专利名称：变焦透镜和成像设备的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种变焦透镜和一种成像设备。更具体地，本公开涉及一种变焦透镜以及包括该变焦透镜的成像设备的技术，所述变焦透镜被小型化，且可变放大率提高，并且其适用于诸如数字照相机或数字摄像机的数字I/O设备的图像捕获光学系统。
背景技术：
近年来，广泛地使用利用固态成像元件的诸如数字照相机的成像设备。伴随着数字照相机的这种普及，需要进一步提高图像质量。在具有大量像素的数字照相机等中，需要成像性能优越的图像捕获透镜，尤其是变焦透镜。此外，对小型化、增大的场角、以及提高的可变放大率的要求也日益高涨。因此，需要高性能和紧凑的变焦透镜。存在许多类型的变焦透镜用于数字照相机中。三组变焦光学系统公知为适于小型化和提高场角的透镜类型。在此情况下，在三组变焦光学系统中，从物侧到像侧依次布置具有负屈光力的第一透镜组、具有正屈光力的第二透镜组以及具有正屈光力的第三透镜组。例如，在日本专利公开 No. 2007-102182、2007-14059、2008-241794、2008-292911、 2009-20337和2009-251433 (下文称为专利文献1至6)中描述了这种三组变焦光学系统。在专利文献1至6中描述的每个变焦透镜中，建议了一种紧凑变焦透镜，在该紧凑变焦透镜中，第一透镜组由两片透镜组成。
发明内容
然而，在专利文献1和2中描述的每个变焦透镜中，分别地，第二透镜组由两片粘合透镜组成，或者由两片正透镜和粘合透镜组成。因此，第二透镜组的厚度较大。此外，执行可变放大的第二透镜组的移动量相对于远摄端和广角端之间的光学总长度的平均值较小， 因此该光学总长度相对于可变放大比较长。因此，具体地，变焦透镜在存储过程中的光学总长度变长。此外，可变放大比设置为小于3. 9，因此，很难说充分进行了小型化和提高的可变放大率之间的兼容。在专利文献3中描述的变焦透镜中，可变放大比设置为等于或大于5. 9，因此实现了提高的可变放大率。然而，在专利文献3中描述的变焦透镜中，第一透镜组的透镜间隔相对于远摄端的光学总长度较长，并且远摄端的光学总长度相对于远摄端的焦距较长。此外， 第二透镜组由两片粘合透镜组成，并且布置了可移动的孔径光阑。因此，变焦透镜在存储过程中的光学总长度变长，因此很难说实现了充分的小型化。在专利文献4中描述的变焦透镜中，第二透镜组由通过将三片透镜彼此接合而获得的粘合透镜组成。然而，粘合透镜的厚度大，并且光学总长度设置得相对于远摄端的焦距较长。此外，可变放大比设置为小于3. 9，因此很难说充分进行了小型化和提高可变放大率之间的兼容。在专利文献5中描述的变焦透镜中，远摄端的光学总长度相对于远摄端的总长度较长，第二透镜组由两片正透镜和粘合透镜组成，因此第二透镜组的厚度大。此外，可变放
4大比设置为约3. 8，因此很难说充分进行了小型化和提高可变倍率(variable power)之间的兼容。在专利文献6中描述的变焦透镜中，可变放大比设置为约4. 7，因此实现了提高的可变倍率。然而，因为第一透镜组中的第二透镜的折射率未设置为足够大的值，所以第一透镜和第二透镜之间的间隔相对于远摄端的光学总长度变长。此外，第二透镜组由从物侧到像侧依次布置的正粘合透镜、负粘合透镜和正透镜组成。因此，该透镜组的厚度和相对于可变放大比较大，而且远摄端的光学总长度相对于远摄端的焦距较大。具体地，变焦透镜在存储过程中的光学总长度较长。因此，很难说实现了充分的小型化。为了解决上述问题而做出了本公开，因此期望提供一种能够实现小型化和提高的可变放大率的变焦透镜、以及包括该变焦透镜的成像设备。为了实现上述期望，根据本公开的实施例，提供了一种变焦透镜，其中从物侧到像侧依次布置具有负屈光力的第一透镜组、具有正屈光力的第二透镜组、以及具有正屈光力的第三透镜组；在从广角端到远摄端的可变放大过程中，移动所述第一透镜组，并将所述第二透镜组向物侧移动，使得所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的空气间隔减小，并且所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的空气间隔增大；如下构造所述第一透镜组从物侧到像侧依次布置其两个表面分别由非球面形成且其凹表面指向像侧的负透镜、以及其两个表面分别由球面形成且其凸表面指向物侧的正凹凸透镜；在所述第二透镜组的附近布置固定的孔径光阑；并且满足条件表达式(1)至(8)(1)ν12 < 20 ；(2)nl2 > 1. 95 ；(3) (Lll L12)/Lt < 0. 07 ；(4)Lt/ft < 1. 65 ；(5)0. 9 < Lt/Lw < 1. 1 ；(6) β 2t/ β 2w > 4. 3 ；(7) L2Gtw/ {(Lt+Lw) /2} > 0. 45 ；以及(8) (LlG+L2G+L3G)/{a · (ft · fw)1/2} < 0. 2其中，vl2是所述第一透镜组的所述正凹凸透镜的阿贝数，nl2是所述第一透镜组的所述正凹凸透镜的d线折射率，Lll L12是从所述第一透镜组的所述负透镜的像侧的表面顶点到所述第一透镜组的所述正凹凸透镜的物侧的表面顶点的空气间隔，Lt是远摄端中从所述第一透镜组的负透镜的物侧的表面顶点到图像捕获表面的距离，ft是远摄端中整个透镜系统的焦距，Lw是广角端中从所述第一透镜组的所述负透镜的物侧的表面顶点到图像捕获表面的距离，β 2t是远摄端中所述第二透镜组的横向放大率，β 2w是广角端中所述第二透镜组的横向放大率，L2Gtw是从广角端到远摄端的可变放大过程中所述第二透镜组的移动量，LlG是从所述第一透镜组的物侧的表面顶点到像侧的表面顶点的距离，L2G是从所述第二透镜组的物侧的表面顶点到像侧的表面顶点的距离，L3G是从所述第三透镜组的物侧的表面顶点到像侧的表面顶点的距离，α是可变放大比，并且fw是广角端中整个透镜系统的焦距。因此，在本实施例的变焦透镜中，在缩短了整个光学长度之后进行提高的可变放大率。
优选地，在上述变焦透镜中，在所述透镜组中，从物侧到像侧依次至少布置其物侧表面由非球面形成的第一正透镜、以及通过将第二正透镜和负透镜彼此接合而获得的粘合透镜，并且满足条件表达式(9)和(10)(9)v21>60;以及(10) (L21 L23)/ft < 0. 18其中v21是所述第二透镜组的所述第一正透镜的阿贝数，并且L21 L23是从所述第二透镜组的所述第一正透镜的物侧的表面顶点至所述粘合透镜的像侧的表面顶点的距离。以如上所述方式构造第二透镜组，并且满足条件表达式(9)和(10)，这使得可以在对第二透镜组给出强的正屈光力的同时满意地进行对球面像差和色差的校正，并且还可以缩短光学总长度。优选地，在上述变焦透镜中，所述第一正透镜是其凸表面指向物侧的透镜，而且， 所述孔径光阑布置为比所述第一正透镜的物侧的表面顶点更靠近像侧，并且比所述第一正透镜的像侧的表面顶点更靠近物侧。孔径光阑布置为比第一正透镜的物侧的表面顶点更靠近像侧，并且比第一正透镜的像侧的表面顶点更靠近物侧，这使得在光轴方向上的孔径光阑的位置与第一正透镜的位
置重叠。优选地，在上述变焦透镜中，所述第三透镜组被制造为聚焦透镜组，所述聚焦透镜组包括由树脂制造的一片正透镜，并且所述第三透镜组满足条件表达式(11)(11)0. 045 < p3 < 0. 06其中p3是所述第三透镜组的屈光力。所述第三透镜组被制造为聚焦透镜组，所述聚焦透镜组包括由树脂制造的正透镜，并且所述第三透镜组满足条件表达式(11)，这使得远摄端中的放大率的色差变小，并且第三透镜组的移动量变小。优选地，在上述变焦透镜中，满足条件表达式(12)(12) 0. 2 < (L1G+L2G+L3G) / {(Lt+Lw) /2} < 0. 3。满足上述条件表达式(1 ，这使得维持光学总长度与第一至第三透镜组的厚度之间的平衡。根据本发明的另一实施例，提供了一种成像设备，包括变焦透镜；以及将由所述变焦透镜形成的光学图像变换为电信号的成像元件，其中在所述变焦透镜中，从物侧到像侧依次布置具有负屈光力的第一透镜组、具有正屈光力的第二透镜组、以及具有正屈光力的第三透镜组；在从广角端到远摄端的可变放大过程中，移动所述第一透镜组，并将所述第二透镜组向物侧移动，使得所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的空气间隔减小，并且所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的空气间隔增大；如下构造所述第一透镜组从物侧到像侧依次布置其两个表面分别由非球面形成且其凹表面指向像侧的负透镜、以及其两个表面分别由球面形成且其凸表面指向物侧的正凹凸透镜；在所述第二透镜组的附近布置固定的孔径光阑；并且满足条件表达式(1)至(8)(1)ν12 < 20 ；
(2)nl2 > 1. 95 ；(3) (Lll L12)/Lt < 0. 07 ；(4)Lt/ft < 1. 65 ；(5)0. 9 < Lt/Lw < 1. 1 ；(6) β 2t/ β 2w > 4. 3 ；(7) L2Gtw/ {(Lt+Lw) /2} > 0. 45 ；以及(8) (LlG+L2G+L3G)/{a · (ft · fw)1/2} < 0. 2其中，vl2是所述第一透镜组的所述正凹凸透镜的阿贝数，nl2是所述第一透镜组的所述正凹凸透镜的d线折射率，Lll L12是从所述第一透镜组的所述负透镜的像侧的表面顶点到所述第一透镜组的所述正凹凸透镜的物侧的表面顶点之间的空气间隔，Lt是远摄端中从所述第一透镜组的负透镜的物侧的表面顶点到图像捕获表面的距离，ft是远摄端中整个透镜系统的焦距，Lw是广角端中从所述第一透镜组的所述负透镜的物侧的表面顶点到图像捕获表面的距离，β 2t是远摄端中所述第二透镜组的横向放大率，β 2w是广角端中所述第二透镜组的横向放大率，L2Gtw是从广角端到远摄端的可变放大过程中所述第二透镜组的移动量，LlG是从所述第一透镜组的物侧的表面顶点到像侧的表面顶点的距离，L2G 是从所述第二透镜组的物侧的表面顶点到像侧的表面顶点的距离，L3G是从所述第三透镜组的物侧的表面顶点到像侧的表面顶点的距离，α是可变放大比，并且fw是广角端中整个透镜系统的焦距。因此，在成像设备中，在缩短了变焦透镜的光学总长度之后提高可变放大率。如上所述，根据本公开，可以对变焦透镜和成像设备实现小型化和提高的可变放大率。具体地，可以实现提高的可变放大率，其中，可变放大比等于或大于4. 5。
图1是示出根据本公开的第一实施例的变焦透镜的透镜构造的视图；图2与图3和4是将具体数值应用到第一实施例的变焦透镜中的数值示例的像差图，并且图2也是示出广角端状态中的球面像差、场曲和畸变(distortion aberration)的视图；图3是示出中间焦距状态中的球面像差、场曲和畸变的视图；图4是示出远摄端状态中的球面像差、场曲和畸变的视图；图5是示出根据本公开的第二实施例的变焦透镜的透镜构造的视图；图6与图7和8是将具体数值应用到第二实施例的变焦透镜中的数值示例的像差图，并且图6也是示出广角端状态中的球面像差、场曲和畸变的视图；图7是示出中间焦距状态中的球面像差、场曲和畸变的视图；图8是示出远摄端状态中的球面像差、场曲和畸变的视图；图9是示出根据本公开的第三实施例的变焦透镜的透镜构造的视图；图10与图11和12是将具体数值应用到第三实施例的变焦透镜中的数值示例的像差图，并且图10也是示出广角端状态中的球面像差、场曲和畸变的视图；图11是示出中间焦距状态中的球面像差、场曲和畸变的视图；图12是示出远摄端状态中的球面像差、场曲和畸变的视图；以及
图13是示出根据本公开的第四实施例的成像设备的配置的框图。
具体实施例方式下面将参照附图详细描述根据本公开的实施例的变焦透镜和成像设备。变焦透镜的构造如下构造根据本公开的一个实施例的变焦透镜从物侧到像侧依次布置具有负屈光力的第一透镜组、具有正屈光力的第二透镜组、以及具有正屈光力的第三透镜组。此外，在根据本公开的该实施例的变焦透镜中，在从广角端到远摄端的可变放大过程中，移动第一透镜组，并将第二透镜组向物侧移动，使得第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔减小，并且第二透镜组与第三透镜组之间的空气间隔增大。此外，在根据本公开的该实施例的变焦透镜中，如下构造第一透镜组从物侧到像侧依次布置其两个表面分别由非球面形成且凹表面指向像侧的负透镜、和其两个表面分别由球面形成且凸表面指向物侧的正凹凸透镜。而且，在第二透镜组的附近布置固定的孔径光阑。除此之外，根据本公开的该实施例的变焦透镜满足条件表达式(1)至(8)(1)ν12 < 20 ；(2)nl2 > 1. 95 ；(3) (Lll L12)/Lt < 0. 07 ；(4)Lt/ft < 1. 65 ；(5)0. 9 < Lt/Lw < 1. 1 ；(6) β 2t/ β 2w > 4. 3 ；(7) L2Gtw/ {(Lt+Lw) /2} > 0. 45 ；以及(8) (LlG+L2G+L3G)/{a · (ft · fw)1/2} < 0. 2其中，vl2是第一透镜组的正凹凸透镜的阿贝数，nl2是第一透镜组的正凹凸透镜的d线折射率，Lll L12是从第一透镜组的负透镜的像侧的表面顶点到第一透镜组的正凹凸透镜的物侧的表面顶点的空气间隔，Lt是远摄端中从第一透镜组的物侧的表面顶点到图像捕获表面的距离，ft是远摄端中整个透镜系统的焦距，Lw是广角端中从第一透镜组的负透镜的物侧的表面顶点到图像捕获表面的距离，β 2t是远摄端中第二透镜组的横向放大率，β 2w是广角端中第二透镜组的横向放大率，L2Gtw是从广角端到远摄端的可变放大过程中第二透镜组的移动量，LlG是从第一透镜组的物侧的表面顶点到像侧的表面顶点的距离，L2G是从第二透镜组的物侧的表面顶点到像侧的表面顶点的距离，L3G是从第三透镜组的物侧的表面顶点到像侧的表面顶点的距离，α是可变放大比，并且fw是广角端中整个透镜系统的焦距。条件表达式(1)是用于规范第一透镜组的正凹凸透镜的阿贝数的表达式。当超出条件表达式⑴的上限时，远摄端中的轴向色差变得劣化。因此，为了校正远摄端中的轴向色差的目的，需要弱化第一透镜组的负透镜和正凹凸透镜的屈光力，以提高第一透镜组的负透镜和正凹凸透镜之间的空气间隔。然而，当弱化第一透镜组的负透镜和正凹凸透镜的屈光力来提高第一透镜组的负透镜和正凹凸透镜之间的空气间隔时，第一透镜组的厚度增大，这阻碍了变焦透镜的小型化。
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因此，变焦透镜满足条件表达式(1)，由此可以防止远摄端中的轴向色差变得劣化，从而小型化变焦透镜。条件表达式O)是用于规范第一透镜组的正凹凸透镜的d线折射率的表达式。当第一透镜组的正凹凸透镜的d线折射率nl2落在第一透镜组的正凹凸透镜的d 线折射率nl2的下限1. 95之下时，变得难以在缩短第一透镜组的负透镜和正凹凸透镜之间的空气间隔的同时校正远摄端中的球面像差。因此，变焦透镜满足条件表达式(2)，由此可以在降低第一透镜组的厚度的同时满意地校正远摄端中的球面像差。条件表达式C3)是用于规范在远摄端中从第一透镜组的负透镜的像侧的表面顶点至第一透镜组的正凹凸透镜的物侧的表面顶点的空气间隔、与从第一透镜组的负透镜的物侧的表面顶点至图像捕获表面的距离之间的比率的表达式。虽然在某些情况中变焦透镜用作可折叠安装型光学系统，但是，在这样的情况中， 当期望实现提高的可变放大率时，远摄端中的光学总长度易于比广角端中的光学总长度更长。因此，变焦透镜在存储过程中的厚度与第一至第三透镜组的厚度(尤其是第一透镜组的厚度)一起对远摄端中的光学总长度施加了大的影响。因此，为了缩短变焦透镜在存储过程中的光学总长度的目的，需要在远摄端中的光学总长度与第一透镜组的厚度之间实现满意的平衡。于是，变焦透镜满足条件表达式(3)，这使得可以缩短远摄端中第一透镜组和第二透镜组的负透镜之间的距离，从而可以在提高的可变放大率与远摄端中光学总长度的缩短之间实现平衡。此外，第一透镜组的厚度降低，因此可以在变焦透镜的存储过程中缩短光学总长度与提高可变放大率之间实现平衡。条件表达式(4)是用于规范远摄端中从第一透镜组的负透镜的物侧的表面顶点至图像捕获表面的距离与远摄端中整个透镜系统的焦距的比率的表达式。虽然当期望实现提高的可变放大率时，光学总长度容易变长，然而，当光学总长度变长时，可能不能够实现小型化。于是，变焦透镜满足条件表达式，从而使得可以在提高的可变放大率与小型化之间实现平衡。条件表达式( 是用于规范远摄端中从第一透镜组的负透镜的物侧的表面顶点至图像捕获表面的距离与广角端中从第一透镜组的负透镜的该表面顶点至图像捕获表面的距离的比率的表达式。在根据本公开的实施例的变焦透镜中，固定的孔径光阑布置在第二透镜组的附近。因此，当远摄端中的光学总长度相对于广角端中的光学总长度变得太长时，远摄端中的 F数变得太暗。另一方面，当远摄端中的光学总长度相对于广角端中的光学总长度变得太短时，广角端中的F数变得太亮。于是，变焦透镜满足条件表达式( ，这使得远摄端中的F数不变得极暗，并且广角端中的F数也不变得极亮。结果，可以实现小型化和高性能两者。条件表达式(6)是用于规范远摄端中第二透镜组的横向放大率与广角端中第二透镜组的横向放大率的比率的表达式。在根据本公开的实施例的变焦透镜中，第二透镜组的移动量设置为大于第一和第三透镜组的任一个的移动量。因此，第二透镜组的移动量对可变放大率施加了大的影响。
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于是，变焦透镜满足条件表达式(6)，这使得可以针对光学总长度合适地设置第二透镜组在可变放大过程中的移动量，并且可以实现小型化和提高的可变放大率两者。条件表达式(7)是用于规范第二透镜组的移动量与第一透镜组的负透镜的厚度之间的关系的表达式。在根据本公开的实施例的变焦透镜中，第二透镜组的移动量设置为大于第一和第三透镜组中的任一个的移动量。因此，第二透镜组的移动量对可变放大率施加了大的影响。于是，变焦透镜满足条件表达式(7)，这使得可以针对光学总长度合适地设置第二透镜组在可变放大过程中的移动量，并且可以实现小型化和提高的可变放大率两者。条件表达式(8)是用于规范第一至第三透镜组的厚度与广角端中整个透镜系统的焦距的比率的表达式。当超出了条件表达式(8)的上限时，变焦透镜在存储过程中的厚度变得太大，并且也难以确保高的可变放大比。于是，变焦透镜满足条件表达式(8)，这使得可以实现提高的可变放大率和小型化两者。具体地，变得可以进行满意的像差校正，并且变得可以缩短变焦透镜在存储过程中的光学总长度。在根据本公开的实施例的变焦透镜中，优选地，构造透镜组，使得从物侧到像侧依次至少布置其物侧表面由非球面形成的第一正透镜、以及通过将第二正透镜和负透镜彼此接合而获得的粘合透镜，并且满足条件表达式(9)和(10)(9)v21>60;以及(10) (L21 L23)/ft < 0. 18其中v21是第二透镜组的正透镜的阿贝数，并且L21 L23是从第二透镜组的第一正透镜的物侧的表面顶点至粘合透镜的像侧的表面顶点的距离。第二透镜组至少由其物侧表面由非球面形成的第一正透镜、与通过将第二正透镜和负透镜彼此接合而获得的粘合透镜组成，这使得可以在对第二透镜组给出强的正屈光力的同时满意地校正球面像差和色差两者。此外，因为第二透镜组的前侧主点可以位于物侧上，所以可以缩短光学总长度。此外，可以在向第二透镜组给出强的正屈光力的同时降低粘合透镜的厚度，并且，在此情况下，与从物侧向像侧依次布置通过将正透镜和负透镜彼此接合而获得的粘合透镜以及正透镜的构造的情况相比，可以比分别在粘合透镜的两个表面上都布置非球面的情况中更抑制成本。因此，可以实现第二透镜组的薄化、光学总长度的缩短、以及制造成本的降低。条件表达式(9)是用于规范第二透镜组的第一正透镜的阿贝数的表达式。变焦透镜满足条件表达式(9)，这使得可以在向第二透镜组给出强的正屈光力的同时满意地校正色差。条件表达式(10)是用于规范远摄端中从第二透镜组的第一正透镜的物侧的表面顶点至粘合透镜的像侧的表面顶点的距离与整个透镜系统的焦距的比率的表达式。透镜满足条件表达式(10)，这使得可以实现高可变放大率，并且可以缩短变焦透镜在存储过程中的光学总长度。在根据本公开的实施例的变焦透镜中，优选地，第一正透镜是其凸表面指向物侧的透镜，并且孔径光阑布置为比第一正透镜的物侧的表面顶点更靠近像侧，并且比第一正透镜的像侧的表面顶点更靠近物侧。孔径光阑布置为比第一正透镜的物侧的表面顶点更靠近像侧，并且比第一正透镜的像侧的表面顶点更靠近物侧，这使得在光轴方向上的孔径光阑的位置与第一正透镜的位置重叠，因此可以小型化变焦透镜。在根据本公开的实施例的变焦透镜中，优选地，将第三透镜组制造为聚焦透镜组， 所述聚焦透镜组包括由树脂制造的一片正透镜，并且第三透镜组满足条件表达式(11)(11)0. 045 < p3 < 0. 06其中p3是第三透镜组的屈光力。条件表达式(11)是用于规范第三透镜组的屈光力的表达式。当第三透镜组的屈光力p3超出条件表达式(11)中的上限0.06时，第三透镜组的屈光力变得太大，因此远摄端中的放大率的色差变大。与此相反，当第三透镜组的屈光力p3落到条件表达式(11)中的下限0. 045之下时，第三透镜组的屈光力变得太小，因此，作为聚焦透镜组的第三透镜组的移动距离变大。 具体地，当期望实现高可变放大率时，第三透镜组的移动量变得更大。因此，变焦透镜满足条件表达式(11)，这使得可以减小在校正由于单个部分的误差以及各个部分的组合误差所导致的失焦时的第三透镜组的移动量，同时抑制远摄端中放大率的色差，从而实现小型化。在根据本公开的实施例的变焦透镜中，优选地，满足条件表达式(12)(12)0. 2 < (L1G+L2G+L3G)/{(Lt+Lw)/2} <0.3条件表达式(1 是用于示出透镜组的厚度与第一透镜组的负透镜的厚度之间的关系的表达式。虽然在某些情况中变焦透镜用作可折叠安装型光学系统，但在这样的情况中，即使当远摄端中的光学总长度以及广角端中的光学总长度中的任一个太长时，都可能不能够缩短变焦透镜在存储过程中的光学总长度。因此，必须在光学总长度与第一至第三透镜组的厚度之间实现平衡。于是，变焦透镜满足条件表达式(12)，这使得维持光学总长度与第一至第三透镜组的厚度之间的平衡，因此可以实现缩短变焦透镜在存储过程中的光学总长度，并且实现变焦透镜的高性能。注意，在变焦透镜中，第一至第三透镜组中的任一个透镜组或一个透镜组的一部分在近似垂直于光轴的方向上偏移，由此可以偏移图像。以这种方式，可以将检测系统和控制系统彼此组合，这导致也可以使变焦透镜用作防抖光学系统。在此情况中，检测系统在近似垂直于光轴的方向上移动透镜组或偏移透镜组的一部分，由此检测图像模糊(blurring)。而且，根据来自用于偏移第一至第三透镜组的驱动系统的输出以及来自检测系统的输出，控制系统向驱动系统给出偏移量。具体地，在根据本公开的实施例的变焦透镜中，在近似垂直于光轴的方向上偏移整个第二透镜组，这使得可以在具有较少的像差变化的情况下偏移图像。此外，在根据本公开的实施例的变焦透镜中，优选地，在光轴方向上移动第一透镜组或第三透镜组，由此进行对焦。具体地，第三透镜组用作用于对焦的透镜组，这使得可以容易地避免与用于驱动和控制快门单元和光圈单元的驱动系统以及用于偏移透镜组的防抖驱动系统的干扰，因此可以实现小型化。第一至第三实施例的变焦透镜在下文中，参照附图和表1至13详细描述根据本公开的第一至第三实施例的变焦透镜、以及通过将具体的数值应用到根据本公开的第一至第三实施例的变焦透镜而获得的数值示例。注意，表1至13中将示出的符号的含义等以及描述如下。“面号(surface number) ”表示从物侧向像侧计数的第i个表面，并且“R”表示第 i个表面的曲率半径。“D”表示第i个表面与第i+Ι个表面之间的轴向表面间隔(透镜中心厚度或空气间隔)，并且“nd”表示从第i个表面开始的透镜等的d线(λ = 587. 6nm)折射率。而且，“vd”表示从第i个表面开始的透镜等的d线的阿贝数。关于“面号”，“ASP”表示所涉及的表面是非球面。关于“曲率半径R”，“⑴”表示所涉及的表面是平面。而且，关于“表面间隔D”，“可变”表示可变间隔。“K”表示锥形常数，并且“A4”、“A6”、“A8”和“A10”分别表示4阶、6阶、8阶和10 阶非球面系数。“f”表示整个透镜系统的焦距，“fno”表示F数(开(open)F值)，“ ω ”表示半场注意，在示出非球面系数的下表1至13中，‘ -η”表示具有10为基的指数表达式， 即，“10-η”。例如，“0. 12345Ε-05” 表示 “0. 12345X 1(Γ5”。在第一至第三实施例中使用的某些变焦透镜中，以非球面形式形成透镜表面。非球面形状由表达式(1)定义
权利要求
1.一种变焦透镜，其中，从物侧到像侧依次布置具有负屈光力的第一透镜组、具有正屈光力的第二透镜组、以及具有正屈光力的第三透镜组；在从广角端到远摄端的可变放大过程中，移动所述第一透镜组，并将所述第二透镜组向物侧移动，使得所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的空气间隔减小，并且所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的空气间隔增大；如下构造所述第一透镜组从物侧到像侧依次布置其两个表面分别由非球面形成且其凹表面指向像侧的负透镜、以及其两个表面分别由球面形成且其凸表面指向物侧的正凹凸透镜；在所述第二透镜组的附近布置固定的孔径光阑；并且满足条件表达式⑴至⑶(1)ν12< 20 ；(2)nl2> 1. 95 ；(3)(Lll L12)/Lt < 0. 07 ；(4)Lt/ft < 1. 65 ；(5)0.9 < Lt/Lw < 1. 1 ；(6)β 2t/ β 2w > 4. 3 ；(7)L2Gtw/ {(Lt+Lw) /2} > 0. 45 ；以及(8)(LlG+L2G+L3G)/{a · (ft · fw)1/2} < 0. 2其中，vl2是所述第一透镜组的所述正凹凸透镜的阿贝数，nl2是所述第一透镜组的所述正凹凸透镜的d线折射率，Lll L12是从所述第一透镜组的所述负透镜的像侧的表面顶点到所述第一透镜组的所述正凹凸透镜的物侧的表面顶点的空气间隔，Lt是远摄端中从所述第一透镜组的负透镜的物侧的表面顶点到图像捕获表面的距离，ft是远摄端中整个透镜系统的焦距，Lw是所述广角端中从所述第一透镜组的所述负透镜的物侧的表面顶点到图像捕获表面的距离，β 2t是远摄端中所述第二透镜组的横向放大率，β 2w是广角端中所述第二透镜组的横向放大率，L2Gtw是从广角端到远摄端的可变放大过程中所述第二透镜组的移动量，LlG是从所述第一透镜组的物侧的表面顶点到像侧的表面顶点的距离，L2G是从所述第二透镜组的物侧的表面顶点到像侧的表面顶点的距离，L3G是从所述第三透镜组的物侧的表面顶点到像侧的表面顶点的距离，α是可变放大比，并且fw是所述广角端中整个透镜系统的焦距。
2.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，在所述第二透镜组中，从物侧到像侧依次至少布置其物侧表面由非球面形成的第一正透镜、以及通过将第二正透镜和负透镜彼此接合而获得的粘合透镜，并且满足条件表达式(9)和(10)(9)v21> 60 ；以及(10)(L21 L23)/ft < 0. 18其中v21是所述第二透镜组的所述第一正透镜的阿贝数，并且L21 L23是从所述第二透镜组的所述第一正透镜的物侧的表面顶点至所述粘合透镜的像侧的表面顶点的距离。
3.如权利要求2所述的变焦透镜，其中，所述第一正透镜是其凸表面指向物侧的透镜， 而且，所述孔径光阑布置为比所述第一正透镜的物侧的表面顶点更靠近像侧，并且比所述第一正透镜的像侧的表面顶点更靠近物侧。
4.如权利要求1所述的变焦透镜，所述第三透镜组被制造为聚焦透镜组，所述聚焦透镜组包括由树脂制造的一片正透镜，并且所述第三透镜组满足条件表达式(11)(11)0.045 < p3 < 0. 06其中P3是所述第三透镜组的屈光力。
5.如权利要求1所述的变焦透镜，其中满足条件表达式(12)(12)0.2 < (L1G+L2G+L3G) / {(Lt+Lw) /2} <0.3。
6.一种成像设备，包括变焦透镜；以及成像元件，将由所述变焦透镜形成的光学图像变换为电信号，其中，在所述变焦透镜中，从物侧到像侧依次布置具有负屈光力的第一透镜组、具有正屈光力的第二透镜组、以及具有正屈光力的第三透镜组；在从广角端到远摄端的可变放大过程中，移动所述第一透镜组，并将所述第二透镜组向物侧移动，使得所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的空气间隔减小，并且所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的空气间隔增大；如下构造所述第一透镜组从物侧到像侧依次布置其两个表面分别由非球面形成且其凹表面指向像侧的负透镜、以及其两个表面分别由球面形成且其凸表面指向物侧的正凹凸透镜；在所述第二透镜组的附近布置固定的孔径光阑；并且满足条件表达式(1)至(8)(1)ν12< 20 ；(2)nl2> 1. 95 ；(3)(Lll L12)/Lt < 0. 07 ；(4)Lt/ft < 1. 65 ；(5)0.9 < Lt/Lw < 1. 1 ；(6)β 2t/ β 2w > 4. 3 ；(7)L2Gtw/ {(Lt+Lw) /2} > 0. 45 ；以及(8)(LlG+L2G+L3G)/{a · (ft · fw)1/2} < 0. 2其中，vl2是所述第一透镜组的所述正凹凸透镜的阿贝数，nl2是所述第一透镜组的所述正凹凸透镜的d线折射率，Lll L12是从所述第一透镜组的所述负透镜的像侧的表面顶点到所述第一透镜组的所述正凹凸透镜的物侧的表面顶点的空气间隔，Lt是远摄端中从所述第一透镜组的负透镜的物侧的表面顶点到图像捕获表面的距离，ft是远摄端中整个透镜系统的焦距，Lw是所述广角端中从所述第一透镜组的所述负透镜的物侧的表面顶点到图像捕获表面的距离，β 2t是远摄端中所述第二透镜组的横向放大率，β 2w是广角端中所述第二透镜组的横向放大率，L2Gtw是从广角端到远摄端的可变放大过程中所述第二透镜组的移动量，LlG是从所述第一透镜组的物侧的表面顶点到像侧的表面顶点的距离，L2G是从所述第二透镜组的物侧的表面顶点到像侧的表面顶点的距离，L3G是从所述第三透镜组的物侧的表面顶点到像侧的表面顶点的距离，α是可变放大比，并且fw是广角端中整个透镜系统的焦距。
全文摘要
在变焦透镜中，从物侧到像侧依次布置具有负屈光力的第一透镜组、具有正屈光力的第二透镜组、以及具有正屈光力的第三透镜组；并且在从广角端到远摄端的可变放大过程中，移动所述第一透镜组，并将所述第二透镜组向物侧移动，使得所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的空气间隔减小，以及所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的空气间隔增大。
文档编号G02B15/177GK102445748SQ201110293758
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月29日 优先权日2010年9月30日
发明者大畑笃 申请人:索尼公司