CN104508532B - 变焦镜头、光学设备和用于制造变焦镜头的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明按照从物侧沿着光轴的次序，具有：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)；具有正屈光力的第四透镜组(G4)；和第五透镜组(G5)。第四透镜组(G4)由单个正透镜(L41)构成，并且第五透镜组(G5)由在变焦时相对于像平面固定的单个透镜(L51)构成。以下条件表达式(1)得以满足。0.9<β2t·β3w/(β2w·β3t)<1.7…(1)，其中β2w表示在广角端状态中第二透镜组(G2)的放大率，β3w表示在广角端状态中第三透镜组(G3)的放大率，β2t表示在远摄端状态中第二透镜组(G2)的放大率，并且β3t表示在远摄端状态中第三透镜组(G3)的放大率。

Description

变焦镜头、光学设备和用于制造变焦镜头的方法
技术领域
本发明涉及一种变焦镜头、一种光学设备，和一种用于制造该变焦镜头的方法。
背景技术
传统上，已经作为带有高变焦比的变焦镜头提出了一种变焦镜头，该变焦镜头沿着光轴按照从物体的次序包括，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，其中通过移动透镜组执行变焦。(例如，见以下专利文献。)
现有技术列表
专利文献
日本未审定专利申请公报No.2010-217478
发明内容
技术问题
虽然在传统变焦镜头中确保了亮度，但是认为变焦比是不足的。
鉴于前述，本发明的一个目的在于提供一种变焦镜头和一种光学设备，它们是明亮的、具有高的变焦比，并且提供高质量像；和一种用于制造该变焦镜头的方法。
解决问题的方案
为了实现这个目的，根据本发明的变焦镜头是这样一种变焦镜头，该变焦镜头沿着光轴按照从物体的次序，包括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、具有正屈光力的第四透镜组，和第五透镜组，其中第四透镜组由一个正透镜构成，第五透镜组由在变焦期间相对于像平面固定的一个透镜构成，并且以下条件表达式得以满足：
0.9<β2t·β3w/(β2w·β3t)<1.7
其中
β2w表示在广角端状态中第二透镜组的放大率，
β3w表示在广角端状态中第三透镜组的放大率，
β2t表示在远摄端状态中第二透镜组的放大率，并且
β3t表示在远摄端状态中第三透镜组的放大率。
在根据本发明的变焦镜头中，优选的是以下条件表达式得以满足：
4.0<β2t·β3t/(β2w·β3w)<10.0
在根据本发明的变焦镜头中，优选的是第三透镜组沿着光轴按照从物体的次序，包括具有正屈光力的单透镜、具有负屈光力的第一胶合透镜，和第二胶合透镜。
在根据本发明的变焦镜头中，优选的是以下条件表达式得以满足：
-0.4<f3/f3L<0.4
其中
f3表示第三透镜组的焦距，并且
f3L表示构成第三透镜组的第二胶合透镜的焦距。
在根据本发明的变焦镜头中，优选的是以下条件表达式得以满足：
0.0<(R2+R1)/(R2-R1)<1.5
其中
R1表示在构成第三透镜组的第一胶合透镜中最靠近像的透镜表面的曲率半径，并且
R2表示在构成第三透镜组的第二胶合透镜中最靠近物体的透镜表面的曲率半径。
在根据本发明的变焦镜头中，优选的是第二透镜组按照从物体的次序，包括第一负透镜和第二负透镜，并且以下条件表达式得以满足：
1.2<f22/f21<5.0
其中
f21表示构成第二透镜组的第一负透镜的焦距，并且
f22表示构成第二透镜组的第二负透镜的焦距。
在根据本发明的变焦镜头中，优选的是以下条件表达式得以满足：
0.85<β5<1.15
其中
β5表示第五透镜组的放大率。
在根据本发明的变焦镜头中，优选的是第五透镜组由塑料透镜构成。
在根据本发明的变焦镜头中，优选的是，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组移动从而在远摄端状态中比广角端状态更靠近物体，第二透镜组朝向像以凸轨迹移动，第三透镜组朝向物体移动，并且第四透镜组朝向物体以凸轨迹移动。
根据本发明的光学设备包括上述任何变焦镜头。
根据本发明的一种用于制造变焦镜头的方法是用于制造这样一种变焦镜头的方法，该变焦镜头沿着光轴按照从物体的次序，包括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、具有正屈光力的第四透镜组，和第五透镜组，其中每一个透镜组装在镜筒中从而：第四透镜组由一个正透镜构成；第五透镜组由在变焦期间相对于像平面固定的一个透镜构成；并且以下条件表达式得以满足：
0.9<β2t·β3w/(β2w·β3t)<1.7
其中
β2w表示在广角端状态中第二透镜组的放大率，
β3w表示在广角端状态中第三透镜组的放大率，
β2t表示在远摄端状态中第二透镜组的放大率，并且
β3t表示在远摄端状态中第三透镜组的放大率。
本发明的有利效果
根据本发明，能够提供明亮的、具有高变焦比并且提供高质量像的变焦镜头、光学设备，和用于制造该变焦镜头的方法。
附图简要说明
图1是描绘根据实例1的镜头配置和从广角端状态到远摄端状态的运动轨迹的图表；
图2A到2C是示出根据实例1的变焦镜头的各种像差的曲线图，其中图2A示出的曲线图示出在广角端状态中在无穷远上聚焦时的变焦镜头的各种像差，图2B示出的曲线图示出在中间焦距状态中在无穷远上聚焦时的变焦镜头的各种像差，并且图2C示出的曲线图示出在远摄端状态中在无穷远上聚焦时的变焦镜头的各种像差；
图3是描绘根据实例2的镜头配置和从广角端状态到远摄端状态的运动轨迹的图表；
图4A到4C示出根据实例2的变焦镜头的各种像差的曲线图，其中图4A示出的曲线图示出在广角端状态中在无穷远上聚焦时的变焦镜头的各种像差，图4B示出的曲线图示出在中间焦距状态中在无穷远上聚焦时的变焦镜头的各种像差，并且图4C示出的曲线图示出在远摄端状态中在无穷远上聚焦时的变焦镜头的各种像差；
图5A和5B是描绘具有安装在其中的根据本实施例的变焦镜头的数字照相机(光学设备)的图表，图5A是前视图，并且图5B是后视图；
图6是沿着图5A中的A–A'线的截面视图；
图7是描绘用于制造根据本实施例的变焦镜头的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图描述实施例。如图1示出地，根据本实施例的变焦镜头ZL是这样一种变焦镜头，该变焦镜头沿着光轴按照从物体的次序，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、具有正屈光力的第四透镜组G4，和第五透镜组G5，其中第四透镜组G4由一个正透镜L41构成，并且第五透镜组G5由在变焦期间相对于像平面I固定的一个透镜L51构成。利用这种配置，在仍然维持像散时，高变焦比成为可能，而不增加透镜的总体尺寸。
另外，基于以上配置根据本实施例的变焦镜头ZL构成为满足以下条件表达式(1)：
0.9<β2t·β3w/(β2w·β3t)<1.7…(1)
其中
β2w表示在广角端状态中第二透镜组G2的放大率，
β3w表示在广角端状态中第三透镜组G3的放大率，
β2t表示在远摄端状态中第二透镜组G2的放大率，并且
β3t表示在远摄端状态中第三透镜组G3的放大率。
条件表达式(1)规定用于在从广角端状态到远摄端状态变焦时在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的放大率的适当改变的比率。如果不达到条件表达式(1)的下限值，则彗差变差，这不是理想的。类似地，如果超过条件表达式(1)上限值，则彗差变差，这不是理想的。
为了更好地确保本实施例的效果，优选的是条件表达式(1)的下限值是1.0。为了更好地确保本实施例的效果，优选的是条件表达式(1)的上限值是1.5。
在根据本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是以下条件表达式(2)得以满足：
4.0<β2t·β3t/(β2w·β3w)<10.0…(2)
条件表达式(2)规定在从广角端状态到远摄端状态变焦时用于在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的放大率的适当改变的乘积。如果不达到条件表达式(2)的下限值，则彗差变差，这不是理想的。类似地，如果超过条件表达式(2)的上限值，则彗差变差，这不是理想的。
为了更好地确保本实施例的效果，优选的是条件表达式(2)的下限值是5.0。为了更好地确保本实施例的效果，优选的是条件表达式(2)的上限值是8.5。
在根据本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，第三透镜组G3沿着光轴安装从物体的次序，包括具有正屈光力的单透镜、具有负屈光力的第一胶合透镜，和第二胶合透镜。利用这种配置，球面像差能够有效率地被校正。此外，大口径化变得更容易。
在根据本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是以下条件表达式(3)得以满足：
-0.4<f3/f3L<0.4…(3)
其中
f3表示第三透镜组G3的焦距，并且
f3L表示构成第三透镜组G3的第二胶合透镜的焦距。
条件表达式(3)规定在构成第三透镜组G3的第二胶合透镜和第三透镜组G3之间的适当焦距比率。如果不达到条件表达式(3)的下限值，则球面像差和彗差变差，这不是理想的。如果超过条件表达式(3)的上限值，则整个光学系统的尺寸增加并且由于制造误差的彗差和像散的波动增加，这不是理想的。
为了更好地确保本实施例的效果，优选的是条件表达式(3)的下限值是-0.3。为了更好地确保本实施例的效果，优选的是条件表达式(3)的上限值是0.3。
在根据本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是以下条件表达式(4)得以满足：
0.0<(R2+R1)/(R2-R1)<1.5…(4)
其中
R1表示在构成第三透镜组G3的第一胶合透镜中最靠近像的透镜表面的曲率半径，并且
R2表示在构成第三透镜组G3的第二胶合透镜中最靠近物体的透镜表面的曲率半径。
条件表达式(4)规定用于在构成第三透镜组G3的该两个胶合透镜之间、即在第一胶合透镜和第二胶合透镜之间形成的空气透镜的优选形状。如果不达到条件表达式(4)的下限值，则彗差和球面像差变差，这不是理想的。类似地，如果超过条件表达式(4)的上限值，则彗差和球面像差变差，这不是理想的。
为了更好地确保本实施例的效果，优选的是条件表达式(4)的下限值是0.4。为了更好地确保本实施例的效果，优选的是条件表达式(4)的上限值是1.2。
在根据本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是按照从物体的次序，第二透镜组G2包括第一负透镜和第二负透镜，并且以下条件表达式(5)得以满足：
1.2<f22/f21<5.0…(5)
其中
f21表示构成第二透镜组G2的第一负透镜的焦距，并且
f22表示构成第二透镜组G2的第二负透镜的焦距。
条件表达式(5)规定在构成第二透镜组G2的该两个负透镜、即第一负透镜和第二负透镜之间的适当焦距比率。如果不达到条件表达式(5)的下限值，则彗差和球面像差变差，这不是理想的。类似地，如果超过条件表达式(5)的上限值，则彗差和球面像差变差，这不是理想的。
为了更好地确保本实施例的效果，优选的是条件表达式(5)的下限值是1.5。为了更好地确保本实施例的效果，优选的是条件表达式(5)的上限值是4.5。
在根据本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是以下条件表达式(6)得以满足：
0.85<β5<1.15…(6)
其中
β5表示第五透镜组G5的放大率。
条件表达式(6)规定第五透镜组G5的适当放大率。如果不达到条件表达式(6)的下限值，则光学系统的尺寸增加并且场曲变差，这不是理想的。类似地，如果超过条件表达式(6)的上限值，则光学系统的尺寸增加并且场曲变差，这不是理想的。
为了更好地确保本实施例的效果，优选的是条件表达式(6)的下限值是0.90。为了更好地确保本实施例的效果，优选的是条件表达式(6)的上限值是1.10。
在根据本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是第五透镜组G5由塑料透镜构成。虽然由于温度变化引起的各种特性的波动通常在塑料透镜中是有问题的，但是在根据本实施例的变焦镜头ZL中，由于温度变化引起的特性的改变能够基本被忽略，因为塑料透镜被用于靠近像平面I定位的第五透镜组G5。因此，从制造成本的观点，更优选的是塑料透镜被用于第五透镜组G5。
在根据本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1移动从而在远摄端状态中比广角端状态更靠近物体。此时，第一透镜组G1可以单调地朝向物体移动或者它可以以凸轨迹朝向像移动。优选的是第二透镜组G2以凸轨迹朝向像移动。优选的是第三透镜组G3单调地朝向物体移动。优选的是第四透镜组G4以凸轨迹朝向物体移动。因为这种配置，在变焦时的诸如球面像差的各种像差的波动能够保持是小的，能够防止每一个透镜组的移动量变得太大，并且能够使得整个透镜的尺寸是小的。
图5和图6示出作为设置有前述变焦镜头ZL作为像捕捉镜头的光学设备的数字静态照相机CAM(光学设备)的配置。如果在数字静态照相机CAM上按下电源按钮(未被示意)，则快门像捕捉镜头(变焦镜头ZL)的快门(未被示意)释放，并且来自物体的光被变焦镜头ZL收集并且在设置在像平面I(例如见图1)上的成像元件C(例如CCD和CMOS)上形成像。在成像元件C上形成的物体像显示在设置在数字静态照相机CAM的背部上的液晶监视器M上。使用者在观察液晶监视器M时确定物体像的构成，然后按下释放按钮B1以利用成像元件C捕捉物体像，并且将其存储在存储器(未被示意)中。此外，数字静态照相机CAM设置有当物体黑暗时发出辅助光的辅助发光单元EF、被用于为数字静态照相机CAM设定各种条件的功能按钮B2等。
这里已经示意了照相机CAM和变焦镜头ZL一体地形成的紧凑式照相机，但是光学设备还可以是其中具有变焦镜头ZL的镜筒能够被从照相机主体移除的单反照相机。
根据带有以上配置的照相机CAM，通过安装根据本实施例的变焦镜头ZL作为像捕捉镜头，能够实现一种明亮的、具有高变焦比并且提供高质量像的照相机。
现在将参考图7描述一种用于制造以上变焦镜头ZL的方法。首先，按照从物体的次序组装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、具有正屈光力的第四透镜组G4，和第五透镜组G5(步骤ST10)。此时，作为第四透镜组G4，组装一个正透镜L41(步骤ST20)。此外，作为在变焦期间相对于像平面I固定的第五透镜组G5，组装一个透镜L51(步骤ST30)。另外，每一个透镜被组装在镜筒中从而满足以下条件表达式(1)(步骤ST40)：
0.9<β2t·β3w/(β2w·β3t)<1.7…(1)
其中
β2w表示在广角端状态中第二透镜组G2的放大率，
β3w表示在广角端状态中第三透镜组G2的放大率，
β2t表示在远摄端状态中第二透镜组G3的放大率，并且
β3t表示在远摄端状态中第三透镜组G3的放大率。
如图1示出地，在本实施例中的透镜设置的一个实例包括变焦镜头ZL，其中，第一透镜组G1沿着光轴按照从物体的次序具有：具有面对像的凹表面的负弯月形透镜L11，和具有面对物体的凸表面的正弯月形透镜L12的胶合透镜，和具有面对物体的凸表面的正弯月形透镜L13，从而整体上具有正屈光力。第二透镜组G2沿着光轴按照从物体的次序具有：具有面对像的凹表面的负弯月形透镜L21、负双凹透镜L22和正双凸透镜L23，从而整体上具有负屈光力。第三透镜组G3沿着光轴按照从物体的次序具有：正双凸透镜L31、具有面对物体的凸表面的正弯月形透镜L32和具有面对像的凹表面的负弯月形透镜L33的胶合透镜，和负双凹透镜L34和正双凸透镜L35的胶合透镜，从而整体上具有正屈光力。第四透镜组G4具有：具有面对物体的凸表面的正弯月形透镜L41，从而整体上具有正屈光力。第五透镜组G5具有：具有面对物体的凹表面的正弯月形透镜L51，从而整体上具有正屈光力。注意组装每一个透镜，使得对应于条件表达式(1)的值成为1.18。
根据上述用于制造的方法，能够获得明亮的、具有高变焦比并且提供高质量像的变焦镜头ZL。
实例
现在将参考附图描述根据本实施例的实例。以下示出的表格1和2列出根据实例1和2的每一条数据。
注意，根据实例1的图1中的附图标记将在每一个实例中独立地使用，从而防止由于附图标记位数的增加而使得描述变得复杂。因此，即便在根据其它实例的附图中使用共用的附图标记，这仍然并不是必要地示意与其它实例共用的配置。
在每一个实例中，选择d-线(波长＝587.5620nm)和g-线(波长＝435.8350nm)作为用于像差特性的计算目标。
在每一个表格中的[透镜数据]中，表面编号是沿着射线传播方向从物体数起的光学表面的编号，R是每一个光学表面的曲率半径，D是表面距离，这是在光轴上从每一个光学表面到下一个光学表面(或者像平面)的距离，nd是光学元件材料在d-线处的折射率，并且νd是光学元件材料基于d-线的阿贝数。物体表面是物体的表面，(变量)是可变表面距离，曲率半径的"∞"是平面或者孔径，(光阑S)是孔径光阑S，并且像平面是像平面I。省略了空气“1.00000”的折射率。如果光学表面是非球面，则“*”附于表面编号，并且曲率半径R列示意近轴曲率半径。
在每一个表格中的[非球面数据]中，用于[透镜数据]所示非球面的形状由以下表达式(a)示意。这里，X(y)表示在高度y处从非球面的顶点处的切平面到在非球面上的位置的沿着光轴方向的距离；R表示基准球面的曲率半径(近轴曲率半径)；κ表示锥形常数，并且Ai表示i次非球面系数。“E-n”示意“×10-n”。例如，1.234E-05＝1.234×10-5。
X(y)＝(y2/R)/{1+(1-κ×y2/R2)1/2}+A4×y4+A6×y6…(a)
在[总体数据]中，β是像捕捉放大率，f是整个透镜系统的焦距，FNo是F数，ω是半视角(单位：°)，Y是像高，TL是镜头全长(total lens length)，BF是从最靠近像设置的光学元件的像侧表面到近轴像平面的距离，并且BF(空气转换)是从最后光学表面到近轴像平面的空气转换距离。这里，TL代表从最后光学表面到近轴像平面的空气转换距离。
在每一个表格中的[可变距离数据]中，对于广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态每一个示意了Di。注意Di示意在第i表面和第(i+1)表面之间的可变距离。
在每一个表格中的[透镜组数据]中，G是组号，“组的第一表面”示意在每一组中最靠近物体的表面的表面编号，并且“组的焦距”示意每一组的焦距。
在每一个表格中的[条件表达式]中，示出对应于上述条件表达式(1)到(6)的值。
在以下示出的所有的数据值中，“mm”通常被用于焦距f、曲率半径R、表面距离D和其它长度的单位，除非另有规定，但是它不限于此，因为即便光学系统成比例地扩大或者成比例地减小，仍然获得等价的光学性能。单位不限于“mm”并且可以替代地使用另一个适当的单位。
表格的上述说明在下文中对于所有的实例是相同的，为此省略了这个说明。
(实例1)
将参考图1和2和表格1描述实例1。如图1示出地，根据实例1的变焦镜头ZL(ZL1)沿着光轴按照从物体的次序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、具有正屈光力的第四透镜组G4，和具有正屈光力的第五透镜组G5。
第一透镜组G1沿着光轴按照从物体的次序，由具有面对像的凹表面的负弯月形透镜L11和具有面对物体的凸表面的正弯月形透镜L12的胶合透镜，和具有面对物体的凸表面的正弯月形透镜L13构成。
第二透镜组G2沿着光轴按照从物体的次序，由具有面对像的凹表面的负弯月形透镜L21、负双凹透镜L22，和正双凸透镜L23构成。负透镜21的两侧的透镜表面形成为非球面。
第三透镜组G3沿着光轴按照从物体的次序，由正双凸透镜L31、具有面对物体的凸表面的正弯月形透镜L32和具有面对像的凹表面的负弯月形透镜L33的胶合透镜，和负双凹透镜L34和正双凸透镜L35的胶合透镜构成。正透镜L31的两侧的透镜表面形成为非球面。
第四透镜组G4由具有面对物体的凸表面的正弯月形透镜L41构成。
第五透镜组G5由具有面对物体的凹表面的正弯月形透镜L51构成。负透镜L51的像侧上的透镜表面形成为非球面。
在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间，设置用于调节光量的孔径光阑S。在第五透镜组G5和像平面I之间，用于截断等于或者大于诸如CCD的固态像传感器的分辨率极限的空间频率的低通滤波器LPF设置在像平面I上。
在具有这种配置的实例中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1移动从而在远摄端状态中比广角端状态更靠近物体，第二透镜组G2朝向像以凸轨迹移动，第三透镜组G3朝向物体单调地移动，并且第四透镜组G4朝向物体以凸轨迹移动。此外，第五透镜组G5相对于像平面I总是固定。孔径光阑S与第三透镜组G3一起地移动。
表格1示出实例1的每一条数据。表格1中的表面编号1到28分别地对应于图1所示的曲率半径R1到R28的光学表面。在实例1中，第六表面、第七表面、第十三表面、第十四表面和第二十四表面形成为非球面。
[表格1]
[透镜数据]
[非球面数据]
第六表面
κ＝1.0000,A4＝-7.104E-05,A6＝2.104E-07
第七表面
κ＝0.3441,A4＝8.035E-05,A6＝0.000E+00
第十三表面
κ＝0.9724,A4＝-7.996E-05,A6＝0.000E+00
第十四表面
κ＝1.0000,A4＝1.092E-04,A6＝0.0000E+00
第二十四表面
κ＝1.0000,A4＝3.729E-04,A6＝-7.079E-06
[总体数据]
[可变距离数据]
[透镜组数据]
[条件表达式]
条件表达式(1)β2t·β3w/(β2w·β3t)＝1.18
条件表达式(2)β2t·β3t/(β2w·β3w)＝6.80
条件表达式(3)f3/f3L＝0.09
条件表达式(4)(R2+R1)/(R2-R1)＝0.65
条件表达式(5)f22/f21＝2.86
条件表达式(6)β5＝0.98
如在表格1中所示，根据这个实例的变焦镜头ZL1满足所有的条件表达式(1)到(6)。
图2A到2C是示出根据实例1的各种像差(球面像差、像散、畸变、横向色差和彗差)的曲线图，其中图2A示出的曲线图示出在广角端状态中在无穷远上聚焦时的各种像差，图2B示出的曲线图示出在中间焦距状态中在无穷远上聚焦时的各种像差，并且图2C示出的曲线图示出在远摄端状态中在无穷远上聚焦时的各种像差。
在示出像差的每一曲线图中，FNo示意F数，并且ω示意半视角(单位：°)。在示出球面像差的每一曲线图中，实线示意球面像差，并且虚线示意正弦条件。在示出像散的每一曲线图中，实线示意弧矢像表面，并且虚线示意子午像表面。示出彗差的每一曲线图示意子午彗差。d示意在d-线处的各种像差，g示意在g-线处的各种像差，并且不带任何符号的曲线图示意在d-线处的像差。有关示出像差的曲线图的以上说明对于在此处省略该说明的其它实例而言是相同的。
在实例1中，如在示出像差的每一曲线图中看到地，在从广角端状态到远摄端状态的每一个焦距状态中各种像差被良好地校正，从而示意存在优良的光学性能。
(实例2)
将参考图3和4和表格2描述实例2。如图3示出地，根据实例2的变焦镜头ZL(ZL2)沿着光轴按照从物体的次序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、具有正屈光力的第四透镜组G4，和具有负屈光力的第五透镜组G5。
第一透镜组G1沿着光轴按照从物体的次序，由具有面对像的凹表面的负弯月形透镜L11和具有面对物体的凸表面的正弯月形透镜L12的胶合透镜，和具有面对物体的凸表面的正弯月形透镜L13构成。
第二透镜组G2沿着光轴按照从物体的次序，由具有面对像的凹表面的负弯月形透镜L21、负双凹透镜L22，和具有面对物体的凸表面的正弯月形透镜L23构成。负透镜21的两侧的透镜表面形成为非球面。
第三透镜组G3沿着光轴按照从物体的次序，由正双凸透镜L31、具有面对物体的凸表面的正弯月形透镜L32和具有面对像的凹表面的负弯月形透镜L33的胶合透镜，和负双凹透镜L34和正双凸透镜L35的胶合透镜构成。正透镜L31的两侧的透镜表面形成为非球面。
第四透镜组G4由具有面对物体的凸表面的正弯月形透镜L41构成。
第五透镜组G5由具有面对物体的凹表面的负弯月形透镜L51构成。负透镜L51的像侧上的透镜表面形成为非球面。
在第二透镜组G2和第三透镜组G3之间，设置用于调节光量的孔径光阑S。在第五透镜组G5和像平面I之间，用于截断等于或者大于诸如CCD的固态像传感器的分辨率极限的空间频率的低通滤波器LPF设置在像平面I上。
在具有这种配置的实例中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，第一透镜组G1移动从而在远摄端状态中比广角端状态更靠近物体，第二透镜组G2朝向像以凸轨迹移动，第三透镜组G3朝向物体单调地移动，并且第四透镜组G4朝向物体以凸轨迹移动。此外，第五透镜组G5相对于像平面I总是固定。孔径光阑S与第三透镜组G3一起地移动。
表格2示出实例2的每一条数据。表格2中的表面编号1到28分别地对应于图3所示的曲率半径R1到R28的光学表面。在实例2中，
第六表面、第七表面、第十三表面、第十四表面和第二十四表面形成
为非球面。
[表格2]
[透镜数据]
[非球面数据]
第六表面
κ＝0.0000,A4＝-4.02E-05,A6＝8.10E-08,A8＝0.00E+00,A10＝0.00E+00
第七表面
κ＝-0.656,A4＝-1.10E-05,A6＝0.000E+00,A8＝0.000E+00,A10＝-8.34E-10
第十三表面
κ＝-0.506,A4＝-8.67E-05,A6＝0.000E+00,A8＝0.000E+00,A10＝0.000E+00
第十四表面
κ＝0.011,A4＝1.42E-04,A6＝0.000E+00,A8＝0.000E+00,A10＝0.000E+00
第二十四表面
κ＝0.000,A4＝1.78E-04,A6＝-5.19E-06,A8＝0.000E+00,A10＝0.000E+00
[总体数据]
[可变距离数据]
[透镜组数据]
[条件表达式]
条件表达式(1)β2t·β3w/(β2w·β3t)＝1.14
条件表达式(2)β2t·β3t/(β2w·β3w)＝6.70
条件表达式(3)f3/f3L＝0.15
条件表达式(4)(R2+R1)/(R2-R1)＝0.92
条件表达式(5)f22/f21＝3.49
条件表达式(6)β5＝1.03
如在表格2中所示，根据这个实例的变焦镜头ZL2满足所有的条件表达式(1)到(6)。
图4A到4C是示出根据实例2的各种像差(球面像差、像散、畸变、横向色差和彗差)的曲线图，其中图4A示出的曲线图示出在广角端状态中在无穷远上聚焦时的各种像差，图4B示出的曲线图示出在中间焦距状态中在无穷远上聚焦时的各种像差，并且图4C示出的曲线图示出在远摄端状态中在无穷远上聚焦时的各种像差。
在实例2中，如在示出像差的每一曲线图中看到地，在从广角端状态到远摄端状态的每一个焦距状态中各种像差被良好地校正，从而示意存在优良的光学性能。
如上所述，根据每一个实例，带有大约为2的F值的、明亮的变焦镜头确保六倍或者更大的高变焦比，并且提供高质量像。
在以上实施例中，能够在光学性能不被减弱的范围内采用以下内容。
在每一个实例中，示出由五个透镜组构成的变焦镜头，但是本发明还能够应用于包括不同数目的透镜组，诸如六组的配置。此外，在该配置中，透镜或者透镜组可以被添加到最靠近物体的一侧，或者透镜或者透镜组可以被添加到最靠近像的一侧。透镜组指的是以在变焦时改变的空气距离隔离的具有至少一个透镜的部分。
在本实施例的变焦镜头ZL中，单一或者多个透镜组(一个或者多个)或者部分透镜组可以设计成通过沿着光轴方向移动执行从无穷远处的物体到近距离物体的聚焦的聚焦透镜组。这个聚焦透镜组能够应用于自动聚焦，并且还适合于马达驱动以自动聚焦(例如使用超声波马达等的驱动)。特别优选的是第四透镜组G4设计成聚焦透镜组。
在本实施例的变焦镜头ZL中，透镜组或者部分透镜组可以设计成通过沿着垂直于光轴的方向振动透镜组或者部分透镜组或者沿着包括光轴的面内方向旋转(振荡)透镜组或者部分透镜组而校正由手部运动产生的像模糊的隔振透镜组。特别优选的是第三透镜组G3的至少一个部分设计成隔振透镜组。
在本实施例的变焦镜头ZL中，透镜表面可以形成为球面或者平面，或者非球面。如果透镜表面是球面或者平面，则透镜加工、组装和调节是容易的，并且能够防止由于在加工、组装和调节中的误差引起的光学性能的劣化，这是理想的。进而，即便像平面移位，绘制性能仍然不受非常大的影响，这是理想的。如果透镜表面是非球面，则非球面能够是通过研磨产生的非球面、通过使用模具以非球面形状成形玻璃产生的玻璃模制非球面，和通过在玻璃的表面上将树脂成形为非球面形状产生的复合非球面中的任何非球面。透镜表面可以是衍射表面，并且透镜可以是折射率分布透镜(GRIN透镜)或者塑料透镜。
在本实施例的变焦镜头ZL中，优选的是孔径光阑S设置在第三透镜组G3中或者靠近第三透镜组G3，但是孔径光阑的作用可以被透镜的框架替代，而不设置单独的元件作为孔径光阑。
在本实施例的变焦镜头ZL中，每一个透镜表面可以被在宽波长范围中具有高透射率的防反射薄膜涂覆，从而降低耀斑和幻像，并且实现带有高对比度的高的光学性能。
本实施例的变焦镜头ZL的变焦比是大约3到10。
使用配置要求描述了实施例从而有助于本发明的理解，但是显然，本发明不限于这个实施例。
数字和字符的解释
ZL(ZL1，ZL2) 变焦镜头
CAM 数字静态照相机(光学设备)
G1 第一透镜组
G2 第二透镜组
G3 第三透镜组
G4 第四透镜组
G5 第五透镜组
S 孔径光阑
LPF 低通滤波器
I 像平面

Claims (9)

1.一种变焦镜头，沿着光轴按照从物侧到像侧的次序由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、具有正屈光力的第四透镜组，和第五透镜组组成，
所述第四透镜组由一个正透镜构成，
所述第五透镜组由在变焦期间相对于像平面固定的一个透镜构成，并且
以下条件表达式得以满足：
0.9<β2t·β3w/(β2w·β3t)<1.7
其中
β2w表示在广角端状态中所述第二透镜组的放大率，
β3w表示在广角端状态中所述第三透镜组的放大率，
β2t表示在远摄端状态中所述第二透镜组的放大率，并且
β3t表示在远摄端状态中所述第三透镜组的放大率，
其中，所述第三透镜组沿着光轴按照从物侧到像侧的次序包括：具有正屈光力的单透镜，具有负屈光力的第一胶合透镜，和第二胶合透镜。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，以下条件表达式得以满足：
4.0<β2t·β3t/(β2w·β3w)<10.0。
3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，以下条件表达式得以满足：
-0.4<f3/f3L<0.4
其中
f3表示所述第三透镜组的焦距，并且
f3L表示构成所述第三透镜组的所述第二胶合透镜的焦距。
4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，以下条件表达式得以满足：
0.0<(R2+R1)/(R2-R1)<1.5
其中
R1表示在构成所述第三透镜组的所述第一胶合透镜中最靠近像的透镜表面的曲率半径，并且
R2表示在构成所述第三透镜组的所述第二胶合透镜中最靠近物体的透镜表面的曲率半径。
5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，所述第二透镜组按照从物侧到像侧的次序包括第一负透镜和第二负透镜，并且
以下条件表达式得以满足：
1.2<f22/f21<5.0
其中
f21表示构成所述第二透镜组的所述第一负透镜的焦距，并且
f22表示构成所述第二透镜组的所述第二负透镜的焦距。
6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，以下条件表达式得以满足：
0.85<β5<1.15
其中
β5表示所述第五透镜组的放大率。
7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，所述第五透镜组由塑料透镜构成。
8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，在从广角端状态到远摄端状态变焦时，所述第一透镜组移动从而在远摄端状态中比广角端状态更靠近物体，所述第二透镜组朝向像以凸轨迹移动，所述第三透镜组朝向物体移动，并且所述第四透镜组朝向物体以凸轨迹移动。
9.一种光学设备，包括根据权利要求1所述的变焦镜头。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3015898A4 (en) * 2013-06-28 2017-01-18 Nikon Corporation Variable magnification optical system, optical device and method for manufacturing variable magnification optical system
JP6287647B2 (ja) * 2014-07-03 2018-03-07 ソニー株式会社 ズームレンズおよび撮像装置
WO2016017727A1 (ja) * 2014-07-30 2016-02-04 株式会社ニコン 変倍光学系、光学装置、及び、変倍光学系の製造方法
JP6555920B2 (ja) * 2015-04-22 2019-08-07 株式会社タムロン ズームレンズ及び撮像装置
CN106646834A (zh) * 2015-11-04 2017-05-10 佳凌科技股份有限公司 广角镜头
WO2017094662A1 (ja) * 2015-11-30 2017-06-08 株式会社ニコン 変倍光学系、光学機器および変倍光学系の製造方法
TWI705266B (zh) 2016-06-08 2020-09-21 揚明光學股份有限公司 光學系統及其光學鏡頭
JP6519890B1 (ja) * 2017-11-30 2019-05-29 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ レンズ系、撮像装置、及び移動体

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5015514B2 (ja) 2006-06-22 2012-08-29 株式会社リコー ズームレンズおよび撮像装置および携帯情報端末装置
JP5026763B2 (ja) 2006-10-16 2012-09-19 株式会社リコー ズームレンズおよび撮像装置および携帯情報端末装置
JP4942091B2 (ja) * 2006-10-31 2012-05-30 オリンパスイメージング株式会社 広角高変倍ズームレンズ及びそれを用いた撮像装置
JP5111046B2 (ja) * 2007-10-12 2012-12-26 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
JP2010019959A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Olympus Imaging Corp ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP5344549B2 (ja) * 2008-08-08 2013-11-20 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
JP5328324B2 (ja) * 2008-12-03 2013-10-30 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
JP2010217478A (ja) 2009-03-17 2010-09-30 Olympus Imaging Corp ズームレンズ及びそれを備える撮像装置
JP5229962B2 (ja) * 2009-03-31 2013-07-03 富士フイルム株式会社 投写用広角ズームレンズおよび投写型表示装置
EP2244117B1 (en) 2009-04-24 2017-05-31 Ricoh Company, Ltd. Zoom lens unit
JP5532405B2 (ja) * 2010-02-17 2014-06-25 株式会社リコー ズームレンズ、カメラおよび携帯情報端末装置
JP5508812B2 (ja) 2009-10-29 2014-06-04 オリンパス株式会社 電子撮像装置
JP2011232620A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 Olympus Imaging Corp 結像光学系及びそれを有する電子撮像装置
JP2011247949A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Olympus Imaging Corp 結像光学系及びそれを有する電子撮像装置
JP2012078788A (ja) * 2010-09-10 2012-04-19 Tamron Co Ltd ズームレンズ
JP5622103B2 (ja) * 2010-12-21 2014-11-12 株式会社ニコン ズームレンズ、このズームレンズを搭載した光学機器、及び、ズームレンズの製造方法

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