專利名稱：變焦透鏡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及在使用了類似數(shù)碼照相機的CCD(電荷耦合器件，charge coupled device)等圖像傳感器的小型攝像裝置中所使用的高性能變焦透鏡。
背景技術：
近年來，發(fā)布了各種用于數(shù)碼照相機的攝像裝置的變焦透鏡。例如，有通過有效地配置由樹脂材料制的非球面透鏡而得到的分辨率高且畸變像差小、小型化且構成數(shù)目少的變焦透鏡等(參照專利文獻1)。
專利文獻1特開2003-057542號公報當其用于超薄型數(shù)碼照相機的攝像裝置的場合，會有使用或伸縮收容時的全長過長的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種通過有效地配置非球面透鏡而得到分辨率高且畸變像差小、使用時以及伸縮收容時也小型化且價廉的透鏡。
本發(fā)明的變焦透鏡是從物體側依次由第1透鏡組以及第2透鏡組構成的變焦透鏡，所述第1透鏡組具有負的光焦度，其配置作為放大側為凸面的彎月形且具有負的光焦度的透鏡(以下稱為負透鏡)的第1透鏡和作為放大側為凸面的彎月形具有正的光焦度的透鏡(以下稱為正透鏡)的第2透鏡而構成，所述第2透鏡組具有正的光焦度，其配置作為放大側為曲率半徑小的面的正透鏡的第3透鏡、作為正透鏡的第4透鏡、在與所述第4透鏡結合的狀態(tài)下使用的負透鏡的第5透鏡、放大率(power)小的第6透鏡而構成，是通過移動所述第1透鏡組以及所述第2透鏡組的位置來改變倍率的變焦透明，其特征在于，整個透鏡系統(tǒng)在光軸方向的尺寸滿足以下條件式(1)以及(2)。(本發(fā)明之一)(1)TL/fw＜1.9(2)0.6＜fw/fII＜0.77其中，TL第1透鏡組和第2透鏡組的全長之和Fw整個透鏡系統(tǒng)在廣角端的合成焦距fII第2透鏡組的合成焦距條件式(1)規(guī)定了伸縮收容時透鏡的全長。當超過上限時，難以充分地小型化。條件式(2)規(guī)定了以適當?shù)姆糯舐什⒛軌蚴剐⌒突托阅懿⒋娴母鹘M的放大率分配。當超過上限時，焦度變得過大且性能下降。當超過下限時，造成大型化。
另外，對本發(fā)明之一所述的變焦透鏡來說，優(yōu)選構成所述第1透鏡組的所述第1透鏡的放大率滿足下述條件式(3)，所述第1透鏡、第2透鏡的材質(zhì)滿足條件式(4)、(5)，第1透鏡的縮小側的面的形狀滿足下述條件式(6)。(本發(fā)明之二)(3)-1.1＜fw/f1＜-0.8(4)10＜v1-v2(5)1.66＜n2(6)1.16＜fw/R2＜1.51其中，f1第1透鏡的焦距v1第1透鏡的色散系數(shù)v2第2透鏡的色散系數(shù)n2第2透鏡在d線的折射率R2第1透鏡的縮小側的面的曲率半徑條件式(3)涉及放大率向具有負的光焦度的第1透鏡組的適當分配。成為整個光學系統(tǒng)的大小和用于適當修正各像差的條件之間的平衡。當超過下限時，第1透鏡組的負的放大率變大，伴隨于此，必須增強第2透鏡組的正放大率，并難以得到各像差的平衡且性能下降。反過來，當超過上限時，必須把與第2組的空氣間隔變大，使得整個光學系統(tǒng)大型化，而不能適用于小型化的數(shù)碼照相機。
條件式(4)涉及色像差修正。當超過下限時，無法修正第1透鏡導致的色像差，則難以在第1組內(nèi)進行修正。條件式(5)涉及像面彎曲修正。當超過下限時，珀茲瓦爾和變大，而無法完成對像面彎曲的修正。
條件式(6)涉及作為曲率大的凹面的所述第1透鏡的縮小側的面的形狀。根據(jù)在條件式(6)的范圍給予曲率，通過做成相對入射光瞳的同心的形狀，基本上使各像差的發(fā)生變小。當超過上限時，所述第1透鏡的縮小側的面的曲率半徑變小且加工困難，同時，負放大率變得過大，珀茲瓦爾和過小。反過來，當超過下限時，雖然對加工有利，但同心性變差，難以修正畸變相差和像面彎曲。
另外，對上述本發(fā)明之一以及上述本發(fā)明之二的透鏡來說，所述第1透鏡的縮小側的面的形狀優(yōu)選是非球面。(本發(fā)明之三)另外，對于本發(fā)明之一所述的變焦透鏡，優(yōu)選構成所述第2透鏡組的所述第3透鏡的材質(zhì)滿足下述條件式(7)、(8)，放大率滿足下述條件式(9)，形狀滿足下述條件式(10)，另外，所述第3透鏡、第5透鏡的形狀滿足條件式(11)，構成所述第2透鏡組的透鏡面的2個以上的面的形狀為非球面。(本發(fā)明之四)(7)29.7＜(v3+v4)＜2-v5(8)1.45＜(n3+n4)/2＜1.78(9)0.5＜fw/f3＜0.85(10)0.8＜fw/R5＜1.45(11)0.75＜R5/R9＜1.45其中，v3第3透鏡的色散系數(shù)v4第4透鏡的色散系數(shù)n3第3透鏡在d線的折射率n4第4透鏡在d線的折射率f3第3透鏡的焦距R5第3透鏡的放大側的面的曲率半徑
R9第5透的縮小側的面的曲率半徑條件式(7)是用于良好地維持色像差修正的條件式。當超過該條件時，難以進行色像差的修正。條件式(8)與像面彎曲的修正有關。當超過上限或下限時，珀茲瓦爾(Petzval)和變得不合適，而無法很好地對像面彎曲進行修正。條件式(9)涉及放大率向具有正的光焦度的第3透鏡的適當分配。成為整個光學系統(tǒng)的大小和用于適當修正各像差的條件之間的平衡。當偏離該條件時，第3透鏡的正放大率變大，伴隨于此，必須增強第1透鏡組的負放大率，難以得到各像差的平衡且性能下降。
條件式(10)是對具有強的正放大率的第3透鏡所造成的不足的球面像差進行修正、并且作為第2組通過正、負望遠類型結構來小型化的條件。當超過上限時，雖然有利于小型化，但性能下降，當超過下限時，雖然有利于性能，但變大。條件式(11)與球面像差、彗差的修正有關。對于第2組透鏡來說，由于在粗的軸上以及軸外光束入射，所以對于入射光束，需要同心面。當偏離該條件時，無法很好地對球面像差和彗差進行良好的修正。
另外，對本發(fā)明之四所述的變焦透鏡來說，構成所述第2透鏡組的透鏡面的兩個以上的面的形狀優(yōu)選為非球面。(本發(fā)明之五)另外，對本發(fā)明之一～三所述的任意變焦透鏡來說，第5透鏡優(yōu)選由透光性陶瓷構成。(本發(fā)明之六)根據(jù)本發(fā)明，通過有效地配置非球面透鏡和復合非球面透鏡，能夠提供分辨率高且畸變像差小、使用時以及伸縮收容時也小型化的變焦透鏡。


圖1是表示本發(fā)明的變焦透鏡的第1實施方式的透鏡結構圖。
圖2是表示第1實施方式的透鏡的各像差圖。
圖3是表示本發(fā)明的變焦透鏡的第2實施方式的透鏡結構圖。
圖4是表示第2實施方式的透鏡的各像差圖。
圖5是表示本發(fā)明的變焦透鏡的第3實施方式的透鏡結構圖。
圖6是表示第3實施方式的透鏡的各像差圖。
圖7是表示本發(fā)明的變焦透鏡的第4實施方式的透鏡結構圖。
圖8是表示第4實施方式的透鏡的各像差圖。
圖9是表示本發(fā)明的變焦透鏡的第5實施方式的透鏡結構圖。
圖10是表示第5實施方式的透鏡的各像差圖。
具體實施例方式
下面，就具體的實施方式對本發(fā)明進行說明。在下面的第1實施方式至第5實施方式中，由第1透鏡組LG1以及第2透鏡組LG2構成，所述第1透鏡組LG1，是由配置第1透鏡L1以及第2透鏡L2而成，所述第1透鏡L1是放大側為凸面的彎月形且具有負的光焦度的透鏡(下面稱為負透鏡)，所述第2透鏡L2是放大側為凸面的彎月形且具有正的光焦度的透鏡(下面稱為正透鏡)；所述第2透鏡組LG2具有正的光焦度，配置作為放大側為曲率半徑小的面的正透鏡第3透鏡L3、正透鏡第4透鏡L4、在與第4透鏡L4接合的狀態(tài)下使用的負透鏡第5透鏡L5、放大率小的第6透鏡L6而成。
另外，在所述第2透鏡組LG2和縮小側物像面IP之間有空氣間隔，配置有一個或多個平行平面玻璃LP。所述平行玻璃LP具體由CCD的玻璃罩、水晶濾波片、以及紅外吸收濾波片等多個或單個構成，但由于在光學上沒有任何問題，所以以與它們的總厚度相等的一塊平行平面玻璃來表示。
關于各實施方式中所使用的非球面，眾所周知，在以光軸方向為Z軸，以與光軸垂直的方向為Y軸時，是使非球面公式Z＝(Y2/r)[1+{1-(1+K)(Y/r)2}]+A4·Y4+A6·Y6+A8·Y8+A10·Y10給出的曲線圍繞光軸的周圍旋轉而得到的曲面，且給出近軸曲率半徑r、圓錐常數(shù)K、高次非球面系數(shù)A4、A6、A8、A10來定義形狀。還有，在對表中的圓錐常數(shù)以及高次非球面系數(shù)的表述中，“E和繼E之后的數(shù)字”表示“10的乘冪”。例如，“E-4”代表10-4，該數(shù)值與其前面的數(shù)值相乘。
第1實施方式關于本發(fā)明的變焦透鏡的第1實施方式，將數(shù)值例表示在表1中。另外，圖1是其透鏡結構圖，圖2是其各像差圖。
在表以及圖中，f表示整個透鏡系統(tǒng)的焦距，F(xiàn)No為F數(shù)，2ω為透鏡的全視角，bf為后焦距。后焦距bf是從構成第2透鏡組的第6透鏡的縮小側的面到縮小側的物像面的距離的空氣換算距離。另外，R為曲率半徑，D為透鏡厚度或透鏡之間的間隔，nd為d線的折射率，vd為d線的色散系數(shù)。各像差圖中的C、d、g是各波長的像差曲線。另外，S表示弧矢線(sagittal)，M表示子午線(meridional)。
表1f＝5.00～8.24～13.50FNo＝3.22～4.04～5.392ω＝64.3°～40.1°～24.8°bf＝7.523～10.049～14.201面No.R D ndvd 12 ∞ 0.3801.54892 69.759 平行平面玻璃13 ∞ 0.700非球面系數(shù)面No. K A4A6A8A102 -3.4886 7.3110E-03 -4.7308E-04 3.2015E-05 -1.0426E-065 -1.096 0.0000E+00 2.5755E-04 -7.7718E-05 -1.0822E-076 -13.769 -7.7187E-04 3.4108E-04 -1.4188E-04 7.4981E-06118.00044 2.0569E-03 3.8219E-04 -6.9746E-05 2.8466E-05
第2實施方式關于第2實施方式，將數(shù)值例表示在表2中。另外，圖3是其透鏡結構圖，圖4是其各像差圖。
表2f＝4.98～8.23～13.46FNo＝3.2～4.0～5.42ω＝64.5°～40.2°～24.9°bf＝7.530 ～10.069～14.225面No.RD ndvd 12 ∞ 0.591 1.564 平行平面玻璃13 ∞ 1.05非球面系數(shù)面No. K A4A6A8A102 -3.4886 7.3110E-03 -4.7308E-04 3.2016E-05 -1.0426E-065 -1-7.4662E-05 1.8056E-04 -2.9815E-05 -7.4888E-066 16.4777 -5.4804E-04 2.8592E-04 -9.7459E-05 -9.7829E-0711 8.00044 2.0569E-03 3.8219E-04 -6.9746E-05 2.8466E-05
第3實施方式對于第3實施方式，將數(shù)值例表示在表3中。另外，圖5是其透鏡結構圖，圖6是其各像差圖。
表3f＝4.83～8.07～13.05FNo＝3.11～3.89～5.112ω＝66.22°～40.82°～25.62°bf＝7.253～9.723～13.574面No. R D ndvd 12∞ 0.591 1.50000 64.00 平行平面玻璃13∞ 1.050非球面系數(shù)面No. K A4A6A8A102 -3.48867.3110E-03 -4.7308E-04 3.2015E-05 -1.0426E-065 -1.096 0.0000E+00 2.5755E-04-7.7718E-05 -1.0822E-076 -13.769-7.7187E-04 3.4108E-04-1.4188E-04 7.4981E-0611 8.000442.0569E-03 3.8219E-04-6.9746E-05 2.8466E-05
第4實施方式關于第4實施方式，將數(shù)值例表示在表4中。另外，圖7是其透鏡結構圖，圖8是其各像差圖。
表4f＝5.06～8.27～13.65FNo＝3.23～4.05～5.412ω＝63.88°～40.02°～24.56°bf＝7.712～10.256～14.564面No. R Dndvd 12 ∞ 0.592 1.50900 64.00 平行平面玻璃13 ∞ 1.050非球面系數(shù)面No. KA4A6A8A102 -3.1814 6.5394E-03 -3.4373E-041.9863E-05-5.4411E-075 -14.1103E-04 1.5418E-04 -5.3829E-05 -8.1734E-086 -75.584 -2.8092E-04 1.6511E-04 -8.8092E-05 3.5145E-06113.79761 2.5952E-03 4.2350E-04 -3.4932E-05 2.2830E-05
第5實施方式關于第5實施方式，將數(shù)值例表示在表5中。另外，圖9是其透鏡結構圖，圖10是其各像差圖。
表5f＝4.75～7.95～12.82FNo＝3.09～3.89～5.112ω＝67.02°～41.20°～26.00°bf＝7.212～9.631～13.345面No.R Dndvd 12 ∞ 0.591 1.50000 64.00 平行平面玻璃13 ∞ 1.050非球面系數(shù)面No.KA4A6A8A102 -2.2064 4.1306E-03-8.3484E-052.0876E-061.3820E-0810-1 7.6989E-031.2038E-03 2.5461E-05-5.5427E-0511-1 1.2474E-021.9681E-03 6.1522E-05-4.3647E-05
接著，把涉及從第1實施方式到第5實施方式的與條件式(1)至條件式(11)對應的值匯總表示在表6中。
表6第1第2第3第4第5條件式(1) 1.631.64 1.69 1.611.71條件式(2) 0.690.69 0.68 0.700.67條件式(3) -0.99 -0.99 -0.94 -1.00 -0.92條件式(4) 17.017.0 17.0 17.017.0條件式(5) 1.851.85 1.85 1.851.85條件式(6) 1.361.36 1.32 1.371.29條件式(7) 35.535.5 37.6 33.533.0條件式(8) 1.591.59 1.53 1.571.62條件式(9) 0.770.77 0.73 0.690.58條件式(10) 1.231.23 1.14 1.160.93條件式(11) 1.281.26 1.15 1.320.84
從表6可知，與各實施方式有關的數(shù)值滿足條件式(1)至(11)，同時從各實施方式的像差圖也可知，各像差都得到了良好的修正。
作為所述第1至第3實施方式的第5透鏡L5的材料，可以采用例如特開2004-43194號里所公布的那種透光性陶瓷。
權利要求
1.一種變焦透鏡，是由從物體側依次配置的第1透鏡組以及第2透鏡組構成的變焦透鏡，所述第1透鏡組具有負的光焦度，其配置作為放大側為凸面的彎月形且具有負的光焦度的透鏡(以下稱為負透鏡)的第1透鏡和作為放大側為凸面的彎月形具有正的光焦度的透鏡(以下稱為正透鏡)的第2透鏡而構成，所述第2透鏡組具有正的光焦度，其配置作為放大側為曲率半徑小的面的正透鏡的第3透鏡、作為正透鏡的第4透鏡、在與所述第4透鏡結合的狀態(tài)下使用的負透鏡的第5透鏡、放大率小的第6透鏡而構成，是通過移動所述第1透鏡組以及所述第2透鏡組的位置來改變倍率的變焦透鏡，其特征在于，整個透鏡系統(tǒng)在光軸方向的尺寸滿足以下條件式(1)以及(2)。(1)TL/fw＜1.9(2)0.6＜fw/fII＜0.77其中，TL第1透鏡組和第2透鏡組的全長之和Fw整個透鏡系統(tǒng)在廣角端的合成焦距fII第2透鏡組的合成焦距
2.根據(jù)權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，所述第1透鏡的縮小側的面的形狀為非球面。
3.根據(jù)權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，所述第5透鏡由透光性陶瓷構成。
4.根據(jù)權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，構成所述第1透鏡組的所述第1透鏡的放大率滿足下述條件式(3)，所述第1透鏡、第2透鏡的材質(zhì)滿足條件式(4)、(5)，第1透鏡的縮小側的面的形狀滿足下述條件式(6)，(3)-1.1＜fw/f1＜-0.8(4)10＜v1-v2(5)1.66＜n2(6)1.16＜fw/R2＜1.51其中，f1第1透鏡的焦距v1第1透鏡的色散系數(shù)v2第2透鏡的色散系數(shù)n2第2透鏡在d線的折射率R2第1透鏡的縮小側的面的曲率半徑
5.根據(jù)權利要求4所述的變焦透鏡，其特征在于，所述第1透鏡的縮小側的面的形狀為非球面。
6.根據(jù)權利要求4所述的變焦透鏡，其特征在于，所述第5透鏡由透光性陶瓷構成。
7.根據(jù)權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，構成所述第2透鏡組的所述第3透鏡的材質(zhì)滿足下述條件式(7)、(8)，放大率滿足下述條件式(9)，形狀滿足下述條件式(10)，另外，所述第3透鏡、第5透鏡的形狀滿足條件式(11)，構成所述第2透鏡組的透鏡面的2個以上的面的形狀為非球面，(7)29.7＜(v3+v4)＜2-v5(8)1.45＜(n3+n4)/2＜1.78(9)0.5＜fw/f3＜0.85(10)0.8＜fw/R5＜1.45(11)0.75＜R5/R9＜1.45其中，v3第3透鏡的色散系數(shù)v4第4透鏡的色散系數(shù)n3第3透鏡在d線的折射率n4第4透鏡在d線的折射率f3 3透鏡的焦距R5第3透鏡的放大側的面的曲率半徑R9第5透鏡的縮小側的面的曲率半徑
8.根據(jù)權利要求7所述的變焦透鏡，其特征在于，構成所述第2透鏡組的透鏡的面的兩個以上的面的形狀為非球面。
9.根據(jù)權利要求7所述的變焦透鏡，其特征在于，所述第5透鏡由透光性陶瓷構成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通過有效配置非球面透鏡和復合非球面透鏡而得到分辨率高且畸變像差小、使用時以及伸縮收容時也小型化的變焦透鏡，其特征在于，是由從物體側依次由第1透鏡組以及第2透鏡組構成的變焦透鏡，所述第1透鏡組具有負的光焦度，其由配置作為彎月形并具有負的光角度的透鏡(下面稱為負透鏡)的第1透鏡和作為彎月形并具有正的光角度的透鏡(下面稱正透鏡)的第2透鏡而構成，所述第2透鏡組具有正的光焦度，其由配置作為正透鏡的第3透鏡、作為正透鏡的第4透鏡、在與所述第4透鏡接合的狀態(tài)下使用的負透鏡第5透鏡、發(fā)大率小的第6透鏡而構成，通過移動所述第1透鏡組和所述第2透鏡組的位置來改變倍率。
文檔編號G02B15/177GK1664643SQ20051000614
公開日2005年9月7日 申請日期2005年1月31日 優(yōu)先權日2004年1月30日
發(fā)明者佐藤誠 申請人:卡西歐計算機株式會社