专利名称：变焦镜头和成像装置的制作方法
技术领域：
本技术涉及变焦镜头和成像装置。具体地，本技术涉及变焦镜头和使用该变焦镜头的成像装置的技术领域，该变焦镜头具有高变焦率和足够的速度，并且适于能够充分实现成像视角的增加的数字静态相机、数字摄像机、监控相机等。
背景技术：
近来，随着数字相机市场已经增大，用户已经改变对于数字静态相机的需求。不用说图像质量的增加、尺寸的减小以及厚度的减小，对于图像拍摄镜头的放大率的增加以及视角的增加的需求也已经增加。
通常,最接近物方的镜头组具有正折射力的正引导型(positive lead type)变焦镜头是在诸如数字相机的成像装置中使用的变焦镜头的类型。正引导型变焦镜头优点在于变焦率的增加，并且优点在于能够设计光学系统以便快速跨越整个变焦范围。因此，例如，正引导型变焦镜头已经广泛用作适于高倍变焦镜头，高倍变焦镜头中变焦率大于5倍放大率。特别地，作为正引导型小变焦镜头，存在具有四组配置的公知变焦镜头，四组配置包括从物方到像方顺序安排的具有正、负、正、正折射力的透镜组(例如，参照JP-A-2010-204148、 JP-A-2010-181543、 JP-A-2010-217478、 JP-A-2009-294302 和JP-A-2007-10695)。
发明内容
然而，在JP-A-2010-204148和JP-A-2010-181543中描述的变焦镜头实现了放大率的增加，但是没有实现F数的足够速度。另一方面，在JP-A-2010-217478和JP-A-2009-294302中描述的变焦镜头中，其F数设为实现高速度，但是没有实现足够高的放大率。此外，通常，具有正、负、正、正组的四组配置的变焦镜头特征在于最接近物方的第一透镜组的透镜的直径趋向增加。因此，在JP-A-2010-204148、JP-A-2010-181543、JP-A-2010-217478、JP-A-2009-294302中描述的变焦镜头没有实现成像视角的增加和尺寸的减小。此外，为了实现视角的增加和光学系统的放大率的增加，需要令人满意地校正像差，并且减小由制造时的装配误差导致的图像质量的影响。因此，通常使用大量透镜，并且光学系统的整体长度增加。在JP-A-2007-10695中描述的变焦镜头实现了视角的增加和放大率的增加。然而，在如上所述令人满意地校正像差并且减小由制造时的装配误差导致的图像质量的影响的方面，可能不可避免的是透镜的数目和光学系统的整体长度增加。因此，没有充分实现变焦镜头尺寸的减小。特别地，在通过当不使用相机时(不执行拍摄时)折叠镜头来安置镜头的可折叠变焦镜头中，难以通过减少透镜的数目及其厚度减小可折叠相机的厚度。因此，对于能够实现视角的增加以及放大率的增加的小尺寸和轻量变焦镜头的研发存在强烈需求。此外，在使用固态成像器件的成像装置中，优选的是使用在像方近似远心的变焦镜头，因为可能使得像平面上的亮度均匀。作为变焦镜头，其最接近像方的透镜组具有正折射力的变焦镜头是合适的。因此，希望提供一种变焦镜头和成像装置，其具有小尺寸、在整个变焦范围快速、具有高光学性能、并且充分实现成像视角的增加。本技术的实施例指向一种变焦镜头，以从物方到像方的顺序包括具有正折射力的第一透镜组；具有负折射力的第二透镜组；具有正折射力的第三透镜组；以及具有正折射力的第四透镜组。在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜组向物方移动，以便增加第一透镜组和第二透镜组之间的间隔，并且第三透镜组向物方移动，以便减小第三透镜组和 第二透镜组之间的间隔。第二透镜组由以从物方到像方的顺序安排的第一负透镜、第二负透镜和正透镜的三个分离透镜形成。正透镜的物方表面形成为具有这样形状的非球面，其曲率在更接近光轴上其外围部分的位置逐渐变小。其F数在广角端小于3. 0，并且其变焦率大于或等于7. 5。变焦镜头满足以下条件表达式(I)。(I) I. 5<Move3 (wt) /fw<3. 5这里，Move3(wt)是从广角端到远摄端的变焦期间第三透镜组的移动距离，并且fw是整个光学系统在广角端的焦距。相应地，在变焦镜头中，由小数目的透镜(例如，三个透镜)形成第二透镜组，并且有效地校正从广角端到远摄端在外围的视角的彗差以及远摄端轴上视角的球面像差。在本技术的实施例的变焦镜头中，优选的是变焦镜头满足以下条件表达式(2)。(2) I. 5<10 X {Move3 (wt) /fw} /Zoom<2. 8在此，Zoom是从广角端到远摄端的变焦期间整个光学系统的变焦率。通过使得变焦镜头满足条件表达式(2)，对于光学系统的变焦率优化第三透镜组的移动距离。在本技术的实施例的变焦镜头中，优选的是变焦镜头满足以下条件表达式(3)。(3) I. 2〈 {R23f/(nd23_l)} / | f2 |〈1.9在此，R23f是第二透镜组中正透镜的物方表面的顶点曲率(paraxial radius ofcurvature), nd23是第二透镜组中正透镜在d线的折射率，并且f2是第二透镜组的焦距。通过使得变焦镜头满足条件表达式(3)，适当地设置第二透镜组中正透镜的物方表面的正折射力。在本技术的实施例的变焦镜头中，优选的是变焦镜头满足以下条件表达式(4)。(4)vd23<20在此，vd23是第二透镜组中正透镜在d线的阿贝数。通过使得变焦镜头满足条件表达式(4 )，确保光学系统的尺寸的减小，那么令人满意地校正广角端侧的横向色差以及远摄端侧的纵向色差。在本技术的实施例的变焦镜头中，优选的是孔径光阑在光轴方向与第三透镜组整体移动，并且优选的是变焦镜头满足以下条件表达式(5 )。(5) 3. 5<fl2t/fl2w<5. 5
在此，fl2w是第一透镜组和第二透镜组在广角端的合成焦距，并且f 12t是第一透镜组和第二透镜组在远摄端的合成焦距。通过使得变焦镜头满足条件表达式(5)，当孔径光阑在光轴方向与第三透镜组整体移动时，确保由第三透镜组获得的有利的倍率变化效果以及由第一和第二透镜组获得的有利的倍率变化效果。在本技术的实施例的变焦镜头中，优选的是变焦镜头满足以下条件表达式(6 )。(6) I. 0<|f2|/fw<l. 2在此，f2是第二透镜组的焦距。 通过使得变焦镜头满足条件表达式(6)，适当地设置第二透镜组的折射力。在本技术的实施例的变焦镜头中，优选的是变焦镜头满足以下条件表达式(7)。(7) I. 95<f3/fw<2. 5在此，f3是第三透镜组的焦距。通过使得变焦镜头满足条件表达式(7)，适当地设置第三透镜组的折射力。在本技术的实施例的变焦镜头中，优选的是在从无限远物体到近距离物体的对焦期间，通过在光轴方向移动透镜组以便改变像平面的位置，第四透镜组进入对焦。通过在从无限远物体到近距离物体的对焦期间，在光轴方向移动透镜组以便改变像平面的位置，并且第四透镜组进入对焦，可能简化对焦机制的配置。在本技术的实施例的变焦镜头中，优选的是第四透镜组只由一个正透镜形成，并且优选的是变焦镜头满足以下条件表达式(8 )。(8) vd4>80在此，vd4是第四透镜组的正透镜在d线的阿贝数。通过使得变焦镜头满足条件表达式(8)，减少由于在远摄端侧的对焦导致的色差的出现。在本技术的实施例的变焦镜头中，优选的是第四透镜组仅由粘合透镜形成，通过粘合以从物方到像方的顺序安排的正透镜和负透镜的两个透镜形成所述粘合透镜。通过采用其中第四透镜组仅由粘合透镜形成的配置，通过粘合以从物方到像方的顺序安排的正透镜和负透镜的两个透镜形成所述粘合透镜，可能简化对焦机制的配置。本技术的另一实施例指向一种成像装置包括变焦镜头；以及成像器件，其将由所述变焦镜头形成的光学图像转换为电信号。所述变焦镜头以从物方到像方的顺序包括具有正折射力的第一透镜组；具有负折射力的第二透镜组；具有正折射力的第三透镜组；以及具有正折射力的第四透镜组。在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜组向物方移动，以便增加第一透镜组和第二透镜组之间的间隔，并且第三透镜组向物方移动，以便减小第三透镜组和第二透镜组之间的间隔。第二透镜组由以从物方到像方的顺序安排的第一负透镜、第二负透镜和正透镜的三个分离透镜形成。正透镜的物方表面形成为具有这样形状的非球面，其曲率在更接近光轴上其外围部分的位置逐渐变小。其F数在广角端小于3. O,并且其变焦率大于或等于7. 5。变焦镜头满足条件表达式(I)。相应地，在成像装置中的变焦镜头中，由小数目的透镜(例如，三个透镜)形成第二透镜组，并且有效地校正从广角端到远摄端在外围的视角的彗差以及远摄端轴上视角的球
面像差。
根据本技术的实施例的变焦镜头和成像装置具有小尺寸、在整个变焦范围快速、具有高光学性能、并且充分实现成像视角的增加
图I类似于图2到图27，图I是图示用于体现根据本技术的成像装置和变焦镜头的优选实施例中第二透镜组中正透镜的物方表面的概念图；图2是图示根据各个实施例的变焦镜头的第二透镜组中正透镜的物方表面的概念图；图3是图示根据第一实施例的变焦镜头的镜头配置的图；图4类似于图5，图4是图示其中具体数值应用于第一实施例的数字示例的像差的 图，其中像差包括广角端状态下的球面像差、像散和畸变；图5是图不远摄端状态下球面像差、像散和崎变的图；图6是图示根据第二实施例的变焦镜头的镜头配置的图；图7类似于图8，图7是图示其中具体数值应用于第二实施例的数字示例的像差的图，其中像差包括广角端状态下的球面像差、像散和畸变；图8是图不远摄端状态下球面像差、像散和崎变的图；图9是图示根据第三实施例的变焦镜头的镜头配置的图；图10类似于图11，图10是图示其中具体数值应用于第三实施例的数字示例的像差的图，其中像差包括广角端状态下的球面像差、像散和畸变；图11是图不远摄端状态下球面像差、像散和崎变的图；图12是图示根据第四实施例的变焦镜头的镜头配置的图；图13类似于图12，图12是图示其中具体数值应用于第四实施例的数字示例的像差的图，其中像差包括广角端状态下的球面像差、像散和畸变；图14是图示远摄端状态下球面像差、像散和畸变的图；图15是图示根据第五实施例的变焦镜头的镜头配置的图；图16类似于图17，图16是图示其中具体数值应用于第五实施例的数字示例的像差的图，其中像差包括广角端状态下的球面像差、像散和畸变；图17是图不远摄端状态下球面像差、像散和崎变的图；图18是图示根据第六实施例的变焦镜头的镜头配置的图；图19类似于图20，图19是图示其中具体数值应用于第六实施例的数字示例的像差的图，其中像差包括广角端状态下的球面像差、像散和畸变；图20是图不远摄端状态下球面像差、像散和崎变的图；图21是图示根据第七实施例的变焦镜头的镜头配置的图；图22类似于图23，图22是图示其中具体数值应用于第七实施例的数字示例的像差的图，其中像差包括广角端状态下的球面像差、像散和畸变；图23是图不远摄端状态下球面像差、像散和崎变的图；图24是图示根据第八实施例的变焦镜头的镜头配置的图；图25类似于图26，图25是图示其中具体数值应用于第八实施例的数字示例的像差的图，其中像差包括广角端状态下的球面像差、像散和畸变；
图26是图示远摄端状态下球面像差、像散和畸变的图；以及图27是图示成像装置的示例的框图。
具体实施例方式下文中，将描述用于体现根据本技术的变焦镜头和成像装置的优选实施例。[变焦镜头的配置]根据本技术的变焦镜头以从物方到像方顺序包括具有正折射力的第一透镜组；具有负折射力的第二透镜组；具有正折射力的第三透镜组；以及具有正折射力的第四透镜组。此外，在根据本技术的变焦镜头中，在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜组向物方移动，以便增加第一透镜组和第二透镜组之间的间隔，并且第三透镜组向物方移动， 以便减小第三透镜组和第二透镜组之间的间隔。通过使得变焦镜头具有上述配置，可能最大化高度贡献于变焦期间光学系统的倍率(power)变化效果的第三透镜组和第二透镜组的倍率变化效果，并且可能通过减小光学系统的整体长度减小整个光学系统的尺寸。相应地，即使在其变焦率大于7. 5倍的高倍变焦的情况下，也可能充分地减小其尺寸。此外，作为最优选示例，特别地，优选的是增大放大率以大于8. 5倍。在根据本技术的变焦镜头中，可能应付这种市场的高级需要。在根据本技术的变焦镜头中，第二透镜组由从物方到像方顺序安排的第一负透镜、第二负透镜和正透镜的三个分离透镜形成。此外，正透镜的物方表面形成为具有这样形状的非球面，其曲率在更接近光轴上其外围部分的位置逐渐变小(参照图I)。图I概念性地示出第二透镜组中正透镜的物方表面，其中SP代表顶点曲率，并且ASP代表非球面。关于非球面ASP,随着从光轴S到其外围部分的距离减小,光轴方向上非球面ASP和顶点曲率SP之间的距离增加，并且其曲率设为逐渐减小。在根据本技术的变焦镜头中，第二透镜组由从物方到像方顺序安排的第一负透镜、第二负透镜和正透镜的三个分离透镜形成。此外，正透镜的物方表面形成为具有这样形状的非球面，其曲率在更接近光轴上其外围部分的位置逐渐变小。通过使得第二透镜组具有上述配置，即使当第二透镜组由例如三个透镜的小数量的透镜形成时，也可能有效地校正从广角端到远摄端在外围的视角的彗差以及远摄端轴上视角的球面像差。因此，可能改进图像质量。此外，非球面形状在以下情况下特别有利设计这样的变焦镜头的情况，该变焦镜头广角端的F数小于或等于3. 5并且远摄端的F数小于或等于6. 0，并且在普通拍摄时足够快；以及设计这样高变焦镜头的情况，该高变焦镜头广角端的F数小于或等于3. O并且远摄端的F数小于或等于5. 0，并且特别快和具有大光圈(参照稍后描述的示例I到8)。在根据本技术的变焦镜头中，其在广角端的F数小于3. 0，并且其变焦率大于或等于 7. 5。 此外，根据本技术的变焦镜头满足以下条件表达式(I)。(I) I. 5<Move3 (wt) /fw<3. 5在此，Move3(wt)是从广角端到远摄端的变焦期间第三透镜组的移动距离，并且fw是整个光学系统在广角端的焦距。条件表达式(I)定义了从广角端到远摄端的变焦期间第三透镜组的移动距离。
如果条件表达式(I)的结果值远大于其上限，则由第三透镜组导致的倍率变化效果太大。因此，由第一透镜组和第二透镜组导致的倍率变化效果相对减小。结果，入射光瞳直径的放大率变得不足。因此，难以设置远摄端的F数以便实现足够高速度。相反，如果条件表达式(I)的结果值远小于其下限，则由对于倍率变化贡献最大的第三透镜组导致的倍率变化效果变得不足。因此，难以充分增加放大率。相应地，通过使得变焦镜头满足条件表达式(I )，确保由第一透镜组和第二透镜组导致的有利的倍率变化效果，因此可以设置远摄端的F数以实现足够高速度，并且确保由第三透镜组导致的有利的倍率变化效果，并且因此可能充分增加放大率。在本技术的一个实施例中，优选的是变焦镜头满足以下条件表达式(2 )。(2) I. 5<10 X {Move3 (wt) /fw} /Zoom<2. 8在此，Zoom是从广角端到远摄端的变焦期间整个光学系统的变焦率。条件表达式(2)定义了从广角端到远摄端的变焦期间变焦率与第三透镜组的移动距离的比例。通过使得变焦镜头满足条件表达式(2)，可能最适当地以光学系统的变焦率设置条件表达式(I)中描述的第三透镜组的移动距离。在本技术的一个实施例中，更优选的是根据本技术的变焦镜头满足以下条件等式⑵’(2)，I. 8<10 X {Move3 (wt) /fw} /Zoom<2. 7通过使得变焦镜头满足条件表达式(2) ’，可能最适当地以光学系统的变焦率设置第三透镜组的移动距离。在本技术的一个实施例中，优选的是变焦镜头满足以下条件表达式(3 )。(3) I. 2〈 {R23f/(nd23_l)} / | f2 |〈1.9在此，R23f是第二透镜组中正透镜的物方表面的顶点曲率，nd23是第二透镜组中正透镜在d线的折射率，并且f2是第二透镜组的焦距。条件表达式(3)定义第二透镜组中正透镜的物方表面的折射力。如果条件表达式(3)的结果值变得远小于其下限，则第二透镜组中正透镜的物方表面的正折射力变得太强。特别地，难以校正广角端和远摄端的彗差以及远摄端的球面像差。此外，因为正透镜的偏心率的灵敏度过高，所以完成制造的难度过高。相反，如果条件表达式(3)的结果值变得远大于其上限，则正透镜的物方表面的正折射力变得太弱。因此，难以使得第二透镜组的像方主点足够接近物方。相应地，难以使得广角端的入射光瞳的位置足够接近物方。结果，镜头直径(特别地，直径方向第一透镜组和第二透镜组的尺寸)增加。相应地，通过使得变焦镜头满足条件表达式(3)，适当地设置第二透镜组中正透镜的物方表面的正折射力。因此，可能令人满意地校正像差并且降低制造时的难度，并且可能减小镜头直径(特别地，直径方向第一透镜组和第二透镜组的尺寸)。在本技术的一个实施例中，更优选的是根据本技术的变焦镜头满足以下条件等式⑶，
(3)，I. 42〈{R23f/(nd23-l)}/|f2|〈l. 8通过使得变焦镜头满足条件等式(3) ’，可能进一步适当地设置二透镜组中正透镜的物方表面的正折射力。在本技术的一个实施例中，优选的是变焦镜头满足以下条件表达式(4 )。(4)vd23<20在此，vd23是第二透镜组中正透镜在d线的阿贝数。条件表达式(4)定义第二透镜组中正透镜在d线的阿贝数。如果条件表达式(4)的结果值变得远大于其范围，则难以适当地校正在第二透镜 组中出现的远摄端侧的纵向色差和广角端侧的横向色差。因此，可能不可避免的是图像质量劣化，或者光学系统的尺寸增加以便确保高图像质量。相应地，通过使得变焦镜头满足条件表达式(4)，确保光学系统的尺寸的减小，并且因而令人满意地校正广角端侧的横向色差和远摄端侧的纵向色差。结果，可能改进图像质量。在根据本技术的变焦镜头的一个实施例中，优选的是孔径光阑在光轴方向与第三透镜组整体移动，并且优选的是变焦镜头满足以下条件表达式(5 )。(5)3. 5<fl2t/fl2w<5. 5在此，fl2w是第一透镜组和第二透镜组在广角端的合成焦距，并且f 12t是第一透镜组和第二透镜组在远摄端的合成焦距。条件表达式(5)定义从广角端到远摄端的变焦期间第一透镜组和第二透镜组的合成焦距的比例。如果条件表达式(5)的结果值变得远大于其上限，则由第一透镜组和第二透镜组导致的倍率变化效果变得太大。因此，则由对于倍率变化贡献最大的第三透镜组导致的倍率变化效果相对变得不足。因此，难以充分增加放大率。相反，如果条件表达式(5)的结果值变得远小于其下限，则由第一透镜组和第二透镜组导致的倍率变化效果变得过低。结果，入射光瞳的放大率变得不足。因此，难以设置远摄端的F数以便实现足够高速度。相应地，通过使得变焦镜头满足条件表达式(5)，确保由第三透镜组导致的有利的倍率变化效果，并且确保由第一透镜组和第二透镜组导致的有利的倍率变化效果。因此，可以设置远摄端的F数以便实现足够高速度。在本技术的一个实施例中，优选的是根据本技术的变焦镜头满足以下条件表达式
(6)。(6) I. 0<|f2|/fw<l. 2在此，f2是第二透镜组的焦距。条件表达式(6)定义第二透镜组的焦距。如果条件表达式(6)的结果值变得远大于其上限，则第二透镜组的折射力变得太弱。因此，光学系统的尺寸增加。相反，如果条件表达式(6)的结果值变得远小于其下限，则第二透镜组的折射力变得太强。因此，难以校正像差，并且因而图像质量劣化。相应地，通过使得变焦镜头满足条件表达式(6)，适当地设置第二透镜组的折射力。因此，可能通过减小光学系统的尺寸增加并且令人满意地校正像差，改进图像质量。在本技术的一个实施例中，优选的是根据本技术的变焦镜头满足以下条件表达式(7)。(7) I. 95<f3/fw<2. 5在此，f3是第三透镜组的焦距。条件表达式(7)定义第三透镜组的焦距。如果条件表达式(7)的结果值变得远大于其上限，则第三透镜组的折射力变得太弱。因此，光学系统的尺寸增加。相反，如果条件表达式(7)的结果值变得远小于其下限，则第三透镜组的折射力变得太强。因此，难以校正像差，并且因而图像质量劣化。 相应地，通过使得变焦镜头满足条件表达式(7)，适当地设置第三透镜组的折射力。因此，可能通过减小光学系统的尺寸增加并且令人满意地校正像差，改进图像质量。在根据本技术的变焦镜头的一个实施例中，优选的是在从无限远物体到近距离物体的对焦期间，通过在光轴方向移动透镜组以便改变像平面的位置，第四透镜组进入对焦。在变焦镜头中，在对焦期间，通过移动第四透镜组并且改变像平面的位置以便透镜组进入对焦，与通过其外径和重量趋于相对增加的第一和第二透镜组执行对焦的情况相t匕，可能简化对焦机制的配置的设计。相应地，不但变得容易减小镜头桶的尺寸，而且可能减小由于重量导致的对于用于在光轴方向移动透镜组的制动器的负荷。在根据本技术的变焦镜头的一个实施例中，优选的是第四透镜组只由一个正透镜形成，并且优选的是变焦镜头满足以下条件表达式(8 )。(8)vd4>80在此，vd4是第四透镜组的正透镜在d线的阿贝数。通过采用第四透镜组只由一个正透镜形成的配置，可能简化第四透镜组的配置，并且可能最大化上述对焦机制的设计的优点。条件表达式(8)定义第四透镜组的正透镜在d线的阿贝数。如果条件表达式(8)的结果值变得远小于范围，则难以校正第四透镜组中出现的色差。因此，图像质量劣化。相应地，通过使得变焦镜头满足条件表达式(8)，特别地，可能减少由远摄端侧的对焦导致的色差的出现。因此，可能在从无限远距离到近距离的被摄体距离实现高图像质量。特别地，在根据本技术的设置F数以实现整个变焦范围中的非常高速度的变焦镜头中，趋于难以校正由对焦导致的彗差。因此，显著有利的是采用第四透镜组的上述配置。在根据本技术的变焦镜头的一个实施例中，优选的是第四透镜组仅由粘合透镜形成，通过粘合以从物方到像方的顺序安排的正透镜和负透镜的两个透镜形成所述粘合透镜。在变焦镜头中，通过采用其中仅由通过粘合正透镜和负透镜的两个透镜形成的粘合透镜形成第四透镜组的配置，可能确保对焦机制的设计中的优点或者源自对焦的图像质量的优点。[变焦镜头的数值示例]下文中，将参照附图和表格描述数值示例，其中具体数值应用于根据本技术实施例的 变焦镜头。注意到，在附图和表格中，参考符号等定义如下。“Si”代表从物方到像方计算的第i表面，“Ri”代表第i表面的顶点曲率，“Di”代表第i表面和第(i+Ι)表面之间的轴上表面间隔(镜头中心的厚度或气隙)，“ni”代表包括第i表面透镜等在d线(λ =587. 6nm)的折射率，并且“vi”代表包括第i表面透镜等在d线的阿贝数。关于“Si”，“ASP”指示相应的表面是非球面，“ST0”指示相应的表面是孔径光阑，“ MG”指示相应的表面是像面。此外，对于“Ri ”，“ INFINITY”指示相应的表面是平面。“ K ”代表圆锥常数，并且“A”、“B”、“C”和“D”分别代表第4级、第6级、第8级和
第10级非球面系数。“f ”代表焦距，“Fno”代表F数，并且“ ω ”代表半视角。此外，在示出下面要描述的非球面系数的各个表格中，参考符号“E-n”代表以10为基底的指数表示，也就是说“10_n”。例如，“O. 12345E-05”代表“O. 12345X 10_5”。配置实施例中使用的一些变焦镜头，使得透镜面形成为非球面。在此，假设“X”是光轴方向距透镜面的顶点的距离(垂直量)，“y”是在垂直于光轴方向的方向上的高度(图像高度)，“c”是透镜顶点处的顶点曲率(曲率半径的倒数)，“ K ”代表圆锥常数，并且“A”、“B”、“C”和“D”分别代表第4级、第6级、第8级和第10级非球面系数，非球面形状定义为以下数值表达式I。数值表达式I
c y 2X =...............................................-—-+ Ay4H-By6 + · · ■
I 4- {1 — (-J + ΛΓ) c2yzJ 1/2根据各个实施例的变焦镜头I到8的每个以从物方到像方的顺序包括具有正折射力的第一透镜组GRl ;具有负折射力的第二透镜组GR2 ;具有正折射力的第三透镜组GR3 ；以及具有正折射力的第四透镜组GR4。此外，在根据各个实施例的变焦镜头I到8的每个中，在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜组GRl向物方移动，以便增加第一透镜组GRl和第二透镜组GR2之间的间隔，并且第三透镜组GR3向物方移动，以便减小第三透镜组GR3和第二透镜组GR2之间的间隔。此外，在根据各个实施例的变焦镜头I到8的每个中，第二透镜组GR2具有单个正透镜，并且该正透镜的物方表面形成为具有这样形状的非球面，其曲率在更接近光轴上其外围部分的位置逐渐变小。图2概念性地示出第二透镜组中正透镜的物方表面。在此，水平轴指示光轴方向的距离(mm)，并且垂直轴指示距光轴的距离(单位mm)。SP (虚线)指示顶点曲率，并且ASP(实线)指示非球面。关于非球面ASP，随着从光轴到其外围部分的距离减小，光轴方向上非球面ASP和顶点曲率SP之间的距离增加，并且其曲率设为逐渐减小。〈第一实施例〉图3示出根据本技术的第一实施例的变焦镜头I的镜头配置。变焦镜头I以从物方到像方的顺序包括具有正折射力的第一透镜组GRl ;具有负折射力的第二透镜组GR2 ;具有正折射力的第三透镜组GR3 ;以及具有正折射力的第四透镜组 GR4。变焦镜头I具有10. 78倍的变焦率。第一透镜组GRl以从物方到像方的顺序包括通过粘合凸向物方并且具有凹凸形状的负透镜LI和凸向物方并且具有凹凸形状的正透镜L2形成的粘合透镜；以及凸向物方并且具有凹凸形状的正透镜L3。第二透镜组GR2以从物方到像方的顺序包括凸向物方的第一负透镜L4 ;具有双凹形状的第二负透镜L5 ;以及凸向物方并且具有凹凸形状的正透镜L6。第三透镜组GR3以从物方到像方的顺序包括通过粘合凸向物方并且具有凹凸形状的正透镜L7和凸向物方的负透镜L8形成的粘合透镜；以及具有双凸形状的正透镜L9。第四透镜组GR4包括凸向物方并且具有凹凸形状的正透镜L10。 保护玻璃CG布置在第四透镜组GR4和像面MG之间。孔径光阑STO布置在第二透镜组GR2和第三透镜组GR3之间接近第三透镜组GR3的物方，并且在光轴方向与第三透镜组GR3整体移动。表I示出根据第一实施例的应用具体数值的变焦镜头I的数值示例I的镜头数据。表格I
SiRiDinivi
~I38.931 O. 700 1.92286 20.880~
~224.694 2. 319 I. 59282 68.624~
~307.961 O. 150
~21.627 2.009 I. 72916 54.674~
~565.674(D5)
6(ASP)186. 547 0.400 1.80139 45.450~
7(ASP)5.4022.502
~8-21. 500 0.450 1.80420 46. 503~
~99.6370.200
~IO(ASP) 8.0001.290 2.00170 19. 324~
~Il(ASP) 25.608(Dll)
~12 (STO) INFINITY O. 000
权利要求
1.一种变焦镜头，以从物方到像方的顺序包括 具有正折射力的第一透镜组； 具有负折射力的第二透镜组； 具有正折射力的第三透镜组；以及 具有正折射力的第四透镜组； 其中，在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜组向物方移动，以便增加第一透镜组和第二透镜组之间的间隔，并且第三透镜组向物方移动，以便减小第三透镜组和第二透镜组之间的间隔， 其中，第二透镜组由以从物方到像方的顺序安排的第一负透镜、第二负透镜和正透镜的三个分离透镜形成， 其中，正透镜的物方表面形成为具有这样形状的非球面，其曲率在更接近光轴上其外围部分的位置逐渐变小， 其中，其F数在广角端小于3. O,并且其变焦率大于或等于7. 5，并且 其中，满足以下条件表达式(I) (1)I. 5<Move3 (wt) /fw<3. 5, 其中 Move3 (wt)是从广角端到远摄端的变焦期间第三透镜组的移动距离，并且 fw是整个光学系统在广角端的焦距。
2.如权利要求I所述的变焦镜头，其中满足以下条件表达式(2)(2)I.5<10X {Move3(wt)/fw}/Zoom<2. 8， 其中 Zoom是从广角端到远摄端的变焦期间整个光学系统的变焦率。
3.如权利要求I所述的变焦镜头，其中满足以下条件表达式(3) (3)I. 2〈 {R23f/(nd23-l)} / | f2 |〈I. 9， 其中 R23f是第二透镜组中正透镜的物方表面的顶点曲率， nd23是第二透镜组中正透镜在d线的折射率，并且 f2是第二透镜组的焦距。
4.如权利要求I所述的变焦镜头，其中满足以下条件表达式(4)(4)vd23<20, 其中 vd23是第二透镜组中正透镜在d线的阿贝数。
5.如权利要求I所述的变焦镜头， 其中，孔径光阑在光轴方向与第三透镜组整体移动，并且 其中，满足以下条件表达式(5)(5)3.5<fl2t/fl2w<5. 5其中 fl2w是第一透镜组和第二透镜组在广角端的合成焦距，并且 fl2t是第一透镜组和第二透镜组在远摄端的合成焦距。
6.如权利要求I所述的变焦镜头，其中满足以下条件表达式(6) (6)I. 0<|f2|/fw<l. 2， 其中 f2是第二透镜组的焦距。
7.如权利要求I所述的变焦镜头，其中满足以下条件表达式(7) (7)I. 95<f3/fw<2. 5， 其中 f3是第三透镜组的焦距。
8.如权利要求I所述的变焦镜头，其中在从无限远物体到近距离物体的对焦期间，通过在光轴方向移动透镜组以便改变像平面的位置，第四透镜组进入对焦。
9.如权利要求I所述的变焦镜头， 其中，第四透镜组只由一个正透镜形成，并且 其中，满足以下条件表达式(8)(8)vd4>80其中 vd4是第四透镜组的正透镜在d线的阿贝数。
10.如权利要求I所述的变焦镜头，其中第四透镜组仅由粘合透镜形成，通过粘合以从物方到像方的顺序安排的正透镜和负透镜的两个透镜形成所述粘合透镜。
11.一种成像装置包括 变焦镜头；以及 成像器件，其将由所述变焦镜头形成的光学图像转换为电信号， 其中，所述变焦镜头以从物方到像方的顺序包括 具有正折射力的第一透镜组； 具有负折射力的第二透镜组； 具有正折射力的第三透镜组；以及 具有正折射力的第四透镜组； 其中，在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜组向物方移动，以便增加第一透镜组和第二透镜组之间的间隔，并且第三透镜组向物方移动，以便减小第三透镜组和第二透镜组之间的间隔， 其中，第二透镜组由以从物方到像方的顺序安排的第一负透镜、第二负透镜和正透镜的三个分离透镜形成， 其中，正透镜的物方表面形成为具有这样形状的非球面，其曲率在更接近光轴上其外围部分的位置逐渐变小， 其中，其F数在广角端小于3. O,并且其变焦率大于或等于7. 5，并且 其中，满足以下条件表达式(I) (I) I. 5<Move3 (wt) /fw<3. 5, 其中 Move3 (wt)是从广角端到远摄端的变焦期间第三透镜组的移动距离，并且 fw是整个光学系统在广角端的焦距。
全文摘要
一种变焦镜头，以从物方到像方的顺序包括具有正折射力的第一透镜组；具有负折射力的第二透镜组；具有正折射力的第三透镜组；以及具有正折射力的第四透镜组。
文档编号G02B15/173GK102841435SQ201210213740
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月25日 优先权日2011年6月23日
发明者山野裕贵 申请人:索尼公司