CN113777764B - 变焦镜头及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种维持高的光学性能的同时实现对焦组的轻量化，且可以确保可换镜头适宜的法兰距的望远系变焦镜头及摄像装置。本发明的变焦镜头具有自物体侧起依次排列的具有正折射力的第一透镜组G1、具有负折射力的第二透镜组G2和具有正折射力的第三透镜组G3，并通过改变各透镜组间的空气间隔来进行变焦，其特征在于，在第三透镜组G3后具有由一片镜片构成的对焦组F，从无穷远物体向近距离物体对焦时只使该对焦组F沿着光轴方向移动，并满足指定的条件式。本发明的摄像装置具备本发明的变焦镜头。

Description

变焦镜头及摄像装置
本申请是申请日为2017年12月12日、申请号为201711319328.X、发明创造名称为“变焦镜头及摄像装置”的分案申请。
技术领域
本发明涉及变焦镜头、具有该变焦镜头的摄像装置。具体地说，本发明涉及如数码像机或数码摄影机等数字输入输出设备的摄影光学系统适用的、望远且小型的变焦镜头及具有该变焦镜头的摄像装置。
背景技术
近年来，数码像机等采用了固体摄像元件的摄影装置得到了普及。相应地，摄像用镜头的高性能化、小型化加速，小型的摄像装置系统得到了快速普及。就这些摄像用镜头而言，在高性能化的同时，对于小型化也提出了要求。尤其是，对于如望远系变焦镜头的在望远端焦距长的摄像用变焦镜头提出了以上要求。
针对这些要求，专利文献1记载的变焦镜头实现了小型且变焦倍率为4倍左右，在35mm版相当的范围望远端的焦距为600mm左右的望远系变焦镜头(例如，可参见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-126850号公报
发明内容
发明要解决的问题
但就上述专利文献1记载的变焦镜头而言，对焦组由多片透镜构成，因而抑制了对焦时的像差变化，在整个对焦区域维持了高的光学性能。然而，由于对焦组重，驱动对焦组的对焦驱动装置也变得大型化，在透镜组件整体的轻量化及小型化方面存在着不足。
本发明的目的是提供一种维持高的光学性能的同时实现对焦组的轻量化，且可以确保可换镜头适宜的法兰距的望远系变焦镜头及摄像装置。
解决问题的方法
为了解决上述问题，本发明的变焦镜头是具有自物体侧起依次排列的具有正折射力的第一透镜组、具有负折射力的第二透镜组及具有正折射力的第三透镜组，通过改变各透镜组间的空气间隔来进行变焦的变焦镜头，其特征在于，在上述第三透镜组后具有由一片镜片构成的对焦组，从无穷远物体向近距离物体对焦时只使该对焦组沿着光轴方向移动，并满足以下的条件式。
(1)-1.60<β3rw<-0.35
(2)
Figure BDA0003226580850000021
(12)1.40<Bfw/(fw×tanωw)<2.90
(13)-0.30<fF/ft<-0.05
其中，β3rw为自所述第三透镜组的最靠物体侧的透镜至该变焦镜头中最靠近像面侧的透镜的在广角端的无限远对焦时的合成横向放大率，f1为所述第一透镜组的焦距，fw为广角端的该变焦镜头整体的焦距，ft为望远端的该变焦镜头整体的焦距，Bfw为自该变焦镜头在广角端的最靠近像面侧的面至像面的空气换算长度，ωw为该变焦镜头在广角端的最离轴主光线的半视角，fF为所述对焦组的焦距。
并且，为了解决上述问题，本发明的摄像装置的特征在于，具有上述本发明的变焦镜头、及位于该变焦镜头的像面侧并将该变焦镜头形成的光学图像转换成电信号的摄像元件。
发明的效果
本发明的目的是提供一种维持高的光学性能的同时实现对焦组的轻量化，且可以确保可换镜头适宜的法兰距的望远系变焦镜头及摄像装置。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的变焦镜头在广角端的无限远对焦时的透镜构成例子的剖面图。
图2是实施例1的变焦镜头在广角端的无限远对焦时的球面像差图、像散图及歪曲像差图。
图3是实施例1的变焦镜头在中间焦距位置的无限远对焦时的球面像差图、像散图及歪曲像差图。
图4是实施例1的变焦镜头在望远端的无限远对焦时的球面像差图、像散图及歪曲像差图。
图5是表示本发明的实施例2的变焦镜头在广角端的无限远对焦时的透镜构成例子的剖面图。
图6是实施例2的变焦镜头在广角端的无限远对焦时的球面像差图、像散图及歪曲像差图。
图7是实施例2的变焦镜头在中间焦距位置的无限远对焦时的球面像差图、像散图及歪曲像差图。
图8是实施例2的变焦镜头在望远端的无限远对焦时的球面像差图、像散图及歪曲像差图。
图9是表示本发明的实施例3的变焦镜头在广角端的无限远对焦时的透镜构成例子的剖面图。
图10是实施例3的变焦镜头在广角端的无限远对焦时的球面像差图、像散图及歪曲像差图。
图11是实施例3的变焦镜头在中间焦距位置的无限远对焦时的球面像差图、像散图及歪曲像差图。
图12是实施例3的变焦镜头在望远端的无限远对焦时的球面像差图、像散图及歪曲像差图。
符号的说明
G1第一透镜组、G2第二透镜组、G3第三透镜组、G4第四透镜组、G5第五透镜组、G6第六透镜组、F对焦组、S光圈
具体实施方式
以下，说明本发明的变焦镜头及摄像装置的实施方式。其中，以下说明的变焦镜头及摄像装置是本发明的变焦镜头及摄像装置的一种实施方式，本发明的变焦镜头并不局限于以下的实施方式。
1、变焦镜头
1-1、光学构成
本实施方式的变焦镜头(变焦光学系统)是具备自物体侧起依次排列的具有正折射力的第一透镜组、具有负折射力的第二透镜组及具有正折射力的第三透镜组，通过改变各透镜组间的空气间隔来进行变焦的变焦镜头，其特征在于，第三透镜组后具有由一片镜片构成的对焦组，从无穷远物体向近距离物体对焦时只使该对焦组沿着光轴方向移动，并满足以下的条件式1及条件式2。
就本实施方式的变焦镜头而言，通过采用上述构成并满足后述的条件式1及条件式2，得到了维持高的光学性能的同时对焦组轻量化、且可以确保可换镜头适宜的法兰距的望远系变焦镜头。尤其是，该变焦镜头中，通过采用远摄型的屈光度配置，利用第一透镜组聚集入射光束，利用第二透镜组发散该光束，在望远化的同时实现了光学总长度比焦距短的小型的变焦镜头。
并且，该变焦镜头中，即使在第二透镜组中配置大的负折射力，通过在其前后配置的具有正折射力的第一透镜组及第三透镜组来增大第二透镜组的横向放大率，也可以作为远摄倾向性强的望远系变焦镜头并实现该变焦镜头的望远化。
这里，就本实施方式的变焦镜头而言，如上所述，具备自物体侧起依次排列的具有正折射力的第一透镜组、具有负折射力的第二透镜组和具有正折射力的第三透镜组，并通过改变各透镜组间的空气间隔来进行变焦，其中，只要在第三透镜组后具有上述对焦组，对于该变焦镜头具有的透镜组的数量、各透镜组的具体构成就没有特别的限定。以下，说明对焦组更为优选的实施方式、及该变焦镜头更为优选的透镜组构成。
(1)对焦组
对焦组由一片透镜构成。这里，一片透镜通常是指被称之为单透镜(球面透镜或非球面透镜)的一片镜片。并且，非球面透镜除了表面经过精密研磨加工的透镜以外，还包括模压透镜(玻璃材料制、塑料制)、或表面贴有非球面膜的复合非球面透镜。即，该变焦镜头中，构成对焦组的透镜的片数是一片，因此，本发明中提到的对焦组不同于由将多片透镜无空气间隔地接合了的接合透镜构成的对焦组、或多片透镜经由空气间隔配置而成的对焦组等由多片透镜构成的对焦组。
对焦组由一片透镜构成时，与对焦组由多片透镜构成的情形相比，可以实现该对焦组的轻量化和小型化。因此，用于驱动对焦组的驱动装置(机械部件)也可以实现小型化，可以实现包括该变焦镜头的镜筒在内的透镜组件整体的轻量化及小型化。并且，由于可以实现对焦组的轻量化，因而也可以实现快速的自动对焦。
并且，对焦组由一片透镜构成时，与对焦组由多片透镜经由空气间隔配置而成的情形相比，可以减小偏心误差、透镜间的空气间隔误差等各种制造误差。因此，可以抑制因制造误差导致的光学性能的降低，制造出光学性能高的变焦镜头。
对焦组的折射力可以是正或负，但出于实现该变焦镜头的小型化的观点，优选具有负的折射力。
此外，对焦组可以由变焦时独立于其他透镜组移动的一个透镜组构成，也可以由构成该变焦镜头的任意一个透镜组的一部分构成。该变焦镜头中，一个透镜组由相互邻接的透镜构成，一个透镜组具有的透镜在变焦时在光轴方向上移动的方向及移动量全部相同。并且，相互邻接的透镜组在变焦时在光轴方向上移动的方向和/或移动量分别不同。其中，也有一个透镜组仅由一片透镜构成的情况。就此时的一片透镜而言，如上所述，是指单透镜或非球面透镜(玻璃模压透镜或复合非球面透镜)。
进而，对焦组由构成该变焦镜头的任意一个透镜组中的一部分构成的情形是指以下的情况。例如，对焦组由第三透镜组中的一部分构成时，变焦时对焦组与第三透镜组一体沿着光轴方向移动或被固定。进而，由无穷远物体向近距离物体对焦时，构成第三透镜组的透镜中只有构成对焦组的透镜沿着光轴方向移动。并且，对焦组由第三透镜组中的一部分构成时，将第三透镜组内的由在对焦组的物体侧配置的所有透镜构成的透镜组，或将第三透镜组内的由在对焦组的像面侧配置的所有透镜构成的透镜组称为部分透镜组。对焦组由第三透镜组以外的透镜组中的一部分构成时也同样。
该变焦镜头中，只要在第三透镜组后具有对焦组即可，对于其配置没有特别的限定。如上所述，对焦组可以由第三透镜组中的一部分构成，也可以由第四透镜组后的透镜组中的一部分或全部构成。然而，出于实现该变焦镜头及透镜组件整体的小型化的观点，优选在比第三透镜组更靠近像面侧设置对焦组。即，优选在第四透镜组后配置对焦组。通过在具有正折射力的第三透镜组的像面侧设置对焦组，利用第三透镜组可以聚集入射到对焦组的光线束。因此，可以实现对焦组在径向上的小型化和轻量化。基于与上述相同的理由，可以实现该变焦镜头及透镜组件整体的小型化及轻量化，可以实现快速的自动对焦。
基于相同的构思，该变焦镜头中，优选在具有正折射力的透镜组或部分透镜组的像面侧经由空气间隔配置对焦组。即，对焦组由第三透镜组后的透镜组中的一部分构成时，在对焦组的物体侧优选经由空气间隔配置具有正折射力的透镜组或部分透镜组。并且，对焦组由第三透镜组后的一个透镜组构成时，在对焦组的物体侧优选经由空气间隔配置具有正折射力的透镜组。这些情形中，利用在对焦组前配置的透镜组或部分透镜组可以进一步地聚集入射到对焦组的光线束，可以实现对焦组进一步的轻量化及小型化。并且，入射到对焦组的光线束被聚集后，在变焦或对焦时对焦组即使移动也可以减小该期间入射到对焦组的光线的角度变化。也就是说，可以抑制对焦组的移动导致的像差变化，对焦组中生成的像差量也变小。因此，至被拍摄体的距离即使短时，即，在近距离对焦时也可以不依赖于焦距来维持良好的像差校正状态。
并且，出于实现该变焦镜头的高性能化、及实现该变焦镜头及透镜组件整体的小型化的观点，在对焦组的像面侧优选具有至少一个以上的其他的透镜组。变焦镜头中，就构成最靠近像面侧配置的透镜组(以下，称之为“最后透镜组”)的透镜的直径而言，通常大于构成比最后透镜组更靠物体侧配置的透镜组的透镜的直径。将最后透镜组以外的透镜组作为对焦组，在该对焦组的像面侧配置至少一个以上其他的透镜组时，对焦组可以实现进一步的轻量化及小型化。此外，最后透镜组为具有正折射力的透镜组时，适于实现F值小的明亮的光学系统，因而是优选的。并且，最后透镜组为具有负折射力的透镜组时，适于实现光学总长度小的光学系统，因而是优选的。
(2)透镜组构成
这里，本实施方式的变焦镜头只要具有上述第一透镜组至第三透镜组、且在第三透镜组后设有对焦组，对于构成该变焦镜头的透镜组的数量、屈光度配置、对焦组的位置、各透镜组的具体透镜构成没有特别的限定。例如，该变焦镜头为正负正的3组式结构，第三透镜组中的一部分为对焦组即可。但如上所述，优选在第四透镜组后设置对焦组，因而该变焦镜头优选为4组式结构以上。并且，该对焦组优选为最后透镜组以外的透镜组，因而该变焦镜头优选为5组式结构以上。
进而，该变焦镜头为6组式结构以上时，通过使第四透镜组为具有正折射力的透镜组并使第五透镜组为对焦组，可以实现对焦组的更进一步的轻量化和小型化，因而是优选的。
(3)光圈
该变焦镜头中，对于光圈的配置没有特别的限定。在该变焦镜头内的任意位置配置光圈时，该变焦镜头都可以获得本发明的效果。并且，相对于像面，可以以固定、或可移动的方式设置该光圈。
(4)防抖透镜组
该变焦镜头可以具有所谓的防抖透镜组。这里，防抖透镜组是指由大致垂直于光轴移动的一片或多片透镜构成的透镜组。防抖透镜组在大致垂直于光轴的方向上移动时，可以使之在大致垂直于光轴的方向上移动。由此，可以校正手抖等摄像时的振动导致的影像模糊。防抖透镜组可以是构成该变焦镜头的透镜组中的任意一个透镜组。并且，该防抖透镜组也可以是构成该变焦镜头的任意一个透镜组的一部分。
1-2、动作
以下，说明该变焦镜头在变焦时及对焦时的动作。
(1)变焦时的动作
该变焦镜头通过改变各透镜组间的空气间隔来进行变焦。可以使构成该变焦镜头的所有透镜组在变焦时沿着光轴方向移动来改变各透镜组间的空气间隔，也可以将一部分透镜组作为固定组，其余的可移动组在变焦时在光轴方向上移动来改变各透镜组间的空气间隔。
例如，从广角端向望远端变焦时可以使各透镜组移动或固定，从而使第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔变大，第二透镜组和第三透镜组之间的空气间隔变窄。
并且，该变焦镜头中，从广角端向望远端变焦时，只要使第一透镜组向物体侧移动，即可以缩短广角端的该变焦镜头的光学总长度。此时，镜筒的构成如套盒状等般自由伸缩，在从广角端向望远端变焦时随着第一透镜组的移动增大镜筒长度，在从望远端向广角端变焦时缩短镜筒长度，即可以缩短广角端状态下的镜筒长度，实现透镜组件的小型化。
进而，变焦时的所有透镜组为可移动组时，根据焦距适当移动各透镜组的位置就可以在整个变焦区域良好地进行像差校正。并且，通过将最后透镜组设为固定组，或将一部分的透镜组设为固定组，可以实现驱动可移动组在变焦时移动的驱动装置的轻量化和小型化，可以实现该变焦镜头的透镜组件整体的轻量化及小型化。
(2)对焦时的动作
就该变焦镜头而言，通过使对焦组沿着光轴方向移动来进行从无限远物体向邻近物体的对焦。此时，只移动该对焦组，其他的透镜组(包括部分透镜组)固定在光轴方向上。通过用一片透镜构成对焦组并只移动该对焦组，如上所述，可以实现驱动装置的小型化等，且可以实现快速的自动对焦等。
1-3、条件式
以下，说明该变焦镜头需要满足的条件或优选满足的条件。该变焦镜头的特征在于，在采用上述构成的同时，满足以下的条件式1及条件式2。
条件式1：
-1.60<β3rw<-0.35
条件式2：
Figure BDA0003226580850000081
其中，
β3rw：自上述第三透镜组的最靠物体侧的透镜至该变焦镜头中最靠近像面侧的透镜的在广角端的无限远对焦时的合成横向放大率
f1：上述第一透镜组的焦距
fw：广角端的该变焦镜头整体的焦距
ft：望远端的该变焦镜头整体的焦距
1-3-1、条件式1
条件式1是指定自第三透镜组的最靠物体侧的透镜至该变焦镜头中最靠近像面侧的透镜在广角端的无限远对焦时的合成横向放大率的式子。即，是指定在第三透镜组的最靠物体侧的透镜后配置的所有透镜在广角端的无限远对焦时的合成横向放大率的式子。满足条件式1时，可以确保采用单反相机或无反单镜头相机等可换镜头系统的摄像装置适宜的法兰距。
相对于此，条件式1的数值为上限值以上时，广角端的法兰距变短，难以确保可换镜头系统适宜的法兰距，因而不优选。另一方面，条件式1的数值为下限值以下时，广角端的法兰距会超过可换镜头系统要求的法兰距。即，在广角端的该变焦镜头的光学总长度变大。因此，难以实现该变焦镜头的小型化，因而不优选。
出于获得上述效果的观点，条件式1的下限值优选为-1.50，更优选为-1.48，进一步优选为-1.45。并且，条件式1的上限值优选为-0.38，更优选为-0.40，进一步优选为-0.45，更进一步优选为-0.48。
1-3-2、条件式2
条件式2中，
Figure BDA0003226580850000091
表示该变焦镜头在中间焦距位置的该变焦镜头整体的焦距(以下，称之为“中间焦距”)。条件式2是指定第一透镜组的焦距和该变焦镜头整体的中间焦距之比的式子。满足条件式2时，相对于焦距，可以减小光学总长度，抑制望远端的轴向色像差的劣化。因此，可以在整个变焦区域实现性能更高、更小型的变焦镜头。
相对于此，条件式2的数值为上限值以上时，相对于该变焦镜头的变焦区域，第一透镜组的焦距变长，因而光学总长度变大，难以实现该变焦镜头的小型化，因而不优选。另一方面，条件式2的数值为下限值以下时，相对于该变焦镜头的变焦区域，第一透镜组的焦距变短，难以校正望远端的轴向色像差。因此，为了实现在整个变焦区域高性能的变焦镜头，需要增加用于像差校正的透镜的片数，因而难以兼顾该变焦镜头的小型化和高性能化。
出于获得上述效果的观点，条件式2的下限值优选为0.80，更优选为0.85。并且，条件式2的上限值优选为1.20，更优选为1.15。
1-3-3、条件式3
该变焦镜头优选满足以下的条件式。
条件式3：
0.02<Crfr/ft<0.11
其中，
Crfr：对焦组中最靠近像面侧的透镜面的曲率半径
ft：望远端的该变焦镜头整体的焦距
条件式3是指定对焦组中最靠近像面侧的透镜面的曲率半径和在望远端的该变焦镜头整体的焦距之比的式子。首先，条件式3的数值范围为正，因而Crfr的值也要为正。即，该变焦镜头中，该对焦组中最靠近像面侧的透镜面优选为向像面侧呈凹面形状。进而，对焦组中最靠近像面侧的透镜面相对于望远端的该变焦镜头整体的焦距为具有满足条件式3的曲率半径的面形状时，可以良好地进行像面弯曲、歪曲像差等各种像差的校正，可以实现在整个对焦区域性能更高的变焦镜头。
相对于此，条件式3的数值为上限值以上时，即，相对于望远端的该变焦镜头整体的焦距，对焦组中最靠近像面侧的透镜面的曲率半径变大时，难以校正歪曲像差，因而不优选。并且，条件式2的数值为下限值以下时，即，相对于望远端的该变焦镜头整体的焦距，对焦组中最靠近像面侧的透镜面的曲率半径变小时，难以校正像面弯曲，因而不优选。
出于获得上述效果的观点，条件式3的下限值优选为0.03，进一步优选为0.04，更进一步优选为0.05。并且，条件式3的上限值优选为0.10，进一步优选为0.095，更进一步优选为0.09。
1-3-4、条件式4
该变焦镜头中，优选对焦组由具有负折射力的一片透镜构成，且满足以下条件式。
条件式4：
40.0<vdLfn
其中，
vdLfn：构成对焦组的具有负折射力的透镜对于d线的阿贝数
条件式4是指定上述对焦组由具有负折射力的一片镜片构成时，该具有负折射力的透镜对于d线的阿贝数的式子。满足条件式4时，即，对焦组由比阿贝数为40.0的透镜色散小的负透镜构成时，可以减小在对焦组中发生的轴向色像差及倍率色像差。因此，该对焦组由一片负透镜构成时也可以良好地对邻近被拍摄体对焦时容易产生的这些色像差进行校正，在整个对焦区域实现高的光学性能。
出于获得上述效果的观点，条件式4的下限值优选为42.0，更优选为44.0。此外，阿贝数越大时，该透镜的色散越小，越难产生色像差。因此，出于减小对焦组中生成的色像差的观点，该条件式4的值优选越大越好，尤其是没有指定上限值的必要。然而，现有的玻璃材料的阿贝为100左右。并且，阿贝数大、色散低的玻璃材料通常是高价。因此，出于制造该变焦镜头时的成本的观点，条件式4的上限值优选为100，更优选为85.0，进一步优选为77.0。
1-3-5、条件式5
该变焦镜头优选满足以下条件式。
条件式5：
-0.25<(Crff+Crfr)/(Crff-Crfr)<5.00
其中，
Crff：上述对焦组中最靠物体侧的透镜面的曲率半径
Crfr：上述对焦组中最靠近像面侧的透镜面的曲率半径
条件式5是指定构成对焦组的透镜的透镜面形状的式子。满足条件式5时，构成对焦组的透镜具有像面侧的面比物体侧的面的曲率大的形状。对焦组由满足条件式5的形状的透镜构成，从而在对焦组中设置强的负折射力时，可以减小邻近被拍摄体对焦时的对焦组的移动量。与此同时，可以抑制随着对焦组的移动产生的彗形像差、像面弯曲的变动，在邻近被拍摄体对焦时也可以良好地校正彗形像差、像面弯曲。因此，可以实现该变焦镜头的小型化和整个对焦区域的高性能化，因而是优选的。
出于获得上述效果的观点，条件式5的下限值优选为-0.20，进一步优选为-0.10，更进一步优选为0.50。并且，条件式5的上限值优选为4.00，进一步优选为3.00，更进一步优选为2.50。
1-3-6、条件式6
该变焦镜头优选满足以下条件式。
条件式6：
0.39<f1/ft<0.70
其中，
f1：第一透镜组的焦距
ft：望远端的该变焦镜头整体的焦距
条件式6是指定第一透镜组的焦距和望远端的该变焦镜头整体的焦距之比的式子。满足条件式6时，在维持光学性能的同时，易于实现望远比更大的变焦镜头。即，更易于实现高性能，且相对于望远端的该变焦镜头整体的焦距，光学总长度小的变焦镜头。
相对于此，条件式6的数值为上限值以上时，即，相对于望远端的该变焦镜头整体的焦距，第一透镜组的焦距大时，望远端的该变焦镜头的光学总长度变大，在实现该变焦镜头的小型化角度来看不优选。另一方面，条件式6的数值为下限值以下时，即，相对于望远端的该变焦镜头整体的焦距，第一透镜组的焦距小时，难以校正望远端的轴向色像差、球面像差的校正，难以在整个变焦区域实现高性能的变焦镜头。
出于获得上述效果的观点，条件式6的下限值优选为0.40，更优选为0.41，进一步优选为0.44，更进一步优选为0.46。并且，条件式6的上限值优选为0.68，进一步优选为0.65，更进一步优选为0.62。
1-3-7、条件式7
该变焦镜头优选满足以下条件式。
条件式7：
-15.0<[1-(βft×βft)]×βftr×βftr<-5.5
其中，
βft：对焦组在望远端的无限远对焦时的横向放大率
βftr：比对焦组更靠近像面侧配置的所有透镜组在望远端的无限远对焦时的合成横向放大率
条件式7是指定对焦组的追焦灵敏度的式子，即，是指定对焦组以单元量移动时的像面移动量的式子。满足条件式7时，可以使从无穷远物体向近距离物体对焦时的对焦组的移动量处于适当的范围内，在实现快速的自动对焦的同时更易于实现该变焦镜头的小型化。
相对于此，条件式7的数值为上限值以上时，即，对焦组的追焦灵敏度过小时，从无穷远物体向近距离物体对焦时对焦组的移动量变大，除了该变焦镜头的光学总长度变大以外，还难以实现快速的自动对焦，因而不优选。另一方面，条件式7的数值为下限值以下时，即，对焦组的追焦灵敏度过大时，需要高精度地实施对焦组的位置控制来核准对焦位置，对焦组的控制变得困难，因而不优选。
出于获得上述效果的观点，条件式7的下限值优选为-14.5，更优选为-14.0，进一步优选为-13.5，更进一步优选为-13.0，再进一步优选为-12.5。并且，条件式7的上限值优选为-6.0，更优选为-6.5，进一步优选为-7.0，更进一步优选为-8.0。
1-3-8、条件式8
该变焦镜头中，自广角端向望远端变焦且第一透镜组向物体侧移动时，优选满足以下条件式。
条件式8：
0.10<|X1|/ft<0.26
其中，
X1：从广角端向望远端变焦时，第一透镜组向物体侧移动的量
条件式8是指定从广角端向望远端变焦时，第一透镜组向物体侧移动时的第一透镜组的移动量的式子。满足条件式8时，上述变焦时的第一透镜组的移动量处于适当的范围，对于各透镜组分别可以进行更为良好的屈光度配置。因此，能够以更少片数的透镜良好地校正轴向色像差、球面像差等各像差，更易于实现在整个对焦区域性能高的变焦镜头。与此同时，可以实现该变焦镜头进一步的小型化。并且，由于对焦时的对焦组的移动量处于适当的范围，在实现快速的自动对焦的同时，可以精确地进行对焦组的驱动控制。
相对于此，条件式8的数值为上限值以上时，从广角端向望远端变焦时的第一透镜组的移动量变大。即，相对于广角端状态的镜筒长度，需要增大望远端状态的镜筒长度，因而形成镜筒的套盒结构或凸轮结构等镜筒结构变得复杂。其结果，镜筒变大，难以实现透镜组件整体的小型化、轻量化。另一方面，条件式8的数值为下限值以下时，从广角端向望远端变焦时的第一透镜组的移动量变小。此时，为了实现变焦比大的变焦镜头，需要加强分配到其他的透镜组的屈光度。因此，为了实现高性能的变焦镜头，需要增加透镜片数用来校正轴向色像差或球面像差等各像差，难以实现该变焦镜头的小型化、轻量化。
出于获得上述效果的观点，条件式8的下限值优选为0.12，进一步优选为0.14，更进一步优选为0.16。并且，条件式8的上限值更优选为0.25。
1-3-9、条件式9
该变焦镜头优选满足以下条件式。
条件式9：
1.40<f1/fw<3.20
其中，
f1：第一透镜组的焦距
fw：广角端的该变焦镜头整体的焦距
条件式9是指定第一透镜组的焦距和广角端的该变焦镜头整体的焦距之比的式子。满足条件式9时，相对于广角端的该变焦镜头整体的焦距，第一透镜组的焦距处于更适宜的范围，可以进一步地提高广角端的该变焦镜头的光学性能，由实现小型化角度来看也是优选的。
相对于此，条件式9的数值为上限值以上时，相对于该变焦镜头的广角端的焦距，第一透镜组的焦距变大，由实现广角端的该变焦镜头及透镜组件的小型化角度来看不优选。另一方面，条件式9的数值为下限值以下时，相对于该变焦镜头的广角端的焦距，第一透镜组的焦距变短，难以在广角端校正彗形像差或歪曲像差。因此，为了在整个变焦区域实现高性能的变焦镜头，需要增加像差校正所需的透镜片数，难以兼顾该变焦镜头的小型化和高性能化。
出于获得上述效果的观点，条件式9的下限值优选为1.50，进一步优选为1.60，更进一步优选为1.70。并且，条件式9的上限值优选为3.00，进一步优选为2.80，更进一步优选为2.60，再进一步优选为2.30。
1-3-10、条件式10
该变焦镜头中，第一透镜组优选具有至少两片具有正折射力的透镜，并满足以下条件式。
条件式10：
64.0<vd1pave<83.0
其中，
vd1pave：第一透镜组具有的具有正折射力的所有透镜对于d线的阿贝数的平均值
条件式10是指定第一透镜组具有的具有正折射力的所有透镜对于d线的阿贝数的平均值的式子。如上所述，阿贝数大的玻璃材料色散低，因而采用由阿贝数大的玻璃材料构成的透镜时可以抑制色像差的产生。然而，阿贝数大的玻璃材料通常为高价。因此，满足条件式10时可以良好地进行望远端的轴向色像差的校正，同时抑制该变焦镜头的高成本化。
相对于此，条件式10的数值为上限值以上时，即，第一透镜组具有的具有正折射力的透镜的平均阿贝数变大时，由于构成第一透镜组的具有正折射力的透镜价格高，由制造该变焦镜头时的成本角度来看不优选。另一方面，条件式10的数值为下限值以下时，由于第一透镜组具有的具有正折射力的所有透镜的阿贝数小、色散变大，难以校正望远端的轴向色像差，难以实现在整个变焦区域性能高的变焦镜头。
出于获得上述效果的观点，条件式10的下限值优选为65.3，进一步优选为66.2，更进一步优选为67.1。并且，条件式10的上限值优选为82.0，更优选为80.5，进一步优选为79.0，更进一步优选为77.0，再进一步优选为73.0。
1-3-11、条件式11
该变焦镜头优选满足以下条件式。
条件式11：
0.86<|β2t|<20.00
其中，
β2t：第二透镜组在望远端的无限远对焦时的横向放大率
条件式11是指定第二透镜组在望远端的无限远对焦时的横向放大率的式子。满足条件式11时，第二透镜组在望远端的无限远对焦时的横向放大率落处于适宜的范围，通过该第二透镜组的变焦作用，在进一步增大该变焦镜头的变焦比的同时，更易于实现在整个变焦区域高性能的变焦镜头。
相对于此，条件式11的数值为上限值以上时，第二透镜组在望远端的无限远对焦时的横向放大率变大，在望远端的第二透镜组的变焦作用变得过大。因此，难以校正球面像差、像面弯曲、彗形像差等各像差，难以用少的片数构成高性能的变焦镜头，难以实现该变焦镜头的小型化。另一方面，条件式11的数值为下限值以下时，第二透镜组在望远端对焦时的横向放大率小，在望远端的第二透镜组的变焦作用变得过小。因此，为了得到在望远端的焦距长的望远系变焦镜头，需要增大第一透镜组的焦距，该变焦镜头的光学总长度变大，难以实现该变焦镜头及透镜组件的小型化。
出于获得上述效果的观点，条件式11的下限值优选为0.90，进一步优选为0.95，更进一步优选为1.00，再进一步优选为1.05。并且，条件式11的上限值优选为18.0，进一步优选为16.0，更进一步优选为15.0。
1-3-12、条件式12
该变焦镜头中，优选满足以下条件式。
条件式12：
1.10<Bfw/(fw×tanωw)<3.50
其中，
Bfw：自该变焦镜头在广角端的最靠近像面侧的面至像面的空气换算长度ωw：该变焦镜头在广角端的最离轴主光线的半视角
条件式12是指定该变焦镜头在广角端的法兰距长度的式子。满足条件式12，可以使该变焦镜头在广角端的法兰距变为适于采用可换镜头系统的摄像装置的长度。
相对于此，条件式12的数值为上限值以上时，该变焦镜头在广角端的法兰距变得过长，由该变焦镜头的小型化的角度来看不优选。另一方面，条件式12的数值为下限值以下时，该变焦镜头在广角端的法兰距变短，难以确保将该变焦镜头用作为可换镜头系统的摄像装置的可换镜头时所要求的法兰距，因而不优选。
出于获得上述效果的观点，条件式12的下限值优选为1.15，进一步优选为1.20，更进一步优选为1.40，再进一步优选为1.80。并且，条件式12的上限值优选为3.20，进一步优选为3.00，更进一步优选为2.90。
1-3-13、条件式13
该变焦镜头中，满足以下条件式。
条件式13：
-0.30<fF/ft<-0.05
其中，
fF：对焦组的焦距
条件式13是指定对焦组的焦距和望远端的该变焦镜头整体的焦距之比的式子。满足条件式13时，相对于望远端的该变焦镜头整体的焦距，对焦组的焦距处于适当的范围，用更少片数的透镜即可校正轴向色像差、球面像差等各像差，更易于实现在整个对焦区域性能高的变焦镜头。与此同时，可以实现该变焦镜头的进一步的小型化。并且，对焦时的对焦组的移动量处于适宜范围时，在实现快速的自动对焦的同时可以精确地进行对焦组的位置控制。
相对于此，条件式13的数值为上限值以上时，相对于望远端的该变焦镜头整体的焦距，对焦组的焦距变得过短。因此，难以校正邻近被拍摄体对焦时的轴向色像差、球面像差、像面弯曲等各像差，难以用少的透镜片数实现在整个对焦区域性能高的变焦镜头。并且，此时，对焦组的追焦灵敏度变大，因此必须高精度地进行对焦组的位置控制来对准对焦位置，对焦组的位置控制变难，因而不优选。
另一方面，条件式13的数值为下限值以下时，相对于望远端的该变焦镜头整体的焦距，对焦组的焦距变得过长。此时，对焦组的追焦灵敏度变小，因而除了对焦时的对焦组的移动量变大，该变焦镜头的光学总长度变大以外，难以实现快速的自动对焦，因而不优选。
出于获得上述效果的观点，条件式13的下限值优选为-0.25，进一步优选为-0.20，更进一步优选为-0.18。并且，条件式13的上限值优选为-0.07，进一步优选为-0.09，更进一步优选为-0.10。
1-3-14、条件式14及条件式15
该变焦镜头中，将具有负折射力且满足以下条件式的透镜设为透镜N时，优选在第三透镜组后具有至少一片该透镜N。
(14)15.0<vdN<42.0
(15)1.85<NdN<2.15
其中，
vdN：透镜N对于d线的阿贝数
NdN：透镜N对于d线的折射率
在第三透镜组后具有的具有负折射力的透镜中至少一片透镜为满足上述条件式14及条件式15的高色散、高折射率的透镜N时，构成第一透镜组的具有正折射力的透镜生成的色像差可以用该透镜N来抵消，从而可以减小望远端的轴向色像差。因此，作为构成第一透镜组的具有正折射力的透镜的玻璃材料，不使用色散极小的昂贵的玻璃材料也可以减小望远端的轴向色像差。因此，在实现高性能的变焦镜头的同时可以抑制高成本化，因而是优选的。
出于获得上述效果的观点，条件式14的下限值优选为20.0，进一步优选为24.0，更进一步优选为25.2，再进一步优选为28.0。并且，条件式14的上限值优选为41.0，进一步优选为39.0，更进一步优选为37.5。
并且，出于获得上述效果的观点，条件式15的下限值优选为1.87，进一步优选为1.89。并且，条件式12的上限值优选为2.05，进一步优选为1.98，更进一步优选为1.95。
该变焦镜头中，第三透镜组具有透镜N，第三透镜组可以抵消第一透镜组生成的色像差，可以减小望远端的轴向色像差，因而是优选的。此外，该变焦镜头在第三透镜组后可以具有多片满足该条件式14及条件式15的具有负折射力的透镜N。
2、摄像装置
以下，说明本实施方式的摄像装置。本实施方式的摄像装置的特征在于，具有上述变焦透镜、及设置在该变焦镜头的像面侧并将该变焦镜头形成的光学图像转换为电信号的摄像元件。
本发明中，对于摄像元件等没有特别的限定，可以使用CCD(Charge CoupledDevice)传感器、或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)传感器等固体摄像元件等。
尤其是，就上述变焦镜头而言，在广角端也可以确保单反相机或无反单镜头相机等可换镜头系统适用的法兰距。因此，该摄像装置适于采用了这些可换镜头系统的摄像装置。
摄像装置的构成优选为具有对上述摄像元件转换为电信号的光学图像(图像数据)进行电性加工的图像处理部，并通过该图像处理部对图像数据实施图像处理。例如，相对于理想的被拍摄体像，用上述变焦镜头拍摄被拍摄体得到的光学图像会具有因上述变焦镜头的各种像差导致的变形(从理想的被拍摄体像的偏离)。因此，基于上述变焦镜头的像差特性，预先准备用于校正这些像差的图像校正用的数据，用该图像校正用的数据并通过图像处理部对上述图像数据进行电性加工，可以生成校正了光学图像的变形的图像数据。此外，该摄像装置可以具有预先存储了上述图像校正用的数据的变形校正数据存储部，也可以具有可存储该图像校正数据的数据存储部。并且，该摄像装置具有无线通信单元等通信单元、及经由该通信单元等获取外部设备存储的图像校正用的数据的数据取得部，并可以用上述通信单元等获取的图像校正用的数据，通过上述图像处理部对上述图像数据进行电性加工。对于图像处理相关的这些具体的实施方式没有特别的限定。此外，理想的被拍摄体像是指用无像差的透镜(变焦镜头)拍摄被拍摄体时得到的光学图像。
该摄像装置具有上述图像处理部，例如，用预先准备好的歪曲像差校正用的数据，并通过上述图像处理部的歪曲像差校正功能来校正因歪曲像差导致的光学图像的变形时，上述变焦镜头中，可以加强比光圈更靠近像面侧配置的负折射力，可以实现该变焦镜头的光学总长度及径向的小型化，因而是优选的。
并且，该摄像装置具有上述图像处理部，例如，用预先准备好的倍率色像差校正用的数据，并通过上述图像处理部的倍率色像差校正功能来校正因倍率色像差导致的光学图像的变形时，上述变焦镜头中，可以加强比光圈更靠近像面侧配置的负折射力，可以实现该变焦镜头的光学总长度及径向的小型化，因而是优选的。
以下，列举实施例来具体说明本发明，但本发明并不局限于以下的实施例。以下列举的各实施例的变焦镜头是用于上述摄像装置(光学装置)的变焦镜头(变焦光学系统)，特别适用于采用了可交换镜头摄像系统的摄像装置。并且，各透镜剖面图中，面向附图左侧为物体侧，右侧为像面侧。
实施例1
(1)光学系统的构成
图1是表示本发明的实施例1的变焦镜头在广角端的无限远对焦时的透镜构成的剖面图。该变焦镜头由自物体侧起依次排列的具有正折射力的第一透镜组G1、具有负折射力的第二透镜组G2、具有正折射力的第三透镜组G3、具有正折射力的第四透镜组G4、具有负折射力的第五透镜组G5、和具有负折射力的第六透镜组G6构成。第五透镜组G5是对焦组，由后述的一片镜片构成。从无限远物体向近距离物体对焦时，第五透镜组G5沿着光轴向像面侧移动。孔径光圈S被配置在第三透镜组G3的最靠近像面侧。图1中，“CG”是指护罩玻璃、低通滤光片、红外线滤光片等。“IMG”是像面，表示CCD传感器、CMOS传感器等固体摄像元件的摄像面，或表示银盐胶片的胶片面等。这些在其他实施例所示的各透镜剖面图中也相同，以下省略说明。
以下，说明各透镜组的构成。第一透镜组G1由自物体侧起依次排列的接合透镜和双凸透镜L3构成，所述接合透镜是接合了向物体侧呈凸状的负弯月透镜L1及双凸透镜L2的接合透镜。
第二透镜组G2由自物体侧起依次排列的接合透镜和双凹透镜L6构成，所述接合透镜是接合了双凹透镜L4及向物体侧呈凸状的正弯月透镜L5的接合透镜。
第三透镜组G3由自物体侧起依次排列的双凸透镜L7、接合了双凸透镜L8及双凹透镜L9的接合透镜、接合了双凹透镜L10及向物体侧呈凸状的正弯月透镜L11的接合透镜、和孔径光圈S构成。
第四透镜组G4由自物体侧起依次排列的双凸透镜L12和接合透镜构成，所述接合透镜是接合了双凸透镜L13及向物体侧凹状的负弯月透镜L14的接合透镜。
第五透镜组G5由向物体侧呈凸状的负弯月透镜L15构成。
第六透镜组G6由接合透镜构成，所述接合透镜是接合了双凹透镜L16和双凸透镜L17的接合透镜。
该实施例1的变焦镜头中，从广角端向望远端变焦时的各透镜组的移动轨迹如图1所示，第一透镜组向物体侧移动，第二透镜组是固定的，第三透镜组向物体侧移动，第四透镜组向物体侧移动，第五透镜组向物体侧移动，第六透镜组也向物体侧移动。这里，第四透镜组和第六透镜组在变焦时的移动轨迹(移动的倾向及移动量)相同。变焦时，第四透镜组及第六透镜组的移动量与第五透镜组的移动量之间的差异很小。
这里，作为变形例，例如，自第四透镜组至第六透镜组作为一个透镜组，且变焦时使这些透镜组全部以相同轨迹移动时，也可以得到与实施例1的变焦镜头大致同等的光学性能，处于本发明的范围内。此时，该透镜组中，自物体侧起依次具有作为物体侧部分透镜组的第四透镜组、作为部分透镜组的对焦组(第五透镜组)、作为像面侧部分透镜组的第六透镜组。
并且，作为其他的变形例，例如，自第三透镜组至第六透镜组作为一个透镜组，且变焦时使这些透镜组全部以相同轨迹移动是，也可以得到与实施例1的变焦镜头大致同等的光学性能，处于本发明的范围内。此时，该透镜组中，自物体侧起依次具有作为物体侧部分透镜组的第三透镜组及第四透镜组、作为部分透镜组的对焦组(第五透镜组)、作为像面侧部分透镜组的第六透镜组。
并且，实施例1的变焦镜头可以具有防抖透镜组，所述防抖透镜组是在手抖等导致摄影时生成影像模糊时，通过使构成该实施例1的变焦镜头的至少一片透镜为偏心透镜，例如，通过使其在与光轴垂直的方向上移动来校正影像模糊的防抖透镜组。例如，通过使接合透镜在与光轴垂直的方向上移动，可以得到进行像面IMG的影像模糊校正的防抖透镜组，所述接合透镜是接合了第三透镜组G3具有的双凹透镜L10、及向物体侧呈凸状的正弯月透镜L11的接合透镜。
(2)数值实施例
以下，说明采用该变焦镜头的具体数值的数值实施例。表1示出了该光学系统的面数据。表1中，“面编号”是自物体侧起的透镜面的序号，“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”表示对于d线(波长λ＝587.56nm)的折射率，“vd”表示对于d线的阿贝数，“H”表示有效半径。并且，“面编号”的下一列中标注的“S”表示孔径光圈。并且，“r”栏中记载的“INF”表示“∞(无穷大)”。此外，各表中的长度单位全部为“mm”，视角单位全部为“°”。
表2示出了该变焦镜头的各项原始数据。表2中示出了广角端、中间焦距、望远端的该变焦镜头的焦距(f)、F值(Fno)、半视角(ω)、像高(Y)、光学总长度(TL)。
表3示出了变焦时光轴上的可变间隔(其中，无限远对焦时)。表3中，自左侧起依次示出了广角端、中间焦距、望远端的各透镜面间的间隔。
表4示出了邻近被拍摄体(摄影距离3.00m)对焦时的光轴上的可变间隔。表4中，自左侧起依次示出了广角端、中间焦距、望远端的各透镜面间的间隔。进而，表5示出了各透镜组的焦距。表5中，“面编号”是指各透镜组具有的透镜面的序号。
并且，表17示出了该光学系统的上述各条件式1～条件式15的数值。各表中相关的事项在其他实施例所示的各表中也相同，以下省略说明。
并且，图2示出了该变焦镜头的广角端的无限远对焦时的纵像差图。面向该附图自左侧起依次为球面像差、像散、歪曲像差。
表示球面像差的图中，纵轴为与开放F值(图中，表示为FNO)的比例，横轴为散焦，实线表示对于d线(波长587.56nm)的球面像差，点划线表示对于g线(波长435.84nm)的球面像差，虚线表示对于C线(波长656.27nm)的球面像差。
表示像散的图中，纵轴为半视角(ω)，横轴为散焦，实线表示对于d线(波长587.56nm)的弧矢像面(S)的像散，点线表示对于d线的子午像面(T)的像散。
表示歪曲像差的图中，纵轴为半视角(ω)，横轴为％，表示的是对于d线(波长587.56nm)的歪曲像差。
该变焦镜头在广角端的无限远对焦时的后焦“fb”如下。其中，以下的数值不包括2.5mm厚的护罩玻璃(Nd＝1.5168)，这在其他实施例示出的后焦中也相同。
Fb＝44.319(mm)
并且，图3示出了该变焦镜头在中间焦距位置的无限远对焦时的球面像差图、像散图及歪曲像差图，图4示出了该变焦镜头在望远端的无限远对焦时的球面像差图、像散图及歪曲像差图。图2所述的像差图相关的事项在图3、图4及在其他实施例示出的各图中相同，以下省略说明。
表1
面序号 r d Nd vd H
1 368.1314 2.000 1.83400 37.34 31.190
2 133.4489 0.020 1.56732 42.84 30.907
3 133.4489 5.347 1.49700 81.61 30.574
4 -1204.8193 0.250 30.574
5 142.1182 5.404 1.48749 70.44 30.420
6 -588.8881 D6 30.548
7 -364.0644 1.300 1.75859 40.71 30.448
8 30.4459 0.010 1.56732 42.84 15.859
9 30.4459 3.900 1.80518 25.46 15.207
10 128.0739 2.585 15.207
11 -85.3484 1.250 1.64813 59.10 15.153
12 308.6179 D12 15.140
13 67.3877 4.760 1.49700 81.61 15.284
14 -67.3877 0.480 15.831
15 48.6976 5.580 1.48749 70.44 15.740
16 -54.6296 0.010 1.56732 42.84 15.167
17 -54.6296 1.205 1.91034 34.96 14.956
18 2993.4569 12.490 14.954
19 -236.8320 1.010 1.64627 53.55 14.674
20 26.0845 0.010 1.56732 42.84 13.718
21 26.0845 2.920 1.80610 33.27 13.358
22 54.7403 5.000 13.357
23 S INF D23 13.257
24 82.4222 4.030 1.51457 58.39 12.230
25 -46.8823 0.400 12.427
26 45.2941 4.810 1.53299 67.41 12.365
27 -40.4851 0.010 1.56732 42.84 11.500
28 -40.4851 1.100 1.90222 35.10 11.348
29 -520.4612 D29 11.347
30 89.9220 1.000 1.77841 48.98 11.303
31 31.4119 D31 10.681
32 -32.4576 1.110 1.49506 69.88 10.501
33 39.7392 0.010 1.56732 42.84 11.119
34 39.7392 4.040 1.65274 33.01 12.144
35 -182.1743 D35 12.146
36 INF 2.000 1.5168 64.2 12.406
37 INF 1.000 21.591
表2
f 103.000 245.960 388.525
Fno 4.222 6.034 6.603
ω 11.852 4.954 3.134
Y 21.630 21.630 21.630
TL 236.625 279.757 306.635
表3
f 103.000 245.960 388.525
摄像距离 INF INF INF
D6 35.150 78.282 105.160
D12 47.907 17.658 2.978
D23 17.585 14.019 16.466
D29 10.429 8.019 4.818
D31 8.513 10.923 14.124
D35 42.000 75.816 88.049
表4
摄像距离 3000.00 3000.00 3000.00
D29 11.498 10.784 10.096
D31 7.444 8.158 8.846
表5
组 面序号 焦距
G1 1-6 227.344
G2 7-12 -59.626
G3 13-23 96.373
G4 24-29 45.5443
G5 30-31 -62.4856
G6 32-35 -133.031
实施例2
(1)光学系统的构成
图5是表示本发明的实施例2的变焦镜头的广角端的无限远对焦时的透镜构成的剖面图。该变焦镜头由自物体侧起依次排列的具有正折射力的第一透镜组G1、具有负折射力的第二透镜组G2、具有正折射力的第三透镜组G3、具有正折射力的第四透镜组G4、具有负折射力的第五透镜组G5、和具有正折射力的第六透镜组G6构成。第五透镜组是对焦组，由后述的一片镜片构成。从无限远物体向近距离物体对焦时，第五透镜组G5沿着光轴向像面侧移动。孔径光圈S被配置在第三透镜组G3的最靠近像面侧。
以下，说明各透镜组的构成。第一透镜组G1由自物体侧起依次排列的接合透镜和向物体侧呈凸状的正弯月透镜L3构成，所述接合透镜是接合了向物体侧呈凸状的负弯月透镜L1及双凸透镜L2的接合透镜。
第二透镜组G2是由自物体侧起依次排列的向物体侧呈凸状的负弯月透镜L4和接合透镜构成，所述接合透镜是接合了双凹透镜L5及向物体侧呈凸状的正弯月透镜L6的接合透镜。
第三透镜组G3由自物体侧起依次排列的双凸透镜L7、双凹透镜L8、双凸透镜L9和孔径光圈S构成。
第四透镜组G4是由自物体侧起依次排列的接合了向物体侧呈凸状的负弯月透镜L10及双凸透镜L11的接合透镜、接合了双凸透镜L12及向物体侧凹状的负弯月透镜L13的接合透镜和双凸透镜L14构成。
第五透镜组G5由两面为非球面的双凹透镜L15构成。
第六透镜组G6由接合透镜和双凸透镜L18构成，所述接合透镜是接合了向物体侧凹状的正弯月透镜L16及双凹透镜L17的接合透镜。
该实施例2的变焦镜头中，从广角端向望远端变焦时的各透镜组的移动轨迹如图5所示，第一透镜组向物体侧移动，第二透镜组向像面侧移动，第三透镜组向物体侧移动，第四透镜组向物体侧移动，第五透镜组向物体侧移动，第六透镜组也向物体侧移动后再向像面侧移动。实施例2的变焦镜头中，虽然所有透镜组为可移动组，但第六透镜组的移动量很小。因此，即使最靠近像面侧配置的第六透镜组为固定组，也可以得到与实施例2的变焦镜头同等的光学性能，处于本发明的范围内。
并且，实施例2的变焦镜头也可以具有防抖透镜组，所述防抖透镜组是在手抖等导致摄影时发生影像模糊时，通过使构成该实施例2的变焦镜头的至少一片透镜为偏心透镜，例如，通过使其在与光轴垂直的方向上移动来校正影像模糊的防抖透镜组。例如，通过使第二透镜组G2在与光轴垂直的方向上移动，可以得到进行像面IMG的影像模糊校正的防抖透镜组。
(2)数值实施例
以下，说明采用该变焦镜头的具体数值的数值实施例。表6示出了该变焦镜头的面数据，表7示出了各原始数据，表8示出了变焦时的光轴上的可变间隔，表9示出了对焦时的光轴上的可变间隔(其中，摄影距离0.70m)，表10示出了各透镜组的焦距，表17示出了该变焦镜头的上述各条件式1～条件式15的数值。
此外，表6中，面编号的下一列中标注的“ASP”表示该透镜面为非球面，其非球面数据示于表11中。表11中，非球面数据表示用下述式定义该非球面形状时的非球面系数。在表11中，“E-a”表示“×10-a”。非球面数据表示用下述式定义非球面时的圆锥系数、各次方对应的非球面系数。
Figure BDA0003226580850000261
上述式子中，“x”表示在光轴方向上驱离基准面的位移量(像面侧为正)，“r”表示近轴曲率半径，“H”表示在与光轴垂直的方向驱离光轴的高度，“k”表示圆锥系数，“An”表示各n次方的非球面系数(其中，n＝4、6、8、10)。
并且，图6示出了该变焦镜头的广角端的无限远对焦时的纵像差图，图7示出了中间焦点位置的无限远对焦时的纵像差图，图8示出了望远端的无限远对焦时的纵像差图。
该变焦镜头在广角端的无限远对焦时的后焦“fb”如下所示。
Fb＝54.863(mm)表6
面序号 r d Nd vd H
1 331.8617 2.300 1.74778 42.64 37.000
2 143.7963 7.459 1.49700 81.61 36.712
3 -511.5875 0.150 36.680
4 133.3686 5.522 1.49700 81.61 36.220
5 864.2223 D5 36.043
6 73.5903 2.000 1.68799 34.04 15.264
7 34.3968 6.000 14.345
8 -101.7094 1.200 1.48749 70.44 14.098
9 36.9392 2.929 1.82698 32.87 13.898
10 137.1543 D10 13.800
11 55.1657 5.864 1.49700 81.61 14.200
12 -159.0121 3.000 14.065
13 -44.2705 1.200 1.88069 40.16 13.920
14 103.4192 0.150 14.364
15 70.4741 3.350 1.92286 20.88 14.591
16 -124.2983 2.000 14.648
17 S INF D17 14.660
18 127.2753 2.000 1.89141 31.85 15.090
19 36.6111 7.041 1.59154 64.26 14.944
20 -47.6417 0.150 15.009
21 81.0387 5.919 1.56484 62.66 14.521
22 -38.2957 1.200 1.92286 20.88 14.254
23 1578.2131 4.209 14.111
24 89.8703 2.349 1.92286 20.88 13.883
25 -360.2695 D25 13.800
26 ASP -926.8270 1.000 1.70235 56.58 10.197
27 ASP 33.1365 D27 9.800
28 -854.8457 5.439 1.80057 31.84 13.500
29 -23.9434 1.000 1.76062 36.32 13.592
30 56.6078 15.000 13.987
31 137.5421 3.993 1.77691 28.55 18.631
32 -102.8241 D32 18.741
33 INF 2.500 1.51680 64.20 21.507
34 INF 1.000 21.591
表7
f 103.035 199.923 387.907
Fno 4.637 4.993 5.737
ω 11.532 5.928 3.066
Y 21.630 21.630 21.630
TL 225.000 275.155 320.000
表8
f 103.035 199.923 387.907
摄像距离 INF INF INF
D5 1.439 69.834 118.575
D10 39.394 17.917 1.000
D17 13.262 8.491 4.125
D25 16.551 11.937 1.000
D27 6.212 18.063 47.126
D32 52.219 52.988 52.251
表9
摄像距离 700.00 700.00 700.00
D25 20.236 22.029 23.603
D27 2.528 7.972 24.523
表10
组 面序号 焦距
G1 1-5 216.223
G2 6-10 -82.218
G3 11-17 207.498
G4 18-25 49.3299
G5 26-27 -45.5313
G6 28-32 319.753
表11
26 27
K 0 4.794240822
A4 -5.94737E-07 -1.76420E-05
A6 1.51937E-08 -5.97748E-08
A8 -1.34613E-10 5.99648E-11
A10 3.92040E-13 -2.65788E-12
实施例3
(1)光学系统的构成
图9是表示本发明的实施例3的变焦镜头的广角端的无限远对焦时的透镜构成的剖面图。该变焦镜头由自物体侧起依次排列的具有正折射力的第一透镜组G1、具有负折射力的第二透镜组G2、具有正折射力的第三透镜组G3、具有负折射力的第四透镜组G4、和具有负折射力的第五透镜组G5构成。第四透镜组G4是对焦组，由一片透镜构成。从无限远物体向近距离物体对焦时，第四透镜组G4沿着光轴向像面侧移动。孔径光圈S被配置在第三透镜组G3中。
第一透镜组G1由自物体侧起依次排列的接合透镜和双凸透镜L3构成，所述接合透镜是接合了向物体侧呈凸状的负弯月透镜L1及双凸透镜L2的接合透镜。
第二透镜组G2由自物体侧起依次排列的接合了像面侧凸形状的正弯月透镜L4及双凹透镜L5的接合透镜、双凹透镜L6、和接合了双凹透镜L7及双凸透镜L8的接合透镜构成。
第三透镜组G3由自物体侧起依次排列的接合了双凸透镜L9及向物体侧凹状的负弯月透镜L10的接合透镜、双凸透镜L11、孔径光圈S、接合了双凹透镜L12及双凸透镜L13的接合透镜、接合了双凸透镜L14及双凹透镜L15的接合透镜、和向物体侧呈凸状的正弯月透镜L16构成。
第四透镜组G4由向物体侧呈凸状的负弯月透镜L17构成。
第五透镜组G5由向物体侧凹状的正弯月透镜L18和双凹透镜L19构成。
该实施例3的变焦镜头中，从广角端向望远端变焦时的各透镜组的移动轨迹如图9所示，第一透镜组向物体侧移动，第二透镜组向像面侧移动后再向物体侧移动，第三透镜组向物体侧移动，第四透镜组向物体侧移动，第五透镜组是固定的。
并且，实施例3的变焦镜头中也可以具有防抖透镜组，所述防抖透镜组是在手抖等导致摄影时发生影像模糊时，通过使构成该实施例3的变焦镜头的至少一片透镜为偏心透镜，例如，通过使其在与光轴垂直的方向上移动来校正影像模糊的防抖透镜组。例如，通过使第二透镜组G2具有的双凹透镜L6、接合了双凹透镜L7及双凸透镜L8的接合透镜的三片透镜在与光轴垂直的方向上移动，可以得到进行像面IMG的影像模糊校正的防抖透镜组。
(2)数值实施例
以下，说明采用该变焦镜头的具体数值的数值实施例。表12示出了该变焦镜头的面数据，表13表示的是各原始数据，表14示出了变焦时的光轴上的可变间隔，表15示出了对焦时的光轴上的可变间隔(其中，摄影距离1.50m)，表16示出了各透镜组的焦距，表17示出了该变焦镜头的上述各条件式1～条件式15的数值。
并且，图10示出了该变焦镜头的广角端的无限远对焦时的纵像差图，图11示出了中间焦点位置的无限远对焦时的纵像差图，图12示出了望远端的无限远对焦时的纵像差图。
该变焦镜头在广角端的无限远对焦时的后焦“fb”如下所示。
Fb＝51.319(mm)
表12
面序号 r d Nd vd H
1 386.9477 1.800 1.77250 49.62 30.900
2 97.6787 7.321 1.49700 81.61 30.687
3 -550.8558 0.300 30.708
4 105.5622 6.567 1.49700 81.61 30.668
5 -871.1075 D5 30.513
6 -193.0458 2.721 1.83400 37.34 13.150
7 -43.3651 1.200 1.69680 55.46 13.045
8 115.3300 3.321 12.657
9 -652.8259 1.000 1.69680 55.46 12.800
10 74.7221 3.451 12.719
11 -44.0111 1.200 1.51680 64.20 12.747
12 156.1033 2.247 1.74077 27.76 13.260
13 -156.1033 D13 13.382
14 89.7936 4.889 1.51680 64.20 13.600
15 -37.5386 1.200 1.95375 32.32 13.649
16 -103.9558 0.300 13.963
17 44.9129 3.740 1.60342 38.01 14.313
18 -1026.9539 15.254 14.200
19 S INF 7.274 12.259
20 -946.2941 1.200 1.90366 31.31 12.331
21 29.8497 5.717 1.48749 70.44 12.184
22 -45.4929 0.300 12.295
23 64.9500 4.965 1.71736 29.50 12.290
24 -31.7770 1.200 1.91082 35.25 12.223
25 462.1784 0.301 12.214
26 28.6878 3.493 1.48749 70.44 12.271
27 113.9975 D27 12.500
28 179.4149 1.000 1.69680 55.46 9.667
29 31.5641 D29 9.400
30 -275.4039 3.170 1.90366 31.31 15.407
31 -51.4508 9.383 15.510
32 -46.1574 1.200 1.51680 64.20 14.332
33 82.6773 49.000 14.482
34 INF 2.000 1.51680 64.20 21.303
35 INF 1.000 21.490
表13
f 102.923 200.000 388.001
Fno 5.190 5.896 6.540
ω 11.662 5.988 3.113
Y 21.630 21.630 21.630
TL 238.680 261.949 308.268
表14
f 102.923 200.000 388.001
摄像距离 INF INF INF
D5 32.033 63.862 101.280
D13 36.192 11.886 2.000
D27 6.214 11.324 2.184
D29 16.524 27.160 55.087
表15
摄像距离 1500.00 1500.00 1500.00
D27 7.659 16.067 14.548
D29 15.079 22.417 42.723
表16
组 面序号 焦距
G1 1-5 186.479
G2 6-13 -42.084
G3 14-27 44.917
G4 18-29 -55.1222
G5 30-33 -1269.99
表17
Figure BDA0003226580850000321
工业实用性
根据本发明，可以提供维持高的光学性能的同时实现对焦组的轻量化，且可以确保可换镜头适宜的法兰距的望远系变焦镜头及摄像装置。

Claims (17)

1.一种变焦镜头，该变焦镜头由五组或六组透镜组构成，且自物体侧起依次排列有具有正折射力的第一透镜组、具有负折射力的第二透镜组和具有正折射力的第三透镜组，通过改变各透镜组间的空气间隔来进行变焦，其特征在于，
在所述第三透镜组后具有由一片镜片构成的对焦组，
从无穷远物体向近距离物体对焦时只使该对焦组沿着光轴方向移动，并满足以下的条件式，
(1)-1.60<β3rw<-0.35
(2)
Figure FDA0004053914690000011
(12)1.40<Bfw/(fw×tanωw)<2.90
(13)-0.30<fF/ft<-0.05
其中，β3rw为自所述第三透镜组的最靠物体侧的透镜至该变焦镜头中最靠近像面侧的透镜的在广角端的无限远对焦时的合成横向放大率，f1为所述第一透镜组的焦距，fw为广角端的该变焦镜头整体的焦距，ft为望远端的该变焦镜头整体的焦距，Bfw为自该变焦镜头在广角端的最靠近像面侧的面至像面的空气换算长度，ωw为该变焦镜头在广角端的最离轴主光线的半视角，fF为所述对焦组的焦距。
2.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足以下的条件式，
(3)0.02<Crfr/ft<0.11
其中，Crfr为所述对焦组中最靠近像面侧的透镜面的曲率半径。
3.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，所述对焦组由具有负折射力的一片透镜构成，并满足以下的条件式，
(4)40.0<vdLfn
其中，vdLfn为构成所述对焦组的具有负折射力的透镜对于d线的阿贝数。
4.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，所述对焦组经由空气间隔配置在具有正折射力的透镜组或部分透镜组的像面侧。
5.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足以下的条件式，
(5)-0.25<(Crff+Crfr)/(Crff-Crfr)<5.00
其中，Crff为所述对焦组中最靠物体侧的透镜面的曲率半径，Crfr为所述对焦组中最靠近像面侧的透镜面的曲率半径。
6.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足以下的条件式，
(6)0.39<f1/ft<0.70。
7.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足以下的条件式，
(7)-15.0<[1-(βft×βft)]×βftr×βftr<-5.5
其中，βft为所述对焦组在望远端的无限远对焦时的横向放大率，βftr为比所述对焦组更靠近像面侧配置的所有透镜组在望远端的无限远对焦时的合成横向放大率。
8.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，从广角端向望远端变焦时，所述第一透镜组向物体侧移动。
9.如权利要求8所述的变焦镜头，其中，满足以下的条件式，
(8)0.10<|X1|/ft<0.26
其中，X1为从广角端向望远端变焦时所述第一透镜组向物体侧移动的量。
10.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，将该变焦镜头中最靠近像面侧配置的透镜组设为最后透镜组时，所述对焦组是所述最后透镜组以外的透镜组。
11.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足以下的条件式，
(9)1.40<f1/fw<3.20。
12.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，所述第一透镜组具有至少两片具有正折射力的透镜，并满足以下的条件式，
(10)64.0<vd1pave<83.0
其中，vd1pave为所述第一透镜组具有的具有正折射力的所有透镜对于d线的阿贝数的平均值。
13.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足以下的条件式，
(11)0.86<|β2t|<20.00
其中，β2t为所述第二透镜组在望远端的无限远对焦时的横向放大率。
14.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，所述对焦组构成变焦时独立于其他透镜组移动的一个透镜组，且在该对焦组的物体侧经由空气间隔具备具有正折射力的透镜组。
15.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，将具有负折射力且满足以下的条件式的透镜设为透镜N时，在所述第三透镜组后具有至少一片该透镜N，
(14)15.0<vdN<42.0
(15)1.85<NdN<2.15
其中，vdN为所述透镜N对于d线的阿贝数，NdN为所述透镜N对于d线的折射率。
16.如权利要求15所述的变焦镜头，其中，所述第三透镜组中具有所述透镜N。
17.一种摄像装置，其特征在于，具有权利要求1～权利要求16中任意一项所述的变焦镜头、及位于该变焦镜头的像面侧并将该变焦镜头形成的光学图像转换成电信号的摄像元件。
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