CN101713863A - 变焦镜头、光学装置和制造方法 - Google Patents

变焦镜头、光学装置和制造方法 Download PDF

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CN101713863A CN200910204486A CN200910204486A CN101713863A CN 101713863 A CN101713863 A CN 101713863A CN 200910204486 A CN200910204486 A CN 200910204486A CN 200910204486 A CN200910204486 A CN 200910204486A CN 101713863 A CN101713863 A CN 101713863A
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Abstract

本发明涉及变焦镜头、光学装置和制造方法。一种变焦镜头按照从物体的顺序包括: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。第一透镜组G1由一个球面负透镜和一个球面正透镜组成,在该球面负透镜和球面正透镜之间具有空气间隔,并且满足条件表达式0.50<(DG1+DG2+DG3)/fw<1.75,其中DG1到DG3分别表示第一透镜组G1到第三透镜组G3的在光轴上的的厚度,并且fw表示广角端状态中的变焦镜头的焦距。

Description

变焦镜头、光学装置和制造方法
参考引用
本发明要求日本专利申请No.2008-256939的优先权,该申请在此处并入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种变焦镜头、光学装置和制造方法。
背景技术
近来数码相机的便携性已变得重要,并且为了减小相机的主机体的尺寸、厚度和重量,正在尝试减小相机中配备的透镜系统的尺寸和重量。例如,已公开了一种变焦镜头,其按照从物体的顺序包括: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,其中通过有效地在第一透镜组中设置非球面透镜,第一透镜组仅由两个透镜,即负透镜和正透镜组成(例如,参看日本专利申请特开No.2006-154172)。
发明内容
本发明要解决的问题
然而,如果非球面透镜用于如现有技术的第一透镜组,则所需的透镜表面的精确度是非常苛刻的,并且由于加工和组装调节中的误差引起的光学性能的劣化是很大的。而且制造成本也极大地增加。
考虑到上述,本发明的目的在于提供一种紧凑的变焦镜头和光学装置,其生成高图像质量,并且可以低成本制造,并且提供制造方法。
解决问题的方式
为了实现该目的,本发明的变焦镜头按照从物体的顺序包括: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,第一透镜组由球面负透镜和球面正透镜组成,在该球面负透镜和球面正透镜之间具有空气间隔,并且满足如下条件表达式:
0.50<(DG1+DG2+DG3)/fw<1.75
其中DG1表示第一透镜组的在光轴上的厚度,DG2表示第二透镜组的在光轴上的厚度,DG3表示第三透镜组的在光轴上的厚度,并且fw表示广角端状态中的变焦镜头的焦距。
优选的是,上述第一透镜组满足如下条件表达式-0.125<(R2-R3)/(R2+R3)<0.125,其中R2表示设置到物体侧的透镜的图像侧的曲率半径,并且R3表示设置到图像侧的透镜的物体侧的曲率半径。
在该变焦镜头中,优选的是,满足如下条件表达式:0.55<(-f1)/ft<0.85,其中f1表示第一透镜组的焦距并且ft表示远摄端状态中的变焦镜头的焦距。
在该变焦镜头中,优选的是,满足如下条件表达式:0.20<f2/ft<0.52,其中f2表示第二透镜组的焦距并且ft表示远摄端状态中的变焦镜头的焦距。
在该变焦镜头中,优选的是,满足如下条件表达式:2.05<f3/fw<3.50,其中f3表示第三透镜组的焦距并且fw表示广角端状态中的变焦镜头的焦距。
在该变焦镜头中,优选的是,满足如下条件表达式:0.08<d2/(-f1)<0.16,其中f1表示第一透镜组的焦距,并且d2表示构成第一透镜组的球面负透镜和球面正透镜之间的空气间隔。
在该变焦镜头中,优选的是,满足如下条件表达式:3.5<S<12.0,其中S表示构成第一透镜组的正透镜的形状因数(形状因数被定义为S=(r2+r1)/(r2-r1),其中r1表示正透镜的物体侧的透镜表面的在光轴上的曲率半径,并且r2表示正透镜的图像侧的透镜表面的在光轴上的曲率半径)。
在该变焦镜头中,优选的是,构成第三透镜组的透镜是非球面透镜。
在该变焦镜头中,优选的是,构成第三透镜组的透镜是塑料透镜。
在该变焦镜头中,优选的是,构成第三透镜组的透镜包括单透镜部件。
在该变焦镜头中,优选的是,构成第三透镜组的透镜包括单透镜元件。
在该变焦镜头中,优选的是,孔径光阑设置在第一透镜组和第二透镜组之间。
在该变焦镜头中,优选的是,在从广角端状态变焦到远摄端状态时,孔径光阑与第二透镜组一起移动。
在该变焦镜头中,优选的是,第二透镜组按照从物体的顺序包括:正透镜以及正透镜和负透镜的胶合透镜。
在该变焦镜头中,优选的是,第二透镜组按照从物体的顺序由正透镜以及正透镜和负透镜的胶合透镜组成。
在该变焦镜头中,优选的是,在从广角端状态变焦到远摄端状态时,第一透镜组和第二透镜组之间的距离以及第二透镜组和第三透镜组之间的距离分别改变。
在该变焦镜头中,优选的是,在从广角端状态变焦到远摄端状态时,第三透镜组在光轴方向中是固定的。
本发明的光学装置配备有具有上述构造的变焦镜头。
一种本发明的变焦镜头的制造方法是如下变焦镜头的制造方法,该变焦镜头按照从物体的顺序具有:第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组,该方法包括步骤:仅设置一个球面负透镜和一个球面正透镜作为第一透镜组,在该球面负透镜和球面正透镜之间具有空气间隔;并且将每个透镜设置为,第一透镜组具有负折射光焦度,第二透镜组具有正折射光焦度,并且第三透镜组具有正折射光焦度,同时满足如下条件表达式:
0.50<(DG1+DG2+DG3)/fw<1.75
其中DG1表示第一透镜组的在光轴上的厚度,DG2表示第二透镜组的在光轴上的厚度,DG3表示第三透镜组的在光轴上的厚度,并且fw表示广角端状态中的变焦镜头的焦距。
在该变焦镜头的制造方法中,优选的是,第一透镜组满足如下条件表达式:
-0.125<(R2-R3)/(R2+R3)<0.125,
其中R2表示设置到物体侧的透镜的图像侧的曲率半径,并且R3表示设置到图像侧的透镜的物体侧的曲率半径。
在该变焦镜头的制造方法中,优选的是,满足如下条件表达式:
0.55<(-f1)/ft<0.85
其中f1表示第一透镜组的焦距并且ft表示远摄端状态中的变焦镜头的焦距。
在该变焦镜头的制造方法中,优选的是,满足如下条件表达式:
0.20<f2/ft<0.52
其中f2表示第二透镜组的焦距并且ft表示远摄端状态中的变焦镜头的焦距。
本发明的有利效果
根据本发明,可以低成本制造生成高图像质量的紧凑的变焦镜头和光学装置,并且可以提供其制造方法。
通过下文给出的详细描述,本发明的适用性的进一步的范围将是显而易见的。然而,应当理解,尽管详细描述和具体实例指出了本发明的优选实施例,但是所给出的该详细描述和具体实例仅作为说明,这是因为,通过该详细描述,本发明的精神和范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。
附图说明
通过下文给出的详细描述和附图,将更加全面地理解本发明,描述和附图仅作为示例给出并且因此并非是本发明的限制。
图1是示出根据实例1的变焦镜头的构造和变焦轨迹的示图;
图2是示出根据实例1的变焦镜头的各种像差的曲线,其中图2A是示出在广角端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,图2B是示出在中焦距状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,并且图2C是示出在远摄端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线;
图3是示出根据实例2的变焦镜头的构造和变焦轨迹的示图;
图4是示出根据实例2的变焦镜头的各种像差的曲线,其中图4A是示出在广角端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,图4B是示出在中焦距状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,并且图4C是示出在远摄端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线;
图5是示出根据实例3的变焦镜头的构造和变焦轨迹的示图;
图6是示出根据实例3的变焦镜头的各种像差的曲线,其中图6A是示出在广角端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,图6B是示出在中焦距状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,并且图6C是示出在远摄端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线;
图7是示出根据实例4的变焦镜头的构造和变焦轨迹的示图;
图8是示出根据实例4的变焦镜头的各种像差的曲线,其中图8A是示出在广角端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,图8B是示出在中焦距状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,并且图8C是示出在远摄端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线;
图9是示出根据实例5的变焦镜头的构造和变焦轨迹的示图;
图10是示出根据实例5的变焦镜头的各种像差的曲线,其中图10A是示出在广角端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,图10B是示出在中焦距状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,并且图10C是示出在远摄端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线;
图11是示出根据实例6的变焦镜头的构造和变焦轨迹的示图;
图12是示出根据实例6的变焦镜头的各种像差的曲线,其中图12A是示出在广角端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,图12B是示出在中焦距状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,并且图12C是示出在远摄端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线;
图13是示出根据实例7的变焦镜头的构造和变焦轨迹的示图;
图14是示出根据实例7的变焦镜头的各种像差的曲线,其中图14A是示出在广角端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,图14B是示出在中焦距状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,并且图14C是示出在远摄端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线;
图15示出了具有根据本实施例的变焦镜头的数字静态相机,其中图15A是前视图,并且图15B是后视图;
图16是沿图15A中的A-A′线截取的横截面图;
图17是示出根据本实施例的成像镜头的制造方法的流程图;并且
图18是示出根据本实施例的变焦镜头的制造方法的流程图。
具体实施方式
现将通过参考附图描述优选实施例。如图1所示,根据本实施例的变焦镜头按照从物体的顺序具有: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,并且第一透镜组G1由一个球面负透镜和一个球面正透镜组成(图1中的透镜L11和L12),在该球面负透镜和球面正透镜之间具有空气间隔。由于第一透镜组G1仅由两个透镜,即球面正透镜和球面负透镜组成,因此可以减小由于加工误差引起的光学性能的下降,并且可以使组装过程中的像散的波动最小。由于不需要使用昂贵的负弯月非球面透镜,因此可以极大地减小制造成本。该球面透镜包括其中一面是平面的透镜。
基于该构造,本实施例满足如下条件表达式(1):
0.50<(DG1+DG2+DG3)/fw<1.75                (1)
其中DG1到DG3表示第一透镜组G1到第三透镜组G3在光轴上的厚度,并且fw表示广角端状态中的变焦镜头的焦距。
条件表达式(1)指明了每个透镜组DG1到DG3的厚度和与广角端状态中的变焦镜头的焦距fw的适当的比。如果超过该条件表达式(1)的上限值,则整体光学系统变大,这不支持本变焦镜头的缩小尺寸的目的。慧形像差和像散也恶化,这不是优选的。另一方面,如果未达到条件表达式(1)的下限值,则像散的校正变得困难。
为了确保本实施例的效果,优选的是将条件表达式(1)的上限值设定为1.70。而且为了进一步确保本实施例的效果,优选的是将条件表达式(1)的上限值设定为1.65。
为了确保本实施例的效果,优选的是将条件表达式(1)的下限值设定为0.70。并且为了进一步确保本实施例的效果,优选的是将条件表达式(1)的下限值设定为1.00。
在本实施例中,优选的是,第一透镜组G1满足如下条件表达式(2):
-0.125<(R2-R3)/(R2+R3)<0.125                (2)
其中R2表示设置到物体侧的透镜的图像侧的曲率半径,并且R3表示设置到图像侧的透镜的物体侧的曲率半径。
条件表达式(2)指明了第一透镜组G1的球面负透镜和球面正透镜之间的空气间隔被视为空气透镜时的形状因数。如果超过该条件表达式(2)的上限值,则畸变和像散恶化,这不是优选的。另一方面,如果未达到条件表达式(2)的下限值,则畸变和像散恶化,这不是优选的。为了确保本实施例的效果,优选的是将条件表达式(2)的上限值设定为0.50。而且为了确保本实施例的效果,优选的是将条件表达式(2)的下限值设定为-0.100。
在本实施例中,优选的是,满足如下条件表达式(3):
0.55<(-f1)/ft<0.85                (3)
其中f1表示第一透镜组G1的焦距,并且ft表示远摄端状态中的变焦镜头的焦距。
条件表达式(3)指明了第一透镜组G1的焦距f1与远摄端状态中的变焦镜头的焦距ft的适当的比。如果超过该条件表达式(3)的上限值,则第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离减小,这使得缩小尺寸是困难的。而且像散恶化,这不是优选的。另一方面,如果未达到条件表达式(3)的下限值,则第二透镜组G2的移动量增加,这使变焦镜头的尺寸增加。而且像散恶化,这不是优选的。为了确保本实施例的效果,优选的是将条件表达式(3)的上限值设定为0.80。而且为了确保本实施例的效果,优选的是将条件表达式(3)的下限值设定为0.56。
在本实施例中,优选的是,满足如下条件表达式(4):
0.20<f2/ft<0.52                        (4)
其中f2表示第二透镜组G2的焦距并且ft表示远摄端状态中的变焦镜头的焦距。
条件表达式(4)指明了第二透镜组G2的焦距f2与远摄端状态中的变焦镜头的焦距ft的适当的比。如果超过该条件表达式(4)的上限值,则像散极大恶化,并且每个透镜组的移动量增加,这使得缩小尺寸,即本变焦镜头的目的是困难的,因此这不是优选的。而且如果未达到条件表达式(4)的下限值,则像散极大恶化,并且每个透镜组的移动量增加,这使得缩小尺寸,即本变焦镜头的目的是困难的,因此这不是优选的。为了确保本实施例的效果,优选的是将条件表达式(4)的上限值设定为0.50。而且为了确保本实施例的效果,优选的是将条件表达式(4)的下限值设定为0.30。
通过满足条件表达式(3)和条件表达式(4),变焦比可以增加三倍或更多,同时防止根据本实施例的变焦镜头的尺寸增加。
在本实例中,优选的是,满足如下条件表达式(5):
2.05<f3/fw<3.50                                (5)
其中f3表示第三透镜组G3的焦距并且fw表示广角端状态中的变焦镜头的焦距。
条件表达式(5)指明了第三透镜组G3的焦距f3与广角端状态中的变焦镜头的焦距fw的适当的比。如果超过该条件表达式(5)的上限值或者如果未达到其下限值,则场曲率和像散恶化,这不是优选的。为了确保本实施例的效果,优选的是将条件表达式(5)的上限值设定为3.00。而且为了确保本实施例的效果,优选的是将条件表达式(5)的下限值设定为2.15。
在本实施例中,优选的是,满足如下条件表达式(6):
0.08<d2/(-f1)<0.16                        (6)
其中d2表示构成第一透镜组G1的负透镜和正透镜之间的空气间隔,并且f1表示第一透镜组G1的焦距。
条件表达式(6)指明了第一透镜组G1的球面负透镜和球面正透镜之间的空气间隔d2与第一透镜组G1的焦距f1的适当的比。如果超过该条件表达式(6)的上限值,则变焦镜头尺寸增加,这不是优选的。而且慧形像差和像散恶化。另一方面,如果未到达条件表达式(6)的下限值,则横向色差和畸变极大恶化,这不是优选的。为了确保本实施例的效果,优选的是将条件表达式(6)的上限值设定为0.15。而且为了确保本实施例的效果,优选的是将条件表达式(6)的下限值设定为0.10。
在本实施例中,优选的是,满足如下条件表达式(7):
3.5<S<12.0                                (7)
其中S表示构成第一透镜组G1的正透镜的形状因数(形状因数S被定义为S=(r2+r1)/(r2-r1),其中r1表示正透镜的物体侧的透镜表面的在光轴上的曲率半径,并且r2表示正透镜的图像侧的透镜表面的在光轴上的曲率半径)。
条件表达式(7)指明了第一透镜组G1的球面正透镜的形状因数。如果超过该条件表达式(7)的上限值,则像散恶化,这不是优选的。另一方面,如果未到达条件表达式(7)的下限值,则畸变恶化,这不是优选的。为了确保本实施例的效果,优选的是将条件表达式(7)的上限值设定为10.0。而且为了确保本实施例的效果,优选的是将条件表达式(7)的下限值设定为4.5。
在本实施例中,优选的是,构成第三透镜组G3的透镜是非球面透镜。通过该构造,可以适当地校正可由第一透镜组G1校正的像散和畸变。
而且,优选的是,构成第三透镜组G3的透镜是塑料透镜。塑料透镜的问题在于由于温度改变引起的折射率的波动,但是在根据本实施例的变焦镜头中,将塑料透镜用于接近图像平面I的第三透镜组G3。因此由于温度改变引起的性能改变基本上可被忽略。因此,在制造成本方面,优选的是,使用塑料透镜用于第三透镜组G3。
而且,优选的是,孔径光阑S设置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。通过该构造,可以适当地校正慧形像差。
优选的是,在从广角端状态变焦到远摄端状态时,孔径光阑S与第二透镜组G2一起移动。通过该构造,可以适当地校正慧形像差。
优选的是,第二透镜组G2按照从物体的顺序包括:正透镜、以及正透镜和负透镜的胶合透镜。通过该构造,可以适当地校正球面像差和慧形像差。
优选的是,在从广角端状态变焦到远摄端状态时,第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离以及第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离改变。通过该构造,变焦时的像散波动可以减小。
图15和图16示出了数字静态相机1的构造,数字静态相机1作为将具有上述构造的变焦镜头配备为成像镜头L的光学装置。在按动该数字静态相机1的电源按钮(未示出)时,快门(未示出)打开,来自物体(未示出)的光由变焦镜头ZL聚集,并且在成像平面I上设置的图像传感元件C(例如,膜,CCD和CMOS)上形成图像。图像传感元件C上形成的物体图像被设置在相机1的背面上设置的液晶监视器2上。用户通过观看液晶监视器2确定物体图像的组成,然后向下按动释放按钮3。然后通过图像传感元件C拍摄物体图像,并且将该图像记录和存储在存储器(未示出)中。
在该数字静态相机1中,设置了用于在物体暗时发射辅助光的辅助光发射单元4、用于使成像镜头L从广角端状态(W)变焦到远摄端状态(T)的广角(W)-远摄(T)按钮5和用于设定数字静态相机1的各种条件的功能按钮6。成像镜头L可以是可更换的镜头,其可以从相机机体拆卸。
现将通过参考图17描述具有上述构造的成像镜头的制造方法。首先将每个透镜(在本实施例中是透镜L11到L13)插入到柱面透镜镜筒中(步骤S1)。当将透镜插入到透镜镜筒中时,每个透镜沿光轴依次一次一个地插入到透镜镜筒中,或者部分或所有透镜是集成的并且由保持元件保持,并且通过透镜镜筒元件组装。在每个透镜被插入到透镜镜筒中之后,在每个透镜插入在透镜镜筒中的状态下,确认是否形成物体图像,即每个透镜的中心是否对准(步骤S2)。然后确认成像镜头的各种操作(步骤S3)。各种操作的实例是其中用于从远距物体聚焦到近距物体的透镜沿光轴移动的聚焦操作和运动模糊校正操作,其中至少一部分透镜移动以便于具有垂直于光轴的分量。确认每个操作的顺序是任意的。
现将通过参考图18描述变焦镜头的制造方法的概要,该变焦镜头按照从物体的顺序包括:第一透镜组G1、第二透镜组G2和第三透镜组G3。
在该制造方法中,首先设置一个球面负透镜L11和一个球面正透镜L12作为第一透镜组G1,其中在该球面负透镜和球面正透镜之间具有空气间隔(步骤S11)。然后将每个透镜设置为满足如下条件表达式(1),由此第一透镜组G1具有负折射光焦度,第二透镜组G2具有正折射光焦度,并且第三透镜组G3具有正折射光焦度(步骤S12)。上述条件表达式(1)如下:
0.50<(DG1+DG2+DG3)/fw<1.75                    (1)
其中DG1表示第一透镜组的在光轴上的厚度,DG2表示第二透镜组的在光轴上的厚度,DG3表示第三透镜组的在光轴上的厚度,并且fw表示广角端状态中的变焦镜头的焦距。
实例
现将通过参考附图描述根据本实施例的每个实例。下文示出的表1到表6是根据实例1到实例6的每个参数的表格。在[透镜数据]中,表面编号是自物体侧开始沿光行进方向的透镜表面的序列,r是每个透镜表面的曲率半径,d是表面距离,即从每个光学平面到下一光学平面(或成像平面)的距离,nd是相对于d线(波长:587.6nm)的折射率,并且vd是相对于d线的阿贝数。如果该透镜表面是非球面的,则表面编号标有“*”,并且在曲率半径r的列中示出近轴曲率半径。“∞”的曲率半径示出了平面或孔径。空气的折射率“1.00000”被省略。
在[所有参数]中,f是该变焦镜头的焦距,Fno是F数、ω是半视角,并且Y是图像高度。Bf是后焦距,并且TL是总透镜长度。Bf和TL由从透镜的最后表面到成像平面的空气换算长度的值表示。
在[非球面数据]中,[透镜数据]中的非球面表面的形状由如下表达式(a)示出。换言之,使用如下表达式(a),其中y表示垂直于光轴的方向中的高度,S(y)表示沿光轴从非球面表面的顶点处的切面到高度y处的非球面表面上的位置的距离(下垂量),r表示参考球面表面的曲率半径(近轴曲率半径),κ表示圆锥系数,并且An表示n次的非球面系数。在每个实例中,2次的非球面系数A2是0,其被省略。“E-n”(n是整数)表示“×10-n”。例如,1.234E-05=1.234×10-5
S(y)=(y2/r)/{1+(1-κ·y2/r2)1/2}
+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10...                (a)
在[可变距离数据]中,f是变焦镜头的焦距,Di(i是整数)是关于第i个表面的可变表面距离。
[透镜组数据]示出了每个透镜组的第一表面和焦距。
在[条件表达式]中,示出了对应于上述条件表达式(1)到(7)的值。
在表中,通常“mm”用于焦距f、曲率半径r、表面距离d和其他长度的单位。然而,光学系统的单位不限于“mm”,而是可以是其他适当的单位,这是因为,即使使光学系统成比例地放大或成比例地缩小,仍可以获得等效的光学性能。
关于表的该描述对于其他实例是相同的,并且因此省略了关于其他实例的描述。
(实例1)
现将通过参考图1、图2和表1描述实例1。图1示出了根据实例1的变焦镜头的构造及其变焦轨迹。如图1所示,根据实例1的变焦镜头按照从物体的顺序具有: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。
第一透镜组G1按照从物体的顺序具有:具有面对物体的凸表面的负弯月球面负透镜L11和具有面对物体的凸表面的正弯月球面正透镜L12。
第二透镜组G2按照从物体的顺序具有:双凸正透镜L21以及双凸正透镜L22和双凹负透镜L23的胶合透镜。
第三透镜组G3具有双凸塑料正透镜L31。
用于调节光量的孔径光阑S设置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。
用于截止超过固态图像传感元件的临界分辨率的空间频率的低通滤波器LPF被设置在第三透镜组G3和成像平面I之间,其中固态图像传感元件诸如设置在成像平面I上的CCD。
在具有上述构造的该实例的变焦镜头中,第一透镜组G1、第二透镜组G2和孔径光阑S移动,并且第三透镜组G3总是固定的。
表1示出了实例1中的每个参数的表。表1中的表面编号1到16对应于图1中的表面1到16。在实例1中,第六、第七、第十一和第十二透镜表面均具有非球面形状。
(表1)
[透镜数据]
表面编号   r           d        nd        vd
1          318.4573    0.8      1.8160    46.6
2          6.508       1.8
3          7.6276      1.2      1.8467    23.8
4          11.5192     (D4)
5          ∞          0.0      (孔径光阑S)
*6         4.9722      1.4      1.5891    61.2
*7         -14.4512    0.1
8          5.328       1.5      1.7292    54.7
9          -9.7893     0.6      1.8010    35.0
10         2.8699      (D10)
*11        196.1714    1.8      1.5327    56.2
*12        -10.6332    2.34
13        ∞    0.3    1.5444    70.5
14        ∞    0.5
15        ∞    0.5    1.5163    64.1
16        ∞    0.5
[所有参数]
         广角端      中焦距        远摄端
f        6.87  ~    11.56   ~    19.44
Fno      3.4   ~    4.5     ~    6.3
ω       32.2  ~    19.3    ~    11.9
y        4.050 ~    4.050   ~    4.050
Bf       3.86  ~    3.86    ~    3.86
TL       26.36 ~    24.96   ~    28.33
[球面数据]
第六表面
κ=-0.51,A4=+4.9469E-04,A6=-2.3989E-06,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第七表面
κ=+8.49,A4=+5.1933E-04,A6=+1.3172E-05,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第十一表面
κ=+1.00,A4=+1.6081E-03,A6=-2.6354E-05,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第十二表面
κ=+1.00,A4=+2.1420E-03,A6=-4.3613E-05,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
[可变距离数据]
可变距离    广角端    中焦距    远摄端
D4          8.99      3.74      0.63
D10         4.30      8.16      14.64
[透镜组数据]
组编号    组的第一表面    组焦距
G1        1               -13.1
G2        6               8.6
G3        11              19.0
[条件表达式]
条件表达式(1):(DG1+DG2+DG3)/fw=1.34
条件表达式(2):(R2-R3)/(R2+R3)=-0.079
条件表达式(3):(-f1)/ft=0.67
条件表达式(4):f2/ft=0.44
条件表达式(5):f3/fw=2.76
条件表达式(6):d2/(-f1)=0.14
条件表达式(7):S=4.92
如表1中的参数表所示,根据实例1的变焦镜头满足所有上述条件表达式(1)到(7)。
图2示出了实例1的各种像差(球面像差、像散、畸变、横向色差和慧形像差)的曲线,其中图2A是示出在广角端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,图2B是示出在中焦距状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,并且图2C是示出在远摄端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线。在示出各种像差的每个曲线中,FNO表示F数并且A表示场角。在示出球面像差的曲线中,实线表示球面像差,并且虚线表示正弦条件。在示出像散的曲线中,实线表示弧矢成像平面,并且虚线表示子午成像平面。示出慧形像差的曲线示出了子午彗差。而且,d示出了相对于d线(波长:587.6nm)的各种像差,g表示相对于g线(波长435.8nm)的各种像差,并且没有指示的表示分别相对于d线的各种像差。关于像差的曲线的该描述对于其他实例是相同的,并且因此描述分别被省略。
如示出各种像差的每个曲线中所见,在实例1中,在从广角端状态到远摄端状态的每个焦距状态中适当地校正各种像差,因此可以实现极好的光学性能。
(实例2)
现将通过参考图3、图4和表2描述实例2。图3示出了根据实例2的变焦镜头的构造及其变焦轨迹。如图3所示,根据实例2的变焦镜头按照从物体的顺序具有: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。
第一透镜组G1按照从物体的顺序具有:具有面对物体的凸表面的负弯月球面负透镜L11和具有面对物体的凸表面的正弯月球面正透镜L12。
第二透镜组G2按照从物体的顺序具有:双凸正透镜L21以及双凸正透镜L22和双凹负透镜L23的胶合透镜。
第三透镜组G3具有双凸塑料正透镜L31。
用于调节光量的孔径光阑S设置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。
用于截止超过固态图像传感元件的临界分辨率的空间频率的低通滤波器LPF被设置在第三透镜组G3和成像平面I之间,其中固态图像传感元件诸如设置在成像平面I上的CCD。
在具有上述构造的该实例的变焦镜头中,第一透镜组G1、第二透镜组G2和孔径光阑S移动,并且第三透镜组G3总是固定的。
表2示出了实例2中的每个参数的表。表2中的表面编号1到16对应于图3中的表面1到16。在实例2中,第六、第七、第十一和第十二透镜表面均具有非球面形状。
(表2)
[透镜数据]
表面编号   r            d        nd        vd
1          42.2063      0.8      1.8160    46.6
2          6.0003       1.8
3          6.7256       1.3      1.8467    23.8
4          9.2556       (D4)
5          ∞           0.0      (孔径光阑S)
*6         5.0409       1.4      1.5920    67.1
*7         -15.4552     0.1
8          6.6848       1.5      1.8040    46.6
9          -8.6299      0.6      1.8010    35.0
10         3.1049       (D10)
*11        138.9665     1.9      1.5327    56.2
*12        -10.8596     2.3
13         ∞           0.3      1.5444    70.5
14         ∞           0.5
15         ∞           0.5      1.5163    64.1
16         ∞           0.5
[所有参数]
广角端             中焦距         远摄端
f        6.87     ~    12.52    ~    22.73
Fno      3.4      ~    4.7      ~    7.0
ω       32.2     ~    17.9     ~    10.2
y        4.050    ~    4.050    ~    4.050
Bf       3.83     ~    3.83     ~    3.83
TL       29.33    ~    27.37    ~    32.27
[球面数据]
第六表面
κ=-0.11,A4=-5.0227E-05,A6=-7.0139E-05,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第七表面
κ=-1.27,A4=+7.1409E-05,A6=-6.6841E-05,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第十一表面
κ=+1.00,A4=+1.2722E-03,A6=-1.1511E-05,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第十二表面
κ=+1.00,A4=+1.8659E-03,A6=-2.7555E-05,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
[可变距离数据]
可变距离    广角端    中焦距    远摄端
D4          11.06     4.36      0.70
D10         5.04      9.77      18.34
[透镜组数据]
组编号        组的第一表面        组焦距
G1            1                    -13.9
G2            6                    9.3
G3            11                   19.0
[条件表达式]
条件表达式(1):(DG1+DG2+DG3)/fw=1.37
条件表达式(2):(R2-R3)/(R2+R3)=-0.057
条件表达式(3):(-f1)/ft=0.61
条件表达式(4):f2/ft=0.41
条件表达式(5):f3/fw=2.76
条件表达式(6):d2/(-f1)=0.13
条件表达式(7):S=6.32
如表2中的参数表所示,根据实例2的变焦镜头满足所有上述条件表达式(1)到(7)。
图4示出了实例2的各种像差(球面像差、像散、畸变、横向色差和慧形像差)的曲线,其中图4A是示出在广角端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,图4B是示出在中焦距状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,并且图4C是示出在远摄端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线。如示出每个像差的曲线中所见,根据实例2,可以适当地校正从广角端状态到远摄端状态的每个焦距状态中的各种像差,因此可以实现极好的光学性能。
(实例3)
现将通过参考图5、图6和表3描述实例3。图5示出了根据实例3的变焦镜头的构造及其变焦轨迹。如图5所示,根据实例3的变焦镜头按照从物体的顺序具有: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。
第一透镜组G1按照从物体的顺序具有:具有面对物体的凸表面的负弯月球面负透镜L11和具有面对物体的凸表面的正弯月球面正透镜L12。
第二透镜组G2按照从物体的顺序具有:双凸正透镜L21以及双凸正透镜L22和双凹负透镜L23的胶合透镜。
第三透镜组G3具有双凸塑料正透镜L31。
用于调节光量的孔径光阑S设置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。
用于截止超过固态图像传感元件的临界分辨率的空间频率的低通滤波器LPF被设置在第三透镜组G3和成像平面I之间,其中固态图像传感元件诸如设置在成像平面I上的CCD。
在具有上述构造的该实例的变焦镜头中,第一透镜组G1、第二透镜组G2、孔径光阑S和第三透镜组G3移动。
表3示出了实例3中的每个参数的表。表3中的表面编号1到16对应于图5中的表面1到16。在实例3中,第八、第十一和第十二透镜表面均具有非球面形状。
(表3)
[透镜数据]
表面编号    r           d        nd        vd
1           -88.3042    0.8      1.7432    49.3
2           7.7725      1.8
3           8.2381      1.2      1.8467    23.8
4           11.7886     (D4)
5           ∞          0.0      (孔径光阑S)
6           4.0548      1.4      1.5168    64.1
7           -24.8543    0.1
*8          5.463       1.5      1.7680    49.2
9           -6.9066     0.6      1.8010    35.0
10          2.8829      (D10)
*11         -101.3436   1.8      1.5327    56.2
*12         -8.669      (D12)
13          ∞          0.3      1.5444    70.5
14          ∞          0.4
15          ∞          0.5      1.5163    64.1
16          ∞          0.6
[所有数据]
广角端               中焦距        远摄端
f        6.87     ~    11.56    ~    19.38
Fno      3.3      ~    4.4      ~    6.1
ω       32.2     ~    19.4     ~    12.1
y        4.050    ~    4.050    ~    4.050
Bf       4.17     ~    3.95     ~    3.95
TL       27.18    ~    24.84    ~    27.14
[球面数据]
第八表面
κ=+1.00,A4=+1.7153E-03,A6=-3.0706E-05,A8=+1.0000E-15,A10=+1.0000E-15
第十一表面
κ=+1.00,A4=+2.1913E-03,A6=-4.3448E-05,A8=+1.0000E-15,A10=+1.0000E-15
第十二表面
κ=+1.00,A4=-1.6026E-03,A6=-1.7026-04,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
[可变距离数据]
可变距离    广角端      中焦距    远摄端
D4          10.05       4.05      0.37
D10         3.76        7.63      13.62
D12         2.64        2.43      2.43
[透镜组数据]
组编号    组的第一表面    组焦距
G1        1               -15.0
G2        6               9.0
G3        11              17.7
[条件表达式]
条件表达式(1):(DG1+DG2+DG3)/fw=1.34
条件表达式(2):(R2-R3)/(R2+R3)=-0.029
条件表达式(3):(-f1)/ft=0.77
条件表达式(4):f2/ft=0.46
条件表达式(5):f3/fw=2.57
条件表达式(6):d2/(-f1)=0.12
条件表达式(7):S=5.64
如表3中的参数表所示,根据实例3的变焦镜头满足所有上述条件表达式(1)到(7)。
图6示出了实例3的各种像差(球面像差、像散、畸变、横向色差和慧形像差)的曲线,其中图6A是示出在广角端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,图6B是示出在中焦距状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,并且图6C是示出在远摄端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线。如示出每个像差的曲线中所见,根据实例3,可以适当地校正从广角端状态到远摄端状态的每个焦距状态中的各种像差,因此可以实现极好的光学性能。
(实例4)
现将通过参考图7、图8和表4描述实例3。图7示出了根据实例4的变焦镜头的构造及其变焦轨迹。如图7所示,根据实例4的变焦镜头按照从物体的顺序具有: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。
第一透镜组G1按照从物体的顺序具有:具有面对物体的凸表面的负弯月球面负透镜L11和具有面对物体的凸表面的正弯月球面正透镜L12。
第二透镜组G2按照从物体的顺序具有:双凸正透镜L21以及双凸正透镜L22和双凹负透镜L23的胶合透镜。
第三透镜组G3具有双凸塑料正透镜L31。
用于调节光量的孔径光阑S设置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。
用于截止超过固态图像传感元件的临界分辨率的空间频率的低通滤波器LPF被设置在第三透镜组G3和成像平面I之间,其中固态图像传感元件诸如设置在成像平面I上的CCD。
在具有上述构造的该实例的变焦镜头中,第一透镜组G1、第二透镜组G2和孔径光阑S移动,并且第三透镜组G3总是固定的。
表4示出了实例4中的每个参数的表。表4中的表面编号1到16对应于图7中的表面1到16。在实例4中,第六、第七、第十一和第十二透镜表面均具有非球面形状。
(表4)
[透镜数据]
表面编号   r          d        nd        vd
1          43.6197    0.8      1.7550    52.3
2          5.8208     2.0
3          6.2898     1.2      1.8467    23.8
4          7.7463     (D4)
5          ∞         0.0      (孔径光阑S)
*6         5.6351     1.4      1.5891    61.2
*7         -17.3886   0.2
8          4.9282     1.5      1.7292    54.7
9          -11.0829   0.5      1.8010    35.0
10         3.0545     (D10)
*11        74.3455    1.8      1.5327    56.2
*12    -10.6382      2.8
13     ∞            0.3    1.5444    70.5
14     ∞            0.5
15     ∞            0.5    1.5163    64.1
16     ∞            0.5
[所有参数]
         广角端         中焦距         远摄端
f        6.57     ~    11.04    ~    18.57
Fno      3.3      ~    4.3      ~    6.1
ω       33.4     ~    20.0     ~    12.2
y        4.050    ~    4.050    ~    4.050
Bf       4.36     ~    4.36     ~    4.36
TL       28.42    ~    27.21    ~    31.06
[球面数据]
第六表面
κ=-0.75,A4=+6.8403E-04,A6=-1.3098E-05,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第七表面
κ=+7.40,A4=+4.0542E-04,A6=-5.5291E-06,A8=0.0000E+00,A 10=0.0000E+00
第十一表面
κ=+1.00,A4=+1.0613E-03,A6=-5.8857E-07,A8=0.0000E+00,A 10=0.0000E+00
第十二表面
κ=+1.00,A4=+1.6429E-03,A6=-1.1810E-05,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
[可变距离数据]
可变距离    广角端    中焦距    远摄端
D4          10.32     4.89      1.66
D10         4.34      8.55      15.64
[透镜组数据]
组编号    组的第一表面      组焦距
G1        1                 -13.0
G2        6                 9.1
G3        11                17.6
[条件表达式]
条件表达式(1):(DG1+DG2+DG3)/fw=1.43
条件表达式(2):(R2-R3)/(R2+R3)=-0.038
条件表达式(3):(-f1)/ft=0.70
条件表达式(4):f2/ft=0.49
条件表达式(5):f3/fw=2.68
条件表达式(6):d2/(-f1)=0.15
条件表达式(7):S=9.64
如表4中的参数表所示,根据实例4的变焦镜头满足所有上述条件表达式(1)到(7)。
图8示出了实例4的各种像差(球面像差、像散、畸变、横向色差和慧形像差)的曲线,其中图8A是示出在广角端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,图8B是示出在中焦距状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,并且图8C是示出在远摄端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线。如示出每个像差的曲线中所见,根据实例4,可以适当地校正从广角端状态到远摄端状态的每个焦距状态中的各种像差,因此可以实现极好的光学性能。
(实例5)
现将通过参考图9、图10和表5描述实例5。图9示出了根据实例5的变焦镜头的构造及其变焦轨迹。如图9所示,根据实例5的变焦镜头按照从物体的顺序具有: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。
第一透镜组G 1按照从物体的顺序具有:具有面对物体的凸表面的负弯月球面负透镜L11和具有面对物体的凸表面的正弯月球面正透镜L12。
第二透镜组G2按照从物体的顺序具有:双凸正透镜L21以及双凸正透镜L22和双凹负透镜L23的胶合透镜。
第三透镜组G3具有双凸塑料正透镜L31。
用于调节光量的孔径光阑S设置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。
用于截止超过固态图像传感元件的临界分辨率的空间频率的低通滤波器LPF被设置在第三透镜组G3和成像平面I之间,其中固态图像传感元件诸如设置在成像平面I上的CCD。
在具有上述构造的该实例的变焦镜头中,第一透镜组G1、第二透镜组G2、孔径光阑S和第三透镜组G3移动。
表5示出了实例5中的每个参数的表。表5中的表面编号1到16对应于图9中的表面1到16。在实例5中,第六、第七、第十一和第十二透镜表面均具有非球面形状。
(表5)
[透镜数据]
表面编号    r           d       nd        vd
1           132.2275    0.8     1.7550    52.3
2           6.6364      1.6
3      7.1306    1.2    1.8467    23.8
4      9.7228    (D4)
5      ∞        0.0    (孔径光阑S)
*6     5.8019    1.2    1.6935    53.2
*7     -32.3534  0.1
8      5.5006    1.3    1.7292    54.7
9      37.8261   0.7    1.7552    27.5
10     3.0545    (D10)
*11    44.5185   2.2    1.5327    56.2
*12    -9.5712   (D12)
13     ∞        0.3    1.5444    70.5
14     ∞        0.4
15     ∞        0.5    1.5163    64.1
16     ∞        0.6
[所有参数]
          广角端         中焦距         远摄端
f         6.57     ~    11.04    ~    18.57
Fno       3.3      ~    4.4      ~    6.2
ω        33.4     ~    19.9     ~    12.2
y         4.050    ~    4.050    ~    4.050
Bf        4.25     ~    4.05     ~    3.73
TL        26.54    ~    25.04    ~    28.18
[球面数据]
第六表面
κ=+2.41,A4=-1.5319E-03,A6=-8.2415E-05,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第七表面
κ=+1.00,A4=0.0000E+00,A6=0.0000E+00,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第十一表面
κ=+1.00,A4=+8.4264E-04,A6=-6.4977E-06,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第十二表面
κ=+1.00,A4=+1.5279E-03,A6=-1.7951E-05,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
[可变距离数据]
可变距离    广角端      中焦距    远摄端
D4          9.45        3.92      0.62
D10         3.74        7.97      14.74
D12         2.73        2.53      2.20
[透镜组数据]
组编号    组的第一表面      组焦距
G1        1                 -14.5
G2        6                 9.1
G3        11                15.0
[条件表达式]
条件表达式(1):(DG1+DG2+DG3)/fw=1.39
条件表达式(2):(R2-R3)/(R2+R3)=-0.036
条件表达式(3):(-f1)/ft=0.78
条件表达式(4):f2/ft=0.49
条件表达式(5):f3/fw=2.28
条件表达式(6):d2/(-f1)=0.11
条件表达式(7):S=6.50
如表5中的参数表所示,根据实例5的变焦镜头满足所有上述条件表达式(1)到(7)。
图10示出了实例5的各种像差(球面像差、像散、畸变、横向色差和慧形像差)的曲线,其中图10A是示出在广角端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,图10B是示出在中焦距状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,并且图10C是示出在远摄端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线。如示出每个像差的曲线中所见,根据实例5,可以适当地校正从广角端状态到远摄端状态的每个焦距状态中的各种像差,因此可以实现极好的光学性能。
(实例6)
现将通过参考图11、图12和表6描述实例6。图11示出了根据实例6的变焦镜头的构造及其变焦轨迹。如图11所示,根据实例6的变焦镜头按照从物体的顺序具有: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。
第一透镜组G1按照从物体的顺序具有:具有面对物体的凸表面的负弯月球面负透镜L11和具有面对物体的凸表面的正弯月球面正透镜L12。
第二透镜组G2按照从物体的顺序具有:双凸正透镜L21以及双凸正透镜L22和双凹负透镜L23的胶合透镜。
第三透镜组G3具有双凸塑料正透镜L31。
用于调节光量的孔径光阑S设置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。
用于截止超过固态图像传感元件的临界分辨率的空间频率的低通滤波器LPF被设置在第三透镜组G3和成像平面I之间,其中固态图像传感元件诸如设置在成像平面I上的CCD。
在具有上述构造的该实例的变焦镜头中,第一透镜组G1、第二透镜组G2、孔径光阑S和第三透镜组G3移动。
表6示出了实例6中的每个参数的表。表6中的表面编号1到16对应于图11中的表面1到16。在实例6中,第六、第七、第十一和第十二透镜表面均具有非球面形状。
(表6)
[透镜数据]
表面编号  r         d      nd         vd
1         93.5947   0.8    1.88304    0.8
2         7.3341    2.0
3         8.1581    1.3    1.9460     18.0
4         11.0345   (D4)
5         ∞        0.0    (孔径光阑S)
*6        5.3567    1.6    1.5920     67.1
*7        -18.0652  0.1
8         5.7006    1.5    1.8830     40.8
9         -10.1432  0.6    1.9037     31.3
10        3.1049    (D10)
*11       -247.6705 1.9    1.5327     56.2
*12       -9.746    (D12)
13        ∞        0.3    1.5444     70.5
14        ∞        0.4
15        ∞        0.5    1.5163     64.1
16        ∞        0.6
[所有参数]
          广角端         中焦距         远摄端
f         6.52     ~    12.66    ~    24.57
Fno       3.0      ~    4.4      ~    7.0
ω        34.0     ~    17.7     ~    9.5
y         4.050    ~    4.050    ~    4.050
Bf    4.58     ~    4.05     ~    3.12
TL    29.25    ~    27.58    ~    33.25
[球面数据]
第六表面
κ=-0.08,A4=-8.3013E-05,A6=-4.2461E-06,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第七表面
κ=+1.00,A4=0.0000E+00,A6=0.0000E+00,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第十一表面
κ=+1.00,A4=+8.8326E-04,A6=-2.1587E-05,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第十二表面
κ=+1.00,A4=+1.3216E-03,A6=-3.0891E-05,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
[可变距离数据]
可变距离    广角端    中焦距    远摄端
D4          11.14     4.14      0.51
D10         3.73      9.59      19.82
D12         2.96      2.42      1.49
[透镜组数据]
组编号    组的第一表面    组焦距
G1        1               -13.9
G2        6               9.3
G3        11              19.0
[条件表达式]
条件表达式(1):(DG1+DG2+DG3)/fw=1.50
条件表达式(2):(R2-R3)/(R2+R3)=-0.053
条件表达式(3):(-f1)/ft=0.57
条件表达式(4):f2/ft=0.38
条件表达式(5):f3/fw=2.91
条件表达式(6):d2/(-f1)=0.14
条件表达式(7):S=6.67
如表6中的参数表所示,根据实例6的变焦镜头满足所有上述条件表达式(1)到(7)。
图12示出了实例6的各种像差(球面像差、像散、畸变、横向色差和慧形像差)的曲线,其中图12A是示出在广角端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,图12B是示出在中焦距状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,并且图12C是示出在远摄端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线。如示出每个像差的曲线中所见,根据实例6,可以适当地校正从广角端状态到远摄端状态的每个焦距状态中的各种像差,因此可以实现极好的光学性能。
(实例7)
现将通过参考图13、图14和表7描述实例7。图13示出了根据实例7的变焦镜头的构造及其变焦轨迹。如图13所示,根据实例2的变焦镜头按照从物体的顺序具有: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。
第一透镜组G1按照从物体的顺序具有:具有面对物体的凸表面的负弯月球面负透镜L11和具有面对物体的凸表面的正弯月球面正透镜L12。
第二透镜组G2按照从物体的顺序具有:双凸正透镜L21以及双凸正透镜L22和双凹负透镜L23的胶合透镜。
第三透镜组G3具有塑料正透镜L31。
用于调节光量的孔径光阑S设置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。
用于截止超过固态图像传感元件的临界分辨率的空间频率的低通滤波器LPF被设置在第三透镜组G3和成像平面I之间,其中固态图像传感元件诸如设置在成像平面I上的CCD。
在具有上述构造的该实例的变焦镜头中,第一透镜组G1、第二透镜组G2、孔径光阑S和第三透镜组G3移动。
表7示出了实例7中的每个参数的表。表7中的表面编号1到16对应于图13中的表面1到16。在实例7中,第六、第七、第十一和第十二透镜表面均具有非球面形状。
(表7)
[透镜数据]
表面编号    r         d        nd        vd
1           -55.4526  0.8      1.8348    42.7
2           8.8195    1.6
3           8.6331    1.1      1.9460    18.0
4           11.5035   (D4)
5           ∞        0.0      (孔径光阑S)
*6          4.3365    1.3      1.5920    67.1
*7          -15.2704  0.1
8           5.9716    1.4      1.7550    52.3
9           -19.3366  0.5      1.8010    35.0
10          2.8474    (D10)
*11         -306.9483 1.7      1.5327    56.2
*12         -8.636    (D12)
13    ∞    0.3    1.5444    70.5
14    ∞    0.4
15    ∞    0.5    1.5163    64.1
16    ∞    0.6
[所有参数]
          广角端        中焦距         远摄端
f         7.01    ~    11.81    ~    19.76
Fno       3.2     ~    4.3      ~    6.1
ω        31.5    ~    18.9     ~    11.7
y         4.050   ~    4.050    ~    4.050
Bf        3.80    ~    3.32     ~    2.80
TL        25.09   ~    24.43    ~    27.68
[球面数据]
第六表面
κ=-0.14,A4=3.6165E-04,A6=-1.3854E-06,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第七表面
κ=+4.56,A4=6.5760E-04,A6=1.0630E-05,A8=-2.6831E-06,A10=0.0000E+00
第十一表面
κ=+1.00,A4=-9.5386E-04,A6=+1.7544E-04,A8=-4.6617E-06,A10=0.0000E+00
第十二表面
κ=+3.16,A4=+2.3480E-04,A6=+1.4068E-04,A8=-2.3633E-06,A10=0.0000E+00
[可变距离数据]
可变距离    广角端     中焦距    远摄端
D4          8.29       3.68      0.87
D10         4.60       9.03      15.61
D12         2.17       1.69      1.20
[透镜组数据]
组编号    组的第一表面     组焦距
G1        1                -13.0
G2        6                8.4
G3        11               16.6
[条件表达式]
条件表达式(1):(DG1+DG2+DG3)/fw=1.20
条件表达式(2):(R2-R3)/(R2+R3)=0.01
条件表达式(3):(-f1)/ft=0.66
条件表达式(4):f2/ft=0.42
条件表达式(5):f3/fw=2.38
条件表达式(6):d2/(-f1)=0.12
条件表达式(7):S=7.02
如表7中的参数表所示,根据实例7的变焦镜头满足所有上述条件表达式(1)到(7)。
图14示出了实例7的各种像差(球面像差、像散、畸变、横向色差和慧形像差)的曲线,其中图14A是示出在广角端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,图14B是示出在中焦距状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线,并且图14C是示出在远摄端状态中聚焦于无限远处时的各种像差的曲线。如示出每个像差的曲线中所见,根据实例7,可以适当地校正从广角端状态到远摄端状态的每个焦距状态中的各种像差,因此可以实现极好的光学性能。
在上述的实施例中,在不降低光学性能的范围内,在适当时可以使用如下内容。
在上述实例中,示出了具有三组构造的变焦镜头,但是本发明也可以应用于其他组构造,诸如四组构造或五组构造。本发明也可以应用于其中在最接近物体的一侧添加透镜或透镜组的构造,或者其中在最接近图像的一侧添加透镜或透镜组的构造。透镜组意指具有至少一个透镜的部分,其由在变焦时改变的空气间隔隔开。
可以使用聚焦透镜组,该聚焦透镜组通过使单个或多个透镜组或者透镜组的部分在光轴方向中移动,从无限远距离物体聚焦到短距离物体。该聚焦透镜组也可以应用于自动对焦,并且还适用于驱动电机以用于自动对焦(使用超声电机)。特别优选的是,第三透镜组G3是聚焦透镜组。
透镜组或透镜组的部分可以是防振透镜组,用于通过使该透镜组或透镜组的部分在垂直于光轴的方向中振动,或者通过在包括光轴的面内方向中旋转(振荡),校正由手运动生成的图像模糊。特别优选的是,第二透镜组G2的全部或部分是防振透镜。
第二透镜组G2和第三透镜组G3的透镜表面可以是球面表面、平面表面或非球面表面。如果透镜表面是球面或平面,则透镜的加工和组装调节是简单的,并且可以防止由于加工和组装调节中的误差引起的光学性能的劣化,这是优选的。即使成像平面偏移,记录性能的劣化仍是微小的,这是优选的。如果透镜是非球面的,则该非球面表面可以是通过研磨产生的非球面表面、通过使用模具使玻璃成型为非球面形状而产生的玻璃成型非球面表面、或者通过将在玻璃表面上的树脂形成为非球面形状而产生的复合非球面表面。透镜表面可以是衍射平面,并且透镜可以是折射率分布型透镜(GRIN透镜)或者塑料透镜。
优选的是,将孔径光阑S设置在第二透镜组G2附近,但是孔径光阑的任务可由透镜框承担,不需要设置单独的元件作为孔径光阑。
可以在每个透镜表面上形成在宽的波长内具有高透射率的防反射膜,以便于减少炫光和重影,实现具有高对比度的高光学性能。
在本实施例的变焦镜头(变焦光学系统)中,变焦比约为2.5到4.5。
在本实施例的变焦镜头(变焦光学系统)中,优选的是,第一透镜组G1具有一个正透镜和一个负透镜。优选的是,按照从物体的顺序设置负透镜和正透镜,其中在负透镜和正透镜之间具有空气间隔。优选的是,第二透镜组G2具有两个正透镜和一个负透镜。优选的是,按照从物体的顺序将透镜设置为正透镜和负透镜,其中在正透镜和负透镜之间具有空气间隔。优选的是,第三透镜组G3具有一个正透镜。
使用实施例的组成要素描述了本发明,但是显而易见,本发明不限于这些实施例。
本发明被如此描述,显而易见,本发明可以通过许多方式变化。这种变化不应被视为偏离本发明的精神和范围,并且对本领域的技术人员显见的所有这种修改应涵盖于所附权利要求的范围内。

Claims (22)

1.一种变焦镜头,按照从物体的顺序包括: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,
所述第一透镜组由球面负透镜和球面正透镜组成,在所述球面负透镜和所述球面正透镜之间具有空气间隔,并且
满足如下条件表达式:
0.50<(DG1+DG2+DG3)/fw<1.75
其中DG1表示所述第一透镜组的在光轴上的厚度,DG2表示所述第二透镜组的在光轴上的厚度,DG3表示所述第三透镜组的在光轴上的厚度,并且fw表示广角端状态中的所述变焦镜头的焦距。
2.如权利要求1所述的变焦镜头,其中所述第一透镜组满足如下条件表达式:
-0.125<(R2-R3)/(R2+R3)<0.125
其中R2表示设置到物体侧的透镜的图像侧的曲率半径,并且R3表示设置到图像侧的透镜的物体侧的曲率半径。
3.如权利要求1所述的变焦镜头,其中满足如下条件表达式:
0.55<(-f1)/ft<0.85
其中f1表示所述第一透镜组的焦距并且ft表示远摄端状态中的所述变焦镜头的焦距。
4.如权利要求1所述的变焦镜头,其中满足如下条件表达式:
0.20<f2/ft<0.52
其中f2表示所述第二透镜组的焦距并且ft表示远摄端状态中的所述变焦镜头的焦距。
5.如权利要求1所述的变焦镜头,其中满足如下条件表达式:
2.05<f3/fw<3.50
其中f3表示所述第三透镜组的焦距,并且fw表示广角端状态中的所述变焦镜头的焦距。
6.如权利要求1所述的变焦镜头,其中满足如下条件表达式:
0.08<d2/(-f1)<0.16
其中f1表示所述第一透镜组的焦距,并且d2表示构成所述第一透镜组的所述球面负透镜和所述球面正透镜之间的所述空气间隔。
7.如权利要求1所述的变焦镜头,其中满足如下条件表达式:
3.5<S<12.0
其中S表示构成所述第一透镜组的所述正透镜的形状因数,所述形状因数被定义为S=(r2+r1)/(r2-r1),其中r1表示所述正透镜的物体侧的透镜表面的在光轴上的曲率半径,并且r2表示所述正透镜的图像侧的透镜表面的在光轴上的曲率半径。
8.如权利要求1所述的变焦镜头,其中构成所述第三透镜组的透镜是非球面透镜。
9.如权利要求1所述的变焦镜头,其中构成所述第三透镜组的透镜是塑料透镜。
10.如权利要求1所述的变焦镜头,其中构成所述第三透镜组的透镜包括单透镜部件。
11.如权利要求1所述的变焦镜头,其中构成所述第三透镜组的透镜包括单透镜元件。
12.如权利要求1所述的变焦镜头,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.如权利要求1所述的变焦镜头,其中在从广角端状态变焦到远摄端状态时,孔径光阑与所述第二透镜组一起移动。
14.如权利要求1所述的变焦镜头,其中所述第二透镜组按照从物体的顺序包括:正透镜以及正透镜和负透镜的胶合透镜。
15.如权利要求1所述的变焦镜头,其中所述第二透镜组按照从物体的顺序由正透镜以及正透镜和负透镜的胶合透镜组成。
16.如权利要求1所述的变焦镜头,其中在从广角端状态变焦到远摄端状态时,所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离以及所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离分别改变。
17.如权利要求1所述的变焦镜头,其中在从广角端状态变焦到远摄端状态时,所述第三透镜组在光轴方向中是固定的。
18.一种光学装置,配备有如权利要求1所述的变焦镜头。
19.一种变焦镜头的制造方法,所述变焦镜头按照从物体的顺序具有:第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组,所述方法包括步骤:
仅设置一个球面负透镜和一个球面正透镜作为所述第一透镜组,在所述球面负透镜和所述球面正透镜之间具有空气间隔;并且
将每个透镜设置为,所述第一透镜组具有负折射光焦度,所述第二透镜组具有正折射光焦度,并且所述第三透镜组具有正折射光焦度,同时满足如下条件表达式:
0.50<(DG1+DG2+DG3)/fw<1.75
其中DG1表示所述第一透镜组的在光轴上的厚度,DG2表示所述第二透镜组的在光轴上的厚度,DG3表示所述第三透镜组的在光轴上的厚度,并且fw表示广角端状态中的所述变焦镜头的焦距。
20.如权利要求19所述的变焦镜头的制造方法,其中所述第一透镜组满足如下条件表达式:
-0.125<(R2-R3)/(R2+R3)<0.125
其中R2表示设置到物体侧的透镜的图像侧的曲率半径,并且R3表示设置到图像侧的透镜的物体侧的曲率半径。
21.如权利要求1所述的变焦镜头的制造方法,其中满足如下条件表达式:
0.55<(-f1)/ft<0.85
其中f1表示所述第一透镜组的焦距,并且ft表示远摄端状态中的所述变焦镜头的焦距。
22.如权利要求1所述的变焦镜头的制造方法,其中满足如下条件表达式:
0.20<f2/ft<0.52
其中f2表示所述第二透镜组的焦距,并且ft表示远摄端状态中的所述变焦镜头的焦距。
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