專利名稱：變焦透鏡及使用該變焦透鏡的攝像機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及變焦透鏡，特別是涉及適合于攝像機的、變焦比為20～23倍高放大率、F數(shù)為1.6的明亮、且成本低、后焦距長的高放大率非球面變焦透鏡。
背景技術：
近年來，在變焦透鏡的開發(fā)中，由于該市場的競爭激烈，強烈希望以小型、低成本實現(xiàn)高放大率、且具有高分辨率的變焦透鏡。即，有必要盡可能用少量的透鏡實現(xiàn)高放大率、高分辨率的變焦透鏡。例如在特開平8-106046號公報、特開平9-311272號公報中提出了高放大率變焦。在特開平8-106046號公報中記載了在10個透鏡結構中使用4個塑料透鏡的變焦透鏡，因此能達到12倍的變焦比。另外，在特開平9-311272號公報中記載了在10個透鏡結構中使用5個塑料透鏡的變焦透鏡，因此能達到18倍左右的變焦比。
可是，在變焦比為20倍以上的變焦透鏡中，如果采用塑料透鏡，則為了修正塑料材料隨溫度變化而發(fā)生的折射率的變化，存在全部長度增大的問題。
發(fā)明的公開本發(fā)明的目的就是要解決上述的現(xiàn)有的問題，通過適當?shù)墓β逝渲谩⒁约笆雇哥R面具有非球面效果，提供一種F數(shù)為1.6的明亮的、變焦比為20倍以上的高放大率、而且能達到小型、高功能的變焦透鏡及應用它的攝像機。
為了達到上述目的，本發(fā)明的第一種變焦透鏡備有從物體一側開始依次配置的具有正光焦度、固定的第一透鏡組；具有負光焦度、通過沿光軸移動進行變焦動作的第二透鏡組；具有正光焦度的固定的第三透鏡組；以及具有正光焦度、使伴隨上述第二透鏡組及作為被拍攝體的物體的移動而變動的像面沿光軸移動，以便保持在距基準面一定的位置上的第四透鏡組，該變焦透鏡的特征在于上述第一透鏡組由從物體一側開始依次配置的負透鏡、正透鏡、以及使凸面朝向物體一側的正透鏡構成，上述第二透鏡組由從物體一側開始依次配置的負透鏡、以及物體側為負透鏡的負透鏡和正透鏡的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，上述第三透鏡組由從物體一側開始依次配置的正透鏡、以及使凸面朝向物體一側的負凹凸透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，上述第四透鏡組由物體側為負透鏡的負透鏡和正透鏡的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，假設上述第一透鏡組的復合焦距為f1、上述第二透鏡組的復合焦距為f2、上述第三透鏡組的復合焦距為f3、上述第四透鏡組的復合焦距為f4、廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，滿足以下關系9.0＜f1/fw＜10.51.2＜|f2/fw|＜1.64.5＜f3/fw＜6.04.0＜f4/fw＜5.5如果采用上述的變焦透鏡，則能良好地調整像差性能，緊湊地構成20倍以上高放大率的變焦透鏡。另外，由于能抑制第二透鏡組變焦時的移動量，所以能抑制消耗功率，能防止電池驅動時間變短。
在上述第一種變焦透鏡中，假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r21，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r29，上述第二透鏡組的非球面透鏡最好滿足以下關系0.6＜r21/r29＜1.3如果采用上述的變焦透鏡，則由于能實現(xiàn)高分辨率，所以能獲得充分的像差性能。
另外，假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r31，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r39，上述第三透鏡組的非球面透鏡最好滿足以下關系0.3＜r31/r39＜1.9如果采用上述的變焦透鏡，則由于能實現(xiàn)高分辨率，所以能獲得充分的像差性能。
另外，假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r41，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r49，上述第四透鏡組的非球面透鏡最好滿足以下關系0.5＜r41/r49＜1.1如果采用上述的變焦透鏡，則由于能實現(xiàn)高分辨率，所以能獲得充分的像差性能。
另外，假設廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，空氣中從透鏡的最后表面至像面的間隔為BF，最好滿足以下關系0.8＜BF/fw＜1.7如果采用上述的變焦透鏡，則能確保插入紅外截止濾光器或石英等的低通濾光器用的足夠的后焦距。另外，由于必要以上的后焦距并不大，所以能實現(xiàn)小型的變焦透鏡。
另外，上述第一透鏡組最靠近像面一側的透鏡面的曲率半徑和上述第二透鏡組最靠近物體一側的透鏡面的曲率半徑最好相同。如果采用上述的變焦透鏡，則隨著第一透鏡組最靠近像面一側的面和第二透鏡組最靠近物體一側的面向透鏡周邊部靠近，能防止面間隔變小，所以能容易地制作鏡筒。
另外，假設上述第二透鏡組的膠接透鏡的負透鏡的入射面上從透鏡中心到上述入射面和上述第二透鏡組最靠近物體一側的負透鏡的出射面的接觸位置的下降量為sag(r1)，在出射面上從透鏡中心到最周邊部分的下降量為sag(r2)，透鏡厚度為d8，最好滿足以下關系|{sag(r1)-sag(r2)-d8}/d8|＜4.5如果采用上述的變焦透鏡，則由于能容易地形成雙凹透鏡，所以適合提高合格率。
其次，本發(fā)明的第二種變焦透鏡備有從物體一側開始依次配置的具有正光焦度、固定的第一透鏡組；具有負光焦度、通過沿光軸移動進行變焦動作的第二透鏡組；具有正光焦度的固定的第三透鏡組；以及具有正光焦度、使伴隨上述第二透鏡組及作為被拍攝體的物體的移動而變動的像面沿光軸移動，以便保持在距基準面一定的位置上的第四透鏡組，該變焦透鏡的特征在于上述第一透鏡組由從物體一側開始依次配置的負透鏡、正透鏡、以及使凸面朝向物體一側的正透鏡構成，上述第二透鏡組由從物體一側開始依次配置的負透鏡、以及物體側為負透鏡的負透鏡和正透鏡的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，上述第三透鏡組由從物體一側開始依次配置的正透鏡、以及使凸面朝向物體一側的負凹凸透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，上述第四透鏡組由物體側為正透鏡的正透鏡和負透鏡的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，假設上述第一透鏡組的復合焦距為f1、上述第二透鏡組的復合焦距為f2、上述第三透鏡組的復合焦距為f3、上述第四透鏡組的復合焦距為f4、廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，滿足以下關系9.0＜f1/fw＜10.51.2＜|f2/fw|＜1.64.5＜f3/fw＜6.04.0＜f4/fw＜5.5如果采用上述的變焦透鏡，則能良好地調整像差性能，緊湊地構成20倍以上高放大率的變焦透鏡。另外，由于能抑制第二透鏡組變焦時的移動量，所以能抑制消耗功率，能防止電池驅動時間變短。
在上述第二種變焦透鏡中，假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r21，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r29，上述第二透鏡組的非球面透鏡最好滿足以下關系0.6＜r21/r29＜1.3如果采用上述的變焦透鏡，則由于能實現(xiàn)變焦透鏡的高分辨率，所以能獲得充分的像差性能。
另外，假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r31，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r39，上述第三透鏡組的非球面透鏡最好滿足以下關系0.3＜r31/r39＜1.9如果采用上述的變焦透鏡，則由于能實現(xiàn)變焦透鏡的高分辨率，所以能獲得充分的像差性能。
另外，假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r41，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r49，上述第四透鏡組的非球面透鏡最好滿足以下關系0.5＜r41/r49＜1.1如果采用上述的變焦透鏡，則由于能實現(xiàn)變焦透鏡的高分辨率，所以能獲得充分的像差性能。
另外，假設廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，空氣中從透鏡的最后表面至像面的間隔為BF，最好滿足以下關系0.8＜BF/fw＜1.7
如果采用上述的變焦透鏡，則能確保插入紅外截止濾光器或石英等的低通濾光器用的足夠的后焦距。另外，由于必要以上的后焦距并不大，所以能實現(xiàn)小型的變焦透鏡。
另外，上述第一透鏡組最靠近像面一側的透鏡面的曲率半徑和上述第二透鏡組最靠近物體一側的透鏡面的曲率半徑最好相同。如果采用上述的變焦透鏡，則隨著第一透鏡組最靠近像面一側的面和第二透鏡組最靠近物體一側的面向透鏡周邊部靠近，能防止面間隔變小，所以能容易地制作鏡筒。
另外，假設上述第二透鏡組的膠接透鏡的負透鏡的入射面上從透鏡中心到上述入射面和上述第二透鏡組最靠近物體一側的負透鏡的出射面的接觸位置的下降量為sag(r1)，在出射面上從透鏡中心到最周邊部分的下降量為sag(r2)，透鏡厚度為d8，最好滿足以下關系|{sag(r1)-sag(r2)-d8}/d8|＜4.5如果采用上述的變焦透鏡，則由于能容易地形成雙凹透鏡，所以適合提高合格率。
其次，本發(fā)明的第三種變焦透鏡備有從物體一側開始依次配置的具有正光焦度、固定的第一透鏡組；具有負光焦度、通過沿光軸移動進行變焦動作的第二透鏡組；具有正光焦度的固定的第三透鏡組；以及具有正光焦度、使伴隨上述第二透鏡組及作為被拍攝體的物體的移動而變動的像面沿光軸移動，以便保持在距基準面一定的位置上的第四透鏡組，該變焦透鏡的特征在于上述第一透鏡組由從物體一側開始依次配置的負透鏡、正透鏡、以及使凸面朝向物體一側的正透鏡構成，上述第二透鏡組由從物體一側開始依次配置的負透鏡、以及物體側為負透鏡的負透鏡和正透鏡的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，上述第三透鏡組由從物體一側開始依次配置的正透鏡、以及使凹面朝向物體一側的負透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，上述第四透鏡組由物體側為負透鏡的負透鏡和正透鏡的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，假設上述第一透鏡組的復合焦距為f1、上述第二透鏡組的復合焦距為f2、上述第三透鏡組的復合焦距為f3、上述第四透鏡組的復合焦距為f4、廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，滿足以下關系
9.0＜f1/fw＜10.51.2＜|f2/fw|＜1.64.5＜f3/fw＜6.04.0＜f4/fw＜5.5如果采用上述的變焦透鏡，則能良好地調整像差性能，緊湊地構成20倍以上高放大率的變焦透鏡。另外，由于能抑制第二透鏡組變焦時的移動量，所以能抑制消耗功率，能防止電池驅動時間變短。
在上述第三種變焦透鏡中，假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r21，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r29，上述第二透鏡組的非球面透鏡最好滿足以下關系0.6＜r21/r29＜1.3如果采用上述的變焦透鏡，則由于能實現(xiàn)變焦透鏡的高分辨率，所以能獲得充分的像差性能。
另外，假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r31，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r39，上述第三透鏡組的非球面透鏡最好滿足以下關系0.3＜r31/r39＜1.9如果采用上述的變焦透鏡，則由于能實現(xiàn)變焦透鏡的高分辨率，所以能獲得充分的像差性能。
另外，假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r41，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r49，上述第四透鏡組的非球面透鏡最好滿足以下關系0.5＜r41/r49＜1.1如果采用上述的變焦透鏡，則由于能實現(xiàn)變焦透鏡的高分辨率，所以能獲得充分的像差性能。
另外，假設廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，空氣中從透鏡的最后表面至像面的間隔為BF，最好滿足以下關系0.8＜BF/fw＜1.7如果采用上述的變焦透鏡，則能確保插入紅外截止濾光器或石英等的低通濾光器用的足夠的后焦距。另外，由于必要以上的后焦距并不大，所以能實現(xiàn)小型的變焦透鏡。
另外，上述第一透鏡組最靠近像面一側的透鏡面的曲率半徑和上述第二透鏡組最靠近物體一側的透鏡面的曲率半徑最好相同。如果采用上述的變焦透鏡，則隨著第一透鏡組最靠近像面一側的面和第二透鏡組最靠近物體一側的面向透鏡周邊部靠近，能防止面間隔變小，所以能容易地制作鏡筒。
另外，假設上述第二透鏡組的膠接透鏡的負透鏡的入射面上從透鏡中心到上述入射面和上述第二透鏡組最靠近物體一側的負透鏡的出射面的接觸位置的下降量為sag(r1)，在出射面上從透鏡中心到最周邊部分的下降量為sag(r2)，透鏡厚度為d8，最好滿足以下關系|{sag(r1)-sag(r2)-d8}/d8|＜4.5如果采用上述的變焦透鏡，則由于能容易地形成雙凹透鏡，所以適合提高合格率。
其次，本發(fā)明的第四種變焦透鏡備有從物體一側開始依次配置的具有正光焦度、固定的第一透鏡組；具有負光焦度、通過沿光軸移動進行變焦動作的第二透鏡組；具有正光焦度的固定的第三透鏡組；以及具有正光焦度、使伴隨上述第二透鏡組及作為被拍攝體的物體的移動而變動的像面沿光軸移動，以便保持在距基準面一定的位置上的第四透鏡組，該變焦透鏡的特征在于上述第一透鏡組由從物體一側開始依次配置的負透鏡、正透鏡、以及使凸面朝向物體一側的正透鏡構成，上述第二透鏡組由從物體一側開始依次配置的負透鏡、以及物體側為負透鏡的負透鏡和正透鏡的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，上述第三透鏡組由從物體一側開始依次配置的使凸面朝向物體一側的正透鏡、正透鏡、以及使凸面朝向物體一側的負凹凸透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，上述第四透鏡組由物體側為負透鏡的負透鏡和正透鏡的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，假設上述第一透鏡組的復合焦距為f1、上述第二透鏡組的復合焦距為f2、上述第三透鏡組的復合焦距為f3、上述第四透鏡組的復合焦距為f4、廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，滿足以下關系9.0＜f1/fw＜10.51.2＜|f2/fw|＜1.64.5＜f3/fw＜6.04.0＜f4/fw＜5.5
如果采用上述的變焦透鏡，則能良好地調整像差性能，緊湊地構成20倍以上高放大率的變焦透鏡。另外，由于能抑制第二透鏡組變焦時的移動量，所以能抑制消耗功率，能防止電池驅動時間變短。
在上述第四種變焦透鏡中，假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r21，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r29，上述第二透鏡組的非球面透鏡最好滿足以下關系0.6＜r21/r29＜1.3如果采用上述的變焦透鏡，則由于能實現(xiàn)變焦透鏡的高分辨率，所以能獲得充分的像差性能。
另外，假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r31，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r39，上述第三透鏡組的非球面透鏡最好滿足以下關系0.3＜r31/r39＜1.9如果采用上述的變焦透鏡，則由于能實現(xiàn)變焦透鏡的高分辨率，所以能獲得充分的像差性能。
另外，假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r41，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r49，上述第四透鏡組的非球面透鏡最好滿足以下關系0.5＜r41/r49＜1.1如果采用上述的變焦透鏡，則由于能實現(xiàn)變焦透鏡的高分辨率，所以能獲得充分的像差性能。
另外，假設廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，空氣中從透鏡的最后表面至像面的間隔為BF，最好滿足以下關系0.8＜BF/fw＜1.7如果采用上述的變焦透鏡，則能確保插入紅外截止濾光器或石英等的低通濾光器用的足夠的后焦距。另外，由于必要以上的后焦距并不大，所以能實現(xiàn)小型的變焦透鏡。
另外，上述第一透鏡組最靠近像面一側的透鏡面的曲率半徑和上述第二透鏡組最靠近物體一側的透鏡面的曲率半徑最好相同。如果采用上述的變焦透鏡，則隨著第一透鏡組最靠近像面一側的面和第二透鏡組最靠近物體一側的面向透鏡周邊部靠近，能防止面間隔變小，所以能容易地制作鏡筒。
另外，假設上述第二透鏡組的膠接透鏡的負透鏡的入射面上從透鏡中心到上述入射面和上述第二透鏡組最靠近物體一側的負透鏡的出射面的接觸位置的下降量為sag(r1)，在出射面上從透鏡中心到最周邊部分的下降量為sag(r2)，透鏡厚度為d8，最好滿足以下關系|{sag(r1)-sag(r2)-d8}/d8|＜4.5如果采用上述的變焦透鏡，則由于能容易地形成雙凹透鏡，所以適合提高合格率。
其次，本發(fā)明的攝像機的特征在于使用上述各變焦透鏡。如果采用上述的攝像機，則能實現(xiàn)小型化、輕量化優(yōu)異的、而且成本低的攝像機。
附圖的簡單說明
圖1是本發(fā)明的實施方式1的變焦透鏡的結構圖。
圖2是本發(fā)明的實施方式1的變焦透鏡的廣角端的像差性能圖。
圖3是本發(fā)明的實施方式1的變焦透鏡的標準位置的像差性能圖。
圖4是本發(fā)明的實施方式1的變焦透鏡的望遠端的像差性能圖。
圖5是本發(fā)明的實施方式2的變焦透鏡的結構圖。
圖6是本發(fā)明的實施方式2的變焦透鏡的廣角端的像差性能圖。
圖7是本發(fā)明的實施方式2的變焦透鏡的標準位置的像差性能圖。
圖8是本發(fā)明的實施方式2的變焦透鏡的望遠端的像差性能圖。
圖9是本發(fā)明的實施方式3的變焦透鏡的結構圖。
圖10是本發(fā)明的實施方式3的變焦透鏡的廣角端的像差性能圖。
圖11是本發(fā)明的實施方式3的變焦透鏡的標準位置的像差性能圖。
圖12是本發(fā)明的實施方式3的變焦透鏡的望遠端的像差性能圖。
圖13是本發(fā)明的實施方式4的變焦透鏡的結構圖。
圖14是本發(fā)明的實施方式4的變焦透鏡的廣角端的像差性能圖。
圖15是本發(fā)明的實施方式4的變焦透鏡的標準位置的像差性能圖。
圖16是本發(fā)明的實施方式4的變焦透鏡的望遠端的像差性能圖。
圖17是表示本發(fā)明的一實施方式的攝像機的結構的配置圖。
實施本發(fā)明的最佳方式以下，一邊參照附圖，一邊具體地說明本發(fā)明的一實施方式。
(實施方式1)圖1是本發(fā)明的實施形態(tài)1的變焦透鏡的結構圖。如圖1所示，從物體一側(圖1中的左側)開始向像面16一側(圖1中的右側)依次排列著第一透鏡組11、第二透鏡組12、第三透鏡組13、第四透鏡組14、平板玻璃15，通過該配置構成變焦透鏡。平板玻璃15在光學上等效于石英濾光器或攝像裝置的面板等。
第一透鏡組11有正光焦度，變焦時，甚至在聚焦時，相對于像面16處于固定狀態(tài)。第二透鏡組12有負光焦度，通過沿光軸移動進行變焦動作。第三透鏡組13有正光焦度，變焦時，甚至在聚焦時，相對于像面16處于固定狀態(tài)。第四透鏡組14有正光焦度，通過沿光軸移動，同時進行由變焦引起的像的移動和聚焦調整，以便使伴隨第二透鏡組12及成為被拍攝體的物體的移動而變動的像面16保持在距離基準面為一定的位置上。
第一透鏡組11由從物體一側開始依次配置的負透鏡1a、正透鏡1b、以及使凸面朝向物體一側的正透鏡1c構成。第二透鏡組12由從物體一側開始依次配置的負透鏡2a、以及雙凹透鏡2b和正透鏡2c的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面為非球面。第三透鏡組13由從物體一側開始依次配置的正透鏡3a、以及使凸面朝向物體一側的負凹凸透鏡3b構成，上述透鏡的至少一面為非球面。第四透鏡組14由從物體一側開始依次配置的負透鏡4a和正透鏡4b的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面為非球面。
另外，假設本實施形態(tài)的變焦透鏡的第一透鏡組11的復合焦距為f1、第二透鏡組12的復合焦距為f2、第三透鏡組13的復合焦距為f3、第四透鏡組14的復合焦距為f4、廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，則滿足下式(1)～(4)
(1)9.0＜f1/fw＜10.5(2)1.2＜|f2/fw|＜1.6(3)4.5＜f3/fw＜6.0(4)4.0＜f4/fw＜5.5式(1)是第一透鏡組11的光焦度的條件式。如果低于式(1)的下限，則第一透鏡組11的光焦度增大，長焦距一側的、特別是18倍以上的焦距的球面像差、以及軸外的彗形像差難以修正，不能達到高性能化。另一方面，如果超過式(1)的上限，則透鏡的全長不必要地變大，不能達到變焦透鏡的緊湊化，同時第二透鏡組12變焦時的移動量也大，消耗功率增大，所以其結果，電池的驅動時間變短。
式(2)是第二透鏡組12的光焦度的條件式。如果低于式(2)的下限，則全系統(tǒng)的珀茲伐和變大，所以不能修正像面彎曲，由于徑向像面和弧矢像面的焦點位置不同，所以不能達到高性能化。另一方面，如果超過式(2)的上限，則珀茲伐和變小，雖然能獲得良好的性能，但透鏡的全長不必要地變大，不能達到變焦透鏡的緊湊化，同時第二透鏡組12變焦時的移動量也大，消耗功率增大，所以其結果，電池的驅動時間變短。
式(3)是第三透鏡組13的光焦度的條件式。如果低于式(3)的下限，則第三透鏡組13的光焦度增大，不能確保插入石英濾光器等用的后焦距，同時難以修正球面像差。另一方面，如果超過式(3)的上限，則由于珀茲伐和變大，所以不能修正像面彎曲，由于徑向像面和弧矢像面的焦點位置不同，所以不能達到高性能化。
式(4)是第四透鏡組14的光焦度的條件式。如果低于式(4)的下限，則難以同時良好地修正近距離攝像時和遠距離攝像時的軸外像差。另一方面，如果超過式(4)的上限，則后焦距不必要地變大，不能達到緊湊化。
另外，假設本實施形態(tài)的變焦透鏡在第二透鏡組12的非球面透鏡中，透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r21，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r29，在第三透鏡組13的非球面透鏡中，透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r31，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r39，在第四透鏡組14的非球面透鏡中，透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r41，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r49，則滿足以下的條件式式(5)0.6＜r21/r29＜1.3式(6)0.3＜r31/r39＜1.9式(7)0.5＜r41/r49＜1.1通過滿足這些條件式，能實現(xiàn)變焦透鏡的高分辨率，所以能獲得充分的像差性能。
式(5)是第二透鏡組12的非球面透鏡的非球面量的條件式。如果低于式(5)的下限，則球面像差修正不足。另一方面，如果超過式(5)的上限，則球面像差、特別是近距離攝像時的球面像差修正不足，不能獲得充分的像差性能。
式(6)是第三透鏡組13的非球面透鏡的非球面量的條件式。如果低于式(6)的下限，則球面像差修正不足，不能獲得充分的像差性能。另一方面，如果超過式(6)的上限，則球面像差修正過剩，同時容易發(fā)生彗形寄生光斑。
式(7)是第四透鏡組14的非球面透鏡的非球面量的條件式。如果超過式(7)的條件式的下限、上限，則從廣角端加在遠距離端上的總的像差平衡被破壞，不能獲得充分的像差性能。
另外，假設本實施形態(tài)的變焦透鏡的廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，空氣中從透鏡的最后表面至像面16的間隔為BF，則滿足以下的式(8)(8)0.8＜BF/fw＜1.7由于滿足該式(8)，所以能確保插入紅外截止濾光器或石英等的低通濾光器用的足夠的后焦距。如果低于式(8)的下限，則不能確保插入紅外截止濾光器或石英等的低通濾光器用的足夠的間隔。另一方面，如果超過式(8)的上限，則后焦距變得大于必要以上，不能實現(xiàn)小型的變焦透鏡。
另外，本實施形態(tài)的變焦透鏡的第一透鏡組11位于最靠近像面一側的面的曲率半徑和第二透鏡組12位于最靠近物體一側的面的曲率半徑相同。因此，隨著第一透鏡組11最靠近像面一側的面和第二透鏡組12最靠近物體一側的面向透鏡周邊部靠近，能防止面間隔變小，所以能容易地制作鏡筒。
另外，假設本實施形態(tài)的變焦透鏡的第二透鏡組12的膠接透鏡的負透鏡的入射面上從透鏡中心到入射面和第二透鏡組12最靠近物體一側的負透鏡的出射面的接觸位置的下降量為sag(r1)，在出射面上從透鏡中心到最周邊部分的下降量為sag(r2)，透鏡厚度為d8，則滿足以下的式(9)式(9)|{sag(r1)-sag(r2)-d8}/d8|＜4.5通過滿足該式(9)，能容易地形成雙凹透鏡，所以適合提高合格率。式(9)是雙凹透鏡的厚度偏差比的條件式。如果超過式(9)的條件式的上限，則透鏡中心的厚度和周邊部分的可伐鐵鎳鈷合金厚度的比變大，難以形成透鏡，合格率下降，難以低成本化。
(實施例1)在下面的表1中示出了實施形態(tài)1的變焦透鏡的實施例。表1中，rd(mm)是透鏡的曲率半徑，th(mm)是透鏡的厚度或透鏡的空氣間隔，nd是各透鏡對d線的折射率，v是透鏡對d線的阿貝數(shù)。另外，由下式(10)規(guī)定具有非球面的面(表1中在面編號的旁邊用*號表示)。該情況在以下的實施例2～4中也一樣。
式(10)Z＝[cy2/[1＋{1-(1＋k)c2y2}1/2]]＋Dy4＋Ey6＋Fy8＋Gy10式中Z從光軸算起的高度y到非球面形狀的非球面頂點的切面的距離y從光軸算起的高度c非球面頂點的曲率k圓錐常數(shù)D、E、F、G非球面系數(shù)表1
在下面的表2中示出了表1所示的實施例的非球面系數(shù)。
表2
在下面的表3中示出了物點位于2m的位置時，通過變焦能改變的空氣間隔(mm)。標準位置是第三透鏡組13和第四透鏡組14最接近的位置。FNo.是F數(shù)，ω(度)入射半像角。在表3中示出了變焦透鏡的廣角端、標準位置、望遠端情況下的焦距(mm)、FNo.、像角(2ω)。這些說明在下面的表6、9、12中也一樣。
表3
另外，以下給出前面的式(1)～(9)的值。
f1/fw＝9.987|f2/fw|＝1.420f3/fw＝5.422f4/fw＝4.629r21/r29＝1.041r31/r39＝0.53r41/r49＝0.878BF/fw＝1.2|{sag(r1)-sag(r2)-d8}/d8|＝3.41圖2～圖4中示出了本實施例的變焦透鏡的廣角端(圖2)、標準位置(圖3)、望遠端(圖4)的各像差。在圖2～圖4的各像差圖中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分別表示球面像差(mm)、像散(mm)、彎曲像差(％)、近軸色像差(mm)、放大率色像差(mm)。在圖2(a)所示的球面像差圖中，實線是球面像差，虛線是正弦條件。在圖2(b)所示的像散圖中，實線是弧矢像面彎曲，虛線是徑向像面彎曲。在圖2(d)所示的近軸色像差圖中，實線是對應于d線的值，虛線是對應于F線的值，點劃線是對應于C線的值。從這些像差圖可知，本實施例的變焦透鏡表現(xiàn)出了良好的像差性能。
另外，以上關于圖(a)～(e)的說明在以下的圖6～8、圖10～12、圖14～16也一樣。
(實施方式2)圖5是本發(fā)明的實施形態(tài)2的變焦透鏡的結構圖。如圖5所示，從物體一側(圖5中的左側)開始向像面26一側(圖5中的右側)依次排列著第一透鏡組21、第二透鏡組22、第三透鏡組23、第四透鏡組24、平板玻璃25，通過該配置構成變焦透鏡。平板玻璃25在光學上等效于石英濾光器或攝像裝置的面板等。
第一透鏡組21有正光焦度，變焦時，甚至在聚焦時，相對于像面26處于固定狀態(tài)。第二透鏡組22有負光焦度，通過沿光軸移動進行變焦動作。第三透鏡組23有正光焦度，變焦時，甚至在聚焦時，相對于像面26處于固定狀態(tài)。第四透鏡組24有正光焦度，通過沿光軸移動，同時進行由變焦引起的像的移動和聚焦調整，以便使伴隨第二透鏡組22及成為被拍攝體的物體的移動而變動的像面26保持在距離基準面為一定的位置上。
第一透鏡組21由從物體一側開始依次配置的負透鏡5a、正透鏡5b、以及使凸面朝向物體一側的正透鏡5c構成。第二透鏡組22由從物體一側開始依次配置的負透鏡6a、以及雙凹透鏡6b和正透鏡6c的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面為非球面。
第三透鏡組23由從物體一側開始依次配置的正透鏡7a、以及使凸面朝向物體一側的負凹凸透鏡7b構成，上述透鏡的至少一面為非球面。第四透鏡組24由從物體一側開始依次配置的正透鏡8a和負透鏡8b的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面為非球面。
另外，假設本實施形態(tài)的變焦透鏡的第一透鏡組21的復合焦距為f1、第二透鏡組22的復合焦距為f2、第三透鏡組23的復合焦距為f3、第四透鏡組24的復合焦距為f4、廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，則滿足下式(11)～(14)(11)9.0＜f1/fw＜10.5(12)1.2＜|f2/fw|＜1.6(13)4.5＜f3/fw＜6.0(14)4.0＜f4/fw＜5.5
式(11)是第一透鏡組21的光焦度的條件式。如果低于式(11)的下限，則第一透鏡組21的光焦度增大，長焦距一側的、特別是18倍以上的焦距的球面像差、以及軸外的彗形像差難以修正，不能達到高性能化。另一方面，如果超過式(11)的上限，則透鏡的全長不必要地變大，不能達到變焦透鏡的緊湊化，同時第二透鏡組22變焦時的移動量也大，消耗功率增大，所以其結果，電池的驅動時間變短。
式(12)是第二透鏡組22的光焦度的條件式。如果低于式(12)的下限，則全系統(tǒng)的珀茲伐和變大，所以不能修正像面彎曲，由于徑向像面和弧矢像面的焦點位置不同，所以不能達到高性能化。另一方面，如果超過式(12)的上限，則珀茲伐和變小，雖然能獲得良好的性能，但透鏡的全長不必要地變大，不能達到變焦透鏡的緊湊化，同時第二透鏡組22變焦時的移動量也大，消耗功率增大，所以其結果，電池的驅動時間變短。
式(13)是第三透鏡組23的光焦度的條件式。如果低于式(13)的下限，則第三透鏡組23的光焦度增大，不能確保插入石英濾光器等用的后焦距，同時難以修正球面像差。另一方面，如果超過式(13)的上限，則由于珀茲伐和變大，所以不能修正像面彎曲，由于徑向像面和弧矢像面的焦點位置不同，所以不能達到高性能化。
式(14)是第四透鏡組24的光焦度的條件式。如果低于式(14)的下限，則難以同時良好地修正近距離攝像時和遠距離攝像時的軸外像差。另一方面，如果超過式(14)的上限，則后焦距不必要地變大，不能達到緊湊化。
另外，假設本實施形態(tài)的變焦透鏡在第二透鏡組22的非球面透鏡中，透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r21，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r29，在第三透鏡組23的非球面透鏡中，透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r31，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r39，在第四透鏡組24的非球面透鏡中，透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r41，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r49，則滿足以下的條件式式(15)0.6＜r21/r29＜1.3式(16)0.3＜r31/r39＜1.9式(17)0.5＜r41/r49＜1.1
通過滿足這些條件式，能實現(xiàn)變焦透鏡的高分辨率，所以能獲得充分的像差性能。式(15)是第二透鏡組22的非球面透鏡的非球面量的條件式。如果低于式(15)的下限，則球面像差修正不足。另一方面，如果超過式(15)的上限，則球面像差、特別是近距離攝像時的球面像差修正不足，不能獲得充分的像差性能。
式(16)是第三透鏡組23的非球面透鏡的非球面量的條件式。如果低于式(16)的下限，則球面像差修正不足，不能獲得充分的像差性能。另一方面，如果超過式(16)的上限，則球面像差修正過剩，同時容易發(fā)生彗形寄生光斑。式(17)是第四透鏡組24的非球面透鏡的非球面量的條件式。如果超過式(17)的條件式的下限、上限，則從廣角端加在遠距離端上的總的像差平衡被破壞，不能獲得充分的像差性能。
另外，假設本實施形態(tài)的變焦透鏡的廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，空氣中從透鏡的最后表面至像面26的間隔為BF，則滿足以下的條件式(18)0.8＜BF/fw＜1.7由于滿足該條件式，所以能確保插入紅外截止濾光器或石英等的低通濾光器用的足夠的后焦距。如果低于式(18)的下限，則不能確保插入紅外截止濾光器或石英等的低通濾光器用的足夠的間隔。另一方面，如果超過式(18)的上限，則后焦距變得大于必要以上，不能實現(xiàn)小型的變焦透鏡。
另外，本實施形態(tài)的變焦透鏡的第一透鏡組21位于最靠近像面一側的面的曲率半徑和第二透鏡組22位于最靠近物體一側的面的曲率半徑相同。因此，隨著第一透鏡組21最靠近像面一側的面和第二透鏡組22最靠近物體一側的面向透鏡周邊部靠近，能防止面間隔變小，所以能容易地制作鏡筒。
另外，假設本實施形態(tài)的變焦透鏡的第二透鏡組22的膠接透鏡的負透鏡的入射面上從透鏡中心到入射面和第二透鏡組22最靠近物體一側的負透鏡的出射面的接觸位置的下降量為sag(r1)，在出射面上從透鏡中心到最周邊部分的下降量為sag(r2)，上述透鏡厚度為d8，則滿足以下的條件式(19)式(19)|{sag(r1)-sag(r2)-d8}/d8|＜4.5
通過滿足該條件式(19)，能容易地形成雙凹透鏡，所以適合提高合格率。式(19)是雙凹透鏡的厚度偏差比的條件式。如果超過式(19)的條件式的上限，則透鏡中心的厚度和周邊部分的可伐鐵鎳鈷合金厚度的比變大，難以形成透鏡，合格率下降，難以低成本化。
(實施例2)在下面的表4中示出了本實施形態(tài)2的變焦透鏡的實施例。
表4
在下面的表5中示出了表4所示的實施例的非球面系數(shù)。
表5
另外，在下面的表6中示出了物點位于2m的位置時，通過變焦能改變的空氣間隔(mm)。
表6
另外，以下給出前面的式(11)～(19)的值。
f1/fw＝10.034|f2/fw|＝1.433f3/fw＝5.853f4/fw＝4.600r21/r29＝1.057r31/r39＝0.58
r41/r49＝0.938BF/fw＝1.58|{sag(r1)-sag(r2)-d8}/d8|＝3.37圖6～圖8中示出了本實施例的變焦透鏡的廣角端(圖6)、標準位置(圖7)、望遠端(圖8)的各像差。從這些像差圖可知，本實施例的變焦透鏡表現(xiàn)出了良好的像差性能。
(實施方式3)圖9是本發(fā)明的實施形態(tài)3的變焦透鏡的結構圖。如圖9所示，從物體一側(圖9中的左側)開始向像面36一側(圖9中的右側)依次排列著第一透鏡組31、第二透鏡組32、第三透鏡組33、第四透鏡組34、平板玻璃35，通過該配置構成變焦透鏡。平板玻璃35在光學上等效于石英濾光器或攝像裝置的面板等。
第一透鏡組31有正光焦度，變焦時，甚至在聚焦時，相對于像面36處于固定狀態(tài)。第二透鏡組32有負光焦度，通過沿光軸移動進行變焦動作。第三透鏡組33有正光焦度，變焦時，甚至在聚焦時，相對于像面36處于固定狀態(tài)。
第四透鏡組34有正光焦度，通過沿光軸移動，同時進行由變焦引起的像的移動和聚焦調整，以便使伴隨第二透鏡組32及成為被拍攝體的物體的移動而變動的像面36保持在距離基準面為一定的位置上。
第一透鏡組31由從物體一側開始依次配置的負透鏡9a、正透鏡9b、以及使凸面朝向物體一側的正透鏡9c構成。第二透鏡組32由從物體一側開始依次配置的負透鏡10a、以及雙凹透鏡10b和正透鏡10c的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面為非球面。第三透鏡組33由從物體一側開始依次配置的正透鏡11a、以及使凹面朝向物體一側的負透鏡11b構成，上述透鏡的至少一面為非球面。
第四透鏡組34由從物體一側開始依次配置的負透鏡12a和正透鏡12b的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面為非球面。
另外，假設本實施形態(tài)的變焦透鏡的第一透鏡組31的復合焦距為f1、第二透鏡組32的復合焦距為f2、第三透鏡組33的復合焦距為f3、第四透鏡組34的復合焦距為f4、廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，則滿足下式(20)～(23)的條件式
(20)9.0＜f1/fw＜10.5(21)1.2＜|f2/fw|＜1.6(22)4.5＜f3/fw＜6.0(23)4.0＜f4/fw＜5.5式(20)是第一透鏡組31的光焦度的條件式。如果低于式(20)的下限，則第一透鏡組31的光焦度增大，長焦距一側的、特別是18倍以上的焦距的球面像差、以及軸外的彗形像差難以修正，不能達到高性能化。另一方面，如果超過式(20)的上限，則透鏡的全長不必要地變大，不能達到變焦透鏡的緊湊化，同時第二透鏡組32變焦時的移動量也大，消耗功率增大，所以其結果，電池的驅動時間變短。
式(21)是第二透鏡組32的光焦度的條件式。如果低于式(21)的下限，則全系統(tǒng)的珀茲伐和變大，所以不能修正像面彎曲，由于徑向像面和弧矢像面的焦點位置不同，所以不能達到高性能化。另一方面，如果超過式(21)的上限，則珀茲伐和變小，雖然能獲得良好的性能，但透鏡的全長不必要地變大，不能達到變焦透鏡的緊湊化，同時第二透鏡組32變焦時的移動量也大，消耗功率增大，所以其結果，電池的驅動時間變短。
式(22)是第三透鏡組33的光焦度的條件式。如果低于式(22)的下限，則第三透鏡組33的光焦度增大，不能確保插入石英濾光器等用的后焦距，同時難以修正球面像差。另一方面，如果超過式(22)的上限，則由于珀茲伐和變大，所以不能修正像面彎曲，由于徑向像面和弧矢像面的焦點位置不同，所以不能達到高性能化。
式(23)是第四透鏡組34的光焦度的條件式。如果低于式(23)的下限，則難以同時良好地修正近距離攝像時和遠距離攝像時的軸外像差。另一方面，如果超過式(23)的上限，則后焦距不必要地變大，不能達到緊湊化。
另外，假設本實施形態(tài)的變焦透鏡在第二透鏡組32的非球面透鏡中，透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r21，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r29，在第三透鏡組33的非球面透鏡中，透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r31，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r39，在第四透鏡組34的非球面透鏡中，透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r41，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r49，則滿足以下的條件式式(24)0.6＜r21/r29＜1.3式(25)0.3＜r31/r39＜1.9式(26)0.5＜r41/r49＜1.1通過滿足這些條件式，能實現(xiàn)變焦透鏡的高分辨率，所以能獲得充分的像差性能。式(24)是第二透鏡組32的非球面透鏡的非球面量的條件式。如果低于式(24)的下限，則球面像差修正不足。另一方面，如果超過式(24)的上限，則球面像差、特別是近距離攝像時的球面像差修正不足，不能獲得充分的像差性能。
式(25)是第三透鏡組33的非球面透鏡的非球面量的條件式。如果低于式(25)的下限，則球面像差修正不足，不能獲得充分的像差性能。另一方面，如果超過式(25)的上限，則球面像差修正過剩，同時容易發(fā)生彗形寄生光斑。
式(26)是第四透鏡組34的非球面透鏡的非球面量的條件式。如果超過式(26)的下限、上限，則從廣角端加在遠距離端上的總的像差平衡被破壞，不能獲得充分的像差性能。
另外，假設本實施形態(tài)的變焦透鏡的廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，空氣中從透鏡的最后表面至像面36的間隔為BF，則滿足下式(27)(27)0.8＜BF/fw＜1.7由于滿足該式(27)，所以能確保插入紅外截止濾光器或石英等的低通濾光器用的足夠的后焦距。如果低于式(27)的下限，則不能確保插入紅外截止濾光器或石英等的低通濾光器用的足夠的間隔。另一方面，如果超過式(27)的上限，則后焦距變得大于必要以上，不能實現(xiàn)小型的變焦透鏡。
另外，本實施形態(tài)的變焦透鏡的第一透鏡組31位于最靠近像面一側的面的曲率半徑和第二透鏡組32位于最靠近物體一側的面的曲率半徑相同。因此，隨著第一透鏡組31最靠近像面一側的面和第二透鏡組32最靠近物體一側的面向透鏡周邊部靠近，能防止面間隔變小，所以能容易地制作鏡筒。
另外，假設本實施形態(tài)的變焦透鏡的第二透鏡組32的膠接透鏡的負透鏡的入射面上從透鏡中心到入射面和第二透鏡組32最靠近物體一側的負透鏡的出射面的接觸位置的下降量為sag(r1)，在出射面上從透鏡中心到最周邊部分的下降量為sag(r2)，上述透鏡厚度為d8，則滿足下式(28)式(28)|{sag(r1)-sag(r2)-d8}/d8|＜4.5通過滿足該式(28)，能容易地形成雙凹透鏡，所以適合提高合格率。式(28)是雙凹透鏡的厚度偏差比的條件式。如果超過式(28)的條件式的上限，則透鏡中心的厚度和周邊部分的可伐鐵鎳估合金厚度的比變大，難以形成透鏡，合格率下降，難以低成本化。
(實施例3)在下面的表7中示出了本實施形態(tài)的變焦透鏡的實施例。
表7
在下面的表8中示出了表7所示的實施例的非球面系數(shù)。
表8
在下面的表9中示出了物點位于2m的位置時，通過變焦改變的空氣間隔(mm)。
表9
另外，以下給出前面的式(20)～(28)的值。
f1/fw＝9.981|f2/fw|＝1.424f3/fw＝5.334
f4/fw＝5.083r21/r29＝1.036r31/r39＝0.51r41/r49＝0.923BF/fw＝1.32|{sag(r1)-sag(r2)-d8}/d8|＝3.37圖10～圖12中示出了本實施例的變焦透鏡的廣角端(圖10)、標準位置(圖11)、望遠端(圖12)的各像差。從這些像差圖可知，本實施例的變焦透鏡表現(xiàn)出了良好的像差性能。
(實施方式4)圖13是本發(fā)明的實施形態(tài)4的變焦透鏡的結構圖。如圖13所示，從物體一側(圖13中的左側)開始向像面46一側(圖13中的右側)依次排列著第一透鏡組41、第二透鏡組42、第三透鏡組43、第四透鏡組44、平板玻璃45，通過該配置構成變焦透鏡。平板玻璃45在光學上等效于石英濾光器或攝像裝置的面板等。
第一透鏡組41有正光焦度，變焦時，甚至在聚焦時，相對于像面46處于固定狀態(tài)。第二透鏡組42有負光焦度，通過沿光軸移動進行變焦動作。第三透鏡組43有正光焦度，變焦時，甚至在聚焦時，相對于像面46處于固定狀態(tài)。
第四透鏡組44有正光焦度，通過沿光軸移動，同時進行由變焦引起的像的移動和聚焦調整，以便使伴隨第二透鏡組42及成為被拍攝體的物體的移動而變動的像面46保持在距離基準面為一定的位置上。第一透鏡組41由從物體一側開始依次配置的負透鏡13a、正透鏡13b、以及使凸面朝向物體一側的正透鏡13c構成。
第二透鏡組42由從物體一側開始依次配置的負透鏡14a、以及雙凹透鏡14b和正透鏡14c的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面為非球面。第三透鏡組43由從物體一側開始依次配置的正透鏡15a、以及使凸面朝向物體一側的負凹凸透鏡15b構成，上述透鏡的至少一面為非球面。第四透鏡組44由從物體一側開始依次配置的負透鏡16a和正透鏡16b的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面為非球面。
另外，假設本實施形態(tài)的變焦透鏡的第一透鏡組41的復合焦距為f1、第二透鏡組42的復合焦距為f2、第三透鏡組43的復合焦距為f3、第四透鏡組44的復合焦距為f4、廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，則滿足以下的條件式(29)9.0＜f1/fw＜10.5(30)1.2＜|f2/fw|＜1.6(31)4.5＜f3/fw＜6.0(32)4.0＜f4/fw＜5.5式(29)是第一透鏡組41的光焦度的條件式。如果低于式(29)的下限，則第一透鏡組41的光焦度增大，長焦距一側的、特別是18倍以上的焦距的球面像差、以及軸外的彗形像差難以修正，不能達到高性能化。另一方面，如果超過式(29)的上限，則透鏡的全長不必要地變大，不能達到變焦透鏡的緊湊化，同時第二透鏡組42變焦時的移動量也大，消耗功率增大，所以其結果，電池的驅動時間變短。
式(30)是第二透鏡組42的光焦度的條件式。如果低于式(30)的下限，則全系統(tǒng)的珀茲伐和變大，所以不能修正像面彎曲，由于徑向像面和弧矢像面的焦點位置不同，所以不能達到高性能化。另一方面，如果超過式(30)的上限，則珀茲伐和變小，雖然能獲得良好的性能，但透鏡的全長不必要地變大，不能達到變焦透鏡的緊湊化，同時第二透鏡組42變焦時的移動量也大，消耗功率增大，所以其結果，電池的驅動時間變短。
式(31)是第三透鏡組43的光焦度的條件式。如果低于式(31)的下限，則第三透鏡組43的光焦度增大，不能確保插入石英濾光器等用的后焦距，同時難以修正球面像差。另一方面，如果超過式(31)的上限，則由于珀茲伐和變大，所以不能修正像面彎曲，由于徑向像面和弧矢像面的焦點位置不同，所以不能達到高性能化。
式(32)是第四透鏡組44的光焦度的條件式。如果低于式(32)的下限，則難以同時良好地修正近距離攝像時和遠距離攝像時的軸外像差。另一方面，如果超過式(32)的上限，則后焦距不必要地變大，不能達到緊湊化。
另外，假設本實施形態(tài)的變焦透鏡在第二透鏡組42的非球面透鏡中，透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r21，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r29，在第三透鏡組43的非球面透鏡中，透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r31，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r39，在第四透鏡組44的非球面透鏡中，透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r41，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r49，則滿足以下的條件式式(33)0.6＜r21/r29＜1.3式(34)0.3＜r31/r39＜1.9式(35)0.5＜r41/r49＜1.1通過滿足這些條件式，能實現(xiàn)變焦透鏡的高分辨率，所以能獲得充分的像差性能。式(33)是第二透鏡組42的非球面透鏡的非球面量的條件式。如果低于式(33)的下限，則球面像差修正不足。
另一方面，如果超過式(33)的上限，則球面像差、特別是近距離攝像時的球面像差修正不足，不能獲得充分的像差性能。
式(34)是第三透鏡組43的非球面透鏡的非球面量的條件式。如果低于式(34)的下限，則球面像差修正不足，不能獲得充分的像差性能。另一方面，如果超過式(34)的上限，則球面像差修正過剩，同時容易發(fā)生彗形寄生光斑。
式(35)是第四透鏡組44的非球面透鏡的非球面量的條件式。如果超過式(35)的下限、上限，則從廣角端加在遠距離端上的總的像差平衡被破壞，不能獲得充分的像差性能。
另外，假設本實施形態(tài)的變焦透鏡的廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，空氣中從透鏡的最后表面至像面46的間隔為BF，則滿足以下的條件式(36)0.8＜BF/fw＜1.7由于滿足該條件式，所以能確保插入紅外截止濾光器或石英等的低通濾光器用的足夠的后焦距。如果低于式(36)的下限，則不能確保插入紅外截止濾光器或石英等的低通濾光器用的足夠的間隔。另一方面，如果超過式(36)的上限，則后焦距變得大于必要以上，不能實現(xiàn)小型的變焦透鏡。
另外，本實施形態(tài)的變焦透鏡的第一透鏡組41位于最靠近像面一側的面的曲率半徑和第二透鏡組42位于最靠近物體一側的面的曲率半徑相同。因此，隨著第一透鏡組41最靠近像面一側的面和第二透鏡組42最靠近物體一側的面向透鏡周邊部靠近，能防止面間隔變小，所以能容易地制作鏡筒。
另外，假設本實施形態(tài)的變焦透鏡的第二透鏡組42的膠接透鏡的負透鏡的入射面上從透鏡中心到入射面和第二透鏡組42最靠近物體一側的負透鏡的出射面的接觸位置的下降量為sag(r1)，在出射面上從透鏡中心到最周邊部分的下降量為sag(r2)，上述透鏡厚度為d8，則滿足下式(37)式(37)|{sag(r1)-sag(r2)-d8}/d8|＜4.5通過滿足該式(37)，能容易地形成雙凹透鏡，所以適合提高合格率。式(37)是雙凹透鏡的厚度偏差比的條件式。如果超過式(37)的條件式的上限，則透鏡中心的厚度和周邊部分的可伐鐵鎳鈷合金厚度的比變大，難以形成透鏡，合格率下降，難以低成本化。
(實施例4)在下面的表10中示出了本實施形態(tài)的變焦透鏡的實施例。
表10
在下面的表11中示出了表7所示的實施例的非球面系數(shù)。
表11
在下面的表12中示出了物點位于2m的位置時，通過變焦改變的空氣間隔(mm)。
表12
另外，以下給出前面的式(29)～(37)的值。
f1/fw＝9.938|f2/fw|＝1.445f3/fw＝5.439f4/fw＝4.625r21/r29＝0.838r31/r39＝1.76r41/r49＝0.764
BF/fw＝1.09|{sag(r1)-sag(r2)-d8}/d8|＝3.17圖14～圖16中示出了本實施例的變焦透鏡的廣角端(圖14)、標準位置(圖15)、望遠端(圖16)的各像差。從這些像差圖可知，本實施例的變焦透鏡表現(xiàn)出了良好的像差性能。
(實施方式5)圖17是表示本發(fā)明的實施形態(tài)5的攝像機的結構的配置圖。如圖17所示，本實施形態(tài)的攝像機備有變焦透鏡100、低通濾光器101、攝像元件102、信號處理電路103、尋像器104、以及記錄系統(tǒng)105。
這里，作為變焦透鏡100采用實施形態(tài)1的變焦透鏡。另外，在本攝像機中，也能增加液晶面板等附加功能。這樣，如果構成使用本發(fā)明的變焦透鏡的攝像機，則能實現(xiàn)變焦比達20倍以上的高放大率、小型、高功能的攝像機。
另外，即使在使用實施形態(tài)2～4的變焦透鏡的情況下，同樣能實現(xiàn)變焦比達20倍以上的高放大率、小型、高功能的攝像機。
工業(yè)上利用的可能性如上所述，如果采用本發(fā)明的變焦透鏡，則在4組結構的變焦透鏡中，通過選擇適當?shù)墓β逝渲煤妥罴训姆乔蛎嫘螤?，能實現(xiàn)F數(shù)為1.6的明亮的、變焦比達20倍以上的高放大率、小型、高功能的變焦透鏡，所以能作為攝像機等的變焦透鏡使用。
權利要求
1.一種變焦透鏡，具有從物體一側開始依次配置的具有正光焦度、固定的第一透鏡組；具有負光焦度、通過沿光軸移動進行變焦動作的第二透鏡組；具有正光焦度的固定的第三透鏡組；以及具有正光焦度、使伴隨上述第二透鏡組及作為被拍攝體的物體的移動而變動的像面沿光軸移動，以便保持在距基準面一定的位置上的第四透鏡組，該變焦透鏡的特征在于上述第一透鏡組由從物體一側開始依次配置的負透鏡、正透鏡、以及使凸面朝向物體一側的正透鏡構成，上述第二透鏡組由從物體一側開始依次配置的負透鏡、以及物體側為負透鏡的負透鏡和正透鏡的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，上述第三透鏡組由從物體一側開始依次配置的正透鏡、以及使凸面朝向物體一側的負凹凸透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，上述第四透鏡組由物體側為負透鏡的負透鏡和正透鏡的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，假設上述第一透鏡組的復合焦距為f1、上述第二透鏡組的復合焦距為f2、上述第三透鏡組的復合焦距為f3、上述第四透鏡組的復合焦距為f4、廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，滿足以下關系9.0＜f1/fw＜10.51.2＜|f2/fw|＜1.64.5＜f3/fw＜6.04.0＜f4/fw＜5.5。
2.根據權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r21，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r29，上述第二透鏡組的非球面透鏡滿足以下關系0.6＜r21/r29＜1.3。
3.根據權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r31，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r39，上述第三透鏡組的非球面透鏡滿足以下關系0.3＜r31/r39＜1.9。
4.根據權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r41，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r49，上述第四透鏡組的非球面透鏡滿足以下關系0.5＜r41/r49＜1.1。
5.根據權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于假設廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，空氣中從透鏡的最后表面至像面的間隔為BF，滿足以下關系0.8＜BF/fw＜1.7。
6.根據權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于上述第一透鏡組最靠近像面一側的透鏡面的曲率半徑和上述第二透鏡組最靠近物體一側的透鏡面的曲率半徑相同。
7.根據權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于假設上述第二透鏡組的膠接透鏡的負透鏡的入射面上從透鏡中心到上述入射面和上述第二透鏡組最靠近物體一側的負透鏡的出射面的接觸位置的下降量為sag(r1)，在出射面上從透鏡中心到最周邊部分的下降量為sag(r2)，透鏡厚度為d8，滿足以下關系|{sag(r1)-sag(r2)-d8}/d8|＜4.5。
8.一種變焦透鏡，它備有從物體一側開始依次配置的具有正光焦度、固定的第一透鏡組；具有負光焦度、通過沿光軸移動進行變焦動作的第二透鏡組；具有正光焦度的固定的第三透鏡組；以及具有正光焦度、使伴隨上述第二透鏡組及作為被拍攝體的物體的移動而變動的像面沿光軸移動，以便保持在距基準面一定的位置上的第四透鏡組，該變焦透鏡的特征在于上述第一透鏡組由從物體一側開始依次配置的負透鏡、正透鏡、以及使凸面朝向物體一側的正透鏡構成，上述第二透鏡組由從物體一側開始依次配置的負透鏡、以及物體側為負透鏡的負透鏡和正透鏡的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，上述第三透鏡組由從物體一側開始依次配置的正透鏡、以及使凸面朝向物體一側的負凹凸透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，上述第四透鏡組由物體側為正透鏡的正透鏡和負透鏡的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，假設上述第一透鏡組的復合焦距為f1、上述第二透鏡組的復合焦距為f2、上述第三透鏡組的復合焦距為f4、廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，滿足以下關系9.0＜f1/fw＜10.51.2＜|f2/fw|＜1.64.5＜f3/fw＜6.04.0＜f4/fw＜5.5。
9.根據權利要求8所述的變焦透鏡，其特征在于假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r21，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r29，上述第二透鏡組的非球面透鏡滿足以下關系0.6＜r21/r29＜1.3。
10.根據權利要求8所述的變焦透鏡，其特征在于假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r31，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r39，上述第三透鏡組的非球面透鏡滿足以下關系0.3＜r31/r39＜1.9。
11.根據權利要求8所述的變焦透鏡，其特征在于假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r41，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r49，上述第四透鏡組的非球面透鏡滿足以下關系0.5＜r41/r49＜1.1。
12.根據權利要求8所述的變焦透鏡，其特征在于假設廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，空氣中從透鏡的最后表面至像面的間隔為BF，滿足以下關系0.8＜BF/fw＜1.7。
13.根據權利要求8所述的變焦透鏡，其特征在于上述第一透鏡組最靠近像面一側的透鏡面的曲率半徑和上述第二透鏡組最靠近物體一側的透鏡面的曲率半徑相同。
14.根據權利要求8所述的變焦透鏡，其特征在于假設上述第二透鏡組的膠接透鏡的負透鏡的入射面上從透鏡中心到上述入射面和上述第二透鏡組最靠近物體一側的負透鏡的出射面的接觸位置的下降量為sag(r1)，在出射面上從透鏡中心到最周邊部分的下降量為sag(r2)，透鏡厚度為d8，滿足以下關系|{sag(r1)-sag(r2)-d8}/d8|＜4.5。
15.一種變焦透鏡，它備有從物體一側開始依次配置的具有正光焦度、固定的第一透鏡組；具有負光焦度、通過沿光軸移動進行變焦動作的第二透鏡組；具有正光焦度的固定的第三透鏡組；以及具有正光焦度、使伴隨上述第二透鏡組及作為被拍攝體的物體的移動而變動的像面沿光軸移動，以便保持在距基準面一定的位置上的第四透鏡組，該變焦透鏡的特征在于上述第一透鏡組由從物體一側開始依次配置的負透鏡、正透鏡、以及使凸面朝向物體一側的正透鏡構成，上述第二透鏡組由從物體一側開始依次配置的負透鏡、以及物體側為負透鏡的負透鏡和正透鏡的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，上述第三透鏡組由從物體一側開始依次配置的正透鏡、以及使凹面朝向物體一側的負透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，上述第四透鏡組由物體側為負透鏡的負透鏡和正透鏡的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，假設上述第一透鏡組的復合焦距為f1、上述第二透鏡組的復合焦距為f2、上述第三透鏡組的復合焦距為f3、上述第四透鏡組的復合焦距為f4、廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，滿足以下關系9.0＜f1/fw＜10.51.2＜|f2/fw|＜1.64.5＜f3/fw＜6.04.0＜f4/fw＜5.5。
16.根據權利要求15所述的變焦透鏡，其特征在于假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r21，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r29，上述第二透鏡組的非球面透鏡滿足以下關系0.6＜r21/r29＜1.3。
17.根據權利要求15所述的變焦透鏡，其特征在于假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r31，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r39，上述第三透鏡組的非球面透鏡滿足以下關系0.3＜r31/r39＜1.9。
18.根據權利要求15所述的變焦透鏡，其特征在于假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r41，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r49，上述第四透鏡組的非球面透鏡滿足以下關系0.5＜r41/r49＜1.1。
19.根據權利要求15所述的變焦透鏡，其特征在于假設廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，空氣中從透鏡的最后表面至像面的間隔為BF，滿足以下關系0.8＜BF/fw＜1.7。
20.根據權利要求15所述的變焦透鏡，其特征在于上述第一透鏡組最靠近像面一側的透鏡面的曲率半徑和上述第二透鏡組最靠近物體一側的透鏡面的曲率半徑相同。
21.根據權利要求15所述的變焦透鏡，其特征在于假設上述第二透鏡組的膠接透鏡的負透鏡的入射面上從透鏡中心到上述入射面和上述第二透鏡組最靠近物體一側的負透鏡的出射面的接觸位置的下降量為sag(r1)，在出射面上從透鏡中心到最周邊部分的下降量為sag(r2)，透鏡厚度為d8，滿足以下關系|{sag(r1)-sag(r2)-d8}/d8|＜4.5。
22.一種變焦透鏡，它備有從物體一側開始依次配置的具有正光焦度、固定的第一透鏡組；具有負光焦度、通過沿光軸移動進行變焦動作的第二透鏡組；具有正光焦度的固定的第三透鏡組；以及具有正光焦度、使伴隨上述第二透鏡組及作為被拍攝體的物體的移動而變動的像面沿光軸移動，以便保持在距基準面一定的位置上的第四透鏡組，該變焦透鏡的特征在于上述第一透鏡組由從物體一側開始依次配置的負透鏡、正透鏡、以及使凸面朝向物體一側的正透鏡構成，上述第二透鏡組由從物體一側開始依次配置的負透鏡、以及物體側為負透鏡的負透鏡和正透鏡的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，上述第三透鏡組由從物體一側開始依次配置的使凸面朝向物體一側的正透鏡、正透鏡、以及使凸面朝向物體一側的負凹凸透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，上述第四透鏡組由物體側為負透鏡的負透鏡和正透鏡的膠接透鏡構成，上述透鏡的至少一面是非球面，假設上述第一透鏡組的復合焦距為f1、上述第二透鏡組的復合焦距為f2、上述第三透鏡組的復合焦距為f3、上述第四透鏡組的復合焦距為f4、廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，滿足以下關系9.0＜f1/fw＜10.51.2＜|f2/fw|＜1.64.5＜f3/fw＜6.04.0＜f4/fw＜5.5。
23.根據權利要求22所述的變焦透鏡，其特征在于假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r21，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r29，上述第二透鏡組的非球面透鏡滿足以下關系0.6＜r21/r29＜1.3。
24.根據權利要求22所述的變焦透鏡，其特征在于假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r31，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r39，上述第三透鏡組的非球面透鏡滿足以下關系0.3＜r31/r39＜1.9。
25.根據權利要求22所述的變焦透鏡，其特征在于假設透鏡的有效直徑的一成的曲率半徑為r41，透鏡的有效直徑的九成的曲率半徑為r49，上述第四透鏡組的非球面透鏡滿足以下關系0.5＜r41/r49＜1.1。
26.根據權利要求22所述的變焦透鏡，其特征在于假設廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw，空氣中從透鏡的最后表面至像面的間隔為BF，滿足以下關系0.8＜BF/fw＜1.7。
27.根據權利要求22所述的變焦透鏡，其特征在于上述第一透鏡組最靠近像面一側的透鏡面的曲率半徑和上述第二透鏡組最靠近物體一側的透鏡面的曲率半徑相同。
28.根據權利要求22所述的變焦透鏡，其特征在于假設上述第二透鏡組的膠接透鏡的負透鏡的入射面上從透鏡中心到上述入射面和上述第二透鏡組最靠近物體一側的負透鏡的出射面的接觸位置的下降量為sag(r1)，在出射面上從透鏡中心到最周邊部分的下降量為sag(r2)，透鏡厚度為d8，滿足以下關系|{sag(r1)-sag(r2)-d8}/d8|＜4.5。
29.一種攝像機，其特征在于使用權利要求1至28中的任意一項所述的變焦透鏡。
全文摘要
第二～第四透鏡組(12、13、14)各自的至少一面是非球面,假設第一透鏡組的復合焦距為f1、第二透鏡組的復合焦距為f2、第三透鏡組的復合焦距為f3、第四透鏡組的復合焦距為f4、廣角端的全系統(tǒng)的復合焦距為fw,滿足以下關系:9.0<f1/fw<10.5 2<|f2/fw|<1.6 4.5<f3/fw<6.0 4.0<f4/fw<5.5,因此,能良好地調整像差性能,緊湊地構成20倍以上高放大率的變焦透鏡。
文檔編號G02B13/18GK1339117SQ00803537
公開日2002年3月6日 申請日期2000年10月5日 優(yōu)先權日1999年10月7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