變倍光學(xué)系統(tǒng)和攝像裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種小型且低成本地構(gòu)成，既是大孔徑比，又確保了高光學(xué)性能的、且含有從廣角至望遠(yuǎn)的區(qū)域的變倍比3左右的變倍光學(xué)系統(tǒng)。由具有負(fù)光焦度的第1透鏡群(G1)、光闌、和具有正光焦度的第2透鏡群(G2)構(gòu)成，其構(gòu)成方式為，從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時，使第1透鏡群(G1)和第2透鏡群(G2)的光軸方向的間隔變小。光闌在變倍時相對于像面被固定，第1透鏡群(G1)從物體側(cè)依次由正透鏡(L1)、負(fù)透鏡(L2)、負(fù)透鏡(L3)和使凸面朝向物體側(cè)的正彎月透鏡(L4)構(gòu)成。并且，關(guān)于第1透鏡群(G1)的正透鏡(L1)和正彎月透鏡(L4)的在d線下的平均阿貝數(shù)、在廣角端的全系統(tǒng)的焦距和負(fù)透鏡(L2)的焦距，滿足規(guī)定的條件式。
【專利說明】變倍光學(xué)系統(tǒng)和攝像裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及變倍光學(xué)系統(tǒng)和攝像裝置，更詳細(xì)地說，涉及可以用于攝影機(jī)和電子 靜態(tài)照相機(jī)等的、特別是可以適合作為監(jiān)控攝像機(jī)用途使用的變倍光學(xué)系統(tǒng)，和搭載有該 變倍光學(xué)系統(tǒng)的攝像裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 歷來，作為用于以 CCD (Charge Coupled Device)和 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)等的攝像元件為記錄媒體的攝影機(jī)和電子靜態(tài)照相機(jī)、監(jiān)控攝像機(jī) 等的攝像裝置的光學(xué)系統(tǒng)，開發(fā)出CCTV (Closed-circuit Television)用的變倍光學(xué)系統(tǒng)。 CCTV用變倍光學(xué)系統(tǒng)，具有能夠由使用者一方設(shè)定與使用環(huán)境相應(yīng)的焦距、被攝物體距離 等便于使用的優(yōu)點。對以監(jiān)視為主要目的的CCTV用光學(xué)系統(tǒng)，要求既小型、又能夠覆蓋從 高視野區(qū)域至標(biāo)準(zhǔn)視場角，并且無論在室內(nèi)和屋外的使用都能夠耐受。因此，構(gòu)成比較簡易 且符合這些條件的、由負(fù)的第1透鏡群和正的第2透鏡群構(gòu)成的負(fù)正2群結(jié)構(gòu)的變倍光學(xué) 系統(tǒng)被大量使用。例如，作為使第1透鏡群為正、負(fù)、負(fù)、正的4片構(gòu)成且變倍比為3左右的 負(fù)正2群結(jié)構(gòu)的變倍光學(xué)系統(tǒng)，提出有專利文獻(xiàn)1?4所述的。
[0003] 【先行技術(shù)文獻(xiàn)】
[0004] 【專利文獻(xiàn)】
[0005] 【專利文獻(xiàn)1】
[0006] 特開平11-160619號公報
[0007] 【專利文獻(xiàn)2】
[0008] 特開 2000-35537 號公報 [0009]【專利文獻(xiàn)3】
[0010] 特開 2001-330773 號公報
[0011] 【專利文獻(xiàn)4】
[0012] 特開 2007-79108 號公報
[0013] 可是近年來，由于監(jiān)控攝像機(jī)市場急劇擴(kuò)大，所以開發(fā)競爭激化，強(qiáng)烈要求開發(fā)出 在低照度的攝影條件下也可以使用的、既滿足作為大孔徑比等的高規(guī)格且具有高成像性能 又小型并低成本地構(gòu)成的透鏡系統(tǒng)。此外近年來，不僅出于一般性的監(jiān)視目的，而且對于讀 取汽車的牌照標(biāo)識這樣的、能夠以更高分辨且更高倍率進(jìn)行攝像的、并且包含從廣角至望 遠(yuǎn)的區(qū)域且假定從可視域至近紅外域中的使用簡易而方便的變倍光學(xué)系統(tǒng)的要求變多。
[0014] 上述專利文獻(xiàn)1?4所述的變倍光學(xué)系統(tǒng)，雖然變倍比為2?3左右，但是F值大， 因此并非是作為監(jiān)控攝像機(jī)用的變倍光學(xué)系統(tǒng)得到滿足的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明鑒于上述情況而形成，其目的在于，提供一種小型且低成本地構(gòu)成既是大 孔徑，又確保了高光學(xué)性能的、且含有從廣角至望遠(yuǎn)的區(qū)域的變倍比3左右的變倍光學(xué)系 統(tǒng)，和搭載有該變倍光學(xué)系統(tǒng)的攝像裝置。
[0016] 本發(fā)明的變倍光學(xué)系統(tǒng)，從物體側(cè)依次由具有負(fù)光焦度的第1透鏡群、光闌、和具 有正光焦度的第2透鏡群構(gòu)成，按照從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時使第1透鏡群和第2透鏡群 的光軸方向的間隔變小的方式構(gòu)成，其特征在于，
[0017] 光闌在變倍時相對于像面被固定，
[0018] 第1透鏡群，從物體側(cè)依次由正透鏡、負(fù)透鏡、負(fù)透鏡和使凸面朝向物體側(cè)的正彎 月透鏡構(gòu)成，
[0019] 滿足下述條件式（1)、（2)。
[0020] 22 < vdp < 47. . . (1)
[0021] -5. 00 < f2/fw < -1. 20. . . (2)
[0022] 其中，
[0023] vdp :第1透鏡群的最靠物體側(cè)的正透鏡和最靠像側(cè)的正彎月透鏡的在d線下的平 均阿貝數(shù)
[0024] fw :在廣角端的全系統(tǒng)的焦距
[0025] f2 :第1透鏡群的從物體側(cè)起第2號所配置的負(fù)透鏡的焦距
[0026] 還有，在本發(fā)明的變倍光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選滿足下述條件式（1-1)。另外，優(yōu)選滿足下 述條件式（2-1)。
[0027] 24 < vdp < 44. . . (1-1)
[0028] -4. 00 < f2/fw < -2. 00. . . (2-1)
[0029] 本發(fā)明的變倍光學(xué)系統(tǒng)，由第1透鏡群和第2透鏡群構(gòu)成，但在2個透鏡群以外， 也可以還含有實質(zhì)上不具備光焦度的透鏡、光闌和保護(hù)玻璃等的透鏡以外的光學(xué)零件、透 鏡凸緣、透鏡鏡筒、攝像元件、手抖補(bǔ)正機(jī)構(gòu)等的機(jī)構(gòu)部分等。
[0030] 另外，在本發(fā)明中，就凸面、凹面、平面、雙凹、彎月、雙凸、平凸和平凹等的透鏡的 面形狀，正和負(fù)的透鏡的光焦度的符號而言，在包含非球面的情況下，除非特別指出，否則 均認(rèn)為是在近軸區(qū)域的。另外，在本發(fā)明中，曲率半徑的符號，在面形狀是使凸面朝向物體 側(cè)時為正，在使凸面朝向像側(cè)時為負(fù)。
[0031] 另外，在本發(fā)明的變倍光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選滿足下述條件式（3)，更優(yōu)選滿足下述條 件式（3_1)。
[0032] 3 < fl/fw < 17. . . (3)
[0033] 6 < fl/fw < 14. . . (3-1)
[0034] 其中，
[0035] Π :第1透鏡群的最靠物體側(cè)的正透鏡的焦距
[0036] fw :在廣角端的全系統(tǒng)的焦距
[0037] 另外，在本發(fā)明的變倍光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選第2透鏡群，從物體側(cè)依次由雙凸透鏡、 負(fù)透鏡、雙凸透鏡、負(fù)透鏡和正透鏡構(gòu)成。
[0038] 這種情況下，優(yōu)選滿足下述條件式（4)，更優(yōu)選滿足下述條件式（4-1)。
[0039] 0. 3 < f5/fG2 < 1. 5. . . (4)
[0040] 0. 6 < f5/fG2 <1.2... (4-1)
[0041] 其中，
[0042] f5 :第2透鏡群的最靠物體側(cè)的雙凸透鏡的焦距
[0043] fG2:第2透鏡群的焦距
[0044] 另外，在本發(fā)明的變倍光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選滿足下述條件式（5)?（7)，更優(yōu)選滿足 下述條件式（5-1)、（6-1)、（7-1)。
[0045] -0. I < fG2F/fG2B < 0. I. . . (5)
[0046] -5 < vd8~vd9 < 10. . . (6)
[0047] 29 < vd9 < 37. . . (7)
[0048] -0· 05 < fG2F/fG2B < 0· 05. · · (5-1)
[0049] 0 < vd8~vd9 < 5. . . (6-1)
[0050] 31 < vd9 < 36. · · (7-1)
[0051] 其中，
[0052] fG2F :第2透鏡群的物體側(cè)的3片透鏡的合成焦距
[0053] fG2B :第2透鏡群的像側(cè)的2片透鏡的合成焦距
[0054] vd8 :第2透鏡群的從像側(cè)起第2號的負(fù)透鏡的在d線下的阿貝數(shù)
[0055] vd9 :第2透鏡群的正透鏡的在d線下的阿貝數(shù)
[0056] 另外，在本發(fā)明的變倍光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選第1透鏡群的最靠物體側(cè)的正透鏡，由使 凸面朝向物體側(cè)的正彎月透鏡構(gòu)成，滿足下述條件式（8)。
[0057] 4 < rlf/fw <9... (8)
[0058] 其中，
[0059] rlf :第1透鏡群的最靠物體側(cè)的正透鏡的物體側(cè)的面的曲率半徑
[0060] fw :在廣角端的全系統(tǒng)的焦距
[0061] 本發(fā)明的攝像裝置，其特征在于，搭載有上述記載的本發(fā)明的變倍光學(xué)系統(tǒng)。
[0062]【發(fā)明的效果】
[0063] 根據(jù)本發(fā)明，從物體側(cè)依次由具有負(fù)光焦度的第1透鏡群、光闌、和具有正光焦度 的第2透鏡群構(gòu)成，按照從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時使第1透鏡群和第2透鏡群的光軸方向 的間隔變小的方式構(gòu)成，使光闌在變倍時相對于像面被固定，第1透鏡群從物體側(cè)依次由 正透鏡、負(fù)透鏡、負(fù)透鏡和正彎月透鏡構(gòu)成，并滿足條件式（1)、（2)，因此能夠小型且低成本 地構(gòu)成變倍光學(xué)系統(tǒng)。另外，能夠構(gòu)成既是大孔徑比又具備高光學(xué)性能的變倍光學(xué)系統(tǒng)。 [0064] 根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置，因為搭載本發(fā)明的變倍光學(xué)系統(tǒng)，所以能夠小型而高性 能地構(gòu)成，能夠使用攝像元件得到良好的像。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0065] 圖1表示本發(fā)明的一實施方式的變倍光學(xué)系統(tǒng)的第1構(gòu)成例，是對應(yīng)實施例1的 透鏡剖面圖。
[0066] 圖2表示變倍光學(xué)系統(tǒng)的第2構(gòu)成例，是對應(yīng)實施例2的透鏡剖面圖。
[0067] 圖3表示變倍光學(xué)系統(tǒng)的第3構(gòu)成例，是對應(yīng)實施例3的透鏡剖面圖。
[0068]圖4是實施例1的變倍光學(xué)系統(tǒng)的在廣角端的諸像差圖，㈧表示球面像差，（B) 表示正弦條件違反量，（C)表示像散，（D)表示畸變，（E)表示倍率色像差。
[0069] 圖5是實施例1的變倍光學(xué)系統(tǒng)的在中間域的諸像差圖，㈧表示球面像差，（B) 表示正弦條件違反量，（C)表示像散，（D)表示畸變，（E)表示倍率色像差。
[0070] 圖6是實施例1的變倍光學(xué)系統(tǒng)的在望遠(yuǎn)端的諸像差圖，（A)表示球面像差，（B) 表示正弦條件違反量，（C)表示像散，（D)表示畸變，（E)表示倍率色像差。
[0071] 圖7是實施例2的變倍光學(xué)系統(tǒng)的在廣角端的諸像差圖，（A)表示球面像差，（B) 表示正弦條件違反量，（C)表示像散，（D)表示畸變，（E)表示倍率色像差。
[0072] 圖8是實施例2的變倍光學(xué)系統(tǒng)的在中間域的諸像差圖，㈧表示球面像差，（B) 表示正弦條件違反量，（C)表示像散，（D)表示畸變，（E)表示倍率色像差。
[0073] 圖9是實施例2的變倍光學(xué)系統(tǒng)的在望遠(yuǎn)端的諸像差圖，（A)表示球面像差，（B) 表示正弦條件違反量，（C)表示像散，（D)表示畸變，（E)表示倍率色像差。
[0074] 圖10是實施例3的變倍光學(xué)系統(tǒng)的在廣角端的諸像差圖，㈧表示球面像差，（B) 表示正弦條件違反量，（C)表示像散，（D)表示畸變，（E)表示倍率色像差。
[0075] 圖11是實施例3的變倍光學(xué)系統(tǒng)的在中間域的諸像差圖，㈧表示球面像差，（B) 表示正弦條件違反量，（C)表示像散，（D)表示畸變，（E)表示倍率色像差。
[0076] 圖12是實施例3的變倍光學(xué)系統(tǒng)的在望遠(yuǎn)端的諸像差圖，㈧表示球面像差，（B) 表示正弦條件違反量，（C)表示像散，（D)表示畸變，（E)表示倍率色像差。
[0077] 圖13是本發(fā)明的一實施方式的攝像裝置的概略圖。

【具體實施方式】
[0078] 以下，參照附圖對于本發(fā)明的實施方式詳細(xì)地加以說明。圖1(A)、（B)、（C)表示本 發(fā)明的一實施方式的變倍光學(xué)系統(tǒng)的第1構(gòu)成例。該構(gòu)成例與后述的實施例1的透鏡構(gòu)成 對應(yīng)。還有，圖1㈧與廣角端（最短焦距狀態(tài)）的光學(xué)系統(tǒng)配置對應(yīng)，圖I (B)中間域（中 間焦距狀態(tài)）的光學(xué)系統(tǒng)配置對應(yīng)，圖I(C)與望遠(yuǎn)端（最長焦距狀態(tài)）的光學(xué)系統(tǒng)配置對 應(yīng)。同樣，將與后述的實施例2、3的透鏡構(gòu)成對應(yīng)的第2和第3的構(gòu)成例示出在圖2(A)、 (B)、（C)和圖 3(A)、（B)、（C)中。在圖 1(A)、（B)、（C)?圖 3(A)、（B)、（C)中，符號 Ri 表示 以最靠物體側(cè)的構(gòu)成要素的面作為第1號而隨著朝向像側(cè)（成像側(cè)）依次增加地附加符號 的第i號面的曲率半徑。符號Di表示第i號面和第i+Ι號面的光軸Z上的面間隔。還有關(guān) 于符號Di，是只針對伴隨攝影倍率的變化而變化的部分的面間隔（D8、D9、D18)附加符號。
[0079] 該變倍光學(xué)系統(tǒng)，沿著光軸Z從物體側(cè)依次配置具有負(fù)光焦度的第1透鏡群Gl、 孔徑光闌St、和具有正光焦度的第2透鏡群G2而成，其構(gòu)成方式為，通過使第1透鏡群Gl 和第2透鏡群G2的光軸方向的間隔變化而進(jìn)行變倍。另外，在該變倍光學(xué)系統(tǒng)中，孔徑光 闌St在變倍時相對于像面Sim被固定。還有，圖1所示的孔徑光闌St未必表示其大小和 形狀，而是表示其在光軸Z上的位置。
[0080] 將該變倍光學(xué)系統(tǒng)適用于攝像裝置時，在像面Sim上配置有CXD (Charge Coupled Device)和 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)等的攝像兀件。攝像兀件 輸出由本實施方式的變倍光學(xué)系統(tǒng)形成的光學(xué)像所對應(yīng)的攝像信號。至少，由該變倍光學(xué) 系統(tǒng)和攝像元件，構(gòu)成本實施方式的攝像裝置。另外，優(yōu)選根據(jù)裝配該變倍光學(xué)系統(tǒng)的攝像 裝置側(cè)的構(gòu)成，在光學(xué)系統(tǒng)和像面Sim之間配置保護(hù)玻璃、棱鏡、紅外線截止濾光片和低通 濾光片等的各種濾光片。圖1中，表示的是將這些的假設(shè)下的平行平板狀的光學(xué)構(gòu)件GC配 置在第2透鏡群G2和像面Sim之間的例子。
[0081] 第1透鏡群Gl是4片結(jié)構(gòu)，即從物體側(cè)依次配置作為正透鏡的透鏡LU作為負(fù)透 鏡的透鏡L2、作為負(fù)透鏡的透鏡L3和使凸面朝向物體側(cè)的作為正彎月透鏡的透鏡L4而成。
[0082] 透鏡L2和透鏡L3,分擔(dān)第1透鏡群Gl的負(fù)光焦度，校正球面像差和軸外的彗形像 差（也稱慧差）。透鏡L4與透鏡Ll 一起校正球面像差、軸上色像差和倍率色像差。在與透 鏡Ll的作用效能分配中，倍率色像差主要由透鏡Ll分擔(dān)，球面像差和軸上色像差主要由透 鏡L4分擔(dān)。
[0083] 第1透鏡群Gl的透鏡，能夠全部為單透鏡，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。另外，通過 在第1透鏡群Gl的最靠物體側(cè)配置作為正透鏡的透鏡L1，可以使全系統(tǒng)的小型化和全變倍 域的良好的成像性能確保得以并立。優(yōu)選透鏡Ll在物體側(cè)具有凸?fàn)?，特別是優(yōu)選具有使凸 面朝向物體側(cè)的彎月形狀。由此，利用透鏡Ll的像側(cè)的凹面，與使透鏡Ll為雙凸透鏡或平 凸透鏡的情況比較，光焦度變?nèi)酰虼瞬粫鰪?qiáng)透鏡Ll的光焦度，而能夠縮短變倍光學(xué)系 統(tǒng)的總長。
[0084] 通過使透鏡L4成為使凸面朝向物體側(cè)的正彎月透鏡，可以良好地校正在望遠(yuǎn)側(cè) 的球面像差和在廣角側(cè)的像散。
[0085] 第2透鏡群G2是5片結(jié)構(gòu)，即從物體側(cè)依次配置作為雙凸透鏡的透鏡L5、作為負(fù) 透鏡的透鏡L6、作為雙凸透鏡的透鏡L7、作為負(fù)透鏡的透鏡L8和作為正透鏡的透鏡L9而 成。透鏡L5的物體側(cè)和像側(cè)的面由非球面構(gòu)成。
[0086] 由透鏡L5、透鏡L7和透鏡L9這3片正透鏡分擔(dān)正光焦度，利用透鏡L6和透鏡L8 這2片負(fù)透鏡，能夠校正由3片正透鏡發(fā)生的諸像差。特別是透鏡L7使用低色散的玻璃材， 透鏡L9使用稍高色散的玻璃材，可以取得軸上色像差和倍率色像差的平衡。另外，通過交 替配置正透鏡和負(fù)透鏡，特別是能夠抑制高階球面像差的發(fā)生。另外，通過使透鏡L5和透 鏡L7為雙凸透鏡，有利于球面像差的校正。優(yōu)選透鏡L6和透鏡L7接合，由此，通過一邊校 正色像差，一邊抑制因透鏡間隔的誤差和偏心的影響所形成的諸像差的發(fā)生。
[0087] 本實施方式的變倍光學(xué)系統(tǒng)，其構(gòu)成方式為，使第1透鏡群Gl和第2透鏡群G2沿 光軸Z移動，通過使群間隔變化而進(jìn)行變倍。即，隨著使之從廣角端向中間域、再向望遠(yuǎn)端 進(jìn)行變倍，第1透鏡群Gl和第2透鏡群G2,按照例如從圖I (A)的狀態(tài)向圖I (B)的狀態(tài)、再 向圖I(C)的狀態(tài)這樣的描繪出圖中實線所示的軌跡的方式移動。更詳細(xì)地說，從廣角端狀 態(tài)向望遠(yuǎn)端狀態(tài)的變倍時，以第1透鏡群Gl和第2透鏡群G2的間隔減少的方式移動。通 過如此移動各透鏡群，能夠利用各透鏡群有效地進(jìn)行變倍。
[0088] 另外，本實施方式的變倍光學(xué)系統(tǒng)為如下構(gòu)成：以孔徑光闌St為中心，在全系統(tǒng) 的最外側(cè)配置正透鏡（對應(yīng)透鏡L1、透鏡L9)，緊隨其內(nèi)側(cè)配置負(fù)透鏡（對應(yīng)透鏡L2、透鏡 L8)。由此，能夠相對于孔徑光闌St擁有對稱性，抑制因非對稱性而發(fā)生的軸外諸像差，使 成像區(qū)域全域中良好的成像性能在全變倍域得以維持。
[0089] 另外，在本實施方式的變倍光學(xué)系統(tǒng)中，以滿足下述條件式（1)、（2)的方式構(gòu)成。
[0090] 22 < vdp < 47. . . (1)
[0091] -5. 00 < f2/fw < -1. 20. . . (2)
[0092] 其中，
[0093] vdp :第1透鏡群Gl的作為正透鏡的透鏡Ll和作為正彎月透鏡的透鏡L4的在d 線下的平均阿貝數(shù)
[0094] fV :在廣角端的全系統(tǒng)的焦距
[0095] f2 :第1透鏡群Gl的從物體側(cè)起第2號上所配置的作為負(fù)透鏡的透鏡L2的焦距 [0096] 條件式（1)，是規(guī)定用于良好地維持色像差的透鏡Ll和透鏡L4的阿貝數(shù)的范圍的 式子。若低于條件式（1)的下限，則阿貝數(shù)vdp過小，因為能夠削減第1透鏡群Gl內(nèi)的用 于消色差的正負(fù)透鏡各自的光焦度，所以有利于球面像差和像面彎曲的校正，但卻使色像 差的次級光譜惡化，無法抑制滲色的發(fā)生。若高于條件式（1)的上限，則第1透鏡群Gl內(nèi) 的用于消色差的正負(fù)透鏡各自的光焦度變強(qiáng)，次級光譜減少，滲色可以良好地校正，但球面 像差和像面彎曲的像差發(fā)生量變大，軸上與軸外或廣角端與望遠(yuǎn)端的成像性能不均勻，不 能在全變倍域維持良好的成像關(guān)系。
[0097] 條件式⑵是規(guī)定作為負(fù)透鏡的透鏡L2的光焦度的式子。若低于條件式⑵的 下限，則透鏡L2的光焦度變得過弱，為了維持變倍比而不得不增強(qiáng)透鏡L3的光焦度，望遠(yuǎn) 端的球面像差校正過剩。另外，全系統(tǒng)的后焦距變小，在透鏡系統(tǒng)和像面Sim之間配置光學(xué) 構(gòu)件GC的空間不充分，向攝像裝置的搭載變得困難。若低于條件式（2)的下限，則透鏡L2 的光焦度變得過強(qiáng)，廣角端的畸變增大。
[0098] 此外，更優(yōu)選滿足下述條件式（1-1)代替條件式（1)。另外，更優(yōu)選滿足下述條件 式（2-1)代替條件式（2)。通過滿足條件式（1-1)、（2-1)，能夠進(jìn)一步提高由滿足條件式 (1)、⑵所取得的效果。
[0099] 24 < vdp < 44. . . (1-1)
[0100] -4. 00 < f2/fw < -2. 00. . . (2-1)
[0101] 本實施方式的變倍光學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠小型且低成本地構(gòu)成變倍光 學(xué)系統(tǒng)。另外，能夠構(gòu)成既有大孔徑比又具有高光學(xué)性能的變倍光學(xué)系統(tǒng)。
[0102] 以下，對于本實施方式的攝像透鏡的優(yōu)選的構(gòu)成進(jìn)行說明。
[0103] 在本實施方式的變倍光學(xué)系統(tǒng)中，關(guān)于透鏡LI,優(yōu)選滿足下述條件式（3)。
[0104] 3 < fl/fw < 17. . . (3)
[0105] 其中，
[0106] Π :第1透鏡群的透鏡Ll的焦距
[0107] fw :在廣角端的全系統(tǒng)的焦距
[0108] 透鏡Ll因為要分擔(dān)使由第1透鏡群Gl整體的負(fù)光焦度造成的發(fā)散性而產(chǎn)生的校 正過剩的球面像差、軸上色像差和倍率色像差等減少的職能，所以需要慎重考慮透鏡Ll的 正光焦度的分配。對此進(jìn)行規(guī)定的是條件式（3)。若低于條件式（3)的下限，則透鏡Ll的 正光焦度變得過強(qiáng)，如果不與像側(cè)的后續(xù)的負(fù)透鏡接合，則廣角側(cè)的軸外光束就將難以通 過，就要延長廣角端的焦距而不能維持期望的視場角。另外，即使作為假設(shè)進(jìn)行了接合，球 面像差和軸外像差也無法取得平衡，得不到良好的成像性能。
[0109] 若高于條件式（3)的上限，則相反，而后焦距會變得過長，全系統(tǒng)的透鏡總長過度 變長，不能達(dá)成小型化。另外，若高于條件式（3)的上限，則第1透鏡群Gl內(nèi)的正光焦度變 得過弱，第1透鏡群Gl內(nèi)的球面像差校正過剩，在廣角側(cè)和望遠(yuǎn)側(cè)雙方不能將球面像差抑 制得小。這時，若增大透鏡Ll和像側(cè)的后續(xù)的負(fù)透鏡的間隔來校正球面像差，則透鏡Ll的 外徑變得過大，不能達(dá)成小型化。另外，特別是在廣角側(cè)，倍率的色像差校正不足。
[0110] 還有，更優(yōu)選滿足下述條件式（3-1)代替條件式（3)。通過滿足條件式（3-1)，能 夠進(jìn)一步提高由滿足條件式（3)所得到的效果。
[0111] 6 < f Ι/fw < 14. . . (3-1)
[0112] 另外，在本實施方式的變倍光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選滿足下述條件式（4)。
[0113] 0. 3 < f5/fG2 < 1. 5. . . (4)
[0114] 其中，
[0115] f5 :第2透鏡群G2的透鏡L5的焦距
[0116] fG2 :第2透鏡群G2的焦距
[0117] 條件式（4)，是關(guān)于第2透鏡群G2的正的透鏡L5和第2透鏡群G2的焦距的比的 式子。因為在全系統(tǒng)中，軸上光束的邊緣光線的光線高度在透鏡L5最高，所以透鏡L5對于 本實施方式的變倍光學(xué)系統(tǒng)的規(guī)格和性能面的影響大。若低于條件式（4)的下限，則透鏡 L5的光焦度變得過強(qiáng)，全系統(tǒng)的后焦距變小，在透鏡系統(tǒng)和像面Sim之間配置光學(xué)構(gòu)件GC 的空間不充分，向攝像裝置的搭載變得困難。這時，若想要使透鏡L5的光焦度變得過強(qiáng)的 量由比透鏡L5更靠像側(cè)所配置的透鏡來補(bǔ)償，則像面彎曲等的軸外像差的發(fā)生量變大，不 能在全部成像區(qū)域維持良好的成像性能。若高于條件式（4)的上限，則透鏡L5的光焦度變 弱，因此不得不增強(qiáng)正的透鏡L7的光焦度，難以良好地校正全系統(tǒng)的包含次級光譜的軸上 色像差和球面像差的雙方。
[0118] 另外，更優(yōu)選滿足下述條件式（4-1)代替條件式（4)。通過滿足條件式（4-1)，能 夠進(jìn)一步提高由滿足條件式（4)所得到的效果。
[0119] 0. 6 < f5/fG2 <1.2... (4-1)
[0120] 另外，在本實施方式的變倍光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選滿足下述條件式（5)?（7)。
[0121] -0. I < fG2F/fG2B < 0. I. . . (5)
[0122] -5 < vd8~vd9 < 10. . . (6)
[0123] 29 < vd9 < 37. . . (7)
[0124] 其中，
[0125] fG2F :第2透鏡群G2的物體側(cè)的3片透鏡L5、L6、L7的合成焦距
[0126] fG2B :第2透鏡群G2的像側(cè)的2片透鏡L8、L9的合成焦距
[0127] vd8 :第2透鏡群G2的從像側(cè)起第二號透鏡L8的在d線下的阿貝數(shù)
[0128] vd9 :第2透鏡群G2的透鏡L9的在d線下的阿貝數(shù)
[0129] 條件式（5)是規(guī)定第2透鏡群G2的由物體側(cè)的3片透鏡L5、L6、L7構(gòu)成的前側(cè)副 透鏡組的合成焦距f2GF，和第2透鏡群G2的像側(cè)的2片透鏡L8、L9構(gòu)成的后側(cè)副透鏡組 的合成焦距f2GB的關(guān)系的式子。
[0130] 若低于條件式（5)的下限，則前側(cè)副透鏡組的正光焦度變得過弱，全系統(tǒng)的后焦 距變長，光學(xué)系統(tǒng)的總長變長而不能達(dá)成小型化。另外，像面彎曲校正過剩，在軸外周邊部 的性能劣化，因此不為優(yōu)選。若高于條件式（5)的上限，則前側(cè)副透鏡組的正光焦度變強(qiáng)， 第2透鏡群G2的望遠(yuǎn)透鏡化進(jìn)行，在全系統(tǒng)中，特別是在廣角端的后焦距變得過短，向攝像 裝置的搭載變得困難。另外，若高于條件式（5)的上限，則后側(cè)副透鏡組的正光焦度變得過 強(qiáng)，像面彎曲就將校正不足，使軸外性能劣化。
[0131] 條件式出）、（7)，是在滿足條件式（5)的條件下用于良好地維持色像差特別是倍 率色像差的式子。條件式（6)是關(guān)于構(gòu)成第2透鏡群G2的后側(cè)副透鏡組的透鏡L8、L9的 材質(zhì)的式子。若為了校正色像差，透鏡L8的阿貝數(shù)比透鏡L9的阿貝數(shù)大，則相比透鏡L9的 正光焦度，透鏡L8的負(fù)光焦度變強(qiáng)，第2透鏡群G2的后側(cè)副透鏡組的負(fù)光焦度變強(qiáng)，接近 條件式（5)的下限。若透鏡L8的阿貝數(shù)比透鏡L9的阿貝數(shù)小，則相比透鏡9的正光焦度， 透鏡L8的負(fù)光焦度變?nèi)酰咏鼦l件式（5)的上限。即，若不滿足條件式￠)，則不能滿足條 件式（5)，產(chǎn)生不能滿足上述的條件式（5)時的問題。
[0132] 關(guān)于條件式（7)也同樣，若不滿足條件式（7)，則即使能夠校正色像差，也不能滿 足條件式￠)，產(chǎn)生與不滿足條件式（5)時同樣的問題。另外，要一邊滿足條件式（5) -邊 校正色像差，則需要透鏡L9的阿貝數(shù)vd9處于條件式（7)的范圍內(nèi)。若不滿足條件式（7)， 則色像差的校正變得困難，產(chǎn)生成像性能降低或緊湊性受損的任意一個問題。
[0133] 此外，更優(yōu)選滿足下述條件式（5-1)、￠-1)、（7-1)條件式代替（5)?（7)。通過 滿足條件式（5-1)、（6-1)、（7-1)，能夠進(jìn)一步提高由滿足條件式（5)?（7)所得到的效果。
[0134] -0· 05 < fG2F/fG2B < 0· 05. · · (5-1)
[0135] 0 < vd8~vd9 < 5. . . (6-1)
[0136] 31 < vd9 < 36. · · (7-1)
[0137] 另外，在本實施方式的變倍光學(xué)系統(tǒng)中，第1透鏡群Gl的最靠物體側(cè)的透鏡LI，由 使凸面朝向物體側(cè)的正彎月透鏡構(gòu)成時，優(yōu)選滿足下述條件式（8)。
[0138] 4 < rlf/fw <9... (8)
[0139] 其中，
[0140] rIf :第1透鏡群Gl的透鏡Ll的物體側(cè)的面的曲率半徑
[0141] fw :在廣角端的全系統(tǒng)的焦距
[0142] 使第1透鏡群Gl的透鏡Ll在物體側(cè)具有凸?fàn)睿瑴p小物體側(cè)的面的曲率半徑，雖然 能夠縮短透鏡系統(tǒng)的總長，但其曲率半徑受到條件式（3)限制。然而，通過使透鏡Ll成為 在物體側(cè)凸出的正彎月透鏡，即使減小透鏡Ll的物體側(cè)的面的曲率半徑，由于透鏡Ll的像 側(cè)的凹面而使透鏡Ll的光焦度變?nèi)?，因此仍能夠使由條件式（3)限制的透鏡系統(tǒng)的總長縮 短。若低于條件式（8)的下限，則關(guān)于透鏡Ll就低于條件式（3)的下限，因此產(chǎn)生與低于 條件式（3)的下限時同樣的問題。若高于條件式（8)的上限，則關(guān)于透鏡Ll就高于條件式 (3)的上限，因此產(chǎn)生與高于條件式（3)的上限時同樣的問題。
[0143] [向攝像裝置的應(yīng)用例]
[0144] 接下來，對于本發(fā)明的實施方式的攝像裝置進(jìn)行說明。圖13中，作為本發(fā)明的實 施方式的攝像裝置的一例，示出使用了本發(fā)明的實施方式的變倍光學(xué)系統(tǒng)的攝像裝置的概 略構(gòu)成圖。作為攝像裝置，例如，能夠列舉使用了 CCD和CMOS等的攝像元件的數(shù)碼相機(jī)、攝 影機(jī)和監(jiān)控用攝像機(jī)等。
[0145] 圖13所示的攝像裝置10,具備如下：變倍光學(xué)系統(tǒng)1 ;在變倍光學(xué)系統(tǒng)1的像側(cè)所 配置的濾光片2 ;對由變倍光學(xué)系統(tǒng)1成像的被攝物體的像進(jìn)行拍攝的攝像元件3 ;對于來 自攝像元件3的輸出信號進(jìn)行運算處理的信號處理部4 ;用于進(jìn)行變倍光學(xué)系統(tǒng)1的變倍 及其變倍所伴隨的焦點調(diào)整的變焦控制部5。
[0146] 變倍光學(xué)系統(tǒng)1具有如下：通過沿著光軸Z移動而進(jìn)行變倍的具有負(fù)光焦度的第 1透鏡群Gl ;孔徑光闌St ;與第1透鏡群Gl同樣，通過沿著光軸Z移動而進(jìn)行變倍，具有正 光焦度的第2透鏡群G2。圖13中概略性地表示各透鏡群。攝像元件3,將變倍光學(xué)系統(tǒng)1 所形成的光學(xué)像轉(zhuǎn)換成電信號，且以其攝像面與變倍光學(xué)系統(tǒng)1的像面一致的方式配置。 作為攝像元件3,例如能夠使用C⑶和CMOS等。
[0147] 作為這樣的攝像裝置的變倍光學(xué)系統(tǒng)1，通過使用本實施方式的變倍光學(xué)系統(tǒng)，能 夠得到高析像的攝像信號。
[0148] 【實施例】
[0149] 接著，對于本實施方式的變倍光學(xué)系統(tǒng)的具體的實施例進(jìn)行說明。
[0150] [實施例1]
[0151] 圖I (A)、(B)、（C)是表示本發(fā)明的實施例1的變倍光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。還有，圖 1的構(gòu)成中的透鏡群和各透鏡的詳細(xì)的說明如上述，因此以下除非特別需要，否則省略重復(fù) 的說明。
[0152] 表1?表3,表示與圖1所示的實施例1的攝像透鏡的構(gòu)成對應(yīng)的具體的透鏡數(shù) 據(jù)。表1中示出其基本的透鏡數(shù)據(jù),表2中示出其他的數(shù)據(jù)，表3中示出非球面數(shù)據(jù)。表1 所不的透鏡數(shù)據(jù)中的面編號Si -欄中，表不在實施例1的變倍光學(xué)系統(tǒng)中，以最靠物體側(cè) 的構(gòu)成要素的面作為第1號而隨著朝向像側(cè)依次增加地附加符號的第i號（i = 1?20) 面的編號。曲率半徑Ri-欄中，表示與圖I (B)中附加的符號Ri對應(yīng)，從物體側(cè)起第i號 面的曲率半徑的值（mm)。面間隔Di -欄中，也同樣表示從物體側(cè)起第i號面Si和第i+1 號面Si+1的光軸上的間隔（mm)。ndj -欄中，表示以最靠物體側(cè)的透鏡作為第1號而隨著 朝向像側(cè)依次增加的第j號（j = 1、2、3、...）的光學(xué)零件的對d線（波長587. 6nm)的折 射率，vdj -欄中，表示第j號光學(xué)零件的對d線的阿貝數(shù)。在表1的透鏡數(shù)據(jù)中，附加在 面編號的左側(cè)的標(biāo)記" 表示該透鏡面是非球面形狀。在表1的基本透鏡數(shù)據(jù)中，作為這 些非球面的曲率半徑，表示近軸的曲率半徑的數(shù)值。
[0153] 表2中，另外作為其他的數(shù)據(jù)，還示出關(guān)于廣角端、中間域和望遠(yuǎn)端的在無限遠(yuǎn)合 焦?fàn)顟B(tài)下的全系統(tǒng)的變焦倍率、近軸焦距f (mm)、后焦距Bf、F值（FNo.)和視場角（2 ω)的 值。
[0154] 實施例1的變焦透鏡，因為伴隨變倍而第1透鏡群Gl和第2透鏡群G2的間隔變 化，所以第1透鏡群Gl和孔徑光闌St的間隔D8、孔徑光闌St和第2透鏡群G2的間隔D9、 以及第2透鏡群和光學(xué)構(gòu)件GC的間隔D18可變。表2中，作為面間隔D8、D9、D18的變倍時 的數(shù)據(jù)，示出廣角端、中間域和望遠(yuǎn)端的在無限遠(yuǎn)合焦?fàn)顟B(tài)下的變焦間隔（_)。
[0155] 表3中示出實施例1的變倍光學(xué)系統(tǒng)的非球面數(shù)據(jù)。作為非球面數(shù)據(jù)示出的數(shù)值 中，標(biāo)記"E"表示的是其之后的數(shù)據(jù)是以10為底的"冪指數(shù)"，表示由以10為底的指數(shù)函數(shù) 所代表的數(shù)值與"E"前的數(shù)值相乘。例如，如果是"1. 0E-02"，則表示"1. 0X10_2"。還有非 球面系數(shù)，是下述非球面式中的各系數(shù)KA、Am(m = 3、4、5、. . . 16)的值。
[0156] Zd = C · h2/{l+(l-KA · C2 · h2)1/2}+ Σ Am · hm
[0157] 其中，
[0158] Zd :非球面深度（從高度h的非球面上的點下垂到非球面頂點相切的且與光軸垂 直的平面的垂線的長度）
[0159] h :高度（從光軸至透鏡面的距離）
[0160] C :近軸曲率半徑的倒數(shù)
[0161] KA、Am :非球面系數(shù)（m = 3、4、5、· · · 16)
[0162] 以上所述的表1?3的記述的方法，在后述的表4?9也同樣。
[0163] 以下所述的表中，如上述作為長度的單位全部使用mm，作為角度的單位全部使用 度（° )，但光學(xué)系統(tǒng)按比例放大或按比例縮小也可以使用，因此也能夠使用其他適當(dāng)?shù)膯?位。
[0164] [實施例 2、3]
[0165] 圖2(A)、(B)、（C)是表示本發(fā)明的實施例2的變倍光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成的圖，圖3(A)、 (B)、（C)是表示本發(fā)明的實施例3的變倍光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。實施例2、3的變倍光學(xué)系 統(tǒng)，與實施例1的變倍光學(xué)系統(tǒng)為大致同樣的構(gòu)成。
[0166] 與上述的實施例1同樣，實施例2的變倍光學(xué)系統(tǒng)的具體的透鏡數(shù)據(jù)示出在表 4?6中。另外，實施例3的變倍光學(xué)系統(tǒng)的具體的透鏡數(shù)據(jù)示出在表7?9中。
[0167] 【表1】
[0168] 實施例1·透鏡數(shù)據(jù)
[0169]

【權(quán)利要求】
1. 一種變倍光學(xué)系統(tǒng)，從物體側(cè)依次由具有負(fù)光焦度的第1透鏡群、光闌、和具有正光 焦度的第2透鏡群構(gòu)成，按照從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時使所述第1透鏡群和所述第2透鏡 群的光軸方向的間隔變小的方式構(gòu)成，其特征在于， 所述光闌在變倍時相對于像面被固定， 所述第1透鏡群，從物體側(cè)依次由正透鏡、負(fù)透鏡、負(fù)透鏡和使凸面朝向物體側(cè)的正彎 月透鏡構(gòu)成， 滿足下述條件式（1)、（2)， 22. vdp < 47. . . (1) -5. 00 < f2/fw < -1. 20. . . (2) 其中， vdp :所述第1透鏡群的最靠物體側(cè)的正透鏡和最靠像側(cè)的正彎月透鏡的在d線下的平 均阿貝數(shù)， fw :在廣角端的全系統(tǒng)的焦距， f2 :所述第1透鏡群的從物體側(cè)起第2號所配置的負(fù)透鏡的焦距。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變倍光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 滿足下述條件式（1-1)， 24. vdp < 44. . . (1-1) 其中， vdp :所述第1透鏡群的最靠物體側(cè)的正透鏡和最靠像側(cè)的正彎月透鏡的在d線下的平 均阿貝數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變倍光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 滿足下述條件式（2-1)， -4. 00 < f2/fw < -2. 00. . . (2-1) 其中， fw :在廣角端的全系統(tǒng)的焦距， f2 :所述第1透鏡群的從物體側(cè)起第2號所配置的負(fù)透鏡的焦距。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的變倍光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 滿足下述條件式（3)， 3. fl/fw < 17. . . (3) 其中， Π :所述第1透鏡群的最靠物體側(cè)的正透鏡的焦距， fw :在廣角端的全系統(tǒng)的焦距。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的變倍光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 滿足下述條件式（3-1)， 6. fl/fw < 14. . . (3-1) 其中， Π :所述第1透鏡群的最靠物體側(cè)的正透鏡的焦距， fw :在廣角端的全系統(tǒng)的焦距。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的變倍光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 所述第2透鏡群，從物體側(cè)依次由雙凸透鏡、負(fù)透鏡、雙凸透鏡、負(fù)透鏡、和正透鏡構(gòu) 成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的變倍光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 滿足下述條件式（4)， 0. 3 < f5/fG2 < 1. 5. . . (4) 其中， f5 :所述第2透鏡群的最靠物體側(cè)的雙凸透鏡的焦距， fG2:所述第2透鏡群的焦距。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的變倍光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 滿足下述條件式（4-1)， 0. 6 < f5/fG2 <1.2... (4-1) 其中， f5 :所述第2透鏡群的最靠物體側(cè)的雙凸透鏡的焦距， fG2:所述第2透鏡群的焦距。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的變倍光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 滿足下述條件式（5)?（7)， -0. 1 < fG2F/fG2B < 0. 1. . . (5) -5 < vd8~vd9 < 10. . . (6) 29. vd9 < 37. . . (7) 其中， fG2F :所述第2透鏡群的物體側(cè)的3片透鏡的合成焦距， fG2B :所述第2透鏡群的像側(cè)的2片透鏡的合成焦距， vd8 :所述第2透鏡群的從像側(cè)起第2號的負(fù)透鏡的在d線下的阿貝數(shù)， vd9 :所述第2透鏡群的正透鏡的在d線下的阿貝數(shù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的變倍光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 滿足下述條件式（5-1)， -0. 05 < fG2F/fG2B < 0. 05. . . (5-1) 其中， fG2F :所述第2透鏡群的物體側(cè)的3片透鏡的合成焦距， fG2B :所述第2透鏡群的像側(cè)的2片透鏡的合成焦距。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的變倍光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 滿足下述條件式（6-1)， 0. vd8~vd9 < 5. . . (6-1) 其中， vd8 :所述第2透鏡群的從像側(cè)起第2號的負(fù)透鏡的在d線下的阿貝數(shù)， vd9 :所述第2透鏡群的最靠像側(cè)的正透鏡的在d線下的阿貝數(shù)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的變倍光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 滿足下述條件式（7-1)， 31. vd9 < 36. . . (7-1) 其中， vd9 :所述第2透鏡群的正透鏡的在d線下的阿貝數(shù)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的變倍光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 所述第1透鏡群的最靠物體側(cè)的正透鏡，由使凸面朝向物體側(cè)的正彎月透鏡構(gòu)成， 滿足下述條件式（8)， 4. rlf/fw < 9. . . (8) 其中， rlf :所述第1透鏡群的最靠物體側(cè)的正透鏡的物體側(cè)的面的曲率半徑， fw :在廣角端的全系統(tǒng)的焦距。
14. 一種攝像裝置，其特征在于， 搭載有權(quán)利要求1至13中任一項所述的變倍光學(xué)系統(tǒng)。
【文檔編號】G02B13/18GK104246575SQ201380020137
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月18日
【發(fā)明者】島田泰孝 申請人:富士膠片株式會社