CN102262286B - 高倍率变焦镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高倍率变焦镜头，该变焦镜头小型且变焦比高达15倍以上、广角端的视角在75度以上、且适合于APS尺寸单反照相机。从物侧起至像面侧依次包括：正屈光力的第一透镜组(G1)、负屈光力的第二透镜组(G2)、正屈光力的第三透镜组(G3)、正屈光力的第四透镜组(G4)，并满足条件式(1)：6＜Lw/(Ft/Fw)＜10，其中，Lw为广角端的光学全长(最靠近物侧的透镜面至像面的长度)，Ft为望远端的整个光学系统的焦距，Fw为广角端的整个光学系统的焦距。

Description

高倍率变焦镜头
技术领域
本发明涉及一种高倍率变焦镜头，尤其涉及一种变焦比高达15倍以上、广角端的视角在75度以上、且适合于小型的APS尺寸单反照相机的高倍率变焦镜头。 
背景技术
作为现有的一种高倍率变焦镜头，提出有一种APS尺寸用的具有变焦镜头，该变焦镜头从物侧起依次具备具有正屈光力的第一透镜组、具有负屈光力的第二透镜组、具有正屈光力的第三透镜组和具有正屈光力的第四透镜组，并通过改变前述的透镜组之间的间隔来进行变焦，其特征在于： 
所述第三透镜组由从物侧起依次配置的具有正屈光力的前组和具有负屈光力的后组构成，且通过仅使所述后组沿着与光轴垂直相交的方向移动来补偿成像位置的位移，所述后组中的至少一个透镜面与具有近轴曲率半径的球面相比，呈从光轴朝向周边部分正屈光力变强或者负屈光力变弱的非球面形状，并满足如下条件式： 
3.7＜f1/fw＜7.0 
其中， 
f1：前述第一透镜组的焦距 
fw：处于广角端状态的前述变焦镜头的焦距(例如，参见专利文献1)。 
作为现有的另一高倍率变焦镜头，提出有一种APS尺寸用的变焦镜头，该变焦镜头从物侧起至像侧依次具备正屈光力的第一透镜组、负屈光力的第二透镜组和包含正屈光力的透镜组的后组，该后组具备通过移动而具有与光轴垂直方向的成分，从而使成像位置发生位移的负屈光力的透镜组IS和相对该透镜组IS更靠近像侧的正屈光力的透镜组R_IS，在变焦期间，透镜组IS和透镜组R_IS的间隔发生变化，其特征在于： 
设透镜组IS的焦距为fIS，透镜组R_IS的焦距为fR_IS，望远端下的整个系统的焦距为fT，则满足如下条件式： 
0.05＜|fIS/fT|＜0.18 
2.0＜f1/fR_IS＜4.5(例如，参见专利文献2)。 
专利文献1：日本特开2009-037252号公报 
专利文献2：日本特开2008-216440号公报 
专利文献1所公开的高倍率变焦镜头为具有适合于数码单反照相机的较长的后焦距。但是，专利文献1的高倍率变焦镜头具有10倍左右的变焦比，在广角状态具有70°以上的视角。 
专利文献2所公开的高倍率变焦镜头为具有振动补偿机构，具有适合于数码单反照相机的较长的后焦距。但是，专利文献2的第一实施方式的焦距为18.6～241.2mm，变焦比为12.97倍。 
假如，在专利文献1和2的高倍率变焦镜头中，将变焦比设为15倍，则在望远端第一透镜组和第二透镜组的间隔变大，第一透镜组的凸透镜的周缘部分的厚度将变成负值。因此，如果对于该第一透镜组的凸透镜的周缘部分，确保其厚度以便能够实施，则第一透镜组的有效口径将变大，导致无法实现小型化。 
发明内容
本发明是鉴于前述现有技术的高倍率变焦镜头的上述问题而提出的，其目的在于提供一种小型、变焦比高达15倍以上、广角端的视角在75度以上的适合于APS尺寸单反照相机的高倍率变焦镜头。 
本发明的高倍率变焦镜头，其特征在于从物侧起至像面侧依次包括：正屈光力的第一透镜组G1、负屈光力的第二透镜组G2、正屈光力的第三透镜组G3、正屈光力的第四透镜组G4，并满足条件式(1)。 
6毫米＜Lw/(F t/F w)＜10毫米    (1) 
其中， 
Lw：处于广角端的光学全长(最靠近物侧的透镜面至像面的长度)； 
F t：处于望远端的整个光学系统的焦距； 
F w：处于广角端的整个光学系统的焦距。 
本发明的高倍率变焦镜头，由于具有如上所述的构成，所以可以构成小型、变焦比高达15倍以上、广角端的视角在75度以上的适合于APS尺寸单反照相机的高倍率变焦镜头。 
下面，对本发明的实施方式进行说明。 
第一实施例(权利要求2)的特征在于所述第二透镜组G2、第三透镜组G3、第四透镜组G4的合成焦距满足条件式(2)。 
-0.5＜F_Bw/F_Bt＜-0.12   (2) 
其中， 
F_Bw：处于广角端的第二透镜组G2的最靠近物侧的透镜面至像面的焦距； 
F_Bt：处于望远端的第二透镜组的最靠近物侧的透镜面至像面的焦距。 
第二实施例(权利要求3)的特征在于所述第三透镜组包括：正的第三前透镜组、负的第三后透镜组，并通过所述第三后透镜组补偿像抖动。 
第三实施例(权利要求4)的特征在于，所述第四透镜组包括：正透镜、负透镜、正透镜。 
第四实施例(权利要求5)的特征在于，所述第二透镜组从广角端变焦至望远端的移动轨迹上存在两个拐点。 
有关条件式等的说明 
若不大于条件式(1)的下限，则虽然能够实现广角端光学全长的小型化，但因各透镜组的变焦比过大，导致难以进行像差补偿。若超出条件式(1)的上限，则虽然容易进行像差补偿，但难以实现小型化。 
若不大于条件式(2)的下限，则虽然容易进行像差补偿，但无法实现15倍的变焦比和小型化。若超出条件式(2)的上限，则虽然容易实现小型化和高变焦比，但难以进行像差补偿。 
本发明中，“第二透镜组从广角端变焦至望远端的移动轨迹上存在两个拐点”是指，当在纵轴取焦距，横轴上取第二透镜组的光轴上的位置时，显示所述移动轨迹的曲线的切线由右倾斜变为左倾斜，由左倾斜变为右倾斜的点。本发明中，在广角端没有拐点的情况下，补偿像面弯曲就会变得非常困难。在望远端侧没有拐点时，容易截断整个像高的下侧光线，因此第一透镜组的有效口径变大，难以实现小型化。 
附图说明
图1为本发明第一实施例的透镜的截面图及各透镜的移动轨迹图。 
图2为本发明第一实施例的广角端变焦位置的无限远合焦状态的慧差 图。 
图3为本发明第一实施例的广角端变焦位置的无限远合焦状态的球差图、像散图、畸变图、倍率色差图。 
图4为本发明第一实施例的中间变焦位置的无限远合焦状态的慧差图。 
图5为本发明第一实施例的中间变焦位置的无限远合焦状态的球差图、像散图、畸变图、倍率色差图。 
图6为本发明第一实施例的望远端变焦位置的无限远合焦状态的慧差图。 
图7为本发明第一实施例的望远端变焦位置的无限远合焦状态的球差图、像散图、畸变图、倍率色差图。 
图8为本发明第二实施例的透镜的截面图及各透镜的移动轨迹图。 
图9为本发明第二实施例的广角端变焦位置的无限远合焦状态的慧差图。 
图10为本发明第二实施例的广角端变焦位置的无限远合焦状态的球差图、像散图、畸变图、倍率色差图。 
图11为本发明第二实施例的中间变焦位置的无限远合焦状态的慧差图。 
图12为本发明第二实施例的中间变焦位置的无限远合焦状态的球差图、像散图、畸变图、倍率色差图。 
图13为本发明第二实施例的望远端变焦位置的无限远合焦状态的慧差图。 
图14为本发明第二实施例的望远端变焦位置的无限远合焦状态的球差图、像散图、畸变图、倍率色差图。 
主要符号说明：G1为第一透镜组，G2为第二透镜组，G3为第三透镜组，G4为第四透镜组，S为孔径光阑，IP为像面。 
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施例。 
各实施例中的非球面公式如下。 
【数学式1】 
z = y 2 R ( 1 + 1 - ( 1 + K ) y / R 2 ) 2 + Ay 2 + By 4 + Cy 6 + Dy 8 + Ey 10 + Fy 12
z：非球面深度； 
y：高度； 
R：近轴曲率半径； 
K、A、B、C、D、E、F：非球面系数。 
(第一实施例) 
如图1所示，第一实施例的高倍率变焦镜头从物侧依次包括：正屈光力的第一透镜组G1、负屈光力的第二透镜组G2、正屈光力的第三透镜组G3、正屈光力的第四透镜组G4。 
第一实施例的数据如下。 
焦距(mm)：18.5～71.0～291.2015 
2ω(度)：79.46～22.47～5.57 
FNO：3.44～6.03～6.50 
Figure BSA00000512770900052
Figure BSA00000512770900061
以下，各非球面的非球面系数以K、2(A)、4(B)、6(C)、8(D)、10(E)、12(F)的顺序显示。 
表面号6 
0.0000          0.00000e+000     1.00848e-005    -8.23992e-008 
7.73802e-010    -3.65697e-012    7.40459e-015 
表面号23 
0.0000          0.00000e+000     1.20221e-005    -1.69654e-008 
3.67494e-010    -2.56282e-012    0.00000e+000 
表面号26 
0.0000          0.00000e+000     -2.13290e-005   1.07151e-007 
-1.36111e-009   1.05249e-011     0.00000e+000 
表面号27 
-8.6353         0.00000e+000     9.38555e-006    7.17720e-008 
-8.25848e-010    8.21363e-012    0.00000e+000 
变焦操作时的透镜间隔变化如下。 
第一实施例中，有关条件式(1)的Lw/(Ft/Fw)＝8.45，有关条件式(2)的F Bw/F Bt＝-0.16。 
第一实施例中，变焦操作时的各透镜组的移动量如下。正的移动量表示朝物侧的移动量，负的移动量表示朝像侧的移动量。 
Figure BSA00000512770900072
第一实施例的广角端变焦位置的无限远合焦状态的慧差由图2示出。 
第一实施例的广角端变焦位置的无限远合焦状态的球差、像散、畸变、倍率色差由图3示出。 
第一实施例的中间变焦位置的无限远合焦状态的慧差由图4示出。 
第一实施例的中间变焦位置的无限远合焦状态的球差、像散、畸变、倍率色差由图5示出。 
第一实施例的望远端变焦位置的无限远合焦状态的慧差由图6示出。 
第一实施例的望远端变焦位置的无限远合焦状态的球差、像散、畸变、倍率色差由图7示出。 
(第二实施例) 
如图8所示，第二实施例的高倍率变焦透镜从物侧依次包括：正屈光力的第一透镜组G1、负屈光力的第二透镜组G2、正屈光力的第三透镜组G3、 正屈光力的第四透镜组G4。 
第二实施例的数据如下。 
焦距(mm)：18.5～71.0～272.113 
2ω(度)：79.50～22.13～5.55 
FNO：3.47～5.96～6.48 
Figure BSA00000512770900081
Figure BSA00000512770900091
以下，各非球面的非球面系数以K、2(A)、4(B)、6(C)、8(D)、10(E)、12(F)的顺序显示。 
表面号6 
0.0000          0.00000e+000     9.05924e-006    -7.86241e-008 
7.31156e-010    -3.80354e-012    8.88055e-015 
表面号23 
0.0000          0.00000e+000     1.91386e-005    6.41280e-010 
-6.69098e-011   1.80404e-013     0.00000e+000 
表面号26 
0.0000          0.00000e+000     -2.36387e-005   1.59870e-007 
-2.09526e-009   1.05786e-011     0.00000e+000 
表面号27 
-10.2140        0.00000e+000     -3.03782e-005   4.08305e-007 
-3.46238e-009   1.42933e-011     0.00000e+000 
变焦操作时的透镜间隔变化如下。 
Figure BSA00000512770900092
第二实施例中，有关条件式(1)的Lw/(Ft/Fw)＝8.79，有关条件式(2)的F_Bw/F_Bt＝-0.18。 
第二实施例中，变焦操作时的各透镜组的移动量如下。正的移动量表示朝物侧的移动量，负的移动量表示朝像侧的移动量。 
Figure BSA00000512770900101
第二实施例的广角端变焦位置的无限远合焦状态的慧差由图9示出。 
第二实施例的广角端变焦位置的无限远合焦状态的球差、像散、畸变、倍率色差由图10示出。 
第二实施例的中间变焦位置的无限远合焦状态的慧差由图11示出。 
第二实施例的中间变焦位置的无限远合焦状态的球差、像散、畸变、倍率色差由图12示出。 
第二实施例的望远端变焦位置的无限远合焦状态的慧差由图13示出。 
第二实施例的望远端变焦位置的无限远合焦状态的球差、像散、畸变、倍率色差由图14示出。 

Claims (9)

1.一种高倍率变焦镜头，其特征在于，从物侧起至像面侧依次包括：正屈光力的第一透镜组(G1)、负屈光力的第二透镜组(G2)、正屈光力的第三透镜组(G3)、正屈光力的第四透镜组(G4)，并满足条件式(1)：
6毫米＜Lw/(F t/F w)＜10毫米    (1)
其中，
Lw：处于广角端的光学全长；
Ft：处于望远端的整个光学系统的焦距；
Fw：处于广角端的整个光学系统的焦距。
2.根据权利要求1所述的高倍率变焦镜头，其特征在于，满足条件式(2)：
-0.5＜F_Bw/F_Bt＜-0.12      (2)
其中，
F_Bw：处于广角端的第二透镜组(G2)的最靠近物侧的透镜面至像面的焦距；
F_Bt：处于望远端的第二透镜组的最靠近物侧的透镜面至像面的焦距。
3.根据权利要求1或2所述的高倍率变焦镜头，其特征在于，所述第三透镜组包括：正第三前透镜组、负第三后透镜组，并通过所述第三后透镜组补偿像抖动。
4.根据权利要求1或2所述的高倍率变焦镜头，其特征在于，所述第四透镜组包括：正透镜、负透镜、正透镜。
5.根据权利要求3所述的高倍率变焦镜头，其特征在于，所述第四透镜组包括：正透镜、负透镜、正透镜。
6.根据权利要求1、2或5所述的高倍率变焦镜头，其特征在于，所述第二透镜组从广角端变焦至望远端的移动轨迹上存在两个拐点。
7.根据权利要求4所述的高倍率变焦镜头，其特征在于，所述第二透镜组从广角端至望远端变焦的移动轨迹上存在两个拐点。
8.一种高倍率变焦镜头，其特征在于，从物侧起至像面侧依次包括：正屈光力的第一透镜组(G1)、负屈光力的第二透镜组(G2)、正屈光力的第三透镜组(G3)、正屈光力的第四透镜组(G4)，并满足条件式(2)
-0.5＜F_Bw/F_Bt＜-0.12      (2)
其中，
F_Bw：处于广角端的第二透镜组(G2)的最靠近物侧的透镜面至像面的焦距；
F_Bt：处于望远端的第二透镜组的最靠近物侧的透镜面至像面的焦距。
9.根据权利要求8所述的高倍率变焦镜头，其特征在于，所述透镜组中的至少一个透镜组从广角端变焦至望远端的移动轨迹上存在两个拐点。
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