CN106468826B - 变焦透镜以及包含变焦透镜的图像拾取装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变焦透镜以及包含变焦透镜的图像拾取装置。提供了一种变焦透镜，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；以及具有正折光力的第三透镜单元。在变焦透镜中，在变焦期间，第一透镜单元被配置为不移动，并且第二透镜单元和第三透镜单元被配置为沿着相互不同的轨迹移动，并且适当地设置变焦透镜在广角端的焦距(fw)、变焦透镜在望远端的焦距(ft)、第二透镜单元的焦距(f2)以及第三透镜单元的焦距(f3)。

Description

变焦透镜以及包含变焦透镜的图像拾取装置

技术领域

本发明涉及变焦透镜，例如涉及适合作为图像拾取光学系统被用在诸如摄像机、监控照相机、数字静物照相机和广播照相机之类的图像拾取装置中的变焦透镜。

背景技术

作为要被用在使用图像拾取元件的图像拾取装置中的图像拾取光学系统，已经需要具有高光学特性和广视角的变焦透镜。例如，已经期望要安装在监控照相机上的变焦透镜实现小的整个系统和广视角，广视角使得能够用一个照相机监控大的区域。

除了上面的需求之外，鉴于监控照相机的图像质量提高，近年来已经需要具有标清(SD)图像质量的监控照相机具有全高清(HD)或4K，并且因此已经期望具有高分辨能力的变焦透镜。另外，已经期望变焦透镜具有小的F数，以便在具有少量光线的环境下满意地拍摄图像。

为了满足这些需求，已知存在三单元的变焦透镜，所述三单元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具有正折光力的第三透镜单元。在日本专利申请公开No.2002-131640和日本专利申请公开No.H4-324812的每个中，公开了三单元的变焦透镜，其中在变焦期间，第一透镜单元被配置为不移动，并且第二透镜单元和第三透镜单元被配置为沿着相互不同的轨迹移动。

为了利用上述三单元的变焦透镜在整个变焦范围上获得高光学特性，并同时实现小的整个系统和广视角，重要的是适当地设置各透镜单元的折光力和透镜结构等。更特别地，重要的是适当地设置第二透镜单元的折光力和透镜结构、第三透镜单元的折光力和透镜结构、第二透镜单元和第三透镜单元在变焦期间的移动量等。

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：

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

第三透镜单元，具有正折光力，

其中在变焦期间，第一透镜单元被配置为不移动，并且第二透镜单元和第三透镜单元被配置为沿着相互不同的轨迹移动，以及

其中满足以下条件表达式：

-3.20<f2/fw<-1.88；以及

0.35<√(-f2×f3)/ft<0.65，

其中fw表示变焦透镜在广角端的焦距，ft表示变焦透镜在望远端的焦距，f2表示第二透镜单元的焦距，以及f3表示第三透镜单元的焦距。

参照附图阅读对示例性实施例的以下描述，本发明的更多特征将变得清楚。

附图说明

图1是根据本发明的示例1的变焦透镜在广角端的透镜截面视图和移动轨迹图。

图2A是示例1的变焦透镜在广角端的像差图。

图2B是示例1的变焦透镜在中间变焦位置的像差图。

图2C是示例1的变焦透镜在望远端的像差图。

图3是根据本发明的示例2的变焦透镜在广角端的透镜截面视图和移动轨迹图。

图4A是示例2的变焦透镜在广角端的像差图。

图4B是示例2的变焦透镜在中间变焦位置的像差图。

图4C是示例2的变焦透镜在望远端的像差图。

图5是根据本发明的示例3的变焦透镜在广角端的透镜截面视图和移动轨迹图。

图6A是示例3的变焦透镜在广角端的像差图。

图6B是示例3的变焦透镜在中间变焦位置的像差图。

图6C是示例3的变焦透镜在望远端的像差图。

图7是示例4的变焦透镜在广角端的透镜截面视图和移动轨迹图。

图8A是示例4的变焦透镜在广角端的像差图。

图8B是示例4的变焦透镜在中间变焦位置的像差图。

图8C是示例4的变焦透镜在望远端的像差图。

图9是其中根据示例1的变焦透镜被用圆顶罩(dome cover)罩住的状态的透镜截面视图。

图10A是其上安装有根据本发明的变焦透镜的监控照相机的主要部分的示意图。

图10B是其上安装有根据本发明的变焦透镜的监控照相机的主要部分的示意图。

图11是用于变焦的本发明的变焦透镜的各透镜单元的移动轨迹的说明图。

具体实施方式

现在将根据附图来详细地描述本发明的优选实施例。

现在，描述本发明的变焦透镜以及包含变焦透镜的图像拾取装置。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；以及具有正折光力的第三透镜单元L3。在变焦期间，第一透镜单元L1被配置为不移动，并且第二透镜单元L2和第三透镜单元L3被配置为沿着相互不同的轨迹移动。

图1是根据本发明的示例1的变焦透镜在广角端(短焦距端)的透镜截面视图。图2A、图2B和图2C是根据本发明的示例1的变焦透镜分别在广角端、中间变焦位置和望远端(长焦距端)的像差图。根据示例1的变焦透镜具有4.30的变焦比和从1.45至2.40的孔径比(F数)。

图3是根据本发明的示例2的变焦透镜在广角端的透镜截面视图。图4A、图4B和图4C是根据本发明的示例2的变焦透镜分别在广角端、中间变焦位置和望远端的像差图。根据示例2的变焦透镜具有4.02的变焦比和从1.45至2.56的孔径比。

图5是根据本发明的示例3的变焦透镜在广角端的透镜截面视图。图6A、图6B和图6C是根据本发明的示例3的变焦透镜分别在广角端、中间变焦位置和望远端的像差图。根据示例3的变焦透镜具有4.94的变焦比和从1.49至2.50的孔径比。

图7是根据本发明的示例4的变焦透镜在广角端的透镜截面视图。图8A、图8B和图8C是根据本发明的示例4的变焦透镜分别在广角端、中间变焦位置和望远端的像差图。根据示例4的变焦透镜具有6.52的变焦比和从1.51至3.20的孔径比。

图9是其中本发明的变焦透镜被用圆顶罩罩住的状态的说明视图。图10A和图10B每个均是其上安装有本发明的变焦透镜的图像拾取装置的主要部分的示意图。图11是用于变焦的本发明的变焦透镜的各自透镜单元的移动轨迹的说明图。

在透镜截面视图中，左侧是物侧(前侧)，并且右侧是像侧(后侧)。在透镜截面视图中，具有正折光力(光学焦度＝焦距的倒数)的第一透镜单元由L1表示，具有负折光力的第二透镜单元由L2表示，并且具有正折光力的第三透镜单元由L3表示。F数确定构件(在下文也称作“孔径光阑”)SP具有用于确定(限制)开放F数(Fno)光束的孔径光阑的功能。光学阻挡件G对应于滤光器、面板、水晶低通滤波器、红外线阻隔滤波器(infrared cut filter)等。

当变焦透镜被用作摄像机或数字静物照相机的成像光学系统时，诸如CCD传感器或CMOS传感器之类的固态图像拾取元件(光电转换元件)的图像拾取表面被布置作为像面IP。箭头指示用于变焦的透镜单元从广角端到望远端的移动轨迹。关于第二透镜单元L2的箭头2a指示当聚焦在无穷处时用于从广角端到望远端的变焦的移动轨迹。另外，箭头2b指示当聚焦在近距离时用于从广角端到望远端的变焦的移动轨迹。

图2c指示第二透镜单元L2的用于从无穷远到近距离的聚焦的移动方向。在球面像差图中，附图标记d和g分别表示d线(波长：587.6nm)、g线(波长：435.8nm)。在像散图中，附图标记ΔM表示关于d线的子午像面，并且附图标记ΔS表示关于d线的弧矢像面。附图标记Fno和ω分别表示F数和半视场角(度)。关于d线的畸变被示出。横向色像差示出了g线相对于d线的像差。

每个示例的变焦透镜都是三单元的变焦透镜，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以及具有正折光力的第三透镜单元L3。第二透镜单元L2和第三透镜单元L3被配置为在变焦期间沿着相互不同的轨迹移动。第一透镜单元L1被配置为不移动。具体地，在从广角端到望远端的变焦期间，第二透镜单元L2被配置为朝着像侧移动并然后朝着物侧移动，而第三透镜单元L3被配置为朝着物侧移动。

本发明的变焦透镜的变焦类型是三单元结构。该变焦结构被配置为改变相邻的透镜单元之间的间隔以改变倍率，并且适合于在缩小整个系统的尺寸的同时获得从广角端到望远端的高光学特性。

参照图11来描述每个透镜单元被配置为在变焦期间如何移动。在从广角端到望远端的变焦期间，第三透镜单元L3被配置为从像侧单调地移动到物侧以改变倍率，并且同时，第二透镜单元L2被配置为朝着像侧非线性地移动或者沿着凸向像侧的轨迹移动。每个透镜单元被配置为如上所述地移动，以使得第二透镜单元L2与第三透镜单元L3之间的间隔在广角端可以足够长，由此便于提供高的变焦比。对在改变倍率和聚焦期间引起的像面变化的校正通过第二透镜单元L2(补偿器)的移动来执行。

在每个示例的变焦透镜中，变焦透镜在广角端的焦距由fw表示，变焦透镜在望远端的焦距由ft表示，第二透镜单元L2的焦距由f2表示，以及第三透镜单元L3的焦距由f3表示。在这种情况下，满足下面的条件表达式。

-3.20<f2/fw<-1.88…(1)

0.35<√(-f2×f3)/ft<0.65…(2)

接下来描述上述条件表达式的技术含义。条件表达式(1)意在实现小的整个系统和广视角。当第二透镜单元L2的负折光力太强并且f2/fw超过条件表达式(1)的上限时(当负折光力的绝对值大时)，像场弯曲(field curvature)和色像差在整个变焦范围上增大，并且难以校正那些各种像差。当第二透镜单元L2的负折光力太弱并且f2/fw落在条件表达式(1)的下限以下时，难以提供较广的视角。另外，第二透镜单元L2在变焦期间的移动量增大并且因此变焦透镜的总长度增加。此外，前透镜的有效直径的尺寸增大，并且因此难以缩小整个系统的尺寸。

条件表达式(2)意在适当地设置第二透镜单元L2和第三透镜单元L3的折光力。第二透镜单元L2和第三透镜单元L3这二者都充当被配置为提供变倍效果的透镜单元。因此，适当地设置第二透镜单元L2和第三透镜单元L3的折光力的条件便于提供较高的变焦比。当第二透镜单元L2的折光力和第三透镜单元L3的折光力太弱并且√(-f2×f3)/ft超过条件表达式(2)的上限时，第二透镜单元L2和第三透镜单元L3在变焦期间的移动量增大并且因此变焦透镜的总长度增加。

当第二透镜单元L2的折光力和第三透镜单元L3的折光力太强并且√(-f2×f3)/ft落在条件表达式(2)的下限以下时，当增大孔径比(减小Fno)时球面像差和彗形像差增加，导致光学特性劣化。更优选的是如下限制条件表达式(1)和(2)的数值范围。

-3.10<f2/fw<-1.94…(1a)

0.40<√(-f2×f3)/ft<0.62…(2a)

采用上述配置的变焦透镜具有高光学特性并且实现小的整个系统、广视角、较高的变焦比以及在广角端的小F数。在每个示例中，更优选的是满足下面的条件表达式中的至少一个。

第二透镜单元L2包括至少一个正透镜，并且第二透镜单元L2的正透镜的材料的折射率和阿贝数(Abbe number)分别由Nd2p和νd2p表示。在这种情况下，至少一个正透镜的材料满足条件表达式(3)或(4)中的至少一个。此外，在从广角端到望远端的变焦中第二透镜单元L2的移动量由M2表示，而在从广角端到望远端的变焦中第三透镜单元L3的移动量由M3表示。本文中所使用的“透镜单元的移动量”意指在广角端和望远端的变焦位置处每个透镜单元在光轴上的位置之间的差(绝对值)。变焦透镜在广角端的总长度由OAL表示。

第三透镜单元L3包括至少三个正透镜，并且第三透镜单元L3的正透镜的材料的阿贝数中的最大阿贝数由νd3P表示。第一透镜单元L1由一个正透镜组成，并且第一透镜单元L1的焦距由f1表示。在这种情况下，优选的是满足下面的条件表达式中的至少一个。

1.84<Nd2p…(3)

νd2p<25.0…(4)

0.32<(M2+M3)/OAL<0.60…(5)

63.0<νd3P…(6)

-1.00<f2/f3<-0.60…(7)

-15.0<f1/f2<-5.0…(8)

除了上面的条件表达式之外，当本发明的变焦透镜被用在包括被配置为接收由变焦透镜形成的图像的光的图像拾取元件的图像拾取装置中时，优选的是满足下面的条件表达式。广角端处的最大视角由ωW表示，望远端处的最大视角由ωT表示，第三透镜单元在广角端的横向倍率由β3w表示，并且第三透镜单元在望远端的横向倍率由β3t表示。在这种情况下，优选的是满足下面的条件表达式。

0.8<(tanωW/tanωT)/(β3t/β3w)<1.6…(9)

接下来描述每个条件表达式的技术含义。

条件表达式(3)和(4)限定了第二透镜单元L2的至少一个正透镜G2p的材料。当Nd2p落在条件表达式(3)的下限以下时，在望远端，球面像差未被充分地校正。另外，正透镜G2p被要求具有大的厚度以便获得正透镜G2p的预先确定的折光力，并且因此难以缩小整个系统的尺寸。条件表达式(4)与横向色像差的校正有关，并且主要意在校正在第二透镜单元L2的负透镜中产生的横向色像差。当νd2p超过条件表达式(4)的上限时，横向色像差未被充分地校正。

条件表达式(5)与第二透镜单元L2和第三透镜单元L3在变焦期间的移动量有关。移动量M2意指在广角端和望远端的变焦位置处第二透镜单元L2在光轴上的位置之间的差(绝对值)，并且移动量M3意指在广角端和望远端的变焦位置处第二透镜单元L3在光轴上的位置之间的差(绝对值)。当第二透镜单元L2和第三透镜单元L3的移动量之和相比于变焦透镜的总长度较大并且(M2+M3)/OAL超过条件表达式(5)的上限时，难以确保布置用于校正各种像差的每个透镜的空间。

当第二透镜单元L2和第三透镜单元L3的移动量之和小并且(M2+M3)/OAL落在条件表达式(5)的下限以下时，预先确定的变焦比被用小的移动量来实现。因此，要求第二透镜单元L2的负折光力和第三透镜单元L3的正折光力强。结果，各种像差(尤其是像场弯曲和横向色像差)增加。条件表达式(6)与第三透镜单元L3的正透镜的材料有关，并且意在满意地校正轴向色像差。通常，当轴向色像差增加时，发生渗色(color bleeding)，从而使得变焦透镜的分辨能力降低。

在本发明的变焦透镜中，轴向光束在距离光轴相对高的位置进入第三透镜单元L3的在物侧的透镜。因此，在每个示例中，由满足条件表达式(6)的材料制成的正透镜被用作该透镜，使得可以有效地校正轴向色像差。当νd3P落在条件表达式(6)的下限以下时，轴向色像差未被充分地校正，其结果是分辨能力降低。

条件表达式(7)限定了第三透镜单元L3的焦距与第二透镜单元L2的焦距之间的关系，其中第三透镜单元L3充当主变倍透镜单元，第二透镜单元L2被要求具有相对强的负折光力以便提供较广的视角。当第三透镜单元L3的正折光力弱并且f2/f3超过条件表达式(7)的上限时，第三透镜单元L3在变焦期间的移动量增大，并且因此难以缩小整个系统的尺寸。当第三透镜单元L3的正折光力太强并且f2/f3落在条件表达式(7)的下限以下时，球面像差增大。

条件表达式(8)限定了第一透镜单元L1的折光力与第二透镜单元L2的折光力的比率。具有正折光力的第一透镜单元L1被配置为校正在具有强的负折光力的第二透镜单元L2中产生的轴向色像差。此外，第一透镜单元L1是具有最大透镜有效直径的透镜单元。因此，第一透镜单元L1优选地由一个透镜组成以便缩小整个系统的尺寸。

当第一透镜单元L1的正折光力太强并且f1/f2超过条件表达式(8)的上限时，轴向色像差增加。当第一透镜单元L1的正折光力太弱并且f1/f2落在条件表达式(8)的下限以下时，轴向色像差未被充分地校正。此外，第一透镜单元L1的尺寸增加，并且因此难以缩小整个系统的尺寸。

条件表达式(9)限定了第三透镜单元L3在变焦期间的图像拾取视角的变化，第三透镜单元L3充当主变倍透镜单元。图像拾取视角ωW和图像拾取视角ωT指示包含畸变的图像拾取可能范围。当(tanωW/tanωT)/(β3t/β3w)超过条件表达式(9)的上限时，在广角端畸变增大，并且在所拍摄的图像中物体形状的变形和压缩增加，考虑到光学特性，这不是优选的。当(tanωW/tanωT)/(β3t/β3w)落在条件表达式(9)的下限以下时，难以通过变焦(较高的变焦比)获得图像拾取视角的变化。更优选的是如下设置条件表达式(3)至(9)的数值范围。

1.90<Nd2p…(3a)

νd2p<20.0…(4a)

0.37<(M2+M3)/OAL<0.55…(5a)

67.0<νd3P…(6a)

-0.96<f2/f3<-0.65…(7a)

-13.0<f1/f2<-5.5…(8a)

0.9<(tanωW/tanωT)/(β3t/β3w)<1.4…(9a)

在每个示例中，第一透镜单元L1包括至少一个正透镜。第二透镜单元L2从物侧到像侧依次由负透镜、负透镜和正透镜组成。在根据示例1至3的每个示例的变焦透镜中，第三透镜单元L3从物侧到像侧依次由正透镜、正透镜、负透镜和正透镜组成。在根据示例4的变焦透镜中，第三透镜单元L3从物侧到像侧依次由正透镜、正透镜、负透镜、正透镜和负透镜组成。现在，描述各示例的透镜结构。除非另外注释，否则在透镜结构中透镜是从物侧到像侧布置的。

(示例1)

第一透镜单元L1由双凸正透镜G11组成。正透镜G11由具有相对低的色散特性的材料制成以便校正轴向色像差。第一透镜单元L1被配置为在变焦期间不移动。第二透镜单元L2由双凹负透镜G21、双凹负透镜G22和双凸正透镜G23组成。第二透镜单元L2包括具有强的负折光力的多个透镜以便提供较广的视角。

第三透镜单元L3由双凸正透镜G31、双凸正透镜G32、双凹负透镜G33以及双凸正透镜G34组成。正透镜G32和负透镜G33被接合到彼此以形成接合透镜。正透镜G32和负透镜G33的材料的阿贝数的差异被设置得较大(15或更大的差异)，使得可以满意地校正色像差。另外，正透镜G34由具有低色散特性(大阿贝数)(80或更大的阿贝数)的材料制成，使得可以更满意地校正轴向色像差。此外，正透镜G31的两个表面都具有非球面形状。

如上所述，非球面表面被适当地布置在第三透镜单元L3中，以使得趋于随着孔径比的增加而增加的球面像差可以被满意地校正，其中在第三透镜单元L3处，用于确定F数(Fno)的轴向光束扩散。孔径光阑SP以最接近物侧的方式被布置在第三透镜单元L3中，并且被配置为在变焦期间连同第三透镜单元L3一起(沿着相同的轨迹)移动。

(示例2)

第一透镜单元L1具有与示例1中相同的透镜结构。第二透镜单元L2具有与示例1中相同的透镜结构。第三透镜单元L3具有与示例1中相同的透镜结构。孔径光阑SP被布置在第二透镜单元L2与第三透镜单元L3之间，并且被配置为在变焦期间不移动。

(示例3)

第一透镜单元L1由具有面向物侧的凸表面的正弯月形透镜G11组成。这里，正透镜G11的两个表面都具有非球面形状，并且因此像散在广角端被满意地校正并且球面像差在望远端被满意地校正。第二透镜单元L2由具有面向物侧的凸表面的负弯月形透镜G21、双凹负透镜G22以及双凸正透镜G23组成。负透镜G22和正透镜G23被接合到彼此以形成接合透镜。

第三透镜单元L3由双凸正透镜G31、具有面向物侧的凸表面的正弯月形透镜G32、具有面向物侧的凸表面的负弯月形透镜G33以及双凸正透镜G34组成。正透镜G32和负透镜G33被接合到彼此以形成接合透镜。此外，正透镜G31的两个表面都具有非球面形状。

(示例4)

第一透镜单元L1具有与示例1中相同的透镜结构。第二透镜单元L2由具有面向物侧的凸表面的负弯月形透镜G21、双凹负透镜G22以及具有面向物侧的凸表面的正弯月形透镜G23组成。负透镜G21的两个表面都具有非球面形状，并且因此像散和像场弯曲被满意地校正。

第三透镜单元L3由双凸正透镜G31、双凸正透镜G32、双凹负透镜G33、具有面向物侧的凸表面的负弯月形透镜G34以及双凸正透镜G35组成。正透镜G32和负透镜G33被接合到彼此以形成接合透镜。此外，正透镜G31的两个表面都具有非球面形状。

接下来，图9是监控照相机(图像拾取装置)17的主要部分的截面视图，在该监控照相机17中，与根据本发明的示例1的变焦透镜对应的变焦透镜16与圆顶罩15一起使用，这是示例性的情况。圆顶罩15由诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)之类的塑料材料制成，并且被模塑成具有大约几毫米厚度的基本上同心的形状。因此，当假设图像拾取装置17装备有圆顶罩15时，考虑到圆顶罩15的影响(焦距和材料)，优选的是变焦透镜16被设计为校正各种像差。

图10A和图10B每个均是图像拾取装置(监控照相机)17的主要部分的示意图，在该图像拾取装置17中，本发明的变焦透镜被用作图像拾取光学系统。在图10A中，监控照相机主体11具有内置的固态图像拾取元件(光电转换元件)12，固态图像拾取元件12被配置为接收由图像拾取光学系统(变焦透镜)16形成的物像的光。固态图像拾取元件12例如是CCD传感器或CMOS传感器。存储部13记录与已经由固态图像拾取元件12光电转换的被摄体图像对应的信息。网络缆线14传送已经由固态图像拾取元件12捕获并光电转换的被摄体图像。

图10B是其中变焦透镜被圆顶罩15罩住的图像拾取装置17的示意图，该图像拾取装置17被安装在天花板上以供使用。

本发明的图像拾取装置17不限于监控照相机，并且可以是摄像机、数字照相机等。

如上所述，根据每个示例，可以获得实现小的整个系统、广视角、高变焦比以及在广角端的小F数Fno的变焦透镜以及包含变焦透镜的图像拾取装置。

在每个示例中，可以采纳下面的配置。

.适当地改变每个透镜形状和透镜数量，而不限于在每个示例中描述的那些。

.通过移动透镜和透镜单元中的一些以便具有垂直于光轴的方向上的分量，校正伴随诸如照相机抖动之类的振动的图像模糊。

.由电子校正单元校正畸变和色像差。

虽然到目前为止已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明绝不限于这些实施例或者光学规范(视场角和Fno)，并且因此可以在本发明的主题的范围内进行各种改变。

接下来，描述分别与示例对应的数值数据。在每个数值数据中，表面编号i指示从物侧起的光学面的次序。符号ri表示光学面的曲率半径；di表示面间隔；并且ndi和νdi分别表示关于d线的光学元件的材料的折射率和阿贝常数。符号*表示非球面透镜。此外，最接近像侧的两个光学面是诸如面板之类的玻璃元件。后焦距(BF)是最末的透镜表面与近轴像面之间的按空气换算的距离。总透镜长度是通过将后焦距(BF)加到前透镜表面与最末的透镜表面之间的距离而获得的值。

示例1和4的数值数据中的间隔d9以及示例3的数值数据中的间隔d8的值是负的，因为孔径光阑和第三透镜单元是按照从物侧到像侧的次序计数的。另外，符号K表示离心率，符号A4、A6、A8、A10和A12表示非球面系数，并且相对于表面顶点、在距离光轴的高度为H的位置处的在光轴方向上的位移由符号x表示。那么，非球面形状由下面的表达式表达：

其中R表示近轴曲率半径。此外，例如，“e-Z”的表示意指“10^-z”。另外，上述条件表达式与示例之间的关系在表格1中示出。符号Fno表示F数，并且半视场角(ω)是关于在考虑畸变量的情况下能够成像的视场角的数值。

[示例1]

表面数据

非球面表面数据

第十表面

K＝0.00000e+000 A4＝-1.55023e-003 A6＝-5.03207e-005

A8＝5.29481e-006 A10＝-5.55677e-007 A12＝-8.06402e-009

第十一表面

K＝0.00000e+000 A4＝1.41613e-003 A6＝-4.31609e-005

A8＝7.08586e-006 A10＝-5.73409e-007

各种数据

各单元的焦距

[示例2]

表面数据

非球面表面数据

第十表面

K＝0.00000e+000 A4＝-1.52668e-003 A6＝-2.88651e-005

A8＝6.86983e-007 A10＝-3.15130e-008 A12＝-1.68919e-008

第十一表面

K＝0.00000e+000 A4＝1.50995e-003 A6＝-3.93642e-005

A8＝6.11169e-006 A10＝-3.77849e-007

各种数据

各单元的焦距

[示例3]

表面数据

非球面表面数据

第一表面

K＝0.00000e+000 A4＝-1.60374e-004 A6＝-2.24295e-006

A8＝-3.44704e-008 A10＝1.45425e-009

第二表面

K＝0.00000e+000 A4＝-1.81935e-004 A6＝-3.84578e-006

A8＝9.03256e-008

第九表面

K＝0.00000e+000 A4＝-1.14243e-003 A6＝-5.74163e-005

A8＝5.55308e-006 A10＝-3.77310e-007 A12＝-3.43206e-009

第十表面

K＝0.00000e+000 A4＝1.12743e-003 A6＝-3.38300e-005

A8＝5.23239e-006 A10＝-3.26660e-007

各种数据

各单元的焦距

[示例4]

表面数据

非球面表面数据

第三表面

K＝0.00000e+000 A4＝-9.02943e-004 A6＝7.14054e-005

A8＝-1.22365e-006

第四表面

K＝0.00000e+000 A4＝-7.59752e-004 A6＝8.19542e-005

A8＝-4.11580e-007 A10＝1.34611e-007

第十表面

K＝0.00000e+000 A4＝-1.15131e-003 A6＝-8.43653e-005

A8＝7.80854e-006 A10＝-8.08848e-007 A12＝2.83415e-008

第十一表面

K＝0.00000e+000 A4＝7.10733e-004 A6＝-5.80347e-005

A8＝6.64499e-006 A10＝-4.86651e-007 A12＝2.23404e-008

各种数据

各单元的焦距

[表格1]

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不局限于所公开的示例性实施例。所附权利要求书的范围应被赋予最宽泛的解释，以便涵盖所有这种修改以及等同的结构和功能。

Claims (13)

1.一种变焦透镜，其特征在于，该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

第三透镜单元，具有正折光力，

其中在变焦期间，第一透镜单元被配置为不移动，并且第二透镜单元和第三透镜单元被配置为沿着相互不同的轨迹移动，

其中第二透镜单元包括至少一个正透镜，并且

其中满足以下条件表达式：

-3.20＜f2/fw＜-1.88；

0.35＜√(-f2×f3)/ft＜0.65，

1.90＜Nd2p；以及

νd2p＜20.0，

其中fw表示变焦透镜在广角端的焦距，ft表示变焦透镜在望远端的焦距，f2表示第二透镜单元的焦距，f3表示第三透镜单元的焦距，Nd2p和νd2p分别表示第二透镜单元的所述至少一个正透镜的材料的折射率和阿贝数。

2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中满足以下条件表达式：

0.32＜(M2+M3)/OAL＜0.60，

其中M2表示第二透镜单元在从广角端到望远端的变焦中的移动量，M3表示在第三透镜单元在从广角端到望远端的变焦中的移动量，并且OAL表示变焦透镜在广角端的总长度。

3.根据权利要求1所述的变焦透镜，

其中第三透镜单元包括至少三个正透镜，以及

其中满足以下条件表达式：

63.0＜νd3P，

其中νd3P表示第三透镜单元的所述至少三个正透镜的材料的阿贝数中的最大阿贝数。

4.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中满足以下条件表达式：

-1.00＜f2/f3＜-0.60。

5.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中满足以下条件表达式：

-15.0＜f1/f2＜-5.0，

其中f1表示第一透镜单元的焦距。

6.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中在从广角端到望远端的变焦期间，第二透镜单元被配置为朝着像侧移动并且然后朝着物侧移动，并且第三透镜单元被配置为朝着物侧移动。

7.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中第一透镜单元由一个正透镜组成。

8.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中第二透镜单元从物侧到像侧依次由负透镜、负透镜和正透镜组成。

9.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中第三透镜单元从物侧到像侧依次由正透镜、正透镜、负透镜和正透镜组成。

10.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中第三透镜单元从物侧到像侧依次由正透镜、正透镜、负透镜、负透镜和正透镜组成。

11.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中变焦透镜从物侧到像侧依次由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和具有正折光力的第三透镜单元组成。

12.一种图像拾取装置，其特征在于，该图像拾取装置包括：

根据权利要求1至11中的任何一个所述的变焦透镜；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。

13.根据权利要求12所述的图像拾取装置，其中满足以下条件表达式：

0.8＜(tanωW/tanωT)/(β3t/β3w)＜1.6，

其中ωW表示广角端处的最大视角，ωT表示望远端处的最大视角，β3w表示第三透镜单元在广角端的横向倍率，并且β3t表示第三透镜单元在望远端的横向倍率。