CN103620475B - 变焦镜头和成像设备 - Google Patents

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Abstract

[要解决的技术问题]为了在变焦镜头中减小总长度并获得宽的视场角和高的可变放大率的。[技术方案]该变焦镜头是通过从物体侧顺序地设置的下述透镜组构成的：具有正屈光力的第一透镜组(G1)；具有负屈光力的第二透镜组(G2)；具有正屈光力的第三透镜组(G3)；和具有负屈光力的第四透镜组(G4)。此外，该结构使得在从广角端至摄远端改变放大倍率时，所有的透镜组沿着光轴(Z)移动，使得第一透镜组(G1)和第二组(G2)之间的间距逐渐加宽，第二透镜组(G2)和第三透镜组(G3)之间的间距逐渐变窄，并且第三透镜(G3)和第四透镜组(G4)之间的间距逐渐加宽。此外，第四透镜组(G4)是通过从无物体侧顺序地设置具有正屈光力的透镜(41)、具有负屈光力的透镜(42)和具有正屈光力的透镜(43)构成的。

Description

变焦镜头和成像设备
技术领域
本发明涉及变焦镜头和成像设备。特别地，本发明涉及一种变焦镜头，该变焦镜头具有相对短的总长度、大视场角和高的可变放大率，并涉及装配有这种变焦镜头的成像设备。
背景技术
传统上，已知包括从物体侧顺序地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、具有正屈光力的第三透镜组和具有负屈光力的第四透镜组的变焦镜头，如在专利文献1至3中公开的那样。这种配置通过设置两个摄远型透镜组而有利于缩短变焦镜头的总长度。
背景技术文献
专利文献
专利文献1：
日本未审查专利公开No.H4-296809
专利文献2：
日本未审查专利公开No.2001-350093
(示例1)
专利文献3：
日本未审查专利公开No.2007-279622
发明内容
然而，专利文献1至3中公开的变焦镜头具有长的总长度，特别是在摄远端处。此外，广角端处的视野不够，特别是在专利文献1中公开的变焦镜头中。进一步，在专利文献2中公开的变焦镜头中可变放大率不够。再进一步，在专利文献3中公开的变焦镜头中广角端处的视野和可变放大率都不够。
已经考虑到前述情况中研发了本发明。本发明的目标是提供一种具有短的总长度、足够宽的视场角和高的可变放大率的变焦镜头。
本发明的变焦镜头基本上包括从物体侧顺序地设置的：
具有正屈光力的第一透镜组；
具有负屈光力的第二透镜组；
具有正屈光力的第三透镜组；和
具有负屈光力的第四透镜组；
在从广角端至摄远端改变放大倍率时，所有的透镜组沿着光轴移动，使得第一透镜组和第二组之间的距离逐渐变大，第二透镜组和第三透镜组之间的距离逐渐变小，并且第三透镜和第四透镜组之间的距离逐渐变大；并且
第四透镜组基本上包括从物体侧顺序地设置的具有正屈光力的透镜41、具有负屈光力的透镜42和具有正屈光力的透镜43。
在这里，表述“基本上包括第一透镜组...第二透镜组...第三透镜组...和第四透镜组”指示变焦镜头还可以包括实际上不具有任何倍率的透镜、除透镜之外的光学元件，如孔径光阑和盖玻璃，以及机械部件，如透镜法兰、透镜镜筒、成像元件、模糊修正机构等。这同样适用于表述“第四透镜组基本上包括透镜41...透镜42...和透镜43”。
说明的是，本发明的变焦镜头优选的是满足下述条件公式：
-2.0＜fw/f2＜-0.8(1)
-1.0＜fw/f4＜-0.2(2)
其中fw是整个系统在广角端处的焦距，f2是第二透镜组的焦距，f4是第四透镜组的焦距。
说明的是，在条件公式(1)和(2)中限定的范围之内的更理想的范围是：
-1.05＜fw/f2＜-0.85(1)’
-0.8＜fw/f4＜-0.5(2)’。
此外，本发明的变焦镜头优选的是满足下述条件公式：
0.6＜fw/f3＜1.5(3)
其中fw是整个系统在广角端处的焦距，f3是第三透镜组的焦距。
说明的是，在由条件公式(3)限定的条件内更理想的范围是：
0.6＜fw/f3＜1.0(3)’。
此外，优选的是本发明的变焦镜头满足下述条件公式：
-1.0＜fw/f4＜-0.2(2)
0.10＜fw/f1＜0.18(4)，
其中fw是整个系统在广角端处的焦距，f4是第四透镜组的焦距，以及f1是第一透镜组的焦距。
说明的是，在条件公式(2)和(4)中限定的范围之内的更理想的范围是：
-0.8＜fw/f4＜-0.5(2)’
0.14＜fw/f1＜0.18(4)’。
进一步，本发明的变焦镜头优选的是同时满足下述条件公式：
0.60＜fw/f3＜0.80(3)”
0.10＜fw/f1＜0.18(4)，
其中fw是整个系统在广角端处的焦距，f1是第一透镜组的焦距，f3是第三透镜组的焦距。
此外，优选的是，在本发明的变焦镜头中，透镜42和透镜43粘合在一起以形成粘合透镜。
在本发明的变焦镜头中，优选的是透镜42由具有比透镜41和透镜43的材料的折射率高的折射率的材料形成。
同时，成像设备包括本发明的上述变焦镜头。
根据本发明的变焦镜头基本上包括从物体侧顺序地设置的：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；和具有负屈光力的第四透镜组。也就是说，设置了两个摄远类型透镜组，并且因此可以缩短总长度。
此外，在根据本发明的变焦镜头中，在从广角端至摄远端改变放大倍率时，所有的透镜组沿着光轴移动，使得第一透镜组和第二组之间距离逐渐变大，第二透镜组和第三透镜组之间的距离逐渐变小，并且第三透镜和第四透镜组之间的距离逐渐变大。因此，可以恰当地平衡像差的修正和透镜组的移动量。从而，可以获得宽的视场角和高的可变放大率。
此外，第四透镜组基本上包括从物体侧顺序地设置的具有正屈光力的透镜41、具有负屈光力的透镜42和具有正屈光力的透镜43。因此，第四透镜组的屈光力可以增加，并且可以在抑制变焦镜头的总长度的同时令人满意地修正横向色像差和像散像差。
说明的是，如果本变焦镜头同时满足条件公式(1)和(2)，则可以获得下述有益效果。也就是说，条件公式(1)决定了第二透镜组相对于整个系统的屈光力分布。如果fw/f2的值小于或等于条件公式(1)中限定的下限，则第二透镜组的屈光力将变得过大，并且将变得难以令人满意地修正各种像差。反过来，如果fw/f2的值大于或等于条件公式(1)中限定的上限值，则第二透镜组的屈光力将变得过小，并且将变得难以获得高的可变放大率同时维持短的总长度。同时，条件公式(2)决定了第四透镜组相对于整个系统的屈光力分布。如果fw/f4的值小于或等于在条件公式(2)中限定的下限，则第四透镜组的屈光力将变得过大，并且畸变从中间焦距至摄远端将增加。反过来，如果fw/f4的值大于或等于在条件公式(2)中限定的上限，则第四透镜组的屈光力将变得过小，并且将变得难以获得高的可变放大率同时维持短的总长度。由于满足条件公式(1)和(2)，因此在本变焦镜头可以防止上述缺点。
在满足在条件公式(1)和(2)限定的范围之内的条件公式(1)’和(2)’的情况中，上述有益效果将变得更加突出。
在本发明的变焦镜头中，在满足条件公式(3)的情况中可以获得下述有益效果。也就是说，条件公式(3)决定了第三透镜组相对于整个系统的屈光力分布。如果fw/f3的值小于或等于条件公式(3)中限定的下限，则第三透镜组的屈光力将变得过小，并且将变得难以获得高的可变放大率同时维持短的总长度。反过来，如果fw/f3的值大于或等于条件公式(3)中限定的上限值，则第三透镜组的屈光力将变得过大，并且将变得难以令人满意地修正各种像差。在满足条件公式(3)的情况中可以防止上述缺点。
在满足在条件公式(3)中限定的范围之内的条件公式(3)’的情况中，上述有益效果将变得更加突出。
此外，在本发明的变焦镜头中，在满足条件公式(2)和(4)的情况中可以获得下述有益效果。也就是说，如果满足条件公式(2)，则可以获得前述效果。同时，条件公式(4)决定了第一透镜组相对于整个系统的屈光力分布。如果fw/f1的值小于或等于条件公式(4)中限定的下限，则第一透镜组的屈光力变得过小，并且将变得难以获得高的可变放大率同时维持短的总长度。反过来，如果fw/f1的值大于或等于条件公式(4)中限定的上限，则第一透镜组的屈光力将变得过大，并且将变得难以令人满意地修正各种像差。在满足条件公式(4)的情况中可以防止上述缺点。
此外，在本发明的变焦镜头同时满足条件公式(3)”和(4)的情况中，可以获得下述效果。即通过满足条件公式(3)”获得的有益效果与通过满足条件公式(3)和(3)’获得的有益效果基本上相同，条件公式(3)和(3)’同样地决定fw/f3的值的范围。然而，有益效果变得更突出。同时，在满足条件公式(4)的情况中可以获得与上述有益效果相同的效果。
此外，在本变焦镜头中，在透镜42和透镜43粘合在一起以构成粘合透镜的情况中，可以防止引起全反射的周边光线，同时每个透镜的屈光力增加，这是理想的。
在透镜42由具有比透镜41和透镜43的材料的折射率高的折射率的材料形成的情况中，可以以简单的方式加宽视场角。
同时，本发明的成像设备装配有本发明的呈现上述有益效果的变焦镜头。因此，本发明的成像设备的镜头部分可以被最小化，并且能够以宽的视场角和高的可变放大率进行成像。
附图说明
图1是图示根据本发明的第一实施例的变焦镜头的透镜配置的剖视图。
图2是图示根据本发明的第二实施例的变焦镜头的透镜配置的剖视图。
图3是图示根据本发明的第三实施例的变焦镜头的透镜配置的剖视图。
图4是图示根据本发明的第四实施例的变焦镜头的透镜配置的剖视图。
图5是图示根据本发明的第五实施例的变焦镜头的透镜配置的剖视图。
图6是图示根据本发明的第六实施例的变焦镜头的透镜配置的剖视图。
图7(A)至(L)是图示第一实施例的变焦镜头的各种像差的示意图。
图8(A)至(L)是图示第二实施例的变焦镜头的各种像差的示意图。
图9(A)至(L)是图示第三实施例的变焦镜头的各种像差的示意图。
图10(A)至(L)是图示第四实施例的变焦镜头的各种像差的示意图。
图11(A)至(L)是图示第五实施例的变焦镜头的各种像差的示意图。
图12(A)至(L)是图示第六实施例的变焦镜头的各种像差的示意图。
图13是示意性地图示根据本发明的一种实施例的成像设备的示意图。
具体实施方式
以后，将参照附图详细地描述本发明的实施例。图1是图示根据本发明的一种实施例的变焦镜头的配置的剖视图，并对应于随后将被描述的示例1的变焦镜。图2至图6是图示根据本发明的其它实施例的变焦镜头的配置的剖视图，并对应于随后将被描述的示例2至6的变焦镜头。图1至图11中图示的实施例的基本结构相同，除了在图3的实施例中第三透镜组G3由两个透镜构成。图示所述配置的方式也相同。因此，将主要参照图1描述根据本发明的实施例的变焦镜头。说明的是，稍后将详细描述图3中图示的示例的第三透镜组G3。
在图1中，左侧是物体侧，右侧是图像侧。图1的(A)图示处于在广角端处向无穷远处聚焦的状态(最短焦距状态)的光学系统的布置。图1的(B)图示处于在广角端和摄远端之间的中间的位置处向无穷远处聚焦的状态的光学系统的布置。图1的(C)图示处于在摄远端处向无穷远处聚焦的状态(最长焦距状态)的光学系统的布置。这同样适用于随后将被描述的图2至6。
根据本发明的实施例的变焦镜头中的每一个包括从物体侧顺序地布置的具有正屈光力的第一透镜组G1、具有负屈光力的第二透镜组G2、具有正屈光力的第三透镜组G3和具有负屈光力的第四透镜组G4。孔径光阑St被包括在第三透镜组G3中。在附图中图示的孔径光阑St没有必要表示它的尺寸或形状，而是仅表示它在光轴Z上的位置。
说明的是，图1图示了其中平行板光学构件PP设置在第四透镜组G4和成像表面Sim之间的示例。近来的成像设备采用3CCD格式，其中CCD用于每种颜色，以改善图像质量。为了与采用3CCD格式的成像设备兼容，诸如分色棱镜之类的分色光学系统可以插入镜头系统和成像表面Sim之间。此外，当变焦镜头应用于成像设备时，优选的是，根据该镜头将安装在其上的相机的结构，将各种滤光片，诸如盖玻璃、红外截止滤色片和低通滤色片，设置在光学系统和成像表面Sim之间。在假设存在盖玻璃、各种类型的滤色片等的情况下，设置了光学构件PP。
该变焦镜头被构造成使得所有透镜组，即，第一透镜组G1至第四透镜组G4，在改变放大倍率时沿着光轴Z移动。更具体地，当从广角端至摄远端改变放大倍率时，第一透镜组G1单调地移向物体侧，第二透镜组G2沿着弯曲轨迹移向成像表面Sim侧，第三透镜组G3单调地移向物体侧，孔径光阑St与第三透镜组G3一体地移动，第四透镜组G4沿着弯曲轨迹移向物体侧。结果，第一透镜组G1和第二组G2之间的距离逐渐变大，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离逐渐变小，并且第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离逐渐变大。
说明的是，在图1中，第一透镜组G1至第四透镜组G4在从广角端至中间位置改变放大倍率时的运动轨迹由图1的(A)和(B)之间的实心箭头指示。此外，第一透镜组G1至第四透镜组G4在从中间位置至摄远端改变放大倍率时的运动轨迹由图1的(B)和(C)之间的实心箭头指示。然而，透镜组的运动不限于图1中图示的那些运动。第一透镜组G1和第三透镜组G3可以沿着弯曲轨迹移动而不是单调移动，第二透镜组G2可以线性地移动，只要当从广角端至摄远端改变放大倍率时，第一透镜组和第二组之间的距离逐渐变大，第二透镜组和第三透镜组之间的距离逐渐变小，并且第三透镜组和第四透镜组之间的距离逐渐变大。
第一透镜组G1由从物体侧顺序地布置的具有负屈光力的第一透镜L11、具有正屈光力的第二透镜L12和具有正屈光力的第三透镜L13构成。在这里，第一透镜L11可以是负弯月透镜，第二透镜L12可以是双凸透镜，第三透镜L13可以是正弯月透镜，如在图1中图示的示例中一样。
第二透镜组G2由从物体侧顺序地布置的具有负屈光力的第四透镜21、具有负屈光力的第五透镜L22和具有正屈光力的第六透镜L23构成。在这里，第四透镜L21和第五透镜L22可以是双凹透镜，第六透镜L23可以是双凸透镜，如在图1中图示的示例中一样。
第三透镜组G3由从物体侧顺序地布置的具有正屈光力的第七透镜L31、具有负屈光力的第八透镜L32和具有正屈光力的第九透镜L33构成。在这里，第七透镜31可以是双凸透镜，第八透镜L32可以是负弯月透镜，第九透镜L33可以是双凸透镜，如在图1中图示的示例中一样。
第四透镜组G4由从物体侧顺序地布置的具有正屈光力的第十透镜L41、具有负屈光力的第十一透镜L42和具有正屈光力的第十二透镜L43构成。说明的是，第十透镜L41、第十一透镜42和第十二透镜L42分别如在本发明中限定的透镜41、透镜42和透镜43。在这里，第十透镜L41可以是双凸透镜，第十一透镜L42可以是双凹透镜，第十二透镜L43可以是双凸透镜，如在图1中图示的示例中一样。
说明的是，第四透镜组G4的第十一透镜L42和第十二透镜L43彼此粘合以构成粘合透镜。
说明的是，图3的实施例在于，其中从第三透镜组G3中省略了第九透镜L33，并且与上文关于其它结构描述的配置相同。
本变焦镜头满足条件公式：
-2.0＜fw/f2＜-0.8(1)
-1.0＜fw/f4＜-0.2(2)
其中fw整个系统在广角端处的焦距，f2是第二透镜组G2的焦距，f4是第四透镜组的焦距。
说明的是，随后将参照表1至19描述各实施例的数值的示例。例如，在关于表2的项f的“广角端”栏中示出示例1的整个系统在广角端处的焦距fw。在表5的同一栏中示出示例2的整个系统在广角端处的焦距fw。这同样适用于以后将被描述的所有示例。
针对每个示例，表19示出与条件公式(1)和(2)相关的fw/f2和fw/f4的值，以及与条件公式(3)和(4)相关的fw/f3和fw/f1的值。
如表19中所示，本变焦镜头满足在由条件公式(1)和(2)限定的范围内的下述条件公式：
-1.05＜fw/f2＜-0.85(1)’
-0.8＜fw/f4＜-0.5(2)’。
此外，本变焦镜头满足下述条件公式：
0.6＜fw/f3＜1.5(3)
其中fw是整个系统在广角端处的焦距，f3是第三透镜组G3的焦距。
此外，本变焦镜头满足在由条件公式(3)限定的范围内的下述条件公式：
0.6＜fw/f3＜1.0(3)’。
此外，本变焦镜头同时满足下述两个条件公式：
-1.0＜fw/f4＜-0.2(2)
0.10＜fw/f1＜0.18(4)
其中fw是整个系统在广角端处的焦距，f4是第四透镜组的焦距，f1是第一透镜组G1的焦距。
此外，本变焦透镜满足在由条件公式(2)和(4)限定的范围内的下述条件公式：
-0.8＜fw/f4＜-0.5(2)’
0.14＜fw/f1＜0.18(4)’。
此外，本变焦透镜满足下述条件公式：
0.60＜fw/f3＜0.80(3)”
0.10＜fw/f1＜0.18(4)
其中fw是整个系统在广角端处的焦距，f1是第一透镜组G1的焦距，f3是第三透镜组G3的焦距。
此外，在本变焦镜头中，第十一透镜L42由具有比第十透镜L41和第十二透镜L43的材料的折射率高的折射率的材料形成。也就是说，在示例1中，例如，第十一透镜L42、第十透镜L41和第十二透镜L43的折射率分别是1.88300、1.50957和1.58144(参照随后将被描述的表1)。
以后，将描述本变焦镜头的操作和有益效果。首先，本变焦镜头包括从物体侧顺序地设置的：具有正屈光力的第一透镜组G1；具有负屈光力的第二透镜组G2；具有正屈光力的第三透镜组G3；和具有负屈光力的第四透镜组G4。也就是说，设置两个摄远类型透镜组，并且因此可以缩短总长度。
此外，在本变焦镜头中，所有的透镜组G1至G4沿着光轴Z移动，使得在从广角端至摄远端改变放大倍率时，第一透镜组和第二组之间的距离逐渐变大，第二透镜组和第三透镜组之间的距离逐渐变小，并且第三透镜组和第四透镜组之间的距离逐渐变大。因此，可以恰当地平衡像差的修正和透镜组的移动量。从而，可以获得宽的视场角和高的可变放大率。
进一步，在本变焦镜头中，第四透镜组G4包括从物体侧顺序地设置的具有正屈光力的第十透镜L41、具有负屈光力的第十一透镜L42和具有正屈光力的第十二透镜L43。因此，第四透镜组的屈光力可以增加，并且可以在抑制变焦镜头的总长度的同时令人满意地修正横向色像差和像散像差。
此外，本变焦镜头同时满足条件公式(1)和(2)。因此，可以获得下述有益效果。也就是说，条件公式(1)决定了第二透镜组G2相对于整个系统的屈光力分布。如果fw/f2的值小于或等于条件公式(1)中限定的下限，则第二透镜组G2的屈光力将变得过大，并且将变得难以令人满意地修正各种像差。反过来，如果fw/f2的值大于或等于条件公式(1)中限定的上限值，则第二透镜组G2折的射本领将变得过小，并且将变得难以获得高的可变放大率同时维持短的总长度。同时，条件公式(2)决定了第四透镜组G4相对于整个系统的屈光力分布。如果fw/f4的值小于或等于在条件公式(2)中限定的下限，则第四透镜组G4的屈光力将变得过大，并且畸变从中间焦距至摄远端将增加。反过来，如果fw/f4的值大于或等于在条件公式(2)中限定的上限，则第四透镜组G4的屈光力将变得过小，并且将变得难以获得高的可变放大率同时维持短的总长度。由于满足条件公式(1)和(2)，因此在本变焦镜头可以防止上述缺点。
由于满足在条件公式(1)和(2)限定的范围之内的条件公式(1)’和(2)’，因此上述有益效果在本变焦镜头中更加突出。
本变焦镜头满足条件公式(3)。因此，可以获得下述有益效果。也就是说，条件公式(3)决定了第三透镜组G3相对于整个系统的屈光力分布。如果fw/f3的值小于或等于条件公式(3)中限定的下限，则第三透镜组G3的屈光力将变得过小，并且将变得难以获得高的可变放大率同时维持短的总长度。反过来，如果fw/f3的值大于或等于条件公式(3)中限定的上限值，则第三透镜组G3的屈光力将变得过大，并且将变得难以令人满意地修正各种像差。本变焦镜头满足条件公式(3)，并且因此可以防止上述缺点。
由于满足在条件公式(3)中限定的范围之内的条件公式(3)’，因此上述有益效果在本变焦镜头中更加突出。
此外，本变焦镜头同时满足条件公式(2)和(4)。因此，可以获得与条件公式(2)相关的有益效果，并且通过满足条件公式(4)可以获得下述有益效果。也就是说，条件公式(4)决定了第一透镜组G1相对于整个系统的屈光力分布。如果fw/f1的值小于或等于条件公式(4)中限定的下限，则第一透镜组G1的屈光力变得过小，并且将变得难以获得高的可变放大率同时维持短的总长度。反过来，如果fw/f1的值大于或等于条件公式(4)中限定的上限，则第一透镜组G1的屈光力将变得过大，并且将变得难以令人满意地修正各种像差。本镜头满足条件公式(4)，并且因此可以防止上述缺点。
此外，本发明的变焦镜头同时满足条件公式(3)”和(4)。因此，可以获得下述有益效果。即，通过满足条件公式(3)”获得的有益效果与通过满足条件公式(3)和(3)’获得的有益效果基本上相同，条件公式(3)和(3)’同样地决定fw/f3的值的范围。然而，有益效果变得更突出。同时，由于满足条件公式(4)，因此可以获得与上述有益效果相同的有益效果。
此外，在本变焦镜头中，第四透镜组G4的第十一透镜L42和第十二透镜L43粘合在一起以构成粘合透镜。因此，可以防止引起全反射的周边光线，同时每个透镜的屈光力增加。
在本发明的变焦镜头中，可以以简单的方式加宽视场角，因为第十一透镜L42由具有比第十透镜L41和第十二透镜L43的材料的折射率高的折射率的材料形成。
接下来，将描述本发明的变焦镜头的数值的示例。在图1至6中分别图示了示例1至6的变焦镜头的透镜的横截面。关于示例1的变焦镜头，在表1中示出基本透镜数据，在表2中示出与变焦相关的数据，在表3中示出非球面表面数据。类似地，在表至表18中示出示例2至6的变焦镜头的基本透镜数据、与变焦相关的数据和非球面表面数据。以后，将针对与示例1相关的表描述表中的项目的含义。这同样适用于与示例2至6相关的表。
在表1的基本透镜数据中，在Si栏示出从物体侧向图像侧顺序地增加的第i(i＝1，2，3，...)个透镜表面编号，其中最靠近物体侧的透镜表面被指定为第一个表面。在Ri栏中示出第i个表面的曲率半径，在Ri栏中示出第i个表面和第i+1个表面之间沿着光轴Z的距离。说明的是，曲率半径的符号在表面形状向着物体侧突出时是正的，在表面形状向着图像侧突出时是负的。
在基本透镜数据中，项目Ndj表示从物体侧至图像侧顺序地增加的第j(j＝1，2，3，...)个构成元件关于d线(波长：587.6nm)的折射率，其中最靠近物体侧的透镜被指定为第一个构成元件。项目vdj表示第j个构成元件关于d线的阿贝数。说明的是，孔径光阑St也包括在基本透镜数据中，并且对应于孔径光阑St的表面的曲率半径被示出为“∞”(孔径光阑)。
表1的基本透镜数据中的D5，D10，D16和D21是表面之间的在改变放大倍率时变化的距离。D5是第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离，D10是第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离，D16是第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离，D21是第四透镜组G4和光学构件PP之间的距离。说明的是，在示出关于示例3的表7中，D14是第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离，D19是第四透镜组G4和光学构件PP之间的距离。此外，Bf表示后焦距。
与变焦相关的表2的数据示出整个系统的焦距(f)、F值(Fno.)和全视场角(2ω)、以及在广角端、中间位置和摄远端处表面之间的在改变放大倍率时变化的距离(D5，D10，D16和D21)的值。说明的是，在示出关于示例2的表8中，表面之间的在改变放大倍率时变化的距离被示出为D5，D10，D14和D19.
在表1的透镜数据中，非球面表面的表面编号由标记“*”表示，并且近轴区域的曲率半径被示出为非球面表面的曲率半径。表3的非球面表面数据示出非球面表面的表面编号和与每个非球面表面相关的非球面表面系数。在表3的非球面表面数据的数值中，“E-n(n：整数)”表示“·10-n”。说明的是，非球面表面系数是下述非球面表面公式中的系数K和Am(m＝3，4，5，...，12)：
Zd＝C·h2/{1+(1-K·C2·h2)1/2}+∑Am·hm
其中：Zd是非球面表面的深度(从非球面表面上具有高度h的点至接触非球面表面的顶点的垂直于光轴的平面的法线的长度)，h是高度(从光轴至透镜的表面的距离)，C是近轴曲率半径的倒数，A和Am是非球面表面系数(m＝1，2，3，...，12)。
下述表示出被四舍五入到预定数位的数值。在下述表的数据中，度用作角度的单位，mm用作长度的单位。然而，光学系统能够被按比例地放大或按比例地缩小和利用。因此，可以采用其它合适的单位。
表1
示例1：基本透镜数据
*：非球面表面
表2
示例1：与变焦相关的数据
项目 广角端 中间位置 摄远端
f 5.661 17.903 56.614
Fno. 2.83 4.54 5.91
2ω 70.4 5.2 8.08
D5 1.000 8.985 16.623
D10 14.726 7.235 0.800
D16 3.112 3.456 5.566
D21 1.000 5.887 6.897
表3
示例1：非球面表面系数
表面编号 14 15 17 18
K 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000
A3 -2.0689E-03 - - -7.4573E-03
A4 3.8147E-03 -1.6570E-03 -2.2611E-03 1.0013E-02
A5 -9.2052E-03 - - -2.4553E-02
A6 7.7691E-03 -3.7118E-05 -7.4913E-04 3.7743E-02
A7 -4.0019E-03 - - -4.3187E-02
A8 1.2109E-03 -4.9440E-06 2.9531E-04 2.8636E-02
A9 -2.0417E-04 - - -9.6849E-03
A10 1.4526E-05 -1.2738E-08 -5.0926E-05 1.2812E-03
表4
示例2：基本透镜数据
*：非球面表面
表5
示例2：与变焦相关的数据
项目 广角端 中间位置 摄远端
f 5.582 17.653 55.824
Fno. 3.08 4.48 5.83
2ω 71.2 5.6 8.2
D5 1.000 9.285 17.341
D10 14.860 7.208 0.800
D16 2.976 3.322 5.200
D21 1.000 5.706 6.545
表6
示例2：非球面表面系数
表面编号 14 15 17 18
K 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000
A4 -2.6711E-03 -2.0109E-03 -1.8826E-03 -4.6163E-03
A6 -8.0942E-05 -5.3296E-05 -4.0225E-04 -6.7027E-04
A8 -9.8763E-06 -6.1076E-06 1.6106E-04 2.5131E-04
A10 2.4835E-08 -1.4527E-08 -2.3690E-05 -4.0598E-05
表7
示例3：基本透镜数据
*：非球面表面
表8
示例3：与变焦相关的数据
项目 广角端 中间位置 摄远端
f 5.593 17.687 55.932
Fno. 3.08 4.49 5.84
2ω 71.2 5.4 8.18
D5 1.000 9.965 17.015
D10 14.597 7.158 0.800
D14 3.120 3.430 4.878
D19 1.092 5.166 7.149
表9
示例3：非球面表面系数
表面编号 11 15 16
K 1.0000 1.0000 1.0000
A4 -1.0071E-03 -7.7010E-05 -2.4944E-03
A6 -1.7854E-05 -4.4050E-04 -9.7573E-04
A8 -1.5312E-06 1.8921E-04 4.2773E-04
A10 3.7732E-08 -2.2850E-05 -6.0655E-05
表10
示例4：基本透镜数据
*：非球面表面
表11
示例4：与变焦相关的数据
项目 广角端 中间位置 摄远端
f 5.700 18.025 57.000
Fno. 3.14 4.57 5.95
2ω 70.2 5.0 8.02
D5 1.000 9.483 17.190
D10 14.051 7.069 0.800
D16 2.858 3.243 5.645
D21 1.000 5.791 5.967
表12
示例4：非球面表面系数
表面编号 14 15 17 18
K 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000
A4 -2.7283E-03 -2.1122E-03 -2.7233E-03 -5.7286E-03
A6 -1.3714E-04 -9.7241E-05 -2.7323E-04 -4.1494E-04
A8 1.0859E-06 1.5598E-06 1.3839E-04 1.8439E-04
A10 -6.7908E-07 -4.9997E-07 -2.7859E-05 -3.6551E-05
表13
示例5：基本透镜数据
*：非球面表面
表14
示例5：与变焦相关的数据
表15
示例5：非球面表面系数
表面编号 14 15 17 18
K 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000
A4 -3.8405E-03 -2.8694E-03 -2.9115E-03 -5.2690E-03
A6 -1.3958E-04 -7.2667E-05 -5.0751E-04 -7.2145E-04
A8 -7.6842E-06 -4.8401E-06 2.5973E-04 3.0111E-04
A10 -4.9320E-07 -3.8090E-07 -4.5429E-05 -5.2736E-05
表16
示例6：基本透镜数据
*：非球面表面
表17
示例6：与变焦相关的数据
项目 广角端 中间位置 摄远端
f 5.326 16.842 53.260
Fno. 2.936 4.928 5.958
2ω 73.8 26.8 8.6
D5 1.000 8.309 17.969
D10 15.885 7.172 0.800
D16 2.786 3.153 4.832
D21 1.000 6.029 6.626
表18
示例6：非球面表面系数
表面编号 14 15 17 18
K 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000
A4 -3.8405E-03 -2.8694E-03 -2.9115E-03 -5.2690E-03
A6 -1.3958E-04 -7.2667E-05 -5.0751E-04 -7.2145E-04
A8 -7.6842E-06 -4.8401E-06 2.5973E-04 3.0111E-04
A10 -4.9320E-07 -3.8090E-07 -4.5429E-05 -5.2736E-05
表19示出对应于示例1至6的变焦镜头的条件公式(1)至(4)的值。表19中的值与d线相关。
表19
在图7的(A)至(D)中分别图示了示例1的变焦镜在广角端处的球面像差、像散、畸变和横向色像差。在图7的(E)至(H)中分别图示了示例1的变焦镜头在中间位置处的球面像差、像散、畸变和横向色像差。在图7的(I)至(L)中分别图示了示例1的变焦镜头在摄远端处的球面像差、像散、畸变和横向色像差。
图示像差的每个示意图采用d线(波长：587.6nm)作为标准。然而，在图示球面像差的示意中，还示出了与460.0nm和615.0nm波长相关的像差。此外，图示横向色像差的示意图还示出了与460.0nm和615.0nm相关的像差。在图示像散像差的示意图中，沿径向方向的像差由实线表示，而沿切向方向的像差由虚线指示。在图示球面像差的示意图中，“Fno.”表示F值。在图示像差的其它实施例中，ω表示半视场角。
类似地，在图8的(A)至(L)中图示了示例2的变焦镜头的像差。此外，在图9至图12中图示了示例3至11的变焦镜头的像差。
说明的是，图1图示其中光学构件PP设置在镜头系统和成像表面之间的示例。可替换地，各种滤光片，如低通滤色片和截断特定波长带的滤色片，可以设置在透镜之间。作为另一种替换，具有与各种滤光片相同功能的涂层可以给予透镜的表面。
接下来，将描述根据本发明的一种实施例的成像设备。图13是示意性地图示根据本发明的实施例的成像设备10的示意图，该成像设备10采用本发明的实施例的变焦镜头1。成像设备可以是监视相机、摄像机、电子照相机等。
图13中图示的成像设备10装配有：变焦镜头1；朝向变焦镜头1的图像侧设置的滤色片2；捕获对象的由变焦镜头1聚焦的图像的成像元件3；处理从成像元件2输出的信号的信号处理部4；改变变焦镜头1的放大倍率的放大控制部5；和进行焦距调整的焦距控制部6。
变焦镜头1包括具有正屈光力的第一透镜组G1、具有负屈光力的第二透镜组G2、具有正屈光力的第三透镜组G3、和具有负屈光力的第四透镜组G4。在变焦镜头1中，所有的透镜组在从广角端至摄远端改变放大倍率时沿着光轴Z移动，使得第一透镜组G1和第二组G2之间的距离逐渐变大，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离逐渐变小，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离逐渐变大。说明的是，在图13中示意性地图示了透镜组。
成像元件3捕获由变焦镜头1形成的光学图像并输出电信号。其成像表面被设置成与变焦镜头1的成像平面匹配。CCD、CMOS等可以用作成像元件3.
成像设备装配有根据本发明的变焦镜头1。因此，其镜头部分可以被最小化，并且变得能够以宽的视场角和高的可变放大率进行成像。
说明的是，虽然图13中未图示，但成像设备10还可以设置有模糊修正机构，其沿着垂直于光轴Z的方向移动构成第二透镜组G3的一部分的具有正屈光力的透镜或整个第三透镜组G3，以修正由振动或抖动的手引起的获得图像的模糊。此外，将被移动的透镜组不限于第三透镜组。另一个透镜组的整体或一部分可以沿着垂直于光轴Z的方向移动，以修正由振动或抖动的手引起的获得图像的模糊。作为另一种替换，可以移动成像元件3，而不是透镜。
已经参照施例及其示例描述了本发明。然而，本发明不限于上述实施例和示例，并且多种修改是可行的。例如，曲率半径、表面之间的距离、折射率、阿贝数和非球面系数等的值不限于联系示例指示的数值，并且可以是其它值。

Claims (9)

1.一种变焦镜头，包括从物体侧顺序地设置的：
具有正屈光力的第一透镜组；
具有负屈光力的第二透镜组；
具有正屈光力的第三透镜组；和
具有负屈光力的第四透镜组；
在从广角端至摄远端改变放大倍率时，所有的透镜组沿着光轴移动，使得第一透镜组和第二组之间的距离逐渐变大，第二透镜组和第三透镜组之间的距离逐渐变小，并且第三透镜和第四透镜组之间的距离逐渐变大；
第四透镜组包括从物体侧顺序地设置的具有正屈光力的第一透镜、具有负屈光力的第二透镜和具有正屈光力的第三透镜；并且
该变焦镜头满足下述条件公式：
0.6＜fw/f3＜1.0(3)’，
其中fw是整个系统在广角端处的焦距，以及f3是第三透镜组的焦距。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，该变焦镜头满足下述条件公式：
-2.0＜fw/f2＜-0.8(1)
-1.0＜fw/f4＜-0.2(2)
其中fw是整个系统在广角端处的焦距，f2是第二透镜组的焦距，以及f4是第四透镜组的焦距。
3.根据权利要求2所述的变焦镜头，该变焦镜头满足下述条件公式中的至少一个：
-1.05＜fw/f2＜-0.85(1)’
-0.8＜fw/f4＜-0.5(2)’。
4.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，该变焦镜头满足下述条件公式：
0.60＜fw/f3＜0.80(3)”
0.10＜fw/f1＜0.18(4)
其中fw是整个系统在广角端处的焦距，f1是第一透镜组的焦距，以及f3是第三透镜组的焦距。
5.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，该变焦镜头满足下述条件公式：
-1.0＜fw/f4＜-0.2(2)
0.10＜fw/f1＜0.18(4)
其中fw是整个系统在广角端处的焦距，f4是第四透镜组的焦距，以及f1是第一透镜组的焦距。
6.根据权利要求5所述的变焦镜头，该变焦镜头满足下述条件公式中的至少一个：
-0.8＜fw/f4＜-0.5(2)’
0.14＜fw/f1＜0.18(4)’。
7.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中：
第二透镜和第三透镜粘合在一起以形成粘合透镜。
8.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中：
第二透镜由具有高于第一透镜和第三透镜的材料的折射率的折射率的材料形成。
9.一种成像设备，包括根据权利要求1-8中任一项所述的变焦镜头。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103487913A (zh) * 2012-06-11 2014-01-01 苏州莱能士光电科技有限公司 超大像面日夜两用型高分辨率变焦镜头
JP6708262B2 (ja) * 2016-11-21 2020-06-10 株式会社ニコン 変倍光学系、光学機器および撮像機器
CN110018554B (zh) * 2019-03-15 2024-03-26 广东奥普特科技股份有限公司 一种广角机器视觉镜头

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60178421A (ja) * 1984-02-27 1985-09-12 Canon Inc コンパクトなズ−ムレンズ
JPH04296809A (ja) * 1991-03-27 1992-10-21 Olympus Optical Co Ltd ズームレンズ
JPH05303034A (ja) * 1991-10-21 1993-11-16 Asahi Optical Co Ltd ズームレンズ
JPH08160301A (ja) * 1994-12-06 1996-06-21 Olympus Optical Co Ltd ズームレンズ
JPH10148758A (ja) * 1996-11-19 1998-06-02 Asahi Optical Co Ltd 望遠ズームレンズ
JP2004020898A (ja) * 2002-06-17 2004-01-22 Pentax Corp ズームレンズ系
CN101211000A (zh) * 2006-12-28 2008-07-02 富士能株式会社 望远透镜
CN101334517A (zh) * 2004-03-30 2008-12-31 株式会社尼康 变焦透镜系统
CN101557466A (zh) * 2008-04-11 2009-10-14 奥林巴斯映像株式会社 变焦透镜和装配有该变焦透镜的图像拾取装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4667257A (en) 1985-11-18 1987-05-19 Chan Industries, Inc. Disk drive and centering mechanism for microfloppy disk drive
JP3598971B2 (ja) 2000-04-07 2004-12-08 ミノルタ株式会社 撮像レンズ装置
JP4911679B2 (ja) 2006-04-12 2012-04-04 オリンパスイメージング株式会社 ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60178421A (ja) * 1984-02-27 1985-09-12 Canon Inc コンパクトなズ−ムレンズ
JPH04296809A (ja) * 1991-03-27 1992-10-21 Olympus Optical Co Ltd ズームレンズ
JPH05303034A (ja) * 1991-10-21 1993-11-16 Asahi Optical Co Ltd ズームレンズ
JPH08160301A (ja) * 1994-12-06 1996-06-21 Olympus Optical Co Ltd ズームレンズ
JPH10148758A (ja) * 1996-11-19 1998-06-02 Asahi Optical Co Ltd 望遠ズームレンズ
JP2004020898A (ja) * 2002-06-17 2004-01-22 Pentax Corp ズームレンズ系
CN101334517A (zh) * 2004-03-30 2008-12-31 株式会社尼康 变焦透镜系统
CN101211000A (zh) * 2006-12-28 2008-07-02 富士能株式会社 望远透镜
CN101557466A (zh) * 2008-04-11 2009-10-14 奥林巴斯映像株式会社 变焦透镜和装配有该变焦透镜的图像拾取装置

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Publication number Publication date
CN103620475A (zh) 2014-03-05
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