专利名称：变焦透镜以及附有变焦透镜的摄像机的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及小型摄像装置中所使用的高性能的明亮的(F号码较小)的变焦透镜，所述小型摄像装置使用用于搭载于数字静物摄像机等中的(XD(charged coupleddevice)等图像传感器。
背景技术：
在小型数字静物摄像机中，为了将摄像机主体减薄而采用能够尽可能减小光轴方向的尺寸的单焦点透镜，此外，也努力制造出例如特开2002-228922号公报(专利文献I)所公开的那种(XD等图像传感器特有的远心性(tele-centric)的透镜的创造,等并使之产品化。然而，对摄像机等的变焦透镜的搭载的愿望较强。当前，即使在数字静物摄像机中，制品的主流也成为变焦透镜搭载的摄像机。〔专利文献I〕特开2002-228922号公报在本发明中，能够提供一种小型的变焦透镜或小型的附带变焦的摄像机。
发明内容
本发明的最佳实施方式的其中之一为，从物体侧顺次由整体具有负的折射能力的第I透镜组、整体具有正的折射能力的第2透镜组、以及整体具有负的折射能力的第3透镜组构成，所述第I透镜组通过配置作为负透镜的第I透镜、作为正透镜的第2透镜、以及作为负透镜的第3透镜这三枚透镜而构成，所述第2透镜组通过配置作为正透镜的第4透镜、作为正透镜的第5透镜、作为负透镜的第6透镜、以及作为正透镜的第7透镜这4枚透镜而构成，所述第3透镜组通过配置作为负透镜的第8透镜而构成，关于变倍，通过沿光轴方向移动所述第I透镜组和所述第2透镜组的位置，或者通过除了移动所述第I透镜组和所述第2透镜组外还移动所述第3透镜组的位置，而完成，透镜整个系统中的各透镜的光学能力的正负的构成，是负、正、负、正、正、负、正、负这样的、以所述第4透镜和所述第5透镜之间为边界而对称的结构，同样对于光学能力的量也成为概略对成的分配。此外，本发明的最佳实施方式的另一个为，从物体侧顺次由整体具有负的折射能力的第I透镜组、整体具有正的折射能力的第2透镜组、以及整体具有负的折射能力的第3透镜组构成，所述第I透镜组通过配置作为负透镜且是向物体侧凸出的弯月形状的第I透镜、作为正透镜且是向物体侧凸的弯月形状的第2透镜、以及作为负透镜的第3透镜这三枚透镜而构成，所述第2透镜组通过配置作为正透镜的第4透镜、作为负透镜且为向物体侧凸的弯月形状的第5透镜、作为正透镜的第6透镜而构成，所述第3透镜组通过配置作为负透镜的第7透镜而构成，关于变倍，通过沿光轴方向移动所述第I透镜组和所述第2透镜组的位置，或者通过除了移动所述第I透镜组和所述第2透镜组外还移动所述第3透镜组的位置而完成，透镜整个系统中的各透镜的光学能力的正负的构成，是负、正、负、正、负、正、负这样的、以所述第4透镜为中心而对称的结构，同样对于光学能力的量也成为概略对成的分配。
图I基于本发明的变焦透镜的第I实施例的透镜构成图。图2是第I实施例的透镜的诸像差图。图3基于本发明的变焦透镜的第2实施例的透镜构成图。图4是第2实施例的透镜的诸像差图。图5基于本发明的变焦透镜的第3实施例的透镜构成图。图6是第3实施例的透镜的诸像差图。图7基于本发明的变焦透镜的第4实施例的透镜构成图。图8是第4实施例的透镜的诸像差图。图9基于本发明的变焦透镜的第5实施例的透镜构成图。图10是第5实施例的透镜的诸像差图。图11基于本发明的变焦透镜的第6实施例的透镜构成图。图12是第6实施例的透镜的诸像差图。图13基于本发明的变焦透镜的第7实施例的透镜构成图。图14是第7实施例的透镜的诸像差图。图15基于本发明的变焦透镜的第8实施例的透镜构成图。图16是第8实施例的透镜的诸像差图。图17基于本发明的变焦透镜的第9实施例的透镜构成图。图18是第9实施例的透镜的诸像差图。图19基于本发明的变焦透镜的第10实施例的透镜构成图。图20是第10实施例的透镜的诸像差图。图21基于本发明的变焦透镜的第11实施例的透镜构成图。图22是第11实施例的透镜的诸像差图。图23基于本发明的变焦透镜的第12实施例的透镜构成图。图24是第12实施例的透镜的诸像差图。图25基于本发明的变焦透镜的第13实施例的透镜构成图。图26是第13实施例的透镜的诸像差图。图27基于本发明的变焦透镜的第14实施例的透镜构成图。图28是第14实施例的透镜的诸像差图。图29基于本发明的变焦透镜的第15实施例的透镜构成图。图30是第15实施例的透镜的诸像差图。图31基于本发明的变焦透镜的第16实施例的透镜构成图。图32是第16实施例的透镜的诸像差图。图33基于本发明的变焦透镜的第17实施例的透镜构成图。图34是第17实施例的透镜的诸像差图。
图35基于本发明的变焦透镜的第18实施例的透镜构成图。图36是第18实施例的透镜的诸像差图。图37基于本发明的变焦透镜的第19实施例的透镜构成图。图38是第19实施例的透镜的诸像差图。图39基于本发明的变焦透镜的第20实施例的透镜构成图。图40是第20实施例的透镜的诸像差图。图41基于本发明的变焦透镜的第21实施例的透镜构成图。图42是第21实施例的透镜的诸像差图。
图43基于本发明的变焦透镜的第22实施例的透镜构成图。图44是第22实施例的透镜的诸像差图。图45基于本发明的变焦透镜的第23实施例的透镜构成图。图46是第23实施例的透镜的诸像差图。图47基于本发明的变焦透镜的第24实施例的透镜构成图。图48是第4实施例的透镜的诸像差图。
具体实施例方式以下，关于与本发明相关的具体的数值实施例，作为实施例I 实施例16而进行说明。在以下的实施例I到实施例16中，从物体侧顺次由第I透镜组LG1、第2透镜组LG2、以及第3透镜组LG3构成。所述第I透镜组LGl整体具有负的折射能力，并通过配置如下透镜而构成即作为具有负的折射能力的透镜(以下为负透镜)的第I透镜LI (将第I透镜LI的物体侧的面作为第I面，将像面侧作为第2面)；作为具有正的折射能力的透镜(以下为正透镜)的第2透镜L2(将第2透镜L2的物体侧面作为第3面，将像侧面作为第4面)；以及作为负透镜的第3透镜L3(将第3透镜L3的物体侧面作为第5面，将像侧面作为第6面)。所述第2透镜组LG2整体具有正的折射能力，并通过配置如下透镜而构成即作为正透镜的第4透镜L4(将第4透镜L4的物体侧面作为第7面，将像侧面作为第8面)，作为正透镜的第5透镜L5 (将第5透镜L5的物体侧面作为第9面，将像侧面作为第10面)；作为负透镜的第6透镜L6(虽然将第6透镜L6的物体侧面作为第11面，将像侧面作为第12面，但是在将第5透镜L5和第6透镜L6胶合而构成的情况下仅用括弧表示11面的面编号，另外在第11面和第12面是复合非球面透镜的树脂面的情况下，将树脂和空气的边界面作为HB面)；以及作为正透镜的第7透镜(将第7透镜L7的物体侧面作为第13面，将像侧面作为第14面)。所述第3透镜组LG3整体具有负的折射能力，并通过配置作为负透镜的第8透镜L8(将第8透镜L8的物体侧的面作为第15面，将像侧面作为第16面)而构成。另外，所述第8透镜L8的像面侧第16面和像面之间，隔着空气间隔而配置作为水晶滤光器LPF (将水晶光线滤光器LPF的物体侧面作为第17面，将像侧面作为第18面)以及作为CCD的摄像部分的保护用的封罩玻璃CG(将封罩玻璃CG的物体侧面作为第19面，将像侧面作为第20面)。通常除了采用CXD等图像传感器外，必要的红外光的截止，通过在所述水晶光线滤光器LPF的折射面的一面上实施红外反射镀膜(coating)而进行对付，在此没有图示。关于变倍，通过将所述第I透镜组LGl和所述第2透镜组LG2的位置沿光轴方向移动，或者除了将所述第I透镜组LGl和所述第2透镜组LG2外还将第3透镜组LG3的位置移动而完成。另外，在各实施例中，关于与有限距离的物体相对应的焦点调节，能够通过将所述第I透镜组LGl或所述第3透镜组LG3的位置沿光轴方向移动而构成，但是不限于这些方法。此外，对于各实施例中所使用的非球面，如所周知的那样，在将光轴方向作为Z轴，将与光轴垂直的方向作为Y轴的情况下，将由非球面式z = (y2 /Ry I + ^{1 - (I + K Xy/ry}+ A -Y 4 + B - Y 6 + C 7 8 + D Y 10 + —— 所赋予的曲线绕光轴的周围旋转而得到曲面，并且，通过赋予近轴曲率半径R，圆锥常数K，高次非球面系数A、B、C、D而定义形状。另外，表中的圆锥常数以及高次的非球面系数的标记中“E与其紧接着的数字”表示“10的累乘”。例如，“E-04”表示10_4，该数值附加在其之前的数值上。关于本实施例所涉及的变焦透镜，其中，从物体侧起，顺次由整体具有负的折射能力的第I透镜组、整体具有正的折射能力的第2透镜组、以及整体具有负的折射能力的第3透镜组构成，关于变倍，通过将所述第I透镜组和所述第2透镜组的位置沿光轴方向移动，或者除了移动所述第I透镜组和所述第2透镜组外还移动所述第3透镜组，由此而构成，关于所述第I透镜组所具有的光学能力，满足下述条件式(I)，关于透镜整个系统的尺寸满足下述条件式(2)，另外，关于所述第3透镜组所具有的光学能力满足下述条件式(3)(1)-0. 8 彡 W-0. 45(2) 4. 5 彡 TLw/fw 彡 7. 5(3) -0. 55 ( fw/fm ( 0其中fw :广角端中的透镜全系统的合成焦距；fx M I透镜组的合成焦距；fin :第3透镜组的合成焦距；TLw :从构成广角端中的第I透镜组的第I透镜的物体面侧到像面的距离(其中，平行平面玻璃部分是空气换算距离)。另外，在所述的变焦透镜中，所述第I透镜组，通过从物体侧顺次如下透镜而构成即第I透镜，其具有负的折射能力的透镜(以下称为负透镜)；第2透镜，其具有正的折射能力(以下称为正透镜)；第3透镜，其是负透镜，关于所述第2透镜所具有的光学能力，满足下述条件式(4)，关于分配于所述第I透镜组的各透镜中的分散特性，满足下述条件式
(5)，另外，关于所述第2透镜的折射率满足下述条件式(6)(4) 0. 22 ^ fw/f2 ^ 0. 55(5) 15 ^ (U1+u 3)/2-U2(6) I. 65 ( n2其中f2 :构成第I透镜组的第2透镜的焦距；u I :构成第I透镜组的第I透镜的阿贝数；u 2 :构成第I透镜组的第2透镜的阿贝数；
u 3 :构成第I透镜组的第3透镜的阿贝数；n2 :构成的I透镜组的第2透镜对d线的折射率。另外，在所述的变焦透镜中，构成所述第I透镜组的所述第I透镜是非球面透镜，关于所述像侧面的面的形状满足下述条件式(7)，另外，与构成所述第I透镜组的所述第2透镜的物体侧的面的形状的相对特征满足下述条件式(8)(7)0. 4 ^ fw/r2 ^ I. 4(8)0 ^ r2/r3 ^ I. 5其中·r2 :构成第I透镜组的第I透镜的像侧的面的曲率半径；r3 :构成第I透镜组的第2透镜的物体侧的面的曲率半径。另外，在上述的变焦透镜中，所述第2透镜组，通过从物体侧顺次配置作为正透镜的第4透镜、作为正透镜的第5透镜、作为负透镜的第6透镜、以及作为正透镜的第7透镜而构成，关于所述第4透镜和所述第5透镜所具有的正的合成光学能力满足下述条件式(9)，关于第6透镜所具有的负的光学能力，满足下述条件式(10)，关于分配于所述第2透镜组中从物体侧顺次配置的所述第4透镜、所述第5透镜和所述第6透镜的分散特性满足下述条件式(11)，另外，同样在该各透镜所具有的折射率的关系中，满足下述条件式(12)(9)0. 5 彡 fw/f4、5 彡 I. 5(10)-I. 5 ( fw/f6 ( -0. 25(11)28 ^ ( u 4+ u 5) /2- u 6(12) (n4+n5) /2_n6 彡一 0. 24其中，f4、5 :构成第2透镜组的第4透镜和第5透镜的合成焦距；f6 :构成第2透镜组的第6透镜的焦距(其中，在第6透镜构成复合非球面透镜的情况下是母体球面透镜和树脂部分的合成焦距)；u 4 :构成第2透镜组的第4透镜的阿贝数；u 5 :构成第2透镜组的第5透镜的阿贝数；U6 :构成第2透镜组的第6透镜的阿贝数(其中，在第6透镜构成复合非球面透镜的情况下是母体球面透镜的玻璃材(硝材)的合成焦距)。n4 :构成第2透镜组的第4透镜对d线的折射率；n5 :构成第2透镜组的第5透镜对d线的折射率；n6 :构成第2透镜组的第6透镜对d线的折射率；另外，在上述的变焦透镜中，构成所述第2透镜组的各透镜的折射面中，至少有一个面是非球面形状，关于所述第4透镜的物体侧的面的形状，满足下述条件式(13)，另外，关于所述第6透镜的像侧的面的形状满足下述条件式(14)(13)0. 2 ^ fw/r7 ^ I. 0(14)0. 4 ^ fw/r12 ^ I. 6其中r7 :构成第2透镜组的第4透镜的物体侧的面的曲率半径；r12 :构成第2透镜组的第6透镜的像侧的面的曲率半径(其中，在第6透镜的像侧的面是复合透镜的树脂透镜面的情况下，是树脂与空气之间的边界面的曲率半径)。另外，在上述的变焦透镜中，所述第3透镜组由作为负透镜的第8透镜构成，关于所述第8透镜的物体侧的面的形状，满足下述条件式(15)(15)-2. 0 ^ fw/r15 ^ 0. 2其中r15 :构成第3透镜组的第8透镜的物体侧的面的曲率半径。〔实施例I〕表I就本发明的变焦透镜的第I实施例示出了数值例。例外，图I是其透镜构成图，图2是其诸像差图。表和图面中，f表示透镜整个系统的焦距(以下表示从左侧到广角端、中间域、望远端的值)，Fn。表示F号码(number)，2 表示透镜的整个视角。另外，R表 示曲率半径，D表示透镜厚度或透镜间隔，Ud表示d线的阿贝数。诸像差图中的球面像差图中的d、g、C分别表示各自的波长中的像差曲线。另外，S.C.表示正弦条件。像散图中的S表示弧矢(sagital)方向，M表示经线方向(meridional ^ 1J r yC才于A )。表I
权利要求
1.一种变焦透镜，其特征在于， 从物体侧顺次由整体具有负折射能力的第I透镜组、整体具有正折射能力的第2透镜组、以及整体具有负折射能力的第3透镜组构成， 所述第I透镜组通过配置作为具有负折射能力的透镜的第I透镜、作为具有正折射能力的透镜的第2透镜、以及作为具有负折射能力的透镜的第3透镜这三枚透镜而构成，所述第2透镜组通过配置作为具有正折射能力的透镜的第4透镜、作为具有正折射能力的透镜的第5透镜、作为具有负折射能力的透镜的第6透镜、以及作为具有正折射能力的透镜的第7透镜这4枚而构成， 所述第3透镜组通过配置作为具有负折射能力的透镜的第8透镜而构成， 关于变倍，通过沿光轴方向移动所述第I透镜组和所述第2透镜组的位置，或者通过除了移动所述第I透镜组和所述第2透镜组外还移动所述第3透镜组的位置，而完成， 透镜整个系统中的各透镜的折射能力的正负的构成，是从物体侧起顺次为负、正、负、IH、IH、、IH、。
2.一种摄像机，其载置有权利要求I所述的变焦透镜。
3.一种变焦透镜，其特征在于， 从物体侧顺次由整体具有负折射能力的第I透镜组、整体具有正折射能力的第2透镜组、以及整体具有负折射能力的第3透镜组构成， 所述第I透镜组通过配置作为具有负折射能力的透镜且是向物体侧凸出的弯月形状的第I透镜、作为具有正折射能力的透镜且是向物体侧凸的弯月形状的第2透镜、以及作为具有负折射能力的透镜的第3透镜这三枚透镜而构成， 所述第2透镜组通过配置作为具有正折射能力的透镜的第4透镜、作为具有负折射能力的透镜且为向物体侧凸的弯月形状的第5透镜、作为具有正折射能力的透镜的第6透镜这三枚透镜而构成， 所述第3透镜组通过配置作为具有负折射能力的透镜的第7透镜而构成， 关于变倍，通过沿光轴方向移动所述第I透镜组和所述第2透镜组的位置，或者通过除了移动所述第I透镜组和所述第2透镜组外还移动所述第3透镜组的位置，而完成， 透镜整个系统中的各透镜的折射能力的正负的构成，是从物体侧起为负、正、负、正、负、正、负。
4.一种摄像机，其载置有权利要求3所述的变焦透镜。
全文摘要
本发明公开一种变焦透镜以及使用该变焦透镜的摄像机，其从物体侧起，第1透镜组整体具有负的折射能力，第2透镜组整体具有正的折射能力，第3透镜组整体具有负的折射能力，关于变倍，通过将所述第1透镜组和所述第2透镜组的位置沿光轴方向移动，或者通过除了移动所述第1透镜组和所述第2透镜组外移动所述第3透镜组的位置，而完成。从而，在变倍比为3程度的大口径变焦透镜中，通过3个透镜组构成整体，并通过将各个透镜组的光学能力配置为从物体侧起是负、正、负的方式而构成，由此能够缩短光学系统的全长。
文档编号G02B15/177GK102707418SQ20121018705
公开日2012年10月3日 申请日期2007年2月13日 优先权日2006年2月13日
发明者川上悦郎 申请人:卡西欧计算机株式会社