CN105388600B - 变焦透镜和包括变焦透镜的图像拾取装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及变焦透镜和包括变焦透镜的图像拾取装置。提供一种变焦透镜，从物侧到像侧依次包括：第一透镜单元，具有正折光力；第二透镜单元，具有负折光力；以及后部单元，包括多个透镜单元并且作为整体具有正折光力，其中，在变焦期间，相邻透镜单元之间的间隔改变。后部单元包括具有正折光力的对焦单元，该对焦单元被配置为在聚焦期间移动。布置在对焦单元的像侧的光学系统在远摄端具有负折光力。在远摄端的变焦透镜的焦距(ft)和布置在对焦单元的物侧的光学系统的组合焦距(fpt)各自被恰当地设置。
Description
技术领域
本发明涉及变焦透镜以及包括变焦透镜的图像拾取装置，其适用于诸如摄像机、数字静态照相机、胶片照相机、广播照相机或监控照相机的图像拾取装置的图像拾取光学系统。
背景技术
近年来，随着图像拾取光学系统用于图像拾取装置，需要从无限远到近距离在整个物距上具有大开口率、高变焦比和高光学特性的变焦透镜。
在相关领域中，作为变焦透镜的聚焦方法，已知所谓的前透镜对焦系统以及所谓的内对焦系统(后对焦系统)，在所述前透镜对焦系统中，布置得最靠近物侧的第一透镜单元被移动，在所述内对焦系统中，布置在第一透镜单元的像侧的透镜被移动。一般而言，使用内对焦系统的变焦透镜的第一透镜单元的光束有效直径比使用前透镜对焦系统的变焦透镜的第一透镜单元的光束有效直径小，因此容易小型化整个透镜系统。此外，尺寸和重量相对小的透镜单元被移动以执行对焦，因此容易实现聚焦速度的提升。
在相关领域中，已知使用内对焦系统的变焦透镜。在日本专利申请特开NO.2005-292338和日本专利申请特开NO.2012-78788的每个中，公开了一种变焦透镜，该变焦透镜从物侧到像侧依次包括具有正、负、正、正、负折光力的第一透镜单元到第五透镜单元，其中每个透镜单元在变焦期间移动，并且第四透镜单元在聚焦期间移动。另外，在日本专利申请特开NO.2003-255228中，公开了一种变焦透镜，该变焦透镜从物侧到像侧依次包括具有正、负、正、负和正折光力的第一透镜单元到第五透镜单元，其中每个透镜单元在变焦期间移动，并且第五透镜单元在聚焦期间移动。
为了在使用内对焦系统的变焦透镜中实现聚焦速度的提升，恰当地设置形成变焦透镜的每个透镜单元的折光力和对焦单元的折光力是重要的。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供一种变焦透镜，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；以及包括多个透镜单元并且作为整体具有正折光力的后部单元。在该变焦透镜中，相邻透镜单元之间的间隔在变焦期间改变。后部单元包括具有正折光力的对焦单元，其被配置为在聚焦期间移动。布置在对焦单元的像侧的光学系统在远摄端具有负折光力。满足以下条件表达式：
2.0<|fpt/ft|，
其中ft表示在变焦透镜在远摄端的焦距，fpt表示布置在对焦单元的物侧的光学系统的组合焦距。
参考附图，从对示例性实施例的以下描述，本发明的另外特征将变得清楚。
附图说明
图1是当在根据本发明的示例1的变焦透镜的广角端对无限远物体进行聚焦时的透镜剖视图。
图2A是当在示例1的变焦透镜的广角端对无限远物体进行聚焦时的纵向像差图。
图2B是当在示例1的变焦透镜的远摄端对无限远物体进行聚焦时的纵向像差图。
图3A是当在示例1的变焦透镜的广角端对0.10m的物距进行聚焦时的纵向像差图。
图3B是当在示例1的变焦透镜的远摄端对0.50m的物距进行聚焦时的纵向像差图。
图4是当在根据本发明的示例2的变焦透镜的广角端对无限远物体进行聚焦时的透镜剖视图。
图5A是当在示例2的变焦透镜的广角端对无限远物体进行聚焦时的纵向像差图。
图5B是当在示例2的变焦透镜的远摄端对无限远物体进行聚焦时的纵向像差图。
图6A是当在示例2的变焦透镜的广角端对0.10m的物距进行聚焦时的纵向像差图。
图6B是当在示例2的变焦透镜的远摄端对0.50m的物距进行聚焦时的纵向像差图。
图7是当在根据本发明的示例3的变焦透镜的广角端对无限远物体进行聚焦时的透镜剖视图。
图8A是当在示例3的变焦透镜的广角端对无限远物体进行聚焦时的纵向像差图。
图8B是当在示例3的变焦透镜的远摄端对无限远物体进行聚焦时的纵向像差图。
图9A是当在示例3的变焦透镜的广角端对0.10m的物距进行聚焦时的纵向像差图。
图9B是当在示例3的变焦透镜的远摄端对0.50m的物距进行聚焦时的纵向像差图。
图10是包括本发明的光学系统的照相机(图像拾取装置)的主要部分的示意图。
具体实施方式
现在参考附图详细描述本发明的示例性实施例。本发明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；具有负折光力的第二透镜单元；以及包括多个透镜单元并且作为整体具有正折光力的后部单元。相邻透镜单元之间的间隔在变焦期间改变。后部单元包括被配置为在聚焦期间移动的对焦单元。布置在对焦单元的像侧的整个光学系统LBB在远摄端具有负折光力。
图1是当在本发明的示例1的变焦透镜的广角端(短焦距端)在无限远处进行聚焦时的透镜剖视图。图2A和图2B是当在示例1的变焦透镜的广角端在无限远处进行聚焦时的纵向像差图和当在示例1的变焦透镜的远摄端(长焦距端)在无限远处进行聚焦时的纵向像差图。图3A和图3B是当在示例1的变焦透镜的广角端在近距离(0.1m)进行聚焦时的纵向像差图和当在示例1的变焦透镜的远摄端在近距离(0.5m)进行聚焦时的纵向像差图。
图4是当在本发明的示例2的变焦透镜的广角端在无限远处进行聚焦时的透镜剖视图。图5A和图5B是当在示例2的变焦透镜的广角端在无限远处进行聚焦时的纵向像差图和当在示例2的变焦透镜的远摄端在无限远处进行聚焦时的纵向像差图。图6A和图6B是当在示例2的变焦透镜的广角端在近距离(0.1m)进行聚焦时的纵向像差图和当在示例2的变焦透镜的远摄端在近距离(0.5m)进行聚焦时的纵向像差图。
图7是当在本发明的示例3的变焦透镜的广角端在无限远处进行聚焦时的透镜剖视图。图8A和图8B是当在示例3的变焦透镜的广角端在无限远处进行聚焦时的纵向像差图和当在示例3的变焦透镜的远摄端在无限远处进行聚焦时的纵向像差图。图9A和图9B是当在示例3的变焦透镜的广角端在近距离(0.1m)进行聚焦时的纵向像差图和当在示例3的变焦透镜的远摄端在近距离(0.5m)进行聚焦时的纵向像差图。
图10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。每个示例的变焦透镜是图像拾取光学系统，该图像拾取光学系统将被用在诸如摄像机、数字照相机和卤化银胶片照相机的图像拾取装置中。在透镜剖视图中，左侧是物侧(前侧)，右侧是像侧(后侧)。在透镜剖视图中，从物侧起的透镜单元的序号被记作i，并且第i个透镜单元被记作Li。后部单元LB包括多个透镜单元，并且作为整体具有正折光力。后部单元LB包括具有正折光力的对焦单元LF，该对焦单元LF被配置为在聚焦期间移动。
孔径光阑SP被布置在第三透镜单元L3的物侧。
在像面IP上，当本发明的变焦透镜被用作摄像机或数字静态照相机的拍摄光学系统时，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)的图像拾取面被放置，并且当本发明的变焦透镜被用于卤化银胶片照相机时，对应于胶片表面的感光表面被放置。在透镜剖面图中，箭头指示从广角端到远摄端的变焦期间透镜单元的移动轨迹。关于对焦的箭头指示从无限远到近距离的聚焦期间对焦单元LF的移动方向。
在图1的透镜剖视图中，第一透镜单元L1具有正折光力，并且第二透镜单元L2具有负折光力。后部单元LB由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、以及具有负折光力的第五透镜单元L5组成。第四透镜单元L4是对焦单元LF。
在图1的示例1中，第一透镜单元L1被配置为在从广角端到远摄端的变焦期间沿着向像侧凸起的轨迹移动。第二透镜单元L2被配置为在相对于第一透镜单元L1增大间隔的同时向像侧移动。第三透镜单元L3被配置为在相对于第二透镜单元L2减小间隔的同时向物侧移动。第四透镜单元L4被配置为在相对于第三透镜单元L3减小间隔的同时向物侧移动。第五透镜单元L5被配置为沿着向物侧凸起的轨迹移动。孔径光阑SP被配置为沿着向物侧凸起的轨迹移动。
在图4的透镜剖面图中，第一透镜单元L1具有正折光力，并且第二透镜单元L2具有负折光力。后部单元LB由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、具有正折光力的第五透镜单元L5以及具有负折光力的第六透镜单元L6组成。第四透镜单元L4是对焦单元LF。
在图4的示例2中，第一透镜单元L1被配置为在从广角端到远摄端的变焦期间沿着向像侧凸起的轨迹移动。第二透镜单元L2被配置为在相对于第一透镜单元L1增大间隔的同时向像侧移动。第三透镜单元L3被配置为在相对于第二透镜单元L2减小间隔的同时向物侧移动。第四透镜单元L4被配置为沿着向像侧凸起的轨迹移动。第五透镜单元L5被配置为沿着向物侧凸起的轨迹移动。第六透镜单元L6被配置为不移动。孔径光阑SP被配置为与第三透镜单元L3一体化地移动。
在图7的透镜剖面图中，第一透镜单元L1具有正折光力，并且第二透镜单元L2具有负折光力。后部单元LB由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以及具有正折光力的第五透镜单元L5组成。对焦单元LF由第三透镜单元L3的透镜系统的一部分组成。
在图7的示例3中，第一透镜单元L1被配置为在从广角端到远摄端的变焦期间沿着向像侧凸起的轨迹移动。第二透镜单元L2被配置为在相对于第一透镜单元L1增大间隔的同时向像侧移动。第三透镜单元L3被配置为在相对于第二透镜单元L2减小间隔的同时向物侧移动。第四透镜单元L4被配置为沿着向物侧凸起的轨迹移动。第五透镜单元L5被配置为沿着向物侧凸起的轨迹移动。孔径光阑SP被配置为沿着向物侧凸起的轨迹移动。
在球面像差图中，d线被记作d，g线被记作g。在像散图中，子午像面被记作M，弧矢像面被记作S。在横向色差图中，g线被记作g。半场角(度)由ω表示，F数由Fno表示。注意，在以下将要描述的每个示例中，广角端和远摄端指的是当用于变焦的透镜单元分别位于在其中该透镜单元能够在光轴上机械地移动的范围的两端时的变焦位置。在每个示例中，聚焦单元LF或包括聚焦单元LF的透镜单元被配置为在变焦期间沿着与其它透镜单元的轨迹不同的轨迹移动。
接下来，每个示例的特征被描述。本发明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，以及包括至少一个透镜单元并且作为整体具有正折光力的后部单元LB。在每个示例的变焦透镜中，后部单元LB包括具有正折光力的对焦单元LF。
在每个示例中，采用内对焦系统作为对焦系统。相比于具有大的外径和重的重量的第一透镜单元被移动以执行聚焦的前透镜对焦系统，在内对焦系统中，尺寸小并且轻量的透镜部分可以被移动以执行聚焦。因此，整个透镜系统容易小型化。此外，尺寸相对小并且相对轻量的透镜部分被移动以执行聚焦，因此快速聚焦变得容易，特别是在具有自动对焦功能的照相机中。
但是，一般而言，内对焦系统在聚焦期间生成比由前透镜对焦系统生成的像差变化大的像差变化，并且特别是具有增大各种像差(特别是当在近距离的物体上进行对焦时的球面像差)的趋势。
使用内对焦系统的正引导型变焦透镜具有在聚焦期间减小像差变化和在实现高的变焦比和小型化整个透镜系统的同时跨整个物距获得良好光学特性的目的。为了实现该目的，在本发明的变焦透镜中，透镜单元的折光力和透镜配置、以及伴随透镜单元的变焦的移动条件被恰当地设置。因此，本发明的变焦透镜在实现高的变焦比的同时在整个变焦范围和整个物距上具有高的光学特性。
在本发明的变焦透镜中，变焦透镜的在远摄端的焦距由ft表示，布置在对焦单元LF的物侧的整个光学系统的在远摄端的组合焦距由fpt表示。此时，以下条件表达式被满足：
2.0<|fpt/ft|…(1)。
条件表达式(1)意在减小在远摄端跨整个对焦范围(整个物距)聚焦期间的各种像差的变化，并且跨整个像面获得高的光学特性。满足条件表达式(1)以减小在远摄端进入对焦单元的轴向光线的入射角。然后，由于聚焦导致的轴向光线的入射高度的变化可减小。以这种方式，聚焦期间的轴向色差和球面像差的变化在远摄端被减小。
如上所述，根据本发明，在整个物距上具有高的光学特性的变焦透镜被获得。
在每个示例的变焦透镜中，更优选满足至少一个以下条件表达式。然后，对应于条件表达式的效果可以获得。对焦单元LF的焦距由ff表示。布置在对焦单元LF的像侧的整个光学系统LBB的在远摄端的组合焦距由frt表示。对焦单元LF的在远摄端的横向倍率由βft表示。布置在对焦单元LF的像侧的整个光学系统LBB的在远摄端的组合横向倍率由βrt表示。在远摄端对焦单元LF和在物侧与对焦单元LF相邻地布置的透镜之间的间隔由dft表示，在远摄端的透镜总长(从第一透镜表面到像面的距离)由dt表示。
最靠近对焦单元LF的物侧的透镜表面和最靠近对焦单元LF的像侧的透镜表面的曲率半径分别由r1和r2表示。在远摄端的变焦透镜的F数由Fnot表示，在广角端的变焦透镜的焦距由fw表示。第一透镜单元L1的焦距由f1表示。第二透镜单元L2的焦距由f2表示。
此外，当本发明的变焦透镜与包括图像拾取元件的图像拾取装置一起使用时，入射高度的最大值(在此处，从广角端到远摄端的变焦期间轴向光线和离轴光线通过后部单元LB的最靠近物侧的透镜表面)由hgt表示。该图像拾取元件的有效范围的对角线长度的一半由Ymax表示。然后，优选满足以下条件表达式中的至少一个。
0.4<ff/ft<1.0 ···(2)
0.5<|frt/ft|<10.0 ···(3)
-0.2<βft<0.2 ···(4)
1.0<βrt<1.3 ···(5)
0.05<dft/dt<0.20 ···(6)
0.0<(r1+r2)/(r1-r2)<0.5 ···(7)
0.1<Fnot/(ft/fw)<1.0 ···(8)
1.0<f1/ft<2.0 ···(9)
0.8<|f2/fw|<1.5 ···(10)
0.3<hgt/(Ymax×Fnot)<1.0 ···(11)
接下来，上述条件表达式的技术含义被描述。条件表达式(2)意在恰当地设置对焦单元LF的焦距并因此在实现小型化对焦单元的同时在整个物距上获得良好光学特性。当ff/ft超过条件表达式(2)的上限时，因此对焦单元LF的正折光力变得太小，聚焦期间的移动量变大，并且在近距离的聚焦期间的像差变化变大。当ff/ft落到下限以下时，因此对焦单元LF的正折光力变得太大，轴向色差、球面像差等增大，并且那些各种像差变得难以校正。
条件表达式(3)意在恰当地设置布置在对焦单元LF的像侧的整个光学系统LBB的在远摄端的组合焦距frt。满足条件表达式(3)以在减小在远摄端的透镜总长的同时获得良好光学特性。当|frt/ft|超过条件表达式(3)的上限时，因此布置在对焦单元LF的像侧的整个光学系统LBB的负折光力变得太小(更具体地，负折光力的绝对值变得太小)，减小在远摄端的透镜总长变得困难。此外，布置在对焦单元LF的像侧的整个光学系统LBB的横向倍率在远摄端变小，其结果是聚焦期间的对焦单元LF的移动量变大，并且在近距离的聚焦期间像差变化变大。
当|frt/ft|落到下限以下时，因此布置在对焦单元LF的像侧的整个光学系统LBB的负折光力变得太大(更具体地，负折光力的绝对值变得太大)，畸变和场曲增加，并且那些各种像差变得难以校正。
对焦单元LF的倍率和对焦灵敏度(焦点的移动量与对焦单元的移动量之比)可以由以下表达式表达。
ES＝(1-βf2)×βr2
假定：ES表示对焦灵敏度；βf表示对焦单元的倍率；βr表示布置在对焦单元的像侧的所有透镜单元的组合倍率。从以上表达式中可以看出，当对焦单元LF的倍率的绝对值为1时对焦灵敏度为0，并且随着该绝对值从1进一步偏离，对焦灵敏度增大。
满足条件表达式(4)以减小在远摄端的聚焦期间的移动量，因此在远摄端减小透镜总长变得容易。此外，在近距离物体的聚焦期间的像差变化可以减小。从以上提到的对焦灵敏度的表达式可以看出，当布置在对焦单元的像侧的整个光学系统LBB的组合横向倍率在远摄端变高时，对焦灵敏度增加。
满足条件表达式(5)以减小在远摄端的聚焦期间的移动量，因此在远摄端减小透镜总长变得容易。此外，近距离的聚焦期间的像差变化可以减小。
条件表达式(6)意在在实现高的变焦比的同时实现可拍摄物距(最短拍摄距离)的减小。当dft/dt超过条件表达式(6)的上限时,因此在远摄端的在物侧与对焦单元LF相邻地布置的透镜和对焦单元LF之间的间隔dft变得太宽，变焦透镜的整个系统尺寸增大。此外，对焦单元的变焦份额(share)变小。因此，变得难以实现高的变焦比。当dft/dt落到条件表达式(6)的下限以下时，因此在远摄端的在物侧与对焦单元LF相邻地布置的透镜和对焦单元LF之间的间隔dft变得太窄，变得难以确保聚焦期间充足的移动量，因此变得难以减小最短拍摄距离。
优选地，形成包括单个透镜或通过接合(cement)多个透镜获得的接合透镜的单个透镜单元的对焦单元LF。通过单个透镜单元形成对焦单元使得容易减小对焦单元LF的尺寸和重量。此外，在光轴方向的厚度可以减小，因此变得容易确保聚焦期间长的移动量。
条件表达式(7)意在恰当地设置对焦单元LF的透镜形状。在变焦透镜中，当畸变减小到允许的范围，令人满意地抑制球面像差变得容易，因此在减小布置在孔径光阑SP的物侧的透镜的数量的同时减小前透镜直径变得容易。但是，当畸变减小太多时，聚焦期间场曲的变化增加，并且该变化变得难以减小。
可以满足条件表达式(7)以使得在对焦单元LF的像侧的透镜表面的凸形的曲率半径小，因此形成接近与孔径光阑SP同心的圆的形状。以这种方式，进入对焦单元LF的离轴光线允许通过而不被过度折射，其结果是发生场曲减小，并且由于聚焦导致的场曲的变化在广角侧减小。
条件表达式(8)定义在远摄端的F数和变焦比之间的关系。当Fnot/(ft/fw)落到条件表达式(8)的下限值以下时，因此相对于变焦比的F数变得太小，球面像差由第三透镜单元L3大量地生成，这使得难以跨整个变焦范围维持高的光学特性。此外，当Fnot/(ft/fw)超过上限值时，因此相对于变焦比的F数变得太大，变得难以实现高的变焦比和大的开口率。
条件表达式(9)定义第一透镜单元L1的焦距。当f1/ft超过条件表达式(9)的上限时，变焦期间第一透镜单元L1的移动量增加，并且透镜总长在远摄端变长，而这是不希望的。此外，小型化变焦透镜变得困难。当f1/ft落到条件表达式(9)的下限以下时，实现高的变焦比变得容易。但是球面像差增加，并且球面像差变得难以校正。
条件表达式(10)定义第二透镜单元L2的焦距。当|f2/fw|超过条件表达式(10)的上限时，因此第二透镜单元的负折光力变弱，获得反焦型折光力布置(retrofocus typepower arrangement)和增加在广角端的拍摄场角变得困难。
当|f2/fw|落到条件表达式(10)的下限以下时，因此第二透镜单元L2的负折光力变强，减小伴随变焦的球面像差、横向色差等的变化变得困难。此外，被第二透镜单元L2发散轴向光线的作用变得太强，这使得难以小型化后部单元LB。
条件表达式(11)定义当本发明的变焦透镜与图像拾取装置一起使用时的图像拾取元件的尺寸和在远摄端的针对F数的后部单元LB的最靠近物侧的透镜的有效直径hgt之间的关系。
当hgt/(Ymax×Fnot)落到条件表达式(11)的下限值以下时，因此后部单元LB的最靠近物侧的透镜的有效直径变得太小，针对对应于亮的F数的轴向光线确保充分的有效直径、并因此实现大的开口率变得困难。此外，当hgt/(Ymax×Fnot)超过上限值时，因此后部单元LB的最靠近物侧的透镜的有效直径变得太大，球面像差由后部单元LB的最靠近物侧的透镜大量地生成。这样的球面像差变得难以由光学系统的整个系统校正，因此变得难以在实现高的开口率的同时获得高的光学特性。
更优选地，在每个示例中设置以上提到的条件表达式(1)到(11)的数值范围如下。
7.0<|fpt/ft| ···(1a)
0.5<ff/ft<0.8 ···(2a)
1.0<|frt/ft|<8.0 ···(3a)
-0.15<βft<0.10 ···(4a)
1.10<βrt<1.25 ···(5a)
0.07<dft/dt<0.15 ···(6a)
0.1<(r1+r2)/(r1-r2)<0.4 ···(7a)
0.4<Fnot/(ft/fw)<0.8 ···(8a)
1.2<f1/ft<1.6 ···(9a)
1.0<|f2/fw|<1.3 ···(10a)
0.4<hgt/(Ymax×Fnot)<0.8 ···(11a)
如上所述，根据每个示例，尽管是具有3或更小的在远摄端的F数和高的开口率的变焦透镜，包括尺寸小和轻量的对焦单元并且跨整个变焦范围和整个物距具有高的光学特性的变焦透镜被获得。
对应于示例1-3的数值例1-3在以下被描述。在每个数值例中，i指示从物侧起的表面的序号，ri指示第i个(第i个表面)的曲率半径，di指示第i个表面和第(i+1)个表面之间的间隔，ndi和νdi分别指示基于d线的材料的折射率和阿贝数。像高是确定半场角的最高图像高度。透镜总长是从第一透镜表面到像面的长度。后焦距BF是从最后透镜表面到像面的长度。在非球面数据中，非球面由以下表达式表达的情况下的非球面系数被示出。
[等式1]
假定：x表示从参考表面沿光轴方向的位移量；h表示沿垂直于光轴的方向的高度；R表示作为基准(base)的二次曲面的半径；k表示圆锥常数；An表示第n阶非球面系数。注意：符号“e-z”表示“10-z”。此外，上述的每个条件表达式和在数值例中的数值之间的对应关系在表1中示出。
[数值例1]
单位mm
表面数据
非球面数据
第六表面
K＝0.00000e+000 A4＝-2.29119e-005 A6＝8.28299e-008
A8＝-1.20260e-008 A10＝1.04155e-010
第十一表面
K＝0.00000e+000 A4＝-4.42389e-005 A6＝1.20948e-007
第十二表面
K＝0.00000e+000 A4＝1.80026e-005 A6＝3.00368e-007
A8＝-3.24113e-009 A10＝2.62387e-011
第十九表面
K＝0.00000e+000 A4＝5.63992e-005 A6＝-4.35159e-008
A8＝-9.87071e-010 A10＝8.77351e-012
各种数据
变焦透镜单元数据
[数值例2]
单位mm
表面数据
非球面数据
第六表面
K＝0.00000e+000 A4＝-6.41140e-006 A6＝5.57684e-008
A8＝-3.27125e-009 A10＝1.93183e-011
第十五表面
K＝0.00000e+000 A4＝1.38941e-004 A6＝8.79835e-007
A8＝-6.39494e-010 A10＝1.22023e-010
第二十一表面
K＝0.00000e+000 A4＝-6.11525e-005 A6＝3.48246e-008
A8＝1.95888e-009 A10＝-2.03717e-011
各种数据
变焦透镜单元数据
[数值例3]
单位mm
表面数据
非球面数据
第六表面
K＝0.00000e+000 A4＝-1.78427e-005 A6＝2.76169e-007
A8＝-1.51025e-008 A10＝1.40169e-010
第十一表面
K＝0.00000e+000 A4＝-4.64998e-005 A6＝8.46809e-008
第十二表面
K＝0.00000e+000 A4＝1.88687e-005 A6＝3.63173e-007
A8＝-4.92636e-009 A10＝4.58148e-011
第二十表面
K＝0.00000e+000 A4＝7.29286e-005 A6＝-8.35581e-008
A8＝-9.38328e-009 A10＝7.56034e-011
各种数据
变焦透镜单元数据
[表1]
接下来，参考图10描述本发明的变焦透镜被用作拍摄光学系统的示例。图10是包括包含本发明的变焦透镜和诸如CCD传感器或CMOS传感器的被配置为接收由拍摄光学系统11形成的对象图像的光的图像拾取元件(光电变换元件)12的拍摄光学系统11的图像拾取装置10的示例的图解说明。此外，图像拾取装置10包括：记录单元13，该记录单元13记录由图像拾取元件12接收的对象图像；以及取景器14，用于观察显示在显示元件(未示出)上的对象图像。显示元件由液晶面板等形成，并且显示在图像拾取元件12上形成的对象图像。
以这种方式，本发明的变焦透镜可以应用到诸如数字照相机的光学仪器以实现具有高的光学特性的光学仪器。注意，本发明可以同样地应用到没有快速返回镜的单镜头反射式(SLR)照相机。注意，本发明的变焦透镜可以同样地应用到摄像机。
虽然本发明已经参考示例性实施例被描述，但是要明白本发明不限于公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这类修改以及等同结构和功能。
Claims (18)
1.一种变焦透镜，其特征在于，从物侧到像侧依次包括：
第一透镜单元，具有正折光力；
第二透镜单元，具有负折光力；以及
后部单元，包括多个透镜单元并且作为整体具有正折光力，
其中，在变焦期间，相邻透镜单元之间的间隔改变，
其中，第一透镜单元被配置为在从广角端到远摄端的变焦期间沿着向像侧凸起的轨迹移动，
其中，后部单元包括具有正折光力的对焦单元和在远摄端具有负折光力的布置在对焦单元的像侧的光学系统，该对焦单元被配置为在聚焦期间移动，以及
其中，以下条件表达式被满足：
2.0＜|fpt/ft|，
其中ft表示变焦透镜在远摄端的焦距，fpt表示布置在对焦单元的物侧的光学系统的在远摄端的组合焦距。
2.如权利要求1所述的变焦透镜，其中以下条件表达式被满足：
0.4＜ff/ft＜1.0，
其中ff表示对焦单元的焦距。
3.如权利要求1所述的变焦透镜，其中以下条件表达式被满足：
0.5＜|frt/ft|＜10.0，
其中frt表示布置在对焦单元的像侧的光学系统在远摄端的组合焦距。
4.如权利要求1所述的变焦透镜，其中以下条件表达式被满足：
-0.2＜βft＜0.2，
其中βft表示对焦单元在远摄端的横向倍率。
5.如权利要求1所述的变焦透镜，其中以下条件表达式被满足：
1.0＜βrt＜1.3，
其中βrt表示布置在对焦单元的像侧的光学系统的在远摄端的组合横向倍率。
6.如权利要求1所述的变焦透镜，其中以下条件表达式被满足：
0.05＜dft/dt＜0.20，
其中dft表示在远摄端对焦单元和在物侧与对焦单元相邻地布置的透镜之间的间隔，dt表示在远摄端从变焦透镜的最物侧的透镜表面到变焦透镜的像面的距离。
7.如权利要求1所述的变焦透镜，其中对焦单元由单个透镜或通过接合多个透镜获得的接合透镜形成。
8.如权利要求1所述的变焦透镜，其中以下条件表达式被满足：
0.0＜(r1+r2)/(r1-r2)＜0.5，
其中r1表示最靠近对焦单元的物侧的透镜表面的曲率半径，r2表示最靠近对焦单元的像侧的透镜表面的曲率半径。
9.如权利要求1所述的变焦透镜，其中以下条件表达式被满足：
0.1＜Fnot/(ft/fw)＜1.0，
其中Fnot表示在远摄端变焦透镜的整个系统的F数，fw表示在广角端变焦透镜的焦距。
10.如权利要求1所述的变焦透镜，其中以下条件表达式被满足：
1.0＜f1/ft＜2.0，
其中f1表示第一透镜单元的焦距。
11.如权利要求1所述的变焦透镜，其中以下条件表达式被满足：
0.8＜|f2/fw|＜1.5，
其中f2表示第二透镜单元的焦距，fw表示在广角端变焦透镜的焦距。
12.如权利要求1所述的变焦透镜，其中对焦单元和包括对焦单元的透镜单元中的一个被配置为在变焦期间沿着与其它透镜单元的轨迹不同的轨迹移动。
13.如权利要求1所述的变焦透镜，其中后部单元从物侧到像侧依次由以下项组成：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，以及具有负折光力的第五透镜单元。
14.如权利要求1所述的变焦透镜，其中后部单元从物侧到像侧依次由以下项组成：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，具有正折光力的第五透镜单元，以及具有负折光力的第六透镜单元。
15.如权利要求1所述的变焦透镜，其中后部单元从物侧到像侧依次由以下项组成：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。
16.如权利要求1所述的变焦透镜，其被配置为在固态图像拾取元件上形成图像。
17.一种图像拾取装置，包括：
如权利要求1到16中的任意一项所述的变焦透镜；以及
图像拾取元件，被配置为接收由所述变焦透镜形成的图像。
18.如权利要求17所述的图像拾取装置，其中以下条件表达式被满足：
0.3＜hgt/(Ymax×Fnot)＜1.0，
其中Fnot表示在远摄端的变焦透镜的F数，hgt表示进入最靠近后部单元的物侧的透镜表面的轴向光线和离轴光线中的具有最高入射高度的光线的入射高度的最大值，Ymax表示图像拾取元件的有效范围的对角线长度的一半。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102576146A (zh) * | 2009-10-13 | 2012-07-11 | 松下电器产业株式会社 | 变焦透镜系统、拍摄装置及照相机 |
| CN103217787A (zh) * | 2012-01-20 | 2013-07-24 | 索尼公司 | 变焦透镜和图像拾取设备 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0460509A (ja) * | 1990-06-29 | 1992-02-26 | Konica Corp | ズームレンズ |
| JP3288422B2 (ja) * | 1992-04-14 | 2002-06-04 | オリンパス光学工業株式会社 | 高変倍レンズ |
| JPH06250084A (ja) * | 1993-02-25 | 1994-09-09 | Copal Co Ltd | 内焦点ズームレンズ |
| JPH06331891A (ja) * | 1993-05-20 | 1994-12-02 | Canon Inc | 固体撮像素子を用いた撮像装置 |
| JP4266617B2 (ja) | 2001-12-28 | 2009-05-20 | オリンパス株式会社 | 広角高倍ズームレンズ及びそれを用いた撮影装置 |
| JP2004037967A (ja) * | 2002-07-05 | 2004-02-05 | Minolta Co Ltd | 撮像レンズ装置 |
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| JP2005292338A (ja) | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Nikon Corp | ズームレンズ |
| JP2006301474A (ja) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Sony Corp | ズームレンズ及び撮像装置 |
| 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 |
| JP5241377B2 (ja) * | 2008-08-19 | 2013-07-17 | 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 |
| JP5213727B2 (ja) * | 2009-01-07 | 2013-06-19 | 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 |
| JP2011013536A (ja) * | 2009-07-03 | 2011-01-20 | Tamron Co Ltd | ズームレンズ |
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| JP5316614B2 (ja) * | 2011-08-25 | 2013-10-16 | 株式会社ニコン | ズームレンズ、撮像装置 |
| JP6198071B2 (ja) * | 2012-07-17 | 2017-09-20 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | ズームレンズ系、撮像装置及びカメラ |
| JP6182868B2 (ja) * | 2013-01-15 | 2017-08-23 | 株式会社ニコン | 変倍光学系、光学装置、変倍光学系の製造方法 |
| JP5928426B2 (ja) * | 2013-09-25 | 2016-06-01 | コニカミノルタ株式会社 | 変倍光学系，撮像光学装置及びデジタル機器 |
| JP6562634B2 (ja) * | 2015-01-07 | 2019-08-21 | 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 |
-
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102576146A (zh) * | 2009-10-13 | 2012-07-11 | 松下电器产业株式会社 | 变焦透镜系统、拍摄装置及照相机 |
| CN103217787A (zh) * | 2012-01-20 | 2013-07-24 | 索尼公司 | 变焦透镜和图像拾取设备 |
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