CN101191898A - 变焦镜头、图像拾取装置和个人数字助理 - Google Patents

变焦镜头、图像拾取装置和个人数字助理 Download PDF

Info

Publication number
CN101191898A
CN101191898A CNA2007101934723A CN200710193472A CN101191898A CN 101191898 A CN101191898 A CN 101191898A CN A2007101934723 A CNA2007101934723 A CN A2007101934723A CN 200710193472 A CN200710193472 A CN 200710193472A CN 101191898 A CN101191898 A CN 101191898A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
lens combination
positive
zoom
combination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2007101934723A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100576010C (zh
Inventor
大桥和泰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Publication of CN101191898A publication Critical patent/CN101191898A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100576010C publication Critical patent/CN100576010C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

一种变焦镜头，从物方侧的顺序包括：具有负折射力的第一透镜组，具有正折射力的第二透镜组，和孔径光阑。当从广角端变焦到摄远端时，第一透镜组和第二透镜组都移动，使得第一透镜组和第二透镜组之间的间隔能够变小，第二透镜组和像平面之间的间隔能够变大。第二透镜组至少具有三片正透镜和两片负透镜，至少三片正透镜之一是非球面正透镜，玻璃型号的阿贝数νd和异常色散Δθg，F分别满足以下条件：νd＞80.0(1)，Δθg，F＞0.025(2)。

Description

变焦镜头、图像拾取装置和个人数字助理
技术领域
本发明涉及变焦镜头、图像拾取装置、和个人数字助理(PDA)。
背景技术
诸如数字照相机的图像拾取装置已经被广泛地使用。需要图像拾取装置的更高摄影图像质量和器件主体更小的尺寸。也需要用作摄影镜头的变焦镜头更高的质量和更小的尺寸。
考虑到变焦镜头的小型化，需要在使用变焦镜头时变焦镜头的全长(最靠近物方侧的透镜表面与像平面之间的距离)更短。在收纳时每个镜头组厚度减小和镜头的全长依然减小是很重要的。因此，考虑到变焦镜头更高的性能，近年来，需要在整个变焦范围内提供相当于至少8-10百万像素的成像元件的变焦镜头。有许多用户期望摄影镜头具有更宽视场角。也有许多用户期望变焦镜头在短焦端(广角端)的半视场角优选等于或大于38度或等于或大于42度。38度和42度的视场角各等于28mm和24mm焦距的卤化银35mm照相机(所谓的莱卡(Leica)格式)。
作为适于小尺寸并且也适于数字照相机和较小尺寸的变焦镜头的镜头类型，按照从物方侧的顺序，具有变焦镜头和孔径光阑，变焦镜头包括具有负折射力(negative refracting power)的第一透镜组、具有正折射力(positiverefracting power)的第二透镜组、和具有正折射力的第三透镜组，孔径光阑在第二透镜组的物方侧，并且与第二透镜组整体移动。当该变焦镜头从广角端(wide-angle end)变焦到摄远端(telepphoto end)时，至少第一透镜组和第二透镜组移动，使得第一透镜组和第二透镜组之间的间隔能够变小，以及第二透镜组和第三透镜组之间的间隔变大。这些类型的变焦镜头被人们所公知。象这种类型的变焦镜头在第二透镜组中具有三片正透镜和两片负透镜，阿贝数为80或更大的低色散玻璃用作第二透镜组的正透镜。根据日本专利公开号2004-102211，2006-113554和2005-24804的这些类型的透镜是已知的。
在日本专利公开号2004-102211的变焦镜头中，阿贝数为80或更大的低色散玻璃用作第二透镜组的正透镜。通过提供非球面来实现小型化。在日本专利公开号2006-113554的变焦镜头中，三片正透镜和两片负透镜用于第二透镜组，其在广角端达到等于或大于43度的半视场角。为了将倍率色差(chromatic aberration of magnification)校正好，阿贝数为80或更大的低色散玻璃用作第一透镜组的负透镜。用于日本专利公开号2004-102211和2006-113554的阿贝数为80或更大的低色散玻璃称为特殊低色散玻璃并且很昂贵，然而，它是校正倍率色差的有效材料。特别是，为了在广角端达到宽的视场角，需要减小对应于提供宽的视场角而增加的倍率色差的次级光谱(secondary spectrum)。在这种情况下，利用特殊色散玻璃是有效的。在根据日本专利公开号2004-102211的变焦镜头中，虽然特殊色散玻璃用于第二透镜组，在特定实施例中广角端的半视场角仅仅小于33度。特殊色散玻璃的使用对于提供宽视场角所起的作用不够。
根据日本专利公开号2006-113554的变焦镜头达到宽的视场角，从而在广角端的半视场角等于或大于43度。然而，昂贵的特殊色散玻璃用于大直径透镜的第一透镜组，因为大直径的透镜，变焦镜头本身的成本相当高。在日本专利公开号2005-24804的第四实施例中使用阿贝数为80或更高的低色散玻璃用作第四透镜组的正透镜，从而轴向色差(axial chromaticaberration)和倍率色差都被校正好。然而，同样在这个示例中，广角端的半视场角大约为39度，没有达到42度。
发明内容
本发明的目的是提供新颖的变焦镜头，利用这种新颖变焦镜头的图像拾取装置和利用这种图像拾取装置的个人数字助理。特别是提供一种变焦镜头，该变焦镜头在整个变焦范围内提供相当于8-10万像素的分辨率，广角端的半视场角达到等于或大于42度，该半视场角可以以低成本获得，和利用这种变焦镜头的图像拾取装置，以及利用这种图像拾取装置的个人数字助理。
一种变焦镜头，包括具有负折射力的第一透镜组，具有正折射力的第二透镜组，第二透镜组包括至少三片正透镜和两片负透镜，其中至少三片正透镜之一是非球面正透镜，和设置在第二透镜组物方侧的光阑，其与第二透镜组整体移动，第一透镜组和第二透镜组按照从物方侧到像方侧的顺序布置，  当进行从广角端变焦到摄远端的变焦时，第一透镜组和第二透镜组都移动，使得第一透镜组和第二透镜组之间的间隔减小，第二透镜组和像平面之间的间隔增大，其中第二透镜组的三片正透镜的至少一片非球面正透镜的玻璃型号的阿贝数vd和异常色散Δθg，F分别满足以下条件：
vd＞80.0           (1)
Δθg，F＞0.025    (2)
其中ng是g线的折射率，nF是F线的折射率，nc是c线的折射率，vd是阿贝数，Δθg，F是异常色散，其中相对局部色散用一条件来定义：
θg，F＝(ng-nF)/(nF-nc)
其中异常色散Δθg，F定义为与二维坐标面的参考线的偏差，其中二维坐标面用包括两个垂直轴的平面来定义，相对局部色散θg，F为纵轴，阿贝数vd为横轴，其中参考线用连接参考玻璃型号K7的坐标点(vd＝60.49，θg，F＝0.5432)和参考玻璃型号F2的坐标点(vd＝36.26，θg，F＝0.5830)的直线来定义。
优选地，变焦镜头，还包括具有正折射力的第三透镜组，设置在第二透镜组的像方侧，其中当进行从广角端变焦到摄远端的变焦时，第一透镜组和第二透镜组都移动，使得第一透镜组和第二透镜组之间的间隔减小，第二透镜组和像平面之间的间隔增大。
优选地，第三透镜组包括一片正透镜。
优选地，第三透镜组的一片正透镜是非球面正透镜，一片正透镜的非球面正透镜的玻璃型号的阿贝数vd和异常色散Δθg，F分别满足以下条件：
vd＞80.0              (1)
Δθg，F＞0.025       (2)
优选地，从孔径光阑到第二透镜组最接近像方侧的表面之间的光轴距离dS-L，和从光阑到第二透镜组最接近像方侧的非球面之间的光轴距离dS-A满足条件：
0.75＜dS-A/dS-L≤1.0  (3)
优选地，第二透镜组的焦距f2和第二透镜组像方侧的非球面的焦距fA满足条件：
0.4＜fA/f2＜1.0       (4)
优选地，包括满足条件(1)和(2)的玻璃型号的非球面正透镜在其光学表面的至少一个表面具有树脂层，并且是混合非球面透镜，其中树脂层的空气接触表面形成非球面形状。
优选地，整个混合非球面透镜的中心厚度tA与树脂层的中心厚度tR满足条件：
0.01＜tR/tA＜0.1    (5)
优选地，混合非球面透镜的树脂层空气接触表面的非球面的近轴曲率半径rA，形成树脂层的球面的曲率半径rB满足条件：
0.5＜rB/rA＜1.4     (6)
优选地，除了包括满足条件(1)和(2)的玻璃型号的非球面正透镜之外，第二透镜组还包括至少一片非球面透镜。
优选地，至少一片非球面正透镜设置在第二透镜组最接近像方侧的位置，至少一片非球面透镜设置在第二透镜组最接近物方侧的位置。
优选地，至少一片非球面正透镜设置在第二透镜组最接近像方侧的位置，与设置在其物方侧并且与其邻近设置的负透镜胶合。
优选地，变焦镜头具有相当于8-10百万像素或更高的图像传感器的分辨率，其中广角端的半视场角等于或大于42度。
优选地，一种图像拾取装置，包括作为摄影变焦镜头的变焦镜头，变焦镜头包括具有负折射力的第一透镜组，具有正折射力的第二透镜组，第二透镜组包括至少三片正透镜和两片负透镜，其中至少三片正透镜之一是非球面正透镜，设置在第二透镜组物方侧的光阑，其与第二透镜组整体移动，第一透镜组和第二透镜组按照从物方侧到像方侧的顺序布置，当进行从广角端变焦到摄远端的变焦时，第一透镜组和第二透镜组都移动，使得第一透镜组和第二透镜组之间的间隔减小，第二透镜组和像平面之间的间隔增大，其中第二透镜组的三片正透镜的至少一片非球面正透镜的玻璃型号的阿贝数vd和异常色散Δθg，F分别满足以下条件：
vd＞80.0           (1)
Δθg，F＞0.025    (2)
其中ng是g线的折射率，nF是F线的折射率，nc是c线的折射率，vd是阿贝数，Δθg，F是异常色散，其中相对局部色散用一条件来定义：
θg，F＝(ng-nF)/(nF-nc)
其中异常色散Δθg，F定义为与二维坐标面的参考线的偏差，其中二维坐标面用包括两个垂直轴的平面来定义，相对局部色散θg，F为纵轴，阿贝数vd为横轴，其中参考线用连接参考玻璃型号K7的坐标点(vd＝60.49，θg，F＝0.5432)和参考玻璃型号F2的坐标点(vd＝36.26，θg，F＝0.5830)的直线来定义。
优选地，彩色图像传感器用作图像传感器。
优选地，图像拾取装置具有相当于8-10百万像素或更高的图像传感器的分辨率，其中广角端的半视场角等于或大于42度。
优选地，一种个人数字助理，包括图像拾取装置，图像拾取装置包括作为摄影变焦镜头的变焦镜头，变焦镜头具有：具有负折射力的第一透镜组，具有正折射力的第二透镜组，第二透镜组包括至少三片正透镜和两片负透镜，其中至少三片正透镜之一是非球面正透镜，设置在第二透镜组物方侧的光阑，其与第二透镜组整体移动，第一透镜组和第二透镜组按照从物方侧到像方侧的顺序布置，  当进行从广角端变焦到摄远端的变焦时，第一透镜组和第二透镜组都移动，使得第一透镜组和第二透镜组之间的间隔减小，第二透镜组和像平面之间的间隔增大，其中第二透镜组的三片正透镜的至少一片非球面正透镜的玻璃型号的阿贝数vd和异常色散Δθg，F分别满足以下条件：
vd＞80.0           (1)
Δθg，F＞0.025    (2)
其中ng是g线的折射率，nF是F线的折射率，nc是c线的折射率，vd是阿贝数，Δθg，F是异常色散，其中相对局部色散用一条件来定义：
θg，F＝(ng-nF)/(nF-nc)
其中异常色散Δθg，F定义为与二维坐标面的参考线的偏差，其中二维坐标面用包括两个垂直轴的平面来定义，相对局部色散θg，F为纵轴，阿贝数vd为横轴，其中参考线用连接参考玻璃型号K7的坐标点(vd＝60.49，θg，F＝0.5432)和参考玻璃型号F2的坐标点(vd＝36.26，θg，F＝0.5830)的直线来定义。
附图说明
图1是表示根据第一实施例的变焦镜头结构的剖面图及其变焦时的位移。
图2是表示根据第二实施例的变焦镜头结构的剖面图及其变焦时的位移。
图3是表示根据第三实施例的变焦镜头结构的剖面图及其变焦时的位移。
图4是表示根据第四实施例的变焦镜头结构的剖面图及其变焦时的位移。
图5是表示根据第五实施例的变焦镜头结构的剖面图及其变焦时的位移。
图6是根据第一实施例在短焦端的象差图。
图7是根据第一实例例在中较短的象差图。
图8是根据第一实施例在长焦端的象差图。
图9是根据第二实施例在短焦端的象差图。
图10是根据第二实施例在中焦端的象差图。
图11是根据第二实施例在长焦端的象差图。
图12是根据第三实施例在短焦端的象差图。
图13是根据第三实施例在中焦端的象差图。
图14是根据第三实施例在长焦端的象差图。
图15是根据第四实施例在短焦端的象差图。
图16是根据第四实施例在中焦端的象差图。
图17是根据第四实施例在长焦端的象差图。
图18是根据第五实施例在短焦端的象差图。
图19是根据第五实施例在中焦端的象差图。
图20是根据第五实施例在长焦端的象差图。
图21A是个人数字助理(在收缩时)的实施例的正视图。
图21B是个人数字助理(在通电时)的实施例的正视图。
图21C是个人数字助理的实施例的后视图。
图22是解释图21的器件的示图。
具体实施方式
在下文中，解释实施例的描述。
根据一实施例的变焦镜头，按照从物方的顺序，包括具有负折射力的第一透镜组，具有正折射力的第二透镜组和在第二透镜组的物方、与第二透镜组整体移动的光阑(或光圈，或孔径光阑，或光圈)，当从广角端变焦到摄远端时，第一透镜组和第二透镜组都移动，使得第一透镜组和第二透镜组之间的间隔变小，第二透镜组和像平面之间的间隔变大，并且具有以下特征。
第二透镜组具有至少三片正透镜和两片负透镜，至少三片正透镜之一是非球面正透镜。就是说，至少一片非球面正透镜的玻璃型号的阿贝数vd和玻璃型号的异常色散Δθg，F满足条件：
vd＞80.0           (1)
Δθg，F＞0.025    (2)
相对局部色散θg，F用下面的表达式：θg，F＝(ng-nF)/(nF-nc)来定义，各自是玻璃型号的g线折射率ng，玻璃型号的F线折射率nF，玻璃型号的c线折射率nc。二维坐标面用包括两个垂直轴的平面来定义，它们是将相对局部色散θg，F定义为纵轴，将阿贝数vd定义为横轴，参考线定义为连接参考玻璃型号K7的坐标点(vd＝60.49，θg，F＝0.5432)和参考玻璃型号F2的坐标点(vd＝36.26，θg，F＝0.5830)的直线。玻璃型号的异常色散Δθg，F定义为与玻璃型号的相对局部色散θg，F的二维坐标面的参考线的偏差。
上述异常色散Δθg，F是在玻璃型号的二维坐标面的坐标点与参考线之间平行于纵轴方向的距离。相对局部色散θg，F是用玻璃型号定义的物理量。上述参考线是在二维坐标面上参考玻璃型号K7的相对局部色散θg，F(K7：0.5432)和K7的阿贝数vd(K7：60.49)分别为纵坐标和横坐标的坐标点，与参考玻璃型号F2的相对局部色散θg，F(F2：0.5830)和F2的阿贝数vd(F2：36.26)分别为纵坐标和横坐标的坐标点连接的直线，
特别是，例如，参考玻璃型号：K7的产品名是OHARAINC的NSL7，和参考玻璃型号：F2的产品名是ONARAINC的PBM2。
透镜组的最小结构有可能是两个透镜组，诸如第一透镜组和第二透镜组。在具有正折射力的第二透镜组的像方，如果整个透镜组的小型化不阻止，有可能还存在具有正折射力的第三透镜组，和在第三透镜组后面具有随后的透镜组诸如第四透镜组等等。
变焦镜头的优选实例在具有正折射力的第二透镜组的像方存在具有正折射力的第三透镜组，具有这种结构，当从广角端变焦到摄远端时，至少第一透镜组和第二透镜组移动，使得第一透镜组与第二透镜组之间的间隔变小，和第二透镜组与第三透镜组之间的间隔变大。
变焦镜头有可能具有包括一个正透镜的第三透镜组。在这种情况下，第三透镜组的一个正透镜是非球面正透镜，玻璃型号的阿贝数vd和玻璃型号的异常色散Δθg，F优选满足条件：
vd＞80.0                                         (1)
Δθg，F＞0.025                                  (2)
关于变焦镜头，优选光阑和第二透镜组最接近像方侧的表面之间的光轴距离dS-L，和光阑和第二透镜组最接近像方侧的非球面之间的光轴距离dS-A满足条件：
0.75＜dS-A/dS-L≤1.0                             (3)
关于变焦镜头，第二透镜组的焦距f2，和在第二透镜组像方侧的非球面透镜的焦距fA优选满足条件：0.4＜fA/f2＜1.0          (4)
在这种情况下，如果在第二透镜组中存在多于两个非球面透镜，焦距fA是那些非球面透镜中最大的一个。
关于变焦镜头，在包括满足条件(1)和(2)的玻璃型号的第二透镜组或第三透镜组中的非球面正透镜中，在光学表面的至少一个表面上具有薄树脂层。非球面正透镜优选混合非球面透镜，其中该树脂层的空气接触表面是非球面形状。
关于变焦镜头中的混合非球面透镜，整个混合非球面透镜的中心厚度tA和树脂层的中心厚度tR优选满足条件：0.01＜tR/tA＜0.1  (5)
关于变焦镜头中的混合非球面透镜，树脂层空气接触表面的非球面的近轴曲率半径rA和形成树脂层的球面的曲率半径rB优选满足条件：
0.5＜rB/rA＜1.4                                   (6)
除了满足条件(1)和(2)的玻璃型号的非球面正透镜之外，变焦镜头允许第二透镜组具有至少一个非球面透镜。在这种情况下，第二透镜组中的一个非球面正透镜最接近第二透镜组的像方侧布置，优选非球面透镜最接近第二透镜组的物方侧布置。
变焦镜头的第二透镜组中的一个非球面正透镜最接近第二透镜组的像方侧布置，并且有可能接合邻近非球面正透镜的物方侧布置的负透镜。
这种变焦镜头有可能在广角端具有等于或大于42度的半视场角，在整个变焦范围具有对应于8-10百万像素或更高的图像传感器的分辨率。
根据本发明的变焦镜头用于图像拾取装置作为摄影变焦镜头。图像拾取装置的图像传感器是彩色图像传感器。
图像拾取装置具有等于或大于8-10百万像素的图像传感器的像素数。
根据本发明的个人数字助理(PDA)具有根据本发明的变焦镜头的图像拾取装置。
例如，在根据本发明一实施例的变焦镜头中，诸如具有两个透镜组的变焦镜头，按照从物方侧的顺序，通常包括负透镜组和正透镜组，当从广角端变焦到摄远端时，第二透镜组从像方单调地移到物方，第一透镜组移动，以校正变焦时像平面位置变化。对于出瞳与像平面的距离或后聚焦的距离，可能增加正第三透镜组，同样在那种情况下，第二透镜组实现主要的变焦功能。
为了实现更小象差变化和更高分辨率的变焦镜头，变焦的象差变化需要保持很小，尤其是在作为主要变焦组的第二透镜组的整个变焦范围内的象差必须被校正好。特别是，为了在短焦端(广角端)达到宽的视场角，需要减小随着成为宽的视场角而增大的倍率色差的次级光谱，为了实现这个目的，第二透镜组的结构也很重要。
通常，进行轴向色差和倍率色差的校正，以对应于用使用波长范围内的两个波长的成像位置。色差仍然在夹在两个波长之间的波长范围内，在两个波长的范围外，成像位置并非总是对应的。次级光谱是残余色差(resident chromatic aberration)。
人眼的视觉敏感度对绿色范围的波长较高。因此，当色差在视觉敏感度高的波长范围内很高时，由于图像模糊，可视图像分辨率变低。
当用彩色图像传感器摄影时，出现上述相同的情况。通常，具有红、绿、和蓝的马赛克滤光片的彩色图像传感器，整个像素数的50％具有绿滤光片，以保证分辨率。因此，在考虑绿色范围时像素的输出功率控制通过信号处理形成的亮度信号。当在这个波长范围内色差很高时，产生的图像分辨率变低。
另一方面，在大多数彩色图像传感器中，短波长范围内的摄影敏感度比人眼和卤化银彩色胶片高相当多。因此，由于蓝色到紫色范围色差的颜色模糊在产生的图像中容易突出。为了减小这种颜色模糊，需要使蓝色到紫色范围内的色差很小。然而，当试图使蓝色到紫色范围内的色差很小而不充分校正次级光谱时，在绿色范围内的色差变高，它引起上述产生的图像的分辨率降低。
因此，色差的次级光谱的校正具有非常重要的作用，以保证图像的分辨率。
例如，作为第二透镜组的结构，通常，设计成利用非球面校正球差等的一种结构和设计成利用低散射玻璃校正色差的另一种结构是已知的。本发明的一个实施例的特征在于，具有象差校正能力的第二透镜组的结构超过这些常规的实例。此外，机身小很多并且视场更宽的高性能变焦镜头不用提高成本来实现。
也就是说，在本发明的实施例中，第二透镜组的结构包括至少三片正透镜和两片负透镜。该结构是至少正透镜的一个包括具有正折射力的非球面正透镜，非球面正透镜的玻璃型号满足条件(1)和(2)。
用满足条件(1)和(2)的光学材料(玻璃型号)形成的非球面正透镜用于第二透镜组，从而单色象差和色差的每一个能够以平衡方式降低。
然而，满足条件(1)和(2)的光学材料一般是具有低折射力的特别低色散的玻璃。为了将象差校正好，仅仅采用非球面正透镜是不够的。在本发明的实施例中，第二透镜组基本上具有三片正透镜和两片负透镜的结构，从而能够获得高的色差校正能力。
当广角端的半视场角超过40度时，上述第二透镜组的结构特别有效，尽管单色象差的产生被充分地限制，有可能将倍率色差和彩色慧差(colorcoma aberration)校正得相当好，它们随着视场角的变宽而增大。这时，例如，对于大透镜直径的第一透镜组，有可能完全不用特别低的色散玻璃形成宽的视场角。
在通过用于第二透镜组的非球面正透镜的玻璃型号满足的条件(1)中，当非球面正透镜的玻璃型号的阿贝数vd等于或小于80.0时，倍率色差校正不足。在通过用于第二透镜组的非球面正透镜的玻璃型号满足的条件(2)中，当异常色散Δθg，F等于或小于0.025时，倍率色差的次级光谱仍然相当高，它难以显示颜色模糊以保证分辨率。加入正第三透镜组，负、正和正透镜的三片式透镜组结构是可能的。加入正第三透镜组，使得出瞳的距离能够容易保证和通过移动第三透镜组的聚焦也是可能的。
当布置第三透镜组时，第三透镜组包括面向物方侧大曲率表面的正透镜。第三透镜组优选具有至少一个非球面。如果第三透镜组的结构是如上所述的结构，第三透镜组的厚度减小到最小，离轴象差诸如象散等被更好地校正。而且，当第三透镜组包括一片正透镜时，低色散玻璃型号优选用于色差校正的目的。在变焦时第三透镜组可以固定，然而，第三透镜组稍微移动，使得象差校正的自由度有可能提高。
作为第三透镜组，当满足条件(1)和(2)的玻璃型号包括一片正透镜时，该正透镜最接近像平面，每视场角的光束是分离的并且通过，变焦造成的光路变化很小。因此，第三透镜组具有与第二透镜组的非球面正透镜不同的色差校正功能，从而在整个变焦范围内能够提高色差校正的效果。
条件(3)是校正离轴单色象差的优选条件，离轴单色象差随着视场角变宽、倍率色差和彩色慧差的更好而增加。非球面正透镜在相当接近孔径光阑的位置，即，当参数dS-A/dS-L是在等于或小于0.75的位置时，通过非球面正透镜的离轴主光线的高度不够，从而难以将离轴单色象差诸如象散和慧差(coma aberration)以及色差诸如倍率色差和彩色慧差校正好。此外，很明显dS-A/dS-L不超过1.0。
当条件(4)的参数fA/f2等于或大于1.0时，非球面正透镜的折射力不足以减小次级光谱，并且不足以完全校正色差。相反，当条件(4)的参数fA/f2等于或小于0.4时，难以平衡色差校正和球差校正。尽管次级光谱被足够减小和色差被足够校正，为了将色差校正和球差校正平衡好，优选参数fA/f2满足比条件(4)稍窄的条件(4A)：0.5＜fA/f2＜0.95。
阿贝数vd为80或更高的特别低色散透镜是第二透镜组的非球面正透镜或第三透镜组的非球面正透镜的玻璃型号。对于它们的制作，除了非常小的透镜以外，难以使用模制工艺，这种工艺是在高温时将非球面的模腔形状传递给玻璃。具有这样的工艺，即，玻璃材料直接切割并磨制成非球面，然而，这种方法生产性非常差、成本高。
出于成本的原因，用满足条件(1)和(2)的玻璃型号生产的第二透镜组的非球面正透镜和第三透镜组的非球面正透镜由混合非球面透镜组成是有效的。因为混合非球面透镜由球面透镜的至少一个光学表面上的薄树脂层形成，其中非球面的模腔形状转变为诸如混合的非球面。
满足这种混合非球面透镜的优选条件是条件(5)和(6)。球面透镜容易用无机材料诸如玻璃等制作，它们的特性变化受环境变化诸如温度、湿度等的影像小。然而，与玻璃透镜相比，用于非球面部分的树脂层的特性变化(膨胀、收缩、折射率的变化等)受环境变化的影像大。
当条件(5)的参数tR/tA等于或大于0.1时，树脂层不必要地变厚，变焦镜头的光学特性的变化基本上由于环境变化变大，从而难以在使用阶段保证性能。相反，当参数等于或小于0.01时，树脂层太薄，使得需要校正象差的非球面的形状难以形成。
当条件(6)的参数rB/rA等于或大于1.4时，在透镜周边的树脂层厚度变薄，中心和周边质检的厚度差太大，从而难以高精度地形成非球面的形状。相反，当参数等于或小于0.5时，在透镜周边的树脂层厚度变厚，中心和周边的厚度差也太大，难以高精度地形成非球面的形状。
在根据本发明的变焦镜头中，除了非球面正透镜之外，第二透镜组优选具有至少一个非球面透镜，使得球差校正和象散与慧差的校正以高水平进行。由于采用上述结构，对一个非球面主要校正球差，对另一非球面主要校正象散和慧差。因此，变焦镜头非常好的性能是可能的。此外，两片非球面透镜(非球面正透镜和另一非球面透镜)的象差校正的功能是分开的，从而能够减小由非球面透镜偏心造成的图像性能下降。
而且，非球面正透镜优选最接近第二透镜组的像方侧设置，其它的非球面透镜优选最接近第二透镜组的物方侧设置。为了用低色散特性提高倍率色差校正的效果，非球面正透镜应该最接近第二透镜组的像方侧设置是合理的。同时，非球面透镜的影响在校正离轴象差诸如象散、慧差等时可能起主要作用。其它的非球面透镜设置在最接近孔径光阑的位置，从而尽可能能够有效地实现校正球差的主要作用。
当非球面正透镜最接近第二透镜组的像方侧设置时，与邻近非球面正透镜物方侧的设置的负透镜连接并且使用，即，高色散负透镜设置在非头面正透镜的物方侧，象散和彩色慧差能够校正得更好。这些透镜彼此连接，使得生产和成分误差的影响能够降低，保证更稳定。
在下文中，描述保证变焦镜头性能更好的条件。按照从物方侧的顺序，第一透镜组优选包括三片透镜，即，其凹面面对像方侧的负凹凸透镜、负透镜和正透镜。两片负透镜设置在第一透镜组的物方侧，使得具有大全角的离轴光通量在全部四个表面上逐渐折射，能够减少离轴象差的产生。
为了将单色象差校正得更好，优选第一透镜组具有等于或多于一个非球面。具体地说，设置在物方侧得两片负透镜的像方侧的任一表面优选为非球面。由于在这个位置采用非球面，尤其是在短焦端的畸变、象散等有可能被有效地校正。
尽管变焦，优选光阑的开口直径是不变的，因为机构被简化。然而，长焦端的开口直径大于短焦端的开口直径，从而变焦时F数的变化也很小。当需要减少达到像平面的光量时，光阑的直径可能很小。然而，优选减少光量的方式不是通过大大地改变光阑直径，而是插入ND(中性)滤光片等，从而能够防止由于折射现象造成的分辨率降低。
在下文中，利用附图解释本发明的实施例。图1表示变焦镜头的实施例并且是后面描述的第一实施例。按照从物方侧(附图的左侧)的顺序，图1所示的变焦镜头包括具有负折射力的第一透镜组I、具有正折射力的第二透镜组II、具有正折射力的第三透镜组III、和设置在第二透镜组的物方侧并且与第二透镜组II整体改变其位置的光阑S。在该变焦镜头中，当从广角端变焦到摄远端时，如箭头所示，至少第一透镜组I和第二透镜组II两者都移动，使得第一透镜组I和第二透镜组II之间的间隔减小，第二透镜组II和第三透镜组III之间的间隔增大。如下文所述，在第一实施例中，第二透镜组中包括的非球面正透镜的玻璃型号满足条件(1)和(2)。
图2是变焦镜头的另一实施例，表示后面描述的第二实施例。按照从物方侧(附图的左侧)的顺序，图2所示的变焦镜头包括具有负折射力的第一透镜组I、具有正折射力的第二透镜组II、具有正折射力的第三透镜组III、和设置在第二透镜组的物方侧并且与第二透镜组II整体改变其位置的光阑S。在该变焦镜头中，当从广角端变焦到摄远端时，如箭头所示，第一透镜组I和第二透镜组II两者都移动，使得第一透镜组I和第二透镜组II之间的间隔减小，第二透镜组II和第三透镜组III之间的间隔增大。如下文所述，在第二实施例中，第二透镜组中包括的非球面正透镜的玻璃型号满足条件(1)和(2)。
图3是变焦镜头的又一实施例，表示后面描述的第三实施例。按照从物方侧(附图的左侧)的顺序，图3所示的变焦镜头包括具有负折射力的第一透镜组I、具有正折射力的第二透镜组II、具有正折射力的第三透镜组III、和设置在第二透镜组的物方侧并且与第二透镜组II整体改变其位置的光阑S。在该变焦镜头中，当从广角端变焦到摄远端时，如箭头所示，第一透镜组I和第二透镜组II两者都移动，使得第一透镜组I和第二透镜组II之间的间隔减小，第二透镜组II和第三透镜组III之间的间隔增大。如下文所述，在第三实施例中，第二透镜组中包括的非球面正透镜的玻璃型号满足条件(1)和(2)。
图4是变焦镜头的又一实施例，表示后面描述的第四实施例。按照从物方侧(附图的左侧)的顺序，图4所示的变焦镜头包括具有负折射力的第一透镜组I、具有正折射力的第二透镜组II、具有正折射力的第三透镜组III、和设置在第二透镜组的物方侧并且与第二透镜组II整体改变其位置的光阑S。在该变焦镜头中，当从广角端变焦到摄远端时，如箭头所示，第一透镜组I和第二透镜组II两者都移动，使得第一透镜组I和第二透镜组II之间的间隔减小，第二透镜组II和第三透镜组III之间的间隔增大。如下文所述，在第四实施例中，第二透镜组中包括的非球面正透镜的玻璃型号满足条件(1)和(2)。即，在第一至第四实施例中，每个变焦镜头包括三个透镜组。
图5是变焦镜头的又一实施例，表示后面描述的第五实施例。按照从物方侧(附图的左侧)的顺序，图5所示的变焦镜头包括具有负折射力的第一透镜组I、具有正折射力的第二透镜组II和设置在第二透镜组的物方侧并且与第二透镜组II整体改变其位置的光阑S。该变焦镜头中，当从广角端变焦到摄远端时，如箭头所示，第一透镜组I和第二透镜组II都移动，使得第一透镜组I和第二透镜组II之间的间隔减小，第二透镜组II和像平面之间的间隔增大。如下文所述，在第五实施例中，第二透镜组中包括的非球面正透镜的玻璃型号满足条件(1)和(2)。即，第五实施例的变焦镜头是由两个透镜组构成变焦镜头的实例。此外，在图1-5中，用符号F表示的平板描述各种滤光片，诸如光学低通滤光片、红外截止滤光片等，和光接收元件诸如CCD(电荷耦合装置)传感器等的盖玻璃(密封玻璃)，其为单平板。
在描述变焦镜头的具体实施例以前，解释个人数字助理的实施例。如图21和22所示，个人数字助理30具有摄影镜头31和作为图像传感器的光接收元件(面传感器)45。个人数字助理30具有这样的结构，由摄影镜头31拍摄的物体图像在光接收元件45上提供图像，图像传感器45可以读取图像。
图像拾取装置包括摄影镜头31和光接收元件45。光接收元件45是彩色图像传感器。作为摄影镜头31，具体地说，根据本发明一实施例的变焦镜头，例如，使用后面所述的第一至第五实施例的一个。作为光接收元件45，其像素数为8-10百万像素，例如，使用光接收区域的对角线长度9.1mm、像素间距2μm像素数大约为10百万的CCD面传感器等。
如图22所示，光接收元件45的输出功率被CPU(中央处理单元)40控制的信号处理器42处理并转换成数字信息。在CPU 40控制的图像处理器41中进行预图像处理之后，由信号处理器42数字化的图像信息记录在半导体存储器44中。LCD(液晶显示)器38显示拍摄的图形，也显示在半导体存储器44中记录的的图像。此外，在半导体存储器44中记录的图像也可能利用通信卡43等发送到外部装置。
如图21A所示，当携带装置时，摄影镜头31在收缩状态，当用户接通电源开关36时，如图21B所示，镜筒伸出。在这种情况下，在镜筒中的每组变焦镜头例如设置在短焦端。每组的布置通过变焦杆34的操作来改变，这样有可能变焦到长焦端。然后，取景器33也随着摄影镜头31的视场角变化改变其变倍率。
半压快门按钮35进行聚焦。当使用第一至第五实施例的变焦镜头时，通过第三透镜组的移动或光接收元件45的移动进行聚焦。完全按下快门按钮35进行摄影，然后，进行上述图像信息处理。附图标记32是闪光灯。
通过操作操作按钮37，在LCD显示器38上可以显示记录在半导体存储器44中的图像或利用通信卡43等发送到外部装置。半导体存储器44、通信卡43等分别插入专用的或通用的槽39A和39B中，并且使用。
当摄影镜头31在收缩状态时，每组变焦镜头并非总是需要对准光轴。例如，如果机构是三个透镜组，第四透镜组和第五透镜组偏离光轴，并且与其它透镜组平行收纳，个人数字助理有可能更薄。
在下文中，描述根据本发明实施例的变焦镜头的四个具体实例。在所有实施例中，最大图像高度是4.70mm。在各个实施例中，符号的含义在下面描述。
f：整个系统的焦距
F：F数
ω：半视场角
R：曲率半径
D：表面之间间隔
Nd：折射率
vd：阿贝数
K：非球面的二次曲线常数
A4：第四级非球面系数
A6：第六级非球面系数
A8：第八级非球面系数
A10：第十级非球面系数
A12：第十二级非球面系数
A14：第十四级非球面系数
A16：第十六级非球面系数
A18：第十八级非球面系数
如果近轴曲率半径(近轴曲率)的反数为C、离光轴的高度为H、二次曲线常数为K、非球面系数为A4、A6、A8......，
非球面的形状用下面已知的表达式给出：
X＝CH2/{1+√(1-(1+K)C2H2)}
+A4·H4+A6·H6+A8·H8+A10·H10+A12·H12+A14·H14+A16·H16+A18·H18
X是从离光轴的高度为H的非球面的点到非球面顶点的相切平面(光轴的垂直面)画出的垂线长度。
例如，OHARA公司的产品和Sumita optical Glass公司的产品用作光学玻璃。玻璃型号的名称是每个公司的产品名称。
(第一实施例)
f＝5.204～14.996，F＝2.66～4.67，ω＝43.26～17.51
表面编号 R D Nd Vd Δθg，F 玻璃型号名称
01 24.422 1.60 1.73310 48.89 -0.0093   OHARAL-LAM72
  02*   9.225   4.11
03 -180.153 1.20 1.77250 49.60 -0.0092   OHARAS-LAH66
  04   11.584   4.10
05 20.498 3.55 1.80100 34.97 0.0015   OHARAS-LAM66
06 -34.360 1.00 1.75700 47.82 -0.0076   OHARAS-LAM54
07 232.236   变量(A)
  08   光阑   1.00
09* 8.821 1.56 1.77250 49.60 -0.0092   OHARAS-LAH66
  10   22.899   0.10
11 7.072 1.45 1.80440 39.59 -0.0045   OHARAS-LAH63
12 11.355 0.70 1.80100 34.97 0.0015   OHARAS-LAM66
13 3.897 2.25 1.48749 70.24 0.0022   OHARAS-FSL5
  14   6.572   0.33
15 11.142 0.60 1.74950 35.28 0.0025   OHARAS-LAM7
16 4.205 2.13 1.49700 81.54 0.0280   OHARAS-FPL51
17* -100.000   变量(B)
18 12.952 2.50 1.43875 94.94 0.0461   OHARAS-FPL53
19* -153.191   变量(C)
  20   ∞   1.24     1.51680   64.20   各种滤光片
  21   ∞
(非球面)
“*”号给予非球面。下列实施例与上面相同。
(第2表面)
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
(第9表面)
K＝0.0，
A4＝-7.05273×10-5，A6＝5.04003×10-7，A8＝-6.78678×10-8，
A10＝1.47308×10-9
(第17表面)
K＝0.0，
A4＝4.43634×10-5，A6＝1.20686×10-5，A8＝-4.69301×10-6，
A10＝1.28473×10-7
(第19表面)
K＝0.0，
A4＝6.54212×10-5，A6＝-8.10291×10-6，A8＝1.98320×10-7，
A10＝-2.19065×10-9
(变量)
 短焦端   中焦端  长焦端
 f＝5.20   f＝8.83  f＝15.00
    A  21.349   7.868  1.825
    B  3.669  7.448  17.837
    C  4.009  4.883  2.771
(条件参数值)
用上述数据描述条件(1)和(2)的参数。它们以相同的方式应用于以下实施例。
dS-A/dS-L＝1.00
fA/f2＝0.555
混合非球面透镜不用于第一实施例，因此，条件(5)和(6)不适用。
(第二实施例)
f＝5.201～14.992，F＝2.61～4.55，ω＝43.30～17.52
  表面编号 R D Nd Vd Δθg，F 玻璃型号名称
01 24.778 1.60 1.73310 48.89 -0.0093   OHARAL-LAM72
  02*   9.258     4.13
03 -135.512 0.90 1.77250 49.60 -0.0092   OHARAS-LAH66
  04   11.450     3.68
05 20.052 3.62 1.80100 34.97 0.0015   OHARAS-LAM66
06 -31.678 0.80 1.75700 47.82 -0.0076   OHARAS-LAM54
07 575.312     变量(A)
  08   光阑     1.00
09* 8.059 1.70 1.77250 49.60 -0.0092   OHARAS-LAH66
  10  33.197   0.23
11 8.347 1.41 1.74320 49.34 -0.0085   OHARAS-LAM60
12 15.124 0.74 1.80100 34.97 0.0015   OHARAS-LAM66
13 4.000 1.97 1.48749 70.24 0.0022   OHARAS-FSL5
  14  5.836   0.81
15 11.591 0.76 1.69895 30.13 0.0103   OHARAS-TIM35
16 6.099 1.80 1.43875 94.94 0.0461   OHARAS-FPL51
  17  -83.473   0.04   1.52000   52.00   树脂层
18* -92.525   变量(B)
19 11.393 2.77 1.43875 94.94 0.0461   OHARAS-FPL53
20* -173.335   变量(C)
  21  ∞    1.24   1.51680   64.20   各种滤光片
  22  ∞
(非球面)
(第2表面)
K＝0.0，
A4＝-1.35880×10-4，A6＝-6.92172×10-7，A8＝-6.14443×10-9，A10＝-1.43503×10-10，
A12＝-3.48101×10-12，A14＝2.10140×10-14，A16＝9.10457×10-16，A18＝-1.22550×10-17
(第9表面)
K＝0.0，
A4＝-1.07511×10-4，A6＝-2.17978×10-7，A8＝-6.37972×10-8，
A10＝9.25387×10-10
(第18表面)
K＝0.0，
A4＝9.82250×10-5，A6＝2.14093×10-5，A8＝-4.33536×10-6，
A10＝2.17218×10-7
(第20表面)
K＝0.0，
A4＝1.17631×10-4，A6＝-9.65391×10-6，A8＝2.41593×10-7，
A10＝-2.63773×10-9
(变量)
    短焦端     中焦端     长焦端
    f＝5.20     f＝8.83     f＝14.99
    A     21.522     8.000     1.810
    B     3.665     7.592     17.621
    C     3.514     4.348     2.830
(条件参数值)
dS-A/dS-L＝1.00
fA/f2＝0.884
tR/tA＝0.0217
rB/rA＝0.902
(第三实施例)
f＝5.204～15.004，F＝2.64～4.66，ω＝43.27～17.52
表面编号 R D Nd Vd Δθg，F 玻璃型号名称
01 25.388 1.60 1.73310 48.89 -0.0093     OHARAL-LAM72
  02*   9.192     4.03
03 -284.803 0.90 1.77250 49.60 -0.0092     OHARAS-LAH66
  04   11.799     4.27
05 20.868 3.43 1.80100 34.97 0.0015     OHARAS-LAM66
06 -34.927 0.80 1.75700 47.82 -0.0076     OHARAS-LAM54
07 206.277     变量(A)
  08   光阑     1.00
09* 8.032 1.65 1.79952 42.22 -0.0060     OHARAS-LAH52
  10   22.923     0.57
11 7.349 1.69 1.78470 26.29 0.0146     OHARAS-TIH23
12 3.790 1.74 1.48749 70.24 0.0022     OHARAS-FSL5
  13   6.487     0.44
14 15.189 0.75 1.74950 35.28 0.0025     OHARAS-LAM7
  15   6.168     0.16
  16*   6.977     0.12   1.52000     52.00     树脂层
17 6.589 1.50 1.43875 94.94 0.0461     OHARAS-FPL53
18 -22.660     变量(B)
19 12.659 2.72 1.43875 94.94 0.0461   OHARAS-FPL53
20* -112.732   变量(C)
21 ∞ 1.24 1.51680 64.20   各种滤光片
  22   ∞
(非球面)
(第2表面)
K＝0.0，
A4＝-1.36843×10-4，A6＝-6.47708×10-7，A8＝-7.35880×10-9，
A10＝-1.35479×10-10，A12＝-3.38913×10-12，A14＝2.21060×10-14，
A16＝9.07422×10-16，A18＝-1.29112×10-17
(第9表面)
K＝0.0，
A4＝-9.88713×10-5，A6＝-2.55374×10-7，A8＝-7.80472×10-8，
A10＝1.69652×10-9
(第16表面)
K＝0.0，
A4＝-4.03962×10-5，A6＝5.78224×10-6，A8＝1.51452×10-6，
A10＝-1.25128×10-8
(第20表面)
K＝0.0，
A4＝3.98967×10-5，A6＝-5.16113×10-6，A8＝1.10338×10-7，
A10＝-1.01513×10-9
(变量)
    短焦端     中焦端   长焦端
    f＝5.20     f＝8.84   f＝15.00
    A     21.350     7.748   1.828
    B     4.087     8.347     19.430
    C     4.321     5.093     2.815
(条件参数值)
dS-A/dS-L＝0.832
fA/f2＝0.811
tR/tA＝0.0741
rB/rA＝0.944
(第四实施例)
f＝5.206～15.006，F＝2.58～4.49，ω＝43.27～17.47
  表面编号 R D Nd Vd Δθg，F 玻璃型号名称
01 24.439 1.60 1.73310 48.89 -0.0093   OHARAL-LAM72
  02*   9.047   4.04
03 -208.323 0.90 1.74400 44.79 -0.0035   OHARAS-LAM2
  04   12.228   4.35
05 22.021 2.42 1.80518 25.42 0.0158   OHARAS-TIH6
06 250.000   变量(A)
  07   光阑   1.00
08* 7.935 1.64 1.79952 42.22 -0.0060   OHARAS-LAH52
  09   25.546   0.28
10 7.796 1.54 1.80610 40.93 -0.0052   OHARAS-LAH53
11 -205.340 0.50 1.85000 32.40 0.0039   SUMITAK-LaSFn21
12 4.000 1.95 1.48749 70.24 0.0022   OHARAS-FSL5
  13   5.774   0.39
14 10.938 1.17 1.68893 31.07 0.0092   OHARAS-TIM28
15 6.023 1.80 1.43875 94.94 0.0461   OHARAS-FPL53
  16   -56.695   0.08   1.52000   52.00   树脂层
17* -59.395   变量(B)
18 11.698 2.64 1.43875 94.94 0.0461   OHARAS-FPL53
19* -225.859   变量(C)
  20   ∞   1.24   1.51680   64.20   各种滤光片
  21   ∞
(非球面)
(第2表面)
K＝0.0，
A4＝-1.30875×10-4，A6＝-6.16199×10-7，A8＝-9.33434×10-9，
A10＝-1.13135×10-10，A12＝-3.64254×10-12，A14＝2.18018×10-14，
A16＝9.66843×10-16，A18＝-1.47933×10-17
(第8表面)
K＝0.0，
A4＝-9.42018×10-5，A6＝1.48563×10-7，A8＝-9.08707×10-8，
A10＝2.14140×10-9
(第17表面)
K＝0.0，
A4＝1.48391×10-4，A6＝2.15451×10-5，A8＝-4.41154×10-6，
A10＝2.28669×10-7
(第19表面)
K＝0.0，
A4＝1.35253×10-4，A6＝-8.89107×10-6，A8＝1.65638×10-7，
A10＝-1.21325×10-9
(变量)
 短焦端  中焦端  长焦端
 f＝5.21  f＝8.84  f＝15.01
    A  21.161  7.897  1.822
    B  3.661  7.342  17.177
    C  3.498  4.405  2.848
(条件参数值)
dS-A/dS-L＝1.00
fA/f2＝0.871
tR/tA＝0.0444
rB/rA＝0.955
(第五实施例)
f＝5.200～12.492，F＝2.84～3.96，ω＝43.22～20.63
  表面编号 R D Nd Vd Δθg，F 玻璃型号名称
01 27.986 1.60 1.73310 48.89 -0.0093   OHARAL-LAM72
  02*   9.245     2.67
03 47.734 0.90 1.77250 49.60 -0.0092   OHARAS-LAH66
  04   8.311     3.60
05 16.509 2.79 1.71736 29.52 0.0110   OHARAS-TIH1
06* 250.000     变量(A)
  07   光阑     1.00
08* 7.987 1.54 1.79952 42.22 -0.0060   OHARAS-LAH52
  09   35.368     0.16
10 10.446 1.57 1.77250 49.60 -0.0092   OHARAS-LAH66
11 -13.557 0.96 1.83400 37.16 -0.0037   OHARAS-LAH60
12 4.260 3.53 1.49700 81.54 0.0280   OHARAS-FSL51
  13   7.834     0.59
14 6.809 0.50 1.73400 51.47 -0.0096   OHARAS-LAL59
15 4.128 3.24 1.43875 94.94 0.0461   OHARAS-FPL53
  16   -19.373     0.04     1.52000     52.00   树脂层
17* -19.770     变量(B)
  18   ∞     1.24     1.51680     64.20   各种滤光片
  19   ∞
(非球面)
(第2表面)
K＝0.0，
A4＝-1.23905×10-4，A6＝-2.67726×10-6，A8＝1.13346×10-8，
A10＝-7.07042×10-11，A12＝-4.31642×10-12，A14＝1.17946×10-14，
A16＝9.294×10-16，A18＝-1.19738×10-17
(第6表面)
K＝0.0，
A4＝-3.05548×10-5，A6＝1.71370×10-7，A8＝-2.16113×10-8，
A10＝9.03382×10-11
(第8表面)
K＝0.0，
A4＝-9.07935×10-5，A6＝2.92706×10-7，A8＝-1.23507×10-7，
A10＝5.11168×10-9
(第17表面)
K＝0.0，
A4＝2.07163×10-4，A6＝4.32738×10-6，A8＝-1.9072×10-6，
A10＝1.13689×10-8
(变量)
短焦端   中焦端   长焦端
f＝5.20   f＝8.06   f＝12.49
  A 21.075   9.408   1.879
  B 6.431   8.997   12.976
(条件参数值)
dS-A/dS-L＝1.00
fA/f2＝0.656
tR/tA＝0.0122
rB/rA＝1.020
图6-8是关于第一实施例的象差图。图6表示在短焦端(广角端)的象差图。图7表示在中焦端的象差图，图8表示在长焦端(摄远端)的象差图。在球差图中的虚线描述正弦条件。象散图中的实线描述矢状图像表面，虚线描述子午线图像表面。这些以相同的方式应用于其它实施例的象差图。图9-11描述有关第二实施例的象差图。图9表示在短焦端(广角端)的象差图。图10表示在中焦端的象差图，图11表示在长焦端(摄远端)的象差图。图12-14描述有关第三实施例的象差图。图12表示在短焦端(广角端)的象差图。图13表示在中焦端的象差图，图14表示在长焦端(摄远端)的象差图。图15-17描述有关第四实施例的象差图。图15表示在短焦端(广角端)的象差图。图16表示在中焦端的象差图，图17表示在长焦端(摄远端)的象差图。图18-20描述有关第五实施例的象差图。图18表示在短焦端(广角端)的象差图。图19表示在中焦端的象差图，图20表示在长焦端(摄远端)的象差图。在每个实施例中，象差被充分地校正，每个实施例能够相当于8-10百万或更高的像素的光接收元件。
根据本发明的实施例，实现新颖的变焦镜头新颖的图像拾取装置和新颖的个人数字助理。通过提供根据本发明实施例的变焦镜头，如实施例所述，象差被校正好，变焦镜头广角端的半视场角等于或大于42度，还使视场角足够宽，同时，它达到接近3倍的变焦倍率和相当于8-10百万像素或更高像素图像传感器的分辨率。
尽管根据示例性实施例描述了本发明，但它不限于此。应该理解，不脱离以下权利要求限定的本发明的范围，本领域的普通技术人员对所述实施例可以作出变化。
本申请基于2006年11月27日提交的日本专利申请No.2006-318743和2007年4月18日提交的日本专利申请No.2007-109635并要求它们的优先权，它们的全部内容在本文中引入作为参考。

Claims (17)

1.一种变焦镜头，包括：
具有负折射力的第一透镜组；
具有正折射力的第二透镜组，包括至少三片正透镜和两片负透镜，其中所述三片正透镜中至少之一是非球面正透镜；和
设置在第二透镜组物方侧的光阑，该光阑与第二透镜组一起整体地移动，
第一透镜组和第二透镜组按照从物方侧到像方侧的顺序布置，和
当进行从广角端变焦到摄远端的变焦时，第一透镜组和第二透镜组都移动，使得第一透镜组和第二透镜组之间的间隔减小，第二透镜组和像平面之间的间隔增大，
其中第二透镜组的三片正透镜的至少一片非球面正透镜的玻璃型号的阿贝数vd和异常色散Δθg，F分别满足以下条件：
vd＞80.0           (1)
Δθg，F＞0.025    (2)
其中ng是g线的折射率，nF是F线的折射率，nc是c线的折射率，vd是阿贝数，Δθg，F是异常色散，
其中相对局部色散用一条件来定义：
θg，F＝(ng-nF)/(nF-nc)
其中所述异常色散Δθg，F定义为与二维坐标面的参考线的偏差，
其中所述二维坐标面用包括两个垂直轴的平面来定义，所述相对局部色散θg，F为纵轴，所述阿贝数vd为横轴，
其中所述参考线用连接参考玻璃型号K7的坐标点(vd＝60.49，θg，F＝0.5432)和参考玻璃型号F2的坐标点(vd＝36.26，θg，F＝0.5830)的直线来定义。
2.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，还包括：
具有正折射力的第三透镜组，该第三透镜组设置在第二透镜组的像方侧，
其中当进行从广角端变焦到摄远端的变焦时，第一透镜组和第二透镜组都移动，使得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。
3.如权利要求2所述的变焦镜头，其中，第三透镜组包括一片正透镜。
4.如权利要求3所述的变焦镜头，其中，第三透镜组的所述一片正透镜是非球面正透镜，该一片正透镜的非球面正透镜的玻璃型号的阿贝数vd和异常色散Δθg，F分别满足以下条件：
vd＞80.0              (1)
Δθg，F＞0.025       (2)。
5.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，从孔径光阑到第二透镜组中最接近像方侧的表面之间的光轴距离dS-L，和从光阑到第二透镜组中最接近像方侧的非球面之间的光轴距离dS-A满足条件：
0.75＜dS-A/dS-L≤1.0  (3)。
6.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，第二透镜组的焦距f2和第二透镜组像方侧的非球面的焦距fA满足条件：
0.4＜fA/f2＜1.0       (4)。
7.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，包括满足条件(1)和(2)的玻璃型号的非球面正透镜在其光学表面的至少一个表面具有树脂层，并且是混合非球面透镜，在该混合非球面透镜中所述树脂层的空气接触表面形成非球面的形状。
8.如权利要求7所述的变焦镜头，其中，整个混合非球面透镜的中心厚度tA与所述树脂层的中心厚度tR满足条件：
0.01＜tR/tA＜0.1      (5)。
9.如权利要求7所述的变焦镜头，其中，作为混合非球面透镜的树脂层空气接触表面的非球面的近轴曲率半径rA，和形成所述树脂层的球面的曲率半径rB满足条件：
0.5＜rB/rA＜1.4       (6)。
10.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，除了包括满足条件(1)和(2)的玻璃型号的非球面正透镜之外，第二透镜组还包括至少一片非球面透镜。
11.如权利要求10所述的变焦镜头，其中，所述至少一片非球面正透镜设置在第二透镜组中最接近像方侧的位置，所述至少一片非球面透镜设置在第二透镜组中最接近物方侧的位置。
12.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，所述至少一片非球面正透镜设置在第二透镜组中最接近像方侧的位置，与设置在其物方侧并且与其邻近设置的负透镜胶结。
13.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，具有相当于8-10百万像素或更高的图像传感器的分辨率，所述广角端的半视场角等于或大于42度。
14.一种图像拾取装置，包括作为摄影变焦镜头的变焦镜头，该变焦镜头包括：
具有负折射力的第一透镜组；
具有正折射力的第二透镜组，包括至少三片正透镜和两片负透镜，其中所述三片正透镜中至少之一是非球面正透镜；和
设置在第二透镜组物方侧的光阑，该光阑与第二透镜组一起整体地移动，
第一透镜组和第二透镜组按照从物方侧到像方侧的顺序布置，和
当进行从广角端变焦到摄远端的变焦时，第一透镜组和第二透镜组都移动，使得第一透镜组和第二透镜组之间的间隔减小，第二透镜组和像平面之间的间隔增大，
其中第二透镜组的三片正透镜的至少一片非球面正透镜的玻璃型号的阿贝数vd和异常色散Δθg，F分别满足以下条件：
vd＞80.0           (1)
Δθg，F＞0.025    (2)
其中ng是g线的折射率，nF是F线的折射率，nc是c线的折射率，vd是阿贝数，Δθg，F是异常色散，
其中相对局部色散用以下条件来定义：
θg，F＝(ng-nF)/(nF-nc)
其中所述异常色散Δθg，F定义为与二维坐标面的参考线的偏差，
其中所述二维坐标面用包括两个垂直轴的平面来定义，所述相对局部色散θg，F为纵轴，所述阿贝数vd为横轴，
其中所述参考线用连接参考玻璃型号K7的坐标点(vd＝60.49，θg，F＝0.5432)和参考玻璃型号F2的坐标点(vd＝36.26，θg，F＝0.5830)的直线来定义。
15.如权利要求14所述的图像拾取装置，其中彩色图像传感器用作所述图像传感器。
16.如权利要求15所述的图像拾取装置，具有相当于8-10百万像素或更高的图像传感器的分辨率，所述广角端的半视场角等于或大于42度。
17.一种个人数字助理，包括图像拾取装置，图像拾取装置包括作为摄影变焦镜头的变焦镜头，该变焦镜头具有：
具有负折射力的第一透镜组；
具有正折射力的第二透镜组，包括至少三片正透镜和两片负透镜，其中所述三片正透镜中至少之一是非球面正透镜；和
设置在第二透镜组物方侧的光阑，该光阑与第二透镜组一起整体地移动，
第一透镜组和第二透镜组按照从物方侧到像方侧的顺序布置，和
当进行从广角端变焦到摄远端的变焦时，第一透镜组和第二透镜组都移动，使得第一透镜组和第二透镜组之间的间隔减小，第二透镜组和像平面之间的间隔增大，
其中第二透镜组的三片正透镜的至少一片非球面正透镜的玻璃型号的阿贝数vd和异常色散Δθg，F分别满足以下条件：
vd＞80.0           (1)
Δθg，F＞0.025    (2)
其中ng是g线的折射率，nF是F线的折射率，nc是c线的折射率，vd是阿贝数，Δθg，F是异常色散，
其中所述相对局部色散用以下条件来定义：
θg，F＝(ng-nF)/(nF-nc)
其中所述异常色散Δθg，F定义为与二维坐标面的参考线的偏差，
其中所述二维坐标面用包括两个垂直轴的平面来定义，所述相对局部色散θg，F为纵轴，所述阿贝数vd为横轴，
其中所述参考线用连接参考玻璃型号K7的坐标点(vd＝60.49，θg，F＝0.5432)和参考玻璃型号F2的坐标点(vd＝36.26，θg，F＝0.5830)的直线来定义。
CN200710193472A 2006-11-27 2007-11-27 变焦镜头、图像拾取装置和个人数字助理 Expired - Fee Related CN100576010C (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP318743/06 2006-11-27
JP2006318743 2006-11-27
JP109635/07 2007-04-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101191898A true CN101191898A (zh) 2008-06-04
CN100576010C CN100576010C (zh) 2009-12-30

Family

ID=39486986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200710193472A Expired - Fee Related CN100576010C (zh) 2006-11-27 2007-11-27 变焦镜头、图像拾取装置和个人数字助理

Country Status (2)

Country Link
JP (2) JP5072075B2 (zh)
CN (1) CN100576010C (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101943790A (zh) * 2009-07-02 2011-01-12 佳能株式会社 光学系统和包括该光学系统的光学装置
CN102323660A (zh) * 2011-09-28 2012-01-18 福建福光数码科技有限公司 用于智能建筑中的高分辨率多点变焦镜头
CN102375221A (zh) * 2010-08-24 2012-03-14 大立光电股份有限公司 光学摄影镜组
US8218242B2 (en) 2008-03-03 2012-07-10 Nikon Corporation Zoom lens and optical apparatus equipped with this zoom lens
CN111522131A (zh) * 2019-02-01 2020-08-11 扬明光学股份有限公司 定焦镜头及其制造方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5015514B2 (ja) 2006-06-22 2012-08-29 株式会社リコー ズームレンズおよび撮像装置および携帯情報端末装置
JP5158465B2 (ja) 2006-06-30 2013-03-06 株式会社リコー ズームレンズ、カメラおよび携帯情報端末装置
JP5682806B2 (ja) * 2009-03-17 2015-03-11 株式会社リコー 撮像光学系、カメラ装置および携帯情報端末装置
WO2014024962A1 (ja) * 2012-08-08 2014-02-13 株式会社ニコン ズームレンズ、光学装置、ズームレンズの製造方法
JP2014035404A (ja) * 2012-08-08 2014-02-24 Nikon Corp ズームレンズ、光学装置、ズームレンズの製造方法
JP6066277B2 (ja) * 2012-11-14 2017-01-25 株式会社リコー ズームレンズ、撮像装置および情報装置
TWI463174B (zh) * 2013-03-19 2014-12-01 Sintai Optical Shenzhen Co Ltd 變焦鏡頭
CN109814239B (zh) * 2019-03-29 2024-01-19 厦门力鼎光电股份有限公司 一种鱼眼镜头
CN113219629B (zh) * 2021-04-28 2023-06-13 长光卫星技术股份有限公司 一种航天夜光遥感光学镜头
CN114460725B (zh) * 2022-01-17 2022-12-02 北京理工大学 一种水空两用全景镜头

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4302375B2 (ja) * 2002-08-08 2009-07-22 株式会社リコー ズームレンズおよびカメラ装置
JP4321850B2 (ja) * 2003-06-30 2009-08-26 株式会社リコー ズームレンズ、カメラおよび携帯情報端末装置
JP4657624B2 (ja) * 2004-05-06 2011-03-23 日本電産コパル株式会社 ズームレンズ
JP4892892B2 (ja) * 2004-09-15 2012-03-07 株式会社ニコン 広角ズームレンズ
JP2006284790A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Olympus Corp 電子撮像装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8218242B2 (en) 2008-03-03 2012-07-10 Nikon Corporation Zoom lens and optical apparatus equipped with this zoom lens
CN101526667B (zh) * 2008-03-03 2012-09-19 株式会社尼康 变焦透镜和配备有该变焦透镜的光学设备
CN101943790A (zh) * 2009-07-02 2011-01-12 佳能株式会社 光学系统和包括该光学系统的光学装置
CN101943790B (zh) * 2009-07-02 2012-06-06 佳能株式会社 光学系统和包括该光学系统的光学装置
CN102375221A (zh) * 2010-08-24 2012-03-14 大立光电股份有限公司 光学摄影镜组
CN102375221B (zh) * 2010-08-24 2013-06-05 大立光电股份有限公司 光学摄影镜组
CN102323660A (zh) * 2011-09-28 2012-01-18 福建福光数码科技有限公司 用于智能建筑中的高分辨率多点变焦镜头
CN102323660B (zh) * 2011-09-28 2014-05-14 福建福光数码科技有限公司 用于智能建筑中的高分辨率多点变焦镜头
CN111522131A (zh) * 2019-02-01 2020-08-11 扬明光学股份有限公司 定焦镜头及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012185523A (ja) 2012-09-27
JP5516661B2 (ja) 2014-06-11
CN100576010C (zh) 2009-12-30
JP5072075B2 (ja) 2012-11-14
JP2008158481A (ja) 2008-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100576010C (zh) 变焦镜头、图像拾取装置和个人数字助理
US10746963B2 (en) Image-forming lens, and imaging apparatus and information device using the image-forming lens
TWI647511B (zh) 攝像用光學鏡組、取像裝置及電子裝置
TWI742675B (zh) 攝像用光學鏡頭組、取像裝置及電子裝置
CN107783256B (zh) 摄像镜头、相机装置、车载相机装置、传感装置、车载传感装置
US7535650B2 (en) Zoom lens, image pickup apparatus, and personal digital assistant
US6728047B2 (en) Compact photographing lens
CN103676093A (zh) 成像镜头、成像设备和信息装置
TWI707157B (zh) 攝影透鏡系統、取像裝置及電子裝置
CN103901583A (zh) 成像光学系统、照相机装置以及移动信息终端装置
CN103513407B (zh) 变焦镜头
CN109633870A (zh) 光学镜头及成像设备
KR20200089235A (ko) 렌즈가 6개 이상인 사진용 대물 렌즈
CN109960004A (zh) 光学镜头
KR101724264B1 (ko) 촬영 렌즈계
JP2002162562A (ja) 撮影レンズ
JP2003149545A (ja) フロントシャッタ方式の単焦点レンズ
CN115248496B (zh) 一种高清晰度光学镜头及高性能激光雷达
JP2019095607A (ja) 結像レンズおよびカメラおよび携帯情報端末装置
CN114252981B (zh) 光学镜头
JP2005316208A (ja) 撮像レンズ
TWI768876B (zh) 攝像用光學鏡頭組、取像裝置及電子裝置
JP2001281539A (ja) 広角レンズ
JP2002098887A (ja) 撮影レンズ
CN218158518U (zh) 一种近物距光学成像镜头

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20091230

Termination date: 20181127