專利名稱：小型變焦鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及小型變焦鏡頭，尤其涉及能夠在被安裝在移動電話等中的使用了小型固體攝像元件的數(shù)字照相機(jī)中使用的小型變焦鏡頭。
背景技術(shù)：
近年來，能夠在移動電話和移動信息終端中設(shè)置采用了CCD或CMOS等固體攝像元件的小型數(shù)字照相機(jī)或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。而且，內(nèi)置了數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的監(jiān)視探頭也越來越小型化。這些照相機(jī)和攝像機(jī)需要具備與小型的固體攝像元件匹配的小型光學(xué)系統(tǒng)，最好是具有可連續(xù)調(diào)節(jié)鏡頭整體的焦距且使成像位置始終保持在一個(gè)面上的結(jié)構(gòu)的變焦鏡頭。
作為由少量透鏡簡單構(gòu)成的小型變焦鏡頭，例如有專利文獻(xiàn)1～4所示的3成分變焦鏡頭，該鏡頭由從物體側(cè)依排列的具有負(fù)光焦度的第1透鏡組、具有正光焦度的第2透鏡組和具有正光焦度的第3透鏡組構(gòu)成。
特開平5-323190號公報(bào)[專利文獻(xiàn)]特開平11-237549號公報(bào)[專利文獻(xiàn)]特開2002-55278號公報(bào)[專利文獻(xiàn)]特開平2003-177315號公報(bào)可是，以往的3成分變焦鏡頭，都有各自的問題點(diǎn)。例如專利文獻(xiàn)1中公開的變焦鏡頭，其各個(gè)透鏡組分別由一個(gè)透鏡構(gòu)成，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但變焦比不到2倍，作為變焦鏡頭其功能是不足的。另外，專利文獻(xiàn)2公開的變焦鏡頭是用于電子固態(tài)照相機(jī)的，第1透鏡組與第2透鏡組的間隔在13mm以上，還沒有達(dá)到可被安裝在移動電話等內(nèi)的小型化的程度。專利文獻(xiàn)3公開的變焦鏡頭雖然各個(gè)透鏡組分別由一個(gè)透鏡構(gòu)成，比較小型化且變焦比較大，但為了獲得大的變焦比需移動第1透鏡組和第2透鏡組，以致整體長度發(fā)生變化，因此存在著難以安裝在移動設(shè)備中的問題。專利文獻(xiàn)4公開的變焦鏡頭是，第1透鏡組和第3透鏡組分別由一個(gè)透鏡構(gòu)成，第2透鏡組由正、負(fù)兩個(gè)透鏡構(gòu)成，比較小型化且變焦比也大，但由于還是需移動第1透鏡組和第2透鏡組，因此存在著整體長度發(fā)生變化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對上述問題而提出的，目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、變焦比大、且整體長度不發(fā)生變化的高性能小型變焦鏡頭。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明之1提供一種小型變焦鏡頭，其特征在于，由從物體側(cè)依次排列的具有負(fù)光焦度的第1透鏡組；具有正光焦度并包括光闌的第2透鏡組；和具有正光焦度的第3透鏡組構(gòu)成，所述第1透鏡組由一片負(fù)透鏡構(gòu)成，所述第2透鏡組由從物體側(cè)依次排列的一片正透鏡和一片負(fù)透鏡構(gòu)成，所述第3透鏡組由一片正透鏡構(gòu)成，在進(jìn)行變焦時(shí)，所述第1透鏡組固定不動，所述第2透鏡組和第3透鏡組沿光軸方向移動。
該3成分變焦鏡頭，其第1透鏡組和第3透鏡組分別由一個(gè)透鏡構(gòu)成，第2透鏡組由兩個(gè)透鏡構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單。另外，由于第1透鏡組固定不動、第2透鏡組和第3透鏡組移動，因此整體長度不發(fā)生變化。而且，通過使第1透鏡組由一個(gè)負(fù)透鏡構(gòu)成，第2透鏡組由一個(gè)正透鏡和一個(gè)負(fù)透鏡構(gòu)成，第3透鏡組由一個(gè)正透鏡構(gòu)成，不僅可對像差進(jìn)行良好的校正，而且可獲得大的變焦比。
本發(fā)明之2的小型變焦鏡頭是基于本發(fā)明之1的小型變焦鏡頭，其特征在于，構(gòu)成所述第1透鏡組的負(fù)透鏡是，至少有一個(gè)面是非球面，并且曲率大的面朝向物體側(cè)的彎月透鏡；構(gòu)成所述第2透鏡組的正透鏡，至少有一個(gè)面是非球面，構(gòu)成所述第2透鏡組的負(fù)透鏡，至少有一個(gè)面是非球面；構(gòu)成所述第3透鏡組的正透鏡，具有曲率大的面朝向成像面?zhèn)鹊慕Y(jié)構(gòu)。
這樣的結(jié)構(gòu)，即使增大變焦比，也能很好地校正各種像差。
本發(fā)明之3提供一種小型變焦鏡頭，其特征是在本發(fā)明之1或2的小型變焦鏡頭中，滿足下式(1)2.5＜|F1|/FW＜3.0…(1)其中F1第1透鏡組的焦距(mm)FW整個(gè)透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距(mm)。
通過滿足(1)式，使第1透鏡組具有適當(dāng)?shù)墓饨苟?，可對各種像差進(jìn)行良好的校正，并可實(shí)現(xiàn)小型化。
本發(fā)明之4提供一種小型變焦鏡頭，其特征是在本發(fā)明之1～3的任意一種小型變焦鏡頭中，滿足下式(2)1.0＜|F2|/FW＜1.5…(2)其中F2第2透鏡組的焦距(mm)FW整個(gè)透鏡系統(tǒng)廣角端的焦距(mm)。
通過滿足(2)式，使第2透鏡組具有適當(dāng)?shù)墓饨苟?，可對各種像差進(jìn)行良好的校正，并可實(shí)現(xiàn)小型化。
本發(fā)明之5提供一種小型變焦鏡頭，其特征在于，在本發(fā)明之1～4中任意一種小型變焦鏡頭中，構(gòu)成所述第2透鏡組的正透鏡為雙凸面透鏡，構(gòu)成所述第2透鏡組的負(fù)透鏡為負(fù)彎月透鏡，構(gòu)成所述第3透鏡組的正透鏡為正彎月透鏡。
這樣的結(jié)構(gòu)，即使增大變焦比，也能很好地校正各種像差。


圖1是表示本發(fā)明的小型變焦鏡頭的實(shí)施例的鏡頭剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明的小型變焦鏡頭的實(shí)施例的變焦時(shí)的透鏡組的配置的剖面圖。
圖3表示實(shí)施例的像散圖和畸變像差圖。
圖中G1第1透鏡組；G2第2透鏡組；G3第3透鏡組；L1第1透鏡；L2第2透鏡；L3第3透鏡；L4第4透鏡。
具體實(shí)施例方式
下面，對本發(fā)明的小型變焦鏡頭的實(shí)施方式進(jìn)行說明，本發(fā)明并不局限于下面的實(shí)施方式。
圖1是表示本發(fā)明的小型變焦鏡頭的實(shí)施例的鏡頭剖面圖。圖2表示變焦時(shí)的透鏡組的配置。圖3表示實(shí)施例的像散圖和畸變像差圖。
在各透鏡剖面圖中，符號Ri(i是從1起的整數(shù))，是從物體側(cè)向成像面?zhèn)软槾伪硎就哥R面的序號，符號Di(i是從1起的整數(shù))，是從物體側(cè)向成像面?zhèn)软槾伪硎局鞴廨S上的透鏡的中心厚度和透鏡間的空氣間隔(mm)。G1表示第1透鏡組，G2表示第2透鏡組，G3表示第3透鏡組。在像散圖中，表示有徑向(S)成像面和切向(T)成像面的像差。并且，在畸變像差圖中表示的ω是半畫角。
本發(fā)明的小型變焦鏡頭是四片三組結(jié)構(gòu)的變焦鏡頭，由從物體側(cè)依次排列的具有負(fù)光焦度的第1透鏡組G1；具有正光焦度并包括光闌的第2透鏡組G2；和具有正光焦度的第3透鏡組G3構(gòu)成，第1透鏡組G1由一片具有負(fù)光焦度的第1透鏡L1構(gòu)成，第2透鏡組G2由從物體側(cè)依次排列的一片具有正光焦度的第二透鏡L2和具有負(fù)光焦度的第3透鏡L3構(gòu)成，第3透鏡組G3由一片具有正光焦度的第四透鏡L4構(gòu)成。
如圖2所示，本發(fā)明的小型變焦鏡頭，把第1透鏡組G1固定，第2透鏡組G2在從廣角端(W)向望遠(yuǎn)端(T)變焦時(shí)，朝向縮短與第1透鏡組G1的間隔的方向，沿著光軸方向，向第1透鏡組G1大幅移動，第3透鏡組G3在從廣角端(W)向望遠(yuǎn)端(T)變焦時(shí)，朝向增加與第2透鏡組G2的間隔的方向，沿著光軸方向，向成像面?zhèn)刃》苿印?br> 在廣角端(W)，透鏡組的位置是，第1透鏡組G1遠(yuǎn)離第2透鏡組G2，第2透鏡組G2接近第3透鏡組G3。在中間位置(M)，透鏡組的位置是，第2透鏡組G2位于第1透鏡組G1與第3透鏡組G3的大體中間的位置。在望遠(yuǎn)端(T)，透鏡組的位置是，第1透鏡組G1接近第2透鏡組G2，第2透鏡組G2與第3透鏡組G3間隔增大。
構(gòu)成所述第1透鏡組G1的具有負(fù)光焦度的第1透鏡L1，是至少有一個(gè)面是非球面的彎月透鏡，且向著成像面?zhèn)鹊拿鍾2的曲率比向著物體側(cè)的面R1的曲率大。
通過使第1透鏡L1具有這樣的結(jié)構(gòu)，可以很好地校正像散和球面像差，并且可以使調(diào)焦時(shí)的像散的移動量減少。
構(gòu)成第2透鏡組G2的具有正光焦度的第2透鏡L2，是至少有一個(gè)面是非球面的雙凸面透鏡，構(gòu)成第2透鏡組G2的具有負(fù)光焦度的第3透鏡L3，是至少有一個(gè)面是非球面的負(fù)彎月透鏡。
通過使構(gòu)成與光闌一起移動的第2透鏡組G2的兩個(gè)透鏡L2、L3非球面化，在調(diào)焦時(shí)，不僅可很好地校正像散和球面像差，而且還可通過正負(fù)兩個(gè)透鏡的組合很好地校正色像差。
另外，構(gòu)成第3透鏡組G3的具有正光焦度的第4透鏡L4，是向著成像面?zhèn)鹊拿鍾9的曲率比向著物體側(cè)的面R8的曲率大的正彎月透鏡。
通過這樣構(gòu)成第4透鏡L4，可以很好地校正各種像差。
本發(fā)明的小型變焦透鏡組，優(yōu)選滿足下式(1)2.5＜|F1|/FW＜3.0…(1)其中，F(xiàn)1第1透鏡組的焦距(mm)FW整個(gè)透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距(mm)。
該條件式(1)，表示使第1透鏡組G1實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓饨苟鹊臈l件。如果超過上限，則第1透鏡組G1的光焦度變得過小，這樣難于作到整個(gè)系統(tǒng)的小型化，如果超過下限，則第1透鏡組G1的光焦度變得過大，這樣難于校正各種像差。
另外，本發(fā)明的小型變焦鏡頭，優(yōu)選滿足下條件式(2)1.0＜|F2|/FW＜1.5 …(2)其中，F(xiàn)2第2透鏡組的焦距(mm)FW整個(gè)透鏡系統(tǒng)廣角端的焦距(mm)。
該條件式(2)，表示使第2透鏡組G2具有適當(dāng)光焦度的條件。如果超過上限，則第2透鏡組G2的光焦度變得過小，使得第2透鏡組G2的移動量變大，這樣難于實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的小型化，如果超過下限，則第2透鏡組G2的光焦度變得過大，難于校正各種像差。
本發(fā)明的小型變焦鏡頭，不僅是4片3組的簡單結(jié)構(gòu)，而且能增大變焦比。而且，由于第1透鏡組固定不動，所以變焦時(shí)整體長度沒有變化。因此，能夠容易地安裝在移動電話、移動信息終端或監(jiān)視探頭等中。另外，通常第1透鏡組都是大且重，但在本發(fā)明的小型變焦鏡頭中使第1透鏡組固定不動，而移動小且輕的第2透鏡組和第3透鏡組，因此可以使驅(qū)動它們的驅(qū)動器也實(shí)現(xiàn)小型化。
表1表示實(shí)施例1的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。在表1中，列出了圖1中所示的透鏡剖面圖中的各透鏡面Ri的曲率半徑R(mm)、各透鏡的中心厚度及各透鏡間的空氣間隔Di(mm)和相對從物體側(cè)朝向成像面?zhèn)鹊捻樞虻牡趇個(gè)光學(xué)材料的d線的折射率Nd和阿貝數(shù)Vd。另外，在表2中列出了下面的非球面式中的非球面系數(shù)k、A4、A6、A8、A10。在表3中列出了實(shí)施例的規(guī)格數(shù)據(jù)。
z=cr21+1-(1+k)c2r2+A4r4+A6r6+A8r8+A10r10]]>其中，z是曲面的坐標(biāo)值，r是在與光軸正交的方向上的距光軸的距離，c是透鏡頂點(diǎn)處的曲率，k、A4、A6、A8、A10是各自的非球面系數(shù)。
表1

表2

表3

實(shí)施例的小型變焦鏡頭，滿足條件式(1)和(2)。實(shí)施例的小型變焦鏡頭，是4個(gè)透鏡的光學(xué)面全部為非球面的4片3組簡單結(jié)構(gòu)的變焦鏡頭。具有超過2.3倍的高變焦比，整體長度約為13mm，直徑為4～5mm，實(shí)現(xiàn)了小型化。由于第1透鏡組固定不動，所以調(diào)焦時(shí)整體長度沒有變化。而且，如像差圖所示，像散和畸變像差得到了很好的校正，具有優(yōu)良的光學(xué)性能。
本發(fā)明的小型變焦鏡頭，可以用于例如可安裝在移動電話或移動信息終端等的數(shù)字照相機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1.一種小型變焦鏡頭，其特征在于，由從物體側(cè)依次排列的具有負(fù)光焦度的第1透鏡組；具有正光焦度并包括光闌的第2透鏡組；和具有正光焦度的第3透鏡組構(gòu)成，所述第1透鏡組由一片負(fù)透鏡構(gòu)成，所述第2透鏡組由從物體側(cè)依次排列的一片正透鏡和一片負(fù)透鏡構(gòu)成，所述第3透鏡組由一片正透鏡構(gòu)成，在進(jìn)行變焦時(shí)，所述第1透鏡組固定不動，所述第2透鏡組和第3透鏡組沿光軸方向移動。
2.如權(quán)利要求1所述的小型變焦鏡頭，其特征在于，構(gòu)成所述第1透鏡組的負(fù)透鏡是，至少有一個(gè)面是非球面，并且曲率大的面朝向物體側(cè)的彎月透鏡；構(gòu)成所述第2透鏡組的正透鏡，至少有一個(gè)面是非球面，構(gòu)成所述第2透鏡組的負(fù)透鏡，至少有一個(gè)面是非球面；構(gòu)成所述第3透鏡組的正透鏡，具有曲率大的面朝向成像面?zhèn)鹊慕Y(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的小型變焦鏡頭，其特征在于，滿足下式(1)2.5＜|F1|/FW＜3.0 …(1)其中F1第1透鏡組的焦距(mm)FW整個(gè)透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距(mm)。
4.如權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的小型變焦鏡頭，其特征在于，滿足下式(2)1.0＜|F2|/FW＜1.5 …(2)其中F2第2透鏡組的焦距(mm)FW整個(gè)透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距(mm)。
5.如權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的小型變焦鏡頭，其特征在于，構(gòu)成所述第2透鏡組的正透鏡為雙凸面透鏡，構(gòu)成所述第2透鏡組的負(fù)透鏡為負(fù)彎月透鏡，構(gòu)成所述第3透鏡組的正透鏡為正彎月透鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單且變焦比大，而且整體長度不變的高性能的小型變焦鏡頭。本發(fā)明的小型變焦鏡頭，由從物體側(cè)依次排列的具有負(fù)光焦度的第1透鏡組(G1)；具有正光焦度并包括光闌的第2透鏡組(G2)；和具有正光焦度的第3透鏡組(G3)構(gòu)成，第1透鏡組(G1)由一片負(fù)透鏡(L1)構(gòu)成，第2透鏡組(G2)由從物體側(cè)依次排列的一片正透鏡(L2)和一片負(fù)透鏡(L3)構(gòu)成，第3透鏡組(G3)由一片正透鏡(L4)構(gòu)成，在進(jìn)行變焦時(shí)，所述第1透鏡組(G1)固定不動，所述第2透鏡組(G2)和第3透鏡組(G3)沿光軸方向移動。
文檔編號G02B13/18GK1658002SQ200510007740
公開日2005年8月24日 申請日期2005年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月19日
發(fā)明者小松朗, 清水章弘, 本田克行 申請人:精工愛普生株式會社