CN102089699A - 变焦镜头、具有其的光学设备、和制造变焦镜头的方法 - Google Patents

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Abstract

变焦镜头被配置成按照从物体的次序具有：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)。在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在每一个透镜组之间的距离改变，第三透镜组(G3)按照从物体的次序具有：具有正折射光焦度的第三十一透镜组(G31)(正透镜组)和具有负折射光焦度的第三十二透镜组(G32)(负透镜组)，第三十二透镜组(G32)被移动从而具有垂直于光轴的分量，并且表达式2.6＜|X1|/fw＜8.0的条件得以满足，这里X1表示在从广角端状态到远摄端状态变焦时第一透镜组(G1)的移动距离，并且fw表示在广角端状态中变焦镜头的焦距。

Description

变焦镜头、具有其的光学设备、和制造变焦镜头的方法
技术领域
本发明涉及一种变焦镜头、一种具有这个变焦镜头的光学设备，和一种制造变焦镜头的方法。
技术背景
因为近来在光学设计和制造技术中的进展，变焦镜头已经发展为具有更小的尺寸和更高的可变放大率。然而由于增加可变放大率，在远摄端状态中的焦距的增加已经产生了手部运动模糊更加显著的问题。对于手部运动模糊，已经提出了具有手部运动模糊校正功能的各种变焦镜头(例如见专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报No.H9-230235
发明内容
本发明所要解决的问题
然而，利用具有手部运动模糊校正功能的传统变焦镜头，如果在维持手部运动模糊功能时可变放大率增加，则光学性能显著地降低。
鉴于前述，本发明的一个目的在于提供一种变焦镜头、一种具有这个变焦镜头的光学设备，和一种制造变焦镜头的方法，该变焦镜头能够使用可移动光学系统移位图像从而具有垂直于光轴的分量，并且能够校正手部运动模糊，其中当变焦时设定了适当的移动距离从而在增加可变放大率的同时性能降低得以最小化。
问题解决方案
为了实现这个目的，本发明的变焦镜头按照从物体的次序包括：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，其中在从广角端状态到远摄端状态变焦时在每一个透镜组之间的距离改变。第三透镜组按照从物体的次序进一步包括：具有正折射光焦度的正透镜组和具有负折射光焦度的负透镜组，并且配置成有垂直于光轴的分量地移动所述负透镜组，并且以下条件表达式得以满足：2.6＜|X1|/fw＜8.0，这里X1表示在从广角端状态到远摄端状态变焦时第一透镜组的移动距离，并且fw表示在广角端状态中变焦镜头的焦距。
优选的是，以下条件表达式得以满足：0.38＜(-f2)/f3＜0.50，这里f2表示第二透镜组的焦距，并且f3表示第三透镜组的焦距。
根据本发明的另一变焦镜头按照从物体的次序包括：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，并且在从广角端状态到远摄端状态变焦时在每一个透镜组之间的距离改变。第三透镜组按照从物体的次序包括：具有正折射光焦度的正透镜组和具有负折射光焦度的负透镜组，并且配置成有垂直于光轴的分量地移动所述负透镜组，并且以下条件表达式得以满足：0.38＜(-f2)/f3＜0.50，这里f2表示第二透镜组的焦距，并且f3表示第三透镜组的焦距。
优选的是以下条件表达式得以满足：3.5＜f1/fw＜5.0，这里f1表示第一透镜组的焦距，并且fw表示在广角端状态中变焦镜头的焦距。
优选的是负透镜组是双凹负透镜和正透镜的胶合透镜。
优选的是负透镜组具有非球面表面。
优选的是负透镜组具有负透镜并且该负透镜具有非球面表面。
优选的是负透镜组是按照从物体的次序双凹负透镜和具有面向物体的凸形表面的正弯月形透镜的胶合透镜，或者按照从物体的次序具有面向图像的凸形表面的正弯月形透镜和双凹负透镜的胶合透镜。
优选的是第四透镜组具有最靠近物体置放的正透镜和至少一个胶合透镜。
优选的是在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组、第三透镜组和第四透镜组向物体侧移动。
优选的是，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，在第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小，并且在第三透镜组和第四透镜组之间的距离改变。
优选的是在广角端状态中在第三透镜组和第四透镜组之间的空气间隔大于在远摄端状态中在第三透镜组和第四透镜组之间的空气间隔。
本发明的光学设备包括上述变焦镜头。
根据本发明的、一种制造变焦镜头的方法具有：按照从物体的次序，在镜头镜筒中置放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，并且组装这些透镜组从而在从广角端状态到远摄端状态变焦时在每一个透镜组之间的距离改变的步骤；和通过按照从物体的次序置放具有正折射光焦度的正透镜组和具有负折射光焦度的负透镜组而构造第三透镜组并且组装所述第三透镜组从而使所述负透镜组有与光轴垂直的分量地移动的步骤。在组装步骤中，以下表达式得以满足：2.6＜|X1|/fw＜8.0，这里X1表示在从广角端状态到远摄端状态变焦时第一透镜组的移动距离，并且fw表示在广角端状态中变焦镜头的焦距。
优选的是在上述制造方法中以下条件表达式得以满足：0.38＜(-f2)/f3＜0.50，这里f2表示第二透镜组的焦距，并且f3表示第三透镜组的焦距。
根据本发明的、另一制造变焦镜头的方法包括，按照从物体的次序置放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组装它们从而在从广角端状态到远摄端状态变焦时在每一个透镜组之间的距离改变的步骤，并且该组装步骤进一步包括通过按照从物体的次序置放具有正折射光焦度的正透镜组和具有负折射光焦度的负透镜组而构造第三透镜组并且组装它们从而使所述负透镜组有与光轴垂直的分量地移动的步骤。以下条件表达式得以满足：0.38＜(-f2)/f3＜0.50，这里f2表示第二透镜组的焦距，并且f3表示第三透镜组的焦距。
同样在根据本发明的、制造变焦镜头的方法中，优选的是变焦镜头的各种配置能够得以实现。
本发明的有利效果
根据本发明，能够提供一种变焦镜头、一种具有这个变焦镜头的光学设备和一种变焦方法，该变焦镜头能够使用可移动光学系统移位图像从而具有垂直于光轴的分量，并且校正手部运动模糊，其中在变焦时设定了适当的移动距离，从而在增加可变放大率的同时性能的降低得以最小化。
附图简要说明
图1示意描绘根据实例1的变焦镜头的配置的图表；
图2A和图2B示意示出在广角端状态中在于无穷远上聚焦时根据实例1的变焦镜头的各种像差的曲线图，和示出当0.59°的旋转模糊得以校正时的彗差的曲线图；
图3示意示出在中间焦距状态中在于无穷远上聚焦时根据实例1的变焦镜头的各种像差的曲线图；
图4A和图4B示意示出在远摄端状态中在于无穷远上聚焦时根据实例1的变焦镜头的各种像差的曲线图，和示出当0.19°的旋转模糊得以校正时的彗差的曲线图；
图5示意描绘根据实例2的变焦镜头的配置的图表；
图6A和图6B示意示出在广角端状态中在于无穷远上聚焦时根据实例2的变焦镜头的各种像差的曲线图，和示出当0.59°的旋转模糊得以校正时的彗差的曲线图；
图7示意示出在中间焦距状态中在于无穷远上聚焦时根据实例2的变焦镜头的各种像差的曲线图；
图8A和图8B示意示出在远摄端状态中在于无穷远上聚焦时根据实例2的变焦镜头的各种像差的曲线图，和示出当0.19°的旋转模糊得以校正时的彗差的曲线图；
图9示意描绘具有带有以上配置的变焦镜头的数字单镜头反光照相机的横截面视图；并且
图10示意描绘制造变焦镜头的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明的优选实施例。如图1所示，根据本实施例的变焦镜头按照从物体的次序具有包括：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，并且在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小，并且在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离改变，并且第三透镜组G3按照从物体的次序进一步包括：具有正折射光焦度的第三十一透镜组G31和具有负折射光焦度的第三十二透镜组G32，并且当产生手部运动模糊时，通过移动第三十二透镜组G32从而具有垂直于光轴的分量而校正了图像平面。
其透镜直径能够比其它透镜组更加容易地降低的的第三透镜组G3适于封装隔振机构。因此，即便隔振机构被封装在镜头镜筒中，镜头镜筒的尺寸也并不增加。第三透镜组G3包括具有正折射光焦度的第三十一透镜组G31和具有负折射光焦度的第三十二透镜组G32，并且第三十二透镜组G32被用作隔振透镜组，由此隔振机构能够更小并且隔振透镜组能够更轻。通过向第三透镜组G3分配适当的折射光焦度，当是隔振透镜组的第三十二透镜组G32移动从而具有垂直于光轴的分量时，能够减小成像性能的降低。
根据本实施例，在上述配置中，以下条件表达式(1)得以满足，这里X1表示在从广角端状态到远摄端状态变焦时第一透镜组G1的移动距离，并且fw表示在广角端状态中变焦镜头的焦距。当在远摄端状态中的第一透镜组G1的位置从原点朝向物体侧定位时，移动距离X1的符号为正，原点是在广角端状态中第一透镜组G1在光轴上的位置。
2.6＜|X1|/fw＜8.0...(1)
条件表达式(1)满足在从广角端状态到远摄端状态变焦时第一透镜组G1的适当的移动距离X1从而保证高的放大率。如果条件超过条件表达式(1)的上限数值，则第一透镜组G1关于变焦的移动距离增加，并且在远摄端状态中的光量降低。结果，变焦镜头的全长(total length)和直径增加，这使得难以将这个变焦镜头投入实际使用中。球面像差的波动也增加，这是不理想的。在另一方面，如果条件低于条件表达式(1)的下限数值，则第一透镜组G1关于变焦的移动距离降低太多，并且变得有必要相对地增加第一透镜组G1的光焦度，或者利用另一透镜组实现变焦效果，并且结果在远摄端状态中图像平面的波动和球面像差的劣化变得显著，这是不理想的。
为了保证本实施例的效果，优选的是条件表达式(1)的上限数值是5.0。为了进一步保证本实施例的效果，优选的是条件表达式(1)的上限数值是3.5。为了更进一步保证本实施例的效果，优选的是条件表达式(1)的上限数值是3.0。为了保证本实施例的效果，优选的是条件表达式(1)的下限数值是2.8。
在本实施例中，优选的是条件表达式(2)得以满足，这里f2表示第二透镜组G2的焦距，并且f3表示第三透镜组G3的焦距。
0.38＜(-f2)/f3＜0.50...(2)
条件表达式(2)规定了第二透镜组G2的焦距f2与第三透镜组G3的焦距f3的适当比率。如果条件超过条件表达式(2)的上限数值，则变得难以同时地校正在广角端状态中的彗差、在远摄端状态中的球面像差和当校正手部运动模糊时的场曲的波动，这是不理想的。在另一方面，如果条件低于条件表达式(2)的下限数值，则第二透镜组G2的折射光焦度变得较高，并且在广角端状态中像散和场曲的劣化显著地劣化，这是不理想的。
为了保证本实施例的效果，优选的是条件表达式(2)的上限数值是0.48。为了进一步保证本实施例的效果，优选的是条件表达式(2)的上限数值是0.45。为了保证本实施例的效果，优选的是条件表达式(2)的下限数值是0.40。
根据另一实施例，在由第一透镜组到第四透镜组构成的上述变焦镜头配置中，上述条件表达式(2)得以满足，这里f2表示第二透镜组G2的焦距，并且f3表示第三透镜组G3的焦距。在此情形中条件表达式(2)的上限数值和下限数值与以上相同。
在本实施例中，优选的是以下条件表达式(3)得以满足，这里f1表示第一透镜组G1的焦距，并且fw表示在广角端状态中这个变焦镜头的焦距。
3.5＜f1/fw＜5.0...(3)
条件表达式(3)规定了第一透镜组G1的焦距f1的适当范围从而确保后焦距(back focus)并且保证成像性能。如果条件超过条件表达式(3)的上限数值，则变焦镜头的全长和直径增加，这使得难以将这个变焦镜头投入实际使用中。场曲的波动也增加，这是不理想的。如果条件低于条件表达式(3)的下限数值，则后焦距变短，并且在远摄端状态中的成像性能特别是球面像差劣化。
为了保证本实施例的效果，优选的是条件表达式(3)的上限数值是4.0。为了保证本实施例的效果，优选的是条件表达式(3)的下限数值是3.6。
在本实施例中，优选的是第三十二透镜组G32是双凹负透镜和正透镜的胶合透镜(在图1中的透镜L321和透镜L322的胶合透镜)。然后当第三十二透镜G32为了隔振而偏心时在图像平面上的色差的波动能够得以降低。
在本实施例中，优选的是第三十二透镜组G32具有非球面表面(在图1中的表面编号24)。特别地优选的是在第三十二透镜组G32中包括的负透镜(图1中的透镜L322)具有非球面表面。然后然后当第三十二透镜G32为了隔振而偏心时偏心彗差的波动能够得以降低。
在本实施例中，优选的是第三十二透镜组G32是双凹负透镜和正透镜的胶合透镜(见图5)。特别地在本实施例中，优选的是第三十二透镜组G32是按照从物体的次序双凹负透镜和具有面向物体的凸形表面的正弯月形透镜的胶合透镜，或者按照从物体的次序具有面向图像的凸形表面的正弯月形透镜和双凹透镜的胶合透镜。然后当第三十二透镜G32为了隔振而偏心时在图像平面上的色差的波动能够得以降低。
在本实施例中，优选的是第四透镜组G4具有最靠近物体置放的正透镜(在图1中的透镜L41)和至少一个胶合透镜(在图1中透镜L43和透镜L44的胶合透镜)。然后来自第三透镜组G3的扩散射线束能够被快速地会聚，并且第四透镜组G4的尺寸增加能够得以抑制，并且在广角端状态中彗差的波动能够得以降低。
更加优选的是，第四透镜组G4的、最靠近物体的透镜表面(在图1中的表面编号25)是非球面表面，然后不仅彗差降低，而且在图像平面上由于变焦而引起的波动也能够被良好地校正。由此当第三十二透镜为了隔振而偏心时性能的劣化能够被进一步降低。
在本实施例中，优选的是，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1、第三透镜组G3和第四透镜组G4朝向物体移动。然后变焦效率能够得以增加。
在本实施例中，优选的是在广角端状态中在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的空气间隔大于在远摄端状态中在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的空气间隔。然后在图像平面上由于变焦而引起的波动、特别地在中间位置的场曲能够得以降低。
图9示出数字单镜头反光照相机CAM(光学设备)的横截面视图，该数字单镜头反光照相机CAM具有以上配置的变焦镜头作为照相机镜头1。在图9所示数字单镜头反光照相机CAM中，来自未被示意的物体的光被照相机镜头1收集，并且经由快速复原反光镜3在焦平面板4上形成图像。在焦平面板4上形成图像的光在五棱镜5中被反射多次，并且被引导到接目镜6。由此使用者能够经由接目镜6作为竖立图像观察物体图像。
如果使用者按下未被示意的释放按钮，则快速复原反光镜3从光学路径退出，并且由照相机镜头1收集的、未被示意的物体的光在图片元件7上形成物体图像。因此来自物体的光被图片元件7捕捉，并且作为物体图像而被记录在未被示意的存储器中。以此方式，使用者能够使用这个照相机CAM拍摄物体。图9中的照相机CAM可以以可移除方式保持照相机镜头1，或者可以被与照相机镜头1集成。本实施例的变焦镜头能够保证充分的后焦距的长度，并且照相机CAM可以是单镜头反光照相机，或者不具有快速复原反光镜的照相机。
实例
现在将参考附图描述根据本实施例的每一个实例。在下面示出的表格1和表格2是列出根据实例1和实例2的数据的数值的表格。在[总体数据]中，f是焦距，FNO是F数，并且2ω是视角。在[透镜数据]中，表面编号示出沿着光行进方向从物体侧数起的透镜表面的序列，r是每一个透镜表面的曲率半径，d是在光轴上从每一个光学表面到下一个光学表面(或者图像平面)的距离，νd是在d线处的阿贝数，并且nd是在d线(波长：587.6nm)处的折射率。附于表面编号的“*”示意这个透镜表面是非球面，并且曲率半径r的列示出近轴曲率半径。在曲率半径中的“0.000”示意平面或者孔径。空气的折射率“1.00000”被省略。在[可变距离数据]中，f是这个变焦镜头的焦距，Di(i是整数)是从第i表面到下一个透镜表面的可变距离，并且Bf是后焦距。在[每一组的焦距数据]中，示出了每一个组的第一表面和焦距。在[条件表达式对应数值]中，示出了对应于条件表达式(1)到(3)的数值。
在[非球面数据]中，[透镜数据]所示非球面表面的形状由以下表达式(a)给出。在以下表达式(a)中，y表示沿着垂直于光轴的方向的高度，S(y)表示沿着光轴从在非球面表面的顶点处的切平面到在高度y处在非球面表面上的位置的距离(垂度)，r表示基准球面的曲率半径(近轴曲率半径)，K表示锥形系数，并且An表示n阶非球面系数。在每一个实例中，2阶非球面系数A2是0，这在这里予以省略。En表示×10n。例如，1.234E-05＝1.234×10-5。
S(y)＝(y2/r)/{1+(1-K·y2/r2)1/2}
+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10+A12×y12...(a)
在表格中，“mm”通常被用于焦距f、曲率半径r、表面距离d和其它长度的单位。然而，单位不限于“mm”并且可以替代地使用另一适当的单位，因为即便光学系统被成比例地扩大或者成比例地缩小，也获得了等价的光学性能。
关于表格的说明对于其它实例而言是相同的，这里省略了其说明。
(实例1)
将参考图1到图4和表格1描述实例1。图1是描绘根据实例1的透镜的配置的图表，并且从上部按照次序示出广角端状态(W)、中间焦距状态(M)和远摄端状态(T)。如图1所示，根据实例1的变焦镜头按照从物体的次序具有：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。
第一透镜组G1按照从物体的次序具有：具有面向物体的凸形表面的负弯月形透镜L11和双凸正透镜L12的胶合透镜，和具有面向物体的凸形表面的正弯月形透镜L13。
第二透镜组G2按照从物体的次序具有：具有面向物体的凸形表面的负弯月形透镜L21、双凹负透镜L22、双凸正透镜L23和具有面向物体的凹形表面的负弯月形透镜L24。在第二透镜组G2中最靠近物体置放的负弯月形透镜L21是非球面透镜，其非球面表面是在物体侧的透镜表面。
第三透镜组G3按照从物体的次序具有：具有正折射光焦度的第三十一透镜组G31，和具有负折射光焦度的第三十二透镜组G32，并且被用于通过移动第三十二透镜组G32从而具有垂直于光轴的分量而校正手部运动模糊(隔振)。
第三十一透镜组G31按照从物体的次序具有：双凸正透镜L311、双凸透镜L312，和双凸正透镜L313和双凹负透镜L134的胶合透镜。第三十二透镜组G32按照从物体的次序具有：具有面向图像的凸形表面的正弯月形透镜L321和双凹负透镜L322的胶合透镜。在第三十二透镜组G32中最靠近图像置放的双凹负透镜L322是非球面透镜，其非球面表面是在图像侧的透镜表面。
第四透镜组G4按照从物体的次序具有：双凸正透镜L41、具有面向物体的凸形表面的负透镜L42，以及双凸正透镜L43和具有面向图像的凸形表面的负弯月形透镜L44的胶合透镜。在第四透镜组G4中最靠近图像置放的双凸正透镜L41是非球面透镜，其非球面表面是在物体侧的透镜表面。
在根据具有这个配置的这个实例的变焦镜头中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1、第三透镜组G3和第四透镜组G4向物体移动，从而在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔增加，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气间隔减小，并且在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的空气间隔减小。第二透镜组G2首先朝向物体移动，然后朝向图像移动。
孔径光阑S被置于第二透镜组G2和第三透镜组G3之间，并且在从广角端状态到远摄端状态变焦时与第三十一透镜组G31一起地移动。
根据实例1，为了校正角度θ的旋转模糊，用于模糊校正的移动透镜组被移动(f·tanθ)/K从而具有垂直于光轴的分量，这里f是变焦镜头的焦距，并且K是在模糊校正中，图像在成像表面上的移动距离与移动透镜组的移动距离的比率，即隔振系数。在实例1的广角端状态中，隔振系数是1.034，并且焦距是28.80(mm)，从而用于校正0.59°的旋转模糊的、第三十二透镜组G32的移动距离是0.282(mm)。在实例1的远摄端状态中，隔振系数是2.204，并且焦距是292.0(mm)，从而用于校正0.19°的旋转模糊的、第三十二透镜组G32的移动距离是0.432(mm)。
表格1示出根据实例1的变焦镜头的每一个数据。表格1中的表面编号1到31对应于图1中的表面1到31。
(表格1)
[总体数据]
       广角端状态        中间焦距状态        远摄端状态
f      28.80       ～    100.0         ～    292.0
FNO    3.61        ～    5.16          ～    5.87
2ω    76.3        ～    23.6          ～    8.2
[透镜数据]
表面编号  r          d       νd     nd
1         138.374    2.00    32.3    1.85026
2         69.100     9.60    82.5    1.49782
3         -614.820   0.10
4         64.544     6.70    67.9    1.59319
5         381.843    D5
*6        142.335    1.00    42.7    1.83481
7         19.500     6.70
8         -38.699    1.00    49.6    1.77250
9         89.261     0.10
10        41.755     4.80    23.8    1.84666
11        -36.916    1.07
12        -25.585    1.00    46.6    1.80400
13        -739.100   D13
14        0.000      0.50    (光阑S)
15        45.269     3.30    46.6    1.81600
16        -253.290   0.10
17        46.089     3.20    65.5    1.60300
18        -580.837   0.10
19        32.415     4.90    82.6    1.49782
20        -45.043    1.00    23.8    1.84666
21        68.276     3.46
22        -104.946   2.95    25.7    1.78472
23        -28.646    1.00    49.5    1.74443
*24       55.403     D24
*25       39.560     4.40    61.2    1.58913
26        -37.069    0.10
27        83.477     1.50    25.7    1.78472
28        36.395     2.10
29        89.675     7.60    40.8    1.58144
30        -14.341    1.50    46.6    1.81600
31        -120.866   Bf
[非球面数据]
第六表面
κ＝-5.9513，A4＝3.1708E-06，A6＝-8.3003E-09，A8＝6.2568E-11，
A10＝-1.4653E-13，A12＝2.7995E-16
第二十四表面
κ＝1.1502，A4＝-3.2253E-06，A6＝-8.4832E-09，A8＝2.0857E-11，
A10＝0.0000E+00，A12＝0.0000E+00
第二十五表面
κ＝1.2459，A4＝-1.1565E-05，A6＝7.7439E-09，A8＝5.7384E-11，
A10＝0.0000E+00，A12＝0.0000E+00
[可变距离数据]
     广角端状态    中间焦距状态    远摄端状态
f    28.8          100.0           292.0
D5   2.62          34.44           59.31
D13  28.91         12.89           1.47
D24  7.65          3.34            2.25
BF   38.84         76.40           96.07
[每一组的焦距数据]
组编号    该组的第一表面    该组的焦距
G1        1                 106.0
G2        6                 -16.8
G3        15                43.3
G4        25                67.5
[条件表达式对应数值]
条件表达式(1) |X1|/fw＝2.82
条件表达式(2) (-f2)/f3＝0.40
条件表达式(3) f1/fw＝3.66
如在表格1中的数据表格中所示，根据实例1的变焦镜头满足所有的条件表达式(1)到(3)。
图2A和图2B是示出在广角端状态中在于无穷远上聚焦时根据实例1的变焦镜头的各种像差的曲线图，和示出当0.59°的旋转模糊被校正时的彗差的曲线图。图3示意示出在中间焦距状态中在于无穷远上聚焦时根据实例1的变焦镜头的各种像差的曲线图。图4A和图4B是示出在远摄端状态中在于无穷远上聚焦时根据实例1的变焦镜头的各种像差的曲线图，和示出当0.19°的旋转模糊被校正时的彗差的曲线图。
在示出像差的每一曲线图中，FNO是F数并且Y是图像高度(单位：mm)。在示出球面像差的曲线图中，示出对应于最大孔径的F数的数值；在示出像散的曲线图和示出畸变的曲线图中，分别地示出了图像高度的最大数值；并且在示出彗差的曲线图中，示出了每一个图像高度的数值。d示意在d线(波长：587.6nm)处的各种像差，并且g示意在g线(波长：435.8nm)处的各种像差，并且无任何指示示意在d线处的各种像差。在示出像散的曲线图中，实线示意弧矢图像表面，并且点线示意子午图像表面。关于示出像差的曲线图的说明对于其它实例而言是相同的。
如示出像差的每一曲线图表明地，根据实例1的变焦镜头具有大约×10变焦比，在广角端状态中70°或者更大的视角，并且具有在从广角端状态到远摄端状态的每一个焦距状态中良好地校正各种像差的、优良的成像性能。
(实例2)
将参考图5到图8和表格2描述实例2。图5是描绘根据实例2的透镜的配置的图表，并且从上部按照次序示出广角端状态(W)、中间焦距状态(M)和远摄端状态(T)。如图5所示，根据实例2的变焦镜头按照从物体的次序具有：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。
第一透镜组G1按照从物体的次序具有：具有面向物体的凸形表面的负弯月形透镜L11和双凸正透镜L12的胶合透镜，和具有面向物体的凸形表面的正弯月形透镜L13。
第二透镜组G2按照从物体的次序具有：具有面向物体的凸形表面的负弯月形透镜L21、双凹负透镜L22、双凸正透镜L23和具有面向物体的凹形表面的双凹负透镜L24。在第二透镜组G2中最靠近物体置放的负弯月形透镜L21是非球面透镜，其在物体侧上的玻璃透镜表面设有树脂层。
第三透镜组G3按照从物体的次序具有：具有正折射光焦度的第三十一透镜组G31，和具有负折射光焦度的第三十二透镜组G32，并且被用于通过移动第三十二透镜组G32从而具有垂直于光轴的分量而校正手部运动模糊(隔振)。
第三十一透镜组G31按照从物体的次序具有：双凸正透镜L311、和双凸正透镜L312和双凹负透镜L313的胶合透镜。第三十二透镜组G32按照从物体的次序具有：双凹负透镜L321和具有面向物体的凸形表面的正弯月形透镜L322的胶合透镜。
第四透镜组G4按照从物体的次序具有：双凸正透镜L41、双凸正透镜L42和双凹负透镜L43的胶合透镜、以及具有面向图像的凸形表面的正透镜L44。在第四透镜组G4中最靠近图像置放的双凸正透镜L41是非球面透镜，其非球面表面是在物体侧处的透镜表面。
在根据具有这个配置的这个实例的变焦镜头中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1、第三透镜组G3和第四透镜组G4向物体移动从而在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔增加，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气间隔减小，并且在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的空气间隔减小。第二透镜组G2首先朝向物体移动，然后朝向图像移动。
孔径光阑S被置于第二透镜组G2和第三透镜组G3之间，并且在从广角端状态到远摄端状态变焦时与第三十一透镜组G31一起地移动。
根据实例2，为了校正角度θ的旋转模糊，用于模糊校正的移动透镜组被移动(f·tanθ)/K从而具有垂直于光轴的分量，这里f是变焦镜头的焦距，并且K是在模糊校正中图像在成像表面上的移动距离与移动透镜组的移动距离的比率，即隔振系数。在实例2的广角端状态中，隔振系数是0.789，并且焦距是28.80(mm)，从而用于校正0.59°的旋转模糊的、第三十二透镜组G32的移动距离是0.370(mm)。在实例2的远摄端状态中，隔振系数是1.638，并且焦距是292.0(mm)，从而用于校正0.19°的旋转模糊的、第三十二透镜组G32的移动距离是0.583(mm)。
表格2示出根据实例2的变焦镜头的每一个数据。表格2中的表面编号1到30对应于图5中的表面1到30。
(表格2)
[总体数据]
       广角端状态        中间焦距状态        远摄端状态
f      28.80        ～   100.0          ～   292.0
FNO    3.52         ～   5.23           ～   5.87
2ω    76.3         ～   23.6           ～   8.2
[透镜数据]
表面编号  r          d       νd      nd
1         136.714    2.00    32.34    1.85026
2         64.523     9.38    82.52    1.49782
3         -1208.949  0.10
4         64.486     7.48    65.44    1.60300
5         562.453    D5
*6        6123.462   0.05    38.09    1.55389
7         99.219     1.00    46.62    1.81600
8         17.885     5.87
9         -36.477    1.00    46.62    1.81600
10        125.973    0.10
11        38.196     4.49    23.77    1.84666
12        -35.498    1.00
13        -24.440    1.00    46.62    1.81600
14        4961.248   D14
15        0.000      0.50    (光阑S)
16        38.660     4.28    55.79    1.70027
17        -64.767    0.10
18        28.095     5.79    82.52    1.49782
19        -31.008    1.00    23.77    1.84666
20        173.822    2.56
21        -159.081   1.00    36.06    1.70809
22        17.328     3.80    25.42    1.80518
23        51.582     D24
24        47.087     4.89    33.11    1.64431
*25       -29.683   0.10
26        52.252    5.82     70.23    1.48749
27        -20.000   1.00     40.70    1.8829
28        39.198    1.73
29        0.000     2.14     46.42    1.58267
30        -100.220  Bf
[非球面数据]
第六表面
κ＝1.0000，A4＝3.2821E-06，A6＝3.6768E-09，A8＝-3.4596E-11，
A10＝2.7077E-13，A12＝2.0135E-16
第二十五表面
κ＝1.0000，A4＝-1.3777E-05，A6＝5.1709E-09，A8＝-1.5922E-11，
A10＝-1.8029E-14，A12＝0.0000E+00
[可变距离数据]
     广角端状态    中间焦距状态    远摄端状态
f    28.8          100.0           292.0
D5   2.26          32.73           60.92
D14  26.99         12.49           2.00
D24  7.79          2.76            2.09
BF   38.04         77.81           90.08
[每一组的焦距数据]
组编号  该组的第一表面  该组的焦距
G1      1               105.5
G2      6               -17.4
G3      16              43.3
G4      24              57.0
[条件表达式对应数值]
条件表达式(1) |X1|/fw＝2.78
条件表达式(2) (-f2)/f3＝0.39
条件表达式(3) f1/fw＝3.68
如在表格2中的数据表格中所示，根据实例2的变焦镜头满足所有的条件表达式(1)到(3)。
图6A和图6B是示出在广角端状态中在于无穷远上聚焦时根据实例2的变焦镜头的各种像差的曲线图，和示出当0.59°的旋转模糊被校正时的彗差的曲线图。图7是示出在中间焦距状态中在于无穷远上聚焦时根据实例2的变焦镜头的各种像差的曲线图。图8A和图8B是示出在远摄端状态中在于无穷远上聚焦时根据实例2的变焦镜头的各种像差的曲线图，和示出当0.19°的旋转模糊得以校正时的彗差的曲线图。
如示出像差的每一曲线图表明地，根据实例2的变焦镜头具有大约×10变焦比，在广角端状态中70°或者更大的视角，并且具有在从广角端状态到远摄端状态的每一个焦距状态中良好地校正各种像差的、优良的成像性能。
在以上实施例中，能够在光学性能不被减弱的范围内采用以下内容。
在以上实施例中，示出了由四个透镜组形成的变焦镜头，但是本发明还能够被应用于具有不同数目的透镜组例如5个或者6个透镜组的配置。具体而言，可以使用其中正或者负透镜组被添加到最靠近物体的一侧的配置、其中正或者负透镜组被添加到最靠近图像的一侧的配置、或者其中正或者负透镜组被添加到第三组和第四组之间的配置。
单一或者多个透镜组或者局部透镜组可以被设计成通过沿着光轴方向移动而从在无穷远处的物体到在近距离处的物体执行聚焦的聚焦透镜组。这个聚焦透镜组能够被应用于自动聚焦，并且还适用于驱动用于自动聚焦的马达(例如使用超声波马达驱动)。特别优选的是，第二透镜组G2被设计成聚焦透镜组。
透镜组或者局部透镜组可以被设计成隔振透镜组，隔振透镜组通过沿着垂直于光轴的方向振动透镜组或者局部透镜组而校正由于手部运动产生的图像模糊。如上所述，特别优选的是，第三十二透镜组G32被设计成隔振透镜组。
透镜表面可以被形成为球形表面或者平面，或者非球面表面。如果透镜表面是球形表面或者平面，则透镜加工、组装和调节是容易的，并且能够防止由于加工、组装和调节的误差而引起光学性能降低。即便图像平面移位，绘图性能也不受非常大的影响，这是理想的。如果透镜表面是非球面表面，则非球面表面能够是通过磨削产生的非球面表面、通过使用模具以非球面形状形成玻璃而产生的玻璃模制非球面表面和通过在玻璃表面上将树脂形成为非球面形状而产生的合成非球面表面中的任何非球面表面。透镜表面可以是衍射表面，并且透镜可以是折射率分布透镜(GRIN透镜)或者塑料透镜。
优选的是，孔径光阑S被靠近第三透镜组G3置放，但是孔径光阑的作用可以被透镜的框架替代，而不用作为孔径光阑置放单独的元件。
可以利用在宽的波长区域中具有高透射率的抗反射膜涂覆每一个透镜表面，从而降低耀斑和幻象，并且实现具有高对比度的、高的光学性能。
本实施例的变焦镜头的变焦比是5到18，并且优选地8到12。
在本实施例的变焦镜头中，优选的是第一透镜组G1具有两个正透镜和一个负透镜。在第一透镜组G1中，优选的是透镜按照从物体的次序被以负、正和正的序列置放。
在本实施例的变焦镜头中，优选的是第二透镜组G2具有一个正透镜和三个负透镜。在第二透镜组G2中，优选的是透镜按照从物体的次序被以负、负、正和正的序列置放。
在本实施例的变焦镜头中，优选的是第三透镜组G3具有三个正透镜和两个负透镜。在第三透镜组G3中，优选的是，在隔振期间固定的两个正透镜构件和能够在隔振期间移动的一个负透镜构件被按照从物体的次序置放。
在本实施例的变焦镜头中，优选的是第四透镜组G4具有两个正透镜和一个负透镜。
利用配置要求描述了实施例以阐明本发明，但是显然，本发明不限于这些实施例。
现在将参考图10描述制造变焦镜头的方法。根据这种方法，首先在柱形镜头镜筒中组装本实施例的第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4(步骤S1)。当每一个透镜组被组装在镜头镜筒中时，可以沿着光轴按照次序一次一个地在镜头镜筒中顺序地置放每一个透镜组，或者部分或者全部透镜组可以被一体地保持在保持部件上，并且然后被组装在镜头镜筒中。特别地在本实施例中，第三透镜组到第五透镜组可以被保持在一个保持部件上，并且然后被组装在镜头镜筒中。在于镜头镜筒中组装每一个透镜组之后，在其中每一个透镜组被组装在镜头镜筒中的状态中检查是否形成了物体图像，即，检查每一个透镜组的中心是否对准(步骤S2)。
如上所述，在变焦镜头被组装之后检查变焦镜头的各种操作(步骤S3)。各种操作的实例有：其中透镜组的至少一部分在变焦时沿着光轴移动的变焦操作、其中从长距离处的物体到短距离处的物体执行聚焦的透镜组沿着光轴移动的聚焦操作，和其中透镜的至少一部分移动从而具有垂直于光轴的分量的手部运动模糊校正操作。在本实施例中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，每一个透镜组移动从而在第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离增加，在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离减小，并且在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离减小。在本实施例的变焦镜头中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1通过沿着光轴方向移动距离X1而朝向物体移动。检查各种操作的顺序是任意的。
附图标记的解释
G1    第一透镜组
G2    第二透镜组
G3    第三透镜组
G31   第三十一透镜组(正透镜组)
G32   第三十二透镜组(负透镜组)
G4    第四透镜组
S     光阑
I     图像平面
CAM   数字单镜头反光照相机(光学设备)

Claims (25)

1.一种变焦镜头，按照从物体的次序包括：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，
在从广角端状态到远摄端状态变焦时在每一个透镜组之间的距离改变，
所述第三透镜组按照从物体的次序具有：具有正折射光焦度的正透镜组和具有负折射光焦度的负透镜组，并且配置成有垂直于光轴的分量地移动所述负透镜组，并且
以下条件表达式得以满足：
2.6＜|X1|/fw＜8.0
这里X1表示在从广角端状态到远摄端状态变焦时所述第一透镜组的移动距离，并且fw表示在广角端状态中所述变焦镜头的焦距。
2.根据权利要求1的变焦镜头，其中以下条件表达式得以满足：
0.38＜(-f2)/f3＜0.50
这里f2表示所述第二透镜组的焦距，并且f3表示所述第三透镜组的焦距。
3.一种变焦镜头，按照从物体的次序包括：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，
在从广角端状态到远摄端状态变焦时在每一个透镜组之间的距离改变，
所述第三透镜组按照从物体的次序具有：具有正折射光焦度的正透镜组和具有负折射光焦度的负透镜组，并且配置成有垂直于光轴的分量地移动所述负透镜组，并且
以下条件表达式得以满足：
0.38＜(-f2)/f3＜0.50
这里f2表示第二透镜组的焦距，并且f3表示第三透镜组的焦距。
4.根据权利要求1的变焦镜头，其中以下条件表达式得以满足：
3.5＜f1/fw＜5.0
这里f1表示所述第一透镜组的焦距，并且fw表示在广角端状态中所述变焦镜头的焦距。
5.根据权利要求1的变焦镜头，其中所述负透镜组是双凹负透镜和正透镜的胶合透镜。
6.根据权利要求1的变焦镜头，其中所述负透镜组具有非球面表面。
7.根据权利要求1的变焦镜头，其中所述负透镜组具有负透镜并且所述负透镜具有非球面表面。
8.根据权利要求1的变焦镜头，其中所述负透镜组是：按照从物体的次序双凹负透镜和具有面向物体的凸形表面的正弯月形透镜的胶合透镜，或者按照从物体的次序具有面向图像的凸形表面的正弯月形透镜和双凹负透镜的胶合透镜。
9.根据权利要求1的变焦镜头，其中所述第四透镜组包括最靠近物体置放的正透镜和至少一个胶合透镜。
10.根据权利要求1的变焦镜头，其中在从广角端状态到远摄端状态变焦时，所述第一透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组向物体侧移动。
11.根据权利要求1的变焦镜头，其中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离增加，在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减小，并且在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离改变。
12.根据权利要求1的变焦镜头，其中在广角端状态中在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的空气间隔大于在远摄端状态中在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的空气间隔。
13.一种光学设备，包括根据权利要求1的变焦镜头。
14.一种制造变焦镜头的方法，包括：
步骤：按照从物体的次序，在镜头镜筒中置放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，并且组装这些透镜组，从而在从广角端状态到远摄端状态变焦时在每一个透镜组之间的距离改变；和
步骤：通过按照从物体的次序置放具有正折射光焦度的正透镜组和具有负折射光焦度的负透镜组而构造所述第三透镜组，并且组装所述第三透镜组从而使所述负透镜组有与光轴垂直的分量地移动，
在组装步骤中，以下表达式得以满足：
2.6＜|X1|/fw＜8.0
这里X1表示在从广角端状态到远摄端状态变焦时所述第一透镜组的移动距离，并且fw表示在广角端状态中所述变焦镜头的焦距。
15.根据权利要求14的制造变焦镜头的方法，其中以下条件表达式得以满足：
0.38＜(-f2)/f3＜0.50
这里f2表示所述第二透镜组的焦距，并且f3表示所述第三透镜组的焦距。
16.一种制造变焦镜头的方法，包括：
步骤：按照从物体的次序置放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，并且组装这些透镜组，从而在从广角端状态到远摄端状态变焦时在每一个透镜组之间的距离改变；和
步骤：通过按照从物体的次序置放具有正折射光焦度的正透镜组和具有负折射光焦度的负透镜组而构造所述第三透镜组，并且组装所述透镜组从而使所述负透镜组有与光轴垂直的分量地移动，
以下条件表达式得以满足：
0.38＜(-f2)/f3＜0.50
这里f2表示所述第二透镜组的焦距，并且f3表示所述第三透镜组的焦距。
17.根据权利要求14的制造变焦镜头的方法，其中以下条件表达式得以满足：
3.5＜f1/fw＜5.0
这里f1表示所述第一透镜组的焦距，并且fw表示在广角端状态中所述变焦镜头的焦距。
18.根据权利要求14的制造变焦镜头的方法，其中所述负透镜组是双凹负透镜和正透镜的胶合透镜。
19.根据权利要求14的制造变焦镜头的方法，其中所述负透镜组具有非球面表面。
20.根据权利要求14的制造变焦镜头的方法，其中所述负透镜组具有负透镜并且所述负透镜具有非球面表面。
21.根据权利要求14的制造变焦镜头的方法，其中所述负透镜组是：按照从物体的次序双凹负透镜和具有面向物体的凸形表面的正弯月形透镜的胶合透镜，或者按照从物体的次序具有面向图像的凸形表面的正弯月形透镜和双凹负透镜的胶合透镜。
22.根据权利要求14的制造变焦镜头的方法，其中所述第四透镜组包括最靠近物体置放的正透镜和至少一个胶合透镜。
23.根据权利要求14的制造变焦镜头的方法，其中在从广角端状态到远摄端状态变焦时，所述第一透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组向物体侧移动。
24.根据权利要求14的制造变焦镜头的方法，其中在从广角端状态到远摄端状态变焦时，在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离增加，在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减小，并且在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离改变。
25.根据权利要求14的制造变焦镜头的方法，其中在广角端状态中在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的空气间隔大于在远摄端状态中在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的空气间隔。
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