專利名稱：變焦鏡頭、照相機(jī)以及攜帶型信息終端裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變焦鏡頭、照相機(jī)以及攜帶型信息終端裝置。
背景技術(shù)：
近年來，對已經(jīng)廣泛普及的數(shù)碼相機(jī)要求進(jìn)一步提高畫質(zhì)以及實(shí)現(xiàn)小型化。為此， 數(shù)碼相機(jī)的攝影鏡頭需要采用小型而且高性能的變焦鏡頭。關(guān)于變焦鏡頭的小型化，其關(guān)鍵不但在于縮短使用時的鏡頭全長(從最接近被攝體一方的鏡片表面到成像面之間的距離)，而且還在于減小各組鏡片組的厚度以抑制收納時的鏡頭全長。

另一方面，數(shù)碼相機(jī)性能的提高需要整個變焦區(qū)域的分辨率至少能夠?qū)?yīng)1000 萬 1500萬像素的攝像元件。此外，還存在變焦鏡頭廣角化要求，要求半視角達(dá)到38度左右，即半視角38度相當(dāng)于以35mm銀鹽照相機(jī)換算時的焦距大約為28mm。進(jìn)而，要求盡可能提高變倍率。通常，變焦鏡頭若具有相當(dāng)于以35mm的銀鹽照相機(jī)換算時的焦距約為28 200mm(大致為7. I倍)的變倍率，便足以良好地實(shí)行各種攝影，但是，近年來越來越多的用戶要求相當(dāng)于以35mm銀鹽照相機(jī)換算的焦距約為28 300mm(10. 7倍)的變倍率。在數(shù)碼相機(jī)用的變焦鏡頭中，適用于高變倍的鏡頭類型結(jié)構(gòu)如下，即從物方向成像一側(cè)依次設(shè)置具有正折射能力的第一鏡片組、具有負(fù)折射能力的第二鏡片組、具有正折射能力的第三鏡片組、以及具有正折射能力的第四鏡片組，而且在從廣角望遠(yuǎn)變倍時，第一鏡片組和第二鏡片組之間的距離增大，第二鏡片組和第三鏡片組之間的距離減小，第三鏡片組和第四鏡片組之間的距離發(fā)生變化。為了實(shí)現(xiàn)廣角及高變倍，再加之小型化，這類鏡頭優(yōu)選構(gòu)成為在從廣角向望遠(yuǎn)變倍時，移動第一鏡片組，使得望遠(yuǎn)位置比廣角位置更接近物方。也就是說，通過使得廣角時的鏡頭全長小于望遠(yuǎn)時的鏡頭全長，來抑制第一鏡片組的大型化，同時獲得足夠的廣角。第二鏡片組以三片鏡片構(gòu)成，從物方起依次構(gòu)成為負(fù)鏡片、負(fù)鏡片以及正鏡片，不但能夠保持像差補(bǔ)償能力不變，而且將第二鏡片的主點(diǎn)位置設(shè)定到后方即成像一側(cè)，既抑制了望遠(yuǎn)時的最大長度，又有助于變焦鏡頭獲得高變倍。在具有正、負(fù)、正、正折射能力分布的這類變焦鏡頭中，存在專利文獻(xiàn)I至4公開了以下結(jié)構(gòu)，即第一鏡片組和第三鏡片組位于望遠(yuǎn)時被移動到比廣角時更接近物方的位置， 而且，在第二鏡片組中從物方一側(cè)開始向成像方一側(cè)依次設(shè)置第一負(fù)鏡片，其成像方一側(cè)的凹面曲率大于物方一側(cè)的凹面曲率；第二負(fù)鏡片，成像方一側(cè)為凹面；正鏡片，物方一側(cè)為凸面，第二負(fù)鏡片與正鏡片之間存在空氣間隔。其中，專利文獻(xiàn)I公開的變焦鏡頭在廣角時的半視角較大，為38度，但是倍比卻只有3倍左右，無法滿足近年來高變倍比的要求。專利文獻(xiàn)2和3公開的變焦鏡頭在廣角時的焦距相當(dāng)于換算為35mm銀鹽照相機(jī)時的約35_，視角大小不夠充分。另外，專利文獻(xiàn)4公開的變焦鏡頭的變倍比大約為5倍，亦無法滿足近年來的高變倍比要求。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種變焦鏡頭，該變焦鏡頭在廣角時具有充分大的半視角，大約可達(dá)到38度以上，與此同時，變倍比為10倍以上，還能夠進(jìn)行良好的色差補(bǔ)償，不但小型，而且具有與1000萬 1500萬像素的攝像元件相對應(yīng)的分辨率。本發(fā)明的變焦透鏡構(gòu)成如下，從物方一側(cè)開始向成像方一側(cè)依次設(shè)置具有正折射能力的第一鏡片組、具有負(fù)折射能力的第二鏡片組、具有正折射能力的第三鏡片組、以及具有正折射能力的第四鏡片組，第二鏡片組和第三鏡片組之間設(shè)有光圈，在從廣角向望遠(yuǎn)變倍時，第一鏡片組和第二鏡片組之間的距離增大，第二鏡片組和第三鏡片組之間的距離減小，第一鏡片組以及第三鏡片組在望遠(yuǎn)時向比廣角時更接近物方的位置移動。本發(fā)明的變焦鏡頭具有以下特征。(I)本發(fā)明的一個方面是提供一種變焦鏡頭，該變焦鏡頭首先在所述第二鏡片組中從物方一側(cè)開始向成像方一側(cè)依次設(shè)置第一負(fù)鏡片、第二負(fù)鏡片、正鏡片，該第一負(fù)鏡片中位于成像方一側(cè)的凹面的曲率大于物方一側(cè)的凹面的曲率，該第二負(fù)鏡片中位于成像方一側(cè)的面為凹面，該正鏡片中位于物方一側(cè)的面為凸面，該第二負(fù)鏡片與該正鏡片之間隔著空氣間隙。其次，該第二負(fù)鏡片的第二面的曲率半徑r22和所述正鏡片的第一面的曲率半徑r31、以及第二負(fù)鏡片的部分分散比Pg,f2和正鏡片的材料的部分分散比Pg,f3之間滿足下式
(I),O < (l/r22-l/r31)/(PgjF2-PgjF3) < 2. 00 (I),其中，部分分散比以Pg,F = (ng-nF) / (nF-nc)來定義,ng、nF、nc分別為鏡片材料的g線、F線、C線的折射率。(2)在上述(I)所述的變焦鏡頭中，優(yōu)選所述第二鏡片組內(nèi)的所述第一負(fù)鏡片至少具有一面為非球面。(3)在上述⑴或⑵所述的變焦鏡頭中，優(yōu)選所述第二鏡片組的焦距f2和所述第三鏡片組的焦距f3之間滿足下式(2)表示的關(guān)系，O. 5 < f2 I /f3 < O. 85 (2)(4)在上述(I)所述的變焦鏡頭中，優(yōu)選在所述第三鏡片組中設(shè)置結(jié)合鏡片，該結(jié)合鏡片的物方一側(cè)為正鏡片，成像方一側(cè)為負(fù)鏡片，所述物方一側(cè)的正鏡片的成像方一側(cè)的曲率半徑r3K和整個系統(tǒng)位于廣角時的焦距匕之間滿足以下式(3)表示的關(guān)系，1.5< I r3K I /fw < 4. O (3)。(5)在上述(4)所述的變焦鏡頭中，優(yōu)選所述第三鏡片組中位于物方一側(cè)的正鏡片的材料的阿貝數(shù)vd31和部分分散比Pg, F31分別滿足以下式(4)和式(5)表示的關(guān)系，65. O < vd31 < 85. O (4)、0· 536 < Pg,F31 < O. 550 (5)。(6)在上述(I)所述的變焦鏡頭中，優(yōu)選所述第一鏡片組的焦距fl和整個系統(tǒng)位于廣角時的焦距fw之間滿足以下式(6)表示的關(guān)系，5.0 < fl/fw< 8.0(6)。 (7)在上述(I)所述的變焦鏡頭中，優(yōu)選從廣角向望遠(yuǎn)變倍時所述第一鏡片組的總移動量Xl和整個系統(tǒng)位于望遠(yuǎn)時的焦距4之間滿足以下關(guān)系(7)，O. 10<Xl/fT<0. 35⑵。
(8)在上述(I)所述的變焦鏡頭中優(yōu)選從廣角向望遠(yuǎn)變倍時所述第三鏡片組的總移動量X3和整個系統(tǒng)位于望遠(yuǎn)時的焦距fT之間滿足以下關(guān)系(8)，0. 10 < X3/fT < O. 30 ⑶。
(9)在上述(I)所述的變焦鏡頭中，優(yōu)選所述第二鏡片組在從廣角向望遠(yuǎn)變倍時的總移動量X2和所述第三鏡片組在從廣角向望遠(yuǎn)變倍時的總移動量X3之間滿足以下關(guān)系
(9),0. 50 < |X2|/X3 < I. 20 (9)。(10)在上述(I)所述的變焦鏡頭中，優(yōu)選在以攝像元件讀取該變焦鏡頭拍攝的圖像的信息裝置中，對經(jīng)過攝像元件信息化后的圖像數(shù)據(jù)實(shí)行電子處理，以對該圖像的奇變實(shí)行補(bǔ)償。(11)本發(fā)明的另一個方面是提供一種照相機(jī)，其特征在于，用⑴ (9)中任意一項(xiàng)所述的變焦鏡頭作為攝影用光學(xué)系統(tǒng)。(12)本發(fā)明的另一種照相機(jī)的特征在于，具備用攝像元件讀取變焦鏡頭拍攝的圖像的讀取功能，并用(I) (10)中任意一項(xiàng)所述的變焦鏡頭作為攝影用光學(xué)系統(tǒng)。(13)本發(fā)明還提供一種攜帶型信息終端裝置，其特征在于用⑴ (10)中任意一項(xiàng)所述的變焦鏡頭作為照相機(jī)功能部的攝影用光學(xué)系統(tǒng)。其中，上述(12)的照相機(jī)和(13)所述的攜帶型信息終端裝置尤其適于使用上述
(10)所述的變焦鏡頭。類似本發(fā)明的、具有正 負(fù) 正·正四組鏡片組的變焦鏡頭通常主要以第二鏡片組構(gòu)成所謂的變倍件，承擔(dān)變倍。而在本發(fā)明的變焦鏡頭中，第三鏡片組也分擔(dān)變倍，用以減輕第二鏡片組的負(fù)擔(dān)， 確保伴隨廣角化及高變倍所造成的逐漸減少的像差補(bǔ)償?shù)淖杂啥?。另外，在從廣角向望遠(yuǎn)變倍時，第一鏡片組向物方一側(cè)大幅度移動，減小位于廣角時通過第一鏡片組的光線高度，抑止伴隨廣角化而帶來的第一鏡片組的大型化，同時還確保望遠(yuǎn)時第一鏡片組和第二鏡片組之間的距離，實(shí)現(xiàn)長焦點(diǎn)化。在從廣角向望遠(yuǎn)變倍時，第一鏡片組和第二鏡片組之間的距離增大，第二鏡片組和第三鏡片組之間的距離減小，第二和第三鏡片組的倍率絕對值均得以增加，同時對變倍發(fā)揮作用。如上所述，第二鏡片組中在一對負(fù)鏡片·正鏡片的物方一側(cè)設(shè)置色差補(bǔ)償最低限度所需要的一片鏡片，以相對數(shù)量較少的三片鏡片來確保像差補(bǔ)償能力，使得第二鏡片組主點(diǎn)位置能夠進(jìn)一步接近成像面。將第二鏡片組的主點(diǎn)位置設(shè)定在更接近成像方一側(cè)有利于縮短望遠(yuǎn)時的鏡頭全長。將位于第二鏡片組前方的鏡片的第二面設(shè)為位于成像方一側(cè)并具有更大曲率的凹面，對球面像差、彗星像差、以及弧矢像面彎曲的補(bǔ)償有效。構(gòu)成第二鏡片組的三片鏡片之間相互隔著空氣間隙，有助于有效使用鏡片之間的空氣鏡片，對提高像差補(bǔ)償能力有效。將第二鏡片組中的第二負(fù)鏡片和正鏡片設(shè)定為，使得第二負(fù)鏡片中成像方一側(cè)的面的曲率和位于成像方一側(cè)的正鏡片中物方一側(cè)的面的曲率之間的差值、與該第二負(fù)鏡片和正鏡片各自材料的部份分散比的差值之間的比滿足條件式(I)，有利于球面像差和軸向色差的良好補(bǔ)償。 如果超過條件式(I)的上限值，則在第二負(fù)鏡片中位于成像方一側(cè)的面的凹面形狀和正鏡片中位于物方一側(cè)的凸面形狀之間發(fā)生相對偏心(光軸不一致)的情況下，性能將會出現(xiàn)大幅度下降，從而需要增大整個光學(xué)系統(tǒng)用以減輕相對偏心造成的性能下降，為此有礙于整個光學(xué)系統(tǒng)的小型化。超過條件式(I)的上限值還會造成所述第二負(fù)鏡片和位于成像方一側(cè)的正鏡片各自材料的部份分散比之間的差值減小，從而不能充分補(bǔ)償色差的二次特性成分，軸向色差將會影響到整個畫面。而如果低于條件式⑴的下限值，則第二負(fù)鏡片中位于成像方一側(cè)的面的凹面形狀和正鏡片中位于物方一側(cè)的凸面形狀的曲率之間的差值減小，這些面上的折射能力減小，尤其容易發(fā)生球面補(bǔ)償不充分，難以實(shí)現(xiàn)整個光學(xué)系統(tǒng)的小型化。條件式(I)的參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)選為滿足條件式(IA)，0. 2 < (l/r22-l/r31)/(Pg,F2-Pg,F3) <0.6，條件式(IA)的范圍比條件式(I)的范圍狹窄。上述本發(fā)明(2)的變焦鏡頭中，第二鏡片組內(nèi)的第一負(fù)鏡片至少有一面為非球面，有利于提高本發(fā)明(I)的變焦鏡頭的性能。在這類變焦鏡頭中，作為主要變倍鏡片組的第二鏡片組中離開光圈最遠(yuǎn)的第一負(fù)鏡片上至少有一面為非球面，不但能夠?qū)Πㄏ衩鎻澢趦?nèi)的各種像差保持良好的補(bǔ)償，而且還能夠促進(jìn)小型化。滿足本發(fā)明(3)的條件式(2)有利于進(jìn)一步提高變焦鏡頭的性能。條件式(2)決定了主要起變倍作用的第二鏡片組和主要起成像作用且同時輔助性地起變倍作用的第三鏡片組之間的折射能力之差，因此，當(dāng)小于條件式(2)的下限值時，第二鏡片組的折射能力相對過大，而如果超過上限值，則第三鏡片組的折射能力將變得相對過大。不論在哪一種情況下，隨著變倍發(fā)生的像差變動均容易變大。條件式(2)的參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)選為滿足條件式(2A)，O. 60 < | f2 | /f3 < 0· 75，條件式(2Α)的范圍比條件式(2)的范圍狹窄。為了獲得良好的像差補(bǔ)償，可使得第三鏡片組中位于最接近物方的正鏡片滿足條件式⑶。如果小于條件式(3)的下限值，則第三鏡片組中最接近物方的正鏡片中位于物方一側(cè)的鏡面曲率增大，容易發(fā)生球面像差補(bǔ)償過剩，而如果超過上限值，則該正鏡片中位于物方一側(cè)的鏡面曲率減小，容易發(fā)生球面像差補(bǔ)償不足。進(jìn)而，如果落在條件式(3)的范圍以外，則彗星像差與球面像差相同，也難以達(dá)到平衡，軸外周圍部分容易發(fā)生外向性或內(nèi)向性彗星像差。
條件式(3)的參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)選為滿足條件式(3Α) ,1.8 < | r3E I/fw < 3.0,條件式(3A)的范圍比條件式(3)的范圍狹窄。第三鏡片組內(nèi)最接近物方的正鏡片的材料滿足上述條件式(4)和(5)，有助于獲得更好的像差補(bǔ)償。無論是小于條件式(4)還是條件式(5)的下限值，像差的二次特征成分的色差補(bǔ)償都將不夠充分，而超過條件式(4)或(5)上限值的玻璃材料不存在，即便存在這樣的材料，也會因價格過于昂貴而不可能被采納為候選材料。優(yōu)選滿足上述條件式(6)，用以不但能夠良好地補(bǔ)償其他像差，而且有利于整個光學(xué)系統(tǒng)得小型化。如果小于條件式(6)的下限值，則第一鏡片組的合成折射能力增強(qiáng)，而且第二鏡片組的成像倍率接近等倍，變倍效率提高。此時雖然有利于提高變倍倍率，但是第一鏡片組被要求其中的各片鏡片具有較大的折射能力，尤其會使得望遠(yuǎn)時的色差進(jìn)一步惡化。進(jìn)而， 還將增加第一鏡片組厚度以及直徑，尤其不利于收納時的小型化。而如果超過條件式(6)的上限值，則不但第一鏡片組的合成折射能力降低，而且減小第二鏡片組對變倍所起的作用，難以提高變倍倍率。本發(fā)明(7)中的條件式(7)有關(guān)于對廣角化和長焦距化起到關(guān)鍵作用的第一鏡片組的移動量，滿足條件式(7)可得到充分的像差補(bǔ)償。如果小于條件式(7)，則第一鏡片組的移動量減小，第二鏡片組的移動量范圍受到限制，為此減小第二鏡片組對變倍所起的作用，使第三鏡片組的負(fù)擔(dān)增加，或者不得不增強(qiáng)第一鏡片組以及第二鏡片組的折射能力。總之，小于條件式(7)的下限值不但會引起各種像差惡化，而且將增大廣角時的鏡片全長，致使通過第一鏡片組的光線高度增大，造成第一鏡片組大型化。而如果超過條件式(7)的上限值，則第一鏡片組的移動量增加，使得廣角時鏡片全長變得過短或望遠(yuǎn)時的鏡片全長變得過大。廣角時鏡片全長過短，會使得第三鏡片組的移動范圍受到限制，減小第三鏡片組對變倍所起的作用，難以實(shí)行整體上的像差補(bǔ)償。望遠(yuǎn)時鏡片全長過長，不但會妨礙長度方向的小型化，而且為了確保望遠(yuǎn)時的周圍進(jìn)光量，必然會引起徑向尺寸增加，或者容易發(fā)生因鏡頭傾斜等制造誤差所帶來的圖像性能下降。條件式(7)的參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)選為滿足條件式(7A)，O. 15 < Xl/fT < O. 30，條件式 (7A)的范圍比條件式(7)的范圍狹窄。本發(fā)明(8)的條件式(8)有關(guān)于與第二鏡片組同時起變倍作用的第三鏡片組的移動量。該條件式的參數(shù)如果小于下限值，則第三鏡片組的移動量減小，第三鏡片組對變倍所起的作用減小，從而使第二鏡片組的負(fù)擔(dān)增加，或者有必要增強(qiáng)第三鏡片組的折射能力?？傊?，小于下限值將造成各種像差的惡化。如果超過條件式(8)的上限制，則第三鏡片組的移動量增大，而為了確保該移動量，必須增加廣角時的鏡片全長，這將致使通過第三鏡片組的光線高度增大，造成第三鏡片組大型化。條件式(8)的參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)選為滿足條件式(8A)，O. 14 < X3/fT < O. 20,條件式 (M)的范圍比條件式(8)的范圍狹窄。 本發(fā)明(9)的條件式(9)用于限定第二鏡片組的移動量和與該第二鏡片組同時起變倍作用的第三鏡片組的移動量之間的比，如果小于條件式(9)的下限值，則第二鏡片組的移動量相對減小，第二鏡片組對變倍所起的作用減小。為此會增加第三鏡片的負(fù)擔(dān)，或者需要增加第二鏡片組的折射能力，總之，小于下限值將造成各種像差的惡化。
而如果超過條件式(9)的上限值，則第三鏡片組的移動量減小，第三鏡片組對變倍所起的作用減小，造成增加第二鏡片組的負(fù)擔(dān)或者需要增強(qiáng)第三鏡片組的折射能力，總之，超過上限值將造成各種像差的惡化。另一方面，超過條件式(9)的上限值還會使得第二鏡片組的移動量增大，廣角時的光學(xué)全長增加，這將不利于照相機(jī)整體的小型化或照相機(jī)啟動時間(從收納狀態(tài)移動到攝影狀態(tài)所要的時間)的縮短。條件式(9)的參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)選為滿足條件式(9A)，O. 65 < | X2 | /X3 < I. 10,條件式(9A)的范圍比條件式(9)的范圍狹窄。現(xiàn)有技術(shù)將用鏡頭成像的圖像進(jìn)一步在攝像元件的攝像面上成像，用攝像元件來對圖像信息化，而后對該信息化數(shù)據(jù)實(shí)行電子處理，補(bǔ)償圖像中的奇變。
在實(shí)行上述奇變補(bǔ)償?shù)那疤嵯?，本發(fā)明(10)的變焦鏡頭允許發(fā)生電子處理補(bǔ)償范圍之內(nèi)的奇變，除奇變以外的其它像差均能夠得到良好的補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)廣角化并提高變倍倍率。視角越大越容易發(fā)生奇變，為此至少在廣角時，優(yōu)選在包括廣角和中間焦距在內(nèi)的變倍區(qū)域中可以補(bǔ)償奇變。用電子處理奇變可獲得大約20%的補(bǔ)償。第一鏡片組優(yōu)選從物方一側(cè)開始依次設(shè)置一片負(fù)鏡片以及一片正鏡片。具體來說，第一鏡片組優(yōu)選以兩片鏡片構(gòu)成，從物方一側(cè)開始依次設(shè)置以凸面面對物方的負(fù)彎月形鏡片、以及面對物方的凸面的曲率較大的正鏡片，或者在此之后再加設(shè)一片正鏡片。若要提高變倍倍率，尤其是要增加望遠(yuǎn)時的焦距時，需要加大第二至第四鏡片組的合成倍率，而合成倍率的增大將使得第一鏡片組中發(fā)生的像差在成像面上被放大。為此，在提高變倍倍率時必須充分減小第一鏡片組中的像差，出于上述原因，優(yōu)先第一鏡片組具有上述結(jié)構(gòu)。第二鏡片組以三片鏡片構(gòu)成，即從物方一側(cè)開始依次設(shè)置負(fù)鏡片、負(fù)鏡片、以及正鏡片，最接近物方的負(fù)鏡片中面對成像方的面的曲率較大，在此之后的負(fù)鏡片中面對成像方的面的曲率較大，正鏡片中面對物方的面的曲率較大。該從物方一側(cè)開始依次設(shè)置負(fù)鏡片、負(fù)鏡片、以及正鏡片的構(gòu)成，使得第二鏡片組的主點(diǎn)能夠向成像面一方移動，有助于望遠(yuǎn)時整個光學(xué)系統(tǒng)全長的縮短。此時，優(yōu)選第二鏡片組的各片鏡片滿足以下條件式。I. 75 < N21 < 2. 10、25 < v21 < 55I. 75 < N22 < 2. 10、25 < v22 < 55I. 75 < N23 < 2. 10、15 < v23 < 35其中，N2i (i = I 3)表示第二鏡片組中從物方一側(cè)開始第i片鏡片的材料的折射率，v2i(i = I 3)表示第二鏡片組中從物方一側(cè)開始第i片鏡片的材料的阿貝數(shù)。根據(jù)上述條件選擇玻璃種類作為第二鏡片組中各片鏡片的材料，可充分抑制單色差，獲得良好的色差補(bǔ)償。第三鏡片組優(yōu)選以三片鏡片構(gòu)成，即從物方一側(cè)起依次設(shè)置正鏡片、正鏡片、以及負(fù)鏡片。在此，可如上述本發(fā)明(4)所述，將從物方一側(cè)起第二片鏡片和第三片鏡片適當(dāng)?shù)卣辰Y(jié)起來。本發(fā)明的變焦鏡頭中，第四鏡片組主要用于確保遠(yuǎn)心性能以及移動聚焦。為了減小鏡片系統(tǒng)的大小，第四鏡片組需要盡可能簡化結(jié)構(gòu)，如下述的實(shí)施例所述，優(yōu)選用一片正鏡片構(gòu)成第四鏡片組。
為了在獲得良好的補(bǔ)償?shù)耐瑫r進(jìn)一步促進(jìn)小型化，必須采用非球面鏡片，優(yōu)選至少第二鏡片組以及第三鏡片組分別有一個以上非球型面。尤其在第二鏡片組中，若將最接近物方的第一負(fù)鏡片中面對物方的面設(shè)為非球面，則伴隨廣角化而增大的奇變以及象散可得到有效補(bǔ)償。非球面鏡片既可以采用光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料的成型品，也可以采用在玻璃鏡片表面上形成樹脂薄膜將該表面形成為非球形表面(也稱為混合非球面、復(fù)制成形(replica) 非球面等)等鏡片。可以采用比較簡單的光圈機(jī)構(gòu)，可以用開口直徑變倍值無關(guān)為一定值的光圈。但是，如果構(gòu)成為望遠(yuǎn)時的開口直徑大于廣角時的開口直徑，將有助于減小F值的變化。在需要減少到達(dá)成像面的進(jìn)光量時，可以減小光圈開口直徑，但是優(yōu)選不改變光圈直徑，而是通過插入ND濾光片等來減少進(jìn)光量，這樣有利于防止發(fā)生衍射現(xiàn)象導(dǎo)致分辨能力下降。本發(fā)明的效果如下。首先如上所述，本發(fā)明用于新型變焦鏡頭、照相機(jī)以及攜帶型信息終端裝置。如以下實(shí)施例所示，該變焦鏡頭具有上述結(jié)構(gòu)，不但在廣角時半視角為38度以上，具有足夠大的視角，而且變倍倍率為10倍以上，并且能夠充分實(shí)行像差補(bǔ)償，小型且具有對應(yīng)1000萬至1500萬像素的攝像元件的分解能。其次，在滿足本發(fā)明(2)以后的各項(xiàng)條件的情況下，不但在廣角時半視角為38度以上，具有足夠大的視角，而且變倍倍率為10倍以上，并且能夠充分實(shí)行像差補(bǔ)償，小型且具有對應(yīng)1000萬至1500萬像素的攝像元件的分解能。進(jìn)而，變焦鏡頭如若構(gòu)成為如本發(fā)明(10)所述，允許發(fā)生電子處理補(bǔ)償范圍之內(nèi)的奇變，則奇變以外的像差均能夠得到更好的補(bǔ)償，有利于廣角化即變倍倍率的提高。進(jìn)而，搭載上述變焦鏡頭的照相機(jī)以及攜帶型信息終端裝置，其性能將獲得進(jìn)一步提聞。


圖I是顯示實(shí)施例I的變焦鏡頭結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是顯示實(shí)施例2的變焦鏡頭結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是顯示實(shí)施例3的變焦鏡頭結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4是實(shí)施例I的變焦鏡頭位于廣角時的像差曲線圖。圖5是實(shí)施例I的變焦鏡頭位于中間焦距時的像差曲線圖。圖6是實(shí)施例I的變焦鏡頭位于望遠(yuǎn)時的像差曲線圖。圖7是實(shí)施例2的變焦鏡頭位于廣角時的像差曲線圖。圖8是實(shí)施例2的變焦鏡頭位于中間焦距時的像差曲線圖。圖9是實(shí)施例2的變焦鏡頭位于望遠(yuǎn)時的像差曲線圖。圖10是實(shí)施例3的變焦鏡頭位于廣角時的像差曲線圖。圖11是實(shí)施例3的變焦鏡頭位于中間焦距時的像差曲線圖。
圖12是實(shí)施例3的變焦鏡頭位于望遠(yuǎn)時的像差曲線13A和圖13B是一例將本發(fā)明用于攜帶型信息終端裝置的實(shí)施方式的示意圖。圖14是用于說明圖13所示裝置的系統(tǒng)的示意圖。圖15是用于說明奇變電子補(bǔ)償?shù)氖疽鈭D。標(biāo)記的說明Gl第一組鏡片，G2第二組鏡片，G3第三組鏡片，G4第四組鏡片，S光圈。
具體實(shí)施例方式以下說明實(shí)施方式。圖I至圖3顯示變焦鏡頭的實(shí)施方式。圖I至圖3所示的變焦鏡頭分別為實(shí)施例I至3的變焦鏡頭。為了簡便，在圖I至圖3中使用相同標(biāo)記。標(biāo)記Gl表示第一鏡片組，標(biāo)記G2表示第二鏡片組，標(biāo)記G3表示第三鏡片組，標(biāo)記G2表示第四鏡片組，標(biāo)記S表示光圈。標(biāo)記F表示透明平行平板，透明平行平板F是指光學(xué)低通濾光片以及排除紅外線的紅外濾光片等各種濾光片或CCD傳感器等攝像元件的蓋玻璃(密封玻璃)，在圖中用兩片透明平行平板表示。圖I至圖3中位于最上方的圖均表示廣角時的鏡片設(shè)置，最下方的圖均表示望遠(yuǎn)時的鏡片設(shè)置，在從廣角向望遠(yuǎn)變倍時變焦鏡頭中的各組鏡片組按照箭頭從圖的最上方所示的狀態(tài)向最下方所示狀態(tài)移動。如圖I至圖3所示，變焦鏡頭中從物方一側(cè)即圖的左側(cè)開始依次設(shè)置具有正折射能力的第一鏡片組G1、具有負(fù)折射能力的第二鏡片組G2、具有正折射能力的第三鏡片組G3、以及具有正折射能力的第四鏡片組G4，第二鏡片組G2和第三鏡片組G3之間設(shè)有光圈S0從廣角向望遠(yuǎn)變倍時，第一鏡片組Gl和第二鏡片組G2之間的距離增大，第二鏡片組G2和第三鏡片組G3之間的距離減小，第一鏡片組Gl和第三鏡片組G3在廣角時移動到比望遠(yuǎn)時更接近物方的位置。第二鏡片組G2中從物方一側(cè)開始依次設(shè)置第一負(fù)鏡片、第二負(fù)鏡片以及正鏡片，該第一負(fù)鏡片中位于成像方一側(cè)的凹面曲率大于物方一側(cè)的凹面曲率，第二負(fù)鏡片中成像方一側(cè)為凹面，正鏡片中物方一側(cè)為凸面，第二負(fù)鏡片和正鏡片之間間隔空氣間隙。第三鏡片組G3包括結(jié)合鏡片，該結(jié)合鏡片的物方一側(cè)為正鏡片、成像方一側(cè)為負(fù)鏡片。而在圖I至圖3中，該第三鏡片組G3構(gòu)成為從物方一側(cè)開始依次設(shè)置雙凸形正鏡片、雙凸形正鏡片以及雙凹形負(fù)鏡片，其中位于成像方一側(cè)的雙凸形正鏡片和雙凹形負(fù)鏡片結(jié)合構(gòu)成結(jié)合鏡片。如下述實(shí)施例所示，圖I至圖3的變焦鏡頭滿足條件式(I)至(9)。參考圖13和圖14說明作為攝像裝置的攜帶型信息終端裝置的實(shí)施方式。攜帶型信息終端裝置的系統(tǒng)構(gòu)成中包括變焦鏡頭的攝影鏡片I和攝像元件的受光元件13，受光元件13讀取攝影鏡片I拍攝形成的攝影對象的像，受中央運(yùn)算處理器11控制的信號處理裝置14處理該受光元件的輸出，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息。上述數(shù)字信息的圖象被顯示在液晶顯示器7上，并且被保存到半導(dǎo)體存儲裝置15中或者通過通信卡16倍提供到向外部通信。除了該外部通信功能之外的其他部分構(gòu)成照相機(jī)。將上述本發(fā)明(I)至(10)中任意一項(xiàng)所述的變焦鏡頭用于作為攝影鏡頭1，具體為采用下述實(shí)施例I至3的變焦鏡頭。液晶顯示器7不但能夠顯示正在攝影中的圖象，而且能夠顯示保存在半導(dǎo)體存儲裝置中的圖象。
攜帶期間照相機(jī)中的攝影鏡頭處于圖13所示的收納狀態(tài)，操作電源開關(guān)6接通電源后，鏡頭5從照相機(jī)框體中伸出。在伸出狀態(tài)下鏡筒內(nèi)部變焦鏡頭中的各組鏡片比如呈廣角時設(shè)置，通過操作未圖示鏡片操作桿來改變各組鏡片的設(shè)置，向望遠(yuǎn)變倍。此時，取景器2連動于攝影鏡頭I的視角變化而進(jìn)行變倍。半按快門鍵4來進(jìn)行聚焦。聚焦既可通過第四組鏡片移來實(shí)行，也可移動受光元件實(shí)行。進(jìn)一步按動快門鍵4實(shí)行攝影，而后實(shí)行上述處理。操作操作鍵8在液晶顯示器7上顯示半導(dǎo)體存儲裝置15中保存的圖象、或者用通信卡16等向外部發(fā)送該半導(dǎo)體存儲裝置15中的圖象時，可將半導(dǎo)體存儲裝置15以及通信卡16等分別插入專用或通用的插槽9。攝影鏡頭處于收納狀態(tài)時，不一定需要將變焦鏡頭中的各組鏡片至于光軸位置上。例如，可以利用一機(jī)構(gòu)使得光軸方向尺寸較大的第三鏡片組G3離開光軸與其他鏡片組并列設(shè)置收納，進(jìn)一步減小攜帶型信息終端裝置的厚度?！秾?shí)施例》以下具體例舉三個實(shí)施例。實(shí)施例中的標(biāo)記如下。f:整個系統(tǒng)的焦距F:F 值ω :半視角R :曲率半徑(非球面為傍軸曲率半徑)D:面間距Nd :折射率vd :阿貝數(shù)K:非球面圓錐常數(shù)A4:四次方非球面系數(shù)A6 :六次方非球面系數(shù)A8 :八次方非球面系數(shù)A10 :十次方非球面系數(shù)非球面用公知的下式表示，其中，C為傍軸曲率半徑的倒數(shù)即傍軸曲率、H為到光軸的高度、K為上述圓錐常數(shù)、A4 A12為非球面系數(shù)。X = CH2 /{I + +K)C2H2} + AaHa + A6H6 + A^m+A]0H{0具有長度次方的量的單位為mm。實(shí)施例中用玻璃制造企業(yè)名來表示玻璃種類，其中，HOYA表示豪雅(HOYA)公司，OHARA表示小原公司，HIKARI表示光學(xué)玻璃公司。
〈實(shí)施例1>f = 5· 17 16. 63 53. 30,F = 3. 67 4. 99 5. 79，ω = 38. 6 13. 8 4. 權(quán)利要求
1.一種變焦鏡頭，其中從物方一側(cè)開始向成像方一側(cè)依次設(shè)置具有正折射能力的第一鏡片組、具有負(fù)折射能力的第二鏡片組、具有正折射能力的第三鏡片組、以及具有正折射能力的第四鏡片組，該第二鏡片組和該第三鏡片組之間設(shè)有光圈， 在從廣角向望遠(yuǎn)變倍時，該第一鏡片組和該第二鏡片組之間的距離增大，該第二鏡片組和該第三鏡片組之間的距離減小， 該第一鏡片組以及該第三鏡片組在望遠(yuǎn)時向比廣角時更接近物方的位置移動， 其特征在于，在所述第二鏡片組中從物方一側(cè)開始向成像方一側(cè)依次設(shè)置第一負(fù)鏡片、第二負(fù)鏡片、以及正鏡片，該第一負(fù)鏡片中位于成像方一側(cè)的凹面的曲率大于物方一側(cè)的凹面的曲率，該第二負(fù)鏡片中位于成像方一側(cè)的面為凹面，該正鏡片中位于物方一側(cè)的面為凸面，該第二負(fù)鏡片與該正鏡片之間隔著空氣間隙， 該第二負(fù)鏡片的第二面的曲率半徑r22和所述正鏡片的第一面的曲率半徑r31、以及第二負(fù)鏡片的部分分散比Pg,f2和正鏡片的材料的部分分散比Pg,f3之間滿足下式(I),O< (l/r22-l/r31)/(PgjF2-PgjF3) < 2. OO(I) 其中，部分分散比以Pg, F = (ng-nF) / (nF-nc)來定義，ng、nF、η。分別為鏡片材料的g線、F線、C線的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第二鏡片組內(nèi)的所述第一負(fù)鏡片至少具有一面為非球面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第二鏡片組的焦距f2和所述第三鏡片組的焦距f3之間滿足下式(2)表示的關(guān)系。
O.5 < f 2 I /f 3 < O. 85(2)
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于，在所述第三鏡片組中設(shè)置結(jié)合鏡片，該結(jié)合鏡片中物方一側(cè)為正鏡片，成像方一側(cè)為負(fù)鏡片，所述物方一側(cè)的正鏡片的成像方一側(cè)的曲率半徑r3K和整個系統(tǒng)位于廣角時的焦距匕之間滿足以下式(3)表示的關(guān)系。
1.5 < |r3E|/fff< 4.0(3)
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第三鏡片組中位于物方一側(cè)的正鏡片的材料的阿貝數(shù)vd31和部分分散比Pg, F31分別滿足以下式(4)和式(5)表示的關(guān)系O 65. O < vd31 < 85. O(4)O.536 < Pgj f31 < O. 550 (5)
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第一鏡片組的焦距Π和整個系統(tǒng)位于廣角時的焦距fw之間滿足以下式(6)表示的關(guān)系。
5.O < fl/fff < 8. O(6)
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于，從廣角向望遠(yuǎn)變倍時所述第一鏡片組的總移動量Xl和整個系統(tǒng)位于望遠(yuǎn)時的焦距fT之間滿足以下關(guān)系(7)。
O.10 < Xl/fT < O. 35(7)
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于，從廣角向望遠(yuǎn)變倍時所述第三鏡片組的總移動量X3和整個系統(tǒng)位于望遠(yuǎn)時的焦距fT之間滿足以下關(guān)系(8)。
O.10 < X3/fT < O. 30(8)
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第二鏡片組在從廣角向望遠(yuǎn)變倍時的總移動量X2和所述第三鏡片組在從廣角向望遠(yuǎn)變倍時的總移動量X3之間滿足以下關(guān)系(9)。O.50 < X2 I /X3 < I. 20(9)
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦鏡頭，其特征在于，在以攝像元件讀取該變焦鏡頭拍攝的圖像的信息裝置中，對經(jīng)過攝像元件信息化后的圖像數(shù)據(jù)實(shí)行電子處理，以對該圖像的奇變實(shí)行補(bǔ)償。
11.一種照相機(jī)，其特征在于，用權(quán)利要求I 9中任意一項(xiàng)所述的變焦鏡頭作為攝影用光學(xué)系統(tǒng)。
12.—種照相機(jī)，其特征在于，具備用攝像元件讀取變焦鏡頭拍攝的圖像的讀取功能，并用權(quán)利要求I 10中任意一項(xiàng)所述的變焦鏡頭作為攝影用光學(xué)系統(tǒng)。
13.一種攜帶型信息終端裝置，其特征在于用權(quán)利要求I 10中任意一項(xiàng)所述的變焦鏡頭作為照相機(jī)功能部的攝影用光學(xué)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及變焦鏡頭、照相機(jī)以及攜帶型信息終端裝置，其提供一種包括四組鏡片的小型鏡頭，該鏡頭廣角時的半視角為38度以上，變倍比為10倍以上，分解能對應(yīng)1000萬～1500萬像素的攝像元件。鏡頭中從物方起依次設(shè)置折射能力為正·負(fù)·正·正的四組鏡片組G1～G4，G2和G3間設(shè)有光圈，從廣角向望遠(yuǎn)變倍時，G1和G2間距增大，G2和G3間距減小，G1和G3在望遠(yuǎn)時向比廣角時更接近物方的位置移動，G2中從物方起依次設(shè)置第一和第二負(fù)鏡片以及正鏡片，第一負(fù)鏡片成像一側(cè)的凹面曲率大于物方一側(cè)的凹面曲率，第二負(fù)鏡片成像一側(cè)為凹面，正鏡片物方一側(cè)為凸面，第二負(fù)鏡片與正鏡片之間隔著空氣間隙，并滿足條件式(1)。
文檔編號G02B15/173GK102621674SQ20121001552
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者中山貴裕 申請人:株式會社理光