CN101840059B - 变倍光学***及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变倍光学***及摄像装置，其在负正2组变焦结构的变倍光学***中，谋求高规格化及低成本化。第1透镜组(G1)至少将1片设为塑料透镜，第2透镜组(G2)将互相邻接的任意2片设为塑料透镜，从广角侧至望远侧，第1透镜组(G1)从物侧向像面侧单调地移动，并且第2透镜组(G2)从像面侧向物侧单调地移动，将各透镜的折射力对在广角端的整个***的折射力之比率设为fw/fpi，将与第1透镜组的塑料透镜有关的fw/fpi的总计设为P1，将与第2透镜组的塑料透镜有关的fw/fpi的总计设为P2时，满足下述条件式(1)及(2)：-0.22＜P1＜-001(1)，-0.15＜P2＜-0.03(2)。

Description

变倍光学***及摄像装置
技术领域
本发明涉及用于使用CCD或CMOS等的摄像元件的车载摄像机或监视摄像机等的变倍光学***，尤其涉及适合于监视摄像机用的变倍光学***。
背景技术
监视摄像机用可变焦距透镜等所使用的变倍光学***也有由使用者侧能够设定与使用环境所对应的焦距、被摄体距离的方便，作为监视摄像机用在近几年市场尤其扩大。另一方面，对低成本且高性能的透镜***的开发要求也日益强烈。
以监视为主要目的的监视摄像机中，要求从高视角区域至标准视场角为止能够覆盖、并且耐于在室内或屋外的使用，因此多用结构比较简单且一定程度适合于这些条件的负正2组变焦透镜。就该负正2组变焦透镜而言，除了以负组先行将视场角取得较广外，还为短焦距但能够增大后截距等，再加上结构的简单化，而使得优点多，所以被广泛使用。
基于上述的使用目，上述变倍光学***的透镜规格，由于需要包括了超广角区域且为大口径还明亮的透镜***，所以为了维持一定程度的性能，在以往的球面透镜***中透镜结构片数变多，而且往往成为大直径且高成本的透镜。
由此，为了以现有技术且谋求成本减少，需要减少结构片数并多用材料费廉价的塑料材料。
作为包括这种塑料透镜的负正2组变焦的变倍光学***，例如公知的有下述专利文献1～4所述的变倍光学***。
专利文献1：日本专利公开平01-303409号公报
专利文献2：日本专利公开2008-112000号公报
专利文献3：日本专利公开2001-281544号公报
专利文献4：日本专利公开2006-251437号公报
然而，在监视摄像机领域中活用塑料透镜时技术课题也多。对此，尤其需要在温度变化或湿度变化等的环境变化下成像位置或性能难于变化，或者还可以例举光学用塑料材料非常受限制、且与玻璃材料相比没有自由度而成为透镜设计上的制约的情况等。而且，为了减少透镜片数并谋求高性能化，导入非球面技术是必不可少的。
另外，在监视摄像机领域中要求达到如覆盖100度以上的超广角区域并明亮度成为F1.4级的透镜规格，但这种高规格的变倍光学***在上述专利文献1～3中难以实现。而且，在专利文献4中虽然满足了作为目标的高规格，但也包括制造上高价的玻璃非球面透镜，所以不能说是低成本。
此外，在数码摄像机或电影摄影机中内装有自动聚焦功能，因此可自动地校正像位置的偏移，但在监视摄像机领域中，优选仅用透镜***补偿，以便也安装在未具有自动聚焦功能的摄像机上。
发明内容
本发明是借鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供满足高规格且为低成本的变倍光学***及具备该变倍光学***的摄像装置。
塑料光学材料的线膨胀系数比玻璃材料大1位数，由温度变化或湿度变化等的环境变化所引起的形状变化或折射率变化也大于玻璃材料，因此与透镜***的成像位置变化或成像性能劣化有牵连，从而一直认为不耐抗环境变化。然而，从制造成本的观点而言，在制造数量多的情况下，以玻璃球面透镜的1/3程度即可，对透镜***的低成本化来说是必不可少的材料。至今在比较低规格的光学***中在价格优先的情况下会被使用，但随着成本竞争的激烈化也对高规格的光学***的导入是不可缺少的。
对于塑料光学材料来说，从以前起由于具备由吸湿所引起的折射率的经时变化或由成形变形所引起的偏光/折射率不均匀化等、使成像性能劣化的要因，所以制造上成为问题，但是通过技术改善现在逐渐变成能够选择吸湿性极少的材料或变形较小的材料。由此，残剩的课题是由温度变化引起的形状变化和折射率变化，但又可以说依赖于材料的线膨胀系数，相对于温度的数值变化能够得以定量化，还考虑塑料镜框材料的位置变化、和相对于该透镜的光轴方向位置变化量的成像面的光轴方向位置变化量(以后，记载为变动贡献率)较小的玻璃材料的折射率变化等，来综合探讨研究。
在这种开发环境下，积极使用塑料材料，在光学设计时导入塑料材料的变化特性，其结果发现如以下的要求条件，且满足目的之规格的变倍光学***。
即，本发明的变倍光学***从物侧依次具备：持有负的折射力的第1透镜组及具有正的折射力的第2透镜组，其特征在于，第1透镜组从物侧依次具有：凸面朝向物侧的负透镜、双凹透镜及正透镜，并且在这些中至少1片是塑料透镜，第2透镜组从物侧依次具有双凸透镜、双凹透镜及正透镜，并且在这些中互相邻接的任意2片是塑料透镜，从广角侧至望远侧，第1透镜组从物侧向像面侧单调移动，并且第2透镜组从像面侧向物侧单调移动，将在各透镜组中的塑料透镜的顺序编号分别从物侧依次设为第i号时的各透镜的焦距设为fpi(i＝1、2、··n：n是自然数)，将在整个***的广角端中的焦距设为fw，将各透镜的折射力对在广角端的整个***的折射力之比率设为fw/fpi，将与第1透镜组的塑料透镜有关的fw/fpi之和的总计设为P1(P1＝∑(fw/fpi)：1≤i≤n1：n1是第1透镜组的塑料透镜的总数)，将与第2透镜组的塑料透镜有关的fw/fpi的总计设为P2(P2＝∑(fw/fpi)：1≤i≤n2：n2是第2透镜组的塑料透镜的总数)时，满足下述条件式(1)及(2)。
-0.22＜P1＜-0.01(1)
-0.15＜P2＜-0.03(2)
在本发明的变倍光学***中，优选第1透镜组至少包括1片负塑料透镜，第2透镜组的至少1片透镜是非球面透镜。
而且，将第1透镜组的合成焦距设为fF，将第2透镜组的合成焦距设为fB时，优选满足下述条件式(3)。
-1.30＜fB/fF＜-1.10(3)
而且，将第2透镜组中的双凸透镜的焦距设为f4，将正透镜的焦距设为f6时，优选满足下述条件式(4)。
0.90＜f6/f4＜1.20(4)
而且，本发明的摄像装置的特征在于，具备：上述记载的变倍光学***、对该变倍光学***所成像的被摄体的像进行摄像的摄像元件。
变倍光学***从物侧依次具有持有负的折射力的第1透镜组及具有正的折射力的第2透镜组，第1透镜组从物侧依次具有将凸面朝向物侧的负透镜、双凹透镜及正透镜，并且在这些中至少1片为塑料透镜，第2透镜组从物侧依次具有双凸透镜、双凹透镜及正透镜，并且在这些中互相邻接的任意2片为塑料透镜，从广角侧经过望远侧，第1透镜组从物侧向像面侧单调移动，并且第2透镜组从像面侧向物侧单调移动，将各透镜组中的塑料透镜的顺序从各物侧依次设为第i个时的各透镜的焦距设为fpi(i＝1、2、··n：n是自然数)，将在整个***的广角端中的焦距设为fw，将在广角端中的对整个***的折射力的各透镜的折射力的比率设为fw/fpi，将与第1透镜组的塑料透镜有关的fw/fpi的总计设为P1(P1＝∑(fw/fpi)：1≤i≤n1：n1是第1透镜组的塑料透镜的总数)，将与第2透镜组的塑料透镜有关的fw/fpi的总计设为P2(P2＝∑(fw/fpi)：1≤i≤n2：n2是第2透镜组的塑料透镜的总数)时，满足下述条件式(1)及(2)，因此可实现满足高规格并且低成本的变倍光学***。
本发明的摄像装置具备本发明的变倍光学***，因此可得到广角且精度高的影像。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1所涉及的摄像透镜的透镜结构的剖面图。
图2是表示本发明的实施例2所涉及的摄像透镜的透镜结构的剖面图。
图3是表示本发明的实施例3所涉及的摄像透镜的透镜结构的剖面图。
图4是表示本发明的实施例4所涉及的摄像透镜的透镜结构的剖面图。
图5是表示本发明的实施例5所涉及的摄像透镜的透镜结构的剖面图。
图6是表示本发明的实施例6所涉及的摄像透镜的透镜结构的剖面图。
图7是表示本发明的实施例7所涉及的摄像透镜的透镜结构的剖面图。
图8是表示本发明的实施例8所涉及的摄像透镜的透镜结构的剖面图。
图9是本发明的实施例1所涉及的摄像透镜的各像差图。
图10是本发明的实施例2所涉及的摄像透镜的各像差图。
图11是本发明的实施例3所涉及的摄像透镜的各像差图。
图12是本发明的实施例4所涉及的摄像透镜的各像差图。
图13是本发明的实施例5所涉及的摄像透镜的各像差图。
图14是本发明的实施例6所涉及的摄像透镜的各像差图。
图15是本发明的实施例7所涉及的摄像透镜的各像差图。
图16是本发明的实施例8所涉及的摄像透镜的各像差图。
图17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-变倍光学***，6-滤光片，7-摄像元件，8-信号处理电路，9-显示装置，10-摄像装置，G1-第1透镜组，G2-第2透镜组，L1-第1透镜，L2-第2透镜，L3-第3透镜，L4-第4透镜，L5-第5透镜，L6-第6透镜，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是表示本发明的一实施方式所涉及的变倍光学***的结构的剖面图，并对应于后述的实施例1的变倍光学***。
本发明的实施方式所涉及的变倍光学***1沿着光轴Z从物侧依次具备：具有负的折射力的第1透镜组G1；孔径光阑St；具有正的折射力的第2透镜组G2，第1透镜组G1从物侧依次由将凸面朝向物侧的负透镜L1、双凹透镜L2及正透镜L3构成，第2透镜组G2从物侧依次由双凸透镜L4、双凹透镜L5及正透镜L6构成。
另外，图1所示的孔径光阑St未必表示大小或形状，而表示光轴Z上的位置。而且，在图1中左侧为物侧，右侧为像侧。在图1中在上段表示在广角端的无限远对焦时的透镜配置，在中段表示在中间视场角的无限远对焦时的透镜配置，在下段表示在望远端的无限远对焦时的透镜配置，用实线表示从广角端到望远端进行变倍时的各透镜组的示意性移动轨迹。
而且，在图1中将像面作为5而图示。例如将该变倍光学***应用于摄像装置时，配置成摄像元件的摄像面位于像面5。
在将变倍光学***应用于摄像装置时，优选按照装载透镜的摄像机侧的结构，在最靠像侧的透镜和成像面之间配置盖玻璃、紫外线截止滤光片、红外线截止滤光片、低通滤光片等的各种滤光片等，在图1中表示有设想这些的平行平板状的光学部件PP配置在最靠像侧的透镜组和像面5之间的例子。
在此，上述变倍光学***1在构成第1透镜组G1的透镜中至少1片是塑料透镜，在构成第2透镜组G2的透镜中互相邻接的任意2片是塑料透镜，从广角侧至望远侧，第1透镜组从物侧向像面侧单调地移动，并且第2透镜组从像面侧向物侧单调地移动。
另外，将在各透镜组中的塑料透镜的顺序编号分别从物侧依次设为第i号时的各透镜的焦距设为fpi(i＝1、2、··6)，将在整个***的广角端中的焦距设为fw，将各透镜的折射力对在广角端的整个***的折射力之比率设为fw/fpi，将与第1透镜组G1的塑料透镜有关的fw/fpi的总计设为P1(P1＝∑(fw/fpi)：1≤i≤3)，将与第2透镜组G2的塑料透镜有关的fw/fpi的总计设为P2(P2＝∑(fw/fpi)：4≤i≤6)时，满足下述条件式(1)及(2)。
-0.22＜P1＜-0.01(1)
-0.15＜P2＜-0.03(2)
本发明所涉及的光学***，因为是负折射力的第1透镜组G1及正折射力的第2透镜组G2的2个透镜组相互移动而进行变倍的光学***，所以在广角端和望远端中，对成像面的变动贡献率分别不同。在本发明作为目标的规格中，大致在广角端中存在第1透镜组G1为0.1倍、第2透镜组G2为0.9倍，在望远端中存在第1透镜组G1为0.7倍、第2透镜组G2为0.3倍的变动贡献率。
若以固体摄像元件面作为基准对其进行考虑，则将成本减少所牵连的塑料材料使用于镜框时，通过距各组的基准位置的塑料镜框对温度的伸缩，随着+35℃的温度上升而成像位置在广角端中变化-0.03mm左右、在望远端中变化-0.04mm左右。由此将塑料透镜导入到光学***时，需要按照考虑它且抵消的方式进行校正。
第1透镜组G1采用从物侧起2片负透镜和1片正透镜的配置。这是因为为了在广角端中实现超过100度的超广角，需要过剩地产生负的畸变像差(也称畸变像差)，而且在2片负透镜的折射力分配上自由度扩大，并且容易抑制由温度引起的成像点位置变动。在该第1透镜组G1中，仅使用1片正透镜的塑料其因温度所引起的成像点位置变动过度变大，所以不是上策。而且，也可以考虑3片均由塑料材料构成的情况，但由于负折射力强，所以因温度引起的成像点位置变动得大为负而不可应用。由此，优选仅1片负透镜塑料化或者正负透镜各1片塑料化的组合。
第2透镜组G2整体是正折射力，所以若采用从物侧起正透镜L4、负透镜L5、正透镜L6的三联体的结构，则在画面整体中可良好地维持性能。而且，其中将互相邻接的任意2片设为塑料透镜来选择即可。在此，设为互相邻接的2片透镜将因温度引起的塑料材料的折射率变化大且球面像差的劣化等的像差变动由互相接近的塑料透镜彼此抵消而变得极小。而且，在第2透镜组G2中从确保性能或减少片数的效果方面优选包括非球面透镜，但此时将能够由塑料透镜构成的透镜设为非球面透镜，其从成本减少方面也极为重要。
而且，第1透镜组G1从广角端到望远端变倍时向成像面侧单调移动是保证对于成像点位置变动的变动贡献率在变倍区域中第1透镜组G1、第2透镜组G2均为同符号，且在变倍的中间区域中的成像点位置变化不成为两端以上。
此外，条件式(1)规定第1透镜组G1的塑料透镜的折射力的总和。若低于条件式(1)的下限值，则尤其在望远侧中的由温度引起的成像点位置变动值向负方向变得过大；若超过上限，则正透镜的折射力变得过大，剩下的玻璃透镜的负折射力过大且各种像差的校正小，总而言之变得困难。
另外，条件式(2)规定第2透镜组G2的塑料透镜的折射力的总和。若低于条件式(2)的下限，则由温度引起的成像点位置变动向负变大且随着温度上升成像点位置从成像元件面上向透镜方向偏移，使成像性能劣化得厉害。而且，若超过上限，则第2透镜组G2内的负折射力的相对值小，因此色像差恶化或者像面倾斜增大或者对整个***的成像性能带来坏影响。另外，接近于0.0时，变得耐抗温度变化，但若超过+0.0，则成像点位置变动向正变大且成像点的偏移变大，使用环境偏向于高温或低温时造成性能劣化。
由此，通过如上述构成，可实现满足高规格并且低成本的变倍光学***。
上述变倍光学***1将第1透镜组的合成焦距设为fF，将第2透镜组的合成焦距设为fB时，优选满足下述条件式(3)。
-1.30＜fB/fF＜-1.10(3)
条件式(3)是与第1透镜组G1及第2透镜组G2的折射力分配有关的条件式，若超过上限，则第1透镜组G1的负折射力变小，不能得到超过100度的超广角化或者变倍时的各组移动量变大，从而透镜***变得大径化的问题产生。而且，若低于下限，则第1透镜组G1的负焦距变短，为了确保整个***的焦距，第2透镜组G2的移动量变得更大，相对于规制对像面5的明亮度的孔径光阑St，第2透镜组G2过于疏远，第2透镜组G2变得大径化或者在广角侧和望远侧中像差变动变大且成像性能劣化的问题产生。
而且，将第2透镜组中的双凸透镜的焦距设为f4，将正透镜的焦距设为f6时，优选满足下述条件式(4)。
0.90＜f6/f4＜1.20(4)
条件式(4)是与第2透镜组G2内的折射力分配有关的条件式。本发明所涉及的第2透镜组G2将F1.4级的明亮的光学***作为规格时，组内透镜的折射力分配重要。在从物侧依次由双凸透镜L4、双凹透镜L5、正透镜L6构成的第2透镜组G2中，在条件式(3)中第2透镜组G2的折射力受制约时，若双凸透镜L4的折射力变大，则正透镜L6的折射力小，所以有利于轴外性能，但若超过条件式(4)的上限，则整个***的后截距变短，从而变得不能满足镜筒的凸缘衬圈(フランジバック)的所需量。为了避免其，例如也可以考虑增大双凹透镜L5的折射力，但会影响到色像差，所以不优选。
相反，若减小双凸透镜L4的折射力，正透镜L6的折射力就变大，若低于条件式(4)的下限，则以孔径光阑St为中心的整个***的折射力配置的非对称性变强，使像面弯曲、彗形像差(也称慧差)等轴外像差劣化，所以不优选。此时也可以将正透镜L6非球面化，但强烈作用于球面像差和轴外各种像差两方，难以在画面整个区域良好地维持成像性能。
【实施例】
接着，对本发明的变倍光学***的数值实施例进行说明。
[实施例1]
在图1示出实施例1的变倍光学***的透镜剖面图。而且，将实施例1所涉及的变倍光学***的透镜数据示于表1，将非球面数据示于表2，将各种数据示于表3，将温度变化数据示于表4。同样地，将实施例2～8所涉及的变倍光学***的透镜数据、非球面数据、各种数据、温度变化数据示于表5～表32。在以下，将实施例1取为例而对表中的记号的意义进行说明，对于实施例2～8也基本相同。
在表1的透镜数据中，面号码是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，面间隔表示从该面至下一面为止的在光轴Z上的面间隔。而且，在透镜数据中，Nd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n个(n＝1、2、3、…)光学要素对d线(波长587.6nm)的折射率，vd表示第n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有孔径光阑St及光学部件PP。在相当于孔径光阑St的面的曲率半径的栏记载有(光阑)。基本透镜数据的曲率半径的符号将在物侧为凸的情况设为正，将在像侧为凸的情况设为负。
在表1的透镜数据中，在为了进行变倍间隔变化的第1透镜组G1和孔径光阑St的间隔、孔径光阑St和第2透镜组G2的间隔、第2透镜组G2和光学部件PP的间隔所对应的面间隔的栏分别记载有D6(可变)、D7(可变)、D13(可变)。
在表1的透镜数据中，在非球面的面号码附上*印，作为非球面的曲率半径表示近轴的曲率半径的数值。在表2的非球面数据表示非球面的面号码、与这些非球面有关的非球面系数。非球面系数是在由以下式(A)表示的非球面式中的各系数κ、Am(m＝4、6、8、10、12)的值。
X＝C·h2/(1+(1-κ·(C·h)2))1/2+A4·h4
+A6·h6+A8·h8+A10·h10+A12·h12      (A)
其中，
X：非球面的深度(从高度h的非球面上的点下垂到非球面顶点相切的且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
Am：非球面系数(m＝4、6、8、10、12)
在表3的各种数据表示在广角端、中间视场角、望远端中的整个***的焦距、整个***的后截距Bf′、F数FNO、整个视场角2ω。整个视场角2ω的单位是度。
表4的温度变化数据表示在广角端、中间视场角、望远端中的焦点深度(也称焦深)、和在以基准温度25℃为中心而变化±30℃及±35℃时的成像点的位移。
作为在表1中的曲率半径及面间隔的单位、在非球面式中的非球面深度X及高度h、在表3中的整个***的焦距及整个***的后截距Bf′的单位、在表4中的焦点深度及成像点的位移单位可使用“mm”，但光学***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”，也可使用其他适当的单位。
在实施例1中，塑料透镜使用L2、L3、L4、L5的4片。非球面透镜使用在L4。对于所需的温度变化±35℃，基于计算的成像点的位移量是在容许范围内，并在广角端中的视场角为133度，从而达到目标。
表1
实施例1透镜数据
Figure G2009102621513D00111
Figure G2009102621513D00121
  面间隔   W   M   T
  D6   18.727   5.445   2.223
  D7   7.230   4.165   1.100
  D13   5.000   8.065   11.130
表2
实施例1非球面数据
  面   κ   A4   A6   A8   A10   A12
  8*   1.27672   -1.3655E-04   -1.7893E-06   6.2363E-07   -3.1232E-08   8.2613E-10
  9*   -1.28510   5.1367E-04   1.6893E-06   9.4973E-07   -6.7882E-08   2.7792E-09
表3
实施例1各种数据
  W   M   T
  焦距   3.100   5.580   8.060
  Bf′   3.638   3.638   3.638
  FNO   1.48   1.82   2.18
  2ω   132.9   63.5   43.1
表4
实施例1温度变化数据
  W   M   T
  +30℃   0.01   0.00   -0.03
  -30℃   -0.01   0.01   0.04
  +35℃   0.02   0.00   -0.04
  -35℃   -0.02   0.01   0.04
  焦点深度   ±0.04   ±0.05   ±0.06
[实施例2]
将实施例2所涉及的变倍光学***的透镜数据示于表5，将非球面数据示于表6，将各种数据示于表7，将温度变化数据示于表8。而且，将透镜结构示于图2(省略各透镜组的简要的移动轨迹)。
在实施例2中，塑料透镜使用L2、L4、L5的3片。非球面透镜在L4使用。基于计算的成像点的位移量相对于所需的温度变化±35℃而言是在容许范围内，并且在广角端中的视场角为126度，从而达到目标。
表5
实施例2透镜数据
  面   曲率半径   面间隔   Nd   vd
  1   61.482   1.282   1.80400   46.6
  2   8.063   5.314   1.00000
  3   -24.460   1.500   1.50959   56.2
  4   18.973   0.534   1.00000
  5   16.545   2.603   1.92285   18.9
  6   43.864   D6(可变)   1.00000
  7   光阑   D7(可变)   1.00000
  8*   7.284   4.988   1.50959   56.2
  9*   -10.936   0.658   1.00000
  10   -10.738   1.500   1.60595   26.9
  11   9.973   0.490   1.00000
  12   15.382   3.200   1.65160   58.5
  13   -10.073   D13(可变)   1.00000
  14   ∞   2.000   1.51633   64.1
  15   ∞   1.00000
  面间隔   W   M   T
  6   19.921   6.779   3.504
  7   6.375   3.485   0.593
  13   5.000   7.890   10.782
表6
实施例2非球面数据
  面   κ   A4   A6   A8   A10   A12
  8*   1.59549   -3.2520E-04   1.1223E-06   -3.7667E-08   -2.1810E-09   1.2035E-10
  9*   4.42373   1.1256E-03   -1.6376E-06   3.0182E-06   -1.8765E-07   6.2750E-09
表7
实施例2各种数据
  W   M   T
  焦距   3.088   5.559   8.031
  Bf′   3.219   3.219   3.219
  FNO   1.45   1.72   2.07
  2ω   126.30   63.14   43.05
表8
实施例2温度变化数据
  W   M   T
  +30℃   0.02   0.00   -0.04
  -30℃   -0.02   0.00   0.04
  +35℃   0.02   0.00   -0.05
  -35℃   -0.02   0.00   0.05
  焦点深度   ±0.04   ±0.04   ±0.05
[实施例3]
将实施例3所涉及的变倍光学***的透镜数据示于表9，将非球面数据示于表10，将各种数据示于表11，将温度变化数据示于表12。而且，将透镜结构示于图3(各透镜组的简要的移动轨迹省略)。
在实施例3中，塑料透镜使用L2、L4、L5的3片。非球面透镜在L4使用。基于计算的成像点的位移量相对于所需的温度变化±35℃而言是在容许范围内，并且在广角端中的视场角为121度，从而达到目标。
表9
实施例3透镜数据
  面   曲率半径   面间隔   Nd   v d
  1   30.624   1.282   1.80400   46.6
  2   7.559   5.298   1.00000
  3   -22.270   1.501   1.50959   56.2
  4   14.829   0.802   1.00000
  5   14.712   2.603   1.92285   18.9
  6   33.216   D6(可变)   1.00000
  7   0.000   D7(可变)   1.00000
  8*   7.457   4.920   1.50959   56.2
  9*   -10.220   1.315   1.00000
  10   -12.365   1.500   1.60595   26.9
  11   7.700   0.890   1.00000
  12   11.889   3.200   1.62299   58.2
  13   -9.721   D13(可变)   1.00000
  14   ∞   2.000   1.51633   64.1
  15   ∞   0.000   1.00000
  面间隔   W   M   T
  6   17.988   5.500   1.864
  7   7.321   4.326   1.331
  13   5.000   7.995   10.990
表10
实施例3非球面数据
  面   κ   A4   A6   A8   A10   A12
  8*   1.37932   -3.0373E-04   -7.0981E-06   5.9932E-07   -3.7179E-08   8.1139E-10
  9*   -3.53579   1.3666E-04   3.7493E-06   2.4538E-07   -3.0444E-08   1.1629E-09
表11
实施例3各种数据
  W   M   T
  焦距   3.067   5.521   7.975
  Bf′   2.481   2.480   2.481
  FNO   1.46   1.80   2.18
  2ω   120.8   63.1   43.2
表12
实施例3温度变化数据
  W   M   T
  +30℃   0.04   0.00   -0.02
  -30℃   -0.03   0.00   0.05
  +35℃   0.04   0.00   -0.02
  -35℃   -0.03   0.01   0.06
  焦点深度   ±0.04   ±0.05   ±0.06
[实施例4]
将实施例4所涉及的变倍光学***的透镜数据示于表13，将非球面数据示于表14，将各种数据示于表15，将温度变化数据示于表16。而且，将透镜结构示于图4(省略各透镜组的简要的移动轨迹)。
在实施例4中，塑料透镜使用L1、L4、L5的3片。非球面透镜在L4使用。基于计算的成像点的位移量相对于所需的温度变化±35℃而言是在容许范围内，并且在广角端中的视场角为127度，从而达到目标。
表13
实施例4透镜数据
  面   曲率半径   面间隔   Nd   v d
  1   36.648   1.500   1.50959   56.2
  2   8.161   6.031   1.00000
  3   -23.748   1.282   1.80400   46.6
  4   11.899   1.145   1.00000
  5   14.658   2.603   1.92285   18.9
  6   55.165   D6(可变)   1.00000
  7   光阑   D7(可变)   1.00000
  8*   7.758   4.435   1.50959   56.2
  9*   -9.900   0.964   1.00000
  10   -12.699   1.500   1.60595   26.9
  11   7.978   1.293   1.00000
  12   13.988   3.200   1.62299   58.2
  13   -8.868   D13(可变)   1.00000
  14   ∞   2.000   1.51633   64.1
  15   ∞   0.000   1.00000
  面间隔   W   M   T
  6   16.772   5.055   2.480
  7   7.380   4.239   1.100
  13   5.000   8.141   11.280
表14
实施例4非球面数据
  面   κ   A4   A6   A8   A10   A12
  8*   0.7062345   -8.30E-05   2.82E-06   3.31E-07   -2.44E-08   8.06E-10
  9*   -0.7173281   5.49E-04   8.50E-06   -4.60E-07   -1.52E-10   9.51E-10
表15
实施例4各种数据
  W   M   T
  焦距   3.069   5.524   7.978
  Bf′   3.322   3.322   3.322
  FNO   1.45   1.78   2.17
  2ω   127.4   63.8   43.5
表16
实施例4温度变化数据
  W   M   T
  +30℃   0.01   0.01   -0.02
  -30℃   -0.01   0.01   0.05
  +35℃   0.02   0.01   -0.02
  -35℃   -0.01   0.01   0.05
  焦点深度   ±0.04   ±0.04   ±0.06
[实施例5]
将实施例5所涉及的变倍光学***的透镜数据示于表17，将非球面数据示于表18，将各种数据示于表19，将温度变化数据示于表20。而且，将透镜结构示于图5(省略各透镜组的简要的移动轨迹)。
在实施例5中，塑料透镜使用L1、L4、L5的3片。非球面透镜在L1和L4使用。基于计算的成像点的位移量相对于所需的温度变化±35℃而言是在容许范围内，并且在广角端中的视场角为143度，从而达到目标。
表17
实施例5透镜数据
  面   曲率半径   面间隔   Nd   v d
  1*   32.749   1.5   1.50959   56.2
  2*   8.218   5.134   1.00000
  3   -22.77   1.282   1.80400   46.6
  4   12.323   1.063   1.00000
  5   14.849   2.603   1.92285   18.9
  6   51.552   D6(可变)   1.00000
  7   光阑   D7(可变)   1.00000
  8*   7.823   4.435   1.50959   56.2
  9*   -9.834   0.97   1.00000
  10   -13.021   1.5   1.60595   26.9
  11   8.335   1.245   1.00000
  12   14.255   3.2   1.62299   58.2
  13   -9.324   D13(可变)   1.00000
  14   ∞   2   1.51633   64.1
  15   ∞   1.00000
  面间隔   W   M   T
  6   18.239   6.285   3.596
  7   7.118   4.017   0.915
  13   5.000   8.101   11.203
表18
实施例5非球面数据
  面   κ   A4   A6   A8   A10   A12
  1*   -20.88786   -2.0187E-05   9.6894E-08   4.4525E-10   6.1289E-13   -1.2730E-14
  2*   1.15018   -1.6281E-04   1.0064E-06   -9.5657E-08   1.8500E-09   -2.1497E-11
  8*   0.32346   -2.4939E-05   2.6083E-06   3.2530E-07   -1.8688E-08   5.4523E-10
  9*   -0.56542   5.0799E-04   1.1259E-06   1.0176E-07   -1.2974E-08   6.7190E-10
表19
实施例5各种数据
  W   M   T
  焦距   3.096   5.573   8.050
  Bf′   3.213   3.213   3.213
  FNO   1.46   1.78   2.15
  2ω   142.9   64.2   43.3
表20
实施例5温度变化数据
  W   M   T
  +30℃   0.02   0.02   -0.01
  -30℃   -0.02   0.00   0.03
  +35℃   0.02   0.02   -0.02
  -35℃   -0.02   0.00   0.04
  焦点深度   ±0.04   ±0.04   ±0.06
[实施例6]
将实施例6所涉及的变倍光学***的透镜数据示于表21，将非球面数据示于表22，将各种数据示于表23，将温度变化数据示于表24。而且，将透镜结构示于图6(省略各透镜组的简要的移动轨迹)。
在实施例6中，塑料透镜使用L1、L5、L6的3片。非球面透镜在L1和L5使用。基于计算的成像点的位移量相对于所需的温度变化±35℃而言稍微超过容许范围，在广角端的视场角为128度，也达到目标。
表21
实施例6透镜数据
  面   曲率半径   面间隔   Nd   v d
  1*   54.274   1.500   1.50959   56.2
  2*   7.664   6.870   1.00000
  3   -23.029   1.282   1.80400   46.6
  4   15.813   0.202   1.00000
  5   15.247   2.603   1.92285   18.9
  6   82.345   D6(可变)   1.00000
  7   光阑   D7(可变)   1.00000
  8   8.936   4.435   1.62041   60.3
  9   -13.614   0.974   1.00000
  10*   -7.906   1.500   1.60595   26.9
  11*   18.048   1.276   1.00000
  12   14.892   3.200   1.50959   56.2
  13   -7.671   D13(可变)   1.00000
  14   ∞   2.000   1.51633   64.1
  15   ∞   0.000   1.00000
  面间隔   W   M   T
  6   16.700   4.920   2.393
  7   8.069   4.812   1.556
  13   5.000   8.257   11.513
表22
实施例6非球面数据
  面   κ   A4   A6   A8   A10   A12
  1*   -42.63221   -2.4193E-05   9.1206E-08   5.3412E-10   -7.6762E-14   -5.5193E-15
  2*   1.11378   -8.0269E-05   -1.7369E-06   -2.2220E-08   1.6255E-09   -3.7051E-11
  8*   -0.69526   1.9386E-04   -2.0335E-05   -1.6201E-06   1.3691E-07   -2.8400E-09
  9*   11.37628   1.2413E-03   -2.3960E-05   -4.1957E-07   3.1391E-08   -5.5153E-10
表23
实施例6各种数据
  W   M   T
  焦距   3.260   5.868   8.476
  Bf′   3.741   3.741   3.741
  FNO   1.46   1.80   2.18
  2ω   128.4   60.9   41.1
表24
实施例6温度变化数据
  W   M   T
  +30℃   -0.06   -0.06   -0.07
  -30℃   0.05   0.06   0.07
  +35℃   -0.07   -0.07   -0.09
  -35℃   0.06   0.07   0.08
  焦点深度   ±0.04   ±0.05   ±0.06
[实施例7]
将实施例7所涉及的变倍光学***的透镜数据示于表25，将非球面数据示于表26，将各种数据示于表27，将温度变化数据示于表28。而且，将透镜结构示于图7(各透镜组的简要的移动轨迹省略)。
在实施例7中，塑料透镜使用L1、L3、L5、L6的4片。非球面透镜在L1和L5使用。基于计算的成像点的位移量相对于所需的温度变化±35℃而言在广角端中稍微超过容许范围，在广角端中的视场角为125度，从而达到目标。
表25
实施例7透镜数据
  面   曲率半径   面间隔   Nd   vd
  1*   96.414   1.500   1.50959   56.2
  2*   6.773   5.924   1.00000
  3   -18.370   1.282   1.80400   46.6
  4   14.191   0.282   1.00000
  5   13.408   3.103   1.60595   26.9
  6   -28.776   D6(可变)   1.00000
  7   光阑   D7(可变)   1.00000
  8   8.174   4.435   1.62041   60.3
  9   -17.118   1.303   1.00000
  10*   -7.182   1.500   1.60595   26.9
  11*   16.590   0.827   1.00000
  12   11.669   3.200   1.50959   56.2
  13   -7.544   D13(可变)   1.00000
  14   ∞   2.000   1.51633   64.1
  15   ∞   0.000   1.00000
  面间隔   W   M   T
  6   17.416   4.776   1.842
  7   7.413   4.279   1.145
  13   5.000   8.134   11.268
表26
实施例7非球面数据
  面   κ   A4   A6   A8   A10   A12
  1*   -251.392   -6.3430E-05   7.9890E-07   -9.5956E-10   -1.7515E-11   6.3235E-14
  2*   0.97098   -2.0555E-04   4.5969E-06   -4.2368E-07   1.0572E-08   -1.0419E-10
  10*   -2.23022   1.9521E-04   -5.5270E-05   4.8379E-07   9.7877E-08   -2.8176E-09
  11*   14.44895   1.7716E-03   -6.6475E-05   -2.5539E-08   1.1185E-07   -6.1694E-09
表27
实施例7各种数据
  W   M   T
  焦距   3.111   5.600   8.090
  Bf′   3.211   3.211   3.211
  FNO   1.46   1.79   2.13
  2ω   125.1   63.1   42.9
表28
实施例7温度变化数据
  W   M   T
  +30℃   -0.04   0.01   0.01
  -30℃   0.04   0.02   -0.04
  +35℃   -0.05   0.01   0.01
  -35℃   0.05   0.02   -0.04
  焦点深度   ±0.04   ±0.04   ±0.06
[实施例8]
将实施例8所涉及的变倍光学***的透镜数据示于表29，将非球面数据示于表30，将各种数据示于表31，将温度变化数据示于表32。而且，将透镜结构示于图8(省略各透镜组的简要的移动轨迹)。
在实施例8中，塑料透镜使用L2、L4、L5的3片。非球面透镜在L4使用。基于计算的成像点的位移量相对于所需的温度变化±35℃而言在望远端中超过容许范围，在广角端的视场角为123度，从而达到目标。
表29
实施例8透镜数据
  面   曲率半径   面间隔   Nd   vd
  1   23.57   1.282   1.80400   46.6
  2   7.762   6.664   1.00000
  3   -21.599   1.501   1.50959   56.2
  4   15.093   0.2   1.00000
  5   13.738   2.603   1.92285   18.9
  6   29.426   D6(可变)   1.00000
  7   光阑   D7(可变)   1.00000
  8*   6.885   4.435   1.50959   56.2
  9*   -8.413   0.652   1.00000
  10   -8.365   1.5   1.58364   30.3
  11   7.093   1.05   1.00000
  12   11.417   3.2   1.62041   60.3
  13   -9.361   D13(可变)   1.00000
  14   ∞   2   1.51633   64.1
  15   ∞   0.000   1.00000
  面间隔   W   M   T
  6   20.026   6.341   2.825
  7   7.191   4.355   1.517
  13   5.000   7.836   10.674
表30
实施例8非球面数据
  面   κ   A4   A6   A8   A10   A12
  8*   1.39118   -3.4605E-04   -5.2376E-06   3.2182E-07   -2.3448E-08   2.7083E-10
  9*   -2.56381   2.0695E-05   -6.9270E-07   7.9894E-07   -6.6235E-08   1.5664E-09
表31
实施例8各种数据
  W   M   T
  焦距   3.141   5.655   8.169
  Bf′   3.058   3.058   3.058
  FNO   1.46   1.72   2.01
  2ω   123.4   64.8   44.3
表32
实施例8温度变化数据
  W   M   T
  +30℃   0.02   -0.02   -0.06
  -30℃   -0.02   0.02   0.08
  +35℃   0.03   -0.02   -0.07
  -35℃   -0.02   0.02   0.09
  焦点深度   ±0.04   ±0.04   ±0.05
在上述实施例1～8中，也有基于计算的成像点的位移量超过一部分容许范围的实施例，但也有通过镜筒框材料的选择变成可容许的情况，总而言之可主张发明的效果，能够作为监视摄像机用的高规格及低成本的变倍光学***而提供。
将对应于实施例1～8的变倍光学***的条件式(1)、(2)、(3)、(4)的值示于表33。表33的各值是对应于d线(波长587.6nm)的值。如从表33可知，实施例1～8全部满足条件式(1)、(2)、(3)、(4)。
表33
  P1   P2   fB/fF   f6/f4
  实施例1   -0.0886   -0.0768   -1.2358   0.9576
  实施例2   -0.0368   -0.0451   -1.1699   1.0398
  实施例3   -0.1780   -0.0709   -1.2205   0.9847
  实施例4   -0.1463   -0.0609   -1.2791   0.9872
  实施例5   -0.1408   -0.0475   -1.2521   1.0218
  实施例6   -0.1841   -0.0547   -1.2485   1.1097
  实施例7   -0.0160   -0.0585   -1.2590   0.9967
  实施例8   -0.1826   -0.1133   -1.1284   1.0697
在图9分别表示实施例1的变倍光学***的在广角端、中间视场角、望远端中的球面像差(也称球差)、非点像差(也称像散)、畸变(畸变像差)、倍率色像差(也称倍率色差)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g线(波长435.8nm)、c线(波长656.3nm)的像差。
另外，畸变像差在TV失真中记载。将垂直于光轴的平面物体由光学***所结成的垂直于光轴的物像的歪曲程度表示作为畸变像差，就照相透镜等而言将一般的理想像高与实像高之差除以理想像高的数值以百分率表示，相对于此，在TV透镜的领域中使用与其不同的定义式，将此作为TV显示而区别。根据此定义以TV画面的长边的弯曲量作为对象而作为歪曲量进行处理。
具体地，以长边的弯曲的深度Δh除以垂直画面长度2h且由百分率表示，如下述式表示。
DTV＝Δh/2h×100
就畸变像差图而言，将距光轴的实像高Y设为相对于光轴中心的画面4对角方向的4点，设想由这些4点连结的平面像在物侧的矩形平面物体，此像的长边在中央部的实像高为h，并且与对角上的点距光轴为止的垂直高度之差为Δh。从而，按画面的纵横比成为不同的数值，但在本图中成为在TV画面以通常的3∶4的比率所计算的数值。
同样地，在图10～16表示实施例2～8的变倍光学***的在广角端、中间视场角及望远端中的球面像差、非点像差、畸变(畸变像差)、倍率色像差的各像差图。
从以上的数据可知，实施例1～8的变倍光学***的各像差被良好地校正，广角端及望远端均在可见区域中具有高的光学性能。这些变倍光学***可适当地使用于监视摄像机、视频摄像机、电子静止摄像机等的摄像装置。
在图17作为本发明的实施方式的摄像装置的一例表示使用本发明的实施方式所涉及的变倍光学***1而构成的视频摄像机10的结构图。另外，在图17简要地表示变倍光学***1具备的负的第1透镜组G1、孔径光阑St、正的第2透镜组G2。
视频摄像机10具备变倍光学***1、配置在变倍光学***1的像侧的且具有低通滤光片及红外线截止滤光片等功能的滤光片6、配置在滤光片6的像侧的摄像元件7、信号处理电路8。摄像元件7将由变倍光学***1形成的光学像变换成电信号，例如作为摄像元件7可使用CCD(ChargeCoupled Device)或CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor)等。摄像元件7按照其摄像面与变倍光学***1的像面一致的方式配置。
变倍光学***1所拍摄到的像被成像在摄像元件7的摄像面上，并且有关此图像的来自摄像元件7的输出信号由信号处理电路8进行运算处理，并且其像显示于显示装置9。
另外，在图17图示有利用1个摄像元件7的所谓单板方式的摄像装置，但作为本发明的摄像装置，也可以在变倍光学***1和摄像元件7之间***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板方式的摄像装置。
本发明的实施方式所涉及的变倍光学***因具有上述的优点，所以在本实施方式的摄像装置中也可得到广角且精度高的影像。
以上，例举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，可以取其他的值。

Claims (6)

1.一种变倍光学***，其特征在于，
从物侧依次具备：具有负的折射力的第1透镜组、具有正的折射力的第2透镜组，
上述第1透镜组从物侧依次具有：凸面朝向物侧的负透镜、双凹透镜、正透镜，并且在这些中至少1片是塑料透镜，
上述第2透镜组从物侧依次具有双凸透镜、双凹透镜、正透镜，并且在这些中互相邻接的任意2片是塑料透镜，
从广角侧至望远侧，上述第1透镜组从物侧向像面侧单调移动，并且上述第2透镜组从像面侧向物侧单调移动，
将在各透镜组中的塑料透镜的顺序编号分别从物侧依次设为第i号时的各塑料透镜的焦距设为fpi，将在整个***的广角端的焦距设为fw，将各塑料透镜的折射力对在广角端的整个***的折射力之比率设为fw/fpi，将与上述第1透镜组的塑料透镜有关的fw/fpi之和的总计设为P1，将与上述第2透镜组的塑料透镜有关的fw/fpi之和的总计设为P2时，满足下述条件式(1)及(2)：
-0.22＜P1＜-0.01(1)
-0.15＜P2＜-0.03(2)。
2.如权利要求1所述的变倍光学***，其特征在于，
上述第1透镜组至少包括1片负塑料透镜，上述第2透镜组的至少1片透镜是非球面透镜。
3.如权利要求1所述的变倍光学***，其特征在于，
将上述第1透镜组的合成焦距设为fF，将上述第2透镜组的合成焦距设为fB时，满足下述条件式(3)：
-1.30＜fB/fF＜-1.10(3)。
4.如权利要求2所述的变倍光学***，其特征在于，
将上述第1透镜组的合成焦距设为fF，将上述第2透镜组的合成焦距设为fB时，满足下述条件式(3)：
-1.30＜fB/fF＜-1.10(3)。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的变倍光学***，其特征在于，
将上述第2透镜组中的上述双凸透镜的焦距设为f4，将上述第2透镜组中的上述正透镜的焦距设为f6时，满足下述条件式(4)：
0.90＜f6/f4＜1.20(4)。
6.一种摄像装置，其特征在于，具备：
权利要求1至5中的任一项所述的变倍光学***；
对该变倍光学***所成像的被摄体的像进行摄像的摄像元件。
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