CN102289057B - 变焦镜头及摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高倍率且大口径比的变焦镜头，由较少的透镜片数得到大的后截距。其中，从物体侧依次配置有：变倍时相对于光轴方向固定的正的第一透镜组、变倍时移动而使倍率变化的负的第二透镜组、变倍时相对于光轴方向固定的正的第三透镜组、变倍时移动并对该变倍所伴随的像面位置的变动进行修正且进行对焦的正的第四透镜组，并且，第三透镜组由正的第三组第一透镜和凹面朝向物体侧的负的第三组第二透镜这样的两片构成，第四透镜组具有负透镜和两片以上的正透镜，另外，第三组第一透镜的光学部件以d线为基准的阿贝数设为νd31时，满足条件式(1)：16＜νd31＜35。

Description

变焦镜头及摄像装置

技术领域

本发明涉及一种高倍率且大口径比的变焦镜头及具备该变焦镜头的摄像装置。

背景技术

目前，在TV播放用摄像机及高画质类型的民用摄像机所采用的变焦镜头中，公知有使用了分色棱镜的3板摄像方式(例如红色、绿色、蓝色各色分别使用专用的摄像元件而进行彩色图像摄像的方式)的变焦镜头。作为在这些变焦镜头所采用的透镜类型，有许多提案提出了由从物体侧起依次具备具有正折射力的第一透镜组、具有负折射力的第二透镜组、具有正折射力的第三透镜组、具有正折射力的第四透镜组这四个透镜组的4组构成的变焦镜头，或者由再加一个透镜组的5组构成的变焦镜头。

适于这些3板摄像方式的变焦镜头，其特征在于，大口径比(例如F1.4～F1.8)且后截距(也称为后侧焦距)大(参照专利文献1及专利文献2)。

另外，还知道，为了在满足这样的特征的基础上确保良好的光学性能，特别重要的是孔径光阑以后的透镜构成的最优化。

例如，公知有在孔径光阑正后方所配置的第三透镜组由3片构成的变焦镜头(参照专利文献1)及由5片构成的变焦镜头(参照专利文献2)。专利文献2所述的变焦镜头中，其第三透镜组具有防振功能，且透镜片数多，不管怎样，就适于3板摄像方式的变焦镜头而言，在第三透镜组以后需要许多的透镜。

另外，专利文献1所述的变焦镜头中，由于变倍比达不到10倍以上，因而采用4组的透镜片数少的构成，但是，若要使变倍比进一步增大，则这4组透镜片数就会增加。

但是，在适用于单板摄像方式(使用一个摄像元件拍摄彩色图像的方式)的变焦镜头中，公知有第三透镜组由2组2片的远摄类型构成(参照专利文献3)。适合该单板摄像方式的变焦镜头能够由较少的透镜片数实现大口径比(F1.4～F1.6)。

专利文献1：日本特开2006-133582号公报

专利文献2：日本特开2007-322635号公报

专利文献3：日本特开平6-300968号公报

但是，如果对于3板摄像方式所适用的变焦镜头使用与上述单板摄像方式所适用的变焦镜头的第三透镜组同样的构成，且使该3板摄像方式所适用的变焦镜头的第三透镜组由2片透镜构成，则认为可实现变焦镜头的小型化及低成本化。

在此，由于3板摄像方式所适用的变焦镜头的第三透镜组以后的透镜的光焦度配置会随着对该变焦镜头所规定的后截距而大不相同，因而为了将第三透镜组由2片构成的结构在3板摄像方式所适用的变焦镜头中采用，就需要在构成变焦镜头的各组的光焦度配置及在构成第三透镜组的透镜部件的选择上进行探讨研究。

另外，在4组构成下后截距大的变焦镜头(3板摄像方式所适用的)和在4组构成下后截距小的变焦镜头(单板摄像方式所适用的)中，在第三透镜组和第四透镜组承担的作用及在这些透镜组所分配的光焦度配置上有很大区别。

即，适用于3板摄像方式的变焦镜头中，为了得到大的后截距，以第三透镜组的光焦度减弱且第四透镜组的光焦度增强的方式构成，这样构成的变焦镜头的像差修正的均衡与单板摄像方式所适用的变焦镜头的像差修正的均衡完全不同。

例如，在专利文献3所示的后截距小的单板摄像方式所适用的变焦镜头的构成第三透镜组的且具有正折射力的透镜中，使用了低色散材料。这样，在后截距小的类型的变焦镜头中，希望对各透镜组实施消色差(色像差的修正)，希望在第三透镜组中也为了消色差而使用低色散材料。另外，在以后的说明中，将具有正折射力的透镜称为正的透镜或者正透镜，将具有负折射力的透镜称为负的透镜或者负透镜。

另一方面，在适用于3板摄像方式的变焦镜头中，若要使后截距变大，则第三透镜组的光焦度减弱，且第四透镜组所入射的光线高度增大。因此，就色像差而言，主要的是第四透镜组承担倍率色像差(也称倍率色差)的修正，第三透镜组承担轴上色像差的修正。更具体而言，因为由第四透镜组使轴上色像差成为修正过剩倾向，所以需要通过由第三透镜组消除该修正过剩倾向的轴上色像差来保证该轴上色像差修正的均衡。这样，在适用于3板摄像方式的变焦镜头中，有时在多个透镜组的范围实施消色差(色像差的修正)。

另外，在适用于3板摄像方式的变焦镜头中，在实现达到20倍的高倍率时，至为重要的是用于聚焦调节的组即第四透镜组的构成及光焦度分配的最优化。例如，若第四透镜组的光焦度弱，则在变倍且对焦时的该第四透镜组的移动量变大而使变焦镜头大型化。另一方面，为了变焦镜头的小型化，需要使具有与第四透镜组相同的正折射力的透镜组即第三透镜组的光焦度增强，但若这样则难以使后截距变大。相反，若使第四透镜组的光焦度过于增强，则第四透镜组的有效直径变大、并且调焦不能平稳有效地进行这样的问题会产生。这样，在高倍率且大口径比的变焦镜头中，通过第三透镜组以后由较少的透镜片数构成而得到大的后截距是困难的这样的问题存在。

发明内容

本发明是鉴于上述实际情况而设立的，其目的在于提供一种能够由少的透镜片数得到大的后截距的高倍率且大口径比的变焦镜头及摄像装置。

本发明的变焦镜头的特征在于，从物体侧起依次具有：变倍时相对于光轴方向被固定的且具有正折射力的第一透镜组、变倍时移动而使倍率变化的且具有负折射力的第二透镜组、变倍时相对于光轴方向被固定的且具有正折射力的第三透镜组、变倍时移动对所述变倍所伴随的像面位置的变动进行修正并进行对焦的且具有正折射力的第四透镜组，并且，第三透镜组由具有正折射力的第三组第一透镜、和凹面朝向物体侧的且具有负折射力的第三组第二透镜这样的两片构成，第四透镜组具有负透镜和2片以上的正透镜，在第三组第一透镜的形成光学部件的以d线为基准的阿贝数设为νd31时，满足条件式(1)：16＜νd31＜35。

所述第四透镜组可具有2片以上的负透镜。另外，第四透镜组可以只具有1片负透镜。

作为优选，所述变焦镜头，在第三透镜组整体的焦距设为f3、第四透镜组整体的焦距设为f4时，满足条件式(2)：2.8＜f3/f4＜12.0。

作为优选，所述变焦镜头，在变焦设定定于望远端时的变焦镜头整个系统的焦距设为ft时，满足条件式(3)：0.2＜f4/ft＜0.5。

优选变焦镜头在第三组第一透镜的焦距设为f31时，满足条件式(4)：0.2＜f31/f3＜0.7。

优选所述变焦镜头在第三组第二透镜的形成光学部件的以d线为基准的阿贝数设为νd32时，满足条件式(5)：νd32-νd31＜30。

所述第四透镜组可由3片正透镜和1片负透镜构成。

所述第四透镜组可由从物体侧依次配置的正的单透镜、接合透镜.正的单透镜的这样的3组4片构成。

另外，正的单透镜是指具有正折射力的单透镜的意思。

优选所述变焦镜头在第四透镜组所配置的正透镜的各自的形成光学部件中的、以d线为基准的阿贝数为最大的光学部件的阿贝数设为νd4p时，满足条件式(6)：60＜νd4p。

例如，第四透镜组中的正透镜只是第一正透镜～第三正透镜这3片、第一正透镜的阿贝数为ν1、第二正透镜的阿贝数为ν2、第三正透镜的阿贝数为ν3，在ν1＜ν2＜ν3时，作为νd4p的值可适用ν3的值。

优选所述变焦镜头在光轴上的第三组第一透镜和第三组第二透镜的间隔设为d、在光轴上的第三透镜组整体的厚度设为TL3时，满足条件式(7)：0.2＜d/TL3＜0.8。

另外，第三组第一透镜和第三组第二透镜的间隔为彼此邻接的第三组第一透镜的透镜面和第三组第二透镜的透镜面在光轴上的间隔(空气间隔)。另外，第三透镜组整体的厚度是从第三透镜组中最靠物体侧的透镜面至该第三透镜组中最靠像侧的透镜面在光轴上的距离所对应的厚度。

可以将构成所述第三透镜组的所有透镜面都设为球面。即，第三透镜组可以采用所有透镜面由球面形成的结构。

可以将构成所述第四透镜组的所有透镜面都设为球面。即，第四透镜组可以采用所有透镜面由球面形成的结构。

所述变焦镜头在第二透镜组的焦距设为f2、在变焦设定定于广角端时的变焦镜头整个系统的焦距设为fw时，满足条件式(8)：0.4＜|f2|/(fw·ft)^1/2＜0.8。

所述第二透镜组可以由3片负透镜和1片正透镜构成。

所述第二透镜组中，从物体侧起依次配置有：具有负折射力的第二组第一透镜、具有负折射力的第二组第二透镜、具有正折射力的第二组第三透镜、具有负折射力的第二组第四透镜。

本发明的摄像装置的特征在于，具备所述变焦镜头。

另外，就在包括接合透镜的情况下的透镜片数而言，将通过使n片透镜接合而成的接合透镜，作为由n片透镜构成的，且对其透镜片数进行计数。

另外，就透镜组而言，不限于由多个透镜构成的，也可以是由1片透镜构成的。

另外，以d线为基准的光学部件的阿贝数，是通过ν＝(Nd-1)/(NF-NC)式所求得的值。其中，NF为光学部件对F线(486.1nm)的折射率，Nd为光学部件对d线(587.6nm)的折射率，NC为光学部件对C线(656.3nm)的折射率。

根据本发明的变焦镜头及摄像装置，由于从物体侧起依次具有：变倍时被固定的且具有正折射力的第一透镜组、变倍时移动的且具有负折射力的第二透镜组、变倍时被固定的且具有正折射力的第三透镜组、变倍时移动对该变倍所伴随的像面位置的变动进行修正并进行对焦的且具有正折射力的第四透镜组，第三透镜组由具有正折射力的第三组第一透镜和凹面朝向物体侧的且具有负折射力的第三组第二透镜这样的2片构成，第四透镜组具有负透镜和2片以上的正透镜，且满足条件式(1)：16＜νd31＜35，因而，在该变焦镜头的整个变焦域可良好地确保轴上色像差的修正和倍率色像差的修正的均衡，进而能够在高倍率且大口径比的同时由较少的透镜片数得到大的后截距。

即，为了确保较大的后截距，若第三透镜组的光焦度减弱且第四透镜组的光焦度增强，则在该第四透镜组的光线高度变大。此时，从色像差修正的观点看，第四透镜组主要承担修正倍率色像差的作用，并且由第四透镜组修正的轴上色像差就有些过剩修正。

另一方面，就第三透镜组而言，不仅可保持使倍率色像差得以了良好修正的状态，并且使得在上述第四透镜组为过剩修正的轴上色像差，通过在光线高度小的第三透镜组所发生的轴上色像差加以消除。

即，为了使在变焦镜头变倍对焦时的色像差的变动减小，通过第四透镜组使轴上色像差有些修正过剩，对第三透镜组的正透镜使用满足条件式(1)的高色散材料，按照在第四透镜组所产生的有些修正过剩的轴上色像差通过在第三透镜组所产生的轴上色像差加以消除的方式，能够取得均衡。

这样的色像差的修正在变焦镜头高倍率化时也同样可适用，且第三透镜组所承担的轴上色像差的修正与第四透镜组所承担的轴上色像差的修正的均衡能够调节，因而，能够在高倍率且大口径比的同时由较少的透镜片数得到大的后截距。

与此相对，若超出条件式(1)的范围而构成该变焦镜头，则轴上色像差的修正和倍率色像差的修正的均衡不能确保的问题会产生。

附图说明

图1A是表示具备本发明实施方式的变焦镜头的摄像装置的概略构成的剖面图；

图1B是表示对在摄像装置的变焦镜头设定于广角端和望远端时的各状态进行比较的图；

图2A是表示实施例1的变焦镜头的概略构成的剖面图；

图2B是表示对在实施例1的变焦镜头设定于广角端和望远端时的各状态进行比较的图；

图3A是表示实施例2的变焦镜头的概略构成的剖面图；

图3B是表示对在实施例2的变焦镜头设定于广角端和望远端时的各状态进行比较的图；

图4A是表示实施例3的变焦镜头的概略构成的剖面图；

图4B是表示对在实施例3的变焦镜头设定于广角端和望远端时的各状态进行比较的图；

图5A是表示实施例4的变焦镜头的概略构成的剖面图；

图5B是表示对在实施例4的变焦镜头设定于广角端和望远端时的各状态进行比较的图；

图6A是表示实施例5的变焦镜头的概略构成的剖面图；

图6B是表示对在实施例5的变焦镜头设定于广角端和望远端时的各状态进行比较的图；

图7A是表示实施例6的变焦镜头的概略构成的剖面图；

图7B是表示对在实施例6的变焦镜头设定于广角端和望远端时的各状态进行比较的图；

图8A是表示实施例7的变焦镜头的概略构成的剖面图；

图8B是表示对在实施例7的变焦镜头设定于广角端和望远端时的各状态进行比较的图；

图9是表示实施例1的变焦镜头的各种像差的图；

图10是表示实施例2的变焦镜头的各种像差的图；

图11是表示实施例3的变焦镜头的各种像差的图；

图12是表示实施例4的变焦镜头的各种像差的图；

图13是表示实施例5的变焦镜头的各种像差的图；

图14是表示实施例6的变焦镜头的各种像差的图；

图15是表示实施例7的变焦镜头各种像差的图

图16是表示使用本发明的变焦镜头所构成的摄像机的图。

符号说明

G1：第一透镜组

G2：第二透镜组

G3：第三透镜组

G4：第四透镜组

L31：第三组第一透镜

L32：第三组第二透镜

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的变焦镜头及具备该变焦镜头的摄像装置。

图1A、图1B是表示具备本发明变焦镜头的摄像装置的概略构成的剖面图，图1A是详细表示在变焦设定定于广角端时的状态的图，图1B是表示对在变焦设定定于广角端和望远端时的状态分别进行比较的图。图1B中的由(W)表示的图是在变焦设定定于广角端时的状态，图1B中的由(T)表示的图是在变焦设定定于望远端时的状态。

图示的摄像装置200的装置尺寸小，具有大的后截距(也称为后侧焦距)，是搭载有在使用了分色棱镜的3板摄像方式所适用的高倍率大口径比的变焦镜头100的TV播放用摄像机等所使用的摄像装置。

该变焦镜头100使表示被拍摄物体H的光学像Hk成像在由CCD及CMOS等构成的摄像元件210的受光面210J上。另外，该高倍率大口径比的变焦镜头100，能够由较少的透镜片数得到大的后截距。

摄像装置200所配置的摄像元件210，将通过变焦镜头100而成像的表示被拍摄物体H的光学像Hk变换为电信号，且将表示该光学像Hk的图像信号Pk输出。

作为假设，该变焦镜头100从变焦设定定于望远端时至变焦设定定于望远端和广角端的中间区域时，对缩放直径进行控制。

首先，说明变焦镜头的基本构成。

(变焦镜头的基本构成及其作用、效果)

变焦镜头100沿光轴Z1从物体侧起依次具备：变倍时相对于光轴方向被固定的且具有正折射力的第一透镜组G1、变倍时移动而使倍率变化的且具有负折射力的第二透镜组G2、变倍时相对于光轴方向被固定的且具有正折射力的第三透镜组G3、变倍时移动对该变倍所伴随的像面位置的变动进行修正并进行对焦的且具有正折射力的第四透镜组G4、以及分色光学系统及各种滤波器类的光学要素Cg1、Cg2。

另外，由平行平面板构成的各光学要素Cg1、Cg2被配置在：构成变焦镜头100的最靠近像侧所配置的且具有正或负折射力的透镜的像侧、且受光面210J的物体侧。

第三透镜组G3由具有正折射力的第三组第一透镜L31、凹面朝向物体侧的且具有负折射力的第三组第二透镜L32这2片构成。另外，优选具有正折射力的第三组第一透镜和凹面朝向物体侧的且具有负折射力的第三组第二透镜，从物体侧起按上述顺序配置。

第四透镜组G4具有1片负透镜(在此，为透镜L42)和2片以上的正透镜(在此，为透镜L41、L43、L44)。

另外，变焦镜头100在第三组第一透镜的形成光学部件的以d线为基准的阿贝数设为vd31时，满足条件式(1)：16＜vd31＜35。

另外，后截距为从变焦镜头100的最后透镜面的顶点至后侧焦点的距离。在此，后截距与从在构成变焦镜头100的最靠近像侧所配置的具有正或负折射力的透镜(透镜L44)中的像侧透镜面至使光学像Hk成像的受光面210J的距离相对应。

(变焦镜头的基本构成进一步限定的构成)

其次，说明对图示的变焦镜头100及摄像装置200所具备的上述基本构成进一步进行限定的构成要素及其作用、效果。另外，对基本构成进一步限定的这些构成要素就本发明的变焦镜头100及摄像装置200而言不是必须的构成。

另外，虽然本发明的变焦镜头100及摄像装置200满足对上述基本构成进一步限定的构成要素的全部，但本发明的变焦镜头既可以满足在对这些基本构成进一步限定的构成要素中的仅一个、也可以满足两个以上的组合。

首先，将在条件式(2)～(7)中由记号表示的各参数的意思归纳如下。

f3为第三透镜组整体的焦距

f4为第四透镜组整体的焦距

ft为在变焦设定定于望远端时的变焦镜头整个系统的焦距

f31为第三组第一透镜的焦距

vd32为形成第三组第二透镜的光学部件的以d线为基准的阿贝数

vd4p为第四透镜组所配置的各正透镜的形成光学部件中的、以d线为基准的阿贝数为最大的光学部件的阿贝数

d为在光轴上的第三组第一透镜和第三组第二透镜的间隔(空气间隔)

TL3为在光轴上的第三透镜组整体的厚度

f2为第二透镜组的焦距

fw为在变焦设定定于广角端时的变焦镜头整个系统的焦距

◇对条件式(1)进一步限定的构成

变焦镜头100能够满足条件式(1′)：17＜vd31＜33。若以满足条件式(1′)的方式构成变焦镜头100，则可更准确地将第四透镜组G4所产生的修正过剩的轴上色像差通过第三透镜组G3消除。由此，可更加容易地构成高倍率大口径比且由少的透镜片数得到大的后截距的变焦镜头。

◇条件式(2)有关的限定构成

将条件式(2)：2.8＜f3/f4＜12.0及更优选的条件式(2′)：3.0＜f3/f4＜11.5，规定为第三透镜组G3的焦距f3和第四透镜组G4的焦距f4之比，是用于不仅防止第三透镜组G3以后的后续的透镜组的大型化，并且确保足够大的后截距并在足够远方定出射出光瞳位置的条件。

若以低于条件式(2)的下限的方式构成变焦镜头100，则产生以下问题：第三透镜组G3的光焦度变强，难以抑制变倍时及对焦时的球面像差(也称球差)的变动，同时难以得到用于可插入分色光学系统及各种滤波器类(在此，为光学要素Cg1、Cg2)的足够大的后截距。另外，若为了对第四透镜组G4的光焦度变弱进行补偿而使该第四透镜组G4的移动量增加，则变倍时和对焦时的各种像差的变动变大，故而不予优选。

另外，与此相反，若以高于条件式(2)的上限的方式构成变焦镜头100，则由于穿过第三透镜组G3所射出的光束直径(发散的光束直径)变大，而使第四透镜组G4的直径即构成第四透镜组G4的透镜的直径变大的问题存在。

另外，若以满足条件式(2)或条件式(2′)的方式构成变焦镜头100，则可抑制这种问题的发生。另外，若以满足条件式(2′)的方式构成变焦镜头100，则能够获得比满足条件式(2)时更进一步希望的透镜特性。

◇条件式(3)有关的限定构成

条件式(3)：0.2＜f4/ft＜0.5及更希望的条件式(3′)：0.2＜f4/ft＜0.4规定第四透镜组G4的焦距f4和在变焦设定定于望远端时的变焦镜头整个系统的焦距ft的关系。

若以低于条件式(3)的下限的方式构成变焦镜头100，则第四透镜组G4的光焦度变得过强，难以抑制第四透镜组G4所产生的球面像差的问题会产生。

另外，与此相反，若以超过条件式(3)的上限的方式构成变焦镜头100，则第四透镜组G4的光焦度变弱，为了对此进行补偿要使第四透镜组G4变倍时的移动量变大，在变倍比大的情况下，透镜系整体大型化的问题会产生。

另外，若以满足条件式(3)或条件式(3′)的方式构成变焦镜头100，则可抑制这种问题的发生。另外，若以满足条件式(3′)的方式构成变焦镜头100，则能够获得比满足条件式(3)时更进一步希望的透镜特性。

◇条件式(4)有关的限定构成

条件式(4)：0.2＜f31/f3＜0.7及更优选的条件式(4′)：0.25＜f31/f3＜0.6规定第三透镜组G3中的第三组第一透镜L31的焦距f31和第三透镜组G3整体焦距f3之比。

若以低于条件式(4)的下限的方式构成变焦镜头100，则第三组第一透镜L31的光焦度变强，而使各种像差尤其高次球面像差修正不足的问题会产生。

另外，与此相反，若以超过条件式(4)的上限的方式构成变焦镜头100，则第三组第一透镜L31的光焦度变弱，第三透镜组G3所具有的负的光焦度的比率增加而使像面弯曲及非点像差增大的问题会产生。

另外，若以满足条件式(4)或条件式(4′)的方式构成变焦镜头100，则可抑制这种问题的发生。另外，若以满足条件式(4′>的方式构成变焦镜头100，则能够获得比满足条件式(4)时更进一步希望的透镜特性。

◇条件式(5)有关的限定构成

条件式(5)：νd32-νd31＜30及最优选的条件式(5′)：νd32-νd31＜28规定第三透镜组3G中的第三组第一透镜L31和第三组第二透镜L32的阿贝数之差。

若以超过条件式(5)的上限的方式构成变焦镜头100，则轴上色像差增大的问题会产生。

另外，若以满足条件式(5)或条件式(5′)的方式构成变焦镜头100，则可抑制这种问题的发生。另外，若以满足条件式(5′)的方式构成变焦镜头100，则能够获得比满足条件式(5)时更进一步希望的透镜特性。

◇第四透镜组有关的限定构成

第四透镜组G4可由1片负透镜(透镜L42)和3片正透镜(透镜L41、L43、L44)构成。若以这种方式构成第四透镜组G4，则即使在变焦镜头100的变倍比大的情况下，也可抑制在该变焦镜头100变倍时及对焦时产生的各种像差的变动。

另外，第四透镜组G4能够采用由从物体侧起依次配置的正的单透镜(透镜L41)、接合透镜(透镜L42、L43)、正的单透镜(透镜L44)的3组4片构成的结构。若以这种方式构成第四透镜组G4，则与上述同样，即使在变焦镜头100的变倍比非常大的情况下，也可抑制在该变焦镜头100变倍时及对焦时产生的各种像差的变动。

◇条件式(6)有关的限定构成

条件式(6)：60＜νd4P及更优选的条件式(6′)：62＜νd4p规定在第四透镜组G4所配置的正透镜(透镜L41、L43、L44)中的、使用以d线为基准的阿贝数最大的光学部件的透镜(例如，透镜L43)中的阿贝数。

若至少1片正透镜(例如，透镜L43)采用满足条件式(6)或条件式(6′)的低色散材料，则可如上所述良好地保持轴上色像差修正和倍率色像差修正的均衡。

另外，若以满足条件式(6′)的方式构成变焦镜头100，则能够获得比满足条件式(6)时更进一步希望的透镜特性。

◇条件式(7)有关的限定构成

条件式(7)：0.20＜d/TL3＜0.80及更优选的条件式(7′)：0.21＜d/TL3＜0.75是第三透镜组G3中所配置的2片透镜(透镜L31、L32)的间隔d按第三透镜组G3整体厚度TL3进行了规格化后的式子。

另外，2片透镜(透镜L31、L32)的间隔d是第三组第一透镜(透镜L31)的像侧的透镜面与第三组第二透镜(透镜L32)的物体侧的透镜面的在光轴上的间隔(空气间隔)，第三透镜组G3整体的厚度TL3是从第三组第一透镜(透镜L31)的物体侧的透镜面至第三组第二透镜(透镜L32)的像侧的透镜面的在光轴上的距离。

若以低于条件式(7)的下限的方式构成变焦镜头100，则主点位置不能靠近物体侧，而使变焦镜头大型化的问题会产生。

另外，与此相反，若以超过条件式(7)的上限的方式构成变焦镜头100，则珀兹伐和在负侧变大，难以得到良好的像面特性。

另外，通过将2片透镜(透镜L31、L32)的空气间隔扩大至如条件式(7)或条件式(7′)所示的范围并以满足条件式(7)或条件式(7′)的方式构成变焦镜头100，可使第三透镜组G3的主点位置更靠近物体侧，进而可使透镜系统小型化。

另外，若以满足条件式(7′)的方式构成变焦镜头100，则能够比满足条件式(7)时更可使上述第三透镜组G3的主点位置靠近物体侧，进而可使透镜系统更加小型化。

◇第三透镜组有关的限定构成

可将构成第三透镜组G3的所有透镜面(透镜L31、L32)做成球面。

通过将构成第三透镜组G3的透镜面(透镜L31、L32)全都做成球面，可使透镜的制造容易实现低成本化，同时，可使因制造误差及组装误差引起的性能劣化缩小。

◇第四透镜组有关的限定构成

可将构成第四透镜组G4的所有透镜面(透镜L41～L44)做成球面。

通过将构成第四透镜组G4的透镜面(透镜L41～L44)全都做成球面，可使透镜的制造容易且实现低成本化，同时，可使因制造误差及组装误差引起的性能劣化减小。

◇条件式(8)有关的限定构成

条件式(8)：0.4＜|f2|/(fw·ft)^1/2＜0.8及更优选的条件式(8′)：0.42＜|f2|/(fw·ft)^1/2＜0.75规定第二透镜组G2的焦距、在变焦设定定于广角端时的变焦镜头100整个系统的焦距fw、在变焦设定定于望远端时的变焦镜头100整个系统的焦距ft的关系。

若以低于条件式(8)的下限的方式构成变焦镜头100，则第二透镜组G2的光焦度过强，而使像面弯曲及慧差的修正困难的问题及制造误差的允许量变小的问题产生。

另外，所谓制造误差的允许量变小，是指由加工误差及组装误差等引起的性能劣化的灵敏度(敏感度或性能劣化敏感度)变大的意思。若制造误差的允许量变小，则对于加工误差及组装误差敏感且性能的劣化变得显著。另一方面，若制造误差的允许量变大即性能劣化敏感度变小，则可使由加工误差及组装误差引起的性能的劣化程度变得迟钝。

另外，与此相反，若以超过条件式(8)的上限的方式构成变焦镜头100，则第二透镜组G2的移动量变大，同时穿过第一透镜组1G的光线高度变大，而使变焦镜头100整体大型化的问题产生。

另外，若以满足条件式(8)或条件式(8′)的方式构成变焦镜头100，则可抑制这种问题的发生。另外，若以满足条件式(8′)的方式构成变焦镜头100，则能够得到比满足条件式(8)时更进一步希望的透镜特性。

◇第二透镜组有关的限定构成

第二透镜组G2可由3片负透镜(在此，为透镜L21、L22、L24)和1片正透镜(在此为透镜L23)构成。若以这种方式构成第二透镜组G2，则由于第二透镜组G2具有3片负透镜，因而可使第二透镜组G2整体的物体侧主点的位置靠近物体侧，进而缩短第一透镜组G1和第二透镜组G2的主点间隔，可将轴外光束穿过第一透镜组G1的高度保持得低，因而，可抑制第一透镜组G1的大型化。

◇第二透镜组有关的限定构成

第二透镜组G2可从物体侧起依次配置有：具有负折射力的第二组第一透镜(透镜L21)、具有负折射力的第二组第二透镜(透镜L22)、具有正折射力的第二组第三透镜(透镜L23)、具有负折射力的第二组第四透镜(透镜L24)。若这样构成第二透镜组G2，则可在第二透镜组G2中的物体侧连续配置2片负透镜而使负的光焦度集中，且将轴外光束穿过第一透镜组G1的高度保持得更低，因而，可抑制第一透镜组G1的大型化。

(具体的实施例)

下面，参照图2A、2B、…8A、8B、表1～8，关于本发明变焦镜头的实施例1～7各自的数值数据等进行归纳说明。另外，与表示上述的变焦镜头100的图1A、1B中的符号相一致的图2A、2B、…8A、8B中的符号表示彼此对应的构成。

图2A、2B、…8A、8B是表示实施例1～7的变焦镜头各自的概略构成的剖面图。

图2A、3A…8A是详细表示将变焦设定定于望远端的状态的图，图2B、3B…8B是表示对在变焦设定定于广角端的状态和定于望远端的状态进行比较的图。图2B～图8B中的由(W)表示的图是将变焦设定定于广角端的状态，图2B～图8B中的由(T)表示的图是将变焦设定定于望远端的状态。

另外，图2A、3A…8A各图中所示的L1、L2、…符号，是指各透镜的符号，与从物体侧依次排列的透镜的顺序相对应。其中，符号L31、L32不是与从物体侧起依次排列的透镜顺序相对应，符号L31表示第三组第一透镜，符号L32表示第三组第二透镜。另外，图1A、1B中的符号L21～L24表示第二组中的透镜，符号L41～L44表示第四组中的透镜。

另外，关于在包括接合透镜的情况下的透镜片数，将通过使n片透镜接合而成的接合透镜，作为由n片透镜构成的，且对其透镜片数进行计数。

表1～8是表示实施例1～7的变焦镜头各自的基本数据的图。表1～7各表中的上部(图中用符号(a)表示)表示透镜数据，下部(图中用符号(b)表示)表示变焦镜头的概略规格。

另外，构成这些实施例中的变焦镜头的所有透镜面都是球面或平面。

另外，表8中表示关于实施例1～7的变焦镜头，由条件式(1)～(8)各自的不等式确定范围的各值(在每个实施例中所确定的由不等式中的计算式计算的值、或与不等式中由记号表示的变焦镜头光学系统的常数相对应的值)。

另外，作为假设，这些变焦镜头从变焦设定定于望远端时至变焦设定定于望远端和广角端的中间区域时，对孔径光阑的缩放直径以进行会聚(り込む)的限制的方式进行制御。将该缩放直径以在望远端为F2.9左右的方式进行控制。

在表1～7上部的各透镜数据中，面序号Si表示随着从最靠近物体侧朝向像侧而依次增加的第i号(i＝1、2、3、…)的透镜面等的序号。另外，在这些透镜数据中也包含孔径光阑St并加以记载。

曲率半径Ri表示第i号(i＝1、2、3、…)面的曲率半径，面间隔Di(i＝1、2、3、…)表示第i号面和第i十1号面的在光轴Z1上的面间隔。透镜数据的符号Ri及符号Di与表示透镜面等的符号Si(i＝1、2、3、…)相对应。

另外，在面间隔Di(i＝1、2、3、…)栏记载表示面间隔的数字的情况、及记载有符号Dn(n为数值)的情况存在，其中记载有符号Dn之处与透镜组间的面间隔(空气间隔)相对应，这些面间隔(空气间隔)随着变焦倍率的变更而变化。

Ndj表示关于随着从物体侧朝向像侧依次增加的第j号(j＝1、2、3、…)光学要素的对波长587.6nm(d线)的折射率，νdj表示第j号光学要素的以d线为基准的阿贝数。

在表1～7的透镜数据中，曲率半径及面间隔的单位为mm，就曲率半径而言，在物体侧为凸的情况下设为正、在像侧为凸的情况下设为负。

另外，表1～7的下部由符号(b)表示的栏，表示在广角端和望远端的各值，即，f为透镜整个系统的焦距(单位mrn)，Fno为F数，2ω为全视角，Dg、D15、D20、D27等为各透镜组间的间隔。

另外，将表1～8在“本发明的具体实施方式”的说明的最后进行归纳表示。

另外，图9～15是表示实施例1～实施例7的各变焦镜头的各种像差的图。图中表示了与波长587.6nrn、波长460.0nm、波长615.0nm的各光有关的像差。

上述图9～图15的各图中所表示的符号(A)～(D)所对应的各像差图为广角端的图，分别表示球差(也称球面像差)(A)、像散(也称非点像差)(B)、畸变(畸变像差)(C)、倍率色差(倍率的色像差)(D)。另外，各图中所示的符号(E)～(H)所对应的各像差图为望远端的图，分别表示球面像差(E)、非点像差(F)、畸变(畸变像差)(G)、倍率色差(倍率的色像差)(H)。

另外，畸变图中，使用透镜整个系统的焦距f、半视角θ(为变量，0≤θ≤ω)，理想像高设为f×tanθ，表示距其的偏移量。

根据与实施例1～7有关的数值数据及像差图等得知，本发明的高倍率且大口径比的变焦镜头及摄像装置，能够由少的透镜片数实现大的后截距。

图16是表示使用本发明的变焦镜头所构成的摄像装置之一例的摄像机的构成图。另外，在图16中还概略表示了变焦镜头1具备的第一透镜组G1、第二透镜组G2、孔径光阑St、第三透镜组G3、第四透镜组G4。

图示的摄像机10为具有3个摄像元件的所谓的3CCD方式的摄像装置，但是，本发明的摄像装置不限于此，也可以为由1个摄像元件对全波长频带进行摄像的。摄像机10具备：变焦镜头1；在变焦镜头1的像侧所配置的具有低通滤波器及红外线截止滤波器等功能的滤波器2；在滤波器2的像侧所配置的分色棱镜3R、3G、3B；在各分色棱镜的端面所设置的摄像元件4R、4G、4B；信号处理电路5。摄像元件4R、4G、4B将由变焦镜头1形成的光学像变换为电信号，例如可使用CCD(Charge CoupledDevice)。摄像元件4R、4G、4B按照其摄像面分别与通过变焦镜头1形成的各色的光学像的成像面相一致的方式配置。

透过变焦镜头1的光，通过滤波器2将不需要光成分去除后，通过分色棱镜3R、3G、3B被分解为红、绿、蓝各色光，且在摄像元件4R、4G、4B的摄像面上成像。来自与红、绿、蓝各色光对应的摄像元件4R、4G、4B的输出信号，由信号处理电路5进行运算处理而被生成彩色图像信号。由信号处理电路5生成并输出的彩色图像信号被输入到表示装置6进行显不。

另外，本发明不限于上述各实施例，在不变更发明的要旨的范围内可实施各种变形。例如，各透镜的曲率半径、面间隔及折射率的值等不限于上述各表中表示的数值，可取得其它的值。

【表1】

实施例1

Fno.()内的数值是没有缩放限制的情况。

【表2】

实施例2

Fno.()内的数值是没有缩放限制的情况。

【表3】

实施例3

Fno.()内的数值是没有缩放限制的情况。

【表4】

实施例4

Fno.()内的数值是没有缩放限制的情况。

【表5】

实施例5

Fno.()内的数值是没有缩放限制的情况。

【表6】

实施例6

Fno.()内的数值是没有缩放限制的情况。

【表7】

实施例7

Fno.()内的数值是没有缩放限制的情况。

【表8】

Claims (20)

1.一种变焦镜头，其特征在于，

从物体侧起依次由变倍时相对于光轴方向被固定的且具有正折射力的第一透镜组、变倍时移动而使倍率变化的且具有负折射力的第二透镜组、变倍时相对于光轴方向被固定的且具有正折射力的第三透镜组、变倍时移动对所述变倍所伴随的像面位置的变动进行修正并进行对焦的且具有正折射力的第四透镜组构成，

所述第三透镜组由第三组第一透镜和第三组第二透镜这两片构成，所述第三组第一透镜具有正折射力，所述第三组第二透镜使凹面朝向物体侧且具有负折射力，

所述第四透镜组具有负透镜和两片以上的正透镜，

并且，满足以下的条件式(1)、(2a)：

16＜vd31＜35…(1)

3.26≤f3/f4＜12.0…(2a)

其中，vd31为第三组第一透镜的形成光学部件的以d线为基准的阿贝数，f3为第三透镜组的焦距，f4为第四透镜组的焦距。

2.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

满足以下的条件式(3)

0.2＜f4/ft＜0.5…(3)

其中，

ft为在变焦设定定于望远端时的变焦镜头整个系统的焦距。

3.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

满足以下的条件式(4)：

0.2＜f31/f3＜0.7…(4)

其中，

f31为第三组第一透镜的焦距。

4.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

满足以下的条件式(5)

vd32-vd31＜30…(5)

其中，

vd32为第三组第二透镜的形成光学部件的以d线为基准的阿贝数。

5.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述第四透镜组由三片正透镜和一片负透镜构成。

6.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述第四透镜组由从物体侧起依次配置的正的单透镜、接合透镜、正的单透镜的这样的3组4片构成。

7.如权利要求5所述的变焦镜头，其特征在于，

满足以下的条件式(6)：

60＜vd4p…(6)

其中，

vd4p为第四透镜组所配置的正透镜的各自的形成光学部件中的、以d线为基准的阿贝数为最大的光学部件的阿贝数。

8.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

满足以下的条件式(7)：

0.2＜d/TL3＜0.8…(7)

其中，

d为第三组第一透镜和第三组第二透镜的在光轴上的间隔(空气间隔)，

TL3为第三透镜组整体的在光轴上的厚度。

9.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

构成所述第三透镜组的所有透镜面为球面。

10.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

构成所述第四透镜组的所有透镜面为球面。

11.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

满足以下的条件式(8)：

0.4＜|f2|/(fw·ft)^1/2＜0.8…(8)

其中，

f2为第二透镜组的焦距，

fw为在变焦设定定于广角端时的变焦镜头整个系统的焦距，

ft为在变焦设定定于望远端时的变焦镜头整个系统的焦距。

12.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述第二透镜组由3片负透镜和1片正透镜构成。

13.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

所述第二透镜组从物体侧起依次配置有：具有负折射力的第二组第一透镜、具有负折射力的第二组第二透镜、具有正折射力的第二组第三透镜、具有负折射力的第二组第四透镜。

14.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，

满足以下的条件式(3)：

0.2＜f4/ft＜0.5…(3)

其中，

ft为在变焦设定定于望远端时的变焦镜头整个系统的焦距。

15.如权利要求14所述的变焦镜头，其特征在于，

满足以下的条件式(4)：

0.2＜f31/f3＜0.7…(4)

其中，

f31为第三组第一透镜的焦距。

16.如权利要求15所述的变焦镜头，其特征在于，

满足以下的条件式(5)：

vd32-vd31＜30…(5)

其中，

vd32为第三组第二透镜的形成光学部件的以d线为基准的阿贝数。

17.如权利要求16所述的变焦镜头，其特征在于，

所述第四透镜组由3片正透镜和1片负透镜构成。

18.如权利要求17所述的变焦镜头，其特征在于，

所述第四透镜组由从物体侧起依次配置的正的单透镜、接合透镜、正的单透镜这样的3组4片构成。

19.如权利要求6所述的变焦镜头，其特征在于，

满足以下的条件式(6)：

60＜vd4p…(6)

其中，

vd4p为第四透镜组所配置的正透镜的各自的形成光学部件中的、以d线为基准的阿贝数为最大的光学部件的阿贝数。

20.一种摄像装置，其特征在于，具备权利要求1所述的变焦镜头。