CN102103252B - 变焦镜头和拍摄设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变焦镜头和拍摄设备。变焦镜头包括从物方开始顺序布置的具有正屈光力的第一透镜组、具有负屈光力的第二透镜组、具有正屈光力的另外的透镜组，其中，所述另外的透镜组包括具有正屈光力的第三透镜组。

Description

变焦镜头和拍摄设备
本申请要求于2009年12月17日在日本专利局提交的第2009-286705号日本专利申请和于2010年11月29日提交的第10-2010-0119789号韩国专利申请的权益，其公开通过引用全部包含于此。
技术领域
本发明涉及一种变焦镜头和拍摄设备。
背景技术
变焦镜头的在最小距离处的聚焦机构可以分为由最接近物方的第一透镜组聚焦和由与第一透镜组不同的透镜组聚焦。
因为由第一透镜组进行聚焦的变焦镜头的结构简单，所以可以容易地设计由第一透镜组进行聚焦的变焦镜头。具体地讲，在包括具有广角区域的设置在第一透镜组的前方的正透镜的变焦镜头中，变焦镜头的直径可以增加。克服了由第一透镜组聚焦的变焦镜头的缺点的由与第一透镜组不同的透镜组聚焦的变焦镜头通过设置在第一透镜组的像方处的负第二透镜组聚焦，并包括设置在第二透镜组的前方的正透镜，因此，由与第一透镜组不同的透镜组聚焦的变焦镜头适于高变焦放大率。
然而，在由负第二透镜组执行聚焦且正透镜设置在负第二透镜组前方的变焦镜头中，第二透镜组通常在变焦方面起到重要作用，因此，透镜的数量可增加，变焦镜头的重量也可增加。因此，这样的变焦镜头不适于控制第二透镜组的前向或后向的微小的移位，具体地讲，不适于通过成像器件的散景(bokeh)感测的自动聚焦控制。
另外已知的是，包括从物方开始顺序布置的正第一透镜组、负第二透镜组、正第三透镜组的变焦镜头可以通过第三透镜组进行聚焦。
然而，因为当由第三透镜组执行聚焦时透镜的数量增加，所以第三透镜组的微小的控制(例如，第三透镜组的前向或后向的微小的移位)不是容易的。
发明内容
本发明的实施例提供一种具有高变焦放大率、优良的从广角位置至摄远位置的光学性能、优良的在最小距离处的聚焦性能的变焦镜头和包括该变焦镜头的拍摄设备。
根据本发明的实施例，提供了一种变焦镜头，包括：从物方开始顺序布置的具有正屈光力的第一透镜组、具有负屈光力的第二透镜组、具有正屈光力的随后的透镜组，其中，所述随后的透镜组包括具有正屈光力的第三透镜组，其中，当第三透镜组的有效焦距为f3[mm]、所述随后的透镜组在摄远位置处的有效焦距为frt[mm]、第二透镜组L2的有效焦距为f2[mm]时，所述变焦镜头可以满足下式：
0.1＜f3/frt＜2.0，
1.5＜|f3/f2|＜4.0。
在从广角位置至摄远位置的变焦期间，第一透镜组和第二透镜组之间的距离可以增加，第二透镜组和第三透镜组之间的距离可以减小。
第三透镜组可以朝向像方移位，以执行在最小距离处的聚焦。
第三透镜组可以包括一块正透镜。
当第三透镜组的当在摄远位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时的横向放大率为β3t、与第三透镜组相比设置得更靠近像方并在摄远位置处聚焦在无穷远距离处的物体上的透镜组的横向放大率为βxt时，所述变焦镜头可以满足下式：
|(1-β3t 2)×βxt 2|＞2.0。
当第三透镜组的当在广角位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时的横向放大率为β3w、与第三透镜组相比设置得更靠近像方并在广角位置处聚焦在无穷远距离处的物体上的透镜组的横向放大率为βxw时，所述变焦镜头可以满足下式：
{(1-β3w 2)×βxw 2}/{(1-β3t 2)×βxt 2}＞0。
第一透镜组的有效焦距为f1[mm]、第二透镜组的有效焦距为f2[mm]、所述变焦镜头在广角位置处的有效焦距为fw[mm]、所述变焦镜头在摄远位置处的有效焦距为ft[mm]时，所述变焦镜头可以满足下式：
1.0＜|f1/(fw×ft)1/2|＜5.0，
0.1＜|f2/(fw×ft)1/2|＜1.0，
0.5＜|frt/(fw×ft)1/2|＜3.0。
所述随后的透镜组还可以包括顺序地设置在第三透镜组和像方之间的第四透镜组和第五透镜组，在变焦期间，第四透镜组和第五透镜组之间的距离改变。
一种拍摄设备，包括：变焦镜头；成像器件，拾取由变焦镜头形成的图像，其中，变焦镜头包括从物方开始顺序布置的具有正屈光力的第一透镜组、具有负屈光力的第二透镜组、具有正屈光力的随后的透镜组，其中，所述随后的透镜组包括具有正屈光力的第三透镜组，当第三透镜组的有效焦距为f3[mm]、所述随后的透镜组在摄远位置处的有效焦距为frt[mm]、第二透镜组L2的有效焦距为f2[mm]时，所述变焦镜头满足下式：
0.1＜f3/frt＜2.0，
1.5＜|f3/f2|＜4.0。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上面的和其他特征和优点将变得更清楚，在附图中：
图1示出根据本发明实施例的变焦镜头；
图2示出根据实施例1的变焦镜头；
图3示出当根据实施例1的变焦镜头在广角位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图4示出当根据实施例1的变焦镜头在广角位置处聚焦在最小距离(0.45m)处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图5示出当根据实施例1的变焦镜头在中间位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图6示出当根据实施例1的变焦镜头在中间位置处聚焦在最小距离(0.45m)处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图7示出当根据实施例1的变焦镜头在摄远位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图8示出当根据实施例1的变焦镜头在摄远位置处聚焦在最小距离(0.45m)处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图9示出根据实施例2的变焦镜头；
图10示出当根据实施例2的变焦镜头在广角位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图11示出当根据实施例2的变焦镜头在广角位置处聚焦在最小距离(0.45m)处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图12示出当根据实施例2的变焦镜头在中间位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图13示出当根据实施例2的变焦镜头在中间位置处聚焦在最小距离(0.45m)处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图14示出当根据实施例2的变焦镜头在摄远位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图15示出当根据实施例2的变焦镜头在摄远位置处聚焦在最小距离(0.45m)处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图16示出根据实施例3的变焦镜头；
图17示出当根据实施例3的变焦镜头在广角位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图18示出当根据实施例3的变焦镜头在广角位置处聚焦在最小距离(0.45m)处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图19示出当根据实施例3的变焦镜头在中间位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图20示出当根据实施例3的变焦镜头在中间位置处聚焦在最小距离(0.45m)处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图21示出当根据实施例3的变焦镜头在摄远位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图22示出当根据实施例3的变焦镜头在摄远位置处聚焦在最小距离(0.45m)处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图23示出根据实施例4的变焦镜头；
图24示出当根据实施例4的变焦镜头在广角位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图25示出当根据实施例4的变焦镜头在广角位置处聚焦在最小距离(0.45m)处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图26示出当根据实施例4的变焦镜头在中间位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图27示出当根据实施例4的变焦镜头在中间位置处聚焦在最小距离(0.45m)处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图28示出当根据实施例4的变焦镜头在摄远位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时该变焦镜头的像差图；
图29示出当根据实施例4的变焦镜头在摄远位置处聚焦在最小距离(0.45m)处的物体上时该变焦镜头的像差图。
具体实施方式
现在，将在下文中参照示出了本发明示例性实施例的附图来更充分地描述根据本发明的变焦镜头和拍摄设备。
将在下面被描述为示例性数据的透镜数据等不限于此，且可以以各种不改变本发明的范围的方式进行修改。
根据本发明实施例的变焦镜头可以用作诸如监视相机(watchingcamera)、数字视频相机、数字静态相机的拍摄设备的拍摄光学系统。参照图1，例如，变焦镜头可以包括从物方O开始顺序布置的具有正屈光力的第一透镜组L1、具有负屈光力的第二透镜组L2以及具有正屈光力的随后的透镜组Lr。随后的透镜组Lr可以包括具有正屈光力的第三透镜组L3、具有负屈光力的第四透镜组L4、具有正屈光力的第五透镜组L5。图1示出变焦镜头的在广角位置处、中间位置处、摄远位置处的透镜布置。
第一透镜组L1可以包括具有朝向物方O的凸面的负弯月透镜1和正透镜2。弯月透镜1和正透镜2可以形成双合透镜。第二透镜组L2可以包括具有朝向物方O的凸面的负弯月透镜3、双凹透镜4、具有朝向物方O的凸面的正透镜5。第三透镜组L3可以包括双凸透镜6。第四透镜组L4可以包括具有正透镜7和负透镜8的双合透镜和具有正透镜9和负透镜10的双合透镜。第五透镜组L5可以包括正透镜11和负透镜12。另外，光阑S设置在第三透镜组L3和第四透镜组L4之间，诸如低通滤波器(LPF)的滤光器设置在第五透镜组L5和像平面IP之间。
在变焦镜头中，在从广角位置变焦至摄远位置期间，第一透镜组L1至第五透镜组L5中的每个透镜组可以朝向物方O移动，从而第一透镜组L1和第二透镜组L2之间的轴向距离增加，第二透镜组L2和第三透镜组L3之间的轴向距离减小，如图1中所示。另外，在变焦期间，光阑S可以与第四透镜组L4一体地移位。另外，如图1的箭头F所示，第三透镜组L3朝向像平面方I移位，以执行在最小距离处的聚焦。第四透镜组L4的包括正透镜9和负透镜10的双合透镜沿与光轴垂直的方向移位，以校正由手抖动导致的图像抖动。
在拍摄设备中，从变焦镜头的物方O入射的光形成在像平面IP上。例如，图像形成在成像器件(诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器的光电转换器件)的图像表面上。拍摄设备将由成像器件接收的光光电转换为电信号，并输出该电信号，然后形成与对象的图像对应的数字图像，并将该数字图像记录在诸如硬盘驱动器(HDD)、存储卡、光盘、磁带的记录介质中。如果拍摄设备是胶片相机，则像平面IP是胶片表面。
当第三透镜组L3的有效焦距为f3[mm]、随后的透镜组Lr(第三透镜组L3至第五透镜组L5)在摄远位置处的有效焦距为frt[mm]、第二透镜组L2的有效焦距为f2[mm]时，根据当前实施例的变焦镜头可以满足下面的式1和式2。
0.1＜f3/frt＜2.0     ......式1
1.5＜|f3/f2|＜4.0    ......式2
为了得到优良的从广角位置至摄远位置的光学性能，需要使第三透镜组L3(聚焦透镜组)的屈光力的布置最优化。式1和式2限制第三透镜组的屈光力的布置。如果f3/frt小于式1的下限，则在第三透镜组L3处出现的球面像差增加，从而不能减小因聚焦而导致的球面像差的变化。如果f3/frt大于式1的上限，则在摄远位置不能控制用于聚焦的移动距离，因此，变焦镜头的尺寸和重量可能增加。另外，为了在f3/frt小于式1的下限时校正第三透镜组L3的球面像差，第三透镜组L3的透镜的数量增加，从而增加了第三透镜组L3的重量。
如果|f3/f2|小于式2的下限，则可能不能得到高放大率。如果|f3/f2|大于式2的上限，则第二透镜组L2的屈光力增加，从而不能减小Petzval sum(珀兹伐和)，且场曲或像散可能增加。
根据当前实施例的变焦镜头可以满足下面的式3和式4。
0.2＜f3/frt＜1.5     ......式3
2.0＜|f3/f2|＜3.2    ......式4
根据当前实施例的变焦镜头可以满足下面的式5。
0.4＜f3/frt＜1.5     ......式5
在根据当前实施例的变焦镜头中，第三透镜组L3可以包括一块正透镜，以减小第三透镜组L3的重量。因此，第三透镜组L3可以容易地前向和后向移位，该变焦镜头可以适合于通过固态成像器件的散景感测的所谓的爬山自动聚焦控制。
如果第三透镜组L3的当在摄远位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时的横向放大率为β3t、与第三透镜组L3相比设置得更靠近像方I并在摄远位置处聚焦在无穷远距离处的物体上的第四透镜组L4和第五透镜组L5的横向放大率为βxt，则根据当前实施例的变焦镜头可以满足下面的式6。
|(1-β3t 2)×βxt 2|＞2.0    ......式6
当变焦镜头满足式6时，可以减小在摄远位置处用于聚焦的移动距离。
变焦镜头可以满足下面的式7。
|(1-β3t 2)×βxt 2|＞3.0    ......式7
变焦镜头可以满足下面的式8。
5.0＞|(1-β3t 2)×βxt 2|    ......式8
当变焦镜头满足式8时，在摄远位置处的聚焦可以不太过敏感，因此，可以使第三透镜组L3的停止精度(stop precision)最优化，从而简化聚焦装置。
如果第三透镜组L3的当在广角位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时的横向放大率为β3w、与第三透镜组L3相比设置得更靠近像方I并在广角位置处聚焦在无穷远距离处的物体上的第四透镜组L4和第五透镜组L5的横向放大率为βxw，则根据当前实施例的变焦镜头可以满足下面的式9。
{(1-β3w 2)×βxw 2}/{(1-β3t 2)×βxt 2}＞0    ......式9
当变焦镜头满足式9时，第三透镜组L3当在摄远位置处从无穷远距离至最小距离聚焦时在广角位置和摄远位置处沿相同的方向移位，因此，可以容易地控制第三透镜组L3的移位。
变焦镜头可以满足下面的式10。
{(1-β3w 2)×βxw 2}/{(1-β3t 2)×βxt 2}＞2    ......式10
当第一透镜组L1的有效焦距为f1[mm]、第二透镜组L2的有效焦距为f2[mm]、变焦镜头在广角位置处的有效焦距为fw[mm]、变焦镜头在摄远位置处的有效焦距为ft[mm]时，根据当前实施例的变焦镜头可以满足下面的式11、式12、式13。
1.0＜|f1/(fw×ft)1/2|＜5.0     ......式11
0.1＜|f2/(fw×ft)1/2|＜1.0     ......式12
0.5＜|frt/(fw×ft)1/2|＜3.0    ......式13
当变焦镜头满足式11时，可以容易地校正球面像差。当变焦镜头满足式12时，可以容易地得到期望的变焦放大率。另外，当变焦镜头满足式13时，可以容易地得到期望的后焦距。
根据当前实施例的变焦镜头额可以满足下面的式14、式15、式16。
1.3＜|f1/(fw×ft)1/2|＜4.0     ......式14
0.18＜|f2/(fw×ft)1/2|＜0.7    ......式15
1.0＜|frt/(fw×ft)1/2|＜2.5    ......式16
根据当前实施例的变焦镜头可以满足下面的式17、式18、式19。
2.5＜|f1/(fw×ft)1/2|＜4.0     ......式17
0.35＜|f2/(fw×ft)1/2|＜0.7    ......式18
1.1＜|frt/(fw×ft)1/2|＜1.8    ......式19
在根据当前实施例的变焦镜头中，第四透镜组L4和第五透镜组L5顺序设置在第三透镜组L3和像方之间。在变焦期间，第四透镜组L4和第五透镜组L5之间的距离可以变化。因此，在具有正屈光力的随后的透镜组Lr中，可以容易地校正像平面的根据变焦的变化。
另外，当第三透镜组L3包括具有随着远离光轴而减小的正屈光力的非球面时，可以减小根据聚焦的球面像差的变化。
根据当前实施例的变焦镜头可以具有高的变焦放大率、优良的从广角位置至变焦位置的光学性能、优良的在最小距离处的变焦性能。另外，因为第三透镜组L3可以被简化且第三透镜组L3的重量可以减小，所以可以容易地执行第三透镜组L3的前向和后向的微小的移位。因此，根据当前实施例的变焦镜头可以适用于通过固态成像器件的散景感测的爬山自动聚焦控制。例如，可以提供适于透镜可更换镜头数字静态相机等并具有高光学性能的小型拍摄设备。
然而，本发明不限于此，且可以以不改变本发明的范围的各种方式进行修改。
随后的透镜组Lr不限于图1中示出的那些情形，且透镜组的数量和透镜的构成和布置可以变化。变焦镜头的设计可以变化。例如，第四透镜组L4的两个双合透镜之间的距离可以增加，从而变焦镜头在从广角位置变焦至摄远位置器件具有6个透镜组。
下文中，将描述根据实施例的变焦镜头的设计数据。然而，本发明不限于下面的实施例，且可以以不改变本发明的范围的各种方式进行修改。
下文中，表面号Si(其中，i是自然数)是从最靠近物方O的透镜的第一透镜表面开始朝向像方顺序增加的透镜表面号。R是与每个表面号Si对应的透镜表面的曲率半径[mm]。D是在从物方O开始的第i透镜表面和第i+1透镜表面之间的轴向距离[mm]，(当变化时)D1至D5是在广角位置处(f＝18.55)、中间位置处(f＝28.0)、摄远位置(f＝53.4)处在它们之间的轴向距离。另外，Nd是每个透镜的折射率，Vd是每个透镜的阿贝数。另外，示出了在广角位置处(f＝18.55)、中间位置处(f＝28.0)、摄远位置处(f＝53.4)，第三透镜组L3在最小距离(0.45m)处的用于聚焦的移动距离。此外，焦距的单位为mm。
同时，可以通过下面的式20来得到在变焦镜头中使用的非球面。
Z = Ch 2 1 + 1 - ( 1 + K ) C 2 h 2 + Σ i = 2 5 A 2 i h 2 i ......式20
这里，光轴为x轴，x指示从透镜的顶点沿光轴的距离，h指示沿垂直于光轴方向的方向的距离，K指示圆锥常数，A2i指示非球面系数，C指示透镜的顶点处的曲率半径(R)的倒数。
实施例1
图2示出了基于实施例1的数据所设计的变焦镜头。在图2中示出的变焦镜头的构造与在图1中示出的变焦镜头的构造相同，变焦镜头的透镜数据在下面的表1中列出。
表1
在从广角位置变焦到摄远位置过程中的可变距离在下面的表2中示出。
表2
  可变距离   广角位置(f＝18.55)   中间位置(f＝28.0)   摄远位置(f＝53.4)
  D1   0.861   9.606   23.813
  D2   15.335   9.047   2.380
  D3   4.196   4.585   5.838
  D4   4.530   3.323   1.930
  D5   20.963   28.475   43.026
当物距为0.45m时，用于聚焦的第三透镜组L3的移动距离在下面的表3中示出。
表3
  广角位置   中间位置   摄远位置
  1.810   2.109   3.149
非球面系数在下面的表4中示出。
表4
  透镜表面   R   K   A4   A6   A8   A10
  S20   -27.831   0.00000   7.44814E-05   4.32792E-07   0.00000   0.00000
关于根据实施例1的变焦镜头，图3示出了当在广角位置聚焦于无穷远处的物体时的像差图，图4示出了当在广角位置聚焦于最小距离(0.45m)处的物体时的像差图，图5示出了当在中间位置聚焦于无穷远处的物体时的像差图，图6示出了当在中间位置聚焦于最小距离(0.45m)处的物体时的像差图，图7示出了当在摄远位置聚焦于无穷远处的物体时的像差图，图8示出了当在摄远位置聚焦于最小距离(0.45m)处的物体时的像差图。
图3至图8示出了波长为约656nm(实线)、波长为约588nm(虚线)、波长为约486nm(点画线)、波长为约436nm(双点画线)的球面像差。
图3至图8示出了每种波长的弧矢线(S 1-S4)和子午线(T1-T4)的像散。
图3至图8示出了波长为约588nm的畸变(虚线)。在根据实施例1的变焦镜头中，按照图3至图8所示地进行像差校正。
实施例2
图9示出了基于根据实施例2的数据所设计的变焦镜头。在图9中示出的变焦镜头的构造与在图1中示出的变焦镜头的结构相同，变焦镜头的透镜数据在下面的表5中列出。表5按照与表1相同的方式列出。
表5
在从广角位置变焦到摄远位置过程中的可变距离在下面的表6中示出。
表6
  可变距离   广角位置(f＝18.55)   中间位置(f＝28.0)   摄远位置(f＝53.4)
  D1   0.850   9.422   23.523
  D2   15.365   9.027   2.340
  D3   4.147   4.555   5.816
  D4   4.519   3.284   1.894
  D5   20.764   28.285   42.896
当物距为0.45m时，用于聚焦的第三透镜组L3的移动距离在下面的表7中示出。
表7
  广角位置   中间位置   摄远位置
  1.795   2.107   3.160
非球面系数在下面的表8中示出。
表8
  透镜表面   R   K   A4   A6   A8   A10
  S20   -28.733   0.00000   8.59850E-05   3.95336E-07   0.00000   0.00000
关于根据实施例2的变焦镜头，图10示出了当在广角位置聚焦于无穷远处的物体时的像差图，图11示出了当在广角位置聚焦于最小距离(0.45m)处的物体时的像差图，图12示出了当在中间位置聚焦于无穷远处的物体时的像差图，图13示出了当在中间位置聚焦于最小距离(0.45m)处的物体时的像差图，图14示出了当在摄远位置聚焦于无穷远处的物体时的像差图，图15示出了当在摄远位置聚焦于最小距离(0.45m)处的物体时的像差图。图10至图15按照与图3至图8相同的方式示出。
实施例3
图16示出了基于根据实施例3的数据所设计的变焦镜头。在图16中示出的变焦镜头的构造与在图1中示出的变焦镜头的结构相同，变焦镜头的透镜数据在下面的表9中列出。
表9
在从广角位置变焦到摄远位置过程中的可变距离在下面的表10中示出。
表10
  可变距离   广角位置(f＝18.55)   中间位置(f＝28.0)   摄远位置(f＝53.4)
  D1   1.847   12.000   25.328
  D2   15.874   8.822   2.026
  D3   2.510   2.769   3.820
  D4   5.708   4.541   3.362
  D5   21.070   29.455   45.509
当物距为0.45m时，用于聚焦的第三透镜组L3的移动距离在下面的表11中示出。
表11
  广角位置   中间位置   摄远位置
  1.817   2.270   3.319
非球面系数在下面的表12中示出。
表12
  透镜表面   R   K   A4   A6   A8   A10
  S20   -27.758   0.00000   7.56671E-05   3.60183E-07   0.00000   0.00000
关于根据实施例3的变焦镜头，图17示出了当在广角位置聚焦于无穷远处的物体时的像差图，图18示出了当在广角位置聚焦于最小距离(0.45m)处的物体时的像差图，图19示出了当在中间位置聚焦于无穷远处的物体时的像差图，图20示出了当在中间位置聚焦于最小距离(0.45m)处的物体时的像差图，图21示出了当在摄远位置聚焦于无穷远处的物体时的像差图，图22示出了当在摄远位置聚焦于最小距离(0.45m)处的物体时的像差图。图17至图22按照与图3至图8相同的方式示出。
实施例4
图23示出了基于根据实施例4的数据所设计的变焦镜头。与在图1中示出的变焦镜头不同的根据实施例4的变焦镜头包括：第一透镜组L1，第一透镜组L1包括双合透镜以及正透镜3，双合透镜包括具有朝向物方的凸面的负弯月透镜1和正透镜2；第二透镜组L2，包括具有朝向物方的凸面的负弯月透镜4、双凹透镜5、具有朝向物方的凸面的正透镜6以及负透镜7；第三透镜组L3，包括具有负透镜8和正透镜9的双合透镜；第四透镜组L4，包括具有正透镜10和负透镜11的双合透镜以及具有负透镜12和正透镜13的双合透镜；第五透镜组L5，包括正透镜14、具有正透镜15和负透镜16的双合透镜以及正透镜17。另外，光阑S可被设置在第二透镜组L2和第三透镜组L3之间，滤光器(例如，LPF)可被设置在第五透镜组L5和像平面IP之间。
在根据实施例4的变焦镜头中，如图23中所示，在从广角位置变焦到摄远位置的过程中，第一透镜组L1至第五透镜组L5中的每个透镜组均可朝着物方移位，使得第一透镜组L1和第二透镜组L2之间的轴向距离增大，并且第二透镜组L2和第三透镜组L3之间的轴向距离减小。另外，在变焦过程中，光阑S可与第三透镜组L3一体地移位。另外，如图23所示，第三透镜组L3可朝着物方0移位，以执行最小距离处的聚焦。第四透镜组L4的包括负透镜12和正透镜13的双合透镜可沿着与光轴垂直的方向移位，以校正由手抖动所引起的图像抖动。
用于设计根据实施例4的变焦镜头的透镜数据在下面的表13中列出。表13按照与表1相同的方式列出。
表13
在从广角位置变焦到摄远位置过程中的可变距离在下面的表14中示出。
表14
  可变距离   广角位置(f＝18.55)   中间位置(f＝69.0)   摄远位置(f＝194.3)
  D1   2.460   31.855   55.017
  D2   26.958   9.612   1.670
  D3   14.437   2.316   2.305
  D4   18.581   52.002   65.944
当物距为0.45m时，用于聚焦的第三透镜组L3的移动距离在下面的表15中示出。
表15
  广角位置   中间位置   摄远位置
  1.500   2.446   7.704
非球面系数在下面的表16中示出。
表16
  透镜表面   R   K   A4   A6   A8   A10
  S20   500.000   0.00000   1.97889E-06   3.56674E-09   3.05132E-11   0.00000E+00
  S17   -30.895   0.00000   8.54454E-06   0.00000E+00   0.00000E+00   0.00000E+00
  S21   248.488   0.00000   7.53970E-06   -2.04757E-08   0.00000E+00   0.00000E+00
  S24   50.994   0.00000   -1.24767E-05   -8.80785E-09   0.00000E+00   0.00000E+00
关于根据实施例4的变焦镜头，图24示出了当在广角位置聚焦于无穷远处的物体时的像差图，图25示出了当在广角位置聚焦于最小距离(0.45m)处的物体时的像差图，图26示出了当在中间位置聚焦于无穷远处的物体时的像差图，图27示出了当在中间位置聚焦于最小距离(0.45m)处的物体时的像差图，图28示出了当在摄远位置聚焦于无穷远处的物体时的像差图，图29示出了当在摄远位置聚焦于最小距离(0.45m)处的物体时的像差图。图24至图29按照与图3至图8相同的方式示出。
根据下面的数据，可以看出，根据本发明的实施例的变焦镜头满足式1至19。
表17
  式   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
  f3/frt   0.689   0.724   1.068   0.283
  |f3/f2|   2.333   2.387   2.748   2.476
  |1-β3t 2×βxt 2|   3.700   3.700   3.686   7.503
  1-β3w 2×βxw 2/1-β3t 2×βxt 2   22.198   15.352   3.332   21.090
  |f1/(fw×ft)1/2|   3.209   3.210   3.636   1.585
  |f2/(fw×ft)1/2|   0.470   0.473   0.502   0.226
  |frt/(fw×ft)1/2|   1.592   1.557   1.291   1.976
如上所述，根据本发明的变焦镜头具有高变焦放大率以及优良的从广角位置到摄远位置的光学性能。此外，变焦镜头具有在最小距离处的优良的聚焦性能。此外，通过成像器件的散景感测，变焦镜头可适于应用于自动聚焦控制。
尽管已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (14)

1.一种变焦镜头，包括：
从物方开始顺序布置的具有正屈光力的第一透镜组、具有负屈光力的第二透镜组、具有正屈光力的随后的透镜组，其中，所述随后的透镜组包括具有正屈光力的第三透镜组，
其中，当第三透镜组的有效焦距为f3且其单位为mm、所述随后的透镜组在摄远位置处的有效焦距为frt且其单位为mm、第二透镜组的有效焦距为f2且其单位为mm时，所述变焦镜头满足下式：
0.1<f3/frt<2.0，
1.5<|f3/f2|<4.0，
当第三透镜组的当在摄远位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时的横向放大率为β3t、与第三透镜组相比设置得更靠近像方并在摄远位置处聚焦在无穷远距离处的物体上的透镜组的横向放大率为βxt时，所述变焦镜头满足下式：
|(1-β3t 2)×βxt 2|>2.0。
2.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，在从广角位置至摄远位置的变焦期间，第一透镜组和第二透镜组之间的距离增加，第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小。
3.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，第三透镜组朝向像方移位，以执行在最小距离处的聚焦。
4.如权利要求1所述的变焦镜头，其中，第三透镜组包括一块正透镜。
5.如权利要求1至权利要求4中的任意一项权利要求所述的变焦镜头，其中，当第三透镜组的当在广角位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时的横向放大率为β3w、与第三透镜组相比设置得更靠近像方并在广角位置处聚焦在无穷远距离处的物体上的透镜组的横向放大率为βxw，所述变焦镜头满足下式：
{(1-β3w 2)×βxw 2}/{(1-β3t 2)×βxt 2}>0。
6.如权利要求1至权利要求4中的任意一项权利要求所述的变焦镜头，其中，当第一透镜组的有效焦距为f1且其单位为mm、所述变焦镜头在广角位置处的有效焦距为fw且其单位为mm、所述变焦镜头在摄远位置处的有效焦距为ft且其单位为mm时，所述变焦镜头满足下式：
1.0<|f1/(fw×ft)1/2|<5.0，
0.1<|f2/(fw×ft)1/2|<1.0，
0.5<|frt/(fw×ft)1/2|<3.0。
7.如权利要求1至权利要求4中的任意一项权利要求所述的变焦镜头，其中，所述随后的透镜组还包括顺序地设置在第三透镜组和像方之间的第四透镜组和第五透镜组，在变焦期间，第四透镜组和第五透镜组之间的距离改变。
8.如权利要求1至权利要求4中的任意一项权利要求所述的变焦镜头，其中，第一透镜组包括具有朝向物方的凸面的负弯月透镜和正透镜。
9.如权利要求1至权利要求4中的任意一项权利要求所述的变焦镜头，其中，第二透镜组包括具有朝向物方的凸面的负弯月透镜、双凹透镜、朝向物方的凸面的正透镜。
10.如权利要求1至权利要求4中的任意一项权利要求所述的变焦镜头，其中，第三透镜组包括双凸透镜。
11.如权利要求7所述的变焦镜头，其中，第四透镜组包括具有正透镜和负透镜的双合透镜和具有正透镜和负透镜的另一双合透镜。
12.如权利要求7所述的变焦镜头，其中，第五透镜组包括正透镜和负透镜。
13.如权利要求1至权利要求4中的任意一项权利要求所述的变焦镜头，其中，第一透镜组包括具有负弯月透镜和正透镜的双合透镜和正透镜，该弯月透镜具有朝向物方的凸面。
14.一种拍摄设备，包括：
变焦镜头；
成像器件，拾取由变焦镜头形成的图像，
其中，变焦镜头包括从物方开始顺序布置的具有正屈光力的第一透镜组、具有负屈光力的第二透镜组、具有正屈光力的随后的透镜组，其中，所述随后的透镜组包括具有正屈光力的第三透镜组，当第三透镜组的有效焦距为f3且其单位为mm、所述随后的透镜组在摄远位置处的有效焦距为frt且其单位为mm、第二透镜组的有效焦距为f2且其单位为mm时，所述变焦镜头满足下式：
0.1<f3/frt<2.0，
1.5<|f3/f2|<4.0，
当第三透镜组的当在摄远位置处聚焦在无穷远距离处的物体上时的横向放大率为β3t、与第三透镜组相比设置得更靠近像方并在摄远位置处聚焦在无穷远距离处的物体上的透镜组的横向放大率为βxt时，所述变焦镜头满足下式：
|(1-β3t 2)×βxt 2|>2.0。
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