CN101424782B - 变焦镜头、光学设备、形成物体的图像并改变焦距的方法 - Google Patents
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Abstract
变焦镜头、光学设备、形成物体的图像并改变焦距的方法。一种变焦镜头，从物体侧起依次包括以下透镜组：具有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；和具有正折射光焦度的第四镜头组；其中，在变焦时，至少该第一透镜组和第四透镜组向物体侧移动；并且其中该第三透镜组包括最靠近图像的，在图像侧上具有凸面并且其两个侧面暴露在空气中的负弯月透镜。该变焦镜头在具有广视角和高变焦比的同时能够实现高成像性能。该光学设备配备有该变焦镜头。
Description
技术领域
本发明涉及一种在诸如数码相机的光学设备中使用的变焦镜头，并且更具体地涉及一种高变焦比的变焦镜头。
背景技术
存在一种传统上公知的正、负、正、正和正五组型的变焦镜头。该正、负、正、正和正五组型变焦镜头由从物体侧起依次排列的以下五组透镜组组成：具有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；具有正折射光焦度的第四透镜组以及具有正折射光焦度的第五透镜组，并且该正、负、正、正和正五组型变焦镜头被构造为随着在镜头位置状态上从广角端状态(焦距最短的状态)向远摄端状态(焦距最长的状态)的变化，至少第一透镜组和第三透镜组向着物体侧移动(例如，参见日本专利申请公开No.2007-003554)。
发明内容
如今，光接收元件被高度集成在使用固态图像传感器等等的数码相机、摄像机等等中，随着近来集成度的增加，每个光接收元件的面积变得更窄，因此，要求光学系统具有高光学性能和更大孔径。另外，因为拍摄的方便，还需要具有高变焦比、小型的并且具有良好便携性的数码相机等等。然而，增加像素的数量的光接收元件产生传统的透镜系统不能提供与更宽的光接收区匹配的光学性能的问题以及为实现更大孔径，透镜系统趋向于变得更大的问题。随着透镜系统变得更大，整个相机也变得更大，导致不便于携带。为了扩展拍摄者的拍摄上的表现的可能性，还存在对具有广视角的变焦镜头的需要。当更广的视角可用时，拍摄者能够享受具有更高自由度的拍摄。然而，极其难以实现高变焦比和广视角并且同时具有高图像质量，即使可能，也会产生光学系统的尺寸增加的另一问题。
鉴于上述问题，已经实现了本发明，并且本发明的目的是提供在具有广视角和高变焦比的同时能够实现高成像性能的变焦镜头，以及配备有该变焦镜头的光学设备。
为实现以上目的，根据本发明的变焦镜头从物体侧起依次包括以下透镜组：具有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；以及具有正折射光焦度的第四透镜组；并该变焦镜头具有如下构造：在变焦时，至少第一透镜组和第四透镜组向着物体侧移动；并且第三透镜组包括最接近于图像放置的，在图像侧上具有凸面并且其侧面均暴露于空气的负弯月透镜。
在根据本发明的变焦镜头中，负弯月透镜可以是单透镜。
在根据本发明的变焦镜头中，第三透镜组可以进一步包括放置在负弯月透镜的物体侧上并且从物体侧起的以下透镜：在物体侧上具有凸面的正透镜；以及由带有在物体侧上的凸面的正透镜和带有在图像侧的凹面的负透镜构成的胶合透镜。
在根据本发明的变焦镜头中，在变焦时，至少第一透镜组和第四透镜组可以向物体侧移动以改变该第一透镜组和第二透镜组之间的间隔，改变该第二透镜组和第三透镜组之间的间隔，并改变第三透镜组和第四透镜组之间的间隔。
在根据本发明的变焦镜头中，在变焦时，透镜组可以被构造为增加第一透镜组和第二透镜组之间的间隔，减小第二透镜组和第三透镜组之间的间隔，并减小第三透镜组和第四透镜组之间的间隔。
根据本发明的变焦镜头可以进一步包括在第二透镜组和第三透镜组之间的孔径光阑，并且孔径光阑可以被构造为在变焦时，与第三透镜组一起移动。
在根据本发明的变焦镜头中，第三透镜组中，由在物体侧上具有凸面的正透镜和在图像侧上具有凹面的负透镜组成的胶合透镜可以是具有负折射光焦度的胶合透镜。
在根据本发明的变焦镜头中，第三透镜组中的至少一个表面可以是非球面。
根据本发明的变焦镜头可以满足以下关系条件：
1.30<f3/f4<1.85，
其中，f3是第三透镜组的焦距，并且f4是第四透镜组的焦距。
根据本发明的变焦镜头可以进一步包括在第四透镜组的图像侧上的具有正折射光焦度的第五透镜组。
在该构造中的本发明的变焦镜头中，变焦时，第五透镜组可以相对于像平面固定。
在根据本发明的变焦镜头中，第五透镜组可以向物体侧移动以将焦点调整到近物。
根据本发明的变焦镜头可以满足以下关系条件：
4.7<f5/fw<15.1，
其中，fw是广角端状态下整个透镜系统的焦距，并且f5是第五透镜组的焦距。
在根据本发明的变焦镜头中，第五透镜组可以由单透镜组件构成。
在该构造中的本发明的变焦镜头中，第五透镜组可以由胶合透镜组成，所述胶合透镜由正透镜和负透镜组成。
此外，根据本发明的变焦镜头可以满足以下关系的条件：
0.19<f3/f5<0.56，
其中，f3是第三透镜组的焦距，并且f5是第五透镜组的焦距。
一种用于形成物体的图像并且改变焦距的方法，包括以下步骤：提供变焦镜头，该变焦镜头从物体侧起依次包括以下透镜组：具有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；具有正折射光焦度的第四透镜组；其中，第三透镜组包括最接近于图像放置的在图像侧上具有凸面并且其侧面均暴露于空气的负弯月透镜；并且在变焦时，至少第一透镜组和第四透镜组向物体侧移动。
在根据本发明的方法中，第三透镜组可以进一步包括按照从物体侧起的顺序放置在负弯月透镜的物体侧上的以下透镜：在物体侧具有凸面的正透镜；以及由在物体侧上具有凸面的正透镜和在图像侧上具有凹面的负透镜组成的胶合透镜。
在根据本发明的方法中，在第三透镜组中，由在物体侧上具有凸面的正透镜和在图像侧上具有凹面的负透镜组成的胶合透镜可以是具有负折射光焦度的胶合透镜。
根据本发明的方法可以满足以下关系的条件：
1.30<f3/f4<1.85，
其中，f3是第三透镜组的焦距，并且f4是第四透镜组的焦距。
根据本发明的方法可以进一步包括在第四透镜组的图像侧上具有正折射光焦度的第五透镜组。
在根据本发明的方法中，第五透镜组可以向物体侧移动以将焦点调整到靠近物体。
根据本发明的光学设备(例如实施例中的电子照相机1)包括上述变焦镜头中的任何一种，其在预定像平面上形成物体的图像。
当如上所述构造根据本发明的变焦镜头和带有该变焦镜头的光学设备时，易于实现具有高变焦比的优良成像性能的变焦镜头，如适用于使用固态图像传感等的摄像机、数码相机等等的变焦镜头。
附图说明
图1是根据本发明的变焦镜头的折射光焦度配置图。
图2是表示根据第一实施例的变焦镜头的结构的剖视图。
图3是表示在第一实施例中无限远对焦状态下的像差的像差图，其中(a)是在广角端状态下像差的像差图，且(b)是在中间焦距状态1下像差的像差图。
图4是表示在第一实施例中无限远对焦状态下像差的像差图，其中(a)是在中间焦距状态2下像差的像差图，且(b)是在远摄端状态下像差的像差图。
图5是表示根据第二实施例的变焦镜头的构造的剖视图。
图6是表示在第二实施例中无限远对焦状态下的像差的像差图，其中(a)是在广角端状态下像差的像差图，且(b)是在中间焦距状态1下像差的像差图。
图7是表示在第二实施例中无限远对焦状态下的像差的像差图，其中(a)是在中间焦距状态2下像差的像差图，且(b)是在远摄端状态下像差的像差图。
图8是表示根据第三实施例的变焦镜头的构造的剖视图。
图9是表示在第三实施例中无限远对焦状态下的像差的像差图，其中(a)是在广角端状态下像差的像差图，且(b)是在中间焦距状态1下像差的像差图。
图10是表示在第三实施例中无限远对焦状态下的像差的像差图，其中(a)是在中间焦距状态2下像差的像差图，且(b)是在远摄端状态下像差的像差图。
图11是表示根据第四实施例的变焦镜头的构造的剖视图。
图12是表示在第四实施例中无限远对焦状态下的像差的像差图，其中(a)是在广角端状态下像差的像差图，且(b)是在中间焦距状态1下像差的像差图。
图13是表示在第四实施例中无限远对焦状态下的像差的像差图，其中(a)是在中间焦距状态2下像差的像差图，且(b)是在远摄端状态下像差的像差图。
图14表示配备有根据本发明的变焦镜头的电子照相机，其中(a)是其正视图，而(b)是其后视图。
图15是沿着图14(a)中的线A-A′的剖视图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的优选实施例。首先，将使用图2，描述根据本发明的实施例的变焦镜头ZL的结构。该变焦镜头ZL从物体侧起依次具有以下透镜组：具有正折射光焦度的第一透镜组G1；具有负折射光焦度的第二透镜组G2；具有正折射光焦度的第三透镜组G3；和具有正折射光焦度的第四透镜组G4；并且该变焦镜头被构造为，随着焦距从广角端状态(焦距最短的状态)向远摄端状态(焦距最长的状态)的改变，至少第一透镜组G1和第四透镜组G4向物体侧移动，以增加第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的间隔，减小第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的间隔，并减小在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的间隔。该变焦镜头ZL能达到具有大于75°的广角端的视角和约10×或更大的变焦比的优良成像性能。
下面将描述各透镜组的功能。该第一透镜组G1具有会聚光束的功能，并且被设置为在广角端状态下尽可能接近像平面以便偏轴光线能够离开光轴，由此使该第一透镜组G1的透镜直径更小。该第一透镜组G1被向物体侧移动，以便增加在远摄端状态下与第二透镜组G2的间隔，这增强了会聚作用并减小了透镜系统的总长度。
第二透镜组G2具有放大由该第一透镜组G1形成的物体的图像的作用，并且随着从广角端状态到远摄端状态的变化，增加第一透镜组G1和该第二透镜组G2之间的间隔，以增加放大率并改变焦距。
第三透镜组G3具有会聚由第二透镜组G2放大的光束的作用，并且如下所述，该第三透镜组G3需要由多个透镜组组成，以便实现更好的性能。
第四透镜组G4具有进一步会聚由第三透镜组G3会聚的光束的作用，并且随着焦距的变化，正向改变第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的间隔，这能够相对于焦距的变化而抑制像平面的波动。
当在本发明的变焦镜头ZL中，第三透镜组G3中的至少一个表面为非球面时，易于很好地校正由第三透镜组G3单独产生的彗差和像场弯曲。
在本发明的变焦镜头ZL中，期望如下构造第三透镜组G3，以便实现更高性能。即，为了很好地校正由第三透镜组G3单独引起的轴向像差，期望第三透镜组G3从物体侧起由以下透镜组成：在物体侧上具有凸面的正透镜L31、由在物体侧上具有凸面的正透镜L32和在图像侧具有凹面的负透镜L33组成的胶合透镜，以及在图像侧具有凸面的负弯月透镜L34。在该结构中，优选地，变焦镜头ZL在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间具有孔径光阑S，并且该孔径光阑S被构造成在变焦时，与第三透镜组G3一起移动。因为负弯月透镜L34为单透镜，所以能以更小尺寸构造变焦镜头zL。
此外，在第三透镜组G3中，由在物体侧上具有凸面的正透镜L32和在图像侧上具有凹面的负透镜L33组成的胶合透镜需要是具有负折射光焦度的胶合透镜。当其具有负折射光焦度时，变得易于在第三透镜组G3中实现适当的折射光焦度分布并更好地校正由该第三透镜组G3单独引起的球面像差和像场弯曲。
本实施例的变焦镜头ZL理想地满足以下条件表达式(1)：
1.30<f3/f4<1.85(1)，
其中，f3是第三透镜组G3的焦距并且f4是第四透镜组G4的焦距。
条件表达式(1)是用于定义第三透镜组G3和第四透镜组G4的焦距比率的适当范围的条件表达式。当该比率高于该条件表达式(1)的上限时，第三透镜组G3的折射光焦度变得相对较弱并且总透镜长度变得更长。另外，其不优选还因为对于由第三透镜组G3引起的球面像差和彗差的校正变得不充分，以至不能达到希望的光学性能。另一方面，当该比率低于条件表达式(1)的下限时，第二透镜组G2的折射光焦度必须强，以便广角端状态下保证足够后聚焦，并且使得发散作用更强。其导致入射到第三透镜组G3上的光束发散并增加了由第三透镜组G3单独引起的球面像差，因此，低于该下限的比率是不优选的。
为保证本实施例的效果，优选地将条件表达式(1)的上限设置成1.80。为进一步保证本实施例的效果，更优选地将条件表达式(1)的上限设置成1.75。为保证本实施例的效果，优选地将条件表达式(1)的下限设置成1.35。为进一步保证本实施例的效果，更优选将条件表达式(1)的下限设置成1.40。
本实施例的变焦镜头ZL期望在第四透镜组G4的图像侧上的具有带有正折射光焦度的第五透镜组G5。在实施变焦期间，该第五透镜组G5不动，并且用来调整由第一透镜组G1至第四透镜组G4形成的物体图像的聚焦并控制出射光瞳的位置。期望将变焦镜头ZL构造成在变焦时，第五透镜组相对于图像面固定。
本实施例的变焦镜头ZL期望构造成使第五透镜组G5向物体侧移动，以便将聚焦调整到靠近物体。该变焦镜头ZL调整由第一透镜组G1至第四透镜组G4形成的物体图像的聚焦并控制出射光瞳的位置。为此，在聚焦调整中，移动该第五透镜组G5，因此，能更好地校正出射光瞳的位置。
上述构造中的本实施例的变焦镜头ZL期望满足以下条件表达式(2)：
4.7<f5/fw<15.1 (2)，
其中，fw是广角端状态下的整个透镜系统的焦距，并且f5是第五透镜组G5的焦距。
条件表达式(2)是用于定义第五透镜组G5的焦距的适当范围的条件表达式。高于该条件表达式(2)的上限的比率是不优选的，是因为第五透镜组G5的折射光焦度变得太弱以致不能很好地校正由第五透镜组G5单独引起的彗差。另外，在聚焦期间，移动距离变得较大，并且聚焦机构规模会变得较大。另一方面，低于条件表达式(2)的下限的比率是不优选的，是因为第五透镜组G5的折射光焦度变得太强，并且第五透镜组G5单独产生大的球面像差。
为保证本实施例的效果，优选地将条件表达式(2)的上限设置成14.0。为进一步保证本实施例的效果，更优选地将条件表达式(2)的上限设置成13.5。为保证本实施例的效果，优选地将条件表达式(2)的下限设置成5.0。为进一步保证本实施例的效果，更优选地将条件表达式(2)的下限设置成5.5。
在本实施例的变焦镜头ZL中，第五透镜组G5期望是单透镜部件。该构造允许焦距被设置得长来弱化折射光焦度，从而易于抑制短程拍摄期间的像散和像场弯曲的波动。
在本实施例的变焦镜头ZL中，为了最小化由于聚焦引起的像场弯曲的短程波动，第五透镜组G5期望由胶合透镜组成，所述胶合透镜由正透镜和负透镜组成。
本实施例的变焦镜头ZL期望具有下述布局：第三透镜组G3中的至少一个表面是非球面(在图2的情况下，如下所述，负弯月透镜L34的第二十一表面是非球面)。当该非球面透镜被设置在第三透镜组G3中时，变得易于很好地校正由第三透镜组G3单独引起的彗差和像场弯曲。
本实施例的变焦镜头ZL期望满足以下条件表达式(3)：
0.19<f3/f5<0.56 (3)，
其中，f3是第三透镜组G3的焦距，并且f5是第五透镜组G5的焦距。
条件表达式(3)是用于定义第三透镜组G3的焦距的适当范围的条件表达式。高于该条件表达式(3)的上限的比率是不优选的，因为第三透镜组G3的折射光焦度变得相对较弱，并且总焦距变得较大。另外，不优选因为变得不足以校正由第三透镜组G3引起的球面像差和彗差，以致不能实现所需光学性能。另一方面，低于条件表达式(3)的下限的比率是不优选的，因为变得不可能保证广角端状态下的足够后聚焦。另外，不优选因为变得太过于校正由第三透镜组G3引起的球面像差和彗差，以致不能实现所需光学性能。
为保证本实施例的效果，条件表达式(3)的上限优选地设置成0.51。为进一步保证本实施例的效果，更优选地将条件表达式(3)的上限设置成0.47。为保证本实施例的效果，优选地将条件表达式(3)的下限设置成0.22。为进一步保证本实施例的效果，更优选将条件表达式(3)的下限设置成0.26。
图14和15表示作为配备有上述变焦镜头ZL的光学设备的电子照相机1(在下文中，简称为照相机)的构造。该照相机1如下地构造：当按下未示出的电源键时，拍摄镜头(变焦镜头ZL)的未示出的快门被打开，并且变焦镜头ZL会聚来自未示出物体的光以在设置于像平面I上的成像装置C(例如CCD、CMOS等等)上形成图像。在设置于照相机1的背面上的液晶监视器2上，显示在成像装置C上聚焦的物体图像。拍摄者在观看液晶监视器2的同时，确定物体图像的构图，并按下释放键3来通过成像装置C摄取物体图像并在未示出的存储器中存储该图像。
该照相机1设置有用于对黑暗物体发射辅助光线的辅助光发射器4，用于把该变焦镜头ZL从广角端状态(W)变焦到远摄端状态(T)的广角(W)-远摄(T)按键5，用于设置照相机1的各种条件的功能键6等等。
上述描述和下文中的实施例涉及五组型结构的变焦镜头ZL，但上面的结构、条件等等也适于其它组地结构，例如六组型结构。例如，本实施例表示其中透镜系统由四个可移动组构成的结构，但是也可以在该透镜组之间增加另一透镜组，或在图像侧或物体侧上增加另一邻近该透镜系统的透镜组。透镜组是指具有至少一个透镜的部分，其由在执行变焦过程中变化的气隙分隔。
也可以采用调焦透镜组，该调焦透镜组通过在光轴方向中移动单个透镜组或两个或更多透镜组，或部分透镜组，实现从无穷远的物体到近的物体的聚焦。在这种情况下，该调焦透镜组也适用于自动聚焦，并且也适于由马达(诸如超声波马达)驱动以便自动聚焦。具体地，形成第五透镜组G5优选地由调焦透镜组组成。
在本发明中，为了防止可能发生在高变焦比的变焦镜头中的由于手抖或类似原因引起的图像模糊而造成的拍摄失败，该透镜系统可以与用于检测透镜系统的振动的振动检测系统和驱动单元结合，在形成透镜系统的透镜组中一个透镜组的全部或一部分被设置为要偏离轴心的防振透镜组，该驱动单元驱动该防振透镜组，以便校正由于被振动检测系统检测到的透镜系统的振动而产生的图像模糊(像平面位置的波动)；因此该图像被移位，以校正图像模糊。具体地，第二透镜组G2或第四透镜组G4优选地被构造为防振透镜组。以这种方式，能使本实施例的变焦镜头ZL用作所谓的防振光学系统。
上文描述了至少一个非球面透镜被设置在第三透镜组G3中的结构，但也可以采用使其它透镜组的透镜表面作为非球形表面的其它结构。在这种情况下，该非球面可以是由研磨形成的非球面、在带有铸模的非球形玻璃中铸造的玻璃铸造非球面，以及在玻璃表面上非球形树脂中形成的复合非球面中的任意一个。
如上所述，优选地使孔径光阑S的位置靠近第三透镜组G3，但是可以使用镜框代替孔径光阑以便执行其功能，而不需要提供任何作为孔径光阑的部件。
另外，每个透镜表面可以涂有在宽波长范围内具有高透光性的防反射膜，其减少光斑和重影并且实现具有高对比度的高光学性能。
通过实施例的组成特征描述了本发明，以便易于理解地解释本发明，但是无需多言本发明决不限于实施例。
实施例
下面基于附图，描述本发明的各个实施例。图1是表示根据本实施例的变焦镜头ZL的折射光焦度布置和各个透镜组随着焦距状态从广角端状态(W)到远摄端状态(T)的改变的移动状态的示图。如图1中所示，本实施例的变焦镜头ZL从物体侧起依次由以下部件组成：具有正折射光焦度的第一透镜组G1，具有负折射光焦度的第二透镜组G2；具有正折射光焦度的第三透镜组G3；具有正折射光焦度的第四透镜组G4；具有正折射光焦度的第五透镜组G5；以及由低通滤光器、红外截止滤光器等等组成的滤光器组FL。随着焦距状态从广角端状态向摄远端状态(即，在执行变焦过程中)，第一透镜组G1相对像平面移动，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的间隔改变，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的间隔减小，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的间隔减小，第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的间隔增加，第一透镜组G1，第三透镜组G3和第四透镜组G4向物体侧移动，第二透镜组G2移动，并且第五透镜组G5固定。
在每个实施例中，由下面的Eq(a)表示非球面，其中，y是在垂直于光轴的方向上的高度，S(y)是在高度y上非球面顶端的切面到非球面的在光轴方向上的距离(垂度)，r是参考球面的曲率半径(近轴曲率半径)，κ是二次曲线常数，并且An是n阶非球面系数。在下面的实施例中，“E-n”代表＂×10-n.＂
S(y)＝(y2/r)/{1+(1-k×y2/r2)1/2}+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10 (a)
在每个实施例中，二阶非球面系数A2为0。在实施例的列表中，每个非球面在表面编号的左侧具有标志*。
[第一实施例]
图2是表示根据本发明的第一实施例的变焦镜头ZL1的结构的示图。在图2中的变焦镜头ZL1中，第一透镜组G1由胶合正透镜和在物体侧上具有凸面的正弯月透镜L13组成，该胶合正透镜由胶合在一起的在物体侧上具有凸面的负弯月透镜L11和双凸透镜L12组成，以上透镜从物体侧起依次设置。第二透镜组G2由在图像侧上具有非球面以及在物体侧上具有凸面的负弯月透镜L21、双凹透镜L22、双凸透镜L23和双凹透镜L24组成，以上透镜从物体侧起依次设置。第三透镜组G3由双凸透镜L31、由胶合在一起的双凸透镜L32和双凹透镜L33组成的胶合负透镜，以及具有图像侧上的非球面和物体侧上的凹面的负弯月透镜L34组成，以上透镜从物体侧起依次设置。第四透镜组G4由从具有图像侧上的非球面形状的表面的双凸透镜L41，以及胶合在一起的由双凸透镜L42和双凹透镜L43组成的胶合负透镜组成，以上透镜从物体侧起依次设置。第五透镜组G5由在物体侧上具有凸面的正弯月透镜L51组成。此外，滤光器组FL由低通滤光器、红外截止滤光器等等组成。
像平面I在未示出的成像装置上形成，并且该成像装置由CCD、CMOS等等组成(相同装置也应用到下面的实施例)。孔径光阑S位于第三透镜组G3的前面的物体侧上，并且在执行从广角端状态到远摄端状态的变焦过程中与第三透镜组G3一起移动。
下表1表示第一实施例中的规格数值。在该表1中，f表示焦距，F.NO表示F数，2ω表示视角，并且Bf表示后焦点。此外，表面号表示从物体侧起沿光线的传播方向透镜表面的顺序，并且折射率和阿贝数(Abbe)表示d线(λ＝587.6nm)的值。在此，应注意在下面的所有规格数值中表示的多组焦距f、曲率半径r、表面间隔d和其它长度一般都为“毫米”(mm)，但是，该组不必限于此，因为即使其被按比例地放大或缩小，光学系统也会提供相等的光学性能。曲率半径0.0000表示平面并且忽略空气的折射率1.00000。这些符号和规格表的定义也类似地应用于下面的实施例。在下面的表1，3，5，7，9，11，13和15中，W表示广角端状态，IFL1表示中间焦距状态1，IFL2表示中间焦距状态2，并且T表示远摄端状态。此外，在下面的表1，5，9和13中，s表示表面编号，r表示曲率半径，d表示表面间隔，n表示折射率，并且v表示阿贝(Abbe)数。
(表1)
W IFL1 IFL2 T
f ＝10.51 ～ 29.02 ～ 70.00 ～ 107.09
F.NO ＝2.86 ～ 4.17 ～ 5.37 ～ 6.01
2ω ＝80.69 ～ 31.58 ～ 13.44 ～ 8.87
总长度 ＝83.47 ～ 98.75 ～ 120.72 ～ 130.00
总高度 ＝8.50 ～ 8.50 ～ 8.50 ～ 8.50
s r d n v
1 68.3307 1.20 1.84666 23.78
2 44.0048 4.55 1.49700 81.54
3 -232.1284 0.50
4 48.2423 2.67 1.64000 60.08
5 139.7572 (d5)
6 600.0000 1.00 1.80139 45.45
*7 11.9202 3.30
8 -45.1215 0.85 1.77250 49.60
9 24.1233 0.10
10 20.7444 3.32 1.84666 23.78
11 -28.3936 0.45
12 -21.5377 0.85 1.74100 52.64
13 90.1818 (d13)
14 0.0000 0.50 (孔径光阑S)
15 15.9769 2.39 1.60300 65.44
16 -43.6818 0.10
17 19.9575 2.48 1.49700 81.54
18 -20.6511 1.41 1.88300 40.76
19 32.4381 2.59
20 -9.3107 1.00 1.80610 40.73
*21 -11.9161 (d21)
22 20.8142 3.48 1.61881 63.85
*23 -21.5704 0.50
24 19.8759 3.29 1.60300 65.44
25 -20.4108 1.33 1.77250 49.60
26 13.5829 (d26)
27 32.1970 2.02 1.49700 81.54
28 89.5240 (d28)
29 0.0000 1.00 1.51680 64.12
30 0.0000 1.50
31 0.0000 1.87 1.51680 64.12
32 0.0000 0.40
33 0.0000 0.70 1.51680 64.12
34 0.0000 (Bf)
在该第一实施例中，以非球面形状形成第七表面、第二十一表面以及第二十三表面中的每个透镜表面。下面的表2提供了非球面的数据，即，在顶端的曲率半径R，二次曲线常数κ以及非球面常数A4-A10的值。
(表2)
[第七表面]
R κ A4 A6 A8 A10
11.9202+1.3973-4.8418E-5-5.5604E-7+9.2367E-9-9.6754E-11
[第二十一表面]
R κ A4 A6 A8 A10
-11.9161-0.3804-1.6350E-4-1.1190E-6+2.4626E-10-6.2008E-11
[第二十三表面]
R κ A4 A6 A8 A10
-21.5704-0.1081+1.2594E-4+3.2370E-7-9.0372E-9+7.2190E-11
在该第一实施例中，在执行变焦的过程中，下面的间隔变化：第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的轴向气隙d5；第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的轴向气隙d13；第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的轴向气隙d21；第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的轴向气隙d26；第五透镜组G5和滤光器组FL之间的轴向气隙d28；以及后焦点Bf。下面的表3表示在广角端状态、中间焦距状态1、中间焦距状态2和远摄端状态下每个焦距的可变间隔。
(表3)
W IFL1 IFL2 T
f 10.5100 29.0153 70.0000 107.0901
d5 1.3000 13.7229 28.1433 33.1977
d13 19.9859 8.6270 3.7287 1.3000
d21 4.2961 2.3545 1.3526 0.8000
d26 3.5062 19.6621 33.1096 40.3197
d28 8.5300 8.5300 8.5300 8.5300
Bf 0.5000 0.5001 0.5001 0.5001
下面的表4表示第一实施例中对应于各条件表达式的值。在该表4中，fw表示整个系统的焦距，f1表示第一透镜组G1的焦距，f2表示第二透镜组G2的焦距，f3表示第三透镜组G3的焦距，f4表示第四透镜组G4的焦距，并且f5表示第五透镜组G5的焦距。这些符号的定义也类似地应用于下面的实施例。
(表4)
fw＝10.5100
f1＝65.7114
f2＝-10.6324
f3＝38.6048
f4＝25.2814
f5＝100.0001
(1)f3/f4＝1.5270
(2)f5/fw＝9.5147
(3)f3/f5＝0.3860
图3和4是在第一实施例中对于d线(λ＝587.6nm)的像差的像差图。具体地，图3(a)是在广角端状态(f＝10.51mm)中，无穷远对焦状态下的像差的像差图，图3(b)是中间焦距状态1(f＝26.50mm)中，无穷远对焦状态下的像差的像差图，图4(a)是在中间焦距状态2(f＝70.00mm)中，无穷远对焦状态下的像差的像差图，并且图4(b)是远摄端状态(f＝107.09mm)中，无穷远对焦状态下的像差的像差图。
在每个像差图中，FNO表示F数，Y表示图像高度，并且A表示每个图像高度的半视角。在表示像散的像差图中，实线表示弧矢像面，并且虚线表示子午像面。此外，在表示球面像差的像差图中，实线表示球面像差，并且虚线表示正弦条件。像差图的描述也同样地应用于下面的实施例。从像差图中很显然在第一实施例中对于从广角端状态到远摄端状态范围内的每个焦距状态下的像差，光学系统都被很好地校正，并且具有很好的成像性能。
[第二实施例]
图5是表示根据本发明的第二实施例的变焦镜头ZL2的构造的示图。在图5的变焦镜头ZL2中，第一透镜组G1由胶合正透镜以及在物体侧上具有凸面的正弯月透镜L13组成，该胶合正透镜由在物体侧上具有凸面的负弯月透镜L11和双凸透镜L12胶合在一起组成，以上透镜从物体侧起依次设置。第二透镜组G2由在图像侧上具有非球面并且在物体侧上具有凸面的负弯月透镜L21、双凹透镜L22、双凸透镜L23和双凹透镜L24组成，以上透镜从物体侧起依次设置。第三透镜组G3由双凸透镜L31、由胶合在一起的双凸透镜L32和双凹透镜L33组成的胶合负透镜，以及具有图像侧上的非球面和物体侧上的凹面的负弯月透镜L34组成，以上透镜从物体侧起依次设置。第四透镜组G4由具有图像侧上的非球面形状的表面的双凸透镜L41，以及由双凸透镜L42和双凹透镜L43胶合在一起组成的胶合负透镜组成，以上透镜从物体侧起依次设置。第五透镜组G5由在物体侧上具有凸面的正弯月透镜L51组成。此外，滤光器组FL由低通滤光器、红外截止滤光器等等组成。孔径光阑S位于第三透镜组G3的前面的物体侧上并且在执行从广角端状态到远摄端状态的变焦过程中，与第三透镜组G3一起移动。
下面的表5表示该第二实施例的规格数值。
(表5)
W IFL1 IFL2 T
f ＝10.51 ～ 26.97 ～ 70.00 ～ 107.09
F.NO ＝2.81 ～ 4.15 ～ 5.40 ～ 6.07
2ω ＝79.23 ～ 33.16 ～ 13.10 ～ 8.63
总长度 ＝82.04 ～ 95.61 ～ 120.17 ～ 130.00
总高度 ＝8.50 ～ 8.50 ～ 8.50 ～ 8.50
s r d n v
1 71.1707 1.20 1.84666 23.78
2 44.9397 4.51 1.49700 81.54
3 -223.0288 0.50
4 47.2799 2.74 1.64000 60.08
5 143.0742 (d5)
6 540.3096 1.00 1.80139 45.45
*7 12.1138 3.25
8 -43.2307 0.85 1.77250 49.60
9 24.0563 0.10
10 20.9512 3.29 1.84666 23.78
11 -27.8419 0.45
12 -21.1048 0.85 1.74100 52.64
13 91.2436 (d13)
14 0.0000 0.50 (孔径光阑S)
15 16.2326 2.39 1.60300 65.44
16 -43.8267 0.10
17 19.1663 2.52 1.49700 81.54
18 -21.0122 1.82 1.88300 40.76
19 32.7971 1.86
20 -9.0388 1.00 1.80610 40.73
*21 -11.6361 (d21)
22 23.6390 2.75 1.61881 63.85
*23 -19.2325 0.53
24 19.8235 3.32 1.60300 65.44
25 -20.0480 1.36 1.77250 49.60
26 13.4859 (d26)
27 37.1724 2.18 1.49700 81.54
28 275.1742 (d28)
29 0.0000 1.00 1.51680 64.12
30 0.0000 1.50
31 0.0000 1.87 1.51680 64.12
32 0.0000 0.40
33 0.0000 0.70 1.51680 64.12
34 0.0000 (Bf)
在该第二实施例中，以非球面形状形成第七表面、第二十一表面和第二十三表面中的每个透镜表面。下面的表6提供了非球面的数据，即，在顶端的曲率半径R、二次曲线常数κ，以及非球面常数A4至A10的值。
(表6)
[第七表面]
R κ A4 A6 A8 A10
12.1138+0.44102.0089E-5-1.0456E-8+1.8280E-9-1.5326E-11
[第二十一表面]
R κ A4 A6 A8 A10
-11.6361-0.3038-1.6898E-4-1.3338E-6+4.2693E-10-8.0522E-11
[第二十三表面]
R κ A4 A6 A8 A10
-19.2325+0.0620+1.2468E-4+4.1609E-7-9.5581E-9+7.3350E-11
在该第二实施例中，在执行变焦的过程中下面的间隔变化：第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的轴向气隙d5；第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的轴向气隙d13；第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的轴向气隙d21；第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的轴向气隙d26；第五透镜组G5和滤光器组FL之间的轴向气隙d18；以及后焦点Bf。下面的表7表示在广角端状态、中间焦距状态1、中间焦距状态2和远摄端状态下，每个焦距的可变间隔。
(表7)
W IFL1 IFL2 T
f 10.5100 26.9731 70.0001 107.0901
d5 1.3000 11.6908 27.4600 32.4547
d13 19.4755 8.8546 3.6639 1.3000
d21 4.2432 2.3898 1.3331 0.8000
d26 3.4570 19.1096 34.1494 41.8788
d28 8.5300 8.5300 8.5300 8.5300
Bf 0.5000 0.5000 0.5000 0.5000
下面的表8表示对应于该第二实施例中的各条件表达式的值。
(表8)
fw＝10.5100
f1＝65.1228
f2＝-10.6144
f3＝37.8594
f4＝25.4473
f5＝86.2135
(1)f3/f4＝1.4878
(2)f5/fw＝8.2030
(3)f3/f5＝0.4391
图6和图7是在第二实施例中对于d线(λ＝587.6nm)的像差的像差图。具体地，图6(a)是在广角端状态(f＝10.51mm)中，无穷远对焦状态下的像差的像差图，图6(b)是中焦距状态1(f＝26.97mm)中，无穷远对焦状态下的像差的像差图，图7(a)是在中焦距状态2(f＝70.00mm)中，无穷远对焦状态下的像差的像差图，并且图7(b)是远摄端状态(f＝107.09mm)中，无穷远对焦状态下的像差的像差图。从像差图中很明显在第二实施例中对于从广角端状态到远摄端状态范围内的每个焦距状态下的像差，光学系统都被很好地校正，并且具有很好的成像性能。
[第三实施例]
图8是表示根据本发明的第三实施例的变焦镜头ZL3的结构的图。在图8的变焦镜头ZL3中，第一透镜组G1由胶合正透镜以及在物体侧上具有凸面的正弯月透镜L13组成，该胶合正透镜由胶合在一起的在物体侧上具有凸面的负弯月透镜L11和双凸透镜L12组成，以上透镜从物体侧起依次设置。第二透镜组G2由在图像侧上具有非球面并且在物体侧上具有凸面的负弯月透镜L21、双凹透镜L22、双凸透镜L23和双凹透镜L24组成，以上透镜从物体侧起依次设置。第三透镜组G3由双凸透镜L31、由胶合在一起的双凸透镜L32和双凹透镜L33组成的胶合负透镜，以及具有图像侧上的非球面和物体侧上的凹面的负弯月透镜L34组成，以上透镜从物体侧起依次设置。第四透镜组G4由具有图像侧上的非球面形状的表面的双凸透镜L41，以及由双凸透镜L42和双凹透镜L43胶合在一起组成的胶合负透镜组成，以上透镜从物体侧起依次设置。第五透镜组G5由在物体侧上具有凸面的正弯月透镜L51组成。此外，滤光器组FL由低通滤光器、红外截止滤光器等等组成。孔径光阑S位于第三透镜组G3的前面的物体侧上并且在执行从广角端状态到远摄端状态的变焦过程中，与第三透镜组G3一起移动。
下面的表9表示该第三实施例的规格数值。
(表9)
W IFL1 IFL2 T
f ＝10.51 ～ 29.59 ～ 70.00 ～ 107.09
F.NO ＝2.90 ～ 4.28 ～ 5.48 ～ 6.21
2ω ＝80.72 ～ 30.99 ～ 13.45 ～ 8.88
总长度 ＝85.72 ～ 100.79 ～ 122.26 ～ 131.98
总高度 ＝8.50 ～ 8.50 ～ 8.50 ～ 8.50
s r d n v
1 66.8584 1.20 1.84666 23.78
2 43.3690 4.56 1.49700 81.54
3 -250.2897 0.50
4 49.1404 2.64 1.64000 60.08
5 145.1012 (d5)
6 574.1936 1.00 1.80139 45.45
*7 11.8722 3.35
8 -44.9700 0.85 1.77250 49.60
9 24.2316 0.10
10 20.8095 3.35 1.84666 23.78
11 -28.2094 0.45
12 -21.5065 0.85 1.74100 52.64
13 92.5972 (d13)
14 0.0000 0.50 (孔径光阑S)
15 16.4245 2.44 1.60300 65.44
16 -40.0579 0.11
17 20.3064 2.52 1.49700 81.54
18 -20.4497 1.11 1.88300 40.76
19 31.8075 3.73
20 -9.4576 1.00 1.80610 40.73
*21 -12.0696 (d21)
22 19.2728 4.19 1.61881 63.85
*23 -23.7232 0.50
24 19.5475 3.29 1.60300 65.44
25 -20.4929 1.33 1.77250 49.60
26 13.6192 (d26)
27 28.8951 1.97 1.49700 81.54
28 53.6399 (d28)
29 0.0000 1.00 1.51680 64.12
30 0.0000 1.50
31 0.0000 1.87 1.51680 64.12
32 0.0000 0.40
33 0.0000 0.70 1.51680 64.12
34 0.0000 (Bf)
在该第三实施例中，以非球面形状形成第七表面、第二十一表面和第二十三表面中的每个透镜表面。下面的表10提供了非球面的数据，即，在顶端的曲率半径R、二次曲线常数κ，以及非球面常数A4至A10的值。
(表10)
[第七表面]
R κ A4 A6 A8 A10
11.8722+1.3454-4.5438E-5-4.7295E-7+1.9516E-9-7.3608E-11
[第二十一表面]
R κ A4 A6 A8 A10
-12.0696-0.4440-1.5896E-4-9.0688E-7-1.4501E-9-3.4217E-11
[第二十三表面]
R κ A4 A6 A8 A10
-23.7232+0.1515+1.2278E-4+1.9716E-7-6.5204E-9+4.3668E-11
在第三实施例中，在执行变焦过程中下面的间隔变化：第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的轴向气隙d5；第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的轴向气隙d13；第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的轴向气隙d21；第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的轴向气隙d26；第五透镜组G5和滤光器组FL之间的轴向气隙d28；以及后焦点Bf。下面的表11表示在广角端状态、中间焦距状态1、状态下间焦距状态2和远摄端状态下每个焦距的可变间隔。
(表11)
W IFL1 IFL2 T
f 10.5100 29.5924 70.0000 107.0900
d5 1.3000 14.0480 28.1713 33.1027
d13 20.5853 8.5728 3.7159 1.3000
d21 4.5899 2.4367 1.3872 0.8000
d26 3.1992 19.6830 32.9338 40.7260
d28 8.5444 8.5444 8.5444 8.5444
Bf 0.5000 0.5000 0.5000 0.5000
下面的表12表示对应于在该第三实施例中的各个条件表达式的值。
(表12)
fw＝10.5100
f1＝66.0638
f2＝-10.6488
f3＝38.9004
f4＝24.9419
f5＝122.7843
(1)f3/f4＝1.5596
(2)f5/fw＝11.6826
(3)f3/f5＝0.3168
图9和10是在第三实施例中对于d线(λ＝587.6nm)的像差的像差图。具体地，图9(a)是在广角端状态(f＝10.51mm)中，无穷远对焦状态下的像差的像差图，图9(b)是中间焦距状态1(f＝29.59mm)中，无穷远对焦状态下的像差的像差图，图10(a)是在中间焦距状态2(f＝70.00mm)中，无穷远对焦状态下的像差的像差图，并且图10(b)是远摄端状态(f＝107.09mm)中，无穷远对焦状态下的像差的像差图。从像差图中很明显在第三实施例中，对于从广角端状态到远摄端状态范围内的每个焦距状态下的相差，光学系统都被很好地校正，并且具有很好的成像性能。
[第四实施例]
图11是表示根据本发明的第四实施例的变焦镜头ZL4的构造的示图。在图11中的变焦镜头ZL4中，第一透镜组G1由胶合正透镜以及在物体侧上具有凸面的正弯月透镜L13组成，该胶合正透镜由在物体侧上具有凸面的负弯月透镜L11和双凸透镜L12胶合在一起组成，以上透镜从物体侧起依次设置。第二透镜组G2由在图像侧上具有非球面并且在物体侧上具有凸面的负弯月透镜L21、双凹透镜L22、双凸透镜L23和双凹透镜L24组成，以上透镜从物体侧起依次设置。第三透镜组G3由双凸透镜L31、由胶合在一起的双凸透镜L32和双凹透镜L33组成的胶合负透镜，以及具有在图像侧上的非球面和在物体侧上的凹面的负弯月透镜L34组成，以上透镜从物体侧起依次设置。第四透镜组G4由具有图像侧上的非球面形状的表面的双凸透镜L41，以及由双凸透镜L42和双凹透镜L43胶合在一起组成的胶合负透镜组成，以上透镜从物体侧起依次设置。第五透镜组G5由胶合正透镜组成，该胶合正透镜由胶合在一起的双凸透镜L51和双凹透镜L52组成。此外，滤光器组FL由低通滤光器、红外截止滤光器等等组成。孔径光阑S位于第三透镜组G3的前面的物体侧上并且在执行从广角端状态到远摄端变焦的过程中，与第三透镜组G3一起移动。
下面的表13表示该第四实施例的规格数值。
(表13)
W IFL1 IFL2 T
f ＝10.51 ～ 28.79 ～ 70.00 ～ 107.09
F.NO ＝2.83 ～ 4.16 ～ 5.37 ～ 6.03
2ω ＝80.67 ～ 31.80 ～ 13.43 ～ 8.86
总长度 ＝83.45 ～ 98.83 ～ 120.84 ～ 130.00
总高度 ＝8.50 ～ 8.50 ～ 8.50 ～ 8.50
s r d n v
1 66.6126 1.20 1.84666 23.78
2 42.5440 4.63 1.49700 81.54
3 -268.3926 0.50
4 49.5954 2.74 1.64000 60.08
5 170.6326 (d5)
6 600.0000 1.00 1.80139 45.45
*7 11.7888 3.39
8 -40.3951 0.85 1.77250 49.60
9 31.6224 0.10
10 24.0184 3.21 1.84666 23.78
11 -26.3653 0.45
12 -21.2517 0.85 1.74100 52.64
13 73.3661 (d13)
14 0.0000 0.50 (孔径光阑S)
15 14.9165 2.41 1.60300 65.44
16 -50.6587 0.10
17 20.9125 2.46 1.49700 81.54
18 -20.0423 0.95 1.88300 40.76
19 33.2683 2.00
20 -9.5067 1.00 1.80139 45.45
*21 -12.3358 (d21)
22 22.5994 4.40 1.61881 63.85
*23 -22.5926 0.50
24 17.3056 3.16 1.60300 65.44
25 -21.9465 1.13 1.75500 52.32
26 13.4028 (d26)
27 34.4762 2.61 1.51633 64.14
28 -136.9234 0.80 1.80518 25.42
29 190.0000 (d29)
30 0.0000 1.00 1.51680 64.12
31 0.0000 1.50
32 0.0000 1.87 1.51680 64.12
33 0.0000 0.40
34 0.0000 0.70 1.51680 64.12
35 0.0000 (Bf)
在该第四实施例中，以非球面形状形成第七表面、第二十一表面和第二十三表面的每个透镜表面。下面的表14提供了非球面的数据，即，在顶端的曲率半径R、二次曲线常数κ，以及非球面常数A4至A10的值。
(表14)
[第七表面]
R κ A4 A6 A8 A10
11.7888+1.4479-5.2041E-5-7.0861E-7+5.5466E-9-1.3632E-10
[第二十一表面]
R κ A4 A6 A8 A10
-12.3358-0.3989-1.6125E-4-1.1706E-6+4.1599E-9-1.1832E-10
[第二十三表面]
R κ A4 A6 A8 A10
-22.5926-0.2747+1.3239E-4+3.9614E-4-7.1779E-9+6.0866E-11
在该第四实施例中，在执行变焦过程中，下面的间隔变化：第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的轴向气隙d5；第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的轴向气隙d13；第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的轴向气隙d21；第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的轴向气隙d26；第五透镜组G5和滤光器组FL间的轴向气隙d29；以及后焦点Bf。下面的表15表示在广角端状态、中间焦距状态1、中间焦距状态2和远摄端状态下，每个焦距的可变间隔。
(表15)
W IFL1 IFL2 T
f 10.5100 28.7853 69.9999 107.0898
d5 1.3000 13.5955 27.8552 32.8505
d13 19.8587 8.6755 3.7209 1.3000
d21 3.6014 1.9607 1.0346 0.5000
d26 3.0946 19.0020 32.6360 39.7524
d2 98.6804 8.6804 8.6804 8.6804
Bf 0.5000 0.4999 0.4999 0.4998
下面的表16表示对应于第四实施例中的各个条件表达式的值。
(表16)
fw＝10.5100
f1＝64.9007
f2＝-10.5228
f3＝40.8718
f4＝24.6784
f5＝113.4213
(1)f3/f4＝1.6562
(2)f5/fw＝10.7918
(3)f3/f5＝0.3604
图12和13是在第四实施例中对于d线(λ＝587.6nm)的像差的像差图。具体地，图12(a)是在广角端状态(f＝10.51mm)中，无穷远对焦状态下的像差的像差图，图12(b)是在中间焦距状态1(f＝28.79mm)中，无穷远对焦状态下的像差的像差图，图13(a)是在中间焦距状态2(f＝70.00mm)中，无穷远对焦状态下的像差的像差图，并且图13(b)是在远摄端状态(f＝107.09mm)中，无穷远对焦状态下的像差的像差图。从像差图中很明显在第四实施例中，对于在从广角端状态到远摄端状态范围内的每个焦距状态下的像差，光学系统都被很好地校正，并且具有很好的成像性能。
在实施例的光学系统(变焦镜头)中，从位于最接近图像侧的透镜部件的图像侧表面到像平面(后焦点)的最小轴向距离优选地处在约10mm至30mm的范围之内。在实施例的光学系统(变焦镜头)中，图像高度优选地在5mm至12.5mm的范围之内，并且更优选地在5mm至9.5mm的范围之内。
以上实施例涉及五组型结构，但是上述结构、条件等等也适用于其它组型的结构，例如，六组型结构。例如，可以增加其它最接近物体的透镜或透镜组，或增加其它最接近图像的透镜或透镜组。透镜组是指具有至少一个透镜的部分，其由在执行变焦过程中变化的气隙分隔。透镜组是指具有至少一个透镜的部分，其由在执行变焦过程中变化的气隙分隔。
在实施例的光学系统(变焦镜头)中，单独的透镜组或两个或更多的透镜组，或部分透镜组可以被构造为作为实现从无穷远物体到近的物的聚焦的调焦透镜组，在光轴的方向上移动。在这种情况下，该调焦透镜组也适用于自动对焦，并且适合于为了自动聚焦而使用超声马达等进行马达驱动。具体地，优选地将第四透镜组的至少一部分构造为调焦透镜。
透镜组或部分透镜组可以被构造为防振透镜组，其通过移动透镜组，以便使一个部件处在垂直于光轴的方向上，或通过围绕光轴上的某点旋转转动(或摆动)透镜组，补偿由于手抖引起的图像模糊。具体地，优选地至少将第二透镜组的一部分、第三透镜组的一部分，或第四透镜组的一部分构造为防振透镜组。
透镜表面可构造为球面或平面，或可以被构造为非球面。球面或平面的透镜表面是优选的是因为进行透镜处理和组装调整会更容易，并且避免了由于在处理和组装调整中的错误引起光学性能的退化。另外，其是优选的还因为即使像平面偏离，所描述的性能退化得也会较小。另一方面，当透镜表面是非球面时，该非球面可以是由研磨形成的非球面、在带有铸模的非球形玻璃中铸造的玻璃铸造非球面，以及在玻璃的表面上的非球形树脂中形成的复合非球面中的任何一个。透镜表面可以是衍射表面，并且透镜可以是渐变折射率透镜(GRIN透镜)或塑料透镜。
孔径光阑优选地靠近第三透镜组或在第三透镜组中，但镜框也可以被构造为用作孔径光阑，而不需要提供任何部件作为孔径光阑。
每个透镜表面可以具有在宽波长范围内，具有高透光性的防反射膜，以便实现具有高对比度的光学性能而减少光斑和重影。
实施例的变焦镜头(变焦光学系统)具有约5×至15×的变焦比。
在实施例的变焦镜头(变焦光学系统)中，第一透镜组优选地具有两个正透镜部件。优选地从物体侧起以正和正的顺序设置透镜部件，并且其中插入气隙。或者，第一透镜组优选地具有两个正透镜部件和一个负透镜部件。还优选地从物体侧起以负、正和正顺序设置透镜部件。在实施例的变焦镜头(变焦光学系统)中，第二透镜组优选地具有一个正透镜部件和三个负透镜部件。还优选地从物体侧起以负、负、正和负顺序设置透镜部件，并且其中插入气隙。或者，第二透镜组优选地具有一个正透镜部件和两个负透镜部件。还优选地从物体侧起以负、正和负顺序设置透镜部件，并且其中插入气隙。在实施例的变焦镜头(变焦光学系统)中，第三透镜组优选地具有两个正透镜部件和一个负透镜部件。还优选地从物体侧起以正、正和负顺序设置透镜部件，并且其中插入气隙。或者，第三透镜组优选地具有一个正透镜部件和两个负透镜部件。还优选地从物体侧起以正、负和正顺序设置透镜部件，并且其中插入气隙。在实施例的变焦镜头(变焦光学系统)中，第四透镜组优选地具有一个正透镜部件和一个负透镜部件。还优选地从物体侧起以正和负顺序设置透镜部件，并且其中插入气隙。或者，第四透镜组优选地具有两个正透镜部件和一个负透镜部件。还优选地从物体侧起以正、正和负顺序设置透镜部件。在实施例的变焦镜头(变焦光学系统)中，第五透镜组最好具有一个正透镜部件。还优选地从物体侧起以正顺序设置透镜部件。或者，第五透镜组优选地具有一个正透镜部件和一个负透镜部件。还优选地从物体侧起以正和负顺序设置透镜部件，并且其中插入气隙。
Claims (20)
1.一种变焦镜头，所述变焦镜头从物体侧起依次包括以下透镜组：
具有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；以及
具有正折射光焦度的第四透镜组；并且
所述变焦镜头进一步包括在所述第四透镜组的图像侧上具有正折射光焦度的第五透镜组，其中，在变焦时，至少所述第一透镜组和所述第四透镜组向所述物体侧移动；
其中，所述第三透镜组包括最靠近图像放置的负弯月透镜，所述负弯月透镜在图像侧上具有凸面并且其两个侧面均暴露于空气，并且
其中，满足以下关系条件：
0.19＜f3/f5＜0.56，
其中，f3是所述第三透镜组的焦距，并且f5是所述第五透镜组的焦距。
2.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，所述负弯月透镜是单透镜。
3.如权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，所述第三透镜组进一步包括在负弯月透镜的物体侧上且从物体侧起依次布置的以下透镜：
在物体侧上具有凸面的正透镜；以及
由在物体侧上具有凸面的正透镜和在图像侧上具有凹面的负透镜组成的胶合透镜。
4.如权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，在变焦时，至少所述第一透镜组和所述第四透镜组向所述物体侧移动，以改变所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的间隔，改变所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的间隔，并且改变所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的间隔。
5.如权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，在变焦时，所述透镜组被构造为增加所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的间隔，减小所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的间隔，并且减小所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的间隔。
6.如权利要求1或2所述的变焦镜头，进一步包括在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的孔径光阑，其中，在变焦时，所述孔径光阑与所述第三透镜组一起移动。
7.如权利要求3所述的变焦镜头，其中，所述第三透镜组中的由在物体侧上具有凸面的正透镜和在图像侧上具有凹面的负透镜组成的胶合透镜是具有负折射光焦度的胶合透镜。
8.如权利要求1或2所述的变焦镜头，其中，所述第三透镜组中的至少一个表面是非球面。
9.如权利要求1或2所述的变焦镜头，满足以下关系条件：
1.30＜f3/f4＜1.85，
其中，f3是所述第三透镜组的焦距，并且f4是所述第四透镜组的焦距。
10.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，在变焦时，所述第五透镜组相对于像平面固定。
11.如权利要求1或10所述的变焦镜头，其中，在聚焦调整中，所述第五透镜组相对于像平面向所述物体侧移动以将焦点调整到近物。
12.如权利要求1或10所述的变焦镜头，满足以下关系条件：
4.7＜f5/fw＜15.1.
其中，fw是广角端状态下整个透镜系统的焦距，并且f5是所述第五透镜组的焦距。
13.如权利要求1或10所述的变焦镜头，其中，所述第五透镜组由单透镜部件组成。
14.如权利要求13所述的变焦镜头，其中，所述第五透镜组由胶合透镜组成，所述胶合透镜由正透镜和负透镜构成。
15.一种光学设备，包括如在权利要求1至14中的任一项所述的变焦镜头，所述变焦镜头在预定像平面上形成物体的图像。
16.一种用于形成物体的图像并改变焦距的方法，包括以下步骤：
提供变焦镜头，该变焦镜头从物体侧起依次包括以下透镜组：具有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；和具有正折射光焦度的第四透镜组，并且所述变焦镜头进一步包括在所述第四透镜组的图像侧上具有正折射光焦度的第五透镜组，其中，所述第三透镜组包括最靠近图像放置的负弯月透镜，所述负弯月透镜在图像侧上具有凸面并且其两个侧面均暴露于空气，并且其中满足以下关系条件：0.19＜f3/f5＜0.56，其中，f3是所述第三透镜组的焦距，并且f5是所述第五透镜组的焦距；并且
在变焦时，使至少所述第一透镜组和所述第四透镜组向所述物体侧移动。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述第三透镜组进一步包括在负弯月透镜的物体侧上且从物体侧起依次布置的以下透镜：
在物体侧上具有凸面的正透镜；以及
由在物体侧上具有凸面的正透镜和在图像侧上具有凹面的负透镜组成的胶合透镜。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述第三透镜组中的由在物体侧上具有凸面的正透镜和在图像侧上具有凹面的负透镜组成的胶合透镜是具有负折射光焦度的胶合透镜。
19.如权利要求16或17所述的方法，满足以下关系条件：1.30＜f3/f4＜1.85，
其中，f3是所述第三透镜组的焦距，并且f4是所述第四透镜组的焦距。
20.如权利要求16或17所述的方法，其中，所述第五透镜组向所述物体侧移动以将焦点调整到近物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130410 Termination date: 20201024 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |