CN102385146A - 变焦镜头、光学设备以及变焦镜头制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变焦镜头、光学设备以及变焦镜头制造方法。本发明公开了一种变焦镜头，按照从物方开始的顺序包括：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)仅包括通过空气间隙间隔开的一个负球面透镜(L11)和一个塑料正透镜(L12)。第二透镜组G2包括三个或更少的透镜，包括一个正透镜构件(包括透镜L21和透镜L22的胶合透镜)和一个塑料负透镜(L23)。以下条件表达式被满足：0.50＜f1PL/(-f2PL)＜2.50和0.80＜(-f1)/f2＜1.35，其中f1PL是形成第一透镜组(G1)的塑料正透镜的焦距，f2PL是形成第二透镜组(G2)的塑料负透镜的焦距，f1是第一透镜组(G1)的焦距，并且f2是第二透镜组(G2)的焦距。

Description

变焦镜头、光学设备以及变焦镜头制造方法

相关申请

本发明要求日本专利申请No.2010-194998的权益，该申请通过引用被包含于此。

技术领域

本发明涉及一种变焦镜头、一种光学设备和一种变焦镜头制造方法。

背景技术

近年来的数字静态照相机的普及促进了对更便宜的照相机的期待。因此，需要减小在照相机中设立的成像光学***的成本。数字静态照相机的便携性也是一个主要的问题。作为图像捕获镜头的变焦镜头的尺寸和重量必须减小以实现更小、更薄和更轻的照相机主体。

为了满足这些要求，研发了一种变焦镜头，按照从物方开始的顺序，所述镜头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，通过有效地将非球面透镜作为负透镜布置在第一透镜组中，第一透镜组仅包括两个透镜(例如，日本特开平专利公开No.2005-84648(A))。

发明内容

但是，如在传统变焦镜头中那样，利用非球面透镜作为负透镜，必然导致制造成本的显著增加。

鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种高质量变焦镜头，其尽管便宜，但是体积小并拥有高变焦比，并且提供一种光学设备和一种变焦镜头制造方法。

为了实现上述目的，按照从物方开始的顺序，本发明包括：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，其中第一透镜组仅包括通过空气间隙间隔开的一个负球面透镜和一个塑料正透镜；第二透镜组包括三个或更少的透镜，包括一个正透镜构件和一个塑料负透镜；并且以下表达式的条件被满足：0.50＜f1PL/(-f2PL)＜2.50和0.80＜(-f1)/f2＜1.35，其中f1PL是形成第一透镜组的塑料正透镜的焦距，f2PL是形成第二透镜组的塑料负透镜的焦距，f1是第一透镜组的焦距，并且f2是第二透镜组的焦距。

优选地，在根据本发明的变焦镜头中，以下表达式的条件被满足：1.00＜f1PL/(-f1)＜3.00。

优选地，在根据本发明的变焦镜头中，以下表达式的条件被满足：15.0＜νd2＜35.0，其中νd2是形成第二透镜组的塑料负透镜的阿贝数。

优选地，在根据本发明的变焦镜头中，形成第二透镜组的正透镜构件满足以下表达式的条件：0.30＜(R22+R21)/(R22-R21)＜1.20，其中R21是面向物方的透镜表面的曲率半径，并且R22是面向像方的透镜表面的曲率半径。

优选地，在根据本发明的变焦镜头中，形成第二透镜组的塑料负透镜是球面透镜。

优选地，在根据本发明的变焦镜头中，形成第一透镜组的负球面透镜满足以下表达式：0.65＜-(R12+R11)/(R12-R11)＜1.50，其中R11是面向物方的透镜表面的曲率半径，并且R12是面向像方的透镜表面的曲率半径。

优选地，在根据本发明的变焦镜头中，以下表达式的条件被满足：15.0＜νd1＜35.0，其中νd1是形成第一透镜组的塑料正透镜的阿贝数。

优选地，在根据本发明的变焦镜头中，第三透镜组包括一个透镜。

优选地，在根据本发明的变焦镜头中，第三透镜组包括塑料透镜。

优选地，在根据本发明的变焦镜头中，孔径光阑与所述第一透镜组相比设置得更靠像方侧。

优选地，在根据本发明的变焦镜头中，当从广角端状态变焦至远摄端状态时，所述孔径光阑与第二透镜组一起移动。

一种本发明的光学设备(例如，本实施例的数字静态照相机1)包括上述任一个变焦镜头。

本发明的变焦镜头制造方法被构造为制造上述变焦镜头。

优选地，在本发明的变焦镜头制造方法中，以下表达式的条件被满足：1.00＜f1PL/(-f1)＜3.00。

优选地，在本发明的变焦镜头制造方法中，以下表达式的条件被满足：15.0＜νd2＜35.0，其中νd2是形成第二透镜组的塑料负透镜的阿贝数。

优选地，在本发明的变焦镜头制造方法中，形成第二透镜组的正透镜构件满足以下表达式的条件：0.30＜(R22+R21)/(R22-R21)＜1.20，其中R21是面向物方的透镜表面的曲率半径，并且R22是面向像方的透镜表面的曲率半径。

优选地，在本发明的变焦镜头制造方法中，形成第二透镜组的塑料负透镜是球面透镜。

优选地，在本发明的变焦镜头制造方法中，形成第一透镜组的负球面透镜满足以下表达式：0.65＜-(R12+R11)/(R12-R11)＜1.50，其中R11是面向物方的透镜表面的曲率半径，并且R12是面向像方的透镜表面的曲率半径。

本发明成功地提供了高质量的变焦镜头，其尽管便宜，但是紧凑并拥有高变焦比，并且具体地说，适用于利用固体成像元件的摄像机、电子静态照相机等；并成功提供了一种光学设备和一种变焦镜头制造方法。

本发明适用的更大的范围从下文中给出的具体实施方式中将变得清楚。但是应当理解，由于通过详细说明，在本发明的精神和范围内的各种改变和修改将对于本领域技术人员变得清楚，因此指示本发明的优选实施例的该详细说明和具体实例仅通过示例的方式给出。

附图说明

从下文给出的详细说明和附图，本发明将被更加彻底地理解，所述详细说明和附图仅通过示例的方式给出，并且因此不限制本发明。

图1是示出实例1中的透镜示意图和变焦轨迹的图；

图2是根据实例1的变焦镜头的一组像差图，其中图2A是在广角端状态下聚焦于无穷远处时的一组像差图，图2B是在中间焦距状态下聚焦于无穷远处时的一组像差图，图2C是在远摄端状态下聚焦于无穷远处时的一组像差图；

图3是示出实例2中的透镜示意图和变焦轨迹的图；

图4是根据实例2的变焦镜头的一组像差图，其中图4A是在广角端状态下聚焦于无穷远处时的一组像差图，图4B是在中间焦距状态下聚焦于无穷远处时的一组像差图，图4C是在远摄端状态下聚焦于无穷远处时的一组像差图；

图5是示出实例3中的透镜示意图和变焦轨迹的图；

图6是根据实例3的变焦镜头的一组像差图，其中图6A是在广角端状态下聚焦于无穷远处时的一组像差图，图6B是在中间焦距状态下聚焦于无穷远处时的一组像差图，图6C是在远摄端状态下聚焦于无穷远处时的一组像差图；

图7是示出实例4中的透镜示意图和变焦轨迹的图；

图8是根据实例4的变焦镜头的一组像差图，其中图8A是在广角端状态下聚焦于无穷远处时的一组像差图，图8B是在中间焦距状态下聚焦于无穷远处时的一组像差图，图8C是在远摄端状态下聚焦于无穷远处时的一组像差图；

图9A是数字静态照相机的前视图，图9B是数字静态照相机的后视图；以及

图10是解释用于制造根据本实施例的变焦镜头的方法的流程图。

具体实施方式

接下来将说明本实施例。按照从物方开始的顺序，根据本实施例的变焦镜头包括：具有负折射光焦度的第一透镜组；具有正折射光焦度的第二透镜组；以及具有正折射光焦度的第三透镜组；其中在广角端状态下半视角超过35°；第一透镜组仅包括一个负球面透镜(球面包括平面)和一个塑料正透镜；第二透镜组包括三个或更少的透镜，包括一个正透镜构件(其中所述正透镜构件包括正单透镜和正胶合透镜)和一个塑料负透镜；并且满足以下条件表达式(1)和(2)，其中f1PL是形成第一透镜组的塑料正透镜的焦距，f2PL是形成第二透镜组的塑料负透镜的焦距，f1是第一透镜组的焦距，f2是第二透镜组的焦距。

0.50＜f1PL/(-f2PL)＜2.50       ...(1)

0.80＜(-f1)/f2＜1.35                 ...(2)

因此，通过多个透镜组可构造高变焦比光学***。另外，通过至少在第一透镜组和第二透镜组中利用塑料透镜可降低成本。当仅在第一透镜组中使用塑料透镜时，基于温度的改变的焦距和/或像差波动很显著。光学***的变焦比越大，这些波动的幅度变得愈加不可忽略。但是，像本实施例的变焦镜头中那样，通过在多个透镜组中设置塑料透镜，可减轻基于温度的改变的焦距和/或像差波动，并且实现更高的光学性能。

由总体两个透镜(即，通过空气间隙间隔开的一个负球面透镜和一个塑料正透镜)来配置第一透镜组具有减小光学***的尺寸的效果并且包含少量的组成的透镜表面。结果，杂散光和幻像很少，继而带来良好的光学性能。另外，在第一透镜组中使用具有球面的负透镜(而不使用非球面的负透镜)非常有助于限制制造成本。此外，由三个或更少的透镜(包括一个正透镜构件和一个塑料负透镜)来配置第二透镜组具有限制组成的透镜的数量的效果，并在抑制杂散光和幻像的同时使得尺寸能够减小，以上所有允许保留良好的光学性能。

条件表达式(1)限定形成第一透镜组的塑料正透镜的焦距和形成第二透镜组的塑料负透镜的焦距之间的比率。当在条件表达式(1)的范围之外时，基于温度的改变的焦距和/或像散波动变得显著。相反，当满足条件表达式(1)时，在光学***中可实现4×或更高的变焦比，同时在温度改变期间保留良好的性能并保持制造成本较低。

为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(1)的上限值设置为2.00。为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(1)的下限值设置为0.70。

上述条件表达式(2)限定了第一透镜组的焦距和第二透镜组的焦距之间的比率。在条件表达式(2)范围之外的值导致显著更差的彗差和像散，并且各透镜组的位移变得较大，所有这些对于尺寸减小来说都是不理想的。相反，如果满足条件表达式(2)，变焦比可容易地升高到4×或更高，并且实现广角，而不会使变焦镜头的总尺寸增大很多。

为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(2)的上限值设置为1.25。为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(2)的下限值设置为0.95。

优选地，根据本实施例的变焦镜头满足以下的条件表达式(3)。

1.00＜f1PL/(-f1)＜3.00          ...(3)

条件表达式(3)限定了形成第一透镜组的塑料正透镜的焦距和第一透镜组的焦距之间的比率。当超出条件表达式(3)的上限值时，色像差劣化，而在条件表达式(3)的下限值以下时，彗差的校正变得困难。

为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(3)的上限值设置为2.00。为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(3)的下限值设置为1.20。

优选地，本实施例的变焦镜头满足以下的条件表达式(4)，其中νd2是形成第二透镜组的塑料负透镜的阿贝数。

15.0＜νd2＜35.0            ...(4)

条件表达式(4)规定了形成第二透镜组的塑料负透镜的阿贝数。在条件表达式(4)的范围之外，横向色像差的校正是困难的。

为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(4)的上限值设置为30.0。为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(4)的下限值设置为20.0。

优选地，形成根据本实施例的变焦镜头的第二透镜组的正透镜构件满足以下的条件表达式(5)，其中R21是面向物方的透镜表面的曲率半径，而R22是面向像方的透镜表面的曲率半径。

0.30＜(R22+R21)/(R22-R21)＜1.20     ...(5)

条件表达式(5)规定了形状因子，该形状因子呈现作为形成第二透镜组的正透镜构件的一个透镜。在条件表达式(5)的范围之外，彗差的校正是困难的。

为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(5)的上限值设置为1.00。为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(5)的下限值设置为0.40。

在本实施例的变焦镜头中，优选地，形成第二透镜组的塑料负透镜是球面透镜(这里，球面包括平面)。就防止由于加工和/或装配误差引起的光学性能的损害而言，由于容易进行透镜的加工和透镜组件的调整，因此球面和平面透镜表面是优选的。即使像平面移位，描绘性性能也较少受影响，所以球面和平面透镜表面同样是优选的。

在根据本实施例的变焦镜头中，优选地，形成第一透镜组的负球面透镜满足条件表达式(6)，其中R11是面向物方的透镜表面的曲率半径，而R12是面向像方的透镜表面的曲率半径。

0.65＜-(R12+R11)/(R12-R11)＜1.50     ...(6)

条件表达式(6)限定了形成第一透镜组的负球面透镜的形状因子。在条件表达式(6)的范围之外，彗差的校正是困难的。

为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(6)的上限值设置为1.30。为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(6)的下限值设置为0.80。

优选地，本实施例的变焦镜头满足以下条件表达式(7)，其中νd1是形成第一透镜组的塑料正透镜的阿贝数。

15.0＜νd1＜35.0             ...(7)

条件表达式(7)规定了形成第一透镜组的塑料正透镜的阿贝数。在条件表达式(7)的范围之外，彗差和色像差的校正是困难的。

为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(7)的上限值设置为30.0。为了确保本实施例的效果，优选地，条件表达式(7)的下限值设置为20.0。

在根据本实施例的变焦镜头中，优选地，第三透镜组包括一个透镜。如此减少组成的透镜的数量使得尺寸得以减小，并抑制杂散光和幻像的发生。

在根据本实施例的变焦镜头中，优选地，第三透镜组包括塑料透镜。所述第三透镜组是成像平面附近的透镜组。因此，即使第三透镜组包括塑料透镜，温度改变期间的性能改变实际上也可忽略。因此，从制造成本的方面来说，塑料透镜优选地用于第三透镜组中。

在根据本实施例的变焦镜头中，优选地，孔径光阑与所述第一透镜组相比设置得更靠像方侧。这种构造允许由于变焦导致的例如彗差这样的像差的波动得到令人满意的校正。

在根据本实施例的变焦镜头中，优选地，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，孔径光阑与第二透镜组一起地移位。这种构造允许由于变焦导致的例如彗差这样的像差的波动得到令人满意的校正。

图9示出了设置有上述变焦镜头作为图像捕获镜头ZL的数字静态照相机1(光学设备)。在数字静态照相机1中，当未示出的电源按钮被按下时，图像捕获镜头ZL的未示出的快门打开。因此，来自被摄体(物)的光通过图像捕获镜头ZL被聚集，并且被聚焦以在设置于像面I(图1)上的成像元件(包括例如CCD、CMOS等)上形成图像。形成在成像元件上的被摄体图像被显示在设置于数字静态照相机1背面的液晶监视器2上。摄影者在观看液晶监视器2的同时确定被摄体图像的构图，并随后按压释放按钮3，从而将被摄体图像捕获于成像元件上。被摄体图像被记录和保存在未示出的存储器中。

例如，照相机1设置有：辅助光发射器4，用于在暗被摄体的情况下发射辅助光；广角(W)-远摄(T)按钮5，用于将图像捕获镜头ZL从广角端状态(W)变焦为远摄端状态(T)；和功能按钮6，用于设置数字静态照相机1的各种条件。

接下来将参照图10解释具有上述构造的变焦镜头的制造方法。首先，将第一至第三透镜组(例如，图1的第一至第三透镜组G1至G3)装配到透镜镜筒中(步骤S1)。在这个装配步骤中，各透镜被设置为使得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。第一透镜组仅包括通过空气间隙间隔开的一个负球面透镜和一个塑料正透镜。第二透镜组被装配为使得存在三个或更少的组成的透镜，包括一个正透镜构件和一个塑料负透镜。接下来，各透镜被设置为满足0.50＜f1PL/(-f2PL)＜2.50(以上的条件表达式(1))和0.80＜(-f1)/f2＜1.35(以上的条件表达式(2))，其中f1PL是形成第一透镜组的塑料正透镜的焦距，f2PL是形成第二透镜组的塑料负透镜的焦距，f1是第一透镜组的焦距，并且f2是第二透镜组的焦距(步骤S2)。为了将这些透镜装配到透镜镜筒中，透镜必须沿着光轴一个接一个顺序地装配到透镜镜筒中，或者，所述透镜的一些或所有可通过保持构件被一体地保持，然后与透镜镜筒构件装配在一起。在各透镜组装配到透镜镜筒中之后，检查被摄体图像是否在透镜组被装配在透镜镜筒中的状态下形成，即，透镜的中心是否对齐，然后检查变焦镜头的各项操作。例如，所述各项操作的实例包括，从广角端状态向远摄端状态变焦的变焦操作(其中，例如，图1中的第一透镜组G1和第二透镜组G2移动，第三透镜组G3始终保持固定，并且孔径光阑S与第二透镜组G2一起移动)和对焦操作，在对焦操作中，执行从位于长距离的物体到位于短距离的物体的对焦的透镜(例如，图1的第三透镜组G3)沿着光轴方向移动。各项操作的检查次序是随意的。这种制造方法允许获得高质量变焦镜头，其虽然便宜，但是较小并且拥有高变焦比。

实例

以下参照附图解释本发明的实例。表1至表4概括了实例1至实例4的各个参数。在“总体数据”中，f是整个***的焦距，Fno是F数，ω是半视角。在“透镜数据”中，表面编号指沿着光线传播的方向，从物方开始的透镜表面的次序；r是每个透镜表面的曲率半径；d指距离下一表面的距离，即，沿着光轴，从每个光学表面至下一光学表面(或像面)的距离；nd指示d线(波长587.6nm)的折射率；并且νd是d线的阿贝数。如果透镜表面是非球面，则表面编号利用星号(*)进行标记。曲率半径r的列指示近轴曲率半径。曲率半径“0.0000”指平面或孔。省略空气折射率“1.00000”。

在“非球面数据”中，在“透镜数据”中给出的非球面的形状通过下面的条件表达式(a)表达。具体地说，当y是垂直于光轴的方向的高度；S(y)是沿着光轴从非球面的顶点处的切平面至高度y处的非球面的位置的距离；r是参考球面的曲率半径(近轴曲率半径)；κ是锥形常数；An是第n阶非球面系数时，建立以下表达式(a)。在以下实例中，E-n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)

“可变间隔数据”di(其中，i是整数)指示在广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态下在第i表面和第(i+1)表面之间的可变间隔。在“各透镜组的焦距”中，列出了每个组的起始表面和焦距。在“条件表达式”中，阐述了对应于以上条件表达式(1)至(7)的值。

在表中，用于焦距f、曲率半径r和距离下一表面的距离d以及其它长度的单位通常为“mm”。但是，单位不限于“mm”，而是可使用其它合适的单位，这是因为，当光学***成比例地扩大或缩小时，获得相同的光学性能。

以上解释也适用于其它实例中的表。

实例1

将基于图1、图2和表1解释实例1。图1示出了实例1中的透镜示意图和变焦轨迹。如图1所示，按照从物方开始的次序，根据实例1的变焦镜头ZL(ZL1)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；具有正折射光焦度的第三透镜组G3。

按照从物方开始的次序，第一透镜组G1包括双凹球面透镜L11和双凸塑料正透镜L12。

按照从物方开始的次序，第二透镜组G2包括双凸正透镜L21和具有面向物方的凹面的负弯月形透镜L22的胶合透镜，和具有带面向物方的凸面的负弯月形形状的塑料负透镜L23。

第三透镜组G3包括双凸塑料正透镜L31。

用于调节光量的孔径光阑S被设置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。在第三透镜组G3和像面I之间设置有固体成像元件的传感器盖玻片CV，所述固体成像元件例如CCD等，其设置在像面I上。

在本实例中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组G1和第二透镜组G2移动，而第三透镜组G3保持固定。孔径光阑S与第二透镜组G2一起移动。

实例1中的各种数据在以下表1中给出。表1中的表面编号1至14对应于图1中示出的表面1至14。在实例1中，第三表面、第四表面、第六表面和第十二表面具有非球面形状。

(表1)

[总体数据]

[透镜数据]

[非球面数据]

第三表面

κ＝8.376、A4＝1.4185E-05、A6＝-8.9566E-05、A8＝2.5963E-06、A10＝-4.9331E-07

第四表面

κ＝1.000、A4＝-6.7661E-04、A6＝-9.6376E-06、A8＝-1.1201E-05、A10＝4.5821E-07

第六表面

κ＝0.596、A4＝-8.2878E-04、A6＝7.8992E-06、A8＝-4.2921E-06、A10＝1.0000E-15

第十二表面

κ＝1.000、A4＝4.1828E-04、A6＝-6.7654E-06、A8＝0.0000E+00、A10＝0.0000E+00

[可变间隔数据]

[各组的焦距]

[对应于条件表达式的值]

条件表达式(1)f1PL/(-f2PL)＝0.96

条件表达式(2)(-f1)/f2＝1.15

条件表达式(3)f1PL/(-f1)＝1.73

条件表达式(4)νd2＝27.0

条件表达式(5)(R22+R21)/(R22-R21)＝0.58

条件表达式(6)-(R12+R11)/(R12-R11)＝0.88

条件表达式(7)νd1＝27.0

表1中给出的各种数据显示了本实例满足所有条件表达式(1)至(7)。

图2是实例1的一组像差图(球面像差、像散、畸变、横向色像差和彗差)，其中图2A是在广角端状态下聚焦于无穷远处时的一组像差图，图2B是在中间焦距状态下聚焦于无穷远处时的各种像差，图2C是在远摄端状态下聚焦于无穷远处时的各种像差。在每个像差图中，FNO指示F数，A指示视角。在球面像差图中，实线指示球面像差，而虚线指示正弦条件。在像散图中，实线指示弧矢像面，虚线指示子午像面。彗差图示出了子午彗差。各种像差针对作为d线(波长587.6nm)的d和作为g线(波长435.8nm)的g而描绘。不带记号的图指的是d线。上述像差图的解释应用于其它实例，并且将省略重复的解释。

如像差图所示，在实例1中，在从广角端状态至远摄端状态的每个焦距状态下，除畸变之外的各种像差被令人满意地校正。负畸变不需要光学校正，这是因为在这个像差水平，通过俘获后图像处理可充分地校正畸变。

实例2

将基于图3、图4和表2解释实例2。图3示出了实例2中的透镜示意图和变焦轨迹。如图3所示，按照从物方开始的次序，根据实例2的变焦镜头ZL(ZL2)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；具有正折射光焦度的第三透镜组G3。

按照从物方开始的次序，第一透镜组G1包括双凹球面透镜L11和具有带面向物方的凸面的正弯月形形状的塑料正透镜L12。

按照从物方开始的次序，第二透镜组G2包括双凸正透镜L21和具有面向物方的凹面的负弯月形透镜L22的胶合透镜，和具有带面向物方的凸面的负弯月形形状的塑料负透镜L23。

第三透镜组G3包括双凸塑料正透镜L31。

用于调节光量的孔径光阑S被设置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。在第三透镜组G3和像面I之间设置有固体成像元件的传感器盖玻片CV，所述固体成像元件例如CCD等，其设置在像面I上。

在本实例中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，第一透镜组G1和第二透镜组G2移动，而第三透镜组G3保持固定。孔径光阑S与第二透镜组G2一起移动。

实例2中的各种数据在以下表2中给出。表2中的表面编号1至14对应于图3中示出的表面1至14。在实例2中，第三表面、第四表面、第六表面和第十二表面具有非球面形状。

(表2)

[总体数据]

[透镜数据]

[非球面数据]

第三表面

κ＝0.674、A4＝-1.4800E-04、A6＝-2.6613E-05、A8＝4.8951E-06、A10＝-2.1788E-07

第四表面

κ＝1.000、A4＝-1.0459E-03、A6＝-2.3503E-05、A8＝3.2770E-06、A10＝-2.6985E-07

第六表面

κ＝0.369、A4＝-3.7263E-04、A6＝1.5056E-05、A8＝-2.0033E-06、A10＝0.0000E+00

第十二表面

κ＝1.000、A4＝8.08393-04、A6＝-4.0950E-05、A8＝1.2950E-06、A10＝0.0000E+00

[可变间隔数据]

[各组的焦距]

[对应于条件表达式的值]

条件表达式(1)f1PL/(-f2PL)＝1.17

条件表达式(2)(-f1)/f2＝1.21

条件表达式(3)f1PL/(-f1)＝1.94

条件表达式(4)νd2＝23.4

条件表达式(5)(R22+R21)/(R22-R21)＝0.64

条件表达式(6)-(R12+R11)/(R12-R11)＝0.96

条件表达式(7)νd1＝23.4

表2中给出的各种数据显示了本实例满足所有条件表达式(1)至(7)。

图4是实例2的一组像差图(球面像差、像散、畸变、横向色像差和彗差)，其中图4A是在广角端状态下聚焦于无穷远处时的一组像差图，图4B是在中间焦距状态下聚焦于无穷远处时的各种像差，图4C是在远摄端状态下聚焦于无穷远处时的各种像差。如像差图所示，在实例2中，在从广角端状态至远摄端状态的每个焦距状态下，除畸变之外的各种像差被令人满意地校正。负畸变不需要光学校正，这是因为，在这个像差水平，通过俘获后图像处理可充分地校正畸变。

实例3

将基于图5、图6和表3解释实例3。图5示出了实例3中的透镜示意图和变焦轨迹。如图5所示，按照从物方开始的次序，根据实例3的变焦镜头ZL(ZL3)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。

按照从物方开始的次序，第一透镜组G1包括双凹球面透镜L11和双凸塑料正透镜L12。

按照从物方开始的次序，第二透镜组G2包括双凸正透镜L21和具有面向物方的凹面的负弯月形透镜L22、具有带面向物方的凸面的负弯月形形状的塑料负透镜L22和具有面向物方的凹面的正弯月形透镜L23。

第三透镜组G3包括双凸塑料正透镜L31。

用于调节光量的孔径光阑S被设置在构成第二透镜组G2的具有带面向物方的凸面的负弯月形形状的塑料负透镜L22和具有面向物方的凹面的正弯月形透镜L23之间。在第三透镜组G3和像面I之间设置有固体成像元件的传感器盖玻片CV，所述固体成像元件例如CCD等，其设置在像面I上。

在本实例中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，从第一透镜组G1至第三透镜组G3的所有透镜组移动。孔径光阑S与第二透镜组G2一起移动。

实例3中的各种数据在以下表3中给出。表3中的表面编号1至15对应于图5中示出的表面1至15。在实例3中，第三表面、第四表面、第五表面、第六表面和第十三表面具有非球面形状。

(表3)

[总体数据]

[透镜数据]

[非球面数据]

第三表面

κ＝1.000、A4＝1.0610E-03、A6＝-2.0028E-04、A8＝2.7995E-05、A10＝-1.3397E-06

第四表面

κ＝1.000、A4＝-4.5663E-04、A6＝-1.3284E-04、A8＝1.6381E-05、A10＝-1.0493E-06

第五表面

κ＝0.245、A4＝-5.0707E-05、A6＝2.0572E-05、A8＝0.0000E+00、A10＝0.0000E+00

第六表面

κ＝1.000、A4＝6.0000E-04、A6＝0.0000E+00、A8＝0.0000E+00、A10＝0.0000E+00

第十三表面

κ＝1.000、A4＝2.0363E-04、A6＝-3.2867E-05、A8＝1.3298E-06、A10＝0.0000E+00

[可变间隔数据]

[各组的焦距]

[对应于条件表达式的值]

条件表达式(1)f1PL/(-f2PL)＝1.66

条件表达式(2)(-f1)/f2＝1.12

条件表达式(3)f1PL/(-f1)＝1.84

条件表达式(4)νd2＝23.4

条件表达式(5)(R22+R21)/(R22-R21)＝0.63

条件表达式(6)-(R12+R11)/(R12-R11)＝0.82

条件表达式(7)νd1＝27.0

表3中给出的各种数据显示了本实例满足所有条件表达式(1)至(7)。

图6是实例3的一组像差图(球面像差、像散、畸变、横向色像差和彗差)，其中图6A是在广角端状态下聚焦于无穷远处时的一组像差图，图6B是在中间焦距状态下聚焦于无穷远处时的各种像差，图6C是在远摄端状态下聚焦于无穷远处时的各种像差。如像差图所示，在实例3中，在从广角端状态至远摄端状态的每个焦距状态下，除畸变之外的各种像差被令人满意地校正。负畸变不需要光学校正，这是因为在这个像差水平，通过俘获后图像处理可充分地校正畸变。

实例4

将基于图7、图8和表4解释实例4。图7示出了实例4中的透镜示意图和变焦轨迹。如图7所示，按照从物方开始的次序，根据实例4的变焦镜头ZL(ZL4)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。

按照从物方开始的次序，第一透镜组G1包括双凹球面透镜L11和双凸塑料正透镜L12。

按照从物方开始的次序，第二透镜组G2包括双凸正透镜L21和具有面向物方的凹面的负弯月形透镜L22的胶合透镜，和具有带面向物方的凸面的负弯月形形状的塑料负透镜L22。

第三透镜组G3包括双凸塑料正透镜L31。

用于调节光量的孔径光阑S被设置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。在第三透镜组G3和像面I之间设置有固体成像元件的传感器盖玻片CV，所述固体成像元件例如CCD等，其设置在像面I上。

在本实例中，在从广角端状态向远摄端状态变焦时，从第一透镜组G1至第三透镜组G3的所有透镜组移动。孔径光阑S与第二透镜组G2一起移动。

实例4中的各种数据在以下表4中给出。表4中的表面编号1至13对应于图7中示出的表面1至13。在实例4中，第四表面、第六表面、第七表面、第九表面和第十一表面具有非球面形状。

(表4)

[总体数据]

[透镜数据]

[非球面数据]

第四表面

κ＝1.000、A4＝-1.0878E-03、A6＝1.1513E-05、A8＝-4.1891E-06、A10＝5.2157E-08

第六表面

κ＝1.344、A4＝-2.6647E-03、A6＝-1.0021E-04、A8＝-1.6362E-05、A10＝1.0000E-15

第七表面

κ＝-9.000、A4＝0.0000E+00、A6＝0.0000E+00、A8＝0.0000E+00、A10＝0.0000E+00

第九表面

κ＝1.506、A4＝0.0000E+00、A6＝0.0000E+00、A8＝0.0000E+00、A10＝0.0000E+00

第十一表面

κ＝1.000、A4＝4.3501E-04、A6＝-5.2703E-06、A8＝0.0000E+00、A10＝0.0000E+00

[可变间隔数据]

[各组的焦距]

[对应于条件表达式的值]

条件表达式(1)f1PL/(-f2PL)＝2.19

条件表达式(2)(-f1)/f2＝1.16

条件表达式(3)f1PL/(-f1)＝2.02

条件表达式(4)νd2＝23.4

条件表达式(5)(R22+R21)/(R22-R21)＝0.48

条件表达式(6)-(R12+R11)/(R12-R11)＝0.84

条件表达式(7)νd1＝23.4

表4中给出的各种数据显示了本实例满足所有条件表达式(1)至(7)。

图8是实例4的一组像差图(球面像差、像散、畸变、横向色像差和彗差)，其中图8A是在广角端状态下聚焦于无穷远处时的一组像差图，图8B是在中间焦距状态下聚焦于无穷远处时的各种像差，图8C是在远摄端状态下聚焦于无穷远处时的各种像差。如像差图所示，在实例4中，在从广角端状态至远摄端状态的每个焦距状态下，除畸变之外的各种像差被令人满意地校正。负畸变不需要光学校正，这是因为在这个像差水平，通过俘获后图像处理可充分地校正畸变。

在上述实施例中，可采用以下描述的特征，只要最后的光学性能不受损害即可。

已经描述了三组的构造，但是其它组构造也是可以的，例如，四组、五组的构造等。另外，透镜或透镜组可添加到距离物方最近的一侧，或透镜或透镜组可添加到距离像方最近的一侧。本文中，透镜组指通过在变焦时改变的空气间隙间隔开的具有至少一个透镜的部分。

在本实施例中，单个透镜组或多个透镜组或部分透镜组可构成对焦透镜组，其通过沿着光轴方向的移位执行从无穷远处的物体至近距离处的物体的对焦。该对焦透镜组可用于自动对焦，而且也可适合于用于自动对焦的驱动马达(利用超声波马达等的驱动)。优选地，具体地说，第三透镜组是对焦透镜组。

在本实施例中，透镜组或部分透镜组可为减振透镜组，其通过透镜组或部分透镜组沿着垂直于光轴的方向的振荡或通过透镜组或部分透镜组沿着包括所述光轴的平面内方向的旋转(摆动)来校正由于震动产生的图像模糊。优选地，具体地说，第二透镜组的至少一部分是减振透镜组。

在本实施例中，透镜表面可形成为球面、平面或非球面。就防止由于加工和/或装配误差对光学性能的损害而言，由于容易进行透镜的加工和透镜组件的调整，因此球面和平面的透镜表面是优选的。即使像面移位，描绘性性能也较少受影响，所以球面和平面的透镜表面同样也是优选的。在透镜表面是非球面的情况下，非球面可通过研磨制备，或可为通过将玻璃模制为非球面形状来制备玻璃模制非球面，或者通过在玻璃表面上形成非球面形状的树脂来制备复合非球面。所述透镜表面还可以是衍射表面。所述透镜可为渐变折射率透镜(GRIN透镜)或塑料透镜。

在本实施例中，孔径光阑优选地布置在第二透镜组中或附近，但是透镜框架可用作孔径光阑，而不用将任何部件设置为孔径光阑。

在本实施例中，每个透镜表面可覆盖有抗反射膜，其在宽波长区域中具有高透射比，以减少杂散光和幻像，并且因此实现具有高对比度的高光学性能。

本实施例的变焦镜头(可变放大率光学***)的变焦比在约2至7的范围内。

优选地，在本实施例的变焦镜头(可变放大率光学***)中，第一透镜组具有一个正透镜构件和一个负透镜构件。优选地，按照从物方开始的顺序，透镜构件按照负-正的顺序布置，并且在它们之间具有空气间隙。

优选地，在本实施例的变焦镜头(可变放大率光学***)中，第二透镜组具有一个正透镜构件和一个负透镜构件。优选地，按照从物方开始的顺序，透镜构件按照正-负的顺序布置，并且在它们之间具有空气间隙。

优选地，在本实施例的变焦镜头(可变放大率光学***)中，第三透镜组具有一个正透镜构件。

为了便于理解，基于实施例的组成特征描述本发明，但是本发明当然不以任何方式限于这些特征。

如此描述了本发明，明显的是，可按照许多方式改变本发明。这些变型形式不应被认为脱离本发明的精神和范围，并且对于本领域技术人员显而易见的所有这些修改形式旨在被包含于权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种变焦镜头，按照从物方开始的顺序包括：

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

所述第一透镜组仅包括通过空气间隙间隔开的一个负球面透镜和一个塑料正透镜；

所述第二透镜组包括三个或更少的透镜，包括一个正透镜构件和一个塑料负透镜；并且

以下表达式的条件被满足：

0.50＜f1PL/(-f2PL)＜2.50

0.80＜(-f1)/f2＜1.35

其中f1PL是形成所述第一透镜组的所述塑料正透镜的焦距，f2PL是形成所述第二透镜组的所述塑料负透镜的焦距，f1是所述第一透镜组的焦距，并且f2是所述第二透镜组的焦距。

2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，以下表达式的条件被满足：

1.00＜f1PL/(-f1)＜3.00。

3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，以下表达式的条件被满足：

15.0＜νd2＜35.0

其中νd2是形成所述第二透镜组的所述塑料负透镜的阿贝数。

4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中形成所述第二透镜组的所述正透镜满足以下表达式的条件：

0.30＜(R22+R21)/(R22-R21)＜1.20

其中R21是面向物方的透镜表面的曲率半径，并且R22是面向像方的透镜表面的曲率半径。

5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中形成所述第二透镜组的所述塑料负透镜是球面透镜。

6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中形成所述第一透镜组的所述负球面透镜满足以下表达式：

0.65＜-(R12+R11)/(R12-R11)＜1.50

其中R11是面向物方的透镜表面的曲率半径，并且R12是面向像方的透镜表面的曲率半径。

7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，以下表达式的条件被满足：

15.0＜νd1＜35.0

其中νd1是形成所述第一透镜组的所述塑料正透镜的阿贝数。

8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中所述第三透镜组包括一个透镜。

9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中所述第三透镜组包括塑料透镜。

10.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中孔径光阑与所述第一透镜组相比设置得更靠像方侧。

11.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中在从广角端状态向远摄端状态变焦时，所述孔径光阑与所述第二透镜组一起移动。

12.一种光学设备，包括根据权利要求1所述的变焦镜头。

13.一种用于制造根据权利要求1所述的变焦镜头的变焦镜头制造方法。

14.根据权利要求13所述的变焦镜头制造方法，其中以下表达式的条件被满足：

1.00＜f1PL/(-f1)＜3.00。

15.根据权利要求13所述的变焦镜头制造方法，其中以下表达式的条件被满足：

15.0＜νd2＜35.0

其中νd2是形成所述第二透镜组的所述塑料负透镜的阿贝数。

16.根据权利要求13所述的变焦镜头制造方法，其中形成所述第二透镜组的所述正透镜构件满足以下表达式的条件：

0.30＜(R22+R21)/(R22-R21)＜1.20

其中R21是面向物方的透镜表面的曲率半径，并且R22是面向像方的透镜表面的曲率半径。

17.根据权利要求13所述的变焦镜头制造方法，其中形成所述第二透镜组的所述塑料负透镜是球面透镜。

18.根据权利要求13所述的变焦镜头制造方法，其中形成所述第一透镜组的所述负球面透镜满足以下表达式：

0.65＜-(R12+R11)/(R12-R11)＜1.50

其中R11是面向物方的透镜表面的曲率半径，并且R12是面向像方的透镜表面的曲率半径。

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