变焦透镜系统技术方案

本发明专利技术提供了一种适用于采用固态成象装置的图象采集系统的变焦透镜系统，具有大约为三的变焦比，较小的透镜总长度和优越的光学性能。根据本发明专利技术的一个方面，变焦透镜系统从物方依次包括，具有负折射光焦度的第一透镜组Ｇ１，具有正折射光焦度的第二透镜组Ｇ２，和具有正折射光焦度的第三透镜组Ｇ３。通过改变相邻透镜组之间的距离来进行变焦。第一透镜组Ｇ１包括两个负透镜元件Ｌ１１、Ｌ１２和一个正透镜元件Ｌ１３。第二透镜组Ｇ２包括三个透镜元件，由第一正透镜元件Ｌ２１、第二正透镜元件Ｌ２２和负透镜元件Ｌ２３组成。第三透镜组Ｇ３包括至少一个正透镜元件Ｌ３１。满足既定的条件式。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种小型变焦透镜系统，具体地说，涉及一种为适用于比如数字静态相机而使其整个光学系统专门设计成小型的变焦透镜系统。在日本专利申请公开No.10-293253中已提出一种三透镜组变焦透镜系统，从物方依次具有一个具有负折射光焦度的第一透镜组，一个具有正折射光焦度的第二透镜组，和一个具有正折射光焦度的第三透镜组，其中通过移动第一透镜组和第二透镜组来实现从广角端状态至摄远端状态的变焦。然而，日本专利申请公开No.10-293253中提出的变焦透镜系统具有如下缺点，例如构成各透镜组的较大量的透镜元件，较大的透镜总长度，和较高的制造成本。另外，日本专利申请公开No.2001-13408公开了一种光学系统，其中构成第一透镜组的透镜元件数量得以减少。然而，在具有负折射光焦度的第一透镜组的最靠近物方设置有一个正透镜元件，使得其具有如下缺点，即当使透镜系统具有更宽的视角时透镜系统的直径不可避免地变大。另外，由于第一透镜组在广角端状态与孔径光阑之间间隔较大，使得入射在第一透镜组上的离轴光线高度变大，从而构成第一透镜组的各透镜直径变大。其结果是，透镜系统具有整个光学系统变大的缺点。根据本专利技术的一个方面，一种变焦透镜系统，从物方依次包括，一个具有负折射光焦度的第一透镜组，一个具有正折射光焦度的第二透镜组，和一个具有正折射光焦度的第三透镜组。通过改变相邻透镜组之间的距离来实现变焦。第一透镜组包括两个负透镜元件和一个正透镜元件。第二透镜组包括三个透镜元件，由一个第一正透镜元件、一个第二正透镜元件和一个负透镜元件构成。第三透镜组包括至少一个正透镜元件。满足下述条件式(1)2.5＜TL/(ft×fw)1/2＜4.5 (1)其中TL表示变焦透镜系统最靠近物方的透镜表面与象平面之间的距离，fw表示变焦透镜系统在广角端状态的焦距，而ft表示变焦透镜系统在摄远端状态的焦距。图2A至2E为表示根据实例1的变焦透镜系统在广角端状态的各种象差的曲线图。图3A至3E为表示根据实例1的变焦透镜系统在中间焦距状态的各种象差的曲线图。图4A至4E为表示根据实例1的变焦透镜系统在摄远端状态的各种象差的曲线图。图5为根据本专利技术实例2的变焦透镜系统的剖面图。图6A至6E为表示根据实例2的变焦透镜系统在广角端状态的各种象差的曲线图。图7A至7E为表示根据实例2的变焦透镜系统在中间焦距状态的各种象差的曲线图。图8A至8E为表示根据实例2的变焦透镜系统在摄远端状态的各种象差的曲线图。图9为根据本专利技术实例3的变焦透镜系统的剖面图。图10A至10E为表示根据实例3的变焦透镜系统在广角端状态的各种象差的曲线图。图11A至11E为表示根据实例3的变焦透镜系统在中间焦距状态的各种象差的曲线图。图12A至12E为表示根据实例3的变焦透镜系统在摄远端状态的各种象差的曲线图。条件式(1)限定了透镜总长度相对于变焦透镜系统焦距的尺寸。如果比值TL/(ft×fw)1/2超过条件式(1)的上限，则变焦透镜系统的透镜总长度变得太长，以致于变焦透镜系统不能小型化。另一方面，如果该比值落入条件式(1)的下限之下，则构成根据本专利技术变焦透镜系统的诸多透镜元件不能设置。优选在从广角端状态至摄远端状态的整个变焦范围中满足条件式(1)。另外，所述上限和下限之一或者两者分别满足4.2和3.0则更为优选。在本专利技术中，优选第一透镜组由一个由具有朝向象方凹表面的负弯月透镜构成的第一负透镜元件、一个第二负透镜元件、和一个由具有朝向物方凸表面的正弯月透镜构成的正透镜元件所组成；第二透镜组由一个第一正透镜元件、和一个由具有双凸形状的第二正透镜元件与一个负透镜元件胶合而构成的胶合透镜所组成；以及第三透镜组仅由一个正透镜元件所组成。另外，更优选第二透镜组的最靠近物方透镜具有一个朝向物方的凸表面，第二透镜组的最靠近象方透镜具有一个朝向象方的凹表面，并且满足下面的条件式(2)-3.0＜(G2r1+G2r2)/(G2r2-G2r1)＜-1.8 (2)其中G2r1表示第二透镜组最靠近物方表面的曲率半径，G2r2表示第二透镜组最靠近象方表面的曲率半径。条件式(2)限定了第二透镜组的透镜形状。如果比值(G2r1+G2r2)/(G2r2-G2r1)落入条件式(2)的下限以下，则由最靠近物方设置的正透镜元件所产生的球差在负方向变得过大，使得难于校正变焦透镜系统整个透镜元件的球差。另一方面，如果该比值超过了条件式(2)的上限，则由最靠近象方设置的负透镜元件所产生的球差在正方向变得过大，使得难于校正变焦透镜系统整个透镜元件的球差。另外，在本专利技术中，优选满足下面的条件式(3)-2.0＜(G3r1+G3r2)/(G3r2-G3r1)＜-0.1(3)其中G3r1表示第三透镜组最靠近物方表面的曲率半径，G3r2表示第三透镜组最靠近象方表面的曲率半径。条件式(3)限定了第三透镜组的透镜形状。如果比值(G3r1+G3r2)/(G3r2-G3r1)超过了条件式(3)的上限，则难于满意地校正象散和畸变。另一方面，如果该比值落入条件式(3)的下限以下，则难于满意地校正象散和畸变，因而是不利的。另外，优选第二透镜组或第三透镜组具有至少一个非球面表面。非球面表面由下式表示X(y)＝y2/]+C4·y4+C6·y6+C8·y8+C10·y10其中X(y)表示从非球面表面顶点的切平面至非球面表面高度y处的位置之间沿光轴的距离，r表示傍轴曲率半径，K表示圆锥系数，以及Ci表示第i级非球面系数。在本专利技术中，当透镜组位置状态从广角端状态移动至摄远端状态时，优选移动第一透镜组，沿物方方向移动第二透镜组，并且第三透镜组固定。另外，当从无限远至近物聚焦时，优选沿物方方向移动第三透镜组。通过采用上述结构，可以简化变焦机构，因而可以实现小型的变焦透镜系统。下面参照附图说明根据本专利技术的数值例。<实例1>图1为根据本专利技术实例1的变焦透镜系统的剖面图。该变焦透镜系统从物方依次包括，具有负折射光焦度的第一透镜组G1，孔径光阑SP，具有正折射光焦度的第二透镜组G2，和具有正折射光焦度的第三透镜组G3。当透镜组位置状态从广角端状态至摄远端状态移动时，移动第一透镜组G1和第二透镜组G2并且固定第三透镜组G3，使得第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离减小而第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的距离增大。第一透镜组G1从物方依次由一个由具有朝向象方凹表面的负弯月透镜构成的负透镜元件L11、一个具有双凹形状的负透镜元件L12、和一个由具有朝向物方凸表面的正弯月透镜构成的正透镜元件L13所组成。第二透镜组G2由一个具有双凸形状的正透镜元件L21、一个具有双凸形状的正透镜元件L22和一个具有双凹形状的负透镜元件L23组成，其中正透镜元件L22与负透镜元件L23胶合以形成一胶合透镜。另外，具有双凸形状的正透镜元件L21的物方表面是非球面表面。第三透镜组G3仅由一个具有双凸形状的正透镜元件L31组成，其物方表面是非球面表面。通过沿物方方向移动第三透镜组G3进行从无限远至近物的聚焦。与实例1有关的各种数值列在表1中。在中，f表示焦距，FNO表示f数，并且2ω表示视角。在中，第一栏为从物方依次计数的表面数，第二栏“r”为透镜表面的曲率半径，第三栏“d”本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变焦透镜系统，从物方依次包括，一个具有负折射光焦度的第一透镜组；一个具有正折射光焦度的第二透镜组；和一个具有正折射光焦度的第三透镜组；通过改变相邻透镜组之间的距离来进行变焦； 其中， 第一透镜组包括两个负透镜元件和一个正透镜元件， 第二透镜组包括三个透镜元件，由一个第一正透镜元件、一个第二正透镜元件和一个负透镜元件构成，以及 第三透镜组包括至少一个正透镜元件；并且 其中满足下述条件式： ２．５＜ＴＬ／（ｆｔ×ｆｗ）↑［１／２］＜４．５ 其中ＴＬ表示该变焦透镜系统最靠近物方的透镜表面与象平面之间的距离，ｆｗ表示该变焦透镜系统在广角端状态的焦距，而ｆｔ表示该变焦透镜系统在摄远端状态的焦距。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：水口圭子，芝山敦史，
申请(专利权)人：株式会社尼康，
类型：发明
国别省市：JP[日本]