專利名稱：變焦透鏡,拍攝設備和個人數字助理的制作方法
技術領域：

本發(fā)明涉及能夠在預定的焦距范圍之內選擇和設置理想焦距的變焦透鏡，該變焦透鏡除了具有尺寸小、性能好的特性以外，還能夠在廣角端實現廣視角，并且實現高變化放大倍數；特別涉及適用于諸如數碼相機和攝像機的利用電子拍攝方法的拍攝設備、同樣也適用于使用鹵化銀感光膠片的基于膠片的照相機的聚焦透鏡，并且還涉及利用上述聚焦透鏡的拍攝設備和個人數字助理。

背景技術：

使用長期存在的鹵化銀膠片的傳統(tǒng)照相機，也就是，使用膠片的照相機，已經被所謂的數字照相機或是電子照相機所取代，這種照相機利用諸如CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)的固體成像裝置(solid imaging device)來拍攝物體，獲取物體的靜態(tài)圖像或動態(tài)圖像的圖像數據，并以數字形式將這些數據存儲在諸如以閃存存儲器為代表的非易失性半導體存儲器中。這種照相機作為單獨的照相機已經被廣泛推廣，并且被用在移動電話和其他的個人數字助理之中，也被應用到基于膠卷的照相機中作為新型的用途。
這種數碼相機的市場已經非常的龐大，并且不同用戶對數碼相機的需求差別很大。用戶總是希望數碼相機具有較高的圖像質量和較小的尺寸，并且這兩點在用戶需求中所占的比重很大。因此，較高的性能和較小的尺寸也是對作為拍攝透鏡(photographing lens)使用的變焦透鏡的要求。
為了實現較小的尺寸，必須縮小變焦透鏡整個透鏡的長度，也就是縮小從最接近物側的透鏡面到像面之間的距離。為了實現更高的性能，變焦透鏡在整個變焦范圍內必須具備與至少約800萬到1000萬像素的成像裝置相對應的分辨能力。

此外，許多用戶希望拍攝透鏡具有更廣的視角；在變焦透鏡的短焦點端的半視角，也就是，在廣角端的半視角希望達到38度或者更大。對于攝影專家，即專業(yè)的攝影師，或者是具有可與專業(yè)攝影師相比的較高專業(yè)知識和技能的高級業(yè)余愛好者，他們希望廣角端的半視角達到42度或更大。38度和42度的半視角，換算成使用35mm(被稱為萊卡照相機)鹵化銀膠卷的35mm基于膠卷的照相機的焦距時，分別對應于28mm和24mm的焦距。
適用于數碼相機的變焦透鏡存在很多類型。以下變焦透鏡可以被用于實現較小的尺寸。該變焦透鏡包括從物側開始按順序排列的具有負折射率的第一透鏡組，具有正折射率的第二透鏡組以及具有正折射率的第三透鏡組；還包括在第二透鏡組的物側與第二透鏡組一體移動的孔徑光闌。其中，隨著從廣角端向遠距攝影端改變放大倍數，第二透鏡組從像側向物側單調移動。第一透鏡組移動從而校正由于改變放大倍數而引起的像面位置的變動。

在這種透鏡中，存在一種眾所周知的結構，在該結構中第二透鏡組的兩個位置具有接合面從而實現理想的軸向色差和倍率色差的校正，或者對由于各透鏡間的偏心所造成的成像性能惡化進行控制。
例如，在JP2001-281545A、JP2003-107348A、JP2003-241091A和JP2006-113554A中公開了一種在第二透鏡組中包括兩對接合透鏡的變焦透鏡。再例如，在JP2004-102211A、JP2004-325975A、JP2005-24804A、JP2005-37576A和JP2006-39523A中公開了一種在第二透鏡組中包括三個接合透鏡的變焦透鏡。
JP2001-281545A在其實施例1到8中公開了在第二透鏡組中利用兩對接合透鏡實現理想的軸向色差和倍率色差的校正。然而，由于半視角小于34度，在廣視角方面不能滿足要求。

以同樣的方法，JP2003-241091A在其實施例11和12中公開了通過在第二組透鏡中利用兩對接合透鏡實現理想的軸向色差和倍率色差的校正。在這種情況下，由于半視角小于34度，同樣在廣視角方面不能滿足要求。
JP2004-102211A在其實施例11，15和17中公開了在第二透鏡組中采用三個接合透鏡的結構，這是考慮到由于各透鏡間的偏心所造成的成像性能惡化。但是，由于半視角小于33度，同樣在廣視角方面不能滿足要求。
JP2004-325975A、JP2005-37576A和JP2006-39523A公開了在第二透鏡組中采用三個接合透鏡的結構，這是考慮到由于各透鏡間的偏心所造成的成像性能惡化，利用這種結構，變焦透鏡的總尺寸可以被做得相對較小，然而，由于半視角大約為30到33度，同樣在廣視角方面不能滿足要求。

JP2003-107348A公開了通過在第二透鏡組中采用兩對接合透鏡以實現理想的軸向色差和倍率色差校正的變焦透鏡，該變焦透鏡還可以得到大約39度的相對較寬的半視角。但是該39度的半視角仍然不能滿足42度或更大的半視角的要求。
JP2005-24804A公開了通過在第二透鏡組中采用三個接合透鏡以實現理想的軸向色差和倍率色差校正的變焦透鏡，該變焦透鏡還可以得到大約39度的相對較寬的半視角。與JP2003-107348A的情形相似，該39度的半視角仍然不能滿足42度或更大的半視角的要求。

JP2006-113554A在其部分實施例中公開了通過在第二透鏡組中采用兩對接合透鏡獲得43度或是更大的半視角的變焦透鏡，該半視角滿足廣視角的要求。然而，為了實現理想的倍率色差的校正，第一透鏡組的負透鏡需要采用阿貝數為80或者更大的低色散玻璃。阿貝數為80或者更大的低色散玻璃就是所謂的特殊低色散玻璃，材料成本很高，工藝難度也很大，并且透鏡尺寸越大產率越小。普通的透鏡工藝包括例如用超聲波清洗各個透鏡的過程。超聲波清洗是簡單并且使用廣泛的清洗方法，但是以特殊的低色散玻璃做成的透鏡不能利用超聲波進行清洗，只能用布進行手工清洗。相應而言，透鏡的尺寸越大，透鏡工藝也就越難，產率越低。因此，將它使用到透鏡直徑趨于增大的第一透鏡組會急劇增加透鏡系統(tǒng)的成本，這是不可取的。

因此，需要實現在不顯著增加制造成本的同時對不同的像差進行控制、在廣角端實現足夠寬的視角、尺寸較小并且分辨能力較高的變焦透鏡。還需要采用上述變焦透鏡的照相機和個人數字助理。


發(fā)明內容

本發(fā)明重點說明滿足這種需求的變焦透鏡，本發(fā)明同樣也說明包括這種變焦透鏡的照相機和個人數字助理。

本發(fā)明的另一個方面包含具有負折射率的第一透鏡組的變焦透鏡；具有正折射率的第二透鏡組；具有正折射率的第三透鏡組，第一透鏡組，第二透鏡組和第三透鏡組從物側開始放置；放置于第二透鏡組的物側且與第二透鏡組一起移動的孔徑光闌，其中在從廣角端到遠距攝影端變化放大倍數的同時，至少第一透鏡組和第二透鏡組以第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離減小并且第二透鏡組和像面之間的距離增大的方式進行移動，并且第二透鏡組包括由至少三片聯合透鏡組成的第一接合透鏡，以及由至少兩片聯合透鏡組成的第二接合透鏡。

第二接合透鏡適于被放置在第一接合透鏡的像側，第一接合透鏡最接近物側的表面和第一接合透鏡最接近像側的表面凸向物側，第二接合透鏡整體具有正折射率。
第二接合透鏡適于被放置在第一接合透鏡的像側，第一接合透鏡由從物側按順序放置并相互結合的三片正透鏡，一片負透鏡，和以及一片正透鏡組成，第二接合透鏡整體具有正折射率。

變焦透鏡適于滿足條件式1.65＜nc1-1＜1.90，1.65＜nc1-2＜1.90，4＜vc1-1-vc1-2＜25，和68＜vc1-3＜98，其中nc1-1是最接近第一接合透鏡的物側的正透鏡的折射率，nc1-2是第一接合透鏡中的負透鏡的折射率，vc1-1是最接近第一接合透鏡的物側的正透鏡的阿貝數，vc1-2是第一接合透鏡中的負透鏡的阿貝數，vc1-3是最接近第一接合透鏡的像側的正透鏡的阿貝數。

變焦透鏡適于滿足0.10＜dc1-2/dc1-a11＜0.19，其中dc1-2是第一接合透鏡中的負透鏡的中心厚度，沿透鏡的光軸測量該厚度，dc1-a11是接合透鏡中的所有透鏡的中心厚度。
變焦透鏡適于滿足0.2＜(Rc1-1-Rc1-3)/(Rc1-1+Rc1-3)＜0.5，和-0.4＜(Rc1-3-Rc1-4)/(Rc1-3+Rc1-4)＜-0.1，其中Rc1-1是最接近第一接合透鏡的物側的表面的曲率半徑，Rc1-3是第一接合透鏡中位于兩個粘合表面的像側的粘合表面的曲率半徑，Rc1-4是最接近第一接合透鏡的像側的表面的曲率半徑。

第二接合透鏡適于被放在第一接合透鏡的像側，第二接合透鏡由從物側按順序放置并且互相粘合的負透鏡和正透鏡組成，該變焦透鏡滿足68＜v21-2＜98，其中，vc2-2是第二接合透鏡中的正透鏡的阿貝數。
第二接合透鏡適于被放在第一接合透鏡的像側，并且至少有一片正透鏡被放在第一接合透鏡的物側。

更適宜地，放置在第一接合透鏡的物側的至少一片正透鏡具有至少一個非球面表面。
更適宜地，第一接合透鏡在結構上僅具有一個球形表面，第二透鏡組包括至少一個非球形表面。




圖1是顯示沿本發(fā)明第一實施例的變焦透鏡的光軸得到的光學系統(tǒng)的結構的典型截面圖。
圖2是顯示沿本發(fā)明第二實施例的變焦透鏡的光軸得到的光學系統(tǒng)的結構的典型截面圖。
圖3是顯示沿本發(fā)明第三實施例的變焦透鏡的光軸得到的光學系統(tǒng)的結構的典型截面圖。
圖4是顯示沿本發(fā)明第四實施例的變焦透鏡的光軸得到的光學系統(tǒng)的結構的典型截面圖。
圖5是顯示沿本發(fā)明第五實施例的變焦透鏡的光軸得到的光學系統(tǒng)的結構的典型截面圖。
圖6是顯示根據圖1所示的第一實施例的變焦透鏡在廣角端的球差，像散，畸變，彗差的像差曲線。
圖7是顯示根據圖1所示的第一實施例的變焦透鏡在中間焦距處的球差，像散，畸變，彗差的像差曲線。
圖8是顯示根據圖1所示的第一實施例的變焦透鏡在遠距攝影端的球差，像散，畸變，彗差的像差曲線。
圖9是顯示根據圖2所示的第二實施例的變焦透鏡在廣角端的球差，像散，畸變，彗差的像差曲線。
圖10是顯示根據圖2所示的第二實施例的變焦透鏡在中間焦距處的球差，像散，畸變，彗差的像差曲線。
圖11是顯示根據圖2所示的第二實施例的變焦透鏡在遠距攝影端的球差，像散，畸變，彗差的像差曲線。
圖12是顯示根據圖3所示的第三實施例的變焦透鏡在廣角端的球差，像散，畸變，彗差的像差曲線。
圖13是顯示根據圖3所示的第三實施例的變焦透鏡在中間焦距處的球差，像散，畸變，彗差的像差曲線。
圖14是顯示根據圖3所示的第三實施例的變焦透鏡在遠距攝影端的球差，像散，畸變，彗差的像差曲線。
圖15是顯示根據圖4所示的第四實施例的變焦透鏡在廣角端的球差，像散，畸變，彗差的像差曲線。
圖16是顯示根據圖4所示的第四實施例的變焦透鏡在中間焦距處的球差，像散，畸變，彗差的像差曲線。
圖17是顯示根據圖4所示的第四實施例的變焦透鏡在遠距攝影端的球差，像散，畸變，彗差的像差曲線。
圖18是顯示根據圖5所示的第五實施例的變焦透鏡在廣角端的球差，像散，畸變，彗差的像差曲線。
圖19顯示根據圖5所示的第五實施例的變焦透鏡在中間焦距處的球差，像散，畸變，彗差的像差曲線。
圖20是顯示根據圖5所示的第五實施例的變焦透鏡在遠距攝影端的球差，像散，畸變，彗差的像差曲線。
圖21A是顯示從物側觀察根據本發(fā)明實施例的模型的拍攝設備的外觀的立體圖，其中攝影透鏡在拍攝設備的主體內部處于收縮狀態(tài)。
圖21B是顯示從物側觀察根據本發(fā)明實施例的模型的拍攝設備的外觀的立體圖，其中攝影透鏡從拍攝設備的主體向外突出。
圖22是顯示從攝影師的角度觀察圖21所示的拍攝設備的外觀的立體圖； 圖23是說明圖21所示的拍攝設備的功能結構的典型框圖。

具體實施例方式
下面將基于實施例并結合本發(fā)明的附圖對本發(fā)明的變焦透鏡、拍攝設備和個人數字助理進行詳細說明。為了便于理解本發(fā)明的原理，在說明具體實施例之前，將對本發(fā)明實施例的結構和功能進行說明。
根據本發(fā)明的實施例的變焦透鏡包括具有負折射率的第一透鏡組、具有正折射率的第二透鏡組、以及孔徑光闌；第一透鏡組、孔徑光闌和第二透鏡組從物側按序放置；孔徑光闌與第二透鏡組一起移動；隨著從廣角端向攝遠端改變放大倍數，至少第一透鏡組和第二透鏡組以第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔減小以及第二透鏡組和像面之間的間隔增大的方式移動。并且，每個變焦透鏡都具有如下特征。

在根據本發(fā)明的實施例的變焦透鏡中，第二透鏡組包括含有至少三片相互附著并接合在一起的透鏡的第一接合透鏡，和含有至少兩片相互附著并接合在一起的透鏡的第二接合透鏡。
根據本發(fā)明的實施例的變焦透鏡中還包括在第二透鏡組的像側具有正焦距的第三透鏡組；隨著從廣角端向攝遠端改變放大倍數，至少第一透鏡組和第二透鏡組以第二透鏡組和第三透鏡組之間的間隔逐漸增大的方式移動；并且第二透鏡組包括由至少三片透鏡接合組成的第一接合透鏡，以及由至少兩片透鏡接合組成的第二接合透鏡。
根據本發(fā)明的實施例的變焦透鏡采用如下結構，第二接合透鏡被放置在第一接合透鏡的像側；第一接合透鏡中最接近物側的表面向物側凸起，第一接合透鏡中最接近像側的表面向物側凸起，即，兩表面都向物側凸起；第二接合透鏡整體上具有正折射率。

根據本發(fā)明的實施例的變焦透鏡采取如下結構，第二接合透鏡被放置在第一接合透鏡的像側，第一接合透鏡具有三個從物側按順序放置并且相互接合的正透鏡，負透鏡和正透鏡；第二接合透鏡整體上具有正折射率。
根據本發(fā)明的實施例的變焦透鏡滿足 1.65＜nc1-1＜1.90， 1.65＜nc1-2＜1.90， 4＜vc1-1-vc1-2＜25，和 68＜vc1-3＜98， 其中nc1-1是第一接合透鏡的物側的正透鏡的折射率，nc1-2是第一接合透鏡中的負透鏡的折射率，vc1-1是第一接合透鏡的物側的正透鏡的阿貝數，vc1-2是第一接合透鏡中的負透鏡的阿貝數，vc1-3是第一接合透鏡的像側的正透鏡的阿貝數。

根據本發(fā)明的實施例的變焦透鏡滿足條件表達式0.10＜dc1-2/dc1-a11＜0.19，其中dc1-2是第一接合透鏡中的負透鏡的中心厚度(沿光軸測得的厚度)，dc1-a11是第一接合透鏡中的所有透鏡的中心厚度。
根據本發(fā)明的實施例的變焦透鏡滿足條件表達式
0.2＜(Rc1-1-Rc1-3)/(Rc1-1+Rc1-3)＜0.5，和 -0.4＜(Rc1-3-Rc1-4)/(Rc1-3+Rc1-4)＜-0.1， 其中Rc1-1是第一接合透鏡最靠近物側的表面的曲率半徑，Rc1-3是第一接合透鏡的兩個接合表面的像側的接合表面的曲率半徑，Rc1-4是第一接合透鏡最靠近像側的表面的曲率半徑。
根據本發(fā)明的實施例的變焦透鏡采取如下結構，第二接合透鏡被放置在第一接合透鏡的像側，第二接合透鏡具有兩個從物側按順序放置并相互接合的負透鏡和正透鏡；該變焦透鏡滿足條件表達式 68＜vc2-2＜98， 其中，vc2-2是第二接合透鏡中的正透鏡的阿貝數。
根據本發(fā)明的實施例的變焦透鏡采取如下結構，第二接合透鏡被放置在第一接合透鏡的像側，并且至少有一片正透鏡被放在第一接合透鏡的物側。
根據本發(fā)明的實施例的變焦透鏡采取如下結構，被放置在第一接合透鏡的物側的至少一片正透鏡具有至少一個非球面的表面。

根據本發(fā)明的實施例的變焦透鏡采取如下結構，第一接合透鏡僅用非球面表面構成，第二透鏡組包括至少一個非球面表面。
作為拍攝光學系統(tǒng)，根據本發(fā)明的實施例的拍攝設備具有根據本發(fā)明的實施例的變焦透鏡。
作為拍攝設備成像功能部分的拍攝光學系統(tǒng)，根據本發(fā)明的實施例的個人數字助理具有根據本發(fā)明的實施例的變焦透鏡。
接下來，將對本發(fā)明的實施例和功能進行具體說明。
在根據本發(fā)明的變焦透鏡中，在從物側按順序放置具有負折射率的第一透鏡組和具有正折射率的第二透鏡組的變焦透鏡中，一般而言，隨著從廣角端向遠距攝影端改變放大倍數，第二透鏡組從像側向物側單調移動。第一透鏡組移動從而校正由于改變放大倍數而引起的像面位置的變動?？梢栽黾泳哂姓凵渎实牡谌哥R組以使視點遠離像面，或者實現后聚焦(rear focusing)。在這種情況下，第二組透鏡在改變放大倍數中發(fā)揮主要作用。

為了實現低像差和高分辨率的變焦透鏡，有必要減小由改變放大倍數引起的像差變動(aberration fluctuation)；尤其是作為主要使放大倍數變化的第二透鏡組需要在放大倍數變化的整個范圍中實現理想的像差校正。特別是為了在短焦點端，也就是在廣角度端實現更寬的視角，有必要減小隨著視角變寬而增加的倍率色差。為了在整個放大倍數變化的范圍實現理想的倍率色差校正，第二透鏡的結構仍然非常重要。
從物側按順序放置正透鏡/負透鏡/正透鏡的三片結構，正透鏡/正透鏡/負透鏡的三片結構，正透鏡/正透鏡/負透鏡/正透鏡的四片結構以及正透鏡/負透鏡/負透鏡/正透鏡的四片結構等等可以作為第二透鏡組的結構。已知的結構有包括兩組接合透鏡的結構和包括三個接合透鏡的結構。
根據本發(fā)明的第二透鏡組的結構超出了傳統(tǒng)已有的或是眾所周知的結構，具有更高的校正像差的能力；本發(fā)明還希望實現高性能、小尺寸、寬視角同時抑制成本增加的變焦透鏡。

具體而言，在本發(fā)明中，第二透鏡組被構造成包括至少由三個透鏡接合組成的第一接合透鏡，和至少由兩個透鏡接合組成的第二接合透鏡。原因如下 首先，第二透鏡組中的三個接合面都與孔徑光闌具有不同的距離，并且軸向光線和偏軸向光線具有不同的路徑?，F在如果只需要校正色差，兩個接合面就可以在一定程度上實現軸向色差和倍率色差的單獨校正，從而可以獲得足夠高的性能。然而，如果同時需要考慮校正偏軸單色像差(彗差、像散)和色差，就有必要對兩個接合面中的至少一個面的曲率進行控制。因此，再設置一個接合面的話，可以確保用于校正色差的自由度，這樣使得單色像差校正與色差校正都保持在較高水平。

為了設置具有三個接合面的第二透鏡組，可以采用三對接合透鏡。但是，三對接合透鏡需要六片透鏡，不利于實現小尺寸。同樣為了抑制在組裝過程中由于各透鏡間的偏心所造成的成像性能惡化，需要使三個接合面中的兩個面構成三片接合透鏡。如果減小尺寸和減小透鏡偏離的優(yōu)先度最高時，可以采用具有三個接合面的四片接合透鏡。然而，這種結構會在很大程度上損害校正單色像差的自由度。因此，本專利申請的發(fā)明者考慮利用三片接合透鏡和兩片接合透鏡以提供三個接合面的方法。為了抑制圖像周邊的顏色模糊，需要有效進行倍率色差和慧差即波長引起的慧差形狀的不同的校正。因此，本發(fā)明的方法具有很好的效果，與傳統(tǒng)方法相比能夠確保更大的色差校正的自由度。

第二透鏡組的上述結構非常有效，尤其是半視角在廣角端超過40度的情況下，通過這種結構，有可能實現非常理想的色差校正，尤其是倍率色差和彗差，同時可以有效地抑制隨著視角變寬增加的偏軸單色像差。因此，透鏡直徑很大的第一透鏡組在沒有使用特殊低色散玻璃的情況下也可以獲得足夠寬的視角，并可以抑制整體成本的增加。
一般希望增加正的第三透鏡組構成負/正/正的三組結構。增加具有正折射率的第三透鏡組不僅可以容易確保視點高度，而且可以通過移動第三透鏡組實現聚焦。
除了色差校正，為了實現理想的諸如球差和像散之類的單色像差校正，第二接合透鏡最好被放置在第一接合透鏡的像側。第一接合透鏡最接近像側的表面和第一接合透鏡最接近物側的表面都凸向物側，并且第二接合透鏡整體上具有正折射率。

把第一接合透鏡做成整體面對凸向物側的凸面的新月形狀，這將在入射面和出射面產生方向相反的像差，從而整體可以實現理想的像差校正。并且，把具有正折射率的第二接合透鏡放置在第一接合透鏡的像側可以使第二透鏡組容易得到一個正/負/正的對稱的結構，其中第一接合透鏡的最接近像側的面所具有的負折射率被設置在中心。因此，色差校正與場的曲率校正都保持在較高水平。
第一接合透鏡可以由從物側按順序放置并且相互接合的正透鏡、負透鏡以及正透鏡組成。
在第二透鏡組只利用一組接合透鏡來同時校正軸向色差和倍率色差的情況下，最好選用以負透鏡/正透鏡/負透鏡順序接合的三片接合透鏡。但是如果使用如本發(fā)明的兩組接合透鏡，第一接合透鏡和第二接合透鏡可以共同進行軸向色差和倍率色差的校正；上述兩種情況互不相關。在整體上，將第一接合透鏡做成正/負/正三個一組的結構，并且把具有正折射率的第二接合透鏡放在像側，可以使正倍率遠離孔徑光闌，從而有利于校正偏軸像差；因此，色差校正的自由度就會增加，從而有利于實現較寬的視角。

當第一接合透鏡具有從物側按順序放置并且相互接合的正透鏡、負透鏡和正透鏡時，為了實現理想的像差校正，透鏡最好滿足以下條件式 1.65＜nc1-1＜1.90， 1.65＜nc1-2＜1.90， 4＜vc1-1-vc1-2＜25， 68＜vc1-3＜98， 其中nc1-1是在第一接合透鏡的物側的正透鏡的折射率，nc1-2是第一接合透鏡中的負透鏡的折射率，vc1-1是在第一接合透鏡的物側的正透鏡的阿貝數，vc1-2是第一接合透鏡中的負透鏡的阿貝數，vc1-3是在第一接合透鏡的像側的正透鏡的阿貝數。

更加明確地講，最好nc1-1和nc1-2大于1.65并且小于1.90。如果nc1-1或nc1-2小于1.65，獲取色差校正所要求的折射率的表面曲率就會變大，并且會產生過大的色差，這是不希望發(fā)生的。如果nc1-1或nc1-2大于等于1.90，可選的玻璃類型就會受到限制，并且難以獲得平衡的色差。關于平衡色差，vc1-1和vc1-2需要限定在預定的范圍內，也就是說，vc1-1-vc1-2大于4并且小于25，如果vc1-1-vc1-2等于或小于4時，就會難以顯示利用物側的接合面獲得的色差校正的效果。如果vc1-1-vc1-2大于等于25，就會難以獲得平衡的軸向色差和倍率色差。進一步，vc1-3被要求大于68并且小于98。如果vc1-3等于或小于68，色差的二級光譜的校正就可能會不充分。難以獲得vc1-3等于或大于98的類型，或者說這種類型成本很高并不實用。

從物側按順序放置相互接合的正透鏡、負透鏡和正透鏡的第一接合透鏡中，為了實現小尺寸和可加工性，需要滿足下面的條件式 0.10＜dc1-2/dc1-a11＜0.19， 其中dc1-2是第一接合透鏡中的負透鏡的中心厚度，該厚度是沿透鏡的光軸測量的，dc1-a11是第一接合透鏡中的所有透鏡的中心厚度。
換言之，dc1-2/dc1-a11被要求小于0.19并且大于0.1。如果dc1-2/dc1-a1等于或小于0.10時，負透鏡的中心厚度就會太薄，導致難以加工。如果dc1-2/dc1-a1等于或大于0.19時，正透鏡的外圍厚度就會太薄，導致難以加工。在任何情況下，增加接合透鏡中的所有透鏡的中心厚度會使加工超過條件表達式的范圍；然而，這會防礙尺寸的縮小，這是不希望發(fā)生的。

從物側按順序放置相互接合的正透鏡、負透鏡和正透鏡的第一接合透鏡中，為了實現理想的單色像差和色差校正，需要滿足如下條件式 0.2＜(Rc1-1-Rc1-3)/(Rc1-1+Rc1-3)＜0.5，和 -0.4＜(Rc1-3-Rc1-4)/(Rc1-3+Rc1-4)＜-0.1， 其中Rc1-1是第一接合透鏡最接近物側的面的曲率半徑，Rc1-3是第一接合透鏡的兩個粘合表面的像側的接合面的曲率半徑，Rc1-4是第一接合透鏡最接近像側的面的曲率半徑。

換言之，(Rc1-1-Rc1-3)/(Rc1-1+Rc1-3)被要求大于0.2并且小于0.5，(Rc1-3-Rc1-4)/(Rc1-3+Rc1-4)被要求大于-0.4并且小于-0.1。如果(Rc1-1-Rc1-3)/(Rc1-1+Rc1-3)等于或小于0.2，或者如果(Rc1-3-Rc1-4)/(Rc1-3+Rc1-4)等于或大于-0.1，第一接合透鏡中的每一個透鏡的折射率就會太大，導致產生過高的像差，難以獲得平衡的像差。
如果(Rc1-1-Rc1-3)/(Rc1-1+Rc1-3)等于或大于0.5，或者如果(Rc1-3-Rc1-4)/(Rc1-3+Rc1-4)等于或小于-0.4，第一接合透鏡中的每一個透鏡的折射率就會太弱，很容易使單色像差和色差校正不充分。
在本發(fā)明的變焦透鏡中，為了實現理想的倍率色差校正，第二接合透鏡需要被放在第一接合透鏡的像側，并且第二接合透鏡具有從物側按順序放置并且相互接合的負透鏡和正透鏡，并且變焦透鏡滿足以下條件式 68＜vc2-2＜98， 其中，vc2-2是第二接合透鏡中的正透鏡的阿貝數。

放置在接合透鏡的像側的第二接合透鏡遠離孔徑光闌，并且對偏軸校正貢獻很大。在這種情況中，第二接合透鏡對倍率色差校正起了非常大的作用，并且通過采用上述配置，會達到最好的效果。具體而言，vc2-2被要求大于68并且小于98。如果vc2-2等于或小于68，就不能充分實現色差的二級光譜的校正。在另一方面，難以獲得vc2-2為98或更大的玻璃，或者說這種玻璃成本極高并不實用。

由于透鏡的直徑相當小，第二接合透鏡的正透鏡不僅可以用低色散的玻璃，而且也可以用特別低色散的玻璃。因此，可以為透鏡配置特別低色散的玻璃，實現理想的像差校正。
在本發(fā)明的變焦透鏡中，為了實現理想的色差校正，第二接合透鏡被要求放在第一接合透鏡的像側，并且至少一片正透鏡被放在第一接合透鏡的物側。換言之，第二透鏡組采用正透鏡、第一接合透鏡和第二接合透鏡從像側按順序放置的結構。并且，為了實現理想的球差和彗差校正，對放置在第一接合透鏡的物側的至少一片正透鏡，應用至少一個非球面。
進一步，在第二透鏡組中，要求第一接合透鏡只配置球形表面，第二接合透鏡之外的其它透鏡包括至少一個非球面。因為上述第一接合透鏡配有至少三片接合的透鏡，所以在接合透鏡的過程中對透鏡偏離軸心的控制會變得復雜。如果給第一接合透鏡設置一個非球面，在接合透鏡過程中透鏡偏離軸心會使成像性能惡化。

涉及本發(fā)明的變焦透鏡的第二透鏡組可以配置從物側按順序放置正透鏡，第一接合透鏡和第二接合透鏡。這里，第一接合透鏡配有三片面對凸向物側的凸面的透鏡，一個面對朝向像側的凹面的負透鏡和一個面對凸向物側的凸面的正凹凸透鏡，以上透鏡從物側按順序放置并互相接合；第二接合透鏡配有從物側按順序放置并互相接合的兩片透鏡，分別是面對凸向像側的凸面的負凹凸透鏡以及正透鏡。該六片透鏡構成的三組結構采用了正，正，負，正，負和正的整體布局；這樣，折射率的布局接近對稱，從而產生很平衡的像差校正。
為了實現更加好的像差校正，第二透鏡組可以使用多個非球面。這里要求最接近物側的透鏡和最接近像側的透鏡使用兩個非球面。最接近物側的透鏡靠近孔徑光闌，從而非常有利于球差和彗差的校正。最接近像側的透鏡遠離孔徑光闌并且偏軸光束在某種程度上分別通過透鏡，從而除了有利于球差和彗差的校正以外，還有利于像散色差的校正。

上述的第二透鏡的結構給根據本發(fā)明的變焦透鏡增加了許多特征，并且為了使變焦透鏡獲取更好的性能，將會給出更多的說明。第一透鏡組要求配有從物側按順序放置的面對朝向像側的凹面的負凹凸透鏡，負透鏡以及正透鏡，或者是被分成三組的四片透鏡，分別是從物側按順序放置的面對朝向像側的凹面的負凹凸透鏡，負透鏡，正透鏡和負透鏡的接合透鏡。因為兩片負透鏡被放置在第一透鏡組的物側，兩個負透鏡的四個表面逐步使具有大的入射角的偏軸光束發(fā)生折射，因此可以抑制偏軸像差下降的發(fā)生。
為了實現更好的單色像差校正，可以提供具有一個或多個非球面的第一透鏡組。尤其是為放置在物側的兩片負透鏡中的任一一片的像側面提供非球面。在該位置引入非球面可以有效地校正畸變和像散等，尤其是在短焦點端。

第三透鏡組由面對朝向物側具有大曲率的面的正透鏡組成，并且其被要求至少有一個非球面。雖然第三透鏡組的厚度被壓制到最小限定，該結構可以更好地校正諸如像散的偏軸像差。在第三透鏡組只配置一片正透鏡的情況下，從校正色差的角度出發(fā)，有必要使用色散盡可能小的硝酸鹽。
在改變放大倍數的過程中可以固定第三組透鏡；然而，一個小小的移動都將會增加像差校正的自由度。
為了簡化機制，要求孔徑光闌的開放直徑固定為常數而不考慮放大倍數的變化。然而，通過在長焦點端(攝遠端)而不是在短焦點端(廣角端)把開放直徑做的更大，有可能在改變放大倍數的同時減小F數(F值)的變化。當需要減少到達像面的光量時，孔徑光闌可以被做得更?。蝗缓笞詈猛ㄟ^插入一個ND(中等密度)的濾鏡來減少光量，因為這樣可以阻止由衍射現象引起的分辨率降低。

可以采用以下透鏡作為非球面透鏡由光學玻璃和光學塑料模制的透鏡(玻璃模制非球面透鏡，塑料模制非球面透鏡)，在玻璃透鏡的平面上形成薄樹脂層的透鏡，樹脂層的表面被做成非球面(被稱為混合非球面透鏡，或復制非球面透鏡)，等等。
配置用上述變焦透鏡作為拍照光學系統(tǒng)的拍攝設備，利用高分辨率可以實現更高的圖像質量，同時具有更小的尺寸，原因在于該變焦透鏡在廣角端內可以實現42度或更大的足夠寬的半視角，理想的校正色差，尤其是倍率色差和慧差，并且在更小尺寸的情況下可以實現與具有800萬到1000萬像素或更高像素的成像裝置相對應的分辨能力。
配置前文所述的變焦透鏡作為拍照光學系統(tǒng)的個人數字助理，利用高分辨率可以實現更高的圖像質量，同時具有更小的尺寸，這是由于該變焦透鏡在廣角端內可以實現42度或更大的足夠的寬的半視角，理想的校正色差，尤其是倍率色差和慧差，并且在更小尺寸的情況下可以實現與具有800萬到1000萬像素或更高像素的成像裝置相對應的分辨能力。
實施例1
接下來，基于前述的發(fā)明的實施例，將詳細描述具體實例。在下文中，實施例1，實施例2，實施例3，實施例4，實施例5是基于本發(fā)明的變焦透鏡的具體數值實例的具體結構實例。這里，根據本發(fā)明的拍攝設備或個人數字助理的實施例將稍后描述，由實施例1到實施例5所述的變焦透鏡組成的透鏡單元作為攝影光學系統(tǒng)。
根據本發(fā)明的變焦透鏡的實施例1到實施例5顯示了變焦透鏡的具體結構實例和具體數值實例。這里，在實施例1到實施例5中，最大像高是4.70mm。
在實施例1到實施例4中由放置在第三透鏡組的像面?zhèn)?、或是在實施?中由放置在第二透鏡組的像面?zhèn)鹊钠叫衅桨褰M成的光學元件被假設是光學低通濾鏡和紅外去除濾鏡(infrared cut filter)之類的光學濾鏡，以及諸如CCD探測器之類的光接收元件的覆蓋玻璃(屏蔽玻璃)；這里，被稱為各種濾鏡。

在實施例1到實施例5中，第一透鏡組最接近物側的透鏡的像側的面和第二透鏡組最接近物側的面以及最接近像側的面都是非球面；在實施例1到實施例4中，第三透鏡組最接近像側的面是非球面。這里，關于實施例1到實施例5中的非球面，假設每個透鏡的表面都是直接被做成非球面，類似于所謂的模制的非球面透鏡。然而，非球面透鏡可以是所謂的混合非球面透鏡(hybrid aspherical lens)，其中，具有非球面的薄樹脂層附著在球面透鏡之上以獲取等效的非球面。
實施例1到實施例5中的像差得到充分的校正，變焦透鏡的性能可以與具有800萬到1000萬或更多像素的光接收元件相對應。從實施例1到實施例5中可以明顯看到，根據本發(fā)明配置的變焦透鏡可以在實現足夠小的尺寸的同時，獲得理想的成像性能。

在實施例1到實施例5中的符號和含意如下
f整個系統(tǒng)的焦距 FF數 ω半視角 R曲率半徑 D內表面之間的間隔 Nd折射率 vd阿貝數 K非球面的圓錐常數 A4四次非球面系數 A6六次非球面系數 A8八次非球面系數 A10十次非球面系數 A12十二次非球面系數 A14十四次非球面系數 A16十六次非球面系數 A18十八次非球面系數 這里使用的非球面由下面的公式給出。

[公式1] 其中C是近軸曲率半徑的倒數(近軸曲率)，H是距離光軸的高度，A4，A6，A8，……是非球面系數。

圖1闡明了根據實施例1的變焦透鏡的光學系統(tǒng)的結構，在圖1中，箭頭指示了在變焦過程中每一個透鏡組從短焦點端即廣角端經過中間焦距到長焦點端即攝遠端的移動軌跡。
圖1所示的變焦透鏡包括第一透鏡E1，第二透鏡E2，第三透鏡E3，第四透鏡E4，第五透鏡E5，第六透鏡E6，第七透鏡E7，第八透鏡E8，第九透鏡E9，第十透鏡E10，第十一透鏡E11，孔徑光闌FA，和各種濾鏡MF。在這種情況下，第一透鏡E1到第四透鏡E4組成第一透鏡組G1，第五透鏡E5到第十透鏡E10組成第二透鏡組G2，第十一透鏡E11單獨構成第三透鏡組G3，每一個透鏡組都被適當的共有結構支撐。在變焦操作中，每一個透鏡組作為一個整體一起移動，孔徑光闌FA和第二透鏡組G2一起移動。圖1也顯示了每個光學表面的表面數。這里，圖1的參考標號獨立于其它的實施例使用，這樣可以避免參考標號中由于數字增大而引起的描述混淆；換言之，每一個具體的結構使用獨立的參考標號。因此圖2到圖5中相同的參考標號不一定代表與其他實施例相同的元件。

在圖1中，組成變焦透鏡的光學系統(tǒng)的光學元件從被拍攝物體的物側按順序放置，比如，第一透鏡E1，第二透鏡E2，第三透鏡E3，第四透鏡E4，孔徑光闌FA，第五透鏡E5，第六透鏡E6，第七透鏡E7，第八透鏡E8，第九透鏡E9，第十透鏡E10，第十一透鏡E11，和各種濾鏡MF。圖像在各種濾鏡MF的背后形成。
第一透鏡E1是向物側凸起的負凹凸透鏡，在像側具有非球面。第二透鏡E2是負透鏡，其兩個表面都是凹形表面。第三透鏡E3是正透鏡，其表面都是凸形表面。第四透鏡E4是負透鏡，其兩個表面都是凹形表面。兩片第三透鏡E3和第四透鏡E4被粘附成一體，形成接合透鏡C0，第一透鏡E1到第四透鏡E4組成的第一透鏡組G1整體具有負折射率。

第五透鏡E5是向物側凸起的正凹凸透鏡，在物側具有非球面。第六透鏡E6是向物側凸起的正凹凸透鏡。第七透鏡E7是向物側凸起的負凹凸透鏡。第八透鏡E8是向物側凸起的正凹凸透鏡。第六透鏡E6到第八透鏡E8共三片透鏡被粘附成一體，形成第一接合透鏡C1。第九透鏡E9是向物側凸起的負凹凸透鏡。第十透鏡E10是在像側具有非球面的正透鏡，它的兩個表面都是凸形表面。第九透鏡E9和第十透鏡E10這兩片透鏡被粘附成一體，形成第二接合透鏡C2。由第五透鏡E5到第十透鏡E1構成的第二透鏡組G2整體具有正折射率。

第十一透鏡E11是在像側具有非球面的正透鏡，它的兩個表面都是凸形表面。第十一透鏡E11單獨構成第三透鏡組G3，具有正折射率。
在短焦點端即廣角端和長焦點端即攝遠端之間變化放大倍數時，各透鏡組之間的可變間隔發(fā)生變化，即，第一透鏡組G1最接近像側的面，也就是第四透鏡E4的像側的表面(表面數7)和放置在第二透鏡組G2的物側與第二透鏡組G2一起移動的孔徑光闌FA(表面數8)之間的間隔DA，第二透鏡組G2最接近像側的表面，也就是，第十透鏡E10的像側的表面(表面數17)和第三透鏡組G3的最接近物側的表面，也就是，第十一透鏡的物側的表面(表面18)之間的間隔DB，第三透鏡組G3最接近像側的表面，也就是，第十一透鏡E11的像側的表面(表面19)和各種濾鏡MF的物側的表面(表面20)之間的間隔DC變化。并且，隨著放大倍數從廣角端到攝遠端變化，第一透鏡組G1，第二透鏡組G2，第三透鏡組G3以第一透鏡組G1和孔徑光闌FA(與第二透鏡組G2一體移動)之間的間隔DA逐漸減小，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的間隔DB逐漸增大，第三透鏡組G3和不同類型濾鏡MF之間的間隔DC暫時增大，然后減小的方式移動。在隨著放大倍數從廣角端到攝遠端變化的移動中，第二透鏡組G2幾乎是單調地向物側移動，第一透鏡組G1暫時向像側移動，接著向物側移動，第三透鏡組G3暫時向物側移動，接著向像側移動。
在實施例1中，整個系統(tǒng)的焦距f，F數F，和半視角ω在變焦過程中在如下范圍內變化f＝5.204-14.996，F＝2.66-4.67，ω＝43.26-17.51。該光學元件的光學特性在下表中給出。

[表1] 光學特性
表1中表面數標有星號*的第二面，第九面，第十七面，第十九面的光學面為非球面，公式(1)中非球面的參數如下。
非球面第二面 K＝0.0 A4＝-1.28414×10-4 A6＝-6.57446×10-7 A8＝-6.30308×10-9 A10＝-1.72874×10-10 A12＝-2.57252×10-12 A14＝2.13910×10-14 A16＝7.39915×10-16 A18＝-1.13603×10-17
非球面第九面 K＝0.0 A4＝-7.05273×10-5 A6＝5.04003×10-7 A8＝-6.78678×10-8 A10＝1.47308×10-9 非球面第十七面 K＝0.0 A4＝4.43634×10-5 A6＝1.20686×10-5 A8＝-4.69301×10-6 A10＝1.28473×10-7 非球面第十九面 K＝0.0 A4＝6.54212×10-5 A6＝-8.10291×10-6 A8＝1.98320×10-7 A10＝-2.19065×10-9 第一透鏡組G1和孔徑光闌FA(第二透鏡組G2)之間的可變間隔DA，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的可變間隔DB，第三透鏡組G3和各種濾鏡MF之間的可變間隔DC在變焦過程中是變化的，如下表所示。

[表2] 可變間隔
實施例1中涉及前面所述的條件式的值如下。
條件式的值 nc1-1＝1.80440 nc1-2＝1.80100 vc1-1-vc1-2＝4.62 vc1-3＝70.24 dc1-2/dc1-a11＝0.159 (Rc1-1-Rc1-3)/(Rc1-1+Rc1-3)＝0.289 (Rc1-3-Rc1-4)/(Rc1-3+Rc1-4)＝-0.256 vc2-2＝81.54 因此，實施例1中涉及前述條件式的前述數值在條件式的范圍之內。
實施例2
圖2所示是涉及實施例2的變焦透鏡的光學系統(tǒng)的結構，在圖2中，箭頭指示了在變焦過程中每一個透鏡組從短焦點端(廣角端)經過中間焦距到長焦點端(攝遠端)的移動軌跡。
圖2所示的變焦透鏡包括第一透鏡E1，第二透鏡E2，第三透鏡E3，第四透鏡E4，第五透鏡E5，第六透鏡E6，第七透鏡E7，第八透鏡E8，第九透鏡E9，第十透鏡E10，第十一透鏡E11，孔徑光闌FA，和各種濾鏡MF。在這種情況下，第一透鏡E1到第四透鏡E4組成第一透鏡組G1，第五透鏡E5到第十透鏡E10組成第二透鏡組G2，第十一透鏡E11單獨構成第三透鏡組G3，每個透鏡組都被適當的共有結構支撐。在變焦操作中，每個透鏡組作為一個整體一起移動，孔徑光闌FA和第二透鏡組G2一起移動。圖2也顯示了每個光學表面的表面數。這里，圖2的參考標號獨立于其它的實施例使用，這樣可以避免參考標號中由于數字增大而引起的描述混淆；換言之，每一個具體的結構使用獨立的參考標號。因此圖1，圖3，圖4中的相同的參考標號不一定代表其他實施例中的相同元件。

在圖2中，組成變焦透鏡的光學系統(tǒng)的光學元件從物側按順序放置有第一透鏡E1，第二透鏡E2，第三透鏡E3，第四透鏡E4，孔徑光闌FA，第五透鏡E5，第六透鏡E6，第七透鏡E7，第八透鏡E8，第九透鏡E9，第十透鏡E10，第十一透鏡E11，和各種濾鏡MF。圖像在各種濾鏡MF的背后形成。
第一透鏡E1是向物側凸起的負凹凸透鏡，在像側具有非球面。第二透鏡E2是負透鏡，它的兩個表面都是凹形表面。第三透鏡E3是正透鏡，它的兩個表面都是凸形表面。第四透鏡E4是負透鏡，它的兩個表面都是凹形表面。兩片第三透鏡E3和第四透鏡E4被粘附成一體，形成接合透鏡C0，第一透鏡E1到第四透鏡E4組成的第一透鏡組G1整體具有負折射率。

第五透鏡E5是向物側凸起的正凹凸透鏡，在物側具有非球面。第六透鏡E6是向物側凸起的正凹凸透鏡。第七透鏡E7是向物側凸起的負凹凸透鏡。第八透鏡E8是向物側凸起的正凹凸透鏡。第六透鏡E6到第八透鏡E8共三片透鏡被粘附成一體，形成第一接合透鏡C1。第九透鏡E9是向物側凸起的負凹凸透鏡。第十透鏡E10是在像側具有非球面的正透鏡，它的兩個表面都是凸形表面。第九透鏡E9和第十透鏡E10這兩片透鏡被粘附成一體，形成第二接合透鏡C2。由第五透鏡E5到第十透鏡E10構成的第二透鏡組G2整體具有正折射率。
第十一透鏡E11是在像側具有非球面的正透鏡，它的兩個表面都是凸形表面。第十一透鏡E11單獨構成第三透鏡組G3，具有正折射率。

在短焦點端(廣角端)和長焦點端(攝遠端)之間變化放大倍數時，各透鏡組之間的可變間隔發(fā)生變化，即，第一透鏡組G1最接近像側的面，也就是第四透鏡E4的像側的表面(表面數7)和放置在第二透鏡組G2的物側與第二透鏡組G2一起移動的孔徑光闌FA的表面(表面數8)之間的間隔DA，第二透鏡組G2最接近像側的表面，也就是，第十透鏡E10的像側的表面(表面數17)和第三透鏡組G3的最接近物側的表面，也就是，第十一透鏡的物側的表面(表面18)之間的間隔DB，第三透鏡組G3最接近像側的表面，也就是，第十一透鏡E11的像側的表面(表面19)和各種濾鏡MF的物側的表面(表面20)之間的間隔DC變化。并且，隨著從廣角端到攝遠端變化放大倍數，第一透鏡組G1，第二透鏡組G2，第三透鏡組G3以第一透鏡組G1和孔徑光闌FA(與第二透鏡組G2一體移動)之間的間隔DA逐漸減小，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的間隔DB逐漸增大，第三透鏡組G3和各種類型濾鏡MF之間的間隔DC暫時增大，然后減小的方式移動。在隨著從廣角端到攝遠端變化放大倍數的移動中，第二透鏡組G2幾乎是單調地向物側移動，第一透鏡組G1暫時地向像側移動，接著向物側移動，第三透鏡組G3暫時地向物側移動，接著向像側移動。
在實施例2中，整個系統(tǒng)的焦距f，F數F，和半視角ω在變焦過程中在如下范圍內變化f＝5.204-14.993，F＝2.64-4.59，ω＝43.27-17.51。該光學元件的光學特性在下表中給出。

[表3] 光學特性
表3中表面數標有星號*的第二面，第九面，第十七面，第十九面的光學面為非球面，公式(1)中非球面的參數如下。
非球面第二面 A4＝-1.32978×10-4 A6＝-7.12156×10-7 A8＝-5.44124×10-9 A10＝-1.64121×10-10 A12＝-3.45408×10-12 A14＝2.29505×10-14 A16＝9.05635×10-16 A18＝-1.23794×10-17
非球面第九面 K＝0.0 A4＝-1.04029×10-4 A6＝-2.77447×10-7 A8＝-6.56948×10-8 A10＝1.04196×10-9 非球面第十七面 K＝0.0 A4＝1.48398×10-4 A6＝1.72916×10-5 A8＝-3.99171×10-6 A10＝1.80296×10-7 非球面第十九面 K＝0.0 A4＝7.02797×10-5 A6＝-7.99511×10-6 A8＝1.94122×10-7 A10＝-2.22699×10-9 第一透鏡組G1和孔徑光闌FA(第二透鏡組G2)之間的可變間隔DA，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的可變間隔DB，第三透鏡組G3和各種濾鏡MF之間的可變間隔DC在變焦過程中是變化的，如下表所示。

[表4] 可變間隔
實施例2中涉及前面所述的條件式的值如下。
條件式的值 nc1-1＝1.77250 nc1-2＝1.80100 vc1-1-vc1-2＝14.37 vc1-3＝70.24 dc1-2/dc1-a11＝0.165 (Rc1-1-Rc1-3)/(Rc1-1+Rc1-3)＝0.363 (Rc1-3-Rc1-4)/(Rc1-3+Rc1-4)＝-0.208 vc2-2＝94.94 因此，實施例2中涉及前述條件式的前述數值在條件式的范圍之內。
實施例3
圖3所示是涉及實施例3的變焦透鏡的光學系統(tǒng)的結構，在圖3中，箭頭指示了在變焦過程中每一個透鏡組從短焦點端(廣角端)經過中間焦距到長焦點端(攝遠端)的移動軌跡。
圖3所示的變焦透鏡包括第一透鏡E1，第二透鏡E2，第三透鏡E3，第四透鏡E4，第五透鏡E5，第六透鏡E6，第七透鏡E7，第八透鏡E8，第九透鏡E9，第十透鏡E10，第十一透鏡E11，孔徑光闌FA，和各種濾鏡MF。在這種情況下，第一透鏡E1到第四透鏡E4組成第一透鏡組G1，第五透鏡E5到第十透鏡E10組成第二透鏡組G2，第十一透鏡E11單獨構成第三透鏡組G3，每個透鏡組都被適當的共有結構支撐。在變焦操作中，每個透鏡組作為一個整體一起移動，孔徑光闌FA和第二透鏡組G2一起移動。圖3也顯示了每個光學表面的表面數。這里，圖3的參考標號獨立于其它的實施例使用，這樣可以避免參考標號中由于數字增大而引起的描述混淆；換言之，每一個具體的結構使用獨立的參考標號。因此圖1，圖2，圖4的相同的參考標號不一定代表其他實施例中的相同元件。

在圖3中，組成變焦透鏡的光學系統(tǒng)的光學元件從物側按順序放置有第一透鏡E1，第二透鏡E2，第三透鏡E3，第四透鏡E4，孔徑光闌FA，第五透鏡E5，第六透鏡E6，第七透鏡E7，第八透鏡E8，第九透鏡E9，第十透鏡E10，第十一透鏡E11，和各種濾鏡MF。圖像在各種濾鏡MF的背后形成。
第一透鏡E1是向物側凸起的負凹凸透鏡，在像側具有非球面。第二透鏡E2是負透鏡，它的兩個表面都是凹形表面。第三透鏡E3是正透鏡，它的兩個表面都是凸形表面。第四透鏡E4是負透鏡，它的兩個表面都是凹形表面。兩片第三透鏡E3和第四透鏡E4被粘附成一體，形成接合透鏡C0，第一透鏡E1到第四透鏡E4組成的第一透鏡組G1整體具有負折射率。

第五透鏡E5是向物側凸起的正凹凸透鏡，在物側具有非球面。第六透鏡E6是向物側凸起的正凹凸透鏡。第七透鏡E7是向物側凸起的負凹凸透鏡。第八透鏡E8是向物側凸起的正凹凸透鏡。第六透鏡E6到第八透鏡E8共三片透鏡被粘附成一體，形成第一接合透鏡C1。第九透鏡E9是向物側凸起的負凹凸透鏡。第十透鏡E10是在像側具有非球面的正透鏡，它的兩個表面都是凸形表面。第九透鏡E9和第十透鏡E10這兩片透鏡被粘附成一體，形成第二接合透鏡C2。由第五透鏡E5到第十透鏡E10構成的第二透鏡組G2整體具有正折射率。
第十一透鏡E11是在像側具有非球面的正透鏡，它的兩個表面都是凸形表面。第十一透鏡E11單獨構成第三透鏡組G3，自然具有正折射率。

在短焦點端(廣角端)和長焦點端(攝遠端)之間變化放大倍數時，各透鏡組之間的可變間隔發(fā)生變化，即，第一透鏡組G1最接近像側的面，也就是第四透鏡E4的像側的表面(表面數7)和放置在第二透鏡組G2的物側與第二透鏡組G2一起移動的孔徑光闌FA的表面(表面數8)之間的間隔DA，第二透鏡組G2最接近像側的表面，也就是，第十透鏡E10的像側的表面(表面數17)和第三透鏡組G3的最接近物側的表面，也就是，第十一透鏡的物側的表面(表面18)之間的間隔DB，第三透鏡組G3最接近像側的表面，也就是，第十一透鏡E11的像側的表面(表面19)和各種濾鏡MF的物側的表面(表面20)之間的間隔DC變化。并且，隨著放大倍數從廣角端到攝遠端變化，第一透鏡組G1，第二透鏡組G2，第三透鏡組G3以第一透鏡組G1和孔徑光闌FA(與第二透鏡組G2一體移動)之間的間隔DA逐漸減小，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的間隔DB逐漸增大，第三透鏡組G3和不同類型濾鏡MF之間的間隔DC暫時增大，然后減小的方式移動。在隨著放大倍數從廣角端到攝遠端發(fā)生變化的移動中，第二透鏡組G2幾乎是單調地向物側移動，第一透鏡組G1暫時地向像側移動，接著向物側移動，第三透鏡組G3暫時地向物側移動，接著向像側移動。
在實施例2中，整個系統(tǒng)的焦距f，F數F，和半視角ω在變焦過程中在如下范圍內變化f＝5.206-14.991，F＝2.59-4.54，ω＝43.25-17.54。該光學元件的光學特性在下表中給出。

[表5] 光學特性
表5中表面數標有星號*的第二面，第九面，第十七面，第十九面的光學面為非球面，公式(1)中非球面的參數如下。
非球面第二面 K＝0.0 A4＝-1.39387×10-4 A6＝-7.80179×10-7 A8＝-6.87645×10-9 A10＝-1.52963×10-10 A12＝-3.38847×10-12 A14＝2.20046×10-14 A16＝8.85391×10-16 A18＝-1.29685×10-17
非球面第九面 K＝0.0 A4＝-1.06101×10-4 A6＝2.72443×10-7 A8＝-1.08617×10-7 A10＝2.33258×10-9 非球面第十七面 K＝0.0 A4＝1.38067×10-4 A6＝2.21574×10-5 A8＝-4.54215×10-6 A10＝2.25263×10-7 非球面第十九面 K＝0.0 A4＝7.83132×10-5 A6＝-7.56154×10-6 A8＝1.72007×10-7 A10＝-1.73437×10-9 第一透鏡組G1和孔徑光闌FA(第二透鏡組G2)之間的可變間隔DA，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的可變間隔DB，第三透鏡組G3和各種濾鏡MF之間的可變間隔DC在變焦過程中是變化，如下表所示。

[表6] 可變間隔
實施例3中涉及前面所述的條件式的值如下。
條件式的值 nc1-1＝1.77250 nc1-2＝1.80100 vc1-1-vc1-2＝14.63 vc1-3＝70.24 dc1-2/dc1-a11＝0.137 (Rc1-1-Rc1-3)/(Rc1-1+Rc1-3)＝0.352 (Rc1-3-Rc1-4)/(Rc1-3+Rc1-4)＝-0.198 vc2-2＝94.94 因此，實施例3中涉及前述條件式的前述數值在條件式的范圍之內。
實施例4
圖4所示是涉及實施例4的變焦透鏡的光學系統(tǒng)的結構，在圖4中，箭頭指示了在變焦過程中每一個透鏡組從短焦點端(廣角端)經過中間焦距到長焦點端(攝遠端)的移動軌跡。
圖4所示的變焦透鏡包括第一透鏡E1，第二透鏡E2，第三透鏡E3，第四透鏡E4，第五透鏡E5，第六透鏡E6，第七透鏡E7，第八透鏡E8，第九透鏡E9，第十透鏡E10，孔徑光闌FA，和各種濾鏡MF。在這種情況下，第一透鏡E1到第三透鏡E3組成第一透鏡組G1，第四透鏡E4到第九透鏡E9組成第二透鏡組G2，第十透鏡E10單獨構成第三透鏡組G3，每個透鏡組都被適當的共有結構支撐。在變焦操作中，每個透鏡組作為一個整體一起移動，孔徑光闌FA和第二透鏡組G2一起移動。圖4也顯示了每個光學表面的表面數。這里，圖4的參考標號獨立于其它的實施例使用。換言之，每一個具體結構使用獨立的參考標號。因此圖1到圖3的相同的參考標號不一定代表其他實施例中的相同元件。

在圖4中，組成變焦透鏡的光學系統(tǒng)的光學元件從物側按順序放置有第一透鏡E1，第二透鏡E2，第三透鏡E3，孔徑光闌FA，第四透鏡E4，第五透鏡E5，第六透鏡E6，第七透鏡E7，第八透鏡E8，第九透鏡E9，第十透鏡E10，和各種濾鏡MF。圖像在各種濾鏡MF的背后形成。
第一透鏡E1是向物側凸起的負凹凸透鏡，在像側具有非球面。第二透鏡E2是負透鏡，它的兩個表面都是凹形表面。第三透鏡E3是向物側凸起的正凹凸透鏡。第一透鏡E1到第四透鏡E4組成的第一透鏡組G1整體上有負折射率。
第四透鏡E4是向物側凸出的正凹凸透鏡，在物側具有非球面。第五透鏡E5是向物側凸起的正凹凸透鏡，第六透鏡E6是向物側凸起的負凹凸透鏡。第七透鏡E7是向物側凸起的正凹凸透鏡。從第五透鏡到第七透鏡共三片透鏡被粘附成一體，形成第一接合透鏡C1。

第八透鏡E8是向物側凸起的負凹凸透鏡。第九透鏡E9是在像側具有非球面的正透鏡，其兩個表面都是凸形表面。第八透鏡E8和第九透鏡E9共兩片透鏡被粘附成一體，形成第二接合透鏡C2。由第四透鏡E4到第九透鏡E9構成的第二透鏡組G2整體具有正折射率。
第十透鏡E10是在像側具有非球面的正透鏡，它的兩個表面都是凸形表面。第十透鏡E10單獨構成第三透鏡組G3，自然具有正折射率。

在短焦點端(廣角端)和長焦點端(攝遠端)之間變化放大倍數時，各透鏡組之間的可變間隔發(fā)生變化，即，第一透鏡組G1的最接近像側的表面，也就是，第三透鏡E3的像側的表面(表面數6)和放置在第二透鏡組G2的物側與第二透鏡組G2一起移動的孔徑光闌FA的表面(表面數7)之間的間隔DA，第二透鏡組G2的最接近像側的表面，也就是，第九透鏡E9的像側的表面(表面數16)和第三透鏡組G3的最接近物側的表面，也就是，第十透鏡的物側的表面(表面17)之間的間隔DB，第三透鏡組G3的最接近像側的表面，也就是，第十透鏡E10的像側的表面(表面18)和各種濾鏡MF的物側的表面(表面19)之間的間隔DC變化。并且，隨著放大倍數從廣角端到攝遠端變化，第一透鏡組G1，第二透鏡組G2，第三透鏡組G3以第一透鏡組G1和孔徑光闌FA(與第二透鏡組G2一體移動)之間的間隔DA逐漸減小，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的間隔DB逐漸增大，第三透鏡組G3和各種類型濾鏡MF之間的間隔DC暫時增大，然后減小的方式移動。
在隨著放大倍數從廣角端到攝遠端發(fā)生變化的移動中，第二透鏡組G2幾乎是單調地向物側移動，第一透鏡組G1暫時地向像側移動，接著向物側移動，第三透鏡組G3暫時地向物側移動，接著向像側移動。
在實施例4中，整個系統(tǒng)的焦距f，F數F，和半視角ω在變焦過程中在如下范圍內變化f＝5.203-14.987，F＝2.67-4.65，ω＝43.29-17.55。該光學元件的光學特性在下表中給出。

[表7] 光學特性
表7中表面數標有星號*的第二面，第八面，第十六面，第十八面的光學面為非球面，公式(1)中非球面的參數如下。
非球面第二面 K＝0.0 A4＝-1.27855×10-4 A6＝-6.57584×10-7 A8＝-8.49625×10-9 A10＝-1.27642×10-10 A12＝-3.39257×10-12 A14＝2.28913×10-14 A16＝9.13355×10-16 A18＝-1.41491×10-17
非球面第八面 K＝0.0， A4＝-9.07488×10-5， A6＝5.83969×10-7， A8＝-1.21765×10-7， A10＝3.21079×10-9 非球面第十六面 K＝0.0， A4＝4.63337×10-5， A6＝1.96988×10-5， A8＝-6.18745×10-6， A10＝2.53045×10-7 非球面第十八面 K＝0.0， A4＝1.02119×10-4， A6＝-8.13158×10-6， A8＝1.72125×10-7， A10＝-1.60528×10-9 第一透鏡組G1和孔徑光闌FA(第二透鏡組G2)之間的可變間隔DA，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的可變間隔DB，第三透鏡組G3和各種濾鏡MF之間的可變間隔DC在變焦過程中是變化的，如下表所示。

[表8] 可變間隔
實施例4中涉及前面所述的條件式的值如下。
條件式的值 nc1-1＝1.80610 nc1-2＝1.85000 vc1-1-vc1-2＝8.53 vc1-3＝70.24 dc1-2/dc1-a11＝0.129 (Rc1-1-Rc1-3)/(Rc1-1+Rc1-3)＝0.291 (Rc1-3-Rc1-4)/(Rc1-3+Rc1-4)＝-0.167 vc2-2＝94.94 因此，實施例中4涉及前述條件式的前述數值在條件式的范圍之內。
實施例5
圖5所示是涉及實施例5的變焦透鏡的光學系統(tǒng)的結構，在圖5中，箭頭指示了在變焦過程中每一個透鏡組從短焦點端(廣角端)經過中間焦距到長焦點端(攝遠端)的移動軌跡。
圖5所示的變焦透鏡包括第一透鏡E1，第二透鏡E2，第三透鏡E3，第四透鏡E4，第五透鏡E5，第六透鏡E6，第七透鏡E7，第八透鏡E8，第九透鏡E9，孔徑光闌FA，和各種濾鏡MF。在這種情況下，第一透鏡E1到第三透鏡E3組成第一透鏡組G1，第四透鏡E4到第九透鏡E9組成第二透鏡組G2。在實施例5中不存在第三透鏡組G3。第一透鏡組G1和第二透鏡組G2都被適當的共有結構支撐。在變焦操作中，每個透鏡組作為一個整體一起移動，孔徑光闌FA和第二透鏡組G2一起移動。圖5也顯示了每個光學表面的表面數。這里，圖5的參考標號獨立于其它的實施例使用，換言之，每一個實施例使用獨立的參考標號。因此圖1到圖4，圖5中的相同的參考標號不一定代表與其它實施例中相同的元件。

在圖5中，組成變焦透鏡的光學系統(tǒng)的光學元件從物側按順序放置有第一透鏡E1，第二透鏡E2，第三透鏡E3，孔徑光闌FA，第四透鏡E4，第五透鏡E5，第六透鏡E6，第七透鏡E7，第八透鏡E8，第九透鏡E9，和各種濾鏡MF。圖像在各種濾鏡MF的背后形成。
第一透鏡E1是向物側凸起的負凹凸透鏡，在像側具有非球面。第二透鏡E2是面朝向物側凸起的表面的負凹凸透鏡。第三透鏡E3是向物側凸起的正凹凸透鏡。第一透鏡E1到第三透鏡E3組成的第一透鏡組G1整體具有負折射率。

第四透鏡E4是向物側凸起的正凹凸透鏡，在物側具有非球面。第五透鏡E5是雙面凸透鏡。第六透鏡是雙面凹透鏡，第七透鏡E7是向物側凸起的正凹凸透鏡。第五透鏡E5到第七透鏡E7共三片透鏡被粘附成一體，形成第一接合透鏡C1。第八透鏡是向物側的凸起的負凹凸透鏡，第九透鏡E9是在像側具有非球面的正透鏡，它的兩個面都是凸形表面。第八透鏡E8和第九透鏡E9這兩片透鏡被粘附成一體，形成第二接合透鏡C2。由第四透鏡E4到第九透鏡E9構成的第二透鏡組G2整體具有正折射率。
與實施例1到實施例4不同，實施例5沒有使用由在像側具有非球面的正透鏡構成的第三透鏡組G3。

在短焦點端(廣角端)和長焦點端(攝遠端)之間變化放大倍數時，各透鏡組之間的可變間隔發(fā)生變化，即，第一透鏡組G1的最接近像側的表面，也就是，第三透鏡E3的像側的表面(表面數6)和放置在第二透鏡組G2的物側與第二透鏡組G2一起移動的孔徑光闌FA的表面(表面數7)之間的間隔DA，第二透鏡組G2的最接近像側的表面，也就是，第九透鏡E9的像側的表面(表面數16)和各種濾鏡MF的物側的表面(表面17)之間的間隔DB變化。并且，隨著從廣角端到攝遠端變化放大倍數，第一透鏡組G1和第二透鏡組G2以第一透鏡組G1和孔徑光闌FA(與第二透鏡組G2一體移動)之間的間隔DA逐漸減小，第二透鏡組G2和各種濾鏡MF之間的間隔DB逐漸增大的方式移動。在隨著從廣角端到攝遠端變化放大倍數的移動中，第一透鏡組G1和第二透鏡組G2按照圖5所示的軌跡移動。
在實施例5中，整個系統(tǒng)的焦距f，F數F，和半視角ω在如下范圍內變化f＝5.240-13.102，F＝2.90-4.20，ω＝43.05-19.72。該光學元件的光學特征在下表中給出。

[表9] 光學特性
表9中表面數標有星號*的第二表面，第六表面，第八表面，第十六表面的光學面是非球面，公式(1)中的非球面的參數如下。
非球面第二面 K＝0.0， A4＝-1.05887×10-4， A6＝-2.34930×10-6， A8＝8.58632×10-9， A10＝-8.29139×10-11， A12＝-4.17598×10-12， A14＝1.45126×10-14， A16＝9.40862×10-16， A18＝-1.23380×10-17 非球面第六面 K＝0.0， A4＝-2.66404×10-5， A6＝2.51497×10-7， A8＝-1.81549×10-8， A10＝9.02091×10-11 非球面第八面 K＝0.0， A4＝-8.70033×10-5， A6＝4.18211×10-7， A8＝-1.17839×10-7， A10＝4.35044×10-9 非球面第十六面 K＝0.0， A4＝2.47518×10-4， A6＝4.61017×10-6， A8＝-2.17379×10-6， A10＝1.54197×10-8 第一透鏡組G1和孔徑光闌FA(第二透鏡組G2)之間的變化可變間隔DA，第二透鏡組G2和各種濾鏡MF之間的可變間隔DB在變焦過程中是變化的，如下表所示。

[表10] 可變間隔
實施例5涉及前面所述的條件式的值如下。
條件式的值 nc1-1＝1.79952 nc1-2＝1.77250 vc1-1-vc1-2＝12.44 vc1-3＝81.54 dc1-2/dc1-a11＝0.159 (Rc1-1-Rc1-3)/(Rc1-1+Rc1-3)＝0.422 (Rc1-3-Rc1-4)/(Rc1-3+Rc1-4)＝-0.303 vc2-2＝94.94 因此，實施例5涉及前述條件式的前述數值在條件式的范圍之內。

圖6到圖8顯示了圖1中所示實施例1的變焦透鏡的球形色差，像散，畸變和慧差的像差曲線，其中，圖6所示是在廣角端的像差曲線，圖7所示是在中間焦距處的像差曲線，圖8所示是在攝遠端的像差曲線。在每一條像差曲線中，球差曲線中的虛線代表的是正弦情況；像散曲線中的實線代表的是徑向，虛線代表的是子午線，粗線代表的是d-線，細線代表的是g-線。
圖9到圖11顯示了圖2中所示的實施例2的變焦透鏡的球形像差，像散，畸變和慧形像差的像差曲線，其中，圖9所示是在廣角端的像差曲線，圖10所示是在中間焦距處的像差曲線，圖11是在攝遠端的像差曲線。在每一條像差曲線中，在球形像差曲線中的虛線代表的是正弦情況；在像散曲線中的實線代表的是徑向，虛線代表的是子午線，粗線代表的是d-線，細線代表的是g-線。

圖12到圖14顯示了圖3中所示的實施例3的變焦透鏡的球形像差，像散，畸變和慧差的像差曲線，其中，圖12所示是在廣角端的像差曲線，圖13所示是在中間焦距處的像差曲線，圖14是在攝遠端的像差曲線。在每一條像差曲線中，在球形像差曲線中的虛線代表的是正弦情況；在像散曲線中的實線代表的是徑向，虛線代表的是子午線，粗線代表的是d-線，細線代表的是g-線。
圖15到圖17顯示了圖4中所示的實施例4的變焦透鏡的球形像差，像散，畸變和慧形像差的像差曲線，其中，圖15所示的是在廣角端的像差曲線，圖16所示是在中間焦距的像差曲線，圖17是在攝遠端的像差曲線。在每一條像差曲線中，在球形像差曲線中的虛線代表的是正弦情況；在像散曲線中的實線代表的是徑向，虛線代表的是子午線，粗線代表的是d-線，細線代表的是g-線。

圖18到圖20顯示了圖5中所示的實施例5的變焦透鏡的球形像差，像散，畸變和慧差的像差曲線，其中，圖18所示是在廣角端的像差曲線，圖19所示是在中間焦距的像差曲線，圖20是在攝遠端的像差曲線。在每一條像差曲線中，在球形像差曲線中的虛線代表的是正弦情況；在像散曲線中的實線代表的是徑向，虛線代表的是子午線，粗線代表的是d-線，細線代表的是g-線。
圖6到圖20所示的像差曲線證實在由圖1到圖5所示的本發(fā)明實施例1到實施例5的結構的變焦透鏡中，像差得到了很好地校正和抑制。

實施例的模型 將參考圖21到圖23對涉及本發(fā)明的實施例的模型進行描述，在該模型中，拍攝設備采用前述實施例1到實施例5的變焦透鏡構成攝影光學系統(tǒng)。圖21是顯示從物側拍攝設備的外觀的立體圖，其中圖21A是顯示拍攝透鏡在拍攝設備的主體內部處于收縮狀態(tài)，圖21B是顯示拍攝透鏡伸出拍攝設備主體的狀態(tài)。圖22是顯示作為攝影師從背面觀察拍攝設備的外觀的透視圖。圖23是闡明拍攝設備的功能結構的框圖。這里的說明涉及拍攝設備和手提電話之類的PDA，然而，近年來手機的功能已經被結合到PDA(個人數字助理)中。這種個人數字助理包括和拍攝設備基本一樣的功能和結構，盡管外觀稍有不同，建議將涉及本發(fā)明的變焦透鏡用于這種個人數字助理中。
如圖21A，21B，和圖22所示，該拍攝設備包含拍攝透鏡101，快門按鈕102，變焦桿103，取景器104，電子閃光105，液晶監(jiān)控器106，操作按鈕107，電源開關108，存儲卡槽109和通信卡槽110等。

如圖23所示，該拍攝設備還包括光接收元件201，信號處理器202，圖像處理器203，中央處理單元204，半導體存儲器205，通信卡206等。
拍攝設備利用拍攝透鏡101和光接收元件201作為諸如CCD(電荷耦合裝置)成像裝置的區(qū)域傳感器，該拍攝設備的光接收元件201讀取被拍攝物體的圖像，也就是，由成像光學系統(tǒng)拍攝透鏡101所形成的對象。根據本發(fā)明如實施例1到實施例5所描述的變焦透鏡被用作拍攝透鏡101。
中央處理單元204所控制的信號處理器202對光接收元件201的輸出進行處理，處理結果被轉換為數字圖像信息。被信號處理器202數字化的圖像信息在圖像處理器203中接受預定的圖像處理，該圖像處理同樣受到中央處理單元204的控制；其后，處理結果被記錄在諸如非易失性存儲器的半導體存儲器205中。在這種情況下，半導體存儲器205是插在存儲器卡槽109中的存儲卡，或者是安裝在拍攝設備內部的半導體存儲器。液晶監(jiān)控器可以顯示正在拍攝的圖像和已經被記錄在半導體存儲卡205的圖像。被記錄在半導體存儲卡205的圖像可以通過插在通信卡槽110的通信卡輸出。

如圖21A所示，當用戶攜帶拍攝設備時，拍攝透鏡101在拍攝設備內部處于收縮狀態(tài)；如圖21B所示，用戶通過操作電源開關108開啟拍攝設備，拍攝設備圓錐體被拉出并且伸到拍攝設備之外。此時，構成變焦透鏡的每個透鏡組的光學系統(tǒng)都假設為廣角端的結構，例如，在拍攝透鏡101的拍攝設備圓錐體內。通過操作變焦桿103，每一個透鏡組的光學系統(tǒng)的結構均被改變，并且用戶可以為攝遠端改變倍率。這里，取景器104可以用來改變倍率，內部鎖定拍攝透鏡101的像角變化。
在絕大多數情況下，半按快門按鈕102可以進行聚焦。根據本發(fā)明的實施例，或在實施例1到實施例5中描述的變焦透鏡，通過第一透鏡組G1的移動和光接收元件的移動實現聚焦；實施例1到實施例4的變焦透鏡，通過第三透鏡組的移動實現聚焦。將快門按鈕全部按下可以進行拍攝；在快門按下之后，將執(zhí)行上面所提到的處理。

用戶按預定的操作對按鈕107進行操作，以在液晶監(jiān)控器106上顯示記錄在半導體存儲器205的圖像，或者通過通信卡206將圖像輸出。在使用半導體存儲器205和通信卡206等裝置時，用戶把它們插入諸如存儲卡槽109和通信卡槽110的專用或通用的槽中。
當拍攝透鏡以收縮的狀態(tài)處于拍攝設備內部時，變焦透鏡中的透鏡組沒有必要都被安置在光軸上。如果當拍攝透鏡101呈收縮態(tài)狀態(tài)時，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3中的至少一個從光軸上撤出，并與其它透鏡組平行存放，采用上述機制就可以進一步縮小拍攝設備的體積。
配有實施例1到實施例5所描述的變焦透鏡的拍攝透鏡可以作為拍攝光學系統(tǒng)，應用于前面所提的拍攝設備或個人數字助理。從而可以通過使用八百萬像素到一千萬像素的光接收元件實現高圖像質量、小尺寸的拍攝設備或個人數字助理。

根據本發(fā)明的一個實施例，變焦透鏡具有如下配置，從物側按順序排列具有負折射率的第一透鏡組和具有正折射率的第二透鏡組，并且隨著從廣角端向攝遠端改變放大倍數時，至少第一透鏡組和第二透鏡組以第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔減小，第二透鏡組和像面之間的間隔增大的方式移動。從而本發(fā)明可以提供能夠有效控制不同種類的像差且使成本基本不變的變焦透鏡，這種變焦透鏡可以在廣角端實現足夠大的寬視角，并可以實現更小的尺寸以及更高的分辨率。本發(fā)明還可以提供使用這種變焦透鏡的拍攝設備和個人數字助理。
特別的，變焦透鏡包括從物側按順序放置具有負折射率的第一透鏡組，具有正折射率的第二透鏡組，位于第二透鏡組的物側并且與第二透鏡組一起移動的孔徑光闌，其中，隨著從廣角端向攝遠端改變放大倍數，至少第一透鏡組和第二透鏡組以第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔減小，第二透鏡組和像面之間的間隔增大的方式移動。其中，第二透鏡組包含至少由三片透鏡接合組成的第一接合透鏡。從而變焦透鏡可以在廣角端實現42度或者更大的足夠大的半寬視角，可以實現很好的色差校正，尤其是，倍率色差和彗差，并且可以在實現小型化的同時得到與具有八百萬到一千萬像素或更高像素的成像裝置相對應的分辨率。

根據本發(fā)明的一個實施例，變焦透鏡具有如下配置，從物側按順序排列具有負折射率的第一透鏡組，具有正折射率的第二透鏡組和具有正折射率的第三透鏡組，以及位于第二透鏡組的物側并與第二透鏡組一起移動的孔徑光闌，其中，隨著從廣角端向攝遠端改變放大倍數，至少第一透鏡組和第二透鏡組以第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔減小，第二透鏡組和第三透鏡組之間的間隔增大的方式移動。其中，第二透鏡組包含至少由三片透鏡接合組成的第一接合透鏡，和至少由兩片透鏡接合組成的第二接合透鏡。通過這種結構，變焦透鏡可以在廣角端實現42度或者更大足夠大的半寬視角，可以具有很好的色差校正，尤其是倍率色差和彗差，可以獲取眼點高度并簡化聚焦機制，并且可以在實現小型化的同時得到與具有八百萬到一千萬像素或更高像素的成像裝置相對應的分辨率。

根據本發(fā)明的一個實施例，變焦透鏡具有如下結構，第二接合透鏡被放置在第一接合透鏡的像側，第一接合透鏡中最接近物側的表面和最接近像側的表面都凸向物側，第二接合透鏡整體具有正折射率。從而變焦透鏡可以很好地校正例如球形像差和像散等等的單色像差以得到更好的性能。
根據本發(fā)明的一個實施例，變焦透鏡具有如下結構，第二接合透鏡被放置在第一接合透鏡的像側，第一接合透鏡包括從物側按順序放置并相互接合的正透鏡、負透鏡以及正透鏡；第二接合透鏡整體具有正折射率。從而可以容易得到具有更寬視角并保持高性能的變焦透鏡。

根據本發(fā)明的一個實施例，變焦透鏡滿足條件式1.65＜nc1-1＜1.90，1.65＜nc1-2＜1.90，4＜vc1-1-vc1-2＜25，和68＜vc1-3＜98，其中nc1-1是第一接合透鏡的物側的正透鏡的折射率，nc1-2是第一接合透鏡中的負透鏡的折射率，vc1-1是第一接合透鏡的物側的正透鏡的阿貝數，vc1-2是第一接合透鏡中的負透鏡的阿貝數，vc1-3是第一接合透鏡的像側的正透鏡的阿貝數。從而變焦透鏡可以很好地校正色差以實現更好的性能。

根據本發(fā)明的一個實施例，變焦透鏡滿足條件式0.10＜dc1-2/dc1-a11＜0.19，其中dc1-2是第一接合透鏡中的負透鏡的中心厚度(沿透鏡的光軸測量的厚度)，dc1-a11是第一接合透鏡中的所有透鏡的中心厚度。因此，接合透鏡的制作難度降低，并且更容易制造更小尺寸的變焦透鏡。
根據本發(fā)明的一個實施例，變焦透鏡滿足條件式0.2＜(Rc1-1-Rc1-3)/(Rc1-1+Rc1-3)＜0.5，和-0.4＜(Rc1-3-Rc1-4)/(Rc1-3+Rc1-4)＜-0.1，其中Rc1-1是第一接合透鏡最接近物側的面的曲率半徑，Rc1-3是第一接合透鏡的兩個接合面中位于像側的接合面的曲率半徑，Rc1-4是第一接合透鏡中最接近像側的面的曲率半徑。從而該變焦透鏡可以很好地校正單色像差和色差以實現更好的性能。

根據本發(fā)明的一個實施例，變焦透鏡具有如下結構，第二接合透鏡被放置在第一接合透鏡的像側，第二接合透鏡包括從物側按順序放置并相互接合的負透鏡和正透鏡，變焦透鏡滿足條件式68＜vc2-2＜98，其中，vc2-2是第二接合透鏡中的正透鏡的阿貝數。從而變焦透鏡可以很好地校正倍率色差以得到更好的性能。
根據本發(fā)明的一個實施例，變焦透鏡有如下結構，第二接合透鏡被放置在第一接合透鏡的像側，至少一片正透鏡被放置在第一接合透鏡的物側。從而變焦透鏡可以很好地校正各種像差以實現更好的性能。

根據本發(fā)明的一個實施例，變焦透鏡具有如下結構，被放置在第一接合透鏡的物側的至少一片正透鏡具有至少一個非球面。從而變焦透鏡可以很好地校正球形像差和慧差以實現更好的性能。
根據本發(fā)明的一個實施例，變焦透鏡具有如下結構，第一接合透鏡只具有球面，第二透鏡組具有至少一個非球面。從而，變焦透鏡可以抑制制造過程中被接合的三片透鏡偏離光軸的影響，可以獲得更加穩(wěn)定的性能，并且可以很好地校正球形像差和慧差以實現更好的性能。
根據本發(fā)明的一個實施例，拍攝設備包含作為拍攝光學系統(tǒng)的變焦透鏡；通過使用可以在廣角端得到42度或更大的足夠寬的半視角的變焦透鏡，很好地校正尤其是倍率色差和彗差的色差，可以使拍攝設備具有更小的尺寸，并且具有更高分辨率以使拍攝設備實現更好的圖像質量，并且在小尺寸條件下實現與具有八百萬到一千萬或更高的像素的成像裝置相對應的分辨率。

根據本發(fā)明的一個實施例，個人數字助理包括作為拍攝功能部分的拍攝光學系統(tǒng)的變焦透鏡；通過使用可以得到42度廣角端或更大的足夠寬的半視角的變焦透鏡，很好的校正色差，尤其是倍率色差和彗差，并且在小尺寸條件下實現與具有八百萬到一千萬或更高的像素的成像裝置相對應的分辨率，可以在成本較低的情況下使個人數字助理具有更小的尺寸，并且具有更高的分辨率以使拍攝設備實現更好的圖像質量。
盡管本發(fā)明通過實例化的實施例被說明，但是本發(fā)明不限于此?？梢詫ζ溥M行種種修改而不背離所附的權利要求。此外，元件的數目、位置、形狀不局限于上述實施例，可以對將其修改成適用于本發(fā)明的各種情況。而且，本申請中公開的任何元件或組成部分，不論其是否被包括在下列權利要求中，都應當受到保護。
權利要求
1.一種變焦透鏡，其特征在于，包括
具有負折射率的第一透鏡組；
具有正折射率的第二透鏡組，所述第一透鏡組和所述第二透鏡組從物側按順序放置；以及
放置在所述第二透鏡組的物側、與所述第二透鏡組一起移動的孔徑光闌；
其中，隨著從廣角端向攝遠端改變放大倍數，至少所述第一透鏡組和所述第二透鏡組以所述第一透鏡組和所述第二透鏡組之間的間隔減小以及所述第二透鏡組和像面之間的間隔增大的方式移動，并且
所述第二透鏡組包括
至少由三個透鏡接合組成的第一接合透鏡；和
至少由兩個透鏡接合組成的第二接合透鏡。
2.一種變焦透鏡，其特征在于，包括
具有負折射率的第一透鏡組；
具有正折射率的第二透鏡組；
具有正折射率的第三透鏡組，所述第一透鏡組、所述第二透鏡組和所述第三透鏡組從物側按順序放置；以及
放置在所述第二透鏡組的物側、與所述第二透鏡組一起移動的孔徑光闌；
其中，隨著從廣角端向攝遠端改變放大倍數，至少所述第一透鏡組和所述第二透鏡組以所述第一透鏡組和所述第二透鏡組之間的間隔減小以及所述第二透鏡組和所述第三透鏡組之間的間隔增大的方式移動，并且
所述第二透鏡組包括
至少由三個透鏡接合組成的第一接合透鏡；和
至少由兩個透鏡接合組成的第二接合透鏡。
3.如權利要求1或2所述的變焦透鏡，其特征在于，所述第二接合透鏡被放置在所述第一接合透鏡的像側，所述第一接合透鏡的最靠近物側的面和最靠近像側的面凸向物側，所述第二接合透鏡整體上具有正折射率。
4.如權利要求1或2所述的變焦透鏡，其特征在于，所述第二接合透鏡被放置在所述第一接合透鏡的像側，所述第一接合透鏡具有三個從物側按順序放置并相互接合的正透鏡、負透鏡和正透鏡，所述第二接合透鏡整體上具有正折射率。
5.如權利要求4所述的變焦透鏡，其特征在于，滿足以下條件式
1.65＜nc1-1＜1.90，
1.65＜nc1-2＜1.90，
4＜vc1-1-vc1-2＜25，
68＜vc1-3＜98，
其中nc1-1是在所述第一接合透鏡的物側的正透鏡的折射率，nc1-2是所述第一接合透鏡中的負透鏡的折射率，vc1-1是在所述第一接合透鏡的物側的正透鏡的阿貝數，vc1-2是所述第一接合透鏡中的負透鏡的阿貝數，vc1-3是在所述第一接合透鏡的像側的正透鏡的阿貝數。
6.如權利要求4所述的變焦透鏡，其特征在于，滿足以下條件式
0.10＜dc1-2/dc1-a11＜0.19，
其中dc1-2是所述第一接合透鏡中的負透鏡的中心厚度，該厚度是沿透鏡的光軸測量的，dc1-a11是所述第一接合透鏡中的所有透鏡的中心厚度。
7.如權利要求4所述的變焦透鏡，其特征在于，滿足以下條件式
0.2＜(Rc1-1-Rc1-3)/(Rc1-1+Rc1-3)＜0.5，和
-0.4＜(Rc1-3-Rc1-4)/(Rc1-3+Rc1-4)＜-0.1，
其中Rc1-1是所述第一接合透鏡最靠近物側的面的曲率半徑，Rc1-3是所述第一接合透鏡的兩個接合面的像側的接合面的曲率半徑，Rc1-4是所述第一接合透鏡最靠近像側的面的曲率半徑。
8.如權利要求1或2所述的變焦透鏡，其特征在于，所述第二接合透鏡被放置在所述第一接合透鏡的像側，所述第二接合透鏡具有兩個從物側按順序放置并相互接合的負透鏡和正透鏡，所述變焦透鏡滿足以下條件式
68＜vc2-2＜98，
其中，vc2-2是所述第二接合透鏡中的正透鏡的阿貝數。
9.如權利要求1或2所述的變焦透鏡，其特征在于，所述第二接合透鏡被放置在所述第一接合透鏡的像側，并且至少有一個正透鏡被放置在所述第一接合透鏡的物側。
10.如權利要求9所述的變焦透鏡，其特征在于，被放置在所述第一接合透鏡物側的至少一個正透鏡具有至少一個非球面。
11.如權利要求1或2所述的變焦透鏡，其特征在于，所述第一接合透鏡只配有球面，而所述第二透鏡組具有至少一個非球面。
12.包括如權利要求1或2所述的變焦透鏡的拍攝設備，作為攝影光學系統(tǒng)。
13.包括如權利要求1或2所述的變焦透鏡的個人數字助理，作為拍攝功能部分的攝影光學系統(tǒng)。
全文摘要
變焦透鏡包含從物側按順序放置的具有負折射率的第一透鏡組(G1)，隔膜(FA)，具有正折射率的第二透鏡組(G2)和具有正折射率的第三透鏡組(G3)。在該結構中，隨著從廣角端向攝遠端改變放大倍數，至少第一透鏡組(G1)和第二透鏡組(G2)以第一透鏡組(G1)和第二透鏡組(G2)之間的間隔減小，第二透鏡組(G2)和第三透鏡組(G3)之間的間隔增大的方式移動。其中，第二透鏡組(G2)包含至少由三個透鏡接合而成的第一接合透鏡(C1)，和至少由兩個透鏡接合而成的第二接合透鏡(C2)。
文檔編號G02B13/18GK101105574SQ20071012903
公開日2008年1月16日 申請日期2007年6月29日 優(yōu)先權日2006年6月30日
發(fā)明者大橋和泰 申請人:株式會社理光