CN110850565B - 变焦透镜及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在整个变焦区域内良好地抑制对焦时的像面弯曲的变动来保持高光学性能且实现高倍率化的变焦透镜及具备该变焦透镜的摄像装置。本发明的变焦透镜从物体侧依次包括对焦组、变倍组及后续组。对焦组从物体侧依次包括变倍时及对焦时不动的对焦组前组、包括对焦时移动的1个或2个正的透镜组的对焦组中组、以及包括变倍时及对焦时移动的负的透镜组的对焦组后组。关于对焦组后组，对焦时的移动量根据变焦位置而发生变化，且具有在从无限远物体向最近物体对焦时向像侧移动的变焦区域。满足与对焦组后组的移动量相关的规定的条件式。

Description

变焦透镜及摄像装置
技术领域
本发明涉及一种变焦透镜及摄像装置。
背景技术
以往，作为用于广播用摄像机、电影摄影机及数码相机等的变焦透镜，已知有从最靠物体侧依次配置有包括对焦用透镜组的对焦组、包括变倍用透镜组的变倍组及中继组的类型。例如，下述专利文献1中记载了一种变焦透镜，其从物体侧依次包含包括对焦用透镜组且变倍时不移动的第1透镜组、变倍时移动的第2透镜组、变倍时移动的1个以上的透镜组、孔径光圈及成像透镜组。并且，专利文献2中记载了一种变焦透镜，其从物体侧依次包括变倍时不移动的第1透镜组和变倍时移动的第2透镜组，第1透镜组的一部分或整体和第2透镜组的一部分在对焦时移动。
专利文献1：日本特开2015-212724号公报
专利文献2：日本特开2017-203916号公报
用于上述摄像机的变焦透镜要求具有高倍率及高性能。在上述类型中，若促进高倍率化，则对焦时的像面弯曲的变动量根据变焦区域而不同，因此难以在整个变焦区域内良好地抑制对焦时的像面弯曲的变动来保持良好的性能的同时实现高倍率化。
专利文献1中记载的透镜***中，由于未采用最靠像侧的具有负屈光力的对焦用透镜组根据变焦位置而移动的结构，因此难以兼顾中间焦距的变焦位置的对焦时的像面弯曲的变动的抑制和长焦端下的球面像差的校正。专利文献2中记载的透镜***中，中间焦距的变焦位置的对焦时的像差变动的抑制并不充分。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的。本发明的一种实施方式欲解決的问题在于，提供一种在整个变焦区域内良好地抑制对焦时的像面弯曲的变动来保持良好的光学性能的同时实现高倍率化的变焦透镜及具备该变焦透镜的摄像装置。
用于解决上述问题的具体方法包括以下方式。
<1>一种变焦透镜，其从物体侧朝向像侧依次包含：包括对焦时移动的透镜组的对焦组、包括变倍时改变与相邻的组之间的间隔而沿光轴移动的2个以上的透镜组的变倍组、及在最靠物体侧具有包括光圈的透镜组的后续组，对焦组从物体侧朝向像侧依次包含：包括负透镜且变倍时及对焦时相对于像面固定的对焦组前组、包括对焦时改变与相邻的组之间的间隔而沿光轴移动的1个或2个具有正屈光力的透镜组的对焦组中组、以及包括变倍时及对焦时改变与相邻的组之间的间隔而沿光轴移动的1个具有负屈光力的透镜组的对焦组后组，对焦组后组的对焦时的移动量根据变焦位置而发生变化，对焦组后组具有在从无限远物体向最近物体对焦时从物体侧向像侧移动的变焦区域，在将对焦于无限远物体的状态下的从广角端向长焦端变倍时的对焦组后组的移动量设为DFrinf，将在从无限远物体向最近物体对焦时对焦组后组的移动量变为最大的变焦位置的、从无限远物体向最近物体对焦时的对焦组后组的移动量设为DFrm ax，将对焦组后组的移动量的符号在对焦组后组从物体侧向像侧移动时设为正、从像侧向物体侧移动时设为负时，
满足以下表示的条件式(1)，
0.2＜DFrinf/DFrmax＜50 (1)。
<2>根据<1>所述的变焦透镜，其在将对焦于无限远物体的状态下的对焦组后组的横向倍率设为β Fr时，在整个变焦区域内，
满足以下表示的条件式(2)，
0.5＜1/β Fr＜0.995 (2)。
<3>根据<1>或<2>所述的变焦透镜，其中，对焦组前组具有负屈光力。
<4>根据<1>至<3>中任一项所述的变焦透镜，其中，对焦于无限远物体的状态下的对焦组的屈光力的符号在整个变焦区域内为正。
<5>根据<1>至<4>中任一项所述的变焦透镜，其中，对焦组中组内的所有透镜组在从无限远物体向最近物体对焦时从像侧向物体侧移动。
<6>根据<1>至<5>中任一项所述的变焦透镜，其中，在从无限远物体向最近物体对焦时对焦组后组的移动量变为最大的变焦位置位于比长焦端更靠广角侧的位置。
<7>根据<1>至<6>中任一项所述的变焦透镜，其中，变倍组内的最靠物体侧的透镜组具有负屈光力，且在从广角端向长焦端变倍时始终从物体侧向像侧移动。
<8>根据<1>至<7>中任一项所述的变焦透镜，其在将变倍组内的最靠物体侧的透镜组的焦距设为fV1、将对焦组后组的焦距设为fFr时，
满足以下表示的条件式(3)，
0.001＜fV1/fFr＜0.4 (3)。
<9>根据<1>至<8>中任一项所述的变焦透镜，其中，对焦组后组包括1片负透镜。
<10>根据<1>至<8>中任一项所述的变焦透镜，其中，对焦组后组包括接合1片负透镜和1片正透镜而成的接合透镜。
<11>根据<1>至<10>中任一项所述的变焦透镜，其中，对焦组中组内的至少1个透镜组的对焦时的移动量根据变焦位置而发生变化。
<12>根据<1>至<11>中任一项所述的变焦透镜，其中，变倍组内的透镜组之中比最靠物体侧的透镜组更靠像侧的透镜组中的至少1个透镜组在对焦时移动，且对焦时的移动量根据变焦位置而发生变化。
<13>根据<1>至<11>中任一项所述的变焦透镜，其中，后续组内的至少1个透镜组在对焦时移动，且对焦时的移动量根据变焦位置而发生变化。
<14>根据<1>所述的变焦透镜，其满足以下表示的条件式(1-1)，
0.3＜DFrinf/DFrmax＜10 (1-1)。
<15>根据<2>所述的变焦透镜，其满足以下表示的条件式(2-1)，
0.55＜1/β Fr＜0.995 (2-1)。
<16>根据<8>所述的变焦透镜，其满足以下表示的条件式(3-1)，
0.002＜fV1/fFr＜0.3 (3-1)。
<17>一种摄像装置，其具备<1>至<16>中任一项所述的变焦透镜。
另外，本说明书的“包括～”、“包括～的”是指，除了所举出的构成要件以外，还可以包括：实质上不具有屈光力的透镜；光圈、滤波器及盖玻璃等透镜以外的光学要件；以及透镜法兰、镜筒、成像元件及手抖校正机构等机构部分等。
另外，本说明书的“具有正屈光力的～组”是指，作为组整体具有正屈光力。同样地，“具有负屈光力的～组”是指，作为组整体具有负屈光力。“具有正屈光力的透镜”与“正透镜”含义相同。“具有负屈光力的透镜”与“负透镜”含义相同。与包括非球面的透镜相关的屈光力符号及透镜面的面形状，若无特别说明，则是在近轴区域中考虑的。
“透镜组”、“对焦组前组”、“对焦组中组”及“对焦组后组”并不限于包括多个透镜的结构，也可以为仅包括1片透镜的结构。关于“1个透镜组”，将在变倍时及对焦时中的至少一种情况下与相邻的组之间的光轴方向上的间隔发生变化的透镜组视为“1个透镜组”。即，将以在变倍时及对焦时中的至少一种情况下发生变化的间隔划分透镜组时1个分区中包括的透镜组视为1个透镜组。
“整个变焦区域”为广角端至长焦端为止的变倍区域。“变焦位置”例如表示广角端、长焦端及广角端与长焦端之间的一种变倍状态。“中间焦距的变焦位置”并不限于广角端与长焦端之间的中间点，有时会表示广角端与长焦端之间的任意的变焦位置。“对焦时移动”并不限于在所有变焦位置对焦时移动的情况，而表示在至少1个变焦位置对焦时移动。
在条件式中使用的“焦距”为近轴焦距。在条件式中使用的值为以d线为基准时的值。在将相对于g线、F线及C线的一透镜的折射率分别设为Ng、NF及NC时，该透镜的g线与F线之间的部分色散比θ gF，由θ gF＝(Ng-NF)/(NF-NC)来定义。本说明书中记载的“d线”、“C线”、“F线”及“g线”为明线，d线的波长为587.56nm(纳米)、C线的波长为656.27nm(纳米)、F线的波长为486.13nm(纳米)、g线的波长为435.84nm(纳米)。
发明效果
根据本发明的一种实施方式，能够提供一种在整个变焦区域内良好地抑制对焦时的像面弯曲的变动来保持良好的光学性能的同时实现高倍率化的变焦透镜及具备该变焦透镜的摄像装置。
附图说明
图1与本发明的实施例1的变焦透镜对应，是表示本发明的一种实施方式所涉及的变焦透镜的结构的剖视图和移动轨迹的图。
图2是表示图1所示的变焦透镜的结构和光束的剖视图。
图3是表示对焦组中的轴外主光线的高度的变化的概念图。
图4是表示条件式(1)的DFrinf及DFrmax的一例的图。
图5是表示本发明的实施例2的变焦透镜的结构的剖视图和移动轨迹的图。
图6是表示本发明的实施例3的变焦透镜的结构的剖视图和移动轨迹的图。
图7是表示本发明的实施例4的变焦透镜的结构的剖视图和移动轨迹的图。
图8是表示本发明的实施例5的变焦透镜的结构的剖视图和移动轨迹的图。
图9是表示本发明的实施例6的变焦透镜的结构的剖视图和移动轨迹的图。
图10是表示本发明的实施例7的变焦透镜的结构的剖视图和移动轨迹的图。
图11是本发明的实施例1的变焦透镜的对焦于无限远物体的状态下的各像差图。
图12是本发明的实施例1的变焦透镜的对焦于最近物体的状态下的各像差图。
图13是本发明的实施例2的变焦透镜的对焦于无限远物体的状态下的各像差图。
图14是本发明的实施例2的变焦透镜的对焦于最近物体的状态下的各像差图。
图15是本发明的实施例3的变焦透镜的对焦于无限远物体的状态下的各像差图。
图16是本发明的实施例3的变焦透镜的对焦于最近物体的状态下的各像差图。
图17是本发明的实施例4的变焦透镜的对焦于无限远物体的状态下的各像差图。
图18是本发明的实施例4的变焦透镜的对焦于最近物体的状态下的各像差图。
图19是本发明的实施例5的变焦透镜的对焦于无限远物体的状态下的各像差图。
图20是本发明的实施例5的变焦透镜的对焦于最近物体的状态下的各像差图。
图21是本发明的实施例6的变焦透镜的对焦于无限远物体的状态下的各像差图。
图22是本发明的实施例6的变焦透镜的对焦于最近物体的状态下的各像差图。
图23是本发明的实施例7的变焦透镜的对焦于无限远物体的状态下的各像差图。
图24是本发明的实施例7的变焦透镜的对焦于最近物体的状态下的各像差图。
图25是本发明的一种实施方式所涉及的摄像装置的概略结构图。
符号说明
1-变焦透镜，2-滤光片，3-成像元件，5-信号处理部，6-显示部，7-变倍控制部，8-对焦控制部，10-轴外主光线，100-摄像装置，GF-对焦组，GFf-对焦组前组，GFm-对焦组中组，GFm1-对焦组第1中组，GFm2-对焦组第2中组，GFr-对焦组后组，GR-后续组，GR1-第1后续组，GR2-第2后续组，GV-变倍组，GV1-第1变倍组，GV2-第2变倍组，GV3-第3变倍组，ma、ta、wa-轴上光束，mb、tb、wb-最大视角的光束，PP-光学部件，Sim-像面，St-孔径光圈，Z-光车由。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的变焦透镜的实施方式进行详细说明。图1是表示本发明的一种实施方式所涉及的变焦透镜的结构和移动轨迹的剖视图。图2是表示该变焦透镜的各状态下的透镜结构和光束的剖视图。图1及图2所示的例子与后述的实施例1的变焦透镜对应。在图1及图2中，示出对焦于无限远物体的状态，左侧为物体侧、右侧为像侧。
在图1中，示出广角端状态。在图1中，在变倍时和/或对焦时移动的各透镜组的下方示意地用箭头示出了从广角端向长焦端变倍时的各透镜组的移动轨迹。在这些箭头中，实线的箭头表示对焦于无限远物体的状态下的移动轨迹，虚线的箭头表示对焦于最近物体的状态下的移动轨迹。并且，在图1中，在变倍时及对焦时相对于像面Sim固定的透镜组的下方表示接地记号。
在图2中，在标注“广角端”的上排示出广角端状态，在标注“中间”的中排示出中间焦距状态，在标注“长焦端”的下排示出长焦端状态。在图2中，作为光束，示出广角端状态下的轴上光束wa及最大视角的光束wb、中间焦距状态下的轴上光束ma及最大视角的光束mb、长焦端状态下的轴上光束ta及最大视角的光束tb。
并且，在图1及图2中，示出了设想将变焦透镜适用于摄像装置的情况而在变焦透镜与像面Sim之间配置有入射面和出射面平行的光学部件PP的例子。光学部件PP为设想成各种滤波器、棱镜和/或盖玻璃等的部件。各种滤波器例如为低通滤波器、红外线截止滤波器及截止特定的波长区域的滤波器等。光学部件PP为不具有屈光力的部件，并且也可以为省略光学部件PP的结构。以下，主要参考图1进行说明。
本发明的变焦透镜沿光轴Z从物体侧朝向像侧依次包含包括对焦时移动的透镜组的对焦组GF、包括变倍时改变与相邻的组之间的间隔而沿光轴Z移动的2个以上的透镜组的变倍组GV及在最靠物体侧具有包括孔径光圈St的透镜组的后续组GR。后续组GR中，将在变倍时及对焦时的至少一种情况下与相邻的组之间的光轴Z方向的间隔发生变化的组设为1个透镜组时，后续组GR的最靠物体侧的透镜组为包括孔径光圈St的透镜组。
例如，在图1所示的例子中，对焦组GF包括6片透镜，变倍组GV包括9片透镜，后续组GR包括孔径光圈St和13片透镜。并且，在图1所示的例子中，变倍组GV包括第1变倍组GV1、第2变倍组GV2及第3变倍组GV3这3个组，且这3个组在变倍时改变与相邻的组之间的间隔而沿光轴Z移动。但是，在本发明的变焦透镜中，构成各组的透镜的片数及构成变倍组GV的透镜组的数量也可以与图1所示的例子不同。
通过使用比变倍组GV更靠物体侧的组进行对焦，能够抑制对焦时移动的透镜组的移动量，有利于兼顾小型化和高倍率化。假设，仅使用比变倍组GV更靠像侧的组进行对焦时，随着高倍率化在长焦侧用于对焦的移动量增加，因此难以兼顾小型化和高倍率化。
关于变倍组GV，通过由2个以上的透镜组构成变倍组GV，能够将担负主要的变倍作用的透镜组和进行变倍时的焦点校正的透镜组设为不同的透镜组，从而能够进行作用分担。
后续组GR主要能够构成为具有成像作用的组。另外，在图1所示的例子中，孔径光圈St配置于后续组GR的最靠物体侧的位置。然而，在本发明的变焦透镜中，只要后续组GR的最靠物体侧的透镜组包括孔径光圈St即可，孔径光圈St的位置也可以与图1所示的例子不同。
优选对焦于无限远物体的状态下的对焦组GF的屈光力的符号在整个变焦区域内为正。在如此构成的情况下，能够降低变倍组GV的轴上光线的高度，容易在整个变焦区域内校正球面像差，因此有利于高倍率化。
对焦组GF从物体侧朝向像侧依次包括对焦组前组GFf、对焦组中组GFm及对焦组后组GFr。对焦组前组GFf包括负透镜，且变倍时及对焦时相对于像面Sim固定。对焦组中组GFm包括对焦时改变与相邻的组之间的间隔而沿光轴Z移动的1个或2个具有正屈光力的透镜组。对焦组后组GFr包括变倍时及对焦时改变与相邻的组之间的间隔而沿光轴Z移动的具有负屈光力的1个透镜组。
通过使对焦组前组GFf具有负透镜，有利于广角化，并且有利于校正广角端的倍率色差、长焦端的球面像差及长焦端的轴上色差。通过使对焦组前组GFf在变倍时及对焦时相对于像面Sim不动，变倍时及对焦时透镜***总长度(最靠物体侧的透镜面至像面Sim为止的光轴上的距离)保持恒定，能够减少透镜***的重心的变动，因此能够提高拍摄时的便利性。
优选对焦组前组GFf具有负屈光力，在如此构成的情况下，有利于广角化。
通过包括对焦时移动的具有正屈光力的透镜组，对焦组中组GFm能够担负主要的对焦作用。
优选对焦组中组GFm内的所有透镜组在从无限远物体向最近物体对焦时从像侧向物体侧移动。在如此构成的情况下，对焦组中组GFm能够担负主要的对焦作用。
另外，对焦组中组GFm内的透镜组可以在变倍时移动，也可以在变倍时相对于像面Sim固定。当对焦组中组GFm内的透镜组在变倍时移动时，有利于抑制变倍时的像差变动。当对焦组中组GFm内的透镜组在变倍时相对于像面Sim固定时，有利于驱动透镜组的机构的简化。
对焦组后组GFr具有负屈光力，且在变倍时及对焦时移动。对焦组后组GFr的对焦时的移动量根据变焦位置发生变化，对焦组后组GFr具有在从无限远物体向最近物体对焦时从物体侧向像侧移动的变焦区域。
例如，图1的对焦组后组GFr的移动轨迹具有用虚线表示的对焦于最近物体的状态下的移动轨迹位于比用实线表示的对焦于无限远物体的状态下的移动轨迹更靠像侧的位置的变焦区域。在这种变焦区域内，对焦组后组GFr在从无限远物体向最近物体对焦时从物体侧向像侧移动。
通过对焦组后组GFr在变倍时移动，能够在广角端至中间焦距的变焦位置为止的变焦区域内抑制变倍时的像面弯曲的变动。另外，在假设使对焦组后组GFr在变倍时不移动的情况下，难以兼顾广角侧的像面弯曲的抑制和长焦侧的球面像差的抑制，难以高倍率化。并且，通过使对焦组后组GFr在中间焦距的变焦位置从无限远物体向最近物体对焦时从物体侧向像侧移动，容易在整个变焦区域内抑制对焦时的像面弯曲的变动。即，通过如上构成对焦组后组GFr，能够抑制变倍时及对焦时的像差变动，尤其能够在广角端至中间焦距的变焦位置为止的变焦区域内抑制像面弯曲的变动。
在此，参考图3(A)～图3(C)对对焦组后组GFr的像差变动的抑制进行说明。图3(A)～图3(C)是表示对焦组GF中的轴外主光线10的高度的变化的概念图。在图3(A)～图3(C)中，概念性地示出了对焦组前组GFf、对焦组中组GFm及对焦组后组GFr，左侧为物体侧，右侧为像侧。图3(A)～图3(C)均表示轴外光线变高的中间焦距的变焦位置的状态。
图3(A)表示对焦于无限远物体的状态。图3(B)为使对焦组中组GFm从图3(A)的状态移动至物体侧而对焦于最近物体的状态。在从无限远物体向最近物体对焦时，通过最靠物体侧的对焦组前组GFf的轴外主光线10的高度发生变化。在一般的高倍率的变焦透镜中，在广角端至中间焦距的变焦位置为止的变焦区域内，通过对焦于最近物体的状态下的对焦组前组GFf的轴外主光线10的高度HFf_mod高于通过对焦于无限远物体的状态下的对焦组前组GFf的轴外主光线10的高度HFf_inf。即，HFf_inf＜HFf_mod。
在轴外光线变高的中间焦距的变焦位置，轴外主光线10最高的透镜组为对焦组前组GFf。在如本发明的变焦透镜那样对焦组前组GFf包括负透镜的结构中，在从无限远物体向最近物体对焦时，对焦组前组GFf处的光线高度变高，由此受到负屈光力的强烈影响，像面弯曲向上侧变动。
因此，如图3(C)所示，在从无限远物体向最近物体对焦时，只要使对焦组后组GFr向像侧移动，则能够使通过移动后的对焦组后组GFr的轴外主光线10的高度HPr_mod2低于通过移动前的对焦组后组GFr的轴外主光线10的高度HFr_mod1。即，能够使HFr_mod2＜HFr_mod1。对焦组后组GFr为具有负屈光力的透镜组，因此只要通过对焦组后组GFr的轴外主光线10的高度变低，则负屈光力的影响变弱。由此，能够抑制对焦时的像面弯曲的变动。
另外，优选在从无限远物体向最近物体对焦时对焦组后组(丁r的移动量变为最大的变焦位置位于比长焦端更靠广角侧的位置。在如此构成的情况下，能够有效地抑制中间焦距的变焦位置的对焦时的像面弯曲的变动和长焦端下的对焦时的球面像差的变动。
在本发明的变焦透镜中，在将对焦于无限远物体的状态下的从广角端向长焦端变倍时的对焦组后组GFr的移动量设为DFrinf、将在从无限远物体向最近物体对焦时对焦组后组GFr的移动量变为最大的变焦位置的从无限远物体向最近物体对焦时的对焦组后组GFr的移动量设为DFrmax、将对焦组后组GFr的移动量的符号在对焦组后组GFr从物体侧向像侧移动时设为正、从像侧向物体侧移动时设为负时，满足下述条件式(1)。
0.2＜DFrinf/DFrmax＜50 (1)
作为一例，图4中示出对焦组后组GFr的从广角端向长焦端变倍时的移动轨迹及该轨迹上的DFrinf及DFrmax。在图4中，实线为对焦于无限远物体的状态下的变倍时的移动轨迹，虚线为对焦于最近物体的状态下的变倍时的移动轨迹，上端均表示广角端下的状态、下端均表示长焦端下的状态。
通过不成为条件式(1)的下限以下，能够确保对焦组后组GFr的变倍时的移动量，容易抑制中间焦距的变焦位置的像面弯曲的变动。或者，对焦组后组GFr的对焦时的移动量不会过于变大，因此通过对焦组后组GFr的移动来抑制对焦时的像差变动的效果不会过度，能够适当地抑制像差变动。通过不成为条件式(1)的上限以上，能够确保对焦组后组GFr的对焦时的移动量，能够适当地获得抑制对焦时的像差变动的效果。或者，能够抑制对焦组后组GFr的变倍时的移动量，能够在长焦侧使对焦组后组GFr不过于远离对焦组中组GFm，因此能够良好地校正长焦侧的球面像差。另外，若满足下述条件式(1-1)，则能够成为更良好的特性，若满足下述条件式(1-2)，则能够成为进一步更良好的特性。
0.3＜DFrinf/DFrmax＜10 (1-1)
0.4＜DFrinf/DFrmax＜7 (1-2)
并且，在将对焦于无限远物体的状态下的对焦组后组GFr的横向倍率设为Fr时，优选该变焦透镜在整个变焦区域内满足下述条件式(2)。通过不成为条件式(2)的下限以下，对焦组后组GFr的负屈光力不会过于变强，因此抑制变倍时及对焦时的像面弯曲的变动的效果不会过度，能够适当地抑制变动。并且，容易抑制对焦组后组GFr内产生的色差。通过不成为条件式(2)的上限以上，对焦组后组GFr的负屈光力不会过于变弱，因此能够良好地确保抑制变倍时及对焦时的像面弯曲的变动的效果。或者，变倍时及对焦时的像差校正所需的对焦组后组GFr的移动量不会过于变大，因此能够避免对相邻的透镜组的干涉。另外，若满足下述条件式(2-1)，则能够成为更良好的特性，若满足下述条件式(2-2)，则能够成为进一步更良好的特性。
0.5＜1/β Fr＜0.995 (2)
0.55＜1/β Fr＜0.995 (2-1)
0.6＜1/β Fr＜0.98 (2-2)
优选变倍组GV内的最靠物体侧的透镜组具有负屈光力，且在从广角端向长焦端变倍时始终从物体侧向像侧移动。通过具有负屈光力，变倍组GV内的最靠物体侧的透镜组能够担负主要的变倍作用。并且，通过该透镜组在从广角端向长焦端变倍时始终向像侧移动，能够防止长焦侧的变焦倍率的降低，有利于高倍率化。而且，能够确保对焦组后组GFr的对焦时的移动空间，有利于小型化、高倍率化及像差变动的抑制。
在变倍组GV内的最靠物体侧的透镜组具有负屈光力且在从广角端向长焦端变倍时始终从物体侧向像侧移动的结构中，在将变倍组GV内的最靠物体侧的透镜组的焦距设为fV1、将对焦组后组GFr的焦距设为fFr时，优选下述条件式(3)。通过不成为条件式(3)的下限以下，对焦组后组GFr的负屈光力不会过于变弱，因此能够确保通过对焦组后组GFr来抑制变倍时及对焦时的像面弯曲的变动的效果。或者，变倍组GV内的最靠物体侧的透镜组的屈光力不会过于变强，因此容易抑制变倍时的球面像差的变动。通过不成为条件式(3)的上限以上，对焦组后组GFr的负屈光力不会过于变强，因此通过对焦组后组GFr来抑制变倍时及对焦时的像面弯曲的变动的效果不会过度，能够适当地进行抑制。并且，容易抑制对焦组后组GFr内产生的色差。或者，能够确保变倍组GV内的最靠物体侧的透镜组的屈光力，因此容易兼顾高倍率化和小型化。另外，若满足下述条件式(3-1)，则能够成为更良好的特性，若满足下述条件式(3-2)，则能够成为进一步更良好的特性。
0.001＜fV1/fFr＜0.4 (3)
0.002＜fV1/fFr＜0.3 (3-1)
0.003＜fV1/fFr＜0.2 (3-2)
另外，对焦组后组GFr为对焦时的移动量根据变焦位置而发生变化的结构，但其他组也可以设成对焦时的移动量根据变焦位置而发生变化的结构。例如，可以设成对焦组中组GFm内的至少1个透镜组的对焦时的移动量根据变焦位置而发生变化的结构。在如此构成的情况下，能够通过对焦组中组GFm的透镜组校正对焦组后组GFr的移动所致的焦点位置的变动。并且，当采用仅对焦组后组GFr及对焦组中组GFm中的各1个透镜组在对焦时移动的结构时，能够减少对焦时移动的透镜组的数量，因此有利于机构的简化及装置的小型化。
并且，也可以设成变倍组GV内的透镜组中的最靠物体侧的透镜组更靠像侧的透镜组中的至少1个在对焦时移动且对焦时的移动量根据变焦位置而发生变化的结构。在如此构成的情况下，能够通过变倍组GV的透镜组校正对焦组后组GFr的移动所致的焦点位置的变动。通过将透镜直径小于对焦组GF的变倍组GV的一部分透镜组用于对焦，能够在变倍时及对焦时减少驱动透镜组的驱动机构的负荷。
并且，也可以设成后续组GR内的至少1个透镜组在对焦时移动且对焦时的移动量根据变焦位置而发生变化的结构。在如此构成的情况下，能够通过后续组GR的透镜组校正对焦组后组GFr的移动所致的焦点位置的变动。通过将透镜直径小于对焦组GF的后续组GR的一部分透镜组用于对焦，能够在变倍时及对焦时减少驱动透镜组的驱动机构的负荷。而且，能够减少移动量。
对焦组GF内的各组例如能够采用下述结构。对焦组前组GFf能够包括负透镜和正透镜这2片透镜。在如此构成的情况下，有利于校正色差。更详细而言，对焦组前组GFf能够从物体侧朝向像侧依次包括负透镜和正透镜这2片透镜。在如此构成的情况下，有利于广角化及色差的校正。
对焦组中组GFm能够包括3片正透镜。在如此构成的情况下，能够将正屈光力分散到3片正透镜，因此有利于校正球面像差。
对焦组后组GFr可以包括1片负透镜。在如此构成的情况下，能够较宽地确保变倍组GV内的最靠物体侧的透镜组的用于变倍的移动空间，因此有利于高倍率化。当变倍组GV内的最靠物体侧的透镜组为担负主要的变倍作用的透镜组时，更有利于高倍率化。
或者，对焦组后组GFr也可以包括接合1片负透镜和1片正透镜而成的接合透镜。在如此构成的情况下，通过具有正透镜和负透镜，容易校正长焦侧的轴上色差。而且，通过设成接合透镜，能够缩短空间，能够较宽地确保变倍组GV内的最靠物体侧的透镜组的移动空间，因此有利于高倍率化。
变倍组GV和后续组GR例如能够采用下述结构。变倍组GV能够包括2个具有负屈光力的透镜组，后续组GR能够具有正屈光力。在如此构成的情况下，容易小型化、高倍率化及抑制变倍时的各像差的变动。尤其，有利于抑制变倍时的像面弯曲的变动。
或者，变倍组GV能够包括3个具有负屈光力的透镜组，后续组GR能够具有正屈光力。在如此构成的情况下，容易小型化、高倍率化及抑制变倍时的各像差的变动。尤其，有利于抑制变倍时的像面弯曲及球面像差的变动。
或者，变倍组GV能够从物体侧朝向像侧依次包括具有负屈光力的透镜组、2个具有正屈光力的透镜组，后续组GR能够包括具有正屈光力的透镜组。在如此构成的情况下，容易小型化、高倍率化及抑制变倍时的各像差的变动。尤其，有利于抑制变倍时的球面像差的变动。
另外，在上述中，对对焦组后组GFr在变倍时及对焦时移动的情况进行了说明，但也可以使对焦组后组GFr沿光轴Z移动，以校正伴随制造误差的像面弯曲的变动。并且，可以根据温度的变化和/或孔径光圈St的光圈值使对焦组后组GFr沿光轴Z移动。
上述优选结构及可实现的结构能够进行任意组合，优选根据所要求的规格适当选择性地采用。根据本发明的技术，能够实现在整个变焦区域内良好地抑制对焦时的像面弯曲的变动来保持良好的光学性能的同时实现高倍率化的变焦透镜。在此所述的“高倍率”表示变焦倍率为20倍以上。
接着，对本发明的变焦透镜的数值实施例进行说明。
[实施例1]
将表示实施例1的变焦透镜的结构的剖视图及移动轨迹示于图1，其图示方法和结构如上所述，因此在此省略一部分重复说明。实施例1的变焦透镜从物体侧朝向像侧依次包括对焦组GF、变倍组GV及后续组GR。对焦组GF从物体侧朝向像侧依次包括对焦组前组GFf、对焦组中组GFm及对焦组后组GFr。对焦组前组GFf在变倍时及对焦时相对于像面Sim固定。对焦组中组GFm包括1个透镜组，且在变倍时及对焦时沿光轴Z移动。对焦组后组GFr在变倍时及对焦时沿光轴Z移动。变倍组GV从物体侧朝向像侧依次包括第1变倍组GV1、第2变倍组GV2及第3变倍组GV3这3个透镜组，且这3个组在变倍时改变彼此间隔而沿光轴Z移动。后续组GR在变倍时及对焦时相对于像面Sim固定。
将实施例1的变焦透镜的基本透镜数据示于表1A及表1B，将规格示于表2，将组间隔示于表3，将对焦时移动的组的对焦时的移动量示于表4。另外，为了避免1个表变长，表1A及表1B的基本透镜数据分成2个表来显示。在表1A及表1B中，在Sn栏中示出以最靠物体侧的面为第1面而随着朝向像侧逐一增加编号时的面编号，在R栏中示出各面的曲率半径，在D栏中示出各面与在其像侧相邻的面的光轴Z上的面间隔。在Nd栏中示出各构成要件相对于d线的折射率，在νd栏中示出各构成要件的d线基准的色散系数，在θ gF栏中示出各构成要件的g线与F线之间的部分色散比。并且，为了便于理解，每一个组均用框包围，并在最右栏中示出各组的符号。
在表1A及表1B中，将凸面朝向物体侧的形状的面的曲率半径的符号设为正，将凸面朝向像侧的形状的面的曲率半径的符号设为负。表1B中还示出了孔径光圈St及光学部件PP，相当于孔径光圈St的面的面编号的栏中记载了面编号和(St)这一术语。表1B的D的最下栏的值为表中的最靠像侧的面与像面Sim之间的间隔。在表1A及表1B中，关于可变面间隔，使用了DD[]这一记号，并在[]中标注该间隔的物体侧的面编号而记入于D栏中。
表2中以d线基准示出变焦倍率Zr、焦距f、F值FNo.、最大全视角2ω的值。2ω栏的(°)表示单位为度。在表2中，将广角端状态、中间焦距状态及长焦端状态的各值分别示于标记为“广角端”、“中间”及“长焦端”的栏中。规格的表中示出对焦于无限远物体的状态下的各值。
在表3中，将对焦于无限远物体的状态下的各可变面间隔的值示于上排的表中，将物体距离对焦于最近物体的状态下的各可变面间隔的值示于下排的表中。在表3中，将广角端状态、中间焦距状态及长焦端状态的各值分别示于标记为广角端、中间及长焦端的栏中。在实施例1的数据中，将最近物体的物体距离设为2.8m(米)。
在表4中，示出从无限远物体向最近物体对焦时的各组的移动量。关于移动量的正负的符号，从物体侧向像侧移动时设为正，从像侧向物体侧移动时设为负。在表4中，将对焦组中组GFm及对焦组后组GFr的移动量分别示于标记为“GFm”及“GFr”的栏中。
在各表的数据中，作为角度的单位使用了度，作为长度的单位使用了mm(毫米)，但光学***既可以放大比例使用也可以缩小比例使用，因此也能够使用其他适当的单位。并且，在以下所示的各表中记载了以规定位数舍入的数值。
[表1A]
实施例1基本透镜数据
Figure BDA0002171318080000161
[表1B]
实施例1基本透镜数据
Figure BDA0002171318080000171
[表2]
实施例1规格
广角端 中间 长焦端
Zr 1.00 3.84 40.50
f 10.003 38.383 405.111
FNo. 2.06 2.06 3.85
2ω(°) 60.36 15.90 1.54
[表3]
实施例1组间隔
无限远物体对焦状态
广角端 中间 长焦端
DD[4] 12.193 12.143 12.193
DD[10] 1.200 0.845 12.178
DD[12] 1.500 81.385 121.772
DD[17] 36.985 1.350 4.891
DD[22] 104.216 48.276 8.672
DD[27] 5.008 17.103 1.395
最近(2.8m)物体对焦状态
广角端 中间 长焦端
DD[4] 1.693 3.693 1.651
DD[10] 12.055 25.309 22.772
DD[12] 1.145 65.371 121.721
DD[17] 36.985 1.350 4.891
DD[22] 104.216 48.276 8.672
DD[27] 5.008 17.103 1.395
[表4]
实施例1对焦时的移动量
广角端 中间 长焦端
GFm -10.500 -8.450 -10.542
GFr 0.355 16.014 0.052
图11中示出实施例1的变焦透镜对焦于无限远物体的状态的各像差图。在图11中，从左起依次示出球面像差、像散、畸变像差及倍率色差。在图11中，在标注“无限远、广角端”的上排示出广角端状态的各像差，在标注“无限远、中间”的中排示出中间焦距状态的各像差，在标注“无限远、长焦端”的下排示出长焦端状态的各像差。在球面像差图中，分别以实线、长虚线、短虚线及双点划线示出d线、C线、F线及g线下的像差。在像散图中，以实线示出弧矢方向的d线下的像差，以短虚线示出子午方向的d线下的像差。在畸变像差图中，以实现示出d线下的像差。在倍率色差图中，分别以长虚线、短虚线及双点划线示出C线、F线及g线下的像差。球面像差图的FNo.表示F值，其他像差图的ω表示半视角。
图12中示出实施例1的变焦透镜的物体距离为2.8m(米)的对焦于最近物体的状态的各像差图。在图12中，在标注“距离2.8m、广角端”的上排示出广角端状态的各像差，在标注“距离2.8m、中间”的中排示出中间焦距状态的各像差，在标注“距离2.8m、长焦端”的下排示出长焦端状态的各像差。其他标记方法与图11相同。
与上述实施例1相关的各数据的记号、含义、记载方法及图示方法，若无特别说明，则在以下实施例中也相同，因此以下省略重复说明。
[实施例2]
将表示实施例2的变焦透镜的结构的剖视图及移动轨迹示于图5。实施例2的变焦透镜从物体侧朝向像侧依次包括对焦组GF、变倍组GV及后续组GR。对焦组GF从物体侧朝向像侧依次包括对焦组前组GFf、对焦组中组GFm及对焦组后组GFr。对焦组前组GFf在变倍时及对焦时相对于像面Sim固定。对焦组中组GFm在变倍时相对于像面Sim固定，在对焦时沿光轴Z移动。对焦组后组GFr包括1个透镜组，且在变倍时及对焦时沿光轴Z移动。变倍组GV从物体侧朝向像侧依次包括第1变倍组GV1、第2变倍组GV2及第3变倍组GV3这3个透镜组，且这3个组在变倍时改变彼此间隔而沿光轴Z移动。后续组GR包括第1后续组GR1和第2后续组GR2。第1后续组GR1在变倍时及对焦时相对于像面Sim固定。第2后续组GR2在变倍时及对焦时沿光轴Z移动。
关于实施例2的变焦透镜，将基本透镜数据示于表5A及表5B，将规格示于表6，将组间隔示于表7，将对焦时的移动量示于表8。在表8中，将对焦组中组GFm、对焦组后组GFr及第2后续组GR2的移动量分别示于标记为“GF m”、“GFr”及“GR2”的栏中。并且，将对焦于无限远物体的状态的各像差图示于图13，将对焦于最近物体的状态的各像差图示于图14。这些为将最近物体的物体距离设为2.8m(米)时的数据。
[表5A]
实施例2基本透镜数据
Figure BDA0002171318080000201
[表5B]
实施例2基本透镜数据
Figure BDA0002171318080000211
[表6]
实施例2规格
广角端 中间 长焦端
Zr 1.00 3.84 40.50
f 10.003 38.346 405.111
FNo. 2.06 2.06 3.85
2ω(°) 60.36 15.92 1.54
[表7]
实施例2组间隔
无限远物体对焦状态
广角端 中间 长焦端
DD[4] 12.193 12.193 12.193
DD[10] 1.200 0.796 12.178
DD[12] 1.500 81.384 121.772
DD[17] 36.985 1.350 4.891
DD[22] 104.216 48.276 8.672
DD[27] 5.008 17.103 1.395
DD[41] 52.194 52.191 52.194
DD[51] 5.000 5.003 5.000
最近(2.8m)物体对焦状态
广角端 中间 长焦端
DD[4] 1.651 1.651 1.651
DD[10] 12.048 27.243 22.720
DD[12] 1.194 65.480 121.772
DD[17] 36.985 1.350 4.891
DD[22] 104.216 48.276 8.672
DD[27] 5.008 17.103 1.395
DD[41] 52.194 52.304 52.155
DD[51] 5.000 4.890 5.039
[表8]
实施例2对焦时的移动量
广角端 中间 长焦端
GFm -10.542 -10.542 -10.542
GFr 0.306 15.905 0.000
GR2 0.000 0.114 -0.039
[实施例3]
将表示实施例3的变焦透镜的结构的剖视图及移动轨迹示于图6。实施例3的变焦透镜从物体侧朝向像侧依次包括对焦组GF、变倍组GV及后续组GR。对焦组GF从物体侧朝向像侧依次包括对焦组前组GFf、对焦组中组GFm及对焦组后组GFr。对焦组前组GFf在变倍时及对焦时相对于像面Sim固定。对焦组中组GFm在变倍时相对于像面Sim固定，在对焦时沿光轴Z移动。对焦组后组GFr包括1个透镜组，且在变倍时及对焦时沿光轴Z移动。变倍组GV从物体侧朝向像侧依次包括第1变倍组GV1、第2变倍组GV2及第3变倍组GV3这3个透镜组，且这3个组在变倍时改变彼此间隔而沿光轴Z移动。第3变倍组GV3在对焦时也沿光轴Z移动。后续组GR在变倍时及对焦时相对于像面Sim固定。
关于实施例3的变焦透镜，将基本透镜数据示于表9A及表9B，将规格示于表10，将组间隔示于表11，将对焦时的移动量示于表12。在表12中，将对焦组中组GFm、对焦组后组GFr及第3变倍组GV3的移动量分别示于标记为“GFm”、“GFr”及“GV3”的栏中。并且，将对焦于无限远物体的状态的各像差图示于图15，将对焦于最近物体的状态的各像差图示于图16。这些为将最近物体的物体距离设为2.8m(米)时的数据。
[表9A]
实施例3基本诱镜数据
Figure BDA0002171318080000231
[表9B]
实施例3基本透镜数据
Figure BDA0002171318080000241
[表10]
实施例3规格
广角端 中间 长焦端
Zr 1.00 3.84 40.50
f 10.003 38.346 405.111
FNo. 2.06 2.06 3.85
2ω(°) 60.36 15.92 1.54
[表11]
实施例3组间隔
无限远物体对焦状态
广角端 中间 长焦端
DD[4] 12.193 12.193 12.193
DD[10] 1.200 0.796 12.178
DD[12] 1.500 81.384 121.772
DD[17] 36.985 1.350 4.891
DD[22] 104.216 48.273 8.672
DD[27] 5.008 17.106 1.395
最近(2.8m)物体对焦状态
广角端 中间 长焦端
DD[4] 1.651 1.651 1.651
DD[10] 12.048 27.243 22.720
DD[12] 1.194 65.480 121.772
DD[17] 36.985 1.350 4.891
DD[22] 104.216 48.387 8.639
DD[27] 5.008 16.991 1.428
[表12]
实施例3对焦时的移动量
广角端 中间 长焦端
GFm -10.542 -10.542 -10.542
GFr 0.306 15.905 0.000
GV3 0.000 0.115 -0.033
[实施例4]
将表示实施例4的变焦透镜的结构的剖视图及移动轨迹示于图7。实施例4的变焦透镜从物体侧朝向像侧依次包括对焦组GF、变倍组GV及后续组GR。对焦组GF从物体侧朝向像侧依次包括对焦组前组GFf、对焦组中组GFm及对焦组后组GFr。对焦组前组GFf在变倍时及对焦时相对于像面Sim固定。对焦组中组GFm包括1个透镜组，且在变倍时及对焦时沿光轴Z移动。对焦组后组GFr在变倍时及对焦时沿光轴Z移动。变倍组GV从物体侧朝向像侧依次包括第1变倍组GV1、第2变倍组GV2及第3变倍组GV3这3个透镜组，且这3个组在变倍时改变彼此间隔而沿光轴Z移动。后续组GR在变倍时及对焦时相对于像面Sim固定。
关于实施例4的变焦透镜，将基本透镜数据示于表13A及表13B，将规格示于表14，将组间隔示于表15，将对焦时的移动量示于表16。在表16中，将对焦组中组GFm及对焦组后组GFr的移动量分别示于标记为“GFm”及“GFr”的栏中。并且，将对焦于无限远物体的状态的各像差图示于图17，将对焦于最近物体的状态的各像差图示于图18。这些为将最近物体的物体距离设为2.8m(米)时的数据。
[表13A]
实施例4基本透镜数据
Figure BDA0002171318080000261
[表13B]
实施例4基本透镜数据
Figure BDA0002171318080000271
[表14]
实施例4规格
广角端 中间 长焦端
Zr 1.00 1.96 45.30
f 10.063 19.931 455.703
FNo. 2.06 2.06 4.35
2ω(°) 60.06 29.66 1.36
[表15]
实施例4组间隔
无限远物体对焦状态
广角端 中间 长焦端
DD[4] 9.473 7.473 9.523
DD[10] 1.200 23.966 38.482
DD[12] 2.000 23.722 98.323
DD[19] 35.878 5.194 7.022
DD[23] 101.273 86.281 1.039
DD[28] 5.279 8.467 0.714
最近(2.8m)物体对焦状态
广角端 中间 长焦端
DD[4] 0.868 4.473 0.868
DD[10] 9.823 39.802 47.033
DD[12] 1.982 10.885 98.427
DD[19] 35.878 5.194 7.022
DD[23] 101.273 86.281 1.039
DD[28] 5.279 8.467 0.714
[表16]
实施例4对焦时的移动量
广角端 中间 长焦端
GFm -8.605 -3.000 -8.655
GFr 0.018 12.836 -0.104
[实施例5]
将表示实施例5的变焦透镜的结构的剖视图及移动轨迹示于图8。实施例5的变焦透镜从物体侧朝向像侧依次包括对焦组GF、变倍组GV及后续组GR。对焦组GF从物体侧朝向像侧依次包括对焦组前组GFf、对焦组中组GFm及对焦组后组GFr。对焦组前组GFf在变倍时及对焦时相对于像面Sim固定。对焦组中组GFm包括1个透镜组，且在变倍时及对焦时沿光轴z移动。对焦组后组GFr在变倍时及对焦时沿光轴Z移动。变倍组GV从物体侧朝向像侧依次包括第1变倍组GV1和第2变倍组GV2这2个透镜组，且这2个组在变倍时改变彼此间隔而沿光轴Z移动。后续组GR在变倍时及对焦时相对于像面Sim固定。
关于实施例5的变焦透镜，将基本透镜数据示于表17A及表17B，将规格示于表18，将组间隔示于表19，将对焦时的移动量示于表20。在表20中，将对焦组中组GFm及对焦组后组GFr的移动量分别示于标记为“GFm”及“GFr”的栏中。并且，将对焦于无限远物体的状态的各像差图示于图19，将对焦于最近物体的状态的各像差图示于图20。这些为将最近物体的物体距离设为2.82m(米)时的数据。
实施例5的变焦透镜具有非球面，将其非球面系数示于表21。在基本透镜数据的表中，在非球面的面编号上标注了*记号，在非球面的曲率半径的栏中记载了近轴曲率半径的数值。在表21中，在Sn的栏中示出非球面的面编号，在KA及Am(m为3以上的整数)的栏中示出关于各非球面的非球面系数的数值。表21的非球面系数的数值的“E±n”(n：整数)表示“×10±n”。KA及Am为由下式表示的非球面式中的非球面系数。
Zd＝C×h2/{1+(1-KA×C2×h2)1/2}+∑Am×hm
其中，Zd：非球面深度(从高度h的非球面上的点下垂至与非球面顶点相切且与光轴垂直的平面的垂线的长度)；h：高度(从光轴至透镜面为止的距离)；C：近轴曲率半径的倒数；KA、Am：非球面系数，非球面式的∑表示与m相关的总和。与上述非球面系数相关的各数据的记号、含义、记载方法，在以下的实施例中也相同，因此以下省略重复说明。
[表17A]
实施例5基本透镜数据
Figure BDA0002171318080000301
[表17B]
实施例5基本透镜数据
Figure BDA0002171318080000311
[表18]
实施例5规格
广角端 中间 长焦端
Zr 1.00 3.84 40.50
f 10.043 38.645 406.757
FNo. 2.07 2.00 3.85
2ω(°) 59.44 15.80 1.52
[表19]
实施例5组间隔
无限远物体对焦状态
广角端 中间 长焦端
DD[4] 10.895 10.295 10.895
DD[10] 1.230 4.528 17.824
DD[12] 2.343 82.069 120.436
DD[20] 132.650 46.471 1.598
DD[25] 4.939 8.695 1.305
最近(2.82m)物体对焦状态
广角端 中间 长焦端
DD[4] 1.586 3.395 1.586
DD[10] 10.628 20.852 27.232
DD[12] 2.254 72.645 120.337
DD[20] 132.650 46.471 1.598
DD[25] 4.939 8.695 1.305
[表20]
实施例5对焦时的移动量
广角端 中间 长焦端
GFm -9.309 -6.900 -9.309
GFr 0.089 9.424 0.099
[表21]
实施例5非球而系数
Sn 13
KA 1.0000000E+00
A4 5.9614168E-06
A6 -3.0877714E-09
A8 -5.4860380E-12
A10 2.1201453E-14
A12 -1.8736830E-17
A14 5.7528952E-21
A16 -1.1083101E-22
A18 7.3344116E-25
A20 -7.2129359E-28
A22 -2.6963198E-30
A24 1.7933407E-32
A26 9.8231368E-35
A28 -1.1671524E-36
A30 2.3589541E-39
[实施例6]
将表示实施例6的变焦透镜的结构的剖视图及移动轨迹示于图9。实施例6的变焦透镜从物体侧朝向像侧依次包括对焦组GF、变倍组GV及后续组GR。对焦组GF从物体侧朝向像侧依次包括对焦组前组GFf、对焦组中组GFm及对焦组后组GFr。对焦组前组GFf在变倍时及对焦时相对于像面Sim固定。对焦组中组GFm包括1个透镜组，且在变倍时及对焦时沿光轴Z移动。对焦组后组GFr在变倍时及对焦时沿光轴Z移动。变倍组GV从物体侧朝向像侧依次包括第1变倍组GV1和第2变倍组GV2这2个透镜组，且这2个组在变倍时改变彼此间隔而沿光轴Z移动。后续组GR在变倍时及对焦时相对于像面Sim固定。
关于实施例6的变焦透镜，将基本透镜数据示于表22A及表22B，将规格示于表23，将组间隔示于表24，将对焦时的移动量示于表25。在表25中，将对焦组中组GFm及对焦组后组GFr的移动量分别示于标记为“GFm”及“GFr”的栏中。并且，将对焦于无限远物体的状态的各像差图示于图21，将对焦于最近物体的状态的各像差图示于图22。这些为将最近物体的物体距离设为2.82m(米)时的数据。
[表22A]
实施例6基本透镜数据
Figure BDA0002171318080000331
[表22B]
实施例6基本透镜数据
Figure BDA0002171318080000341
[表23]
实施例6规格
广角端 中间 长焦端
Zr 1.00 1.96 40.50
f 9.836 19.561 398.368
FNo. 2.08 2.08 3.96
2ω(°) 61.04 30.46 1.56
[表24]
实施例6组间隔
无限远物体对焦状态
广角端 中间 长焦端
DD[4] 10.415 7.915 10.415
DD[10] 1.909 28.043 86.333
DD[12] 1.183 18.374 31.044
DD[20] 114.193 71.719 3.248
DD[25] 4.604 6.252 1.264
最近(2.82m)物体对焦状态
广角端 中间 长焦端
DD[4] 1.915 2.915 1.814
DD[10] 10.800 50.811 94.968
DD[12] 0.792 0.607 31.010
DD[20] 114.193 71.719 3.248
DD[25] 4.604 6.252 1.264
[表25]
实施例6对焦时的移动量
广角端 中间 长焦端
GFm -8.500 -5.000 -8.601
GFr 0.391 17.768 0.034
[实施例7]
将表示实施例7的变焦透镜的结构的剖视图及移动轨迹示于图10。实施例7的变焦透镜从物体侧朝向像侧依次包括对焦组GF、变倍组GV及后续组GR。对焦组GF从物体侧朝向像侧依次包括对焦组前组GFf、对焦组中组GFm及对焦组后组GFr。对焦组前组GFf在变倍时及对焦时相对于像面Sim固定。对焦组中组GFm包括对焦组第1中组GFm1和对焦组第2中组GFm2这2个透镜组。对焦组第1中组GFm1及对焦组第2中组GFm2在变倍时相对于像面Sim固定，在对焦时沿光轴Z移动。对焦组后组GFr在变倍时及对焦时沿光轴Z移动。变倍组GV从物体侧朝向像侧依次包括第1变倍组GV1、第2变倍组GV2及第3变倍组GV3这3个透镜组，且这3个组在变倍时改变彼此间隔而沿光轴Z移动。后续组GR包括第1后续组GR1和第2后续组GR2。第1后续组GR1在变倍时及对焦时相对于像面Sim固定。第2后续组GR2在变倍时及对焦时沿光轴Z移动。
关于实施例7的变焦透镜，将基本透镜数据示于表26A及表26B，将规格示于表27，将组间隔示于表28，将对焦时的移动量示于表29，将非球面系数示于表30。在表29中，将对焦组第1中组GFm1、对焦组第2中组GFm2、对焦组后组GFr及第2后续组GR2的移动量分别示于标记为“GFm1”、“GFm2”、“GFr”及“GR2”的栏中。并且，将对焦于无限远物体的状态的各像差图示于图23，将对焦于最近物体的状态的各像差图示于图24。这些为将最近物体的物体距离设为3.5m(米)时的数据。
[表26A]
实施例7基本透镜数据
Figure BDA0002171318080000361
[表26B]
实施例7基本透镜数据
Figure BDA0002171318080000371
[表27]
实施例7规格
广角端 中间 长焦端
Zr 1.00 5.00 77.00
f 9.229 44.705 709.308
FNo. 1.76 1.77 3.65
2ω(°) 64.30 13.66 0.88
[表28]
实施例7组间隔
无限远物体对焦状态
广角端 中间 长焦端
DD[4] 31.664 31.664 31.664
DD[8] 3.128 3.128 3.128
DD[10] 2.245 30.532 120.970
DD[13] 1.320 92.500 72.545
DD[23] 294.345 134.555 4.095
DD[25] 0.402 18.650 4.059
DD[33] 3.455 25.530 100.097
DD[48] 7.488 7.382 7.401
DD[57] 7.250 7.356 7.337
最近(3.5m)物体对焦状态
广角端 中间 长焦端
DD[4] 0.164 0.164 0.164
DD[8] 20.670 20.670 20.670
DD[10] 15.203 109.489 135.078
DD[13] 2.320 27.500 72.395
DD[23] 294.345 134.555 4.095
DD[25] 0.402 18.650 4.059
DD[33] 3.455 25.530 100.097
DD[48] 7.488 7.621 7.317
DD[57] 7.250 7.117 7.421
[表29]
实施例7对焦时的移动量
广角端 中间 长焦端
GFm1 -31.500 -31.500 -31.500
GFm2 -13.958 -13.958 -13.958
GFr -1.000 64.999 0.150
GR2 0.000 0.238 -0.084
[表30]
实施例7非球面系数
Sn 14 25 29
KA 1.0000000E+00 1.0000000E+00 1.0000000E+00
A3 -1.8505954E-21 -7.1721817E-22 6.6507804E-22
A4 4.0660287E-07 1.6421968E-07 -2.8081272E-07
A5 -6.4796240E-09 -5.6511999E-09 -8.0962001E-09
A6 8.4021729E-10 1.7414539E-10 2.8172499E-10
A7 -4.5016908E-11 7.4176985E-13 -1.6052722E-12
A8 4.3463315E-13 -9.7299399E-14 -1.0541094E-13
A9 3.5919548E-14 1.1281878E-15 2.1399424E-15
A10 -8.9257498E-16 -4.4848875E-19 -1.0917621E-17
表31中示出实施例1～7的变焦透镜的条件式(1)～(3)的对应值。条件式(2)的对应值示出广角端状态、中间焦距状态及长焦端状态。实施例1～7以d线为基准。表31中示出d线基准下的值。
[表31]
Figure BDA0002171318080000391
如从以上数据可知，实施例1～7的变焦透镜实现变焦倍率为40倍以上这一高倍率的同时，在整个变焦区域内对焦时的像面弯曲的变动得到良好的抑制，并且，在整个变焦区域内各像差得到良好的校正而实现了高光学性能。
接着，对本发明的实施方式所涉及的摄像装置进行说明。图25中，作为本发明的实施方式的摄像装置的一例示出使用本发明的实施方式所涉及的变焦透镜1的摄像装置100的概略结构图。作为摄像装置100，例如能够举出广播用摄像机、电影摄影机、视频摄像机及监控摄像机等。
摄像装置100具备变焦透镜1、配置于变焦透镜1的像侧的滤波器2及配置于滤波器2的像侧的成像元件3。另外，在图25中，示意地图示了变焦透镜1所具备的多个透镜。
成像元件3将由变焦透镜1形成的光学像转换成电信号，例如能够使用CCD(ChargeCoupled Device，电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)等。成像元件3以其成像面与变焦透镜1的像面对齐的方式配置。
摄像装置100还具备对来自成像元件3的输出信号进行运算处理的信号处理部5、显示通过信号处理部5形成的像的显示部6、控制变焦透镜1的变倍的变倍控制部7及控制变焦透镜1的对焦的对焦控制部8。另外，在图25中仅图示了1个成像元件3，但也可以设为具有3个成像元件的所谓的3板方式的摄像装置。
摄像装置100可以根据温度的变化使对焦组后组GFr沿光轴Z移动。此时，例如，摄像装置100可以具备检测对焦组GF的位置的机构、检测变倍组G V的位置的机构、检测温度的机构及根据这3个进行检测的机构的检测结果驱动对焦组后组GFr的机构。根据该结构，能够根据变焦位置及物体距离良好地校正温度变化引起的像面弯曲的变动、球面像差的变动及焦点位置的变动。
并且，摄像装置100可以根据孔径光圈St的光圈值使对焦组后组GFr沿光轴Z移动。此时，例如，摄像装置100可以具备检测对焦组GF的位置的机构、检测变倍组GV的位置的机构、检测孔径光圈St的光圈值的机构及根据这3个进行检测的机构的检测结果驱动对焦组后组GFr的机构。根据该结构，能够根据变焦位置及物体距离良好地校正孔径光圈St的光圈值的变化引起的球面像差的变动及焦点位置的变动。
以上，举出实施方式及实施例对本发明的技术进行了说明，但本发明的技术并不限定于上述实施方式及实施例，能够进行各种变形。例如，各透镜的曲率半径、面间隔、折射率、色散系数及非球面系数等并不限定于上述各数值实施例中示出的值，能够采用其他值。

Claims (16)

1.一种变焦透镜，其特征在于，
从物体侧朝向像侧依次包含：包括对焦时移动的透镜组的对焦组、包括变倍时改变与相邻的组之间的间隔而沿光轴移动的2个以上的透镜组的变倍组、及在最靠物体侧具有包括光圈的透镜组的后续组，
所述对焦组从物体侧朝向像侧依次包含：包括负透镜且变倍时及对焦时相对于像面固定的对焦组前组、包括对焦时改变与相邻的组之间的间隔而沿光轴移动的1个或2个具有正屈光力的透镜组的对焦组中组、以及包括变倍时及对焦时改变与相邻的组之间的间隔而沿光轴移动的1个具有负屈光力的透镜组的对焦组后组，
所述对焦组后组的对焦时的移动量根据变焦位置而发生变化，所述对焦组后组具有在从无限远物体向最近物体对焦时从物体侧向像侧移动的变焦区域，
在将对焦于无限远物体的状态下的从广角端向长焦端变倍时的所述对焦组后组的移动量设为DFrinf，将在从无限远物体向最近物体对焦时所述对焦组后组的移动量变为最大的变焦位置的、从无限远物体向最近物体对焦时的所述对焦组后组的移动量设为DFrmax，将所述对焦组后组的移动量的符号在所述对焦组后组从物体侧向像侧移动时设为正、从像侧向物体侧移动时设为负时，
满足以下表示的条件式(1-1)，
0.3＜DFrinf/DFrmax＜10 (1-1)。
2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，
在将对焦于无限远物体的状态下的所述对焦组后组的横向倍率设为βFr时，在整个变焦区域内，满足以下表示的条件式(2)，
0.5＜1/βFr＜0.995 (2)。
3.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述对焦组前组具有负屈光力。
4.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
对焦于无限远物体的状态下的所述对焦组的屈光力的符号在整个变焦区域内为正。
5.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述对焦组中组内的所有透镜组在从无限远物体向最近物体对焦时从像侧向物体侧移动。
6.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
在从无限远物体向最近物体对焦时所述对焦组后组的移动量变为最大的变焦位置位于比长焦端更靠广角侧的位置。
7.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述变倍组内的最靠物体侧的透镜组具有负屈光力，且在从广角端向长焦端变倍时始终从物体侧向像侧移动。
8.根据权利要求7所述的变焦透镜，其中，
在将所述变倍组内的最靠物体侧的透镜组的焦距设为fV1、将所述对焦组后组的焦距设为fFr时，
满足以下表示的条件式(3)，
0.001＜fV1/fFr＜0.4 (3)。
9.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述对焦组后组包括1片负透镜。
10.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述对焦组后组包括接合1片负透镜和1片正透镜而成的接合透镜。
11.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述对焦组中组内的至少1个透镜组的对焦时的移动量根据变焦位置而发生变化。
12.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述变倍组内的透镜组之中比最靠物体侧的透镜组更靠像侧的透镜组中的至少1个透镜组在对焦时移动，且对焦时的移动量根据变焦位置而发生变化。
13.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述后续组内的至少1个透镜组在对焦时移动，且对焦时的移动量根据变焦位置而发生变化。
14.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中，
满足以下表示的条件式(2-1)，
0.55＜1/βFr＜0.995 (2-1)。
15.根据权利要求8所述的变焦透镜，其中，
满足以下表示的条件式(3-1)，
0.002＜fV1/fFr＜0.3 (3-1)。
16.一种摄像装置，其特征在于，具备权利要求1至15中任一项所述的变焦透镜。
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