CN201662647U

CN201662647U - 变焦透镜及摄像装置

Info

Publication number: CN201662647U
Application number: CN2010201546091U
Authority: CN
Inventors: 河村大树
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2020-03-24
Also published as: JP2010262154A; TWM386499U; JP5275891B2

Abstract

本实用新型提供一种变焦透镜及摄像装置，其中，该变焦透镜按较少的透镜片数小型地构成的同时谋求高倍率化、良好地校正色像差、且具有较高的光学性能。该变焦透镜从物侧依次由正的第1透镜组(G1)、负的第2透镜组(G2)、光阑、整体上为正的后续组构成。第1透镜组(G1)由接合透镜和正的第3透镜构成，该接合透镜由负的第1透镜和正的第2透镜构成。满足有关第1透镜的折射率的式(1)、有关第1透镜的阿贝数的式(2)、有关第2透镜的阿贝数的式(3)、有关第3透镜的阿贝数的式(4)、有关广角端和望远端的整个系统的焦距的式(5)。

Description

变焦透镜及摄像装置

技术领域

本发明涉及一种变焦透镜及摄像装置，更详细的是涉及在视频摄像机或电子静止摄像机、监视摄像机等中可适于使用的变焦透镜以及具备该变焦透镜的摄像装置。

背景技术

以往，作为用于民用视频摄像机或监视用视频摄像机等的变焦透镜大多提出了4组式或5组式变焦透镜，例如，公知有在下述专利文献1至9所述的变焦透镜。专利文献1至9记载有在4组式中第1透镜组由3片或4片透镜构成的变焦透镜。

专利文献1：日本专利公开2006-221208号公报

专利文献2：日本专利公开2004-279726号公报

专利文献3：日本专利公开2007-171248号公报

专利文献4：日本专利公开2007-127694号公报

专利文献5：日本专利公开2005-345892号公报

专利文献6：日本专利公开2007-3600号公报

专利文献7：日本专利公开2007-178825号公报

专利文献8：日本专利公开2003-98434号公报

专利文献9：日本专利公开2007-178572号公报

上述领域的变倍比在10倍左右的变焦透镜中，无论是单板式还是3板式，如上述专利文献1、2所述那样的第1透镜组由3片构成的例子极其多。在这样的变倍比在10倍左右的变焦透镜中，配置在最靠物侧的第1透镜组的第1透镜的材料中使用对d线的阿贝数为18～26左右的高色散材料的例子较多。具体而言，使用OHARA会社制造的相当于S-TIH53(νd＝23.8)的例子较常见。

另一方面，近年来，对视频摄像机用或电子静止摄像机用变焦透镜的高倍率化的要求提高。想要使变倍比提高到15倍至20倍左右时色像差的校正成为一个课题。若在以往的变倍比为10倍左右的变焦透镜所采用的3片结构的第1透镜组的状态下提高变倍比，理所当然望远端的焦距变长，在望远端的色像差也会增加。

为了良好地校正色像差的同时，实现高倍率，需要与变倍比为10倍左右的以往的透镜系统不同的构思。例如，作为一个简单的方法，可以考虑如专利文献3、4、8的变焦透镜，将第1透镜组设为4片结构。然而，配置在最靠物侧的第1透镜组的透镜直径较大，所以如果使该第1透镜组的片数增加而使其设为4片结构，则会产生透镜系统变得大型化的不良情况。对上述领域的摄像机的小型化要求日益强烈，对搭载于这些摄像机上的变焦透镜的小型化的要求也日益强烈。基于这种情况，在以也满足近几年的小型化的要求的方式将第1透镜组以3片构成的基础上，实现高倍率、并可将色像差抑制为最小限的这样的结构的最适宜化特别是透镜材料的最适宜化就会被要求。

发明内容

本发明是借鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种按较少的透镜片数小型地构成的同时、谋求高倍率化、良好地校正色像差、具有高的光学性能的变焦透镜及具备该变焦透镜的摄像装置。

本发明的变焦透镜的特征在于，从物侧依次由具有正的折射力的第1透镜组、具有负的折射力的第2透镜组、光阑、整体上具有正的折射力的后续透镜组构成；从广角端到望远端变倍时，第1透镜组和第2透镜组的距离变大，并且第2透镜组和后续透镜组的距离变小，第1透镜组是从物侧依次由通过负的第1透镜及正的第2透镜而成的接合透镜和正的第3透镜构成的3片结构；将第1透镜的d线的折射率、阿贝数分别设为N1、v1，将第2透镜的d线的阿贝数设为ν2，将第3透镜的d线的阿贝数设为ν3，将在广角端的整个系统的焦距设为fw，将在望远端的整个系统的焦距设为ft时，满足下述条件式(1)～(5)。

N1≥1.80…(1)

35≤ν1＜40…(2)

ν2＞75…(3)

50＜ν3＜70…(4)

11.6≤ft/fw＜25…(5)

而且，本发明的各“透镜组”设为不仅由多个透镜构成的透镜组，也包括仅由1片透镜构成的透镜组。

本发明的变焦透镜中，将第1透镜组的焦距设为fG1时，优选满足下述条件式(6)。

2.0≤fG1/(fw·ft)^1/2＜2.6…(6)

另外，本发明的变焦透镜中，将第1透镜组的焦距设为fG1、将第2透镜的d线的折射率设为N2、将第3透镜的焦距设为f3时，优选满足下述条件式(7)。

0.1＜fG1·(N1-N2)/f3＜0.6…(7)

另外，本发明的变焦透镜中，将第1透镜的焦距设为f1、将第1透镜组的焦距设为fG1时，优选满足下述条件式(8)。

0.7＜|f1/fG1|＜1.6…(8)

另外，本发明的变焦透镜中，将第3透镜的d线的折射率设为N3时，优选满足下述条件式(9)。

N3＞1.55…(9)

另外，本发明的变焦透镜中也可以后续透镜组按照包括第3透镜组及第4透镜组的方式构成，该第3透镜组在变倍时被固定且具有正的折射力，该第4透镜组进行与变倍相随的像面位置的校正及对焦且具有正的折射力；或者，后续透镜组也可以仅由第3透镜组及第4透镜组构成，该第3透镜组在变倍时被固定且具有正的折射力，该第4透镜组进行与变倍相随的像面位置的校正及对焦且具有正的折射力。

另外，本发明的变焦透镜中，第2透镜组由至少2片负透镜和1片正透镜构成，该至少2片负透镜中的1片负透镜优选具有至少1面非球面。

另外，上述的各条件式的值只要没有特别的限制就是变焦透镜的基准波长的值。另外，本说明书中说明的阿贝数的数值只要没有特别的限制就是d线的值。

本发明的摄像装置的特征在于，具备上述记载的本发明的变焦透镜。

根据本发明，将第1透镜组设为负、正、正的3片结构，并构成为满足各条件式，所以可以提供可以由较少的透镜片数小型地构成、谋求高倍率化、实现良好的色像差的校正、且具有高的光学性能的变焦透镜及具备该变焦透镜的摄像装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1所涉及的变焦透镜的透镜结构的剖面图。

图2是表示本发明的实施例2所涉及的变焦透镜的透镜结构的剖面图。

图3是表示本发明的实施例3所涉及的变焦透镜的透镜结构的剖面图。

图4是表示本发明的实施例4所涉及的变焦透镜的透镜结构的剖面图。

图5是表示本发明的实施例5所涉及的变焦透镜的透镜结构的剖面图。

图6是表示本发明的实施例6所涉及的变焦透镜的透镜结构的剖面图。

图7是表示本发明的实施例7所涉及的变焦透镜的透镜结构的剖面图。

图8(A)～图8(H)是本发明的实施例1的变焦透镜的各像差图。

图9(A)～图9(H)是本发明的实施例2的变焦透镜的各像差图。

图10(A)～图10(H)是本发明的实施例3的变焦透镜的各像差图。

图11(A)～图11(H)是本发明的实施例4的变焦透镜的各像差图。

图12(A)～图12(H)是本发明的实施例5的变焦透镜的各像差图。

图13(A)～图13(H)是本发明的实施例6的变焦透镜的各像差图。

图14(A)～图14(H)是本发明的实施例7的变焦透镜的各像差图。

图15是本发明的实施方式所涉及的摄像装置的简要结构图。

图中：1-变焦透镜，2-滤光片，4-摄像元件，5-信号处理电路，6-显示装置，10-视频摄像机，G1-第1透镜组，G2-第2透镜组，G3-第3透镜组，G4-第4透镜组，PP-光学部件，St-孔径光阑，Z-光轴。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。图1是表示本发明的实施方式所涉及的变焦透镜的结构例的剖面图，与后述的实施例1的变焦透镜对应。而且，图2～图7是表示本发明的实施方式所涉及的另一结构例的剖面图，分别与后述的实施例2～实施例7的变焦透镜对应。在图1～图7所示的例子的基本结构相同，并且各图的图示方法也相同，因此在此主要参照图1对本发明的实施方式所涉及的变焦透镜进行说明。

本发明的实施方式所涉及的变焦透镜沿着光轴Z从物侧依次由具有正的折射力的第1透镜组G1、具有负的折射力的第2透镜组G2、光阑St、整体上具有正的折射力的后续透镜组构成。另外，该变焦透镜构成为从广角端到望远端变倍时，第1透镜组G1和第2透镜组G2的距离变大，并且第2透镜组G2和后续透镜组的距离变小。

在图1所示的例子中，具体地构成为从广角端到望远端变倍时，第1透镜组G1被固定，第2透镜组G2向像侧移动。

后续透镜组可以构成为含有多个透镜组，图1所示的例子中，后续透镜组由在变倍时被固定且具有正的折射力的第3透镜组G3、进行与变倍相随的像面位置的校正及对焦且具有正的折射力的第4透镜组G4这2个透镜组构成。另外，作为本发明的变焦透镜，后续透镜组可以构成为包括上述第3透镜组G3、上述第4透镜组G4及其它透镜组，但小型化优先时，优选仅由上述第3透镜组G3、上述第4透镜组G4构成。

图1中，左侧为物侧、右侧为像侧，在上半部分表示广角端的透镜配置，在下半部分表示望远端的透镜配置，用箭头表示从广角端到望远端进行变倍时的各透镜组的简要的移动轨迹。另外，图1所示的孔径光阑St并非表示其大小或形状而表示光轴Z上的位置。

而且，在图1中将像面作为Sim图示。例如，在将该变焦透镜应用于搭载有摄像元件的摄像装置时，以摄像元件的摄像面位于像面Sim的方式配置。

在将变焦透镜应用于摄像装置时，优选按照安装透镜的摄像机侧的结构，在最靠像侧的透镜和摄像面之间配置保护玻璃或棱镜、红外线截止滤光片、低通滤光片等的各种滤光片，在图1中，表示了设想这些平行平板状的光学部件PP配置在最靠像侧的透镜组的第4透镜组G4和像面Sim之间的例子。

本发明的实施方式所涉及的变焦透镜的第1透镜组G1，从物侧依次由通过负透镜L11及正透镜L12而成的接合透镜、正透镜L13所构成的3片形成。在此，具有负的折射力的透镜(也称负透镜)L11、具有正的折射力的透镜(也称正透镜)L12、具有正的折射力的透镜L13分别对应于本发明的负的第1透镜、正的第2透镜、正的第3透镜。

在图1所示的例子中，具有负的折射力的透镜L11是凸面朝向物侧的负弯月形透镜，具有正的折射力的透镜L12是双凸透镜，具有正的折射力的透镜L13是凸面朝向物侧的正弯月形透镜。

第1透镜组G1在最靠物侧配置，所以透射过第1透镜组G1的光线的光线高较高，因此第1透镜组G1的透镜直径也变为较大的直径。通过将该第1透镜组G1的透镜片数设为必需的最小限3片，可以比设为4片结构时更小型地构成透镜系统，而且，可以以降低成本构成。

另外，本发明实施方式所涉及的变焦透镜构成为：将具有负的折射力的透镜L11的d线的折射率、阿贝数分别设为N1、v1，具有正的折射力的透镜L12的d线的阿贝数设为ν2，具有正的折射力的透镜L13的d线的阿贝数设为ν3，在广角端的整个系统的焦距设为fw，在望远端的整个系统的焦距设为ft时，满足下述条件式(1)～(5)。

N1≥1.80…(1)

35≤ν1＜40…(2)

ν2＞75…(3)

50＜ν3＜70…(4)

11.6≤ft/fw＜25…(5)

条件式(1)规定具有负的折射力的透镜L11的折射率。若低于条件式(1)的下限程度折射率变小，则佩兹伐和增大，像面弯曲的校正变得非常困难。进一步，具有负的折射力的透镜L11和具有正的折射力的透镜L12的接合面的曲率半径的绝对值变小，用于确保具有正的折射力的透镜L12的边缘(边缘厚度)所必需的具有正的折射力的透镜L12的中心厚度变大，透镜系统变得大型化，所以不优选。为了防止这种情况，若将具有负的折射力的透镜L11和具有正的折射力的透镜L12的接合面的曲率半径的绝对值增大，使具有正的折射力的透镜L12的中心厚度变薄，则畸变的校正变得困难，所以不优选。

条件式(2)规定具有负的折射力的透镜L11的阿贝数。通过满足条件式(2)可以降低二级光谱，并且能够得到不仅高变倍、在变焦整个区域良好地校正色像差的变焦透镜。若低于条件式(2)的下限，则难以良好地校正色像差，特别在望远端的轴上色像差。超过条件式(2)上限，则具有负的折射力的透镜L11和具有正的折射力的透镜L12的接合面的曲率半径的绝对值变小，用于确保必需的边缘(边缘厚度)所必需的具有正的折射力的透镜L12的中心厚度变大，透镜系统大型化，所以不优选。

条件式(3)规定具有正的折射力的透镜L12的阿贝数。现在所使用的光学材料中，如满足条件式(3)的材料大多为具有异常色散性的材料，所以通过使用这样的材料可以降低二级光谱。

在此，与以往的例子做比较并进行研究。以往，大多所提案的变倍比到10倍左右的变焦透镜中，并非一定使用具有异常色散性的材料，为了透镜系统的小型化，为了使曲率能够平缓而考虑了折射率的结果，使用比具有异常色散的材料的色散稍高的色散材料的情况较多。

然而，在如本实施方式的变倍比高的变焦透镜中，在如以往的变倍比在10倍左右的变焦透镜的大部分所采用的那样第1透镜组以3片的结构直接采用时，当然，望远端的焦距变长之量，使色像差也增大。在高变倍的变焦透镜，有时也有第1透镜组由4片构成，但为了小型化，优选由3片构成。即，为了兼顾小型化和高性能化，优选由满足条件式(2)和条件式(3)的材料构成接合透镜。若低于条件式(3)下限，则具有负的折射力的透镜L11和具有正的折射力的透镜L12的阿贝数的差变小，轴上色像差变大。

在包括公开于专利文献1及专利文献2的变焦透镜，变倍比在10倍左右的以往的多数的变焦透镜中，第1透镜(第1透镜组的最靠物侧的透镜)使用阿贝数为18～26左右的高色散材料。具体地，使用相当于阿贝数为23.8的S-TIH53(OHARA会社制造)的例子比较常见。为了降低在高倍率化时的望远端的色像差，考虑在第1透镜中使用色散比阿贝数为18～26左右稍低的材料。然而，在第1透镜使用这种的色散稍低的材料来谋求高倍率化时如果打算均衡地校正色像差，则与上述以往的例子相比，构成第1透镜组的透镜的光焦度变强，透镜的曲率变大，有违背小型化的倾向。因此，为了防止第1透镜的大型化的同时可以良好地校正色像差，如本实施方式的变焦透镜，将构成第1透镜组的透镜的材料的折射率或光焦度最佳化变得重要。

另外，以往例中比上述例色散稍低的材料，即，作为将阿贝数大于23.8的材料作为第1透镜组的第1透镜来使用的例子，有在专利文献5和专利文献6所记载的例子，在第1透镜使用νd＝28.3～35.3的材料，但均是变倍比不到10倍。专利文献6中，因为变倍比小，即使不在第1透镜组的具有正的折射力的透镜使用阿贝数大于75的材料，也可以良好地实现色像差校正，但在变倍比增大时，优选使用阿贝数大于75的材料。专利文献7中，在第1透镜使用阿贝数为37.2的材料、在第3透镜组使用阿贝数为70以上的材料并将第1透镜组设为3片结构来实现超过10倍的变倍比，但因为在第3透镜使用低折射率材料，所以透镜直径变得大型化，不是满足小型化的要求的透镜组。

这样，在以往例中，几乎没有在变倍比超过12倍的变焦透镜中由3片构成第1透镜组、在第1透镜使用比以往色散稍低的材料来进行消色差的例子，如专利文献9所示，即使是变倍比超过20倍的透镜也在第1透镜使用阿贝数为30以下的高色散材料的例子较多。若在第1透镜使用阿贝数为30以下的高色散材料，则因为能够平缓第2透镜(第1透镜组的物侧的第2个透镜)的曲率，对小型化有利，但会产生在望远端的色像差变得非常大的问题。

返回本实施方式的条件式的说明。条件式(4)规定具有正的折射力的透镜L13的阿贝数。若低于条件式(4)的下限，则在望远侧的变焦位置的轴上色像差的校正不能充分地进行。具有如超过条件式(4)的上限的低色散性的材料，一般折射率较低，透镜的曲率变大，用于确保必需的边缘(边缘厚度)所必需的具有正的折射力的透镜L13的中心厚度变大，透镜系统变得大型化，所以不优选。进而，如超过条件式(4)的上限的材料，具有异常色散性的材料多，具有异常色散性的材料有高价的缺点。若除了具有正的折射力的透镜L12外而具有正的折射力的透镜L13也使用具有异常色散性的材料，则成本变高，所以不优选。

条件式(5)是望远端与广角端的焦距的比，即，规定变倍比。为了实现高变倍比需要满足条件式(5)的下限。如上述，变倍比在10倍以下的透镜中，即使不同时满足条件式(2)或条件式(3)，也可以一定程度校正色像差，反而，有时会因满足条件式(2)及条件式(3)而变得对小型化不利。优选在满足条件式(5)的下限的基础上满足条件式(2)及条件式(3)。关于条件式(5)的上限，如果超过条件式(5)的上限的变倍比由第1透镜组为3片的结构来实现，则会产生望远端的色像差变得过大的不良情况。

本发明的实施方式所涉及的变焦透镜，进一步优选构成为满足以下的结构。另外，作为优选的方式，可以满足下述任一项的结构的形态，或者可以满足任意的组合的形态。以下，关于优选的结构及其作用效果进行叙述。

将第1透镜组的焦距设为fG1、将在广角端的整个系统的焦距设为fw、将在望远端的整个系统的焦距设为ft时，优选满足下述条件式(6)。

2.0≤fG1/(fw·ft)^1/2＜2.6…(6)

条件式(6)是规定第1透镜组G1的折射力的条件式。低于条件式(6)的下限时，二级光谱变大，所以不优选。而且，在广角侧发生的倍率色像差变大。相反，若超过条件式(6)的上限，则第1透镜组G1的折射力变弱，透镜总长变大，在小型化方面不优选。

将第1透镜组G1的焦距设为fG1、将具有负的折射力的透镜L11的d线的折射率设为N1、将具有正的折射力的透镜L12的d线的折射率设为N2、将具有正的折射力的透镜L13的焦距设为f3时，优选满足下列条件式(7)。

0.1＜fG1·(N1-N2)/f3＜0.6…(7)

条件式(7)是用于兼顾良好的像差校正和透镜系统的小型化的条件式。若低于条件式(7)的下限，则具有负的折射力的透镜L11和具有正的折射力的透镜L12的折射率差变小。这时，为了减小变焦时的球面像差的变动，需要将具有负的折射力的透镜L11和具有正的折射力的透镜L12的曲率半径的绝对值减小，光学系统变得大型化，所以不优选。若超过条件式(7)的上限，则难以校正像面弯曲。

将具有负的折射力的透镜L11的焦距设为f1，将第1透镜组G1的焦距设为fG1时，优选满足下列条件式(8)。

0.7＜|f1/fG1|＜1.6…(8)

条件式(8)规定具有负的折射力的透镜L11的焦距和第1透镜组G1的焦距的关系。若越超过条件式(8)的上限具有负的折射力的透镜L11的光焦度越变弱，不能充分地校正一次色像差。若越低于条件式(8)的下限而具有负的折射力的透镜L11的光焦度越变强，佩兹伐和变大，产生较大的像面弯曲。

将具有正的折射力的透镜L13的d线的折射率设为N3时，优选满足下述条件式(9)。

N3＞1.55…(9)

条件式(9)规定具有正的折射力的透镜L13的折射率。若具有正的折射力的透镜L13的折射率低，则具有正的折射力的透镜L13的曲率变大，用于确保必需的边缘(边缘厚度)就必须加大中心厚度，透镜就大型化。另外，此时，为了在中间倍率中确保充分的周边光量比，透镜外径变大，所以不优选。

进一步优选满足以下的条件式(1-1)、(2-1)、(3-1)、(4-1)、(5-1)、(6-1)、(7-1)、(8-1)中的任一个或任意的组合。以下的条件式(1-1)、(2-1)、(3-1)、(4-1)、(5-1)、(6-1)、(7-1)、(8-1)中所使用的记号分别与上述的条件式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)的说明中的记号相同。通过分别满足条件式(1-1)、(2-1)、(3-1)、(4-1)、(5-1)、(6-1)、(7-1)、(8-1)，可以进一步提高由分别满足条件式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)得到的效果。

N1≥1.9…(1-1)

35.5≤ν1＜38…(2-1)

ν2＞80(3-1)

52＜ν3＜68…(4-1)

14＜ft/fw＜22…(5-1)

2.1≤fG1/(fw·ft)^1/2＜2.5…(6-1)

0.2＜fG1·(N1-N2)/f3＜0.50…(7-1)

0.8＜|f1/fG1|＜1.5…(8-1)

另外，优选在第1透镜组G1所包含的正透镜的d线的阿贝数的平均值小于74。阿贝数大的材料一般折射率低，所以透镜的曲率变大，为了确保边缘(边缘厚度)而中心厚度变大，透镜组系统变得大型化，所以不优选。通过如上述规定阿贝数的平均值，可以抑制由折射率低的材料构成的透镜的片数。

第2透镜组G2优选由至少2片负透镜和1片正透镜构成，优选这些至少2片负透镜中1片负透镜具有至少1面非球面。

通过将第2透镜组G2构成为包括至少2片负透镜和1片正透镜，可确保第2透镜组G2所必需的负的光焦度，并且保持各像差的平衡的同时进行良好的像差校正。

另外，通过在第2透镜组G2的负透镜设置非球面，可以得到如下述的利处。若由满足条件式(2)及条件式(3)的材料构成第1透镜组G1的接合透镜进行消色差，则与以往所提出的变倍比在10倍左右的变焦透镜的大部分中见到的第1、第2透镜的材料的选择的情况相比，具有透镜的曲率变大的倾向。此时，为了小型化，若要将透过第1透镜组的光线的高度减小，则难以调齐按像高或按变焦倍率的像面。因此，若在第2透镜组的负透镜设置非球面，则可以兼顾优异的像面特性和小型化。另外，以往提出的变倍比在10倍左右的变焦透镜的大部分中见到的第1、第2透镜的材料的选择的情况是指，第1透镜由色散高于条件式(2)的下限值的材料构成，第2透镜由与条件式(3)相等的材料构成、或第2透镜由色散高于条件式(3)的下限值的材料构成的情况。

而且，本变焦透镜例如在户外等严峻的环境中使用时，配置在最靠物侧的透镜中优选使用耐抗由风雨引起的表面劣化、由直射日光引起的温度变化，另外优选使用耐抗油脂/洗涤剂等的化学药品的材料，即耐水性、耐气候性、耐酸性、耐药品性等高的材料，而且，优选使用坚固且不易破碎的材料。从以上情况来看，作为配置在最靠物侧的材料具体地优选使用玻璃或者也可使用透明的陶瓷。

在严峻的环境中使用本变焦透镜时，优选施加保护用的多层膜涂层。另外，除了保护用涂层以外，也可以施加用于减少使用时的重影光等的反射防止涂层膜。

在图1所示的例中，示出了在透镜系统和像面Sim之间配置光学部件PP的例子，但也可以代替配置如低通滤光片或截止特定的波长区域的各种滤光片等，在各透镜之间配置这些各种滤光片，或者也可以在任意透镜的透镜面施加具有与各种滤光片相同的作用的涂层。

接着，对本发明的变焦透镜的数值实施例进行说明。实施例1～实施例7的变焦透镜的透镜剖面图分别示于图1～图7。

将实施例1所涉及的变焦透镜的基本透镜数据示于表1，将有关变焦(变倍)的数据示于表2，将非球面数据示于表3。同样地，将实施例2～7所涉及的变焦透镜的基本透镜数据、有关变焦的数据、非球面数据示于表4～表21。在以下，对于表中的记号的意义将实施例1作为例子进行说明，但对实施例2～7也基本相同。

在表1的基本透镜数据中，Si表示将最靠物侧的结构要素的面作为第1个而随着朝向像侧依次增加的第i个(i＝1、2、3、…)的面号码，Ri表示第i个面的曲率半径，Di表示第i个面和第i+1个面的光轴Z上的面间隔。另外，曲率半径的符号将在物侧凸的情况设为正，将在像侧凸的情况设为负，面间隔的最下栏的数值表示表中的最终面和像面Sim的面间隔。

而且，在基本透镜数据中，Ndj表示将最靠物侧的透镜作为第1个而随着朝向像侧依次增加的第j个(j＝1、2、3、…)的光学要素对d线(波长587.6nm)的折射率，νdj表示第j个光学要素对d线的阿贝数。另外，在基本透镜数据中也包括表示孔径光阑St及光学部件PP，在相当于孔径光阑St的面的面号码的栏记载有面号码并且记为(孔径光阑)的语句。

在表1的基本透镜数据中，在变倍时间隔变化的面间隔的栏中分别记载D5、D11、D17、D21的符号，在各符号的后面记载为(可变)。对其它的实施例也同样地，在变倍时间隔变化的面间隔的栏中记载有所对应的符号和记为(可变)的语句。

在有关表2的变焦的数据中表示广角端和望远端的整个系统的焦距f、F数Fno.、全视场角2ω、与变倍相随而变化的各面间隔D5、D11、D17、D21的值。

在表1的基本透镜数据中，在非球面的面号码附加*号，作为非球面的曲率半径表示近轴的曲率半径的数值。在表3的非球面数据表示非球面透镜的透镜符号、非球面的面号码、有关各非球面的非球面系数。表3的非球面数据的数值的“E-On”(n：整数)意味着“×10^-n”。另外，非球面系数是由以下式(A)表示的非球面式中的各系数KA、RA_m(m＝3、4、5、…10)的值。

Zd＝C·h²/{1+(1-KA·C²·h²)^1/2}+∑RA_m·h^m…(A)

其中，

Zd：非球面深度(从高度h的非球面上的点下垂到非球面顶点相切的垂直于光轴的平面的垂线长度)

h：高度(从光轴到透镜面的距离)

C：近轴曲率半径的倒数

KA、RA_m：非球面系数(m＝3、4、5、…10)

另外，在其中作为一例，在表1～表3中长度的单位使用“mm”，在角度的单位使用“度”，在式(A)的Zd、h的单位使用“mm”。但是，光学系统即使按比例放大或按比例缩小也可得到同等的光学性能，所以单位不限于“mm”，也可使用其他的适当的单位。

表1

(*：非球面)

表2

表3

表4

(*：非球面)

表5

表6

表7

(*：非球面)

表8

表9

表10

(*：非球面)

表11

表12

表13

(*：非球面

表14

表15

表16

(*：非球面)

表17

表18

表19

表20

表21

实施例1的变焦透镜的第1透镜组G1是由通过将凸面朝向物侧的弯月形的具有负的折射力的透镜L11及双凸形的具有正的折射力的透镜L12而成的接合透镜、凸面朝向物侧的弯月形的且具有正的折射力的透镜L13构成的3片结构；第2透镜组G2是由凸面朝向物侧的弯月形的具有负的折射力的透镜L21、双凹形的具有负的折射力的透镜L22、双凸形的具有正的折射力的透镜L23构成的3片结构；第3透镜组G3是由双凸形的具有正的折射力的透镜L31、通过将凸面朝向物侧的弯月形的具有正的折射力的透镜L32及将凸面朝向物侧的弯月形的具有负的折射力的透镜L33而成的接合透镜构成的3片结构；第4透镜组G4是由双凸形的具有正的折射力的透镜L41、凸面朝向像侧的弯月形的具有正的折射力的透镜L42构成的2片结构。

就实施例2的变焦透镜而言，有关第1透镜组G1～第3透镜组G3的透镜片数、透镜形状、及透镜光焦度的标记的结构与实施例1的变焦透镜相同，但第4透镜组G4是由双凸形的具有正的折射力的透镜L41、凸面朝向像侧的弯月形的具有负的折射力的透镜L42构成的2片结构。

就实施例3的变焦透镜而言，有关第1透镜组G1、第2透镜组G2的透镜片数、透镜形状、及透镜光焦度的标记的结构与实施例1的变焦透镜相同，但第3透镜组G3是由凸面朝向物侧的弯月形的具有正的折射力的透镜L31、通过将凸面朝向物侧的弯月形的具有正的折射力的透镜L32及将凸面朝向物侧的弯月形的具有负的折射力的透镜L33而成的接合透镜构成的3片结构；第4透镜组G4是由双凸形的正透镜L41及双凹形的具有负的折射力的透镜L42构成的2片结构。

就实施例4的变焦透镜而言，有关第1透镜组G1的透镜片数、透镜形状、及透镜光焦度的记号的结构与实施例1的变焦透镜相同，但第2透镜组G2是由物侧为平面的平凹透镜的具有负的折射力的透镜L21、双凹形的具有负的折射力的透镜L22、凸面朝向物侧的弯月形的具有正的折射力的透镜L23构成的3片结构；第3透镜组G3是由双凸形的具有正的折射力的透镜L31构成的1片结构；第4透镜组G4是由双凸形的具有正的折射力的透镜L41、通过双凹形的具有负的折射力的透镜L42及双凸形的具有正的折射力的透镜L43而成的接合透镜构成的3片结构。而且，在实施例4中，作为光学部件PP使用折射率不同的2个部件。

就实施例5的变焦透镜而言，有关第1透镜组G1～第4透镜组G4的透镜片数、透镜形状、及透镜光焦度的记号的结构与实施例4的变焦透镜相同。而且，实施例5的光学部件PP也使用折射率不同的2个部件。

就实施例6的变焦透镜而言，有关第1透镜组G1～第4透镜组G4的透镜片数、透镜形状及透镜光焦度的标记的结构与实施例2的变焦透镜相同。

就实施例7的变焦透镜而言，第1透镜组G1的透镜片数、透镜形状、及透镜光焦度的记号的结构与实施例1的变焦透镜相同，但第2透镜组G2是由物侧为平面的平凹透镜的具有负的折射力的透镜L21、双凹形的具有负的折射力的透镜L22、通过双凸形的具有正的折射力的透镜L23及双凹形的具有负的折射力的透镜L24而成的接合透镜构成的4片结构；第3透镜组G3是由双凸形的具有正的折射力的透镜L31、凸面朝向物侧的弯月形的具有负的折射力的透镜L32构成的2片结构；第4透镜组G4是由通过双凸形的具有正的折射力的透镜L41及双凹形的具有负的折射力的透镜L42而成的接合透镜、双凸形的具有正的折射力的透镜L43构成的3片结构。

而且，以上所述的各实施例的透镜形状，对于非球面透镜而言是处于近轴领域的形状。实施例1、2、3、6的变焦透镜中，非球面设定在第2透镜组G2的从物侧起第2个负透镜L22的两面、第3透镜组G3的最靠物侧的透镜的两面、第4透镜组G4的最靠像側的透镜的两面。实施例4、5的变焦透镜中，非球面设定在第2透镜组G2的从物侧起第2个负透镜L22的物侧的面、第3透镜组G3的最靠物侧的透镜的两面、第4透镜组G4的最靠物侧的透镜的两面。实施例7的变焦透镜中，非球面设定在第2透镜组G2的从物侧起第2个负透镜L22的物侧面、第3透镜组G3的最靠物侧的透镜的两面、第4透镜组G4的最靠像侧的透镜的两面。通过这样有效地采用非球面，可以良好地进行与变倍相随的像差校正。

表22是表示与实施例1～7的条件式(1)～(9)相对应的值。如同由表22所知，实施例1～7均满足条件式(1)～(9)。

(5)ft/fw	14.5	14.5	19.5	14.5	14.5	14.5	11.6
								(6)fG1/(fw·ft)^1/2	2.16	2.14	2.46	2.44	2.47	2.14	2.00
(7)fG1·(N1-N2)/f3	0.35	0.36	0.44	0.43	0.43	0.30	0.26
								(8)\|f1/fG1\|	1.32	1.22	1.34	0.93	1.30	1.22	1.36
(9)N3	1.603	1.603	1.618	1.729	1.603	1.603	1.618

在图8(A)～图8(H)表示实施例1的变焦透镜的在广角端及在望远端的球面像差(也称球差)、非点像差(也称像散)、畸变(歪曲像差)、倍率色像差(倍率的色像差)的各像差图。在各像差图表示以d线(波长587.6nm)为基准波长的像差，但在球面像差图及倍率色像差图也表示对C线(波长656.3nm)、g线(波长436nm)的像差。球面像差图的Fno.是指F数，其他的像差图的ω是指半视场角。

同样地，在图9(A)～图9(H)、图10(A)～图10(H)、图11(A)～图11(H)、图12(A)～图12(H)、图13(A)～图13(H)、图14(A)～图14(H)、表示实施例2～7的变焦透镜的在广角端及在望远端的球面像差、非点像差、畸变(歪曲像差)、倍率色像差(倍率的色像差)的各像差图。

从以上的数据可知实施例1～7的变焦透镜由较少的片数小型地构成，具有约12～20倍左右的高倍率，在广角端的全视场角为60度左右，同时在广角端及望远端均良好地校正包括色像差的各像差，从而具有较高的光学性能。这些变焦透镜可适当用于监视摄像机、视频摄像机、电子静止摄像机等的摄像装置。

在图15表示作为本发明的实施方式的摄像装置的一例使用本发明的实施方式所涉及的变焦透镜1而构成的视频摄像机10的结构图。另外，在图15中简要地表示变焦透镜1具备的正的第1透镜组G1、负的第2透镜组G2、孔径光阑St、正的第3透镜组G3、正的第4透镜组G4。

视频摄像机10具备有变焦透镜1、具有在变焦透镜1的像侧所配置的低通滤光片及红外线截止滤光片等功能的滤光片2、配置在滤光片2的像侧的摄像元件4、信号处理电路5。摄像元件4将由变焦透镜1形成的光学像变换成电信号，例如作为摄像元件4可以使用CCD(Charge CoupledDevice)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等。摄像元件4按照其摄像面与变焦透镜1的像面一致的方式配置。

通过变焦透镜1拍摄的图像在摄像元件4的摄像面上成像，并且有关此图像的来自摄像元件4的输出信号由信号处理电路5进行运算处理，而在显示装置6显示其图像。

另外，在图15图示有利用1个摄像元件4的所谓单板式的摄像装置，但作为本发明的摄像装置，也可以在变焦透镜1和摄像元件4之间插入分成R(红)、G(绿)、B(蓝)等各色的分色棱镜，使用对应于各色的3个摄像元件的所谓3板式的摄像装置。

本发明的实施方式所涉及的变焦透镜因具有上述的优点，所以本实施方式的摄像装置谋求高倍率化、且可以小型构成、并且可以得到颜色再现性良好的高图像质量的影像。

以上，例出实施方式及实施例而说明了本发明，但本发明不限于上述实施方式及实施例，可以进行各种变形。例如，各透镜成分的曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数等的值不限于在上述各数值实施例所示的值，而可以取其他的值。

Claims

1.一种变焦透镜，其特征在于，

从物侧依次由：具有正的折射力的第1透镜组；具有负的折射力的第2透镜组；光阑；整体上具有正的折射力的后续透镜组构成，

从广角端向望远端变倍时，上述第1透镜组和上述第2透镜组的距离变大，并且上述第2透镜组和上述后续透镜组的距离变小，

上述第1透镜组是从物侧依次由通过负的第1透镜及正的第2透镜而成的接合透镜和正的第3透镜构成的3片结构，

将上述第1透镜的d线的折射率、阿贝数分别设为N1、ν1，将上述第2透镜的d线的阿贝数设为ν2，将上述第3透镜的d线的阿贝数设为ν3，将在广角端的整个系统的焦距设为fw，将在望远端的整个系统的焦距设为ft时，满足下述条件式(1)～(5)：

N1≥1.80…(1)

35≤ν1＜40…(2)

ν2＞75…(3)

50＜ν3＜70…(4)

11.6≤ft/fw＜25…(5)。

2.权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

将上述第1透镜组的焦距设为fG1时，满足下述条件式(6)：

2.0≤fG1/(fw·ft)^1/2＜2.6…(6)。

3.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，

将上述第1透镜组的焦距设为fG1、上述第2透镜的d线的折射率设为N2、上述第3透镜的焦距设为f3时，满足下述条件式(7)：

0.1＜fG1·(N1-N2)/f3＜0.6…(7)。

4.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，

将上述第1透镜的焦距设为f1、将上述第1透镜组的焦距设为fG1时，满足下述条件式(8)：

0.7＜|f1/fG1|＜1.6…(8)。

5.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，

将上述第3透镜的d线的折射率设为N3时，满足下述条件式(9)：

N3＞1.55…(9)。

6.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，

上述后续透镜组按照包括第3透镜组及第4透镜组的方式构成，该第3透镜组在变倍时被固定且具有正的折射力，该第4透镜组进行与变倍相随的像面位置的校正及对焦且具有正的折射力。

7.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，

上述后续透镜组仅由第3透镜组及第4透镜组构成，该第3透镜组在变倍时被固定且具有正的折射力，该第4透镜组进行与变倍相随的像面位置的校正及对焦且具有正的折射力。

8.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，

上述第2透镜组由至少2片负透镜和1片正透镜构成，上述至少2片负透镜中的1片负透镜具有至少1面非球面。

9.一种摄像装置，其特征在于，

具备如权利要求1至8中的任一项所述的变焦透镜。