CN105264420A - 变焦镜头、光学设备和变焦镜头的制造方法 - Google Patents

变焦镜头、光学设备和变焦镜头的制造方法 Download PDF

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CN105264420A CN201480031073.5A CN201480031073A CN105264420A CN 105264420 A CN105264420 A CN 105264420A CN 201480031073 A CN201480031073 A CN 201480031073A CN 105264420 A CN105264420 A CN 105264420A
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Abstract

一种变焦镜头包括按照从物体的次序并排地布置的、具有负光焦度的第一透镜组(G1)和具有正光焦度的第二透镜组(G2)，并且满足以下条件表达式(1)：1.90＜ft/Gf2＜3.50……(1)，其中ft代表当在远摄端状态中时变焦镜头(ZL)的焦距，并且Gf2代表第二透镜组(G2)的焦距。

Description

变焦镜头、光学设备和变焦镜头的制造方法
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的制造方法。
背景技术
作为摄影机、电子静态照相机等的像捕捉镜头，已经提出了紧凑的和高性能的变焦镜头(例如参见专利文献1)。
现有技术列表
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报No.2010-286819
发明内容
本发明所要解决的问题
然而在变焦镜头中，要求更高的放大率和更宽的视角。
鉴于前述，本发明的一个目的是提供适合于使用固态图像传感器等的摄影机、电子静态照相机等并且具有高变焦比、宽视角、紧凑性和超高像质量的变焦镜头和光学设备，以及该变焦镜头的制造方法。
问题解决方法
为了实现这个目的，按照从物体的次序，根据本发明的变焦镜头包括：
具有负光焦度的第一透镜组和具有正光焦度的第二透镜组，并且
满足以下条件表达式。
1.90<ft/Gf2<3.50
其中ft表示在远摄端状态中变焦镜头的焦距，并且Gf2表示第二透镜组的焦距。
优选的是根据本发明的变焦镜头满足以下条件表达式。
1.85<N1AV
其中N1AV表示构成第一透镜组的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
优选的是根据本发明的变焦镜头满足以下条件表达式。
1.50<N2AV<1.80
其中N2AV表示构成第二透镜组的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
优选的是根据本发明的变焦镜头满足以下条件表达式。
0.10<fw/Gf2<0.55
其中fw表示在广角端状态中变焦镜头的焦距，并且Gf2表示第二透镜组的焦距。
在根据本发明的变焦镜头中，优选的是，按照从物体的次序，第一透镜组仅仅由负透镜和正透镜构成。
在根据本发明的变焦镜头中，优选的是第二透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜构成。
在根据本发明的变焦镜头中，优选的是，按照从物体的次序，第二透镜组仅仅由正透镜、负透镜和正透镜构成。
在根据本发明的变焦镜头中，优选的是构成第二透镜组的各个透镜是经由空气布置的。
在根据本发明的变焦镜头中，优选的是，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在第一透镜组和第二透镜组之间的距离改变。
在根据本发明的变焦镜头中，优选的是，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组沿着具有朝向像的凸形曲线的路径移动，并且第二透镜组朝向物体移动。
根据本发明的光学设备包括以上变焦镜头中的任何一个。
按照从物体的次序，根据本发明的变焦镜头包括：具有负光焦度的第一透镜组和具有正光焦度的第二透镜组，并且满足以下条件表达式。
0.10<fw/Gf2<0.55
其中fw表示在广角端状态中变焦镜头的焦距，并且Gf2表示第二透镜组的焦距。
优选的是根据本发明的变焦镜头满足以下条件表达式。
1.85<N1AV
其中N1AV表示构成第一透镜组的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
优选的是根据本发明的变焦镜头满足以下条件表达式。
1.50<N2AV<1.80
其中N2AV表示构成第二透镜组的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
根据本发明的光学设备包括以上变焦镜头中的任何一个。
根据本发明的变焦镜头的制造方法是一种变焦镜头的制造方法，按照从物体的次序，该变焦镜头包括具有负光焦度的第一透镜组和具有正光焦度的第二透镜组，该方法包括在镜筒中组装每个透镜以致满足以下条件表达式。
1.90<ft/Gf2<3.50
其中ft表示在远摄端状态中变焦镜头的焦距，并且Gf2表示第二透镜组的焦距。
在根据本发明的变焦镜头的制造方法中，优选的是满足以下条件表达式。
1.85<N1AV
其中N1AV表示构成第一透镜组的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
在根据本发明的变焦镜头的制造方法中，优选的是满足以下条件表达式。
1.50<N2AV<1.80
其中N2AV表示构成第二透镜组的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
在根据本发明的变焦镜头的制造方法中，优选的是满足以下条件表达式。
0.10<fw/Gf2<0.55
其中fw表示在广角端状态中变焦镜头的焦距，并且Gf2表示第二透镜组的焦距。
根据本发明的变焦镜头的制造方法是一种变焦镜头的制造方法，按照从物体的次序，该变焦镜头包括具有负光焦度的第一透镜组和具有正光焦度的第二透镜组，该方法包括在镜筒中组装每个透镜以致满足以下条件表达式。
0.10<fw/Gf2<0.55
其中fw表示在广角端状态中变焦镜头的焦距，并且Gf2表示第二透镜组的焦距。
在根据本发明的变焦镜头的制造方法中，优选的是满足以下条件表达式。
1.85<N1AV
其中N1AV表示构成第一透镜组的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
在根据本发明的变焦镜头的制造方法中，优选的是满足以下条件表达式。
1.50<N2AV<1.80
其中N2AV表示构成第二透镜组的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
本发明的有利效果
根据本发明，能够提供适合于使用固态图像传感器等的摄影机、电子静态照相机等并且具有高变焦比、宽视角、紧凑性和超高像质量的变焦镜头和光学设备，以及该变焦镜头的制造方法。
附图简要说明
图1示出根据实例1的变焦镜头的配置和变焦轨迹，其中(W)表示广角端状态，(M)表示中间焦距状态，并且(T)表示远摄端状态；
图2是示出根据实例1的变焦镜头的各种像差的曲线图，其中图2A是示出在广角端状态中当在无穷远上聚焦时变焦镜头的各种像差的曲线图，图2B是示出在中间焦距状态中当在无穷远上聚焦时变焦镜头的各种像差的曲线图，并且图2C是示出在远摄端状态中当在无穷远上聚焦时变焦镜头的各种像差的曲线图；
图3示出根据实例2的变焦镜头的配置和变焦轨迹，其中(W)表示广角端状态，(M)表示中间焦距状态，并且(T)表示远摄端状态；
图4是示出根据实例2的变焦镜头的各种像差的曲线图，其中图4A是示出在广角端状态中当在无穷远上聚焦时变焦镜头的各种像差的曲线图，图4B是示出在中间焦距状态中当在无穷远上聚焦时变焦镜头的各种像差的曲线图，并且图4C是示出在远摄端状态中当在无穷远上聚焦时变焦镜头的各种像差的曲线图；
图5示出根据实例3的变焦镜头的配置和变焦轨迹，其中(W)表示广角端状态，(M)表示中间焦距状态，并且(T)表示远摄端状态；
图6是示出根据实例3的变焦镜头的各种像差的曲线图，其中图6A是示出在广角端状态中当在无穷远上聚焦时变焦镜头的各种像差的曲线图，图6B是示出在中间焦距状态中当在无穷远上聚焦时变焦镜头的各种像差的曲线图，并且图6C是示出在远摄端状态中当在无穷远上聚焦时变焦镜头的各种像差的曲线图；
图7示出根据实例4的变焦镜头的配置和变焦轨迹，其中(W)表示广角端状态，(M)表示中间焦距状态，并且(T)表示远摄端状态；
图8是示出根据实例4的变焦镜头的各种像差的曲线图，其中图8A是示出在广角端状态中当在无穷远上聚焦时变焦镜头的各种像差的曲线图，图8B是示出在中间焦距状态中当在无穷远上聚焦时变焦镜头的各种像差的曲线图，并且图8C是示出在远摄端状态中当在无穷远上聚焦时变焦镜头的各种像差的曲线图；
图9示出包括根据实施例的变焦镜头的数字照相机(光学设备)，其中图9A是主视图并且图9B是后视图；
图10是沿着图9A中的A-A′线的横截面视图；并且
图11是描绘根据实施例的变焦镜头的制造方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明的实施例。实施例1和实施例2中的构成元件中的很多是相同的或者类似的，因此为了解释的方便起见，使用相同的附图(相同的附图标记)描述相同的或者类似的构成元件。
(实施例1)
如在图1所示，根据实施例1的变焦镜头ZL包括，按照从物体的次序，具有负光焦度的第一透镜组G1和具有正光焦度的第二透镜组G2，并且满足以下条件表达式(1)。
1.90<ft/Gf2<3.50……(1)
其中ft表示在远摄端状态中变焦镜头ZL的焦距，并且Gf2表示第二透镜组G2的焦距。
条件表达式(1)用于规定在远摄端状态中变焦镜头ZL的焦距和第二透镜组G2的焦距之间的适当比率。如果超过条件表达式(1)的上限值，则第二透镜组G2的尺寸增加，这是不期望的。如果要求的尺寸得以满足，则其变得难以校正当变焦时纵向色差和彗差的波动，这是不期望的。如果没有达到条件表达式(1)的下限值，则其变得难以实现宽视角，这是不期望的。如果要求的视角得以满足，则其变得难以校正当变焦时球面像差的波动，这是不期望的。
为了确定地说明实施例1的效果，优选的是条件表达式(1)的上限值是3.20。为了说明实施例1的效果达到最大，优选的是条件表达式(1)的上限值是3.00。
为了确定地说明实施例1的效果，优选的是条件表达式(1)的下限值是2.00。为了说明实施例1的效果达到最大，优选的是条件表达式(1)的下限值是2.10。
优选的是根据实施例1的变焦镜头ZL满足以下条件表达式(2)。
1.85<N1AV……(2)
其中N1AV表示构成第一透镜组G1的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
条件表达式(2)用于规定构成第一透镜组G1的透镜的光学材料的折射率的平均值的适当值。如果没有达到条件表达式(2)的下限值，则第一透镜组G1的尺寸增加，这是不期望的。如果第一透镜组G1的要求尺寸得以满足，则其变得难以校正当变焦时球面像差的波动，这是不期望的。
为了确定地说明实施例1的效果，优选的是条件表达式(2)的下限值是1.88。
优选的是根据实施例1的变焦镜头ZL满足以下条件表达式(3)。
1.50<N2AV<1.80……(3)
其中N2AV表示构成第二透镜组G2的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
条件表达式(3)用于规定构成第二透镜组G2的透镜的光学材料的折射率的平均值的适当值。如果超过条件表达式(3)的上限值，则其变得难以校正当变焦时横向色差的波动，这是不期望的。如果没有达到条件表达式(3)的下限值，则其变得难以校正当变焦时球面像差的波动，这是不期望的。
为了确定地说明实施例1的效果，优选的是条件表达式(3)的上限值是1.75。为了说明实施例1的效果达到最大，优选的是条件表达式(3)的上限值是1.70。
为了确定地说明实施例1的效果，优选的是条件表达式(3)的下限值是1.55。为了说明实施例1的效果达到最大，优选的是条件表达式(3)的下限值是1.60。
优选的是根据实施例1的变焦镜头ZL满足以下条件表达式(4)。
0.10<fw/Gf2<0.55……(4)
其中fw表示在广角端状态中变焦镜头ZL的焦距，并且Gf2表示第二透镜组G2的焦距。
条件表达式(4)用于满足在广角端状态中变焦镜头ZL的焦距和第二透镜组G2的焦距之间的适当比率。如果超过条件表达式(4)的上限值，则其变得难以实现宽视角，这是不期望的。如果要求的宽视角得以满足，则其变得难以校正当变焦时球面像差的波动，这是不期望的。如果没有达到条件表达式(4)的下限值，则整个照相机的尺寸增加，这是不期望的。如果照相机的要求尺寸得以满足，则其变得难以校正当变焦时场的弯曲和横向色差的波动，这是不期望的。
为了确定地说明实施例1的效果，优选的是条件表达式(4)的上限值是0.53。为了说明实施例1的效果达到最大，优选的是条件表达式(4)的上限值是0.50。
为了确定地说明实施例1的效果，优选的是条件表达式(4)的下限值是0.15。为了说明实施例1的效果达到最大，优选的是条件表达式(4)的下限值是0.20。
在根据实施例1的变焦镜头ZL中，优选的是，按照从物体的次序，第一透镜组G1仅仅由负透镜和正透镜构成。利用这种配置，能够校正在第一透镜组G1中产生的各种像差。而且，整体上变得易于校正在变焦镜头中产生的场的弯曲、纵向色差和横向色差。
在根据实施例1的变焦镜头ZL中，优选的是第二透镜组G2由至少一个正透镜和至少一个负透镜构成。利用这种配置，能够校正在第二透镜组G2中产生的色差，并且结果能够适当地校正当变焦时纵向色差和横向色差的波动。
在根据实施例1的变焦镜头ZL中，优选的是，按照从物体的次序，第二透镜组G2仅仅由正透镜、负透镜和正透镜构成。利用这种配置，能够校正在第二透镜组G2中产生的各种像差。其还变得整体上易于校正在变焦镜头中产生的球面像差和彗差。
在根据实施例1的变焦镜头ZL中，优选的是经由空气布置构成第二透镜组G2的各个透镜。利用这种配置，其变得易于校正彗差。
在根据实施例1的变焦镜头ZL中，优选的是，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离改变。利用这种配置，光学***的焦距从广角端状态到远摄端状态能够被改变，由此能够建立变焦镜头。
在根据实施例1的变焦镜头ZL中，优选的是，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1沿着具有朝向像的凸形曲线的路径移动，并且第二透镜组G2朝向物体移动。利用这种配置，能够在维持球面像差、彗差等的基准像差的同时执行变焦。
将参考图9和图10描述数字静态照相机CAM，该CAM是包括实施例1的变焦镜头ZL的光学设备。如果在数字静态照相机CAM上按下电源按钮(未示出)，则像捕捉镜头(变焦镜头ZL)的快门(未示出)被释放，并且来自物体的光被变焦镜头ZL收集，并且在布置在像平面I(参见图1)上的照相元件C(例如CCD、CMOS)上形成像。在照相元件C上形成的物象被显示在布置在数字静态照相机CAM的背部上的液晶监视器M上。使用者当观察液晶监视器M时确定物象的组成，然后按下释放按钮B1以利用照相元件C捕捉物象，并且将其存储在存储器(未示出)中。
照相机CAM具有例如当物体是黑暗的时发射辅助光的辅助发光单元EF，和用于为数字静态照相机CAM设定各种条件的功能按钮B2。这里示出了照相机CAM和变焦镜头ZL被集成在其中的紧凑型照相机，但是本发明应用于的光学设备可以是单镜头反光相机，其中包括变焦镜头ZL的镜筒和照相机本体主单元是可拆卸的。
如果根据这个实施例的变焦镜头ZL作为像捕捉镜头用于具有以上配置的照相机CAM，则能够实现具有高变焦比、宽视角、紧凑性和超高像质量的照相机。
将参考图11描述实施例1的变焦镜头ZL的制造方法。首先按照从物体的次序在镜筒中组装具有负光焦度的第一透镜组G1和具有正光焦度的第二透镜组G2(步骤ST10)。此时，组装每个透镜以致预定的条件表达式(1)得以满足(步骤ST20)。
1.90<ft/Gf2<3.50……(1)
其中ft表示在远摄端状态中变焦镜头ZL的焦距，并且Gf2表示第二透镜组G2的焦距。
根据实施例1的镜头配置的实例如下。如图1所示，作为第一透镜组G1组装具有面对物体的凸形表面的负弯月透镜L11和具有面对物体的凸形表面的正弯月透镜L12，以致这个透镜组整体上具有负光焦度。然后，作为第二透镜组G2按照从物体的次序组装具有面对物体的凸形表面的正弯月透镜L21、双凹负透镜L22和双凸正透镜L23，以致这个透镜组整体上具有正光焦度。组装每个透镜以致条件表达式(1)的对应值是2.50387。
如果使用根据实施例1的制造方法，则能够实现适合于使用固态图像传感器等的摄影机、电子静态照相机等并且具有高变焦比、宽视角、紧凑性和超高像质量的变焦镜头ZL。
(实施例2)
如图1所示，按照从物体的次序，根据实施例2的变焦镜头ZL包括具有负光焦度的第一透镜组G1和具有正光焦度的第二透镜组G2，并且满足以下条件表达式(4)。
0.10<fw/Gf2<0.55……(4)
其中fw表示在广角端状态中变焦镜头ZL的焦距，并且Gf2表示第二透镜组G2的焦距。
条件表达式(4)用于规定在在广角端状态中变焦镜头ZL的焦距和第二透镜组G2的焦距之间的适当比率。如果超过条件表达式(4)的上限值，则其变得难以实现宽视角，这是不期望的。如果要求的视角得以满足，则其变得难以校正当变焦时球面像差的波动，这是不期望的。如果没有达到条件表达式(4)的下限值，则整个照相机的尺寸增加，这是不期望的。如果照相机的要求尺寸得以满足，则其变得难以校当变焦时场的弯曲和横向色差的波动，这是不期望的。
为了确定地说明实施例2的效果，优选的是条件表达式(4)的上限值是0.53。为了说明实施例2的效果达到最大，优选的是条件表达式(4)的上限值是0.50。
为了确定地说明实施例2的效果，优选的是条件表达式(4)的下限值是0.15。为了说明实施例2的效果达到最大，优选的是条件表达式(4)的下限值是0.20。
优选的是根据实施例2的变焦镜头ZL满足以下条件表达式(2)。
1.85<N1AV……(2)
其中N1AV表示构成第一透镜组G1的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
条件表达式(2)用于规定构成第一透镜组G1的透镜的光学材料的折射率的平均值的适当值。如果没有达到条件表达式(2)的下限值，则第一透镜组G1的尺寸增加，这是不期望的。如果第一透镜组G1的要求尺寸得以满足，则其变得难以校正当变焦时球面像差的波动，这是不期望的。
为了确定地说明实施例2的效果，优选的是条件表达式(2)的下限值是1.88。
优选的是根据实施例2的变焦镜头ZL满足以下条件表达式(3)。
1.50<N2AV<1.80……(3)
其中N2AV表示构成第二透镜组G2的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
条件表达式(3)用于规定构成第二透镜组G2的透镜的光学材料的折射率的平均值的适当值。如果超过条件表达式(3)的上限值，则其变得难以校正当变焦时横向色差的波动，这是不期望的。如果没有达到条件表达式(3)的下限值，则其变得难以校正当变焦时球面像差的波动，这是不期望的。
为了确定地说明实施例2的效果，优选的是条件表达式(3)的上限值是1.75。为了说明实施例2的效果达到最大，优选的是条件表达式(3)的上限值是1.70。
为了确定地说明实施例2的效果，优选的是条件表达式(3)的下限值是1.55。为了说明实施例2的效果达到最大，优选的是条件表达式(3)的下限值是1.60。
将参考图9和图10描述数字静态照相机CAM，该CAM是包括实施例2的变焦镜头ZL的光学设备。如果在数字静态照相机CAM上按下电源按钮(未示出)，则像捕捉镜头(变焦镜头ZL)的快门(未示出)被释放，并且来自物体的光被变焦镜头ZL收集，并且在布置在像平面I(参见图1)上的照相元件C(例如CCD、CMOS)上形成像。在照相元件C上形成的物象被显示在布置在数字静态照相机CAM的背部上的液晶监视器M上。使用者当观察液晶监视器M时确定物象的组成，然后按下释放按钮B1以利用照相元件C捕捉物象，并且将其存储在存储器(未示出)中。
照相机CAM具有例如当物体是黑暗的时发射辅助光的辅助发光单元EF，和用于为数字静态照相机CAM设定各种条件的功能按钮B2。这里示出了照相机CAM和变焦镜头ZL被集成在其中的紧凑型照相机，但是本发明应用于的光学设备可以是单镜头反光相机，其中包括变焦镜头ZL的镜筒和照相机本体主单元是可拆卸的。
如果根据这个实施例的变焦镜头ZL作为像捕捉镜头用于具有以上配置的照相机CAM，则能够实现具有高变焦比、宽视角、紧凑性和超高像质量的照相机。
将参考图11描述实施例2的变焦镜头ZL的制造方法。首先按照从物体的次序在镜筒中组装具有负光焦度的第一透镜组G1和具有正光焦度的第二透镜组G2(步骤ST10)。此时，组装每个透镜以致预定的条件表达式(4)得以满足(步骤ST20)。
0.10<fw/Gf2<0.55……(4)
其中fw表示在广角端状态中变焦镜头ZL的焦距，并且Gf2表示第二透镜组G2的焦距。
根据实施例2的镜头配置的实例如下。如图1所示，作为第一透镜组G1组装具有面对物体的凸形表面的负弯月透镜L11和具有面对物体的凸形表面的正弯月透镜L12，以致这个透镜组整体上具有负光焦度。然后作为第二透镜组G2按照从物体的次序组装具有面对物体的凸形表面的正弯月透镜L21、双凹负透镜L22和双凸正透镜L23，以致这个透镜组整体上具有正光焦度。组装每个透镜以致条件表达式(4)的对应值是0.44312。
如果使用根据实施例2的制造方法，则能够实现适合于使用固态图像传感器等的摄影机、电子静态照相机等并且具有高变焦比、宽视角、紧凑性和超高像质量的变焦镜头ZL。
实例
现在将参考附图描述实施例1和2的每个实例。下面本文中的表格1到表格4分别是实例1到实例4的数据表格。
为了避免由于附图标记的数字的编号增加所造成的复杂的解释，独立于其它实例地使用根据实例1的图1中的每个附图标记。因此即使附图标记与另一个实例相同，这并不意味着其配置是相同的。
在每个实例中，C线(波长：656.2730nm)、d线(波长：587.5620nm)、F线(波长：486.1330nm)和g线(波长：435.8350nm)用于校准像差特性。
在每个表格中的[透镜数据]中，表面编号表示分配给沿着射线行进方向从物体侧计数的光学表面的编号，R表示每个光学表面的曲率半径，D表示在光轴上从每个光学表面到下一个光学表面(或者像平面)的表面距离，nd表示在d线处光学构件的材料的折射率，并且νd表示在d线处光学构件的材料的色散系数。物面表示物体表面，(可变)表示可变的表面距离，曲率半径“∞”表示平面或者孔隙，(光阑S)表示孔径光阑S，并且像平面表示像平面I。省略了空气的折射率“1.000000”。如果光学表面是非球面，则将“*”附于表面构件，并且在曲率半径R的列中示出近轴曲率半径。
在每个表格中的[非球面数据]中，在[透镜数据]中示出的非球表面的形状由以下表达式(a)给定。X(y)表示从非球表面的顶点处的切平面到在非球面上高度y处的位置沿着光轴的距离，r表示基准球表面的曲率半径(近轴曲率半径)，κ表示锥形系数，并且Ai表示在i度下的非球面系数。“E-n”表示×10–n)。例如，1.234E-05＝1.234×10-5。
X(y)＝(y2/r)/{1+(1-κ×y2/r2)1/2}+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10……(a)
在每个表格中的[一般数据]中，f表示整体上变焦镜头的焦距，FNo表示F数，ω表示半视角(单位：°)，Y表示像高，TL表示变焦镜头的全长，Bf表示从最靠近像布置的光学构件的像侧表面到近轴像平面的距离，并且Bf(空气换算)表示转换成空气的、从最后的光学表面到近轴像平面的距离。
在每个表格中的[可变距离数据]中，分别地示出了在广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中的每个可变距离Di。Di表示在第i个表面和第(i+1)个表面之间的可变距离。
在每个表格中的[透镜组数据]中，G表示组编号，“组的第一表面”表示在每个组中最靠近物体的表面的表面编号，“组焦距”表示每个组的焦距，并且“透镜配置长度”表示在每个组中从最靠近物体的透镜表面到最靠近像的透镜表面在光轴上的距离。
在每个表格中的[条件表达式]中，示出了与上述条件表达式(1)到(4)对应的值。
在所有的数据值中，除非另有规定，“mm”通常用作焦距f、曲率半径R、表面距离D和其它长度的单位，但是单位不限于“mm”，并且可以使用另一个适当的单位，因为即使光学***被按比例地扩大或者按比例地减小，仍然获得了等价的光学性能。
关于表格的描述对于所有的实例都是通用的，因此在下面本文中省略这个描述。
(实例1)
将参考图1、图2和表格1描述实例1。如图1示出，按照从物体的次序，根据实例1的变焦镜头ZL(ZL1)由具有负光焦度的第一透镜组G1和具有正光焦度的第二透镜组G2构成。
按照从物体的次序，第一透镜组G1由具有面对物体的凸形表面的负弯月透镜L11和具有面对物体的凸形表面的正弯月透镜L12构成。负弯月透镜L11的像侧透镜表面和正弯月透镜L12的物侧和像侧透镜表面是非球面的。
按照从物体的次序，第二透镜组G2由具有面对物体的凸形表面的正弯月透镜L21、双凹负透镜L22和双凸正透镜L23构成。正弯月透镜L21的像侧透镜表面和双凸正透镜L23的像侧透镜表面是非球面的。
为了调节光量，孔径光阑S布置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。由低通滤波器、红外截止滤波器等构成的滤波器组FL布置在第二透镜组G2和像平面I之间，以使超过布置在像平面I上的固态图像传感器诸如CCD的临界分辨率的空间频率截止。
在具有上述配置的这个实例中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1首先朝向像平面移动，然后朝向物体移动。此时，第二透镜组G2朝向物体移动。孔径光阑S朝向物体与第二透镜组G2一起地移动。
以下表格1示出实例1的每项数据。在表格1中的表面编号1到15对应于图1中的曲率半径R1到R15的每个光学表面。在实例1中，表面2、表面3、表面4、表面7和表面11是非球面的。
(表格1)
[透镜数据]
[非球面数据]
表面2
κ＝-1.7205,A4＝1.03990E-03,A6＝1.13543E-05,A8＝-1.75872E-07,
A10＝0.00000E+00
表面3
κ＝1.0000,A4＝-1.01400E-03,A6＝2.95661E-05,A8＝-4.74454E-07,
A10＝0.00000E+00
表面4
κ＝1.0000,A4＝-8.08370E-04,A6＝2.21399E-05,A8＝-3.88962E-07,
A10＝0.00000E+00
表面7
κ＝1.0000,A4＝1.80148E-05,A6＝-4.62703E-05,A8＝1.75705E-06,
A10＝0.00000E+00
表面11
κ＝1.0000,A4＝1.81451E-03,A6＝1.02383E-04,A8＝4.23164E-06,
A10＝0.00000E+00
[一般数据]
变焦比5.65048
[可变距离数据]
[透镜组数据]
[条件表达式]
条件表达式(1)ft/Gf2＝2.50387
条件表达式(2)N1AV＝1.88710
条件表达式(3)N2AV＝1.67593
条件表达式(4)fw/Gf2＝0.44312
如表格1示出，根据这个实例的变焦镜头ZL1满足条件表达式(1)到(4)。
图2是示出根据实例1的变焦镜头ZL1的各种像差(球面像差、像散、畸变、彗差和横向色差)的曲线图，其中图2A是示出在广角端状态中当在无穷远上聚焦时各种像差的曲线图，图2B是示出在中间焦距状态中当在无穷远上聚焦时各种像差的曲线图，并且图2C是示出在远摄端状态中当在无穷远上聚焦时各种像差的曲线图。
在示出像差的每幅曲线图中，FNO表示F数，并且Y表示像高。d表示在d线处的每个像差，g表示在g线处的每个像差，C表示在C线处的每个像差，并且F表示在F线处的每个像差。无表示指的是在d线处的像差。在示出球面像差的每幅曲线图中，实线表示球面像差。在示出像散的每幅曲线图中，实线表示弧矢像平面，并且虚线表示子午像平面。在示出彗差的每幅曲线图中，实线表示子午彗差。
关于示出像差的曲线图的以上描述对于其中省略这个描述的其它实例而言是相同的。
如示出像差的每幅曲线图阐明，根据实例1的变焦镜头具有优良的光学性能，其中在从广角端状态到远摄端状态的每一个焦距状态中，各种像差被良好地校正。
(实例2)
将参考图3、图4和表格2描述实例2。如图3示出，按照从物体的次序，根据实例2的变焦镜头ZL(ZL2)由具有负光焦度的第一透镜组G1和具有正光焦度的第二透镜组G2构成。
按照从物体的次序，第一透镜组G1由具有面对物体的凸形表面的负弯月透镜L11和具有面对物体的凸形表面的正弯月透镜L12构成。负弯月透镜L11的像侧透镜表面和正弯月透镜L12的物侧和像侧透镜表面是非球面的。
按照从物体的次序，第二透镜组G2由双凸正透镜L21、双凹负透镜L22、和双凸正透镜L23构成。双凸正透镜L21的像侧透镜表面和双凸正透镜L23的像侧透镜表面是非球面的。
为了调节光量，孔径光阑S布置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。由低通滤波器、红外截止滤波器等构成的滤波器组FL布置在第二透镜组G2和像平面I之间，以使超过布置在像平面I上的固态图像传感器诸如CCD的临界分辨率的空间频率截止。
在具有上述配置的这个实例中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1首先朝向像平面移动，然后朝向物体移动。此时，第二透镜组G2朝向物体移动。孔径光阑S朝向物体与第二透镜组G2一起地移动。
以下表格2示出实例2的每项数据。在表格2中的表面编号1到15对应于图3中的曲率半径R1到R15的每个光学表面。在实例2中，表面2、表面3、表面4、表面7和表面11是非球面的。
(表格2)
[透镜数据]
[非球面数据]
表面2
κ＝-1.6302,A4＝1.09431E-03,A6＝1.67301E-05,A8＝-3.16192E-07,
A10＝0.00000E+00
表面3
κ＝1.0000,A4＝-9.13143E-04,A6＝3.19459E-05,A8＝-5.43434E-07,
A10＝0.00000E+00
表面4
κ＝1.0000,A4＝-7.70407E-04,A6＝2.26486E-05,A8＝-4.30953E-07,
A10＝0.00000E+00
表面7
κ＝1.0000,A4＝-1.70933E-05,A6＝-2.83719E-05,A8＝1.07331E-06,
A10＝0.00000E+00
表面11
κ＝1.0000,A4＝1.73510E-03,A6＝8.18597E-05,A8＝3.79787E-06,
A10＝0.00000E+00
[一般数据]
变焦比5.65048
[可变距离数据]
[透镜组数据]
[条件表达式]
条件表达式(1)ft/Gf2＝2.50387
条件表达式(2)N1AV＝1.88710
条件表达式(3)N2AV＝1.67593
条件表达式(4)fw/Gf2＝0.44312
如表格2示出，根据这个实例的变焦镜头ZL2满足条件表达式(1)到(4)。
图4是示出根据实例2的变焦镜头ZL2的各种像差(球面像差、像散、畸变、彗差和横向色差)的曲线图，其中图4A是示出在广角端状态中当在无穷远上聚焦时各种像差的曲线图，图4B是示出在中间焦距状态中当在无穷远上聚焦时各种像差的曲线图，并且图4C是示出在远摄端状态中当在无穷远上聚焦时各种像差的曲线图。
如示出像差的每幅曲线图阐明，根据实例2的变焦镜头具有优良的光学性能，其中在从广角端状态到远摄端状态的每个焦距状态中，各种像差被良好地校正。
(实例3)
将参考图5、图6和表格3描述实例3。如图5示出，按照从物体的次序，根据实例3的变焦镜头ZL(ZL3)由具有负光焦度的第一透镜组G1和具有正光焦度的第二透镜组G2构成。
按照从物体的次序，第一透镜组G1由具有面对物体的凸形表面的负弯月透镜L11和具有面对物体的凸形表面的正弯月透镜L12构成。负弯月透镜L11的像侧透镜表面和正弯月透镜L12的物侧和像侧透镜表面是非球面的。
按照从物体的次序，第二透镜组G2由双凸正透镜L21、双凹负透镜L22、和双凸正透镜L23构成。双凸正透镜L21的像侧透镜表面和双凸正透镜L23的像侧透镜表面是非球面的。
为了调节光量，孔径光阑S布置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。由低通滤波器、红外截止滤波器等构成的滤波器组FL布置在第二透镜组G2和像平面I之间，以使超过布置在像平面I上的固态图像传感器诸如CCD的临界分辨率的空间频率截止。
在具有上述配置的这个实例中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1首先朝向像平面移动，然后朝向物体移动。此时，第二透镜组G2朝向物体移动。孔径光阑S朝向物体与第二透镜组G2一起地移动。
以下表格3示出实例3的每项数据。在表格3中的表面编号1到15对应于图5中的曲率半径R1到R15的每个光学表面。在实例3中，表面2、表面3、表面4、表面7和表面11是非球面的。
(表格3)
[透镜数据]
[非球面数据]
表面2
κ＝-1.7804,A4＝9.95279E-04,A6＝1.67637E-05,A8＝-3.26588E-07,
A10＝0.00000E+00
表面3
κ＝1.0000,A4＝-9.48359E-04,A6＝3.69879E-05,A8＝-5.67545E-07,
A10＝0.00000E+00
表面4
κ＝1.0000,A4＝-7.60047E-04,A6＝2.66966E-05,A8＝-4.52646E-07,
A10＝0.00000E+00
表面7
κ＝1.0000,A4＝2.22370E-04,A6＝-2.88795E-05,A8＝9.93492E-07,
A10＝0.00000E+00
表面11
κ＝1.0000,A4＝1.62484E-03,A6＝8.49756E-05,A8＝4.38122E-06,
A10＝0.00000E+00
[一般数据]
变焦比5.65047
[可变距离数据]
[透镜组数据]
[条件表达式]
条件表达式(1)ft/Gf2＝2.47941
条件表达式(2)N1AV＝1.88710
条件表达式(3)N2AV＝1.67593
条件表达式(4)fw/Gf2＝0.43880
如表格3示出，根据这个实例的变焦镜头ZL3满足条件表达式(1)到(4)。
图6是示出根据实例3的变焦镜头ZL3的各种像差(球面像差、像散、畸变、彗差和横向色差)的曲线图，其中图6A是示出在广角端状态中当在无穷远上聚焦时各种像差的曲线图，图6B是示出在中间焦距状态中当在无穷远上聚焦时各种像差的曲线图，并且图6C是示出在远摄端状态中当在无穷远上聚焦时各种像差的曲线图。
如示出像差的每幅曲线图阐明，根据实例3的变焦镜头具有优良的光学性能，其中在从广角端状态到远摄端状态的每个焦距状态中，各种像差被良好地校正。
(实例4)
将参考图7、图8和表格4描述实例4。如图7示出，按照从物体的次序，根据实例4的变焦镜头ZL(ZL4)由具有负光焦度的第一透镜组G1和具有正光焦度的第二透镜组G2构成。
按照从物体的次序，第一透镜组G1由具有面对物体的凸形表面的负弯月透镜L11和具有面对物体的凸形表面的正弯月透镜L12构成。负弯月透镜L11的像侧透镜表面和正弯月透镜L12的物侧和像侧透镜表面是非球面的。
按照从物体的次序，第二透镜组G2由双凸正透镜L21、双凹负透镜L22、和双凸正透镜L23构成。双凸正透镜L21的像侧透镜表面和双凸正透镜L23的像侧透镜表面是非球面的。
为了调节光量，孔径光阑S布置在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间。由低通滤波器、红外截止滤波器等构成的滤波器组FL布置在第二透镜组G2和像平面I之间，以使超过布置在像平面I上的固态图像传感器诸如CCD的临界分辨率的空间频率截止。
在具有上述配置的这个实例中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1首先朝向像平面移动，然后朝向物体移动。此时，第二透镜组G2朝向物体移动。孔径光阑S朝向物体与第二透镜组G2一起地移动。
以下表格4示出实例4的每项数据。在表格4中的表面编号1到15对应于图7中的曲率半径R1到R15的每个光学表面。在实例4中，表面2、表面3、表面4、表面7和表面11是非球面的。
(表格4)
[透镜数据]
[非球面数据]
表面2
κ＝-1.5497,A4＝8.26548E-04,A6＝2.79618E-05,A8＝-5.04701E-07,
A10＝0.00000E+00
表面3
κ＝1.0000,A4＝-1.00377E-03,A6＝4.04075E-05,A8＝-3.82305E-07,
A10＝0.00000E+00
表面4
κ＝1.0000,A4＝-8.58577E-04,A6＝3.12933E-05,A8＝-2.35142E-07,
A10＝0.00000E+00
表面7
κ＝1.0000,A4＝3.32723E-04,A6＝-3.36294E-05,A8＝1.06577E-06,
A10＝0.00000E+00
表面11
κ＝1.0000,A4＝1.54400E-03,A6＝8.85909E-05,A8＝3.78523E-06,
A10＝0.00000E+00
[一般数据]
变焦比5.65047
[可变距离数据]
[透镜组数据]
[条件表达式]
条件表达式(1)ft/Gf2＝2.42962
条件表达式(2)N1AV＝1.88710
条件表达式(3)N2AV＝1.67593
条件表达式(4)fw/Gf2＝0.42998
如表格4示出，根据这个实例的变焦镜头ZL4满足条件表达式(1)到(4)。
图8是示出根据实例4的变焦镜头ZL4的各种像差(球面像差、像散、畸变、彗差和横向色差)的曲线图，其中图8A是示出在广角端状态中当在无穷远上聚焦时各种像差的曲线图，图8B是示出在中间焦距状态中当在无穷远上聚焦时各种像差的曲线图，并且图8C是示出在远摄端状态中当在无穷远上聚焦时各种像差的曲线图。
如示出像差的每幅曲线图阐明，根据实例4的变焦镜头具有优良的光学性能，其中在从广角端状态到远摄端状态的每个焦距状态中，各种像差被良好地校正。
根据每个实例，能够实现适合于使用固态图像传感器等的摄影机、电子静态照相机等并且具有高变焦比、宽视角、紧凑性和超高像质量的变焦镜头。
在以上实施例中，能够在其中光学性能不被减弱的范围内采用以下内容。
在每个实例中，示出了由两个透镜组构成的变焦镜头，但是本发明还能够应用于使用不同数目的透镜组诸如三个透镜组或者四个透镜组的配置。可以在最靠近物体一侧上将透镜或者透镜组添加到该配置，或者可以在最靠近像的一侧上将透镜或者透镜组添加到该配置。“透镜组”指的是由在变焦时改变的空气间隔隔离的具有至少一个透镜的部分。
在每个实施例的变焦镜头ZL中，单个或者多个透镜组或者部分透镜组可以被设计为通过沿着光轴方向移动来执行从无穷远处的物体到短距离物体的聚焦的聚焦透镜组。这个聚焦透镜组能够应用于自动聚焦，并且还适合于驱动用于自动聚焦(使用超声波马达等驱动)的马达。特别优选的是第一透镜组G1的至少部分被设计为聚焦透镜组。
在每个实施例的变焦镜头ZL中，透镜组或者部分透镜组可以被设计为通过沿着与光轴垂直的方向使透镜组或者部分透镜组振动或者沿着包括光轴的面内方向使透镜组或者部分透镜组旋转(摆动)而校正由照相机抖动产生的像模糊的隔振透镜组。特别优选的是第二透镜组G2的至少部分被设计为隔振透镜组。
在每个实施例的变焦镜头ZL中，透镜表面可以形成为球表面或者平面或者非球表面。如果透镜表面是球表面或者平面，则透镜加工、组装和调节是容易的，并且能够防止由于在加工、组装和调节中产生的误差所造成的光学性能的劣化。即使像平面移位，绘图性能仍然不被非常大地影响，这是期望的。如果透镜表面是非球面的，则该非球表面能够是出自通过研磨产生的非球表面、通过使用模具以非球面形状成形玻璃而产生的玻璃模制非球表面、和通过将玻璃的表面上的树脂形成为非球面形状而产生的复合非球表面中的任何非球表面。透镜表面可以是衍射表面，并且透镜可以是折射率分布式透镜(GRIN透镜)或者塑料透镜。
在每个实施例的变焦镜头ZL中，优选的是在第二透镜组G2中或者靠近第二透镜组G2布置孔径光阑S，但是在没有布置作为孔径光阑的独立构件的情况下，孔径光阑的作用可以由透镜的框架替代。
在每个实施例的变焦镜头ZL中，可以利用抗反射膜涂覆每个透镜表面，该抗反射膜具有在宽的波长范围中的高透射率以减少反射光斑和重像，并且实现在高对比度的情况下的高的光学性能。
这个实施例的变焦镜头ZL的变焦比是约3到10。
已经利用每个实施例的配置要求描述了本发明以帮助理解本发明，但是不用说本发明不限于这个描述。
附图标记和附图文字的解释
ZL(ZL1到ZL4)变焦镜头
G1第一透镜组
G2第二透镜组
FL滤波器组
I像平面
CAM数字静态照相机(光学设备)

Claims (22)

1.一种变焦镜头，按照从物体的次序，包括：
第一透镜组，所述第一透镜组具有负光焦度；和
第二透镜组，所述第二透镜组具有正光焦度，并且
满足以下条件表达式：
1.90<ft/Gf2<3.50
其中ft表示在远摄端状态中所述变焦镜头的焦距，并且Gf2表示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，满足以下条件表达式：
1.85<N1AV
其中N1AV表示构成所述第一透镜组的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足以下条件表达式：
1.50<N2AV<1.80
其中N2AV表示构成所述第二透镜组的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足以下条件表达式：
0.10<fw/Gf2<0.55
其中fw表示在广角端状态中所述变焦镜头的焦距，并且Gf2表示所述第二透镜组的焦距。
5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，按照从所述物体的次序，所述第一透镜组仅仅由负透镜和正透镜构成。
6.据权利要求1所述的变焦镜头，其中，所述第二透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜构成。
7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，按照从所述物体的次序，所述第二透镜组仅仅由正透镜、负透镜和正透镜构成。
8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，构成所述第二透镜组的各个透镜是经由空气布置的。
9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，在从广角端状态到所述远摄端状态变焦时，在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离改变。
10.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，在从广角端状态到所述远摄端状态变焦时，所述第一透镜组沿着具有朝向像的凸形曲线的路径移动，并且所述第二透镜组朝向所述物体移动。
11.一种光学设备，包括根据权利要求1所述的变焦镜头。
12.一种变焦镜头，按照从物体的次序，包括：
第一透镜组，所述第一透镜组具有负光焦度；和
第二透镜组，所述第二透镜组具有正光焦度，并且
满足以下条件表达式：
0.10<fw/Gf2<0.55
其中fw表示在广角端状态中所述变焦镜头的焦距，并且Gf2表示所述第二透镜组的焦距。
13.根据权利要求12所述的变焦镜头，其中，满足以下条件表达式：
1.85<N1AV
其中N1AV表示构成所述第一透镜组的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
14.根据权利要求12所述的变焦镜头，其中，满足以下条件表达式：
1.50<N2AV<1.80
其中N2AV表示构成所述第二透镜组的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
15.一种光学设备，包括根据权利要求12所述的变焦镜头。
16.一种变焦镜头的制造方法，按照从物体的次序，所述变焦镜头包括具有负光焦度的第一透镜组和具有正光焦度的第二透镜组，
所述方法包括：
在镜筒中组装每个透镜以致满足以下条件表达式：
1.90<ft/Gf2<3.50
其中ft表示在远摄端状态中所述变焦镜头的焦距，并且Gf2表示所述第二透镜组的焦距。
17.根据权利要求16所述的变焦镜头的制造方法，其中，满足以下条件表达式：
1.85<N1AV
其中N1AV表示构成所述第一透镜组的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
18.根据权利要求16所述的变焦镜头的制造方法，其中，满足以下条件表达式：
1.50<N2AV<1.80
其中N2AV表示构成所述第二透镜组的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
19.根据权利要求16所述的变焦镜头的制造方法，其中，满足以下条件表达式：
0.10<fw/Gf2<0.55
其中fw表示在广角端状态中所述变焦镜头的焦距，并且Gf2表示所述第二透镜组的焦距。
20.一种变焦镜头的制造方法，按照从物体的次序，所述变焦镜头包括具有负光焦度的第一透镜组和具有正光焦度的第二透镜组，
所述方法包括：
在镜筒中组装每个透镜以致满足以下条件表达式：
0.10<fw/Gf2<0.55
其中fw表示在广角端状态中所述变焦镜头的焦距，并且Gf2表示所述第二透镜组的焦距。
21.根据权利要求20所述的变焦镜头，其中，满足以下条件表达式：
1.85<N1AV
其中N1AV表示构成所述第一透镜组的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
22.根据权利要求20所述的变焦镜头，其中，满足以下条件表达式：
1.50<N2AV<1.80
其中N2AV表示构成所述第二透镜组的透镜的光学材料在d线处的折射率的平均值。
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