CN104155743B - 变焦透镜以及包含该变焦透镜的图像拾取设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及变焦透镜以及包含该变焦透镜的图像拾取设备。该变焦透镜从物侧到像侧依次包括具有正折光力的第一透镜单元；具有负折光力的第二透镜单元；具有正折光力的第三透镜单元；以及包括一个或多个透镜单元的后透镜组。在变焦期间，透镜单元中的相邻透镜单元之间的距离改变。第二透镜单元和第三透镜单元中的每一个包括树脂透镜元件。第二透镜单元中包含的树脂透镜元件的焦距f2p、第三透镜单元中包含的树脂透镜元件的焦距f3p以及变焦透镜的在望远端的焦距ft被设定为满足预定的数学式。

Description

变焦透镜以及包含该变焦透镜的图像拾取设备
技术领域
本发明涉及变焦透镜以及包含该变焦透镜的图像拾取设备，并且适合于例如诸如数字静态照相机、视频照相机、监控照相机和广播照相机的包括图像拾取器件的图像拾取设备或者诸如卤化银胶片照相机的图像拾取设备。
背景技术
近年来的包括固态图像拾取器件的图像拾取设备(诸如数字静态照相机和视频照相机)具有改进的功能，且它们的总尺寸小。希望预期用于这样的设备的变焦透镜具有短的总透镜长度和高的变焦比。此外，希望变焦透镜重量轻且成本低。
正引导型变焦透镜是示例性的具有短的总透镜长度和高的变焦比的变焦透镜，并且从物侧到像侧依次包括具有正折光力的第一透镜单元、具有负折光力的第二透镜单元、具有正折光力的第三透镜单元、以及包括一个或多个透镜单元的后透镜组。另一示例性变焦透镜包括如下这样的透镜元件，其由除了玻璃之外的材料(诸如树脂材料)制成，从而变焦透镜的重量和成本被降低。
正引导型变焦透镜被日本专利特开No.2010-102096公开，其中第二透镜单元包括具有非球形表面并且设置在第二透镜单元的在像侧的极端(extreme end)处的树脂透镜元件。另一变焦透镜被日本专利特开No.2006-171615公开，其中第二透镜单元包括具有正折光力的一个树脂透镜元件以及具有负折光力的一个树脂透镜元件，并且第四透镜单元包括具有正折光力的一个树脂透镜元件以及具有负折光力的一个树脂透镜元件。
一般地，由于温度改变导致的树脂透镜元件的折射率的变化大于玻璃透镜元件的该变化。由于膨胀或收缩导致的树脂透镜元件的形状的变化所造成的影响也大于玻璃透镜元件的该影响。因此，由于温度改变导致的焦点、球面像差等的变化是显著的，导致光学性能可能劣化。在包括相对少量的透镜元件的正引导型变焦透镜中，各透镜表面上的折光力高。因此，由于温度改变导致的光学性能的劣化在各变焦位置处清楚地显现。
为了获得包括树脂透镜元件并且在各变焦位置处展现高光学性能的小尺寸的、高变焦比的变焦透镜，重要地是在多个透镜单元中提供树脂透镜元件，并且适当地设定透镜元件的折光力和树脂透镜元件的位置。
发明内容
根据本发明的一个方面，变焦透镜从其物侧到其像侧依次包括：具有正折光力的第一透镜单元；具有负折光力的第二透镜单元、具有正折光力的第三透镜单元、以及包括一个或多个透镜单元的后透镜组。透镜单元中的相邻透镜单元之间的距离在变焦期间变化。第二透镜单元和第三透镜单元中的每一个包括树脂透镜元件。满足以下条件式：
0.10<|f3p/ft|<0.23
-2.40<f2p/f3p<-0.34
这里，f2p指示第二透镜单元中包括的树脂透镜元件的焦距，f3p指示第三透镜单元中包括的树脂透镜元件的焦距，并且ft指示变焦透镜的在望远端处的焦距。
参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1是根据第一实施例的变焦透镜的在广角端处的截面图；
图2A、2B和2C分别是根据第一实施例的变焦透镜的在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图；
图3是根据第二实施例的变焦透镜的在广角端处的截面图；
图4A、4B和4C分别是根据第二实施例的变焦透镜的在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图；
图5是根据第三实施例的变焦透镜的在广角端处的截面图；
图6A、6B和6C分别是根据第三实施例的变焦透镜的在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图；
图7是根据第四实施例的变焦透镜的在广角端处的截面图；
图8A、8B和8C分别是根据第四实施例的变焦透镜的在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图；
图9是根据第五实施例的变焦透镜的在广角端处的截面图；
图10A、10B和10C分别是根据第五实施例的变焦透镜的在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图；
图11是根据第六实施例的变焦透镜的在广角端处的截面图；
图12A、12B和12C分别是根据第六实施例的变焦透镜的在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图；
图13是根据第七实施例的变焦透镜的在广角端处的截面图；
图14A、14B和14C分别是根据第七实施例的变焦透镜的在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图；以及
图15是包括根据本发明的第一至第七实施例中的任一个的变焦透镜的图像拾取设备的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述根据本发明的不同实施例的变焦透镜以及包括这些变焦透镜中的任一个的图像拾取设备。根据本发明的以下实施例的变焦透镜中的每一个从物侧到像侧依次包括：具有正折光力的第一透镜单元；具有负折光力的第二透镜单元、具有正折光力的第三透镜单元、以及包括一个或多个透镜单元的后透镜组。
图1是根据第一实施例的变焦透镜的在广角端处的截面图。图2A、2B和2C分别是根据第一实施例的变焦透镜的在广角端处、中间变焦位置处、以及望远端处的像差图。根据第一实施例的变焦透镜的变焦比为15.57并且孔径比为约3.20至5.70。图3是根据第二实施例的变焦透镜的在广角端处的截面图。图4A、4B和4C分别是根据第二实施例的变焦透镜的在广角端处、中间变焦位置处、以及望远端处的像差图。根据第二实施例的变焦透镜的变焦比为15.95并且孔径比为约3.51到6.08。
图5是根据第三实施例的变焦透镜的在广角端处的截面图。图6A、6B和6C分别是根据第三实施例的变焦透镜的在广角端处、中间变焦位置处、以及望远端处的像差图。根据第三实施例的变焦透镜的变焦比为15.89并且孔径比为约3.20到5.83。图7是根据第四实施例的变焦透镜的在广角端处的截面图。图8A、8B和8C分别是根据第四实施例的变焦透镜的在广角端处、中间变焦位置处、以及望远端处的像差图。根据第四实施例的变焦透镜的变焦比为16.79并且孔径比为约3.29至6.08。
图9是根据第五实施例的变焦透镜的在广角端处的截面图。图10A、10B和10C分别是根据第五实施例的变焦透镜的在广角端处、中间变焦位置处、以及望远端处的像差图。根据第五实施例的变焦透镜的变焦比为7.74并且孔径比为约3.07到7.05。图11是根据第六实施例的变焦透镜的在广角端处的截面图。图12A、12B和12C分别是根据第六实施例的变焦透镜的在广角端处、中间变焦位置处、以及望远端处的像差图。根据第六实施例的变焦透镜的变焦比为19.91并且孔径比为约3.10至7.46。
图13是根据第七实施例的变焦透镜的在广角端处的截面图。图14A、14B和14C分别是根据第七实施例的变焦透镜的在广角端处、中间变焦位置处、以及望远端处的像差图。根据第七实施例的变焦透镜的变焦比为20.82并且孔径比为约3.22到6.36。图15是包含根据本发明的第一至第七实施例的变焦透镜中的任一个的数字静态照相机(图像拾取设备)的示意图。根据各实施例的变焦透镜均是预期用于图像拾取设备(诸如视频照相机、数字静态照相机、卤化银胶片照相机或者广播照相机)的图像拾取透镜系统。根据各实施例的变焦透镜还可用作预期用于投影仪的投影光学系统。在各变焦透镜的截面图中，左侧对应于物侧(前侧)，右侧对应于像侧(后侧)。假定“i”指示各截面图中从物侧到像侧的透镜单元的顺序位置，则“Li”指示第i透镜单元。
根据第一至第五实施例的变焦透镜中的每一个从物侧到像侧依次包括具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负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和具有正折光力的第四透镜单元L4。根据第一至第五实施例的变焦透镜中的每一个为包括四个透镜单元的正引导型四单元变焦透镜。具有正折光力的第四透镜单元L4对应于后透镜组。
根据第六实施例的变焦透镜从物侧到像侧依次包括具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负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。根据第六实施例的变焦透镜为包括五个透镜单元的正引导型五单元变焦透镜。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的组合对应于后透镜组。根据第七实施例的变焦透镜从物侧到像侧依次包括具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负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、具有正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。根据第七实施例的变焦透镜为包括五个透镜单元的正引导型五单元变焦透镜。具有正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的组合对应于后透镜组。
在各实施例中，孔径光阑SP设置在第三透镜单元L3中。在第六和第七实施例中的每一个中，耀斑截止光阑FP被设置在第三透镜单元L3的像侧并且切断不必要的光。
光学块G对应于滤光器、面板、低通滤波器、红外截止滤波器等中的任一个。像面被指示为IP。如果变焦透镜被用作视频照相机或者数字静态照相机的图像拾取光学系统，则像面IP对应于诸如电荷耦合器件(CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器的固态图像拾取器件(光电转换器件)。如果变焦透镜用作卤化银胶片照相机的图像拾取光学系统，则像面IP对应于胶片表面。
在各球面像差图中，Fno指示f数，并且实线是针对d线(处于587.6nm的波长)的，而双点划线是针对g线(处于435.8nm的波长)的。在各像散图中，实线和点划线分别表示对于d线的弧矢像面和子午像面。畸变是针对d线的。在横向色差图中的每一个中，双点划线是针对g线的。在除球面像差图之外的各像差图中，ω指示被拾取的图像的半视角。在以下实施例中的每一个中，广角端和望远端分别对应于变焦范围的极端，在该变焦范围中，预期用于变焦的透镜单元可在特定机械条件下沿光轴移动。
截面图中所示的变焦透镜均包括树脂透镜元件PL。在各实施例中，第二透镜单元L2包括树脂透镜元件L2p，并且第三透镜单元L3包括树脂透镜元件L3p。树脂透镜元件是有利的，因为变焦透镜的重量和成本被降低。树脂透镜元件L2p和树脂透镜元件L3p的折光力具有相反的符号，并且被适当地设定以满足预先建立的数学条件。因此，由于温度改变导致的焦点、球面像差、像场弯曲等等的变化被在各变焦位置处以良好的方式校正。具体而言，具有正折光力的树脂透镜元件L2p与具有负折光力的树脂透镜元件L3p的组合或者具有负折光力的树脂透镜元件L2p与具有正折光力的树脂透镜元件L3p的组合可被采用。
在第一、第三和第五至第七实施例中的每一个中，第二透镜单元L2中的透镜元件中的从物侧起第三透镜元件对应于具有正折光力的树脂透镜元件L2p，并且第三透镜单元L3中的透镜元件中的从物侧起第二透镜元件对应于具有负折光力的树脂透镜元件L3p。在第二和第四实施例中的每一个中，第二透镜单元L2中的透镜元件中的从物侧起第一透镜元件对应于具有负折光力的树脂透镜元件L2p，并且第三透镜单元L3中的透镜元件中的从物侧起第三透镜元件对应于具有正折光力的树脂透镜元件L3p。各实施例中采用的树脂透镜元件具有非球形表面。因此，在变焦期间可能发生的球面像差和像场弯曲的变化被以良好地方式校正。
在各实施例中，树脂透镜元件L2p和树脂透镜元件L3p均作为其物侧表面和像侧表面与空气接触的单透镜元件被提供。由于树脂透镜元件作为单透镜元件被提供，因此容易在该透镜元件的物侧和像侧中的每一个上形成非球形表面，由此在各变焦位置处以良好的方式校正球面像差和像场弯曲。此外，由于树脂透镜元件作为单透镜元件被提供，因此其曲率半径可独立地改变的表面的数量增多，由此由于温度改变导致的像差的变化(球面像差的变化以及像场弯曲的变化)被以良好的方式消除。这里，树脂透镜元件意味着由树脂材料制成的透镜元件。
在各实施例中，在从广角端向望远端变焦期间透镜单元移动。各截面图中的箭头表示在从广角端向望远端变焦期间的各个透镜单元移动的轨迹。
具体而言，在第一至第五实施例中的从广角端向望远端变焦期间，第一透镜单元L1沿朝像侧凸出的轨迹移动，第二透镜单元L2沿朝像侧凸出的轨迹移动，第三透镜单元L3朝物侧直线移动，并且第四透镜单元L4沿朝物侧凸出的轨迹移动。
在第六实施例中的从广角端向望远端变焦期间，第一透镜单元L1沿朝像侧凸出的轨迹移动，第二透镜单元L2沿朝像侧凸出的轨迹移动，第三透镜单元L3朝物侧直线移动，第四透镜单元L4朝物侧直线移动，并且第五透镜单元L5沿朝物侧凸出的轨迹移动。
在第七实施例中的从广角端向望远端变焦期间，第一透镜单元L1朝物侧直线移动，第二透镜单元L2沿朝像侧凸出的轨迹移动，第三透镜单元L3朝物侧直线移动，第四透镜单元L4朝物侧直线移动，并且第五透镜单元L5沿朝物侧凸出的轨迹移动。
在各实施例中，第一透镜单元L1和第三透镜单元L3被定位为在望远端比在广角端更接近物侧。因此，在广角端的总透镜长度被减小。因而，提供了具有小的前透镜单元(第一透镜单元L1)和高的变焦比的变焦透镜。
在各实施例中，透镜单元中的位于像侧的极端处的一个透镜单元对应于聚焦透镜单元。在第一至第五实施例中的每一个中，第四透镜单元L4对应于聚焦透镜单元。在第六和第七实施例中的每一个中，第五透镜单元L5对应于聚焦透镜单元。
为了在第一到第五实施例中的每一个中在望远端处从无限远物体改变聚焦到近距离物体，第四透镜单元L4如在对应的截面图中所示出的箭头4c所表示地朝物侧移动。各截面图中示出的实线箭头4a和虚线箭头4b分别表示用于校正当聚焦于无限远物体上以及聚焦于近距离物体上时在从广角端向望远端变焦期间可能发生的像面中的变化的轨迹。
在第六和第七实施例中的每一个中，通过如在对应的截面图中所示出的箭头5c所表示地朝物侧移动第五透镜单元L5来改变聚焦。各截面图中示出的实线箭头5a和虚线箭头5b分别表示用于校正当聚焦于无限远物体上以及聚焦于近距离物体上时在从广角端向望远端变焦期间可能发生的像面中的变化的轨迹。
在第六实施例中，可通过移动具有负折光力的第四透镜单元L4来改变聚焦。在此情况下，当在望远端处从无限远物体改变聚焦到近距离物体时，第四透镜单元L4朝像侧移动。
在第七实施例中，可通过移动具有正折光力的第四透镜单元L4来改变聚焦。在此情况下，当在望远端处从无限远物体改变聚焦到近距离物体时，第四透镜单元L4朝物侧移动。
在各实施例中，设第二透镜单元L2中包括的树脂透镜元件L2p的焦距为f2p；第三透镜单元L3中包括的树脂透镜元件L3p的焦距为f3p；并且整个系统在望远端处的焦距为ft，满足以下条件式：
0.10<|f3p/ft|<0.23···(1)
-2.40<f2p/f3p<-0.34···(2)
条件式(1)限定了使得变焦透镜的总长度减小且同时实现高变焦比的第三透镜单元L3的树脂透镜元件L3p的折光力。如果树脂透镜元件L3p具有正折光力并且条件式(1)的上限被超出，则树脂透镜元件L3p的折光力减小。为了在此情况下实现高变焦比，第三透镜单元L3中要包含的透镜元件的数量增大。因此，第三透镜单元L3的厚度趋于增大。如果树脂透镜元件L3p具有负折光力并且条件式(1)的上限被超出，要包含在第三透镜单元L3中的透镜元件的数量需要增加以便令人满足地校正色差。因此，第三透镜单元L3的厚度增大，并且变焦透镜的总长度增大。
如果条件式(1)延伸低于下限，则树脂透镜元件L3p的折光力增大。因此，对于由于温度改变而导致的焦点、像场弯曲和球面像差的变化的灵敏度增大，使得难以抑制可能在变焦期间发生的这样的变化。此外，由于树脂透镜元件L3p的折光力增加，因此树脂透镜元件L3p的曲率半径减小。这使得树脂透镜元件L3p的厚度增大，因此使得树脂透镜元件L3p的边缘厚度增大。从而，变焦透镜的总长度增大。
条件式(2)限定了使得由于温度改变导致的焦点、像场弯曲和球面像差的变化被抑制的第二透镜单元L2中包括的树脂透镜元件L2p的折光力与第三透镜单元L3中包括的树脂透镜元件L3p的折光力的比率。由于树脂透镜元件L2p和树脂透镜元件L3p具有相反符号的折光力，因此由于温度改变导致的像差变化在各变焦位置处被以高效的方式校正。
如果条件式(2)的上限被超出，则树脂透镜元件L3p的折光力增大，使得难以校正由于温度改变导致的像差变化。特别地，由于第三透镜单元L3中包括的透镜元件对于球面像差和像场弯曲高度敏感，因此在变焦期间由于温度改变导致的球面像差和像场弯曲的变化增大。如果，另一方面，条件式(2)延伸低于下限，则树脂透镜元件L2p的折光力增大，使得难以校正由于温度改变导致的像差的变化。如果第二透镜单元L2中包括的树脂透镜元件L2p具有高折光力，则变焦期间由于温度改变而导致的焦点变化增大，使得难以通过使用树脂透镜元件L3p来消除这样的变化。
在各实施例中，相关联的因子被如上所述地适当设定，使得条件式(1)和(2)被满足。因此，提供了如下这样的高变焦比变焦透镜，其在光轴方向上的尺寸小并且在各变焦位置处展现高光学性能。
优选地，在各实施例中，条件式(1)和(2)的数值范围可被如下地设定：
0.10<|f3p/ft|<0.22···(1a)
-2.30<f2p/f3p<-0.40···(2a)
更优选地，条件式(1)和(2)的数值范围可被如下地设定：
0.11≤|f3p/ft|<0.21···(1b)
-2.20<f2p/f3p<-0.45···(2b)
更优选地，在各实施例中，可满足以下条件式(3)到(12)中的一个或多个。这里，第二透镜单元L2的焦距被指示为f2，第三透镜单元L3的焦距被指示为f3，第二透镜单元L2中包括的树脂透镜元件L2p的相对于d线的折射率和阿贝数分别被指示为Nd2p和νd2p，第三透镜单元L3中包括的树脂透镜元件L3p的相对于d线的折射率和阿贝数分别被指示为Nd3p和νd3p，并且限定第二和第三透镜单元L2和L3中包括的树脂透镜元件L2p和L3p中的每一个的在20℃的折射率的温度系数和线性膨胀系数分别被指示为τ和α。限定折射率的温度系数τ被表达为dn/dT，其中n指示折射率，并且T指示以摄氏度(C)表示的温度。温度系数τ的值随着温度范围而变化。
可被满足的一个或多个条件式如下：
-30.0<ft/f2<-5.0···(3)
3.0<ft/f3<15.0···(4)
1.45<Nd2p<2.59×10-4×νd2p2-2.64×10-2×νd2p+2.213···(5)
νd2p<60.0···(6)
1.45<Nd3p<2.59×10-4×νd3p2-2.64×10-2×νd3p+2.213···(7)
νd3p<60.0···(8)
-5.0×10-4/℃<τ<-5.0×10-6/℃···(9)
1.0×10-5/℃<α<10.0×10-5/℃···(10)
15.0<νd2p<35.0···(11)
15.0<νd3p<35.0···(12)
条件式(3)限定了使得由于温度变化导致的像差变化被以良好方式校正、且同时提供小的重量轻的具有高变焦比的变焦透镜的第二透镜单元L2的适当折光力。
如果条件式(3)的下限被超出，则第二透镜单元L2的负折光力增加，并且珀兹伐和增大。因此，像面的倾斜变得过大而不易于校正。此外，如果第二透镜单元L2的树脂透镜元件L2p具有正折光力，则树脂透镜元件L2p的正折光力需要增大以便校正色差。因此，树脂透镜元件L2p的曲率半径减小，并且树脂透镜元件L2p的厚度增大。相反，如果树脂透镜元件L2p具有负折光力，则树脂透镜元件L2p的折光力需要增大以便补偿第二透镜单元L2的折光力。因此，树脂透镜元件L2p的曲率增大，并且树脂透镜元件L2p的厚度增大。因此，总透镜长度增大。
如果条件式(3)的上限被超出，第二透镜单元L2的负折光力相对地减小。因而，在变焦期间第二透镜单元L2的行进长度增加，并且前透镜单元的直径增大，使得难以减小变焦透镜的大小和重量。
条件式(4)限定了第三透镜单元L3的适当折光力。
如果条件式(4)的上限被超出，则第三透镜单元L3的正折光力增大并且珀兹伐和增大。因而，像面的倾斜变得过大而不易于校正。此外，如果第三透镜单元L3的树脂透镜元件L3p具有负折光力，则树脂透镜元件L3p的负折光力需要增大以便校正色差。因此，树脂透镜元件L3p的曲率半径减小，并且树脂透镜元件L3p的厚度增大。相反，如果树脂透镜元件L3p具有正折光力，则树脂透镜元件L3p的正折光力需要增大以便补偿第三透镜单元L3的折光力。因此，树脂透镜元件L3p的曲率增大，并且树脂透镜元件L3p的厚度增大。因此，总透镜长度增大。
如果条件式(4)的下限被超出，第三透镜单元L3的折光力相对地减小。因而，在变焦期间第三透镜单元L3的行进长度增加，并且总透镜长度增大。
如果条件式(5)的下限被超出，则树脂透镜元件L2p的曲率半径减小，使得树脂透镜元件L2p的厚度增大以便提供令人满意的树脂透镜元件L2p的边缘厚度。因而，总透镜长度增大。
如果条件式(5)的上限被超出，则具有其符号与树脂透镜元件L2p的折光力的符号相反的折光力的透镜元件的折射率需要增大以便减小珀兹伐和。但是，难以在任何可用的玻璃材料的折射率范围内令人满意地校正像场弯曲。此外，如果树脂透镜元件L2p具有负折光力并且条件式(5)的上限被超出，则阿贝数趋于减小。因此，难以令人满意地校正色差。
如果条件式(6)的上限被超出，则第二透镜单元L2的除树脂透镜元件L2p之外的透镜元件的阿贝数需要增大以便校正色差。因此，作为整体的第二透镜单元L2的折射率减小。因而，各个透镜元件的曲率半径减小，并且第二透镜单元L2的厚度增大。
如果条件式(7)的下限被超出，则树脂透镜元件L3p的曲率半径减小，使得树脂透镜元件L3p的厚度增大以便提供令人满意的树脂透镜元件L3p的边缘厚度。因而，总透镜长度增大。此外，如果具有小曲率半径的树脂透镜元件被包含在趋于导致球面像差和像场弯曲的第三透镜单元L3中，则透镜表面的形状随着温度改变而显著改变，使得像差变化增大。
如果条件式(7)的上限被超出，则具有其符号与树脂透镜元件L3p的折光力的符号相反的折光力的透镜元件的折射率需要增大以便减小珀兹伐和。但是，难以在任何可用的玻璃材料的折射率范围内令人满意地校正像场弯曲。此外，如果树脂透镜元件L3p具有正折光力并且条件式(7)的上限被超出，则阿贝数趋于减小。因此，难以令人满意地校正色差。
如果条件式(8)的上限被超出，则第三透镜单元L3中包括的除树脂透镜元件L3p之外的透镜元件的阿贝数需要增大以便校正色差，使得作为整体的第三透镜单元L3的折射率较小。因此，各个透镜元件的曲率半径减小，并且第三透镜单元L3的厚度增大。
如果限定树脂透镜元件L2p和L3p中的每一个的折射率的温度系数τ在条件式(9)所限定的范围内，则由于树脂透镜元件L2p和L3p的折射率的改变而导致的焦点、像场弯曲和球面像差的变化在各变焦位置处被以良好的方式校正。
如果树脂透镜元件L2p和L3p中的每一个的线性膨胀系数α在条件式(10)限定的范围内，则由于温度改变所引起的树脂透镜元件L2p和L3p的膨胀或收缩导致的焦点、像场弯曲和球面像差的变化在各变焦位置处被以良好的方式校正。
条件式(11)限定了在第二透镜单元L2中包括的树脂透镜元件L2p具有正折光力的情况下的树脂透镜元件L2p相对于d线的适当的阿贝数。如果条件式(11)的下限被超出，则阿贝数位于对于可用玻璃材料限定的范围之外。如果条件式(11)的上限被超出，则难以同时实现色差的校正以及珀兹伐和的减小。
条件式(12)限定了在第三透镜单元L3中包括的树脂透镜元件L3p具有正折光力的情况下的树脂透镜元件L3p相对于d线的适当的阿贝数。如果条件式(12)的下限被超出，则难以同时实现色差的校正以及珀兹伐和的减小。如果条件式(12)的上限被超出，则难以校正望远侧的纵向色差以及横向色差。
为了使得基于条件式(3)至(12)产生的有利效果最大化，条件式(3)至(12)的数值范围可优选地被设定如下：
-20.0<ft/f2<-5.0···(3a)
3.0<ft/f3<12.0···(4a)
1.49<Nd2p<2.59×10-4×νd2p2-2.64×10-2×νd2p+2.213···(5a)
νd2p<58.0···(6a)
1.49<Nd3p<2.59×10-4×νd3p2-2.64×10-2×νd3p+2.213···(7a)
νd3p<58.0···(8a)
-2.5×10-4/℃<τ<-6.0×10-6/℃···(9a)
3.0×10-5/℃<α<10.0×10-5/℃···(10a)
17.5<νd2p<33.0···(11a)
17.5<νd3p<33.0···(12a)
更优选地，条件式(3)至(12)的数值范围可被设定如下：
-15.0<ft/f2<-6.0···(3b)
4.0<ft/f3<10.0···(4b)
1.50<Nd2p<2.59×10-4×νd2p2-2.64×10-2×νd2p+2.213···(5b)
νd2p<57.0···(6b)
1.50<Nd3p<2.59×10-4×νd3p2-2.64×10-2×νd3p+2.213···(7b)
νd3p<57.0···(8b)
-1.0×10-4/℃<τ<-8.0×10-6/℃···(9b)
5.0×10-5/℃<α<10.0×10-5/℃···(10b)
20.0<νd2p<31.0···(11b)
20.0<νd3p<31.0···(12b)
下面给出对应于本发明的第一至第七实施例的数值示例1至7。在数值示例1至7中的每一个中，i指示从物侧起的光学表面的顺序位置，ri指示第i光学表面(第i表面)的曲率半径，di指示第i表面与第i+1表面之间的距离，并且ndi和νdi分别指示形成第i光学部件的材料的相对于d线的折射率和阿贝数。
设离心率为k；非球面系数为A4、A6、A8和A10；并且在距光轴的高度为h处的光轴方向上的表面顶点的位移为x，非球形状被如下地表达：
x＝(h2/R)/[1+[1-(1+k)(h/R)2]1/2]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10
其中，R指示旁轴曲率半径，并且“e-Z”指示10-Z。在数值示例1至7中的每一个中，在像侧的极端处的表面中的两个表面对应于光学块(诸如滤光器或面板)的表面。表面号之后的星号“*”指示非球面。
在数值示例1至7中的每一个中，后焦距(BF)对应于通过对位于像侧的极端处的透镜系统的表面之一与旁轴像面的距离进行空气换算所得到的长度。总透镜长度是从位于物侧的极端处的表面到最终透镜表面的距离和后焦距的总和。数值示例1至7与上文给出的条件式之间的对应关系在表1中被总结。
[数值示例1]
单位:mm
表面数据
非球面数据
第十表面
K＝-1.70439e-001 A4＝-4.48101e-004 A6＝9.86364e-006 A8＝-5.19319e-007A10＝2.10602e-008 A12＝-5.13815e-010
第十一表面
K＝-1.30221e+001 A4＝-1.37531e-004 A6＝1.15085e-006 A8＝2.02231e-007A10＝-6.22681e-009 A12＝-1.31485e-010
第十二表面
K＝4.00175e-001 A4＝-1.11147e-003 A6＝-9.23126e-006 A8＝1.76880e-007A10＝-3.25275e-007 A12＝5.29989e-008
第十三表面
K＝-2.28521e+001 A4＝2.76524e-004 A6＝3.56901e-005 A8＝1.02905e-005A10＝-1.38856e-006 A12＝1.77055e-007
第十五表面
K＝2.26273e+000 A4＝6.91787e-004 A6＝1.16931e-004 A8＝-1.38331e-005A10＝5.39652e-007 A12＝4.14911e-008
第十六表面
K＝5.52854e-001 A4＝2.52484e-003 A6＝-6.59302e-005 A8＝-2.37895e-006A10＝-1.08694e-006 A12＝8.35014e-008
其它数据
变焦透镜单元数据
各个透镜元件的数据
[数值示例2]
单位:mm
表面数据
非球面数据
第六表面
K＝-2.37254e+002 A4＝9.89982e-005 A6＝-3.45844e-007 A8＝-1.61877e-008A10＝6.42112e-011 A12＝7.73097e-013
第七表面
K＝-9.94846e-003 A4＝3.05312e-004 A6＝-3.94194e-006 A8＝3.79377e-007A10＝7.12792e-010 A12＝-2.08402e-010
第十二表面
K＝-1.19416e-001 A4＝-3.75959e-004 A6＝1.11166e-005 A8＝-2.50759e-006A10＝3.68639e-007 A12＝1.92398e-008
第十七表面
K＝-7.82984e-001 A4＝5.96118e-004 A6＝-1.35936e-004 A8＝9.40146e-006A10＝-1.46695e-006 A12＝-1.29864e-006
第十八表面
K＝-1.24244e+005 A4＝-2.11789e-004 A6＝2.58967e-006 A8＝7.82902e-006A10＝-8.76763e-006 A12＝5.50743e-008
其它数据
变焦透镜单元数据
各个透镜元件的数据
[数值示例3]
单位:mm
表面数据
非球面数据
第十表面
K＝-2.56117e-001 A4＝-2.25456e-004 A6＝1.02120e-005 A8＝-3.39102e-007A10＝1.24412e-008 A12＝-2.48564e-010
第十一表面
K＝-1.81471e+001 A4＝3.63649e-005 A6＝-9.77458e-006 A8＝3.13539e-007A10＝-6.99280e-009 A12＝-9.45264e-011
第十二表面
K＝5.35730e-001 A4＝-1.09921e-003 A6＝-4.57317e-005 A8＝-1.37667e-006A10＝2.94977e-007 A12＝1.41087e-008
第十三表面
K＝-1.06650e+001 A4＝3.80632e-004 A6＝2.45994e-004 A8＝1.72528e-005A10＝-1.26302e-006 A12＝1.29932e-007
第十五表面
K＝4.49208e+000 A4＝1.87248e-003 A6＝2.04984e-004 A8＝-1.59008e-005A10＝-1.23179e-006 A12＝-7.04818e-008
第十六表面
K＝1.35013e+000 A4＝2.54657e-003 A6＝-1.68711e-004 A8＝-3.20779e-005A10＝-4.08649e-006 A12＝-3.78599e-007
其它数据
变焦透镜单元数据
各个透镜元件的数据
[数值示例4]
单位:mm
表面数据
非球面数据
第六表面
K＝-4.68248e+001 A4＝9.60704e-005 A6＝1.28596e-006 A8＝-3.56499e-008A10＝1.19549e-010 A12＝6.58136e-013
第七表面
K＝-4.40854e-001 A4＝4.30239e-004 A6＝4.76441e-006 A8＝2.85714e-007A10＝2.06561e-008 A12＝-6.12536e-010
第十二表面
K＝-2.54296e-001 A4＝-1.22040e-004 A6＝3.42432e-005 A8＝1.02144e-006A10＝-1.09929e-007 A12＝2.40967e-008
第十七表面
K＝-3.65424e-001 A4＝1.43352e-003 A6＝-1.16264e-004 A8＝7.55215e-006A10＝-2.86315e-006 A12＝-9.08714e-007
第十八表面
K＝-7.53220e+004 A4＝7.97250e-004 A6＝-2.75252e-005 A8＝1.23320e-005A10＝-8.68427e-006 A12＝-1.26292e-007
其它数据
变焦透镜单元数据
各个透镜元件的数据
[数值示例5]
单位:mm
表面数据
非球面数据
第八表面
K＝-3.31479e-002 A4＝-1.01862e-004 A6＝1.20706e-005 A8＝-7.98620e-007
第九表面
K＝4.32897e+000 A4＝6.11365e-005 A6＝1.21353e-005 A8＝-1.40008e-007A10＝-4.54412e-008 A12＝1.35595e-009
第十表面
K＝-1.33060e+000 A4＝1.36298e-003 A6＝-9.75800e-006 A8＝-1.11354e-005
第十三表面
K＝-6.67609e-003 A4＝-7.05452e-004 A6＝2.25273e-004 A8＝1.08719e-005A10＝6.84642e-006 A12＝-9.44432e-007
第十四表面
K＝-2.98010e-001 A4＝1.93189e-003 A6＝3.72628e-004 A8＝4.77425e-005
其它数据
变焦透镜单元数据
各个透镜元件的数据
[数值示例6]
单位:mm
表面数据
非球面数据
第十表面
K＝4.35075e-001 A4＝-2.37954e-004 A6＝-5.85961e-006 A8＝-1.90896e-007 A10＝1.43676e-008
第十一表面
K＝-3.14496e+001 A4＝-3.74365e-004 A6＝-9.84448e-006 A8＝2.76983e-007A10＝-1.49358e-009
第十二表面
K＝-1.01700e+000 A4＝-4.14614e-004 A6＝-1.54346e-005 A8＝-1.09721e-006 A10＝1.05705e-007
第十三表面
K＝-2.84295e+001 A4＝-6.91609e-004 A6＝-2.55995e-005 A8＝1.85760e-006 A10＝4.19133e-008
第十七表面
K＝1.36129e-001 A4＝1.73512e-003 A6＝-2.95783e-005 A8＝2.30519e-005 A10＝4.91735e-007
第十八表面
K＝-3.02608e+003 A4＝1.05336e-003 A6＝1.98544e-005 A8＝1.00614e-005 A10＝7.68646e-007
其它数据
变焦透镜单元数据
各个透镜元件的数据
[数值示例7]
单位:mm
表面数据
非球面数据
第十表面
K＝-1.44460e-001 A4＝-4.30587e-004 A6＝1.02379e-005 A8＝-4.16173e-007A10＝1.81788e-008A12＝-4.33929e-010
第十一表面
K＝-1.10632e+001 A4＝-1.73479e-004 A6＝1.47628e-006 A8＝2.48821e-007A10＝-5.79043e-009 A12＝-1.18708e-010
第十二表面
K＝4.35934e-001 A4＝-9.99054e-004 A6＝-9.95838e-006 A8＝-2.84094e-007A10＝-3.38893e-007 A12＝5.29450e-008
第十三表面
K＝-2.33257e+001 A4＝2.61657e-004 A6＝2.64226e-005 A8＝9.10594e-006A10＝-1.45053e-006 A12＝1.75141e-007
第十五表面
K＝1.46252e+000 A4＝5.89980e-004 A6＝9.99875e-005 A8＝-1.41772e-005
A10＝4.51780e-007 A12＝4.21404e-008
第十六表面
K＝6.96492e-001 A4＝2.53457e-003 A6＝-6.06921e-005 A8＝-1.90801e-006A10＝-1.13544e-006 A12＝8.28676e-008
其它数据
变焦透镜单元数据
各个透镜元件的数据
[表1]
现在将参照图15描述作为另一实施例的数字静态照相机，在其中根据第一到第七实施例中的任一个的变焦透镜用作成像光学系统。图15中所示的数字静态照相机包括照相机机身20、对应于根据第一至第七实施例中的任一个的变焦透镜的成像光学系统21、设置在照相机机身20中并且接收通过成像光学系统21形成的物体的光学图像的诸如CCD传感器或CMOS传感器的固态图像拾取器件(光电转换器件)22、存储与通过固态图像拾取器件22执行的光电转换获得的物体的光学图像相对应的信息的存储器23、以及包括液晶显示面板等的取景器24，通过该取景器观察在固态图像拾取器件22上形成的物体的图像。如果根据本发明的第一至第七实施例中的任一个的变焦透镜被应用于诸如数字静态照相机的图像拾取设备，则提供了具有高变焦比、在光轴方向上的尺寸小、并且在各变焦位置处展现高光学性能的图像拾取设备。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的变型以及等同的结构和功能。

Claims (18)

1.一种变焦透镜，所述变焦透镜从其物侧到像侧依次包括：
具有正折光力的第一透镜单元；
具有负折光力的第二透镜单元；
具有正折光力的第三透镜单元；以及
包括一个或多个透镜单元的后透镜组，
其中在变焦期间，透镜单元中的相邻透镜单元之间的距离改变，
其中，第二透镜单元和第三透镜单元中的每一个包括树脂透镜元件，以及
其中，满足以下条件式
0.10＜|f3p/ft|＜0.23
-2.40＜f2p/f3p＜-0.34
5.5≤ft/f3＜15.0
这里，f2p指示第二透镜单元中包括的树脂透镜元件的焦距，f3p指示第三透镜单元中包括的树脂透镜元件的焦距，ft指示变焦透镜的在望远端的焦距，并且f3指示第三透镜单元的焦距。
2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，第二透镜单元和第三透镜单元中包括的树脂透镜元件中的每一个具有与空气接触的物侧表面和像侧表面。
3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，满足以下条件式：
-30.0＜ft/f2＜-5.0
这里f2指示第二透镜单元的焦距。
4.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，满足以下条件式：
1.45＜Nd2p＜2.59×10-4×vd2p2-2.64×10-2×vd2p+2.213
vd2p＜60.0
1.45＜Nd3p＜2.59×10-4×vd3p2-2.64×10-2×vd3p+2.213
vd3p＜60.0
这里Nd2p和vd2p分别指示第二透镜单元中包括的树脂透镜元件的相对于d线的折射率和阿贝数，并且Nd3p和vd3p分别指示第三透镜单元中包括的树脂透镜元件的相对于d线的折射率和阿贝数。
5.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，满足以下条件式：
-5.0×10-4/℃＜τ＜-5.0×10-6/℃
这里τ指示对于在20℃的第二透镜单元和第三透镜单元中包括的树脂透镜元件的折射率中的每一个的温度系数。
6.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，满足以下条件式：
1.0×10-5/℃＜α＜10.0×10-5/℃
这里α指示第二透镜单元和第三透镜单元中包括的树脂透镜元件中的每一个的线性膨胀系数。
7.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，第二透镜单元中包括的树脂透镜元件具有正折光力，并且第三透镜单元中包括的树脂透镜元件具有负折光力。
8.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，第二透镜单元中包括的树脂透镜元件具有负折光力，并且第三透镜单元中包括的树脂透镜元件具有正折光力。
9.根据权利要求7所述的变焦透镜，其中，满足以下条件式：
15.0＜vd2p＜35.0
这里vd2p指示第二透镜单元中包括的树脂透镜元件的相对于d线的阿贝数。
10.根据权利要求8所述的变焦透镜，其中，满足以下条件式：
15.0＜vd3p＜35.0
这里vd3p指示第三透镜单元中包括的树脂透镜元件的相对于d线的阿贝数。
11.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，后透镜组由具有正折光力的第四透镜单元构成。
12.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，后透镜组由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构成。
13.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，后透镜组由具有正折光力的第四透镜单元和具有正折光力的第五透镜单元构成。
14.一种变焦透镜，所述变焦透镜从其物侧到像侧依次包括：
具有正折光力的第一透镜单元；
具有负折光力的第二透镜单元；
具有正折光力的第三透镜单元；以及
包括一个或多个透镜单元的后透镜组，
其中在变焦期间，透镜单元中的相邻透镜单元之间的距离改变，
其中，第二透镜单元和第三透镜单元中的每一个包括树脂透镜元件，
其中，第二透镜单元中包括的树脂透镜元件具有负折光力，并且第三透镜单元中包括的树脂透镜元件具有正折光力，以及
其中，满足以下条件式
0.10＜|f3p/ft|＜0.23
-2.40＜f2p/f3p＜-0.34
这里，f2p指示第二透镜单元中包括的树脂透镜元件的焦距，f3p指示第三透镜单元中包括的树脂透镜元件的焦距，并且ft指示变焦透镜的在望远端的焦距。
15.根据权利要求14所述的变焦透镜，其中，满足以下条件式：
15.0＜vd3p＜35.0
这里vd3p指示第三透镜单元中包括的树脂透镜元件的相对于d线的阿贝数。
16.一种变焦透镜，所述变焦透镜从其物侧到像侧依次包括：
具有正折光力的第一透镜单元；
具有负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；以及
具有正折光力的第五透镜单元，
其中在变焦期间，透镜单元中的相邻透镜单元之间的距离改变，
其中，第二透镜单元和第三透镜单元中的每一个包括树脂透镜元件，以及
其中，满足以下条件式
0.10＜|f3p/ft|＜0.23
-2.40＜f2p/f3p＜-0.34
这里，f2p指示第二透镜单元中包括的树脂透镜元件的焦距，f3p指示第三透镜单元中包括的树脂透镜元件的焦距，并且ft指示变焦透镜的在望远端的焦距。
17.一种变焦透镜，所述变焦透镜从其物侧到像侧依次包括：
具有正折光力的第一透镜单元；
具有负折光力的第二透镜单元；
具有正折光力的第三透镜单元；
具有正折光力的第四透镜单元；以及
具有正折光力的第五透镜单元，
其中在变焦期间，透镜单元中的相邻透镜单元之间的距离改变，
其中，第二透镜单元和第三透镜单元中的每一个包括树脂透镜元件，以及
其中，满足以下条件式
0.10＜|f3p/ft|＜0.23
-2.40＜f2p/f3p＜-0.34
这里，f2p指示第二透镜单元中包括的树脂透镜元件的焦距，f3p指示第三透镜单元中包括的树脂透镜元件的焦距，并且ft指示变焦透镜的在望远端的焦距。
18.一种图像拾取设备，包括：
根据权利要求1-17中任一项所述的变焦透镜；以及
接收通过所述变焦透镜形成的光学图像的图像拾取器件。
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