专利名称：变焦镜头及使用它的摄像机的制作方法
技术领域：
本发明涉及变焦镜头及使用它的摄像机。详细地说，涉及变焦距比高达23、后截距长、F为1.6的高亮度、低成本的高倍率非球面变焦镜头及使用它的摄像机。
背景技术：
过去，为了降低变焦镜头的成本，透镜材料通常使用塑料。此外，近年来，为了加强市场地竞争力，特别希望开发出高变焦倍率、高分辨力的变焦镜头。即，作为变焦镜头，必须实现具有高变焦倍率和高分辨力且成本低的产品。
采用塑料透镜的变焦镜头例如在特开平8-106046号、特开平9-311272号公报中已经公开。在特开平8-106046号公报中，提出了一种在10个透镜的结构中有4个是塑料透镜的变焦镜头，由此可达到12倍的变焦距比。此外，在特开平9-311272号公报中，提出了一种在10个透镜的结构中有5个是塑料透镜的变焦镜头，由此可达到18倍的变焦距比。
但是，若对变焦距比在20以上的变焦镜头采用塑料透镜，伴随塑料的温度变化折射率会发生很大的变化。这样，因高倍率变焦镜头使用塑料透镜在技术上有困难，故现在几乎都是由玻璃透镜构成。
发明的公开
本发明是为了解决先有技术中的上述课题而提出的，通过其目的在于提供一种变焦镜头及使用它的摄像机，通过采用最佳放大率配置和最佳塑料透镜配置，可以实现F为1.6的高亮度、变焦距比为23倍的高倍率，达到高性能和低成本。
为了达到上述目的，本发明第1方面的变焦镜头是包括相对成像面固定的第1透镜组、具有负折射率且通过在光轴上移动进行变倍的第2透镜组、具有正折射率且相对成像面固定的第3透镜组、具有正折射率且跟随上述第2透镜组和物体的移动而在光轴上移动以使变动的成像面始终与基准面保持一定距离的第4透镜组，其特征在于上述第1透镜组由从物体侧开始依次配置的负透镜、正透镜和凸面向着物体侧的正弯月形透镜构成，上述第2透镜组由从物体侧开始依次配置的负透镜、粘接的两个凹透镜和正透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，上述第3透镜组由从物体侧开始依次配置的正透镜和负塑料透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，上述第4透镜组由从物体侧开始依次配置的粘接的负塑料透镜和正塑料透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，若设上述第3透镜组的负塑料透镜的焦距为fp1、上述第4透镜组的负塑料透镜的焦距为fp2、正塑料透镜的焦距为fp3、宽端的系统合成焦距为fw，则满足下面(式36)。
式36
若按照第1方面的变焦镜头，可以实现各象差平衡、变焦倍率可达20倍以上的高倍率变焦镜头。此外，可以使各塑料透镜材料的折射率随温度的变化相互抵消，减小成像面位置的偏差。
此外，在上述本发明第1方面的变焦镜头中，最好满足下面(式37)
式37
若按照这样的例子，可以使各塑料透镜材料的折射率随温度的变化相互抵消，几乎不产生成像面位置的偏差。这时，若设上述第1透镜组的合成焦距为f1、上述第2透镜组的合成焦距为f2、上述第3透镜组的合成焦距为f3、上述第4透镜组的合成焦距为f4，则最好满足下面(式38)～(式41)。
式38
式39
式40
式41
若按照该例子，可以构成各象差性能良好的轻便的变焦镜头。这时，进而当上述第3透镜组的正透镜和负塑料透镜的间隔为D12时，最好满足下面式(式42)
式42
d12×fw＜1.2
若按照该例子，在从宽端到末端的变焦区，可以很好地进行色差改正。
此外，在上述本发明第1方面的变焦镜头中，对于上述第2透镜组的两个凹透镜，若设在入射面中从透镜中心到上述入射面和上述第2透镜组的最靠物体一侧的负透镜的射出面的接触位置的垂度为sag(rl)、在射出面中从透镜中心到最边缘部的垂度为sag(r2)、透镜厚度为d8，则最好满足下面(式43)。
式43
若按照该例子，因容易使两凹透镜成形，故能够提高成品率。
此外，在上述本发明第1方面的变焦镜头中，上述第1透镜组的最靠成像面侧的透镜面的曲率半径最好和上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面的曲率半径相同。若按照该例子，因能防止第1透镜组的最靠成像面侧的面和第2透镜组的最靠物体侧的面的间隔越往透镜的周边部越小，故镜筒的制作容易。
此外，在上述本发明第1方面的变焦镜头中，若设空气中从透镜的最终面到成像面的间隔为BF，则最好满足下面(式44)。
式44
若按照该例子，可以确保用来插入红外截止滤光片或水晶等低频滤光器所必要的后截距。此外，因后截距不会大于必要值，故可以实现小型变焦镜头。
此外，本发明第2方面的变焦镜头是包括从物体侧向成像面依次配置的具有正折射率且相对成像面固定的第1透镜组、具有负折射率且通过在光轴上移动进行变倍的第2透镜组、具有正折射率且相对成像面固定的第3透镜组、具有正折射率且跟随上述第2透镜组和物体的移动而在光轴上移动以使变动的成像面始终与基准面保持一定距离的第4透镜组，其特征在于上述第1透镜组由从物体侧开始依次配置的负透镜、正透镜和凸面向着物体侧的正弯月形透镜构成，上述第2透镜组由从物体侧开始依次配置的负透镜、粘接的两个凹透镜和正透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，上述第3透镜组由从物体侧开始依次配置的正透镜和负塑料透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，上述第4透镜组由从物体侧开始依次配置的粘接的正塑料透镜和负塑料透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，若设上述第3透镜组的负塑料透镜的焦距为fp1、上述第4透镜组的正塑料透镜的焦距为fp2、负塑料透镜的焦距为fp3、宽端的系统合成焦距为fw，则满足下面(式45)。
式45
若按照第2方面的变焦镜头，可以实现各象差平衡、变焦倍率可达20倍以上的高倍率变焦镜头。此外，可以使各塑料透镜材料的折射率随温度的变化相互抵消，减小成像面位置的偏差。
此外，在上述本发明第2方面的变焦镜头中，最好满足下面(式46)
式46
若按照这样的例子，可以使各塑料透镜材料的折射率随温度的变化相互抵消，几乎不产生成像面位置的偏差。这时，若设上述第1透镜组的合成焦距为f1、上述第2透镜组的合成焦距为f2、上述第3透镜组的合成焦距为f3、上述第4透镜组的合成焦距为f4，则最好满足下面(式47)～(式50)。
式47
式48
式49
式50
若按照该例子，可以构成各象差性能良好的轻便的变焦镜头。这时，进而当上述第3透镜组的正透镜和负塑料透镜的间隔为d12时，最好满足下面式(式51)
式51
d12×fw＜1.2
若按照该例子，在从宽端到末端的变焦区，可以很好地进行色差改正。
此外，在上述本发明第2方面的变焦镜头中，对于上述第2透镜组的两个凹透镜，若设在入射面中从透镜中心到上述入射面和上述第2透镜组的最靠物体一侧的负透镜的射出面的接触位置的垂度为sag(rl)、在射出面中从透镜中心到最边缘部的垂度为sag(r2)、透镜厚度为d8，则最好满足下面(式52)。
式52
若按照该例子，因容易使两凹透镜成形，故能够提高成品率。
此外，在上述本发明第2方面的变焦镜头中，上述第1透镜组的最靠成像面侧的透镜面的曲率半径最好和上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面的曲率半径相同。若按照该例子，因能防止第1透镜组的最靠成像面侧的面和第2透镜组的最靠物体侧的面的间隔越往透镜的周边部越小，故镜筒的制作容易。
此外，在上述本发明第2方面的变焦镜头中，若设空气中从透镜的最终面到成像面的间隔为BF，则最好满足下面(式53)。
式53
若按照该例子，可以确保用来插入红外截止滤光片或水晶等低频滤光器所必要的后截距。此外，因后截距不会大于必要值，故可以实现小型变焦镜头。
此外，本发明第3方面的变焦镜头是包括从物体侧向成像面依次配置的具有正折射率且相对成像面固定的第1透镜组、具有负折射率且通过在光轴上移动进行变倍的第2透镜组、具有正折射率且相对成像面固定的第3透镜组、具有正折射率且跟随上述第2透镜组和物体的移动而在光轴上移动以使变动的成像面始终与基准面保持一定距离的第4透镜组，其特征在于上述第1透镜组由从物体侧开始依次配置的负透镜、正透镜和凸面向着物体侧的正弯月形透镜构成，上述第2透镜组由从物体侧开始依次配置的负透镜、粘接的两个凹透镜和正透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，上述第3透镜组由从物体侧开始依次配置的正透镜和负塑料透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，上述第4透镜组由从物体侧开始依次配置的负塑料透镜和正塑料透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，若设上述第3透镜组的负塑料透镜的焦距为fp1、上述第4透镜组的负塑料透镜的焦距为fp2、正塑料透镜的焦距为fp3、宽端的系统合成焦距为fw，则满足下面(式54)。
式54
若按照第3方面的变焦镜头，可以实现各象差平衡、变焦倍率可达20倍以上的高倍率变焦镜头。此外，可以使各塑料透镜材料的折射率随温度的变化相互抵消，减小成像面位置的偏差。
此外，在上述本发明第3方面的变焦镜头中，最好满足下面(式55)
式55
若按照这样的例子，可以使各塑料透镜材料的折射率随温度的变化相互抵消，几乎不产生成像面位置的偏差。这时，若设上述第1透镜组的合成焦距为f1、上述第2透镜组的合成焦距为f2、上述第3透镜组的合成焦距为f3、上述第4透镜组的合成焦距为f4，则最好满足下面(式56)～(式59)。
式56
式57
式58
式59
若按照该例子，可以构成各象差性能良好的轻便的变焦镜头。这时，进而当上述第3透镜组的正透镜和负塑料透镜的间隔为d12时，最好满足下面式(式60)
式60
d12×fw＜1.2
若按照该例子，在从宽端到末端的变焦区，可以很好地进行色差改正。
此外，在上述本发明第3方面的变焦镜头中，对于上述第2透镜组的两个凹透镜，若设在入射面中从透镜中心到上述入射面和上述第2透镜组的最靠物体一侧的负透镜的射出面的接触位置的垂度为sag(rl)、在射出面中从透镜中心到最边缘部的垂度为sag(r2)、透镜厚度为d8，则最好满足下面(式61)。
式61
若按照该例子，因容易使两凹透镜成形，故能够提高成品率。
此外，在上述本发明第3方面的变焦镜头中，上述第1透镜组的最靠成像面侧的透镜面的曲率半径最好和上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面的曲率半径相同。若按照该例子，因能防止第1透镜组的最靠成像面侧的面和第2透镜组的最靠物体侧的面的间隔越往透镜的周边部越小，故镜筒的制作容易。
此外，在上述本发明第3方面的变焦镜头中，若设空气中从透镜的最终面到成像面的间隔为BF，则最好满足下面(式62)。
式62
若按照该例子，可以确保用来插入红外截止滤光片或水晶等低频滤光器所必要的后截距。此外，因后截距不会大于必要值，故可以实现小型变焦镜头。
此外，本发明第4方面的变焦镜头是包括从物体侧向成像面依次配置的具有正折射率且相对成像面固定的第1透镜组、具有负折射率且通过在光轴上移动进行变倍的第2透镜组、具有正折射率且相对成像面固定的第3透镜组、具有正折射率且跟随上述第2透镜组和物体的移动而在光轴上移动以使变动的成像面始终与基准面保持一定距离的第4透镜组，其特征在于上述第1透镜组由从物体侧开始依次配置的负透镜、正透镜和凸面向着物体侧的正弯月形透镜构成，上述第2透镜组由从物体侧开始依次配置的负透镜、粘接的两个凹透镜和正透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，上述第3透镜组由从物体侧开始依次配置的粘接的正透镜和负塑料透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，上述第4透镜组由从物体侧开始依次配置的粘接的负塑料透镜和正塑料透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，若设上述第3透镜组的负塑料透镜的焦距为fp1、上述第4透镜组的负塑料透镜的焦距为fp2、正塑料透镜的焦距为fp3、宽端的系统合成焦距为fw，则满足下面(式63)。
式63
若按照第4方面的变焦镜头，可以实现各象差平衡、变焦倍率可达20倍以上的高倍率变焦镜头。此外，可以使各塑料透镜材料的折射率随温度的变化相互抵消，减小成像面位置的偏差。
此外，在上述本发明第4方面的变焦镜头中，最好满足下面(式64)
式64
若按照这样的例子，可以使各塑料透镜材料的折射率随温度的变化相互抵消，几乎不产生成像面位置的偏差。这时，若设上述第1透镜组的合成焦距为f1、上述第2透镜组的合成焦距为f2、上述第3透镜组的合成焦距为f3、上述第4透镜组的合成焦距为f4，则最好满足下面(式65)～(式68)。
式65
式66
式67
式68
若按照该例子，可以构成各象差性能良好的轻便的变焦镜头。
此外，在上述本发明第4方面的变焦镜头中，对于上述第2透镜组的两个凹透镜，若设在入射面中从透镜中心到上述入射面和上述第2透镜组的最靠物体一侧的负透镜的射出面的接触位置的垂度为sag(r1)、在射出面中从透镜中心到最边缘部的垂度为sag(r2)、透镜厚度为d8，则最好满足下面(式69)。
式69
若按照该例子，因容易使两凹透镜成形，故能够提高成品率。
此外，在上述本发明第4方面的变焦镜头中，上述第1透镜组的最靠成像面侧的透镜面的曲率半径最好和上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面的曲率半径相同。若按照该例子，因能防止第1透镜组的最靠成像面侧的面和第2透镜组的最靠物体侧的面的间隔越往透镜的周边部越小，故镜筒的制作容易。
此外，在上述本发明第4方面的变焦镜头中，若设空气中从透镜的最终面到成像面的间隔为BF，则最好满足下面(式70)。
式70
若按照该例子，可以确保用来插入红外截止滤光片或水晶等低频滤光器所必要的后截距。此外，因后截距不会大于必要值，故可以实现小型变焦镜头。
此外，本发明的摄像机是具有变焦镜头的摄像机，其特征在于使用上述本发明的变焦镜头作为上述变焦镜头。若按照该摄像机，可以实现小型、轻量、性能优良且成本低的摄像机。
附图的简单说明
图1是表示本发明第1实施形态的变焦镜头的配置图。
图2是本发明第1实施形态的变焦镜头的宽端象差性能图。
图3是本发明的第1实施形态的变焦镜头正常位置时象差性能图。
图4是本发明的第1实施形态的变焦镜头的末端象差性能图。
图5是表示本发明第2实施形态的变焦镜头的配置图。
图6是本发明第2实施形态的变焦镜头的宽端象差性能图。
图7是本发明的第2实施形态的变焦镜头正常位置时象差性能图。
图8是本发明的第2实施形态的变焦镜头的末端象差性能图。
图9是表示本发明第3实施形态的变焦镜头的配置图。
图10是本发明第3实施形态的变焦镜头的宽端象差性能图。
图11是本发明的第3实施形态的变焦镜头正常位置时象差性能图。
图12是本发明的第3实施形态的变焦镜头的末端象差性能图。
图13是表示本发明第4实施形态的变焦镜头的配置图。
图14是本发明第4实施形态的变焦镜头的宽端象差性能图。
图15是本发明的第4实施形态的变焦镜头正常位置时象差性能图。
图16是本发明的第4实施形态的变焦镜头的末端象差性能图。
图17是表示本发明的第5实施形态的摄像机的构成的配置图。
实施发明的最佳形态
下面，使用实施形态进一步具体说明本发明。
第1实施形态
图1是表示本发明第1实施形态的变焦镜头的配置图。
如图1所示，从物体侧(图1中的左侧)到成像面侧(图1中的右侧)，按顺序配置第1透镜组11、第2透镜组12、第3透镜组13、第4透镜组14和平板玻璃15，由此构成变焦镜头。这里，平板玻璃15和水晶滤光片或摄像器件中的面板等光学等效。
第1透镜组11具有正的折射率，变倍时和聚焦时，相对成像面16都处于固定的状态。第2透镜组12具有负的折射率，通过在光轴上移动进行变倍。第3透镜组13具有正的折射率，变倍时和聚焦时，相对成像面16都处于固定的状态。第4透镜组14具有正的折射率，跟随第2透镜组12和作为摄像对象的物体的移动而在光轴上移动，以使变动的成像面16始终与基准面保持一定距离，由此，可以同时进行因变倍引起的像的移动和聚焦调整。
第1透镜组11由从物体侧开始依次配置的负透镜1a、正透镜1b和凸面向着物体侧的正弯月形透镜1c构成。第2透镜组12由从物体侧开始依次配置的负透镜2a、两个凹透镜2b和正透镜2c的接合透镜构成，上述透镜组的至少1个面是非球面。第3透镜组13由从物体侧开始依次配置的正透镜3a和负塑料透镜3b构成，上述透镜组的至少1个面是非球面。第4透镜组14由从物体侧开始依次配置的负塑料透镜4a和正塑料透镜4b的接合透镜构成，上述透镜组的至少1个面是非球面。
在本实施形态中变焦镜头中，若设第3透镜组13的负塑料透镜3b的焦距为fp1、第4透镜组14的负塑料透镜4a的焦距为fp2、正塑料透镜4b的焦距为fp3、宽端的系统合成焦距为fw，则满足下面(式71)。
式71
通过满足上述(式71)，可以使各塑料透镜材料的折射率随温度的变化相互抵消，减小成像面位置的偏差。一般，塑料的折射率随温度上升而减小，而且，具有膨胀特性。此外，塑料的折射率随温度下降而增大，而且，具有收缩特性。即，当降到上述(式71)的下限时，第3透镜组13的负塑料透镜3b的焦距fp1、第4透镜组14的负塑料透镜4b的焦距fp2和正塑料透镜4b的焦距fp3的合成焦距倾向于形成一个负透镜，当温度上升时，成像面位置在宽端向最靠物体侧大大偏离。相反，当温度下降时，成像面位置在宽端向成像面侧大大偏离。为了使成像面和基准面保持一定的距离，第4透镜组14需要在光轴上的一定的范围内移动，上述偏离将会在第4透镜组14的移动范围内不能使成像面和基准面保持一定距离，结果，发生聚焦偏离。另一方面，当升到上述(式71)的上限时，第3透镜组13的负塑料透镜3b的焦距fp1、第4透镜组14的负塑料透镜4b的焦距fp2和正塑料透镜4b的焦距fp3的合成焦距倾向于形成一个正透镜，当温度上升时，成像面位置在正常位置下向最靠成像面侧大大偏离。因此，仍然会发生聚焦偏离。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，最好满足下面(式72)
式72
通过满足上述(式72)，可以使各塑料透镜材料的折射率随温度的变化相互抵消，几乎不产生成像面位置的偏差。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，若设第1透镜组的合成焦距为fl、第2透镜组的合成焦距为f2、第3透镜组的合成焦距为f3、第4透镜组的合成焦距为f4，则最好满足下面(式73)～(式76)。
式73
式74
式75
式76
通过满足上述(式73)～(式76)，可以构成各象差性能良好的轻便的变焦镜头。
当降到上述(式73)的下限时，第1透镜组11的折射率变大，长焦点侧的球面象差和轴外慧形象差的修正变得困难。当升到上述(式73)的上限时，镜头总长度变长，变焦镜头难以实现轻便化。
当降到上述(式74)的下限时，整个系统的珀兹瓦尔和变大，成像面弯曲修正变得困难。当升到上述(式74)的上限时，珀兹瓦尔和变小，因整个系统变长，故变焦镜头难以实现轻便化。
当降到上述(式75)的下限时，第3透镜组13的折射率变大不能确保用来插入水晶滤光片等的后截距，同时，球面象差修正变得困难。当升到上述(式75)的上限时，珀兹瓦尔和变大，成像面弯曲修正变得困难。
当降到上述(式76)的下限时，整个系统的透镜系变大，难以实现小型化。当升到上述(式76)的上限时，对近距离摄影时和远距离摄影时的轴外象差，难以同时进行很好的修正。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，当第3透镜组13的正透镜3a和负塑料透镜3b的间隔为d12时，最好满足下面(式77)
式77
d12×fw＜1.2
通过满足上述(式77)，在从宽端到末端的变焦区，可以很好地进行色差改正。当升到上述(式77)的上限时，从宽端到末端色差变动大，性能大大下降。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，对于第2透镜组12的两个凹透镜2b，若设在入射面中从透镜中心到入射面和第2透镜组12的最靠物体一侧的负透镜2a的射出面的接触位置的垂度为sag(rl)、在射出面中从透镜中心到最边缘部的垂度为sag(r2)、透镜厚度为d8，则最好满足下面(式78)。
式78
通过满足(式78)，因容易使两凹透镜2b成形，故能够提高成品率。当升到上述(式78)的上限时，透镜中心的厚度和边缘部的厚度的比变大，透镜难以成形，所以，成品率下降，难以降低成本。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，上述第1透镜组11的最靠成像面侧的透镜面的曲率半径最好和第2透镜组12的最靠物体侧的透镜面的曲率半径相同。由此，因能防止第1透镜组11的最靠成像面侧的面和第2透镜组12的最靠物体侧的面的间隔越往透镜的周边部越小，故镜筒的制作容易。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，若设空气中从透镜的最终面到成像面的间隔为BF，则最好满足下面(式79)。
式79
通过满足(式79)，可以确保用来插入红外截止滤光片或水晶等低频滤光器所必要的后截距。此外，因后截距不会大于必要值，故可以实现小型变焦镜头。当降到上述(式79)的下限时，不能充分确保用来插入红外截止滤光片或水晶等低频滤光器的间隔。当升到上述(式79)的上限时，后截距大得超过必要的值，不能实现小型的变焦镜头。
(实施例1)
在下面(表1)中，示出本实施形态的变焦镜头的具体数值例。
表1
在上述(表1)中，rd(mm)是曲率半径，th(mm)是透镜的厚度或透镜的空气间隔，nd是各透镜相对d线的折射率，ν是各透镜相对d线的阿贝数。此外，具有非球面的面(使用上述(表1)中的面序号旁边的*号表示)由下述(式80)定义。
式80
在上述(式80)中，y是相对光轴的高度，z是从相对光轴的高度为y的非球面形状的非球面顶点的切线平面开始的距离，c是非球面顶点的曲率，k是圆锥常数，D、E、F、G是非球面系数。
下面(表2)示出本实施例的变焦镜头的非球面系数。
表2
此外，下面(表3)示出物体位于无限远处时的由变焦距引起的可变空气间隔(mm)。
表3
上述(表3)中的正常位置位于第3透镜组13和第4透镜组14最接近的位置。在上述表3中，焦距(mm)、FNo和ω(度)是本实施形态的变焦镜头的宽端、正常位置和末端的焦距，F数和入射视场角。
图2～图4示出本实施例的宽端、正常位置和末端的象差性能图。在各图中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分别表示球面象差(mm)、象散(mm)、畸变象差(％)、轴上色差(mm)和倍率色差(mm)。此外，在各图(b)的象散图中，实线和虚线分别表示径向成像面弯曲和切向成像面弯曲。此外，在各图(d)的轴上色差图和各图(e)的倍率色差图中，实线、短虚线和长虚线分别表示相对d线、F线和C线的值。由这些象差性能图可知，本实施例的变焦镜头显示出良好的象差性能。
因塑料透镜材料的折射率随温度变化引起的成像面位置的移动量在物体是无限远和变焦位置是宽端时为0.9μm/℃。
第2实施形态
图5是表示本发明第2实施形态的变焦镜头的配置图。
如图5所示，从物体侧(图5中的左侧)到成像面26侧(图5中的右侧)，按顺序配置第1透镜组21、第2透镜组22、第3透镜组23、第4透镜组24和平板玻璃25，由此构成变焦镜头。这里，平板玻璃25和水晶滤光片或摄像器件中的面板等光学等效。
第1透镜组21具有正的折射率，变倍和聚焦时，相对成像面26都处于固定的状态。第2透镜组22具有负的折射率，通过在光轴上移动进行变倍。第3透镜组23具有正的折射率，变倍时和聚焦时，相对成像面26都处于固定的状态。第4透镜组24具有正的折射率，跟随第2透镜组22和作为摄像对象的物体的移动而在光轴上移动，以使变动的成像面26始终与基准面保持一定距离，由此，可以同时进行因变倍引起的像的移动和聚焦调整。
第1透镜组21由从物体侧开始依次配置的负透镜5a、正透镜5b和凸面向着物体侧的正弯月形透镜5c构成。第2透镜组22由从物体侧开始依次配置的负透镜6a、两个凹透镜6b和正透镜6c的接合透镜构成，上述透镜组的至少1个面是非球面。第3透镜组23由从物体侧开始依次配置的正透镜7a和负塑料透镜7b构成，上述透镜组的至少1个面是非球面。第4透镜组24由从物体侧开始依次配置的正塑料透镜8a和负塑料透镜8b的接合透镜构成，上述透镜组的至少1个面是非球面。
在本实施形态中变焦镜头中，若设第3透镜组23的负塑料透镜7b的焦距为fp1、第4透镜组24的正塑料透镜8a的焦距为fp2、负塑料透镜8b的焦距为fp3、宽端的系统合成焦距为fw，则满足下面(式81)。
式81
通过满足上述(式81)，可以使各塑料透镜材料的折射率随温度的变化相互抵消，减小成像面位置的偏差。一般，塑料的折射率随温度上升而减小，而且，具有膨胀特性。此外，塑料的折射率随温度下降而增大，而且，具有收缩特性。即，当降到上述(式81)的下限时，第3透镜组23的负塑料透镜7b的焦距fp1、第4透镜组24的正塑料透镜8a的焦距fp2和负塑料透镜8b的焦距fp3的合成焦距倾向于形成一个负透镜，当温度上升时，成像面位置在宽端向最靠物体侧大大偏离。相反，当温度下降时，成像面位置在宽端向成像面侧大大偏离。为了使成像面和基准面保持一定的距离，第4透镜组24需要在光轴上的一定的范围内移动，上述偏离将会在第4透镜组24的移动范围内不能使成像面和基准面保持一定距离，结果，发生聚焦偏离。另一方面，当升到上述(式81)的上限时，第3透镜组23的负塑料透镜7b的焦距fp1、第4透镜组24的正塑料透镜8a的焦距fp2和负塑料透镜8b的焦距fp3的合成焦距倾向于形成一个正透镜，当温度上升时，成像面位置在正常位置下向最靠成像面侧大大偏离。因此，仍然会发生聚焦偏离。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，最好满足下面(式82)
式82
通过满足上述(式82)，可以使各塑料透镜材料的折射率随温度的变化相互抵消，几乎不产生成像面位置的偏差。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，若设第1透镜组21的合成焦距为f1、第2透镜组22的合成焦距为f2、第3透镜组23的合成焦距为f3、第4透镜组24的合成焦距为f4，则最好满足下面(式83)～(式86)。
式83
式84
式85
式86
通过满足上述(式83)～(式86)，可以构成各象差性能良好的轻便的变焦镜头。
当降到上述(式83)的下限时，第1透镜组21的折射率变大，长焦点侧的球面象差和轴外慧形象差的修正变得困难。当升到上述(式83)的上限时，镜头总长度变长，变焦镜头难以实现轻便化。
当降到上述(式84)的下限时，整个系统的珀兹瓦尔和变大，成像面弯曲修正变得困难。当升到上述(式84)的上限时，珀兹瓦尔和变小，因整个系统变长，故变焦镜头难以实现轻便化。
当降到上述(式85)的下限时，第3透镜组23的折射率变大，不能确保用来插入水晶滤光片等的后截距，同时，球面象差修正变得困难。当升到上述(式85)的上限时，珀兹瓦尔和变大，成像面弯曲修正变得困难。
当降到上述(式86)的下限时，整个系统的透镜系变大，难以实现小型化。当升到上述(式86)的上限时，对近距离摄影时和远距离摄影时的轴外象差，难以同时进行很好的修正。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，当第3透镜组23的正透镜7a和负塑料透镜7b的间隔为d12时，最好满足下面(式87)
式87
d12×fw＜1.2
通过满足上述(式87)，在从宽端到末端的变焦区，可以很好地进行色差改正。当升到上述(式87)的上限时，从宽端到末端色差变动大，性能大大下降。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，对于第2透镜组22的两个凹透镜6b，若设在入射面中从透镜中心到入射面和第2透镜组22的最靠物体一侧的负透镜6a的射出面的接触位置的垂度为sag(r1)、在射出面中从透镜中心到最边缘部的垂度为sag(r2)、透镜厚度为d8，则最好满足下面(式88)。
式88
通过满足(式88)，因容易使两凹透镜6b成形，故能够提高成品率。当升到上述(式88)的上限时，透镜中心的厚度和边缘部的厚度的比变大，透镜难以成形，所以，成品率下降，难以降低成本。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，上述第1透镜组21的最靠成像面侧的透镜面的曲率半径最好和第2透镜组22的最靠物体侧的透镜面的曲率半径相同。由此，因能防止第1透镜组21的最靠成像面侧的面和第2透镜组22的最靠物体侧的面的间隔越往透镜的周边部越小，故镜筒的制作容易。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，若设空气中从透镜的最终面到成像面的间隔为BF，则最好满足下面(式89)。
式89
通过满足(式89)，可以确保用来插入红外截止滤光片或水晶等低频滤光器所必要的后截距。此外，因后截距不会大于必要值，故可以实现小型变焦镜头。当降到上述(式89)的下限时，不能充分确保用来插入红外截止滤光片或水晶等低频滤光器的间隔。当升到上述(式89)的上限时，后截距大得超过必要的值，不能实现小型的变焦镜头。
(实施例2)
在下面(表4)中，示出本实施形态的变焦镜头的具体数值例。
表4
在上述(表4)中，rd(mm)是曲率半径，th(mm)是透镜的厚度或透镜的空气间隔，nd是各透镜相对d线的折射率，ν是各透镜相对d线的阿贝数。此外，具有非球面的面(使用上述(表4)中的面序号旁边的*号表示)由上述(式80)定义。
下面(表5)示出本实施例的变焦镜头的非球面系数。
表5
此外，下面(表6)示出物体位于无限远处时的由变焦距引起的可变空气间隔(mm)。
表6
上述(表6)中的正常位置位于第3透镜组23和第4透镜组24最接近的位置。在上述(表6)中，焦距(mm)、FNo和ω(度)是本实施形态的变焦镜头的宽端、正常位置和末端的焦距，F数和入射视场角。
图6～图8示出本实施例的宽端、正常位置和末端的象差性能图。在各图中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分别表示球面象差(mm)、象散(mm)、畸变象差(％)、轴上色差(mm)和倍率色差(mm)。此外，在各图(b)的象散图中，实线和虚线分别表示径向成像面弯曲和切向成像面弯曲。此外，在各图(d)的轴上色差图和各图(e)的倍率色差图中，实线、短虚线和长虚线分别表示相对d线、F线和C线的值。由这些象差性能图可知，本实施例的变焦镜头显示出良好的象差性能。
因塑料透镜材料的折射率随温度变化引起的成像面位置的移动量在物体是无限远和变焦位置是宽端时为1.0μm/℃。
第3实施形态
图9是表示本发明第3实施形态的变焦镜头的配置图。
如图9所示，从物体侧(图9中的左侧)到成像面36侧(图9中的右侧)，按顺序配置第1透镜组31、第2透镜组32、第3透镜组33、第4透镜组34和平板玻璃35，由此构成变焦镜头。这里，平板玻璃35和水晶滤光片或摄像器件中的面板等光学等效。
第1透镜组31具有正的折射率，变倍和聚焦时，相对成像面36都处于固定的状态。第2透镜组32具有负的折射率，通过在光轴上移动进行变倍。第3透镜组33具有正的折射率，变倍时和聚焦时，相对成像面36都处于固定的状态。第4透镜组34具有正的折射率，跟随第2透镜组32和作为摄像对象的物体的移动而在光轴上移动，以使变动的成像面36始终与基准面保持一定距离，由此，可以同时进行因变倍引起的像的移动和聚焦调整。
第1透镜组31由从物体侧开始依次配置的负透镜9a、正透镜9b和凸面向着物体侧的正弯月形透镜9c构成。第2透镜组32由从物体侧开始依次配置的负透镜10a、两个凹透镜10b和正透镜10c的接合透镜构成，上述透镜组的至少1个面是非球面。第3透镜组33由从物体侧开始依次配置的正透镜11a和负塑料透镜11b构成，上述透镜组的至少1个面是非球面。第4透镜组34由从物体侧开始依次配置的负塑料透镜12a和正塑料透镜12b构成，上述透镜组的至少1个面是非球面。
在本实施形态中变焦镜头中，若设第3透镜组33的负塑料透镜11b的焦距为fp1、第4透镜组34的负塑料透镜12a的焦距为fp2、正塑料透镜12b的焦距为fp3、宽端的系统合成焦距为fw，则满足下面(式90)。
式90
通过满足上述(式90)，可以使各塑料透镜材料的折射率随温度的变化相互抵消，减小成像面位置的偏差。一般，塑料的折射率随温度上升而减小，而且，具有膨胀特性。此外，塑料的折射率随温度下降而增大，而且，具有收缩特性。即，当降到上述(式90)的下限时，第3透镜组33的负塑料透镜11b的焦距fp1、第4透镜组34的负塑料透镜12a的焦距fp2和正塑料透镜12b的焦距fp3的合成焦距倾向于形成一个负透镜，当温度上升时，成像面位置在宽端向最靠物体侧大大偏离。相反，当温度下降时，成像面位置在宽端向成像面侧大大偏离。为了使成像面和基准面保持一定的距离，第4透镜组34需要在光轴上的一定的范围内移动，上述偏离将会在第4透镜组34的移动范围内不能使成像面和基准面保持一定距离，结果，发生聚焦偏离。另一方面，当升到上述(式90)的上限时，第3透镜组33的负塑料透镜11b的焦距fp1、第4透镜组34的正塑料透镜12a的焦距fp2和正塑料透镜12b的焦距fp3的合成焦距倾向于形成一个正透镜，当温度上升时，成像面位置在正常位置下向最靠成像面侧大大偏离。因此，仍然会发生聚焦偏离。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，最好满足下面(式91)
式91
通过满足上述(式91)，可以使各塑料透镜材料的折射率随温度的变化相互抵消，几乎不产生成像面位置的偏差。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，若设第1透镜组31的合成焦距为f1、第2透镜组32的合成焦距为f2、第3透镜组33的合成焦距为f3、第4透镜组34的合成焦距为f4，则最好满足下面(式92)～(式95)。
式92
式93
式94
式95
通过满足上述(式92)～(式95)，可以构成各象差性能良好的轻便的变焦镜头。
当降到上述(式92)的下限时，第1透镜组31的折射率变大，长焦点侧的球面象差和轴外慧形象差的修正变得困难。当升到上述(式92)的上限时，镜头总长度变长，变焦镜头难以实现轻便化。
当降到上述(式93)的下限时，整个系统的珀兹瓦尔和变大，成像面弯曲修正变得困难。当升到上述(式93)的上限时，珀兹瓦尔和变小，因整个系统变长，故变焦镜头难以实现轻便化。
当降到上述(式94)的下限时，第3透镜组33的折射率变大，不能确保用来插入水晶滤光片等的后截距，同时，球面象差修正变得困难。当升到上述(式94)的上限时，珀兹瓦尔和变大，成像面弯曲修正变得困难。
当降到上述(式95)的下限时，整个系统的透镜系变大，难以实现小型化。当升到上述(式95)的上限时，对近距离摄影时和远距离摄影时的轴外象差，难以同时进行很好的修正。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，当第3透镜组33的正透镜11a和负塑料透镜11b的间隔为d12时，最好满足下面(式96)
式96
d12×fw＜1.2
通过满足上述(式96)，在从宽端到末端的变焦区，可以很好地进行色差改正。当升到上述(式96)的上限时，从宽端到末端色差变动大，性能大大下降。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，对于第2透镜组32的两个凹透镜10b，若设在入射面中从透镜中心到入射面和第2透镜组32的最靠物体一侧的负透镜10a的射出面的接触位置的垂度为sag(r1)、在射出面中从透镜中心到最边缘部的垂度为sag(r2)、透镜厚度为d8，则最好满足下面(式97)。
式97
通过满足(式97)，因容易使两凹透镜10b成形，故能够提高成品率。当升到上述(式97)的上限时，透镜中心的厚度和边缘部的厚度的比变大，透镜难以成形，所以，成品率下降，难以降低成本。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，上述第1透镜组31的最靠成像面侧的透镜面的曲率半径最好和第2透镜组32的最靠物体侧的透镜面的曲率半径相同。由此，因能防止第1透镜组31的最靠成像面侧的面和第2透镜组32的最靠物体侧的面的间隔越往透镜的周边部越小，故镜筒的制作容易。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，若设空气中从透镜的最终面到成像面的间隔为BF，则最好满足下面(式98)。
式98
通过满足(式98)，可以确保用来插入红外截止滤光片或水晶等低频滤光器所必要的后截距。此外，因后截距不会大于必要值，故可以实现小型变焦镜头。当降到上述(式98)的下限时，不能充分确保用来插入红外截止滤光片或水晶等低频滤光器的间隔。当升到上述(式98)的上限时，后截距大得超过必要的值，不能实现小型的变焦镜头。
(实施例3)
在下面(表7)中，示出本实施形态的变焦镜头的具体数值例。
表7
在上述(表7)中，rd(mm)是曲率半径，th(mm)是透镜的厚度或透镜的空气间隔，nd是各透镜相对d线的折射率，ν是各透镜相对d线的阿贝数。此外，具有非球面的面(使用上述(表7)中的面序号旁边的*号表示)由上述(式80)定义。
下面(表8)示出本实施例的变焦镜头的非球面系数。
表8
此外，下面(表9)示出物体位于无限远处时的由变焦距引起的可变空气间隔(mm)。
表9
上述(表9)中的正常位置位于第3透镜组33和第4透镜组34最接近的位置。在上述(表9)中，焦距(mm)、FNo和ω(度)是本实施形态的变焦镜头的宽端、正常位置和末端的焦距，F数和入射视场角。
图10～图12示出本实施例的宽端、正常位置和末端的象差性能图。在各图中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分别表示球面象差(mm)、象散(mm)、畸变象差(％)、轴上色差(mm)和倍率色差(mm)。此外，在各图(b)的象散图中，实线和虚线分别表示径向成像面弯曲和切向成像面弯曲。此外，在各图(d)的轴上色差图和各图(e)的倍率色差图中，实线、短虚线和长虚线分别表示相对d线、F线和C线的值。由这些象差性能图可知，本实施例的变焦镜头显示出良好的象差性能。
因塑料透镜材料的折射率随温度变化引起的成像面位置的移动量在物体是无限远和变焦位置是宽端时为1.2μm/℃。
第4实施形态
图13是表示本发明第4实施形态的变焦镜头的配置图。
如图13所示，从物体侧(图13中的左侧)到成像面46侧(图13中的右侧)，按顺序配置第1透镜组41、第2透镜组42、第3透镜组43、第4透镜组44和平板玻璃45，由此构成变焦镜头。这里，平板玻璃45和水晶滤光片或摄像器件中的面板等光学等效。
第1透镜组41具有正的折射率，变倍和聚焦时，相对成像面46都处于固定的状态。第2透镜组42具有负的折射率，通过在光轴上移动进行变倍。第3透镜组43具有正的折射率，变倍时和聚焦时，相对成像面46都处于固定的状态。第4透镜组44具有正的折射率，跟随第2透镜组42和作为摄像对象的物体的移动而在光轴上移动，以使变动的成像面46始终与基准面保持一定距离，由此，可以同时进行因变倍引起的像的移动和聚焦调整。
第1透镜组41由从物体侧开始依次配置的负透镜13a、正透镜13b和凸面向着物体侧的正弯月形透镜13c构成。第2透镜组42由从物体侧开始依次配置的负透镜14a、两个凹透镜14b和正透镜14c的接合透镜构成，上述透镜组的至少1个面是非球面。第3透镜组43由从物体侧开始依次配置的正透镜15a和负塑料透镜15b的接合透镜构成，上述透镜组的至少1个面是非球面。第4透镜组44由从物体侧开始依次配置的负塑料透镜16a和正塑料透镜16b的接合透镜构成，上述透镜组的至少1个面是非球面。
在本实施形态中变焦镜头中，若设第3透镜组43的负塑料透镜15b的焦距为fp1、第4透镜组44的负塑料透镜16a的焦距为fp2、正塑料透镜16b的焦距为fp3、宽端的系统合成焦距为fw，则满足下面(式99)。
式99
通过满足上述(式99)，可以使各塑料透镜材料的折射率随温度的变化相互抵消，减小成像面位置的偏差。一般，塑料的折射率随温度上升而减小，而且，具有膨胀特性。此外，塑料的折射率随温度下降而增大，而且，具有收缩特性。即，当降到上述(式99)的下限时，第3透镜组43的负塑料透镜15b的焦距fp1、第4透镜组44的负塑料透镜16a的焦距fp2和正塑料透镜16b的焦距fp3的合成焦距倾向于形成一个负透镜，当温度上升时，成像面位置在宽端向最靠物体侧大大偏离。相反，当温度下降时，成像面位置在宽端向成像面侧大大偏离。为了使成像面和基准面保持一定的距离，第4透镜组334需要在光轴上的一定的范围内移动，上述偏离将会在第4透镜组44的移动范围内不能使成像面和基准面保持一定距离，结果，发生聚焦偏离。另一方面，当升到上述(式99)的上限时，第3透镜组43的负塑料透镜15b的焦距fp1、第4透镜组44的负塑料透镜16a的焦距fp2和正塑料透镜16b的焦距fp3的合成焦距倾向于形成一个正透镜，当温度上升时，成像面位置在正常位置下向最靠成像面侧大大偏离。因此，仍然会发生聚焦偏离。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，最好满足下面(式100)
式100
通过满足上述(式100)，可以使各塑料透镜材料的折射率随温度的变化相互抵消，几乎不产生成像面位置的偏差。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，若设第1透镜组41的合成焦距为f1、第2透镜组42的合成焦距为f2、第3透镜组43的合成焦距为f3、第4透镜组44的合成焦距为f4，则最好满足下面(式101)～(式104)。
式101
式102
式103
式104
通过满足上述(式101)～(式104)，可以构成各象差性能良好的轻便的变焦镜头。
当降到上述(式101)的下限时，第1透镜组41的折射率变大，长焦点侧的球面象差和轴外慧形象差的修正变得困难。当升到上述(式101)的上限时，镜头总长度变长，变焦镜头难以实现轻便化。
当降到上述(式102)的下限时，整个系统的珀兹瓦尔和变大，成像面弯曲修正变得困难。当升到上述(式102)的上限时，珀兹瓦尔和变小，因整个系统变长，故变焦镜头难以实现轻便化。
当降到上述(式103)的下限时，第3透镜组43的折射率变大，不能确保用来插入水晶滤光片等的后截距，同时，球面象差修正变得困难。当升到上述(式103)的上限时，珀兹瓦尔和变大，成像面弯曲修正变得困难。
当降到上述(式104)的下限时，整个系统的透镜系变大，难以实现小型化。当升到上述(式104)的上限时，对近距离摄影时和远距离摄影时的轴外象差，难以同时进行很好的修正。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，对于第2透镜组42的两个凹透镜14b，若设在入射面中从透镜中心到入射面和第2透镜组42的最靠物体一侧的负透镜14a的射出面的接触位置的垂度为sag(r1)、在射出面中从透镜中心到最边缘部的垂度为sag(r2)、透镜厚度为d8，则最好满足下面(式105)。
式105
通过满足上述(式105)，因容易使两凹透镜14b成形，故能够提高成品率。当升到上述(式1058)的上限时，透镜中心的厚度和边缘部的厚度的比变大，透镜难以成形，所以，成品率下降，难以降低成本。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，上述第1透镜组41的最靠成像面侧的透镜面的曲率半径最好和第2透镜组42的最靠物体侧的透镜面的曲率半径相同。由此，因能防止第1透镜组41的最靠成像面侧的面和第2透镜组42的最靠物体侧的面的间隔越往透镜的周边部越小，故镜筒的制作容易。
此外，在本实施形态的变焦镜头中，若设空气中从透镜的最终面到成像面的间隔为BF，则最好满足下面(式106)。
式106
通过满足(式106)，可以确保用来插入红外截止滤光片或水晶等低频滤光器所必要的后截距。此外，因后截距不会大于必要值，故可以实现小型变焦镜头。当降到上述(式106)的下限时，不能充分确保用来插入红外截止滤光片或水晶等低频滤光器的间隔。当升到上述(式106)的上限时，后截距大得超过必要的值，不能实现小型的变焦镜头。
(实施例4)
在下面(表10)中，示出本实施形态的变焦镜头的具体数值例。
表10
在上述(表10)中，rd(mm)是曲率半径，th(mm)是透镜的厚度或透镜的空气间隔，nd是各透镜相对d线的折射率，ν是各透镜相对d线的阿贝数。此外，具有非球面的面(使用上述(表10)中的面序号旁边的*号表示)由上述(式80)定义。
下面(表11)示出本实施例的变焦镜头的非球面系数。
表11
此外，下面(表12)示出物体位于无限远处时的由变焦距引起的可变空气间隔(mm)。
表12
上述(表12)中的正常位置位于第3透镜组43和第4透镜组44最接近的位置。在上述(表12)中，焦距(mm)、FNo和ω(度)是本实施形态的变焦镜头的宽端、正常位置和末端的焦距，F数和入射视场角。
图14～图16示出本实施例的宽端、正常位置和末端的象差性能图。在各图中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分别表示球面象差(mm)、象散(mm)、畸变象差(％)、轴上色差(mm)和倍率色差(mm)。此外，在各图(b)的象散图中，实线和虚线分别表示径向成像面弯曲和切向成像面弯曲。此外，在各图(d)的轴上色差图和各图(e)的倍率色差图中，实线、短虚线和长虚线分别表示相对d线、F线和C线的值。由这些象差性能图可知，本实施例的变焦镜头显示出良好的象差性能。
因塑料透镜材料的折射率随温度变化引起的成像面位置的移动量在物体是无限远和变焦位置是宽端时为0.9μm/℃。
第5实施形态
图17是表示本发明的第5实施形态的摄像机的构成的配置图。
如图17所示，本实施形态5的摄像机包括变焦镜头100、低频滤光器101、摄像元件102、信号处理电路103、取景器104和记录系统105。这里，变焦镜头100使用上述第1实施形态的变焦镜头。
这样，若使用本发明的变焦镜头构成摄像机，可以得到变焦距比高达23的高倍率并实现高性能、低成本的摄像机。再有，当使用上述第2～第4实施形态的变焦镜头时，同样，可以得到变焦距比高达23的高倍率，并实现高性能、低成本的摄像机。
工业上利用的可能性
如上所述，若按照本发明，因能实现F为1.6的高亮度、变焦距比高达23的高倍率且性能高、成本低的变焦镜头，故可用于要求高变焦距比、高性能、低成本的摄像机。
权利要求
1.一种变焦镜头，包括从物体侧到成像面侧按顺序配置的具有正折射率且相对成像面固定的第1透镜组、具有负折射率且通过在光轴上移动进行变倍的第2透镜组、具有正折射率且相对成像面固定的第3透镜组、具有正折射率且跟随上述第2透镜组和物体的移动而在光轴上移动以使变动的成像面始终与基准面保持一定距离的第4透镜组，其特征在于上述第1透镜组由从物体侧开始依次配置的负透镜、正透镜和凸面向着物体侧的正弯月形透镜构成，上述第2透镜组由从物体侧开始依次配置的负透镜、粘接的两个凹透镜和正透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，上述第3透镜组由从物体侧开始依次配置的正透镜和负塑料透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，上述第4透镜组由从物体侧开始依次配置的粘接的负塑料透镜和正塑料透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，若设上述第3透镜组的负塑料透镜的焦距为fp1、上述第4透镜组的负塑料透镜的焦距为fp2、正塑料透镜的焦距为fp3、宽端的系统合成焦距为fw，则满足下面(式1)。
式1
2.权利要求1记载的变焦镜头，其特征在于满足下面(式2)。
式2
3.权利要求2记载的变焦镜头，其特征在于若设上述第1透镜组的合成焦距为f1、上述第2透镜组的合成焦距为f2、上述第3透镜组的合成焦距为f3、上述第4透镜组的合成焦距为f4，则满足下面(式3)～(式6)。
式3
式4
式5
式6
4.权利要求3记载的变焦镜头，其特征在于当上述第3透镜组的正透镜和负塑料透镜的间隔为d12时，满足下面式(式7)
式7
d12×fw＜1.2
5.权利要求1～4的任何一项记载的变焦镜头，其特征在于对于上述第2透镜组的两个凹透镜，若设在入射面中从透镜中心到上述入射面和上述第2透镜组的最靠物体一侧的负透镜的射出面的接触位置的垂度为sag(r1)，在射出面中从透镜中心到最边缘部的垂度为sag(r2)，透镜厚度为d8，则满足下面(式8)。
式8
6.权利要求1～5的任何一项记载的变焦镜头，其特征在于上述第1透镜组的最靠成像面侧的透镜面的曲率半径和上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面的曲率半径相同。
7.权利要求1～6的任何一项记载的变焦镜头，其特征在于若设空气中从透镜的最终面到成像面的间隔为BF，则满足下面(式9)。
式9
8.一种变焦镜头，包括从物体侧向成像面依次配置的具有正折射率且相对成像面固定的第1透镜组、具有负折射率且通过在光轴上移动进行变倍的第2透镜组、具有正折射率且相对成像面固定的第3透镜组、具有正折射率且跟随上述第2透镜组和物体的移动而在光轴上移动以使变动的成像面始终与基准面保持一定距离的第4透镜组，其特征在于上述第1透镜组由从物体侧开始依次配置的负透镜、正透镜和凸面向着物体侧的正弯月形透镜构成，上述第2透镜组由从物体侧开始依次配置的负透镜、粘接的两个凹透镜和正透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，上述第3透镜组由从物体侧开始依次配置的正透镜和负塑料透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，上述第4透镜组由从物体侧开始依次配置的粘接的正塑料透镜和负塑料透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，若设上述第3透镜组的负塑料透镜的焦距为fp1、上述第4透镜组的正塑料透镜的焦距为fp2、负塑料透镜的焦距为fp3、宽端的系统合成焦距为fw，则满足下面(式10)。
式10
9.权利要求8记载的变焦镜头，其特征在于满足下面(式11)
式11
10.权利要求9记载的变焦镜头，其特征在于若设上述第1透镜组的合成焦距为f1、上述第2透镜组的合成焦距为f2、上述第3透镜组的合成焦距为f3、上述第4透镜组的合成焦距为f4，则满足下面(式12)～(式15)。
式12
式13
式14
式15
11.权利要求10记载的变焦镜头，其特征在于当上述第3透镜组的正透镜和负塑料透镜的间隔为d12时，满足下面式(式16)。
式16
d12×fw＜1.2
12.权利要求8～12的任何一项记载的变焦镜头，其特征在于对于上述第2透镜组的两个凹透镜，若设在入射面中从透镜中心到上述入射面和上述第2透镜组的最靠物体一侧的负透镜的射出面的接触位置的垂度为sag(r1)、在射出面中从透镜中心到最边缘部的垂度为sag(r2)、透镜厚度为d8，则满足下面(式17)。
式17
13.权利要求8～12的任何一项记载的变焦镜头，其特征在于上述第1透镜组的最靠成像面侧的透镜面的曲率半径和上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面的曲率半径相同。
14.权利要求8～13的任何一项记载的变焦镜头，其特征在于若设空气中从透镜的最终面到成像面的间隔为BF，则满足下面(式18)。
式18
15.一种变焦镜头，包括从物体侧向成像面依次配置的具有正折射率且相对成像面固定的第1透镜组、具有负折射率且通过在光轴上移动进行变倍的第2透镜组、具有正折射率且相对成像面固定的第3透镜组、具有正折射率且跟随上述第2透镜组和物体的移动而在光轴上移动以使变动的成像面始终与基准面保持一定距离的第4透镜组，其特征在于上述第1透镜组由从物体侧开始依次配置的负透镜、正透镜和凸面向着物体侧的正弯月形透镜构成，上述第2透镜组由从物体侧开始依次配置的负透镜、粘接的两个凹透镜和正透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，上述第3透镜组由从物体侧开始依次配置的正透镜和负塑料透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，上述第4透镜组由从物体侧开始依次配置的负塑料透镜和正塑料透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，若设上述第3透镜组的负塑料透镜的焦距为fp1、上述第4透镜组的负塑料透镜的焦距为fp2、正塑料透镜的焦距为fp3、宽端的系统合成焦距为fw，则满足下面(式19)。
式19
16.权利要求15记载的变焦镜头，其特征在于满足下面(式20)
式20
17.权利要求16记载的变焦镜头，其特征在于若设上述第1透镜组的合成焦距为f1、上述第2透镜组的合成焦距为f2、上述第3透镜组的合成焦距为f3、上述第4透镜组的合成焦距为f4，则满足下面(式21)～(式24)。
式21
式22
式23
式24
18.权利要求17记载的变焦镜头，其特征在于当上述第3透镜组的正透镜和负塑料透镜的间隔为d12时，满足下面式(式25)
式25
d12×fw＜1.2
19.权利要求15～18的任何一项记载的变焦镜头，其特征在于对于上述第2透镜组的两个凹透镜，若设在入射面中从透镜中心到上述入射面和上述第2透镜组的最靠物体一侧的负透镜的射出面的接触位置的垂度为sag(r1)、在射出面中从透镜中心到最边缘部的垂度为sag(r2)、透镜厚度为d8，则满足下面(式26)。
式26
20.权利要求15～19的任何一项记载的变焦镜头，其特征在于上述第1透镜组的最靠成像面侧的透镜面的曲率半径最好和上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面的曲率半径相同。
21.权利要求15～20的任何一项记载的变焦镜头，其特征在于若设空气中从透镜的最终面到成像面的间隔为BF，则满足下面(式27)。
式27
22.一种变焦镜头，包括从物体侧向成像面依次配置的具有正折射率且相对成像面固定的第1透镜组、具有负折射率且通过在光轴上移动进行变倍的第2透镜组、具有正折射率且相对成像面固定的第3透镜组、具有正折射率且跟随上述第2透镜组和物体的移动而在光轴上移动以使变动的成像面始终与基准面保持一定距离的第4透镜组，其特征在于上述第1透镜组由从物体侧开始依次配置的负透镜、正透镜和凸面向着物体侧的正弯月形透镜构成，上述第2透镜组由从物体侧开始依次配置的负透镜、粘接的两个凹透镜和正透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，上述第3透镜组由从物体侧开始依次配置的粘接的正透镜和负塑料透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，上述第4透镜组由从物体侧开始依次配置的粘接的负塑料透镜和正塑料透镜构成，同时，上述透镜组的至少1个面是非球面，若设上述第3透镜组的负塑料透镜的焦距为fp1、上述第4透镜组的负塑料透镜的焦距为fp2、正塑料透镜的焦距为fp3、宽端的系统合成焦距为fw，则满足下面(式28)。
式28
23.权利要求22记载的变焦镜头，其特征在于满足下面(式29)
式29
24.权利要求23记载的变焦镜头，其特征在于若设上述第1透镜组的合成焦距为f1、上述第2透镜组的合成焦距为f2、上述第3透镜组的合成焦距为f3、上述第4透镜组的合成焦距为f4，则满足下面(式30)～(式33)。
式30
式31
式32
式33
25.权利要求22～24的任何一项记载的变焦镜头，其特征在于对于上述第2透镜组的两个凹透镜，若设在入射面中从透镜中心到上述入射面和上述第2透镜组的最靠物体一侧的负透镜的射出面的接触位置的垂度为sag(r1)、在射出面中从透镜中心到最边缘部的垂度为sag(r2)、透镜厚度为d8，则满足下面(式34)。
式34
26.权利要求22～25的任何一项记载的变焦镜头，其特征在于上述第1透镜组的最靠成像面侧的透镜面的曲率半径和上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面的曲率半径相同。
27.权利要求22～26的任何一项记载的变焦镜头，其特征在于若设空气中从透镜的最终面到成像面的间隔为BF，则满足下面(式35)。
式35
28.一种摄像机，其特征在于使用权利要求1～27的任何一项记载的变焦镜头作为上述变焦镜头。
全文摘要
在包括由从物体侧开始依次配置的负透镜、正透镜和凸面向着物体侧的正弯月形透镜构成的第1透镜组、由负透镜、两个凹透镜和正透镜的接合透镜构成的第2透镜组、由正透镜和负塑料透镜构成且上述透镜组的至少1个面是非球面的第3透镜组、由负塑料透镜和正塑料透镜的接合透镜构成且上述透镜组的至少1个面是非球面的第4透镜组的变焦镜头中，若设第3透镜组的负塑料透镜的焦距为fp1、第4透镜组的负塑料透镜的焦距、正塑料透镜的焦距分别为为fp2、fp3、宽端的系统合成焦距为fw，则满足下式。
文档编号G02B15/173GK1444737SQ0181364
公开日2003年9月24日 申请日期2001年5月29日 优先权日2000年5月31日
发明者朴一武, 小野周佑 申请人:松下电器产业株式会社