專利名稱：變焦鏡頭系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在裝配有相機(jī)的蜂窩式電話以及PDA(PersonalDigital Assistant)等中使用的微型數(shù)碼相機(jī)變焦鏡頭系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在成像裝置中形成圖像的數(shù)碼相機(jī)不僅用于相機(jī)本身，而且還可容納于蜂窩式電話及PDA等裝置中。為此，人們試圖在使變焦鏡頭系統(tǒng)微型化的同時，使其像素值也得到增加(更高的分辨率)。
如果將像素設(shè)置稀疏的傳統(tǒng)成像裝置的變焦透鏡系統(tǒng)用于像素設(shè)置密集(更高的分辨率)的成像裝置的話，即使是在傳統(tǒng)的像素設(shè)置稀疏的成像裝置形成的圖像尺寸與像素設(shè)置密集的成像裝置形成的圖像尺寸相同的情況下，也不能達(dá)到所要求的光學(xué)性能。
例如，在現(xiàn)有技術(shù)中，主要用于蜂窩式電話中的對角線圖像高度(diagonal image height)為2.0mm(y＝2.0mm)的成像裝置，也能用于帶有三個透鏡元件的變焦鏡頭系統(tǒng)。然而，現(xiàn)在認(rèn)識到近年來的高分辨成像裝置不能達(dá)到具有三透鏡元件的變焦鏡頭系統(tǒng)的足夠的光學(xué)性能。當(dāng)然，如果變焦鏡頭系統(tǒng)由較多的透鏡元件構(gòu)成的話，也能得到足夠的光學(xué)性能，例如由七個透鏡元件構(gòu)成。然而，具有如此數(shù)目眾多的透鏡元件的變焦鏡頭系統(tǒng)不可避免地使其整個尺寸相應(yīng)變大，因而不能安裝于較小的機(jī)件中，如蜂窩式電話。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種變焦鏡頭系統(tǒng)，其可實現(xiàn)如下方面(a)以數(shù)目較少的透鏡元件得到較高的光學(xué)性能，也就是說，使透鏡元件的數(shù)目與光學(xué)性能得到很好的平衡；以及(b)變焦比大約為3。
本發(fā)明為得到能用于對角線圖像高度(y)為3.0mm、像素為3兆的高分辨成像裝置的變焦鏡頭系統(tǒng)而設(shè)計。
為了上述目的，本發(fā)明的變焦鏡頭系統(tǒng)由5個透鏡元件構(gòu)成，與現(xiàn)有技術(shù)相比透鏡元件的數(shù)目相對較少；而且變焦鏡頭系統(tǒng)形成負(fù)極型(negative-lead type)變焦鏡頭系統(tǒng)。更特別地，這五個透鏡元件被分成兩組，即從物體側(cè)起，依次為具有負(fù)折光力的第一組透鏡(此后稱為負(fù)第一透鏡組)和具有正折光力的第二組透鏡(此后稱為正第二透鏡組)。此后，每個透鏡組的透鏡設(shè)置可基于設(shè)計要求適當(dāng)確定。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種由物體側(cè)起依次包括負(fù)第一透鏡組和正第二透鏡組的變焦鏡頭系統(tǒng)。
由物體側(cè)起，負(fù)第一透鏡組依次包括一個負(fù)透鏡元件和一個正透鏡元件。
由物體側(cè)起，正第二透鏡組依次包括一個正透鏡元件，一個負(fù)透鏡元件以及一個負(fù)透鏡元件，至少物體側(cè)正透鏡元件與負(fù)透鏡元件粘合。
本發(fā)明的變焦鏡頭系統(tǒng)滿足下列條件1.5＜f2G/(fT/fW)＜3.0 (1)1＜f2G/(mW-mT)/(fT/fW)＜3.0(2)其中F2G表示正第二透鏡組的焦距；mW表示正第二透鏡組短焦距末端的縱向放大率；mT表示正第二透鏡組長焦距末端的縱向放大率；fT表示整個變焦鏡頭系統(tǒng)在長焦距末端的焦距；以及fW表示整個變焦鏡頭系統(tǒng)在短焦距末端的焦距。
變焦鏡頭系統(tǒng)優(yōu)選滿足下列條件1.0＜|f1G|/f2G＜1.6 (3)其中F1G表示負(fù)第一透鏡組的焦距；以及F2G表示正第二透鏡組的焦距。
變焦鏡頭系統(tǒng)優(yōu)選滿足下列條件15＜vp-vn (4)其中
Vp表示正第二透鏡組的正透鏡元件圖像側(cè)的阿貝數(shù)(Abbenumber)；以及vn表示正第二透鏡組的負(fù)透鏡元件圖像側(cè)的阿貝數(shù)。
變焦鏡頭系統(tǒng)優(yōu)選滿足下列條件18°＜βW＜25° (5)其中βW表示由光軸與其最鄰近的由最大圖像側(cè)透鏡表面發(fā)出并對應(yīng)于最大成像高度的成束偏軸光射線之間形成的短焦距末端的出射角。
變焦鏡頭系統(tǒng)優(yōu)選滿足下列條件βW-βT＜10°(6)其中βW表示由光軸與其鄰近的由最大圖像側(cè)透鏡表面發(fā)出并對應(yīng)于最大成像高度的成束偏軸光射線之間形成的短焦距末端的出射角；以及βT表示由光軸與其鄰近的由變焦鏡頭系統(tǒng)的最大圖像側(cè)透鏡表面發(fā)出并對應(yīng)于最大成像高度的成束偏軸光射線之間形成的長焦距末端的出射角。
在變焦鏡頭系統(tǒng)的正第二透鏡組中，物體側(cè)正透鏡元件及負(fù)透鏡元件可形成膠合的透鏡元件，或者可將所有三個透鏡元件都形成膠合的透鏡元件。
在所有三個透鏡元件都膠合的情況下，正第二透鏡組優(yōu)選滿足如下條件(Nn-Np)/rc2＜0.1 (7)其中Nn表示與正第二透鏡組的負(fù)透鏡元件的圖像側(cè)相關(guān)的d-線的折光率；Np表示與正第二透鏡組的圖像側(cè)正透鏡元件相關(guān)的d-線的折光率；以及rc2表示正第二透鏡組的負(fù)透鏡元件與圖像側(cè)正透鏡元件之間的膠合表面的曲率半徑。
而且，在所有三個透鏡元件都膠合的情況下，物體側(cè)正透鏡元件及負(fù)透鏡元件優(yōu)選滿足如下條件
0＜rc1(8)其中rc1表示正第二透鏡組的物體側(cè)正透鏡元件與負(fù)透鏡元件之間的膠合表面的曲率半徑。
此外，在所有三個透鏡元件都膠合的情況下，變焦鏡頭系統(tǒng)的正第二透鏡組優(yōu)選滿足如下條件20＜vp-vn (4’)其中vp表示正第二透鏡組的圖像側(cè)正透鏡元件阿貝數(shù)；以及vn表示正第二透鏡組的負(fù)透鏡元件圖像側(cè)阿貝數(shù)。
在所有三個透鏡元件都膠合的情況下，在滿足如下條件的變焦鏡頭系統(tǒng)的全部變焦范圍內(nèi)很容易進(jìn)行像差(aberration)校正2.8＜fT/fW(9)其中fT表示整個變焦鏡頭系統(tǒng)的長焦距末端的焦距；并且fW表示整個變焦鏡頭系統(tǒng)的短焦距末端的焦距。
而且，在所有三個透鏡元件都膠合的情況下，變焦鏡頭系統(tǒng)優(yōu)選滿足下列條件3°＜βW-βT＜10° (6’)其中βW表示由光軸與鄰近的由變焦鏡頭系統(tǒng)的最大圖像側(cè)透鏡表面發(fā)出并因而具有最大成像高度的成束偏軸光射線之間形成的短焦距末端的出射角；以及βT表示由光軸與其鄰近的由變焦鏡頭系統(tǒng)的最大圖像側(cè)透鏡表面發(fā)出并對應(yīng)于最大成像高度的成束偏軸光射線之間形成的長焦距末端的出射角。
本申請涉及申請?zhí)枮?004-295043(2004年10月7日申請)的日本專利申請中所包括的內(nèi)容，在此其內(nèi)容全部明確地包含于本申請中。
參照附圖，下面將對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)討論，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置；圖2A、2B、2C及2D顯示了在圖1顯示的透鏡設(shè)置中短焦距末端所產(chǎn)生的像差；圖3A、3B、3C及3D顯示了在圖1顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖4A、4B、4C及4D顯示了在圖1顯示的透鏡設(shè)置中長焦距末端所產(chǎn)生的像差；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置；圖6A、6B、6C及6D顯示了在圖5顯示的透鏡設(shè)置中短焦距末端所產(chǎn)生的像差；圖7A、7B、7C及7D顯示了在圖5顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖gA、8B、8C及8D顯示了在圖5顯示的透鏡設(shè)置中在長焦距末端所產(chǎn)生的像差；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置；圖10A、10B、10C及10D顯示了在圖9顯示的透鏡設(shè)置中短焦距末端所產(chǎn)生的像差；圖11A、11B、11C及11D顯示了在圖9顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖12A、12B、12C及12D顯示了在圖9顯示的透鏡設(shè)置中在長焦距末端所產(chǎn)生的像差；圖13是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置；圖14A、14B、14C及14D顯示了在圖13顯示的透鏡設(shè)置中短焦距末端所產(chǎn)生的像差；圖15A、15B、15C及15D顯示了在圖13顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖16A、16B、16C及16D顯示了在圖13顯示的透鏡設(shè)置中在長焦距末端所產(chǎn)生的像差；圖17是根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置；圖18A、18B、18C及18D顯示了在圖17顯示的透鏡設(shè)置中短焦距末端所產(chǎn)生的像差；
圖19A、19B、19C及19D顯示了在圖17顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖20A、20B、20C及20D顯示了在圖17顯示的透鏡設(shè)置中在長焦距末端所產(chǎn)生的像差；圖21是根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置；圖22A、22B、22C及22D顯示了在圖21顯示的透鏡設(shè)置中短焦距末端所產(chǎn)生的像差；圖23A、23B、23C及23D顯示了在圖21顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖24A、24B、24C及24D顯示了在圖21顯示的透鏡設(shè)置中在長焦距末端所產(chǎn)生的像差；圖25是根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置；圖26A、26B、26C及26D顯示了在圖25顯示的透鏡設(shè)置中短焦距末端所產(chǎn)生的像差；圖27A、27B、27C及27D顯示了在圖25顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖28A、28B、28C及28D顯示了在圖25顯示的透鏡設(shè)置中在長焦距末端所產(chǎn)生的像差；圖29是根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置；圖30A、30B、30C及30D顯示了在圖29顯示的透鏡設(shè)置中短焦距末端所產(chǎn)生的像差；圖31A、31B、31C及31D顯示了在圖29顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖32A、32B、32C及32D顯示了在圖29顯示的透鏡設(shè)置中在長焦距末端所產(chǎn)生的像差；圖33是根據(jù)本發(fā)明的第九實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置；圖34A、34B、34C及34D顯示了在圖33顯示的透鏡設(shè)置中短焦距末端所產(chǎn)生的像差；圖35A、35B、35C及35D顯示了在圖33顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖36A、36B、36C及36D顯示了在圖33顯示的透鏡設(shè)置中在長焦距末端所產(chǎn)生的像差；以及圖37是解釋出射角βW的示意圖。
具體實施例方式
如圖1(第一實施例)、圖5(第二實施例)、圖9(第三實施例)、圖13(第四實施例)、圖17(第五實施例)、圖21(第六實施例)、圖25(第七實施例)、圖29(第八實施例)以及圖33(第九實施例)所示，本發(fā)明的變焦鏡頭系統(tǒng)從物體側(cè)起依次包括負(fù)第一透鏡組10、光圈S以及正第二透鏡組20。
光圈S與正第二透鏡組20一起移動。
當(dāng)從短焦距末端開始向長焦距末端改變焦距時，在第一實施例(圖1)中，負(fù)第一透鏡組10單方向向著圖像移動；而在第二實施例中，負(fù)第一透鏡組10向著圖像移動，并因而也向著物體移動。
在第一到第九實施例中，其中每個實施例的正第二透鏡組20都單方向地向著物體移動。
聚焦由第一透鏡組10來進(jìn)行。
負(fù)第一透鏡組10從物體側(cè)起依次包括負(fù)透鏡元件11及正透鏡元件12。
正第二透鏡組20從物體側(cè)起依次包括正透鏡元件21、負(fù)透鏡元件22及正透鏡元件23。
更特別地，在第一到第三實施例中(圖1、5及9)，正透鏡元件21(物體側(cè)正透鏡元件)與負(fù)透鏡元件形成膠合的透鏡元件。
在第四到第九實施例中(圖13、17、21、25、29及33)，所有的正透鏡元件21、負(fù)透鏡元件22及正透鏡元件23(圖像側(cè)正透鏡元件)都膠合在一起。
在成像裝置的前面設(shè)置一個玻璃蓋片(濾光器組)CG。
條件(1)涉及正第二透鏡組20的焦距比以及整個變焦鏡頭系統(tǒng)的變焦比。該條件適于確定正第二透鏡組的折光力，正第二透鏡組設(shè)置為承擔(dān)了變焦透鏡系統(tǒng)中的大部分變焦功能。條件(1)還用于減少變焦時像差的波動。
如果f2G/(fT/fW)超過條件(1)的上限，正第二透鏡組20的折光力變得過小，而且正第二透鏡組20從短焦距末端向著長焦距末端移動的距離變長，從而變焦透鏡系統(tǒng)的整個長度變長。
如果f2G/(fT/fW)超過條件(1)的下限，正第二透鏡組20的折光力變得過大，而且正第二透鏡組20從短焦距末端向著長焦距末端移動的距離變短。然而使變焦時像差的波動變大，從而使像差的校正變得困難。
而且，如果試圖通過增加正第二透鏡組20的透鏡元件的數(shù)目來校正像差，變焦鏡頭系統(tǒng)的整個長度變長，因而使其直徑也變大。
條件(2)表明了正第二透鏡組20從短焦距末端向著長焦距末端移動的距離與整個變焦鏡頭系統(tǒng)的變焦比的比值。
如果f2G/(mW-mT)/(fT/fW)超過條件(2)的上限，正第二透鏡組20從短焦距末端向著長焦距末端移動的距離變大。相應(yīng)地，在長焦距末端，正第二透鏡組20對負(fù)第一透鏡組10產(chǎn)生干擾，結(jié)果變焦鏡頭系統(tǒng)不能機(jī)械裝配。
如果f2G/(mW-mT)/(fT/fW)超過條件(2)的下限，正第二透鏡組20從短焦距末端向著長焦距末端移動的距離變小。然而，在變焦時像差的波動變大。相應(yīng)地，對球面像差的校正變得特別困難。
條件(3)表明了負(fù)第一透鏡組10的焦距與正第二透鏡組20的焦距之比。
如果|f1G|/f2G超過了條件(3)的上限，負(fù)第一透鏡組10從短焦距末端向著長焦距末端移動的距離變大，使整個變焦鏡頭系統(tǒng)的長度變大。
如果|f1G|/f2G超過了條件(3)的下限，與正第二透鏡組20的正折光力相比，負(fù)第一透鏡組10的負(fù)折光力變得過大。相應(yīng)地，產(chǎn)生多種像差，通過正第二透鏡組20對畸變的校正變得尤為困難。
條件(4)表明了與正第二透鏡組20的負(fù)透鏡元件22與圖像側(cè)正透鏡元件23有關(guān)的d-線的阿貝數(shù)之差。
在這些實施例中，正第二透鏡組20包括三個透鏡元件，即數(shù)量相對較少的透鏡元件。因此，優(yōu)選正透鏡元件23及負(fù)透鏡元件22由玻璃材料制成，這些玻璃材料使負(fù)透鏡元件22與圖像側(cè)正透鏡元件23的阿貝數(shù)之差大于這些玻璃材料的滿足條件(4)的范圍。
如果玻璃材料不滿足條件(4)，將難以對色差進(jìn)行適當(dāng)?shù)匦Ｕ?br>
此外，在所有三個透鏡元件(21、22及23)都膠合的情況下，變焦鏡頭系統(tǒng)的正第二透鏡組20優(yōu)選滿足條件(4’)，以在適用條件(4)的正第二透鏡組20的兩個膠合透鏡元件的情況下，對色差進(jìn)行適當(dāng)?shù)匦Ｕ?br>
條件(5)表明了由光軸與其最鄰近的由最大圖像側(cè)透鏡表面發(fā)出并對應(yīng)于最大成像高度的成束偏軸光射線之間形成的短焦距末端處的出射角(βW)，如圖37所示。換言之，出射角(βW)與變焦鏡頭系統(tǒng)的聚焦遠(yuǎn)心有關(guān)。
如果βW超過了條件(5)的上限，不能獲得主要光線以直角入射到圖像表面的情況；因此發(fā)生陰影。
如果βW超過了條件(5)的下限，短焦距末端的后焦距變長。相應(yīng)地，變焦鏡頭系統(tǒng)的整個長度變長，因而其直徑變大。
條件(6)了表明了短焦距末端與長焦距末端的出射角之差。與條件(5)相似，該條件也與變焦鏡頭系統(tǒng)的聚焦遠(yuǎn)心有關(guān)。
如果βW-βT超過了條件(6)的上限，短焦距末端與長焦距末端的出射角之差變大，結(jié)果導(dǎo)致陰影。
在正第二透鏡組20的所有三個透鏡元件(21、22及23)都膠合的情況下，變焦鏡頭系統(tǒng)優(yōu)選滿足既有上限也有下限的條件(6’)。
如果βW-βT超過了條件(6’)的下限，短焦距末端的后焦距變長。相應(yīng)地，變焦鏡頭系統(tǒng)的整個長度變長，因而其直徑變大。
條件(7)表明了在正第二透鏡組20的三個透鏡元件都膠合的情況下，正第二透鏡組20的圖像側(cè)的兩個透鏡元件的膠合表面，即正第二透鏡組20的負(fù)透鏡元件22與正透鏡元件23之間的膠合表面的曲率半徑。
如果負(fù)透鏡元件22與正透鏡元件23之間的膠合表面的曲率半徑變小以至于(Nn-Np)/rc2超過了條件(7)的上限，膠合表面的折光力變得過大，從而使像差的校正變得困難。
條件(8)表明了在正第二透鏡組20的三個透鏡元件都膠合的情況下，物體側(cè)的兩個透鏡元件的膠合表面，即正第二透鏡組20的正透鏡元件21與負(fù)透鏡元件22之間的膠合表面的曲率半徑。
從像差校正的角度講，正透鏡元件21的圖像側(cè)表面，即膠合表面既可形成凹面，也可形成凸面。相反，如果考慮制造失誤的原因，膠合表面優(yōu)選為凹面。
如果正透鏡元件21的圖像側(cè)表面，即膠合表面形成凸面，由于在膠合過程中參照透鏡元件變成了另一個，很容易產(chǎn)生偏心。
條件(9)表明了整個變焦鏡頭系統(tǒng)的變焦比。即使是在通過將正第二透鏡組20的所有三個透鏡元件(21、22及23)都膠合，從而使變焦鏡頭系統(tǒng)滿足條件(9)的情況下，也能在全部變焦范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)匦Ｕ蛎嫦癫罴跋裆ⅰ?br>
這些實施例的特定數(shù)據(jù)將在下面進(jìn)行描述。
在由球面像差表示的色差(軸向色差)示意圖中，實線以及兩條虛線分別表示與d、g及C線相關(guān)的球面像差。
在橫向色像差的示意圖中，兩條虛線分別表示與g及C線相關(guān)的放大率；而作為基線的d線與縱坐標(biāo)相一致。
在像散現(xiàn)象示意圖中，S代表矢形圖像，M代表徑向圖像。
在表中，F(xiàn)NO表示f數(shù)，f表示變焦鏡頭系統(tǒng)的焦距，W表示半視角(°)，fB表示后焦距(從玻璃蓋片的圖像側(cè)表面到圖像表面的距離)，r表示曲率半徑，d表示透鏡元件的厚度或者透鏡元件之間的距離，Nd表示d-線的折光率，以及v表示阿貝數(shù)。
除了上述以外，還按如下公式限定了一個以光軸為對稱軸的非球面x＝cy2/(1+[1-{1+K}c2y2]1/2)+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+...
其中c表示非球面頂點(diǎn)(1/r)的曲率；y表示到光軸的距離；k表示二次曲線的系數(shù)，并且A4表示四次非球面的系數(shù)；A6表示六次非球面的系數(shù)；A8表示八次非球面的系數(shù)；以及A10表示十次非球面的系數(shù)；[實施例1]
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置。圖2A到2D顯示了在圖1中顯示的透鏡設(shè)置中短焦距末端產(chǎn)生的像差；圖3A到3D顯示了在圖1中顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖4A到4D顯示了在圖1中顯示的透鏡設(shè)置中長焦距末端所產(chǎn)生的像差。表1顯示了第一實施例的數(shù)據(jù)。
負(fù)第一透鏡組10從物體側(cè)起依次包括負(fù)透鏡元件11和正透鏡元件12。
正第二透鏡組20從物體側(cè)起依次包括正透鏡元件21、負(fù)透鏡元件22和正透鏡元件23。正透鏡元件21與負(fù)透鏡元件22膠合。
光圈S設(shè)置于正第二透鏡組20的前方0.50處(表面No.5的前面)。
FNO＝1∶3.5-4.2-5.1f＝4.50-7.00-10.00(變焦比2.22)W＝36.0-23.0-16.2fB＝1.04-1.04-1.04最大成像高度＝2.9βW＝20.7βT＝18.5
符號*表示以光軸為旋轉(zhuǎn)對稱軸的非球體表面。
非球體表面數(shù)據(jù)(未明確的非球體的表面系數(shù)為零(0.00))
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置。圖6A到6D顯示了在圖5中的透鏡設(shè)置的短焦距末端產(chǎn)生的像差；圖7A到7D顯示了在圖5中顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖8到8D顯示了在圖5中顯示的透鏡設(shè)置中長焦距末端所產(chǎn)生的像差。表2顯示了第二實施例的數(shù)據(jù)。
在第二實施例中透鏡的基本設(shè)置與在第一實施例中相同。
光圈S設(shè)置于正第二透鏡組20的前方0.20處(表面No.5的前面)。
FNO＝1∶3.5-4.3-6.0f＝4.50-7.00-12.60(變焦比2.80)W＝35.40-22.9-13.0fB＝1.07-1.07-1.07最大成像高度＝2.9βW＝20.9βT＝15.4
符號*表示以光軸為旋轉(zhuǎn)對稱軸的非球體表面。
非球體表面數(shù)據(jù)(未明確的非球體的表面系數(shù)為零(0.00))
圖9是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置。圖10A到10D顯示了在圖9中的透鏡設(shè)置的短焦距末端產(chǎn)生的像差；圖11A到11D顯示了在圖9中顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖12到12D顯示了在圖9中顯示的透鏡設(shè)置中長焦距末端所產(chǎn)生的像差。表3顯示了第三實施例的數(shù)據(jù)。
在第三實施例中透鏡的基本設(shè)置與在第一實施例中相同。
光圈S設(shè)置于正第二透鏡組20的前方0.20處(表面No.5的前面)。
FNO＝1∶3.4-4.2-6.1f＝4.40-7.00-13.20(變焦比3.00)W＝35.90-23.0-12.4fB＝1.06-1.06-1.06最大成像高度＝2.9βW＝20.9βT＝15.4
符號*表示以光軸為旋轉(zhuǎn)對稱軸的非球體表面。
非球體表面數(shù)據(jù)(未明確的非球體的表面系數(shù)為零(0.00))
圖13是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置。圖14A到14D顯示了在圖13中的透鏡設(shè)置的短焦距末端產(chǎn)生的像差；圖15A到15D顯示了在圖13中顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖16A到16D顯示了在圖13中顯示的透鏡設(shè)置中長焦距末端所產(chǎn)生的像差。表4顯示了第四實施例的數(shù)據(jù)。
在第四實施例中，正第二透鏡組20的所有三個透鏡元件(21、22及23)均膠合在一起。
光圈S設(shè)置于正第二透鏡組20的前方0.00處(表面No.5的前面)。
FNO＝1∶3.5-4.3-5.2f＝4.50-7.00-10.00(變焦比2.22)W＝35.90-22.9-16.2fB＝1.07-1.07-1.07最大成像高度＝2.9
βW＝23.1βT＝18.9
符號*表示以光軸為旋轉(zhuǎn)對稱軸的非球體表面。
非球體表面數(shù)據(jù)(未明確的非球體的表面系數(shù)為零(0.00))
圖17是根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置。圖18A到18D顯示了在圖17中的透鏡設(shè)置的短焦距末端產(chǎn)生的像差；圖19A到19D顯示了在圖17中顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖20A到20D顯示了在圖17中顯示的透鏡設(shè)置中長焦距末端所產(chǎn)生的像差。表5顯示了第五實施例的數(shù)據(jù)。
在第五實施例中透鏡的基本設(shè)置與在第四實施例中相同。
光圈S設(shè)置于正第二透鏡組20的前方0.30處(表面No.5的前面)。
FNO＝1∶3.5-4.3-5.3
f＝4.50-7.00-10.50(變焦比2.33)W＝36.1-23.0-15.5fB＝1.06-1.06-1.06最大成像高度＝2.9βW＝21.6βT＝18.0
符號*表示以光軸為旋轉(zhuǎn)對稱軸的非球體表面。
非球體表面數(shù)據(jù)(未明確的非球體的表面系數(shù)為零(0.00))
圖21是根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置。圖22A到22D顯示了在圖21中的透鏡設(shè)置的短焦距末端產(chǎn)生的像差；圖23A到23D顯示了在圖21中顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖24到24D顯示了在圖21中顯示的透鏡設(shè)置中長焦距末端所產(chǎn)生的像差。表6顯示了第六實施例的數(shù)據(jù)。
在第六實施例中透鏡的基本設(shè)置與在第四實施例中相同。
光圈S設(shè)置于正第二透鏡組20的前方0.20處(表面No.5的前面)。
FNO＝1∶3.7-4.4-5.9f＝4.70-7.00-11.75(變焦比2.50)W＝34.6-23.0-13.9fB＝1.02-1.02-1.02最大成像高度＝2.9βW＝22.5βT＝16.6
符號*表示以光軸為旋轉(zhuǎn)對稱軸的非球體表面。
非球體表面數(shù)據(jù)(未明確的非球體的表面系數(shù)為零(0.00))
圖25是根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置。圖26A到26D顯示了在圖25中的透鏡設(shè)置的短焦距末端產(chǎn)生的像差；圖27A到27D顯示了在圖25中顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖28A到28D顯示了在圖25中顯示的透鏡設(shè)置中長焦距末端所產(chǎn)生的像差。表7顯示了第七實施例的數(shù)據(jù)。
在第七實施例中透鏡的基本設(shè)置與在第四實施例中相同。
光圈S設(shè)置于正第二透鏡組20的前方0.20處(表面No.5的前面)。
FNO＝1∶3.5-4.3-6.6f＝4.50-7.00-13.50(變焦比3.00)W＝36.5-23.2-12.1fB＝1.02-1.02-1.02最大成像高度＝2.9βW＝18.4βT＝14.8
符號*表示以光軸為旋轉(zhuǎn)對稱軸的非球體表面。
非球體表面數(shù)據(jù)(未明確的非球體的表面系數(shù)為零(0.00))
圖29是根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置。圖30A到30D顯示了在圖29中的透鏡設(shè)置的短焦距末端產(chǎn)生的像差；圖31A到31D顯示了在圖29中顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖32A到32D顯示了在圖29中顯示的透鏡設(shè)置中長焦距末端所產(chǎn)生的像差。表8顯示了第八實施例的數(shù)據(jù)。
在第八實施例中透鏡的基本設(shè)置與在第四實施例中相同。
光圈S設(shè)置于正第二透鏡組20的前方0.20處(表面No.5的前面)。
FNO＝1∶3.5-4.2-6.7f＝4.60-7.00-13.80(變焦比3.00)W＝35.4-23.1-11.9fB＝1.04-1.04-1.04最大成像高度＝2.9βW＝18.9βT＝14.7
符號*表示以光軸為旋轉(zhuǎn)對稱軸的非球體表面。
非球體表面數(shù)據(jù)(未明確的非球體的表面系數(shù)為零(0.00))
圖33是根據(jù)本發(fā)明的第九實施例的變焦鏡頭系統(tǒng)的透鏡設(shè)置。圖34A到34D顯示了在圖33中的透鏡設(shè)置的短焦距末端產(chǎn)生的像差；圖35A到35D顯示了在圖33中顯示的透鏡設(shè)置中中間焦距處所產(chǎn)生的像差；圖36A到36D顯示了在圖33中顯示的透鏡設(shè)置中長焦距末端所產(chǎn)生的像差。表9顯示了第九實施例的數(shù)據(jù)。
在第九實施例中透鏡的基本設(shè)置與在第四實施例中相同。
光圈S設(shè)置于正第二透鏡組20的前方0.20處(表面No.5的前面)。
FNO＝1∶3.5-4.2-6.7f＝4.70-7.00-14.10(變焦比3.00)W＝34.1-23.0-11.6fB＝1.02-1.02-1.02最大成像高度＝2.9βW＝20.3βT＝14.7
符號*表示以光軸為旋轉(zhuǎn)對稱軸的非球體表面。
非球體表面數(shù)據(jù)(未明確的非球體的表面系數(shù)為零(0.00))
表10中顯示了每一實施例的每個條件的數(shù)值。
表10顯示了如下內(nèi)容(i)第一到第九實施例都滿足條件(1)到(6)；(ii)條件(7)、(8)、(4’)、(6’)適用于第四到第九實施例(即正第二透鏡組20的三個透鏡元件(21、22及23)都膠合)，并且這些實施例滿足條件(7)、(8)、(4’)及(6’)；以及(iii)條件(9)適用于第七到第九實施例(即正第二透鏡組20的三個透鏡元件(21、22及23)都膠合，而且變焦比為3.00的實施例)，并且這些實施例滿足條件(9)。
根據(jù)上述描述，可得到具有下列特征的變焦鏡頭系統(tǒng)(a)具有較少的透鏡元件數(shù)目，并具有較好的光學(xué)性能，即透鏡元件的數(shù)目與光學(xué)性能之間得到了很好的平衡；以及(b)變焦比大約為3。
在上述本發(fā)明的特定實施例中可進(jìn)行一些明顯的改變，這些變化都包含于本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。需要指出的是，這里包含的所有內(nèi)容僅用于解釋的目的，而不是對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.一種變焦系統(tǒng)，其由物體側(cè)起依次包括負(fù)第一透鏡組和正第二透鏡組，其特征在于由所述物體側(cè)起，所述負(fù)第一透鏡組依次包括一個負(fù)透鏡元件和一個正透鏡元件，其中，由物體側(cè)起，所述正第二透鏡組依次包括一個正透鏡元件，一個負(fù)透鏡元件以及一個負(fù)透鏡元件，其中至少所述正第二透鏡組的所述物體側(cè)正透鏡元件與所述負(fù)透鏡元件膠合；以及其中變焦鏡頭系統(tǒng)滿足下列條件1.5＜f2G/(fT/fW)＜3.01＜f2G/(mW-mT)/(fT/fW)＜3.0其中F2G表示正第二透鏡組的焦距；fT表示整個變焦鏡頭系統(tǒng)在長焦距末端的焦距；fW表示整個變焦鏡頭系統(tǒng)在短焦距末端的焦距；mW表示正第二透鏡組在短焦距末端的橫向放大率；mT表示正第二透鏡組在長焦距末端的橫向放大率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦鏡頭系統(tǒng)，其滿足如下條件1.0＜|f1G|/f2G＜1.6其中F1G表示負(fù)第一透鏡組的焦距；以及F2G表示正第二透鏡組的焦距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦鏡頭系統(tǒng)，其滿足如下條件15＜vp-vn其中Vp表示正第二透鏡組的圖像側(cè)正透鏡元件的阿貝數(shù)；以及vn表示正第二透鏡組的負(fù)透鏡元件的阿貝數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦鏡頭系統(tǒng)，滿足如下條件18°＜βW＜25°其中βW表示由光軸與其最鄰近的由所述變焦系統(tǒng)的最大圖像側(cè)透鏡表面發(fā)出并對應(yīng)于最大成像高度的成束偏軸光射線之間在短焦距末端形成的出射角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦鏡頭系統(tǒng)，滿足如下條件βW-βT＜10°其中βW表示由光軸與其最鄰近的由所述變焦系統(tǒng)的最大圖像側(cè)透鏡表面發(fā)出并對應(yīng)于最大成像高度的成束偏軸光射線之間在短焦距末端形成的出射角；以及βT表示由光軸與其最鄰近的由變焦鏡頭系統(tǒng)的最大圖像側(cè)透鏡表面發(fā)出并對應(yīng)于最大成像高度的成束偏軸光射線之間在長焦距末端形成的出射角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦鏡頭系統(tǒng)，其特征在于所述正第二透鏡組的所述正透鏡元件、所述負(fù)透鏡元件以及所述正透鏡元件都膠合；并且所述膠合的透鏡元件滿足如下條件(Nn-Np)/rc2＜0.1其中Nn表示與正第二透鏡組的負(fù)透鏡元件的圖像側(cè)相關(guān)的d-線的折光率；Np表示與正第二透鏡組的圖像側(cè)正透鏡元件相關(guān)的d-線的折光率；以及rc2表示正第二透鏡組的負(fù)透鏡元件與圖像側(cè)正透鏡元件之間的膠合表面的曲率半徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的變焦鏡頭系統(tǒng)，滿足如下條件0＜rc1其中rc1表示正第二透鏡組的物體側(cè)正透鏡元件與負(fù)透鏡元件之間的膠合表面的曲率半徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的變焦鏡頭系統(tǒng)，滿足如下條件20＜vp-vn其中vp表示正第二透鏡組的圖像側(cè)正透鏡元件的阿貝數(shù)；以及vn表示正第二透鏡組的負(fù)透鏡元件的阿貝數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的變焦鏡頭系統(tǒng)，其滿足如下條件2.8＜fT/fW其中fT表示整個變焦鏡頭系統(tǒng)在長焦距末端的焦距；并且fW表示整個變焦鏡頭系統(tǒng)在短焦距末端的焦距。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的變焦鏡頭系統(tǒng)，滿足如下條件3°＜βW-βT＜10°其中βW表示由光軸與其最鄰近的由變焦鏡頭系統(tǒng)的最大圖像側(cè)透鏡表面發(fā)出并對應(yīng)于最大成像高度的成束偏軸光射線之間在短焦距末端形成的出射角；以及βT表示由光軸與其最鄰近的由變焦鏡頭系統(tǒng)的最大圖像側(cè)透鏡表面發(fā)出并對應(yīng)于最大成像高度的成束偏軸光射線之間在長焦距末端形成的出射角。
全文摘要
一種變焦鏡頭系統(tǒng)，包括負(fù)第一透鏡組和正第二透鏡組。負(fù)第一透鏡組包括一個負(fù)透鏡元件和一個正透鏡元件。正第二透鏡組包括一個正透鏡元件，一個負(fù)透鏡元件以及一個負(fù)透鏡元件。至少物體側(cè)正透鏡元件與負(fù)透鏡元件粘合。本發(fā)明的變焦鏡頭系統(tǒng)滿足下列條件1.5＜f1＜f其中F
文檔編號G02B15/16GK1758084SQ200510108268
公開日2006年4月12日 申請日期2005年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月7日
發(fā)明者榎本隆 申請人:賓得株式會社