专利名称：变焦透镜及利用该变焦透镜的照相机的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于主要搭载在数字静物相机(Digital Still Camera)等上、使用了CCD(Charged Coupled Device电荷耦合元件)等图像传感器的小型摄像装置所利用的高性能的明亮(F数较小)的变焦透镜。
背景技术：
小型数字静物相机中，为了将照相机主体设计得较薄而采用光轴方向的尺寸可较少地变小的单焦透镜，或另外设法创造出如特开2002-228922号公报(专利文献1)所公开那样考虑了CCD等图像传感器特有的焦阑性的透镜并已产品化。但是，照相机中搭载变焦透镜的期望较高，由此当前数字静物相机中制品的主流也为搭载变焦透镜的照相机。
专利文献1特开2002-228922号公报
发明内容
本发明提供一种小型变焦透镜，或提供一种附带小型变焦透镜的照相机。
本发明的优选方式之一为变焦透镜，其特征在于，从物体侧依次由第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组构成，上述第一透镜组整体具有负的折射力，通过配置具有负的折射力的透镜(以下为负透镜)即第一透镜以及具有正的折射力的透镜(以下为正透镜)且向物体侧凸起的弯月透镜即第二透镜而构成；上述第二透镜组整体具有正的折射力，通过配置作为正透镜的第三透镜、作为正透镜的第四透镜、作为负透镜且向物体侧凸起的弯月透镜的第五透镜及作为正透镜的第六透镜而构成；上述第三透镜组整体具有负的折射力，通过配置作为负透镜且向像面侧凸起的弯月透镜的第七透镜而构成，通过或将上述第一透镜组及上述第二透镜组的位置沿光轴方向移动、或除上述第一透镜组及上述第二透镜组外也移动上述第三透镜组的位置，来实现变焦，上述第一透镜组具有的光焦度满足下述条件式(1)，上述第三透镜组具有的光焦度满足下述条件式(2)，并且，透镜全系统的大小满足下述条件式(3)， (1)-0.7＜fw/fI＜-0.30， (2)-0.5＜fw/FIII＜0， (3)5.5＜TLw/fw＜7.0， 其中， fw是广角端的透镜全系统的合成焦距， fI是第一透镜组的合成焦距， fIII是第三透镜组的合成焦距， TLw是广角端的从构成第一透镜组的第一透镜的物体侧面至像面为止的距离(其中平行平面玻璃部分为空气换算距离)。
并且，本发明的优选方式之一为变焦透镜，其特征在于，从物体侧依次由第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组构成，上述第一透镜组整体具有负的折射力，通过配置具有负的折射力的透镜(以下为负透镜)即第一透镜以及具有正的折射力的透镜(以下为正透镜)且向物体侧凸起的弯月透镜即第二透镜而构成；上述第二透镜组整体具有正的折射力，通过配置作为正透镜的第三透镜、作为负透镜的第四透镜、及作为正透镜的第五透镜而构成；上述第三透镜组整体具有负的折射力，通过配置作为负透镜的第六透镜而构成，通过或将上述第一透镜组及上述第二透镜组的位置沿光轴方向移动、或除上述第一透镜组及上述第二透镜组外也移动上述第三透镜组的位置，来实现变焦，上述第一透镜组具有的光焦度满足下述条件式(13)，上述第三透镜组具有的光焦度满足下述条件式(14)，并且，透镜全系统的大小满足下述条件式(15)， (13)-0.8＜fw/fI＜-0.4， (14)-0.4＜fw/fIII＜0， (8)4.5＜TLw/fw＜7.5， 其中， fw是广角端的透镜全系统的合成焦距， fI是第一透镜组的合成焦距， fIII是第三透镜组的合成焦距， TLw是广角端的从构成第一透镜组的第一透镜的物体侧面至像面为止的距离(其中平行平面玻璃部分为空气换算距离)。
根据本发明，利用三个透镜组构成变焦比大致为3的变焦透镜光学系统，并且通过从物体侧起依次对各个透镜组赋予负、正、负的光焦度，从而可缩短使用时光轴方向的全长度，因为透镜组的光焦度的分配近于对称，所以可根本地使畸变和像散等轴外像差的产生变少，由此也就是整体上改善各像差的校正环境的自由度，以小型实现维持高性能的变焦透镜，从而提供小型的变焦透镜系统以及利用该变焦透镜系统的照相机。
图1是本发明相关的变焦透镜的第一实施方式的透镜构成图。
图2是本发明相关的变焦透镜的第二实施方式的透镜构成图。
图3是本发明相关的变焦透镜的第三实施方式的透镜构成图。
图4是本发明相关的变焦透镜的第四实施方式的透镜构成图。
图5是本发明相关的变焦透镜的第五实施方式的透镜构成图。
图6是本发明相关的变焦透镜的第六实施方式的透镜构成图。
图7是本发明相关的变焦透镜的第七实施方式的透镜构成图。
图8是第一实施方式的各像差图。
图9是第二实施方式的各像差图。
图10是第三实施方式的各像差图。
图11是第四实施方式的各像差图。
图12是第五实施方式的各像差图。
图13是第六实施方式的各像差图。
图14是第七实施方式的各像差图。
图15是本发明相关的变焦透镜的第八实施方式的透镜构成图。
图16是本发明相关的变焦透镜的第九实施方式的透镜构成图。
图17是本发明相关的变焦透镜的第十实施方式的透镜构成图。
图18是本发明相关的变焦透镜的第十一实施方式的透镜构成图。
图19是本发明相关的变焦透镜的第十二实施方式的透镜构成图。
图20是本发明相关的变焦透镜的第十三实施方式的透镜构成图。
图21是本发明相关的变焦透镜的第十四实施方式的透镜构成图。
图22是本发明相关的变焦透镜的第十五实施方式的透镜构成图。
图23是本发明相关的变焦透镜的第十六实施方式的透镜构成图。
图24是本发明相关的变焦透镜的第十七实施方式的透镜构成图。
图25是第八实施方式的各像差图。
图26是第九实施方式的各像差图。
图27是第十实施方式的各像差图。
图28是第十一实施方式的各像差图。
图29是第十二实施方式的各像差图。
图30是第十三实施方式的各像差图。
图31是第十四实施方式的各像差图。
图32是第十五实施方式的各像差图。
图33是第十六实施方式的各像差图。
图34是第十七实施方式的各像差图。
具体实施例方式 以下，针对本发明相关的具体的数值实施例，对实施例1～实施例7进行说明。以下的实施例1～实施例7中，从物体侧起依次由第一透镜组LG1、第二透镜组LG2、第三透镜组LG3构成，上述第一透镜组LG1整体具有负的折射力，通过配置具有负的折射力的透镜(以下为负透镜)即第一透镜L1(将第一透镜L1的物体侧面设为第1面且像侧面设为第2面)以及具有正的折射力的透镜(以下为正透镜)即第二透镜L2(将第二透镜L2的物体侧面设为第3面且像侧面设为第4面)而构成；上述第二透镜组LG2整体具有正的折射力，通过配置作为正透镜的第三透镜L3(将第三透镜L3的物体侧面设为第5面且像侧面设为第6面)、作为正透镜的第四透镜L4(将第四透镜L4的物体侧面设为第7面且像侧面设为第8面)、作为负透镜的第五透镜L5(将第五透镜L5的物体侧面设为第9面且像侧面设为第10面，但是在第10面为复合透镜的树脂面时，将母透镜和树脂的境界面设为HB面、将树脂和空气的境界面设为第10面)、以及作为正透镜的第六透镜L6(将第六透镜L6的物体侧面设为第11面且像侧面设为第12面)而构成；上述第三透镜组LG3整体具有负的折射力，通过配置作为负透镜的第七透镜L7(将第七透镜L7的物体侧面设为第13面且像侧面设为第14面)而构成。另外，在上述第七透镜L7的像侧面第14面和像面之间隔开空气间隔配置水晶光学滤光片LPF(将水晶光学滤光片LPF的物体侧面设为第15面且像侧面设为第16面)以及作为CCD摄像部分保护用的保护玻璃CG(将保护玻璃CG的物体侧面设为第17面且像侧面设为第18面)。通常在使用CCD等图像传感器上所需的红外线截止通过在水晶光学滤光片LPF的折射面的一面施行红外反射镀膜来应付，没有图示。通过将上述第一透镜组LG1及上述第二透镜组LG2的位置沿光轴方向移动、或除上述第一透镜组LG1及上述第二透镜组LG2外还移动上述第三透镜组LG3的位置来实现变焦。另外，各实施例中，将上述第一透镜组LG1或上述第三透镜组LG3的位置沿光轴方向移动来实现对有限距离的物体的调焦，但是也并非限定于这些方法。
并且，关于各实施例所使用的非球面，当将光轴与面的交点设为原点、光轴方向设为Z轴、将正交于光轴的方向设为Y轴时，对由非球面式 赋予的曲线绕着光轴旋转所获得的曲面赋予近轴曲率半径R和高次非球面系数A4、A6、A8、A10……来定义形状。
(高次非球面系数中没有记述的为0) 另外，下述表中“面番号”即为“面序号”，“非球面係数”即为“非球面系数”。
[实施例1] 关于本发明的变焦透镜的第一实施方式，表1表示数值例。另外图1是其透镜构成图，图8是其各像差图。表及附图中，f表示透镜全系统的焦距(以下从左侧起表示广角端、中间区域、望远端中的值)、Fno.表示F数、2ω示透镜的全视场角。另外，R表示曲率半径、D表示透镜厚度或透镜间隔、Nd表示d线的折射率、νd表示d线的阿贝数。各像差图中的球差图的d、g、C是各自波长的像差曲线。像散图中的S表示弧矢的、M表示子午的。
表1
[实施例2] 关于本发明的变焦透镜的第二实施方式，表2表示数值例。另外图2是其透镜构成图，图9是其各像差图。
表2
[实施例3] 关于本发明的变焦透镜的第三实施方式，表3表示数值例。另外图3是其透镜构成图，图10是其各像差图。
表3
[实施例4] 关于本发明的变焦透镜的第四实施方式，表4表示数值例。另外图4是其透镜构成图，图11是其各像差图。
表4
[实施例5] 关于本发明的变焦透镜的第五实施方式，表5表示数值例。另外图5是其透镜构成图，图12是其各像差图。
表5
[实施例6] 关于本发明的变焦透镜的第六实施方式，表6表示数值例。另外图6是其透镜构成图，图13是其各像差图。
表6
[实施例7] 关于本发明的变焦透镜的第七实施方式，表7表示数值例。另外图7是其透镜构成图，图14是其各像差图。
表7
接着，关于实施例1～实施例7，表8归纳表示与条件式(1)～条件式(12)对应的值。
表8
由表8可知，实施例1～实施例7的各实施例相关的数值满足条件式(1)～(12)，并且由各实施例的像差图也可知，各像差均也被较好地校正。
接着，关于本发明相关的具体的数值实施例，对实施例8～实施例17进行说明。以下的实施例8～实施例17中，从物体侧起依次由第一透镜组LG1、第二透镜组LG2、第三透镜组LG3构成，上述第一透镜组LG1整体具有负的折射力，通过配置具有负的折射力的透镜(以下为负透镜)即第一透镜L1(将第一透镜L1的物体侧面设为第1面且像侧面设为第2面)以及具有正的折射力的透镜(以下为正透镜)即第二透镜L2(将第二透镜L2的物体侧面设为第3面且像侧面设为第4面)而构成；上述第二透镜组LG2整体具有正的折射力，通过配置作为正透镜的第三透镜L3(将第三透镜L3的物体侧面设为第5面且像侧面设为第6面)、作为负透镜的第四透镜L4(将第四透镜L4的物体侧面设为第7面且像侧面设为第8面)、以及作为正透镜的第五透镜L5(将第五透镜L5的物体侧面设为第9面且像侧面设为第10面)而构成；上述第三透镜组LG3整体具有负的折射力，通过配置作为负透镜的第六透镜L6(将第六透镜L6的物体侧面设为第11面且像侧面设为第12面)而构成。另外，在上述第六透镜L6的像侧面第12面和像面之间隔开空气间隔配置水晶光学滤光片LPF(将水晶光学滤光片LPF的物体侧面设为第13面且像侧面设为第14面)以及作为CCD摄像部分保护用的保护玻璃CG(将保护玻璃CG的物体侧面设为第15面且像侧面设为第16面)。通常在使用CCD等图像传感器上所需的红外线截止通过在水晶光学滤光片LPF的折射面的一面施行红外反射镀膜来应付，没有图示。通过将上述第一透镜组LG1及上述第二透镜组LG2的位置沿光轴方向移动、或除上述第一透镜组LG1及上述第二透镜组LG2外还移动上述第三透镜组LG3的位置来实现变焦。另外，各实施例中，将上述第一透镜组LG1或上述第三透镜组LG3的位置沿光轴方向移动来实现对有限距离的物体的调焦，但是也并非限定于这些方法。
并且，关于各实施例所使用的非球面，当将光轴与面的交点设为原点、光轴方向设为Z轴、正交于光轴的方向设为Y轴时，对由非球面式 赋予的曲线绕着光轴旋转所获得的曲面赋予近轴曲率半径R和高次非球面系数A4、A6、A8、A10……来定义形状。
(不追加条件式(13)～(24)的说明，高次非球面系数中没有记述的为0) [实施例8] 关于本发明的变焦透镜的第八实施方式，表9表示数值例。另外图15是其透镜构成图，图25是其各像差图。表及附图中，f表示透镜全系统的焦距(以下从左侧起表示广角端、中间区域、望远端中的值)、Fno.表示F数、2ω表示透镜的全视场角。另外，R表示曲率半径、D表示透镜厚度或透镜间隔、Nd表示d线的折射率、νd表示d线的阿贝数。各像差图中的球差图的d、g、C是各自波长的像差曲线。像散图中的S表示弧矢的、M表示子午的。
表9
[实施例9] 关于本发明的变焦透镜的第九实施方式，表10表示数值例。另外图16是其透镜构成图，图26是其各像差图。
表10
[实施例10] 关于本发明的变焦透镜的第十实施方式，表11表示数值例。另外图17是其透镜构成图，图27是其各像差图。
表11
[实施例11] 关于本发明的变焦透镜的第十一实施方式，表12表示数值例。另外图18是其透镜构成图，图28是其各像差图。
表12
[实施例12] 关于本发明的变焦透镜的第十二实施方式，表13表示数值例。另外图19是其透镜构成图，图29是其各像差图。
表13
[实施例13] 关于本发明的变焦透镜的第十三实施方式，表14表示数值例。另外图20是其透镜构成图，图30是其各像差图。
表14
[实施例14] 关于本发明的变焦透镜的第十四实施方式，表15表示数值例。另外图21是其透镜构成图，图31是其各像差图。
表15
[实施例15] 关于本发明的变焦透镜的第十五实施方式，表16表示数值例。另外图22是其透镜构成图，图32是其各像差图。
表16
[实施例16] 关于本发明的变焦透镜的第十六实施方式，表17表示数值例。另外图23是其透镜构成图，图33是其各像差图。
表17
[实施例17] 关于本发明的变焦透镜的第十七实施方式，表18表示数值例。另外图24是其透镜构成图，图34是其各像差图。
表18
接着，关于实施例8～实施例17，表19归纳表示与条件式(13)～条件式(24)对应的值。
表19
由表19可知，实施例8～实施例17的各实施例相关的数值满足条件式(13)～(24)，并且由各实施例的像差图也可知，各像差均也被较好地校正。
权利要求
1、一种变焦透镜，
从物体侧依次由第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组构成，
上述第一透镜组整体具有负的折射力，通过配置具有负的折射力的透镜(以下为负透镜)即第一透镜以及具有正的折射力的透镜(以下为正透镜)且向物体侧凸起的弯月透镜即第二透镜而构成，
上述第二透镜组整体具有正的折射力，通过配置作为正透镜的第三透镜、作为正透镜的第四透镜、作为负透镜且向物体侧凸起的弯月透镜的第五透镜及作为正透镜的第六透镜而构成，
上述第三透镜组整体具有负的折射力，通过配置作为负透镜且向像面侧凸起的弯月透镜的第七透镜而构成，
通过将上述第一透镜组及上述第二透镜组的位置沿光轴方向移动、或除了移动上述第一透镜组及上述第二透镜组以外还移动上述第三透镜组的位置，来实现变焦，
上述第一透镜组具有的光焦度满足下述条件式(1)，
上述第三透镜组具有的光焦度满足下述条件式(2)，
并且，透镜全系统的大小满足下述条件式(3)，
(1)-0.7＜fw/fI＜-0.30，
(2)-0.5＜fw/fIII＜0，
(3)5.5＜TLw/fw＜7.0，
其中，
fw是广角端的透镜全系统的合成焦距，
fI是第一透镜组的合成焦距，
fIII是第三透镜组的合成焦距，
TLw是广角端的从构成第一透镜组的第一透镜的物体侧面至像面为止的距离(其中平行平面玻璃部分为空气换算距离)。
2、根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，
构成上述第一透镜组的上述第一透镜的物体侧、像侧之面的形状中的至少一方为非球面，该透镜的光焦度满足下述条件式(4)，上述第一透镜组的各透镜所分配的色散特性满足下述条件式(5)，并且上述第一透镜组的物体侧之面的形状满足下述条件式(6)，
(4)-1.2＜fw/f1＜-0.5，
(5)12＜ν1-ν2，
(6)0.7＜fw/R2＜1.6，
其中，
f1是构成第一透镜组的第一透镜的焦距，
ν1是构成第一透镜组的第一透镜的阿贝数，
ν2是构成第一透镜组的第二透镜的阿贝数，
R2是构成第一透镜组的第一透镜的物体侧之面的近轴曲率半径。
3、根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，
构成上述第二透镜组的上述第三透镜及上述第四透镜具有的正的合成光焦度满足下述条件式(7)，上述第二透镜组的各透镜所分配的色散特性满足下述条件式(8)，上述第三透镜及上述第四透镜具有的折射率的关系满足下述条件式(9)，上述第三透镜的物体侧之面的形状满足下述条件式(10)，并且上述第五透镜的像侧之面的形状满足下述条件式(11)，
(7)0.6＜fw/f3，4＜1.2，
(8)30＜(ν3+ν4)/2-ν5，
(9)(n3-n4)/2＜1.6，
(10)0.4＜fw/R5＜1.2，
(11)0.8＜fw/R10＜2.5，
其中，
f3，4是构成第二透镜组的第三透镜及第四透镜的合成焦距，
ν3是构成第二透镜组的第三透镜的阿贝数，
ν4是构成第二透镜组的第四透镜的阿贝数，
ν5是构成第二透镜组的第五透镜的阿贝数(其中，当第五透镜构成复合透镜时，是母透镜玻璃部件的阿贝数而不考虑树脂部分)，
n3是构成第二透镜组的第三透镜相对于d线的折射率，
n4是构成第二透镜组的第四透镜相当于d线的折射率，
R5是构成第二透镜组的第三透镜的物体侧之面的近轴曲率半径，
R10是构成第二透镜组的第五透镜的像侧之面的近轴曲率半径(其中，当第五透镜构成复合透镜时，设为母透镜及树脂部分的各面之中最靠近像侧之面的近轴曲率半径)。
4、根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，
构成上述第三透镜组的上述第七透镜的物体侧之面的形状满足下述条件式(12)，
(12)-1.2＜fw/R13＜-0.25，
其中，R13是构成第三透镜组的第七透镜的物体侧之面的近轴曲率半径。
5、一种照相机，还搭载有权利要求1所述的变焦透镜。
6、一种照相机，还搭载有权利要求2所述的变焦透镜。
7、一种照相机，还搭载有权利要求3所述的变焦透镜。
8、一种照相机，还搭载有权利要求4所述的变焦透镜。
9、一种变焦透镜，
从物体侧依次由第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组构成，
上述第一透镜组整体具有负的折射力，通过配置具有负的折射力的透镜(以下为负透镜)即第一透镜以及具有正的折射力的透镜(以下为正透镜)且向物体侧凸起的弯月透镜即第二透镜而构成，
上述第二透镜组整体具有正的折射力，通过配置作为正透镜的第三透镜、作为负透镜的第四透镜、及作为正透镜的第五透镜而构成，
上述第三透镜组整体具有负的折射力，通过配置作为负透镜的第六透镜而构成，
通过将上述第一透镜组及上述第二透镜组的位置沿光轴方向移动、或除了移动上述第一透镜组及上述第二透镜组以外还移动上述第三透镜组的位置，来实现变焦，
上述第一透镜组具有的光焦度满足下述条件式(13)，
上述第三透镜组具有的光焦度满足下述条件式(14)，
并且，透镜全系统的大小满足下述条件式(15)，
(13)-0.8＜fw/fI＜-0.4，
(14)-0.4＜fw/fIII＜0，
(7)4.5＜TLw/fw＜7.5，
其中，
fw是广角端的透镜全系统的合成焦距，
fI是第一透镜组的合成焦距，
fIII是第三透镜组的合成焦距，
TLw是广角端的从构成第一透镜组的第一透镜的物体侧面至像面为止的距离(其中平行平面玻璃部分为空气换算距离)。
10、根据权利要求9所述的变焦透镜，其特征在于，
构成上述第一透镜组的上述第一透镜的物体侧、像侧之面的形状中的至少一方为非球面，相同透镜的光焦度满足下述条件式(16)，上述第一透镜组的各透镜所分配的色散特性满足下述条件式(17)，并且上述第一透镜组的物体侧之面的形状满足下述条件式(18)，
(16)-1.2＜fw/f1＜-0.7，
(17)15＜ν1-ν2，
(18)0.7＜fw/R2＜1.2，
其中，
f1是构成第一透镜组的第一透镜的焦距，
ν1是构成第一透镜组的第一透镜的阿贝数，
ν2是构成第一透镜组的第二透镜的阿贝数，
R2是构成第一透镜组的第一透镜的物体侧之面的近轴曲率半径。
11、根据权利要求9所述的变焦透镜，其特征在于，
构成上述第二透镜组的上述第三透镜具有的光焦度满足下述条件式(19)，上述第二透镜组的各透镜所分配的色散特性满足下述条件式(20)，上述第三透镜具有的折射率的关系满足下述条件式(21)，上述第三透镜的物体侧之面的形状满足下述条件式(22)，并且上述第三透镜的像侧之面的形状和上述第五透镜的像侧之面的形状之间的关系满足下述条件式(23)，
(19)0.7＜fw/f3＜1.2，
(20)25＜ν3-ν4，
(21)n3＜1.7，
(22)0.7＜fw/R5＜1.3，
(23)-1.6＜R5/R10＜-0.8，
其中，
f3是构成第二透镜组的第三透镜及第四透镜的合成焦距，
ν3是构成第二透镜组的第三透镜的阿贝数，
ν4是构成第二透镜组的第四透镜的阿贝数，
n3是构成第二透镜组的第三透镜相对于d线的折射率，
R5是构成第二透镜组的第三透镜的物体侧之面的近轴曲率半径，
R10是构成第二透镜组的第五透镜的像侧之面的近轴曲率半径。
12、根据权利要求9所述的变焦透镜，其特征在于，
构成上述第三透镜组的上述第六透镜的物体侧之面的形状满足下述条件式(24)，
(24)-1.5＜fw/R11＜0，
其中，R11是构成第三透镜组的第六透镜的物体侧之面的近轴曲率半径。
13、一种照相机，还搭载有权利要求9所述的变焦透镜。
14、一种照相机，还搭载有权利要求10所述的变焦透镜。
15、一种照相机，还搭载有权利要求11所述的变焦透镜。
16、一种照相机，还搭载有权利要求12所述的变焦透镜。
全文摘要
本发明的变焦透镜，其特征在于从物体侧起依次具备整体具有负的折射力的第一透镜组、整体具有正的折射力的第二透镜组、整体具有负的折射力的第三透镜组，通过将上述第一透镜组及上述第二透镜组的位置沿光轴方向移动、或除了移动上述第一透镜组及上述第二透镜组外还移动上述第三透镜组的位置，来实现变焦。由此，提供变焦比大致为3的大口径变焦透镜中、整体由三个透镜组构成并且从物体侧起依次将各个透镜组的光焦度配置为负、正、负，从而可缩短光学系统全长度的小型的变焦透镜以及利用该变焦透镜的照相机。
文档编号G02B13/18GK101029959SQ200710084219
公开日2007年9月5日 申请日期2007年2月27日 优先权日2006年2月28日
发明者成川哲郎, 川上悦郎 申请人:卡西欧计算机株式会社