变焦透镜及摄像装置

文档序号:6782 发布日期:2021-09-17 浏览:52次 英文

变焦透镜及摄像装置

技术领域

本发明涉及变焦透镜(变焦镜头)及摄像装置。

背景技术

当前,搭载了CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合器件)及CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)等固体摄像元件的摄像装置在广泛的领域中快速普及。在这样的摄像装置的例子中,包含单反相机、数字照相机、摄像机及监视相机。随着这样愈发普及,与摄像装置中的固体摄像元件对应的透镜的需求不断扩大。

近年来,固体摄像元件的高像素化及高灵敏度化不断进展,需求高析像且明亮的透镜。另外,摄像装置的小型化及普及不断进展,对变焦透镜(变焦镜头)等的摄像装置的透镜(镜头)也希望小型、轻量化、廉价化。进而,由于人工智能及图像识别技术的进步,对摄像装置的透镜需求无论昼夜都能够摄影的在宽波段中校正像差的高性能。

在如上所述的摄像装置的透镜中,例如已知如下变焦透镜,该变焦透镜由具有负的光焦度的第一透镜组、具有正的光焦度的第二透镜组构成,小型而且轻量,具有明亮且好的光学性能。该变焦透镜以在广角系统中实现小型、大开口率及高性能并且抑制由于温度变化引起的性能的变化、进而实现低成本化作为目的而设计。另外,该第二透镜组具备具有异常色散性的树脂透镜(例如参照专利文献1)。

另外,在变焦透镜中,已知如下广角的变焦透镜,该广角的变焦透镜由具有负的光焦度的第一透镜组、具有正的光焦度的第二透镜组、具有正的光焦度的第三透镜组构成,为大口径,而且具有好的光学性能。该第二透镜组具备具有异常色散性的树脂透镜作为正透镜(例如参照专利文献2、3)。

在先技术文献

专利文献

[专利文献1]日本特开2011-242517号公报

[专利文献2]日本特开2013-134498号公报

[专利文献3]日本特开2014-202841号公报

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1所记载的变焦透镜由于第二透镜组整体的正的光焦度弱,因此难以实现小型化。专利文献2、3所记载的变焦透镜各自树脂透镜的正的光焦度弱,无法充分体现具有异常色散性的树脂透镜的效果。因此,专利文献2、3所记载的变焦透镜难以充分校正对于宽波段的色差。另外,专利文献2、3所记载的变焦透镜各自第二透镜组整体的正的光焦度弱,因此难以实现小型化。

像这样,以往的变焦透镜在使小型化、轻量化及高光学特性都充分实现的观点上,尚有探讨的余地。

本发明的一个方式的课题在于,提供小型而且轻量且具有高光学性能的变焦透镜及摄像装置。

用于解决课题的手段

为了解决上述的课题,本发明的一个方式所涉及的变焦透镜(变焦镜头)从物侧起依次具备具有负的光焦度的第一透镜组、以及具有正的光焦度的第二透镜组,通过使相邻的透镜组间的间隔变化从而进行变倍动作,所述第二透镜组具备具有正的光焦度的透镜Lp,所述变焦透镜满足以下的式(1)~式(4):

0.85<f2/f2p<1.50···(1)

0<f2/fw<3.25···(2)

-0.3<ΔPdt_2p<-0.1···(3)

1.50<Nd2<2.00···(4)

其中,

f2:所述第二透镜组的焦距

f2p:所述透镜Lp的焦距

fw:所述变焦透镜的无限远对焦时的在广角端的焦距

ΔPdt_2p:所述透镜Lp的d线-t线间的异常色散性

Nd2:所述透镜Lp的d线处的折射率。

另外,为了解决上述的课题,本发明的一个方式所涉及的摄像装置具备:上述的变焦透镜、以及被设置在所述变焦透镜的像侧且将由所述变焦透镜形成的光学像转换为电信号的固体摄像元件。

发明效果

根据本发明的一个方式,能够提供小型而且轻量且具有高光学性能的变焦透镜及摄像装置。

附图说明

图1是示意性地表示实施例1的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的光学性的结构的图。

图2是表示实施例1的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的纵像差的图。

图3是表示实施例1的变焦透镜的在远摄端的无限远对焦时的纵像差的图。

图4是示意性地表示实施例2的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的光学性的结构的图。

图5是表示实施例2的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的纵像差的图。

图6是表示实施例2的变焦透镜的在远摄端的无限远对焦时的纵像差的图。

图7是示意性地表示实施例3的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的光学性的结构的图。

图8是表示实施例3的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的纵像差的图。

图9是表示实施例3的变焦透镜的在远摄端的无限远对焦时的纵像差的图。

图10是示意性地表示实施例4的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的光学性的结构的图。

图11是表示实施例4的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的纵像差的图。

图12是表示实施例4的变焦透镜的在远摄端的无限远对焦时的纵像差的图。

图13是示意性地表示实施例5的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的光学性的结构的图。

图14是表示实施例5的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的纵像差的图。

图15是表示实施例5的变焦透镜的在远摄端的无限远对焦时的纵像差的图。

图16是示意性地表示本发明的一个实施方式所涉及的摄像装置的结构的一例的图。

附图标记说明:

1 无反射镜单镜头相机(摄像装置)

2 主体

3 镜筒

21 CCD传感器(摄像元件)

22 保护玻璃

30 变焦透镜

31、G1 第一透镜组

32、G2 第二透镜组

33、G3 第三透镜组

34、S 光阑

G4 第四透镜组

CG 保护玻璃

F 滤光器

OA 光轴。

具体实施方式

1.变焦透镜(变焦镜头)

1.1光学性结构

本发明的一个实施方式所涉及的变焦透镜具有从物侧起依次配置的具有负的光焦度的第一透镜组、具有正的光焦度的第二透镜组。另外,第二透镜组具备具有特定的异常色散性的正透镜。因此,该变焦透镜能够拍摄在宽波段中校正了色差的像,还是小型而且轻量的。

此外,在本说明书中,“透镜组”意味着在变倍动作中联动的透镜的集合。透镜组既可以由单一的透镜构成,也可以由多个透镜构成。透镜组中的透镜在变倍动作中,在保持相对性的位置关系的状态下移动。变倍动作通过使透镜组间的间隔变化而被进行,属于同一透镜组的透镜间的间隔在变倍动作中不变化。

另外,在本说明书中,透镜不仅可以是一片单一透镜,也可以是以不隔着空气间隔的方式使多个单一透镜一体化而成的接合透镜,还可以是将一片单一透镜与树脂以不隔着空气间隔的方式一体化而成的复合透镜。

进而,在本说明书中,也将具有正的光焦度的透镜称为“正透镜”,也将具有负的光焦度的透镜称为“负透镜”。

(1)第一透镜组

第一透镜组是该变焦透镜中最靠物侧配置的透镜组,具有负的光焦度。第一透镜组在整体上具有负的光焦度即可,具有至少一个负透镜即可。第一透镜组中的透镜的结构能够在整体上具有负的光焦度的范围中适宜决定。

(2)第二透镜组

第二透镜组是在第一透镜组的像侧配置的透镜组,具有正的光焦度。第二透镜组在整体上具有正的光焦度即可,具有至少一个透镜Lp即可。透镜Lp优选具有正的光焦度,且满足后述的条件。第二透镜组在很好地校正色差的观点上,更优选具有两个以上的透镜Lp。第二透镜组中的透镜的结构能够在整体上具有正的光焦度的范围中适宜决定。

透镜Lp优选为塑料透镜。在恰当地对各像差进行校正的观点、抑制成本的观点、以及第二透镜组的轻量化的观点上,优选作为上述透镜Lp具有塑料透镜。在低成本化及实现有效的像差校正的观点上,优选该塑料透镜为非球面透镜。

另外,第二透镜组也可以具有负透镜,优选第二透镜组中的至少一片负透镜为塑料透镜。该负透镜是塑料透镜在低成本化的观点、以及第二透镜组的轻量化的观点上是有利的。另外,在低成本化及实现有效的像差校正的观点上,优选该塑料透镜为非球面透镜。进而,特别是在实现有效的珀兹伐和的校正的观点上,优选第二透镜组中的至少一片负透镜为塑料透镜。

(3)调焦组

该变焦透镜也可以具有调焦组。调焦组由在从无限远向近处物体进行对焦的情况下在变焦透镜的光轴方向上移动的至少一个透镜构成。调焦组既可以是为了对焦而在光轴方向上移动的透镜组整体,也可以是该变焦透镜中的为了对焦而在光轴方向上移动的至少一个透镜。对焦时的调焦组的位置及光焦度不作限定。

(4)光阑

该变焦透镜也可以具有光阑。在此所谓“光阑”是规定该变焦透镜的光束径的光阑,即规定该变焦透镜的F值的光阑。变焦透镜中的该光阑的配置不作限定。

(5)透镜组结构

该变焦透镜从物侧起依次具备具有负的光焦度的第一透镜组、以及具有正的光焦度的第二透镜组。本实施方式的变焦透镜在能够得到本实施方式的效果的范围中,也可以还具有第一透镜组及第二透镜组以外的其他透镜组。该变焦透镜中的透镜组的配置在满足上述的第一透镜组与第二透镜组的位置关系的范围中能够适宜决定。例如,上述的其他透镜组也可以位于比第二透镜组更靠像侧。其他透镜组既可以是一个,也可以是其以上。

另外,本实施方式的变焦透镜在能够得到本实施方式的效果的范围中,也可以还具有除了上述的透镜组及光阑以外的其他光学要素。该其他光学要素既可以是一个,也可以是其以上。在该其他光学要素的例子中包含滤光器。滤光器能够在体现本实施方式中预期的光学特性的范围中适宜选择。

1-2.动作

(1)变倍时的动作

本实施方式的变焦透镜通过使相邻的透镜组间的间隔变化从而进行变倍动作。“使相邻的透镜组间的间隔变化”,意味着使相邻的透镜组间的空气间隔变化。在变倍中,在实现期望的变倍比的观点上,优选在从广角端到远摄端之间,第一透镜组及第二透镜组以两透镜组间的空气间隔减少的方式相对地移动。

另外,该变焦透镜也可以还具有上述的其他透镜组,连结该其他透镜组的广角端的位置与远摄端的位置而成的该其他透镜的轨迹包含朝向像侧之后朝向物侧的形状。例如,变焦透镜也可以具有比第二透镜组更靠像侧配置的其他透镜组,该其他透镜组具有上述的形状的轨迹。在提高中间焦距处的像面性的观点上优选该结构。

(2)对焦时的动作

在该变焦透镜中,对焦能够通过上述的调焦组实施。在从无限远向近处物体进行对焦时移动的调焦组也可以如上所述是任意的透镜或者透镜组。另外,对焦时的调焦组的移动的方向不作限定。

1-3.表现变焦透镜的条件的式子

本实施方式所涉及的变焦透镜优选采用上述的结构,并且满足一个以上的接下来说明的式子。

式(1)规定了第二透镜组的焦距与第二透镜组中配置的透镜Lp的焦距之比。

0.85<f2/f2p<1.50···(1)

其中,

f2:第二透镜组的焦距

f2p:透镜Lp的焦距

满足式(1),在恰当地设定第二透镜组中包含的正透镜的焦距的观点上是优选的,在恰当地校正第二透镜组中产生的球差及轴向色差的观点上是优选的。

在f2/f2p低于式(1)的下限的情况下,有时第二透镜组中包含的正透镜的焦距过短。因此,第二透镜组中产生的球差及轴向色差增大,有时难以得到好的光学性能。在f2/f2p高于式(1)的上限的情况下,有时第二透镜组中包含的正透镜的焦距过长。因此,有时对第二透镜组中产生的球差及轴向色差的校正变得不充分,并且难以实现变焦透镜的小型化。

在得到好的光学性能的观点上,f2/f2p更优选超过0.87,进一步优选超过0.89。另外,在实现好的光学性能的观点及变焦透镜的小型化的观点上,f2/f2p更优选小于1.45,更优选小于1.40。

式(2)规定了第二透镜组的焦距与变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的焦距之比。

0<f2/fw<3.25···(2)

其中,

f2:第二透镜组的焦距

fw:变焦透镜的无限远对焦时的在广角端的焦距

满足式(2),在恰当地设定第二透镜组的焦距,并恰当地校正在第二透镜组中产生的球差、像散及轴向色差的观点上是优选的。

在f2/fw低于式(2)的下限的情况下,有时第二透镜组的焦距过短。因此,在第二透镜组中产生的球差、像散及轴向色差增大,有时难以得到好的光学性能。在f2/fw高于式(2)的上限的情况下,有时第二透镜组的焦距过长。因此,有时对第二透镜组中产生的球差、像散及轴向色差的校正变得不充分,并且难以实现变焦透镜的小型化。

在得到好的光学性能的观点上,f2/fw更优选超过1.00,进一步优选超过1.50,更进一步优选超过2.00。另外,在实现好的光学性能的观点及变焦透镜的小型化的观点上,f2/fw更优选小于3.00,进一步优选小于2.80。

式(3)规定了第二透镜组中包含的透镜Lp的与d线和t线对应的异常色散性。

-0.30<ΔPdt_2p<-0.10···(3)

其中,

ΔPdt_2p:透镜Lp的d线-t线间的异常色散性

在此,“d线-t线间的异常色散性”表现:在将纵轴设为d线-t线间的部分色散比、将横轴设为阿贝数vd,将经过C7(d线-t线间的部分色散比:1.1337,vd:60.49)及F2(d线-t线间的部分色散比:1.0009,vd:36.30)的坐标的直线设为基准线时的、与透镜Lp的阿贝数对应的基准线上的点和透镜Lp的部分色散比之间的偏差。

满足式(3),在校正第二透镜组中不仅当然包含从d线到C线的可见光域而且还包含从C线到t线的近红外域的宽波段整体中的轴向色差及倍率色差的观点上是优选的。

在ΔPdt_2p低于式(3)的下限的情况下,有时第二透镜组中包含的正透镜的异常色散性的绝对值过大。因此,在包含t线的波段中的色差的校正过度,有时难以对于从d线到t线的波段的光得到好的光学性能。在ΔPdt_2p高于式(3)的上限的情况下,有时第二透镜组中包含的正透镜的异常色散性的绝对值过小。因此,在包含t线的波段中色差变大,有时难以对于从d线到t线的波段的光得到好的光学性能。

ΔPdt_2p的值能够在如上所述的宽波段中恰当地校正色差的范围中从式(3)所示的范围里适宜决定。

式(4)规定了透镜Lp的与d线对应的折射率。

1.50<Nd2<2.00···(4)

其中,

Nd2:透镜Lp的d线处的折射率

满足式(4),在恰当地设定第二透镜组中包含的透镜Lp的与d线对应的折射率的观点上是优选的,在恰当地校正第二透镜组中产生的球差及轴向色差的观点上是优选的。

在Nd2低于式(4)的下限的情况下,有时对第二透镜组中产生的球差的校正变得不充分,并且难以实现变焦透镜的小型化。在Nd2高于式(4)的上限的情况下,第二透镜组中产生的轴向色差增大,有时难以得到好的光学性能。

Nd2的值能够在恰当地校正第二透镜组中产生的球差及轴向色差的范围中从式(4)所示的范围里适宜决定。

式(5)规定了第二透镜组中配置的透镜Lp的焦距与变焦透镜的无限远对焦时的在广角端的焦距之比。

1.80<f2p/fw<3.50···(5)

其中,

f2p:透镜Lp的焦距

fw:变焦透镜的无限远对焦时的在广角端的焦距

满足式(5),在恰当地设定第二透镜组中包含的正透镜的焦距的观点上是优选的,在恰当地校正主要在第二透镜组中产生的球差的观点上是优选的。

在f2p/fw低于式(5)的下限的情况下,有时对第二透镜组中产生的球差的校正变得不充分,并且难以实现变焦透镜的小型化。在f2p/fw高于式(5)的上限的情况下,有时第二透镜组中产生的球差增大。因此,整个系统中的球差的校正过度,有时难以得到好的光学性能。

f2p/fw在恰当地校正第二透镜组中产生的球差的观点、以及变焦透镜的小型化的观点上,更优选超过2.00,进一步优选超过2.20。另外,f2p/fw在恰当地校正整个系统中的球差的观点上,更优选小于3.30,进一步优选小于3.10。

式(6)规定了相对于在广角端的第二透镜组的横倍率的在远摄端的第二透镜组的横倍率。

1.5<β2t2w<4.0···(6)

其中,

β2t:第二透镜组的在远摄端的横倍率

β2w:第二透镜组的在广角端的横倍率

满足式(6),在实现第二透镜组的从广角端到远摄端的恰当的变倍比的观点、变焦透镜的小型化的观点、以及抑制变倍时的像差变动的观点上是优选的。

在β2t2w低于式(6)的下限的情况下,通过使第二透镜组移动从而得到的变倍比变小,有时难以实现变焦透镜的小型化。在β2t2w高于式(6)的上限的情况下,通过使第二透镜组移动从而得到的变倍比变大,易于实现变焦透镜的小型化。但是,变倍时的像差变动增大,有时难以跨整个变焦区域得到高光学性能。

β2t2w在跨整个变焦区域得到高光学性能的观点上,更优选小于3.80,进一步优选小于3.60。此外,β2t2w的下限在实现期望的变倍比的观点、以及变焦透镜的小型化的观点上,能够从式(6)所示的范围中适宜决定。

式(7)规定了第二透镜组内配置的接合透镜的焦距与该接合透镜的接合面的曲率半径之比。

3.0<|fs/Rs|<20.0···(7)

其中,

fs:上述接合透镜的焦距

Rs:上述接合透镜的接合面的曲率半径

满足式(7),在恰当地设定第二透镜组中包含的接合透镜的焦距和该接合透镜的接合面的曲率半径的观点上是优选的,在恰当地校正主要在第二透镜组中产生的色差的观点上是优选的。

在|fs/Rs|低于式(7)的下限的情况下,第二透镜组中的接合透镜中的接合面的曲率半径过大,因此,有时该接合面的光焦度变弱。因此,对第二透镜组中产生的轴向色差及倍率色差的校正变得不充分,有时难以得到好的光学性能。在|fs/Rs|高于式(7)的上限的情况下,第二透镜组中的接合透镜中的接合面的曲率半径过小,因此,有时接合面的光焦度变强。因此,第二透镜组中产生的轴向色差及倍率色差增大,有时难以得到好的光学性能。

|fs/Rs|在恰当地校正第二透镜组中产生的轴向色差及倍率色差的观点上,更优选超过3.50,进一步优选超过4.00。另外,|fs/Rs|在恰当地校正第二透镜组中产生的轴向色差及倍率色差的观点上,更优选小于15.0,进一步优选小于10.0。

式(8)规定了相对于变焦透镜的无限远对焦时的在广角端的焦距的第一透镜组的焦距。

-2.8<f1/fw<-1.5···(8)

其中,

f1:第一透镜组的焦距

fw:变焦透镜的无限远对焦时的在广角端的焦距

满足式(8),在实现第一透镜组的恰当的焦距的观点、变焦透镜的主要是广角化的观点、变焦透镜的小型化的观点、以及恰当地校正彗差及场曲的观点上是优选的。

在f1/fw低于式(8)的下限的情况下,第一透镜组的光焦度过弱,有时难以实现变焦透镜的广角化及小型化。在f1/fw高于式(8)的上限的情况下,第一透镜组的光焦度过强,有时难以校正彗差及场曲。

f1/fw在变焦透镜的广角化及小型化的观点上,更优选超过-2.50,进一步优选超过-2.20。另外,f1/fw在恰当地校正彗差及场曲的观点上,更优选小于-1.60,进一步优选小于-1.70。

2.摄像装置

接下来,关于本发明的一个实施方式所涉及的摄像装置进行说明。该摄像装置具备上述实施方式所涉及的变焦透镜、以及将由该变焦透镜形成的光学像转换为电信号的摄像元件。该摄像元件被设置在该变焦透镜的像面侧。

在此,摄像元件不作限定,可以是CCD传感器及CMOS传感器等固体摄像元件。本实施方式所涉及的摄像装置适于数字相机及摄像机等使用了上述的固体摄像元件的摄像装置。另外,该摄像装置既可以是透镜(镜头)被固定于壳体的固定镜头式的摄像装置,也可以是单反相机及无反射镜单镜头相机等更换镜头式的摄像装置。特别是,本实施方式所涉及的变焦透镜能够确保适于更换镜头系统的后焦。因此,适于具备光学式取景器、相位差传感器以及用于使光向这些部件分支的反射镜等的单反相机等摄像装置。

图16是示意性地表示本实施方式所涉及的摄像装置的结构的一例的图。如图16所示,无反射镜单镜头相机1具有主体2以及在主体2上能够拆装的镜筒3。无反射镜单镜头相机1是摄像装置的一个方式。

镜筒3具有变焦透镜30。变焦透镜30具备第一透镜组31、第二透镜组32及第三透镜组33。变焦透镜30例如以第一透镜组31及第二透镜组32至少满足上述的式(1)~(4)的方式构成。此外,在第一透镜组31与第二透镜组32之间配置有光阑34。

第一透镜组31具有负的光焦度,第二透镜组32具有正的光焦度,第三透镜组33具有负的光焦度。第二透镜组32具备具有正的光焦度的上述的透镜Lp。

主体2具有作为摄像元件的CCD传感器21及保护玻璃22。CCD传感器21被配置在主体2中的使得被安装于主体2的镜筒3内的变焦透镜30的光轴OA成为中心轴的位置。

本实施方式所涉及的摄像装置更优选具有:对由摄像元件取得的摄像图像数据进行电加工并使摄像图像的形状变化的图像处理部、以及保持为了在该图像处理部中对摄像图像数据进行加工而使用的图像校正数据及图像校正程序等的图像校正数据保持部等。

在使变焦透镜小型化的情况下,在成像面中被成像的摄像图像形状容易产生失真(畸变)。此时,优选对摄像图像形状的失真进行校正。例如,通过使图像校正数据保持部预先保持用于对摄像图像形状的失真进行校正的失真校正数据,在上述图像处理部中,使用图像校正数据保持部中保持的失真校正数据,能够实施该校正。根据这样的摄像装置,能够进一步实现变焦透镜的小型化,得到秀丽的摄像图像,并且能够实现摄像装置整体的小型化。

进而,在本实施方式所涉及的摄像装置中,优选使上述图像校正数据保持部预先保持倍率色差校正数据。另外,在上述图像处理部中,优选使用图像校正数据保持部中保持的倍率色差校正数据,进行该摄像图像的倍率色差校正。通过图像处理部,对倍率色差、即颜色的畸变像差进行校正,从而能够削减构成光学系统的透镜片数。因此,根据这样的摄像装置,能够进一步实现变焦透镜的小型化,得到秀丽的摄像图像,并且能够实现摄像装置整体的小型化。

本发明不限定于上述的各实施方式,能够在权利要求所示的范围内进行各种变更。通过适宜组合不同的实施方式中分别公开的技术手段而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围中。

[实施例]

以下关于本发明的实施例进行说明。此外,在以下的各表中,长度的单位全部是“mm”,视场角的单位全部是“°”。

[实施例1]

图1是示意性地表示实施例1的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的光学性的结构的图。实施例1的透镜从物侧起依次由具有负的光焦度的第一透镜组G1、具有正的光焦度的第二透镜组G2、以及具有正的光焦度的第三透镜组G3构成。在第二透镜组G2的最靠物侧配置有光阑S。在第三透镜组G3与像面IMG之间配置有保护玻璃CG。第二透镜组G2从物侧起依次配置具有正的光焦度的透镜(透镜Lp)、具有负的光焦度的透镜、以及具有正的光焦度的透镜与具有负的光焦度的透镜的接合透镜而构成。

实施例1的变焦透镜通过使各透镜组间的空气间隔变化从而进行变倍动作。在图中,各透镜组之下所示的箭头表示从广角端经过中间焦距状态向远摄端移动时的各透镜组的移动的轨迹。在从广角端向远摄端进行变倍时,第一透镜组G1在光轴方向上被固定。第二透镜组G2向物侧逐渐移动。第三透镜组G3向像侧移动之后向物侧移动。更具体而言,通过第二透镜组G2向物侧如上述那样移动从而执行变倍,通过第三透镜组G3如上述那样移动,从而执行基于变倍的焦点位置的校正及对焦。

接下来,关于适用了变焦透镜的具体性数值的例子进行说明。表1是实施例1的变焦透镜的面数据的表。

在表中,“r”表现曲率半径,“d”表现透镜厚度或者透镜间隔。另外,“Nd”表现与d线(波长λ=587.56nm)对应的折射率,“vd”表现与d线对应的阿贝数。进而,“ΔPdt”表现与d线和t线相关的阿贝数所对应的基准线上的点和部分色散比之间的偏差。更详细而言,“ΔPdt”表现在将纵轴设为d线-t线间的部分色散比,将横轴设为阿贝数vd,将经过C7(d线-t线间的部分色散比:1.1337,vd:60.49)及F2(d线-t线间的部分色散比:1.0009,vd:36.30)的坐标的直线设为基准线时的、与某透镜的阿贝数对应的基准线上的点和该透镜的部分色散比之间的偏差。

另外,表中的记号“*”示出为非球面透镜,“S”表现光阑。“INF”意味着无限大。“d”的栏中示出“D(6)”等,表现透镜面的光轴上的间隔是在变倍时或者对焦时变化的可变间隔。

在表1中,面编号1~6是第一透镜组G1的透镜的面编号,面编号7~13是第二透镜组G2的透镜的面编号。面编号7表现光阑,并且表现第二透镜组G2的最靠物侧的透镜的面。面编号14、15是第三透镜组G3的透镜的面编号。面编号16、17表现保护玻璃,面编号18表现像面。

[表1]透镜的面数据

表2表示实施例1的变焦透镜的各种数据。在表2中,“F”表现无限远对焦时的变焦透镜的焦距,“FNo”表现F值,“ω”表现半视场角,“Y”表现像高。

[表2]各种数据

广角端 远摄端
F 3.1000 7.2000
FNo 2.06 3.19
ω 65.9 27.1
Y 3.4000 3.4000
D(6) 7.9134 0.8000
D(13) 1.0853 3.9675
D(15) 3.0732 7.3044

表3表示实施例1的变焦透镜的非球面数据。非球面透镜中的非球面形状在将与光轴垂直的高度设为H,将以面顶作为原点时的高度H处的光轴方向的变位量设为X(H),将近轴曲率半径设为R,将圆锥系数(Conic系数)设为k,将2次、4次、6次、8次、10次、12次、14次的非球面系数分别设为A、B、C、D、E、F、G时,由以下所示的式子表现。另外,在表3中,“E-a”表示“×10-a”。

[数式1]

[表3]非球面数据

k A B C D E
3 0 0.00000E+00 -1.34231E-04 2.91731E-05 -3.17502E-06 8.79015E-08
4 0 0.00000E+00 -6.55936E-04 4.47569E-05 -4.85539E-06 2.04348E-07
7 0 0.00000E+00 -4.41251E-05 1.01065E-04 -1.36958E-05 1.25568E-06
8 0 0.00000E+00 2.94274E-03 2.43504E-05 -3.40187E-05 4.82792E-06
9 0 0.00000E+00 -3.19738E-03 6.71729E-05 -7.76154E-05 7.07428E-06
10 0 0.00000E+00 -6.46741E-03 5.99391E-05 -9.33305E-05 5.50843E-06
14 0 0.00000E+00 5.87296E-04 -5.94224E-05 6.43191E-06 -2.49953E-07
15 0 0.00000E+00 7.23970E-04 -8.82632E-05 9.19860E-06 -3.57017E-07

表4表示实施例1的透镜组数据。透镜组数据表示构成变焦透镜的各透镜组中的始面的面编号、终面的面编号以及焦距。

[表4]透镜组数据

透镜组 始面-终面 焦距
G1 1-6 -5.10
G2 8-13 7.94
G3 14-15 31.53

图2是表示实施例1的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的纵像差的图。图3是表示实施例1的变焦透镜的在远摄端的无限远对焦时的纵像差的图。各图所示的纵像差图从朝向附图的左侧起依次分别是球差(mm)、像散(mm)、畸变像差(%)。

在表现球差的图中,将纵轴设为与开放F值的比例,将横轴设为离焦。在表现球差的图中,点线表示g线(波长λ=435.84nm)处的纵像差,实线表示d线(波长λ=587.56nm)处的纵像差,虚线表示C线(波长λ=656.27nm)处的纵像差,二点划线表示近红外线(波长λ=850nm)处的纵像差。

在表现像散的图中,将纵轴设为像高(mm),将横轴设为离焦。在表现像散的图中,实线表示与d线对应的矢状像面(S),点线表示与d线对应的子午像面(T)。

在表现畸变像差的图中,将纵轴设为像高(mm),将横轴设为%。

[实施例2]

图4是示意性地表示实施例2的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的光学性的结构的图。实施例2的透镜从物侧起依次由具有负的光焦度的第一透镜组G1、具有正的光焦度的第二透镜组G2和具有正的光焦度的第三透镜组G3构成。在第二透镜组G2的最靠物侧配置有光阑S。在第三透镜组G3与像面IMG之间配置有保护玻璃CG。第二透镜组G2从物侧起依次由具有正的光焦度的透镜(透镜Lp)、具有负的光焦度的透镜、以及具有正的光焦度的透镜和具有负的光焦度的透镜的接合透镜构成。

实施例2的变焦透镜通过使各透镜组间的空气间隔变化从而进行变倍动作。在图中,各透镜组之下所示的箭头表示从广角端经过中间焦距状态向远摄端移动时的各透镜组的移动的轨迹。在从广角端向远摄端进行变倍时,第一透镜组G1在光轴方向上被固定。第二透镜组G2向物侧逐渐移动。第三透镜组G3向像侧移动之后向物侧移动。更具体而言,通过第二透镜组G2向物侧如上述那样移动从而执行变倍,通过第三透镜组G3如上述那样移动,从而执行基于变倍的焦点位置的校正及对焦。

接下来,关于适用了变焦透镜的具体性数值的例子进行说明。表5是实施例2的变焦透镜的面数据的表。在表5中,面编号1~6是第一透镜组G1的透镜的面编号,面编号7~13是第二透镜组G2的透镜的面编号。面编号7表现光阑,并且表现第二透镜组G2的最靠物侧的透镜的面。面编号14、15是第三透镜组G3的透镜的面编号。面编号16、17表现保护玻璃,面编号18表现像面。

[表5]透镜面的数据

表6表示实施例2的变焦透镜的各种数据。表7表现实施例2的非球面数据。表8表示实施例2的透镜组数据。

[表6]各种数据

广角端 远摄端
F 3.1000 7.2000
FNo 2.04 3.13
ω 64.0 27.2
Y 3.4000 3.4000
D(6) 7.6572 0.8000
D(13) 1.1693 3.1536
D(15) 3.3182 8.1910

[表7]非球面数据

[表8]透镜组数据

透镜组 始面-终面 焦距
G1 1-6 -5.36
G2 8-13 8.13
G3 14-15 25.68

图5是表示实施例2的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的纵像差的图。图6是表示实施例2的变焦透镜的在远摄端的无限远对焦时的纵像差的图。

[实施例3]

图7是示意性地表示实施例3的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的光学性的结构的图。实施例3的透镜从物侧起依次由具有负的光焦度的第一透镜组G1、具有正的光焦度的第二透镜组G2、以及具有正的光焦度的第三透镜组G3构成。在第二透镜组G2的最靠物侧配置有光阑S。在第三透镜组G3与像面IMG之间配置有保护玻璃CG。第二透镜组G2从物侧起依次由具有正的光焦度的透镜(透镜Lp)、具有负的光焦度的透镜、以及具有正的光焦度的透镜与具有负的光焦度的透镜的接合透镜构成。

实施例3的变焦透镜通过使各透镜组间的空气间隔变化从而进行变倍动作。在图中,各透镜组之下所示的箭头表示从广角端经过中间焦距状态向远摄端移动时的各透镜组的移动的轨迹。在从广角端向远摄端进行变倍时,第一透镜组G1在光轴方向上被固定。第二透镜组G2向物侧逐渐移动。第三透镜组G3向像侧移动之后向物侧移动。更具体而言,通过第二透镜组G2向物侧如上述那样移动从而执行变倍,通过第三透镜组G3如上述那样移动,从而执行基于变倍的焦点位置的校正及对焦。

接下来,关于适用了变焦透镜的具体性数值的例子进行说明。表9是实施例3的变焦透镜的面数据的表。在表9中,面编号1~6是第一透镜组G1的透镜的面编号,面编号7~13是第二透镜组G2的透镜的面编号。面编号7表现光阑,并且表现第二透镜组G2的最靠物侧的透镜的面。面编号14、15是第三透镜组G3的透镜的面编号。面编号16、17表现保护玻璃,面编号18表现像面。

[表9]透镜的面数据

表10表示实施例3的变焦透镜的各种数据。表11表现实施例3的非球面数据。表12表示实施例3的透镜组数据。

[表10]各种数据

广角端 远摄端
F 3.0000 6.9690
FNo 2.0719 3.1174
ω 68.0 28.1
Y 3.400 3.400
D(6) 7.402 0.603
D(13) 0.963 2.6312
D(15) 2.938 8.070

[表11]非球面数据

k A B C D E
3 0 0.00000E+00 -4.40682e-03 5.89606e-04 -4.50110e-05 1.37059e-06
4 0 0.00000E+00 -5.26205e-03 6.36316e-04 -5.12937e-05 1.68395e-06
7 0 0.00000E+00 -5.45898e-04 -5.52899e-05 -3.32593e-06 2.15720e-07
8 0 0.00000E+00 4.21906e-03 -3.69892e-04 2.40970e-05 -5.05537e-07
9 0 0.00000E+00 -1.09461e-02 1.65307e-03 -1.44489e-04 7.34208e-06
10 0 0.00000E+00 -1.86790e-02 2.42790e-03 -2.73409e-04 1.19781e-05
14 0 0.00000E+00 5.03710e-04 -3.36589e-05 5.61529e-06 -1.49835e-07
15 0 0.00000E+00 5.10712e-04 -4.51321e-05 6.17581e-06 -1.39098e-07

[表12]透镜组数据

透镜组 始面-终面 焦距
G1 1-6 -4.9356
G2 7-13 7.7848
G3 14-15 20.6753

图8是表示实施例3的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的纵像差的图。图9是表示实施例3的变焦透镜的在远摄端的无限远对焦时的纵像差的图。

[实施例4]

图10是示意性地表示实施例4的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的光学性的结构的图。实施例4的透镜从物侧起依次由具有负的光焦度的第一透镜组G1、具有正的光焦度的第二透镜组G2、具有负的光焦度的第三透镜组G3、以及具有正的光焦度的第四透镜组G4构成。在第一透镜组G1与第二透镜组G2之间配置有光阑S。在第四透镜组G4与像面IMG之间配置有保护玻璃CG。第二透镜组G2从物侧起依次由具有正的光焦度的透镜(透镜Lp)、以及具有负的光焦度的透镜与具有正的光焦度的透镜的接合透镜构成。

实施例4的变焦透镜通过使各透镜组间的空气间隔变化从而进行变倍动作。在图中,各透镜组之下所示的箭头表示从广角端经过中间焦距状态向远摄端移动时的各透镜组的移动的轨迹。在从广角端向远摄端进行变倍时,第一透镜组G1及第三透镜组G3都在光轴方向上被固定。第二透镜组G2向物侧逐渐移动。第四透镜组G4向像侧移动之后向物侧移动。更具体而言,通过第二透镜组G2向物侧如上述那样移动从而执行变倍,通过第四透镜组G4如上述那样移动,从而执行基于变倍的焦点位置的校正及对焦。

接下来,关于适用了变焦透镜的具体性数值的例子进行说明。表13是实施例4的变焦透镜的面数据的表。在表13中,面编号1~6是第一透镜组G1的透镜的面编号,面编号7表现光阑。面编号8~12是第二透镜组G2的透镜的面编号,面编号13、14是第三透镜组G3的透镜的面编号。面编号15、16是第四透镜组G4的透镜的面编号。面编号17、18表现保护玻璃,面19表现像面。

[表13]透镜的面数据

表14表示实施例4的变焦透镜的各种数据。表15表现实施例4的非球面数据。表16表示实施例4的透镜组数据。

[表14]各种数据

广角端 远摄端
F 3.0996 7.2852
FNo 2.0905 3.3754
ω 65.5 26.6
Y 3.400 3.400
D(6) 8.041 0.800
D(12) 0.800 8.041
D(14) 0.843 1.008
D(16) 4.068 3.904

[表15]非球面数据

[表16]透镜组数据

透镜组 始面-终面 焦距
G1 1-6 -5.9306
G2 8-12 8.2438
G3 13-14 -17.956
G4 15-16 11.122

图11是表示实施例4的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的纵像差的图。图12是表示实施例4的变焦透镜的在远摄端的无限远对焦时的纵像差的图。

[实施例5]

图13是示意性地表示实施例5的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的光学性的结构的图。实施例5的透镜从物侧起依次由具有负的光焦度的第一透镜组G1、以及具有正的光焦度的第二透镜组G2构成。在第一透镜组G1与第二透镜组G2之间,滤光器F及光阑S从物侧起按照该滤光器F及光阑S的顺序配置。在第二透镜组G2与像面IMG之间配置有保护玻璃CG。第二透镜组G2从物侧起依次由具有正的光焦度的透镜、具有正的光焦度的透镜、具有负的光焦度的透镜与具有正的光焦度的透镜的接合透镜、以及具有负的光焦度的透镜构成。

实施例5的变焦透镜通过使各透镜组间的空气间隔变化从而进行变倍动作。在图中,各透镜组之下所示的箭头表示从广角端经过中间焦距状态向远摄端移动时的各透镜组的移动的轨迹。在从广角端向远摄端进行变倍时,第一透镜组G1向像侧逐渐移动,第二透镜组G2向物侧逐渐移动。更具体而言,通过第二透镜组G2向物侧移动从而执行变倍,通过第一透镜组G1向像侧移动,从而执行基于变倍的焦点位置的校正及对焦。

接下来,关于适用了变焦透镜的具体性数值的例子进行说明。表17是实施例5的变焦透镜的面数据的表。在表17中,面编号1~6是第一透镜组G1的透镜的面编号。面编号7表现滤光器,面编号8表现光阑。面编号9~17是第二透镜组G2的透镜的面编号。面编号18、19表现保护玻璃,面20表现像面。

[表17]透镜的面数据

表18表示实施例5的变焦透镜的各种数据。表19表现实施例5的非球面数据。表20表示实施例5的透镜组数据。

[表18]各种数据

广角端 远摄端
F 3.0000 4.9000
FNo 2.09 2.80
ω 66.2 39.4
Y 3.4000 3.4000
D(6) 4.5295 1.1163
D(13) 4.1832 1.7451
D(15) 3.6063 6.0444

[表19]非球面数据

[表20]透镜组数据

透镜组 始面-终面 焦距
G1 1-6 -5.9383
G2 9-17 7.6234

图14是表示实施例5的变焦透镜的在广角端的无限远对焦时的纵像差的图。图15是表示实施例5的变焦透镜的在远摄端的无限远对焦时的纵像差的图。

在表21表示实施例1~5中的基于上述各式的计算值。

[表21]计算值的表

实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
f<sub>2</sub>/f<sub>2p</sub> 0.95 0.87 1.39 0.92 0.90
f<sub>2</sub>/f<sub>w</sub> 2.56 2.62 2.59 2.66 2.54
ΔPdt_2p -0.13 -0.13 -0.13 -0.13 -0.13
Nd<sub>2</sub> 1.54 1.54 1.54 1.54 1.54
f<sub>2p</sub>/f<sub>w</sub> 2.69 3.00 1.86 2.90 2.82
β<sub>2t</sub>/β<sub>2w</sub> 2.87 2.95 3.58 2.32 1.63
|f<sub>s</sub>/R<sub>s</sub>| 4.62 5.00 8.58 9.24 8.74
f<sub>1</sub>/f<sub>w</sub> -1.65 -1.73 -1.65 -1.91 -1.98

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