專利名稱：變焦鏡頭和成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)涉及變焦鏡頭和成像裝置。具體地，本技術(shù)涉及變焦鏡頭和使用該變焦鏡頭的成像裝置的技術(shù)領(lǐng)域，該變焦鏡頭具有高變焦率和足夠的速度，并且適于能夠充分實(shí)現(xiàn)成像視角的增加的數(shù)字靜態(tài)相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、監(jiān)控相機(jī)等。
背景技術(shù)：
近來，隨著數(shù)字相機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)增大，用戶已經(jīng)改變對(duì)于數(shù)字靜態(tài)相機(jī)的需求。不用說圖像質(zhì)量的增加、尺寸的減小以及厚度的減小，對(duì)于圖像拍攝鏡頭的放大率的增加以及視角的增加的需求也已經(jīng)增加。
通常,最接近物方的鏡頭組具有正折射力的正引導(dǎo)型(positive lead type)變焦鏡頭是在諸如數(shù)字相機(jī)的成像裝置中使用的變焦鏡頭的類型。正引導(dǎo)型變焦鏡頭優(yōu)點(diǎn)在于變焦率的增加，并且優(yōu)點(diǎn)在于能夠設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)以便快速跨越整個(gè)變焦范圍。因此，例如，正引導(dǎo)型變焦鏡頭已經(jīng)廣泛用作適于高倍變焦鏡頭，高倍變焦鏡頭中變焦率大于5倍放大率。特別地，作為正引導(dǎo)型小變焦鏡頭，存在具有四組配置的公知變焦鏡頭，四組配置包括從物方到像方順序安排的具有正、負(fù)、正、正折射力的透鏡組(例如，參照J(rèn)P-A-2010-204148、 JP-A-2010-181543、 JP-A-2010-217478、 JP-A-2009-294302 和JP-A-2007-10695)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在JP-A-2010-204148和JP-A-2010-181543中描述的變焦鏡頭實(shí)現(xiàn)了放大率的增加，但是沒有實(shí)現(xiàn)F數(shù)的足夠速度。另一方面，在JP-A-2010-217478和JP-A-2009-294302中描述的變焦鏡頭中，其F數(shù)設(shè)為實(shí)現(xiàn)高速度，但是沒有實(shí)現(xiàn)足夠高的放大率。此外，通常，具有正、負(fù)、正、正組的四組配置的變焦鏡頭特征在于最接近物方的第一透鏡組的透鏡的直徑趨向增加。因此，在JP-A-2010-204148、JP-A-2010-181543、JP-A-2010-217478、JP-A-2009-294302中描述的變焦鏡頭沒有實(shí)現(xiàn)成像視角的增加和尺寸的減小。此外，為了實(shí)現(xiàn)視角的增加和光學(xué)系統(tǒng)的放大率的增加，需要令人滿意地校正像差，并且減小由制造時(shí)的裝配誤差導(dǎo)致的圖像質(zhì)量的影響。因此，通常使用大量透鏡，并且光學(xué)系統(tǒng)的整體長(zhǎng)度增加。在JP-A-2007-10695中描述的變焦鏡頭實(shí)現(xiàn)了視角的增加和放大率的增加。然而，在如上所述令人滿意地校正像差并且減小由制造時(shí)的裝配誤差導(dǎo)致的圖像質(zhì)量的影響的方面，可能不可避免的是透鏡的數(shù)目和光學(xué)系統(tǒng)的整體長(zhǎng)度增加。因此，沒有充分實(shí)現(xiàn)變焦鏡頭尺寸的減小。特別地，在通過當(dāng)不使用相機(jī)時(shí)(不執(zhí)行拍攝時(shí))折疊鏡頭來安置鏡頭的可折疊變焦鏡頭中，難以通過減少透鏡的數(shù)目及其厚度減小可折疊相機(jī)的厚度。因此，對(duì)于能夠?qū)崿F(xiàn)視角的增加以及放大率的增加的小尺寸和輕量變焦鏡頭的研發(fā)存在強(qiáng)烈需求。此外，在使用固態(tài)成像器件的成像裝置中，優(yōu)選的是使用在像方近似遠(yuǎn)心的變焦鏡頭，因?yàn)榭赡苁沟孟衿矫嫔系牧炼染鶆颉Ｗ鳛樽兘圭R頭，其最接近像方的透鏡組具有正折射力的變焦鏡頭是合適的。因此，希望提供一種變焦鏡頭和成像裝置，其具有小尺寸、在整個(gè)變焦范圍快速、具有高光學(xué)性能、并且充分實(shí)現(xiàn)成像視角的增加。本技術(shù)的實(shí)施例指向一種變焦鏡頭，以從物方到像方的順序包括具有正折射力的第一透鏡組；具有負(fù)折射力的第二透鏡組；具有正折射力的第三透鏡組；以及具有正折射力的第四透鏡組。在從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間，第一透鏡組向物方移動(dòng)，以便增加第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔，并且第三透鏡組向物方移動(dòng)，以便減小第三透鏡組和 第二透鏡組之間的間隔。第二透鏡組由以從物方到像方的順序安排的第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡和正透鏡的三個(gè)分離透鏡形成。正透鏡的物方表面形成為具有這樣形狀的非球面，其曲率在更接近光軸上其外圍部分的位置逐漸變小。其F數(shù)在廣角端小于3. 0，并且其變焦率大于或等于7. 5。變焦鏡頭滿足以下條件表達(dá)式(I)。(I) I. 5<Move3 (wt) /fw<3. 5這里，Move3(wt)是從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間第三透鏡組的移動(dòng)距離，并且fw是整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)在廣角端的焦距。相應(yīng)地，在變焦鏡頭中，由小數(shù)目的透鏡(例如，三個(gè)透鏡)形成第二透鏡組，并且有效地校正從廣角端到遠(yuǎn)攝端在外圍的視角的彗差以及遠(yuǎn)攝端軸上視角的球面像差。在本技術(shù)的實(shí)施例的變焦鏡頭中，優(yōu)選的是變焦鏡頭滿足以下條件表達(dá)式(2)。(2) I. 5<10 X {Move3 (wt) /fw} /Zoom<2. 8在此，Zoom是從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的變焦率。通過使得變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(2)，對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)的變焦率優(yōu)化第三透鏡組的移動(dòng)距離。在本技術(shù)的實(shí)施例的變焦鏡頭中，優(yōu)選的是變焦鏡頭滿足以下條件表達(dá)式(3)。(3) I. 2〈 {R23f/(nd23_l)} / | f2 |〈1.9在此，R23f是第二透鏡組中正透鏡的物方表面的頂點(diǎn)曲率(paraxial radius ofcurvature), nd23是第二透鏡組中正透鏡在d線的折射率，并且f2是第二透鏡組的焦距。通過使得變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(3)，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置第二透鏡組中正透鏡的物方表面的正折射力。在本技術(shù)的實(shí)施例的變焦鏡頭中，優(yōu)選的是變焦鏡頭滿足以下條件表達(dá)式(4)。(4)vd23<20在此，vd23是第二透鏡組中正透鏡在d線的阿貝數(shù)。通過使得變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(4 )，確保光學(xué)系統(tǒng)的尺寸的減小，那么令人滿意地校正廣角端側(cè)的橫向色差以及遠(yuǎn)攝端側(cè)的縱向色差。在本技術(shù)的實(shí)施例的變焦鏡頭中，優(yōu)選的是孔徑光闌在光軸方向與第三透鏡組整體移動(dòng)，并且優(yōu)選的是變焦鏡頭滿足以下條件表達(dá)式(5 )。(5) 3. 5<fl2t/fl2w<5. 5
在此，fl2w是第一透鏡組和第二透鏡組在廣角端的合成焦距，并且f 12t是第一透鏡組和第二透鏡組在遠(yuǎn)攝端的合成焦距。通過使得變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(5)，當(dāng)孔徑光闌在光軸方向與第三透鏡組整體移動(dòng)時(shí)，確保由第三透鏡組獲得的有利的倍率變化效果以及由第一和第二透鏡組獲得的有利的倍率變化效果。在本技術(shù)的實(shí)施例的變焦鏡頭中，優(yōu)選的是變焦鏡頭滿足以下條件表達(dá)式(6 )。(6) I. 0<|f2|/fw<l. 2在此，f2是第二透鏡組的焦距。 通過使得變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(6)，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置第二透鏡組的折射力。在本技術(shù)的實(shí)施例的變焦鏡頭中，優(yōu)選的是變焦鏡頭滿足以下條件表達(dá)式(7)。(7) I. 95<f3/fw<2. 5在此，f3是第三透鏡組的焦距。通過使得變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(7)，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置第三透鏡組的折射力。在本技術(shù)的實(shí)施例的變焦鏡頭中，優(yōu)選的是在從無限遠(yuǎn)物體到近距離物體的對(duì)焦期間，通過在光軸方向移動(dòng)透鏡組以便改變像平面的位置，第四透鏡組進(jìn)入對(duì)焦。通過在從無限遠(yuǎn)物體到近距離物體的對(duì)焦期間，在光軸方向移動(dòng)透鏡組以便改變像平面的位置，并且第四透鏡組進(jìn)入對(duì)焦，可能簡(jiǎn)化對(duì)焦機(jī)制的配置。在本技術(shù)的實(shí)施例的變焦鏡頭中，優(yōu)選的是第四透鏡組只由一個(gè)正透鏡形成，并且優(yōu)選的是變焦鏡頭滿足以下條件表達(dá)式(8 )。(8) vd4>80在此，vd4是第四透鏡組的正透鏡在d線的阿貝數(shù)。通過使得變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(8)，減少由于在遠(yuǎn)攝端側(cè)的對(duì)焦導(dǎo)致的色差的出現(xiàn)。在本技術(shù)的實(shí)施例的變焦鏡頭中，優(yōu)選的是第四透鏡組僅由粘合透鏡形成，通過粘合以從物方到像方的順序安排的正透鏡和負(fù)透鏡的兩個(gè)透鏡形成所述粘合透鏡。通過采用其中第四透鏡組僅由粘合透鏡形成的配置，通過粘合以從物方到像方的順序安排的正透鏡和負(fù)透鏡的兩個(gè)透鏡形成所述粘合透鏡，可能簡(jiǎn)化對(duì)焦機(jī)制的配置。本技術(shù)的另一實(shí)施例指向一種成像裝置包括變焦鏡頭；以及成像器件，其將由所述變焦鏡頭形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。所述變焦鏡頭以從物方到像方的順序包括具有正折射力的第一透鏡組；具有負(fù)折射力的第二透鏡組；具有正折射力的第三透鏡組；以及具有正折射力的第四透鏡組。在從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間，第一透鏡組向物方移動(dòng)，以便增加第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔，并且第三透鏡組向物方移動(dòng)，以便減小第三透鏡組和第二透鏡組之間的間隔。第二透鏡組由以從物方到像方的順序安排的第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡和正透鏡的三個(gè)分離透鏡形成。正透鏡的物方表面形成為具有這樣形狀的非球面，其曲率在更接近光軸上其外圍部分的位置逐漸變小。其F數(shù)在廣角端小于3. O,并且其變焦率大于或等于7. 5。變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(I)。相應(yīng)地，在成像裝置中的變焦鏡頭中，由小數(shù)目的透鏡(例如，三個(gè)透鏡)形成第二透鏡組，并且有效地校正從廣角端到遠(yuǎn)攝端在外圍的視角的彗差以及遠(yuǎn)攝端軸上視角的球
面像差。
根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的變焦鏡頭和成像裝置具有小尺寸、在整個(gè)變焦范圍快速、具有高光學(xué)性能、并且充分實(shí)現(xiàn)成像視角的增加


圖I類似于圖2到圖27，圖I是圖示用于體現(xiàn)根據(jù)本技術(shù)的成像裝置和變焦鏡頭的優(yōu)選實(shí)施例中第二透鏡組中正透鏡的物方表面的概念圖；圖2是圖示根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的變焦鏡頭的第二透鏡組中正透鏡的物方表面的概念圖；圖3是圖示根據(jù)第一實(shí)施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的圖；圖4類似于圖5，圖4是圖示其中具體數(shù)值應(yīng)用于第一實(shí)施例的數(shù)字示例的像差的 圖，其中像差包括廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散和畸變；圖5是圖不遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下球面像差、像散和崎變的圖；圖6是圖示根據(jù)第二實(shí)施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的圖；圖7類似于圖8，圖7是圖示其中具體數(shù)值應(yīng)用于第二實(shí)施例的數(shù)字示例的像差的圖，其中像差包括廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散和畸變；圖8是圖不遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下球面像差、像散和崎變的圖；圖9是圖示根據(jù)第三實(shí)施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的圖；圖10類似于圖11，圖10是圖示其中具體數(shù)值應(yīng)用于第三實(shí)施例的數(shù)字示例的像差的圖，其中像差包括廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散和畸變；圖11是圖不遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下球面像差、像散和崎變的圖；圖12是圖示根據(jù)第四實(shí)施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的圖；圖13類似于圖12，圖12是圖示其中具體數(shù)值應(yīng)用于第四實(shí)施例的數(shù)字示例的像差的圖，其中像差包括廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散和畸變；圖14是圖示遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下球面像差、像散和畸變的圖；圖15是圖示根據(jù)第五實(shí)施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的圖；圖16類似于圖17，圖16是圖示其中具體數(shù)值應(yīng)用于第五實(shí)施例的數(shù)字示例的像差的圖，其中像差包括廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散和畸變；圖17是圖不遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下球面像差、像散和崎變的圖；圖18是圖示根據(jù)第六實(shí)施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的圖；圖19類似于圖20，圖19是圖示其中具體數(shù)值應(yīng)用于第六實(shí)施例的數(shù)字示例的像差的圖，其中像差包括廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散和畸變；圖20是圖不遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下球面像差、像散和崎變的圖；圖21是圖示根據(jù)第七實(shí)施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的圖；圖22類似于圖23，圖22是圖示其中具體數(shù)值應(yīng)用于第七實(shí)施例的數(shù)字示例的像差的圖，其中像差包括廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散和畸變；圖23是圖不遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下球面像差、像散和崎變的圖；圖24是圖示根據(jù)第八實(shí)施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的圖；圖25類似于圖26，圖25是圖示其中具體數(shù)值應(yīng)用于第八實(shí)施例的數(shù)字示例的像差的圖，其中像差包括廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散和畸變；
圖26是圖示遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下球面像差、像散和畸變的圖；以及圖27是圖示成像裝置的示例的框圖。
具體實(shí)施例方式下文中，將描述用于體現(xiàn)根據(jù)本技術(shù)的變焦鏡頭和成像裝置的優(yōu)選實(shí)施例。[變焦鏡頭的配置]根據(jù)本技術(shù)的變焦鏡頭以從物方到像方順序包括具有正折射力的第一透鏡組；具有負(fù)折射力的第二透鏡組；具有正折射力的第三透鏡組；以及具有正折射力的第四透鏡組。此外，在根據(jù)本技術(shù)的變焦鏡頭中，在從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間，第一透鏡組向物方移動(dòng)，以便增加第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔，并且第三透鏡組向物方移動(dòng)， 以便減小第三透鏡組和第二透鏡組之間的間隔。通過使得變焦鏡頭具有上述配置，可能最大化高度貢獻(xiàn)于變焦期間光學(xué)系統(tǒng)的倍率(power)變化效果的第三透鏡組和第二透鏡組的倍率變化效果，并且可能通過減小光學(xué)系統(tǒng)的整體長(zhǎng)度減小整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的尺寸。相應(yīng)地，即使在其變焦率大于7. 5倍的高倍變焦的情況下，也可能充分地減小其尺寸。此外，作為最優(yōu)選示例，特別地，優(yōu)選的是增大放大率以大于8. 5倍。在根據(jù)本技術(shù)的變焦鏡頭中，可能應(yīng)付這種市場(chǎng)的高級(jí)需要。在根據(jù)本技術(shù)的變焦鏡頭中，第二透鏡組由從物方到像方順序安排的第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡和正透鏡的三個(gè)分離透鏡形成。此外，正透鏡的物方表面形成為具有這樣形狀的非球面，其曲率在更接近光軸上其外圍部分的位置逐漸變小(參照?qǐng)DI)。圖I概念性地示出第二透鏡組中正透鏡的物方表面，其中SP代表頂點(diǎn)曲率，并且ASP代表非球面。關(guān)于非球面ASP,隨著從光軸S到其外圍部分的距離減小,光軸方向上非球面ASP和頂點(diǎn)曲率SP之間的距離增加，并且其曲率設(shè)為逐漸減小。在根據(jù)本技術(shù)的變焦鏡頭中，第二透鏡組由從物方到像方順序安排的第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡和正透鏡的三個(gè)分離透鏡形成。此外，正透鏡的物方表面形成為具有這樣形狀的非球面，其曲率在更接近光軸上其外圍部分的位置逐漸變小。通過使得第二透鏡組具有上述配置，即使當(dāng)?shù)诙哥R組由例如三個(gè)透鏡的小數(shù)量的透鏡形成時(shí)，也可能有效地校正從廣角端到遠(yuǎn)攝端在外圍的視角的彗差以及遠(yuǎn)攝端軸上視角的球面像差。因此，可能改進(jìn)圖像質(zhì)量。此外，非球面形狀在以下情況下特別有利設(shè)計(jì)這樣的變焦鏡頭的情況，該變焦鏡頭廣角端的F數(shù)小于或等于3. 5并且遠(yuǎn)攝端的F數(shù)小于或等于6. 0，并且在普通拍攝時(shí)足夠快；以及設(shè)計(jì)這樣高變焦鏡頭的情況，該高變焦鏡頭廣角端的F數(shù)小于或等于3. O并且遠(yuǎn)攝端的F數(shù)小于或等于5. 0，并且特別快和具有大光圈(參照稍后描述的示例I到8)。在根據(jù)本技術(shù)的變焦鏡頭中，其在廣角端的F數(shù)小于3. 0，并且其變焦率大于或等于 7. 5。 此外，根據(jù)本技術(shù)的變焦鏡頭滿足以下條件表達(dá)式(I)。(I) I. 5<Move3 (wt) /fw<3. 5在此，Move3(wt)是從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間第三透鏡組的移動(dòng)距離，并且fw是整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)在廣角端的焦距。條件表達(dá)式(I)定義了從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間第三透鏡組的移動(dòng)距離。
如果條件表達(dá)式(I)的結(jié)果值遠(yuǎn)大于其上限，則由第三透鏡組導(dǎo)致的倍率變化效果太大。因此，由第一透鏡組和第二透鏡組導(dǎo)致的倍率變化效果相對(duì)減小。結(jié)果，入射光瞳直徑的放大率變得不足。因此，難以設(shè)置遠(yuǎn)攝端的F數(shù)以便實(shí)現(xiàn)足夠高速度。相反，如果條件表達(dá)式(I)的結(jié)果值遠(yuǎn)小于其下限，則由對(duì)于倍率變化貢獻(xiàn)最大的第三透鏡組導(dǎo)致的倍率變化效果變得不足。因此，難以充分增加放大率。相應(yīng)地，通過使得變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(I )，確保由第一透鏡組和第二透鏡組導(dǎo)致的有利的倍率變化效果，因此可以設(shè)置遠(yuǎn)攝端的F數(shù)以實(shí)現(xiàn)足夠高速度，并且確保由第三透鏡組導(dǎo)致的有利的倍率變化效果，并且因此可能充分增加放大率。在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選的是變焦鏡頭滿足以下條件表達(dá)式(2 )。(2) I. 5<10 X {Move3 (wt) /fw} /Zoom<2. 8在此，Zoom是從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的變焦率。條件表達(dá)式(2)定義了從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間變焦率與第三透鏡組的移動(dòng)距離的比例。通過使得變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(2)，可能最適當(dāng)?shù)匾怨鈱W(xué)系統(tǒng)的變焦率設(shè)置條件表達(dá)式(I)中描述的第三透鏡組的移動(dòng)距離。在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，更優(yōu)選的是根據(jù)本技術(shù)的變焦鏡頭滿足以下條件等式⑵’(2)，I. 8<10 X {Move3 (wt) /fw} /Zoom<2. 7通過使得變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(2) ’，可能最適當(dāng)?shù)匾怨鈱W(xué)系統(tǒng)的變焦率設(shè)置第三透鏡組的移動(dòng)距離。在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選的是變焦鏡頭滿足以下條件表達(dá)式(3 )。(3) I. 2〈 {R23f/(nd23_l)} / | f2 |〈1.9在此，R23f是第二透鏡組中正透鏡的物方表面的頂點(diǎn)曲率，nd23是第二透鏡組中正透鏡在d線的折射率，并且f2是第二透鏡組的焦距。條件表達(dá)式(3)定義第二透鏡組中正透鏡的物方表面的折射力。如果條件表達(dá)式(3)的結(jié)果值變得遠(yuǎn)小于其下限，則第二透鏡組中正透鏡的物方表面的正折射力變得太強(qiáng)。特別地，難以校正廣角端和遠(yuǎn)攝端的彗差以及遠(yuǎn)攝端的球面像差。此外，因?yàn)檎哥R的偏心率的靈敏度過高，所以完成制造的難度過高。相反，如果條件表達(dá)式(3)的結(jié)果值變得遠(yuǎn)大于其上限，則正透鏡的物方表面的正折射力變得太弱。因此，難以使得第二透鏡組的像方主點(diǎn)足夠接近物方。相應(yīng)地，難以使得廣角端的入射光瞳的位置足夠接近物方。結(jié)果，鏡頭直徑(特別地，直徑方向第一透鏡組和第二透鏡組的尺寸)增加。相應(yīng)地，通過使得變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(3)，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置第二透鏡組中正透鏡的物方表面的正折射力。因此，可能令人滿意地校正像差并且降低制造時(shí)的難度，并且可能減小鏡頭直徑(特別地，直徑方向第一透鏡組和第二透鏡組的尺寸)。在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，更優(yōu)選的是根據(jù)本技術(shù)的變焦鏡頭滿足以下條件等式⑶，
(3)，I. 42〈{R23f/(nd23-l)}/|f2|〈l. 8通過使得變焦鏡頭滿足條件等式(3) ’，可能進(jìn)一步適當(dāng)?shù)卦O(shè)置二透鏡組中正透鏡的物方表面的正折射力。在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選的是變焦鏡頭滿足以下條件表達(dá)式(4 )。(4)vd23<20在此，vd23是第二透鏡組中正透鏡在d線的阿貝數(shù)。條件表達(dá)式(4)定義第二透鏡組中正透鏡在d線的阿貝數(shù)。如果條件表達(dá)式(4)的結(jié)果值變得遠(yuǎn)大于其范圍，則難以適當(dāng)?shù)匦Ｕ诘诙哥R 組中出現(xiàn)的遠(yuǎn)攝端側(cè)的縱向色差和廣角端側(cè)的橫向色差。因此，可能不可避免的是圖像質(zhì)量劣化，或者光學(xué)系統(tǒng)的尺寸增加以便確保高圖像質(zhì)量。相應(yīng)地，通過使得變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(4)，確保光學(xué)系統(tǒng)的尺寸的減小，并且因而令人滿意地校正廣角端側(cè)的橫向色差和遠(yuǎn)攝端側(cè)的縱向色差。結(jié)果，可能改進(jìn)圖像質(zhì)量。在根據(jù)本技術(shù)的變焦鏡頭的一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選的是孔徑光闌在光軸方向與第三透鏡組整體移動(dòng)，并且優(yōu)選的是變焦鏡頭滿足以下條件表達(dá)式(5 )。(5)3. 5<fl2t/fl2w<5. 5在此，fl2w是第一透鏡組和第二透鏡組在廣角端的合成焦距，并且f 12t是第一透鏡組和第二透鏡組在遠(yuǎn)攝端的合成焦距。條件表達(dá)式(5)定義從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間第一透鏡組和第二透鏡組的合成焦距的比例。如果條件表達(dá)式(5)的結(jié)果值變得遠(yuǎn)大于其上限，則由第一透鏡組和第二透鏡組導(dǎo)致的倍率變化效果變得太大。因此，則由對(duì)于倍率變化貢獻(xiàn)最大的第三透鏡組導(dǎo)致的倍率變化效果相對(duì)變得不足。因此，難以充分增加放大率。相反，如果條件表達(dá)式(5)的結(jié)果值變得遠(yuǎn)小于其下限，則由第一透鏡組和第二透鏡組導(dǎo)致的倍率變化效果變得過低。結(jié)果，入射光瞳的放大率變得不足。因此，難以設(shè)置遠(yuǎn)攝端的F數(shù)以便實(shí)現(xiàn)足夠高速度。相應(yīng)地，通過使得變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(5)，確保由第三透鏡組導(dǎo)致的有利的倍率變化效果，并且確保由第一透鏡組和第二透鏡組導(dǎo)致的有利的倍率變化效果。因此，可以設(shè)置遠(yuǎn)攝端的F數(shù)以便實(shí)現(xiàn)足夠高速度。在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選的是根據(jù)本技術(shù)的變焦鏡頭滿足以下條件表達(dá)式
(6)。(6) I. 0<|f2|/fw<l. 2在此，f2是第二透鏡組的焦距。條件表達(dá)式(6)定義第二透鏡組的焦距。如果條件表達(dá)式(6)的結(jié)果值變得遠(yuǎn)大于其上限，則第二透鏡組的折射力變得太弱。因此，光學(xué)系統(tǒng)的尺寸增加。相反，如果條件表達(dá)式(6)的結(jié)果值變得遠(yuǎn)小于其下限，則第二透鏡組的折射力變得太強(qiáng)。因此，難以校正像差，并且因而圖像質(zhì)量劣化。相應(yīng)地，通過使得變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(6)，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置第二透鏡組的折射力。因此，可能通過減小光學(xué)系統(tǒng)的尺寸增加并且令人滿意地校正像差，改進(jìn)圖像質(zhì)量。在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選的是根據(jù)本技術(shù)的變焦鏡頭滿足以下條件表達(dá)式(7)。(7) I. 95<f3/fw<2. 5在此，f3是第三透鏡組的焦距。條件表達(dá)式(7)定義第三透鏡組的焦距。如果條件表達(dá)式(7)的結(jié)果值變得遠(yuǎn)大于其上限，則第三透鏡組的折射力變得太弱。因此，光學(xué)系統(tǒng)的尺寸增加。相反，如果條件表達(dá)式(7)的結(jié)果值變得遠(yuǎn)小于其下限，則第三透鏡組的折射力變得太強(qiáng)。因此，難以校正像差，并且因而圖像質(zhì)量劣化。 相應(yīng)地，通過使得變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(7)，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置第三透鏡組的折射力。因此，可能通過減小光學(xué)系統(tǒng)的尺寸增加并且令人滿意地校正像差，改進(jìn)圖像質(zhì)量。在根據(jù)本技術(shù)的變焦鏡頭的一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選的是在從無限遠(yuǎn)物體到近距離物體的對(duì)焦期間，通過在光軸方向移動(dòng)透鏡組以便改變像平面的位置，第四透鏡組進(jìn)入對(duì)焦。在變焦鏡頭中，在對(duì)焦期間，通過移動(dòng)第四透鏡組并且改變像平面的位置以便透鏡組進(jìn)入對(duì)焦，與通過其外徑和重量趨于相對(duì)增加的第一和第二透鏡組執(zhí)行對(duì)焦的情況相t匕，可能簡(jiǎn)化對(duì)焦機(jī)制的配置的設(shè)計(jì)。相應(yīng)地，不但變得容易減小鏡頭桶的尺寸，而且可能減小由于重量導(dǎo)致的對(duì)于用于在光軸方向移動(dòng)透鏡組的制動(dòng)器的負(fù)荷。在根據(jù)本技術(shù)的變焦鏡頭的一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選的是第四透鏡組只由一個(gè)正透鏡形成，并且優(yōu)選的是變焦鏡頭滿足以下條件表達(dá)式(8 )。(8)vd4>80在此，vd4是第四透鏡組的正透鏡在d線的阿貝數(shù)。通過采用第四透鏡組只由一個(gè)正透鏡形成的配置，可能簡(jiǎn)化第四透鏡組的配置，并且可能最大化上述對(duì)焦機(jī)制的設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。條件表達(dá)式(8)定義第四透鏡組的正透鏡在d線的阿貝數(shù)。如果條件表達(dá)式(8)的結(jié)果值變得遠(yuǎn)小于范圍，則難以校正第四透鏡組中出現(xiàn)的色差。因此，圖像質(zhì)量劣化。相應(yīng)地，通過使得變焦鏡頭滿足條件表達(dá)式(8)，特別地，可能減少由遠(yuǎn)攝端側(cè)的對(duì)焦導(dǎo)致的色差的出現(xiàn)。因此，可能在從無限遠(yuǎn)距離到近距離的被攝體距離實(shí)現(xiàn)高圖像質(zhì)量。特別地，在根據(jù)本技術(shù)的設(shè)置F數(shù)以實(shí)現(xiàn)整個(gè)變焦范圍中的非常高速度的變焦鏡頭中，趨于難以校正由對(duì)焦導(dǎo)致的彗差。因此，顯著有利的是采用第四透鏡組的上述配置。在根據(jù)本技術(shù)的變焦鏡頭的一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選的是第四透鏡組僅由粘合透鏡形成，通過粘合以從物方到像方的順序安排的正透鏡和負(fù)透鏡的兩個(gè)透鏡形成所述粘合透鏡。在變焦鏡頭中，通過采用其中僅由通過粘合正透鏡和負(fù)透鏡的兩個(gè)透鏡形成的粘合透鏡形成第四透鏡組的配置，可能確保對(duì)焦機(jī)制的設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)或者源自對(duì)焦的圖像質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。[變焦鏡頭的數(shù)值示例]下文中，將參照附圖和表格描述數(shù)值示例，其中具體數(shù)值應(yīng)用于根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的 變焦鏡頭。注意到，在附圖和表格中，參考符號(hào)等定義如下?！癝i”代表從物方到像方計(jì)算的第i表面，“Ri”代表第i表面的頂點(diǎn)曲率，“Di”代表第i表面和第(i+Ι)表面之間的軸上表面間隔(鏡頭中心的厚度或氣隙)，“ni”代表包括第i表面透鏡等在d線(λ =587. 6nm)的折射率，并且“vi”代表包括第i表面透鏡等在d線的阿貝數(shù)。關(guān)于“Si”，“ASP”指示相應(yīng)的表面是非球面，“ST0”指示相應(yīng)的表面是孔徑光闌，“ MG”指示相應(yīng)的表面是像面。此外，對(duì)于“Ri ”，“ INFINITY”指示相應(yīng)的表面是平面。“ K ”代表圓錐常數(shù)，并且“A”、“B”、“C”和“D”分別代表第4級(jí)、第6級(jí)、第8級(jí)和
第10級(jí)非球面系數(shù)?！癴 ”代表焦距，“Fno”代表F數(shù)，并且“ ω ”代表半視角。此外，在示出下面要描述的非球面系數(shù)的各個(gè)表格中，參考符號(hào)“E-n”代表以10為基底的指數(shù)表示，也就是說“10_n”。例如，“O. 12345E-05”代表“O. 12345X 10_5”。配置實(shí)施例中使用的一些變焦鏡頭，使得透鏡面形成為非球面。在此，假設(shè)“X”是光軸方向距透鏡面的頂點(diǎn)的距離(垂直量)，“y”是在垂直于光軸方向的方向上的高度(圖像高度)，“c”是透鏡頂點(diǎn)處的頂點(diǎn)曲率(曲率半徑的倒數(shù))，“ K ”代表圓錐常數(shù)，并且“A”、“B”、“C”和“D”分別代表第4級(jí)、第6級(jí)、第8級(jí)和第10級(jí)非球面系數(shù)，非球面形狀定義為以下數(shù)值表達(dá)式I。數(shù)值表達(dá)式I
c y 2X =...............................................-—-+ Ay4H-By6 + · · ■
I 4- {1 — (-J + ΛΓ) c2yzJ 1/2根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的變焦鏡頭I到8的每個(gè)以從物方到像方的順序包括具有正折射力的第一透鏡組GRl ;具有負(fù)折射力的第二透鏡組GR2 ;具有正折射力的第三透鏡組GR3 ；以及具有正折射力的第四透鏡組GR4。此外，在根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的變焦鏡頭I到8的每個(gè)中，在從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間，第一透鏡組GRl向物方移動(dòng)，以便增加第一透鏡組GRl和第二透鏡組GR2之間的間隔，并且第三透鏡組GR3向物方移動(dòng)，以便減小第三透鏡組GR3和第二透鏡組GR2之間的間隔。此外，在根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的變焦鏡頭I到8的每個(gè)中，第二透鏡組GR2具有單個(gè)正透鏡，并且該正透鏡的物方表面形成為具有這樣形狀的非球面，其曲率在更接近光軸上其外圍部分的位置逐漸變小。圖2概念性地示出第二透鏡組中正透鏡的物方表面。在此，水平軸指示光軸方向的距離(mm)，并且垂直軸指示距光軸的距離(單位mm)。SP (虛線)指示頂點(diǎn)曲率，并且ASP(實(shí)線)指示非球面。關(guān)于非球面ASP，隨著從光軸到其外圍部分的距離減小，光軸方向上非球面ASP和頂點(diǎn)曲率SP之間的距離增加，并且其曲率設(shè)為逐漸減小。〈第一實(shí)施例〉圖3示出根據(jù)本技術(shù)的第一實(shí)施例的變焦鏡頭I的鏡頭配置。變焦鏡頭I以從物方到像方的順序包括具有正折射力的第一透鏡組GRl ;具有負(fù)折射力的第二透鏡組GR2 ;具有正折射力的第三透鏡組GR3 ;以及具有正折射力的第四透鏡組 GR4。變焦鏡頭I具有10. 78倍的變焦率。第一透鏡組GRl以從物方到像方的順序包括通過粘合凸向物方并且具有凹凸形狀的負(fù)透鏡LI和凸向物方并且具有凹凸形狀的正透鏡L2形成的粘合透鏡；以及凸向物方并且具有凹凸形狀的正透鏡L3。第二透鏡組GR2以從物方到像方的順序包括凸向物方的第一負(fù)透鏡L4 ;具有雙凹形狀的第二負(fù)透鏡L5 ;以及凸向物方并且具有凹凸形狀的正透鏡L6。第三透鏡組GR3以從物方到像方的順序包括通過粘合凸向物方并且具有凹凸形狀的正透鏡L7和凸向物方的負(fù)透鏡L8形成的粘合透鏡；以及具有雙凸形狀的正透鏡L9。第四透鏡組GR4包括凸向物方并且具有凹凸形狀的正透鏡L10。 保護(hù)玻璃CG布置在第四透鏡組GR4和像面MG之間?？讖焦怅@STO布置在第二透鏡組GR2和第三透鏡組GR3之間接近第三透鏡組GR3的物方，并且在光軸方向與第三透鏡組GR3整體移動(dòng)。表I示出根據(jù)第一實(shí)施例的應(yīng)用具體數(shù)值的變焦鏡頭I的數(shù)值示例I的鏡頭數(shù)據(jù)。表格I
SiRiDinivi
~I38.931 O. 700 1.92286 20.880~
~224.694 2. 319 I. 59282 68.624~
~307.961 O. 150
~21.627 2.009 I. 72916 54.674~
~565.674(D5)
6(ASP)186. 547 0.400 1.80139 45.450~
7(ASP)5.4022.502
~8-21. 500 0.450 1.80420 46. 503~
~99.6370.200
~IO(ASP) 8.0001.290 2.00170 19. 324~
~Il(ASP) 25.608(Dll)
~12 (STO) INFINITY O. 000
權(quán)利要求
1.一種變焦鏡頭，以從物方到像方的順序包括 具有正折射力的第一透鏡組； 具有負(fù)折射力的第二透鏡組； 具有正折射力的第三透鏡組；以及 具有正折射力的第四透鏡組； 其中，在從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間，第一透鏡組向物方移動(dòng)，以便增加第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔，并且第三透鏡組向物方移動(dòng)，以便減小第三透鏡組和第二透鏡組之間的間隔， 其中，第二透鏡組由以從物方到像方的順序安排的第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡和正透鏡的三個(gè)分離透鏡形成， 其中，正透鏡的物方表面形成為具有這樣形狀的非球面，其曲率在更接近光軸上其外圍部分的位置逐漸變小， 其中，其F數(shù)在廣角端小于3. O,并且其變焦率大于或等于7. 5，并且 其中，滿足以下條件表達(dá)式(I) (1)I. 5<Move3 (wt) /fw<3. 5, 其中 Move3 (wt)是從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間第三透鏡組的移動(dòng)距離，并且 fw是整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)在廣角端的焦距。
2.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其中滿足以下條件表達(dá)式(2)(2)I.5<10X {Move3(wt)/fw}/Zoom<2. 8， 其中 Zoom是從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的變焦率。
3.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其中滿足以下條件表達(dá)式(3) (3)I. 2〈 {R23f/(nd23-l)} / | f2 |〈I. 9， 其中 R23f是第二透鏡組中正透鏡的物方表面的頂點(diǎn)曲率， nd23是第二透鏡組中正透鏡在d線的折射率，并且 f2是第二透鏡組的焦距。
4.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其中滿足以下條件表達(dá)式(4)(4)vd23<20, 其中 vd23是第二透鏡組中正透鏡在d線的阿貝數(shù)。
5.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭， 其中，孔徑光闌在光軸方向與第三透鏡組整體移動(dòng)，并且 其中，滿足以下條件表達(dá)式(5)(5)3.5<fl2t/fl2w<5. 5其中 fl2w是第一透鏡組和第二透鏡組在廣角端的合成焦距，并且 fl2t是第一透鏡組和第二透鏡組在遠(yuǎn)攝端的合成焦距。
6.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其中滿足以下條件表達(dá)式(6) (6)I. 0<|f2|/fw<l. 2， 其中 f2是第二透鏡組的焦距。
7.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其中滿足以下條件表達(dá)式(7) (7)I. 95<f3/fw<2. 5， 其中 f3是第三透鏡組的焦距。
8.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其中在從無限遠(yuǎn)物體到近距離物體的對(duì)焦期間，通過在光軸方向移動(dòng)透鏡組以便改變像平面的位置，第四透鏡組進(jìn)入對(duì)焦。
9.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭， 其中，第四透鏡組只由一個(gè)正透鏡形成，并且 其中，滿足以下條件表達(dá)式(8)(8)vd4>80其中 vd4是第四透鏡組的正透鏡在d線的阿貝數(shù)。
10.如權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其中第四透鏡組僅由粘合透鏡形成，通過粘合以從物方到像方的順序安排的正透鏡和負(fù)透鏡的兩個(gè)透鏡形成所述粘合透鏡。
11.一種成像裝置包括 變焦鏡頭；以及 成像器件，其將由所述變焦鏡頭形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)， 其中，所述變焦鏡頭以從物方到像方的順序包括 具有正折射力的第一透鏡組； 具有負(fù)折射力的第二透鏡組； 具有正折射力的第三透鏡組；以及 具有正折射力的第四透鏡組； 其中，在從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間，第一透鏡組向物方移動(dòng)，以便增加第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔，并且第三透鏡組向物方移動(dòng)，以便減小第三透鏡組和第二透鏡組之間的間隔， 其中，第二透鏡組由以從物方到像方的順序安排的第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡和正透鏡的三個(gè)分離透鏡形成， 其中，正透鏡的物方表面形成為具有這樣形狀的非球面，其曲率在更接近光軸上其外圍部分的位置逐漸變小， 其中，其F數(shù)在廣角端小于3. O,并且其變焦率大于或等于7. 5，并且 其中，滿足以下條件表達(dá)式(I) (I) I. 5<Move3 (wt) /fw<3. 5, 其中 Move3 (wt)是從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間第三透鏡組的移動(dòng)距離，并且 fw是整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)在廣角端的焦距。
全文摘要
一種變焦鏡頭，以從物方到像方的順序包括具有正折射力的第一透鏡組；具有負(fù)折射力的第二透鏡組；具有正折射力的第三透鏡組；以及具有正折射力的第四透鏡組。
文檔編號(hào)G02B15/173GK102841435SQ201210213740
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者山野裕貴 申請(qǐng)人:索尼公司