專利名稱：變焦透鏡和信息裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于數(shù)字相機的變焦透鏡，該數(shù)字相機配置成可以通過使用一 個例如固體圖像拾取裝置的圖像拾取裝置獲得一個物體的圖像數(shù)據(jù)，或者類似的，更優(yōu)選 地，一個小型的變焦透鏡優(yōu)選適用于一種配置為獲得移動圖像的攝像機和一種配置為拍攝 一靜態(tài)圖像的數(shù)字靜態(tài)相機和一種通過使用這樣的變焦透鏡作為照相光學系統(tǒng)的具有照 相功能的信息裝置。
背景技術(shù)：
近來，替代使用銀鹽膠片(silver salt film)作為圖像記錄介質(zhì)的膠片形式的靜 態(tài)相機即銀鹽相機的是，一種例如數(shù)字相機的成像裝置，其經(jīng)由一個固體圖像拾取裝置，例 如CCD(電荷耦合裝置)圖像拾取裝置、CMOS (互補型金屬氧化物半導體)圖像拾取裝置， 和類似的裝置，獲得一個物體的靜態(tài)圖像、視頻或移動圖像，并且具有這種照相功能的信息 裝置，例如，一個便攜式信息終端裝置，已被廣泛應用。對上述裝置的用戶需求已經(jīng)多樣化 并且特殊化，在用戶需求中，具有小尺寸和高性能的成像裝置，和用于照相光學系統(tǒng)中的小 尺寸和高性能的變焦透鏡也被需要。在這樣一個成像裝置中用作照相光學系統(tǒng)的變焦透鏡，為了減小在這樣一個成像裝置中用作成像光學系統(tǒng)的變焦透鏡的尺寸，需要減小 改變變焦透鏡的放大倍數(shù)時透鏡的全長(即從最物端的透鏡表面到圖像平面的距離)，尤 其是，減小遠距端的透鏡的全長。更進一步地，為了減小成像裝置的尺寸，重要的是，通過減 小每個透鏡組的厚度來抑制存儲狀態(tài)下透鏡的整個長度。為了得到變焦透鏡的高性能，考 慮到高檔數(shù)字相機應用的可能性，對應于一具有至少超過5-10百萬像素的圖像拾取裝置 的分辨率需要覆蓋整個變焦范圍。為了實現(xiàn)成像光學系統(tǒng)的廣場角，優(yōu)選實現(xiàn)在廣角端達到38度或更大的半場角 度。在使用寬度為35mm的銀鹽膠片(也叫萊卡膠片)的銀鹽相機的情況中，38度的半場角 度對應于28mm的焦距。盡管有許多種用于數(shù)字相機的變焦透鏡，具有五個或更多個透鏡組的變焦透鏡并 不適合小尺寸的相機，因為它很難減小透鏡組的整體厚度。因為具有四個透鏡組的變焦透鏡適合高變化放大率和大孔徑，變焦透鏡的一個實 施例包括一個具有正折射率的第一透鏡組，一個具有負折射率的第二透鏡組，一個具有正 折射率的第三透鏡組，和一個具有正折射率的第四透鏡組，它們被依次從已知的物側(cè)放置。在這樣一個適于高放大率和廣孔徑并且具有四個透鏡組的變焦透鏡中，當從廣角 端到遠距端改變變焦透鏡的放大倍數(shù)時，第一和第二透鏡組之間的間距增大，第二和第三 透鏡組之間的間距減小，第三和第四透鏡組之間的間距改變或增加，并且第二透鏡組具有 一個負透鏡，一個正透鏡，和一個負透鏡，這些透鏡依次從物側(cè)順序放置，或者第三透鏡組 包括一個正透鏡，一個正透鏡和一個負透鏡，這些透鏡依次從物側(cè)順序放置，這公開在日 本專利申請公開號 2008-107559、2008-112013、2005-326743、2008-076493、2008-225328、2008-026837、2004-199000、2008-096924 中。在日本專利申請公開號2008-107559中公開的變焦透鏡在廣角端具有一個大約 40度的廣半場角，但是放大率只有大約5倍。更進一步地，廣角端的失真大約為10%并且 因此盡管失真通過成像過程被糾正，圖像還是由于大的糾正量而惡化。在日本專利申請公開號2008-112013中公開的變焦透鏡具有大的可變放大率， 即，大約9倍并且在廣角端具有大約40度的半場角度和相對小的遠攝率。盡管如此，在廣 角端的失真大約為10%并且因此盡管失真被成像過程糾正，圖像還是由于大的糾正量而惡 化。S卩，在日本專利申請公開號2008-107559和2008-112013兩者中公開的變焦透鏡 不足以適合作為一個在高性能數(shù)字相機中用作照相光學系統(tǒng)或類似的光學系統(tǒng)的變焦透
^Ml O在日本專利申請?zhí)?005-326743、2008-076493、2008-225328 和 2008-146016 中， 放大率在大約2. 8倍和大約6. 8倍之間，并且因此不足以滿足近來上升的用戶需求。在日 本專利申請?zhí)?006-189598中，提供了 15倍的大放大率。然而，半場角為大約31度，并且 因此不足以滿足用戶對廣角的需求。在日本專利申請?zhí)?008-026837中，放大率為大約10 倍。但是，遠攝率大，從而不足以實現(xiàn)緊湊的尺寸，并且像差糾正需要改進。在日本專利申 請?zhí)?008-112013中，提供了大約9. 5倍的大的放大率和大約40度的場角，還有相對較小 的遠攝率。但是，像差糾正需要被改進。如上所述，日本專利申請公開號2008-107559和2008-112013公開的結(jié)構(gòu)沒有實 現(xiàn)滿足用戶需求的具有場廣角和小尺寸以及高放大率和較小失真的變焦透鏡。所以，需要 提供一種變焦透鏡，其可以實現(xiàn)場廣角和小尺寸以及具有高放大率和較小失真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一個變焦透鏡，其可以實現(xiàn)10倍或更大的高放大率和 38度或更大的廣半場角及較小的失真，且具有適應具有超過5-10百萬像素的圖像拾取裝 置，也適應具有高性能照相功能的小尺寸信息裝置的分辨率。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的變焦透鏡包括具有正折射率的第 一透鏡組，具有負折射率的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡組，和具有正折射率的第 四透鏡組，其從物側(cè)到像側(cè)依次放置，且孔徑光闌位于第三透鏡組的物側(cè)。當從廣角端向遠 距端改變變焦透鏡的放大倍數(shù)時，第一和第二透鏡組之間的間距增大，第二和第三透鏡組 之間的間距減小，并且第三和第四透鏡組之間的間距增大。第一透鏡組包括從物側(cè)開始依 次設置的一個負透鏡，一個正透鏡和一個正透鏡。滿足下列條件(1-1)到(1-3)(l-l)ndll > 1. 85(l-2)vdll > 25(1-3)-1. 6Χ1(Γ3 · vdll+0. 642 < θ gF <-2. 9X 1(Γ3 · vdll+0. 69其中ndll為相對于d線的第一透鏡組的負透鏡的折射率，Vdll為相對于d線 的第一透鏡組的負透鏡的Abbe值，并且θ gF是第一透鏡組的負透鏡的相對部分色散，為 (ng-nF) / (nF-nc)，其中ng為相對于g線的折射率，nF為相對于F線的折射率，并且 是相對 于C線的第一透鏡組的負透鏡的折射率。


圖IA是根據(jù)實施例1的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在廣角端沿光軸的示意性剖面圖。圖IB是根據(jù)實施例1的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在預定的中間焦距位置的沿光軸的 示意性剖面圖。圖IC是根據(jù)實施例1的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在遠距端的沿光軸的示意性剖面圖。圖2圖示出了根據(jù)實施例1的變焦透鏡的在廣角端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖3圖示出了根據(jù)實施例1的變焦透鏡的在中間焦距位置的球面像差、像散、失真 和慧形象差的像差曲線。圖4圖示出了根據(jù)實施例1的變焦透鏡的在遠距端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖5A是根據(jù)實施例2的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在廣角端的沿光軸的示意性剖面圖。圖5B是根據(jù)實施例2的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在預定的中間焦距位置處的沿光軸 的示意性剖面圖。圖5C是根據(jù)實施例2的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在遠距端的沿光軸的示意性剖面圖。圖6圖示出了根據(jù)實施例2的變焦透鏡的在廣角端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖7圖示出了根據(jù)實施例2的變焦透鏡的在中間焦距位置處的球面像差、像散、失 真和慧形象差的像差曲線。圖8圖示出了根據(jù)實施例2的變焦透鏡的在遠距端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖9A是根據(jù)實施例3的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在廣角端的沿光軸的示意性剖面圖。圖9B是根據(jù)實施例3的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在預定的中間焦距位置處的沿光軸 的示意性剖面圖。圖9C是根據(jù)實施例3的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在遠距端的沿光軸的示意性剖面圖。圖10圖示出了根據(jù)實施例3的變焦透鏡在廣角端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖11圖示出了根據(jù)實施例3的變焦透鏡在中間焦距位置處的球面像差、像散、失 真和慧形象差的像差曲線。圖12圖示出了根據(jù)實施例3的變焦透鏡在遠距端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖13A是根據(jù)實施例4的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在廣角端的沿光軸的示意性剖面 圖。圖13B是根據(jù)實施例4的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在預定的中間焦距位置處的沿光軸 的示意性剖面圖。圖13C是根據(jù)實施例4的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在遠距端的沿光軸的示意性剖面 圖。圖14圖示出了根據(jù)實施例4的變焦透鏡在廣角端的球面像差、像散、失真和慧形象差的像差曲線。圖15圖示出了根據(jù)實施例4的變焦透鏡在中間焦距位置處的球面像差、像散、失 真和慧形象差的像差曲線。圖16圖示出了根據(jù)實施例4的變焦透鏡在遠距端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖17A是根據(jù)實施例5的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在廣角端的沿光軸的示意性剖面 圖。圖17B是根據(jù)實施例5的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在預定的中間焦距位置處的沿光軸 的示意性剖面圖。圖17C是根據(jù)實施例5的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在遠距端的沿光軸的示意性剖面 圖。圖18圖示出了根據(jù)實施例5的變焦透鏡在廣角端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖19圖示出了根據(jù)實施例5的變焦透鏡在中間焦距位置處的球面像差、像散、失 真和慧形象差的像差曲線。圖20圖示出了根據(jù)實施例5的變焦透鏡在遠距端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖21A是根據(jù)實施例6的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在廣角端的沿光軸的示意性剖面 圖。圖21B是根據(jù)實施例6的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在預定的中間焦距位置處的沿光軸 的示意性剖面圖。圖21C是根據(jù)實施例6的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在遠距端的沿光軸的示意性剖面 圖。圖22圖示出了根據(jù)實施例6的變焦透鏡在廣角端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖23圖示出了根據(jù)實施例6的變焦透鏡在中間焦距位置處的球面像差、像散、失 真和慧形象差的像差曲線。圖24圖示出了根據(jù)實施例6的變焦透鏡在遠距端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖25A是根據(jù)實施例7的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在廣角端的沿光軸的示意性剖面 圖。圖25B是根據(jù)實施例7的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在預定的中間焦距位置處的沿光軸 的示意性剖面圖。圖25C是根據(jù)實施例7的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在遠距端的沿光軸的示意性剖面 圖。圖26圖示出了根據(jù)實施例7的變焦透鏡在廣角端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖27圖示出了根據(jù)實施例7的變焦透鏡在中間焦距位置處的球面像差、像散、失 真和慧形象差的像差曲線。
圖28圖示出了根據(jù)實施例7的變焦透鏡在遠距端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖29A是根據(jù)實施例8的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在廣角端的沿光軸的示意性剖面 圖。圖29B是根據(jù)實施例8的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在預定的中間焦距位置處的沿光軸 的示意性剖面圖。圖29C是根據(jù)實施例8的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在遠距端的沿光軸的示意性剖面 圖。圖30圖示出了根據(jù)實施例8的變焦透鏡在廣角端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖31圖示出了根據(jù)實施例8的變焦透鏡在中間焦距位置處的球面像差、像散、失 真和慧形象差的像差曲線。圖32圖示出了根據(jù)實施例8的變焦透鏡在遠距端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖33A是根據(jù)實施例9的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在廣角端的沿光軸的示意性剖面 圖。圖33B是根據(jù)實施例9的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在預定的中間焦距位置處的沿光軸 的示意性剖面圖。圖33C是根據(jù)實施例9的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在遠距端的沿光軸的示意性剖面 圖。圖34圖示出了根據(jù)實施例9的變焦透鏡在廣角端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖35圖示出了根據(jù)實施例9的變焦透鏡在中間焦距位置處的球面像差、像散、失 真和慧形象差的像差曲線。圖36圖示出了根據(jù)實施例9的變焦透鏡在遠距端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖37解釋了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的Abbe值和相對部分色散之間的關(guān)系。圖38A是根據(jù)實施例10的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在廣角端的沿光軸的示意性剖面 圖。圖38B是根據(jù)實施例10的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在預定的中間焦距位置處的沿光 軸的示意性剖面圖。圖38C是根據(jù)實施例10的變焦透鏡的光學系統(tǒng)在遠距端的沿光軸的示意性剖面 圖。圖39圖示出了根據(jù)實施例10的變焦透鏡在廣角端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。圖40圖示出了根據(jù)實施例10的變焦透鏡在中間焦距位置處的球面像差、像散、失 真和慧形象差的像差曲線。圖41圖示出了根據(jù)實施例10的變焦透鏡在遠距端的球面像差、像散、失真和慧形 象差的像差曲線。
具體實施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實施例將參照附圖在下文進行詳述。第一實施例在下文中，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的變焦透鏡和信息裝置將參照附圖被詳細描 述。首先，解釋本發(fā)明的主要實施例。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的變焦透鏡包括具有正折射率的第一透鏡組，具有負折 射率的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡組，和具有正折射率的第四透鏡組，其從物側(cè) 到像側(cè)依次放置，以及一個放置在第三透鏡組的物側(cè)的孔徑光闌。在變焦透鏡中，其中當 從廣角端到遠距端改變變焦透鏡的放大倍數(shù)時，第一和第二透鏡組之間的間距增大，第二 和第三透鏡組之間的間距減小，并且第三和第四透鏡組之間的間距增大，第一透鏡組包括 一個負透鏡，一個正透鏡，和一個正透鏡，其從物側(cè)依次放置，并且滿足下列條件(1-1)到 (1-3)(l-l)ndll > 1. 85(l-2)vdll > 25(1-3)-1. 6Χ1(Γ3 · vdll+0. 642 < θ gF <-2. 9X 1(Γ3 · vdll+0. 69其中ndll為相對于d線的第一透鏡組的負透鏡的折射率，Vdll為相對于d線 的第一透鏡組的負透鏡的Abbe值，并且θ gF是第一透鏡組的負透鏡的相對部分色散，為 (ng-nF) / (nF-nc)，其中ng為相對于g線的折射率，nF為相對于F線的折射率，并且 是相對 于C線的第一透鏡組的負透鏡的折射率。這里，當從廣角端到遠距端改變變焦透鏡的放大 倍數(shù)時，所有的透鏡組都可以移動。條件(1-1)是為了確定相對于d線的第一透鏡組的負透鏡的折射率。為了減小第 一透鏡組的尺寸，例如，在光軸方向上減小第一透鏡組的厚度，條件(1-1)優(yōu)選1.85或更 多。條件(1-2)是為了確定相對于d線的第一透鏡組的負透鏡的Abbe值。一般說來，具有高色散(小Abbe值)的玻璃材料和具有低色散(大Abbe值)的 玻璃材料被混合以糾正色差。盡管如此，當從廣角端到遠距端大范圍的改變變焦透鏡的放 大倍數(shù)時，為了在整個變焦范圍內(nèi)以平衡的方式糾正色差，相對于d線的第一透鏡組的負 透鏡的Abbe值優(yōu)選為25或更多。更進一步地，條件(1-3)是為了確定第一透鏡組的負透 鏡的相對部分色散。相對部分色散是通過(ng-nF)/(nF-rO得到的值，其中ng為相對于g線 的折射率，nF為相對于F線的折射率，且η。是相對于C線的折射率。圖37示出了 Abbe值vd和相對部分色散θ gF之間的關(guān)系。在圖37中，點a示 出了 PBM2 (產(chǎn)品名稱，由OHARA公司生產(chǎn))(vd = 36. 26，θ gF = 0. 5828)，并且點b示出了 NSL7(產(chǎn)品名稱，由OHARA公司生產(chǎn))(vd = 60. 49，θ gF = 0. 5436)，然后連接點a、b的線 是參照線。這個參照線對應于條件(1-3)的左手側(cè)，S卩，-1.6X10_3· vdll+0. 642。附圖37 中一條額定線對應于條件(1-3)的右手側(cè)，S卩，-2.9 X 10_3· vdll+0. 69。由條件(l-2)vdll > 25包括的范圍是規(guī)定實施例的范圍。如果相對部分色散θ gF比條件(1-3)的下限值還低，將不能以一種平衡的方式在 整個變焦范圍內(nèi)糾正色差。如果相對部分色散egF比條件(1-3)上限值還高，將很難糾正 放大率的色差，尤其是以平衡的方式在整個變焦范圍內(nèi)的離軸光束的色差。因此，尤其是，當變焦透鏡的放大倍數(shù)被大幅改變時，MTF在遠距端會惡化。更進一步地，在上述變焦透鏡中，第二透鏡組優(yōu)選包括至少一個負透鏡，一個正透 鏡，和一個負透鏡，其從物側(cè)開始依次放置。另外，上述變焦透鏡，優(yōu)選滿足下列條件(1-4)(1-4)5 < fl/fw < 8,其中fl為第一透鏡組的焦距而fw為變焦透鏡在廣角端的的焦距。條件(1-4)指出了第一透鏡組的焦距與變焦透鏡在廣角端的焦距的比值fl/fw的 范圍。如果該比值fl/fw大于上限值，即，8，在減小相機尺寸上將存在問題，因為變焦透鏡 在存儲狀態(tài)時的尺寸會增大。如果比值fl/fw小于下限值，即，5，將很難糾正各種像差。在上述變焦透鏡中，優(yōu)選滿足下列條件(l-5)ft/fw > 7,其中ft為變焦透鏡在遠距端的焦距且fV為變焦透鏡在廣角端的焦距。條件(1-5)指出了可變的放大比。在這種情況下，可變的放大倍數(shù)適用大于7。尤 其是，甚至當可變的放大比為10-11倍時，像差將被適當?shù)募m正。在上述變焦透鏡中，優(yōu)選地，第三透鏡組包括一正透鏡，一正透鏡和一負透鏡，其 從物側(cè)開始被依次放置。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，即使變焦透鏡從廣角端到遠距端具有超過7倍的 大的可變的放大比，仍將有可能在整個變焦范圍內(nèi)適當?shù)募m正諸如色差或類似的像差。根據(jù)本發(fā)明的實施例的一個例子的信息裝置，其利用根據(jù)上述實施例的變焦透鏡 作為照相光學系統(tǒng)，從而具有照相功能。這樣一種信息裝置包括一個具有光接收表面的圖 像拾取裝置，并且穿過變焦透鏡的物體圖像將在圖像拾取裝置的光接收表面成像。該信息 裝置可以用于數(shù)字相機，攝像機，銀鹽相機，及類似的，并且尤其是，適合作為一個便攜式信 息終端裝置。這里，根據(jù)本發(fā)明的上述實施例的變焦透鏡將被補充描述。如上所述，在這樣的變焦透鏡中，包括具有正折射率的第一透鏡組，具有負折射率 的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡組，和具有正折射率的第四透鏡組，其從物側(cè)開始 依次放置，即，正負正正四個透鏡組，一般來說，第二透鏡組配置作為具有主要的放大功能 的“變換器”。然而，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的變焦透鏡中，第三透鏡組也具有放大功能以 減小第二透鏡組的負擔從而確保在更廣角和更大放大倍數(shù)的變焦透鏡中很難的對像差糾 正的糾正自由度。更進一步地，如果當從廣角端向遠距端改變變焦透鏡的放大倍數(shù)時，將第一透鏡 組配置為向物側(cè)移動，在廣角端穿過第一透鏡組的光束的高度將被降低。因此，變焦透鏡被 配置成在更廣角變焦透鏡中避免使第一透鏡組的尺寸增大，并且第一和第二透鏡組之間有 足夠的間距以確保避免在遠距端的F數(shù)(F值)增大。根據(jù)本發(fā)明的實施例的這種結(jié)構(gòu)，可以提供一種新的變焦透鏡和信息裝置。如下 列具體實施例中詳細所示，由于小尺寸和充分的像差糾正能力，該變焦透鏡能夠應用于具 有超過5-10百萬像素的光接收元件。另外，如果這樣的變焦透鏡被用作照相光學系統(tǒng)，包 括一個諸如數(shù)字相機的成像裝置的小尺寸和高性能的信息裝置可以實現(xiàn)。接下來，基于本發(fā)明的上述實施例的具體例子將被解釋。接下來的例子1-9是根 據(jù)本發(fā)明的實施例的變焦透鏡的結(jié)構(gòu)的具體的數(shù)值例子。
11
在例子1-9 (還有后面描述的第三實施例的后面的例子10)中，在第四透鏡組的像 側(cè)提供了一個平行板狀光學元件，其可以是例如光學低通濾波器、紅外穿透濾波器和類似 的各種光學濾波器中的一種，或者是用于諸如CCD傳感器或類似的圖像拾取裝置的蓋玻片 (密封玻片)，并且被參照作為濾波器FM0另外，具有長度尺寸的數(shù)值的單位為“mm”除非另 外提及。更進一步地，在例子1_9(還有后面的例子10)中，變焦透鏡具有一些非球面透鏡 表面。為了形成非球面表面，作為一個稱作模制非球面透鏡，每個透鏡表面可以直接形成為 一個非球面表面或者，作為一個稱作混合非球面透鏡，其球面透鏡表面可以被樹脂薄膜覆 蓋以形成非球面表面。在例子1-9 (還有后面的例子10)中，像差被充分糾正并且變焦透鏡可以被用于一 個具有5-10百萬像素或更多的光接收元件。通過使用根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的變焦透 鏡的結(jié)構(gòu)，可以很清楚的發(fā)現(xiàn)根據(jù)例子1-9能提供一個具有足夠小尺寸和優(yōu)良成像性能的 變焦透鏡。接下來的參考數(shù)值一般用于例子1-10中。f 變焦透鏡的整個系統(tǒng)的焦距F:F 數(shù)(F 值)ω 半場角R:曲率半徑(或非球面表面的近軸曲率半徑)D 表面間距nd:折射率vd:Abbe 值K 非球面表面的二次曲線常數(shù)A4:第四級非球面系數(shù)A6:第六級非球面系數(shù)A8:第八級非球面系數(shù)Altl 第十級非球面系數(shù)A12第十二級非球面系數(shù)A14 第十四級非球面系數(shù)用于下述例子中的非球面形狀由下面的等式(1-6)定義，并且獲得一個近軸曲率 半徑，一個二次曲線常數(shù)，和每級非球面系數(shù)以通過利用上述非球面系數(shù)確定該形狀(1-6)X = ,2 2+A4-H'+A6-H6+ A&-Hs+A10-H10+Au-Hn+Au-Hu
1 + — (^l + KjC H其中X為在光軸方向上的非球面數(shù)值，C為近軸曲率半徑(近軸曲率)的倒數(shù)，H 為變焦透鏡的離光軸的高度，且K為二次曲線常數(shù)。(例1)圖IA到IC是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的例1的變焦透鏡的透鏡結(jié)構(gòu)當經(jīng)過一個 預定的中間焦距位置從廣角端向遠距端變焦時在變焦軌道上的示意圖，即，圖IA是變焦透 鏡在廣角端的示意性剖面圖，圖IB是變焦透鏡在預定的中間焦距位置處的示意性剖面圖，
12且圖IC是變焦透鏡在遠距端的示意性剖面圖。圖IA到IC的左側(cè)是變焦透鏡的物側(cè)。圖IA到IC所示的變焦透鏡包括具有正折射率的第一透鏡組G1，具有負折射率的 第二透鏡組G2，具有正折射率的第三透鏡組G3，和具有正折射率的第四透鏡組G4，其從物 側(cè)沿光軸依次放置，以及一個放置在第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的孔徑光闌AD。 在這種情況中，第一透鏡組Gl包括第一透鏡El、第二透鏡E2和第三透鏡E3，第二透鏡組G2 包括第四透鏡E4、第五透鏡E5和第六透鏡E6，第三透鏡組G3包括第七透鏡E7、第八透鏡 E8和第九透鏡E9，第四透鏡組G4包括第十透鏡E10。第一到第四透鏡組Gl到G4的每一個一般適合被一個普通的支撐架或類似的支 撐，并且當變焦時，每個透鏡組被整體操作并且孔徑光闌AD獨立于每個透鏡組操作。在圖 IA到IC中，每個光學表面的表面數(shù)值(從第1個到第24個表面)被示出。另外，為了簡單 起見，相同的參考數(shù)值被獨立用于每個例子中，并且因此相同參考數(shù)值指示的結(jié)構(gòu)不總是 相同的結(jié)構(gòu)。當從廣角端(短焦端)到遠距端(長焦端)改變變焦透鏡的放大倍數(shù)時，第一到 第四透鏡組全部被移動，以使得第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2之間的間距增大，第二透鏡 組G2和第三透鏡組G3之間的間距減小并且第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之間的間距增 大。第一透鏡組Gl包括第一透鏡E1，其被提供為具有向變焦透鏡的物側(cè)凸起的表面 的負凹凸透鏡，第二透鏡E2，其被提供為具有向變焦透鏡的物側(cè)凸起的表面的正凹凸透鏡， 以及第三透鏡E3，其被提供為具有向變焦透鏡的物側(cè)凸起的表面的正凹凸透鏡，其從物側(cè) 依次放置。第一和第二透鏡El，E2彼此被緊緊地粘貼和膠合在一起以利用這兩個透鏡形成 粘合透鏡。第二透鏡組G2包括第四透鏡E4，其被提供為具有向物側(cè)凸起的表面的負凹凸透 鏡，其為具有由在物側(cè)施加一樹脂層而形成的非球面表面的非球面透鏡(稱作混合非球面 透鏡)，第五透鏡E5，其被提供為在像側(cè)具有更強凸起的表面的雙凸正透鏡，以及第六透鏡 E6，其被提供為具有向像側(cè)凸起的表面的負凹凸透鏡，其為具有由在像側(cè)表面施加一樹脂 層而形成的非球面表面的混合非球面透鏡，其從物側(cè)依次放置。第五和第六透鏡E5，E6彼 此緊密地粘合和膠合在一起以利用這兩個透鏡形成粘合透鏡。孔徑光闌AD被放置在第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間。第三透鏡組G3包括第七透鏡E7，其被提供為在物側(cè)具有更強凸出的表面的雙凸 和非球面正透鏡，第八透鏡E8，其被提供為在物側(cè)具有更強凸出表面的雙凸正透鏡，以及第 九透鏡E9，其被提供為在像側(cè)具有更強凹陷表面的雙凹負透鏡，其從物側(cè)依次放置。第八和 第九透鏡E8，E9彼此緊密的粘合和膠合在一起以利用這兩個透鏡形成粘合透鏡。第四透鏡組G4只包括第十透鏡E10，其被提供為在物側(cè)具有非球面表面的負凹凸 透鏡，其為向物側(cè)凸起的表面。在這種情況下，如圖IA到IC中所示，當從廣角端(短焦端)到遠距端(長焦端) 改變變焦透鏡的放大倍數(shù)時，第一和第三透鏡組Gl和G3從像側(cè)到物側(cè)單調(diào)移動，第二透鏡 組G2沿向像側(cè)凸起的軌道曲線移動，以及第四透鏡組G4沿向物側(cè)凸起的軌道曲線移動。在這個例子1中，變焦透鏡的整個光學系統(tǒng)的焦距f，F(xiàn)數(shù)F，以及半場角ω分別 在f = 5. 05到51. 98、F = 3. 59到6. 09、以及ω = 39. 3到4. 54的范圍內(nèi)變化。每個光學元件的光學性質(zhì)如下表1光學性質(zhì)f = 5. 05 51. 98，F(xiàn) = 3. 59 6. 09，ω = 39. 3 4. 5權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡，包括具有正折射率的第一透鏡組，具有負折射率的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡 組，和具有正折射率的第四透鏡組，它們從物側(cè)到像側(cè)依次放置；以及 放置在第三透鏡組的物側(cè)的孔徑光闌，其中，當從廣角端向遠距端改變變焦透鏡的放大倍數(shù)時，第一和第二透鏡組之間的間 距增加，第二和第三透鏡組之間的間距減小，并且第三和第四透鏡組之間的間距增加； 第一透鏡組包括從物側(cè)依次設置的至少一個負透鏡、一個正透鏡和一個正透鏡；并且 滿足下列條件(1-1)到(1-3) (l-l)ndll > 1. 85 (l-2)vdll > 25(1-3)-1· 6Χ1(Γ3 · vdll+0. 642 < θ gF < -2· 9Χ1(Γ3 · vdll+0. 69 其中ndll為相對于d線的第一透鏡組的負透鏡的折射率，Vdll為相對于d線的第一 透鏡組的負透鏡的Abbe值，并且θ gF是第一透鏡組的負透鏡的相對部分色散，為(ng-nF)/ (nF-nc)，其中ng為相對于g線的折射率，nF為相對于F線的折射率，和 是相對于C線的 第一透鏡組的負透鏡的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中第二透鏡組包括從物側(cè)依次放置的一個負透鏡、一個正透鏡和一個負透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中 滿足下列條件(1-4)5 < fl/fw < 8，其中Π是第一透鏡組的焦距，且fV是變焦透鏡在廣角端的焦距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中 滿足下列條件(l-5)ft/fw > 7其中ft是變焦透鏡在遠距端的焦距，且fV是變焦透鏡在廣角端的焦距。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中第三透鏡組包括從物側(cè)依次放置的一個正透鏡、一個正透鏡和一個負透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中 第二透鏡組包括至少兩個負透鏡；第三透鏡組包括一個具有曲率為P3f的物側(cè)表面和曲率為P3r的像側(cè)表面的最物側(cè)透鏡，從物側(cè)開始的第二透鏡組的第二負透鏡具有一個曲率為P2f的物側(cè)表面； 第二透鏡組包括一個曲率為P2r的最像側(cè)玻璃表面；以及 滿足下列條件(2-1)0. 06 < 1/{Ft(P3f-P3r)} < 0. 080 (2-2) vd3 > 68(2-3)-0. 2 < l/{Ft (P2f-P2r)} < -0. 1，其中Ft是變焦透鏡在遠距端的焦距且vd3是相對于d線的第三透鏡組的透鏡的Abbe
7.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中 滿足下列條件(2-4) 1. 0 < Tpr < 1. 5，其中Tpr是遠距比，即變焦透鏡的整體長度除以變焦透鏡在遠距端的焦距。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中第四透鏡組包括至少一個正透鏡和一個為非球面表面的最物側(cè)表面；以及 滿足下列條件 (2-5) θ gF < 0. 551，其中θ gF是第四透鏡組的正透鏡的相對部分色散，其為(118-%)/(%-10，其中118為相 對于g線的第四透鏡組的正透鏡的折射率，nF為相對于F線的第四透鏡組的正透鏡的折射 率，和η。是相對于C線的第四透鏡組的正透鏡的折射率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中 滿足下列條件(2-7)0. 78 < Y' /Fw,其中Y'是變焦透鏡的最大像高。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中當從廣角端到遠距端改變變焦透鏡的放大倍數(shù)時，第一和第三透鏡組向物側(cè)移動，第 二透鏡組沿向像側(cè)凸起的曲線或者曲線的一部分的軌道上移動，第四透鏡組沿向物側(cè)凸起 的曲線或者曲線的一部分的軌道上移動，并且孔徑光闌獨立于這些透鏡組移動。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中第二透鏡組包括至少一個為混合非球面透鏡的負透鏡。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中第三透鏡組具有一個為非球面表面的最物側(cè)表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求2的變焦透鏡，其中 滿足下列條件(3-1)-1. 1 < R12/ (R52XFw) < -0. 85 ； (3-2)-3 < (V1-V2) / (ν6-ν5) < -1. 5，其中R12為從物側(cè)開始的第一透鏡組的第一透鏡的像側(cè)表面的曲率半徑，R52為從物側(cè) 開始的第二透鏡組的第一正透鏡的像側(cè)表面的曲率半徑，F(xiàn)w為變焦透鏡在廣角端的焦距， V1為從物側(cè)開始的第一透鏡組的第一透鏡的Abbe值，V2為從物側(cè)開始的第一透鏡組的第二 透鏡的Abbe值，V5為物側(cè)開始的第二透鏡組的第二透鏡的Abbe值，和V6為從物側(cè)開始的 第二透鏡組的第三透鏡的Abbe值。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中從物側(cè)開始的第二透鏡組的第二透鏡和第三透鏡彼此粘合在一起。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，所述第一透鏡組的正透鏡和負透鏡彼此粘合在一起。
16.一種具有照相功能的信息裝置，包括使用根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡的照相光學 系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的信息裝置，包括具有光接收表面的圖像拾取裝置，其中穿過使用變焦透鏡的照相光學系統(tǒng)的物體圖像成像在圖像拾取裝置的光接收表面上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的信息裝置，其中該信息裝置配置為便攜式信息終端裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變焦透鏡，包括一個具有正折射率的第一透鏡組，一個具有負折射率的第二透鏡組，一個具有正折射率的第三透鏡組，和一個具有正折射率的第四透鏡組，其從物側(cè)依次設置，和一個設置在第三透鏡組的物側(cè)的孔徑光闌。當從廣角端到遠距端改變放大倍數(shù)時，第一和第二透鏡組之間的間距增大，第二和第三透鏡組之間的間距減小，且第三和第四透鏡組之間的間距增大。第一透鏡組包括從物側(cè)依次設置的一個負透鏡，一個正透鏡，和一個正透鏡。滿足相對于d線的負透鏡E1的折射率、相對于d線的Abbe值和相對部分色散的預定條件。
文檔編號H04N5/232GK102004302SQ20101050421
公開日2011年4月6日 申請日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月6日
發(fā)明者厚海廣道, 高野洋平 申請人:株式會社理光