專利名稱：小型變焦鏡頭及其構(gòu)成的數(shù)碼相機和攝像機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及小型變焦鏡頭，該小型變焦鏡頭適于用在用于攝像機等三CCD的超微型光學(xué)系統(tǒng)中。本發(fā)明還涉及使用此種小型變焦鏡頭的數(shù)碼相機和攝像機。
背景技術(shù)：
按照傳統(tǒng)方法，現(xiàn)已提出了三CCD的高成像質(zhì)量的光學(xué)系統(tǒng)。
例如，JP H6(1994)-347697A中公開的變焦鏡頭由從物方觀察具有正、負、正、正屈光度(refractive power)的四個透鏡組構(gòu)成，且利用第二透鏡組進行變焦，利用第四透鏡組進行調(diào)焦。此外，第三透鏡組由一個包含非球形表面的單透鏡構(gòu)成。
類似地，JP2000-305016A中公開的變焦鏡頭由從物方觀察具有正、負、正、正屈光度的四個透鏡組構(gòu)成，且利用第二透鏡組進行變焦，利用第四透鏡組進行調(diào)焦。
然而，為了保證可用于插入色分離棱鏡的后焦距(back focus)，并且同時為了縮短焦距，必須降低第三透鏡組的屈光度。當?shù)谌哥R組由如JP H6(1994)-347697A中所述的單透鏡構(gòu)成時，透鏡表面的曲率隨著屈光度的降低而減小，因此不可能充分地實現(xiàn)像差校正?；蛘?，物方表面的曲率和像方表面的曲率極為接近，則由此使得諸如中心定位等處理難以實現(xiàn)。在JP2000-305016A中，第三透鏡組由兩個透鏡構(gòu)成，由此可以降低處理上的限制。然而，第一透鏡組由三個單透鏡構(gòu)成，并由此難于裝配，第二透鏡組由四個單透鏡構(gòu)成，以至于不可能降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題提出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個目的在于提供一種緊湊的、高成像質(zhì)量的適用于三CCD的小型變焦鏡頭。
為了達到上述目的，提供了一個根據(jù)本發(fā)明的小型變焦鏡頭，包括第一透鏡組，該第一透鏡組包括從物方起依如下次序排列的一個具有負屈光度的透鏡、一個具有正屈光度的透鏡和一個具有正屈光度的透鏡，該第一透鏡組總體上具有正屈光度，并且關(guān)于像平面固定；第二透鏡組，總體上具有負屈光度，當沿著光軸移動時起變焦作用；孔徑光闌，該孔徑光闌關(guān)于像平面固定；第三透鏡組，該第三透鏡組包括一個具有正屈光度的透鏡和一個具有負屈光度的透鏡，總體上具有正或負屈光度，在變焦和調(diào)焦時關(guān)于光軸方向固定；以及第四透鏡組，其總體上具有正屈光度，并沿著光軸移動，以便使隨著第二透鏡組沿著光軸的移動以及物體的移動而移動的像平面保持在一個關(guān)于參考平面固定的位置上。
此外，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)碼相機和攝像機都包含本發(fā)明的上述小型變焦鏡頭。
附圖簡述

圖1表示根據(jù)本發(fā)明實施例1的一個小型變焦鏡頭的結(jié)構(gòu)。
圖2A至2E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例1的小型變焦鏡頭在廣角端的像差圖。
圖3A至3E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例1的小型變焦鏡頭在標準位置的像差圖。
圖4A至4E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例1的小型變焦鏡頭在攝遠端的像差圖。
圖5A至5E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例2的小型變焦鏡頭在廣角端的像差圖。
圖6A至6E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例2的小型變焦鏡頭在標準位置的像差圖。
圖7A至7E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例2的小型變焦鏡頭在攝遠端的像差圖。
圖8A至8E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例3的小型變焦鏡頭在廣角端的像差圖。
圖9A至9E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例3的小型變焦鏡頭在標準位置的像差圖。
圖10A至10E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例3的小型變焦鏡頭在攝遠端的像差圖。
圖11表示根據(jù)本發(fā)明實施例2的一個小型變焦鏡頭的結(jié)構(gòu)圖。
圖12A至12E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例4的小型變焦鏡頭在廣角端的像差圖。
圖13A至13E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例4的小型變焦鏡頭在標準位置的像差圖。
圖14A至14E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例4的小型變焦鏡頭在攝遠端的像差圖。
圖15A至15E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例5的小型變焦鏡頭在廣角端的像差圖。
圖16A至16E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例5的小型變焦鏡頭在標準位置的像差圖。
圖17A至17E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例5的小型變焦鏡頭在攝遠端的像差圖。
圖18A至18E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例6的小型變焦鏡頭在廣角端的像差圖。
圖19A至19E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例6的小型變焦鏡頭在標準位置的像差圖。
圖20A至20E表示根據(jù)本發(fā)明的工作例6的小型變焦鏡頭在攝遠端的像差圖。
圖21表示根據(jù)本發(fā)明實施例3的一個攝像機的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的變焦鏡頭具有從物方起依如下次序排列的一個第一透鏡組、一個第二透鏡組、一個孔徑光闌、一個第三透鏡組和一個第四透鏡組。
第一透鏡組包括從物方起依如下次序排列的一個具有負屈光度的透鏡、一個具有正屈光度的透鏡和一個具有正屈光度的透鏡，該第一透鏡組總體上具有正屈光度，并且關(guān)于像平面固定。
第二透鏡組總體上具有負屈光度，當沿著光軸移動時起變焦作用。
孔徑光闌關(guān)于像平面固定。
第三透鏡組包括一個具有正屈光度的透鏡和一個具有負屈光度的透鏡，該第三透鏡組總體上具有正或負屈光度，并在變焦和調(diào)焦時關(guān)于光軸方向固定。
第四透鏡組總體上具有正屈光度，并沿著光軸移動，以便使隨著第二透鏡組沿著光軸的移動以及物體的移動而移動的像平面保持在一個關(guān)于參考平面固定的位置上。
利用上述結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)適用于三CCD的高成像質(zhì)量的小型變焦鏡頭。
在上述本發(fā)明的變焦鏡頭中，第二透鏡組優(yōu)選包括至少一個非球形表面，并包括從物方起依如下次序排列的一個凸面朝向物方的彎月形負透鏡、一個具有負屈光度的透鏡和一個具有正屈光度的透鏡。
利用第二透鏡組的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，能夠減少由非球形表面引起的離軸次級光線(lower ray)而產(chǎn)生的雜散光(flare)，同時在變焦時抑制色差。
此外，在上述本發(fā)明的小型變焦鏡頭中，第三透鏡組優(yōu)選包括至少一個非球形表面，并包括從物方起依如下次序排列的一個凸面朝向物方的彎月形負透鏡和一個具有正屈光度的透鏡。
通過在第三透鏡組中以如此方式將一個具有正屈光度的透鏡布置在像平面方，可降低入射到第四透鏡組的光線的高度，由此降低了透鏡的尺寸和重量。相應(yīng)地，能夠降低調(diào)焦時致動器所需的功耗。
此外，在上述本發(fā)明的小型變焦鏡頭中，第三透鏡組優(yōu)選滿足下述條件(1)(1)4.01＜|f3/f4|＜60，其中f3第三透鏡組的焦距，f4第四透鏡組的焦距。
條件(1)是關(guān)于第三透鏡組和第四透鏡組的焦距比的表達式。如果超越下限，則第四透鏡組的屈光度將變得太弱，以至于調(diào)焦時透鏡的移動量增加。如果超越上限，則第四透鏡組的屈光度將變得太強，以至于由調(diào)焦引起的像差起伏增大。
此外，在上述本發(fā)明的小型變焦鏡頭中，第三透鏡組優(yōu)選滿足下述條件(2)(2)14＜|f3/fw|＜210，其中f3第三透鏡組的焦距，fw整個系統(tǒng)在廣角端的焦距。
如果超越條件(2)的下限，則第三透鏡組的屈光度將變得太強，以至于產(chǎn)生球面像差。如果超越上限，則第三透鏡組的屈光度將變得太弱，以至于很難糾正場曲。
此外，在上述本發(fā)明的小型變焦鏡頭中，第三透鏡組優(yōu)選滿足下述條件(3)(3)3＜|f3/BFw|＜55，其中f3第三透鏡組的焦距，BFw在廣角端的后焦距。
如果超越條件(3)的下限，則難以保證有足夠的空間來插入色分離棱鏡。如果超越上限，則后焦距會變得太長，以至于很難實現(xiàn)緊湊。
此外，在上述本發(fā)明的小型變焦鏡頭中，第三透鏡組優(yōu)選滿足下述條件(4)(4)0.85＜|f31/f32|＜1.5，其中f31第三透鏡組從物方起的第一個透鏡的焦距，f32第三透鏡組從物方起的第二個透鏡的焦距。
如果超越條件(4)的下限，則負屈光度將變得太強，以至于負的佩茨瓦爾和(Petzval Sum)增加。而且，布置在像方的透鏡直徑變得太大，不利于實現(xiàn)緊湊。另一方面，如果超越上限，則負屈光度將變得太強，以至于不能充分地校正球面像差和軸向色差。
此外，在上述本發(fā)明的小型變焦鏡頭中，第三透鏡組優(yōu)選滿足下述條件(5)和(6)
(5)|nd31-nd32|＜0.15(6)|vd31-vd32|＜3.0，其中nd31第三透鏡組的透鏡在物方的折射率，nd32第三透鏡組的透鏡在像方的折射率，vd31第三透鏡組的透鏡在物方的阿貝數(shù)(Abbe number)，vd32第三透鏡組的透鏡在像方的阿貝數(shù)。
對于第三透鏡組來說，在廣角端時軸向光線的高度最大。如果超越條件(5)的上限，則物方透鏡和像方透鏡的折射率差將變得太大，以至于增加其中一個透鏡的負擔；相應(yīng)地，特別是高階球面像差更容易產(chǎn)生。如果超越條件(6)的上限，則軸向色差增加。
此外，在上述本發(fā)明的小型變焦鏡頭中，第四透鏡組優(yōu)選包括至少一個非球形表面和一對粘合的透鏡，并包括從物方起依如下次序排列的一個具有正屈光度的透鏡、一個具有負屈光度的透鏡和一個具有正屈光度的透鏡。
利用第四透鏡組的這種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，能夠降低入射到負透鏡上的光線高度，這在佩茨瓦爾和方面是有利的。而且，由于最后一個透鏡為具有正屈光度的透鏡，因而能夠降低離軸光線在CCD上的入射角。
此外，優(yōu)選當?shù)谒耐哥R組最靠近物方的表面的屈光度為φ41并且最大成像高度為RIH時，能滿足下述條件(7)(7)0.005＜φ41/RIH＜0.035如果超越條件(7)的上限，則屈光度將變得太強，以至于球面像差和彗形象差增加。如果超越下限，則不可能獲得足夠的屈光度來糾正像差，以至于不能充分地校正球面像差和彗形象差。
此外，優(yōu)選將一個單透鏡布置在第四透鏡組中最靠近物方的位置，當該單透鏡在物方的表面的屈光度為φ41且該單透鏡在像方的表面的屈光度為φ42時，滿足下述條件(8)(8)0.04＜(φ41-φ42)/RIH＜0.06可選地，第四透鏡組優(yōu)選包括從物方起依如下次序排列的由一個具有正屈光度的透鏡和一個具有負屈光度的透鏡組成的一個粘合透鏡，以及一個具有正屈光度的單透鏡。當該粘合透鏡最靠近物方的表面的屈光度為φ41且該粘合透鏡最靠近像方的表面的屈光度為φ43時，滿足下述條件(9)(9)0.025＜(φ41-φ43)/RIH＜0.045如果超越條件(8)和條件(9)的上限，則單個組需要校正的像差量將變得太大，以至于當透鏡產(chǎn)生偏心時性能下降非常顯著。如果超越下限，則盡管減小了由偏心導(dǎo)致的性能下降，仍然不能充分實現(xiàn)沒有偏心狀態(tài)下的像差校正。
此外，根據(jù)本發(fā)明的攝像機和數(shù)碼相機，可以通過使用本發(fā)明的變焦鏡頭來使攝像機和數(shù)碼相機緊湊并表現(xiàn)出高性能。
下面，將參照附圖和表格詳細描述根據(jù)本發(fā)明的變焦鏡頭的實施例。
實施例1圖1表示根據(jù)本發(fā)明實施例1的小型變焦鏡頭的結(jié)構(gòu)圖。
根據(jù)該實施例的小型變焦鏡頭具有從物方起依如下次序排列的一個第一透鏡組G1、一個第二透鏡組G2、一個孔徑光闌(未示出)、一個第三透鏡組G3和一個第四透鏡組G4。
第一透鏡組G1包括從物方起依如下次序排列的一個具有負屈光度的透鏡11、一個具有正屈光度的透鏡12和一個具有正屈光度的透鏡13，該第一透鏡組G1總體上具有正屈光度，并且關(guān)于像平面固定。
第二透鏡組G2總體上具有負屈光度，當沿著光軸移動時起變焦作用。第二透鏡組G2包括至少一個非球形表面，并包括從物方起依如下次序排列的一個凸面朝向物方的彎月形負透鏡21、一個具有負屈光度的透鏡22和一個具有正屈光度的透鏡23。
孔徑光闌關(guān)于像平面固定。
第三透鏡組G3總體上具有正或負屈光度，在變焦和調(diào)焦時關(guān)于光軸方向固定。第三透鏡組G3包括至少一個非球形表面，并包括從物方起依如下次序排列的一個凸面朝向物方的彎月形負透鏡31和一個具有正屈光度的透鏡32。
第四透鏡組G4總體上具有正屈光度，并沿著光軸移動，以便使隨著第二透鏡組G2沿著光軸的移動以及物體的移動而移動的像平面保持在一個關(guān)于參考平面固定的位置上。第四透鏡組G4包括至少一個非球形表面，并包括從物方起依如下次序排列的一個具有正屈光度的透鏡41、一個具有負屈光度的透鏡42和一個具有正屈光度的透鏡43。物方的透鏡41和透鏡42構(gòu)成一個粘合透鏡，像方的透鏡43為單透鏡。
圖1中，附圖標記212以簡化形式表示保護玻璃片、低通濾光片、紅外截止濾光片等，213以簡化形式表示色分離棱鏡。
圖1中，ri(i為正整數(shù))表示從物方數(shù)起的第i個透鏡表面的曲率半徑，di(i為正整數(shù))表示從物方數(shù)起的第i個透鏡的厚度或透鏡間的空間間隔。
工作例1下面，表1表示根據(jù)與實施例1相應(yīng)的工作例1的變焦鏡頭的具體數(shù)值實例。表1中，r表示透鏡表面的曲率半徑，d表示透鏡的厚度或透鏡間的空間間隔，n表示d線(d-line)的透鏡折射率，v表示d-線的透鏡阿貝數(shù)。
表2表示構(gòu)成非球形表面的透鏡表面的非球面系數(shù)。每個非球形表面都具有可由下式表示的旋轉(zhuǎn)對稱非球形表面形狀SAG=H2/R1+1-(1+K)(H/R)2+D·H4+E·H6+F·H8+G·H10]]>其中，SAG表示關(guān)于透鏡頂點在半徑方向上偏離光軸高度為H的位置處透鏡表面的位移量，R表示曲率半徑，K表示錐形常數(shù)(conicalconstant)，D、E、F和G表示非球面系數(shù)。
表3表示當對無窮遠處的給定物點進行變焦時，從透鏡頂部測量的在不同變焦位置處的不同空間間隔值。表3中，標準位置為第二組的變焦比為-1倍時的位置。f、F/No和ω分別表示表1所示變焦鏡頭在廣角端、標準位置和攝遠端的焦距、F數(shù)和半入射視角。
表1

表2

表3

圖2A至4E表示變焦鏡頭在廣角端、標準位置和攝遠端的像差圖。圖2A、3A和4A為球面像差圖，用實線表示d-線的值。圖2B、3B和4B為像散圖，用實線表示弧矢(sagittal)場曲，點線表示子午(meridional)場曲。圖2C、3C和4C為畸變像差圖。圖2D、3D和4D為軸向色差圖，用實線表示d-線的值，用虛線表示F-線的值，用虛線表示C-線的值。圖2E、3E和4E為放大色差圖，用實線表示F-線的值，用虛線表示C-線的值。
從圖2A至4E表示的像差圖可以明顯看出，工作例1的變焦鏡頭具有的像差校正能力足以獲得高分辨率。
工作例1中條件表達式的值如下|f3/f4|＝4.04
|f3/fw|＝16.61|f3/BFw|＝3.86|f31/f32|＝1.30|nd31-nd32|＝0.09|vd31-vd32|＝1.8RIH＝1.375φ41/RIH＝0.01(φ41-φ43)/RIH＝0.03工作例2下面，表4表示根據(jù)與實施例1相應(yīng)的工作例2的變焦鏡頭的具體數(shù)值實例。表5表示構(gòu)成非球形表面的透鏡表面的非球面系數(shù)。表6表示當對無窮遠處的給定物點進行變焦時，從透鏡頂部測量的在不同變焦位置處的不同空間間隔值。
表4


表5

表6

圖5A至7E表示根據(jù)工作例2的變焦鏡頭在廣角端、標準位置和攝遠端的像差圖。
從圖5A至7E表示的像差圖可以明顯看出，工作例2的變焦鏡頭具有的像差校正能力足以獲得高分辨率。
工作例2中條件表達式的值如下|f3/f4|＝4.74|f3/fw|＝18.86|f3/BFw|＝4.40|f31/f32|＝1.27|nd31-nd32|＝0.09|vd31-vd32|＝1.8RIH＝1.375φ41/RIH＝0.013(φ41-φ43)/RIH＝0.033工作例3下面，表7表示根據(jù)與實施例1相應(yīng)的工作例3的變焦鏡頭的具體數(shù)值實例。表8表示構(gòu)成非球形表面的透鏡表面的非球面系數(shù)。表9表示表示當對無窮遠處的給定物點進行變焦時，從透鏡頂部測量的在不同變焦位置處的不同空間間隔值。
表7


表8

表9

圖8A至10E表示根據(jù)工作例3的變焦鏡頭在廣角端、標準位置和攝遠端的像差圖。
從圖8A至10E表示的像差圖可以明顯看出，工作例3的變焦鏡頭具有的像差校正能力足以獲得高分辨率。
工作例3中條件表達式的值如下|f3/f4|＝4.77|f3/fw|＝19.21|f3/BFw|＝4.47|f31/f32|＝1.26|nd31-nd32|＝0.09|vd31-vd32|＝1.8RIH＝1.375φ41/RIH＝0.016(φ41-φ43)/RIH＝0.036實施例2圖11表示根據(jù)本發(fā)明實施例2的小型變焦鏡頭的結(jié)構(gòu)圖。
與實施例1的圖1中相同的結(jié)構(gòu)組件采用相同的附圖標記，并省略對其的描述。
實施例2與實施例1的差別僅僅在于第四透鏡組G4的結(jié)構(gòu)上。實施例2的第四透鏡組G4總體上具有正屈光度，并沿著光軸移動，以便使隨著第二透鏡組G2沿著光軸的移動以及物體的移動而移動的像平面保持在一個關(guān)于參考平面固定的位置上。第四透鏡組G4包括至少一個非球形表面，并包括從物方起依如下次序排列的一個具有正屈光度的透鏡41、一個具有負屈光度的透鏡42和一個具有正屈光度的透鏡43，。與實施例1相反，位于物方的透鏡41為單透鏡，位于像方的透鏡42和透鏡43構(gòu)成一個粘合透鏡。
工作例4下面，表10表示根據(jù)與實施例2相應(yīng)的工作例4的變焦鏡頭的具體數(shù)值實例。表11表示構(gòu)成非球形表面的透鏡表面的非球面系數(shù)。表12表示當對無窮遠處的給定物點進行變焦時，從透鏡頂部測量的在不同變焦位置處的不同空間間隔值。
表10


表11

表12

圖12A至14E表示根據(jù)工作例4的變焦鏡頭在廣角端、標準位置和攝遠端的像差圖。
從圖12A至14E表示的像差圖可以明顯看出，工作例4的變焦鏡頭具有的像差校正能力足以獲得高分辨率。
工作例4中條件表達式的值如下|f3/f4|＝28.16|f3/fw|＝105.08|f3/BFw|＝24.32|f31/f32|＝1.02|nd31-nd32|＝0.09|vd31-vd32|＝1.8RIH＝1.375φ41/RIH＝0.03(φ41-φ42)/RIH＝0.056工作例5下面，表13表示根據(jù)與實施例2相應(yīng)的工作例5的變焦鏡頭的具體數(shù)值實例。表14表示構(gòu)成非球形表面的透鏡表面的非球面系數(shù)。表15表示當對無窮遠處的給定物點進行變焦時，從透鏡頂部測量的在不同變焦位置處的不同空間間隔值。
表13


表14

表15

圖15A至17E表示根據(jù)工作例5的變焦鏡頭在廣角端、標準位置和攝遠端的像差圖。
從圖15A至17E表示的像差圖可以明顯看出，工作例5的變焦鏡頭具有的像差校正能力足以獲得高分辨率。
工作例5中條件表達式的值如下|f3/f4|＝23.99|f3/fw|＝90.53|f3/BFw|＝20.86|f31/f32|＝1.02|nd31-nd32|＝0.09|vd31-vd32|＝1.8RIH＝1.375φ41/RIH＝0.03(φ41-φ42)/RIH＝0.055工作例6下面，表16表示根據(jù)與實施例2相應(yīng)的工作例6的變焦鏡頭的具體數(shù)值實例。表17表示構(gòu)成非球形表面的透鏡表面的非球面系數(shù)。表18表示當對無窮遠處的給定物點進行變焦時，從透鏡頂部測量的在不同變焦位置處的不同空間間隔值。
表16

表17

表18

圖18A至20E表示根據(jù)工作例6的變焦鏡頭在廣角端、標準位置和攝遠端的像差圖。
從圖18A至20E表示的像差圖可以明顯看出，工作例6的變焦鏡頭具有的像差校正能力足以獲得高分辨率。
工作例6中條件表達式的值如下|f3/f4|＝54.7|f3/fw|＝200.31|f3/BFw|＝50.368|f31/f32|＝0.92|nd31-nd32|＝0.09|vd31-vd32|＝1.8
RIH＝1.375φ41/RIH＝0.025(φ41-φ43)/RIH＝0.046實施例3圖21表示利用本發(fā)明變焦鏡頭構(gòu)成的攝像機的結(jié)構(gòu)圖。附圖標記211表示根據(jù)實施例1的變焦鏡頭，212表示低通濾光片、紅外吸收玻璃等，213a至213c表示色分離棱鏡，214a至214c表示CCD，215表示信號處理電路，216表示取景器。
利用低通濾光片和紅外吸收玻璃212，將不需要的光成分去掉之后，色分離棱鏡213a至213c將透過變焦鏡頭211的光分為紅光、綠光和蘭光，然后在CCD 214a至214c的光接收表面成像。分別與紅光、綠光和蘭光相應(yīng)的CCD 214a至214c的輸出信號，由信號處理電路215進行處理，并且在取景器216上顯示彩色圖像。此外，信號處理電路215的輸出信號被輸入到錄像電路(未示出)，且將視頻圖像記錄在特定的記錄介質(zhì)中。
由于根據(jù)該實施例的攝像機使用了本發(fā)明的變焦鏡頭，它有能夠提供緊湊、高成像質(zhì)量的攝像機。
應(yīng)當注意，實施例2的變焦鏡頭可用作變焦鏡頭211。
也可采用與圖21所示相似的結(jié)構(gòu)來構(gòu)成記錄靜態(tài)圖像的數(shù)碼相機。
上述每個實施例的僅僅意在闡明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容。本發(fā)明不應(yīng)被解釋為局限于這些特定的例子，而應(yīng)以寬泛的涵義進行解釋寬泛的，并且可以在不超出權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)對其進行種種改變。
工業(yè)應(yīng)用關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的小型變焦鏡頭的應(yīng)用領(lǐng)域上并沒有特別的限制，例如，該變焦鏡頭可能被應(yīng)用到用于攝像機等的超微三CCD的光學(xué)系統(tǒng)中。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1、一個小型變焦鏡頭，包括第一透鏡組，包括從物方起依如下次序排列的一個具有負屈光度的透鏡、一個具有正屈光度的透鏡和一個具有正屈光度的透鏡，該第一透鏡組總體上具有正屈光度，并且關(guān)于像平面固定；第二透鏡組，總體上具有負屈光度，當該第二透鏡組沿著光軸移動時起變焦作用；孔徑光闌，關(guān)于該像平面固定；第三透鏡組，包括至少一個非球形表面，并包括從該物方依如下次序排列的一個凸面朝向該物方的彎月形負透鏡和一個具有正屈光度的透鏡，該第三透鏡組總體上具有正或負屈光度，且在變焦和調(diào)焦時關(guān)于該光軸方向固定；第四透鏡組，包括從該物方依如下次序排列的一個具有正屈光度的透鏡、一個具有負屈光度的透鏡和一個具有正屈光度的透鏡，該第四透鏡組總體上具有正屈光度，并且沿著該光軸移動，以便使隨著該第二透鏡組沿著該光軸的移動以及物體的移動而移動的該像平面保持在關(guān)于參考平面固定的位置上，其中，滿足下述條件(1)(1)4.01＜|f3/f4|＜60，其中f3該第三透鏡組的焦距，f4該第四透鏡組的焦距。
2、如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，所述第二透鏡組包括至少一個非球形表面，并包括從所述物方起依如下次序排列的一個凸面朝向所述物方的彎月形負透鏡、一個具有負屈光度的透鏡和一個具有正屈光度的透鏡。
3、如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，所述第三透鏡組滿足下述條件(2)
(2)14＜|f3/fw|＜210，其中f3所述第三透鏡組的焦距，fw所述整個系統(tǒng)在廣角端的焦距。
4、如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，所述第三透鏡組滿足下述條件(3)(3)3＜|f3/BFw|＜55，其中f3所述第三透鏡組的焦距，BFw在廣角端的后焦距。
5、如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，所述第三透鏡組滿足下述條件(4)(4)0.85＜|f31/f32|＜1.5，其中f31所述第三透鏡組從所述物方起的第一個透鏡的焦距，f32所述第三透鏡組從所述物方起的第二個透鏡的焦距。
6、如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，所述第三透鏡組滿足下述條件(5)和(6)(5)|nd31-nd32|＜0.15(6)|vd31-vd32|＜3.0，其中nd31所述第三透鏡組的透鏡在所述物方的折射率，nd32所述第三透鏡組的透鏡在所述像方的折射率，vd31所述第三透鏡組的透鏡在所述物方的阿貝數(shù)，vd32所述第三透鏡組的透鏡在所述像方的阿貝數(shù)。
7、如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，所述第四透鏡組包括至少一個非球形表面和一對粘合透鏡。
8、如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，當所述第四透鏡組最靠近所述物方的表面的屈光度為φ41并且最大成像高度為RIH時，滿足下述條件(7)(7)0.005＜φ41/RIH＜0.035。
9、如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，將一個單透鏡布置在所述第四透鏡組中最靠近所述物方的位置，當該單透鏡在所述物方的表面的屈光度為φ41且該單透鏡在像方的表面的屈光度為φ42時，滿足下述條件(8)(8)0.04＜(φ41-φ42)/RIH＜0.06。
10、如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，所述第四透鏡組包括從所述物方起依如下次序排列的一個粘合透鏡和一個具有正屈光度的單透鏡，其中該粘合透鏡由一個具有正屈光度的透鏡和一個具有負屈光度的透鏡構(gòu)成，當該粘合透鏡最靠近所述物方的表面的屈光度為φ41且該粘合透鏡最靠近像方的表面的屈光度為φ43時，滿足下述條件(9)(9)0.025＜(φ41-φ43)/RIH＜0.045。
11、采用如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭的數(shù)碼相機。
12、采用如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭的攝像機。
權(quán)利要求
1.一個小型變焦鏡頭，包括第一透鏡組，包括從物方起依如下次序排列的一個具有負屈光度的透鏡、一個具有正屈光度的透鏡和一個具有正屈光度的透鏡，該第一透鏡組總體上具有正屈光度，并且關(guān)于像平面固定；第二透鏡組，總體上具有負屈光度，當該第二透鏡組沿著光軸移動時起變焦作用；孔徑光闌，關(guān)于該像平面固定；第三透鏡組，包括一個具有正屈光度的透鏡和一個具有負屈光度的透鏡，該第三透鏡組總體上具有正或負屈光度，且在變焦和調(diào)焦時關(guān)于該光軸方向固定；第四透鏡組，總體上具有正屈光度，并沿著該光軸移動，以便使隨著該第二透鏡組沿著該光軸的移動以及該物體的移動而移動的該像平面保持在關(guān)于參考平面固定的位置上。
2.如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，所述第二透鏡組包括至少一個非球形表面，并包括從所述物方起依如下次序排列的一個凸面朝向所述物方的彎月形負透鏡、一個具有負屈光度的透鏡和一個具有正屈光度的透鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，所述第三透鏡組包括至少一個非球形表面，并包括從所述物方起依如下次序排列的一個凸面朝向所述物方的彎月形負透鏡和一個具有正屈光度的透鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，所述第三透鏡組滿足下述條件(1)(1)4.01＜|f3/f4|＜60，其中f3所述第三透鏡組的焦距，f4所述第四透鏡組的焦距。
5.如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，所述第三透鏡組滿足下述條件(2)(2)14＜|f3/fw|＜210，其中f3所述第三透鏡組的焦距，fw所述整個系統(tǒng)在廣角端的焦距。
6.如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，所述第三透鏡組滿足下述條件(3)(3)3＜|f3/BFw|＜55，其中f3所述第三透鏡組的焦距，BFw在廣角端的后焦距。
7.如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，所述第三透鏡組滿足下述條件(4)(4)0.85＜|f31/f32|＜1.5，其中f31所述第三透鏡組從所述物方起的第一個透鏡的焦距，f32所述第三透鏡組從所述物方起的第二個透鏡的焦距。
8.如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，所述第三透鏡組滿足下述條件(5)和(6)(5)|nd31-nd32|＜0.15(6)|vd31-vd32|＜3.0，其中nd31所述第三透鏡組的透鏡在所述物方的折射率，nd32所述第三透鏡組的透鏡在所述像方的折射率，vd31所述第三透鏡組的透鏡在所述物方的阿貝數(shù)，vd32所述第三透鏡組的透鏡在所述像方的阿貝數(shù)。
9.如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，所述第四透鏡組包括至少一個非球形表面和一對粘合透鏡，并包括從所述物方起依如下次序排列的一個具有正屈光度的透鏡、一個具有負屈光度的透鏡和一個具有正屈光度的透鏡。
10.如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，當所述第四透鏡組最靠近所述物方的表面的屈光度為φ41并且最大成像高度為RIH時，滿足下述條件(7)(7)0.005＜φ41/RIH＜0.035。
11.如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，將一個單透鏡布置在所述第四透鏡組中最靠近所述物方的位置，當該單透鏡在所述物方的表面的屈光度為φ41且該單透鏡在像方的表面的屈光度為φ42時，滿足下述條件(8)(8)0.04＜(φ41-φ42)/RIH＜0.06。
12.如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其中，所述第四透鏡組包括從所述物方起依如下次序排列的一個粘合透鏡和一個具有正屈光度的單透鏡，其中該粘合透鏡由一個具有正屈光度的透鏡和一個具有負屈光度的透鏡構(gòu)成，當該粘合透鏡最靠近所述物方的表面的屈光度為φ41且該粘合透鏡最靠近像方的表面的屈光度為φ43時，滿足下述條件(9)(9)0.025＜(φ41-φ43)/RIH＜0.045。
13.采用如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭的數(shù)碼相機。
14.采用如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭的攝像機。
全文摘要
一個關(guān)于像平面固定的第一透鏡組(G1)，包括一個具有負屈光度的透鏡(11)、一個具有正屈光度的透鏡(12)和一個具有正屈光度的透鏡(13)。一個第二透鏡組(G2)，總體上具有負屈光度，當其沿著光軸移動時起變焦作用。一個孔徑光闌，關(guān)于像平面固定。一個第三透鏡組(G3)，包括一個具有負屈光度的透鏡(31)和一個具有正屈光度的透鏡(32)，總體上具有正或負屈光度，在變焦和調(diào)焦時關(guān)于光軸方向固定。一個第四透鏡組(G4)，總體上具有正屈光度，并沿著光軸移動，以便使隨著第二透鏡組G2沿著光軸的移動以及物體的移動而移動的像平面保持在關(guān)于參考平面固定的位置上。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)適用于三CCD的緊湊和高成像質(zhì)量的小型變焦鏡頭。
文檔編號G02B13/18GK1745324SQ200480003119
公開日2006年3月8日 申請日期2004年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月14日
發(fā)明者山田克 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社