专利名称：变焦透镜及摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适合用于摄像机、数码静止摄像机、及信息便携终端(PDAPersonal Digital Assistance)等的变焦透镜及摄像装置。
背景技术：
近几年，在数码静止摄像机等的摄像装置中，随着CCD(ChargeCoupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等的摄像元件的小型化发展，要求作为装置整体的小型化。为了谋求摄像装置整体的小型化，也优选整体上小型化(透镜总长的缩短化以及透镜外径的小型化)透镜系统。
在专利文献1至4公开有从物侧依次配设折射力为正、负、正、正的4个透镜组的4组方式的变焦透镜。在这些文献记载的变焦透镜中，光阑是在变倍时独立或者与一部分的透镜组一起移动的方式。
专利文献1日本专利公开2006-235062号公报 专利文献2日本专利公开2005-215385号公报 专利文献3日本专利3706783号公报 专利文献4日本专利第3392881号公报 然而，在专利文献1所记载的变焦透镜在变倍时是光阑与所邻接的透镜组独立移动的方式，但相对于像面变倍时的光阑移动距离比较大，所以光阑移动机构变长，难以小型化。而且，由于第1透镜组的焦距比较长，所以透镜总长也变长而难以小型化。
而且，在专利文献3所记载的变焦透镜在变倍时是光阑与第3透镜组一起移动的方式，但第3透镜组的焦距与第4透镜组相同，所以在变倍时第3透镜组的移动量变大而难以小型化。而且，第1透镜组的焦距比较长，所以透镜总长也变长而难以小型化。
而且，专利文献2及4所记载的变焦透镜在变倍时光阑在望远端中与在广角端中相比更向像侧移动的方式，所以在望远时第1透镜组和光阑的距离变大，第1透镜组的透镜外径扩大而难以小型化。
发明内容
本发明是借鉴于涉及的问题点而完成的，其目的在于，提供一种既谋求高变倍比，又谋求整体上的小型化的变焦透镜及摄像装置。
根据本发明的变焦透镜构成为从物侧依次配设具有正的折射力的第1透镜组；具有负的折射力的第2透镜组；光阑；具有正的折射力的第3透镜组；具有正的折射力的第4透镜组，并且通过沿着光轴至少移动第1透镜组、第2透镜组、光阑、及第3透镜组而进行变倍，且构成为在变倍时与望远端相比光阑在广角端中更靠近像面，并且与广角端相比在望远端中使其更靠近第2透镜组地移动，并且满足以下条件式。式中，fw为在广角端的整个系统的焦距，ft为在望远端的整个系统的焦距，f1为第1透镜组的合成焦距，X1为从广角端到望远端变倍时的第1透镜组的移动量。
4.0＜f1/fw＜7.0……(1) 0.2＜X1/ft＜0.3……(2) 在根据本发明的变焦透镜中，从物侧依次配设具有正的折射力的第1透镜组、具有负的折射力的第2透镜组、光阑、具有正的折射力的第3透镜组、具有正的折射力的第4透镜组，并且通过沿着光轴至少移动第1透镜组、第2透镜组、光阑、及第3透镜组而进行变倍，从而容易谋求高变倍比的同时，并谋求整体上的小型化。尤其，通过做成满足适当的条件式的同时，在变倍时，与望远端相比在广角端中光阑更靠近像面，并且与广角端相比在望远端中使其更靠近第2透镜组地移动，可以抑制透镜总长，并且降低通过第1透镜组的光线的高度而可以抑制第1透镜组的透镜直径，容易谋求整体上的小型化。
而且，还通过适当采用且满足以下优选结构，更加有利于小型化等。
在根据本发明的变焦透镜中，优选满足以下的至少1个条件式。式中，f3为第3透镜组的合成焦距、f4为第4透镜组的合成焦距、Dw为在广角端的光阑和第3透镜组的最靠近物侧的透镜面的光轴上间隔。Pw为在广角端的光阑和像面的光轴上距离，Pt为在望远端的光阑和像面的光轴上距离。IH为最大像高。
0.2＜f3/f4＜0.5……(3) 0.0＜Dw/ft＜0.1……(4) 0.4＜(Pt-Pw)/fw＜0.9……(7) 0.7＜IH/fw＜0.9……(8) 此外，在根据本发明的变焦透镜中，优选第1透镜组从物侧依次由由将凸面朝向物侧的负的弯月形透镜及在物侧为凸的正透镜构成的接合透镜；将凸面朝向物侧的正的弯月形透镜构成。在此时，优选满足以下条件式。式中，N12为构成第1透镜组中的接合透镜的正透镜的在d线的折射率，v 12为构成第1透镜组中的接合透镜的正透镜的在d线的阿贝数。
1.57＜N12＜1.65……(5) 62.0＜v12＜70……(6) 而且，优选第2透镜组从物侧依次由与物侧相比像侧的面为曲率半径的绝对值小的凹面的负透镜；双凹透镜；在物侧具有凸面的正透镜构成，这些各透镜是互不接合的结构。在此时，优选满足以下条件式。式中，v23为第2透镜组中的正透镜的在d线的阿贝数。
20＜v23＜25……(9) 另外，优选第3透镜组从物侧依次由由与像侧相比物侧的面为曲率半径的绝对值小的凸面的正透镜及在像侧具有凹面的负透镜构成的接合透镜；至少1面为非球面形状的单透镜构成。
而且，第4透镜组可仅由1片正透镜构成。而且，该正透镜也可以是至少1面为非球面形状。而且，第4透镜组也可以在对焦时移动。
根据本发明的摄像装置具备根据本发明的变焦透镜；输出根据由该变焦透镜形成的光学像的摄像信号的摄像元件。
在根据本发明的摄像装置中，将本发明的谋求小型化的高性能的变焦透镜作为摄像透镜使用，谋求作为装置整体的小型化。
根据本发明的变焦透镜，在从物侧依次配设具有正的折射力的第1透镜组、具有负的折射力的第2透镜组、光阑、具有正的折射力的第3透镜组、具有正的折射力的第4透镜组的结构中，与适当的条件式组合并且最适化变倍时的透镜组和光阑的移动，所以可以谋求高变倍比的同时，并谋求整体上的小型化。
而且，根据本发明的摄像装置，将上述本发明的谋求小型化的高性能的变焦透镜作为摄像透镜而使用，所以既能维持高变倍比的良好的摄像性能，又谋求作为装置整体的小型化。
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的变焦透镜的第1结构例的图，是对应于实施例1的透镜剖面图。
图2是表示本发明的一实施方式所涉及的变焦透镜的第2结构例的图，是对应于实施例2的透镜剖面图。
图3是表示本发明的一实施方式所涉及的变焦透镜的第3结构例的图，是对应于实施例3的透镜剖面图。
图4是表示本发明的一实施方式所涉及的变焦透镜的第4结构例的图，是对应于实施例4的透镜剖面图。
图5是表示本发明的一实施方式所涉及的变焦透镜的第5结构例的图，是对应于实施例5的透镜剖面图。
图6是表示实施例1所涉及的变焦透镜的透镜数据的图，(A)表示基本透镜数据，(B)表示随着变倍而移动的部分的面间隔的数据。
图7是表示与实施例1所涉及的变焦透镜的非球面有关的数据的图。
图8是表示实施例2所涉及的变焦透镜的透镜数据的图，(A)表示基本透镜数据，(B)表示随着变倍而移动的部分的面间隔的数据。
图9是表示与实施例2所涉及的变焦透镜的非球面有关的数据的图。
图10是表示实施例3所涉及的变焦透镜的透镜数据的图，(A)表示基本透镜数据，(B)表示随着变倍而移动的部分的面间隔的数据。
图11是表示与实施例3所涉及的变焦透镜的非球面有关的数据的图。
图12是表示实施例4所涉及的变焦透镜的透镜数据的图，(A)表示基本透镜数据，(B)表示随着变倍而移动的部分的面间隔的数据。
图13是表示与实施例4所涉及的变焦透镜的非球面有关的数据的图。
图14是表示实施例5所涉及的变焦透镜的透镜数据的图，(A)表示基本透镜数据，(B)表示随着变倍而移动的部分的面间隔的数据。
图15是表示与实施例5所涉及的变焦透镜的非球面有关的数据的图。
图16是对各实施例总结表示与条件式有关的值的图。
图17是表示实施例1所涉及的变焦透镜的在广角端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散(非点収差)、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图18是表示实施例1所涉及的变焦透镜的在中间区域的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图19是表示实施例1所涉及的变焦透镜的在望远端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图20是表示实施例2所涉及的变焦透镜的在广角端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图21是表示实施例2所涉及的变焦透镜的在中间区域的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图22是表示实施例2所涉及的变焦透镜的在望远端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图23是表示实施例3所涉及的变焦透镜的在广角端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图24是表示实施例3所涉及的变焦透镜的在中间区域的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图25是表示实施例3所涉及的变焦透镜的在望远端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图26是表示实施例4所涉及的变焦透镜的在广角端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图27是表示实施例4所涉及的变焦透镜的在中间区域的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图28是表示实施例4所涉及的变焦透镜的在望远端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图29是表示实施例5所涉及的变焦透镜的在广角端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图30是表示实施例5所涉及的变焦透镜的在中间区域的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图31是表示实施例5所涉及的变焦透镜的在望远端的各种像差的像差图，(A)表示球面像差、(B)表示像散、(C)表示畸变、(D)表示倍率色像差。
图32是表示作为本发明的一实施方式所涉及的摄像装置的数码静止摄像机的一构成例的外观图。
图33是表示作为本发明的一实施方式所涉及的摄像装置的摄像机的一构成例的外观图。
图中GC-光学部件，G1-第1透镜组，G2-第2透镜组，G3-第3透镜组，G4-第4透镜组，St-孔径光阑，Ri-从物侧起第i个透镜面的曲率半径，Di-从物侧起第i个和第i+1个的透镜面的面间隔，Z1-光轴，100-摄像元件。
具体实施例方式 以下，参照附图对本发明的实施方式详细地说明。
图1(A)、(B)、(C)表示本发明的一实施方式所涉及的变焦透镜的第1结构例的图。该结构例的图对应于后述的第1数值实施例(图6(A)、(B)及图7)的透镜结构。另外，图1(A)对应于在广角端(最短焦距状态)中的光学系统配置，图1(B)对应于在中间区域(中间焦距状态)中的光学系统配置，图1(C)对应于在望远端(最长焦距状态)的光学系统配置。同样地，将对应于后述的第2至第5的数值实施例的透镜结构的第2至第5结构列的剖面结构示于图2(A)、(B)、(C)～图5(A)、(B)、(C)。在图1(A)、(B)、(C)～图5(A)、(B)、(C)中，符号Ri表示将最靠物侧的构成要素的面作为第1个，随着朝向像侧(成像侧)依次增加地附加符号的第i个面的曲率半径。符号Di表示第i个的面和第i+1个的面的光轴Z1上的面间隔。另外，对于符号Di仅对随着变倍而变化的部分的面间隔D5、D11、D12、D17、D19附加符号。而且，各结构例的图均基本结构相同，所以在以下以在图1(A)、(B)、(C)所示的第1结构例的图为基本而进行说明。
该变焦透镜沿着光轴Z1从物侧依次具备第1透镜组G1、第2透镜组G2、第3透镜组G3、第4透镜组G4。光学性的孔径光阑St配置在第2透镜组G2和第3透镜组G3之间。
该变焦透镜例如除了摄像机、及数码静止摄像机等的摄像设备以外，也可以搭载于PDA等的信息便携终端。在该变焦透镜的像侧配置与所搭载的摄像机的摄影部的结构相对应的部件。例如，在该变焦透镜的成像面(摄像面)配置CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等的摄像元件100。摄像元件100输出与由该变焦透镜所形成的光学像相对应的摄像信号。至少由该变焦透镜和摄像元件100构成本实施方式中的摄像装置。在最终透镜组(第4透镜组G4)和摄像元件100之间可以根据装载透镜的摄像机侧的结构而配置各种光学部件GC。例如，也可以配置摄像面保护用盖玻璃或红外线截止滤光片等的平板状光学部件。
图32(A)、(B)作为本实施方式所涉及的摄像装置的一例表示数码静止摄像机。尤其图32(A)表示从前侧观察该数码静止摄像机时的外观，图32(B)表示从背面侧观察该数码静止摄像机时的外观。该数码静止摄像机具备摄像机主体10，在该摄像机主体10的前面侧的中央上部设置有照射闪光的闪光发光部31。在摄像机主体10的上面侧设置有释放(レ一リズ)按钮32和电源按钮33。在摄像机主体10背面侧设置有显示部36和操作部34、35。显示部36用于显示所摄像的图像。在摄像机主体10的前面侧中央部设置来自拍摄对象的光所入射的摄影开口(開口)，在与其摄影开口对应的位置设置有透镜部20。透镜部20在伸缩式的镜筒内容纳透镜部件。在摄像机主体10内设置有输出与由透镜部20形成的被摄体像的摄像信号相对应的CCD等摄像元件、处理从该摄像元件输出的摄像信号而生成图像的信号处理电路、及用于记录其生成的图像的记录介质等。在该数码静止摄像机中，通过按压操作释放按钮32进行1帧份的静止图片的拍摄，由这拍摄得到的图像数据记录在摄像机主体10内的记录介质(未图示)。作为在这种摄像机中的透镜部20，通过利用本实施方式中的变焦透镜能够得到高分辨的摄像信号。在摄像机主体10侧，可以基于此摄像信号生成高分辨的图像。
图33作为搭载该变焦透镜的摄像装置的一例是表示摄像机的结构例的图。该摄像机具备摄像机主体1、设置在摄像机主体1的上部的摄像机用透镜2。在摄像机主体1内设置有输出与由摄像机用透镜2形成的被摄体像相对应的摄像信号的CCD等摄像元件100、处理从其摄像元件100输出的摄像信号而生成图像的信号处理电路、及用于记录其生成的图像的记录介质等。在摄像机主体1还安装有用于显示拍摄的图像的显示单元3。作为这种摄像机中的摄像机用透镜2也可适用本实施方式中的变焦透镜。
另外，在本实施方式中的变焦透镜例如适合于1000万像素以上，尤其1200万像素至1600万像素程度的高像素的摄像装置。
该变焦透镜构成为通过沿着光轴至少移动第1透镜组G1、第2透镜组G2、孔径光阑St、及第3透镜组G3而进行变倍。另外，也可以在变倍时移动第4透镜组G4。而且，也可以在对焦(合焦)时移动第4透镜组G4。通过使较多的透镜组为移动组，与仅使少数透镜组为移动组的情况相比，能够减少各透镜组承受的变倍作用或像面校正作用的负担。
更详细地，随着从广角端到中间区域，进一步向望远端变倍，各透镜组和孔径光阑St例如从图1(A)的状态向图1(B)的状态，进一步向图1(C)的状态，以描绘在图中用实线表示的轨迹的方式移动。尤其，孔径光阑St以在广角端比在望远端更靠近像面，并且在望远端中在比广角端更靠近第2透镜组G2的方式移动。而且，以孔径光阑St和第3透镜组G3在光轴上的间隔在广角端比在望远端大的方式，移动各透镜组及孔径光阑St。而且，使第4透镜组G4在变倍时与广角端相比在望远端中更靠近像面而移动。
第1透镜组G1作为整体具有正的折射力。第1透镜组G1例如可以由3个透镜构成。更具体地，优选第1透镜组G1从物侧依次由如下透镜构成由将凸面朝向物侧的弯月形状的负透镜L11及在物侧为凸的正透镜L12构成的接合(接合)透镜；以及将凸面朝向物侧的弯月形状的正透镜L13。
第2透镜组G2作为整体具有负的折射力。第2透镜组G2例如可以由3个透镜构成。更具体地，优选第2透镜组G2从物侧依次由如下透镜构成像侧的面为强的凹面(与物侧相比曲率半径的绝对值小的凹面)的负透镜L21；双凹透镜L22；在物侧具有凸面的正透镜L23。而且，优选为设成这些各透镜互不接合的结构。
第3透镜组G3作为整体具有正的折射力。第3透镜组G3例如可以由3个透镜构成。更具体地，优选第3透镜组G3从物侧依次由如下透镜构成由物侧的面为强的凸面(与像侧相比曲率半径的绝对值小的凸面)的正透镜L31及在像侧具有凹面的负透镜L32构成的接合透镜；至少1面为非球面形状的单透镜L33构成。
第4透镜组G4作为整体具有正的折射力。优选第4透镜组G4仅由1片正透镜L41构成。而且，优选其正透镜L41的至少1面为非球面形状。
优选构成为该变焦透镜适当选择性地满足以下条件式。其中，fw表示广角端的整个系统的焦距，ft表示望远端的整个系统的焦距，f1表示第1透镜组G1的合成焦距、X1表示从广角端到望远端变倍时的第1透镜组G1的移动量。f3表示第3透镜组G3的合成焦距，f4表示第4透镜组G4的合成焦距，Dw表示在广角端的孔径光阑St和第3透镜组G3的最靠物侧的透镜面的光轴上间隔。
4.0＜f1/fw＜7.0……(1) 0.2＜X1/ft＜0.3……(2) 0.2＜f3/f4＜0.5……(3) 0.0＜Dw/ft＜0.1……(4) 而且，关于构成第1透镜组G1内的接合透镜的正透镜L12，优选满足以下条件式。其中，N12表示正透镜L12的在d线的折射率，v12表示正透镜L12的在d线的阿贝数。
1.57＜N12＜1.65……(5) 62.0＜v12＜70……(6) 而且，优选构成为适当选择性地满足以下条件式。其中，Pw表示在广角端的孔径光阑St和像面的光轴上距离，Pt表示在望远端的孔径光阑St和像面的光轴上距离。IH表示最大像高。
0.4＜(Pt-Pw)/fw＜0.9……(7) 0.7＜IH/fw＜0.9……(8) 而且，有关第2透镜组G2的正透镜L23，优选满足以下条件式。其中，v 23表示正透镜L23的d线的阿贝数。
20＜v23＜25……(9) 接着，说明如以上构成的变焦透镜的作用及效果。
在该变焦透镜中，通过从物侧依次配设具有正的折射力的第1透镜组G1、具有负的折射力的第2透镜组G2、光阑St、具有正的折射力的第3透镜组G3、具有正的折射力的第4透镜组G4，并且通过沿着光轴Z1至少移动第1透镜组G1、第2透镜组G2、光阑St、及第3透镜组G3而进行变倍，容易在谋求高变倍比的同时谋求整体上的小型化。尤其，通过构成为满足适当的条件式，并且在变倍时，光阑St以与望远端相比在广角端中更靠近像面、与广角端相比在望远端更靠近第2透镜组G2的方式移动，从而可以抑制透镜总长的同时，降低通过第1透镜组G1的光线的高度，抑制第1透镜组G1的透镜直径，容易谋求整体上的小型化。
而且，通过在第1透镜组G1使用由负透镜L11及正透镜L12构成的接合透镜，能够校正轴上色像差，尤其能够减少在望远端中的轴上色像差。另外，通过配置将凸面朝向物侧的正透镜L13，可以校正像场弯曲(像面湾曲)和歪曲(歪曲)。
而且，从物侧依次由像侧的面设为强的凹面的负透镜L21、双凹透镜L22、在物侧具有凸面的正透镜L23构成第2透镜组G2，通过将这些各透镜设为互不接合的结构，可以抑制在变倍区域整个区域中的各种像差的变动。更详细地，通过第2透镜组G2可得到如下作用/效果。在该变焦透镜中，若进行透镜总长的缩短化，则第2透镜G2的折射力变大，在变倍时像差的变动容易变大。从而，通过由互不接合的3片透镜构成第2透镜组G2，设计自由度变得比接合时高，且能够进行像差的变动较少的设计。而且，通过从物侧依次配置负透镜L21和双凹透镜L22，可校正像场弯曲和歪曲，进一步通过配置正透镜L23，可良好地校正在广角端中的倍率色像差和在望远端的轴上色像差。
而且，通过从物侧依次由物侧的面设为强的凸面的正透镜L31及在像侧具有凹面的负透镜L32构成的接合透镜、至少1面为非球面形状的单透镜L33构成第3透镜组G3，可以校正与望远端相比，与孔径光阑St的距离相隔的广角端的各种像差。更详细地，通过第3透镜组G3可得到以下作用/效果。在该变焦透镜中，由于与望远端相比在广角端中将孔径光阑St设为与第3透镜G3离开的结构，因此，与望远端相比广角端的光线高度变高，广角端的像场弯曲和歪曲容易增大。从而，通过在正透镜L31和负透镜L32的像侧配置非球面形状的单透镜33，可以校正在广角端中的像场弯曲和歪曲，同时可校正球面像差。而且，通过将正透镜L31和负透镜L32接合，可以校正轴上色像差。
另外，通过设为在变倍时，与广角端相比在望远端中使第4透镜组G4更靠近像面地移动的结构，可以谋求高变倍比的同时，缩短透镜总长。而且，通过设为在对焦时移动第4透镜组G4的结构，可实现对焦的高速化。更详细地，通过第4透镜组G4可得到如下作用/效果。若第4透镜组G4以在变倍时与广角端相比在望远端中更接近像面的方式移动，则与广角端相比可更加扩大在望远端的第3透镜G3和第4透镜组G4的组间隔，因此容易实现高变倍比。而且，与广角端相比，望远端的近距离摄影时的像面移动量较大，对焦时移动的透镜与广角端相比，望远端中的移动量也较大。在对焦中使用第4透镜组G4时，通过与广角端相比在望远端中更靠近像面而移动，可使在近距离摄影时的在望远端的第4透镜组G4的位置接近于广角端的位置。用电机驱动第4透镜组G4时，在从广角端到望远端的变倍整个区域中，可抑制包括第4透镜组G4的变倍时和对焦时的移动量，可减少支承第4透镜组G4的框(枠)的引导的长度，并且可进行伸缩时的透镜长度的缩短化。
而且，通过仅由1片正透镜L41构成第4透镜组G4，可实现低廉化和小型化。此外，可轻量化在对焦时移动的透镜的重量，可实现对焦的高速化。另外，通过将其正透镜L41的至少1面设为非球面形状，可校正像场弯曲，并且可进一步实现透镜总长的小型化。
上述条件式(1)是关于第1透镜组G1的焦距f1的式，通过满足该式，可小型化光学系统，并且可良好地校正在变倍区域整个区域的像差。若低于条件式(1)的下限，则第1透镜组G1的折射力变大，因此有利于光学系统的小型化，但在第1透镜组G1发生的像差增大，所以在变倍区域整个区域难以良好地校正像差。而且，若超过上限，则第1透镜组G1的折射力变小，因此透镜总长变长，第1透镜组G1的外径也扩大，因此不可实现光学系统的小型化。
上述条件式(2)是关于从广角端到望远端的第1透镜组G1的移动量的式，通过满足该式，可小型化光学系统。若低于条件式(2)的下限，则第1透镜组G1的移动量变小，因此第1透镜组G1的移动机构的长度变短，但望远端的透镜总长变长，不能够实现光学系统的小型化。若超过上限，则第1透镜组G1的移动量变大，因此有利于望远端的透镜总长的缩短，但第1透镜组G1的移动机构变长，所以不可实现伸缩时的光学系统的小型化。
上述条件式(3)是关于第3透镜组G3和第4透镜组G4的焦距的式，通过满足该式，可小型化光学系统，并且可减小向摄像元件的光线的入射角。若低于条件式(3)的下限，则第3透镜组G3的折射力变大，因此透镜总长变短，但第4透镜组G4的折射力变小，因此向摄像元件的光线的入射角变大，容易对阴影(シェ一ディング)给予影响。而且，若超过上限，则第4透镜组G4的折射力变大，因此向摄像元件的入射角变小，难以对阴影给予影响，但第3透镜组G3的折射力变小，因此透镜总长变长且难以小型化。
上述条件式(4)是关于广角端的孔径光阑St和第3透镜组G3的轴上间隔的式，通过满足该式，可小型化光学系统。若低于条件式(4)的下限，则在广角端的孔径光阑St和第3透镜组G3的距离缩小，相反由于第1透镜组G1及第2透镜组G2的距离增大，因此在第1透镜组G1的光束的有效范围变大，难以进行透镜外径的小型化。若超过上限，则在广角端的孔径光阑St和第3透镜组G3的距离增大，因此在第3透镜组G3的光束的有效范围变大。由此，在设成在伸缩时躲避第3透镜组G3的结构时，伸缩时的镜筒外径变大。
上述条件式(5)、(6)是关于第1透镜组G1的正透镜L12的透镜材料的式，通过满足该式，可良好地校正在变倍整个区域中的光学性能。若低于条件式(5)的下限，则佩兹伐(ペッツバ一ル)和增大，在望远端中的像场弯曲增大。若超过条件式(5)的上限，则正透镜L12的像侧面的全反射条件的临界角变小，因此容易引起全反射，并且容易发生杂散光。若低于条件式(6)的下限，则在望远端中的轴上色像差增大，若超过上限，则在广角端中的倍率色像差增大。
上述条件式(7)是关于变倍时的光阑移动距离的式，通过满足该式，可小型化第1透镜组G1的透镜外径，并且可实现伸缩时的透镜长度的缩短化。若低于条件式(7)的下限，则变倍时的孔径光阑St的移动量变少，因此可缩短光阑移动机构的长度，但在第1透镜组G1的光束的有效范围变大，难以进行透镜外径的小型化。而且，若超过上限，则在第1透镜组G1的光束的有效范围变小，从而有利于透镜外径的小型化，但光阑移动机构的长度变长，难以进行伸缩时的透镜长度的缩短化。
上述条件式(8)是关于广角端的最大视场角的式，通过满足该式可拍摄至宽的视场角。
上述条件式(9)是关于第2透镜组G2的正透镜L23的阿贝数的式，通过满足该式，可良好地校正色像差。若低于条件式(9)的下限，则望远端的轴上色像差增大，若超过上限，则望远端的倍率色像差增大。
如以上说明，根据本实施方式所涉及的变焦透镜，在从物侧依次配设具有正的折射力的第1透镜组G1、具有负的折射力的第2透镜组G2、孔径光阑St、具有正的折射力的第3透镜组G3、具有正的折射力的第4透镜组G4的结构中，与适当的条件式组合且最适化变倍时的各透镜组及光阑St的移动，所以可以谋求高变倍比的同时，并谋求整体上的小型化。而且，根据搭载本实施方式所涉及的变焦透镜的摄像装置，可维持高变倍比良好的摄像性能，并且可谋求作为装置整体的小型化。
实施例
接着，对本实施方式所涉及的变焦透镜的具体的数值实施例进行说明。在以下，总结多个数值实施例进行说明。
图6(A)、(B)及图7表示对应于图1(A)、(B)、(C)所示的变焦透镜的结构的具体的透镜数据。尤其在图6(A)表示其基本的透镜数据，在图6(B)及图7表示其他数据。在图6(A)所示的透镜数据中的面号码Si的栏表示对实施例1所涉及的变焦透镜，将最靠物侧的构成要素的面作为第1个，以随着朝向像侧依次增加的方式附加符号的第i个(i＝1～21)的面的号码。在曲率半径Ri的栏表示对应于在图1(C)中附加的符号Ri，从物侧第i个的面的曲率半径的值(mm)。对面间隔Di的栏也同样地表示从物侧第i个的面Si和第i+1个的面Si+1的光轴上的间隔(mm)。在Ndi栏表示从物侧第i个的面Si和第i+1个的面Si+1之间的对d线(587.6nm)的折射率的值。在vdj栏表示从物侧第j个的光学要素对d线的阿贝数的值。在图6(A)作为各种数据还表示在广角端及望远端的整个系统的近轴焦距f(mm)、视场角(2ω)及F号码(FNO.)的值。
实施例1所涉及的变焦透镜随着变倍孔径光阑St和各透镜组移动光轴上，因此孔径光阑St和各透镜组前后的面间隔D5、D11、D12、D17、D19的值可变。在图6(B)作为这些面间隔D5、D11、D12、D17、D19的变倍时的数据表示在广角端、中间及望远端的值。
在图6(A)的透镜数据中，在面号码的左侧附加的记号“*”表示其透镜面为非球面形状。实施列1所涉及的变焦透镜的第3透镜组G3内的单透镜L33的两面S16、S17和第4透镜组G4内的正透镜L41的物侧的面S18成为非球面形状。在图6(A)的基本透镜数据作为这些非球面的曲率半径表示光轴附近的曲率半径的数值。
在图7表示实施例1所涉及的变焦透镜的非球面数据。在作为非球面数据所示的数值中，记号“E”表示续于其后的数值为以10为底的“幂指数”，表示用以其10为底的指数函数表示的数值乘算于“E”之前的数值。例如，若是“1.0E-02”，则是“1.0×10-2”。
作为实施例1所涉及的变焦透镜的非球面数据，记下由以下式(A)表示的非球面形状的式中的各系数An、K的值。更详细地，Z表示从位于离开光轴高度h的位置的非球面上的点向非球面的顶点的切平面(垂直于光轴的平面)所引画的垂线长度(mm)。
Z＝C·h2/{1+(1-K·C2·h2)1/2}+∑An·hn……(A) (n＝3以上的整数) 其中， Z非球面的深度(mm) h从光轴到透镜面的距离(高度)(mm) K离心率 C近轴曲率＝1/R (R近轴曲率半径) An第n次的非球面系数 实施例1所涉及的变焦透镜的非球面作为非球面系数An有效地使用A3～A14为止的次数。
与以上实施例1所涉及的变焦透镜同样地，将对应于图2(A)、(B)、(C)中所示的变焦透镜的结构的具体的透镜数据作为实施例2示于图8(A)、(B)及图9。实施例2所涉及的变焦透镜的第3透镜组G3内的单透镜L33的两面S16、S17和第4透镜组G4内的正透镜L41的两面S18、S19成为非球面形状。
而且，同样地将对应于图3(A)、(B)、(C)所示的变焦透镜的结构的具体的透镜数据作为实施例3示于图10(A)、(B)及图11。此外，同样地将对应于图4(A)、(B)、(C)所示的变焦透镜的结构的具体的透镜数据作为实施例4示于图12(A)、(B)及图13。而且，同样地将对应于图5(A)、(B)、(C)所示的变焦透镜的结构的具体的透镜数据作为实施例5示于图14(A)、(B)及图15。
另外，对实施例3至5的变焦透镜，与实施例1所涉及的变焦透镜相同的面成为非球面形状。
在图16表示对各实施例总结有关上述各条件式的值。从图16可知对各条件式，各实施例的值成为该数值范围内。
图17(A)～(D)分别表示实施例1所涉及的变焦透镜的在广角端的球面像差、像散、畸变(歪曲像差)及倍率色像差。图18(A)～(D)表示中间区域的相同的各像差，图19(A)～(D)表示望远端的相同的各像差。在各像差图表示以d线(587.6nm)为基准波长的像差。在球面像差图及倍率色像差图也表示对波长460nm、波长615nm的像差。在像散图中，实线表示弧矢(サジタル)方向，虚线表示正切(タンジエンシヤル)方向的像差。FNO.表示F值，ω表示半视场角。
同样地，将对实施例2所涉及的变焦透镜的各种像差示于图20(A)～(D)(广角端)、图21(A)～(D)(中间区域)及图22(A)～(D)(望远端)。同样地，将对实施例3及5所涉及的变焦透镜的各种像差示于图23～图31的(A)～(D)。
从以上各数值数据及各像差图可知，对各实施例在各变倍区域中可良好地校正各种像差，可实现高变倍比的同时，谋求整体上的小型化的变焦透镜。
另外，本发明不限于上述实施方式及各实施例，可以进行各种变形。例如，各透镜成分的曲率半径、面间隔及折射率的值的等不限于在上述各数值实施例表示的值，也可以取其他的值。
权利要求
1.一种变焦透镜，其特征在于，
从物侧依次配设
具有正的折射力的第1透镜组；
具有负的折射力的第2透镜组；
光阑；
具有正的折射力的第3透镜组；
具有正的折射力的第4透镜组，
通过沿着光轴至少移动上述第1透镜组、上述第2透镜组、上述光阑、及上述第3透镜组而进行变倍，
并构成为，在变倍时，上述光阑以在广角端比在望远端更靠近像面、并且在望远端比在广角端更靠近上述第2透镜组的方式移动，
进一步构成为满足以下条件式
4.0＜f1/fw＜7.0……(1)
0.2＜X1/ft＜0.3……(2)
其中，
fw广角端的整个系统的焦距，
ft望远端的整个系统的焦距，
f1第1透镜组的合成焦距，
X1从广角端到望远端变倍时的第1透镜组的移动量。
2.如权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，
还满足以下条件式
0.2＜f3/f4＜0.5……(3)
其中，
f3第3透镜组的合成焦距，
f4第4透镜组的合成焦距。
3.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，
还满足以下条件式
0.0＜Dw/ft＜0.1……(4)
其中，
Dw广角端的光阑和第3透镜组的最靠近物侧的透镜面的光轴上间隔。
4.如权利要求1至3中任一项所述的变焦透镜，其特征在于，
上述第1透镜组从物侧依次由如下透镜构成
由将凸面朝向物侧的负的弯月形透镜和在物侧为凸的正透镜构成的接合透镜；
将凸面朝向物侧的正的弯月形透镜，
并且满足以下条件式
1.57＜N12＜1.65……(5)
62.0＜v12＜70……(6)
其中，
N12构成第1透镜组中的接合透镜的正透镜的在d线的折射率，
v12构成第1透镜组中的接合透镜的正透镜的d线的阿贝数。
5.如权利要求1至4中任一项所述的变焦透镜，其特征在于，
还满足以下条件式
0.4＜(Pt-Pw)/fw＜0.9……(7)
其中，
Pw广角端的光阑和像面的光轴上距离，
Pt望远端的光阑和像面的光轴上距离。
6.如权利要求1至5中任一项所述的变焦透镜，其特征在于，
还满足以下条件式
0.7＜IH/fw＜0.9……(8)
其中，
IH最大像高。
7.如权利要求1至6中任一项所述的变焦透镜，其特征在于，
上述第2透镜组从物侧依次由像侧的面为与物侧相比曲率半径的绝对值小的凹面的负透镜、双凹透镜、以及在物侧具有凸面的正透镜构成，这些各透镜互相不接合。
8.如权利要求7所述的变焦透镜，其特征在于，
还满足以下条件式
20＜v23＜25……(9)
其中，
v23第2透镜组中的正透镜的d线的阿贝数。
9.如权利要求1至8中任一项所述的变焦透镜，其特征在于，
上述第3透镜组从物侧依次由物侧的面为与像侧相比曲率半径的绝对值小的凸面的正透镜和在像侧具有凹面的负透镜构成的接合透镜；
至少1面为非球面形状的单透镜构成。
10.如权利要求1至9中任一项所述的变焦透镜，其特征在于，
上述第4透镜组仅由1片正透镜构成，该正透镜的至少物侧的面是非球面形状。
11.如权利要求1至10中任一项所述的变焦透镜，其特征在于，
上述第4透镜组在对焦时移动。
12.一种摄像装置，其特征在于，
具备
权利要求1至11中的任一项所述的变焦透镜；
输出与由上述变焦透镜形成的光学像相对应的摄像信号的摄像元件。
全文摘要
本发明提供一种变焦透镜及摄像装置及摄像装置其依次配设正的第1透镜组(G1)；负的第2透镜组(G2)；光阑(St)；正的第3透镜组(G3)；正的第4透镜组(G4)。通过沿着光轴(Z1)至少移动第1透镜组(G1)、第2透镜组(G2)、光阑(St)、及第3透镜组(G3)而进行变倍。在变倍时与望远端相比使光阑(St)在广角端中更靠近像面，并且与广角端相比在望远端中使其更靠近第2透镜组(G2)地移动。满足以下条件式4.0＜f1/fw＜7.0……(1)，0.2＜X1/ft＜0.3……(2)，其中fw是在广角端的整个系统的焦距，ft是在望远端的整个系统的焦距，f1是第1透镜组(G1)的合成焦距，X1是从广角端到望远端变倍时的第1透镜组(G1)的移动量，从而既谋求高变倍比，又谋求整体上的小型化。
文档编号H04N5/225GK101750720SQ20091025265
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月3日 优先权日2008年12月3日
发明者小里哲也 申请人:富士能株式会社