CN110244439B - 变焦透镜和图像拾取装置 - Google Patents

Abstract

公开了变焦透镜和图像拾取装置。提供了包括多个透镜单元的变焦透镜，所述多个透镜单元从物侧到像侧依次包括：正的第一透镜单元；负的第二透镜单元；和包括多个透镜单元并且作为整体具有正折光力的后透镜组，第一透镜单元包括最靠近物侧布置的负透镜G1n以及布置在负透镜的像侧的多个正透镜，并且后透镜组包括正透镜Grp。后透镜组中最靠近像侧布置的透镜单元包括正透镜Grp。此时，适当地设定负透镜G1n的阿贝数、正透镜Grp的折射率以及分别在广角端和望远端处的后焦距。

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

需要与图像拾取装置或其它此类装置一起使用的变焦透镜是紧凑的并且能够令人满意地校正整个变焦范围上的各种像差。

在美国专利申请公开No.2013/0050844中，描述了一种变焦透镜，其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；具有正折光力的第三透镜单元；以及具有正折光力的第四透镜单元，该变焦透镜具有相对长的后焦距(backfocus)。在变焦透镜中，通过使用低折射率材料作为第四透镜单元中的正透镜的材料来校正在广角端处由第四透镜单元造成的倍率色差，并且通过适当选择第一透镜单元中的负透镜的材料来校正在望远端处由第一透镜单元造成的倍率色差。

当要进一步减小美国专利申请公开No.2013/0050844中描述的变焦透镜的尺寸时，需要增大第一透镜单元的折光力以减小变焦透镜的后焦距和外直径。通过使用具有较小阿贝数的材料作为第一透镜单元中的负透镜的材料，可以增大第一透镜单元的折光力。但是，在美国专利申请公开No.2013/0050844中描述的变焦透镜中，当仅改变第一透镜单元中的负透镜的材料的阿贝数时，难以校正在望远端处的倍率色差。

发明内容

根据本发明的一个示例，提供了一种变焦透镜，其包括多个透镜单元，并且具有其中每对相邻透镜单元之间的间隔被改变以进行变焦的构造，所述多个透镜单元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透镜组，第一透镜单元被配置成朝物侧移动以进行从广角端到望远端的变焦，第一透镜单元包括最靠近物侧布置的负透镜和布置在负透镜的像侧并且由各自具有大于负透镜的材料的阿贝数的阿贝数的材料制成的多个正透镜，后透镜组包括最靠近像侧布置并包括正透镜Grp的透镜单元，其中，以下条件表达式被满足：

15.00<νd1n<23.40；

1.70<ndrp<2.20；和

1.50<skt/skw<2.60，

其中，νd1n表示负透镜的材料的阿贝数，ndrp表示正透镜Grp的材料相对于d线的折射率，skw表示变焦透镜在广角端处的后焦距，skt表示变焦透镜在望远端处的后焦距。

根据以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1是根据本发明的示例1的变焦透镜的截面图。

图2A是根据示例1的变焦透镜在广角端处在无限远处聚焦时的像差图。

图2B是根据示例1的变焦透镜在望远端处在无限远处聚焦时的像差图。

图3是根据本发明的示例2的变焦透镜的截面图。

图4A是根据示例2的变焦透镜在广角端处在无限远处聚焦时的像差图。

图4B是根据示例2的变焦透镜在望远端处在无限远处聚焦时的像差图。

图5是根据本发明的示例3的变焦透镜的截面图。

图6A是根据示例3的变焦透镜在广角端处在无限远处聚焦时的像差图。

图6B是根据示例3的变焦透镜在望远端处在无限远处聚焦时的像差图。

图7是根据本发明的示例4的变焦透镜的截面图。

图8A是根据示例4的变焦透镜在广角端处在无限远处聚焦时的像差图。

图8B是根据示例4的变焦透镜在望远端处在无限远处聚焦时的像差图。

图9是根据本发明的示例5的变焦透镜的截面图。

图10A是根据示例5的变焦透镜在广角端处在无限远处聚焦时的像差图。

图10B是根据示例5的变焦透镜在望远端处在无限远处聚焦时的像差图。

图11是用于图示图像拾取装置的配置的视图。

具体实施方式

现在，参考附图详细描述根据本发明的示例的变焦透镜和图像拾取装置。

[光学系统的示例]

根据每个示例的变焦透镜是与数字摄像机、数字相机、卤化银胶片相机、电视相机或其它图像拾取装置一起使用的拍摄光学系统。在变焦透镜的图1、图3、图5、图7和图9的截面图中，左侧是物侧(前侧)，右侧是像侧(后侧)。而且，在截面图中，当透镜单元从物侧到像侧的次序由i表示时，第i个透镜单元表示为Li。而且，孔径光阑SP被配置成确定(限制)具有最小F数的光线。

在从无限远处的物体到最近距离处的物体的聚焦期间，聚焦透镜单元被配置成如图中的虚线箭头所示移动。为了进行从广角端到望远端的变焦，透镜单元被配置成如图中的实线箭头所示移动，并且每对相邻透镜单元之间的间隔改变。

当根据每个示例的变焦透镜与数字摄像机、数字相机或其它此类装置一起使用时，像面IP与CCD传感器、CMOS传感器或其它此类图像拾取元件(光电转换元件)对应。当每个示例中的光学系统与卤化银胶片相机一起使用时，像面IP与胶片面对应。

图2A、图2B、图4A、图4B、图6A、图6B、图8A、图8B、图10A和图10B是示例中的光学系统的像差图。在球面像差图中，F数由Fno表示。在球面像差图中，实线指示d线(波长：587.6nm)，双点划线指示g线(波长：435.8nm)。在像散图中，虚线M指示子午像面，实线S指示弧矢像面。对于d线示出了畸变。对于g线示出了倍率色差。半视角(度)由ω表示，F数由Fno表示。

在本说明书中，透镜单元可以包括多个透镜或一个透镜。广角端意味着变焦透镜的焦距最短的变焦位置，望远端意味着变焦透镜的焦距最长的变焦位置。后焦距是光轴上的从变焦透镜的最后的面到近轴像面的空气等效距离。总透镜长度是光轴上的从变焦透镜的最前的面到最后的面加上后焦距的距离。材料的阿贝数νd表示为νd＝(Nd-1)/(NF-NC)，其中Ng、NF、Nd和NC分别是材料相对于g线(波长：435.8nm)、F线(486.1nm)、d线(587.6nm)和C线(656.3nm)的折射率。

根据本发明的每个示例的变焦透镜包括多个透镜单元，其中每对相邻透镜单元之间的间隔被改变以进行变焦。具体而言，多个透镜单元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；和包括多个透镜单元并且作为整体具有正折光力的后透镜组。为了进行从广角端到望远端的变焦，第一透镜单元被配置成朝物侧移动。另外，第一透镜单元包括最靠近物侧布置的负透镜(下文中称为负透镜G1n)，以及布置在负透镜G1n的像侧并且具有比负透镜G1n的阿贝数大的阿贝数的多个正透镜，并且后透镜组包括至少一个正透镜。后透镜组中最靠近像侧布置的透镜单元包括正透镜Grp。另外，以下条件表达式(1)至(3)被满足。

15.00<νd1n<23.40……(1)

1.70<ndrp<2.20……(2)

1.50<skt/skw<2.60……(3)

在表达式中，νd1n表示在第一透镜单元中最靠近物侧布置的负透镜G1n的材料的阿贝数。而且，ndrp表示正透镜Grp的材料相对于d线的折射率。另外，skw表示变焦透镜在广角端处的后焦距，skt表示变焦透镜在望远端处的后焦距。

在变焦透镜中，由于第一透镜单元包括负透镜G1n和多个正透镜，因此第一透镜单元的折光力增大。因此，光线可以充分地会聚在变焦透镜的入射侧，并且可以减小变焦透镜的外直径。另外，可以减小在广角端处的总透镜长度。

由于第一透镜单元被配置成朝物侧移动以进行从广角端到望远端的变焦，因此第一透镜单元和第二透镜单元之间的间隔在望远端处比在广角端处大。因此，在轴向光线的光束直径变大的望远端处，可以确保射出第一透镜单元的轴向光线被会聚的相对长的距离，并且后透镜组可以减小尺寸。

条件表达式(1)至(3)指示出用于减小变焦透镜的尺寸并且令人满意地校正整个变焦范围上的倍率色差的条件。由于负透镜G1n的阿贝数相对小以增大第一透镜单元的折光力，因此变焦透镜的尺寸减小。虽然用第一透镜单元中的透镜校正在望远端处由第一透镜单元造成的倍率色差是困难的，但是由于在广角端和望远端处的后焦距之间具有相对大的差异，因此通过最靠近像侧布置的透镜单元的轴向光线的周边光线的高度在广角端减小，从而减小在广角端处的倍率色差。另外，由于由高折射率材料制成的正透镜Grp布置在后透镜组中最靠近像侧布置的透镜单元中，因此不仅在广角端处的倍率色差而且在望远端处生成的倍率色差可以被校正。

现在，描述条件表达式(1)至(3)。

条件表达式(1)涉及负透镜G1n的阿贝数，并且当条件表达式(1)被满足时，可以实现变焦透镜的尺寸减小和高性能。当阿贝数变小到降至低于条件表达式(1)的下限值时，负透镜G1n的材料变为高色散材料，并且不利地难以校正在望远端处的倍率色差。当阿贝数变大到超过条件表达式(1)的上限值时，第一透镜单元的正透镜的材料和负透镜G1n的材料的阿贝数彼此接近，并且不利地难以校正在望远端处的轴向色差。而且，随着负透镜G1n的材料的阿贝数增大，第一透镜单元的透镜的折光力变强，因此不利地难以校正在望远端处的球面像差。另外，随着负透镜G1n的材料的阿贝数增大，第一透镜单元的透镜在光轴方向上变厚，并且尤其是在广角端处不利地难以减小总透镜长度。

条件表达式(2)涉及正透镜Grp的折射率ndrp，并且当条件表达式(2)被满足时，可以获得整个变焦范围上的各种像差的小变动以及整个像面上的高光学性能。当正透镜Grp的材料的折射率变小到降至低于条件表达式(2)的下限值时，正透镜Grp的可选择材料被限制为具有低色散和太大反常色散的材料，并且不利地难以消除由第一透镜单元在望远端处生成的倍率色差。另外，随着正透镜Grp的材料的折射率降低，难以校正Petzval和的负分量，并且在整个变焦范围上像面弯曲不利地过大。当正透镜Grp的材料的折射率变大到超过条件表达式(2)的上限值时，正透镜Grp的可选择材料被限制为具有高色散和太大反常色散的材料，并且不利地难以校正由第一透镜单元在望远端处生成的倍率色差。

条件表达式(3)涉及在广角端处的后焦距skw与在望远端处的后焦距skt之间的比率，并且当条件表达式(3)被满足时，倍率色差可以在整个变焦范围上被令人满意地校正。当该比率降至低于条件表达式(3)的下限值时，在广角端处的正透镜Grp的位置与在望远端处的正透镜Grp的位置之间的改变量变小。换句话说，在广角端处通过正透镜Grp的轴向光线的周边光线的高度与在望远端处通过正透镜Grp的轴向光线的周边光线的高度之间的差异变小。因此，在望远端和广角端处生成倍率色差，并且不利地难以在整个变焦范围上充分校正倍率色差。当该比率超过条件表达式(3)的上限值并且在望远端处的后焦距变长时，在望远端处的总透镜长度变长，并且不利地难以减小变焦透镜的尺寸。

利用上面提到的构造并且通过满足条件表达式，可以获得紧凑且能够在整个变焦范围上校正倍率色差的变焦透镜。

优选的是如下设定条件表达式(1)至(3)的数值范围。

17.00<νd1n<23.20……(1a)

1.73<ndrp<2.15……(2a)

1.60<skt/skw<2.55……(3a)

更优选的是如下设定条件表达式(1)至(3)的数值范围。

19.00<νd1n<22.90……(1b)

1.75<ndrp<2.10……(2b)

1.70<skt/skw<2.50……(3b)

另外，优选的是根据每个示例的变焦透镜满足以下条件表达式(4)至(14)中的一个或多个。

1.60<nd1p<2.00……(4)

0.40<νd1n/νdrp<1.00……(5)

0.80<|f2|/skw<1.80……(6)

2.30<f1/skt<4.70……(7)

0.40<frp/ft<1.40……(8)

3.00<(Fnot×f1)/ft<5.50……(9)

0.50<|f2|/fw<1.00……(10)

3.80<Lt/skt<7.60……(11)

0.00<(R1+R2)/(R1-R2)<4.00…(12)

73.00<νfp<100.00……(13)

1.40<ffp/fw<2.00……(14)

0.05<Lrp/Lw<0.20……(15)

在表达式中，nd1p表示第一透镜单元中的多个正透镜的材料相对于d线的折射率的平均值。而且，νdrp表示正透镜Grp的材料的阿贝数。另外，f1表示第一透镜单元的焦距，f2表示第二透镜单元的焦距，frp表示正透镜Grp的焦距，ft表示变焦透镜在望远端处的焦距，fw表示变焦透镜在广角端处的焦距。Fnot表示变焦透镜在望远端处的F数。Lt表示变焦透镜在望远端处的总透镜长度。R1表示正透镜Grp的物侧透镜面的曲率半径，R2表示正透镜Grp的像面侧透镜面的曲率半径。而且，νfp表示布置在正透镜Grp的物侧的正透镜Gfp的阿贝数，并且ffp表示正透镜Gfp的焦距。Lrp表示在广角端处在光轴上的从正透镜Grp的像侧透镜面到像面的距离，并且Lw表示变焦透镜在广角端处的总透镜长度。光轴上的从正透镜Grp的像侧透镜面到像面的距离是通过将变焦透镜在广角端处的后焦距与在光轴上的从正透镜Grp的像侧透镜面到最靠近变焦透镜的像侧的透镜面的距离相加而获得的距离。

条件表达式(4)涉及第一透镜单元中的正透镜的材料的折射率的平均值。当第一透镜单元中的正透镜的材料的折射率的平均值nd1p变小到降至低于条件表达式(4)的下限值时，通过负透镜G1n的离轴光线的主光线的高度变高，并且负透镜G1n在其径向方向上的尺寸增大。因此，不利地难以减小变焦透镜的尺寸。另外，当第一透镜单元中的正透镜的材料的折射率的平均值nd1p变小、因此第一透镜单元的折光力变小时，不利地难以减小总透镜长度。当第一透镜单元中的正透镜的材料的折射率的平均值nd1p变大到超过条件表达式(4)的上限值时，正透镜的可选择材料被限制为高色散材料。因此，不利地难以校正由第一透镜单元在望远端处生成的轴向色差和倍率色差。

条件表达式(5)涉及负透镜G1n和正透镜Grp的材料的阿贝数之间的比率。当该比率低于条件表达式(5)的下限值并且正透镜Grp的阿贝数变大时，正透镜Grp的可选择材料被限制为具有太大反常色散的材料。因此，不利地难以校正由第一透镜单元在望远端处生成的轴向色差和倍率色差。另外，当该比率降至低于条件表达式(5)的下限值并且正透镜Grp的阿贝数变大时，正透镜Grp的可选择材料被限制为具有低折射率的材料，结果难以校正Petzval和的负分量，并且像面弯曲在整个变焦范围上不利地过大。当该比率超过条件表达式(5)的上限值并且正透镜Grp的阿贝数变小时，正透镜Grp的可选择材料被限制为具有太大反常色散的材料。因此，不利地难以校正由第一透镜单元在望远端处生成的轴向色差和倍率色差。

条件表达式(6)涉及第二透镜单元的焦距与在广角端处的后焦距的比率。当该比率低于条件表达式(6)的下限值、第二透镜单元的焦距变短(焦距的绝对值变小)并且负折光力变强时，伴随变焦的球面像差和倍率色差的变化不利地变大。当该比率超过条件表达式(6)的上限值、第二透镜单元的焦距变长(焦距的绝对值变大)并且第二透镜单元的负折光力变弱时，变焦透镜难以具有后焦距型折光力布置。因此，不利地难以增大在广角端处的图像拾取视角。

条件表达式(7)涉及第一透镜单元的焦距与在望远端处的后焦距的比率。当该比率降至低于条件表达式(7)的下限值、第一透镜单元的焦距变短并且第一透镜单元的折光力变强时，不利地难以校正在望远端处的球面像差。当该比率超过条件表达式(7)的上限值、第一透镜单元的焦距变长并且第一透镜单元的正折光力变弱时，为了变焦，第一透镜单元的移动量变大。因此，在望远端处变焦透镜的总透镜长度不利地变长。另外，由于第一透镜单元的弱的正折光力，通过负透镜G1n的离轴光线的主光线的高度变高，并且负透镜G1n在径向方向上的尺寸增大。因此，不利地难以减小变焦透镜的尺寸。

条件表达式(8)涉及正透镜Grp的焦距与变焦透镜在望远端处的焦距的比率。当该比率降至低于条件表达式(8)的下限值、正透镜Grp的焦距变短并且正透镜Grp的折光力变强时，不利地难以校正在广角端处的像面弯曲和畸变。当该比率超过条件表达式(8)的上限值、正透镜Grp的焦距变长并且正透镜Grp的折光力变弱时，不利地难以校正在望远端处的倍率色差。

条件表达式(9)涉及通过将F数乘以第一透镜单元的焦距所获得的值与变焦透镜在望远端处的焦距的比率。当条件表达式(9)被满足时，可以获得具有相对小的F数和短的总透镜长度并且在整个变焦范围上球面像差减小的变焦透镜。当该比率降至低于条件表达式(9)的下限值、第一透镜单元的焦距变短并且第一透镜单元的折光力变强时，不利地难以校正在望远端处的球面像差。当该比率超过条件表达式(9)的上限值、第一透镜单元的焦距变得更长并且第一透镜单元的正折光力变弱时，为了变焦，第一透镜单元的移动量变大。因此，在望远端处变焦透镜的总透镜长度不利地变长。另外，由于第一透镜单元的弱正折光力，因此通过负透镜G1n的离轴光线的主光线的高度变高，并且负透镜G1n在径向方向上的尺寸增大。因此，不利地难以减小变焦透镜的尺寸。

条件表达式(10)涉及第二透镜单元的焦距与变焦透镜在广角端处的焦距的比率。当该比率降至低于条件表达式(10)的下限值、第二透镜单元的焦距变短(焦距的绝对值变小)并且第二透镜单元的负折光力变强时，不利地难以减小伴随变焦的球面像差和倍率色差的变动。当该比率超过条件表达式(10)的上限值、第二透镜单元的焦距变长(焦距的绝对值变大)并且第二透镜单元的负折光力变弱时，变焦透镜难以具有后焦距型折光力布置。因此，不利地难以在广角端处增大图像拾取视角。

条件表达式(11)涉及在望远端处的总透镜长度与在望远端处的后焦距的比率。当该比率降至低于条件表达式(11)的下限值并且在望远端处的后焦距变长时，在望远端处的总透镜长度变长，并且变焦透镜的尺寸不利地增大。当该比率超过条件表达式(11)的上限值并且望远端处的后焦距变短时，在望远端处通过正透镜Grp的轴向光线的周边光线的高度低于在满足条件表达式(11)的情况下的高度。因此，不利地难以校正在望远端处的倍率色差。

条件表达式(12)涉及正透镜Grp的形状因子。当该比率低于条件表达式(12)的下限并且正透镜Grp的物侧透镜面的曲率半径变得小于像侧透镜面的曲率半径时，不利地难以校正在广角端处的像面弯曲。当该比率超过条件表达式(12)的上限值并且像侧透镜面的曲率半径变小时，不利地难以校正在望远端处的球面像差。

条件表达式(13)涉及后透镜组中的正透镜Gfp的阿贝数，并且当条件表达式(13)被满足时，可以在望远端处令人满意地校正轴向色差，并且可以在广角端处令人满意地校正倍率色差。当正透镜Gfp的阿贝数变小到降至低于条件表达式(13)的下限值时，不利地难以校正在望远端处的轴向色差，并且不利地难以校正在广角端处的倍率色差。当正透镜Gfp的阿贝数变大到超过条件表达式(13)的上限值时，在望远端处轴向色差被过校正，因此在望远端处轴向色差不利地变大。条件表达式(14)涉及正透镜Gfp的焦距。当该比率低于条件表达式(14)的下限值、正透镜Gfp的焦距变短并且正透镜Gfp的折光力变强时，不利地难以校正在望远端处的球面像差。当该比率超过条件表达式(14)的上限值、正透镜Gfp的焦距变长并且正透镜Gfp的折光力变弱时，不利地难以校正在望远端处的轴向色差，并且不利地难以校正在广角端处的倍率色差。

条件表达式(15)指示出：在广角端处，正透镜Grp布置在像面附近，在该像面处轴向光线的周边光线的高度是较低的。当该比率降至低于条件表达式(15)的下限值并且正透镜Grp的位置更靠近像面时，正透镜Grp在径向方向上的尺寸不利地增大。当该比率超过条件表达式(15)的上限值并且正透镜Grp的位置远离像面移动时，通过正透镜Grp的轴向光线的周边光线的高度变高，并且不利地难以校正在广角端处的倍率色差。

当存在满足条件表达式(15)的多个正透镜时，正透镜Grp是由具有最大折射率的材料制成的正透镜。

优选地如下设定条件表达式(4)至(15)的数值范围。

1.62<nd1p<1.90……(4a)

0.43<νd1n/νdrp<0.98……(5a)

0.90<|f2|/skw<1.70……(6a)

2.50<f1/skt<4.50……(7a)

0.45<frp/ft<1.30……(8a)

3.20<(Fnot×f1)/ft<5.20…(9a)

0.60<|f2|/fw<0.90……(10a)

4.20<Lt/skt<7.10…(11a)

0.05<(R1+R2)/(R1-R2)<3.50…(12a)

73.50<νfp<98.00……(13a)

1.45<ffp/fw<1.90……(14a)

0.06<Lrp/Lw<0.17……(15a)

更优选的是如下设定条件表达式(4)至(15)的数值范围。

1.63<nd1p<1.85……(4b)

0.45<νd1n/νdrp<0.95……(5b)

1.00<|f2|/skw<1.60……(6b)

2.60<f1/skt<4.20……(7b)

0.50<frp/ft<1.25……(8b)

3.30<(Fnot×f1)/ft<5.00…(9b)

0.65<|f2|/fw<0.85……(10b)

4.50<Lt/skt<6.80……(11b)

0.10<(R1+R2)/(R1-R2)<3.0…(12b)

74.00<νfp<96.00……(13b)

1.50<ffp/fw<1.85……(14b)

0.07<Lrp/Lw<0.15……(15b)

当满足上面提到的条件表达式中的至少一个时，可以减小变焦透镜的尺寸，并且可以在整个变焦范围上令人满意地校正倍率色差。

现在，描述根据本发明的示例的变焦透镜。

[示例1]

图1是根据本发明的示例1的变焦透镜ZL的截面图，图2A是当变焦透镜ZL在广角端处在无限远处聚焦时变焦透镜ZL的像差图，图2B是当变焦透镜ZL在望远端处在无限远处聚焦时变焦透镜ZL的像差图。

根据示例1的变焦透镜ZL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；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；具有负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。孔径光阑SP在第三透镜单元中被布置成最靠近物侧。

具体而言，为了进行从广角端到望远端的变焦，所有透镜单元都被配置成朝物侧移动。在变焦期间，第一透镜单元L1和第二透镜单元L2之间的间隔增大，第二透镜单元L2和第三透镜单元L3之间的间隔减小，第三透镜单元L3和第四透镜单元L4之间的间隔减小，第四透镜单元L4和第五透镜单元L5之间的间隔增大，并且第五透镜单元L5和第六透镜单元L6之间的间隔增大。

在从无限远处的物体到最近距离处的物体的聚焦期间，第五透镜单元L5被配置成朝像侧移动。在图像模糊校正期间，第四透镜单元L4被配置成在包含垂直于光轴的方向上的分量的方向上移动。

第一透镜单元L1从物侧到像侧依次包括负透镜G1n、正透镜G2p和正透镜G3p。正透镜Gfp是与光阑相邻并且在光阑的像侧布置的透镜，并且正透镜Grp是在变焦透镜ZL中最靠近像侧布置的透镜。

利用上面提到的构造，可以获得紧凑并且能够在整个变焦范围上校正倍率色差的变焦透镜，如图2A和图2B的像差图中所示。

[示例2]

图3是根据本发明的示例2的变焦透镜ZL的截面图，图4A是当变焦透镜ZL在广角端处在无限远处聚焦时变焦透镜ZL的像差图，图4B是当变焦透镜ZL在望远端处在无限远处聚焦时变焦透镜ZL的像差图。

根据示例2的变焦透镜ZL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；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；具有负折光力的第五透镜单元L5；以及具有正折光力的第六透镜单元L6。孔径光阑SP在第三透镜单元中被布置成最靠近物侧。

具体而言，为了进行从广角端到望远端的变焦，所有透镜单元都被配置成朝物侧移动。在变焦期间，第一透镜单元L1和第二透镜单元L2之间的间隔增大，第二透镜单元L2和第三透镜单元L3之间的间隔减小，第三透镜单元L3和第四透镜单元L4之间的间隔增大，第四透镜单元L4和第五透镜单元L5之间的间隔减小，并且第五透镜单元L5和第六透镜单元L6之间的间隔增大。

在从无限远处的物体到最近距离处的物体的聚焦期间，第四透镜单元L4被配置成朝像侧移动。在图像模糊校正期间，第三透镜单元L3的子单元IS被配置成在包含垂直于光轴的方向上的分量的方向上移动。

第一透镜单元L1从物侧到像侧依次包括负透镜G1n、正透镜G2p和正透镜G3p。正透镜Gfp是与子单元IS相邻并且在子单元IS的像侧布置的透镜，并且正透镜Grp是在变焦透镜ZL中最靠近像侧布置的透镜。

利用上面提到的构造，可以获得紧凑并且能够在整个变焦范围上校正倍率色差的变焦透镜，如图4A和图4B的像差图中所示。

[示例3]

图5是根据本发明的示例3的变焦透镜ZL的截面图，图6A是当变焦透镜ZL在广角端处在无限远处聚焦时变焦透镜ZL的像差图，图6B是当变焦透镜ZL在望远端处在无限远处聚焦时变焦透镜ZL的像差图。

根据示例3的变焦透镜ZL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；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；具有负折光力的第五透镜单元L5；以及具有正折光力的第六透镜单元L6。孔径光阑SP在第三透镜单元中被布置成最靠近物侧。

具体而言，为了进行从广角端到望远端的变焦，所有透镜单元都被配置成朝物侧移动。在变焦期间，第一透镜单元L1和第二透镜单元L2之间的间隔增大，第二透镜单元L2和第三透镜单元L3之间的间隔减小，第三透镜单元L3和第四透镜单元L4之间的间隔减小，第四透镜单元L4和第五透镜单元L5之间的间隔减小，并且第五透镜单元L5和第六透镜单元L6之间的间隔增大。

在从无限远处的物体到最近距离处的物体的聚焦期间，第五透镜单元L5被配置成朝像侧移动。在图像模糊校正期间，第三透镜单元L3的子单元IS被配置成在包含垂直于光轴的方向上的分量的方向上移动。

第一透镜单元L1从物侧到像侧依次包括负透镜G1n、正透镜G2p和正透镜G3p。正透镜Gfp是与子单元IS相邻并且在子单元IS的像侧布置的透镜，并且正透镜Grp是在变焦透镜ZL中第二靠近像侧布置的透镜。

利用上面提到的构造，可以获得紧凑并且能够在整个变焦范围上校正倍率色差的变焦透镜，如图6A和图6B的像差图中所示。

[示例4]

图7是根据本发明的示例4的变焦透镜ZL的截面图，图8A是当变焦透镜ZL在广角端处在无限远处聚焦时变焦透镜ZL的像差图，图8B是当变焦透镜ZL在望远端处在无限远处聚焦时变焦透镜ZL的像差图。

根据示例4的变焦透镜ZL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；具有正折光力的第三透镜单元L3；以及具有正折光力的第四透镜单元L4。孔径光阑SP在第三透镜单元中被布置成最靠近物侧。

具体而言，为了进行从广角端到望远端的变焦，所有透镜单元都被配置成朝物侧移动。在变焦期间，第一透镜单元L1和第二透镜单元L2之间的间隔增大，第二透镜单元L2和第三透镜单元L3之间的间隔减小，并且第三透镜单元L3和第四透镜单元L4之间的间隔减小。

在从无限远处的物体到最近距离处的物体的聚焦期间，第二透镜单元L2被配置成朝物侧移动。

第一透镜单元L1从物侧到像侧依次包括负透镜G1n、正透镜G2p和正透镜G3p。正透镜Gfp是被布置为第四透镜单元L4中的从物侧数起第三个透镜的透镜，正透镜Grp是在变焦透镜ZL中最靠近像侧布置的透镜。

利用上面提到的构造，可以获得紧凑并且能够在整个变焦范围上校正倍率色差的变焦透镜，如图8A和图8B的像差图中所示。

[示例5]

图9是根据本发明的示例5的变焦透镜ZL的截面图，图10A是当变焦透镜ZL在广角端处在无限远处聚焦时变焦透镜ZL的像差图，图10B是当变焦透镜ZL在望远端处在无限远处聚焦时变焦透镜ZL的像差图。

根据示例5的变焦透镜ZL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；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；具有正折光力的第五透镜单元L5；具有负折光力的第六透镜单元L6；以及具有正折光力的第七透镜单元L7。孔径光阑SP在第三透镜单元中被布置成最靠近物侧。

具体而言，为了进行从广角端到望远端的变焦，所有透镜单元都被配置成朝物侧移动。在变焦期间，第一透镜单元L1和第二透镜单元L2之间的间隔增大，第二透镜单元L2和第三透镜单元L3之间的间隔减小，第三透镜单元L3和第四透镜单元L4之间的间隔增大，第四透镜单元L4和第五透镜单元L5之间的间隔减小，第五透镜单元L5和第六透镜单元L6之间的间隔减小，并且第六透镜单元L6和第七透镜单元L7之间的间隔增大。

在从无限远处的物体到最近距离处的物体的聚焦期间，第六透镜单元L6被配置成朝像侧移动。在图像模糊校正期间，第四透镜单元L4被配置成在包含垂直于光轴的方向上的分量的方向上移动。

第一透镜单元L1从物侧到像侧依次包括负透镜G1n、正透镜G2p和正透镜G3p。正透镜Gfp是与子单元IS相邻并且在子单元IS的像侧布置的透镜，正透镜Grp是在变焦透镜ZL中最靠近像侧布置的透镜。

利用上面提到的构造，可以获得紧凑并且能够在整个变焦范围上校正倍率色差的变焦透镜，如图10A和图10B的像差图中所示。

以上描述了本发明的变焦透镜的示例性示例，但是本发明的变焦透镜不限于这些示例并且可以在其要旨的范围内进行各种修改和改变。

[数值示例]

现在，描述数值示例1至5，每个数值示例与示例1至5对应。而且，在数值示例1至5中，面编号指示从物侧起的光学面的次序。另外，r表示光学面的曲率半径(mm)，d表示相邻光学面之间的间隔(mm)，nd表示光学构件的材料相对于d线的折射率，并且νd表示光学构件的材料相对于d线的阿贝数。当Ng、NF、Nd和NC分别表示相对于Fraunhofer线的g线(波长：435.8nm)、F线(486.1nm)、d线(587.6nm)和C线的折射率时，阿贝数νd由下面的表达式定义。

νd＝(Nd/1)/(NF/NC)

符号BF表示后焦距。

在每个数值示例中通过向面编号的右侧添加星号(*)来指示非球面。当光轴方向是X轴时，垂直于光轴的方向是H轴，光行进方向为正，R表示近轴曲率半径，K表示圆锥常数，并且B、C、D、E和F表示非球面系

数，非球面形状由以下表达式表示。

在每个非球面系数中，e±x表示×10±x。

在表1中示出在数值示例1至5中的每个当中与条件表达式(1)至(15)对应的值。

[数值示例1]

单位：mm

面数据

非球面数据

第六面

K＝0.00000e+000 A4＝-1.42814e-006 A6＝4.56859e-008

A8＝-1.41731e-010 A10＝1.88542e-013

第七面

K＝0.00000e+000 A4＝-5.94471e-006 A6＝4.51548e-008

第十七面

K＝0.00000e+000 A4＝2.00066e-006 A6＝-1.04974e-008

A8＝1.91606e-012 A10＝-6.47401e-014

第二十五面

K＝0.00000e+000 A4＝1.87555e-005 A6＝1.45857e-008

A8＝-8.18426e-011 A10＝5.26187e-013

第三十八面

K＝0.00000e+000 A4＝-1.34460e-006 A6＝-8.69731e-009

A8＝6.53417e-011 A10＝-2.51887e-013

各种数据

透镜单元数据

[数值示例2]

单位：mm

面数据

非球面数据

第八面

K＝0.00000e+000 A4＝5.17863e-006 A6＝-6.74704e-008

A8＝5.22888e-010 A10＝-4.25942e-012 A12＝1.45835e-014

第九面

K＝0.00000e+000 A4＝-7.77410e-006 A6＝-4.92259e-008

第二十六面

K＝0.00000e+000 A4＝-2.73692e-005 A6＝5.32572e-008

A8＝-8.44820e-010 A10＝5.56287e-012

第二十七面

K＝0.00000e+000 A4＝1.47893e-005 A6＝2.32565e-009

A8＝-6.75778e-010 A10＝4.79574e-012

第三十面

K＝0.00000e+000 A4＝-8.05959e-005 A6＝1.99191e-007

A8＝-1.06561e-009 A10＝-7.47195e-013 A12＝8.67762e-015

第三十一面

K＝0.00000e+000 A4＝-7.18829e-005 A6＝2.81391e-007

A8＝-1.44320e-009 A10＝4.20650e-012 A12＝-5.37088e-015

各种数据

透镜单元数据

[数值示例3]

单位：mm

面数据

非球面数据

第十二面

K＝0.00000e+000 A4＝-7.73015e-006 A6＝-2.45711e-009

A8＝-1.36991e-010 A10＝8.92197e-013 A12＝-3.17289e-015

第二十二面

K＝0.00000e+000 A4＝4.13779e-006 A6＝3.95825e-009

A8＝1.25042e-011 A10＝-1.79610e-013 A12＝3.88483e-016

第三十一面

K＝0.00000e+000 A4＝2.42610e-005 A6＝7.09586e-009

A8＝3.65492e-011 A10＝-1.07614e-013 A12＝9.63094e-016

第三十四面

K＝0.00000e+000 A4＝-6.77153e-006 A6＝-3.91035e-008

A8＝-1.11068e-011 A10＝-1.77528e-013 A12＝-1.39223e-016

第三十五面

K＝0.00000e+000 A4＝-7.20605e-006 A6＝-2.55759e-008

各种数据

透镜单元数据

[数值示例4]

单位：mm

面数据

非球面数据

第六面

K＝0.00000e+000 A4＝5.76266e-006 A6＝-3.93663e-009

A8＝1.18134e-011 A10＝-2.44731e-014 A12＝4.06164e-017

第十九面

K＝0.00000e+000 A4＝-5.02832e-007 A6＝4.82186e-009

A8＝2.64122e-013 A10＝-3.67074e-015 A12＝3.42146e-017

第三十二面

K＝0.00000e+000 A4＝-1.44518e-005 A6＝-2.24546e-008

A8＝4.65187e-011 A10＝-2.35244e-013 A12＝4.61523e-016

各种数据

透镜单元数据

[数值示例5]

单位：mm

面数据

非球面数据

第二十二面

K＝0.00000e+000 A4＝3.01280e-006 A6＝-9.03767e-010

A8＝5.61555e-011 A10＝-4.27609e-013 A12＝9.23668e-016

第三十面

K＝0.00000e+000 A4＝-5.55314e-005 A6＝2.14060e-007

A8＝-4.57909e-011 A10＝-2.74784e-012 A12＝6.52571e-015

第三十一面

K＝0.00000e+000 A4＝-3.45440e-005 A6＝2.65378e-007

A8＝-1.27555e-010 A10＝-2.40980e-012 A12＝7.25838e-015

第三十四面

K＝0.00000e+000 A4＝-3.28022e-005 A6＝1.26827e-007

A8＝-2.01507e-010 A10＝-1.63600e-012 A12＝4.86504e-015

第三十五面

K＝0.00000e+000 A4＝-3.30256e-005 A6＝1.44829e-007

A8＝-5.66682e-010 A10＝8.17897e-013 A12＝-2.19929e-016

各种数据

透镜单元数据

表1

[图像拾取装置的实施例]

接下来，参考图11描述根据本发明实施例的图像拾取装置，该图像拾取装置使用根据本发明示例中的任一个的变焦透镜作为拍摄光学系统。图像拾取装置10例如是数字静态相机、摄像机、监控相机、广播相机或使用图像拾取元件的其它图像拾取装置，或者使用卤化银照相胶片的相机或其它图像拾取装置。

在图11中，图像拾取装置10包括：拍摄光学系统11，它是示例1至5中描述的变焦透镜中的任一个；以及相机装置13，包括图像拾取元件(光电转换元件)12，其包括在图像拾取装置10中并且被配置成接收由拍摄光学系统11形成的物体图像。图像拾取元件12例如是CCD传感器或CMOS传感器。

根据本发明的示例中的任一个的变焦透镜可以应用于如上所述的各种图像拾取装置的拍摄光学系统。因此，可以获得小尺寸、高变焦比并且在整个变焦范围上具有高光学性能的图像拾取装置。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但应当理解的是，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应当被赋予最广泛的解释，以涵盖所有此类修改以及等同的结构和功能。

Claims (17)

1.一种变焦透镜，包括多个透镜单元，并且具有其中每对相邻透镜单元之间的间隔被改变以进行变焦的构造，

所述多个透镜单元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；和

包括多个透镜单元并且作为整体具有正折光力的后透镜组，

第一透镜单元被配置成朝物侧移动以进行从广角端到望远端的变焦，

第一透镜单元包括：最靠近物侧布置的负透镜，和布置在负透镜的像侧并且由各自具有大于负透镜的材料的阿贝数的阿贝数的材料制成的多个正透镜，

其中，后透镜组包括具有正折光力并且在后透镜组中被布置为最靠近物侧的第三透镜单元，

其中，后透镜组包括：最靠近像侧布置并且包括正透镜Grp的透镜单元，正透镜Grp是后透镜组中包括的所有正透镜中最靠近像侧布置的正透镜，

其中，后透镜组包括布置在正透镜Grp的物体侧并且满足以下条件表达式的正透镜Gfp：

73.00<νfp<100.00，

其中，νfp表示布置在正透镜Grp的物侧的正透镜的材料的阿贝数，

其中，以下条件表达式被满足：

15.00<νd1n<23.40；

1.70<ndrp<2.20；

1.50<skt/skw<2.60；

0.80<|f2|/skw<1.80；和

0.40<νd1n/νdrp<0.89，

其中，νd1n表示负透镜的材料的阿贝数，ndrp表示正透镜Grp的材料相对于d线的折射率，skw表示变焦透镜在广角端处的后焦距，skt表示变焦透镜在望远端处的后焦距，f2表示第二透镜单元的焦距，νdrp表示正透镜Grp的材料的阿贝数。

2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，以下条件表达式被满足：

1.60<nd1p<2.00，

其中，nd1p表示第一透镜单元中包括的所述多个正透镜的材料相对于d线的折射率的平均值。

3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，以下条件表达式被满足：

2.30<f1/skt<4.70，

其中，f1表示第一透镜单元的焦距。

4.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，以下条件表达式被满足：

0.40<frp/ft<1.40，

其中，frp表示正透镜Grp的焦距，ft表示变焦透镜在望远端处的焦距。

5.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，以下条件表达式被满足：

3.00<(Fnot×f1)/ft<5.50，

其中，Fnot表示变焦透镜在望远端处的F数，f1表示第一透镜单元的焦距，ft表示变焦透镜在望远端处的焦距。

6.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，以下条件表达式被满足：

0.50<|f2|/fw<1.00，

其中，f2表示第二透镜单元的焦距，fw表示变焦透镜在广角端处的焦距。

7.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，以下条件表达式被满足：

3.80<LT/skt<7.60，

其中，Lt表示变焦透镜在望远端处的总透镜长度。

8.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，以下条件表达式被满足：

0.00<(R1+R2)/(R1-R2)<4.00，

其中，R1表示正透镜Grp的物侧透镜面的曲率半径，R2表示正透镜Grp的像面侧透镜面的曲率半径。

9.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，以下条件表达式被满足：

1.40<ffp/fw<2.00，

其中，ffp表示正透镜Gfp的焦距，fw表示变焦透镜在广角端处的焦距。

10.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，以下条件表达式被满足：

0.05<Lrp/Lw<0.20，

其中，Lrp表示在广角端处在光轴上的从正透镜Grp的像侧透镜面到像面的距离，Lw表示变焦透镜在广角端处的总透镜长度。

11.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，增大第一透镜单元和第二透镜单元之间的间隔以进行从广角端到望远端的变焦。

12.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，后透镜组从物侧到像侧依次包括：

第三透镜单元；

具有正折光力的第四透镜单元；

具有负折光力的第五透镜单元；和

具有负折光力的第六透镜单元。

13.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，后透镜组从物侧到像侧依次包括：

第三透镜单元；

具有正折光力的第四透镜单元；

具有负折光力的第五透镜单元；和

具有正折光力的第六透镜单元。

14.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，后透镜组从物侧到像侧依次包括：

第三透镜单元；和

具有正折光力的第四透镜单元。

15.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，后透镜组从物侧到像侧依次包括：

第三透镜单元；

具有负折光力的第四透镜单元；

具有正折光力的第五透镜单元；

具有负折光力的第六透镜单元；和

具有正折光力的第七透镜单元。

16.一种变焦透镜，包括多个透镜单元，并且具有其中每对相邻透镜单元之间的间隔被改变以进行变焦的构造，

所述多个透镜单元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；和

包括多个透镜单元并且作为整体具有正折光力的后透镜组，

第一透镜单元被配置成朝物侧移动以进行从广角端到望远端的变焦，

第一透镜单元包括：最靠近物侧布置的负透镜，和布置在负透镜的像侧并且由各自具有大于负透镜的材料的阿贝数的阿贝数的材料制成的多个正透镜，

其中，后透镜组从物侧到像侧依次包括：

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；

具有负折光力的第五透镜单元；和

具有正折光力的第六透镜单元，

其中，第六透镜单元包括正透镜Grp，

其中，以下条件表达式被满足：

15.00<νd1n<23.40；

1.70<ndrp<2.20；和

1.50<skt/skw<2.60，

其中，νd1n表示负透镜的材料的阿贝数，ndrp表示正透镜Grp的材料相对于d线的折射率，skw表示变焦透镜在广角端处的后焦距，skt表示变焦透镜在望远端处的后焦距。

17.一种图像拾取装置，包括：

根据权利要求1至16中任一项所述的变焦透镜；和

图像拾取元件，被配置成接收由变焦透镜形成的图像。

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