CN100520481C - 变焦透镜,拍摄设备和个人数字助理 - Google Patents

Abstract

变焦透镜包含从物侧按顺序放置的具有负折射率的第一透镜组(G1)，隔膜(FA)，具有正折射率的第二透镜组(G2)和具有正折射率的第三透镜组(G3)。在该结构中，随着从广角端向摄远端改变放大倍数，至少第一透镜组(G1)和第二透镜组(G2)以第一透镜组(G1)和第二透镜组(G2)之间的间隔减小，第二透镜组(G2)和第三透镜组(G3)之间的间隔增大的方式移动。其中，第二透镜组(G2)包含至少由三个透镜接合而成的第一接合透镜(C1)，和至少由两个透镜接合而成的第二接合透镜(C2)，第一接合透镜(C1)具有至少两个接合面，第二接合透镜(C2)具有至少一个接合面。

Description

变焦透镜，拍摄设备和个人数字助理

优先权要求

本专利申请要求获得于2006年6月30日向日本专利局提交的第2006-182843号日本专利申请以及于2006年9月29日向日本专利局提交的第2006-269663号日本专利申请的优先权，以上两个专利申请的全部内容通过引用被结合在本专利申请中。

技术领域

[0001]

本发明涉及能够在预定的焦距范围之内选择和设置理想焦距的变焦透镜，该变焦透镜除了具有尺寸小、性能好的特性以外，还能够在广角端实现广视角，并且实现高变化放大倍数；特别涉及适用于诸如数码相机和摄像机的利用电子拍摄方法的拍摄设备、同样也适用于使用卤化银感光胶片的基于胶片的照相机的聚焦透镜，并且还涉及利用上述聚焦透镜的拍摄设备和个人数字助理。

背景技术

[0002]

使用长期存在的卤化银胶片的传统照相机，也就是，使用胶片的照相机，已经被所谓的数字照相机或是电子照相机所取代，这种照相机利用诸如CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)的固体成像装置(solid imaging device)来拍摄物体，获取物体的静态图像或动态图像的图像数据，并以数字形式将这些数据存储在诸如以闪存存储器为代表的非易失性半导体存储器中。这种照相机作为单独的照相机已经被广泛推广，并且被用在移动电话和其他的个人数字助理之中，也被应用到基于胶卷的照相机中作为新型的用途。

这种数码相机的市场已经非常的庞大，并且不同用户对数码相机的需求差别很大。用户总是希望数码相机具有较高的图像质量和较小的尺寸，并且这两点在用户需求中所占的比重很大。因此，较高的性能和较小的尺寸也是对作为拍摄透镜(photographing lens)使用的变焦透镜的要求。

为了实现较小的尺寸，必须缩小变焦透镜整个透镜的长度，也就是缩小从最接近物侧的透镜面到像面之间的距离。为了实现更高的性能，变焦透镜在整个变焦范围内必须具备与至少约800万到1000万像素的成像装置相对应的分辨能力。

[0003]

此外，许多用户希望拍摄透镜具有更广的视角；在变焦透镜的短焦点端的半视角，也就是，在广角端的半视角希望达到38度或者更大。对于摄影专家，即专业的摄影师，或者是具有可与专业摄影师相比的较高专业知识和技能的高级业余爱好者，他们希望广角端的半视角达到42度或更大。38度和42度的半视角，换算成使用35mm(被称为莱卡照相机)卤化银胶卷的35mm基于胶卷的照相机的焦距时，分别对应于28mm和24mm的焦距。

适用于数码相机的变焦透镜存在很多类型。以下变焦透镜可以被用于实现较小的尺寸。该变焦透镜包括从物侧开始按顺序排列的具有负折射率的第一透镜组，具有正折射率的第二透镜组以及具有正折射率的第三透镜组；还包括在第二透镜组的物侧与第二透镜组一体移动的孔径光阑。其中，随着从广角端向远距摄影端改变放大倍数，第二透镜组从像侧向物侧单调移动。第一透镜组移动从而校正由于改变放大倍数而引起的像面位置的变动。

[0004]

在这种透镜中，存在一种众所周知的结构，在该结构中第二透镜组的两个位置具有接合面从而实现理想的轴向色差和倍率色差的校正，或者对由于各透镜间的偏心所造成的成像性能恶化进行控制。

例如，在JP2001-281545A、JP2003-107348A、JP2003-241091A和JP2006-113554A中公开了一种在第二透镜组中包括两对接合透镜的变焦透镜。再例如，在JP2004-102211A、JP2004-325975A、JP2005-24804A、JP2005-37576A和JP2006-39523A中公开了一种在第二透镜组中包括三个接合透镜的变焦透镜。

JP2001-281545A在其实施例1到8中公开了在第二透镜组中利用两对接合透镜实现理想的轴向色差和倍率色差的校正。然而，由于半视角小于34度，在广视角方面不能满足要求。

[0005]

以同样的方法，JP2003-241091A在其实施例11和12中公开了通过在第二组透镜中利用两对接合透镜实现理想的轴向色差和倍率色差的校正。在这种情况下，由于半视角小于34度，同样在广视角方面不能满足要求。

JP2004-102211A在其实施例11，15和17中公开了在第二透镜组中采用三个接合透镜的结构，这是考虑到由于各透镜间的偏心所造成的成像性能恶化。但是，由于半视角小于33度，同样在广视角方面不能满足要求。

JP2004-325975A、JP2005-37576A和JP2006-39523A公开了在第二透镜组中采用三个接合透镜的结构，这是考虑到由于各透镜间的偏心所造成的成像性能恶化，利用这种结构，变焦透镜的总尺寸可以被做得相对较小，然而，由于半视角大约为30到33度，同样在广视角方面不能满足要求。

[0006]

JP2003-107348A公开了通过在第二透镜组中采用两对接合透镜以实现理想的轴向色差和倍率色差校正的变焦透镜，该变焦透镜还可以得到大约39度的相对较宽的半视角。但是该39度的半视角仍然不能满足42度或更大的半视角的要求。

JP2005-24804A公开了通过在第二透镜组中采用三个接合透镜以实现理想的轴向色差和倍率色差校正的变焦透镜，该变焦透镜还可以得到大约39度的相对较宽的半视角。与JP2003-107348A的情形相似，该39度的半视角仍然不能满足42度或更大的半视角的要求。

[0007]

JP2006-113554A在其部分实施例中公开了通过在第二透镜组中采用两对接合透镜获得43度或是更大的半视角的变焦透镜，该半视角满足广视角的要求。然而，为了实现理想的倍率色差的校正，第一透镜组的负透镜需要采用阿贝数为80或者更大的低色散玻璃。阿贝数为80或者更大的低色散玻璃就是所谓的特殊低色散玻璃，材料成本很高，工艺难度也很大，并且透镜尺寸越大产率越小。普通的透镜工艺包括例如用超声波清洗各个透镜的过程。超声波清洗是简单并且使用广泛的清洗方法，但是以特殊的低色散玻璃做成的透镜不能利用超声波进行清洗，只能用布进行手工清洗。相应而言，透镜的尺寸越大，透镜工艺也就越难，产率越低。因此，将它使用到透镜直径趋于增大的第一透镜组会急剧增加透镜系统的成本，这是不可取的。

[0009]

因此，需要实现在不显著增加制造成本的同时对不同的像差进行控制、在广角端实现足够宽的视角、尺寸较小并且分辨能力较高的变焦透镜。还需要采用上述变焦透镜的照相机和个人数字助理。

发明内容

[0012]

本发明重点说明满足这种需求的变焦透镜，本发明同样也说明包括这种变焦透镜的照相机和个人数字助理。

[0013]

本发明的一个方面的变焦透镜包含具有负折射率的第一透镜组；具有正折射率的第二透镜组，所述第一透镜组和所述第二透镜组从物侧按顺序放置；以及放置在所述第二透镜组的物侧、与所述第二透镜组一起移动的孔径光阑；其中，随着从广角端向摄远端改变放大倍数，至少所述第一透镜组和所述第二透镜组以所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的间隔减小以及所述第二透镜组和像面之间的间隔增大的方式移动，并且所述第二透镜组包括：至少由三个透镜接合组成的第一接合透镜，所述第一接合透镜具有至少两个接合面；和至少由两个透镜接合组成的第二接合透镜，所述第二接合透镜具有至少一个接合面。

本发明的另一个方面的变焦透镜包含具有负折射率的第一透镜组；具有正折射率的第二透镜组；具有正折射率的第三透镜组，第一透镜组，第二透镜组和第三透镜组从物侧开始放置；以及放置于第二透镜组的物侧且与第二透镜组一起移动的孔径光阑，其中，随着从广角端向摄远端改变放大倍数，至少第一透镜组和第二透镜组以第一透镜组和第二透镜组之间的距离减小并且第二透镜组和像面之间的距离增大的方式进行移动，并且第二透镜组包括至少由三个透镜接合组成的第一接合透镜，第一接合透镜具有至少两个接合面；和至少由两个透镜接合组成的第二接合透镜，第二接合透镜具有至少一个接合面。

[0014]

第二接合透镜适于被放置在第一接合透镜的像侧，第一接合透镜最接近物侧的表面和第一接合透镜最接近像侧的表面凸向物侧，第二接合透镜整体具有正折射率。

第二接合透镜适于被放置在第一接合透镜的像侧，第一接合透镜由从物侧按顺序放置并相互结合的三片正透镜，一片负透镜，和以及一片正透镜组成，第二接合透镜整体具有正折射率。

[0015]

变焦透镜适于满足条件式：1.65<n_c1-1<1.90，1.65<n_c1-2<1.90，4<v_c1-1—v_c1-2<25，和68<v_c1-3<98，其中n_c1-1是最接近第一接合透镜的物侧的正透镜的折射率，n_c1-2是第一接合透镜中的负透镜的折射率，v_c1-1是最接近第一接合透镜的物侧的正透镜的阿贝数，v_c1-2是第一接合透镜中的负透镜的阿贝数，v_c1-3是最接近第一接合透镜的像侧的正透镜的阿贝数。

[0016]

变焦透镜适于满足：0.10<d_c1-2/d_c1-a11<0.19，其中d_c1-2是第一接合透镜中的负透镜的中心厚度，沿透镜的光轴测量该厚度，d_c1-a11是接合透镜中的所有透镜的中心厚度。

变焦透镜适于满足：0.2<(R_c1-1—R_c1-3)/(R_c1-1+R_c1-3)<0.5，和—0.4<(R_c1-3—R_c1-4)/(R_c1-3+R_c1-4)<—0.1，其中R_c1-1是最接近第一接合透镜的物侧的表面的曲率半径，R_c1-3是第一接合透镜中位于两个粘合表面的像侧的粘合表面的曲率半径，R_c1-4是最接近第一接合透镜的像侧的表面的曲率半径。

[0017]

第二接合透镜适于被放在第一接合透镜的像侧，第二接合透镜由从物侧按顺序放置并且互相粘合的负透镜和正透镜组成，该变焦透镜满足：68<v_21-2<98，其中，v_c2-2是第二接合透镜中的正透镜的阿贝数。

第二接合透镜适于被放在第一接合透镜的像侧，并且至少有一片正透镜被放在第一接合透镜的物侧。

[0018]

更适宜地，放置在第一接合透镜的物侧的至少一片正透镜具有至少一个非球面表面。

更适宜地，第一接合透镜在结构上只具有球形表面，第二透镜组包括至少一个非球形表面。

附图说明

[0105]

图1是显示沿本发明第一实施例的变焦透镜的光轴得到的光学系统的结构的典型截面图。

图2是显示沿本发明第二实施例的变焦透镜的光轴得到的光学系统的结构的典型截面图。

图3是显示沿本发明第三实施例的变焦透镜的光轴得到的光学系统的结构的典型截面图。

图4是显示沿本发明第四实施例的变焦透镜的光轴得到的光学系统的结构的典型截面图。

图5是显示沿本发明第五实施例的变焦透镜的光轴得到的光学系统的结构的典型截面图。

图6是显示根据图1所示的第一实施例的变焦透镜在广角端的球差，像散，畸变，彗差的像差曲线。

图7是显示根据图1所示的第一实施例的变焦透镜在中间焦距处的球差，像散，畸变，彗差的像差曲线。

图8是显示根据图1所示的第一实施例的变焦透镜在远距摄影端的球差，像散，畸变，彗差的像差曲线。

图9是显示根据图2所示的第二实施例的变焦透镜在广角端的球差，像散，畸变，彗差的像差曲线。

图10是显示根据图2所示的第二实施例的变焦透镜在中间焦距处的球差，像散，畸变，彗差的像差曲线。

图11是显示根据图2所示的第二实施例的变焦透镜在远距摄影端的球差，像散，畸变，彗差的像差曲线。

图12是显示根据图3所示的第三实施例的变焦透镜在广角端的球差，像散，畸变，彗差的像差曲线。

图13是显示根据图3所示的第三实施例的变焦透镜在中间焦距处的球差，像散，畸变，彗差的像差曲线。

图14是显示根据图3所示的第三实施例的变焦透镜在远距摄影端的球差，像散，畸变，彗差的像差曲线。

图15是显示根据图4所示的第四实施例的变焦透镜在广角端的球差，像散，畸变，彗差的像差曲线。

图16是显示根据图4所示的第四实施例的变焦透镜在中间焦距处的球差，像散，畸变，彗差的像差曲线。

图17是显示根据图4所示的第四实施例的变焦透镜在远距摄影端的球差，像散，畸变，彗差的像差曲线。

图18是显示根据图5所示的第五实施例的变焦透镜在广角端的球差，像散，畸变，彗差的像差曲线。

图19显示根据图5所示的第五实施例的变焦透镜在中间焦距处的球差，像散，畸变，彗差的像差曲线。

图20是显示根据图5所示的第五实施例的变焦透镜在远距摄影端的球差，像散，畸变，彗差的像差曲线。

图21A是显示从物侧观察根据本发明实施例的模型的拍摄设备的外观的立体图，其中摄影透镜在拍摄设备的主体内部处于收缩状态。

图21B是显示从物侧观察根据本发明实施例的模型的拍摄设备的外观的立体图，其中摄影透镜从拍摄设备的主体向外突出。

图22是显示从摄影师的角度观察图21所示的拍摄设备的外观的立体图；

图23是说明图21所示的拍摄设备的功能结构的典型框图。

具体实施方式

[0027]

下面将基于实施例并结合本发明的附图对本发明的变焦透镜、拍摄设备和个人数字助理进行详细说明。为了便于理解本发明的原理，在说明具体实施例之前，将对本发明实施例的结构和功能进行说明。

根据本发明的实施例的变焦透镜包括具有负折射率的第一透镜组、具有正折射率的第二透镜组、以及孔径光阑；第一透镜组、孔径光阑和第二透镜组从物侧按序放置；孔径光阑与第二透镜组一起移动；随着从广角端向摄远端改变放大倍数，至少第一透镜组和第二透镜组以第一透镜组和第二透镜组之间的间隔减小以及第二透镜组和像面之间的间隔增大的方式移动。并且，每个变焦透镜都具有如下特征。

[0028]

在根据本发明的实施例的变焦透镜中，第二透镜组包括含有至少三片相互附着并接合在一起的透镜的第一接合透镜，和含有至少两片相互附着并接合在一起的透镜的第二接合透镜。

根据本发明的实施例的变焦透镜中还包括在第二透镜组的像侧具有正焦距的第三透镜组；随着从广角端向摄远端改变放大倍数，至少第一透镜组和第二透镜组以第二透镜组和第三透镜组之间的间隔逐渐增大的方式移动；并且第二透镜组包括由至少三片透镜接合组成的第一接合透镜，以及由至少两片透镜接合组成的第二接合透镜。

根据本发明的实施例的变焦透镜采用如下结构，第二接合透镜被放置在第一接合透镜的像侧；第一接合透镜中最接近物侧的表面向物侧凸起，第一接合透镜中最接近像侧的表面向物侧凸起，即，两表面都向物侧凸起；第二接合透镜整体上具有正折射率。

[0029]

根据本发明的实施例的变焦透镜采取如下结构，第二接合透镜被放置在第一接合透镜的像侧，第一接合透镜具有三个从物侧按顺序放置并且相互接合的正透镜，负透镜和正透镜；第二接合透镜整体上具有正折射率。

根据本发明的实施例的变焦透镜满足：

1.65<n_c1-1<1.90，

1.65<n_c1-2<1.90，

4<v_c1-1—v_c1-2<25，和

68<v_c1-3<98，

其中n_c1-1是第一接合透镜的物侧的正透镜的折射率，n_c1-2是第一接合透镜中的负透镜的折射率，v_c1-1是第一接合透镜的物侧的正透镜的阿贝数，v_c1-2是第一接合透镜中的负透镜的阿贝数，v_c1-3是第一接合透镜的像侧的正透镜的阿贝数。

[0030]

根据本发明的实施例的变焦透镜满足条件表达式：0.10<d_c1-2/d_c1-a11<0.19，其中d_c1-2是第一接合透镜中的负透镜的中心厚度(沿光轴测得的厚度)，d_c1-a11是第一接合透镜中的所有透镜的中心厚度。

根据本发明的实施例的变焦透镜满足条件表达式：

[0031]

0.2<(R_c1-1—R_c1-3)/(R_c1-1+R_c1-3)<0.5，和

—0.4<(R_c1-3—R_c1-4)/(R_c1-3+R_c1-4)<—0.1，

其中R_c1-1是第一接合透镜最靠近物侧的表面的曲率半径，R_c1-3是第一接合透镜的两个接合表面的像侧的接合表面的曲率半径，R_c1-4是第一接合透镜最靠近像侧的表面的曲率半径。

根据本发明的实施例的变焦透镜采取如下结构，第二接合透镜被放置在第一接合透镜的像侧，第二接合透镜具有两个从物侧按顺序放置并相互接合的负透镜和正透镜；该变焦透镜满足条件表达式：

68<v_c2-2<98，

其中，v_c2-2是第二接合透镜中的正透镜的阿贝数。

根据本发明的实施例的变焦透镜采取如下结构，第二接合透镜被放置在第一接合透镜的像侧，并且至少有一片正透镜被放在第一接合透镜的物侧。

根据本发明的实施例的变焦透镜采取如下结构，被放置在第一接合透镜的物侧的至少一片正透镜具有至少一个非球面的表面。

[0032]

根据本发明的实施例的变焦透镜采取如下结构，第一接合透镜只具有球面，第二透镜组包括至少一个非球面表面。

作为拍摄光学系统，根据本发明的实施例的拍摄设备具有根据本发明的实施例的变焦透镜。

作为拍摄设备成像功能部分的拍摄光学系统，根据本发明的实施例的个人数字助理具有根据本发明的实施例的变焦透镜。

接下来，将对本发明的实施例和功能进行具体说明。

在根据本发明的变焦透镜中，在从物侧按顺序放置具有负折射率的第一透镜组和具有正折射率的第二透镜组的变焦透镜中，一般而言，随着从广角端向远距摄影端改变放大倍数，第二透镜组从像侧向物侧单调移动。第一透镜组移动从而校正由于改变放大倍数而引起的像面位置的变动。可以增加具有正折射率的第三透镜组以使视点远离像面，或者实现后聚焦(rear focusing)。在这种情况下，第二组透镜在改变放大倍数中发挥主要作用。

[0033]

为了实现低像差和高分辨率的变焦透镜，有必要减小由改变放大倍数引起的像差变动(aberration fluctuation)；尤其是作为主要使放大倍数变化的第二透镜组需要在放大倍数变化的整个范围中实现理想的像差校正。特别是为了在短焦点端，也就是在广角度端实现更宽的视角，有必要减小随着视角变宽而增加的倍率色差。为了在整个放大倍数变化的范围实现理想的倍率色差校正，第二透镜的结构仍然非常重要。

从物侧按顺序放置正透镜/负透镜/正透镜的三片结构，正透镜/正透镜/负透镜的三片结构，正透镜/正透镜/负透镜/正透镜的四片结构以及正透镜/负透镜/负透镜/正透镜的四片结构等等可以作为第二透镜组的结构。已知的结构有包括两组接合透镜的结构和包括三个接合透镜的结构。

根据本发明的第二透镜组的结构超出了传统已有的或是众所周知的结构，具有更高的校正像差的能力；本发明还希望实现高性能、小尺寸、宽视角同时抑制成本增加的变焦透镜。

[0034]

具体而言，在本发明中，第二透镜组被构造成包括至少由三个透镜接合组成的第一接合透镜，和至少由两个透镜接合组成的第二接合透镜。原因如下：

首先，第二透镜组中的三个接合面都与孔径光阑具有不同的距离，并且轴向光线和偏轴向光线具有不同的路径。现在如果只需要校正色差，两个接合面就可以在一定程度上实现轴向色差和倍率色差的单独校正，从而可以获得足够高的性能。然而，如果同时需要考虑校正偏轴单色像差(彗差、像散)和色差，就有必要对两个接合面中的至少一个面的曲率进行控制。因此，再设置一个接合面的话，可以确保用于校正色差的自由度，这样使得单色像差校正与色差校正都保持在较高水平。

[0035]

为了设置具有三个接合面的第二透镜组，可以采用三对接合透镜。但是，三对接合透镜需要六片透镜，不利于实现小尺寸。同样为了抑制在组装过程中由于各透镜间的偏心所造成的成像性能恶化，需要使三个接合面中的两个面构成三片接合透镜。如果减小尺寸和减小透镜偏离的优先度最高时，可以采用具有三个接合面的四片接合透镜。然而，这种结构会在很大程度上损害校正单色像差的自由度。因此，本专利申请的发明者考虑利用三片接合透镜和两片接合透镜以提供三个接合面的方法。为了抑制图像周边的颜色模糊，需要有效进行倍率色差和慧差即波长引起的慧差形状的不同的校正。因此，本发明的方法具有很好的效果，与传统方法相比能够确保更大的色差校正的自由度。

[0036]

第二透镜组的上述结构非常有效，尤其是半视角在广角端超过40度的情况下，通过这种结构，有可能实现非常理想的色差校正，尤其是倍率色差和彗差，同时可以有效地抑制随着视角变宽增加的偏轴单色像差。因此，透镜直径很大的第一透镜组在没有使用特殊低色散玻璃的情况下也可以获得足够宽的视角，并可以抑制整体成本的增加。

一般希望增加正的第三透镜组构成负/正/正的三组结构。增加具有正折射率的第三透镜组不仅可以容易确保视点高度，而且可以通过移动第三透镜组实现聚焦。

除了色差校正，为了实现理想的诸如球差和像散之类的单色像差校正，第二接合透镜最好被放置在第一接合透镜的像侧。第一接合透镜最接近像侧的表面和第一接合透镜最接近物侧的表面都凸向物侧，并且第二接合透镜整体上具有正折射率。

[0037]

把第一接合透镜做成整体面对凸向物侧的凸面的新月形状，这将在入射面和出射面产生方向相反的像差，从而整体可以实现理想的像差校正。并且，把具有正折射率的第二接合透镜放置在第一接合透镜的像侧可以使第二透镜组容易得到一个正/负/正的对称的结构，其中第一接合透镜的最接近像侧的面所具有的负折射率被设置在中心。因此，色差校正与场的曲率校正都保持在较高水平。

第一接合透镜可以由从物侧按顺序放置并且相互接合的正透镜、负透镜以及正透镜组成。

在第二透镜组只利用一组接合透镜来同时校正轴向色差和倍率色差的情况下，最好选用以负透镜/正透镜/负透镜顺序接合的三片接合透镜。但是如果使用如本发明的两组接合透镜，第一接合透镜和第二接合透镜可以共同进行轴向色差和倍率色差的校正；上述两种情况互不相关。在整体上，将第一接合透镜做成正/负/正三个一组的结构，并且把具有正折射率的第二接合透镜放在像侧，可以使正倍率远离孔径光阑，从而有利于校正偏轴像差；因此，色差校正的自由度就会增加，从而有利于实现较宽的视角。

[0038]

当第一接合透镜具有从物侧按顺序放置并且相互接合的正透镜、负透镜和正透镜时，为了实现理想的像差校正，透镜最好满足以下条件式：

1.65<n_c1-1<1.90，

1.65<n_c1-2<1.90，

4<v_c1-1—v_c1-2<25，

68<v_c1-3<98，

其中n_c1-1是在第一接合透镜的物侧的正透镜的折射率，n_c1-2是第一接合透镜中的负透镜的折射率，v_c1-1是在第一接合透镜的物侧的正透镜的阿贝数，v_c1-2是第一接合透镜中的负透镜的阿贝数，v_c1-3是在第一接合透镜的像侧的正透镜的阿贝数。

[0039]

更加明确地讲，最好n_c1-1和n_c1-2大于1.65并且小于1.90。如果n_c1-1或n_c1-2小于1.65，获取色差校正所要求的折射率的表面曲率就会变大，并且会产生过大的色差，这是不希望发生的。如果n_c1-1或n_c1-2大于等于1.90，可选的玻璃类型就会受到限制，并且难以获得平衡的色差。关于平衡色差，v_c1-1和v_c1-2需要限定在预定的范围内，也就是说，v_c1-1—v_c1-2大于4并且小于25，如果v_c1-1—v_c1-2等于或小于4时，就会难以显示利用物侧的接合面获得的色差校正的效果。如果v_c1-1—v_c1-2大于等于25，就会难以获得平衡的轴向色差和倍率色差。进一步，v_c1-3被要求大于68并且小于98。如果v_c1-3等于或小于68，色差的二级光谱的校正就可能会不充分。难以获得v_c1-3等于或大于98的类型，或者说这种类型成本很高并不实用。

[0040]

从物侧按顺序放置相互接合的正透镜、负透镜和正透镜的第一接合透镜中，为了实现小尺寸和可加工性，需要满足下面的条件式：

0.10<d_c1-2/d_c1-a11<0.19，

其中d_c1-2是第一接合透镜中的负透镜的中心厚度，该厚度是沿透镜的光轴测量的，d_c1-a11是第一接合透镜中的所有透镜的中心厚度。

换言之，d_c1-2/d_c1-a11被要求小于0.19并且大于0.1。如果d_c1-2/d_c1-a1等于或小于0.10时，负透镜的中心厚度就会太薄，导致难以加工。如果d_c1-2/d_c1-a1等于或大于0.19时，正透镜的外围厚度就会太薄，导致难以加工。在任何情况下，增加接合透镜中的所有透镜的中心厚度会使加工超过条件表达式的范围；然而，这会防碍尺寸的缩小，这是不希望发生的。

[0041]

从物侧按顺序放置相互接合的正透镜、负透镜和正透镜的第一接合透镜中，为了实现理想的单色像差和色差校正，需要满足如下条件式：

0.2<(R_c1-1—R_c1-3)/(R_c1-1+R_c1-3)<0.5，和

—0.4<(R_c1-3—R_c1-4)/(R_c1-3+R_c1-4)<—0.1，

其中R_c1-1是第一接合透镜最接近物侧的面的曲率半径，R_c1-3是第一接合透镜的两个粘合表面的像侧的接合面的曲率半径，R_c1-4是第一接合透镜最接近像侧的面的曲率半径。

[0042]

换言之，(R_c1-1—R_c1-3)/(R_c1-1+R_c1-3)被要求大于0.2并且小于0.5，(R_c1-3—R_c1-4)/(R_c1-3+R_c1-4)被要求大于—0.4并且小于—0.1。如果(R_c1-1—R_c1-3)/(R_c1-1+R_c1-3c)等于或小于0.2，或者如果(R_c1-3—R_c1-4)/(R_c1-3+R_c1-4)等于或大于—0.1，第一接合透镜中的每一个透镜的折射率就会太大，导致产生过高的像差，难以获得平衡的像差。

如果(R_c1-1—R_c1-3)/(R_c1-1+R_c1-3)等于或大于0.5，或者如果(R_c1-3—R_c1-4)/(R_c1-3+R_c1-4)等于或小于—0.4，第一接合透镜中的每一个透镜的折射率就会太弱，很容易使单色像差和色差校正不充分。

在本发明的变焦透镜中，为了实现理想的倍率色差校正，第二接合透镜需要被放在第一接合透镜的像侧，并且第二接合透镜具有从物侧按顺序放置并且相互接合的负透镜和正透镜，并且变焦透镜满足以下条件式：

68<v_c2-2<98，

其中，v_c2-2是第二接合透镜中的正透镜的阿贝数。

[0043]

放置在接合透镜的像侧的第二接合透镜远离孔径光阑，并且对偏轴校正贡献很大。在这种情况中，第二接合透镜对倍率色差校正起了非常大的作用，并且通过采用上述配置，会达到最好的效果。具体而言，v_c2-2被要求大于68并且小于98。如果v_c2-2等于或小于68，就不能充分实现色差的二级光谱的校正。在另一方面，难以获得v_c2-2为98或更大的玻璃，或者说这种玻璃成本极高并不实用。

[0044]

由于透镜的直径相当小，第二接合透镜的正透镜不仅可以用低色散的玻璃，而且也可以用特别低色散的玻璃。因此，可以为透镜配置特别低色散的玻璃，实现理想的像差校正。

在本发明的变焦透镜中，为了实现理想的色差校正，第二接合透镜被要求放在第一接合透镜的像侧，并且至少一片正透镜被放在第一接合透镜的物侧。换言之，第二透镜组采用正透镜、第一接合透镜和第二接合透镜从像侧按顺序放置的结构。并且，为了实现理想的球差和彗差校正，对放置在第一接合透镜的物侧的至少一片正透镜，应用至少一个非球面。

进一步，在第二透镜组中，要求第一接合透镜只配置球形表面，第二接合透镜之外的其它透镜包括至少一个非球面。因为上述第一接合透镜配有至少三片接合的透镜，所以在接合透镜的过程中对透镜偏离轴心的控制会变得复杂。如果给第一接合透镜设置一个非球面，在接合透镜过程中透镜偏离轴心会使成像性能恶化。

[0045]

涉及本发明的变焦透镜的第二透镜组可以配置从物侧按顺序放置正透镜，第一接合透镜和第二接合透镜。这里，第一接合透镜配有三片面对凸向物侧的凸面的透镜，一个面对朝向像侧的凹面的负透镜和一个面对凸向物侧的凸面的正凹凸透镜，以上透镜从物侧按顺序放置并互相接合；第二接合透镜配有从物侧按顺序放置并互相接合的两片透镜，分别是面对凸向像侧的凸面的负凹凸透镜以及正透镜。该六片透镜构成的三组结构采用了正，正，负，正，负和正的整体布局；这样，折射率的布局接近对称，从而产生很平衡的像差校正。

为了实现更加好的像差校正，第二透镜组可以使用多个非球面。这里要求最接近物侧的透镜和最接近像侧的透镜使用两个非球面。最接近物侧的透镜靠近孔径光阑，从而非常有利于球差和彗差的校正。最接近像侧的透镜远离孔径光阑并且偏轴光束在某种程度上分别通过透镜，从而除了有利于球差和彗差的校正以外，还有利于像散色差的校正。

[0046]

上述的第二透镜的结构给根据本发明的变焦透镜增加了许多特征，并且为了使变焦透镜获取更好的性能，将会给出更多的说明。第一透镜组要求配有从物侧按顺序放置的面对朝向像侧的凹面的负凹凸透镜，负透镜以及正透镜，或者是被分成三组的四片透镜，分别是从物侧按顺序放置的面对朝向像侧的凹面的负凹凸透镜，负透镜，正透镜和负透镜的接合透镜。因为两片负透镜被放置在第一透镜组的物侧，两个负透镜的四个表面逐步使具有大的入射角的偏轴光束发生折射，因此可以抑制偏轴像差下降的发生。

为了实现更好的单色像差校正，可以提供具有一个或多个非球面的第一透镜组。尤其是为放置在物侧的两片负透镜中的任一一片的像侧面提供非球面。在该位置引入非球面可以有效地校正畸变和像散等，尤其是在短焦点端。

[0047]

第三透镜组由面对朝向物侧具有大曲率的面的正透镜组成，并且其被要求至少有一个非球面。虽然第三透镜组的厚度被压制到最小限定，该结构可以更好地校正诸如像散的偏轴像差。在第三透镜组只配置一片正透镜的情况下，从校正色差的角度出发，有必要使用色散尽可能小的硝酸盐。

在改变放大倍数的过程中可以固定第三组透镜；然而，一个小小的移动都将会增加像差校正的自由度。

为了简化机制，要求孔径光阑的开放直径固定为常数而不考虑放大倍数的变化。然而，通过在长焦点端(摄远端)而不是在短焦点端(广角端)把开放直径做的更大，有可能在改变放大倍数的同时减小F数(F值)的变化。当需要减少到达像面的光量时，孔径光阑可以被做得更小；然后最好通过插入一个ND(中等密度)的滤镜来减少光量，因为这样可以阻止由衍射现象引起的分辨率降低。

[0048]

可以采用以下透镜作为非球面透镜：由光学玻璃和光学塑料模制的透镜(玻璃模制非球面透镜，塑料模制非球面透镜)，在玻璃透镜的平面上形成薄树脂层的透镜，树脂层的表面被做成非球面(被称为混合非球面透镜，或复制非球面透镜)，等等。

配置用上述变焦透镜作为拍照光学系统的拍摄设备，利用高分辨率可以实现更高的图像质量，同时具有更小的尺寸，原因在于该变焦透镜在广角端内可以实现42度或更大的足够宽的半视角，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况下可以实现与具有800万到1000万像素或更高像素的成像装置相对应的分辨能力。

配置前文所述的变焦透镜作为拍照光学系统的个人数字助理，利用高分辨率可以实现更高的图像质量，同时具有更小的尺寸，这是由于该变焦透镜在广角端内可以实现42度或更大的足够的宽的半视角，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况下可以实现与具有800万到1000万像素或更高像素的成像装置相对应的分辨能力。

实施例1

[0049]

接下来，基于前述的发明的实施例，将详细描述具体实例。在下文中，实施例1，实施例2，实施例3，实施例4，实施例5是基于本发明的变焦透镜的具体数值实例的具体结构实例。这里，根据本发明的拍摄设备或个人数字助理的实施例将稍后描述，由实施例1到实施例5所述的变焦透镜组成的透镜单元作为摄影光学系统。

根据本发明的变焦透镜的实施例1到实施例5显示了变焦透镜的具体结构实例和具体数值实例。这里，在实施例1到实施例5中，最大像高是4.70mm。

在实施例1到实施例4中由放置在第三透镜组的像面侧、或是在实施例5中由放置在第二透镜组的像面侧的平行平板组成的光学元件被假设是光学低通滤镜和红外去除滤镜(infrared cut filter)之类的光学滤镜，以及诸如CCD探测器之类的光接收元件的覆盖玻璃(屏蔽玻璃)；这里，被称为各种滤镜。

[0050]

在实施例1到实施例5中，第一透镜组最接近物侧的透镜的像侧的面和第二透镜组最接近物侧的面以及最接近像侧的面都是非球面；在实施例1到实施例4中，第三透镜组最接近像侧的面是非球面。这里，关于实施例1到实施例5中的非球面，假设每个透镜的表面都是直接被做成非球面，类似于所谓的模制的非球面透镜。然而，非球面透镜可以是所谓的混合非球面透镜(hybrid aspherical lens)，其中，具有非球面的薄树脂层附着在球面透镜之上以获取等效的非球面。

实施例1到实施例5中的像差得到充分的校正，变焦透镜的性能可以与具有800万到1000万或更多像素的光接收元件相对应。从实施例1到实施例5中可以明显看到，根据本发明配置的变焦透镜可以在实现足够小的尺寸的同时，获得理想的成像性能。

[0051]

在实施例1到实施例5中的符号和含意如下：

[0052]

f：整个系统的焦距

F：F数

ω：半视角

R：曲率半径

D：内表面之间的间隔

N_d：折射率

v_d：阿贝数

K：非球面的圆锥常数

A₄：四次非球面系数

A₆：六次非球面系数

A₈：八次非球面系数

A₁₀：十次非球面系数

A₁₂：十二次非球面系数

A₁₄：十四次非球面系数

A₁₆：十六次非球面系数

A₁₈：十八次非球面系数

这里使用的非球面由下面的公式给出。

[0053]

[公式1]

$X=\frac{{\mathrm{CH}}^2}{1+\sqrt{1-(1+K)C^2{H}^2}}+A_4\&CenterDot;H^4+A_6\&CenterDot;H^6+A_8\&CenterDot;H^8+A_{10}\&CenterDot;H^{10}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(1\right)$

$+A_{12}\&CenterDot;H^{12}+A_{14}\&CenterDot;H^{14}+A_{16}\&CenterDot;H^{16}+A_{18}\&CenterDot;H^{18}$

其中C是近轴曲率半径的倒数(近轴曲率)，H是距离光轴的高度，A₄，A₆，A₈，……是非球面系数。

[0054]

图1阐明了根据实施例1的变焦透镜的光学系统的结构，在图1中，箭头指示了在变焦过程中每一个透镜组从短焦点端即广角端经过中间焦距到长焦点端即摄远端的移动轨迹。

图1所示的变焦透镜包括第一透镜E1，第二透镜E2，第三透镜E3，第四透镜E4，第五透镜E5，第六透镜E6，第七透镜E7，第八透镜E8，第九透镜E9，第十透镜E10，第十一透镜E11，孔径光阑FA，和各种滤镜MF。在这种情况下，第一透镜E1到第四透镜E4组成第一透镜组G1，第五透镜E5到第十透镜E10组成第二透镜组G2，第十一透镜E11单独构成第三透镜组G3，每一个透镜组都被适当的共有结构支撑。在变焦操作中，每一个透镜组作为一个整体一起移动，孔径光阑FA和第二透镜组G2一起移动。图1也显示了每个光学表面的表面数。这里，图1的参考标号独立于其它的实施例使用，这样可以避免参考标号中由于数字增大而引起的描述混淆；换言之，每一个具体的结构使用独立的参考标号。因此图2到图5中相同的参考标号不一定代表与其他实施例相同的元件。

[0055]

在图1中，组成变焦透镜的光学系统的光学元件从被拍摄物体的物侧按顺序放置，比如，第一透镜E1，第二透镜E2，第三透镜E3，第四透镜E4，孔径光阑FA，第五透镜E5，第六透镜E6，第七透镜E7，第八透镜E8，第九透镜E9，第十透镜E10，第十一透镜E11，和各种滤镜MF。图像在各种滤镜MF的背后形成。

第一透镜E1是向物侧凸起的负凹凸透镜，在像侧具有非球面。第二透镜E2是负透镜，其两个表面都是凹形表面。第三透镜E3是正透镜，其表面都是凸形表面。第四透镜E4是负透镜，其两个表面都是凹形表面。两片第三透镜E3和第四透镜E4被粘附成一体，形成接合透镜C0，第一透镜E1到第四透镜E4组成的第一透镜组G1整体具有负折射率。

[0056]

第五透镜E5是向物侧凸起的正凹凸透镜，在物侧具有非球面。第六透镜E6是向物侧凸起的正凹凸透镜。第七透镜E7是向物侧凸起的负凹凸透镜。第八透镜E8是向物侧凸起的正凹凸透镜。第六透镜E6到第八透镜E8共三片透镜被粘附成一体，形成第一接合透镜C1。第九透镜E9是向物侧凸起的负凹凸透镜。第十透镜E10是在像侧具有非球面的正透镜，它的两个表面都是凸形表面。第九透镜E9和第十透镜E10这两片透镜被粘附成一体，形成第二接合透镜C2。由第五透镜E5到第十透镜E1构成的第二透镜组G2整体具有正折射率。

[0057]

第十一透镜E11是在像侧具有非球面的正透镜，它的两个表面都是凸形表面。第十一透镜E11单独构成第三透镜组G3，具有正折射率。

在短焦点端即广角端和长焦点端即摄远端之间变化放大倍数时，各透镜组之间的可变间隔发生变化，即，第一透镜组G1最接近像侧的面，也就是第四透镜E4的像侧的表面(表面数7)和放置在第二透镜组G2的物侧与第二透镜组G2一起移动的孔径光阑FA(表面数8)之间的间隔DA，第二透镜组G2最接近像侧的表面，也就是，第十透镜E10的像侧的表面(表面数17)和第三透镜组G3的最接近物侧的表面，也就是，第十一透镜的物侧的表面(表面18)之间的间隔DB，第三透镜组G3最接近像侧的表面，也就是，第十一透镜E11的像侧的表面(表面19)和各种滤镜MF的物侧的表面(表面20)之间的间隔DC变化。并且，随着放大倍数从广角端到摄远端变化，第一透镜组G1，第二透镜组G2，第三透镜组G3以第一透镜组G1和孔径光阑FA(与第二透镜组G2一体移动)之间的间隔DA逐渐减小，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的间隔DB逐渐增大，第三透镜组G3和不同类型滤镜MF之间的间隔DC暂时增大，然后减小的方式移动。在随着放大倍数从广角端到摄远端变化的移动中，第二透镜组G2几乎是单调地向物侧移动，第一透镜组G1暂时向像侧移动，接着向物侧移动，第三透镜组G3暂时向物侧移动，接着向像侧移动。

在实施例1中，整个系统的焦距f，F数F，和半视角ω在变焦过程中在如下范围内变化：f＝5.204-14.996，F＝2.66-4.67，ω＝43.26-17.51。该光学元件的光学特性在下表中给出。

[0058]

[表1]

光学特性

[0059]

表1中表面数标有星号*的第二面，第九面，第十七面，第十九面的光学面为非球面，公式(1)中非球面的参数如下。

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

[0060]

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

第一透镜组G1和孔径光阑FA(第二透镜组G2)之间的可变间隔DA，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的可变间隔DB，第三透镜组G3和各种滤镜MF之间的可变间隔DC在变焦过程中是变化的，如下表所示。

[0061]

[表2]

可变间隔

 

	短焦点端	中间焦距	长焦点端
				f	5.20	8.83	15.00
DA	21.349	7.868	1.825
				DB	3.669	7.448	17.837
DC	4.009	4.883	2.771

[0062]

实施例1中涉及前面所述的条件式的值如下。

条件式的值

n_c1-1＝1.80440

n_c1-2＝1.80100

v_c1-1—v_c1-2＝4.62

v_c1-3＝70.24

d_c1-2/d_c1-a11＝0.159

(R_c1-1—R_c1-3)/(R_c1-1+R_c1-3)＝0.289

(R_c1-3—R_c1-4)/(R_c1-3+R_c1-4)＝-0.256

v_c2-2＝81.54

因此，实施例1中涉及前述条件式的前述数值在条件式的范围之内。

实施例2

[0063]

图2所示是涉及实施例2的变焦透镜的光学系统的结构，在图2中，箭头指示了在变焦过程中每一个透镜组从短焦点端(广角端)经过中间焦距到长焦点端(摄远端)的移动轨迹。

图2所示的变焦透镜包括第一透镜E1，第二透镜E2，第三透镜E3，第四透镜E4，第五透镜E5，第六透镜E6，第七透镜E7，第八透镜E8，第九透镜E9，第十透镜E10，第十一透镜E11，孔径光阑FA，和各种滤镜MF。在这种情况下，第一透镜E1到第四透镜E4组成第一透镜组G1，第五透镜E5到第十透镜E10组成第二透镜组G2，第十一透镜E11单独构成第三透镜组G3，每个透镜组都被适当的共有结构支撑。在变焦操作中，每个透镜组作为一个整体一起移动，孔径光阑FA和第二透镜组G2一起移动。图2也显示了每个光学表面的表面数。这里，图2的参考标号独立于其它的实施例使用，这样可以避免参考标号中由于数字增大而引起的描述混淆；换言之，每一个具体的结构使用独立的参考标号。因此图1，图3，图4中的相同的参考标号不一定代表其他实施例中的相同元件。

[0064]

在图2中，组成变焦透镜的光学系统的光学元件从物侧按顺序放置有第一透镜E1，第二透镜E2，第三透镜E3，第四透镜E4，孔径光阑FA，第五透镜E5，第六透镜E6，第七透镜E7，第八透镜E8，第九透镜E9，第十透镜E10，第十一透镜E11，和各种滤镜MF。图像在各种滤镜MF的背后形成。

第一透镜E1是向物侧凸起的负凹凸透镜，在像侧具有非球面。第二透镜E2是负透镜，它的两个表面都是凹形表面。第三透镜E3是正透镜，它的两个表面都是凸形表面。第四透镜E4是负透镜，它的两个表面都是凹形表面。两片第三透镜E3和第四透镜E4被粘附成一体，形成接合透镜C0，第一透镜E1到第四透镜E4组成的第一透镜组G1整体具有负折射率。

[0065]

第五透镜E5是向物侧凸起的正凹凸透镜，在物侧具有非球面。第六透镜E6是向物侧凸起的正凹凸透镜。第七透镜E7是向物侧凸起的负凹凸透镜。第八透镜E8是向物侧凸起的正凹凸透镜。第六透镜E6到第八透镜E8共三片透镜被粘附成一体，形成第一接合透镜C1。第九透镜E9是向物侧凸起的负凹凸透镜。第十透镜E10是在像侧具有非球面的正透镜，它的两个表面都是凸形表面。第九透镜E9和第十透镜E10这两片透镜被粘附成一体，形成第二接合透镜C2。由第五透镜E5到第十透镜E10构成的第二透镜组G2整体具有正折射率。

第十一透镜E11是在像侧具有非球面的正透镜，它的两个表面都是凸形表面。第十一透镜E11单独构成第三透镜组G3，具有正折射率。

[0066]

在短焦点端(广角端)和长焦点端(摄远端)之间变化放大倍数时，各透镜组之间的可变间隔发生变化，即，第一透镜组G1最接近像侧的面，也就是第四透镜E4的像侧的表面(表面数7)和放置在第二透镜组G2的物侧与第二透镜组G2一起移动的孔径光阑FA的表面(表面数8)之间的间隔DA，第二透镜组G2最接近像侧的表面，也就是，第十透镜E10的像侧的表面(表面数17)和第三透镜组G3的最接近物侧的表面，也就是，第十一透镜的物侧的表面(表面18)之间的间隔DB，第三透镜组G3最接近像侧的表面，也就是，第十一透镜E11的像侧的表面(表面19)和各种滤镜MF的物侧的表面(表面20)之间的间隔DC变化。并且，随着从广角端到摄远端变化放大倍数，第一透镜组G1，第二透镜组G2，第三透镜组G3以第一透镜组G1和孔径光阑FA(与第二透镜组G2一体移动)之间的间隔DA逐渐减小，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的间隔DB逐渐增大，第三透镜组G3和各种类型滤镜MF之间的间隔DC暂时增大，然后减小的方式移动。在随着从广角端到摄远端变化放大倍数的移动中，第二透镜组G2几乎是单调地向物侧移动，第一透镜组G1暂时地向像侧移动，接着向物侧移动，第三透镜组G3暂时地向物侧移动，接着向像侧移动。

在实施例2中，整个系统的焦距f，F数F，和半视角ω在变焦过程中在如下范围内变化：f＝5.204-14.993，F＝2.64-4.59，ω＝43.27-17.51。该光学元件的光学特性在下表中给出。

[0067]

[表3]

光学特性

[0068]

表3中表面数标有星号*的第二面，第九面，第十七面，第十九面的光学面为非球面，公式(1)中非球面的参数如下。

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

[0069]

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

第一透镜组G1和孔径光阑FA(第二透镜组G2)之间的可变间隔DA，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的可变间隔DB，第三透镜组G3和各种滤镜MF之间的可变间隔DC在变焦过程中是变化的，如下表所示。

[0070]

[表4]

可变间隔

 

	短焦点端	中间焦距	长焦点端
				f	5.20	8.83	14.99
DA	21.394	7.964	1.817
				DB	3.670	7.459	17.706
DC	3.942	4.803	2.819

[0071]

实施例2中涉及前面所述的条件式的值如下。

条件式的值

n_c1-1＝1.77250

n_c1-2＝1.80100

v_c1-1—v_c1-2＝14.37

v_c1-3＝70.24

d_c1-2/d_c1-a11＝0.165

(R_c1-1—R_c1-3)/(R_c1-1+R_c1-3)＝0.363

(R_c1-3—R_c1-4)/(R_c1-3+R_c1-4)＝-0.208

v_c2-2＝94.94

因此，实施例2中涉及前述条件式的前述数值在条件式的范围之内。

实施例3

[0072]

图3所示是涉及实施例3的变焦透镜的光学系统的结构，在图3中，箭头指示了在变焦过程中每一个透镜组从短焦点端(广角端)经过中间焦距到长焦点端(摄远端)的移动轨迹。

图3所示的变焦透镜包括第一透镜E1，第二透镜E2，第三透镜E3，第四透镜E4，第五透镜E5，第六透镜E6，第七透镜E7，第八透镜E8，第九透镜E9，第十透镜E10，第十一透镜E11，孔径光阑FA，和各种滤镜MF。在这种情况下，第一透镜E1到第四透镜E4组成第一透镜组G1，第五透镜E5到第十透镜E10组成第二透镜组G2，第十一透镜E11单独构成第三透镜组G3，每个透镜组都被适当的共有结构支撑。在变焦操作中，每个透镜组作为一个整体一起移动，孔径光阑FA和第二透镜组G2一起移动。图3也显示了每个光学表面的表面数。这里，图3的参考标号独立于其它的实施例使用，这样可以避免参考标号中由于数字增大而引起的描述混淆；换言之，每一个具体的结构使用独立的参考标号。因此图1，图2，图4的相同的参考标号不一定代表其他实施例中的相同元件。

[0073]

在图3中，组成变焦透镜的光学系统的光学元件从物侧按顺序放置有第一透镜E1，第二透镜E2，第三透镜E3，第四透镜E4，孔径光阑FA，第五透镜E5，第六透镜E6，第七透镜E7，第八透镜E8，第九透镜E9，第十透镜E10，第十一透镜E11，和各种滤镜MF。图像在各种滤镜MF的背后形成。

第一透镜E1是向物侧凸起的负凹凸透镜，在像侧具有非球面。第二透镜E2是负透镜，它的两个表面都是凹形表面。第三透镜E3是正透镜，它的两个表面都是凸形表面。第四透镜E4是负透镜，它的两个表面都是凹形表面。两片第三透镜E3和第四透镜E4被粘附成一体，形成接合透镜C0，第一透镜E1到第四透镜E4组成的第一透镜组G1整体具有负折射率。

[0074]

第五透镜E5是向物侧凸起的正凹凸透镜，在物侧具有非球面。第六透镜E6是向物侧凸起的正凹凸透镜。第七透镜E7是向物侧凸起的负凹凸透镜。第八透镜E8是向物侧凸起的正凹凸透镜。第六透镜E6到第八透镜E8共三片透镜被粘附成一体，形成第一接合透镜C1。第九透镜E9是向物侧凸起的负凹凸透镜。第十透镜E10是在像侧具有非球面的正透镜，它的两个表面都是凸形表面。第九透镜E9和第十透镜E10这两片透镜被粘附成一体，形成第二接合透镜C2。由第五透镜E5到第十透镜E10构成的第二透镜组G2整体具有正折射率。

第十一透镜E11是在像侧具有非球面的正透镜，它的两个表面都是凸形表面。第十一透镜E11单独构成第三透镜组G3，自然具有正折射率。

[0075]

在短焦点端(广角端)和长焦点端(摄远端)之间变化放大倍数时，各透镜组之间的可变间隔发生变化，即，第一透镜组G1最接近像侧的面，也就是第四透镜E4的像侧的表面(表面数7)和放置在第二透镜组G2的物侧与第二透镜组G2一起移动的孔径光阑FA的表面(表面数8)之间的间隔DA，第二透镜组G2最接近像侧的表面，也就是，第十透镜E10的像侧的表面(表面数17)和第三透镜组G3的最接近物侧的表面，也就是，第十一透镜的物侧的表面(表面18)之间的间隔DB，第三透镜组G3最接近像侧的表面，也就是，第十一透镜E11的像侧的表面(表面19)和各种滤镜MF的物侧的表面(表面20)之间的间隔DC变化。并且，随着放大倍数从广角端到摄远端变化，第一透镜组G1，第二透镜组G2，第三透镜组G3以第一透镜组G1和孔径光阑FA(与第二透镜组G2一体移动)之间的间隔DA逐渐减小，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的间隔DB逐渐增大，第三透镜组G3和不同类型滤镜MF之间的间隔DC暂时增大，然后减小的方式移动。在随着放大倍数从广角端到摄远端发生变化的移动中，第二透镜组G2几乎是单调地向物侧移动，第一透镜组G1暂时地向像侧移动，接着向物侧移动，第三透镜组G3暂时地向物侧移动，接着向像侧移动。

在实施例2中，整个系统的焦距f，F数F，和半视角ω在变焦过程中在如下范围内变化：f＝5.206-14.991，F＝2.59-4.54，ω＝43.25-17.54。该光学元件的光学特性在下表中给出。

[0076]

[表5]

光学特性

[0077]

表5中表面数标有星号*的第二面，第九面，第十七面，第十九面的光学面为非球面，公式(1)中非球面的参数如下。

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

[0078]

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

第一透镜组G1和孔径光阑FA(第二透镜组G2)之间的可变间隔DA，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的可变间隔DB，第三透镜组G3和各种滤镜MF之间的可变间隔DC在变焦过程中是变化，如下表所示。

[0079]

[表6]

可变间隔

 

	短焦点端	中间焦距	长焦点端
				f	5.21	8.84	14.99
DA	20.728	7.873	1.828
				DB	3.666	7.944	18.091
DC	3.876	4.489	2.828

[0080]

实施例3中涉及前面所述的条件式的值如下。

条件式的值

n_c1-1＝1.77250

n_c1-2＝1.80100

v_c1-1—v_c1-2＝14.63

v_c1-3＝70.24

d_c1-2/d_c1-a11＝0.137

(R_c1-1—R_c1-3)/(R_c1-1+R_c1-3)＝0.352

(R_c1-3—R_c1-4)/(R_c1-3+R_c1-4)＝-0.198

v_c2-2＝94.94

因此，实施例3中涉及前述条件式的前述数值在条件式的范围之内。

实施例4

[0081]

图4所示是涉及实施例4的变焦透镜的光学系统的结构，在图4中，箭头指示了在变焦过程中每一个透镜组从短焦点端(广角端)经过中间焦距到长焦点端(摄远端)的移动轨迹。

图4所示的变焦透镜包括第一透镜E1，第二透镜E2，第三透镜E3，第四透镜E4，第五透镜E5，第六透镜E6，第七透镜E7，第八透镜E8，第九透镜E9，第十透镜E10，孔径光阑FA，和各种滤镜MF。在这种情况下，第一透镜E1到第三透镜E3组成第一透镜组G1，第四透镜E4到第九透镜E9组成第二透镜组G2，第十透镜E10单独构成第三透镜组G3，每个透镜组都被适当的共有结构支撑。在变焦操作中，每个透镜组作为一个整体一起移动，孔径光阑FA和第二透镜组G2一起移动。图4也显示了每个光学表面的表面数。这里，图4的参考标号独立于其它的实施例使用。换言之，每一个具体结构使用独立的参考标号。因此图1到图3的相同的参考标号不一定代表其他实施例中的相同元件。

[0082]

在图4中，组成变焦透镜的光学系统的光学元件从物侧按顺序放置有第一透镜E1，第二透镜E2，第三透镜E3，孔径光阑FA，第四透镜E4，第五透镜E5，第六透镜E6，第七透镜E7，第八透镜E8，第九透镜E9，第十透镜E10，和各种滤镜MF。图像在各种滤镜MF的背后形成。

第一透镜E1是向物侧凸起的负凹凸透镜，在像侧具有非球面。第二透镜E2是负透镜，它的两个表面都是凹形表面。第三透镜E3是向物侧凸起的正凹凸透镜。第一透镜E1到第四透镜E4组成的第一透镜组G1整体上有负折射率。

第四透镜E4是向物侧凸出的正凹凸透镜，在物侧具有非球面。第五透镜E5是向物侧凸起的正凹凸透镜，第六透镜E6是向物侧凸起的负凹凸透镜。第七透镜E7是向物侧凸起的正凹凸透镜。从第五透镜到第七透镜共三片透镜被粘附成一体，形成第一接合透镜C1。

[0083]

第八透镜E8是向物侧凸起的负凹凸透镜。第九透镜E9是在像侧具有非球面的正透镜，其两个表面都是凸形表面。第八透镜E8和第九透镜E9共两片透镜被粘附成一体，形成第二接合透镜C2。由第四透镜E4到第九透镜E9构成的第二透镜组G2整体具有正折射率。

第十透镜E10是在像侧具有非球面的正透镜，它的两个表面都是凸形表面。第十透镜E10单独构成第三透镜组G3，自然具有正折射率。

[0084]

在短焦点端(广角端)和长焦点端(摄远端)之间变化放大倍数时，各透镜组之间的可变间隔发生变化，即，第一透镜组G1的最接近像侧的表面，也就是，第三透镜E3的像侧的表面(表面数6)和放置在第二透镜组G2的物侧与第二透镜组G2一起移动的孔径光阑FA的表面(表面数7)之间的间隔DA，第二透镜组G2的最接近像侧的表面，也就是，第九透镜E9的像侧的表面(表面数16)和第三透镜组G3的最接近物侧的表面，也就是，第十透镜的物侧的表面(表面17)之间的间隔DB，第三透镜组G3的最接近像侧的表面，也就是，第十透镜E10的像侧的表面(表面18)和各种滤镜MF的物侧的表面(表面19)之间的间隔DC变化。并且，随着放大倍数从广角端到摄远端变化，第一透镜组G1，第二透镜组G2，第三透镜组G3以第一透镜组G1和孔径光阑FA(与第二透镜组G2一体移动)之间的间隔DA逐渐减小，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的间隔DB逐渐增大，第三透镜组G3和各种类型滤镜MF之间的间隔DC暂时增大，然后减小的方式移动。

在随着放大倍数从广角端到摄远端发生变化的移动中，第二透镜组G2几乎是单调地向物侧移动，第一透镜组G1暂时地向像侧移动，接着向物侧移动，第三透镜组G3暂时地向物侧移动，接着向像侧移动。

在实施例4中，整个系统的焦距f，F数F，和半视角ω在变焦过程中在如下范围内变化：f＝5.203-14.987，F＝2.67-4.65，ω＝43.29-17.55。该光学元件的光学特性在下表中给出。

[0085]

[表7]

光学特性

[0086]

表7中表面数标有星号*的第二面，第八面，第十六面，第十八面的光学面为非球面，公式(1)中非球面的参数如下。

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＝一1.41491×10^-17

[0087]

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

第一透镜组G1和孔径光阑FA(第二透镜组G2)之间的可变间隔DA，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的可变间隔DB，第三透镜组G3和各种滤镜MF之间的可变间隔DC在变焦过程中是变化的，如下表所示。

[0088]

[表8]

可变间隔

 

	短焦点端	中间焦距	长焦点端
				f	5.20	8.83	15.00
DA	21.126	8.000	1.822
				DB	3.668	7.597	17.361
DC	3.513	4.265	2.813

[0089]

实施例4中涉及前面所述的条件式的值如下。

条件式的值

n_c1-1＝1.80610

n_c1-2＝1.85000

v_c1-1-v_c1-2＝8.53

v_c1-3＝70.24

d_c1-2/d_c1-a11＝0.129

(R_c1-1-R_c1-3)/(R_c1-1+R_c1-3)＝0.291

(R_c1-3-R_c1-4)/(R_c1-3+R_c1-4)＝-0.167

v_c2-2＝94.94

因此，实施例中4涉及前述条件式的前述数值在条件式的范围之内。

实施例5

[0090]

图5所示是涉及实施例5的变焦透镜的光学系统的结构，在图5中，箭头指示了在变焦过程中每一个透镜组从短焦点端(广角端)经过中间焦距到长焦点端(摄远端)的移动轨迹。

图5所示的变焦透镜包括第一透镜E1，第二透镜E2，第三透镜E3，第四透镜E4，第五透镜E5，第六透镜E6，第七透镜E7，第八透镜E8，第九透镜E9，孔径光阑FA，和各种滤镜MF。在这种情况下，第一透镜E1到第三透镜E3组成第一透镜组G1，第四透镜E4到第九透镜E9组成第二透镜组G2。在实施例5中不存在第三透镜组G3。第一透镜组G1和第二透镜组G2都被适当的共有结构支撑。在变焦操作中，每个透镜组作为一个整体一起移动，孔径光阑FA和第二透镜组G2一起移动。图5也显示了每个光学表面的表面数。这里，图5的参考标号独立于其它的实施例使用，换言之，每一个实施例使用独立的参考标号。因此图1到图4，图5中的相同的参考标号不一定代表与其它实施例中相同的元件。

[0073]

在图5中，组成变焦透镜的光学系统的光学元件从物侧按顺序放置有第一透镜E1，第二透镜E2，第三透镜E3，孔径光阑FA，第四透镜E4，第五透镜E5，第六透镜E6，第七透镜E7，第八透镜E8，第九透镜E9，和各种滤镜MF。图像在各种滤镜MF的背后形成。

第一透镜E1是向物侧凸起的负凹凸透镜，在像侧具有非球面。第二透镜E2是面朝向物侧凸起的表面的负凹凸透镜。第三透镜E3是向物侧凸起的正凹凸透镜。第一透镜E1到第三透镜E3组成的第一透镜组G1整体具有负折射率。

[0092]

第四透镜E4是向物侧凸起的正凹凸透镜，在物侧具有非球面。第五透镜E5是双面凸透镜。第六透镜是双面凹透镜，第七透镜E7是向物侧凸起的正凹凸透镜。第五透镜E5到第七透镜E7共三片透镜被粘附成一体，形成第一接合透镜C1。第八透镜是向物侧的凸起的负凹凸透镜，第九透镜E9是在像侧具有非球面的正透镜，它的两个面都是凸形表面。第八透镜E8和第九透镜E9这两片透镜被粘附成一体，形成第二接合透镜C2。由第四透镜E4到第九透镜E9构成的第二透镜组G2整体具有正折射率。

与实施例1到实施例4不同，实施例5没有使用由在像侧具有非球面的正透镜构成的第三透镜组G3。

[0093]

在短焦点端(广角端)和长焦点端(摄远端)之间变化放大倍数时，各透镜组之间的可变间隔发生变化，即，第一透镜组G1的最接近像侧的表面，也就是，第三透镜E3的像侧的表面(表面数6)和放置在第二透镜组G2的物侧与第二透镜组G2一起移动的孔径光阑FA的表面(表面数7)之间的间隔DA，第二透镜组G2的最接近像侧的表面，也就是，第九透镜E9的像侧的表面(表面数16)和各种滤镜MF的物侧的表面(表面17)之间的间隔DB变化。并且，随着从广角端到摄远端变化放大倍数，第一透镜组G1和第二透镜组G2以第一透镜组G1和孔径光阑FA(与第二透镜组G2一体移动)之间的间隔DA逐渐减小，第二透镜组G2和各种滤镜MF之间的间隔DB逐渐增大的方式移动。在随着从广角端到摄远端变化放大倍数的移动中，第一透镜组G1和第二透镜组G2按照图5所示的轨迹移动。

在实施例5中，整个系统的焦距f，F数F，和半视角ω在如下范围内变化：f＝5.240-13.102，F＝2.90-4.20，ω＝43.05-19.72。该光学元件的光学特征在下表中给出。

[0094]

[表9]

光学特性

[0095]

表9中表面数标有星号*的第二表面，第六表面，第八表面，第十六表面的光学面是非球面，公式(1)中的非球面的参数如下。

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^-4，

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

第一透镜组G1和孔径光阑FA(第二透镜组G2)之间的变化可变间隔DA，第二透镜组G2和各种滤镜MF之间的可变间隔DB在变焦过程中是变化的，如下表所示。

[0096]

[表10]

可变间隔

 

	短焦点端	中间焦距	长焦点端
				f	5.24	8.13	13.10
DA	22.434	10.222	1.816
				DB	6.760	9.309	13.696

[0097]

实施例5涉及前面所述的条件式的值如下。

条件式的值

n_c1-1＝1.79952

n_c1-2＝1.77250

v_c1-1-v_c1-2＝12.44

v_c1-3＝81.54

d_c1-2/d_c1-a11＝0.159

(R_c1-1-R_c1-3)/(R_c1-1+R_c1-3)＝0.422

(R_c1-3-R_c1-4)/(R_c1-3+R_c1-4)＝-0.303

v_c2-2＝94.94

因此，实施例5涉及前述条件式的前述数值在条件式的范围之内。

[0098]

图6到图8显示了图1中所示实施例1的变焦透镜的球形色差，像散，畸变和慧差的像差曲线，其中，图6所示是在广角端的像差曲线，图7所示是在中间焦距处的像差曲线，图8所示是在摄远端的像差曲线。在每一条像差曲线中，球差曲线中的虚线代表的是正弦情况；像散曲线中的实线代表的是径向，虚线代表的是子午线，粗线代表的是d—线，细线代表的是g—线。

图9到图11显示了图2中所示的实施例2的变焦透镜的球形像差，像散，畸变和慧形像差的像差曲线，其中，图9所示是在广角端的像差曲线，图10所示是在中间焦距处的像差曲线，图11是在摄远端的像差曲线。在每一条像差曲线中，在球形像差曲线中的虚线代表的是正弦情况；在像散曲线中的实线代表的是径向，虚线代表的是子午线，粗线代表的是d—线，细线代表的是g—线。

[0099]

图12到图14显示了图3中所示的实施例3的变焦透镜的球形像差，像散，畸变和慧差的像差曲线，其中，图12所示是在广角端的像差曲线，图13所示是在中间焦距处的像差曲线，图14是在摄远端的像差曲线。在每一条像差曲线中，在球形像差曲线中的虚线代表的是正弦情况；在像散曲线中的实线代表的是径向，虚线代表的是子午线，粗线代表的是d—线，细线代表的是g—线。

图15到图17显示了图4中所示的实施例4的变焦透镜的球形像差，像散，畸变和慧形像差的像差曲线，其中，图15所示的是在广角端的像差曲线，图16所示是在中间焦距的像差曲线，图17是在摄远端的像差曲线。在每一条像差曲线中，在球形像差曲线中的虚线代表的是正弦情况；在像散曲线中的实线代表的是径向，虚线代表的是子午线，粗线代表的是d—线，细线代表的是g—线。

[0100]

图18到图20显示了图5中所示的实施例5的变焦透镜的球形像差，像散，畸变和慧差的像差曲线，其中，图18所示是在广角端的像差曲线，图19所示是在中间焦距的像差曲线，图20是在摄远端的像差曲线。在每一条像差曲线中，在球形像差曲线中的虚线代表的是正弦情况；在像散曲线中的实线代表的是径向，虚线代表的是子午线，粗线代表的是d—线，细线代表的是g—线。

图6到图20所示的像差曲线证实在由图1到图5所示的本发明实施例1到实施例5的结构的变焦透镜中，像差得到了很好地校正和抑制。

[0101]

实施例的模型

将参考图21到图23对涉及本发明的实施例的模型进行描述，在该模型中，拍摄设备采用前述实施例1到实施例5的变焦透镜构成摄影光学系统。图21是显示从物侧拍摄设备的外观的立体图，其中图21A是显示拍摄透镜在拍摄设备的主体内部处于收缩状态，图21B是显示拍摄透镜伸出拍摄设备主体的状态。图22是显示作为摄影师从背面观察拍摄设备的外观的透视图。图23是阐明拍摄设备的功能结构的框图。这里的说明涉及拍摄设备和手提电话之类的PDA，然而，近年来手机的功能已经被结合到PDA(个人数字助理)中。这种个人数字助理包括和拍摄设备基本一样的功能和结构，尽管外观稍有不同，建议将涉及本发明的变焦透镜用于这种个人数字助理中。

如图21A，21B，和图22所示，该拍摄设备包含拍摄透镜101，快门按钮102，变焦杆103，取景器104，电子闪光105，液晶监控器106，操作按钮107，电源开关108，存储卡槽109和通信卡槽110等。

[0102]

如图23所示，该拍摄设备还包括光接收元件201，信号处理器202，图像处理器203，中央处理单元204，半导体存储器205，通信卡206等。

拍摄设备利用拍摄透镜101和光接收元件201作为诸如CCD(电荷耦合装置)成像装置的区域传感器，该拍摄设备的光接收元件201读取被拍摄物体的图像，也就是，由成像光学系统拍摄透镜101所形成的对象。根据本发明如实施例1到实施例5所描述的变焦透镜被用作拍摄透镜101。

中央处理单元204所控制的信号处理器202对光接收元件201的输出进行处理，处理结果被转换为数字图像信息。被信号处理器202数字化的图像信息在图像处理器203中接受预定的图像处理，该图像处理同样受到中央处理单元204的控制；其后，处理结果被记录在诸如非易失性存储器的半导体存储器205中。在这种情况下，半导体存储器205是插在存储器卡槽109中的存储卡，或者是安装在拍摄设备内部的半导体存储器。液晶监控器可以显示正在拍摄的图像和已经被记录在半导体存储卡205的图像。被记录在半导体存储卡205的图像可以通过插在通信卡槽110的通信卡输出。

[0103]

如图21A所示，当用户携带拍摄设备时，拍摄透镜101在拍摄设备内部处于收缩状态；如图21B所示，用户通过操作电源开关108开启拍摄设备，拍摄设备圆锥体被拉出并且伸到拍摄设备之外。此时，构成变焦透镜的每个透镜组的光学系统都假设为广角端的结构，例如，在拍摄透镜101的拍摄设备圆锥体内。通过操作变焦杆103，每一个透镜组的光学系统的结构均被改变，并且用户可以为摄远端改变倍率。这里，取景器104可以用来改变倍率，内部锁定拍摄透镜101的像角变化。

在绝大多数情况下，半按快门按钮102可以进行聚焦。根据本发明的实施例，或在实施例1到实施例5中描述的变焦透镜，通过第一透镜组G1的移动和光接收元件的移动实现聚焦；实施例1到实施例4的变焦透镜，通过第三透镜组的移动实现聚焦。将快门按钮全部按下可以进行拍摄；在快门按下之后，将执行上面所提到的处理。

[0104]

用户按预定的操作对按钮107进行操作，以在液晶监控器106上显示记录在半导体存储器205的图像，或者通过通信卡206将图像输出。在使用半导体存储器205和通信卡206等装置时，用户把它们插入诸如存储卡槽109和通信卡槽110的专用或通用的槽中。

当拍摄透镜以收缩的状态处于拍摄设备内部时，变焦透镜中的透镜组没有必要都被安置在光轴上。如果当拍摄透镜101呈收缩态状态时，第二透镜组G2和第三透镜组G3中的至少一个从光轴上撤出，并与其它透镜组平行存放，采用上述机制就可以进一步缩小拍摄设备的体积。

配有实施例1到实施例5所描述的变焦透镜的拍摄透镜可以作为拍摄光学系统，应用于前面所提的拍摄设备或个人数字助理。从而可以通过使用八百万像素到一千万像素的光接收元件实现高图像质量、小尺寸的拍摄设备或个人数字助理。

[0019]

根据本发明的一个实施例，变焦透镜具有如下配置，从物侧按顺序排列具有负折射率的第一透镜组和具有正折射率的第二透镜组，并且随着从广角端向摄远端改变放大倍数时，至少第一透镜组和第二透镜组以第一透镜组和第二透镜组之间的间隔减小，第二透镜组和像面之间的间隔增大的方式移动。从而本发明可以提供能够有效控制不同种类的像差且使成本基本不变的变焦透镜，这种变焦透镜可以在广角端实现足够大的宽视角，并可以实现更小的尺寸以及更高的分辨率。本发明还可以提供使用这种变焦透镜的拍摄设备和个人数字助理。

特别的，变焦透镜包括：从物侧按顺序放置具有负折射率的第一透镜组，具有正折射率的第二透镜组，位于第二透镜组的物侧并且与第二透镜组一起移动的孔径光阑，其中，随着从广角端向摄远端改变放大倍数，至少第一透镜组和第二透镜组以第一透镜组和第二透镜组之间的间隔减小，第二透镜组和像面之间的间隔增大的方式移动。其中，第二透镜组包含至少由三片透镜接合组成的第一接合透镜。从而变焦透镜可以在广角端实现42度或者更大的足够大的半宽视角，可以实现很好的色差校正，尤其是，倍率色差和彗差，并且可以在实现小型化的同时得到与具有八百万到一千万像素或更高像素的成像装置相对应的分辨率。

[0020]

根据本发明的一个实施例，变焦透镜具有如下配置，从物侧按顺序排列具有负折射率的第一透镜组，具有正折射率的第二透镜组和具有正折射率的第三透镜组，以及位于第二透镜组的物侧并与第二透镜组一起移动的孔径光阑，其中，随着从广角端向摄远端改变放大倍数，至少第一透镜组和第二透镜组以第一透镜组和第二透镜组之间的间隔减小，第二透镜组和第三透镜组之间的间隔增大的方式移动。其中，第二透镜组包含至少由三片透镜接合组成的第一接合透镜，和至少由两片透镜接合组成的第二接合透镜。通过这种结构，变焦透镜可以在广角端实现42度或者更大足够大的半宽视角，可以具有很好的色差校正，尤其是倍率色差和彗差，可以获取眼点高度并简化聚焦机制，并且可以在实现小型化的同时得到与具有八百万到一千万像素或更高像素的成像装置相对应的分辨率。

[0021]

根据本发明的一个实施例，变焦透镜具有如下结构，第二接合透镜被放置在第一接合透镜的像侧，第一接合透镜中最接近物侧的表面和最接近像侧的表面都凸向物侧，第二接合透镜整体具有正折射率。从而变焦透镜可以很好地校正例如球形像差和像散等等的单色像差以得到更好的性能。

根据本发明的一个实施例，变焦透镜具有如下结构，第二接合透镜被放置在第一接合透镜的像侧，第一接合透镜包括从物侧按顺序放置并相互接合的正透镜、负透镜以及正透镜；第二接合透镜整体具有正折射率。从而可以容易得到具有更宽视角并保持高性能的变焦透镜。

[0022]

根据本发明的一个实施例，变焦透镜满足条件式：1.65<n_c1-1<1.90，1.65<n_c1-2<1.90，4<v_c1-1-v_c1-2<25，和68<v_c1-3<98，其中n_c1-1是第一接合透镜的物侧的正透镜的折射率，n_c1-2是第一接合透镜中的负透镜的折射率，v_c1-1是第一接合透镜的物侧的正透镜的阿贝数，v_c1-2是第一接合透镜中的负透镜的阿贝数，v_c1-3是第一接合透镜的像侧的正透镜的阿贝数。从而变焦透镜可以很好地校正色差以实现更好的性能。

[0023]

根据本发明的一个实施例，变焦透镜满足条件式：0.10<d_c1-2/d_c1-a11<0.19，其中d_c1-2是第一接合透镜中的负透镜的中心厚度(沿透镜的光轴测量的厚度)，d_c1-a11是第一接合透镜中的所有透镜的中心厚度。因此，接合透镜的制作难度降低，并且更容易制造更小尺寸的变焦透镜。

根据本发明的一个实施例，变焦透镜满足条件式：0.2<(R_c1-1-R_c1-3)/(R_c1-1+R_c1-3)<0.5，和-0.4<(R_c1-3-R_c1-4)/(R_c1-3+R_c1-4)<-0.1，其中R_c1-1是第一接合透镜最接近物侧的面的曲率半径，R_c1-3是第一接合透镜的两个接合面中位于像侧的接合面的曲率半径，R_c1-4是第一接合透镜中最接近像侧的面的曲率半径。从而该变焦透镜可以很好地校正单色像差和色差以实现更好的性能。

[0024]

根据本发明的一个实施例，变焦透镜具有如下结构，第二接合透镜被放置在第一接合透镜的像侧，第二接合透镜包括从物侧按顺序放置并相互接合的负透镜和正透镜，变焦透镜满足条件式：68<v_c2-2<98，其中，v_c2-2是第二接合透镜中的正透镜的阿贝数。从而变焦透镜可以很好地校正倍率色差以得到更好的性能。

根据本发明的一个实施例，变焦透镜有如下结构，第二接合透镜被放置在第一接合透镜的像侧，至少一片正透镜被放置在第一接合透镜的物侧。从而变焦透镜可以很好地校正各种像差以实现更好的性能。

[0025]

根据本发明的一个实施例，变焦透镜具有如下结构，被放置在第一接合透镜的物侧的至少一片正透镜具有至少一个非球面。从而变焦透镜可以很好地校正球形像差和慧差以实现更好的性能。

根据本发明的一个实施例，变焦透镜具有如下结构，第一接合透镜只具有球面，第二透镜组具有至少一个非球面。从而，变焦透镜可以抑制制造过程中被接合的三片透镜偏离光轴的影响，可以获得更加稳定的性能，并且可以很好地校正球形像差和慧差以实现更好的性能。

根据本发明的一个实施例，拍摄设备包含作为拍摄光学系统的变焦透镜；通过使用可以在广角端得到42度或更大的足够宽的半视角的变焦透镜，很好地校正尤其是倍率色差和彗差的色差，可以使拍摄设备具有更小的尺寸，并且具有更高分辨率以使拍摄设备实现更好的图像质量，并且在小尺寸条件下实现与具有八百万到一千万或更高的像素的成像装置相对应的分辨率。

[0026]

根据本发明的一个实施例，个人数字助理包括作为拍摄功能部分的拍摄光学系统的变焦透镜；通过使用可以得到42度广角端或更大的足够宽的半视角的变焦透镜，很好的校正色差，尤其是倍率色差和彗差，并且在小尺寸条件下实现与具有八百万到一千万或更高的像素的成像装置相对应的分辨率，可以在成本较低的情况下使个人数字助理具有更小的尺寸，并且具有更高的分辨率以使拍摄设备实现更好的图像质量。

尽管本发明通过实例化的实施例被说明，但是本发明不限于此。可以对其进行种种修改而不背离所附的权利要求。此外，元件的数目、位置、形状不局限于上述实施例，可以对将其修改成适用于本发明的各种情况。而且，本申请中公开的任何元件或组成部分，不论其是否被包括在下列权利要求中，都应当受到保护。

Claims (13)

1.一种变焦透镜，其特征在于，包括：

具有负折射率的第一透镜组；

具有正折射率的第二透镜组，所述第一透镜组和所述第二透镜组从物侧按顺序放置；以及

放置在所述第二透镜组的物侧、与所述第二透镜组一起移动的孔径光阑；

其中，随着从广角端向摄远端改变放大倍数，至少所述第一透镜组和所述第二透镜组以所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的间隔减小以及所述第二透镜组和像面之间的间隔增大的方式移动，并且

所述第二透镜组包括：

至少由三个透镜接合组成的第一接合透镜，所述第一接合透镜具有至少两个接合面；和

至少由两个透镜接合组成的第二接合透镜，所述第二接合透镜具有至少一个接合面。

2.一种变焦透镜，其特征在于，包括：

具有负折射率的第一透镜组；

具有正折射率的第二透镜组；

具有正折射率的第三透镜组，所述第一透镜组、所述第二透镜组和所述第三透镜组从物侧按顺序放置；以及

放置在所述第二透镜组的物侧、与所述第二透镜组一起移动的孔径光阑；

其中，随着从广角端向摄远端改变放大倍数，至少所述第一透镜组和所述第二透镜组以所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的间隔减小以及所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的间隔增大的方式移动，并且

所述第二透镜组包括：

至少由三个透镜接合组成的第一接合透镜，所述第一接合透镜具有至少两个接合面；和

至少由两个透镜接合组成的第二接合透镜，所述第二接合透镜具有至少一个接合面。

3.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，所述第二接合透镜被放置在所述第一接合透镜的像侧，所述第一接合透镜的最靠近物侧的面和最靠近像侧的面凸向物侧，所述第二接合透镜整体上具有正折射率。

4.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，所述第二接合透镜被放置在所述第一接合透镜的像侧，所述第一接合透镜具有三个从物侧按顺序放置并相互接合的正透镜、负透镜和正透镜，所述第二接合透镜整体上具有正折射率。

5.如权利要求4所述的变焦透镜，其特征在于，满足以下条件式：

1.65<n_c1-1<1.90，

1.65<n_c1-2<1.90，

4<v_c1-1—v_c1-2<25，

68<v_c1-3<98，

其中n_c1-1是在所述第一接合透镜的物侧的正透镜的折射率，n_c1-2是所述第一接合透镜中的负透镜的折射率，v_c1-1是在所述第一接合透镜的物侧的正透镜的阿贝数，v_c1-2是所述第一接合透镜中的负透镜的阿贝数，v_c1-3是在所述第一接合透镜的像侧的正透镜的阿贝数。

6.如权利要求4所述的变焦透镜，其特征在于，满足以下条件式：

0.10<d_c1-2/d_cl-all<0.19，

其中d_c1-2是所述第一接合透镜中的负透镜的中心厚度，该厚度是沿透镜的光轴测量的，d_cl-all是所述第一接合透镜中的所有透镜的中心厚度。

7.如权利要求4所述的变焦透镜，其特征在于，满足以下条件式：

0.2<(R_c1-1—R_c1-3)/(R_c1-1+R_c1-3)<0.5，和

—0.4<(R_c1-3—R_c1-4)/(R_c1-3+R_c1-4)<—0.1，

其中R_c1-1是所述第一接合透镜最靠近物侧的面的曲率半径，R_c1-3是所述第一接合透镜的两个接合面的像侧的接合面的曲率半径，R_c1-4是所述第一接合透镜最靠近像侧的面的曲率半径。

8.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，所述第二接合透镜被放置在所述第一接合透镜的像侧，所述第二接合透镜具有两个从物侧按顺序放置并相互接合的负透镜和正透镜，所述变焦透镜满足以下条件式：

68<v_c2-2<98，

其中，v_c2-2是所述第二接合透镜中的正透镜的阿贝数。

9.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，所述第二接合透镜被放置在所述第一接合透镜的像侧，并且至少有一个正透镜被放置在所述第一接合透镜的物侧。

10.如权利要求9所述的变焦透镜，其特征在于，被放置在所述第一接合透镜物侧的至少一个正透镜具有至少一个非球面。

11.如权利要求1或2所述的变焦透镜，其特征在于，所述第一接合透镜只具有球面，而所述第二透镜组具有至少一个非球面。

12.包括如权利要求1或2所述的变焦透镜的拍摄设备，作为摄影光学系统。

13.包括如权利要求1或2所述的变焦透镜的个人数字助理，作为拍摄功能部分的摄影光学系统。

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