CN102043236A - 变焦透镜和具有变焦透镜的图像拾取装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及变焦透镜和具有变焦透镜的图像拾取装置。该变焦透镜从物侧到像侧包含：具有正折光力的第一透镜组；具有负折光力的第二透镜组；具有正折光力的第三透镜组；和具有正折光力的第四透镜组。至少第二和第四透镜组在变焦中沿光轴移动。第二透镜组从物侧到像侧包含三个负透镜和一个正透镜，并且满足0.54＜|f2|/√(fw·ft)＜0.66，这里，f2是第二透镜组的焦距，fw和ft分别是整个光学系统在广角端的焦距和在望远端的焦距。

Description

变焦透镜和具有变焦透镜的图像拾取装置

技术领域

本发明涉及变焦透镜和具有变焦透镜的图像拾取装置，更特别地，涉及适于在诸如视频照相机、卤化银胶片照相机、数字照相机、电视照相机和监视照相机的图像拾取装置中使用的变焦透镜。

背景技术

近年来，诸如视频照相机和数字静物照相机的图像拾取装置的成像光学系统需要具有宽的场角、高的变焦比、以及在整个变焦范围上的高的光学性能。为了满足这些需求，提出由从物侧到像侧依次包含具有正折光力的第一透镜组、具有负折光力的第二透镜组、具有正折光力的第三透镜组和具有正折光力的第四透镜组的四组透镜构成的变焦透镜。放置要成像的物体的透镜的一侧被称为透镜的物侧或前侧；形成图像的透镜的一侧被称为透镜的像侧或后侧。

例如，美国专利No.5963378、No.6166864和No.7193787公开了移动第二透镜组以执行变焦并且第四透镜组执行聚焦且移动以校正由变焦导致的像面变动的后聚焦型四组变焦透镜。包括美国专利申请公开No.2008/0043344和美国专利No.7466496的其它例子公开了具有约20×的高变焦比的四组变焦透镜。

一般地，为了增加变焦比，用于变焦的透镜组的折光力增加并且用于变焦的行进距离增加。但是，在这种变焦透镜中，在变焦中出现的像差变动大，这使得变焦透镜难以在整个变焦范围上实现高的光学性能。

因此，为了在增加场角和变焦比的同时在整个变焦范围上实现高的光学性能，适当地设定变焦类型、各透镜组的折光力和各透镜组的透镜配置是重要的。特别地，在上述的后聚焦型四组变焦透镜中，适当地设定主要执行变焦的第二透镜组的配置是重要的。

发明内容

本发明的变焦透镜从物侧到像侧依次包含：具有正折光力的第一透镜组；具有负折光力的第二透镜组；具有正折光力的第三透镜组；和具有正折光力的第四透镜组。第一到第四透镜组是形成变焦透镜的光学系统的一部分并且沿光学系统的光轴被配置。至少第二透镜组和第四透镜组在变焦中沿光轴移动。第二透镜组从物侧到像侧依次包含三个负透镜和一个正透镜，并且满足0.54＜|f2|/√(fw·ft)＜0.66，这里，f2是第二透镜组的焦距，fw和ft分别是整个光学系统在广角端的焦距和在望远端的焦距。

本发明提供具有宽的场角、高的变焦比、以及在整个变焦范围上的高的光学性能的变焦透镜。

通过参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本领域技术人员将容易理解本发明的其它特征。

附图说明

图1是根据第一实施例的变焦透镜的广角端的截面图。

图2A～2C是根据第一实施例的变焦透镜的像差图。

图3是根据第二实施例的变焦透镜的广角端的截面图。

图4A～4C是根据第二实施例的变焦透镜的像差图。

图5是根据第三实施例的变焦透镜的广角端的截面图。

图6A～6C是根据第三实施例的变焦透镜的像差图。

图7是根据第四实施例的变焦透镜的广角端的截面图。

图8A～8C是根据第四实施例的变焦透镜的像差图。

图9是根据第五实施例的变焦透镜的广角端的截面图。

图10A～10C是根据第五实施例的变焦透镜的像差图。

图11是根据第六实施例的变焦透镜的广角端的截面图。

图12A～12C是根据第六实施例的变焦透镜的像差图。

图13是根据第七实施例的变焦透镜的广角端的截面图。

图14A～14C是根据第七实施例的变焦透镜的像差图。

图15是根据第八实施例的变焦透镜的广角端的截面图。

图16A～16C是根据第八实施例的变焦透镜的像差图。

图17是根据本发明的实施例的图像拾取装置的相关部分的示意图。

具体实施方式

以下将参照附图描述根据本发明的实施例的变焦透镜和具有变焦透镜的图像拾取装置。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组、具有负折光力的第二透镜组、具有正折光力的第三透镜组和具有正折光力的第四透镜组。在变焦中，至少第二和第四透镜组沿光轴移动。

图1是根据第一实施例的变焦透镜的广角端的截面图，图2A、图2B和图2C分别是根据第一实施例的变焦透镜在无限远物体上聚焦时的广角端(短焦距端)、中间变焦位置和望远端(长焦距端)处的像差图。图3是根据第二实施例的变焦透镜的广角端的截面图，图4A、图4B和图4C分别是根据第二实施例的变焦透镜在无限远物体上聚焦时的广角端、中间变焦位置和望远端的像差图。图5是根据第三实施例的变焦透镜的广角端的截面图，图6A、图6B和图6C分别是根据第三实施例的变焦透镜在无限远物体上聚焦时的广角端、中间变焦位置和望远端的像差图。图7是根据第四实施例的变焦透镜的广角端的截面图，图8A、图8B和图8C分别是根据第四实施例的变焦透镜在无限远物体上聚焦时的广角端、中间变焦位置和望远端的像差图。图9是根据第五实施例的变焦透镜的广角端的截面图，图10A、图10B和图10C分别是根据第五实施例的变焦透镜在无限远物体上聚焦时的广角端、中间变焦位置和望远端的像差图。图11是根据第六实施例的变焦透镜的广角端的截面图，图12A、图12B和图12C分别是根据第六实施例的变焦透镜在无限远物体上聚焦时的广角端、中间变焦位置和望远端的像差图。图13是根据第七实施例的变焦透镜的广角端的截面图，图14A、图14B和图14C分别是根据第七实施例的变焦透镜在无限远物体上聚焦时的广角端、中间变焦位置和望远端的像差图。图15是根据第八实施例的变焦透镜的广角端的截面图，图16A、图16B和图16C分别是根据第八实施例的变焦透镜在无限远物体上聚焦时的广角端、中间变焦位置和望远端的像差图。图17是具有本发明的变焦透镜的视频照相机(作为图像拾取装置的例子)的相关部分的示意图。在截面图中，B1表示具有正折光力(光焦度＝焦距的倒数)的第一透镜组，B2表示具有负折光力的第二透镜组，B3表示具有正折光力的第三透镜组，B4表示具有正折光力的第四透镜组。

G表示与滤光器、面板等对应的光学块，并且在后面描述的数值实施例中被示为没有折光力的第五透镜组。IP表示像面，当变焦透镜被用作视频照相机或数字静物照相机的成像光学系统时，该像面与诸如CCD传感器或CMOS传感器的固态图像拾取元件(光电转换元件)的图像拾取表面对应，并且，当变焦透镜与卤化银胶片照相机一起使用时，该像面与胶片表面对应。SP表示被设置在第三透镜组B3的物侧的孔径光阑。在球面像差图中，实线表示d线，2点链线表示g线。在像散图中，虚线表示子午像面，实线表示弧矢像面。横向色差由g线表示。Fno表示F数，ω表示半场角。在以下描述的实施例中，广角端和望远端处的变焦位置是用于变焦的透镜组(在实施例中，为第二透镜组B2)分别位于它可在结构上在光轴上移动的区域的一端和另一端处的位置。

在实施例中，当执行从广角端向望远端的变焦时，至少第二透镜组B2向像侧移动以执行变焦，并且，第四透镜组B4移动以具有向物侧凸起的轨迹的一部分，以校正由变焦导致的像面变动。另外，采用沿光轴移动第四透镜组B4以执行聚焦的后聚焦方法。远离第二透镜组B2延伸并指向像侧的实线箭头示出第二透镜组B2在变焦中的移动路径。实线曲线4a和虚线曲线4b分别示出用于校正当在无限远物体和附近物体上聚焦时由从广角端向望远端的变焦导致的像面变动的第四透镜组B4的移动轨迹。通过使得第四透镜组B4沿向物侧凸起的轨迹移动，第三透镜组B3和第四透镜组B4之间的空间可被有效使用，由此有效地减小透镜的总长。注意，第三透镜组B3不为了变焦或聚焦移动。在根据第一到第六实施例的变焦透镜中，第一透镜组B1不为了变焦或聚焦移动，并且，在根据第七和第八实施例的变焦透镜中，第一透镜组B1在变焦中沿向像侧凸起的轨迹移动。

在实施例中，在望远端变焦位置处，例如，当从无限远物体向附近物体执行聚焦时，如箭头4c所示，第四透镜组B4向前移动。在实施例中，第三透镜组B3中的透镜中的一些或全部移动以具有与光轴垂直的分量，以使图像形成位置偏移，由此校正当整个光学系统抖动时出现的图像模糊。

根据实施例的变焦透镜具有从物侧到像侧依次具有正折光力、负折光力、正折光力和正折光力的透镜组，以在确保广角端处的宽场角(摄影场角)的同时实现高的倍率比(高的变焦比)。通过在从广角端向望远端的变焦中至少移动第二透镜组B2和第四透镜组B4，实现具有高的变焦比和高的性能的变焦透镜。另外，通过移动少量的透镜组，实现高的变焦比。特别地，通过增加用于变焦的第二透镜组B2的负折光力，以短的行进距离实现高的变焦比。虽然第二透镜组B2的增加的负折光力使得第二透镜组B2内的像差校正困难，但是，通过在第二透镜组B2中使用三个负透镜，第二透镜组B2的折光力被调整到适当的水平。因此，实现高的变焦比和高的性能。

以下将描述第二透镜组B2的透镜配置的技术意义。第二透镜组B2从物侧到像侧依次包含负透镜(具有负折光力的透镜)、负透镜、负透镜和正透镜。如果第二透镜组B2的负折光力增加以实现更高的变焦比，那么Petzval和沿负方向增加，增加像场弯曲。并且，在从广角端向望远端的变焦中，出现明显的彗形像差和像散的变动，并且，像差校正是困难的。因此，通过在第二透镜组B2中使用三个负透镜以减少各透镜的焦度，Petzval和减小。另外，通过在物侧设置三个负透镜，第二透镜组B2的主点(principal point)更接近物侧，由此减小第一透镜组B1的主点和第二透镜组B2的主点之间的距离。结果，第一透镜组B1可接近孔径光阑SP，使得能够减小轴外光线距穿过第一透镜组B1的光轴的高度，这限定第一透镜组B1的有效直径。因此，在增加广角端处的场角的同时，第一透镜组B1的尺寸减小。优选的，第二透镜组B2包含一个或更多个非球面以校正像差。该配置使得容易地有效校正在从广角端向望远端的变焦中出现的像散的变动和当增加场角时可能增加的广角端处的畸变。

在实施例中，第一透镜组B1从物侧到像侧依次包含负透镜、正透镜、正透镜和正透镜。更特别地，第一透镜组B1从物侧到像侧依次包含负透镜、双凸正透镜、在物侧具有凸面的正透镜和在物侧具有凸面的弯月正透镜。通过移动第三透镜组B3中的透镜中的一些或全部以具有与光轴垂直的分量，由此偏移物体图像的图像形成位置，校正当图像拾取装置抖动时出现的图像模糊。由于第三透镜组B3在变焦中关于像面被固定，因此容易安装用于移动第三透镜组B3中的透镜中的一些或全部以具有与光轴垂直的分量的机构。第三透镜组B3包含一个或更多个非球面。在第三透镜组B3中，尤其是在广角端，轴上光线在高的位置处穿过，从而导致明显的球面像差和彗形像差。通过采用非球面，更有效的像差校正变得容易。第三透镜组B3包含在两侧具有非球面的透镜。在第三透镜组B3中，在中间变焦区域中，轴外光线在高的位置处穿过，从而导致明显的像散和像场弯曲。通过采用非球面，更有效的像差校正变得容易。并且，通过在两侧设置非球面，可以在不增加非球面透镜的数量的情况下容易地同时执行广角端处的像差校正和中间变焦区域中的像差校正。

第四透镜组B4从物侧到像侧依次包含正透镜以及由负透镜和正透镜构成的胶合透镜。第四透镜组B4包含一个或更多个非球面并执行聚焦动作。该透镜配置使得能够有效地校正在聚焦动作中出现的像差变动。第四透镜组B4包含在两侧具有非球面的透镜。在第四透镜组B4中，在望远端处，轴外光线在高的位置处穿过，从而导致明显的像散和像场弯曲。通过采用非球面，更有效的像差校正变得容易。并且，通过在两侧设置非球面，可以容易地同时执行在聚焦动作中出现的像差变动的校正和望远端处的像差校正。特别地，第四透镜组B4包含物侧的正透镜和像侧的由负透镜和正透镜构成的胶合透镜。更特别地，第四透镜组B4从物侧到像侧依次包含双凸正透镜和由在像侧具有凹面的弯月负透镜和在物侧具有凸面的正透镜构成的胶合透镜。该配置减少在聚焦中出现的像差变动。在实施例中，满足下式：

0.54＜|f2|/√(fw·ft)＜0.66     (1)

这里，f2是第二透镜组B2的焦距，fw和ft分别是整个光学系统在广角端处的焦距和在望远端处的焦距。

条件式(1)涉及变焦中的第二透镜组B2的变焦力和像差校正作用。如果该值小于条件式(1)的下限，那么整个变焦范围上的像面变动和横向色差的变动变得明显，使得难以维持高的光学性能。并且，如果该值超过上限，那么变焦中的第二透镜组B2的行进距离增加，使得难以实现小型化。为了在实现高变焦比(高倍率比)的同时更有效地抑制由从广角端到望远端的变焦导致的像面变动，更优选的，条件式(1)的数值范围满足以下的条件式(1a)。

0.545＜|f2|/√(fw·ft)＜0.650    (1a)

通过上述的配置，可以获得具有宽的场角、高的变焦比、以及在整个变焦范围上的高的光学性能的变焦透镜。在实施例中，更优选的，满足以下条件中的至少一个：

1.85＜N2N    (2)

v2P＜22      (3)

0.7＜f1/ft＜1.0 (4)

65＜V1A＜75     (5)

70＜V1B         (6)

这里，N2N是第二透镜组B2中的一个负透镜的材料的折射率，v2P是第二透镜组B2中的一个正透镜的材料的阿贝(Abbe)数，f1是第一透镜组B1的焦距，ft是整个光学系统在望远端处的焦距，V1A是第一透镜组B1中的一个正透镜的材料的阿贝数，V1B是第一透镜组B1中的另一正透镜的材料的阿贝数。

条件式(2)限定第二透镜组B2中的负透镜的透镜材料的折射率的优选范围。如果该值低于由条件式(2)规定的范围，那么第二透镜组B2中的负透镜的透镜材料的折射率减小。为了获得与透镜材料的减小的折射率等同的折光力，需要减小曲率半径。如果减小负透镜的曲率半径，那么透镜的包含其边缘的体积增加，导致重量增加。由于第二透镜组B2在变焦中沿光轴方向移动，因此，从变焦速度、对于变焦动作的响应性(responsiveness)和操作感觉的观点看，希望尽可能地减轻重量。并且，为了增加第二透镜组B2中的负透镜的曲率半径以减轻重量，更优选的，条件式(2)的数值范围满足以下的条件式(2a)。

1.95＜N2N    (2a)

通过满足条件式(2a)，在第二透镜组B2中具有最大体积的第二透镜组B2中的最物侧的透镜的曲率可增加，这在减小体积和减轻重量方面是更优选的。

条件式(3)规定第二透镜组B2中的正透镜的透镜材料的阿贝数的优选范围。如果该值超过由条件式(3)规定的范围，那么广角端处的横向色差增加。望远端处的纵向色差也增加，使得难以实现高的性能。另外，为了减小广角端处的横向色差和望远端处的纵向色差，更优选的，条件式(3)的数值范围满足以下的条件式(3a)。

v2P＜21    (3a)

为了在维持高的性能的同时实现高的变焦比，优选的，第一透镜组B1具有四透镜配置：负透镜、正透镜、正透镜和正透镜。优选的，第一透镜组B1的焦距f1满足条件式(4)。

条件式(4)规定第一透镜组B1的焦度(折光力)相对于望远端处的整个光学系统的焦距的优选范围。如果该值低于条件式(4)的下限，那么第一透镜组B1的焦度太强，从而在第一透镜组B1中导致明显的像差，特别是像场弯曲和像散。为了有效地校正这些像差，需要增加透镜的数量，或者需要添加非球面。相反，如果该值超过条件式(4)的上限，那么校正像差是有利的。但是，第一透镜组B1的有效直径增加，这是不希望的。更优选的，条件式(4)的数值范围满足以下的条件式(4a)。

0.75＜f1/ft＜0.95    (4a)

条件式(5)和(6)规定第一透镜组B1中的正透镜中的一个的透镜材料的阿贝数的优选范围。如果这些值低于条件式(5)和(6)的下限，那么难以有效地校正望远端处的横向色差和纵向色差。如果使用超过这些条件式(5)和(6)的低色散透镜材料，那么折射率也减小，使得难以校正球面像差。

更优选的，条件式(5)和(6)的数值范围满足以下的条件式(5a)和(6a)。

67＜V1A＜72    (5a)

70.1＜V1B      (6a)

在实施例中，通过采用上述的配置，实现具有宽的场角即广角端处的场角2ω为71.2°～73°并具有18×～20×的高变焦比的高性能变焦透镜。在实施例中，可以在第一透镜组B1的物侧或在第四透镜组B4的像侧添加具有小的折光力的透镜组。另外，可以在物侧或像侧设置增距透镜(teleconverter lens)或宽的转换焦距透镜(converter lens)。

以下将示出与第一到第八实施例对应的第一到第八数值实施例。在数值实施例中，i表示从物侧数起的表面的序号，ri表示第i个(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，ndi和vdi分别表示第i个光学部件的材料的对于d线的折射率和阿贝数。在第一到第八数值实施例中，最像侧的六个表面是与光学块对应的平面。非球面的形状由下式表达：

$X=\frac{\frac{H^2}{R}}{1+\sqrt{1-(1+k){\left(\frac{H}{R}\right)}^2}}$

$+{A3H}^3+{A4H}^4+{A5H}^5+{A6H}^6+{A7H}^7+{A8H}^8+{A9H}^9+{A10H}^{10}+{A11H}^{11}+{A12H}^{12}+{A13H}^{13}$

这里，X是距光轴的高度H处的关于表面顶点的光轴方向的位移，光的行进方向被定义为正，R是旁轴曲率半径，k是锥形常数，A3～A13是非球面系数。

在数值实施例中，从A3到A13，没有示出的项为0，星号(＊)表示非球面，“e-x”意味着10^-x，这里，“x”表示给定的值；BF意味着后焦距，在表1中示出以上的条件式和数值实施例中的数值之间的关系。

〔数值实施例1〕

单位mm

表面数据

表面号    r           d       nd         vd

1         318.47     13.20    1.84666    23.9

2         79.665     1.88

3         105.168    7.87     1.59319    67.9

4v        -443.202   0.20

5         60.442     8.61     1.49700    81.5

6         457.728    0.20

7         52.824     4.55     1.83481    42.7

8         112.737    (可变)

9         65.502     1.15     2.00069    25.5

10        10.807     3.90

11        105.788    1.00     1.86400    40.6

12^＊      31.349     2.41

13        -26.972    0.85     1.77250    49.6

14        35.658    1.19

15        31.147    3.10    1.94595    18.0

16        -55.157   (可变)

17(光阑)  ∞        2.73

18        94.677    0.80    1.88300    40.8

19        15.502    4.20    1.84666    23.9

20        -25.424   0.14

21        -22.315   0.80    2.00330    28.3

22        65.817    4.75

23^＊      47.103    3.60    1.58313    59.4

24^＊      -26.350   0.20

25        -204.574  2.00    1.48749    70.2

26        -34.181   0.80    1.80518    25.4

27        -236.092  (可变)

28^＊      30.446    3.60    1.58313    59.4

29^＊      -47.912   0.20

30        89.803    0.90    1.92286    18.9

31        29.082    3.50    1.51633    64.1

32        -37.022   (可变)

33        ∞        0.80    1.52420    60.0

34        ∞        2.43    1.54400    70.0

35        ∞        1.50

36    ∞    20.00    1.58913     61.1

37    ∞    0.50     1.49831     65.1

38    ∞    0.5

像面  ∞

非球面数据

第12表面

K＝-1.50514e+001 A4＝6.00285e-005 A6＝-1.50604e-007

A8＝-1.01899e-009 A10＝2.69112e-011 A12＝4.79984e-014

第23表面

K＝6.02208e+000

A3＝1.77478e-005 A5＝-2.17672e-006 A7＝-5.57323e-009 A9＝2.05066e-010 A11＝-1.17497e-012

第24表面

K＝-4.79881e+000

A3＝5.67317e-006 A5＝-3.80459e-006 A7a＝2.38819e-008 A9＝-8.23521e-011

第28表面

K＝6.00573e-003 A4＝1.94847e-005 A6＝-2.31853e-007

A8＝1.72707e-009 A10＝2.04797e-011

第29表面

K＝-7.31653e+000 A4＝3.06179e-005 A6＝-2.22436e-007

A8＝1.98088e-009 A10＝2.07228e-011

各种数据

变焦比    17.69

焦距      4.10     21.91    72.53    7.53     40.89     5.87

F数       1.66     2.34     2.88     1.81     2.65      1.72

场角      36.46    7.87     2.39     21.92    4.24      27.30

像高      3.03     3.03     3.03     3.03     3.03      3.03

透镜总长  153.32   153.32   153.32   153.32   153.32    153.32

BF        22.83    26.34    23.78    24.23    26.26     23.65

d8        0.77     35.08    46.52    16.78    41.94     10.84

d16       48.62    14.31    2.88     32.61    7.45      38.55

d27       12.77    9.27     11.82    11.37    9.34      11.95

d32       5.81     9.32     6.77     7.21     9.25      6.63

变焦透镜组数据

组    第一表面    焦距

1      1          66.28

2      9          -10.96

3    17    108.04

4    28    25.23

5    33    ∞

〔数值实施例2〕

单位mm

表面数据

表面号    r         d       nd         vd

1        301.174    3.20    1.84666    23.9

2        80.298     1.68

3        103.728    7.87    1.59319    67.9

4        -426.609   0.20

5        59.636     8.61    1.49700    81.5

6        453.779    0.20

7        53.838     4.55    1.83481    42.7

8        109.172    (可变)

9        63.931     1.15    2.00069    25.5

10       10.905     3.88

11       110.681    1.00    1.86400    40.6

12^＊     30.264     2.64

13       -26.486    0.85    1.77250    49.6

14       39.205     0.85

15       30.538     3.10    1.94595    18.0

16       -55.676     (可变)

17(光阑) ∞          2.73

18       90.027      0.80     1.88300    40.8

19       15.533      4.20     1.84666    23.9

20       -25.123     0.13

21       -22.301     0.80     2.00330    28.3

22       65.433      4.75

23^＊     46.951      3.60     1.58313    59.4

24^＊     -26.833     0.20

25       -211.791    2.00     1.48749    70.2

26       -34.814     0.80     1.80518    25.4

27       -237.687    (可变)

28^＊     30.529      3.60     1.58313    59.4

29^＊     -48.824     0.20

30       90.537      0.90     1.92286    18.9

31       28.913      3.50     1.51633    64.1

32       -37.602     (可变)

33       ∞          0.80     1.52420    60.0

34       ∞          2.43     1.54400    70.0

35       ∞          1.50

36       ∞          20.00    1.58913    61.1

37       ∞          0.50     1.49831    65.1

38      ∞    0.5

像面    ∞

非球面数据

第12表面

K＝-1.10481e+001 A4＝5.68929e-005 A6＝-9.31431e-008

A8＝1.95577e-009 A10＝-4.65699e-012 A12＝5.82349e-014

第23表面

K＝4.57308e+000

A3＝2.12129e-005 A5＝-2.14454e-006 A7＝-3.25410e-009

A9＝1.69980e-010 A11＝-9.80470e-013

第24表面

K＝-4.86060e+000

A3＝4.33522e-006 A5＝-3.73578e-006 A7＝2.22220e-008

A9＝-7.12145e-011

第28表面

K＝9.24307e-003 A4＝1.95898e-005 A6＝-2.24315e-007

A8＝1.90519e-009 A10＝2.03321e-011

第29表面

K＝-7.30540e+000 A4＝3.01647e-005 A6＝-2.05498e-007

A8＝2.01927e-009 A10＝2.15171e-011

各种数据

变焦比    19.97

焦距      4.23     23.76    84.42    7.87     45.67    6.10

F数       1.66     2.34     2.88     1.81     2.65     1.72

场角      35.62    7.26     2.05     21.05    3.79     26.42

像高      3.03     3.03     3.03     3.03     3.03     3.03

透镜总长  153.18   153.18   153.18   153.18   153.18   153.18

BF        22.99    26.73    23.00    24.49    26.44    23.87

d8        0.84     35.65    47.26    17.09    42.62    11.05

d16       48.81    14.00    2.39     32.57    7.04     38.60

d27       12.54    8.80     12.53    11.04    9.09     11.66

d32       5.97     9.71     5.98     7.47     9.42     6.85

变焦透镜组数据

组    第一表面   焦距

1     1          66.86

2     9          -10.93

3     17         102.62

4     28         25.61

5     33         ∞

〔数值实施例3〕

单位mm

表面数据

表面号    r         d       nd         vd

1         257.553   3.20    1.84666    23.9

2         75.460    1.80

3         98.141    7.87    1.59319    67.9

4         -517.013  0.20

5         57.573    8.61    1.49700    81.5

6         509.292   0.20

7         53.115    4.55    1.83481    42.7

8         109.311   (可变)

9         61.257    1.15    2.00069    25.5

10        10.982    3.73

11        130.593   1.00    1.86400    40.6

12^＊      30.364    2.63

13        -25.150   0.85    1.77250    49.6

14        34.876    0.93

15        29.694    3.10    1.94595    18.0

16        -57.648   (可变)

17(光阑)  ∞        2.73

18        90.811    0.80    1.88300    40.8

19    16.089     4.20     1.84666    23.9

20    -25.134    0.14

21    -22.223    0.80     2.00330    28.3

22    67.969     4.75

23^＊  45.853     3.60     1.58313    59.4

24^＊  -26.791    0.20

25    -256.997   2.00     1.48749    70.2

26    -35.306    0.80     1.80518    25.4

27    -289.904   (可变)

28^＊  29.980     3.60     1.58313    59.4

29^＊  -50.804    0.20

30    92.305     0.90     1.92286    18.9

31    29.627     3.50     1.51633    64.1

32    -38.608   (可变)

33    ∞        0.80      1.52420    60.0

34    ∞        2.43      1.54400    70.0

35    ∞        1.50

36    ∞        20.00     1.58913    61.1

37    ∞        0.50      1.49831    65.1

38    ∞        0.5

像面  ∞

非球面数据

第12表面

K＝-1.00626e+001 A4＝5.60683e-005 A6＝5.44198e-008

A8＝1.70480e-009 A10＝1.47104e-012 A12＝8.12086e-014

第23表面

K＝2.75906e+000

A3＝2.12208e-005 A5＝-1.94863e-006 A7＝-2.10172e-009

A9＝2.24105e-010 A11＝-1.06411e-012

第24表面

K＝-5.16339e+000

A3＝-5.55811e-006 A5＝-4.10860e-006 A7＝2.88620e-008

A9＝-5.54895e-011

第28表面

K＝-1.49495e-001 A4＝2.25754e-005 A6＝-2.26712e-007

A8＝2.91457e-009 A10＝2.14405e-011

第29表面

K＝-8.07409e+000 A4＝3.33734e-005 A6＝-2.26516e-007

A8＝3.29579e-009 A10＝2.28830e-011

各种数据

变焦比    19.99

焦距       4.23     23.70    84.49    7.86     45.58    6.09

F数        1.66     2.34     2.88     1.81     2.65     1.72

场角       35.62    7.28     2.05     21.08    3.80     26.44

像高       3.03     3.03     3.03     3.03     3.03     3.03

透镜总长   151.78   151.78   151.78   151.78   151.78   151.78

BF         23.03    26.93    23.18    24.59    26.68    23.94

d8         0.86     34.22    45.34    16.43    40.90    10.65

d16        47.18    13.82    2.70     31.61    7.15     37.39

d27        12.67    8.76     12.52    11.11    9.02     11.75

d32        6.01     9.91     6.16     7.57     9.66     6.92

变焦透镜组数据

组    第一表面   焦距

1     1          64.59

2     9          -10.40

3     17         96.54

4     28         25.80

5     33         ∞

〔数值实施例4〕

单位mm

表面数据

表面号    r          d       nd         vd

1         291.874    3.20    1.84666    23.9

2         79.033     1.76

3         103.670    7.87    1.56907    71.3

4         -412.090   0.20

5         60.396     8.61    1.48749    70.2

6         561.360    0.20

7         52.623     4.55    1.80400    46.6

8         114.825    (可变)

9         69.010     1.15    2.00330    28.3

10        10.931     3.98

11        183.808    1.00    1.68540    52.3

12^＊      31.930     2.77

13        -26.408    0.85    1.77250    49.6

14        32.238     1.04

15        30.422     3.10    1.92286    20.9

16        -46.949    (可变)

17(光阑)  ∞         2.73

18        91.135     0.80    1.88300    40.8

19        14.972     4.20    1.84666    23.9

20        -24.965    0.13

21        -22.170    0.80    2.00330    28.3

22      64.950     4.75

23^＊    47.027     3.60     1.58313    59.4

24^＊    -26.551    0.20

25      -272.373   2.00     1.48749    70.2

26      -35.000    0.80     1.80518    25.4

27      -244.903   (可变)

28^＊    30.954     3.60     1.58313    59.4

29^＊    -48.512    0.20

30      90.035     0.90     1.92286    18.9

31      28.177     3.50     1.51633    64.1

32      -37.122    (可变)

33      ∞         0.80     1.52420    60.0

34      ∞         2.43     1.54400    70.0

35      ∞         1.50

36      ∞         20.00    1.58913    61.1

37      ∞         0.50     1.49831    65.1

38      ∞         0.5

像面    ∞

非球面数据

第12表面

K＝-1.26122e+001 A4＝4.65958e-005 A6＝-1.16363e-007

A8＝1.22752e-009 A10＝3.93733e-012 A12＝4.06006e-014

第23表面

K＝3.81596e+000

A3＝1.60154e-005 A5＝-1.98853e-006 A7＝-3.42790e-009

A9＝1.79254e-010 A11＝-1.01638e-012

第24表面

K＝-5.12512e+000

A3＝-9.64898e-006 A5＝-3.88306e-006 A7＝2.43664e-008

A9＝-7.74172e-011

第28表面

K＝1.80601e-001 A4＝2.10564e-005 A6＝-2.25859e-007

A8＝2.18844e-009 A10＝1.83482e-011

第29表面

K＝-7.91050e+000 A4＝3.14150e-005 A6＝-2.10237e-007

A8＝2.36593e-009 A10＝1.93470e-011

各种数据

变焦比    17.98

焦距      4.23     22.74    75.98    7.78    42.57    6.06

F数       1.66     2.34     2.88     1.81    2.65     1.72

场角      35.63    7.59     2.282    1.28    4.07     26.57

像高        3.03      3.03      3.03     3.03     3.03      3.03

透镜总长    152.90    152.90    152.90   152.90   152.90    152.90

BF          22.85     26.38     23.45    24.28    26.21     23.69

d8          0.86      35.32     46.81    16.94    42.22     10.97

d16         48.52     14.06     2.57     32.44    7.17      38.41

d27         12.17     8.63      11.56    10.74    8.81      11.33

d32         5.83      9.37      6.44     7.26     9.19      6.67

变焦透镜组数据

组    第一表面   焦距

1    1           66.56

2    9           -11.13

3    17          98.38

4    28          25.80

5    33          ∞

〔数值实施例5〕

单位mm

表面数据

表面号    r         d     nd         vd

1         279.602   3.20  1.84666    23.9

2         78.619     1.80

3         103.422    7.85    1.59319    67.9

4         -481.133   0.20

5         58.971     8.60    1.49700    81.5

6         500.860    0.20

7         54.232     4.55    1.83481    42.7

8         110.949    (可变)

9         68.002     1.15    2.00069    25.5

10        10.980     3.85

11        125.053    1.00    1.85135    40.1

12^＊      29.719     2.67

13        -26.734    0.85    1.77250    49.6

14        41.825     0.84

15        31.046     3.10    1.94595    18.0

16        -54.861    (可变)

17(光阑)  ∞         2.73

18        89.460     0.80    1.88300    40.8

19        15.461     4.20    1.84666    23.9

20        -25.269    0.14

21        -22.185    0.80    2.00330    28.3

22        66.393     4.75

23^＊      46.529     3.60    1.58313    59.4

24^＊    -26.933     0.20

25      -203.745    2.00     1.48749    70.2

26      -34.732     0.80     1.80518    25.4

27      -229.502    (可变)

28^＊    30.580      3.60     1.58313    59.4

29^＊    -48.480     0.20

30      90.028      0.90     1.92286    18.9

31      28.776      3.50     1.51633    64.1

32      -37.052     (可变)

33      ∞          0.80     1.52420    60.0

34      ∞          2.43     1.54400    70.0

35      ∞          1.50

36      ∞          20.00    1.58913    61.1

37      ∞          0.50     1.49831    65.1

38      ∞          0.5

像面    ∞

非球面数据

第12表面

K＝-2.09315e+001 A4＝1.06195e-004 A6＝-8.10904e-007

A8＝7.60130e-009 A10＝3.21857e-012 A12＝-2.83689e-013

第23表面

K＝2.10328e+000

A3＝2.06948e-005 A5＝-1.91231e-006 A7＝-8.07340e-010

A9＝1.89205e-010 A11＝-1.20487e-012

第24表面

K＝-4.75167e+000

A3＝8.42353e-007 A5＝-3.97374e-006 A7＝2.93971e-008

A9＝-1.04352e-010

第28表面

K＝9.42037e-002 A4＝1.84021e-005 A6＝-2.55342e-007

A8＝3.04586e-009 A10＝1.12969e-011

第29表面

K＝-6.51874e+000 A4＝3.09390e-005 A6＝-2.38880e-007

A8＝3.19270e-009 A10＝1.17773e-011

各种数据

变焦比      17.91

焦距        4.23      22.82     75.72     7.78    42.69    6.06

F数         1.66      2.34      2.88      1.81    2.65     1.72

场角        35.63     7.56      2.29      21.26   4.06     26.55

像高        3.03      3.03      3.03      3.03    3.03     3.03

透镜总长    152.79    152.79    152.79    152.79  152.79   152.79

BF      22.93     26.58    23.76    24.39    26.46    23.79

d8      0.86      35.06    46.46    16.82    41.90    10.89

d16     48.35     14.15    2.75     32.39    7.31     38.31

d27     12.58     8.93     11.75    11.12    9.05     11.73

d32     5.91      9.57     6.75     7.37     9.45      6.77

变焦透镜组数据

组    第一表面    焦距

1    1            66.58

2    9            -10.95

3    17           103.50

4    28           25.47

5    33           ∞

〔数值实施例6〕

单位mm

表面数据

表面号    r          d       nd         vd

1         307.127    3.20    1.84666    23.9

2         80.730     1.62

3         103.464    7.87    1.59319    67.9

4         -418.544    0.20

5         59.873      8.61    1.49700    81.5

6         461.724     0.20

7         53.960      4.55    1.83481    42.7

8         108.675     (可变)

9         67.704      1.15    2.00069    25.5

10        10.773      3.90

11        118.914     1.00    1.86400    40.6

12^＊       30.368      2.35

13        -29.183     0.85    1.77250    49.6

14        34.470      0.82

15        28.050      3.10    1.94595    18.0

16        -59.267     (可变)

17(光阑)  ∞          2.73

18        90.514      0.80    1.88300    40.8

19        19.387      4.20    1.84666    23.9

20        -15.123     0.80    2.00330    28.3

21        66.532      4.75

22^＊      46.280      3.60    1.58313    59.4

23^＊      -26.723     0.20

24        -196.513    2.00    1.48749    70.2

25        -34.768     0.80    1.80518    25.4

26      -243.969  (可变)

27^＊    30.593    3.60     1.58313    59.4

28^＊    -49.603   0.20

29      90.903    0.90     1.92286    18.9

30      28.594    3.50     1.51633    64.1

31      -37.301   (可变)

32      ∞        0.80     1.52420    60.0

33      ∞        2.43     1.54400    70.0

34      ∞        1.50

35      ∞        20.00    1.58913    61.1

36      ∞        0.50     1.49831    65.1

37      ∞        0.5

像面    ∞

非球面数据

第12表面

K＝-1.17018e+001 A4＝5.69177e-005 A6＝-1.25418e-007

A8＝1.94051e-009 A10＝-4.76668e-012 A12＝7.87486e-014

第22表面

K＝4.27644e+000

A3＝2.58441e-005 A5＝-2.30847e-006 A7＝-2.27160e-009

A9＝1.69565e-010 A11＝-1.00008e-012

第23表面

K＝-5.05413e+000

A3＝8.16476e-006 A5＝-3.93873e-006 A7＝2.47640e-008

A9＝-8.25429e-011

第27表面

K＝-1.66915e-001 A4＝2.04977e-005 A6＝-2.14663e-007

A8＝1.90469e-009 A10＝2.10665e-011

第28表面

K＝-7.57115e+000 A4＝3.00478e-005 A6＝-2.02311e-007

A8＝2.17514e-009 A10＝2.12527e-011

各种数据

变焦比    19.98

焦距      4.23     23.73     84.44    7.86     45.63    6.09

F数       1.66     2.34      2.88     1.81     2.65     1.72

场角      35.62    7.28      2.05     21.07    3.80     26.43

像高      3.03     3.03      3.03     3.03     3.03     3.03

透镜总长  152.92   152.92    152.92   152.92   152.92   152.92

BF        22.51    26.31     22.69    24.03    26.07    23.40

d8     0.89     35.83    47.47    17.19    42.81    11.14

d16    49.06    14.12    2.48     32.76    7.14     38.81

d26    12.95    9.15     12.77    11.43    9.39     12.06

d31    5.49     9.29     5.67     7.01     9.05     6.38

变焦透镜组数据

组    第一表面   焦距

1     1           67.08

2     9           -10.88

3     17          91.54

4     27          25.80

5     32          ∞

〔数值实施例7〕

单位mm

表面数据

表面号   r           d       nd         vd

1        226.284     3.00    1.84666    23.9

2        71.021      1.34

3        89.027      7.87    1.59319    67.9

4        -568.836    0.20

5        53.728      8.61    1.49700    81.5

6        579.078     0.20

7        49.831      4.55    1.83481    42.7

8        97.586      (可变)

9        137.274     1.15    2.00069    25.5

10       11.435      3.72

11       105.887     1.00    1.86400    40.6

12^＊     24.086      2.68

13       -36.643     0.85    1.77250    49.6

14       34.414      1.11

15       29.286      3.10    1.94595    18.0

16       -61.107     (可变)

17(光阑) ∞          2.73

18       99.257      0.80    1.88300    40.8

19       14.675      4.20    1.84666    23.9

20       -24.423     0.12

21       -21.964     0.80    2.00330    28.3

22       63.452      4.75

23^＊     47.331      3.60    1.58313    59.4

24^＊     -25.969     0.20

25       -150.820    2.00    1.48749    70.2

26       -31.447     0.80    1.80518    25.4

27       -151.578    (可变)

28^＊     31.694      3.60    1.58313    59.4

29^＊    -44.157   0.20

30      81.993    0.90     1.92286    18.9

31      27.616    3.50     1.51633    64.1

32      -38.896   (可变)

33      ∞        0.80     1.52420    60.0

34      ∞        2.43     1.54400    70.0

35      ∞        1.50

36      ∞        20.00    1.58913    61.1

37      ∞        0.50     1.49831    65.1

38      ∞        (可变)

像面    ∞

非球面数据

第12表面

K＝-6.32778e+000 A4＝5.08166e-005 A6＝-1.39488e-007

A8＝1.00493e-009 A10＝6.98611e-012 A12＝-7.19687e-014

第23表面

K＝4.97293e+000

A3＝1.91897e-005 A5＝-2.33419e-006 A7＝4.62859e-009

A9＝1.96521e-010 A11＝-1.27217e-012

第24表面

K＝-4.13196e+000

A3＝-7.07759e-006 A5＝-3.18077e-006 A7＝1.82115e-008

A9＝1.44327e-013

第28表面

K＝-2.25949e-001 A4＝5.64041e-006 A6＝-1.36625e-007

A8＝7.85093e-010 A10＝3.21153e-012

第29表面

K＝-8.72366e+000 A4＝1.22591e-005 A6＝-1.41122e-007

A8＝1.11956e-009 A10＝1.31947e-012

各种数据

变焦比     18.00

焦距       4.10      17.31     73.79

F数        1.66      2.34      2.88

场角       36.46     9.92      2.35

像高       3.03      3.03      3.03

透镜总长   155.62    147.37    150.40

BF         22.74     26.41     22.87

d8         1.08      27.13     41.04

d16        48.80     14.49     3.62

d27    15.43    11.77     15.31

d32    5.73     9.39      5.85

d38    0.50     0.50      0.50

变焦透镜组数据

组    第一表面    焦距

1     1           60.42

2     9           -10.53

3     17          106.85

4     28          25.28

5     33          ∞

〔数值实施例8〕

单位mm

表面数据

表面号   r           d       nd         vd

1        219.039     3.00    1.84666    23.9

2        71.465      1.24

3        87.811      7.87    1.59319    67.9

4        -605.893    0.20

5        53.996      8.61    1.49700    81.5

6        533.542     0.20

7        50.493      4.55    1.83481    42.7

8         96.260      (可变)

9         141.304     1.15    2.00069    25.5

10        11.445      3.76

11        119.510     1.00    1.86400    40.6

12^＊      24.011      2.71

13        -36.665     0.85    1.77250    49.6

14        36.883      1.02

15        29.528      3.10    1.94595    18.0

16        -60.674     (可变)

17(光阑)  ∞          2.73

18        100.310     0.80    1.88300    40.8

19        14.643      4.20    1.84666    23.9

20        -24.417     0.12

21        -21.969     0.80    2.00330    28.3

22        62.953      4.75

23^＊      47.261      3.60    1.58313    59.4

24^＊      -26.076     0.20

25        -153.682    2.00    1.48749    70.2

26        -31.652     0.80    1.80518    25.4

27        -151.624    (可变)

28^＊      31.731      3.60    1.58313    59.4

29^＊      -44.433     0.20

30      82.343     0.90     1.92286    18.9

31      27.717     3.50     1.51633    64.1

32      -38.886    (可变)

33      ∞         0.80     1.52420    60.0

34      ∞         2.43     1.54400    70.0

35      ∞         1.50

36      ∞         20.00    1.58913    61.1

37      ∞         0.50     1.49831    65.1

38      ∞         (可变)

像面    ∞

非球面数据

第12表面

K＝-6.23058e+000 A4＝5.19381e-005 A6＝-1.26459e-007

A8＝9.77636e-010 A10＝6.26993e-012 A12＝-6.55827e-014

第23表面

K＝4.17514e+000

A3＝2.14981e-005 A5＝-2.24947e-006 A7＝4.43910e-009

A9＝1.97074e-010 A11＝-1.24453e-012

第24表面

K＝-4.08456e+000

A3＝-5.05858e-006 A5＝-3.17133e-006 A7＝1.83882e-008

A9＝-2.77282e-013

第28表面

K＝-1.69139e-001 A4＝5.39779e-006 A6＝-1.37340e-007

A8＝7.97250e-010 A10＝4.40405e-012

第29表面

K＝-8.67804e+000 A4＝1.22870e-005 A6＝-1.40391e-007

A8＝1.09961e-009 A10＝2.79043e-012

各种数据

变焦比     19.99

焦距       4.13     17.19    82.63

F数        1.66     2.34     2.88

场角       36.24    10.00    2.10

像高       3.03     3.03     3.03

透镜总长   155.35   147.44   150.69

BF         22.89    26.59    22.25

d8         1.21     27.33    42.23

d16        48.58    14.55    2.90

d27        15.21    11.51    15.85

d32        5.87     9.57     5.24

d38    0.50    0.50    0.50

变焦透镜组数据

组    第一表面    焦距

1     1           61.43

2     9           -10.53

3     17          108.23

4     28          25.34

5     33          ∞

〔表1〕

参照图17，将描述其中使用本发明的变焦透镜作为成像光学系统的作为图像拾取装置的代表的视频照相机的实施例。图17示出视频照相机体10；由本发明的变焦透镜构成的成像光学系统11；作为接收通过成像光学系统11形成的物体图像的CCD传感器或CMOS传感器的固态图像拾取元件(光电转换元件)12；存储经受图像拾取元件12的光电转换的物体图像的信息的存储器13；和用于观察由显示器(未示出)示出的物体图像的取景器14。通过在诸如视频照相机的图像拾取装置中使用本发明的变焦透镜，可以实现具有高的光学性能的小型化的图像拾取装置。注意，也可在数字静物照相机中使用本发明的变焦透镜。

虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的变更方式以及等同的结构和功能。

Claims (6)

1.一种变焦透镜，该变焦透镜从物侧到像侧依次包含：

具有正折光力的第一透镜组；

具有负折光力的第二透镜组；

具有正折光力的第三透镜组；和

具有正折光力的第四透镜组，至少第二和第四透镜组在变焦中沿光轴移动，并且，

其中，第二透镜组从物侧到像侧依次包含三个负透镜和一个正透镜，并且满足

0.54＜|f2|/√(fw·ft)＜0.66

这里，f2是第二透镜组的焦距，fw和ft分别是整个光学系统在广角端的焦距和在望远端的焦距。

2.根据权利要求1的变焦透镜，满足：

1.85＜N2N

v2P＜22

这里，N2N是第二透镜组中的一个负透镜的材料的折射率，v2P是第二透镜组中的一个正透镜的材料的阿贝数。

3.根据权利要求1的变焦透镜，

其中，第一透镜组从物侧到像侧依次包含负透镜、正透镜、正透镜和正透镜，并且满足：

0.7＜f1/ft＜1.0

65＜V1A＜75

70＜V1B

这里，f1是第一透镜组的焦距，ft是整个光学系统在望远端的焦距，V1A是第一透镜组中的一个正透镜的材料的阿贝数，V1B是另一正透镜的材料的阿贝数。

4.根据权利要求1的变焦透镜，

其中，第四透镜组从物侧到像侧依次包含正透镜以及由负透镜和正透镜构成的胶合透镜。

5.根据权利要求1的变焦透镜，

其中，第三透镜组中的透镜中的一些或全部移动以具有与光轴方向垂直的分量，由此使图像形成位置偏移。

6.一种图像拾取装置，该图像拾取装置包括根据权利要求1～5中任一项的变焦透镜和接收由变焦透镜形成的图像的图像拾取元件。

Images