CN101398530B

CN101398530B - 变焦透镜照相机和个人数字助理装置

Info

Publication number: CN101398530B
Application number: CN2008101700195A
Authority: CN
Inventors: 大桥和泰
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2028-09-25
Also published as: CN101398530A; JP2009098585A; JP5376276B2

Abstract

本发明提供了一种变焦透镜，以从物方到像方的顺序包括具有正屈光力的第一透镜组，具有负屈光力的第二透镜组，具有正屈光力的第三透镜组和具有正屈光力的第四透镜组，当从广角端到摄远端改变视场角时，第一透镜组和第三透镜组移动到位于摄远端的物方侧而不是广角端以使第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小，第三透镜组和第四透镜组之间的距离增加。

Description

变焦透镜照相机和个人数字助理装置

技术领域

本发明涉及变焦透镜，和使用该变焦透镜的照相机和个人数字助理装置。

背景技术

因为数码照相机的市场一直在扩大，所以用户具有相对于数码照相机的多种要求。在那些要求中，特别是对高质量和小尺寸的要求也一直在增加。相应地，要求用作成像透镜的变焦透镜同时实现高性能和小尺寸。

在这种情况下，关于小尺寸，当使用变焦透镜时，必须减少透镜的总体长度(从透镜的最靠近物方侧的表面到透镜的最靠近成像面的表面的距离)。同样重要的是减小每个透镜组的厚度，以便在变焦透镜被收容时控制透镜的总体长度。此外，关于高性能，必须具有对应于所有变焦区域中至少7到10百万像素的成像元素的分辨率。

此外，许多用户期望具有广角的摄影透镜，并且所希望的是变焦透镜的广角端的半视场角为38度或更大。38度的半视场角对应于35mm银盐照相机(所谓的Leica)的28mm的焦距。

此外，许多用户期望具有大可变放大率的摄影透镜。如果变焦透镜对应于35mm银盐照相机的约28到200mm(约7.1倍)的焦距，则能够进行几乎每一种一般的摄影。

有许多种用于数码照相机的变焦透镜。作为适合于高可变放大率的类型有一种变焦透镜，该变焦透镜以从物方侧开始的顺序包括具有正焦距的第一透镜组，具有负焦距的第二透镜组，具有正焦距的第三透镜组和具有正焦距的第四透镜组。在这样的变焦透镜中，当从广角端到摄远端改变放大率时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小，第三透镜组和第四透镜组之间的距离被改变。

作为该类型的常规的变焦透镜有一种变焦透镜，其中当改变放大率时，第一透镜组被固定或者第一透镜组在像方侧以凸弧往复运动。在这种情况下，如果确保承担可变放大率功能的第二透镜组的大位移，则设置在第三透镜组附近的孔径光阑即使在广角端也离开第一透镜组，导致为获得广角和高可变放大率而使第一透镜组的尺寸增加。相应地，为了实现广角，高可变放大率和小尺寸的变焦透镜，所希望的是第一透镜组在从广角端到摄远端改变放大率时移动到物方侧。通过与摄远端相比减少在广角端透镜的总体长度，能够在控制第一透镜组的尺寸的同时获得足够的广角。

另一方面，众所周知，利用反常色散透镜对于修正与高可变放大率，长焦距和广角相联系的色差是有效的。在JP H08-248317A，JP2001-021803A和JP2001-194590A中公开了使用用于以从物方侧开始的顺序包括具有正屈光力的第一透镜组，具有负屈光力的第二透镜组，具有正屈光力的第三透镜组和具有正屈光力的第四透镜组的变焦透镜的反常色散透镜的常规实例。在这样的变焦透镜中，当从广角端到摄远端改变放大率时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小，第三透镜组和第四透镜组之间的距离被改变。

另外，JP2004-212616A和JP2006-337592A公开了一种变焦透镜，该变焦透镜以从物方侧到像方侧的顺序包括具有正屈光力的第一透镜组，具有负屈光力的第二透镜组，具有正屈光力的第三透镜组和具有正屈光力的第四透镜组。在这样的变焦透镜中，当从广角端到摄远端改变放大率时，至少第一透镜组和第三透镜组移动到物方侧以使第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小，第三透镜组和第四透镜组之间的距离增加。

然而，因为JP H08-248317A中公开的变焦透镜具有改变放大率时固定的第一透镜组，所以广角未实现，其中广角端的半视场角仅25度。此外，在JP2001-021803A中公开的变焦透镜中，通过对于第一透镜组使用非球面修正像差。然而，因为JP2001-021803A中公开的变焦透镜也具有改变放大率时固定的第一透镜组，所以广角端的半视场角仅29度。此外，虽然JP2001-194590A中公开的变焦透镜具有从广角端到摄远端改变放大率时移动到物方侧的第一透镜组，但是广角端的半视场角仅约29-32度，该半视场角在描述正，负，正，正的四组结构的实施例(实施例1，2，6)中对于实现广角是不够的。

另外，JP2004-212616A中描述的可变焦距透镜***在广角端具有约34-37度的半视场角，但是该透镜最大具有4倍的可变放大率，因此在可变放大率方面需要改进。

此外，JP2006-337592A中公开的变焦透镜具有半视场角为38度或更大的足够的广角，以及还具有4.5倍或更大的可变放大率，但是该透镜具有对应于约4到8百万像素的成像元素的分辨率，因此在分辨率方面需要更进一步改进。

发明内容

鉴于以上问题而提出了本发明，并且本发明的目标是提供一种小尺寸的变焦透镜和使用该变焦透镜的照相机和个人数字助理装置，该变焦透镜具有在广角端38度或更大半视场角的足够的广角，6.5倍或更大的可变放大率，小数量的透镜(约10个透镜)，和对应于7-10百万像素的分辨率。

为了实现以上目标，本发明的第一方面涉及一种变焦透镜，该变焦透镜以从物方到像方的顺序依次包括具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；和具有正屈光力的第四透镜组；当从广角端到摄远端改变视场角时，第一透镜组和第三透镜组移动位于摄远端的物方侧而不是广角端以使第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小，第三透镜组和第四透镜组之间的距离增加，第一透镜组包括一个负透镜和两个正透镜，第一透镜组的负透镜和两个正透镜中的至少一个透镜包括非球面，以及第一透镜组满足以下条件表达式，ν_d>60.0，Δθ_g，F>0.003，其中ν_d是第一透镜组中的至少一个正透镜的Abbe数，Δθ_g，F是该正透镜的异常色散，异常色散Δθ_g，F是从作为在具有横轴上的Abbe数和纵轴上的部分色散比θ_g，F＝(n_g-n_F)/(n_F-n_C)的曲线图中连接玻璃型K7和玻璃型F2的直标准线的玻璃型的标准线的衍射，并且n_g，n_F，n_C分别是相对于g线，F线和C线的折射率。

最好非球面设置在第一透镜组的正透镜中，并且配备非球面的正透镜不满足上述条件表达式。

最好满足权利要求1中提出的条件表达式的第一透镜组的正透镜的焦距f_ap和在广角端整个***的焦距f_W满足以下条件表达式，7.0<f_ap/f_W<17.0。

最好第一透镜组的负透镜是具有朝向物方的凸面的负弯月透镜，第一透镜组的两个正透镜中的每一个透镜包括具有朝向物方的大曲率的表面，负透镜排列在与两个正透镜的位置相比靠近物方的位置，并且非球面设置在两个正透镜中靠近像方的一个透镜中。

最好孔径光阑设置在第二透镜组和第三透镜组之间，并且孔径光阑独立于相邻的透镜组移动。

最好孔径光阑设置在第二透镜组和第三透镜组之间，第二透镜组包括至少一个非球面，第三透镜组包括至少一个非球面。

最好，在广角端从第一透镜组的非球面到第二透镜组的非球面的距离L_a1-a2W，在广角端从第一透镜组的非球面到孔径光阑的距离L_a1-sW，在摄远端从第一透镜组的非球面到第二透镜组的非球面的距离L_a1-a2T，和在摄远端从第一透镜组的非球面到孔径光阑的距离L_a1-sT满足以下条件表达式，0.40<L_a1-a2W/L_a1-sW<0.70，0.80<L_a1-a2T/L_a1-sT<1.00，其中一个透镜组包括多个非球面时使用最靠近孔径光阑的非球面的值。

最好在广角端从孔径光阑到第三透镜组的非球面的距离L_a-a3W，和在摄远端从孔径光阑到第三透镜组的非球面的距离L_s-a3T满足以下条件表达式，0.10<L_a-a3W/L_a1-sW<0.40，0.00<L_s-a3T/L_a1-sT<0.20，其中一个透镜组包括多个非球面时使用最靠近孔径光阑的非球面的值。

最好第三透镜组包括两个正透镜和一个负透镜。

最好第三透镜组的负透镜包括朝向像方的强凹面，并且排列在与两个正透镜的位置相比靠近像方的位置，并且第三透镜组中最靠近像方的表面的曲率半径r_3R和在广角端整个***的焦距f_W满足以下条件表达式，0.70<|r_3R|/f_W<1.30。

本发明的第二方面涉及包括作为摄影光学***的根据本发明的第一方面的变焦透镜的照相机。

本发明的第三方面涉及包括作为照相机功能部的摄影光学***的根据本发明的第一方面的变焦透镜的个人数字助理装置。

附图说明

所包括的附图提供对本发明的更进一步的理解，并且被结合在本说明书中并构成其一部分。附图图解本发明的实施例并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是图解根据本发明的第一实施例的变焦透镜的结构的剖面图；

图2是图解根据本发明的第二实施例的变焦透镜的结构的剖面图；

图3是图解根据本发明的第三实施例的变焦透镜的结构的剖面图；

图4是图解根据本发明的第四实施例的变焦透镜的结构的剖面图；

图5是图解根据本发明的第五实施例的变焦透镜的结构的剖面图；

图6是图解在根据本发明的第一实施例的变焦透镜的短焦距端的像差曲线的曲线图；

图7是图解在根据本发明的第一实施例的变焦透镜的中焦距中的像差曲线的曲线图；

图8是图解在根据本发明的第一实施例的变焦透镜的长焦距端的像差曲线的曲线图；

图9是图解在根据本发明的第二实施例的变焦透镜的短焦距端的像差曲线的曲线图；

图10是图解根据本发明的第二实施例的变焦透镜的中间焦距中的像差曲线的曲线图；

图11是图解在根据本发明的第二实施例的变焦透镜的长焦距端的像差曲线的曲线图；

图12是图解在根据本发明的第三实施例的变焦透镜的短焦距端的像差曲线的曲线图；

图13是图解在根据本发明的第三实施例的变焦透镜的中焦距中的像差曲线的曲线图；

图14是图解在根据本发明的第三实施例的变焦透镜的长焦距端的像差曲线的曲线图；

图15是图解在根据本发明的第四实施例的变焦透镜的短焦距端的像差曲线的曲线图；

图16是图解在根据本发明的第四实施例的变焦透镜的中间焦距中的像差曲线的曲线图；

图17是图解在根据本发明的第四实施例的变焦透镜的长焦距端的像差曲线的曲线图；

图18是图解在根据本发明的第五实施例的变焦透镜的短焦距端的像差曲线的曲线图；

图19是图解在根据本发明的第五实施例的变焦透镜的中间焦距中的像差曲线的曲线图；

图20是图解在根据本发明的第五实施例的变焦透镜的长焦距端的像差曲线的曲线图；

图21A-21C是各自图解描述根据本发明的照相机(便携式数字助理)的一个实施例的数码照相机的外观的示意图，其中图21A是折叠状态中的前侧的立体图，图21B是描绘使用时(透镜伸出时)的前侧的一部分的立体图，图21C是背面的立体图；

图22是图解照相机装置的***结构的框图。

具体实施方式

下文将参考附图根据本发明的实施例描述变焦透镜和使用作为摄影光学***的该变焦透镜的照相机和便携式数字助理装置。

如图1-4所示，本发明的实施例1-4中的每一个实施例中描述的变焦透镜以从物方侧到像方侧的顺序包括具有正屈光力的第一透镜组G1，具有负屈光力的第二透镜组G2，具有正屈光力的第三透镜组G3和具有正屈光力的第四透镜组G4。

在这样的变焦透镜中，当从广角端到摄远端改变放大率(改变视场角)时，第一透镜组G1和第三透镜组G3移动到位于摄远端的物方侧而不是广角端，以使第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离增加。

图1-4的每一个图中图解的变焦透镜包括第一透镜L1，第二透镜L2，第三透镜L3，第四透镜L4，第五透镜L5，第六透镜L6，第七透镜L7，第八透镜L8，第九透镜L9，第十透镜L10，孔径光阑S和滤光器OF。

在这种情况下，第一到第三透镜L1-L3构成第一透镜组G1，第四到第六透镜L4-L6构成第二透镜组G2，第七到第九透镜L7-L9构成第三透镜组G3，第十透镜L10构成第四透镜组G4。每一个透镜组由每一个透镜组共用的支架支撑。每一个透镜组在变焦中一起移动。在图1-4中，参考数字R1-R20分别表示光学表面的表面编号。

孔径光阑S设置在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间，并且孔径光阑S的位置在变焦时改变。

具有以上结构的变焦透镜具有以下特征。

在具有正，负，正，正四个透镜组的变焦透镜中，第二透镜组G2一般起作为承担主要的可变放大率功能的所谓的变化器(variator)的作用。

然而，在本发明中，因为第三透镜组G3承担可变放大率功能，以减少第二透镜组G2的承担，所以确保了沿广角和高可变放大率变得困难的像差修正的自由度。另外，当从广角端到摄远端改变放大率时，通过将第一透镜组G1显著移动到物方侧，在广角端经过第一透镜组G1的光线的高度被减小，因此能够控制与广角相联系的第一透镜组G1的尺寸增加，以及也能够增加第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离DA，以使长焦距能够被实现。

当从广角端到摄远端改变放大率时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离DA增加，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离DB+DC减小，以使第二透镜组G2的放大率(绝对值)和第三透镜组G3的放大率(绝对值)增加，并且第二透镜组G2和第三透镜组G3共用可变放大率功能。

在根据本发明的一个实施例的变焦透镜中，第一透镜组G1包括一个负透镜L1和两个正透镜L2，L3，非球面设置在第一透镜组G1中，以及满足以下条件表达式(1)(2)。

ν_d>60.0 (1)

Δθ_g，F>0.003 (2)

其中ν_d是第一透镜组G1中至少一个正透镜的Abbe数，Δθ_g，F是该正透镜的异常色散。

在这种情况下，异常色散Δθ_g，F是从作为在图解横轴上的Abbe数ν_d和纵轴上的部分色散比θ_g，F＝(n_g-n_F)/(n_F-n_C)的曲线图中连接玻璃型K7(OHARA INC NSL7)和玻璃型F2(OHARA INC PBM2)的直线的玻璃型的标准线的偏差。在这种情况下，n_g，n_F，n_C分别是相对于g线，F线和C线的折射率。

如果放大率增加，特别是如果摄远端的焦距增加，则难以修正摄远侧的轴向色差的次级光谱。如果广角端的焦距减小即视场角加宽，则难以修正广角侧的放大率色差的次级光谱。在本发明中，这些像差通过使用所谓的异常色散玻璃(具有大异常色散的玻璃)修正。本发明包括以下特征。

概括地说，为了减小轴向色差的次级光谱，有效的是对于具有高轴向光束高度的透镜组使用异常色散玻璃。第一透镜组G1具有最高的轴向光束高度。由于这个缘故，通过对于第一透镜组G1的正透镜使用低色散的异常色散玻璃，能够有效地减小轴向色差的次级光谱。然而，因为低异常色散玻璃一般具有低折射率，所以单色差的修正能力降低。由于这个缘故，在用小数量透镜构成第一透镜组G1的同时以良好的平衡减小单色差和色差时，使用异常色散玻璃并不总是有效的。

相应地，在本发明的实施例中，至少一个非球面设置在第一透镜组G1中，以确保相对于单色差修正的自由度。该非球面对于在广角端修正畸变和像散以及在摄远端修正球差和彗差是有效的，并且能够充分恢复与利用具有低折射率的球面低色散玻璃相联系的单色差修正性能的下降。另外，因为第一透镜组G1在改变放大率时移动，光线经过非球面的条件能够通过该移动进行控制。这样，与第一透镜组G1被固定的情况相比，通过非球面的效果相对增加。

第一透镜组G1在改变放大率时的移动对于修正由特殊的低色散玻璃的使用引起的色差的自由度是有效的，并且对于不仅减小轴向色差而且还减小放大率色差的次级光谱也是有效的。

如上所述，根据本发明的实施例，能够减小色差的次级光谱并且单色差能够用具有三个透镜的第一透镜组G1充分修正。因此，例如，能够通过经增加的自由度实现进一步减小尺寸的变焦透镜。在这种情况下，如果ν_d为60或更小，则色差未被充分修正，如果Δθ_g，F为0.003或更小，则色差的次级光谱未被充分修正。

在根据本发明的实施例的变焦透镜中，最好第一透镜组G1的非球面设置在正透镜中。所希望的是配备非球面的正透镜不满足上述条件表达式(1)，(2)。

第一透镜组G1的负透镜是具有高反射率和用于修正色差的高色散度的玻璃型。然而，难以使用具有高折射率和高色散度的玻璃型处理非球面透镜。当使用通过高温软化模制玻璃的玻璃模制类型时，适合于玻璃模制类型的具有高折射率和高色散度的玻璃型受到限制。另外，当使用通过紫外线硬化类型树脂在球面研磨透镜的平面上形成非球面层的混合型时，作为具有高折射率和高色散度的玻璃型的特征的低紫外线通过率成为一个问题。

另一方面，第一透镜组G1的正透镜不具有如负透镜的高色散度。因此，第一透镜组G1中的正透镜成为非球面透镜相对容易。选择适合于玻璃模制的玻璃型也容易，并且当使用混合型时，紫外线通过率不是主要问题。然而，满足上述条件表达式(1)，(2)的异常色散玻璃的成分不适合于玻璃模制。另外，这样的异常色散玻璃较软并且容易划伤，因此也不适合于需要后处理的混合型。

在根据本发明的实施例的变焦透镜中，最好由第一透镜组G1的异常色散玻璃构成的正透镜具有满足以下条件表达式(3)的屈光力。

7.0<f_ap/f_W<17.0 (3)

其中f_ap是满足上述条件表达式(1)，(2)的第一透镜组G1中的正透镜的焦距，f_W是在广角端整个***的焦距。

如果f_ap/f_W为17.0或更大，则使用异常色散玻璃的透镜的折射率屈光力无法有效地减小次级光谱。因此，色差可能不被有效地修正。另一方面，如果f_ap/f_W为7.0或更小，则难以平衡色差的修正和诸如摄远端球差的单色差的修正。

最好第一透镜组G1以从物方侧开始的顺序包括在物方侧具有凸面的负弯月透镜L1，在物方侧具有大曲率表面的正透镜L2和在物方侧具有大曲率表面的正透镜L3，并且具有设置在最靠近像方侧的正透镜L3中的非球面。

关于包括广角区域的正前进变焦透镜的第一透镜组G1的结构，上述从物方侧开始的负，正，正的结构在像差修正能力方面是极好的。另外，关于非球面，因为更容易制作更小的直径，所以理想的是在两个正透镜中的将异常色散玻璃透镜设置在物方侧并且将非球面透镜设置在像方侧。第一透镜组G1是用于获得基本理想的像的重要的透镜组，并且能够通过使用上述结构充分修正像差。

在根据本发明的实施例的变焦透镜中，孔径光阑S能够设置在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间，并且孔径光阑S能够独立于相邻的透镜组(G2，G3)移动。通过该结构，能够在6.5倍或更大的大可变放大率区域中的任何位置选择最适当的光线路径。相应地，用于修正彗差，场曲等的自由度被提高；因而，能够提高离轴性能。

最好在广角端孔径光阑S和第三透镜组G3之间的距离DC比摄远端更长。因此，孔径光阑S更靠近第一透镜组G1，以降低经过第一透镜组G1的光线的高度。相应地，第一透镜组G1能够进一步有效地减小尺寸。

因为如上所述的理由，当在广角端相对于摄远端增加孔径光阑S和第三透镜组G3之间的距离时，最好该距离满足以下条件表达式(4)。

0.05<d_SW/f_T<0.20 (4)

其中d_SW是在广角端孔径光阑S和第三透镜组G3中最靠近物方侧的表面之间的轴向距离，f_T是在广角端整个***的焦距。

如果d_SW/f_T为0.05或更小，则在广角端经过第一透镜组G1的光线的高度增加。由于这个缘故，第一透镜组G1的尺寸增加，并且第三透镜组G3相对于离轴像差的贡献也被减小。另一方面，如果d_SW/f_T为0.20或更大，则在广角端经过第三透镜组G3的光线的高度变得太大。因此，难以确保广角范围中的性能，例如，像面过度地倾斜以及容易增加桶形畸变。

在根据本发明的实施例的变焦透镜中，最好在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间设置孔径光阑S，并且第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个透镜组具有至少一个非球面。通过在对于聚焦和改变放大率重要的第一透镜组G1，第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个透镜组上设置非球面，用于修正单色差的自由度被显著提高。

同样最好在第一透镜组G1和第二透镜组G2中设置非球面，以满足以下条件表达式(5)，(6)。

0.40<L_a1-a2W/L_a1-sW<0.70 (5)

0.80<La_1-a2T/L_a1-sT<1.00 (6)

其中La_1-a2W是在广角端从第一透镜组G1的非球面到第二透镜组G2非球面的距离，L_a1-sW是在广角端从第一透镜组G1的非球面到孔径光阑S的距离，L_a1-a2T是在摄远端从第一透镜组G1的非球面到第二透镜组G2的非球面的距离，L_a1-sT是在摄远端从第一透镜组G1的非球面到孔径光阑S的距离。当一个透镜组包括多个非球面时，使用最靠近孔径光阑S的非球面的值。

设置在透镜组中的非球面之间的每个距离分别通过用于改变放大率的移动而改变。另一方面，每个非球面和孔径光阑S之间的距离通过用于改变放大率的移动而改变。每个非球面和孔径光阑S之间的距离与离轴主光线的高度和轴向边缘光线的高度密切相关。设置在每个透镜组中的非球面的像差修正的效果根据非球面之间的距离和距孔径光阑S的距离而改变。第一透镜组G1和第二透镜组G2中设置的非球面分别能够通过满足上述条件表达式有效地对广角端的畸变和像散以及摄远端的球差和彗差的修正作出贡献。

最好第一透镜组G1和第三透镜组G2的非球面满足以下条件表达式(7)，(8)。

0.10<L_s-a3W/L_a1-sW<0.40 (7)

0.00<L_s-a3T/L_a1-sT<0.20(8)

其中L_s-a3W是在广角端从孔径光阑S到第三透镜组G3的非球面的距离，L_s-a3T是在摄远端从孔径光阑S到第三透镜组G3的非球面的距离，并且当一个透镜组包括多个非球面时，使用最靠近孔径光阑S的非球面的值。

第一透镜组G1和第三透镜组G3中设置的非球面能够通过满足上述条件表达式有效地对广角端的畸变和像散以及摄远端的球差和彗差的修正作出贡献。

最好第一透镜组G1，第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个透镜中设置的非球面满足上述四个条件表达式。因此，非球面的效果能够最大化，并且即使变焦透镜进一步减小尺寸也能够确保最好的聚焦性能。

在根据本发明的一个实施例的变焦透镜中，最好第三透镜组G3包括两个正透镜L7，L8和一个负透镜L9。第三透镜组G3是具有可变放大率功能和聚焦功能的重要的透镜组。如果第三透镜组G3具有一透镜结构或双透镜结构，则难以最好地修正单色差和色差。另一方面，如果第三透镜组G3具有四个或更多透镜，则不利于减小变焦透镜的尺寸。

为了进一步最好地修正像差，所希望的是在最靠近像方侧的第三透镜组G3中设置具有朝向像方侧的强凹面的负透镜L10，以及还满足以下条件表达式(9)。

0.70<|R_3R|/f_W<1.30 (9)

其中R_3R是第三透镜组G3中最靠近像方侧的面的曲率半径。

如果|R_3R|/f_W为0.70或更小，则球差被过度修正。另一方面，如果R_3R|/f_W为1.30或更大，则球差不被显著修正。类似于球差，难以平衡条件公式范围外的彗差，因此容易产生外弯或内弯的彗差。

通过与对于广角和长焦点重要的第一透镜组G1的移动相结合满足以下条件表达式，能够显著修正像差。

0.20<X₁/f_T<0.50 (10)

其中X₁是当从广角端到摄远端改变放大率时第一透镜组G1的总移动，f_T是在摄远端整个***的焦距。

如果X₁/f_T为0.20或更小，则第二透镜组G2对可变放大率的贡献减小。由于这个缘故，第三透镜组G3的负担增加，或者第一透镜组G1和第二透镜组G2的屈光力必须增加。在任何一种情况下，各种像差都恶化。此外，在广角端透镜的总长度增加，并且经过第一透镜组G1的光线的高度增加，导致第一透镜组G1的尺寸增加。另一方面，如果X₁/f_T为0.50或更大，则在广角端的总长度太短或者在摄远端的总长度太长。如果在广角端的总长度太短，则第三透镜组G3的移动空间受到限制。从而，第三透镜组G3对可变放大率的贡献减小。因此，难以修正整个像差。如果在摄远端的总长度太长，则照相机的减小尺寸受到干扰，并且为了确保摄远端附近的光量透镜的直径也被增加，以及成像性能容易因例如透镜筒倾斜的制造误差而恶化。

更好的是满足以下条件表达式(11)。

0.25<X₁/f_T<0.45 (11)

最好第三透镜组G3的移动满足以下条件表达式(12)。

0.10<X₃/f_T<0.35 (12)

其中X₃是当从广角端到摄远端改变放大率时第三透镜组G3的总移动。

如果X₃/f_T为0.10或更小，则第三透镜组G3对可变放大率的贡献减小。由于这个缘故，第二透镜组G2的载荷必须增加或者第三透镜组G3的屈光力必须增加。在任何一种情况下，各种像差都恶化。另一方面，如果X₃/f_T为0.35或更大，则在广角端透镜的总长度增加，并且经过第一透镜组G1的光线的高度增加，导致第一透镜组G1的尺寸增加。

进一步最好满足以下条件表达式(13)。

0.15<X₃/f_T<0.30 (13)

另外，对于修正像差，最好满足以下关于每个透镜组的屈光力的条件表达式(14)，(15)。

0.50<|f₂|/f₃<0.85 (14)

4.5<f₁/f_W<7.5 (15)

其中f₁是在广角端第一透镜组G1的焦距，f₂是第二透镜组G2的焦距，f₃是第三透镜组G3的焦距，f_W是整个***的焦距。

如果|f₂|/f₃为0.50或更小，则第二透镜组G2的屈光力太强，如果|f₂|/f₃为0.85或更大，则第三透镜组G3的屈光力太强。在任何一种情况下，改变放大率时像差偏移都增加。

如果f₁/f_W为4.5或更小，则第二透镜组G2的聚焦放大率接近于相同的放大率，并且可变放大率效率增加。这对于增加可变放大率是有效的，但是第一透镜组G1中的每一个透镜需要大屈光力。因此，在摄远端的色差恶化，并且第一透镜组G1的厚度和直径增加；因而，对于特别是在折叠状态减小变焦透镜的尺寸不利。

另一方面，如果f₁/f_W为7.5或更大，则第二透镜组G2对可变放大率的贡献太小。相应地，难以增加可变放大率。

最好第二透镜组G2以从物方侧开始的顺序包括具有朝向像方侧的大曲率表面的负透镜L4，具有朝向像方侧的大曲率表面的正透镜L5和具有朝向物方侧的大曲率表面的负透镜L6的三个透镜。

当第二透镜组G2具有三个透镜时，负透镜，负透镜和正透镜以从物方侧开始的顺序的排列是众所周知的作为具有负屈光力的可变放大率组。然而，与此结构相比，上述结构对于与广角相联系的放大率的色差的修正性能更优越。在这种情况下，从物方侧开始的第二透镜和第三透镜可以适当地粘结。

在这种情况下，最好第二透镜组G2的每个透镜满足以下条件表达式(16)，(17)，(18)。

1.80<N21<2.15，25<ν21<50 (16)

1.80<N22<2.15，15<ν22<30 (17)

1.80<N23<2.15，25<ν23<50 (18)

其中，N2i是从物方侧开始的第二透镜组G2的第i个透镜的折射率，ν2i是从物方侧开始的第二透镜组G2的第i个透镜的Abbe数。

通过选择具有以上折射率和Abbe数的玻璃型，能够最好地修正单色差和色差，并且第二透镜组G2的厚度被进一步减小。

最好第三透镜组G3以从物方侧开始的顺序包括正透镜L7，正透镜L8和负透镜L9的三个透镜。在这种情况下，从物方侧开始的第二透镜L8和第三透镜L9可以被适当粘结。

非球面是在维持最好的像差修正的同时进一步减小变焦透镜的尺寸而必须的。最好至少第二透镜组G2和第三透镜组G3具有一个或多个非球面表面。特别是在第二透镜组G2中，如果对于最靠近物方侧的表面和最靠近像方侧的表面两者都采用非球面，则对于修正与广角相联系而增加的畸变，像散等是有效的。

另外，模制的光学玻璃和模制的光学塑料(玻璃模制非球面，塑料模制非球面等)，玻璃透镜表面上的模制树脂层(混合非球面，复制非球面等)等能被用作非球面透镜。

维持孔径光阑的开口直径而不管可变放大率是简单的。然而，通过与短焦距端的开口直径相比增加长焦距端的开口直径，能够减小与可变放大率相联系的F数的变化。当必须减小到达像面的光量时，孔径光阑的直径可以减小。然而，最好通过在不显著改变孔径光阑的直径的情况下***ND滤波器等减小光量，因为能够防止由于衍射现象造成的分辨率下降。

本发明的上述第一到第四实施例包括正，负，正，正的四组结构。更具体地，该四组结构以从物方侧到像方侧的顺序包括具有正屈光力的第一透镜组，具有负屈光力的第二透镜组，具有正屈光力的第三透镜组和具有正屈光力的第四透镜组。下文将描述作为第五实施例的正，负，正，正，负的五组结构。更具体地，该五组结构以从物方侧到像方侧的顺序包括具有正屈光力的第一透镜组，具有负屈光力的第二透镜组，具有正屈光力的第三透镜组，具有正屈光力的第四透镜组和具有负屈光力的第五透镜组。

如图5所示，根据本发明的第五实施例，具有正屈光力的第一透镜组G1，具有负屈光力的第二透镜组G2，具有正屈光力的第三透镜组G3，具有正屈光力的第四透镜组G4和具有负屈光力的第五透镜组G5以从物方侧到像方侧的顺序设置。

在根据本发明的该实施例的变焦透镜中，当从广角端到摄远端改变放大率(改变视场角)时，第一透镜组G1和第三透镜组G3移动到位于摄远端的物方侧而不是在广角端，并且第五透镜组G5固定，以使第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离增加。

图5所示的变焦透镜包括第一透镜L1，第二透镜L2，第三透镜L3，第四透镜L4，第五透镜L5，第六透镜L6，第七透镜L7，第八透镜L8，第九透镜L9，第十透镜L10，第十一透镜L11，孔径光阑S和滤光器OF。

在这种情况下，第一到第三透镜L1-L3构成第一透镜组G1，第四到第六透镜L4-L6构成第二透镜组G2，第七到第九透镜L7-L9构成第三透镜组G3，第十透镜L10构成第四透镜组G4，第十一透镜L11构成第五透镜组G5。每个透镜组由每个透镜组共用的支架适当地支撑，并且变焦时每个透镜组一起移动。另外，图5图解每个光学表面的表面编号R1到R22。

根据本发明的第五实施例的具有上述结构的变焦透镜具有以下特征。

在具有正，负，正，正，负的五个透镜组的变焦透镜中，第二透镜组G2一般被构造为承担主可变放大率功能的所谓的变化器。然而，在该实施例中，第三透镜组G3也承担可变放大率功能以减小第二透镜组G2的负担。因此，确保与广角和高可变放大率相联系变得困难的像差修正的自由度。另外，通过从广角端到摄远端改变放大率时向物方侧显著移动第一透镜组G1，在广角端经过第一透镜组G1的光线的高度被减小。因此，与广角相联系的第一透镜组G1的尺寸增加能够被控制，并且在摄远端第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的大距离DA能够被确保以实现长焦点。

当从广角端到摄远端改变放大率时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离DA增加，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离DB+DC减小，因此第二透镜组G2的放大率(绝对值)和第三透镜组G3的放大率(绝对值)增加，以使第二透镜组G2和第三透镜组G3互相共用可变放大率功能。

此外，在根据本发明的第五实施例的变焦透镜中，第一透镜组G1包括一个负透镜L1和两个正透镜L2，L3，非球面设置在第一透镜组G1中，以及满足以下条件表达式(19)，(20)。

ν_d>60.0 (19)

Δθ_g，F>0.003 (20)

在这种情况下，异常色散Δθ_g，F是从作为在具有横轴上的Abbe数ν_d和纵轴上的部分色散比θ_g，F＝(n_g-n_F)/(n_F-n_C)的曲线图中连接玻璃型K7(OHARA INC NSL7)和玻璃型F2(PBM2OHARA INC)的直线的玻璃型标准线的偏离。此外，n_g，n_F和n_C分别是相对于g线，F线和C线的屈光力。

如果摄远端的焦距增加即高可变放大率，则难以修正摄远侧的轴向色差的次级光谱。如果在广角端的焦距减小即广角，则难以修正广角侧的放大率的色差的次级光谱。根据本实施例，色差通过所谓的异常色散玻璃(具有大异常色散的玻璃)修正。根据本实施例的变焦透镜包括以下特征。

为了减小轴向色差的次级光谱，通常有效的是在具有高轴向光线高度的透镜组中使用异常色散玻璃。第一透镜组G1具有最高的轴向光束高度。通过对第一透镜组G1的正透镜采用具有低色散的异常色散玻璃，轴向色差的次级光谱被显著减小。然而，具有低色散的异常色散玻璃一般具有低折射率；因而，单色差的修正能力降低。由于这个缘故，异常色散玻璃的使用对于在构造小数量透镜的第一透镜组G1的同时以良好的平衡减小单色差和色差并不总是有效的。

在本发明的第五实施例中，类似于第一到第四实施例，非球面设置在第一透镜组G1中的至少一个表面中，以确保相对于单色差的修正的自由度。该非球面对于修正广角端的畸变和像散和摄远端的球差和彗差是有效的。相应地，由于使用具有低折射率的特殊的低色散玻璃引起的单色差修正能力的下降能够被显著恢复。另外，因为第一透镜组G1在改变放大率时移动，光线经过非球面的状态能够通过该移动被控制。从而，与第一透镜组G1固定的情况相比，非球面的效果相对增加。

当改变放大率时第一透镜组G1的移动对于修正由于使用特殊的低色散玻璃引起的色差的自由度是有效的。对于不仅减小轴向色差而且还减小放大率的色差的次级光谱也是有效的。

如上所述，根据本发明的实施例，虽然第一透镜组G1包括三个透镜，但是色差的次级光谱能够减小以及单色差也能够充分修正。相应地，通过使用经增加的自由度，例如能够实现进一步减小尺寸的变焦透镜。在这种情况下，如果ν_d为60或更小，则色差的修正不足，如果Δθ_g，F为0.003或更小，则色差的次级光谱的修正不足。

在根据本发明的一个实施例的变焦透镜中，最好将非球面设置在第一透镜组G1的正透镜中。同样所希望的是配备非球面的正透镜不满足上述条件表达式(1)，(2)。

第一透镜组G1的负透镜包括具有用于修正色差的高折射率和高色散度的玻璃型。然而，难以使用具有高折射率和高色散的玻璃型处理非球面。当使用通过高温软化模制玻璃的玻璃模制类型时，适合于玻璃模制类型的具有高折射率和高色散度的玻璃型受到限制。另外，当使用通过紫外线硬化类型树脂在球面研磨透镜的平面上形成非球面层的混合型时，作为具有高折射率和高色散度的玻璃型的特征的低紫外线通过率成为一个问题。

另一方面，第一透镜组G1中的正透镜不具有像负透镜的高色散度。因此，正透镜相对容易成为非球面透镜。选择适合于玻璃模制的玻璃型也是容易的，并且当使用混合型时，紫外线通过率不是主要问题。然而，满足上述条件表达式(1)，(2)的异常色散玻璃的成分不适合于玻璃模制。另外，这样的异常色散玻璃较软并且容易划伤，因此也不适合于需要后处理的混合型。

在根据本发明的实施例的变焦透镜中，最好由第一透镜组G1的异常色散玻璃组成的正透镜具有满足以下条件表达式(21)的屈光力。

7.0<f_ap/f_W<17.0　　(21)

如果f_ap/f_w为17.0或更大，则使用异常色散玻璃的透镜的屈光力无法充分减小次级光谱；因而，色差可能不被有效地修正。另一方面，如果f_ap/f_W为7.0或更小，则难以平衡色差的修正和诸如摄远端球差的单色差的修正。

在第五实施例中，结合包括条件表达式的第一到第四实施例的一部分，重复的说明从略。

下文将描述根据本发明的变焦透镜的特殊实施例(第一到第五实施例)。另外，在所有的实施例中，最大像高度为4.05mm。

第一到第四实施例中的每一个实施例的第四透镜组G4的像面侧上设置的平行板OF和第五实施例的第五透镜组G5的像面侧上设置的平行板OF是诸如光学低通滤波器和红外截止滤光片的各种滤波器，或者诸如CCD传感器的光接收元件的盖玻璃(密封玻璃)。

在所有的实施例中，除了用于设置在第四透镜组G4中的正透镜L10的光学塑料之外，透镜的材料都是光学玻璃。

实施例中的像差被有效地修正。变焦透镜能够对应于具有7到10百万像素的光接收元件。通过构造如上所述的变焦透镜，能够在减小变焦透镜的尺寸的同时确保最好的成像性能。

实施例中的符号的意义如下。

f：整个***的焦距

F：F数

ω：半视场角

R：半径曲率

D：表面距离

N_d：折射率

ν_d：Abbe数

K：非球面的圆锥常数

A₄：四次非球面系数

A₆：六次非球面系数

A₈：八次非球面系数

A₁₀：十次非球面系数

A₁₂：十二次非球面系数

A₁₄：十四次非球面系数

A₁₆：十六次非球面系数

A₁₈：十八次非球面系数

非球面由以下表达式定义，其中旁轴曲率半径(旁轴曲率)的倒数为C，距离光轴的高度为H。

[表达式1]

X = \frac{{CH}^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + K) C^{2} H^{2}}} + A_{4} \cdot H^{4} + A_{6} \cdot H^{6} + A_{8} \cdot H^{8}

+ A_{10} \cdot H^{10} + A_{12} \cdot H^{12} + A_{14} \cdot H^{14} + A_{16} \cdot H^{16} + A_{18} \cdot H^{18} \cdot \cdot \cdot (1)

关于下文将要描述的像差曲线，在球差中，实线表示球差而虚线表示正弦条件，在像散中，实线表示弧矢像面而虚线表示子午像面。另外，一条实线表示d线(587.56nm)而另一条实线表示g线(435.83nm)。

[第一实施例]

图1是图解根据本发明的第一实施例的变焦透镜的光学***的结构的剖面图。

在图1中，关于根据本发明的第一实施例的变焦透镜的光学***，上部图解在广角端的结构，中部图解在中间焦距的结构，下部图解在摄远端的结构。

图1中图解的变焦透镜以从物方侧开始的顺序包括第一透镜L1，第二透镜L2，第三透镜L3，第四透镜L4，第五透镜L5，第六透镜L6，孔径光阑S，第七透镜L7，第八透镜L8，第九透镜L9，第十透镜L10和滤光器OF。像聚焦在具有各种滤光功能的滤光器OF的背面上。在这种情况下，第一到第三透镜L1-L3构成第一透镜组G1，第四到第六透镜L4-L6构成第二透镜组G2，第七到第九透镜L7-L9构成第三透镜组G3，第十透镜L10构成第四透镜组G4。每个透镜组由支架支撑，并且每个透镜组在变焦过程中一起移动。

第一透镜L1是在物方侧具有凸面的负弯月透镜，第二透镜L2是在物方侧具有大曲率表面的正透镜，第三透镜组L3是在物方侧具有大曲率表面的正透镜。在这种情况下，第一透镜L1和第二透镜L2被整体粘结为粘结透镜。具有第一到第三透镜L1-L3的第一透镜组G1总体上包括正焦距即正屈光力。第四透镜L4是在物方侧具有凸面的负弯月透镜，第五透镜L5是在像方侧具有大曲率表面的双凸面透镜，第六透镜L6是在像方侧具有凸面的负弯月透镜。在这种情况下，第五透镜L5和第六透镜L6被整体粘结为粘结透镜。具有第四到第六透镜L4-L6的第二透镜组G2总体上包括负焦距即负屈光力。参考数字S表示在变焦过程中移动的孔径光阑。

第七透镜L7是在物方侧具有大曲率表面的双凸面透镜，第八透镜L8是在像方侧具有大曲率表面的双凸面透镜，第九透镜L9是在像方侧具有大曲率表面的双凹面透镜。第八和第九透镜L8，L9被整体粘结。具有第七到第九透镜L7-L9的第三透镜组G3总体上包括正焦距即正屈光力。

第十透镜L10是在物方侧具有大曲率表面的双凸面透镜。第四透镜组G4由第十透镜L10组成并包括正焦距即正屈光力。

当从广角端(短焦距端)到摄远端(长焦距端)改变焦距的放大率时，第一透镜组G1和第三透镜组G3移动到位于摄远端的物方侧而不是在广角端，以使第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离增加。

能够通过第二透镜组G2或第四透镜组G4的移动或者光接收元件的移动进行聚焦。

具有最靠近像方侧设置的平行板的滤光器OF是诸如晶体低通滤波器或红外截止滤光片的滤波器。

通过每个透镜组G1到G4与焦距的变化相联系的移动，每一个透镜组之间的可变距离，更具体地，第一透镜组G1中最靠近像方侧的表面即第三透镜L3中的像方侧表面(表面编号R5)和第二透镜组中最靠近物方侧的表面(表面编号R6)之间的距离DA，第二透镜组G2中最靠近像方侧的表面即第六透镜L6的像方侧表面(表面编号R10)和孔径光阑S之间的距离DB，孔径光阑S和第三透镜组G3中最靠近物方侧的表面(表面编号R12)之间的距离DC，第三透镜组G3中最靠近像方侧的表面即第九透镜L9的像方侧表面(表面编号R16)和第四透镜组G4中最靠近物方侧的表面即第十透镜L10的像方侧表面(表面编号R17)之间的距离DD，以及第四透镜组G4中最靠近像方侧的表面即第十透镜L10的像方侧表面(表面编号R18)和滤光器OF的物方侧表面(表面编号R19)之间的距离DE被改变。

在第一实施例中，与从广角端到摄远端的焦距的变化相联系，整个***的焦距f，F数(F值)和半视场角改变如下。

f：5.16-35.09

F数(F值)：3.49-5.49

半视场角：39.34-6.50

每个光学面的特性如下表(表1)所示。

[表1]

数值实施例1

f＝5.16～35.09，F＝3.49～5.49，ω＝39.34～6.50

表面编号	R	D	N<sub>d</sub>	ν<sub>d</sub>	Δθ<sub>g.F</sub>	玻璃名称
							01	37.931	1.00	1.92286	18.90	0.0386	OHARA S-NPH2
02	23.364	2.44	1.60300	65.44	0.0045	OHARA S-PHM53
							03	69.500	0.10
04*	16.909	2.88	1.77250	49.60	-0.0092	OHARA S-LAH66
							05	51.728	可变(DA)
06*	26.690	0.74	1.88300	40.76	-0.0088	OHARA S-LAH58
							07	3.993	2.26
08	32.718	2.00	1.92286	18.90	0.0386	OHARA S-NPH2
							09	-9.991	0.64	2.00330	28.27	0.0023	OHARA S-LAH79
10*	277.401	可变(DB)
							11	孔径光阑	可变(DC)
12*	6.697	3.08	1.58913	61.15	-0.0043	OHARA L-BAL35
							13*	-9.190	0.10
14	10.603	2.13	1.60300	65.44	0.0045	OHARA S-PHM53
							15	-8.995	0.60	1.69895	30.13	0.0103	OHARA S-TIM35
16	4.836	可变(DD)
							17*	11.374	2.17	1.52470	56.20		光学塑料
18	-61.183	可变(DE)
							19	∞	0.80	1.51680	64.20		各种滤光器
20	∞

在表1中，以星号＂＊＂标记的第四表面，第六表面，第十表面，第十二表面，第十三表面和第十七表面的每个光学表面为非球面，每个非球面表面的非球面表达式中的参数如下。

非球面：第四表面

K＝0.0，

A₄＝-2.99145×10^-6，

A₆＝-2.31719×10^-8，

A₈＝1.30994×10^-10，

A₁₀＝-1.04295×10^-12，

非球面：第六表面

K＝0.0，

A₄＝5.30475×10^-5，

A₆＝-3.02550×10^-6

A₈＝1.75806×10^-7

A₁₀＝-4.41619×10^-9

A₁₂＝-5.03303×10^-11

A₁₄＝2.21259×10^-12

非球面：第十表面

K＝0.0

A₄＝-5.72615×10^-4

A₆＝2.64313×10^-7

A₈＝-1.43524×10^-6

A₁₀＝-4.40696×10^-8

非球面：第十二表面

K＝0.0

A₄＝-7.86511×10^-4

A₆＝2.14725×10^-5

A₈＝-1.35163×10^-6

A₁₀＝4.22984×10^-8

非球面：第十三表面

K＝0.0

A₄＝4.01016×10^-4

A₆＝2.39857×10^-5

A₈＝-1.41367×10^-6

A₁₀＝4.90779×10^-8

非球面：第十七表面

K＝0.0

A₄＝-8.52233×10^-5

A₆＝1.17201×10^-5

A₈＝-4.70061×10^-7

A₁₀＝8.05532×10^-9

第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的可变距离DA，第二透镜组G2和孔径光阑S之间的可变距离DB，孔径光阑S与第三透镜组G3之间的可变距离DC，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的可变距离DD，以及第四透镜组G4和滤光器OF之间的可变距离DE与变焦相联系地被改变，如以下表(表2)所示。

[表2]

可变间隔

该第一实施例中根据上述条件表达式的参数的值如下。

条件表达式值

ν_d，Δθ_g，F：如表1所示

f_ap/f_W＝11.1

L_a1-a2W/L_a1-sW＝0.566

L_a1-a2T/L_a1-sT＝0.962

L_s-a3W/L_a1-sW＝0.219

L_s-a3T/L_a1-sT＝0.027

|R_3R|/f_W＝0.938

X₁/f_T＝0.356

X₃/f_T＝0.226

|f₂|/f₃＝0.665

f₁/f_W＝5.81

d_SW/f_T＝0.109

相应地，该第一实施例中根据图1所示的上述条件表达式的参数的值在该条件表达式范围之内。

图6-8为图解根据第一实施例的图1所示的变焦透镜中的每个像差的像差曲线的曲线图。在这种情况下，图6为图解广角端的像差曲线的曲线图。图7为图解中间焦距的像差曲线的曲线图。图8为图解摄远端的像差曲线的曲线图。

在每个曲线图中，球差图中的虚线表示正弦条件，像散图中的实线表示弧矢，像散中的虚线表示子午。

根据图6-8中的曲线图，能够看出像差由根据本发明的第一实施例的图1所示的变焦透镜最好地修正或控制。

从而，能够提供具有正，负，正，正的四个透镜组的经减小尺寸的变焦透镜，该变焦透镜能够最好地修正像差，具有其在广角端的半视场角为38度或更大的足够的广角，6.5倍或更大的放大比，作为小数量透镜的约10个透镜，以及对应于7到10百万像素的成像元素的分辨率。

通过使用这样的变焦透镜，能够实现能提供高质量图像，并且具有能充分覆盖正常摄影范围的可变放大率范围的经减小尺寸的照相机和经减小尺寸的个人数字助理装置。[0052]

[第二实施例]

图2图解在短焦距端(广角端)，中间焦距和长焦距端(摄远端)的根据本发明的第二实施例的变焦透镜的光学***的结构。

因为图2所示的变焦透镜具有类似于图1所示的变焦透镜的基本结构，所以关于结构和操作的说明从略。

另外，为了避免因增加参考标号的数目而使说明复杂化，用于图2的参考标号与用于图1的参考标号相同。然而，这些参考标号并不总是相同的。

在该第二实施例中，与焦距从广角端到摄远端的变化相联系，整个***的焦距f，F数和半视场角ω被如下改变。

f：5.16-35.09

F数：3.49-5.49

ω：39.32-6.53

每个光学面的特性如下表(表3)所示。

[表3]

数值实施例2

f＝5.16～35.09，F＝3.49～5.49，ω＝39.32～6.53

表面编号	R	D	N<sub>d</sub>	ν<sub>d</sub>	Δθ<sub>g.F</sub>	玻璃名称
							01	62.142	1.00	1.92286	18.90	0.0386	OHARA S-NPH2
02	33.360	2.32	1.60300	65.44	0.0045	OHARA S-PHM53
							03	161.521	0.10
04*	16.707	3.01	1.69350	53.18	-0.0072	OHARA L-LAL13
							05	56.749	可变(DA)
06*	24.089	0.74	1.88300	40.76	-0.0088	OHARA S-LAH58
							07	4.284	2.58
08	54.212	2.11	1.92286	18.90	0.0386	OHARA S-NPH2
							09	-9.638	0.64	2.00330	28.27	0.0023	OHARA S-LAH79
10*	-246.771	可变(DB)
							11	孔径光阑	可变(DC)
12*	6.779	3.01	1.58913	61.15	-0.0043	OARA L-BAL35
							13*	-10.058	0.10
14	11.013	2.15	1.60300	65.44	0.0045	OHARA S-PHM53
							15	-8.482	0.60	1.68893	31.07	0.0074	OHARA S-TIM28
16	4.896	可变(DD)
							17*	11.622	2.20	1.52470	56.20		光学塑料
18	-149.999	可变(DE)
							19	∞	0.80	1.51680	64.20		各种滤光器
20	∞

表3中第四，第六，第十，第十二，第十三和第十七表面的光学表面为非球面。根据说明每个非球面中上述非球面形状的表达式的参数如下。

非球面：第四表面

K＝0.0

A₄＝-4.49172×10^-6

A₆＝-1.89922×10^-8

A₈＝-2.51390×10^-11

A₁₀＝-3.42764×10^-13

非球面：第六表面

K＝0.0

A₄＝4.22736×10^-5

A₆＝-3.36978×10^-6

A₈＝2.28125×10^-7

A₁₀＝-7.59455×10^-9

A₁₂＝8.48001×10^-11

非球面：第十表面

K＝0.0

A₄＝-4.35735×10^-4

A₆＝-1.90121×10^-6

A₈＝-3.37380×10^-7

A₁₀＝-3.96486×10^-8

非球面：第十二表面

K＝0.0

A₄＝-6.85996×10^-4

A₆＝1.46020×10^-5

A₈＝-9.03857×10^-7

A₁₀＝3.76431×10^-8

非球面：第十三表面

K＝0.0

A₄＝3.36919×10^-4

A₆＝2.03718×10^-5

A₈＝-1.32828×10^-6

A₁₀＝5.88476×10^-8

非球面：第十七表面

K＝0.0

A₄＝-9.17625×10^-5

A₆＝1.09530×10^-5

A₈＝-4.30254×10^-7

A₁₀＝7.41524×10^-9

第一透镜组G1和第二透镜组G4之间的可变距离DA，第二透镜组G4和孔径光阑S之间的可变距离DB，孔径光阑S与第三透镜组G3之间的可变距离DC，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的可变距离DD，以及第四透镜组G4和滤光器OF之间的可变距离DE与变焦相联系被改变，如下表(表4)所示。

[表4]

可变的间隔

第二实施例中根据上述条件表达式的参数的值如下。

条件表达式值

ν_d，Δθ_g，F：如表3所示

f_ap/f_W＝13.4

L_a1-a2W/L_a1-sW＝0.538

L_a1-a2T/L_a1-sT＝0.964

L_s-a3W/L_a1-sW＝0.234

L_s-a3T/L_a1-sT＝0.026

|R_3R|/f_W＝0.949

X₁/f_T＝0.345

X₃/f_T＝0.247

|f₂|/f₃＝0.686

f₁/f_W＝6.17

d_SW/f_T＝0.120

相应地，第二实施例中根据上述条件表达式的参数的值在该条件表达式的范围之内。

图9-11是图解根据第二实施例的图2所示的变焦透镜中的像差的曲线图。图9图解广角端的像差曲线。图10图解中间焦距的像差曲线。图11图解摄远端的像差曲线。

在图中，球差图中的虚线图解正弦条件，像散中的实线图解弧矢，像散中的虚线图解子午。

根据图9-11中的像差曲线，能够看出像差由具有根据本发明的第二实施例的图2所示的结构的变焦透镜最好地修正或控制。

通过使用这样的变焦透镜，能够实现能提供高质量图像，并且具有能充分覆盖正常摄影范围的可变放大率范围的经减小尺寸的照相机和经减小尺寸的个人数字助理装置。

[第三实施例]

图3图解在短焦距端(广角端)，中间焦距，长焦距端(摄远端)的根据第三实施例的变焦透镜的光学***的结构。

因为图3所示的变焦透镜具有类似于图1所示的变焦透镜的基本结构，所以关于结构和操作的说明将从略。

在该第三实施例中，与焦距从广角端到摄远端的变化相联系，整个***的焦距f，F数和半视场角ω被如下改变。

f：5.16-35.09

F数：3.50-5.29

ω：39.323-6.50

每个光学表面的特性如下表(表5)所示。

[表5]

数值实施例3

f＝5.16～35.09，F＝3.50～5.29，ω＝39.33～6.50

表面编号	R	D	N<sub>d</sub>	ν<sub>d</sub>	Δθ<sub>g.F</sub>	玻璃名称
							01	34.106	1.00	1.92286	18.90	0.0386	OHARA S-NPH2
02	22.338	2.52	1.49700	81.54	0.0280	OHARA S-FPL51
							03	68.165	0.10
04*	17.768	2.96	1.77250	49.60	-0.0092	OHARA S-LAH66
							05	74.325	可变(DA)
06*	49.603	0.74	1.88300	40.76	-0.0088	OHARA S-LAH58
							07	4.176	2.23
08	35.227	2.01	1.92286	18.90	0.0386	OHARA S-NPH2
							09	-10.624	0.64	2.00330	28.27	0.0023	OHARA S-LAH79
10*	-185.754	可变(DB)
							11	孔径光阑	可变(DC)
12*	6.511	3.04	1.58913	61.15	-0.0043	OHARA L-BAL35
							13*	-9.504	0.10
14	12.106	2.15	1.60300	65.44	0.0045	OHARA S-PHM53
							15	-7.815	0.60	1.68893	31.07	0.0074	OHARA S-TIM28
16	4.839	可变(DD)
							17*	11.724	2.19	1.52470	56.20		光学塑料
18	-50.041	可变(DE)
							19	∞	0.80	1.51680	64.20		各种滤光器
20	∞

表5中第四，第六，第十，第十二，第十三和第十七表面的光学表面是非球面。根据说明每个非球面中上述非球面形状的表达式的参数如下。

非球面：第四表面

K＝0.0

A₄＝-3.86254×10^-6

A₆＝-2.31255×10^-8

A₈＝9.87125×10^-11

A₁₀＝-7.57988×10^-13

非球面：第六表面

K＝0.0

A₄＝1.45622×10^-4

A₆＝-6.88560×10^-6

A₈＝3.08656×10^-7

A₁₀＝-6.72175×10^-9

A₁₂＝-4.03500×10^-11

A₁₄＝2.26201×10^-12

非球面：第十表面

K＝0.0

A₄＝-4.85100×10^-4

A₆＝-5.63898×10^-6

A₈＝-4.17876×10^-7

A₁₀＝-5.85888×10^-8

非球面：第十二表面

K＝0.0

A₄＝-7.23884×10^-4

A₆＝1.77639×10^-5

A₈＝-9.37789×10^-7

A₁₀＝5.36548×10^-8

非球面：第十三表面

K＝0.0

A₄＝4.78008×10^-4

A₆＝2.52291×10^-5

A₈＝-1.67212×10^-6

A₁₀＝9.81679×10^-8

非球面：第十七表面

K＝0.0

A₄＝-5.42838×10^-5

A₆＝9.52406×10^-5

A₈＝-3.66158×10^-7

A₁₀＝6.05533×10^-9

第一透镜组G1和第二透镜组G4之间的可变距离DA，第二透镜组G4和孔径光阑S之间的可变距离DB，孔径光阑S与第三透镜组G3之间的可变距离DC，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的可变距离DD，以及第四透镜组G4和滤光器OF之间的可变距离DE随变焦而变，如下表(表6)所示。

[表6]

可变的间隔

第三实施例中根据上述条件表达式的参数的值如下。

条件表达式值

ν_d，Δθ_g，F：如表5所示

f_ap/f_W＝12.7

L_a1-a2W/L_a1-sW＝0.545

L_a1-a2T/L_a1-sT＝0.962

L_s-a3W/L_a1-sW＝0.244

L_s-a3T/L_a1-sT＝0.027

|R_3R|/f_W＝0.938

X₁/f_T＝0.317

X₃/f_T＝0.217

|f₂|/f₃＝0.657

f₁/f_W＝5.69

d_SW/f_T＝0.117

相应地，第三实施例中根据上述条件表达式的参数的值在该条件表达式的范围之内。

图12-14是图解根据第三实施例的图3所示的变焦透镜中的每个像差的像差曲线的曲线图。在这种情况下，图12为图解广角端的像差曲线的曲线图。图13为图解中间焦距的像差曲线的曲线图。图14为图解摄远端的像差曲线的曲线图。

在每个图中，球差图中的虚线表示正弦条件，像散图中的实线表示弧矢，像散图中的虚线表示子午。

根据图12-14中的曲线图，能够看出像差由根据本发明的第三实施例的图3所示的变焦透镜最好地修正或控制。

[第四实施例]

图4图解在短焦距端(广角端)，中间焦距，长焦距端(摄远端)的根据本发明的第四实施例的变焦透镜的光学***的结构。

因为图4所示的变焦透镜具有类似于图1所示的变焦透镜的基本结构，所以关于结构和操作的说明将从略。

在该第四实施例中，与焦距从广角端到摄远端的变化相联系，整个***的焦距f，F数和半视场角ω被如下改变。

f：5.16-35.10

F数：3.51-5.52

ω：39.31-6.56

每个光学表面的特性如下表(表7)所示。

[表7]

数值实施例4

f＝5.16～35.10，F＝3.51～5.52，ω＝39.31～6.56

表面编号	R	D	N<sub>d</sub>	ν<sub>d</sub>	Δθ<sub>g.F</sub>	玻璃名称
							01	36.191	1.00	1.92286	18.90	0.0386	OHARA S-NPH2
02	23.366	2.65	1.60300	65.44	0.0045	OHARA S-PHM53
							03	69.009	0.10
04*	18.957	2.62	1.74320	49.29	-0.0088	OHARA L-LAM60
							05	63.794	可变(DA)
06*	42.752	0.74	1.88300	40.76	-0.0088	OHARAS-LAH58
							07	4.611	2.52
08	41.547	2.14	1.92286	18.90	0.0386	OHARA S-NPH2
							09	-11.153	0.73	2.00330	28.27	0.0023	OHARA S-LAH79
10*	-412.734	可变(DB)
							11	孔径光阑	可变(DC)
12*	7.136	3.29	1.58913	61.15	-0.0043	OHARA L-BAL35
							13*	-10.206	0.10
14	9.909	2.12	1.60300	65.44	0.0045	OHARAS-PHM53
							15	-9.538	0.60	1.68893	31.07	0.0074	OHARA S-TIM28
16	4.859	可变(DD)
							17*	19.482	2.10	1.52470	56.20		光学塑料
18	-26.355	可变(DE)
							19	∞	0.80	1.51680	64.20		各种滤光器
20	∞

表7中附加有＂＊＂的第四，第六，第十，第十二，第十三和第十七表面的光学表面是非球面。根据说明每个非球面中上述非球面形状的表达式的参数如下。

非球面：第四表面

K＝0.0

A₄＝-2.37737×10^-6

A₆＝-1.32783×10^-8

A₈＝4.71055×10^-11

A₁₀＝-3.79840×10^-13

非球面：第六表面

K＝0.0

A₄＝5.31335×10^-5

A₆＝-3.39028×10^-6

A₈＝1.84162×10^-7

A₁₀＝-5.02309×10^-9

A₁₂＝4.90722×10^-11

非球面：第十表面

K＝0.0

A₄＝-3.82769×10^-4

A₆＝-4.86262×10^-6

A₈＝8.55590×10^-8

A₁₀＝-3.09753×10^-8

非球面：第十二表面

K＝0.0

A₄＝-5.46320×10^-4

A₆＝1.08094×10^-5

A₈＝-5.68446×10^-7

A₁₀＝1.87292×10^-8

非球面：第十三表面

K＝0.0

A₄＝4.18671×10^-4

A₆＝8.36986×10^-6

A₈＝-8.57805×10^-8

A₁₀＝-1.45620×10^-9

非球面：第十七表面

K＝0.0

A₄＝2.54680×10^-4

A₆＝1.91839×10^-6

A₈＝-1.47697×10^-7

A₁₀＝3.98032×10^-9

非球面：第十八表面

K＝-52.73201

第一透镜组G1和第二透镜组G4之间的可变距离DA，第二透镜组G4和孔径光阑S之间的可变距离DB，孔径光阑S与第三透镜组G3之间的可变距离DC，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的可变距离DD，以及第四透镜组G4和滤光器OF之间的可变距离DE随变焦而变，如下表(表8)所示。

[表8]

可变的间隔

第四实施例中根据上述条件表达式的参数的值如下。

条件表达式值

ν_d，Δθ_g，F：如表7所示

f_ap/f_W＝11.1

L_a1-a2W/L_a1-sW＝0.510

L_a1-a2T/L_a1-sT＝0.964

L_s-a3W/L_a1-sW＝0.216

L_s-a3T/L_a1-sT＝0.026

|R_3R|/f_W＝0.942

X₁/f_T＝0.309

X₃/f_T＝0.240

|f₂|/f₃＝0.701

f₁/f_W＝6.27

d_SW/f_T＝0.116

相应地，第四实施例中根据上述条件表达式的参数的值在该条件表达式的范围之内。

图15-17是图解根据第四实施例的图3所示的变焦透镜中的每个像差的像差曲线的曲线图。在这种情况下，图15为图解广角端的像差曲线的曲线图。图16为图解中间焦距的像差曲线的曲线图。图17为图解摄远端的像差曲线的曲线图。

根据图15-17中的曲线图，能够看出像差由根据本发明的第四实施例的图4所示的变焦透镜被最好地修正或控制。

[第五实施例]

图5是图解根据本发明的第五实施例的变焦透镜的光学***的结构的剖面图。

在图5中，顶部，中间部和下部分别图解在广角端，中间焦距和摄远端的变焦透镜的光学***的结构。

图5所示的变焦透镜以从物方侧开始的顺序包括第一透镜L1，第二透镜L2，第三透镜L3，第四透镜L4，第五透镜L5，第六透镜L6，孔径光阑S，第七透镜L7，第八透镜L8，第九透镜L9，第十透镜L10，第十一透镜L11和滤光器OF。像被聚焦在具有各种滤光功能的滤光器OF的背面上。在这种情况下，第一到第三透镜L1-L3构成第一透镜组G1，第四到第六透镜L4-L6构成第二透镜组G2，第七到第九透镜L7-L9构成第三透镜组G3，第十透镜L10构成第四透镜组G4。每个透镜组由支架适当地支撑并且每个透镜组在变焦过程中一起移动。

第一透镜L1是在物方侧具有凸面的负弯月透镜，第二透镜L2是在物方侧具有大曲率表面的正弯月透镜，第三透镜L3是在物方侧具有大曲率表面的正弯月透镜。在这种情况下，第一和第二透镜L1，L2被粘结为粘结透镜。具有第一到第三透镜L1-L3的第一透镜组G1总体上具有正焦距即正屈光力。第四透镜L4是在物方侧具有凸面的负弯月透镜，第五透镜L5是在像方侧具有大曲率表面的双凸面透镜，第六透镜L6是在像方侧具有凸面的负弯月透镜。第五和第六透镜L5，L6被粘结为粘结透镜。具有第四到第六透镜L4-L6的第二透镜组G2总体上具有负焦距即负屈光力。参考数字S表示在变焦过程中移动的孔径光阑。

第七透镜L7是在物方侧具有大曲率表面的双凸面透镜，第八透镜L8是在像方侧具有大曲率表面的双凸面透镜，第九透镜L9是在像方侧具有大曲率表面的双凹面透镜。第八和第九透镜L8，L9被粘结。具有第七到第九透镜L7-L9的第三透镜组G3总体上具有正焦距即正屈光力。

第十透镜L10是在物方侧具有大曲率表面的双凸面透镜。第四透镜组G4由具有正焦距即正屈光力的第十透镜L10组成。

第十一透镜L11是在物方侧具有大曲率表面的负弯月透镜。第五透镜组G5由具有负焦距即负屈光力的第十一透镜L11构成。

当从广角焦距(短焦距)到摄远端(长焦距)改变焦距的放大率时，第一透镜组G1和第三透镜组G3移动到位于摄远端的物方侧而不是在广角端，以使第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离增加。

能够通过第四透镜组G4或第二透镜组G2的移动，或者光接收元件的移动进行聚焦。

具有最靠近像方侧设置的平行板的滤光器OF是诸如液晶低通滤波器和红外截止滤光片的滤波器。

通过每个透镜组G1-G4与焦距的变化相联系的移动，每个透镜组之间的可变距离，更具体地，第一透镜组G1中最靠近像方侧的表面即第三透镜L3的像方侧表面(表面编号R5)和第二透镜组中最靠近物方侧的表面(表面编号R6)之间的距离DA，第二透镜组G2中最靠近像方侧的表面即第六透镜L6的像方侧表面(表面编号R10)和孔径光阑S之间的距离DB，孔径光阑S和第三透镜组G3中最靠近物方侧的表面(表面编号R12)之间的距离DC，第三透镜组G3中最靠近像方侧的表面即第九透镜L9的像方侧表面(表面编号R16)和第四透镜组G4中最靠近物方侧的表面即第十透镜L10的像方侧表面(表面编号R17)之间的距离DD，以及第四透镜组G4中最靠近像方侧的表面即第十透镜L10的像方侧表面(表面编号R18)和第五透镜组G5的物方侧表面(表面编号R19)之间的距离DE被改变。

在该第五实施例中，与焦距从广角端到摄远端的变化相联系，整个***的焦距f，F数和半视场角ω被如下改变。

f：5.16-35.10

F数：3.51-5.52

ω：39.31-6.56

每个光学表面的特性如下表(表9)所示。

[表9]

数值实施例5

f＝5.16～35.13，F＝3.49～4.86，ω＝39.30～6.43

表面编号	R	D	N<sub>d</sub>	ν<sub>d</sub>	Δθ<sub>g，F</sub>	玻璃名称
							01	47.819	1.00	1.92286	18.90	0.0386	OHARA S-NPH2
02	28.193	2.84	1.60300	65.44	0.0045	OHARA S-PHM53
							03	578.939	0.10
04*	18.509	2.68	1.77250	49.60	-0.0092	OHARA S-LAH66
							05	47.550	可变(DA)
06*	34.982	0.74	1.88300	40.76	-0.0088	OHARA S-LAH58
							07	4.454	2.38
08	55.525	2.11	1.92286	18.90	0.0386	OHARA S-NPH2
							09	-9.444	0.64	2.00330	28.27	0.0023	OHARA S-LAH79
10*	-171.344	可变(DB)
							11	孔径光阑	可变(DC)
12*	7.090	3.30	1.58913	61.15	-0.0043	OHARA L-BAL35
							13*	-9.672	0.10
14	14.020	2.14	1.61800	63.33	0.0051	OHARA S-PHM52
							15	-9.921	0.60	1.69895	30.13	0.0103	OHARA S-TIM35
16	5.321	可变(DD)
							17*	11.278	2.26	1.52470	56.20		光学塑料
18	-26.355	可变(DE)
							19	-14.657	1.00	1.83481	42.71	-0.0082	OHARA S-LAH55
20	-23.431	1.74
							21	∞	0.80	1.51680	64.20		各种滤光器
22	∞

表9中附加＂*＂的第四，第六，第十，第十二，第十三和第十七表面的光学表面是非球面。根据说明每个非球面的形状的上述表达式的参数如下。

非球面：第四表面

K＝0.0

A₄＝-1.05372×10^-7

A₆＝-1.08491×10^-8

A₈＝1.01529×10^-10

A₁₀＝-4.57835×10^-13

非球面：第六表面

K＝0.0

A₄＝-1.48758×10^-5

A₆＝8.67499×10^-7

A₈＝-5.63699×10^-8

A₁₀＝6.10824×10^-10

非球面：第十表面

K＝0.0

A₄＝-4.33693×10^-4

A₆＝-2.85998×10^-6

A₈＝-2.00782×10^-7

A₁₀＝-3.42078×10^-8

非球面：第十二表面

K＝0.0

A₄＝-7.73201×10^-4

A₆＝4.83062×10^-6

A₈＝-2.60149×10^-7

A₁₀＝-3.28255×10^-8

非球面：第十三表面

K＝0.0

A₄＝2.36156×10^-4

A₆＝2.50539×10^-6

A₈＝-2.77879×10^-8

A₁₀＝-3.56150×10^-8

非球面：第十七表面

K＝0.0

A₄＝-8.58174×10^-5

A₆＝7.68289×10^-6

A₈＝-3.48643×10^-7

A₁₀＝6.55382×10^-9

第一透镜组G1和第二透镜组G4之间的可变距离DA，第二透镜组G4和孔径光阑S 之间的可变距离DB，孔径光阑S和第三透镜组G3之间的可变距离DC，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的可变距离DD，以及第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的可变距离DE随变焦而变，如下表(表10)所示。

[表10]

可变的间隔

第五实施例中根据上述条件表达式的参数的值如下。

条件表达式值

ν_d，Δθ_g，F：如表9所示

f_ap/f_W＝9.51

L_a1-a2W/L_a1-sW＝0.527

L_a1-a2T/L_a1-sT＝0.963

L_s-a3W/L_a1-sW＝0.276

L_s-a3T/L_a1-sT＝0.027

|r_3R|/f_W＝1.032

X₁/f_T＝0.307

X₃/f_T＝0.223

|f₂|/f₃＝0.624

f₁/f_W＝5.86

d_SW/f_T＝0.136

相应地，第五实施例5中根据上述条件表达式的参数的值在该条件表达式的范围之内。

图18-20是图解根据第五实施例的图5所示的变焦透镜中的每个像差的像差曲线的曲线图。在这种情况下，图18为图解广角端的像差曲线的曲线图。图19为图解中间焦距的像差曲线的曲线图。图20为图解摄远端的像差曲线的曲线图。

根据图18-20中的曲线图，能够看出像差由根据本发明的第五实施例的图5所示的变焦透镜最好地修正或控制。

从而，能够提供具有正，负，正，正，负的五个透镜组的经减小尺寸的变焦透镜，该变焦透镜能够最好地修正像差，具有其在广角端的半视场角为38度或更大的足够的广角，6.5倍或更大的放大比，作为小数量透镜的约11个透镜，以及对应于7到10百万像素的成像元素的分辨率。

下文将参考图21-22说明照相机(包括个人数字助理装置)包括作为第一到第五实施例所述的根据本发明的变焦透镜的摄影光学***的本发明的实施例。图21A是图解折叠状态的照相机的外观的立体前视图。图21B是图解照相机在使用状态中的外观结构的一部分的立体前视图。图21C是图解照相机外观的立体后视图。图22是图解照相机的功能结构的框图。在这种情况下，下文对于照相机进行说明；然而，配备照相机功能的诸如所谓的PDA(个人数字助理)的个人数字助理装置以及手机近来已经风靡。这样的个人数字助理装置的外观包括基本上类似于照相机的功能和结构的功能和结构，并且根据本发明的摄影光学***或照相机能够适合于这样的个人数字助理装置。

如图21A，21B，21C所示，照相机1包括摄影透镜2，快门按钮3，变焦杆4，取景器5，闪光灯6，液晶监视器7，操作按钮8，电源开关9和存储/通信卡槽10。如图22所示，照相机1包括光接收元件12，信号处理器13，图像处理器14，中心计算器(CPU)15，半导体存储器16和通信卡17。

照相机1包括作为摄影光学***的摄影透镜2，和作为诸如CCD(电荷耦合器件)成像元件的面积传感器的光接收元件12。在照相机1中，由摄影光学***的摄影透镜2形成的被拍摄对象的图像借助于光接收元件12读取。作为该摄影透镜2，使用如根据本发明的第一到第五实施例中说明的摄影光学***。具体地，透镜单元是通过使用作为构成如变焦透镜的摄影光学***的光学元件的透镜等构造的。该透镜单元具有保持每个透镜以使每个透镜至少由每个透镜组移动的功能。摄影透镜2通常以透镜单元的形式结合在照相机中。

光接收元件12的输出被由中心计算器15控制的信号处理器13处理，并且转变为数字图像信息。由信号处理器13数字化的图像信息在由中心计算器15控制的图像处理器14中进行预定的图像处理之后记录到诸如非易失性存储器的半导体存储器16中。在这种情况下，半导体存储器16可以是存储/通信卡槽10中装备的存储卡，或者可以是内置于照相机主体中的半导体存储器。液晶监控器7能够在摄影过程中显示图像以及也显示记录在半导体存储器16中的图像。记录在半导体存储器16中的图像能够经过存储/通信槽10中装备的通信卡17等发送到外部设备。

如图21A所示，当携带照相机1时，摄影透镜2处于折叠状态并且设置在照相机1主体内。当用户操作电源开关9时，镜筒如图21B所示伸展并且从照相机1的主体突出。在这种情况下，在摄影透镜2的镜筒中，构成变焦透镜的每个透镜组的光学***以例如广角端排列。通过变焦杆4的操作，每个透镜组的排列被改变，并且放大率能够改变到摄远端。另外，最好取景器5的光学***与摄影透镜2的视场角的变化一起改变放大率。

在很多情况下，通过快门按钮3的半按下操作进行聚焦。如果快门按钮3被进一步按压即完全按压则进行摄影。然后进行上述处理。

当在液晶监控器7上显示记录在半导体存储器16中的图像或者经由通信卡17将图像发送到外面时使用操作按钮8。半导体存储器16和通信卡17在诸如存储/通信槽10的专用槽或通用槽中使用。

当摄影透镜2处于折叠状态时，变焦透镜的每个透镜组不必排列在光轴上。只要多个光学***平行安放，照相机的厚度就能够进一步减小。上述照相机或个人数字助理装置能够使用摄影透镜2，该摄影透镜2作为用于摄影的光学***使用第一到第五实施例所述的变焦透镜。相应地，能够实现使用具有7到10百万像素的光接收元件以及也提供高质量图像的经减小尺寸的照相机和经减小尺寸的便携式数字助理装置。

根据本发明的一个实施例，变焦透镜以从物方到像方的顺序包括具有正屈光力的第一透镜组，具有负屈光力的第二透镜组，具有正屈光力的第三透镜组和具有正屈光力的第四透镜组。在这样的变焦透镜中，当从广角端到摄远端改变视场角时，第一透镜组和第三透镜组移动到物方侧以使第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小，第三透镜组和第四透镜组之间的距离增加。第一透镜组包括一个负透镜和两个正透镜，并且第一透镜组的负透镜和两个正透镜中的至少一个透镜包括非球面。第一透镜组满足以下条件表达式，

ν_d>60.0 (1)

Δθ_g，F>0.003 (2)

其中ν_d是第一透镜组中至少一个正透镜的Abbe数，Δθ_g，F是正透镜的异常色散。在这种情况下，异常色散Δθ_g，F是从作为在具有横轴上的Abbe数和纵轴上的部分色散比θ_g，F＝(n_g-n_F)/(n_F-n_C)的曲线图中连接玻璃型K7和玻璃型F2的直标准线的玻璃型的标准线的衍射，并且n_g，n_F，n_C分别是相对于g线，F线和C线的折射率。

因此，能够提供经减小尺寸的变焦透镜，该变焦透镜具有在广角端其半视场角为38度或更大的足够的广角，6.5倍或更大的可变放大率，约10个透镜的小数量透镜，以及对应于7-10百万像素的分辨率。同样，能够实现使用该变焦透镜的照相机和个人数字助理。

根据本发明的一个实施例，非球面设置在第一透镜组的正透镜中，并且配备非球面的正透镜不满足上述条件表达式(1)，(2)。因此，能够以低成本提供具有高性能的变焦透镜，以及能够以更低的成本实现能够提供高质量图像的照相机和个人数字助理装置。

根据本发明的一个实施例，满足上述条件表达式(1)，(2)的第一透镜组的正透镜的焦距f_ap和在广角端整个***的焦距f_W满足以下条件表达式，7.0<f_ap/f_W<17.0。因此，能够提供色差和单色差被以良好的平衡修正的高性能的变焦透镜。还有，能够提供在广角端控制屏幕边缘部分的色移，在摄远端在整个屏幕上进行泄放(bleeding)的同时具有高分辨率等的照相机和个人数字助理装置。

根据本发明的一个实施例，第一透镜组的负透镜是具有朝向物方的凸面的负弯月透镜，第一透镜组的两个正透镜中的每一个透镜包括具有朝向物方的大曲率的表面，负透镜排列在与两个正透镜的位置相比靠近物方的位置，并且非球面设置在两个正透镜中更靠近像方的正透镜中。因此，能够提供色差被良好地修正并且容易获得稳定性能的高性能的变焦透镜。还有，能够实现能在不具有不均匀度的情况下获得最好的图像的照相机和个人数字助理装置。

根据本发明的一个实施例，孔径光阑设置在第二透镜组和第三透镜组之间，并且孔径光阑独立于相邻的透镜组移动。因此，能够提供离轴性能得到提高的经减小尺寸的和高性能的变焦透镜，以及也能够实现在整个屏幕上具有高分辨率的经减小尺寸的照相机和经减小尺寸的个人数字助理。

根据本发明的一个实施例，孔径光阑设置在第二透镜组和第三透镜组之间，第二透镜组包括至少一个非球面，第三透镜组包括至少一个非球面。因此，能够提供单色差被良好地修正的经减小尺寸的和高性能的变焦透镜。还有，能够实现能获得更清晰的图像的照相机和个人数字助理装置。

根据本发明的一个实施例，在广角端从第一透镜组的非球面到第二透镜组的非球面的距离L_a1-a2W，在广角端从第一透镜组的非球面到孔径光阑的距离L_a1-sW，在摄远端从第一透镜组的非球面表面到第二透镜组的非球面的距离L_a1-a2T，以及在摄远端从第一透镜组的非球面到孔径光阑的距离L_a1-sT满足以下条件表达式，

0.40<L_a1-a2W/L_a1-sW<0.70

0.80<L_a1-a2T/L_a1-sT<1.00

其中一个透镜组包括多个非球面时使用最靠近孔径光阑的非球面的值。

因此，能够提供在整个可变放大率区域上以良好的平衡修正像差的高性能的变焦透镜。还有，能够实现即使在任何位置进行摄影也能够获得最好的图像的照相机和个人数字助理装置。

根据本发明的一个实施例，在广角端从孔径光阑到第三透镜组的非球面的距离L_a-a3W和在摄远端从孔径光阑到第三透镜组的非球面的距离L_s-a3T满足以下条件表达式，

0.10<L_a-a3W/L_a1-sW<0.40

0.00<L_s-a3T/L_a1-sT<0.20

根据本发明的一个实施例，第三透镜组包括两个正透镜和一个负透镜。因此，能够提供每个像差被良好地修正的高性能的变焦透镜。还有，能够实现具有高分辨率的照相机和个人数字助理装置。

根据本发明的一个实施例，第三透镜组的负透镜包括朝向像方的强凹面，并且排列在与两个正透镜的位置相比接近于像方的位置，并且第三透镜组中最靠近像方的表面的曲率半径r_3R和在广角端整个***的焦距f_W满足以下条件表达式，

0.70<|r_3R|/f_W<1.30。

因此，能够提供每个像差被良好地修正的高性能的变焦透镜。还有，能够实现具有高分辨率的照相机和个人数字助理装置。

根据本发明的一个实施例，照相机包括作为摄影光学***的根据本发明的一个实施例的变焦透镜。因此，能够提供将在广角端具有其半视场角为38度或更大的足够的广角，6.5倍或更大的可变放大率，约10个透镜的小数量透镜以及对应于7-10百万像素的分辨率的经减小尺寸的变焦透镜用作摄影光学***的经减小尺寸的照相机。因而，用户能够用具有良好便携性的照相机拍摄高质量的图像。

根据本发明的一个实施例，个人数字助理装置包括作为照相机功能部的摄影光学***的根据本发明的一个实施例的变焦透镜。因此，能够提供将在广角端具有其半视场角为38度或更大的足够的广角，6.5倍或更大的可变放大率，约10个透镜的小数量透镜，以及对应于7-10百万像素的分辨率的变焦透镜用作照相机功能部的摄影光学***的经减小尺寸的便携式数字助理装置。因而，用户能够用具有高便携性的便携式数字助理装置拍摄高质量的图像并且将图像发送到外部。

另外，根据本发明的实施例的变焦透镜能被用作内置于或外附于用于借助于光学***光学地装载被拍摄对象的图像和借助于成像元件将其作为电信号输出的成像透镜装置的例如数码照相机，摄像机，个人计算机，移动电脑，手机和PDA(个人数字助理)的照相机的主要元件，以及也能用于银盐照相机。

虽然已经按照示范性实施例说明了本发明，但是本发明不限于此。应该理解，本技术领域的熟练专业人员可以在所说明的实施例中进行各种变化而不背离由附后的权利要求定义的本发明的范围。

Claims

1.一种变焦透镜，其特征在于，该变焦透镜从物方到像方依次包括：

具有正屈光力的第一透镜组；

具有负屈光力的第二透镜组；

具有正屈光力的第三透镜组；和

具有正屈光力的第四透镜组；

当从广角端到摄远端改变视场角时，第一透镜组和第三透镜组移动到位于摄远端的物方侧而不是广角端以使第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小，第三透镜组和第四透镜组之间的距离增加，

所述第一透镜组包括一个负透镜和两个正透镜，

所述第一透镜组的负透镜和两个正透镜中的至少一个透镜包括非球面，以及

第一透镜组满足以下条件表达式，

v_d＞60.0

Δθ_g，F＞0.003

其中v_d是第一透镜组中至少一个正透镜的Abbe数，Δθ_g，F是该正透镜的异常色散，异常色散Δθ_g，F是离开作为在具有横轴上的Abbe数和纵轴上的部分色散比θ_g，F＝(n_g-n_F)/(n_F-n_C)的曲线图中连接玻璃类型K7和玻璃类型F2的直标准线的玻璃类型的标准线的偏差，以及

n_g，n_F，n_C分别是相对于g线，F线和C线的折射率。

2.如权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，所述非球面设置在所述第一透镜组的正透镜中，并且配备该非球面的正透镜不满足权利要求1中提出的条件表达式。

3.如权利要求2所述的变焦透镜，其特征在于，满足权利要求1中提出的条件表达式的第一透镜组的正透镜的焦距f_ap和整个***在广角端的焦距f_W满足以下条件表达式，

7.0＜f_ap/f_W＜17.0。

4.如权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，所述第一透镜组的负透镜是具有朝向物方的凸面的负弯月透镜，第一透镜组的两个正透镜中的每一个透镜包括具有朝向物方的大曲率的表面，负透镜排列在与两个正透镜的位置相比靠近物方的位置，以及非球面设置在两个正透镜中靠近像方的一个透镜中。

5.如权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，孔径光阑设置在第二透镜组和第三透镜组之间，并且孔径光阑独立于相邻的透镜组移动。

6.如权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，孔径光阑设置在第二透镜组和第三透镜组之间，第二透镜组包括至少一个非球面，并且第三透镜组包括至少一个非球面。

7.如权利要求6所述的变焦透镜，其特征在于，在广角端从第一透镜组的非球面到第二透镜组的非球面的距离L_a1-a2W，在广角端从第一透镜组的非球面到孔径光阑的距离L_a1-sW，在摄远端从第一透镜组的非球面到第二透镜组的非球面的距离L_a1-a2T，和在摄远端从第一透镜组的非球面到孔径光阑的距离L_a1-sT满足以下条件表达式，

0.40＜L_a1-a2W/L_a1-sW＜0.70

0.80＜L_a1-a2T/L_a1-sT＜1.00

其中，一个透镜组包括多个非球面时使用最靠近孔径光阑的非球面的值。

8.如权利要求6所述的变焦透镜，其特征在于，在广角端从孔径光阑到第三透镜组的非球面的距离L_s-a3W，在摄远端从孔径光阑到第三透镜组的非球面的距离L_s-a3T，在广角端从第一透镜组的非球面到孔径光阑的距离L_a1-sW，和在摄远端从第一透镜组的非球面到孔径光阑的距离L_a1-sT满足以下条件表达式，

0.10＜L_s-a3W/L_a1-sW＜0.40

0.00＜L_s-a3T/L_a1-sT＜0.20

9.如权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，第三透镜组包括两个正透镜和一个负透镜。

10.如权利要求9所述的变焦透镜，其特征在于，第三透镜组的负透镜包括朝向像方的强凹面，并且排列在与两个正透镜的位置相比靠近像方的位置，并且第三透镜组中最靠近像方的表面的曲率半径r_3R和在广角端整个***的焦距f_W满足以下条件表达式，

0.70＜|r_3R|/f_W＜1.30。

11.一种包括作为摄影光学***的如权利要求1所述的变焦透镜的照相机。

12.一种包括作为照相机功能部的摄影光学***的如权利要求1所述的变焦透镜的个人数字助理装置。