專利名稱：變焦鏡頭及使用它的攝像機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及變焦鏡頭及使用它的攝像機。詳細地說，涉及變焦距比高達23、后截距長、F為1.6的高亮度、低成本的高倍率非球面變焦鏡頭及使用它的攝像機。
背景技術：
過去，為了降低變焦鏡頭的成本，透鏡材料通常使用塑料。此外，近年來，為了加強市場地競爭力，特別希望開發(fā)出高變焦倍率、高分辨力的變焦鏡頭。即，作為變焦鏡頭，必須實現具有高變焦倍率和高分辨力且成本低的產品。
采用塑料透鏡的變焦鏡頭例如在特開平8-106046號、特開平9-311272號公報中已經公開。在特開平8-106046號公報中，提出了一種在10個透鏡的結構中有4個是塑料透鏡的變焦鏡頭，由此可達到12倍的變焦距比。此外，在特開平9-311272號公報中，提出了一種在10個透鏡的結構中有5個是塑料透鏡的變焦鏡頭，由此可達到18倍的變焦距比。
但是，若對變焦距比在20以上的變焦鏡頭采用塑料透鏡，伴隨塑料的溫度變化折射率會發(fā)生很大的變化。這樣，因高倍率變焦鏡頭使用塑料透鏡在技術上有困難，故現在幾乎都是由玻璃透鏡構成。
發(fā)明的公開
本發(fā)明是為了解決先有技術中的上述課題而提出的，通過其目的在于提供一種變焦鏡頭及使用它的攝像機，通過采用最佳放大率配置和最佳塑料透鏡配置，可以實現F為1.6的高亮度、變焦距比為23倍的高倍率，達到高性能和低成本。
為了達到上述目的，本發(fā)明第1方面的變焦鏡頭是包括相對成像面固定的第1透鏡組、具有負折射率且通過在光軸上移動進行變倍的第2透鏡組、具有正折射率且相對成像面固定的第3透鏡組、具有正折射率且跟隨上述第2透鏡組和物體的移動而在光軸上移動以使變動的成像面始終與基準面保持一定距離的第4透鏡組，其特征在于上述第1透鏡組由從物體側開始依次配置的負透鏡、正透鏡和凸面向著物體側的正彎月形透鏡構成，上述第2透鏡組由從物體側開始依次配置的負透鏡、粘接的兩個凹透鏡和正透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，上述第3透鏡組由從物體側開始依次配置的正透鏡和負塑料透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，上述第4透鏡組由從物體側開始依次配置的粘接的負塑料透鏡和正塑料透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，若設上述第3透鏡組的負塑料透鏡的焦距為fp1、上述第4透鏡組的負塑料透鏡的焦距為fp2、正塑料透鏡的焦距為fp3、寬端的系統(tǒng)合成焦距為fw，則滿足下面(式36)。
式36
若按照第1方面的變焦鏡頭，可以實現各象差平衡、變焦倍率可達20倍以上的高倍率變焦鏡頭。此外，可以使各塑料透鏡材料的折射率隨溫度的變化相互抵消，減小成像面位置的偏差。
此外，在上述本發(fā)明第1方面的變焦鏡頭中，最好滿足下面(式37)
式37
若按照這樣的例子，可以使各塑料透鏡材料的折射率隨溫度的變化相互抵消，幾乎不產生成像面位置的偏差。這時，若設上述第1透鏡組的合成焦距為f1、上述第2透鏡組的合成焦距為f2、上述第3透鏡組的合成焦距為f3、上述第4透鏡組的合成焦距為f4，則最好滿足下面(式38)～(式41)。
式38
式39
式40
式41
若按照該例子，可以構成各象差性能良好的輕便的變焦鏡頭。這時，進而當上述第3透鏡組的正透鏡和負塑料透鏡的間隔為D12時，最好滿足下面式(式42)
式42
d12×fw＜1.2
若按照該例子，在從寬端到末端的變焦區(qū)，可以很好地進行色差改正。
此外，在上述本發(fā)明第1方面的變焦鏡頭中，對于上述第2透鏡組的兩個凹透鏡，若設在入射面中從透鏡中心到上述入射面和上述第2透鏡組的最靠物體一側的負透鏡的射出面的接觸位置的垂度為sag(rl)、在射出面中從透鏡中心到最邊緣部的垂度為sag(r2)、透鏡厚度為d8，則最好滿足下面(式43)。
式43
若按照該例子，因容易使兩凹透鏡成形，故能夠提高成品率。
此外，在上述本發(fā)明第1方面的變焦鏡頭中，上述第1透鏡組的最靠成像面?zhèn)鹊耐哥R面的曲率半徑最好和上述第2透鏡組的最靠物體側的透鏡面的曲率半徑相同。若按照該例子，因能防止第1透鏡組的最靠成像面?zhèn)鹊拿婧偷?透鏡組的最靠物體側的面的間隔越往透鏡的周邊部越小，故鏡筒的制作容易。
此外，在上述本發(fā)明第1方面的變焦鏡頭中，若設空氣中從透鏡的最終面到成像面的間隔為BF，則最好滿足下面(式44)。
式44
若按照該例子，可以確保用來插入紅外截止濾光片或水晶等低頻濾光器所必要的后截距。此外，因后截距不會大于必要值，故可以實現小型變焦鏡頭。
此外，本發(fā)明第2方面的變焦鏡頭是包括從物體側向成像面依次配置的具有正折射率且相對成像面固定的第1透鏡組、具有負折射率且通過在光軸上移動進行變倍的第2透鏡組、具有正折射率且相對成像面固定的第3透鏡組、具有正折射率且跟隨上述第2透鏡組和物體的移動而在光軸上移動以使變動的成像面始終與基準面保持一定距離的第4透鏡組，其特征在于上述第1透鏡組由從物體側開始依次配置的負透鏡、正透鏡和凸面向著物體側的正彎月形透鏡構成，上述第2透鏡組由從物體側開始依次配置的負透鏡、粘接的兩個凹透鏡和正透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，上述第3透鏡組由從物體側開始依次配置的正透鏡和負塑料透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，上述第4透鏡組由從物體側開始依次配置的粘接的正塑料透鏡和負塑料透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，若設上述第3透鏡組的負塑料透鏡的焦距為fp1、上述第4透鏡組的正塑料透鏡的焦距為fp2、負塑料透鏡的焦距為fp3、寬端的系統(tǒng)合成焦距為fw，則滿足下面(式45)。
式45
若按照第2方面的變焦鏡頭，可以實現各象差平衡、變焦倍率可達20倍以上的高倍率變焦鏡頭。此外，可以使各塑料透鏡材料的折射率隨溫度的變化相互抵消，減小成像面位置的偏差。
此外，在上述本發(fā)明第2方面的變焦鏡頭中，最好滿足下面(式46)
式46
若按照這樣的例子，可以使各塑料透鏡材料的折射率隨溫度的變化相互抵消，幾乎不產生成像面位置的偏差。這時，若設上述第1透鏡組的合成焦距為f1、上述第2透鏡組的合成焦距為f2、上述第3透鏡組的合成焦距為f3、上述第4透鏡組的合成焦距為f4，則最好滿足下面(式47)～(式50)。
式47
式48
式49
式50
若按照該例子，可以構成各象差性能良好的輕便的變焦鏡頭。這時，進而當上述第3透鏡組的正透鏡和負塑料透鏡的間隔為d12時，最好滿足下面式(式51)
式51
d12×fw＜1.2
若按照該例子，在從寬端到末端的變焦區(qū)，可以很好地進行色差改正。
此外，在上述本發(fā)明第2方面的變焦鏡頭中，對于上述第2透鏡組的兩個凹透鏡，若設在入射面中從透鏡中心到上述入射面和上述第2透鏡組的最靠物體一側的負透鏡的射出面的接觸位置的垂度為sag(rl)、在射出面中從透鏡中心到最邊緣部的垂度為sag(r2)、透鏡厚度為d8，則最好滿足下面(式52)。
式52
若按照該例子，因容易使兩凹透鏡成形，故能夠提高成品率。
此外，在上述本發(fā)明第2方面的變焦鏡頭中，上述第1透鏡組的最靠成像面?zhèn)鹊耐哥R面的曲率半徑最好和上述第2透鏡組的最靠物體側的透鏡面的曲率半徑相同。若按照該例子，因能防止第1透鏡組的最靠成像面?zhèn)鹊拿婧偷?透鏡組的最靠物體側的面的間隔越往透鏡的周邊部越小，故鏡筒的制作容易。
此外，在上述本發(fā)明第2方面的變焦鏡頭中，若設空氣中從透鏡的最終面到成像面的間隔為BF，則最好滿足下面(式53)。
式53
若按照該例子，可以確保用來插入紅外截止濾光片或水晶等低頻濾光器所必要的后截距。此外，因后截距不會大于必要值，故可以實現小型變焦鏡頭。
此外，本發(fā)明第3方面的變焦鏡頭是包括從物體側向成像面依次配置的具有正折射率且相對成像面固定的第1透鏡組、具有負折射率且通過在光軸上移動進行變倍的第2透鏡組、具有正折射率且相對成像面固定的第3透鏡組、具有正折射率且跟隨上述第2透鏡組和物體的移動而在光軸上移動以使變動的成像面始終與基準面保持一定距離的第4透鏡組，其特征在于上述第1透鏡組由從物體側開始依次配置的負透鏡、正透鏡和凸面向著物體側的正彎月形透鏡構成，上述第2透鏡組由從物體側開始依次配置的負透鏡、粘接的兩個凹透鏡和正透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，上述第3透鏡組由從物體側開始依次配置的正透鏡和負塑料透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，上述第4透鏡組由從物體側開始依次配置的負塑料透鏡和正塑料透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，若設上述第3透鏡組的負塑料透鏡的焦距為fp1、上述第4透鏡組的負塑料透鏡的焦距為fp2、正塑料透鏡的焦距為fp3、寬端的系統(tǒng)合成焦距為fw，則滿足下面(式54)。
式54
若按照第3方面的變焦鏡頭，可以實現各象差平衡、變焦倍率可達20倍以上的高倍率變焦鏡頭。此外，可以使各塑料透鏡材料的折射率隨溫度的變化相互抵消，減小成像面位置的偏差。
此外，在上述本發(fā)明第3方面的變焦鏡頭中，最好滿足下面(式55)
式55
若按照這樣的例子，可以使各塑料透鏡材料的折射率隨溫度的變化相互抵消，幾乎不產生成像面位置的偏差。這時，若設上述第1透鏡組的合成焦距為f1、上述第2透鏡組的合成焦距為f2、上述第3透鏡組的合成焦距為f3、上述第4透鏡組的合成焦距為f4，則最好滿足下面(式56)～(式59)。
式56
式57
式58
式59
若按照該例子，可以構成各象差性能良好的輕便的變焦鏡頭。這時，進而當上述第3透鏡組的正透鏡和負塑料透鏡的間隔為d12時，最好滿足下面式(式60)
式60
d12×fw＜1.2
若按照該例子，在從寬端到末端的變焦區(qū)，可以很好地進行色差改正。
此外，在上述本發(fā)明第3方面的變焦鏡頭中，對于上述第2透鏡組的兩個凹透鏡，若設在入射面中從透鏡中心到上述入射面和上述第2透鏡組的最靠物體一側的負透鏡的射出面的接觸位置的垂度為sag(rl)、在射出面中從透鏡中心到最邊緣部的垂度為sag(r2)、透鏡厚度為d8，則最好滿足下面(式61)。
式61
若按照該例子，因容易使兩凹透鏡成形，故能夠提高成品率。
此外，在上述本發(fā)明第3方面的變焦鏡頭中，上述第1透鏡組的最靠成像面?zhèn)鹊耐哥R面的曲率半徑最好和上述第2透鏡組的最靠物體側的透鏡面的曲率半徑相同。若按照該例子，因能防止第1透鏡組的最靠成像面?zhèn)鹊拿婧偷?透鏡組的最靠物體側的面的間隔越往透鏡的周邊部越小，故鏡筒的制作容易。
此外，在上述本發(fā)明第3方面的變焦鏡頭中，若設空氣中從透鏡的最終面到成像面的間隔為BF，則最好滿足下面(式62)。
式62
若按照該例子，可以確保用來插入紅外截止濾光片或水晶等低頻濾光器所必要的后截距。此外，因后截距不會大于必要值，故可以實現小型變焦鏡頭。
此外，本發(fā)明第4方面的變焦鏡頭是包括從物體側向成像面依次配置的具有正折射率且相對成像面固定的第1透鏡組、具有負折射率且通過在光軸上移動進行變倍的第2透鏡組、具有正折射率且相對成像面固定的第3透鏡組、具有正折射率且跟隨上述第2透鏡組和物體的移動而在光軸上移動以使變動的成像面始終與基準面保持一定距離的第4透鏡組，其特征在于上述第1透鏡組由從物體側開始依次配置的負透鏡、正透鏡和凸面向著物體側的正彎月形透鏡構成，上述第2透鏡組由從物體側開始依次配置的負透鏡、粘接的兩個凹透鏡和正透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，上述第3透鏡組由從物體側開始依次配置的粘接的正透鏡和負塑料透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，上述第4透鏡組由從物體側開始依次配置的粘接的負塑料透鏡和正塑料透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，若設上述第3透鏡組的負塑料透鏡的焦距為fp1、上述第4透鏡組的負塑料透鏡的焦距為fp2、正塑料透鏡的焦距為fp3、寬端的系統(tǒng)合成焦距為fw，則滿足下面(式63)。
式63
若按照第4方面的變焦鏡頭，可以實現各象差平衡、變焦倍率可達20倍以上的高倍率變焦鏡頭。此外，可以使各塑料透鏡材料的折射率隨溫度的變化相互抵消，減小成像面位置的偏差。
此外，在上述本發(fā)明第4方面的變焦鏡頭中，最好滿足下面(式64)
式64
若按照這樣的例子，可以使各塑料透鏡材料的折射率隨溫度的變化相互抵消，幾乎不產生成像面位置的偏差。這時，若設上述第1透鏡組的合成焦距為f1、上述第2透鏡組的合成焦距為f2、上述第3透鏡組的合成焦距為f3、上述第4透鏡組的合成焦距為f4，則最好滿足下面(式65)～(式68)。
式65
式66
式67
式68
若按照該例子，可以構成各象差性能良好的輕便的變焦鏡頭。
此外，在上述本發(fā)明第4方面的變焦鏡頭中，對于上述第2透鏡組的兩個凹透鏡，若設在入射面中從透鏡中心到上述入射面和上述第2透鏡組的最靠物體一側的負透鏡的射出面的接觸位置的垂度為sag(r1)、在射出面中從透鏡中心到最邊緣部的垂度為sag(r2)、透鏡厚度為d8，則最好滿足下面(式69)。
式69
若按照該例子，因容易使兩凹透鏡成形，故能夠提高成品率。
此外，在上述本發(fā)明第4方面的變焦鏡頭中，上述第1透鏡組的最靠成像面?zhèn)鹊耐哥R面的曲率半徑最好和上述第2透鏡組的最靠物體側的透鏡面的曲率半徑相同。若按照該例子，因能防止第1透鏡組的最靠成像面?zhèn)鹊拿婧偷?透鏡組的最靠物體側的面的間隔越往透鏡的周邊部越小，故鏡筒的制作容易。
此外，在上述本發(fā)明第4方面的變焦鏡頭中，若設空氣中從透鏡的最終面到成像面的間隔為BF，則最好滿足下面(式70)。
式70
若按照該例子，可以確保用來插入紅外截止濾光片或水晶等低頻濾光器所必要的后截距。此外，因后截距不會大于必要值，故可以實現小型變焦鏡頭。
此外，本發(fā)明的攝像機是具有變焦鏡頭的攝像機，其特征在于使用上述本發(fā)明的變焦鏡頭作為上述變焦鏡頭。若按照該攝像機，可以實現小型、輕量、性能優(yōu)良且成本低的攝像機。
附圖的簡單說明


圖1是表示本發(fā)明第1實施形態(tài)的變焦鏡頭的配置圖。
圖2是本發(fā)明第1實施形態(tài)的變焦鏡頭的寬端象差性能圖。
圖3是本發(fā)明的第1實施形態(tài)的變焦鏡頭正常位置時象差性能圖。
圖4是本發(fā)明的第1實施形態(tài)的變焦鏡頭的末端象差性能圖。
圖5是表示本發(fā)明第2實施形態(tài)的變焦鏡頭的配置圖。
圖6是本發(fā)明第2實施形態(tài)的變焦鏡頭的寬端象差性能圖。
圖7是本發(fā)明的第2實施形態(tài)的變焦鏡頭正常位置時象差性能圖。
圖8是本發(fā)明的第2實施形態(tài)的變焦鏡頭的末端象差性能圖。
圖9是表示本發(fā)明第3實施形態(tài)的變焦鏡頭的配置圖。
圖10是本發(fā)明第3實施形態(tài)的變焦鏡頭的寬端象差性能圖。
圖11是本發(fā)明的第3實施形態(tài)的變焦鏡頭正常位置時象差性能圖。
圖12是本發(fā)明的第3實施形態(tài)的變焦鏡頭的末端象差性能圖。
圖13是表示本發(fā)明第4實施形態(tài)的變焦鏡頭的配置圖。
圖14是本發(fā)明第4實施形態(tài)的變焦鏡頭的寬端象差性能圖。
圖15是本發(fā)明的第4實施形態(tài)的變焦鏡頭正常位置時象差性能圖。
圖16是本發(fā)明的第4實施形態(tài)的變焦鏡頭的末端象差性能圖。
圖17是表示本發(fā)明的第5實施形態(tài)的攝像機的構成的配置圖。
實施發(fā)明的最佳形態(tài)
下面，使用實施形態(tài)進一步具體說明本發(fā)明。
第1實施形態(tài)
圖1是表示本發(fā)明第1實施形態(tài)的變焦鏡頭的配置圖。
如圖1所示，從物體側(圖1中的左側)到成像面?zhèn)?圖1中的右側)，按順序配置第1透鏡組11、第2透鏡組12、第3透鏡組13、第4透鏡組14和平板玻璃15，由此構成變焦鏡頭。這里，平板玻璃15和水晶濾光片或攝像器件中的面板等光學等效。
第1透鏡組11具有正的折射率，變倍時和聚焦時，相對成像面16都處于固定的狀態(tài)。第2透鏡組12具有負的折射率，通過在光軸上移動進行變倍。第3透鏡組13具有正的折射率，變倍時和聚焦時，相對成像面16都處于固定的狀態(tài)。第4透鏡組14具有正的折射率，跟隨第2透鏡組12和作為攝像對象的物體的移動而在光軸上移動，以使變動的成像面16始終與基準面保持一定距離，由此，可以同時進行因變倍引起的像的移動和聚焦調整。
第1透鏡組11由從物體側開始依次配置的負透鏡1a、正透鏡1b和凸面向著物體側的正彎月形透鏡1c構成。第2透鏡組12由從物體側開始依次配置的負透鏡2a、兩個凹透鏡2b和正透鏡2c的接合透鏡構成，上述透鏡組的至少1個面是非球面。第3透鏡組13由從物體側開始依次配置的正透鏡3a和負塑料透鏡3b構成，上述透鏡組的至少1個面是非球面。第4透鏡組14由從物體側開始依次配置的負塑料透鏡4a和正塑料透鏡4b的接合透鏡構成，上述透鏡組的至少1個面是非球面。
在本實施形態(tài)中變焦鏡頭中，若設第3透鏡組13的負塑料透鏡3b的焦距為fp1、第4透鏡組14的負塑料透鏡4a的焦距為fp2、正塑料透鏡4b的焦距為fp3、寬端的系統(tǒng)合成焦距為fw，則滿足下面(式71)。
式71
通過滿足上述(式71)，可以使各塑料透鏡材料的折射率隨溫度的變化相互抵消，減小成像面位置的偏差。一般，塑料的折射率隨溫度上升而減小，而且，具有膨脹特性。此外，塑料的折射率隨溫度下降而增大，而且，具有收縮特性。即，當降到上述(式71)的下限時，第3透鏡組13的負塑料透鏡3b的焦距fp1、第4透鏡組14的負塑料透鏡4b的焦距fp2和正塑料透鏡4b的焦距fp3的合成焦距傾向于形成一個負透鏡，當溫度上升時，成像面位置在寬端向最靠物體側大大偏離。相反，當溫度下降時，成像面位置在寬端向成像面?zhèn)却蟠笃x。為了使成像面和基準面保持一定的距離，第4透鏡組14需要在光軸上的一定的范圍內移動，上述偏離將會在第4透鏡組14的移動范圍內不能使成像面和基準面保持一定距離，結果，發(fā)生聚焦偏離。另一方面，當升到上述(式71)的上限時，第3透鏡組13的負塑料透鏡3b的焦距fp1、第4透鏡組14的負塑料透鏡4b的焦距fp2和正塑料透鏡4b的焦距fp3的合成焦距傾向于形成一個正透鏡，當溫度上升時，成像面位置在正常位置下向最靠成像面?zhèn)却蟠笃x。因此，仍然會發(fā)生聚焦偏離。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，最好滿足下面(式72)
式72
通過滿足上述(式72)，可以使各塑料透鏡材料的折射率隨溫度的變化相互抵消，幾乎不產生成像面位置的偏差。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，若設第1透鏡組的合成焦距為fl、第2透鏡組的合成焦距為f2、第3透鏡組的合成焦距為f3、第4透鏡組的合成焦距為f4，則最好滿足下面(式73)～(式76)。
式73
式74
式75
式76
通過滿足上述(式73)～(式76)，可以構成各象差性能良好的輕便的變焦鏡頭。
當降到上述(式73)的下限時，第1透鏡組11的折射率變大，長焦點側的球面象差和軸外慧形象差的修正變得困難。當升到上述(式73)的上限時，鏡頭總長度變長，變焦鏡頭難以實現輕便化。
當降到上述(式74)的下限時，整個系統(tǒng)的珀茲瓦爾和變大，成像面彎曲修正變得困難。當升到上述(式74)的上限時，珀茲瓦爾和變小，因整個系統(tǒng)變長，故變焦鏡頭難以實現輕便化。
當降到上述(式75)的下限時，第3透鏡組13的折射率變大不能確保用來插入水晶濾光片等的后截距，同時，球面象差修正變得困難。當升到上述(式75)的上限時，珀茲瓦爾和變大，成像面彎曲修正變得困難。
當降到上述(式76)的下限時，整個系統(tǒng)的透鏡系變大，難以實現小型化。當升到上述(式76)的上限時，對近距離攝影時和遠距離攝影時的軸外象差，難以同時進行很好的修正。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，當第3透鏡組13的正透鏡3a和負塑料透鏡3b的間隔為d12時，最好滿足下面(式77)
式77
d12×fw＜1.2
通過滿足上述(式77)，在從寬端到末端的變焦區(qū)，可以很好地進行色差改正。當升到上述(式77)的上限時，從寬端到末端色差變動大，性能大大下降。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，對于第2透鏡組12的兩個凹透鏡2b，若設在入射面中從透鏡中心到入射面和第2透鏡組12的最靠物體一側的負透鏡2a的射出面的接觸位置的垂度為sag(rl)、在射出面中從透鏡中心到最邊緣部的垂度為sag(r2)、透鏡厚度為d8，則最好滿足下面(式78)。
式78
通過滿足(式78)，因容易使兩凹透鏡2b成形，故能夠提高成品率。當升到上述(式78)的上限時，透鏡中心的厚度和邊緣部的厚度的比變大，透鏡難以成形，所以，成品率下降，難以降低成本。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，上述第1透鏡組11的最靠成像面?zhèn)鹊耐哥R面的曲率半徑最好和第2透鏡組12的最靠物體側的透鏡面的曲率半徑相同。由此，因能防止第1透鏡組11的最靠成像面?zhèn)鹊拿婧偷?透鏡組12的最靠物體側的面的間隔越往透鏡的周邊部越小，故鏡筒的制作容易。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，若設空氣中從透鏡的最終面到成像面的間隔為BF，則最好滿足下面(式79)。
式79
通過滿足(式79)，可以確保用來插入紅外截止濾光片或水晶等低頻濾光器所必要的后截距。此外，因后截距不會大于必要值，故可以實現小型變焦鏡頭。當降到上述(式79)的下限時，不能充分確保用來插入紅外截止濾光片或水晶等低頻濾光器的間隔。當升到上述(式79)的上限時，后截距大得超過必要的值，不能實現小型的變焦鏡頭。
(實施例1)
在下面(表1)中，示出本實施形態(tài)的變焦鏡頭的具體數值例。
表1
在上述(表1)中，rd(mm)是曲率半徑，th(mm)是透鏡的厚度或透鏡的空氣間隔，nd是各透鏡相對d線的折射率，ν是各透鏡相對d線的阿貝數。此外，具有非球面的面(使用上述(表1)中的面序號旁邊的*號表示)由下述(式80)定義。
式80
在上述(式80)中，y是相對光軸的高度，z是從相對光軸的高度為y的非球面形狀的非球面頂點的切線平面開始的距離，c是非球面頂點的曲率，k是圓錐常數，D、E、F、G是非球面系數。
下面(表2)示出本實施例的變焦鏡頭的非球面系數。
表2
此外，下面(表3)示出物體位于無限遠處時的由變焦距引起的可變空氣間隔(mm)。
表3
上述(表3)中的正常位置位于第3透鏡組13和第4透鏡組14最接近的位置。在上述表3中，焦距(mm)、FNo和ω(度)是本實施形態(tài)的變焦鏡頭的寬端、正常位置和末端的焦距，F數和入射視場角。
圖2～圖4示出本實施例的寬端、正常位置和末端的象差性能圖。在各圖中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分別表示球面象差(mm)、象散(mm)、畸變象差(％)、軸上色差(mm)和倍率色差(mm)。此外，在各圖(b)的象散圖中，實線和虛線分別表示徑向成像面彎曲和切向成像面彎曲。此外，在各圖(d)的軸上色差圖和各圖(e)的倍率色差圖中，實線、短虛線和長虛線分別表示相對d線、F線和C線的值。由這些象差性能圖可知，本實施例的變焦鏡頭顯示出良好的象差性能。
因塑料透鏡材料的折射率隨溫度變化引起的成像面位置的移動量在物體是無限遠和變焦位置是寬端時為0.9μm/℃。
第2實施形態(tài)
圖5是表示本發(fā)明第2實施形態(tài)的變焦鏡頭的配置圖。
如圖5所示，從物體側(圖5中的左側)到成像面26側(圖5中的右側)，按順序配置第1透鏡組21、第2透鏡組22、第3透鏡組23、第4透鏡組24和平板玻璃25，由此構成變焦鏡頭。這里，平板玻璃25和水晶濾光片或攝像器件中的面板等光學等效。
第1透鏡組21具有正的折射率，變倍和聚焦時，相對成像面26都處于固定的狀態(tài)。第2透鏡組22具有負的折射率，通過在光軸上移動進行變倍。第3透鏡組23具有正的折射率，變倍時和聚焦時，相對成像面26都處于固定的狀態(tài)。第4透鏡組24具有正的折射率，跟隨第2透鏡組22和作為攝像對象的物體的移動而在光軸上移動，以使變動的成像面26始終與基準面保持一定距離，由此，可以同時進行因變倍引起的像的移動和聚焦調整。
第1透鏡組21由從物體側開始依次配置的負透鏡5a、正透鏡5b和凸面向著物體側的正彎月形透鏡5c構成。第2透鏡組22由從物體側開始依次配置的負透鏡6a、兩個凹透鏡6b和正透鏡6c的接合透鏡構成，上述透鏡組的至少1個面是非球面。第3透鏡組23由從物體側開始依次配置的正透鏡7a和負塑料透鏡7b構成，上述透鏡組的至少1個面是非球面。第4透鏡組24由從物體側開始依次配置的正塑料透鏡8a和負塑料透鏡8b的接合透鏡構成，上述透鏡組的至少1個面是非球面。
在本實施形態(tài)中變焦鏡頭中，若設第3透鏡組23的負塑料透鏡7b的焦距為fp1、第4透鏡組24的正塑料透鏡8a的焦距為fp2、負塑料透鏡8b的焦距為fp3、寬端的系統(tǒng)合成焦距為fw，則滿足下面(式81)。
式81
通過滿足上述(式81)，可以使各塑料透鏡材料的折射率隨溫度的變化相互抵消，減小成像面位置的偏差。一般，塑料的折射率隨溫度上升而減小，而且，具有膨脹特性。此外，塑料的折射率隨溫度下降而增大，而且，具有收縮特性。即，當降到上述(式81)的下限時，第3透鏡組23的負塑料透鏡7b的焦距fp1、第4透鏡組24的正塑料透鏡8a的焦距fp2和負塑料透鏡8b的焦距fp3的合成焦距傾向于形成一個負透鏡，當溫度上升時，成像面位置在寬端向最靠物體側大大偏離。相反，當溫度下降時，成像面位置在寬端向成像面?zhèn)却蟠笃x。為了使成像面和基準面保持一定的距離，第4透鏡組24需要在光軸上的一定的范圍內移動，上述偏離將會在第4透鏡組24的移動范圍內不能使成像面和基準面保持一定距離，結果，發(fā)生聚焦偏離。另一方面，當升到上述(式81)的上限時，第3透鏡組23的負塑料透鏡7b的焦距fp1、第4透鏡組24的正塑料透鏡8a的焦距fp2和負塑料透鏡8b的焦距fp3的合成焦距傾向于形成一個正透鏡，當溫度上升時，成像面位置在正常位置下向最靠成像面?zhèn)却蟠笃x。因此，仍然會發(fā)生聚焦偏離。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，最好滿足下面(式82)
式82
通過滿足上述(式82)，可以使各塑料透鏡材料的折射率隨溫度的變化相互抵消，幾乎不產生成像面位置的偏差。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，若設第1透鏡組21的合成焦距為f1、第2透鏡組22的合成焦距為f2、第3透鏡組23的合成焦距為f3、第4透鏡組24的合成焦距為f4，則最好滿足下面(式83)～(式86)。
式83
式84
式85
式86
通過滿足上述(式83)～(式86)，可以構成各象差性能良好的輕便的變焦鏡頭。
當降到上述(式83)的下限時，第1透鏡組21的折射率變大，長焦點側的球面象差和軸外慧形象差的修正變得困難。當升到上述(式83)的上限時，鏡頭總長度變長，變焦鏡頭難以實現輕便化。
當降到上述(式84)的下限時，整個系統(tǒng)的珀茲瓦爾和變大，成像面彎曲修正變得困難。當升到上述(式84)的上限時，珀茲瓦爾和變小，因整個系統(tǒng)變長，故變焦鏡頭難以實現輕便化。
當降到上述(式85)的下限時，第3透鏡組23的折射率變大，不能確保用來插入水晶濾光片等的后截距，同時，球面象差修正變得困難。當升到上述(式85)的上限時，珀茲瓦爾和變大，成像面彎曲修正變得困難。
當降到上述(式86)的下限時，整個系統(tǒng)的透鏡系變大，難以實現小型化。當升到上述(式86)的上限時，對近距離攝影時和遠距離攝影時的軸外象差，難以同時進行很好的修正。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，當第3透鏡組23的正透鏡7a和負塑料透鏡7b的間隔為d12時，最好滿足下面(式87)
式87
d12×fw＜1.2
通過滿足上述(式87)，在從寬端到末端的變焦區(qū)，可以很好地進行色差改正。當升到上述(式87)的上限時，從寬端到末端色差變動大，性能大大下降。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，對于第2透鏡組22的兩個凹透鏡6b，若設在入射面中從透鏡中心到入射面和第2透鏡組22的最靠物體一側的負透鏡6a的射出面的接觸位置的垂度為sag(r1)、在射出面中從透鏡中心到最邊緣部的垂度為sag(r2)、透鏡厚度為d8，則最好滿足下面(式88)。
式88
通過滿足(式88)，因容易使兩凹透鏡6b成形，故能夠提高成品率。當升到上述(式88)的上限時，透鏡中心的厚度和邊緣部的厚度的比變大，透鏡難以成形，所以，成品率下降，難以降低成本。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，上述第1透鏡組21的最靠成像面?zhèn)鹊耐哥R面的曲率半徑最好和第2透鏡組22的最靠物體側的透鏡面的曲率半徑相同。由此，因能防止第1透鏡組21的最靠成像面?zhèn)鹊拿婧偷?透鏡組22的最靠物體側的面的間隔越往透鏡的周邊部越小，故鏡筒的制作容易。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，若設空氣中從透鏡的最終面到成像面的間隔為BF，則最好滿足下面(式89)。
式89
通過滿足(式89)，可以確保用來插入紅外截止濾光片或水晶等低頻濾光器所必要的后截距。此外，因后截距不會大于必要值，故可以實現小型變焦鏡頭。當降到上述(式89)的下限時，不能充分確保用來插入紅外截止濾光片或水晶等低頻濾光器的間隔。當升到上述(式89)的上限時，后截距大得超過必要的值，不能實現小型的變焦鏡頭。
(實施例2)
在下面(表4)中，示出本實施形態(tài)的變焦鏡頭的具體數值例。
表4
在上述(表4)中，rd(mm)是曲率半徑，th(mm)是透鏡的厚度或透鏡的空氣間隔，nd是各透鏡相對d線的折射率，ν是各透鏡相對d線的阿貝數。此外，具有非球面的面(使用上述(表4)中的面序號旁邊的*號表示)由上述(式80)定義。
下面(表5)示出本實施例的變焦鏡頭的非球面系數。
表5
此外，下面(表6)示出物體位于無限遠處時的由變焦距引起的可變空氣間隔(mm)。
表6
上述(表6)中的正常位置位于第3透鏡組23和第4透鏡組24最接近的位置。在上述(表6)中，焦距(mm)、FNo和ω(度)是本實施形態(tài)的變焦鏡頭的寬端、正常位置和末端的焦距，F數和入射視場角。
圖6～圖8示出本實施例的寬端、正常位置和末端的象差性能圖。在各圖中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分別表示球面象差(mm)、象散(mm)、畸變象差(％)、軸上色差(mm)和倍率色差(mm)。此外，在各圖(b)的象散圖中，實線和虛線分別表示徑向成像面彎曲和切向成像面彎曲。此外，在各圖(d)的軸上色差圖和各圖(e)的倍率色差圖中，實線、短虛線和長虛線分別表示相對d線、F線和C線的值。由這些象差性能圖可知，本實施例的變焦鏡頭顯示出良好的象差性能。
因塑料透鏡材料的折射率隨溫度變化引起的成像面位置的移動量在物體是無限遠和變焦位置是寬端時為1.0μm/℃。
第3實施形態(tài)
圖9是表示本發(fā)明第3實施形態(tài)的變焦鏡頭的配置圖。
如圖9所示，從物體側(圖9中的左側)到成像面36側(圖9中的右側)，按順序配置第1透鏡組31、第2透鏡組32、第3透鏡組33、第4透鏡組34和平板玻璃35，由此構成變焦鏡頭。這里，平板玻璃35和水晶濾光片或攝像器件中的面板等光學等效。
第1透鏡組31具有正的折射率，變倍和聚焦時，相對成像面36都處于固定的狀態(tài)。第2透鏡組32具有負的折射率，通過在光軸上移動進行變倍。第3透鏡組33具有正的折射率，變倍時和聚焦時，相對成像面36都處于固定的狀態(tài)。第4透鏡組34具有正的折射率，跟隨第2透鏡組32和作為攝像對象的物體的移動而在光軸上移動，以使變動的成像面36始終與基準面保持一定距離，由此，可以同時進行因變倍引起的像的移動和聚焦調整。
第1透鏡組31由從物體側開始依次配置的負透鏡9a、正透鏡9b和凸面向著物體側的正彎月形透鏡9c構成。第2透鏡組32由從物體側開始依次配置的負透鏡10a、兩個凹透鏡10b和正透鏡10c的接合透鏡構成，上述透鏡組的至少1個面是非球面。第3透鏡組33由從物體側開始依次配置的正透鏡11a和負塑料透鏡11b構成，上述透鏡組的至少1個面是非球面。第4透鏡組34由從物體側開始依次配置的負塑料透鏡12a和正塑料透鏡12b構成，上述透鏡組的至少1個面是非球面。
在本實施形態(tài)中變焦鏡頭中，若設第3透鏡組33的負塑料透鏡11b的焦距為fp1、第4透鏡組34的負塑料透鏡12a的焦距為fp2、正塑料透鏡12b的焦距為fp3、寬端的系統(tǒng)合成焦距為fw，則滿足下面(式90)。
式90
通過滿足上述(式90)，可以使各塑料透鏡材料的折射率隨溫度的變化相互抵消，減小成像面位置的偏差。一般，塑料的折射率隨溫度上升而減小，而且，具有膨脹特性。此外，塑料的折射率隨溫度下降而增大，而且，具有收縮特性。即，當降到上述(式90)的下限時，第3透鏡組33的負塑料透鏡11b的焦距fp1、第4透鏡組34的負塑料透鏡12a的焦距fp2和正塑料透鏡12b的焦距fp3的合成焦距傾向于形成一個負透鏡，當溫度上升時，成像面位置在寬端向最靠物體側大大偏離。相反，當溫度下降時，成像面位置在寬端向成像面?zhèn)却蟠笃x。為了使成像面和基準面保持一定的距離，第4透鏡組34需要在光軸上的一定的范圍內移動，上述偏離將會在第4透鏡組34的移動范圍內不能使成像面和基準面保持一定距離，結果，發(fā)生聚焦偏離。另一方面，當升到上述(式90)的上限時，第3透鏡組33的負塑料透鏡11b的焦距fp1、第4透鏡組34的正塑料透鏡12a的焦距fp2和正塑料透鏡12b的焦距fp3的合成焦距傾向于形成一個正透鏡，當溫度上升時，成像面位置在正常位置下向最靠成像面?zhèn)却蟠笃x。因此，仍然會發(fā)生聚焦偏離。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，最好滿足下面(式91)
式91
通過滿足上述(式91)，可以使各塑料透鏡材料的折射率隨溫度的變化相互抵消，幾乎不產生成像面位置的偏差。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，若設第1透鏡組31的合成焦距為f1、第2透鏡組32的合成焦距為f2、第3透鏡組33的合成焦距為f3、第4透鏡組34的合成焦距為f4，則最好滿足下面(式92)～(式95)。
式92
式93
式94
式95
通過滿足上述(式92)～(式95)，可以構成各象差性能良好的輕便的變焦鏡頭。
當降到上述(式92)的下限時，第1透鏡組31的折射率變大，長焦點側的球面象差和軸外慧形象差的修正變得困難。當升到上述(式92)的上限時，鏡頭總長度變長，變焦鏡頭難以實現輕便化。
當降到上述(式93)的下限時，整個系統(tǒng)的珀茲瓦爾和變大，成像面彎曲修正變得困難。當升到上述(式93)的上限時，珀茲瓦爾和變小，因整個系統(tǒng)變長，故變焦鏡頭難以實現輕便化。
當降到上述(式94)的下限時，第3透鏡組33的折射率變大，不能確保用來插入水晶濾光片等的后截距，同時，球面象差修正變得困難。當升到上述(式94)的上限時，珀茲瓦爾和變大，成像面彎曲修正變得困難。
當降到上述(式95)的下限時，整個系統(tǒng)的透鏡系變大，難以實現小型化。當升到上述(式95)的上限時，對近距離攝影時和遠距離攝影時的軸外象差，難以同時進行很好的修正。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，當第3透鏡組33的正透鏡11a和負塑料透鏡11b的間隔為d12時，最好滿足下面(式96)
式96
d12×fw＜1.2
通過滿足上述(式96)，在從寬端到末端的變焦區(qū)，可以很好地進行色差改正。當升到上述(式96)的上限時，從寬端到末端色差變動大，性能大大下降。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，對于第2透鏡組32的兩個凹透鏡10b，若設在入射面中從透鏡中心到入射面和第2透鏡組32的最靠物體一側的負透鏡10a的射出面的接觸位置的垂度為sag(r1)、在射出面中從透鏡中心到最邊緣部的垂度為sag(r2)、透鏡厚度為d8，則最好滿足下面(式97)。
式97
通過滿足(式97)，因容易使兩凹透鏡10b成形，故能夠提高成品率。當升到上述(式97)的上限時，透鏡中心的厚度和邊緣部的厚度的比變大，透鏡難以成形，所以，成品率下降，難以降低成本。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，上述第1透鏡組31的最靠成像面?zhèn)鹊耐哥R面的曲率半徑最好和第2透鏡組32的最靠物體側的透鏡面的曲率半徑相同。由此，因能防止第1透鏡組31的最靠成像面?zhèn)鹊拿婧偷?透鏡組32的最靠物體側的面的間隔越往透鏡的周邊部越小，故鏡筒的制作容易。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，若設空氣中從透鏡的最終面到成像面的間隔為BF，則最好滿足下面(式98)。
式98
通過滿足(式98)，可以確保用來插入紅外截止濾光片或水晶等低頻濾光器所必要的后截距。此外，因后截距不會大于必要值，故可以實現小型變焦鏡頭。當降到上述(式98)的下限時，不能充分確保用來插入紅外截止濾光片或水晶等低頻濾光器的間隔。當升到上述(式98)的上限時，后截距大得超過必要的值，不能實現小型的變焦鏡頭。
(實施例3)
在下面(表7)中，示出本實施形態(tài)的變焦鏡頭的具體數值例。
表7
在上述(表7)中，rd(mm)是曲率半徑，th(mm)是透鏡的厚度或透鏡的空氣間隔，nd是各透鏡相對d線的折射率，ν是各透鏡相對d線的阿貝數。此外，具有非球面的面(使用上述(表7)中的面序號旁邊的*號表示)由上述(式80)定義。
下面(表8)示出本實施例的變焦鏡頭的非球面系數。
表8
此外，下面(表9)示出物體位于無限遠處時的由變焦距引起的可變空氣間隔(mm)。
表9
上述(表9)中的正常位置位于第3透鏡組33和第4透鏡組34最接近的位置。在上述(表9)中，焦距(mm)、FNo和ω(度)是本實施形態(tài)的變焦鏡頭的寬端、正常位置和末端的焦距，F數和入射視場角。
圖10～圖12示出本實施例的寬端、正常位置和末端的象差性能圖。在各圖中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分別表示球面象差(mm)、象散(mm)、畸變象差(％)、軸上色差(mm)和倍率色差(mm)。此外，在各圖(b)的象散圖中，實線和虛線分別表示徑向成像面彎曲和切向成像面彎曲。此外，在各圖(d)的軸上色差圖和各圖(e)的倍率色差圖中，實線、短虛線和長虛線分別表示相對d線、F線和C線的值。由這些象差性能圖可知，本實施例的變焦鏡頭顯示出良好的象差性能。
因塑料透鏡材料的折射率隨溫度變化引起的成像面位置的移動量在物體是無限遠和變焦位置是寬端時為1.2μm/℃。
第4實施形態(tài)
圖13是表示本發(fā)明第4實施形態(tài)的變焦鏡頭的配置圖。
如圖13所示，從物體側(圖13中的左側)到成像面46側(圖13中的右側)，按順序配置第1透鏡組41、第2透鏡組42、第3透鏡組43、第4透鏡組44和平板玻璃45，由此構成變焦鏡頭。這里，平板玻璃45和水晶濾光片或攝像器件中的面板等光學等效。
第1透鏡組41具有正的折射率，變倍和聚焦時，相對成像面46都處于固定的狀態(tài)。第2透鏡組42具有負的折射率，通過在光軸上移動進行變倍。第3透鏡組43具有正的折射率，變倍時和聚焦時，相對成像面46都處于固定的狀態(tài)。第4透鏡組44具有正的折射率，跟隨第2透鏡組42和作為攝像對象的物體的移動而在光軸上移動，以使變動的成像面46始終與基準面保持一定距離，由此，可以同時進行因變倍引起的像的移動和聚焦調整。
第1透鏡組41由從物體側開始依次配置的負透鏡13a、正透鏡13b和凸面向著物體側的正彎月形透鏡13c構成。第2透鏡組42由從物體側開始依次配置的負透鏡14a、兩個凹透鏡14b和正透鏡14c的接合透鏡構成，上述透鏡組的至少1個面是非球面。第3透鏡組43由從物體側開始依次配置的正透鏡15a和負塑料透鏡15b的接合透鏡構成，上述透鏡組的至少1個面是非球面。第4透鏡組44由從物體側開始依次配置的負塑料透鏡16a和正塑料透鏡16b的接合透鏡構成，上述透鏡組的至少1個面是非球面。
在本實施形態(tài)中變焦鏡頭中，若設第3透鏡組43的負塑料透鏡15b的焦距為fp1、第4透鏡組44的負塑料透鏡16a的焦距為fp2、正塑料透鏡16b的焦距為fp3、寬端的系統(tǒng)合成焦距為fw，則滿足下面(式99)。
式99
通過滿足上述(式99)，可以使各塑料透鏡材料的折射率隨溫度的變化相互抵消，減小成像面位置的偏差。一般，塑料的折射率隨溫度上升而減小，而且，具有膨脹特性。此外，塑料的折射率隨溫度下降而增大，而且，具有收縮特性。即，當降到上述(式99)的下限時，第3透鏡組43的負塑料透鏡15b的焦距fp1、第4透鏡組44的負塑料透鏡16a的焦距fp2和正塑料透鏡16b的焦距fp3的合成焦距傾向于形成一個負透鏡，當溫度上升時，成像面位置在寬端向最靠物體側大大偏離。相反，當溫度下降時，成像面位置在寬端向成像面?zhèn)却蟠笃x。為了使成像面和基準面保持一定的距離，第4透鏡組334需要在光軸上的一定的范圍內移動，上述偏離將會在第4透鏡組44的移動范圍內不能使成像面和基準面保持一定距離，結果，發(fā)生聚焦偏離。另一方面，當升到上述(式99)的上限時，第3透鏡組43的負塑料透鏡15b的焦距fp1、第4透鏡組44的負塑料透鏡16a的焦距fp2和正塑料透鏡16b的焦距fp3的合成焦距傾向于形成一個正透鏡，當溫度上升時，成像面位置在正常位置下向最靠成像面?zhèn)却蟠笃x。因此，仍然會發(fā)生聚焦偏離。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，最好滿足下面(式100)
式100
通過滿足上述(式100)，可以使各塑料透鏡材料的折射率隨溫度的變化相互抵消，幾乎不產生成像面位置的偏差。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，若設第1透鏡組41的合成焦距為f1、第2透鏡組42的合成焦距為f2、第3透鏡組43的合成焦距為f3、第4透鏡組44的合成焦距為f4，則最好滿足下面(式101)～(式104)。
式101
式102
式103
式104
通過滿足上述(式101)～(式104)，可以構成各象差性能良好的輕便的變焦鏡頭。
當降到上述(式101)的下限時，第1透鏡組41的折射率變大，長焦點側的球面象差和軸外慧形象差的修正變得困難。當升到上述(式101)的上限時，鏡頭總長度變長，變焦鏡頭難以實現輕便化。
當降到上述(式102)的下限時，整個系統(tǒng)的珀茲瓦爾和變大，成像面彎曲修正變得困難。當升到上述(式102)的上限時，珀茲瓦爾和變小，因整個系統(tǒng)變長，故變焦鏡頭難以實現輕便化。
當降到上述(式103)的下限時，第3透鏡組43的折射率變大，不能確保用來插入水晶濾光片等的后截距，同時，球面象差修正變得困難。當升到上述(式103)的上限時，珀茲瓦爾和變大，成像面彎曲修正變得困難。
當降到上述(式104)的下限時，整個系統(tǒng)的透鏡系變大，難以實現小型化。當升到上述(式104)的上限時，對近距離攝影時和遠距離攝影時的軸外象差，難以同時進行很好的修正。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，對于第2透鏡組42的兩個凹透鏡14b，若設在入射面中從透鏡中心到入射面和第2透鏡組42的最靠物體一側的負透鏡14a的射出面的接觸位置的垂度為sag(r1)、在射出面中從透鏡中心到最邊緣部的垂度為sag(r2)、透鏡厚度為d8，則最好滿足下面(式105)。
式105
通過滿足上述(式105)，因容易使兩凹透鏡14b成形，故能夠提高成品率。當升到上述(式1058)的上限時，透鏡中心的厚度和邊緣部的厚度的比變大，透鏡難以成形，所以，成品率下降，難以降低成本。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，上述第1透鏡組41的最靠成像面?zhèn)鹊耐哥R面的曲率半徑最好和第2透鏡組42的最靠物體側的透鏡面的曲率半徑相同。由此，因能防止第1透鏡組41的最靠成像面?zhèn)鹊拿婧偷?透鏡組42的最靠物體側的面的間隔越往透鏡的周邊部越小，故鏡筒的制作容易。
此外，在本實施形態(tài)的變焦鏡頭中，若設空氣中從透鏡的最終面到成像面的間隔為BF，則最好滿足下面(式106)。
式106
通過滿足(式106)，可以確保用來插入紅外截止濾光片或水晶等低頻濾光器所必要的后截距。此外，因后截距不會大于必要值，故可以實現小型變焦鏡頭。當降到上述(式106)的下限時，不能充分確保用來插入紅外截止濾光片或水晶等低頻濾光器的間隔。當升到上述(式106)的上限時，后截距大得超過必要的值，不能實現小型的變焦鏡頭。
(實施例4)
在下面(表10)中，示出本實施形態(tài)的變焦鏡頭的具體數值例。
表10
在上述(表10)中，rd(mm)是曲率半徑，th(mm)是透鏡的厚度或透鏡的空氣間隔，nd是各透鏡相對d線的折射率，ν是各透鏡相對d線的阿貝數。此外，具有非球面的面(使用上述(表10)中的面序號旁邊的*號表示)由上述(式80)定義。
下面(表11)示出本實施例的變焦鏡頭的非球面系數。
表11
此外，下面(表12)示出物體位于無限遠處時的由變焦距引起的可變空氣間隔(mm)。
表12
上述(表12)中的正常位置位于第3透鏡組43和第4透鏡組44最接近的位置。在上述(表12)中，焦距(mm)、FNo和ω(度)是本實施形態(tài)的變焦鏡頭的寬端、正常位置和末端的焦距，F數和入射視場角。
圖14～圖16示出本實施例的寬端、正常位置和末端的象差性能圖。在各圖中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分別表示球面象差(mm)、象散(mm)、畸變象差(％)、軸上色差(mm)和倍率色差(mm)。此外，在各圖(b)的象散圖中，實線和虛線分別表示徑向成像面彎曲和切向成像面彎曲。此外，在各圖(d)的軸上色差圖和各圖(e)的倍率色差圖中，實線、短虛線和長虛線分別表示相對d線、F線和C線的值。由這些象差性能圖可知，本實施例的變焦鏡頭顯示出良好的象差性能。
因塑料透鏡材料的折射率隨溫度變化引起的成像面位置的移動量在物體是無限遠和變焦位置是寬端時為0.9μm/℃。
第5實施形態(tài)
圖17是表示本發(fā)明的第5實施形態(tài)的攝像機的構成的配置圖。
如圖17所示，本實施形態(tài)5的攝像機包括變焦鏡頭100、低頻濾光器101、攝像元件102、信號處理電路103、取景器104和記錄系統(tǒng)105。這里，變焦鏡頭100使用上述第1實施形態(tài)的變焦鏡頭。
這樣，若使用本發(fā)明的變焦鏡頭構成攝像機，可以得到變焦距比高達23的高倍率并實現高性能、低成本的攝像機。再有，當使用上述第2～第4實施形態(tài)的變焦鏡頭時，同樣，可以得到變焦距比高達23的高倍率，并實現高性能、低成本的攝像機。
工業(yè)上利用的可能性
如上所述，若按照本發(fā)明，因能實現F為1.6的高亮度、變焦距比高達23的高倍率且性能高、成本低的變焦鏡頭，故可用于要求高變焦距比、高性能、低成本的攝像機。
權利要求
1.一種變焦鏡頭，包括從物體側到成像面?zhèn)劝错樞蚺渲玫木哂姓凵渎是蚁鄬Τ上衩婀潭ǖ牡?透鏡組、具有負折射率且通過在光軸上移動進行變倍的第2透鏡組、具有正折射率且相對成像面固定的第3透鏡組、具有正折射率且跟隨上述第2透鏡組和物體的移動而在光軸上移動以使變動的成像面始終與基準面保持一定距離的第4透鏡組，其特征在于上述第1透鏡組由從物體側開始依次配置的負透鏡、正透鏡和凸面向著物體側的正彎月形透鏡構成，上述第2透鏡組由從物體側開始依次配置的負透鏡、粘接的兩個凹透鏡和正透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，上述第3透鏡組由從物體側開始依次配置的正透鏡和負塑料透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，上述第4透鏡組由從物體側開始依次配置的粘接的負塑料透鏡和正塑料透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，若設上述第3透鏡組的負塑料透鏡的焦距為fp1、上述第4透鏡組的負塑料透鏡的焦距為fp2、正塑料透鏡的焦距為fp3、寬端的系統(tǒng)合成焦距為fw，則滿足下面(式1)。
式1
2.權利要求1記載的變焦鏡頭，其特征在于滿足下面(式2)。
式2
3.權利要求2記載的變焦鏡頭，其特征在于若設上述第1透鏡組的合成焦距為f1、上述第2透鏡組的合成焦距為f2、上述第3透鏡組的合成焦距為f3、上述第4透鏡組的合成焦距為f4，則滿足下面(式3)～(式6)。
式3
式4
式5
式6
4.權利要求3記載的變焦鏡頭，其特征在于當上述第3透鏡組的正透鏡和負塑料透鏡的間隔為d12時，滿足下面式(式7)
式7
d12×fw＜1.2
5.權利要求1～4的任何一項記載的變焦鏡頭，其特征在于對于上述第2透鏡組的兩個凹透鏡，若設在入射面中從透鏡中心到上述入射面和上述第2透鏡組的最靠物體一側的負透鏡的射出面的接觸位置的垂度為sag(r1)，在射出面中從透鏡中心到最邊緣部的垂度為sag(r2)，透鏡厚度為d8，則滿足下面(式8)。
式8
6.權利要求1～5的任何一項記載的變焦鏡頭，其特征在于上述第1透鏡組的最靠成像面?zhèn)鹊耐哥R面的曲率半徑和上述第2透鏡組的最靠物體側的透鏡面的曲率半徑相同。
7.權利要求1～6的任何一項記載的變焦鏡頭，其特征在于若設空氣中從透鏡的最終面到成像面的間隔為BF，則滿足下面(式9)。
式9
8.一種變焦鏡頭，包括從物體側向成像面依次配置的具有正折射率且相對成像面固定的第1透鏡組、具有負折射率且通過在光軸上移動進行變倍的第2透鏡組、具有正折射率且相對成像面固定的第3透鏡組、具有正折射率且跟隨上述第2透鏡組和物體的移動而在光軸上移動以使變動的成像面始終與基準面保持一定距離的第4透鏡組，其特征在于上述第1透鏡組由從物體側開始依次配置的負透鏡、正透鏡和凸面向著物體側的正彎月形透鏡構成，上述第2透鏡組由從物體側開始依次配置的負透鏡、粘接的兩個凹透鏡和正透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，上述第3透鏡組由從物體側開始依次配置的正透鏡和負塑料透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，上述第4透鏡組由從物體側開始依次配置的粘接的正塑料透鏡和負塑料透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，若設上述第3透鏡組的負塑料透鏡的焦距為fp1、上述第4透鏡組的正塑料透鏡的焦距為fp2、負塑料透鏡的焦距為fp3、寬端的系統(tǒng)合成焦距為fw，則滿足下面(式10)。
式10
9.權利要求8記載的變焦鏡頭，其特征在于滿足下面(式11)
式11
10.權利要求9記載的變焦鏡頭，其特征在于若設上述第1透鏡組的合成焦距為f1、上述第2透鏡組的合成焦距為f2、上述第3透鏡組的合成焦距為f3、上述第4透鏡組的合成焦距為f4，則滿足下面(式12)～(式15)。
式12
式13
式14
式15
11.權利要求10記載的變焦鏡頭，其特征在于當上述第3透鏡組的正透鏡和負塑料透鏡的間隔為d12時，滿足下面式(式16)。
式16
d12×fw＜1.2
12.權利要求8～12的任何一項記載的變焦鏡頭，其特征在于對于上述第2透鏡組的兩個凹透鏡，若設在入射面中從透鏡中心到上述入射面和上述第2透鏡組的最靠物體一側的負透鏡的射出面的接觸位置的垂度為sag(r1)、在射出面中從透鏡中心到最邊緣部的垂度為sag(r2)、透鏡厚度為d8，則滿足下面(式17)。
式17
13.權利要求8～12的任何一項記載的變焦鏡頭，其特征在于上述第1透鏡組的最靠成像面?zhèn)鹊耐哥R面的曲率半徑和上述第2透鏡組的最靠物體側的透鏡面的曲率半徑相同。
14.權利要求8～13的任何一項記載的變焦鏡頭，其特征在于若設空氣中從透鏡的最終面到成像面的間隔為BF，則滿足下面(式18)。
式18
15.一種變焦鏡頭，包括從物體側向成像面依次配置的具有正折射率且相對成像面固定的第1透鏡組、具有負折射率且通過在光軸上移動進行變倍的第2透鏡組、具有正折射率且相對成像面固定的第3透鏡組、具有正折射率且跟隨上述第2透鏡組和物體的移動而在光軸上移動以使變動的成像面始終與基準面保持一定距離的第4透鏡組，其特征在于上述第1透鏡組由從物體側開始依次配置的負透鏡、正透鏡和凸面向著物體側的正彎月形透鏡構成，上述第2透鏡組由從物體側開始依次配置的負透鏡、粘接的兩個凹透鏡和正透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，上述第3透鏡組由從物體側開始依次配置的正透鏡和負塑料透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，上述第4透鏡組由從物體側開始依次配置的負塑料透鏡和正塑料透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，若設上述第3透鏡組的負塑料透鏡的焦距為fp1、上述第4透鏡組的負塑料透鏡的焦距為fp2、正塑料透鏡的焦距為fp3、寬端的系統(tǒng)合成焦距為fw，則滿足下面(式19)。
式19
16.權利要求15記載的變焦鏡頭，其特征在于滿足下面(式20)
式20
17.權利要求16記載的變焦鏡頭，其特征在于若設上述第1透鏡組的合成焦距為f1、上述第2透鏡組的合成焦距為f2、上述第3透鏡組的合成焦距為f3、上述第4透鏡組的合成焦距為f4，則滿足下面(式21)～(式24)。
式21
式22
式23
式24
18.權利要求17記載的變焦鏡頭，其特征在于當上述第3透鏡組的正透鏡和負塑料透鏡的間隔為d12時，滿足下面式(式25)
式25
d12×fw＜1.2
19.權利要求15～18的任何一項記載的變焦鏡頭，其特征在于對于上述第2透鏡組的兩個凹透鏡，若設在入射面中從透鏡中心到上述入射面和上述第2透鏡組的最靠物體一側的負透鏡的射出面的接觸位置的垂度為sag(r1)、在射出面中從透鏡中心到最邊緣部的垂度為sag(r2)、透鏡厚度為d8，則滿足下面(式26)。
式26
20.權利要求15～19的任何一項記載的變焦鏡頭，其特征在于上述第1透鏡組的最靠成像面?zhèn)鹊耐哥R面的曲率半徑最好和上述第2透鏡組的最靠物體側的透鏡面的曲率半徑相同。
21.權利要求15～20的任何一項記載的變焦鏡頭，其特征在于若設空氣中從透鏡的最終面到成像面的間隔為BF，則滿足下面(式27)。
式27
22.一種變焦鏡頭，包括從物體側向成像面依次配置的具有正折射率且相對成像面固定的第1透鏡組、具有負折射率且通過在光軸上移動進行變倍的第2透鏡組、具有正折射率且相對成像面固定的第3透鏡組、具有正折射率且跟隨上述第2透鏡組和物體的移動而在光軸上移動以使變動的成像面始終與基準面保持一定距離的第4透鏡組，其特征在于上述第1透鏡組由從物體側開始依次配置的負透鏡、正透鏡和凸面向著物體側的正彎月形透鏡構成，上述第2透鏡組由從物體側開始依次配置的負透鏡、粘接的兩個凹透鏡和正透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，上述第3透鏡組由從物體側開始依次配置的粘接的正透鏡和負塑料透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，上述第4透鏡組由從物體側開始依次配置的粘接的負塑料透鏡和正塑料透鏡構成，同時，上述透鏡組的至少1個面是非球面，若設上述第3透鏡組的負塑料透鏡的焦距為fp1、上述第4透鏡組的負塑料透鏡的焦距為fp2、正塑料透鏡的焦距為fp3、寬端的系統(tǒng)合成焦距為fw，則滿足下面(式28)。
式28
23.權利要求22記載的變焦鏡頭，其特征在于滿足下面(式29)
式29
24.權利要求23記載的變焦鏡頭，其特征在于若設上述第1透鏡組的合成焦距為f1、上述第2透鏡組的合成焦距為f2、上述第3透鏡組的合成焦距為f3、上述第4透鏡組的合成焦距為f4，則滿足下面(式30)～(式33)。
式30
式31
式32
式33
25.權利要求22～24的任何一項記載的變焦鏡頭，其特征在于對于上述第2透鏡組的兩個凹透鏡，若設在入射面中從透鏡中心到上述入射面和上述第2透鏡組的最靠物體一側的負透鏡的射出面的接觸位置的垂度為sag(r1)、在射出面中從透鏡中心到最邊緣部的垂度為sag(r2)、透鏡厚度為d8，則滿足下面(式34)。
式34
26.權利要求22～25的任何一項記載的變焦鏡頭，其特征在于上述第1透鏡組的最靠成像面?zhèn)鹊耐哥R面的曲率半徑和上述第2透鏡組的最靠物體側的透鏡面的曲率半徑相同。
27.權利要求22～26的任何一項記載的變焦鏡頭，其特征在于若設空氣中從透鏡的最終面到成像面的間隔為BF，則滿足下面(式35)。
式35
28.一種攝像機，其特征在于使用權利要求1～27的任何一項記載的變焦鏡頭作為上述變焦鏡頭。
全文摘要
在包括由從物體側開始依次配置的負透鏡、正透鏡和凸面向著物體側的正彎月形透鏡構成的第1透鏡組、由負透鏡、兩個凹透鏡和正透鏡的接合透鏡構成的第2透鏡組、由正透鏡和負塑料透鏡構成且上述透鏡組的至少1個面是非球面的第3透鏡組、由負塑料透鏡和正塑料透鏡的接合透鏡構成且上述透鏡組的至少1個面是非球面的第4透鏡組的變焦鏡頭中，若設第3透鏡組的負塑料透鏡的焦距為fp1、第4透鏡組的負塑料透鏡的焦距、正塑料透鏡的焦距分別為為fp2、fp3、寬端的系統(tǒng)合成焦距為fw，則滿足下式。
文檔編號G02B15/173GK1444737SQ0181364
公開日2003年9月24日 申請日期2001年5月29日 優(yōu)先權日2000年5月31日
發(fā)明者樸一武, 小野周佑 申請人:松下電器產業(yè)株式會社