CN101738711B - 变焦透镜以及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种变焦透镜以及摄像装置。该变焦透镜通过从物体侧向成像侧顺序配置具有负折射力的第一透镜组、具有正折射力的第二透镜组、以及具有正折射力的第三透镜组而形成，其中，当从广角端向摄远端改变倍率时，移动第一透镜组并且与光圈一体地向物体侧移动第二透镜组，使得第一透镜组与第二透镜组之间的空气间隔减小，并且使得第二透镜组与第三透镜组之间的空气间隔增加。通过本发明，可以有效地校正在广角端的畸变像差和在摄远端的球面像差，使透镜小型化，并且确保具有更广的视角和更高的可变倍率的高光学性能。

Description

变焦透镜以及摄像装置
相关申请的引用
本申请包含涉及于2008年11月19日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-295877中披露的主题，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种变焦透镜和摄像装置，具体地说，涉及适合于诸如数码相机、数码摄像机等的数字输入输出装置的摄影光学系统的小型化、更高性能的变焦透镜以及使用该变焦透镜的摄像装置的技术领域。
背景技术
最近，诸如数码相机等的使用固体(固态)摄像元件的摄像装置已得到普及。随着这样的诸如数码相机等的摄像装置的普及，要求甚至更高的图像质量。在数码相机等中，特别地，需要具有优异的图像形成性能(成像性能)并且其透镜适应于具有大量像素的固体摄像元件的摄影透镜，尤其是变焦透镜。
除了如上所述的更高的图像质量外，还存在对更广的视角增加的要求，并且要求具有高可变倍率比(variable power ratio)和例如如大于38°的半视角(视野半角，half angle of view)的广视角的小型变焦透镜。
存在多种用于数码相机的变焦透镜。然而，作为适合于实现小型化和更广视角的透镜类型，已知三组变焦透镜，其变焦透镜通过从物体侧向成像侧顺序配置具有负折射力(折射能力、屈光力，refractive power)的第一透镜组、具有正折射力的第二透镜组、以及具有正折射力的第三透镜组而形成(参见例如日本专利公开第2004-13169号、第2006-113554号、第2007-212636号以及第2007-140359号，在下文中分别称作专利文献1至4)。
在专利文献1和专利文献2中描述的变焦透镜中，通过由三个透镜形成第一透镜组而实现了更广的视角。
在专利文献3和专利文献4中描述的变焦透镜中，通过由两个透镜形成第一透镜组而实现了小型化。特别地，在专利文献4中描述的变焦透镜中，通过由两个透镜形成第一透镜组并且还积极地引起畸变像差(distortion aberration)而实现小型化。
发明内容
然而，在专利文献1和专利文献2中描述的变焦透镜中，因为第一透镜组由三个透镜形成，所以第一透镜组在光轴的方向上具有较长的全长，这妨碍了小型化。
另外，在专利文献3中描述的变焦透镜中，尽管通过由两个透镜形成第一透镜组实现了小型化，但是并没有实现足够广的视角和足够高的可变倍率比。具体地，专利文献3中描述的变焦透镜具有38°以下的半视角和小于3.8的可变倍率比，因此并不是近来要求的满足广视角和高可变倍率比的变焦透镜。
此外，在专利文献4中描述的变焦透镜中，通过积极地引起畸变像差而实现了小型化。然而，专利文献4中描述的变焦透镜具有30°以下的半视角和约3.8的可变倍率比，因此，也不是近来要求的满足广视角和高可变倍率比的变焦透镜。
因此，期望提供一种变焦透镜和摄像装置，其克服了上述问题、并且被小型化且确保具有广视角和高可变倍率比的高光学性能。
根据本发明的实施方式，提供了一种变焦透镜，其通过从物体侧向成像侧顺序配置具有负折射力的第一透镜组、具有正折射力的第二透镜组、以及具有正折射力的第三透镜组而形成。在从广角端向摄远端(望远端，telephoto end)改变倍率时，移动第一透镜组，并且与光圈一体地向物体侧移动第二透镜组，使得第一透镜组与第二透镜组之间的空气间隔减小，并且使得第二透镜组与第三透镜组之间的空气间隔增加。第一透镜组通过从物体侧向成像侧顺序配置作为负透镜的第一透镜以及作为弯月形正透镜的第二透镜而形成，该第一透镜的两个表面均形成为非球面并且凹面朝向成像侧，该第二透镜的物体侧的表面形成为非球面并且凸面朝向物体侧。
因此，可以极大地改变第一透镜的两个表面和第二透镜的物体侧的表面的中心部的曲率半径，以及第一透镜的两个表面和第二透镜的物体侧的表面的周边部的近似曲率半径。
期望上述变焦透镜被形成为满足下面的条件式(1)。
(1)0＜(Sgr-Sgf)/ΔH＜0.5
其中，Sgf表示在第一透镜的成像侧的表面的有效直径中，第一透镜的成像侧的表面的近轴曲率半径的凹陷(sag)量与第一透镜的成像侧的表面的非球面形状的凹陷量之间的差值，Sgr表示在第二透镜的物体侧的表面的有效直径中，第二透镜的物体侧的表面的近轴曲率半径的凹陷量与第二透镜的物体侧的表面的非球面形状的凹陷量之间的差值，而ΔH表示第二透镜的物体侧的表面的有效直径(通过第二透镜的最高光线的位置距离光轴的高度)。
当形成变焦透镜以便满足条件式(1)时，可以极大地改变第一透镜的两个表面和第二透镜的物体侧的表面的各个中心部的曲率半径，以及第一透镜的两个表面和第二透镜的物体侧的表面的各个周边部的近似曲率半径，并且使在第一透镜与第二透镜之间形成的空气透镜的边缘厚度适当。
期望上述变焦透镜被形成为满足下面的条件式(2)。
(2)1.0＜|f12/f1|＜2.0
其中，f12表示第二透镜的焦距，而f1表示第一透镜组的焦距。
当变焦透镜被形成为满足条件式(2)时，使得第二透镜的焦距适当。
上述变焦透镜期望被形成为满足下面的条件式(3)。
(3)0.25＜|f11/f12|＜0.45
其中，f11表示第一透镜的焦距，而f12表示第二透镜的焦距。
当变焦透镜被形成为满足条件式(3)时，使得第一透镜的焦距和第二透镜的焦距适当。
上述变焦透镜期望被形成为满足下面的条件式(4)。
(4)0.6＜D1/fw＜1.3
其中，D1表示第一透镜组在光轴上的厚度，而fw表示在广角端的状态下的整个透镜系统的焦距。
当变焦透镜被形成为满足条件式(4)时，使得第一透镜组的焦距适当。
期望上述变焦透镜被形成为满足下面的条件式(5)和下面的条件式(6)。
(5)n12＞1.90
(6)v12＜25
其中，n12表示在第二透镜的d线上的折射率(index)，而v12表示在第二透镜的d线上的阿贝数。
当变焦透镜被形成为满足条件式(5)和条件式(6)时，使得第二透镜的曲率适当，并且抑制了发生在第一透镜组中的色像差的发生。
期望在上述的变焦透镜中，第二透镜组通过从物体侧向成像侧顺序配置至少物体侧的表面形成为非球面并且凸面朝向物体侧的作为正透镜的第三透镜，以及通过将第四透镜和第五透镜接合(连接)在一起形成的粘合透镜来形成，其中，第四透镜作为具有朝向物体侧的凸面的正透镜，第五透镜作为具有朝向成像侧的凹面的负透镜。
通过形成如上所述的第二透镜组，可以使第二透镜组的前侧主点更接近物体侧，并且可以缩短光学全长。
根据本发明的实施方式，提供了一种摄像装置，包括：变焦透镜；以及摄像元件，用于将通过变焦透镜形成的光学图像转换成电信号。在该装置中，变焦透镜通过从物体侧到成像侧顺序配置具有负折射力的第一透镜组、具有正折射力的第二透镜组、以及具有正折射力的第三透镜组而形成。在从广角端向摄远端改变倍率时，移动第一透镜组并且与光圈一体地向物体侧移动第二透镜组，使得第一透镜组与第二透镜组之间的空气间隔减小，并且使得第二透镜组与第三透镜组之间的空气间隔增加。第一透镜组通过从物体侧向成像侧顺序配置作为负透镜的第一透镜以及作为弯月形正透镜的第二透镜而形成，该第一透镜的两个表面均形成为非球面并且凹面朝向成像侧，该第二透镜的物体侧的表面形成为非球面并且凸面朝向物体侧。
因此，可以极大地改变变焦透镜的第一透镜的两个表面和第二透镜的物体侧的表面的中心部的曲率半径，以及第一透镜的两个表面和第二透镜的物体侧的表面的周边部的近似曲率半径。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种通过从物体侧到成像侧顺序配置具有负折射力的第一透镜组、具有正折射力的第二透镜组、以及具有正折射力的第三透镜组而形成的变焦透镜。在从广角端向摄远端改变倍率时，移动第一透镜组并且与光圈一体地向物体侧移动第二透镜组，使得第一透镜组与第二透镜组之间的空气间隔减小，并且使得第二透镜组与第三透镜组之间的空气间隔增加，并且第一透镜组通过从物体侧向成像侧顺序配置作为负透镜的第一透镜以及作为弯月形正透镜的第二透镜而形成，该第一透镜的两个表面均形成为非球面并且凹面朝向成像侧，该第二透镜的物体侧的表面形成为非球面并且凸面朝向物体侧。
因此，能够良好地校正广角端的畸变像差和摄远端的球面像差，并且可以实现小型化，并在更广的视角和更高的可变倍率的情况下确保高的光学性能。
期望上述变焦透镜被形成为满足下面的条件式(1)。
(1)0＜(Sgr-Sgf)/ΔH＜0.5
其中，Sgf表示在第一透镜的成像侧的表面的有效直径中，第一透镜的成像侧的表面的近轴曲率半径的凹陷量与第一透镜的成像侧的表面的非球面形状的凹陷量之间的差值，Sgr表示在第二透镜的物体侧的表面的有效直径中，第二透镜的物体侧的表面的近轴曲率半径的凹陷量与第二透镜的物体侧的表面的非球面形状的凹陷量之间的差值，而ΔH表示第二透镜的物体侧的表面的有效直径(通过第二透镜的最高光线的位置距离光轴的高度)。
因此，可以良好地校正第一透镜组中的像差，并且特别是可以顺利地校正广角端的像散和摄远端的球面像差。
在本发明的一个实施方式中，形成变焦透镜使得满足下面的条件式(2)。
(2)1.0＜|f12/f1|＜2.0
其中，f12表示第二透镜的焦距，而f1表示第一透镜组的焦距。
因此，可以良好地校正广角端的像场弯曲(field curvature)，并且可以通过轴偏灵敏度(decentration sensitivity)的降低来提高批量生产率。
在本发明的一个实施方式中，期望变焦透镜被形成为满足下面的条件式(3)。
(3)0.25＜|f11/f12|＜0.45
其中，f11表示第一透镜的焦距，而f12表示第二透镜的焦距。
因此，可以良好地校正各种像差，并且可以同时实现整个透镜系统的更广的视角和小型化。
在本发明的一个实施方式中，期望变焦透镜被形成为满足下面的条件式(4)。
(4)0.6＜D1/fw＜1.3
其中，D1表示第一透镜组在光轴上的厚度，而fw表示在广角端的状态下的整个透镜系统的焦距。
因此，由于像散和色像差的良好校正而可以改善光学性能，并且可以使整个透镜系统小型化。
在本发明的一个实施方式中，形成变焦透镜以满足下面的条件式(5)和下面的条件式(6)。
(5)n12＞1.90
(6)v12＜25
其中，n12表示在第二透镜的d线上的折射率，而v12表示在第二透镜的d线上的阿贝数。
因此，通过在使第一透镜组的透镜框架小型化的同时降低轴偏灵敏度，可以避免制造上的困难。此外，可以实现包括色像差的良好校正的光学性能的改善。
在本发明的一个实施方式中，第二透镜组通过从物体侧向成像侧顺序配置至少物体侧的表面形成为非球面并且凸面朝向物体侧的作为正透镜的第三透镜，以及通过将第四透镜和第五透镜接合在一起而形成的粘合透镜来形成，其中，第四透镜作为具有朝向物体侧的凸面的正透镜，第五透镜作为具有朝向成像侧的凹面的负透镜。
因此，可以使第二透镜组的前侧主点更靠近物体侧，使得可以缩短总光程。
根据本发明的实施方式，提供了一种摄像装置，包括：变焦透镜；以及摄像元件，用于将通过变焦透镜形成的光学图像转换成电信号。在该装置中，变焦透镜通过从物体侧向成像侧顺序配置具有负折射力的第一透镜组、具有正折射力的第二透镜组以及具有正折射力的第三透镜组而形成。在从广角端向摄远端改变倍率时，移动第一透镜组，并且与光圈一体地向物体侧移动第二透镜组，使得第一透镜组与第二透镜组之间的空气间隔减小，并且使得第二透镜组与第三透镜组之间的空气间隔增加，并且第一透镜组通过从物体侧向成像侧顺序配置作为负透镜的第一透镜以及作为弯月形正透镜的第二透镜而形成，该第一透镜的两个表面均形成为非球面并且凹面朝向成像侧，该第二透镜的物体侧的表面形成为非球面并且凸面朝向物体侧。
由此，可以有效地校正在广角端的畸变像差和在摄远端的球面像差，使透镜小型化，并且确保具有更广的视角和更高的可变倍率的高光学性能。
附图说明
图1与图2至图19一起示出了用于实施根据本发明的摄像装置和变焦透镜的最佳方式，图1是示出了入射在第一透镜组上的光通量的状态的概念图；
图2是辅助说明第一透镜组中的每个表面的曲率半径的概念图；
图3是示出了根据本发明的变焦透镜的第一实施方式的透镜构成的示图；
图4是与图5和图6一起示出了将具体数值应用于第一实施方式的数值实施方式的像差的示图，图4是示出了在广角端状态下的球面像差、像散和畸变像差的示图；
图5是示出了在中间焦距状态下的球面像差、像散和畸变像差的示图；
图6是示出了在摄远端状态下的球面像差、像散和畸变像差的示图；
图7是示出了根据本发明的变焦透镜的第二实施方式的透镜构成的示图；
图8是与图9和图10一起示出了将具体数值应用于第二实施方式的数值实施方式的像差的示图，图8是示出了在广角端状态下的球面像差、像散和畸变像差的示图；
图9是示出了在中间焦距状态下的球面像差、像散和畸变像差的示图；
图10是示出了在摄远端状态下的球面像差、像散和畸变像差的示图；
图11是示出了根据本发明的变焦透镜的第三实施方式的透镜构成的示图；
图12是与图13和图14一起示出了将具体数值应用于第三实施方式的数值实施方式的像差的示图，图12是示出了在广角端状态下的球面像差、像散和畸变像差的示图；
图13是示出了在中间焦距状态下的球面像差、像散和畸变像差的示图；
图14是示出了在摄远端状态下的球面像差、像散和畸变像差的示图；
图15是示出了根据本发明的变焦透镜的第四实施方式的透镜构成的示图；
图16是与图17和图18一起示出了将具体数值应用于第四实施方式的数值实施方式的像差的示图，图16是示出了在广角端状态下的球面像差、像散和畸变像差的示图；
图17是示出了在中间焦距状态下的球面像差、像散和畸变像差的示图；
图18是示出了在摄远端状态下的球面像差、像散和畸变像差的示图；以及
图19是示出了根据本发明的摄像装置的实施方式的框图。
具体实施方式
在下文中，将描述用于实施根据本发明的变焦透镜和摄像装置的最佳方式。
首先将描述根据本发明的实施方式的变焦透镜。
根据本发明实施方式的变焦透镜通过从物体侧向成像侧顺序配置具有负折射力的第一透镜组、具有正折射力的第二透镜组、以及具有正折射力的第三透镜组而形成。
在根据本发明实施方式的变焦透镜中，在从广角端向摄远端改变倍率时，移动第一透镜组，并且与光圈一体地向物体侧移动第二透镜组，使得第一透镜组与第二透镜组之间的空气间隔减小，并且使得第二透镜组与第三透镜组之间的空气间隔增加。
在根据本发明实施方式的变焦透镜中，第一透镜组通过从物体侧向成像侧顺序配置两个表面均形成为非球面并且凹面朝向成像侧的作为负透镜的第一透镜、以及物体侧的表面形成为非球面并且凸面朝向物体侧的作为弯月形正透镜的第二透镜而形成。
在根据本发明实施方式的变焦透镜中，第一透镜组的第一透镜的两个表面均形成为非球面。从而，可以良好地校正当视角变广时显著发生在广角端的负的畸变像差和像场弯曲。
此外，第一透镜组的第二透镜的物体侧的表面被形成为非球面。从而，可以以良好平衡的方式校正不能通过第一透镜完全校正的、广角端的畸变像差和像散。而且，良好地校正了当可变倍率比增加时发生的、摄远端的球面像差。
下面将对形成在上述第一透镜组中的非球面的效果进行具体描述(参见图1和图2)。
在负-正-正三组变焦透镜中，广角端的周边(外围)光通量(光束)和摄远端的周边光通量通过第一透镜的两个表面和第二透镜的物体侧的表面被极大地分离(参见图1)。图1中的实线表示广角端的光通量，而图1中的虚线表示摄远端的光通量。
因此，在根据本发明的实施方式的变焦透镜中，其中广角端的周边光通量和摄远端的周边光通量被极大地分离的第一透镜的两个表面和第二透镜的物体侧的表面被形成为非球面，使得在第一透镜和第二透镜之间形成的空气透镜为非球面。
在这样的构成的情况下，如在图2中通过例如第一透镜的成像侧的表面所示，可以极大地改变透镜的中心部的曲率半径和透镜的周边部(外围部)的近似曲率半径。图2中的虚线表示中心部的曲率半径，而图2中的交替的长短划线(alternate long and short dashedline)表示周边部的近似曲率半径。
因此，通过极大地改变第一透镜的两个表面和第二透镜的物体侧的表面的中心部的曲率半径，以及第一透镜的两个表面和第二透镜的物体侧的表面的周边部的近似曲率半径，可以有效地校正广角端的畸变像差和摄远端的球面像差，使透镜小型化，并且确保具有更广的视角和更高的可变倍率的高光学性能。
特别地，当根据本发明实施方式的变焦透镜应用于具有伸缩透镜镜筒的类型的可折叠摄像装置时，在折叠时变焦透镜的全长可以被缩短。
根据本发明的实施方式的变焦透镜期望被形成为满足下面的条件式(1)。
(1)0＜(Sgr-Sgf)/ΔH＜0.5
其中，Sgf表示在第一透镜的成像侧的表面的有效直径中，第一透镜的成像侧的表面的近轴曲率半径的凹陷量与第一透镜的成像侧的表面的非球面形状的凹陷量之间的差值，Sgr表示在第二透镜的物体侧的表面的有效直径中，第二透镜的物体侧的表面的近轴曲率半径的凹陷量与第二透镜的物体侧的表面的非球面形状的凹陷量之间的差值，而ΔH表示第二透镜的物体侧的表面的有效直径(通过第二透镜的最高光线的位置距离光轴的高度)。
顺便提及，当近轴曲率半径的表面形状比非球面形状更靠近成像侧时，“Sgf”和“Sgr”的符号为“-”，并且在相反关系的情况下为“+”。
条件式(1)限定形成在第一透镜组中的作为负透镜的第一透镜的成像侧的表面与作为正透镜的第二透镜的物体侧的表面上的非球面形状之间的关系。也就是说，条件式(1)限定在第一透镜与第二透镜之间形成的非球面空气透镜的形状(参见图2)。
当超过条件式(1)的下限值时，作为在第一透镜与第二透镜之间形成的空气透镜的最外边缘的光轴方向的厚度的边缘厚度减小，并且负折射力变强。因此，非球面透镜的校正效果降低，并且各种轴外像差变得太大。特别是在广角端的像散的校正变得困难，使得光学性能降低。
另一方面，当超过条件式(1)的上限值时，在第一透镜与第二透镜之间形成的空气透镜的边缘厚度增加，因此，第一透镜组中的周边部的折射力变弱。因此，各种像差被过度校正，或者在轴偏时产生在广角端和摄远端的像场弯曲像差彼此相反。因此，第一透镜组中的像差校正变得困难，并且第一透镜组中的每一个透镜的制造也变得困难。
因此，当变焦透镜满足条件式(1)时，可以良好地校正第一透镜组中的像差，特别是可以良好地校正在广角端的像散，并且可以避免第一透镜组中的每一个透镜的制造上的困难。
根据本发明的一个实施方式的变焦透镜期望被形成为满足下面的条件式(2)。
(2)1.0＜|f12/f1|＜2.0
其中，f12表示第二透镜的焦距，而f1表示第一透镜组的焦距。
条件式(2)限定第一透镜组的第二透镜的焦距与第一透镜组的焦距之间的比率。
当超过条件式(2)的下限值时，第二透镜的焦距变得太短，因此需要增加第二透镜的厚度，这阻碍了尺寸减小。另外，在第二透镜中发生的各种像差的量增加，轴偏灵敏度升高，使得损害了批量生产率。
另一方面，当超过条件式(2)的上限值时，第二透镜的焦距变得太长，因此，像差校正、尤其是在广角端的像场弯曲的校正变得困难。
因此，当变焦透镜满足条件式(2)时，可以通过降低轴偏灵敏度来改善批量生产率，并且进行良好的像差校正，尤其是良好的广角端的像场弯曲的校正。
根据该实施方式的变焦透镜期望被形成为满足下面的条件式(3)。
(3)0.25＜|f11/f12|＜0.45
其中，f11表示第一透镜的焦距，而f12表示第二透镜的焦距。
条件式(3)限定第一透镜组的第一透镜的焦距与第二透镜的焦距之间的比率。
当超过条件式(3)的下限值时，各种轴外像差变得太大。特别是，变得难以使在广角端的像散的校正和在摄远端的球面像差的校正彼此兼容，因此导致光学性能的降低。
另一方面，当超过条件式(3)的上限值时，第一透镜的焦距变得太长，或者第二透镜的焦距变得太短，并且第一透镜组的负焦距变得太长，使得不能够同时实现整个透镜系统的更广的视角和小型化。特别地，当第一透镜组的厚度增加时，在变焦透镜用于具有伸缩透镜镜筒的类型的可折叠摄像装置时，变焦透镜的长度变长，妨碍了整个透镜系统的小型化。
因此，当变焦透镜满足条件式(3)时，可以顺利地校正各种像差，并且可以同时实现整个透镜系统的更广的视角和小型化。
根据该实施方式的变焦透镜期望被形成为满足下面的条件式(4)。
(4)0.6＜D1/fw＜1.3
其中，D1表示第一透镜组在光轴上的厚度，而fw表示在广角端的状态下的整个透镜系统的焦距。
条件式(4)限定与广角端的焦距相关的第一透镜组的光轴的厚度。
当超过条件式(4)的下限值时，各种轴外像差的量变得太大，并且特别是在广角端的像散的校正变得困难，使得损害了光学性能。
另一方面，当超过条件式(4)的上限值时，第一透镜组的厚度增加，这阻碍了整个透镜系统的尺寸的减小。
因此，当变焦透镜满足条件式(4)时，由于像散的良好校正而可以提高光学性能，并且使整个透镜系统小型化。
另外，通过满足条件式(2)至条件式(4)，由于总光程的缩短而可以实现小型化，并且提高光学性能。
根据本发明的一个实施方式的变焦透镜期望被形成为满足下面的条件式(5)和下面的条件式(6)。
(5)n12＞1.90
(6)v12＜25
其中，n12表示在第二透镜的d线上的折射率，而v12表示在第二透镜的d线上的阿贝数。
条件式(5)和条件式(6)限定形成第一透镜组的第二透镜的折射率和阿贝数。
当超过条件式(5)的范围时，需要增加第二透镜的曲率，并且由于在校正广角端的像场弯曲上的困难而使光学性能降低。另外，变得很难确保边缘厚度并且因此制造难度增加。
因此，当变焦透镜满足条件式(5)时，可以改善光学性能，并且避免制造困难。
当超过条件式(6)的范围时，变得很难校正在第一透镜组中发生的色像差，因此引起光学性能的降低。
因此，当变焦透镜满足条件式(6)时，可以通过色像差的顺利校正来提高光学性能。
在根据本发明的一个实施方式的变焦透镜中，第二透镜组期望通过从物体侧向成像侧配置至少物体侧的表面形成为非球面并且凸面朝向物体侧的作为正透镜的第三透镜、以及通过将第四透镜和第五透镜接合在一起形成的粘合透镜而形成，其中，第四透镜作为凸面朝向物体侧的正透镜，第五透镜作为凹面朝向成像侧的负透镜。
通过这样形成第二透镜组，第二透镜组由较少数量的透镜形成，使得可以缩短全长。此外，可以使第二透镜组的前侧主点更靠近物体侧，使得可以缩短总光程。而且，通过由非球面形成第二透镜组的最靠近物体侧的表面，可以良好地校正球面像差和慧形像差。
顺便提及，根据本发明的实施方式的变焦透镜可以通过在基本上垂直于光轴的方向上移动(偏移)第一至第三透镜组中的一个透镜组或者一个透镜组中的一部分来使图像偏移。通过这样在基本上垂直于光轴的方向上移动透镜组或者透镜组的一部分，并且将变焦透镜与用于检测图像模糊的检测系统、用于使每一个透镜组位移的驱动系统、以及用于基于检测系统的输出向驱动系统提供位移量的控制系统组合，还可以使变焦透镜起防振光学系统的作用。特别地，根据本发明的实施方式的变焦透镜通过使整个第二透镜组在基本上垂直于光轴的方向上移动，可以使图像以较小的像差变化进行移动。
根据本发明的实施方式的变焦透镜期望通过在光轴方向上移动第一透镜组或第三透镜组来进行聚焦。特别地，使用第三透镜组作为用于聚焦的透镜组，使得容易避免用于驱动和控制快门单元和光圈单元的驱动系统、以及用于使透镜组位移的防振驱动系统的干扰，并且使得可以实现小型化。
接着，将参照附图和表格描述根据本发明的变焦透镜的具体实施方式和具体数值应用于该实施方式的数值实施方式。
顺便提及，在下面的表格和说明等中示出的符号的含义如下。
“si”是从物体侧向成像侧计数的第i个表面的表面编号，“ri”是第i个表面的曲率半径，“di”是第i个表面与第(i+1)个表面之间的轴上的表面间隔，“ni”是形成第i个透镜的材料的d线(波长587.6nm)上的折射率，而“vi”是形成第i个透镜的材料的d线上的阿贝数。关于曲率半径，“ASP”表示所述表面是非球面，而“INF”表示表面的曲率为无穷大。
在各数值实施方式中使用的透镜包括其透镜表面形成为非球面的透镜。使“x”为在光轴方向上距离透镜表面的顶点的距离，“y”为在垂直于光轴的方向上的高度，“c”为透镜的顶点处的近轴曲率(曲率半径的倒数)，“k”为圆锥常数(圆锥常数，conic constant)，而“Ai”为第i次非球面系数，非球面形状通过下面的等式1来定义。
[等式1]
x = c · y 2 1 + { 1 - ( 1 + K ) · c 2 · y 2 } 1 / 2 + ΣAi · Yi
在下文中，将描述本发明的第一至第四实施方式(参见图3至图18)。
根据第一至第四实施方式的变焦透镜均通过从物体侧向成像侧顺序配置具有负折射力的第一透镜组、具有正折射力的第二透镜组、以及具有正折射力的第三透镜组而形成。此外，在根据第一至第四实施方式的变焦透镜的每一个中，当从广角端向摄远端改变倍率时，移动第一透镜组，并且与光圈一体地向物体侧移动第二透镜组，使得第一透镜组与第二透镜组之间的空气间隔减小，并且使得第二透镜组与第三透镜组之间的空气间隔增加。
图3是示出了根据本发明的第一实施方式的变焦透镜1的透镜构成的示图。
如图3所示，根据第一实施方式的变焦透镜1包括六个透镜。
变焦透镜1通过从物体侧向成像侧顺序地配置具有负折射力的第一透镜组G1、具有正折射力的第二透镜组G2、以及具有正折射力的第三透镜组G3而形成。
第一透镜组G1通过从物体侧向成像侧顺序配置第一透镜L1和第二透镜L2而形成，其中第一透镜L1作为两个表面均形成为非球面并且凸面朝向物体侧的弯月形负透镜(负透镜)，第二透镜L2作为物体侧的表面形成为非球面并且凸面朝向物体侧的弯月形正透镜。
第二透镜组G2通过从物体侧向成像侧顺序配置两个表面均形成为非球面的作为双凸透镜的第三透镜L3和粘合透镜而形成，其中，粘合透镜通过将作为双凸透镜的第四透镜L4和作为双凹透镜的第五透镜L5接合在一起而形成。
第三透镜组G3通过配置两个表面均形成为非球面的作为双凸透镜的第六透镜L6而形成。
光圈S(光圈面r5)设置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。
滤光器FL和盖玻片CG从物体侧向成像侧顺序配置在第三透镜组G3和图像表面IMG之间。
表1示出了将具体数值应用于根据第一实施方式的变焦透镜1的第一数值实施方式的透镜数据。
表1
si ri ASP di ni vi
  1   51.004   ASP   1.000   1.85135   40.10
  2   5.314   ASP   1.785
  3   9.1375   ASP   1.561   2.00178   19.30
  4   15.7495   可变
  5(光圈)   INF   0.000
  6   6.000   ASP   1.598   1.58247   56.33
  7   -15.365   ASP   0.100
  8   8.026   1.533   1.87104   41.30
  9   -9.264   0.400   1.71899   28.70
  10   3.497   可变
  11   70.0764   ASP   1.638   1.69362   50.54
  12   -13.716   ASP   可变
  13   INF   0.300   1.51680   64.20
  14   INF   0.720
  15   INF   0.500   1.56883   56.04
  16   INF   0.600
  IMG   INF   0.000   1.56883   56.04
在变焦透镜1中，第一透镜组G1的第一透镜L1的物体侧的表面(r1)、第一透镜组G1的第一透镜L1的成像侧的表面(r2)、第一透镜组G1的第二透镜L2的物体侧的表面(r3)、第二透镜组G2的第三透镜L3的物体侧的表面(r6)、第二透镜组G2的第三透镜L3的成像侧的表面(r7)、第三透镜组G3的第六透镜L6的物体侧的表面(r11)、以及第三透镜组G3的第六透镜L6的成像侧的表面(r12)形成为非球面。第一数值实施方式中的非球面的4次、6次、8次和10次非球面系数A4、A6、A8和A10与圆锥常数K一起示于表2中。
顺便提及，表2和示出了后面将描述的非球面系数的各个表中的“E-i”表示具有10的底的指数表达式，即，“10-i”。例如，“0.12345E-05”表示“0.12345×10-5”。
表2
  i   K   A4   A6   A8   A10
  1   2.0000E+01   -3.8223E-04   1.6110E-05   -2.8622E-07   1.8392E-09
  2   -6.3006E-01   -1.8765E-04   4.0957E-06   9.0112E-07   -2.0778E-08
  3   5.8272E-01   4.0876E-05   -1.0549E-05   3.8128E-07   -5.9041E-09
  6   7.4255E-01   -1.8876E-03   -1.0878E-04   -1.3862E-06   -1.2258E-06
  7   -1.8912E+01   -1.0342E-03   -5.4293E-05   -6.6201E-06   -4.4260E-07
  11   -2.0000E+01   -2.2302E-04   -1.9139E-05   2.7084E-06   -5.9550E-08
  12   4.1053E+00   5.7325E-04   -5.2523E-05   4.5376E-06   -8.8555E-08
在变焦透镜1中，当在广角端状态与摄远端状态之间改变倍率时，第一透镜组G1与光圈S之间的表面间隔d4、第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的表面间隔d10、以及第三透镜组G3与滤光器FL之间的表面间隔d12改变。第一数值实施方式中的各个表面间隔在广角端状态(焦距f＝4.41)、中间焦距状态(焦距f＝9.57)、以及摄远端状态(焦距f＝20.77)下的可变间隔与焦距比数(光圈数)Fno和半视角ω一起示于表3中。
表3
  f   4.41   9.57   20.77
  Fno.   2.51   3.59   6.09
  ω   42.91   22.17   10.63
  d4   15.782   5.332   0.880
  d10   4.600   9.750   21.886
  d12   2.013   2.349   1.900
变焦透镜1中的第一透镜组G1、第二透镜组G2、以及第三透镜组G3的焦距与各个透镜组的最靠近物体侧的表面(起始表面)一起示于表4中。
表4
  起始表面   焦距
  第一组   1   -11.752
  第二组   5   9.403
  第三组   11   16.594
图4至图6是第一数值实施方式中在无限远合焦状态(infinityin-focus state)下的各种像差的示图。图4是在广角端状态(焦距f＝4.41)下的各种像差的示图。图5是在中间焦距状态(焦距f＝9.57)下的各种像差的示图。图6是在摄远端状态(焦距f＝20.77)下的各种像差的示图。
在图4至图6所示的球面像差的示图中，d线(波长为587.6nm)的值由实线示出，c线(波长为656.3nm)的值由虚线示出，而g线(波长为435.8nm)的值由交替的长短划线示出。在图4至图6所示的像散的示图中，弧矢像面中的值由实线示出，而子午像面中的值由虚线示出。
从各像差图显而易见的是，第一数值实施方式良好地校正了各种像差并且具有优异的图像形成性能。
图7是示出了根据本发明的第二实施方式的变焦透镜2的透镜构成的示图。
如图7所示，根据第二实施方式的变焦透镜2具有六个透镜。
变焦透镜2通过从物体侧向成像侧顺序配置具有负折射力的第一透镜组G1、具有正折射力的第二透镜组G2、以及具有正折射力的第三透镜组G3而形成。
第一透镜组G1通过从物体侧向成像侧顺序配置第一透镜L1和第二透镜L2而形成，其中，第一透镜L1作为两个表面均形成为非球面的双凹透镜，第二透镜L2作为物体侧的表面形成为非球面并且凸面朝向物体侧的弯月形正透镜。
第二透镜组G2通过从物体侧向成像侧顺序配置两个表面均形成为非球面的作为双凸透镜的第三透镜L3和粘合透镜而形成，其中，粘合透镜通过将作为双凸透镜的第四透镜L4和成像侧的表面形成为非球面的作为双凹透镜的第五透镜L5接合在一起而形成。
第三透镜组G3通过配置物体侧的表面形成为非球面的作为双凸透镜的第六透镜L6而形成。
光圈S(光圈面r5)设置在第一透镜组G1与第二透镜组G2之间。
滤光器FL和盖玻片CG从物体侧向成像侧顺序配置在第三透镜组G3与图像表面IMG之间。
表5示出了其中将具体数值应用于根据第二实施方式的变焦透镜2的第二数值实施方式的透镜数据。
表5
si ri ASP di ni vi
  1   214.861   ASP   0.856   1.83441   37.29
  2   6.216   ASP   1.440
  3   11.5062   ASP   1.676   2.00178   19.30
  4   27.5092   可变
  5(光圈)   INF   0.000
  6   6.066   ASP   1.599   1.69350   53.20
  7   -18.570   ASP   0.100
  8   20.914   1.508   1.84840   42.34
  9   -5.878   0.400   1.68893   31.16
  10   4.322   ASP   可变
  11   38.250   1.614   1.58313   59.46
  12   -14.779   ASP   可变
  13   INF   0.300   1.51680   64.20
  14   INF   0.720
  15   INF   0.500   1.56883   56.04
  16   INF   0.600
  IMG   INF   0.000
在变焦透镜2中，第一透镜组G1的第一透镜L1的物体侧的表面(r1)、第一透镜组G1的第一透镜L1的成像侧的表面(r2)、第一透镜组G1的第二透镜L2的物体侧的表面(r3)、第二透镜组G2的第三透镜L3的物体侧的表面(r6)、第二透镜组G2的第三透镜L3的成像侧的表面(r7)、第二透镜组G2的第五透镜L5的成像侧的表面(r10)、以及第三透镜组G3的第六透镜L6的成像侧的表面(r12)被形成为非球面。第二数值实施方式中的非球面的4次、6次、8次和10次非球面系数A4、A6、A8和A10与圆锥常数K一起示于表6中。
表6
  i   K   A4   A6   A8   A10
  1   2.0000E+01   -5.7710E-04   2.1678E-05   -3.6784E-07   2.2661E-09
  2   -6.3006E-01   -3.6169E-04   -4.5452E-06   9.5439E-07   -1.9289E-08
  3   5.8272E-01   1.8111E-04   -1.6609E-05   6.0704E-07   -7.7970E-09
  6   7.4255E-01   -1.4640E-03   -7.7795E-05   -1.3862E-06   -1.2258E-06
  7   -1.8912E+01   -3.2424E-04   -5.7153E-05   -6.6201E-06   -4.4260E-07
  10   0.0000E+00   2.0465E-04   8.2300E-05   0.0000E+00   0.0000E+00
  12   4.1053E+00   7.1804E-04   -2.0675E-05   7.9620E-07   -1.0518E-08
在变焦透镜2中，在广角端状态与摄远端状态之间改变倍率时，第一透镜组G1与光圈S之间的表面间隔d4、第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的表面间隔d10、以及第三透镜组G3与滤光器FL之间的表面间隔d12改变。第二数值实施方式中的各个表面间隔在广角端状态(焦距f＝5.10)、中间焦距状态(焦距f＝10.58)、以及摄远端状态(焦距f＝21.93)下的可变间隔与焦距比数Fno和半视角ω一起示于表7中。
表7
  f   5.10   10.58   21.93
  Fno.   2.59   3.64   5.96
  ω   38.85   19.97   9.76
  d4   16.630   5.672   0.880
  d10   4.600   10.211   22.308
  d12   2.999   3.109   1.900
变焦透镜2中的第一透镜组G1、第二透镜组G2、以及第三透镜组G3的焦距与各个透镜组的最靠近物体侧的表面(起始表面)一起示于表8中。
表8
  起始表面   焦距
  第一组   1   -14.103
  第二组   5   10.565
  第三组   11   18.415
图8至图10是第二数值实施方式中在无限远合焦状态下的各种像差的示图。图8是在广角端状态(焦距f＝5.10)下的各种像差的示图。图9是在中间焦距状态(焦距f＝10.58)下的各种像差的示图。图10是在摄远端状态(焦距f＝21.93)下的各种像差的示图。
在图8至图10所示的球面像差的示图中，d线(波长为587.6nm)的值由实线示出，c线(波长为656.3nm)的值由虚线示出，而g线(波长为435.8nm)的值由交替的长短划线示出。在图8至图10所示的像散的示图中，弧矢像面中的值由实线示出，而子午像面中的值由虚线示出。
从各像差图显而易见的是，第二数值实施方式良好地校正了各种像差并且具有优异的图像形成性能。
图11是示出了根据本发明的第三实施方式的变焦透镜3的透镜构成的示图。
如图11所示，根据第三实施方式的变焦透镜3具有六个透镜。
变焦透镜3通过从物体侧向成像侧顺序配置具有负折射力的第一透镜组G1、具有正折射力的第二透镜组G2、以及具有正折射力的第三透镜组G3而形成。
第一透镜组G1通过从物体侧向成像侧顺序配置第一透镜L1和第二透镜L2而形成，其中，第一透镜L1作为两个表面均形成为非球面并且凸面朝向物体侧的弯月形负透镜，第二透镜L2作为物体侧的表面形成为非球面并且凸面朝向物体侧的弯月形正透镜。
第二透镜组G2通过从物体侧向成像侧顺序配置两个表面均形成为非球面的作为双凸透镜的第三透镜L3和粘合透镜而形成，其中，粘合透镜通过将作为双凸透镜的第四透镜L4和作为双凹透镜的第五透镜L5接合在一起而形成。
第三透镜组G3通过配置两个表面均形成为非球面的作为双凸透镜的第六透镜L6而形成。
光圈S(光圈面r5)设置在第一透镜组G1与第二透镜组G2之间。
滤光器FL和盖玻片CG从物体侧向成像侧顺序配置在第三透镜组G3与图像表面IMG之间。
表9示出了其中将具体数值应用于根据第三实施方式的变焦透镜3的第三数值实施方式的透镜数据。
表9
si ri ASP di ni vi
 1   143.068   ASP   1.050   1.85135   40.10
 2   6.195   ASP   1.780
 3   9.0533   ASP   1.600   2.00178   19.30
 4   14.8385   可变
 5(光圈)   INF   0.500
 6   5.286   ASP   1.850   1.62263   58.16
 7   -20.807   ASP   0.150
 8   10.464   1.600   1.81600   46.57
 9   -8.772   0.450   1.68893   31.16
 10   3.502   可变
 11   83.694   ASP   1.650   1.53110   56.00
 12   -10.606   ASP   可变
 13   INF   0.300   1.51680   41.98
 14   INF   0.720
 15   INF   0.500   1.56883   56.04
 16   INF   0.600
 IMG   INF   0.000
在变焦透镜3中，第一透镜组G1的第一透镜L1的物体侧的表面(r1)、第一透镜组G1的第一透镜L1的成像侧的表面(r2)、第一透镜组G1的第二透镜L2的物体侧的表面(r3)、第二透镜组G2的第三透镜L3的物体侧的表面(r6)、第二透镜组G2的第三透镜L3的成像侧的表面(r7)、第三透镜组G3的第六透镜L6的物体侧的表面(r11)、以及第三透镜组G3的第六透镜L6的成像侧的表面(r12)被形成为非球面。第三数值实施方式中的非球面的4次、6次、8次和10次非球面系数A4、A6、A8和A10与圆锥常数K一起示于表10中。
表10
  i   K   A4   A6   A8   A10
  1   0.0000E+00   -2.8220E-04   1.4656E-05   -2.7765E-07   1.9302E-09
  2   0.0000E+00   -4.4475E-04   -9.8666E-06   5.0452E-07   -1.6057E-08
  3   0.0000E+00   9.0171E-05   -1.1311E-05   2.0741E-07   0.0000E+00
  6   7.0493E-01   -1.5239E-03   -2.2633E-05   -6.7622E-06   3.9616E-07
  7   -2.0000E+01   1.8609E-04   1.6987E-05   -6.0053E-06   7.2228E-07
  11   -2.0006E+01   4.6835E-04   -2.8527E-05   1.9644E-06   2.2450E-08
  12   3.4419E+00   1.4612E-03   -1.9691E-05   -4.9930E-07   1.5129E-07
在变焦透镜3中，在广角端状态与摄远端状态之间改变倍率时，第一透镜组G1与光圈S之间的表面间隔d4、第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的表面间隔d10、以及第三透镜组G3与滤光器FL之间的表面间隔d12改变。第三数值实施方式中的各个表面间隔在广角端状态(焦距f＝4.41)、中间焦距状态(焦距f＝9.57)、以及摄远端状态(焦距f＝20.76)下的可变间隔与焦距比数Fno和半视角ω一起示于表11中。
表11
  f   4.41   9.57   20.76
  Fno.   2.91   4.26   6.04
  ω   43.95   22.07   10.51
  d4   17.281   6.513   1.300
  d10   2.700   8.898   20.450
  d12   3.078   2.499   1.900
变焦透镜3中的第一透镜组G1、第二透镜组G2、以及第三透镜组G3的焦距与各个透镜组的最靠近物体侧的表面(起始表面)一起示于表12中。
表12
  起始表面   焦距
  第一组   1   -12.869
  第二组   5   9.915
  第三组   11   17.973
图12至图14是第三数值实施方式中在无限远合焦状态下的各种像差的示图。图12是在广角端状态(焦距f＝4.41)下的各种像差的示图。图13是在中间焦距状态(焦距f＝9.57)下的各种像差的示图。图14是在摄远端状态(焦距f＝20.76)下的各种像差的示图。
在图12至图14所示的球面像差的示图中，d线(波长为587.6nm)的值由实线示出，c线(波长为656.3nm)的值由虚线示出，而g线(波长为435.8nm)的值由交替的长短划线示出。在图12至图14所示的像散的示图中，弧矢像面中的值由实线示出，而子午像面中的值由虚线示出。
从各像差图显而易见的是，第三数值实施方式良好地校正了各种像差并且具有优异的图像形成性能。
图15是示出了根据本发明的第四实施方式的变焦透镜4的透镜构成的示图。
如图15所示，根据第四实施方式的变焦透镜4具有六个透镜。
变焦透镜4通过从物体侧向成像侧顺序配置具有负折射力的第一透镜组G1、具有正折射力的第二透镜组G2、以及具有正折射力的第三透镜组G3而形成。
第一透镜组G1通过从物体侧向成像侧顺序配置第一透镜L1和第二透镜L2而形成，其中，第一透镜L1作为两个表面均形成为非球面并且凸面朝向物体侧的弯月形负透镜，第二透镜L2作为物体侧的表面形成为非球面并且凸面朝向物体侧的弯月形正透镜。
第二透镜组G2通过从物体侧向成像侧顺序配置两个表面均形成为非球面并且凸面朝向物体侧的作为弯月形正透镜的第三透镜L3和粘合透镜而形成，其中，粘合透镜通过将作为双凸透镜的第四透镜L4和作为双凹透镜的第五透镜L5接合在一起而形成。
第三透镜组G3通过配置两个表面均形成为非球面的作为双凸透镜的第六透镜L6而形成。
光圈S(光圈面r10)设置在第二透镜组G2与第三透镜组G3之间。
滤光器FL和盖玻片CG从物体侧向成像侧顺序配置在第三透镜组G3与图像表面IMG之间。
表13示出了其中将具体数值应用于根据第四实施方式的变焦透镜4的第四数值实施方式的透镜数据。
表13
  si   ri   ASP   di   ni   vi
  1   26.948   ASP   1.015   1.85135   40.10
  2   5.025   ASP   2.078
  3   9.0285   ASP   1.467   2.00178   19.30
  4   14.4948   可变
  5   4.0110   ASP   1.270   1.58313   59.46
  6   36.995   ASP   0.150
  7   7.837   0.980   1.88300   40.81
  8   -4.800   0.400   1.68893   31.16
  9   3.171   0.600
  10(光圈)   无穷大   可变
  11   29.633   ASP   1.479   1.55332   71.68
  12   -12.459   ASP   可变
  13   无穷大   0.300   1.51680   64.20
  14   无穷大   0.720
  15   无穷大   0.500   1.56883   56.04
  16   无穷大   0.600
  IMG   无穷大
在变焦透镜4中，第一透镜组G1的第一透镜L1的物体侧的表面(r1)、第一透镜组G1的第一透镜L1的成像侧的表面(r2)、第一透镜组G1的第二透镜L2的物体侧的表面(r3)、第二透镜组G2的第三透镜L3的物体侧的表面(r5)、第二透镜组G2的第三透镜L3的成像侧的表面(r6)、第三透镜组G3的第六透镜L6的物体侧的表面(r11)、以及第三透镜组G3的第六透镜L6的成像侧的表面(r12)被形成为非球面。第四数值实施方式中的非球面的4次、6次、8次和10次非球面系数A4、A6、A8和A10与圆锥常数K一起示于表14中。
表14
  i   K   A4   A6   A8   A10
  1   0.0000E+00   -2.7397E-04   4.4618E-06   -3.7692E-08   1.4890E-10
  2   -8.6542E-01   9.1960E-05   -8.6551E-07   -7.3756E-08   7.9203E-09
  3   -1.5887E-01   1.4068E-04   -5.8178E-06   9.1772E-08   1.4014E-09
  5   9.7096E-01   -1.8229E-03   1.4076E-04   -3.7792E-05   5.3775E-06
  6   -6.9599E+02   5.3952E-03   2.2720E-04   -1.6646E-06   1.5814E-05
  11   0.0000E+00   7.6005E-04   -6.1201E-05   8.3076E-07   5.6145E-26
  12   0.0000E+00   1.7300E-03   -1.0262E-04   1.9453E-06   -1.0767E-08
在变焦透镜4中，在广角端状态与摄远端状态之间改变倍率时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的表面间隔d4、光圈S与第三透镜组G3之间的表面间隔d10、以及第三透镜组G3与滤光器FL之间的表面间隔d12改变。第四数值实施方式中的各个表面间隔在广角端状态(焦距f＝4.08)、中间焦距状态(焦距f＝8.46)、以及摄远端状态(焦距f＝17.50)下的可变间隔与焦距比数Fno和半视角ω一起示于表15中。
表15
  f   4.08   8.46   17.50
  Fno   2.83   4.07   5.95
  ω   45.08   25.79   13.16
  d4   15.200   4.734   0.300
  d10   3.038   7.144   16.910
  d12   2.255   2.563   1.700
变焦透镜4中的第一透镜组G1、第二透镜组G2、以及第三透镜组G3的焦距与各个透镜组的最靠近物体侧的表面(起始表面)一起示于表16中。
表16
  起始表面   焦距
  第一组   1   -12.224
  第二组   5   9.054
  第三组   11   16.000
图16至图18是第四数值实施方式中在无穷远合焦状态下的各种像差的示图。图16是在广角端状态(焦距f＝4.08)下的各种像差的示图。图17是在中间焦距状态(焦距f＝8.46)下的各种像差的示图。图18是在摄远端状态(焦距f＝17.50)下的各种像差的示图。
在图16至图18所示的球面像差的示图中，d线(波长为587.6nm)的值由实线示出，c线(波长为656.3nm)的值由虚线示出，而g线(波长为435.8nm)的值由交替的长短划线示出。在图16至图18所示的像散的示图中，弧矢像面中的值由实线示出，而子午像面中的值由虚线示出。
从各像差图显而易见的是，第四数值实施方式良好地校正了各种像差并且具有优异的图像形成性能。
表17示出了在变焦透镜1至4中上述条件式(1)至(6)的各个值，即，条件式(1)的Sgf、Sgr、ΔH和(Sgr-Sgf)/ΔH、条件式(2)的f12、f1和|f12/f1|、条件式(3)的f11、f12和|f11/f12|、条件式(4)的D1、fw和D1/fw、条件式(5)的n12、以及条件式(6)的v12。
表17
Figure G2009102236357D00371
*1关于变焦透镜4的Sgf，计算第一透镜组的第一透镜的成像侧的表面(其球面凹陷量可被计算出)的近轴曲率高度，作为有效直径。
顺便提及，在表17中，关于变焦透镜4的Sgf，计算其球面凹陷量可被计算出的表面数r2的近轴曲率高度，作为有效直径。
如由表17显而易见的是，变焦透镜1至4满足上述条件式(1)至(6)。
接着，将描述根据本发明实施方式的摄像装置。
根据本发明实施方式的摄像装置包括变焦透镜以及用于将通过变焦透镜形成的光学图像转换成电信号的摄像元件。
设置在该摄像装置中的变焦透镜通过从物体侧向成像侧顺序配置具有负折射力的第一透镜组、具有正折射力的第二透镜组、以及具有正折射力的第三透镜组而形成。
在设置于该摄像装置中的变焦透镜中，当从广角端向摄远端改变倍率时，移动第一透镜组，并且与光圈一体地向物体侧移动第二透镜组，使得第一透镜组与第二透镜组之间的空气间隔减小，并且使得第二透镜组与第三透镜组之间的空气间隔增加。
在设置于该摄像装置中的变焦透镜中，第一透镜组通过从物体侧向成像侧顺序配置作为负透镜的第一透镜以及作为弯月形正透镜的第二透镜而形成，该第一透镜的两个表面均形成为非球面并且凹面朝向成像侧，该第二透镜的物体侧的表面形成为非球面并且凸面朝向物体侧。
因为如上所述变焦透镜的第一透镜组的第一透镜的两个表面均形成为非球面，所以根据本发明的实施方式的摄像装置可以校正当视角变广时显著发生在广角端的负的畸变像差和像场弯曲。
此外，因为第一透镜组的第二透镜的物体侧的表面形成为非球面，所以可以以良好平衡的方式校正不能通过第一透镜完全校正的、广角端的畸变像差和像散。而且，可以良好地校正当可变倍率比增加时发生的、摄远端的球面像差。
因此，因为变焦透镜的第一透镜组由两个透镜形成，并且第一透镜的两个表面和第二透镜的物体侧的表面被形成为非球面，所以可以减小根据本发明实施方式的摄像装置的尺寸，并且在更广的视角和更高的可变倍率的情况下确保高的光学性能。
特别地，当变焦透镜应用于具有伸缩的透镜镜筒的类型的可折叠摄像装置时，设置在根据本发明的实施方式的摄像装置中的变焦透镜的全长在折叠时可以被缩短。
顺便提及，在根据本发明的一个实施方式的摄像装置中，优选通过图像处理来校正在变焦透镜中发生的畸变像差，使得摄像装置的尺寸可以被进一步减小并且具有更高的可变倍率。
图19是根据本发明的摄像装置的一个实施方式的数码相机的框图。
摄像装置(数码相机)100包括：被配置为执行摄像功能的相机组块10；被配置为对摄取的图像信号执行诸如模数转换等的信号处理的相机信号处理部20；被配置为记录和再生图像信号的图像处理部30；用于显示摄取的图像等的LCD(液晶显示器)40；被配置为向存储卡1000写入图像信号以及读取图像信号的R/W(读取器/写入器)50；被配置为控制整个摄像装置的CPU(中央处理单元)60；由通过用户进行必要操作的各种开关等构成的输入部70；以及被配置为控制设置在相机组块10中的透镜的驱动的透镜驱动控制部80。
相机组块10包括：例如，包括变焦透镜11(应用了本发明的各实施方式的变焦透镜1、2、3或4)的光学系统，以及诸如CCD(电荷耦合器件)、CMOS(互补金属氧化物半导体)摄像元件等的摄像元件12。
相机信号处理部20执行各种信号处理，诸如将来自摄像元件12的输出信号转换成数字信号、去噪、图像质量校正、向亮度和色差信号的转换等。
图像处理部30基于预定的图像数据格式来执行图像信号的压缩编码和扩展解码的处理，转换分辨率和其他数据规格的处理等。
LCD 40具有显示用户对输入部70的操作状态以及诸如所摄取的图像等的各种数据的功能。
R/W 50向存储卡1000写入由图像处理部30编码的图像数据，并且读取在存储卡1000上重新编码的图像数据。
CPU 60用作用于控制在摄像装置100中设置的各个电路组块的控制处理部。CPU 60基于来自输入部70的指示输入信号等控制各个电路组块。
输入部70例如由用于执行快门操作的快门释放按钮、用于选择操作模式的选择开关等形成。输入部70向CPU 60输出对应于用户操作的指示输入信号。
透镜驱动控制部80基于来自CPU 60的控制信号来控制例如图中未示出的、用于驱动变焦透镜11的各个透镜的电机。
存储卡1000例如是可从连接至R/W 50的插槽拆卸的半导体存储器。
下面将描述摄像装置100中的操作。
在用于照相的待机状态下，在CPU 60的控制下，摄入相机组块10中的图像信号通过相机信号处理部20输出至LCD 40，并且作为通过相机的图像(camera-through image)被显示。当用于变焦的指示输入信号从输入部70输入时，CPU 60向透镜驱动控制部80输出控制信号，并且变焦透镜11的预定透镜在透镜驱动控制部80的控制下移动。
当通过来自输入部70的指示输入信号来操作相机组块10中的快门(图中未示出)时，所摄入的图像信号由相机信号处理部20输出至图像处理部30，进行压缩编码并转换成预定数据格式的数字数据。将所转换的数据输出至R/W 50，并且写入至存储卡1000。
顺便提及，例如，当输入部70的快门释放按钮被按下一半或者为了记录(摄影)而全部按下时，通过基于来自CPU 60的控制信号由透镜驱动控制部80移动变焦透镜11的预定透镜来执行聚焦。
当使记录在存储卡1000上的图像数据再生时，根据对输入部70的操作，由R/W 50从存储卡1000读取预定的图像数据，并由图像处理部30进行扩展解码。之后，再生的图像信号输出至LCD 40，并且显示再现的图像。
顺便提及，虽然在上述实施方式中已经示出了将摄像装置应用于数码相机的实例，但是摄像装置的应用范围并不限于数码相机。摄像装置可以广泛地用作例如诸如数码摄像机、包括相机的便携式电话机、包括相机的PDA(个人数字助理)等的数字输入-输出装置的相机部。
在上述实施方式中的每一个中所阐述的各个部分的形状和数值均仅是实施本发明中的实施方式的实例，并且本发明的技术范围不应根据这些形状和数值以限制的方式而进行解释。
本领域的普通技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合以及变形，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (7)

1.一种变焦透镜，通过从物体侧向成像侧顺序配置具有负折射力的第一透镜组、具有正折射力的第二透镜组以及具有正折射力的第三透镜组而形成，
其中，当从广角端向摄远端改变倍率时，移动所述第一透镜组，并且与光圈一体地向所述物体侧移动所述第二透镜组，使得所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的空气间隔减小，并且使得所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的空气间隔增加，
所述第一透镜组通过从所述物体侧向所述成像侧顺序配置作为负透镜的第一透镜以及作为弯月形正透镜的第二透镜而形成，所述第一透镜的两个表面均形成为非球面并且凹面朝向所述像侧，所述第二透镜的所述物体侧的表面形成为非球面并且凸面朝向所述物体侧，并且
所述变焦透镜被形成为满足下面的条件式(1)，
(1)0＜(Sgr-Sgf)/ΔH＜0.5
其中，Sgf表示在所述第一透镜的成像侧的表面的有效直径中，所述第一透镜的成像侧的表面的近轴曲率半径的凹陷量与所述第一透镜的成像侧的表面的非球面形状的凹陷量之间的差值，Sgr表示在所述第二透镜的物体侧的表面的有效直径中，所述第二透镜的物体侧的表面的近轴曲率半径凹陷量与所述第二透镜的物体侧的表面的非球面形状的凹陷量之间的差值，而ΔH表示所述第二透镜的物体侧的表面的有效直径，即，通过所述第二透镜的最高光线的位置距离光轴的高度。 
2.根据权利要求1所述的变焦透镜，
其中，所述变焦透镜被形成为满足下面的条件式(2)，
(2)1.0＜|f12/f1|＜2.0
其中，f12表示所述第二透镜的焦距，而f1表示所述第一透镜组的焦距。
3.根据权利要求1所述的变焦透镜，
其中，所述变焦透镜被形成为满足下面的条件式(3)，
(3)0.25＜|f11/f12|＜0.45
其中，f11表示所述第一透镜的焦距，而f12表示所述第二透镜的焦距。
4.根据权利要求1所述的变焦透镜，
其中，所述变焦透镜被形成为满足下面的条件式(4)，
(4)0.6＜D1/fw＜1.3
其中，D1表示所述第一透镜组在光轴上的厚度，而fw表示在广角端的状态下的整个透镜系统的焦距。
5.根据权利要求1所述的变焦透镜，
其中，所述变焦透镜被形成为满足下面的条件式(5)和下面的条件式(6)，
(5)n12＞1.90
(6)v12＜25
其中，n12表示在所述第二透镜的d线上的折射率，而v12表示在所述第二透镜的d线上的阿贝数。 
6.根据权利要求1所述的变焦透镜，
其中，所述第二透镜组通过从物体侧向成像侧顺序配置至少物体侧的表面形成为非球面并且凸面朝向物体侧的作为正透镜的第三透镜、以及通过将第四透镜和第五透镜接合在一起形成的粘合透镜而形成，其中，第四透镜作为凸面朝向物体侧的正透镜，而第五透镜作为凹面朝向成像侧的负透镜。
7.一种摄像装置，包括：
变焦透镜；以及
摄像元件，用于将通过所述变焦透镜形成的光学像转换成电信号，
其中，
所述变焦透镜通过从物体侧向成像侧顺序配置具有负折射力的第一透镜组、具有正折射力的第二透镜组、以及具有正折射力的第三透镜组而形成，
当从广角端向摄远端改变倍率时，移动所述第一透镜组并且与光圈一体地向所述物体侧移动所述第二透镜组，使得所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的空气间隔减小，并且使得所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的空气间隔增加，
所述第一透镜组通过从所述物体侧向所述成像侧顺序配置作为负透镜的第一透镜以及作为弯月形正透镜的第二透镜而形成，所述第一透镜的两个表面均形成为非球面并且凹面朝向所述成像侧，所述第二透镜的物体侧的表面形成为非球面并且凸面朝向所述物体侧，并且
所述变焦透镜被形成为满足下面的条件式(1)，
(1)0＜(Sgr-Sgf)/ΔH＜0.5 
其中，Sgf表示在所述第一透镜的成像侧的表面的有效直径中，所述第一透镜的成像侧的表面的近轴曲率半径的凹陷量与所述第一透镜的成像侧的表面的非球面形状的凹陷量之间的差值，Sgr表示在所述第二透镜的物体侧的表面的有效直径中，所述第二透镜的物体侧的表面的近轴曲率半径凹陷量与所述第二透镜的物体侧的表面的非球面形状的凹陷量之间的差值，而ΔH表示所述第二透镜的物体侧的表面的有效直径，即，通过所述第二透镜的最高光线的位置距离光轴的高度。 
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010061007A (ja) * 2008-09-05 2010-03-18 Sony Corp ズームレンズ及び撮像装置
JP4697556B2 (ja) * 2008-11-21 2011-06-08 ソニー株式会社 ズームレンズ及び撮像装置
JP4737570B2 (ja) * 2009-02-18 2011-08-03 ソニー株式会社 ズームレンズ及び撮像装置
JP2012042557A (ja) * 2010-08-16 2012-03-01 Sony Corp 撮像ユニット及び撮像装置
JP2012078426A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Sony Corp ズームレンズ及び撮像装置
CN102455493B (zh) * 2010-10-27 2014-10-01 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 变焦镜头
JP5914813B2 (ja) 2011-01-06 2016-05-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 カメラ、歪み補正装置、及び歪み補正方法
KR101880633B1 (ko) * 2011-07-28 2018-07-20 삼성전자주식회사 줌 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치
KR20130013514A (ko) 2011-07-28 2013-02-06 삼성전자주식회사 줌 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치
JP5891860B2 (ja) 2012-03-09 2016-03-23 ソニー株式会社 ズームレンズ及び撮像装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004013169A (ja) 2003-08-08 2004-01-15 Ricoh Co Ltd ズームレンズにおける変倍群・ズームレンズ・カメラ装置
JP2005258067A (ja) * 2004-03-11 2005-09-22 Konica Minolta Photo Imaging Inc 撮像装置
JP2005292403A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Konica Minolta Opto Inc 変倍光学系、撮像レンズ装置及びデジタル機器
JP4540387B2 (ja) * 2004-04-30 2010-09-08 オリンパス株式会社 ズームレンズおよび撮像装置
JP4857529B2 (ja) * 2004-06-25 2012-01-18 コニカミノルタオプト株式会社 変倍光学系、撮像レンズ装置及びデジタル機器
JP2006065182A (ja) * 2004-08-30 2006-03-09 Konica Minolta Opto Inc 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
JP4690052B2 (ja) * 2005-01-11 2011-06-01 オリンパスイメージング株式会社 ズームレンズ及びそれを用いた撮像装置
JP2006220715A (ja) * 2005-02-08 2006-08-24 Olympus Corp ズームレンズ及びそれを用いた撮像装置
JP2007025373A (ja) * 2005-07-19 2007-02-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 変倍レンズ光学系、並びにそれを用いた撮像光学機器及び携帯型情報端末機器
JP4802658B2 (ja) * 2005-10-25 2011-10-26 コニカミノルタオプト株式会社 変倍光学系、撮像レンズ装置及びデジタル機器
JP4773807B2 (ja) 2005-11-22 2011-09-14 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP2007212636A (ja) 2006-02-08 2007-08-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd ズームレンズ系、撮像装置及びカメラ
JPWO2008075566A1 (ja) * 2006-12-20 2010-04-08 コニカミノルタオプト株式会社 変倍光学系、撮像装置及びデジタル機器
JP2008203449A (ja) * 2007-02-19 2008-09-04 Sony Corp ズームレンズ及び撮像装置

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US8218247B2 (en) 2012-07-10

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