專利名稱：變焦透鏡以及攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能通過沿光軸方向來回移動透鏡組來改變焦距的變焦透鏡以及一種配備有該變焦透鏡的攝像裝置，更具體地說，涉及一種特別適于數(shù)碼相機、便攜式終端裝置、攝像機等等的變焦透鏡以及裝備有該變焦透鏡的攝像裝置。
近年來，具有例如變焦透鏡拍攝設(shè)備筒等可變聚焦機構(gòu)的數(shù)碼相機通常是可得到的。該可變聚焦機構(gòu)能在廣角狀態(tài)和攝遠狀態(tài)之間連續(xù)地變化。所述廣角狀態(tài)是攝影透鏡焦距短并且視場角廣。所述攝遠狀態(tài)是攝影透鏡焦距長并且視場角窄。
至于近年來的數(shù)碼相機，在市場中要求更好的畫面、小型化、更大廣角、更大口徑等等。
此外，對于對應(yīng)于超過三百萬像素的光檢測元件要求更好的畫面，小型化，更大廣角和更大口徑。小型化意味著減小透鏡的收納長度，透鏡總長，以及最大有效直徑等。

背景技術(shù)：
所以，作為比本發(fā)明早先提交的技術(shù)文件，例如，2004-354870號日本專利公開公報揭示了一種后焦點型的變焦透鏡，該變焦透鏡包括具有正屈光力(refracting power)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；具有正屈光力的第四透鏡組；具有負(fù)屈光力的第五透鏡組。變焦透鏡配置為通過移動第二透鏡組和第四透鏡組而變焦。當(dāng)目標(biāo)距離無窮大并且同時第五透鏡組的成像放大倍率被設(shè)為β5時，變焦透鏡滿足1.6＜β5＜2.2的條件。如果變焦比被設(shè)為大約3-5倍，則獲得極好的光學(xué)性能。透鏡的整個系統(tǒng)被小型化。
此外，2004-286811號日本專利公開公報揭示了一種變焦透鏡，該變焦透鏡從該變焦透鏡的物方側(cè)到該變焦透鏡的像方側(cè)依次包括具有正屈光力并且不隨著變焦一起移動的第一透鏡組；具有負(fù)屈光力并且隨著從廣角端到攝遠端的變焦一起從變焦透鏡的物方側(cè)向變焦透鏡的像方側(cè)移動的第二透鏡組；具有正屈光力并且隨著從廣角端到攝遠端的變焦一起從變焦透鏡的像方側(cè)向變焦透鏡的物方側(cè)移動的第三透鏡組；具有正屈光力并且不隨著變焦一起移動的第四透鏡組。第三透鏡組具有由負(fù)透鏡，正透鏡和負(fù)透鏡組成的三片接合透鏡。即使具有廣視場角的變焦透鏡足夠小，該變焦透鏡也是高效的，并且該透鏡能使其獲得對應(yīng)于3-5百萬像素的圖像傳感器的分辨能力。
此外，2004-199000號日本專利公開公報揭示了一種變焦透鏡，該變焦透鏡從變焦透鏡的物方側(cè)起依次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；具有正屈光力的第四透鏡組。第一透鏡組僅由一個正透鏡組成。在從廣角端變焦到攝遠端的過程中，所有的透鏡組通過第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔增加、第二透鏡組和第三透鏡組之間的間隔減小、并且第三透鏡組和第四透鏡組之間的間隔增加的方式被移動。同時，第三透鏡組和第四透鏡組在朝向變焦透鏡的物方側(cè)的方向上被移動。該變焦透鏡滿足下列條件表達式5.0＜f1/fw＜9.5，-2.2＜f2/fw＜-1.2并且0.4＜f3/f4＜1.5(fw廣角端狀態(tài)下的所有變焦透鏡組的焦距。f1第一透鏡組的焦距。f2第二透鏡組的焦距。f3第三透鏡組的焦距。f4第四透鏡組的焦距。)。該變焦透鏡適合于使用固態(tài)圖像傳感器等的攝像機等。該變焦透鏡小并且具有約三倍的變焦系數(shù)。在該變焦透鏡中，廣角端狀態(tài)下的視場角為60度以上并且F數(shù)大約為F2-F2.8。所以，該變焦透鏡具有極好的成像性能。
此外，2005-181556號日本專利公開公報揭示了一種大口徑變焦透鏡，該大口徑變焦透鏡從變焦透鏡的物方側(cè)起依次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。通過變焦，第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔延長，第二透鏡組和第三透鏡組之間的間隔變窄，并且第三透鏡組和第四透鏡組之間的間隔變窄。第二透鏡組在聚焦過程中向變焦透鏡的物方側(cè)移動。該透鏡滿足下列條件表達式(1)0.5＜f2/fW＜1.0；(2)0.5＜f3/fT＜2.0；(3)0.5＜f4/fW＜2.0；(fW所有光學(xué)系統(tǒng)在廣角端側(cè)的焦距。fT所有光學(xué)系統(tǒng)在攝遠端側(cè)的焦距。f2第二透鏡組的焦距。f3第三透鏡組的焦距。f4所述第四透鏡組的焦距。)。
專利文件1中公開的變焦透鏡可以對應(yīng)于半視場角約為38度的廣視場角，但并不對應(yīng)于短焦端的F數(shù)為2.5或以下，并且第一透鏡組為厚結(jié)構(gòu)。38度的半視場角對應(yīng)于所謂的萊卡密封相機的35mm溴化銀膠片相機中的28mm焦距。
專利文件2和4中公開的變焦透鏡可以對應(yīng)于半視場角為38度或以上的廣視場角，但不能對應(yīng)于短焦端的F數(shù)為2.5或以下。
在上述的專利文件3中公開的變焦透鏡可以對應(yīng)于廣角端的F數(shù)為2.5或以下，但不能對應(yīng)于半視場角為38度或以上的廣視場角。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)?yīng)于半視場角為38度以上的廣視場角并對應(yīng)于短焦端的F數(shù)為2.5或以下的變焦透鏡，以及包括該變焦透鏡的攝像裝置。
為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的變焦透鏡從變焦透鏡的物方側(cè)到變焦透鏡的像方側(cè)依次包括具有正焦距的第一透鏡組；具有負(fù)焦距的第二透鏡組，配置在第三透鏡組的物方側(cè)上的光圈；具有正焦距的第三透鏡組，具有正焦距的第四透鏡組。通過從短焦端變焦到長焦端，第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔增加，第二透鏡組和第三透鏡組之間的間隔減小，第三透鏡組和第四透鏡組之間的間隔增加。第一透鏡組從第一透鏡組的物方側(cè)起依次具有具有面向物體的凸面的負(fù)彎月透鏡L1；正透鏡L2；滿足條件表達式Nd11＞1.96(Nd11負(fù)彎月透鏡L1的折射率)。



圖1A和1B說明了根據(jù)第一實施例的變焦透鏡，圖1A是說明安裝在第一實施例的攝像裝置中的變焦透鏡的構(gòu)成的剖視圖。圖1B說明根據(jù)第一實施例的當(dāng)從短焦端變焦到長焦端時各透鏡組之間的間隔的增加和減少； 圖2A和2B說明了根據(jù)第二實施例的變焦透鏡。圖2A是說明安裝在第二實施例的攝像裝置中的變焦透鏡的構(gòu)成的剖視圖。圖2B說明根據(jù)第二實施例的當(dāng)從短焦端變焦到長焦端時各透鏡組之間的間隔的增加和減少； 圖3A和3B說明了根據(jù)第三實施例的變焦透鏡。圖3A是說明安裝在第三實施例的攝像裝置中的變焦透鏡的構(gòu)成的剖視圖；圖3B說明根據(jù)第三實施例的當(dāng)從短焦端變焦到長焦端時各透鏡組之間的間隔的增加和減少； 圖4A和4B說明了根據(jù)第四實施例的變焦透鏡。圖4A是說明安裝在第四實施例的攝像裝置中的變焦透鏡的構(gòu)成的剖視圖。圖4B說明根據(jù)第四實施例的當(dāng)從短焦端變焦到長焦端時各透鏡組之間的間隔的增加和減少； 圖5是安裝在第一實施例的攝像裝置中的變焦透鏡的短焦端中的像差曲線圖； 圖6是安裝在第一實施例的攝像裝置中的變焦透鏡的中間焦距中的像差曲線圖； 圖7是安裝在第一實施例的攝像裝置中的變焦透鏡的長焦端中的像差曲線圖； 圖8是安裝在第二實施例的攝像裝置中的變焦透鏡的短焦端中的像差曲線圖； 圖9是安裝在第二實施例的攝像裝置中的變焦透鏡的中間焦距中的像差曲線圖； 圖10是安裝在第二實施例的攝像裝置中的變焦透鏡的長焦端中的像差曲線圖； 圖11是安裝在第三實施例的攝像裝置中的變焦透鏡的短焦端中的像差曲線圖； 圖12是安裝在第三實施例的攝像裝置中的變焦透鏡的中間焦距中的像差曲線圖； 圖13是安裝在第三實施例的攝像裝置中的變焦透鏡的長焦端中的像差曲線圖； 圖14是安裝在第四實施例的攝像裝置中的變焦透鏡的短焦端中的像差曲線圖； 圖15是安裝在第四實施例的攝像裝置中的變焦透鏡的中間焦距中的像差曲線圖； 圖16是安裝在第四實施例的攝像裝置中的變焦透鏡的長焦端中的像差曲線圖； 圖17A和17B是說明第五實施例中的拍攝設(shè)備的結(jié)構(gòu)的視圖，并且是說明作為拍攝設(shè)備(或便攜式終端裝置)的構(gòu)成的外觀圖，其中圖17A說明前側(cè)上的斜視圖，并且圖17B說明后側(cè)上的斜視圖； 圖18是說明第六實施例中的拍攝設(shè)備的構(gòu)成以及說明拍攝設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的視圖。
具體實施例方式 以下將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的較佳實施方式。
首先大略地說明根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置。該攝像裝置從變焦透鏡的物方側(cè)起依次包括具有正焦距的第一透鏡組G1；具有負(fù)焦距的第二透鏡組G2；具有正焦距的第三透鏡組G3；具有正焦距的第四透鏡組G4?？勺児怅@(aperture stop)FA被配置在第三透鏡組G3的物方側(cè)。濾光器OF被配置在第四透鏡組G4的后側(cè)。
在此實施例中的攝像裝置中，當(dāng)從短焦端變焦到長焦端時，第一透鏡組G1和第二透鏡組G2之間的間隔增加，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的間隔減小，并且第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之間的間隔增加。
在根據(jù)本實施例的攝像裝置中，第一透鏡組G1從該第一透鏡組G1的物方側(cè)起依次具有具有面向變焦透鏡的物方側(cè)的凸面的負(fù)彎月透鏡L1；正透鏡L2。該攝像裝置的特征在于滿足以下條件表達式。
條件表達式Nd11＞1.96 (Nd11是負(fù)彎月透鏡L1的折射率。) 所以，本實施例中的攝像裝置可以對應(yīng)于半視場角為38度或以上的廣視場角，以及短焦端的F數(shù)為2.5或以下。
本實施例中的攝像裝置的特征在于，接合透鏡包括負(fù)彎月透鏡L1和正透鏡L2。所以，該攝像裝置可以小型化并且可以同時減少該攝像裝置的組件。
本實施例中的攝像裝置的特征在于滿足以下條件表達式。
條件表達式1.5＜β3t/β3w＜2.5 (β3t第三透鏡組G3在長焦端中的橫向放大倍率。β3w第三透鏡組G3在短焦端中的橫向放大倍率)。
所以，即使所述攝像裝置小，也可以減少F數(shù)從短焦端到長焦端的變化。
本實施例中的攝像裝置的特征在于第二透鏡組G2在第二透鏡組G2的最靠近物方側(cè)上具有負(fù)透鏡L3，并滿足以下條件表達式。
條件表達式Nd21＞1.75 (Nd21負(fù)透鏡L3的折射率) 本實施例中的攝像裝置的特征在于第二透鏡組G2從第二透鏡組G2的物方側(cè)起依次具有負(fù)透鏡L3；負(fù)透鏡L4；正透鏡L5。第二透鏡組G2滿足以下條件表達式。
條件表達式-0.75＜(R221-R232)/(R221+R232)＜-0.45 (R221負(fù)透鏡L4的物方側(cè)的曲率半徑。R232正透鏡L5的像方側(cè)的曲率半徑)。
本實施例中的攝像裝置的特征在于接合透鏡包括負(fù)透鏡L4以及正透鏡L5。結(jié)果，可以減少組合誤差范圍的影響并可以實現(xiàn)性能的穩(wěn)定。
本實施例中的攝像裝置的特征在于滿足以下條件表達式。
條件表達式6.5＜f1/fw＜9.5 (f1第一透鏡組G1的焦距。fw短焦端的焦距。) 這樣，攝像裝置可以減少從短焦端到長焦端的F數(shù)變化并可以小型化。
本實施例中的攝像裝置的特征在于第一透鏡組G1和第三透鏡組G3在從短焦端變焦到長焦端的過程中向變焦透鏡的物方側(cè)移動。這樣，攝像裝置可以小型化。下文中，將參照附圖詳細(xì)說明本實施例的上述攝像裝置的一些實施例。
(第一實施例) 將通過參照圖1說明根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置的第一實施例。
如圖1所示，攝像裝置采用四個透鏡組變焦類型，其中四個透鏡組中的每一個在四個透鏡組中的每一個的物方側(cè)的最前面放置正透鏡?？梢栽趶亩探苟俗兘沟介L焦端的過程中，通過第一透鏡組G1和第二透鏡組G2之間的間隔增加、第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的間隔減小、第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之間的間隔增加的方式，移動透鏡組G1-G4中的每一個來達到高效的變焦。
以下有兩個問題需要解決以實現(xiàn)半視場角為38度或以上的廣視場角，并通過使用上述四個透鏡組變焦類型在使攝像裝置小型化的同時實現(xiàn)短焦端的F數(shù)為2.5或以下。
作為第一問題，通過第一透鏡組G1的軸外光線經(jīng)過短焦端和長焦端兩者的最大有效直徑周圍，并且光線角度在短和長焦端之間是不同的，因此短和長焦端之間的軸外像差修正變?yōu)檎壑?trade-off)關(guān)系。
作為第二問題，由于當(dāng)F數(shù)小時，軸上邊緣光線升高，因此負(fù)彎月透鏡L1生成的像差量增大。如果第一透鏡組G1的透鏡數(shù)目不盡可能的小，則難以使攝像裝置小型化。所以，必須提高修正負(fù)彎月透鏡L1的像差的能力。
考慮到上述第一和第二個問題，在本實施例的攝像裝置中，第一透鏡組G1從該第一透鏡組G1的物方側(cè)起依次具有具有面向變焦透鏡的物方側(cè)的凸面的負(fù)彎月透鏡L1；正透鏡L2。第一透鏡組G1被配置成滿足以下條件表達式。
條件表達式(1)Nd11＞1.96 (Nd11負(fù)彎月透鏡L1的折射率。) 當(dāng)超過條件表達式(1)的下限值時，難以修正從短焦端至長焦端的軸外像差，難以使攝像裝置小型化，并且難以實現(xiàn)半視場角為38度以上的廣視場角以及短焦端中的F數(shù)為2.5或以下。所以，攝像裝置較佳的是被配置成滿足條件表達式(1)。
本實施例的攝像裝置更佳的是被配置成滿足以下條件表達式(1’)。
條件表達式(1’)Nd11＞1.965 在本實施例的攝像裝置中，較佳是連接負(fù)彎月透鏡L1和正透鏡L2。這樣，即使所述攝像裝置是有效的，也可以減少固定透鏡L1，L2的組件并減少第一透鏡組G1的厚度。
攝像裝置較佳的是滿足下述條件表達式(2)以減少F數(shù)從短焦端到長焦端的變化，即使攝像裝置小。
條件表達式(2)1.5＜β3t/β3w＜2.5 (β3t第三透鏡組G3在長焦端的橫向放大倍率，β3w第三透鏡組G3在短焦端的橫向放大倍率。) 當(dāng)超過條件表達式(2)的下限值時，導(dǎo)致第二透鏡組G2對變焦的貢獻增加，致使第一透鏡組G1增大。所以，難以在小型化攝像裝置的同時修正第一透鏡組G1的像差。此外，當(dāng)超過條件表達式(2)的上限值時，F(xiàn)數(shù)的變化量以及F數(shù)的變化從短焦端到長焦端都變大。所以，攝像裝置較佳的是被配置成滿足條件表達式(2)。
此外，較佳的是第二透鏡組G2在該第二透鏡組G2的最靠近物方側(cè)上具有負(fù)透鏡L3，并且使本實施例的攝像裝置滿足以下條件表達式(3)以獲得更高的成像性能。
條件表達式(3)Nd21＞1.75 (Nd21負(fù)透鏡L3的折射率。) 為了獲得廣視場角，必須使得軸外光線在第二透鏡組G2的負(fù)透鏡L3，即第二透鏡組G2的最靠近物方側(cè)上被大量地折射。為了使第二透鏡組G2有助于變焦，以及縮短第一透鏡組G1的焦距，有必要使第二透鏡組G2的位于第二透鏡組G2的最靠近物方側(cè)的負(fù)透鏡L3更大量地折射軸外光線。所以，有必要減小由位于第二透鏡組G2的最靠近物方側(cè)的第二透鏡組G2的負(fù)透鏡L3所產(chǎn)生的軸外像差。
當(dāng)超過條件表達式(3)下限值時，難以在短焦端修正軸外像差。所以，本實施例的攝像裝置較佳的是被配置成滿足條件表達式(3)。本實施例的攝像裝置更佳的是被配置成滿足以下條件表達式(3′)。
條件表達式(3’)Nd21＞1.80 為了在本實施例的攝像裝置中獲得更高的成像性能，較佳的是使第二透鏡組G2從該第二透鏡組G2的物方側(cè)起依次具有負(fù)透鏡L3；負(fù)透鏡L4；以及正透鏡L5并且第二透鏡組G2較佳的是被配置成滿足以下條件表達式(4)。
條件表達式(4)-0.75＜(R221-R232)/(R221+R232)＜-0.45 (R221負(fù)透鏡L4的物方側(cè)的曲率半徑。R232正透鏡L5的像方側(cè)的曲率半徑) 像差在負(fù)透鏡L4的物方側(cè)和正透鏡L5的像方側(cè)之間互相交換。所以，為了極好地修正像差，有必要獲得由這兩個表面所引起的像差的平衡。
當(dāng)超過條件表達式(4)的上或下限值時，難以獲取由這兩個表面所引起的像差的平衡。所以，攝像裝置較佳的是被配置成滿足條件表達式(4)。
本實施例的攝像裝置可以通過連接負(fù)透鏡L4和正透鏡L5這兩個透鏡來保持組合誤差范圍小。
本實施例的攝像裝置較佳的是被配置成滿足以下條件表達式(5)以使從短焦端到長焦端的F數(shù)的變化保持小并使攝像裝置小型化。
條件表達式(5)6.5＜f1/fw＜9.5 (f1第一透鏡組G1的焦距。fw短焦端上的焦距。) 如果超過條件表達式(5)的下限值，那么有必要使透鏡結(jié)構(gòu)復(fù)雜以修正第一透鏡組G1之內(nèi)的像差，其導(dǎo)致第一透鏡組G1更厚。當(dāng)超過條件表達式(5)的上限值時，第三透鏡組G2對變焦的作用減小，從而使第二透鏡組G3對變焦的作用增加并且使從短焦端到長焦端F數(shù)的變化增長。所以，攝像裝置較佳的是被配置成滿足條件表達式(5)。
為了使本實施例的攝像裝置獲得廣視場角，較佳的是使第一透鏡組G1和第三透鏡組G3通過從短焦端到長焦端的變焦而向變焦透鏡的物方側(cè)移動。
通過第一透鏡組G1向變焦透鏡的物方側(cè)的移動，在短焦端，由于第一透鏡組G1可以配置在可變光闌FA附近，這對于攝像裝置的小型化以及同時獲得廣視場角是有利的。在長焦端，由于透鏡的總長很長，這對于整體像差修正是有利的。
通過第三透鏡組G3向變焦透鏡的物方側(cè)的移動，導(dǎo)致第三透鏡組G3具有對變焦的作用，并且第二透鏡組G2可以減少第二透鏡組G2對變焦的作用。所以，可以減少第二透鏡組G2的移動量。由于第一透鏡組G1可以被配置在可變光闌FA附近，這對于攝像裝置的小型化是有利的。所以，在從短焦端變焦至長焦端時，第一透鏡組G1和第三透鏡組G3較佳的是被配置成移到變焦透鏡的物方側(cè)。
(本實施例的攝像裝置中的實施例) 接下來，上述本實施例的一個實施例將在下文中說明。
攝像裝置可以獲得半視場角為38度或以上的廣視場角，獲得短焦端的F數(shù)為2.5或以下，并且通過配置作為本實施例的攝像裝置的變焦透鏡來保持極好的成像性能。第一實施例至第四實施例中的標(biāo)記的含義說明如下。
f所有系統(tǒng)的焦距； FF數(shù)； ω半視場角； R曲率半徑； D表面間距； Nd折射率； νd阿貝數(shù)； k非球面圓錐常數(shù)； A44次非球面系數(shù)； A66次非球面系數(shù)； A88次非球面系數(shù)； A1010次非球面系數(shù)； A1212次非球面系數(shù)； A1414次非球面系數(shù)； A1616次非球面系數(shù)； A1818次非球面系數(shù) 當(dāng)近軸曲率半徑(近軸曲率)的倒數(shù)假定為C并且從光軸起的高度假定為H時，由第一到第四實施例所使用的非球面由如下表達式1定義。) 公式1 首先，將通過參照圖1說明安裝在第一實施例的攝像裝置中的變焦透鏡。
如在圖1A中說明的，第一實施例的變焦透鏡從變焦透鏡的物方側(cè)起依次包括具有正焦距的第一透鏡組G1；具有負(fù)焦距的第二透鏡組G2；具有正焦距的第三透鏡組G3；具有正焦距的第四透鏡組G4?？勺児怅@FA被置于第三透鏡組G3的物方側(cè)。濾光器OF被配置在第四透鏡組G4之后。如在圖1B中說明的，通過從短焦端變焦到長焦端，第一透鏡組G1和第二透鏡組G2之間的間隔增加，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的間隔減小，第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之間的間隔增加。
第一透鏡組G1包括第一透鏡L1和第二透鏡L2。第二透鏡組G2包括第三透鏡L3、第四透鏡L4和第五透鏡L5。第三透鏡組G3包括第六透鏡L6、第七透鏡L7、第八透鏡L8和第九透鏡L9。第四透鏡組G4包括第十透鏡L10。
在第一實施例中，f為所有系統(tǒng)的焦距，F(xiàn)為F數(shù)。ω為通過分別在f＝5.91-17.69、F＝2.37-3.40和ω＝39.25-14.76的范圍之內(nèi)變焦而改變的半視場角。
涉及光表面和光學(xué)元件的光學(xué)特性分別如下表1所示。R為曲率半徑、D為表面間距、Nd為折射率以及νd為阿貝數(shù)。
光學(xué)特性 [表1]第一透鏡第二透鏡第三透鏡第四透鏡第五透鏡 第六透鏡第七透鏡第八透鏡第九透鏡第十透鏡各種濾光器 第4、第10、第16和第17光表面為非球面并且在表1中被描述為“非球面”。在上述條件表達式(1)中對于每個非球面的參數(shù)如下。
非球面第4表面 k＝0.0 A4＝1.80642E-04 A6＝3.72113E-06 A8＝-4.97509E-07 A10＝2.05709E-08 A12＝-3.69554E-10 A14＝9.89887E-13 A16＝5.28433E-14 A18＝-5.01612E-16 非球面第10表面 K＝0.0 A4＝-2.24833E-04 A6＝1.16666E-06 A8＝-3.82330E-07 A10＝1.32971E-08 非球面第16表面 K＝0.0 A4＝7.59600E-04 A6＝8.10211E-06 A8＝1.52863E-07 A10＝-3.22969E-09 非球面第17表面 K＝0.0 A4＝-8.88350E-05 A6＝3.52460E-06 A8＝-1.13134E-07 A10＝2.07200E-09 在表1的表面間距D中，如下表2所示，“可變量(A)-可變量(E)”在D中隨著變焦改變。
可變間隔 [表2] 根據(jù)上述第一實施例中的每個條件表達式的數(shù)值如下并且各值在每個條件表達式的范圍之內(nèi)或接近該范圍。
[條件表達式中的數(shù)值] Nd11＝2.00069 β3t/β3w＝1.89 Nd21＝1.80610 (R221-R232)/(R221+R232)＝-0.56 f1/fw＝7.45 f1/fw＝7.45 (第二實施例) 接著，將通過參照圖2說明安裝在第二實施例的攝像裝置中的變焦透鏡。
與第一實施例的變焦透鏡相同，第二實施例的變焦透鏡如在圖2A中說明的從變焦透鏡物方側(cè)起依次包括具有正焦距的第一透鏡組G1；具有負(fù)焦距的第二透鏡組G2；配置在第三透鏡組G3的物方側(cè)上的可變光闌FA；具有正焦距的第三透鏡組G3；具有正焦距的第四透鏡組G4；在第四透鏡組G4之后的濾光器OF。如在圖2B中說明的，通過從短焦端變焦到長焦端，第一透鏡組G1和第二透鏡組G2之間的間隔增加，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的間隔減小，第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之間的間隔增加。
第一透鏡組G1包含第一透鏡L1和第二透鏡L2。第二透鏡組G2包括第三透鏡L3、第四透鏡L4和第五透鏡L5。第三透鏡組G3包括第六透鏡L6、第七透鏡L7、第八透鏡L8和第九透鏡L9。第四透鏡組G4包括第十透鏡L10。
在第二實施例中，f為所有系統(tǒng)的焦距，F(xiàn)為F數(shù)，ω為通過分別在f＝5.89-17.68、F＝2.40-3.43和ω＝39.30-14.53的范圍之內(nèi)變焦而改變的半視場角。
涉及光表面和光學(xué)元件的光學(xué)特性如下表3所示。R為曲率半徑。D為表面間距。Nd為折射率并且νd為阿貝數(shù)。
光學(xué)特性 [表3]第一透鏡第二透鏡第三透鏡第四透鏡第五透鏡 第六透鏡第七透鏡第八透鏡第九透鏡第十透鏡各種濾光器 在表3中，描述為“非球面”的第4、第5、第10、第16和第17光表面分別為非球面。在上述各非球面中，根據(jù)條件表達式(1)的參數(shù)如下。
非球面第4表面 K＝0.0 A4＝2.34367E-04 A6＝3.32703E-06 A8＝-5.11387E-07 A10＝2.05404E-08 A12＝-3.65670E-10 A14＝1.03287E-12 A16＝5.21445E-14 A18＝-5.07361E-16 非球面第5表面 K＝0.0 A4＝-2.31111E-06 A6＝1.41558E-05 A8＝-6.29891E-07 A10＝7.78169E-09 非球面第10表面 K＝0.0 A4＝-2.86019E-04 A6＝-2.27803E-06 A8＝4.62512E-08 A10＝-8.38162E-09 非球面第16表面 K＝0.0 A4＝6.16974E-04 A6＝2.53643E-06 A8＝1.11135E-07 A10＝-3.61768E-09 非球面第17表面 K＝0.0 A4＝-1.26877E-04 A6＝1.82080E-06 A8＝-6.30930E-08 A10＝6.73232E-10 在表3中的表面間距(D)中，如下列表4所示，“可變量(A)-可變量(E)”隨著變焦改變。
可變間隔 [表4] 根據(jù)上述第二實施例中的每個條件表達式的數(shù)值如下并且各值在每個條件表達式的范圍之內(nèi)并且接近該范圍。
[條件表達式中的數(shù)值] Nd11＝2.00330 β3t/β3w＝2.04 Nd21＝1.80610 (R221-R232)/(R221+R232)＝-0.59 f1/fw＝8.47 (第三實施例) 接下來，將通過參照圖3說明安裝在第三實施例的攝像裝置中的變焦透鏡。
與第一實施例的變焦透鏡相同，第三實施例的變焦透鏡如在圖3A中說明的從變焦透鏡的物方側(cè)起依次包括具有正焦距的第一透鏡組G1；具有負(fù)焦距的第二透鏡組G2；配置在第三透鏡組G3的物方側(cè)上的可變光闌FA；具有正焦距的第三透鏡組G3；具有正焦距的第四透鏡組G4；在第四透鏡組G4之后的濾光器OF。如在圖3B中說明的，通過從短焦端變焦到長焦端，第一透鏡組G1和第二透鏡組G2之間的間隔增加，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的間隔減小，第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之間的間隔增加。
第一透鏡組G1包括第一透鏡L1和第二透鏡L2。第二透鏡組G2包括第三透鏡L3、第四透鏡L4和第五透鏡L5。第三透鏡組G3包括第六透鏡L6、第七透鏡L7、第八透鏡L8和第九透鏡L9。第四透鏡組G4包括第十透鏡L10。
在第三實施例中，f為所有系統(tǒng)的焦距，F(xiàn)為F數(shù)，ω為通過分別在f＝5.90-17.71、F＝2.40-3.68和ω＝39.41-14.39的范圍之內(nèi)變焦而改變的半視場角。
涉及光表面和光學(xué)元件的光學(xué)特性分別如下表5所示。R為曲率半徑。D為表面間距。Nd為折射率。νd為阿貝數(shù)。
光學(xué)特性 [表5]第一透鏡第二透鏡第三透鏡第四透鏡 第五透鏡第六透鏡第七透鏡第八透鏡第九透鏡第十透鏡各種濾光器 在表5中，描述為“非球面”的第4、第10、第16和第17光表面分別為非球面。在上述各非球面中，根據(jù)條件表達式(1)的參數(shù)如下。
非球面第4表面 K＝0.0 A4＝1.33870E-04 A6＝3.72868E-06 A8＝-4.84485E-07 A10＝2.03497E-08 A12＝-3.70058E-10 A14＝1.00784E-12 A16＝5.26114E-14 A18＝-4.96328E-16 非球面第10表面 K＝0.0 A4＝-2.24833E-04 A6＝1.16666E-06 A8＝-3.82330E-07 A10＝1.32971E-08 非球面第16表面 K＝0.0 A4＝7.64150E-04 A6＝9.12558E-06 A8＝3.12834E-07 A10＝-7.69883E-09 非球面第17表面 K＝0.0 A4＝-7.81128E-05 A6＝1.87800E-06 A8＝-4.74014E-08 A10＝6.98221E-10 在以上表5的表面間距(D)中，如下列表6所示，“可變量(A)-可變量(E)”隨著變焦改變。
可變間隔 [表6] 根據(jù)上述第三實施例中的每個條件表達式的數(shù)值如下并且各值在每個條件表達式的范圍之內(nèi)或接近該范圍。
[條件表達式中的數(shù)值] Nd11＝1.97000 β3t/β3w＝1.92 Nd21＝1.80610 (R221-R232)/(R221+R232)＝-0.66 f1/fw＝8.63 (第四實施例) 接下來，將通過參照圖4說明安裝在第四實施例的攝像裝置中的變焦透鏡。
與第一實施例的變焦透鏡相同，第四實施例的變焦透鏡如在圖4A中說明的從變焦透鏡的物方側(cè)依次包括具有正焦距的第一透鏡組G1；具有負(fù)焦距的第二透鏡組G2；配置在第三透鏡組G3的物方側(cè)上的可變光闌FA；具有正焦距的第三透鏡組G3；具有正焦距的第四透鏡組G4；在第四透鏡組G4之后的濾光器OF。如在圖4B中說明的，通過從短焦端變焦到長焦端，第一透鏡組G1和第二透鏡組G2之間的間隔增加，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的間隔減小，第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之間的間隔增加。
第一透鏡組G1包括第一透鏡L1和第二透鏡L2。第二透鏡組G2包括第三透鏡L3，第四透鏡L4和第五透鏡L5。第三透鏡組G3包括第六透鏡L6、第七透鏡L7、第八透鏡L8和第九透鏡L9。第四透鏡組G4包括第十透鏡L10。
在第四實施例中，f為所有系統(tǒng)的焦距，F(xiàn)為F數(shù)，ω為通過分別在f＝5.90-17.69、F＝2.40-3.61和ω＝39.33-14.40范圍之內(nèi)變焦而改變的半視場角。涉及光表面和光學(xué)元件的光學(xué)特性分別如下表7所示。R為曲率半徑。D為表面間距。Nd為折射率。νd為阿貝數(shù)。
光學(xué)特性 [表7]第一透鏡第二透鏡第三透鏡第四透鏡第五透鏡第六透鏡 第七透鏡第八透鏡第九透鏡第十透鏡各種濾光器 在表7中，描述為“非球面”的第4、第10、第16和第17光表面分別為非球面。在上述各非球面中，根據(jù)條件表達式(1)的參數(shù)如下。
非球面第4表面 K＝0.0 A4＝1.45306E-04 A6＝3.28896E-06 A8＝-4.75665E-07 A10＝2.03567E-08 A12＝-3.71070E-10 A14＝9.80637E-13 A16＝5.25665E-14 A18＝-4.86934E-16 非球面第10表面 K＝0.0 A4＝-2.24833E-04 A6＝1.16666E-06 A8＝-3.82330E-07 A10＝1.32971E-08 非球面第16表面 K＝0.0 A4＝7.63329E-04 A6＝7.69796E-06 A8＝3.87705E-07 A10＝-9.61147E-09 非球面第17表面 K＝0.0 A4＝-8.35213E-05 A6＝2.80926E-06 A8＝-6.63066E-08 A10＝9.32270E-10 在表7中的表面間距D中，如下列表8所示，“可變量(A)-可變量(E)”隨著變焦改變。
可變間隔 [表8] 根據(jù)上述第四實施例中的每個條件表達式的數(shù)值如下并且各值在每個條件表達式的范圍之內(nèi)或接近該范圍。
[條件表達式中的數(shù)值] Nd11＝1.97000 β3t/β3w＝1.87 Nd21＝1.88300 (R221-R232)/(R221+R232)＝-0.56 f1/fw＝8.12 圖5說明了第一實施例的變焦透鏡的短焦端的像差曲線圖。圖6說明了第一實施例的變焦透鏡的中間焦距的像差曲線圖。圖7說明了第一實施例的變焦透鏡的長焦端的像差曲線圖。
圖8說明了第二實施例的變焦透鏡的短焦端的像差曲線圖。圖9說明了第二實施例的變焦透鏡的中間焦距的像差曲線圖。圖10說明了第二實施例的變焦透鏡的長焦端中的像差曲線圖。
圖11說明了第三實施例的變焦透鏡的短焦端的像差曲線圖。圖12說明了第三實施例的變焦透鏡的中間焦距的像差曲線圖。圖13說明了第三實施例的變焦透鏡的長焦端的像差曲線圖。
圖14說明了第四實施例的變焦透鏡的短焦端的像差曲線圖。圖15說明了第四實施例的變焦透鏡的中間焦距的像差曲線圖。圖16說明了第四實施例的變焦透鏡的長焦端的像差曲線圖。
球差的虛線說明了在圖5-16中說明的各像差曲線圖中的正弦條件。像散圖中的實線是弧矢的(sagital)，并且虛線說明了子午的(meridional)。
從圖5-16所示的像差曲線圖中顯而易見，揭示了可以通過每個實施例獲得極好的特性。
這樣，本實施例中的攝像裝置安裝了變焦透鏡，該變焦透鏡從變焦透鏡的物方側(cè)起依次包括具有正焦距的第一透鏡組G1；具有負(fù)焦距的第二透鏡組G2；配置在第三透鏡組G3的物方側(cè)的可變光闌FA；具有正焦距的第三透鏡組G3；具有正焦距的第四透鏡組G4。通過從短焦端變焦到長焦端，第一透鏡組G1和第二透鏡組G2之間的間隔增加，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的間隔減小，第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之間的間隔增加。第一透鏡組從第一透鏡組的物方側(cè)起依次包括具有面對物方側(cè)的凸面的負(fù)彎月透鏡L1；以及正透鏡L2。第一透鏡組G1被配置成滿足條件表達式Nd11＞1.96(Nd11負(fù)彎月透鏡L1的折射率)，從而可以使攝像裝置對應(yīng)于半視場角為38度或以上的廣視場角以及短焦端的F數(shù)為2.5或以下。
(第五實施例) 接下來，將說明第五實施例。
第五實施例的一個特征在于將第一至第四實施例的變焦透鏡安裝入拍攝設(shè)備中。這樣，可以獲得小并且高分辨率的拍攝設(shè)備，其能對應(yīng)于半視場角為38度或以上的廣視場角以及F數(shù)為2.5或以下。所以，用戶可以通過在任何地方便于攜帶拍攝設(shè)備獲取高分辨率的圖像。以下，將通過參照圖17A和17B說明第五實施例的拍攝設(shè)備。
首先，將通過參照圖17A和17B說明第五實施例中的拍攝設(shè)備的構(gòu)成。圖17A是說明前側(cè)視圖和上表面視圖，并且圖17B是說明后側(cè)視圖。
第五實施例中的拍攝設(shè)備包括下列的如在圖17中說明的攝影透鏡1；取景器2；閃光燈3；快門按鈕4；盒5；電源打開/關(guān)閉開關(guān)6；液晶監(jiān)示器7；操作按鈕8；存儲卡槽9；變焦開關(guān)10。
在第一至第四實施例中說明的各變焦透鏡將作為所述“攝影透鏡1”被應(yīng)用至第五實施例中的拍攝設(shè)備。
這樣，由于在第一至第四實施例中說明的變焦透鏡被應(yīng)用于第五實施例中的拍攝設(shè)備作為用于拍攝圖像的變焦透鏡，所以可以獲得小并且高分辨率的拍攝設(shè)備，其能對應(yīng)于半視場角為38度或以上的廣視場角以及F數(shù)為2.5或以下，從而用戶可以利用在任何地方便于攜帶的該拍攝設(shè)備獲取高分辨率的圖像。
(第六實施例) 接下來，將說明第六實施例。
第六實施例的一個特征在于將第一至第四實施例中的變焦透鏡安裝入拍攝設(shè)備中。這樣，可以獲得小并且高分辨率的拍攝設(shè)備，其能對應(yīng)于半視場角為38度或以上的廣視場角以及F數(shù)為2.5或以下。所以，用戶可以通過在任何地方便于攜帶拍攝設(shè)備獲取高分辨率的圖像。以下，將通過參照圖18說明第六實施例的拍攝設(shè)備裝置。
第六實施例中的拍攝設(shè)備包括下列的如在圖18中說明的攝影透鏡1；取景器2；液晶監(jiān)示器7；中央處理單元11；圖像處理器12；光檢測元件13；信號處理器14；半導(dǎo)體存儲器15；通信卡16。
第六實施例中的拍攝設(shè)備被配置成通過使用光檢測元件13來讀取由攝影透鏡1獲取并形成的圖片物體的像。從光檢測元件13輸出的圖像信號被接收中央處理單元11的控制的信號處理器14處理，然后被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息。所以，這意味著第六實施例中的拍攝設(shè)備具有“將攝影圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息的功能”。
在第一至第四實施例中說明的各變焦透鏡(實施例第一至第四)將作為“用于獲取圖片的變焦透鏡”被應(yīng)用至第六實施例中的拍攝設(shè)備作為攝影透鏡1。所以，可以對應(yīng)于半視場角為38度或以上的廣視場角，以及F數(shù)為2.5或以下，并獲得具有三百萬像素或以上的光檢測元件13的高分辨率拍攝設(shè)備，并且用戶可以利用在任何地方便于攜帶的拍攝設(shè)備獲取高分辨率的圖像。
上面提及的實施例是本發(fā)明適當(dāng)?shù)膶嵤├?。這些實施例并不將本發(fā)明的范圍僅限制在上述的實施例中?？梢赃M行在不背離本發(fā)明內(nèi)容的范圍之內(nèi)具有不同的變化的其它實施例。
根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡和攝像裝置能被應(yīng)用于數(shù)碼相機，便攜式終端裝置，攝像機，以及銀鹽相機等等。盡管已經(jīng)提及本發(fā)明的較佳實施方式，但是應(yīng)注意到本發(fā)明不局限于這些實施例，能對該些實施例作不同的修改以及變化。
相關(guān)申請的交叉引用
此申請基于并且要求2006年2月28日提交的第2006-052862號的日本專利申請的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用被全面結(jié)合在本文中。
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡，其特征在于，包含
具有正焦距的第一透鏡組；
具有負(fù)焦距的第二透鏡組；
具有正焦距的第三透鏡組；
具有正焦距的第四透鏡組；
所述第一到第四透鏡組從所述變焦透鏡的物方側(cè)起被依次放置；并且
可變光闌被放置在所述第三透鏡組的面向物體側(cè)，
其中，當(dāng)從短焦端變焦到長焦端時，所述第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔增加，所述第二透鏡組和第三透鏡組之間的間隔減小，并且所述第三透鏡組和第四透鏡組之間的間隔增加，
其中，所述第一透鏡組包含從所述物方側(cè)起依次被放置的具有面向所述物體的凸面的負(fù)彎月透鏡L1以及正透鏡L2，
其中，滿足條件表達式Nd11＞1.96，Nd11是所述負(fù)彎月透鏡的折射率。
2.如權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，所述負(fù)彎月透鏡L1以及所述正透鏡L2被形成在接合透鏡中。
3.如權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，滿足條件表達式1.5＜β3t/β3w＜2.5(β3t是所述第三透鏡組在長焦端的橫向放大倍率，并且β3w是所述第三透鏡組在所述短焦端的橫向放大倍率)。
4.如權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，所述第二透鏡組在所述第二透鏡組的物方側(cè)具有負(fù)透鏡L3并且滿足條件表達式Nd21＞1.75(Nd21是負(fù)透鏡L3的折射率)。
5.如權(quán)利要求4所述的變焦透鏡，其特征在于，包含
負(fù)透鏡L4；以及
正透鏡L5；
所述負(fù)透鏡L3，L4和所述正透鏡L5從所述第二透鏡組的物方側(cè)起被依次放置，
其中，滿足條件表達式0.75＜(R221-R232)/(R221+R232)＜-0.45(R221是負(fù)透鏡L4的物方側(cè)的曲率半徑，并且R232是正透鏡L5的像方側(cè)的曲率半徑)。
6.如權(quán)利要求5所述的變焦透鏡，其特征在于，所述負(fù)透鏡L4以及所述正透鏡L5被形成為接合透鏡。
7.如權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，滿足條件表達式6.5＜fl/fw＜9.5(fl是所述第一透鏡組的焦距，并且fw是所述短焦端的焦距)。
8.如權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，當(dāng)從所述短焦端變焦至所述長焦端時，所述第一和第三透鏡組向所述變焦透鏡的物方側(cè)移動。
9.一種攝像裝置，其特征在于，包括將權(quán)利要求1中所述的變焦透鏡作為獲取圖片的光學(xué)系統(tǒng)透鏡。
全文摘要
一種變焦透鏡，從該變焦透鏡的物方側(cè)到該變焦透鏡的像方側(cè)順次包括具有正焦距的第一透鏡組；具有負(fù)焦距的第二透鏡組，配置在第三透鏡組的物方側(cè)上的光圈；具有正焦距的第三透鏡組，具有正焦距的第四透鏡組。通過從短焦端變焦到長焦端，第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔增加，第二透鏡組和第三透鏡組之間的間隔減小，第三透鏡組和第四透鏡組之間的間隔增加。第一透鏡組從該第一透鏡組的物方側(cè)起依次具有具有面向物體的凸面的負(fù)彎月透鏡L1；正透鏡L2；滿足條件表達式Nd11＞1.96(Nd11負(fù)彎月透鏡L1的折射率)。
文檔編號G02B9/34GK101029960SQ20071008583
公開日2007年9月5日 申請日期2007年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者須藤芳文 申請人:株式會社理光