CN102053347A

CN102053347A - 变焦透镜、光学设备及变焦透镜的制造方法

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Publication number: CN102053347A
Application number: CN2010105343279A
Authority: CN
Inventors: 中村圭一
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2030-11-02
Also published as: JP2011118366A; US8379319B2; EP2325681B1; JP5668409B2; US20110102907A1; CN102053347B; EP2325681A1

Abstract

本发明提供一种变焦透镜、光学设备及变焦透镜的制造方法。变焦透镜(ZL)包括沿着光轴从物体侧依次排列的、具有正屈光力的第1透镜组(G1)、具有负屈光力的第2透镜组(G2)、具有正屈光力的第3透镜组(G3)和具有正屈光力的第4透镜组(G4)，其中，设变焦透镜(ZL)的望远端状态下的全长为TLt、变焦透镜(ZL)的广角端状态下的焦距为fw、变焦透镜(ZL)的望远端状态下的焦距为fr、第1透镜组(G1)的光轴上的厚度为D1时，优选满足2.70＜TLt/(fw×ft)^1/2＜3.70的条件，并且满足0.05＜D1/ft＜0.29的条件。

Description

变焦透镜、光学设备及变焦透镜的制造方法

技术领域

本发明涉及到一种变焦透镜、光学设备及变焦透镜的制造方法。

背景技术

近年来，在摄像机、数字静态照相机等摄像光学***中，以高变倍比在整个变焦区域上高性能化、紧凑化的要求日益增强。作为响应这些要求的变焦透镜而提出了如下的变焦透镜：由沿着光轴从物体侧依次排列的具有正屈光力(折射力)的第1透镜组、具有负屈光力的第2透镜组、具有正屈光力的第3透镜组和具有正屈光力的第4透镜组构成，使各透镜组移动而进行变倍(例如参照JP特开2008-185782号公报)。

但是，这些现有的变焦透镜存在无法在维持优秀的光学性能的同时增大变倍比的问题。

发明内容

本发明鉴于这样的问题，其目的在于提供一种具有比较高的变倍比、小型且具有高光学性能的变焦透镜、光学设备及变焦透镜的制造方法。

为了实现这种目的，本发明的变焦透镜，包括沿着光轴从物体侧依次排列的、具有正屈光力的第1透镜组、具有负屈光力的第2透镜组、具有正屈光力的第3透镜组和具有正屈光力的第4透镜组，其中，从广角端状态向望远端状态变倍时，上述第1透镜组和上述第2透镜组的间隔变化，上述第2透镜组和上述第3透镜组的间隔变化，上述第1透镜组由3枚透镜构成，上述第2透镜组由3枚透镜构成，上述第3透镜组由3枚透镜构成，并且满足下式的条件：

2.70＜TLt/(fw×ft)^1/2＜3.70

0.05＜D1/ft＜0.29，

其中，TLt表示上述变焦透镜的望远端状态下的全长，fw表示上述变焦透镜的广角端状态下的焦距，ft表示上述变焦透镜的望远端状态下的焦距，D1表示上述第1透镜组的光轴上的厚度。

在上述变焦透镜中优选，上述第1透镜组由沿着光轴从物体侧依次排列的、负透镜和正透镜的复合透镜以及正透镜构成。

在上述变焦透镜中优选，上述第3透镜组由沿着光轴从物体侧依次排列的、第1正透镜、第2正透镜和负透镜构成。

在上述变焦透镜中优选，从广角端状态向望远端状态变倍时，上述第4透镜组暂时向物体侧移动后再向像侧移动。

在上述变焦透镜中优选，上述第1透镜组由沿着光轴从物体侧依次排列的、负透镜和正透镜的复合透镜以及正透镜构成，上述第3透镜组由沿着光轴从物体侧依次排列的、第1正透镜、第2正透镜和负透镜构成，从广角端状态向望远端状态变倍时，上述第4透镜组暂时向物体侧移动后再向像侧移动。

在上述变焦透镜中优选，满足下式的条件：

1.00＜D1/fw＜1.50。

在上述变焦透镜中优选，设上述变焦透镜的广角端状态下的全长为TLw时，满足下式的条件：

2.20＜TLw/(fw×ft)^1/2＜2.50。

在上述变焦透镜中优选，设上述第3透镜组的焦距为f3时，满足下式的条件：

0.13＜f3/ft＜0.23。

在上述变焦透镜中优选，设上述第3透镜组中的上述第1正透镜的物体侧曲率半径为R71、上述第3透镜组中的上述第2正透镜的物体侧曲率半径为R81时，满足下式的条件：

0.50＜R71/R81＜2.00。

在上述变焦透镜中优选，上述第2透镜组中最靠向物体侧的负透镜为非球面透镜。

在上述变焦透镜中优选，设上述第2透镜组的焦距为f2、上述第1透镜组的焦距为f1时，满足下式的条件：

0.10＜(-f2)/f1＜0.25。

在上述变焦透镜中优选，设上述第4透镜组的焦距为f4时，满足下式的条件：

2.00＜f4/fw＜4.00。

在上述变焦透镜中优选，上述第3透镜组将上述第1正透镜作为正功率的前组，将上述第2正透镜及上述负透镜作为负功率的后组，设上述前组的焦距为f3a、上述后组的焦距为f3b时，满足下式的条件：

0.50＜f3a/(-f3b)＜1.00。

在上述变焦透镜中优选，上述第3透镜组具有非球面。

在上述变焦透镜中优选，从广角端状态向望远端状态变倍时，上述第1透镜组和上述第2透镜组的间隔增加，并且上述第2透镜组和上述第3透镜组的间隔减少。

在上述变焦透镜中优选，在上述第2透镜组和上述第3透镜组之间设置孔径光阑。

在上述变焦透镜中优选，上述孔径光阑在变倍时随着上述第3透镜组一起移动。

在上述变焦透镜中优选，上述第2透镜组由沿着光轴从物体侧依次排列的、第1负透镜、第2负透镜和正透镜构成。

在上述变焦透镜中优选，上述第3透镜组由沿着光轴从物体侧依次排列的、第1正透镜、第2正透镜和负透镜构成，将上述第2正透镜和负透镜接合而形成复合透镜。

在上述变焦透镜中优选，上述第4透镜组由单个透镜构成。

本发明的光学设备，具备使物体的像成像到预定的面上的变焦透镜，其中，该变焦透镜为上述本发明的变焦透镜。

本发明的变焦透镜的制造方法，该变焦透镜从物体侧依次包括第1透镜组、第2透镜组、第3透镜组和第4透镜组，在所述制造方法中，作为上述第1透镜组配置3枚透镜，作为上述第2透镜组配置3枚透镜，作为上述第3透镜组配置3枚透镜，并且，配置各透镜以使上述第1透镜组具有正屈光力、上述第2透镜组具有负屈光力、上述第3透镜组具有正屈光力、上述第4透镜组具有正屈光力，将各透镜组配置成，在从广角端状态向望远端状态变倍时，上述第1透镜组和上述第2透镜组的间隔变化，上述第2透镜组和上述第3透镜组的间隔变化，并且将各透镜组配置成满足下式的条件：

2.70＜TLt/(fw×ft)^1/2＜3.70

0.05＜D1/ft＜0.29，

在上述变焦透镜的制造方法中优选，上述第1透镜组由沿着光轴从物体侧依次排列的、负透镜和正透镜的复合透镜以及正透镜构成，上述第3透镜组由沿着光轴从物体侧依次排列的、第1正透镜、第2正透镜和负透镜构成，从广角端状态向望远端状态变倍时，上述第4透镜组暂时向物体侧移动后再向像侧移动。

在上述变焦透镜的制造方法中优选，设上述变焦透镜的广角端状态下的全长为TLw时，满足下式的条件：

2.20＜TLw/(fw×ft)^1/2＜2.50。

在上述变焦透镜的制造方法中优选，设上述第3透镜组的焦距为f3时，满足下式的条件：

0.13＜f3/ft＜0.23。

在上述变焦透镜的制造方法中优选，设上述第3透镜组中的上述第1正透镜的物体侧曲率半径为R71、上述第3透镜组中的上述第2正透镜的物体侧曲率半径为R81时，满足下式的条件：

0.50＜R71/R81＜2.00。

根据本发明，可以在具有比较高的变倍比的同时实现小型化并且获得高光学性能。

附图说明

图1是表示第1实施例的变焦透镜的结构及变焦轨道的图。

图2(a)是第1实施例中的广角端状态下的无限远对焦时的各像差图，图2(b)是中间焦距状态下的无限远对焦时的各像差图，图2(c)是望远端状态下的无限远对焦时的各像差图。

图3是表示第2实施例的变焦透镜的结构及变焦轨道的图。

图4(a)是第2实施例中的广角端状态下的无限远对焦时的各像差图，图4(b)是中间焦距状态下的无限远对焦时的各像差图，图4(c)是望远端状态下的无限远对焦时的各像差图。

图5是表示第3实施例的变焦透镜的结构及变焦轨道的图。

图6(a)是第3实施例中的广角端状态下的无限远对焦时的各像差图，图6(b)是中间焦距状态下的无限远对焦时的各像差图，图6(c)是望远端状态下的无限远对焦时的各像差图。

图7(a)是数字静态照相机的正面图，图7(b)是数字静态照相机的背面图，图7(c)是沿图7(a)中的箭头A-A’的截面图。

图8是表示变焦透镜的制造方法的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。图7中示出了具备本发明的变焦透镜的数字静态照相机CAM。另外，在图7中，(a)表示数字静态照相机CAM的正面图，(b)表示数字静态照相机CAM的背面图，(c)表示沿图7(a)中的箭头A-A’的截面图。

图7所示的数字静态照相机CAM若按下未图示的电源钮，则摄影透镜(ZL)的未图示的快门被打开，通过摄影透镜(ZL)将来自被拍摄体(物体)的光聚光，并在配置于像面I的摄像元件C(例如CCD或CMOS等)成像。成像于摄像元件C的被拍摄体像，显示到数字静态照相机CAM的背后配置的液晶监视器M上。摄影者在观察液晶监视器M的同时决定了被拍摄体像的构图后，按下释放钮B1而用摄像元件C拍摄被拍摄体像，并记录保存到未图示的存储器中。

摄影透镜由下述实施方式中的变焦透镜ZL构成。此外，在数字静态照相机CAM中配置有：在被拍摄体较暗时发出辅助光的辅助光发光部D；使摄影透镜(变焦透镜ZL)从广角端状态(W)向望远端状态(T)变焦(变倍)时的广角(W)-望远(T)钮B2；以及用于数字静态照相机CAM的各种条件设定等的功能钮B3等。

变焦透镜ZL包括沿着光轴从物体侧依次排列的、具有正屈光力的第1透镜组G1、具有负屈光力的第2透镜组G2、具有正屈光力的第3透镜组G3和具有正屈光力的第4透镜组G4。此外，从广角端状态向望远端状态变倍(变焦)时，通过第1～第4透镜组G1～G4分别沿着光轴移动(例如参照图1)，而使得第1透镜组G1和第2透镜组G2的间隔变化，并且第2透镜组G2和第3透镜组G3的间隔变化，此时第4透镜组G4在暂时向物体侧移动后向像侧移动。另外，在变焦透镜ZL和像面I之间配置由低通滤波器、红外截止滤波器等构成的滤波器组FL。

此外，第1透镜组G1由沿着光轴从物体侧依次排列的、负透镜和正透镜的复合透镜以及正透镜构成。第2透镜组G2由3枚透镜构成。第3透镜组G3由沿着光轴从物体侧依次排列的、第1正透镜、第2正透镜以及负透镜构成。

在这种构成的变焦透镜ZL中，设变焦透镜ZL的望远端状态下的全长为TLt、变焦透镜ZL的广角端状态下的焦距为fw、变焦透镜ZL的望远端状态下的焦距为ft、第1透镜组G1的光轴上的厚度为D1时，优选满足以下的条件式(1)和条件式(2)所示的条件。由此，可以减小光学全长，并且可以良好地校正各像差，因此，能够获得具有10倍左右的变倍比、小型且具有高光学性能的变焦透镜ZL以及具有该变焦透镜ZL的光学设备(数字静态照相机CAM)。

2.70＜TLt/(fw×ft)^1/2＜3.70…(1)

0.05＜D1/ft＜0.29…(2)

在此，条件式(1)用于规定望远端下的全长。若为超过条件式(1)的上限值的条件，则全长变大，无法实现小型化。为了对其进行缓和，要增强第3透镜组G3的功率，球面像差、色差恶化。另一方面，若为低于条件式(1)的下限值的条件，则第1透镜组G1的功率过强，难以校正像面弯曲。

另外，通过使条件式(1)的下限值为2.75或使条件式(1)的上限值为3.67，可以更好地发挥本发明的效果。

条件式(2)用于规定第1透镜组G1的光轴上的厚度和望远端状态下的全系的焦距的关系。若为超过条件式(2)的上限值的条件，则第1透镜组G1的厚度变厚，收缩时无法小型化，且难以校正像散、像面弯曲。另一方面，若为低于条件式(2)的下限值的条件，则虽然收缩厚度变薄，但难以校正广角端下的像散、像面弯曲、倍率色像差。

另外，通过使条件式(2)的下限值为0.10或使条件式(2)的上限值为0.25，可以更好地发挥本发明的效果。进而，通过使该上限值为0.21，可以更好地发挥本发明的效果。

另外，在上述构成的变焦透镜ZL中，优选满足下式的条件。

1.00＜D1/fw＜1.50…(3)

条件式(3)用于规定第1透镜组G1的光轴上的厚度和广角端状态下的全系的焦距的关系。若为超过条件式(3)的上限值的条件，则第1透镜组G1的厚度变厚，收缩时无法小型化，且难以校正像散、像面弯曲。另一方面，若为低于条件式(3)的下限值的条件，则虽然收缩厚度变薄，但难以校正广角端下的像散、像面弯曲、倍率色像差。

另外，通过使条件式(3)的下限值为1.05或使条件式(3)的上限值为1.35，可以更好地发挥本发明的效果。

此外，在这种变焦透镜ZL中，设变焦透镜ZL的广角端状态下的全长为TLw时，优选满足以下的条件式(4)所示的条件。

2.20＜TLw/(fw×ft)^1/2＜2.50…(4)

条件式(4)用于规定广角端下的全长。若为超过条件式(4)的上限值的条件，则难以校正广角端下的畸变像差，此外全长变得过长，前透镜直径过大，无法实现小型化。另一方面，若为低于条件式(4)的下限值的条件，则全长变得过短，难以校正畸变像差、像面弯曲。

另外，通过使条件式(4)的下限值为2.25或使条件式(4)的上限值为2.45，可以更好地发挥本发明的效果。

此外，在这种变焦透镜ZL中，设第3透镜组G3的焦距为f3时，优选满足以下的条件式(5)所示的条件。

0.13＜f3/ft＜0.23…(5)

条件式(5)用于规定第3透镜组G3的焦距和望远端下的变焦透镜ZL的焦距的关系。若为超过条件式(5)的上限值的条件，则第3透镜组G3的功率变得过弱，难以校正彗差。此外，由于移动量变大、全长伸长，因此无法实现小型化。另一方面，若为低于条件式(5)的下限值的条件，则第3透镜组的功率变得过强，望远端下的球面像差的校正会被第3透镜组G3过剩地校正，难以校正彗差、像面弯曲。

另外，通过使条件式(5)的下限值为0.16或使条件式(5)的上限值为0.21，可以更好地发挥本发明的效果。

此外，在这种变焦透镜ZL中，设第3透镜组G3中的第1正透镜的物体侧曲率半径为R71、第3透镜组G3中的第2正透镜的物体侧曲率半径为R81时，优选满足以下的条件式(6)所示的条件。

0.50＜R71/R81＜2.00…(6)

条件式(6)用于规定第3透镜组G3内的正透镜的曲率半径的关系。若为超过条件式(6)的上限值的条件，则第3透镜组G3中的第1正透镜的功率变得过弱，难以校正球面像差。另一方面，若为低于条件式(6)的下限值的条件，则第3透镜组G3中的第1正透镜的功率变得过强，难以校正球面像差。

另外，通过使条件式(6)的下限值为0.7或使条件式(6)的上限值为1.5，可以更好地发挥本发明的效果。进而，通过使条件式(6)的下限值为0.85或使条件式(6)的上限值为1.0，可以最大限度地发挥本发明的效果。

此外，在这种变焦透镜ZL中，优选第2透镜组G2中的最靠向物体侧的负透镜为非球面透镜。通过在这种负透镜中使用非球面，易于校正广角端下的像散、像面弯曲及彗差。

此外，在这种变焦透镜ZL中，设第2透镜组G2的焦距为f2、第1透镜组G1的焦距为f1时，优选满足以下的条件式(7)所示的条件。

0.10＜(-f2)/f1＜0.25…(7)

条件式(7)用于规定第1透镜组G1和第2透镜组G2的焦距的关系。若为超过条件式(7)的上限值的条件，则第2透镜组G2的功率变得过强，难以校正像散、像面弯曲。另一方面，若为低于条件式(7)的下限值的条件，则第1透镜组G1的功率变得过大，难以校正望远端下的球面像差。此外，由于2组的功率变小，因此随着变倍比增大，全长变大。

另外，通过使条件式(7)的下限值为0.15或使条件式(7)的上限值为0.20，可以更好地发挥本发明的效果。进而，通过使条件式(7)的上限值为0.18，可以最大限度地发挥本发明的效果。

此外，在这种变焦透镜ZL中，设第4透镜组G4的焦距为f4时，优选满足以下的条件式(8)所示的条件。

2.00＜f4/fw＜4.00…(8)

条件式(8)用于规定第4透镜组G4的焦距和广角端下的变焦透镜的焦距的关系。若为超过条件式(8)的上限值的条件，则全长变大，无法实现小型化。为了对其进行缓和，要使第3透镜组G3的功率增强，难以校正广角端下的球面像差、色差。另一方面，若为低于条件式(8)的下限值的条件，则难以校正广角端下的像面弯曲、彗差及望远端下的彗差。

另外，通过使条件式(8)的下限值为2.50或使条件式(8)的上限值为3.50，可以更好地发挥本发明的效果。

此外，在这种变焦透镜ZL中，使第3透镜组G3的第1正透镜为正功率的前组，第2正透镜及负透镜为负功率的后组，设前组的焦距为f3a、后组的焦距为f3b时，优选满足以下的条件式(9)所示的条件。

0.50＜f3a/(-f3b)＜1.00…(9)

条件式(9)用于规定第3透镜组G3的前组和后组的焦距的关系。若为超过条件式(9)的上限值的条件，则第3透镜组G3的后组的功率变小，难以校正球面像差、色差。另一方面，若为低于条件式(9)的下限值的条件，则前组的功率变小，难以校正球面像差。此外，后组的功率变大，难以校正彗差。

另外，通过使条件式(9)的下限值为0.55或使条件式(9)的上限值为0.80，可以更好地发挥本发明的效果。

此外，在这种变焦透镜ZL中，优选第3透镜组G3具有非球面。通过第3透镜组G3具有至少1面的非球面，可以良好地校正球面像差，还可以良好地校正轴外的像散、彗差。

此外，在这种变焦透镜ZL中优选，在从广角端状态向望远端状态变倍时，第1透镜组G1和第2透镜组G2的间隔增加，并且第2透镜组G2和第3透镜组G3的间隔减少。

在此，参照图8说明上述构成的变焦透镜ZL的制造方法。首先，在圆筒状的镜筒内组装本实施方式的第1透镜组G1、第2透镜组G2、第3透镜组G3及第4透镜组G4(步骤S1)。此时，作为第1透镜组配置3枚透镜，作为第2透镜组配置3枚透镜，作为第3透镜组配置3枚透镜，并将各透镜配置成，使上述第1透镜组具有正屈光力，第2透镜组具有负屈光力，第3透镜组具有正屈光力，第4透镜组具有正屈光力。进而，在第2步骤S2中，以如下方式配置各透镜：在从广角端状态向望远端状态变倍时，第1透镜组和第2透镜组的间隔变化，第2透镜组和第3透镜组的间隔变化，且满足下式的条件(1)和(2)。

2.70＜TLt/(fw×ft)^1/2＜3.70…(1)

0.05＜D1/ft＜0.29…(2)

另外，在将各透镜组装到镜筒内时，可以沿着光轴依次地将透镜组逐个地组装到镜筒内，也可以用保持部件一体保持一部分或全部透镜组后与镜筒部件进行组装。这样将各透镜组组装到镜筒内之后，确认在将各透镜组组装到镜筒内的状态下是否形成物体的像、即确认各透镜组的中心是否对齐，在确认是否形成像之后，确认透镜组ZL的各种动作。

作为各种动作的一例包括：用于进行变倍的透镜组(在本实施方式中第1～第4透镜组G1～G4)沿着光轴方向移动的变倍动作、进行从远距离物体向近距离物体的对焦的透镜组(在本实施方式中为第4透镜组G4)沿着光轴方向移动的对焦动作、至少一部分透镜以具有与光轴正交的方向上的成分的方式移动的手抖动校正动作等。另外，在本实施方式中，从广角端状态向望远端状态变倍时，第1透镜组G1和第2透镜组G2的间隔增加，并且第2透镜组G2和第3透镜组G3的间隔减少。此外，各种动作的确认顺序任意。根据这种制造方法，可以获得具有10倍左右的变倍比、小型且具有高光学性能的变焦透镜ZL。

(第1实施例)

以下参照图1～图2以及表1来说明第1实施例。图1是表示第1实施例的变焦透镜的结构及变焦轨道的图。第1实施例的变焦透镜ZL由沿着光轴从物体侧依次排列的、具有正屈光力的第1透镜组G1、具有负屈光力的第2透镜组G2、孔径光阑S、具有正屈光力的第3透镜组G3和具有正屈光力的第4透镜组G4构成。

第1透镜组G1由沿着光轴从物体侧依次排列的、凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L11、双凸形状的正透镜L12和凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L13构成，将负凹凸透镜L11和正透镜L12接合。第2透镜组G2由沿着光轴从物体侧依次排列的、凸面朝向物体侧的负凹凸透镜L21、双凹形状的负透镜L22和凸面朝向物体侧的正凹凸透镜L23构成，负凹凸透镜L21的两侧的透镜面为非球面。第3透镜组G3由沿着光轴从物体侧依次排列的、双凸形状的第1正透镜L31、双凸形状的第2正透镜L32和双凹形状的负透镜L33构成，将第2正透镜L32和负透镜L33接合。即，第3透镜组G3将第1正透镜L31作为正功率的前组，将第2正透镜L32及负透镜L33作为负功率的后组。另外，第1正透镜L31的两侧的透镜面为非球面。第4透镜组G4仅由双凸形状的正透镜L41构成，通过使第4透镜组G4沿着光轴移动而进行从无限远物体向有限距离物体的聚焦。

光阑S配置在第3透镜组G3中最靠向物体侧的第1正透镜L31的物体侧附近，在从广角端状态向望远端状态变倍(变焦)时，与第3透镜组G3成一体而移动。配置在第4透镜组G4和像面I之间的滤波器组FL由低通滤波器、红外截止滤波器等构成。

在这种构成的变焦透镜ZL中，从广角端状态向望远端状态变倍(变焦)时，第1～第4透镜组G1～G4分别沿着光轴移动，从而使第1透镜组G1和第2透镜组G2的间隔增加，第2透镜组G2和第3透镜组G3的间隔减少，第3透镜组G3和第4透镜组G4的间隔增加。此时，第1透镜组G1仅向物体侧移动，第2透镜组G2暂时向像侧移动后再向物体侧移动，第3透镜组G3仅向物体侧移动，第4透镜组G3暂时向物体侧移动后再向像侧移动。

以下示出了表1～表3，它们分别是示出了第1～第3实施例的变焦透镜的参数值的表。在各表的[整体参数]中，f表示焦距，FNO表示F号码，ω表示半视角(最大入射角：单位“°”)，Y表示像高，Bf表示后焦距(空气换算长度)，TL表示透镜全长(空气换算长度)。另外，TL’为透镜全长的实际尺寸，用于条件式(1)及条件式(4)的计算。此外，在[透镜数据]中，第1栏N表示从物体侧数的透镜面的序号，第2栏R表示透镜面的曲率半径，第3栏D表示透镜面的间隔，第4栏nd表示对d线(波长λ＝587.6nm)的折射率，第5栏νd表示对d线(波长λ＝587.6nm)的阿贝数。另外，在第1栏的右侧标记的*表示该透镜面为非球面。此外，作为空气折射率的“1.000000”的记载省略，曲率半径“∞”表示平面。

此外，在[非球面数据]中示出的非球面系数，设与光轴垂直的方向上的高度为y，从各非球面顶点的切平面到高度y处的非球面上的位置为止沿光轴方向的距离为X(y)，基准球面的曲率半径(近轴曲率半径)为R，圆锥常数为κ，n次(n＝4，6，8，10)的非球面系数为An时，由以下的条件式(10)表示。另外，在各实施例中，“E-n”表示“×10^-n”。

X(y)＝(y²/R)/{1+(1-κ×y²/R²)^1/2}

+A4×y⁴+A6×y⁶+A8×y⁸+A10×y¹⁰ …(10)

此外，在[可变间隔数据]中示出焦距f和各透镜组之间的可变间隔。另外，在以下所有的各参数值中记载的焦距f、曲率半径R、面间隔D以及其他长度的单位一般采用“mm”，然而由于光学***即使成比例地放大或者成比例地缩小也能够得到同等的光学性能，因此不限定于此。此外，在后述的第2～第3实施例的各参数值中也使用与本实施例相同的符号。

在下述表1中示出了第1实施例的各参数。另外，表1中的面序号1～23对应于图1中的面1～23，表1中的组号码G1～G4对应于图1中的各透镜组G1～G4。此外，在第1实施例中，第6面、第7面、第13面及第14面的各透镜面形成为非球面形状。

(表1)

[整体参数]

变焦比＝9.45

广角中间望远

f＝5.55 27.07 52.43

FNO＝3.58 4.89 5.98

ω＝37.72 8.55 4.35

Y＝4.05

Bf＝4.82718 10.17393 4.63761

TL＝40.40998 53.63453 61.25781

TL′＝40.65174 53.87630 61.49957

[透镜参数]

N R D nd νd

1 52.8697 0.9000 1.922860 20.88

2 32.5290 2.9000 1.497820 82.56

3 -188.7111 0.1000

4 21.49 212.4500 1.729157 54.68

5 55.4898 (d5)

6^* 62.3072 0.9000 1.851350 40.04

7^* 5.2329 2.5500

8 -20.6162 0.6000 1.816000 46.62

9 15.8728 0.4000

10 10.5118 1.2500 1.945950 17.98

11 54.1423 (d11)

12 ∞ 0.4500 光阑S

13^* 6.0329 2.2000 1.592520 67.87

14^* -11.9281 0.6000

15 6.1080 1.7000 1.696797 55.53

16 -19.4100 0.4000 1.903660 31.27

17 3.8342 (d17)

18 9.8693 2.7000 1.487490 70.45

19 -45.6869 (d19)

20 ∞ 0.2100 1.516330 64.14

21 ∞ 0.3900

22 ∞ 0.5000 1.516330 64.14

23 ∞

[非球面数据]

第6面

κ＝1.0000，A4＝2.54930E-04，A6＝-3.02400E-06，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00

第7面

κ＝0.7429，A4＝6.20780E-04，A6＝3.03310E-05，A8＝6.46920E-08，A10＝7.44860E-08

第13面

κ＝0.1382，A4＝-3.24370E-04，A6＝-1.44810E-06，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00

第14面

κ＝1.0000，A4＝1.39690E-04，A6＝0.00000E+00，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00

[可变间隔数据]

广角中间望远

f＝5.5544 27.0715 52.4279

d5＝0.9000 15.8980 20.3998

d11＝10.4500 1.5465 0.7501

d17＝4.1328 5.9161 15.3703

d19＝3.5490 8.9022 3.3954

[变焦透镜组数据]

组号码组初面组焦距

G1 1 35.38253

G2 6 -6.04666

G3 12 9.44052

G4 18 16.91819

[条件对应值]

条件式(1)TLt/(fw×ft)^1/2＝3.6039

条件式(2)D1/ft＝0.1795

条件式(3)D1/fw＝1.1432

条件式(4)TLw/(fw×ft)^1/2＝2.3822

条件式(5)f3/ft＝0.1801

条件式(6)R71/R81＝0.9877

条件式(7)(-f2)/f1＝0.1709

条件式(8)f4/fw＝3.0459

条件式(9)f3a/(-f3b)＝0.7008

由此可知，在本实施例中，满足所有的上述条件式(1)～(9)。

图2(a)～(c)是第1实施例的变焦透镜ZL的各像差图。即，图2(a)是广角端状态(f＝5.55mm)下的无限远对焦时的各像差图，图2(b)是中间焦距状态(f＝27.07mm)下的无限远对焦时的各像差图，图2(c)是望远端状态(f＝52.43mm)下的无限远对焦时的各像差图。在各像差图中，FNO表示F号码，A表示相对于各像高的半视角。此外，在各像差图中，d表示d线(λ＝587.6nm)的像差，g表示g线(λ＝435.8nm)的像差，C表示C线(λ＝656.3nm)的像差，F表示F线(λ＝486.1nm)的像差。此外，在表示像散的像差图中，实线表示矢状像面，虚线表示子午像面。以上像差图的说明在其他实施例中也相同。

并且，由各像差图可知，在第1实施例中，在从广角端状态到望远端状态的各焦距状态下各像差被良好地校正，具有优秀的光学性能。其结果，通过搭载第1实施例的变焦透镜ZL，在数字静态照相机1中也可以确保优秀的光学性能。

(第2实施例)

以下，利用图3～图4及表2对第2实施例进行说明。图3是表示第2实施例的变焦透镜的构成及变焦轨道的图。另外，第2实施例的变焦透镜除了非球面的位置之外，其他构成与第1实施例的变焦透镜相同，对各部标以与第1实施例的情况相同的标号而省略详细的说明。另外，在第2实施例中，第2透镜组G2的负凹凸透镜L21的两侧的透镜面为非球面，第3透镜组G3的第1正透镜L31的物体侧的透镜面为非球面。

在下面的表2中示出了第2实施例的各参数。另外，表2中的面序号1～16对应于图3中的面1～23，表2中的组号码G1～G4对应于图3中的各透镜组G1～G4。此外，在第2实施例中，第6面、第7面及第13面的各透镜面形成为非球面形状。

(表2)

[整体参数]

变焦比＝9.46

广角中间望远

f＝5.55 25.43 52.48

FNO＝3.58 4.79 5.86

ω＝37.60 9.05 4.35

Y＝4.05

Bf＝4.86977 10.50448 4.70677

TL＝40.76977 52.99243 61.40422

TL′＝41.01168 53.23434 61.64613

[透镜参数]

N R D nd νd

1 49.2257 0.9000 1.922860 20.88

2 31.1379 2.8000 1.497820 82.56

3 -241.9161 0.1000

4 21.8050 2.4000 1.729157 54.68

5 57.9550 (d5)

6^* 66.9983 0.9000 1.851350 40.04

7^* 5.4606 2.6500

8 -21.0780 0.6000 1.816000 46.62

9 13.1978 0.4000

10 10.1022 1.2500 1.945950 17.98

11 54.7575 (d11)

12 ∞ 0.5000 光阑S

13^* 6.1623 2.2000 1.592520 67.87

14 -12.3085 0.5500

15 6.6513 1.7000 1.729157 54.68

16 -9.9468 0.4500 1.850260 32.35

17 3.8922 (d17)

18 10.2562 2.8000 1.487490 70.45

19 -39.5485 (d19)

20 ∞ 0.2100 1.516800 64.12

21 ∞ 0.3900

22 ∞ 0.5000 1.516800 64.12

23 ∞

[非球面数据]

第6面

κ＝1.0000，A4＝3.38150E-04，A6＝-3.98190E-06，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00

第7面

κ＝0.8569，A4＝5.90850E-04，A6＝3.65740E-05，A8＝-3.23810E-07，A10＝7.98740E-08

第13面

κ＝0.3200，A4＝-5.13470E-04，A6＝0.00000E+00，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00

[可变间隔数据]

广角中间望远

f＝5.5501 25.4311 52.4838

d5＝0.9000 15.2594 20.3998

d11＝10.4000 1.6003 0.7001

d17＝4.4000 5.4283 15.3976

d19＝3.5281 9.2214 3.2690

[变焦透镜组数据]

组号码组初面组焦距

G1 1 35.22017

G2 6 -5.97699

G3 12 9.55574

G4 18 17.01991

[条件对应值]

条件式(1)TLt/(fw×ft)^1/2＝3.6120

条件式(2)D1/ft＝0.1760

条件式(3)D1/fw＝1.1171

条件式(4)TLw/(fw×ft)^1/2＝2.4030

条件式(5)f3/ft＝0.1821

条件式(6)R71/R81＝0.9265

条件式(7)(-f2)/f1＝0.1697

条件式(8)f4/fw＝3.0666

条件式(9)f3a/(-f3b)＝0.6592

由此可知，在本实施例中，满足所有的上述条件式(1)～(9)。

图4(a)～(c)是第2实施例的变焦透镜ZL的各像差图。即，图4(a)是广角端状态(f＝5.55mm)下的无限远对焦时的各像差图，图4(b)是中间焦距状态(f＝25.43mm)下的无限远对焦时的各像差图，图4(c)是望远端状态(f＝52.48mm)下的无限远对焦时的各像差图。并且，由各像差图可知，在第2实施例中，在从广角端状态到望远端状态的各焦距状态下各像差被良好地校正，具有优秀的光学性能。其结果，通过搭载第2实施例的变焦透镜ZL，在数字静态照相机1中也可以确保优秀的光学性能。

(第3实施例)

以下，利用图5～图6及表3对第3实施例进行说明。图5是表示第3实施例的变焦透镜的构成及变焦轨道的图。另外，第3实施例的变焦透镜除了非球面的位置之外，其他构成与第1实施例的变焦透镜相同，对各部标以与第1实施例的情况相同的标号而省略详细的说明。另外，在第3实施例中，第2透镜组G2的负凹凸透镜L21的两侧的透镜面为非球面，第3透镜组G3的第1正透镜L31的物体侧的透镜面为非球面。

在下面的表3中示出了第3实施例的各参数。另外，表3中的面序号1～23对应于图5中的面1～23，表3中的组号码G1～G4对应于图5中的各透镜组G1～G4。此外，在第3实施例中，第6面、第7面及第13面的各透镜面形成为非球面形状。

(表3)

变焦比＝9.61

广角中间望远

f＝5.46 20.47 52.49

FNO＝3.65 4.80 5.79

ω＝38.24 11.16 4.35

Y＝4.05

Bf＝5.12260 11.20722 4.57834

TL＝40.99720 50.15359 61.47834

TL′＝41.23896 50.39536 61.72010

[透镜参数]

N R D nd νd

1 45.3182 0.9000 1.922860 20.88

2 29.7434 2.9000 1.497820 82.56

3 -450.1867 0.1000

4 21.8357 2.3000 1.729157 54.68

5 54.6834 (d5)

6^* 50.1160 0.9000 1.851350 40.04

7^* 5.3592 2.800

8 -16.5814 0.7000 1.816000 46.62

9 15.7831 0.4000

10 11.4902 1.3000 1.945950 17.98

11 141.4044 (d11)

12 ∞ 0.5000 光阑S

13^* 6.0688 2.3000 1.592520 67.87

14 -11.6511 0.6000

15 6.7947 1.6000 1.696797 55.53

16 -10.0461 0.5000 1.850260 32.35

17 3.9754 (d17)

18 9.8672 2.3000 1.487490 70.45

19 -36.4960 (d19)

20 ∞ 0.2100 1.516330 64.14

21 ∞ 0.3900

22 ∞ 0.5000 1.516330 64.14

23 ∞

[非球面数据]

第6面

κ＝1.0000，A4＝2.56400E-04，A6＝-2.53200E-06，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00

第7面

κ＝0.6617，A4＝6.09560E-04，A6＝4.51350E-05，A8＝-1.27940E-06，A10＝1.24520E-07

第13面

κ＝0.1498，A4＝-4.34260E-04，A6＝-2.92700E-06，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00

[可变间隔数据]

广角中间望远

f＝5.4578 20.4725 52.4869

d5＝0.9500 13.2396 21.5000

d11＝10.4246 1.7876 0.7000

d17＝4.4000 3.8191 14.6000

d19＝3.6741 9.6765 3.1145

[变焦透镜组数据]

组号码组初面组焦距

G1 1 36.21604

G2 6 -6.03394

G3 12 9.68525

G4 18 16.19640

[条件对应值]

条件式(1)TLt/(fw×ft)^1/2＝3.6466

条件式(2)D1/ft＝0.1712

条件式(3)D1/fw＝1.1360

条件式(4)TLw/(fw×ft)^1/2＝2.4365

条件式(5)f3/ft＝0.1845

条件式(6)R71/R81＝0.8932

条件式(7)(-f2)/f1＝0.1666

条件式(8)f4/fw＝2.9676

条件式(9)f3a/(-f3b)＝0.7028

由此可知，在本实施例中，满足所有的上述条件式(1)～(9)。

图6(a)～(c)是第3实施例的变焦透镜ZL的各像差图。即，图6(a)是广角端状态(f＝5.46mm)下的无限远对焦时的各像差图，图6(b)是中间焦距状态(f＝20.47mm)下的无限远对焦时的各像差图，图6(c)是望远端状态(f＝52.49mm)下的无限远对焦时的各像差图。并且，由各像差图可知，在第3实施例中，在从广角端状态到望远端状态的各焦距状态下各像差被良好地校正，具有优秀的光学性能。其结果，通过搭载第3实施例的变焦透镜ZL，在数字静态照相机1中也可以确保优秀的光学性能。

以上，根据各实施例，可以实现适于高像素的电子摄像元件、缩小了收缩时的厚度、变倍比为10倍左右的具有优秀的光学性能的变焦透镜及光学设备(数字静态照相机)。

另外，在上述实施方式中，以下记载的内容可以在不损光学性能的范围内适当采用。

在上述各实施例中，作为变焦透镜示出了4组构成，但也可以适用于5组等其他组的构成。此外，可以是在最靠向物体侧增加了透镜或透镜组的构成，或者是在最靠向像侧增加了透镜或透镜组的构成。此外，透镜组表示以变倍时变化的空气间隔分离的具有至少1枚透镜的部分。

此外，可以将单独或多个透镜组、或部分透镜组作为在光轴方向上移动而进行从无限远物体向近距离物体的对焦的对焦透镜组。该对焦透镜组也可以应用于自动聚焦，适于自动聚焦用的(使用了超声波马达等的)马达驱动。尤其优选使第4透镜组为对焦透镜组。

此外，可以将透镜组或部分透镜组作为防振透镜组，以具有与光轴垂直的方向上的成分的方式移动，或在包含光轴的面内方向旋转移动(摆动)，校正因手抖动产生的像抖动。尤其优选将第2透镜组或第3透镜组的至少一部分作为防振透镜组。

此外，透镜面可以形成为球面或平面，也可以形成为非球面。透镜面为球面或平面时，透镜加工及组装调整容易，可以防止因加工及组装调整的误差而引起光学性能的劣化，因此优选。此外，即使像面偏移，描绘性能的劣化也较少，因此优选。透镜面为非球面时，非球面可以是磨削加工的非球面、用模将玻璃形成为非球面形状的玻璃型非球面、在玻璃的表面上将树脂形成为非球面形状的复合型非球面的任意的非球面。此外，透镜面也可以为衍射面，透镜可以是折射率分布型透镜(GRIN透镜)或塑料透镜。

此外，孔径光阑优选配置在第3透镜组附近，也可以不设置作为孔径光阑的部件，而用透镜的框代替其作用。

此外，可以在各透镜面上通过施加在较宽的波长区域具有高透过率的防反射膜，以实现闪烁及重影减少、高对比度的高光学性能。

此外，本实施方式的变焦透镜(变倍光学***)的变倍比为7～15左右。

此外，本实施方式的变焦透镜(变倍光学***)中，第1透镜组优选具有两个正透镜成分。此外，第2透镜组优选具有一个正透镜成分和两个负透镜成分。此时，优选从物体侧依次按照负/负/正的顺序将透镜成分以介有空气间隔的方式进行配置。此外，第3透镜组优选具有一个正透镜成分和一个负透镜成分。此时，优选从物体侧依次按照正/负的顺序将透镜成分以介有空气间隔的方式进行配置。此外，第4透镜组优选具有一个正透镜成分。

Claims

1.一种变焦透镜，包括沿着光轴从物体侧依次排列的、具有正屈光力的第1透镜组、具有负屈光力的第2透镜组、具有正屈光力的第3透镜组和具有正屈光力的第4透镜组，其特征在于，

从广角端状态向望远端状态变倍时，上述第1透镜组和上述第2透镜组的间隔变化，上述第2透镜组和上述第3透镜组的间隔变化，

上述第1透镜组由3枚透镜构成，

上述第2透镜组由3枚透镜构成，

上述第3透镜组由3枚透镜构成，

并且满足下式的条件：

2.70＜TLt/(fw×ft)^1/2＜3.70

0.05＜D1/ft＜0.29，

2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

上述第1透镜组由沿着光轴从物体侧依次排列的、负透镜和正透镜的复合透镜以及正透镜构成。

3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

上述第3透镜组由沿着光轴从物体侧依次排列的、第1正透镜、第2正透镜和负透镜构成。

4.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

从广角端状态向望远端状态变倍时，上述第4透镜组暂时向物体侧移动后再向像侧移动。

5.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

上述第1透镜组由沿着光轴从物体侧依次排列的、负透镜和正透镜的复合透镜以及正透镜构成，

上述第3透镜组由沿着光轴从物体侧依次排列的、第1正透镜、第2正透镜和负透镜构成，

6.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

满足下式的条件：

1.00＜D1/fw＜1.50。

7.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

设上述变焦透镜的广角端状态下的全长为TLw时，满足下式的条件：

2.20＜TLw/(fw×ft)^1/2＜2.50。

8.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

设上述第3透镜组的焦距为f3时，满足下式的条件：

0.13＜f3/ft＜0.23。

9.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

设上述第3透镜组中的上述第1正透镜的物体侧曲率半径为R71、上述第3透镜组中的上述第2正透镜的物体侧曲率半径为R81时，满足下式的条件：

0.50＜R71/R81＜2.00。

10.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

上述第2透镜组中最靠向物体侧的负透镜为非球面透镜。

11.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

设上述第2透镜组的焦距为f2、上述第1透镜组的焦距为f1时，满足下式的条件：

0.10＜(-f2)/f1＜0.25。

12.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

设上述第4透镜组的焦距为f4时，满足下式的条件：

2.00＜f4/fw＜4.00。

13.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

上述第3透镜组将上述第1正透镜作为正功率的前组，将上述第2正透镜及上述负透镜作为负功率的后组，

设上述前组的焦距为f3a、上述后组的焦距为f3b时，满足下式的条件：

0.50＜f3a/(-f3b)＜1.00。

14.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

上述第3透镜组具有非球面。

15.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

从广角端状态向望远端状态变倍时，上述第1透镜组和上述第2透镜组的间隔增加，并且上述第2透镜组和上述第3透镜组的间隔减少。

16.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

在上述第2透镜组和上述第3透镜组之间设置孔径光阑。

17.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

上述孔径光阑在变倍时随着上述第3透镜组一起移动。

18.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

上述第2透镜组由沿着光轴从物体侧依次排列的、第1负透镜、第2负透镜和正透镜构成。

19.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

上述第3透镜组由沿着光轴从物体侧依次排列的、第1正透镜、第2正透镜和负透镜构成，将上述第2正透镜和负透镜接合而形成复合透镜。

20.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，

上述第4透镜组由单个透镜构成。

21.一种光学设备，具备使物体的像成像到预定的面上的变焦透镜，其特征在于，

上述变焦透镜为权利要求1所述的变焦透镜。

22.一种变焦透镜的制造方法，该变焦透镜从物体侧依次包括第1透镜组、第2透镜组、第3透镜组和第4透镜组，所述制造方法的特征在于，

作为上述第1透镜组配置3枚透镜，作为上述第2透镜组配置3枚透镜，作为上述第3透镜组配置3枚透镜，并且，配置各透镜以使上述第1透镜组具有正屈光力、上述第2透镜组具有负屈光力、上述第3透镜组具有正屈光力、上述第4透镜组具有正屈光力，

将各透镜组配置成，在从广角端状态向望远端状态变倍时，上述第1透镜组和上述第2透镜组的间隔变化，上述第2透镜组和上述第3透镜组的间隔变化，

并且将各透镜组配置成满足下式的条件：

2.70＜TLt/(fw×ft)^1/2＜3.70

0.05＜D1/ft＜0.29，

23.根据权利要求22所述的变焦透镜的制造方法，其特征在于，

24.根据权利要求22所述的变焦透镜的制造方法，其特征在于，

2.20＜TLw/(fw×ft)^1/2＜2.50。

25.根据权利要求22所述的变焦透镜的制造方法，其特征在于，

设上述第3透镜组的焦距为f3时，满足下式的条件：

0.13＜f3/ft＜0.23。

26.根据权利要求22所述的变焦透镜的制造方法，其特征在于，

0.50＜R71/R81＜2.00。