CN100565272C

CN100565272C - 变焦透镜、图像设备和个人数字助理

Info

Publication number: CN100565272C
Application number: CNB200710142185XA
Authority: CN
Inventors: 大桥和泰
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2027-06-22
Also published as: CN101101368A

Abstract

本发明提供一种变焦透镜，该变焦透镜能够获得在广角端处大于38度的半视角，6.5至10或更大的放大率，以及对应于5-8百万像素的成像元件的分辨率，具有少至10至11个透镜的结构。本发明的变焦透镜包括由从物侧起依次为正/负/正构成的第一透镜组至第三透镜组I至III，或进一步包括由正透镜IV构成的第四透镜组。在该变焦透镜中，当从广角端向望远端改变放大率时，第一透镜组和第二透镜组之间的间距增加，第二透镜组和第三透镜组之间的间距减小。在由局部色散率θ_g，F和阿贝数v_d定义的正交二维坐标平面中，当连接标准玻璃类型K7的坐标点(v_d＝60.49，θ_g，F＝0.5432)和标准玻璃类型F2的坐标点(v_d＝36.26，θ_g，F＝0.5830)的直线被定义为基准线，并且在二维坐标面上玻璃类型的局部色散率θ_g，F距离基准线的偏离被定义为玻璃类型的反常色散Δθ_g，F时，第三透镜组III的正透镜的折射率N_d和阿贝数v_d以及反常色散Δθ_g，F满足下面的条件：(1)N_d＞1.58，(2)v_d＞60.0，(3)0.05＞Δθ_g，F＞0.003。

Description

变焦透镜、图像设备和个人数字助理

优先权

本申请要求于2006年6月22日向日本专利局递交的日本专利申请号No.2006-172466和于2006年8月1日向日本专利局递交的日本专利申请号No.2006-210240的优先权，在此全文引入其内容作为参考。

技术领域

本发明涉及变焦透镜、成像设备和个人数字助理。

背景技术

随着由数字照相机为代表的成像设备的广泛传播，普遍的趋势是寻求进一步提高摄像质量和更小尺寸的设备主体，以及追求更高质量和更小尺寸的用作摄像透镜的变焦透镜。

对于更小尺寸的变焦透镜，首先，必须缩短使用的总透镜长度(从最接近物侧上的透镜表面到像面的距离)，并且缩短每个透镜组的厚度并控制处于收缩状态的变焦透镜的总长度也很重要。

对于更高质量，优选确保在整个变焦范围内对应于至少5至8百万像素的成像元件的分辩力。

此外，非常需要变焦透镜的宽视角，并且优选在广角端的半视角大于38度“对应于35mm卤化银照相机(所谓的Leica类型)的28mm焦距”。还希望放大率尽可能的大；变焦透镜具有对应于35mm卤化银照相机的28-200mm焦距的放大率(约7.1倍)，其被认为可能处理几乎所有的常用摄像。此外，具有对应于28-300mm焦距的放大率(约10.7倍)的变焦透镜将覆盖更宽的摄像区。

另一方面，色差可能随着最求更高的放大率和更长的焦距而得到发展；并且已知使用“具有反常色散的透镜”对于校正色差是有效的。

作为适用于更高放大率的变焦透镜，已知具有这样的结构：从物侧起依次为具有正焦距的第一透镜组、具有负焦距的第二透镜组、具有正焦距的第三透镜组和具有正焦距的第四透镜组，并且当从广角端向望远端改变放大率时，第一透镜组和第二透镜组之间的间距增加，第二透镜组和第三透镜组之间的间距减小，第三透镜组和第四透镜组之间的间距变化。在下面的专利文献1至3中披露了具有这种结构并采用反常色散的变焦透镜。

专利文献1中披露的变焦透镜在所公开的实施例中的广角端处具有25度的半视角；这无法满足近期使用者对于广角的需求。专利文献2中披露的变焦透镜在广角端处的半视角为约29-32度，这也不足以认为是广角。专利文献3中披露的变焦透镜在广角端处的半视角约为37度，这个角度足以被认为是广角，但是，为了获得该效果需要总共多达14个透镜，显然存在减小尺寸(减小收缩时的总长度)和降低成本的空间。

专利文献1：日本专利待公开号No.H08-248317

专利文献2：日本专利待公开号No.2001-194590

专利文献3：日本专利待公开号No.2004-333768

发明内容

本发明根据上述情况制成，并提供一种高性能变焦透镜，该变焦透镜适用于10-12片透镜的小尺寸，其获得在广角端处超过38度的半视角、大于6.5至10的放大率、以及对应于5-8百万像素的成像元件的分辨率。

本发明还提供一种以这种变焦透镜作为摄像变焦透镜的成像设备，和包括这种成像设备的个人数字助理。

本发明的第一个方面包括用于拍摄物体图像的变焦透镜，其包括至少一个具有正折射光焦度的第一透镜组，该第一透镜组与物体相对放置；具有负折射光焦度的第二透镜组，该第二透镜组与该第一透镜组相对放置；具有正折射光焦度的第三透镜组，该第三透镜组与该第二透镜组相对放置，该第三透镜组具有至少一个正透镜，当从广角端向望远端改变放大率时，该第一透镜组和第二透镜组之间的间距增大，第二透镜组和第三透镜组之间的间距减小；该变焦透镜具有下面的特征。

具体地，在正交二维坐标平面中，在纵坐标上采用由以下公式定义的局部色散率θ_g，F∶θ_g，F＝(n_g-n_F)/(n_F-n_c)，其中n_g是g线的折射率，n_F是F线的折射率，n_c是c线的折射率，并且在横坐标上采用阿贝数v_d，当连接标准玻璃类型K7的坐标点(v_d＝60.49，θ_g，F＝0.5432)和标准玻璃类型F2的坐标点(v_d＝36.26，θ_g，F＝0.5830)的直线被定义为基准线，并且在二维坐标面上玻璃类型的局部色散率θ_g，F距离基准线的偏离被定义为玻璃类型的反常色散Δθ_g，F时，第三透镜组的正透镜的折射率N_d和阿贝数v_d以及反常色散Δθ_g，F满足下面的条件(1)至(3)：

(1)N_d＞1.58

(2)v_d＞60.0

(3)0.05＞Δθ_g，F＞0.003

优选地，该变焦透镜包括在第二透镜组和第三透镜组之间的孔径光阑，其中当从广角端向望远端改变放大率时，该第一透镜组和第三透镜组以这样的方式朝向物侧移动：第一透镜组和第二透镜组之间的间距增大，第二透镜组和第三透镜组之间的间距减小。

优选地，该变焦透镜包括在第三透镜组的像侧上的第四透镜组，其中当从广角端向望远端改变放大率时，该第一透镜组和第二透镜组之间的间距增大，第二透镜组和第三透镜组之间的间距减小，第三透镜组和第四透镜组之间的间距改变；此外，在这种情况下，该变焦透镜优选包括在第二透镜组和第三透镜组之间的孔径光阑，其中当从广角端向望远端改变放大率时，该第一透镜组和第三透镜组以这样的方式朝向物侧移动：第一透镜组和第二透镜组之间的间距增大，第二透镜组和第三透镜组之间的间距减小，第三透镜组和第四透镜组之间的间距增大。

优选第三透镜组的正透镜之一满足条件(1)至(3)，并且该正透镜的焦距f_ap和在广角端的整个系统的焦距f_w满足条件(4)：1.0＜f_ap/f_w＜2.5。

优选第三透镜组包括至少两个正透镜和一个负透镜，其中一个正透镜满足条件(1)至(3)，另一个正透镜具有非球面。

优选具有面对像侧的凹度很大的表面的负透镜位于第三透镜组的最靠近像侧，在该负透镜的像侧上的透镜表面的曲率半径r_3R和在广角端的整个系统的焦距f_w满足条件(5)：0.8＜|r_3R|/f_w＜1.6。

优选当从广角端向望远端改变放大率时，第一透镜组的总移动距离X₁和在望远端的整个系统的焦距f_T满足条件(6)：0.20＜X₁/f_T＜0.70；并且优选当从广角端向望远端改变放大率时，第三透镜组的总移动距离X₃和在望远端的整个系统的焦距f_T满足条件(7)：0.15＜X₃/f_T＜0.40。

优选第二透镜组的焦距f₂和第三透镜组的焦距f₃满足条件(8)：0.45＜|f₂|/f₃＜0.85；并且优选第一透镜组的焦距f₁和在广角端的整个系统的焦距f_w满足条件(9)：5.0＜f₁/f_w＜11.0。

本发明的第二个方面包括一种成像设备，该成像设备包含上述变焦透镜作为摄影变焦透镜。

优选地，该成像设备可以通过该变焦透镜在彩色成像元件的光接收表面上形成物体图像。

优选地，该成像设备采用大于8百万像素的成像元件。

本发明的第三个方面包括一种包含上面的成像设备的个人数字助理。

附图说明

图1示出在实施例1中的每个透镜组的移动和透镜的结构；

图2示出在实施例2中的每个透镜组的移动和透镜的结构；

图3示出在实施例3中的每个透镜组的移动和透镜的结构；

图4示出在实施例4中的每个透镜组的移动和透镜的结构；

图5示出在实施例5中的每个透镜组的移动和透镜的结构；

图6示出在实施例6中的每个透镜组的移动和透镜的结构；

图7示出在实施例7中的每个透镜组的移动和透镜的结构；

图8示出在实施例1的短焦端处的像差；

图9示出在实施例1的中间焦距处的像差；

图10示出在实施例1的望远端处的像差；

图11示出在实施例2的短焦端处的像差；

图12示出在实施例2的中间焦距处的像差；

图13示出在实施例2的望远端处的像差；

图14示出在实施例3的短焦端处的像差；

图15示出在实施例3的中间焦距处的像差；

图16示出在实施例3的望远端处的像差；

图17示出在实施例4的短焦端处的像差；

图18示出在实施例4的中间焦距处的像差；

图19示出在实施例4的望远端处的像差；

图20示出在实施例5的短焦端处的像差；

图21示出在实施例5的中间焦距处的像差；

图22示出在实施例5的望远端处的像差；

图23示出在实施例6的短焦端处的像差；

图24示出在实施例6的中间焦距处的像差；

图25示出在实施例6的望远端处的像差；

图26示出在实施例7的短焦端处的像差；

图27示出在实施例7的中间焦距处的像差；

图28示出在实施例7的望远端处的像差；

图29A示出在实施例1中的个人数字助理；

图29B示出在实施例1中的个人数字助理；

图29C示出在实施例1中的个人数字助理；以及

图30示出在图29A、29B、29C中所示的设备的系统；

具体实施方式

将结合下面7个例子描述变焦透镜的优选实施例。在所有实施例中，图像的最大高度是3.70mm。实施例1至5采取正/负/正/正的四组结构。实施例6采取正/负/正的三组结构。实施例7采取正/负/正/正/负的五组结构。

在每个实施例中，放置在变焦透镜系统的最接近像面侧上的面平行板(plane parallel plate)(在图1至图4中由标记F表示)是一个由光接收元件构成的覆盖玻璃(罩玻璃)，该光接收元件例如是，光学低通滤波器和红外截止滤波器等各种滤波器和CCD传感器。除非另有说明，长度尺寸的单位是mm。

当改变放大率，实施例1至6中“所有的透镜组”移动，在第七实施例中第一至第四透镜组移动；当从广角端向望远端改变放大率时，在所有的1-7实施例中，第一透镜组和第三透镜组朝向物侧移动。

在除了“实施例1-5、7中的第四透镜组的正透镜是光学塑料”之外的所有情况下，透镜的材料都是光学玻璃。

当在广角端处获得“超过38度的半视角”以及大于6.5的高放大率(实施例1：6.73，实施例2：10.23，实施例3：10.31，实施例4：10.23，实施例5：6.73，实施例6：6.74，实施例7：6.73)时，在每个实施例中的变焦透镜都足以校正像差并可用于与具有5-8百万像素的光接收元件相组合。

因此，根据本发明的变焦透镜的结构将“确保特别满意的图像性能，同时达到充分减小尺寸的目的”，这在每个实施例中都清楚地进行了说明。

在每个实施例中，标记及其含义如下：

f：整个系统的焦距

F：F数

ω：半视场角

R：曲率半径

D：面间距

N_d：折射率

v_d：阿贝数

K：非球面的二次常数

A₄：四阶非球面系数

A₆：六阶非球面系数

A₈：八阶非球面系数

A₁₀：十阶非球面系数

A₁₂：十二阶非球面系数

A₁₄：十四阶非球面系数

A₁₆：十六阶非球面系数

A₁₈：十八阶非球面系数

“非球面”的形状由下面的已知的公式给出：

X = CH 2 / {1 + \sqrt{(1 - (1 + K) C^{2} H^{2})}} + A_{4} \cdot H^{4} + A_{6} \cdot H^{6} + A_{8} \cdot H^{8} + A_{10} \cdot H^{10} +

A_{12} \cdot H^{12} + A_{14} \cdot H^{14} + A_{16} \cdot H^{16} + A_{18} \cdot H^{18}

此处，C是近轴曲率半径的倒数(近轴曲率)，H是距光轴的高度，K是二次系数，A₄、A₆、A₈、......是非球面系数。

所采用的光学玻璃都是“由OHARA INC.制造”，玻璃类型的名称是同一公司的商标名称。

实施例1：

f＝4.74-31.93，F＝3.41-5.05，ω＝39.18-6.45

面数 R D N_d v_d Δθ_g，f 玻璃类型的名称

01 25.418 1.00 1.92286 18.90 0.0386 OHARA S-NPH2

02 19.897 3.23 1.49700 81.54 0.0280 OHARA S-FPL51

03 237.457 0.10

04 26.628 1.68 1.77250 49.60 -0.0092 OHARA

S-LAH66

05 58.589 变量(A)

06* 18.781 0.74 1.88300 40.76 -0.0088 OHARA

S-LAH58

074.1762.40

08 236.598 1.76 1.92286 18.90 0.0386 OHARA S-NPH2

09 -12.359 0.64 1.88300 40.76 -0.0088 OHARA

S-LAH58

10* 237.126 变量(B)

11 孔径变量(C)

12* 6.982 2.70 1.58913 61.15 -0.0043 OHARA

L-BAL35

13* -9.187 0.10

14 10.085 2.33 1.60300 65.44 0.0045 OHARA S-PHM53

15 -8.119 0.80 1.68893 31.07 0.0092 OHARA S-TIM28

16 4.648 变量(D)

17* 8.039 2.26 1.52470 56.20 光学塑料

18 40.468 变量(E)

19 ∞ 0.90 1.51680 64.20 多种滤光器

20 ∞

非球面(加上标记*的表面，下面相同)

第六面

K＝0.0，

A₄＝-2.19338×10^-4，A₆＝1.13479×10^-5，A₈-2.04849×10^-6，

A₁₀＝1.56368×10^-7，A₁₂＝-4.98263×10^-9，A₁₄＝2.89148×10^-11，

A₁₆＝1.66996×10^-12，A₁₈＝-2.60929×10^-14

第十面

K＝0.0，

A₄＝-6.12409×10^-4，A₆＝-1.80573×10^-5，A₈＝1.51385×10^-6，

A₁₀＝-1.33918×10^-7

第十二面

K＝0.0.

A₄＝-7.52335×10^-4，A₆＝-1.12417×10^-5，A₈＝2.36865×10^-6，

A₁₀＝-2.15147×10^-7

第十三面

K＝0.0，

A₄＝2.97351×10^-4，A₆＝-4.73786×10^-6，A₈＝1.28063×10^-6，

A₁₀＝-1.37674×10^-7

第十七面

K＝0.0，

A₄＝-1.13815×10^-4，A₆＝6.21233×10^-6，A₈＝-1.66452×10^-7，

A₁₀＝2.78663×10^-9

变量

短焦端中间焦距长焦端

f＝4.742 f＝12.327 f＝31.926

A 0.600 8.751 15.865

B 8.157 2.664 1.150

C 4.286 3.053 0.750

D 3.806 6.987 12.777

E 1.954 3.085 2.365

条件参数值

f_ap/f_w＝1.65

|r_3R|/f_w＝0.980

X₁/f_T＝0.442

X₃/f_T＝0.294

|f₂|/f₃＝0.721

f₁/f_w＝7.340

d_sw/f_T＝0.134

图1示出实施例1中的变焦透镜的透镜组的结构，其中上方的图示出在广角端的结构，中间的图示出在中间焦距处的结构，下方的图示出在望远端的结构。图中，符号“I”表示第一透镜组，符号“II”表示第二透镜组，符号“III”表示第三透镜组，符号“IV”表示第四透镜组，符号“S”表示孔径光阑。符号“F”表示一个透明平面平行板，其表示如上所述的例如各种滤光器和CCD传感器的光接收元件的覆盖玻璃(玻璃罩)。

满足条件式(1)至(3)的“反常色散透镜”是第三透镜组的“位于从孔径光阑起第二位置处的正透镜”。

图8、图9和图10分别依次示出短焦端处的像差、中间焦距处的像差、望远端处的像差。此处，球面象差图中的虚线表示正弦条件；像散图中的实线和虚线分别表示弧矢像散和子午像散。

实施例2：

f＝4.74-48.47，F＝3.53-5.08，ω＝39.21-4.26

面数 R D N_d v_d Δθ_g，F 玻璃类型的名称

01 32.205 1.00 1.84666 23.78 0.0175 OHARA S-TIH53

02 22.145 3.54 1.49700 81.54 0.0280 OHARA S-FPL51

03 112.635 0.10

04 25.925 2.74 1.62041 60.29 -0.0012 OHARA

S-BSM16

05 115.816 变量(A)

06* 24.257 0.74 1.83481 42.71 -0.0082 OHARA

S-LAH55

07 4.509 2.57

08 46.644 2.67 1.80518 25.42 0.0158 OHARA S-TIH6

09 -6.432 0.64 1.88300 40.76 -0.0088 OHARA

S-LAH58

10* 102.556 变量(B)

11 孔径变量(C)

12* 7.725 3.31 1.58913 61.15 -0.0043 OHARA

L-BAL35

13* -9.632 0.10

14 10.161 2.36 1.60300 65.44 0.0045 OHARA S-PHM53

15 -7.549 0.80 1.63980 34.47 0.0065 OHARA S-TIM27

16 4.619 变量(D)

17 -25.476 1.33 1.69895 30.13 0.0103 OHARA

S-TIM35

18 31.606 0.10

19* 9.324 2.77 1.52470 56.20 光学塑料

20 -14.754 变量(E)

21∞ 0.90 1.51680 64.20 多种滤光器

22∞

非球面

第六面

K＝0.0，

A₄＝-7.42443×10^-5，A₆＝1.52472×10^-6，A₈＝-2.55606×10^-8，

A₁₀＝7.39898×10^-11

第十面

K＝0.0，

A₄＝-4.89544×10^-4，A₆＝-7.50225×10^-8，A₈＝-3.31112×10^-7，

A₁₀＝-1.81658×10^-8

第十二面

K＝0.0，

A₄＝-7.34491×10^-4，A₆＝-3.10441×10^-6，A₈＝2.22594×10^-8，

A₁₀＝-5.45002×10^-8

第十三面

K＝0.0，

A₄＝1.33185×10^-4，A₆＝-4.89508×10^-6，A₈＝9.45570×10^-8，

A₁₀＝-3.97335×10^-8

第十九面

K＝0.0，

A₄＝-3.15005×10^-4，A₆＝3.37765×10^-6，A₈＝-1.20761×10^-7，

A₁₀＝1.16302×10^-9

变量

短焦端中间焦距长焦端

f＝4.739 f＝15.159 f＝48.469

A 0.679 12.708 21.200

B 10.153 4.102 1.150

C 4.587 1.000 0.750

D 3.000 3.138 15.588

E 2.725 7.313 1.982

条件参数值

f_ap/f_w＝1.60

|r_3R|/f_w＝0.973

X₁/f_T＝0.403

X₃/f_T＝0.244

|f₂|/f₃＝0.682

f₁/f_w＝8.59

d_sw/f_T＝0.095

图2以与图1中相同的方式示出实施例2中的变焦透镜的透镜组在广角端、在中间焦距、在望远端的结构。图11、图12和图13分别依次示出在短焦端处的像差、中间焦距处的像差、望远端处的像差。

满足条件式(1)至(3)的反常色散透镜是第三透镜组的“位于从孔径光阑起第二位置处的正透镜”。

实施例3：

f＝4.74-48.46，F＝3.46-5.70，ω＝38.93-4.34

面数 R D N_d v_d Δθ_g，F 玻璃类型的名称

01 36.614 1.00 1.80518 25.42 0.0158 OHARA S-TIH6

02 23.704 4.63 1.48749 70.24 0.0022 OHARA S-FSL5

03 -266.625 0.10

04 18.072 3.18 1.48749 70.24 0.0022 OHARA S-FSL5

05 39.894 变量(A)

06* 49.751 0.74 1.88300 40.76 -0.0088 OHARA

S-LAH58

07 4.671 2.38

08 43.227 2.82 1.80518 25.42 0.0158 OHARA S-TIH6

09 -6.015 0.64 1.88300 40.76 -0.0088 OHARA

S-LAH58

10* -391.116 变量(B)

11 孔径变量(C)

12* 7.481 2.65 1.58913 61.15 -0.0043 OHARA

L-BAL35

13* -11.439 0.10

14 15.952 2.40 1.61800 63.33 0.0051 OHARA S-PHM52

15 -5.186 0.80 1.61293 37.00 0.0046 OHARA S-TIM3

16 5.186 变量(D)

17 10.352 0.50 1.84666 23.78 0.0175 OHARA S-TIH53

18 7.598 0.10

19* 7.406 3.31 1.52470 56.20 光学塑料

20 -43.753 变量(E)

21 ∞ 0.90 1.51680 64.20 多种滤光器

22 ∞

非球面

第六面

K＝0.0，

A₄＝4.68067×10^-5，A₆＝6.87101×10^-7，A₈＝-2.85890×10^-8，

A₁₀＝1.31219×10^-10

第十面

K＝0.0，

A₄＝-4.22453×10^-4，A₆＝5.67023×10^-7，A₈＝-3.33952×10^-7，

A₁₀＝-1.38989×10^-8

第十二面

K＝0.0，

A₄＝-6.36669×10^-4，A₆＝-8.20604×10^-7，A₈＝4.09961×10^-7，

A₁₀＝-3.95066×10^-8

第十三面

K＝0.0，

A₄＝1.88071×10^-4，A₆＝-4.02370×10^-6，A₈＝7.11201×10^-7，

A₁₀＝-3.87131×10^-8

第十九面

K＝0.0，

A₄＝-4.98249×10^-5，A₆＝3.29106×10^-7，A₈＝2.23225×10^-8，

A₁₀＝-1.44572×10^-9

变量

短焦端中间焦距长焦端

f＝4.738 f＝15.164 f＝48.458

A 0.600 9.610 20.600

B 10.188 3.077 1.150

C 4.094 1.007 0.750

D 3.500 5.126 18.208

E 3.334 8.719 4.282

条件参数值

f_ap/f_w＝1.39

|r_3R|/f_w＝1.09

X₁/f_T＝0.480

X₃/f_T＝0.323

|f₂|/f₃＝0.581

f₁/f_w＝8.24

d_sw/f_T＝0.084

图3以与图1中相同的方式示出实施例3中的变焦透镜的透镜组在广角端、在中间焦距、在望远端的结构。图14、图15和图16分别依次示出在短焦端处的像差、中间焦距处的像差、望远端处的像差。

实施例4：

f＝4.74-48.48，F＝3.48-5.01，ω＝39.22-4.25

面数 R D N_d v_d Δθ_g，F 玻璃类型的名称

01 45.073 1.00 1.84666 23.78 0.0175 OHARA S-TIH53

02 29.498 3.62 1.45600 90.29 0.0386 OHARA S-FPL52

03 ∞ 0.10

04 33.276 2.62 1.69680 55.53 -0.0082 OHARA

S-LAL14

05 187.238 变量(A)

06 50.110 0.74 1.88300 40.76 -0.0088 OHARA

S-LAH58

07 5.219 2.36

08 59.100 2.92 1.78470 26.29 0.0146 OHARA S-TIH23

09 -6.401 0.64 1.88300 40.76 -0.0092 OHARA

S-LAH58

10* -51.678 变量(B)

11 孔径变量(C)

12* 7.614 2.61 1.58913 61.15 -0.0043 OHARA

L-BAL35

13 -22.027 0.43

14 12.944 1.03 1.76200 40.10 -0.0001 OHARA

S-LAM55

15 4.170 3.06 1.60300 65.44 0.0045 OHARA S-PHM53

16 -24.855 0.10

17 104.241 1.45 1.68893 31.07 0.0092 OHARA S-TIM28

18* 6.050 变量(D)

19* 7.731 2.06 1.52470 56.20 光学塑料

20 15.935 变量(E)

21 ∞ 0.90 1.51680 64.20 多种滤光器

22 ∞

非球面

第十面

K＝0.0，

A₄＝-3.36309×10^-4，A₆＝-1.04662×10^-6，A₈＝-2.09664×10^-7，

A₁₀＝1.11152×10^-9

第十四面

K＝0.0，

A₄＝-4.24292×10^-4，A₆＝1.25661×10^-7，A₈＝-2.90899×10^-7，

A₁₀＝1.00842×10^-8

第十五面

K＝0.0，

A₄＝4.43764×10^-4，A₆＝1.39228×10^-5，A₈＝-8.27433×10^-7，

A₁₀＝-5.12212×10^-8

第十九面

K＝0.0，

A₄＝-4.52445×10^-5，A₆＝6.53780×10^-6，A₈＝-3.16498×10^-7，

A₁₀＝8.54289×10^-9

变量

短焦端中间焦距长焦端

f＝4.737 f＝15.153 f＝48.481

A 0.700 13.313 24.548

B 10.93 45.665 1.150

C 7.570 1.727 0.500

D 3.671 7.035 14.783

E 2.219 4.452 2.316

条件参数值

f_ap/f_w＝1.30

|r_3R|/f_w＝1.28

X₁/f_T＝0.381

X₃/f_T＝0.231

|f₂|/f₃＝0.727

f₁/f_w＝9.33

d_sw/f_T＝0.156

图4以与图1中相同的方式示出实施例4中的变焦透镜的透镜组在广角端、在中间焦距、在望远端的结构。图17、图18和图19分别依次示出在短焦端处的像差、中间焦距处的像差、望远端处的像差。

满足条件式(1)至(3)的反常色散透镜是第三透镜组的“位于从孔径光阑起第三位置处的正透镜”。

实施例5：

f＝4.74-31.90，F＝3.51-5.58，ω＝39.19-6.48

面数 R D N_d v_d Δθ_g，F 玻璃类型的名称

01 36.647 1.00 1.92286 18.90 0.0386 OHARA S-NPH2

02 23.427 2.74 1.60300 65.44 0.0045 OHARA S-PHM53

03 170.952 0.10

04 18.584 2.31 1.77250 49.60 -0.0092 OHARA

S-LAH66

05 47.492 变量(A)

06* 39.987 0.74 1.88300 40.76 -0.0088 OHARA

S-LAH58

07 4.234 2.32

08 54.221 2.05 1.92286 18.90 0.0386 OHARA S-NPH2

09 -9.272 0.84 2.00330 28.27 0.0023 OHARA S-LAH79

10* -116.917 变量(B)

11 孔径变量(C)

12* 6.918 3.21 1.58913 61.15 -0.0043 OHARA

L-BAL35

13* -8.678 0.10

14 11.511 2.18 1.60300 65.44 0.0045 OHARA S-PHM53

15 -7.770 0.60 1.68893 31.07 0.0092 OHARA S-TIM28

16 4.825 变量(D)

17* 9.227 2.02 1.52470 56.20 0.0092 光学塑料

18 158.590 变量(E)

19 ∞ 0.90 1.51680 64.20 多种滤光器

20 ∞

非球面

第六面

K＝0.0，

A₄＝5.31992×10^-5，A₆＝2.13225×10^-7，A₈＝-6.80433×10^-8，

A₁₀＝9.10866×10^-10

第十面

K＝0.0，

A₄＝-4.66740×10^-4，A₆＝-3.74622×10^-7，A₈＝-7.91115×10^-7，

A₁₀＝-2.92852×10^-8

第十二面

K＝0.0，

A₄＝-8.82834×10^-4，A₆＝-8.96856×10^-7，A₈＝-4.79181×10^-8，

A₁₀＝-7.50342×10^-8

第十三面

K＝0.0，

A₄＝3.01624×10^-4，A₆＝-4.31357×10^-6，A₈＝1.38650×10^-7，

A₁₀＝-6.81860×10^-8

第十七面

K＝0.0，

A₄＝-6.18571×10^-5，A₆＝7.90738×10^-6，A₈＝-3.31121×10^-7，

A₁₀＝7.16443×10^-9

变量

短焦端中间焦距长焦端

f＝4.741 f＝12.319 f＝31.905

A 0.600 7.561 14.139

B 8.107 1.621 1.000

C 4.464 3.819 0.650

D 3.496 6.384 11.507

E 2.855 4.192 2.352

条件参数值

f_ap/f_w＝1.73

|r_3R|/f_w＝1.02

X₁/f_T＝0.317

X₃/f_T＝0.235

|f₂|/f₃＝0.664

f₁/f_w＝6.25

d_sw/f_T＝0.140

图5以与图1中相同的方式示出实施例5中的变焦透镜的透镜组在广角端、在中间焦距、在望远端的结构。图20、图21和图22分别依次示出在短焦端处的像差、中间焦距处的像差、望远端处的像差。

实施例6：

f＝4.74-31.93，F＝3.50-5.60，ω＝39.15-6.61

面数 R D N_d v_d Δθ_g，F 玻璃类型的名称

01 33.024 1.00 1.92286 18.90 0.0386 OHARA S-NPH2

02 21.553 3.05 1.60300 65.44 0.0045 OHARA S-PHM53

03 216.852 0.10

04 16.154 2.12 1.77250 49.60 -0.0092 OHARA

S-LAH66

05 32.210 变量(A)

06* 22.714 0.74 1.88300 40.76 -0.0088 OHARA

S-LAH58

07 3.740 2.23

08 118.867 2.02 1.92286 18.90 0.0386 OHARA S-NPH2

09 -6.916 0.64 2.00330 28.27 0.0023 OHARA S-LAH79

10* -147.074 变量(B)

11 孔径变量(C)

12* 6.119 3.11 1.58913 61.15 -0.0043 OHARA

L-BAL35

13* -9.815 0.10

14 212.627 2.26 1.60300 65.44 0.0045 OHARA S-PHM53

15 -6.580 0.60 1.74950 35.28 0.0025 OHARA S-LAM7

16 5.405 0.77

17* 7.011 2.11 1.51633 61.14 -0.0024 光学塑料

18 -14.308 变量(D)

19 ∞ 0.90 1.51680 64.20 多种滤光器

20 ∞

非球面

第六面

K＝0.0，

A₄＝-1.39130×10^-5，A₆＝1.07909×10^-6，A₈＝-9.56983×10^-8，

A₁₀＝1.01099×10^-9

第十面

K＝0.0，

A₄＝-6.53461×10^-4，A₆＝-6.32795×10^-6，A₈＝-1.30334×10^-6，

A₁₀＝-7.51258×10^-8

第十二面

K＝0.0，

A₄＝-7.01992×10^-4，A₆＝-7.85945×10^-6，A₈＝6.92903×10^-7，

A₁₀＝-9.48794×10^-8

第十三面

K＝0.0，

A₄＝2.91193×10^-4，A₆＝1.44347×10^-6，A₈＝2.75419×10^-7，

A₁₀＝-7.93114×10^-8

第十七面

K＝0.0，

A₄＝-3.23395×10^-4，A₆＝-3.74585×10^-6，A₈＝5.42386×10^-7，

A₁₀＝-1.33173×10^-8

变量

短焦端中间焦距长焦端

f＝4.739 f＝12.319 f＝31.926

A 0.600 6.953 13.174

B 6.892 4.227 1.000

C 6.193 1.668 0.650

D 7.514 11.575 14.663

条件参数值

f_ap/f_w＝2.24

|r_3R|/f_w：无关

X₁/f_T＝0.259

X₃/f_T＝0.224

|f₂|/f₃＝0.572

f₁/f_w＝6.01

d_sw/f_T＝0.194

图6以与图1中相同的方式示出实施例6中的变焦透镜的透镜组在广角端、在中间焦距、在望远端的结构。图22、图23和图24分别依次示出在短焦端处的像差、中间焦距处的像差、望远端处的像差。

实施例7：

f＝4.74-31.91，F＝3.50-5.56，ω＝39.21-6.45

面数 R D N_d v_d Δθ_g，F 玻璃类型的名称

01 39.369 1.00 1.92286 18.90 0.0386 OHARA S-NPH2

02 24.475 2.77 1.60300 65.44 0.0045 OHARA S-PHM53

03 272.535 0.10

04 18.555 2.31 1.77250 49.60 -0.0092 OHARA

S-LAH66

05 47.482 变量(A)

06* 34.963 0.74 1.88300 40.76 -0.0088 OHARA

S-LAH58

07 4.174 2.22

08 46.284 2.06 1.92286 18.90 0.0386 OHARA S-NPH2

09 -9.068 0.64 2.00330 28.27 0.0023 OHARA S-LAH79

10* -181.083 变量(B)

11 孔径变量(C)

12* 6.859 3.02 1.58913 61.15 -0.0043 OHARA

L-BAL35

13* -8.481 0.10

14 13.024 2.11 1.61800 63.33 0.0051 OHARA S-PHM52

15 -8.881 0.70 1.69895 30.13 0.0103 OHARA S-TIM35

16 5.023 变量(D)

17* 9.052 2.37 1.52470 56.20 光学塑料

18 -41.978 变量(E)

19 -18.873 1.00 1.83481 42.71 -0.0082 OHARA

S-LAH55

20 -44.439 变量(F)

21 ∞ 0.90 1.51680 64.20 多种滤光器

22 ∞

非球面

第六面

K＝0.0，

A₄＝2.06279×10^-5，A₆＝5.51631×10^-7，A₈＝-8.31073×10^-8，

A₁₀＝1.10109×10^-9

第十面

K＝0.0，

A₄＝-5.32236×10^-4，A₆＝2.77146×10^-6，A₈＝-1.08697×10^-6，

A₁₀＝-3.45260×10^-8

第十二面

K＝0.0，

A₄＝-9.60867×10^-4，A₆＝4.83329×10^-6，A₈＝-2.96877×10^-7，

A₁₀＝-7.32967×10^-8

第十三面

K＝0.0，

A₄＝3.22078×10^-4，A₆＝-1.79339×10^-6，A₈＝2.46395×10^-7，

A₁₀＝-7.94954×10^-8

第十七面

K＝0.0，

A₄＝-7.38254×10^-5，A₆＝7.96986×10^-6，A₈＝-3.63471×10^-7，

A₁₀＝7.86601×10^-9

变量

短焦端中间焦距长焦端

f＝4.739 f＝12.347 f＝31.908

A 0.600 8.536 14.109

B 7.725 2.132 1.000

C 4.525 3.983 0.650

D 2.915 6.118 10.968

E 1.598 2.090 1.238

F 0.780 0.780 0.780

条件参数值

f_ap/f_w＝1.87

|r_3R|/f_w＝1.06

X₁/f_T＝0.331

X₃/f_T＝0.241

|f₂|/f₃＝0.662

f₁/f_w＝6.21

d_sw/f_T＝0.142

图7以与图1中相同的方式示出实施例7中的变焦透镜的透镜组在广角端、在中间焦距、在望远端的结构。图26、图27和图28分别依次示出在短焦端处的像差、中间焦距处的像差、望远端处的像差。

最后，将参考图29和图30描述个人数字助理的一个实施例。

如图30所示，个人数字助理30包括摄影透镜31和作为成像元件的光接收元件(区域传感器)45，其通过摄影透镜31在光接收元件45上形成“被摄物体的图像”并由光接收元件45读取图像。

根据本发明的任何一个变焦透镜，具体地，上面的实施例1-7中的任何一个都可用作摄影透镜31。光接收元件45可采用具有5-8百万像素或更多像素的光接收元件，例如，9.1mm的光接收区域对角线长度、2.35μm的像素节距、约7百万像素的CCD区域传感器，或者9.1mm的光接收区域对角线长度、2μm的像素节距、约1千万像素的CCD区域传感器。

如图30中所示，处理光接收元件45的输出并由信号处理器42将其转变为数字信息，该信号处理器由中央处理单元40所控制。已由信号处理器42转变为数字信息的图像信息在由中央处理单元40控制的图像处理器41中经预订图像处理并将最后所得的信息存储在半导体存储器44中。液晶显示器38可以显示“正被拍摄的图像”以及“存储在半导体存储器44中的图像”。同样可以通过通信卡43或类似物发送记录在半导体存储器44中的图像信息。

如图29A所示，当用户携带该设备时摄影透镜31处于“收缩状态”；当用户通过操作图29C中所示的电源开关36启动电源时，如图29B所示透镜筒被推出。此时，变焦透镜的每个透镜组在透镜筒中处于，例如，“短焦端处的配置”；如果用户操作变焦杆34，这将改变每个透镜组的配置，放大率将朝向长焦端改变。此处，取景器33与摄影透镜31的张角变化联动以改变放大率。

半按快门按钮35将进行聚焦。在采用实施例1至4中的变焦透镜的情况下，通过移动第二透镜组或第四透镜组或者通过移动光接收元件45进行聚焦。进一步按压快门按钮35将进行拍摄；此后，进行上述图像信息处理。标记32表示闪光灯。

为了在液晶显示器上显示记录在半导体存储器44中的图像，或者为了通过通信卡43发送它，用户操作图29C中所示的操作按钮37。当采用半导体存储器44和通信卡43等时，用户将它们插入专用的或者通用的插槽39A、39B。

当摄影透镜31处于收缩状态时，变焦透镜的每个透镜组不必在光轴上排成一行；如果一个机构将第三透镜组从光轴中撤出并将其平行于其它透镜组存储，将获得更小型的设备。

实施例1-4中的变焦透镜可用于上述的个人数字助理，如摄影透镜31；可实现采用高于5-8百万像素的光接收元件的高成像质量和小型化的个人数字助理。

上面的反常色散Δθ_g，F是在上面第三透镜组的“玻璃类型的正透镜”的上面的二维坐标平面上基准线和坐标点之间的“在平行于垂直光轴的方向上的距离”。

局部色散率Δθ_g，F是“为每个玻璃类型确定的物理量”。如上所述，“基准线”是一条直线，该直线连接以标准玻璃类型K7的局部色散率Δθ_g，F(K7：0.5432)和阿贝数v_d(K7：60.49)分别作为纵坐标和横坐标的坐标点和以标准玻璃类型F2的局部色散率Δθg，F(F2：0.5830)和阿贝数vd(F2：36.26)分别作为纵坐标和横坐标的坐标点。

标准玻璃类型K7具体是“玻璃类型名：由OHARA INC.制造的NSL7”，以及标准玻璃类型F2是“玻璃类型名：由OHARA INC.制造的PBM2”。

由于本发明的变焦透镜包括从物侧起的第一透镜组至第三透镜组，如上所述，其可构成“三组结构”；由于变焦透镜可以包括在第三透镜组的像侧上的第四透镜组，如上所述，其可构成“四组结构”，并可构成在第四透镜组的像侧上“具有折射光焦度较弱的第五透镜组的五组结构”。

根据本发明的变焦透镜在三组结构的情况下特别有效；根据本发明的变焦透镜在四组结构的情况下特别有效。当然，根据本发明的变焦透镜在五组结构的情况下也有效。

根据本发明一个实施例的变焦透镜自然可用于“卤化银照相机的变焦摄影透镜”，根据本发明一个实施例的变焦透镜可成为“卤化银照相机”。

下面是对上面的补充描述。本发明的变焦透镜具有这样的结构：该结构包括至少一个从物侧起依次放置的正折射光焦度的第一透镜组、具有负折射光焦度的第二透镜组、具有正折射光焦度的第三透镜组”；并且可以实现为三组结构、四组结构、和具有在第四组的像侧上的“折射光焦度较弱的第五透镜组”的结构。

在具有从物侧起至少正/负/正三组结构的变焦透镜中，也就是，正/负/正的三组结构、正/负/正/正的四组结构、和在正/负/正/正的像侧上具有折射光焦度较弱的第五透镜组的五组结构中，通常认为第二透镜组构成所谓的承担改变放大率的主要功能的变化器。

但是，本发明的变焦透镜使得第三透镜组分担了改变放大率的负担，从而减轻了第二透镜组的负担，因此确保了像差校正的自由度，该像差校正的自由度在追求更广的视角和更高的放大率的同时变得困难。

当从广角端向望远端改变放大率时，移动透镜组以使得第一透镜组和第二透镜组之间的间距增加，第二透镜组和第三透镜组之间的间距减小。以这种方式，当从广角端向望远端改变放大率时，第一透镜组和第二透镜组之间的间距增加，第二透镜组和第三透镜组之间的间距减小；结果，第二透镜组和第三透镜组的放大率(绝对值)增加，从而分担改变放大率的功能。

此时，作为根据本发明一个实施例的变焦透镜，当从广角端向望远端改变放大率时，第一透镜组向物侧的明显移动将降低在广角端处的“穿过第一透镜组的光线的高度”，从而控制“随着角度的加宽而增加的第一透镜组的尺寸”；并且能够确保在望远端处第一透镜组和第二透镜组之间的明显间距，从而获得更长的焦距。

此外，在“确保出射瞳距”不是那么重要的情况下，根据与本发明的变焦透镜组合使用的成像元件的特性，或者在由第二透镜组进行聚焦的情况下，第四透镜组和第五透镜组不是必要的，第一透镜组至第三透镜组的三组结构将能够获得所需要的性能。

考虑到第三透镜组的“形成图像是主要作用之一”，在第一透镜组至第四透镜组的四组结构的情况下，或者在包括第五透镜组等的情况下，当从广角端向望远端改变放大率时，通过增加第一透镜组和第二透镜组之间的间距、减小第二透镜组和第三透镜组之间的间距、并改变第三透镜组和第四透镜组之间的间距，也能够获得所希望的特性。

现在，作为本发明的变焦透镜，为了获得“大于6.5至10的高放大率”并且特别是为了延长望远端处的焦距，将难以校正望远侧上的轴向色差的二阶谱线。并且为了缩短在广角端处的焦距并追求“更大的视角”，将难以校正在广角侧上的放大色差的二阶谱线。

以“成像位置符合可用波长区域中的两个波长”的方式进行轴向/放大色差的校正；但是，在上面两个波长之间的一个波长区域以及“在这两个波长外部的波长区域”内，成形位置不必一致。这种“剩余色差”称为二阶谱线。

肉眼的灵敏度(可视性)在绿光波段处增大。如果色差在这种“高可视性的波段”中很高，图像将会显得模糊，并且“目测得到的图像的分辨率”将降低。

通过彩色成像元件成像也是同样的情况。一种常用的具有红/绿/兰镶嵌滤光器的彩色成像元件中，约“50％的像素”具有绿光滤光器以保证分辨率。因此，来自“负责绿光区域的像素”的输出在由信号处理产生的亮度信号中是占优势的；如果在该波段中的色差很高，再现图像的分辨率将降低。

另一方面，在大多数彩色成像元件中，与肉眼或者卤化银滤色膜相比，更短波长侧的灵敏度相对较高；“由蓝光至紫光区域中的色差产生的模糊颜色”在再现图像中有可能突出。为了降低这种模糊的颜色，需要降低蓝光至紫光区域中的色差。但是，减小“蓝光至紫光区域中的色差”而不充分地校正二阶谱线将增加绿光区域中的色差，其将产生上述的“再现图像中分辨率的降低”。

因此，“色差的二阶谱线的校正”在确保图像分辨率方面极其重要。

通过采用“反常色散玻璃(高反常色散的玻璃类型)”，本发明的变焦透镜用于校正色差的二阶谱线；并且，其在使用中具有明显的特征和光学特性。

为了减小轴向色差的二阶谱线，已知“在高轴向高度的光线的透镜组中采用特别低色散的玻璃”尤其有效。

在本发明的变焦透镜的第三透镜组中，“光线的轴向高度非常接近第一透镜组”；因此，在第三透镜组中采用特别低色散的玻璃将足以降低轴向色差的二阶光谱。

但是，特别低色散的玻璃通常具有低的折射率以及低的“校正单色像差的性能”。因此，在用第三透镜组的几片透镜“以适当均衡的方式降低单色像差和色差”方面，采用特别低色散的玻璃并不一定显示出足够的效果。

在本发明的变焦透镜中，“第三透镜组的至少一个正透镜”由折射率、阿贝数和反常色散率满足条件(1)至条件(3)的玻璃类型制成。因此，如果第三透镜组由少到约三片构成，其足以校正单色像差，同时降低色差的二阶谱线。

如果条件(1)的折射率N_d低于1.58，“单色像差的校正变得不充分”。如果条件(2)的阿贝数v_d是60或更小，“色差的校正变得不充分”。如果条件(3)的反常色散Δθ_g，F小于0.003，“色差的二阶谱线的校正变得不充分”。此处，条件(1)和(2)的上限在实际存在的玻璃类型中是最大的。

条件(3)的参数Δθ_g，F的值优选尽可能的高；但是，在玻璃类型满足条件(1)和(2)的情况下，考虑到成本等方面大于0.05的值是不实际的，尽管不是不可能那么制造。

在根据本发明一个实施例的变焦透镜中，提供第四透镜组主要“用于确保出射瞳距(望远质量)”，并“用于伴随其移动而聚焦”。但是，为了减小变焦透镜系统的尺寸，优选第四透镜组具有尽可能简单的结构；并且优选其由一个正透镜构成，或者由负透镜和正透镜两片透镜构成。

优选至少一个由第三透镜组的反常色散玻璃制造的正透镜(由满足条件(1)至(3)的玻璃类型制造的正透镜)满足条件(4)。在条件(4)中，如果参数f_ap/f_w大于2.5，采用该反常色散玻璃的透镜的折射光焦度将不足以

“充分降低二阶谱线”，并将存在“色差的充分校正未被执行的情况”。另一方面，如果参数f_ap/f_w小于1.0，将难以得到色差校正和球面像差校正的平衡。

在第四透镜组在第三透镜组的像侧上具有正折射光焦度的情况下，并且在第五透镜组具有更弱的折射光焦度的情况下，优选满足下面的条件(3A)而不是条件(3)：

(3A)1.0＜f_ap/f_w＜2.0

优选第三透镜组具有至少两个正透镜和一个负透镜，一个正透镜具有非球面；此时，具有非球面的透镜不需要满足条件(1)至(3)。

假设在第三透镜组的物侧上或者其像侧上设置孔径光阑，“用于校正球面像差的非球面”将靠近该孔径光阑放置。采用满足条件(1)至(3)的反常色散玻璃的透镜将放置在距该孔径光阑“一定距离”处。因此能够获得不仅降低轴向色差而且降低“放大色差的二阶谱线”的效果。

因此，最合理的结构就是，第三透镜组的两个透镜的“接近孔径光阑的那个”是非球面透镜，“远离孔径光阑的那个透镜”是由反常色散玻璃制成的透镜。

第三透镜组是“执行改变放大率和形成图像功能的重要的透镜组”；根据上面的结构，像差的充分校正变得可行。

对于优选的像散校正，如上所述，面对像侧的表面凹度很大的负透镜应放置在第三透镜组的最接近像侧处，并应当满足条件(5)。

如果条件(5)的参数|r_3R|/f_w变得小于下限0.8，但是，“球面像差的校正可能变得过量”，如果其超过上限1.6，“球面像差的校正可能变得不充分”。此外，在条件(5)的范围之外，达到球面像差和慧形像差之间的平衡变得很难，向外的或向内的慧形像差可能会显现在离轴圆周上。

此外，对于追求更广的视角和更大的焦距很重要的“第一透镜组的移动”，优选满足条件(6)，如上所述。

如果条件(6)的参数X₁/f_T降为低于下限0.20，将降低第二透镜组对于改变放大率的贡献；并且需要增加在第三透镜组上的负载或者增加第一和第二透镜组的折射率光焦度。无论如何，这将导致各种像差的恶化。广角端处透镜的总长度也变长，穿过第一透镜组的光线的高度增大，因此导致第一透镜组的尺寸扩大。

如果条件(6)的参数X₁/f_T超过上限0.70，在广角端的总长度将变得太短，或者在望远端的总长度将变得太长。如果在广角端的总长度变得太短，第三透镜组的移动距离将受到限制，第三透镜组对于改变放大率的贡献将降低，使得总的像差校正变得困难。如果在望远端处的总长度变得太长，这不仅是减小在总长度方向上的尺寸的一个障碍，而且是在径向上扩大以获得望远端处的边缘光线的一个诱因，或者其将导致由于例如透镜筒的倾斜等制造误差而产生图像性能的恶化。

进一步优选参数X₁/f_T满足下面的条件(6A)。

(6A)0.25＜X₁/f_T＜0.55

优选根据第三透镜组的移动满足条件(7)。如果参数X₃/f_T降为低于下限0.15，将降低第三透镜组对于改变放大率的贡献；并且需要增加第二透镜组在改变放大率方面的负载或者加强第三透镜组自身的折射率光焦度。无论如何，这将导致各种像差的恶化。

如果参数X₃/f_T超过上限0.40，在广角端处的透镜的总长度将延长，穿过第一透镜组的光线的高度将增加，这引起第一透镜组的尺寸扩大。

进一步优选参数X₃/f_T满足下面的条件(7A)。

(7A)0.20＜X₃/f_T＜0.35

条件(8)，(9)是“从像差校正的角度来看每个透镜组的折射率光焦度都优选满足的一个”。

如果条件(8)的参数|f₂|/f₃降到低于下限0.45，第二透镜组的折射率光焦度将过分增大。如果其超过上限0.85，第三透镜组的折射率光焦度将过分增大。无论如何，“放大率改变时的像差波动”可能增大。

如果条件(9)的参数f₁/f_w降到低于下限5.0，第二透镜组的成像放大率将接近相等的放大率以增加放大率改变的效率，其有利于产生更高的放大率比率。但是，第一透镜组的每个透镜都需要高折射率光焦度，这产生有害的效果，特别是在望远端处色差恶化。这还导致第一透镜组的厚度的增加以及孔径的加大，其不利于尺寸的减小，尤其是在收缩状态下。

如果参数f₁/f_w超过上限11.0，将降低第二透镜组对于改变放大率的贡献，这使得难以得到更高的放大率比率。

在本发明的变焦透镜中，孔径光阑放置在第二透镜组和第三透镜组之间，该孔径光阑能够“独立于相邻的透镜组移动”。该结构使得能够在大于6.5的高放大率比率的范围之内在任何位置处“选择最合适的光线路径”。因此，这使得能够加大校正特别是慧形像差以及场(field)曲率等的自由度，并增加离轴性能。

孔径光阑和第三透镜组之间的间距优选“在广角端的间距大于望远端的间距”。采用反常色散玻璃的第三透镜组“在广角端远离孔径光阑放置，在望远端接近孔径光阑放置”。因此，反常色散显示了校正在广角端处的放大色差的二阶谱线的效果，并显示了校正在望远端处的轴向色差的二阶谱线的效果。因此，色差在整个放大范围内能够得到更好的校正。此外，能够将孔径光阑“放置得在广角端更接近第一透镜组，并进一步降低穿过第一透镜组的光线的高度”，其获得对第一透镜组结构尺寸的进一步减小。

出于上面的原因，在使得在广角端处的“孔径光阑和第三透镜组之间的间距”大于望远端处的间距的情况下，优选广角端处的孔径光阑和第三透镜组的最接近物侧的表面之间的轴向间距d_sw，以及在望远端处整个系统的焦距f_T满足下面的条件(10)。

(10)0.03＜d_sw/f_T＜0.20

如果条件(10)的参数d_sw/f_T降到低于下限0.03，在广角端处穿过第三透镜组的光线的高度将降低，这使得难以有效地降低广角端处的光焦度色差的二阶谱线。并且，在广角端穿过第一透镜组的光线的高度将过于增加，这使得第一透镜组的尺寸增加。

如果参数超过上限0.20，在广角端处穿过第三透镜组的光线的高度将过于增加；并且，图像表面过于倾斜或者筒形失真加剧，这使得性能难以得到保证，尤其是在广角范围之内。

第一透镜组优选配置为从物侧起依次具有至少一个负透镜和至少一个正透镜。更具体地，优选从物侧起依次配置有具有面向物侧的凸表面的负半月形透镜、以及具有面向物侧的凸度很大的表面的负透镜这两个透镜，或者优选从物侧起依次配置有具有面向物侧的凸表面的负半月形透镜、具有面向物侧的凸度很大的表面的正透镜、以及具有面对物侧的凸度很大的表面的正透镜这三个透镜。

为得到更高的放大率比率，尤其是为了延长望远端处的焦距，“到第二透镜组的透镜组的组合光焦度”被增大；到达那个程度，由第一透镜组产生的像差在像面上得到扩大。因此，必须充分降低由第一透镜组产生的像差以寻求更高的放大率比率；并优选将上面的配置应用于第一透镜组。

第二透镜组优选配置有，从物侧起依次为具有面对像侧的大曲率表面的负透镜、具有面对像侧的大曲率表面的正透镜、以及具有面对物侧的大曲率表面的负透镜这三个透镜。

在用三个透镜配置具有负折射率光焦度的改变放大率的透镜组的情况下，公知的方法是从物侧起依次放置负透镜、负透镜和正透镜。但是，与这种结构相比，上面的结构在“追求广角时，校正光焦度色差的能力”方面具有优势。此处，可适当地结合从物侧起的第二透镜和第三透镜。

此处，第二透镜组的每个透镜都优选满足下面的条件公式。

1.65＜N21＜1.90，35＜v21＜55

1.75＜N22＜1.95，15＜v22＜35

1.75＜N23＜1.90，35＜v23＜55

此处，N2i(i＝1-3)表示第二透镜组从物侧起第i个透镜的折射率，v2i(i＝1-3)表示第二透镜组从物侧起第i个透镜的阿贝数。

通过选择这种玻璃类型，“更好地校正色差”变得可行。

第三透镜组优选配置有，从物侧起依次为正透镜、正透镜、负透镜这三个透镜。但是，可适当地结合从物侧起的第二正透镜和第三负透镜。

对于进一步追求缩小尺寸同时保持足够的像差校正方面，非球面是必要的。优选至少第二透镜组和第三透镜组每个都具有一个或多个非球面。特别是在第二透镜组中，将非球面应用到“在最接近物侧上的表面和在最接近像侧上的表面”将获得高效率的失真和像散等的校正，其可能随着对于广角的追求而增大。

作为非球面透镜，可采用下面的方式：由光学玻璃和光学塑料(玻璃模制非球面透镜、塑料模制非球面透镜)模制而成的透镜，其中在玻璃透镜的平面上形成薄树脂层并且该树脂层的表面制成非球面的透镜(称为混合非球面球面或者复制非球面透镜)。

使得孔径的开口直径“不受放大率改变而保持恒定”优选用于机械结构的简单化。但是，“与在更短焦距端处的开口直径相比增加在更长焦距端处的开口直径”，能够降低伴随放大率改变的F数的变化。并且当到达像面的光的数量不得不被降低时，可减小孔径；但是，优选“通过插入ND滤光器或类似物降低光量”，而不明显改变孔径，这可以防止分辨能力由于衍射现象而降低。

因此如上所述，根据本发明实现了一种新的变焦透镜。本发明的变焦透镜，如在下面的实施例所述，能够充分校正像差，并在广角端处的半视角为38度或更大时，获得大于6.5-10的放大率比率，所述半视角是一个足够宽的视角；此外，其适用于缩小尺寸，因为其可以配置有10-12个透镜，并能够实现对应于5-8百万像素的成像元件的分辩力。

尽管已经根据具体实施例描述了本发明，其不限于此。应当理解，在不脱离由下面的权利要求书所限定的本发明的范围的条件下，可由本领域技术人员对描述的实施例进行改变。此外，元件的数量、位置、形状或类似物不限于上面的实施例，并可改变至用于实施本发明的优选的元件的数量、位置、形状或类似物。此外，本发明公开的元件或部件对于公众而言并不是专用的，无论该元件或部件是否在下面的权利要求书中被清楚地引用。

Claims

1、一种用于拍摄物体图像的变焦透镜，其包括：

至少一个具有正折射光焦度的第一透镜组；

至少一个具有负折射光焦度的第二透镜组；

至少一个具有正折射光焦度的第三透镜组，从物侧依次放置第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，该第三透镜组具有至少一个正透镜，当从广角端向望远端改变放大率时，该第一透镜组和第二透镜组之间的间距增大，第二透镜组和第三透镜组之间的间距减小，

在正交二维坐标平面中，在纵坐标上采用由以下公式定义的局部色散率θ_g，F：θ_g，F＝(n_g-n_F)/(n_F-n_c)，其中n_g是g线的折射率，n_F是F线的折射率，n_c是c线的折射率，并且在横坐标上采用阿贝数v_d，当连接坐标点(v_d，θ_g，F)为标准玻璃类型K7的坐标点(60.49，0.5432)和坐标点(v_d，θ_g，F)为标准玻璃类型F2的坐标点(36.26，0.5830)的直线被定义为基准线，并且在二维坐标面上玻璃类型的局部色散率θ_g，F距离基准线的偏离被定义为玻璃类型的反常色散Δθ_g，F时，第三透镜组的正透镜的折射率N_d和阿贝数v_d以及反常色散Δθ_g，F满足下面的条件(1)至(3)：

(1)N_d＞1.58

(2)v_d＞60.0

(3)0.05＞Δθ_g，F＞0.003，

该第三透镜组包括至少两个正透镜和一个负透镜，其中一个正透镜满足条件(1)至(3)，另一个正透镜具有非球面，

并且，具有面对像侧的凹度很大的表面的所述负透镜位于第三透镜组的最靠近像侧，在该负透镜的像侧上的透镜表面的曲率半径r_3R和在广角端的整个系统的焦距f_w满足下面的条件(5)：

(5)0.8＜|r_3R|/f_w＜1.6。

2、根据权利要求1的变焦透镜，还包括在第二透镜组和第三透镜组之间的孔径光阑，其中当从广角端向望远端改变放大率时，该第一透镜组和第三透镜组以这样的方式朝向物侧移动：第一透镜组和第二透镜组之间的间距增大，第二透镜组和第三透镜组之间的间距减小。

3、根据权利要求1的变焦透镜，还包括在第三透镜组的像侧上的第四透镜组，其中当从广角端向望远端改变放大率时，该第一透镜组和第二透镜组之间的间距增大，第二透镜组和第三透镜组之间的间距减小，第三透镜组和第四透镜组之间的间距改变。

4、根据权利要求3的变焦透镜，还包括在第二透镜组和第三透镜组之间的孔径光阑，其中当从广角端向望远端改变放大率时，该第一透镜组和第三透镜组以这样的方式朝向物侧移动：第一透镜组和第二透镜组之间的间距增大，第二透镜组和第三透镜组之间的间距减小，第三透镜组和第四透镜组之间的间距增大。

5、根据权利要求1至4中任一权利要求的变焦透镜，其中当从广角端向望远端改变放大率时，第一透镜组的总移动距离X₁和在望远端的整个系统的焦距f_T满足下面的条件(6)：

(6)0.20＜X₁/f_T＜0.70。

6、根据权利要求1至4中任一权利要求的变焦透镜，其中当从广角端向望远端改变放大率时，第三透镜组的总移动距离X₃和在望远端的整个系统的焦距f_T满足下面的条件(7)：

(7)0.15＜X₃/f_T＜0.40。

7、根据权利要求1至4中任一权利要求的变焦透镜，其中第一透镜组的焦距f₁和在广角端的整个系统的焦距f_w满足下面的条件(9)：

(9)5.0＜f₁/f_w＜11.0。

8、一种用于拍摄物体图像的变焦透镜，其包括：

至少一个具有正折射光焦度的第一透镜组；

至少一个具有负折射光焦度的第二透镜组；

(1)N_d＞1.58

(2)v_d＞60.0

(3)0.05＞Δθ_g，F＞0.003，

第三透镜组的正透镜之一满足条件(1)至(3)，并且该正透镜的焦距f_ap和在广角端整个系统的焦距f_w满足下面的条件(4)：

(4)1.0＜f_ap/f_w＜2.5。

9、一种用于拍摄物体图像的变焦透镜，其包括：

至少一个具有正折射光焦度的第一透镜组；

至少一个具有负折射光焦度的第二透镜组；

(1)N_d＞1.58

(2)v_d＞60.0

(3)0.05＞Δθ_g，F＞0.003，

第二透镜组的焦距f₂和第三透镜组的焦距f₃满足下面的条件(8)：

(8)0.45＜|f₂|/f₃＜0.85。

10、一种成像设备，该成像设备包含根据权利要求1至4中任一权利要求的变焦透镜作为摄影变焦透镜。

11、根据权利要求10的成像设备，其中通过该变焦透镜在彩色成像元件的光接收表面上形成物体图像。

12、根据权利要求11的成像设备，其中该成像元件具有大于8百万的像素。

13、一种个人数字助理，包括根据权利要求10的成像设备。