專(zhuān)利名稱(chēng)：變倍透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為涉及變倍透鏡的發(fā)明，能夠適用于例如帶照相機(jī)的便攜式電話(huà)等。
背景技術(shù)：
作為有關(guān)可搭載于便攜式電話(huà)或數(shù)字照相機(jī)等的小型變倍透鏡的技術(shù)，例如有專(zhuān)利文獻(xiàn)1至3。
在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1至專(zhuān)利文獻(xiàn)3所公開(kāi)的變倍透鏡中，在第一透鏡組中使光路彎折。由此便攜式電話(huà)等的薄型化就成為可能。
可是對(duì)于帶照相機(jī)的便攜式電話(huà)等情況，攝影者為了能夠自己拍攝自己，需要視場(chǎng)角2ω成為75°的程度(即要求廣角)。
但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1所涉及的發(fā)明中，視場(chǎng)角2ω小到68°。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2所涉及的發(fā)明中，視場(chǎng)角2ω也小到61°。
進(jìn)而，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1所涉及的發(fā)明以及專(zhuān)利文獻(xiàn)3所涉及的發(fā)明中，由于使用了一部分玻璃制的部件，故其成本變得較高。
另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2所涉及的發(fā)明中，變倍比小到2倍程度。進(jìn)而，由于在專(zhuān)利文獻(xiàn)3所涉及的發(fā)明中，需要使用片數(shù)多達(dá)9片的透鏡，因此，變倍透鏡整體的尺寸也變得較大。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)2004-70235號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2特開(kāi)2004-53993號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3特開(kāi)2000-131610號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明就是鑒于上述各問(wèn)題點(diǎn)而完成的，其目的是提供寬視場(chǎng)角、廉價(jià)、高變倍比且更小型(薄型)的變倍透鏡。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案1提供一種變倍透鏡，自物方側(cè)始，按以下順序具有變倍時(shí)位置固定的、具有負(fù)光焦度(Power)的第1透鏡組，變倍時(shí)位置可變的、具有正光焦度的第2透鏡組，變倍時(shí)位置可變的、具有正光焦度的第3透鏡組，是一種通過(guò)改變各透鏡組的間隔進(jìn)行上述變倍的變倍透鏡，其中上述第1透鏡組配備了具有負(fù)光焦度的第1透鏡和位于上述第1透鏡的后段、帶有彎折光路功能且具有正光焦度的棱鏡，上述第1透鏡的阿貝數(shù)大于上述棱鏡的阿貝數(shù)。
由于本發(fā)明之技術(shù)方案1所記載的變倍透鏡自物方側(cè)始，按以下順序具有變倍時(shí)位置固定的、具有負(fù)光焦度的第1透鏡組，變倍時(shí)位置可變的、具有正光焦度的第2透鏡組，變倍時(shí)位置可變的、具有正光焦度的第3透鏡組，是一種通過(guò)改變各透鏡組的間隔進(jìn)行上述變倍的變倍透鏡，其上述第1透鏡組配備了具有負(fù)光焦度的第1透鏡和位于上述第1透鏡的后段，帶有彎折光路功能且具有正光焦度的棱鏡，上述第1透鏡的阿貝數(shù)大于上述棱鏡的阿貝數(shù)，故可以利用具有正光焦度的棱鏡校正加大了第1透鏡的負(fù)光焦度時(shí)產(chǎn)生的倍率色差。由于可以進(jìn)行該校正，故在技術(shù)方案1所涉及的變倍透鏡中，可以更大地設(shè)計(jì)第1透鏡組的負(fù)的光焦度。這樣一來(lái)，通過(guò)加大第1透鏡組的負(fù)光焦度，就可實(shí)現(xiàn)第1透鏡組的寬視場(chǎng)角化。此外，由于在第1透鏡組中還可以入射來(lái)自更廣角的光線(xiàn)，故可以進(jìn)一步減小該第1透鏡組的口徑。進(jìn)而，通過(guò)加大第1透鏡組的負(fù)的光焦度，可以縮短后截距(即縮短光學(xué)全長(zhǎng))。因而，可以使變倍透鏡系統(tǒng)整體進(jìn)一步緊湊化。此外，由于可以在第1透鏡組有效地進(jìn)行倍率色差校正，故還可以使變倍比增加。


圖1所示是實(shí)施形態(tài)1所涉及的變倍透鏡的構(gòu)成圖。
圖2所示是實(shí)施形態(tài)1所涉及的變倍透鏡的構(gòu)成圖。
圖3所示是在實(shí)施形態(tài)1所涉及的變倍透鏡的廣角端的各種像差的狀況。
圖4所示是在實(shí)施形態(tài)1所涉及的變倍透鏡的中間處的各種像差的狀況。
圖5所示是在實(shí)施形態(tài)1所涉及的變倍透鏡的望遠(yuǎn)端的各種像差的狀況。
圖6所示是實(shí)施形態(tài)2所涉及的變倍透鏡的構(gòu)成圖。
圖7所示是實(shí)施形態(tài)2所涉及的變倍透鏡的構(gòu)成圖。
圖8所示是在實(shí)施形態(tài)2所涉及的變倍透鏡的廣角端的各種像差的狀況。
圖9所示是在實(shí)施形態(tài)2所涉及的變倍透鏡的中間處的各種像差的狀況。
圖10所示是在實(shí)施形態(tài)2所涉及的變倍透鏡的望遠(yuǎn)端的各種像差的狀況。
具體實(shí)施例方式
下面，基于表示其實(shí)施形態(tài)的附圖來(lái)具體地說(shuō)明本發(fā)明。
<實(shí)施形態(tài)1>
本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡是3組構(gòu)成的變倍透鏡。
圖1所示是涉及本實(shí)施形態(tài)的變倍透鏡的構(gòu)成。圖2是直線(xiàn)地描畫(huà)了圖1給出的變倍透鏡的光路的構(gòu)成圖。這里，具有內(nèi)部反射面的棱鏡在圖2中是以平行平板表示的。此外，在圖1和圖2中，以物方側(cè)為前段側(cè)，以像方側(cè)為后段側(cè)。
另外，在圖1、圖2中，ri(i＝1、2、3……)為自物方側(cè)數(shù)的第i個(gè)面，隨著接近像方側(cè)其數(shù)字變大。還有，di(i＝1、2、3……)為自物方側(cè)數(shù)的第i個(gè)軸上面間隔，隨著接近像方側(cè)其數(shù)字變大。
如圖1、圖2所示的那樣，從物方側(cè)到像方側(cè)，順序地排列著第1透鏡組G1、第2透鏡組G2以及第3透鏡組G3。這里，第2透鏡組G2是具有變倍功能的變換器。第3透鏡組G3是進(jìn)行像點(diǎn)校正的校正器。
在圖1、圖2所示的變倍透鏡中，通過(guò)使各透鏡組G1、G2、G3的間隔變化來(lái)進(jìn)行變倍。
具體言之，就是通過(guò)將各透鏡組G1～G3移動(dòng)到圖2所示的箭頭的方向M、N來(lái)進(jìn)行變倍。如圖2所示的那樣，第1透鏡組G1在進(jìn)行變倍時(shí)位置不發(fā)生變動(dòng)。此外，在變倍(特別是進(jìn)行從廣角端(W)到望遠(yuǎn)端(T)的變倍)時(shí)，如果第2透鏡組G2沿著光軸移動(dòng)到前段方向，則第3透鏡組G3在一度沿著光軸移動(dòng)到后段側(cè)后再移動(dòng)到前段側(cè)(參照?qǐng)D2)。
第1透鏡組G1在變倍時(shí)不產(chǎn)生位置變化并具有負(fù)的光焦度。第2透鏡組G2在變倍時(shí)變動(dòng)位置并具有正的光焦度。第3透鏡組G3在變倍時(shí)變動(dòng)位置并具有正的光焦度。
這里，在第2透鏡組G2的前段配置了光闌S1。此外，在第3透鏡組G3的后段配置了由平行平板構(gòu)成的紅外截止濾光片F(xiàn)1，在該紅外截止濾光片F(xiàn)1的后段配置了光學(xué)像面P1。
在此，光學(xué)像面P1是諸如由多個(gè)像素組成的CCD(ChargeCoupled Device)或CMOS(Complementary MOS)傳感器等固體攝像元件。通過(guò)該攝像元件，可將利用變倍透鏡形成的光學(xué)像變換成電氣的信號(hào)。此外，也可以代替紅外截止濾光片F(xiàn)1使用由平行平板構(gòu)成的低通濾波器或覆蓋玻璃。
下面，對(duì)各透鏡組G1～G3的具體構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。
第1透鏡組G1如圖1、圖2所示的那樣，由第1透鏡1和棱鏡2構(gòu)成。
第1透鏡1配置在最靠近物方側(cè)，具有負(fù)的光焦度。棱鏡2位于第1透鏡1的后段，具有正的光焦度。
第1透鏡1的物方側(cè)面r1以及像方側(cè)面r2是凹狀的曲面形狀，且至少其某一側(cè)的面具有非球面形狀。通過(guò)該曲面形狀，第1透鏡1整體具有負(fù)的光焦度。
此外，棱鏡2在反射面r4將光軸Z1(光路)彎折了90°。這樣，通過(guò)利用棱鏡2彎折光路，可以縮短透鏡系統(tǒng)入射光軸方向(即朝向里面的方向(圖1的上下方向))的長(zhǎng)度并使之恒定。這里，在棱鏡2的反射面r4蒸鍍了如鋁等。由此，可以使光能量的損失為最小限度。
這里，上述反射面r4的光軸Z1(光路)的彎折角度既可以是90°之外的角度，也可以根據(jù)需要設(shè)定其角度。另外，既可以使該反射面r4具有光焦度，也可以代替反射面使用折射面或衍射面彎折光軸Z1(光路)。
此外，棱鏡2的物方側(cè)面r3是凸?fàn)畹那嫘螤?，棱鏡2的像方側(cè)面r5是凹狀的曲面形狀。通過(guò)該曲面形狀，棱鏡2整體具有正的光焦度。
還有，第1透鏡1的阿貝數(shù)大于棱鏡2的阿貝數(shù)。
但是，塑料制透鏡等的阿貝數(shù)的分布是分布在27～34的范圍內(nèi)以及49～58的范圍內(nèi)。因而，在利用塑料制備第1透鏡1以及棱鏡2時(shí)，作為第1透鏡1，應(yīng)該采用阿貝數(shù)為49以及49以上的材料，作為棱鏡2可以采用阿貝數(shù)小于35的材料。
下面，對(duì)第2透鏡組G2的具體構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。
第2透鏡組G2如圖1、圖2所示的那樣，由第2透鏡3和第3透鏡4構(gòu)成。
第2透鏡3配置在第1透鏡組G1的后段，具有正的光焦度。第3透鏡4位于第2透鏡3的后段，具有負(fù)的光焦度。
第2透鏡3的物方側(cè)面r6以及像方側(cè)面r7是凸?fàn)畹那嫘螤睿抑辽倨淠骋粋?cè)的面具有非球面形狀。通過(guò)該曲面形狀，第2透鏡3整體具有正的光焦度。
此外，第3透鏡4的物方側(cè)面r8以及像方側(cè)面r9是凹狀的曲面形狀，通過(guò)該曲面形狀，第3透鏡4整體具有負(fù)的光焦度。
另外，第2透鏡3的阿貝數(shù)大于第3透鏡4的阿貝數(shù)。例如，在采用了塑料制的第2透鏡3以及第3透鏡4時(shí)，作為第2透鏡3，應(yīng)該采用阿貝數(shù)49以及49以上的材料，作為第3透鏡4可以采用阿貝數(shù)小于35的材料。
這里，第3透鏡組G3如圖1、圖2所示的那樣，只由透鏡5構(gòu)成。
透鏡5配置在第2透鏡組G2的后段，具有正的光焦度。透鏡5的物方側(cè)面r10具有凸?fàn)畹那嫘螤?，透鏡5的像方側(cè)面r11具有凹狀的曲面形狀。通過(guò)該曲面形狀，透鏡5整體具有正的光焦度。
這里，在本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡中，可以通過(guò)設(shè)計(jì)使之滿(mǎn)足以下的關(guān)系式(1)、(2)。
1.5＜-f1/fW＜4.0…(1)1.0＜-f2/f1＜2.0…(2)在此，f1為第1透鏡組G1的焦距。fW為廣角端的變倍透鏡系統(tǒng)整體的焦距。f2為第2透鏡組G2的焦距。
由于本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡具有如上這樣的構(gòu)成，故其具有如下所示的效果。
本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡中配備具有正的光焦度的棱鏡2，第1透鏡1的阿貝數(shù)大于棱鏡2的阿貝數(shù)。
因而，可以通過(guò)具有正的光焦度的棱鏡2校正第1透鏡1加大了負(fù)的光焦度時(shí)產(chǎn)生的倍率色差。因?yàn)榭梢赃M(jìn)行該校正，故在本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡中，可以更大地設(shè)計(jì)第1透鏡組G1的負(fù)光焦度。
這樣，通過(guò)加大第1透鏡組G1的負(fù)的光焦度，第1透鏡組G1的寬視場(chǎng)角化就成為可能。此外，在第1透鏡組G1中，由于還可以入射來(lái)自更寬視場(chǎng)角的光線(xiàn)，故可以進(jìn)一步減小該第1透鏡組G1的口徑。進(jìn)而，通過(guò)加大第1透鏡組的負(fù)的光焦度，可以縮短后截距(縮短光學(xué)全長(zhǎng))。因而，可以使變倍透鏡系統(tǒng)整體進(jìn)一步緊湊化。
此外，在本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡中，由于可以在第1透鏡組G1有效地進(jìn)行倍率色差校正，故還可以使變倍比(縮放比)增加。
另外，可以更大地取得第1透鏡1阿貝數(shù)和棱鏡2的阿貝數(shù)之差。此時(shí)，即使是不較大地取得第1透鏡1的負(fù)光焦度和棱鏡2的正光焦度之差，也可以在棱鏡2處校正在第1透鏡1處產(chǎn)生的倍率色差。
即，棱鏡2的阿貝數(shù)越小，或者第1透鏡1的阿貝數(shù)越大，則棱鏡2的正光焦度較小即可，或者可以更大地設(shè)定第1透鏡1的負(fù)的光焦度。
如上述這樣，如果棱鏡2的正光焦度較小即可，則可以進(jìn)一步減小該棱鏡2的曲率。由此，可以容易地制造棱鏡2。另外，如果棱鏡2的正的光焦度小，則還具有可以容易地進(jìn)行變倍透鏡系統(tǒng)整體的構(gòu)成的效果。
這里，透鏡等的阿貝數(shù)因構(gòu)成該透鏡等的材質(zhì)而不同。在采用了塑料制的透鏡等時(shí)，作為第1透鏡1可以采用阿貝數(shù)為49～58(49或者49以上)的材質(zhì)的材料，作為棱鏡2可以采用阿貝數(shù)為27～34(小于35)的材質(zhì)的材料。
另外，一般地，阿貝數(shù)越小，折射率越大。因而，如上述這樣，越減小棱鏡2的阿貝數(shù)則棱鏡2的折射率將越大。這樣，如果棱鏡2的折射率變大則可以減小廣角端的在主光線(xiàn)的棱鏡2內(nèi)的傾角。因而，可以小型化第1透鏡組G1。
但是，這里采用了比玻璃材料折射率低的塑料制的第1透鏡1。此時(shí)，由于該第1透鏡1的折射率比較小，故如果加大負(fù)的光焦度則在該第1透鏡1的廣角端將產(chǎn)生較大的負(fù)的畸變像差。
因此，在本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡中，第1透鏡1的至少一個(gè)面將采用非球面。由此，可以進(jìn)行上述負(fù)的畸變像差的校正。因而，可以進(jìn)一步加大第1透鏡組G1的負(fù)的光焦度。
此外，作為第2透鏡3，這里采用了折射率小的材質(zhì)的材料(例如塑料)。此時(shí)，由于第2透鏡3的折射率減小，故可以利用具有正光焦度的該第2透鏡3產(chǎn)生負(fù)的球面像差。
因此，在本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡中，具有正光焦度的第2透鏡3的至少一個(gè)面將采用非球面。由此，可以進(jìn)行上述球面像差的校正。
在上述(1)式中，如眾所周知的那樣，如果(-f1/fW)成為1.5以下則不能加大變倍比，倍率將變得低下。反之，如果(-f1/fW)成為4.0以上則后截距變長(zhǎng)，變倍透鏡系統(tǒng)整體的長(zhǎng)度變長(zhǎng)。因而，通過(guò)滿(mǎn)足上述(1)式，可以兼顧變倍比和變倍透鏡系統(tǒng)的緊湊化。
另外，本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡的第2透鏡組G2在具有正的光焦度的第2透鏡3的后段配置了具有負(fù)的光焦度的第3透鏡4。進(jìn)而，使第2透鏡3的阿貝數(shù)大于第3透鏡4的阿貝數(shù)。
因而，可以通過(guò)上述第3透鏡4校正由具有正的光焦度的第2透鏡3產(chǎn)生的軸上色差。
但是，通常是越增加變倍透鏡系統(tǒng)的曲面的個(gè)數(shù)越可以更加有效地進(jìn)行各像差的校正。
因此，在本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡中，棱鏡2的兩個(gè)面r3、r5是曲面形狀。因而，利用該棱鏡2可以更為切實(shí)地校正在第1透鏡1產(chǎn)生的倍率色差。
此外，在本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡中，也可以利用輕質(zhì)廉價(jià)的塑料構(gòu)成所有的透鏡以及棱鏡。
由此，可以謀求變倍透鏡系統(tǒng)整體的低成本化。另外，由于是輕質(zhì)的，故即使是誤操作使搭載該變倍透鏡系統(tǒng)的裝置跌落到地面，也可以抑制對(duì)該變倍透鏡系統(tǒng)的沖擊力使之成為最小限度。即可以提供耐沖擊性?xún)?yōu)異的變倍透鏡系統(tǒng)。
在上式(2)中，如果(-f2/f1)成為1.0以下，則會(huì)產(chǎn)生負(fù)的像面彎曲。其基于下面的理由。
即，需要滿(mǎn)足第1透鏡組G1的負(fù)的光焦度的絕對(duì)值等于第2透鏡組G2的正的光焦度的絕對(duì)值與第3透鏡組G3的正的光焦度的絕對(duì)值之和。但是，在(-f2/f1)成為1.0以下時(shí)，第2透鏡組G2的正的光焦度的絕對(duì)值(|1/f2|)將超過(guò)第1透鏡組G1的負(fù)的光焦度的絕對(duì)值(|1/f1|)。因而，作為結(jié)果，該情況將產(chǎn)生負(fù)的像面彎曲。
這樣一來(lái)，即使是在變倍透鏡系統(tǒng)中較多地采用非球面也將難以校正所產(chǎn)生的負(fù)的像面彎曲。
另外，如果(-f2/f1)成為2.0以上，則在進(jìn)行變倍時(shí)，第2透鏡組G2與第3透鏡組G3將產(chǎn)生沖突。進(jìn)而，如果(-f2/f1)成為2.0以上，則第1透鏡組G1的口徑將大到不能在便攜式電話(huà)等上搭載的程度，無(wú)法實(shí)用，與之相伴寬視場(chǎng)角化也變得不可能，進(jìn)而，變倍透鏡系統(tǒng)的緊湊化也變得不可能。
但是，在本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡中，因?yàn)槠錆M(mǎn)足了上式(2)，故可以消除上述各問(wèn)題點(diǎn)。這里，上限的“2.0”根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律確定。
此外，在不能用棱鏡2彎折光軸Z1類(lèi)型的變倍透鏡中，為了縮短物方側(cè)方向的變倍透鏡系統(tǒng)的全長(zhǎng)，在不使用照相機(jī)時(shí)，可將鏡頭部保存在裝置內(nèi)(伸縮機(jī)構(gòu))。
可以在便攜式電話(huà)中使用該伸縮機(jī)構(gòu)的變倍透鏡。在該情況下，如果在攝像(鏡筒從裝置突出出來(lái)的狀態(tài))過(guò)程中使該便攜式電話(huà)跌落到地下，則存在突出的鏡筒直接沖撞地面而招致鏡頭的損壞的可能性。
但是，本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡不是伸縮機(jī)構(gòu)，而是采用了使用棱鏡2垂直地彎折光軸Z1(光路)的機(jī)構(gòu)。由此，即使是在搭載變倍透鏡系統(tǒng)的裝置(便攜式電話(huà)等)縱深狹小時(shí)，也不需要使鏡筒部分從裝置中突出出來(lái)。因而，即使是該裝置發(fā)生了跌落也可以防止鏡筒直接與地面沖突。
在預(yù)想該具有彎折光軸Z1(光路)機(jī)構(gòu)的變倍透鏡搭載于常被粗暴地使用的便攜式電話(huà)等上時(shí)，可以進(jìn)一步發(fā)揮上述效果。
<實(shí)施例1>
下面給出涉及圖1、圖2所示的實(shí)施形態(tài)1的變倍透鏡的模擬結(jié)果。表1是實(shí)施例1的具體的構(gòu)成數(shù)據(jù)。表2是給出了各透鏡的非球面系數(shù)的表。
表1


表2


表1中，ri是自物方側(cè)起第i序號(hào)的透鏡(或者棱鏡、濾光片)的面的曲率半徑(在非球面中為軸上曲率半徑)。這里，無(wú)限大的曲率半徑表示該面為平面。
表1中，di是自物方側(cè)起從第i序號(hào)的透鏡(或者棱鏡、濾光片)的面到屬于第i+1序號(hào)的透鏡(或者棱鏡、濾光片)的面的距離。這里，在變倍過(guò)程中距離di發(fā)生變化時(shí)，該di按廣角端(短焦距端，W)～中間(中間焦距狀態(tài)，M)～望遠(yuǎn)端(長(zhǎng)焦距端，T)的順序表示。
表1中，ni是自物方側(cè)起第i序號(hào)的透鏡(或者棱鏡、濾光片)的d(黃)線(xiàn)(波長(zhǎng)587.56nm)處的折射率。νi是自物方側(cè)起第i序號(hào)的透鏡(或者棱鏡、濾光片)的阿貝數(shù)。
此外，在表2中，ri是自物方側(cè)起第i序號(hào)的透鏡(或者棱鏡)的曲面的面序號(hào)。
再有，表2給出的非球面系數(shù)為下式給出的各系數(shù)。
z＝ch2/[1+{1·(1+k)c2h2}1/2]+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10上式中，“z”是離對(duì)應(yīng)面頂點(diǎn)的接平面的深度?！癱”是面的近軸曲率?！癶”是離光軸的高度?！癒”是圓錐常數(shù)?！癆”是4次非球面系數(shù)?！癇”是6次非球面系數(shù)?！癈”是8次非球面系數(shù)?！癉”是10次非球面系數(shù)。
在實(shí)施例1中，作為第1透鏡1、第2透鏡3以及透鏡5，采用了ゼオネックス(注冊(cè)商標(biāo))E48R。此外，作為棱鏡2以及第3透鏡4，采用了PC(聚碳酸脂)。即，實(shí)施例1所涉及的變倍透鏡由5片塑料透鏡(包含棱鏡)構(gòu)成。這里，取所有的折射面為非球面。
上述構(gòu)成的實(shí)施例1所涉及的變倍透鏡的模擬結(jié)果，其全系統(tǒng)焦距f(mm)對(duì)應(yīng)于每種焦距狀態(tài)(W、M、T)分別為3.03(W)～5.25(M)～9.09(T)。此外，F(xiàn)數(shù)FNO對(duì)應(yīng)于每種焦距狀態(tài)(W、M、T)分別為3.2(W)～4.6(M)～5.9(T)。還有，視場(chǎng)角2ω對(duì)應(yīng)于每種焦距狀態(tài)(W、M、T)分別為75.0°(W)～47.8°(M)～28.7°(T)。
進(jìn)而，上述構(gòu)成的實(shí)施例1所涉及的變倍透鏡的模擬結(jié)果，其第1透鏡組G1的焦距f1為-8.12mm。第2透鏡組G2的焦距f2為8.18mm。在廣角端的變倍透鏡系統(tǒng)整體的焦距fW如上述那樣是3.03mm。
由上述模擬結(jié)果可知，(-f1/fW)的值為2.68。該值滿(mǎn)足式(1)的關(guān)系。另外，還可知(-f2/f1)的值為1.01。該值滿(mǎn)足式(2)的關(guān)系。
此外，在廣角端的視場(chǎng)角2ω為75.0°的寬視場(chǎng)角，變倍比(9.09/3.03)也可以確保在3倍左右。
再有，圖3、4、5所示是實(shí)施例1所涉及的變倍透鏡的像差圖。這里，圖3是廣角端(W)的像差圖。圖4是中間處(M)的像差圖。圖5是望遠(yuǎn)端(T)的像差圖。另外，在圖3、4、5中，從左邊起所示分別是球面像差圖、像散圖、畸變像差圖。此外，“FNO”表示F數(shù)，“Y”表示最大像高(mm)。
在各球面像差圖中，實(shí)線(xiàn)(d)表示對(duì)應(yīng)d(黃)線(xiàn)(波長(zhǎng)587.56nm)的球面像差(mm)。虛線(xiàn)(g)表示對(duì)應(yīng)g(藍(lán)紫)線(xiàn)(波長(zhǎng)435.84nm)的球面像差(mm)。單點(diǎn)劃線(xiàn)(c)表示對(duì)應(yīng)c(紅)線(xiàn)(波長(zhǎng)656.27nm)的球面像差。
在像散圖中，實(shí)線(xiàn)(S)表示對(duì)應(yīng)在弧矢面的d(黃)線(xiàn)的像散(mm)。虛線(xiàn)(M)表示對(duì)應(yīng)在子午面的d(黃)線(xiàn)的像散(mm)。
在畸變像差圖中，實(shí)線(xiàn)表示對(duì)應(yīng)d(黃)線(xiàn)的畸變(％)。
在圖3、4、5中，各數(shù)據(jù)線(xiàn)近似收斂于0。由此可知，在實(shí)施例1所涉及的變倍透鏡中，各種像差得到了充分的校正。這里，在圖5的球面像差圖中，g線(xiàn)在入射高度0附近的像差稍微變大。但是，由于在該入射高度0附近的像差的值不足0.2mm，故可以說(shuō)是能夠充分地進(jìn)行校正的。
<實(shí)施形態(tài)2>
本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡也是3組構(gòu)成的變倍透鏡。
圖6所示是本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡的構(gòu)成。圖7所示是直線(xiàn)地給出了圖6所示的變倍透鏡的光路的構(gòu)成圖。這里，具有內(nèi)部反射面的棱鏡在圖7中以平行平板的形式給出。此外，在圖6、圖7中，以物方側(cè)為前段側(cè)，像方側(cè)為后段側(cè)。
另外，在圖6、圖7中，ri(i＝1、2、3……)為自物方側(cè)數(shù)的第i個(gè)面，隨著接近像方側(cè)其數(shù)字變大。還有，di(i＝1、2、3……)為自物方側(cè)數(shù)的第i個(gè)軸上面間隔，隨著接近像方側(cè)其數(shù)字變大。
在圖6、圖7所示的變倍透鏡中，通過(guò)使各透鏡組G1、G2、G3的間隔變化來(lái)進(jìn)行變倍。
具體言之，就是通過(guò)將各透鏡組G1～G3移動(dòng)到圖7所示的箭頭的方向M、N來(lái)進(jìn)行變倍。如圖7所示的那樣，第1透鏡組G1在進(jìn)行變倍時(shí)位置不發(fā)生變動(dòng)。此外，在變倍(特別是進(jìn)行從廣角端(W)到望遠(yuǎn)端(T)的變倍)時(shí)，如果第2透鏡組G2沿著光軸移動(dòng)到前段方向，則第3透鏡組G3在一度沿著光軸移動(dòng)到后段側(cè)后再移動(dòng)到前段側(cè)(參照?qǐng)D7)。
本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡與實(shí)施形態(tài)1所涉及的變倍透鏡的構(gòu)成雖然大致相同，但在以下點(diǎn)處兩者不同。下面只言及不同點(diǎn)。這里，因其他的構(gòu)成與實(shí)施形態(tài)1所涉及的變倍透鏡相同，故在此省略其說(shuō)明。
在本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡中，如圖6、7所示的那樣，具有負(fù)的光焦度的第1透鏡組G1新配備了第4透鏡10。該第4透鏡10具有負(fù)的光焦度，配置在棱鏡2的后段。
第4透鏡10的物方側(cè)面r6為凹狀的曲面形狀，第4透鏡10的像方側(cè)面r7為凸?fàn)畹那嫘螤?這里，在透鏡的中心附近為凸?fàn)?，越靠近透鏡的端部曲率變得越平緩，在透鏡的端部附近呈正的曲率(凹狀))。通過(guò)該曲面形狀，第4透鏡10整體具有負(fù)的光焦度。另外，第4透鏡10的阿貝數(shù)大于棱鏡2的阿貝數(shù)。
但是，塑料制透鏡等的阿貝數(shù)的分布分布在27～34的范圍內(nèi)以及49～58的范圍內(nèi)。因而，在利用塑料制備第4透鏡10以及棱鏡2時(shí)，作為第4透鏡10，應(yīng)該采用阿貝數(shù)為49或者49以上的材料，而作為棱鏡2則可以采用阿貝數(shù)小于35的材料。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，第1透鏡1的物方側(cè)面r1為凸?fàn)畹那嫘螤睢?br> 另外，在本實(shí)施形態(tài)中，棱鏡2的物方側(cè)面r3為平面，棱鏡2的像方側(cè)面r5是凸?fàn)畹那嫘螤睢?br> 這里，也可以與上述內(nèi)容相反，取棱鏡2的物方側(cè)面r3為凸?fàn)畹那嫘螤睿忡R2的像方側(cè)面r5為平面。即，棱鏡2的物方側(cè)面r3和棱鏡2的像方側(cè)面r5哪一側(cè)的面是平面均可，另一側(cè)的面采用使棱鏡2整體具有正的光焦度的形狀即可。
這里，在本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡中，也可以設(shè)計(jì)使之滿(mǎn)足上述各式(1)、(2)。
由于本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡為上述這樣的構(gòu)成，故可以在通過(guò)實(shí)施形態(tài)1說(shuō)明過(guò)的效果上進(jìn)一步具有以下所示的效果。
在本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡中，新設(shè)置了具有較棱鏡2的阿貝數(shù)大的阿貝數(shù)的、具有負(fù)的光焦度的第4透鏡10。因而，可以由第1透鏡1和第4透鏡10擔(dān)負(fù)第1透鏡組G1的負(fù)的光焦度。由此，可以進(jìn)一步減薄第1透鏡1的厚度，作為結(jié)果，可以使變倍透鏡的縱深方向(圖6的上下方向)的厚度更薄。
此外，利用第4透鏡10可以容易地進(jìn)行畸變像差的校正。
在本實(shí)施形態(tài)所涉及的變倍透鏡中，棱鏡2的物方側(cè)面r3以及像方側(cè)面r5的其中一方為平面。因而，可以防止棱鏡2的物方側(cè)面r3以及像方側(cè)面r5的芯偏離。由此，可以容易地制造高性能的棱鏡2，還可以謀求制造成本的削減。
這里，在實(shí)施形態(tài)1、2中，各透鏡以及棱鏡也可以采用具有非球面的構(gòu)成。由于由此可以利用各種透鏡等進(jìn)行各種像差的校正，故可以利用更少片數(shù)的透鏡構(gòu)成變倍透鏡。
構(gòu)成實(shí)施形態(tài)1、2所涉及的變倍透鏡的各透鏡組只采用通過(guò)折射使入射光線(xiàn)偏轉(zhuǎn)的折射型透鏡(即，在具有不同折射率的同類(lèi)介質(zhì)的界面進(jìn)行偏轉(zhuǎn)型的透鏡)構(gòu)成。但并非是只限于此。
例如，也可以利用通過(guò)衍射使入射光線(xiàn)偏轉(zhuǎn)的衍射型透鏡、通過(guò)衍射作用和折射作用的組合使入射光線(xiàn)偏轉(zhuǎn)的折射·衍射混合型透鏡、通過(guò)介質(zhì)內(nèi)的折射率分布使入射光線(xiàn)偏轉(zhuǎn)的折射率分布透鏡等構(gòu)成各透鏡組。
<實(shí)施例2>
下面給出涉及圖6、圖7所示的實(shí)施形態(tài)2的變倍透鏡的模擬結(jié)果。表3是實(shí)施例2的具體的構(gòu)成數(shù)據(jù)。表4是給出了各透鏡的非球面系數(shù)的表。
表3


表4


表3、4中的ri、di、ni、νi等的定義與實(shí)施例1相同。
在實(shí)施例2中，作為第1透鏡1、第2透鏡3、第4透鏡10以及透鏡5，采用了ゼオネックス(注冊(cè)商標(biāo))E48R。此外，作為棱鏡2以及第3透鏡4，采用了PC(聚碳酸脂)。即，實(shí)施例2所涉及的變倍透鏡由6片塑料透鏡(包含棱鏡)構(gòu)成。這里，除面r3外，所有的折射面均取為非球面。
上述構(gòu)成的實(shí)施例2所涉及的變倍透鏡的模擬結(jié)果，其全系統(tǒng)焦距f(mm)對(duì)應(yīng)于每種焦距狀態(tài)(W、M、T)分別為3.03(W)～5.25(M)～9.09(T)。此外，F(xiàn)數(shù)FNO對(duì)應(yīng)于每種焦距狀態(tài)(W、M、T)分別為3.2(W)～4.6(M)～5.7(T)。還有，視場(chǎng)角2ω對(duì)應(yīng)于每種焦距狀態(tài)(W、M、T)分別為75.0°(W)～45.3°(M)～28.7°(T)。
進(jìn)而，上述構(gòu)成的實(shí)施例2所涉及的變倍透鏡的模擬結(jié)果，其第1透鏡組G1的焦距f1為-6.44mm。第2透鏡組G2的焦距f2為7.37mm。在廣角端的變倍透鏡系統(tǒng)整體的焦距fW如上述那樣，是3.03mm。
由上述模擬結(jié)果可知，(-f1/fW)的值為2.13。該值滿(mǎn)足式(1)的關(guān)系。另外，還可知(-f2/f1)的值為1.14。該值滿(mǎn)足式(2)的關(guān)系。
此外，在廣角端的視場(chǎng)角2ω為75.0°的寬視場(chǎng)角，變倍比(9.09/3.03)也可以確保在3倍左右。
再有，圖8、9、10所示是實(shí)施例2所涉及的變倍透鏡的像差圖。這里，圖8是廣角端(W)處的像差圖。圖9是中間(M)處的像差圖。圖10是望遠(yuǎn)端(T)的像差圖。另外，在圖8、9、10中，從左邊起所示分別是球面像差圖、像散圖、畸變像差圖。此外，“FNO”表示F數(shù)，“Y”表示最大像高(mm)。
在各像差圖中，各數(shù)據(jù)的表示(各實(shí)線(xiàn)以及各虛線(xiàn)等)與在實(shí)施例1說(shuō)明過(guò)的相同。
在圖8、9、10中，各數(shù)據(jù)線(xiàn)近似收斂于0。由此可知，在實(shí)施例2所涉及的變倍透鏡中，各種像差得到了充分的校正。
權(quán)利要求
1.一種變倍透鏡，自物方側(cè)開(kāi)始按以下順序具有變倍時(shí)位置固定的、具有負(fù)光焦度的第1透鏡組；變倍時(shí)位置可變的、具有正光焦度的第2透鏡組；以及變倍時(shí)位置可變的、具有正光焦度的第3透鏡組，該變倍透鏡是通過(guò)改變各透鏡組的間隔進(jìn)行上述變倍的變倍透鏡，其特征在于，上述第1透鏡組配備了具有負(fù)光焦度的第1透鏡；和位于上述第1透鏡的后段，帶有彎折光路功能且具有正光焦度的棱鏡，上述第1透鏡的阿貝數(shù)大于上述棱鏡的阿貝數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的變倍透鏡，其特征在于，上述第1透鏡的至少一個(gè)面為非球面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的變倍透鏡，其特征在于，上述第2透鏡組配備了具有正光焦度的第2透鏡，上述第2透鏡的至少一個(gè)面為非球面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的變倍透鏡，其特征在于，滿(mǎn)足以下條件式1.5＜-f1/fW＜4.0 …(1)其中，f1為第1透鏡組的焦距，fW為廣角端的變倍透鏡系統(tǒng)整體的焦距。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的變倍透鏡，其特征在于，上述第2透鏡組配備了具有正的光焦度的第2透鏡；和位于上述第2透鏡的后段且具有負(fù)光焦度的第3透鏡，上述第2透鏡的阿貝數(shù)大于上述第3透鏡的阿貝數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的變倍透鏡，其特征在于，上述棱鏡的物方側(cè)面及像方側(cè)面為曲面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的變倍透鏡，其特征在于上述棱鏡的物方側(cè)面和像方側(cè)面中的某一側(cè)面為平面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的變倍透鏡，其特征在于，上述第1透鏡組進(jìn)一步配備了位于上述棱鏡的后段且具有負(fù)光焦度的第4透鏡，上述第4透鏡的阿貝數(shù)大于上述棱鏡的阿貝數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的變倍透鏡，其特征在于，構(gòu)成上述透鏡組的各透鏡及上述棱鏡是塑料制品。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的變倍透鏡，其特征在于，上述第1透鏡及上述棱鏡是塑料制品，上述第1透鏡的阿貝數(shù)大于等于49，上述棱鏡的阿貝數(shù)小于35。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所記載的變倍透鏡，其特征在于，上述第2透鏡及上述第3透鏡是塑料制品，上述第2透鏡的阿貝數(shù)大于等于49，上述第3透鏡的阿貝數(shù)小于35。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所記載的變倍透鏡，其特征在于，上述第4透鏡是塑料制品，上述第4透鏡的阿貝數(shù)大于等于49，
13.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的變倍透鏡，其特征在于各上述透鏡組所具備的各上述透鏡及棱鏡均分別具有非球面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的變倍透鏡，其特征在于，滿(mǎn)足以下條件式1.0＜-f2/f1＜2.0 …(2)其中，f1為第1透鏡組的焦距，f2為第2透鏡組的焦距。
全文摘要
本發(fā)明提供一種寬視場(chǎng)角、廉價(jià)、高變倍比且更小型亦即薄型的變倍透鏡。根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的變倍透鏡，自物方側(cè)始按以下順序具有第1透鏡組(G1)、第2透鏡組(G2)和第3透鏡組(G3)。其中，第1透鏡組(G1)配備了具有負(fù)光焦度的第1透鏡(1)和位于第1透鏡的后段、彎折光路且具有正光焦度的棱鏡(2)。此外，第1透鏡(1)的阿貝數(shù)大于棱鏡(2)的阿貝數(shù)。
文檔編號(hào)G02B1/04GK1763580SQ20051007273
公開(kāi)日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月21日
發(fā)明者船岡幸治, 玉谷基亮, 笹井浩之 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社