專利名稱：變焦鏡頭、成像設(shè)備和制造變焦鏡頭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變焦鏡頭、成像設(shè)備和制造變焦鏡頭的方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)地，已經(jīng)提出了一種小型變焦鏡頭(例如，見專利文獻(xiàn)I)?，F(xiàn)有技術(shù)列表專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開專利公布N0.H3-75712 (A)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題然而，常規(guī)的變焦鏡頭就小型化而言是不夠的。如果增加每一透鏡組的屈光力以便實(shí)現(xiàn)小型化和更高性能，那么鏡頭構(gòu)造因?yàn)樾枰Ｕ癫疃兊脧?fù)雜并且構(gòu)成透鏡的數(shù)量增加，導(dǎo)致變焦鏡頭的尺寸增加，這與意圖相背。鑒于上文，本發(fā)明的目的是提供一種變焦鏡頭，該變焦鏡頭被小型化、由少量透鏡構(gòu)成，并且具有高性能和少的像差，還提供包括該變焦鏡頭的成像設(shè)備以及制造該變焦鏡頭的方法?！そ鉀Q問題的手段根據(jù)第一方面的變焦鏡頭按從物體的順序包括:具有正屈光力的第一透鏡組；具有負(fù)屈光力的第二透鏡組；具有正屈光力的第三透鏡組；以及具有正屈光力的第四透鏡組，其中，通過改變透鏡組之間的空氣間隔來執(zhí)行變焦，第四透鏡組按從物體的順序包括:第一正透鏡構(gòu)件、具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件，以及負(fù)透鏡構(gòu)件，并且滿足下述條件式。0.00 < (Rb2-Rbl)/(Rb2+Rbl) < 1.00其中，Rb2表示構(gòu)成第四透鏡組并具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件的像側(cè)面的曲率半徑，而Rbl表示構(gòu)成第四透鏡組并具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件的物體側(cè)面的曲率半徑。在這種情況下，透鏡構(gòu)件是指單透鏡或?qū)⒍鄠€(gè)透鏡膠合在一起的膠合透鏡。根據(jù)第二方面的成像設(shè)備(例如，本實(shí)施例中的無反光鏡(mirrorless)相機(jī)I)具有根據(jù)第一方面的變焦鏡頭。根據(jù)第三方面的制造變焦鏡頭的方法是一種用于制造變焦鏡頭的方法，該變焦鏡頭按從物體的順序包括:具有正屈光力的第一透鏡組；具有負(fù)屈光力的第二透鏡組；具有正屈光力的第三透鏡組；以及具有正屈光力的第四透鏡組，其中，通過改變透鏡組之間的空氣間隔來執(zhí)行變焦，第四透鏡組按從物體的順序包括:第一正透鏡構(gòu)件、具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件，以及負(fù)透鏡構(gòu)件，并且滿足下述條件式。0.00 < (Rb2-Rbl)/(Rb2+Rbl) < 1.00
其中，Rb2表示構(gòu)成第四透鏡組并具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件的像側(cè)面的曲率半徑，而Rbl表示構(gòu)成第四透鏡組并具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件的物體側(cè)面的曲率半徑。本發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供小型化、由少量透鏡構(gòu)成、具有高性能和少量像差的變焦鏡頭、包括該變焦鏡頭的成像設(shè)備以及制造該變焦鏡頭的方法。


圖1示出了根據(jù)示例I的變焦鏡頭的構(gòu)造和從廣角端狀態(tài)(W)到望遠(yuǎn)端狀態(tài)(T)的變焦軌跡；圖2是示出了根據(jù)示例I的變焦鏡頭的各種像差的圖，其中，圖2A是示出在廣角端狀態(tài)中，聚焦無限遠(yuǎn)時(shí)，變焦鏡頭的各種像差的圖，圖2B是示出在中間焦距狀態(tài)中，聚焦無限遠(yuǎn)時(shí)，變焦鏡頭的各種像差的圖，以及圖2C是示出在望遠(yuǎn)端狀態(tài)中，聚焦無限遠(yuǎn)時(shí)，變焦鏡頭的各種像差的圖；圖3是示出根據(jù)示例I的變焦鏡頭的構(gòu)造的截面圖，描述了當(dāng)由第一鬼影發(fā)生面和第二鬼影發(fā)生面反射入射光束時(shí)的狀態(tài)的示例；圖4示出根據(jù)示例2的變焦鏡頭的構(gòu)造以及從廣角端狀態(tài)(W)到望遠(yuǎn)端狀態(tài)(T)的變焦軌跡；圖5是示出了根據(jù)示例2的變焦鏡頭的各種像差的圖，其中，圖5A是示出在廣角端狀態(tài)中，聚焦無限遠(yuǎn)時(shí)，變焦鏡頭的各種像差的圖，圖5B是示出在中間焦距狀態(tài)中，聚焦無限遠(yuǎn)時(shí)，變焦鏡頭的各種像差的圖，以及圖5C是示出在望遠(yuǎn)端狀態(tài)中，聚焦無限遠(yuǎn)時(shí)，變焦鏡頭的各種像差的圖；圖6示出根據(jù)示例3的變焦鏡頭的構(gòu)造以及從廣角端狀態(tài)(W)到望遠(yuǎn)端狀態(tài)(T)的變焦軌跡；圖7是示出了根據(jù)示例3的變焦鏡頭的各種像差的圖，其中，圖7A是示出在廣角端狀態(tài)中，聚焦無限遠(yuǎn)時(shí)，變焦鏡頭的各種像差的圖，圖7B是示出在中間焦距狀態(tài)中，聚焦無限遠(yuǎn)時(shí)，變焦鏡頭的各種像差的圖，以及圖7C是示出在望遠(yuǎn)端狀態(tài)中，聚焦無限遠(yuǎn)時(shí)，變焦鏡頭的各種像差的圖；圖8是示出根據(jù)本實(shí)施例的相機(jī)的構(gòu)造的截面圖；圖9是描述制造根據(jù)本實(shí)施例的變焦鏡頭的方法的流程圖；圖10是示出抗反射膜的層結(jié)構(gòu)的示例的圖；圖11是示出抗反射膜的光譜特性的圖；圖12是示出根據(jù)改進(jìn)的抗反射膜的光譜特性的圖；圖13是示出根據(jù)改進(jìn)的抗反射膜的光譜特性的入射角依賴性的圖；圖14是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的抗反射膜的光譜特性的圖；以及圖15是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)形成的抗反射膜的光譜特性的入射角依賴性的圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在，將參考附圖，描述本發(fā)明的實(shí)施例。如圖1所示，根據(jù)本實(shí)施例的變焦鏡頭ZL按從物體的順序包括:具有正屈光力的第一透鏡組Gl ;具有負(fù)屈光力的第二透鏡組G2 ；具有正屈光力的第三透鏡組G3 ;以及具有正屈光力的第四透鏡組G4，其中，通過改變透鏡組之間的空氣間隔來執(zhí)行變焦，第四透鏡組G4以按從物體的順序包括:第一正透鏡構(gòu)件La、具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件Lb，以及負(fù)透鏡構(gòu)件Lc，并且滿足下述條件式(I)。0.00 < (Rb2-Rbl)/(Rb2+Rbl) < 1.00 (I)其中，Rb2表示構(gòu)成第四透鏡組G4并具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件Lb的像側(cè)面的曲率半徑，而Rbl表示構(gòu)成第四透鏡組G4并具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件Lb的物體側(cè)面的曲率半徑。本發(fā)明考慮小型化具有至少四個(gè)透鏡組(正、負(fù)、正和正)的多組變焦鏡頭的有效手段。特別地，本發(fā)明的關(guān)注點(diǎn)是第四透鏡組的構(gòu)造。第四透鏡組G4具有正、正和負(fù)透鏡構(gòu)件的簡單構(gòu)造，并且在不過度縮短出瞳的情況下，成功減少變焦鏡頭的后焦長度(backfocus)和全長(total length)。通過該構(gòu)造,還能實(shí)現(xiàn)更高性能。此外，本發(fā)明通過優(yōu)化像差校正的形狀以及對焦距設(shè)置最佳值，變得甚至更有效。條件式(I)是第四透鏡組G4中，具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件Lb的形狀因子(q因子)的倒數(shù)。如果超出 條件式(I)的上限值1.00，則透鏡的形狀從其凸面面向物體的平凸形狀改變，并變成雙凸形狀。換句話說，如果超出1.00，則透鏡的形狀大大地改變。如果條件式(I)的下限值小于0.00，即為負(fù)值，那么透鏡的形狀完全改變成面向圖像的凸面。這樣，條件式(I)是確定第四透鏡組G4中，具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件Lb的形狀的條件。如果超出條件式(I)的上限值，則具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件Lb的形狀偏離最佳的彎月透鏡形狀，并且從具有面向物體的凸面的平凸形狀改變成雙凸形狀，如上所述。因此，具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件Lb的屈光力增加，這導(dǎo)致負(fù)透鏡構(gòu)件Lc的屈光力增加，以及生成高階像差，并且惡化彗形像差和場曲，這是不期望的。此外，組裝期間的敏感度增加，使得制造更困難。如果條件式(I)的上限值為0.90，則能良好地校正彗形像差和場曲。如果條件式(I)的上限值為0.88，則能良好地校正彗形像差和場曲。如果條件式(I)的上限值為0.80，則能良好地校正彗形像差和場曲。如果條件式(I)的上限值為0.70，甚至能更好地校正彗形像差和場曲。如果條件式(I)的上限值為0.65，甚至能更好地校正彗形像差和場曲。如果條件式(I)的上限值為
0.60，甚至能更好地校正彗形像差和場曲，以及能最大程度地呈現(xiàn)該實(shí)施例的效果。如果未達(dá)到條件式(I)的下限值，則具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件Lb的形狀偏離最佳的彎月透鏡，并且改變成具有面向圖像的凸面的彎月透鏡形狀，如上所述。這也使得難以適當(dāng)?shù)匦Ｕ癫?。特別地，球面像差、場曲和像散惡化，這是不期望的。如果條件式(I)的下限值為0.05，則能良好地校正各種像差。如果條件式(I)的下限值為0.10，則能良好地校正各種像差。如果條件式(I)的下限值為0.15，則能良好地校正各種像差。如果條件式(I)的下限值為0.19，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(I)的下限值為0.20，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(I)的下限值為0.25，甚至能更好地校正各種像差，以及能最大程度地呈現(xiàn)該實(shí)施例的效果。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，在第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2的光學(xué)面(在圖1中，該(這些)面對應(yīng)于第一透鏡組Gl的正彎月透鏡L12的像側(cè)透鏡面(面號(hào)3)和第二透鏡組G2的負(fù)彎月透鏡L21的物體側(cè)透鏡面(面號(hào)4))中的至少一個(gè)面上形成抗反射膜，并且該抗反射膜包括由濕法工藝形成的至少一個(gè)層。通過該構(gòu)造，根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL能減少由來自物體的、正由光學(xué)面反射的光生成的鬼影和炫光，并且能實(shí)現(xiàn)高圖像質(zhì)量。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選抗反射膜是多層膜，并且由濕法工藝形成的層是構(gòu)成多層膜的層中最接近表面的層。通過該構(gòu)造，能減小由濕法工藝形成的層和空氣之間的折射率的差，并且能進(jìn)一步減少光的反射，由此能進(jìn)一步減少鬼影和炫光。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地，折射率nd，即在d線(波長:587.6nm)處由濕法工藝形成的層的折射率，為1.30或更小。通過該構(gòu)造，能減小由濕法工藝形成的層和空氣之間的折射率的差，并且能進(jìn)一步減少光的反射，由此能進(jìn)一步減少鬼影和炫光。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭中，優(yōu)選地，在其上形成抗反射膜的光學(xué)面是第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2的光學(xué)面中的至少一個(gè)面，并且當(dāng)從(第三透鏡組G3的)孔徑光闌S看時(shí)，該光學(xué)面是凹面。鬼影傾向于發(fā)生在當(dāng)從孔徑光闌看時(shí)為凹的透鏡面上，因此，通過在這樣的面上形成抗反射膜，能有效地減少鬼影和炫光。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地，在其上形成抗反射膜并且當(dāng)從孔徑光闌S看時(shí)為凹的透鏡面是被包括在第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2中的至少一個(gè)透鏡的像側(cè)透鏡面。鬼影傾向于發(fā)生在當(dāng)從孔徑光闌S看時(shí)為凹的透鏡面上，因此，通過在這樣的面上形成抗反射膜，能有效地減少鬼影和炫光。在根據(jù)該實(shí)施例的變 焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地，在其上形成抗反射膜并且當(dāng)從孔徑光闌S看時(shí)為凹的透鏡面是被包括在第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2中的至少一個(gè)透鏡的物體側(cè)透鏡面。鬼影傾向于發(fā)生在當(dāng)從孔徑光闌S看時(shí)為凹的透鏡面上，因此，通過在這樣的面上形成抗反射膜，能有效地減少鬼影和炫光。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地，在其上形成抗反射膜的光學(xué)面是第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2的光學(xué)面中的至少一個(gè)面，并且該光學(xué)面當(dāng)從物體看時(shí)為凹面。鬼影傾向于發(fā)生在當(dāng)從物體看時(shí)為凹的透鏡面上，因此，通過在這樣的面上形成抗反射膜，能有效地減少鬼影和炫光。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地，在其上形成抗反射膜并且當(dāng)從物體看時(shí)為凹的透鏡面是第一透鏡組GI中位于從物體側(cè)數(shù)的第二位置中的透鏡的像側(cè)透鏡面。鬼影傾向于發(fā)生在當(dāng)從物體看時(shí)為凹的透鏡面上，因此，通過在這樣的面上形成抗反射膜，能有效地減少鬼影和炫光。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地，在其上形成抗反射膜并且當(dāng)從物體看時(shí)為凹的透鏡面是第二透鏡組G2中位于從物體側(cè)數(shù)的第二位置中的透鏡的物體側(cè)透鏡面。鬼影傾向于發(fā)生在當(dāng)從物體看時(shí)為凹的透鏡面上，因此，通過在這樣的面上形成抗反射膜，能有效地減少鬼影和炫光。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地，在其上形成抗反射膜并且當(dāng)從物體看時(shí)為凹的透鏡面是第二透鏡組G2中位于從物體側(cè)數(shù)的第三位置中的透鏡的像側(cè)透鏡面。鬼影傾向于發(fā)生在當(dāng)從物體看時(shí)為凹的透鏡面上，因此，通過在這樣的面上形成抗反射膜，能有效地減少鬼影和炫光。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地，在其上形成抗反射膜并且當(dāng)從物體看時(shí)為凹的透鏡面是第二透鏡組G2中位于從物體側(cè)數(shù)的第四位置中的透鏡的物體側(cè)透鏡面。鬼影傾向于發(fā)生在當(dāng)從物體看時(shí)為凹的透鏡面上，因此，通過在這樣的面上形成抗反射膜，能有效地減少鬼影和炫光。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，可以通過干法工藝而不是濕法工藝來形成抗反射膜。在這種情況下，優(yōu)選地，抗反射膜包括其折射率為1.30或更小的至少一個(gè)層。如果由干法工藝形成的抗反射膜包括其折射率為1.30或更小的至少一個(gè)層，則能獲得與通過濕法工藝形成抗反射膜相同的效果。在這種情況下，優(yōu)選地，其折射率為1.30或更小的層是構(gòu)成多層膜的層中最接近表面的層。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地，滿足下述條件式(2)，其中，F(xiàn)e表示構(gòu)成第四透鏡組G4的負(fù)透鏡構(gòu)件Lc的焦距，并且F4表示第四透鏡組的焦距。0.45 < (-Fe) /F4 < 3.00 (2)條件式(2)規(guī)定第四透鏡組G4中負(fù)透鏡構(gòu)件Lc的焦距(絕對值)，換句話說，條件式(2)規(guī)定負(fù)透鏡構(gòu)件Lc的屈光力。如果超出條件式(2)的上限值，則負(fù)透鏡構(gòu)件Lc的焦距(絕對值)相對于第四透鏡組G4的焦距變長。這意味著負(fù)透鏡構(gòu)件Lc的負(fù)屈光力變?nèi)?。這對小型化來說是不利的，并且增加了后透鏡直徑。如果強(qiáng)制小型化，則場曲惡化，并且由變焦引起的彗形像差的變化增加，這是不期望的。如果條件式(2)的上限值為2.50，則能良好地校正各種像差。如果條件式(2)的上限值為2.20，則能良好地校正各種像差。如果條件式(2)的上限值為2.00，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(2)的上限值為1.90，甚至能更好地校正各種像差，并且能最大程度地呈現(xiàn)該實(shí)施例的效果。如果未達(dá)到條件式(2)的下限值，則負(fù)透鏡構(gòu)件Lc的焦距(絕對值)相對于第四透鏡組G4的焦距變短。這意味著負(fù)透鏡構(gòu)件Lc的負(fù)屈光力變強(qiáng)。這增加了視角移位以及在球面像差、場曲和向上彗形像差上由變焦引起的變化，這是不期望的。如果條件式(2)的下限值為0.50，則能良好地校正各種像差。如果條件式(2)的下限值為0.74，則能良好地校正各種像差。如果條件式(2)的下限值為0.80，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(2)的下限值為0.90，甚至能更好地校正各種像差，并且能最大程度地呈現(xiàn)該實(shí)施例的效果。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地滿足下述條件式(3)，其中，F(xiàn)ab表示構(gòu)成第四透鏡組G4的第一正透鏡構(gòu)件La和具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件Lb的組合焦距，并且F4表示第四透鏡組G4的焦距。0.10 < Fab/F4 < 2.00 (3)條件式(3)規(guī)定第四透鏡組G4中，正透鏡構(gòu)件La和具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件Lb的組合焦距。換句話說，條件式(3 )規(guī)定組合屈光力。如果超出條件式(3)的上限值，則第一正透鏡構(gòu)件La和具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件Lb的組合焦距相對于第四透鏡組G4的焦距變長。這意味著組合屈光力變?nèi)酢＿@惡化了球面像差校正，并且不利于小型化，導(dǎo)致大的變焦鏡頭，這是不期望的。如果條件式(3)的上限值為1.80，則能良好地校正各種像差，包括球面像差。如果條件式(3)的上限值為1.50，則能良好地校正各種像差，包括球面像差。如果條件式(3)的上限值為1.00，甚至能更好地校正各種像差，包括球面像差。如果條件式(3)的上限值為0.80，甚至能更好地校正各種像差，包括球面像差。如果條件式(3)的上限值為0.70，甚至能更好地校正各種像差，包括球面像差，并且能最大程度地呈現(xiàn)該實(shí)施例的效果。如果未達(dá)到條件式(3)的下限值，則第一正透鏡構(gòu)件La和具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件Lb的組合焦距相對于第四透鏡組G4的焦距變短。這意味著組合屈光力變強(qiáng)。這導(dǎo)致由于視角的移位以及在望遠(yuǎn)端側(cè)中在球面像差和向上彗形像差上由于變焦弓I起的變化的增加，以及場曲的變化增加，這是不期望的。如果條件式(3)的下限值為0.20，則能良好地校正各種像差，包括彗形像差。如果條件式(3)的下限值為0.30，則能良好地校正各種像差，包括彗形像差。如果條件式(3)的下限值為0.40，甚至能更好地校正各種像差，包括彗形像差。如果條件式(3)的下限值為0.45，甚至能更好地校正各種像差，包括彗形像差。如果條件式
(3)的下限值為0.50，甚至能更好地校正各種像差，包括彗形像差，并且能最大程度地呈現(xiàn)該實(shí)施例的效果。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地滿足下述條件式(4 )，其中，F(xiàn)2表示第二透鏡組G2的焦距，并且Fw表示在廣角端狀態(tài)下，在聚焦無限遠(yuǎn)時(shí)，變焦鏡頭的焦距。0.30 < (-F2) /Fw < 2.00 (4)條件式(4)規(guī)定第·二透鏡組G2的焦距，換句話說，條件式(4)規(guī)定其屈光力。如果超出條件式(4)的上限值，則第二透鏡組G2的焦距變長。這意味著第二透鏡組G2的屈光力變?nèi)?。由于變焦鏡頭的全長增加，這不利于小型化。如果確保像差校正所需的變焦比，那么由變焦引起的橫色像差和場曲的變化增加，這是不期望的。如果條件式(4)的上限值為1.80，則能良好地校正各種像差。如果條件式(4)的上限值為1.50，則能良好地校正各種像差。如果條件式(4)的上限值為1.00，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(4)的上限值為0.80，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(4)的上限值為0.70，甚至能更好地校正各種像差，并且能最大程度地呈現(xiàn)該實(shí)施例的效果。如果未達(dá)到條件式(4)的下限值，則第二透鏡組G2的焦距變短。這意味著第二透鏡組G2的屈光力變強(qiáng)。這特別地惡化了在望遠(yuǎn)端側(cè)，由于變焦引起的球面色像差和彗形像差的變化，這是不期望的。如果條件式(4)的下限值為0.40，則能良好地校正各種像差。如果條件式(4)的下限值為0.50，則能良好地校正各種像差。如果條件式(4)的下限值為0.52，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(4)的下限值為0.58，甚至能更好地校正各種像差，并且能最大程度地呈現(xiàn)該實(shí)施例的效果。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地滿足下述條件式(5)，其中，Vdc表示在d線(波長:587.6nm)處構(gòu)成第四透鏡組的負(fù)透鏡構(gòu)件Lc的阿貝數(shù)。45 < V dc < 85 (5)
條件式(5)規(guī)定在第四透鏡組G4中負(fù)透鏡構(gòu)件Lc的阿貝數(shù)。如果超出條件式(5)的上限值，則負(fù)透鏡構(gòu)件Lc的阿貝數(shù)的色散變低，以及橫色像差的校正惡化，這是不期望的。如果條件式(5)的上限值為75，則能良好地校正色像差。如果條件式(5)的上限值為73，則能良好地校正色像差。如果條件式(5)的上限值為70，甚至能更好地校正色像差。如果條件式(5)的上限值為68，甚至能更好地校正色像差，并且能最大程度地呈現(xiàn)該實(shí)施例的效果。如果未達(dá)到條件式(5)的下限值，則負(fù)透鏡構(gòu)件Lc的阿貝數(shù)的色散變高，并且橫色像差，特別是橫色像差的二次色散惡化，這是不期望的。如果條件式(5)的下限值為50，則能良好地校正色像差。如果條件式(5)的下限值為52，則能良好地校正色像差。如果條件式(5)的下限值為54，甚至能更好地校正色像差。如果條件式(5)的下限值為58，甚至能更好地校正色像差，并且能最大程度地呈現(xiàn)該實(shí)施例的效果。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地滿足下述條件式(6)，其中，Bfw表示在廣角端狀態(tài)下，在聚焦無限遠(yuǎn)時(shí)，變焦鏡頭的后焦長度，并且Fw表示在廣角端狀態(tài)下，聚焦無限遠(yuǎn)時(shí)，變焦鏡頭的焦距。0.5 < Bfw/Fw < 2.0 (6)條件式(6)指定廣角端狀態(tài)下的后焦長度。如果超出條件式(6)的上限值，則后焦長度變得非常長，這與小型化背道而馳，這是不期望的。此外，如果使用該結(jié)構(gòu)，則每一透鏡組必須具有低屈光力以便校正像差，因此，趨于生成場曲的變化，這是不期望的。如果條件式(6)的上限值為1.8，則能良好地校正各種像差。如果條件式(6)的上限值為1.7，則能良好地校正各種像差。如果條件式(6)的上限值為1.6，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(6)的上限值為1.5，甚至能更好地校正各種像差，并且能最大程度地呈現(xiàn)該實(shí)施例的效果。如果未達(dá)到條件式(6)的下限值，則后焦長度變得非常短，并且到出瞳的距離也變短，對用于數(shù)碼相機(jī)等等的光學(xué)系統(tǒng)來說，這是不期望的。此外，如果使用該結(jié)構(gòu)，則每一透鏡組必須具有高的屈光力以便校正像差，因此，趨向生成彗形像差和場曲的變化，這是不期望的。如果條件式(6)的下限值為0.6，則能良好地校正各種像差。如果條件式(6)的下限值為0.8，則能良好地校正各種像差。如果條件式(6 )的下限值為1.0，甚至能更好地校正各種像差。如果條件式(6)的下限值為1.4，甚至能更好地校正各種像差，并且能最大程度地呈現(xiàn)該實(shí)施例的效果。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地，第四透鏡組G4具有至少一個(gè)非球面。通過該構(gòu)造，能良好地校正彗形像差和畸變。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，甚至更優(yōu)選地，構(gòu)成第四透鏡組G4的負(fù)透鏡構(gòu)件Lc具有至少一個(gè)非球面。通過該構(gòu)造，能良好地校正彗形像差和畸變。在根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL中，優(yōu)選地，通過在光軸上移動(dòng)具有負(fù)屈光力的第二透鏡組G2，來執(zhí)行將變焦鏡頭聚焦在近距離物體上。通過該構(gòu)造，能減少近距離像差的變化，特別是場曲和彗形像差的變化，這是優(yōu)選的。圖8是具有可互換透鏡的無反光鏡相機(jī)I (在下文中，稱為“相機(jī)”)的截面圖，其是具有上述變焦鏡頭ZL的成像設(shè)備。在該相機(jī)I中，由相機(jī)鏡頭2 (根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL)采集來自物體(未示出)的光，并且經(jīng)未示出的OLPF (光學(xué)低通濾波器)，在成像單元3的成像面上形成物像。通過位于成像單元3中的光電轉(zhuǎn)換元件，將該物像光電轉(zhuǎn)換，由此生成物體的圖像。在位于相機(jī)I上的EVF (電子取景器)上顯示該圖像。由此用戶能經(jīng)EVF 4觀察該物像。如果用戶按壓釋放按鈕(未示出)，則將通過成像單元3光電轉(zhuǎn)換的圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(未示出)中。這樣，用戶能使用該相機(jī)I拍攝物體。相機(jī)I可移動(dòng)地保持相機(jī)鏡頭2 (變焦鏡頭ZL)或可以在其中集成相機(jī)鏡頭2 (變焦鏡頭ZL)。在此，無反光鏡相機(jī)被用作具有相機(jī)鏡頭2 (變焦鏡頭ZL)的成像設(shè)備的示例，但本發(fā)明不限于無反光鏡相機(jī)，而是可以是單鏡頭反射相機(jī)，其中，該相機(jī)主單元具有快速復(fù)位鏡，并且經(jīng)取景器光學(xué)系統(tǒng)觀察物像。根據(jù)該實(shí)施例的變焦鏡頭ZL，被安裝為該相機(jī)I的相機(jī)鏡頭2的是超廣角鏡頭，超廣角鏡頭由于特有的透鏡構(gòu)造而包括大視角，具有小的球面像差、場曲、像散和彗形像差，如稍后的每一示例中所示出的。因此，該相機(jī)I能實(shí)現(xiàn)具有大視角和小球面像差、場曲、像散和彗形像差的廣角成像設(shè)備?，F(xiàn)在將參考圖9，描述制造具有上述構(gòu)造的變焦鏡頭ZL的方法。首先，在鏡頭筒中組裝第一透鏡組Gl至第四透鏡組G4 (步驟S10)。在該組裝步驟中，布置每一透鏡以便第一透鏡組Gl具有正屈光力，第二透鏡組G2具有負(fù)屈光力，第三透鏡組G3具有正屈光力并且第四透鏡組G4具有正屈光力 。將第四透鏡組G4構(gòu)造成使得按從物體的順序布置第一正透鏡構(gòu)件La、具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件Lb，以及負(fù)透鏡構(gòu)件Lc (步驟S20)。根據(jù)該實(shí)施例的透鏡布置的示例是:作為第一透鏡組G1，布置了膠合正透鏡，在膠合正透鏡中，按從物體的順序膠合具有面向物體的凸面的負(fù)彎月透鏡Lll和正彎月透鏡L12 ;作為第二透鏡組G2，按從物體的順序布置了，具有面向物體的凸面和面向圖像的非球面的負(fù)彎月非球面透鏡L21、雙凹透鏡L22以及在其中膠合了雙凸透鏡L23和雙凹透鏡L24的膠合正透鏡；作為第三透鏡組G3，按從物體的順序布置了，孔徑光闌S、具有面向物體的凹面的正彎月透鏡L31，以及在其中膠合了雙凸透鏡L32和雙凹透鏡L33的膠合正透鏡；以及作為第四透鏡組G4，按從物體的順序布置了，具有面向物體的凹面的正彎月透鏡(對應(yīng)于權(quán)利要求中的第一正透鏡構(gòu)件)La、具有面向物體的凸面的正彎月透鏡(對應(yīng)于權(quán)利要求中的第二正透鏡構(gòu)件)Lb,以及具有面向物體的非球面的負(fù)透鏡(對應(yīng)于權(quán)利要求中的負(fù)透鏡構(gòu)件)Lc (見圖1)。然后，每一透鏡被布置為在從廣角端狀態(tài)變焦到望遠(yuǎn)端狀態(tài)時(shí)，透鏡組之間的空氣間隔改變(換句話說，第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2之間的間隔改變，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的間隔改變，以及第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之間的間隔改變)(步驟 S30)。將每一透鏡布置成滿足下述條件式(I )，其中，Rb2表示構(gòu)成第四透鏡組G4并具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件Lb的像側(cè)面的曲率半徑，并且Rbl表示構(gòu)成第四透鏡組G4并具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件Lb的物體側(cè)面的曲率半徑(步驟S40)。0.00 < (Rb2-Rbl)/(Rb2+Rbl) < 1.00 (I)如果使用根據(jù)該實(shí)施例的制造方法，則能實(shí)現(xiàn)小型化、由少量透鏡構(gòu)成、具有高性能和小像差的變焦鏡頭ZL。示例現(xiàn)在，將參考附圖，描述該實(shí)施例的每一示例。下述表I至表3分別是示例I至示例3的各種數(shù)據(jù)的表。在每一表的[面數(shù)據(jù)]中，面號(hào)指示沿光行進(jìn)方向，從物體側(cè)的透鏡面的順序，R表示每一透鏡面的曲率半徑，D表示在光軸上從每一光學(xué)面到下一光學(xué)面(或像平面)的距離，nd表示關(guān)于d線(波長:587.6nm)的折射率，vd表示d線的透鏡材料的阿貝數(shù)，(可變)指示可變面距離，并且(光闌S)指示孔徑光闌S。曲率半徑R列中的指示平面。省略Cd線)空氣的折射率1.000000。在由下述表達(dá)式(a)給出的[面數(shù)據(jù)]中所示的非球面的形狀[非球面數(shù)據(jù)]中，其中，y表示垂直于光軸的方向上的高度，X (y)表示在高度 處在光軸方向中的位移(下垂量)，r表示參考球面的曲率半徑(近軸曲率半徑)，K表示圓錐系數(shù)，以及An表示第η次的非球面系數(shù)。“Ε-η”指示“ X ΙΟ — 11”，并且例如“ L 234E-05”指示“ 1.234X 10_5”。

X(y) = (y2/r)/[l+{l-K (y2/r2)}1/2] +A4 X y4+A6 X y6+A8 X y8+A10 X y10 (a)在每個(gè)表的[各種數(shù)據(jù)]中，f表示焦距，F(xiàn)NO表示F數(shù)，ω表示半視角(單位:度)，Y表示像高，TL表示鏡頭全長，Σ(1表示在變焦鏡頭ZL中，在光軸上，從最接近物體的透鏡面到最接近圖像的透鏡面的距離，以及BF表示后焦長度(back focus)。在[透鏡組距離數(shù)據(jù)]中，在無限遠(yuǎn)、中間焦點(diǎn)和近距離物體點(diǎn)處，在廣角端狀態(tài)、中間焦距狀態(tài)和望遠(yuǎn)端狀態(tài)的每一狀態(tài)中，Di (i是整數(shù))指示第i面和第(i+1)面之間的可變距離。在每個(gè)表的[變焦透鏡組數(shù)據(jù)]中，G表示組號(hào)，“組的第一面”指示在每一組中最接近物體的面的面號(hào)，以及“組焦距”指示每一組的焦距。在每個(gè)表的[條件式]中，示出了每個(gè)條件式(I)至(6)的對應(yīng)值。在所有數(shù)據(jù)值中，通常將“mm”用作焦距f、曲率半徑R、面距離D和其他長度的單位，但單位不限于“mm”，因?yàn)榧词钩杀壤財(cái)U(kuò)大或成比例地縮減光學(xué)系統(tǒng)，也獲得等效的光學(xué)性能。單位不限于“mm”，而是能使用另一適當(dāng)?shù)膯挝弧Ｓ嘘P(guān)表的描述對其他示例是相同的，因此，在下文省略。(示例I)現(xiàn)在，將參考圖1至圖3和表I，描述示例I。圖1示出根據(jù)示例I的變焦鏡頭ZL(ZLl)的構(gòu)造以及從廣角端狀態(tài)(W)到望遠(yuǎn)端狀態(tài)(T)的變焦軌跡。如圖1所示，根據(jù)示例
I的變焦鏡頭ZLl按從物體的順序包括:具有正屈光力的第一透鏡組Gl ;具有負(fù)屈光力的第二透鏡組G2 ;具有正屈光力的第三透鏡組G3以及具有正屈光力的第四透鏡組G4，其中，通過改變透鏡組之間的空氣間隙來執(zhí)行變焦。第一透鏡組Gl由膠合 正透鏡來構(gòu)造，在膠合正透鏡中，按從物體的順序膠合了具有面向物體的凸面的負(fù)彎月透鏡Lll和正彎月透鏡L12。第二透鏡組G2由按從物體的順序的具有面向物體的凸面和面向圖像的非球面的負(fù)彎月非球面透鏡L21、雙凹透鏡L22和在其中膠合了雙凸透鏡L23和雙凹透鏡L24的膠合正透鏡來構(gòu)造。第三透鏡組G3由按從物體的順序的孔徑光闌S、具有面向物體的凸面的正彎月透鏡L31，以及在其中膠合了雙凸透鏡L32和雙凹透鏡L33的膠合正透鏡來構(gòu)造。第四透鏡組G4由按從物體的順序的具有面向物體的凹面的正彎月透鏡(對應(yīng)于權(quán)利要求中的第一正透鏡構(gòu)件)La、具有面向物體的凸面的正彎月透鏡(對應(yīng)于權(quán)利要求中的第二正透鏡構(gòu)件)Lb,以及具有面向物體的非球面的負(fù)透鏡(對應(yīng)于權(quán)利要求中的負(fù)透鏡構(gòu)件)Lc來構(gòu)造。在示例I中，在第一透鏡組Gl的正彎月透鏡L12的像側(cè)透鏡面，以及第二透鏡組G2的負(fù)彎月透鏡L21的物體側(cè)透鏡面上，形成稍后提及的抗反射膜。表 I示出了示例I的數(shù)據(jù)。表I中的面號(hào)I至22分別對應(yīng)于圖1中示出其曲率半徑Rl至R22的透鏡面。在示例I中，面5和面21形成為非球面。(表I)
權(quán)利要求
1.一種變焦鏡頭，按從物體的順序包括: 具有正屈光力的第一透鏡組； 具有負(fù)屈光力的第二透鏡組； 具有正屈光力的第三透鏡組；以及 具有正屈光力的第四透鏡組， 通過改變所述透鏡組之間的空氣間隔來執(zhí)行變焦， 所述第四透鏡組按從物體的順序包括:第一正透鏡構(gòu)件、具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件，以及負(fù)透鏡構(gòu)件，并且滿足下述條件式:.0.0O < (Rb2-Rbl)/(Rb2+Rbl) < 1.00 其中，Rb2表示構(gòu)成所述第四透鏡組并具有面向物體的凸面的所述第二正透鏡構(gòu)件的像側(cè)面的曲率半徑，并且Rbl表示構(gòu)成所述第四透鏡組并具有面向物體的凸面的所述第二正透鏡構(gòu)件的物體側(cè)面的曲率半徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭，其中， 在所述第一透鏡組和所述第二透鏡組的光學(xué)面中的至少一個(gè)面上，形成抗反射膜，并且所述抗反射膜包括通過濕法工藝形成的至少一個(gè)層。
3.根 據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭，其中， 滿足下述條件式:.0.45 < (-Fe) /F4 < 3.00 其中，F(xiàn)e表示構(gòu)成所述第四透鏡組的所述負(fù)透鏡構(gòu)件的焦距，并且F4表示所述第四透鏡組的焦距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其中， 滿足下述條件式:0.10 < Fab/F4 < 2.00 其中，F(xiàn)ab表示構(gòu)成所述第四透鏡組的、所述第一正透鏡構(gòu)件和具有面向物體的凸面的所述第二正透鏡構(gòu)件的組合焦距，并且F4表示所述第四透鏡組的焦距。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任何一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其中， 滿足下述條件式:.0.30 < (-F2) /Fw < 2.00 其中，F(xiàn)2表示所述第二透鏡組的焦距，并且Fw表示在廣角端狀態(tài)下，當(dāng)聚焦無限遠(yuǎn)時(shí)，所述變焦鏡頭的焦距。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任何一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其中， 滿足下述條件式:45 < V dc < 85 其中，V dc表示構(gòu)成所述第四透鏡組的所述負(fù)透鏡構(gòu)件的阿貝數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任何一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其中， 滿足下述條件式:.0.5 < Bfw/Fw < 2.0 其中，Bfw表示在廣角端狀態(tài)下，當(dāng)聚焦無限遠(yuǎn)時(shí)，所述變焦鏡頭的后焦長度，并且Fw表示在廣角端狀態(tài)下，聚焦無限遠(yuǎn)時(shí)，所述變焦鏡頭的焦距。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7的任何一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其中， 所述第四透鏡組具有至少一個(gè)非球面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8的任何一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其中， 構(gòu)成所述第四透鏡組的所述負(fù)透鏡構(gòu)件具有至少一個(gè)非球面。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9的任何一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其中， 通過在光軸上移動(dòng)具有負(fù)屈光力的所述第二透鏡組來執(zhí)行將所述變焦鏡頭聚焦到近距離物體上。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至10的任何一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其中， 其中，所述抗反射膜是多層膜，并且 由所述濕法工藝形成的所述層是構(gòu)成所述多層膜的層中最接近表面的層。
12.根據(jù)權(quán)利要求2至11的任何一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其中， 折射率nd，即在d線處由所述濕法工藝形成的所述層的折射率為1.30或更小。
13.根據(jù)權(quán)利要求2至12的任何一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其中， 所述第三透鏡組具有孔徑光闌，并且 在其上形成所述抗反射膜的所述光學(xué)面當(dāng)從所述孔徑光闌看時(shí)為凹面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的變焦鏡頭，其中， 當(dāng)從所述孔徑光闌看時(shí)為凹的所述透鏡面是被包括在所述第一透鏡組和所述第二透鏡組中的至少一個(gè)透鏡的像側(cè)透鏡面。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的變焦鏡頭，其中， 當(dāng)從所述孔徑光闌看時(shí)為凹的所述透鏡面是被包括在所述第一透鏡組和所述第二透鏡組中的至少一個(gè)透鏡的物體側(cè)透鏡面。
16.根據(jù)權(quán)利要求2至12的任何一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其中， 在其上形成所述抗反射膜的所述光學(xué)面當(dāng)從物體看時(shí)為凹面。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的變焦鏡頭，其中， 當(dāng)從物體看時(shí)為凹的所述透鏡面是所述第一透鏡組中位于離物體的第二位置中的透鏡的像側(cè)透鏡面。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的變焦鏡頭，其中， 當(dāng)從物體看時(shí)為凹的所述透鏡面是所述第二透鏡組中位于從物體側(cè)數(shù)的第二位置中的透鏡的物體側(cè)透鏡面。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的變焦鏡頭，其中， 當(dāng)從物體看時(shí)為凹的所述透鏡面是所述第二透鏡組中位于從物體側(cè)數(shù)的第三位置中的透鏡的像側(cè)透鏡面。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的變焦鏡頭，其中， 當(dāng)從物體看時(shí)為凹的所述透鏡面是所述第二透鏡組中位于從物體側(cè)數(shù)的第四位置中的透鏡的物體側(cè)透鏡面。
21.—種成像設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1至20的任何一項(xiàng)所述的變焦鏡頭。
22.一種用于制造變焦鏡頭的方法，所述變焦鏡頭按從物體的順序包括具有正屈光力的第一透鏡組、具有負(fù)屈光力的第二透鏡組、具有正屈光力的第三透鏡組、以及具有正屈光力的第四透鏡組，所述方法包括: 通過改變所述透鏡組之間的空氣間隔來執(zhí)行變焦， 所述第四透鏡組按從物體的順序包括:第一正透鏡構(gòu)件、具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件，以及負(fù)透鏡構(gòu)件，并且所述方法進(jìn)一步包括: 將每一透鏡組裝在鏡頭筒中，以便滿足下述條件式:.0.0O < (Rb2-Rbl)/(Rb2+Rbl) < 1.00 其中，Rb2表示構(gòu)成所述第四透鏡組并具有面向物體的凸面的所述第二正透鏡構(gòu)件的像側(cè)面的曲率半徑，并且Rbl表示構(gòu)成所述第四透鏡組并具有面向物體的凸面的所述第二正透鏡構(gòu)件的物體側(cè)面 的曲率半徑。
全文摘要
本發(fā)明按從物體順序具有具有正屈光力的第一透鏡組(G1)；具有負(fù)屈光力的第二透鏡組(G2)；具有正屈光力的第三透鏡組(G3)；以及具有正屈光力的第四透鏡組(G4)，其中，通過改變透鏡組之間的空氣間隔來執(zhí)行變焦，第四透鏡組按從物體的順序包括第一正透鏡構(gòu)件(La)、具有面向物體的凸面的第二正透鏡構(gòu)件(Lb)，以及負(fù)透鏡構(gòu)件(Lc)，并且滿足下述條件式0.00＜(Rb2-Rb1)/(Rb2+Rb1)＜1.00，其中，Rb2表示構(gòu)成第四透鏡組(G4)的第二正透鏡構(gòu)件(Lb)的像側(cè)面的曲率半徑，并且Rb1表示構(gòu)成第四透鏡組(G4)的第二正透鏡構(gòu)件(Lb)的物體側(cè)面的曲率半徑。
文檔編號(hào)G02B13/18GK103250084SQ201180059190
公開日2013年8月14日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者佐藤治夫, 田中一政 申請人:株式會(huì)社尼康