專利名稱：變焦透鏡的制作方法
通過引用包括在此本申請按照35U.S.C.§119要求2004年5月6號提交的日本專利申請第2004-137028號的優(yōu)先權(quán)。本申請的內(nèi)容通過總引用包含在此。
背景技術：
本發(fā)明涉及一種裝備諸如CCD的固態(tài)成像元件的適用于攝影機、數(shù)字照相機的緊湊的變焦透鏡。更具體地，本發(fā)明涉及一種裝備具有高像素點數(shù)的固態(tài)成像元件的適用于攝影機、數(shù)字照相機的緊湊的變焦透鏡。
近年來，在諸如用于數(shù)字照相機和攝影機的CCD那樣的固態(tài)成像元件方面有著重大的技術進步，導致更高的密度和增大的像素點值。與此相伴地，有一種對具有出眾光學特性的透鏡的要求。同樣，隨著數(shù)字照相機和攝影機的緊湊性不斷增強，強烈要求安裝在這些設備上的用于成像的變焦透鏡是緊湊的和重量輕的。
為了提供優(yōu)良的便攜性，對緊湊性的需要特別包括當設備被攜帶時透鏡的縮短，也就是，透鏡在貯藏時可以更薄。
為了有效利用光線，微透鏡是在諸如CCD那樣的固態(tài)成像元件的表面上構(gòu)成的。結(jié)果，如果到達固態(tài)成像元件的光線的入射角太高，則會發(fā)生光暈〔所謂的‘陰影’〕，導致光線沒有進入固態(tài)成像元件。結(jié)果，期望固態(tài)成像元件一起使用的透鏡的位置，使得出射光瞳可與成像面、一遠心光學系統(tǒng)保持一足夠的距離，其中到達固態(tài)成像元件的入射角，也就是出射角可以保持很小。隨著與近年來的技術進步相伴的在微透鏡中的改進，高達15度左右的入射角可以沒問題地使用。
對于傳統(tǒng)的變焦系數(shù)約為2或3的變焦透鏡，揭示過許多諸如那些安裝在緊湊照相機上的變焦透鏡的例子，其中使用了兩個透鏡組〔例如，參閱日本公開專利文獻第2003-075721號和日本公開專利文獻第2003-307676號〕。這些變焦透鏡是由具有正折射率的第一透鏡組和具有負折射率的第二透鏡組構(gòu)成的所謂的遠距離照相類型的雙組變焦透鏡。這種設計的優(yōu)勢在于當透鏡被貯藏時允許其較薄。
但是，在具有正折射率的第一透鏡組和具有負折射率的第二透鏡組以這種類型結(jié)構(gòu)中，最外圍的光線的出射角尤其在廣角端變得太大。結(jié)果，對于諸如CCD這樣的固態(tài)成像元件使用這種設計是極為困難的。
在另一個已知的結(jié)構(gòu)中，一種具有雙組結(jié)構(gòu)的變焦透鏡包括，從物側(cè)到像平面?zhèn)纫来问蔷哂幸豢傌撜凵渎实牡谝煌哥R組、和具有一總正折射率的第二透鏡組〔例如，參看日本公開專利文獻第3000-035537號〕。
但是，因為第一透鏡組是由四個依次具有正折射率、負折射率、負折射率、和正折射率的透鏡構(gòu)成，當?shù)谝煌哥R組被貯藏〔縮回〕時照相機的總長度很長。同樣，因為離物側(cè)最遠的透鏡具有一正折射率，即使它可以有效地糾正畸變像差，這依然會導致對離物側(cè)最遠的透鏡提供大的外部直徑，使更薄、更緊湊的設計變得困難。
使用諸如上述的那些雙組變焦透鏡，最外圍光線的出射角，尤其在廣角端，變得很大，這阻礙了遠心和這些結(jié)構(gòu)用于近來的具有高像素值的固態(tài)成像元件。同樣，使用傳統(tǒng)的雙組變焦透鏡，第一透鏡組由大量的增加部件數(shù)目的透鏡組成。這使得完成一個緊湊的、重量輕的設計變得困難。特別地，當照相機被貯藏時一種很薄的設計是不可能完成的。
結(jié)合附圖閱讀下面關于本發(fā)明的描述，本發(fā)明上述的和其它的目的、特征和優(yōu)點將會變得明顯，其中同樣的參考數(shù)字代表相同的元件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服這些問題并且提供一種輕巧而且緊湊的變焦透鏡。此變焦透鏡適用于近來的具有高像素值的固態(tài)成像元件，尤其在貯藏照相機時提供一種很薄的設計，并且提供具有有效的多種像差修正的很好的光學性質(zhì)。進一步地講，本發(fā)明的一個目的是提供一種薄的、緊湊的、適用于具有高像素值的固態(tài)成像元件的變焦透鏡，同時該變焦透鏡符合下列條件變焦因子大約2.5-3倍；在成像時〔從第一透鏡組的前表面到像平面〕透鏡系統(tǒng)的總長度小于或等于35mm；透鏡組沿著光軸的總厚度〔第一透鏡組的厚度加上第二透鏡組的厚度〕小于或等于12mm；后截距至少5mm以允許放置一塊低通濾光器；在廣角端的透鏡亮度〔F數(shù)值〕大約3.2；并且畸變像差度小于或等于|5％|。
本發(fā)明的變焦透鏡包括，從物側(cè)到像平面依次為，具有全部負折射率的第一透鏡組和具有總正折射率的第二透鏡組，其中通過把第二透鏡組從像平面?zhèn)纫苿又廖飩?cè)以使變焦因子從廣角端改變到遠焦端，并且通過移動第一透鏡組進行調(diào)焦，以糾正隨變焦因子的變化而使像平面的變化。第一透鏡組包括，從物側(cè)依次為，具有負折射率的第一個透鏡和具有正折射率的第二個透鏡。第二透鏡組包括，從物側(cè)依次為，具有正折射率的第三個透鏡，具有正折射率的第四個透鏡和具有負折射率的第五個透鏡，它們粘合在一起構(gòu)成具有面向物側(cè)凸起表面和總負折射率的彎月形；和具有正折射率的第六個透鏡。這種結(jié)構(gòu)提供包含六塊透鏡的兩個透鏡組，允許照相機在貯藏〔縮回〕時具有有效的光學特性、減少總長度、減少尺寸、并且提供一種薄而且緊湊的設計。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，滿足下面的條件〔1〕和〔2〕〔1〕0.5＜f2/|f1|＜1.3〔2〕1.25＜|f1|/fw＜2.5其中，f1是第一透鏡組的焦距，f2是第二透鏡組的焦距，并且fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。采用這種結(jié)構(gòu)，可以達到不同的變焦因子，尤其是大約2.5-3倍的因子；可以獲得能夠有效修正畸變像差(distortion)、倍率色像差(lateral chromatic aberation)、球面像差(spherical aberration)、和非點像差(astigmatism)的出眾的的光學性質(zhì)；可以提供足夠的遠心；可以提供一種緊湊的、薄的設計。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，滿足下面的條件〔3〕和〔4〕〔3〕ν4＞ν5〔4〕1.0＜R7/R9＜3.0其中ν4是第四個透鏡的色散系數(shù)(Abbe number)，ν5是第五個透鏡的色散系數(shù)，R7是第四個透鏡的物側(cè)表面的曲率半徑，并且R9是第五個透鏡的像平面?zhèn)缺砻娴那拾霃?。采用這種結(jié)構(gòu)，多種類型的像差，尤其是色像差和球面像差，可以被有效地修正。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，滿足下面的條件〔5〕和〔6〕〔5〕ν1-ν2＞10〔6〕D2/fw＞0.2其中ν1是第一個透鏡的色散系數(shù)，ν2是第二個透鏡的色散系數(shù)，D2是第一個透鏡和第二個透鏡之間沿著光軸的距離，fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。采用這種結(jié)構(gòu)，多種類型的像差，尤其是色像差和球面像差，可以被有效地修正。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，第一個透鏡、第三個透鏡、和第六個透鏡中的每一個在物側(cè)和/或像平面?zhèn)缺砻嬗煞乔蛎鏄?gòu)成。采用這種結(jié)構(gòu)，第一個透鏡上的非球面提供有效的畸變像差和非點像差修正，第三個透鏡上的非球面提供有效球面像差修正，并且第六個透鏡上的非球面提供有效的非點像差和慧像差修正。結(jié)果，多種類型的像差可以全部被有效地修正。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，第一個透鏡在其一具有較小曲率半徑的面上是一非球面。采用這種結(jié)構(gòu)，多種類型的像差，尤其是畸變像差和非點像差，可以被有效地修正。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在第一個透鏡上塑造非球面使得朝向邊緣部分負折射率在減小。采用這種結(jié)構(gòu)，多種的類型的像差，尤其是畸變像差和非點像差，可以被有效地修正。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，第一個透鏡是一種通過把由樹脂材料制作的樹脂層粘合到具有構(gòu)成于樹脂層上的非球面的玻璃透鏡上而構(gòu)成的混合透鏡。
如果只用玻璃材料或諸如塑料的樹脂材料形成具有非球面的第一個透鏡，則可用的玻璃材料或樹脂材料的類型會被限制。但是，以這種結(jié)構(gòu)，通過在玻璃透鏡上涂敷一樹脂層并且在該樹脂層上形成一非球面，不同類型的玻璃材料可以作為基料用于玻璃透鏡。這進一步減少了成本，同時提供更有效的色像差修正。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，樹脂層被粘合到具有一較小的曲率半徑的第一個透鏡的一表面上。采用這種結(jié)構(gòu)，多種類型的像差，尤其是畸變像差和非點像差，可以被有效地修正。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，形成于樹脂層上的非球面的形狀使得朝著邊緣部分的方向負折射率在減小。采用這種結(jié)構(gòu)，多種類型的像差，尤其是畸變像差和非點像差，可以被有效地修正。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在第一個透鏡中，滿足下面的條件〔7〕〔7〕1＜|R2a/R2|＜1.5其中R2a是玻璃透鏡和樹脂層結(jié)合處的表面的曲率半徑，并且R2是形成非球面處的表面的曲率半徑。采用這種結(jié)構(gòu)，在第一個透鏡上的樹脂層的形狀防止由溫度變化和濕氣吸收以及類似的情形所引起的變化，同時允許以高精確度形成該非球面。同樣，可有效地修正多種類型的像差并且可以改善生產(chǎn)率。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過把從一樹脂材料形成的樹脂層和一玻璃透鏡粘合起來形成第三個透鏡，同時非球面形成于該樹脂層。
如果只用玻璃材料或諸如塑料的樹脂材料形成具有非球面的第三個透鏡，則可用的玻璃材料或樹脂材料的類型會被限制。但是，采用這種結(jié)構(gòu)，通過在玻璃透鏡上涂敷一樹脂層并且在該樹脂層上形成一非球面，不同類型的玻璃材料可以作為基料用于玻璃透鏡。這進一步減少了成本，同時提供更有效的色像差修正。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，樹脂層粘合在具有較小的曲率半徑的第三個透鏡的一表面上。采用這種結(jié)構(gòu)，多種類型的像差，尤其是球面像差，可以被有效地修正。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，形成于樹脂層上的非球面的形狀使得朝向邊緣部分正折射率在減小。采用這種結(jié)構(gòu)，多種類型的像差，尤其是球面像差，可以被有效地修正。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在第三個透鏡中，滿足下面的條件〔8〕〔8〕0.7＜|R5a/R5|＜2.0其中R5a是玻璃透鏡和樹脂層結(jié)合處的表面的曲率半徑，并且R5是形成非球面處的表面的曲率半徑。采用這種結(jié)構(gòu)，可防止在第三個透鏡上的樹脂層的形狀由于溫度變化和濕氣吸收以及類似的情形而變化。這種結(jié)構(gòu)允許以高精確度形成該非球面，有效地修正多種類型的像差并且改善生產(chǎn)率。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，第六個透鏡是一種通過把由樹脂材料制成的樹脂層粘合到一玻璃透鏡上形成的混合透鏡，其中非球面在樹脂層上形成。如果只用玻璃材料或諸如塑料的樹脂材料形成具有非球面的第六個透鏡，則可用的玻璃材料或樹脂材料的類型會被限制。但是，以這種結(jié)構(gòu)，通過在玻璃透鏡上涂敷一樹脂層并且在該樹脂層上形成一非球面，不同類型的玻璃材料可以作為基料用于玻璃透鏡。這進一步減少了成本，同時提供更有效的色像差修正。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，形成于樹脂層上的非球面的形狀使得朝向邊緣部分正折射率在減小。采用這種結(jié)構(gòu)，多種類型的像差，尤其是非點像差和慧像差，可以被有效地修正。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在第六個透鏡中，滿足下面的條件〔9〕〔9〕0.5＜|R11a/R11|＜2.0其中R11a是玻璃透鏡和樹脂層結(jié)合處的表面的曲率半徑，并且R11是形成非球面處的表面的曲率半徑。采用這種結(jié)構(gòu)，可防止在第三個透鏡上的樹脂層的形狀由于溫度變化和濕氣吸收以及類似的情形而變化。這種結(jié)構(gòu)允許以高精確度形成該非球面，有效地修正多種類型的像差并且改善生產(chǎn)率。
采用具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的變焦透鏡，本設計變得更緊湊、更薄、更輕和較廉價，可提供可有效糾正各種像差的極好的光性能的變焦透鏡。
特別地，一種適用于具有高像素值的成像元件的變焦透鏡可提供大約2.5-3倍的變焦因子。因為在成像過程中透鏡系統(tǒng)的總長度〔從第一透鏡組的前表面到像平面〕是35mm或更小，所以可提供一種緊湊的設計。并且因為透鏡組沿著光軸的總尺寸〔第一透鏡組的厚度加上第二透鏡組的厚度〕是12mm或更小，該設備在貯藏時可以做的更緊湊、更薄。因為后截距是5mm或更大，可容易地放置一低通濾光器。在廣角端F數(shù)值提供亮度為3.2。適用于具有高像素值的成像元件的變焦透鏡提供優(yōu)質(zhì)的光學特性、對多種類型的像差和畸變像差的有效修正以使其小于|5％|。


從下面的詳細說明和本發(fā)明的說明性的實施例的圖示中將會更明顯地看到上述和其它關于本發(fā)明的特點，其中相同的參考數(shù)字指代相似的元件，并且在其中圖1所示的是根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡的第一個實施例的結(jié)構(gòu)；圖2所示的是根據(jù)第一個實施例在變焦透鏡的廣角端的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖3所示的是根據(jù)第一個實施例在變焦透鏡的中間位置的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖4所示的是根據(jù)第一個實施例在變焦透鏡的遠焦端的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖5所示的是根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡的第二個實施例的結(jié)構(gòu)；圖6所示的是根據(jù)第二個實施例在變焦透鏡的廣角端的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖7所示的是根據(jù)第二個實施例在變焦透鏡的中間位置的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖8所示的是根據(jù)第二個實施例在變焦透鏡的遠焦端的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖9所示的是根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡的第三個實施例的結(jié)構(gòu)；圖10所示的是根據(jù)第三個實施例在變焦透鏡的廣角端的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖11所示的是根據(jù)第三個實施例在變焦透鏡的中間位置的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖12所示的是根據(jù)第三個實施例在變焦透鏡的遠焦端的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖13所示的是根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡的第四個實施例的結(jié)構(gòu)；圖14所示的是根據(jù)第四個實施例在變焦透鏡的廣角端的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖15所示的是根據(jù)第四個實施例在變焦透鏡的中間位置的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖16所示的是根據(jù)第四個實施例在變焦透鏡的遠焦端的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖17所示的是根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡的第五個實施例的結(jié)構(gòu)；圖18所示的是根據(jù)第五個實施例在變焦透鏡的廣角端的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖19所示的是根據(jù)第五個實施例在變焦透鏡的中間位置的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖20所示的是根據(jù)第五個實施例在變焦透鏡的遠焦端的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖21所示的是根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡的第六個實施例的結(jié)構(gòu)；圖22所示的是根據(jù)第六個實施例在變焦透鏡的廣角端的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖23所示的是根據(jù)第六個實施例在變焦透鏡的中間位置的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
圖24所示的是根據(jù)第六個實施例在變焦透鏡的遠焦端的像差圖，如球面像差、非點像差、畸變像差、倍率色像差。
具體實施例方式
參照附圖將會描述本發(fā)明的較佳的實施例。
圖1所示的是根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡的一個實施例的基本結(jié)構(gòu)。如圖1所示，如下元件按順序排列，從物側(cè)到像平面方具有總負折射率的第一透鏡組I和具有總正折射率的第二透鏡組II。
從物側(cè)依次開始，第一透鏡組I由具有負折射率的第一個透鏡1和具有正折射率的第二個透鏡2組成。
從物側(cè)依次開始，第二透鏡組II由以下組成具有正折射率的第三個透鏡3；具有正折射率的第四個透鏡4和具有負折射率的第五個透鏡5粘合在一起使得總折射率為負的，并且這兩塊彎月形的透鏡以凸的表面朝向物側(cè)；和具有正折射率的第六個透鏡6。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)玻璃纖維7、8，例如一個紅外截止濾波器和一個低通濾波器以及類似的，被放置在第二透鏡組II〔第六個透鏡〕的像平面?zhèn)?。一個可打開和關閉光路的快門〔圖中未顯示〕插放在第二透鏡組II〔第六個透鏡〕和玻璃濾波器7之間?？讖焦怅@限定在支撐第二透鏡組II的支撐框架的離物側(cè)最遠的那側(cè)的外部邊緣，也就是第三個透鏡3附近。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過沿著光軸L從像平面?zhèn)鹊轿飩?cè)移動第二透鏡組II，變焦因子可從廣角端到遠焦端變化。第一透鏡組I修正與變焦因子的變化相伴的像平面中的變化并且提供焦點調(diào)節(jié)〔調(diào)焦〕。
由于變焦透鏡以這樣方式由兩透鏡組I、II和六個透鏡1-6組成，所以能獲得有效光學特性，同時可減少總長度、在存儲〔縮回)照相機時，可減少其尺寸，并且獲得薄而緊湊的設計。
第一透鏡組I具有焦距f1，第二透鏡組具有焦距f2，整個透鏡系統(tǒng)在廣角端具有焦距fw，整個透鏡系統(tǒng)在遠焦端具有焦距ft，并且整個透鏡系統(tǒng)在中間區(qū)域具有焦距fm。
如圖1所示，從第一個透鏡1到第六個透鏡6以及玻璃濾波器7、8，朝向物側(cè)和像側(cè)的各自的表面標記為Si〔i＝1-15〕，并且每一個表面Si的曲率半徑標記為Si〔i＝1-15〕。相對于d線的折射率標記為Ni并且色散系數(shù)標記為νi〔i＝1-8〕。
此外，沿著光軸L從第一個透鏡1到玻璃濾波器8的距離〔厚度，空氣距離〕標記為Di〔i＝1-14〕，并且后截距標記為BF。
第一個透鏡1具有負折射率并且使用玻璃材料以在物側(cè)的表面S1為凸表面和在像平面?zhèn)鹊谋砻鍿2為凹表面的彎月形狀構(gòu)成。具有小曲率半徑的表面S2是由具有在朝向非球面S2的邊緣負折射率不斷減小的一非球面構(gòu)成的。結(jié)構(gòu)，多種類型的像差可以被有效地修正，尤其是畸變像差和非點像差。
第二個透鏡2具有正折射率并且使用玻璃材料以在物側(cè)的表面S3為凸表面和在像平面?zhèn)鹊谋砻鍿4為凹表面的彎月形狀構(gòu)成。表面S3、S4都由非球面構(gòu)成。
第三個透鏡3具有正折射率并且使用玻璃材料以在物側(cè)的表面S5和在像平面?zhèn)鹊谋砻鍿6皆為凸表面的雙凸形狀構(gòu)成。物側(cè)表面S5由一非球面構(gòu)成并且像平面?zhèn)鹊谋砻鍿6由一球面構(gòu)成。非球面S5的使用提供尤其對球面像差的有效修正。
第四個透鏡4具有正折射率并且使用玻璃材料以在物側(cè)的表面S7為凸表面和在像平面?zhèn)鹊谋砻鍿8為凹表面的彎月形狀構(gòu)成。表面S7、S8都由球面構(gòu)成。
第五個透鏡4具有負折射率并且使用玻璃材料以在物側(cè)的表面S8為凸表面和在像平面?zhèn)鹊谋砻鍿9為凹表面的彎月形狀構(gòu)成。表面S8、S9都由球面構(gòu)成。
第四個透鏡和第五個透鏡在表面S8處粘合在一起作為一粘合透鏡，其粘合面S8構(gòu)成單一曲率半徑R8使得它們一起具有總負折射率并且以朝向物側(cè)凸的表面構(gòu)成一彎月形。
第六個透鏡6具有正折射率并且使用玻璃材料以在物側(cè)的表面S10為凸表面和在像平面?zhèn)鹊谋砻鍿11為凸表面的雙凸形狀構(gòu)成。物側(cè)表面S10由一球面構(gòu)成并且像平面?zhèn)鹊谋砻鍿11由一非球面構(gòu)成。非球面S11提供尤其對非點像差和慧像差的有效修正。
非球面通過下述方程定義Z＝Cy2/[1+(1-εC2y2)1/2]+Dy4+Ey6+Fy8+Gy10+Hy12其中Z是從在該非球面頂點正切的平面到距光軸x處高度為y的該非球面上的一點之間的距離；y是距離光軸L的高度；C是非球面的頂點處的曲率〔1/R〕；ε是圓錐常數(shù)；D、E、F、G、H是非球面系數(shù)。
同樣，對于第一透鏡組I和第二透鏡組II，滿足下述條件〔1〕0.5＜f2/|f1|＜1.3〔2〕1.25＜|f1|/fw＜2.5其中f1是第一透鏡組I的焦距，f2是第二透鏡組II的焦距，并且fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
條件〔1〕為第一透鏡組I和第二透鏡組II的焦距設置一合適的比率。如果超過該比率的上限，則像差變得顯著，尤其是畸變像差和倍率色像差，并且修正變得困難。如果超過該比率的下限，則達到大約2.5-3倍的變焦因子變得困難。
條件〔2〕為第一透鏡組I定義合適的焦距。如果超過該焦距的上限，則為達到大約2.5-3倍的變焦因子總透鏡長度必須很大。同樣，在廣角端最外面的光線變得離光軸L更遠，因此要增加第一個透鏡1的外部直徑并且使得達到一種薄的、緊湊的設計很困難。如果超過該焦距的下限，像差，尤其是球面像差和非點像差，變得難以修正。
因此，通過滿足條件〔1〕和〔2〕可以達到大約2.5-3倍的變焦因子，可以提供具有修正畸變像差、倍率色像差、球面像差、和非點像差的出眾的光學特性，可以達到足夠的遠心，并且可以提供一種緊湊的、薄的設計。
同樣，通過上述結(jié)構(gòu)，構(gòu)成第二透鏡組II一部分的粘合在一起的透鏡，即第四個透鏡和第五個透鏡，第四個透鏡的色散系數(shù)ν4，第五個透鏡的色散系數(shù)ν5，第四個透鏡的物側(cè)表面S7的曲率半徑R7，和第五個透鏡的像平面?zhèn)鹊谋砻鍿9的曲率半徑R9都要滿足下述條件〔3〕、〔4〕〔3〕ν4＞ν5〔4〕1.0＜R7/R9＜3.0條件〔3〕定義了第四個透鏡4和第五個透鏡5的色散系數(shù)之間的關系。通過滿足條件〔3〕，可以提供有效的尤其是針對色像差的修正。
條件〔4〕定義了粘合透鏡的物側(cè)表面和像平面?zhèn)鹊谋砻娴那拾霃街g的關系。通過滿足條件〔4〕，可以提供有效的尤其是針對球面像差的修正。
同樣，在此結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成第一透鏡組I的第一個透鏡1和第二個透鏡2需滿足下面的條件〔5〕、〔6〕〔5〕ν1-ν2＞10〔6〕D2/fw＞0.2其中ν1是第一個透鏡1的色散系數(shù)，ν2是第二個透鏡2的色散系數(shù)，D2是沿著光軸L在第一個透鏡1和第二個透鏡2之間的距離，并且fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
條件〔5〕定義了第一個透鏡1和第二透鏡2的色散系數(shù)之間的關系。通過滿足條件〔5〕，可以提供有效的尤其是針對色像差的修正。
條件〔6〕定義了第一個透鏡1和第二個透鏡2之間的距離。這提供了有效的尤其是針對球面像差的修正。
下面將會以第一個實施例的形式描述一其中有特定數(shù)值應用于上述結(jié)構(gòu)的實施例。對于第一個實施例，表格1顯示各種技術條件，表格2顯示各種數(shù)值數(shù)據(jù)〔設定〕，和表格3顯示涉及非球面的數(shù)值數(shù)據(jù)。表格4以f〔分別為fw、fm、ft〕顯示該總透鏡系統(tǒng)在廣角端、中間位置、遠焦端的焦距和沿著光軸L的表面距離D4、D11的數(shù)值數(shù)據(jù)。在表格1中，透鏡的總長度是從第一透鏡組I的前表面S1到第二透鏡組II的后表面S11的距離。透鏡系統(tǒng)的總長度是從第一透鏡組I的前表面S1到像平面〔包括CCD的防護玻璃罩〕的距離。〔對于表格5、表格9、表格13、表格17、表格21同樣如此〕在第一個實施例中，針對條件〔1〕到條件〔6〕的數(shù)值數(shù)據(jù)如下所示〔1〕f2/|f1|＝0.828；〔2〕|f1|/fw＝1.854；〔3〕ν4＝38.0＞ν5＝23.8；〔4〕R7/R9＝1.220；〔5〕ν1-ν2＝17.1；和〔6〕D2/fw＝0.321
圖2、圖3和圖4顯示了在廣角端、中間位置、和遠焦端的諸如球面像差、非點像差、畸變像差、和倍率色像差的像差圖表。在圖2至圖4中，在d線處像差以d來表示，在F線處以F來表示，在c線處以c來表示。SC表示對正弦條件的違反，DS表示徑向平面上的像差，以及DT表示子午圈平面像差。
表格1

表格2


*非球面表格3

表格4

在上述的第一個實施例中在成像的過程中總的透鏡系統(tǒng)的長度〔第一透鏡組的前表面S1到像平面〕是27.81mm〔廣角端〕-24.80mm〔中間〕-25.90mm〔遠焦端〕；沿著光軸的總尺寸〔第一透鏡組I的厚度加上第二透鏡組II的厚度〕是9.70mm；后截距〔空氣變換〕是7.72mm〔廣角端〕-11.23mm〔中間〕-14.73mm〔遠焦端〕；F值是3.24〔廣角端〕-4.33〔中間〕-5.43〔遠焦端〕；并且畸變像差是|5％|或更少。多種類型的像差可被有效地修正并且可提供一種具有出眾的光學特性的適用于具有高像素值的成像元件的薄的、緊湊的變焦透鏡。
圖5所示的是根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡的另一個實施例的基本結(jié)構(gòu)。除了第一個透鏡制作為一混合透鏡以外，此結(jié)構(gòu)與圖1所示的實施例〔第一個實施例〕的結(jié)構(gòu)是一樣的。與第一個實施例中相同的那些結(jié)構(gòu)此處將不再描述。
如圖5所示，第一個透鏡是一混合透鏡，一玻璃透鏡由具有凸的物側(cè)表面S1和凹陷的像平面?zhèn)鹊谋砻鍿2a的彎月形構(gòu)成，使得其具有一負折射率，并且一由樹脂材料構(gòu)成的樹脂層與具有小曲率半徑的表面S2a粘合在一起。樹脂層的像平面?zhèn)鹊谋砻鍿2構(gòu)成一非球面。
該樹脂層具有折射率N1a，色散系數(shù)ν1a，和沿著光軸L的厚度D1a。
如果只用玻璃材料或諸如塑料的樹脂材料形成具有非球面的第一個透鏡，則可用的玻璃材料或樹脂材料的類型會被限制。但是，如上所述通過在玻璃透鏡上涂敷一樹脂層并且使該樹脂層構(gòu)成一非球面，不同類型的玻璃材料可以作為基料用于玻璃透鏡。因此，減少了成本，并且可更有效地修正色像差。
該樹脂層在具有更小的曲率半徑的表面S2a上粘合到第一個透鏡1上，并且在樹脂層上構(gòu)成的非球面S2的形狀使得負折射率在朝向邊緣時在減小。結(jié)果，多種類型的像差，尤其是畸變像差和非點像差，可被有效地修正。
此外，在第一個透鏡1中，滿足下述條件〔7〕〔7〕1＜|R2a/R2|＜1.5其中R2a是玻璃透鏡和樹脂層結(jié)合處的表面S2的曲率半徑，并且R2是構(gòu)成一非球面的表面S2的曲率半徑。
條件〔7〕定義了粘合表面S2a和非球面S2的曲率半徑的合適的比率。如果超過該上限，最外圍邊緣處的厚度變得比樹脂層中心處的厚度顯著地厚許多；這將消極地影響到非球面的精度。如果超過該下限，最外圍邊緣處的厚度變得比樹脂層中心處的厚度顯著地薄許多；這將消極地影響到非球面的精度。同樣，如果該數(shù)值不在此范圍內(nèi)，其形狀可由于溫度和濕氣吸收以及類似的情況變化。同樣，使用材料的量在增加，因此成本在增加。
結(jié)果，通過滿足條件〔7〕，可防止第一個透鏡的樹脂層的形狀由于溫度變化和濕氣吸收以及類似的情況而變化。這允許非球面S2以高精確度構(gòu)成，提供多種類型的像差的有效的修正并且改善生產(chǎn)效率。
下面將會以第二個實施例的形式描述一其中有特定數(shù)值應用于上述結(jié)構(gòu)的實施例。對于第二個實施例，表格5顯示各種技術條件，表格6顯示各種數(shù)值數(shù)據(jù)〔設定〕，和表格7顯示涉及非球面的數(shù)值數(shù)據(jù)。表格8以f〔分別為fw、fm、ft〕顯示該總透鏡系統(tǒng)在廣角端、中間位置、遠焦端的焦距和沿著光軸L的表面距離D4、D11的數(shù)值數(shù)據(jù)。
在第二個實施例中，針對條件〔1〕到條件〔7〕的數(shù)值數(shù)據(jù)如下所示〔1〕f2/|f1|＝0.827；〔2〕|f1|/fw＝1.853；〔3〕4＝38.0＞ν5＝23.8；〔4〕R7/R9＝1.221；〔5〕ν1-ν2＝16.9；〔6〕D2/fw＝0.321；〔7〕|R2a/R2|＝1.231圖6、圖7和圖8顯示了在廣角端、中間位置、和遠焦端的諸如球面像差、非點像差、畸變像差、和倍率色像差的像差圖表。在圖6至圖8中，在d線處像差以d來表示，在F線處以F來表示，在c線處以c來表示。SC表示對正弦條件的違反，DS表示徑向平面像差，以及DT表示子午圈平面像差。
表格5

表格6



*非球面表格7


表格8

在上述的第二個實施例中總的透鏡系統(tǒng)的長度〔第一透鏡組的前表面S1到像平面〕是27.83mm〔廣角端〕-24.830mm〔中間〕-25.92mm〔遠焦端〕；沿著光軸的透鏡組的總尺寸〔第一透鏡組I的厚度加上第二透鏡組II的厚度〕是9.70mm；后截距〔空氣變換〕是7.70mm〔廣角端〕-11.19mm〔中間〕-14.70mm〔遠焦端〕；F值是3.24〔廣角端〕-4.31〔中間〕-5.42〔遠焦端〕；并且畸變像差是|5％|或更少。多種類型的像差可被有效地修正并且可提供一種具有出眾的光學特性的適用于具有高像素值的成像元件的薄的、緊湊的變焦透鏡。
圖9所示的是根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡的另一個實施例的基本結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)與圖5所示的實施例〔第二個實施例〕的結(jié)構(gòu)是一樣的，并且因此在這里將不會再描述該結(jié)構(gòu)。
下面將會以第三個實施例的形式描述一其中有特定數(shù)值應用于上述結(jié)構(gòu)的實施例。對于第三個實施例，表格9顯示各種技術條件，表格10顯示各種數(shù)值數(shù)據(jù)〔設定〕，和表格11顯示涉及非球面的數(shù)值數(shù)據(jù)。表格12以f〔分別為fw、fm、ft〕顯示該總透鏡系統(tǒng)在廣角端、中間位置、遠焦端的焦距和沿著光軸L的表面距離D4、D11的數(shù)值數(shù)據(jù)。
在第三個實施例中，針對條件〔1〕到條件〔7〕的數(shù)值數(shù)據(jù)如下所示〔1〕f2/|f1|＝0.825；〔2〕|f1|/fw＝1.851；〔3〕ν4＝64.2＞ν5＝33.3；〔4〕R7/R9＝1.136；〔5〕ν1-ν2＝16.9；〔6〕D2/fw＝0.313；〔7〕|R2a/R2|＝1.231圖10、圖11和圖12顯示了在廣角端、中間位置、和遠焦端的諸如球面像差、非點像差、畸變像差、和倍率色像差的像差圖表。在圖10至圖12中，在d線處像差以d來表示，在F線處以F來表示，在c線處以c來表示。SC表示對正弦條件的違反，DS表示徑向平面像差，以及DT表示子午圈平面像差。
表格9

表格10


*非球面表格11


表格12

在上述的三個實施例中在成像的過程中總的透鏡系統(tǒng)的長度〔第一透鏡組的前表面S1到像平面〕是34.59mm〔廣角端〕-30.77mm〔中間〕-32.46mm〔遠焦端〕；沿著光軸的透鏡組的總尺寸〔第一透鏡組I的厚度加上第二透鏡組II的厚度〕是11.63mm；后截距〔空氣變換〕是9.78mm〔廣角端〕-14.53mm〔中間〕-19.28mm〔遠焦端〕；F值是3.25〔廣角端〕-4.42〔中間〕-5.61〔遠焦端〕；并且畸變像差是|5％|或更少。多種類型的像差可被有效地修正并且可提供一種具有出眾的光學特性的適用于具有高像素值的成像元件的薄的、緊湊的變焦透鏡。
圖13所示的是根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡的另一個實施例的基本結(jié)構(gòu)。除了第三個透鏡3制作為一混合透鏡以外，此結(jié)構(gòu)與圖5所示的實施例〔第二個實施例〕的結(jié)構(gòu)是一樣的。與第二個實施例中相同的那些結(jié)構(gòu)此處將不再描述。
如圖13所示，第三個透鏡3是一混合透鏡，其中一玻璃透鏡由具有凸的物側(cè)表面S5a和凸的像平面?zhèn)鹊谋砻鍿6的雙凸形狀構(gòu)成，使得其具有一正折射率，并且一由樹脂材料構(gòu)成的樹脂層與具有較小曲率半徑的表面S5a粘合在一起。具有樹脂層的物側(cè)表面S5構(gòu)成一非球面。
該樹脂層具有折射率N3a，色散系數(shù)ν3a，和沿著光軸L的厚度D5a。如果只用玻璃材料或諸如塑料的樹脂材料形成具有非球面的第三個透鏡，則可用的玻璃材料或樹脂材料的類型會被限制。但是，如上所述通過在玻璃透鏡上涂敷一樹脂層并且使該樹脂層構(gòu)成一非球面，不同類型的玻璃材料可以作為基料用于玻璃透鏡。因此，減少了成本，并且可更有效地修正色像差。
該樹脂層在具有較小的曲率半徑的表面S5a上粘合到第三個透鏡3上，并且在樹脂層上構(gòu)成的非球面S5的形狀使得正折射率在朝向邊緣時在減小。結(jié)果，多種類型的像差，尤其是球面像差，可被有效地修正。
此外，在第三個透鏡3中，滿足下述條件〔8〕〔8〕0.7＜|R5a/R5|＜2.0其中R5a是玻璃透鏡和樹脂層結(jié)合處的表面S5a的曲率半徑，并且R5是構(gòu)成一非球面的表面S5的曲率半徑。
條件〔8〕定義了粘合表面S5a和非球面S5的曲率半徑的合適的比率。如果超過該上限，最外圍邊緣處的厚度變得比樹脂層中心處的厚度顯著地薄許多；這將消極地影響到非球面的精度。如果超過該下限，最外圍邊緣處的厚度變得比樹脂層中心處的厚度顯著地厚許多；這將消極地影響到非球面的精度。同樣，如果該數(shù)值不在此范圍內(nèi)，其形狀可由于溫度和濕氣吸收以及類似的情況而變化。同樣，使用材料的量在增加，因此成本在增加。
結(jié)果，通過滿足條件〔8〕，可防止第三個透鏡3的樹脂層的形狀由于溫度變化和濕氣吸收以及類似的情況而變化。這允許非球面S5以高精確度構(gòu)成，提供多種類型的像差的有效的修正并且改善生產(chǎn)效率。
下面將會以第四個實施例的形式描述一其中有特定數(shù)值應用于上述結(jié)構(gòu)的實施例。對于第四個實施例，表格13顯示各種技術條件，表格14顯示各種數(shù)值數(shù)據(jù)〔設定〕，和表格15顯示涉及非球面的數(shù)值數(shù)據(jù)。表格16以f〔分別為fw、fm、ft〕顯示該總透鏡系統(tǒng)在廣角端、中間位置、遠焦端的焦距和沿著光軸L的表面距離D4、D11的數(shù)值數(shù)據(jù)。
在第四個實施例中，針對條件〔1〕到條件〔8〕的數(shù)值數(shù)據(jù)如下所示〔1〕f2/|f1|＝0.825；〔2〕|f1|/fw＝1.851；〔3〕ν4＝64.2＞ν5＝33.3；〔4〕R7/R9＝1.136；〔5〕ν1-ν2＝16.9；〔6〕D2/fw＝0.313；〔7〕|R2a/R2|＝1.231；和〔8〕|R5a/R5|＝1.00圖14、圖15和圖16顯示了在廣角端、中間位置、和遠焦端的諸如球面像差、非點像差、畸變像差、和倍率色像差的像差圖表。在圖14至圖16中，像差在d線處以d來表示，在F線處以F來表示，在c線處以c來表示。SC表示對正弦條件的違反，DS表示徑向平面像差，以及DT表示子午圈平面像差。
表格13


表格14


*非球面表格15


表格16

在上述的四個實施例中在成像的過程中總的透鏡系統(tǒng)的長度〔第一透鏡組的前表面S1到像平面〕是34.59mm〔廣角端〕-30.77mm〔中間〕-32.46mm〔遠焦端〕；沿著光軸的透鏡組的總尺寸〔第一透鏡組I的厚度加上第二透鏡組II的厚度〕是11.63mm；后截距〔空氣變換〕是9.78mm〔廣角端〕-14.53mm〔中間〕-19.28mm〔遠焦端〕；F值是3.25〔廣角端〕-4.42〔中間〕-5.60遠焦端〕；并且畸變像差是|5％|或更少。多種類型的像差可被有效地修正并且可提供一種具有出眾的光學特性的適用于具有高像素值的成像元件的薄的、緊湊的變焦透鏡。
圖17所示的是根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡的另一個實施例的基本結(jié)構(gòu)。除了第六個透鏡6制作為一混合透鏡以外，此結(jié)構(gòu)與圖5所示的實施例〔第二個實施例〕的結(jié)構(gòu)是一樣的。與第二個實施例中相同的那些結(jié)構(gòu)此處將不再描述。
如圖17所示，第六個透鏡6是一混合透鏡，其中一玻璃透鏡由具有凸的物側(cè)表面S10和凸的像平面?zhèn)鹊谋砻鍿11a的雙凸形狀構(gòu)成，使得其具有一正折射率，并且一由樹脂材料構(gòu)成的樹脂層與像平面?zhèn)鹊谋砻鍿11a粘合在一起。具有樹脂層的像平面?zhèn)鹊谋砻鍿11構(gòu)成一非球面。
該樹脂層具有折射率N6a，色散系數(shù)ν6a，和沿著光軸L的厚度D10a。
如果只用玻璃材料或諸如塑料的樹脂材料形成具有非球面的第六個透鏡，則可用的玻璃材料或樹脂材料的類型會被限制。但是，如上所述通過在玻璃透鏡上涂敷一樹脂層并且使該樹脂層構(gòu)成一非球面，不同類型的玻璃材料可以作為基料用于玻璃透鏡。因此，減少了成本，并且可更有效地修正色像差。
該樹脂層在像平面?zhèn)鹊谋砻鍿11a上與第六個透鏡6粘合在一起，并且在樹脂層上構(gòu)成的非球面S11的形狀使得正折射率在朝向邊緣時減小。結(jié)果，多種類型的像差，尤其是非點像差和慧像差，可被有效地修正。
此外，在第六個透鏡6中，滿足下述條件〔9〕〔9〕0.5＜|R11a/R11|＜2.0其中R11a是玻璃透鏡和樹脂層結(jié)合處的表面S11a的曲率半徑，并且R11是構(gòu)成一非球面的表面S11的曲率半徑。
條件〔9〕定義了粘合表面S11a和非球面S11的曲率半徑的合適的比率。如果超過該上限，最外圍邊緣處的厚度變得比樹脂層中心處的厚度顯著地薄許多；這將消極地影響到非球面的精度。如果超過該下限，最外圍邊緣處的厚度變得比樹脂層中心處的厚度顯著地厚許多；這將消極地影響到非球面的精度。同樣，如果該數(shù)值不在此范圍內(nèi)，其形狀可由于溫度和濕氣吸收而變化。同樣，使用材料的量在增加，因此成本在增加。
結(jié)果，通過滿足條件〔9〕，可防止第六個透鏡6的樹脂層的形狀由于溫度變化和濕氣吸收而變化。這允許非球面S11以高精確度構(gòu)成，提供多種類型的像差的有效的修正并且改善生產(chǎn)效率。
下面將會以第五個實施例的形式描述一其中有特定數(shù)值應用于上述結(jié)構(gòu)的實施例。對于第五個實施例，表格17顯示各種技術條件，表格18顯示各種數(shù)值數(shù)據(jù)〔設定〕，和表格19顯示涉及非球面的數(shù)值數(shù)據(jù)。表格20以f〔分別為fw、fm、ft〕顯示該總透鏡系統(tǒng)在廣角端、中間位置、遠焦端的焦距和沿著光軸L的表面距離D4、D11的數(shù)值數(shù)據(jù)。
在第五個實施例中，針對條件〔1〕到條件〔7〕以及條件〔9〕的數(shù)值數(shù)據(jù)如下所示〔1〕f2/|f1|＝0.824；〔2〕|f1|/fw＝1.851；〔3〕ν4＝64.2＞ν5＝33.3；〔4〕R7/R9＝1.136；〔5〕ν1-ν2＝16.9；〔6〕D2/fw＝0.313；〔7〕|R2a/R2|＝1.231；和〔9〕|R11a/R11|＝1.00圖18、圖19和圖20顯示了在廣角端、中間位置、和遠焦端的諸如球面像差、非點像差、畸變像差、和倍率色像差的像差圖表。在圖18至圖20中，像差在d線處以d來表示，在F線處以F來表示，在c線處以c來表示。SC表示對正弦條件的違反，DS表示徑向平面像差，以及DT表示子午圈平面像差。
表格17


表格18


*非球面表格19


表格20

在上述的五個實施例中在成像的過程中總的透鏡系統(tǒng)的長度〔第一透鏡組的前表面S1到像平面〕是34.59mm〔廣角端〕-30.77mm〔中間〕-32.46mm〔遠焦端〕；沿著光軸的透鏡組的總尺寸〔第一透鏡組I的厚度加上第二透鏡組II的厚度〕是11.63mm；后截距〔空氣變換〕是9.78mm〔廣角端〕-14.53mm〔中間〕-19.28mm〔遠焦端〕；F值是3.25〔廣角端〕-4.42〔中間〕-5.60〔遠焦端〕；并且畸變像差是|5％|或更少。多種類型的像差可被有效地修正并且可提供一種具有出眾的光學特性的適用于具有高像素值的成像元件的薄的、緊湊的變焦透鏡。
圖21所示的是根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡的另一個實施例的基本結(jié)構(gòu)。除了第三個透鏡和第六個透鏡6制作為混合透鏡以外，此結(jié)構(gòu)與圖5所示的實施例〔第二個實施例〕的結(jié)構(gòu)是一樣的。因為此結(jié)構(gòu)把圖13所示的實施例〔第四個實施例〕、圖17所示的實施例〔第五個實施例〕和圖5所示的實施例〔第二個實施例〕結(jié)合到一起，所以該結(jié)構(gòu)的描述將會被省略。
下面將會以第六個實施例的形式描述一其中有特定數(shù)值應用于上述結(jié)構(gòu)的實施例。對于第六個實施例，表格12顯示各種技術條件，表格22顯示各種數(shù)值數(shù)據(jù)〔設定〕，和表格23顯示涉及非球面的數(shù)值數(shù)據(jù)。表格24以f〔分別為fw、fm、ft〕顯示該總透鏡系統(tǒng)在廣角端、中間位置、遠焦端的焦距和沿著光軸L的表面距離D4、D11的數(shù)值數(shù)據(jù)。
在第六個實施例中，針對條件〔1〕到條件〔9〕的數(shù)值數(shù)據(jù)如下所示〔1〕f2/|f1|＝0.825；〔2〕|f1|/fw＝1.851；〔3〕ν4＝64.2＞ν5＝33.3；〔4〕R7/R9＝1.136；〔5〕ν1-ν2＝16.9；〔6〕D2/fw＝0.313；〔7〕|R2a/R2|＝1.231；〔8〕|R5a/R5|＝1.00；和〔9〕|R11a/R11|＝1.00圖22、圖23和圖24顯示了在廣角端、中間位置、和遠焦端的諸如球面像差、非點像差、畸變像差、和倍率色像差的像差圖表。在圖22至圖24中，像差在d線處以d來表示，在F線處以F來表示，在c線處以c來表示。SC表示對正弦條件的違反，DS表示徑向平面像差，以及DT表示子午圈平面像差。
表格21


表格22


*非球面表格23

表格24

在上述的六個實施例中在成像的過程中總的透鏡系統(tǒng)的長度〔第一透鏡組的前表面S1到像平面〕是34.59mm〔廣角端〕-30.77mm〔中間〕-32.46mm〔遠焦端〕；沿著光軸的透鏡組的總尺寸〔第一透鏡組I的厚度加上第二透鏡組II的厚度〕是11.63mm；后截距〔空氣變換〕是9.78mm〔廣角端〕-14.53mm〔中間〕-19.28mm〔遠焦端〕；F值是3.25〔廣角端〕-4.42〔中間〕-5.60〔遠焦端〕；并且畸變像差是|5％|或更少。多種類型的像差可被有效地修正并且可提供一種具有出眾的光學特性的適用于具有高像素值的成像元件的薄的、緊湊的變焦透鏡。
在上述諸多實施例中，第一個透鏡1、第三個透鏡3、和第六個透鏡6以非球面構(gòu)成。但是，即使不使用非球面，一種包括具有負折射率的第一透鏡組I和具有正折射率的第二透鏡組II的結(jié)構(gòu)可提供一種在貯藏時具有較小總長度的緊湊的并且薄的設計，其中由具有負折射率的第一個透鏡1和具有正折射率的第二個透鏡2構(gòu)成第一透鏡組I；由具有正折射率的第三個透鏡3、具有負折射率的粘合透鏡〔第四個透鏡4和第五個透鏡5〕、和具有正折射率的第六個透鏡6構(gòu)成第二透鏡組II。
如上所述根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡在保持想要的光學特性的同時允許一種緊湊的、薄的設計，因此使其對于數(shù)字照相機和攝像機以及使用具有高像素值的固態(tài)成像元件的類似物來說尤其有用。
參照附圖已描述過本發(fā)明的較佳的實施例，應該理解本發(fā)明并不限于那些精確的實施例，并且在不脫離如附帶的權(quán)利要求書中所定義的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本領域的技術人員可以在其中實現(xiàn)多種的變化和修改。
權(quán)利要求
1一種變焦透鏡包括，從物側(cè)到像平面?zhèn)纫来螢榫哂锌傌撜凵渎实牡谝煌哥R組，和具有總正折射率的第二透鏡組；其中通過把所述的第二透鏡組從所述的像平面?zhèn)纫苿又了龅奈飩?cè)，變焦因子從廣角端變化到遠焦端；其中通過移動所述第一個透鏡組進行調(diào)焦，以糾正隨所述變焦因子的變化而使所述像平面的變化。其中所述第一透鏡組包括，從所述物側(cè)依次為具有負折射率的第一個透鏡，和具有正折射率的第二個透鏡；和其中所述第二透鏡組包括，從所述物側(cè)依次為具有正折射率的第三個透鏡，具有正折射率的第四個透鏡，具有負折射率的第五個透鏡，所述第四個透鏡和所述第五個透鏡粘合在一起構(gòu)成具有一凸表面朝向所述物側(cè)的一彎月形并且具有一總負折射率，和具有正折射率的第六個透鏡。
2如權(quán)利要求1中所述的一種變焦透鏡，其特征在于0.5＜f2/|f1|＜1.3，1.25＜|f1|/fw＜2.5，其中f1是所述第一透鏡組的焦距，f2是所述第二透鏡組的焦距，并且fw是整個透鏡系統(tǒng)在所述廣角端的焦距。
3如權(quán)利要求1中所述的一種變焦透鏡，其特征在于ν4＞ν5，和1.0＜R7/R9＜3.0，其中ν4是所述第四個透鏡的色散系數(shù)，ν5是所述第五個透鏡的色散系數(shù)，R7是所述第四個透鏡的物側(cè)表面的曲率半徑，并且R9是所述第五個透鏡的像平面?zhèn)鹊谋砻娴那拾霃健?br> 4如權(quán)利要求1中所述的一種變焦透鏡，其特征在于ν1-ν2＞10，和D2/fw＞0.2，其中ν1是所述第一個透鏡的色散系數(shù)，ν2是所述第二個透鏡的色散系數(shù)，D2是所述第一個透鏡和所述第二個透鏡之間沿著光軸的距離，并且fw是整個透鏡系統(tǒng)在所述廣角端的焦距。
5如權(quán)利要求1中所述的一種變焦透鏡，其特征在于，所述第一個透鏡、所述第三個透鏡、和所述第六個透鏡中的每一個在所述物側(cè)和所述像平面?zhèn)鹊闹T表面中的至少一個表面上由一非球面構(gòu)成。
6如權(quán)利要求5中所述的一種變焦透鏡，其特征在于，所述第一個透鏡在一具有較小曲率半徑的表面上有一非球面。
7如權(quán)利要求6中所述的一種變焦透鏡，其特征在于，所述第一個透鏡上的所述非球面的形狀使得負折射率在朝著所述非球面的邊緣部分的方向減小。
8如權(quán)利要求5中所述的一種變焦透鏡，其特征在于，所述第一個透鏡是通過粘合一由樹脂材料構(gòu)成的樹脂層到一具有在所述樹脂層上構(gòu)成的所述非球面的玻璃透鏡上而構(gòu)成的一混合透鏡。
9如權(quán)利要求8中所述的一種變焦透鏡，其特征在于，所述樹脂層粘合到具有一較小曲率半徑的所述第一個透鏡的一表面上。
10如權(quán)利要求9中所述的一種變焦透鏡，其特征在于，所述樹脂層上的所述非球面的形狀使得負折射率在朝著所述非球面的邊緣部分的方向減小。
11如權(quán)利要求8中所述的一種變焦透鏡，其特征在于，在所述第一個透鏡中，1＜|R2a/R2|＜1.5，其中R2a是所述玻璃透鏡和所述樹脂層粘合處的所述表面的曲率半徑，并且R2是在其上構(gòu)成所述非球面的所述表面的曲率半徑。
12如權(quán)利要求5中所述的一種變焦透鏡，其特征在于，所述第三個透鏡是通過粘合一由樹脂材料構(gòu)成的樹脂層到一玻璃透鏡上而構(gòu)成的一混合透鏡，其中所述非球面構(gòu)成于所述樹脂層上。
13如權(quán)利要求12中所述的一種變焦透鏡，其特征在于，所述樹脂層粘合到具有一較小曲率半徑的所述第三個透鏡的一表面上。
14如權(quán)利要求13中所述的一種變焦透鏡，其特征在于，所述樹脂層上的所述非球面的形狀使得正折射率在朝著所述非球面的邊緣部分的方向減小。
15如權(quán)利要求12中所述的一種變焦透鏡，其特征在于，在所述第三個透鏡中，0.7＜|R5a/R5|＜2.0，其中R5a是所述玻璃透鏡和所述樹脂層粘合處的一表面的曲率半徑，并且R5是在其上構(gòu)成所述非球面的所述表面的曲率半徑。
16如權(quán)利要求5中所述的一種變焦透鏡，其特征在于，所述第六個透鏡是通過粘合一由樹脂材料構(gòu)成的樹脂層到一玻璃透鏡上而構(gòu)成的一混合透鏡，其中所述非球面構(gòu)成于所述樹脂層上。
17如權(quán)利要求16中所述的一種變焦透鏡，其特征在于，所述樹脂層上的所述非球面的形狀使得正折射率在朝著所述非球面的邊緣部分的方向減小。
18如權(quán)利要求16中所述的一種變焦透鏡，其特征在于，在所述第六個透鏡中，0.5＜|R11a/R11|＜2.0，其中R11a是所述玻璃透鏡和所述樹脂層粘合處的一表面的曲率半徑，并且R11是在其上構(gòu)成所述非球面的所述表面的曲率半徑。
全文摘要
一種變焦透鏡包括，從物側(cè)依次為具有一總負折射率的第一透鏡組；和具有一總正折射率的第二透鏡組。通過移動第二透鏡組改變變焦因子。通過移動隨著通過第二透鏡組的移動導致的變焦因子的變化的第一透鏡組來調(diào)焦。第一透鏡組包括具有負折射率的第一個透鏡和具有正折射率的第二個透鏡。第二透鏡組包括具有正折射率的第三個透鏡、粘合在一起的具有正折射率的第四個透鏡和具有負折射率的第五個透鏡、和具有正折射率的第六個透鏡。粘合透鏡構(gòu)成一具有一凸表面朝向物側(cè)的彎月形。作為結(jié)果的透鏡是在長度上短的、緊湊的、并且適用于數(shù)字照相機。
文檔編號G02B15/16GK1693935SQ20051007142
公開日2005年11月9日 申請日期2005年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月6日
發(fā)明者竹內(nèi)穗高 申請人:日本電產(chǎn)科寶株式會社