专利名称：变焦镜头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于35mm照相机、摄像机、电子静物照相机(Still Camera)等的变焦镜头，进一歩详细而言，涉及ー种后焦距(Back Focus)较短、也能够安装在所谓的无反光镜单眼相机上的变焦镜头。
背景技术：
以往，单镜头反光照相机(single-lens reflex ca mera)用的变焦镜头在该变焦镜头与受光元件之间存在有转动反光镜，因此需要加长后焦距，而限制了变焦镜头设计的自由度。在无反光镜单眼相机中，具有能够缩短变焦镜头的后焦距、变焦镜头设计的自由度增大的优点。作为以往的变焦镜头，提出了ー种下述变焦镜头，该变焦镜头自较长的共轭侧起依次具有正光焦度的第I透镜组、负光焦度的第2透镜组、由多个或ー个透镜组构成且整体为正光焦度的后续组，其中，在从广角端向望远端变焦时，上述第I透镜组与上述第2透镜组之间的间隔变大，且上述第2透镜组与上述后续组之间的间隔变小，其特征在于，上述第2透镜组具有负光焦度的第2a组和被配置在比该第2a组靠短的共轭侧的负光焦度的第2b组，当利用该第2b组进行调焦(Focusing)且将广角端的上述第2b组的倍率设为P 2bw时，满足0 < P 2bw < I这样的条件(例如，參照专利文献I)。作为以往的其他的变焦镜头，提出了ー种下述变焦镜头，该变焦镜头具有孔径光阑(光圏)S和多个透镜组，且从最靠近物体侧起依次具有正光焦度的第I透镜组G1、负光焦度的第2透镜组G2、第3透镜组G3，其中，在从广角端状态W向望远端状态T变焦时，上述第I透镜组与上述第2透镜组之间的间隔增大，上述第2透镜组与上述第3透镜组之间的间隔减小，上述第2透镜组和位于比上述第2透镜组靠像侧的位置的至少ー个透镜组为对焦透镜组，根据从广角端状态到望远端状态的焦距状态，使上述对焦透镜组中的至少ー个透镜组移动来从远距离物体向近距离物体对焦，从而满足规定的条件(例如，參照专利文献2)。作为以往的其他的变焦镜头，提出了ー种下述变焦镜头系统，该变焦镜头系统自物体侧向像侧依次包括具有正光焦度的第I透镜组；具有负光焦度的第2透镜组；具有负光焦度的第3透镜组；具有正光焦度的第4透镜组，在变焦(zooming)时，至少使上述第I透镜组从广角端向望远端移动，上述第4透镜组包括具有正光焦度的第I子透镜(sub-lens)组、配置在比上述第I子透镜组靠像侧的位置且具有负光焦度的第2子透镜组，在校正由变焦镜头系统的振动引起的图像模糊时，使上述第I子透镜组或上述第2子透镜组沿着与光轴正交的方向移动(例如，參照专利文献3)。专利文献I :日本特开平11-044848号专利文献2 日本特开2007-093974号
专利文献3 :日本特开2010-175954号在专利文献I所公开的变焦镜头中，上述第2透镜组分为负光焦度的第2a组和被配置在比该第2a组靠短的共轭侧的负光焦度的第2b组，利用由3个左右的透镜构成的第2b组透镜进行调焦。该由3个左右的透镜构成的第2b组透镜较重，因而存在给自动聚焦(Auto Focus)机构带来较大的负担的问题。在专利文献2所公开的变焦镜头中，该变焦镜头为如下结构，即第2透镜组和位于比上述第2透镜组靠像侧的位置的至少ー个透镜组为对焦透镜组，根据从广角端状态到望远端状态的焦距状态，使上述对焦透镜组中的至少ー个透镜组移动来从远距离物体向近距离物体对焦。即，在专利文献2的第I实施例(图I)中，在广角状态和中间状态时使G2和G3移动来对焦，在望远状态时仅使G2移动来对焦。在专利文献2的第2实施例(图4)中，在广角状态时仅使G3移动来对焦，在中间状态时使G2和G3移动来对焦，在望远状态时仅使G2移动来对焦。在专利文献2所公开的变焦镜头中，有选择性地使负光焦度的第2透镜组G2和位于比上述第2透镜组靠像侧的位置的至少ー个透镜组G3移动来进行对焦，因此存在镜筒的结构变复杂的问题，另外，还存在由于对焦透镜的移动透镜的构成个数较多，而使自动聚焦机构的动作负荷变大这样的问题。在专利文献3所公开的变焦镜头中，采用上述结构能够得到调焦透镜组为小型且调焦透镜组移动时的成像倍率变化小的变焦镜头系统。但是，专利文献3的光圈被配置在非常靠近第4透镜组G4的被拍摄物侧第I面的位置上，因而存在第I透镜组Gl 第3透镜组G3的透镜直径变大的问题。
发明内容
本发明是鉴于以往的变焦镜头的上述问题点而做成的，其目的在于提供一种内对焦(Inner focus)方式的小型轻量且成像性能良好的高倍率变焦镜头。本发明的目的尤其在于提供一种通过将比光圈靠近成像侧的第3透镜组作为调焦透镜来减小调焦透镜的重量、而不带给自动聚焦机构较大的负担的变焦镜头。此外，本发明的目的还在于提供一种减少用于对焦的透镜组的个数且使用于对焦的透镜移动简单化、轻量且不带给自动聚焦机构较大的负担的变焦镜头。此外，本发明的目的还在于提供ー种将光圈位置配置在更靠近被拍摄物侧来减小比光圈位置靠被拍摄物侧的透镜组的直径、从而实现小型化、轻量化、低成本化的变焦镜头。本发明是ー种变焦镜头，在构成变焦镜头系统的透镜组中，该变焦镜头能够在防振时使M透镜组的一部分沿与光轴垂直的方向移动，其特征在于，包括第I透镜组，其位于比上述M透镜组靠物体侧的位置，在变焦时该第I透镜组以下述方式在光轴上移动，即，使该第I透镜组与位于比上述M透镜组靠物体侧的透镜组之间的空气间隔相对于广角端而在望远端变大；F透镜组，其配置在上述第I透镜组与上述M透镜组之间，该F透镜组具有正光焦度，在变焦时在光轴上前后移动，光圈S，其设在比上述F透镜组靠物体侧的位置，在从物体距离无限远向近距离对焦时，上述F透镜组在光轴上前后移动。
本发明的变焦镜头以如上所述那样的方式构成，能够构成例如10倍左右的变焦比的变焦镜头利用内对焦方式，不会因从物体距离无限远向近距离对焦而引起全长变化，小型轻量且近距离拍摄物体时也具有良好的光学性能。采用本发明的变焦镜头，还能够构成如下的变焦镜头通过将第3透镜组作为调焦透镜，来减小调焦透镜的重量，而不带给自动聚焦机构较大的负担。此外，还能够构成如下的变焦镜头減少用于对焦的透镜组的个数且使用于对焦的透镜移动简单化，轻量且不带给自动聚焦机构较大的负担。此外，还能够构成如下的变焦镜头通过将光圈位置配置在被拍摄物侧来减小比光圈位置靠被拍摄物侧的透镜组的直径，从而实现小型化、轻量化、低成本化。在上述的本发明的变焦镜头中，能够实现第I透镜组的总厚度变薄，变焦镜头全长缩短。光圈S的孔径在全变焦区域、调焦区域可以是恒定的口径，也可以是可变的口径。在本发明的变焦镜头中，在望远端的口径能够比在广角端的口径大。下面对本发明的实施方式和该实施方式的特性进行说明。(I)在本发明中，第I实施方式的特征在于，上述F透镜组由单体的透镜元件构成。上述F透镜组比其他的透镜组的透镜个数少，且适当地进行像差校正，因此设有至少一面以上的非球面，能够适当地进行球面像差校正、轴外彗形像差校正。通过以简单的结构构成上述F透镜组,从而能够实现上述F透镜组的轻量化、高速进行自动聚焦。也能够以球面透镜构成上述F透镜组，但是在要求较高的成像性能吋，优选设有至少一面以上的非球面。在此，单体的透镜元件包括单ー的研磨透镜、非球面透镜，还包括复合非球面透镜、接合透镜。此外，単体的透镜元件还包括复合非球面透镜、接合透镜，不包括中间具有空气层的例如正/负两个透镜等。(2)在本发明中，第2实施方式的特征在于，在变焦时，上述F透镜组与比上述F透镜组靠物体侧地配置的透镜组之间的间隔以相对于广角端而在望远端变窄的方式变化。采用该结构能够ー边确保足够的变焦比，一边确保像面位置恒定。另外，由于上述F透镜组具有正光焦度，因此在从距物体无限远向近距离对焦吋，上述F透镜组向摄像面侧移动。因此，上述F透镜组和上述M透镜组之间的间隔在广角端时比在物体距离无限远时的望远端时小，该间隔在望远端最大。(3)在本发明中，第3实施方式的特征在于满足以下条件⑴。0. 03 < FF/FT < 0. 50 (I)FF F透镜组的焦距FT :望远端的焦距条件式(I)用于规定望远端的上述F透镜组的焦距。
若上述F透镜组的焦距超过上限值地变长，则从物体距离无限远向近距离的对焦所需要的移动量增加，导致光学系统的全长増大，因此不优选上述F透镜组的焦距超过上限值。
相反，若上述F透镜组的焦距小于下限值地变短，则从物体距离无限远向近距离的对焦所需要的移动量减小，能够实现全长的缩短。但是，负光焦度过强，导致成像倒入物镜侧，特别是在接近状态下的像面弯曲变大，而无法容许。若进ー步将条件式(I)限定为0. 05 < FF/FT < 0. 45,则能够进ー步适当地限制光学全长、校正接近时的像面弯曲。若进ー步将条件式(I)限定为0. 06 < FF/FT < 0. 40,则能够更加进ー步适当地限制光学全长、校正接近时的像面弯曲。(4)在本发明中，第4实施方式的特征在于，在防振时沿着与光轴垂直的方向移动的防振透镜组MVC整体具有负光焦度，该防振透镜组MVC至少包括正透镜和负透镜，且满足以下的条件(2)。-I. 0 < FVC/FM < -0. I(2)FVC M透镜组中所包含的防振透镜组MVC的焦距FM M透镜组的焦距若将防振组的近轴横向倍率设为P 1，防振组之后的透镜组的近轴横向倍率设为3 2，则防振时所需要的防振组的沿着与光轴垂直的方向的移动量与所谓的模糊校正系数(1-3 I) X ￠2成正比。具有负光焦度的透镜组的近轴横向倍率P I为负值。由此，与正光焦度的透镜组的情况相比，能够容易地加大模糊校正系数的绝对值，而以较小的移动量进行必要的防振。在本实施方式中，为了防止防振时的轴上色差的恶化，防振组至少由正/负两个透镜构成，优选防振组的硝材使正透镜与负透镜的阿贝数差大到约为7左右。条件式⑵用于规定M透镜组中所包含的防振透镜组MVC的焦距与M透镜组的焦距的比。在防振时使上述防振透镜组MVC沿着与光轴垂直的方向移动的情况下，若FVC/FM超过条件式的上限值，则防振校正量増大，而导致防振机构的大型化，因此不优选FVC/FM超过上限值。另外，若FVC/FM低于条件式的下限值，则上述防振透镜组MVC的防振敏感度变高，而难以在进行模糊校正的基础上确保必要的位置控制的精度。若将条件式⑵限定为-0. 54 < FVC/FM < -0. 12，则能够进ー步提高防振组机构的小型化、防振时的成像性能。若进ー步将条件式(2)限定为-0. 33 < FVC/FM < -0. 21，则能够更加进一步提高防振组机构的小型化、防振时的成像性能。(5)在本发明中，第5实施方式的特征在于满足以下的条件(3)0. 18 < |F1/FT| < 2. 10 (3)Fl :第I透镜组的焦距FT :望远端的焦距条件式(3)用于规定望远端的上述第I透镜组的焦距。若上述第I透镜组的焦距超过上限值地变长，则在望远端的光学系统的全长增大，且第I透镜组的从广角端到望远端的移动量増大，而导致镜筒直径变大或镜筒全长增大的问题。若上述第I透镜组的焦距小于下限值地变短，则难以对在望远端发生的过大的g线轴上色差进行校正。若进ー步将条件式(3)限定为0. 20 < IFI/FT | <2. 05,则能够适当地控制镜筒大小，并进ー步适当且平衡良好地校正轴上色差。若进ー步将条件式(3)限定为0. 21 く IFI/FT | <2. 00,则能够进ー步适当地控制镜筒大小，并更加进ー步适当且平衡良好地校正轴上色差。(6)在本发明中，第6实施方式的特征在于，在上述第I透镜组与上述F透镜组之间具有负光焦度的第2透镜组。本发明也能够采用所谓的プラスリード(PLUSLEAD 第I透镜组具有正光焦度)的4组变焦结构、5组变焦结构等，第6实施方式为透镜个数少且能够实现简单的镜筒结构 的4组变焦结构。在第6实施方式中，在从广角端向望远端变焦时，上述第I透镜组与上述第2透镜组之间的间隔増大，上述第2透镜组与上述F透镜组之间的间隔减小。利用该结构能够一边确保足够的变焦比ー边保持像面位置恒定(7)在第I实施方式 第6实施方式的基础上，第7实施方式的特征在于，上述第I透镜组和上述第2透镜组以它们之间的间隔变大的方式从广角端到望远端在光轴上移动，上述F透镜组和上述M透镜组以它们之间的间隔变窄的方式从广角端到望远端在光轴上移动。在第7实施方式中，从广角端到望远端，上述第I透镜组向相对于摄像面向物体侧放出的方向移动。采用该结构，能够使上述第I透镜组与上述第2透镜组的变焦比进ー步增强，而能够实现镜筒大小的小型化。在变焦时，上述第2透镜组可以相对于摄像面固定，也可以相对于摄像面移动。在本发明中，第8实施方式的特征在于，在变焦时，上述光圈S与上述M透镜组ー体地移动。在第8实施方式中，若光圈作为独立的ー个移动组来构成镜筒,贝U需要凸轮环的专用凸轮槽。为了避免与其他的凸轮槽相干涉而无法避免地使镜筒直径増大。(8)在本发明中，第9实施方式的特征在于满足以下条件(4)。0. 70 < I A T1/F11 < I. 10 (4)ATl :从广角端到望远端的以广角端的位置为基准的上述第I透镜组移动量(向物体侧的放出为正值)Fl :上述第I透镜组的焦距条件式(4)用于规定第I透镜组的光轴上的移动量。在第I透镜组的移动机构由凸轮构成的情况下，当超过条件式⑷的上限值时，凸轮槽的凸轮曲线难以顺滑地构成，无法构成小型的镜筒。当小于条件式(4)的下限值时，由于望远端的全长缩短而使上述第I透镜组的偏心灵敏度变高，在制造上存在问题。还产生广角端的全长变长而导致前透镜直径变大这样的问题。若将条件式(4)进ー步限定为0. 74 < I A T1/F11 < 0. 97,则能够使镜筒大小和偏心灵敏度的平衡合理化。若将条件式(4)进ー步限定为0. 78 < I A T1/F11 < 0. 84，则能够使镜筒大小和偏心灵敏度的平衡进ー步合理化。在本发明中，第9实施方式的特征在于满足以下条件式(5)。0. 025 < AT3/F3 < 0. 160 (5)AT3 :从广角端到望远端的以广角端的位置为基准的F组移动量(向物体侧的放出为正值)F3 :第3透镜组的焦距 条件式(5)用于规定上述F组的光轴上的移动量。当超过条件式(5)的上限值时，产生第3透镜组的移动量变大而用于进行调焦的驱动装置不可避免地大型化这样的问题。当小于条件式(5)的下限值时，会产生上述F组的光焦度增大而偏心灵敏度变高这样的问题。若将条件式(5)进ー步限定为0. 030 < A T3/F3 < 0. 140，则能够使镜筒大小和偏心灵敏度的平衡进ー步合理化。若将条件式(5)进ー步限定为0. 037 < A T3/F3 < 0. 120，则能够使镜筒大小和偏
心灵敏度的平衡更进一歩合理化。
图I是本发明的第I实施方式的变焦镜头的光学图，该图也包括各透镜组的变焦移动图。图2是本发明的第I实施方式的变焦镜头的变焦广角端的球面像差、像散、畸变的像差图。图3是本发明的第I实施方式的变焦镜头的变焦中间焦距的球面像差、像散、畸变的像差图。图4是本发明的第I实施方式的变焦镜头的变焦望远端的球面像差、像散、畸变的像差图。图5是本发明的第I实施方式的变焦镜头的变焦望远端的、未进行模糊校正的基本状态和进行了模糊校正后的状态的横向像差图。图6是本发明的第2实施方式的变焦镜头的光学图，该图也包括各透镜组的变焦移动图。图7是本发明的第2实施方式的变焦镜头的变焦广角端的球面像差、像散、畸变的像差图。图8是本发明的第2实施方式的变焦镜头的变焦中间焦距的球面像差、像散、畸变的像差图。图9是本发明的第2实施方式的变焦镜头的变焦望远端的球面像差、像散、畸变的像差图。图10是本发明的第2实施方式的变焦镜头的变焦望远端的、未进行模糊校正的基 本状态和进行了模糊校正后的状态的横向像差图。图11是本发明的第3实施方式的变焦镜头的光学图，该图也包括各透镜组的变焦移动图。
图12是本发明的第3实施方式的变焦镜头的变焦广角端的球面像差、像散、畸变的像差图。图13是本发明的第3实施方式的变焦镜头的变焦中间焦距的球面像差、像散、畸变的像差图。图14是本发明的第3实施方式的变焦镜头的变焦望远端的球面像差、像散、畸变的像差图。图15是本发明的第3实施方式的变焦镜头的变焦望远端的、未进行模糊校正的基本状态和进行了模糊校正后的状态的横向像差图。
具体实施例方式以下，參照
本发明的实施方式。在各实施方式中，数值表的长度单位全部 是“mm”，视场角的単位全部是“。”。另外，R为曲率半径，D为面间隔，Nd为相对d线的折射率，Vd为相对d线的阿贝数。此外，带ASP的面为非球面。非球面形状被下式定义。Z = ch2/ [1+ {I- (1+k) c2h2} 1/2] +A4h4+A6h6+A8h8+A10hl0.c:曲率(1/r)h:距光轴的高度k:圆锥系数A4、A6、A8、A10…各次数的非球面系数在各实施方式的像差图中，自左侧开始依次表示球面像差(_)、像散(_)、畸变(%)o在球面像差图中，纵轴表示F数值(在图中用Fno表示)，实线为d线的特性，虚线为g线的特性。在像散图中，纵轴表示视场角(在图中用《表示)，实线为弧矢像面的特性(在图中用s表示)，虚线为子午像面的特性(在图中用m表示)。在畸变图中，纵轴表示视场角(在图中用《表示)。在各横向像差图中，在中央显示望远端的未进行模糊校正的状态，在上侧或下侧显示使防振组沿与光轴大致垂直的方向移动规定量的望远端的模糊校正状态。各横向像差图的上段与最大实像高度的70%的像点的横向像差相对应，下段与最大实像高度的-70%的像点的横向像差相对应。各横向像差图的横轴表示瞳面上的距主光线的距离，实线表示d线特性，虚线表示g线特性。第I实施方式如图I所示，本发明的第I实施方式的变焦镜头自物体侧开始依次包括具有正光焦度的第I透镜组G1、具有负光焦度的第2透镜组G2、光圈S、作为具有正光焦度的对焦透镜的F透镜组F、具有正光焦度的M透镜组M。M透镜组M自物体侧开始依次包括具有正光焦度的MA透镜组MA、防振时沿着与光轴垂直的方向移动的MVC透镜组MVC、MC透镜组MC。MA透镜组MA自物体侧开始包括两凸透镜和在像面侧具有凸面的负凸凹透镜的接合透镜、在物体侧具有凸面的负凸凹透镜和正透镜的接合透镜。通过采用这样的结构，能够有效地校正从广角端到望远端的轴上色差。MVC透镜组MVC与前后的透镜组、整个镜头系统中的透镜组相比，透镜直径小，使防振机构容易组装到镜筒内。通过将MA透镜组介于F透镜组和成为防振透镜组的MVC透镜组之间，确保了用于使驱动装置易于收纳到镜筒内的空间。通过采用这样的结构，能够实现镜筒的小型化，还使光焦度适度地分散到各透镜组，从而能够良好地校正伴随手抖动校正的像差变动。另外，无论是将较弱光焦度的正透镜或者负透镜作为固定组比M C透镜组靠摄像面侧地配置的结构，或者是在变焦时使MVC透镜组和MC透镜组之间的间隔变化的结构，适当地实施本发明都能够取得本发明的效果。第I实施方式的变焦镜头的 光学数据如下所述。
权利要求
1.ー种变焦镜头，在构成变焦镜头系统的透镜组中，该变焦镜头能够在防振时使M透镜组的一部分沿着与光轴垂直的方向移动，其特征在于，该变焦镜头包括 第I透镜组，其位于比上述M透镜组靠物体侧的位置，在变焦时该第I透镜组以下述方式在光轴上移动，即，使该第I透镜组与位于比上述M透镜组靠物体侧的位置的透镜组之间的空气间隔相对于广角端而在望远端变大； F透镜组，其配置在上述第I透镜组与上述M透镜组之间，该F透镜组具有正光焦度，在变焦时在光轴上前后移动， 光圈S，其设在比上述F透镜组靠物体侧的位置， 在从物体距离无限远向近距离对焦吋，上述F透镜组在光轴上前后移动。
2.根据权利要求I所述的变焦镜头，其特征在干， 上述F透镜组相邻配置在上述M透镜组的物体侧。
3.根据权利要求I所述的变焦镜头，其特征在于，在变焦时，上述F透镜组与比上述F透镜组靠物体侧地配置的透镜组之间的间隔以相对于广角端而在望远端变窄的方式变化。
4.根据权利要求I所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下的条件，0.03 < FF/FT < 0. 500.18 < F1/FT < 2. 10FF F透镜组的焦距FT :望远端的焦距Fl 第I透镜组的焦距。
5.根据权利要求I所述的变焦镜头，其特征在于，在防振时沿着与光轴垂直的方向移动的防振透镜组MVC整体具有负光焦度，该防振透镜组MVC至少包括正透镜和负透镜，满足以下的条件，-I. 0 < FVC/FM < -0. I FVC M透镜组中所包含的防振透镜组MVC的焦距 FM :M透镜组的焦距。
6.根据权利要求I所述的变焦镜头，其特征在于，在上述第I透镜组与上述F透镜组之间具有负光焦度的第2透镜组。
7.根据权利要求I 6中的任意ー项所述的变焦镜头，其特征在干， 在变焦吋，上述光圈S与上述M透镜组一体地移动。
8.根据权利要求I所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下的条件，0.70 < I AT1/F11 < I. 10 ATl :从广角端到望远端的以广角端的位置为基准的上述第I透镜组的移动量，向物体侧的移动为正值 Fl :上述第I透镜组的焦距。
9.根据权利要求I所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下的条件， 、 0.025 < AT3/F3 < 0. 160 A T3 :从广角端到望远端的以广角端的位置为基准的F透镜组的移动量，向物体侧的移动为正值 F3 :第3透镜组的焦距。
全文摘要
本发明提供内对焦方式的小型轻量、成像性能好且将比光圈靠近成像侧的第3透镜组作为调焦透镜来减小调焦透镜的重量、不带给自动聚焦机构较大的负担的变焦镜头。该变焦镜头能够在防振时使M透镜组的一部分沿着与光轴垂直的方向移动，包括第1透镜组，位于比M透镜组靠物体侧的位置，在变焦时第1透镜组这样在光轴上移动，即，使第1透镜组与位于比M透镜组靠物体侧的位置的透镜组之间的空气间隔相对于广角端而在望远端变大；F透镜组，配置在第1透镜组与M透镜组之间，F透镜组具有正光焦度，在变焦时在光轴上前后移动，光圈S，设在比F透镜组靠物体侧的位置，在从物体距离无限远向近距离对焦时，F透镜组在光轴上前后移动。
文档编号G02B15/16GK102650728SQ201110450889
公开日2012年8月29日 申请日期2011年2月28日 优先权日2011年2月28日
发明者安达宣幸, 山中久幸 申请人:腾龙光学(佛山)有限公司