變焦鏡頭和成像設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種具有兩個(gè)透鏡組結(jié)構(gòu)的變焦鏡頭，其具有低F值并能夠進(jìn)行出色地像差校正。該變焦鏡頭通過從物體側(cè)順序地設(shè)置具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡組(G1)和具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡組(G2)被構(gòu)造而成，并且通過移動(dòng)第一透鏡組(G1)和第二透鏡組(G2)而改變放大倍率。其中，第一透鏡組由從物體側(cè)順序地設(shè)置的具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡(L11)、第二透鏡(L12)、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡(L13)和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡(L14)構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距(fw)、第一透鏡組(G1)的焦距(f1)和第二透鏡(L12)的焦距(fG12)滿足以下條件表達(dá)式：[1-1]0.30<fw/f2<0.43和[2-1]0.56<|f1／f2|<0.81。
【專利說明】變焦鏡頭和成像設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變焦鏡頭。具體地，本發(fā)明涉及一種可以有利地用在微型攝像機(jī)中的變焦鏡頭。
[0002]本發(fā)明還涉及一種配備有這種變焦鏡頭的成像設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]傳統(tǒng)地，由從物體側(cè)順序地設(shè)置的具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡組和具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡組構(gòu)成并通過在光軸的方向上移動(dòng)第一透鏡組和第二透鏡組改變放大倍率的兩組式變焦鏡頭被公知為具有大約2.5X的可變放大倍率和寬視場角的變焦鏡頭。這類變焦鏡頭有利地用于微型攝像機(jī)等。
[0004]例如，專利文獻(xiàn)I公開了一種在第一透鏡組中具有四個(gè)透鏡的兩組式變焦鏡頭(示例I)。這種變焦鏡頭的第一透鏡組具有從物體側(cè)順序地設(shè)置的負(fù)透鏡(具有負(fù)折射本領(lǐng)的透鏡)、負(fù)透鏡、負(fù)透鏡、和正透鏡(具有正折射本領(lǐng)的透鏡)。專利文獻(xiàn)2還公開了一種具有類似透鏡結(jié)構(gòu)的變焦鏡頭(示例I)。
[0005]專利文獻(xiàn)3公開了一種在第一透鏡組中具有四個(gè)透鏡的兩組式變焦鏡頭(示例I)。這種變焦鏡頭的第一透鏡組具有從物體側(cè)順序地設(shè)置的負(fù)透鏡、正透鏡、負(fù)透鏡和正透鏡。專利文獻(xiàn)4公開了一種具有類似透鏡結(jié)構(gòu)的變焦鏡頭(示例4)。
[0006]專利文獻(xiàn)5公開了一種在第一透鏡組中具有四個(gè)透鏡和在第二透鏡組中具有四個(gè)透鏡的兩組式變焦鏡頭(示例I)。這種變焦鏡頭的第一透鏡組具有從物體側(cè)順序地設(shè)置的負(fù)透鏡、負(fù)透鏡、負(fù)透鏡和正透鏡。這種變焦鏡頭的第二透鏡組具有從物體側(cè)順序地設(shè)置的正透鏡、正透鏡、負(fù)透鏡和正透鏡。專利文獻(xiàn)6公開了一種具有類似透鏡結(jié)構(gòu)的變焦鏡頭(示例I)。
[0007][【背景技術(shù)】文獻(xiàn)]
[0008][專利文獻(xiàn)]
[0009][專利文獻(xiàn)I]
[0010]日本未審查專利公開N0.2002-277737
[0011][專利文獻(xiàn)2]
[0012]日本未審查專利公開N0.2001-330774
[0013][專利文獻(xiàn)3]
[0014]日本未審查專利公開N0.2004-21223
[0015][專利文獻(xiàn)4]
[0016]日本未審查專利公開N0.Hll-223768
[0017][專利文獻(xiàn)5]
[0018]日本未審查專利公開N0.2004-317901
[0019][專利文獻(xiàn)6]
[0020]日本未審查專利公開N0.2010-44235
【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]認(rèn)識到在上述傳統(tǒng)的變焦透鏡中存在以下問題。專利文獻(xiàn)I和5中公開的變焦鏡頭具有寬視場角和大可變放大倍率，但是從畸變的觀點(diǎn)來看仍然具有改進(jìn)的余地。專利文獻(xiàn)2和3中公開的變焦透鏡具有寬視場角，但是小可變放大倍率和高F值。專利文獻(xiàn)4中公開的變焦鏡頭具有窄視場角和高F值。專利文獻(xiàn)6中公開的變焦鏡頭具有寬視場角和大放大倍率，但是具有大量畸變。
[0022]鑒于上述情況已經(jīng)形成了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種具有小F值的變焦鏡頭，其中容易加寬視場角，有助于小型化，并且能夠良好地校正畸變。
[0023]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種可以通過采用這種變焦鏡頭容易可以實(shí)現(xiàn)寬視場角并且可以容易地被小型化的具有良好的光學(xué)性能的成像設(shè)備。
[0024]本發(fā)明的第一變焦鏡頭基本上由下述透鏡組構(gòu)成:
[0025]具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡組；和
[0026]具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡組，所述第一透鏡組和所述第二透鏡組從物體側(cè)順序地設(shè)置；
[0027]第一透鏡組和第二透鏡組移動(dòng)以改變放大倍率；
[0028]第一透鏡組基本上由從物體側(cè)順序地設(shè)置的具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡、第二透鏡、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡構(gòu)成；以及
[0029]變焦鏡頭滿足以下條件公式:
[0030]0.30<fw / f2<0.43 (1-1)
[0031]0.56<|^ / f2|<0.81 (2-1)
[0032]其中fw是整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距，是第一透鏡組的焦距，以及f2是第二透鏡組的焦距。
[0033]要注意的是表述“基本上由第一透鏡組和第二透鏡組構(gòu)成”表示變焦鏡頭還可以包括實(shí)際上沒有任意光焦度的透鏡、除了透鏡之外的光學(xué)元件(例如，孔徑光闌和罩玻璃)、和機(jī)械構(gòu)件(例如，透鏡法蘭、透鏡鏡筒、成像裝置、模糊校正機(jī)構(gòu)等)。這點(diǎn)也應(yīng)用于表述“第一透鏡組基本上由從物體側(cè)順序地設(shè)置的具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡、第二透鏡、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡構(gòu)成”和與隨后所述的第二變焦鏡頭有關(guān)的表述“第二透鏡組基本上由四個(gè)透鏡構(gòu)成”。
[0034]要注意的是可以采用粘合透鏡作為構(gòu)成本發(fā)明的變焦鏡頭的透鏡。如果采用粘合透鏡，則如果所述粘合透鏡由粘合`在一起的η個(gè)透鏡構(gòu)成，則所述粘合透鏡被計(jì)算為η個(gè)透鏡。另外，在本說明書中的表述“本發(fā)明的變焦鏡頭”和“根據(jù)本發(fā)明的變焦鏡頭”表示本發(fā)明的第一焦鏡頭、隨后所述的第二焦鏡頭和第三變焦鏡頭中的所有，除非被特殊說明之外。
[0035]本發(fā)明的變焦鏡頭的透鏡的表面形狀和折射本領(lǐng)的符號將是在包括非球面表面的透鏡的近軸區(qū)域中的表面形狀和符號。
[0036]要注意的是在根據(jù)本發(fā)明的第一變焦鏡頭中，理想的是在由條件公式(1-1)和(2-1)限定的范圍內(nèi)滿足以下條件公式中的至少一個(gè):
[0037]0.3 l<fw / f2<0.35 (1-2)
[0038]0.75< I fi / f21〈0.80 (2-2)。[0039]本發(fā)明的第二變焦鏡頭基本上由以下透鏡組構(gòu)成:
[0040]具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡組；和
[0041]具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡組，所述第一透鏡組和所述第二透鏡組從物體側(cè)順序地設(shè)置；
[0042]第一透鏡組和第二透鏡組移動(dòng)以改變放大倍率；
[0043]第一透鏡組基本上由從物體側(cè)順序地設(shè)置的具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡、第二透鏡、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡構(gòu)成；
[0044]第二透鏡組基本上由四個(gè)透鏡構(gòu)成；并且
[0045]變焦鏡頭滿足以下條件公式:
[0046]0.30<fw / f2<l.50 (1-3)
[0047]0.00來 / f2|<0.81 (2-3)
[0048]其中fw是整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距，是第一透鏡組的焦距，以及f2是第二透鏡組的焦距。
[0049]在根據(jù)本發(fā)明的第二變焦鏡頭中，理想的是在由條件公式(1-3)和(2-3)限定的范圍內(nèi)滿足以下條件公式中的至少一個(gè):
[0050]0.3 l<fw / f2<0.35 (1-2)
[0051]0.56< I Vf21 <0.81 (2—1)。
[0052]進(jìn)一步地，尤其理想的是在由條件公式(1-3)和(2-3)限定的范圍內(nèi)滿足以下條件公式中的至少一個(gè):
[0053]0.3 l<fw / f2<0.35 (1-2)
[0054]0.75< I fi / f21〈0.80 (2-2)。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的第三變焦鏡頭基本上由以下透鏡組構(gòu)成:
[0056]具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡組；和
[0057]具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡組，所述第一透鏡組和所述第二透鏡組從物體側(cè)順序地設(shè)置；
[0058]第一透鏡組和第二透鏡組移動(dòng)以改變放大倍率；
[0059]第一透鏡組基本上由從物體側(cè)順序地設(shè)置的具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡、具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡構(gòu)成；以及
[0060]變焦鏡頭滿足以下條件公式:
[0061]0.00<fw / f2<0.43 (1-5)
[0062]0.56〈 I fi / f21 <2.00 (2-4)
[0063]其中fw是整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距，是第一透鏡組的焦距，以及f2是第二透鏡組的焦距。
[0064]在根據(jù)本發(fā)明的第三變焦鏡頭中，理想的是對于焦距fw、fi和f2在由條件公式(1-5)和(2-4)限定的范圍內(nèi)滿足以下條件公式中的至少一個(gè):
[0065]0.20<fw / f2<0.35 (1-6)
[0066]0.56<|^ / f2|<l.50 (2-5)
[0067]進(jìn)一步地，尤其理想的是滿足以下條件公式中的至少一個(gè):[0068]進(jìn)一步地，尤其理想的是在由條件公式(1-5)和(2-4)中限定的范圍內(nèi)滿足以下條件公式中的至少一個(gè):
[0069]0.3 l<fw / f2<0.35 (1-2)
[0070]0.75< I fi / f21〈0.80 (2-2)。
[0071]同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的成像設(shè)備配備有本發(fā)明的變焦鏡頭中的一個(gè)。
[0072]在根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)變焦鏡頭中，第一透鏡組由從物體側(cè)順序地設(shè)置的四個(gè)透鏡構(gòu)成，所述四個(gè)透鏡是具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡、第二透鏡、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡。因此，在抑制成本增加的同時(shí)能夠抑制伴隨視場角的加寬所產(chǎn)生的像差的增加。
[0073]另外，根據(jù)本發(fā)明的第一變焦鏡頭通過滿足條件公式(1-1)顯示以下有益效果。條件公式(1-1)確定整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距與第二透鏡的焦距之間的關(guān)系。如果fw /f2的值小于或等于條件公式(1-1)中所限定的下限，則第二透鏡組的折射本領(lǐng)將變?nèi)酢Ｒ虼?，?dāng)改變放大倍率時(shí)第二透鏡組的移動(dòng)量增加，光學(xué)系統(tǒng)整體上的長度將變長，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。相反地，如果fw / f2的值大于或等于條件公式(1-1)中所限定的上限，則第二透鏡組的折射本領(lǐng)將太強(qiáng)。因此，變得難以在放大倍率的整個(gè)范圍內(nèi)有利地校正各種像差，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(1-1)的情況下可以防止上述缺點(diǎn)。即，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)整體上的小型化，并且可以在放大倍率的整個(gè)范圍內(nèi)有利地校正各種像差。
[0074]要注意的是在由條件公式(1-1)所限定的范圍內(nèi)在滿足條件公式(1-2)的情況下以上有益效果將變得更加突出。
[0075]進(jìn)一步地，本發(fā)明的第一變焦鏡頭通過滿足條件公式(2-1)顯示以下有益效果。條件公式(2-1)確定第一透鏡組的第一焦距與第二透鏡組的焦距之間的關(guān)系。如果If1 /f2|的值小于或等于條件公式(2-1)中所限定的下限，則第二透鏡組的折射本領(lǐng)將變?nèi)?。因此，在改變放大倍率時(shí)第二透鏡組的移動(dòng)量增加，光學(xué)系統(tǒng)的總長度總體上將變長，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。相反地，如果If1 / f2的值大于或等于條件公式(2-1)中所限定的上限，則第一透鏡組的折射本領(lǐng)將不足。因此，將產(chǎn)生增加最靠近物體側(cè)定位的第一透鏡的直徑的必要性以保證視場角，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(2-1)的情況下可以防止以上缺點(diǎn)。即，可以容易地實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)總體上的小型化。
[0076]要注意的是如果在由條件公式(2-1)所限定的范圍內(nèi)滿足條件公式(2-2)的情況下以上有益效果將變得更加突出。
[0077]在根據(jù)本發(fā)明的第二變焦鏡頭中，第一透鏡組由從物體側(cè)順序地設(shè)置的四個(gè)透鏡構(gòu)成，所述四個(gè)透鏡是具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡、第二透鏡、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡。因此，在抑制成本增加的同時(shí)能夠抑制伴隨視場角的加寬所產(chǎn)生的像差的增加。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的第二變焦鏡頭的第二透鏡組也由四個(gè)透鏡構(gòu)成。由此，在抑制成本增加的同時(shí)能夠抑制由于放大倍率的改變而導(dǎo)致的像差的變化。
[0078]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的第二變焦鏡頭通過滿足條件公式(1-3)顯示以下有益效果。類似于條件公式(1-1)，條件公式(1-3)確定整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距fw與第二透鏡組的焦距f2之間的關(guān)系。如果fw/f2的值小于或等于條件公式(1-3)中所限定的下限，則第二透鏡組的折射本領(lǐng)將變?nèi)?。因此，?dāng)改變放大倍率時(shí)第二透鏡組的移動(dòng)量增加，光學(xué)系統(tǒng)整體上的長度將變長，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。相反地，如果fw / f2的值大于或等于條件公式(1-3)中所限定的上限，則第二透鏡組的折射本領(lǐng)將太強(qiáng)。因此，變得難以在放大倍率的整個(gè)范圍內(nèi)有利地校正各種像差，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(1-3)的情況下可以防止上述缺點(diǎn)。即，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)整體上的小型化，并且可以在放大倍率的整個(gè)范圍內(nèi)有利地校正各種像差。
[0079]在條件公式(1-3)限定的范圍內(nèi)尤其在滿足條件公式(1-4)的情況下并尤其在滿足條件公式(1-2)的情況下以上有益效果將變得更加突出。
[0080]另外，根據(jù)本發(fā)明的第二變焦鏡頭通過滿足條件公式(2-3)顯示以下有益效果。類似于條件公式(2-1)，條件公式(2-3)確定第一透鏡組的焦距與第二透鏡組的焦距之間的關(guān)系。如果If1 / f2的值大于或等于條件公式(2-3)中限定的上限，則第一透鏡組的折射本領(lǐng)將不足。因此，將產(chǎn)生增加最靠近物體側(cè)定位的第一透鏡的直徑的必要性來保證視場角，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(2-3)的情況下可以防止以上缺點(diǎn)。即，有助于光學(xué)系統(tǒng)總體上的小型化。
[0081]在條件公式(2-3)限定的范圍內(nèi)尤其在滿足條件公式(2-1)的情況下并尤其在滿足條件公式(2-2)的情況下，以上有益效果將變得更加突出。
[0082]要注意的是如果If1 / f2|的值小于或等于條件公式(2-3)中所限定的下限，則第二透鏡組的折射本領(lǐng)將變?nèi)?。因此，在改變放大倍率時(shí)第二透鏡組的移動(dòng)量將增加，光學(xué)系統(tǒng)的總長度總體上將變長，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(2-3)的情況下可以防止上述缺點(diǎn)。即，可以容易地實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)總體上的小型化。這同樣也適用于滿足條件公式(2-2)的情況。
[0083]在根據(jù)本發(fā)明的第三變焦鏡頭中，第一透鏡組由從物體側(cè)順序地設(shè)置的四個(gè)透鏡構(gòu)成，所述四個(gè)透鏡是具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡、第二透鏡、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡。因此，在抑制成本增加的同時(shí)能夠抑制伴隨視場角的加寬所產(chǎn)生的像差的增加。進(jìn)一步地，本發(fā)明的第三變焦鏡頭的第二透鏡是具有正折射本領(lǐng)的透鏡。因此可以有利地校正畸變。
[0084]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的第三變焦鏡頭通過滿足條件公式(1-5)顯示以下有益效果。類似于條件公式(1-1)，條件公式(1-5)確定整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距與第一透鏡組中的第二透鏡的焦距之間的關(guān)系。如果fw/f2的值大于或等于條件公式(1-5)中所限定的上限，則第二透鏡組的折射本領(lǐng)將太強(qiáng)。因此，變得難以在放大倍率的整個(gè)范圍內(nèi)有利地校正各種像差，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(1-5)的情況下可以防止上述缺點(diǎn)。即，可以在放大倍率的整個(gè)范圍內(nèi)有利地校正各種像差。
[0085]要注意的是在由條件公式(1-5)所限定的范圍內(nèi)在滿足條件公式(1-6)的情況下并尤其在滿足條件公式(1-2)的情況下，以上有益效果將變得更加突出。
[0086]要注意的是如果fw/f2的值小于或等于條件公式(1-6)中所限定的下限，則第二透鏡組的折射本領(lǐng)將變?nèi)?。因此，在改變放大倍率時(shí)第二透鏡組的移動(dòng)量將增加，光學(xué)系統(tǒng)的總長度總體上將變長，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(1-6)的情況下可以防止上述缺點(diǎn)。即，可以容易地實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)總體上的小型化。相同的應(yīng)用于滿足條件公式(1-2)的情況。
[0087]另外，根據(jù)本發(fā)明的第三變焦鏡頭通過滿足條件公式(2-4)顯示以下有益效果。類似于條件公式(2-1)，條件公式(2-4)確定第一透鏡組的焦距與第二透鏡組的焦距之間的關(guān)系。如果If1 / f2的值小于或等于條件公式(2-4)中所限定的下限，則第二透鏡組的折射本領(lǐng)將變?nèi)?。因此，在改變放大倍率時(shí)第二透鏡組的移動(dòng)量將增加，光學(xué)系統(tǒng)的總長度總體上將變長，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。相反地，如果If1 / f2的值大于或等于條件公式(2-4)中所限定的上限，則第一透鏡組的折射本領(lǐng)將不足。因此，將產(chǎn)生增加最靠近物體側(cè)定位的第一透鏡的直徑的必要性來保證視場角，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(2-4)的情況下可以防止上述缺點(diǎn)。即，容易地實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)總體上的小型化。
[0088]要注意的是在由條件公式(2-1)所限定的范圍內(nèi)如果滿足條件公式(2-6)并尤其在滿足條件公式(2-2)的情況下以上有益效果將變得更加突出。
[0089]如由隨后將被描述的數(shù)值的示例所示，本發(fā)明的變焦鏡頭具有充分低的F值。
[0090]同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的成像設(shè)備配備有本發(fā)明的顯示上述有益效果的變焦鏡頭。因此，本發(fā)明的成像設(shè)備在保持良好的光學(xué)性能的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)成本降低和寬視場角。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0091]圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的變焦鏡頭的透鏡結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0092]圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的變焦鏡頭的透鏡結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0093]圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的變焦鏡頭的透鏡結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0094]圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的變焦鏡頭的透鏡結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0095]圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的變焦鏡頭的透鏡結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0096]圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的變焦鏡頭的透鏡結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0097]圖7是圖示第一實(shí)施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖(A)-(H)的集合；
[0098]圖8是圖示第二實(shí)施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖(A)-(H)的集合；
[0099]圖9是圖示第三實(shí)施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖(A)-(H)的集合；
[0100]圖10是圖示第四實(shí)施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖(A)-(H)的集合；
[0101]圖11是圖示第五實(shí)施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖(A)-(H)的集合；
[0102]圖12是圖示第六實(shí)施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖(A)-(H)的集合；以及
[0103]圖13是示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的成像設(shè)備的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0104]在下文中，參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的變焦鏡頭的透鏡結(jié)構(gòu)的剖視圖，并對應(yīng)于隨后將被描述的示例I的變焦鏡頭。圖2至圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的變焦鏡頭的結(jié)構(gòu)的剖視圖，并對應(yīng)于隨后將被描述的示例2-6的變焦鏡頭。除了將被具體說明的幾點(diǎn)之外，圖1至圖6中所示的實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)相同。圖示結(jié)構(gòu)的方式也相同。因此，主要參照圖1描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的變焦鏡頭。
[0105]在圖1中，左側(cè)是物體側(cè)，而右側(cè)是圖像側(cè)。圖1中的(A)圖示了光學(xué)系統(tǒng)在廣角端處聚焦在無窮遠(yuǎn)處的狀態(tài)(最短焦距狀態(tài))下的布置。圖1中的(B)圖示了光學(xué)系統(tǒng)在長焦端處聚焦在無窮遠(yuǎn)處的狀態(tài)(最長焦距狀態(tài))下的布置。相同的應(yīng)用于隨后將被描述的圖2-6。
[0106]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的變焦鏡頭中的每一個(gè)都具有從物體側(cè)順序地設(shè)置的具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡組Gl和具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡組G2。在放大倍率改變時(shí)不會移動(dòng)的固定孔徑光闌St設(shè)置在第一透鏡組Gl與第二透鏡組G2之間。附圖中圖示的孔徑光闌St沒有必要表示該孔徑光闌尺寸或形狀，而是僅表示該孔徑光闌在光軸Z上的位置。
[0107]要注意的是，圖1圖示了其中平行板狀光學(xué)構(gòu)件PP設(shè)置在第二透鏡組G2與成像表面Sim之間的一個(gè)示例。當(dāng)將變焦鏡頭應(yīng)用到成像設(shè)備時(shí)，優(yōu)選的是根據(jù)上面安裝有透鏡的照相機(jī)的結(jié)構(gòu)將諸如罩玻璃、紅外線截止濾光器、和低通濾光器的各種濾光器設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)與成像表面Sim之間。設(shè)置光學(xué)構(gòu)件PP,從而假設(shè)存在罩玻璃、各種類型的濾光器等。另外，近年來的成像設(shè)備采用3CCD格式，其中對于每一種色彩都采用CCD以提高圖像質(zhì)量。為了與采用3CCD格式的成像設(shè)備相兼容，諸如分色棱鏡的分色光學(xué)系統(tǒng)可以插入在透鏡系統(tǒng)與成像表面Sim之間。在這種情況下，分色光學(xué)系統(tǒng)可以設(shè)置在光學(xué)構(gòu)件PP的位置處。
[0108]該變焦鏡頭被構(gòu)造成使得當(dāng)放大倍率從廣角端向長焦端變化時(shí)，第一透鏡組Gl沿著凸形軌跡朝向成像表面Sim移動(dòng)，而第二透鏡組G2朝向物體側(cè)單調(diào)地移動(dòng)。圖1以(A)與(B)之間所示的箭頭示意性地圖示了當(dāng)放大倍率從廣角端向長焦端變化時(shí)第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2的移動(dòng)軌跡。
[0109]第一透鏡組Gl由從物體側(cè)順序地設(shè)置的具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡LI 1、具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡L12、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡L13、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡L14構(gòu)成。這里，如圖1中圖示的示例中所圖示的，第一透鏡Lll可以是負(fù)彎月形透鏡，第二透鏡L12可以是具有朝向物體側(cè)的非球面表面和朝向圖像側(cè)的非球面表面的透鏡，第三透鏡L13可以是負(fù)彎月形透鏡，而第四透鏡L14可以是正彎月形透鏡。要注意的是第四實(shí)施例采用具有負(fù)折射本領(lǐng)的透鏡作為第二透鏡L12。
[0110]第二透鏡L12的朝向物體側(cè)的表面是在近軸區(qū)域中凹向物體側(cè)的非球面形狀。另夕卜，第二透鏡L12朝向物體側(cè)的表面和第二透鏡L12朝向圖像側(cè)的表面中的至少一個(gè)(在圖1的示例中兩個(gè)表面)是在從其中心到有效直徑的范圍內(nèi)具有至少一個(gè)拐點(diǎn)的非球面形狀。要注意的是特別在第二實(shí)施例，第二透鏡L12的朝向物體側(cè)的表面在近軸區(qū)域中凸向物體側(cè)，并且具有在從其中心到其有效直徑的范圍內(nèi)沒有任何拐點(diǎn)的非球面形狀。
[0111]同時(shí)，第二透鏡組G2由從物體側(cè)順序地設(shè)置的具有正折射本領(lǐng)的第一透鏡L21、具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡L22、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡L23、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡L24構(gòu)成。這里，如圖1中圖示的示例中所示，第一透鏡L21可以是具有朝向物體側(cè)的非球面表面和朝向圖像側(cè)的非球面表面的透鏡，第二透鏡L22可以是雙凸形透鏡。第三透鏡L23可以是負(fù)彎月形透鏡，以及第四透鏡L24可以是雙凸形透鏡。
[0112]如上所述，在本變焦鏡頭中，第一透鏡組Gl由從物體側(cè)順序地設(shè)置的四個(gè)透鏡構(gòu)成，所述四個(gè)透鏡是具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡LU、第二透鏡L12、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡L13、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡L14。因此，在抑制成本增加的同時(shí)，抑制了伴隨著視場角加寬的像差的增加。另外，在除了第四實(shí)施例之外的實(shí)施例中，因?yàn)榈诙哥RL12是具有正折射本領(lǐng)的透鏡，因此畸變被良好地校正。
[0113]另外，因?yàn)榈谝煌哥R組Gl中的第二透鏡L12具有朝向物體側(cè)的非球面表面，因此畸變被良好地校正。與第一透鏡Lll具有非球面表面的情況相比較可以大大降低成本。即，通常，在軸光線和離軸光線所經(jīng)過的位置在第一透鏡Lll的前面和后面變得大大地分開。因此，理想的是第一透鏡Lll或第二透鏡L12為非球面透鏡以有利地校正畸變。然而，因?yàn)榈谝煌哥RLll通常具有相對較大的直徑，因此非球面透鏡的成本由通常具有較小直徑并為非球面透鏡的第二透鏡L12來降低。因此，可以抑制變焦鏡頭的成本。
[0114]在除了第二實(shí)施例之外的實(shí)施例中，因?yàn)榈诙哥RL12朝向物體側(cè)的表面是凹向物體側(cè)的非球面表面，因此球面像差和畸變被有利地校正。
[0115]進(jìn)一步地，在除了第二實(shí)施例之外的實(shí)施例中，因?yàn)榈诙哥RL12的朝向物體側(cè)的表面和第二透鏡L12的朝向圖像側(cè)的表面中的至少一個(gè)是在從其中心到有效直徑的范圍具有至少一個(gè)拐點(diǎn)的非球面形狀，因此在廣角端處的畸變和像場彎曲可以被有利地校正。
[0116]同時(shí)，通過由四個(gè)透鏡構(gòu)成的第二透鏡組G2，在抑制成本增加的同時(shí)可以抑制由于放大倍率的改變而導(dǎo)致的像差的變化。
[0117]在本變焦鏡頭中，第二透鏡組G2由從物體側(cè)順序地設(shè)置的具有正折射本領(lǐng)的第一透鏡L21、具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡L22、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡L23、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡L24構(gòu)成。因此，能夠抑制隨著放大倍率的改變而導(dǎo)致的像差的變化。即，如果第二透鏡組G2中的第一透鏡L21和第二透鏡L22是正透鏡，則當(dāng)從第一透鏡組Gl輸出時(shí)被大大地分散的在軸光線可以被具有正折射本領(lǐng)的兩個(gè)正透鏡L21和L22吸收。因此，高階球面像差被抑制，并且隨放大倍率改變而導(dǎo)致的像差的變化被抑制。
[0118]本變焦鏡頭的第一透鏡組Gl由具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡LU、第二透鏡L12、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡L13、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡L14構(gòu)成。本變焦鏡頭同時(shí)滿足以下條件公式:
[0119]-0.30<fw / f2<0.43 (1-1)
[0120]0.56< I Vf21 <0.81 (2-1)
[0121]其中fw是整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距，是第一透鏡組的焦距，以及f2是第二透鏡組的焦距。
[0122]要注意的是在表19中對于每一個(gè)實(shí)施例顯示了由以上條件公式確定的每一個(gè)條件的數(shù)值。在名稱為“條件公式I”的行中顯示了由條件公式(1-1)確定的fw / f2的值，而在名稱為“條件公式(2)”的行中顯示了由條件公式(2-1)確定的If1 / f2|的值。另外，表19還顯示了由隨后將被描述的條件公式(3)-(9)確定的每一個(gè)條件的數(shù)值的示例。
[0123]在下文中，將描述通過由條件公式(1-1)和(2-1)確定的結(jié)構(gòu)所展示的操作和效果O
[0124]條件公式(1-1)確定整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距與第二透鏡組G2的焦距之間的關(guān)系。如果fw / f2的值小于或等于條件公式(1-1)中所限定的下限，則第二透鏡組G2的折射本領(lǐng)將變?nèi)?。因此，在改變放大倍率時(shí)第二透鏡組G2的移動(dòng)量將增加，光學(xué)系統(tǒng)的總長度總體上將變長，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。相反地，如果fw / f2的值大于或等于條件公式(1-1)中所限定的上限，則第二透鏡組G2的折射本領(lǐng)將太強(qiáng)。因此，將變得難以有利地在放大倍率的整個(gè)范圍內(nèi)校正各種像差，這不是優(yōu)選的。本變焦鏡頭滿足條件公式(2-1)，因此能夠防止上述缺點(diǎn)。即，可以容易地實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)總體上的小型化，并且可以在放大倍率的整個(gè)范圍內(nèi)有利地校正各種像差。
[0125]本變焦鏡頭在條件公式(1-1)限定的范圍內(nèi)滿足條件公式(1-2)。
[0126]0.31<fw / f2<0.35 (1-2),
[0127]因此，以上有益效果越發(fā)突出。
[0128]同時(shí)，條件公式(2-1)確定第一透鏡組Gl的焦距與第二透鏡組G2的焦距之間的關(guān)系。如果If1 / f2的值小于或等于條件公式(2-1)中所限定的下限，則第二透鏡組G2的折射本領(lǐng)將變?nèi)?。因此，在改變放大倍率時(shí)第二透鏡組G2的移動(dòng)量將增加，光學(xué)系統(tǒng)的總長度總體上將變長，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。相反地，如果If1 / f2的值大于或等于條件公式(2-1)中所限定的上限，則第一透鏡組Gl的折射本領(lǐng)將不足。因此，將產(chǎn)生增加定位在最朝向物體側(cè)的第一透鏡Lll的直徑的必要性來保證視場角，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。本變焦鏡頭滿足條件公式(2-1)，因此能夠防止上述缺點(diǎn)。即，可以容易地實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)總體上的小型化。
[0129]本變焦鏡頭在條件公式(2-1)限定的范圍內(nèi)滿足條件公式(2-2)。
[0130]0.75< I fi / f21〈0.06 (2-2)，
[0131]因此，以上有益效果越發(fā)突出。
[0132]如前所述，本變焦鏡頭的第一透鏡組Gl由具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡L11、第二透鏡L12、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡L13、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡L14構(gòu)成。另外，第二透鏡組G2由四個(gè)透鏡構(gòu)成。本變焦鏡頭同時(shí)滿足以下條件公式:
[0133]0.30<fw / f2<l.50 (1-3)
[0134]0.00來 / f2|<0.81 (2-3)。
[0135]類似于條件公式(1-1)，條件公式(1-3)確定整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距與第二透鏡組G2的焦距之間的關(guān)系。如果fw / f2的值小于或等于條件公式(1-3)中所限定的下限，則第二透鏡組G2的折射本領(lǐng)將變?nèi)?。因此，在改變放大倍率時(shí)第二透鏡組G2的移動(dòng)量將增加，光學(xué)系統(tǒng)的總長度總體上將變長，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。相反地，如果fw/f2的值大于或等于條件公式(1-3)中所限定的上限，則第二透鏡組G2的折射本領(lǐng)將太強(qiáng)。因此，將變得難以有利地在放大倍率的整個(gè)范圍內(nèi)校正各種像差，這不是優(yōu)選的。本變焦鏡頭滿足條件公式(1-3)，因此能夠防止上述缺點(diǎn)。即，總體上可以容易地實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的小型化，并且可以在放大倍率的整個(gè)范圍內(nèi)有利地校正各種像差。
[0136]本變焦鏡頭在由條件公式(1-3)限定的范圍內(nèi)滿足條件公式(1-4)
[0137]0.31<fw/f2<l.00 (1-4)，
[0138]因此，以上有益效果更加突出。進(jìn)一步地，本變焦鏡頭滿足條件公式(1-2)。因此，以上有益效果越發(fā)突出。
[0139]同時(shí)，類似于條件公式(2-1)，條件公式(2-3)確定第一透鏡組Gl的焦距與第二透鏡組G2的焦距之間的關(guān)系。如果If1 / f2|的值大于或等于條件公式(2-3)中限定的上限，則第一透鏡組的折射本領(lǐng)將不足。因此，將產(chǎn)生增加定位在最朝向物體側(cè)的第一透鏡Lll的直徑的必要性來保證視場角，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。本變焦鏡頭滿足條件公式(2-3)，因此能夠防止上述缺點(diǎn)。即，有助于光學(xué)系統(tǒng)總體上的小型化。
[0140]本變焦鏡頭在條件公式(2-3)中所限定的范圍內(nèi)滿足條件公式(2-1)并進(jìn)一步地滿足條件公式(2-2)。因此，以上有益效果越發(fā)突出。[0141]要注意的是，如果If1 / f2|的值小于或等于條件公式(2-1)和條件公式(2-2)中所限定的下限，則第二透鏡組G2的折射本領(lǐng)將變?nèi)?。因此，在改變放大倍率時(shí)第二透鏡組G2的移動(dòng)量將增加，光學(xué)系統(tǒng)的總長度總體上將變長，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。本變焦鏡頭同時(shí)滿足兩條件公式(2-1)和條件公式(2-2)。因此，能夠防止上述缺點(diǎn)。即，可以容易地實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)總體上的小型化。
[0142]如前所述，本變焦鏡頭的第一透鏡組Gl由具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡L11、第二透鏡L12、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡L13、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡L14構(gòu)成。另外，第二透鏡L12是具有正折射本領(lǐng)的透鏡。本變焦鏡頭同時(shí)滿足以下條件公式:
[0143]0.00<fw/f2<0.43 (1-5)
[0144]0.56< I fi / f21 <2.00 (2—4)。
[0145]類似于條件公式(1-1)，條件公式(1-5)確定整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距與第二透鏡組G2的焦距之間的關(guān)系。如果fw / f2的值大于或等于條件公式(1-5)中所限定的上限，則第二透鏡組G2的折射本領(lǐng)將太強(qiáng)。因此，將變得難以有利地在放大倍率的整個(gè)范圍內(nèi)校正各種像差，這不是優(yōu)選的。本變焦鏡頭滿足條件公式(1-5)，因此能夠防止上述缺點(diǎn)。即，在放大倍率的整個(gè)范圍內(nèi)可以有利地校正各種像差。
[0146]本變焦鏡頭在由條件公式(1-5)所限定的范圍內(nèi)滿足以下條件公式:
[0147]0.20<fw / f2<0.35 (1-6),
[0148]因此以上有益效果更加突出。進(jìn)一步地，本變焦鏡頭滿足條件公式(1-2)。因此，以上有益效果越發(fā)突出。
[0149]要注意的是，如果fw/f2的值小于或等于條件公式(1-6)和條件公式(1-2)中所限定的下限，則第二透鏡組G2的折射本領(lǐng)將變?nèi)酢Ｒ虼?，在改變放大倍率時(shí)第二透鏡組G2的移動(dòng)量將增加，光學(xué)系統(tǒng)的總長度總體上將變長，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。本變焦鏡頭同時(shí)滿足兩條件公式(1-6)和條件公式(1-2)，因此能夠防止上述缺點(diǎn)。即，總體上可以容易地實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的小型化。
[0150]同時(shí)，類似于條件公式(2-1)，條件公式(2-4)確定第一透鏡組Gl的焦距與第二透鏡組G2的焦距之間的關(guān)系。如果If1 / f2|的值小于或等于條件公式(2-4)中所限定的下限，則第二透鏡組G2的折射本領(lǐng)將變?nèi)酢Ｒ虼?，在改變放大倍率時(shí)第二透鏡組G2的移動(dòng)量將增加，光學(xué)系統(tǒng)的總長度總體上將變長，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。相反地，如果|fl / f2|的值大于或等于條件公式(2-4)中所限定的上限，則第一透鏡組Gl的折射本領(lǐng)將不足。因此，將產(chǎn)生增加定位在最朝向物體側(cè)的第一透鏡Lll的直徑的必要性來保證視場角，并且小型化將變得困難，這不是優(yōu)選的。本變焦鏡頭滿足條件公式(2-4)，因此能夠防止上述缺點(diǎn)。即，可以容易地實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)總體上的小型化。
[0151]本變焦鏡頭在由條件公式(2-4)中所限定的范圍內(nèi)滿足以下條件公式:
[0152]0.56<| / f2|<l.50 (2-5),
[0153]因此，以上有益效果更加突出。進(jìn)一步地，本變焦鏡頭滿足條件公式(2-2)。因此，以上有益效果越發(fā)突出。
[0154]另外，本變焦鏡頭滿足以下條件公式:
[0155]-0.1Kfw / fG12<0.12 (3)
[0156]其中fei2是在第一透鏡組中從物體側(cè)開始的第二透鏡的焦距，而fw是整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距。進(jìn)一步，本變焦鏡頭顯示以下有益效果。即，條件公式(3)確定整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距與第一透鏡組Gl中的第二透鏡L12的焦距之間的關(guān)系。如果fw / fG12的值小于或等于條件公式(3)中所限定的下限，則第二透鏡L12的折射本領(lǐng)將朝向負(fù)側(cè)移動(dòng)，并且經(jīng)過第二透鏡L12的中心光束的折射和周邊光束的折射將變得不平衡。因此，畸變的校正將變得困難，這不是有利的。相反地，如果fw / fei2的值大于或等于條件公式(3)中所限定的上限，則第二透鏡L12的正折射本領(lǐng)將變得太強(qiáng)，并且第一透鏡組Gl的負(fù)折射本領(lǐng)總體上將變得不足。這將導(dǎo)致難以加寬視場角?？梢钥紤]增加第一透鏡組Gl中作為第一透鏡Lll和第三透鏡L13的負(fù)透鏡的折射本領(lǐng)以補(bǔ)償?shù)谝煌哥R組Gl的負(fù)折射本領(lǐng)總體上的不足。然而，這種方法將導(dǎo)致難以校正各種像差，這不是有利的。因?yàn)楸咀兘圭R頭滿足條件公式(3)，因此可以防止以上缺點(diǎn)。即，可以有利地校正畸變，并且可以容易地加寬視場角。
[0157]要注意的是，在由條件公式(3)所限定的范圍內(nèi)滿足以下條件公式的情況下以上有益效果將變得更加突出:
[0158]-0.0Kfw / fG12<0.06 (3，)。
[0159]另外，本變焦鏡頭滿足以下條件公式:
[0160]0.00< I fw / fi I <0.64 (4)
[0161]其中fw是整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距，是第一透鏡組Gl的焦距。進(jìn)一步，本變焦鏡頭顯示以下有益效果。即，條件公式(4)確定整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距與第一透鏡組Gl的焦距之間的關(guān)系。如果Ifw / fj的值小于或等于條件公式(4)中所限定的下限，則第一透鏡組Gl的負(fù)折射本領(lǐng)將變?nèi)?。這將導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)總體上變得更大，這不是優(yōu)選的。相反地，如果IfV / fj的值大于或等于條件公式(4)中所限定的上限，則第一透鏡組Gl的負(fù)折射本領(lǐng)將太強(qiáng)。這將導(dǎo)致離軸部分處的各種像差的校正變得困難，這不是有利的。在滿足條件公式(4)的情況下可以防止以上缺點(diǎn)。即，總體上可以容易地實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的小型化，并且在離軸部分處可以有利地校正各種像差。
[0162]要注意的是在由條件公式(4)所限定的范圍內(nèi)滿足以下條件公式的情況下以上有益效果將變得更加突出:
[0163]0.40< I fw/fi I <0.50 (4，)。
[0164]另外，本變焦鏡頭滿足以下條件公式:
[0165]-0.19〈f\ / fG12〈0.50 (5)，
[0166]其中是第一透鏡組的焦距G1，以及fei2是第一透鏡組Gl中從物體側(cè)開始的第二透鏡的焦距。進(jìn)一步，本變焦鏡頭顯示以下有益效果。即，條件公式(5)確定第一透鏡組Gl的焦距與第一透鏡組Gl中的第二透鏡L12的焦距fei2的之間的關(guān)系。如果/ fG12的值小于或等于條件公式(5)中所限定的下限，則第二透鏡L12的正折射本領(lǐng)將變強(qiáng)。因此，第一透鏡組Gl中具有負(fù)折射本領(lǐng)的透鏡(第一透鏡Lll和第三透鏡L13)的折射本領(lǐng)將太強(qiáng)以補(bǔ)償?shù)诙哥RL12的折射本領(lǐng)的增加。這將導(dǎo)致各種像差的校正變得困難，這不是優(yōu)選的。相反地，如果AAei2的值大于或等于條件公式(5)中所限定的上限，則第二透鏡L12的負(fù)折射本領(lǐng)將太強(qiáng)。因此，畸變的校正將變得困難，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式
(5)的情況下可以防止上述缺點(diǎn)。即，可以有利地校正畸變及其它各種像差。
[0167]要注意的是，在由條件公式(5)所限定的范圍內(nèi)滿足以下條件公式的情況下以上有益效果將變得更加突出:
[0168]-0.15〈f\ / fG12〈0.30 (5，)。
[0169]另外，本變焦鏡頭滿足以下條件公式:
[0170]0.20<HG12F.{(I / r，G12F)_(l / r”G12F)} (6)，
[0171]其中Hg12f是第一透鏡組Gl中從物體側(cè)開始的第二透鏡的朝向物體側(cè)的表面的最大有效半徑，r’ G12F是經(jīng)過該第二透鏡的朝向物體側(cè)的表面的中心和在距離光軸高度Hei2F處的點(diǎn)的球面表面在以該第二透鏡的朝向物體側(cè)的表面的中心作為該球面表面的頂點(diǎn)時(shí)的曲率半徑，以及r”ei2F是經(jīng)過該第二透鏡的朝向物體側(cè)的表面的中心和在距離光軸高度Hg12f.0.5處的點(diǎn)的球面表面在以該第二透鏡的朝向物體側(cè)的表面的中心作為該球面表面的頂點(diǎn)時(shí)的曲率半徑。進(jìn)一步，本變焦鏡頭顯示以下有益效果。即，條件公式(6)確定第一透鏡組Gl中的第二透鏡L12的朝向物體側(cè)的表面的最大有效半徑與非球面表面形狀之間的關(guān)系。通過使曲率半徑在條件公式(6)中所限定的范圍內(nèi)在第二透鏡L12的朝向物體側(cè)的表面的中心附近和周邊處不同，在廣角端處可以有利地校正畸變。如果Hei2F.{(I /r’ei2F)-(l / r”ei2F)}的值小于或等于由條件公式(6)所限定的下限，則校正將不充分。相反地，如果Hei2F.{(I / r’ei2F)-(l / r”ei2F)}的值大于或等于條件公式(6)中所限定的上限，則校正將過度，任一種都不是優(yōu)選的。
[0172]要注意的是，如果在由條件公式(6)所限定的范圍內(nèi)滿足以下條件公式，則以上有益效果將變得更加突出:
[0173]0.20<HG12F.{(I / r，G12F)_(l / r” G12F)}〈0.50 (6，)。
[0174]另外，本變焦鏡頭滿足以下條件公式:
[0175]2.0< (rG12F+rG12E) / (rG12F-rG12E) <30.0 (7)，
[0176]其中rei2F是第一透鏡組Gl中從物體側(cè)開始的第二透鏡的朝向物體側(cè)的表面的近軸曲率半徑，而rei2K是第一透鏡組Gl中從物體側(cè)開始的第二透鏡的朝向圖像側(cè)的表面的近軸曲率半徑。因此，本變焦鏡頭顯示以下有益效果。即，條件公式(7)確定第一透鏡組Gl中的第二透鏡L12的形狀。如果(A12Zrei21i) /的值小于或等于由條件公式(7)所限定的下限，在廣角端處的畸變的校正將不充分，這不是優(yōu)選的。相反地，(rei2F+rei2K) /(rG12F-rG12E)的值大于或等于條件公式(7)中所限定的上限，則在長焦端處的球面像差的校正將變得困難，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(7)的情況下可以防止上述缺點(diǎn)。即，可以有利地校正在廣角端處的畸變和在長焦端處的球面像差。
[0177]要注意的是如果在由條件公式(7)所限定的范圍內(nèi)滿足以下條件公式，則以上有益效果將變得更加突出:
[0178]2.0< (rG12F+rG12E) / (rG12F-rG12E) <15.0 (7，)。
[0179]另外，本變焦鏡頭滿足以下條件公式:
[0180]2.5< (rG11F+rG11E) / (rG11F-rG11E) <10.0 (8),
[0181]其中reilF是第一透鏡組Gl中從物體側(cè)開始的第一透鏡的朝向物體側(cè)的表面的近軸曲率半徑，而reilK是第一透鏡組Gl中從物體側(cè)開始的第一透鏡的朝向圖像側(cè)的表面的近軸曲率半徑。進(jìn)一步，本變焦鏡頭顯示以下有益效果。即，條件公式(8)確定第一透鏡組Gl中的第一透鏡Lll的形狀。如果(A11Zrem) / (rG11F-rG11E)的值小于或等于由條件公式
(8)所限定的下限，則在廣角端處的像場彎曲的校正將不充分，這不是優(yōu)選的。相反地，如果(rG11F+rG11E) / (rG11F-rG11E)的值大于或等于條件公式(8)中所限定的上限，則在廣角端處的像場彎曲的校正將變得過度，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(8)的情況下可以防止上述缺點(diǎn)。即，可以適當(dāng)?shù)匦Ｕ趶V角端處的像場彎曲。
[0182]要注意的是如果在由條件公式(8)所限定的范圍內(nèi)滿足以下條件公式，則以上有益效果將變得更加突出:
[0183]2.8< (rG11F+rG11E) / (rG11F-rG11E) <4.0 (8，)。
[0184]另外，本變焦鏡頭滿足以下條件公式:
[0185]1.3<fG21 / fG22<3.0 (9)，
[0186]其中fe21是第二透鏡組G2中從物體側(cè)開始的第一透鏡的焦距，而fe22是第二透鏡組G2中從物體側(cè)開始的第二透鏡的焦距。進(jìn)一步，本變焦鏡頭顯示以下有益效果。即，條件公式(9)確定第二透鏡組G2中的第一透鏡L21的焦距與第二透鏡L22的焦距之間的關(guān)系。如果fe21 / fe22的值小于或等于條件公式(9)中所限定的下限，則球面像差的校正將不充分，這不是優(yōu)選的。相反地，如果fe21 / fe22的值大于或等于條件公式(9)中所限定的上限，則球面像差的校正將變得過度，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(9)的情況下可以防止上述缺點(diǎn)。即，在放大倍率的整個(gè)范圍內(nèi)可以有利地校正球面像差。
[0187]要注意的是如果在由條件公式(9)所限定的范圍內(nèi)滿足以下條件公式，則以上有益效果將變得更加突出:
[0188]2.0<fG21 / fG22<2.5 (9，)。
[0189]要注意的是圖1圖示了其中平行板狀光學(xué)構(gòu)件PP設(shè)置在透鏡系統(tǒng)與成像表面Sim之間的一個(gè)示例?？蛇x地，諸如低通濾光器和切斷特定波長帶的濾光器之類的各種濾光器可以設(shè)置在透鏡中的每一個(gè)之間。作為進(jìn)一步的可選方案，具有與各種濾光器相同作用的涂層可以涂施在透鏡的表面上。
[0190]接下來，將描述本發(fā)明的變焦鏡頭的數(shù)值的示例。在圖1-6中分別顯示了示例1-6的變焦鏡頭的透鏡的橫截面。
[0191]對于示例I的變焦鏡頭，表I中顯示了基本透鏡數(shù)據(jù)，表2中顯示了與變焦有關(guān)的數(shù)據(jù)，而表3中顯示了非球面表面數(shù)據(jù)。類似地，在表4-18中顯示了示例2-6的變焦鏡頭的基本透鏡數(shù)據(jù)、與變焦有關(guān)的數(shù)據(jù)、和非球面表面數(shù)據(jù)。在下文中，以下對于與示例I有關(guān)的項(xiàng)描述表中的項(xiàng)的含義。這基本上同樣適用于與示例2-6有關(guān)的表。
[0192]在表I的基本透鏡數(shù)據(jù)中，在欄Si中顯示了第i(i=l、2、3、......)個(gè)透鏡表面編
號，其中所述表面編號從物體側(cè)向圖像側(cè)順序增加，且最靠近物體側(cè)的透鏡表面被指定為第一個(gè)。在欄Ri中顯示了第i個(gè)表面的曲率半徑，并且在欄Di中顯示了第i個(gè)表面與第i+Ι個(gè)表面之間沿著光軸Z的距離。要注意的是曲率半徑的符號在表面形狀凸向物體側(cè)的情況下為正，而在表面形狀凸向圖像側(cè)的情況下為負(fù)。
[0193]在基本透鏡數(shù)據(jù)中，在欄Ndj中顯示了從物體側(cè)向圖像側(cè)的第j(j=l、2、
3.......)個(gè)光學(xué)元件相對于d線(波長:587.6nm)的折射率。在欄vdj中顯示了第j個(gè)
光學(xué)元件相對于d線的阿貝數(shù)。要注意的是孔徑光闌St也包括在基本透鏡數(shù)據(jù)中，并且與孔徑光闌St相對應(yīng)的表面的曲率半徑被顯示為(孔徑光闌)”。
[0194]表I的基本透鏡數(shù)據(jù)中的D8、D9、和D17表示當(dāng)改變放大倍率時(shí)表面之間變化的距離。D8是第一透鏡組Gl與孔徑光闌St之間的距離。D9是孔徑光闌St與第二透鏡組G2之間的距離。D17是第二透鏡組G2與光學(xué)構(gòu)件PP之間的距離。
[0195]表2中的與變焦有關(guān)的數(shù)據(jù)顯示在廣角端和長焦端處變化的整個(gè)系統(tǒng)的焦距(f)、F值(Fn0.)和全視場角(2ω)、以及表面之間的距離的值。
[0196]在表I的透鏡數(shù)據(jù)中，非球面表面的表面編號由標(biāo)記表示，并且近軸曲率半徑被顯示為非球面表面的曲率半徑。表3的非球面表面數(shù)據(jù)顯示非球面表面的表面編號和與非球面表面中的每一個(gè)有關(guān)的非球面表面系數(shù)。在表3的非球面表面數(shù)據(jù)的數(shù)值中，“Ε-η(η:整數(shù))”表示“10_η”。要注意的是非球面表面系數(shù)是以下非球面表面公式中的系數(shù)KA 和 Ram(m=3、4、5、......12)的值:
[0197]Zd=C.h2 / {1+(1-KA.C2.h2)1/2} + Σ RAm.hm
[0198]其中:Zd是非球面表面的深度(從非球面表面上具有一高度h的點(diǎn)延伸到垂直于光軸并接觸非球面表面的頂點(diǎn)的平面的法線的長度)，h是高度(從透鏡的光軸到該表面的距離)，C是近軸曲率半徑的倒數(shù)，以及KA和Ram是非球面表面系數(shù)(m=3、4、5.......16)。
[0199]以下表顯示了以預(yù)定數(shù)位被四舍五入的數(shù)值。另外，在以下表的數(shù)據(jù)中，度用作角度的單位，mm用作長度的單位。然而，可以按比例放大或按比例縮小光學(xué)系統(tǒng)并使用該光學(xué)系統(tǒng)。因此，可以使用其它適當(dāng)?shù)膯挝弧?br> [0200]表I
[0201]示例1:基本透鏡數(shù)據(jù)
【權(quán)利要求】
1.一種變焦鏡頭，基本上由以下透鏡組構(gòu)成: 具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡組；和 具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡組，所述第一透鏡組和所述第二透鏡組從物體側(cè)順序地設(shè)置； 第一透鏡組和第二透鏡組移動(dòng)以改變放大倍率； 第一透鏡組基本上由從物體側(cè)順序地設(shè)置的具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡、第二透鏡、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡構(gòu)成；并且該變焦鏡頭滿足以下條件公式:
0.30<fw / f2<0.43 (1-1)
0.56<|^ / f2|<0.81 (2-1) 其中fw是整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距，是第一透鏡組的焦距，以及f2是第二透鏡組的焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭，其中焦距fw、f\和f2滿足以下條件公式中的至少一個(gè):
0.3 l<fw / f2<0.35 (1-2)
0.75〈 I / f21〈0.80 (2-2)。
3.一種變焦鏡頭，`基本上由以下透鏡組構(gòu)成: 具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡組；和 具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡組，所述第一透鏡組和所述第二透鏡組從物體側(cè)順序地設(shè)置； 第一透鏡組和第二透鏡組移動(dòng)以改變放大倍率； 第一透鏡組基本上由從物體側(cè)順序地設(shè)置的具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡、第二透鏡、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡構(gòu)成； 第二透鏡組基本上由四個(gè)透鏡構(gòu)成；并且 該變焦鏡頭滿足以下條件公式:
0.30<fw / f2<l.50 (1-3) 0.00來 / f2|<0.81 (2-3) 其中fw是整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距，是第一透鏡組的焦距，以及f2是第二透鏡組的焦距。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變焦鏡頭，其中焦距ftfi和f2滿足以下條件公式中的至少一個(gè):
0.3 l<fw / f2<l.00 (1-4)
0.56<|f! / f2|<0.81 (2-1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的變焦鏡頭，其中焦距fw、f\和f2滿足以下條件公式中的至少一個(gè):
0.3 l<fw / f2<0.35 (1-2)
0.75〈 I Vf21〈0.80 (2-2)。
6.一種變焦鏡頭，基本上由以下透鏡組構(gòu)成: 具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡組；和具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡組，所述第一透鏡組和所述第二透鏡組從物體側(cè)順序地設(shè)置； 第一透鏡組和第二透鏡組移動(dòng)以改變放大倍率； 第一透鏡組基本上由從物體側(cè)順序地設(shè)置的具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡、具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡、具有負(fù)折射本領(lǐng)的第三透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第四透鏡構(gòu)成；并且該變焦鏡頭滿足以下條件公式:
`0.00<fw / f2<0.43 (1-5)
`0.56〈 I / f21〈2.0O (2-4) 其中fw是整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距，是第一透鏡組的焦距，以及f2是第二透鏡組的焦距。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變焦鏡頭，其中焦距ftfi和f2滿足以下條件公式中的至少一個(gè):
0.20<fw / f2<0.35 (1-6)
0.56<|f1/ f2|<l.50 (2-5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的變焦鏡頭，其中焦距fw、f\和f2滿足以下條件公式中的至少一個(gè):
0.3 l<fw / f2<0.35 (1-2)
0.75〈 1/ f21〈0.80 (2-2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，所述變焦鏡頭滿足以下條件公式:
-0.1Kfw / fG12<0.12 (3) 其中fei2是第一透鏡組中從物體側(cè)開始的第二透鏡的焦距，以及fw是整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的變焦鏡頭，所述變焦鏡頭滿足以下條件公式:
-0.0Kfw / fG12<0.06 (3，)。
11.根據(jù)權(quán)利要求ι-?ο中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，所述變焦鏡頭滿足以下條件公式: 0.39<|fw / fj<0.61 (4) 其中fw是整個(gè)系統(tǒng)在廣角端處的焦距，以及是第一透鏡組的焦距。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的變焦鏡頭，所述變焦鏡頭滿足以下條件公式:
0.40< | fw / fi | <0.50 (4，)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，所述變焦鏡頭滿足以下條件公式: -0.19〈f\ / fG12<0.50 (5) 其中是第一透鏡組的焦距Gl，以及fei2是第一透鏡組中從物體側(cè)開始的第二透鏡的焦距。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的變焦鏡頭，所述變焦鏡頭滿足以下條件公式:
-0.15〈f\ / fG12〈0.30 (5，)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，所述變焦鏡頭滿足以下條件公式: ·0.20<HG12F.{(I / r，G12F)-(l / r”G12F)} (6) 其中HG12F是第一透鏡組中從物體側(cè)開始的第二透鏡的朝向物體側(cè)的表面的最大有效半徑，r ’ e i 2 F是經(jīng)過該第二透鏡的朝向物體側(cè)的表面的中心和在距離光軸高度He i 2 F處的點(diǎn)的球面表面在以該第二透鏡的朝向物體側(cè)的表面的中心作為該球面表面的頂點(diǎn)時(shí)的曲率半徑，以及r”ei2F是經(jīng)過該第二透鏡的朝向物體側(cè)的表面的中心和在距離光軸高度Hg12f.0.5處的點(diǎn)的球面表面在以該第二透鏡的朝向物體側(cè)的表面的中心作為該球面表面的頂點(diǎn)時(shí)的曲率半徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的變焦鏡頭，所述變焦鏡頭滿足以下條件公式:
.0.20<^12?.{(I / r G12F)-(1 / r"G12F)}<0.50 (6，)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，所述變焦鏡頭滿足以下條件公式:
.2.0〈 (rG12F+rG12E) / (rG12F_rG12E)〈30.0 (7) 其中rei2F是第一透鏡組中從物體側(cè)開始的第二透鏡的朝向物體側(cè)的表面的近軸曲率半徑，而rei2K是第一透鏡組中從物體側(cè)開始的第二透鏡的朝向圖像側(cè)的表面的近軸曲率半徑。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，所述變焦鏡頭滿足以下條件公式:
.2.5< (rG11F+rG11E) / (rG11F_rG11E) <10.0 (8) 其中reilF是第一透鏡組中從物體側(cè)開始的第一透鏡的朝向物體側(cè)的表面的近軸曲率半徑，而reilK是第一透鏡組中從物體側(cè)開始的第一透鏡的朝向圖像側(cè)的表面的近軸曲率半徑。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，所述變焦鏡頭滿足以下條件公式: .1- 3<fG21 / fG22<3.0 (9) 其中fe21是第二透鏡組中從物體側(cè)開始的第一透鏡的焦距，而fe22是第二透鏡組中從物體側(cè)開始的第二透鏡的焦距。
20.一種成像設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭。
【文檔編號】G02B15/16GK103782220SQ201280042375
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月29日
【發(fā)明者】齊藤廣樹, 長倫生, 伊藤徹 申請人:富士膠片株式會社