CN101526667A - 变焦透镜和配备有该变焦透镜的光学设备 - Google Patents

变焦透镜和配备有该变焦透镜的光学设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及变焦透镜和配备有该变焦透镜的光学设备。本发明的变焦透镜具有：从物体起按顺序安置的具有负折射光焦度的第一透镜组、具有正折射光焦度的第二透镜组、和具有正折射光焦度的第三透镜组，其中当变焦时在每一个透镜组之间的距离被改变，第二透镜组具有分别地具有非球面表面的至少两个正透镜，并且具有非球面表面的正透镜中的至少一个满足以下表达式的条件：νd＞70，其中νd是阿贝数。

Description

变焦透镜和配备有该变焦透镜的光学设备
通过引用而并入
本发明要求日本专利申请No.2008-052610的优先权，由此该申请通过引用而被并入。
技术领域
本发明涉及一种适用于使用电子图像传感元件的照相机诸如数字静态照相机和摄影机的变焦透镜，以及一种配备有该变焦透镜的光学设备。
背景技术
近来，在数字照相机中，正在使用一种包括能够拍摄更广范围的广角区域的变焦透镜。例如，已经提出一种变焦透镜(例如日本专利申请公开No.2007-065514)，该变焦透镜由从物体起按顺序安置的具有负折射光焦度的第一透镜组、具有正折射光焦度的第二透镜组、和具有正折射光焦度的第三透镜组构成。
发明内容
近来，虽然固态图像传感器件诸如CCD和CMOS已经变得高度集成化，对于照相机透镜而言，要求更高的成像性能以支持高像素化。然而，在传统的变焦透镜中，在远摄端态中视角宽，但是可变倍率比小并且在远摄侧处的焦距不足。其光学性能也是不足的，并且不能支持高度集成的固态图像传感器件。
鉴于前述，本发明的一个目的在于提供一种能够实现高可变倍率的、紧凑的和高性能的变焦透镜，以及一种配备有该变焦透镜的光学设备。
问题解决方案
为了实现这个目的，本发明的变焦透镜从物体起按顺序包括：具有负折射光焦度的第一透镜组、具有正折射光焦度的第二透镜组、和具有正折射光焦度的第三透镜组。此外，当变焦时，在每一个透镜组之间的距离被改变，第二透镜组具有至少两个正透镜，所述正透镜分别地具有非球面表面，并且所述具有非球面表面的正透镜中的至少一个满足条件表达式：νd＞70，其中νd是阿贝(Abbe)数。
本发明的光学设备具有根据上述构造的变焦透镜。
本发明的有利效果
根据本发明，能够提供一种能够实现高可变倍率的、紧凑的和高性能的变焦透镜，以及一种配备有该变焦透镜的光学设备。
从在下文中给出的详细说明将清楚本发明进一步的适用性范围。然而，应该理解详细说明和具体实例，虽然说明本发明的优选实施例，但仅仅通过说明方法给出，因为根据该详细说明，本领域技术人员可以清楚在本发明精神和范围中的各种改变和修改。
附图说明
从这里在下面给出的详细说明和仅仅作为示意给出并且因此并非限制本发明的附图，可以更加充分地理解本发明。
图1是示出根据本实施例的电子静态照相机(光学设备)的图，其中图1A是前视图，图1B是后视图，以及图1C是沿着图1A中的A-A’线的截面视图；
图2是示出根据实例1的变焦透镜的构造和变焦轨迹的图；
图3A是示出在广角端态中当在无限远上聚焦时根据实例1的变焦
透镜的各种像差的图示，图3B是示出在中间焦距状态中当在无限远上聚焦时根据实例1的变焦透镜的各种像差的图示，以及图3C是示出在远摄端态中当在无限远上聚焦时根据实例1的变焦透镜的各种像差的图示；
图4是示出根据实例2的变焦透镜的构造和变焦轨迹的图；
图5A是示出在广角端态中当在无限远上聚焦时根据实例2的变焦透镜的各种像差的图示，图5B是示出在中间焦距状态中当在无限远上聚焦时根据实例2的变焦透镜的各种像差的图示，以及图5C是示出在远摄端态中当在无限远上聚焦时根据实例2的变焦透镜的各种像差的图示；
图6是示出根据实例3的变焦透镜的构造和变焦轨迹的图；
图7A是示出在广角端态中当在无限远上聚焦时根据实例3的变焦透镜的各种像差的图示，图7B是示出在中间焦距状态中当在无限远上聚焦时根据实例3的变焦透镜的各种像差的图示，以及图7C是示出在远摄端态中当在无限远上聚焦时根据实例3的变焦透镜的各种像差的图示；以及
图8是示出用于变焦透镜的制造方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明的优选实施例。图1示出配备有根据该实施例的、稍后述及的变焦透镜的电子静态照相机，其中图1A是前视图，并且图1B是后视图。图1C是沿着图1A中的A-A’线的截面视图。
在图1中的电子静态照相机1中，当按下未被示出的电源按钮时，照相机透镜2的未被示出的快门被打开，并且来自未示出物体的光被照相机透镜2集中，并且在置于图像平面I上的图像传感器件C(例如CCD、CMOS)上形成图像。在置于电子静态照相机1的后部中的液晶监视器3上显示在图像传感器件C上形成的物体图像。使用者在观看液晶监视器3时确定物体图像的构图，然后按下释放按钮4以利用图像传感器件C拍摄物体图像，并且在未被示出的存储器中记录和存储图像。
照相机透镜2是根据本实施例的、稍后述及的变焦透镜ZL。在电子静态照相机1中，安置：当物体黑暗时发射辅助光的辅助光发射单元5；广角(W)-远摄(T)按钮6，广角(W)-远摄(T)按钮6使透镜系统2变焦，即将照相机透镜2从广角端态(W)变焦到远摄端态(T)；和用于设置电子静态照相机1的各种状态的功能按钮7。以此方式，构造出包含根据本实施例的、稍后述及的变焦透镜ZL的电子静态照相机1。
如上所述，用作照相机透镜2的、根据本实施例的变焦透镜ZL，由从物体起按顺序安置的具有负折射光焦度的第一透镜组G1、具有正折射光焦度的第二透镜组G2、和具有正折射光焦度的第三透镜组G3构成。
在变焦透镜ZL中，当焦距从广角端态改变(变焦)到远摄端态时，第一透镜组G1在面向图像的凸轨迹中移动，第二透镜组G2朝向物体移动，并且第三透镜组G3朝向图像移动，从而在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离降低，并且在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离增加(见图2)。
用于调节光量的孔径光阑S被置于第一透镜组G1和第二透镜组G2之间，并且当从广角端态变焦到远摄端态时，孔径光阑S与第二透镜组G2一起地移动。利用这种构造，第一透镜组G1的透镜直径能够降低，并且出瞳的位置能够远离图像平面。
减少红外波段波长的过滤器FL被置于变焦透镜ZL和图像平面I(图像传感器件)之间。
根据本实施例的变焦透镜ZL是一种负导型变焦透镜，在其中安置最靠近物体侧安置的、具有负折射光焦度的透镜组，即第一透镜组G1。因此，在广角端态中，最大视角射线距光轴的高度能够被降低。所以前透镜即最靠近物体定位的透镜的直径能够被降低。
在具有负-正-正透镜组构造的上述变焦透镜ZL中，主要通过改变第二透镜组G2的成像放大率而执行从广角端态到远摄端态的变焦，所以，如果在第二透镜组G2中的像差未被良好地校正，则由于变焦而引起的像差波动成为一个严重问题，并且增加可变倍率比变得困难。还在其中第二透镜组G2的放大率较高的远摄端态中，第二透镜组G2中的每一个透镜关于偏心的相对灵敏度变高，并且由于制备弥散引起的性能下降增加。因此具有非球面表面的至少两个正透镜被分别地置于第二透镜组G2中，由此对球面像差、慧形像差和场曲的校正能够被分别地分配到这些非球面表面，并且即使可变倍率比增加，也能够降低由于变焦引起的像差波动。还能够降低由于非球面透镜的偏心而引起的性能劣化。
优选的是置于第二透镜组中的、具有非球面表面的至少两个正透镜中的一个被安置成在第二透镜组G2中最靠近图像。利用这种构造，能够有效地校正在广角端态中的慧形像差和像散，并且能够实现良好的光学性能。
还优选的是，第二透镜组G2具有从物体起按顺序安置的第一正透镜、胶合透镜和第二正透镜。利用这种构造，球面像差、轴向色差和横向色差能够被良好地校正。
优选的是，当从广角端态变焦到远摄端态时，第三透镜组面向图像移动。利用这种构造，能够增加可变倍率比，而不增加变焦透镜ZL的尺寸，并且能够适当地校正在变焦时在中间焦距状态中的像散。
优选的是，第三透镜组G3是正透镜和负透镜的胶合透镜。通过使得第三透镜组G3为胶合透镜，能够在全部变焦区域中良好地校正横向色差。
还优选的是，第三透镜组G3是聚焦透镜组。由此，能够有效地抑制在聚焦时的像差波动。
在具有以上构造的变焦透镜ZL中，优选的是，在第二透镜组G2中具有非球面表面的至少两个正透镜中的至少一个满足下面的表达(1)的条件
νd＞70                           (1)
其中νd是阿贝数。
以上条件表达式(1)是用于适当地规定在第二透镜组G2中具有非球面表面的正透镜的材料的阿贝数。通过在第二透镜组G2中具有非球面表面的正透镜中的至少一个满足这样的条件表达式(1)，能够降低在远摄端态中的轴向色差和横向色差，并且能够实现具有高对比度的良好光学性能。为了确保本实施例的效果，优选的是，条件表达式(1)的下限数值为75。更加优选的是，条件表达式(1)的下限数值为80。
在根据本实施例的变焦透镜ZL中，优选的是，在第二透镜组G2中最靠近图像安置的透镜满足下面的表达(2)的条件，
νdL＞70                          (2)
其中νdL是阿贝数。
以上条件表达式(2)是用于适当地规定在第二透镜组G2中图像侧透镜的材料的阿贝数。通过满足条件表达式(2)，能够降低在广角端态中的慧形色差，并且能够实现良好的光学性能。为了确保本实施例的效果，优选的是，条件表达式(2)的下限数值为75。更加优选的是，条件表达式(2)的下限数值为80。
在根据本实施例的变焦透镜ZL中，优选的是，满足下面的表达式(3)的条件
0.1＜f2/f2L＜0.6                        (3)
其中f2是第二透镜组G2的焦距，并且f2L是在第二透镜组G2中最靠近图像安置的透镜的焦距。
以上条件表达式(3)是用于适当地规定第二透镜组G2的焦距f2和在第二透镜组G2中最靠近图像安置的透镜的焦距f2L的关系。通过满足条件表达式(3)，能够在全部的所有变焦区域中实现良好的光学性能。如果未达到条件表达式(3)的下限数值，则相对于整个第二透镜组G2，最靠近图像安置的透镜的折射光焦度降低，并且非球面表面的功能降低，并且慧形像差和像散恶化。为了确保本实施例的效果，优选的是，条件表达式(3)的下限数值为0.2。
在另一方面，如果超过条件表达式(3)的上限数值，则在第二透镜组G2中最靠近图像的透镜的折射光焦度增加，并且第二透镜组G2的主点位置移动到图像侧，所以不能实现高的可变倍率。在远摄端态中的球面像差也恶化。为了确保本实施例的效果，优选的是，条件表达式(3)的上限数值为0.4。
在根据本实施例的变焦透镜ZL中，优选的是，满足下面的表达式(4)的条件
-0.5＜f2/f2c＜0.5                   (4)
其中f2是第二透镜组G2的焦距，并且f2c是第二透镜组G2的胶合透镜的焦距。
以上条件表达式(4)是用于适当地规定第二透镜组G2的焦距f2和第二透镜组G2的胶合透镜的焦距f2c的关系。通过满足条件表达式(4)，能够实现良好的光学性能，而由于制备弥散引起的性能劣化较小。如果未达到条件表达式(4)的下限数值，则胶合透镜的负折射光焦度增加，并且由于偏心，特别地由于在远摄端态中的偏心慧形像差，引起的性能劣化增加，这使得保持良好的光学性能成为不可能。同样为了确保本实施例的效果，优选的是条件表达式(4)的下限数值为-0.4。
在另一方面，如果超过条件表达式(4)的上限数值，则胶合透镜的正折射光焦度增加，并且不能在所有的全部变焦区域中校正色差和球面像差。为了确保本实施例的效果，优选的是条件表达式(4)的上限数值为0.3。
在根据本实施例的变焦透镜ZL中，优选的是，第二透镜组G2的至少两个透镜满足下面的表达式(5)的条件
νd2＞70                            (5)
其中νd2是阿贝数。
以上条件表达式(5)是用于适当地规定置于第二透镜组G2中的透镜的材料的阿贝数。通过满足条件表达式(5)，能够良好地校正轴向色差，特别地在远摄端态中的轴向色差。为了确保本实施例的效果，优选的是条件表达式(5)的下限数值为75。更加优选的是，条件表达式(5)的下限数值为80。
在根据本实施例的变焦透镜ZL中，优选的是，满足下面的表达式(6)的条件
0.03＜Dm3/f3＜0.20                  (6)
其中Dm3是当从广角端态变焦到远摄端态时第三透镜组G3的移动距离的绝对值，并且f3是第三透镜组G3的焦距。
以上条件表达式(6)是用于适当地规定在变焦时第三透镜组G3的移动距离Dm3和第三透镜组G3的焦距f3的关系。通过满足条件表达式(6)，能够实现高的可变倍率比和良好的光学性能。如果未达到条件表达式(6)的下限数值，则第三透镜G3的变焦功能降低，并且第二透镜组G2的移动距离增加以增加可变倍率比，因此透镜的尺寸增加。像散校正也变得困难。为了确保本实施例的效果，优选的是，条件表达式(6)的下限数值为0.05。
在另一方面，如果超过条件表达式(6)的上限数值，则在远摄端态中第三透镜组G3的放大率增加，并且球面像差和轴向色差增加。为了确保本实施例的效果，优选的是，条件表达式(6)的上限数值为0.15。
在根据本实施例的变焦透镜ZL中，优选的是，第二透镜组G2的非球面表面中的至少一个表面具有一定形状，其中当从光轴接近周边区域时，正折射光焦度降低或者负折射光焦度增加，并且满足下面的表达式(7)的条件
0.002＜|Sag|/＜0.05                 (7)
其中Sag是垂度量，垂度量是在最大有效射线高度处在非球面表面和近轴参考表面之间沿着光轴方向的距离，并且h是在非球面表面上的最大有效射线高度h。
以上条件表达式(7)是用于适当地规定第二透镜组G2的非球面形状。通过满足条件表达式(7)，球面像差得以校正并且能够保持良好的光学性能。如果未达到条件表达式(7)的下限数值，则应用非球面表面的效果恶化，这使得难以校正球面像差。在另一方面，如果超过条件表达式(7)的上限数值，则由于偏心，特别地由于在远摄端态中的偏心慧形像差，引起的性能劣化增加，这使得保持良好的光学性能成为不可能。
实例
现在将参考附图描述每一个实例。如上所述，根据每一个实例的变焦透镜ZL(透镜系统)由从物体起按顺序安置的具有负折射光焦度的第一透镜组G1、具有正折射光焦度的第二透镜组G2、和具有正折射光焦度的第三透镜组G3构成。用于调节光量的孔径光阑S被置于第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。减少红外波段波长的过滤器FL被置于第三透镜组G3和图像平面I之间。图像平面I在未示出的图像传感器件上形成，并且该图像传感器件是CCD、CMOS等。
在具有上述构造的变焦透镜ZL中，当从广角端态变焦到远摄端态时，第一透镜组G1在面向图像的凸轨迹中沿着光轴移动，第二透镜组G2朝向物体移动，并且第三透镜组G3朝向图像移动，从而在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离降低，并且在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离增加。当从广角端态变焦到远摄端态时，孔径光阑S随着第二透镜组G2一起地移动。
在下面示出的表1到表3是有关实例1到实例3中的参数的表。在所有的表中，f是焦距，FNo是F数，ω是半视角，Y是图像高度，TL是总透镜长度，并且Bf是后焦点。表面编号是透镜表面从物体沿着射线行进方向的序列，r是每一个透镜表面的曲率半径，d是表面距离，该距离是从每一个光学表面到下一个光学表面(或者图像平面)的距离，nd是相对于d线(波长：587.56nm)的折射率，并且νd是阿贝数。在表中，还示出相应于条件表达式(1)到(7)的数值。
在表中，“mm”通常用于表示焦距f、曲率半径r、表面距离d和其它长度的单位。然而，对于光学系统，即便光学系统被成比例地扩大或者成比例地减小，也获得等价的光学性能，所以该单位不限于“mm”，而是可以使用另一适当的单位。在表中，曲率半径的“0.0000”表示平面或者孔径，并且空气的折射率“1.00000”被省略。
在表中，利用下面的表达式(a)给出由“*”表示的非球面表面，其中y是沿着垂直于光轴的方向的高度，S(y)是沿着光轴从非球面表面的顶点处的切向平面到非球面表面在高度y处的位置的距离(垂度量)，r是参考球形表面的曲率半径(近轴曲率半径)，K是圆锥系数，并且An是n次非球面系数。在每一个实例中，二次非球面系数A2为0，它在表中被省略。En表示×10n。例如，1.234E-05＝1.234×10-5。
S(y)＝(y2/r)/{1+(1-K·y2/r2)1/2}
+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10    (a)
实例1
将参考图2、图3和表1描述实例1。图2示出实例1的透镜构造和变焦轨迹。如图2所示，在根据这个实例的变焦透镜ZL中，第一透镜组G1由从物体起按顺序安置的具有面向图像的凹表面的负凹凸透镜L11、双凹负透镜L12、和具有面向物体的凸表面的正凹凸透镜L 13构成，并且负凹凸透镜L11的面向物体和图像的透镜表面是非球面。第二透镜组G2由从物体起按顺序安置的具有面向物体的凸表面的正凹凸透镜L21(第一正透镜)、具有面向物体的凸表面的正凹凸透镜L22和具有面向图像的凹表面的负凹凸透镜L23的胶合透镜、和具有面向物体的凸表面的正凹凸透镜L24(第二正透镜)构成，并且正凹凸透镜L22(第一正透镜)的面向物体的透镜表面和正凹凸透镜L24(第二正透镜)的面向图像侧的透镜表面是非球面。第三透镜组G3是从物体起按顺序安置的双凸正透镜L31和具有面向物体的凹表面的负凹凸透镜L32的胶合透镜。
表1示出实例1中的每一个参数。表1中的表面编号1到19对应于图2中的表面1到19。在实例1中，第一表面、第二表面、第十表面和第十四表面中的每一个透镜表面均被形成为非球面。
在表中，D6、D14和D17是可变距离。
(表1)
[所有参数]
变焦比3.38
       广角端态            中间焦距             远摄端态
f      6.16        ～      12.00         ～     20.80
Fno    2.84        ～      4.09          ～     5.74
ω     39.6        ～      22.5          ～     13.3
TL     48.6397     ～      45.9036       ～     50.8798
Bf     0.6073      ～      0.6073        ～     0.6073
[透镜参数]
表面编号    r          m         nd             νd
1*          37.0000    1.5000    1.801387       45.45
2*          7.5441     4.0000
3           -95.0000   0.9000    1.696797       55.53
4           32.6595    0.4000
5           13.9429    2.0000    1.846660       23.78
6           38.7053    (D6＝可变)
7              0.0000     0.5000     (孔径光阑S)
8              10.0634    1.6000     1.497820     82.52
9              95.1450    0.1000
10*            5.5409     1.9000     1.693501     53.20
11             25.4831    0.8000     1.688931     31.07
12             4.3733     1.0000
13             12.5983    1.5000     1.497820     82.56
14*            36.4194    (D14＝可变)
15             50.1262    2.2000     1.603001     65.44
16             -13.7660   0.8000     1.846660     23.78
17             -19.3825   (D17＝可变)
18             0.0000     1.5000     1.516330     64.14
19             0.0000     (Bf)
[非球面数据]
第一表面
K＝2.0000，A4＝8.96550E-05，A6＝0.00000E+00，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00
第二表面
K＝0.9785，A4＝6.37850E-05，A6＝-5.51410E-07，A8＝4.89070E-08，A10＝-4.56120E-10
第十表面
K＝0.9126，A4＝4.19240E-07，A6＝0.00000E+00，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00
第十四表面
K＝1.0000，A4＝6.50240E-04，A6＝1.71580E-05，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00
[变焦数据]
可变距离       广角端态       中间焦距        远摄端态
f              6.16           12.00           20.80
D6    18.1424    7.6544     2.0324
D14   3.5153     12.9610    23.5883
D17   5.6745     3.9807     3.9517
[变焦透镜组数据]
组编号.      组的第一表面        组的焦距
G1           1                   -14.83797
G2           8                   13.88202
G3           15                  26.53638
[条件表达式]
(1)νd＝82.56(正凹凸透镜L24)
(2)νdL＝82.56(正凹凸透镜L24)
(3)f2/f2L＝0.37
(4)f2/f2c＝-0.015
(5)νd2＝82.52(正凹凸透镜L21)
νd2＝82.56(正凹凸透镜L24)
(6)Dm3/f3＝0.065
(7)|Sag|/h＝0.0030(第十表面)
|Sag|/h＝0.0118(第十四表面)
如表1中的参数所示，根据本实例的变焦透镜ZL满足所有的条件表达式(1)到(7)。
图3是示出实例1的各种像差的图示。换言之，图3A是示出在广角端态(f＝6.18mm)中当在无限远上聚焦时变焦透镜的各种像差的图示，图3B是示出在中间焦距状态(f＝12.0mm)中当在无限远上聚焦时变焦透镜的各种像差的图示，以及图3C是示出在远摄端态(f＝23.3mm)中当在无限远上聚焦时变焦透镜的各种像差的图示。
在示出像差的每一个组中，FNo表示F数，并且Y表示图像高度。在示出球面像差的图示中，示出相应于最大孔径的F数的数值，在示出像散和失真的图示中，分别地示出图像高度的最大数值，并且在示出慧形像差的图示中，示出每一个图像高度的数值。d示出相对于d线(波长：587.6nm)的各种像差，g示出相对于g线(波长：435.8nm)的各种像差，并且未加示意的像差示出相对于d线的像差。在示出像散的图示中，实线表示矢形图像表面，并且虚线表示子午线图像表面。示出慧形像差的图示是基于半视角。示出像差的图示的以上说明对于将省略这个说明的其它实例而言是相同的。
如示出像差的每一个图示所表明地那样，在实例1中，从广角端态到远摄端态在每一个焦距状态中的各种像差均被良好地校正，并且实现了优良的成像性能。
结果，通过配备实例1中的变焦透镜ZL，能够对于电子静态照相机1(光学设备，见图1)确保优良的光学性能。
实例2
将参考图4、图5和表2描述实例2。图4示出实例2的透镜构造和变焦轨迹。如图4所示，在根据这个实例的变焦透镜ZL中，第一透镜组G1由从物体起按顺序安置的具有面向图像的凹表面的负凹凸透镜L11、双凹负透镜L12、和具有面向物体的凸表面的正凹凸透镜L13构成，并且负凹凸透镜L11的面向物体和图像的透镜表面是非球面。第二透镜组G2由从物体起按顺序安置的具有面向物体的凸表面的正凹凸透镜L21(第一正透镜)、具有面向物体的凸表面的正凹凸透镜L22和具有面向图像的凹表面的负凹凸透镜L23的胶合透镜、和具有面向物体的凸表面的正凹凸透镜L24(第二正透镜)构成，并且正凹凸透镜L22(第一正透镜)的面向物体的透镜表面和正凹凸透镜L24(第二正透镜)的面向图像侧的透镜表面是非球面。第三透镜组G3是从物体起按顺序安置的双凸正透镜L31和具有面向物体的凹表面的负凹凸透镜L32的胶合透镜。
表2示出实例2中的每一个参数。表2中的表面编号1到19对应于图4中的表面1到19。在实例2中，第一表面、第二表面、第十表面和第十三表面中的每一个透镜表面均被形成为非球面。
在表中，D6、D14和D17是可变距离。
(表2)
[所有参数]
变焦比3.77
      广角端态        中间焦距           远摄端态
f     6.18      ～    12.00       ～     23.30
Fno   2.79      ～    3.98        ～     6.13
ω    39.3      ～    22.4        ～     11.8
TL    53.0009   ～    49.2217     ～     55.5525
Bf    1.1000    ～    1.1000      ～     1.1000
[透镜参数]
表面编号      r           m          nd          νd
1*            38.0000     1.8000     1.806100    40.77
2*            8.1016      4.9000
3             -100.1370   0.9000     1.729160    54.66
4             28.0041     0.2000
5             15.2655     2.2000     1.808095    22.76
6             69.4671     (D6＝可变)
7             0.0000      0.5000     (孔径光阑S)
8             9.7056      1.7000     1.497820    82.52
9             170.1195    0.2000
10*           5.9598      2.1000     1.693500    53.22
11            36.2560     0.7000     1.688930    31.16
12             4.5687     1.2000
13*             23.7051   1.5000      1.495890      82.24
14             369.7372   (D14＝可变)
15             30.2543    2.4000      1.603000      65.47
16             -17.5786   0.8000      1.805180      25.43
17             -28.2877   (D17＝可变)
18             0.0000     1.0000      1.516330      64.14
19             0.0000     (Bf)
[非球面数据]
第一表面
K＝2.0000，A4＝9.00000E-05，A6＝-1.00000E-07，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00
第二表面
K＝0.9096，A4＝7.28780E-05，A6＝1.45180E-06，A8＝0.00000E+00，A10＝1.79160E-10
第十表面
K＝1.0000，A4＝-4.79690E-05，A6＝0.00000E+00，A8＝-7.46680E-08，A10＝0.00000E+00
第十三表面
K＝1.0000，A4＝-5.01120E-04，A6＝-1.49330E-05，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00
[变焦数据]
可变距离      广角端态      中间焦距       远摄端态
f             6.18          12.00          23.30
D6            20.5184       8.8276         2.1085
D14           4.0172        13.6062        27.9646
D17           5.2351        3.5878         2.2742
[变焦透镜组数据]
组编号.      组的第一表面             组的焦距
G1           1                        -15.53772
G2           8                        14.82228
G3           15                       27.56588
[条件表达式]
(1)νd＝82.24(正凹凸透镜L24)
(2)νdL＝82.24(正凹凸透镜L24)
(3)f2/f2L＝0.29
(4)f2/f2c＝-0.082
(5)νd2＝82.52(正凹凸透镜L21)
νd2＝82.56(正凹凸透镜L24)
(6)Dm3/f3＝0.11
(7)|Sag|/h＝0.0018(第十表面)
|Sag|/h＝0.0093(第十三表面)
如表2中的参数所示，根据本实例的变焦透镜ZL满足所有的条件表达式(1)到(7)。
图5是示出实例2的各种像差的图示。换言之，图5A是示出在广角端态中(f＝6.18mm)当在无限远上聚焦时变焦透镜的各种像差的图示，图5B是示出在中间焦距状态(f＝12.0mm)中当在无限远上聚焦时变焦透镜的各种像差的图示，以及图5C是示出在远摄端态(f＝23.3mm)中当在无限远上聚焦时变焦透镜的各种像差的图示。
如示出像差的每一个图示所表明地那样，在实例2中，从广角端态到远摄端态在每一个焦距状态中的各种像差均被良好地校正，并且实现了优良的成像性能。
结果，通过配备实例2中的变焦透镜ZL，能够对于电子静态照相机1(光学设备，见图1)确保优良的光学性能。
实例3
将参考图6、图7和表3描述实例3。图6示出实例3的透镜构造和变焦轨迹。如图6所示，在根据这个实例的变焦透镜ZL中，第一透镜组G1由从物体起按顺序安置的具有面向图像的凹表面的负凹凸透镜L11、双凹负透镜L12、和具有面向物体的凸表面的正凹凸透镜L13构成，并且负凹凸透镜L11的面向物体和图像的透镜表面是非球面。第二透镜组G2由从物体起按顺序安置的具有面向物体的凸表面的正凹凸透镜L21(第一正透镜)、具有面向物体的凸表面的双凸正透镜L22和具有面向图像的凹表面的双凹负透镜L23的胶合透镜、和具有面向物体的凸表面的双凸正透镜L24(第二正透镜)构成，并且双凸正透镜L22(第一正透镜)的面向物体的透镜表面和双凹正透镜L24(第二正透镜)的面向图像侧的透镜表面是非球面。第三透镜组G3是从物体起按顺序安置的双凸正透镜L31和具有面向物体的凹表面的负凹凸透镜L32的胶合透镜。
表3示出实例3中的每一个参数。表3中的表面编号1到19对应于图6中的表面1到19。在实例3中，第一表面、第二表面、第十表面和第十三表面中的每一个透镜表面均被形成为非球面。
在表中，D6、D14和D17是可变距离。
(表3)
[所有参数]
变焦比3.79
       广角端态         中间焦距          远摄端态
f      6.18       ～    12.00      ～     23.40
Fno    2.79       ～    3.96       ～     6.15
ω     39.4       ～    22.4       ～     11.7
TL    52.9526    ～    49.0044    ～    55.5880
Bf    1.0206     ～    1.0206     ～    1.0206
[透镜参数]
表面编号      r           m          nd           νd
1*            38.0000     1.8000     1.801390     45.46
2*            8.1016      4.9000
3             -55.0000    0.9000     1.487490     70.23
4             24.0000     0.2000
5             14.6772     2.2000     1.805181     25.42
6             46.6559     (D6＝可变)
7             0.0000      0.5000     (孔径光阑S)
8             8.3342      1.7000     1.495890     82.24
9             57736.0070  0.2000
10*           6.8919      2.1000     1.729157     54.68
11            -487.8480   0.7000     1.720467     34.71
12            4.7673      1.2000
13            37.9795     1.5000     1.495890     82.24
14*           -77.3306    (D14＝可变)
15            29.3951     2.4000     1.603001     65.44
16            -16.3010    0.8000     1.805181     25.42
17            -27.9696    (D17＝可变)
18            0.0000      1.0000     1.516330     64.14
19            0.0000      (Bf)
[非球面数据]
第一表面
K＝2.0000，A4＝9.00000E-05，A6＝-1.00000E-07，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00
第二表面
K＝0.8220，A4＝8.25010E-05，A6＝2.32760E-06，A8＝-2.20900E-08，A10＝5.77780E-10
第十表面
K＝1.0000，A4＝-9.92080E-05，A6＝-1.42070E-06，A8＝0.00000E+00A10＝0.00000E+00
第十三表面
K＝1.0000，A4＝-3.69760E-04，A6＝-5.93240E-06，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00
[变焦数据]
可变距离    广角端态         中间焦距        远摄端态
f           6.18             12.00           23.40
D6          20.5147          8.6521          2.0733
D14         3.9931           13.3361         28.0589
D17         5.3241           3.8954          2.3351
[变焦透镜组数据]
组编号.     组的第一表面            组的焦距
G1          1                       -15.53808
G2          9                       14.82233
G3          15                      27.55811
[条件表达式]
(1)νd＝82.24(正凹凸透镜L24)
(2)νdL＝82.24(正凹凸透镜L24)
(3)f2/f2L＝0.29
(4)f2/f2c＝-0.287
(5)νd2＝82.24(正凹凸透镜L21)
νd2＝82.24(正凹凸透镜L24)
(6)Dm3/f3＝0.11
(7)|Sag|/h＝0.0041(第十表面)
|Sag|/h＝0.0064(第十三表面)
如表3中的参数所示，根据本实例的变焦透镜ZL满足所有的条件表达式(1)到(7)。
图7是示出实例3的各种像差的图示。换言之，图7A是示出在广角端态(f＝6.18mm)中当在无限远上聚焦时变焦透镜的各种像差的图示，图7B是示出在中间焦距状态(f＝12.0mm)中当在无限远上聚焦时变焦透镜的各种像差的图示，以及图7C是示出在远摄端态(f＝23.3mm)中当在无限远上聚焦时变焦透镜的各种像差的图示。
如示出像差的每一个图示所表明地那样，在实例3中，从广角端态到远摄端态在每一个焦距状态中的各种像差均被良好地校正，并且实现了优良的成像性能。
结果，通过配备实例3中的变焦透镜ZL，能够对于电子静态照相机1(光学设备，见图1)确保优良的光学性能。
现在将参考图8描述一种用于变焦透镜的制造方法，该变焦透镜具有：从物体起按顺序安置的具有负折射光焦度的第一透镜组、具有正折射光焦度的第二透镜组、和具有正折射光焦度的第三透镜组。
首先，作为第二透镜组将分别地具有非球面表面的至少两个正透镜安置于柱面透镜镜筒中(步骤S1)，所述至少两个正透镜包括的满足表达式νd＞70的条件、并且具有非球面表面的至少一个正透镜，其中νd是阿贝数。然后安置第一透镜组到第三透镜组，从而在第一透镜组和第二透镜组之间的距离以及在第二透镜组和第三透镜组之间的距离能够被改变(步骤S2)。
优选的是，该制造方法还具有以下步骤：将作为第二透镜组安置的、具有非球面表面的至少两个正透镜中的一个正透镜安置成在第二透镜组中最靠近图像。在第二透镜组中最靠近图像安置的透镜满足表达式νdL＞70的条件，其中νdL是阿贝数。变焦透镜还满足表达式0.1＜f2/f2L＜0.6的条件，其中f2是第二透镜组的焦距，并且f2L是在第二透镜组中最靠近图像安置的透镜的焦距。
在以上实施例中，在光学性能不被降低的范围内，如果适当的话，能够使用下面的内容。
在以上实例中，示出由三个组构成的变焦透镜ZL，但是本发明还能够被应用于其它构造，例如四组或者五组构造。
单个透镜组或者多个透镜组或者局部透镜组可以是通过沿着光轴方向移动而从无限远到短范围在物体上聚焦的聚焦透镜组。聚焦透镜组还能够被应用于自动聚焦，并且还适用于用于自动聚焦的驱动马达(例如超声波马达)。优选的是，第一透镜组G1或者第三透镜组G3，特别地第三透镜组G3，是聚焦透镜组。
透镜组或者局部透镜组可以是沿着垂直于光轴的方向振动的防振透镜组，从而校正由于手部运动而产生的图像模糊。特别优选的是，第二透镜组G2的全部或者部分是防振透镜组。
每一个透镜表面均可以是非球面的。通过研磨形成的非球面表面、其中使用硬模将玻璃形成为非球面形状的玻璃模具非球面表面、和其中在玻璃表面上将树脂形成为非球面形状的复合非球面表面都是可以接受的。
孔径光阑S优选地被置于第一透镜组G1和第二透镜组G2之间，但是透镜框架可以发挥孔径光阑S的作用，而不用安置孔径光阑S这个分离元件。
可以在每一个透镜表面上形成在宽波长区域中具有高透射性的抗反射薄膜以减少耀斑或者幻像，从而可以实现具有高对比度的高光学性能。
为了使得本发明清楚，使用实施例的构造要求描述了本发明，但是显然本发明不限于此。
如此对本发明进行了描述，显而易见的是可以通过很多方式改变本发明。这种改变将不被视为偏离本发明的精神和范围，而是期望在所附的权利要求的范围中包括如对于本领域技术人员而言将是显而易见的所有的这种修改。

Claims (20)

1.一种变焦透镜，该变焦透镜从物体起按顺序包括：
具有负折射光焦度的第一透镜组，具有正折射光焦度的第二透镜组，以及具有正折射光焦度的第三透镜组，
在变焦时，在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离以及在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离被改变，
所述第二透镜组具有分别具有非球面表面的至少两个正透镜，并且
具有非球面表面的所述正透镜中的至少一个正透镜满足下面的条件表达式，
vd＞70
其中vd是阿贝数。
2.根据权利要求1的变焦透镜，其中具有非球面表面的至少两个正透镜中的至少一个正透镜是在所述第二透镜组中最靠近图像设置的透镜。
3.根据权利要求1的变焦透镜，其中在所述第二透镜组中最靠近图像设置的透镜满足下面的条件表达式：
vdL＞70
其中vdL是阿贝数。
4.根据权利要求1的变焦透镜，其中下面的条件表达式得以满足：
0.1＜f2/f2L＜0.6
其中f2是所述第二透镜组的焦距，并且f2L是所述第二透镜组的最靠近图像设置的透镜的焦距。
5.根据权利要求1的变焦透镜，其中所述第二透镜组还包括从物体起按顺序设置的第一正透镜、胶合透镜和第二正透镜。
6.根据权利要求1的变焦透镜，其中
所述第二透镜组还包括胶合透镜，并且
下面的条件表达式得以满足：
-0.5＜f2/f2c＜0.5
其中f2是所述第二透镜组的焦距，并且f2c是所述第二透镜组的胶合透镜的焦距。
7.根据权利要求1的变焦透镜，其中所述第二透镜组的至少两个透镜满足下面的条件表达式：
vd2＞70
其中vd2是阿贝数。
8.根据权利要求1的变焦透镜，其中在从广角端态变焦到远摄端态时，所述第三透镜组朝向图像侧移动。
9.根据权利要求1的变焦透镜，其中下面的条件表达式得以满足：
0.03＜Dm3/f3＜0.20
其中Dm3是在从广角端态变焦到远摄端态时所述第三透镜组的移动距离，并且f3是所述第三透镜组的焦距。
10.根据权利要求1的变焦透镜，其中所述第三透镜组由包括正透镜和负透镜的胶合透镜形成。
11.根据权利要求1的变焦透镜，其中所述第三透镜组是聚焦透镜组。
12.根据权利要求1的变焦透镜，其中孔径光阑被设置在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间。
13.根据权利要求1的变焦透镜，其中
所述第二透镜组的非球面表面中的至少一个表面具有一形状，利用该形状，沿着从光轴到周边区域的方向，正折射光焦度降低或者负折射光焦度增加，并且
下面的条件表达式得以满足：
0.002＜|Sag|/h＜0.05
其中Sag是垂度量，该垂度量是在最大有效射线高度处沿着光轴方向在非球面表面和近轴参考球形表面之间的距离，并且h是在非球面表面上的最大有效射线高度。
14.根据权利要求1的变焦透镜，其中所述第一透镜组还包括从物体侧起按顺序设置的第一负透镜、第二负透镜和正透镜。
15.根据权利要求1的变焦透镜，其中构成所述第一透镜组的透镜的任何一个透镜表面都是非球面的。
16.一种光学设备，包括根据权利要求1的变焦透镜。
17.一种用于变焦透镜的制造方法，该变焦透镜从物体起按顺序具有：具有负折射光焦度的第一透镜组，具有正折射光焦度的第二透镜组，以及具有正折射光焦度的第三透镜组，
所述方法包括以下步骤：
设置分别具有非球面表面的至少两个正透镜作为所述第二透镜组，所述至少两个正透镜包括满足条件表达式vd＞70的、具有非球面表面的至少一个正透镜，其中vd是阿贝数；和
设置所述第一透镜组到所述第三透镜组，使得在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离以及在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离能够被改变。
18.根据权利要求17的用于变焦透镜的制造方法，还包括以下步骤：将作为所述第二透镜组设置的、具有非球面表面的至少两个正透镜中的一个正透镜设置成在所述第二透镜组中最靠近图像。
19.根据权利要求18的用于变焦透镜的制造方法，其中在所述第二透镜组中最靠近图像的透镜满足条件表达式vdL＞70，其中vdL是阿贝数。
20.根据权利要求17的用于变焦透镜的制造方法，其中下面的条件表达式得以满足：
0.1＜f2/f2L＜0.6
其中f2是所述第二透镜组的焦距，并且f2L是在所述第二透镜组中最靠近图像设置的透镜的焦距。
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