CN101644826A - 高可变倍率变焦透镜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种紧凑并轻便的高可变倍率变焦透镜，该变焦透镜尤其适合于单镜头反光数字照相机，其在广角端的视场角为75度或更宽，在广角端的F值约为3到4，在远摄端的F值约为6到7，并且变倍比约为15倍。该变焦透镜具有分别起正、负、正、正折射率作用的四组透镜片，当倍率从广角端向远摄端变化时，第一和第二透镜组之间的距离增大，第二和第三透镜组之间的距离减小，并且第三和第四透镜组之间的距离也减小。第三透镜组具有靠近被摄体的正折射率的前透镜片组和负折射率的后透镜片组，仅后透镜片组在与光轴正交的位置上移动，从而补偿由用户手抖引起的成像面上的离焦。第二透镜组向被摄体侧移位以进行调焦。
Description
技术领域
本发明涉及一种适合于单镜头反光照相机的高可变倍率变焦透镜(high variable power zoom lens)，并且更具体地，涉及一种紧凑并轻便的高可变倍率变焦透镜，该变焦透镜能够具有足够的后焦距(back focal length)，适合于单镜头反光照相机，并在并入光学稳定器或防抖机构方面具有优势，该变焦透镜在广角端的视场角为75度或更宽，在广角端的F值约为3到4，在远摄端的F值约为6到7，并且变倍比约为15倍。
背景技术
近来，光学设计技术和光学制造技术的飞速进步已经使得变焦透镜的尺寸更小并且使得可变倍率得到了提高。例如，现有技术中一种类型的变焦透镜具有使可变倍率提高的设计，并能够并入光学稳定器或防抖功能，该类型的变焦透镜典型地包括从被摄体侧起按如下顺序布置的四组透镜片，即正折射率的第一透镜组、负折射率的第二透镜组、正折射率的第三透镜组和正折射率的第四透镜组，其中，当倍率从广角端向远摄端变化时，第一和第二透镜组之间的距离增大，第二和第三透镜组之间的距离减小，并且第三和第四透镜组之间的距离改变。第三透镜组具有靠近被摄体的正折射率的前透镜片组和负折射率的后透镜片组，并且仅后透镜片组在与光轴近似正交的位置上移动，从而补偿由用户手抖引起的成像面上的离焦，其中，可以通过满足下式的防抖功能来校正该离焦：
3.5＜f1/fw＜8.0
其中，fw是变焦透镜在广角端的焦距，f1是第一透镜组的焦距(参见下面所列的专利文献1)。
另一类型的高可变倍率变焦透镜与APS-C尺寸的图像传感器兼容并且专用于数字照相机，该类型的变焦透镜也具有从被摄体侧起按如下顺序布置的四组透镜片，即正折射率的第一透镜组、负折射率的第二透镜组、正折射率的第三透镜组和正折射率的第四透镜组，其中，当倍率从广角端向远摄端变化时，第一和第二透镜组分离以扩大它们之间的空中距离，第二和第三透镜组之间的距离减小，同时第一、第三和第四透镜组一起向被摄体侧移动。第二透镜组移位以进行满足下式的调焦：
0.40＜fW/fbW＜0.55 (1)
0.43＜β34W/β34T＜0.47 (2)
40＜r5/d5W＜100 (3)
1.1＜f3/f4＜2.6 (4)
其中，fW是变焦透镜在广角端的焦距，fbW是在广角端的后焦距，β34W是第三和第四透镜组在广角端的合成倍率，β34T是第三和第四透镜组在远摄端的合成倍率，r5是由r5指定的表面的曲率半径，d5W是在广角端第一和第二透镜组之间的距离，f3是第三透镜组的焦距，f4是第四透镜组的焦距。尽管这种类型的变焦透镜的最初设计理念是尤其适合于APS-C尺寸，但是其能够确保与用于3.5mm胶片的图像尺寸的后调焦(back focusing)相同的后调焦(参见专利文献2)。
专利文献列表
专利文献1：未审查日本特开2006-106191号公报
专利文献2：未审查日本特开2005-331697号公报
随着在照相机市场上消费者的需求已从传统的银盐胶片照相机趋向数字单镜头反光照相机，可能附着到电荷耦合器件(CCD)等光学成像组件上的污物由于其对最终得到的图像产生的不良影响而受到了人们的关注。由于CCD上的污物，导致必须经常更换组件透镜，而新开发的高可变倍率变焦透镜的目标之一是避免这种经常的更换。在非常先进的改进型变焦透镜组中，没有一个变焦透镜能在广角端的视场角覆盖了约为75度的宽度且在广角端的F值约为3到4的同时，达到高于15倍的可变倍率。
通常，随着可变倍率的增高，透镜组的移位相应地增大，与此相关联地，像差变化增加，这导致更加难以在整个焦点范围内补偿像差。为克服这一问题，必须减小透镜组各自的折射率以校正像差，或者为了相同目的，应该将一些透镜片成形为具有非球面表面。然而，以这种方式减小折射率会导致在将倍率改变同样多的情况下需要透镜组移位更大，并且这导致凸轮筒(cam barrel)设计更加复杂以及变焦透镜直径的增大。
在专利文献1中记载的变焦透镜中，组件透镜片具有非球面表面，并且前透镜片组中有三个透镜片，以不增加用于校正像差的透镜片的数量。在倍率上升到高于13倍的情况下，在远摄端变焦透镜不能充分地补偿可能在第一和/或第二透镜组中产生的球面像差。此外，出现另一问题，即滤波器直径的增大。
在专利文献2中公开的变焦透镜具有大约为7倍的可变倍率，因此，即使第三透镜组的折射率减小，也可以避免如下情况：作为改变变焦透镜倍率的结果，第三透镜组的折射率减小到该透镜组使得整体不能变倍的-1倍那样的程度。当变焦透镜的可变倍率升高到13倍时，在某些情况下，将不利地导致变焦透镜在改变后的焦距处聚焦，从而使得第三透镜组的倍率减小到-1倍那样低。此外，第三透镜组对像差变得更加敏感，而且处理这种问题产生阻碍作用并降低了生产率。
本发明是为了克服现有技术中高倍率变焦透镜的前述问题而做出的，因此，本发明尤其是后述的本发明的前两个方面的目的是提供一种具有多组透镜片的高倍率变焦透镜，该变焦透镜在改变后的焦距处聚焦，以便从不使得第三透镜组的倍率减小到-1倍那样低。
本发明尤其是后述的本发明的前两个方面的另一目的是提供一种具有多组透镜片的高倍率变焦透镜，其中，第三透镜组对像差的敏感度减弱，这产生促进作用从而提高了生产率。
本发明尤其是后述的本发明的前两个方面的又一目的是提供一种滤波器直径的尺寸有效减小的高倍率变焦透镜。
本发明尤其是后述的本发明的第三方面的又一目的是提供一种高倍率变焦透镜，该变焦透镜通过延长从光圈(aperture stop)到防抖/补偿透镜组件的距离以及从防抖/补偿透镜组件到成像面的距离，使得易于并入光圈控制机构和光学稳定器或防抖机构，并且该变焦透镜能够将可变倍率提高到焦距为18-270mm那样的程度。
本发明尤其是后述的本发明的第三方面的又一目的是提供一种具有长度尺寸相对较小的光学系统并且具有直径减小的滤波器的高倍率变焦透镜。
发明内容
在本发明的第一方面，提供一种高可变倍率变焦透镜，该变焦透镜具有从被摄体侧起按如下顺序布置的四组透镜片，即正折射率的第一透镜组、负折射率的第二透镜组、正折射率的第三透镜组和正折射率的第四透镜组，其中，当倍率从广角端向远摄端变化时，第一和第二透镜组之间的距离增大，第二和第三透镜组之间的距离减小，并且第三和第四透镜组之间的距离也减小，以及
第二透镜组向被摄体侧移位以进行满足下式的调焦：
0.35＜f1/ft＜0.45 (5)
0.04＜|f2|/ft＜0.065 (6)
0.15＜f3/ft＜0.25 (7)
其中，f1为第一透镜组的焦距，f2为第二透镜组的焦距，f3是第三透镜组的焦距，ft为变焦透镜的整个光学系统作为整体在远摄端的焦距。
下面详细说明本发明的第一方面：
第三透镜组具有靠近被摄体的正折射率的前透镜片组和负折射率的后透镜片组，并且仅后透镜片组在与光轴正交的方向上移动，从而补偿由用户手抖引起的成像面上的离焦。
第三透镜组的前透镜片组具有：三个或更多个正透镜片，其中至少一个正透镜片为结合有负透镜片的复合透镜；以及其它独立的负透镜片。
第三透镜组的前透镜片组具有至少一个阿贝数(Abbenumber)为80或更高的正透镜片。
第三透镜组的后透镜片组包括复合透镜，该复合透镜包括在前负透镜片和与该在前负透镜片结合的在后正透镜片，其中，负透镜片的两个相对的主表面为凹面并且被制成非球面，而正透镜片靠近被摄体的表面为凸面。
第一透镜组包括三个透镜片，即由负透镜片和正透镜片结合在一起的复合透镜和另一独立的正透镜片，并且两个正透镜片中的至少一个正透镜片的阿贝数为80或更高。
第一透镜组包括三个透镜片，即由负透镜片和正透镜片结合在一起的复合透镜和另一独立的正透镜片，并且两个正透镜片中的至少一个正透镜片的折射率为1.55或更高。
本发明第一方面中的公式
式(5)限定了第一透镜组的焦距与变焦透镜在远摄端的焦距的比值。当该比值超出式(5)中所限定的下限时，第一透镜组的焦距变短，这有利于整体上减小变焦透镜的延伸尺寸，但难以补偿在远摄端的球面像差和彗形像差(comaticaberration)。当该比值超出式(5)中所限定的上限时，第一透镜组的焦距变长，意味着透镜组要移位更多以确保变焦透镜在远摄端的焦距，这需要更复杂的凸轮设计从而不可避免地使得变焦透镜的径向尺寸变大。由于在远摄端变焦透镜的第一透镜组布置得远离光圈，所以入射到第一透镜组上的光束通过其周缘，因此，难以补偿彗形像差。
式(6)限定了第二透镜组的焦距与变焦透镜在远摄端的焦距的比值。当该比值超出式(6)中所限定的下限时，第二透镜组的焦距变短，这有利于确保与35mm胶片照相机同样的后调焦，但难以补偿各种像差，尤其难以补偿像场弯曲(fieldcurvature)。当该比值超出式(6)中所限定的上限时，第二透镜组的焦距变长，意味着第二透镜组要移位更多以改变倍率，这不利于减小整个透镜光学系统的尺寸。为了向前或向后移动第二透镜组以进行调焦，第一和第二透镜组之间的距离必须增大，以允许增加第二透镜组的位移，从而导致滤波器直径的增大和变焦透镜整体延伸尺寸的增大。
式(7)限定了第三透镜组的焦距与变焦透镜在远摄端的焦距的比值。当该比值超出式(7)中所限定的下限时，第三透镜组的焦距变短，这有利于减小整个透镜光学系统的尺寸。然而，在这种情况下，由于难以补偿球面像差，因而性能显著劣化，并且第三透镜组变得对制造公差更为敏感。当该比值超出式(7)中所限定的上限时，第三透镜组的焦距变长，意味着第三透镜组要移位更多以改变倍率，这不利于减小整个透镜光学系统的尺寸。从第三透镜组导向第四透镜组的光束几乎是无焦点的，并且在广角端变焦透镜的第三透镜组的成像倍率减小，这导致在广角端变焦透镜的成像面周围的光量不足。
尽管从式(7)能适当地确定第三透镜组的折射率，但在实现大于15倍的可变倍率的变焦透镜的尝试中，仍不能满意地对在第一和第二透镜组中产生的球面像差进行完全补偿。为应对这一问题，改进后的变焦透镜采取利用如下结构进行补偿的方法：该结构使用了五个透镜片，即结合在一起的负透镜片和正透镜片、后表面曲率半径较大的正凹凸透镜、另一独立的正透镜片以及随后的负透镜片。如果想要进一步提高可变倍率，则可以使用额外的正透镜片。
此外，为补偿通常在远摄端显著的色像差(chromaticaberration)，优选至少一个正透镜片的阿贝数为80或更高。
另外，当可变倍率高达15倍时，第一透镜组中产生的色像差在远摄端明显。尤其是，为补偿倍率的色像差，优选第一透镜组中的正透镜片具有相对大的阿贝数。组合分别由阿贝数为80或以上的玻璃制成的两个正透镜片，从而允许对倍率的色像差进行充分地校正。然而，通常，阿贝数为80或以上的玻璃的折射率小于1.5，并且结果得到的透镜片的曲率半径小。为克服这一问题，透镜片的中心处必须较厚，这导致滤波器的直径较大以及透镜片的直径增大。在该改进后的变焦透镜中，作为第一透镜组中的组件透镜，阿贝数为80或以上的透镜片配置在第二靠前位置，而阿贝数为55或以上并且折射率为1.55或更高的另一透镜片配置在第三靠前位置。这样，整体上提高了折射率，从而使得能够防止滤波器直径的增大和组件透镜片数量的增加。
在本发明的第二方面，提供一种高可变倍率变焦透镜，该变焦透镜具有从被摄体侧起按如下顺序布置的四组透镜片，即正折射率的第一透镜组、负折射率的第二透镜组、正折射率的第三透镜组和正折射率的第四透镜组，其中，当倍率从广角端向远摄端变化时，第一和第二透镜组之间的距离增大，第二和第三透镜组之间的距离减小，并且第三和第四透镜组之间的距离也减小，以及
第二透镜组沿光轴移位以进行满足下式的调焦：
0.35＜f1/ft＜0.45 (5)
0.5＜|f2|/fw＜0.8 (8)
0.15＜f3/ft＜0.25 (7)
其中，f1是第一透镜组的焦距，fw是变焦透镜的整个光学系统在广角端的焦距，f2是第二透镜组的焦距，f3是第三透镜组的焦距，ft是变焦透镜的整个光学系统在远摄端的焦距。
下面详细说明本发明的第二方面：
第三透镜组具有靠近被摄体的正折射率的前透镜片组和负折射率的后透镜片组，并且仅后透镜片组在与光轴正交的方向上移动，从而补偿由用户手抖引起的成像面上的离焦。
第三透镜组的前透镜片组具有：三个或更多个正透镜片，其中至少一个正透镜片为结合有负透镜片的复合透镜；以及其它独立的负透镜片。
第三透镜组的前透镜片组具有至少一个阿贝数为80或更高的正透镜片。
第三透镜组的后透镜片组包括复合透镜，该复合透镜包括在前负透镜片和与该在前负透镜片结合的在后正透镜片，其中，负透镜片的两个相对的主表面为凹面并且被制成非球面，而正透镜片靠近被摄体的表面为凸面。
第一透镜组包括三个透镜片，即由负透镜片和正透镜片结合在一起的复合透镜和另一独立的正透镜片，并且两个正透镜片中的至少一个正透镜片的阿贝数为80或更高。
第一透镜组包括三个透镜片，即由负透镜片和正透镜片结合在一起的复合透镜和另一独立的正透镜片，并且两个正透镜片中的至少一个正透镜片的折射率为1.55或更高。
本发明第二方面中的公式
式(5)限定了第一透镜组的焦距与变焦透镜在远摄端的焦距的比值。当该比值超出式(5)中所限定的下限时，第一透镜组的焦距变短，这有利于整体上减小变焦透镜的延伸尺寸，但难以补偿在远摄端的球面像差和彗形像差。当该比值超出式(5)中所限定的上限时，第一透镜组的焦距变长，意味着透镜组要移位更多以确保变焦透镜在远摄端的焦距，这需要更复杂的凸轮设计从而不可避免地使得变焦透镜的径向尺寸变大。由于在远摄端变焦透镜的第一透镜组布置得远离光圈，所以入射到第一透镜组上的光束通过其周缘，因此，难以补偿彗形像差。
式(8)限定了第二透镜组的焦距与变焦透镜在远摄端的焦距的比值。当该比值超出式(8)中所限定的下限时，第二透镜组的焦距变短，这有利于确保与35mm胶片照相机同样的后调焦，但难以补偿各种像差，尤其难以补偿像场弯曲。当该比值超出式(8)中所限定的上限时，第二透镜组的焦距变长，意味着第二透镜组要移位更多以改变倍率，这不利于减小整个透镜光学系统的尺寸。为了向前或向后移动第二透镜组以进行调焦，第一和第二透镜组之间的距离必须增大，以允许增加第二透镜组的位移，从而导致滤波器直径的增大和变焦透镜整体延伸尺寸的增大。
式(7)限定了第三透镜组的焦距与变焦透镜在远摄端的焦距的比值。当该比值超出式(7)中所限定的下限时，第三透镜组的焦距变短，这有利于减小整个透镜光学系统的尺寸。然而，在这种情况下，由于难以补偿球面像差，因而性能显著劣化，并且第三透镜组变得对制造公差更为敏感。当该比值超出式(7)中所限定的上限时，第三透镜组的焦距变长，意味着第三透镜组要移位更多以改变倍率，这不利于减小整个透镜光学系统的尺寸。从第三透镜组导向第四透镜组的光束几乎是无焦点的，并且在广角端变焦透镜的第三透镜组的成像倍率减小，这导致在广角端变焦透镜的成像面周围的光量不足。
尽管从式(7)能适当地确定第三透镜组的折射率，但在实现大于15倍的可变倍率的变焦透镜的尝试中，仍不能满意地对在第一和第二透镜组中产生的球面像差进行充分地补偿。为应对这一问题，改进后的变焦透镜采取利用如下结构进行补偿的方法：该结构使用了五个透镜片，即结合在一起的负透镜片和正透镜片、后表面曲率半径较大的正凹凸透镜、另一独立的正透镜片以及随后的负透镜片。如果想要进一步提高可变倍率，则可以使用额外的正透镜片。
此外，为补偿通常在远摄端显著的色像差，优选至少一个正透镜片的阿贝数为80或更高。
另外，当可变倍率高达15倍时，第一透镜组中产生的色像差在远摄端明显。尤其是，为补偿倍率的色像差，优选第一透镜组中的正透镜片具有相对大的阿贝数。组合分别由阿贝数为80或以上的玻璃制成的两个正透镜片，从而允许对倍率的色像差进行充分地校正。然而，通常，阿贝数为80或以上的玻璃的折射率小于1.5，并且结果得到的透镜片的曲率半径小。为克服这一问题，透镜片的中心处必须较厚，这导致滤波器的直径较大以及透镜片的直径增大。在该改进后的变焦透镜中，作为第一透镜组中的组件透镜，阿贝数为80或以上的透镜片配置在第二靠前位置，而阿贝数为55或以上并且折射率为1.55或更高的另一透镜片配置在第三靠前位置。这样，整体上提高了折射率，从而使得能够防止滤波器直径的增大和组件透镜片数量的增加。
在本发明的第三方面，提供一种高可变倍率变焦透镜，该变焦透镜具有从被摄体侧起按如下顺序布置的多组透镜片，即正折射率的第一透镜组、负折射率的第二透镜组、正折射率的第三透镜组和正折射率的第四透镜组，其中，当倍率从广角端向远摄端变化时，第一和第二透镜组之间的距离增大，第二和第三透镜组之间的距离减小，并且第三和第四透镜组之间的距离也减小，以及
第三透镜组具有靠近被摄体的正折射率的前透镜片组和负折射率的后透镜片组，并且仅所述后透镜片组在与光轴正交的方向上移动，从而补偿由用户手抖引起的成像面上的离焦，同时，第二透镜组向被摄体侧移位以进行满足下式的调焦：
0.14＜f3r/ft＜0.18 (9)
其中，f3r为第三透镜组的后透镜片组的焦距，ft是变焦透镜的整个光学系统在远摄端的焦距。
下面详细说明本发明的第三方面：
仅第三透镜组的后透镜片组在与光轴正交的方向上移动，从而补偿由用户手抖引起的成像面上的离焦。
第三透镜组的前透镜片组具有：三个或更多个正透镜片，其中至少一个正透镜片为结合有负透镜片的复合透镜；以及其它独立的负透镜片。
第三透镜组的前透镜片组具有至少一个阿贝数为80或更高的正透镜片。
第三透镜组的后透镜片组包括复合透镜，该复合透镜包括在前负透镜片和与该在前负透镜片结合的在后正透镜片，其中，负透镜片的两个相对的主表面为凹面并且被制成非球面，而正透镜片靠近被摄体的表面为凸面。
第一透镜组包括三个透镜片，即由负透镜片和正透镜片结合在一起的复合透镜和另一独立的正透镜片，并且两个正透镜片中的至少一个正透镜片的阿贝数为80或更高。
第一透镜组包括三个透镜片，即由负透镜片和正透镜片结合在一起的复合透镜和另一独立的正透镜片，并且两个正透镜片中的至少一个正透镜片的折射率为1.55或更高。
本发明第三方面中的公式
当f3r/ft的值超出式(9)中所限定的下限时，专用于稳定光学系统或防抖的透镜组的倍率提高，并且这些透镜组不再移位这么多，尽管这会产生不能补偿在远摄端的彗形像差的不利效果，但对于避免被移位的透镜组的直径增大是有效的。此外，防抖导致在广角端畸变像差的改变较大。f3r/ft的值超出上限，透镜组要移位更多以稳定光学系统，并且被移位的透镜组的直径不可避免地增大。
如上所述，本发明第一方面的高可变倍率变焦透镜能够满意地补偿在远摄端第一和第二透镜组中产生的球面像差，并且变焦透镜在改变后的焦距处聚焦，以便从不使得第三透镜组的倍率减小到-1倍那样低。
本发明第一方面的高可变倍率变焦透镜的第三透镜组对像差的敏感度减弱，这产生促进作用从而提高了生产率。
本发明第一方面的高可变倍率变焦透镜具有直径尺寸有效减小的滤波器。
本发明第二方面的高可变倍率变焦透镜能够满意地补偿在远摄端第一和第二透镜组中产生的球面像差，并且变焦透镜在改变后的焦距处聚焦，以便从不使得第三透镜组的倍率减小到-1倍那样低。
本发明第二方面的高可变倍率变焦透镜的第三透镜组对像差的敏感度减弱，这产生促进作用从而提高了生产率。
本发明第二方面的高可变倍率变焦透镜具有直径尺寸有效减小的滤波器。
本发明第三方面的高可变倍率变焦透镜通过延长从光圈到防抖/补偿透镜组件的距离以及从防抖/补偿透镜组件到成像面的距离，使得易于并入光圈控制机构和光学稳定器或防抖机构，并且该变焦透镜能够将可变倍率提高到焦距为18-270mm那样的程度。
本发明第三方面的变焦透镜的光学系统的整个延伸尺寸整体上减小，并且本发明第三方面的变焦透镜还具有直径减小的滤波器。
附图说明
图1是示出根据本发明优选实施例的高可变倍率变焦透镜在远摄端的光学系统的截面图。
图2示出典型的变焦透镜在广角端的轴向球面像差、像散(astigmatism)和畸变像差的图。
图3示出典型的变焦透镜在广角端的彗形像差的图。
图4示出典型的变焦透镜在其中间焦点范围的轴向球面像差、像散和畸变像差的图。
图5示出典型的变焦透镜在中间焦点范围的彗形像差的图。
图6示出典型的变焦透镜在远摄端的轴向球面像差、像散和畸变像差的图。
图7示出典型的变焦透镜在远摄端的彗形像差的图。
图8示出典型的变焦透镜在广角端的当第三透镜组沿相对于光轴垂直的方向移位+0.07mm时的改变了视场角的彗形像差的图。
图9示出典型的变焦透镜在远摄端的当第三透镜组沿相对于光轴垂直的方向移位+0.47mm时的改变了视场角的彗形像差的图。
图10示出典型的变焦透镜在远摄端的当第三透镜组沿相对于光轴垂直的方向移位-0.47mm时的改变了视场角的彗形像差的图。
具体实施方式
下面说明根据本发明的高可变倍率变焦透镜的优选实施例。
焦距f＝18.40～71.10～264.21mm
Fno＝3.50～5.24～6.32
2ω＝76.5～23.1～6.3°
编号 R D Nd vd
1 94.3524 1.5000 1.84666 23.78
2 66.4807 8.0000 1.49700 81.61
3 -1326.8193 0.2000 1.00000
4 72.3127 4.5000 1.61800 63.39
5 180.4067 D5 1.00000
6 90.3327 0.2000 1.51460 49.96
7 83.8997 1.2000 1.80400 46.58
8 14.845 6.4000 1.00000
9 -34.8049 1.0000 1.80400 46.58
10 47.2288 0.8000 1.00000
11 34.7194 4.8000 1.84666 23.78
12 -33.6597 1.2000 1.00000
13 -25.046 1.0000 1.88300 40.78
14 -207.5416 D14 1.00000
15 0.0000 1.0000 1.00000
16 37.3663 1.0000 1.84666 23.78
17 26.4946 4.0000 1.48749 70.21
18 -1075.5953 0.2000 1.00000
19 32.6392 3.2918 1.48749 70.21
20 -111.6338 0.2000 1.00000
21 25.7859 4.1440 1.49700 81.61
22 3099.5581 1.0000 1.83400 37.17
23 76.3793 2.7717 1.00000
24 -56.3646 0.2000 1.53610 41.20
25 -56.3646 1.0000 1.77250 49.60
26 33.9463 2.2000 1.80810 22.80
27 68.76 D27 1.00000
28 46.2651 0.2000 1.51460 49.96
29 46.2651 4.0000 1.48749 70.21
30 -30.1602 0.2000 1.00000
31 146.4471 4.0000 1.48749 70.21
32 -31.1609 1.0000 1.80400 46.58
33 50.4511 1.2000 1.00000
34 92.7722 4.0000 1.48749 70.21
35 -43.2518 BF
在变焦期间的距离D5、D14、D27和后焦距BF的变化如下：
焦距f 18.400 71.099 264.210
D5 2.058 39.047 68.462
D14 30.539 11.868 1.055
D27 7.717 3.529 2.329
后焦距 38.685 75.562 97.163
利用附图标记6、24、28标识出的透镜片的表面为非球面形状。表示非球面表面的公式如下：
其中，x为光轴，H为与光轴正交的高度，r为曲率半径，A为圆锥系数，An为由变化的指数n表达的n次非球面表面的系数。
关于透镜片表面的像散系数如下：
R6
A＝1.0
A4＝7.56725E-06
A6＝-7.65747E-09
A8＝-2.26456E-11
A10＝1.23747E-13
R24
A＝1.0
A4＝7.89296E-06
A6＝9.60742E-09
A8＝3.69345E-11
A10＝-7.34306E-13
R28
A＝1.0
A4＝-3.19107E-05
A6＝-5.55382E-09
A8＝-3.27936E-11
A10＝3.69412E-13
透镜组的焦距如下：
第一透镜组LG1 焦距f1＝108.563
第二透镜组LG2 焦距f2＝-13.813
第三透镜组LG3 焦距f3＝45.230
第四透镜组LG4 焦距f4＝48.815
第三透镜组LG3的前透镜片组 焦距f3a＝26.822
第三透镜组LG3的后透镜片组 焦距f3b＝-40.500
以上在根据本发明的优选实施例的上下文中所述的公式的主要项的值如下：
f1/ft＝0.4030 (11)
|f2|/ft＝0.052 (12)
f3/ft＝0.1737 (13)
附图中绘出了根据本发明的高可变倍率变焦透镜的各实施例中得出的像差。在示出轴向球面像差和彗形像差的图中，‘d’表示d线(587.56nm)，‘g’表示g线(435.83nm)。在示出像散的图中，Y＝14.5代表图像高度，实线示出弧矢向图像畸变的像差，而虚线示出子午向图像畸变的像差。在示出畸变像差的图中，图像高度由Y＝14.5给出。
Claims (21)
1.一种高可变倍率变焦透镜，其具有从被摄体侧起按如下顺序布置的多组透镜片，即正折射率的第一透镜组、负折射率的第二透镜组、正折射率的第三透镜组和正折射率的第四透镜组，当倍率从广角端向远摄端变化时，所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离增大，所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减小，并且所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离也减小，以及
所述第二透镜组向被摄体侧移位以进行满足下式的调焦：
0.35＜f1/ft＜0.45 (5)
0.04＜|f2|/ft＜0.065 (6)
0.15＜f3/ft＜0.25 (7)
其中，f1为所述第一透镜组的焦距，f2为所述第二透镜组的焦距，f3为所述第三透镜组的焦距，ft为所述变焦透镜的整个光学系统作为整体在远摄端的焦距。
2.根据权利要求1所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第三透镜组具有靠近被摄体的正折射率的前透镜片组和负折射率的后透镜片组，并且仅所述后透镜片组在与光轴正交的方向上移动，从而补偿由用户手抖引起的成像面上的离焦。
3.根据权利要求2所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第三透镜组的所述前透镜片组具有：三个或更多个正透镜片，其中至少一个所述正透镜片为结合有负透镜片的复合透镜；以及其它独立的负透镜片。
4.根据权利要求2所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第三透镜组的所述前透镜片组具有至少一个阿贝数为80或更高的正透镜片。
5.根据权利要求2所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第三透镜组的所述后透镜片组包括复合透镜，所述复合透镜包括在前负透镜片和与该在前负透镜片结合的在后正透镜片，其中，所述负透镜片的两个相对的主表面为凹面并且被制成非球面，而所述正透镜片靠近被摄体的表面为凸面。
6.根据权利要求1所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第一透镜组包括三个透镜片，即由负透镜片和正透镜片结合在一起的复合透镜和另一独立的正透镜片，并且两个所述正透镜片中的至少一个正透镜片的阿贝数为80或更高。
7.根据权利要求1所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第一透镜组包括三个透镜片，即由负透镜片和正透镜片结合在一起的复合透镜和另一独立的正透镜片，并且两个所述正透镜片中的至少一个正透镜片的折射率为1.55或更高。
8.一种高可变倍率变焦透镜，其具有从被摄体侧起按如下顺序布置的多组透镜片，即正折射率的第一透镜组、负折射率的第二透镜组、正折射率的第三透镜组和正折射率的第四透镜组，当倍率从广角端向远摄端变化时，所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离增大，所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减小，并且所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离也减小，以及
所述第二透镜组沿光轴移位以进行满足下式的调焦：
0.35＜f1/ft＜0.45 (5)
0.5＜|f2|/fw＜0.8 (8)
0.15＜f3/ft＜0.25 (7)
其中，f1为所述第一透镜组的焦距，fw为所述变焦透镜的整个光学系统在广角端的焦距，f2为所述第二透镜组的焦距，f3为所述第三透镜组的焦距，ft为所述变焦透镜的整个光学系统在远摄端的焦距。
9.根据权利要求8所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第三透镜组具有靠近被摄体的正折射率的前透镜片组和负折射率的后透镜片组，并且仅所述后透镜片组在与光轴正交的方向上移动，从而补偿由用户手抖引起的成像面上的离焦。
10.根据权利要求9所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第三透镜组的所述前透镜片组具有：三个或更多个正透镜片，其中至少一个所述正透镜片为结合有负透镜片的复合透镜；以及其它独立的负透镜片。
11.根据权利要求9所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第三透镜组的所述前透镜片组具有至少一个阿贝数为80或更高的正透镜片。
12.根据权利要求9所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第三透镜组的所述后透镜片组包括复合透镜，所述复合透镜包括在前负透镜片和与该在前负透镜片结合的在后正透镜片，其中，所述负透镜片的两个相对的主表面为凹面并且被制成非球面，而所述正透镜片靠近被摄体的表面为凸面。
13.根据权利要求8所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第一透镜组包括三个透镜片，即由负透镜片和正透镜片结合在一起的复合透镜和另一独立的正透镜片，并且两个所述正透镜片中的至少一个正透镜片的阿贝数为80或更高。
14.根据权利要求8所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第一透镜组包括三个透镜片，即由负透镜片和正透镜片结合在一起的复合透镜和另一独立的正透镜片，并且两个所述正透镜片中的至少一个正透镜片的折射率为1.55或更高。
15.一种高可变倍率变焦透镜，其具有从被摄体侧起按如下顺序布置的多组透镜片，即正折射率的第一透镜组、负折射率的第二透镜组、正折射率的第三透镜组和正折射率的第四透镜组，当倍率从广角端向远摄端变化时，所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离增大，所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减小，并且所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离也减小，以及
所述第三透镜组具有靠近被摄体的正折射率的前透镜片组和负折射率的后透镜片组，同时，所述第二透镜组向被摄体侧移位以进行满足下式的调焦：
0.14＜f3r/ft＜0.18 (9)
其中，f3r为所述第三透镜组的所述后透镜片组的焦距，ft为所述变焦透镜的整个光学系统在远摄端的焦距。
16.根据权利要求15所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，仅所述第三透镜组的所述后透镜片组在与光轴正交的方向上移动，从而补偿由用户手抖引起的成像面上的离焦。
17.根据权利要求15所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第三透镜组的所述前透镜片组具有：三个或更多个正透镜片，其中至少一个所述正透镜片为结合有负透镜片的复合透镜；以及其它独立的负透镜片。
18.根据权利要求15所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第三透镜组的所述前透镜片组具有至少一个阿贝数为80或更高的正透镜片。
19.根据权利要求15所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第三透镜组的所述后透镜片组包括复合透镜，所述复合透镜包括在前负透镜片和与该在前负透镜片结合的在后正透镜片，其中，所述负透镜片的两个相对的主表面为凹面并且被制成非球面，而所述正透镜片靠近被摄体的表面为凸面。
20.根据权利要求15所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第一透镜组包括三个透镜片，即由负透镜片和正透镜片结合在一起的复合透镜和另一独立的正透镜片，并且两个所述正透镜片中的至少一个正透镜片的阿贝数为80或更高。
21.根据权利要求15所述的高可变倍率变焦透镜，其特征在于，所述第一透镜组包括三个透镜片，即由负透镜片和正透镜片结合在一起的复合透镜和另一独立的正透镜片，并且两个所述正透镜片中的至少一个正透镜片的折射率为1.55或更高。
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