專利名稱：變焦透鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合于照相機(jī)或攝像機(jī)、以及數(shù)字照相機(jī)等的變焦透鏡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
最近，伴隨使用了固體攝像元件的攝像機(jī)、數(shù)字照相機(jī)等攝像裝置(照相機(jī))的多功能化，其中使用的光學(xué)系統(tǒng)需要包含寬廣視角的大孔徑比的變焦透鏡。
由于在這種照相機(jī)中，在透鏡最后部和攝像元件之間，配置有低通濾光鏡或校色濾光鏡等各種光學(xué)部件，所以在其中使用的光學(xué)系統(tǒng)中需要后焦距比較長(zhǎng)的透鏡系統(tǒng)。進(jìn)而，在使用了彩色圖像用攝像元件的照相機(jī)的情況下，為了避免色調(diào)發(fā)暗，在其中所用的光學(xué)系統(tǒng)中需求像側(cè)的遠(yuǎn)心特性良好的透鏡系統(tǒng)。
以往，提出以下種種方案，即由具有負(fù)折射能力的第1透鏡組(注英文譯為“l(fā)ens unit”)和具有正折射能力的第2透鏡組這2個(gè)透鏡組組成、通過改變兩者的透鏡間隔而進(jìn)行變焦的、所謂的短變焦類型廣角雙組變焦透鏡。在這些短變焦類型的光學(xué)系統(tǒng)中，通過移動(dòng)具有正折射能力的第2透鏡組來進(jìn)行變倍，通過移動(dòng)具有負(fù)折射能力的第1透鏡組來進(jìn)行伴隨變倍的圖像位置校正。在這些由2個(gè)透鏡組組成的透鏡構(gòu)成中，變焦比為2倍左右。
進(jìn)而還提出以下方案，即為了使透鏡整體成緊湊狀以具有2倍以上的高變焦比，在2組變焦透鏡的像側(cè)配置具有負(fù)或者正折射能力的第3透鏡組，進(jìn)行伴隨高變焦比化而發(fā)生的諸像差的校正的、所謂的3組變焦透鏡(例如專利文獻(xiàn)1、2)。
另外，作為3組變焦透鏡，滿足后焦距和遠(yuǎn)心特性的廣角3組變焦透鏡系統(tǒng)(例如專利文獻(xiàn)3、4)也已眾所周知。
另外在3組變焦透鏡中，還公知在變焦時(shí)使具有負(fù)折射能力的第1透鏡組不動(dòng)，使具有正折射能力的第2透鏡組和具有正折射能力的第3透鏡組移動(dòng)來進(jìn)行變焦的變焦透鏡(例如專利文獻(xiàn)5)。
另外，還公知透鏡構(gòu)成片數(shù)比較少的3組變焦透鏡(例如專利文獻(xiàn)6～11)。
在這些以往例子之中，專利文獻(xiàn)6、10、11中公開了，用負(fù)透鏡和正透鏡2片透鏡構(gòu)成第1透鏡組，且比較低地抑制負(fù)透鏡和正透鏡的材料的折射率，使色差和像面校正得以兼顧。
專利文獻(xiàn)1日本特公平7-3507號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)US4810072)專利文獻(xiàn)2日本特公平6-40170號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)US4647160)專利文獻(xiàn)3日本特開昭63-135913號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)US4838666)專利文獻(xiàn)4日本特開平7-261083號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5日本特開平3-288113號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)US5270863)專利文獻(xiàn)6日本特開2000-47108號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)US6542301)專利文獻(xiàn)7日本特開2001-272602號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)US6545819)專利文獻(xiàn)8日本特開2002-14284號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)9日本特開2002-48975號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)US6417973)專利文獻(xiàn)10日本特許第3035830號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)US5270863)
專利文獻(xiàn)11美國(guó)專利第5278698號(hào)(注與專利文獻(xiàn)6相同)(注與專利文獻(xiàn)10相同)(注與專利文獻(xiàn)11相同)為35mm膠片而設(shè)計(jì)的3組變焦透鏡，由于后焦距較長(zhǎng)，遠(yuǎn)心特性不好，故難以直接用在使用固體攝像元件的光學(xué)器件中。
另一方面，近年來，為了兼顧照相機(jī)的緊湊化和變焦透鏡的高變焦比化，在不攝影時(shí)將各透鏡組的間隔縮小至與攝影狀態(tài)不同的間隔，使距照相機(jī)主體的透鏡突出量減少的所謂伸縮式的變焦透鏡已得以廣泛使用。
一般，若構(gòu)成變焦透鏡的各透鏡組的透鏡片數(shù)較多，則各透鏡組的光軸上的長(zhǎng)度就較長(zhǎng)，另外，若各透鏡組的變焦以及聚焦中的移動(dòng)量較大則透鏡全長(zhǎng)就較長(zhǎng)，不能達(dá)到所希望的伸縮長(zhǎng)度，而難以用于伸縮式的變焦透鏡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及與上述以往例子不同的新的變焦透鏡系統(tǒng)，其目的是提供一種構(gòu)成透鏡片數(shù)較少、緊湊的、具有優(yōu)良光學(xué)性能的變焦透鏡系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案提供變焦透鏡系統(tǒng)，按從物體側(cè)向像側(cè)的順序，具備負(fù)的光強(qiáng)度的第1透鏡單元，正的光強(qiáng)度的第2透鏡單元；以及正的光強(qiáng)度的第3透鏡單元；使各透鏡單元的間隔變化來進(jìn)行變焦。在此變焦透鏡系統(tǒng)中，用將凸面朝向物體側(cè)的彎月狀負(fù)透鏡元件、和正透鏡元件構(gòu)成第1透鏡單元，并且將各透鏡元件的折射率設(shè)定成恰當(dāng)?shù)闹怠?br>

圖1是實(shí)施形式1的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖2是實(shí)施形式1的變焦透鏡在廣角端的像差圖。
圖3是實(shí)施形式1的變焦透鏡在中間變焦位置的像差圖。
圖4是實(shí)施形式1的變焦透鏡在攝遠(yuǎn)端的像差圖。
圖5是實(shí)施形式2的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖6是實(shí)施形式2的變焦透鏡在廣角端的像差圖。
圖7是實(shí)施形式2的變焦透鏡在中間變焦位置的像差圖。
圖8是實(shí)施形式2的變焦透鏡在攝遠(yuǎn)端的像差圖。
圖9是實(shí)施形式3的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖10是實(shí)施形式3的變焦透鏡在廣角端的像差圖。
圖11是實(shí)施形式3的變焦透鏡在中間變焦位置的像差圖。
圖12是實(shí)施形式3的變焦透鏡在攝遠(yuǎn)端的像差圖。
圖13是數(shù)字照相機(jī)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面使用附圖對(duì)本發(fā)明的變焦透鏡系統(tǒng)以及使用了此變焦透鏡系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)備(數(shù)字照相機(jī))的實(shí)施形式進(jìn)行說明。
圖1是實(shí)施形式1的變焦透鏡在廣角端的透鏡截面圖。圖2～圖4是實(shí)施形式1的變焦透鏡在廣角端、中間變焦位置、攝遠(yuǎn)端的像差圖。實(shí)施形式1是變焦比為3.0倍、F數(shù)(光圈數(shù))為2.7～5.0左右的變焦透鏡。
圖5是實(shí)施形式2的變焦透鏡在廣角端的透鏡截面圖。圖6～圖8是實(shí)施形式2的變焦透鏡在廣角端、中間變焦位置、攝遠(yuǎn)端的像差圖。實(shí)施形式2是變焦比為2.2倍、F數(shù)(光圈數(shù))為2.7～4.0左右的變焦透鏡。
圖9是實(shí)施形式3的變焦透鏡在廣角端的透鏡截面圖。圖10～圖12是實(shí)施形式3的變焦透鏡在廣角端、中間變焦位置、攝遠(yuǎn)端的像差圖。實(shí)施形式3是變焦比為3.0倍、F數(shù)(光圈數(shù))為2.7～5.0左右的變焦透鏡。
在圖1、圖5、圖9的透鏡截面圖中，L1是具有負(fù)折射能力(光強(qiáng)度＝焦距的倒數(shù))的第1透鏡組，L2是具有正折射能力的第2透鏡組，L3是具有正折射能力的第3透鏡組，SP是孔徑光闌。IP是像面，配置有CCD傳感器或CMOS傳感器等固體攝像元件的感光面。G是諸如石英低通濾光鏡或去紅外濾光鏡等的玻璃塊。
各實(shí)施形式的變焦透鏡，按從物體側(cè)開始的順序由具有負(fù)折射能力的第1透鏡組L1、具有正折射能力的第2透鏡組L2、以及具有正折射能力的第3透鏡組L3這3個(gè)透鏡組構(gòu)成。在從廣角端向攝遠(yuǎn)端進(jìn)行變焦時(shí)，第1透鏡組L1基本上沿凸?fàn)畹能壽E的一部分朝像側(cè)往復(fù)移動(dòng)，第2透鏡組L2朝物體側(cè)移動(dòng)，第3透鏡組L3單調(diào)地或以拐點(diǎn)朝像側(cè)進(jìn)行移動(dòng)。
在各實(shí)施形式中，通過第2透鏡組L2的移動(dòng)來進(jìn)行主要的變倍，通過第1透鏡組L1的大致往復(fù)移動(dòng)以及利用第3透鏡組L3朝像側(cè)方向的移動(dòng)來校正像位置伴隨變倍的移動(dòng)。
第3透鏡組L3通過分擔(dān)伴隨攝像元件小型化的透鏡系統(tǒng)整體的折射能力的增大，減少由第1透鏡組L1、第2透鏡組L2構(gòu)成的短變焦系統(tǒng)的折射能力，來抑制具體構(gòu)成第1透鏡組L1的透鏡中的像差的發(fā)生而達(dá)到良好的光學(xué)性能。另外，通過使第3透鏡組具有物鏡的作用來實(shí)現(xiàn)、特別在使用固體攝像元件等的攝影裝置中所必要的在像側(cè)的遠(yuǎn)心成像。
另外，通過將光闌SP置于第2透鏡組L2的最靠物體側(cè)并縮短廣角側(cè)中的入射光瞳和第1透鏡組L1的距離，來抑制構(gòu)成第1透鏡組L1的透鏡外徑的增大。進(jìn)而，通過用夾持光闌SP的第1透鏡組L1和第3透鏡組來消除光軸外的諸像差以不增加構(gòu)成透鏡片數(shù)地得到良好的光學(xué)性能。
在各實(shí)施形式中，按從物體側(cè)向像側(cè)的順序，用將凸面朝向物體側(cè)的彎月狀負(fù)透鏡11、將凸面朝向物體側(cè)的彎月狀正透鏡12這2片透鏡，來構(gòu)成具有負(fù)折射能力的第1透鏡組L1。
第2透鏡組L2，具有2片正透鏡和1片以上的負(fù)透鏡，該2片正透鏡分別配置于第2透鏡組的最靠物體側(cè)和最靠像側(cè)。
具體來講，就是按從物體側(cè)到像側(cè)的順序，用將凸面朝向物體側(cè)的彎月狀正透鏡21、和將凹面朝向像面?zhèn)鹊膹澰聽钬?fù)透鏡22的接合透鏡，以及兩個(gè)透鏡面均為凸形狀的正透鏡23這3片透鏡，來構(gòu)成具有正折射能力的第2透鏡組L2。
第1透鏡組L1的負(fù)透鏡的至少一個(gè)面，和上述第2透鏡組L2的最靠物體側(cè)的面是非球面。
用1個(gè)正透鏡31構(gòu)成具有正折射能力的第3透鏡組L3。
如上面那樣，通過將各透鏡組設(shè)為兼顧所希望的折射能力配置和像差校正的透鏡結(jié)構(gòu)，可保持良好的光學(xué)性能，并實(shí)現(xiàn)透鏡系統(tǒng)的緊湊化。
接著對(duì)各透鏡組的透鏡結(jié)構(gòu)的特征具體地進(jìn)行說明。
第1透鏡組L1具有使光軸外主光線在光闌SP的中心進(jìn)行光瞳成像的作用，特別是在廣角側(cè)的變焦區(qū)域中，由于光軸外主光線的折射量較大，故容易發(fā)生光軸外諸像差、特別是像散像差和畸變像差。
因此在各實(shí)施形式中，與通常的廣角用攝影透鏡同樣，將第1透鏡組L1設(shè)為由負(fù)透鏡和正透鏡構(gòu)成的透鏡結(jié)構(gòu)，所述負(fù)透鏡和正透鏡抑制最靠物體側(cè)的透鏡直徑的增大。
然后，通過使彎月狀負(fù)透鏡11的像側(cè)的透鏡面在透鏡周邊成為負(fù)折射能力變?nèi)醯姆乔蛎妫瑏韺?duì)像散像差和畸變像差平衡良好地進(jìn)行校正，并且僅用2片這樣少的透鏡片數(shù)構(gòu)成第1透鏡組L1，來謀求透鏡整體的緊湊化。
另外構(gòu)成第1透鏡組L1的各透鏡，為了抑制因光軸外主光線的折射而產(chǎn)生的光軸外像差的發(fā)生而取近似于以光闌SP和光軸的交叉點(diǎn)為中心的同心球面的透鏡形狀。
接著第2透鏡組L2，配置將凸面朝向物體側(cè)的彎月狀正透鏡21，采用使射出第1透鏡組L1的光軸外主光線的折射角減小并且不發(fā)生光軸外諸像差的透鏡形狀。
另外，正透鏡21是光軸上光線的通過高度最高的透鏡，是與球面像差、彗形像差的校正主要相關(guān)的透鏡。
因此通過使正透鏡21的物體側(cè)的透鏡面在透鏡周邊成為正折射能力變?nèi)醯姆乔蛎嫘螤?，來?duì)球面像差、彗形像差良好地進(jìn)行校正。
接著，通過使與正透鏡21接合的負(fù)透鏡22的透鏡形狀成為將凹面朝向像面?zhèn)鹊膹澰滦螤?，來消除在正透鏡21的物體側(cè)的透鏡面上所發(fā)生的像差。
接著第3透鏡組L3由兩個(gè)透鏡面均為凸形狀的正透鏡31構(gòu)成，還具有作為用于進(jìn)行像側(cè)遠(yuǎn)心的物鏡的作用。
現(xiàn)在，若設(shè)后焦距(back focus)為sk′，第3透鏡組L3的焦距為f3，第3透鏡組L3的成像倍率為β3，則sk′＝f3(1-β3)的關(guān)系成立。
其中，0＜β3＜1.0。
這里，在從廣角端向攝遠(yuǎn)端進(jìn)行變焦時(shí)，若將第3透鏡組L3朝像側(cè)移動(dòng)，則后焦距sk′減少并且第3透鏡組L3的成像倍率β3在攝遠(yuǎn)側(cè)增大。
于是，最終能夠用第3透鏡組L3來分擔(dān)變倍，第2透鏡組L2的移動(dòng)量減少，為此能夠節(jié)約空間而有助于透鏡系統(tǒng)的小型化。
在各實(shí)施形式中，在進(jìn)行從無限遠(yuǎn)物體向近距離物體聚焦的情況下，通過將第1透鏡組L1向物體側(cè)移動(dòng)就得到良好的光學(xué)性能，但也可以將第3透鏡組朝物體側(cè)移動(dòng)來進(jìn)行聚焦。
由此，就能夠防止在使配置于最靠物體側(cè)的第1透鏡組L1進(jìn)行聚焦的情況下所產(chǎn)生的、前透鏡外徑增大以及因使透鏡重量最重的第1透鏡組L1移動(dòng)而引起的傳動(dòng)裝置的負(fù)荷增大，進(jìn)而就可用凸輪等簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)攜帶第1透鏡組L1和第2透鏡組L2在變焦時(shí)移動(dòng)，從而能夠達(dá)到機(jī)械結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化以及精度提高。
另外，在用第3透鏡組L3進(jìn)行聚焦的情況下，在攝遠(yuǎn)端的、進(jìn)行聚焦時(shí)的移動(dòng)量大于在廣角端的移動(dòng)量。為此，在本實(shí)施例中，通過在從廣角端向攝遠(yuǎn)端變焦時(shí)將第3透鏡組L3朝像側(cè)移動(dòng)，在攝遠(yuǎn)端使第3透鏡組L3定位在像側(cè)上的位置比在廣角端的更遠(yuǎn)，以確保第3透鏡組L3在攝遠(yuǎn)端進(jìn)行聚焦時(shí)的移動(dòng)空間。由此，謀求提高第2透鏡組L2和第3透鏡組L3之間的空間利用率，實(shí)現(xiàn)透鏡系統(tǒng)的緊湊化。
接著對(duì)各實(shí)施形式的上述特征以外的特征進(jìn)行說明。
◎在設(shè)第1透鏡組L1內(nèi)的負(fù)透鏡的材料的折射率為n1n，正透鏡的材料的折射率為n1p時(shí)，滿足以下條件式。
1.60＜n1n＜1.75 ...(1)1.65＜n1p＜1.80 ...(2)若超過條件式(1)的上限值或者小于條件式(2)的下限值，則第1透鏡組L1的彼茲弗(PETZVAL)和在正方向上增大，像面彎曲的校正變得困難。另外，若小于條件式(1)的下限值或者超過條件式(2)的上限值，則在廣角端的變焦位置上的畸變像差以及放大率色差校正變得困難而不太好。
最好是，使條件式(1)、(2)的數(shù)值范圍如下設(shè)置1.65＜n1n＜1.7...(1a)1.68＜n1p＜1.78 ...(2a)◎在設(shè)第1透鏡組L1的焦距為f1，廣角端的整個(gè)系統(tǒng)的焦距為fw時(shí)，滿足以下條件式。
-2.7＜f1/fw＜-1.6 ...(3)若超過條件式(3)的上限值，則光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)變短，但由于第1透鏡組L1的焦距縮短，故整個(gè)變焦區(qū)域中的像差校正、特別是畸變像差的校正變得困難而不太好。另外，若小于條件式(3)的下限值，則變焦時(shí)的第1透鏡組L1的移動(dòng)量增大，光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)變長(zhǎng)，所以不太好。
最好是，使條件式(3)的數(shù)值范圍如下設(shè)置。
-2.5＜f1/fw＜-1.8 ...(3a)◎在設(shè)第2透鏡組L2的焦距為f2，廣角端的整個(gè)系統(tǒng)的焦距為fw時(shí)，滿足以下條件式。
1.5＜f2/fw＜2.2 ...(4)若超過條件式(4)的上限值，則變焦時(shí)的第2透鏡組L2的移動(dòng)量增大，光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)變長(zhǎng)，所以不太好。另外，若小于條件式(4)的下限值，則光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)變短，但由于第2透鏡組L2的焦距變短，故整個(gè)變焦區(qū)域的像差校正變得困難而不太好。
進(jìn)而最好是，使條件式(4)的數(shù)值范圍如下設(shè)置。
1.6＜f2/fw＜2.0 ...(4a)◎在設(shè)從配置于最靠物體側(cè)的第1透鏡組L1的透鏡的物體側(cè)頂點(diǎn)到配置于最靠像側(cè)的第1透鏡組L1的透鏡的像側(cè)頂點(diǎn)的距離為DL1，設(shè)從配置于最靠物體側(cè)的第2透鏡組L2的透鏡的物體側(cè)頂點(diǎn)到配置于最靠像側(cè)的第2透鏡組L2的透鏡的像側(cè)頂點(diǎn)的距離為DL2，設(shè)從配置于最靠物體側(cè)的第3透鏡組L3的透鏡的物體側(cè)頂點(diǎn)到配置于最靠像側(cè)的透鏡的第3透鏡組L3的像側(cè)頂點(diǎn)的距離為DL3，廣角端的整個(gè)系統(tǒng)的焦距為fw時(shí)，滿足以下條件式。
1.5＜(DL1+DL2+DL3)/fw＜2.5 ...(5)若超過條件式(5)的上限值，則由于各透鏡的厚度相對(duì)增厚，而難以使透鏡伸縮全長(zhǎng)縮短，所以不太好。
若小于條件式(5)的下限值，則各透鏡的厚度變薄而可使伸縮時(shí)的透鏡全長(zhǎng)縮短，但為了使各透鏡的厚度變薄，必須使各透鏡的曲率減緩，為此各透鏡組的焦距變長(zhǎng)。若各透鏡組的焦距變長(zhǎng)，則必然是伴隨各透鏡組的變倍的移動(dòng)量變大，所以使各透鏡組移動(dòng)的凸輪筒變長(zhǎng)，即便透鏡的厚度變薄但在伸縮時(shí)的透鏡全長(zhǎng)卻變長(zhǎng)，因而不太好。
進(jìn)而最好是，使條件式(5)的數(shù)值范圍如下設(shè)置。
1.6＜(DL1+DL2+DL3)/fw＜2.3 ...(5a)在各實(shí)施形式中通過如上面那樣設(shè)定各要素，就實(shí)現(xiàn)特別是適合于使用了固體攝像元件的攝影系統(tǒng)的、構(gòu)成透鏡片數(shù)較少而緊湊的、特別是適于伸縮式的變焦透鏡的、具有變焦比為2～3倍左右的優(yōu)良光學(xué)性能的變焦透鏡。
另外，根據(jù)各實(shí)施形式，通過在透鏡組中有效地導(dǎo)入非球面，特別是恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定第1透鏡組和第2透鏡組的折射能力，來有效地進(jìn)行光軸外諸像差、特別是像散像差·畸變像差以及大孔徑比化時(shí)的球面像差的校正。
另外，根據(jù)各實(shí)施形式就能夠得到滿足下面特性中的至少一個(gè)的變焦透鏡。
即，·增大廣角端的視角，并謀求高性能、緊湊化。
·特別是對(duì)廣角側(cè)的像散像差、畸變像差良好地進(jìn)行校正。
·謀求適合于靈敏度較低的高像素?cái)z像元件的大孔徑比化。
·使構(gòu)成透鏡片數(shù)最小，并形成適合于使用了固體攝像元件的攝影系統(tǒng)的良好的像側(cè)遠(yuǎn)心成像。
·在不僅僅是廣角端的整個(gè)變焦區(qū)域中對(duì)畸變像差良好地進(jìn)行校正。
·使因像側(cè)遠(yuǎn)心成像的變焦引起的變動(dòng)減小。
·保持遠(yuǎn)心成像不變來減少變倍透鏡組的移動(dòng)量，以達(dá)到透鏡系統(tǒng)整體更進(jìn)一步的小型化。
·簡(jiǎn)化向近距離物體聚焦的機(jī)構(gòu)等。
下面，示出分別對(duì)應(yīng)于實(shí)施形式1～3的數(shù)值實(shí)施例1～3。在各數(shù)值實(shí)施例中，i表示從物體側(cè)開始的光學(xué)表面的序號(hào)，ri表示各面的曲率半徑，di表示第i面與第i+1面之間的部件壁厚或者空氣間隔，ni、vi分別表示對(duì)于d線的折射率、阿貝數(shù)。另外，最靠像側(cè)的2個(gè)面是相當(dāng)于石英低通濾光鏡、紅外濾光鏡等的玻璃塊G。非球面形狀在以面頂點(diǎn)為基準(zhǔn)將在距光軸的高度為H的位置上沿光軸方向的位移設(shè)為X時(shí)，用算式1X=(1/R)H21+1-(1+K)(H/R)2+BH4+CH6+DH8]]>來表示。其中R是曲率半徑，K是圓錐常數(shù)、B、C、D是非球面系數(shù)。
另外，“D±0X”意味著“×10±X”。f表示焦距，F(xiàn)no表示F數(shù)，ω表示半視角。
另外，在表1中示出上述的各條件式與數(shù)值實(shí)施例中的諸數(shù)值的關(guān)系。
數(shù)值實(shí)施例1f＝7.81～23.40Fno＝1∶2.7～5.0 2ω＝59.2°～21.5°r1＝76.198 d1＝1.60 n1＝1.67790v1＝55.3r2＝5.982 d2＝2.36r3＝9.877 d3＝2.00 n2＝1.76182v2＝26.5r4＝19.324 d4＝可變r(jià)5＝(光闌) d5＝0.80r6＝5.586 d6＝2.60 n3＝1.79952v3＝42.2r7＝34.673 d7＝0.60 n4＝1.80518v4＝25.4r8＝4.891 d8＝0.97r9＝20.557 d9＝1.80 n5＝1.67790v5＝55.3r10＝-20.202d10＝可變r(jià)11＝18.456 d11＝2.00 n6＝1.48749v6＝70.2r12＝-77.864d12＝可變r(jià)13＝∞ d13＝2.50 n7＝1.51633v7＝64.1r14＝∞

非球面系數(shù)面編號(hào)RK B C D2 5.98182D+00-1.21666D+003.53675D-04 2.28576D-06-2.46250D-086 5.58568D+00-2.72685D-01-5.69472D-05
數(shù)值實(shí)施例2f＝5.23～11.49 Fno＝1∶2.7～4.0 2ω＝64.1°～31.8°r1＝26.604d1＝1.20 n1＝1.69350 v1＝53.2r2＝3.586 d2＝1.54r3＝5.990 d3＝2.00 n2＝1.76182 v2＝26.5r4＝11.113d4＝可變r(jià)5＝(光闌)d5＝0.50r6＝3.336 d6＝2.00 n3＝1.58913 v3＝61.3r7＝7.475 d7＝0.50 n4＝1.76182 v4＝26.5r8＝3.165 d8＝0.55r9＝6.999 d9＝1.60 n5＝1.60311 v5＝60.6r10＝-11.947 d10＝可變r(jià)11＝20.535 d11＝1.50 n6＝1.48749 v6＝70.2r12＝-125.155 d12＝可變r(jià)13＝∞ d13＝2.70 n7＝1.51633 v7＝64.2r14＝∞

非球面系數(shù)面編號(hào)R K B C D23.58622D+00-8.23542D-016.58857D-042.14593D-057.90153D-0863.33609D+00-3.48751D-01-3.90199D-04
數(shù)值實(shí)施例3f＝7.81～23.40 Fno＝1∶2.7～5.0 2ω＝59.2°～21.5°r1＝52.542 d1＝1.50 n1＝1.67790 v1＝55.3r2＝5.272d2＝1.82r3＝8.506d3＝2.20 n2＝1.69895 v2＝30.1r4＝20.392 d4＝可變r(jià)5＝(光闌) d5＝0.80r6＝5.699d6＝2.60 n3＝1.80610 v3＝40.7r7＝33.105 d7＝0.60 n4＝1.80518 v4＝25.4r8＝4.957d8＝0.90r9＝17.710 d9＝1.80 n5＝1.65160 v5＝58.5r10＝-20.404 d10＝可變r(jià)11＝13.490 d11＝1.80 n6＝1.48749 v6＝70.2r12＝165.216 d12＝可變r(jià)13＝∞ d13＝2.50 n7＝1.51633 v7＝64.1r14＝∞

非球面系數(shù)面編號(hào)R K B C D25.27191D+00-1.98991D+001.18431D-03-8.37667D-061.06596D-0765.69916D+00-2.80267D-01-3.83945D-05
表1

接著使用圖13來說明將實(shí)施形式1～3所示的變焦透鏡用作攝影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)字照相機(jī)的實(shí)施形式。
在圖13中，20是照相機(jī)主體，21是由實(shí)施形式1～3中所說明的任一變焦透鏡構(gòu)成的攝影光學(xué)系統(tǒng)，22是內(nèi)置于照相機(jī)主體，接收由攝影光學(xué)系統(tǒng)21所形成的被攝體像的CCD傳感器或CMOS傳感器等固體攝像元件(光電變換元件)，23是記錄與由固體攝像元件22進(jìn)行了光電變換的被攝體像對(duì)應(yīng)的信息的存儲(chǔ)器，24是由液晶顯示面板等構(gòu)成的、用于觀察在固體攝像元件22上所形成的被攝體像的取景器。
這樣通過將本發(fā)明的變焦透鏡適用于數(shù)字照相機(jī)等光學(xué)器件，就能夠?qū)崿F(xiàn)小型且具有較高的光學(xué)性能的光學(xué)設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡系統(tǒng)，按從物體側(cè)向像側(cè)的順序，具備具有負(fù)的光強(qiáng)度的、由使凸面朝向物體側(cè)的彎月狀負(fù)透鏡元件和正透鏡元件組成的第1透鏡單元；具有正的光強(qiáng)度的第2透鏡單元；以及具有正的光強(qiáng)度的第3透鏡單元，該第3透鏡單元包含在物體側(cè)具有凸?fàn)蠲娴恼哥R元件，其特征在于所述變焦透鏡系統(tǒng)使第1透鏡單元和第2透鏡單元的間隔以及第2透鏡單元和第3透鏡單元的間隔變化地進(jìn)行變焦，且滿足以下條件，1.60＜n1n＜1.751.65＜n1p＜1.80其中，n1n是上述第1透鏡單元內(nèi)的負(fù)透鏡元件的材料的折射率，n1p是上述第1透鏡單元內(nèi)的正透鏡元件的材料的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于上述第2透鏡單元具有2個(gè)正透鏡元件和1個(gè)以上的負(fù)透鏡元件；以及在上述第2透鏡單元中所包含的2個(gè)正透鏡元件分別配置于第2透鏡單元的最靠物體側(cè)和最靠像側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于上述第2透鏡單元，按從物體側(cè)向像側(cè)的順序，包括接合了正透鏡元件和負(fù)透鏡元件的接合透鏡，以及兩個(gè)透鏡面均為凸形狀的正透鏡元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于在從廣角端向攝遠(yuǎn)端進(jìn)行變焦時(shí)，上述第1透鏡單元沿凸?fàn)畹能壽E朝像側(cè)移動(dòng)，上述第2透鏡單元朝物體側(cè)單調(diào)地移動(dòng)，上述第3透鏡單元朝像側(cè)移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于滿足以下條件，-2.7＜f1/fw＜-1.6其中，f1是上述第1透鏡單元的焦距，fw是廣角端的整個(gè)系統(tǒng)的焦距。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于滿足以下條件，1.5＜f2/fw＜2.2其中，f2是上述第2透鏡單元的焦距，fw是廣角端的整個(gè)系統(tǒng)的焦距。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于滿足以下條件，1.5＜(DL1+DL2+DL3)/fw＜2.5其中，DL1是從配置于最靠物體側(cè)的上述第1透鏡單元的透鏡元件的物體側(cè)頂點(diǎn)到配置于最靠像側(cè)的第1透鏡單元的透鏡元件的像側(cè)頂點(diǎn)的距離，DL2是從配置于最靠物體側(cè)的上述第2透鏡單元的透鏡元件的物體側(cè)頂點(diǎn)到配置于最靠像側(cè)的第2透鏡單元的透鏡元件的像側(cè)頂點(diǎn)的距離，DL3是從配置于最靠物體側(cè)的上述第3透鏡單元的透鏡元件的物體側(cè)頂點(diǎn)到配置于最靠像側(cè)的第3透鏡單元的透鏡元件的像側(cè)頂點(diǎn)的距離，fw是廣角端的整個(gè)系統(tǒng)的焦距。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于上述第1透鏡單元內(nèi)的負(fù)透鏡元件的至少一個(gè)面和上述第2透鏡單元的最靠物體側(cè)的面是非球面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于通過使上述第3透鏡單元朝物體側(cè)移動(dòng)來進(jìn)行從無限遠(yuǎn)物體向近距離物體的聚焦。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于上述變焦透鏡系統(tǒng)，在固體攝像元件上形成圖像。
11.一種照相機(jī)，其特征在于，具備權(quán)利要求1到10任何一項(xiàng)所述的變焦透鏡系統(tǒng)；以及接收由該變焦透鏡系統(tǒng)所形成的圖像的固體攝像元件。
全文摘要
本發(fā)明公開一種變焦透鏡系統(tǒng)，按從物體側(cè)向像側(cè)的順序，具備負(fù)的光強(qiáng)度的第1透鏡單元，正的光強(qiáng)度的第2透鏡單元；以及正的光強(qiáng)度的第3透鏡單元；使各透鏡單元的間隔變化來進(jìn)行變焦。在此變焦透鏡系統(tǒng)中，用使凸面朝向物體側(cè)的彎月狀負(fù)透鏡元件和正透鏡元件構(gòu)成第1透鏡單元，并且將各透鏡元件的折射率設(shè)定成恰當(dāng)?shù)闹?，由此就?shí)現(xiàn)構(gòu)成透鏡片數(shù)較少而緊湊的、具優(yōu)良的光學(xué)性能的變焦透鏡系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G02B15/177GK1550815SQ20041003666
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月6日
發(fā)明者關(guān)田誠(chéng) 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社