CN102483515B - 变焦透镜系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种变焦透镜系统，该系统具有在广角端大约1.3的f数，75度的半视角，大约为3倍变焦比。按照从物体侧开始的顺序，该系统包括具有负屈光力的第一透镜组、光阑以及具有正屈光力的第二透镜组；其中，在从广角端到长焦距端变焦时，第一透镜组和第二透镜组在光轴方向移动使得其间的距离减小，其中，第一透镜组按照从物体侧开始的顺序包括负透镜元件、负透镜元件、负透镜元件以及正透镜元件，其中，第二透镜组按照从物体侧开始的顺序包括正透镜元件、正透镜元件、负透镜元件以及正透镜元件，以及其中，满足下列条件：(1)4.8＜∑1G/fw＜6.0，以及(2)2.8＜ΔX2G/fw＜4.0，其中，∑1G表示第一透镜组的透镜组厚度的总和，fw表示短焦距端整个变焦透镜系统的焦距，以及ΔX2G表示在短焦距端和长焦距端之间进行变焦时，第二透镜组的移动距离。
Description
技术领域
本发明涉及用于摄像机和电子照相机等内的变焦透镜系统，其中使用诸如CCD或CMOS的成像传感器，尤其涉及用于监控摄像机的变焦透镜系统。
背景技术
办公室和火车站内越来越需要体积小的监控摄像机。迄今为止，低像素的照相机已经普遍，所以用于低像素化(比如VGA等等)的以及短焦距末端处的半视角大约为60度的镜头已经占据了主导地位。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请号2002-277737
专利文献2：日本未审查专利申请号2004-212913
专利文献3：日本未审查专利申请号2004-317901
专利文献4：日本未审查专利申请号2005-134887
专利文献5：日本未审查专利申请号2006-91643
专利文献6：日本未审查专利申请号2008-65051
发明内容
技术问题
然而，近年来，随着用于百万像素的照相机已经很普遍，在实践中能够处理更大范围的摄影的分辨率已经成为可能，因此越来越需要视角更大并且适合于高像素化(更高的光学质量)的摄影镜头。通常，为了抑制极端放大，在短焦距端半视角为65度的变焦透镜系统具有大约2∶1变焦比，变焦比大约为3∶1并且半视角为60度的变焦透镜系统很常见；然而，难以既实现高变焦比，又实现宽视角。
本发明提供了一种变焦透镜系统，其具有在短焦距端大约1.3的快速f数，具有大约75度的广半视角，可实现大约3∶1的高变焦比，并且适用于高像素化。
解决问题的方法
本发明的变焦透镜系统的特征在于，变焦透镜系统按照从物体开始的顺序包括具有负屈光力的第一透镜组、光阑以及具有正屈光力的第二透镜组；其中在从短焦距端到长焦距端变焦时，第一透镜组和第二透镜组在光轴方向移动使得第一透镜组和第二透镜组之间的距离减小，
其中，第一透镜组按照从物体开始的顺序包括负透镜元件、负透镜元件、负透镜元件以及正透镜元件，
其中，第二透镜组按照从物体开始的顺序包括正透镜元件、正透镜元件、负透镜元件以及正透镜元件，以及
其中，满足下列条件：
4.8＜∑1G/fw＜6.0...(1)
2.8＜ΔX2G/fw＜4.0...(2)
其中
∑1G表示从在光轴上第一透镜组的最物体侧表面到其最图像侧表面的距离，
fw表示在短焦距端整个变焦透镜系统的焦距，以及
ΔX2G表示在短焦距端和长焦距端之间进行变焦时，第二透镜组的移动距离。
本发明的变焦透镜系统最好满足下列条件：
0.5＜|f1G/f2G|＜0.8...(3)
其中
f1G表示第一透镜组的焦距，以及
f2G表示第二透镜组的焦距。
实际上，光阑被设置在光轴上的固定位置，在变焦的过程中，光阑到成像面的距离不变。
在从物体开始数第一透镜组的负第三透镜元件和从物体开始数第一透镜组的正第四透镜元件构成胶合透镜的情况下，最好满足下列条件：
25＜vN1G-vP1G...(4)
其中，
vN1G表示关于第一透镜组的胶合透镜内负透镜元件的d线的阿贝数，以及
vP1G表示关于第一透镜组的胶合透镜内正透镜元件的d线的阿贝数。
在从物体开始数第二透镜组的负第三透镜元件以及从物体开始数第二透镜组的正第四透镜元件构成胶合透镜的情况下，最好满足下列条件：
25＜vP2G-vN2G...(5)
其中
vP2G表示关于第二透镜组的胶合透镜内的正透镜元件的d线的阿贝数，以及
vN2G表示关于第二透镜组的胶合透镜内的负透镜元件的d线的阿贝数。
在另一实施方式中，本发明的变焦透镜系统的特征在于，变焦透镜系统按照从物体开始的顺序包括具有负屈光力的第一透镜组、光阑以及具有正屈光力的第二透镜组；其中，在从短焦距端到长焦距端变焦时，第一透镜组和第二透镜组在光轴方向移动使得第一透镜组和第二透镜组之间的距离减小，
其中，第一透镜组按照从物体开始的顺序包括负透镜元件、负透镜元件、负透镜元件以及正透镜元件，
其中，第二透镜组按照从物体开始的顺序包括正透镜元件、正透镜元件、负透镜元件以及正透镜元件，以及
其中，满足下列条件：
4.8＜∑1G/fw＜6.0...(1)
2.2＜ΔX2G/(ft/fw)＜3.2...(6)
其中
∑1G表示在光轴上从第一透镜组的最物体侧表面到其最图像侧表面的距离，
fw表示在短焦距端整个变焦透镜系统的焦距(mm)，
ΔX2G表示在短焦距端和长焦距端之间进行变焦时，第二透镜组的移动距离(mm)，以及
ft表示长焦距端整个变焦透镜系统的焦距(mm)。
同样，在该实施例的变焦透镜系统中，本发明的变焦透镜系统最好满足下列条件：
0.5＜|f1G/f2G|＜0.8...(3)
其中
f1G表示第一透镜组的焦距，以及
f2G表示第二透镜组的焦距。
同样，在该实施例的变焦透镜系统中，实际上光阑被设置在光轴上的固定位置，并且在变焦的过程中，光阑到成像面的距离不变。
此外，在该实施例的变焦透镜系统中，在从物体开始数第一透镜组的负第三透镜元件以及从物体开始数第一透镜组的正第四透镜元件构成胶合透镜的情况下，最好满足下列条件：
25＜vN1G-vP1G...(4)
其中
vN1G表示关于第一透镜组的胶合透镜内的负透镜元件的d线的阿贝数，以及
vP1G表示关于第一透镜组的胶合透镜内的正透镜元件的d线的阿贝数。
同样，在该实施例的变焦透镜系统中，在从物体开始数第二透镜组的负第三透镜元件以及从物体开始数第二透镜组的正第四透镜元件构成胶合透镜时，最好满足下列条件：
25＜vP2G-vN2G...(5)
其中
vP2G表示关于第二透镜组的胶合透镜内的正透镜元件的d线的阿贝数，以及
vN2G表示关于第二透镜组的胶合透镜内的负透镜元件的d线的阿贝数。
本发明的有益效果
根据本发明，可提供一种变焦透镜系统，其具有在短焦距端大约1.3的快速f数，具有大约75度的广半视角，可实现大约3∶1的高变焦比，并且适用于高像素化。
附图说明
图1为根据本发明实施例1的变焦透镜系统的透镜装置；
图2示出了在短焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图1的变焦透镜系统的各个像差图；
图3示出了在长焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图1的变焦透镜系统的各个像差图；
图4为根据本发明实施例2的变焦透镜系统的透镜装置；
图5示出了在短焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图4的变焦透镜系统的各个像差图；
图6示出了在长焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图4的变焦透镜系统的各个像差图；
图7为根据本发明实施例3的变焦透镜系统的透镜装置；
图8示出了在短焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图7的变焦透镜系统的各个像差图；
图9示出了在长焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图7的变焦透镜系统的各个像差图；
图10为根据本发明实施例4的变焦透镜系统的透镜装置；
图11示出了在短焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图10的变焦透镜系统的各个像差图；
图12示出了在长焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图10的变焦透镜系统的各个像差图；
图13为根据本发明实施例5的变焦透镜系统的透镜装置；
图14示出了在短焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图13的变焦透镜系统的各个像差图；
图15示出了在长焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图13的变焦透镜系统的各个像差图；
图16为根据本发明实施例6的变焦透镜系统的透镜装置；
图17示出了在短焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图16的变焦透镜系统的各个像差图；
图18示出了在长焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图16的变焦透镜系统的各个像差图；
图19为根据本发明实施例7的变焦透镜系统的透镜装置；
图20示出了在短焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图19的变焦透镜系统的各个像差图；
图21示出了在长焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图19的变焦透镜系统的各个像差图；
图22为根据本发明实施例8的变焦透镜系统的透镜装置；
图23示出了在短焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图22的变焦透镜系统的各个像差图；
图24示出了在长焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图22的变焦透镜系统的各个像差图；
图25为根据本发明实施例9的变焦透镜系统的透镜装置；
图26示出了在短焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图25的变焦透镜系统的各个像差图；
图27示出了在长焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图25的变焦透镜系统的各个像差图；
图28为根据本发明实施例10的变焦透镜系统的透镜装置；
图29示出了在短焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图28的变焦透镜系统的各个像差图；
图30示出了在长焦距端在无穷远处的物体上聚焦时，图28的变焦透镜系统的各个像差图；
图31为根据本发明的变焦透镜系统的移动路径的简化移动图。
具体实施方式
本发明的变焦透镜系统被配置为按照从物体开始的顺序，包括具有负屈光力的第一透镜组G1、光阑S以及具有正屈光力的第二透镜组G2，如图31的简化移动图中所示。
在该变焦透镜系统中，在从短焦距端(广角)到长焦距端(长焦(telephoto))变焦时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离就减小，第一透镜组G1整体朝着图像移动，同时标绘面朝图像的凸起移动路径，并且第二透镜组G2单调地朝着物体移动。光轴上光阑S的位置固定，所以光阑S和成像面I之间的距离不改变。如果光阑S(光阑单元)固定，那么在短焦距端处可放大(分离)光阑S和第一透镜组G1之间以及光阑S和第二透镜组G2之间的距离。在短焦距端处的这种布置有利于校正离轴像差，这就影响到更广的视角。
第一透镜组G1被配置为按照从物体侧开始的顺序包括负透镜元件10、负透镜元件11、负透镜元件12以及正透镜元件13，如图1(实施例1)、图4(实施例2)、图7(实施例3)、图10(实施例4)、图13(实施例5)、图16(实施例6)、图19(实施例7)、图22(实施例8)、图25(实施例9)以及图28(实施例10)所示。在每个实施例中，负透镜元件12和正透镜元件13构成胶合透镜(cemented lens)14。
在实施例1至实施例10的每个实施例中，负透镜元件10和11均为具有面朝物体的凸面的负弯月透镜元件。
在实施例1中，胶合透镜14的物体侧上的负透镜元件12和图像侧上的正透镜元件13为双凹面负透镜元件12和双凸面正透镜元件13，在实施例2至实施例10中，为双凹面负透镜元件12和具有面朝物体的凸面的正弯月透镜元件13。
在每个实施例中，第二透镜组G2被配置为按照从物体开始的顺序包括正透镜元件20、正透镜元件21、负透镜元件22以及正透镜元件23。在每个实施例中，负透镜元件22以及正透镜元件23构成胶合透镜24。
在实施例1至实施例10的每个中，正透镜元件20为具有面朝物体的凸面的正弯月透镜元件。
在实施例1至实施例10的每个中，正透镜元件21为在其每个透镜面上具有非球面的双凸面正透镜元件。
在实施例1中，胶合透镜24的物体侧上的负透镜元件22和图像侧上的负透镜元件23为双凹面负透镜元件22和双凸面正透镜元件23，在实施例2至实施例10中，为具有面朝物体的凸面的负弯月透镜元件22和双凸面正透镜元件23。
通常，常见的是，变焦透镜系统被配置为包括具有负屈光力的第一透镜组和具有正屈光力的第二透镜组，其中，在变焦的过程中，沿着光轴移动第一透镜组和第二透镜组。
增大视角是本发明的一个目的，在这方面，如果第一透镜组(前透镜组)被配置为具有负透镜元件、负透镜元件和正透镜元件，即三个透镜元件，那么场曲率(field curvature)尤其增大。因此，第一透镜组被配置为具有负透镜元件、负透镜元件、负透镜元件和正透镜元件，即四个透镜元件。
然而，至于增大光圈孔径和进行更高的像素化，如果第二透镜组(后透镜组)被配置为具有正透镜元件、负透镜元件和正透镜元件的三合透镜，那么像差校正不够充分。因此，第二透镜组被配置为具有四个透镜元件，即正透镜元件、正透镜元件、负透镜元件和正透镜元件。
条件(1)涉及第一透镜组G1的最物体侧表面和其最图像侧表面之间沿着光轴的距离(透镜组厚度的总和)与在短焦距端整个变焦透镜系统的焦距的比。
通过满足条件(1)，能够在更大的视角和更高的像素化之间取得平衡。即，在本发明实施例的变焦透镜系统中，由于包括更广的视角，所以在第一透镜组G1内的物体侧的两个负透镜元件的曲率半径特别小，因此需要为第一透镜组G1设置大厚度。
条件(1)使得第一透镜组G1的透镜组厚度的总和相对于短焦距端处的焦距标准化。
如果超出条件(1)的上限，那么第一透镜组G1的透镜组厚度变大，并且在短焦距端变焦透镜系统的整体长度增大到极限。而且，如果迫使变焦透镜系统的尺寸变小，那么周边亮度的总量不充足。
如果超出条件(1)的下限，那么对歪曲像差(distortion)的校正不充分。
条件(2)涉及在短焦距端和长焦距端之间进行变焦时，第二透镜组G2的移动距离与在短焦距端整个变焦透镜系统的焦距的比。
通过满足条件(2)，能够在变焦比和像差波动之间取得平衡。即，在变焦方面，通过适当设置第二透镜组G2的移动距离，实现变焦比为3∶1。
如果超出条件(2)的上限，那么由于在变焦的过程中，第二透镜组G2的移动距离的增大，在短焦距端变焦透镜系统的整体长度增大到极限。如果迫使变焦透镜系统的尺寸变小，那么周边亮度的总量不充足。
如果超出条件(2)的下限，由于通过第二透镜组G2的更短的移动距离进行变焦，所以在变焦的过程中发生的各种像差的像差波动增大，尤其是球面像差和彗形像差等等。
条件(3)涉及第一透镜组的焦距与第二透镜组的焦距的比。
通过满足条件(3)，实现第一透镜组G1和第二透镜组G2之间适当的功率平衡，所以可防止极端放大变焦透镜系统，并且可防止增大歪曲像差。
如果超出条件(3)的上限，那么在变焦的过程中，第一透镜组G1的移动距离增大，使得变焦透镜系统以极限量放大。如果迫使变焦透镜系统的尺寸变小，那么变焦比和周边亮度的总量不充足。
如果超出条件(3)的下限，那么第一透镜组G1的负屈光力相对于整个变焦透镜系统的比例变得太大，尤其是负歪曲像差的校正不充分。
条件(4)涉及关于构成胶合透镜14两个透镜元件(12，13)的d线的阿贝数的差值，胶合透镜14具有负透镜元件12和正透镜元件13，负透镜元件为第一透镜组G1内从物体侧开始数的第三透镜元件12，正透镜元件13为第一透镜组G1内从物体侧开始数的第四透镜元件。
通过满足条件(4)，在变焦的过程中可降低色差的波动。
如果超出条件(4)的下限，那么在变焦的过程中，不再降低横向色像差的波动。
条件(5)涉及关于构成胶合透镜24的两个透镜元件(22，23)的d线的阿贝数的差值，胶合透镜24具有负透镜元件和正透镜元件23，负透镜元件为第二透镜组G2内从物体侧开始数的第三透镜元件22，正透镜元件23为第二透镜组G2内从物体侧开始数的第四透镜元件23。
通过满足条件(5)，在变焦的过程中可降低色差的波动。
如果超出条件(5)的下限，那么在变焦的过程中，不再降低轴向色差以及横向色像差的波动。
条件(6)涉及在短焦距端和长焦距端之间进行变焦时，第二透镜组G2的移动距离与在长焦距端整个变焦透镜系统的焦距以及与在短焦距端整个变焦透镜系统的焦距的比。
通过满足条件(6)，可在变焦比和像差波动之间取得平衡。
如果超出条件(6)的上限，那么由于在变焦的过程中，第二透镜组G2的移动距离的增大，在短焦距端变焦透镜系统的整体长度增大，所以变焦透镜系统放大到极限。如果迫使变焦透镜系统的尺寸变小，那么周边亮度的总量不充足。
如果超出条件(6)的下限，由于通过对第二透镜组G2移动更短的距离来进行变焦，所以各种像差的像差波动增大，尤其是球面像差和彗形像差等等。
实施例
此处将说明具体的实施例。下面的实施例用于比如体积小的监控摄像机内使用的变焦透镜系统。在像差图和表格中，d线、g线、C线、F线以及e线示出了各自波长处的像差；S表示弧矢向图像，M表示径向图像，Fno.表示f数(f-number)，f表示整个光学系统的焦距，W表示半视角(°)，Y表示像高，fB表示后焦点(backfoucs)，L表示透镜系统的整体长度，R表示曲率半径，d表示透镜厚度或透镜之间的距离，N(d)表示d线处的折射指数，以及vd表示d线的阿贝数。在聚焦的过程中根据透镜系统的整体长度改变的f数、焦距、半视角、像高、后焦点、透镜系统的整体长度以及透镜之间的距离，将按照下面的顺序示出：短焦距端-长焦距端。
关于光轴旋转地对称的非球面限定为：
x＝cy2/(1+[1-{1+K}c2y2]1/2)+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12...
(其中，‘c’表示曲率(1/r)，‘y’表示到光轴的距离，‘K’表示二次系数；A4，A6，A8，...表示各个阶的非球面系数。)
【实施例1】
图1到图3和表1到表4示出了根据本发明实施例1的变焦透镜系统。图1示出了透镜装置；图2示出了在短焦距端处在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差；以及图3示出了在长焦距端在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差。表1示出了面数据，表2示出了非球面数据，表3示出了各种数据，以及表4示出了变焦透镜组数据。
实施例1的变焦透镜系统被配置为包括具有负屈光力的第一透镜组G1、光阑S以及具有正屈光力的第二透镜组G2。
第一透镜组G1(面1至7)被配置为按照从物体开始的顺序包括具有面朝物体的凸面的负弯月透镜元件10、具有面朝物体的凸面的负弯月透镜元件11以及按照从物体开始的顺序具有双凹面负透镜元件12和双凸面负透镜元件13的胶合透镜14。
第二透镜组G2(面9至15)被配置为按照从物体开始的顺序包括具有面朝物体的凸面的正弯月透镜元件20、双凸面正透镜元件21以及按照从物体开始的顺序具有双凹面负透镜元件22和双凸面正透镜元件23的胶合透镜24。
位于第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的光阑S(面8)固定在光轴上，以便不改变其到成像面I的距离。
滤光器OP(面16和17)被设置在第二透镜组G2(胶合透镜24)的后面(位于成像面I和第二透镜组G2之间)。
【表1】
星号(*)表示旋转地对称的非球面。
【表2】
非球面数据(未标示出的非球面系数为0(0.00))：
面号 K A4 A6 A8 A10
11 0.000 0.2635··10-3 -0.1173··10-5 -0.1748··10-7 0.4079··10-8
12 0.000 0.3330··10-3 0.3415··10-5 -0.2685··10-6 0.1372··10-7
【表3】
【表4】
变焦透镜组数据
透镜组 第一面 焦距
1 1 -8.00
2 9 11.69
【实施例2】
图4至图6和表5至表8示出了根据本发明实施例2的变焦透镜系统。图4示出了透镜装置；图5示出了在短焦距端在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差；以及图6示出了在长焦距端在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差。表5示出了表面数据，表6是出了非球面数据，表7示出了各种数据，以及表8示出了变焦透镜组数据。
实施例2的透镜装置与实施例1的透镜装置相同，除了下面两个方面：
(1)第一透镜组G1的胶合透镜14的正透镜元件13为具有面朝物体的凸面的正弯月透镜元件。
(2)第二透镜组G2的胶合透镜24的负透镜元件22为具有面朝物体的凸面的负弯月透镜元件。
【表5】
星号(*)表示旋转地对称的非球面。
【表6】
非球面数据(未标示出的非球面系数为0(0.00))：
面号 K A4 A6 A8
11 0.000 -0.1180×10-3 0.2066×10-5 0.5777×10-7
12 0.000 0.5418×10-3 0.4248×10-5 0.2607×10-6
【表7】
【表8】
变焦透镜组数据
透镜组 第一面 焦距
1 1 -6.90
2 9 10.88
【实施例3】
图7至图9和表9至表12示出了根据本发明实施例3的变焦透镜系统。图7示出了透镜装置；图8出了在短焦距端在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差；以及图9示出了在长焦距端在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差。表9示出了面数据，表10示出了非球面数据，表11示出了各种数据，以及表12示出了变焦透镜组数据。
实施例3的透镜装置与实施例2的透镜装置相同。
【表9】
星号(*)表示旋转地对称的非球面。
【表10】
非球面数据(未标示出的非球面系数为0(0.00))：
面号 K A4 A6 A8
11 0.000 -0.5863×10-4 0.1065×10-5 0.8561×10-7
12 0.000 0.5909×10-3 0.2565×10-5 0.2859×10-6
【表11】
【表12】
变焦透镜组数据
透镜组 第一面 焦距
1 1 -6.91
2 9 10.86
【实施方式4】
图10至图12和表13至表16示出了根据本发明实施例4的变焦透镜系统。图10示出了透镜装置；图11示出了在短焦距端在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差；以及图12示出了在长焦距端在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差。表13示出了面数据，表14示出了非球面数据，表15示出了各种数据，以及表16示出了变焦透镜组数据。
实施例4的透镜装置与实施例2的透镜装置相同。
【表13】
星号(*)表示旋转地对称的非球面。
【表14】
非球面数据(未标示出的非球面系数为0(0.00))：
表面号 K A4 A6 A8
11 0.000 -0.1074×10-3 0.2179×10-6 0.6344×10-7
12 0.000 0.4700×10-3 0.1434×10-5 0.1528×10-6
【表15】
【表16】
变焦透镜组数据
透镜组 第一面 焦距
1 1 -6.92
2 9 10.87
【实施例5】
图13至图15和表17至表20示出了根据本发明实施例5的变焦透镜系统。图13示出了透镜装置；图14示出了在短焦距端在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差；以及图15示出了在长焦距端在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差。表17示出了表面数据，表18示出了非球面数据，表19示出了各种数据，以及表20示出了变焦透镜组数据。
实施例5的透镜装置与实施例2的透镜装置相同。
【表17】
星号(*)表示旋转地对称的非球面。
【表18】
非球面数据(未标示出的非球面系数为0(0.00))：
面号 K A4 A6 A8 A10
11 0.000 -0.2500×10-3 0.4040×10-5 -0.2470×10-6 0.3600×10-8
12 0.000 0.2460×10-3 0.6020×10-5 -0.4200×10-6 0.8320×10-8
【表19】
【表20】
变焦透镜组数据
透镜组 第一面 焦距
1 1 -6.85
2 9 10.64
【实施例6】
图16至图18和表21至表24示出了根据本发明实施例6的变焦透镜系统。图16示出了透镜装置；图17示出了在短焦距端处在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差；以及图18示出了在长焦距端处在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差。表21示出了面数据，表22示出了非球面数据，表23示出了各种数据，以及表24示出了变焦透镜组数据。
实施例6的透镜装置与实施例2的透镜装置相同。
【表21】
星号(*)表示旋转地对称的非球面。
【表22】
非球面数据(未标示出的非球面系数为0(0.00))：
面号 K A4 A6 A8 A10
11 0.000 -0.2500··10-3 0.3970··10-5 -0.2450··10-6 0.3620··10-8
12 0.000 0.2460··10-3 0.6100··10-5 -0.4220··10-6 0.8350··10-8
【表23】
【表24】
变焦透镜组数据
透镜组 第一面 焦距
1 1 -6.85
2 9 10.59
【实施例7】
图19至图21和表25至表28示出了根据本发明实施例7的变焦透镜系统。图19示出了透镜装置；图20示出了在短焦距端在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差；以及图21示出了在长焦距端在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差。表25示出了面数据，表26示出了非球面数据，表27示出了各种数据，以及表28示出了变焦透镜组数据。
实施例7的透镜装置与实施例2的透镜装置相同。
【表25】
星号(*)表示旋转地对称的非球面。
【表26】
非球面数据(未标示出的非球面系数为0(0.00))：
面号 K A4 A6 A8
11 0.000 -0.2312×10-3 -0.1240×10-5 -0.2450×10-7
12 0.000 0.2924×10-3 -0.2150×10-5 0.2170×10-7
【表27】
【表28】
变焦透镜组数据
透镜组 第一面 焦距
1 1 -6.89
2 9 10.71
【实施例8】
图22至图24和表29至表32示出了根据本发明实施例8的变焦透镜系统。图22示出了透镜装置；图23示出了在短焦距端在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差；以及图24示出了在长焦距端处在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差。表29示出了面数据，表30示出了非球面数据，表31示出了各种数据，以及表32示出了变焦透镜组数据。
实施例8的透镜装置与实施例2的透镜装置相同。
【表29】
【表30】
非球面数据(未标示出的非球面系数为0(0.00))：
面号 K A4 A6 A8
11 0.000 -0.1385×10-3 -0.3125×10-7 0.6535×10-7
12 0.000 0.4360×10-3 -0.3903×10-6 0.1935×10-6
【表31】
【表32】
变焦透镜组数据
透镜组 第一面 焦距
1 1 -7.48
2 9 10.60
【实施例9】
图25至图27和表33至表36示出了根据本发明实施例9的变焦透镜系统。图25示出了透镜装置；图26示出了在短焦距端处在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差；以及图27示出了在长焦距端处在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差。表33示出了面数据，表34示出了非球面数据，表35示出了各种数据，以及表36示出了变焦透镜组数据。
实施例9的透镜装置与实施例2的透镜装置相同。
【表33】
【表34】
非球面数据(未标示出的非球面系数为0(0.00))：
面号 K A4 A6 A8
11 0.000 0.1280×10-3 -0.4265×10-5 0.9395×10-7
12 0.000 0.3421×10-3 -0.5230×10-5 0.1620×10-6
【表35】
【表36】
变焦透镜组数据
透镜组 第一表面 焦距
1 1 -6.59
2 9 11.35
【实施例10】
图28至图30和表37至表40示出了根据本发明实施例10的变焦透镜系统。图28示出了透镜装置；图29示出了在短焦距端处在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差；以及图30示出了在长焦距端处在无穷远处的物体上聚焦时的各个像差。表37示出了面数据，表38示出了非球面数据，表39示出了各种数据，以及表40示出了变焦透镜组数据。
实施例10的透镜装置与实施例2的透镜装置相同。
【表37】
【表38】
非球面数据(未标示出的非球面系数为0(0.00))：
面号 K A4 A6 A8
11 0.000 -0.1701×10-3 -0.1418×10-5 0.5811×10-7
12 0.000 0.3248×10-3 -0.1827×10-5 0.1437×10-6
【表39】
【表40】
变焦透镜组数据
透镜组 第一面 焦距
1 1 -7.55
2 9 10.79
表41中显示了每个实施例的每个条件的值。
【表41】
从表41中可理解，实施例1至实施例10都满足条件(1)到(6)。而且，从像差图中可理解，适当地校正了各个像差。
工业实用性
本发明的变焦透镜系统在短焦距端处的快速f数大约为1.3，广半视角大约为75度，可实现大约3∶1的可用于高像素化的变焦比，并且能够实现高变焦比和广视角。
参考符号列表
G1具有负屈光力的第一透镜组
G2具有正屈光力的第二透镜组
10负透镜元件
11负透镜元件
12负透镜元件
13正透镜元件
14胶合透镜
20正透镜元件
21正透镜元件
22负透镜元件
23正透镜元件
24胶合透镜
S光阑
I成像面
OP滤光器
Claims (10)
1.一种变焦透镜系统，按照从物体开始的顺序包括具有负屈光力的第一透镜组、光阑以及具有正屈光力的第二透镜组，
其中，在从短焦距端向长焦距端变焦时，所述第一透镜组和所述第二透镜组在光轴方向移动以使所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离减小；
其中，所述第一透镜组按照从物体开始的顺序包括负透镜元件、负透镜元件、负透镜元件以及正透镜元件，
其中，所述第二透镜组按照从物体开始的顺序包括正透镜元件、正透镜元件、负透镜元件以及正透镜元件；以及
其中，满足下列条件(1)和(2)：
4.8<Σ1G/fw<6.0...(1)，以及
2.8<ΔX2G/fw<4.0...(2)，
其中，
Σ1G表示在所述光轴上从所述第一透镜组的最靠近物体侧表面到其最靠近图像侧表面的距离，
fw表示在所述短焦距端整个所述变焦透镜系统的焦距，以及
ΔX2G表示在所述短焦距端和所述长焦距端之间进行变焦时，所述第二透镜组的移动距离，
其中，从所述物体开始数所述第一透镜组的负第三透镜元件和从所述物体开始数所述第一透镜组的正第四透镜元件构成胶合透镜，以及
其中，满足下列条件(4)：
25<νN1G-νP1G...(4),
其中，
νN1G表示关于所述第一透镜组的所述胶合透镜内的负透镜元件的d线的阿贝数，以及
νP1G表示关于所述第一透镜组的所述胶合透镜内的正透镜元件的d线的阿贝数。
2.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足下列条件（3）：
0.5<|f1G/f2G|<0.8...(3)，
其中，
f1G表示所述第一透镜组的焦距，以及
f2G表示所述第二透镜组的焦距。
3.根据权利要求1或2所述的变焦透镜系统，其中，所述光阑设置于所述光轴上的固定位置，在变焦的过程中，所述光阑到成像面的距离不变。
4.根据权利要求1或2所述的变焦透镜系统，其中，从所述物体开始数所述第二透镜组的负第三透镜元件和从所述物体开始数所述第二透镜组的正第四透镜元件构成胶合透镜，以及
其中，满足下列条件(5)：
25<νP2G-νN2G...(5)，
其中，
νP2G表示关于所述第二透镜组的所述胶合透镜内的正透镜元件的d线的阿贝数，以及
νN2G表示关于所述第二透镜组的所述胶合透镜内的负透镜元件的d线的阿贝数。
5.根据权利要求3所述的变焦透镜系统，其中，从所述物体开始数所述第二透镜组的负第三透镜元件和从所述物体开始数所述第二透镜组的正第四透镜元件构成胶合透镜，以及
其中，满足下列条件(5)：
25<νP2G-νN2G...(5)，
其中，
νP2G表示关于所述第二透镜组的所述胶合透镜内的正透镜元件的d线的阿贝数，以及
νN2G表示关于所述第二透镜组的所述胶合透镜内的负透镜元件的d线的阿贝数。
6.一种变焦透镜系统，按照从物体侧开始的顺序包括具有负屈光力的第一透镜组、光阑以及具有正屈光力的第二透镜组，
其中，在从短焦距端向长焦距端变焦时，所述第一透镜组和所述第二透镜组在光轴方向移动以使所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离减小；
其中，所述第一透镜组按照从所述物体侧开始的顺序包括负透镜元件、负透镜元件、负透镜元件以及正透镜元件；
其中，所述第二透镜组按照从所述物体侧开始的顺序包括正透镜元件、正透镜元件、负透镜元件以及正透镜元件；以及
其中，满足下列条件(1)和(6)：
4.8<Σ1G/fw<6.0...(1)，以及
2.2<ΔX2G/(ft/fw)<3.2...(6)，
其中，
Σ1G表示在所述光轴上从所述第一透镜组的最靠近物体侧表面到其最靠近图像侧表面的距离，
fw表示在所述短焦距端整个所述变焦透镜系统的焦距（mm），以及
ΔX2G表示在所述短焦距端和所述长焦距端之间进行变焦时，所述第二透镜组的移动距离（mm），以及
ft表示在所述长焦距端整个所述变焦透镜系统的焦距（mm），
其中，从所述物体开始数所述第一透镜组的负第三透镜元件和从所述物体开始数所述第一透镜组的正第四透镜元件构成胶合透镜；以及
其中，满足下列条件(4)：
25<νN1G-νP1G...(4),
其中，
νN1G表示关于所述第一透镜组的所述胶合透镜内的负透镜元件的d线的阿贝数，以及
νP1G表示关于所述第一透镜组的所述胶合透镜内的正透镜元件的d线的阿贝数。
7.根据权利要求6所述的变焦透镜系统，其中，满足下列条件（3）：
0.5<|f1G/f2G|<0.8...(3)，其中
f1G表示所述第一透镜组的焦距，以及
f2G表示所述第二透镜组的焦距。
8.根据权利要求6或7所述的变焦透镜系统，其中，所述光阑设置于所述光轴上的固定位置，在变焦的过程中，所述光阑到成像面的距离不变。
9.根据权利要求6或7所述的变焦透镜系统，其中，从所述物体开始数所述第二透镜组的负第三透镜元件和从所述物体开始数所述第二透镜组的正第四透镜元件构成胶合透镜；以及
其中，满足下列条件(5)：
25<νP2G-νN2G...(5)，
其中，
νP2G表示关于所述第二透镜组的所述胶合透镜内的正透镜元件的d线的阿贝数，以及
νN2G表示关于所述第二透镜组的所述胶合透镜内的负透镜元件的d线的阿贝数。
10.根据权利要求8所述的变焦透镜系统，其中，从所述物体开始数所述第二透镜组的负第三透镜元件和从所述物体开始数所述第二透镜组的正第四透镜元件构成胶合透镜；以及
其中，满足下列条件(5)：
25<νP2G-νN2G...(5)，
其中，
νP2G表示关于所述第二透镜组的所述胶合透镜内的正透镜元件的d线的阿贝数，以及
νN2G表示关于所述第二透镜组的所述胶合透镜内的负透镜元件的d线的阿贝数。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140409 Termination date: 20200813 |