CN107817597B - 变焦镜头、和成像设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了变焦镜头、成像设备。公开了一种变焦镜头，其具有：第一透镜组(G1)，其具有正折射光焦度；第二透镜组(G2)，其具有负折射光焦度；第三透镜组(G3)，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组(G4)，其具有正折射光焦度。在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组(G1)和第二透镜组(G2)之间的距离改变，在第二透镜组(G2)和第三透镜组(G3)之间的距离改变，并且第四透镜组(G4)首先向物体移动，然后向像移动。第三透镜组(G3)具有第一正透镜(L31)、负透镜(L32)和第二正透镜(L33)，并且第四透镜组(G4)具有两个透镜(L41，L42)。
Description
分案声明
本申请是申请日为2012年8月22日、发明名称为“变焦镜头和成像设备”、申请号为：201210300919.3的中国发明专利申请的分案申请。
相关申请
本发明要求日本专利申请No.2011-180957和2011-180958的权益，其通过引用被包含在此。
技术领域
本发明涉及变焦镜头、成像设备和用于制造变焦镜头的方法。
背景技术
近些年来，对于包括摄像机和数字静态照相机的成像光学***要求更高的变焦比、更高的性能和更小的大小。被提出以满足这样的要求的变焦镜头是如下的变焦镜头，其以从物体起的顺序包括：第一透镜组，其具有正折射光焦度(refractive power)；第二透镜组，其具有负折射光焦度；第三透镜组，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组，其具有正折射光焦度，其中，通过移动每一个透镜组来执行变焦 (例如，参见日本特开专利公开No.2008-152288(A))。
发明内容
然而，需要更紧凑和具有更高的性能的变焦镜头。
考虑到上述情况，本发明的目的是提供一种即使变焦比高也具有紧凑性和良好的光学性能的变焦镜头、使用该变焦镜头的成像设备和用于制造该变焦镜头的方法。
为了实现这个目的，根据本发明的第一变焦镜头是以从物体起的顺序包括下述部分的变焦镜头：第一透镜组，其具有正折射光焦度；第二透镜组，其具有负折射光焦度；第三透镜组，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组，其具有正折射光焦度，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组和第二透镜组之间的距离改变，在第二透镜组和第三透镜组之间的距离改变，并且第四透镜组首先向物体移动，然后向像移动，第三透镜组以从物体起的顺序包括第一正透镜、负透镜和第二正透镜，第四透镜组包括两个透镜构件，并且满足下面的条件表达式。
2.0<f3/fw<3.0
0.6<(-f3b)/f3<1.0
其中，
f3表示第三透镜组的焦距，
fw表示在广角端状态中的变焦镜头的焦距，并且
f3b表示第三透镜组的负透镜的焦距。
在第一变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。
0.3<f3/f4<0.6
其中，
f3表示第三透镜组的焦距，并且
f4表示第四透镜组的焦距。
在第一变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。
1.0<(-f2)/fw<1.5
其中，
f2表示第二透镜组的焦距，并且
fw表示在广角端状态中的变焦镜头的焦距。
在第一变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。
1.0<TLt/ft<1.2
其中，
TLt表示在远摄端状态中的变焦镜头的全长，并且
ft表示在远摄端状态中的变焦镜头的焦距。
在第一变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。
1.0<D1/fw<1.6
其中，
D1表示第一透镜组在光轴上的厚度，并且
fw表示在广角端状态中的变焦镜头的焦距。
在第一变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。
1.5<f3c/f3a<2.5
其中，
f3c表示第三透镜组的第二正透镜的焦距，并且
f3a表示第三透镜组的第一正透镜的焦距。
第一变焦镜头中，优选的是，第四透镜组以从物体起的顺序通过由正透镜构成的第一透镜构件和由负透镜构成的第二透镜构件形成，并且，该正透镜和该负透镜中的至少一个具有非球面。
在第一变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。
0.1<(-f2)/f1<0.2
其中，
f2表示第二透镜组的焦距，并且
f1表示第一透镜组的焦距。
在第一变焦镜头中，优选的是，第四透镜组包括第一透镜构件和经由空气间隔设置在第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件。
在情况下，也优选地满足下面的条件表达式。
-11.5<(R42a+R41b)/(R42a-R41b)<-3.5
其中，
R41b表示在第四透镜组的第一透镜构件中的最接近像的透镜表面的近轴曲率半径，并且
R42a表示在第四透镜组的第二透镜构件中的最接近物体的透镜表面的近轴曲率半径。
在第一变焦镜头中，优选的是，孔径光阑设置在第三透镜组的第一正透镜的物体侧附近，并且第三透镜组和孔径光阑在从广角端状态向远摄端状态变焦时沿着光轴一起移动。
在第一变焦镜头中，优选的是，第三透镜组的至少一部分能够移动使得在相对于光轴垂直的方向上具有分量。
在第一变焦镜头中，优选的是，第四透镜组在从无限远的物体向有限距离处的物体聚焦时沿着光轴移动。
根据本发明的第一成像设备是包括在预定表面上形成物体的像的变焦镜头的成像设备，并且该变焦镜头是根据本发明的第一变焦镜头。
根据本发明的第二变焦镜头是如下的变焦镜头，其以从物体起的顺序包括：第一透镜组，其具有正折射光焦度；第二透镜组，其具有负折射光焦度；第三透镜组，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组，其具有正折射光焦度，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组和第二透镜组之间的距离改变，在第二透镜组和第三透镜组之间的距离改变，并且第四透镜组首先向物体移动，然后向像移动，第三透镜组以从物体起的顺序包括第一正透镜、负透镜和第二正透镜，并且，第四透镜组包括第一透镜构件和经由空气间隔设置在第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件。
在第二变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。
-11.5<(R42a+R41b)/(R42a-R41b)<-3.5
其中，
R41b表示在第四透镜组的第一透镜构件中的最接近像的透镜表面的近轴曲率半径，并且
R42a表示在第四透镜组的第二透镜构件中的最接近物体的透镜表面的近轴曲率半径。
在第二变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。
2.0<f3/fw<3.0
其中，
f3表示第三透镜组的焦距，并且
fw表示在广角端状态中的变焦镜头的焦距。
在第二变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。
0.6<(-f3b)/f3<1.0
其中，
f3表示第三透镜组的焦距，并且
f3b表示第三透镜组的负透镜的焦距。
根据本发明的第二成像设备是包括在预定表面上形成物体的像的变焦镜头的成像设备，并且该变焦镜头是根据本发明的第二变焦镜头。
根据本发明的用于制造变焦镜头的第一方法是一种用于制造变焦镜头的方法，该变焦镜头以从物体起的顺序具有：第一透镜组，其具有正折射光焦度；第二透镜组，其具有负折射光焦度；第三透镜组，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组，其具有正折射光焦度，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组和第二透镜组之间的距离改变，在第二透镜组和第三透镜组之间的距离改变，并且第四透镜组首先向物体移动，然后向像移动，第三透镜组以从物体起的顺序包括第一正透镜、负透镜和第二正透镜，第四透镜组包括两个透镜构件，并且满足下面的条件表达式。
2.0<f3/fw<3.0
0.6<(-f3b)/f3<1.0
其中，
f3表示第三透镜组的焦距，
fw表示在广角端状态中的变焦镜头的焦距，并且
f3b表示第三透镜组的负透镜的焦距。
在用于制造变焦镜头的第一方法中，优选地满足下面的条件表达式。
0.3<f3/f4<0.6
其中，
f3表示第三透镜组的焦距，并且
f4表示第四透镜组的焦距。
在用于制造变焦镜头的第一方法中，优选地满足下面的条件表达式。
1.0<(-f2)/fw<1.5
其中，
f2表示第二透镜组的焦距，并且
fw表示在广角端状态中的变焦镜头的焦距。
在用于制造变焦镜头的第一方法中，优选的是，第四透镜组包括第一透镜构件和经由空气间隔设置在第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件。
用于制造变焦镜头的第二方法是一种用于制造变焦镜头的方法，该变焦镜头以从物体起的顺序具有：第一透镜组，其具有正折射光焦度；第二透镜组，其具有负折射光焦度；第三透镜组，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组，其具有正折射光焦度，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组和第二透镜组之间的距离改变，在第二透镜组和第三透镜组之间的距离改变，并且第四透镜组首先向物体移动，然后向像移动，第三透镜组以从物体起的顺序包括第一正透镜、负透镜和第二正透镜，并且，第四透镜组包括第一透镜构件和经由空气间隔设置在第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件。
在用于制造变焦镜头的第二方法中，优选地满足下面的条件表达式。
-11.5<(R42a+R41b)/(R42a-R41b)<-3.5
其中，R41b表示在第四透镜组的第一透镜构件中的最接近像的透镜表面的近轴曲率半径，并且，R42a表示在第四透镜组的第二透镜构件中的最接近物体的透镜表面的近轴曲率半径。
根据本发明，即使变焦比高，也可以实现良好的光学性能。
从以下给出的详细描述，本发明的适用性的进一步范围将变得清楚。然而，应当明白，仅以例示方式来给出指示本发明的优选实施例的详细描述和具体示例，因为根据该详细描述，在本发明的精神和范围内的各种改变和修改对于本领域内的技术人员将变得清楚。
附图说明
通过下面给出的详细说明和仅以例示方式并且因此不限制本发明而给出的附图，本发明将变得被更充分地理解。
图1示出根据示例1的变焦镜头的横截面和变焦轨迹(zoom locus)；
图2A是示出根据示例1的变焦镜头在广角端状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图，图2B是示出变焦镜头在中间焦距状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图，并且图2C是示出变焦镜头在远摄端状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图；
图3示出根据示例2的变焦镜头的横截面和变焦轨迹；
图4A是示出根据示例2的变焦镜头在广角端状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图，图4B是示出变焦镜头在中间焦距状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图，并且图4C是示出变焦镜头在远摄端状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图；
图5示出根据示例3的变焦镜头的横截面和变焦轨迹；
图6A是示出根据示例3的变焦镜头在广角端状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图，图6B是示出变焦镜头在中间焦距状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图，并且图6C是示出变焦镜头在远摄端状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图；
图7示出根据示例4的变焦镜头的横截面和变焦轨迹；
图8A是示出根据示例4的变焦镜头在广角端状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图，图8B是示出变焦镜头在中间焦距状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图，并且图8C是示出变焦镜头在远摄端状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图；
图9A是数字静态照相机的前视图，并且图9B是数字静态照相机的后视图；
图10是沿着由在图9A中的箭头A和A’指示的线的横截面图；并且
图11是描述用于制造变焦镜头的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明的实施例。图9A 至 图 9B 和图10示出具有根据本发明的变焦镜头的数字静态照相机CAM。图9A示出数字静态照相机CAM的前视图，并且图9B示出数字静态照相机CAM的后视图。图10是沿着由在图9A中的箭头A和A’指示的线的横截面图。
如果按下在图9A 至 图 9B 和图10中所示的数字静态照相机CAM上的电源按钮(未示出)，则释放像捕获镜头(ZL)的快门(未示出)，并且，来自物体的光被像捕获镜头(ZL)收集，并且在设置在像平面I上的图片元件C(未示出)(例如，CCD和CMOS)上形成像。在图片元件C上形成的物体像显示在设置在数字静态照相机CAM的背部上的液晶监视器M上。用户在观看液晶监视器M的同时确定物体像的构图，然后按下释放按钮B1以通过图片元件C捕获物体像，并且将其存储在存储器(未示出)中。
像捕获镜头由下述的根据该实施例的变焦镜头ZL构成。数字静态照相机CAM具有：辅助发光单元D，其当物体暗时发射辅助光；广角 (W)远摄(T)按钮B2，用于将像捕获镜头(变焦镜头ZL)从广角端状态(W)向远摄端状态(T)变焦；以及，功能按钮B3，其用于设定用于数字静态照相机CAM的各种条件。
根据第一实施例的变焦镜头ZL例如是如下的变焦镜头，其以从物体起的顺序包括：第一透镜组G1，其具有正折射光焦度；第二透镜组G2，其具有负折射光焦度；第三透镜组G3，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组G4，其具有正折射光焦度，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离改变，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离改变，并且第四透镜组G4首先向物体移动，然后向像移动，第三透镜组G3以从物体起的顺序包括第一正透镜、负透镜和第二正透镜，第四透镜组G4包括两个透镜构件。
在具有该配置的变焦镜头ZL中，优选的是，满足下面的条件表达式(1)和条件表达式(2)。
2.0<f3/fw<3.0 (1)
0.6<(-f3b)/f3<1.0 (2)
其中，f3表示第三透镜组G3的焦距，fw表示在广角端状态中的变焦镜头ZL的焦距，并且f3b表示第三透镜组G3的负透镜的焦距。
条件表达式(1)指定在第三透镜组G3的焦距和在广角端状态中的变焦镜头ZL的焦距之间的关系。可以通过满足这些条件表达式来控制因为变焦导致的球面像差和像差的波动。如果超过条件表达式(1) 的上限，则第三透镜组G3的光焦度变得太弱，这使得难以校正彗差。而且，因为在变焦时透镜的移动距离增大，变焦镜头的全长增大，这使得不可能实现紧凑性。如果未达到条件表达式(1)的下限值，则第三透镜组G3的光焦度变得太强，并且在远摄端状态中的球面像差被第三透镜组G3过大的校正，这使得难以校正彗差和场曲。
为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(1) 的上限值是2.7。更好的是，条件表达式(1)的上限值是2.5。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(1)的下限值是 2.05。更好的是，条件表达式(1)的下限值是2.1。
条件表达式(2)指定在第三透镜组G3中的负透镜的焦距。如果超过条件表达式(2)的上限值，则在第三透镜组G3中的负透镜的光焦度变弱，这使得难以校正球面像差、彗差和像散。如果未达到条件表达式(2)的下限值，则整个第三透镜组G3的光焦度变弱，这使得难以校正球面像差。而且，第三透镜组G3的负透镜的光焦度变强，这使得难以校正彗差。
为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(2) 的上限值是0.9。更好的是，条件表达式(2)的上限值是0.8。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(2)的下限值是 0.605。更好的是，条件表达式(2)的下限值是0.61。
在根据第一实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足下面的条件表达式(3)。
0.3<f3/f4<0.6...(3)
其中，f3表示第三透镜组G3的焦距，并且f4表示第四透镜组G4 的焦距。
条件表达式(3)指定在第三透镜组G3的焦距和第四透镜组G4 的焦距之间的关系。如果超过条件表达式(3)的上限值，则在第四透镜组G4的光焦度变得太强，这使得难以校正在远摄端状态中的球面像差和纵色像差(longitudinal chromatic aberration)。而且，因为在变焦时第三透镜组G3的移动距离增大，变焦镜头的全长增大，这使得不可能实现紧凑性。如果未达到条件表达式(3)的下限值，则第四透镜组 G4的光焦度变得太弱，这使得难以校正在广角端状态中的场曲和彗差和在远摄端状态中的彗差。
为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(3) 的上限值是0.5。更好的是，条件表达式(3)的上限值是0.45。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(3)的下限值是0.31。更好的是，条件表达式(3)的下限值是0.33。
在根据第一实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足下面的条件表达式(4)。
1.0<(-f2)/fw<1.5...(4)
其中，f2表示第二透镜组G2的焦距，并且fw表示在广角端状态中的变焦镜头ZL的焦距。
条件表达式(4)指定在第二透镜组G2的焦距和在广角端状态中的变焦镜头ZL的焦距之间的关系。如果超过条件表达式(4)的上限值，则第二透镜组G2的光焦度变得太弱，因此，必须增大其他透镜组的光焦度，这使得难以校正球面像差和场曲。而且，因为在变焦时透镜的移动距离增大，变焦镜头的全长增大，并且前透镜直径也增大，这使得不可能实现紧凑性。如果未达到条件表达式(4)的下限值，则第二透镜组G2的光焦度变强，这减小了移动距离，但是使得难以校正像散和场曲。
为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(4) 的上限值是1.4。更好的是，条件表达式(4)的上限值是1.35。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(4)的下限值是1.05。更好的是，条件表达式(4)的下限值是1.1。
在根据第一实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足下面的条件表达式(5)。
1.0<TLt/ft<1.2...(5)
其中，TLt表示在远摄端状态中的变焦镜头ZL的全长，并且ft 表示在远摄端状态中的变焦镜头ZL的焦距。
条件表达式(5)指定在远摄端状态中的变焦镜头ZL的全长。如果超过条件表达式(5)的上限值，则全长变得太长，这使得不可能实现紧凑性。如果增大第三透镜组G3的光焦度以减轻这个问题，则变得难以校正球面像差和色像差。如果未达到条件表达式(5)的下限值，则第一透镜组G1的光焦度变得太强，这使得难以校正场曲。
为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(5) 的上限值是1.18。更好的是，条件表达式(5)的上限值是1.17。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(5)的下限值是1.02。更好的是，条件表达式(5)的下限值是1.05。
在根据第一实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足下面的条件表达式(6)。
1.0<D1/fw<1.6...(6)
其中，D1表示在第一透镜组G1在光轴上的厚度，并且fw表示在广角端状态中的变焦镜头ZL的焦距。
条件表达式(6)指定第一透镜组G1在光轴上的厚度。如果超过条件表达式(6)的上限值，则第一透镜组G1的厚度变得太厚，并且在收缩状态中的变焦镜头不能紧凑，并且像散和场曲的校正变难。如果未达到条件表达式(6)的下限值，则在收缩状态中的变焦镜头的厚度变薄，但是纵色像差的校正因为折射率的改变而变难，并且在广角端状态中的像散和场曲的校正变难。
为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(6) 的上限值是1.4。更好的是，条件表达式(6)的上限值是1.3。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(6)的下限值是 1.02。更好的是，条件表达式(6)的下限值是1.05。
在根据第一实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足下面的条件表达式(7)。
1.5<f3c/f3a<2.5...(7)
其中，f3c表示第三透镜组G3的第二正透镜的焦距，并且f3a表示第三透镜组G3的第一正透镜的焦距。
条件表达式(7)指定在第三透镜组G3的前侧正透镜(第一正透镜)的焦距和后侧正透镜(第二正透镜)的焦距之间的关系。如果超过条件表达式(7)的上限值，则前侧正透镜的光焦度变强，这使得更容易校正球面像差，但是后侧正透镜的光焦度变弱，这使得难以校正彗差。如果未达到条件表达式(7)的下限值，则前侧正透镜的光焦度变弱，这使得难以校正球面像差。
为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(7) 的上限值是2.495。更好的是，条件表达式(7)的上限值是2.492。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(7)的下限值是1.6。更好的是，条件表达式(7)的下限值是1.8。
在根据第一实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，第四透镜组G4 以从物体起的顺序包括由正透镜构成的第一透镜构件和由负透镜构成的第二透镜构件，并且该正透镜和负透镜的至少一个具有非球面。由此，可以良好地校正离轴像散(abaxial astigmatism)、彗差和场曲。
在根据第一实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足下面的条件表达式(8)。
0.1<(-f2)/f1<0.2...(8)
其中，f2表示第二透镜组G2的焦距，并且f1表示第一透镜组G1 的焦距。
条件表达式(8)指定在第一透镜组G1的焦距和第二透镜组G2 的焦距之间的关系。如果超过条件表达式(8)的上限值，则第一透镜组G1的光焦度变强，这使得难以校正在远摄端状态中的球面像差。第二透镜组G2的光焦度变弱，并且因为在变焦时透镜的移动距离增大，全长增大。如果未达到条件表达式(8)的下限值，则第二透镜组G2 的光焦度变得太强，这使得难以校正像散和场曲。
为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(8) 的上限值是0.18。更好的是，条件表达式(8)的上限值是0.16。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(8)的下限值是0.12。更好的是，条件表达式(8)的下限值是0.14。
在根据第一实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，第四透镜组G4 包括第一透镜构件和经由空气间隔设置在第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件。因为在第四透镜组G4的第一透镜构件和第二透镜构件之间存在空气间隔，则可以在中间区域至远摄端状态中有效地校正彗差。在胶合第一透镜构件和第二透镜构件的情况下，存在再多一个自由的表面，这对于校正在远摄端状态中的***图像高度的像差是有利的。
在该情况下，优选地满足下面的条件表达式(9)。
-11.5<(R42a+R41b)/(R42a-R41b)<-3.5...(9)
其中，R41b表示在第四透镜组G4的第一透镜构件中最接近像的透镜表面的近轴曲率半径，并且R42a表示在第四透镜组G4的第二透镜构件中的最接近物体的透镜表面的近轴曲率半径。
条件表达式(9)指定在第四透镜组G4的两个透镜之间的空气透镜的形状因子。如果超过条件表达式(9)的上限值，则第四透镜组G4的第一透镜构件的光焦度变弱，这使得难以校正在远摄端状态中的彗差和像散。如果未达到条件表达式(9)的下限值，则第四透镜组G4的第一透镜构件的光焦度变得太强，这使得难以校正在中间区域至远摄端状态中的彗差。在远摄侧中的横色像差(Lateral chromatic aberration)的校正也变难。
为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(9) 的上限值是-3.6。更好的是，条件表达式(9)的上限值是-3.7。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(9)的下限值是 -11.4。更好的是，条件表达式(9)的下限值是-11.3。
根据第一实施例，可以实现即使变焦比高也具有紧凑性和良好的光学性能的变焦镜头ZL和具有该变焦镜头ZL的成像设备(数字静态照相机CAM)。
优选的是，孔径光阑S设置在第三透镜组G3的第一正透镜的物体侧附近，并且第三透镜组G3和孔径光阑S可以在从广角端状态向远摄端状态变焦时沿着光轴一起移动。
优选的是，第三透镜组G3的至少一部分能够移动以便在与光轴垂直的方向上具有分量。
优选的是，第四透镜组G4在从无限远的物体向有限距离处的物体聚焦时沿着光轴移动。
现在将参考图11来描述根据第一实施例的用于制造变焦镜头ZL 的方法。首先，在圆柱透镜镜筒中以从物体起的顺序组装第一透镜组 G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4(步骤ST10)。每一个透镜被可驱动地构成，使得在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离改变，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离改变，并且第四透镜组G4首先向物体移动，然后向像移动(步骤ST20)。
在组装透镜的步骤ST10中，设置每一个透镜使得第一透镜组G1 具有正折射光焦度，第二透镜组G2具有负折射光焦度，第三透镜组 G3具有正折射光焦度，并且第四透镜组G4具有正折射光焦度。对于第三透镜组G3，以从物体起的顺序来设置第一正透镜、负透镜和第二正透镜。对于第四透镜组G4，设置两个透镜构件。设置每一个透镜使得除了别的之外满足上述的条件表达式(1)和条件表达式(2)。根据该制造方法，可以简化机械机构，并且可以实现即使变焦比高也具有紧凑性和良好的光学性能的变焦镜头ZL。
现在描述本公开的第二实施例。根据第二实施例的变焦镜头ZL 具有与根据第一实施例的变焦镜头ZL类似的配置，并且以从物体起的顺序包括：第一透镜组G1，其具有正折射光焦度；第二透镜组G2，其具有负折射光焦度；第三透镜组G3，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组G4，其具有正折射光焦度，如图1所示。在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离改变，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离改变，并且第四透镜组G4首先向物体移动，然后向像移动。第三透镜组G3以从物体起的顺序进一步包括第一正透镜、负透镜和第二正透镜，第四透镜组G4 具有第一透镜构件和经由空气间隔设置在第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件。
在具有该配置的变焦镜头ZL中，在第四透镜组G4的第一透镜构件和第二透镜构件之间存在空气间隔，因此，可以在中间区域至远摄端状态中有效地校正彗差。在胶合第一透镜构件和第二透镜构件的情况下，存在再多一个自由的表面，这对于校正在远摄端状态中的***图像高度的像差是有利的。
在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(9)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(9)的上限值是-3.6。更好的是，条件表达式(9)的上限值是-3.7。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(9)的下限值是-11.4。更好的是，条件表达式(9)的下限值是-11.3。
在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(1)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(1)的上限值是2.7。更好的是，条件表达式(1)的上限值是2.5。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(1)的下限值是2.05。更好的是，条件表达式(1)的下限值是2.1。
在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(2)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(2)的上限值是0.9。更好的是，条件表达式(2)的上限值是0.8。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(2)的下限值是0.605。更好的是，条件表达式(2)的下限值是0.61。
在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(3)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(3)的上限值是0.5。更好的是，条件表达式(3)的上限值是0.45。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(3)的下限值是0.31。更好的是，条件表达式(3)的下限值是0.33。
在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(4)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(4)的上限值是1.4。更好的是，条件表达式(4)的上限值是1.35。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(4)的下限值是1.05。更好的是，条件表达式(4)的下限值是1.1。
在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(5)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(5)的上限值是1.18。更好的是，条件表达式(5)的上限值是1.17。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(5)的下限值是1.02。更好的是，条件表达式(5)的下限值是1.05。
在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(6)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(6)的上限值是1.4。更好的是，条件表达式(6)的上限值是1.3。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(6)的下限值是1.02。更好的是，条件表达式(6)的下限值是1.05。
在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(7)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(7)的上限值是2.495。更好的是，条件表达式(7)的上限值是2.492。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(7)的下限值是1.6。更好的是，条件表达式(7)的下限值是1.8。
在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，第四透镜组G4 的第一透镜构件由正透镜构成，第四透镜组G4的第二透镜构件由负透镜构成，并且该正透镜和负透镜的至少一个具有非球面。这使得可能理想地校正离轴像散、彗差和场曲。
在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(8)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(8)的上限值是0.18。更好的是，条件表达式(8)的上限值是0.16。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(8)的下限值是0.12。更好的是，条件表达式(8)的下限值是0.14。
根据第二实施例，可以实现即使变焦比高也具有紧凑性和良好的光学性能的变焦镜头ZL和具有该变焦镜头ZL的成像设备(数字静态照相机CAM)。
优选的是，孔径光阑S设置在第三透镜组G3的第一正透镜的物体侧附近，并且第三透镜组G3和孔径光阑S可以在从广角端状态向远摄端状态变焦时沿着光轴一起移动。
优选的是，第三透镜组G3的至少一部分能够移动以便在与光轴垂直的方向上具有分量。
优选的是，第四透镜组G4在从无限远的物体向有限距离处的物体聚焦时沿着光轴移动。
现在如第一实施例，将参考图11来描述根据第二实施例的用于制造变焦镜头ZL的方法。首先，在圆柱透镜镜筒中以从物体起的顺序组装第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4 (步骤ST10)。每一个透镜被可驱动地构成，使得在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离改变，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离改变，并且第四透镜组G4首先向物体移动，然后向像移动(步骤ST20)。
在组装透镜的步骤ST10中，设置每一个透镜使得第一透镜组G1 具有正折射光焦度，第二透镜组G2具有负折射光焦度，第三透镜组 G3具有正折射光焦度，并且第四透镜组G4具有正折射光焦度。对于第三透镜组G3，以从物体起的顺序来设置第一正透镜、负透镜和第二正透镜。对于第四透镜组G4，设置第一透镜构件和第二透镜构件，并且第二透镜构件经由空气间隔设置在第一透镜构件的像侧上。设置每一个透镜使得除了别的之外满足上述的条件表达式(9)。根据该制造方法，可以简化机械机构，并且可以实现即使变焦比高也具有紧凑性和良好的光学性能的变焦镜头ZL。
示例
(示例1)
现在将参考附图来描述本发明的第一和第二实施例的每一个示例。首先将参考图1、图2A至图2C和表1来描述示例1。图1示出根据示例1的变焦镜头ZL(ZL1)的横截面和变焦轨迹。根据示例1的变焦镜头ZL1以从物体起的顺序包括：第一透镜组G1，其具有正折射光焦度；第二透镜组G2，其具有负折射光焦度；孔径光阑S；第三透镜组G3，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组G4，其具有正折射光焦度。
第一透镜组G1以从物体起的顺序包括具有面向物体的凸表面的弯月形的负透镜L11、双凸形的第一正透镜L12以及具有面向物体的凸表面的弯月形的第二正透镜L13，并且负透镜L11和第一正透镜L12 胶合。第二透镜组G2以从物体起的顺序包括双凹形的第一负透镜L21、双凹形的第二负透镜L22和具有面向物体的凸表面的弯月形的正透镜 L23。第三透镜组G3以从物体起的顺序包括具有面向物体的凸表面的弯月形的第一正透镜L31、具有面向物体的凸表面的弯月形的负透镜 L32以及双凸形的第二正透镜L33。第三透镜组G3的第一正透镜L31 的物体侧透镜表面是非球面的。
第四透镜组G4以从物体起的顺序包括双凸形的正透镜L41和具有面向像平面I的凸表面的弯月形的负透镜L42。第四透镜组G4的负透镜L42经由空气间隔设置在正透镜L41的像平面I侧上。第四透镜组G4的正透镜L41的物体侧透镜表面是非球面的。通过沿着光轴移动第四透镜组G4来执行在从在无限远的物体向在有限距离处的物体的聚焦。
孔径光阑S设置于在第三透镜组G3中的最接近物体的第一正透镜L31的物体侧附近，并且在从广角端状态向远摄端状态变焦时与第三透镜组G3一起移动。在第四透镜组G4和像平面I之间设置了由低通滤波器或红外线截止滤波器等构成的滤波器组FL。
在具有该配置的变焦镜头ZL1中，在从广角端状态(W)向远摄端状态(T)变焦时，第一透镜组G1至第四透镜组G4分别沿着光轴移动，使得在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小，并且在第三透镜组G3 和第四透镜组G4之间的距离改变。第四透镜组G4此时首先向物体移动，然后向像平面I移动。
下面示出的表1至表4列出了关于根据示例1至示例4的变焦镜头的每一个数据。在每一个表格中的[一般数据]中，分别示出关于焦距 f、F数FNO、半视角ω(最大入射角：单位是“°”)、最大像高度Y、后焦点BF(转换为空气)和镜头全长(total lens length)TL(转换为空气)。在[透镜数据]中，第一列N是从物体侧计数的透镜表面的编号，第二列R是透镜表面的曲率半径，并且第三列D是到下一个透镜表面的距离，第四列nd是在d线(波长λ＝587.6nm)的折射率，并且第五列νd是在d线(波长λ＝587.6nm)的阿贝数。附到第一列右面的“*”指示这个透镜表面是非球面的。曲率半径“∞”指示平面，并且省略空气的折射率nd＝1.000000。
在[非球面数据]中，通过下面的表达式(E)给出非球面系数，其中，X(y)表示在高度y处沿着光轴从在每一个非球面的顶点处的切平面到的每一个非球面的距离，R表示参考球体表面的曲率半径(近轴曲率半径)，κ表示锥形系数，并且An表示n阶的非球面系数(n＝4、6、 8、10)。在每一个示例中，在表格中省略二阶非球面系数，即A2＝0。在[非球面数据]中，“E-n”指示“×10-n”。
X(y)＝(y2/R)/{1+(1-κ×y2/R2)1/2}
+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10...(E)
在[可变距离数据]中，示出从广角端状态到远摄端状态的变焦镜头的焦距f的每一个值和可变距离。在[变焦透镜组数据]中，分别示出每一个透镜组的焦距的值。在[条件表达式对应值]中，示出每一个条件表达式的对应值。在[条件表达式对应值]中，f3a表示第三透镜组G3的第一正透镜L31的焦距，f3b表示第三透镜组G3的负透镜L32的焦距，并且f3c表示第三透镜组G3的第二正透镜L33的焦距。在所有的数据值中，“mm”通常被用作焦距f、曲率半径R、表面距离D和其他长度的单位。然而，单元不限于“mm”，因为即使成比例的扩大或成比例地缩小光学***也获得等同的光学性能。对于下述的示例2至示例4 的数据值，使用与这个示例相同的符号。
表1示出示例1的每一个数据。在表1中的表面1至26的每一个曲率半径R对应于向在图1中的表面1至26分配的符号R1至R26。在示例1中，表面13和表面19的透镜表面分别形成为非球面的。
(表1)
[一般数据]
[透镜数据]
[非球面数据]
表面13
κ＝0.5402,A4＝-2.54311E-04,A6＝-5.02266E-06,A8＝0.00000E+00,A10＝0.00000E+00
表面19
κ＝1.0000,A4＝3.07646E-05,A6＝2.10881E-06,A8＝-5.92646E-08,A10＝1.33106E-09
[可变距离数据]
[变焦透镜组数据]
[条件表达式对应值]
f3a＝7.2827
f3b＝-8.3901
f3c＝15.7148
条件表达式(1)f3/fw＝2.2210
条件表达式(2)(-f3b)/f3＝0.8158
条件表达式(3)f3/f4＝0.3573
条件表达式(4)(-f2)/fw＝1.1861
条件表达式(5)TLt/ft＝1.0602
条件表达式(6)D1/fw＝1.1877
条件表达式(7)f3c/f3a＝2.1578
条件表达式(8)(-f2)/f1＝0.1566
条件表达式(9)(R42a+R41b)/(R42a-R41b)＝-8.4515
结果，这个示例满足所有的条件表达式(1)至(9)。
图2A至图2C是示出根据示例1的变焦镜头ZL的各种像差的曲线图。图2A是示出在广角端状态(f＝4.63mm)中聚焦在无限远时变焦镜头的各种像差的曲线图，图2B是示出在中间焦距状态(f＝25.00 mm)中聚焦在无限远时的变焦镜头的各种像差的曲线图，并且图2C 是示出在远摄端状态(f＝61.50mm)中聚焦在无限远时的变焦镜头的各种像差的曲线图。在示出像差的每一个曲线图中，FNO是F数，并且Y是像高度。在示出像差的每一个曲线图中，d指示在d线(λ＝587.6 nm)处的各种像差，g指示在g线(λ＝435.8nm)的各种像差，C指示在C线的各种像差(λ＝656.3nm)，并且F指示在F线(λ＝486.1 nm)的各种像差。在示出像差的每一个曲线图中，实线指示弧矢像面，并且虚线指示子午像面。关于示出像差的曲线图的描述与对于其他示例相同。
如示出像差的每一个曲线图阐明的，根据示例1的变焦镜头具有良好的光学性能，其中，在从广角端状态向远摄端状态的每一个焦距状态中理想地校正各种像差。结果，通过安装示例1的变焦镜头ZL1，对于数字静态照相机CAM也可以保证良好的光学性能。
(示例2)
将参考图3、图4A至图4C和表2来描述示例2。图3示出根据示例2的变焦镜头ZL(ZL2)的横截面和变焦轨迹。除了第二透镜组 G2至第四透镜组G4的形状的一部分之外，示例2的变焦镜头ZL2具有与示例1的变焦镜头ZL1相同的配置，因此，使用相同的附图标记来表示与示例1相同的每一个构件，省略其详细说明。
示例2的第二透镜组G2以从物体起的顺序包括双凹形的第一负透镜L21、双凹形的第二负透镜L22和双凸形的正透镜L23。第三透镜组 G3以从物体起的顺序包括双凸形的第一正透镜L31、其凸表面面向物体的弯月形的负透镜L32以及双凸形的第二正透镜L33。第三透镜组 G3的第一正透镜L31的物体侧透镜表面是非球面的。第四透镜组G4 以从物体起的顺序包括双凸形的正透镜L41和双凹形的负透镜L42。第四透镜组G4的负透镜L42经由空气间隔设置在正透镜L41的像平面 I侧上。第四透镜组G4的正透镜L41的物体侧透镜表面是非球面的。
表2示出示例2的每一个数据。在表2中的表面1至26的每一个曲率半径R对应于向在图3中的表面1至26分配的符号R1至R26。在示例2中，表面13和表面19的透镜表面分别形成为非球面的。
(表2)
[一般数据]
变焦比＝13.28
[透镜数据]
[非球面数据]
表面13
κ＝0.6210,A4＝-3.52091E-04,A6＝-6.99485E-06,A8＝0.00000E+00,A10＝0.00000E+00
表面19
κ＝1.0000,A4＝2.24029E-05,A6＝2.12428E-06,A8＝-7.86881E-08,A10＝1.91369E-09
[可变距离数据]
[变焦透镜组数据]
[条件表达式对应值]
f3a＝7.3333
f3b＝-8.4334
f3c＝16.0275
条件表达式(1)f3/fw＝2.2576
条件表达式(2)(-f3b)/f3＝0.8068
条件表达式(3)f3/f4＝0.3656
条件表达式(4)(-f2)/fw＝1.2039
条件表达式(5)TLt/ft＝1.0602
条件表达式(6)D1/fw＝1.0611
条件表达式(7)f3c/f3a＝2.1856
条件表达式(8)(-f2)/f1＝0.1594
条件表达式(9)(R42a+R41b)/(R42a-R41b)＝-11.2794
结果，这个示例满足所有的条件表达式(1)至(9)。
图4A至图4C是示出根据示例2的变焦镜头ZL的各种像差的曲线图。图4A是示出在广角端状态(f＝4.63mm)中聚焦在无限远时变焦镜头的各种像差的曲线图，图4B是示出在中间焦距状态(f＝25.00 mm)中聚焦在无限远时的变焦镜头的各种像差的曲线图，并且图4C 是示出在远摄端状态(f＝61.50mm)中聚焦在无限远时的变焦镜头的各种像差的曲线图。如示出像差的每一个曲线图阐明的，根据示例2 的变焦镜头具有良好的光学性能，其中，在从广角端状态向远摄端状态的每一个焦距状态中理想地校正各种像差。结果，通过安装示例2 的变焦镜头ZL2，对于数字静态照相机CAM也可以保证良好的光学性能。
(示例3)
将参考图5、图6A至图6C和表3来描述示例3。图5示出根据示例3的变焦镜头ZL(ZL3)的横截面和变焦轨迹。示例3的变焦镜头ZL3具有与示例1的变焦镜头ZL1相同的配置，因此，使用相同的附图标记来表示与示例1相同的每一个构件，省略其详细说明。
表3示出示例3的每一个数据。在表3中的表面1至26的每一个曲率半径R对应于向在图5中的表面1至26分配的符号R1至R26。在示例3中，表面13和表面19的透镜表面分别形成为非球面的。
(表3)
[一般数据]
变焦比＝13.18
[透镜数据]
[非球面数据]
表面13
κ＝0.5664,A4＝-1.72762E-04,A6＝-4.46945E-06,A8＝0.00000E+00,A10＝0.00000E+00
表面19
κ＝1.0000,A4＝4.70223E-05,A6＝5.74660E-07,A8＝2.14665E-09,A10＝8.73283E-10
[可变距离数据]
[变焦透镜组数据]
[条件表达式对应值]
f3a＝6.6983
f3b＝-6.6494
f3c＝12.5362
条件表达式(1)f3/fw＝2.1682
条件表达式(2)(-f3b)/f3＝0.6603
条件表达式(3)f3/f4＝0.3313
条件表达式(4)(-f2)/fw＝1.1931
条件表达式(5)TLt/ft＝1.0595
条件表达式(6)D1/fw＝1.2058
条件表达式(7)f3c/f3a＝1.8715
条件表达式(8)(-f2)/f1＝0.1563
条件表达式(9)(R42a+R41b)/(R42a-R41b)＝-4.2769
结果，这个示例满足所有的条件表达式(1)至(9)。
图6A至图6C是示出根据示例3的变焦镜头ZL的各种像差的曲线图。图6A是示出在广角端状态(f＝4.64mm)中聚焦在无限远时变焦镜头的各种像差的曲线图，图6B是示出在中间焦距状态(f＝ 26.41mm)中聚焦在无限远时的变焦镜头的各种像差的曲线图，并且图6C是示出在远摄端状态(f＝61.17mm)中聚焦在无限远时的变焦镜头的各种像差的曲线图。如示出像差的每一个曲线图阐明的，根据示例3 的变焦镜头具有良好的光学性能，其中，在从广角端状态向远摄端状态的每一个焦距状态中理想地校正各种像差。结果，通过安装示例3 的变焦镜头ZL3，对于数字静态照相机CAM也可以保证良好的光学性能。
(示例4)
将参考图7、图8A至图8C和表4来描述示例4。图7示出根据示例4的变焦镜头ZL(ZL4)的横截面和变焦轨迹。除了所包括的第三透镜组G3和第五透镜组G5的形状的一部分之外，示例4的变焦镜头ZL4具有与示例1的变焦镜头ZL1相同的配置。因此，使用相同的附图标记来表示与示例1相同的每一个构件，省略其详细说明。示例4 的变焦镜头ZL4以从物体起的顺序包括：第一透镜组G1，其具有正折射光焦度；第二透镜组G2，其具有负折射光焦度；孔径光阑S；第三透镜组G3，其具有正折射光焦度；第四透镜组G4，其具有正折射光焦度；以及，第五透镜组G5，其具有正折射光焦度。
示例4的第三透镜组G3以从物体起的顺序包括双凸形的第一正透镜L31、具有面向物体的凸表面的弯月形的负透镜L32以及双凸形的第二正透镜L33。第三透镜组G3的第一正透镜L31的物体侧透镜表面是非球面的。第五透镜组G5包括双凸形的正透镜L51。在第五透镜组 G5和像平面I之间设置了由低通滤波器或红外线截止滤波器等构成的滤波器组FL。
在示例4的变焦镜头ZL4中，在从广角端状态(W)向远摄端状态(T)变焦时，第一透镜组G1至第四透镜组G4分别沿着光轴移动，使得在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加、在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小，并且在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离改变，但是第五透镜组G5是固定的。在此时期间，第四透镜组G4首先向物体移动，然后向像平面I移动。
表4示出示例4的每一个数据。在表4中的表面1至28的每一个曲率半径R对应于向在图7中的表面1至28分配的符号R1至R28。在示例4中，表面13和表面19的透镜表面分别形成为非球面的。
(表4)
[一般数据]
变焦比＝13.22
[透镜数据]
[非球面数据]
表面13
κ＝0.2554,A4＝5.02982E-05,A6＝-1.03335E-06,A8＝0.00000E+00,A10＝0.00000E+00
表面19
κ＝1.0000,A4＝7.76527E-05,A6＝-5.02374E-07,A8＝9.19007E-08,A10＝-9.37411E-10
[可变距离数据]
[变焦透镜组数据]
[条件表达式对应值]
f3a＝6.0719
f3b＝-6.1584
f3c＝15.1275
条件表达式(1)f3/fw＝2.1752
条件表达式(2)(-f3b)/f3＝0.6109
条件表达式(3)f3/f4＝0.3495
条件表达式(4)(-f2)/fw＝1.2133
条件表达式(5)TLt/ft＝1.0666
条件表达式(6)D1/fw＝1.2083
条件表达式(7)f3c/f3a＝2.4914
条件表达式(8)(-f2)/f1＝0.1589
条件表达式(9)(R42a+R41b)/(R42a-R41b)＝-3.7949
结果，这个示例满足所有的条件表达式(1)至(9)。
图8A至图8C是示出根据示例4的变焦镜头ZL的各种像差的曲线图。图8A是示出在广角端状态(f＝4.63mm)中聚焦在无限远时变焦镜头的各种像差的曲线图，图8B是示出在中间焦距状态(f＝26.47 mm)中聚焦在无限远时的变焦镜头的各种像差的曲线图，并且图8C 是示出在远摄端状态(f＝61.19mm)中聚焦在无限远时的变焦镜头的各种像差的曲线图。如示出像差的每一个曲线图阐明的，根据示例4 的变焦镜头具有良好的光学性能，其中，在从广角端状态向远摄端状态的每一个焦距状态中理想地校正各种像差。结果，通过安装示例4 的变焦镜头ZL1，对于数字静态照相机CAM也可以保证良好的光学性能。
根据每一个示例，可以实现适合于具有高像素的电子图片元件，并且即使变焦比高也具有紧凑性和良好的光学性能的变焦镜头和成像设备(数字静态照相机)。
在上面的实施例中，可以在其中光学性能不变差的范围内采用下面的内容。
在每一个示例中，示出由四个透镜组或五个透镜组构成的变焦镜头，但是本发明也可以应用到使用诸如6组的不同数量的透镜组的配置。在该配置中，可以向最接近物体的一侧添加透镜或透镜组，或者可以向最接近像的一侧添加透镜或透镜组。“透镜组”指的是被在变焦时改变的空气间隔隔离的具有至少一个透镜的部分。
单个或多个透镜组或部分透镜组可以被设计为聚焦透镜组，其通过在光轴方向上移动来执行从无限远的物体向短距离处的物体的聚焦。该聚焦透镜组可以应用到自动聚焦，并且也适合于驱动用于自动聚焦的马达(使用超声波马达驱动)。特别优选的是，将第四透镜组设计为聚焦透镜组。
透镜组或部分透镜组可以被设计为减振透镜组，其通过在与光轴垂直的方向上移动透镜组或部分透镜组或在包括光轴的平面内方向上旋转(振荡)透镜组或部分透镜组来校正由手动作产生的像模糊。特别优选的是，第三透镜组的至少一部分被设计为减振透镜组。如果整个第三透镜组被设计为减振透镜组将是更好的。
透镜表面可以形成为球面或平面或非球面。如果透镜表面是球面或平面，则透镜加工、组装和调整是容易的，并且可以防止因为在加工、组装和调整中的误差导致的光学性能的变差。即使将像平面移位，拉伸性能也不很大地被影响，这是期望的。如果透镜表面是非球面，则该非球面可以是下述部分中的任何非球面：通过研磨产生的非球面、通过使用模具将玻璃形成为非球面形状而产生的玻璃模塑非球面和通过玻璃的表面上将树脂形成为非球面形状而产生的复合非球面。透镜表面可以是衍射表面，并且透镜可以被形成为梯度折射率透镜(GRIN 透镜)或塑料透镜。
优选的是，孔径光阑设置在第三透镜组附近，然而，透镜框架可以替代孔径光阑的角色，而不用设置作为孔径光阑的独立元件。
每一个透镜表面可以涂敷有防反射膜，该防反射膜在宽波长范围内具有高透射率，以便减少耀斑和幻像，并且实现具有高对比度的高光学性能。
本实施例的变焦镜头(变焦光学***)的变焦比是大约14。
本实施例的变焦镜头用于数字静态照相机，但是本发明不限于此，并且也可以用于诸如数字摄像机的其他成像设备。
在如此描述了本发明的情况下，显然，可以以许多方式来改变本发明。这样的改变不应当被看作偏离本发明的精神和范围，并且对于本领域内的技术人员显然的所有这样的修改意欲被包括在所附的权利要求的范围内。
Claims (9)
1.一种变焦镜头，沿着光轴以从物体起的顺序由以下组成：第一透镜组，所述第一透镜组具有正折射光焦度；第二透镜组，所述第二透镜组具有负折射光焦度；第三透镜组，所述第三透镜组具有正折射光焦度；以及，第四透镜组，所述第四透镜组具有正折射光焦度，
在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离改变，在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离改变，并且所述第四透镜组首先向物体移动，然后向像移动，
所述第三透镜组沿着光轴以从物体起的顺序由第一正透镜、负透镜和第二正透镜组成，并且，
所述第四透镜组由第一透镜构件和经由空气间隔设置在所述第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件组成，
其中，满足下面的条件表达式：
-11.5<(R42a+R41b)/(R42a-R41b)<-3.5，
其中，
R41b表示在所述第四透镜组的所述第一透镜构件中的最接近像的透镜表面的近轴曲率半径，并且
R42a表示在所述第四透镜组的所述第二透镜构件中的最接近物体的透镜表面的近轴曲率半径。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式：
0.6<(-f3b)/f3<1.0
其中，
f3表示所述第三透镜组的焦距，并且
f3b表示所述第三透镜组的所述负透镜的焦距。
3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式：
0.3<f3/f4<0.6
其中，
f3表示所述第三透镜组的焦距，并且
f4表示所述第四透镜组的焦距。
4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式：
1.0<(-f2)/fw<1.5
其中，
f2表示所述第二透镜组的焦距，并且
fw表示在广角端状态中的所述变焦镜头的焦距。
5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式：
1.0<TLt/ft<1.2
其中，
TLt表示在远摄端状态中的所述变焦镜头的全长，并且
ft表示在远摄端状态中的所述变焦镜头的焦距。
6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式：
1.0<D1/fw<1.6
其中，
D1表示所述第一透镜组在光轴上的厚度，并且
fw表示在广角端状态中的所述变焦镜头的焦距。
7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式：
1.5<f3c/f3a<2.5
其中，
f3c表示所述第三透镜组的所述第二正透镜的焦距，并且
f3a表示所述第三透镜组的所述第一正透镜的焦距。
8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式：
0.1<(-f2)/f1<0.2
其中，
f2表示所述第二透镜组的焦距，并且
f1表示所述第一透镜组的焦距。
9.一种成像设备，包括在预定表面上形成物体的像的变焦镜头，
所述变焦镜头是根据权利要求1所述的变焦镜头。
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