專利名稱：變焦鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有高變焦比的袖珍變焦鏡頭系統(tǒng)。
近來，所謂“袖珍”相機(jī)除了具有自動功能和體積小以外，還逐漸具有變焦功能。以往變焦鏡頭被大量用于單反相機(jī)中，并且已有許多類型這樣的變焦鏡頭。但是，為單反相機(jī)設(shè)計(jì)的變焦鏡頭不適用于袖珍相機(jī)，因?yàn)檫@樣變焦鏡頭具有較長的后焦距，體積不夠小。
對于袖珍相機(jī)，已有兩類變焦鏡頭。一類是由兩個透鏡組構(gòu)成的、具有1.5倍左右變焦比的變焦鏡頭。然而，對于2.0以上的變焦比，這類變焦鏡頭實(shí)際上不可能體積很小。
另一類是由三個透鏡組構(gòu)成的、具有約2.5倍變焦比的變焦鏡頭。美國專利US 4978204、US 5002373及US 5033832公開了這類鏡頭。但這種鏡頭的變焦比限于2.6倍左右，而這種變焦比對于袖珍相機(jī)來說是不夠的。
例如，美國專利US 49702024及US 5002373公開的變焦鏡頭具有約2.6倍的變焦比，并由11個鏡片構(gòu)成。美國專利US 5033832公開的變焦鏡頭具有約2.7倍的變焦比，由12個鏡片構(gòu)成。由US 5033832公開的變焦鏡頭拓寬了廣角區(qū)域的視角，但2.7倍的變焦比仍然不夠大。對于袖珍相機(jī)，變焦比應(yīng)為至少3.5倍。
本發(fā)明克服了已有技術(shù)的缺點(diǎn)，它提供了一種三透鏡組的變焦鏡頭，該鏡頭體積小并具有足夠大的放大率，即具有3.5倍左右的變焦比，同時具有很好的光學(xué)性能。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，如以下實(shí)施方案的說明，本發(fā)明的變焦鏡頭包括具有正折射率的第一透鏡組，具有正折射率的第二透鏡組，它距第一透鏡組為第一距離，具有負(fù)折射率的第三透鏡組，它距第二透鏡組為第二距離，第一和第二距離在變焦時改變，其中3.0＜fT/fw;且LT/fT＜1.0其中fT為變焦鏡頭在長焦位置時的焦距，fw為變焦鏡頭在廣角位置時的焦距，LT為在長焦位置時變焦鏡頭的第一個鏡面至成象面的距離。
從下面的介紹及對本發(fā)明的實(shí)踐中可以對本發(fā)明的其它目的及優(yōu)點(diǎn)更加了解。特別是從權(quán)利要求中指出的元件及其組合中可以了解到本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)。
作為本說明書一部分的附圖介紹了本發(fā)明的實(shí)施例，并和說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。


圖1是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的變焦鏡頭在(a)廣角、(b)中焦及(c)長焦位置時的截面圖;
圖2是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的變焦鏡頭在(a)廣角、(b)中焦及(c)長焦位置時的各種像差的大小;
圖3是本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的變焦鏡頭在(a)廣角、(b)中焦及(c)長焦位置時的截面圖;
圖4是本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的變焦鏡頭在(a)廣角、(b)中焦及(c)長焦位置時的各種像差的大小;
圖5是本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的變焦鏡頭在(a)廣角、(b)中焦及(c)長焦位置時的截面圖;
圖6是本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的變焦鏡頭在(a)廣角、(b)中焦及(c)長焦位置時的各種像差的大小。
下面將分別參照附圖1、3和5對本發(fā)明的第一、第二和第三優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)介紹。在可能的情況下，附圖中相同的標(biāo)號表示相同或相似的部分。
為了更好地理解本發(fā)明變焦鏡頭的結(jié)構(gòu)及工作原理，首先在下面第Ⅰ段至第Ⅸ段將本發(fā)明三個實(shí)施例的變焦鏡頭一起介紹一下。
Ⅰ.參照圖1、3及5，本發(fā)明的變焦鏡頭包括一個第一透鏡組Ⅰ，一個第二透鏡組Ⅱ，及一個第三透鏡組Ⅲ，它們彼此分開，并從物體一側(cè)順序排列。第二透鏡組Ⅱ包括一個第一透鏡分組Ⅱa及一個第二透鏡分組Ⅱb，它們彼此以一定間隔分開，并從物體一側(cè)順序排列。第一和第二透鏡組Ⅰ和Ⅱ最好具有正折射率，而第三透鏡組Ⅲ具有負(fù)折射率。
在這種變焦鏡頭中，第一透鏡組Ⅰ及第二透鏡組Ⅱ間的距離，以及第二透鏡組Ⅱ及第三透鏡組Ⅲ之間的距離在變焦過程中可變化。為了獲得高變焦比，該變焦鏡頭最好滿足下列關(guān)系3.0＜fT/fw(1)其中fT為變焦鏡頭在長焦位置時的焦距，fw為變焦鏡頭在廣角位置時的焦距。
Ⅱ.為了獲得緊湊的結(jié)構(gòu)，該變焦鏡頭最好滿足下列關(guān)系LT/fT＜1.0 (2)
3.5＜mⅢT＜5.5 (3)其中LT為變焦鏡頭在長焦位置時其第一個透鏡面至象平面的距離，而mⅢT為第三透鏡組Ⅲ在長焦位置時的橫向放大率。第一個透鏡面表示變焦鏡頭面對物體的表面，而象平面表示相機(jī)的膠片或與物體相反一側(cè)的聚焦面。
Ⅲ.本發(fā)明變焦鏡頭最好滿足下列關(guān)系0.18＜fⅠ，ⅡT/fT＜0.28 (4)-0.20＜fⅢ/fT＜-0.10 (5)其中fⅠ，ⅡT為第一和第二透鏡組Ⅰ和Ⅱ在長焦位置時的復(fù)合焦距，fⅢ為變焦鏡頭中第三透鏡組Ⅲ的焦距。
Ⅳ.本發(fā)明變焦鏡頭的第一透鏡組Ⅰ最好包括至少一個負(fù)透鏡片及正透鏡的鏡片，并滿足-1.0＜fⅠN/fT＜-0.5 (6)40＜μⅠp-μⅠN(7)其中fⅠN為第一透鏡組中負(fù)透鏡的焦距，μⅠp為第一透鏡組Ⅰ中正透鏡的阿貝數(shù)平均值，而μⅠN為第一透鏡組Ⅰ中負(fù)透鏡的阿貝數(shù)平均值。這里，負(fù)透鏡表示具有負(fù)折射率的透鏡，而正透鏡表示具有正折射率的透鏡。
Ⅴ.在變焦鏡頭的第二透鏡組Ⅱ中，第一透鏡分組Ⅱa最好包括至少一個負(fù)透鏡及正透鏡片。第二透鏡分組Ⅱb最好包括至少一個負(fù)透鏡及正透鏡片。第二透鏡組Ⅱ最好滿足下式40＜μⅡbp-μⅡbw(8)其中μⅡp為第二透鏡組Ⅱ中第二分組Ⅱb中正透鏡的阿貝數(shù)平均值，μⅡbN為第二透鏡組Ⅱ中第二分組Ⅱb中負(fù)透鏡的阿貝數(shù)平均值。
Ⅵ.本發(fā)明變焦鏡頭的第三透鏡組Ⅲ最好包括兩個負(fù)透鏡元件和一個正透鏡元件，且滿足0.15＜fⅢp/fT＜0.28 (9)其中fⅢp為第三透鏡組Ⅲ中正透鏡焦距。
Ⅶ.本發(fā)明變焦鏡頭最好滿足下式△DI.II/fT＝-△DII.III/fT(10)｜△DI.II/fT｜＜0.10 (11)其中DI.II為變焦鏡頭從長焦位置變到廣角位置時第一和第二透鏡組Ⅰ和Ⅱ之間距離的變化，而DⅡ，Ⅲ為變焦鏡頭從長焦位置變到廣角位置時第二和第三透鏡組Ⅱ和Ⅲ之間的距離變化。
Ⅷ.本發(fā)明的變焦鏡頭最好滿足下式fI/fT＜0.55 (12)｜fII.IIIW/fII.IIII｜＞5;fII.IIII＜0 (13)其中fI為第一透鏡組Ⅰ的焦距，fⅡ，ⅢW為第二和第三透鏡組Ⅱ和Ⅲ在廣角位置時的復(fù)合焦距，fII.IIIT為第二和第三透鏡組Ⅱ和Ⅲ在長焦位置時的復(fù)合焦距。
Ⅸ.本發(fā)明變焦鏡頭中每一個透鏡的表面最好為球面。
上述第Ⅰ段至第Ⅸ段總體介紹了本發(fā)明第一、第二及第三實(shí)施例的工作原理。
第Ⅰ段給出了變焦鏡頭結(jié)構(gòu)的基本條件，特別是變焦鏡頭中透鏡組間折射率的配置，以得到本發(fā)明的基本特征，即大變焦比。
第Ⅱ段涉及本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，即小體積。本發(fā)明的變焦鏡頭包括三個透鏡組Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，而變焦鏡頭的總長度在其處于長焦位置時為最大。但為了獲得大變焦比同時保持小體積，本發(fā)明的變焦鏡頭通過滿足(2)式的條件而使其總長度小于變焦鏡頭在長焦位置時的焦距。
下式成立f＝fI·mⅡ·mⅢ，其中f為變焦鏡頭的焦距，fⅠ為第一透鏡組Ⅰ的焦距，mⅡ?yàn)榈诙哥R組Ⅱ的橫向放大率，mⅢ為第三透鏡組的橫向放大率。
相應(yīng)地，為了增大變焦鏡頭在長焦位置時的焦距f，上述三項(xiàng)fI、mⅡ及mⅢ中全部或部分均應(yīng)增大。
然而，增大fI是不合適的，因?yàn)檫@會減小第一透鏡組Ⅰ的折射率，從而難于使變焦鏡頭體積小。進(jìn)一步，雖然增加mⅡ可使變焦鏡頭體積小，但使得難于補(bǔ)嘗與第三透鏡組Ⅲ相關(guān)的像差，因?yàn)榈谝缓偷诙哥R組Ⅰ和Ⅱ具有很強(qiáng)的正折射率。
這樣，本發(fā)明通過將mⅢ(即第三透鏡組的橫向放大率)在長焦位置設(shè)定為(3)式范圍內(nèi)的數(shù)值，就可使變焦鏡頭體積小且焦距f增加。如果mⅢ的數(shù)值小于(3)式范圍的最低限，則不可能獲得大的變焦比。另一方面，如果它超過了上限，則第三透鏡組Ⅲ的折射率變得過強(qiáng)，使得難于補(bǔ)償正像差，并由于裝配過程中透鏡過于靈敏而產(chǎn)生問題。
第Ⅲ段詳述了如何獲得大變焦比及小體積。(4)式表示變焦鏡頭中第一和第二透鏡組Ⅰ和Ⅱ在長焦位置時的復(fù)合折射率，若該復(fù)合折射率落在(4)式所定的下限以下，則第一和第二透鏡組Ⅰ和Ⅱ的折射率過強(qiáng)，使得難于對第三透鏡組Ⅲ的負(fù)折射率的像差進(jìn)行補(bǔ)償。另一方面，若它超過了上限，雖然有助于補(bǔ)償?shù)谌哥R組Ⅲ的像差，但難于使系統(tǒng)體積小。
(5)式給出了第三透鏡組Ⅲ的折射率范圍。第二和第三透鏡組Ⅱ和Ⅲ之間的距離由(4)式及(5)式確定。在(5)式給定的條件下，若第三透鏡組Ⅲ的焦距低于下限值，則增加第二和第三透鏡組之間的距離，使得變焦鏡頭難于體積小。若焦距超過上限，就會因加大像差而降低了性能。
第Ⅳ段給出了補(bǔ)償變焦鏡頭第一透鏡組Ⅰ的一般像差和色差的條件。具體來說，為了將在變焦時發(fā)生變焦鏡頭的色差變化減至最小而獲得高性能，通過滿足上述條件來消除與變焦鏡頭每一透鏡組相關(guān)的色差。
盡管第一透鏡組Ⅰ的像差通過至少一個負(fù)透鏡和一個正透鏡來加以補(bǔ)償，但若(6)中的相應(yīng)數(shù)值超過(6)式給定的上限或低于下限時，則難于補(bǔ)償球差及彗差。(7)式給出了消除第一透鏡組Ⅰ的色差的條件。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了補(bǔ)償像差及消除色差，第一透鏡組中正透鏡及負(fù)透鏡的折射率應(yīng)為較小數(shù)值，并如(7)式所定，第一透鏡組Ⅰ中正透鏡的材料應(yīng)具有較大的阿貝數(shù)值。
此外，若第一透鏡組Ⅰ中具有至少一個由阿貝值大于75的材料制成的正折射透鏡元件，就可以用具有較高折射率的材料來制作負(fù)透鏡，同時滿足(7)式，并可以小的透鏡結(jié)構(gòu)補(bǔ)償色差及其它像差。
第Ⅴ段涉及第二透鏡組Ⅱ的透鏡結(jié)構(gòu)。如上所述，本發(fā)明的變焦鏡頭中第二透鏡組Ⅱ包括具有負(fù)折率性的第一透鏡分組Ⅱa及具有正折射率的第二透鏡分組Ⅱb。雖然在每一個透鏡組中都由其中的一個正透鏡和負(fù)透鏡來消除色差和補(bǔ)償像差，但消除色差更主要是由滿足(8)式關(guān)系的具有強(qiáng)正折射性的第二分組Ⅱb來實(shí)現(xiàn)的。
此外，在第二透鏡組Ⅱ中，如果第二分組Ⅱb中至少一個正透鏡元件用阿貝值大于75的材料制成，就可以用高折射率的材料來制作負(fù)透鏡，同時滿足(8)式，并可在小透鏡結(jié)構(gòu)中補(bǔ)償色差及其它像差。
第Ⅵ段涉及變焦鏡頭中第三透鏡組Ⅲ的透鏡結(jié)構(gòu)。盡管整個第三透鏡組Ⅲ具有很強(qiáng)的負(fù)折射率，但單獨(dú)負(fù)透鏡不能消除色差或補(bǔ)償成象平面的珀茲伐和。
相應(yīng)地，第三透鏡組Ⅲ除了包括二個負(fù)透鏡以外還包括一個正透鏡。此外，為了消除色差并補(bǔ)償珀茲伐和，第三透鏡組Ⅲ中正透鏡的折射率應(yīng)取(9)式給定的數(shù)值范圍。如果(9)式中相應(yīng)數(shù)值超過(9)式所定上限或低于下限，負(fù)透鏡的折射率就會變得太大或太小，使得難于補(bǔ)償像差。
第Ⅶ段涉及每個透鏡組在變焦過程中的運(yùn)動。在本發(fā)明的變焦鏡頭中，雖然在變焦過程中第一、第二和第三透鏡組中每一個都應(yīng)獨(dú)立地移動，但通過滿足(10)、(11)式可得到體積更小和更經(jīng)濟(jì)的變焦鏡頭。
例如，(10)式涉及變焦過程中共同移動第一和第三透鏡組，這可使鏡頭的鏡筒結(jié)構(gòu)簡單而經(jīng)濟(jì)。如果不滿足(10)式，則鏡筒結(jié)構(gòu)或變焦鏡頭不得不使第一至第三透鏡組獨(dú)立地移動，這樣使元件數(shù)目增加，并使得組裝費(fèi)用增加，從而增加成本。
(11)式涉及通過在變焦過程中限制透鏡組間距離的變化而使鏡頭體積更小。當(dāng)變焦比大于3時，雖然在從廣角到長焦的變焦過程中一般透鏡組間距離變化約為0.15，但根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，這種變化范圍最好限制在(11)式給定的范圍內(nèi)，以使變焦鏡頭體積更小。
參照第Ⅷ段，在本發(fā)明的變焦鏡頭中，具有正折射率的第一透鏡組Ⅰ的焦距最好被限制于(12)式給出的范圍，以使鏡頭體積小。此外，具有正折射率的第二透鏡組Ⅱ和具有負(fù)折射率的第三透鏡組Ⅲ的復(fù)合焦距應(yīng)限于(13)式給出的范圍內(nèi)，以減小鏡頭在長焦位置時的總長度。
(13)式設(shè)定第二和第三透鏡組Ⅱ和Ⅲ的復(fù)合折射率在廣角位置時為較小數(shù)值。換言之，在長焦位置時，具有復(fù)合的強(qiáng)負(fù)折射率的第二和第三透鏡組Ⅱ和Ⅲ從物體方面來看置于滿足(12)式的具有強(qiáng)正折射率的第一透鏡組Ⅰ之后。這種配置有助于使體積減小。換言之，如果(12)、(13)式中有關(guān)數(shù)值超出兩式的范圍，則難于同時獲得小體積和大變焦比。
第Ⅸ段涉及用便宜的球面透鏡來制作上述高變焦比的變焦鏡頭。雖然制造非球面透鏡的技術(shù)有所發(fā)展，但這種非球面透鏡仍然很昂貴。這樣，對于低成本鏡頭來說，最好用球面透鏡。采用本發(fā)明上述原理及概念，就可得到高變焦比高性能的小型變焦鏡頭，而仍可采用便宜的球面透鏡。
更具體地，本發(fā)明第一、第二和第三實(shí)施例的變焦鏡頭將在下面分別進(jìn)行討論。圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的變焦鏡頭，圖2是第一實(shí)施例的變焦鏡頭在不同變焦位置時的各種像差，這是不言自明的。參照圖1，本發(fā)明的變焦鏡頭最好在第二和第三透鏡組Ⅱ和Ⅲ之間靠近第二透鏡組Ⅱ的第二分組Ⅱb處具有一個孔徑光闌“A”。
孔徑光闌“A”一般總是位于變焦鏡頭中間，即位于第二透鏡組Ⅱ的中間。但孔徑光闌A的這種配置將第二透鏡組Ⅱ分為二個部分，使得組裝更加復(fù)雜，易出現(xiàn)誤差，從而難于獲得高性能的鏡頭。這樣，為了克服這些功能和組裝的問題，并使成本降低，本發(fā)明的變焦鏡頭最好在第二和第三透鏡組Ⅱ和Ⅲ之間設(shè)置一個孔徑光闌A，從而避免分開第二透鏡組Ⅱ。表一給出本發(fā)明變焦鏡頭的一組參數(shù)的例子。
表1廣角 中焦 長焦f 39.5 80.0 136.9Fno1:3.8 1:6.7 1:10.5ω 28.9° 14.8° 8.9°(ω=半視角)曲率半徑 厚度或距離 折射率 色散系數(shù)r1 -36.452r2 -65.659 d1 1.500 n1 1.84666 υ1 23.83r3 94.014 d2 0.150r4 37078.444 d3 2.400 n2 1.49700 υ2 81.61r5 47.876 d4 0.150r6 -51.426 d5 3.900 n3 1.49700 υ3 81.61r7 -25.378 d6 *1r8 15.454 d7 1.000 n4 1.77250 υ4 49.62r9 -61.544 d8 3.860 n5 1.72825 υ5 28.32r10 85.933 d9 7.890r11 -11.816 d10 4.250 n6 1.48749 υ6 70.44r12 -21.172 d11 1.200 n7 1.84666 υ7 23.83r13 74.806 d12 0.150r14 -26.927 d13 2.650 n8 1.49700 υ8 81.61r15 -174.349 d14 *2r16 -20.267 d15 3.290 n9 1.80518 υ9 25.46r17 -28.027 d16 0.150r18 74.906 d17 1.200 n10 1.77250 υ10 49.62r19 -13.028 d18 4.310r20 -84.078 d19 1.500 n11 1.77250 υ11 49.62d20 *3
廣角 中焦 長焦*1d6 3.020 10.069 13.470*2d14 13.824 6.775 3.374*3d20 8.492 32.25 64.928d20表示背焦距fb，即成象面至第三透鏡組中面對成象面的透鏡面的距離。
(1)-(13)式所給條件的數(shù)值如下(1) fT/fW:3.466(2) LT/fT:0.886(3) mIIIT:0.224(4) fI,IIT/fT:-0.139(5) fIII/fT:-0.724(6) fIN/fT:57.78(7) υIP-υIN:4.474(8) υIIbP-υIIbN:52.2(9) fIIIP/fT:0.206(10) △DI,II/fT=-△DII,III/fT:0.076(11) |△DI,II/fT|:0.076(12) fI/fT:0.464(13) | |:39.7圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的變焦鏡頭。圖4表示本發(fā)明第二實(shí)施例的變焦鏡頭在不同變焦位置時的各種像差，該圖是不言自明的。參照圖3，本發(fā)明的變焦鏡頭最好在第二透鏡組Ⅱ的第一透鏡分組Ⅱa及第二透鏡分組Ⅱb之間具有一個孔徑光闌A。
表2廣角 中焦 長焦f 39.5 80.0 130.0Fno1:3.9 1:6.7 1:10.0ω 28.2° 14.6° 9.2°
曲率半徑 厚度或距離 折射率 色散系數(shù)r1 -45.472r2 -105.785 d1 1.500 n1 1.84666 υ1 23.83r3 85.583 d2 0.150r4 -133.005 d3 2.600 n2 1.49700 υ2 81.61r5 41.913 d4 0.150r6 -64.302 d5 3.700 n3 1.49700 υ3 81.61r7 -25.216 d6 *1r8 14.911 d7 1.000 n4 1.77250 υ4 49.62r9 -74.331 d8 3.000 n5 1.69895 υ5 30.05r10 40.637 d9 9.710r11 -29.525 d10 2.650 n6 1.48749 υ6 70.44r12 83.270 d11 0.150 n7 1.48749 υ7 70.44r13 -11.927 d12 4.250r14 -19.730 d13 1.200 n8 1.84666 υ8 23.83r15 -47.721 d14 *2r16 -18.417 d15 3.110 n9 1.80518 υ9 25.46r17 -25.781 d16 0.150r18 69.200 d17 1.200 n10 1.64000 υ10 60.15r19 -12.485 d18 4.950r20 -71.822 d19 1.500 n11 1.77250 υ11 49.62d20 *3廣角 中焦 長焦*1d6 3.067 9.090 11.836*2d14 9.769 3.746 1.000*3d20 8.5 30.54 56.995(1) - (13)式給定條件的數(shù)值如下:
(1) fT/fW:3.291(2) LT/fT:0.852(3) mIIIT:0.220(4) fI,IIT/fT:-0.128(5) fIII/fT:-0.733(6) fIN/fT:57.78(7) υIP-υIN:4.550(8) υIIbP-υIIbN:41.61(9) fIIIP/fT:0.274(10) △DI,II/fT=-△DII,III/fT:0.067(11) |△DI,II/fT|:0.067(12) fI/fT:0.403(13) | |:4.96
圖5是本發(fā)明第三實(shí)施例的變焦鏡頭。圖6表示第三實(shí)施例的變焦鏡頭在不同變焦位置上的各種像差，它是不言自明的。本發(fā)明的變焦鏡頭最好在第二透鏡組Ⅱ的第一和第二透鏡分組Ⅱa和Ⅱb之間具有一個孔徑光闌A。
表3廣角 中焦 長焦f 39.5 80.0 136.0Fno1:4.0 1:6.9 1:10.8ω 28.9° 14.8° 8.9°曲率半徑 厚度或距離 折射率 色散系數(shù)r1 -25.509r2 -49.004 d1 1.500 n1 1.84666 υ1 23.83r3 -64.874 d2 0.150r4 -24.980 d3 3.600 n2 1.49700 υ2 81.61r5 29.518 d4 0.150r6 -116.064 d5 3.700 n3 1.49700 υ3 81.61r7 -29.790 d6 *1r8 12.022 d7 1.000 n4 1.77250 υ4 49.62r9 -176.144 d8 3.000 n5 1.74077 υ5 27.76r10 47.826 d9 9.750r11 -80.926 d10 2.650 n6 1.49700 υ6 81.61r12 44.171 d11 0.150 n7 1.51728 υ7 69.68r13 -10.227 d12 4.250r14 -16.557 d13 1.200 n8 1.84666 υ8 23.83r15 -44.973 d14 *2r16 -16.780 d15 3.210 n9 1.80518 υ9 25.46r17 -23.230 d16 0.150r18 93.346 d17 1.200 n10 1.77250 υ10 49.62r19 -11.412 d18 4.900r20 -43.980 d19 1.500 n11 1.77250 υ11 49.62d20 *3廣角 中焦 長焦*1d6 3.808 9.423 12.203*2d14 -9.395 3.780 1.000*3d20 -8.502 30.074 59.006
(1) -(13)式給定條件的數(shù)值如下:
(1) fT/fW:3.433(2) LT/fT:0.840(3) mIIIT:0.201(4) fI,IIT/fT:-0.115(5) fIII/fT:-0.476(6) fIN/fT:57.78(7) υIP-υIN:4.940(8) υIIbP-υIIbN:51.82(9) fIIIP/fT:0.233(10) △DI,II/fT=-△DII,III/fT:0.062(11) |△DI,II/fT|:0.062(12) fI/fT:0.350(13) | |:3.3根據(jù)本發(fā)明，可獲得一種具有3.5倍左右高放大率(fT/fW)及在長焦位置時攝遠(yuǎn)比(LT/fT)在0.9以下的袖珍變焦鏡頭。此外，本發(fā)明變焦鏡頭采用便宜的球面透鏡來代替昂貴的非球面透鏡，而仍能保持鏡頭的光學(xué)性能。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員從本說明書及對本發(fā)明的實(shí)踐中很容易得出本發(fā)明的其它實(shí)施例。本說明書及實(shí)施例僅用于舉例說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種變焦鏡頭，包括具有正折射率的第一透鏡組，具有正折射率且與第一透鏡組分開第一距離的第二透鏡組，具有負(fù)折射率的且與第二透鏡組分開第二距離的第三透鏡組，所述第一距離和第二距離在變焦時改變，其特征在于它滿足3.0＜fT/fW；且LT/fT＜1.0式中fT為變焦鏡頭在長焦位置時的焦距，fW為變焦鏡頭在廣角位置時的焦距，LT為在長焦位置時變焦鏡頭鄰近物體的第一個鏡面距相對側(cè)成象面的距離。
2.如權(quán)利要求1的變焦鏡頭，其特征在于，它滿足0.18<fI，IIT/fT<0.28式中fI，IIT為長焦位置時第一和第二透鏡組的復(fù)合焦距。
3.如權(quán)利要求1的變焦鏡頭，其特征在于，它滿足-0.20<fⅢ/fT<-0.10式中fⅢ為第三透鏡組的焦距。
4.如權(quán)利要求1的變焦鏡頭，其特征在于，第一透鏡組包括一個具有負(fù)折射率的負(fù)透鏡，且滿足-1.0<fIN/fT<-0.5式中fIN為第一透鏡組中負(fù)透鏡的焦距。
5.如權(quán)利要求1的變焦鏡頭，其特征在于，第一透鏡組包括一個具有正折射率的正透鏡及一個具有負(fù)折射率的負(fù)透鏡，且滿足40<μIp-μIN式中μIp為第一透鏡組中正透鏡阿貝數(shù)平均值，μIN為第一透鏡組中負(fù)透鏡阿貝數(shù)平均值。
6.如權(quán)利要求1的變焦鏡頭，其特征在于，第一、第二及第三透鏡組是球面透鏡。
7.如權(quán)利要求1的變焦鏡頭，其特征于，在第二和第三透鏡組之間具有一個孔徑光闌。
8.如權(quán)利要求1的變焦鏡頭，其特征在于，在第二透鏡組中包括一個孔徑光闌。
9.一種變焦鏡頭，包括具有正折射率的第一透鏡組，具有正折射率且與第一透鏡組為第一距離的第二透鏡組，具有負(fù)折射率且與第二透鏡組為第二距離的第三透鏡組，第一和第二距離在變焦時改變，其特征在于它滿足下式3.0＜fT/fw;且3.5＜mIIII＜5.5式中mIIII為長焦位置時第三透鏡組的橫向放大率。
10.如權(quán)利要求9的變焦鏡頭，其特征于，第二透鏡組包括第一和第二透鏡分組，第一透鏡分組包括一個具有負(fù)折射率的負(fù)透鏡和一個具有正折射率的正透鏡，且第二透鏡分組包括所述負(fù)透鏡和正透鏡，其中40＜μIIbp-μIIbN其中μIIbP為第二透鏡分組正透鏡的阿貝數(shù)的平均值，而μIIbN為第二透鏡分組中負(fù)透鏡的阿貝數(shù)的平均值。
11.如權(quán)利要求9的變焦鏡頭，其特征在于，第三透鏡組包括一個具有正折射率的正透鏡，它滿足0.15＜fIIIp/fT＜0.28式中fIIIp為第三透鏡組中正透鏡的焦距。
12.如權(quán)利要求9的變焦鏡頭，其特征在于，在第二和第三透鏡組間有一個孔徑光闌。
13.如權(quán)利要求9的變焦鏡頭，其特征在于，在第二透鏡組中包括一個孔徑光闌。
14.如權(quán)利要求9的變焦鏡頭，其特征在于，它滿足下式△DI.II/fT＝-△DII.III/fT式中DI.II為變焦時第一距離的變化，DII.III為變焦時第二距離的變化，fT為變焦鏡頭在長焦位置時的焦距。
15.如權(quán)利要求10的變焦鏡頭，其特征在于，在第二透鏡組的第一和第二透鏡分組間有一個孔徑光闌。
16.如權(quán)利要求13的變焦鏡頭，其特征在于，在變焦時孔徑光闌與第二透鏡組一起運(yùn)動。
17.如權(quán)利要求14的變焦鏡頭，其特征在于，它滿足｜△DI.II/fT｜＜0.10式中△DI.II為變焦時第一距離的變化。
18.一種變焦鏡頭，包括具有正折射率的第一透鏡組，具有正折射率且距第一透鏡組為第一距離的第二透鏡組，具有負(fù)折射率且距第二透鏡組為第二距離的第三透鏡組，第一和第二距離在變焦時改變，其特征在于它滿足3.0＜fT/fw式中fT為變焦鏡頭在長焦位置時的焦距，fw為變焦鏡頭在廣角位置時的焦距，其中第一透鏡組包括至少一個負(fù)透鏡和正透鏡元件，且至少該正透鏡的阿貝值大于或等于75。
19.如權(quán)利要求18的變焦鏡頭，其特征在于，它滿足LT/fT＜1.0式中LT為長焦位置上變焦鏡頭的第一個透鏡面至成象面的距離。
20.如權(quán)利要求18的變焦鏡頭，其特征在于，它滿足下式3.5＜mIIII＜5.5式中mIIII為長焦位置時第三透鏡組的橫向放大率。
21.一種變焦鏡頭，包括具有正折射率的第一透鏡組，具有正折射率且距第一透鏡組為第一距離的第二透鏡組，具有負(fù)折射率且距第二透鏡組為第二距離的第三透鏡組，第一和第二距離在變焦時改變，其特征在于它滿足3.0＜fT/fw式中fT為變焦鏡頭在長焦位置時的焦距，fw為變焦鏡頭在廣角位置時的焦距，其中第二透鏡組包括至少第一和第二透鏡分組，每一個分組包括一個具有正折射率的正透鏡和一個具有負(fù)折射率的負(fù)透鏡，而第二透鏡分組中正透鏡的阿貝數(shù)大于或等于75。
22.如權(quán)利要求21的變焦鏡頭，其特征在于，它滿足下式LT/fT＜1.0式中LT為長焦位置上變焦鏡頭第一個透鏡面至成象面的距離。
23.如權(quán)利要求21的變焦鏡頭，其特征在于，它滿足下式3.5＜mIIII＜5.5式中mIIII為長焦位置時第三透鏡組的橫向放大率。
24.一種變焦鏡頭，包括具有正折射率的第一透鏡組，具有正折射率且距第一透鏡組為第一距離的第二透鏡組，具有負(fù)折射率且距第二透鏡組為第二距離的第三透鏡組，第一和第二距離在變焦時改變，其特征在于它滿足3.0＜fT/fw;△DI.II/fT＝-△DII.III/fT，｜△DI.II/fT｜＜0.10式中fT為變焦鏡頭在長焦位置時的焦距，fw為變焦鏡頭在廣角位置時的焦距，DI.II為變焦時第一距離的變化，DⅡ，Ⅲ為變焦時第二距離的變化。
25.如權(quán)利要求24的變焦鏡頭，其特征在于，它滿足下式LT/fT＜1.0式中LT為長焦位置上變焦鏡頭的第一透鏡面距成象面的距離。
26.如權(quán)利要求24的變焦鏡頭，其特征在于，它滿足下式3.5＜mIIII＜5.5式中mIIII為長焦位置時第三透鏡組的橫向放大率。
27.如權(quán)利要求24的變焦鏡頭，其特征在于，第一、第二及第三透鏡組為球面透鏡。
28.一種變焦鏡頭，包括具有正折射率的第一透鏡組，具有正折射率且距第一透鏡組為第一距離的第二透鏡組，具有負(fù)折射率且距第二透鏡組為第二距離的第三透鏡組，第一和第二距離在變焦時改變，其特征在于它滿足3.0＜fT/fw;LT/fT＜1.03.5＜mIIII＜5.5式中fT為變焦鏡頭在長焦位置時的焦距，fw為變焦鏡頭在廣角位置時的焦距，LT為長焦位置時變焦鏡頭第一透鏡面至象平面的距離，mIIII為長焦位置時第三透鏡組的橫向放大率。
29.如權(quán)利要求28的變焦鏡頭，其特征在于，第一、第二及第三透鏡組為球面透鏡。
30.如權(quán)利要求28的變焦鏡頭，其特征在于，第三透鏡組包括具有正折射率的正透鏡，且有0.15＜fIIIP/fT＜0.28式中fIIIP為第三透鏡組中正透鏡的焦距。
31.一種變焦鏡頭，包括具有正折射率的第一透鏡組，具有正折射率且距第一透鏡組為第一距離的第二透鏡組，具有負(fù)折射率且距第二透鏡組為第二距離的第三透鏡組，第一和第二距離在變焦時改變，其特征在于它滿足fI/fT＜0.55｜fII.IIIW/fII.IIIT｜＞5;fII.IIIT＜0式中fI為第一透鏡組的焦距，fII.IIIW為廣角位置時第二和第三透鏡組的復(fù)合焦距，fII.IIIT為長焦位置時第二和第三透鏡組的復(fù)合焦距。
32.如權(quán)利要求31的變焦鏡頭，其特征在于，它滿足下式3.0＜fT/fwLT/fT＜1.0式中fT為變焦鏡頭在長焦位置時的焦距，fw為變焦鏡頭在廣角位置時的焦距。
33.如權(quán)利要求31的變焦鏡頭，其特征在于，第一、第二及第三透鏡組為球面透鏡。
全文摘要
一種變焦比約為3.5倍的袖珍變焦鏡頭，包括具有正折射率的第一透鏡組、具有正折射率且距第一透鏡組為第一距離的第二透鏡組及具有負(fù)折射率的且距第二透鏡組為第二距離的第三透鏡組，第一和第二距離在變焦時改變，其中3.0＜f
文檔編號G02B15/14GK1097510SQ9310815
公開日1995年1月18日 申請日期1993年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月10日
發(fā)明者尹龍圭 申請人:三星航空產(chǎn)業(yè)株式會社