专利名称：大口径比内聚焦式望远变焦镜头的制作方法
技术领域：
本发明涉及在35_单镜头反光照相机、摄像机、数码相机等中使用的大口径的内聚焦式望远变焦镜头，尤其涉及变焦比为2.8 3.3倍左右，F值(光圈值)为2.8左右的大口径的内聚焦式望远变焦镜头。
背景技术：
作为以往的大口径变焦镜头的聚焦方法，有一种由第一透镜组合焦的所谓的前镜聚焦方式。对于前镜聚焦方式的变焦镜头而言，合焦移动透镜的口径(lens diameter)大且重量重，因此不适于迅速地聚焦。而且，对于该聚焦方式而言，由聚焦动作引起的透镜移动使变焦镜头的重量平衡发生较大的变化，因而存在操作性差的问题。尤其，在望远端的近距离合焦状态下，球面像差倒向欠矫(under)侧，因而难以对其进行补偿。作为以往的大口径变焦镜头的另一种聚焦方法，提出有将第一透镜组分为前组和后组，并由后组进行聚焦的所谓的前镜内聚焦方式。该前镜内聚焦方式相比上述前镜聚焦方式，相对容易抑制望远端的近距离合焦状态的球面像差变动，但是难以进行充分的补偿。而且，对于聚焦移动透镜也不能期望大幅度的轻量化，不适于迅速的聚焦。作为以往的大口径变焦镜头的又一种的聚焦方法，提出有由第二透镜组之后的透镜组中进行聚焦的内聚焦方式。该聚焦方式通常能够使透镜口径变小，因而适于迅速的聚焦，而且聚焦时的变焦镜头的重量平衡也比较良好。然而，该内聚焦方式存在如下问题，即第一透镜组的口径越大，越难以抑制近距离合焦状态下的像差变动。现有技术文献专利文献专利文献I日本专利第4401469号公报专利文献2日本特开2007-212830号公报专利文献3日本特开2009-086535号公报专利文献4日本特开2009-156893号公报专利文献5日本特开平07-013079号公报专利文献6日本专利第3564061号公报作为以往的大口径望远变焦镜头提出有如下的采用前镜内聚焦方式的镜头，SP，从物侧依次由正屈光力的第一透镜组、负屈光力的第二透镜组、正屈光力的第三透镜组、正屈光力的第四透镜组构成，且第一透镜组分为前组和后组这两个组，并由后组进行聚焦(例如，参照专利文献I和2)。如上所述，对于这些以往的大口径望远变焦镜头，聚焦移动镜头的重量重且不适于迅速的聚焦。而且，尤其不能解决在望远端的近距离合焦状态下的球面像差倒向欠矫(under)侧的问题。
作为以往的另一种大口径望远变焦镜头提出有如下的采用内聚焦方式的镜头，SP，从物侧依次由正屈光力的第一透镜组、负屈光力的第二透镜组、正屈光力的第三透镜组、正屈光力的第四透镜组构成，且由第三透镜组进行聚焦(例如，参照专利文献3和4)。这些以往的大口径望远变焦镜头能够进行迅速的聚焦。然而，由正屈光力的第三透镜组进行的聚焦存在如下问题，即，在从无限远合焦状态至近距离合焦状态时，尤其在广角端，像散向欠矫侧变化，在近距离合焦状态该像散不能充分地得到补偿。作为以往的其他的大口径望远变焦镜头提出有如下的镜头，S卩，从物侧依次具有正屈光力的第一透镜组、负屈光力的第二透镜组、正屈光力的第三透镜组、正屈光力的第四透镜组，且由第一透镜组至第三透镜组构成无聚焦系统(Afocal System)，将第四透镜组作为主要组，由此成像(例如，参照专利文献5)。第四透镜组从物侧依次由正屈光力的第四A组、负屈光力的第四F组、正屈光力的第四B组构成，且由第四F组进行聚焦。作为聚焦透镜组的第四F组由正透镜和负透镜的复合透镜构成，实现了小型轻量化，能够进行迅速的聚焦。然而，与专利文献3和4的大口径望远变焦镜头相同地，在广角端的近距离合焦状态中，像面弯曲大，不能获得满意的成像性能。通常，对于由作为主要透镜组的第四透镜组内执行的聚焦而言，第一透镜的口径越大，越难以对近距离合焦时的像散的变动进行补偿。作为以往的另一种大口径望远变焦镜头提出有如下的镜头，S卩，从物侧依次具有正屈光力的第一透镜组、正或负屈光力的第二透镜组、负屈光力的第三透镜组、正屈光力的第四透镜组，且由第二透镜组进行聚焦(例如，参照专利文献6)。在进行从广角端至望远端的变焦变倍时，通过朝像侧移动作为聚焦组的第二透镜
组，由此能够在望远端降低轴向光束的入射高度，对于上述的前镜内聚焦方式，能够使聚焦
组略微小型化。然而，即使这样也不能够充分地小型轻量化。而且，对于由第二透镜组进行
的聚焦而言，在整个变焦区域内进行从无限远合焦状态至近距离合焦状态时，像散的变化 向过矫(over)侧变化。在近距离合焦时，不能对该像散的向过矫侧的变化进行充分的补m
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发明内容
(发明目的)本发明是有鉴于现有技术的大口径望远变焦镜头的上述问题而提出的，其目的在于提供一种通过采用内聚焦方式而能够进行迅速的聚焦，而且即使在近距离合焦状态下也不会发生大的像差的大口径望远变焦镜头。进一步地，提供一种能够实现透镜系统的紧凑化，而且在整个变焦变倍范围、整个合焦距离范围内具有高光学性能的大口径望远变焦镜头。(技术方案)本发明为内聚焦式望远变焦镜头，其特征在于，具有从物侧依次为正屈光力的第一透镜组、负屈光力的第二透镜组、负屈光力的第三透镜组、正屈光力的第四透镜组、正屈光力的第五透镜组的至少五个透镜组，在进行广角端至望远端的变焦变倍时，所述第二透镜组和所述第三透镜组以及所述第四透镜组均朝像侧移动，在进行合焦时，所述第三透镜组移动。(实施形态的构成)第一实施形态的特征在于，在所述内聚焦式望远变焦镜头中，在进行变焦变倍时，所述第一透镜组和所述第五透镜组被固定。第二实施形态的特征在于，在所述内聚焦式望远变焦镜头中，在进行变焦变倍时，所述第二透镜组和所述第三透镜组的光轴上的间隔，在从广角端状态至变焦中间焦距状态中移动为变窄，在从变焦中间焦距状态至望远端状态中移动为变宽。第三实施形态的特征在于，在所述内聚焦式望远变焦镜头中，所述第五透镜组从物侧依次具有正屈光力的第五A透镜组、负屈光力的第五B透镜组、正屈光力的第五C透镜组，且所述第五B透镜组沿大致垂直于光轴的方向移动，以进行振动补偿。第四实施形态的特征在于，在所述内聚焦式望远变焦镜头中，满足以下条件式。-0.6 < f2/ft < -0.2......(I)-0.5 < f3/ft < -0.1......(2)其中，f2表示所述第二透镜组的焦距，f3表示所述第三透镜组的焦距，ft表示望远端状态下的整个系统的焦距。第五实施形态的特征在于，在所述内聚焦式望远变焦镜头中，满足以下条件式。-0.7 < f5B/f5 < -0.2......(3)其中，f5B表示所述第五B透镜组的焦距，f5表示所述第五透镜组的焦距。第六实施形态的特征在于，在所述内聚焦式望远变焦镜头中，所述第五C透镜组的至少一枚正透镜满足以下条件式。
vd < 30............(4)其中，vd表示所述正透镜的阿贝数。第七实施形态的特征在于，在所述内聚焦式望远变焦镜头中，满足以下条件式。2 ω < 50............(5)其中，ω表示广角端状态下的半画角。(发明的作用效果)本发明的内聚焦式望远变焦镜头从物侧依次具有正屈光力的第一透镜组、负屈光力的第二透镜组、负屈光力的第三透镜组、正屈光力的第四透镜组、正屈光力的第五透镜组，在进行从广角端至望远端的变焦动作时，第二透镜组和第三透镜组以及第四透镜组均朝像侧移动。在该透镜组移动中，通过使第三透镜组朝像侧移动而进行变焦变倍，伴随此的像点移动则通过使第二透镜组和第四透镜组朝像侧移动而进行补偿。此时，优选为，移动的三个透镜组均在不持有拐点的状态下朝像侧移动。根据该构成，能够使移动的三个透镜组在一个凸轮筒中移动，无需将凸轮筒分为两个以上，从而有益于镜筒的小型化。从无限远合焦状态至近距离合焦状态的合焦动作通过使第三透镜组朝物侧移动而进行。依靠第三透镜组的移动进行的聚焦方式与将第一透镜组作为聚焦组的所谓前镜聚焦方式、由对第一透镜组进行分割而得到的第一透镜前组和第一透镜后组中的后组进行合焦的所谓前镜内聚焦方式相比，移动透镜组的直径小，重量轻，适于聚焦机构的小型化和迅速的聚焦。而且，对于本发明的第三透镜组的合焦移动而言，针对物体距离变化的球面像差以及像散的变化小，在近距离合焦状态中也能够得到良好的成像性能。优选地，孔径光阑在第五透镜组的物侧邻近于第五透镜组而设置，或者设置于第五透镜组的内部，且在合焦动作中处于固定。根据该构成，在整个变焦变倍范围，能够使F值(口径比)恒定。第一透镜组优选为由一枚负透镜、至少两枚(优选为三枚)正透镜构成。根据该构成，能够使整个变焦区域中的残余球面像差变小。第三透镜组的最优的形态为从物侧依次由凸面朝向物侧的负弯月透镜、负透镜和正透镜的复合透镜、负透镜构成。根据该构成，能够最小化像散在近距离合焦状态下变为欠矫的情形。(实施形态的作用效果)(第一实施形态)上述的本发明的内聚焦式望远变焦镜头在进行变焦变倍时，第一透镜组和最后透镜组在光轴方向上被固定。该构成能够谋求变焦变倍机构的简单化，同时在防止异物侵入到镜筒内部方面比较理想。在变焦比超过3倍的内聚焦式望远变焦镜头中，从像差的角度考虑，也可以使第一透镜组移动。(第二实施形态)前述的本发明的内聚焦式望远变焦镜头的第一透镜组被固定的光学系统中，在进行变焦变倍时，第二镜头组和第三镜头组的光轴上的间隔，在从广角端状态至变焦中间焦距状态为止移动为变窄，在从变焦中间焦距状态至望远端状态中移动为变宽。根据该构成，能够在整个变焦变倍范围内良好地补偿像面弯曲。即，能够在变焦中间焦距状态对像散变为欠矫的情形进行补偿。(第三实施形态)前述的本发明的内聚焦式望远变焦镜头的第五透镜组从物侧依次具有正屈光力的第五A透镜组、负屈光力的第五B透镜组、正屈光力的第五C透镜组。振动补偿透镜组为第五B透镜组，通过使第五B透镜组沿大致垂直相交于光轴的方向移动，由此进行对于手抖等振动的补偿。根据该构成，能够谋求振动补偿透镜组的轻量化，使振动补偿机构小型化。第五A透镜组优选为由至少三枚正透镜和至少一枚负透镜构成。第五A透镜组有必要尽量抑制球面像差、慧差的发生的同时使大口径的光束收敛，从而使作为防振组的第五B透镜组的外径变小。而且，为了设计为抑制透镜枚数的增加的结构，第五A透镜组优选为从物侧依次由双凸的正透镜、凸面朝向物侧的正弯月透镜、负透镜和正透镜的复合透镜构成，且使所述正弯月透镜与所述负透镜之间作为正的空气透镜。进一步详细地讲，可通过一枚负透镜和所述正的空气透镜，对由三枚正透镜产生的球面像差、慧差进行良好的补偿。根据该构成，能够抑制各种像差的产生的同时，使第五B透镜组的外径变小。以往大多提出的大口径望远变焦镜头为从物侧依次由正屈光力的第一透镜组、负屈光力的第二透镜组、正屈光力的第三透镜组、正屈光力的第四透镜组构成的四组变焦结构。本发明变为进一步增加了一个可动组的五组变焦结构。然而，对于包括条件式(I)
(5)的以下的实施形态而言，即使增加可动组，也能够实现与以往的四组变焦结构同等以上的系统的小型化以及可发挥最适合的性能。(第四实施形态)在前述的本发明的内聚焦式望远变焦镜头中，条件式(I)、⑵为用于恰当地设定第二透镜组和第三透镜组 的焦距的条件式，成为在得到整个系统的小型化和良好的性能方面必不可少的条件。
-0.6 < f2/ft < -0.2......(I)-0.5 < f3/ft < -0.1......(2)在此，f2为第二透镜组的焦距，f3为第三透镜组的焦距，ft为望远端状态下的整个系统的焦距。当超出条件式(I)的上限时，虽然能够减少第二透镜组的移动量的同时有利于整个长度和光阑直径(aperture diameter)的小型化,但是由变焦引起的球面像差、像散的变动将变大，因此并不令人满意。而且，难以对近距离合焦状态下的在望远端的球面像差进行补偿。另外，当超过条件式(I)的下限值时，第二透镜组的移动量将显著增加，对于系统的小型化而言，并不令人满意。当超出条件式⑵的上限值时，除了有利于整个长度和光阑直径的小型化之外，聚焦移动量减少，因此具有聚焦凸轮配置变得容易的优点。然而，第三透镜组是承担变焦变倍作用最大的组，因此当该组的屈光力变强时，难以补偿各个像差。尤其难以补偿球面像差、像散、慧差。另外，当超出条件式(2)的下限值时，虽然对于各种像差而言有利，但是不利于小型化。尤其，聚焦移动量被增加，导致聚焦凸轮整体长度变大，聚焦机构的配置变得困难，而且光阑直径变大，从而导致镜筒直径大型化，因此并不令人满意。(第五实施形态)在前述的本发明的内聚焦式望远变焦镜头中，条件式(3)为用于恰当地设定第五B透镜组和第五透镜组的焦距的条件式。-0.7 < f5B/f5 < -0.2......(3)在此，f5B表示所述第五B透镜组的焦距，f5表示所述第五透镜组的焦距。当超出条件式(3)的上限时，防振组的屈光力变强，有利于防振组的小型化，但是难以补偿各种像差。尤其，难以补偿球面像差、像散。另外，当超出条件式(3)的下限时，虽然有利于各种像差的补偿，但是防振组的透镜外径变大的同时，振动补偿时朝向与光轴垂直的方向的移动量被增加，导致使防振执行元件(actuator)大型化，因此并不令人满意。(第六实施形态)在前述的本发明的内聚焦式望远变焦镜头中，条件式(4)为用于良好地补偿倍率色差、慧差的条件式。vd < 30............(4)在此，vd表示包含于第五C透镜组的至少一枚正透镜的阿贝数。当超出条件时(4)的上限时，难以对在广角端的g线的倍率色差、以及上线侧的g线慧差、在望远端的上线侧的C线慧差进行良好的补偿。(第七实施形态)在前述的本发明的内聚焦式望远变焦镜头中，条件式(5)为规定广角端状态下的画角的条件式。2 ω < 50............(5)在此，ω表示广 角端状态下的半画角。当超出条件式(5)的下限时，在广角端的近距离合焦状态的像散变为欠矫，难以补偿，因此并不令人满意。
图1为本发明所提供的实施形态一的内聚焦式望远变焦镜头的无限远合焦状态的光学剖面图，(W)为广角端焦距状态，(M)为中间焦距状态，(T)为望远端焦距状态。图2(a)为本发明所提供的实施形态一的内聚焦式望远变焦镜头的广角端焦距状态的各种像差图，且为无限远合焦状态的像差图。图2(b)为本发明所提供的实施形态一的内聚焦式望远变焦镜头的广角端焦距状态的各种像差图，且为近距离合焦状态的像差图。图3(a)为本发明所提供的实施形态一的内聚焦式望远变焦镜头的中间焦距状态的各种像差图，且为无限远合焦状态的像差图。图3(b)为本发明所提供的实施形态一的内聚焦式望远变焦镜头的中间焦距状态的各种像差图，且为近距离合焦状态的像差图。
图4(a)为本发明所提供的实施形态一的内聚焦式望远变焦镜头的望远端状态的各种像差图，且为无限远合焦状态的像差图。图4(b)为本发明所提供的实施形态一的内聚焦式望远变焦镜头的望远端状态的各种像差图，且为近距离合焦状态的像差图。图5为本发明所提供的实施形态二的内聚焦式望远变焦镜头的无限远合焦状态的光学剖面图，(W)为广角端焦距状态，(M)为中间焦距状态，(T)为望远端焦距状态。图6(a)为本发明所提供的实施形态二的内聚焦式望远变焦镜头的广角端焦距状态的各种像差图，且为无限远合焦状态的像差图。图6(b)为本发明所提供的实施形态二的内聚焦式望远变焦镜头的广角端焦距状态的各种像差图，且为近距离合焦状态的像差图。图7(a)为本发明所提供的实施形态二的内聚焦式望远变焦镜头的中间焦距状态的各种像差图，且为无限远合焦状态的像差图。图7(b)为本发明所提供的实施形态二的内聚焦式望远变焦镜头的中间焦距状态的各种像差图，且为近距离合焦状态的像差图。图8(a)为本发明所提供的实施形态二的内聚焦式望远变焦镜头的望远端状态的各种像差图，且为无限远合焦状态的像差图。图8(b)为本发明所提供的实施形态二的内聚焦式望远变焦镜头的望远端状态的各种像差图，且为近距离合焦状态的像差图。图9为本发明所提供的实施形态三的内聚焦式望远变焦镜头的无限远合焦状态的剖面图，(W)为广角端焦距状态，(M)为中间焦距状态，(T)为望远端焦距状态。图10(a)为本发明所提供的实施形态三的内聚焦式望远变焦镜头的广角端焦距状态的各种像差图，且为无限远合焦状态的像差图。图10(b)为本发明所提供的实施形态三的内聚焦式望远变焦镜头的广角端焦距状态的各种像差图，且为近距离合焦状态的像差图。图11(a)为本发明所提供的实施形态三的内聚焦式望远变焦镜头的中间焦距状态的各种像差图，且为无限远合焦状态的像差图。图11(b)为本发明所提供的实施形态三的内聚焦式望远变焦镜头的中间焦距状态的各种像差图，且为近距离合焦状态的像差图。
图12(a)为本发明所提供的实施形态三的内聚焦式望远变焦镜头的望远端状态的各种像差图，且为无限远合焦状态的像差图。图12(b)为本发明所提供的实施形态三的内聚焦式望远变焦镜头的望远端状态的各种像差图，且为近距离合焦状态的像差图。图13为本发明所提供的实施形态四的内聚焦式望远变焦镜头的无限远合焦状态的光学剖面图，(W)为广角端焦距状态，(M)为中间焦距状态，(T)为望远端焦距状态。图14(a)为本发明所提供的实施形态四的内聚焦式望远变焦镜头的广角端焦距状态的各种像差图，且为无限远合焦状态的像差图。图14(b)为本发明所提供的实施形态四的内聚焦式望远变焦镜头的广角端焦距状态的各种像差图，且为近距离合焦状态的像差图。图15(a)为本发明所提供的实施形态四的内聚焦式望远变焦镜头的中间焦距状态的各种像差图，且为无限远合焦状态的像差图。图15(b)为本发明所提供的实施形态四的内聚焦式望远变焦镜头的中间焦距状态的各种像差图，且为近距离合焦状态的像差图。图16(a)为本发明所提供的实施形态四的内聚焦式望远变焦镜头的望远端状态的各种像差图，且为无限远合焦状态的像差图。图16(b)为本发明所提供的实施形态四的内聚焦式望远变焦镜头的望远端状态的各种像差图，且为近距离合焦状态的像差图。符号说明S:光阑 IP:成像面LGl:第一透镜组LG2:第二透镜组LG3:第三透镜组LG4:第四透镜组LG5:第五透镜组5A:第五A透镜组5B:第五B透镜组5C:第五C透镜组
具体实施例方式在表示以下所示的实施形态的数值表中，长度单位全部为“mm”，画角单位全部为“。”。而且，各数值实施例中，f为焦距，bf为后焦距，FN0.为F值，ω为半画角，r为曲率半径，d为面间隔，nd为对d线的屈光率，vd为对d线的阿贝数。如图1、图5、图9、图13的光学剖面图所示，本发明的实施形态的内聚焦式望远变焦镜头从物侧至像侧依次具有正屈光力的第一透镜组LG1、负屈光力的第二透镜组LG2、负屈光力的第三透镜组LG3、正屈光力的第四透镜组LG4、正屈光力的第五透镜组LG5。所述第五透镜组LG5从物侧依次具有正屈光力的第五A透镜组5A、负屈光力的第五B透镜组5B、正屈光力的第五C透镜组5C。所述第五B透镜组5B为沿大致垂直于光轴的方向移动的振动补偿透镜。S为光阑。IP为成像面。(第一实施形态)f = 71.8000 194.5000FN0.= 2.902ω = 3371 12.42`
权利要求
1.一种内聚焦式望远变焦镜头，其特征在于，具有从物侧依次为正屈光力的第一透镜组、负屈光力的第二透镜组、负屈光力的第三透镜组、正屈光力的第四透镜组、正屈光力的第五透镜组的至少五个透镜组，在进行从广角端至望远端的变焦变倍时，所述第二透镜组和所述第三透镜组以及所述第四透镜组均朝像侧移动，在进行合焦时，所述第三透镜组移动。
2.根据权利要求1所述的内聚焦式望远变焦镜头，其特征在于，在进行变焦变倍时，所述第一镜头组和所述第五镜头组被固定。
3.根据权利要求2所述的内聚焦式望远变焦镜头，其特征在于，在进行变焦变倍时，所述第二镜头组和所述第三镜头组的光轴上的间隔，在从广角端状态至变焦中间焦距状态中移动为变窄，在从变焦中间焦距状态至望远端状态中移动为变宽。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的内聚焦式望远变焦镜头，其特征在于，所述第五透镜组从物侧依次具有正屈光力的第五A透镜组、负屈光力的第五B透镜组、正屈光力的第五C透镜组，且所述第五B透镜组沿大致垂直于光轴的方向移动，以进行振动补偿。
5.根据权利要求1所述的内聚焦式望远变焦镜头，其特征在于，满足以下条件式， -0.6 < f2/ft < -0.2......(I) -0.5 < f3/ft < -0.1......(2) 其中，f2表示所述第二透镜组的焦距，f3表示所述第三透镜组的焦距，ft表示望远端状态下的整个系统的焦距。
6.根据权利要求4所述的内聚焦式望远变焦镜头，其特征在于，满足以下条件式， -0.7 < f5B/f5 < -0.2......(3)` 其中，f5B表示所述第五B透镜组的焦距，f5表示所述第五透镜组的焦距。
7.根据权利要求4所述的内聚焦式望远变焦镜头，其特征在于，所述第五C透镜组的至少一枚正透镜满足以下条件式， vd < 30............(4) 其中，vd表示所述正透镜的阿贝数。
8.根据权利要求6所述的内聚焦式望远变焦镜头，其特征在于，所述第五C透镜组的至少一枚正透镜满足以下条件式， vd < 30............(4) 其中，vd表示所述正透镜的阿贝数。
9.根据权利要求1所述的内聚焦式望远变焦镜头，其特征在于，满足以下条件式， 2ω < 50............(5) 其中，ω表示广角端状态下的半画角。
全文摘要
本发明提供一种通过采用内聚焦方式而能够进行迅速的聚焦，而且即使在近距离合焦状态下也不会发生大的像差的大口径望远变焦镜头。内聚焦式望远变焦镜头具有从物侧依次为正屈光力的第一透镜组、负屈光力的第二透镜组、负屈光力的第三透镜组、正屈光力的第四透镜组、正屈光力的第五透镜组的至少五个透镜组，在进行广角端至望远端的变焦变倍时，所述第二透镜组和所述第三透镜组以及所述第四透镜组均朝像侧移动，在进行合焦时，所述第三透镜组移动。
文档编号G02B15/17GK103246052SQ20131004936
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月7日 优先权日2012年2月7日
发明者山中久幸 申请人:株式会社腾龙