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CN105652422B - 变焦透镜以及摄像装置 - Google Patents

变焦透镜以及摄像装置 Download PDF

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CN105652422B
CN105652422B CN201510844097.9A CN201510844097A CN105652422B CN 105652422 B CN105652422 B CN 105652422B CN 201510844097 A CN201510844097 A CN 201510844097A CN 105652422 B CN105652422 B CN 105652422B
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Abstract

本发明提供一种广角端的视场角大、整个变焦区域的F值小、且各像差得到了良好地修正的变焦透镜以及具备该变焦透镜的摄像装置。该变焦透镜从物侧起依次由正的第一透镜组(G1)、负的第二透镜组(G2)、正的第三透镜组(G3)、负的第四透镜组(G4)、以及正的第五透镜组(G5)构成，在进行从广角端向望远端的变倍时，第一及第二透镜组之间的间隔始终变宽，第二及第三透镜组之间的间隔始终变窄，第三及第四透镜组之间的间隔始终变化，第四及第五透镜组之间的间隔始终变宽，第一透镜组(G1)从物侧起依次由负、正、正这三片透镜构成，第二透镜组从物侧起依次由负、负、正、正、负这五片透镜构成，第五透镜组由一个透镜成分构成。

Description

变焦透镜以及摄像装置
技术领域
本发明涉及一种尤其适于数码相机、镜头更换式数码相机、电影摄影用相机等的变焦透镜以及具备该变焦透镜的摄像装置。
背景技术
作为用于数码相机、镜头更换式数码相机、电影摄影用相机等的五组结构的变焦透镜，已知有专利文献1～4所记载的透镜。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2003-287681号公报
专利文献2：日本特开昭61-286813号公报
专利文献3：日本特开2014-102526号公报
专利文献4：日本特开2013-182246号公报
近年来，在数码相机、镜头更换式数码相机、电影摄影用相机等中，高像素化不断发展，针对用于上述相机的变焦透镜，也要求应对更高像素而各像差得到了良好地修正的高性能的透镜。
另外，在上述的变焦透镜中，要求在望远侧F值也较小的变焦透镜。尤其是在具有以135胶卷换算包括焦距50mm的变倍区域的所谓的标准变焦透镜中，从摄影的表现上的观点来看，高度期待在望远侧F值也较小的变焦透镜。另外，也要求广角端的视场角更大。
然而，专利文献1～3的变焦透镜在望远侧的F值均较大，另外，各像差的修正不够充分。此外，广角端的全视场角小于80°而不够宽。
另外，专利文献4的变焦透镜在变倍时，第五透镜组以第四透镜组与第五透镜组之间的间隔变窄的方式向前方移动，但第五透镜组向前方移动的类型导致在望远侧通过第五透镜组的主光线变低，因此在望远侧，歪曲像差、蓝色的色差向正侧偏向。这种情况与担负主要变倍作用的第二透镜组所具有的倾向为相同的方向，因此用于抑制从广角端到望远端之间的上述像差变动的负担增加。因此，存在中焦距(intermediate focal lengths)处的像差修正无论如何也不充分的趋势。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种广角端的视场角大、整个变焦区域的F值小、且各像差得到了良好地修正的变焦透镜以及具备该变焦透镜的摄像装置。
用于解决课题的方案
本发明的变焦透镜从物侧起依次由具有正的光焦度第一透镜组、具有负的光焦度的第二透镜组、具有正的光焦度的第三透镜组、具有负的光焦度的第四透镜组、以及具有正的光焦度的第五透镜组构成，所述变焦透镜的特征在于，在进行从广角端向望远端的变倍时，第一透镜组与第二透镜组之间的间隔始终变宽，第二透镜组与第三透镜组之间的间隔始终变窄，第三透镜组与第四透镜组之间的间隔始终变化，第四透镜组与第五透镜组之间的间隔始终变宽，第一透镜组从物侧起依次由第1-1负透镜、第1-2正透镜、以及第1-3正透镜构成，第二透镜组从物侧起依次由凹面朝向像侧的第2-1负弯月透镜、第2-2负透镜、第2-3正透镜、第2-4正透镜以及第2-5负透镜构成，第五透镜组由一个透镜成分构成。
在此，“透镜成分”是指，光轴上的空气接触面仅为物侧的面与像侧的面这两个面的透镜，“一个透镜成分”是指一个单透镜或者一组接合透镜。
在本发明的变焦透镜中，优选满足下述条件式(1)。需要说明的是，更优选满足下述条件式(1-1)。
-0.9＜(L11f-L12r)/(L11f+L12r)＜-0.1...(1)
-0.5＜(L11f-L12r)/(L11f+L12r)＜-0.12...(1-1)
其中，
L11f：第1-1负透镜的物侧的面的近轴曲率半径；
L12r：第1-2正透镜的像侧的面的近轴曲率半径。
另外，优选第三透镜组由四片正透镜、两片负透镜、以及孔径光阑构成。
另外，优选第三透镜组从物侧起依次由第3-1正透镜、孔径光阑、具有正的合成光焦度的第3-2接合透镜、具有负的合成光焦度的第3-3接合透镜、以及第3-4正透镜构成。
另外，优选第3-2接合透镜是从物侧起依次将负透镜与双凸透镜接合而成的透镜。
另外，优选第3-3接合透镜是从物侧起依次将凸面朝向像侧的正弯月透镜与双凹透镜接合而成的透镜。
另外，优选满足下述条件式(2)。需要说明的是，更优选满足下述条件式(2-1)。
0.15＜f2/L22f＜1...(2)
0.2＜f2/L22f＜0.7...(2-1)
其中，
f2：第二透镜组的对d线的近轴焦距；
L22f：第2-2负透镜的物侧的面的近轴曲率半径。
另外，优选满足下述条件式(3)。需要说明的是，更优选满足下述条件式(3-1)。
0.6＜f2/f21＜1.3...(3)
0.7＜f2/f21＜1.1...(3-1)
其中，
f2：第二透镜组的对d线的近轴焦距；
f21：第2-1负弯月透镜的对d线的近轴焦距。
另外，第三透镜组在如上述那样由第3-1正透镜、孔径光阑、第3-2接合透镜、第3-3接合透镜、第3-4正透镜构成的情况下，优选满足下述条件式(4)。需要说明的是，更优选满足下述条件式(4-1)。
0.7＜f3/f34＜1.6...(4)
0.9＜f3/f34＜1.5...(4-1)
其中，
f3：第三透镜组的对d线的近轴焦距；
f34：第3-4正透镜的对d线的近轴焦距。
另外，优选满足下述条件式(5)。需要说明的是，更优选满足下述条件式(5-1)。
0.2＜f3/f31＜1.5...(5)
0.3＜f3/f31＜1.2...(5-1)
其中，
f3：第三透镜组的对d线的近轴焦距；
f31：第3-1正透镜的对d线的近轴焦距。
另外，优选第五透镜组在变倍时相对于像面固定。
另外，优选第五透镜组由单透镜构成，并且满足下述条件式(6)。需要说明的是，更优选满足下述条件式(6-1)。
15＜vd5＜40...(6)
16＜vd5＜38...(6-1)
其中，
vd5：单透镜的对d线的阿贝数。
另外，优选满足下述条件式(7)。需要说明的是，更优选满足下述条件式(7-1)。
20＜vd31＜40...(7)
25＜vd31＜35...(7-1)
其中，
vd31：第3-1正透镜的对d线的阿贝数。
另外，优选通过仅使第四透镜组移动来进行对焦。
本发明的摄像装置具备上述记载的本发明的变焦透镜。
需要说明的是，上述“由～构成”是指，除了作为构成要素而举出的构件以外，还可以包括实质上不具有屈光力的透镜、光阑、掩模、玻璃罩、滤光片等透镜以外的光学要素、透镜凸缘、透镜镜筒、摄像元件、手抖修正机构等机构部分等。
另外，上述的透镜的面形状、光焦度的符号在包含有非球面的情况下是在近轴区域考虑的。
发明效果
本发明的变焦透镜从物侧起依次由具有正的光焦度的第一透镜组、具有负的光焦度的第二透镜组、具有正的光焦度的第三透镜组、具有负的光焦度的第四透镜组、以及具有正的光焦度的第五透镜组构成，在进行从广角端向望远端的变倍时，第一透镜组与第二透镜组之间的间隔始终变宽，第二透镜组与第三透镜组之间的间隔始终变窄，第三透镜组与第四透镜组之间的间隔始终变化，第四透镜组与第五透镜组之间的间隔始终变宽，第一透镜组从物侧起依次由第1-1负透镜、第1-2正透镜、第1-3正透镜构成，第二透镜组从物侧起依次由凹面朝向像侧的第2-1负弯月透镜、第2-2负透镜、第2-3正透镜、第2-4正透镜、以及第2-5负透镜构成，第五透镜组由一个透镜成分构成，因此，能够实现广角端的视场角大、整个变焦区域的F值小、且各像差得到了良好地修正的变焦透镜。
另外，本发明的摄像装置具备本发明的变焦透镜，因此能够获取视场角大且明亮的高画质的图像。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的变焦透镜(与实施例1共用)的透镜结构的剖视图。
图2是表示本发明的实施例2的变焦透镜的透镜结构的剖视图。
图3是表示本发明的实施例3的变焦透镜的透镜结构的剖视图。
图4是表示本发明的一个实施方式的变焦透镜的变倍时的移动轨迹的图。
图5是本发明的实施例1的变焦透镜的各像差图。
图6是本发明的实施例2的变焦透镜的各像差图。
图7是本发明的实施例3的变焦透镜的各像差图。
图8是表示基于本发明的一个实施方式的摄像装置的前表面侧的立体图。
图9是表示图8的摄像装置的背面侧的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明。图1是表示本发明的一个实施方式的变焦透镜的透镜结构的剖视图，图4是表示上述变焦透镜的变倍时的移动轨迹的图。图1所示的结构例与后述的实施例1的变焦透镜的结构共用。另外，图4所示的移动轨迹与后述的实施例1～3的变焦透镜的结构共用。在图1中，左侧为物侧，右侧为像侧，图示的孔径光阑St不一定表示大小、形状，而表示光轴Z上的位置。另外，在图1中，也一并示出轴上光束wa以及最大视场角的光束wb。
如图1所示，该变焦透镜从物侧起依次由具有正的光焦度的第一透镜组G1、具有负的光焦度的第二透镜组G2、具有正的光焦度的第三透镜组G3、具有负的光焦度的第四透镜组G4、以及具有正的光焦度的第五透镜组G5构成。
在将该变焦透镜应用于摄像装置时，根据装配透镜的相机侧的结构，优选在光学系统与像面Sim之间配置玻璃罩、棱镜、红外线截止滤光片或低通滤光片等各种滤光片，因此在图1中，示出将假定了上述构件的平行平面板状的光学构件PP配置在透镜系统与像面Sim之间的例子。
该变焦透镜构成为，在进行从广角端向望远端的变倍时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间隔始终变宽，第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的间隔始终变窄，第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的间隔始终变化，第四透镜组G4与第五透镜组G5之间的间隔始终变宽。需要说明的是，在变倍时，可以使第一透镜组G1至第五透镜组G5的所有透镜组移动，也可以仅使一部分透镜组移动。
通过设为这种结构，有利于缩短全长，尤其是在应用于后焦距短的无反(所谓的无反射镜)式的相机的情况下，具有进一步缩短全长的效果。
第一透镜组G1具有正的光焦度，从物侧起依次由第1-1负透镜L11、第1-2正透镜L12、以及第1-3正透镜L13构成。通过将第一透镜组G1设为正的光焦度，有利于缩短全长。另外，第1-1负透镜L11起到修正轴上色差、倍率色差、球面像差的作用。另外，通过具有第1-2正透镜L12以及第1-3正透镜L13这两片正透镜，从而抑制球面像差的产生且确保第一透镜组G1的光焦度、缩短全长、并且有利于实现较小的F值。
第二透镜组G2具有负的光焦度，从物侧起依次由凹面朝向像侧的第2-1负弯月透镜L21、第2-2负透镜L22、第2-3正透镜L23、第2-4正透镜L24、以及第2-5负透镜L25构成。第二透镜组G2起到主要的变倍作用。另外，第2-1负弯月透镜L21抑制广角端处的歪曲像差的产生，并且确保第二透镜组G2的主要的负的光焦度。另外，通过在第二透镜组G2的前头配置负透镜，从而减小向以后的透镜入射的轴外主光线的相对于光轴的角度，因此有利于广角化。另外，第2-2负透镜L22与第2-1负弯月透镜L21分担负的光焦度，抑制各像差的产生。另外，第2-3正透镜L23以及第2-4正透镜L24抑制变倍所引起的轴上色差、倍率色差、球面像差的变动。第2-4正透镜L24与第2-3正透镜L23相比，广角端处的轴外主光线的高度较低，因此通过调整两片正透镜的分布(日文：分散)，能够控制广角端处的倍率色差。另外，通过将正透镜分割成两片，即便在望远侧减小F值也能够使球面像差难以产生。另外，第2-5负透镜L25与第2-1负弯月透镜L21以及第2-2负透镜L22分担负的光焦度，但在广角端处与第2-1负弯月透镜L21相比，轴外主光线的高度较低，在望远端处与第2-1负弯月透镜L21相比，轴上边缘光线的高度较高，因此能够取得广角端、望远端处的轴上色差、倍率色差的平衡。
第三透镜组G3具有正的光焦度，起到整个系统的主要的正的折射作用。
通过使第四透镜组G4具有负的光焦度，能够修正变倍所引起的中间区域的像散的变动。
第五透镜组G5具有正的光焦度，由一个透镜成分构成。通过将第五透镜组G5设为正的光焦度，能够减小周边视场角的光线向像面的入射角。另外，当第五透镜组G5的透镜片数增加而使厚度增加时，为了维持后焦距而必须增加第二透镜组G2、第四透镜组G4的光焦度，从而导致球面像差的变动增大，因此通过使第五透镜组G5由一个透镜成分构成，能够消除这种问题。需要说明的是，从这种观点来看，优选第五透镜组G5仅由单透镜构成。
在本实施方式的变焦透镜中，优选满足下述条件式(1)。通过避免成为条件式(1)的下限以下，能够抑制球面像差的产生。另外，通过避免成为条件式(1)的上限以上，能够抑制望远端处的歪曲像差的产生。需要说明的是，若满足下述条件式(1-1)，则能够获得更好的特性。
-0.9＜(L11f-L12r)/(L11f+L12r)＜-0.1...(1)
-0.5＜(L11f-L12r)/(L11f+L12r)＜-0.12...(1-1)
其中，
L11f：第1-1负透镜的物侧的面的近轴曲率半径；
L12r：第1-2正透镜的像侧的面的近轴曲率半径。
另外，优选第三透镜组G3具有正的光焦度，并且由四片正透镜、两片负透镜、以及孔径光阑St构成。通过将第三透镜组G3的透镜片数设为六片，能够使球面像差变得良好，并且抑制光轴方向的厚度，因此有利于广角化。另外，通过由四片正透镜分担正的光焦度，尤其能够抑制望远端处的球面像差的产生。由此有利于实现较小的F值。另外，通过由两片负透镜分担负的光焦度，能够抑制较小的F值中的高阶球面像差的产生。另外，通过在第三透镜组G3内配置孔径光阑St，从而使周边视场角的光线的高度变低，因此能够更容易地向第三透镜组G3赋予正的光焦度。
另外，优选第三透镜组G3从物侧起依次由第3-1正透镜L31、孔径光阑St、具有正的合成光焦度的第3-2接合透镜L32、具有负的合成光焦度的第3-3接合透镜L33、以及第3-4正透镜L34构成。这样，通过由第3-1正透镜L31接受来自第二透镜组G2的发散光束，能够防止以后的透镜直径扩大，并且能够抑制球面像差的产生，对于实现较小的F值来说是有效的。另外，通过在第三透镜组G3内夹着孔径光阑St而在两侧配置具有正的光焦度的透镜成分，容易取得倍率色差的平衡。另外，通过设为正负正的三合透镜配置，能够良好地修正各像差。另外，通过具有第3-2接合透镜L32以及第3-3接合透镜L33这两个接合透镜，容易取得轴上色差、倍率色差、球面像差的平衡。
另外，优选第3-2接合透镜L32是从物侧起依次将负透镜L32A与双凸透镜L32B接合而成的透镜。通过设为这种结构，尤其在望远端处，能够使波长所引起的球面像差之差难以产生。
另外，优选第3-3接合透镜L33是从物侧起依次将凸面朝向像侧的正弯月透镜L33A与双凹透镜L33B接合而成的透镜。该第3-3接合透镜L33与第3-2接合透镜L32相比距孔径光阑St的距离长，广角端与望远端处的轴外主光线的高度存在差，因此容易取得倍率色差的平衡。
另外，通过将第3-1正透镜L31的至少一个面设为非球面，能够抑制第三透镜组G3中的球面像差的产生。
另外，通过将第3-4正透镜L34的至少一个面设为非球面，能够抑制第三透镜组G3中的像散、球面像差的产生。
另外，优选满足下述条件式(2)。通过避免成为条件式(2)的下限以下，尤其在望远端处，能够抑制波长所引起的球面像差之差的产生，并且能够分担第2-1负弯月透镜L21与第2-2负透镜L22的负的光焦度。另外，通过避免成为条件式(2)的上限以上，能够抑制广角端处的负的歪曲像差的产生。需要说明的是，若满足下述条件式(2-1)，则能够获得更好的特性。
0.15＜f2/L22f＜1...(2)
0.2＜f2/L22f＜0.7...(2-1)
其中，
f2：第二透镜组的对d线的近轴焦距；
L22f：第2-2负透镜的物侧的面的近轴曲率半径。
另外，优选满足下述条件式(3)。通过避免成为条件式(3)的下限以下，有利于广角化。另外，通过避免成为条件式(3)的上限以上，能够抑制变倍所引起的球面像差的变动。需要说明的是，若满足下述条件式(3-1)，则能够获得更好的特性。
0.6＜f2/f21＜1.3...(3)
0.7＜f2/f21＜1.1...(3-1)
其中，
f2：第二透镜组的对d线的近轴焦距；
f21：第2-1负弯月透镜的对d线的近轴焦距。
另外，优选满足下述条件式(4)。通过避免成为条件式(4)的下限以下，能够使第三透镜组G3的后侧主点靠近像侧，因此能够容易地确保后焦距。另外，通过避免成为条件式(4)的上限以上，能够抑制球面像差的产生。需要说明的是，若满足下述条件式(4-1)，则能够获得更好的特性。
0.7＜f3/f34＜1.6...(4)
0.9＜f3/f34＜1.5...(4-1)
其中，
f3：第三透镜组的对d线的近轴焦距；
f34：第3-4正透镜的对d线的近轴焦距。
另外，优选满足下述条件式(5)。通过避免成为条件式(5)的下限以下，能够取得倍率色差的平衡。另外，通过避免成为条件式(5)的上限以上，能够抑制球面像差的产生。另外，能够防止第三透镜组G3的后侧主点过于靠近物侧，因此能够容易地维持后焦距。需要说明的是，若满足下述条件式(5-1)，则能够获得更好的特性。
0.2＜f3/f31＜1.5...(5)
0.3＜f3/f31＜1.2...(5-1)
其中，
f3：第三透镜组的对d线的近轴焦距；
f31：第3-1正透镜的对d线的近轴焦距。
另外，优选第五透镜组G5在变倍时相对于像面Sim固定。通过设为这种结构，能够将镜筒与透镜之间密闭，因此能够防止灰尘的侵入。尤其是在无反式的相机中容易映现出灰尘，因此这种结构是有效的。
另外，优选第五透镜组G5由单透镜构成，并且满足下述条件式(6)。通过像这样使第五透镜组G5由单透镜构成，能够容易地确保后焦距。另外，通过满足条件式(6)，能够抑制广角端与望远端处的倍率色差的变动。需要说明的是，若满足下述条件式(6-1)，则能够获得更好的特性。
15＜vd5＜40...(6)
16＜vd5＜38...(6-1)
其中，
vd5：单透镜的对d线的阿贝数。
另外，优选通过使第三透镜组G3的第3-3接合透镜L33在与光轴垂直的方向上移动来进行防振。该第3-3接合透镜L33比较靠近孔径光阑St，因此轴外光束的高度较低，容易抑制防振动作所引起的像散的变动。另外，通过利用具有正的光焦度的第3-2接合透镜L32以及第3-4正透镜L34而将具有负的光焦度的第3-3接合透镜L33的两侧夹住，从而容易对第3-3接合透镜L33赋予较大的负的光焦度，因此有利于抑制防振时的移动量。
另外，优选满足下述条件式(7)。通过满足条件式(7)，能够抑制广角端与望远端处的倍率色差的变动。需要说明的是，若满足下述条件式(7-1)，则能够获得更好的特性。
20＜vd31＜40...(7)
25＜vd31＜35...(7-1)
其中，
vd31：第3-1正透镜的对d线的阿贝数。
另外，优选通过仅使第四透镜组G4移动来进行对焦。第一透镜组G1的透镜直径大且重量重，因此不适合作为对焦用的透镜组。另外，若将第二透镜组G2作为对焦用的透镜组，则产生视场角变动而不优选。另外，若将第三透镜组G3作为对焦用的透镜组，则制造敏感度过高而不优选。另外，若将第五透镜组G5作为对焦用的透镜组，则望远侧处移动量增多而不优选。因此，如上所述，优选将第四透镜组G4作为对焦用的透镜组。
需要说明的是，第四透镜组G4也可以从物侧起依次由曲率半径的绝对值比物侧小的面朝向像侧的第4-1负透镜、凹面朝向像侧的第4-2负透镜、以及第4-3正透镜构成，在进行从远距离向近距离的对焦时向像侧移动。这样，通过在物侧配置两片负透镜，能够使第四透镜组G4的前侧主点靠近物侧，并且不增加第四透镜组G4整体的负的光焦度就能够提高对焦的灵敏度，因此能够将移动量抑制为较小。另外，通过将负透镜分割成为两片，能够分散负的光焦度，因此能够抑制对焦时的球面像差、像散的变动。另外，通过将第4-1负透镜以及第4-2负透镜均设为上述的结构，能够更加有效地抑制对焦时的球面像差、像散的变动。该方式对应于后述的实施例1、2。
另外，第四透镜组G4也可以从物侧起依次由曲率半径的绝对值比物侧小的面朝向像侧的第4-1正透镜、双凹形状的第4-2负透镜、以及曲率半径的绝对值比像侧小的面朝向物侧的第4-3正透镜构成，在进行从远距离向近距离的对焦时向像侧移动。这样，利用第4-1正透镜和第4-3正透镜使正的光焦度向第四透镜组G4的前后分散，由此能够抑制对焦时的轴上色差以及倍率色差的变动。需要说明的是，主要利用轴上边缘光线的高度较高的前侧的第4-1正透镜进行轴上色差的修正，主要利用轴外主光线的高度较高的后侧的第4-3正透镜进行倍率色差的修正。该方式对应于后述的实施例3。
另外，在将本变焦透镜用于严苛环境的情况下，优选实施有保护用的多层膜涂层。此外，除了保护用涂层以外，也可以实施用于降低使用时的重影光等的防反射涂层。
另外，在图1所示的例子中，示出在透镜系统与像面Sim之间配置了光学构件PP的例子，但代替将低通滤光片、阻断特定的波段这样的各种滤光片等配置在透镜系统与像面Sim之间，也可以在各透镜之间配置上述各种滤光片，或者还可以在任意透镜的透镜面上实施具有与各种滤光片相同的作用的涂层。
接着，对本发明的变焦透镜的数值实施例进行说明。
首先，对实施例1的变焦透镜进行说明。图1示出表示实施例1的变焦透镜的透镜结构的剖视图。需要说明的是，在图1以及与后述的实施例2～3对应的图2～3中，左侧为物侧，右侧为像侧，图示的孔径光阑St不一定表示大小、形状，而表示光轴Z上的位置。需要说明的是，实施例1～3的孔径光阑St是可变光阑。
表1示出实施例1的变焦透镜的基本透镜数据，表2示出与各种因素相关的数据，表3示出与移动面的间隔相关的数据，表4示出与非球面系数相关的数据。以下，关于表中的符号的含义，以实施例1的内容为例进行说明，关于实施例2～3也基本相同。
在表1的透镜数据中，面编号一栏中示出将最靠物侧的构成要素的面设为第一个而随着朝向像侧依次增加的面编号，曲率半径一栏中示出各面的曲率半径，面间隔一栏中示出各面与其下一个面之间的在光轴Z上的间隔。另外，nd一栏示出各光学要素的相对于d线(波长587.6nm)的折射率，vd一栏示出各光学要素的相对于d线(波长587.6nm)的阿贝数。
在此，对于曲率半径的符号，以面形状向物侧凸出的情况为正，以面形状向像侧凸出的情况为负。基本透镜数据中还一并示出孔径光阑St、光学构件PP。相当于孔径光阑St的面的面编号一栏中与面编号一起记载有(孔径光阑)这样的语句。另外，在表1的透镜数据中，在变倍时间隔变化的面间隔一栏中分别记载为DD[面编号]。与该DD[面编号]对应的数值示于表3中。
表2的与各种因素相关的数据中示出广角端、中间、望远端的各自的变焦倍率、焦距f′、后焦距Bf′、F值FNo、以及全视场角2ω的值。
在基本透镜数据、与各种因素相关的数据、以及与移动面的间隔相关的数据中，角度的单位使用度，长度的单位使用mm，但由于光学系统即便比例放大或比例缩小也能够使用，因而也能够使用其他适当的单位。
在表1的透镜数据中，对非球面的面编号标注*记号，作为非球面的曲率半径而示出近轴的曲率半径的数值。在表4的与非球面系数相关的数据中，示出非球面的面编号和与这些非球面相关的非球面系数。非球面系数是由下式表示的非球面式中的各系数KA、Am(m＝3～16)的值。
Zd＝C·h2/{1+(1-KA·C2·h2)1/2}+∑Am·hm
其中，
Zd：非球面深度(从高度h的非球面上的点向与非球面顶点相接的光轴垂直的平面引出的垂线的长度)；
h：高度(距光轴的距离)；
C：近轴曲率半径的倒数；
KA、Am：非球面系数(m＝3～16)。
【表1】
实施例1·透镜数据
面编号 曲率半径 面间隔 nd vd
1 69.44253 1.810 1.92286 18.90
2 51.04850 5.500 1.75500 52.32
3 96.08722 0.100
4 51.06771 6.281 1.75500 52.32
5 159.70587 DD[5]
*6 274.86998 2.000 1.85135 40.10
*7 13.50517 8.250
8 -44.35909 1.010 1.75500 52.32
9 21.39517 4.243 1.92286 18.90
10 114.73962 0.100
11 42.34513 4.500 1.61340 44.27
12 -39.60921 1.280
13 -23.13255 1.000 1.83481 42.72
14 -56.31648 DD[14]
*15 27.59432 5.480 1.68893 31.16
*16 -46.86702 2.000
17(光阑) ∞ 3.600
18 -4504.29358 1.010 1.92286 18.90
19 21.60058 6.061 1.49700 81.54
20 -22.93351 1.000
21 -32.68892 3.510 1.80610 33.27
22 -15.99815 0.800 1.61340 44.27
23 41.96404 2.750
*24 20.89777 5.401 1.63246 63.77
*25 -33.31372 DD[25]
26 203.33391 0.800 1.69680 55.53
27 21.29209 2.492
28 -308.14973 0.810 1.80000 29.84
29 66.23081 2.200 1.49700 81.54
30 -143.07733 DD[30]
31 283.28159 3.000 1.95906 17.47
32 -77.29283 19.353
33 ∞ 0.350 1.54763 54.98
34 ∞ 0.700 1.49784 54.98
35 ∞ 0.517
【表2】
实施例1·各种因素(d线)
广角端 中间 望远端
变焦倍率 1.0 1.6 3.2
f′ 16.508 26.851 53.489
Bf′ 20.564 20.564 20.564
FNo. 2.88 2.88 2.88
2ω[°] 87.8 56.0 29.0
【表3】
实施例1·变焦间隔
广角端 中间 望远端
DD[5] 0.800 8.022 24.731
DD[14] 19.778 7.290 0.707
DD[25] 2.000 5.926 7.152
DD[30] 3.962 7.143 16.541
【表4】
实施例1·非球面系数
面编号 6 7 15
KA 1.0000000E+00 6.8200625E-02 1.0000000E+00
A3 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00
A4 -1.6542763E-05 -2.1770307E-05 4.0916298E-06
A5 3.1580754E-06 2.0043438E-05 -6.9760935E-06
A6 -1.0841097E-07 -4.4632949E-06 1.1908851E-06
A7 -7.0550768E-09 5.5083629E-07 -6.1917345E-08
A8 2.3397196E-10 -1.9406600E-08 -1.4260597E-09
A9 1.4614498E-11 -1.9396074E-09 1.7101476E-10
A10 3.7464350E-13 8.0745754E-11 -9.4409745E-12
A11 -1.5085872E-14 1.0933062E-11 2.4503446E-12
A12 -2.4538433E-15 1.0514807E-13 -1.0307497E-13
A13 -8.8199888E-17 -7.5718025E-14
A14 3.7889786E-18 -2.6708549E-15
A15 5.6209193E-19 5.7230640E-16
A16 -1.9328980E-20 -1.6695622E-17
面编号 16 24 25
KA 1.0000000E+00 1.0000000E+00 1.0000000E+00
A3 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00
A4 2.3974903E-05 -2.6668083E-05 2.2688209E-05
A5 -5.1303813E-06 4.4853580E-07 -5.8731599E-06
A6 8.6656166E-07 -1.8442559E-07 9.5151875E-07
A7 -2.3970256E-08 3.3004366E-08 -2.1896649E-08
A8 -4.1181719E-09 -1.1887222E-09 -5.5312058E-09
A9 1.4125246E-10 -2.3680588E-10 -2.1496710E-10
A10 2.2550236E-11 -5.9327223E-13 4.5232924E-11
A11 -4.4304671E-13 3.1048661E-12 3.0325523E-12
A12 -8.9132478E-15 1.2826795E-13 8.4353665E-14
A13 -6.6033389E-15 3.4395677E-15
A14 -3.3045541E-15 -3.8506298E-15
A15 -4.1085542E-17 -4.8917476E-16
A16 2.1330614E-17 5.3939655E-17
图5示出实施例1的变焦透镜的各像差图。需要说明的是，从图5中的上段左侧起依次示出广角端处的球面像差、像散、歪曲像差、倍率色差，从中段左侧起依次示出中间位置处的球面像差、像散、歪曲像差、倍率色差，从下段左侧起依次示出望远端处的球面像差、像散、歪曲像差、倍率色差。在表示球面像差、像散、歪曲像差的各像差图中，示出以d线(波长587.6nm)为基准波长的像差。在球面像差图中，分别以实线、长虚线、短虚线、灰色的实线示出关于d线(波长587.6nm)、C线(波长656.3nm)、F线(波长486.1nm)、g线(波长435.8nm)的像差。在像散图中，分别以实线和短虚线示出径向、切向的像差。在倍率色差图中，分别以长虚线、短虚线、灰色的实线示出关于C线(波长656.3nm)、F线(波长486.1nm)、g线(波长435.8nm)的像差。需要说明的是，上述的纵像差全部是无限远物体对焦时的纵像差。球面像差图的FNo.是指F值，其他的像差图的ω是指半视场角。
只要未特别说明，上述的实施例1的说明中所述的各数据的标号、含义、记载方法针对以下的实施例也相同，因此以下省略重复说明。
接着，对实施例2的变焦透镜进行说明。图2示出表示实施例2的变焦透镜的透镜结构的剖视图。另外，表5示出实施例2的变焦透镜的基本透镜数据，表6示出与各种因素相关的数据，表7示出与移动面的间隔相关的数据，表8示出与非球面系数相关的数据，图6示出各像差图。
【表5】
实施例2·透镜数据
面编号 曲率半径 面间隔 nd vd
1 74.77155 1.810 1.92286 18.90
2 53.10639 5.500 1.75500 52.32
3 110.48687 0.100
4 49.47665 6.500 1.75500 52.32
5 166.22242 DD[5]
*6 182.33261 2.000 1.85135 40.10
*7 13.34430 8.250
8 -50.15599 1.010 1.75500 52.32
9 20.71980 4.429 1.92286 18.90
10 148.70042 0.100
11 45.09775 5.061 1.74100 52.64
12 -682.75037 2.500
13 -23.22731 1.000 1.83481 42.72
14 -37.28721 DD[14]
*15 27.63063 6.000 1.68893 31.16
*16 -53.66847 2.000
17(光阑) ∞ 3.600
18 161.71665 1.010 1.92286 18.90
19 20.47699 5.962 1.49700 81.54
20 -23.87360 1.000
21 -34.00409 3.510 180610 33.27
22 -16.25557 0.800 1.61340 44.27
23 39.33211 3.110
*24 20.90754 5.360 1.59271 66.97
*25 -33.47861 DD[25]
26 47.26119 0.800 1.65160 58.55
27 18.85026 3.500
28 -48.54750 0.810 1.80000 29.84
29 143.34524 2.200 1.49700 81.54
30 -71.64293 DD[30]
31 174.02299 4.000 1.95906 17.47
32 -78.09992 18.152
33 ∞ 2.150 1.54763 54.98
34 ∞ 0.700 1.49784 54.98
35 ∞ 0.519
【表6】
实施例2·各种因素(d线)
广角端 中间 望远端
变焦倍率 1.0 1.5 2.8
f′ 17.500 26.683 48.481
Bf′ 20.528 20.517 20.498
FNo. 2.88 2.88 2.88
2ω[°] 83.6 56.4 31.8
【表7】
实施例2·变焦间隔
广角端 中间 望远端
DD[5] 0.800 6.235 20.825
DD[14] 16.915 6.665 1.222
DD[25] 2.000 5.818 7.046
DD[30] 3.083 6.403 13.777
【表8】
实施例2·非球面系数
面编号 6 7 15
KA 1.0000000E+00 -1.2914394E-01 1.0000000E+00
A3 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00
A4 -1.9620653E-05 -9.6545431E-06 5.4986393E-06
A5 3.1383293E-06 2.0065424E-05 -6.4084522E-06
A6 -1.0219252E-07 -4.5289255E-06 1.1664430E-06
A7 -6.8961155E-09 5.5236802E-07 -6.8862620E-08
A8 2.2948859E-10 -1.7493159E-08 -1.6194088E-09
A9 1.4121463E-11 -2.1891943E-09 3.0402613E-10
A10 3.5275757E-13 8.8333348E-11 -1.0010587E-11
A11 -1.5356971E-14 1.1349856E-11 1.7524490E-12
A12 -2.4312443E-15 9.4448552E-14 -1.0300850E-13
A13 -8.5106875E-17 -7.6839418E-14
A14 3.9703906E-18 -2.6433171E-15
A15 5.6263898E-19 5.6967697E-16
A16 -1.9930005E-20 -1.6468255E-17
面编号 16 24 25
KA 1.0000000E+00 1.0000000E+00 1.0000000E+00
A3 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00
A4 2.5821628E-05 -2.3576847E-05 2.1859445E-05
A5 -4.5939788E-06 -1.7131604E-07 -5.8470454E-06
A6 8.0766362E-07 -1.6285813E-07 8.9178132E-07
A7 -2.4623593E-08 3.6801875E-08 -1.7829465E-08
A8 -4.8634390E-09 -7.8661933E-10 -5.2497097E-09
A9 3.2260967E-10 -3.4203485E-10 -1.5296509E-10
A10 1.7828829E-11 8.9192949E-14 3.8162220E-11
A11 -7.8385800E-13 3.3285050E-12 2.4547345E-12
A12 -2.9050457E-14 1.3292463E-13 6.0048694E-14
A13 -5.1657412E-15 4.9353444E-15
A14 -3.2096116E-15 -3.1199947E-15
A15 -5.1830079E-17 -4.2902031E-16
A16 2.0460142E-17 4.5865461E-17
接着，对实施例3的变焦透镜进行说明。图3示出表示实施例3的变焦透镜的透镜结构的剖视图。另外，表9示出实施例3的变焦透镜的基本透镜数据，表10示出与各种因素相关的数据，表11示出与移动面的间隔相关的数据，表12示出与非球面系数相关的数据，图7示出各像差图。
【表9】
实施例3·透镜数据
面编号 曲率半径 面间隔 nd vd
1 119.99678 1.790 1.92286 18.90
2 63.93730 5.522 1.75500 52.32
3 195.05992 0.100
4 59.07860 5.463 1.88300 40.76
5 192.79122 DD[5]
*6 627.02735 2.000 1.85135 40.10
*7 14.59519 8.676
8 -34.35895 1.010 1.83481 42.72
9 34.35895 3.000 2.00069 25.46
10 125.80011 0.100
11 49.82939 5.309 1.80000 29.84
12 -31.71549 0.740
13 -23.97541 1.000 1.72916 54.68
14 -55.46402 DD[14]
*15 31.23616 3.860 1.68893 31.16
16 -86.11797 3.019
17(光阑) ∞ 3.350
18 70.00056 0.850 1.92286 18.90
19 21.26715 5.639 1.49700 81.54
20 -31.67454 1.500
21 -36.77591 3.587 1.80100 34.97
22 -16.15989 0.800 1.61340 44.27
23 36.11698 5.478
*24 22.66252 5.181 1.61881 63.85
*25 -31.77612 DD[25]
26 -838.32170 2.459 1.51680 64.20
27 -39.01268 1.267
28 -39.83267 0.820 1.80610 40.93
29 18.51849 3.597 1.48749 70.24
30 59.99935 DD[30]
31 180.44878 3.000 1.92286 18.90
32 -180.44878 14.264
33 ∞ 2.150 1.54763 54.98
34 ∞ 0.700 1.49784 54.98
35 ∞ 0.511
【表10】
实施例3·各种因素(d线)
广角端 中间 望远端
变焦倍率 1.0 1.8 3.2
f′ 16.550 29.790 53.622
Bf′ 16.631 16.631 16.631
FNo. 2.88 2.88 2.88
2ω[°] 89.8 51.2 29.2
【表11】
实施例3·变焦间隔
广角端 中间 望远端
DD[5] 0.725 11.561 27.258
DD[14] 24.065 7.993 0.697
DD[25] 2.000 4.024 4.126
DD[30] 2.922 9.636 17.149
【表12】
实施例3·非球面系数
表13示出实施例1～3的变焦透镜的与条件式(1)～(7)对应的值。需要说明的是，所有实施例均以d线作为基准波长，下述的表13所示的值是该基准波长下的值。
【表13】
式的编号 条件式 实施例1 实施例2 实施例3
(1) (L11f-L12r)/(L11f+L12r) -0.161 -0.193 -0.238
(2) f2/L22f 0.309 0.268 0.514
(3) f2/f21 0.820 0.789 1.005
(4) f3/f34 1.143 1.098 1.199
(5) f3/f31 0.928 0.906 0.460
(6) vd5 17.47 17.47 18.90
(7) vd31 31.16 31.16 31.16
根据以上的数据，可知实施例1～3的变焦透镜全部满足条件式(1)～(7)，是广角端的全视场角至少为83.6°而较大、整个变焦区域的F值为3.0以下、进一步为2.9以下且大致固定而较小、并且各像差得到了良好地修正的变焦透镜。需要说明的是，本实施例1～3的变焦透镜全部是在具有以135胶卷换算包括焦距50mm的变倍区域的标准变焦透镜。其中，上述实施例的各种因素中记载的焦距f’的值不是以135胶卷换算的焦距的值本身。以135胶卷换算的焦距的值为上述实施例的各种因素中记载的焦距f’的值的约1.5倍的值。
接着，参照图8及图9，对本发明所涉及的摄像装置的一个实施方式进行说明。在图8、图9中分别示出前表面侧、背面侧的立体形状的相机30是无反(所谓的无反射镜)式的数码相机，将在镜筒内收纳了基于本发明的实施方式的变焦透镜1的更换镜头20装配为卸载自如。
该相机30具备相机机身31，在相机机身31的上表面上设有快门按钮32和电源按钮33。另外在相机机身31的背面上设有操作部34、35和显示部36。显示部36用于显示拍摄到的图像、和拍摄之前的位于视场角内的图像。
在相机机身31的前表面中央部设有供来自摄影对象的光入射的摄影开口，在与该摄影开口对应的位置设有固定件(mount)37，更换镜头20借助固定件37而装配在相机机身31上。
而且，在相机机身31内设有接收由更换镜头20形成的被摄物像且输出与该被摄物像对应的摄像信号的CCD等摄像元件(未图示)、对从该摄像元件输出的摄像信号进行处理而生成图像的信号处理电路、以及用于记录该生成的图像的记录介质等。在该相机30中，通过按下快门按钮32而能够进行静态图像或动态图像的摄影，由该摄影得到的图像数据记录于上述记录介质。
本实施方式的相机30具备本发明的变焦透镜1，因此能够获得视场角大且明亮的高画质的图像。
以上，列举实施方式以及实施例对本发明进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式以及实施例，能够进行各种变形。例如，各透镜的曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数、非球面系数的值不限定于上述各实施例所示的值，能够采取其他值。
另外，在摄像装置的实施方式中，以无反式的数码相机为例并结合附图进行了说明，但本发明的摄像装置不限定于此，例如也能够在摄影机、无反式以外的数码相机、电影摄影用相机、播放用相机等摄像装置中应用本发明。

Claims (19)

1.一种变焦透镜，其从物侧起依次由具有正的光焦度的第一透镜组、具有负的光焦度的第二透镜组、具有正的光焦度的第三透镜组、具有负的光焦度的第四透镜组、以及具有正的光焦度的第五透镜组构成，
所述变焦透镜的特征在于，
在进行从广角端向望远端的变倍时，所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的间隔始终变宽，所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的间隔始终变窄，所述第三透镜组与所述第四透镜组之间的间隔始终变化，所述第四透镜组与所述第五透镜组之间的间隔始终变宽，
所述第一透镜组从物侧起依次由第1-1负透镜、第1-2正透镜、以及第1-3正透镜构成，
所述第二透镜组从物侧起依次由凹面朝向像侧的第2-1负弯月透镜、第2-2负透镜、第2-3正透镜、第2-4正透镜、以及第2-5负透镜构成，
所述第五透镜组由一个透镜成分构成，
所述第三透镜组从物侧起依次由第3-1正透镜、孔径光阑、具有正的合成光焦度的第3-2接合透镜、具有负的合成光焦度的第3-3接合透镜、以及第3-4正透镜构成。
2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，
所述变焦透镜满足下述条件式(1)：
-0.9<(L11f-L12r)/(L11f+L12r)<-0.1...(1)
其中，
L11f：所述第1-1负透镜的物侧的面的近轴曲率半径；
L12r：所述第1-2正透镜的像侧的面的近轴曲率半径。
3.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述第三透镜组由四片正透镜、两片负透镜、以及孔径光阑构成。
4.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述第3-2接合透镜是从物侧起依次将负透镜与双凸透镜接合而成的透镜。
5.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述第3-3接合透镜是从物侧起依次将凸面朝向像侧的正弯月透镜与双凹透镜接合而成的透镜。
6.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述变焦透镜满足下述条件式(2)：
0.15<f2/L22f<1...(2)
其中，
f2：所述第二透镜组的对d线的近轴焦距；
L22f：所述第2-2负透镜的物侧的面的近轴曲率半径。
7.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述变焦透镜满足下述条件式(3)：
0.6<f2/f21<1.3...(3)
其中，
f2：所述第二透镜组的对d线的近轴焦距；
f21：所述第2-1负弯月透镜的对d线的近轴焦距。
8.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述变焦透镜满足下述条件式(4)：
0.7<f3/f34<1.6...(4)
其中，
f3：所述第三透镜组的对d线的近轴焦距；
f34：所述第3-4正透镜的对d线的近轴焦距。
9.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述变焦透镜满足下述条件式(5)：
0.2<f3/f31<1.5...(5)
其中，
f3：所述第三透镜组的对d线的近轴焦距；
f31：所述第3-1正透镜的对d线的近轴焦距。
10.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述第五透镜组在变倍时相对于像面固定。
11.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述第五透镜组由单透镜构成，并且满足下述条件式(6)：
15<νd5<40...(6)
其中，
νd5：所述单透镜的对d线的阿贝数。
12.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述变焦透镜满足下述条件式(7)：
20<νd31<40...(7)
其中，
νd31：所述第3-1正透镜的对d线的阿贝数。
13.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
通过仅使所述第四透镜组移动来进行对焦。
14.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述变焦透镜满足下述条件式(1-1)：
-0.5<(L11f-L12r)/(L11f+L12r)<-0.12...(1-1)
其中，
L11f：所述第1-1负透镜的物侧的面的近轴曲率半径；
L12r：所述第1-2正透镜的像侧的面的近轴曲率半径。
15.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述变焦透镜满足下述条件式(3-1)：
0.7<f2/f21<1.1...(3-1)
其中，
f2：所述第二透镜组的对d线的近轴焦距；
f21：所述第2-1负弯月透镜的对d线的近轴焦距。
16.根据权利要求8所述的变焦透镜，其中，
所述变焦透镜满足下述条件式(4-1)：
0.9<f3/f34<1.5...(4-1)
其中，
f3：所述第三透镜组的对d线的近轴焦距；
f34：所述第3-4正透镜的对d线的近轴焦距。
17.根据权利要求1或2所述的变焦透镜，其中，
所述第五透镜组由单透镜构成，并且满足下述条件式(6-1)：
16<νd5<38...(6-1)
其中，
νd5：所述单透镜的对d线的阿贝数。
18.根据权利要求12所述的变焦透镜，其中，
所述变焦透镜满足下述条件式(7-1)：
25<νd31<35...(7-1)
其中，
νd31：所述第3-1正透镜的对d线的阿贝数。
19.一种摄像装置，其中，
所述摄像装置具备权利要求1至18中任一项所述的变焦透镜。
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