CN101592774B

CN101592774B - 变焦透镜和包括变焦透镜的图像拾取设备

Info

Publication number: CN101592774B
Application number: CN2009101456364A
Authority: CN
Inventors: 酒井秀树
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2029-05-27
Also published as: US7859766B2; JP2009288618A; CN101592774A; US20090296230A1; JP5414205B2

Abstract

提供了变焦透镜和包括变焦透镜的图像拾取设备，所述变焦透镜从物侧到像侧依次包括：具有正折光力的第一透镜单元；具有负折光力的第二透镜单元；具有正折光力的第三透镜单元；以及具有正折光力的第四透镜单元，该第一透镜单元、第二透镜单元、第三透镜单元和第四透镜单元中的每一个都移动以执行变焦，其中表示在从广角端到望远端的变焦期间第三透镜单元在光轴上的移动量的M3、表示望远端上的总透镜长度的Lt、表示第三透镜单元的焦距的f3、和表示望远端上的整个透镜系统的焦距的ft中的每一个都被恰当地设定。

Description

变焦透镜和包括变焦透镜的图像拾取设备

技术领域

本发明涉及适用于诸如静态照相机、视频摄像机、广播摄影机或数字静态照相机之类的图像拾取设备的变焦透镜。

背景技术

近来，使用固态图像拾取器件的诸如视频摄像机或数字静态照相机之类的图像拾取设备(照相机)已实现了较高的功能和总体的小型化。

要求用于这种图像拾取设备的图像拍摄光学系统是总长度短、紧凑、变焦比高、并且在整个变焦范围内具有高光学性能的变焦透镜。

已知一种包括四个透镜单元的四单元变焦透镜，所述四个透镜单元即从物侧到像侧依次具有正、负、正和正折光力的第一至第四透镜单元。

美国专利No.6,975,461中公开的变焦透镜通过移动第一至第三透镜单元执行变焦，并通过移动第四透镜单元进行聚焦。

美国专利No.7,193,790和日本专利申请特开No.2006-106111中公开的变焦透镜中的每一个都通过移动所有的第一至第四透镜单元来执行变焦。

美国专利No.7,193,790的变焦透镜包括F值确定部件，所述F值确定部件位于第三透镜单元的距物侧最近的透镜表面的顶点与该物侧透镜表面和该透镜的外周部分的交点之间。因此，通过缩短望远端的第二和第三透镜单元之间的间隔并将变焦比设定为五倍或更大，整个系统被小型化。

同时，已知具有用于校正由图像拾取设备的振动导致的图像模糊的图像稳定功能的变焦透镜。日本专利申请特开No.H07-128619公开了一种变焦透镜，其包括从物侧到像侧依次具有正、负、正和正折光力的第一至第四透镜单元，并通过沿垂直于光轴的方向移动第三透镜来校正图像模糊。

一般地说，为了使变焦透镜小型化，可在增大形成变焦透镜的每个透镜单元的折光力的同时减小伴随变焦的每个透镜单元的移动量，并且对于每个透镜单元减小透镜数量。

然而，在这种变焦透镜中，伴随变焦的像差变化增大，导致很难在整个变焦范围内或在整个屏幕上获得高光学性能。

因此，为了实现高变焦比并使整个透镜系统小型化，适当地设定变焦类型、每个透镜单元的折光力、伴随每个透镜单元变焦的移动条件、用于限制开放F值光束的F值光阑的位置等是重要的。

例如，在四单元变焦透镜的情况下，适当地设定在变焦期间移动的第三透镜单元的折光力或移动量、以及整个系统的总透镜长度是重要的。

这些结构的不恰当的设定导致难以获得在确保高变焦比的同时表现出高光学性能的紧凑变焦透镜。

发明内容

根据本发明的变焦透镜从物侧到像侧依次包括：具有正折光力的第一透镜单元；具有负折光力的第二透镜单元；具有正折光力的第三透镜单元；以及具有正折光力的第四透镜单元，该第一透镜单元、第二透镜单元、第三透镜单元和第四透镜单元中的每一个都移动以执行变焦，其中满足下述条件：

-0.50＜M3/Lt＜-0.25；以及

0.20＜f3/ft＜0.40，

其中，M3表示在从广角端到望远端的变焦期间第三透镜单元在光轴上的移动量，Lt表示望远端的总透镜长度，f3表示第三透镜单元的焦距，而ft表示望远端的整个透镜系统的焦距。

根据本发明，可提供一种可实现高变焦比和整个变焦范围内的高光学性能的紧凑变焦透镜、和包括该变焦透镜的图像拾取设备。

参照附图，本发明的更多特征将从示例性实施例的下述描述变得清晰。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的变焦透镜的光学截面图。

图2A和2B示出第一实施例的变焦透镜的像差。

图3是示出根据第二实施例的变焦透镜的光学截面图。

图4A和4B示出第二实施例的变焦透镜的像差。

图5是示出根据第三实施例的变焦透镜的光学截面图。

图6A和6B示出第三实施例的变焦透镜的像差。

图7是示出根据本发明的图像拾取设备的主要部分的示意图。

具体实施方式

在下文中，描述本发明的变焦透镜和包括该变焦透镜的图像拾取设备的实施例。

本发明的变焦透镜从物侧到像侧依次包括：具有正折光力的第一透镜单元、具有负折光力的第二透镜单元、具有正折光力的第三透镜单元和具有正折光力的第四透镜单元，并通过移动每个透镜单元执行变焦。

图1是根据第一实施例的变焦透镜的广角端(短焦距)的透镜截面图。图2A是第一实施例的变焦透镜的广角端的像差图。图2B是第一实施例的变焦透镜的望远端(长焦距)的像差图。

图3是根据第二实施例的变焦透镜的广角端的透镜截面图。图4A是第二实施例的变焦透镜的广角端的像差图。图4B是第二实施例的变焦透镜的望远端的像差图。

图5是根据第三实施例的变焦透镜的广角端的透镜截面图。图6A是第三实施例的变焦透镜的广角端的像差图。图6B是第三实施例的变焦透镜的望远端的像差图。

图7是示出包括本发明的变焦透镜的图像拾取设备的主要部分的示意图。

每个实施例的变焦透镜是用于诸如数字静态照相机或视频摄像机之类的图像拾取设备的图像拍摄透镜系统。

在透镜截面图中，左侧是物侧(前方)，而右侧是像侧(后方)。

当每个实施例的变焦透镜被用作诸如投影仪之类的投影透镜时，左侧是屏幕侧，右侧是投影图像侧。

每个透镜截面图示出具有正折光力(即光焦度，其等于焦距的倒数)的第一透镜单元L1，具有负折光力的第二透镜单元L2、具有正折光力的第三透镜单元L3和具有正折光力的第四透镜单元L4。

用于限制开放F值光束的F值确定光阑(孔径光阑)SP放置在第三透镜单元L3中距物侧最近的透镜的物侧顶点与物侧透镜表面和该透镜的外周部分的交点之间。

F值确定光阑SP的开放区可设定为可变或不可变。闪光光阑(flare stop)FP放置在第三透镜单元L3的像侧，以阻挡不必要的光。

光学块G对应于光学滤光器、面板、晶体低通滤光器或红外光截止滤光器。

在用作视频摄像机或数字静态照相机的图像拍摄光学系统的情况下，在像面IP上设定诸如CCD传感器或CMOS传感器之类的固态图像拾取器件(光电转换器件)的图像拾取表面。在卤化银胶片照相机的情况下，在像面IP上设定对应于胶片表面的感光表面。

每个像差图示出子午像面ΔM、弧矢像面ΔS、由g线表示的可变倍率色差(variable power chromatic aberration)、半视场角(度)ω、和F值Fno。

在每个实施例中，广角端和望远端分别表示每个透镜单元的最小焦距的布置和每个透镜单元的最大焦距的布置。

箭头表示在从广角端到望远端的变焦期间的每个透镜单元的移动轨迹、以及在聚焦期间的其移动方向。

在每个实施例中，如箭头所指示，在从广角端到望远端的变焦期间，第一和第二透镜单元L1和L2沿向像侧凸出的轨迹移动。第三透镜单元L3单调地向物侧移动。

通过沿向物侧凸出的轨迹移动第四透镜单元L4来校正伴随可变倍率的像面变化。

第四透镜单元L4用于聚焦。采用通过在光轴上移动第四透镜单元L4来执行聚焦的后焦点法。

关于第四透镜单元L4的实线曲线4a和虚线曲线4b分别是伴随用于校正聚焦无限远处的物体和近处的物体的可变倍率的像面变化的移动轨迹。

因此，将第四透镜单元L4的移动路径设定为向物侧凸出的轨迹促进了第三和第四透镜单元L3和L4之间的有效空气使用，从而有效地缩短总透镜长度。

通过如箭头4c所指示的那样向前传送第四透镜单元L4，执行望远端的从无限远的物体到近处物体的聚焦。

在每一个实施例中，满足下述条件：

-0.50＜M3/Lt＜-0.25 ...(1)

0.20＜f3/ft＜0.40 ...(2)。

在条件表达式(1)中，M3表示在从广角端到望远端的变焦期间第三透镜单元L3在光轴上的移动量，Lt表示望远端的总透镜长度。

在条件表达式(2)中，f3表示第三透镜单元L3的焦距，ft表示望远端的整个透镜系统的焦距。

总透镜长度由Da+Db表示，其中Da表示从最前面的透镜表面(第一透镜表面)到最后的透镜表面的距离，而Db表示如果在最后的透镜表面和图像表面之间出现玻璃块则当玻璃块的长度被测量为等效空气长度时的后焦距。

例如，玻璃块的等效空气长度由DL/n表示，其中DL表示玻璃块的长度，n表示玻璃块的材料的折射率。当第三透镜单元L3在望远端比在广角端放置得更接近物侧时，移动量M3的符号为负。在相反的情况下其符号为正。

在每个实施例中，作为适合于实现高变焦比(较高放大倍率(magnification))的透镜配置，四个透镜单元的折光力从物侧到像侧依次被设定为正、负、正和正，并且在变焦期间每个透镜单元都被移动。在抑制总透镜长度增大的同时，每个透镜单元的行程(stroke)增大。因此，在实现高变焦比的同时防止了总透镜长度的增大。

条件表达式(1)关于变焦期间第三透镜单元L3的移动量。

当第三透镜单元L3的移动量增大并超过条件表达式(1)的下限时，在广角端和望远端，沿与穿过第三透镜单元L3的画面外周光束的光轴垂直的方向的位置的变化较大。其结果是，难以在整个变焦区域校正诸如彗形像差之类的像差。

超过条件表达式(1)的上限，第三透镜单元L3的可变倍率负担减小。其结果是，为了获得高变焦比，必须通过增大第一和第二透镜单元L1和L2之间的间隔变化，或缩短第一和第二透镜单元L1和L2的焦距，来增大第一和第二透镜单元L1和L2的可变倍率负担。

然而，当第一和第二透镜单元L1和L2的移动量增大，以增大其之间的间隔变化时，在广角端和望远端，沿与穿过第一和第二透镜单元L1和L2的画面外周光束的光轴垂直的方向的位置的变化变得太大。其结果是，在望远端，对画面外周的像面畸变的校正不足。不建议缩短(减小)第一和第二透镜单元L1和L2的焦距，因为每个透镜表面的曲率半径变得较小，从而增大每个透镜单元的厚度来确保边缘或厚度。缩短第三透镜单元L3的焦距使得能够增大第三透镜单元L3的可变倍率比。在该情况下，第三透镜单元L3的焦距可被设定在条件表达式(2)的范围内。

尤其是，当第三透镜单元L3的焦距被缩短得低于条件表达式(2)的下限时，第三透镜单元L3的凹面的曲率半径变得较小。其结果是，沿与当外周光束穿过该凹面时的光轴垂直的方向的位置的变化导致的诸如彗形像差之类的像差大大地改变，并且难以在整个变焦区域中校正像差。

超过条件表达式(2)的上限的焦距的增大不是优选的，因为减小了第三透镜单元L3的可变倍率负担，使得必须如上所述增大第一和第二透镜单元L1和L2的可变倍率负担。

更优选地，可如下设定条件表达式(1)和(2)的数值范围：

-0.35＜M3/Lt＜-0.27 ...(1a)

0.25＜f3/ft＜0.35 ...(2a)

本发明的配置确保了5倍或更大的高变焦比，在所有变焦区域中提供高光学性能，并且有助于整个系统的小型化。

在下文中，描述本发明的变焦透镜的实施例的更优选的要求。

可满足下述条件，其中β3t表示第三透镜单元L3的望远端的成像放大倍率，β3w表示第三透镜单元L3的广角端的成像放大倍率：

3.0＜β3t/β3w＜6.0 ...(3)。

当伴随第三透镜单元L3的变焦的可变倍率负担减小到低于条件表达式(3)的下限时，必须增大第一和第二透镜单元L1和L2的可变倍率负担来实现高变焦比。

因此，不建议缩短第一和第二透镜单元L1和L2的焦距，因为每个透镜表面的曲率半径变得较小，增大了第一和第二透镜单元L1和L2的厚度。增大间隔变化来增大在第一和第二透镜单元L1和L2的变焦期间的可变倍率负担不是优选的，因为延长了总透镜长度。

超过条件表达式(3)的上限，伴随第三透镜单元L3的变焦的移动量过度增加，并且焦距过度缩短，从而增大第三透镜单元L3的厚度，延长了总透镜长度。难以在整个变焦区域中很好地校正诸如彗形像差之类的像差。

更优选地，可如下设定条件表达式(3)的数值范围：

3.0＜β3t/β3w＜4.0 ...(3a)。

可满足下述条件，其中Lw表示广角端的整个透镜系统的总透镜长度，fw表示广角端的整个透镜系统的焦距：

5.0＜(Lw×Lt)/(fw×ft)＜11.0 ...(4)。

低于条件表达式(4)的下限，总透镜长度相对于焦距在广角端和望远端都变得太短，导致难以布置必要数量的透镜或确保每个透镜单元的移动量。其结果是，难以在保持足够的光学性能的同时实现高变焦比。

超过上限，总透镜长度变得过大，导致难以将整个系统小型化。

更优选地，可如下设定条件表达式(4)的数值范围：

7.0＜(Lw×Lt)/(fw×ft)＜10.6 ...(4a)

可满足下述条件，其中β2t表示第二透镜单元L2在望远端的成像放大倍率，β2w表示第二透镜单元L2在广角端的成像放大倍率，β4t表示第四透镜单元L4在望远端的成像放大倍率，而β4w表示第四透镜单元L4在广角端的成像放大倍率：

1.6＜(β2t×β4t)/(β2w×β4w)＜2.5 ...(5)

低于条件表达式(5)的下限，第二和第四透镜单元L2和L4的可变倍率负担变得太小。因此，当要保持高变焦比时，过度增大第三透镜单元L3的移动量，或过度缩短第三透镜单元L3的焦距，导致难以在整个变焦透镜中很好地校正诸如彗形像差之类的像差。超过其上限，增大第二和第四透镜单元L2和L4的可变倍率负担，使得必须缩短第一、第二和第四透镜单元L1、L2和L4的焦距，或增大伴随变焦的移动量。其结果是，不利地，增加了每个透镜单元的厚度，或延长了总透镜长度。

更优选地，可如下设定条件表达式(5)的数值范围：

1.6＜(β2t×β4t)/(β2w×β4w)＜2.3 ...(5a)

可满足下述条件，其中Dt表示当从光轴上的无限远处的点光源发射的光束进入每个透镜时，在该光束到达像面之前，将入射高度设定为最大的透镜表面的有效直径。

0.08＜Dt/ft＜0.17 ...(6)

超过条件表达式(6)的上限，望远端的焦深的宽度变得过小，导致对诸如图像表面倾斜之类的制造误差的更严格的要求。其结果是，难以制造具有高变焦比、并且透镜单元在广角端和望远端的移动量相对较大的变焦透镜。低于其下限，由于衍射的影响，对比度被不利地降低。

更优选地，可如下设定条件表达式(6)的数值范围：

0.120＜Dt/ft＜0.165 ...(6a)。

在每一个实施例中，可满足条件表达式(3)至(6)中的至少一个。

第三透镜单元L3中距物侧最近的透镜在物侧可具有凸面，用于确定开放F值光束的F值确定部件SP可以放置在透镜的物侧顶点与物侧透镜表面和该透镜的外周部分的交点之间。

因此，不需要将孔径光阑部件放置为与第三透镜单元L3分离，因此可容易地减小望远端的第二和第三透镜单元L2和L3之间的间隔。其结果是，可增大第三透镜单元L3的移动量，并且可增大第一和第二透镜单元L1和L2之间的间隔，从而即使总透镜长度短也可容易地实现高变焦比。

在每一个实施例中，在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元L1沿向像侧凸出的轨迹移动，而第二透镜单元L2沿向像侧凸出的轨迹移动。因此，在其中离轴光束在透镜表面上的入射高度(距光轴的距离)最大的广角端附近的变焦位置处，可将第一透镜单元L1移动至像侧从而与望远端相比更接近孔径光阑SP。其结果是，穿过第一透镜单元L1的光线的入射高度可被设定为小，使得能够进一步使第一透镜单元L1小型化。通过沿向像侧凸出的轨迹移动第二透镜单元L2，第一透镜单元L1和孔径光阑SP之间的间隔在望远端附近不被增大，并使离轴光束不那么容易被部分晕化(vignette)。

本发明采用通过在光轴上移动紧凑和轻型的第四透镜单元L4来执行聚焦的后焦方法。因此，可减小为聚焦而移动的透镜单元的重量，从而有助于快速聚焦。

第三透镜单元L3包括一个或多个非球面。因此，有效地校正诸如球面像差之类的像差。

移动第三透镜单元L3，使其具有沿垂直于光轴的方向的分量，从而改变垂直于光轴的方向上的成像位置。因此，不添加用于防止抖动的任何新的棱镜或透镜单元，有效地抑制由手的波动引起的图像模糊。

下面，描述本发明的每个实施例的透镜配置。

在每个实施例的变焦透镜中，第一透镜单元包括通过从物侧到像侧依次接合在物侧具有凸面的弯月负透镜和正透镜而形成的接合透镜。因此，变焦期间的放大倍率色差的变化被矫正。

第二透镜单元L2从物侧到像侧依次包括：在物侧具有凸面的弯月负透镜、双凹形状的负透镜、和在物侧具有凸面的正透镜。因此，变焦期间的像差变化减小。通过将两个负透镜放置在具有整体负折光力的第二透镜单元L2中，防止负折光力集中在一个负透镜上而使透镜表面的过小的曲率半径导致的彗形像差恶化。

第三透镜单元L3包括两个正透镜和一个负透镜。因此，矫正变焦期间的轴上色差的变化，并减小像差的变化。通过将两个正透镜放置在具有整体正折光力的第三透镜单元L3中，防止正折光力集中在一个正透镜上而使透镜表面的过小的曲率半径导致的彗形像差恶化。第三透镜单元L3的透镜可以是接合的。利用该结构，减小透镜单元的相对偏心，并且透镜可以不是接合的。该结构是优选的，因为增大了透镜表面的数量以提高设计自由度。

第四透镜单元L4包括一个正透镜。因此，缩短了缩回长度，并且在聚焦期间移动的第四透镜单元L4是轻型的，有助于快速聚焦。

该配置使得能够缩短总透镜长度，并实现高变焦比和在从广角端到望远端的所有变焦范围内的高光学性能。

在每个实施例中，具有折光力的一个或多个透镜单元可被放置在第一透镜单元L1的物侧和/或第四透镜单元L4的像侧。

在下面描述对应于第一至第三实施例的数值实施例1至3。每一个数值实施例示出了从物侧的表面的次序i。

数值实施例示出了按照从物侧的顺序的第i个透镜表面(第i表面)的曲率半径ri，第i表面和第(i+1)表面之间的间隔di，和以d线为基准的折射率ndi和阿贝数vdi。

等效空气长度BF是从最后的透镜表面到傍轴图像表面的等效空气长度。该长度的值的单位是mm，除非另外规定。

距像侧最近的两个表面构成滤光器部件。当透镜表面是非球面时，＊被添加到表面号之后。

形状由下述表达式表示，其中X表示光轴方向的位置，H表示与光轴正交的方向上的位置，光前进方向为正，R表示傍轴曲率半径，K表示圆锥系数，而A至D表示非球面系数。

表达式1

X = \frac{(\frac{1}{R}) H^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + K) {(\frac{H}{R})}^{2}}} + {AH}^{2} + {BH}^{4} + {CH}^{6} + {DH}^{8}

在该表达式中，“e±N”表示“×10±N”。表1示出了与每个实施例的条件表达式的对应关系。

在数值实施例中，d10的值为负。这是因为从物侧依次对F值确定光阑SP和物侧的第三透镜单元L3的透镜进行计数。

SP光阑是指F值确定光阑，而FP光阑是指闪光截止光阑(flarecut stop)。

数值实施例1

单位：mm

表面数据

表面号 r d nd vd

1 28.568 0.90 1.84666 23.9

2 15.653 3.20 1.83481 42.7

3 1500.778 (可变)

4 52.751 0.70 1.88300 40.8

5 6.507 3.10

6 -26.085 0.50 1.69680 55.5

7 47.401 0.40

8 13.148 1.40 1.92286 18.9

9 35.542 (可变)

10SP光阑 -0.30

11^＊ 6.197 2.10 1.58313 59.4

12^＊ -21.638 0.20

13 5.137 1.40 1.51742 52.4

14 14.073 0.50 1.80518 25.4

15 3.684 0.50

16FP光阑 (可变)

17 14.217 1.70 1.69680 55.5

18 86.474 (可变)

19 ∞ 1.00 1.51633 64.1

20 ∞ (可变)

非球面数据

第十一表面

K＝-5.49106e-001 B＝-1.27242e-004 C＝-4.81677e-006

第十二表面

K＝-3.03419e+001 B＝-1.49147e-004 C＝1.30929e-006

各种数据

变焦 5.75

焦距 6.55 9.83 15.70 23.47 37.65

F值 3.26 3.64 4.22 4.85 6.08

视场角 30.61 21.52 13.86 9.38 5.88

像高 3.88 3.88 3.88 3.88 3.88

总透镜长度 43.83 41.89 43.68 47.89 55.30

BF 5.41 7.08 8.79 9.63 6.81

d3 0.40 2.68 5.81 8.76 11.87

d9 16.20 9.94 5.20 2.39 0.70

d16 5.53 5.89 7.59 10.81 19.62

d18 4.25 5.92 7.63 8.47 5.65

d20 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50

变焦透镜单元数据

单元第一表面焦距

1 1 35.25

2 4 -8.99

3 10 11.76

4 17 24.18

数值实施例2

单位：mm

表面数据

表面号 r d nd vd

1 30.541 0.80 1.84666 23.9

2 17.397 2.90 1.80400 46.6

3 14437.816(可变)

4 41.120 0.70 1.88300 40.8

5 6.544 3.10

6 -21.290 0.50 1.69680 55.5

7 78.509 0.40

8 13.223 1.40 1.92286 18.9

9 37.291 (可变)

10SP光阑 -0.30

11^＊ 6.192 2.00 1.58313 59.4

12^＊ -22.887 0.20

13 5.184 1.40 1.51742 52.4

14 13.142 0.50 1.80518 25.4

15 3.638 0.50

16FP光阑 (可变)

17 13.389 1.70 1.69680 55.5

18 103.159 (可变)

19 ∞ 1.00 1.51633 64.1

20 ∞ (可变)

非球面数据

第十一表面

K＝-5.83859e-001 B＝-1.29515e-004 C＝-3.91259e-006 D＝5.76005e-008

第十二表面

K＝-2.94728e+001 B＝-1.42203e-004 C＝5.17729e-007 D＝2.36372e-007

各种数据

变焦比 5.31

焦距 6.70 9.68 15.47 22.74 35.60

F值 4.75 5.22 6.02 6.80 8.14

视场角 30.04 21.82 14.07 9.67 6.21

像高 3.88 3.88 3.88 3.88 3.88

总透镜长度 43.49 41.56 43.77 48.71 56.81

BF 5.82 7.52 9.44 10.33 7.90

d3 0.40 2.64 6.34 10.01 14.29

d9 15.89 9.85 4.90 2.25 0.81

d16 5.58 5.75 7.29 10.32 18.02

d18 4.66 6.36 8.28 9.17 6.74

d20 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50

变焦透镜单元数据

单元第一表面焦距

1 1 39.61

2 4 -9.59

3 10 12.24

4 17 21.91

数值实施例3

单位：mm

表面数据

表面号 r d nd vd

1 21.017 1.10 1.84666 23.9

2 14.047 3.50 1.77250 49.6

3 96.418 (可变)

4 28.407 0.70 1.88300 40.8

5 6.122 3.20

6 -62.491 0.60 1.77250 49.6

7 14.195 0.40

8 10.646 1.70 1.92286 18.9

9 30.111 (可变)

10 SP光阑 -0.50

11^＊ 5.045 2.25 1.80447 40.9

12^＊ 38.529 0.20

13 21.194 0.50 1.80809 22.8

14 4.183 0.60

15 11.043 1.30 1.69680 55.5

16 -67.906 0.18

17FP光阑 (可变)

18 13.870 1.60 1.60311 60.6

19 81.251 (可变)

20 ∞ 1.00 1.51633 64.1

21 ∞

非球面数据

第十一表面

K＝-7.29620e-004 B＝-3.58262e-004 C＝-2.87700e-006 D＝-5.14369e-007

第十二表面

K＝-2.13283e+001 B＝1.28553e-004 C＝1.02419e-005

各种数据

变焦比 7.13

焦距 6.31 11.73 16.86 34.12 44.97

F值 2.69 3.21 3.61 4.86 6.08

视场角 31.57 18.27 12.95 6.48 4.92

像高 3.88 3.88 3.88 3.88 3.88

总透镜长度 45.17 46.97 49.81 58.16 63.38

BF 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50

d3 0.30 5.28 8.03 12.03 12.08

d9 15.31 8.59 5.84 1.93 0.85

d17 5.05 7.50 10.00 19.63 27.59

d19 5.68 6.77 7.11 5.74 4.03

变焦透镜单元数据

单元第一表面焦距

1 1 35.88

2 4 -8.11

3 10 12.01

4 18 27.49

表1

下面，参照图7，描述使用第一至第三实施例的变焦透镜作为图像拍摄光学系统的数字静态照相机的实施例。

在图7中，数字静态照相机包括：照相机主体20；包括第一至第三实施例的变焦透镜中的任何一个的图像拍摄光学系统21；诸如CCD传感器或CMOS传感器之类的固态图像拾取器件(光电转换器件)22，其内置于照相机主体中，以接收由图像拍摄光学系统21形成的物像；用于记录与由固态图像拾取器件22光电转换的物像相对应的信息的存储器23；以及包括液晶显示面板以观察形成在固态图像拾取器件22上的物像的取景器24。

因此，向诸如数字静态照相机之类的图像拾取设备应用本发明的变焦透镜使得能够实现紧凑和高光学性能的图像拾取设备。

可相似地向单镜头反光照相机或视频摄像机应用本发明的变焦透镜。

尽管已参照示例性实施例描述了本发明，应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。下述权利要求的范围应被给予最宽的解释，以便包含所有这样的变型以及等同结构和功能。

Claims

1.一种变焦透镜，从物侧到像侧依次包括：

具有正折光力的第一透镜单元；

具有负折光力的第二透镜单元；

具有正折光力的第三透镜单元；以及

具有正折光力的第四透镜单元，

第一透镜单元、第二透镜单元、第三透镜单元和第四透镜单元中的每一个被移动以执行变焦，

其中，满足以下条件：

-0.50＜M3/Lt＜-0.25；以及

0.20＜f3/ft＜0.40，

其中，M3表示在从广角端到望远端的变焦期间第三透镜单元在光轴上的移动量，Lt表示望远端的总透镜长度，f3表示第三透镜单元的焦距，而ft表示整个透镜系统在望远端的焦距。

2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中满足以下条件：

3.0＜β3t/β3w＜6.0，

其中，β3t和β3w表示第三透镜单元在望远端和广角端的成像放大倍率。

3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中满足下述条件：

5.0＜(Lw×Lt)/(fw×ft)＜11.0，

其中，Lw表示广角端的总透镜长度，fw表示整个透镜系统在广角端的焦距。

4.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中满足以下条件：

1.6＜(β2t×β4t)/(β2w×β4w)＜2.5，

其中，β2t和β2w表示第二透镜单元在望远端和广角端的成像放大倍率，β4t和β4w表示第四透镜单元在望远端和广角端的成像放大倍率。

5.根据权利要求1的变焦透镜，其中，第三透镜单元中位置距物侧最近的透镜在其物侧具有凸面，并在该透镜的物侧的顶点与该透镜的物侧的表面和外周部分的交点之间包括用于确定开放F值光束的F值确定部件。

6.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中满足以下条件：

0.08＜Dt/ft＜0.17，

其中，Dt表示在变焦透镜的望远端当从光轴上的无限远处的点光源发射的光束进入每个透镜表面时具有最大入射高度的透镜表面的有效直径。

7.根据权利要求1的变焦透镜，其中，在变焦期间，第一透镜单元和第二透镜单元中的每一个沿向像侧凸出的轨迹移动。

8.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，第四透镜单元包括用于聚焦的透镜单元。

9.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，第三透镜单元包括至少一个非球面。

10.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，第三透镜单元被移动，使其具有沿垂直于光轴的方向的分量，从而在垂直于光轴的方向上改变成像位置。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的变焦透镜，所述变焦透镜在固态图像拾取器件上形成图像。

12.一种图像拾取设备，包括：

根据权利要求1至10中任一项所述的变焦透镜；以及

用于接收由变焦透镜形成的图像的固态图像拾取器件。