CN100414341C - 变焦镜头系统和包括变焦镜头系统的图像拾取设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及变焦镜头系统和包括变焦镜头系统的图像拾取设备。至少一个示例性实施方案涉及一种变焦镜头系统，它从物侧至像侧顺序包括正折光力的第一透镜单元、负折光力的第二透镜单元、正折光力的第三透镜单元以及正折光力的第四透镜单元。至少第二透镜单元和第四透镜单元在变焦过程中移动。第三透镜单元从物侧至像侧顺序包括三个透镜元件，即正透镜元件、负透镜元件、以及正透镜元件。第四透镜单元从物侧至像侧顺序包括两个透镜元件，即正透镜元件和负透镜元件。变焦镜头系统的上述结构允许适当设定第四透镜单元的图像放大率以及第三和第四透镜单元的焦距。

Description

变焦镜头系统和包括变焦镜头系统的图像拾取设备

技术领域

本发明涉及一种变焦镜头系统，尤其是但不限于一种适合用作图像拾取设备的摄影镜头系统的变焦镜头系统。

背景技术

存在对用于图像拾取设备的具有高变焦比的摄影光学系统的紧凑型高分辨率变焦镜头的市场需求。

为了便于实现紧凑性，已经开发了并且在如下专利文献中讨论了一种变焦镜头系统：日本专利公开No.8-304700，日本专利公开No.2000-121941，日本专利公开No.2003-295053，日本专利公开No.5-027167，日本专利公开No.11-202198(对应于美国专利US6441968)，以及日本专利公开No.4-43311(对应于美国专利US5189558)，该变焦镜头系统按照从物侧至像侧的顺序包括四个透镜单元，包括正折光力的第一透镜单元、负折光力的第二透镜单元、正折光力的第三透镜单元以及正折光力的第四透镜单元。在所讨论的变焦镜头系统中，移动用于变焦的第二透镜单元来改变放大率，同时移动第四透镜单元来补偿与放大率变化相关的像面变化。

在日本专利公开No.5-027167中披露的变焦镜头系统具有便于1/3英寸或者1/4英寸图像拾取设备使用的镜头结构，并且可以使用多个非球面来减少透镜数量。

在日本专利公开No.5-027167中披露的变焦镜头系统中，第三透镜单元按照从物侧至像侧的顺序包括两个正透镜元件和一个负透镜元件来主要补偿球面像差。因此，在第三透镜单元中，最接近物体的正透镜元件具有高的折光力，在两侧都是凸面。在具有这种形状的正透镜元件中，由于在接近光轴的光线和接近正透镜元件的边缘的其他光线之间在光程长度上存在相当大的差别，因此难以对不同的波长实现同等程度的像差补偿。另外，由于第四透镜单元由单个正透镜元件构成，因此对于色差的补偿可能是不够的。

在日本专利公开No.4-43311(对应于美国专利No.5,189,558)中披露的变焦镜头系统包括仅由一个或者两个正透镜元件构成的第四透镜单元。因此，对于色差的补偿可能是不够的。另外，在第三透镜单元中包括的三个正透镜元件和在第四透镜单元中包括的一个或者两个正透镜元件会使该变焦镜头系统的整体长度增加。

通常，在变焦镜头系统中，增加每个透镜单元的折光力会减少为了实现预定变焦比所需要的每个透镜单元的移动量。这意味着可以提高变焦比同时缩短变焦镜头系统的整体长度。

但是，简单地增加每个透镜单元的折光力会导致变焦过程中像差的更大变化，并使得难以提供良好的光学性能。

发明内容

本发明涉及一种用作图像拾取设备(例如摄像机、卤化银照相机或者数码照相机，以及相关领域的普通技术人员已知的其他图像拾取设备或者等同物)的摄影镜头系统的变焦镜头系统。

至少一个示例性实施方案涉及一种紧凑型变焦镜头系统，由于每个透镜单元具有适当折光力，并且该变焦镜头系统有适当的镜头结构，所述系统具有高的变焦比，并在至少部分(例如全部)变焦范围上提供高水平的光学性能。

变焦镜头系统的一个示例性实施方案按照从物侧至像侧的顺序包括：正折光力的第一透镜单元(其中折光力＝屈光力＝焦距的倒数)、负折光力的第二透镜单元、正折光力的第三透镜单元以及正折光力的第四透镜单元。在该变焦镜头系统中，至少第二透镜单元和第四透镜单元在变焦过程中移动。第三透镜单元按照从物侧至像侧顺序包括三个透镜元件，包括正透镜元件、负透镜元件以及正透镜元件。第四透镜单元按照从物侧至像侧的顺序包括正透镜元件和负透镜元件。满足以下条件：

1.2＜β4t/β4w＜2.5

0.76＜f3/(fw·ft)^1/2＜0.99

2.0＜f4/fw＜3.2

其中β4w是第四透镜单元在广角端的成像放大率，β4t是第四透镜单元在望远端的成像放大率，f3是第三透镜单元的焦距，f4是第四透镜单元的焦距，fw是变焦镜头系统在广角端的焦距，ft是变焦镜头系统在望远端的焦距。

从以下结合附图对示例性实施方案所做的描述中可以清楚本发明的其他特征。

附图说明

图1是示例性实施方案1的变焦镜头系统在广角端的剖面图；

图2是示例性实施方案1的变焦镜头系统在广角端的各种像差的曲线图；

图3是示例性实施方案1的变焦镜头系统在中间变焦位置的各种像差的曲线图；

图4是示例性实施方案1的变焦镜头系统在望远端的各种像差的曲线图；

图5是示例性实施方案2的变焦镜头系统在广角端的剖面图；

图6是示例性实施方案2的变焦镜头系统在广角端的各种像差的曲线图；

图7是示例性实施方案2的变焦镜头系统在中间变焦位置的各种像差的曲线图；

图8是示例性实施方案2的变焦镜头系统在望远端的各种像差的曲线图；

图9是示例性实施方案3的变焦镜头系统在广角端的剖面图；

图10是示例性实施方案3的变焦镜头系统在广角端的各种像差的曲线图；

图11是示例性实施方案3的变焦镜头系统在中间变焦位置的各种像差的曲线图；

图12是示例性实施方案3的变焦镜头系统在望远端的各种像差的曲线图；

图13是显示根据至少一个示例性实施方案的图像拾取设备的主要部分的示意图。

具体实施方式

下面对至少一个示例性实施方案的描述仅为说明性质，不是要对本发明、其用途和使用加以限制。

以下不会详细讨论相关领域普通技术人员所知道的工艺、技术、设备和材料，例如透镜元件的制造和它们的材料，但是它们在适当的时候是用来使本说明书能够实现的一部分。

在此处所图解和所讨论的所有例子中，任何具体的值例如变焦比和F数应被解释为仅是说明性的而不是限制性的。因此，示例性实施方案的其他实施例可以具有不同的值。

需要指出，在附图中，类似的附图标记和字母用来表示类似的项目，并且一旦在一个图中定义了一个项目，在以后的图中将有可能不再加以讨论。

下面描述变焦镜头系统和包括该变焦镜头系统的图像拾取设备的示例性实施方案。

图1是示例性实施方案1的变焦镜头系统在广角端的剖面图，图2、图3和图4分别是沿着纵轴Y轴画出的示例性实施方案1的变焦镜头系统在广角端、在中间变焦位置和在望远端的各种像差的曲线图，其中在球面像差曲线图中的Y轴是入射光瞳半径，在象散、畸变、放大色差曲线图中的Y轴是图像高度。

图5是示例性实施方案2的变焦镜头系统在广角端的剖面图，图6、图7和图8分别是示例性实施方案2的变焦镜头系统在广角端、在中间变焦位置和在望远端的各种像差的曲线图。

图9是示例性实施方案3的变焦镜头系统在广角端的剖面图，图10、图11和图12分别是示例性实施方案3的变焦镜头系统在广角端、在中间变焦位置和在望远端的各种像差的曲线图。

图13是显示包括至少一个示例性实施方案的变焦镜头系统的摄像机(图像拾取设备的一个例子)的主要部分的示意图。

至少一个示例性实施方案的变焦镜头系统可以作为图像拾取设备中的摄影镜头系统。在每个剖面图中(图1、图5和图9)，左侧对应于物侧(或者前侧)，右侧对应于像侧(或者后侧)。

如果在每个示例性实施方案中的变焦镜头系统作为投影仪的投影镜头系统，则左侧对应于屏幕，右侧对应于被投影的图像。

在图1、图5和图9中所示的变焦镜头系统分别包括正折光力(折光力＝屈光力＝焦距的倒数)的第一透镜单元L1，负折光力的第二透镜单元L2，正折光力的第三透镜单元L3，以及正折光力的第四透镜单元L4，其中孔径光阑SP位于第三透镜单元L3中。

光学部件G对应于滤光器、面板或者相关领域普通技术人员已知的其他等效的滤光器。如果每个示例性实施方案中的变焦镜头系统作为摄像机或者数码照相机的摄影光学系统，像面IP对应于固体图像拾取器件(光电转换器)，比如电荷耦合器件(CCD)传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器的成像表面。如果该变焦镜头系统作为银盐胶卷照相机的摄影光学系统，那么像面IP对应于胶卷表面。

在每个示例性实施方案的像差曲线图中，d和g分别表示d光线和g光线；ΔM和ΔS分别表示子午像面和弧矢像面。g光线代表放大色差(横向色差)。

在每个示例性实施方案中，广角端和望远端是当用于改变放大率的透镜单元(也就是第二透镜单元)位于沿着光轴可以机械移动的范围的两端中的一端处时的变焦位置。

在每个示例性实施方案中，在从广角端向望远端变焦的过程中，如图1、图5和图9的箭头所示，第二透镜单元L2a-c向像侧移动(例如A1、A2和A3)，以改变放大率，而第四透镜单元L4a-c沿着凸向物侧的轨迹移动(例如4aa、4ab和4ac)，以补偿与放大率变化相关联的像面变化。

在每个示例性实施方案中，通过后对焦类型的方法进行对焦，其中第四透镜单元L4a-c沿着光轴移动(例如4ac、4bc和4cc)。实线曲线4aa-c和虚线曲线4ba-c分别表示在对无穷远物体和近物体对焦的过程中，用于补偿与放大率变化相关联的像面变化的第四透镜单元L4a-c的运动。由于第四透镜单元L4a-c沿着凸向物侧的轨迹移动，因此可以有效利用第三透镜单元L3a-c和第四透镜单元L4a-c之间的空间，可以有效地缩短变焦镜头系统的总体长度。

为了在广角端从无穷远物体向近的物体进行对焦，如箭头4ca-c所示向前移动第四透镜单元L4a-c。

在每个示例性实施方案中，没有为了变焦和对焦而沿着光轴移动的第一透镜单元L1a-c、第三透镜单元L3a-c和孔径光阑SP可以在必要时进行移动以补偿像差。

在每个示例性实施方案的变焦镜头系统中，根据在第三透镜单元L3a-c中或者附近的光束的直径来确定在广角端的孔径比(F数的倒数)。根据至少一个示例性实施方案，第三透镜单元L3可以在广角端补偿球面像差和纵向色差，但是也可以在从广角端至望远端的变焦范围的至少一部分(例如，在某些情况下是全部的变焦范围)中补偿像场弯曲。因此在每个示例性实施方案中，第三透镜单元L3a-c按照从物侧向像侧的顺序包括，具有正透镜元件G31a-c、负透镜元件G32a-c以及正透镜元件G33a-c这三个透镜元件的第一透镜组。另外，第四透镜单元L4a-c按照从物侧向像侧的顺序包括可以包括一对正和负透镜元件的第二透镜组。这种镜头结构允许在广角端有效补偿球面像差和纵向色差。

通常，对于在光学系统中彼此接近的多个表面，难以对不同类型的像差例如球面像差和像场弯曲进行有效补偿。

在每个示例性实施方案的变焦镜头系统的第三透镜单元L3a-c中，可以将透镜元件设置成使得沿着光束的行进方向彼此不相邻的两个表面是非球面。这不仅允许在广角端有效补偿球面像差，而且允许在至少部分(例如整个)变焦范围中有效补偿像场弯曲。如果在光束行进方向彼此相邻的两个表面被充分间隔开，也可以实现类似效果。但是，这种方式不优选，因为这会导致变焦镜头系统整体长度的增加。

在示例性实施方案1中，在正透镜元件G31a的物侧的透镜表面和在正透镜元件G33a的物侧的透镜表面是非球面。在示例性实施方案2中，在正透镜元件G31b的物侧的透镜表面和在正透镜元件G33b的像侧的透镜表面是非球面。在示例性实施方案3中，在正透镜元件G31c的物侧的透镜表面和在负透镜元件G32c的像侧的透镜表面是非球面。

在每个示例性实施方案中，每个透镜单元的上述简单结构不仅能减少镜头系统的整个长度，而且可以在至少部分(例如整个)变焦范围上并且沿着至少部分(例如整个)物距提供高的光学性能。

在每个示例性实施方案的变焦镜头系统中，第一透镜单元L1a-c和第二透镜单元L2a-c如下构成。

第一透镜单元L1a-c按照从物侧向像侧的顺序包括：通过将负的凹凸透镜元件(可以在物侧具有凸表面)粘在正透镜元件上而形成的组合(例如粘合)透镜，以及一个正凹凸透镜元件(可以在物侧具有凸表面)。

第二透镜单元L2a-c按照从物侧向像侧的顺序包括：负透镜元件，其中在像侧的表面的折光力的绝对值大于在物侧的表面的该值；双凹负透镜元件；以及正透镜元件(可以在物侧具有凸表面)。

第二透镜单元L2a-c的这种结构能有效补偿在变焦过程中改变的各种像差，例如像场弯曲和畸变。

以下将描述每个示例性实施方案的其他特征。

在至少一个示例性实施方案中可以满足如下条件：

1.2＜β4t/β4w＜2.5         ……(1)

0.76＜f3/(fw·ft)^1/2＜0.99  ……(2)

2.0＜f4/fw＜3.2             ……(3)

其中β4w是第四透镜单元L4a-c在广角端的成像放大率，β4t是第四透镜单元在望远端的成像放大率，f3是第三透镜单元L3a-c的焦距，f4是第四透镜单元L4a-c的焦距，fw是变焦镜头系统在广角端的焦距，ft是变焦镜头系统在望远端的焦距。

条件表达式(1)限定了第四透镜单元L4a-c的放大率，以有效实现预定的变焦比。如果超过了条件表达式(1)的上限，第四透镜单元L4a-c在望远端就明显朝着像侧移动。这会使得难以确保足够的后调焦(空间)。另一方面，如果超过条件表达式(1)的下限，在变焦过程中在某些情况下就必须提高第二透镜单元L2的折光力，以实现预定的变焦比例而不改变变焦镜头系统的整体长度。但是，这会使得难以在整个变焦范围中有效补偿像场弯曲和畸变。

条件表达式(2)限定了第三透镜单元L3a-c的焦距。如果超过了条件表达式(2)的上限，增加第三透镜单元L3a-c的焦距，则相应地提高了变焦镜头系统的整体长度。另一方面，如果超过条件表达式(2)的下限，降低第三透镜单元L3a-c的焦距，则难以有效补偿主要在广角端的球面像差和纵向色差。

条件表达式(3)限定了第四透镜单元L4a-c的焦距。如果超过了条件表达式(3)的上限，后调焦的过度增加会导致变焦镜头系统的整体长度的增加。另外，由于与满足条件表达式(3)的情况相比第四透镜单元L4a-c的移动量变大，在某些变焦位置处，第三透镜单元L3a-c和第四透镜单元L4a-c之间沿着光轴的距离会减小，在这种情况下难以确保足够空间来容纳镜头筒和光屏蔽部件。另一方面，如果超过条件表达式(3)的下限，降低第四透镜单元L4a-c的焦距，则难以确保足够的后调焦(空间)。另外，由于在第四透镜单元L4a-c中产生的像差量增加，因此可能增加透镜元件和非球面的数量。

在至少一个示例性实施方案中，条件表达式(1)至(3)的数值范围可以定义如下：

1.3＜β4t/β4w＜2.4         ……(1a)

0.74＜f3/(fw·ft)^1/2＜0.96  ……(2a)

2.1＜f4/fw＜3.1      ……(3a)

也可以满足如下条件：

0.33＜D3a/TD3＜0.40  ……(4)

其中，在第三透镜单元L3a-c中，D3a是正透镜元件G31a-c(最接近物体)和负透镜元件G32a-c(第二接近物体)之间的距离，TD3是在最接近物体的透镜表面和最接近像的透镜表面之间的距离(也就是第三透镜单元L3a-c沿着光轴的厚度)。

条件表达式(4)限定了在第三透镜单元L3a-c中在正透镜元件G31a-c和负透镜元件G32a-c之间的距离。如果超过了条件表达式(4)的上限，则会增加变焦镜头系统的整体长度或者难以加工透镜元件(因为它们的厚度减小)。另一方面，如果超过条件表达式(4)的下限，则难以在广角端在整个变焦范围有效补偿球面像差和像场弯曲。

在至少一个另外的示例性实施方案中，条件表达式(4)的数值范围可以定义如下：

0.34＜D3a/TD3＜0.39  ……(4a)

也可以满足如下条件：

-0.20＜f4/R4r＜0.20  ……(5)

其中，在第四透镜单元L4a-c中，R4r是最接近像的透镜表面的曲率半径。

条件表达式(5)限定了在第四透镜单元L4a-c中最接近像的透镜表面的曲率半径。如果超过了条件表达式(5)的上限，最接近物体的透镜表面的过度的正折光力会使得难以有效补偿球面像差。另外，最接近像的透镜表面变得强烈的凹陷，收集被反射离开设置在固体图像拾取器件(例如CCD传感器)的光入射侧上的面板、低通滤光器或者本领域技术人员已知的其他等效的滤光器的光，很容易导致严重的重影。另一方面，如果超过条件表达式(5)的下限，最接近像的透镜表面的正折光力的增加和最接近物体的透镜表面的正折光力的过度降低，会使得难以有效补偿球面像差。

在至少一个示例性的实施方案中，条件表达式(5)的数值范围可以定义如下：

-0.15＜f4/R4r＜0.15  ……(5a)

有效增加变焦比而不会增加变焦系统的整体长度的一个有效方式是，移动第二透镜单元L2a-c以使在望远端时与第三透镜单元L3a-c的距离最小化。但是将孔径光阑设置在第三透镜单元L3a-c的物侧，会对在望远端时第二透镜单元L2a-c在接近第三透镜单元L3a-c的过程中的运动造成妨碍。因此，在至少一个示例性实施方案的变焦镜头系统中，可以将孔径光阑SP设置在第三透镜单元L3a-c中，以便第二透镜单元L2a-c和第三透镜单元L3a-c在望远端彼此接近。在每个示例性实施方案的第三透镜元件L31a-c中，正透镜元件G31a-c和负透镜元件G32a-c可以在条件表达式(4)所限定的范围内彼此间隔开，并在它们之间提供允许设置孔径光阑SP的空间。

可以满足以下条件：

4.9＜f1/fw＜5.5               ……(6)

-0.42＜f2/(fw·ft)^1/2＜-0.35  ……(7)

其中f1是第一透镜单元L1的焦距，f2是第二透镜单元L2的焦距。

条件表达式(6)限定了第一透镜单元L1a-c的焦距。如果超过了条件表达式(6)的上限，第一透镜单元L1a-c的焦距变得过大，就会降低通过移动第二透镜单元L2a-c来改变放大率的效果。另外，第二透镜单元L2a-c的用以改变放大率来确保足够的变焦比的移动量的增加会导致变焦镜头系统的整体长度增加。另一方面，如果超过条件表达式(6)的下限，第一透镜单元L1a-c的焦距变得过小，由第一透镜单元L1a-c主要补偿的在望远端的球面像差和纵向色差就会恶化。

条件表达式(7)限定了第二透镜单元L2a-c的焦距。如果超过了条件表达式(7)的上限，第二透镜单元L2a-c的折光力变得过高，就难以在整个变焦范围上补偿像场弯曲和畸变。另一方面，如果超过条件表达式(7)的下限，第二透镜单元L2a-c的折光力变得过低，则第二透镜单元L2a-c的用以改变放大率的移动量就会增加。这会使得难以减小变焦镜头系统的整体长度。

在至少一个另外的示例性实施方案中，条件表达式(6)和(7)的数值范围可以限定如下：

5.0＜f1/fw＜5.4               ……(6a)

-0.41＜f2/(fw·ft)^1/2＜-0.36  ……(7a)

根据上述的每个示例性实施方案，可以实现具有短的整体长度并且提供高的光学性能的变焦镜头系统。

以下描述分别对应于示例性实施方案1、2和3的数值例1、2和3。在每个数值例中，“i”表示从物侧开始的表面的次序，Ri表示第i个表面的曲率半径，Di表示第i个表面和第(i+1)个表面之间的距离，Ni表示对d光线的折射率，vi表示对d光线的阿贝数。

在每个数值例1、2和3中，最接近像的两个平的表面是光学部件G。

在离光轴的高度h处，非球面沿着光轴相对于表面顶点的移动量x表示如下：

$x=\frac{{(1/R)h}^2}{1+\sqrt{[1-(1+k){(h/R)}^2]}}{\mathrm{Bh}}^4+{\mathrm{Ch}}^6$

其中R是旁轴曲率半径，k是圆锥常数，B和C是非球面系数。

另外，“e-X”表示“×10^-x”，f表示焦距，Fno表示F数，ω表示半视场角。表1中显示了在上述各条件表达式和数值例中的各数值之间的关系。

数值例1：

f＝6.26-60.91  Fno＝1.85-3.00  2ω＝55.2°-6.2°

R1＝34.455     D1＝1.20     N1＝1.846660  v1＝23.9

R2＝21.767     D2＝4.80     N2＝1.487490  v2＝70.2

R3＝-302.945   D3＝0.20

R4＝20.075     D4＝3.05     N3＝1.603112  v3＝60.6

R5＝68.710     D5＝可变

R6＝67.686     D6＝0.70     N4＝1.882997  v4＝40.8

R7＝6.518      D7＝2.55

R8＝-20.228    D8＝0.60     N5＝1.487490  v5＝70.2

R9＝13.170     D9＝0.75

R10＝11.499    D10＝1.40    N6＝1.922860  v6＝18.9

R11＝28.242    D11＝可变

R12＝10.234    D12＝2.70    N7＝1.693500  v7＝53.2

R13＝∞        D13＝1.30

R14＝光阑      D14＝2.20

R15＝57.675    D15＝0.60    N8＝1.846660  v8＝23.9

R16＝9.699     D16＝0.40

R17＝14.563    D17＝1.90    N9＝1.583126  v9＝59.4

R18＝-46.395   D18＝可变

R19＝15.479    D19＝2.20    N10＝1.804000 v10＝46.6

R20＝-19.786   D20＝0.60    N11＝1.846660 v11＝23.9

R21＝-300.001  D21＝可变

R22＝∞        D22＝2.21    N12＝1.516330 v12＝64.1

R23＝∞

\焦距  6.26  19.41  60.91

可变间隔\

D5     0.70  12.16  19.18

D11    19.23 7.77   0.75

D18    5.34  2.39   9.66

D21    7.48  10.42  3.15

非球面系数

R12    k＝-2.43759e-01    B＝-5.03257e-05    C＝-3.03480e-07

R17    k＝-7.91694e-01    B＝-6.71555e-05    C＝0.00000e+00

数值例2

f＝6.28-61.57    Fno＝1.85-3.00    2ω＝55.0°-6.1°

R1＝39.498    D1＝1.20    N1＝2.003300    v1＝28.3

R2＝22.737    D2＝4.78    N2＝1.592400    v2＝68.3

R3＝-687.265  D3＝0.20

R4＝20.473    D4＝3.33    N3＝1.592400    v3＝68.3

R5＝87.940    D5＝可变

R6＝66.529    D6＝0.70    N4＝1.696797    v4＝55.5

R7＝5.916     D7＝2.95

R8＝-14.937   D8＝0.60    N5＝1.487490    v5＝70.2

R9＝14.803    D9＝0.57

R10＝10.951   D10＝1.15   N6＝1.922860    v6＝18.9

R11＝20.569   D11＝可变

R12＝9.943    D12＝3.05   N7＝1.693500    v7＝53.2

R13＝-41.794  D13＝2.00

R14＝光阑     D14＝1.60

R15＝80.742   D15＝0.60   N8＝1.805181    v8＝25.4

R16＝6.725    D16＝2.53   N9＝1.487490    v9＝70.2

R17＝293.660  D17＝可变

R18＝12.639   D18＝2.30   N10＝1.804000   v10＝46.6

R19＝-23.953  D19＝0.60   N11＝1.834000   v11＝37.2

R20＝603.052  D20＝可变

R21＝∞       D21＝2.21   N12＝1.516330   v12＝64.1

R22＝∞

\焦距  6.28    19.77   61.57

可变间隔\

D5     0.70    12.54   19.20

D11    19.34   7.50    0.84

D17    6.72    3.17    9.48

D20    4.34    7.89    1.58

非球面系数

R12    k＝-5.00073e-01  B＝-6.09516e-05  C＝-2.37695e-07

R17    k＝5.43630e+03   B＝2.33393e-04   C＝0.00000e+00

数值例3

f＝6.28-62.82    Fno＝1.85-3.00    2ω＝55.0°-6.0°

R1＝36.104      D1＝1.20    N1＝1.846660    v1＝23.9

R2＝21.71 7     D2＝4.80    N2＝1.516330    v2＝64.1

R3＝-446.101    D3＝0.20

R4＝20.034      D4＝3.10    N3＝1.603112    v3＝60.6

R5＝69.438      D5＝可变

R6＝55.981      D6＝0.70    N4＝1.882997    v4＝40.8

R7＝6.599       D7＝2.59

R8＝-24.148     D8＝0.60    N5＝1.487490    v5＝70.2

R9＝12.501      D9＝0.87

R10＝1 1.342    D10＝1.35   N6＝1.922860    v6＝18.9

R11＝26.476     D11＝可变

R12＝8.969      D12＝2.79   N7＝1.693500    v7＝53.2

R13＝-54.137    D13＝1.30

R14＝光阑       D14＝2.07

R15＝59.560     D15＝0.60   N8＝1.846660    v8＝23.9

R16＝6.958      D16＝0.37

R17＝10.684     D17＝2.44   N9＝1.487490    v9＝70.2

R18＝228.828    D18＝可变

R19＝12.580     D19＝2.39   N10＝1.834807   v10＝42.7

R20＝-15.412    D20＝0.60   N11＝1.761821   v11＝26.5

R21＝-1232.856  D21＝可变

R22＝∞         D22＝2.21   N12＝1.516330   v12＝64.1

R23＝∞

焦距\  6.28    19.39   62.82

可变间隔\

D5     0.70    12.16   19.18

D11    19.18   7.72    0.70

D18    3.87    1.65    8.94

D21    6.13    8.34    1.05

非球面系数

R12  k＝-3.52744e-01    B＝-7.91814e-05    C＝-1.02120e-06

R16  k＝-4.38557e-01    B＝2.54699e-04     C＝0.00000e+00

表1

下面描述使用至少一个示例性实施方案的变焦镜头系统作为摄影光学系统的示例性摄像机。

参考图13，摄像机包括：摄像机机身10；摄影光学系统11，包括根据至少一个示例性实施方案的变焦镜头系统；固体图像拾取器件(光电转换器)12，例如CCD传感器，它接收由摄影光学系统11形成的对象图像，并对所接收的对象图像进行光电转换；存储器13，用于记录由固体图像拾取器件12所形成的与对象图像相对应的信息；以及取景器14，用于观察在显示设备(未图示)上显示的对象图像。显示设备包括液晶面板或者相关领域普通技术人员已知的其他等效的图像显示设备，并显示在固体图像拾取器件12上形成的对象图像。通过在图像拾取设备例如摄像机中采用本发明的变焦镜头系统，可以实现具有高光学性能的紧凑型图像拾取设备。

尽管已经参考了示例性实施方案描述了本发明，但是可以理解，本发明不限于所讨论的实施方案。对以下权利要求的范围应当做最广义的解释，从而包括所有的改进、等效结构和功能。

Claims (8)

1. 一种变焦镜头系统，按照从物侧至像侧的顺序包括：

正折光力的第一透镜单元；

负折光力的第二透镜单元；

正折光力的第三透镜单元，第三透镜单元包括第一镜头组，所述第一镜头组由从物侧至像侧顺序排列的三个透镜元件构成，所述三个透镜元件是正透镜元件、负透镜元件以及正透镜元件；以及

正折光力的第四透镜单元，第四透镜单元包括由从物侧至像侧顺序设置的两个透镜元件构成的第二镜头组，这两个透镜元件是正透镜元件和负透镜元件；

其中第二透镜单元和第四透镜单元在变焦过程中移动；并且

满足以下条件：

1.2＜β4t/β4w＜2.5

0.76＜f3/(fw·ft)^1/2＜0.99

2.0＜f4/fw＜3.2

其中β4w是第四透镜单元在广角端的成像放大率，β4t是第四透镜单元在望远端的成像放大率，f3是第三透镜单元的焦距，f4是第四透镜单元的焦距，fw是变焦镜头系统在广角端的焦距，ft是变焦镜头系统在望远端的焦距。

2. 如权利要求1所述的变焦镜头系统，其中满足如下条件：

0.33＜D3a/TD3＜0.40

其中，在第三透镜单元中，D3a是最接近物体的正透镜元件和第二接近物体的负透镜元件之间的距离，TD3是最接近物体的透镜表面和最接近像的透镜表面之间的距离。

3. 如权利要求1所述的变焦镜头系统，其中满足如下条件：

-0.20＜f4/R4r＜0.20

其中，在第四透镜单元中，R4r是最接近像的透镜表面的曲率半径。

4. 如权利要求1所述的变焦镜头系统，其中第三透镜单元包括孔径光阑。

5. 如权利要求4所述的变焦镜头系统，其中孔径光阑设置在第一镜头组的最接近物体的正透镜元件和第一镜头组的第二接近物体的负透镜元件之间。

6. 如权利要求1所述的变焦镜头系统，其中满足以下条件：

4.9＜f1/fw＜5.5

-0.42＜f2/(fw·ft)^1/2＜-0.35

其中f1是第一透镜单元的焦距，f2是第二透镜单元的焦距。

7. 如权利要求1所述的变焦镜头系统，其中该变焦镜头系统在固体图像拾取器件上形成图像。

8. 一种图像拾取设备，包括：

权利要求1的变焦镜头系统；以及

固体图像拾取器件，用于接收由该变焦镜头系统所形成的像。

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