專利名稱：變焦鏡頭、成像設備和制造變焦鏡頭的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及變焦鏡頭、成像設備和制造變焦鏡頭的方法。
背景技術：
常規(guī)地，已經(jīng)提出了一種小型變焦鏡頭(例如，見專利文獻I)?，F(xiàn)有技術列表專利文獻專利文獻1:日本特開專利公布N0.H3-29912 (A)。然而，常規(guī)的變焦鏡頭就小型化而言是不夠的。如果增加每一透鏡組的屈光力以便實現(xiàn)小型化和更高性能，那么鏡頭結構因為需要校正像差而變得復雜并且構成鏡頭的數(shù)量增加，導致變焦鏡頭的尺寸增加，這與意圖相背。

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題鑒于上文，本發(fā)明的目的是提供一種變焦鏡頭，該變焦鏡頭被小型化、并由少量透鏡構成，并且具有高性能和少的像差，還提供包括該變焦鏡頭的成像設備以及制造該變焦鏡頭的方法。解決問題的手段為實現(xiàn)該目的，本發(fā)明按從物體的順序包括:具有正屈光力的第一透鏡組；具有負屈光力的第二透鏡組；具有正屈光力的第三透鏡組；以及具有正屈光力的第四透鏡組，其中，通過改變透鏡組間的空氣間隔執(zhí)行變焦，第四透鏡組按從物體的順序包括:具有正或負屈光力的透鏡構件、正透鏡構件，以及具有面向物體的凸面的正透鏡構件，并且滿足下述條件式:0.00<(Rc2-Rcl)/(Rc2+Rcl)<1.00其中，Rc2表示構成第四透鏡組并具有面向物體的凸面的正透鏡構件的像側面的曲率半徑，以及Rcl表示構成第四透鏡組并具有面向物體的凸面的正透鏡構件的物體側面的曲率半徑。在本發(fā)明中，透鏡構件是指單透鏡或將多個透鏡膠合在一起的膠合透鏡。在本發(fā)明中，優(yōu)選地滿足下述條件式:0.5<Fc/Fw<10.0其中，F(xiàn)e表示構成第四透鏡組并具有面向物體的凸面的正透鏡構件的焦距，以及Fw表示在廣角端狀態(tài)下，聚焦無限遠時，變焦鏡頭的焦距。在本發(fā)明中，優(yōu)選地滿足下述條件式:1.0< I Fa I/Fw<30.0其中，F(xiàn)a表 示構成第四透鏡組并具有正或負屈光力的透鏡構件的焦距，以及Fw表示在廣角端狀態(tài)下，聚焦無限遠時，變焦鏡頭的焦距。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地滿足下述條件式:1.0<Fb/Fw<10.0其中，F(xiàn)b表示構成第四透鏡組的正透鏡構件的焦距，以及Fw表示在廣角端狀態(tài)下，聚焦無限遠時，變焦鏡頭的焦距。在本發(fā)明中，優(yōu)選地滿足下述條件式:0.05〈(-F2)/F4〈l.00其中，F(xiàn)2表示第二透鏡組的焦距，以及F4表示第四透鏡組的焦距。在本發(fā)明中，優(yōu)選地第四透鏡組具有至少一個非球面。在本發(fā)明中，優(yōu)選地構成第四透鏡組的正透鏡構件具有至少一個非球面。在本發(fā)明中，優(yōu)選地構成第四透鏡組的正透鏡構件是其表面形狀改變以便在光軸的近傍具有正屈光力并且在光軸的外圍區(qū)域中具有負屈光力的非球面透鏡。在本發(fā)明中，優(yōu)選地通過在光軸上移動第二透鏡組來執(zhí)行將變焦鏡頭聚焦在近距離物體上。根據(jù)本發(fā)明的成像設備(例如該實施例中的無反光鏡相機I)具有變焦鏡頭中的一個。本發(fā)明也是一種制造變焦鏡頭的方法，該變焦鏡頭按從物體的順序包括，具有正屈光力的第一透鏡組、具有負屈光力·的第二透鏡組、具有正屈光力的第三透鏡組，以及具有正屈光力的第四透鏡組，其中，通過改變透鏡組間的空氣間隔執(zhí)行變焦，第四透鏡組按從物體的順序包括:具有正或負屈光力的透鏡構件、正透鏡構件，以及具有面向物體的凸面的正透鏡構件，并且將每一透鏡組裝在鏡頭筒中，以便滿足下述條件式:0.00〈 (Rc2-Rcl) / (Rc2+Rcl)〈1.00其中，Rc2表示構成第四透鏡組并具有面向物體的凸面的正透鏡構件的像側面的曲率半徑，以及Rcl表示構成第四透鏡組并具有面向物體的凸面的正透鏡構件的物體側面的曲率半徑。本發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明，能提供小型化、由少量透鏡構成、具有高性能和少的像差的變焦鏡頭，包括該變焦鏡頭的成像設備和制造該變焦鏡頭的方法。


圖1示出了根據(jù)例子I的變焦鏡頭的結構和從廣角端狀態(tài)(W)到望遠端狀態(tài)(T)的變焦軌跡；圖2是示出了根據(jù)例子I的變焦鏡頭的各種像差的圖，其中，圖2A是示出在廣角端狀態(tài)中，聚焦無限遠時，變焦鏡頭的各種像差的圖，圖2B是示出在中間焦距狀態(tài)中，聚焦無限遠時，變焦鏡頭的各種像差的圖，以及圖2C是示出在望遠端狀態(tài)中，聚焦無限遠時，變焦鏡頭的各種像差的圖；圖3示出根據(jù)例子2的變焦鏡頭的結構以及從廣角端狀態(tài)(W)到望遠端狀態(tài)(T)的變焦軌跡；圖4是示出了根據(jù)例子2的變焦鏡頭的各種像差的圖，其中，圖4A是示出在廣角端狀態(tài)中，聚焦無限遠時，變焦鏡頭的各種像差的圖，圖4B是示出在中間焦距狀態(tài)中，聚焦無限遠時，變焦鏡頭的各種像差的圖，以及圖4C是示出在望遠端狀態(tài)中，聚焦無限遠時，變焦鏡頭的各種像差的圖；圖5是示出根據(jù)本實施例的相機的結構的截面圖；圖6是描述制造根據(jù)本實施例的變焦鏡頭的方法的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在，將參考附圖，描述本發(fā)明的實施例。如圖1所示，根據(jù)本實施例的變焦鏡頭ZL按從物體的順序包括:具有正屈光力的第一透鏡組Gl ;具有負屈光力的第二透鏡組G2 ；具有正屈光力的第三透鏡組G3;以及具有正屈光力的第四透鏡組G4，其中，通過改變透鏡組間的空氣間隔來執(zhí)行變焦，第四透鏡組G4按從物體的順序包括:具有正或負屈光力的透鏡構件La、正透鏡構件Lb，以及具有面向物體的凸面的正透鏡構件Lc，并且滿足下述條件式(I)。0.00< (Rc2-Rcl) / (Rc2+Rcl) <1.00 (I)其中，Rc2表示構成第四透鏡組G4并具有面向物體的凸面的正透鏡構件Lc的像側面的曲率半徑，以及Rcl表示構成第四透鏡組G4并具有面向物體的凸面的正透鏡構件Lc的物體側面的曲率半徑。本發(fā)明考慮小型化具有至少四個透鏡組(正、負、正和正)的多組變焦鏡頭的有效手段。特別地，本發(fā)明的關注點是第四透鏡組的結構。第四透鏡組G4具有正或負、正和正透鏡構件的簡單結構，并且在不過度縮短出瞳的情況下，成功減少變焦鏡頭的后焦長度(backfocus)和全長(total length)。通過該結構,還能實現(xiàn)更高性能。此外，本發(fā)明通過優(yōu)化像差校正的形狀以及對焦距設置最佳值，變得甚至更有效?，F(xiàn)在將根據(jù)每一條件式，描述該實施例的變焦鏡頭ZL。條件式(I)是具有面向物體的凸面并構成第四透鏡組G4正透鏡構件Lc的形狀因子(q因子)的倒數(shù)。如果超出條件式(I)的上限值1.00，則透鏡的形狀從其凸面面向物體的平凸形狀改變，并變成雙凸形狀。換句話說，如果超出1.00，則透鏡的形狀大大地改變。如果條件式(I)的下限值小于0.00，即為負值，那么透鏡的形狀完全改變成面向圖像的凸面。這樣，條件式(I)是確定第四透鏡組G4中具有面向物體的凸面的正透鏡構件Lc的形狀的條件。如果超出條件式(I)的上限值，則具有面向物體的凸面的正透鏡構件Lc的形狀偏離最佳的彎月透鏡形狀，并且從具有面向物體的凸面的平凸形狀改變成雙凸形狀，如上所述。就校正像差面言，這是不期望的，因為彗形像差、場曲和像散惡化。如果條件式(I)的上限值為0.90，則能良好地校正彗形像差和場曲。如果條件式(I)的上限值為0.88，則能良好地校正彗形像差和場曲。如果條件式(I)的上限值為0.80，則能良好地校正彗形像差和場曲。如果條件式(I)的上限值為0.70，甚至能更好地校正彗形像差和場曲。如果條件式(I)的上限值為0.65，甚至能更好地校正彗形像差和場曲。如果條件式(I)的上限值為0.60，甚至能更好地校正彗形像差和場曲，以及能最 大程度地發(fā)揮該實施例的效果。如果未達到條件式(I)的下限值，則具有面向物體的凸面的正透鏡構件Lc的形狀偏離最佳的彎月透鏡，并且改變成具有面向圖像的凸面的彎月透鏡形狀，如上所述。這不僅使后焦長度變長，而且使得難以適當?shù)匦Ｕ癫?。特別地，球面像差和場曲惡化，這是不期望的。如果條件式(I)的下限值為0.01，則能良好地校正各種像差。如果條件式(I)的下限值為0.05，則能良好地校正各種像差。如果條件式(I)的下限值為0.10，則能良好地校正各種像差。如果條件式(I)的下限值為0.13，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(I)的下限值為0.15，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(I)的下限值為0.16，甚至能更好地校正各種像差，以及能最大程度地發(fā)揮該實施例的效果。在根據(jù)該實施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地滿足下述條件式(2 )，其中，F(xiàn)e表示構成第四透鏡組G4并具有面向物體的凸面的正透鏡構件Lc的焦距，以及Fw表示在廣角端狀態(tài)下，聚焦無限遠時，變焦鏡頭的焦距。0.5<Fc/Fw<10.0 (2)條件式(2)規(guī)定構成第四透鏡組G4并具有面向物體的凸面的正透鏡構件Lc的焦距，換句話說，條件式(2)規(guī)定具有面向物體的凸面的正透鏡構件Lc的屈光力。如果超出條件式(2)的上限值，則具有面向物體的凸面的正透鏡構件Lc的焦距變長。換句話說，正屈光力變弱。在這種情況下，后透鏡直徑增加，場曲惡化，并且由變焦引起的彗形像差的變化增加，這是不期望的。如果條件式(2)的上限值為9.0，則能良好地校正各種像差。如果條件式(2)的上限值為8.0，則能良好地校正各種像差。如果條件式(2)的上限值為7.0，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(2)的上限值為6.0，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(2)的上限值為5.0，甚至能更好地校正各種像差，以及能最大程度地發(fā)揮該實施例的效果。如果未達到條件式(2)的下限值，則正透鏡構件Lc的焦距變短。換句話說，正屈光力變強。在這種情況下，由于視角的移位和變焦引起的變化分別使得在球面像差、場曲和向上彗形像差上增加，這是不期望的。如果條件式(2)的下限值為0.7，則能良好地校正各種像差。如果條件式(2)的下限值為0.9，則能良好地校正各種像差。如果條件式(2)的下限值為1.0，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(2)的下限值為1.2，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(2)的下限值為1.6，甚至能更好地校正各種像差，以及能最大程度地發(fā)揮該實施例的效果。在根據(jù)該實施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地滿足下述條件式(3 )，其中，F(xiàn)a表示構成第四透鏡組G4并具有正或負屈光力的透鏡構件La的焦距，以及Fw表示在廣角端狀態(tài)下，聚焦無限遠時，變焦鏡頭的焦距。1.0< I Fa I/Fw<30.0 (3)條件式(3)規(guī)定構成第四透鏡組G4并具有正或負屈光力的透鏡構件La的焦距，換句話說，條件式(3)規(guī)定透鏡構件La的屈光力。根據(jù)該實施例，透鏡構件La具有相對弱的屈光力，并且透鏡構件La整體上能被設計成具有正屈光力或負屈光力。

如果超出條件式(3)的上限值，則透鏡構件La的焦距變長。換句話說，透鏡構件La的(組合)屈光力變弱。在這種情況下，校正球面像差、縱色像差和橫色像差的能力降低，這是不期望的。如果條件式(3)的上限值為28.0，則能良好地校正各種像差。如果條件式(3)的上限值為24.0，則能良好地校正各種像差。如果條件式(3)的上限值為20.0，則能良好地校正各種像差。如果條件式(3)的上限值為19.0，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(3)的上限值為18.0，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(3)的上限值為17.0，甚至能更好地校正各種像差，以及能最大程度地發(fā)揮該實施例的效果。如果未達到條件式(3)的下限值，則透鏡構件La的(組合)焦距變短。換句話說，(組合)透鏡構件La的屈光力變強。在這種情況下，在望遠端側，球面像差和場曲的變化增力口，這是不期望的。如果條件式(3)的下限值為2.0，則能良好地校正各種像差，包括彗形像差。如果條件式(3)的下限值為4.0，則能良好地校正各種像差，包括彗形像差。如果條件式(3)的下限值為5.0，甚至能更好地校正各種像差，包括彗形像差。如果條件式(3 )的下限值為7.0，甚至能更好地校正各種像差，包括彗形像差。如果條件式(3 )的下限值為8.0，甚至能更好地校正各種像差，包括彗形像差，以及能最大程度地發(fā)揮該實施例的效果。在根據(jù)該實施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地滿足下述條件式(4)，其中，F(xiàn)b表示構成第四透鏡組G4的正透鏡構件Lb的焦距，以及Fw表示在廣角端狀態(tài)下，在聚焦無限遠時，變焦鏡頭的焦距。

1.0<Fb/Fw<10.0 (4)條件式(4)規(guī)定構成第四透鏡組G4的正透鏡構件Lb的焦距，換句話說，條件式
(4)規(guī)定正透鏡構件Lb的屈光力。如果超出條件式(4)的上限值，則正透鏡構件Lb的焦距變長。換句話說，正透鏡構件Lb的屈光力變弱。在這種情況下，校正球面像差和彗形像差的能力降低，這是不期望的。如果條件式(4)的上限值為9.0，則能良好地校正各種像差。如果條件式(4)的上限值為8.0，則能良好地校正各種像差。如果條件式(4)的上限值為7.5，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(4)的上限值為7.0，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(4)的上限值為6.5，甚至能更好地校正各種像差，以及能最大程度地發(fā)揮該實施例的效果。如果未達到條件式(4)的下限值，則正透鏡構件Lb的焦距變短。這意味著正透鏡構件Lb的屈光力變強。這惡化了在望遠端側，由于變焦引起的球面色像差和彗形像差的變化，這是不期望的。如果條件式(4)的下限值為2.0，則能良好地校正各種像差。如果條件式(4)的下限值為2.6，則能良好地校正各種像差。如果條件式(4)的下限值為3.0，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(4)的下限值為3.5，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(4)的下限值為4.0，甚至能更好地校正各種像差，以及能最大程度地發(fā)揮該實施例的效果。 在根據(jù)該實施例的變 焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地滿足下述條件式(5)，其中，F(xiàn)2表示第二透鏡組G2的焦距，以及F4表示第四透鏡組G4的焦距。
0.05〈(-F2)/F4〈l.00 (5)
條件式(5)規(guī)定第二透鏡組G2的焦距(絕對值)和第四透鏡組G4的焦距的比值，換句話說，條件式(5)規(guī)定第二透鏡組G2的屈光力和第四透鏡組G4的屈光力的比值。
如果超出條件式(5)的上限值，則第四透鏡組G4的焦距相對于第二透鏡組G2的焦距變短。換句話說，第四透鏡組G4的屈光力變強。在這種情況下，由于變焦引起的球面像差、彗形像差和場曲的變化特別是在望遠端狀態(tài)下惡化，這是不期望的。
如果條件式(5)的上限值為0.90，則能良好地校正各種像差。如果條件式(5)的上限值為0.80，則能良好地校正各種像差。
如果條件式(5)的上限值為0.70，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(5)的上限值為0.60，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(5)的上限值為0.50，甚至能更好地校正各種像差，以及能最大程度地發(fā)揮該實施例的效果。
如果未達到條件式(5)的下限值，則第二透鏡組G2的焦距(絕對值)相對于第四透鏡組G4的焦距變短。換句話說，第二透鏡組G4的負屈光力變強。在這種情況下，在廣角端狀態(tài)下的彗形像差和場曲的變化以及校正球面像差的需求增加，這是不期望的。
如果條件式(5)的下限值為0.08，則能良好地校正各種像差。如果條件式(5)的下限值為0.10，則能良好地校正各種像差。
如果條件式(5)的下限值為0.18，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(5)的下限值為0.21，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(5)的下限值為0.23，甚至能更好地校正各種像差，以及能最大程度地發(fā)揮該實施例的效果。
在根據(jù)該實施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地第四透鏡組G4具有至少一個非球面。通過該結構，能良好地 校正彗形像差和畸變。
在根據(jù)該實施例的變焦鏡頭ZL中，甚至更優(yōu)選地，構成第四透鏡組G4的正透鏡構件Lb具有至少一個非球面。通過該結構，能良好地校正彗形像差和畸變。
在根據(jù)該實施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地構成第四透鏡組G4的正透鏡構件Lb是其表面形狀改變以便在光軸的近傍具有正屈光力而在光軸的外圍區(qū)域中具有負屈光力的非球面透鏡。通過該結構，能實現(xiàn)甚至更好地校正彗形像差和畸變。
在根據(jù)該實施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地通過在光軸上移動具有負屈光力的第二透鏡組G2，執(zhí)行將變焦鏡頭聚焦在近距離物體上。通過該結構，能減少近距離像差的變化，特別是場曲和彗形像差的變化，這是優(yōu)選的。
圖5是具有可互換鏡頭的無反光鏡相機I (在下文中，稱為“相機”)的截面圖，其是具有上述變焦鏡頭ZL的成像設備。在該相機I中，由相機鏡頭2 (根據(jù)該實施例的變焦鏡頭ZL)采集來自物體(未示出)的光，并且經(jīng)未示出的OLPF (光學低通濾波器)在成像單元3的成像面上形成物像。通過位于成像單元3中的光電轉換元件，將該物像光電轉換，由此生成物體的圖像。在位于相機I上的EVF (電子取景器)上顯示該圖像。由此用戶能經(jīng)EVF4觀察該物像。
如果用戶按壓釋放按鈕(未示出)，則將通過成像單元3光電轉換的圖像存儲在存儲器(未示出)中。這樣，用戶能使用該相機I拍攝物體。
相機I可移動地保持相機鏡頭2 (變焦鏡頭ZL)或可以在其中集成相機鏡頭2 (變焦鏡頭ZL)。在此，無反光鏡相機被用作具有相機鏡頭2 (變焦鏡頭ZL)的成像設備的例子，但本發(fā)明不限于無反光鏡相機，而是可以是單鏡頭反射相機，其中，相機主單元具有快速復位鏡，并且經(jīng)取景器光學系統(tǒng)觀察物像。根據(jù)該實施例的變焦鏡頭ZL，被安裝為該相機I的相機鏡頭2的超廣角鏡頭，超廣角鏡頭由于特有的透鏡結構而包括大視角，具有小的球面像差、場曲、像散和彗形像差，如稍后的每一例子中所示出的。因此，該相機I能實現(xiàn)具有大視角和小球面像差、場曲、像散和彗形像差的廣角成像設備?，F(xiàn)在將參考圖6，描述制造具有上述結構的變焦鏡頭ZL的方法。首先，在鏡頭筒中組裝第一透鏡組Gl至第四透鏡組G4 (步驟S10)。在該組裝步驟中，配置每一透鏡以便第一透鏡組Gl具有正屈光力，第二透鏡組G2具有負屈光力，第三透鏡組G3具有正屈光力以及第四透鏡組G4具有正屈光力。將第四透鏡組G4構造成使得按從物體的順序配置具有正或負屈光力的透鏡構件La、正透鏡構件Lb，以及具有面向物體的凸面的正透鏡構件Lc (步驟 S20)。根據(jù)該實施例的透鏡配置的例子是:作為第一透鏡組G1，配置了膠合正透鏡，在膠合正透鏡中，按從物體的順序膠合具有面向物體的凸面的負彎月透鏡Lll和正彎月透鏡L12 ;作為第二透鏡組G2，按從物體的順序配置了具有面向物體的凸面和面向圖像的非球面的負彎月非球面透鏡L21、雙凹透鏡L22以及在其中膠合了雙凸透鏡L23和雙凹透鏡L24的膠合正透鏡；作為第三透鏡組G3，按從物體的順序配置了孔徑光闌S、雙凸透鏡L31，以及在其中膠合了雙凸透鏡L32和雙凹透鏡L33的膠合正透鏡；以及作為第四透鏡組G4，按從物體的順序配置了在其中膠合了具有面向物體的凸面的正彎月透鏡L41和具有面向物體的凸面的負彎月透鏡L42的膠合正透鏡構件La(對應于權利要求中具有正或負屈光力的透鏡構件)、具有面向圖像的非球面的非球面正透鏡Lb (對應于權利要求中的正透鏡構件)，以及具有面向物體的凸面的正彎月透鏡Lc (對應于權利要求中具有面向物體的凸面的正透鏡構件)(見圖1)?！と缓螅恳煌哥R被配置成在從廣角端狀態(tài)變焦到望遠端狀態(tài)時，透鏡組間的空氣間隔改變(換句話說，第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2間的間隔改變，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3間的間隔改變，以及第三透鏡組G3和第四透鏡組G4間的間隔改變)(步驟S30)。然后，將每一透鏡配置成滿足下述條件式(1)，其中，Rc2表示構成第四透鏡組G4并具有面向物體的凸面的正透鏡構件Lc的像側面的曲率半徑，以及Rcl表示構成第四透鏡組G4并具有面向物體的凸面的正透鏡構件Lc的物體側面的曲率半徑(步驟S40)。0.00< (Rc2-Rcl) / (Rc2+Rcl) <1.00 (I)如果使用根據(jù)該實施例的制造方法，則能實現(xiàn)小型化、由少量透鏡構成、具有高性能和小像差的變焦鏡頭ZL。例子現(xiàn)在，將參考附圖，描述該實施例的每一例子。下述表I和表2分別是例子I和例子2的各種數(shù)據(jù)的表。在每一表的[面數(shù)據(jù)]中，面號指示沿光行進方向，從物體側的透鏡面的順序，r表示每一透鏡面的曲率半徑，d表示光軸上從每一光學面到下一光學面(或像平面)的距離，nd表示關于d線(波長:587.6nm)的折射率，vd表示d線的透鏡材料的阿貝數(shù)，(可變)指示可變面距離，以及(光闌S)指示孔徑光闌S。曲率半徑r列中的“c ”指示平面。省略(d線)空氣的折射率1.000000。
在由下述表達式(a)給出的[面數(shù)據(jù)]中所示的非球面的形狀[非球面數(shù)據(jù)]中，其中，y表示垂直于光軸的方向上的高度，X (y)表示在高度I處在光軸方向中的位移(下垂量)，r表示參考球面的曲率半徑(近軸曲率半徑)，K表示圓錐系數(shù)，以及An表示第η次的非球面系數(shù)?！唉?η”指示“ X ΙΟ — 11”，并且例如“ L 234E-05”指示“ 1.234X 10_5”。
X (y) = (y2/r)/[1+{1-κ (y2/r2)}1/2] +A4 X y4+A6 X y6+A8 X y8+A10 X y10+A12X y12(a)
在每個表的[各種數(shù)據(jù)]中，f表示焦距，F(xiàn)NO表示F數(shù)，ω表示半視角(單位:度)，Y表示像高，TL表示鏡頭全長 ，Σ(1表示在變焦鏡頭ZL中，在光軸上，從最接近物體的透鏡面到最接近圖像的透鏡面的距離，以及BF表示后焦長度。
在[透鏡組距離數(shù)據(jù)]中，在無限遠、中間聚焦點和近距離物體點處，在廣角端狀態(tài)、中間焦距狀態(tài)和望遠端狀態(tài)的每一狀態(tài)中，Di (i是整數(shù))指示第i面和第(i+1)面間的可變距離。
在每個表的[變焦鏡頭組數(shù)據(jù)]中，G表示組號，“組的第一面”指示每一組中最接近物體的面的面號，以及“組焦距”指示每一組的焦距。
在每個表的[條件式]中，示出了每個條件式(I)至(5)的對應值。
在所有數(shù)據(jù)值中，通常將“mm”用作焦距f、曲率半徑r、面距離d和其他長度的單位，但單位不限于“mm”，因為即使成比例地擴大或成比例地縮減光學系統(tǒng)，也獲得等效的光學性能。單位不限于“mm”，而是能使用另一適當?shù)膯挝弧?br> 有關表的描述對其他例子是相同的，因此，在下文省略。
(例子I)
現(xiàn)在，將參考圖1，圖2和表1，描述例子I。圖1示出根據(jù)例子I的變焦鏡頭ZL(ZLl)的結構以及從廣角端狀態(tài)(W)到望遠端狀態(tài)(T)的變焦軌跡。如圖1所示，根據(jù)例子I的變焦鏡頭ZLl按從物體的順序包括:具有正屈光力的第一透鏡組Gl ;具有負屈光力的第二透鏡組G2 ;具有正屈光力的第三透鏡組G3以及具有正屈光力的第四透鏡組G4，其中，通過改變透鏡組間的空氣間隙來執(zhí)行變焦。
第一透鏡組Gl由膠合正透鏡構成，在膠合正透鏡中，按從物體的順序膠合了具有面向物體的凸面的負彎月透鏡Lll和正彎月透鏡L12。
第二透鏡組G2由按從物體的順序的具有面向物體的凸面和面向圖像的非球面的負彎月非球面透鏡L21、雙凹透鏡L22和在其中膠合了雙凸透鏡L23和雙凹透鏡L24的膠合正透鏡構成。
第三透鏡組G3由按從物體的順序的孔徑光闌S、雙凸透鏡L31，以及在其中膠合了雙凸透鏡L32和雙凹透鏡L33的膠合正透鏡構成。
第四透鏡組G4由按從物體的順序的膠合了具有面向物體的凸面的正彎月透鏡L41和具有面向物體的凸面的負彎月透鏡L42的膠合正透鏡構件La (對應于權利要求中的具有正或負屈光力的透鏡構件)、具有面向圖像的非球面的非球面正透鏡Lb (對應于權利要求中的正透鏡構件)，以及具有面向物體的凸面的正彎月透鏡Lc (對應于權利要求中的具有面向物體的凸面的正透鏡構件)構成。表I示出了例子I的數(shù)據(jù)。表I中的面號I至23分別對應于圖1中示出的面I至23。在例子I中，面5和面21形成為非球面。(表1)
權利要求
1.一種變焦鏡頭，按從物體的順序包括: 具有正屈光力的第一透鏡組； 具有負屈光力的第二透鏡組； 具有正屈光力的第三透鏡組；以及 具有正屈光力的第四透鏡組， 通過改變所述透鏡組間的空氣間隔執(zhí)行變焦， 所述第四透鏡組按從所述物體的順序包括:具有正或負屈光力的透鏡構件、正透鏡構件，以及具有面向物體的凸面的正透鏡構件，并且滿足下述條件式:0.00〈(Rc2-Rcl)/(Rc2+Rcl)〈1.0O 其中，Rc2表示構成所述第四透鏡組并具有面向物體的凸面的所述正透鏡構件的像側面的曲率半徑，以及Rcl表示構成所述第四透鏡組并具有面向物體的凸面的所述正透鏡構件的物體側面的曲率半徑。
2.根據(jù)權利要求1所述的變焦鏡頭，其中，` 滿足下述條件式:0.5<Fc/Fw<10.0 其中，F(xiàn)e表示構成所述第四透鏡組并具有面向物體的凸面的所述正透鏡構件的焦距，以及Fw表示在廣角端狀態(tài)下，聚焦無限遠時，所述變焦鏡頭的焦距。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的變焦鏡頭，其中， 滿足下述條件式: 1.0< I Fa I /Fw<30.0 其中，F(xiàn)a表示構成所述第四透鏡組并具有正或負屈光力的所述透鏡構件的焦距，以及Fw表示在廣角端狀態(tài)下，聚焦無限遠時，所述變焦鏡頭的焦距。
4.根據(jù)權利要求1至3的任何一項所述的變焦鏡頭，其中， 滿足下述條件式:1.0<Fb/Fw<10.0 其中，F(xiàn)b表示構成所述第四透鏡組的所述正透鏡構件的焦距，以及Fw表示在廣角端狀態(tài)下，聚焦無限遠時，所述變焦鏡頭的焦距。
5.根據(jù)權利要求1至4的任何一項所述的變焦鏡頭，其中， 滿足下述條件式:0.05〈(-F2)/F4〈l.00 其中，F(xiàn)2表示所述第二透鏡組的焦距，以及F4表示所述第四透鏡組的焦距。
6.根據(jù)權利要求1至5的任何一項所述的變焦鏡頭，其中， 所述第四透鏡組具有至少一個非球面。
7.根據(jù)權利要求1至6的任何一項所述的變焦鏡頭，其中， 構成所述第四透鏡組的所述正透鏡構件具有至少一個非球面。
8.根據(jù)權利要求1至7的任何一項所述的變焦鏡頭，其中， 構成所述第四透鏡組的所述正透鏡構件是其表面形狀改變以便在光軸的近傍具有正屈光力而在所述光軸的外圍區(qū)域中具有負屈光力的非球面透鏡。
9.根據(jù)權利要求1至8的任何一項所述的變焦鏡頭，其中，通過在所述光軸上移動所述第二透鏡組，執(zhí)行將所述變焦鏡頭聚焦在近距離物體上。
10.一種成像設備，包括根據(jù)權利要求1至9的任何一項所述的變焦鏡頭。
11.一種制造變焦鏡頭的方法，所述變焦鏡頭按從物體的順序包括具有正屈光力的第一透鏡組、具有負屈光力的第二透鏡組、具有正屈光力的第三透鏡組，以及具有正屈光力的第四透鏡組，所述方法包括: 通過改變所述透鏡組間的空氣間隔執(zhí)行變焦， 所述第四透鏡組按從物體的順序包括:具有正或負屈光力的透鏡構件、正透鏡構件，以及具有面向物體的凸面的正透鏡構件，并且所述方法進一步包括: 將每一透鏡組裝在鏡頭筒中，以便滿足下述條件式:`0.00〈(Rc2-Rcl)/(Rc2+Rcl)〈1.00 其中，Rc2表示 構成所述第四透鏡組并具有面向物體的凸面的所述正透鏡構件的像側面的曲率半 徑，以及Rcl表示構成所述第四透鏡組并具有面向物體的凸面的所述正透鏡構件的物體側面的曲率半徑。
全文摘要
本發(fā)明按從物體的順序具有具有正屈光力的第一透鏡組(G1)；具有負屈光力的第二透鏡組(G2)；具有正屈光力的第三透鏡組(G3)；以及具有正屈光力的第四透鏡組(G4)，其中，通過改變透鏡組間的空氣間隔執(zhí)行變焦，第四透鏡組(G4)按從物體的順序包括具有正或負屈光力的透鏡構件(La)、正透鏡構件(Lb)，以及具有面向物體的凸面的正透鏡構件(Lc)，并且滿足下述條件式0.00<(Rc2-Rc1)/(Rc2+Rc1)<1.00，其中，Rc2表示構成第四透鏡組(G4)并具有面向物體的凸面的正透鏡構件(Lb)的像側面的曲率半徑，以及Rc1表示構成第四透鏡組(G4)并具有面向物體的凸面的正透鏡構件(Lb)的物體側面的曲率半徑。
文檔編號G02B13/18GK103250085SQ201180059210
公開日2013年8月14日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權日2010年12月7日
發(fā)明者佐藤治夫 申請人:株式會社尼康