专利名称：变焦镜头、成像设备和用于制造变焦镜头的方法
技术领域：
本发明涉及变焦镜头、成像设备和用于制造变焦镜头的方法。
背景技术：
近些年来，对于包括摄像机和数字静态照相机的成像光学系统要求更高的变焦比、更高的性能和更小的大小。被提出以满足这样的要求的变焦镜头是如下的变焦镜头，·其以从物体起的顺序包括第一透镜组，其具有正折射光焦度(refractive power) ，第二透镜组，其具有负折射光焦度；第三透镜组，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组，其具有正折射光焦度，其中，通过移动每ー个透镜组来执行变焦(例如，參见日本特开专利公开No.2008-152288(A))。
发明内容
然而，需要更紧凑和具有更高的性能的变焦镜头。考虑到上述情况，本发明的目的是提供一种即使变焦比高也具有紧凑性和良好的光学性能的变焦镜头、使用该变焦镜头的成像设备和用于制造该变焦镜头的方法。为了实现这个目的，根据本发明的第一变焦镜头是以从物体起的顺序包括下述部分的变焦镜头第一透镜组，其具有正折射光焦度；第二透镜组，其具有负折射光焦度;第三透镜组，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组，其具有正折射光焦度，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组和第二透镜组之间的距离改变，在第二透镜组和第三透镜组之间的距离改变，并且第四透镜组首先向物体移动，然后向像移动，第三透镜组以从物体起的顺序包括第一正透镜、负透镜和第二正透镜，第四透镜组包括两个透镜构件，并且满足下面的条件表达式。2. 0<f3/fw<3. 00. 6<(-f3b)/f3<l. 0其中，f3表示第三透镜组的焦距，fw表示在广角端状态中的变焦镜头的焦距，并且f3b表示第三透镜组的负透镜的焦距。在第一变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。0. 3<f3/f4<0. 6其中，f3表示第三透镜组的焦距，并且
f4表示第四透镜组的焦距。在第一变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。1. 0<(-f2)/fw<l. 5其中，f2表示第二透镜组的焦距，并且fw表示在广角端状态中的变焦镜头的焦距。在第一变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。1. 0<TLt/ft<l. 2 其中，TLt表示在远摄端状态中的变焦镜头的全长，并且ft表示在远摄端状态中的变焦镜头的焦距。在第一变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。1. 0<Dl/fw<l. 6其中，D1表示第一透镜组在光轴上的厚度，并且fw表示在广角端状态中的变焦镜头的焦距。在第一变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。1. 5<f3c/f3a<2. 5其中，f3c表示第三透镜组的第二正透镜的焦距，并且f3a表示第三透镜组的第一正透镜的焦距。第一变焦镜头中，优选的是，第四透镜组以从物体起的顺序通过由正透镜构成的第一透镜构件和由负透镜构成的第二透镜构件形成，并且，该正透镜和该负透镜中的至少ー个具有非球面。在第一变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。0. l<(-f2)/fl<0. 2其中，f2表示第二透镜组的焦距，并且fl表示第一透镜组的焦距。在第一变焦镜头中，优选的是，第四透镜组包括第一透镜构件和经由空气间隔设置在第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件。在情况下，也优选地满足下面的条件表达式。-11. 5<(R42a+R41b)/(R42a_R41b)<-3. 5其中，R41b表示在第四透镜组的第一透镜构件中的最接近像的透镜表面的近轴曲率半径，并且R42a表示在第四透镜组的第二透镜构件中的最接近物体的透镜表面的近轴曲率半径。在第一变焦镜头中，优选的是，孔径光阑设置在第三透镜组的第一正透镜的物体侧附近，并且第三透镜组和孔径光阑在从广角端状态向远摄端状态变焦时沿着光轴一起移动。在第一变焦镜头中，优选的是，第三透镜组的至少一部分能够移动使得在相对于光轴垂直的方向上具有分量。在第一变焦镜头中，优选的是，第四透镜组在从无限远的物体向有限距离处的物体聚焦时沿着光轴移动。根据本发明的第一成像设备是包括在预定表面上形成物体的像的变焦镜头的成像设备，并且该变焦镜头是根据本发明的第一变焦镜头。根据本发明的第二变焦镜头是如下的变焦镜头，其以从物体起的顺序包括 第一透镜组，其具有正折射光焦度；第二透镜组，其具有负折射光焦度；第三透镜组，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组，其具有正折射光焦度，其中，在从广角端状态向远摄端状态 变焦时，在第一透镜组和第二透镜组之间的距离改变，在第二透镜组和第三透镜组之间的距离改变，并且第四透镜组首先向物体移动，然后向像移动，第三透镜组以从物体起的顺序包括第一正透镜、负透镜和第二正透镜，并且，第四透镜组包括第一透镜构件和经由空气间隔设置在第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件。在第ニ变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。-11. 5<(R42a+R41b)/(R42a_R41b)<-3. 5其中，R41b表示在第四透镜组的第一透镜构件中的最接近像的透镜表面的近轴曲率半径，并且R42a表示在第四透镜组的第二透镜构件中的最接近物体的透镜表面的近轴曲率半径。在第二变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。2. 0<f3/fw<3. 0其中，f3表示第三透镜组的焦距，并且fw表示在广角端状态中的变焦镜头的焦距。在第ニ变焦镜头中，优选地满足下面的条件表达式。0. 6<(-f3b)/f3<l. 0其中，f3表示第三透镜组的焦距，并且f3b表示第三透镜组的负透镜的焦距。根据本发明的第二成像设备是包括在预定表面上形成物体的像的变焦镜头的成像设备，并且该变焦镜头是根据本发明的第二变焦镜头。根据本发明的用于制造变焦镜头的第一方法是ー种用于制造变焦镜头的方法，该变焦镜头以从物体起的顺序具有第一透镜组，其具有正折射光焦度；第二透镜组，其具有负折射光焦度；第三透镜组，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组，其具有正折射光焦度，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组和第二透镜组之间的距离改变，在第二透镜组和第三透镜组之间的距离改变，并且第四透镜组首先向物体移动，然后向像移动，第三透镜组以从物体起的顺序包括第一正透镜、负透镜和第二正透镜，第四透镜组包括两个透镜构件，并且满足下面的条件表达式。2. 0<f3/fw<3. 00. 6<(-f3b)/f3<l. 0其中，f3表示第三透镜组的焦距，fw表示在广角端状态中的变焦镜头的焦距，并且f3b表示第三透镜组的负透镜的焦距。在用于制造变焦镜头的第一方法中，优选地满足下面的条件表达式。0. 3<f3/f4<0. 6其中，f3表示第三透镜组的焦距，并且f4表示第四透镜组的焦距。在用于制造变焦镜头的第一方法中，优选地满足下面的条件表达式。1. 0<(-f2)/fw<l. 5其中，f2表示第二透镜组的焦距，并且fw表示在广角端状态中的变焦镜头的焦距。在用于制造变焦镜头的第一方法中，优选的是，第四透镜组包括第一透镜构件和经由空气间隔设置在第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件。用于制造变焦镜头的第二方法是ー种用于制造变焦镜头的方法，该变焦镜头以从物体起的顺序具有第一透镜组，其具有正折射光焦度；第二透镜组，其具有负折射光焦度；第三透镜组，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组，其具有正折射光焦度，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组和第二透镜组之间的距离改变，在第二透镜组和第三透镜组之间的距离改变，并且第四透镜组首先向物体移动，然后向像移动，第三透镜组以从物体起的顺序包括第一正透镜、负透镜和第二正透镜，并且，第四透镜组包括第一透镜构件和经由空气间隔设置在第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件。 在用于制造变焦镜头的第二方法中，优选地满足下面的条件表达式。-11. 5<(R42a+R41b)/(R42a_R41b)<-3. 5其中，R41b表示在第四透镜组的第一透镜构件中的最接近像的透镜表面的近轴曲率半径，并且，R42a表示在第四透镜组的第二透镜构件中的最接近物体的透镜表面的近轴曲率半径。根据本发明，即使变焦比高，也可以实现良好的光学性能。从以下给出的详细描述，本发明的适用性的进ー步范围将变得清楚。然而，应当明白，仅以例示方式来给出指示本发明的优选实施例的详细描述和具体示例，因为根据该详细描述，在本发明的精神和范围内的各种改变和修改对于本领域内的技术人员将变得清
7L·. ο
通过下面给出的详细说明和仅以例示方式并且因此不限制本发明而给出的附图，本发明将变得被更充分地理解。图I示出根据示例I的变焦镜头的横截面和变焦轨迹(zoom locus)；图2A是示出根据示例I的变焦镜头在广角端状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图，图2B是示出变焦镜头在中间焦距状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图，并且图2C是示出变焦镜头在远摄端状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图；图3示出根据示例2的变焦镜头的横截面和变焦轨迹；图4A是示出根据示例2的变焦镜头在广角端状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图，图4B是示出变焦镜头在中间焦距状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图，并且图4C是示出变焦镜头在远摄端状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图； 图5示出根据示例3的变焦镜头的横截面和变焦轨迹；图6A是示出根据示例3的变焦镜头在广角端状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图，图6B是示出变焦镜头在中间焦距状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图，并且图6C是示出变焦镜头在远摄端状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图；图7示出根据示例4的变焦镜头的横截面和变焦轨迹；图8A是示出根据示例4的变焦镜头在广角端状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图，图8B是示出变焦镜头在中间焦距状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图，并且图SC是示出变焦镜头在远摄端状态中聚焦在无限远时的各种像差的曲线图；图9A是数字静态照相机的前视图，并且图9B是数字静态照相机的后视图；图10是沿着由在图9A中的箭头A和A’指示的线的横截面图；并且图11是描述用于制造变焦镜头的方法的流程图。
具体实施例方式现在将參考附图描述本发明的实施例。图9和图10示出具有根据本发明的变焦镜头的数字静态照相机CAM。图9A示出数字静态照相机CAM的前视图，并且图9B示出数字静态照相机CAM的后视图。图10是沿着由在图9A中的箭头A和A’指示的线的横截面图。如果按下在图9和图10中所示的数字静态照相机CAM上的电源按钮(未示出)，则释放像捕获镜头(ZL)的快门(未示出)，并且，来自物体的光被像捕获镜头(ZL)收集，并且在设置在像平面I上的图片元件C (未示出)(例如，CXD和CMOS)上形成像。在图片元件C上形成的物体像显示在设置在数字静态照相机CAM的背部上的液晶监视器M上。用户在观看液晶监视器M的同时确定物体像的构图，然后按下释放按钮BI以通过图片元件C捕获物体像，并且将其存储在存储器(未示出)中。像捕获镜头由下述的根据该实施例的变焦镜头ZL构成。数字静态照相机CAM具有辅助发光单元D，其当物体暗时发射辅助光；广角(W)远摄(T)按钮B2，用于将像捕获镜头(变焦镜头ZL)从广角端状态(W)向远摄端状态(T)变焦；以及，功能按钮B3，其用于设定用于数字静态照相机CAM的各种条件。根据第一实施例的变焦镜头ZL例如是如下的变焦镜头，其以从物体起的顺序包括第一透镜组G1，其具有正折射光焦度；第二透镜组G2，其具有负折射光焦度；第三透镜组G3，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组G4，其具有正折射光焦度，其中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离改变，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离改变，并且第四透镜组G4首先向物体移动，然后向像移动，第三透镜组G3以从物体起的顺序包括第一正透镜、负透镜和第二正透镜，第四透镜组G4包括两个透镜构件。在具有该配置的变焦镜头ZL中，优选的是，满足下面的条件表达式(1)和条件表达式(2)。2. 0<f3/fw<3. 0(1)0. 6<(-f3b)/f3<l. 0(2)其中，f3表示第三透镜组G3的焦距，fw表示在广角端状态中的变焦镜头ZL的焦 距，并且f3b表示第三透镜组G3的负透镜的焦距。条件表达式(1)指定在第三透镜组G3的焦距和在广角端状态中的变焦镜头ZL的焦距之间的关系。可以通过满足这些条件表达式来控制因为变焦导致的球面像差和像差的波动。如果超过条件表达式(1)的上限，则第三透镜组G3的光焦度变得太弱，这使得难以校正彗差。而且，因为在变焦时透镜的移动距离増大，变焦镜头的全长增大，这使得不可能实现紧凑性。如果未达到条件表达式(1)的下限值，则第三透镜组G3的光焦度变得太强，并且在远摄端状态中的球面像差被第三透镜组G3过大的校正，这使得难以校正彗差和场曲。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(1)的上限值是2. 7。更好的是，条件表达式(1)的上限值是2. 5。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(1)的下限值是2. 05。更好的是，条件表达式(1)的下限值是2. 1。条件表达式(2)指定在第三透镜组G3中的负透镜的焦距。如果超过条件表达式
(2)的上限值，则在第三透镜组G3中的负透镜的光焦度变弱，这使得难以校正球面像差、彗差和像散。如果未达到条件表达式(2)的下限值，则整个第三透镜组G3的光焦度变弱，这使得难以校正球面像差。而且，第三透镜组G3的负透镜的光焦度变强，这使得难以校正彗差。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(2)的上限值是0.9。更好的是，条件表达式(2)的上限值是0.8。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(2)的下限值是0.605。更好的是，条件表达式(2)的下限值是0.61。在根据第一实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足下面的条件表达式(3)。0. 3<f3/f4<0. 6 …(3)其中，f3表示第三透镜组G3的焦距，并且f4表示第四透镜组G4的焦距。条件表达式(3)指定在第三透镜组G3的焦距和第四透镜组G4的焦距之间的关系。如果超过条件表达式(3)的上限值，则在第四透镜组G4的光焦度变得太强，这使得难以校正在远摄端状态中的球面像差和纵色像差(longitudinal chromatic aberration)。而且，因为在变焦时第三透镜组G3的移动距离増大，变焦镜头的全长增大，这使得不可能实现紧凑性。如果未达到条件表达式(3)的下限值，则第四透镜组G4的光焦度变得太弱，这使得难以校正在广角端状态中的场曲和彗差和在远摄端状态中的彗差。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(3)的上限值是0.5。更好的是，条件表达式(3)的上限值是0.45。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(3)的下限值是0.31。更好的是，条件表达式(3)的下限值是0.33。
在根据第一实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足下面的条件表达式(4)。1. 0<(-f2)/fw<l. 5 ...(4)其中，f2表示第二透镜组G2的焦距，并且fw表示在广角端状态中的变焦镜头ZL的焦距。条件表达式(4)指定在第二透镜组G2的焦距和在广角端状态中的变焦镜头ZL的焦距之间的关系。如果超过条件表达式(4)的上限值，则第二透镜组G2的光焦度变得太弱，因此，必须増大其他透镜组的光焦度，这使得难以校正球面像差和场曲。而且，因为在变焦时透镜的移动距离増大，变焦镜头的全长増大，并且前透镜直径也増大，这使得不可能实现紧凑性。如果未达到条件表达式(4)的下限值，则第二透镜组G2的光焦度变强，这减小了移动距离，但是使得难以校正像散和场曲。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(4)的上限值是1.4。更好的是，条件表达式(4)的上限值是1.35。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的·是，条件表达式(4)的下限值是1.05。更好的是，条件表达式(4)的下限值是1. 1。在根据第一实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足下面的条件表达式(5)。1. 0<TLt/ft<l. 2 ...(5)其中，TLt表示在远摄端状态中的变焦镜头ZL的全长，并且ft表示在远摄端状态中的变焦镜头ZL的焦距。条件表达式(5)指定在远摄端状态中的变焦镜头ZL的全长。如果超过条件表达式(5)的上限值，则全长变得太长，这使得不可能实现紧凑性。如果增大第三透镜组G3的光焦度以减轻这个问题，则变得难以校正球面像差和色像差。如果未达到条件表达式(5)的下限值，则第一透镜组G1的光焦度变得太强，这使得难以校正场曲。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(5)的上限值是1. 18。更好的是，条件表达式(5)的上限值是1. 17。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(5)的下限值是1.02。更好的是，条件表达式(5)的下限值是1.05。在根据第一实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足下面的条件表达式(6)。1. 0<Dl/fw<l. 6 ...(6)其中，D1表示在第一透镜组G1在光轴上的厚度，并且fw表示在广角端状态中的变焦镜头ZL的焦距。条件表达式(6)指定第一透镜组G1在光轴上的厚度。如果超过条件表达式(6)的上限值，则第一透镜组G1的厚度变得太厚，并且在收缩状态中的变焦镜头不能紧凑，并且像散和场曲的校正变难。如果未达到条件表达式(6)的下限值，则在收缩状态中的变焦镜头的厚度变薄，但是纵色像差的校正因为折射率的改变而变难，并且在广角端状态中的像散和场曲的校正变难。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(6)的上限值是1.4。更好的是，条件表达式(6)的上限值是1.3。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(6)的下限值是1.02。更好的是，条件表达式(6)的下限值是1.05。在根据第一实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足下面的条件表达式(7)。1. 5<f3c/f3a<2. 5 …(7)其中，f3c表示第三透镜组G3的第二正透镜的焦距，并且f3a表示第三透镜组G3的第一正透镜的焦距。条件表达式(7)指定在第三透镜组G3的前侧正透镜(第一正透镜)的焦距和后侧正透镜(第二正透镜)的焦距之间的关系。如果超过条件表达式(7)的上限值，则前侧正透镜的光焦度变强，这使得更容易校正球面像差，但是后侧正透镜的光焦度变弱，这使得难以校正彗差。如果未达到条件表达式(7)的下限值，则前侧正透镜的光焦度变弱，这使得难以校正球面像差。为了良好地 显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(7)的上限值是2.495。更好的是，条件表达式(7)的上限值是2. 492。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(7)的下限值是1.6。更好的是，条件表达式(7)的下限值是1.8。在根据第一实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，第四透镜组G4以从物体起的顺序包括由正透镜构成的第一透镜构件和由负透镜构成的第二透镜构件，并且该正透镜和负透镜的至少一个具有非球面。由此，可以良好地校正离轴像散(abaxial astigmatism)、彗差和场曲。在根据第一实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足下面的条件表达式(8)。0. l<(-f2)/fl<0. 2 …(8)其中，f2表示第二透镜组G2的焦距，并且H表示第一透镜组Gl的焦距。条件表达式(8)指定在第一透镜组Gl的焦距和第二透镜组G2的焦距之间的关系。如果超过条件表达式(8)的上限值，则第一透镜组Gl的光焦度变强，这使得难以校正在远摄端状态中的球面像差。第二透镜组G2的光焦度变弱，并且因为在变焦时透镜的移动距离増大，全长増大。如果未达到条件表达式(8)的下限值，则第二透镜组G2的光焦度变得太强，这使得难以校正像散和场曲。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(8)的上限值是0. 18。更好的是，条件表达式(8)的上限值是0. 16。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(8)的下限值是0. 12。更好的是，条件表达式(8)的下限值是0. 14。 在根据第一实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，第四透镜组G4包括第一透镜构件和经由空气间隔设置在第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件。因为在第四透镜组G4的第一透镜构件和第二透镜构件之间存在空气间隔，则可以在中间区域至远摄端状态中有效地校正彗差。在胶合第一透镜构件和第二透镜构件的情况下，存在再多ー个自由的表面，这对于校正在远摄端状态中的外围图像高度的像差是有利的。在该情况下，优选地满足下面的条件表达式(9 )。-11. 5<(R42a+R41b)/(R42a_R41b)<-3. 5 ... (9)其中，R41b表示在第四透镜组G4的第一透镜构件中最接近像的透镜表面的近轴曲率半径，并且R42a表示在第四透镜组G4的第二透镜构件中的最接近物体的透镜表面的近轴曲率半径。条件表达式(9)指定在第四透镜组G4的两个透镜之间的空气透镜的形状因子。如果超过条件表达式(9)的上限值，则第四透镜组G4的第一透镜构件的光焦度变弱，这使得难以校正在远摄端状态中的彗差和像散。如果未达到条件表达式(9)的下限值，则第四透镜组G4的第一透镜构件的光焦度变得太强，这使得难以校正在中间区域至远摄端状态中的彗差。在远摄侧中的横色像差(Lateral chromatic aberration)的校正也变难。
为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(9)的上限值是-3. 6。更好的是，条件表达式(9)的上限值是-3.7。为了良好地显示第一实施例的效果，优选的是，条件表达式(9)的下限值是-11. 4。更好的是，条件表达式(9)的下限值是-11.3。根据第一实施例，可以实现即使变焦比高也具有紧凑性和良好的光学性能的变焦镜头ZL和具有该变焦镜头ZL的成像设备(数字静态照相机CAM)。优选的是，孔径光阑S设置在第三透镜组G3的第一正透镜的物体侧附近，并且第三透镜组G3和孔径光阑S可以在从广角端状态向远摄端状态变焦时沿着光轴一起移动。优选的是，第三透镜组G3的至少一部分能够移动以便在与光轴垂直的方向上具·有分量。优选的是，第四透镜组G4在从无限远的物体向有限距离处的物体聚焦时沿着光轴移动。现在将參考图11来描述根据第一实施例的用于制造变焦镜头ZL的方法。首先，在圆柱透镜镜筒中以从物体起的顺序组装第一透镜组G1、第ニ透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4(步骤ST10)。每ー个透镜被可驱动地构成，使得在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离改变，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离改变，并且第四透镜组G4首先向物体移动，然后向像移动(步骤ST20)。在组装透镜的步骤ST10中，设置每一个透镜使得第一透镜组G1具有正折射光焦度，第二透镜组G2具有负折射光焦度，第三透镜组G3具有正折射光焦度，并且第四透镜组G4具有正折射光焦度。对于第三透镜组G3，以从物体起的顺序来设置第一正透镜、负透镜和第二正透镜。对于第四透镜组G4，设置两个透镜构件。设置每一个透镜使得除了别的之外满足上述的条件表达式(1)和条件表达式(2)。根据该制造方法，可以简化机械机构，并且可以实现即使变焦比高也具有紧凑性和良好的光学性能的变焦镜头ZL。现在描述本公开的第二实施例。根据第二实施例的变焦镜头ZL具有与根据第一实施例的变焦镜头ZL类似的配置，并且以从物体起的顺序包括第一透镜组G1，其具有正折射光焦度；第二透镜组G2，其具有负折射光焦度；第三透镜组G3，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组G4，其具有正折射光焦度，如图1所示。在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离改变，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离改变，并且第四透镜组G4首先向物体移动，然后向像移动。第三透镜组G3以从物体起的顺序进一歩包括第一正透镜、负透镜和第二正透镜，第四透镜组G4具有第一透镜构件和经由空气间隔设置在第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件。在具有该配置的变焦镜头ZL中，在第四透镜组G4的第一透镜构件和第二透镜构件之间存在空气间隔，因此，可以在中间区域至远摄端状态中有效地校正彗差。在胶合第一透镜构件和第二透镜构件的情况下，存在再多ー个自由的表面，这对于校正在远摄端状态中的外围图像高度的像差是有利的。在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(9)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(9)的上限值是-3. 6。更好的是，条件表达式(9)的上限值是-3. 7。为了良好地显示第ニ实施例的效果，优选的是，条件表达式(9)的下限值是-11. 4。更好的是，条件表达式(9)的下限值是-11. 3。
在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(I)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(I)的上限值是2. 7。更好的是，条件表达式(I)的上限值是2. 5。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(I)的下限值是2. 05。更好的是，条件表达式(I)的下限值是2.1。在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(2)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(2)的上限值是0.9。更好的是，条件表达式(2)的上限值是0.8。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(2)的下限值是0.605。更好的是，条件表达式(2)的下限值是0.61。在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(3)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(3)的上限值是0.5。更好的是，条件表达式(3)的上限值是0.45。为了良好地显示第二 实施例的效果，优选的是，条件表达式(3)的下限值是0.31。更好的是，条件表达式(3)的下限值是0. 33。在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(4)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(4)的上限值是I. 4。更好的是，条件表达式(4)的上限值是I. 35。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(4)的下限值是1.05。更好的是，条件表达式(4)的下限值是I. I。在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(5)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(5)的上限值是I. 18。更好的是，条件表达式(5)的上限值是I. 17。为了良好地显示第ニ实施例的效果，优选的是，条件表达式(5)的下限值是I. 02。更好的是，条件表达式(5)的下限值是I. 05。在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(6)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(6)的上限值是I. 4。更好的是，条件表达式(6)的上限值是I. 3。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(6)的下限值是1.02。更好的是，条件表达式(6)的下限值是1.05。在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(7)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(7)的上限值是2. 495。更好的是，条件表达式(7)的上限值是2. 492。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(7)的下限值是1.6。更好的是，条件表达式(7)的下限值是I. 8。在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，第四透镜组G4的第一透镜构件由正透镜构成，第四透镜组G4的第二透镜构件由负透镜构成，并且该正透镜和负透镜的至少ー个具有非球面。这使得可能理想地校正离轴像散、彗差和场曲。在根据第二实施例的变焦镜头ZL中，优选地满足上述的条件表达式(8)。由此，可以实现与第一实施例类似的效果。为了良好地显示第二实施例的效果，优选的是，条件表达式(8)的上限值是0.18。更好的是，条件表达式(8)的上限值是0.16。为了良好地显示第ニ实施例的效果，优选的是，条件表达式(8)的下限值是0. 12。更好的是，条件表达式(8)的下限值是0. 14。根据第二实施例，可以实现即使变焦比高也具有紧凑性和良好的光学性能的变焦镜头ZL和具有该变焦镜头ZL的成像设备(数字静态照相机CAM)。优选的是，孔径光阑S设置在第三透镜组G3的第一正透镜的物体侧附近，并且第三透镜组G3和孔径光阑S可以在从广角端状态向远摄端状态变焦时沿着光轴一起移动。优选的是，第三透镜组G3的至少一部分能够移动以便在与光轴垂直的方向上具有分量。 优选的是，第四透镜组G4在从无限远的物体向有限距离处的物体聚焦时沿着光轴移动。现在如第一实施例，将參考图11来描述根据第二实施例的用于制造变焦镜头ZL的方法。首先，在圆柱透镜镜筒中以从物体起的顺序组装第一透镜组G1、第ニ透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4 (步骤ST10)。每ー个透镜被可驱动地构成，使得在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离改变，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离改变，并且第四透镜组G4首先向物体移动，然后向像移动(步骤ST20)。在组装透镜的步骤ST10中，设置每一个透镜使得第一透镜组G1具有正折射光焦度，第二透镜组G2具有负折射光焦度，第三透镜组G3具有正折射光焦度，并且第四透镜组G4具有正折射光焦度。对于第三透镜组G3，以从物体起的顺序来设置第一正透镜、负透镜和第二正透镜。对于第四透镜组G4，设置第一透镜构件和第二透镜构件，并且第二透镜构件经由空气间隔设置在第一透镜构件的像侧上。设置每一个透镜使得除了别的之外满足上述的条件表达式(9)。根据该制造方法，可以简化机械机构，并且可以实现即使变焦比高也具有紧凑性和良好的光学性能的变焦镜头ZL。示例(示例1)现在将參考附图来描述本发明的第一和第二实施例的每ー个示例。首先将參考图
1、图2和表1来描述示例1。图1示出根据示例1的变焦镜头ZL (ZL1)的横截面和变焦轨迹。根据示例1的变焦镜头ZL1以从物体起的顺序包括第一透镜组G1，其具有正折射光焦度；第二透镜组G2，其具有负折射光焦度；孔径光阑S ;第三透镜组G3，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组G4，其具有正折射光焦度。第一透镜组G1以从物体起的顺序包括具有面向物体的凸表面的弯月形的负透镜L11、双凸形的第一正透镜L12以及具有面向物体的凸表面的弯月形的第二正透镜L13，并且负透镜L11和第一正透镜L12胶合。第二透镜组G2以从物体起的顺序包括双凹形的第一负透镜L21、双凹形的第二负透镜L22和具有面向物体的凸表面的弯月形的正透镜L23。第三透镜组G3以从物体起的顺序包括具有面向物体的凸表面的弯月形的第一正透镜L31、具有面向物体的凸表面的弯月形的负透镜L32以及双凸形的第二正透镜L33。第三透镜组G3的第一正透镜L31的物体侧透镜表面是非球面的。
第四透镜组G4以从物体起的顺序包括双凸形的正透镜L41和具有面向像平面I的凸表面的弯月形的负透镜L42。第四透镜组G4的负透镜L42经由空气间隔设置在正透镜L41的像平面I侧上。第四透镜组G4的正透镜L41的物体侧透镜表面是非球面的。通过沿着光轴移动第四透镜组G4来执行在从在无限远的物体向在有限距离处的物体的聚焦。孔径光阑S设置于在第三透镜组G3中的最接近物体的第一正透镜L31的物体侧附近，并且在从广角端状态向远摄端状态变焦时与第三透镜组G3—起移动。在第四透镜组G4和像平面I之间设置了由低通滤波器或红外线截止滤波器等构成的滤波器组FL。在具有该配置的变焦镜头ZLl中，在从广角端状态(W)向远摄端状态(T)变焦时，第一透镜组Gl至第四透镜组G4分别沿着光轴移动，使得在第一透镜组Gl和第二透镜组G2之间的距离增加，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小，并且在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离改变。第四透镜组G4此时首先向物体移动，然后向像平面I 移动。下面示出的表I至表4列出了关于根据示例I至示例4的变焦镜头的每ー个数据。在每ー个表格中的[一般数据]中，分别示出关于焦距f、F数FN0、半视角《(最大入射角单位是“。”)、最大像高度Y、后焦点BF (转换为空气)和镜头全长(total lens length)TL(转换为空气)。在[透镜数据]中，第一列N是从物体侧计数的透镜表面的编号，第二列R是透镜表面的曲率半径，并且第三列D是到下一个透镜表面的距离，第四列nd是在d线(波长入=587. 6nm)的折射率，并且第五列vd是在d线(波长入=587. 6nm)的阿贝数。附到第一列右面的“*”指示这个透镜表面是非球面的。曲率半径“指示平面，并且省略空气的折射率 nd=l. 000000。在[非球面数据]中，通过下面的表达式(E)给出非球面系数，其中，X(y)表示在高度I处沿着光轴从在每ー个非球面的顶点处的切平面到的每ー个非球面的距离，R表示參考球体表面的曲率半径(近轴曲率半径)，K表示锥形系数，并且An表示n阶的非球面系数(n=4、6、8、10)。在每ー个示例中，在表格中省略ニ阶非球面系数，即A2 = O。在[非球面数据]中，“E-n”指示“ X10-n”。X(y) = (y2/R)/{1+(1-K Xy2/R2)1/2} +A4 X y4+A6 X y6+A8 X y8+A10 Xy10 …(E)在[可变距离数据]中，示出从广角端状态到远摄端状态的变焦镜头的焦距f的每ー个值和可变距离。在[变焦透镜组数据]中，分别示出每ー个透镜组的焦距的值。在[条件表达式对应值]中，示出每ー个条件表达式的对应值。在[条件表达式对应值]中，f3a表示第三透镜组G3的第一正透镜L31的焦距，f3b表示第三透镜组G3的负透镜L32的焦距，并且f3c表示第三透镜组G3的第二正透镜L33的焦距。在所有的数据值中，“mm”通常被用作焦距f、曲率半径R、表面距离D和其他长度的単位。然而，単元不限于“mm”，因为即使成比例的扩大或成比例地縮小光学系统也获得等同的光学性能。对于下述的示例2至示例4的数据值，使用与这个示例相同的符号。表I示出示例I的每ー个数据。在表I中的表面I至26的每ー个曲率半径R对应于向在图I中的表面I至26分配的符号Rl至R26。在不例I中，表面13和表面19的透镜表面分别形成为非球面的。(表I)
[一般数据]变焦比=13.28
广ft端状态中ii |J焦Η1状态远摄端状态
f=4.6325.00 61.50
FNO=3.475.24 6.10
(0=42.309.20 3.69·Y=3.504.05 4.05BF=0.4000.4000.400
TL=43,22556.76065,199[透镜数据]
权利要求
1.一种变焦镜头，以从物体起的顺序包括第一透镜组，所述第一透镜组具有正折射光焦度；第二透镜组，所述第二透镜组具有负折射光焦度；第三透镜组，所述第三透镜组具有正折射光焦度；以及，第四透镜组，所述第四透镜组具有正折射光焦度， 在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离改变，在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离改变，并且所述第四透镜组首先向物体移动，然后向像移动， 所述第三透镜组以从物体起的顺序包括第一正透镜、负透镜和第二正透镜， 所述第四透镜组包括两个透镜构件，并且 满足下面的条件表达式。
. 2.0<f3/fw<3. O.0. 6<(-f3b)/f3<l. 0其中， f3表示所述第三透镜组的焦距， fw表示在广角端状态中的所述变焦镜头的焦距，并且 f3b表示所述第三透镜组的所述负透镜的焦距。
2.根据权利要求I所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式.0.3<f3/f4<0. 6其中， f3表示所述第三透镜组的焦距，并且 f4表示所述第四透镜组的焦距。
3.根据权利要求I所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式.1.0<(-f2)/fw<l. 5其中， f2表示所述第二透镜组的焦距，并且 fw表示在广角端状态中的所述变焦镜头的焦距。
4.根据权利要求I所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式.1. 0<TLt/ft<l. 2 其中， TLt表示在远摄端状态中的所述变焦镜头的全长，并且 ft表示在远摄端状态中的所述变焦镜头的焦距。
5.根据权利要求I所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式.1.0<Dl/fw<l. 6 其中， Dl表示所述第一透镜组在光轴上的厚度，并且 fw表示在广角端状态中的所述变焦镜头的焦距。
6.根据权利要求I所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式 .1.5<f3c/f3a<2. 5 其中， f3c表示所述第三透镜组的所述第二正透镜的焦距，并且f3a表示所述第三透镜组的所述第一正透镜的焦距。
7.根据权利要求I所述的变焦镜头，其中 所述第四透镜组以从物体起的顺序通过由正透镜构成的第一透镜构件和由负透镜构成的第二透镜构件形成，并且， 所述正透镜和所述负透镜的至少ー个具有非球面。
8.根据权利要求I所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式 . 0.l<(-f2)/fl<0. 2 其中， f2表示所述第二透镜组的焦距，并且 fl表示所述第一透镜组的焦距。
9.根据权利要求I所述的变焦镜头，其中，所述第四透镜组包括第一透镜构件和经由空气间隔设置在所述第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件。
10.根据权利要求9所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式-11. 5<(R42a+R41b)/(R42a_R41b)<-3. 5 其中， R41b表示在所述第四透镜组的所述第一透镜构件中的最接近像的透镜表面的近轴曲率半径，并且 R42a表示在所述第四透镜组的所述第二透镜构件中的最接近物体的透镜表面的近轴曲率半径。
11.根据权利要求I所述的变焦镜头，其中 孔径光阑设置在所述第三透镜组的所述第一正透镜的物体侧附近，并且所述第三透镜组和所述孔径光阑在从广角端状态向远摄端状态变焦时沿着光轴一起移动。
12.根据权利要求I所述的变焦镜头，其中，所述第三透镜组的至少一部分能够移动使得在相对于光轴的垂直方向上具有分量。
13.根据权利要求I所述的变焦镜头，其中，所述第四透镜组在从无限远的物体向有限距离处的物体聚焦时沿着光轴移动。
14.ー种成像设备，包括在预定表面上形成物体的像的变焦镜头， 所述变焦镜头是根据权利要求I所述的变焦镜头。
15.一种变焦镜头，以从物体起的顺序包括第一透镜组，所述第一透镜组具有正折射光焦度；第二透镜组，所述第二透镜组具有负折射光焦度；第三透镜组，所述第三透镜组具有正折射光焦度；以及，第四透镜组，所述第四透镜组具有正折射光焦度， 在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离改变，在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离改变，并且所述第四透镜组首先向物体移动，然后向像移动， 所述第三透镜组以从物体起的顺序包括第一正透镜、负透镜和第二正透镜，并且， 所述第四透镜组包括第一透镜构件和经由空气间隔设置在所述第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件。
16.根据权利要求15所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式-11. 5<(R42a+R41b)/(R42a_R41b)<-3. 5其中， R41b表示在所述第四透镜组的所述第一透镜构件中的最接近像的透镜表面的近轴曲率半径，并且 R42a表示在所述第四透镜组的所述第二透镜构件中的最接近物体的透镜表面的近轴曲率半径。
17.根据权利要求15所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式.2.0<f3/fw<3. O 其中， f3表示所述第三透镜组的焦距，并且 fw表示在广角端状态中的所述变焦镜头的焦距。
18.根据权利要求15所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件表达式.0. 6<(-f3b)/f3<l. 0 其中， f3表示所述第三透镜组的焦距，并且 f3b表示所述第三透镜组的所述负透镜的焦距。
19.ー种成像设备，包括在预定表面上形成物体的像的变焦镜头， 所述变焦镜头是根据权利要求15所述的变焦镜头。
20.一种用于制造变焦镜头的方法，所述变焦镜头以从物体起的顺序具有第一透镜组，所述第一透镜组具有正折射光焦度；第二透镜组，所述第二透镜组具有负折射光焦度；第三透镜组，所述第三透镜组具有正折射光焦度；以及，第四透镜组，所述第四透镜组具有正折射光焦度， 在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离改变，在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离改变，并且所述第四透镜组首先向物体移动，然后向像移动， 所述第三透镜组以从物体起的顺序包括第一正透镜、负透镜和第二正透镜， 所述第四透镜组包括两个透镜构件，并且 满足下面的条件表达式.2.0<f3/fw<3. 0.0. 6<(-f3b)/f3<l. 0其中， f3表示所述第三透镜组的焦距， fw表示在广角端状态中的所述变焦镜头的焦距，并且 f3b表示所述第三透镜组的所述负透镜的焦距。
21.根据权利要求20所述的用于制造变焦镜头的方法，其中，满足下面的条件表达式.0.3<f3/f4<0.6 其中， f3表示所述第三透镜组的焦距，并且 f4表示所述第四透镜组的焦距。
22.根据权利要求20所述的用于制造变焦镜头的方法，其中，满足下面的条件表达式 .1.0<(-f2)/fw<l. 5 其中， f2表示所述第二透镜组的焦距，并且 fw表示在广角端状态中的所述变焦镜头的焦距。
23.根据权利要求20所述的用于制造变焦镜头的方法，其中，所述第四透镜组包括第一透镜构件和经由空气间隔设置在所述第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件。
24.一种用于制造变焦镜头的方法，所述变焦镜头以从物体起的顺序具有第一透镜组，所述第一透镜组具有正折射光焦度；第二透镜组，所述第二透镜组具有负折射光焦度；第三透镜组，所述第三透镜组具有正折射光焦度；以及，第四透镜组，所述第四透镜组具有正折射光焦度， 在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离改变，在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离改变，并且所述第四透镜组首先向物体移动，然后向像移动， 所述第三透镜组以从物体起的顺序包括第一正透镜、负透镜和第二正透镜，并且， 所述第四透镜组包括第一透镜构件和经由空气间隔设置在所述第一透镜构件的像侧上的第二透镜构件。
25.根据权利要求24所述的用于制造变焦镜头的方法，其中，满足下面的条件表达式-11. 5<(R42a+R41b)/(R42a_R41b)<-3. 5 其中， R41b表示在所述第四透镜组的所述第一透镜构件中的最接近像的透镜表面的近轴曲率半径，并且 R42a表示在所述第四透镜组的所述第二透镜构件中的最接近物体的透镜表面的近轴曲率半径。
全文摘要
本发明公开了变焦镜头、成像设备和用于制造变焦镜头的方法。公开了一种变焦镜头，其具有第一透镜组(G1)，其具有正折射光焦度；第二透镜组(G2)，其具有负折射光焦度；第三透镜组(G3)，其具有正折射光焦度；以及，第四透镜组(G4)，其具有正折射光焦度。在从广角端状态向远摄端状态变焦时，在第一透镜组(G1)和第二透镜组(G2)之间的距离改变，在第二透镜组(G2)和第三透镜组(G3)之间的距离改变，并且第四透镜组(G4)首先向物体移动，然后向像移动。第三透镜组(G3)具有第一正透镜(L31)、负透镜(L32)和第二正透镜(L33)，并且第四透镜组(G4)具有两个透镜(L41，L42)。
文档编号G02B15/173GK102955230SQ201210300919
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月22日 优先权日2011年8月22日
发明者中村圭一 申请人:株式会社尼康