專利名稱：變焦鏡頭單元、成像設(shè)備和便攜式信息終端設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變焦鏡頭單元、成像設(shè)備和便攜式信息終端設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，數(shù)字相機(jī)逐漸流行開來。使用者對數(shù)字相機(jī)的要求多種多樣。具體來說， 使用者總是要求圖像質(zhì)量高、尺寸小的相機(jī)，對于用作拍攝鏡頭的變焦鏡頭單元而言，要求 性能高且結(jié)構(gòu)緊湊這兩方面。從變焦鏡頭單元緊湊的觀點(diǎn)來看，需要縮短使用變焦鏡頭時(shí)的總長度(從最靠近 物側(cè)的透鏡表面到像表面的距離)。此外，重要的是縮短每個(gè)透鏡組的厚度以限制變焦鏡頭 單元塌縮時(shí)變焦鏡頭單元的總長度。從高性能變焦鏡頭單元的觀點(diǎn)來看，變焦鏡頭單元至少需要在整個(gè)變焦范圍內(nèi)與 10至15百萬像素的成像元件對應(yīng)的清晰度。此外，許多使用者要求拍攝鏡頭具有廣角能力，并且希望變焦鏡頭廣角端的半場 角為38度以上。38度的半場角對應(yīng)于35mm銀鹽相機(jī)(所謂的Leica型)的28mm焦距。此外，優(yōu)選希望有較大的放大率。對于35mm銀鹽相機(jī)來說，認(rèn)為焦距大約為 28-200mm(大約7. 1倍)的變焦鏡頭單元可以適應(yīng)幾乎全部一般拍攝條件。存在許多種用于數(shù)字相機(jī)的變焦鏡頭單元。作為一種適合高放大率的變焦鏡頭單 元，知道存在以下變焦鏡頭單元，該變焦鏡頭單元從物側(cè)到像側(cè)依次包括具有正焦距的第 一透鏡組；具有負(fù)焦距的第二透鏡組；具有正焦距的第三透鏡組；和具有正焦距的第四透 鏡組，在從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔增大，第二 透鏡組和第三透鏡組之間的間隔減小，而第三透鏡組和第四透鏡組之間的間隔改變。對于這種變焦鏡頭單元，在改變放大率時(shí)，可以讓第一透鏡組固定或者沿著向像 側(cè)凸起的軌跡往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如果試圖保證承擔(dān)主要的放大率改變功能的第二透鏡組發(fā)生較大 位移，則設(shè)置在第三透鏡組附近的光圈即使在廣角端也從第一透鏡組離開，在試圖獲得廣 角和高放大率時(shí)，第一透鏡組的尺寸趨向于增大。利用上述這種變焦鏡頭單元，為了實(shí)現(xiàn)廣角且高放大率的緊湊變焦鏡頭單元，優(yōu) 選第一透鏡組移動(dòng)，以便第一透鏡組在遠(yuǎn)攝端時(shí)較之在廣角端時(shí)更靠近物側(cè)，從而改變放 大率。因此，與遠(yuǎn)攝端相比，通過縮短變焦鏡頭單元廣角端的總長度，可以抑制第一透鏡組 的尺寸增大，同時(shí)實(shí)現(xiàn)充分的廣角。與高放大率和長焦距相關(guān)，容易產(chǎn)生色差，并且已經(jīng)熟知利用反常色散性的透鏡 能有效校正色差。JP H08-248317A、JP3391342B、JP 2004-333768A 和 JP2008-026837A 提出 了一種 變焦鏡頭單元，在上述這種變焦鏡頭單元中采用具有反常色散性的透鏡。在JP H08-248317A公開的變焦鏡頭單元中，在廣角端時(shí)半場角為25度。在JP 3391342B中公開的以具有正/負(fù)/正/正屈光力的四透鏡組構(gòu)成的變焦鏡頭單元示例中， 廣角端的半場角約為29到32度。在JP H08-248317A和JP3391342B中公開的變焦鏡頭單
5元并不充分滿足目前在廣角方面的要求。在JP2004-333768中公開的變焦鏡頭單元具有廣角，其中廣角端半場角約為37 度，但是整個(gè)變焦鏡頭單元由許多透鏡組成，多達(dá)14個(gè)透鏡，使得縮短變焦鏡頭單元塌縮 狀態(tài)的總體長度以及降低成本出現(xiàn)問題。在JP2008-026837A中公開的變焦鏡頭單元中，以相對簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了廣角和 高放大率，但是變焦鏡頭單元遠(yuǎn)攝端總長度太長，因此在縮減變焦鏡頭單元尺寸方面仍有 改進(jìn)空間。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的至少是例如提出一種變焦鏡頭單元，其廣角端的半場角為38 度以上，并且放大率為6. 5倍以上，以大約10個(gè)透鏡的較少透鏡來實(shí)現(xiàn)，該變焦鏡頭單元緊 湊并且具有與10百萬至15百萬像素的成像元件對應(yīng)的清晰度。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)至少是提出一種成像設(shè)備、一種包括上述變焦鏡頭單元的便 攜式信息終端設(shè)備。根據(jù)上述內(nèi)容，本發(fā)明例如提出一種變焦鏡頭單元，從物側(cè)到像側(cè)依次包括具有 正屈光力的第一透鏡組；具有負(fù)屈光力的第二透鏡組；具有正屈光力的第三透鏡組；和具 有正屈光力的第四透鏡組，光圈設(shè)置在第二透鏡組和第三透鏡組之間，在從廣角端向遠(yuǎn)攝 端改變放大率時(shí)，第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔增大，第二透鏡組和第三透鏡組之 間的間隔減小，而第三透鏡組和第四透鏡組之間的間隔增大，第一透鏡組和第三透鏡組移 動(dòng)，以使第一透鏡組和第三透鏡組在遠(yuǎn)攝端較之在廣角端更靠近物側(cè)，其中第三透鏡組具 有由滿足以下方程(1)至(3)的光學(xué)玻璃材料制成的正透鏡(1) 1. 52 < nd < 1. 62(2)65. 0 < vd < 75. 0(3) 0. 015 < Pg, F- (-0. 001802 X vd+0. 6483) < 0. 050其中，nd表示光學(xué)玻璃材料的折射率，v d表示光學(xué)玻璃材料的Abbe數(shù)，而Pg，F(xiàn)表 示光學(xué)玻璃材料的局部分散比，該局部分散比Pg，F(xiàn)由下式定義Pg，F(xiàn) = (ng-nF)/(nF-nC)其中，ng、nF和nC分別表示光學(xué)玻璃材料對于g線、F線和C線的折射率。本發(fā)明進(jìn)一步提出例如一種變焦鏡頭單元，該變焦鏡頭單元從物側(cè)到像側(cè)依次包 括具有正屈光力的第一透鏡組；具有負(fù)屈光力的第二透鏡組；具有正屈光力的第三透鏡 組；和具有正屈光力的第四透鏡組，在從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，第一透鏡組和第二 透鏡組之間的間隔增大，第二透鏡組和第三透鏡組之間的間隔減小，而第三透鏡組和第四 透鏡組之間的間隔增大，第一透鏡組和第三透鏡組移動(dòng)，以使第一透鏡組和第三透鏡組在 遠(yuǎn)攝端較之在廣角端更靠近物側(cè)，其中光圈設(shè)置在第二透鏡組和第三透鏡組之間，并且變 焦鏡頭單元的第一透鏡組具有以滿足以下方程的光學(xué)玻璃材料制成的正透鏡(21) 1. 52 < nd < 1. 62(22)65. 0 < vd < 75. 0(23) 0. 015 < Pg, F_ (_0. 001802 X vd+0. 6483) < 0. 050其中，nd表示形成正透鏡的光學(xué)玻璃材料的折射率，vd表示形成正透鏡的光學(xué)玻 璃材料的Abbe數(shù)，而Pg，F(xiàn)表示形成正透鏡的光學(xué)玻璃材料的局部分散比，局部分散比Pg，F(xiàn)由下式定義Pg, F = (ng-nF) / (nF-nC)其中，ng、nF和nC表示上述形成正透鏡的光學(xué)玻璃材料分別對于g線、F線和C線 的折射率。本發(fā)明進(jìn)一步提出例如一種成像設(shè)備和一種便攜式信息終端設(shè)備，它們采用上述 變焦鏡頭單元任意一種作為拍攝光學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種緊湊的變焦鏡頭單元，其廣角端半場角為38度以上， 并且放大率為6. 5以上，并且該變焦鏡頭單元具有與10百萬至15百萬像素的成像元件對 應(yīng)的清晰度，這種變焦鏡頭單元以較少的透鏡，大約10個(gè)透鏡來實(shí)現(xiàn)。此外，可以實(shí)現(xiàn)色差校正等功能方面的高性能。因此，可以實(shí)現(xiàn)一種高性能的成像設(shè)備和便攜式信息終端設(shè)備，其中上述變焦鏡 頭單元至少一種用作拍攝光學(xué)系統(tǒng)。


以下將參照實(shí)施方式以及附圖來說明本發(fā)明，在附圖中圖1是示出符合本發(fā)明示例1的變焦鏡頭單元結(jié)構(gòu)的截面圖；圖2是示出符合本發(fā)明示例2的變焦鏡頭單元結(jié)構(gòu)的截面圖；圖3是示出符合本發(fā)明示例3的變焦鏡頭單元結(jié)構(gòu)的截面圖；圖4是示出符合本發(fā)明示例4的變焦鏡頭單元結(jié)構(gòu)的截面圖；圖5是示出符合本發(fā)明示例5的變焦鏡頭單元結(jié)構(gòu)的截面圖；圖6是符合示例1的變焦鏡頭單元短焦端的像差曲線圖；圖7是符合示例1的變焦鏡頭單元在中間焦距位置的像差曲線圖；圖8是符合示例1的變焦鏡頭單元長焦端的像差曲線圖；圖9是符合示例2的變焦鏡頭單元短焦端的像差曲線圖；圖10是符合示例2的變焦鏡頭單元在中間焦距位置的像差曲線圖；圖11是符合示例2的變焦鏡頭單元長焦端的像差曲線圖；圖12是符合示例3的變焦鏡頭單元短焦端的像差曲線圖；圖13是符合示例3的變焦鏡頭單元在中間焦距位置的像差曲線圖；圖14是符合示例3的變焦鏡頭單元長焦端的像差曲線圖；圖15是符合示例4的變焦鏡頭單元短焦端的像差曲線圖；圖16是符合示例4的變焦鏡頭單元在中間焦距位置的像差曲線圖；圖17是符合示例4的變焦鏡頭單元長焦端的像差曲線圖；圖18是符合示例5的變焦鏡頭單元短焦端的像差曲線圖；圖19是符合示例5的變焦鏡頭單元在中間焦距位置的像差曲線圖；圖20是符合示例5的變焦鏡頭單元長焦端的像差曲線圖；圖21A-21C是作為符合本發(fā)明的便攜式信息終端設(shè)備的實(shí)施方式來解釋相機(jī)的 拍攝功能部件的視圖；圖22是解釋圖21A-21C所示便攜式信息終端設(shè)備的系統(tǒng)的圖形。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明的實(shí)施方式中，例如下面解釋的本發(fā)明實(shí)施方式1至5中，變焦鏡頭單元 從物側(cè)到像側(cè)依次包括具有正屈光力的第一透鏡組；具有負(fù)屈光力的第二透鏡組；具有 正屈光力的第三透鏡組；和具有正屈光力的第四透鏡組，設(shè)置在第二透鏡組和第三透鏡組 之間的光圈；在從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔增 大，第二透鏡組和第三透鏡組之間的間隔減小，而第三透鏡組和第四透鏡組之間的間隔增 大，第一透鏡組和第三透鏡組移動(dòng)，以便第一透鏡組和第三透鏡組在遠(yuǎn)攝端時(shí)較之在廣角 端時(shí)更靠近物側(cè)。此外，變焦鏡頭單元的第三透鏡組具有光學(xué)玻璃材料制成的正透鏡，所述光學(xué)玻 璃材料滿足以下方程(1) 1. 52 < nd < 1. 62(2)65. 0 < vd < 75. 0(3)0. 015 < Pg, F- (-0. 001802 Xvd+0. 6483) < 0. 050其中，nd表示形成正透鏡的光學(xué)玻璃材料的折射率；vd表示形成正透鏡的光學(xué)玻 璃材料的Abbe數(shù)；而Pg，F(xiàn)表示形成正透鏡的光學(xué)玻璃材料的局部分散比。上述局部分散比Pg、F由下式定義Pg, F = (ng-nF) / (nF-nC)其中，ng、nF和nC表示上述形成正透鏡的光學(xué)玻璃材料分別對于g線、F線和C線 的折射率。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，變焦鏡頭從物側(cè)到像側(cè)依次包括具有正屈光力 的第一透鏡組；具有負(fù)屈光力的第二透鏡組；具有正屈光力的第三透鏡組；具有正屈光力 的第四透鏡組；和具有正或負(fù)屈光力的第五透鏡組，光圈設(shè)置在第二透鏡組和第三透鏡組 之間，在從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔增大，第二 透鏡組和第三透鏡組之間的間隔減??；而第三透鏡組和第四透鏡組之間的間隔增大，第一 透鏡組和第三透鏡組移動(dòng)，以便第一透鏡組和第三透鏡組在遠(yuǎn)攝端時(shí)較之在廣角端時(shí)更靠 近物側(cè)，此外，第三透鏡組具有以滿足方程(1)至(3)的光學(xué)材料制成的正透鏡。對于滿足方程(1)至(3)并形成第三透鏡組的正透鏡的光學(xué)玻璃，連同方程(1) 至(3)，優(yōu)選滿足下述方程(4) 30 < FA < 500其中，F(xiàn)A表示后面將會(huì)解釋的光學(xué)玻璃材料磨損度。此外，優(yōu)選變焦鏡頭單元滿足以下方程(5) 1. 0 < fap/fff < 2. 0其中fap表示由滿足方程⑴至(3)的光學(xué)玻璃材料制成的第三透鏡組的正透鏡 的焦距，fW表示整個(gè)變焦鏡頭單元系統(tǒng)在廣角端的焦距。上述變焦鏡頭單元的第三透鏡組可以構(gòu)造成讓第三透鏡組包括至少兩個(gè)正透鏡 和一個(gè)負(fù)透鏡，并且所述至少兩個(gè)正透鏡中的一個(gè)具有非球面表面。在這種情況下，具有非球面表面的正透鏡可以由不滿足方程(1)至(3)的光學(xué)玻 璃材料制成，或者由滿足方程(1)至(3)的光學(xué)玻璃材料制成。在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施方式中，變焦鏡頭單元的第三透鏡組具有至少一個(gè)負(fù)透鏡，并且所述至少一個(gè)負(fù)透鏡中的凹表面朝向像側(cè)曲率更大的一個(gè)負(fù)透鏡設(shè)置得最靠近第 三透鏡組的像側(cè)。優(yōu)選變焦鏡頭單元滿足以下方程(6) 0. 6 < | r3R | /fff <1.3其中，r3R表示負(fù)透鏡上像側(cè)曲率更大的凹表面的曲率半徑，而fW表示整個(gè)變焦 鏡頭單元系統(tǒng)在廣角端的焦距。優(yōu)選變焦鏡頭單元滿足以下方程(7) 0. 20 < Xl/fT < 0. 45其中，XI表示從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，第一透鏡組的總位移，而fT表示 整個(gè)變焦鏡頭單元系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝端的焦距。優(yōu)選，變焦鏡頭單元滿足以下方程(8) 0. 15 < X3/fT < 0. 40其中，X3表示從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，第三透鏡組的總位移，而fT表示 整個(gè)變焦鏡頭單元系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝端的焦距。優(yōu)選，變焦鏡頭單元滿足以下方程(9) 0. 50 < | f2 | /f3 < 0. 85(10)5. 0 < fl/fff < 8. 0其中，fl表示第一透鏡組的焦距，f2表示第二透鏡組的焦距，f3表示第三透鏡組 的焦距，而fW表示整個(gè)變焦鏡頭單元系統(tǒng)在廣角端的焦距。在本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施方式中，變焦鏡頭單元從物側(cè)到像側(cè)依次包括具有正屈光 力的第一透鏡組；具有負(fù)屈光力的第二透鏡組；光圈；具有正屈光力的第三透鏡組；和具有 正屈光力的第四透鏡組，且在從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，第一透鏡組和第二透鏡組 之間的間隔增大，第二透鏡組和第三透鏡組之間的間隔減小，而第三透鏡組和第四透鏡組 之間的間隔增大，第一透鏡組和第三透鏡組移動(dòng)，以使第一透鏡組和第三透鏡組在遠(yuǎn)攝端 較之在廣角端更靠近物側(cè)。此外，第三透鏡組具有由滿足以下方程(1)至(3)的光學(xué)玻璃材料制成的正透 鏡(1) 1. 52 < nd < 1. 62(2)65. 0 < vd < 75. 0(3) 0. 015 < Pg, F- (_0. 001802 X vd+0. 6483) < 0. 050其中，nd表示光學(xué)玻璃材料的折射率，vd表示光學(xué)玻璃材料的Abbe數(shù)，而Pg，F(xiàn)表 示光學(xué)玻璃材料的局部分散比。局部分散比Pg，F(xiàn)由下式定義Pg, F = (ng-nF) / (nF-nC)其中，ng、nF和nC分別表示光學(xué)玻璃材料對于g線、F線和C線的折射率。因此，這種變焦鏡頭單元是可行的，其中至少一個(gè)額外透鏡組可以布置在變焦鏡 頭單元的第四透鏡組的像側(cè)，所述變焦鏡頭單元具有上述變焦鏡頭單元的四透鏡組結(jié)構(gòu)作 為最少必要透鏡組結(jié)構(gòu)。符合本發(fā)明的成像設(shè)備包括上述任一變焦鏡頭單元作為成像光學(xué)系統(tǒng)，所述成像 設(shè)備可以構(gòu)造成銀鹽相機(jī)，并且優(yōu)選所述成像設(shè)備構(gòu)造成數(shù)字相機(jī)。
本發(fā)明的便攜信息終端設(shè)備包括上述任一變焦鏡頭單元作為相機(jī)功能部件的成 像光學(xué)設(shè)備。此外，上述成像設(shè)備可以用作所述相機(jī)功能部件。在包括具有正/負(fù)/正/正屈光力的四透鏡組的變焦鏡頭單元中，一般第二透鏡 組構(gòu)造為所謂的變換器，承擔(dān)主要的放大率改變功能。但是，在本發(fā)明中，第三透鏡組配置 成分擔(dān)放大率改變功能，因此通過減輕第二透鏡組的負(fù)擔(dān)，可以保證靈活校正像差，在廣角 高放大率的情況下，相差校正很困難。在從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，通過向物側(cè)大距離移動(dòng)第一透鏡組，在廣角 端通過第一透鏡組的光線高度降低，因此可以減小與廣角相關(guān)的第一透鏡組尺寸加大，而 在遠(yuǎn)攝端時(shí)，保證了第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔較大，這對于長焦來說具有優(yōu)勢。就是說，在從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，第一透鏡組和第二透鏡組之間的間 隔增大，而第二透鏡組和第三透鏡組之間的間隔減小，并且通過第二透鏡組的像放大率 (絕對值)和通過第三透鏡組的像放大率(絕對值)增大，所以放大率改變功能被互相分 擔(dān)。對于符合本發(fā)明并實(shí)現(xiàn)了較高放大率的變焦鏡頭單元來說，在特別期望遠(yuǎn)攝端的 較長焦距時(shí)，對“遠(yuǎn)攝端軸向色差二次光譜”的校正變得困難。此外，在廣角端較短的焦距以及實(shí)現(xiàn)廣角是理想的時(shí)，對“廣角端放大率的色差二 次光譜”的校正變得困難。在符合本發(fā)明的變焦鏡頭單元中，反常色散材料(反常色散較高的材料)用來校 正遠(yuǎn)攝端的軸向色差和廣角端放大率色差以及它們的二次光譜。反常色散材料的施加位置 及其光學(xué)屬性非常重要。一般來說，為了減少軸向色散的二次光譜，如果專用低色散玻璃用于軸線上光線 高度較高的透鏡組，則效果顯著。第三透鏡組的軸線上光線高度在透鏡組中僅小于第一透鏡組，因此，在第三透鏡 組上采用專用低色散玻璃，可以充分減少軸向色差的二次光譜。但是，通常專用低色散玻璃的折射率較低，因此單色差校正能力容易下降。因此， 在形成透鏡較少的第三透鏡組并以平衡方式努力降低單色差和色差時(shí)，使用低色散玻璃并 不能總是實(shí)現(xiàn)充分的效果。在本發(fā)明中，第三透鏡組中至少一個(gè)正透鏡由折射率、Abbe數(shù)和反常色散性落入 滿足方程(1)至(3)的范圍的光學(xué)玻璃材料制成，并且即使第三透鏡組中的透鏡較少，只有 3個(gè)，也可以減少色差的二次光譜，并且充分校正單色差。如果上述光學(xué)玻璃材料的折射率nd為1. 52以下，則單色差校正不充分。如果Abbe 數(shù)vd為65.0以下，則色差校正不充分。如果方程(3)的參數(shù)為0.015以下，則色差二次光 譜校正不充分。參數(shù)超過方程(1)至(3)上限的光學(xué)玻璃材料不存在，或者即使這種光學(xué)玻璃材 料存在，也非常特殊且昂貴，使用這種光學(xué)玻璃材料作為透鏡材料不切合實(shí)際。下面解釋關(guān)于磨損度FA的方程(4)，優(yōu)選滿足方程(1)至(3)并用來形成第三透 鏡組的正透鏡的光學(xué)玻璃材料滿足方程(4)。磨損度FA通過以下方程計(jì)算FA = {(m/d) / (mO/dO)} X 100,
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其中，m表示具有9cm2測量區(qū)域的樣本保持在距離以60rpm在水平面上旋轉(zhuǎn)的鑄 鐵平板中心80mm的固定位置，并且施加研磨流體持續(xù)5分鐘，研磨同時(shí)施加9. 807N的載 荷時(shí)的磨損，在所述研磨流體中20ml的水均勻添加到10g平均尺寸為20 y m的氧化鋁磨粒 中，m0表示由日本光學(xué)玻璃制造業(yè)協(xié)會(huì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)本(BSC7)在如上所述的相同條 件下研磨時(shí)的磨損，d表示樣本密度，而d0表示標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)本密度。隨著磨損、m增大，或密度d減小，磨損度增大?！銇碚f，色散和反常色散相對較低的大多數(shù)光學(xué)材料具有較大的磨損度。尤其 是對于磨損度超過500的光學(xué)玻璃材料來說，這些問題導(dǎo)致難于在“透鏡加工過程中諸如 研磨、對中及清洗”中實(shí)現(xiàn)較高的精度，并且容易損壞，而且這是質(zhì)量下降的一個(gè)因素，而且 因產(chǎn)出率較低而使成本升高。以滿足方程(1)至(3)并且磨損度小于500的光學(xué)玻璃材料形成第三透鏡組的正 透鏡對于保持變焦鏡頭單元質(zhì)量高且成本低來說，非常重要。如果這種光學(xué)玻璃材料的磨損度小于30，則需要較長時(shí)間來研磨這種光學(xué)玻璃材 料，原因是這種光學(xué)玻璃材料難于消磨，因此透鏡制造效率下降，并且這也是成本升高的一 個(gè)因素。以滿足方程(1)至(3)的光學(xué)玻璃材料制造的第三透鏡組的至少一個(gè)正透鏡優(yōu)選 滿足方程(5)，下面解釋方程(5)。如果方程(5)的參數(shù)fap/fW大于2.0，則使用反常色散材料制成的透鏡的屈光力 將不足以充分減少二次光譜，可能導(dǎo)致色差校正不充分。與此對照，如果參數(shù)fap/fW小于1. 0，則難于實(shí)現(xiàn)色差校正和球面像差校正之間 的平衡。此外，由于正透鏡每個(gè)表面的曲率增大所以在加工精度方面不具有優(yōu)勢。優(yōu)選在靠近光圈的地方使用非球面表面來矯正球面像差。與此對照，通過保持以 反常色散材料制成的透鏡一定程度遠(yuǎn)離光圈，不僅可以減少軸向色差的二次光譜而且可以 減少放大率色差的二次光譜。根據(jù)這一觀點(diǎn)，在第三透鏡組包括至少兩個(gè)正透鏡和一個(gè)負(fù)透鏡的情況下，一種 合理的結(jié)構(gòu)是讓使用不滿足方程(1)至(3)的非球面透鏡作為所述至少兩個(gè)正透鏡中布置 得離光圈較近的一個(gè)，而使用以反常色散材料制成的透鏡用作所述至少兩個(gè)正透鏡中布置 得離光圈較遠(yuǎn)的另一個(gè)正透鏡。如上所述，第三透鏡組是與第二透鏡組分擔(dān)放大率改變功能的重要透鏡組，并且 扮演成像、充分校正像差的角色，通過采用上述結(jié)構(gòu)，使得這樣的第三透鏡組成為可能。此外，如果至少在廣角端時(shí)，設(shè)置在第三透鏡組的物側(cè)的光圈一定程度地遠(yuǎn)離第 三透鏡，即使最靠近光圈的正透鏡以反常色散材料制成，也可以實(shí)現(xiàn)不僅減少軸向色差二 次光譜而且減少放大率色差二次光譜的效果。此外，色散和反常色散較低的大多數(shù)光學(xué)玻璃材料具有相對較低的轉(zhuǎn)變點(diǎn)Tg，并 且可以低溫模制，因此它們適合以玻璃模制技術(shù)來制造非球面透鏡。因此，這也是一種用于第三透鏡組的合理結(jié)構(gòu)，以滿足方程(1)至(3)的反常色散 材料制成的非球面透鏡作為第三透鏡組的兩個(gè)正透鏡中布置得離光圈較近的一個(gè)正透鏡。
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第三透鏡組是如上所述扮演放大率改變功能和成像功能的重要透鏡組，并且采用 這種結(jié)構(gòu)，充分的像差校正成為可能。此外，即使在以玻璃模制技術(shù)生產(chǎn)以反常色散材料制成的透鏡的情況下，在大多 數(shù)情況下仍需要“諸如研磨的冷處理”來形成預(yù)制件，該預(yù)制件是成形加工之前的基體材 料，并且材料的磨損度仍然非常重要，和前述一樣。方程(6)是實(shí)現(xiàn)更優(yōu)良的像差校正的條件。如果方程(6)的參數(shù)|r3R|/fW小于0.6，則球面像差容易校正過度，如果r3R|/ fff大于1. 3，則球面像差容易校正不足。如果方程(6)的參數(shù)超出上述范圍，則難于實(shí)現(xiàn)慧形相差以及球面像差的平衡， 并且容易在離軸周邊區(qū)域產(chǎn)生外傾或內(nèi)曲慧形像差。如果方程(7)的參數(shù)Xl/fT小于0. 20，則伴隨放大率改變的第一透鏡組位移太小， 并且第二透鏡組對于放大率改變的作用減弱，而且用來改變放大率的第三透鏡組的負(fù)擔(dān)加 重，或者第一透鏡組和第二透鏡組的屈光力必須加強(qiáng)，使得在任一情況下，各種像差加重。此外，整個(gè)變焦鏡頭在廣角端的總長度加長，并且通過第一透鏡組的光線高度增 大，使得第一透鏡組加大。另一方面，如果參數(shù)Xl/fT大于0. 45，則伴隨放大率改變的第一透鏡組位移太大， 則廣角端的總長度變得太短，或者遠(yuǎn)攝端的總長度變得太長。如果廣角端的總長度太短，則 第三透鏡組的移動(dòng)空間將受限，并且第三透鏡組對于放大率改變的作用減弱。因此，難于校 正全部像差。如果整個(gè)變焦鏡頭單元遠(yuǎn)攝端總長度太長，則不僅妨礙了總長度方向上的尺寸縮 減，而且徑向尺寸需要增大以保證遠(yuǎn)攝端的周邊光線量，并且成像性能也容易因制造誤差 諸如鏡筒下垂而變差。更為優(yōu)選方程(7)的參數(shù)Xl/fT滿足以下方程
(7A) 0. 25 < Xl/fT < 0. 40。如果方程(8)的的參數(shù)X3/fT小于0. 15，則伴隨放大率改變的第三透鏡組位移將 變小，第三透鏡組對于改變放大率的作用將減弱，并且第二透鏡組的負(fù)擔(dān)加重，必須加強(qiáng)第 三透鏡組本身的屈光力，使得在任一種情況下，各種像差加重。另一方面，如果參數(shù)X3/fT大于0. 40，則整個(gè)變焦鏡頭單元廣角端總長度加長，而 通過第三透鏡組的光線高度增大，使得第三透鏡組的尺寸增加。更優(yōu)選方程(8)的參數(shù)X3/fT滿足以下方程(8A) 0. 20 < X3/fT <0.35。如果方程(9)的參數(shù)|f2|/f3小于0. 50，則第二透鏡組的屈光力變得太強(qiáng)，如果參 數(shù)|f2|/f3大于0.85，則第三透鏡組的屈光力變得太強(qiáng)。因此，離開方程(9)的范圍，則改 變放大率時(shí)，容易發(fā)生像差波動(dòng)加劇。如果方程(10)的參數(shù)fl/fW小于5.0，則對較高的放大率具有優(yōu)勢，因?yàn)榈诙哥R 組的成像放大率接近相同放大率，并且改變放大率的效率提高。但是，要求第一透鏡組中的 每個(gè)透鏡具有較大的屈光力，并且容易產(chǎn)生負(fù)面影響諸如特別是遠(yuǎn)攝端色差加重。此外，第 一透鏡組中的每個(gè)透鏡厚度和直徑增大，并且不利于降低塌縮狀態(tài)下的尺寸。如果方程(10)的參數(shù)fl/fW大于8. 0，則第二透鏡組對于改變放大率的作用減弱，
12并且難于實(shí)現(xiàn)較高的放大率。在符合本發(fā)明的變焦鏡頭單元中，光圈設(shè)置在第二和第三透鏡組之間，并且可以獨(dú)立于相鄰的透鏡組進(jìn)行移動(dòng)。利用這種結(jié)構(gòu)，可以在6. 5倍以上的較大放大率變化范圍內(nèi)的任意位置選擇最合 適的光路。因此，校正像差諸如特別是慧形像差和場曲(fieldcurvature)的靈活性提高， 并且離軸性能得到改善。優(yōu)選光圈和第三透鏡組之間在廣角端的間隔大于在遠(yuǎn)攝端的間隔。通過讓利用滿 足方程(1)至(3)的反常色散材料制成的第三透鏡組在廣角端時(shí)遠(yuǎn)離光圈，而在遠(yuǎn)攝端時(shí) 接近光圈，反常色散性有效地用來“校正廣角端放大率色差的二次光譜”，并且用來有效地 “校正遠(yuǎn)攝端軸向色差的二次光譜”。因此，可以在整個(gè)放大率范圍內(nèi)，更好地校正色差，此外可以讓光圈在廣角端時(shí)更 接近第一透鏡組并且讓通過第一透鏡組的光線高度降低，因此可以進(jìn)一步縮減第一透鏡組 的尺寸。因此，在光圈和第三透鏡組之間在廣角端的間隔設(shè)置地比在遠(yuǎn)攝端的間隔更寬 時(shí)，優(yōu)選滿足以下方程(11)0. 05 < dsw/fT < 0. 20。其中，dsw表示在廣角端時(shí)光圈和第三透鏡組中最靠近物側(cè)的表面之間軸向距離， 而fT表示整個(gè)變焦鏡頭單元系統(tǒng)遠(yuǎn)攝端焦距。如果方程(11)的參數(shù)dsw/fT小于0. 50，則在廣角端時(shí)通過第三透鏡組的光線高 度降低，使得難于有效減少廣角端放大率色差二次光譜。此外，在廣角端時(shí)通過第一透鏡組 的光線高度變得太大，使得第一透鏡組變大。如果參數(shù)dsw/fT大于0. 20，則在廣角端時(shí)通過第三透鏡組的光線高度變得太大。 從而，像平面超出規(guī)定規(guī)格(falls to the over side)，并且鏡筒形狀扭曲增大。特別是， 難于在較寬的場角下保證性能。優(yōu)選第一透鏡組從物側(cè)起包括至少一個(gè)負(fù)透鏡和至少一個(gè)正透鏡。特別是，優(yōu)選 第一透鏡組包括從物側(cè)起依次布置的雙透鏡結(jié)構(gòu)一個(gè)凸表面指向物側(cè)的負(fù)彎月形透鏡和 一個(gè)指向物側(cè)的凸表面凸起更高的正透鏡；或者從物側(cè)起依次布置的三透鏡結(jié)構(gòu)一個(gè)凸 表面指向物側(cè)的負(fù)彎月形透鏡、一個(gè)指向物側(cè)的凸表面凸起更高的正透鏡和指向物側(cè)的凸 表面凸起更高的正透鏡。為了實(shí)現(xiàn)較高的放大率，特別是讓遠(yuǎn)攝端的焦距更長，需要增大遠(yuǎn)攝端時(shí)“第二透 鏡組、第三透鏡組和第四透鏡組的結(jié)合放大率”，并且第一透鏡組中產(chǎn)生的像差在像平面上 相應(yīng)增大。因此，需要將“第一透鏡組的像差量”減小得足夠小，以實(shí)現(xiàn)較高的放大率，因此優(yōu) 選將第一透鏡組形成上述結(jié)構(gòu)。優(yōu)選第二透鏡組包括從物側(cè)起依次布置的三透鏡結(jié)構(gòu)一個(gè)指向像側(cè)的表面曲率 更大的負(fù)透鏡、一個(gè)指向像側(cè)的表面曲率更大的正透鏡和一個(gè)指向物側(cè)的表面曲率更大的 負(fù)透鏡。已經(jīng)熟知具有三透鏡結(jié)構(gòu)的負(fù)屈光力放大透鏡組從物側(cè)起依次包括負(fù)透鏡、負(fù)透 鏡和正透鏡。與這種熟知的結(jié)構(gòu)相比，第二透鏡組的上述結(jié)構(gòu)在“有關(guān)廣角的放大率色差校正能力”方面更為優(yōu)秀。從物側(cè)起的第二和第三透鏡可以適當(dāng)接合。優(yōu)選第二透鏡組的每個(gè)透鏡滿足以下方程(12) 1. 75 < N21 < 2. 10，25 < v21 < 55(13) 1. 75 < N22 < 2. 10，15 < v22 < 35(14) 1. 75 < N23 < 2. 10，25 < v23 < 55其中N2i，v2i(i = 1 to 3)分別表示第二透鏡組中從物側(cè)起第i個(gè)透鏡的折射率 和Abbe數(shù)。通過選擇一種滿足上述方程的玻璃，可以實(shí)現(xiàn)色差校正優(yōu)秀且單色差被抑制地足 夠小的效果。優(yōu)選第三透鏡組包括從物側(cè)起依次布置的三個(gè)透鏡正透鏡、正透鏡和負(fù)透鏡，并 且從物側(cè)起的第二和第三透鏡可以適當(dāng)接合。本發(fā)明的變焦鏡頭單元中的第四透鏡組主要具有“保證出射光瞳距離(遠(yuǎn)心屬 性)”和“移動(dòng)第四透鏡組聚焦”的功能。對于縮減變焦鏡頭尺寸而言，讓第四透鏡組具有 盡可能簡單的結(jié)構(gòu)比較好，并且優(yōu)選第四透鏡組由一個(gè)正透鏡構(gòu)成。為了進(jìn)一步縮減尺寸同時(shí)保持良好的像差校正，需要采用非球面表面，并且在本 發(fā)明中，優(yōu)選讓至少第二透鏡組和第三透鏡組分別具有一個(gè)以上的非球面表面。尤其是在第二透鏡組中，如果最靠近物側(cè)和最靠近像側(cè)的表面兩者都是非球面表 面，則可以實(shí)現(xiàn)對畸變像差、像散性等隨著廣角加重的像差的高效校正。作為具有模制光學(xué)玻璃材料和模制光學(xué)塑料材料(玻璃模制非球面表面和塑料 模制非球面透鏡)的非球面透鏡，可以使用這樣的玻璃透鏡，該玻璃透鏡具有其上模制薄 樹脂層的透鏡表面并且該透鏡表面形成非球面表面(稱為混合非球面表面、仿形非球面表 面等)，也可以使用其他玻璃透鏡。為了簡化機(jī)構(gòu)，比較好的是讓光圈的開口直徑保持恒定而與放大率改變無關(guān)。但 是，可以通過相對于短焦端而增大長焦端的開口直徑來減少與改變放大率相關(guān)的F數(shù)變 化。此外，如果需要減少到達(dá)像平面的光通量，則可以減小光圈的直徑。但是，優(yōu)選插 入ND濾鏡等而不明顯改變光圈的直徑，從而減少光通量，因?yàn)榭梢苑乐挂蛘凵洮F(xiàn)象導(dǎo)致的
清晰度變差。此外，本發(fā)明的變焦鏡頭單元并不限于四透鏡組結(jié)構(gòu)。至少一個(gè)透鏡組，例如具有 正屈光力或負(fù)屈光力的第五透鏡組可以布置在第四透鏡組的像側(cè)，從而增加變焦鏡頭單元 校正像差和保證性能的自由度。此外，還有空間在像側(cè)布置第六透鏡組。在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式中，例如在以下解釋的本發(fā)明實(shí)施方式2至5中，變焦 鏡頭單元從物側(cè)到像側(cè)依次包括具有正屈光力的第一透鏡組；具有負(fù)屈光力的第二透鏡 組；具有正屈光力的第三透鏡組；和具有正屈光力的第四透鏡組，在從廣角端向遠(yuǎn)攝端改 變放大率時(shí)，第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔增大，第二透鏡組和第三透鏡組之間的 間隔減小，而第三透鏡組和第四透鏡組之間的間隔增大，第一透鏡組和第三透鏡組移動(dòng)，以 使第一透鏡組和第三透鏡組在遠(yuǎn)攝端較之在廣角端更靠近物側(cè)。此外，光圈設(shè)置在第二透鏡組和第 透鏡組之間，并且變焦鏡頭單元的第一透鏡 組具有以滿足以下方程的光學(xué)玻璃材料制成的正透鏡
(21) 1. 52 < nd < 1. 62(22)65. 0 < vd < 75. 0(23)0. 015 < Pg, F- (-0. 001802 Xvd+0. 6483) < 0. 050其中，nd表示形成正透鏡的光學(xué)玻璃材料的折射率，vd表示形成正透鏡的光學(xué)玻 璃材料的Abbe數(shù)，而Pg，F(xiàn)表示形成正透鏡的光學(xué)玻璃材料的局部分散比。上述局部分散比Pg，F(xiàn)由下式定義Pg, F = (ng-nF) / (nF-nC)其中，ng、nF和nC表示上述形成正透鏡的光學(xué)玻璃材料分別對于g線、F線和C線 的折射率。如果較高的放大率特別是遠(yuǎn)攝端的較長焦距是理想的，則難于校正遠(yuǎn)攝端的軸向 色差二次光譜。此外，在期望廣角端的較短焦距以及實(shí)現(xiàn)廣角時(shí)，難于校正廣角端放大率色 差的二次光譜。在以下解釋的本發(fā)明實(shí)施方式2至5中，反常色散材料(具有較高反常色散性的 材料)用來校正這些色差。反常色散材料的光學(xué)屬性非常重要。一般來說，為了減少軸向色散的二次光譜，如果專用低色散玻璃用于軸線上光線 高度較高的透鏡組，則效果顯著。特別是，至少在遠(yuǎn)攝端時(shí)，第一透鏡組軸線上的光線高 度最大，因此，通過在第一透鏡組中采用專用低色散玻璃，可以充分減少軸向色差的二次光 譜。但是，通常專用低色散玻璃的折射率較低，因此單色差校正能力容易下降。因此，在形 成透鏡較少的第一透鏡組并以平衡方式努力降低單色差和色差時(shí)，使用專用低色散玻璃并 不能總是實(shí)現(xiàn)充分的效果。在以下解釋的本發(fā)明的實(shí)施方式2至5的每一個(gè)變焦鏡頭單元中，第一透鏡組中 至少一個(gè)正透鏡由折射率、Abbe數(shù)和反常色散性落入滿足方程(21)至(23)的范圍的光學(xué) 玻璃材料制成。因此，即使第一透鏡組中的透鏡較少，只有3個(gè)或更少，也可以減少色差的 二次光譜，并且充分校正單色差。如果上述光學(xué)玻璃材料的折射率nd為1.52以下，則單色差校正不充 分。如果Abbe數(shù)vd為65.0以下，則色差校正不充分。如果方程(23)的參數(shù)Pg， F-(-0. 001802Xvd+0. 6483)為0. 015以下，則色差二次光譜校正不充分。參數(shù)超過方程(21)至(23)上限的光學(xué)玻璃材料不存在，或者即使這種光學(xué)玻璃 材料存在，也非常特殊且昂貴，使用這種光學(xué)玻璃材料作為透鏡材料不切合實(shí)際。在以下解釋的本發(fā)明實(shí)施方式2至5的每一個(gè)變焦鏡頭單元中，優(yōu)選滿足方程
(21)至(23)并用來形成第一透鏡組的正透鏡的光學(xué)玻璃材料滿足有關(guān)磨損度FA的方程 ⑷(24) 30 < FA < 500一般來說，色散和反常色散相對較低的大多數(shù)光學(xué)材料具有較大的磨損度。尤其 是對于磨損度超過500的光學(xué)玻璃材料來說，這些問題導(dǎo)致難于在“透鏡加工過程中諸如 研磨、對中及清洗”中實(shí)現(xiàn)較高的精度，并且容易損壞，而且這是質(zhì)量下降的一個(gè)因素，而且 因產(chǎn)出率較低而使成本升高。以滿足方程(21)至(23)并且磨損度小于500的光學(xué)玻璃材料形成第一透鏡組的 正透鏡對于保持變焦鏡頭單元質(zhì)量高而成本低來說，非常重要。如果磨損度低于30，則需要長時(shí)間來研磨光學(xué)玻璃材料，這是增加成本的一個(gè)因素，并且是不期望的。此外，磨損度通過下述方程計(jì)算(24，)FA= {(m/d)/(mO/dO)} X 100，其中，m表示具有9cm2測量區(qū)域的樣本保持在距離以60rpm在水平面上旋轉(zhuǎn)的鑄 鐵平板中心80mm的固定位置，并且施加研磨流體持續(xù)5分鐘，進(jìn)行研磨同時(shí)施加9. 807N的 載荷時(shí)的磨損，在所述研磨流體中20ml的水均勻添加到10g平均尺寸為20 y m的氧化鋁磨 粒中，m0表示由日本光學(xué)玻璃制造業(yè)協(xié)會(huì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)本(BSC7)在如上所述的相同條 件下研磨時(shí)的磨損，d表示樣本密度，而d0表示標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)本密度。此外，在以下解釋的實(shí)施方式2至5的每一個(gè)變焦鏡頭單元中，優(yōu)選以滿足方程 (21)至(23)的光學(xué)玻璃材料制成的第一透鏡組的至少一個(gè)正透鏡具有滿足以下方程的屈 光力(25) 5. 0 < fap/fff < 15. 0其中fap表示由滿足方程(21)至(23)的光學(xué)玻璃材料制成的第一透鏡組的正透 鏡的焦距，fW表示整個(gè)變焦鏡頭單元系統(tǒng)在廣角端的焦距。如果方程(25)的參數(shù)fap/fW大于15. 0，則采用反常色散材料的透鏡屈光力不足 以充分減少二次光譜，可能導(dǎo)致色差校正不充分。相反，如果參數(shù)fap/fW小于5. 0，則難于 實(shí)現(xiàn)色差校正和球面像差校正之間的平衡。此外，由于正透鏡每個(gè)表面的曲率增大所以在 加工精度方面不具有優(yōu)勢。在以下解釋的實(shí)施方式2至5的每一個(gè)變焦鏡頭單元中，可能第一透鏡組的至少 其中一個(gè)正透鏡具有非球面表面，用來增加像差校正自由度。優(yōu)選具有非球面表面的正透 鏡滿足方程(21)至(23)。對于滿足方程(21)至(23)且具有反常色散性的玻璃材料而言，已經(jīng)研發(fā)出適合 以玻璃模制技術(shù)模制非球面表面的一種光學(xué)玻璃材料，并且可以實(shí)現(xiàn)性能恒定且成本低廉 的非球面表面。在這種情況下，優(yōu)選第一透鏡組具有兩個(gè)正透鏡。由于其中一個(gè)正透鏡可以是球面透鏡，所以折射率和Abbe數(shù)的選擇范圍寬泛，并 且可以由兩個(gè)透鏡分擔(dān)正光焦度而實(shí)現(xiàn)像差校正優(yōu)化。特別是，通過選擇具有更高折射率 的一個(gè)正透鏡，可以實(shí)現(xiàn)色差校正和單色差校正的平衡。此外，即使在以玻璃模制技術(shù)生產(chǎn)以反常色散材料制成的透鏡的情況下，在大多 數(shù)情況下仍需要諸如研磨的冷處理來形成預(yù)制件，該預(yù)制件是成形加工之前的基體材料， 并且材料的磨損度仍然非常重要，和前述一樣。為了實(shí)現(xiàn)良好的像差校正，例如在實(shí)施方式2至5的每一個(gè)變焦鏡頭單元中，則指 向像側(cè)的凹表面凹陷更深的負(fù)透鏡設(shè)置成最靠近第三透鏡組的像側(cè)，此外，優(yōu)選滿足以下 方程(26)0. 6 < |r3R|/fff < 1. 3其中，r3R表示第三透鏡組最靠近像側(cè)的表面的曲率半徑。如果方程(26)的參數(shù)|r3R|/fW小于0.6，則球面像差容易校正過度，如果|r3R|/fW大于1.3，則球面像差容易校正不足。如果方程(26)的參數(shù)超出上述范圍，則難于實(shí)現(xiàn) 慧形相差以及球面像差的平衡，并且容易在離軸周邊區(qū)域產(chǎn)生外傾或內(nèi)曲慧形像差。此外，對于廣角和長焦距而言非常重要的第一透鏡組位移，通過滿足以下方程可 以實(shí)現(xiàn)充分的像差校正(27) 0. 20 < Xl/fT < 0. 45其中，XI表示從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，第一透鏡組的總位移，而fT表示 整個(gè)變焦鏡頭單元系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝端的焦距。如果方程(27)的參數(shù)Xl/fT小于0.20，則第二透鏡組對于放大率改變的作用減 弱，而且用來改變放大率的第三透鏡組的負(fù)擔(dān)加重，或者第一透鏡組和第二透鏡組的屈光 力必須加強(qiáng)，使得在任一情況下，各種像差加重。此外，整個(gè)變焦鏡頭在廣角端的總長度加長，并且通過第一透鏡組的光線高度增 大，使得第一透鏡組尺寸加大。另一方面，如果參數(shù)Xl/fT大于0. 45，則廣角端的總長度變 得太短，或者遠(yuǎn)攝端的總長度變得太長。如果廣角端的總長度太短，則第三透鏡組的移動(dòng)空 間將受限，并且第三透鏡組對于放大率改變的作用減弱。因此，難于校正全部像差。如果整 個(gè)變焦鏡頭單元遠(yuǎn)攝端總長度太長，則不僅妨礙了總長度方向上的尺寸縮減，而且徑向尺 寸需要增大以保證遠(yuǎn)攝端的周邊光線量，并且成像性能也容易因制造誤差諸如鏡筒下垂而 變差。更優(yōu)選滿足以下方程(27A) 0. 25 < Xl/fT < 0. 40。對于與第二透鏡組分擔(dān)放大率改變功能的第三透鏡組的位移而言，優(yōu)選滿足以下 方程(28) 0. 15 < X3/fT < 0. 40其中，X3表示從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，第三透鏡組的總位移。如果方程(28)的的參數(shù)X3/fT小于0. 15，則第三透鏡組對于改變放大率的作用將 減弱，并且第二透鏡組的負(fù)擔(dān)加重，必須加強(qiáng)第三透鏡組本身的屈光力，使得在任一種情況 下，各種像差加重。另一方面，如果參數(shù)X3/fT大于0. 40，則整個(gè)變焦鏡頭單元廣角端總長 度加長，而通過第一透鏡組光線高度增大，使得第一透鏡組的尺寸變大。更優(yōu)選滿足以下方程(28A) 0. 20 < X3/fT < 0. 35。此外，對于每個(gè)透鏡組的屈光力而言，優(yōu)選滿足以下方程(29) 0. 50 < | f2 | f3 < 0. 85(30)5. 0 < fl/fff < 8. 0其中，fl表示第一透鏡組的焦距，f2表示第二透鏡組的焦距，f3表示第三透鏡組 的焦距，而fW表示整個(gè)變焦鏡頭單元系統(tǒng)在廣角端的焦距。如果方程(29)的參數(shù)|f2|/f3小于0.50，則第二透鏡組的屈光力變得太強(qiáng)，如果 參數(shù)| f2 | /f3大于0. 85，則第三透鏡組的屈光力變得太強(qiáng)，因此改變放大率時(shí)，在任一種情 況下容易發(fā)生像差波動(dòng)加劇。如果方程(30)的參數(shù)f 1/fW小于5. 0，則對較高的放大率具有優(yōu)勢，因?yàn)榈诙?鏡組的成像放大率接近相同放大率，并且改變放大率的效率提高。但是，要求第一透鏡組中的每個(gè)透鏡具有較大的屈光力，并且容易產(chǎn)生負(fù)面影響諸如特別是遠(yuǎn)攝端色差加重。此外， 第一透鏡組中的每個(gè)透鏡厚度和直徑增大，并且不利于減少塌縮狀態(tài)下的尺寸。如果方程 (30)的參數(shù)n/fW大于8. 0，則第二透鏡組對于改變放大率的作用減弱，并且難于實(shí)現(xiàn)較高 的放大率。在以下解釋的本發(fā)明實(shí)施方式2至5的變焦鏡頭單元中，光圈設(shè)置在第二和第三 透鏡組之間，并且可以獨(dú)立于相鄰的透鏡組進(jìn)行移動(dòng)。利用這種結(jié)構(gòu)，可以在6. 5倍以上的 較大放大率變化范圍內(nèi)的任意位置選擇最合適的光路。因此，校正像差諸如特別是慧形像 差和場曲的靈活性提高，并且離軸性能得到改善。優(yōu)選光圈和第三透鏡組之間在廣角端的間隔大于在遠(yuǎn)攝端的間隔。通過讓以反常 色散材料制成的第三透鏡組在廣角端時(shí)遠(yuǎn)離光圈，而在遠(yuǎn)攝端時(shí)接近光圈，反常色散性有 效地用來校正廣角端放大率色差的二次光譜，并且用來有效地校正遠(yuǎn)攝端軸向色差的二次 光譜。因此，可以在整個(gè)放大率范圍內(nèi)，更好地校正色差，此外可以讓光圈在廣角端時(shí)更接 近第一透鏡組并且讓通過第一透鏡組的光線高度降低，因此可以進(jìn)一步縮減第一透鏡組的 尺寸。因此，在光圈和第三透鏡組之間在廣角端的間隔設(shè)置成比在遠(yuǎn)攝端的間隔更寬 時(shí)，對于所述間隔，優(yōu)選滿足以下方程(31) 0. 05 < dsw/fT < 0. 20，其中，dsw表示在廣角端時(shí)光圈和第三透鏡組最靠近物側(cè)的表面之間軸向距離。如果方程(31)的參數(shù)dsw/fT小于0. 50，則在廣角端時(shí)通過第三透鏡組的光線高 度降低，使得難于有效減少廣角端放大率色差二次光譜。此外，在廣角端時(shí)通過第一透鏡組 的光線高度變得太大，使得第一透鏡組尺寸變大。如果參數(shù)dsw/fT大于0. 20，則在廣角端 時(shí)通過第三透鏡組的光線高度變大。從而，像平面落到超過規(guī)定規(guī)格，并且鏡筒形狀扭曲增 大。特別是，難于在較寬的場角下保證性能。在以下解釋的本發(fā)明實(shí)施方式2至5的每個(gè)變焦鏡頭單元中，優(yōu)選第一透鏡組從 物側(cè)起包括至少一個(gè)負(fù)透鏡和至少一個(gè)正透鏡。特別是，優(yōu)選第一透鏡組包括從物側(cè)起依 次布置的雙透鏡結(jié)構(gòu)一個(gè)凸表面指向物側(cè)的負(fù)彎月形透鏡和一個(gè)指向物側(cè)的凸表面凸 起更高的正透鏡；或者從物側(cè)起依次布置的三透鏡結(jié)構(gòu)一個(gè)凸表面指向物側(cè)的負(fù)彎月形 透鏡、一個(gè)指向物側(cè)的凸表面凸起更高的正透鏡和一個(gè)指向物側(cè)的凸表面凸起更高的正透 鏡。為了實(shí)現(xiàn)較高的放大率，特別是讓遠(yuǎn)攝端的焦距更長，需要增大遠(yuǎn)攝端時(shí)第二透 鏡組、第三透鏡組和第四透鏡組的結(jié)合放大率，并且第一透鏡組中產(chǎn)生的像差在像平面上 相應(yīng)增大。因此，需要將第一透鏡組的像差量抑制地足夠小，以實(shí)現(xiàn)較高的放大率，因此優(yōu) 選將第一透鏡組形成上述結(jié)構(gòu)。優(yōu)選第二透鏡組包括從物側(cè)起依次布置的三透鏡結(jié)構(gòu)一個(gè)指向像側(cè)的表面曲率 更大的負(fù)透鏡、一個(gè)指向像側(cè)的表面曲率更大的正透鏡和一個(gè)指向物側(cè)的表面曲率更大的 負(fù)透鏡。已經(jīng)熟知具有三透鏡結(jié)構(gòu)的負(fù)屈光力放大透鏡組從物側(cè)起依次包括負(fù)透鏡、負(fù)透 鏡和正透鏡。與這種熟知的結(jié)構(gòu)相比，上述結(jié)構(gòu)在有關(guān)廣角的放大率色差校正能力方面更 為優(yōu)秀。這里，從物側(cè)起的第二和第三透鏡可以適當(dāng)接合。
優(yōu)選第二透鏡組的每個(gè)透鏡滿足以下方程(32) 1. 75 < N21 < 2. 10,25 < v21 < 55(33) 1. 75 < N22 < 2. 10，15 < v22 < 35(34) 1. 75 < N23 < 2. 10,25 < v23 < 55其中N2i，v2i(i = 1 to 3)分別表示第二透鏡組中從物側(cè)起第i個(gè)透鏡的折射率 和Abbe數(shù)。通過選擇一種滿足上述方程的玻璃，可以實(shí)現(xiàn)色差校正優(yōu)秀且單色差被減小足夠 小的效果。優(yōu)選第三透鏡組包括從物側(cè)起依次布置的三個(gè)透鏡正透鏡、正透鏡和負(fù)透鏡，并 且從物側(cè)起的第二和第三透鏡可以適當(dāng)接合。本發(fā)明的變焦鏡頭單元中的第四透鏡組主要用于保證出射光瞳距離(遠(yuǎn)心屬性) 和通過移動(dòng)第四透鏡組進(jìn)行聚焦。對于縮減變焦鏡頭尺寸而言，讓第四透鏡組具有盡可能 簡單的結(jié)構(gòu)比較好，并且優(yōu)選第四透鏡組由一個(gè)正透鏡構(gòu)成。此外，本發(fā)明實(shí)施方式2至5的每一個(gè)變焦鏡頭單元并不限于四透鏡組結(jié)構(gòu)。至 少一個(gè)透鏡組，例如第五透鏡組可以布置在第四透鏡組的像側(cè)，如果需要在改變放大率時(shí) 增加變焦鏡頭單元保證性能諸如抑制各種像差的自由度的話。為了進(jìn)一步縮減尺寸同時(shí)保持良好的像差校正，需要采用非球面表面，并且在本 發(fā)明中，優(yōu)選讓至少第二透鏡組和第三透鏡組分別具有一個(gè)以上的非球面表面。尤其是在 第二透鏡組中，如果最靠近物側(cè)和最靠近像側(cè)的表面兩者都是非球面表面，則可以實(shí)現(xiàn)對 畸變像差、像散性等隨著廣角加重的像差的高效校正。作為具有模制光學(xué)玻璃材料和模制光學(xué)塑料材料(玻璃模制非球面表面和塑料 模制非球面透鏡)的非球面透鏡，可以使用這樣的玻璃透鏡，該玻璃透鏡具有其上模制薄 樹脂層的透鏡表面并且該透鏡表面形成非球面表面(稱為混合非球面表面、仿形非球面表 面等)，也可以使用其他玻璃透鏡。為了簡化機(jī)構(gòu)，比較好的是讓光圈的開口直徑保持恒定且與放大率改變無關(guān)。但 是，可以通過相對于短焦端而增大長焦端的開口直徑來減少與改變放大率相關(guān)的F數(shù)變 化。此外，如果需要減少到達(dá)像平面的光量，則可以減小光圈的直徑。但是，優(yōu)選插入ND濾 鏡等而不明顯改變光圈的直徑，從而減少光通量，因?yàn)榭梢苑乐挂蛘凵洮F(xiàn)象導(dǎo)致的清晰度變差。此外，在以下解釋的本發(fā)明實(shí)施方式2至5的每一個(gè)變焦鏡頭單元中，可以讓第三 透鏡組具有以滿足方程(1)至(3)的光學(xué)玻璃材料制成的正透鏡，或者第一透鏡組具有以 滿足方程(21)至(23)的光學(xué)玻璃材料制成的正透鏡，或者同時(shí)讓第三透鏡具有以滿足方 程(1)至(3)的光學(xué)玻璃材料制成的正透鏡且第一透鏡組具有以滿足方程(21)至(23)的 光學(xué)玻璃材料制成的正透鏡。圖1示出了本發(fā)明變焦鏡頭第一實(shí)施方式。該實(shí)施方式涉及以下解釋的示例1。圖2示出了本發(fā)明變焦鏡頭第二實(shí)施方式。該實(shí)施方式涉及以下解釋的示例2。圖3示出了本發(fā)明變焦鏡頭第三實(shí)施方式。該實(shí)施方式涉及以下解釋的示例3。圖4示出了本發(fā)明變焦鏡頭第四實(shí)施方式。該實(shí)施方式涉及以下解釋的示例4。圖5示出了本發(fā)明變焦鏡頭第五實(shí)施方式。該實(shí)施方式涉及以下解釋的示例5。
圖1至4所示每個(gè)變焦鏡頭單元從物側(cè)(每幅圖的左側(cè))到像側(cè)依次包括具有 正屈光力的第一透鏡組(I)；具有負(fù)屈光力的第二透鏡組(II)；具有正屈光力的第三透鏡 組(III)；和具有正屈光力的第四透鏡組(IV)，光圈(S)設(shè)置在第二透鏡組(II)和第三透 鏡組(III)之間。即，實(shí)施方式1至4中每個(gè)變焦鏡頭單元的屈光力分布為正、負(fù)、正和 正。圖5所示變焦鏡頭單元從物側(cè)(圖5的左側(cè))到像側(cè)依次包括具有正屈光力的 第一透鏡組(I)；具有負(fù)屈光力的第二透鏡組(II)；具有正屈光力的第三透鏡組(III)；具 有正屈光力的第四透鏡組(IV)和具有正屈光力的第五透鏡組(V)，光圈(S)設(shè)置在第二透 鏡組(II)和第三透鏡組(III)之間。即，實(shí)施方式1至4中每個(gè)變焦鏡頭單元的屈光力分 布為正、負(fù)、正、正和正。在從廣角端(圖1至5中的上圖)向遠(yuǎn)攝端(圖1至5中的下圖)改變放大率時(shí)， 第一透鏡組(I)和第二透鏡組(II)之間的間隔增大，第二透鏡組(II)和第三透鏡組(III) 之間的間隔減??；而第三透鏡組(III)和第四透鏡組(IV)之間的間隔增大，并且第一透鏡 組(I)和第三透鏡組(III)移動(dòng)，以便在遠(yuǎn)攝端時(shí)較之在廣角端時(shí)更靠近物側(cè)，圖5所示變 焦鏡頭的第五透鏡組(V)由一個(gè)凸表面指向物側(cè)的正彎月形透鏡構(gòu)成，并且在改變放大率 時(shí)不移動(dòng)。S卩，在圖5所示實(shí)施方式5中，第五透鏡組(V)是固定透鏡組。在圖1至5所示每個(gè)實(shí)施方式中，可以讓第三透鏡組(III)具有兩個(gè)正透鏡(位 于物側(cè)的兩個(gè)雙凸透鏡)和一個(gè)負(fù)透鏡(最靠近像側(cè)的透鏡)。設(shè)置成最靠近像側(cè)的負(fù)透 鏡與位于其物側(cè)的一個(gè)雙凸透鏡接合，而設(shè)置成最靠近像側(cè)的負(fù)透鏡是指向像側(cè)的凹陷表 面曲率更大的雙凹透鏡。在實(shí)施方式1至5的每個(gè)變焦鏡頭單元中，可以讓第三透鏡組(III)具有以滿足 方程(1)至(3)的光學(xué)玻璃材料制成的正透鏡。此外，在實(shí)施方式2至5的每一個(gè)變焦鏡頭單元中，可以讓第三透鏡組(III)具 有以滿足方程(1)至(3)的光學(xué)玻璃材料制成的正透鏡，或者第一透鏡組(I)具有以滿足 方程(21)至(23)的光學(xué)玻璃材料制成的正透鏡，或者同時(shí)讓第三透鏡(III)具有以滿足 方程(1)至(3)的光學(xué)玻璃材料制成的正透鏡且第一透鏡組(I)具有以滿足方程(21)至 (23)的光學(xué)玻璃材料制成的正透鏡。在圖1至3所示實(shí)施方式(以下解釋的示例1至3)中，可以讓第三透鏡組(III) 中最靠近物側(cè)(每一幅中的左側(cè))的雙凸透鏡的光學(xué)玻璃材料滿足方程(1)至(3)。在這 種情況下，可以讓該雙凸透鏡的光學(xué)玻璃材料與不滿足方程(1)至(3)的負(fù)透鏡接合。在圖4所示實(shí)施方式(以下解釋的示例4)中，可以讓第三透鏡組(III)中與負(fù)透 鏡接合的雙凸透鏡的光學(xué)玻璃材料滿足方程(1)至(3)，而設(shè)置成最靠近物側(cè)的雙凸透鏡 的光學(xué)玻璃材料不滿足方程(1)至(3)。在圖5所示實(shí)施方式(以下解釋的示例5)中，可以讓第三透鏡組(III)中與負(fù)透 鏡燒結(jié)的雙凸透鏡的光學(xué)玻璃材料滿足方程(1)至(3)，而設(shè)置成最靠近物側(cè)的雙凸透鏡 的光學(xué)玻璃材料不滿足方程(2)和(3)。 此外，可以讓分別與實(shí)施方式1至5示例1至5對應(yīng)的每個(gè)變焦鏡頭單元滿足方程 (4)至(11)以及方程(7A)和(8A)。此外，可以讓分別與實(shí)施方式2至5對應(yīng)的示例2至5的每個(gè)變焦鏡頭單元滿足方程(4)至(11)和方程(7A)和(8A)，或者方程(24)至(31)和 方程(27A)和(28A)，或者全部方程(4)至(11)和(7A)和(8A)以及(24)至(31)和(27A) 和(28A)。接下來，將參照圖21A至21C和22來解釋便攜式信息終端設(shè)備的實(shí)施方式。便攜式信息終端設(shè)備包括成像設(shè)備，例如相機(jī)，作為相機(jī)功能部件。圖21A至21C示出了符合本發(fā)明實(shí)施方式的相機(jī)(便攜式信息終端設(shè)備的相機(jī)功 能部件)的外觀形狀，而圖22示出了便攜式信息終端設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如圖22所示，便攜式信息終端設(shè)備30包括拍攝鏡頭31和光接收元件45 (例如， 電子成像元件，其中10百萬至15百萬像素以二維形式布置)，由拍攝鏡頭31形成拍攝物體 的像由光接收元件45讀取。作為拍攝鏡頭31，可以使用例如上述變焦鏡頭的單元任一種，更具體地說，以下解 釋的示例中的變焦鏡頭單元。光接收元件45的輸出由信號處理設(shè)備42處理并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，該信號處 理設(shè)備接收中央處理設(shè)備40的控制。在接受中央處理設(shè)備40的控制的圖像處理設(shè)備41 中進(jìn)行預(yù)定圖像處理之后，數(shù)字化的圖像信息記錄在半導(dǎo)體存儲器44中。在拍攝過程中，液晶顯示器38可以顯示經(jīng)過圖像處理設(shè)備41進(jìn)行圖像處理之后 的圖像，以及記錄在半導(dǎo)體存儲器44中的圖像。此外，記錄在半導(dǎo)體存儲器44中的圖像可 以利用通信卡43等導(dǎo)出。圖像處理設(shè)備41具有執(zhí)行電子陰影校正、剪裁圖像中央部分等功能。如圖21A所示，在攜帶便攜式信息終端設(shè)備時(shí)，拍攝鏡頭31處于塌縮狀態(tài)，而在使 用者操作電力供應(yīng)開關(guān)36打開電源時(shí)，鏡頭筒伸出，如圖21B所示。此時(shí)，在鏡筒內(nèi)，變焦鏡頭單元的每個(gè)透鏡組例如設(shè)置在廣角端的對應(yīng)位置，通過 操作變焦桿34，每個(gè)透鏡組的布置發(fā)生變化并且可以進(jìn)行向遠(yuǎn)攝端改變放大率。此外，拍攝 鏡頭31的場角變化反映在取景器33中。通過半按快門按鍵35來進(jìn)行聚焦?？梢酝ㄟ^移動(dòng)第二透鏡組或第四透鏡組或者光接收元件45來進(jìn)行聚焦，或者通 過移動(dòng)第二透鏡組或第四透鏡組以及移動(dòng)光接收元件45來進(jìn)行聚焦。在液晶顯示器38上顯示存儲在半導(dǎo)體存儲器44中的圖像時(shí)，以及在利用通信卡 43等導(dǎo)出圖像時(shí)，可以使用圖21C所示的操作按鍵37。半導(dǎo)體存儲器和通信卡等分別插入 專用或通用卡槽39A、39B中進(jìn)行使用。在拍攝鏡頭31處于塌縮狀態(tài)時(shí)，變焦鏡頭的每個(gè)透鏡組不需要排列在光軸上。例 如，如果使用這樣的機(jī)構(gòu)，在該機(jī)構(gòu)中第三透鏡組和/或第四透鏡組從光軸后退并且與其 他透鏡組平行存放，則可以進(jìn)一步減小便攜式信息終端設(shè)備的厚度。在具有相機(jī)作為拍攝功能的一部分的上述便攜式信息終端設(shè)備中，可以使用示例 1至5的變焦鏡頭的每一個(gè)作為拍攝鏡頭31，并且可以實(shí)現(xiàn)緊湊、圖像質(zhì)量高且具有相機(jī)功 能的便攜式信息終端設(shè)備，該設(shè)備裝備有10百萬像素以上的光接收元件45。 iM以下將詳細(xì)解釋符合本發(fā)明的變焦鏡頭單元的示例。在所有示例中，最大像高為 4. 05mmo
21
在每一個(gè)示例中，設(shè)置在第四透鏡組(IV)的像側(cè)的平行板(圖1至4，以“F”表 示)假設(shè)為各種濾鏡諸如光學(xué)低通濾鏡和紅外線切斷濾鏡或者光接收元件諸如CCD傳感器 蓋板玻璃(密封玻璃)的平行板等同物。在全部示例中，構(gòu)成第四透鏡組(IV)的正透鏡以光學(xué)塑料制成，全部其他透鏡以 光學(xué)玻璃材料制成。示例中符號的意義如下f 整個(gè)變焦鏡頭單元系統(tǒng)的焦距；F :F 數(shù)ω 半場角 R 曲率半徑D 表面距離Nd 折射率vd :Abbe 數(shù)K 非球面表面的錐度常數(shù)A4 4階非球面表面系數(shù)A6 :6階非球面表面系數(shù)A8 8階非球面表面系數(shù)A10 10階非球面表面系數(shù)A12 12階非球面表面系數(shù)A14:14階非球面表面系數(shù)A16 16階非球面表面系數(shù)A18 18階非球面表面系數(shù)示例中的非球面表面可以由以下方程(A)利用近軸曲率半徑(近軸曲率)C、距 離光軸的高度H、光軸方向上的非球面量X、非球面表面的錐度常數(shù)K以及非球面表面系數(shù) A4-A18 表不。(A) X = CH2/{1+ V (1- (1+K) C2H2)} +A4 ·Η4+Α6 ·Η6+Α8 ·Η8+Α10 ·Η10+Α12 ·Η12+Α14 ·Η14+Α16 ·Η 16+Α18 · H18示例 1表1f = 5. 07-34. 50，F(xiàn) = 3. 48-5. 65，ω = 39. 79-6. 52
表面 RΓΙΓν^Π^Pg, F 玻璃
序號
~~01 44.010 ΓΟΟ1.92286 18.90 0.6495 OHARA S-NPH2
~~02 25.696Γδ81. 71300 53.87 0. 5459 OHARA S-LAL8
~~03 158. 136 Oo 非球面表面(非球面表面是上述數(shù)據(jù)中帶有星號“*”的表面。以下示例中情況類 似)。第六表面K = 0. 0，A4= 2. 47187 X 1(Γ5，Α6 = -2. 33739 X 1(Γ6，A8 = 1. 40335 X 1(Γ7，A10 = -3. 70011Χ1(Γ9，A12 = 3. 54383X 10_12, A14 = 6. 39319X 1(Γ13第十表面K = 0· 0，A4= -3. 99709Χ1(Γ4，A6 = _3· 19281Χ1(Γ6，A8 = -1· 20904 X 1(Γ7，
A10 = -3. 19854 X IO-8第十二表面K = 0. 0，A4 = -8. 15177 X 1(Γ4，A6 = 1. 43767 X 1(Γ5，A8 = -1· 42505 X 1(Γ6，A10 = 9. 97953 X IO-8第十三表面K = 0· 0，A4 = 5. 34757X 10、A6 = 2. 83041 X 1(Γ5，A8 = _2· 34413 X 1(Γ6，A10 = 1· 69514X10"第十七表面K = 0· 0，A4 = -1· 04517 X 1(Γ4，A6 = 7. 81280 X 1(Γ6，A8 = -2. 51666 X 1(Γ7，A10 = 4. 09360 X IO-9表2變量 每個(gè)方程中的參數(shù)值Pg, F-(-0. 001802Xvd+0. 6483) = 0. 0211. · · HOYA M-FCD500FA = 430 H0YAM-FCD500fap/fff = 1. 36r3R|/fff = 0. 877Xl/fT = 0. 288X3/fT = 0. 234f2|/f3 = 0. 716fl/fff = 6. 11dSff/fT = 0. 124示彳列2表3f = 5. 07-34. 53，F(xiàn) = 3. 45-5. 61，ω = 39. 75-6. 55 非球面表面第六表面
K = 0· 0，A4 = 4. 38118Χ1(Γ5，A6 = -3· 28212Χ1(Γ6，A8 = 1. 67801X 10"，A10 = -4. 32537 X 1(Γ9，A12 = _1. 26659 X 1(Γ"，A14 = 1. 27763 X 1(Γ12第十表面K = 0· 0，A4 = -4. 80018Χ1(Γ4，A6 = _4· 53081Χ1(Γ6，A8 = -2. 73503X 10"，A10 = -5. 07166 X IO-8第十二表面
K = 0· 0，A4 = -8. 76064 X 1(Γ4，A6 = 1. 71719 X 1(Γ5，A8 = -1· 39333 X 1(Γ6，A10 = 9. 31505 X IO-8
第十三表面K = 0· 0，A4 = 5· 89357 X 1(Γ4，A6 = 3. 03606 X 1(Γ5，A8 = -2. 25267 X 1(Γ6，Altl = 1. 54591X10"第十七表面K = 0· 0，A4 = -5. 88625 X 1(Γ5，A6 = 1. 08911 X 1(Γ5，A8 = -4. 32420 X 1(Γ7，A10 = 7. 34514 X IO-9表 4變量
短焦端中間焦距 長焦端 每個(gè)方程中的參數(shù)值Pg, F-(-0. 001802Xvd+0. 6483) = 0. 0211. · · HOYA M-FCD500fap/fff = 1. 34FA = 430 H0YAM-FCD500r3R|/fff = 0. 885Xl/fT = 0. 335X3/fT = 0. 245f2|/f3 = 0. 716fl/fff = 6. 06dSff/fT = 0. 129
示鑼Ij 3表 5f = 5. 07-34. 45，F(xiàn) = 3.44-5. 57，ω = 39. 77-6. 81 非球面表面第四表面K = 0. 0，A4 = -2. 61959 X 1(T6，A6 = -4. 61000 X 1(T8，A8 = 4. 12097 X 1(T10，A10 = -2. 83406 X 10-12第六表面K = 0. 0，A4 = 4. 69989 X 1(T5，A6 = -6. 00298 X 1(T6，A8 = 2. 85972 X 1(T7，A10 = -4. 67475 X 1(T9，A12 = _8. 20307 X 1CT11，A14 = 2. 46554 X 1(T12第十表面K = 0. 0，A4 = -5. 17867X 10—4，A6 = -9. 91338 X 10_6，A8 = -2. 02961 X 10_7，A10 = -5. 38642 X 10-8第十二表面K = 0. 0，A4 = -7. 45563 X 1(T4，A6 = 1. 45957 X 1(T5，A8 = -1. 41743 X 1(T6，A1(l = 1. 11141X10"第十三表面K = 0. 0，A4 = 7. 01916 X 1(T4，A6 = 2. 59719 X 1(T5，A8 = -2. 44987 X 1(T6，A1(l = 1. 76570X10"第十七表面K = 0. 0，A4 = -2. 49031 X 1(T5，A6 = 6. 74925X 10、A8 = -2. 86346X 10"，A10 = 4. 04476 X 10-9表6變量
28
每個(gè)方程中的參數(shù)值Pg, F- (-0. 001802 Xvd+0. 6483) = 0. 0211. . . HOYA M-FCD500FA = 430H0YAM-FCD500fap/fff = 1. 36r3R|/fff = 0. 970Xl/fT = 0. 335X3/fT = 0. 231f2|/f3 = 0. 713f 1/fff = 6. 26dSff/fT = 0. 142示f列 4表 7f = 5. 06-34. 50，F(xiàn) = 3. 49-5. 67，w = 39. 85-6. 77
非球面表〖 第四表面
K = 0. 0，A4 = -2. 13930 X 1(T6，A6 = -5. 68815 X 10_8，A8 = 5. 09447 X 10_1CI， A10 = -3. 52370 X 1(T12 第六表面
K = 0. 0，A4 = 6. 98920 X 1(T5，A6 = -6. 51267 X 1(T6，A8 = 3. 05288 X 1(T7， A10 = -4. 97334 X 1(T9，A12 = -7. 64920 X 1CT11，A14 = 2. 31453 X 1(T12 第十表面
K = 0. 0, A4 = -4. 84852X 10、A6 = -1. 06293X 10_5，A8 = 1. 65811 X 10_8， A10 = -5. 72723 X 10_8 第十二表面
K = 0. 0，A4 = -7. 11335X 10、A6 = 1. 19186X 10_5，A8 = -1. 35662X 10_6， A10 = 1. 20507X 10"
第十三表〖
K = 0. 0，A4 = 6. 51905 X 10_4，A6 = 2. 55654 X 10_5，A8 = -2. 41458 X 10_6， A10 = 1. 89127 X 10_7 第十七表面
K = 0. 0，A4 = -9. 04702 X 1(T5，A6 = 9. 86668 X 1(T6，A8 = -4. 20068 X 10_7， A10 = 6. 42194 X 1(T9 表8
變量 每個(gè)方程中的參數(shù)值Pg, F- (-0. 001802 X vd+0. 6483) = 0. 0195. HOYA FCD505FA = 460H0YAM-FCD505fap/fff = 1. 52r3R|/fff = 0. 959Xl/fT = 0. 328X3/fT = 0. 241f2|/f3 = 0. 718fl/fff = 6. 26dSff/fT = 0. 137示例 5表9f = 5. 07-34. 46，F(xiàn) = 3. 43-5. 79，w = 39. 82-6. 53 非球面表面第六表面K = 0. 0, A4 = -2. 11567X 1(T5，A6 = 1. 02684X 1(T7，A8 = -4. 62111 X 1(T8，A1(l = 7. 02968X10,第十表面K = 0. 0，A4 = -6. 56577 X 1(T4，A6 = -6. 52956 X 1(T6，A8 = -1. 05912 X 1(T6，A10 = -5. 75774 X 10-8第十二表面
K = 0. 0，A4 = -8. 54494X 10、A6 = 5. 37510X 10、A8 = -8. 26341X 10"，A10 = -5. 09750 X 10-8第十三表面K = 0. 0，A4 = 3. 54458X 10、A6 = 6. 38751X 10、A8 = -7. 62332X 10"，A10 = -5. 58192 X 10-8第十七表面K = 0. 0，A4 = -3. 04703 X 1(T5，A6 = 1. 04070 X 1(T5，A8 = -4. 76045 X 1(T7，A10 = 9. 37621 X 10-9表10變量 每個(gè)方程中的參數(shù)值Pg, F- (-0. 001802Xvd+O. 6483) = 0. 0195. HOYA FCD505FA = 460. . . HOYA FCD505fap/fff = 1. 58r3R|/fff = 0. 940Xl/fT = 0. 336X3/fT = 0. 224| f2 | /f3 = 0. 668fl/fff = 5. 85dS W/fT = 0. 135圖6至8示出了符合示例1的變焦鏡頭單元分別在短焦端、中焦位置和長焦端的 像差曲線。圖9至11分別示出了符合示例2的變焦鏡頭單元在短焦端、中焦位置和長焦端 的像差曲線。圖12至14分別示出了符合示例3的變焦鏡頭單元在短焦端、中焦位置和長 焦端的像差曲線。圖15至17分別示出了符合示例4的變焦鏡頭單元在短焦端、中焦位置 和長焦端的像差曲線。圖18至20分別示出了符合示例5的變焦鏡頭單元在短焦端、中焦 位置和長焦端的像差曲線。
球面像差曲線中的虛線表示正弦條件，而像散性曲線中的實(shí)線表示徑向像散性， 而虛線表示子午像散性。在上述每個(gè)示例中，充分校正了像差，并且變焦鏡頭單元能對應(yīng)于具有10百萬至 15百萬像素的光接收元件。應(yīng)該注意，雖然已經(jīng)參照示例實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于此。根 據(jù)前述內(nèi)容，言下之意是本發(fā)明覆蓋落入隨后的權(quán)利要求書及其等同物范圍內(nèi)的改型和變
化方案。
權(quán)利要求
一種變焦鏡頭單元，從物側(cè)到像側(cè)依次包括具有正屈光力的第一透鏡組；具有負(fù)屈光力的第二透鏡組；具有正屈光力的第三透鏡組；和具有正屈光力的第四透鏡組，光圈設(shè)置在第二透鏡組和第三透鏡組之間，且在從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔增大，第二透鏡組和第三透鏡組之間的間隔減小，而第三透鏡組和第四透鏡組之間的間隔增大，且第一透鏡組和第三透鏡組移動(dòng)，以使第一透鏡組和第三透鏡組在遠(yuǎn)攝端較之在廣角端更靠近物側(cè)，其中第三透鏡組具有由滿足以下方程(1)至(3)的光學(xué)玻璃材料制成的正透鏡(1)1.52＜nd＜1.62(2)65.0＜νd＜75.0(3)0.015＜Pg，F(xiàn)-(-0.001802×νd+0.6483)＜0.050其中，nd表示光學(xué)玻璃材料的折射率，νd表示光學(xué)玻璃材料的Abbe數(shù)，而Pg，F(xiàn)表示光學(xué)玻璃材料的局部分散比，所述局部分散比Pg，F(xiàn)由下式定義Pg，F(xiàn)＝(ng-nF)/(nF-nC)其中，ng、nF和nC分別表示光學(xué)玻璃材料對于g線、F線和C線的折射率。
2.如權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭單元，其特征在于，滿足以下方程(4)30 < FA < 500其中FA表示滿足方程(1)至(3)并形成所述第三透鏡組的正透鏡的光學(xué)玻璃材料的 磨損度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭單元，其特征在于，滿足以下方程(5)1. 0 < fap/fff < 2. 0其中fap表示由滿足方程(1)至(3)的光學(xué)玻璃材料制成的第三透鏡組的正透鏡的焦 距，而fW表示整個(gè)變焦鏡頭單元系統(tǒng)在廣角端的焦距。
4.如權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭單元，其特征在于，第三透鏡組包括至少兩個(gè)正透 鏡和一個(gè)負(fù)透鏡，并且所述至少兩個(gè)正透鏡中的一個(gè)具有非球面表面，并且具有非球面表 面的正透鏡由不滿足方程(1)至(3)的光學(xué)玻璃材料制成。
5.如權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭單元，其特征在于，第三透鏡組包括至少兩個(gè)正透 鏡和一個(gè)負(fù)透鏡，并且所述至少兩個(gè)正透鏡中的一個(gè)具有非球面表面，并且具有非球面表 面的正透鏡由滿足方程(1)至(3)的光學(xué)玻璃材料制成。
6.如權(quán)利要求5所述的變焦鏡頭單元，其特征在于，凹表面朝向像側(cè)曲率更大的負(fù)透 鏡設(shè)置得最靠近第三透鏡組的像側(cè)，并且滿足以下方程(6)0.6 < r3R | /fff < 1. 3其中，r3R表示負(fù)透鏡像側(cè)曲率更大的凹表面的曲率半徑，而fW表示整個(gè)變焦鏡頭單 元系統(tǒng)在廣角端的焦距。
7.如權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭單元，其特征在于，滿足以下方程(7)0.20 < Xl/fT < 0. 45其中，Xl表示從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，第一透鏡組的總位移，而fT表示整個(gè) 變焦鏡頭單元系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝端的焦距。
8.如權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭單元，其特征在于，滿足以下方程(8)0.15 < X3/fT < 0. 40其中，X3表示從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，第三透鏡組的總位移，而fT表示整個(gè) 變焦鏡頭單元系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝端的焦距。
9.如權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭單元，其特征在于，滿足以下方程(9)0.50 < f 2 I /f 3 < 0. 85(10)5.0 < fl/fff < 8. 0其中，fl表示第一透鏡組的焦距，f2表示第二透鏡組的焦距，f3表示第三透鏡組的焦 距，而fW表示整個(gè)變焦鏡頭單元系統(tǒng)在廣角端的焦距。
10.一種變焦鏡頭單元，從物側(cè)到像側(cè)依次包括 具有正屈光力的第一透鏡組；具有負(fù)屈光力的第二透鏡組； 具有正屈光力的第三透鏡組；和 具有正屈光力的第四透鏡組，且在從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，第一透鏡組和第二透鏡組之間的間隔增大，第 二透鏡組和第三透鏡組之間的間隔減小，而第三透鏡組和第四透鏡組之間的間隔增大，且第一透鏡組和第三透鏡組移動(dòng)，以使第一透鏡組和第三透鏡組在遠(yuǎn)攝端較之在廣角 端更靠近物側(cè)，光圈設(shè)置在第二透鏡組和第三透鏡組之間，并且變焦鏡頭單元的第一透鏡組具有由光學(xué)玻璃材料制成的正透鏡，且第一透鏡組的正透 鏡滿足以下方程(21)1. 52 < nd < 1. 62(22)65.0 < vd < 75. 0(23)0. 015 < Pg, F- (-0. 001802 X ν d+0. 6483) < 0. 050其中，nd表示形成正透鏡的光學(xué)玻璃材料的折射率，vd表示形成正透鏡的光學(xué)玻璃 材料的Abbe數(shù)，而Pg，F(xiàn)表示形成正透鏡的光學(xué)玻璃材料的局部分散比，局部分散比Pg，F(xiàn) 由下式定義Pg, F = (ng-nF) / (nF-nC)其中，ng、nF和nC表示上述形成正透鏡的光學(xué)玻璃材料分別對于g線、F線和C線的折射率。
11.如權(quán)利要求10所述的變焦鏡頭單元，其特征在于，滿足以下方程(24)30 < FA < 500其中FA表示形成滿足方程(21)至(23)的所述第一透鏡組的正透鏡的光學(xué)玻璃材料 的磨損度。
12.如權(quán)利要求10或11所述的變焦鏡頭單元，其特征在于，滿足以下方程(25)5.0 < fap/fff < 15. 0其中fap表示由光學(xué)玻璃材料制成并滿足方程(21)至(23)的第一透鏡組的正透鏡的 焦距，fW表示整個(gè)變焦鏡頭單元系統(tǒng)在廣角端的焦距。
13.如權(quán)利要求10或11所述的變焦鏡頭單元，其特征在于，第一透鏡組的至少其中一 個(gè)正透鏡具有非球面表面，并且具有非球面表面的正透鏡滿足方程(21)至(23)。
14.如權(quán)利要求10或11所述的變焦鏡頭單元，其特征在于，第一透鏡組具有兩個(gè)正透^Ml O
15.如權(quán)利要求10或11所述的變焦鏡頭單元，其特征在于，指向像側(cè)的凹表面凹陷更 深的負(fù)透鏡設(shè)置得最靠近第三透鏡組的像側(cè)，并且滿足以下方程(26)0.6 < r3R | /fff < 1. 3其中，r3R表示第三透鏡組最靠近像側(cè)的表面的曲率半徑，而fW表示整個(gè)變焦鏡頭單 元系統(tǒng)在廣角端的焦距。
16.如權(quán)利要求10或11所述的變焦鏡頭單元，其特征在于，滿足以下方程(27)0.20 < Xl/fT < 0. 45其中，Xl表示從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，第一透鏡組的總位移，而fT表示整個(gè) 變焦鏡頭單元系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝端的焦距。
17.如權(quán)利要求10或11所述的變焦鏡頭單元，其特征在于，滿足以下方程(28)0.15 < X3/fT < 0. 40其中，X3表示從廣角端向遠(yuǎn)攝端改變放大率時(shí)，第三透鏡組的總位移，而fT表示整個(gè) 變焦鏡頭單元系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝端的焦距。
18.如權(quán)利要求10或11所述的變焦鏡頭單元，其特征在于，滿足以下方程(29)0.50 < f 2 I /f 3 < 0. 85(30)5.0 < fl/fff < 8. 0其中，fl表示第一透鏡組的焦距，f2表示第二透鏡組的焦距，f3表示第三透鏡組的焦 距，而fW表示整個(gè)變焦鏡頭單元系統(tǒng)在廣角端的焦距。
19.一種成像設(shè)備，包括權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭單元作為拍攝光學(xué) 系統(tǒng)。
20.一種便攜式信息終端設(shè)備，包括權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭單元作 為相機(jī)功能部件的拍攝光學(xué)系統(tǒng)。
全文摘要
一種變焦鏡頭單元，從物側(cè)到像側(cè)依次包括具有正屈光力的第一透鏡組；具有負(fù)屈光力的第二透鏡組；具有正屈光力的第三透鏡組；和具有正屈光力的第四透鏡組，光圈設(shè)置在第二透鏡組和第三透鏡組之間，第三透鏡組具有由滿足以下方程(1)至(3)的光學(xué)玻璃材料制成的正透鏡(1)1.52＜nd＜1.62；(2)65.0＜vd＜75.0；(3)0.015＜Pg，F(xiàn)-(-0.001802×vd+0.6483)＜0.050，其中，nd表示光學(xué)玻璃材料的折射率，vd表示光學(xué)玻璃材料的Abbe數(shù)，而Pg，F(xiàn)表示光學(xué)玻璃材料的局部分散比，該分散比由下式定義Pg，F(xiàn)＝(ng-nF)/(nF-nC)，其中，ng、nF和nC分別表示光學(xué)玻璃材料對于g線、F線和C線的折射率。
文檔編號G02B15/16GK101872060SQ201010167188
公開日2010年10月27日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
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