變焦鏡頭和成像設備的制作方法
【專利摘要】為了在變焦鏡頭中實現(xiàn)成本降低和有利的光學性能。一種變焦鏡頭由從物體側(cè)順序地設置的第一透鏡組(G1)和第二透鏡組(G2)構(gòu)成，第一透鏡組(G1)由第一透鏡(L11)和第二透鏡(L12)這兩個透鏡構(gòu)成。如果第一透鏡組的焦距是f1，第二透鏡組的焦距是f2，整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距是fw，第一透鏡(L11)和第二透鏡(L12)之間沿著光軸的距離是d2，整個系統(tǒng)在攝遠端處的焦距是ft，第二透鏡(L12)關(guān)于d線的折射率是nd2，以及第二透鏡(L12)關(guān)于d線的阿貝數(shù)是vd2，則滿足下述條件公式：1.6<|f1|/fw<2.5(1)；1.6<f2/fw<2.4(2)；0.32<d2/fw<0.60(3)；2.5<ft/fw<4.5(4)；1.56<nd2<1.66(5)；和vd2<33(6)。
【專利說明】變焦鏡頭和成像設備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變焦鏡頭和成像設備。特別地，本發(fā)明涉及一種變焦鏡頭，該變焦鏡頭可以有利地用在微型相機和便攜式終端裝置中，并涉及裝配有這種變焦鏡頭的成像設備。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上，具有前端負透鏡組(其中負透鏡組朝向物體側(cè)設置的配置)的兩組或三組型變焦鏡頭公知為將設置在緊湊型數(shù)字相機、緊湊型攝像機和便攜式終端裝置中的變焦鏡頭。
[0003]例如，專利文獻I和2公開了具有近似3x的可變放大率的更簡單的低成本兩組型變焦鏡頭的示例，其中第一透鏡組由兩個透鏡構(gòu)成，第二透鏡組由三個透鏡構(gòu)成，總共五個透鏡。專利文獻3公開了一種變焦鏡頭，其中第一透鏡組由兩個透鏡構(gòu)成，第二透鏡組由兩個透鏡構(gòu)成，總共四個透鏡。
[0004]同時，專利文獻4和5公開了其中利用塑料透鏡的變焦鏡頭和假設可以采用塑料透鏡而設計的變焦鏡頭。專利文獻4公開了一種示例，其中構(gòu)成第一透鏡組的三個透鏡中的一個是塑料透鏡。此外，專利文獻5公開了所有的透鏡都是塑料透鏡的示例。
[0005]【背景技術(shù)】文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:
[0008]日本未審查專利公開N0.2007-293368
[0009]專利文獻2:
[0010]日本未審查專利公開N0.2007-108399
[0011]專利文獻3:
[0012]日本未審查專利公開N0.2007-078801
[0013]專利文獻4:
[0014]日本未審查專利公開N0.2008-112000
[0015]專利文獻5:
[0016]日本未審查專利公開N0.2007-187740
【發(fā)明內(nèi)容】
[0017]專利文獻3中公開的變焦鏡頭由極其少量的透鏡構(gòu)成。然而，通過簡單地減小透鏡的數(shù)量不能實現(xiàn)成本降低。例如，如果變焦鏡頭由少量透鏡構(gòu)成，則每個透鏡的光焦度將變大，導致制造誤差和組裝誤差的公差變小，透鏡的加工變得困難的，等等。結(jié)果，存在制造成本將增加的可能性。
[0018]用便宜的材料，例如，塑料材料形成透鏡意圖降低成本。然而，如果變焦鏡頭由少量透鏡構(gòu)成，則每個透鏡的光焦度將變大。因此，將變得難以采用便宜的塑料材料。指示因為伴隨著溫度變化的光學數(shù)據(jù)和性能的變化將變大，并且像差的修正平衡將變困難。在這里，如果重新考慮專利文獻3中公開的變焦鏡頭的配置，可以理解，這種變焦鏡頭不是以集中于成本降低而是減小縮回時的厚度的方式被設計的，因為具有高折射率的材料同時用于第一透鏡組的正透鏡和負透鏡。
[0019]從相反的觀點看，在光學性能和成本優(yōu)先于尺寸的情況中，可以認為專利文獻I和2中公開的第二透鏡組的配置優(yōu)于專利文獻3中公開的第二透鏡組的配置，在專利文獻3中正透鏡組的光焦度分布在兩個透鏡之間。此外，通過采用這種配置，第二透鏡組的每個正透鏡的光焦度將變小，并且將能夠采用由塑料形成的透鏡。然而，專利文獻I和2的變焦鏡頭的第一透鏡組的透鏡由具有高的折射率的材料形成，并且存在進一步降低成本的空間。
[0020]如上所述，需要優(yōu)化設置每個透鏡的光焦度以采用塑料透鏡。也就是說，在如專利文獻3中所公開的那樣變焦鏡頭由少量透鏡構(gòu)成并且將采用低成本塑料透鏡時，至每個透鏡的光焦度分布必須被充分地考慮。 [0021]專利文獻4和5公開了采用塑料透鏡的變焦鏡頭的示例。然而，這些變焦鏡頭的第一透鏡組比專利文獻I至4中公開的變焦鏡頭的第一透鏡組多一個透鏡。在采用塑料透鏡的情況中，將單個高光焦度透鏡分配到兩個透鏡中以減小每個透鏡的光焦度，從而采用其光焦度已經(jīng)減小某個程度的透鏡是一種方法。然而，如果采用這種配置，則縮回長度將變大。此外，專利文獻5公開了其中所有的透鏡都是塑料透鏡的變焦鏡頭的示例。然而，在該情況中，可變放大率僅近似為2x。
[0022]已經(jīng)考慮到上述情況研發(fā)了本發(fā)明。本發(fā)明的目標是提供一種兩透鏡組型變焦鏡頭，其可以以少量透鏡確保3x至4x的可變放大率，可以通過能夠采用塑料透鏡實現(xiàn)成本降低，以及可以通過優(yōu)化設置每個透鏡的光焦度可以實現(xiàn)有利的光學性能。
[0023]本發(fā)明的第一變焦鏡頭實質(zhì)上包括從物體側(cè)順序地設置的:
[0024]具有負折射本領(lǐng)的第一透鏡組；和
[0025]具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡組，
[0026]在從廣角端至攝遠端改變放大倍率時，第一透鏡組沿著向圖像側(cè)突出的軌跡移動，第二透鏡組向著物體側(cè)單調(diào)地移動，并且孔徑光闌與第二透鏡組一體地移動；
[0027]第一透鏡組包括具有負折射本領(lǐng)的第一透鏡和具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡這兩個透鏡；
[0028]第一透鏡組的兩個透鏡中的至少一個是塑料透鏡；
[0029]第二透鏡組包括三個或更少的透鏡，所述三個或更少的透鏡中的至少一個是塑料透鏡；并且
[0030]該變焦鏡頭滿足下述條件公式:
[0031]1.6< I fl I /fw<2.5(I)
[0032]1.6<f2/fw<2.4(2)
[0033]0.32<d2/fw<0.60(3)
[0034]2.5<ft/fw<4.5(4)
[0035]1.56〈nd2〈l.66(5)
[0036]vd2<33(6)
[0037]其中f I是第一透鏡組的焦距，f2是第二透鏡組的焦距，fw是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距，d2是第一透鏡和第二透鏡之間沿著光軸的距離，ft是整個系統(tǒng)在攝遠端處的焦距，nd2是第二透鏡關(guān)于d線的折射率，以及vd2是第二透鏡關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
[0038]在這里，表述“實質(zhì)上包括第一透鏡組...和第二透鏡組”是指變焦鏡頭還可以包括實際上不具有任何光焦度的透鏡、除透鏡之外的光學元件，如孔徑光闌和蓋玻璃，以及機械部件，如透鏡法蘭、透鏡鏡筒、成像元件、模糊修正機構(gòu)等。
[0039]說明的是，本發(fā)明的變焦鏡頭的“第二透鏡組”沒有必要由多個透鏡構(gòu)成，并且可以由單透鏡構(gòu)成。此外，粘合透鏡可以用作構(gòu)成每個透鏡組的透鏡。在采用粘合透鏡的情況中，如果它們由粘合在一起的η個透鏡構(gòu)成，則它們將被計數(shù)為η個透鏡。此外，除非特別地說明，本說明書中的表述“本發(fā)明的變焦鏡頭”和“根據(jù)本發(fā)明的變焦鏡頭”同時涉及本發(fā)明的第一變焦鏡頭和第二本發(fā)明的變焦鏡頭。
[0040]本發(fā)明的變焦鏡頭的透鏡的表面形狀和折射本領(lǐng)的符號將是包括非球面表面的透鏡的近軸區(qū)域中的表面形狀和折射本領(lǐng)的符號。
[0041]希望的是，本發(fā)明的第一變焦鏡頭滿足下述條件公式:
[0042]1.48〈ndl〈l.61(7)
[0043]vdl>50(8)
[0044]其ndl是第一透鏡關(guān)于d線的折射率，以及vdl是第一透鏡關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的第二變焦鏡頭實質(zhì)上包括包括從物體側(cè)順序地設置的:
[0046]具有負折射 本領(lǐng)的第一透鏡組；和
[0047]具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡組，
[0048]在從廣角端至攝遠端改變放大倍率時，第一透鏡組沿著向著圖相側(cè)突出的軌跡移動，，第二透鏡組向著物體側(cè)單調(diào)地移動，以及孔徑光闌與第二透鏡組一體地移動；
[0049]第一透鏡組包括具有負折射本領(lǐng)的第一透鏡和具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡這兩個透鏡；
[0050]第一透鏡組的兩個透鏡中的至少一個是塑料透鏡；
[0051]第二透鏡組包括三個或更少的透鏡，所述三個或更少的透鏡中的至少一個是塑料透鏡；并且
[0052]該焦鏡頭滿足下述條件公式:
[0053]1.6<|fl |/fw<2.5(I)
[0054]1.6<f2/fw<2.4(2)
[0055]0.32<d2/fw<0.60(3)
[0056]2.5<ft/fw<4.5(4)
[0057]1.48〈ndl〈l.61(7)
[0058]vdl>50(8)
[0059]其中f I是第一透鏡組的焦距，f2是第二透鏡組的焦距，fw是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距，d2是第一透鏡和第二透鏡之間沿著光軸的距離，ft是整個系統(tǒng)在攝遠端處的焦距，ndl是第一透鏡關(guān)于d線的折射率，以及vdl是第一透鏡關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
[0060]本發(fā)明的變焦鏡頭優(yōu)選的是滿足下述條件公式:
[0061]5.8<TLw/fw<8.4(9)
[0062]其中TLw是在廣角端處從第一透鏡朝向物體側(cè)的表面至成像表面的沿著光軸的距離，以及fV是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距。
[0063]希望的是，在本發(fā)明的變焦鏡頭中第二透鏡是塑料透鏡。
[0064]進一步，希望的是，在本發(fā)明的變焦鏡頭中第一透鏡也是塑料透鏡。
[0065]在本發(fā)明的變焦鏡頭中，希望的是，第二透鏡組包括從物體側(cè)順序地布置的具有正折射本領(lǐng)的第三透鏡、具有負折射本領(lǐng)的第四透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第五透鏡。
[0066]希望的是，在本發(fā)明的變焦鏡頭中，構(gòu)成第二透鏡組的所有透鏡都是塑料透鏡。
[0067]希望的是，本發(fā)明的變焦鏡頭滿足下述條件公式:
[0068]0.7<Dl/fw<l.2(10)
[0069]其中Dl是從第一透鏡的朝向物體側(cè)的表面至第一透鏡的朝向圖像側(cè)的表面的距離，以及fV是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距。
[0070]希望的是，在本發(fā)明的變焦鏡頭中，第一透鏡組的第一透鏡的朝向物體側(cè)的表面在近軸區(qū)域中是凹面。
[0071]在本發(fā)明的變焦鏡頭中，由條件公式⑵，(3)，⑷，(5)，(6)，⑶，(9)和(10)表達的條件的更優(yōu)選的范圍如下:
[0072]1.7<f2/fw<2.3(2，)
[0073]0.32<d2/fw<0.55(3，)
[0074]2.7<ft/fw<4.5(4，)
[0075]1.56<nd2<l.65(5，)
[0076]vd2>29(6，)
[0077]vdl>52(8，)
[0078]6.0<TLw/fw<8.2(9，)
[0079]0.8<Dl/fw<l.1(10，)。
[0080]在本發(fā)明的變焦鏡頭中，優(yōu)選的是，構(gòu)成第一透鏡組的兩個透鏡都是塑料透鏡。[0081 ] 在本發(fā)明的變焦鏡頭中，希望的是，第二透鏡組包括從物體側(cè)順序地布置的具有正折射本領(lǐng)的第三透鏡、具有負折射本領(lǐng)的第四透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第五透鏡。希望的是，第三透鏡滿足下述條件公式:
[0082]1.48<nd3<l.61(11)
[0083]vd3>50(12)
[0084]并且更優(yōu)選地:
[0085]vd3>52(12，)
[0086]其nd3是第三透鏡關(guān)于d線的折射率，vd3是第三透鏡關(guān)于d線的阿貝數(shù)。希望的是，第四透鏡滿足下述條件公式:
[0087]1.56<nd4<l.68(13)
[0088]vd4<33(14)
[0089]并且更優(yōu)選地:
[0090]vd4<29 (14，)
[0091]其中nd4是第四透鏡關(guān)于d線的折射率，vd4是第四透鏡關(guān)于d線的阿貝數(shù)。希望的是，第五透鏡滿足下述條件公式:
[0092]1.48<nd5<l.61(15)[0093]vd5>50(16)
[0094]并且更優(yōu)選地:
[0095]vd5>52(16，)
[0096]其中nd5是第五透鏡關(guān)于d線的折射率，vd5是第五透鏡關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
[0097]可以滿足上述條件公式(11)，(12)，(13)，(14)，(15)和(16)中的一個或I至5個。
[0098]說明的是，在本發(fā)明的變焦鏡頭中，充分地考慮由溫度變化引起的光學性質(zhì)等的表面，通過合適地設置透鏡的光焦度，所有的透鏡都可以是塑料透鏡。
[0099]進一步，本發(fā)明的變焦鏡頭優(yōu)選的是滿足下述條件公式:
[0100]8。<aw〈12。(17)
[0101]并且更優(yōu)選地
[0102]9° <aw〈ir(17，)
[0103]其中a w是在無窮遠處的物體聚焦在廣角端處時最外角光束的主光線的發(fā)射角(相對于垂直于成像平面的線的角)。
[0104]在本發(fā)明的變焦鏡頭中，優(yōu)選的是，采用一種配置，其中當從無窮遠向近距離聚焦時，第二透鏡組的整 體或第二透鏡組的一部分透鏡沿著光軸移動。更具體地，當?shù)诙哥R組由從物體側(cè)順序地布置的具有正折射本領(lǐng)的第三透鏡、具有負折射本領(lǐng)的第四透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第五透鏡構(gòu)成時，優(yōu)選的是，僅第五透鏡沿著光軸移動。
[0105]同時，本發(fā)明的成像設備的特征在于裝配有本發(fā)明的上述第一或第二變焦鏡頭。
[0106]變焦鏡頭根據(jù)本發(fā)明實質(zhì)上包括從物體側(cè)順序地設置的具有負折射本領(lǐng)的第一透鏡組和具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡組；在從廣角端至攝遠端改變放大倍率時，第一透鏡組沿著向圖像側(cè)突出的軌跡移動，第二透鏡組向著物體側(cè)單調(diào)地移動，并且孔徑光闌與第二透鏡組一體地移動；第一透鏡組包括具有負折射本領(lǐng)的第一透鏡和具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡這兩個透鏡；第一透鏡組的兩個透鏡中的至少一個是塑料透鏡；第二透鏡組包括三個或更少的透鏡，所述三個或更少的透鏡中的至少一個是塑料透鏡；并且當Π是第一透鏡組的焦距，f2是第二透鏡組的焦距，fw是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距，d2是第一透鏡和第二透鏡之間沿著光軸的距離，ft是整個系統(tǒng)在攝遠端處的焦距，nd2是第二透鏡關(guān)于d線的折射率，以及vd2是第二透鏡關(guān)于d線的阿貝數(shù)時，變焦鏡頭滿足前述條件公式(I)至(6)(在第一變焦鏡頭的情況中)或前述條件公式(I)至(4)，(7)和(8)(在第二變焦鏡頭的情況中)。因此，通過采用塑料透鏡可以實現(xiàn)成本降低，并且通過優(yōu)化設置每個透鏡的光焦度，可以在以少量的透鏡確保近似3x至4x的可變放大率的同時，實現(xiàn)有利的光學性能。
[0107]以下將更詳細地描述前述有益效果。條件公式(I)確定第一透鏡組的焦距和整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距之間的關(guān)系。如果Inl/fv的值小于或等于條件公式(I)中限定的下限，則在將抑制色像差時構(gòu)成第一透鏡組的每個透鏡的光焦度變大，并且構(gòu)成第二透鏡組的透鏡的光焦度也變大，并且變得極其難以平衡各種像差。特別地，場曲和畸變的修正將變困難。進一步，構(gòu)成第一透鏡組的透鏡的制造誤差和組裝誤差的公差量將變小，這不是優(yōu)選的。此外，當在第一透鏡組中采用塑料透鏡時，如果透鏡的光焦度過大，則成像平面位置變化將伴隨著由溫度引起的折射率變化，這不是有利的。反過來，如果|fi|/fw的值大于或等于條件公式(I)中限定的上限，則第一透鏡組在改變放大倍率時的移動量將變大，并且光學系統(tǒng)的整個長度將變大，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(I)的情況中可以防止上述缺點。
[0108]條件公式(2)確定第二透鏡組的焦距和整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距之間的關(guān)系。如果f2/fw的值小于或等于條件公式(2)中限定的下限，則構(gòu)成第二透鏡組的每個透鏡的光焦度變大，球面像差的修正將變困難。進一步，構(gòu)成第二透鏡組的透鏡的制造誤差和組裝誤差的公差量將變小，這不是優(yōu)選的。此外，當在第二透鏡組內(nèi)采用塑料透鏡時，如果透鏡的光焦度過大，則成像平面位置變化將伴隨著由溫度引起的折射率變化，這不是有利的。反過來，如果f2/fw的值大于或等于條件公式(2)中限定的上限，則第二透鏡組在改變放大倍率時的移動量將變大，并且鏡頭系統(tǒng)整體上將變得過大，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式
(2)的情況中可以防止上述缺點。
[0109]條件公式(3)確定第一透鏡組的第一透鏡和第二透鏡之間的距離與整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距之間的關(guān)系。如果d2/fw的值小于或等于條件公式(3)中限定的下限，這樣小的距離從小型化的觀點看是有利的，但不是優(yōu)選的，因為球面像差的修正將變困難。反過來，如果d2/fw的值大于或等于條件公式(3)中限定的上限，則第一透鏡組整體上將變大，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(3)的情況中可以防止上述缺點。在本變焦鏡頭中，第一透鏡組的透鏡中的至少一個是塑料透鏡。從塑料透鏡的凸緣的形狀以及保持第一透鏡和第二透鏡的方法的觀點來看，優(yōu)選的是d2/fw的值在由條件公式(3)限定的范圍內(nèi)。
[0110]條件公式(4)確定廣角端和攝遠端處的焦距之間的關(guān)系，即可變放大率。如果ft/fw的值小于或等于條件公式(4)中限定的下限，則變焦鏡頭的重要性將降低。反過來，如果ft/fw的值大于或等于條件公式(4)中限定的上限，則鏡頭系統(tǒng)將變大。此外，在這種類型的變焦中，攝遠端處的亮度的降低將變得過多，這不是優(yōu)選的。如果將在攝遠端中確保某種程序的亮度，則第二透鏡組上的負擔變大，并且以少量透鏡修正像差將變得困難。在滿足條件公式(4)的情況中可以防止上述缺點。
[0111]條件公式(5)和條件公式(7)分別確定第二透鏡的折射率和第一透鏡的折射率。如果nd2和ndl的值變?yōu)樾∮跅l件公式(5)和(7)中限定的下限，則像差的發(fā)生將變大。此外，透鏡的曲率半徑(近似曲率半徑)將變大，導致第一透鏡組變厚，這不是優(yōu)選的。此夕卜，如果為了降低成本和減輕重量目的，第一透鏡組的兩個透鏡中的至少一個是塑料透鏡，如果采用其前述值超過條件公式(5)和(7)的上限的材料，則將變得難以平衡像散像差和橫向色像差的修正，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(5)或條件公式(7)的情況中可以防止上述缺點。
[0112]條件公式(6)和條件公式(8)分別確定第二透鏡的阿貝數(shù)和第一透鏡的阿貝數(shù)。如果vd2和vdl的值變?yōu)樵跅l件公式(6)和(8)中限定的范圍之外，則第一透鏡和第二透鏡的阿貝數(shù)之間的差將變小，并且色像差的修正將變困難。此外，如果vd2和vdl的值變?yōu)樵跅l件公式(6)或(8)中限定的范圍之外，將需要增加第一透鏡組的兩個透鏡中的另一個的光焦度(在第二透鏡L12的阿貝數(shù)由條件公式(6)確定的情況中，第一透鏡將是所述“另一個”透鏡，在第一透鏡的阿貝數(shù)由條件公式(8)確定的情況，第二透鏡將是所述“另一個”透鏡)，以修正色像差。特別地，場曲和畸變的修正將變困難，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(6)或條件公式(8)的情況中可以防止上述缺點。
[0113]如果滿足在條件公式(2)，(4)，(5)，(6)和⑶限定的范圍內(nèi)的條件公式(2’)，(4’)，(5’)，(6’ )和(8’)，則上述有益效果將變得更突出。
[0114]同時，如果本發(fā)明的變焦鏡頭滿足條件公式(9)，則可以獲得下述有益效果。也就是說，條件公式(9)確定了整個光學長度和廣角端處的焦距之間的關(guān)系。如果TLw/fw的值小于或等于條件公式(9)中限定的下限，則變焦鏡頭可以被配置是緊湊的。然而，每個透鏡的光焦度將變大，導致像差的修正變得困難。此外，制造誤差和組裝誤差的公差將變小，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(9)的情況中可以防止上述缺點。
[0115]特別地，如果滿足在條件公式(9)限定的范圍內(nèi)的條件公式(9’)，則上述有益效
果將變得更突出。
[0116]在本變焦鏡頭滿足條件公式(10)的情況中，可以獲得下述有益效果。也就是說，從小型化的觀點看，有利的是，Dl/fV的值小于條件公式(10)中限定的下限。然而，為了在如由條件公式(3)確定的那樣確保第一透鏡和第二透鏡之間的預定空間間距之后通過減小條件公式(10)中的Dl/fV的值，小型化變焦鏡頭，需要將第一透鏡和第二透鏡形成的小或薄。將變得難以采用這種透鏡修正畸變和平衡色像差的修正，這不是優(yōu)選的。此外，在采用塑料作為第一透鏡組的透鏡的材料時將出現(xiàn)困難。反過來，如果Dl/fw的值大于或等于條件公式(10)中限定的上限，則第一透鏡組將變大，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(10)的情況中，可以防止上述缺點。
[0117]特別地，如果滿足在條件公式(10)限定的范圍內(nèi)的條件公式(10’)，則上述有益
效果將變得更突出。
[0118]在本變焦鏡頭中，在構(gòu)成第一透鏡組的兩個透鏡都是塑料透鏡的情況中，可以獲得下述有益效果。也就是說，第一透鏡組由一個第一負透鏡和一個第二正透鏡構(gòu)成。因此，在至少一個塑料透鏡用在第一透鏡組中，并且考慮伴隨著溫度變化的成像平面變化時，如果兩個透鏡都是塑料透鏡，則有利之處在于，透鏡的光焦度將彼此抵消。此外，優(yōu)選的是，非球面透鏡用在第一透鏡組中以獲得有利的光學性能。與其中非球面透鏡由玻璃形成的情況相比，如果構(gòu)成第一透鏡組的第一透鏡和第二透鏡都是塑料透鏡，則可以降低成本。
[0119]在本變焦鏡頭中，特別地，在第二透鏡組包括從物體側(cè)順序地布置的具有正折射本領(lǐng)的第三透鏡、具有負折射本領(lǐng)的第四透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第五透鏡，并且透鏡滿足條件公式(11)，(12)，13)，(14)，(15)和(16)的情況中，可以獲得下述有益效果。也就是說，在包括至少一個塑料透鏡的第二透鏡組中，如果正透鏡由塑料材料形成，則優(yōu)選的是，采用具有近似55的阿貝數(shù)的材料，并且如果負透鏡由塑料材料形成，則優(yōu)選的是，采用具有近似25的阿貝數(shù)的材料。如果其它透鏡由滿足條件公式(11)至(16)的材料形成，則可以以有利的平衡修正場曲和球面像差。
[0120]進一步，通過滿足條件公式(11)至(16)，可以以相對便宜的玻璃或塑料形成構(gòu)成
第二透鏡組的透鏡。
[0121]特別地，如果滿足在條件公式(12)，(14)和(16)限定的范圍內(nèi)的條件公式(12’)，(14’ )和(16’)，則上述有益效果將變得更突出。
[0122]在本變焦鏡頭中，在無窮遠處的物體聚焦在廣角端處時，在a w是最外角光束的主光線的發(fā)射角(相對于垂直于成像平面的線的角)時，在滿足條件公式(17)的情況中，可以防止成像元件處的周邊光強度的降低。如果代替條件公式(17)滿足條件公式(17’)，則這種有益效果將變得更突出。
[0123]在本變焦鏡頭中，在采用下述配置的情況中，其中在從無窮遠向近距離聚焦時，第二透鏡組的整體或第二透鏡組的一部分鏡頭沿著光軸移動，可以獲得下述有益效果。也就是說，在采用第一透鏡組的整體向前移動以聚焦的配置中，第一透鏡組的有效直徑將變大，并且將變得需要移動具有大的外徑的透鏡。然而，然而，在其中第二透鏡組的整體或第二透鏡組一部分鏡頭移動以進行聚焦操作的情況中，可以避免這種問題。
[0124]在采用下述配置的情況中，上述有益效果變得更加突出:其中第二透鏡組包括具有正折射本領(lǐng)的第三透鏡、具有負折射本領(lǐng)的第四透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第五透鏡，并且僅第五透鏡沿著光軸移動。
[0125]在本發(fā)明的變焦鏡頭中，如果第一透鏡組的第一透鏡的朝向物體側(cè)的表面在近軸區(qū)域中是凹面，則可以以有利的平衡修正縱向色像差和橫向色像差。
[0126]同時，根據(jù)本發(fā)明的成像設備裝配有本發(fā)明的呈現(xiàn)上述有益效果的變焦鏡頭。因此，本發(fā)明的成像設備可以在維持有利的光學性能的同時實現(xiàn)成本降低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0127]圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的剖視圖。
[0128]圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的剖視圖。
[0129]圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的剖視圖。
[0130]圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的剖視圖。
[0131]圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的剖視圖。
[0132]圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的剖視圖。
[0133]圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的剖視圖。
[0134]圖8是圖示根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的剖視圖。
[0135]圖9是圖示根據(jù)本發(fā)明的第九實施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的剖視圖。
[0136]圖10是圖示根據(jù)本發(fā)明的第十實施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的剖視圖。
[0137]圖11是圖示根據(jù)本發(fā)明的第十一實施例的變焦鏡頭的鏡頭配置的剖視圖。
[0138]圖12(A)至(H)是圖示第一實施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖。
[0139]圖13(A)至(H)是圖示第二實施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖。
[0140]圖14㈧至⑶是圖示第三實施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖。
[0141]圖15㈧至⑶是圖示第四實施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖。
[0142]圖16(A)至(H)是圖示第五實施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖。
[0143]圖17(A)至(H)是圖示第六實施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖。
[0144]圖18(A)至(H)是圖示第七實施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖。
[0145]圖19㈧至⑶是圖示第八實施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖。
[0146]圖20㈧至⑶是圖示第九實施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖。
[0147]圖21(A)至(H)是圖示第十實施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖。
[0148]圖22㈧至⑶是圖示第十一實施例的變焦鏡頭的各種像差的曲線圖。[0149]圖23是示意性圖示根據(jù)本發(fā)明的一種實施例的成像設備的示意圖。
【具體實施方式】
[0150]以下將參照附圖詳細地描述本發(fā)明的實施例。圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的一種實施例的變焦鏡頭的配置的剖視圖，并對應于隨后將被描述的示例I的變焦鏡。圖2至圖11是圖示根據(jù)本發(fā)明的其它實施例的變焦鏡頭的配置的剖視圖，并對應于隨后將被描述的示例2至11的變焦鏡頭。除了在圖10的實施例中第二透鏡組G2由兩個透鏡構(gòu)成之外，圖1至圖8中圖示的實施例的基本結(jié)構(gòu)相同。圖示所述配置的方式也相同。因此，將主要參照圖1描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的變焦鏡頭。
[0151]在圖1中，左側(cè)是物體側(cè)，右側(cè)是圖像側(cè)。圖1中的(A)圖示處于在廣角端處向無窮遠處聚焦的狀態(tài)(最短焦距狀態(tài))的光學系統(tǒng)的布置。圖1中的(B)圖示處于在攝遠端處向無窮遠處聚焦的狀態(tài)(最長焦距狀態(tài))的光學系統(tǒng)的布置。這同樣適用于隨后將被描述的圖2至11。
[0152]根據(jù)本發(fā)明的實施例的變焦鏡頭中的每一個包括從物體側(cè)順序地布置的具有負折射本領(lǐng)的第一透鏡組G1、和具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡組G2?？讖焦怅@St被包括在第二透鏡組G2中。在附圖中圖示的孔徑光闌St沒有必要表示它的尺寸或形狀，而是僅表示它在光軸Z上的位置。
[0153]說明的是，圖1圖示了其中平行板光學構(gòu)件PP設置在第二透鏡組G2和成像表面Sim之間的示例。當變焦鏡頭應用于成像設備時，優(yōu)選的是，根據(jù)該鏡頭將安裝在其上的相機的結(jié)構(gòu)，將各種濾光片，諸如蓋玻璃、紅外截止濾色片和低通濾色片，設置在光學系統(tǒng)和成像表面Sim之間。在假設存在蓋玻璃、各種濾色片等的情況下，設置光學構(gòu)件PP。此外，近來的成像設備采用3CXD格式，其中CXD用于每種顏色，以改善圖像質(zhì)量。為了與采用3CCD格式的成像設備兼容，諸如分色棱鏡之類的分色光學系統(tǒng)可以插入鏡頭系統(tǒng)和成像表面Sim之間。在這種情況中，分色光學系統(tǒng)可以設置在光學構(gòu)件PP的位置處。
[0154]該變焦鏡頭被配置成使得在從廣角端至攝遠端改變放大倍率時，第一透鏡組Gl沿著突出軌跡向成像表面Sim移動，第二透鏡組G2向著物體側(cè)單調(diào)地移動，孔徑光闌St與第二透鏡組G2—體地移動。圖1用(A)和(B)之間指示的箭頭示意性地圖示當從廣角端至攝遠端改變放大倍率時第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2的移動軌跡。
[0155]第一透鏡組Gl由從物體側(cè)順序地設置的具有負折射本領(lǐng)的第一透鏡Lll和具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡L12構(gòu)成。在這里，第一透鏡Lll可以是雙凹透鏡，第二透鏡L12可以是正彎月透鏡，如圖1中的示例所示。在本實施例中，第一透鏡Lll和第二透鏡L12中的至少一個是塑料透鏡。在本實施例中，兩個透鏡都是塑料透鏡。
[0156]在本變焦鏡頭中，第二透鏡組G2由包括至少一個塑料透鏡的三個或更少的透鏡構(gòu)成。在圖1的配置中，第二透鏡組G2由從物體側(cè)順序地設置的具有正折射本領(lǐng)的第三透鏡21、具有負折射本領(lǐng)的第四透鏡L22、和具有正折射本領(lǐng)的第五透鏡L23構(gòu)成。第三透鏡L21可以是雙凸透鏡，第四透鏡L22可以是雙凹透鏡，第五透鏡L23可以是正彎月透鏡，如圖1中的示例所示。說明的是，在圖1中圖示的配置中，第二透鏡組G2的所有透鏡L21，L22和L23都是塑料透鏡。[0157]在這里，將描述圖2至圖11中圖示的實施例中的透鏡的材料。除了圖6的實施例中的第一透鏡L11、第三透鏡L21和第四透鏡L22，以及圖8的第五透鏡L23之外，所有的透鏡都是塑料透鏡。
[0158]如上所述，第一透鏡組Gl由兩個透鏡構(gòu)成，第二透鏡組G2由三個透鏡構(gòu)成。第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2中的至少一個是塑料透鏡(更優(yōu)選地，都是塑料透鏡)。第三透鏡L21、第四透鏡L22和第五透鏡L23中的至少一個是塑料透鏡(更優(yōu)選地，所有三個透鏡都是塑料透鏡)。從而，通過優(yōu)化設置每個透鏡的光焦度，在采用少量的透鏡確保近似3x至4x的可變放大率的同時可以實現(xiàn)成本降低，并且可以實現(xiàn)有利的光學性倉泛。 [0159]在圖1至11中圖示的配置中，圖101中圖示的配置與其它配置不同之處在于，第二透鏡組G2由兩個透鏡，即，由第三透鏡L21和第四透鏡L22構(gòu)成。然而，通過這種配置也可以獲得前述有效的有益效果。
[0160]本變焦鏡頭滿足下述條件公式:
[0161]1.6< I η I /fw<2.5(I)
[0162]1.6<f2/fw<2.4(2)
[0163]0.32<d2/fw<0.60(3)
[0164]2.5<ft/fw<4.5(4)
[0165]1.56<nd2<l.66(5)
[0166]vd2<33(6)
[0167]1.48<ndl<l.61(7)
[0168]vdl>50(8)
[0169]其中fl是第一透鏡組的焦距，f2是第二透鏡組的焦距，fw是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距，d2是第一透鏡和第二透鏡之間沿著光軸的距離，ft是整個系統(tǒng)在攝遠端處的焦距，ndl是第一透鏡關(guān)于d線的折射率，vdl是第一透鏡關(guān)于d線的阿貝數(shù)，nd2是第二透鏡關(guān)于d線的折射率，以及vd2是第二透鏡關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
[0170]說明的是，在表34中示出每個實施例的由上述條件公式(I)至(8)確定的每個條件的數(shù)值的示例。此外，表34也示出由稍后將被描述的條件公式(9)至(17)確定的每個條件的數(shù)值的示例。
[0171]進一步，本變焦鏡頭滿足下述條件公式:
[0172]5.8<TLw/fw<8.4(9)
[0173]其中TLw是在廣角端處從第一透鏡朝向物體側(cè)的表面至成像表面的沿著光軸的距離，fV是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距。
[0174]此外，本變焦鏡頭滿足下述條件公式:
[0175]0.7<Dl/fw<l.2(10)
[0176]Dl是從第一透鏡朝向物體側(cè)的表面至第一透鏡朝向圖像側(cè)的表面的距離，fw是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距。
[0177]進一步，優(yōu)選的是，在本變焦鏡頭中，第一透鏡組的第一透鏡朝向物體側(cè)的表面在近軸區(qū)域中是凹面。以這種方式配置實施例1至3和7。
[0178]此外，在本變焦鏡頭中，由條件公式⑵，(3)，⑷，(5)，(6)，⑶，(9)和(10)表示的條件的更理想的范圍如下:
[0179]1.7<f2/fw<2.3(2，)
[0180]0.32<d2/fw<0.55(3，)
[0181]2.7<ft/fw<4.5(4，)
[0182]1.56<nd2<l.65(5，)
[0183]vd2>29(6，)
[0184]vdl>52(8 ，)
[0185]6.0<TLw/fw<8.2(9，)
[0186]0.8<Dl/fw<l.1(10，)。
[0187]在本變焦鏡頭中，希望的是，第二透鏡組包括從物體側(cè)順序地布置的具有正折射本領(lǐng)的第三透鏡、具有負折射本領(lǐng)的第四透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第五透鏡。希望的是，第三透鏡滿足下述條件公式:
[0188]1.48<nd3<l.61(11)
[0189]vd3>50(12)
[0190]并且更優(yōu)選地:
[0191]vd3>52(12，)
[0192]其中nd3是第三透鏡關(guān)于d線的折射率，vd3是第三透鏡關(guān)于d線的阿貝數(shù)。希望的是，第四透鏡滿足下述條件公式:
[0193]1.56<nd4<l.68(13)
[0194]vd4<33(14)
[0195]并且更優(yōu)選地:
[0196]vd4<29(14’ )
[0197]其中nd4是第四透鏡關(guān)于d線的折射率，vd4是第四透鏡關(guān)于d線的阿貝數(shù)。希望的是，第五透鏡滿足下述條件公式:
[0198]1.48<nd5<l.61(15)
[0199]vd5>50(16)
[0200]并且更優(yōu)選地:
[0201]vd5>52(16，)
[0202]其中nd5是第五透鏡關(guān)于d線的折射率，vd5足第五透鏡關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
[0203]可以滿足上述條件公式(11)，(12)，(13)，(14)，(15)和(16)中的任一個或I至5個。
[0204]進一步，本發(fā)明的變焦鏡頭優(yōu)選的是滿足下述條件公式:
[0205]8。<aw〈12。(17)
[0206]并且更優(yōu)選地
[0207]9° <aw〈ll°(17，)
[0208]其中a w是當無窮遠處的物體聚焦在廣角端處時最外角光束的主光線的發(fā)射角(相對于垂直于成像平面的線的角)。
[0209]在本發(fā)明的變焦鏡頭中，優(yōu)選的是，采用這樣一種配置，其中當從無窮遠向近距離聚焦時，第二透鏡組G2的整體或第二透鏡組G2的一部分透鏡沿著光軸移動。更具體地，當?shù)诙哥R組G2由從物體側(cè)順序地布置的具有正折射本領(lǐng)的第三透鏡L21、具有負折射本領(lǐng)的第四透鏡L22、和具有正折射本領(lǐng)的第五透鏡L23構(gòu)成時，優(yōu)選的是，僅第五透鏡L23沿著光軸移動。
[0210]以下將描述通過由上述條件公式確定的配置呈現(xiàn)的有效的有益效果。
[0211]條件公式(I)確定第一透鏡組Gl的焦距和整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距之間的關(guān)系。如果Ifi I/fV的值小于或等于條件公式(I)中限定的下限，則在將抑制色像差時構(gòu)成第一透鏡組Gl的透鏡Lll和透鏡L12的光焦度變大，并且構(gòu)成第二透鏡組G2的透鏡L21，L22和L23的光焦度也變大，并且變得極其難以平衡各種像差。特別地，場曲和畸變的修正將變困難。進一步，構(gòu)成第一透鏡組Gl的透鏡的制造誤差和組裝誤差的公差量將變小，這不是優(yōu)選的。此外，當在第一透鏡組Gl中采用塑料透鏡時，如果透鏡的光焦度過大，則成像平面位置變化將伴隨著由溫度引起的折射率變化，這不是有利的。反過來，如果|fl|/fw的值大于或等于條件公式(I)中限定的上限，則第一透鏡組Gl在改變放大倍率時的移動量將變大，并且光學系統(tǒng)的整個長度將變大，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(I)的情況中可以防止上述缺點。
[0212]條件公式(2)確定第二透鏡組G2的焦距和整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距之間的關(guān)系。如果f2/fV的值小于或等于條件公式(2)中限定的下限，則構(gòu)成第二透鏡組G2的透鏡L21，L22和L23的光焦度變大，球面像差的修正將變困難。進一步，構(gòu)成第二透鏡組G2的透鏡的制造誤差和組裝誤差的公差量將變小，這不是優(yōu)選的。此外，當在第二透鏡組G2內(nèi)采用塑料透鏡時，如果透鏡的光焦度過大，則成像平面位置變化將伴隨著由溫度引起的折射率變化，這不是有利的。反過來，如果f2/fV的值大于或等于條件公式(2)中限定的上限，則第二透鏡組G2在改變放大倍率時的移動量將變大，并且鏡頭系統(tǒng)整體上將變得過大，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(2)的情況中可以防止上述缺點。
[0213]條件公式(3)確定第一透鏡組Gl的第一透鏡Lll和第二透鏡L12之間的距離與整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距之間的關(guān)系。如果d2/fW的值小于或等于條件公式(3)中限定的下限，這樣小的距離從小型化的觀點看是有利的，但不是優(yōu)選的，因為球面像差的修正將變困難。反過來，如果d2/fW的值大于或等于條件公式(3)中限定的上限，則第一透鏡組Gl整體上將變大，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(3)的情況中可以防止上述缺點。在本變焦鏡頭中，第一透鏡組Gl的透鏡中的至少一個是塑料透鏡。從塑料透鏡的凸緣的形狀以及保持第一透鏡Lll和第二透鏡L12的方法的觀點來看，優(yōu)選的是d2/fw的值在由條件公式
(3)限定的范圍內(nèi)。
[0214]條件公式(4)確定廣角端和攝遠端處的焦距之間的關(guān)系，即可變放大率。如果ft/fw的值小于或等于條件公式(4)中限定的下限，則變焦鏡頭的重要性(significance)將降低。反過來，如果ft/fV的值大于或等于條件公式(4)中限定的上限，則鏡頭系統(tǒng)將變大。此外，在這種類型的變焦中，攝遠端處的亮度的降低將變得過多，這不是優(yōu)選的。如果將在攝遠端中確保某種程序的亮度，則第二透鏡組G2上的負擔變大，并且以少量透鏡修正像差將變得困難。在滿足條件公式(4)的情況中可以防止上述缺點。
[0215]條件公式(5)和條件公式(7)分別確定第二透鏡L12的折射率和第一透鏡Lll的折射率。如果nd2和ndl的值變?yōu)樾∮跅l件公式(5)和(7)中限定的下限，則像差的發(fā)生將變大。此外，透鏡的曲率半徑(近似曲率半徑)將變大，導致第一透鏡組Gl變厚，這不是優(yōu)選的。此外，如果為了降低成本和減輕重量目的，第一透鏡組Gl的兩個透鏡中的至少一個是塑料透鏡，如果采用其前述值超過條件公式(5)和(7)的上限的材料，則將變得難以平衡像散像差和橫向色像差的修正，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(5)或條件公式(7)的情況中可以防止上述缺點。
[0216]說明的是，雖然更優(yōu)選的是同時滿足條件公式(5)和(7)，但可以在僅滿足它們中的一個情況中獲得前述有益效果。
[0217]條件公式(6)和條件公式(8)分別確定第二透鏡的阿貝數(shù)和第一透鏡LU的阿貝數(shù)。如果vd2和vdl的值變?yōu)樵跅l件公式(6)和⑶中限定的范圍之外，則第一透鏡Lll和第二透鏡L12的阿貝數(shù)之間的差將變小，并且色像差的修正將變困難。此外，如果vd2和vdl的值變?yōu)樵跅l件公式(6)或(8)中限定的范圍之外，將需要增加第一透鏡組Gl的兩個透鏡中的另一個的光焦度(在第二透鏡L12的阿貝數(shù)由條件公式(6)確定的情況中，第一透鏡Lll將是所述“另一個”透鏡，在第一透鏡LU的阿貝數(shù)由條件公式(8)確定的情況，第二透鏡L12將是所述“另一個”透鏡)，以修正色像差。特別地，場曲和畸變的修正將變困難，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(6)或條件公式(8)的情況中可以防止上述缺點。
[0218]說明的是，雖然更優(yōu)選的是同時滿足條件公式(6)和(8)，但可以在僅滿足它們中的一個情況中獲得前述有益效果。
[0219]特別地，如果滿足在條件公式(2)，(4)，(5)，(6)和(8)限定的范圍內(nèi)的條件公式(2’)，(4’)，(5’)，(6’ )和(8’)，則上述有益效果將變得更突出。
[0220]同時，如果本變焦鏡頭滿足條件公式(9)，可以獲得下述有益效果。也就是說，條件公式(9)確定了整個光學長度和廣角端處的焦距之間的關(guān)系。如果TLw/fw的值小于或等于條件公式(9)中限定的下限，則變焦鏡頭可以被配置是緊湊的。然而，每個透鏡的光焦度將變大，導致像差的修正變得困難。此外，制造誤差和組裝誤差的公差將變小，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(9)的情況中可以防止上述缺點。
[0221]特別地，如果滿足在條件公式(9)限定的范圍內(nèi)的條件公式(9’)，則上述有益效
果將變得更突出。
[0222]在本變焦鏡頭滿足條件公式(10)的情況中，可以獲得下述有益效果。也就是說，從小型化的觀點看，有利的是，Dl/fV的值小于條件公式(10)中限定的下限。然而，為了在如由條件公式(3)確定的那樣確保第一透鏡Lll和第二透鏡L12之間的預定空間間距之后通過減小條件公式(10)中的Dl/fV的值，小型化變焦鏡頭，需要將第一透鏡Lll和第二透鏡L12形成的小或薄。將變得難以采用這種透鏡修正畸變和平衡色像差的修正，這不是優(yōu)選的。此外，在采用塑料作為第一透鏡組Gl的透鏡的材料時將出現(xiàn)困難。反過來，如果Dl/fw的值大于或等于條件公式(10)中限定的上限，則第一透鏡組Gl將變大，這不是優(yōu)選的。在滿足條件公式(10)的情況中，可以防止上述缺點。
[0223]特別地，如果滿足在條件公式(10)限定的范圍內(nèi)的條件公式(10’)，則上述有益
效果將變得更突出。
[0224]在本變焦鏡頭中，在構(gòu)成第一透鏡組Gl的兩個透鏡Lll和L12都是塑料透鏡的情況中，可以獲得下述有益效果。也就是說，第一透鏡組Gl由第一負透鏡Lll和第二正透鏡L12構(gòu)成。因此，在至少一個塑料透鏡用在第一透鏡組Gl中，并且考慮伴隨著溫度變化的成像平面變化時，如果兩個透鏡都是塑料透鏡，則有利之處在于，透鏡的光焦度將彼此抵消。此外，優(yōu)選的是，非球面透鏡用在第一透鏡組Gl中以獲得有利的光學性能。與其中非球面透鏡由玻璃形成的情況相比，如果構(gòu)成第一透鏡組Gl的第一透鏡Lll和第二透鏡L12都是塑料透鏡，則可以降低成本。
[0225]在本變焦鏡頭中，特別地，在第二透鏡組G2包括從物體側(cè)順序地布置的具有正折射本領(lǐng)的第三透鏡L21、具有負折射本領(lǐng)的第四透鏡L22、和具有正折射本領(lǐng)的第五透鏡L23，并且透鏡滿足條件公式(11)，(12)，13)，(14)，(15)和(16)的情況中，可以獲得下述有益效果。也就是說，在包括至少一個塑料透鏡的第二透鏡組G2中，如果正透鏡由塑料材料形成，則優(yōu)選的是，采用具有近似55的阿貝數(shù)的材料，并且如果負透鏡由塑料材料形成，則優(yōu)選的是，采用具有近似25的阿貝數(shù)的材料。如果其它透鏡由滿足條件公式(11)至(16)的材料形成，則可以以有利的平衡修正場曲和球面像差。
[0226]進一步，通過滿足條件公式(11)至(16)，可以以相對便宜的玻璃或塑料形成構(gòu)成
第二透鏡組的透鏡。
[0227]特別地，如果滿足在條件公式(12)，(14)和(16)限定的范圍內(nèi)的條件公式(12’)，(14’ )和(16’)，則上述有益效果將變得更突出。
[0228]在本變焦鏡頭中，在無窮遠處的物體聚焦在廣角端處時，在a w是最外角光束的主光線的發(fā)射角(相對于垂直于成像平面的線的角)時，在滿足條件公式(17)的情況中，可以防止成像元件處的周邊光強度的降低。如果代替條件公式(17)滿足條件公式(17’)，則這種有益效果將變得更突出。
[0229]在本變焦鏡頭中，在采用下述配置的情況中，其中在從無窮遠向近距離聚焦時，第二透鏡組G2的整體或第二透鏡組G2的一部分鏡頭沿著光軸移動，可以獲得下述有益效果。也就是說，在采用第一透鏡組Gl的整體向前移動以聚焦的配置中，第一透鏡組Gl的有效直徑將變大，并且將變得需要移動具有大的外徑的透鏡。然而，然而，在其中第二透鏡組G2的整體或第二透鏡組G2的一部分鏡頭移動以進行聚焦操作的情況中，可以避免這種問題。
[0230]采用下述配置的情況中，上述有益效果變得更加突出:其中第二透鏡組G2包括具有正折射本領(lǐng)的第三透鏡L21、具有負折射本領(lǐng)的第四透鏡L22、和具有正折射本領(lǐng)的第五透鏡L23，并且僅第五透鏡L23沿著光軸移動。
[0231]在本發(fā)明的變焦鏡頭中，如果第一透鏡組Gl的第一透鏡朝向物體側(cè)的表面在近軸區(qū)域是凹面，則可以以有利的平衡修正縱向色像差和橫向色像差。
[0232]說明的是，圖1圖示了其中光學構(gòu)件PP設置在鏡頭系統(tǒng)和成像裝置之間的情況。代替地，各種濾光片，如低通濾色片和截斷特定波長帶的濾色片，可以設置在透鏡之間。作為另一個替換，具有與各種濾光片類似的作用的涂層可以涂敷至成透鏡的表面。
[0233]接下來，將描述本發(fā)明的變焦鏡頭的數(shù)值的示例。在圖1至圖11中分別圖示了示例I至示例11的變焦鏡頭的透鏡的橫截面。
[0234]關(guān)于示例I的變焦鏡頭，在表I中示出基本透鏡數(shù)據(jù)，在表2中示出與變焦相關(guān)的數(shù)據(jù)，在表3中示出非球面表面數(shù)據(jù)。類似地，在表4至表34中示出示例2至11的變焦鏡頭的基本透鏡數(shù)據(jù)、與變焦相關(guān)的數(shù)據(jù)和非球面表面數(shù)據(jù)。以下，將針對與示例I相關(guān)的表描述表中的項目的含義。這同樣適用于與不例2至11相關(guān)的表。[0235]在表I的基本透鏡數(shù)據(jù)中，Si項表示從物體側(cè)向圖像側(cè)順序地增加的第i (i = 1，2,3,...)個透鏡表面編號,其中最靠近物體側(cè)的透鏡表面被指定為第一個表面。Ri項表第i個表面的曲率半徑，Di項表示第i個表面和第i+Ι個表面之間沿著光軸Z的距離。說明的是，曲率半徑的符號在表面形狀向著物體側(cè)突出時是正的，在表面形狀向著圖像側(cè)突出時是負的。
[0236]在基本透鏡數(shù)據(jù)中，Ndj項表示從物體側(cè)至圖像側(cè)順序地增加的第j (1，2，3，...)個構(gòu)成元件關(guān)于d線(波長:587.6nm)的折射率，其中最靠近物體側(cè)的透鏡被指定為第一個構(gòu)成元件。Ndj項表示第j個構(gòu)成元件關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
[0237]說明的是，孔徑光闌St也包括在基本透鏡數(shù)據(jù)中，并且對應于孔徑光闌St的表面的曲率半徑被示出為“⑴”(孔徑光闌)。
[0238]表I的基本透鏡數(shù)據(jù)中的D4和Dll表示表面之間在改變放大倍率時變化的距離。D4是第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2之間的距離，Dll是第二透鏡組G2和光學構(gòu)件PP之間的距離。然而，在示例10中，代替D11，采用D9。
[0239]表2的與變焦相關(guān)的數(shù)據(jù)示出整個系統(tǒng)的焦距(f)、F值(Fn0.)和完整視場角(2 ω )、以及在廣角端和攝遠端處表面之間的距離的值。
[0240]在表I的透鏡數(shù)據(jù)中，非球面表面的表面編號由標記表示，并且近軸區(qū)域的曲率半徑被示出為非球面表面的曲率半徑。表3的非球面表面數(shù)據(jù)示出非球面表面的表面編號和與每個非球面表面相關(guān)的非球面表面系數(shù)。在表3的非球面表面數(shù)據(jù)的數(shù)值中，1-11(11:整數(shù))”表示“.10_η”。說明的是，非球面表面系數(shù)是下述非球面表面公式中的系數(shù) KA 和 Ram(m = 3，4，5，...，12):
[0241]Zd = C.h2/{l+ (1-KA.C2.h2)1/2} + ΣRAm.hm
[0242]其中:Zd是非球面表面的深度(從非球面表面上具有高度h的點延伸至接觸非球面表面的頂點的垂直于光軸的平面的法線的長度)，h是高度(從光軸至透鏡的表面的距離)，C是近軸曲率半徑的倒數(shù)，KA和Ram是非球面表面系數(shù)(m = I，2，3，...，12)。
[0243]下述表示出被四舍五入到預定數(shù)位的數(shù)值。在下述表的數(shù)據(jù)中，度用作角度的單位，mm用作長度的單位。然而，光學系統(tǒng)能夠被按比例地放大或按比例地縮小和利用。因此，可以采用其它合適的單位。
[0244]表I
[0245]示例1:基本透鏡數(shù)據(jù)
[0246]
【權(quán)利要求】
1.一種變焦鏡頭，實質(zhì)上包括從物體側(cè)順序地設置的: 具有負折射本領(lǐng)的第一透鏡組；和 具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡組， 在從廣角端至攝遠端改變放大倍率時，第一透鏡組沿著向圖像側(cè)突出的軌跡移動，第二透鏡組向著物體側(cè)單調(diào)地移動，并且孔徑光闌與第二透鏡組一體地移動； 第一透鏡組包括具有負折射本領(lǐng)的第一透鏡和具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡這兩個透鏡; 第一透鏡組的兩個透鏡中的至少一個是塑料透鏡； 第二透鏡組包括三個或更少的透鏡，所述三個或更少的透鏡中的至少一個是塑料透鏡；并且 該變焦鏡頭滿足下述條件公式: 1.6<|fl |/fw<2.5(I) 1.6<f2/fw<2.4(2) 0.32<d2/fw<0.60(3) 2.5<ft/fw<4.5(4) 1.56〈nd2〈l.66(5) vd2<33 (6) 其中fl是第一透鏡組的焦距，f2是第二透鏡組的焦距，fw是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距，d2是第一透鏡和第二透鏡之間沿著光軸的距離，ft是整個系統(tǒng)在攝遠端處的焦距，nd2是第二透鏡關(guān)于d線的折射率，以及vd2是第二透鏡關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭，其中該變焦鏡頭滿足下述條件公式中的至少一個: 1.7<f2/fw<2.3(2，) 0.32<d2/fw<0.55(3，) 2.7<ft/fw<4.5(4’ ) 1.56〈nd2〈l.65(5’) vd2<29 (6，)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭，其中該變焦鏡頭滿足下述條件公式: 1.48<ndl<l.61(7) vdl>50(8) 其中ndl是第一透鏡關(guān)于d線的折射率，以及vdl是第一透鏡關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變焦鏡頭，其中該變焦鏡頭滿足下述條件公式: vdl>52(8’)。
5.一種變焦鏡頭，實質(zhì)上包括從物體側(cè)順序地設置的: 具有負折射本領(lǐng)的第一透鏡組；和 具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡組， 在從廣角端至攝遠端改變放大倍率時，第一透鏡組沿著向著圖相側(cè)突出的軌跡移動，第二透鏡組向著物體側(cè)單調(diào)地移動，以及孔徑光闌與第二透鏡組一體地移動； 第一透鏡組包括具有負折射本領(lǐng)的第一透鏡和具有正折射本領(lǐng)的第二透鏡這兩個透鏡; 第一透鏡組的兩個透鏡中的至少一個是塑料透鏡； 第二透鏡組包括三個或更少的透鏡，所述三個或更少的透鏡中的至少一個是塑料透鏡；并且 該焦鏡頭滿足下述條件公式: . 1.6<|fl |/fw<2.5(I) . 1.6<f2/fw<2.4(2) . 0.32<d2/fw<0.60(3) . 2.5<ft/fw<4.5(4) . 1.48<ndl<l.61(7) vdl>50 (8) 其中fl是第一透鏡組的焦距，f2是第二透鏡組的焦距，fw是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距，d2是第一透鏡和第二透鏡之間沿著光軸的距離，ft是整個系統(tǒng)在攝遠端處的焦距，ndl是第一透鏡關(guān)于d線的折射率，以及vdl是第一透鏡關(guān)于d線的阿貝數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變焦鏡頭，其中該變焦鏡頭滿足下述條件公式中的至少一個: . 1.7<f2/fw<2.3(2，) .0.32<d2/fw<0.55(3，) . 2.7<ft/fw<4.5(4’ ) vdl>52 (8’)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的變焦鏡頭，其中該變焦鏡頭滿足下述條件公式: . 5.8<TLw/fw<8.4(9) 其中TLw是在廣角端處從第一透鏡朝向物體側(cè)的表面至成像表面的沿著光軸的距離，以及fV是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變焦鏡頭，其中該變焦鏡頭滿足下述條件公式: . 6.0<TLw/fw<8.2(9，)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的變焦鏡頭，其中: 第二透鏡是塑料透鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的變焦鏡頭，其中: 第一透鏡是塑料透鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的變焦鏡頭，其中: 第二透鏡組包括從物體側(cè)順序地布置的具有正折射本領(lǐng)的第三透鏡、具有負折射本領(lǐng)的第四透鏡、和具有正折射本領(lǐng)的第五透鏡。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的變焦鏡頭，其中: 第二透鏡組的所有透鏡都是塑料透鏡。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項所述的變焦鏡頭，其中該變焦鏡頭滿足下述條件公式: .0.7<Dl/fw<l.2(10) 其中Dl是從第一透鏡的朝向物體側(cè)的表面至第一透鏡的朝向圖像側(cè)的表面的距離，以及fV是整個系統(tǒng)在廣角端處的焦距。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項所述的變焦鏡頭，其中: 第一透鏡組的第一透鏡的朝向物體側(cè)的表面在近軸區(qū)域中是凹面。
15.一種成像設備，包括根據(jù)權(quán)利`要求1-14中任一項所述的變焦鏡頭。
【文檔編號】G02B13/18GK103620471SQ201280031240
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年6月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月24日
【發(fā)明者】河村大樹 申請人:富士膠片株式會社