CN104122660B - 变焦透镜和包括它的图像拾取装置 - Google Patents

变焦透镜和包括它的图像拾取装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104122660B
CN104122660B CN201410169546.XA CN201410169546A CN104122660B CN 104122660 B CN104122660 B CN 104122660B CN 201410169546 A CN201410169546 A CN 201410169546A CN 104122660 B CN104122660 B CN 104122660B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
lens unit
zoom
refracting power
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410169546.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104122660A (zh
Inventor
中原诚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Publication of CN104122660A publication Critical patent/CN104122660A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104122660B publication Critical patent/CN104122660B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/16—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
    • G02B15/177—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a negative front lens or group of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • G02B15/1445—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being negative
    • G02B15/144503—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being negative arranged -+--
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • G02B15/1445—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being negative
    • G02B15/144507—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being negative arranged -++-
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • G02B15/1445—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being negative
    • G02B15/144511—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being negative arranged -+-+
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/22—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with movable lens means specially adapted for focusing at close distances

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

本发明涉及变焦透镜和包括它的图像拾取装置。一种变焦透镜从物侧到像侧依次包含：分别具有负折光力和正折光力的第一透镜单元和第二透镜单元；中间透镜组；和具有正折光力的最后透镜单元，其中，中间透镜组包含具有负折光力并在从无限远向近距离的聚焦期间向像侧移动的聚焦透镜单元，相邻的透镜单元之间的间隔在变焦和聚焦中的至少一个期间改变，并且，最后透镜单元的焦距fimg、聚焦透镜单元的焦距ff和整个系统在广角端处的焦距fw被适当地配置。

Description

变焦透镜和包括它的图像拾取装置
技术领域
本发明涉及变焦透镜，并且，例如，适用于诸如视频照相机、数字照相机、TV照相机、监视照相机和卤化银胶片照相机的图像拾取装置的图像拾取光学系统。
背景技术
希望在图像拾取装置中采用的图像拾取光学系统是具有宽视角并在整个变焦范围上具有高的光学性能以支持更宽的成像条件的小型变焦透镜。作为在其整个系统上实现小型化并有利于实现宽视角的变焦透镜，包含被布置为最接近物体的具有负折光力的透镜单元的负引导型变焦透镜是已知的。作为负引导型宽视角的变焦透镜，从物侧到像侧依次包含具有负折光力、正折光力、负折光力和正折光力的透镜单元并且为了变焦改变相邻的透镜单元之间的间隔的四单元变焦透镜是已知的。
在该四单元变焦透镜中，在望远端变焦位置处，第一透镜单元和第二透镜单元构成总体具有正折光力的透镜组，并且，整个光学系统可以是望远型。因此，望远端处的焦距可增加。具有聚焦透镜单元的内部聚焦型四单元变焦透镜是已知的，该聚焦透镜单元被布置于像侧以实现四单元变焦透镜中的聚焦透镜单元的小型化和轻重量化。例如，在日本专利申请公开No.2006-58584、美国专利No.7777967和日本专利申请公开No.2001-343584中公开了这种透镜。
并且，从物侧到像侧依次包含分别具有负折光力、正折光力、正折光力、负折光力和正折光力的第一到第五透镜单元且为了变焦移动各透镜单元的五单元变焦透镜是已知的。例如，在日本专利申请公开No.H07-306362中公开了这种透镜。
负引导型变焦透镜关于孔径光阑具有透镜配置非对称性。因此，难以校正各种像差。例如，聚焦期间的像差的变化大。因此，难以实现高的光学性能。
特别是对于高速聚焦，使用比第一透镜单元接近图像的小型化和重量轻化的透镜单元以实现聚焦的内部聚焦型具有增加聚焦期间的像差变化的趋势。为了对于上述的四单元变焦透镜和五单元变焦透镜实现宽视角以及小型化并通过使用小型化和重量轻化的透镜单元实现高速聚焦，适当地配置透镜单元的折光力和透镜配置是重要的。
例如，如果聚焦透镜单元和最后透镜单元的折光力不被适当地配置，那么变得难以在整个变焦范围上实现宽视角和高的光学性能并执行高速聚焦的同时实现整个系统的小型化。另外，聚焦期间的成像倍率的大的变化在聚焦期间不利地改变在图像拾取范围中反映的区域。特别地，当拍摄移动图像时，背景物体在聚焦被照体的过程中在聚焦期间进出取景框。由于可容易地观察到变化，因此这是不利的。
并且，特别地，具有宽视角的变焦透镜一般具有比望远透镜高的场深。因此，被照体不容易模糊，由此不利地使得变化变得明显。因此，聚焦期间的成像倍率的变化小是重要的。
发明内容
一种变焦透镜，从物侧到像侧依次包含具有负折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元、包含至少一个透镜单元的中间透镜组、以及具有正折光力的最后透镜单元，其中，中间透镜组包含具有负折光力并在从无限远向近距离的聚焦期间向像侧移动的聚焦透镜单元，相邻的透镜单元之间的间隔在变焦和聚焦中的至少一个期间改变，并且，满足以下的条件式：
3.5<fimg/fw<10.0和
-5.0<ff/fw<-1.0
这里，fimg是最后透镜单元的焦距，ff是聚焦透镜单元的焦距，fw是整个系统在广角端处的焦距。
从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1是实施例1的变焦透镜的广角端处的透镜截面图。
图2A是实施例1的变焦透镜的广角端处的纵向像差图。
图2B是实施例1的变焦透镜的望远端处的纵向像差图。
图3是实施例2的变焦透镜的广角端处的透镜截面图。
图4A是实施例2的变焦透镜的广角端处的纵向像差图。
图4B是实施例2的变焦透镜的望远端处的纵向像差图。
图5是实施例3的变焦透镜的广角端处的透镜截面图。
图6A是实施例3的变焦透镜的广角端处的纵向像差图。
图6B是实施例3的变焦透镜的望远端处的纵向像差图。
图7是实施例4的变焦透镜的广角端处的透镜截面图。
图8A是实施例4的变焦透镜的广角端处的纵向像差图。
图8B是实施例4的变焦透镜的望远端处的纵向像差图。
图9是本发明的图像拾取装置的主要部分的示意图。
具体实施方式
现在将根据附图详细描述本发明的优选实施例。
本发明的变焦透镜从物侧到像侧依次包括具有负折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元、包含至少一个透镜单元的中间透镜组、以及具有正折光力的最后透镜单元。
中间透镜组包含具有负折光力并在从无限远向近距离的聚焦期间向图像移动的聚焦透镜单元。相邻的透镜单元之间的间隔在变焦和聚焦中的至少一个期间改变。孔径光阑被布置在聚焦透镜单元的物侧。聚焦透镜单元由一个负透镜制成。最后透镜单元具有至少一个非球面。
图1、3、5和7是根据本发明的各实施例1～4的变焦透镜的广角端处的透镜截面图。图2A、图2B、图4A、图4B、图6A、图6B、图8A和图8B是根据本发明的各实施例1～4的变焦透镜的纵向像差图。在这些像差图中，A和B分别是无限远聚焦时的广角端(短焦距端)和望远端(长焦距端)的纵向像差图。
图9是包括本发明的变焦透镜的照相机(图像拾取装置)的主要部分的示意图。各实施例的变焦透镜是在诸如视频照相机、数字照相机或卤化银胶片照相机的图像拾取装置中采用的成像透镜系统。
在透镜截面图中，左面是物侧(前方)，右面是像侧(后方)。透镜截面图示出变焦透镜OL。Li表示第i个透镜单元，这里，i表示从物侧算起的次序。示图示出聚焦透镜单元Lf和被布置为最接近图像的最后透镜单元Limg。示图还示出孔径光阑SP。中间透镜组LM包含至少一个透镜单元。
在采用变焦透镜作为数字照相机、视频照相机和监视照相机中的任一个的成像光学系统的情况下，像面IP对应于诸如CCD传感器或CMOS传感器的图像拾取元件(光电转换元件)的图像拾取面。在采用变焦透镜作为卤化银胶片照相机的成像光学系统的情况下，像面IP与胶片表面对应。示图示出光轴OA。在以下的实施例中，广角端和望远端表示用于变倍的透镜单元可在光轴上机械移动的范围的各端处的变焦位置。在透镜截面图中，箭头表示各透镜单元在从广角端到望远端的变焦期间的移动轨迹。
与聚焦有关的箭头表示透镜单元在从无限远到近距离的聚焦期间的移动方向。在球面像差图中，实线表示d线(587.6nm)，虚线表示g线(435.8nm)。在示出像散的示图中，实线S表示d线的弧矢方向，虚线M表示d线的子午方向。示出畸变的示图示出d线的畸变。示图示出F数Fno和成像视角的半视角ω(度)。
各实施例的变焦透镜OL从物侧到像侧依次包含具有负折光力的第一透镜单元L1、具有正折光力的第二透镜单元L2、包含至少一个透镜单元的中间透镜组LM、以及具有正折光力的最后透镜单元Limg。中间透镜组LM包含具有负折光力且在从无限远到近距离的聚焦期间向图像移动的聚焦透镜单元Lf。孔径光阑SP布置于聚焦透镜单元Lf的物侧。相邻透镜单元之间的间隔在变焦和聚焦中的至少一个期间改变。
这里，透镜单元代表通过间隔分开的子系统，所述间隔是沿光轴的、并且在变焦和聚焦中的至少一个期间改变。
在本发明的变焦透镜中，聚焦透镜单元Lf被布置在光束以低的高度穿过的最后透镜单元Limg的附近，由此实现聚焦透镜单元Lf的小型化并有利于高速聚焦。并且，除了减小聚焦驱动量并适当地布置折光力以外，聚焦期间的图像倍率(成像倍率)的变化得到抑制。定义：fimg是最后透镜单元Limg的焦距、ff是聚焦透镜单元Lf的焦距、fw是整个系统在广角端处的焦距。在这种情况下，满足以下的条件式：
3.5<fimg/fw<10.0...(1)
-5.0<ff/fw<-1.0...(2)
下面，描述条件式(1)和(2)的技术含义。条件式(1)代表通过将被布置为最接近图像的最后透镜单元Limg的焦距除以整个系统在广角端处的焦距而获取的规格化。如果低于条件式(1)的下限，那么最后透镜单元Limg的焦距短，即，正折光力强。在这种情况下，容易在整个变焦透镜中确保规定长度的后焦距。但是，具有负折光力的物侧的透镜单元的折光力因此需要加强。
这种情况趋于代表后焦型光学布置的特性。包含球面像差、彗差、像场弯曲和畸变的各种像差增加。特别地，像场弯曲增加且难以得到校正。因此，后焦距的增加不利地增加变焦透镜的透镜总长。
相反，如果超出条件式(1)的上限，那么最后透镜单元Limg的焦距长，即，正折光力低。因此，后焦距太短，这使得难以在像侧布置图像拾取元件和滤波器。并且，当后焦距变短时，像面上的光束入射角增加。当像面上的光束入射角大时，由于布置于设置在像面上的各受光元件正前方的微透镜阵列的影响，要到达成像范围的周边部分的光束较不可能到达受光元件。因此，出现许多的遮蔽。
条件式(2)代表通过将聚焦透镜单元Lf的焦距ff除以整个系统在广角端处的焦距而获取的规格化。如果低于条件式(2)的下限，那么聚焦透镜单元Lf的焦距的绝对值大，并且负折光力低。在这种情况下，聚焦透镜单元Lf的聚焦灵敏度低，并且，聚焦期间的移动量大。因此，难以高速聚焦。并且，需要在变焦透镜中确保容纳聚焦透镜单元Lf的移动量的空间。这种需求增加整个系统的尺寸。
相反，如果超出条件式(2)的上限，那么聚焦透镜单元Lf的焦距的绝对值小，并且，负折光力太强。在这种情况下，与聚焦相关的各种像差的变化增加，从而使得难以校正各种像差。
在各实施例中，满足条件式(1)和(2)。因此，有利地在整个系统的尺寸保持小的同时校正各种像差。并且，充分确保后焦距，并且，聚焦透镜单元的驱动量(移动量)减小。因此，聚焦期间的像差的变化减小。并且，条件式(1)和(2)的数值范围被有利地设定如下。
4.0<fimg/fw<9.5...(1a)
-4.5<ff/fw<-2.5...(2a)
并且，在本发明的变焦透镜中，有利地满足以下的条件式中的至少一个。定义：βf是聚焦透镜单元Lf在广角端处的横向倍率，βfimg是从聚焦透镜单元Lf到最后透镜单元Limg的子系统在广角端处的横向倍率，BFW是广角端处的后焦距，mimg是最后透镜单元Limg在从广角端到望远端的变焦期间的移动量。
这里，从广角端到望远端的变焦期间的移动量是透镜单元在广角端的光轴上的位置与透镜单元在望远端的光轴上的位置之间的差值。当透镜单元被设置为在望远端处比在广角端处更接近图像时，移动量的符号为正，当透镜单元被设置为在望远端处比在广角端处更接近物体时，所述符号为负。这里，有利地满足以下的条件式中的至少一个：
1.2<|fimg/ff|<3.5...(3)
1.3<|(1-βf 2)×βfimg 2|<4.5...(4)
2.0<BFw/fw<4.5...(5)
0.5<mimg/fw<3.0...(6)
下面描述以上的条件式中的每一个的技术含义。
条件式(3)与设置为最接近图像的最后透镜单元Limg的焦距和聚焦透镜单元Lf的焦距之间的比率有关。如果低于条件式(3)的下限，即，最后透镜单元Limg的焦距相对地小于聚焦透镜单元Lf的焦距的绝对值，那么最后透镜单元Limg的正折光力强。这种情况关于整个变焦透镜趋于代表后焦型光学布置的特性。出现许多各种像差。特别地，像场弯曲增加，并且变得难以被校正。
并且，聚焦透镜单元Lf的焦距的绝对值大。聚焦透镜单元Li的负折光力弱。聚焦期间的驱动量大。这些特性是不利的。相反，如果最后透镜单元Limg的焦距长从而超出条件式(3)的上限且正折光力弱，那么难以确保规定长度的后焦距。并且，如果聚焦透镜单元Lf的焦距的绝对值小且负折光力强，那么聚焦期间的像差变化大。
条件式(4)与聚焦灵敏度有关。聚焦灵敏度是聚焦透镜单元Lf沿光轴方向移动单位量的情况下的聚焦移动量的比。如果聚焦灵敏度小于条件式(4)的下限，那么聚焦透镜单元Lf在聚焦期间的移动量大，这使得难以高速聚焦。相反，如果聚焦灵敏度太高从而超出条件式(4)的上限，那么聚焦透镜单元Lf在聚焦期间的移动量小。因此，聚焦透镜单元Lf在聚焦期间的驱动控制变得困难。
条件式(5)代表通过将广角端处的后焦距BFw除以整个系统在广角端处的焦距而获取的规格化。如果低于条件式(5)的下限，则后焦距太短。因此，难以在像侧布置图像拾取元件和滤波器。像面上的光束入射角增加，并且，要到达成像范围的周边部分且实际到达受光元件的光束减少，由此导致许多的遮蔽。相反，如果超出条件式(5)的上限，那么后焦距长，从而增加整个变焦透镜的尺寸。
条件式(6)代表通过将最后透镜单元Limg在从广角端到望远端的变焦期间的移动量mimg除以整个系统在广角端的焦距而获取的规格化。如果低于条件式(6)的下限，那么最后透镜单元Limg在从广角端到望远端的变焦期间的移动量减小。因此，难以实现高的变焦比。相反，超出条件式(6)的上限，那么最后透镜单元Limg在从广角端到望远端的变焦期间的移动量太大，从而增加变焦透镜的尺寸。并且，条件式(3)～(6)的数值范围被有利地配置如下：
1.3<|fimg/ff|<3.0...(3a)
1.5<|(1-βf 2)×βfimg 2|<4.0...(4a)
2.3<BFw/fw<4.0...(5a)
0.7<mimg/fw<2.5...(6a)
在各实施例中，聚焦透镜单元Lf有利地由一个透镜制成。高速聚焦需要聚焦透镜单元Lf的重量尽可能地轻。因此，聚焦透镜单元Lf有利地由一个透镜制成。
并且，在各实施例中，具有负折光力的第一透镜单元L1从物侧到像侧依次包含具有负折光力的第一透镜和具有负折光力的塑料非球面透镜，并满足以下的条件式中的至少一个：
-9.0<fasph/fw<-5.5...(7)
0.0001<dasph/TL<0.01…(8)
这里，fasph代表塑料非球面透镜的焦距，dasph代表具有负折光力的第一透镜与具有负折光力的塑料非球面透镜之间沿光轴的距离，并且，TL代表从第一透镜的物侧的透镜表面(第一表面)到像面的沿光轴的距离。条件式(7)与塑料非球面透镜的焦距有关。如果塑料非球面透镜的焦距的绝对值增加而使得低于条件式(7)的下限，那么塑料非球面透镜的折光力减小。因此，难以校正畸变和像场弯曲。相反，如果塑料非球面透镜的焦距的绝对值减小而使得条件式(7)的上限被超出，那么塑料非球面透镜的折光力增加。由于当温度改变时变焦透镜的光学性能的变化增加，因此这不是优选的。
条件式(8)与具有负折光力的第一透镜和具有负折光力的塑料非球面透镜之间沿光轴的距离有关。如果具有负折光力的第一透镜与具有负折光力的塑料非球面透镜之间沿光轴的距离减小而使得低于条件式(8)的下限，那么可能在第一透镜与塑料非球面透镜之间出现干涉。由于可能在第一透镜和塑料非球面透镜上产生刮擦等，因此这不是优选的。相反，如果具有负折光力的第一透镜与具有负折光力的塑料非球面透镜之间沿光轴的距离增加而使得条件式(8)的上限被超出，那么轴外主光线到塑料非球面透镜的入射高度减小，非球面效应减小。因此，难以校正畸变和像场弯曲。
并且，条件式(7)和(8)的数值范围被有利地配置如下。
-7.5<fasph/fw<-6.0...(7a)
0.0005<dasph/TL<0.005...(8a)
在各实施例中，最后透镜单元Limg有利地具有至少一个非球面。最后透镜单元Limg上的非球面的布置有利于校正趋于在后焦型光学布置中出现的各种像差，特别是像场弯曲。下面描述各实施例中的变焦透镜的透镜配置。
实施例1
以下，参照图1，描述本发明的实施例1的变焦透镜OL的透镜配置。实施例1的变焦透镜OL从物侧到像侧依次包含具有负折光力的第一透镜单元L1、具有正折光力的第二透镜单元L2、具有负折光力的第三透镜单元L3和具有正折光力的第四透镜单元L4。透镜单元在变焦期间沿箭头所示的相互不同的各自的轨迹移动。在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元L1沿凸向图像的轨迹移动。第二透镜单元L2、第三透镜单元L3和第四透镜单元L4向物体移动。
实施例1是具有宽视角的变焦透镜，这里，变焦比是1.70，成像视角(2ω)的范围为105.84°～75.96°。在实施例1中，第四透镜单元L4是最后透镜单元(Limg)。第三透镜单元L3是在从无限远到近距离的聚焦期间沿光轴向图像移动的聚焦透镜单元(Lf)。
如图2A和图2B所示，在本实施例的变焦透镜中，包含球面像差、彗差、像场弯曲和畸变的各种像差被有利地校正。并且，第三透镜单元L3的光轴方向的位置和适当的折光力布置抑制聚焦期间的图像倍率的变化。结果，聚焦期间的图像倍率的变化小，并且，第三透镜单元L3小并且轻，由此有利于高速聚焦。
实施例2
以下，参照图3描述本发明的实施例2的变焦透镜OL的透镜配置。实施例2中的变焦透镜OL中的透镜单元的折光力布置与实施例1中的布置相同。在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元L1沿凸向图像的轨迹移动。第二透镜单元L2、第三透镜单元L3和第四透镜单元L4沿相同的轨迹向物体移动。实施例2是具有宽视角的变焦透镜，这里，变焦比是1.54，成像视角的范围为100.68°～75.96°。
如图4A和图4B所示，在本实施例的变焦透镜中，包含球面像差、彗差、像场弯曲和畸变的各种像差被有利地校正。并且，第三透镜单元L3的光轴方向的位置和适当的折光力布置抑制聚焦期间的图像倍率的变化。结果，聚焦期间的图像倍率的变化小，并且，第三透镜单元L3小并且轻，由此有利于高速聚焦。
实施例3
以下，参照图5描述本发明的实施例3的变焦透镜OL的透镜配置。实施例3的变焦透镜OL从物侧到像侧依次包含具有负折光力的第一透镜单元L1、具有正折光力的第二透镜单元L2、具有正折光力的第三透镜单元L3、具有负折光力的第四透镜单元L4和具有正折光力的第五透镜单元L5。在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元L1沿凸向图像的轨迹移动。第二透镜单元L2到第五透镜单元L5沿相互不同的各轨迹向物体移动。
在下述的数值例3的各种数据中，第二透镜单元L2与第三透镜单元L3之间的间隔d15表示为在广角端、中间位置和望远端处具有相同的值3.21。通过从第2小数位舍入而导致该表示。实际值在广角端处为3.2083，在中间位置上为3.2082，在望远端处为3.2081。尽管变化微小，但第二透镜单元L2与第三透镜单元L3之间的间隔d15在变焦期间变化。
实施例3是具有宽视角的变焦透镜，这里，变焦比是2.24，成像视角的范围为110.24°～65.2°。在实施例3中，第五透镜单元L5是最后透镜单元(Limg)。第四透镜单元L4是在从无限远到近距离的聚焦期间沿光轴向图像移动的聚焦透镜单元(Lf)。
如图6A和图6B所示，在本实施例的变焦透镜中，包含球面像差、彗差、像场弯曲和畸变的各种像差被有利地校正。并且，第四透镜单元L4的光轴方向的位置和适当的折光力布置抑制聚焦期间的图像倍率的变化。结果，聚焦期间的图像倍率的变化小。第四透镜单元L4小并且轻，由此有利于高速聚焦。
实施例4
以下，参照图7描述本发明的实施例4的变焦透镜OL的透镜配置。实施例4的变焦透镜OL从物侧到像侧依次包含具有负折光力的第一透镜单元L1、具有正折光力的第二透镜单元L2、具有负折光力的第三透镜单元L3、具有负折光力的第四透镜单元L4和具有正折光力的第五透镜单元L5。在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元L1沿凸向图像的轨迹移动。第二透镜单元L2到第五透镜单元L5沿相互不同的各轨迹向物体移动。实施例4是具有宽视角的变焦透镜，这里，变焦比是1.44，成像视角的范围为94.22°～73.52°。
在实施例4中，第五透镜单元L5是最后透镜单元(Limg)。第三透镜单元L3是在从无限远到近距离的聚焦期间沿光轴向图像移动的聚焦透镜单元(Lf)。
如图8A和图8B所示，在本实施例的变焦透镜中，包含球面像差、彗差、像场弯曲和畸变的各种像差被有利地校正。并且，第三透镜单元L3的光轴方向的位置和适当的折光力布置抑制聚焦期间的图像倍率的变化。结果，聚焦期间的图像倍率的变化小，并且，第三透镜单元L3小并且轻，由此有利于高速聚焦。
图9是单镜头反射式照相机的主要部分的示意图。在图9中，成像光学系统10包含实施例1～4中的任一个的变焦透镜1。成像光学系统1由用作保持部件的透镜镜筒2保持。示图还示出照相机体20。照相机体20包含快速返回镜3、聚焦玻璃4、五边形Dach棱镜5和目镜6。快速返回镜3向上反射来自成像光学系统10的光束。聚焦玻璃4被布置于成像光学系统10的图像形成位置上。五边形Dach棱镜5将在聚焦玻璃4上形成的倒像转换成正像。观察者通过目镜6观察正像。
在感光表面7上，布置接收图像的光的诸如CCD传感器或CMOS传感器的固态图像拾取元件(光电转换元件)或卤化银胶片。在成像期间，快速返回镜3从光路回缩，并且，通过成像光学系统10在感光表面7上形成图像。
因此，本发明的变焦透镜被应用于图像拾取装置，诸如用于单镜头反射式照相机的可交换镜头，由此实现具有高的光学性能的图像拾取装置。并且，本发明的变焦透镜以类似的方式适用于具有不含快速返回镜的反射镜镜头的单镜头反射式照相机。本发明的变焦透镜不仅适用于数字照相机、视频照相机和卤化银胶片照相机，而且适用于诸如望远镜、双目镜、复印机和投影仪的光学装置。上面描述了本发明的有利的实施例。但是，本发明不限于这些实施例。而是，可在其要旨的范围内进行各种修改和变化。
以下描述数值例1～4的变焦透镜的具体数值数据。序号i是从物体起计数的。表面号i依次从物侧起计数。ri是曲率半径(mm)，di是第i个表面与第(i+1)个表面之间的间隔(mm)。ndi和νdi是对于d线的第i个表面与第(i+1)个表面之间的折射率和Abbe数。还给出后焦距BF。透镜总长是从第一透镜表面到像面的距离。
通过在表面号后面添加符号*代表非球面。定义：x表示光轴方向的从表面顶点的位移，h表示与光轴垂直的方向的距光轴的高度，r表示旁轴曲率半径，K表示圆锥常数，B、C、D、E和F…表示各次数的非球面系数；非球面形状表示如下：
x＝(h2/R)/[1+{1-(1+k)(h/R)2}1/2+B·h4+C·h6+D·h8+E·h10+F·h12...
注意，各非球面系数的“e±XX”表示“×10±XX”。表1示出与上述的条件式对应的数值。
(数值例1)
单位mm
表面数据
非球面数据
第4面
K＝-4.75949e-001 B＝-3.82851e-005 C＝-7.50548e-008 D＝-2.94600e-010
E＝1.45343e-012 F＝-5.04519e-015
第26面
K＝0.00000e+000 B＝2.17541e-005 C＝-2.27082e-007 D＝1.49496e-008
E＝-2.85254e-010 F＝2.16561e-012
各种数据
变焦比 1.70
变焦透镜单元数据
单个透镜数据
(数值例2)
单位mm
表面数据
非球面数据
第4面
K＝-4.75949e-001 B＝-2.14159e-005 C＝-6.60610e-008 D＝-2.73069e-010
E＝1.03120e-012 F＝-4.58549e-015
第26面
K＝0.00000e+000 B＝6.77849e-006 C＝-2.38100e-007 D＝6.64682e-009
E＝-1.14977e-010 F＝6.72515e-013
各种数据
变焦比 1.54
变焦透镜单元数据
单个透镜数据
(数值例3)
单位mm
表面数据
非球面数据
第1面
K＝-3.81397e+000 B＝1.78033e-005 C＝-6.05780e-009 D＝-5.40009e-011
E＝8.31988e-014 F＝-1.64860e-017
第4面
K＝-3.72017e-001 B＝-1.05015e-005 C＝3.69314e-008 D＝1.44990e-009
E＝-1.71363e-011 F＝2.40573e-014
第26面
K＝0.00000e+000 B＝-1.23310e-005 C＝-4.96373e-007 D＝1.19352e-008
E＝-5.80436e-010 F＝5.32465e-012
各种数据
变焦比 2.24
变焦透镜单元数据
单个透镜数据
(数值例4)
单位mm
表面数据
非球面数据
第4面
K＝-4.75949e-001 B＝-6.29028e-006 C＝-3.11309e-008 D＝-1.05016e-010
E＝5.20437e-014 F＝-3.03565e-015
第25面
K＝-4.75949e-001 B＝-3.82214e-005 C＝-5.08157e-007 D＝-7.83186e-009
E＝1.22990e-010 F＝-7.47246e-013
第28面
K＝0.00000e+000 B＝5.68874e-005 C＝1.23900e-007 D＝1.40620e-008
E＝-1.42260e-010 F＝7.39419e-013
各种数据
变焦比 1.44
变焦透镜单元数据
单个透镜数据
表1
条件式 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
(1) 7.44 9.29 7.88 4.34
(2) -2.93 -4.46 -2.75 -3.16
(3) 2.54 2.08 2.87 1.37
(4) 3.18 1.69 3.81 1.98
(5) 3.43 3.1 3.93 2.44
(6) 1.31 1.05 2.45 0.75
(7) -7.76 -7.08 -7.02 -6.32
(8) 0.0018 0.0006 0.0016 0.0019
虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (12)

1.一种变焦透镜，从物侧到像侧依次包含具有负折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元、包含至少一个透镜单元的中间透镜组、以及具有正折光力的最后透镜单元，其中，中间透镜组包含具有负折光力并在从无限远向近距离的聚焦期间向像侧移动的聚焦透镜单元，相邻的透镜单元之间的间隔在变焦和聚焦中的至少一个期间改变，并且，满足条件式：
3.5＜fimg/fw＜10.0
-5.0＜ff/fw＜-1.0和
2.0＜BFw/fw＜4.5
其中，fimg是最后透镜单元的焦距，ff是聚焦透镜单元的焦距，fw是整个系统在广角端处的焦距，以及，BFw是广角端处的后焦距。
2.根据权利要求1的变焦透镜，其中，满足条件式：
1.2＜|fimg/ff|＜3.5。
3.根据权利要求1的变焦透镜，其中，满足条件式：
1.3＜|(1-βf 2)×βfimg 2|＜4.5，
其中，βf是聚焦透镜单元在广角端处的横向倍率，βfimg是被布置在聚焦透镜单元像侧的子系统在广角端处的横向倍率。
4.根据权利要求1的变焦透镜，其中，满足条件式：
0.5＜mimg/fw＜3.0，
其中，mimg是最后透镜单元在从广角端到望远端的变焦期间的移动量。
5.根据权利要求1的变焦透镜，其中，聚焦透镜单元由一个负透镜制成。
6.根据权利要求1的变焦透镜，其中，最后透镜单元具有至少一个非球面。
7.根据权利要求1的变焦透镜，其中，变焦透镜从物侧到像侧依次包含具有负折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元、具有负折光力的第三透镜单元和具有正折光力的第四透镜单元，其中，聚焦透镜单元是第三透镜单元，并且，最后透镜单元是第四透镜单元。
8.根据权利要求1的变焦透镜，其中，所述变焦透镜从物侧到像侧依次包含具有负折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元、具有正折光力的第三透镜单元、具有负折光力的第四透镜单元和具有正折光力的第五透镜单元，其中，聚焦透镜单元是第四透镜单元，并且，最后透镜单元是第五透镜单元。
9.根据权利要求1的变焦透镜，其中，所述变焦透镜从物侧到像侧依次包含具有负折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元、具有负折光力的第三透镜单元、具有负折光力的第四透镜单元和具有正折光力的第五透镜单元，其中，聚焦透镜单元是第三透镜单元，并且，最后透镜单元是第五透镜单元。
10.根据权利要求1的变焦透镜，其中，第一透镜单元从物侧到像侧依次包含具有负折光力的第一透镜和具有负折光力的塑料非球面透镜，并且，满足条件式：
-9.0＜fasph/fw＜-5.5，
其中，fasph是塑料非球面透镜的焦距。
11.根据权利要求1的变焦透镜，其中，第一透镜单元从物侧到像侧依次包含具有负折光力的第一透镜和具有负折光力的塑料非球面透镜，并且，满足条件式：
0.0001＜dasph/TL＜0.01，
其中，dasph是具有负折光力的第一透镜与具有负折光力的塑料非球面透镜之间沿光轴的距离，并且，TL是从第一透镜的物侧的透镜表面到像面的沿光轴的距离。
12.一种图像拾取装置，包括：根据权利要求1～11中的任一项的变焦透镜；以及，取得通过变焦透镜形成的光学图像的图像拾取元件。
CN201410169546.XA 2013-04-25 2014-04-25 变焦透镜和包括它的图像拾取装置 Active CN104122660B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-092174 2013-04-25
JP2013092174 2013-04-25
JP2014081262A JP6422231B2 (ja) 2013-04-25 2014-04-10 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP2014-081262 2014-04-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104122660A CN104122660A (zh) 2014-10-29
CN104122660B true CN104122660B (zh) 2017-04-26

Family

ID=50542914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410169546.XA Active CN104122660B (zh) 2013-04-25 2014-04-25 变焦透镜和包括它的图像拾取装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9377606B2 (zh)
EP (1) EP2796914B1 (zh)
JP (1) JP6422231B2 (zh)
CN (1) CN104122660B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6489634B2 (ja) * 2014-11-18 2019-03-27 オリンパス株式会社 インナーフォーカスマクロレンズ及びそれを用いた撮像装置
JP6531766B2 (ja) * 2014-12-26 2019-06-19 株式会社ニコン 変倍光学系、及び、光学装置
JP2016126282A (ja) * 2015-01-08 2016-07-11 株式会社タムロン 広角ズームレンズ及び撮像装置
JP6478900B2 (ja) 2015-11-09 2019-03-06 キヤノン株式会社 レンズ装置及びそれを有する撮像装置
US10126536B2 (en) * 2016-02-24 2018-11-13 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens and image pickup apparatus including the same
US10197778B2 (en) * 2016-10-11 2019-02-05 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens and image pickup apparatus including the same
CN110520777B (zh) * 2017-04-05 2021-12-10 株式会社尼康 变倍光学系统、光学装置和制造变倍光学系统的方法
JP6946774B2 (ja) * 2017-06-21 2021-10-06 株式会社ニコン 変倍光学系および光学装置
JP6969780B2 (ja) * 2017-07-24 2021-11-24 株式会社シグマ 大口径比レンズ
JP6615160B2 (ja) 2017-08-07 2019-12-04 キヤノン株式会社 光学系及びそれを有する撮像装置
JP7009134B2 (ja) 2017-09-25 2022-01-25 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP7086579B2 (ja) 2017-11-24 2022-06-20 キヤノン株式会社 ズームレンズ及び撮像装置
TW202204958A (zh) * 2020-07-24 2022-02-01 大陸商信泰光學（深圳）有限公司 影像擷取裝置及其變焦控制方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5059006A (en) 1989-12-22 1991-10-22 Ricoh Company Ltd. Compact zoom lens
JP3363571B2 (ja) * 1994-03-30 2003-01-08 キヤノン株式会社 リヤフォーカス式のズームレンズと撮像系
JP3352227B2 (ja) 1994-05-13 2002-12-03 キヤノン株式会社 ズームレンズ
JP2001343584A (ja) 2000-06-02 2001-12-14 Konica Corp ズームレンズ
JP4067828B2 (ja) 2002-01-21 2008-03-26 オリンパス株式会社 ズームレンズ及びそれを用いた電子撮像装置
JP2006058584A (ja) 2004-08-19 2006-03-02 Canon Inc ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP4844012B2 (ja) 2005-05-26 2011-12-21 コニカミノルタオプト株式会社 変倍光学系及び撮像装置
JP2006337647A (ja) * 2005-06-01 2006-12-14 Canon Inc ズームレンズ
KR100745510B1 (ko) 2005-12-15 2007-08-02 삼성테크윈 주식회사 소형 줌렌즈
JP4885756B2 (ja) 2007-02-08 2012-02-29 株式会社リコー ズームレンズおよびカメラ装置および携帯情報端末装置
JP2009282465A (ja) 2008-05-26 2009-12-03 Sony Corp ズームレンズ及び撮像装置
JP2010061007A (ja) 2008-09-05 2010-03-18 Sony Corp ズームレンズ及び撮像装置
JP2010160198A (ja) 2009-01-06 2010-07-22 Sony Corp ズームレンズ及び撮像装置
JP4845993B2 (ja) * 2009-04-22 2011-12-28 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する光学機器
JP5516127B2 (ja) * 2010-06-23 2014-06-11 株式会社ニコン ズームレンズ、撮像装置、ズームレンズの製造方法
JP2012027262A (ja) 2010-07-23 2012-02-09 Olympus Imaging Corp ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置
JP5905883B2 (ja) * 2011-06-24 2016-04-20 富士フイルム株式会社 ズームレンズおよび撮像装置
JP5769554B2 (ja) * 2011-08-31 2015-08-26 オリンパス株式会社 標準レンズ
JP5975773B2 (ja) 2012-07-30 2016-08-23 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP6177549B2 (ja) * 2013-03-13 2017-08-09 株式会社タムロン 超広角ズームレンズ
JP6314471B2 (ja) * 2013-12-19 2018-04-25 リコーイメージング株式会社 ズームレンズ系

Also Published As

Publication number Publication date
EP2796914A2 (en) 2014-10-29
JP6422231B2 (ja) 2018-11-14
CN104122660A (zh) 2014-10-29
US20140320976A1 (en) 2014-10-30
EP2796914A3 (en) 2014-12-24
EP2796914B1 (en) 2019-08-14
US9377606B2 (en) 2016-06-28
JP2014225002A (ja) 2014-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104122660B (zh) 变焦透镜和包括它的图像拾取装置
CN103837969B (zh) 变焦透镜和图像拾取设备
CN104101991B (zh) 变焦透镜和包含变焦透镜的图像拾取装置
CN104136956B (zh) 变焦光学系统和光学装置
CN104049345B (zh) 变焦透镜及具有该变焦透镜的图像拾取设备
CN103576301B (zh) 变焦透镜和具有变焦透镜的图像拾取装置
TW201939093A (zh) 攝像用光學鏡組、取像裝置及電子裝置
CN105388600B (zh) 变焦透镜和包括变焦透镜的图像拾取装置
CN103543523B (zh) 变焦透镜和具有该变焦透镜的图像拾取装置
CN105739071A (zh) 变焦镜头及包括该变焦镜头的摄像装置
JP5822659B2 (ja) ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
CN103454755B (zh) 变焦透镜及配有该变焦透镜的图像拾取装置
JP6632311B2 (ja) 光学系及びそれを有する撮像装置
JP2013195588A (ja) 結像レンズ、カメラおよび携帯情報端末装置
JP4866119B2 (ja) ズームレンズ及びそれを用いた撮像装置
CN104977704A (zh) 变焦透镜和包含变焦透镜的图像拾取装置
CN105717619B (zh) 变焦镜头及包括该变焦镜头的摄像装置
US9377607B2 (en) Zoom lens and imaging apparatus
JP2011133739A (ja) ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
US7773312B2 (en) Zoom lens and image pickup apparatus having the same
CN105652423A (zh) 变焦镜头和包括变焦镜头的摄像装置
CN103529540B (zh) 变焦透镜和图像拾取装置
CN102819097B (zh) 变焦透镜和配有变焦透镜的图像拾取装置
CN109143557A (zh) 变焦透镜和图像拾取装置
CN102798966A (zh) 变焦透镜以及配备该变焦透镜的图像拾取装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant