能的结构能够任意进行组合，优选根据所要求的规格适当选择采用。根据本发明的变焦镜头，能够抑制透镜系统的大型化的同时能够应对从可见区域到SWIR区域的波长区域，并且能够实现高性能。
SWIR光能够透射不利于长距离监控的雾气、雾霾及烟等。并且，基于SWIR光的成像与利用了远红外线的热感测不同，与可见光同样地对光子反射进行成像，因此能够获得高对比度的图像。由此，能够应对SWIR区域的波长区域的本发明的变焦镜头具有高的可用性。
接着，对本发明的变焦镜头的实施例进行说明。
[实施例1]
实施例1的变焦镜头的结构的剖视图示于图1，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向像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及具有负屈光力的第4透镜组G4。变倍时，第1透镜组G1及第4透镜组G4相对于像面Sim固定，第2透镜组G2及第3透镜组G3改变相互间隔而沿着光轴Z移动。第1透镜组G1从物体侧向像侧依次包括具有正屈光力的第1a透镜组G1a、具有正屈光力的第1b透镜组G1b及具有正屈光力的第1c透镜组G1c。从无限远物体向近距离物体对焦时，只有第1b透镜组G1b向物体侧移动，其他透镜组相对于像面Sim固定。第1a透镜组G1a包括透镜L11～L14，第1b透镜组G1b包括透镜L15～L16，第1c透镜组G1c包括透镜L17～L19。第2透镜组G2包括透镜L21～L25。第3透镜组G3包括透镜L31～L36。第4透镜组G4从物体侧向像侧依次包括孔径光圈St和透镜L41～L52。以上为实施例1的变焦镜头的概要。
关于实施例1的变焦镜头，将基本透镜数据示于表1A及表1B，将规格和可变面间隔示于表2，将非球面系数示于表3。在此，为了避免1个表变长，将基本透镜数据分成表1A及表1B这2个表来显示。在表1A中示出第1透镜组G1至第3透镜组G3，在表1B中示出第4透镜组G4及光学部件PP。
在表1A及表1B中，在Sn栏中示出以最靠物体侧的面为第1面而随着朝向像侧逐一增加编号时的面编号，在R栏中示出各面的曲率半径，在D栏中示出各面和在其像侧与其相邻的面之间的光轴上的面间隔。在nd栏中示出各构成要件的d线下的折射率，在v栏中示出各构成要件的d线基准的色散系数，在材料栏中示出各构成要件的材料名称。表1A及表1B所示的材料全部由OHARA INC.制造。
在表1A及表1B中，将凸面朝向物体侧的形状的面的曲率半径的符号设为正，将凸面朝向像侧的形状的面的曲率半径的符号设为负。在表1A中，关于变倍时的可变面间隔使用了DD[]这一记号，在[]中标注该间隔的物体侧的面编号并记入于D栏中。在表1B中，在相当于孔径光圈St的面的面编号栏中记载了面编号和(St)这一术语。表1B的D的最下栏的值为表中的最靠像侧的面与像面Sim之间的间隔。
在表2的上段示出变焦倍率Zr、焦距f、F值FNo.、最大全视角2ω及变倍时的可变面间隔。2ω栏的(°)表示单位为度。在表2的上段中，将广角端状态、中间焦距状态、长焦端状态的各值分别示于标记为WIDE、MIDDLE、TELE的栏中。在表2的下段示出总光学长度(从最靠物体侧的透镜面到像面Sim的光轴上的距离)TL、以空气换算距离计的后焦距Bf、第1透镜组G1的焦距f1、第2透镜组G2的焦距f2、第3透镜组G3的焦距f3及第4透镜组G4的焦距f4。在表1A、表1B及表2中示出在对焦于无限远物体的状态下以d线为基准时的数据。
在基本透镜数据中，对非球面的面编号标注了*标记，在非球面的曲率半径栏中记载了近轴的曲率半径的数值。在表3中，在Sn栏中示出非球面的面编号，在KA及Am(m＝3、4、5、……20)栏中示出关于各非球面的非球面系数的数值。表3的非球面系数的数值的“E±n”(n：整数)表示“×10±n”。KA及Am为由下式表示的非球面式中的非球面系数。
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且与光轴垂直的平面的垂线的长度)；
h：高度(光轴至透镜面为止的距离)；
C：近轴曲率半径的倒数；
KA、Am：非球面系数，
非球面式的∑表示与m相关的总和。
在各表的数据中，作为角度的单位使用了度，作为长度的单位使用了mm(毫米)，光学系统统既可以放大比例使用也可以缩小比例使用，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了以预先确定的位数舍入的数值。
[表1A]
实施例1
Sn R D nd v 材料
1 608.0344 4.0782 1.48749 70.24 S-FSL5
2 206.2500 12.4482 1.43875 94.66 S-FPL55
3 -470.1050 7.1152
4 484.6132 14.3062 1.43875 94.66 S-FPL55
5 -197.6232 3.6366 1.51633 64.14 S-BSL7
6 820.8117 6.2716
7 108.8304 14.9387 1.43875 94.66 S-FPL55
8 665.1004 3.5050 1.92286 18.90 S-NPH2
9 400.2462 1.1648
10 415.0120 6.0443 1.54814 45.78 S-TIL1
11 1014.1944 0.1200
12 133.2757 18.6552 1.49700 81.54 S-FPL51
13 -229.6380 4.4585 1.53775 74.70 S-FPM3
14 138.8571 DD[14]
*15 -249.5451 1.2091 1.95375 32.32 S-LAH98
16 61.9174 2.1546
17 -65.3189 1.8364 1.95375 32.32 S-LAH98
18 77.4214 2.4858 1.80518 25.42 S-TIH6
19 2823.3303 6.1492
20 -234.7929 5.5582 1.85896 22.73 S-NPH5
21 -19.8177 1.2733 1.89190 37.13 S-LAH92
22 -129.8830 DD[22]
*23 112.5168 2.9296 1.49700 81.54 S-FPL51
24 -132.5374 12.1681
25 264.7784 1.4983 1.80518 25.42 S-TIH6
26 56.1658 6.8372 1.43875 94.66 S-FPL55
27 -117.6463 3.8124
*28 -2726.8215 4.2521 1.49700 81.54 S-FPL51
*29 -118.2343 4.1350
30 92.3756 4.2793 1.43875 94.66 S-FPL55
31 -166.5478 2.0895 1.96300 24.11 S-TIH57
32 -125.2623 DD[32]
[表1B]实施例1
Sn R D nd v 材料
33(St) ∞ 2.0819
34 -1340.1396 1.2002 1.48749 70.24 S-FSL5
35 46.1665 4.3082 1.51742 52.43 S-NSL36
36 -28.4676 1.2000 1.65100 56.24 S-LAL54Q
37 375.2211 0.8333
38 -55.9944 4.5696 1.48749 70.24 S-FSL5
39 43.8130 4.8035
40 39.8177 3.2659 1.83400 37.21 S-LAH60V
41 -409.0846 1.8565 1.73800 32.33 S-NBH53V
42 88.6884 2.9906
43 59.9658 3.8823 1.67300 38.26 S-NBH52V
44 -78.7700 0.1720
45 91.1044 1.2404 1.48749 70.24 S-FSL5
46 14.3937 8.4910 1.64769 33.79 S-TIM22
47 43.4392 3.9464
48 1177.6843 2.5069 1.89286 20.36 S-NPH4
49 11.3614 5.3491 1.53775 74.70 S-FPM3
50 43.8795 19.4869
51 251.6672 2.1917 1.89286 20.36 S-NPH4
52 -149.7461 11.0215
53 ∞ 1.0000 1.51633 64.14 S-BSL7
54 ∞ 16.0149
[表2]实施例1
WIDE middle TELE
Zr 1.0 3.1 9.7
F 50.7 157.9 491.9
FNo. 6.00 5.97 6.07
2ω(°) 18.8 6.0 2.0
DD[14] 34.78 78.13 101.11
DD[22] 105.36 47.12 0.41
DD[32] 2.70 17.58 41.32
TL 404.6
Bf 27.7
f1 211.5
f2 -29.5
f3 54.8
f4 -102.3
[表3]
实施例1
Sn 15 23 28 29
KA 1.0000000E+00 1.0000000E+00 1.0000000E+00 1.0000000E+00
A3 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00
A4 5.0980967E-07 -3.6254106E-07 2.7620064E-08 4.0035834E-08
A5 3.9354495E-08 2.6623449E-08 3.3526579E-09 1.5772142E-09
A6 1.0412285E-09 -2.2257738E-09 7.4784262E-11 -1.7344856E-11
A7 -1.9997382E-10 -3.3960366E-11 8.4531316E-12 -5.0345885E-12
A8 -9.4648998E-12 2.4268412E-11 -9.7518030E-14 -1.7312973E-13
A9 -2.5972049E-13 -7.3961321E-13 -1.5074665E-15 -2.8389625E-14
A10 2.4539895E-14 -1.9870087E-13 -3.2432776E-15 -1.3449759E-15
A11 -1.6904717E-15 1.4336488E-14 3.9350245E-18 -4.4415276E-17
A12 1.3807177E-16 -4.0413029E-16 -1.8218984E-18 4.7709027E-18
A13 8.3359638E-18 -5.2764647E-17 2.8708095E-19 -1.1006639E-18
A14 3.1707623E-18 3.3780403E-18 -2.9820760E-21 2.7403645E-20
A15 1.0306301E-19 2.9926023E-19 -1.9442888E-22 8.1467527E-22
A16 1.0230861E-21 -2.4625367E-21 4.9252408E-23 9.3189571E-23
A17 4.7576761E-22 -5.1499025E-22 2.9501141E-24 -1.2920571E-23
A18 -6.2958213E-23 2.1118404E-24 3.9341402E-25 -2.9772750E-25
A19 -5.1708229E-24 1.3211718E-24 -4.5746494E-26 4.0466074E-26
A20 -2.2723346E-25 -2.4251436E-25 -4.5071150E-27 2.0372667E-27
在图3中示出实施例1的变焦镜头对焦于无限远物体的状态的各像差图。在图3中，从左起依次示出球面像差、像散、畸变像差及倍率色差。在图3中，在标注“WIDE”的上排示出广角端状态的像差，在标注“MIDDLE”的中排示出中间焦距状态的像差，在标注“TELE”的下排示出长焦端状态的像差。在球面像差图中，分别以实线、长虚线、短虚线、细的单点长划线、点线、粗的单点短划线及双点划线示出d线、C线、F线、g线、t线、波长1530nm及波长1970nm下的像差。在像散图中，以实线示出弧矢方向上的d线下的像差，以长虚线示出子午方向上的d线下的像差。在畸变像差图中，以实线示出d线下的像差。在倍率色差图中，分别以长虚线、短虚线、细单点长划线、点线、粗单点短划线及双点划线示出C线、F线、g线、t线、波长1530nm及波长1970nm下的像差。球面像差图的FNo.表示F值，其他像差图的ω表示半视角。
若无特别说明，则与上述实施例1相关的各数据的记号、含义、记载方法及图示方法在以下实施例中也相同，因此以下省略重复说明。
[实施例2]
将实施例2的变焦镜头的结构和移动轨迹示于图4。关于实施例2的变焦镜头，除了第3透镜组G3包括透镜L31～L38这8片透镜的方面以外，具有与实施例1的变焦镜头的概要相同的结构。关于实施例2的变焦镜头，将基本透镜数据示于表4A及表4B，将规格和可变面间隔示于表5，将非球面系数示于表6，将各像差图示于图5。表4A及表4B所示的材料中，除了CAF2以外，全部由OHARA INC.制造。
[表4A]
实施例2
Sn R D nd v 材料
1 780.6949 3.5006 1.48749 70.24 S-FSL5
2 167.9672 1.8019
3 210.0960 11.6780 1.43387 95.18 CAF2
4 -571.0053 0.1201
5 728.3125 9.0232 1.43875 94.66 S-FPL55
6 -290.1276 3.5203 1.62041 60.29 S-BSM16
7 -762.8468 6.0681
8 104.5906 14.2728 1.43875 94.66 S-FPL55
9 706.4555 5.0001 1.89286 20.36 S-NPH4
10 369.1015 15.0045
11 319.2933 7.2701 1.53172 48.84 S-TIL6
12 837.9342 0.1200
13 143.7060 15.9983 1.43875 94.66 S-FPL55
14 -920.1831 4.7346 1.49700 81.54 S-FPL51
15 123.9324 DD[15]
*16 -268.0411 1.3796 1.86100 37.10 L-LAH94
17 56.3165 2.1199
18 -66.1664 1.6227 1.95375 32.32 S-LAH98
19 113.6831 3.1564 1.80518 25.42 S-TIH6
20 -1429.4895 4.9726
21 -196.9681 5.3329 1.85896 22.73 S-NPH5
22 -19.1552 1.9060 1.89190 37.13 S-LAH92
23 -123.7732 DD[23]
*24 99.3590 3.3394 1.49700 81.54 S-FPL51
25 -147.8514 1.6356
26 -303.8434 1.2140 1.90525 35.04 S-LAH93
27 -110.1444 1.2286 1.48749 70.24 S-FSL5
28 -1862.4500 0.1245
29 361.8522 1.2022 1.80000 29.84 S-NBH55
30 52.6867 4.8065 1.43875 94.66 S-FPL55
31 -132.5238 7.5335
*32 401.8606 4.7669 1.49700 81.54 S-FPL51
*33 -123.3489 12.8515
34 89.8462 3.2365 1.43875 94.66 S-FPL55
35 -115.9391 1.7777 1.85150 40.78 S-LAH89
36 -131.5321 DD[36]
[表4B]
实施例2
Sn R D nd v 材料
37(St) ∞ 2.0819
38 576.5156 1.3168 1.58913 61.13 S-BAL35
39 73.6208 5.7750 1.49700 81.54 S-FPL51
40 -14.8048 1.2146 1.51742 52.43 S-NSL36
41 158.6220 2.0686
42 -35.8355 1.4496 1.49700 81.54 S-FPL51
43 38.5875 1.1226
44 35.1050 2.9739 1.90525 35.04 S-LAH93
45 -206.0747 10.3076
46 -165.8903 1.2229 1.62588 35.70 S-TIM1
47 88.6506 0.6595
48 56.8519 2.5149 1.85150 40.78 S-LAH89
49 -82.7460 0.4935
50 118.6771 1.2062 1.49700 81.54 S-FPL51
51 26.9993 3.8086 1.54814 45.78 S-TIL1
52 44.2398 4.9455
53 178.5228 1.6865 1.96300 24.11 S-TIH57
54 13.3859 2.1759 1.53775 74.70 S-FPM3
55 23.0068 2.9431
56 99.4121 2.1917 1.90366 31.34 S-LAH95
57 -77.8706 3.0000
58 ∞ 1.0000 1.51633 64.14 S-BSL7
59 ∞ 27.6162
[表5]实施例2
WIDE middle TELE
Zr 1.0 3.2 10.0
f 50.4 159.4 504.6
FNo. 6.06 6.05 6.09
2ω(°) 18.8 5.8 1.8
DD[15] 40.12 85.77 109.83
DD[23] 111.25 49.89 0.47
DD[36] 2.62 18.33 43.69
TL 400.2
Bf 31.4
f1 229.9
f2 -31.3
f3 56.4
f4 -67.7
[表6]
实施例2
Sn 16 24 32 33
KA 1.0000000E+00 1.0000000E+00 1.0000000E+00 1.0000000E+00
A3 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00
A4 5.7994375E-07 -3.6845628E-07 1.1826809E-07 -9.2366048E-08
A5 4.5904615E-08 1.4952370E-08 -4.8693622E-10 4.3255797E-10
A6 1.4942507E-09 -2.6330068E-09 -9.4793161E-11 -1.1228624E-10
A7 -1.7205480E-10 -2.0298003E-11 -2.3695337E-11 -3.8296919E-12
A8 -1.1956181E-11 2.4900263E-11 -3.5004056E-13 -4.2267579E-13
A9 -2.1686788E-15 -5.2164561E-13 8.3598728E-15 -3.3399811E-14
A10 -1.0396394E-14 -1.8925408E-13 -1.8355821E-15 -2.3463878E-15
A11 -4.1574507E-15 1.4967448E-14 -2.8096441E-19 -3.4679353E-16
A12 4.9817817E-17 -3.5722677E-16 9.3253704E-18 -3.8687863E-17
A13 -8.5599684E-19 -5.5751607E-17 -1.6625421E-18 -9.5112175E-19
A14 1.9934546E-18 3.4061664E-18 8.7558461E-20 -1.3121730E-19
A15 1.4970972E-19 2.8624358E-19 1.3403886E-21 -9.8168169E-21
A16 1.3048840E-22 -4.4928114E-21 4.0090607E-22 5.6606804E-22
A17 6.5186940E-22 -6.6686421E-22 2.5784633E-23 1.3278361E-24
A18 -4.8717666E-23 -7.8121018E-24 3.0624425E-25 4.6261726E-26
A19 3.4890952E-24 1.8841217E-24 -4.0851136E-25 -1.1410085E-25
A20 4.4394243E-26 -2.7127052E-25 -1.3345348E-26 7.9865098E-27
[实施例3]
将实施例3的变焦镜头的结构和移动轨迹示于图6。关于实施例3的变焦镜头，除了第4透镜组G4具有正屈光力的方面及第3透镜组G3包括透镜L31～L38这8片透镜的方面以外，具有与实施例1的变焦镜头的概要相同的结构。关于实施例3的变焦镜头，将基本透镜数据示于表7A及表7B，将规格和可变面间隔示于表8，将非球面系数示于表9，将各像差图示于图7。表7A及表7B所示的材料全部由OHARA INC.制造。
[表7A]
实施例3
Sn R D nd v 材料
1 -1299.9288 5.4651 1.51823 58.90 S-NSL3
2 520.2595 12.1240 1.61800 63.33 S-PHM52
3 -742.7481 0.1202
4 519.4882 23.0365 1.43875 94.66 S-FPL55
5 -326.6357 3.5001 1.48749 70.24 S-FSL5
6 672.4794 37.2054
7 254.9073 13.0281 1.43875 94.66 S-FPL55
8 5040.7140 3.5006 1.80518 25.42 S-TIH6
9 892.7001 1.7076
10 635.6594 6.1193 1.51633 64.14 S-BSL7
11 2165.8524 0.2400
12 265.3663 23.3458 1.49700 81.54 S-FPL51
13 -810.9531 7.1048 1.53775 74.70 S-FPM3
14 307.0444 DD[14]
*15 -429.2186 1.2002 1.85400 40.38 L-LAH85V
16 129.9770 2.3109
17 -121.6688 1.4913 1.95375 32.32 S-LAH98
18 100.1965 2.7567 1.85478 24.80 S-NBH56
19 1831.4008 9.7567
20 -431.7438 9.1027 1.85896 22.73 S-NPH5
21 -37.3032 3.1873 1.89190 37.13 S-LAH92
22 -309.0675 DD[22]
*23 212.4151 2.7112 1.49700 81.54 S-FPL51
24 -236.3700 0.9211
25 -145.7015 1.8817 1.69895 30.13 S-TIM35
26 22396.8310 2.8139 1.85896 22.73 S-NPH5
27 -190.6770 0.8900
28 466.2306 2.3477 1.85478 24.80 S-NBH56
29 105.3843 4.0406 1.43875 94.66 S-FPL55
30 -214.2560 0.6602
31 190.2479 7.1483 1.43875 94.66 S-FPL55
32 -300.0746 2.8862 1.85150 40.78 S-LAH89
33 -261.4437 2.0634
*34 4401.4516 2.5777 1.49700 81.54 S-FPL51
*35 -217.1293 DD[35]
[表7B]
实施例3
Sn R D nd v 材料
36(St) ∞ 4.1638
37 742.1533 2.4835 1.48749 70.24 S-FSL5
38 133.8453 9.6930 1.51742 52.43 S-NSL36
39 -52.3794 1.8597 1.65100 56.24 S-LAL54Q
40 -1717.1431 20.3558
41 -108.1406 9.0979 1.48749 70.24 S-FSL5
42 67.7056 3.6877
43 74.4811 2.6689 1.90525 35.04 S-LAH93
44 -351.6126 3.8807
45 -696.9155 1.6354 1.69895 30.13 S-TIM35
46 160.8667 12.2086
47 99.6203 1.5997 1.90525 35.04 S-LAH93
48 -147.7203 0.9948
49 411.1244 3.4828 1.48749 70.24 S-FSL5
50 37.0932 10.3867 1.51633 64.16 S-BSL7
51 78.6743 2.7742
52 657.0130 8.1219 1.89286 20.36 S-NPH4
53 21.2140 6.8479 1.53775 74.70 S-FPM3
54 28.0470 23.2316
55 76.9234 4.3834 1.95375 32.32 S-LAH98
56 -114.5347 22.0000
57 ∞ 1.0000 1.51633 64.14 S-BSL7
58 ∞ 1.1107
[表8]实施例3
WIDE middle TELE
Zr 1.0 3.2 10.0
F 96.8 306.0 967.6
FNo. 6.00 6.00 7.38
2ω(°) 9.8 3.2 1.0
DD[14] 171.20 242.31 279.75
DD[22] 193.51 92.30 5.79
DD[32] 19.30 49.41 98.47
TL 738.9
Bf 23.8
f1 449.3
f2 -56.3
f3 97.6
f4 126.0
[表9]
实施例3
Sn 15 23 34 35
KA 1.0000000E+00 1.0000000E+00 1.0000000E+00 1.0000000E+00
A3 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00
A4 7.0516760E-08 -7.0754361E-08 1.8783771E-08 -1.2117220E-08
A5 5.4541983E-09 1.7030419E-09 4.1564839E-10 3.5636600E-10
A6 4.3287789E-11 -7.9077820E-11 -5.7557058E11 8.6492791E-12
A7 4.9902716E-12 9.1682810E-13 -2.6203141E-12 1.8653297E-12
A8 6.2976350E-13 1.8011224E-13 -4.1892332E-14 1.1833179E-13
A9 -7.3826284E-15 -2.9025238E-15 -7.0832786E-16 -1.2444811E-15
A10 8.1564405E-16 -4.0209634E-16 2.6296518E-17 2.5381464E-16
A11 -3.9276133E-17 1.7920865E-17 2.4660632E-18 5.0038403E-19
A12 4.9147017E-18 -9.5332577E-20 3.3901988E-19 2.6784816E-19
A13 1.0315866E-19 -1.9318605E-20 -5.8760109E-21 1.7605145E-20
A14 1.7563470E-20 3.3805520E-21 2.2437206E-22 9.7806439E-22
A15 -2.5443780E-21 4.2572553E-23 -7.1075932E-23 3.5475728E-26
A16 -2.5998307E-22 2.6296369E-24 2.5735439E-24 2.4913822E-24
A17 -6.4558227E-24 2.5772532E-25 3.7672757E-25 2.3633082E-25
A18 2.8484283E-25 -4.3858631E-26 1.3316362E-26 1.0328971E-26
A19 1.4588159E-26 5.6920768E-28 2.9858390E-28 -1.8255105E-28
A20 7.9514005E-28 3.9372417E-29 7.4352778E-30 -2.2370745E-29
在表10中示出实施例1～3的变焦镜头的条件式(1)～(13)的对应值。
[表10]
式编号 实施例1 实施例2 实施例3
(1) θ2ave 1.344 1.366 1.385
(2) EPt/(2×Hh) 4.94 5.07 7.97
(3) v2ave 29.002 29.798 30.187
(4) θ2Pave-θ2Nave -0.140 -0.184 -0.192
(5) v4Pave-v4Nave -10.48 -4.56 -3.96
(6) θ4Pave-θ4Nave -0.436 -0.131 -0.308
(7) θ3Pave-θ3Nave 0.640 0.129 0.496
(8) f2/f1 -0.139 -0.136 -0.125
(9) f2/ft -0.060 -0.062 -0.058
(10) f1/ft 0.430 0.456 0.464
(11) θ1ave 2.041 2.000 2.054
(12) θ1Pave-θ1Nave 0.010 0.032 0.157
(13) θ3ave 1.600 1.891 1.618
根据以上数据可知，实施例1～3的变焦镜头中，抑制了透镜系统的大型化，且在从可见区域到SWIR区域的宽的波长区域中良好地校正了各像差，实现了高的光学性能。并且，实施例1～3的变焦镜头中，长焦端的F值为7.4以下，确保了作为监控用途的长焦距透镜系统而有用的F值的的值。
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8中，作为本发明的实施方式的摄像装置的一例示出使用本发明的实施方式所涉及的变焦镜头1的摄像装置100的概略结构图。作为摄像装置100，例如能够举出监控摄像机、广播用摄像机、电影摄影机、视频摄像机及数码相机等。
摄像装置100具备变焦镜头1、配置于变焦镜头1的像侧的滤波器2及配置于滤波器2的像侧的成像元件3。另外，在图8中，概略地图示了变焦镜头1所具备的多个透镜。
成像元件3将由变焦镜头1形成的光学像转换成电信号，例如能够使用CCD(ChargeCoupled Device，电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)等。成像元件3配置成其摄像面与变焦镜头1的像面对齐。
摄像装置100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、显示由信号处理部5形成的像的显示部6、控制变焦镜头1的变倍的变倍控制部7及控制变焦镜头1的对焦的对焦控制部8。
另外，在图8中仅图示了1个成像元件3，但是摄像装置100也可以构成为具备多个成像元件。摄像装置100可以构成为：在光学系统的光轴上的任一个位置上插入分光棱镜和/或分色镜，将光按每一种波长进行分支并由各成像元件进行成像。
以上，举出实施方式及实施例对本发明的技术进行了说明，但本发明的技术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、色散系数及部分色散比等并不限定于上述各实施例中示出的值，能够采用其他值。
变焦的倍率也不限定于上述实施例的值。本发明的技术还能够适用于比上述实施例大的倍率或者比上述实施例小的倍率的变焦镜头。上述实施例的像差图示出了g线(波长435.83nm)～波长1970nm的范围，但是本发明的技术并不限定于该波长范围，还能够适用于放大或者缩小了波长范围的变焦镜头。
关于本发明的实施方式所涉及的摄像装置，也不限定于应对可见区域及SWIR区域的摄像机，本发明的技术还能够适用于可见区域用摄像机、SWIR区域用摄像机、多光谱摄像机、高光谱摄像机、热像摄像机等。
符号说明
1-变焦镜头，2-滤波器，3-成像元件，5-信号处理部，6-显示部，7-变倍控制部，8-对焦控制部，100-摄像装置，G1-第1透镜组，G1a-第1a透镜组，G1b-第1b透镜组，G1c-第1c透镜组，G2-第2透镜组，G3-第3透镜组，G4-第4透镜组，L11～L19、L21～L25、L31～L38、L41～L52-透镜，ma、ta、wa-轴上光束，mb、tb、wb-最大视角的光束，PP-光学部件，Sim-像面，St-孔径光圈，Z-光轴。

Claims (20)

1.一种变焦镜头，其从物体侧向像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、具有正屈光力的第3透镜组及第4透镜组，
变倍时，所述第1透镜组相对于像面固定，所述第2透镜组及所述第3透镜组改变与相邻的透镜组的间隔而沿着光轴移动，
关于所有透镜组的各透镜，在将F线下的折射率设为nF，将波长1970.09nm下的折射率设为n1970，将C线下的折射率设为nC，将部分色散比θ定义为θ＝(nC-n1970)/(nF-nC)，
将所述第2透镜组的所有透镜的θ的平均设为θ2ave，将对焦于无限远物体的状态的长焦端的入射光瞳的直径设为EPt，将最大像高设为Hh的情况下，满足下述条件式(1)及(2)，
1.1＜θ2ave＜1.7 (1)
3＜EPt/(2×Hh)＜10 (2)。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，
关于所有透镜组的各透镜，在将d线下的折射率设为nd，将色散系数v定义为ν＝(nd-1)/(nF-nC)，
将所述第2透镜组的所有透镜的ν的平均设为ν2ave的情况下，满足下述条件式(3)，
20＜ν2ave＜45 (3)。
3.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
在将所述第2透镜组的所有正透镜的θ的平均设为θ2Pave，将所述第2透镜组的所有负透镜的θ的平均设为θ2Nave的情况下，满足下述条件式(4)，
-0.5＜θ2Pave-θ2Nave＜0.05 (4)。
4.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
关于所有透镜组的各透镜，在将d线下的折射率设为nd，将色散系数ν定义为ν＝(nd-1)/(nF-nC)，
将所述第4透镜组的所有正透镜的ν的平均设为ν4Pave，将所述第4透镜组的所有负透镜的ν的平均设为ν4Nave的情况下，满足下述条件式(5)，
-20＜ν4Pave-ν4Nave＜5 (5)。
5.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
在将所述第4透镜组的所有正透镜的θ的平均设为θ4Pave，将所述第4透镜组的所有负透镜的θ的平均设为θ4Nave的情况下，满足下述条件式(6)，
-0.7＜θ4Pave-θ4Nave＜0 (6)。
6.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
在将所述第3透镜组的所有正透镜的θ的平均设为θ3Pave，将所述第3透镜组的所有负透镜的θ的平均设为θ3Nave的情况下，满足下述条件式(7)，
0＜θ3Pave-θ3Nave＜0.8 (7)。
7.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
在将d线下的所述第1透镜组的焦距设为f1，将d线下的所述第2透镜组的焦距设为f2的情况下，满足下述条件式(8)，
-0.2＜f2/f1＜-0.1 (8)。
8.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
所述第1透镜组从物体侧向像侧依次包括：
第1a透镜组，包括由具有相互不同符号的屈光力的2片透镜接合而成的接合透镜且具有正屈光力；
第1b透镜组，具有正屈光力；及
第1c透镜组，具有正屈光力，
对焦时，只有所述第1b透镜组沿着光轴移动。
9.根据权利要求8所述的变焦镜头，其中，
所述第1b透镜组包括由正透镜和负透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜。
10.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
所述第2透镜组从物体侧向像侧依次包括像侧的面为凹面的负透镜、由负透镜和正透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜及由正透镜和负透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜。
11.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
在将d线下的所述第2透镜组的焦距设为f2，将对焦于无限远物体的状态的长焦端的d线下的所述变焦镜头的焦距设为ft的情况下，满足下述条件式(9)，
-0.08＜f2/ft＜-0.03 (9)。
12.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
在将d线下的所述第1透镜组的焦距设为f1，将对焦于无限远物体的状态的长焦端的d线下的所述变焦镜头的焦距设为ft的情况下，满足下述条件式(10)，
0.3＜f1/ft＜0.6 (10)。
13.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
在将所述第1透镜组的所有透镜的θ的平均设为θ1ave的情况下，满足下述条件式(11)，
1.9＜θ1ave＜2.15 (11)。
14.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
在将所述第1透镜组的所有正透镜的θ的平均设为θ1Pave，将所述第1透镜组的所有负透镜的θ的平均设为θ1Nave的情况下，满足下述条件式(12)，
0＜θ1Pave-θ1Nave＜0.2 (12)。
15.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
在将所述第3透镜组的所有透镜的θ的平均设为θ3ave的情况下，满足下述条件式(13)，
1.4＜θ3ave＜2.1 (13)。
16.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，
从广角端向长焦端变倍时，所述第2透镜组和所述第3透镜组同时通过各自的横向放大率为-1倍的点。
17.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，
所述变焦镜头满足下述条件式(1-1)，
1.25＜θ2ave＜1.5 (1-1)。
18.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，
所述变焦镜头满足下述条件式(2-1)，
4＜EPt/(2×Hh)＜9 (2-1)。
19.根据权利要求2所述的变焦镜头，其中，
所述变焦镜头满足下述条件式(3-1)，
25＜ν2ave＜35 (3-1)。
20.一种摄像装置，其具备权利要求1至19中任一项所述的变焦镜头。
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