可變焦鏡頭和照相機系統的製作方法

2023-10-08 01:43:24

專利名稱：可變焦鏡頭和照相機系統的製作方法
技術領域：
本申請涉及一種可變焦鏡頭和照相機系統。更具體地說，本申請涉及一種包括多個用於改變焦距的可移動透鏡組，尤其是，涉及適於用在具有固態成像器件的照相機系統(例如，攝像機或數碼靜止照相機)的可變焦鏡頭，並且涉及具有可變焦鏡頭的照相機系統。
背景技術：
已知的記錄物體圖像的記錄方法，是由光電轉換器將光能轉換為電信號來記錄物體的圖像，其中利用作為照相機記錄元件的光電轉換器，如CCD(電荷耦合器件)或CMOS(互補金屬氧化物半導體)，使由光能形成的圖像形成在照相機系統的表面上。
隨著近來精細加工(fine-processing)技術的發展，中央處理器(CPU)的處理速度已經得到提高，並且存儲介質的集成化程度也已有所提高。因此，已實現了曾經很難實現的大容量圖像數據的高速處理。提高了光接收器件的集成化程度，並促進了光接收器件的小型化。集成化程度的提高使較高頻率記錄成為可能，並且光接收器件的小型化致使照相機的小型化。
光接收器件的集成化程度的提高和小型化，縮小了每個光電轉換元件的光接收區域。因此，由每個光電轉換元件提供的電輸出大小減少，並因此使噪聲效應加重。防止不利噪聲效應的一種方法是在光電轉換元件的正前方設置小透鏡單元，即，微透鏡陣列，通過增加光學系統的相對孔徑來提高射入光接收元件的光能。微透鏡陣列在透鏡系統的出瞳位置上設置限制，取代射入元件上的在兩相鄰元件間的制導光線。當透鏡系統的出瞳位置接近光接收元件時，即，指向光接收元件的主光線與光軸之間的角度增大時，指向圖像表面邊緣部分的離軸光學相對於光軸傾斜較大的角度，並因此導致離軸光線不能指向光接收元件以及指向光接收元件的光能不足。
然而，對於具有作為光接收器件的光電轉換器的照相機，即數碼靜止照相機來說，其不需要任何顯影操作並且便於數據處理，例如已證實由照相機形成的圖像，該圖像的圖像質量次於利用35mm膠片作為記錄介質的35mm膠片格式照相機所形成的圖像，並且這種照相機需要與例如計算機等設備連接。因此使用數碼靜止照相機的數量沒有增加。近些年由於圖像質量的提高以及設備的普及，人們已普遍使用數碼靜止照相機。
光接收器件集成化程度的增長和光學系統性能的提高對於提高圖像品質非常重要。
增大了的可變焦比增加了用戶拍照的自由度。例如，增大可變焦比可以以短物距拍照並可以在房間中以短物距拍攝寬範圍的風景。
已知實際應用的可變焦鏡頭是所謂的負一負一正三組透鏡，其包括，例如，從物方順序排列有具有負屈光力的第一透鏡組，具有正屈光力的第二透鏡組，以及具有正屈光力的第三透鏡組。
可變焦鏡頭在專利文獻1、2、3和4中有所論述。
專利文獻1中提及的可變焦鏡頭使用由四個透鏡組合形成的Ernostar型透鏡作為第二透鏡組，這四個透鏡即，凸、凸、凹和凸透鏡。專利文獻2中提及的可變焦鏡頭使用由第二透鏡組和第三透鏡組組合形成的Ernostar型透鏡，該第二透鏡組包括三個透鏡，即，凸、凸和凹透鏡。專利文獻3中提及的可變焦鏡頭使用由三個透鏡組合形成的三合透鏡作為第二透鏡組，即凸、凹和凸透鏡。專利文獻4中披露了本發明第五實施例的可變焦鏡頭，其具有包括凸/凹膠合透鏡和凸透鏡的第二透鏡組。
近些年來，由於集成化的增長光接收器件已經小型化，並且需要同時滿足透鏡系統的小型化以及透鏡系統性能的提高。由於製造過程中引起的各組成透鏡的偏心，需要抑制透鏡系統性能的劣化。
專利文獻1JP-A 2003-66332專利文獻2JP-A 2003-140041專利文獻3JP-A 2003-140047專利文獻4JP-A 2003-149555

發明內容
利用分別具有較小直徑的透鏡使鏡頭系統小型化，增加了透鏡的偏心度。透鏡的高屈光力(refractive power)提高了對於使鏡頭系統性能下降的偏心的靈敏性。
第一透鏡組擴展軸向光線，並且該擴展軸向光線指向第二透鏡組。因此，理想的是第二透鏡組具有大的孔徑比。因為離軸光線的入射高度(在物方透鏡表面的高度)不改變，並且離軸光線的入射角隨著透鏡狀態而改變，理想的是很好的抑制由透鏡狀態改變而產生的離軸像差並儘可能有效的抑制由第二透鏡組產生的性能上的下降。
在專利文獻1和2中披露了每個可變焦鏡頭的第二透鏡組，其具有凸透鏡和由凸透鏡和凹透鏡組合形成的膠合透鏡。在透鏡腔內，可在凸透鏡和膠合透鏡直徑插入間隔物。如果以同樣的加工精度形成用於較大透鏡和較小透鏡的間隔物，則較小透鏡由間隔物厚度的相同加工誤差而產生更大的傾斜。
在專利文獻3中披露的可變焦鏡頭的第二透鏡組的三個透鏡彼此接觸。因此，難於穩定由於在製造過程中產生的各透鏡偏心度的累積而造成的性能惡化。
根據在專利文獻4中披露的發明，第五實施例中可變焦鏡頭不能足夠的小型化，因為該可變焦鏡頭中的第二透鏡組具有兩部分。
因此，理想的是解決前述問題並提供對製造過程中產生的組裝誤差不太敏感並具有穩定的光學品質的可變焦鏡頭，以及具有這種可變焦鏡頭的照相機系統。
本發明優選實施例的可變焦鏡頭包括具有負屈光力的第一透鏡組；具有正屈光力的第二透鏡組，包括膠合透鏡組件L21和相對於膠合透鏡組件L21設置在像方並通過空氣間隔與膠合透鏡組件L21隔開，且在物方具有凸表面的正透鏡L22，該膠合透鏡組件L21由在物方具有凸表面的正透鏡和在像方具有凹表面的負透鏡結合而成，該第二透鏡組相對於物方設置在第一透鏡組的後面；並且包括第三透鏡組，其具有正屈光力並相對於物方設置在第二透鏡組的後面；其中當透鏡狀態從最大視場角的最短焦距透鏡狀態改變到最小視場角的最長焦距透鏡狀態時，至少移動第一和第二透鏡組，並且第二透鏡組朝向物方移動以減少第一和第二透鏡組之間的間隔，孔徑光闌設置在第一和第二透鏡組之間，並且第二透鏡組包括並滿足下述條件
0.02＜Ds/(R22a-R21b)＜0.1 (1)0.6＜Da/R21b＜0.8(2)其中Ds是膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22之間空氣間隔的長度，R22a是正透鏡組件L22物方表面的曲率半徑，R21b是膠合透鏡組件L21像方表面的曲率半徑，以及Da是孔徑光闌與膠合透鏡組件L21的像方表面之間的距離。
本發明優選實施例中的照相機系統包括可變焦鏡頭，其包括具有負屈光力的第一透鏡組；具有正屈光力的第二透鏡組，包括膠合透鏡組件L21和相對於膠合透鏡組件L21設置在像方並通過空氣間隔與膠合透鏡組件L21隔開，且在物方具有凸表面的正透鏡組件L22，該膠合透鏡組件L21由在物方具有凸表面的正透鏡和在像方具有凹表面的負透鏡結合而成，該第二透鏡組相對於物方設置在第一透鏡組的後面；並且包括第三透鏡組，其具有正屈光力並相對於物方設置在第二透鏡組的後面；以及包括圖像拾取器件；其中當透鏡狀態從最大視場角的最短焦距透鏡狀態改變到最小視場角的最長焦距透鏡狀態時，至少移動第一和第二透鏡組，並且第二透鏡組朝向物方移動以減少第一和第二透鏡組之間的間隔，孔徑光闌設置在第一和第二透鏡組之間，並且第二透鏡組包括並滿足下述條件0.02＜Ds/(R22a-R21b)＜0.1 (1)0.6＜Da/R21b＜0.8(2)其中Ds是膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22之間空氣間隔的長度，R22a是正透鏡組件L22物方表面的曲率半徑，R21b是膠合透鏡組件L21像方表面的曲率半徑，以及Da是孔徑光闌與膠合透鏡組件L21的像方表面之間的距離。
這樣，本發明令人滿意地校正了像差，並且膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22可在透鏡的有效直徑外側彼此接觸。
根據本發明優選實施例中的可變焦鏡頭包括具有負屈光力的第一透鏡組；具有正屈光力並關於物方設置在第一透鏡組後面的第二透鏡組；具有正屈光力並關於物方設置在第二透鏡組後面的第三透鏡組；其中當透鏡狀態從最大視場角的最短焦距透鏡狀態改變到最小視場角的最長焦距透鏡狀態時，至少移動第一和第二透鏡組，並且第二透鏡組朝向物方移動以減少第一和第二透鏡組之間的間隔，孔徑光闌設置在第一和第二透鏡組之間，第二透鏡組包括膠合透鏡組件L21和相對於膠合透鏡組件L21設置在像方並與膠合透鏡組件L21隔開，且在物方具有凸表面的正透鏡組件L22，該膠合透鏡組件L21由在物方具有凸表面的正透鏡和在像方具有凹表面的負透鏡結合而成，並且第二透鏡組包括並滿足下述條件0.02＜Ds/(R22a-R21b)＜0.1 (1)0.6＜Da/R21b＜0.8(2)其中Ds是膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22之間空氣間隔的長度，R22a是正透鏡組件L22物方表面的曲率半徑，R21b是膠合透鏡組件L21像方表面的曲率半徑，以及Da是孔徑光闌與膠合透鏡組件L21的像方表面之間的距離。
本發明優選實施例中的照相機系統包括可變焦鏡頭，其包括具有負屈光力的第一透鏡組；具有正屈光力並關於物方設置在第一透鏡組後面的第二透鏡組；具有正屈光力並關於物方設置在第二透鏡組後面的第三透鏡組；其中至少移動第一和第二透鏡組以使透鏡狀態從最大視場角的最短焦距透鏡狀態改變到最小視場角的最長焦距透鏡狀態時，並且第二透鏡組朝向物方移動以減少第一和第二透鏡組之間的間隔；以及圖像拾取器件；其中孔徑光闌設置在第一和第二透鏡組之間，第二透鏡組包括膠合透鏡組件L21和相對於膠合透鏡組件L21設置在像方並與膠合透鏡組件L21隔開，且在物方具有凸表面的正透鏡組件L22，該膠合透鏡組件L21由在物方具有凸表面的正透鏡和在像方具有凹表面的負透鏡結合而成，並且第二透鏡組包括並滿足下述條件0.02＜Ds/(R22a-R21b)＜0.1 (1)0.6＜Da/R21b＜0.8(2)其中Ds是膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22之間空氣間隔的長度，R22a是正透鏡組件L22物方表面的曲率半徑，R21b是膠合透鏡組件L21像方表面的曲率半徑，以及Da是孔徑光闌與膠合透鏡組件L21的像方表面之間的距離。
根據本發明的實施例，可抑制由於製造過程中產生的透鏡的惡化而導致的可變焦鏡頭的惡化，並可以較小尺寸形成可變焦鏡頭並具有改進的性能。
優選的是，根據本發明實施例的可變焦鏡頭滿足下述表達式1.8＜|f1|/fw＜2.3(3)其中f1是第一透鏡組的焦距，fw是最短焦距透鏡狀態下可變焦鏡頭的焦距。
滿足表達式(3)的可變焦鏡頭具有短的總長度，可適當的校正軸上像差和離軸像差，並且很好的校正隨視場角產生的慧差(coma)的變化。
優選的，根據本發明實施例的可變焦鏡頭滿足下述任一表達式的條件-0.3＜(R22a+R22b)/(R22a-R22b)＜0.2 (4)1.6＜f2/fw＜2.1 (5)其中R22b是正透鏡組件L22像方表面的曲率半徑，並且f2是第二透鏡組的焦距。
因此，根據本發明實施例的可變焦鏡頭通過滿足表達式(4)表示的條件可很好的校正最短焦距透鏡狀態下隨視場角產生的慧差的變化，以及隨視場角變化而產生的軸上像差的變化，並且通過滿足表達式(5)表示的條件可防止透鏡直徑的增大以及可令人滿意的校正隨視場角變化而產生的軸上像差的變化。
當根據本發明實施例的可變焦鏡頭同時滿足表達式(4)和(5)時，可更好地校正在最短焦距透鏡狀態下隨視場角變化而產生的慧差的變化和軸上像差，並避免透鏡直徑增大。
優選的，根據本發明實施例的可變焦鏡頭滿足下述表達式表達的至少任一條件∑2/fw＜0.85 (6)TLw/fw＜6.5 (7)其中∑2是第二透鏡組的厚度，TLw是最短焦距透鏡狀態中可變焦鏡頭的長度。
當滿足表達式(6)和(7)表達的任一條件時，可避免第二透鏡組厚度的增加。當滿足表達式(7)表達的條件時，可避免可變焦鏡頭總長度的長度增加。因此，可變焦鏡頭可進一步小型化。


結合相應附圖的下述描述，本發明上述和其它目的、特徵和優點將變得顯而易見，其中圖1是有助於解釋包括在本發明實施例的可變焦鏡頭中的每個透鏡組屈光力分布的簡圖；圖2是根據本發明第一實施例中的可變焦鏡頭的簡圖；
圖3是表示由第一實施例的例1中的可變焦鏡頭在最短焦距透鏡狀態下引起的球面像差、像散、畸變和慧差的圖表；圖4是表示由第一實施例的例1中的可變焦鏡頭在中等焦距透鏡狀態下引起的球面像差、像散、畸變和慧差的圖表；圖5是表示由第一實施例的例1中的可變焦鏡頭在最長焦距透鏡狀態下引起的球面像差、像散、畸變和慧差的圖表；圖6是根據本發明第二實施例中的可變焦鏡頭的簡圖；圖7是表示由第二實施例的例2中的可變焦鏡頭在最短焦距透鏡狀態下引起的球面像差、像散、畸變和慧差的圖表；圖8是表示由第二實施例的例2中的可變焦鏡頭在中等焦距透鏡狀態下引起的球面像差、像散、畸變和慧差的圖表；圖9是表示由第二實施例的例2中的可變焦鏡頭在最長焦距透鏡狀態下引起的球面像差、像散、畸變和慧差的圖表；圖10是根據本發明第三實施例中的可變焦鏡頭的簡圖；圖11是表示由第三實施例的例3中的可變焦鏡頭在最短焦距透鏡狀態下引起的球面像差、像散、畸變和慧差的圖表；圖12是表示由第三實施例的例3中的可變焦鏡頭在中等焦距透鏡狀態下引起的球面像差、像散、畸變和慧差的圖表；圖13是表示由第三實施例的例3中的可變焦鏡頭在最長焦距透鏡狀態下引起的球面像差、像散、畸變和慧差的圖表；圖14是根據本發明第四實施例中的可變焦鏡頭的簡圖；圖15是表示由第四實施例的例4中的可變焦鏡頭在最短焦距透鏡狀態下引起的球面像差、像散、畸變和慧差的圖表；圖16是表示由第四實施例的例4中的可變焦鏡頭在中等焦距透鏡狀態下引起的球面像差、像散、畸變和慧差的圖表；圖17是表示由第四實施例的例4中的可變焦鏡頭在最長焦距透鏡狀態下引起的球面像差、像散、畸變和慧差的圖表；圖18是體現本發明的照相機系統的結構圖；圖19A和19B是有助於解釋向外慧差的簡圖；以及圖20A和圖20B是有助於解釋向內慧差的簡圖。
具體實施例方式
將參照相應的附圖描述根據本發明的優選實施例中的可變焦鏡頭以及體現本發明的照相機系統。
根據本發明的實施例的可變焦鏡頭包括具有負屈光力的第一透鏡組，相對於物方設置在第一透鏡組後並具有正屈光力的第二透鏡組，相對於物方設置在第二透鏡組後並具有正屈光力的第三透鏡組。至少移動第一和第二透鏡組以將鏡頭狀態從最大視場角的最短焦距鏡頭狀態改變到最小視場角的最大焦距鏡頭狀態，並且第二透鏡組朝向物方移動以減小第一和第二透鏡組之間的間距。在第一和第二透鏡組之間設有孔徑光闌。
當鏡頭狀態從最短焦距狀態改變到最長焦距狀態時，通過利用離軸光線向可變焦鏡頭光軸的靠近，很好地抑制了由鏡頭狀態的變化而產生的離軸像散的變化。
可變焦鏡頭的第二透鏡組包括膠合透鏡組件L21和相對於膠合透鏡組件L21設置在像方並與膠合透鏡組件L21隔開的正透鏡組件L22。以所謂的邊緣接觸結構形成第二透鏡組，其中膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22在有效透鏡直徑的外側彼此接觸。這樣可抑制第二透鏡組各組件透鏡的偏心，也可抑制製造過程中產生的偏心，並因此使可變焦鏡頭具有穩定的光學性質。
設計第二透鏡組的膠合透鏡組件L21的形狀，從而以小的尺寸形成可變焦鏡頭系統。
在使透鏡系統小型化中，應用具有相應的高屈光力的透鏡組是有效的。然而，當使用具有相應的具有高屈光力的透鏡組時，由製造過程中產生的透鏡的偏心對鏡頭系統性能的惡化具有相當大的顯著影響。
因為第二透鏡組的膠合透鏡組件L21的前凸表面在像方上面向孔徑光闌，軸外光線引起較大的發散並易於引起離軸像差。適當地確定膠合透鏡組件L21的前凸表面的曲率半徑來抑制由於透鏡的偏心而導致的性能的劣化並獲得透鏡系統的小型化。
本發明的可變焦鏡頭滿足下述條件0.02＜Ds/(R22a-R21b)＜0.1 (1)0.6＜Da/R21b＜0.8(2)其中Ds是膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22之間空氣間隔的長度，R22a是正透鏡組件L22物方表面的曲率半徑，R21b是膠合透鏡組件L21像方表面的曲率半徑，以及Da是孔徑光闌與膠合透鏡組件L21的像方表面之間的距離。
表達式(1)和(2)表達的條件規定了第二透鏡組中空氣間隔的形狀。
在本發明的可變焦鏡頭中，重要的是適當確定第二透鏡組中空氣間隔的長度以及膠合透鏡組件L21像方表面和正透鏡組件L22物方表面的各曲率半徑以便當膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22被設置在透鏡室(lens chamber)中而在該膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22之間沒有任何隔離物時，使第二透鏡組的膠合透鏡組件L21和設置在膠合透鏡組件L21後並與膠合透鏡組件L21隔開的第二透鏡組的正透鏡組件L22在有效透鏡直徑外側彼此直接接觸。
如果表達式(1)中的Ds/(R22a-R21b)不小於0.1，將難於限制正透鏡組件L22相對於膠合透鏡組件L21在垂直與光軸方向上的移動，因為分別含有正透鏡組件L22物方方表面和膠合透鏡組件L21像方方表面的球面之間的中心距離很長。因此，難於可靠地抑制製造過程中產生的偏心。
如果膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22之間的空氣間隔的長度很長，膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22可僅在遠離光軸的位置彼此接觸，並且透鏡直徑不期望的增大。
本發明的可變焦鏡頭通過利用膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22之間的空氣間隔產生較高的球面像差，該正透鏡組件L22設置在關於膠合透鏡組件L21的像方並由空氣間隔與膠合透鏡組件L21隔開。如果滿足表達式的上限為0.07或是以下，為了進一步增強可變焦鏡頭的性能，可產生令人滿意的較高的球面像差。
不期望Ds/(R22a-R21b)的值低於表達式(1)規定的下限，因為在最短焦距透鏡狀態中負畸變得極大，並且如果Ds/(R22a-R21b)低於表達式(1)規定的下限，由於膠合透鏡組件L12和正透鏡組件L22之間的空間間隔產生小的較高球面像差，可變焦鏡頭系統將難於實行預定的光學性能。
表達式(2)規定了第二透鏡組的膠合透鏡組件L21的表面的曲率比。
如果第一和第二透鏡組彼此間隔較長的距離，在最短焦距鏡頭狀態，可變焦鏡頭系統中的屈光力結構極不對稱。因此，第二透鏡組需要具有凹表面面向像方的透鏡以由第二透鏡組產生正畸變。
因此，理想的是，本發明可變焦鏡頭的第二透鏡組中的膠合透鏡組件L21在像方具有小曲率半徑的凹表面。
落到在膠合透鏡組件L21像方表面的離軸光線的入射角與正畸變有關。因此，表達式(2)確定了一個數值，即孔徑光闌和膠合透鏡組件L21像方表面之間的距離與該同一表面曲率半徑的比，即Da/R21b的數值範圍用於令人滿意地校正負畸變。
如果Da/R21b比值低於表達式(2)規定的下限，在最短焦距透鏡狀態所引起的負畸變不能令人滿意的校正。如果Da/R21b比值高於表達式(3)規定的上限，在最短焦距透鏡狀態，起因於偏心的強慧差由成像表面邊緣部分中的微小偏心引起。所以，在製造過程中引起的偏心難於使預定的光學性能穩定。
滿足表達式(1)和(2)的條件的本發明的可變焦鏡頭的第二透鏡組具有簡單的結構，並且可變焦鏡頭可充分的小型化。
優選的是，根據本發明的實施例的可變焦鏡頭滿足下述條件1.8＜|f1|/fw＜2.3(3)其中f1是第一透鏡組的焦距，fw是最短焦距透鏡狀態下可變焦鏡頭的焦距。表達式(3)規定了第一透鏡組的焦距。
如果|f1|/fw的比值高於表達式(3)規定的上限，可變焦鏡頭在最長焦距透鏡狀態具有長焦距。如果|f1|/fw的比值低於表達式(3)規定的下限，在最長焦距透鏡狀態，入射到第一透鏡組的離軸光線接近於光軸。因此，軸上像差和離軸像差的各自校正是困難的，並且不能令人滿意的校正隨視場角變化的慧差的變化。
優選的，根據本發明實施例的可變焦鏡頭滿足由以下任一表達式表達條件來以良好地平衡的模式同時獲得小型化和增強的性能-0.3＜(R22a+R22b)/(R22a-R22b)＜0.2 (4)1.6＜f2/fw＜2.1 (5)其中R22b是正透鏡組件L22像方表面的曲率半徑，並且f2是第二透鏡組的焦距。
表達式(4)規定了包括在第二透鏡組中的正透鏡的形狀。如果(R22a+R22b)/(R22a-R22b)的比值高於由表達式(4)規定的上限，易於出現向外慧差，並且在最短焦距透鏡狀態隨視場角的變化而變化的慧差不能很好的校正。向外慧差是一種圖像缺陷，其形成類似彗星模糊的尾巴的模糊圖像並從一點向外延伸。向外慧差是，例如，形成從點x向外延伸並使點x看上去像彗星的模糊圖像x』的像差，如圖19A所示。向內慧差是，例如，形成從點x向內延伸並使點x看上去像彗星的模糊圖像x』的像差，如圖20A所示。圖20B是表示向內慧差的慧差示圖。如果(R22a+R22b)/(R22a-R22b)的比值低於由表達式(4)規定的下限，當膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22在有效透鏡直徑外彼此接觸時，第二透鏡組的膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22之間的空氣間隔變窄。因此，難於很好的校正由第二透鏡組產生的負球面像差，並且也不能很好的校正隨透鏡狀態(視場角)的變化而變化的軸向像差。
表達式(5)規定了第二透鏡組件的焦距。如果f2/fw的比值高於表達式(5)規定的上限，在最短焦距透鏡狀態，第一和第二透鏡組之間的軸向距離增大。因此，經過第一透鏡組的離軸光線偏離光軸並且透鏡直徑增大。如果f2/fw的比值低於表達式(5)規定的下限，將難於校正由第二透鏡組產生的負球面像差。當根據本發明實施例的可變焦鏡頭同時滿足表達式(4)和(5)時，可變焦鏡頭實現高性能。
當本發明的可變焦鏡頭滿足下述表達式的條件時，本發明的可變焦鏡頭可進一步小型化∑2/fw＜0.85(6)TLw/fw＜6.5(7)其中∑2是第二透鏡組的厚度，TLw是最短焦距透鏡狀態中可變焦鏡頭的長度。
表達式(6)規定了第二透鏡組的透鏡厚度。通常，使透鏡筒摺疊並將摺疊的透鏡筒安裝在其機身中的可可摺疊安裝類型的照相機的機身厚度隨著透鏡組相應的厚度的增加而不期望的增加。
如果fw高於表達式(6)規定的上限，第二透鏡組具有大的厚度並且照相機的機身不期望的變厚。
表達式(7)規定了最短焦距透鏡狀態下可變焦鏡頭的總長。本發明的可變焦鏡頭系統在最短焦距透鏡狀態下的總長易於增加。如果被摺疊以在用於攜帶的照相機機身中安裝可變焦鏡頭的可變焦鏡頭的總長較長，則照相機的機身將不可避免的變大。
如果TLw/fw高於表達式(7)規定的下限，在最短焦距透鏡狀態下，總長較長並且照相機的機身不期望的變重。
當本發明的可變焦鏡頭的透鏡狀態從最短焦距透鏡狀態改變到最長焦距透鏡狀態時，由可變焦鏡頭形成的無限遠處物體圖像的位置不是連續不變的。
本發明的可變焦鏡頭可與用於探測圖像位置改變的探測系統、聚焦系統和控制系統結合形成透鏡系統，該聚焦系統包括用於沿光軸移動可變焦鏡頭的某些透鏡組件的透鏡移動系統，該控制系統確定驅動系統操縱變量的數值，其必須補償基於由探測系統提供的輸出的圖像位置。
自然的，可變焦鏡頭可為變焦鏡頭，其中它的透鏡組件關於彼此移動，以獲得連續可變的焦距，而圖像保持在同一像平面。
當本發明的可變焦鏡頭以一個短的距離聚焦物體，理想的是透鏡組之一移動或是透鏡組之一的一個透鏡組件移動。優選的是，移動第三透鏡組，因為當第三透鏡組移動時，由物體位置變化而產生的離軸像差變化非常小。在下文將描述的優選實施例中，無論透鏡狀態如何，第三透鏡組關於像平面都是固定的，對於最短焦距透鏡狀態和中間焦距透鏡狀態，第三透鏡組可分別設置在不同位置。
本發明的可變焦鏡頭可使用非球面透鏡以獲得較高的光學性能。可以通過使用其非球面表面朝向物體的透鏡作為最靠近第二透鏡組物方的透鏡來進一步改善主要性能，即，獲得較好的球面像差校正。在最短焦距透鏡狀態中，由視場角的變化而產生的慧差的變化可通過使用作為第一透鏡組之一的非球面透鏡得到很好的校正。
不言而喻，通過提供具有多個非球面表面的光學系統可提高光學系統的光學性能。
通過以基本上垂直於光軸的方向移動本發明的可變焦鏡頭的一個透鏡組或是透鏡組之一中的一個透鏡組件可移動圖像。通過將可變焦鏡頭與照相機震動探測系統、用於移動透鏡組的驅動系統和控制系統相結合可組成防震光學系統，該控制系統確定驅動系統操縱變量的數值，其必須補償基於由探測系統提供的輸出的圖像位置。
通過在基本上垂直於光軸的方向上移動第二透鏡組或是第二透鏡組的透鏡組件，可以很小的像差變化移動圖像。因為第二透鏡組靠近孔徑光闌設置，由於離軸光線在光軸附近經過，由第二透鏡組或是第二透鏡組的透鏡組件的移動而產生的慧差變化非常小。
自然的，可在透鏡系統的像方設置低通濾光片以防止莫爾條紋的形成，或是按照光接收器件的光譜靈敏度特性需要，可在透鏡系統的像方設置紅外濾光片。
下文將詳細描述優選實施例中的可變焦鏡頭。優選實施例中的非球面由下式確定 其中y是距離光軸的高度，x是垂度，c是曲率，k是二次曲線係數，C4、C6是非球面係數。
圖1示出了根據本發明每個優選實施例中的可變焦鏡頭的屈光力分布。具有負屈光力的第一透鏡組、具有正屈光力的第二透鏡組G2和具有正屈光力的第三透鏡組G3按照從物方(即，前側)朝向像方(即，後側)的順序排列。當可變焦鏡頭的透鏡狀態從最短焦距透鏡狀態轉換到最長焦距透鏡狀態時，第二透鏡組G2朝向物方移動，在暫時使第一透鏡組G1朝向像方移動之後，第一透鏡組G1朝向物方移動，並且第三透鏡組G3關於光軸固定不變，從而使第一透鏡組G1和第二透鏡組G2之間的空氣間隔長度增大，並使第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的空氣間隔長度改變。每個優選實施例中的可變焦鏡頭在第一透鏡組之前具有保護玻璃板。
圖2示出了根據本發明第一實施例中的可變焦鏡頭1。第一透鏡組G1包括負透鏡組件L11，其具有面向像方的凹表面，並包括正透鏡組件L12，其具有面向物方的凸表面。第二透鏡組G2包括膠合透鏡組件L21和雙凸面的正透鏡組件L22，該膠合透鏡組件L21包括具有面向物方的凸表面的正透鏡和具有面向像方的凹表面的負透鏡。第三透鏡組G3具有正透鏡組件L3。接觸邊緣Lm形成在第二透鏡組G2的膠合透鏡組件L21的像方表面中，其在靠近並在膠合透鏡組件L21有效直徑圓周外側的環形區域。正透鏡組件L22的物方上的表面S9與接觸邊緣Lm相接觸。因此第二透鏡組G2具有所謂的邊緣接觸結構。
在第一實施例中的可變焦鏡頭1中，孔徑光闌S設置在第二透鏡組G2的前面。當可變焦鏡頭1的透鏡狀態改變時，孔徑光闌S隨著第二透鏡組一起移動。
表1示出了在第一實施例例1中可變焦鏡頭的可變焦鏡頭尺寸的數值。在表1中「si」表示從前面數的第i個表面，「ri」表示第i個表面的曲率半徑，「di」表示第i個表面和第i+1個表面之間的距離，「ni」表示第i個材料對D線的折射率(λ＝587.6nm)，其中「vi」表示第「i」個材料對D線的阿貝常數。在表1中，「無限」表示有相表面是平坦的，並且「ASP」表示相關表面是非球面。
表1

在可變焦鏡頭1中，當透鏡狀態改變時，第一透鏡組G1和孔徑光闌S之間的表面間隔d4，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的表面間隔d10，以及第三透鏡G3和保護玻璃板GL之間的表面間隔d12都是可變的。表2分別示出了在最短焦距透鏡狀態、中間焦距透鏡狀態和最長焦距透鏡狀態下，例1中的可變焦鏡頭的表面間隔d4、d10和d12的數值，F數和焦距的視場角2ω°。
表2

第一透鏡組G1的負透鏡組件L11像方上的表面s2和第二透鏡組G2的膠合透鏡組件L21物方的表面s6是非球面。第四級非球面係數C4、第六級非球面係數C6、第八級非球面係數C8和第十級非球面係數C10以及表面s2和s6的二次曲線係數k的值列於表3中。
表3

例1的表達式(1)至(7)的各項值示於表4中。
表4

圖3、4和5分別示出了在最短焦距透鏡狀態(f＝1.000)、中間焦距透鏡狀態(f＝1.581)和在最長焦距(f＝3.296)透鏡狀態下，第一實施例的例1中的可變焦鏡頭引起的球面像差、像散、畸變和慧差。在表示像散的圖中，當例1中的可變焦鏡頭聚焦在無限遠處的物體上時，連續的線和虛線分別表示徑向像面和經向像面。在表示慧差的圖中，「A」表示視場角。
圖3至圖5中所示的像差示圖明顯示出例1中的可變焦鏡頭可很好的校正像差。
圖6示出了根據本發明第二實施例的可變焦鏡頭2。第一透鏡組G1包括負透鏡組件L11，其具有面向像方的凹表面，並包括正透鏡組件L12，其具有面向物方的凸表面。第二透鏡組G2包括膠合透鏡組件L21和雙凸正透鏡組件L22，該膠合透鏡組件L21包括具有面向物方的凸表面的正透鏡和具有面向像方的凹表面的負透鏡。第三透鏡組G3具有正透鏡組件L3。接觸邊緣Lm形成在第二透鏡組G2的膠合透鏡組件L21的像方表面上，其位於靠近並在膠合透鏡組件L21有效直徑圓周外側的環形區域。正透鏡組件L22的物方表面S9與接觸邊緣Lm相接觸。因此第二透鏡組G2具有所謂的邊緣接觸結構。
在第二實施例中的可變焦鏡頭2中，孔徑光闌S設置在第二透鏡組G2的前面。當可變焦鏡頭2的透鏡狀態改變時，孔徑光闌S隨著第二透鏡組一起移動。
表5示出了在第二實施例例2中可變焦鏡頭2的可變焦鏡頭尺寸的數值。表5中的標記與表1中含義相同。
表5


在可變焦鏡頭2中，當透鏡狀態改變時，第一透鏡組G1和孔徑光闌S之間的表面間隔d4，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的表面間隔d10，以及第三透鏡組G3和保護玻璃板GL之間的表面間隔d12都是可變的。表6分別示出了在最短焦距透鏡狀態、中間焦距透鏡狀態和最長焦距透鏡狀態下，例2中的可變焦鏡頭的表面間隔d4、d10和d12的數值，F數和焦距的視場角2ω°。
表6

第一透鏡組G1的負透鏡組件L11像方上的表面s2和第二透鏡組G2的膠合透鏡組件L21物方的表面s6是非球面。第四級非球面係數C4、第六級非球面係數C6、第八級非球面係數C8和第十級非球面係數C10以及表面s2和s6的二次曲線係數k的值列於表7中。
表7

例2的表達式(1)至(7)的各項值示於表8中。
表8


圖7、8和9分別示出了當例2中的可變焦鏡頭聚焦在無限遠處的物體時，在最短焦距透鏡狀態(f＝1.000)、中間焦距透鏡狀態(f＝1.581)和在最長焦距(f＝3.296)透鏡狀態下，第二實施例的例2中的可變焦鏡頭引起的球面像差、像散、畸變和慧差。在表示像散的圖中，連續的線和虛線分別表示徑向像面和經向像面。在表示慧差的圖中，「A」表示視場角。
圖7至圖9中所示的像差示圖明顯示出例2中的可變焦鏡頭可很好的校正像差並具有出色的圖像形成能力。
圖10示出了根據本發明第三實施例的可變焦鏡頭3。第一透鏡組G1包括負透鏡組件L11，其具有面向像方的凹表面，並包括正透鏡組件L12，其具有面向物方的凸表面。第二透鏡組G2包括膠合透鏡組件L21和雙凸正透鏡組件L22，該膠合透鏡組件L21包括具有面向物方的凸表面的正透鏡和具有面向像方的凹表面的負透鏡。第三透鏡組G3具有正透鏡組件L3。接觸邊緣Lm形成在第二透鏡組G2的膠合透鏡組件L21的像方表面中，其在靠近並在膠合透鏡組件L21有效直徑圓周外側的環形區域。正透鏡組件L22的物方表面S9與接觸邊緣Lm相接觸。因此第二透鏡組G2具有所謂的邊緣接觸結構。
在第三實施例中的可變焦鏡頭L3中，孔徑光闌S設置在第二透鏡組G2的前面。當可變焦鏡頭3的透鏡狀態改變時，孔徑光闌S隨著第二透鏡組G2一起移動。
表9示出了在第三實施例的例3中可變焦鏡頭3的可變焦鏡頭尺寸的數值。表9中的標記與表1中含義相同。
表9


在可變焦鏡頭3中，當透鏡狀態改變時，第一透鏡組G1和孔徑光闌S之間的表面間隔d4，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的表面間隔d10，以及第三透鏡組G3和保護玻璃板GL之間的表面間隔d12都是可變的。表10分別示出了在最短焦距透鏡狀態、中間焦距透鏡狀態和最長焦距透鏡狀態下，例3中的可變焦鏡頭的表面間隔d4、d10和d12的數值，F數和焦距的視場角2ω°。
表10

第一透鏡組G1的負透鏡組件L11像方上的表面s2和第二透鏡組G2的膠合透鏡組件L21物方的表面s6是非球面。第四級非球面係數C4、第六級非球面係數C6、第八級非球面係數C8和第十級非球面係數C10以及表面s2和s6的二次曲線係數k的值列於表11中。
表11

例2的表達式(1)至(7)的各項值示於表12中。
表12

圖11、12和13分別示出了當例2中的可變焦鏡頭聚焦在無限遠處的物體時，在最短焦距透鏡狀態(f＝1.000)、中間焦距透鏡狀態(f＝1.581)和在最長焦距透鏡狀態(f＝3.296)下，第三實施例的例3中的可變焦鏡頭引起的球面像差、像散、畸變和慧差。在表示像散的圖中，連續的線和虛線分別表示徑向像面和經向像面。在表示慧差的圖中，「A」表示視場角。
圖11至圖13中所示的像差示圖明顯示出例3中的可變焦鏡頭可很好的校正像差並具有出色的圖像形成能力。
圖14示出了根據本發明第四實施例的可變焦鏡頭4。第一透鏡組G1包括負透鏡組件L11，其具有面向像方的凹表面，並包括正透鏡組件L12，其具有面向物方的凸表面。第二透鏡組G2包括膠合透鏡組件L21和雙凸正透鏡組件L22，該膠合透鏡組件L21包括具有面向物方的凸表面的正透鏡和具有面向像方的凹表面的負透鏡。第三透鏡組G3具有正透鏡組件L3。接觸邊緣Lm形成在第二透鏡組G2的膠合透鏡組件L21的像方表面中，其在靠近並在膠合透鏡組件L21有效直徑圓周外側的環形區域。正透鏡組件L22的物方表面S9與接觸邊緣Lm相接觸。因此第二透鏡組G2具有所謂的邊緣接觸結構。
在第四實施例中的可變焦鏡頭4中，孔徑光闌S設置在第二透鏡組G2的前面。當可變焦鏡頭4的透鏡狀態改變時，孔徑光闌S隨著第二透鏡組一起移動。
表13示出了在第四實施例例4中可變焦鏡頭4的可變焦鏡頭尺寸的數值。表13中的標記與表1中含義相同。
表13

在可變焦鏡頭4中，當透鏡狀態改變時，第一透鏡組G1和孔徑光闌S之間的表面間隔d4，第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的表面間隔d10，以及第三透鏡組G3和保護玻璃板GL之間的表面間隔d12都是可變的。表14分別示出了在最短焦距透鏡狀態、中間焦距透鏡狀態和最長焦距透鏡狀態下，例4的可變焦鏡頭的表面間隔d4、d10和d12的數值，F數和焦距的視場角2ω°表14

第一透鏡組G1的負透鏡組件L11像方上的表面s2和第二透鏡組G2的膠合透鏡組件L21物方的表面s6是非球面。第四級非球面係數C4、第六級非球面係數C6、第八級非球面係數C8和第十級非球面係數C10以及表面s2和s6的二次曲線係數k的值列於表15中。
表15

例4的表達式(1)至(7)的各項值示於表16中。
表16

圖15、16和17分別示出了當例4中的可變焦鏡頭聚焦在無限遠處的物體時，在最短焦距透鏡狀態(f＝1.000)、中間焦距透鏡狀態(f＝1.581)和在最長焦距(f＝3.296)透鏡狀態下，第四實施例的例4中的可變焦鏡頭引起的球面像差、像散、畸變和慧差。在表示像散的圖中，連續的線和虛線分別表示徑向像面和子午像面。在表示慧差的圖中，「A」表示視場角。
圖15至圖17中所示的像差示圖明顯示出例4中的可變焦鏡頭可很好的校正像差並具有出色的圖像形成能力。
圖18示出了使用本發明的照相機系統10。照相機系統10包括可變焦鏡頭20，用於將可變焦鏡頭20形成的光學圖像轉換為電信號的圖像拾取器件30。該圖像拾取器件30具有光電轉換器，例如CCD(電荷耦合器件)或是CMOS器件(互補金屬氧化物半導體器件)。可變焦鏡頭20可以是第一至第四實施例中的任一種可變焦鏡頭。
圖像拾取器件30將電信號發送給圖像分離電路40。圖像分離電路40將電信號分成圖像形成信號和聚焦信號。圖像分離電路40將聚焦信號傳送到聚焦控制電路50，並將圖像形成信號傳送到圖像處理單元。傳送到圖像處理電路的圖像形成信號被處理為產生易於處理的(easy-to-process)圖像信號。由此產生的圖像信號用於在顯示器上顯示圖像，在記錄介質中存儲圖像數據並將圖像數據傳送到其它器件。
通過操作一操作控制按鈕，將外部操作信號施加到聚焦控制電路50。例如，當操作變焦按鈕輸入變焦命令信號，驅動器60、70和80驅動，例如驅動器件，諸如電機61、71和81，以使第一透鏡組件G1、第二透鏡組件G2和第三透鏡組件G3移動到預定的位置，從而將可變焦鏡頭20設置在理想焦距。由傳感器62、72和82提供並表示第一透鏡組G1、第二透鏡組G2和第三透鏡組G3的位置信號被施加到聚焦控制電路50，於是該聚焦控制電路基於輸入信號產生將要施加到驅動器60、70和80的命令信號。該聚焦控制電路50基於施加其上的信號通過圖像分離電路40檢查聚焦條件，並控制，例如，驅動電路80，從而移動第三透鏡組G3以使可變焦鏡頭20以最佳精確度聚焦。
實際上，照相機系統10是多種產品之一。照相機系統10可廣泛用作數字輸入/輸出裝置的照相機單元，這些裝置包括，例如，數碼靜止照相機，數碼攝像機，具有照相機的手機，具有照相機的PDA(個人數字助理)。
儘管以具有某些特性的優選實施例方式描述了本發明，但顯然可進行多種改變和變化。由此應當理解，不脫離本發明精神和範圍，可以以與此處詳細描述不同的實現本發明。
權利要求
1.一種可變焦鏡頭，包括具有負屈光力的第一透鏡組；具有正屈光力的第二透鏡組，由膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22構成，該膠合透鏡組件L21由具有面向物方的凸表面的正透鏡和具有面向像方的凹表面的負透鏡結合而成，正透鏡組件L22設置在膠合透鏡組件L21的像方並通過空氣間隔與膠合透鏡組件L21隔開，且具有朝向物方的凸表面，並且該第二透鏡組設置在第一透鏡組的像方；以及第三透鏡組，其具有正屈光力並設置在第二透鏡組的像方；其中當透鏡狀態從最大視場角的最短焦距透鏡狀態改變到最小視場角的最長焦距透鏡狀態時，至少移動第一和第二透鏡組，並且第二透鏡組朝向物方移動以減少第一和第二透鏡組之間的間隔，孔徑光闌設置在第一和第二透鏡組之間，並且滿足下述條件0.02＜Ds/(R22a-R21b)＜0.1 (1)0.6＜Da/R21b＜0.8 (2)其中Ds是膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22之間空氣間隔的長度，R22a是正透鏡組件L22物方表面的曲率半徑，R21b是膠合透鏡組件L21像方表面的曲率半徑，以及Da是孔徑光闌與膠合透鏡組件L21的像方表面之間的距離。
2.根據權利要求1的可變焦鏡頭滿足由下述表達式表達的條件1.8＜|f1|/fw＜2.3 (3)其中f1是第一透鏡組的焦距，fw是最短焦距透鏡狀態下可變焦鏡頭的焦距。
3.根據權利要求1的可變焦鏡頭滿足至少由下述表達式之一表達的條件-0.3＜(R22a+R22b)/(R22a-R22b)＜0.2 (4)1.6＜f2/fw＜2.1(5)其中R22b是正透鏡組件L22像方表面的曲率半徑，並且f2是第二透鏡組的焦距。
4.根據權利要求2的可變焦鏡頭至少滿足由下述表達式之一表達的條件-0.3＜(R22a+R22b)/(R22a-R22b)＜0.2 (4)1.6＜f2/fw＜2.1 (5)其中R22b是正透鏡組件L22像方表面的曲率半徑，並且f2是第二透鏡組的焦距。
5.根據權利要求1的可變焦鏡頭滿足由下述表達式表達的條件-0.3＜(R22a+R22b)/(R22a-R22b)＜0.2 (4)1.6＜f2/fw＜2.1 (5)其中R22b是正透鏡組件L22像方表面的曲率半徑，並且f2是第二透鏡組的焦距。
6.根據權利要求2的可變焦鏡頭滿足由下述表達式表達的條件-0.3＜(R22a+R22b)/(R22a-R22b)＜0.2 (4)1.6＜f2/fw＜2.1 (5)其中R22b是正透鏡組件L22像方表面的曲率半徑，並且f2是第二透鏡組的焦距。
7.根據權利要求1的可變焦鏡頭至少滿足由下述表達式之一表達的條件∑2/fw＜0.85 (6)TLw/fw＜6.5 (7)其中∑2是第二透鏡組的厚度，TLw是最短焦距透鏡狀態中可變焦鏡頭的長度。
8.根據權利要求2的可變焦鏡頭至少滿足由下述表達式之一表達的條件∑2/fw＜0.85 (6)TLw/fw＜6.5 (7)其中∑2是第二透鏡組的厚度，TLw是最短焦距透鏡狀態中可變焦鏡頭的長度。
9.根據權利要求3的可變焦鏡頭至少滿足由下述表達式之一表達的條件∑2/fw＜0.85 (6)TLw/fw＜6.5 (7)其中∑2是第二透鏡組的厚度，TLw是最短焦距透鏡狀態中可變焦鏡頭的長度。
10.根據權利要求4的可變焦鏡頭至少滿足由下述表達式之一表達的條件∑2/fw＜0.85 (6)TLw/fw＜6.5(7)其中∑2是第二透鏡組的厚度，TLw是最短焦距透鏡狀態中可變焦鏡頭的長度。
11.根據權利要求5的可變焦鏡頭至少滿足由下述表達式之一表達的條件∑2/fw＜0.85 (6)TLw/fw＜6.5(7)其中∑2是第二透鏡組的厚度，TLw是最短焦距透鏡狀態中可變焦鏡頭的長度。
12.根據權利要求6的可變焦鏡頭至少滿足由下述表達式之一表達的條件∑2/fw＜0.85 (6)TLw/fw＜6.5(7)其中∑2是第二透鏡組的厚度，TLw是最短焦距透鏡狀態中可變焦鏡頭的長度。
13.一種照相機系統包括可變焦鏡頭，其包括具有負屈光力的第一透鏡組；具有正屈光力的第二透鏡組，由膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22構成，該膠合透鏡組件L21由具有面向物方的凸表面的正透鏡和具有面向像方的凹表面的負透鏡結合而成，正透鏡組件L22設置在膠合透鏡組件L21的像方並通過空氣間隔與膠合透鏡組件L21隔開，且具有朝向物方的凸表面，並且該第二透鏡組設置在第一透鏡組的像方；以及第三透鏡組，其具有正屈光力並設置在第二透鏡組的像方；其中當透鏡狀態從最大視場角的最短焦距透鏡狀態改變到最小視場角的最長焦距透鏡狀態時，至少移動第一和第二透鏡組，並且第二透鏡組朝向物方移動以減少第一和第二透鏡組之間的間隔，孔徑光闌設置在第一和第二透鏡組之間，並且滿足下述條件0.02＜Ds/(R22a-R21b)＜0.1 (1)0.6＜Da/R21b＜0.8 (2)其中Ds是膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22之間空氣間隔的長度，R22a是正透鏡組件L22物方表面的曲率半徑，R21b是膠合透鏡組件L21像方表面的曲率半徑，以及Da是孔徑光闌與膠合透鏡組件L21的像方表面之間的距離。
14.一種可變焦鏡頭包括具有負屈光力的第一透鏡組；具有正屈光力的第二透鏡組，包括膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22，該膠合透鏡組件L21由具有面向物方的凸表面的正透鏡和具有面向像方的凹表面的負透鏡結合而成，正透鏡組件L22設置在膠合透鏡組件L21的像方並通過空氣間隔與膠合透鏡組件L21隔開，且具有朝向物方的凸表面，並且該第二透鏡組設置在第一透鏡組的像方；以及第三透鏡組，其具有正屈光力並設置在第二透鏡組的像方；其中當透鏡狀態從最大視場角的最短焦距透鏡狀態改變到最小視場角的最長焦距透鏡狀態時，至少移動第一和第二透鏡組，並且第二透鏡組朝向物方移動以減少第一和第二透鏡組之間的間隔，孔徑光闌設置在第一和第二透鏡組之間，並且可通過在基本上垂直光軸的方向上移動一個透鏡組來移動圖像。
15.根據權利要求14的可變焦鏡頭，其中第二透鏡組由膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22構成。
16.根據權利要求15的可變焦鏡頭，其中滿足下述條件0.02＜Ds/(R22a-R21b)＜0.1 (1)0.6＜Da/R21b＜0.8 (2)其中Ds是膠合透鏡組件L21和正透鏡組件L22之間空氣間隔的長度，R22a是正透鏡組件L22物方表面的曲率半徑，R21b是膠合透鏡組件L21像方表面的曲率半徑，以及Da是孔徑光闌與膠合透鏡組件L21的像方表面之間的距離。
17.根據權利要求16的可變焦鏡頭，其中滿足下述條件1.8＜|f1|/fw＜2.3 (3)其中f1是第一透鏡組的焦距，fw是最短焦距透鏡狀態下可變焦鏡頭的焦距。
全文摘要
一種可變焦鏡頭包括具有負屈光力的第一透鏡組；具有正屈光力的第二透鏡組，包括膠合透鏡組件L21和相對於膠合透鏡組件L21設置在像方並通過空氣間隔與膠合透鏡組件L21隔開，且在物方具有凸表面的正透鏡L22，該膠合透鏡組件L21由在物方具有凸表面的正透鏡和在像方具有凹表面的負透鏡結合而成，該第二透鏡組相對於物方設置在第一透鏡組的後面；並且包括第三透鏡組，其具有正屈光力並相對於物方設置在第二透鏡組的後面；其中當透鏡狀態從最短焦距透鏡狀態改變到最長焦距透鏡狀態時，至少移動第一和第二透鏡組，並且第二透鏡組朝向物方移動以減少第一和第二透鏡組之間的間隔，一孔徑光闌設置在第一和第二透鏡組之間。
文檔編號G02B13/18GK1715986SQ20051009130
公開日2006年1月4日 申請日期2005年6月10日 優先權日2004年6月10日
發明者大竹基之 申請人:索尼株式會社