變焦鏡頭和成像設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種變焦鏡頭，具有兩組透鏡結(jié)構(gòu)。該變焦鏡頭是緊湊的，具有低的F值，令人滿意地修正諸如畸變的像差。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)而構(gòu)成，且通過移動第一透鏡組(G1)和第二透鏡組(G2)改變放大率。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)、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。當(dāng)整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距(fw)和第一透鏡組(G1)的焦距(f1)滿足下述條件表達(dá)式：0.00＜|fw/f1|＜0.414?(1-1)。
【專利說明】變焦鏡頭和成像設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變焦鏡頭。具體地，本發(fā)明涉及可以被有利地用在微型攝像機(jī)中的變焦鏡頭。
[0002]本發(fā)明還涉及裝配有這種變焦鏡頭的成像設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]傳統(tǒng)上，兩組類型的變焦鏡頭作為具有近似2.5x的可變放大比率和寬角度的變焦鏡頭是已知的，這種兩組類型的變焦鏡頭由從物體側(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，并通過沿光軸的方向移動第一透鏡組和第二透鏡組改變放大率。這種類型的變焦鏡頭被有利地用于微型攝像機(jī)等。
[0004]例如，專利文獻(xiàn)I公開了一種兩組類型的變焦鏡頭，在第一透鏡組中具有四個透鏡(示例5)。該變焦鏡頭的第一透鏡組包括從物體側(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)。
[0005]專利文獻(xiàn)2公開了一種兩組類型的變焦鏡頭，在第一透鏡組中具有四個透鏡(示例I)。該變焦鏡頭的第一透鏡組包括從物體側(cè)順序地設(shè)置的負(fù)透鏡、正透鏡、負(fù)透鏡和正透鏡。
[0006]專利文獻(xiàn)3公開了一種兩組類型的變焦鏡頭，在第一透鏡組中具有四個透鏡且在第二透鏡組中具有四個透鏡(示例I)。該變焦鏡頭的第一透鏡組包括從物體側(cè)順序地設(shè)置的負(fù)透鏡、負(fù)透鏡、負(fù)透鏡和正透鏡。該變焦鏡頭的第二透鏡組包括從物體側(cè)順序地設(shè)置的正透鏡、正透鏡、負(fù)透鏡和正透鏡。
[0007]進(jìn)一步，專利文獻(xiàn)4公開了一種兩組類型的變焦鏡頭，在第一透鏡組中具有四個透鏡且在第二透鏡組中具有四個透鏡(示例4)。該變焦鏡頭的第一透鏡組包括從物體側(cè)順序地設(shè)置的負(fù)透鏡、正透鏡、負(fù)透鏡和正透鏡。該變焦鏡頭的第二透鏡組包括從物體側(cè)順序地設(shè)置的正透鏡、正透鏡、負(fù)透鏡和正透鏡。
[0008][【背景技術(shù)】文獻(xiàn)]
[0009][專利文獻(xiàn)]
[0010][專利文獻(xiàn)I]
[0011]日本未審查專利公開N0.9(1997)-159915
[0012][專利文獻(xiàn)2]
[0013]日本未審查專利公開N0.2004-021223
[0014][專利文獻(xiàn)3]
[0015]日本未審查專利公開N0.2006-091643
[0016][專利文獻(xiàn)4]
[0017]日本未審查專利公開N0.11(1999)-223768
【發(fā)明內(nèi)容】
[0018]人們認(rèn)識到在前述傳統(tǒng)變焦鏡頭中存在下述問題。專利文獻(xiàn)I中公開的變焦鏡頭具有小的可變放大比率。專利文獻(xiàn)4中公開的變焦鏡頭具有窄的視場角和高的F值。專利文獻(xiàn)2中公開的變焦鏡頭具有寬的視場角但具有小的可變放大比率和高的F值。專利文獻(xiàn)3中公開的變焦鏡頭具有寬的視場角和大的放大比率，但從畸變的觀點(diǎn)存在改進(jìn)的空間。
[0019]已經(jīng)考慮到前述情況開發(fā)了本發(fā)明。本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種變焦鏡頭，其具有小的F值，有利于小型化，并且諸如畸變之類的像差被令人滿意地修正。
[0020]本發(fā)明的另一個目標(biāo)是提供一種具有令人滿意的光學(xué)性能的成像設(shè)備，該成像設(shè)備通過采用這樣的變焦鏡頭可以容易地被小型化。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的變焦鏡頭基本上由從物體側(cè)順序地設(shè)置的下述透鏡組構(gòu)成:
[0022]具有負(fù)折射本領(lǐng)的第一透鏡組；和
[0023]具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡組；
[0024]第一透鏡組和第二透鏡組移動以改變放大率；
[0025]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
[0026]該變焦鏡頭滿足下述條件公式:
[0027]0.00 < |fw/fj < 0.414 (1-1)
[0028]其中，fw是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距，是第一透鏡組的焦距。
[0029]說明的是，表述“基本上由第一透鏡組和第二透鏡組構(gòu)成”是指變焦鏡頭還可以包括實(shí)際上不具有任何光焦度的透鏡、除透鏡之外的光學(xué)元件，如孔徑光闌和蓋玻璃，以及機(jī)械部件，如透鏡法蘭、透鏡鏡筒、成像裝置、模糊修正機(jī)構(gòu)等。這一點(diǎn)同樣適用于表述“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”。
[0030]說明的是，粘合透鏡可以用作構(gòu)成本發(fā)明的變焦鏡頭的透鏡。在采用粘合透鏡的情況中，如果它們由粘合在一起的η個透鏡構(gòu)成，則它們將被計(jì)數(shù)為η個透鏡。
[0031]本發(fā)明的變焦鏡頭的透鏡的表面形狀和折射本領(lǐng)的符號將是包括非球面表面的透鏡在近軸區(qū)域中的表面形狀和符號。
[0032]說明的是，在根據(jù)本發(fā)明的變焦鏡頭中，希望的是，滿足在由條件公式(1-1)限定的范圍內(nèi)的下述條件公式:
[0033]0.40 < I fw/fi I < 0.414 (1-2)。
[0034]進(jìn)一步，更希望的是滿足在由條件公式(1-1)限定的范圍內(nèi)的下述條件公式:
[0035]0.405 < I fw/fi I < 0.414 (1-3)。
[0036]同時，根據(jù)本發(fā)明的成像設(shè)備裝配有本發(fā)明的變焦鏡頭。
[0037]在根據(jù)本發(fā)明的變焦鏡頭中，第一透鏡組由從物體側(cè)順序地設(shè)置的四個透鏡構(gòu)成，這四個透鏡是具有負(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。從而，抑制伴隨著視場角的加寬的像差的增加變?yōu)榭赡?，同時抑制成本增加。進(jìn)一步，畸變可以被令人滿意地修正，因?yàn)榈诙哥R是具有正折射本領(lǐng)的透鏡。
[0038]此外，根據(jù)本發(fā)明的第一變焦鏡頭通過滿足條件公式(1-1)呈現(xiàn)下述有益效果。條件公式(1-1)確定整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距和第一透鏡組的焦距之間的關(guān)系。如果fw/fj的值大于或等于條件公式(1-1)中限定的上限，則第一透鏡組Gl的負(fù)折射本領(lǐng)將過強(qiáng)。這將導(dǎo)致離軸部分處的各種像差的修正變得困難，這是不利的。在滿足條件公式(1-1)的情況中，可以防止上述缺點(diǎn)。即，離軸部分處的各種像差被令人滿意地修正。
[0039]說明的是，在滿足在由條件公式(1-1)限定的范圍內(nèi)的條件公式(1-2)的情況中，特別是在滿足條件公式(1-3)的情況中，上述有益效果將變得更加明顯。
[0040]說明的是，如果Ifw/f」的值小于或等于條件公式(1-2)中限定的下限，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)整體上變大，這是不可取的。在滿足條件公式(1-2)的情況中，可以防止上述缺點(diǎn)。即，可以整體上實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的小型化。這在滿足條件公式(1-3)的情況中同樣適用。
[0041]本發(fā)明的變焦鏡頭具有足夠低的F值，如由在稍后將被描述的數(shù)值示例所指示的那樣。
[0042]同時，根據(jù)本發(fā)明的成像設(shè)備裝配有本發(fā)明的呈現(xiàn)上述有益效果的變焦鏡頭。因此，本發(fā)明的成像設(shè)備可以在維持令人滿意的光學(xué)性能的同時實(shí)現(xiàn)小型化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的剖視圖。
[0044]圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的剖視圖。
[0045]圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的剖視圖。
[0046]圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的剖視圖。
[0047]圖5是圖示第一實(shí)施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖(A)至(H)的集合。
[0048]圖6是圖示第二實(shí)施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖(A)至(H)的集合。
[0049]圖7是圖示第三實(shí)施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖(A)至(H)的集合。
[0050]圖8是圖示第四實(shí)施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖(A)至(H)的集合。
[0051]圖9是示意性圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的成像設(shè)備的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]以后，將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的變焦鏡頭的配置的剖視圖，并對應(yīng)于隨后將被描述的示例I的變焦鏡頭。圖2至圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的變焦鏡頭的配置的剖視圖，并對應(yīng)于隨后將被描述的示例2至4的變焦鏡頭。除了將被具體地說明的幾點(diǎn)之外，圖1至圖4中圖示的實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)相同。圖示所述配置的方式也相同。因此，將主要參照圖1描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的變焦鏡頭。
[0053]在圖1中，左側(cè)是物體側(cè)，右側(cè)是圖像側(cè)。圖1的(A)圖示處于在廣角端處向無窮遠(yuǎn)處聚焦的狀態(tài)(最短焦距狀態(tài))的光學(xué)系統(tǒng)的布置。圖1的(B)圖示處于在長焦端處向無窮遠(yuǎn)處聚焦的狀態(tài)(最長焦距狀態(tài))的光學(xué)系統(tǒng)的布置。這同樣適用于隨后將被描述的圖2至4。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的變焦鏡頭中的每一個包括從物體側(cè)順序地布置的具有負(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。在改變放大率時不移動的固定孔徑光闌St設(shè)置在第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2之間。在附圖中圖示的孔徑光闌St沒有必要表示尺寸或形狀，而是僅表示它在光軸Z上的位置。
[0055]說明的是，圖1圖示了其中平行板光學(xué)構(gòu)件PP設(shè)置在第二透鏡組G2和成像表面Sim之間的示例。當(dāng)該變焦鏡頭應(yīng)用于成像設(shè)備時，希望的是，根據(jù)該鏡頭將安裝在其上的相機(jī)的結(jié)構(gòu)，將各種濾光器，如蓋玻璃、紅外線截止濾光器和低通濾光器設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)和成像表面Sim之間。假設(shè)存在蓋玻璃、各種類型濾光器等的情況中，設(shè)置光學(xué)構(gòu)件PP。此夕卜，近來的成像設(shè)備采用3CCD格式，其中CCD用于每種顏色，以改善圖像質(zhì)量。為了與采用3CCD格式的成像設(shè)備兼容，諸如分色棱鏡之類的分色光學(xué)系統(tǒng)可以插入鏡頭系統(tǒng)和成像表面Sim之間。在該情況中，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。
[0056]該變焦鏡頭被構(gòu)造成使得當(dāng)將放大率從廣角端改變至長焦端時，第一透鏡組Gl沿著凹軌跡向著成像表面Sim移動，第二透鏡組G2向著物體側(cè)單調(diào)地移動。圖1用在(A)和(B)之間指示的箭頭示意性地圖示了當(dāng)將放大率從廣角端改變至長焦端時第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2的運(yùn)動軌跡。
[0057]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。在這里，第一透鏡Lll可以是彎月形負(fù)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可以是彎月形負(fù)透鏡，第四透鏡L14可以彎月形正透鏡，如圖1中圖示的示例所示。
[0058]第二透鏡L12的朝向物體側(cè)的表面在近軸區(qū)域中具有凹向物體側(cè)的非球面形狀。此外，第二透鏡L12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具有非球面形狀，在從中心到其有效直徑的范圍內(nèi)具有至少一個拐點(diǎn)(在圖1的示例中是兩個表面)。
[0059]同時，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。在這里，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可以是彎月形負(fù)透鏡，第四透鏡L24可以是雙凸形透鏡，如圖1中圖示的示例所示。
[0060]如上所述，在該變焦鏡頭中，第一透鏡組Gl由從物體側(cè)順序地設(shè)置的四個透鏡，即具有負(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。從而，可以在抑制成本增加的同時，抑制伴隨著視場角的加寬的像差增加。此外，畸變被令人滿意地修正，因?yàn)榈诙哥RL12是具有正折射本領(lǐng)的透鏡。
[0061]此外，畸變被令人滿意地修正，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。與其中第一透鏡Lll具有非球面表面的情況相比，可以更多地降低成本。即，通常而言，軸向光線通過的位置和離軸光線通過的位置在第一透鏡Lll前面和后面變?yōu)闃O大地分開。因此，希望的是，第一透鏡Lll或第二透鏡L12是非球面透鏡以令人滿意地修正畸變。然而，由于第一透鏡Lll通常具有相對大的直徑，因此非球面透鏡的成本將通過是非球面透鏡的第二透鏡L12降低，第二透鏡L12通常具有小的直徑。結(jié)果，可以降低變焦鏡頭的成本。[0062]球面像差和畸變被令人滿意地修正，因?yàn)榈诙哥RL12朝向物體側(cè)的表面是非球面表面，該非球面表面在近軸區(qū)域中凹向物體側(cè)。
[0063]進(jìn)一步，廣角端處的畸變和場曲可以被令人滿意地修正，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具有非球面形狀，且在從中心至其有效直徑的范圍內(nèi)具有至少一個拐點(diǎn)。
[0064]同時，通過由四個透鏡構(gòu)成的第二透鏡組G2，可以在抑制成本增加的同時，抑制由于放大率的變化引起的像差的變化。
[0065]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。從而，可以抑制伴隨著放大率的變化的像差的變化。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，則通過第二透鏡組G2中的具有正折射本領(lǐng)的兩個正透鏡L21和L22，可以收集在從第一透鏡組Gl輸出時被極大地分散的軸向光線。從而，抑制較高階的球面像差，并抑制伴隨著放大率的變化的像差的變化。
[0066]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。本變焦鏡頭滿足以下所有條件公式:
[0067]0.00 < I fw/fj < 0.414 (1-1)
[0068]0.40 < I fw/fi I < 0.414 (1-2)
[0069]0.405 < I fw/fi I < 0.414 (1-3)
[0070]其中fw是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距，是第一透鏡組的焦距。
[0071]說明的是，在表13中示出了每個實(shí)施例的由上述條件公式(1-1)至(1-3)確定的每個條件的數(shù)值的示例。在名稱為“條件公式I”的一行中示出了由條件公式(1-1)至(1-3)確定的Ifw/f」的值。此外，表13還示出了由隨后將被描述的條件公式(2)至(9)確定的每個條件的數(shù)值的示例。
[0072]以下，將描述由條件公式(1-1)、(1-2)和(1-3)確定的配置所呈現(xiàn)的操作和效果。
[0073]條件公式(1-1)確定整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距和第一透鏡組Gl的焦距之間的關(guān)系。如果|fw/f」的值大于或等于條件公式(1-1)中限定的上限，則第一透鏡組Gl的負(fù)折射本領(lǐng)將過強(qiáng)。這將導(dǎo)致離軸部分處的各種像差的修正變得困難，這是不利的。本變焦鏡頭滿足條件公式(1-1)，因此防止上述缺點(diǎn)。即，離軸部分處的各種像差被令人滿意地修正。
[0074]本變焦鏡頭滿足在由條件公式(1-1)限定的范圍內(nèi)的條件公式(1-2)，并且因此上述有益效果更加突出。進(jìn)一步，變焦鏡頭滿足在由條件公式(1-1)限定的范圍內(nèi)的條件公式(1-3)，因此上述有益效果甚至更加突出。
[0075]說明的是，如果Ifw/f」的值小于或等于條件公式(1-2)或條件公式(1-3)中限定的下限，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)整體上變大，這是不可取的。本變焦鏡頭滿足條件公式(1-2)和條件公式(1-3)，因此防止上述缺點(diǎn)。S卩，可以整體上實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的小型化。
[0076]此外，本變焦鏡頭滿足下述條件公式:
[0077]-0.04 < fw/fG12 < 0.17 (2)[0078]其中fei2是第二透鏡L12的焦距，第二透鏡L12是第一透鏡組內(nèi)從物體側(cè)開始的第二個透鏡，fw是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距。因此，本變焦鏡頭呈現(xiàn)下述有益效果:即，條件公式(2)確定整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距和第一透鏡組內(nèi)的第二透鏡L12的焦距之間的關(guān)系。如果fV/fei2的值小于或等于條件公式(2)中限定的下限，則第二透鏡L12的折射本領(lǐng)移向負(fù)側(cè)，并且通過第二透鏡L12的中心光束的折射和周邊光束的折射將變得不平衡。結(jié)果，畸變的修正將變得困難，這不是有利的。反過來，如果fV/fei2的值大于或等于條件公式(2)中限定的上限，則第二透鏡L12的正折射本領(lǐng)將變得過強(qiáng)，并且第一透鏡組Gl的負(fù)折射本領(lǐng)整體上將變?yōu)椴蛔?。這導(dǎo)致難以加寬視場角。增加第一透鏡組Gl內(nèi)的負(fù)透鏡，即，第一透鏡Lll和第三透鏡L13的負(fù)折射本領(lǐng)可以是視為補(bǔ)償?shù)诙哥R的增加的正折射本領(lǐng)的措施。然而，這種措施導(dǎo)致各種像差的修正變得困難，這不是令人滿意的。在滿足條件公式(2)的情況中可以防止上述缺點(diǎn)。即，可以令人滿意地修正畸變，并且可以容易地加寬視場角。
[0079]特別在滿足在條件公式(2)中限定的范圍內(nèi)的下述條件公式的情況中，上述有益效果將變得更加明顯:
[0080]-0.01 < fw/fG12 < 0.06 (2，)。
[0081]進(jìn)一步，本變焦鏡頭通過滿足下述條件公式呈現(xiàn)下述有益效果:
[0082]0.31 < fw/f2 < 0.49 (3)
[0083]其中fw是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距，f2是第二透鏡組G2的焦距。S卩，條件公式
(3)確定整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距fw和第二透鏡組G2的焦距f2之間的關(guān)系。如果fWf2的值小于或等于條件公式(3)中限定的下限，則第二透鏡組G2的折射本領(lǐng)將變?nèi)?。結(jié)果，第二透鏡組G2在改變放大率時的移動量將增加，光學(xué)系統(tǒng)的總長度整體上將變長，小型化將變得困難，這是不可取的。反過來，如果fw/f2的值大于或等于條件公式(3)中限定的上限，則第二透鏡組G2的折射本領(lǐng)將過強(qiáng)。結(jié)果，將變得難以在整個放大率范圍內(nèi)令人滿意地修正各種像差，這是不可取的。在滿足條件公式(3)的情況下可以防止前述缺點(diǎn)。即，可以整體上實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的小型化，并且可以在整個放大率范圍內(nèi)令人滿意地修正各種像差。
[0084]說明的是，在滿足在由條件公式(3)限定的范圍內(nèi)的下述條件公式的情況中，上述有益效果將變得更加明顯:
[0085]0.31 < fw/f2 < 0.35 (3，)。
[0086]此外，本變焦鏡頭通過滿足下述條件公式呈現(xiàn)下述有益效果:
[0087]0.56 < |fVf2| < 1.04 (4)
[0088]其中是組第一透鏡組的焦距，f2是第二透鏡組的焦距。即，條件公式(4)確定第一透鏡組Gl的焦距和第二透鏡組G2的焦距f2之間的關(guān)系。如果|fVf2|的值小于或等于條件公式(4)中限定的下限，則第二透鏡組G2的折射本領(lǐng)將變?nèi)?。結(jié)果，第二透鏡組G2在改變放大率時的移動量將增加，光學(xué)系統(tǒng)的總長度整體上將變長，小型化將變得困難，這是不可取的。反過來，如果IfVf2I的值大于或等于條件公式(4)中限定的上限，則第一透鏡組Gl的折射本領(lǐng)將不足。結(jié)果，將出現(xiàn)增加最朝向物體側(cè)定位的第一透鏡Lll的直徑以確保視場角的必要性，并且小型化將變得困難，這是不可取的。本變焦鏡頭滿足條件公式
(4)，因此防止了前述缺點(diǎn)。即，可以容易地整體上實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的小型化。[0089]說明的是，在滿足在由條件公式(3)限定的范圍內(nèi)的下述條件公式的情況中，上述有益效果將變得更加明顯:
[0090]0.70 < I fjf21 < 0.80 (4，)。
[0091]此外，本變焦鏡頭滿足下述條件公式:
[0092]-0.19 < f Jfci2 < 0.50 (5)
[0093]其中是第一透鏡組Gl的焦距，fG12是第一透鏡組Gl內(nèi)從物體側(cè)開始的第二透鏡的焦距。因此，本變焦鏡頭呈現(xiàn)下述有益效果。即，條件公式(5)確定第一透鏡組Gl的焦距和第一透鏡組Gl內(nèi)的第二透鏡的焦距fei2之間的關(guān)系。如果f/fm的值小于或等于條件公式(5)中限定的下限，則第二透鏡L12的正折射本領(lǐng)將變強(qiáng)。結(jié)果，第一透鏡組Gl內(nèi)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)將過強(qiáng)以補(bǔ)償?shù)诙哥RL12的增加的折射本領(lǐng)。這將導(dǎo)致各種像差的修正變得困難，這是不可取的。反過來，如果^fei2的值大于或等于條件公式(5)中限定的上限，則第二透鏡L12的負(fù)折射本領(lǐng)將過強(qiáng)。結(jié)果，畸變的修正將是困難的，這是不可取的。在滿足條件公式(5)的情況中可以防止前述缺點(diǎn)。即，可以令人滿意地修正畸變和其它各種像差。
[0094]說明的是，在滿足在由條件公式(5)限定的范圍內(nèi)的下述條件公式的情況中，上述有益效果將變得更加明顯:
[0095]-0.15 < fVfG12 < 0.30 (5，)。
[0096]此外，本變焦鏡頭滿足下述條件公式:
[0097]0.20 < Hg12f.{(1/r，G12F) _ (1/r” G12F)} (6)·[0098]其中Hei2F是第一透鏡組Gl內(nèi)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’ ei2F是通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在高度Hei2F處的點(diǎn)且以該表面的中心作為其頂點(diǎn)的球面表面的曲率半徑，r”ei2F是是通過該第二透鏡的朝向物體側(cè)的表面的中心和距離光軸在高度Hei2F.0.5處的點(diǎn)且以該表面的中心作為其頂點(diǎn)的球面表面的曲率半徑。因此，本變焦鏡頭呈現(xiàn)下述有益效果。即，條件公式(6)確定第一透鏡組Gl內(nèi)的第二透鏡L12的朝向物體側(cè)的表面的最大有效半徑和非球面表面形狀之間的關(guān)系。通過在條件公式(6)中限定的范圍內(nèi)使曲率半徑在第二透鏡L12的朝向物體側(cè)的表面的中心附近處和周邊處不同，可以令人滿意地修正廣角端處的畸變。如果Hg12f.{(l/r，G12F)-(l/r，，G12F)}的值小于或等于由條件公式(6)限定的下限，則修正將不充分。反過來，如果Hei2F.{(1/r G12F)-(l/r\12F)}的值大于或等于條件公式(6)中限定的上限，則修正將多量，這兩者都不是可取的。
[0099]說明的是，在滿足由條件公式(6)限定的范圍內(nèi)的下述條件公式的情況中，上述有益效果將變得更加明顯:
[0100]0.20 < Hg12f.{(ι/r G12F)-(l/r\12F)} < 0.50 (6，)。
[0101]此外，本變焦鏡頭滿足下述條件公式:
[0102]2.0 < (rG12F+rG12E) / (rG12F-rG12E) < 30.0 (7)
[0103]其中rei2F是第一透鏡組Gl內(nèi)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，rei2K是第一透鏡組Gl內(nèi)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，本變焦鏡頭呈現(xiàn)下述有益效果。即，條件公式(7)確定第一透鏡組Gl內(nèi)的第二透鏡L12的形狀。如果(rei2F+rei2K)/(r(；12F-r(；12K)的值小于或等于由條件公式(7)限定的下限，則廣角端處的畸變的修正將不充分，這是不可取的。反過來，如果(rei2F+rei2K)/(rG12F-rG12E)的值大于或等于由條件公式(7)限定的上限，則長焦端處的球面像差的修正將變得困難，這是不可取的。在滿足條件公式(7)的情況中可以防止前述缺點(diǎn)。即，可以令人滿意地修正廣角端處的畸變和長焦端處的球面像差。
[0104]說明的是，在滿足在由條件公式(7)限定的范圍內(nèi)的下述條件公式的情況中，上述有益效果將變得更加明顯:
[0105]2.0〈 (rG12F+rG12E) / (rG12F—rG12E)〈 15.0 (7 )。
[0106]此外，本變焦鏡頭滿足下述條件公式:
[0107]2.5〈 (rG11F+rG11E) / (rG11F_rG11E)〈 10.0 (8)
[0108]其中reilF是第一透鏡組Gl內(nèi)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，reilK是第一透鏡組Gl內(nèi)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。因此，本變焦鏡頭呈現(xiàn)下述有益效果。即，條件公式(8)確定第一透鏡組Gl內(nèi)的第一透鏡Lll的形狀。如果(reilF+r(；m)/(r(；11F-r(；m)的值小于或等于由條件公式⑶限定的下限，則廣角端處的場曲的修正將不充分，這是不可取的。反過來，如果(A11Jrem)/(rG11F-rG11E)值大于或等于由條件公式⑶限定的上限，則廣角端處的場曲的修正將變得過量，這是不可取的。在滿足條件公式(8)的情況中可以防止前述缺點(diǎn)。即，可以適當(dāng)?shù)匦拚龔V角端處的場曲。
[0109]說明的是，在滿足在由條件公式(8)限定的范圍內(nèi)的下述條件公式的情況中，上述有益效果將變得更加明顯:
[0110]2.8〈 (rG11F+rG11E) / (rG11F_rG11E)〈 4.0 (8 )。
[0111]此外，本變焦鏡頭滿足下述條件公式:
[0112]1.3 < fG21/fG22 < 3.0 (9)
[0113]其中fe21是第二透鏡組G2內(nèi)從物體側(cè)開始的第一透鏡的焦距，fG22是第二透鏡組G2內(nèi)從物體側(cè)開始的第二透鏡的焦距。因此，本變焦鏡頭呈現(xiàn)下述有益效果。即，條件公式
(9)確定第二透鏡組G2內(nèi)的第一透鏡L21和第二透鏡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)中限定的下限，則球面像差的修正將不充分，這是不可取的。反過來，如果421/%22的值大于或等于條件公式(9)中限定的上限，則球面像差的修正將變得過量，這是不可取的。在滿足條件公式(9)的情況中可以防止前述缺點(diǎn)。即，可以在整個放大率的范圍內(nèi)令人滿意地修正球面像差。
[0114]說明的是，在滿足在由條件公式(9)限定的范圍內(nèi)下述條件公式的情況中，上述有益效果將變得更加明顯:
[0115]2.0 < fG21/fG22 < 2.5 (9，)。
[0116]說明的是，圖1圖示了其中光學(xué)構(gòu)件PP設(shè)置在鏡頭系統(tǒng)和成像表面之間的示例?？商鎿Q地，各種濾光器，如低通濾光器和截斷特定波長帶的濾光器，可以設(shè)置在各個透鏡之間。作為另一個替代，具有與各種濾光器相同的功能的涂層可以給予透鏡的表面。
[0117]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至圖4中分別圖示了示例I至示例4的變焦鏡頭的透鏡的橫截面。
[0118]關(guān)于示例I的變焦鏡頭，在表I中示出基本透鏡數(shù)據(jù)，在表2中示出與變焦相關(guān)的數(shù)據(jù)，在表4中示出非球面表面數(shù)據(jù)。類似地，在表4至表12中示出示例2至4的變焦鏡頭的基本透鏡數(shù)據(jù)、與變焦相關(guān)的數(shù)據(jù)和非球面表面數(shù)據(jù)。以下，將針對與示例I相關(guān)的表描述表中的項(xiàng)目的含義。這同樣基本上適用于與不例2至6相關(guān)的表。
[0119]在表I的基本透鏡數(shù)據(jù)中，在Si欄示出了從物體側(cè)向圖像側(cè)順序地增加的第i(i=l，2，3，...)個透鏡表面編號，其中最靠近物體側(cè)的透鏡表面被指定為第一個表面。在Ri欄中示出了第i個表面的曲率半徑，在Di欄中示出了第i個表面和第i+Ι個表面之間沿著光軸Z的距離。說明的是，曲率半徑的符號在表面形狀向著物體側(cè)突出時是正的，在表面形狀向著圖像側(cè)突出時是負(fù)的。
[0120]在基本透鏡數(shù)據(jù)中，在Ndj欄中示出了從物體側(cè)至圖像側(cè)的第j (j=l，2，3，...)個光學(xué)元件關(guān)于d線(波長:587.6nm)的折射率。在Vdj欄中示出了第j個光學(xué)元件關(guān)于d線的阿貝數(shù)。說明的是，孔徑光闌St也包括在基本透鏡數(shù)據(jù)中，并且對應(yīng)于孔徑光闌St的表面的曲率半徑被示出為“⑴孔徑光闌”。
[0121]表I的基本透鏡數(shù)據(jù)中的D8、D9和D17表示在改變放大倍率時變化的表面之間的距離。D8足第一透鏡組Gl和孔徑光闌St之間的距離。D9是孔徑光闌St和第二透鏡組G2之間的距離。D17是第二透鏡組G2和光學(xué)構(gòu)件PP之間的距離。
[0122]表2的與變焦相關(guān)的數(shù)據(jù)示出整個系統(tǒng)的焦距(f)、F值(Fn0.)和完整視場角(2 ω )、以及在廣角端和長焦端處變化的表面之間的距離的值。
[0123]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示出為非球面表面的曲率半徑。表3的非球面表面數(shù)據(jù)示出非球面表面的表面編號和與每個非球面表面相關(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”。說明的是，非球面表面系數(shù)是下述非球面表面公式中的系數(shù)KA和Ram(m=3,4,5,..., 12)的值:
[0124]Zd=C.h2/{l+(l-KA.C2.h2)1/2} + Σ RAm.hm
[0125]其中:Zd是非球面表面的深度(從非球面表面上具有高度h處的點(diǎn)至接觸非球面表面的頂點(diǎn)的垂直于光軸的平面的長度)，h是高度(從光軸至透鏡的表面的距離)，C是近軸曲率半徑的倒數(shù)，KA和Ram是非球面表面系數(shù)(m=3，4，5，...，16)。
[0126]以下的表示出被四舍五入到預(yù)定數(shù)位的數(shù)值。另外，在下述表的數(shù)據(jù)中，度用作角度的單位，mm用作長度的單位。然而，光學(xué)系統(tǒng)能夠被按比例地放大或按比例地縮小和利用。因此，可以采用其它合適的單位。
[0127]表I
[0128]示例1:基本透鏡數(shù)據(jù)[0129]
【權(quán)利要求】
1.一種變焦鏡頭，基本上由從物體側(cè)順序地設(shè)置的下述透鏡組構(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； 第一透鏡組和第二透鏡組移動以改變放大率； 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下述條件公式: ，0.0O < |fw/fj < 0.414 (1-1) 其中，fw是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距，是第一透鏡組的焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭，其中焦距fw和滿足下述條件公式: ，0.40 < |fw/fj < 0.414 (1-2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭，其中焦距fw和fl滿足下述條件公式:
，0.405 < I fw/fi I < 0.414 (1-3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，滿足下述條件公式:
-0.04 < fw/fG12 < 0.17 (2) 其中fei2是第一透鏡組 內(nèi)從物體側(cè)開始的第二透鏡的焦距，fw是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變焦鏡頭，滿足下述條件公式:
-0.01 < fw/fG12 < 0.06 (2，)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，滿足下述條件公式: ， 0.31 < fw/f2 < 0.49 (3) 其中fw是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距，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，滿足下述條件公式: ，0.31 < fw/f2 < 0.35 (3，)
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，滿足下述條件公式: ，0.56 < |fVf2| < 1.04 (4) 其中是第一透鏡組的焦距，f2是第二透鏡組的焦距。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的變焦鏡頭，滿足下述條件公式: 0.70 < IfVf2I < 0.80 (4，)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，滿足下述條件公式: -0.19 < H < 0.50 (5) 其中，fi是第一透鏡組的焦距，fG12是第一透鏡組內(nèi)從物體側(cè)開始的第二透鏡的焦距。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的變焦鏡頭，滿足下述條件公式: ，0.15 < ^Zfci2 < 0.30 (5，)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，滿足下述條件公式: ， 0.20 < Hg12f.{(l/r，G12F)-(l/r”G12F)} (6) 其中，Hei2F是第一透鏡組內(nèi)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是通過該第二透鏡的朝向物體側(cè)的表面的中心和距離光軸在高度Hei2F處的點(diǎn)且以該表面的中心作為其頂點(diǎn)的球面表面的曲率半徑，r”ei2F是是通過該第二透鏡的朝向物體側(cè)的表面的中心和距離光軸在高度Hei2F.0.5處的點(diǎn)且以該表面的中心作為其頂點(diǎn)的球面表面的曲率半徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的變焦鏡頭，滿足下述條件公式:
0.20 < Hg12f.{(l/r，G12F)-(l/r，，G12F)} < 0.50 (6，)
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，滿足下述條件公式:
2.0〈 (rG12F+rG12E) / (rG12F_rG12E)〈 30.0 (7) 其中，rG12F是第一透鏡組內(nèi)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，rG12E是第一透鏡組內(nèi)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。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的變焦鏡頭，滿足下述條件公式:
2.0〈 (rG12F+rG12E) / (rG12F_rG12E)〈 15.0 (7 )。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，滿足下述條件公式:
2.5〈 (rG11F+rG11E) / (rG11F_rG11E)〈 10.0 (8)其中，rG11F是第一透鏡組內(nèi)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，rG11E是第一透鏡組內(nèi)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。`
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的變焦鏡頭，滿足下述條件公式:
2.8 < (rGllF+rGllR) / (rGllF-rGllE)〈 4.0 (8 )。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，滿足下述條件公式:
1.3 < fG21/fG22 < 3.0 (9) 其中，fG21是第二透鏡組內(nèi)從物體側(cè)開始的第一透鏡的焦距，fG22是第二透鏡組內(nèi)從物體側(cè)開始的第二透鏡的焦距。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的變焦鏡頭，滿足下述條件公式:
2.0 < fG21/fG22 < 2.5 (9，)。
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】G02B13/18GK103797394SQ201280042394
【公開日】2014年5月14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