專利名稱：變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于諸如標(biāo)準(zhǔn)或視頻照相機(jī)之類的攝影設(shè)備的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，更具體而言，涉及具有五個(gè)透鏡組、設(shè)計(jì)成實(shí)現(xiàn)超廣角和高變焦比的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，數(shù)字靜止圖像照相機(jī)(DSC)作為攝影設(shè)備引起人們極大關(guān)注。隨著技術(shù)的發(fā)展，DSC趨于提供更寬的視角，更高的變焦比和更緊湊的設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)這些特征，DSC通常使用在廣角位置處具有32°半視場角并且具有3X變焦比的三組變焦透鏡。變焦透鏡包括分別具有負(fù)，正和負(fù)折光力(refractive power)的三個(gè)透鏡組。
在使用35mm膠卷的傳統(tǒng)單透鏡反射式(SLR)照相機(jī)中，由于競相發(fā)展功能得以加強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)變焦透鏡，使得焦距(視角)從具有37°半視場角的28mm縮至廣角位置處具有約42°半視場角的24mm，使變焦比從具有28-200mm焦距的約7X增至具有約24-200mm焦距的約8X。
為了使數(shù)字照相機(jī)也獲得更寬的視角和更高的變焦比，已提出包括具有正，負(fù)，正，正和正折光力的五個(gè)透鏡組的變焦透鏡。在日本未審公開專利申請No.2002-98893，2005-17915，2005-55625和2005-70437中披露了五組變焦透鏡的示例。
在日本未審公開專利申請No.2002-98893中提出的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)具有從7X至10X的高變焦比和廣角位置處約37°的半視場角。該變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)提供了較寬的視角和高變焦比；然而，該變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)并不提供足夠?qū)挼囊暯恰?br> 在日本未審公開專利申請No.2002-17915中披露的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)的另一示例具有約為5X的變焦比和廣角位置處約39°的半視場角。該變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)提供了較寬的視角；然而，該變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)并不提供足夠?qū)挼囊暯呛透咦兘贡取?br> 在日本未審公開專利申請No.2002-55625中披露的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)的另一示例具有寬視角，這是由于在廣角位置處的半視場角約為39°，但具有3.9X的低變焦比。
在日本未審公開專利申請No.2002-70437中給出的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)的另一示例具有廣角位置處約40°的半視場角和7X的變焦比。該變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)與以上引述的參考文獻(xiàn)所提出的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)相比具有更寬的視角和更高的變焦比，但鑒于當(dāng)前更寬視角和更高變焦比的趨勢，并不能提供令人滿意的寬視角和變焦比。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種具有廣角位置處約43°的半視場角和約8X的高變焦比的緊湊變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，它可用于諸如具有小像素間距的電荷耦合器件(CCD)之類的固態(tài)攝影設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，包括第一透鏡組，具有正折光力，且包括兩個(gè)透鏡；第二透鏡組，具有負(fù)折光力；第三透鏡組，具有正折光力；第四透鏡組，具有正折光力；和第五透鏡組，具有正折光力。第一至第五透鏡組從物側(cè)按順序設(shè)置，在從廣角位置到遠(yuǎn)攝位置的變焦期間移動(dòng)第一透鏡組。
第一透鏡組包括具有負(fù)折光力的第一透鏡和具有正折光力的第二透鏡，第二透鏡的折射率NI_L2滿足1.65＜NI_L2＜1.8。
在從廣角位置到遠(yuǎn)攝位置的變焦期間，第一與第二透鏡組之間的距離以及第四與第五透鏡組之間的距離增大，而第二與第三透鏡組之間的距離減小。
第三透鏡組包括具有正折光力的第一正透鏡，由具有正折光力的第二正透鏡和具有負(fù)折光力的負(fù)透鏡組成的正/負(fù)雙合透鏡，和具有正折光力的第三正透鏡，這些透鏡從物側(cè)按順序設(shè)置。第二正透鏡的折射率NIII_L8滿足NIII_L8＜1.5，第二正透鏡的阿貝數(shù)(Abbenumber)γIII_L8滿足γIII_L8＞80。
當(dāng)fW，fIV和fII分別為廣角位置處總焦距，第四透鏡組IV的焦距和第二透鏡組II的焦距時(shí)，第四和第二透鏡組滿足0＜fW/fIV＜0.20和-0.90＜fW/fII＜-0.50。


圖1A是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)布局的截面圖；圖1B是表示圖1A所示變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)分別在廣角位置，中角位置和遠(yuǎn)攝位置處的光學(xué)布局的截面圖；圖2A-2D分別圖解了根據(jù)圖1A和1B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在廣角位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差；圖3A-3D分別圖解了根據(jù)圖1A和1B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在中角位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差；圖4A-4D分別圖解了根據(jù)圖1A和1B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差；圖5A是表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)布局的截面圖；圖5B是表示圖5A所示變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)分別在廣角位置，中角位置和遠(yuǎn)攝位置處的光學(xué)布局的截面圖；圖6A-6D分別圖解了根據(jù)圖5A和5B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在廣角位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差；圖7A-7D分別圖解了根據(jù)圖5A和5B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在中角位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差；圖8A-8D分別圖解了根據(jù)圖5A和5B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差；圖9A是表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)布局的截面圖；圖9B是表示圖9A所示變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)分別在廣角位置，中角位置和遠(yuǎn)攝位置處的光學(xué)布局的截面圖；圖10A-10D分別圖解了根據(jù)圖9A和9B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在廣角位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差；圖11A-11D分別圖解了根據(jù)圖9A和9B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在中角位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差；圖12A-12D分別圖解了根據(jù)圖9A和9B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差；圖13A是表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)布局的截面圖；圖13B是表示圖13A所示變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)分別在廣角位置，中角位置和遠(yuǎn)攝位置處的光學(xué)布局的截面圖；圖14A-14D分別圖解了根據(jù)圖13A和13B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在廣角位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差；圖15A-15D分別圖解了根據(jù)圖13A和13B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在中角位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差；以及圖16A-16D分別圖解了根據(jù)圖13A和13B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差。
具體實(shí)施例方式
圖1A是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)布局的截面圖，圖1B是表示圖1A所示變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)分別在廣角位置，中角位置和遠(yuǎn)攝位置處的光學(xué)布局的截面圖。
參照圖1A和圖1B，變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)從物側(cè)(OBJ)按順序包括具有正折光力的第一透鏡組I，具有負(fù)折光力的第二透鏡組II，具有正折光力的第三透鏡組III，具有正折光力的第四透鏡組IV，和具有正折光力的第五透鏡組V。變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)還包括設(shè)置在第二與第三透鏡組II與III之間并與第三透鏡組III一起移動(dòng)的孔徑光闌S。
根據(jù)該實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)包括五個(gè)透鏡組I至V，從而，抑制因廣視角和高變焦比導(dǎo)致的像差。
更具體而言，第一透鏡組I具有正折光力，并包括用于實(shí)現(xiàn)高變焦比的兩個(gè)透鏡。參照圖1B，在從廣角位置經(jīng)過中角位置到遠(yuǎn)攝位置的變焦期間，移動(dòng)第一透鏡組I?？刹捎迷谧兘蛊陂g增加相距第二透鏡組II的距離的方式移動(dòng)第一透鏡組I，以實(shí)現(xiàn)高變焦比。采用使第二與第三透鏡組II與III之間距離減小并且增大第四與第五透鏡組IV與V之間距離的方式，移動(dòng)第一至第五透鏡組I至V。特別是，移動(dòng)第五透鏡組V，形成凸向物側(cè)OBJ的彎曲。
第三和第四透鏡組III和IV被設(shè)計(jì)成具有正折光力。在變焦期間，改變第三與第四透鏡組III與IV之間的距離，以補(bǔ)償因增加角度而變差的散光像場彎曲。尤其是，由于在廣角位置處導(dǎo)致顯著量值的散光像場彎曲，在廣角位置處第三與第四透鏡組III與IV之間的距離可顯著改變。
當(dāng)光線傾斜入射在諸如電荷耦合器件(CCD)之類的攝影設(shè)備的像平面上時(shí)，由于光學(xué)系統(tǒng)的聚焦遠(yuǎn)心角(telecentricity angle)與攝影設(shè)備像平面中的微透鏡組合不匹配，從而出現(xiàn)黑框(或漸暈)。為防止出現(xiàn)黑框，應(yīng)調(diào)節(jié)光學(xué)系統(tǒng)的聚焦遠(yuǎn)心角，以便光能夠垂直入射到像平面。在變焦期間還可移動(dòng)第五透鏡組V，以調(diào)節(jié)光學(xué)系統(tǒng)的聚焦遠(yuǎn)心角。當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)的光路受到透鏡鏡筒遮擋時(shí)會(huì)出現(xiàn)黑框，從而使部分入射光不會(huì)入射到攝影設(shè)備上。例如，取景器受透鏡鏡筒部分遮擋會(huì)導(dǎo)致圖像中的暗角。
第一透鏡組I可包括兩個(gè)透鏡的雙合透鏡，以提供超廣角(約43°的半視場角)，同時(shí)抑制透鏡直徑的增加。雙合透鏡由粘合在一起的具有負(fù)折光力的第一透鏡L1和具有正折光力的第二透鏡L2組成。由于第一透鏡組I以這種方式包括兩個(gè)透鏡的單個(gè)雙合透鏡，可抑制第一透鏡組I厚度的增大，防止透鏡直徑隨半視場角增大，并縮減了透鏡的總長度。
第二透鏡L2的折射率NI_L2可滿足公式(1)1.65＜NI_L2＜1.8(1)通過將第二透鏡L2的折射率NI_L2設(shè)置成高值，可抑制在遠(yuǎn)攝位置處的球面像差和慧差。當(dāng)?shù)诙哥RL2的折射率NI_L2小于最小限制時(shí)，雙合透鏡的透鏡曲率半徑減小以保持焦距，從而增大在每個(gè)透鏡表面的球面像差或慧差。相反，當(dāng)?shù)诙哥RL2的折射率NI_L2超過最大限制時(shí)，能夠僅使用高色散玻璃。這樣，不能使色差降低。
為了使用通過減小在廣角位置處第一與第二透鏡組I與II之間距離而實(shí)現(xiàn)的焦點(diǎn)后移透鏡結(jié)構(gòu)來獲得超廣角，第二透鏡組II可具有如公式(2)所定義的強(qiáng)負(fù)折光力-0.90＜fW/fII＜-0.50(2)其中，fW和fII分別表示在廣角位置處的總焦距和第二透鏡組II的焦距。
當(dāng)該比率超過最大限制從而使第二透鏡組II的折光力降低時(shí)，使在廣角位置處焦點(diǎn)后移透鏡結(jié)構(gòu)的效應(yīng)減弱，且沒有提供空間來將濾鏡設(shè)置在像平面IMG前面。相反地，當(dāng)該比率小于最小限制從而使第二透鏡組II的負(fù)折光力變得過高時(shí)，不能將整個(gè)透鏡系統(tǒng)的佩茲伐(Petzval)條件保持在適當(dāng)水平，且出現(xiàn)正球面像差，從而使整個(gè)透鏡系統(tǒng)的球面像差得到過校正。
佩茲伐條件也稱為佩茲伐和數(shù)，可通過公式(3)將其定義Pz=P1n1+P2n2+...+Pini---(3)]]>其中，Pz表示佩茲伐和數(shù)，Pi為第i個(gè)表面的折光力，ni為第i個(gè)表面的折射率。通過將三階散光像場彎曲的量展開，可獲得公式(3)。大Pz表示大散光像場彎曲。
此外，由于次最接近物側(cè)OBJ的第二透鏡組II中的透鏡L4具有球形表面，可校正因更寬視角所導(dǎo)致的畸變。盡管最接近物側(cè)OBJ的第二透鏡組II中的透鏡L3通常有畸變校正的效果，但透鏡L3的直徑往往變大，從而，當(dāng)通過將加熱來軟化玻璃并壓入模具中時(shí)，增大了制造成本。從而，將透鏡L4而不是透鏡L3設(shè)計(jì)為具有非球面透鏡，以校正畸變。
第三透鏡組III可由四個(gè)透鏡組成，用于當(dāng)實(shí)現(xiàn)大放大倍率時(shí)校正像差，以便會(huì)聚從第二透鏡組II發(fā)散的光通量。通過使用四個(gè)透鏡來抑制當(dāng)通過改變第三與第四透鏡組III與IV之間距離而以小移動(dòng)距離校正切像場彎曲時(shí)的大像差和偏軸所引起的像差變化的增大，使像差保持較小。
更具體而言，第三透鏡組III包括具有正折光力的第一正透鏡L7，由粘合在一起的具有正折光力的第二正透鏡L8和具有負(fù)折光力的負(fù)透鏡L9組成的正/負(fù)雙合透鏡，和具有正折光力的第三正透鏡L10。
第一正透鏡L7為雙凸透鏡，第二正透鏡L8具有朝向物側(cè)OBJ的凸面。負(fù)透鏡L9具有朝向像平面IMG的凹面。
特別是，用兩個(gè)非球面將第一正透鏡L7構(gòu)造為具有大的正折光力，以會(huì)聚從第二透鏡組II發(fā)散的光線，同時(shí)校正因大的正折光力所導(dǎo)致的球面像差。這兩個(gè)表面可為非球面的，以便在兩個(gè)表面上分散非球面效應(yīng)，從而與使用單個(gè)非球面表面的透鏡相比增加了校正球面像差的效果。這還可降低第一正透鏡L7兩個(gè)表面的偏軸敏感性。
偏軸敏感性是指當(dāng)構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)或整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的透鏡或透鏡組偏離光軸，例如，當(dāng)其取向垂直于光軸方向時(shí)，對光學(xué)像差或透鏡性能的影響。由于通過玻璃模造的透鏡具有制造期間的模具對準(zhǔn)問題，有益的是降低透鏡的偏軸敏感性。
在正/負(fù)雙合透鏡中的第二正透鏡L8可由滿足由公式(4)所表示的條件的材料制成NIII_L8＜1.5γIII_L8＞80(4)其中，NIII_L8和γIII_L8分別表示第三透鏡組III中第二正透鏡L8的折射率和阿貝數(shù)。
公式(4)定義了選擇低色散玻璃以提供出色色差校正的條件。當(dāng)?shù)诙哥RL8滿足該條件時(shí)，可防止在遠(yuǎn)攝位置處的色差加重，同時(shí)抑制在廣角位置處的橫向色差。
通過利用空氣間隙使正/負(fù)雙合透鏡與第三正透鏡L10相隔離，正/負(fù)雙合透鏡中負(fù)透鏡L9朝向像側(cè)IMG的表面作為強(qiáng)發(fā)散表面，從而提供出色的球面像差或慧差校正。
第四透鏡組IV包括單個(gè)透鏡L11以校正散光像場彎曲?？墒沟谒耐哥R組IV的折光力足夠小，以滿足以下公式(5)，從而消除偏軸敏感性的影響0＜fW/fIV＜0.20(5)其中，fW，fIV分別表示在廣角位置處的總焦距和第四透鏡組IV的焦距。
如果由公式(5)所定義的比率小于最小限制，則第四透鏡組IV的折光力變?yōu)樨?fù)。第四透鏡組IV作為增距鏡(rear converter)，擴(kuò)展第三透鏡組III的范圍，從而增加偏軸敏感性。增距鏡是指具有負(fù)折光力的遠(yuǎn)攝增距鏡，且其處于用于單透鏡反射式(SLR)照相機(jī)的可互換透鏡的后像平面上，象遠(yuǎn)攝透鏡那樣擴(kuò)展焦距，同時(shí)增加像差量。
相反地，如果該比率超出了最大限制，則第四透鏡組IV的正折光力變得過高，從而增加由具有單個(gè)透鏡L11的第四透鏡組IV導(dǎo)致的像差量。第五透鏡組V也可包括具有正折光力的單個(gè)透鏡L12。在廣角位置與遠(yuǎn)攝位置之間的變焦期間，使第五透鏡組V中凸地(convexly)朝物側(cè)OBJ移動(dòng)。通過在變焦期間以此方式移動(dòng)第五透鏡組V，易于調(diào)整聚焦遠(yuǎn)心角，從而防止出現(xiàn)黑框。
表1至3顯示出，在根據(jù)如圖1A和1B中所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)中每個(gè)透鏡的曲率半徑，透鏡厚度或透鏡間距離，折射率，(非球面透鏡的)非球面系數(shù)，色散，焦距和光圈數(shù)。R為曲率半徑，D為透鏡厚度或距離，Nd為d線(d-Line)的折射率，νd為將由以下公式(6)所定義的阿貝數(shù)，f為焦距，F(xiàn)no為光圈數(shù)。
νd=Nd-1NF-NC---(6)]]>其中，NF和NC為對于F和C線的折射率。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，每個(gè)非球面表面滿足非球面公式(7)x=c′y21+1-(K+1)c′2y2+Ay4+By6+Cy8+Dy10---(7)]]>其中，x表示沿平行于光軸方向從透鏡頂點(diǎn)到透鏡平面的深度，y表示沿垂直光軸方向的高度，c’(＝1/R)表示在透鏡頂點(diǎn)處曲率半徑R的倒數(shù)，K表示二次曲線常數(shù)，以及A，B，C和D表示非球面系數(shù)。
表1

表2

表3

圖2A-2D分別圖解了根據(jù)圖1A和1B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在廣角位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差。圖3A-3D分別圖解了該系統(tǒng)在中角位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差。圖4A-4D分別圖解了該系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差。
也就是，圖2A，3A和4A表示該光學(xué)系統(tǒng)對于各個(gè)波長(即，435.8nm，587.6nm和656.3nm)的光的球面像差。圖2B，3B和4B表示變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在廣角位置，中角位置和遠(yuǎn)攝位置處的散光像場彎曲，即，散光像場彎曲T和矢狀(saggital)像場彎曲S。圖2C，3C和4C分別表示變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在廣角位置，中角位置和遠(yuǎn)攝位置處的百分比畸變。圖2D，3D和4D表示對于656.3nm和435.8nm的光的橫向色差。
圖5A是表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)布局的截面圖，圖5B是表示圖5A所示變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)分別在廣角位置，中角位置和遠(yuǎn)攝位置處的光學(xué)布局的截面圖。參照圖5A和5B，根據(jù)該實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)包括具有正折光力的第一透鏡組I，具有負(fù)折光力的第二透鏡組II，具有正折光力的第三透鏡組III，具有正折光力的第四透鏡組IV，和具有正折光力的第五透鏡組V。該變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)還包括設(shè)置在第二與第三透鏡組II與III之間并與第三透鏡組III一起移動(dòng)的孔徑光闌S。在具有上述結(jié)構(gòu)的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)中，每個(gè)透鏡組的變焦操作以及在每個(gè)透鏡組中的透鏡數(shù)與根據(jù)圖1A和1B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)基本相同。表4至6給出了有關(guān)根據(jù)圖5A和5B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)中的每個(gè)透鏡的詳細(xì)數(shù)據(jù)，例如，曲率半徑，透鏡厚度或透鏡間距離，折射率，色散，非球面系數(shù)，焦距，和光圈數(shù)。
表4

表5

表6

圖6A-6D分別圖解了根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在廣角位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差。圖7A-7D分別圖解了該系統(tǒng)在中角位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差。圖8A-8D分別圖解了根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差。
圖9A是表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)布局的截面圖。圖9B是表示圖9A所示變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)分別在廣角位置，中角位置和遠(yuǎn)攝位置處的光學(xué)布局的截面圖。參照圖9A和9B，根據(jù)該實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)包括分別具有正，負(fù)，正，正和正折光力，從物側(cè)OBJ順序設(shè)置的第一至第五透鏡組I至V。
在具有上述結(jié)構(gòu)的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)中，每個(gè)透鏡組的變焦操作以及在每個(gè)透鏡組中的透鏡數(shù)與根據(jù)圖1A和1B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)基本相同。表7至9給出了有關(guān)根據(jù)圖9A和9B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)中的每個(gè)透鏡的詳細(xì)數(shù)據(jù)，例如，曲率半徑，透鏡厚度或透鏡間距離，折射率，非球面透鏡的非球面系數(shù)，色散，焦距，和光圈數(shù)。
表7

表8

表9

圖10A-10D分別圖解了根據(jù)圖9A和9B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在廣角位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差。圖11A-11D分別圖解了該系統(tǒng)在中角位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差。圖12A-12D分別圖解了該系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差。
圖13A是表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)布局的截面圖。圖13B是表示圖13A所示變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)分別在廣角位置，中角位置和遠(yuǎn)攝位置處的光學(xué)布局的截面圖。參照圖13A和13B，該變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)包括分別具有正，負(fù)，正，正和正折光力，從物側(cè)OBJ順序設(shè)置的第一至第五透鏡組I至V。
在具有上述結(jié)構(gòu)的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)中，每個(gè)透鏡組的變焦操作以及在每個(gè)透鏡組中的透鏡數(shù)與根據(jù)圖1A和1B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)基本相同。表10至12給出了有關(guān)根據(jù)該實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)中的每個(gè)透鏡的詳細(xì)數(shù)據(jù)，例如，曲率半徑，透鏡厚度或透鏡間距離，折射率，非球面透鏡的非球面系數(shù)，色散，焦距，和光圈數(shù)。
表10

表11

表12

圖14A-14D分別圖解了根據(jù)圖13A和13B所示實(shí)施例的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)在廣角位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差。圖15A-15D分別圖解了該系統(tǒng)在中角位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差。圖16A-16D分別圖解了該系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝位置處的縱向球面像差，散光像場彎曲，畸變和橫向色差。
表13顯示出在上述實(shí)施例中公式(1)至(6)中的值。
表13

如上所配置的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)包括具有正，負(fù)，正，正和正折光力的第一至第五透鏡組，第一透鏡組包括兩個(gè)透鏡組成的雙合透鏡，從而實(shí)現(xiàn)可用于諸如具有小像素間距的CCD之類固態(tài)攝影設(shè)備的緊湊設(shè)計(jì)，超寬視角(約43°的半視場角)，和約8X的高變焦比。該變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)也能覆蓋35mm格式中從超廣角至遠(yuǎn)攝的24mm至200mm的常見焦距的范圍。從示出像差的示意圖顯然看出，可有效校正球面像差，散光像場彎曲，百分比畸變，和諸如橫向色差之類的色差。
盡管參照此處所給出的示例性實(shí)施例，特別示出和描述了本發(fā)明，然而本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不偏離由后面權(quán)利要求所定義的本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的條件下，對其可進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種變化。
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，包括第一透鏡組，具有正折光力，且包括兩個(gè)透鏡；第二透鏡組，具有負(fù)折光力；第三透鏡組，具有正折光力；第四透鏡組，具有正折光力；和第五透鏡組，具有正折光力，其中，第一至第五透鏡組從物側(cè)按順序設(shè)置，在從廣角位置到遠(yuǎn)攝位置的變焦期間移動(dòng)第一透鏡組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一透鏡組包括具有負(fù)折光力的第一透鏡和具有正折光力的第二透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，將第一透鏡和第二透鏡粘合在一起以形成雙合透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，第二透鏡的折射率NI_L2滿足1.65＜NI_L2＜1.8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，在從廣角位置到遠(yuǎn)攝位置的變焦期間，第一與第二透鏡組之間的距離增大，第二與第三透鏡組之間的距離減小，第四與第五透鏡組之間的距離增大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，第三透鏡組包括具有正折光力的第一正透鏡，由具有正折光力的第二正透鏡和具有負(fù)折光力的負(fù)透鏡組成的正/負(fù)雙合透鏡，和具有正折光力的第三正透鏡，這些透鏡從物側(cè)按順序設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一正透鏡為雙凸透鏡，第二正透鏡具有朝向物側(cè)OBJ的凸面，負(fù)透鏡具有朝向像平面IMG的凹面。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，在第三透鏡組中的第二正透鏡的折射率NIII_L8滿足NIII_L8＜1.5，該第二正透鏡的阿貝數(shù)γIII_L8滿足γIII_L8＞80。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，在從廣角位置到遠(yuǎn)攝位置的變焦期間，移動(dòng)第一至第五透鏡組中的每一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，第五透鏡組包括單個(gè)透鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，在從廣角位置到遠(yuǎn)攝位置的變焦期間，第五透鏡組中凸地朝物側(cè)OBJ移動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，當(dāng)fW和fIV分別為廣角位置處的總焦距和第四透鏡組IV的焦距時(shí)，第四透鏡組滿足0＜fW/fIV＜0.20。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，當(dāng)fW和fII分別為廣角位置處的總焦距和第二透鏡組II的焦距時(shí)，第二透鏡組滿足-0.90＜fW/fII＜-0.50。
14.一種變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，包括第一透鏡組，具有正折光力；第二透鏡組，具有負(fù)折光力；第三透鏡組，具有正折光力，且包括具有正折光力的第一正透鏡，由具有正折光力的第二正透鏡和具有負(fù)折光力的負(fù)透鏡組成的正/負(fù)雙合透鏡，和具有正折光力的第三正透鏡，這些透鏡從物側(cè)按順序設(shè)置；第四透鏡組，具有正折光力；和第五透鏡組，具有正折光力，其中，將第一至第五透鏡組從物側(cè)按順序設(shè)置，且其中，第一至第五透鏡組被如此移動(dòng)，使得在從廣角位置到遠(yuǎn)攝位置的變焦期間，第一與第二透鏡組之間的距離增大，第二與第三透鏡組之間的距離減小，第三和第四透鏡組朝物側(cè)移動(dòng)，第三與第四透鏡組之間的距離發(fā)生改變，第四與第五透鏡組之間的距離增大。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一透鏡組包括具有負(fù)折光力的第一透鏡和具有正折光力的第二透鏡。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，第二透鏡的折射率NI_L2滿足1.65＜NI_L2＜1.8。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，在第三透鏡組中的第二正透鏡的折射率NIII_L8滿足NIII_L8＜1.5，該第二正透鏡的阿貝數(shù)γIII_L8滿足γIII_L8＞80。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，當(dāng)fW和fIV分別為廣角位置處的總焦距和第四透鏡組IV的焦距時(shí)，第四透鏡組滿足0＜fW/fIV＜0.20。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，當(dāng)fW和fII分別為廣角位置處的總焦距和第二透鏡組II的焦距時(shí)，第二透鏡組滿足-0.90＜fW/fII＜-0.50。
20.一種變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，包括第一透鏡組，具有正折光力，且包括具有負(fù)折光力的第一透鏡和具有正折光力的第二透鏡；第二透鏡組，具有負(fù)折光力；第三透鏡組，具有正折光力，且包括具有正折光力的第一正透鏡，由具有正折光力的第二正透鏡和具有負(fù)折光力的負(fù)透鏡組成的正/負(fù)雙合透鏡，和具有正折光力的第三正透鏡，這些透鏡從物側(cè)按順序設(shè)置；第四透鏡組，具有正折光力；和第五透鏡組，具有正折光力，其中，將第一至第五透鏡組從物側(cè)按順序設(shè)置，且其中，第一至第五透鏡組被如此移動(dòng)，使得在從廣角位置到遠(yuǎn)攝位置的變焦期間，第一與第二透鏡組之間的距離增大，第二與第三透鏡組之間的距離減小，第三和第四透鏡組朝物側(cè)移動(dòng)，第三與第四透鏡組之間的距離發(fā)生改變，第四與第五透鏡組之間的距離增大。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，第二透鏡的折射率NI_L2滿足1.65＜NI_L2＜1.8。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，當(dāng)fW和fIV分別為廣角位置處的總焦距和第四透鏡組IV的焦距時(shí)，第四透鏡組滿足0＜fW/fIV＜0.20。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，當(dāng)fW和fII分別為廣角位置處的總焦距和第二透鏡組II的焦距時(shí)，第二透鏡組滿足-0.90＜fW/fII＜-0.50。
24.根據(jù)權(quán)利要求20的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，將第一和第二透鏡粘合在一起構(gòu)成雙合透鏡。
25.一種數(shù)字照相機(jī)，具有根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)。
26.一種數(shù)字照相機(jī)，具有根據(jù)權(quán)利要求14的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)。
27.一種數(shù)字照相機(jī)，具有根據(jù)權(quán)利要求20的變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)。
全文摘要
一種適用于使用固態(tài)攝影設(shè)備的照相機(jī)，并提供出色色差校正，高變焦比和聚焦遠(yuǎn)心的緊湊變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)。該變焦透鏡光學(xué)系統(tǒng)包括第一透鏡組，具有正折光力，且包括兩個(gè)透鏡；第二透鏡組，具有負(fù)折光力；第三透鏡組，具有正折光力；第四透鏡組，具有正折光力；和第五透鏡組，具有正折光力。將第一至第五透鏡組從物側(cè)按順序設(shè)置，在從廣角位置到遠(yuǎn)攝位置的變焦期間，移動(dòng)第一透鏡組。
文檔編號(hào)H04N5/225GK1959455SQ20061007535
公開日2007年5月9日 申請日期2006年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者米山修二 申請人:三星Techwin株式會(huì)社