CN108333732A - 变焦透镜和图像拾取装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及变焦透镜和图像拾取装置。变焦透镜按从物侧起的次序包括：正的第一单元，其被配置为不为变焦而移动；负的第二单元，其被配置为为了变焦到望远端而向像侧移动；以及中继透镜单元，其被配置为不为变焦而移动，其中第一透镜单元由五个透镜组成，这五个透镜按从物侧起的次序包括负透镜、正透镜、正透镜、正透镜和正透镜，或者第一透镜单元由六个透镜组成，这六个透镜按从物侧起的次序包括正透镜、负透镜、正透镜、正透镜、正透镜和正透镜，并且第一单元中的负透镜的折射率、负透镜的阿贝数、负透镜的焦距以及第一透镜单元的焦距被适当地设置。

Description

变焦透镜和图像拾取装置
技术领域
本发明涉及变焦透镜和图像拾取装置。
背景技术
近年，图像拾取装置(比如电视摄像机、卤化银胶片照相机、数字照相机和摄像机)一直期望设有具有宽视角、高变焦比、此外还具有高光学性能的变焦透镜。关于具有大孔径比、宽视角和高变焦比的变焦透镜，如下正引导型变焦透镜是已知的，该正引导型变焦透镜具有最靠近物侧布置的具有正折光力的透镜单元，并且使第一单元的一部分调整焦点。另外，关于变焦方法，如下变焦透镜是已知的，该变焦透镜按从物侧起的次序包括第一透镜单元、第二透镜单元以及用于成像的透镜单元，第一透镜单元具有正折光力，并且在变焦期间是固定的，第二透镜单元具有负折光力，并且为了变焦而移动，用于成像的透镜单元在变焦期间固定在最靠近像面的一侧。
日本专利申请公开No.2011-81063提出了一种高倍率变焦透镜，所述高倍率变焦透镜具有大约40的变焦比和广角端的大约27度的视角。
在上述正引导型变焦透镜中，为了在保持微型化和视角拓宽的同时在望远端既实现高倍率、又实现高光学性能，适当地设置第一透镜单元的构造、折光力和聚焦方法变得重要。除非这些构造被适当地设置，否则变得难以获得具有宽视角、高倍率和望远端的高光学性能的变焦透镜。
在日本专利申请公开No.2011-81063中公开的变焦透镜中，变焦期间的轴向色差和望远端周边的各种像差趋向于随着倍率增大而增大。
发明内容
本发明提供了例如优点在于宽视角、高变焦比和其望远端处的高光学性能的变焦透镜。
本发明提供了一种变焦透镜，所述变焦透镜按从物侧到像侧的次序包括：第一透镜单元，其具有正折光力，并且被配置为不为变焦而移动；第二透镜单元，其具有负折光力，并且被配置为为了从广角端到望远端的变焦向像侧移动；以及中继透镜单元，其被配置为不为变焦而移动，其中，第一透镜单元由五个透镜组成，所述五个透镜按从物侧到像侧的次序包括负透镜、正透镜、正透镜、正透镜和正透镜，或者由六个透镜组成，所述六个透镜按从物侧到像侧的次序包括正透镜、负透镜、正透镜、正透镜、正透镜和正透镜，并且满足以下条件表达式：
39<νn<48...(1)
2.24<Nn+0.01×νn<2.32...(2)
1.79<Nn<1.91...(3),以及
1.5<|fn/f1|<2.0...(4)
其中，Nn表示第一透镜单元中的负透镜的折射率，νn表示所述负透镜的阿贝数，fn表示所述负透镜的焦距，以及f1表示第一透镜单元的焦距，阿贝数ν用以下表达式表达：
ν＝(Nd-1)/(NF-NC)
其中，NF、Nd和NC分别表示相对于夫琅和费(Fraunhofer)线的F线、d线和C线的折射率。
从以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得清楚。
附图说明
图1是当数值实施例1中的变焦透镜在广角端聚焦于无限远物体时透镜的截面图。
图2A是当数值实施例1中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时的像差图。
图2B是当数值实施例1中的变焦透镜在望远端聚集于无限远物体时的像差图。
图3是当数值实施例2中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时透镜的截面图。
图4A是当数值实施例2中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时的像差图。
图4B是当数值实施例2中的变焦透镜在望远端聚集于无限远物体时的像差图。
图5是当数值实施例3中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时透镜的截面图。
图6A是当数值实施例3中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时的像差图。
图6B是当数值实施例3中的变焦透镜在望远端聚集于无限远物体时的像差图。
图7是当数值实施例4中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时透镜的截面图。
图8A是当数值实施例4中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时的像差图。
图8B是当数值实施例4中的变焦透镜在望远端聚集于无限远物体时的像差图。
图9是当数值实施例5中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时透镜的截面图。
图10A是当数值实施例5中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时的像差图。
图10B是当数值实施例5中的变焦透镜在望远端聚集于无限远物体时的像差图。
图11是当数值实施例6中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时透镜的截面图。
图12A是当数值实施例6中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时的像差图。
图12B是当数值实施例6中的变焦透镜在望远端聚集于无限远物体时的像差图。
图13是当数值实施例7中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时透镜的截面图。
图14A是当数值实施例7中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时的像差图。
图14B是当数值实施例7中的变焦透镜在望远端聚集于无限远物体时的像差图。
图15是用于描述本发明的图像拾取装置的实施例的视图。
具体实施方式
现在将根据附图来详细描述本发明的优选实施例。
本发明的变焦透镜按从物侧到像侧的次序包括：正的第一透镜单元，其不为变焦而移动，并且为了聚焦而移动；负的第二透镜单元，其为了从广角端到望远端的变焦而向像侧移动；以及中继透镜单元，其被布置为最靠近像侧，并且不为变焦而移动。
第一透镜单元按从物侧到像侧的次序包括负透镜、正透镜、正透镜、正透镜和正透镜这五个透镜，或者按从物侧到像侧的次序包括正透镜、负透镜、正透镜、正透镜、正透镜和正透镜这六个透镜。
当第一透镜单元的负透镜的折射率用Nn表示、阿贝数用νn表示、焦距用fn表示并且第一透镜单元的焦距用f1表示时，变焦透镜满足以下条件表达式：
39<νn<48...(1)
2.24<Nn+0.01×νn<2.32...(2)
1.79<Nn<1.91...(3),以及
1.5<|fn/f1|<2.0...(4)
条件表达式(1)、(2)和(3)指定第一透镜单元中的负透镜的光学玻璃的特性。通常，光学玻璃含有许多类型的金属氧化物。所述金属氧化物包括例如SiO2、TiO2、La2O3、Al2O3、Nb2O5、ZrO2和Gd2O3。在它们之中，TiO2例如具有提高折射率并且减小阿贝数的效果，并且含有大量TiO2的玻璃具有相对高的折射率和高的分散性(dispersion)的特性。另外，Gd2O3具有提高折射率并且增大阿贝数的效果，并且含有大量Gd2O3的玻璃已知具有相对高的折射率和低的分散性。TiO2和Gd2O3原来分别具有高折射率和高分散性以及高折射率和低分散性，并且含有以上物质的玻璃的特性导致接近原始金属氧化物的特性。
因此，光学玻璃具有特性根据光学玻璃所含的成分的量变化的这样的性质，并且具有期望的光学特性的光学玻璃是通过适当地设置成分的量而获得的。这在光学陶瓷中是类似的，并且例如，含有大量具有高折射率和低分散性的物质的光学陶瓷导致相对高的折射率和低的分散性。
关于具有高折射率和低分散性的物质，存在例如Gd2O3、Al2O3和Lu3Al5O12。通过适当地设置这些物质和金属氧化物(比如SiO2、TiO2和La2O3)的量并且使这些物质溶解或烧结在彼此之中，可以获得具有期望的光学特性(折射率和阿贝数)的光学材料，比如光学玻璃和陶瓷。
另外，在具有上述变焦构造的变焦透镜中，随着焦距接近望远侧，第一透镜单元的轴上光束的高度与焦距成比例地增大。随着该轴向射线的高度变高，第一透镜单元中出现的色差进一步扩大，这导致性能降低。
这里，当第一透镜单元的色差量用△1表示并且第一透镜单元后面的透镜的成像倍率用βr表示时，整个透镜系统中的色差量△用以下表达式表达：
△＝△1×βr2+α
其中α表示对于除了第一透镜单元之外的单元的色差△的贡献。△在第一透镜单元中显著地出现，在第一透镜单元中，轴向边缘光线在望远侧通过高位置。因此，可以通过抑制第一透镜单元中出现的轴向色差的二次光谱量△1来减小望远侧的轴向色差量△。
条件表达式(1)指定构成第一透镜单元的负透镜的阿贝数的条件。如果阿贝数超过条件表达式(1)的下限，则正透镜和负透镜的分散性(阿贝数νd)在适当的范围内彼此接近，并且因为玻璃材料的选择，可以使正透镜和负透镜的分散特性(部分分散比θgf)彼此更接近，使得在第一透镜单元中产生的轴向色差的二次光谱量△1能够被抑制。如果阿贝数超过条件表达式(1)的上限，则第一透镜单元中的各单个透镜的折光力变大，并且变得难以校正望远端处的各种像差(特别地，球面像差和彗形像差)。另外，变得难以生产具有低分散性和高折射率的玻璃材料。
可以如下进一步设置条件表达式(1)。
40<νn<44...(1a)
条件表达式(2)指定构成第一透镜单元的负透镜的阿贝数和折射率之间的关系表达式。
如果该关系表达式的值不满足条件表达式(2)的下限，则负透镜的玻璃变得不具有高折射率和低分散性，这因此使得难以充分地校正望远端处的色差。如果该关系表达式的值超过条件表达式(2)的上限，则变得难以生产具有低分散性和高折射率的玻璃材料。
可以如下进一步设置条件表达式(2)。
2.25<Nn+0.01×νn<2.30...(2a)
条件表达式(3)指定构成第一透镜单元的负透镜的折射率的条件。如果折射率不满足条件表达式(3)的下限，则负透镜的曲率增大，因此这使得难以校正望远端的各种像差(特别地，球面像差和彗形像差)。如果折射率超过条件表达式(3)的上限，则变得难以生产具有低分散性和高折射率的玻璃材料。
可以如下进一步设置条件表达式(3)。
1.80<Nn<1.89...(3a)
条件表达式(4)指定第一透镜单元的折光力与构成第一透镜单元的负透镜的折光力的比率。
如果该比率不满足条件表达式(4)的上限和下限，则变得难以通过正透镜来适当地校正构成第一透镜单元的负透镜的色差的出现，并且变得难以校正望远端的轴向色差和倍率色差。
可以如下进一步设置条件表达式(4)。
1.51<|fn/f1|<1.9...(4a)
在本发明的进一步的实施例中，第一透镜单元中的正透镜的分散性的平均值νpa用条件表达式(5)指定。
77<νpa<100...(5)
如果平均值νpa低于条件表达式(5)的下限值，则第一透镜单元中的各单个透镜的折光力变大，并且变得难以校正望远端的各种像差(特别地，球面像差和彗形像差)。
如果平均值νpa高于条件表达式(5)的上限值，则变得难以生产低分散性玻璃材料。可以如下进一步设置条件表达式(5)。
82<νpa<96...(5a)
在本发明的进一步的实施例中，通过指定第三透镜单元后面的透镜单元的构造和折光力来指定用于获得具有高倍率、宽视角和在整个变焦范围上的高光学性能的变焦透镜的条件。通过采用条件表达式(5)的构造，可以在保持透镜总长的同时实现高倍率。
在本发明的进一步的实施例中，第二透镜单元中的透镜材料的分散特性的条件用条件表达式(6)指定。当构成第二透镜单元的正透镜之中的具有最小阿贝数的正透镜的阿贝数和部分分散比分别用νp2和θp2表示并且构成第二透镜单元的负透镜之中的具有最小阿贝数的负透镜的阿贝数和部分分散比分别用νn2和θn2表示时，所述正透镜和负透镜满足以下条件表达式：
3.1×10-3<(θp2-θn2)/(νn2-νp2)<6.0×10-3...(6)
如果(θp2-θn2)/(νn2-νp2)的值不满足条件表达式(6)的下限，则用第二透镜单元校正第一透镜单元的色散的出现的效果变得不足，并且变得难以充分地校正由于变焦而导致的轴向色差的波动。如果(θp2-θn2)/(νn2-νp2)的值高于条件表达式(6)的上限，则变得难以充分地校正由于第二透镜单元产生的色差而导致的倍率色差的波动。另外，因为玻璃材料的选择是有限的，所以第二透镜单元中的正透镜和负透镜的分散性变得彼此接近，并且各单个透镜的折光力增大。结果，变得难以充分地校正望远端的各种像差。
可以如下进一步设置条件表达式(6)。
3.4×10-3<(θp2-θn 2)/(νn2-νp2)<5.6×10-3...(6a)
在本发明的进一步的实施例中，第一透镜单元和第二透镜单元的焦距f1和f2之间的比率用条件表达式(7)指定。
3<|f1/f2|<9...(7)
如果该比率高于条件表达式(7)的上限，则第二透镜单元的折光力变得相对于第一透镜单元的折光力太强，各种像差的波动增大，这使得难以校正各种像差。
如果该比率低于条件表达式(7)的下限，则第二透镜单元的折光力变得相对于第一透镜单元的折光力太弱，第二透镜单元用于变焦的移动量增大，这使得难以既实现微型化又实现高倍率。
接着，下面将描述每个数值实施例的特征。
[实施例1]
本发明的数值实施例1的变焦透镜按从物侧到像侧的次序包括：正的第一透镜单元，其不为变焦而移动，并且为了聚焦而移动；负的第二透镜单元，其为了从广角端到望远端的变焦而向像侧移动；负的第三透镜单元，其为了变焦而移动；以及正的用于成像的中继透镜单元，其不为变焦而移动。
第一透镜单元按从物侧到像侧的次序包括负透镜、正透镜、正透镜、正透镜和正透镜这五个透镜。
图1是当本发明的数值实施例1中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时透镜的截面图。在透镜的截面图中，左侧是对象侧(物侧)，右侧是像侧。
第一透镜单元U1具有正折光力，并且不为变焦而移动。第一透镜单元的一部分从像侧移动到物侧以用于将焦点从无限远距离调整到有限距离。第二透镜单元(变化器透镜单元)U2具有用于变焦的负折光力，并且移动到像侧以用于从广角端(短焦距端)变焦到望远端(长焦距端)。第三透镜单元U3具有负折光力，并且为了变焦而移动。孔径光阑SP被例示。中继透镜单元UR不为变焦而移动。参考字符P对应于滤光器或分色光学系统，并且在图中被例示为玻璃框。像面I对应于图像拾取元件(光电转换元件)的成像面。
图2A和2B分别例示说明了当数值实施例1中的变焦透镜在广角端和望远端聚焦于无限远物体时的像差图。在每个像差图中，球面像差用e线、g线和C线示出。像散用关于e线的子午像面(M)和关于e线的弧矢像面(S)示出。畸变是针对e线示出的，倍率色差是针对g线和C线示出的。另外，球面像差是用0.4mm的标度绘制的，像散是用0.4mm的标度绘制的，畸变是用5％的标度绘制的，倍率色差是用0.05mm的标度绘制的。F数Fno被例示，并且半视角ω被例示。顺便说一下，广角端和望远端分别意指当变焦透镜被定位在用于变焦的第二透镜单元U2(变化器透镜单元)通过机构可以在光轴上移动的范围的两端时的变焦位置。上面的描述在以下数值实施例2至7中是类似的。
表1示出了与数值实施例1中的每个条件表达式相对应的值。数值实施例1满足条件表达式(1)至(7)。从而，本发明的变焦透镜实现了具有高变焦比、宽视角和望远端的高光学性能的小型且轻量的成像光学系统。
[实施例2]
本发明的数值实施例2的变焦透镜按从物侧到像侧的次序包括：正的第一透镜单元，其不为变焦而移动，并且为了聚焦而移动；负的第二透镜单元，其为了从广角端到望远端的变焦而向像侧移动；负的第三透镜单元，其为了变焦而移动；负的第四透镜单元，其为了变焦而移动；以及正的中继透镜单元，其不为变焦而移动。
第一透镜单元按从物侧到像侧的次序包括负透镜、正透镜、正透镜、正透镜和正透镜这五个透镜。
图3是当本发明的数值实施例2中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时透镜的截面图。第一透镜单元U1具有正折光力，并且不为变焦而移动。第一透镜单元的一部分从像侧移动到物侧以用于将焦点从无限远距离调整到有限距离。第二透镜单元(变化器透镜单元)U2具有用于变焦的负折光力，并且为了从广角端到望远端的变焦向像侧移动。第三透镜单元U3具有负折光力，并且为了变焦而移动。第四透镜单元U4具有负折光力，并且为了变焦而移动。孔径光阑SP被例示。中继透镜单元UR具有正折光力，并且不为变焦而移动。参考字符P对应于滤光器或分色光学系统，并且在图中被例示为玻璃框。像面I对应于图像拾取元件(光电转换元件)的成像面。
图4A和4B分别例示说明了当数值实施例2中的变焦透镜在广角端和望远端聚焦于无限远物体时的像差图。
表1示出了与数值实施例2中的每个条件表达式相对应的值。数值实施例2满足条件表达式(1)至(7)。从而，本发明的变焦透镜实现了具有高变焦比、宽视角和望远端的高光学性能的小型且轻量的成像光学系统。
[实施例3]
本发明的数值实施例3的变焦透镜按从物侧到像侧的次序包括：正的第一透镜单元，其不为变焦而移动，并且为了聚焦而移动；负的第二透镜单元，其为了从广角端到望远端的变焦而向像侧移动；负的第三透镜单元，其为了变焦而移动；负的第四透镜单元，其为了变焦而移动；正的第五透镜单元，其为了变焦而移动；以及正的中继透镜单元，其不为变焦而移动。
第一透镜单元按从物侧到像侧的次序包括正透镜、负透镜、正透镜、正透镜、正透镜和正透镜这六个透镜。
图5是当本发明的数值实施例3中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时透镜的截面图。第一透镜单元U1具有正折光力，并且不为变焦而移动。第一透镜单元的一部分对于从无限远距离到有限距离的聚焦从像侧向物侧移动。第二透镜单元(变化器透镜单元)U2具有用于变焦的负折光力，并且为了从广角端到望远端的变焦向像侧移动。第三透镜单元U3具有负折光力，并且为了变焦而移动。第四透镜单元U4具有负折光力，并且为了变焦而移动。第五透镜单元U5具有正折光力，并且为了变焦而移动。孔径光阑SP被例示。中继透镜单元UR具有正折光力，并且不为变焦而移动。参考字符P对应于滤光器或分色光学系统，并且在图中表示玻璃框。像面I对应于图像拾取元件(光电转换元件)的成像面。
图6A和6B分别例示说明了当数值实施例3中的变焦透镜在广角端和望远端聚焦于无限远物体时的像差图。
表1示出了与数值实施例3中的每个条件表达式相对应的值。数值实施例3满足条件表达式(1)至(7)。从而，本发明的变焦透镜实现了具有高变焦比、宽视角和望远端的高光学性能的小型且轻量的成像光学系统。
[实施例4]
本发明的数值实施例4的变焦透镜按从物侧到像侧的次序包括：正的第一透镜单元，其不为变焦而移动，并且为了聚焦而移动；负的第二透镜单元，其为了从广角端到望远端的变焦而向像侧移动；负的第三透镜单元，其为了变焦而移动；负的第四透镜单元，其为了变焦而移动；正的第五透镜单元，其为了变焦而移动；以及正的中继透镜单元，其不为变焦而移动。
第一透镜单元按从物侧到像侧的次序包括正透镜、负透镜、正透镜、正透镜、正透镜和正透镜这六个透镜。
图7是当本发明的数值实施例4中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时透镜的截面图。第一透镜单元U1具有正折光力，并且不为变焦而移动。第一透镜单元的一部分对于从无限远距离到有限距离的聚焦从像侧向物侧移动。第二透镜单元(变化器透镜单元)U2具有用于变焦的负折光力，并且为了从广角端到望远端的变焦向像侧移动。第三透镜单元U3具有负折光力，并且为了变焦而移动。第四透镜单元U4具有负折光力，并且为了变焦而移动。第五透镜单元U5具有正折光力，并且为了变焦而移动。孔径光阑SP被例示。中继透镜单元UR具有正折光力，并且不为变焦而移动。参考字符P对应于滤光器或分色光学系统，并且在图中表示玻璃框。像面I对应于图像拾取元件(光电转换元件)的成像面。
图8A和8B分别例示说明了当数值实施例4中的变焦透镜在广角端和望远端聚焦于无限远物体时的像差图。
表1示出了与数值实施例4中的每个条件表达式相对应的值。数值实施例4满足条件表达式(1)至(7)。从而，本发明的变焦透镜实现了具有高变焦比、宽视角和望远端的高光学性能的小型且轻量的成像光学系统。
[实施例5]
本发明的数值实施例5的变焦透镜按从物侧到像侧的次序包括：正的第一透镜单元，其不为变焦而移动，并且为了聚焦而移动；负的第二透镜单元，其为了从广角端到望远端的变焦而向像侧移动；负的第三透镜单元，其为了变焦而移动；正的第四透镜单元，其为了变焦而移动；以及正的中继透镜单元，其不为变焦而移动。
第一透镜单元按从物侧到像侧的次序包括正透镜、负透镜、正透镜、正透镜、正透镜和正透镜这六个透镜。
图9是当本发明的数值实施例5中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时透镜的截面图。第一透镜单元U1具有正折光力，并且不为变焦而移动。第一透镜单元的一部分对于从无限远距离到有限距离的聚焦从像侧向物侧移动。第二透镜单元(变化器透镜单元)U2具有用于变焦的负折光力，并且为了从广角端到望远端的变焦向像侧移动。第三透镜单元U3具有负折光力，并且为了变焦而移动。第四透镜单元U4具有正折光力，并且为了变焦而移动。孔径光阑SP被例示。中继透镜单元UR具有正折光力，并且不为变焦而移动。参考字符P对应于滤光器或分色光学系统，并且在图中表示玻璃框。像面I对应于图像拾取元件(光电转换元件)的成像面。
图10A和10B分别例示说明了当数值实施例5中的变焦透镜在广角端和望远端聚焦于无限远物体时的像差图。
表1示出了与数值实施例5中的每个条件表达式相对应的值。数值实施例5满足条件表达式(1)至(7)。从而，本发明的变焦透镜实现了具有高变焦比、宽视角和望远端的高光学性能的小型且轻量的成像光学系统。
[实施例6]
本发明的数值实施例6的变焦透镜按从物侧到像侧的次序包括：正的第一透镜单元，其不为变焦而移动，并且为了聚焦而移动；负的第二透镜单元，其为了从广角端到望远端的变焦而向像侧移动；正的第三透镜单元，其为了变焦而移动；正的第四透镜单元，其为了变焦而移动；以及正的中继透镜单元，其不为变焦而移动。
第一透镜单元按从物侧到像侧的次序包括负透镜、正透镜、正透镜、正透镜和正透镜这五个透镜。
图11是当本发明的数值实施例6中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时透镜的截面图。第一透镜单元U1具有正折光力，并且不为变焦而移动。第一透镜单元的一部分对于从无限远距离到有限距离的聚焦从像侧向物侧移动。第二透镜单元(变化器透镜单元)U2具有用于变焦的负折光力，并且为了从广角端到望远端的变焦向像侧移动。第三透镜单元U3具有正折光力，并且为了变焦而移动。第四透镜单元U4具有正折光力，并且为了变焦而移动。孔径光阑SP被例示。中继透镜单元UR具有正折光力，并且不为变焦而移动。参考字符P对应于滤光器或分色光学系统，并且在图中表示玻璃框。像面I对应于图像拾取元件(光电转换元件)的成像面。
图12A和12B分别例示说明了当数值实施例6中的变焦透镜在广角端和望远端聚焦于无限远物体时的像差图。
表1示出了与数值实施例6中的每个条件表达式相对应的值。数值实施例6满足条件表达式(1)至(7)。从而，本发明的变焦透镜实现了具有高变焦比、宽视角和望远端的高光学性能的小型且轻量的成像光学系统。
[实施例7]
本发明的数值实施例7的变焦透镜按从物侧到像侧的次序包括：正的第一透镜单元，其不为变焦而移动，并且为了聚焦而移动；负的第二透镜单元，其为了从广角端到望远端的变焦而向像侧移动；负的第三透镜单元，其为了变焦而移动；正的第四透镜单元，其为了变焦而移动；以及正的中继透镜单元，其不为变焦而移动。
第一透镜单元按从物侧到像侧的次序包括负透镜、正透镜、正透镜、正透镜和正透镜这五个透镜。
图13是当本发明的数值实施例7中的变焦透镜在广角端聚集于无限远物体时透镜的截面图。第一透镜单元U1具有正折光力，并且不为变焦而移动。第一透镜单元的一部分对于从无限远距离到有限距离的聚焦从像侧向物侧移动。第二透镜单元(变化器透镜单元)U2具有用于变焦的负折光力，并且为了从广角端到望远端的变焦向像侧移动。第三透镜单元U3具有负折光力，并且为了变焦而移动。第四透镜单元U4具有正折光力，并且为了变焦而移动。孔径光阑SP被例示。中继透镜单元UR具有正折光力，并且不为变焦而移动。参考字符P对应于滤光器或分色光学系统，并且在图中表示玻璃框。像面I对应于图像拾取元件(光电转换元件)的成像面。
图14A和14B分别例示说明了当数值实施例7中的变焦透镜在广角端和望远端聚焦于无限远物体时的像差图。
表1示出了与数值实施例7中的每个条件表达式相对应的值。数值实施例7满足条件表达式(1)至(7)。从而，本发明的变焦透镜实现了具有高变焦比、宽视角和望远端的高光学性能的小型且轻量的成像光学系统。
示出了以下数值实施例1至7中的每个的数值数据。在每个数值数据中，i表示从物侧起计数的表面编号，ri表示从物侧起的第i表面的曲率半径，di表示第i表面和第(i+1)表面之间的距离，ndi和νdi表示第i表面和第(i+1)表面之间的光学构件的对于d线(587.6nm)的折射率和阿贝数。
顺便说一下，当相对于夫琅和费线的g线、F线、d线和C线的折射率用Ng、NF、Nd和NC表示时，阿贝数νd和部分分散比θgf的定义用一般使用的以下表达式表示：
νd＝(Nd-1)/(NF-NC)；以及
θgf＝(Ng-NF)/(NF-NC)
当光轴方向被确定为X轴、垂直于光轴的方向被确定为H轴、光的行进方向被确定为正的、R表示旁轴曲率半径、k表示圆锥常数并且A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、A11、A12、A13、A14、A15和A16每个均表示非球面系数时，非球面形状用以下表达式表示：
另外，在数值数据中，“e-Z”意指“×10-Z”。附到表面编号一侧的标记*指示光学表面是非球面的。
<数值实施例1>
单位mm
表面数据
各种数据
变焦比40.00
变焦透镜单元数据
单个透镜数据
<数值实施例2>
单位mm
表面数据
各种数据
变焦比40.00
变焦透镜单元数据
单个透镜数据
<数值实施例3>
单位mm
表面数据
各种数据
变焦比40.00
变焦透镜单元数据
单个透镜数据
<数值实施例4>
单位mm
表面数据
各种数据
变焦比40.00
变焦透镜单元数据
单个透镜数据
<数值实施例5>
单位mm
表面数据
各种数据
变焦比40.00
变焦透镜单元数据
单个透镜数据
<数值实施例6>
单位mm
表面数据
非球面数据
第十一表面
K＝-5.06977e+002A 4＝8.85363e-007A 6＝-2.49171e-010A 8＝2.80963e-014
第十八表面
K＝-7.54553e-001A 4＝-3.41767e-007A 6＝-4.00004e-012A 8＝-4.18689e-015
各种数据
变焦比79.99
变焦透镜单元数据
单个透镜数据
<数值实施例7>
单位mm
表面数据
各种数据
变焦比17.00
变焦透镜单元数据
单个透镜数据
[表1]
表1数值实施例1至7中的与每个条件表达式相对应的数值
[实施例8]
(图像拾取装置)
图15例示说明了使用实施例1至7中的任何一个的变焦透镜作为摄影光学系统的图像拾取装置(电视摄像机系统)的示意图。在图15中，变焦透镜101是实施例1至7中的变焦透镜中的任何一个。示出了摄像机124。变焦透镜101被配置为可从摄像机124拆卸。图像拾取装置125由摄像机124和安装在摄像机124上的变焦透镜101构成。变焦透镜101具有用于聚焦的第一透镜单元F、变焦透镜单元LZ以及用于成像的中继透镜单元UR。变焦透镜单元LZ包括为了变焦而移动的透镜单元。例示了孔径光阑SP。驱动机构115(比如螺旋体和凸轮)在光轴方向上驱动变焦透镜单元LZ。电机(驱动单元)117和118电驱动驱动机构115和孔径光阑SP。检测器120和121(比如编码器、电位器和感光器)检测变焦透镜单元LZ在光轴上的位置和孔径光阑SP的孔径直径。在摄像机124中，玻璃框109对应于摄像机124中的滤光器或分色光学系统，固态图像拾取元件110(光电转换元件)是CCD传感器、COMS传感器等，并且接收变焦透镜101已经形成的被摄体像的光。顺便说一下，当使用电子图像拾取元件时，可以通过电子校正像差的操作来将输出图像进一步增强到高图像质量。另外，CPU 111和122控制摄像机124和变焦透镜101的各种驱动。
因此，当被应用于数字摄像机、TV摄像机或用于电影的摄像机时，根据本发明的变焦透镜实现具有高光学性能的图像拾取装置。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是要理解本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围要被赋予最宽泛的解释以便包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (8)

1.一种变焦透镜，其特征在于，所述变焦透镜按从物侧到像侧的次序包括：
第一透镜单元，第一透镜单元具有正折光力，并且被配置为不为变焦而移动；第二透镜单元，第二透镜单元具有负折光力，并且被配置为为了从广角端到望远端的变焦向像侧移动；以及中继透镜单元，中继透镜单元被配置为不为变焦而移动，
其中，第一透镜单元由五个透镜组成，所述五个透镜按从物侧到像侧的次序包括负透镜、正透镜、正透镜、正透镜和正透镜，或者第一透镜单元由六个透镜组成，所述六个透镜按从物侧到像侧的次序包括正透镜、负透镜、正透镜、正透镜、正透镜和正透镜，并且
满足以下条件表达式：
39<νn<48
2.24<Nn+0.01×νn<2.32
1.79<Nn<1.91,以及
1.5<|fn/f1|<2.0
其中，Nn表示第一透镜单元中的负透镜的折射率，νn表示所述负透镜的阿贝数，fn表示所述负透镜的焦距，以及f1表示第一透镜单元的焦距，阿贝数ν用以下表达式表达：
ν＝(Nd-1)/(NF-NC)
其中，NF、Nd和NC分别表示相对于夫琅和费线的F线、d线和C线的折射率。
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：
77<νpa<100
其中，νpa表示第一透镜单元中的正透镜的阿贝数的平均值。
3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中所述变焦透镜按从物侧到像侧的次序由第一透镜单元、第二透镜单元、被配置为为了变焦而移动的第三透镜单元以及所述中继透镜单元组成。
4.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中所述变焦透镜按从物侧到像侧的次序由第一透镜单元、第二透镜单元、被配置为为了变焦而移动的第三透镜单元、被配置为为了变焦而移动的第四透镜单元以及所述中继透镜单元组成。
5.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中所述变焦透镜按从物侧到像侧的次序由第一透镜单元、第二透镜单元、被配置为为了变焦而移动的第三透镜单元、被配置为为了变焦而移动的第四透镜单元、被配置为为了变焦而移动的第五透镜单元以及所述中继透镜单元组成。
6.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：
3.1×10-3<(θp2-θn2)/(νn2-νp2)<6.0×10-3
其中，νp2和θp2分别表示第二透镜单元所包括的正透镜中的阿贝数最小的正透镜的阿贝数和部分分散比，并且νn2和θn2分别表示第二透镜单元所包括的负透镜中的阿贝数最小的负透镜的阿贝数和部分分散比，所述部分分散比θ用以下表达式表达：
θ＝(Ng-NF)/(NF-NC)
其中，Ng表示相对于夫琅和费线的g线的折射率。
7.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：
3<|f1/f2|<9
其中，f1表示第一透镜单元的焦距，f2表示第二透镜单元的焦距。
8.一种图像拾取装置，其特征在于，包括：
根据权利要求1至7中任一项所述的变焦透镜；以及
图像拾取元件，所述图像拾取元件被配置为接收所述变焦透镜形成的图像。
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