專利名稱：變焦透鏡和光學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于諸如數(shù)字靜止照相機(jī)、攝像機(jī)和可更換的鏡頭的光學(xué)裝置的變焦透鏡。
背景技術(shù)：
在日本專利公開No. 2007-003600和No. 04-186211中公開了焦距可大大地變化的
高可變倍率變焦透鏡。這些變焦透鏡由從物側(cè)依次包含具有正光焦度的第一透鏡單元和具 有負(fù)光焦度的第二透鏡單元的至少五個(gè)透鏡單元構(gòu)成。在這些變焦透鏡中，為了有效地提供高的可變倍率比，在從廣角端向望遠(yuǎn)端的倍率變化期間，第一透鏡單元在光軸方向上向著物體大大地移動(dòng)。在這種變焦透鏡中，為了平穩(wěn)地移動(dòng)第一透鏡單元，需要對(duì)于保持第一透鏡單元的第一透鏡筒與沿光軸方向可動(dòng)地支撐第一透鏡筒的支撐透鏡筒之間的接合部分設(shè)置間隙(play)(以下，稱為“接合間隙”)。因此，在第一透鏡筒向物體大大地移動(dòng)的狀態(tài)下，第一透鏡筒(第一透鏡單元)相對(duì)于支撐透鏡筒(第二透鏡單元及其后續(xù)的其它透鏡單元)偏心。軸上光線高度和軸外主光線高度兩者都大的第一透鏡單元的偏心顯著地影響變焦透鏡的光學(xué)性能，換句話說，容易導(dǎo)致光學(xué)性能劣化。在日本專利公開No. 2007-003600中公開的變焦透鏡由從物側(cè)依次包含正透鏡單元、負(fù)透鏡單元、正透鏡單元、負(fù)透鏡單元、正透鏡單元和負(fù)透鏡單元的六個(gè)透鏡單元構(gòu)成。作為第一透鏡單元的最物側(cè)(正)透鏡單元向物側(cè)大大地移動(dòng)以執(zhí)行倍率變化。在這種變焦透鏡中，由于可以簡單地配置聚焦機(jī)構(gòu)，因此，常常通過移動(dòng)第一透鏡單元來執(zhí)行聚焦。因此，需要形成第一透鏡單元的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，以具有包含雙接合間隙的雙結(jié)構(gòu)，這導(dǎo)致第一透鏡單元的更大的偏心。此外，在日本專利公開No. 04-186211中公開的變焦透鏡由從物側(cè)依次包含正透鏡單元、負(fù)透鏡單元、正透鏡單元、負(fù)透鏡單元、正透鏡單元和負(fù)透鏡單元的六個(gè)透鏡單元構(gòu)成。作為第一透鏡單元的最物側(cè)(正)透鏡單元移動(dòng)以執(zhí)行倍率變化，并且，作為第六透鏡單元的最像側(cè)(負(fù))透鏡單元移動(dòng)以執(zhí)行聚焦。因此，該變焦透鏡與在日本專利公開No. 2007-003600中公開的變焦透鏡相比可減小第一透鏡單元的接合間隙。但是，在對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化靈敏度高(光學(xué)性能易于劣化)的方面沒有差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供對(duì)于在倍率變化期間大大地移動(dòng)的第一透鏡單元的偏心具有低的光學(xué)性能劣化靈敏度的變焦透鏡。本發(fā)明作為其一個(gè)方面提供一種變焦透鏡，該變焦透鏡包含被設(shè)置為最接近物體并且具有正光焦度的第一透鏡單元；和被設(shè)置為比第一透鏡單元更接近圖像的至少一個(gè)后續(xù)的透鏡單元。在從廣角端向望遠(yuǎn)端的倍率變化期間，第一透鏡單元向物體移動(dòng)。第一透鏡單元由至少三個(gè)透鏡構(gòu)成，所述至少三個(gè)透鏡包含在所述至少三個(gè)透鏡之中被設(shè)置為最接近圖像并且具有像側(cè)凹面的正彎月透鏡和被設(shè)置為在物側(cè)與正彎月透鏡接著(next to)的負(fù)透鏡，并且，第一透鏡單元滿足以下條件I. 55<Rpi/f 1<2. 90這里，Rpi表示正彎月透鏡的像側(cè)凹面的曲率半徑，fl表示第一透鏡單元的焦距。本發(fā)明作為其另一方面提供一種變焦透鏡，該變焦透鏡包含被設(shè)置為最接近物體并且具有正光焦度的第一透鏡單元；和被設(shè)置為比第一透鏡單元更接近圖像的至少一個(gè)后續(xù)的透鏡單元。在從廣角端向望遠(yuǎn)端的倍率變化期間，第一透鏡單元向物體移動(dòng)。第一透鏡單元由至少三個(gè)透鏡構(gòu)成，所述至少三個(gè)透鏡包含在所述至少三個(gè)透鏡之中被設(shè)置為最接近圖像并且具有像側(cè)凹面的負(fù)透鏡和被設(shè)置為在物側(cè)與負(fù)透鏡接著并具有物側(cè)凸面的正透鏡，并且，第一透鏡單元滿足以下條件 O. 30<Rpo/f 1<3. 00這里，Rpo表示正透鏡的物側(cè)凸面的曲率半徑，fl表示第一透鏡單元的焦距。本發(fā)明作為其又一方面提供一種包括上述變焦透鏡的光學(xué)裝置。(參照附圖)閱讀示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。


圖I是示出作為本發(fā)明的實(shí)施例I的變焦透鏡的配置的斷面圖。圖2A示出本發(fā)明的數(shù)值例I的變焦透鏡在廣角端變焦位置和無限遠(yuǎn)端聚焦位置處的像差，圖2B示出數(shù)值例I的變焦透鏡在望遠(yuǎn)端變焦位置和無限遠(yuǎn)端聚焦位置處的像差。圖3示出當(dāng)在望遠(yuǎn)端處產(chǎn)生數(shù)值例I的變焦透鏡中的第一透鏡單元的偏心時(shí)的MTF的變化。圖4是示出作為本發(fā)明的實(shí)施例2的變焦透鏡的配置的斷面圖。圖5A示出本發(fā)明的數(shù)值例2的變焦透鏡在廣角端變焦位置和無限遠(yuǎn)端聚焦位置處的像差，圖5B示出數(shù)值例2的變焦透鏡在望遠(yuǎn)端變焦位置和無限遠(yuǎn)端聚焦位置處的像差。圖6示出當(dāng)在望遠(yuǎn)端處產(chǎn)生數(shù)值例2的變焦透鏡中的第一透鏡單元的偏心時(shí)的MTF的變化。圖7是示出作為本發(fā)明的實(shí)施例3的變焦透鏡的配置的斷面圖。圖8A示出本發(fā)明的數(shù)值例3的變焦透鏡在廣角端變焦位置和無限遠(yuǎn)端聚焦位置處的像差，圖8B示出數(shù)值例3的變焦透鏡在望遠(yuǎn)端變焦位置和無限遠(yuǎn)端聚焦位置處的像差。圖9示出當(dāng)在望遠(yuǎn)端處產(chǎn)生數(shù)值例3的變焦透鏡中的第一透鏡單元的偏心時(shí)的MTF的變化。圖10是示出作為本發(fā)明的實(shí)施例4的變焦透鏡的配置的斷面圖。圖IlA示出本發(fā)明的數(shù)值例4的變焦透鏡在廣角端變焦位置和無限遠(yuǎn)端聚焦位置處的像差，圖IlB示出數(shù)值例4的變焦透鏡在望遠(yuǎn)端變焦位置和無限遠(yuǎn)端聚焦位置處的像差。圖12示出當(dāng)在望遠(yuǎn)端處產(chǎn)生數(shù)值例4的變焦透鏡中的第一透鏡單元的偏心時(shí)的MTF的變化。圖13是示出作為本發(fā)明的實(shí)施例5的變焦透鏡的配置的斷面圖。圖14A示出本發(fā)明的數(shù)值例5的變焦透鏡在廣角端變焦位置和無限遠(yuǎn)端聚焦位置處的像差，圖14B示出數(shù)值例5的變焦透鏡在望遠(yuǎn)端變焦位置和無限遠(yuǎn)端聚焦位置處的像差。圖15示出當(dāng)在望遠(yuǎn)端處產(chǎn)生數(shù)值例5的變焦透鏡中的第一透鏡單元的偏心時(shí)的MTF的變化。 圖16示出使用實(shí)施例I 5中的任一個(gè)的變焦透鏡的照相機(jī)的配置。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。以下實(shí)施例的變焦透鏡中的每一個(gè)包含被設(shè)置為最接近物體并具有正光焦度的第一透鏡單元和被設(shè)置為比第一透鏡單元更接近圖像的至少一個(gè)后續(xù)的透鏡單元。光焦度是焦距的倒數(shù)。在從廣角端向望遠(yuǎn)端的倍率變化(以下，也稱為“變焦”)期間，第一透鏡單元向物體移動(dòng)。各實(shí)施例基于以下原理抑制對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化，即，降低對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化靈敏度?！巴哥R單元”意指在變焦期間沿光軸方向一體化地移動(dòng)的一個(gè)透鏡或多個(gè)透鏡的單元。因此，不同透鏡單元之間的距離在變焦期間改變。在被設(shè)置為最接近物體的第一透鏡單元處，顯然的是，軸外主光線高度h_是大的。此外，由于h ft/2Ft成立，這里，ft表示各實(shí)施例的在望遠(yuǎn)端處具有長焦距的變焦透鏡的焦距，F(xiàn)t表示望遠(yuǎn)端處的F數(shù)，因此，軸上光線高度h在該處也大。3次像差理論以h的4次方表示球面像差，以h的3次方和h-的一次方表示慧形像差，以h的2次方和h-的2次方表示像場彎曲。此外，如還在“Lens Design Method”(Yoshiya Matsui, Kyoritsu Shuppan Co.，Ltd.)中描述的那樣,在h和h_兩者都大的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端處，第一透鏡單元的偏心容易導(dǎo)致光學(xué)性能劣化。如在日本專利公開No. 04-186211中公開的上述變焦透鏡那樣，移動(dòng)用于聚焦的最像側(cè)透鏡單元(最后一個(gè)透鏡單元)能夠簡化對(duì)于第一透鏡單元的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由此相對(duì)減小其中的接合間隙。但是，沒有采取用于降低對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化靈敏度的措施，從而不能抑制由于接合間隙導(dǎo)致的光學(xué)性能劣化。因此，本發(fā)明的各實(shí)施例關(guān)注第一透鏡單元中的各表面上的光線的入射角，以降低對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化靈敏度。從物側(cè)進(jìn)入第一透鏡單元的平行(準(zhǔn)直)光束在第一透鏡單元的像側(cè)變?yōu)橄蛑缘谝煌哥R單元的焦距π離開第一透鏡單元的位置會(huì)聚的光束。在如在日本專利公開No. 2007-003600中公開的變焦透鏡那樣第一透鏡單元包含雙凸透鏡作為最像側(cè)透鏡的情況下，雙凸透鏡的像側(cè)凸面的法線與光軸所形成的角度是發(fā)散方向角度。因此，本發(fā)明的發(fā)明人(為2人)發(fā)現(xiàn)，入射光線與像側(cè)凸面的法線之間的大的角度差使得像側(cè)凸面的折光力強(qiáng)。此外，本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，由于接合間隙和變焦透鏡的制造誤差導(dǎo)致的第一透鏡單元的偏心在像側(cè)凸面處導(dǎo)致大的像差變化。因此，本發(fā)明的各實(shí)施例在第一透鏡單元中的最接近圖像的位置處設(shè)置具有向圖像凹進(jìn)的像側(cè)表面(即，具有像側(cè)凹面)的正彎月透鏡。該配置使得軸上光線和軸外主光線沿像側(cè)凹面的法線方向進(jìn)入正彎月透鏡，這使得能夠減小像側(cè)凹面的折光力，由此使得能夠減少由于第一透鏡單元偏心導(dǎo)致的像差變化。另外，本發(fā)明的各實(shí)施例在一定范圍內(nèi)設(shè)定正彎月透鏡的上述像側(cè)凹面的曲率半徑Rpi與第一透鏡單元的焦距fl的比率(Rpi/fl)，該比率決定第一透鏡單元的像側(cè)的光線角度。這使得能夠更有效地減少由于第一透鏡單元的偏心導(dǎo)致的像差變化。此外，正彎月透鏡的像側(cè)凹面使得需要對(duì)于正彎月透鏡的物側(cè)凸面提供大的曲率(即，小的曲率半徑)，以對(duì)其提供希望的正光焦度。但是，物側(cè)凸面的過大的曲率導(dǎo)致該物側(cè)凸面的法線的角度與該物側(cè)凸面上的光線的入射角不同，這增大對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化靈敏度。·
因此，本發(fā)明的各實(shí)施例對(duì)正彎月透鏡的物側(cè)凸面與設(shè)置在與正彎月透鏡接著的物側(cè)的負(fù)彎月透鏡進(jìn)行膠合。這使得能夠減小向正彎月透鏡提供的光焦度，由此降低對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化靈敏度。但是，不一定需要膠合正彎月透鏡與負(fù)彎月透鏡，可以在相互面對(duì)并且具有相互類似的曲率的這些彎月透鏡的表面之間形成具有極小的光焦度的空氣透鏡。這種配置抵消在相互面對(duì)的表面處產(chǎn)生的偏心像差，這抑制變焦透鏡的光學(xué)性能劣化。此外，本發(fā)明的各實(shí)施例關(guān)注包含于第一透鏡單元中的負(fù)彎月透鏡的物側(cè)凸面。負(fù)彎月透鏡的像側(cè)凹面的大的曲率使得需要避免整個(gè)負(fù)彎月透鏡的過大的焦度，并且容易增大負(fù)彎月透鏡的物側(cè)凸面的曲率。包含于具有正光焦度的透鏡單元中的負(fù)透鏡一般由高色散材料形成，以有效地校正色差。如果包含于第一透鏡單元中的負(fù)彎月透鏡的物側(cè)凸面具有大的曲率，那么軸外主光線高度h-大的物側(cè)凸面對(duì)于軸外光線具有會(huì)聚性的折光力。這使得I次倍率色差的校正效率低下，這增大光學(xué)性能劣化。因此，為了減小負(fù)彎月透鏡的物側(cè)凸面的曲率，本發(fā)明的各實(shí)施例使負(fù)彎月透鏡的折射率減小到第一透鏡單元的匹茲閥(Petzval)和不變得過量的限度，這導(dǎo)致軸外光線沿物側(cè)凸面的法線方向進(jìn)入物側(cè)凸面。在各實(shí)施例中，第一透鏡單元由包含上述正彎月透鏡和負(fù)透鏡的三個(gè)透鏡構(gòu)成。但是，第一透鏡單元可由諸如四個(gè)透鏡的至少三個(gè)透鏡構(gòu)成。日本專利公開No. 08-086962、No. 2000-028924 和 No. 2005-215389 也公開了具有
包含設(shè)置為最接近圖像的正透鏡和設(shè)置在物側(cè)與正透鏡接著的負(fù)透鏡的第一透鏡單元的變焦透鏡。但是，在日本專利公開No. 08-086962和No. 2000-028924中公開的變焦透鏡中，第一透鏡單元中的被設(shè)置為最接近圖像的正透鏡的像側(cè)表面被形成為平面表面或具有小的曲率的凹面。因此，像側(cè)表面的法線的角度與像側(cè)表面上的光線的入射角度不同，這無法充分地減小對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化靈敏度。此外，在日本專利公開No. 08-086962中公開的變焦透鏡中，由高色散材料形成的并且包含于第一透鏡單元中的負(fù)透鏡的物側(cè)凸面具有大的曲率，這在望遠(yuǎn)端處產(chǎn)生大的倍率色差。另外，在日本專利公開No. 2005-215389中公開的變焦透鏡中，第一透鏡單元中的被設(shè)置為最接近圖像的正透鏡的像側(cè)表面被形成具有相當(dāng)大的曲率的凹面，因此，對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化靈敏度低。但是，由高色散材料形成的負(fù)透鏡的物側(cè)凸面對(duì)應(yīng)地具有相當(dāng)大的曲率，這在望遠(yuǎn)端處產(chǎn)生大的倍率色差。此外，在日本專利公開No. 2005-215389中公開的變焦透鏡通過使用衍射光學(xué)元件來減小望遠(yuǎn)端處的倍率色差。但是，用于校正倍率色差的衍射光學(xué)元件的負(fù)擔(dān)過高，并且，廣角端處的倍率色差被過量地校正，這是不希望的。此外，本發(fā)明的各實(shí)施例關(guān)注一般用于在變焦期間使第一透鏡單元移動(dòng)的變焦透鏡中的透鏡筒支撐機(jī)構(gòu)，并且規(guī)定在透鏡筒支撐機(jī)構(gòu)中容易產(chǎn)生的偏心成分，以減小對(duì)于該偏心成分的光學(xué)性能劣化靈敏度。 一般地要求用于諸如可更換鏡頭的光學(xué)裝置的變焦透鏡是緊湊的。因此，基于變焦透鏡在其廣角端處的最短總長決定使用在變焦期間使第一透鏡單元向物體移動(dòng)的變焦透鏡的光學(xué)裝置的主體的長度。然后，這種光學(xué)裝置常常利用如下的結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)使第一透鏡單元和保持第一透鏡單元的第一透鏡筒在變焦期間從主體向著物體移出。在這種情況下，由主體支撐第一透鏡筒的位置(以下，該位置被稱為“透鏡筒支撐位置”)以第一透鏡單元的移動(dòng)量或更大的量向著圖像離開第一透鏡單元的最物側(cè)面的頂點(diǎn)。因此，第一透鏡單元的重心位置向著物體大大地遠(yuǎn)離透鏡筒支撐位置，這容易導(dǎo)致諸如關(guān)于透鏡筒支撐位置(旋轉(zhuǎn)中心位置)沿重力方向的旋轉(zhuǎn)的第一透鏡單元的傾斜偏心。在這種情況下，通過將第一透鏡單元的特定表面的曲率半徑設(shè)為等于從旋轉(zhuǎn)中心位置到該特定表面的距離，防止在產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)傾斜偏心之前和之后入射到該特定表面的光線的狀態(tài)的變化。因此，通過將第一透鏡單元的各表面的曲率設(shè)為接近以透鏡筒支撐位置為中心的同心圓的曲率，使得能夠大大地減少由于上述旋轉(zhuǎn)傾斜偏心導(dǎo)致的光學(xué)性能劣化。下面，基于上述原理，描述本發(fā)明的各實(shí)施例的變焦透鏡應(yīng)當(dāng)滿足或希望其滿足(未必需要滿足)的條件。如上所述，各實(shí)施例的變焦透鏡在從廣角端向望遠(yuǎn)端的變焦期間移動(dòng)被設(shè)置為最接近物體并具有正光焦度的第一透鏡單元，由此實(shí)現(xiàn)高的倍率變化比。在變焦期間固定(不動(dòng))的第一透鏡單元消除在保持第一透鏡單元的第一透鏡筒與沿光軸方向可移動(dòng)地支撐第一透鏡筒的支撐透鏡筒之間的接合間隙，由此抑制由于第一透鏡單元的偏心導(dǎo)致的光學(xué)性能劣化。但是，實(shí)現(xiàn)高的倍率變化比使得整個(gè)變焦透鏡的尺寸增大并使得各透鏡單元的光焦度增大，這招致光學(xué)性能劣化。因此，各實(shí)施例使第一透鏡單元在變焦期間移動(dòng)。本發(fā)明的各實(shí)施例將具有像側(cè)凹面的正彎月透鏡置于第一透鏡單元中最接近圖像的位置處，并且將負(fù)透鏡設(shè)置為在物側(cè)與正彎月透鏡接著。這里，當(dāng)f I表示第一透鏡單元的焦距并且Rpi表示正彎月透鏡的像側(cè)凹面的曲率半徑時(shí)，滿足以下條件(I)I. 55〈Rpi/fl〈2. 90... (I)。滿足條件(I)使得從第一透鏡單元向圖像射出的光線的角度(光線方向)盡可能地接近像側(cè)凹面的法線方向，這使得能夠降低變焦透鏡的對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化靈敏度。超過條件(I)的上限的Rpi/fl的值使得光線方向與像側(cè)凹面的法線方向不同，這增大變焦透鏡的對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化靈敏度。低于條件(I)的下限的Rpi/fl的值使得能夠降低正彎月透鏡的像側(cè)凹面的上述光學(xué)性能劣化靈敏度。但是，Rpi/fl的這種值過量地增大正彎月透鏡的物側(cè)凸面的曲率，該曲率產(chǎn)生作為正透鏡的正彎月透鏡所需的光焦度，這使得難以校正諸如倍率色差的各種像差。作為條件(I)的替代，更希望滿足以下條件(I)'
I. 60<Rpi/fl<2. 80— (I)'。各實(shí)施例設(shè)置包含于第一透鏡單元中的正彎月透鏡的物側(cè)凸面，使得物側(cè)凸面與被設(shè)置為比正彎月透鏡更接近物體的負(fù)透鏡的像側(cè)凹面膠合，或者使得在物側(cè)凸面與像側(cè)凹面之間形成具有極小光焦度的空氣透鏡。這種布置可使得負(fù)透鏡的像側(cè)凹面抵消在正彎月透鏡中的具有大的曲率的物側(cè)凸面處產(chǎn)生的偏心像差。此外，當(dāng)tdl表示在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間第一透鏡單元的移動(dòng)量時(shí)，希望滿足以下條件(2)O. 80〈Rpi/tdl〈9. 00…(2)。滿足條件(2)使得能夠減少變焦透鏡的對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化，只要使用上述的一般透鏡筒支撐機(jī)構(gòu)即可。超過條件(2)的上限的Rpi/tdl的值使得正彎月透鏡的像側(cè)凹面的曲率半徑與從上述旋轉(zhuǎn)中心位置到像側(cè)凹面的距離不同，這增大變焦透鏡的對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化。低于條件(2)的下限的Rpi/tdl的值使得能夠減小正彎月透鏡的像側(cè)凹面的上述光學(xué)性能劣化。但是，如條件(I)那樣，Rpi/tdl的這種值過量地增大正彎月透鏡的物側(cè)凸面的曲率，該曲率產(chǎn)生作為正透鏡的正彎月透鏡所需的光焦度，這使得難以校正諸如倍率色差的各種像差。作為條件(2)的替代，更希望滿足以下條件(2)'3. 40〈Rpi/tdl〈8. 00…(2)'。此外，各實(shí)施例將具有物側(cè)凸面的負(fù)彎月透鏡置于比第一透鏡單元中的正彎月透鏡更接近物體的位置處。當(dāng)Rno表示負(fù)彎月透鏡的物側(cè)凸面的曲率半徑時(shí)，希望滿足以下條件(3)O. 50〈Rpi/Rno〈6. 00…(3)。滿足條件(3)使得能夠充分地校正在負(fù)彎月透鏡的物側(cè)凸面處產(chǎn)生的倍率色差。超過條件(3)的上限的Rpi/Rno的值過量地增大負(fù)彎月透鏡的物側(cè)凸面對(duì)于軸外光線的會(huì)聚性光焦度，這招致倍率色差的過量校正。低于條件(3)的下限的Rpi/Rno的值過量地增大負(fù)彎月透鏡的負(fù)光焦度，這使得難以提供第一透鏡單元的所需的正光焦度。作為條件(3)的替代，更希望滿足以下條件(3)'2. 00〈Rpi/Rno〈4. 50…(3)'。下面，將描述作為本發(fā)明的另一實(shí)施例的變焦透鏡，該變焦透鏡具有配置與上述變焦透鏡的配置不同的第一透鏡單元。在另一實(shí)施例的變焦透鏡中，第一透鏡單元包含被設(shè)置為最接近圖像并具有像側(cè)凹面的負(fù)透鏡和被設(shè)置為在物側(cè)與該負(fù)透鏡接著并具有物側(cè)凸面的正透鏡。第一透鏡單元的這種配置也使得能夠提供與上述變焦透鏡的效果類似的效果。當(dāng)fl表示第一透鏡單元的焦距并且Rpo表示正透鏡的物側(cè)凸面的曲率半徑時(shí)，本實(shí)施例滿足以下條件(4)O. 30〈Rpo/fl〈3. 00... (4)。滿足條件(4)使得正透鏡的物側(cè)凸面處的光線方向盡可能地接近該物側(cè)凸面的法線方向，這使得能夠降低變焦透鏡的對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化靈敏度。超過條件(4)的上限的Rpo/fl的值使得物側(cè)凸面處的光線方向與物側(cè)凸面的法線方向不同，這增大變焦透鏡的對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化靈敏度。低于條件(4)的下限的Rpo/fl的值使得物側(cè)凸面處的光線方向與物側(cè)凸面的法線方向沿與在Rpo/fl的值超過上限的情況下的方向相反的方向不同，這也增大變焦透鏡的對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化靈敏度。此外，低于條件(4)的下限的Rpo/Π的值過量地增大物側(cè)凸面的正光焦度，這使得難以校正像場彎曲。作為條件(4)的替代，更希望滿足以下條件(4)'O. 50<Rpo/f 1<2. 00— (4)'。 本實(shí)施例設(shè)置包含于第一透鏡單元中的正透鏡的像側(cè)凸面，使得像側(cè)凸面與負(fù)透鏡的物側(cè)凹面膠合，或者使得在像側(cè)凸面與物側(cè)凹面之間形成具有極小光焦度的空氣透鏡。這種布置可使得負(fù)透鏡的物側(cè)凹面抵消在光線方向與像側(cè)凸面的法線方向不同的正透鏡的像側(cè)凸面表面處產(chǎn)生的偏心像差。此外，當(dāng)tdl表示在從廣角端向望遠(yuǎn)端的變焦期間第一透鏡單元的移動(dòng)量時(shí)，希望滿足條件(5):O. 50〈Rpo/tdl〈8. 00…(5)。滿足條件(5)使得能夠減少變焦透鏡的對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化，只要使用上述的一般透鏡筒支撐機(jī)構(gòu)即可。超過條件(5)的上限的Rpo/tdl的值使得正透鏡的物側(cè)凸面的曲率半徑與從上述旋轉(zhuǎn)中心位置到物側(cè)凸面的距離不同，這增大變焦透鏡的對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化。低于條件(5)的下限的Rpo/tdl的值也使得正透鏡的物側(cè)凸面的曲率半徑與從上述旋轉(zhuǎn)中心位置到物側(cè)凸面的距離不同，這增大變焦透鏡的對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化。此外，低于條件(5)的下限的Rpo/tdl的值過量地增大正透鏡的物側(cè)凸面的曲率，這使得難以校正像場彎曲。作為條件(5)的替代，更希望滿足以下條件(5)'0. 70〈Rpo/tdl〈4. 00…(5)'。以下將描述希望上述實(shí)施例中的每一個(gè)滿足的條件。首先，當(dāng)Nn表示形成第一透鏡單元中的負(fù)透鏡的材料的折射率時(shí)，希望滿足以下條件(6)I. 50〈Νη〈1· 78... (6)。當(dāng)為了減小對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化靈敏度而使負(fù)透鏡的正透鏡側(cè)表面具有大的曲率時(shí)，滿足條件(6)防止負(fù)透鏡的與正透鏡側(cè)表面相對(duì)的表面的曲率的過量增大，這使得能夠?qū)崿F(xiàn)充分的像差校正。超過條件(6)的上限的Nn的值增大負(fù)透鏡的與正透鏡側(cè)表面相對(duì)的表面的曲率，這使得倍率色差的校正過度。低于條件(6)的下限的Nn的值使得第一透鏡單元的Petzval和過量，這增大光學(xué)性能劣化。作為條件(6)的替代，更希望滿足以下條件(6)'I. 55〈Νη〈1· 68... (6)'。
此外，當(dāng)vdN表示形成第一透鏡單元中的負(fù)透鏡的材料對(duì)于d線的阿貝數(shù)并且0gF表示形成負(fù)透鏡的材料對(duì)于g線的異常部分色散比時(shí)，希望滿足以下條件(7)和(8):20〈vdN〈55... (7)，-O. 015< Θ gF-0. 6438+0. 001682 X v dN〈0. 002... (8)。滿足條件(7)和(8)使得能夠充分地校正對(duì)于C線、F線和g線的倍率色差。超過條件(7)的上限的vdN的值使得對(duì)于C線和F線的倍率色差的校正不足。低于條件(7)的下限的vdN的值使得對(duì)于C線和F線的倍率色差的校正過量。超過條件(8)的上限的Θ gF-0. 6438+0. 001682X v dN的值使得對(duì)于g線的倍率色差的校正不足。低于條件(8)的下限的Θ gF-0. 6438+0. 001682 X v dN的值使得對(duì)于g線的倍率色差的校正過量。作為條件(7)和(8)的替代，更希望滿足以下的條件(7)'和(8)'
25〈vdN〈50... (7)'，-O. 010< Θ gF0. 6438+0. 001682 X v dN〈0. 000... (8)'。此外，當(dāng)tdt表示從第一透鏡單元的最物側(cè)面到后續(xù)的透鏡單元的最像側(cè)面的距離(即，變焦透鏡在望遠(yuǎn)端處的總長)并且ft表示變焦透鏡在望遠(yuǎn)端處的焦距時(shí)，希望滿足以下條件(9)O. 2〈tdt/ft〈l. O…(9)。滿足條件(9)使得能夠?qū)崿F(xiàn)具有高的光學(xué)性能的緊湊的變焦透鏡。超過條件(9)的上限的tdt/ft值使得能夠減小各透鏡單元的光焦度并由此使得能夠抑制對(duì)于第一透鏡單元的偏心的光學(xué)性能劣化，但是增大整個(gè)變焦透鏡的尺寸。低于條件(9)的下限的tdt/ft的值過量地增大各透鏡單元的光焦度，這使得難以在整個(gè)焦距范圍上實(shí)現(xiàn)高的光學(xué)性倉泛。作為條件(9)的替代，更希望滿足以下條件(9)'O. 5〈tdt/ft〈0. 9··· (9)'。此外，希望后續(xù)的透鏡單元被設(shè)置為與第一透鏡單元接著并且包含具有負(fù)光焦度的第二透鏡單元。希望在變焦期間第二透鏡單元不動(dòng)。滿足這些條件減小由于制造誤差導(dǎo)致的具有正光焦度的第一透鏡單元和具有負(fù)光焦度的第二透鏡單元的相對(duì)偏心量，這使得能夠抑制光學(xué)性能劣化。以下，將參照附圖來描述本發(fā)明的特定實(shí)施例。圖I、圖4、圖7、圖10和圖13示出第一到第五實(shí)施例(實(shí)施例I 5)的變焦透鏡的斷面配置。附圖標(biāo)記Li (i = 1、2、3、…)表示從物側(cè)依次設(shè)置的透鏡單元。附圖標(biāo)記SP表示孔徑光闌，附圖標(biāo)記IP表示像面。此夕卜，各圖中的箭頭示出在從廣角端向望遠(yuǎn)端的變焦期間各透鏡單元的移動(dòng)軌跡。圖2A、圖5A、圖8A、圖IIA和圖14A示出實(shí)施例I 5的變焦透鏡在廣角端(變焦位置)和無限遠(yuǎn)端(聚焦位置)處的像差。圖2B、圖5B、圖8B、圖IlB和圖14B示出實(shí)施例I 5的變焦透鏡在望遠(yuǎn)端(變焦位置)和無限遠(yuǎn)端處的像差。這些圖從左側(cè)起依次示出球面像差(縱向色差)、像散、畸變和倍率色差。在球面像差和倍率色差的圖中，實(shí)線表示對(duì)于d線(587.6nm)的這些像差，虛線表示對(duì)于g線(435. 8nm)的這些像差。在像散的圖中，實(shí)線表示對(duì)于d線的沿弧矢方向的像散，虛線表示對(duì)于d線的沿子午方向的像散?；兊膱D表示對(duì)于d線的畸變。圖3、圖6、圖9、圖12和圖15示出在與光軸對(duì)應(yīng)的中心位置和與從該中心位置起的±15_的像高對(duì)應(yīng)的位置處當(dāng)?shù)谝煌哥R單元不偏心時(shí)和在第一透鏡單元偏心5弧分(arc-minute)之后實(shí)施例I 5的變焦透鏡在望遠(yuǎn)端處的MTF (調(diào)制傳遞函數(shù))。這些圖中的每一個(gè)示出通過幾何光學(xué)計(jì)算獲得的在301p/mm處的MTF響應(yīng)。橫軸(刻度)表示散焦量，并且橫向刻度上的一個(gè)格為O. 1mm?？v軸(刻度)表示MTF響應(yīng)，并且，縱向刻度上的一個(gè)格為10%。實(shí)線表示沿弧矢方向的MTF響應(yīng)，虛線表示沿子午方向的MTF響應(yīng)。在這些圖中，給予第一透鏡單元的偏心是關(guān)于以第一透鏡單元從其廣角端位置向其望遠(yuǎn)端位置的移動(dòng)量向著圖像離開第一透鏡單元的最像側(cè)面的頂點(diǎn)的點(diǎn)的5弧分的s傾斜偏心。另外，數(shù)值例I 5分別示出實(shí)施例I 5的變焦透鏡的透鏡數(shù)據(jù)。在各數(shù)值例中，i表示從物側(cè)(放大共軛側(cè))依次算起的光學(xué)表面的序號(hào)，r表示各光學(xué)表面的曲率半徑。此外，d表不第i個(gè)光學(xué)表面與第(i+Ι)個(gè)光學(xué)表面之間的距離，vd和nd分別表不各光學(xué)部件(各透鏡和孔徑光闌)的對(duì)于d線的折射率和阿貝數(shù)。另外，示出各光學(xué)部件的有效直·徑。此外，各數(shù)值例示出各變焦透鏡的變焦比、焦距和F數(shù)、以及場角(整個(gè)變焦透鏡的半場角)、像高(與半場角對(duì)應(yīng)的最大像高)和變焦透鏡總長(從最物側(cè)(第一)透鏡表面到最像側(cè)(最后)透鏡表面的距離)。BF表示作為從最后的透鏡表面到像面的長度的后焦距。由“(可變)”表示的距離d意指可隨著變焦而變化的距離。各數(shù)值例示出與一些焦距對(duì)應(yīng)的可變距離d的一些值。表I示出數(shù)值例I 5的上述條件(I) (9)的值。[實(shí)施例I]圖I所示的實(shí)施例I (數(shù)值例I)的變焦透鏡從物側(cè)依次包含具有正光焦度的第一透鏡單元LI、具有負(fù)光焦度的第二透鏡單元L2、具有正光焦度的第三透鏡單元L3、具有負(fù)光焦度的第四透鏡單元L4、具有正光焦度的第五透鏡單元L5和具有負(fù)光焦度的第六透鏡單元L6。望遠(yuǎn)端處的半場角為4. 2度。第一透鏡單元LI從物側(cè)依次由正透鏡、和通過將具有物側(cè)凸面的負(fù)彎月透鏡與具有像側(cè)凹面的正彎月透鏡進(jìn)行膠合而形成的膠合透鏡構(gòu)成。本實(shí)施例的變焦透鏡對(duì)于第一透鏡單元LI中的正彎月透鏡的像側(cè)凹面滿足條件
(I)。條件(I)的滿足使得像側(cè)凹面處的光線方向接近該像側(cè)凹面的法線方向，從而使得能夠減小變焦透鏡的對(duì)于第一透鏡單元LI的偏心的光學(xué)性能劣化。此外，本實(shí)施例的變焦透鏡對(duì)于第一透鏡單元LI中的正彎月透鏡的像側(cè)凹面滿足條件(2)。條件(2)的滿足使得能夠減少變焦透鏡的對(duì)于在一般透鏡筒支撐機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生的第一透鏡單兀LI的旋轉(zhuǎn)偏心(傾斜偏心)的光學(xué)性能劣化。此外，本實(shí)施例的變焦透鏡對(duì)于第一透鏡單元LI中的負(fù)彎月透鏡的物側(cè)凸面滿足條件(3)。條件(3)的滿足使得能夠充分地校正倍率色差。另外，本實(shí)施例的變焦透鏡對(duì)于形成第一透鏡單元LI中的負(fù)彎月透鏡的材料滿足條件(6)。條件(6)的滿足防止物側(cè)凸面的過量曲率，由此使得能夠?qū)崿F(xiàn)充分的像差校正。此外，本實(shí)施例的變焦透鏡對(duì)于形成第一透鏡單元LI中的負(fù)彎月透鏡的材料滿足條件(7 )和(8 )。條件(7 )和(8 )的滿足使得能夠充分地校正對(duì)于C線、F線和g線的倍率色差。此外，本實(shí)施例的變焦透鏡對(duì)于望遠(yuǎn)端處的變焦透鏡的焦距與總長之間的關(guān)系滿足條件(9)。條件(9)的滿足實(shí)現(xiàn)具有高的光學(xué)性能的緊湊的變焦透鏡。在本實(shí)施例中，具有負(fù)光焦度的第二透鏡單元L2在變焦期間不動(dòng)。這減小具有正光焦度的第一透鏡單元LI與第二透鏡單元L2之間的相對(duì)偏心量，從而抑制光學(xué)性能劣化。[實(shí)施例2]圖4所示的實(shí)施例2 (數(shù)值例2)的變焦透鏡從物側(cè)依次包含具有正光焦度的第一透鏡單元LI、具有負(fù)光焦度的第二透鏡單元L2、具有正光焦度的第三透鏡單元L3、具有負(fù)光焦度的第四透鏡單元L4、具有正光焦度的第五透鏡單元L5和具有負(fù)光焦度的第六透鏡單元L6。望遠(yuǎn)端處的半場角為3. 2度。
本實(shí)施例的變焦透鏡滿足條件(I) (3)和條件(6) (9)。具有負(fù)光焦度的第二透鏡單元L2在變焦期間不動(dòng)。[實(shí)施例3]圖7所示的實(shí)施例3 (數(shù)值例3)的變焦透鏡從物側(cè)依次包含具有正光焦度的第一透鏡單元LI、具有負(fù)光焦度的第二透鏡單元L2、具有負(fù)光焦度的第三透鏡單元L3、具有正光焦度的第四透鏡單元L4、具有負(fù)光焦度的第五透鏡單元L5。望遠(yuǎn)端處的半場角為4. 2度。本實(shí)施例的變焦透鏡滿足條件(I) (3)和條件(6) (9)。具有負(fù)光焦度的第二透鏡單元L2在變焦期間不動(dòng)。[實(shí)施例4]圖10所示的實(shí)施例4 (數(shù)值例4)的變焦透鏡從物側(cè)依次包含具有正光焦度的第一透鏡單元LI、具有負(fù)光焦度的第二透鏡單元L2、具有正光焦度的第三透鏡單元L3、具有負(fù)光焦度的第四透鏡單元L4、具有正光焦度的第五透鏡單元L5、具有負(fù)光焦度的第六透鏡單元L6和具有正光焦度的第使透鏡單元L7。望遠(yuǎn)端處的半場角為4. 2度。本實(shí)施例的變焦透鏡滿足條件(I) (3)和條件(6) (9)。具有負(fù)光焦度的第二透鏡單元L2在變焦期間不動(dòng)。[實(shí)施例5]圖13所示的實(shí)施例5 (數(shù)值例5)的變焦透鏡從物側(cè)依次包含具有正光焦度的第一透鏡單元LI、具有負(fù)光焦度的第二透鏡單元L2、具有正光焦度的第三透鏡單元L3、具有負(fù)光焦度的第四透鏡單元L4、具有正光焦度的第五透鏡單元L5和具有負(fù)光焦度的第六透鏡單元L6。望遠(yuǎn)端處的半場角為3. 2度。第一透鏡單元LI從物側(cè)依次由正透鏡和通過將雙凸透鏡和雙凹透鏡膠合而形成的膠合透鏡構(gòu)成。本實(shí)施例的變焦透鏡對(duì)于第一透鏡單元LI中的雙凸透鏡的物側(cè)凸面滿足條件
(4)。條件(4)的滿足使得物側(cè)凸面處的光線方向接近該物側(cè)凸面的法線方向，從而使得能夠減小變焦透鏡的對(duì)于第一透鏡單元LI的偏心的光學(xué)性能劣化。此外，本實(shí)施例的變焦透鏡對(duì)于第一透鏡單元LI中的雙凸透鏡的像側(cè)凸面滿足條件(5)。條件(5)的滿足使得能夠減少變焦透鏡的對(duì)于在一般透鏡筒支撐機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生的第一透鏡單元LI的旋轉(zhuǎn)偏心(傾斜偏心)的光學(xué)性能劣化。
另外，本實(shí)施例的變焦透鏡對(duì)于形成第一透鏡單元LI中的雙凹透鏡的材料滿足條件(6)。條件(6)的滿足防止像側(cè)凹面的過大曲率，由此使得能夠?qū)崿F(xiàn)充分的像差校正。此外，本實(shí)施例的變焦透鏡對(duì)于形成第一透鏡單元LI中的雙凹透鏡的材料滿足條件(7 )和(8 )。條件(7 )和(8 )的滿足使得能夠充分地校正對(duì)于C線、F線和g線的倍率色差。此外，本實(shí)施例的變焦透鏡對(duì)于望遠(yuǎn)端處的變焦透鏡的焦距與總長之間的關(guān)系滿足條件(9)。條件(9)的滿足實(shí)現(xiàn)具有高的光學(xué)性能的緊湊的變焦透鏡。在本實(shí)施例中，具有負(fù)光焦度的第二透鏡單元L2在變焦期間不動(dòng)。這減小具有正光焦度的第一透鏡單元LI與第二透鏡單元L2之間的相對(duì)偏心量，從而抑制光學(xué)性能劣化。(數(shù)值例I) 單位 _表面數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡,包含 被設(shè)置為最接近物體并且具有正光焦度的第一透鏡單元(LI);和 被設(shè)置為比第一透鏡單元更接近圖像的至少一個(gè)后續(xù)的透鏡單元， 其中，在從廣角端向望遠(yuǎn)端的倍率變化期間，第一透鏡單元向著物體移動(dòng)，以及其特征在于，第一透鏡單元由至少三個(gè)透鏡構(gòu)成，所述至少三個(gè)透鏡包含在所述至少三個(gè)透鏡之中被設(shè)置為最接近圖像并且具有像側(cè)凹面的負(fù)透鏡和被設(shè)置在物側(cè)與所述負(fù)透鏡接著并具有物側(cè)凸面的正透鏡，并且，第一透鏡單元滿足以下條件.O.30<Rpo/fl<3. 00， 這里，Rpo表示所述正透鏡的物側(cè)凸面的曲率半徑，fl表示第一透鏡單元的焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的變焦透鏡， 其中，所述變焦透鏡滿足以下條件0.50<Rpo/tdl<8.50， 這里，tdl表示在從廣角端向望遠(yuǎn)端的倍率變化期間第一透鏡單元(LI)向著物體的移動(dòng)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的變焦透鏡， 其中，所述變焦透鏡滿足以下條件 1.50〈Nn〈l. 78， 這里，Nn表示形成所述負(fù)透鏡的材料的折射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的變焦透鏡， 其中，所述變焦透鏡滿足以下條件20〈 vdN〈55,-O.015<ΘgF-0. 6438+0. 001682X vdN〈0. 002， 這里，vdN和Θ gF分別表示形成所述負(fù)透鏡的材料對(duì)于d線的阿貝數(shù)和形成所述負(fù)透鏡的材料對(duì)于g線的異常部分色散比。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的變焦透鏡， 其中，所述變焦透鏡滿足以下條件O.2<tdt/ft<l. O, 這里，tdt表示在望遠(yuǎn)端處從第一透鏡單元的最物側(cè)面到所述后續(xù)的透鏡單元的最像側(cè)面的距離，ft表示所述變焦透鏡在望遠(yuǎn)端處的焦距。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的變焦透鏡， 其中，所述后續(xù)的透鏡單元被設(shè)置為與第一透鏡單元接著，并且包含具有負(fù)光焦度的第二透鏡單元，以及 其中，在廣角端與望遠(yuǎn)端之間的倍率變化期間，第二透鏡單元不動(dòng)。
7.一種光學(xué)裝置，包括 根據(jù)權(quán)利要求I 6中的任一項(xiàng)的變焦透鏡。
全文摘要
本發(fā)明涉及變焦透鏡和光學(xué)裝置。一種變焦透鏡包含被設(shè)置為最接近物體并且具有正光焦度的第一透鏡單元(L1)；和被設(shè)置為比第一透鏡單元更接近圖像的至少一個(gè)后續(xù)的透鏡單元。在從廣角端向望遠(yuǎn)端的倍率變化期間，第一透鏡單元向著物體移動(dòng)。第一透鏡單元由至少三個(gè)透鏡構(gòu)成，所述至少三個(gè)透鏡包含在所述至少三個(gè)透鏡之中被設(shè)置為最接近圖像并且具有像側(cè)凹面的負(fù)透鏡和被設(shè)置在物側(cè)與所述負(fù)透鏡接著并具有物側(cè)凸面的正透鏡，并且，第一透鏡單元滿足0.30<Rpo/f1<3.00的條件，這里，Rpo表示所述正透鏡的物側(cè)凸面的曲率半徑，f1表示第一透鏡單元的焦距。
文檔編號(hào)G02B15/173GK102902049SQ20121043459
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者杉田茂宣 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社