CN210442570U - 变焦透镜及摄像装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种能够附加变倍功能且球面像差和轴上色差得到抑制的高性能的变焦透镜及具备该变焦透镜的摄像装置。变焦透镜从物体侧依次具有对焦部、变倍部、孔径光圈、成像部。成像部从物体侧依次包括负的M1透镜组、能够与用于变更整个系统的焦距范围的透镜组进行替换的正的M2透镜组、正的M3透镜组。M2透镜组从物体侧依次包括M2a透镜组、正的M2b透镜组、M2c透镜组。M2a透镜组和M2c透镜组均包括负透镜和正透镜。在M2透镜组中，最靠物体侧的面和最靠像侧的面为凹面。
Description
技术领域
本发明涉及一种适合于广播用摄像机、电影摄影机、数码相机、视频摄像机和/或监控摄像机等的变焦透镜及具备该变焦透镜的摄像装置。
背景技术
近年来，影像的画质提高日益进步，要求能够在广播用摄像机等摄像装置中使用的具有4K以上的分辨性能的透镜系统。作为广播用摄像机用透镜系统，优选具有变倍功能以能够应对各种场景，因此通常使用变焦透镜。而且，在要求进行变倍时，使用能够变更整个系统的焦距的扩束透镜组。
日本特开2007-078833号公报中记载了将变焦透镜的一部分透镜组设为能够插入到光路或从中拔出并将该透镜组与扩束透镜组进行替换的内容。日本特开平2-100009号公报及日本特开平2-100010号公报中记载了从光路退避变焦透镜的一部分透镜组后插入变倍透镜组的内容。并且，日本特开2015-184643 号公报及日本特开2015-184644号公报中有关于包括能够插入到变焦透镜的中继部或从中拔出的扩束透镜组的内容的记载。
发明内容
发明要解决的技术课题
一方面要求如扩束透镜组的能够附加变倍功能的变焦透镜，而另一方面对画质提高的要求变得日益严格，要求具有充分的光学性能的变焦透镜。为了获得良好的光学性能，尤其需要良好地校正球面像差及轴上色差。然而，就日本特开2007-078833号公报、日本特开平2-100009号公报、日本特开平2-10001 0号公报、日本特开2015-184643号公报、日本特开2015-184644号公报中记载的变焦透镜而言，轴上色差不一定得到了充分的校正。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种在采用能够附加变倍功能结构的同时球面像差及轴上色差得到良好的校正而具有高光学性能的变焦透镜及具备该变焦透镜的摄像装置。
用于解决技术课题的手段
本发明的变焦透镜从物体侧起依次具有包括为了进行对焦而移动的对焦用透镜组的对焦部、包括为了进行变倍而改变相互间隔而移动的至少2个变倍用透镜组的变倍部、孔径光圈及包括成像用透镜组的成像部，在变倍时对焦部及成像部相对于像面固定，成像部从物体侧起依次包括具有负屈光力的M1透镜组、能够与用于变更整个系统的焦距范围的透镜组进行替换且具有正屈光力的 M2透镜组及具有正屈光力的M3透镜组，M2透镜组从物体侧起依次包括M2a透镜组、具有正屈光力的M2b透镜组及M2c透镜组，M2a透镜组包括1片负透镜和1片正透镜，M2c透镜组包括1片负透镜和1片正透镜，M2透镜组的最靠物体侧的透镜面及M2透镜组的最靠像侧的透镜面分别为凹面。
在本发明的变焦透镜中，优选满足下述条件式(1)及(2)。并且，优选在满足条件式(1)及(2)的基础上满足下述条件式(1-1)及(2-1)中的至少一个条件式。
-0.05＜θ M2cp-θ M2cn＜0 (1)
-0.5＜NM2cp-NM2cn＜-0.2 (2)
-0.02＜θ M2cp-θ M2cn＜0 (1-1)
-0.4＜NM2cp-NM2cn＜-0.25 (2-1)
其中，
θ M2cp：M2c透镜组的正透镜的g线与F线之间的部分色散比；
θ M2cn：M2c透镜组的负透镜的g线与F线之间的部分色散比；
NM2cp：M2c透镜组的正透镜的d线下的折射率；
NM2cn：M2c透镜组的负透镜的d线下的折射率。
在本发明的变焦透镜中，优选满足下述条件式(3)及(4)。并且，优选在满足条件式(3)及(4)基础上满足下述条件式(3-1)及(4-1)的至少一个条件式。
-0.05＜θ M2ap-θ M2an＜0.1 (3)
-35＜ν M2ap-ν M2an＜-5 (4)
0＜θ M2ap-θ M2an＜0.1 (3-1)
-25＜ν M2ap-ν M2an＜-8 (4-1)
其中，
θ M2ap：M2a透镜组的正透镜的g线与F线之间的部分色散比；
θ M2an：M2a透镜组的负透镜的g线与F线之间的部分色散比；
ν M2ap：M2a透镜组的正透镜的d线基准的色散系数；
ν M2an：M2a透镜组的负透镜的d线基准的色散系数。
在本发明的变焦透镜中，优选M2a透镜组从物体侧依次排列负透镜和正透镜而成，M2c透镜组从物体侧依次排列正透镜和负透镜而成。
在本发明的变焦透镜中，优选满足下述条件式(5)，更优选满足下述条件式(5-1)。
2＜fM2/fM＜8 (5)
4＜fM2/fM＜6 (5-1)
其中，
fM2：M2透镜组的焦距；
fM：M1透镜组、M2透镜组及M3透镜组的合成焦距。
在本发明的变焦透镜中，优选满足下述条件式(6)，更优选满足下述条件式(6-1)。
0.7＜fM23/fM3＜1 (6)
0.85＜fM23/fM3＜0.95 (6-1)
其中，
fM23：M2透镜组和M3透镜组的合成焦距；
fM3：M3透镜组的焦距。
在本发明的变焦透镜中，优选还具备通过与M2透镜组进行替换，在保持像面的位置不变的情况下使整个系统的焦距转向长焦距侧的M2E透镜组。
在具备上述M2E透镜组时，优选M2E透镜组具有正屈光力，M2E透镜组包括夹着M2E透镜组内的最长的空气间隔而配置于物体侧的具有正屈光力的M2EP 透镜组和配置于像侧的具有负屈光力的M2EN透镜组，M2EN透镜组包括分别由正透镜和负透镜接合而成的2组接合透镜，所述变焦透镜满足下述条件式(7)及(8)。
0＜θ M2ENrp-θ M2ENrn＜0.1 (7)
-30＜ν M2ENrp-v M2ENrn＜-10 (8)
其中，
θ M2ENrp：M2EN透镜组内的像侧的接合透镜的正透镜的g线与F线之间的部分色散比；
θ M2ENrn：M2EN透镜组内的像侧的接合透镜的负透镜的g线与F线之间的部分色散比；
v M2ENrp：M2EN透镜组内的像侧的接合透镜的正透镜的d线基准的色散系数；
ν M2ENrn：M2EN透镜组内的像侧的接合透镜的负透镜的d线基准的色散系数。
在具备上述M2E透镜组及上述M2EN透镜组时，优选满足下述条件式(9) 及(10)。
-0.05＜θ M2ENfp-θ M2ENfn＜0.05 (9)
-0.5＜NM2ENfp-NM2ENfn＜-0.2 (10)
其中，
θ M2ENfp：M2EN透镜组内的物体侧的接合透镜的正透镜的g线与F线之间的部分色散比；
θ M2ENfn：M2EN透镜组内的物体侧的接合透镜的负透镜的g线与F线之间的部分色散比；
NM2ENfp：M2EN透镜组内的物体侧的接合透镜的正透镜的d线下的折射率；
NM2ENfn：M2EN透镜组内的物体侧的接合透镜的负透镜的d线下的折射率。
在具备上述M2E透镜组及上述M2EP透镜组时，优选M2EP透镜组具有至少 1组由正透镜和负透镜接合而成且满足下述条件式(11)及(12)的接合透镜。
-0.6＜NM2EPp-NM2EPn＜-0.15 (11)
20＜ν M2EPp-v M2EPn＜75 (12)
其中，
NM2EPp：M2EP透镜组的接合透镜的正透镜的d线下的折射率；
NM2EPn：M2EP透镜组的接合透镜的负透镜的d线下的折射率；
v M2EPp：M2EP透镜组的接合透镜的正透镜的d线基准的色散系数；
ν M2EPn：M2EP透镜组的接合透镜的负透镜的d线基准的色散系数。
在本发明的变焦透镜中，优选满足下述条件式(13)。
0.1＜fM2E/fME＜1 (13)
其中，
fM2E：M2E透镜组的焦距；
fME：M1透镜组、M2E透镜组及M3透镜组的合成焦距。
在本发明的变焦透镜中，优选满足下述条件式(14)。
-1.2＜fM/fM1＜-0.5 (14)
其中，
fM：M1透镜组、M2透镜组及M3透镜组的合成焦距；
fM1：M1透镜组的焦距。
在本发明的变焦透镜中，优选M1透镜组包括为了减少图像抖动而沿具有与光轴垂直的方向的分量的方向移动的防振用透镜组。
本发明的摄像装置具备本发明的变焦透镜。
另外，上述“包括～”表示实质情况，除了作为构成要件举出的部件以外，还可以包括实质上不具有光焦度的透镜、光圈、滤光片、盖玻璃等透镜以外的光学要件、透镜凸缘、镜筒及振动校正机构等机构部分等。
另外，上述“具有正屈光力的～透镜组”表示作为透镜组整体具有正屈光力。关于上述“具有负屈光力的～透镜组”也相同。关于透镜组的屈光力的符号、透镜的屈光力的符号及面的形状，若无特别说明，则包括非球面情况是在近轴区域考虑的。上述“透镜组”未必一定由多个透镜构成，还可以包括仅由 1片透镜构成的透镜组。另外，上述“从物体侧依次具有～”包括所有依次具有连续及不连续地举出的构成要件的情况。若无特别说明，则上述条件式均为在对焦于无限远物体的状态下以d线(波长587.56nm)为基准的条件式。
另外，上述透镜的片数为作为构成要件的透镜的片数，例如，由材质不同的多个单透镜接合而成的接合透镜中的透镜的片数由构成该接合透镜的单透镜的片数表示。但是，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一体地构成而作为整体发挥1个非球面透镜的功能的透镜)作为1 片透镜进行处理，而不视为接合透镜。
另外，在将一透镜的g线、F线及C线的折射率分别设为Ng、NF及NC 时，该透镜的g线与F线之间的部分色散比θ gF定义为θ gF＝(Ng-NF)/(NF -NC)。
发明效果
根据本发明，在从物体侧依次具有对焦部、变倍部、孔径光圈及成像部的透镜系统中，由于以能够使成像部的一部分与用于变更整个系统的焦距范围的透镜组进行替换的方式适当地设定了成像部的结构，因此能够提供一种在采用能够附加变倍功能的结构的同时球面像差及轴上色差得到良好的校正而具有高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的变焦透镜的基准状态的结构的剖视图。
图2是表示本发明的实施例1的变焦透镜的基准状态的成像部及其附近的结构和光路的剖视图。
图3是表示本发明的实施例1的变焦透镜的替换状态的成像部及其附近的结构和光路的剖视图。
图4是表示本发明的实施例2的变焦透镜的基准状态的结构的剖视图。
图5是表示本发明的实施例2的变焦透镜的基准状态的成像部及其附近的结构和光路的剖视图。
图6是表示本发明的实施例2的变焦透镜的替换状态的成像部及其附近的结构和光路的剖视图。
图7是表示本发明的实施例3的变焦透镜的基准状态的结构的剖视图。
图8是表示本发明的实施例3的变焦透镜的基准状态的成像部及其附近的结构和光路的剖视图。
图9是表示本发明的实施例3的变焦透镜的替换状态的成像部及其附近的结构和光路的剖视图。
图10是表示本发明的实施例4的变焦透镜的基准状态的结构的剖视图。
图11是表示本发明的实施例4的变焦透镜的基准状态的成像部及其附近的结构和光路的剖视图。
图12是表示本发明的实施例4的变焦透镜的替换状态的成像部及其附近的结构和光路的剖视图。
图13是表示本发明的实施例5的变焦透镜的基准状态的结构的剖视图。
图14是表示本发明的实施例5的变焦透镜的基准状态的成像部及其附近的结构和光路的剖视图。
图15是表示本发明的实施例5的变焦透镜的替换状态的成像部及其附近的结构和光路的剖视图。
图16是表示本发明的实施例6的变焦透镜的基准状态的结构的剖视图。
图17是表示本发明的实施例6的变焦透镜的基准状态的成像部及其附近的结构和光路的剖视图。
图18是表示本发明的实施例6的变焦透镜的替换状态的成像部及其附近的结构和光路的剖视图。
图19是本发明的实施例1的变焦透镜的基准状态的各像差图。
图20是本发明的实施例1的变焦透镜的替换状态的各像差图。
图21是本发明的实施例2的变焦透镜的基准状态的各像差图。
图22是本发明的实施例2的变焦透镜的替换状态的各像差图。
图23是本发明的实施例3的变焦透镜的基准状态的各像差图。
图24是本发明的实施例3的变焦透镜的替换状态的各像差图。
图25是本发明的实施例4的变焦透镜的基准状态的各像差图。
图26是本发明的实施例4的变焦透镜的替换状态的各像差图。
图27是本发明的实施例5的变焦透镜的基准状态的各像差图。
图28是本发明的实施例5的变焦透镜的替换状态的各像差图。
图29是本发明的实施例6的变焦透镜的基准状态的各像差图。
图30是本发明的实施例6的变焦透镜的替换状态的各像差图。
图31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实施方式进行详细说明。本实施方式的变焦透镜构成为，作为其一部分透镜组的M2透镜组M2能够插入到光路或从中拔出，通过将M2透镜组M2与另一透镜组进行替换，能够在保持像面Sim的位置不变的情况下变更整个系统的焦距范围。在以下说明中，将M2透镜组M2配置于变焦透镜的状态称为基准状态，将M2透镜组M2被替换成另一透镜组的状态称为替换状态。图1是表示本发明的一实施方式所涉及的变焦透镜的广角端下的基准状态的结构的剖视图，图2是表示图1所示的变焦透镜的基准状态的结构和光路的部分放大图，图3是表示图1所示的变焦透镜的替换状态的结构和光路的部分放大图。图1～图3所示的结构例与后述的本发明的实施例1所涉及的变焦透镜对应。在图1～图3中，左侧为物体侧，右侧为像侧。
图1所示的变焦透镜沿光轴Z从物体侧朝向像侧依次具有包括为了进行对焦而移动的对焦用透镜组F2的对焦部F、包括为了进行变倍而改变相互间隔而移动的至少2个变倍用透镜组的变倍部V、限制通过光量的孔径光圈St及包括成像用透镜组的成像部M。变倍部V从物体侧依次包括3个变倍用透镜组V1、 V2、V3。在图1中，在各变倍用透镜组V1、V2、V3的下方用箭头概略地示出了从广角端向长焦端进行变倍时的各透镜组的移动轨迹。在变倍时，对焦部F 及成像部M相对于像面Sim固定。
另外，在图1的例子中，成像部M与像面Sim之间配置有入射面及出射面与光轴Z垂直的光学部件PP。光学部件PP是假设为各种滤光片、棱镜和/或盖玻璃等的部件。在本发明中，光学部件PP可以配置在不同于图1的例子的位置，且还能够省略光学部件PP。并且，图1～图3所示的孔径光圈St表示光轴Z上的位置，并不一定表示大小或形状。
在图1的例子中，成像部M包括3个成像用透镜组。成像部M从物体侧依次包括具有负屈光力的M1透镜组M1、具有正屈光力的M2透镜组M2及具有正屈光力的M3透镜组M3。图2中示出部分放大图1的结构例的成像部M及其附近的剖视图。在图2中还一并示出了广角端下的轴上光束和最大视角的轴外光束。
在图2的例子中，M1透镜组M1从物体侧依次包括透镜L11～L15及棱镜P 1，M2透镜组M2从物体侧依次包括透镜L21～L25，M3透镜组M3从物体侧依次包括透镜L31～L35。为了良好地校正各像差，优选M3透镜组M3包括至少5片透镜。另外，在本发明中，构成各透镜组的透镜片数可以不同于图2的例子的数量。
通过将成像部M的最靠物体侧的M1透镜组M1设为具有负屈光力的透镜组，能够容易由轴上边缘光线的高度高的孔径光圈位置附近的负透镜确保后焦距。通过将M2透镜组M2和M3透镜组M3设为具有正屈光力的透镜组，能够由这2个透镜组分担正屈光力，变得容易抑制各像差的产生。
M2透镜组M2构成为，能够插入到光路中或从中拔出，且能够在保持像面 Sim的光轴方向上的位置不变的情况下与用于变更整个系统的焦距范围的透镜组进行替换。在进行该替换时，对焦部F及变倍部V相对于像面Sim固定而不进行变更。成像部M的透镜组中，M1透镜组M1担负确保后焦距的作用，因此不适用于替换。并且，与M2透镜组M2相比，M3透镜组M3的轴外光束的主光线的高度高，因此假设使用M3透镜组M3进行替换时更容易受到替换带来的像差变动的影响。综上所述，优选使用M2透镜组M2进行替换。图3中示出将M2 透镜组M2替换成该变焦透镜所优选具备的扩束透镜组M2E的替换状态的例子。对扩束透镜组M2E将在后面进行详细叙述。
如图2所示，M2透镜组M2构成为，从物体侧依次包括M2a透镜组M2a、具有正屈光力的M2b透镜组M2b及M2c透镜组M2c，M2a透镜组M2a包括1片负透镜和1片正透镜，M2c透镜组M2c包括1片负透镜和1片正透镜。如此，通过将正屈光力分散到3片以上的正透镜，能够抑制球面像差的产生。并且，通过将负屈光力分散到2片以上的负透镜，能够在校正轴上色差的同时抑制基于波长的球面像差的差。通过将负透镜分散配置于M2透镜组M2内的两端的透镜组，能够获取轴上色差和倍率色差的平衡。在装备扩束透镜组M2E的变焦透镜中，无论是在未使用扩束透镜组M2E的状态下还是在使用扩束透镜组M2E的状态下均要求具有充分的光学性能。通过如此构成M2透镜组M2，有利于使M2 透镜组M2和扩束透镜组M2E的色差成为相同倾向，变得容易应对这种要求。
M2透镜组M2的最靠物体侧的透镜面及M2透镜组M2的最靠像侧的透镜面分别以成为凹面的方式构成。由此，能够抑制高阶球面像差的产生。另外，高阶是指5阶以上，关于这一方面在以下说明中也相同。
M2a透镜组M2a优选从物体侧依次排列负透镜和正透镜而成，M2c透镜组M 2c从物体侧依次排列正透镜和负透镜而成。在这种情况下，能够抑制球面像差的产生。
M2a透镜组M2a的负透镜和正透镜优选彼此接合，在这种情况下，能够抑制高阶球面像差的产生。M2c透镜组M2c的负透镜和正透镜优选彼此接合，在这种情况下，能够抑制高阶球面像差的产生。
关于M2c透镜组M2c，优选满足下述条件式(1)及(2)。
-0.05＜θ M2cp-θ M2cn＜0 (1)
-0.5＜NM2cp-NM2cn＜-0.2 (2)
其中，
θ M2cp：M2c透镜组的正透镜的g线与F线之间的部分色散比；
θ M2cn：M2c透镜组的负透镜的g线与F线之间的部分色散比；
NM2cp：M2c透镜组的正透镜的d线下的折射率；
NM2cn：M2c透镜组的负透镜的d线下的折射率。
通过满足条件式(1)，能够抑制二阶色差。为了提高与条件式(1)相关的效果，更优选满足下述条件式(1-1)。
-0.02＜θ M2cp-θ M2cn＜0 (1-1)
通过不成为条件式(2)的下限以下，能够使M2透镜组M2和为了变更整个系统的焦距范围而与M2透镜组M2进行替换的透镜组的佩兹伐和数接近。通过不成为条件式(2)的上限以上，变得容易校正球面像差。为了提高与条件式(2)相关的效果，更优选满足下述条件式(2-1)。
-0.4＜NM2cp-NM2cn＜-0.25 (2-1)
关于M2a透镜组M2a，优选满足下述条件式(3)及(4)。
-0.05＜θ M2ap-θ M2an＜0.1 (3)
-35＜ν M2ap-ν M2an＜-5 (4)
其中，
θ M2ap：M2a透镜组的正透镜的g线与F线之间的部分色散比；
θ M2an：M2a透镜组的负透镜的g线与F线之间的部分色散比；
ν M2ap：M2a透镜组的正透镜的d线基准的色散系数；
ν M2an：M2a透镜组的负透镜的d线基准的色散系数。
通过满足条件式(3)，能够抑制二阶色差。为了提高与条件式(3)相关的效果，更优选满足下述条件式(3-1)，更进一步优选满足下述条件式(3- 2)。
0＜θ M2ap-θ M2an＜0.1 (3-1)
0.01＜θ M2ap-θ M2an＜0.07 (3-2)
通过满足条件式(4)，变得容易校正轴上色差。为了提高与条件式(4) 相关的效果，更优选满足下述条件式(4-1)。
-25＜ν M2ap-ν M2an＜-8 (4-1)
M2b透镜组M2b优选包括至少1片正透镜，且满足下述条件式(15)。
30＜ν M2bp＜75 (15)
其中，
v M2bp：M2b透镜组M2b内的正透镜的d线基准的色散系数的最大值。
通过满足条件式(15)，能够抑制色差的产生。为了提高与条件式(15) 相关的效果，更优选满足下述条件式(15-1)。
35＜ν M2bp＜65 (15-1)
M2b透镜组M2b内的正透镜中，d线基准的色散系数达到最大值的正透镜优选像侧的面为凸面。在这种情况下，会变得容易校正在负透镜中产生的球面像差。
并且，该变焦透镜优选满足下述条件式(5)。
2＜fM2/fM＜8 (5)
其中，
fM2：M2透镜组的焦距；
fM：M1透镜组、M2透镜组及M3透镜组的合成焦距。
通过满足条件式(5)，能够将正屈光力适当地分配到M2透镜组M2和M3 透镜组M3，因此变得容易抑制各像差的产生。为了提高与条件式(5)相关的效果，更优选满足下述条件式(5-1)。
4＜fM2/fM＜6 (5-1)
并且，该变焦透镜优选满足下述条件式(6)。
0.7＜fM23/fM3＜1 (6)
其中，
fM23：M2透镜组和M3透镜组的合成焦距；
fM3：M3透镜组的焦距。
通过在条件式(6)的范围内使屈光力平衡以满足条件式(6)，能够抑制球面像差的产生。为了提高与条件式(6)相关的效果，更优选满足下述条件式(6-1)。
0.85＜fM23/fM3＜0.95 (6-1)
并且，该变焦透镜优选满足下述条件式(20)。
1.5＜DM23＜15 (20)
其中，
DM23：M2透镜组与M3透镜组之间的光轴上的空气间隔。
通常，为了将M2透镜组M2与扩束透镜组M2E等另一透镜组进行替换需要一定间隔，且鉴于操作性在像侧具有替换用结构。通过不成为条件式(20)的下限以下，变得容易确保该间隔而实现替换用结构。通过不成为条件式(20) 的上限以上，实现小型化。为了提高与条件式(20)相关的效果，更优选满足下述条件式(20-1)。另外，条件式(20)及条件式(20-1)的各值的单位为 mm。
3＜DM23＜11.5 (20-1)
并且，该变焦透镜优选满足下述条件式(14)。
-1.2＜fM/fM1＜-0.5 (14)
其中，
fM：M1透镜组、M2透镜组及M3透镜组的合成焦距；
fM1：M1透镜组的焦距。
条件式(14)是用于在确保良好的光学性能的同时确保所期望的后焦距的式。通过不成为条件式(14)的下限以下，有利于各像差的校正。更详细而言，通过不成为条件式(14)的下限以下，能够抑制M2透镜组M2和M3透镜组M3处的轴上边缘光线的高度，实现小型化及轻型化，并且，能够抑制球面像差的产生。通过不成为条件式(14)的上限以上，变得容易确保所期望的后焦距。为了提高与条件式(14)相关的效果，更优选满足下述条件式(14- 1)。
-1＜fM/fM1＜-0.7 (14-1)
具体而言，例如成像部M能够采用如下结构。M1透镜组M1可以构成为，仅具备5片透镜作为具有屈光力的透镜。M1透镜组M1能够构成为，从物体侧依次具备双凹透镜、凸面朝向物体侧的正弯月透镜、凸面朝向物体侧的负弯月透镜、以及由双凹透镜及正弯月透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜。而且、M1透镜组M1可以构成为，在最靠像侧具备光路分割用棱镜。
M2a透镜组M2a可以构成为，包括由双凹透镜和双凸透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜。M2b透镜组M2b可以构成为，包括1片透镜或1组接合透镜。M2b透镜组M2b可以构成为仅包括1片双凸透镜，或者，也可以构成为包括由双凸透镜和负弯月透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜。M2c透镜组M2 c可以构成为，包括由双凸透镜和双凹透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜。
M3透镜组M3可以构成为，包括5片透镜。M3透镜组M3可以构成为，从物体侧依次包括双凸透镜、凸面朝向物体侧的负弯月透镜、双凸透镜、以及由双凸透镜及负透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜。
接着，参考图3对替换状态的结构进行说明。在图3所示的替换状态中，成像部ME从物体侧依次包括M1透镜组M1、扩束透镜组M2E及M3透镜组M3。图3的M1透镜组M1及M3透镜组M3与图2所示的M1透镜组M1及M3透镜组 M3相同，因此在图3中省略了它们的透镜组内的透镜的符号。扩束透镜组M2E 是通过与M2透镜组M2进行替换而在保持像面Sim的光轴方向上的位置不变的情况下使整个系统的焦距转向长焦距侧的透镜组。另外，在此所说的“替换”是与透镜组的排列顺序相关的，而与相邻的透镜组之间的间隔在进行替换前后无需相同。即，M1透镜组M1与M2透镜组M2之间的光轴上的间隔和M1透镜组 M1与扩束透镜组M2E之间的光轴上的间隔无需相同。同样地，M3透镜组M3与 M2透镜组M2之间的光轴上的间隔和M3透镜组M3与扩束透镜组M2E之间的光轴上的间隔无需一定相同。
在进行替换时，从光路拔出M2透镜组M2后向光路插入扩束透镜组M2E。以在，作为使光学系统的焦距转向长焦距侧的光学系统的结构，已知有在主光学系统中追加插入具有扩束功能的透镜组的结构。与该追加插入的结构相比，在如本实施方式替换M2透镜组M2和扩束透镜组M2E的结构中，容易良好地校正各像差，变得容易获得良好的光学性能。
扩束透镜组M2E优选具有正屈光力，在这种情况下，变得容易抑制因扩束透镜组M2E产生各像差，通过M3透镜组M3进行校正。
关于扩束透镜组M2E和替换状态的成像部ME，优选满足下述条件式(1 3)。
0.1＜fM2E/fME＜1 (13)
其中，
fM2E：M2E透镜组的焦距；
fME：M1透镜组、M2E透镜组及M3透镜组的合成焦距。
通过满足条件式(13)，能够将正屈光力适当地分配到扩束透镜组M2E和 M3透镜组M3，因此变得容易抑制各像差的产生。为了提高与条件式(13)相关的效果，更优选满足下述条件式(13-1)。
0.3＜fM2E/fME＜0.5 (13-1)
扩束透镜组M2E优选包括夹着扩束透镜组M2E内的最长的空气间隔而配置于该空气间隔的物体侧的具有正屈光力的M2EP透镜组M2EP和配置于该空气间隔的像侧的具有负屈光力的M2EN透镜组M2EN。在这种情况下，能够使替换状态的成像部ME的后侧主点向物体侧移位，变得容易相对于基准状态改变整个系统的焦距而不改变像面Sim的位置。
在图3的例子中，M2EP透镜组M2EP从物体侧依次包括透镜LE21～LE24， M2EN透镜组M2EN从物体侧依次包括透镜LE25～LE28，透镜LE23和透镜LE24 彼此接合，透镜LE25和透镜LE26彼此接合，透镜LE27和透镜LE28彼此接合。
M2EN透镜组M2EN优选包括分别由正透镜和负透镜接合而成的2组接合透镜，在这种情况下，能够在抑制高阶球面像差的产生的同时良好地获取轴上色差及倍率色差的平衡。
在M2EN透镜组M2EN包括分别由正透镜和负透镜接合而成的2组接合透镜时，优选满足下述条件式(7)及(8)。
0＜θ M2ENrp-θ M2ENrn＜0.1 (7)
-30＜ν M2ENrp-ν M2ENrn＜-10 (8)
其中，
θ M2ENrp：M2EN透镜组内的像侧的接合透镜的正透镜的g线与F线之间的部分色散比；
θ M2ENrn：M2EN透镜组内的像侧的接合透镜的负透镜的g线与F线之间的部分色散比；
ν M2ENrp：M2EN透镜组内的像侧的接合透镜的正透镜的d线基准的色散系数；
ν M2ENrn：M2EN透镜组内的像侧的接合透镜的负透镜的d线基准的色散系数。
通过满足条件式(7)，能够抑制二阶色差的产生。为了提高与条件式 (7)相关的效果，更优选满足下述条件式(7-1)。
0.04＜θ M2ENrp-θ M2ENrn＜0.08 (7-1)
通过满足条件式(8)，变得容易校正倍率色差。为了提高与条件式(8) 相关的效果，更优选满足下述条件式(8-1)。
-25＜ν M2ENrp-ν M2ENrn＜-15 (8-1)
并且，在M2EN透镜组M2EN包括分别由正透镜和负透镜接合而成的2组接合透镜时，优选满足下述条件式(9)及(10)。
-0.05＜θ M2ENfp-θ M2ENfn＜0.05 (9)
-0.5＜NM2ENfp-NM2ENfn＜-0.2 (10)
其中，
θ M2ENfp：M2EN透镜组内的物体侧的接合透镜的正透镜的g线与F线之间的部分色散比；
θ M2ENfn：M2EN透镜组内的物体侧的接合透镜的负透镜的g线与F线之间的部分色散比；
NM2ENfp：M2EN透镜组内的物体侧的接合透镜的正透镜的d线下的折射率；
NM2ENfn：M2EN透镜组内的物体侧的接合透镜的负透镜的d线下的折射率。
通过满足条件式(9)，能够抑制二阶色差的产生。为了提高与条件式 (9)相关的效果，更优选满足下述条件式(9-1)。
-0.03＜θ M2ENfp-θ M2ENfn＜0.03 (9-1)
通过不成为条件式(10)的下限以下，能够容易校正球面像差。通过不成为条件式(10)的上限以上，能够抑制像面弯曲的产生。为了提高与条件式 (10)相关的效果，更优选满足下述条件式(10-1)。
-0.4＜NM2ENfp-NM2ENfn＜-0.3 (10-1)
并且，M2EP透镜组M2EP优选由正透镜和负透镜接合而成且具有至少1组满足下述条件式(11)及(12)的接合透镜。
-0.6＜NM2EPp-NM2EPn＜-0.15 (11)
20＜v M2EPp-v M2EPn＜75 (12)
其中，
NM2EPp：M2EP透镜组的上述接合透镜的正透镜的d线下的折射率；
NM2EPn：M2EP透镜组的上述接合透镜的负透镜的d线下的折射率；
v M2EPp：M2EP透镜组的上述接合透镜的正透镜的d线基准的色散系数；
ν M2EPn：M2EP透镜组的上述接合透镜的负透镜的d线基准的色散系数。
通过满足条件式(11)，有利于适当地校正像面弯曲。为了提高与条件式 (11)相关的效果，更优选满足下述条件式(11-1)。
-0.45＜NM2EPp-NM2EPn＜-0.25 (11-1)
通过满足条件式(12)，有利于适当地校正色差、尤其轴上色差。为了提高与条件式(12)相关的效果，更优选满足下述条件式(12-1)。
25＜ν M2EPp-v M2EPn＜70 (12-1)
包括于M2EP透镜组M2EP中且满足条件式(11)及(12)的上述接合透镜优选从物体侧依次由正透镜和物体侧的面为凹面的负透镜接合而成。在这种情况下，该接合透镜的接合面成为凹面朝向物体侧的形状，有利于校正在该接合透镜的正透镜处产生的球面像差。该接合透镜的负透镜优选还满足下述条件式 (16)。
0.8＜(Rnr+Rnf)/(Rnr-Rnf)＜4 (16)
其中，
Rnr：M2EP透镜组的上述接合透镜的负透镜的像侧的面的近轴曲率半径；
Rnf：M2EP透镜组的上述接合透镜的负透镜的物体侧的面的近轴曲率半径。
条件式(16)是进一步规定物体侧的面为凹面的上述负透镜的形状的式。通过满足条件式(16)，进一步有利于校正在上述接合透镜的正透镜处产生的球面像差。为了提高与条件式(16)相关的效果，更优选满足下述条件式(16 -1)。
1＜(Rnr+Rnf)/(Rnr-Rnf)＜2.5 (16-1)
并且，在M2EP透镜组M2EP具有由正透镜和负透镜接合而成的接合透镜时，关于该接合透镜的负透镜，优选满足下述条件式(17)。
1.75＜NM2EPnn＜2 (17)
其中，
NM2EPnn：M2EP透镜组的上述接合透镜的负透镜的d线下的折射率。
通过不成为条件式(17)的下限以下，变得容易校正球面像差。通过不成为条件式(17)的上限以上，能够选择具有适当的色散系数的材料，变得容易校正色差。为了提高与条件式(17)相关的效果，更优选满足下述条件式(17 -1)。
1.8＜NM2EPnn＜1.9 (17-1)
并且，M2EP透镜组M2EP优选满足下述条件式(18)。
0.2＜NM2EPna-NM2EPpa＜0.4 (18)
其中，
NM2EPna：M2EP透镜组的负透镜的d线下的折射率的平均值；
NM2EPpa：M2EP透镜组的正透镜的d线下的折射率的平均值，
在包括于M2EP透镜组M2EP中的负透镜仅为1片时，将该负透镜的d线下的折射率设为NM2EPna，在包括于M2EP透镜组M2EP中的正透镜仅为1片时，将该正透镜的d线下的折射率设为NM2EPpa。
通过不成为条件式(18)的下限以下，变得容易校正像面弯曲。通过不成为条件式(18)的上限以上，变得容易校正球面像差。为了提高与条件式(1 8)相关的效果，更优选满足下述条件式(18-1)。
0.24＜NM2EPna-NM2EPpa＜0.36 (18-1)
并且，M2EP透镜组M2EP优选满足下述条件式(19)。
20＜ν M2EPpa-v M2EPna＜55 (19)
其中，
v M2EPpa：M2EP透镜组的正透镜的d线基准的色散系数的平均值；
ν M2EPna：M2EP透镜组的负透镜的d线基准的色散系数的平均值，
在包括于M2EP透镜组M2EP中的正透镜仅为1片时，将该正透镜的d线基准的色散系数设为ν M2EPpa，在包括于M2EP透镜组M2EP中的负透镜仅为1片时，将该负透镜的d线基准的色散系数设为ν M2EPna。
通过不成为条件式(19)的下限以下，能够良好地校正一阶色差。通过不成为条件式(19)的上限以上，能够选择部分色散比相近的材料用于正透镜和负透镜，能够抑制二阶色差的产生。为了提高与条件式(19)相关的效果，更优选满足下述条件式(19-1)。
25＜ν M2EPpa-ν M2EPna＜50 (19-1)
具体而言，例如扩束透镜组M2E能够如下构成。M2EP透镜组M2EP可以构成为，包括4片透镜。M2EP透镜组M2EP可以构成为，从物体侧依次包括凸面朝向物体侧的正透镜、双凸透镜、以及由正透镜及凸面朝向像侧的负弯月透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜。M2EN透镜组M2EN可以构成为，从物体侧依次包括由双凸透镜及双凹透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜、以及由双凹透镜及双凸透镜从物体侧依次接合而成的接合透镜。
并且，该变焦透镜优选具有防振功能，例如，M1透镜组M1可以构成为，包括为了减少图像抖动沿具有与光轴Z垂直的方向的分量的方向移动的防振用透镜组M1a。通过在接近孔径光圈St的位置校正图像抖动，变得容易减小用于校正成像区域中心部的图像抖动所需的防振用透镜组M1a的移动量与用于校正成像区域周边部的图像抖动所需的防振用透镜组M1a的移动量之差。
另外，在图2所示的例子中，由从M1透镜组M1的物体侧起第1～3个透镜即透镜L11～L13构成了防振用透镜组M1a，但也能够将不同于该例的透镜组作为防振用透镜组。并且，在图1所示的例子中，由从对焦部F的物体侧起第3个及第4个透镜构成了对焦用透镜组F2，但也能够将不同于该例的透镜组作为对焦用透镜组。同样地，在本发明的变焦透镜中，变倍部V所包括的变倍用透镜组的数量也能够设为不同于图1所示的例子的数量。
上述优选结构及可实现的结构能够进行任意组合，优选根据所要求的规格适当选择性地采用。
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1的变焦透镜的基准状态的结构如图1所示，基准状态的成像部M 及其附近的结构和光路如图2所示，替换状态的成像部ME及其附近的结构和光路如图3所示。图1～图3的图示方法及图1～图3所示的例子的结构如上所述，因此在此省略一部分重复说明。
关于实施例1的变焦透镜的基准状态，将基本透镜数据示于表1，将规格和可变面间隔示于表2，将非球面系数示于表3。在表1的Si栏中示出以将最靠物体侧的构成要件的物体侧的面作为第1个而随着朝向像侧依次增加的方式对构成要件的面标注面编号时的第i个(i＝1、2、3、……)面编号，在Ri栏中示出第i个面的曲率半径，在Di栏中示出第i个面与第i+1个面之间的光轴Z上的面间隔。在表1的Ndj栏中示出将最靠物体侧的构成要件作为第1个而随着朝向像侧依次增加的第j个(j＝1、2、3、……)构成要件的d线(波长587.56nm)下的折射率，在ν dj栏中示出第j个构成要件的d线基准的色散系数，在θ gFj栏中示出第j个构成要件的g线(波长435.8nm)与F线 (波长486.1nm)之间的部分色散比。
在表1中，用粗框包围了相当于M2透镜组M2的数据。关于曲率半径的符号，将凸面朝向物体侧的面形状的符号设为正，将凸面朝向像侧的面形状的符号设为负。表1中还一并示出了孔径光圈St及光学部件PP。在表1中，在相当于孔径光圈St的面的面编号栏中与面编号一并记载了(St)这一术语。Di 的最下栏的值是表中的最靠像侧的面与像面Sim之间的间隔。在表1中，关于在变倍时发生变化的可变面间隔，使用DD[]这一记号，在[]中标注该间隔的物体侧的面编号并记入到Di栏中。
在表2中以d线基准示出变倍比Zr、整个系统的焦距f、F值FNo.、最大全视角2ω、可变面间隔的值。2ω栏的(°)表示单位为度。在表2中，将广角端、变倍比为28倍的状态及长焦端下的各值分别示于标记成WIDE、28×及TELE的栏中。表1的数据和表2的可变面间隔的值是对焦于无限远物体的状态下的数据和值。
在表1中，在非球面的面编号上标注了*记号，在非球面的曲率半径的栏中记载了近轴曲率半径的数值。在表3中示出实施例1的非球面的非球面系数。表3的非球面系数的数值的“E±n”(n：整数)表示“×10±n”。非球面系数为由下式表示的非球面式中的各系数KA、Am(m＝3、4、5、……10)的值。
[数式1]
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(从光轴至透镜面为止的距离)；
C：近轴曲率；
KA、Am：非球面系数。
并且，关于实施例1的变焦透镜的替换状态，将基本透镜数据示于表4，将规格示于表5。其中，在表4中仅示出了孔径光圈St、成像部ME及光学部件PP。在表4中，用粗框包围了相当于扩束透镜组M2E的数据。其他表4及表 5的记载方法分别与表1及表2基本相同。
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，但光学系统既可以放大比例使用也可以缩小比例使用，因此还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规定位数舍入的数值。
[表1]
实施例1基准状态
[表2]
实施例1基准状态
| WIDE | 28× | TELE | |
| Zr | 1.0 | 28.0 | 77.0 |
| f | 9.319 | 260.562 | 715.095 |
| FNo. | 1.76 | 1.78 | 3.64 |
| 2ω(°) | 64.8 | 2.4 | 0.8 |
| DD[10] | 2.981 | 178.820 | 191.140 |
| DD[20] | 291.061 | 52.354 | 3.992 |
| DD[22] | 1.404 | 7.154 | 1.994 |
| DD[30] | 3.142 | 60.259 | 101.460 |
[表3]
实施例1基准状态
| 面编号 | 11 | 22 | 26 |
| KA | 1.0000000E+00 | 1.0000000E+00 | 1.0000000E+00 |
| A3 | -1.8505954E-21 | -7.1721817E-22 | 6.6507804E-22 |
| A4 | 4.0660287E-07 | 1.6421968E-07 | -2.8081272E-07 |
| A5 | -6.4796240E-09 | -5.6511999E-09 | -8.0962001E-09 |
| A6 | 8.4021729E-10 | 1.7414539E-10 | 2.8172499E-10 |
| A7 | -4.5016908E-11 | 7.4176985E-13 | -1.6052722E-12 |
| A8 | 4.3463314E-13 | -9.7299399E-14 | -1.0541094E-13 |
| A9 | 3.5919548E-14 | 1.1281878E-15 | 2.1399424E-15 |
| A10 | -8.9257498E-16 | -4.4848875E-19 | -1.0917621E-17 |
[表4]
实施例1替换状态
[表5]
实施例1替换状态
| WIDE | 28× | TELE | |
| Zr | 1.0 | 28.0 | 77.0 |
| f | 18.078 | 505.584 | 1389.476 |
| FNo. | 3.51 | 3.51 | 7.06 |
| 2ω(°) | 35.0 | 1.2 | 0.4 |
在图19中示出实施例1的变焦透镜的基准状态的对焦于无限远物体的状态下的各像差图。在图19中，从左起依次示出球面像差、非点像差、畸变像差(失真)及倍率色差(倍率的色差)。在图19中，在标注WIDE的上排示出广角端下的各像差图，在标注28×的中排示出变倍比28倍下的各像差图，在标注TELE的下排示出长焦端下的各像差图。在球面像差图中，分别以实线、长虚线、短虚线及双点划线示出与d线(波长587.56nm)、C线(波长656. 27nm)、F线(波长486.13nm)及g线(波长435.84nm)相关的像差。在像散图中，以实线示出弧矢方向的与d线相关的像差，以短虚线示出子午方向的与 d线相关的像差。在畸变像差图中，以实线示出与d线相关的像差。在倍率色差图中，分别以长虚线、短虚线及双点划线示出与C线、F线及g线相关的像差。球面像差图的FNo.表示F值，其他像差图的ω表示半视角。同样地，在图20示出实施例1的变焦透镜的替换状态的对焦于无限远物体的状态下的各像差图。
关于在上述实施例1的说明中叙述的各数据的记号、含义及记载方法，若无特别说明，则在以下叙述的实施例2～6中也相同，因此以下省略重复说明。
并且，在以下实施例2～6的变焦透镜中，在基准状态下从物体侧依次包括对焦部F、变倍部V、孔径光圈St及成像部M这一方面、成像部M从物体侧依次包括具有负屈光力的M1透镜组M1、具有正屈光力的M2透镜组M2及具有正屈光力的M3透镜组M3这一方面、M2透镜组M2从物体侧依次包括M2a透镜组M2a、M2b透镜组M2b及M2c透镜组M2c这一方面、将M2透镜组M2替换成扩束透镜组M2E之后的状态称为替换状态这一方面、由从对焦部F的物体侧起第3个及第4个透镜构成对焦用透镜组F2这一方面及由从M1透镜组M1的物体侧起第1～3个透镜构成防振用透镜组M1a这一方面与实施例1相同。
[实施例2]
将实施例2的变焦透镜的基准状态的结构示于图4，将基准状态的成像部 M及其附近的结构和光路示于图5，将替换状态的成像部ME及其附近的结构和光路示于图6。构成实施例2的各透镜组的透镜的片数与实施例1相同。关于实施例2的变焦透镜的基准状态，将基本透镜数据示于表6，将规格和可变面间隔示于表7，将非球面系数示于表8。关于实施例2的变焦透镜的替换状态，将基本透镜数据示于表9，将规格示于表10。将实施例2的变焦透镜的基准状态的各像差图示于图21，将替换状态的各像差图示于图22。
[表6]
实施例2基准状态
[表7]
实施例2基准状态
| WIDE | 28× | TELE | |
| Zr | 1.0 | 28.0 | 77.0 |
| f | 9.311 | 260.349 | 714.504 |
| FNo. | 1.76 | 1.78 | 3.63 |
| 2ω(°) | 64.8 | 2.4 | 0.8 |
| DD[10] | 2.981 | 178.820 | 191.140 |
| DD[20] | 291.061 | 52.354 | 3.992 |
| DD[22] | 1.404 | 7.154 | 1.994 |
| DD[30] | 3.142 | 60.259 | 101.460 |
[表8]
实施例2基准状态
| 面编号 | 11 | 22 | 26 |
| KA | 1.0000000E+00 | 1.0000000E+00 | 1.0000000E+00 |
| A3 | -1.8505954E-21 | -7.1721817E-22 | 6.6507804E-22 |
| A4 | 4.0660287E-07 | 1.6421968E-07 | -2.8081272E-07 |
| A5 | -6.4796240E-09 | -5.6511999E-09 | -8.0962001E-09 |
| A6 | 8.4021729E-10 | 1.7414539E-10 | 2.8172499E-10 |
| A7 | -4.5016908E-11 | 7.4176985E-13 | -1.6052722E-12 |
| A8 | 4.3463314E-13 | -9.7299399E-14 | -1.0541094E-13 |
| A9 | 3.5919548E-14 | 1.1281878E-15 | 2.1399424E-15 |
| A10 | -8.9257498E-16 | -4.4848875E-19 | -1.0917621E-17 |
[表9]
实施例2替换状态
[表10]
实施例2替换状态
| WIDE | 28× | TELE | |
| Zr | 1.0 | 28.0 | 77.0 |
| f | 18.054 | 504.924 | 1387.622 |
| FNo. | 3.49 | 3.49 | 7.05 |
| 2ω(°) | 34.4 | 1.2 | 0.4 |
[实施例3]
将实施例3的变焦透镜的基准状态的结构示于图7，将基准状态的成像部 M及其附近的结构和光路示于图8，将替换状态的成像部ME及其附近的结构和光路示于图9。构成实施例3的各透镜组的透镜的片数与实施例1相同。关于实施例3的变焦透镜的基准状态，将基本透镜数据示于表11，将规格和可变面间隔示于表12，将非球面系数示于表13。关于实施例3的变焦透镜的替换状态，将基本透镜数据示于表14，将规格示于表15。将实施例3的变焦透镜的基准状态的各像差图示于图23，将替换状态的各像差图示于图24。
[表11]
实施例3基准状态
[表12]
实施例3基准状态
| WIDE | 28× | TELE | |
| Zr | 1.0 | 28.0 | 77.0 |
| f | 9.311 | 260.330 | 714.450 |
| FNo. | 1.76 | 1.78 | 3.63 |
| 2ω(°) | 64.8 | 2.4 | 0.8 |
| DD[10] | 2.981 | 178.820 | 191.140 |
| DD[20] | 291.061 | 52.354 | 3.992 |
| DD[22] | 1.404 | 7.154 | 1.994 |
| DD[30] | 3.142 | 60.259 | 101.460 |
[表13]
实施例3基准状态
| 面编号 | 11 | 22 | 26 |
| KA | 1.0000000E+00 | 1.0000000E+00 | 1.0000000E+00 |
| A3 | -1.8505954E-21 | -7.1721817E-22 | 6.6507804E-22 |
| A4 | 4.0660287E-07 | 1.6421968E-07 | -2.8081272E-07 |
| A5 | -6.4796240E-09 | -5.6511999E-09 | -8.0962001E-09 |
| A6 | 8.4021729E-10 | 1.7414539E-10 | 2.8172499E-10 |
| A7 | -4.5016908E-11 | 7.4176985E-13 | -1.6052722E-12 |
| A8 | 4.3463314E-13 | -9.7299399E-14 | -1.0541094E-13 |
| A9 | 3.5919548E-14 | 1.1281878E-15 | 2.1399424E-15 |
| A10 | -8.9257498E-16 | -4.4848875E-19 | -1.0917621E-17 |
[表14]
实施例3替换状态
[表15]
实施例3替换状态
| WIDE | 28× | TELE | |
| Zr | 1.0 | 28.0 | 77.0 |
| f | 18.061 | 505.123 | 1388.222 |
| FNo. | 3.48 | 3.48 | 7.05 |
| 2ω(°) | 34.4 | 1.2 | 0.4 |
[实施例4]
将实施例4的变焦透镜的基准状态的结构示于图10，将基准状态的成像部 M及其附近的结构和光路示于图11，将替换状态的成像部ME及其附近的结构和光路示于图12。实施例4的M2b透镜组M2b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。在实施例4中，M2a透镜组M2a从物体侧依次包括透镜L21和透镜L22，M2b透镜组M2b从物体侧依次包括透镜L23和透镜L24， M2c透镜组M2c从物体侧依次包括透镜L25和透镜L26。构成实施例4的其他各透镜组的透镜的片数与实施例1相同。关于实施例4的变焦透镜的基准状态，将基本透镜数据示于表16，将规格和可变面间隔示于表17，将非球面系数示于表18。关于实施例4的变焦透镜的替换状态，将基本透镜数据示于表 19，将规格示于表20。将实施例4的变焦透镜的基准状态的各像差图示于图2 5，将替换状态的各像差图示于图26。
[表16]
实施例4基准状态
[表17]
实施例4基准状态
| WIDE | 28× | TELE | |
| Zr | 1.0 | 28.0 | 77.0 |
| f | 9.310 | 260.312 | 714.411 |
| FNo. | 1.76 | 1.78 | 3.63 |
| 2ω(°) | 6.48 | 2.4 | 0.8 |
| DD[10] | 2.981 | 178.820 | 191.140 |
| DD[20] | 291.061 | 52.354 | 3.992 |
| DD[22] | 1.404 | 7.154 | 1.994 |
| DD[30] | 3.142 | 60.259 | 101.460 |
[表18]
实施例4基准状态
| 面编号 | 11 | 22 | 26 |
| KA | 1.0000000E+00 | 1.0000000E+00 | 1.0000000E+00 |
| A3 | -1.8505954E-21 | -7.1721817E-22 | 6.6507804E-22 |
| A4 | 4.0660287E-07 | 1.6421968E-07 | -2.8081272E-07 |
| A5 | -6.4796240E-09 | -5.6511999E-09 | -8.0962001E-09 |
| A6 | 8.4021729E-10 | 1.7414539E-10 | 2.8172499E-10 |
| A7 | -4.5016908E-11 | 7.4176985E-13 | -1.6052722E-12 |
| A8 | 4.3463314E-13 | -9.7299399E-14 | -1.0541094E-13 |
| A9 | 3.5919548E-14 | 1.1281878E-15 | 2.1399424E-15 |
| A10 | -8.9257498E-16 | -4.4848875E-19 | -1.0917621E-17 |
[表19]
实施例4替换状态
[表20]
实施例4替换状态
| WIDE | 28× | TELE | |
| Zr | 1.0 | 28.0 | 77.0 |
| f | 18.060 | 505.083 | 1388.200 |
| FNo. | 3.46 | 3.46 | 7.05 |
| 2ω(°) | 35.4 | 1.2 | 0.4 |
[实施例5]
将实施例5的变焦透镜的基准状态的结构示于图13，将基准状态的成像部 M及其附近的结构和光路示于图14，将替换状态的成像部ME及其附近的结构和光路示于图15。在实施例5中，变倍部V包括2个变倍用透镜组V1、V2。构成实施例5的各透镜组的透镜的片数与实施例1相同。关于实施例5的变焦透镜的基准状态，将基本透镜数据示于表21，将规格和可变面间隔示于表22，将非球面系数示于表23。关于实施例5的变焦透镜的替换状态，将基本透镜数据示于表24，将规格示于表25。将实施例5的变焦透镜的基准状态的各像差图示于图27，将替换状态的各像差图示于图28。
[表21]
实施例5基准状态
[表22]
实施例5基准状态
| WIDE | 28× | TELE | |
| Zr | 1.0 | 28.0 | 77.0 |
| f | 9.300 | 260.409 | 716.124 |
| FNo. | 1.76 | 1.76 | 3.64 |
| 2ω(°) | 65.2 | 2.4 | 0.8 |
| DD[10] | 2.037 | 179.624 | 192.585 |
| DD[20] | 284.919 | 50.736 | 1.366 |
| DD[30] | 3.725 | 60.321 | 96.730 |
[表23]
实施例5基准状态
| 面编号 | 11 | 22 | 26 |
| KA | 1.0000000E+00 | 1.0000000E+00 | 1.0000000E+00 |
| A3 | -8.2859161E-08 | -5.5052707E-08 | 1.5142725E-08 |
| A4 | 4.1749502E-07 | 1.6564221E-07 | -2.8037337E-07 |
| A5 | -6.8421008E-09 | -5.6712090E-09 | -8.1210689E-09 |
| A6 | 8.3644171E-10 | 1.7412718E-10 | 2.8168154E-10 |
| A7 | -4.4812615E-11 | 7.4470120E-13 | -1.5980998E-12 |
| A8 | 4.6636971E-13 | -9.6956542E-14 | -1.0552357E-13 |
| A9 | 3.5055809E-14 | 1.1289663E-15 | 2.1480309E-15 |
| A10 | -9.0704127E-16 | -4.0574626E-19 | -1.0890111E-17 |
[表24]
实施例5替换状态
[表25]
实施例5替换状态
| WIDE | 28× | TELE | |
| Zr | 1.0 | 28.0 | 77.0 |
| f | 18.054 | 504.924 | 1387.622 |
| FNo. | 3.49 | 3.49 | 7.05 |
| 2ω(°) | 34.4 | 1.2 | 0.4 |
[实施例6]
将实施例6的变焦透镜的基准状态的结构示于图16，将基准状态的成像部 M及其附近的结构和光路示于图17，将替换状态的成像部ME及其附近的结构和光路示于图18。构成实施例6的各透镜组的透镜的片数与实施例1相同。关于实施例6的变焦透镜的基准状态，将基本透镜数据示于表26，将规格和可变面间隔示于表27，将非球面系数示于表28。关于实施例6的变焦透镜的替换状态，将基本透镜数据示于表29，将规格示于表30。将实施例6的变焦透镜的基准状态的各像差图示于图29，将替换状态的各像差图示于图30。
[表26]
实施例6基准状态
[表27]
实施例6基准状态
| WIDE | 28× | TELE | |
| Zr | 1.0 | 28.0 | 77.0 |
| f | 9.310 | 260.297 | 714.346 |
| FNo. | 1.76 | 1.78 | 3.63 |
| 2ω(°) | 64.8 | 2.4 | 0.8 |
| DD[10] | 2.981 | 178.820 | 191.140 |
| DD[20] | 291.061 | 52.354 | 3.992 |
| DD[22] | 1.404 | 7.154 | 1.994 |
| DD[30] | 3.142 | 60.259 | 101.460 |
[表28]
实施例6基准状态
| 面编号 | 11 | 22 | 26 |
| KA | 1.0000000E+00 | 1.0000000E+00 | 1.0000000E+00 |
| A3 | -1.8505954E-21 | -7.1721817E-22 | 6.6507804E-22 |
| A4 | 4.0660287E-07 | 1.6421968E-07 | -2.8081272E-07 |
| A5 | -6.4796240E-09 | -5.6511999E-09 | -8.0962001E09 |
| A6 | 8.4021729E-10 | 1.7414539E-10 | 2.8172499E-10 |
| A7 | -4.5016908E-11 | 7.4176985E-13 | -1.6052722E-12 |
| A8 | 4.3463314E-13 | -9.7299399E-14 | -1.0541094E-13 |
| A9 | 3.5919548E-14 | 1.1281878E-15 | 2.1399424E-15 |
| A10 | -8.9257498E-16 | -4.4848875E-19 | -1.0917621E-17 |
[表29]
实施例6替换状态
[表30]
实施例6替换状态
| WIDE | 28× | TELE | |
| Zr | 1.0 | 28.0 | 77.0 |
| f | 18.054 | 504.924 | 1387.622 |
| FNo. | 3.49 | 3.49 | 7.05 |
| 2ω(°) | 34.4 | 1.2 | 0.4 |
在表31中示出实施例1～6的变焦透镜的条件式(1)～(20)的对应值。表31所示的值以d线为基准。
由以上数据可知，实施例1～6的变焦透镜均在使替换状态的焦距相较于基准状态长约2倍的同时包括球面像差及轴上色差的各像差得到良好的校正而实现了高光学性能。
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31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透镜1的摄像装置10的概略结构图。作为摄像装置10，例如能够举出广播用摄像机、电影摄影机、数码相机、视频摄像机及监控摄像机等。
摄像装置10具备变焦透镜1、配置于变焦透镜1的像侧的光学部件2及配置于光学部件2的像侧的成像元件3。光学部件2是假设成滤光片和/或棱镜的部件。另外，在图31中，概略地图示了变焦透镜1所具备的对焦部F、变倍部 V、成像部M、M1透镜组M1、M2透镜组M2、M3透镜组M3及扩束透镜组M2E，而孔径光圈St省略了图示。
成像元件3将由变焦透镜1形成的光学像转换成电信号，例如能够使用 CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)或CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)等。成像元件3以其成像面与变焦透镜1的像面对齐的方式配置。另外，在图31中仅图示出1个成像元件3，但本发明的摄像装置并不限定于此，也可以是具有3个成像元件的所谓3板方式的摄像装置。
摄像装置10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4、控制变焦透镜1的变倍的变倍控制部5及控制变焦透镜1的对焦的对焦控制部6。通过变倍控制部5进行M2透镜组M2和扩束透镜组M2E的替换。
以上，举出实施方式及实施例对本发明进行了说明，但本发明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，各透镜组所具有的透镜的片数、各透镜的曲率半径、面间隔、折射率、色散系数、部分色散比及非球面系数并不限定于上述各数值实施例中示出的值，也能够采用其他值。
符号说明
1-变焦透镜，2-光学部件，3-成像元件，4-信号处理部，5-变倍控制部， 6-对焦控制部，10-摄像装置，F-对焦部，F2-对焦用透镜组，L11～L15、L2 1～L26、L31～L35、LE21～LE28-透镜，M、ME-成像部，M1-M1透镜组，M2-M2 透镜组，M2a-M2a透镜组，M2b-M2b透镜组，M2c-M2c透镜组，M2E-扩束透镜组，M3-M3透镜组，P1-棱镜，PP-光学部件，Sim-像面，St-孔径光圈，V-变倍部，V1、V2、V3-变倍用透镜组，Z-光轴。
Claims (19)
1.一种变焦透镜，其特征在于，
从物体侧起依次具有包括为了进行对焦而移动的对焦用透镜组的对焦部、包括为了进行变倍而改变相互间隔而移动的至少2个变倍用透镜组的变倍部、孔径光圈、及包括成像用透镜组的成像部，
在变倍时所述对焦部及所述成像部相对于像面固定，
所述成像部从物体侧起依次包括具有负屈光力的M1透镜组、能够与用于变更整个系统的焦距范围的透镜组进行替换且具有正屈光力的M2透镜组、及具有正屈光力的M3透镜组，
所述M2透镜组从物体侧起依次包括M2a透镜组、具有正屈光力的M2b透镜组、及M2c透镜组，
所述M2a透镜组包括1片负透镜和1片正透镜，
所述M2c透镜组包括1片负透镜和1片正透镜，
所述M2透镜组的最靠物体侧的透镜面及所述M2透镜组的最靠像侧的透镜面分别为凹面，
所述变焦透镜满足下述条件式(5)，
2＜fM2/fM＜8 (5)
其中，
fM2：所述M2透镜组的焦距；
fM：所述M1透镜组、所述M2透镜组及所述M3透镜组的合成焦距。
2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(1)及(2)，
-0.05＜θM2cp-θM2cn＜0 (1)
-0.5＜NM2cp-NM2cn＜-0.2 (2)
其中，
θM2cp：所述M2c透镜组的所述正透镜的g线与F线之间的部分色散比；
θM2cn：所述M2c透镜组的所述负透镜的g线与F线之间的部分色散比；
NM2cp：所述M2c透镜组的所述正透镜的d线下的折射率；
NM2cn：所述M2c透镜组的所述负透镜的d线下的折射率。
3.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(3)及(4)，
-0.05＜θM2ap-θM2an＜0.1 (3)
-35＜νM2ap-νM2an＜-5 (4)
其中，
θM2ap：所述M2a透镜组的所述正透镜的g线与F线之间的部分色散比；
θM2an：所述M2a透镜组的所述负透镜的g线与F线之间的部分色散比；
νM2ap：所述M2a透镜组的所述正透镜的d线基准的色散系数；
νM2an：所述M2a透镜组的所述负透镜的d线基准的色散系数。
4.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述M2a透镜组从物体侧起依次排列所述负透镜和所述正透镜而成，
所述M2c透镜组从物体侧起依次排列所述正透镜和所述负透镜而成。
5.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(6)，
0.7＜fM23/fM3＜1 (6)
其中，
fM23：所述M2透镜组和所述M3透镜组的合成焦距；
fM3：所述M3透镜组的焦距。
6.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，还具备：
M2E透镜组，通过与所述M2透镜组进行替换，在保持像面的位置不变的情况下使整个系统的焦距转向长焦距侧。
7.根据权利要求6所述的变焦透镜，其中，
所述M2E透镜组具有正屈光力，
所述M2E透镜组包括夹着所述M2E透镜组内的最长的空气间隔而配置于物体侧的具有正屈光力的M2EP透镜组和配置于像侧的具有负屈光力的M2EN透镜组，
所述M2EN透镜组包括分别由正透镜和负透镜接合而成的2组接合透镜，
所述变焦透镜满足下述条件式(7)及(8)，
0＜θM2ENrp-θM2ENrn＜0.1 (7)
-30＜νM2ENrp-νM2ENrn＜-10 (8)
其中，
θM2ENrp：所述M2EN透镜组内的像侧的所述接合透镜的所述正透镜的g线与F线之间的部分色散比；
θM2ENrn：所述M2EN透镜组内的像侧的所述接合透镜的所述负透镜的g线与F线之间的部分色散比；
νM2ENrp：所述M2EN透镜组内的像侧的所述接合透镜的所述正透镜的d线基准的色散系数；
νM2ENrn：所述M2EN透镜组内的像侧的所述接合透镜的所述负透镜的d线基准的色散系数。
8.根据权利要求7所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(9)及(10)，
-0.05＜θM2ENfp-θM2ENfn＜0.05 (9)
-0.5＜NM2ENfp-NM2ENfn＜-0.2 (10)
其中，
θM2ENfp：所述M2EN透镜组内的物体侧的所述接合透镜的所述正透镜的g线与F线之间的部分色散比；
θM2ENfn：所述M2EN透镜组内的物体侧的所述接合透镜的所述负透镜的g线与F线之间的部分色散比；
NM2ENfp：所述M2EN透镜组内的物体侧的所述接合透镜的所述正透镜的d线下的折射率；
NM2ENfn：所述M2EN透镜组内的物体侧的所述接合透镜的所述负透镜的d线下的折射率。
9.根据权利要求7所述的变焦透镜，其中，
所述M2EP透镜组具有至少1组由正透镜和负透镜接合而成且满足下述条件式(11)及(12)的接合透镜，
-0.6＜NM2EPp-NM2EPn＜-0.15 (11)
20＜νM2EPp-νM2EPn＜75 (12)
其中，
NM2EPp：所述M2EP透镜组的所述接合透镜的所述正透镜的d线下的折射率；
NM2EPn：所述M2EP透镜组的所述接合透镜的所述负透镜的d线下的折射率；
νM2EPp：所述M2EP透镜组的所述接合透镜的所述正透镜的d线基准的色散系数；
νM2EPn：所述M2EP透镜组的所述接合透镜的所述负透镜的d线基准的色散系数。
10.根据权利要求6所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(13)，
0.1＜fM2E/fME＜1 (13)
其中，
fM2E：所述M2E透镜组的焦距；
fME：所述M1透镜组、所述M2E透镜组及所述M3透镜组的合成焦距。
11.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(14)，
-1.2＜fM/fM1＜-0.5 (14)
其中，
fM1：所述M1透镜组的焦距。
12.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述M1透镜组包括为了减少图像抖动而沿具有与光轴垂直的方向的分量的方向移动的防振用透镜组。
13.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(1-1)，
-0.02＜θM2cp-θM2cn＜0 (1-1)。
14.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(2-1)，
-0.4＜NM2cp-NM2cn＜-0.25 (2-1)。
15.根据权利要求3所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(3-1)，
0＜θM2ap-θM2an＜0.1 (3-1)。
16.根据权利要求3所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(4-1)，
-25＜νM2ap-νM2an＜-8 (4-1)。
17.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(5-1)，
4＜fM2/fM＜6 (5-1)。
18.根据权利要求5所述的变焦透镜，其中，
满足下述条件式(6-1)，
0.85＜fM23/fM3＜0.95 (6-1)。
19.一种摄像装置，其特征在于，具备权利要求1至18中任一项所述的变焦透镜。
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