CN106556922B - 变焦透镜和图像拾取装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变焦透镜和图像拾取装置。该变焦透镜从物侧起按顺序包括在变焦期间移动的变焦透镜单元、孔径光阑以及不为了变焦而移动的中继透镜单元，并且中继透镜单元包含通过进入到变焦透镜的光路中以及从该光路离开来改变变焦透镜的焦距范围的扩展器透镜单元，并且该单元包含分别包含一个正透镜和一个负透镜的前透镜子单元、中间透镜子单元和后透镜子单元。满足下式：0.250<Nn‑Np；|fbp/fb|<0.200；以及|fbn/fb|<0.200，这里，Np和fbp表示正透镜的折射率和焦距，Nn和fbn表示负透镜的折射率和焦距，fb表示中间透镜子单元的焦距。

Description

变焦透镜和图像拾取装置

技术领域

本发明涉及具有内置的扩展器的变焦透镜，该变焦透镜适于电视 照相机、视频照相机、照片照相机、电视广播照相机和电影照相机。

背景技术

近年来，对于诸如电视照相机的图像拾取装置来说，需要具有高 变焦比和实现高的光学性能的能力的变焦透镜。内置的扩展器技术作 为用单个变焦透镜覆盖高变焦比的技术是已知的。内置的扩展器技术 是如下的技术，该技术通过将扩展器透镜单元插入到在对于变焦不移 动的中继透镜单元内保留的空间内，使变焦透镜的焦距范围向更长焦 点侧偏移。

日本专利申请公开No.2011-75646提出适于2/3″电视广播照相 机，该变焦透镜包括四个透镜单元，并且具有12倍的变焦比和2倍的 扩展器倍率。

一般地，扩展器透镜单元可被分成其间穿插最大空气间隔的前透 镜子单元和后透镜子单元。具有正折光力的前透镜子单元会聚大致远 焦输入光线以减小光束高度，然后，具有负折光力的后透镜子单元再 次将光线转换成大致远焦光线并且输出得到的光线。

以相同的透镜总长和相同的扩展器倍率原样使用日本专利申请公 开No.2011-75646的透镜系统，特别是为了实现进一步的性能提高， 变焦透镜需要提高其周边性能。获得具有高变焦比和高性能的扩展器 导致周边性能的劣化，这不仅由于像差量的增大，而且由于难以校正 佩兹伐(Petzval)和。为了避免这一点，扩展器中的透镜的布置需要 被适当地设定。

发明内容

本发明的一个目的是，提供具有内置的扩展器的变焦透镜，对于 该扩展器，透镜的布置被适当地规定，使得扩展器可以小型化、重量 轻，并且实现高的变焦比和高的性能两者。

根据本发明的变焦透镜按照从物侧到像侧的顺序包括：在变焦期 间移动的变焦透镜单元、孔径光阑以及不为了变焦而移动的中继透镜 单元，其中，中继透镜单元包含通过进入变焦透镜的光路中和从变焦 透镜的光路离开来改变变焦透镜的焦距范围的扩展器透镜单元。扩展 器透镜单元包含前透镜子单元、中间透镜子单元和后透镜子单元。前 透镜子单元、中间透镜子单元和后透镜子单元中的每一个包含单个正 透镜和单个负透镜。中间透镜子单元满足下式：

0.250<Nn-Np；

|fbp/fb|<0.200；以及

|fbn/fb|<0.200

这里，Np和fbp分别表示包含于中间透镜子单元中的正透镜的折射率 和焦距，Nn和fbn分别表示包含于中间透镜子单元中的负透镜的折射 率和焦距，fb表示中间透镜子单元的焦距。

根据本发明，提供一种具有内置的扩展器的变焦透镜以及包括它 的图像拾取装置，该变焦透镜包括在能够以高变焦比改变焦距范围的 同时实现高的性能的小型化、重量轻的扩展器透镜。

参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变 得清晰。

附图说明

图1是被设定为在扩展器被没有插入的情况下在广角端聚焦无限 远处的物体的本发明中的实施例1、2、3和4中的任一个的变焦透镜 的截面透镜图。

图2A是被设定为在扩展器没有被插入的情况下在广角端聚焦于 无限远的实施例1、2、3和4的纵向像差图。

图2B是被设定为在扩展器没有被插入的情况下以71.5mm的焦距 聚焦于无限远的实施例1、2、3和4的纵向像差图。

图2C是被设定为在扩展器没有被插入的情况下在望远端聚焦于 无限远的实施例1、2、3和4的纵向像差图。

图3是被设定为在扩展器被插入的情况下在广角端聚焦无限远处 的物体的本发明中的实施例1(扩展器倍率2.0倍)的变焦透镜的截面 透镜图。

图4A是被设定为在扩展器被插入的情况下在广角端聚焦于无限 远的实施例1(扩展器倍率2.0倍)的纵向像差图。

图4B是被设定为在扩展器被插入的情况下以143.0mm的焦距聚 焦于无限远的实施例1(扩展器倍率2.0倍)的纵向像差图。

图4C是被设定为在扩展器被插入的情况下在望远端聚焦于无限 远的实施例1(扩展器倍率2.0倍)的纵向像差图。

图5是被设定为在扩展器被插入的情况下在广角端聚焦无限远处 的物体的本发明中的实施例2(扩展器倍率2.0倍)的变焦透镜的截面 透镜图。

图6A是被设定为在扩展器被插入的情况下在广角端聚焦于无限 远的实施例2(扩展器倍率2.0倍)的纵向像差图。

图6B是被设定为在扩展器被插入的情况下以143.0mm的焦距聚 焦于无限远的实施例2(扩展器倍率2.0倍)的纵向像差图。

图6C是被设定为在扩展器被插入的情况下在望远端聚焦于无限 远的实施例2(扩展器倍率2.0倍)的纵向像差图。

图7是被设定为在扩展器被插入的情况下在广角端聚焦无限远处 的物体的本发明中的实施例3(扩展器倍率2.0倍)的变焦透镜的截面 透镜图。

图8A是被设定为在扩展器被插入的情况下在广角端聚焦于无限 远的实施例3(扩展器倍率2.0倍)的纵向像差图。

图8B是被设定为在扩展器被插入的情况下以143.0mm的焦距聚 焦于无限远的实施例3(扩展器倍率2.0倍)的纵向像差图。

图8C是被设定为在扩展器被插入的情况下在望远端聚焦于无限 远的实施例3(扩展器倍率2.0倍)的纵向像差图。

图9是被设定为在扩展器被插入的情况下在广角端聚焦无限远处 的物体的本发明中的实施例4(扩展器倍率2.0倍)的变焦透镜的截面 透镜图。

图10A是被设定为在扩展器被插入的情况下在广角端聚焦于无限 远的实施例4(扩展器倍率2.0倍)的纵向像差图。

图10B是被设定为在扩展器被插入的情况下以143.0mm的焦距聚 焦于无限远的实施例4(扩展器倍率2.0倍)的纵向像差图。

图10C是被设定为在扩展器被插入的情况下在望远端聚焦于无限 远的实施例4(扩展器倍率2.0倍)的纵向像差图。

图11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

以下，参照附图描述本发明的变焦透镜的特征。

本发明的实施例1～4中的任一个的变焦透镜包括从物侧到像侧按 顺序布置的聚焦透镜单元、变焦透镜单元、用于光量调整的孔径光阑 和中继透镜单元(第五透镜单元)。变焦透镜单元包括被移动以变焦 的透镜单元。中继透镜单元不为了变焦而移动，并且包含从物侧到像 侧按顺序布置的51透镜单元和53透镜单元。53透镜单元具有正折光 力。向更长聚焦侧偏移焦距范围的扩展器透镜单元(52透镜单元)插 入到51透镜单元与53透镜单元之间的空间中以及从该空间回缩。

[实施例1]

图1是本发明的实施例1的变焦透镜的截面透镜图，该变焦透镜 被设定为在扩展器没有被插入的情况下在广角端聚焦无限远处的物 体。将在后面描述的实施例2～4的变焦透镜在各自的扩展器没有被插 入时具有相同的结构。

附图标记U1指示具有正折光力且不为了变焦而移动的第一透镜 单元。第一透镜单元U1中的透镜中的一些在从无限远距离处的物体 到短距离物体的聚焦中移动。附图标记U2指示用于改变变焦比的第 二透镜单元，该第二透镜单元具有负折光力并且在从广角端(短焦距 端)到望远端(长焦距端)的变焦中向像侧移动。附图标记U3指示 用于改变变焦比的第三透镜单元，该第三透镜单元具有负折光力并且 在从广角端(短焦距端)到望远端(长焦距端)的变焦中在光轴上移 动。附图标记U4指示具有正折光力并且校正由于变焦导致的像面变 动的第四透镜单元。在实施例1～4中，第二、第三和第四透镜单元构 成变焦透镜单元。附图标记U5指示中继透镜单元，该中继透镜单元 包含不为了变焦而移动的孔径光阑SP、具有正折光力并且不为了变焦 而移动。中继透镜单元U5包含两个透镜单元U51和U53，并且透镜 单元U52可根据需要自由地插入到光路中以及从该光路回缩。透镜单 元U51、U52和U53不为了变焦而移动。附图标记IP是像面，并且 与固态图像拾取元件(光电转换元件)的成像区域对应。

下面，描述实施例1～4中的不插入扩展器的各透镜单元的结构。 以下的描述中的透镜的次序指示从物侧到像侧布置的透镜的次序。

第一透镜单元U1包含九个透镜，具体而言，包含负透镜、负透 镜、正透镜、正透镜、正透镜、负透镜、正透镜、正透镜和正透镜。 在短距离聚焦时，透镜中的四个，即从物侧算起的第五到第八透镜向 物侧移动，并且设置在最像侧的单个正透镜也一起向物侧移动。第二透镜单元U2包含负透镜、正透镜和负透镜的接合透镜以及正透镜。 第三透镜单元U3包含负透镜和正透镜的接合透镜。第四透镜单元U4 包含正透镜和正透镜。在变焦中，第二透镜单元、第三透镜单元和第 四透镜单元移动。51透镜单元U51包含正透镜和负透镜的接合透镜。53透镜单元U53包含正透镜、负透镜和正透镜的接合透镜、正透镜和 负透镜的接合透镜以及正透镜。

图3是本发明的实施例1的变焦透镜的截面透镜图，该变焦透镜 被设定为在扩展器被插入的情况下在广角端聚焦无限远处的物体。用 作扩展器透镜的52透镜单元U52在扩展器被插入之前被插入于51透 镜单元U51和53透镜单元U53之间的空间中。52透镜单元U52包含 分别包含接合透镜的三个透镜子单元，即，前透镜子单元、中间透镜 子单元和后透镜子单元。前透镜子单元包含正透镜以及正透镜和负透 镜的接合透镜，中间透镜子单元包含负透镜和正透镜的接合透镜，后 透镜子单元包含正透镜和负透镜的接合透镜。

为了在扩展器的总长保持原样的同时获得高性能扩展器，需要一 起校正球面像差和色差并且校正Petzval和。在扩展器仅包含分别与 接合透镜等同的两个或更少的组合的情况下，如果轴上色差和横向色 差被校正，那么存在对Petzval和的校正的限制。出于这种原因，扩 展器需要包含分别与接合透镜等同的三个或更多个组合。在这种校正 中，主要通过轴上光线的光束高度最大的前透镜子单元校正轴上色差， 主要通过轴外光线的光束高度高的后透镜子单元校正横向色差。因此， 出于实现最有效的像差校正的目的，需要将中间透镜子单元配置为能 够主要校正Petzval和、同时将前透镜子单元配置为校正轴上色差并 且将后透镜子单元配置为校正横向色差。

为了最有效地校正Petzval和，在中间透镜子单元中被布置为彼 此相邻的负透镜和正透镜需要在其间具有大的折射率差，并因此需要 一定水平的折射率。但是，如果中间透镜子单元总体具有高的正折光 力，那么后透镜子单元具有高的折光力。另一方面，如果中间透镜子 单元总体具有高的负折光力，那么前透镜子单元具有高的折光力。在 这种情况下，像差校正变得困难。并且，如果中间透镜子单元具有高 的正折光力，那么前透镜子单元和中间透镜子单元的组合的主点 (principal points)接近后透镜子单元的主点。另一方面，如果中间 透镜子单元具有高的负折光力，那么中间透镜子单元和后透镜子单元 的组合的主点接近前透镜子单元的主点。因此，制造敏感性增大。为 了避免这一点，中间透镜子单元需要具有低的折光力。另外，在中间 透镜子单元包含正透镜和负透镜的接合透镜的情况下，两个透镜的焦 距的绝对值需要大致相等。

本发明的具有内置的扩展器的变焦透镜包含从物侧到像侧按顺 序布置的变焦透镜单元、孔径光阑和中继透镜单元。变焦透镜单元为 了变焦而移动，而孔径光阑和中继透镜单元不为了变焦而移动。变焦 透镜包含扩展器透镜单元，该扩展器透镜单元通过被插入中继透镜单 元的光路中或从该光路回缩来改变变焦透镜的焦距范围。扩展器透镜 单元包含前透镜子单元、中间透镜子单元和后透镜子单元，各透镜子 单元包含至少一个正透镜和至少一个负透镜。并且变焦透镜满足下式：

0.250<Nn-Np (1)

这里，Np和Nn分别表示包含于中间透镜子单元中的正透镜和负透镜 的折射率。

条件式(1)规定包含于52透镜单元U52的中间透镜子单元中的 负透镜的折射率Nn与正透镜的折射率Np之间的差值。如果满足条件 式(1)，那么能够进行Petzval和的适当控制，这对于性能提高来说 是不可或缺的，由此，变焦透镜可在整个视场(整个拾取图像)上实 现高的光学性能。如果不满足条件式(1)，那么Petzval和劣化以使 视场周边的性能变差。

更优选将条件式(1)设定如下：

0.290<Nn-Np (1a)

更加优选将条件式(1)设定如下：

0.350<Nn-Np (1b)

作为本发明的另一方面，包含于中间透镜子单元中的正透镜和负 透镜关于扩展器透镜单元中的中间透镜子单元的焦距比由以下条件式 (2)和(3)规定：

|fbp/fb|<0.200 (2)和

|fbn/fb|<0.200 (3)

更优选将条件式(2)和(3)设定如下：

|fbp/fb|<0.180 (2a)和

|fbn/fb|<0.180 (3a)

在这些式中，fb表示扩展器透镜单元中的中间透镜子单元的焦 距，fbp表示包含于中间透镜子单元中的正透镜的焦距，fbn表示包含 于中间透镜子单元中的负透镜的焦距。在满足条件式(2)和(3)时， 正透镜和负透镜变得具有可校正Petzval和的折光力。在不满足条件 式(2)和(3)时，正透镜和负透镜变得具有难以校正Petzval和的 低的折光力。

作为本发明的另一方面，包含于中间透镜子单元中的负透镜的位 置由以下的条件式(4)规定：

0.35<L_b/L_IE<0.65 (4)

在上式中，L_IE表示扩展器透镜单元的总长，L_b表示从扩展器 透镜单元中的透镜中的设置在最物侧的透镜的物侧顶点位置到包含于 扩展器透镜单元的中间透镜子单元中的负透镜的像侧顶点位置的长 度。如果满足条件式(4)，那么，在轴上光线和轴外光线很好地平衡 且它们的高度均不太大的位置处，Petzval和可被校正。如果中间透镜 子单元超出条件式(4)的上限，那么轴外光线的高度太大，使得中间 透镜子单元会不利地影响横向色差并因此使得难以适当地校正色差。 如果中间透镜子单元低于条件式(4)的下限，那么轴上光线的高度太 大，使得中间透镜子单元会不利地影响轴上色差，并且使得难以适当地校正色差。

另外，本发明的具有内置的扩展器的变焦透镜是满足以下的条件 式(5)的变焦透镜：

|νn-νp|<25.00 (5)

这里，νp和νn分别表示包含于扩展器透镜单元的中间透镜子单元中 的正透镜和负透镜的阿贝(Abbe)数。

条件式(5)规定包含于扩展器透镜单元U52中的中间透镜子单 元中的负透镜的Abbe数νn与正透镜的Abbe数νp之间的差值。如果 满足条件式(5)，那么负透镜和正透镜的相邻表面可具有使得可控制 Petzval和的折光力。如果不满足条件式(5)，那么这些相邻表面的 曲率太小，使得两个透镜具有低的折光力。这导致Petzval和容易劣 化。

更优选将条件式(5)设定如下：

|νn-νp|<20.00 (5a)

作为本发明的另一方面，扩展器透镜单元中的前透镜子单元和后 透镜子单元关于中间透镜子单元的焦距比由以下的条件式(6)和(7) 规定：

|fa/fb|<0.250 (6)

|fc/fb|<0.150 (7)

在上式中，fa表示扩展器透镜单元中的前透镜子单元的焦距，fb 表示中间透镜子单元的焦距，fc表示后透镜子单元的焦距。如果满足 条件式(6)和(7)，那么中间透镜子单元的折光力相对于前透镜子 单元和后透镜子单元的折光力保持为低，这使得中间透镜子单元能够 进行Petzval和的有效校正并且使得前透镜子单元和后透镜子单元能 够进行球面像差的有效校正。如果不满足条件式(6)和(7)，那么 中间透镜子单元具有高的折光力。作为结果，如果中间透镜子单元具 有高的正折光力，那么前透镜子单元和中间透镜子单元的组合的主点 位置接近后透镜子单元的主点位置。另一方面，如果中间透镜子单元 具有高的负折光力，那么中间透镜子单元和后透镜子单元的组合的主 点位置接近前透镜子单元的主点位置。在两者之中任一个的情况下， 难以适当地校正球面像差，并且，制造的敏感性也增大。

另外，本发明的变焦透镜满足下式(8)：

0.80<|fbn/fbp|<1.30 (8)

这里，fbp和fbn分别表示包含于扩展器透镜单元U52中的中间透镜 子单元中的正透镜和负透镜的焦距。

条件式(8)规定包含于扩展器透镜单元U52中的中间透镜子单 元中的负透镜的焦距fbn与正透镜的焦距fbp的比率。如果满足条件 式(8)，那么负透镜和正透镜可具有大致可比的折光力，因此中间透 镜子单元的折光力低。因此，球面像差可被适当地校正。如果中间透 镜子单元低于条件式(8)的下限，那么中间透镜子单元具有高的负折 光力，因此前透镜子单元具有高的折光力，这使得难以进行像差校正。 另一方面，如果中间透镜子单元超出条件式(8)的上限，那么中间透 镜子单元具有高的正折光力，因此后透镜子单元具有高的折光力，这 使得难以进行像差校正。

更优选将条件式(8)设定如下

0.85<|fbn/fbp|<1.25 (8a)

作为本发明的另一方面，希望中间透镜子单元包含具有负折光力 的透镜和具有正折光力的透镜的单个接合透镜。在扩展器透镜单元 U52中，中间透镜子单元接收与前透镜子单元和后透镜子单元相比均 具有不太大的高度的轴上光线和轴外光线，因此，有效地在中间透镜 子单元处校正Petzval和是重要的。其中中间透镜子单元包含具有负 折光力的透镜和具有正折光力的透镜的单个接合透镜的结构有利于校 正Petzval和。

作为本发明的另一方面，希望前透镜子单元包含具有正折光力的 单个透镜以及具有正折光力的透镜和具有负折光力的透镜的单个接合 透镜。在扩展器透镜单元U52中，前透镜子单元接收与中间透镜子单 元和后透镜子单元中的输入光线相比具有更大的高度的输入光线，因 此，在前透镜子单元处校正球面像差和轴上色差是重要的。其中前透 镜子单元包含具有正折光力的单个透镜以及具有正折光力的透镜和具 有负折光力的透镜的单个接合透镜的结构有利于校正球面像差和轴上 色差。

作为本发明的另一方面，希望后透镜子单元包含具有正折光力的 透镜和具有负折光力的透镜的单个接合透镜。在扩展器透镜单元U52 中，后透镜子单元与前透镜子单元和中间透镜子单元相比具有更高的 折光力。出于这种原因，除非后透镜子单元具有用于校正色差的结构， 否则，出现大的色差。由此，其中后透镜子单元包含具有正折光力的 透镜和具有负折光力的透镜的单个接合透镜的结构有利于校正色差。

作为本发明的另一方面，扩展器透镜单元U52中的输入光束高度 与输出光束高度的比由条件式(9)规定：

1.60<h_in/h_out<2.60 (9)

在上式中，h_in表示被设定为在广角端聚焦到无限远的扩展器透 镜单元U52中的最接近物体的表面上的轴上光线的最大光束高度， h_out表示如此设定的扩展器透镜单元U52中的最接近图像的表面上的轴上光线的最大光束高度。在满足条件式(9)时，可以获得在整个视场上实现高的变焦比和高的光学性能的扩展器透镜。如果扩展器透镜单元超出条件式(9)的上限，那么前透镜子单元和后透镜子单元的折光力太高，使得难以校正像差。另一方面，如果扩展器透镜单元低于条件式(9)的下限，那么光束高度的减小不足，并且其扩展器倍率降低。

更优选将条件式(9)设定如下：

1.90＜h_in/h_out＜2.40 (9a)

作为本发明的另一方面，扩展器透镜单元U52的输入光束高度与 扩展器透镜单元的总长的比由以下的条件式(10)规定：

0.48＜h_in/L_IE＜0.55 (10)

在上式中，h_in表示被设定为在广角端聚焦到无限远的扩展器透 镜单元U52中的最接近物体的表面上的轴上光线的最大光束高度， L_IE表示扩展器透镜单元的总长。如果满足条件式(10)，那么可获 得在整个视场上实现高的光学性能的小的扩展器透镜。如果扩展器透 镜单元超出条件式(10)的上限，那么前透镜子单元和后透镜子单元 的折光力太高，使得难以校正像差。另一方面，如果扩展器透镜单元 低于条件式(10)的下限，那么扩展器透镜单元的总长太长，使得难 以实现小型化。

作为本发明的另一方面，希望包含于中间透镜子单元中的负透镜 和正透镜相邻并且两个透镜的物侧透镜满足以下的条件式(11)，该 条件式(11)规定物侧透镜的像侧表面的曲率半径与像侧表面上的有 效光束直径的比：

1.00＜R_b/h_b＜2.00 (11)

在上式中，R_b表示包含于中间透镜子单元中的物侧透镜的像侧 表面的曲率半径，h_b表示像侧表面上的轴上光线的最大光束高度。 如果满足条件式(11)，那么光线在像侧表面的曲率的法线方向上入 射。这使得能够减少球面像差的出现并由此实现适当的像差校正。如 果中间透镜子单元超出(11)的上限，那么像侧表面的曲率半径太大， 使得透镜的折光力太小。这使得难以进行Petzval和校正。如果中间 透镜子单元低于条件式(11)的下限，那么像侧表面的曲率半径太小。 这使得难以减少像差，并且妨碍适当的像差校正。

本发明的变焦透镜包括从物侧按顺序布置的第一透镜单元、第二 透镜单元和第三透镜单元。第一透镜单元不为了变焦而移动并且具有 正折光力，第二透镜单元为了变焦而移动并且具有负折光力，第三透 镜单元为了变焦而移动并且具有负折光力。该结构趋于难以校正 Petzval和。因此，对于以上的结构，根据本发明的Petzval和的校正 是特别有效的。

图2A、图2B和图2C分别呈现被设定为在扩展器回缩的情况下 在广角端、以71.5mm的焦距和在望远端聚焦到无限远的实施例1的 变焦透镜的纵向像差图。这里，焦距的值是以mm为单位表达的以下 的数值实施例中的值。另外，第一透镜单元中的透镜中的一些在短距 离聚焦时移动。图4A、图4B和图4C分别给出被设定为在扩展器被 插入的情况下在广角端、以143.0mm的焦距和在望远端聚焦到无限远 的实施例1的变焦透镜的纵向像差图。在绘制扩展器回缩的像差图时， 球面像差的标尺为0.5mm，像散为0.5mm，畸变为10％，横向色差为 0.05mm。在绘制扩展器被插入的像差图时，球面像差的标尺为 1.00mm，像散为1.00mm，畸变为10％，横向色差为0.050mm。Fno 表示F数，ω表示半视角。这里，广角端和望远端指的是用于改变变 焦比的第二透镜单元U2分别位于光轴上的机械可动范围的一端和另 一端的变焦位置。相同的术语等也适用于以下的实施例。

实施例1是扩展器倍率为2.0倍的变焦透镜。

以下(数值实施例1)呈现实施例1的数值实施例1的数值数据。 在该数据中，r表示从物侧起的次序的表面中的每一个的曲率半径，d 表示表面之间的距离，nd和vd表示各光学部件的基于d线的折射率 和Abbe数。Abbe数vd由下式表达：

vd＝(nd-1)/(nF-nC)

这里，nd、nC和nF分别表示d线、C线和F线的折射率。

假定X轴在光轴方向上被设定，H轴在与光轴垂直的方向上被设 定，正号表示光行进方向的前进侧，R表示旁轴曲率半径，k表示圆 锥常数，A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16表示非球面系数，非 球面形状由下式表达：

另外，“e-z”指的是“×10^-z”，表面号以外的符号*表示表面是 非球面。

表1呈现从数值实施例1获得的条件式(1)～(11)的值。

数值实施例1满足所有的条件式(1)～(11)，因此，扩展器是 小型化、重量轻并且从视场中心到视场周边实现高的光学性能的高变 焦比扩展器。

[实施例2]

图5是被设定为在扩展器被插入的情况下在广角端聚焦无限远处 的物体的实施例2的变焦透镜的截面透镜图。

实施例2中的扩展器透镜单元U52具有与实施例1中的类似的结 构。具体而言，扩展器透镜单元U52可分成分别包含接合透镜的前透 镜子单元、中间透镜子单元和后透镜子单元。前透镜子单元包含正透 镜以及正透镜和负透镜的接合透镜，中间透镜子单元包含负透镜和正 透镜的接合透镜，后透镜子单元包含负透镜和正透镜的接合透镜。

图6A、图6B和图6C分别呈现被设定为在扩展器被插入的情况 下在广角端、以143.0mm的焦距和在望远端聚焦到无限远的实施例2 的变焦透镜的纵向像差图。实施例2为扩展器倍率为2.0倍的变焦透 镜。

以下(数值实施例2)呈现实施例2的数值实施例2的数值数据。

表1呈现从数值实施例2获得的条件式(1)～(11)的值。

数值实施例2满足所有的条件式(1)～(11)，因此，扩展器是 小型化、重量轻并且从视场中心到视场周边实现高的光学性能的高变 焦比扩展器。

[实施例3]

图7是被设定为在扩展器被插入的情况下在广角端聚焦无限远处 的物体的实施例3的变焦透镜的截面透镜图。

实施例3中的扩展器透镜单元U52具有与实施例1和2中的类似 的结构。具体而言，扩展器透镜单元U52可分成分别包含接合透镜的 前透镜子单元、中间透镜子单元和后透镜子单元。前透镜子单元包含 正透镜以及正透镜和负透镜的接合透镜，中间透镜子单元包含负透镜 和正透镜的接合透镜，后透镜子单元包含负透镜和正透镜的接合透镜。

图8A、图8B和图8C分别呈现被设定为在扩展器被插入的情况 下在广角端、以143.0mm的焦距和在望远端聚焦到无限远的实施例3 的变焦透镜的纵向像差图。实施例3为扩展器倍率为2.0倍的变焦透 镜。

以下(数值实施例3)呈现实施例3的数值实施例3的数值数据。

表1呈现从数值实施例3获得的条件式(1)～(11)的值。

数值实施例3满足所有的条件式(1)～(11)，因此，扩展器是 小型化、重量轻并且从视场中心到视场周边实现高的光学性能的高变 焦比扩展器。

[实施例4]

图9是被设定为在扩展器被插入的情况下在广角端聚焦无限远处 的物体的实施例4的变焦透镜的截面透镜图。

实施例4中的扩展器透镜单元U52具有与实施例1、2和3中的 类似的结构。具体而言，扩展器透镜单元U52可分成分别包含接合透 镜的前透镜子单元、中间透镜子单元和后透镜子单元。前透镜子单元 包含正透镜以及正透镜和负透镜的接合透镜，中间透镜子单元包含负 透镜和正透镜的接合透镜，后透镜子单元包含负透镜和正透镜的接合 透镜。

图10A、图10B和图10C分别呈现被设定为在扩展器被插入的情 况下在广角端、以143.0mm的焦距和在望远端聚焦到无限远的实施例 4的变焦透镜的纵向像差图。实施例4为扩展器倍率为2.0倍的变焦透 镜。

以下(数值实施例4)呈现实施例4的数值实施例4的数值数据。

表1给出从数值实施例4获得的条件式(1)～(11)的值。

数值实施例4满足所有的条件式(1)～(11)，因此，扩展器是 小型化、重量轻并且从视场中心到视场周边实现高的光学性能的高变 焦比扩展器。

(图像拾取装置)

图11是使用本发明的实施例1～4的变焦透镜中的任一个作为图 像拍摄光学系统的图像拾取装置(电视照相机系统)的主要部分的示 意图。在图11中，附图标记101是实施例1～4的变焦透镜中的任一个， 124是照相机。变焦透镜101可以可拆卸地附接到照相机124。附图标 记125是通过将变焦透镜101附接到照相机124而形成的图像拾取装 置。变焦透镜101包含第一透镜单元F、变焦单元LZ和用于图像形 成的R透镜单元R。第一透镜单元F包含将在聚焦中移动的透镜。

变焦单元LZ包含将在变焦中移动的至少两个透镜单元。在变焦 单元LZ的像侧，变焦透镜101包含布置的孔径光阑SP、R1透镜单 元R1和R2透镜单元R2，并且还包含可被插入到光路中以及从该光 路回缩的透镜单元IE。当透镜单元IE被插入在R1透镜单元和R2透 镜单元R2之间时，变焦透镜101的总系统的焦距范围改变。附图标 记114、115表示用于分别在光轴方向上驱动第一透镜单元F和变焦 单元LZ的诸如螺旋面(helicoid)和凸轮的驱动机构。附图标记 116～118表示分别用于电气驱动驱动机构114和115以及孔径光阑SP 的马达(驱动手段)。

附图标记119～121是用于检测第一透镜单元F和变焦单元LZ在 光轴上的位置并且检测孔径光阑SP的孔径直径的检测器，诸如编码 器、电位计或光电传感器。在照相机124中，附图标记109是与照相 机124中的滤光片或颜色分离光学系统等同的玻璃块，附图标记110 是用于接收通过变焦透镜101形成的物体图像的光的固态图像拾取元 件(光电转换元件)，诸如CCD传感器或CMOS传感器。然后，附 图标记111和122是用于分别控制照相机124和变焦透镜101的各种 类型的驱动的CPU。

通过如上面描述的那样将本发明的变焦透镜应用于电视照相机， 获得实现高的光学性能的图像拾取装置。

以上，描述了本发明的优选实施例。但是，应当注意，本发明不 限于这些实施例，而可在不背离本发明的精神的情况下以各种方式或 模式进行修改或改变。

(数值实施例1)

<在扩展器回缩的情况下>

[单位：mm]

表面数据

非球面数据

第18表面

k＝1.72144e+002

A4＝9.19589e-006

A6＝-1.71369e-008

A8＝5.48441e-011

A10＝-3.19872e-013

A12＝7.81761e-016

各种数据

变焦透镜单元数据

单个透镜数据

<在扩展器插入的情况下>

[单位：mm]

表面数据

各种数据

变焦透镜单元数据

单个透镜数据

(数值实施例2)

<在扩展器插入的情况下>

[单位：mm]

表面数据

各种数据

变焦透镜单元数据

单个透镜数据

(数值实施例3)

<在扩展器插入的情况下>

[单位：mm]

表面数据

各种数据

变焦透镜单元数据

单个透镜数据

(数值实施例4)

<在扩展器插入的情况下>

[单位：mm]

表面数据

各种数据

变焦透镜单元数据

单个透镜数据

[表1]从实施例获得的条件式中的值

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。所附权利要求的范围应被赋予最宽的解释以 包含所有这样的变更方式以及等同的结构和功能。

Claims (12)

1.一种扩展器透镜单元，所述扩展器透镜单元用于变焦透镜，并且被配置为通过被插入到变焦透镜的中继透镜单元的光路中以及从变焦透镜的中继透镜单元的光路离开来改变变焦透镜的焦距范围，其中，所述中继透镜单元被配置为不为了变焦而移动，

所述扩展器透镜单元按照从物侧到像侧的顺序包含：

前透镜子单元，包含具有正折光力的正透镜以及具有负折光力的负透镜，并且总体具有正折光力；

中间透镜子单元，包含具有正折光力的正透镜以及具有负折光力的负透镜；以及

后透镜子单元，包含具有正折光力的正透镜和具有负折光力的负透镜，并且总体具有负折光力，

其中，所述中间透镜子单元满足下式：

0.250＜Nn-Np；

|fbp/fb|＜0.200；

|fbn/fb|＜0.200；以及

|vn-vp|＜25.00，

这里，Np和fbp分别表示包含于中间透镜子单元中的正透镜的折射率和焦距，Nn和fbn分别表示包含于中间透镜子单元中的负透镜的折射率和焦距，fb表示中间透镜子单元的焦距，vn表示包含于中间透镜子单元中的负透镜的Abbe数，并且vp表示包含于中间透镜子单元中的正透镜的Abbe数。

2.根据权利要求1所述的扩展器透镜单元，其中，所述扩展器透镜单元满足下式：

0.35＜L_b/L_IE＜0.65

这里，L_IE表示扩展器透镜单元的总长，L_b表示从包含于扩展器透镜单元中的透镜之中的设置在最物侧的透镜的物侧顶点位置到包含于中间透镜子单元中的负透镜的像侧顶点位置的长度。

3.根据权利要求1所述的扩展器透镜单元，其中，所述扩展器透镜单元满足下式：

|fa/fb|＜0.250，

|fc/fb|＜0.150，

这里，fa和fc分别表示前透镜子单元和后透镜子单元的焦距。

4.根据权利要求1所述的扩展器透镜单元，其中，所述扩展器透镜单元的中间透镜子单元的透镜满足下式：

0.80＜|fbn/fbp|＜1.30。

5.根据权利要求1所述的扩展器透镜单元，其中，所述扩展器透镜单元的中间透镜子单元包含具有正折光力的透镜和具有负折光力的透镜的接合透镜。

6.一种变焦透镜，所述变焦透镜按照从物侧到像侧的顺序包括：

变焦透镜单元，被配置为在变焦期间移动；

孔径光阑；以及

中继透镜单元，被配置为不为了变焦而移动，

其中，中继透镜单元具有正折光力，并且包含第一透镜子单元、根据权利要求1到5中任一项所述的扩展器透镜单元、以及具有正折光力的第二透镜子单元，所述扩展器透镜单元被配置为被插入到所述第一透镜子单元和所述第二透镜子单元之间的光路中以及从所述光路离开来改变变焦透镜的焦距范围。

7.根据权利要求6所述的变焦透镜，其中，所述变焦透镜被配置为在广角端聚焦无限远处的物体期间，满足下式：

1.60＜h_in/h_out＜2.60，

这里，h_in表示扩展器透镜单元中的设置在最物侧的表面上的轴上光线的最大光束高度，h_out表示扩展器透镜单元中的设置在最像侧的表面上的轴上光线的最大光束高度。

8.根据权利要求6所述的变焦透镜，其中，所述变焦透镜被配置为在广角端聚焦无限远处的物体期间，满足下式：

0.48＜h_in/L_IE＜0.55

这里，L_IE表示扩展器透镜单元的总长，h_in表示扩展器透镜单元中的设置在最物侧的表面上的轴上光线的最大光束高度。

9.根据权利要求6所述的变焦透镜，

其中，包含于中间透镜子单元中的负透镜和正透镜彼此相邻，以及

其中，所述变焦透镜被配置为满足下式：

1.00＜R_b/h_b＜2.00，

这里，R_b表示包含于中间透镜子单元中的物侧透镜的像侧表面的曲率半径，h_b表示像侧表面上的轴上光线的最大光束高度。

10.根据权利要求6所述的变焦透镜，

其中，变焦透镜包含设置在变焦透镜单元的物侧、具有正折光力并且被配置为不为了变焦而移动的第一透镜单元，以及

其中，变焦透镜单元包含被配置为在变焦期间移动且具有负折光力的第二透镜单元、以及被配置为在变焦期间移动且具有负折光力的第三透镜单元。

11.根据权利要求6所述的变焦透镜，

其中，孔径光阑被配置为不为了变焦而移动。

12.一种图像拾取装置，其特征在于，所述图像拾取装置包括根据权利要求6-11中任一项所述的变焦透镜、和被配置为接收通过变焦透镜形成的图像的光的图像拾取元件。

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