專利名稱：高可變倍率變焦透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合于單鏡頭反光照相機的高可變倍率
變焦透鏡(high variable power zoom lens), 并且更具體地，涉 及一種緊湊并輕便的高可變倍率變焦透鏡，該變焦透鏡能夠 具有足夠的后焦距(back focal length),適合于單鏡頭反光照 相機，并在并入光學穩(wěn)定器或防抖才幾構(gòu)方面具有優(yōu)勢，該變 焦透鏡在廣角端的視場角為75度或更寬，在廣角端的F值約為 3到4，在遠4聶端的F值約為6到7，并且變倍比約為15倍。
背景技術(shù)：
近來，光學設(shè)計技術(shù)和光學制造技術(shù)的飛速進步已經(jīng)使 得變焦透鏡的尺寸更小并且使得可變倍率得到了提高。例如， 現(xiàn)有技術(shù)中 一 種類型的變焦透鏡具有使可變倍率提高的設(shè) 計，并能夠并入光學穩(wěn)定器或防抖功能，該類型的變焦透鏡 典型地包括從被攝體側(cè)起按如下順序布置的四組透鏡片，即 正折射率的第一透鏡組、負折射率的第二透鏡組、正折射率
的第三透鏡組和正折射率的第四透鏡組，其中，當倍率從廣 角端向遠攝端變化時，第一和第二透鏡組之間的距離增大， 第二和第三透鏡組之間的距離減小，并且第三和第四透鏡組 之間的距離改變。第三透鏡組具有靠近被攝體的正折射率的 前透鏡片組和負折射率的后透鏡片組，并且僅后透鏡片組在 與光軸近似正交的位置上移動，從而補償由用戶手抖引起的 成像面上的離焦，其中，可以通過滿足下式的防抖功能來校 正該離焦
3.5<fl/fw<8.0其中，fw是變焦透鏡在廣角端的焦距，fl是第一透鏡組的焦
距(參見下面所列的專利文獻l)。
另 一類型的高可變倍率變焦透鏡與APS-C尺寸的圖像傳 感器兼容并且專用于數(shù)字照相機，該類型的變焦透鏡也具有 從被」攝體側(cè)起按如下順序布置的四組透鏡片，即正折射率的 第一透鏡組、負折射率的第二透鏡組、正折射率的第三透鏡 組和正折射率的第四透鏡組，其中，當倍率從廣角端向遠攝 端變化時，第 一 和第二透鏡組分離以擴大它們之間的空中距 離，第二和第三透鏡組之間的距離減小，同時第一、第三和 第四透鏡組一起向被攝體側(cè)移動。第二透鏡組移位以進行滿
足下式的調(diào)焦
0.40<fW/fbW<0.55 (1)
0.43<p34W/p34T<0.47 (2)
40<r5/d5W<100 (3)
I.l<f3/f4<2.6 (4)
其中，fW是變焦透鏡在廣角端的焦距，fbW是在廣角端的后 焦距，p34W是第三和第四透鏡組在廣角端的合成倍率，P34T 是第三和第四透鏡組在遠攝端的合成倍率，r5是由r5指定的 表面的曲率半徑，d5W是在廣角端第 一和第二透鏡組之間的 距離，f3是第三透鏡組的焦距，f4是第四透鏡組的焦距。盡 管這種類型的變焦透鏡的最初設(shè)計理念是尤其適合于APS-C 尺寸，但是其能夠確保與用于3.5mm膠片的圖像尺寸的后調(diào) 焦(back focusing)相同的后調(diào)焦(參見專利文獻2)。 專利文獻列表
專利文獻l:未審查日本特開2006-106191號公報 專利文獻2:未審查曰本特開2005-331697號^^才艮 隨著在照相機市場上消費者的需求已從傳統(tǒng)的銀鹽膠片照相機趨向數(shù)字單鏡頭反光照相機，可能附著到電荷耦合器
件(CCD)等光學成像組件上的污物由于其對最終得到的圖像 產(chǎn)生的不良影響而受到了人們的關(guān)注。由于CCD上的污物， 導致必須經(jīng)常更換組件透鏡，而新開發(fā)的高可變倍率變焦透 鏡的目標之一是避免這種經(jīng)常的更換。在非常先進的改進型 變焦透鏡組中，沒有一個變焦透鏡能在廣角端的視場角覆蓋 了約為75度的寬度且在廣角端的F值約為3到4的同時，達到高 于15倍的可變倍率。
通常，隨著可變倍率的增高，透鏡組的移位相應(yīng)地增大， 與此相關(guān)聯(lián)地，像差變化增加，這導致更加難以在整個焦點 范圍內(nèi)補償像差。為克服這一問題，必須減小透鏡組各自的 折射率以校正像差，或者為了相同目的，應(yīng)該將一些透鏡片 成形為具有非球面表面。然而，以這種方式減小折射率會導 致在將倍率改變同樣多的情況下需要透鏡組移位更大，并且 這導致凸輪筒(cam barrel)設(shè)計更加復雜以及變焦透鏡直徑的 增大。
在專利文獻l中記載的變焦透鏡中，組件透鏡片具有非球 面表面，并且前透鏡片組中有三個透鏡片，以不增加用于校 正像差的透鏡片的數(shù)量。在倍率上升到高于13倍的情況下， 在遠攝端變焦透鏡不能充分地補償可能在第 一和/或第二透 鏡組中產(chǎn)生的球面像差。此外，出現(xiàn)另一問題，即濾波器直 徑的增大。
在專利文獻2中公開的變焦透鏡具有大約為7倍的可變倍 率，因此，即使第三透鏡組的折射率減小，也可以避免如下 情況作為改變變焦透鏡倍率的結(jié)果，第三透鏡組的折射率 減小到該透鏡組使得整體不能變倍的-l倍那樣的程度。當變 焦透鏡的可變倍率升高到13倍時，在某些情況下，將不利地導致變焦透鏡在改變后的焦距處聚焦，從而使得第三透鏡組 的倍率減小到-l倍那樣低。此外，第三透鏡組對像差變得更 加敏感，而且處理這種問題產(chǎn)生阻礙作用并降低了生產(chǎn)率。
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中高倍率變焦透鏡的前述問 題而做出的，因此，本發(fā)明尤其是后述的本發(fā)明的前兩個方 面的目的是提供一種具有多組透鏡片的高倍率變焦透鏡，該 變焦透鏡在改變后的焦距處聚焦，以便從不使得第三透鏡組 的倍率減小到-l倍那樣低。
本發(fā)明尤其是后述的本發(fā)明的前兩個方面的另一目的是 提供一種具有多組透鏡片的高倍率變焦透鏡，其中，第三透 鏡組對像差的敏感度減弱，這產(chǎn)生促進作用從而提高了生產(chǎn) 率。
本發(fā)明尤其是后述的本發(fā)明的前兩個方面的又一目的是 提供一種濾波器直徑的尺寸有效減小的高倍率變焦透鏡。
本發(fā)明尤其是后述的本發(fā)明的第三方面的又 一 目的是提 供 一 種高倍率變焦透鏡，該變焦透鏡通過延長從光圈
(aperture stop)到防抖/補償透鏡組件的距離以及從防抖/補償 透鏡組件到成像面的距離，使得易于并入光圈控制機構(gòu)和光 學穩(wěn)定器或防抖機構(gòu)，并且該變焦透鏡能夠?qū)⒖勺儽堵侍岣?到焦距為18-270mm那樣的程度。
本發(fā)明尤其是后述的本發(fā)明的第三方面的又一 目的是提 供一種具有長度尺寸相對較小的光學系統(tǒng)并且具有直徑減小 的濾波器的高倍率變焦透鏡
發(fā)明內(nèi)容
，
在本發(fā)明的第一方面，提供一種高可變倍率變焦透鏡， 該變焦透鏡具有從纟皮:攝體側(cè)起按如下順序布置的四組透鏡片，即正折射率的第一透鏡組、負折射率的第二透鏡組、正 折射率的第三透鏡組和正折射率的第四透鏡組，其中，當倍 率從廣角端向遠才聶端變化時，第 一和第二透鏡組之間的距離 增大，第二和第三透鏡組之間的距離減小，并且第三和第四 透鏡組之間的距離也減小，以及
第二透鏡組向#:攝體側(cè)移位以進行滿足下式的調(diào)焦 0.35<fl/ft<0.45 (5) 0.04< I f2 I /ft<0.065 (6) 0.15<f3/ft<0.25 (7) 其中，fl為第一透鏡組的焦距，f2為第二透鏡組的焦距，f3 是第三透鏡組的焦距，ft為變焦透鏡的整個光學系統(tǒng)作為整 體在遠攝端的焦距。
下面詳細說明本發(fā)明的第 一 方面
第三透鏡組具有靠近被攝體的正折射率的前透鏡片組和 負折射率的后透鏡片組，并且僅后透鏡片組在與光軸正交的 方向上移動，從而補償由用戶手抖引起的成像面上的離焦。
第三透鏡組的前透鏡片組具有三個或更多個正透鏡片， 其中至少一個正透鏡片為結(jié)合有負透鏡片的復合透鏡；以及 其它獨立的負透鏡片。
第三透鏡組的前透鏡片組具有至少 一 個阿貝數(shù)(Abbe number)為80或更高的正透鏡片。
第三透鏡組的后透鏡片組包括復合透鏡，該復合透鏡包 括在前負透鏡片和與該在前負透鏡片結(jié)合的在后正透鏡片， 其中，負透4竟片的兩個相對的主表面為凹面并且^皮制成非J求 面，而正透鏡片靠近被攝體的表面為凸面。
第一透鏡組包括三個透鏡片，即由負透鏡片和正透鏡片 結(jié)合在一起的復合透鏡和另一獨立的正透鏡片，并且兩個正透鏡片中的至少一個正透鏡片的阿貝數(shù)為80或更高。
第一透鏡組包括三個透鏡片，即由負透鏡片和正透鏡片 結(jié)合在一起的復合透鏡和另一獨立的正透鏡片，并且兩個正 透鏡片中的至少一個正透鏡片的折射率為1.55或更高。 本發(fā)明第 一 方面中的式
式(5)限定了第一透鏡組的焦距與變焦透鏡在遠攝端的 焦距的比值。當該比值超出式(5)中所限定的下限時，第一透 鏡組的焦距變短，這有利于整體上減小變焦透鏡的延伸尺寸， 但難以補償在遠攝端的球面像差和彗形像差(comatic aberration)。當該比超出式(5)中所限定的上限時，第一透 鏡組的焦距變長，意味著透鏡組要移位更多以確保變焦透鏡 在遠攝端的焦距，這需要更復雜的凸輪設(shè)計從而不可避免地 使得變焦透鏡的徑向尺寸變大。由于在遠攝端變焦透鏡的第 一透鏡組布置得遠離光圈，所以入射到第一透鏡組上的光束 通過其周緣，因此，難以補償彗形像差。
式(6)限定了第二透鏡組的焦距與變焦透鏡在遠攝端的 焦距的比值。當該比值超出式(6)中所限定的下限時，第二透 鏡組的焦距變短，這有利于確保與35mm膠片照相機同樣的后 調(diào)焦，但難以補償各種像差，尤其難以補償像場彎曲(field curvature)。當該比值超出式(6)中所限定的上限時，第二透鏡 組的焦距變長，意味著第二透鏡組要移位更多以改變倍率， 這不利于減小整個透鏡光學系統(tǒng)的尺寸。為了向前或向后移 動第二透鏡組以進行調(diào)焦，第一和第二透鏡組之間的距離必 須增大，以允許增加第二透鏡組的位移，從而導致濾波器直 徑的增大和變焦透鏡整體延伸尺寸的增大。
式(7)限定了第三透鏡組的焦距與變焦透鏡在遠攝端的 焦距的比值。當該比值超出式(7)中所限定的下限時，第三透鏡組的焦距變短，這有利于減小整個透鏡光學系統(tǒng)的尺寸。 然而，在這種情況下，由于難以補償球面像差，因而性能顯 著劣化，并且第三透鏡組變得對制造公差更為敏感。當該比
值超出式(7)中所限定的上限時，第三透鏡組的焦距變長，意 味著第三透鏡組要移位更多以改變倍率，這不利于減小整個 透鏡光學系統(tǒng)的尺寸。從第三透鏡組導向第四透鏡組的光束 幾乎是無焦點的，并且在廣角端變焦透鏡的第三透鏡組的成 像倍率減小，這導致在廣角端變焦透鏡的成像面周圍的光量 不足。
盡管從式(7)能適當?shù)卮_定第三透鏡組的折射率，但在實 現(xiàn)大于15倍的可變倍率的變焦透鏡的嘗試中，仍不能滿意地 對在第 一 和第二透鏡組中產(chǎn)生的球面像差進行完全補償。為 應(yīng)對這一問題，改進后的變焦透鏡采取利用如下結(jié)構(gòu)進行補 償?shù)姆椒ㄔ摻Y(jié)構(gòu)使用了五個透鏡片，即結(jié)合在一起的負透 鏡片和正透鏡片、后表面曲率半徑較大的正凹凸透鏡、另一 獨立的正透鏡片以及隨后的負透鏡片。如果想要進一步提高 可變倍率，則可以4吏用額外的正透4竟片。
此夕卜，為補償通常在遠攝端顯著的色 <象差(chromatic aberration),優(yōu)選至少一個正透鏡片的阿貝數(shù)為80或更高。
另外，當可變倍率高達15倍時，第一透鏡組中產(chǎn)生的色 像差在遠攝端明顯。尤其是，為補償倍率的色像差，優(yōu)選第 一透鏡組中的正透鏡片具有相對大的阿貝數(shù)。組合分別由阿 貝數(shù)為80或以上的玻璃制成的兩個正透鏡片，從而允許對倍 率的色像差進行充分地校正。然而，通常，阿貝數(shù)為80或以 上的玻璃的折射率小于1.5,并且結(jié)果得到的透鏡片的曲率半 徑小。為克服這一問題，透鏡片的中心處必須較厚，這導致 濾波器的直徑較大以及透鏡片的直徑增大。在該改進后的變焦透鏡中，作為第 一透4免組中的組件透4竟，阿貝數(shù)為80或以 上的透鏡片配置在第二靠前位置，而阿貝數(shù)為55或以上并且 折射率為1.55或更高的另一透鏡片配置在第三靠前位置。這 樣，整體上提高了折射率，從而使得能夠防止濾波器直徑的 增大和組件透鏡片數(shù)量的增加。
在本發(fā)明的第二方面，提供一種高可變倍率變焦透鏡， 該變焦透鏡具有從被攝體側(cè)起按如下順序布置的四組透鏡 片，即正折射率的第一透鏡組、負折射率的第二透鏡組、正 折射率的第三透鏡組和正折射率的第四透鏡組，其中，當倍 率從廣角端向遠攝端變化時，第 一和第二透鏡組之間的距離 增大，第二和第三透鏡組之間的距離減小，并且第三和第四 透鏡組之間的距離也減小，以及
第二透鏡組沿光軸移位以進行滿足下式的調(diào)焦 0.35<fl/ft<0.45 (5) 0.5< I f2 I /fw<0.8 (8) 0.15<f3/ft<0.25 (7) 其中，fl是第一透鏡組的焦距，fw是變焦透鏡的整個光學系 統(tǒng)在廣角端的焦距，f2是第二透鏡組的焦距，f3是第三透鏡 組的焦距，ft是變焦透鏡的整個光學系統(tǒng)在遠攝端的焦距。
下面詳細i兌明本發(fā)明的第二方面
第三透鏡組具有靠近被攝體的正折射率的前透鏡片組和 負折射率的后透鏡片組，并且僅后透鏡片組在與光軸正交的
方向上移動，從而補償由用戶手抖引起的成像面上的離焦。 第三透鏡組的前透鏡片組具有三個或更多個正透鏡片，
其中至少一個正透鏡片為結(jié)合有負透鏡片的復合透鏡；以及
其它獨立的負透鏡片。
第三透鏡組的前透鏡片組具有至少 一 個阿貝數(shù)為80或更高的正透鏡片。
第三透鏡組的后透鏡片組包括復合透鏡，該復合透鏡包 括在前負透鏡片和與該在前負透鏡片結(jié)合的在后正透鏡片， 其中，負透鏡片的兩個相對的主表面為凹面并且被制成非球 面，而正透鏡片靠近被攝體的表面為凸面。
第 一透鏡組包括三個透鏡片，即由負透鏡片和正透鏡片 結(jié)合在一起的復合透鏡和另一獨立的正透鏡片，并且兩個正
透鏡片中的至少一個正透鏡片的阿貝數(shù)為80或更高。
第一透鏡組包括三個透鏡片，即由負透鏡片和正透鏡片 結(jié)合在一起的復合透鏡和另一獨立的正透鏡片，并且兩個正
透鏡片中的至少一個正透鏡片的折射率為1.55或更高。 本發(fā)明第二方面中的公式
式(5)卩艮定了第一透鏡組的焦距與變焦透鏡在遠攝端的 焦距的比值。當該比值超出式(5)中所限定的下限時，第一透 鏡組的焦距變短，這有利于整體上減小變焦透鏡的延伸尺寸， 但難以補償在遠攝端的球面像差和彗形像差。當該比值超出 式(5)中所限定的上限時，第一透鏡組的焦距變長，意味著透 鏡組要移位更多以確保變焦透鏡在遠攝端的焦距，這需要更 復雜的凸輪設(shè)計從而不可避免地使得變焦透鏡的徑向尺寸變 大。由于在遠攝端變焦透鏡的第一透鏡組布置得遠離光圏， 所以入射到第一透鏡組上的光束通過其周緣，因此，難以補 償彗形像差。
式(8)卩艮定了第二透鏡組的焦距與變焦透鏡在遠攝端的 焦距的比值。當該比值超出式(8)中所限定的下限時，第二透 鏡組的焦距變短，這有利于確保與35mm膠片照相機同樣的后 調(diào)焦，但難以補償各種像差，尤其難以補償像場彎曲。當該 比值超出式(8)中所限定的上限時，第二透鏡組的焦距變長，意味著第二透鏡組要移位更多以改變倍率，這不利于減小整 個透鏡光學系統(tǒng)的尺寸。為了向前或向后移動第二透鏡組以 進行調(diào)焦，第一和第二透鏡組之間的距離必須增大，以允許 增加第二透鏡組的位移，從而導致濾波器直徑的增大和變焦 透鏡整體延伸尺寸的增大。
式(7)限定了第三透鏡組的焦距與變焦透鏡在遠攝端的 焦距的比值。當該比值超出式(7)中所限定的下限時，第三透 鏡組的焦距變短，這有利于減小整個透鏡光學系統(tǒng)的尺寸。 然而，在這種情況下，由于難以補償球面像差，因而性能顯 著劣化，并且第三透鏡組變得對制造公差更為敏感。當該比 值超出式(7)中所限定的上限時，第三透鏡組的焦距變長，意 味著第三透鏡組要移位更多以改變倍率，這不利于減小整個 透鏡光學系統(tǒng)的尺寸。從第三透鏡組導向第四透鏡組的光束 幾乎是無焦點的，并且在廣角端變焦透鏡的第三透鏡組的成 像倍率減小，這導致在廣角端變焦透鏡的成像面周圍的光量 不足。
盡管從式(7)能適當?shù)卮_定第三透鏡組的折射率，但在實 現(xiàn)大于15倍的可變倍率的變焦透鏡的嘗試中，仍不能滿意地 對在第一和第二透鏡組中產(chǎn)生的球面像差進行充分地補償。 為應(yīng)對這 一 問題，改進后的變焦透鏡采取利用如下結(jié)構(gòu)進行 補償?shù)姆椒ㄔ摻Y(jié)構(gòu)使用了五個透鏡片，即結(jié)合在一起的負 透鏡片和正透鏡片、后表面曲率半徑較大的正凹凸透鏡、另 一獨立的正透鏡片以及隨后的負透鏡片。如果想要進一步提 高可變倍率，則可以使用額外的正透鏡片。
此外，為補償通常在遠攝端顯著的色像差，優(yōu)選至少一 個正透鏡片的阿貝數(shù)為80或更高。
另外，當可變倍率高達15倍時，第一透鏡組中產(chǎn)生的色像差在遠攝端明顯。尤其是，為補償倍率的色像差，優(yōu)選第 一透鏡組中的正透鏡片具有相對大的阿貝數(shù)。組合分別由阿
貝數(shù)為80或以上的玻璃制成的兩個正透4竟片，從而允許對倍 率的色像差進行充分地校正。然而，通常，阿貝數(shù)為80或以 上的玻璃的折射率小于1.5，并且結(jié)果得到的透鏡片的曲率半 徑小。為克服這一問題，透鏡片的中心處必須較厚，這導致 濾波器的直徑較大以及透鏡片的直徑增大。在該改進后的變 焦透鏡中，作為第 一透鏡組中的組件透鏡，阿貝數(shù)為80或以 上的透鏡片配置在第二靠前位置，而阿貝數(shù)為55或以上并且 折射率為1.55或更高的另 一透鏡片配置在第三靠前位置。這 樣，整體上提高了折射率，從而使得能夠防止濾波器直徑的 增大和組件透鏡片數(shù)量的增加。
在本發(fā)明的第三方面，提供一種高可變倍率變焦透鏡， 該變焦透鏡具有從被攝體側(cè)起按如下順序布置的多組透鏡 片，即正折射率的第一透鏡組、負折射率的第二透鏡組、正 折射率的第三透鏡組和正折射率的第四透鏡組，其中，當倍 率從廣角端向遠攝端變化時，第一和第二透鏡組之間的距離 增大，第二和第三透鏡組之間的距離減小，并且第三和第四 透鏡組之間的3巨離也減小，以及
第三透鏡組具有靠近被攝體的正折射率的前透鏡片組和 負折射率的后透鏡片組，并且僅所述后透鏡片組在與光軸正
交的方向上移動，從而補償由用戶手抖引起的成像面上的離 焦，同時，第二透鏡組向被攝體側(cè)移位以進行滿足下式的調(diào)
焦
0.14<f3r/ft<0.18 (9)
其中，f3r為第三透鏡組的后透鏡片組的焦距，ft是變焦透鏡 的整個光學系統(tǒng)在遠攝端的焦距。下面詳細說明本發(fā)明的第三方面
僅第三透鏡組的后透鏡片組在與光軸正交的方向上移 動，從而補償由用戶手抖引起的成像面上的離焦。
第三透鏡組的前透鏡片組具有三個或更多個正透鏡片， 其中至少一個正透鏡片為結(jié)合有負透鏡片的復合透鏡；以及 其它獨立的負透鏡片。
第三透鏡組的前透鏡片組具有至少一個阿貝數(shù)為80或更 高的正透鏡片。
第三透鏡組的后透鏡片組包括復合透鏡，該復合透鏡包 括在前負透鏡片和與該在前負透鏡片結(jié)合的在后正透鏡片， 其中，負透鏡片的兩個相對的主表面為凹面并且被制成非球 面，而正透鏡片靠近被攝體的表面為凸面。
第一透鏡組包括三個透鏡片，即由負透鏡片和正透鏡片 結(jié)合在一起的復合透鏡和另一獨立的正透鏡片，并且兩個正 透鏡片中的至少一個正透鏡片的阿貝數(shù)為80或更高。
第一透鏡組包括三個透鏡片，即由負透鏡片和正透鏡片 結(jié)合在一起的復合透鏡和另一獨立的正透鏡片，并且兩個正 透鏡片中的至少一個正透鏡片的折射率為1.55或更高。
本發(fā)明第三方面中的公式
當f3r/ft的值超出式(9)中所限定的下限時，專用于穩(wěn)定光 學系統(tǒng)或防抖的透鏡組的倍率提高，并且這些透鏡組不再移 位這么多，盡管這會產(chǎn)生不能補償在遠攝端的彗形像差的不 利效果，但對于避免被移位的透鏡組的直徑增大是有效的。 此外，防抖導致在廣角端畸變像差的改變較大。f3r/ft的值超 出上限，透鏡組要移位更多以穩(wěn)定光學系統(tǒng)，并且被移位的 透鏡組的直徑不可避免地增大。
如上所述，本發(fā)明第一方面的高可變倍率變焦透鏡能夠滿意地補償在遠攝端第 一 和第二透鏡組中產(chǎn)生的球面像差， 并且變焦透鏡在改變后的焦距處聚焦，以便從不使得第三透 鏡組的倍率減小到-l倍那樣低。
本發(fā)明第 一 方面的高可變倍率變焦透鏡的第三透鏡組對 像差的敏感度減弱，這產(chǎn)生促進作用從而提高了生產(chǎn)率。
本發(fā)明第一方面的高可變倍率變焦透鏡具有直徑尺寸有 效減小的濾波器。
本發(fā)明第二方面的高可變倍率變焦透鏡能夠滿意地補償 在遠攝端第一和第二透鏡組中產(chǎn)生的球面像差，并且變焦透 鏡在改變后的焦距處聚焦，以便從不使得第三透鏡組的倍率 減小到-l倍那樣低。
本發(fā)明第二方面的高可變倍率變焦透鏡的第三透鏡組對 像差的敏感度減弱，這產(chǎn)生促進作用從而提高了生產(chǎn)率。
本發(fā)明第二方面的高可變倍率變焦透鏡具有直徑尺寸有 效減小的濾波器。
本發(fā)明第三方面的高可變倍率變焦透鏡通過延長從光圏 到防抖/補償透鏡組件的距離以及從防抖/補償透鏡組件到成 像面的距離，使得易于并入光圏控制機構(gòu)和光學穩(wěn)定器或防 抖機構(gòu)，并且該變焦透鏡能夠?qū)⒖勺儽堵侍岣叩浇咕酁?br> 18-270mm那樣的程度。
本發(fā)明第三方面的變焦透鏡的光學系統(tǒng)的整個延伸尺寸 整體上減小，并且本發(fā)明第三方面的變焦透鏡還具有直徑減 小的濾波器。


圖l是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的高可變倍率變焦透 鏡在遠攝端的光學系統(tǒng)的截面圖。圖2示出典型的變焦透鏡在廣角端的軸向球面像差、像散 (astigmatism)和畸變 <象差的圖。
圖3示出典型的變焦透鏡在廣角端的彗形像差的圖。
圖4示出典型的變焦透鏡在其中間焦點范圍的軸向球面 像差、像散和畸變像差的圖。
圖5示出典型的變焦透鏡在中間焦點范圍的彗形像差的圖。
圖6示出典型的變焦透鏡在遠攝端的軸向球面像差、像散
和畸變像差的圖。
圖7示出典型的變焦透鏡在遠攝端的彗形像差的圖。
圖8示出典型的變焦透鏡在廣角端的當?shù)谌哥R組沿相
對于光軸垂直的方向移位+0.07111111時的改變了 一見場角的彗形
像差的圖。
圖9示出典型的變焦透鏡在遠攝端的當?shù)谌哥R組沿相 對于光軸垂直的方向移位+0.47111111時的改變了 — 見場角的彗形
像差的圖。
圖10示出典型的變焦透鏡在遠攝端的當?shù)谌哥R組沿相 對于光軸垂直的方向移位-0.47mm時的改變了 — 見場角的彗形
像差的圖。
具體實施例方式
下面說明根據(jù)本發(fā)明的高可變倍率變焦透鏡的優(yōu)選實施例。編號RDNdl/d
194.35241.50001.8466623.78
266.48078.00001.4970081.61
3H326.81930.20001.00000
472.31274.50001.6180063.39
5180.4067D51.00000
690.33270.20001.5146049,96
783.卿71.20001加40046,58
8".8456.40001.00000
9-34.8049，.00001.8040046.58
47.22880.80001.00000
"34,71944.80001.8466623,78
12-33.65971.20001.00000
13-25.046t細Ot.8830040.78
14-207.5416D14i細oo
150.00001.00001.00000
1637.36631.00001.8466623.78
1726.4946楊OO1,4874970.21
18-1075,59530.2000l加OOO
1932.63923.29181.4874970.21
20-1".63380,20001細00
2125.78594.14401.4970081.61
2230的.55811.00001.8340037.17
2376.37932.77t7i細oo
24-56.36460.20001.536104t.20
25-56.36461.00001.7725049.60
2633.94632.20001.8081022.80
2768.76D27l加OOO
2846.26510.20001.5146049.96
2946.26514,00001.4874970,21
30-30.16020,2000t.00000
31"6.4471《00001.4874970.21
32-31.16091加001加40046.58
3350.45"1.20001加加0
3492.77224.00001,4874970.21
35-43.2518BF在變焦期間的距離D5、 D14、 D27和后焦距BF的變化如下焦距f 18.400 71.099 264.210
D5 2.058 39.047 68.462
D14 30.539 11.868 1.055
D27 7.717 3.529 2.329
后焦距 38.685 75.562 97.163
利用附圖標記6、 24、 28標識出的透鏡片的表面為非球面形狀。表示非球面表面的公式如下
//2
X :
10
其中，x為光軸，H為與光軸正交的高度，r為曲率半徑，A為圓錐系數(shù)，A n為由變化的指數(shù)n表達的n次非球面表面的系數(shù)。關(guān)于透鏡片表面的像散系數(shù)如下
R6
A=1.0
A4-7.56725E-06
A6=-7.65747E-09
A8=-2.26456E-11
A10=1.23747E-13
R24
A=1.0
A4=7.89296E-06
A6=9.60742E-09
A8=3.69345E-11
A10=-7.34306E-13
R28A=1.0
A4=-3.19107E-05A6=-5.55382E-09A8=-3.27936E-11A10=3.69412E-13
透鏡組的焦距如下第一透鏡組LGl第二透鏡組LG2第三透鏡組LG3第四透鏡組LG4第三透鏡組LG3的前透鏡片組第三透鏡組LG3的后透鏡片組
以卜力^^&i勞W
主要項的^f直如下
fl/ft=0.4030I f2 I /ft=0.052f3/ft=0.1737
焦距fl,8.563
焦距f2二-13.813
焦距f3-45.230
焦距f4-48.815
焦距f3a^26.822
焦距f3b二-40.500
(12)
(13)
附圖中繪出了根據(jù)本發(fā)明的高可變倍率變焦透鏡的各實施例中得出的像差。在示出軸向球面像差和普形像差的圖中，'d，表示d線(587.56nm), 'g，表示g線(435.83nm)。在示出像散的圖中，Y二14.5代表圖像高度，實線示出弧矢向圖像畸變的像差，而虛線示出子午向圖像畸變的像差。在示出畸變像差的圖中，圖像高度由丫=14.5給出。
權(quán)利要求
1.一種高可變倍率變焦透鏡，其具有從被攝體側(cè)起按如下順序布置的多組透鏡片，即正折射率的第一透鏡組、負折射率的第二透鏡組、正折射率的第三透鏡組和正折射率的第四透鏡組，當倍率從廣角端向遠攝端變化時，所述第一透鏡組和所述第二透鏡組之間的距離增大，所述第二透鏡組和所述第三透鏡組之間的距離減小，并且所述第三透鏡組和所述第四透鏡組之間的距離也減小，以及所述第二透鏡組向被攝體側(cè)移位以進行滿足下式的調(diào)焦0.35＜f1/ft＜0.45 (5)0.04＜|f2|/ft＜0.065(6)0.15＜f3/ft＜0.25 (7)其中，f1為所述第一透鏡組的焦距，f2為所述第二透鏡組的焦距，f3為所述第三透鏡組的焦距，ft為所述變焦透鏡的整個光學系統(tǒng)作為整體在遠攝端的焦距。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征在 于，所述第三透鏡組具有靠近被攝體的正折射率的前透鏡片組 和負折射率的后透鏡片組，并且僅所述后透鏡片組在與光軸正交的方向上移動，從而補償由用戶手抖引起的成像面上的離焦。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征在 于，所述第三透鏡組的所述前透鏡片組具有三個或更多個正 透鏡片，其中至少一個所述正透鏡片為結(jié)合有負透鏡片的復合 透鏡；以及其它獨立的負透鏡片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征在 于，所述第三透鏡組的所述前透鏡片組具有至少 一個阿貝數(shù)為 80或更高的正透鏡片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征在 于，所述第三透鏡組的所述后透鏡片組包括復合透鏡，所述復(5)0.15<f3/ft<0.25(6)0.04< I f2 I /ft<0.065(7)0.35<fl/ft<0.45合透鏡包括在前負透鏡片和與該在前負透鏡片結(jié)合的在后正透 鏡片，其中，所述負透鏡片的兩個相對的主表面為凹面并且被 制成非球面，而所述正透鏡片靠近被攝體的表面為凸面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征在 于，所述第一透鏡組包括三個透鏡片，即由負透鏡片和正透鏡 片結(jié)合在一起的復合透鏡和另 一獨立的正透鏡片，并且兩個所 述正透鏡片中的至少一個正透鏡片的阿貝數(shù)為80或更高。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征在 于，所述第一透鏡組包括三個透鏡片，即由負透鏡片和正透鏡 片結(jié)合在一起的復合透鏡和另一獨立的正透鏡片，并且兩個所 述正透鏡片中的至少一個正透鏡片的折射率為1.55或更高。
8. —種高可變倍率變焦透鏡，其具有從被攝體側(cè)起按如下 順序布置的多組透鏡片，即正折射率的第一透鏡組、負折射率 的第二透鏡組、正折射率的第三透鏡組和正折射率的第四透鏡 組，當倍率從廣角端向遠攝端變化時，所述第一透鏡組和所述 第二透鏡組之間的距離增大，所述第二透鏡組和所述第三透鏡 組之間的距離減小，并且所述第三透鏡組和所述第四透鏡組之 間的距離也減小，以及所述第二透鏡組沿光軸移位以進行滿足下式的調(diào)焦 0.35<fl/ft<0.45 (5) 0.5< I f2 I /fw<0.8 (8) 0.15<f3/ft<0.25 (7) 其中，fl為所述第一透鏡組的焦距，fw為所述變焦透鏡的 整個光學系統(tǒng)在廣角端的焦距，f2為所述第二透鏡組的焦距， f3為所述第三透鏡組的焦距，ft為所述變焦透鏡的整個光學系統(tǒng) 在遠攝端的焦距。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征在于，所述第三透鏡組具有靠近被攝體的正折射率的前透鏡片組 和負折射率的后透鏡片組，并且僅所述后透鏡片組在與光軸正 交的方向上移動，從而補償由用戶手抖引起的成像面上的離焦。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征在 于，所述第三透鏡組的所述前透鏡片組具有三個或更多個正 透鏡片，其中至少一個所述正透鏡片為結(jié)合有負透鏡片的復合 透鏡；以及其它獨立的負透鏡片。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征在 于，所述第三透鏡組的所述前透鏡片組具有至少一個阿貝數(shù)為 80或更高的正透4竟片。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征在 于，所述第三透鏡組的所述后透鏡片組包括復合透鏡，所述復 合透鏡包括在前負透鏡片和與該在前負透鏡片結(jié)合的在后正透 鏡片，其中，所述負透鏡片的兩個相對的主表面為凹面并且被 制成非球面，而所述正透鏡片靠近被攝體的表面為凸面。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征在 于，所述第一透鏡組包括三個透鏡片，即由負透鏡片和正透鏡 片結(jié)合在一起的復合透鏡和另一獨立的正透鏡片，并且兩個所 述正透鏡片中的至少一個正透鏡片的阿貝數(shù)為80或更高。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征在 于，所述第一透鏡組包括三個透鏡片，即由負透鏡片和正透鏡 片結(jié)合在一起的復合透鏡和另一獨立的正透鏡片，并且兩個所 述正透鏡片中的至少一個正透鏡片的折射率為1.55或更高。
15. —種高可變倍率變焦透鏡，其具有從被攝體側(cè)起按如 下順序布置的多組透鏡片，即正折射率的第一透鏡組、負折射 率的第二透鏡組、正折射率的第三透鏡組和正折射率的第四透 鏡組，當倍率從廣角端向遠攝端變化時，所述第一透鏡組和所述第二透鏡組之間的距離增大，所述第二透鏡組和所述第三透 鏡組之間的距離減小，并且所述第三透鏡組和所述第四透鏡組 之間的距離也減小，以及所述第三透鏡組具有靠近被攝體的正折射率的前透鏡片組 和負折射率的后透鏡片組，同時，所述第二透鏡組向被攝體側(cè)移位以進行滿足下式的調(diào)焦0.14<f3r/ft<0.18 C9) 其中，f3r為所述第三透鏡組的所述后透鏡片組的焦距，ft 為所述變焦透鏡的整個光學系統(tǒng)在遠攝端的焦距。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征 在于，僅所述第三透鏡組的所述后透鏡片組在與光軸正交的方 向上移動，從而補償由用戶手抖引起的成像面上的離焦。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征 在于，所述第三透鏡組的所述前透鏡片組具有三個或更多個 正透鏡片，其中至少一個所述正透鏡片為結(jié)合有負透鏡片的復 合透鏡；以及其它獨立的負透鏡片。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征 在于，所述第三透鏡組的所述前透鏡片組具有至少一個阿貝數(shù) 為80或更高的正透4竟片。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征 在于，所述第三透鏡組的所述后透鏡片組包括復合透鏡，所述 復合透鏡包括在前負透鏡片和與該在前負透鏡片結(jié)合的在后正 透鏡片，其中，所述負透鏡片的兩個相對的主表面為凹面并且 被制成非球面，而所述正透鏡片靠近被攝體的表面為凸面。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征 在于，所述第一透鏡組包括三個透鏡片，即由負透鏡片和正透 鏡片結(jié)合在一起的復合透鏡和另一獨立的正透鏡片，并且兩個所述正透鏡片中的至少一個正透鏡片的阿貝數(shù)為80或更高。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的高可變倍率變焦透鏡，其特征 在于，所述第一透鏡組包括三個透鏡片，即由負透鏡片和正透 鏡片結(jié)合在一起的復合透鏡和另 一獨立的正透鏡片，并且兩個 所述正透鏡片中的至少一個正透鏡片的折射率為1.55或更高。
全文摘要
本發(fā)明提供一種緊湊并輕便的高可變倍率變焦透鏡，該變焦透鏡尤其適合于單鏡頭反光數(shù)字照相機，其在廣角端的視場角為75度或更寬，在廣角端的F值約為3到4，在遠攝端的F值約為6到7，并且變倍比約為15倍。該變焦透鏡具有分別起正、負、正、正折射率作用的四組透鏡片，當倍率從廣角端向遠攝端變化時，第一和第二透鏡組之間的距離增大，第二和第三透鏡組之間的距離減小，并且第三和第四透鏡組之間的距離也減小。第三透鏡組具有靠近被攝體的正折射率的前透鏡片組和負折射率的后透鏡片組，僅后透鏡片組在與光軸正交的位置上移動，從而補償由用戶手抖引起的成像面上的離焦。第二透鏡組向被攝體側(cè)移位以進行調(diào)焦。
文檔編號G02B15/16GK101644826SQ20091016270
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者村松雄一, 荒川明男 申請人:株式會社騰龍