专利名称：变焦透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及可对应百万像素化的摄像元件的、小型广角大口径高光学性能的 变焦纖。
背景技术：
近年来，各种电子摄^^置已经普及。这种电子摄像装置大多安装了变焦透
镜作为摄影纖。并且，随着近年来电子摄l蝶置的小型化，安装于电子摄f蝶
置上的变焦透镜也要求更进一步的小型化，为了满足这样的要求，已经提出了非 常多的小型变焦透镜的提案。
尤其是，在CCTV (Closed Circuit Television)等监视相机中，其在白天利用 可见光，夜间禾拥近红外光。为此，作为监视相机用透镜，提案有从可见光到近 红外线为止能够对应的小型变焦透镜(例如参照专利文献l， 2)。JP特许第3600870号公报JP特开2004-317901号公报
作为监视相机用透镜， 在暗淡场所育,更广范围监视的广角大口径变焦 透镜。另外，近年来，Mi^繊像元件(CCD或CMOS等)的百万像素^1行 促进，对能够确认被摄体更细特征即的附胃百万像素对自镜的期待日益高涨。 进一步，近年来广泛普及的小型监视用针 L相机所可能i柳的更加小型的变焦透 镜的要求也日益提高。
然而，对于百万像素对应的电子摄像装置用透镜，为了能够辨认到被摄体的 进一步细微的特征，还需要对在画面周边产生的各种像差进行良好附卜正。
但是，上述专利文献l， 2记载的变焦透镜，由于至能够对应百万像素化的 摄像元件的禾镀为止而难于对以轴上縫禾喊差等为代表的各像差进行补正，所 以作为百万像素对应的电子摄^^置用M是不合适的。
发明内容
本发明为解决上述现有技术中的问题，其目的在于提供一种小型广角大口径、且具备可对应百万像素化的摄像元件的高光学性能的变焦透镜。
为解决战课题实现目的,权利要求1的发明涉及的变焦M，其特征在于，
从物体侧依次配设具有负折射力的第1透镜组、具有正折射力的第2 组而构成，M改变上述第l纖组和上述第2透镜组的间隔而改变焦距，并满足以下的条件式
(1) 0.8<|,//2|<1.0
其中，y;为上述第i纖组的焦距，/2为上述第2纖组的焦距。
根据该权利要求i戶舰的发明，會,合理规定上述第i纖组和上述第2透镜组的光焦度分配，变焦纖的小型化、广角化、大口径化变得更容易。
另外，权利要求2的发明涉及的变焦透镜为，在权利要求i记载的发明中，其特征在于，上述第2 组从物体侧依次配设第1透镜、第2透镜、第3 和第4^fl，上述第1，和上述第4 均具有正的折射力，并且至少一面形成非球面。
根据该权利要求2记载的发明，能够更加有效地补正球差、慧差及像散。另外，权禾腰求3的发明涉及的变焦,，在上述第2记载的发明中，其特
征在于，上述第2纖具有正的折射力，上述第3透镜具有负的折射力，另外，
上述第2纖和上述第3纖被接合，满足如下的剝牛式，
(2) v"22 〉 68
其中，《为上述第2纖的对d线的阿贝数。
根据该权利要求3记载的发明，能够对上述第2纖组的轴上色差进行很好的补正，能够维持可见光到近红外光区的优秀的光学性能。
另外，权利要求4的发明涉及的变焦邀竟，在权利要求1~3任一项记载的发明中，其特征在于，上述第1透镜组从物体侧依次配置具有负折射力的弯月形透镜形成的第l透镜，具有负折射力的第2 ，具有负折射力的第3透镜，具有正折射力的第4透镜，另外上述第3 M和上述第4 M被接合(接合)。
根据该权利要求4记载的发明，旨,对战第1纖组中的轴上色差进行良好的补正，會g够维持可见光至贩红外光区的优秀的光学性能。
另外，权利要求5的发明涉及的变焦纖，在权利要求H任一项记载的发 明中，其特征在于，构成上述第1離组的上述第4纖的对d线的阿贝数为礼 时，满足如下的^f牛式，
(3) Wl4 <25
根据该权利要求5记载的发明，能够抑制上述第1纖组产生的色差量，能 够提高色差的补正效果。
另外，权利要求6的发明涉及的变焦透镜，在权利要求1 5任一项记载的发 明中，其特征在于，构成上述第2 组的上述第3透镜的对d线的阿贝数为《 时，满足如下的条件式，
(4) <<25
根据该^利要求6记载的发明，育旨够抑制上述第2皿组产生的色差量，能 够提高腫的补正效果。
另外，权利要求7的发明涉及的变焦M，在权利要求14任一项记载的发 明中，其特征在于，M沿着光轴向物体侧移动战第2纖组，进行》AT角端 向望远端的变倍，m沿着光轴向像方移动上述第1 组，进行伴随变倍的像 面补正。
根据该权利要求7记载的发明，因为变倍时各透镜组没有突出出来，所以能 够维持变焦透镜的小型化。 [发明效果]
根据本发明，起到會,掛共一种小型广角大口径、且具备可对应百万像素化
的摄像元件的高光学性能变焦M这样的效果。
图1为示出实施例1变焦 结构^光轴的截面图。
图2为示出实施例1变焦M的广角端中的球差、像散和畸变的图。
图3为示出实施例1变焦透镜的望远端中的球差、像散和畸变的图。
图4为示出实施例2变焦itll结构沿着光轴的截面图。
图5为示出实施例2变焦M的广角端中的球差、像散和畸变的图。
图6为示出实施例2变焦itH的望远端中的球差、像散和畸变的图。6励，200变焦纖G,,， G21第l透镜组G12， G22第2透镜组
丄Ul ，^121 ，丄221 ， 1
"^112 ，厶22 ，丄212 ，丄222 第2丄U3 ，，丄2U ，丄223 3
丄U4 ,厶24 ，丄214 ，丄224 ^ 4
STP光阑CG盖玻片
具体实施例方式
下面对本发明涉及的变焦透镜的优选实施方式进行详细说明。本发明实施方式涉及的变焦邀竟，从物体侧依次配设具有负折射力的第1透镜组、具有正折射力的第2纖组而构成，该变焦纖舰改变上述第1纖组和上述第2 组的间隔而改变焦距，另外，M31沿着光轴移动上述第1透镜组而进行聚焦。
本发明目的在于掛共一种小型广角大口径、且具备可X寸应百万像素化的摄像元件的高光学性能的变焦纖，为此，为实现该目的，进行如下所示的各种剝牛的设定。
首先，该实施方式涉及的变焦透镜为了实现小型广角大口径化，当将上述第l透镜组的焦距记为,，将上述第2透镜组的焦距记为/2时，i^满足以下的条件式
(1) 0.8<|,//2|<1.0
该条件式(i)为用于规定上述第i透镜组的焦距/;与上述第2 ，组的焦
距/2的比率的式子。M满足该斜牛式(1)，會,适当规定上述第1 组和上
述第2透镜组的光焦度分配，而使变焦透镜的小型化、广角化、大口径化更容易。斜牛式(1)中，如果低于其下限，贝U上述第2纖组的正折射力会变得过弱，在变倍时该第2 组的移动量增加，所以，光学系统难于小型化。另一方面，条件式(1)中，如果超过其上限，则战第1透镜组的负的折射力变弱而广角
化变难，并且上述第2透镜组正的折射力变强而导致球差补正过量，所以不作为雌。
进一步，该实施方式涉及的变焦纖为鹏百万像素化的摄像元件，还要求 能够对画面周边产生的各像差进行良好的补正。
因此，该实施方式涉及的变焦纖中，i:^第2纖组从物体侧依次配设第 1透镜、第2透镜、第3透镜和第4 M而构成，并且，上述第1纖和上述第 4 M均具有正的折射九并且均至少一面形成非球面。这样，會辦更加有效地 补正球差、慧差及像散。
另外，该实施方式涉及的变焦,中，，第2 组的第2透镜具有正的 折射力，战第2M组的第3透镜具有负的折射力，并且，上述第2纖和上 述第3 被接合在一起，这样，會辦对上述第2 M组中产生的轴上M 进行很好的补正。
除ilfct外，该实施方式涉及的变焦 中，构成上述第2 3tlt组的第2透镜
的对d线的阿贝数记为《时，雌满足如下的割牛式，
(2) k/22>68
通过满足该条件式(2)，即采用满足该条件式(2)的低色散材料形成上述 第2透镜组的第2纖，能够对上述第2透镜组的轴上爐进行很好的补正，能 够维持可见光到近红外光区的优秀的光学性能。如果低于割牛式(2)的下限， 则对轴上色差的补正变难，将不能够维持可见光到近红外光区的优秀的光学性 能。
另外，在该实施方式涉及的变焦透镜中，上述第1纖组从物体侧依次配置-具有负折射力的弯月形 形成的第1透镜，具有负折射力的第2 ，具有负 折射力的第3透镜，具有正折射力的第4纖，另外，战第3透镜和上述第4 透镜,被接合。这样，能够对上述第1 组中产生的轴上色差进行很好的补 正，能够维持可见光到近红外光区的优秀的光学性能。
另外，为维持变焦纖良好的光学性能，ttii^齡纖组都进行色差补正。
因此，在该实施方式涉及的变焦纖中，首先，构成上述第l透镜组的上述 第4透镜的对d线的阿贝数为 时，满足如下的剝牛式，
(3) <<25
通过满足该条件式(3),即釆用满足该条件式(3)的低色散材料形成，第1透镜组的第4纖，肯g够抑制上述第1纖娜万产生的條量，倉,高色
差补正效果。具体地，M满足该条件式(3)，上述第lM组包含的负3tl所
产生的轴上^和倍率色差 :正 即上述第1 组的第4透镜在与上述负皿相反的方向上同量产生轴上色差和倍率色差，从而能够对旨第i itH会i^
生的色差进行补正。如果超过斜牛式(3)的上限，贝杯會敏战第1纖组的第4纖产生补正所需之量的色差，结果是导致不會树该第1纖组产生的縫完全补正掉，所以不作为雌。
另外，该实施方式涉及的变焦 其特征在于，在构成上述第2透镜组的上述第3纖的对d线的阿贝数为《时，满足如下的^#式，
(4) v《3<25
通过满足该条件式(4)，即采用满足该条件式(4)的低色散材料形成上述第2透镜组的第3纖，能够抑制上述第2纖组产生的縫量，能够提高色差补正效果。具体地，通过满足该^#式(4)，上述第2纖组包括的正纖所产生的轴上色差和倍率色差ilil负透镜即，第2透镜组的第3 ,在与上述正透镜相反的方向上同量产生轴上色差和倍率色差，从而會,对该整个第2 ，组产生的色差进行补正。如果超过斜牛式(4)的上限，贝怀育述战第2纖组的第3透镜产生补正所需之量的色差，结果是导致不會树織2纖组产生的爐完全补正掉，所以，不作为优选。
另外，在该实施方式涉及的变焦纖中，通过沿着光轴向物体侧移动战第2纖组，进行 角端向望远端的变倍，通过髓光轴向像方移动战第1透镜组，进行伴随变倍的像面补正。因为变倍时各透镜组没有突出出来，所以能够维持变焦透镜的小型化。
综上所述，该实施方式中涉及的变焦 ，因为具有上述特征，能够实现小型广角大口径化，并能够具备可对应百万像素化的摄像元件的高光学性能。该变焦纖最适合用于进行3倍左右的变倍的监视相机。进一步，该变焦纖M31^用适当糊瞎面结构，會,以少的透镜数实现有效的各像差补正，并且會,实现光学系统小型轻量化、制造^低廉化。
下面给出本发明涉及的变焦透镜的实施例。(实施例l)
图1为示出实施例1变焦M结构沿着光轴的截面图。该变焦 100，从未图示的物体侧依次配设具有负折射力的第1透镜组G 、具有正折射力的第2透镜组G,2而构成，在第1 ，组G,'和第2透镜组G,2之间设置光阑STP。另外,在第2纖组G,2和像面MG之间，酉己置有盖玻片CG。在像面MG，配置有CCD或CMOS等摄像元件的受光面。
该变焦纖励舰沿着光轴麟2纖组G12向上述物体侧移动而进行从广角端到望远端的变倍，M沿着光轴使第1 itlt组Gn向像面MG移动而进行伴随变倍的像面补正。另外，舰髓光轴移动第l纖组Gn进行聚焦。
第1透镜组0 从物体侧依次配设具有负折射力的弯月形第1透镜L川、具有负折射力的第2透镜L112、具有负折射力的第3透镜L113、和具有正折射力的第4igllLu4。另外上述第3if^Lu3、和具有正折射力的第4透镜Lu4被接合。
第2透镜组G2从物体侧依次配设具有正折射力的第1透镜L121、具有正折射力的第2透镜L122、具有负折射力的第3透镜L123、和具有正折射力的第4透镜L124。第1透镜L121的两面形成非球面。第2 igU L122、和第3透镜L,23被接合。另外，第4透镜Lw的两面也形成非球面。
下面给出实施例1中变焦透镜有关各种劍Ii(据。
焦距(f) =3.10醒(广角端)~8.65匪(望远端)
F#=1.24 (广角端) 2.17 (望远端)
视角(2o)) =132.5。(广角端)43.8° (望远端)
(斜牛式(1)中相关的数值)
第1透镜组Gn的焦距(fi) 二8,247mm
第2itlt组G,2的焦距(f2) =9.696mm
|
(条件式(2)中相关的数值)
构成第2透镜组G,2的第2透镜L,22的对d线的阿贝数(h/22) =81.60(条件式(3)中相关的数值)
构成第l透镜组Gn的第4透镜Lm的对d线的阿贝数(h/14) =17.98(条件式(4)中相关的数值)
构成第2透镜组G12的第3透镜L123的对d线的阿贝数(《)=23.78r产25.7805
d尸0.90 nd^l.90366 vd产31.31r2=6.6728d一.80 r产19.4704
d3=0.60 nd2=l.83481 vd2=42.71
r4=367.5043
drO.10
r5=20.4895
d5=0.60 nd3=l.83481 vd一2,71 r6=l 1.0361
4=2.16 ndrl.94595 vdrl7.98 r =44.4532
d尸12.47(广角端卜2.46 (望远端) r8=co (光阑)
(18=7.56(广角端卜1.03 (望远端)
r9=8.2782 (非球面)
d9=3.49 nd5=1.61881 vd5=63.85
r10-31.8961 (非球面)
d10=0.10
rn=8.2786
d =3.94 nd^l.49700 vd^=81.60 r12="25.7145
d12=0.60 nd产l.84666 vdy=23.78
r13=6.0000
d13=1.85
1*14=譜00 (非球面)
d14=1.96 nd8=1.80610 vd8=40.73
r15=244.3707 (非球面)
dfl.OO(广角端H7.53 (望远端)
r16=oo
d16=1.20 nd9=1.51633 vd9=64.14
r17=oo
d17=3.43r18=< (像面)
圆锥系数(K)禾口非球面系数(A， B， C， D)
(第9面)
K二0.703385
A=2.645268x 10A B=5.172701 x l(T6，C=-3.028016x 10-7， D=5.896640x 10-9，(第10面)K:3駕316
A=1.696927xl04， B=1.263759x 10、C二2.526369x 10-7， I>6.185531x l(T9，(第14面)K;0.501755
A=6.203201 x 104， B二6.066378x 10—5,C=4.714249x 10、 D="2.207590x IO墨7，(第15面)K=30.000000
A=1.035475x Id3, B;6398933x 10-5，C4.890914xl0"6， D="2.372387x 10'7，
另外，图2为示出实施例1变焦纖的广角端球差、像散和畸变的图。图3为示出实施例1变焦透镜的望远端中的球差、像散和畸变的图。图中，Fno为F值，2co为视角。另外，像散图中的符号AS， AM分别表示弧矢像面、子午像面的像差。
(实施例2)
图4为示出实施例2变焦纖结构沿着光轴的截面图。该变焦纖200，从未图示的物体侧依次配设具有负折射力的第1透镜组G2,、具有正折射力的第2纖组022，在第1透镜组G2,和第2透镜组G22之间设置光阑STP。另外，在第2透镜组G"和像面MG之间，配置有盖玻片CG。在像面MG，配置有CCD或CMOS等摄像元件的受光面。
该变焦纖200 M沿着光轴j蝶2纖组G22向上述物体侧移动而进行从
广角端到望远端的变倍，m沿着光轴使第1透镜组G21向像面MG移动而进行
伴随变倍的像面补正。另外，通过、歸光轴移动第1 ^且021进行聚焦。第1透镜组G2,从物体侧依次配设具有负折射力的弯月形第1透镜1^ 、具 有负折射力的第2透镜L2,2、具有负折射力的第3透镜L^、和具有正折射力的 第4透镜L2,4。另外上述第3透镜L^、禾口具有正折射力的第4透镜L^被接合
在—起。
第2 M组G22从物体侧依次配设具有正折射力的第1 L^、具有正折 射力的第2透镜L222、具有负折射力的第3 1^3、和具有正折射力的第4透 镜L224。第1透镜L22i的两面形成非球面。第2 L222、和第3 L223被接 合。另外，第4纖1^24的两面也形成非球面。
下面给出实施例2中变焦M有关各种数nm
焦距(f) =3.10mm (广角端)-8.70mm (望远端)
F值-1.25 (广角端) 2.12 (望远端)
视角(2co) =132.5。(广角端)~43.3° (望远端)
(条件式(1)中相关的数值)
第l3tli组G2,的焦距(f,) 二8.937mm
第2透镜组G22的焦距(f2) =9.407匪
|fi/f2|=0.95
(条件式(2)中相关的数值)
构成第2M组G22的第2if^L222的对d线的阿贝数(n/22) =81.60
(条件式(3)中相关的数值)
构成第1透镜组G2，的第4透镜L214的对d线的阿贝数(《)=17.98 (条件式(4)中相关的数值)
构成第2透镜组G22的第3 L223的对d线的阿贝数(W23 ) =23.78 r产25.顿7
di^O.90 nd尸l.90366 vd产3131
r2=6.7988
d2=4.64
r产18.4890
d3=0.60 nd2=l.83481 vd2=42.71
r4-359.3822
df=0J0
r5=22.4990
13d5=0.60 nd3=l.83481 vd342.71r6=l 1.8579
4=2,28 ndH.94595 vdrl7.98ry=€0.1927
d产13.95(广角端卜2.31 (望远端)r8=oo (光阑)
(18=6.81(广角端>4.00 (望远端)
r9=8.0019 (非球面)
d9=3.19 nd^l.61881 vd5=63.85
r10=^44,6631 (非細)
d10=0.16
r =7.5680
d =3.35 nd6=l.49700 vd^81.60r12;68.8650
d12=0.60 ndfl.84666 vd产23.78
r13=5.6511
d13=1.59
r14=7.7031 (非細)d14=2.31 nd8=l.,0 vd8=40.73r15=863291 (非細)山5=1.00(广角端>^6.89 (望远端)
d16=1.20 nd9=1.51633 vd9=64.14
r17=cod,尸3.48r18^o (像面)
圆锥系数(K)和非球面系数(A， B， C， D)
(第9面)
K二0.630905
A=2.764009x 10-5， B=4.840536x IO气C;3.045960x 10—7， D=5.989457x 10—9，(第10面) K;0.974950
A=l.827991 x 104， B=5.832139x 10—7, C=~2.698910xl0—7， I>6.609987x 10—9， (第14面) K二0.622646
A=5.734649x 104， B;5.450917x 10-5， 04.702484xl0气D^2.464128x 10-7， (第15面) K=l 7.165964
A=1.003968x 10—3， B=~5307516x 10—5， 0=4.791478x10、 D^2.778915x IO國7，
另外，图5为示出实施例2变焦纖的广角端球差、像散和畸变的图。 图6为示出实施例2变焦纖的望远端中的球差、像散和畸变的图。图中，
Fno为F值，2w为视角。另外，像散图中的符号AS， AM分别表示弧矢像面、
子午像面的像差。
在上述数值数据中，r,， r2.......为各透镜等的曲率半径，d,， d2，......为各
纖等的壁厚或它们的面间隔，ndP nd2，......为各纖等的d线的折射率，vd,，
vd2，......为各透镜等的d线的阿贝数。
另外，在和光轴垂直的高度为y，以面顶为原点时的在高度y的光轴方向的 位移量为Z (y)时，上述各非球面皿用下式表示。<formula>formula see original document page 15</formula>其中，R为近轴曲率半径，K为圆锥系数，A， B， C， D分别为4次，6次， 8次10次的非球面系数。
如上所述，该实施例涉及的变焦透镜因为具有上述的特征，所以能够作为小 型广角大口径且具备可对应百万像素化的高光学性能的变焦纖。艮卩，该变焦透 镜广角端视角在嫌。以上，F值也为约l,2以上，另外，因为能够对可见光(波 长587.56nm)到近红外区(波长850.00nm)的各像差进行良好的补正，所以驗合作为进行3倍左右变倍的百万像素对应的监视相机。进一步，该变焦透镜 M采用形成有魏非球面的纖而构成，不但能够以很少的纖块M行各像 差的补正，而且能够实现光学系统的小型轻量化，制造成本的斷氐。 [产业上的利用可能銜
如上所述，该发明的变焦纖在百万像素fW应的监视相机中很有效，尤其， 最适用于可见光到近红外光区要求具有高光学性能的小型半球式监视相机。
权利要求
1.一种变焦透镜，其特征在于，从物体侧依次配设具有负折射力的第1透镜组、具有正折射力的第2透镜组而构成，通过改变上述第1透镜组和上述第2透镜组的间隔而改变焦距，并满足以下的条件式(1)0.8＜|f1/f2|＜1.0，其中，f1为上述第1透镜组的焦距，f2为上述第2透镜组的焦距。
2.根据权利要求1所述的变焦邀竟，其特征在于，上述第2 M纟IA物体侧依次配设第1纖、第2纖、第3纖和第4透 镜而构成，上述第1 和±^第4 均由具有正的折射力并且至少一面形成非球面 的透镜构成。
3. 根据权利要求2戶皿的变焦 ， ^f寺征在于，上述第2纖具有正的折射力，上述第3纖具有负的折射力，另外，±3^第2纖和上述第3纖被接合，且满足如下的割牛式(2): v《〉68其中，《为上述第2纖的对d线的阿贝数。
4. 根据权禾腰求1 3中任一项戶脱的变焦纖，其特征在于，上述第1纖组从物体侧依次配置具有负折射力的弯月形纖的第1纖、 具有负折射力的第2透镜、具有负折射力的第3M、具有正折射力的第4ii^ 而构成，另外，上述第3纖和上述第4透镜被接合。
5. 根据权禾腰求14中任一项戶脱的变焦纖，其特征在于， 构成上述第1纖组的上述第4透镜的对d线的阿贝数为《时，满足如下的条件式(3):<formula>formula see original document page 2</formula>
6. 根据权利要求1 5中任一项所述的变焦透镜，其特征在于，构成上述第2 纖组的上述第3纖的对d线的阿贝数为《时，满足如下的割牛式(4):
7.根据权利要求l一中任一项所述的变焦透镜，其特征在于，M沿着光轴向物体侧移动战第2透镜组，进行从广角端向望远端的变倍，通过沿着光轴向像侦够动说第1 组，进行伴随变倍的像面补正。
全文摘要
提供一种小型广角大口径、且具备可对应百万像素化的摄像元件的高光学性能的变焦透镜。该变焦透镜(100)从物体侧依次配设具有负折射力的第1透镜组(G11)、具有正折射力的第2透镜组(G12)而构成。该变焦透镜(100)，通过沿着光轴使第2透镜组(G12)向上述物体侧移动而进行由广角端到望远端的变倍，通过沿着光轴使第1透镜组(G11)向像面IMG移动而进行伴随变倍的像面补正。另外，通过沿着光轴移动第1透镜组(G11)进行聚焦。通过满足规定条件，可对应百万像素化。
文档编号G02B15/177GK101650466SQ20091016696
公开日2010年2月17日 申请日期2009年8月10日 优先权日2008年8月13日
发明者来 未 申请人:株式会社腾龙