CN110346926A - 变焦透镜和图像拾取装置 - Google Patents

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CN110346926A CN201910240174.8A CN201910240174A CN110346926A CN 110346926 A CN110346926 A CN 110346926A CN 201910240174 A CN201910240174 A CN 201910240174A CN 110346926 A CN110346926 A CN 110346926A
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Abstract

本公开涉及变焦透镜和图像拾取装置。该变焦透镜从物侧起依次包括：正的第一单元；负的第二单元；以及后侧组。后侧组包括：正的物侧单元，布置成最靠近物侧；负的后侧单元，在变焦透镜中布置成最靠近像侧；以及负的中间单元，布置成与后侧单元相邻并且在后侧单元的物侧。第一单元、中间单元和后侧单元被配置为在从广角端变焦期间朝着物侧移动。另外，第二单元和中间单元的焦距、在从广角端到望远端变焦期间中间单元、后侧单元、物侧单元和第一单元的移动量均被适当地设定。

Description

变焦透镜和图像拾取装置
技术领域
实施例的方面涉及变焦透镜和图像拾取装置。
背景技术
近年来，使用图像拾取元件的图像拾取装置已经减小尺寸，并且图像拾取装置中使用的图像拾取元件的像素数量已经增加。
例如，在这种图像拾取装置中使用的图像拾取光学系统具有高光学性能并具有整个系统的小尺寸。作为满足那些需求的变焦透镜，已知一种正引线型变焦透镜，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以及包括多个透镜单元的后透镜组。
作为这种正引线型变焦透镜，已知一种紧凑的变焦透镜，其中各自具有负折光力的一个或两个透镜单元布置成最靠近像侧，以便减小变焦透镜的总长度。在美国专利申请公开No.2015/0350557中，公开了一种五单元变焦透镜，其从物侧到像侧依次包括分别具有正折光力、负折光力、正折光力、负折光力和负折光力的第一透镜单元至第五透镜单元。
在正引线型变焦透镜中，在减小变焦透镜的尺寸的同时增加孔径比和增加变焦比相对容易。在上面提到的正引线型变焦透镜中，为了在进一步减小变焦透镜的尺寸的同时增加孔径比，在图像侧布置两个均具有负折光力的透镜单元是有效的，这两个透镜单元被配置为在变焦期间彼此独立地移动。
但是，当被配置为在变焦期间彼此独立移动的均具有负折光力的两个透镜单元被简单地布置在像侧时，当孔径比增加时，变焦透镜尺寸增大。另外，伴随变焦的各种像差的变化增加，并且变得难以在整个变焦范围上获得高分辨率。特别地，当孔径比增加时，用少量透镜校正各种像差变得极其困难。因此，为了在减小变焦透镜的尺寸的同时增加孔径比，重要的是适当地设置例如变焦透镜中包括的每个透镜单元的折光力和透镜配置。
发明内容
根据本公开的一个实施例，提供一种变焦透镜，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；以及后透镜组，该变焦透镜具有每对相邻透镜单元之间的间隔在变焦期间改变的配置，后透镜组包括：具有正折光力的物侧透镜单元，其在后透镜组中布置成最靠近物侧；具有负折光力的后侧透镜单元，其在变焦透镜中布置成最靠近像侧；以及具有负折光力的中间透镜单元，其布置成与后侧透镜单元相邻并在后侧透镜单元的物侧，第一透镜单元、中间透镜单元和后侧透镜单元被配置为在从广角端到望远端变焦期间朝着物侧移动，其中满足条件表达式：
0.50<fn2/fn1<1.70；
1.01<mn2/mn3<1.80；以及
-0.01<mr1/mp1<0.30，
其中fn1表示第二透镜单元的焦距，fn2表示中间透镜单元的焦距，mn2表示在从广角端到望远端变焦期间中间透镜单元的移动量，mn3表示在从广角端到望远端变焦期间后侧透镜单元的移动量，mr1表示在从广角端到望远端变焦期间物侧透镜单元的移动量，并且mp1表示在从广角端到望远端变焦期间第一透镜单元的移动量。
根据参考附图对示例性实施例的以下描述，本公开的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1是根据本公开的实施例1的变焦透镜的透镜截面图。
图2A是根据实施例1的变焦透镜在广角端处的像差图。
图2B是根据实施例1的变焦透镜在中间变焦位置处的像差图。
图2C是根据实施例1的变焦透镜在望远端处的像差图。
图3是根据本公开的实施例2的变焦透镜的透镜截面图。
图4A是根据实施例2的变焦透镜在广角端处的像差图。
图4B是根据实施例2的变焦透镜在中间变焦位置处的像差图。
图4C是根据实施例2的变焦透镜在望远端处的像差图。
图5是根据本公开的实施例3的变焦透镜的透镜截面图。
图6A是根据实施例3的变焦透镜在广角端处的像差图。
图6B是根据实施例3的变焦透镜在中间变焦位置处的像差图。
图6C是根据实施例3的变焦透镜在望远端处的像差图。
图7是根据本公开的实施例4的变焦透镜的透镜截面图。
图8A是根据实施例4的变焦透镜在广角端处的像差图。
图8B是根据实施例4的变焦透镜在中间变焦位置处的像差图。
图8C是根据实施例4的变焦透镜在望远端处的像差图。
图9是根据本公开的实施例5的变焦透镜的透镜截面图。
图10A是根据实施例5的变焦透镜在广角端处的像差图。
图10B是根据实施例5的变焦透镜在中间变焦位置处的像差图。
图10C是根据实施例5的变焦透镜在望远端处的像差图。
图11是根据本公开的实施例6的变焦透镜的透镜截面图。
图12A是根据实施例6的变焦透镜在广角端处的像差图。
图12B是根据实施例6的变焦透镜在中间变焦位置处的像差图。
图12C是根据实施例6的变焦透镜在望远端处的像差图。
图13是根据本公开的实施例7的变焦透镜的透镜截面图。
图14A是根据实施例7的变焦透镜在广角端处的像差图。
图14B是根据实施例7的变焦透镜在中间变焦位置处的像差图。
图14C是根据实施例7的变焦透镜在望远端处的像差图。
图15是根据本公开一个实施例的图像拾取装置的主要部分的示意图。
具体实施方式
现在，参考附图详细地描述本公开的示例性实施例。根据本公开的每个实施例的变焦透镜从物侧到像侧依次包括具有正折光力的透镜单元LP1(第一透镜单元)、具有负折光力的透镜单元LN1(第二透镜单元)以及包括至少三个透镜单元的后透镜组。每对透镜单元之间的间隔在变焦期间改变。
图1是根据本公开的实施例1的变焦透镜在广角端(短焦距端)处的透镜截面图。图2A、图2B和图2C分别是根据实施例1的变焦透镜在广角端、中间变焦位置和望远端(长焦距端)处的像差图。根据实施例1的变焦透镜具有2.70的变焦比和2.89的F数。图3是根据本公开的实施例2的变焦透镜在广角端处的透镜截面图。图4A、图4B和图4C分别是根据实施例2的变焦透镜在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图。根据实施例2的变焦透镜具有2.70的变焦比和2.89的F数。
图5是根据本公开的实施例3的变焦透镜在广角端处的透镜截面图。图6A、图6B和图6C分别是根据实施例3的变焦透镜在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图。根据实施例3的变焦透镜具有2.70的变焦比和2.89的F数。图7是根据本公开的实施例4的变焦透镜在广角端处的透镜截面图。图8A、图8B和图8C分别是根据实施例4的变焦透镜在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图。根据实施例4的变焦透镜具有2.70的变焦比和2.89的F数。
图9是根据本公开的实施例5的变焦透镜在广角端处的透镜截面图。图10A、图10B和图10C分别是根据实施例5的变焦透镜在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图。根据实施例5的变焦透镜具有2.70的变焦比和2.89的F数。图11是根据本公开的实施例6的变焦透镜在广角端处的透镜截面图。图12A、图12B和图12C分别是根据实施例6的变焦透镜在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图。根据实施例6的变焦透镜具有3.36的变焦比和4.10的F数。
图13是根据本公开的实施例7的变焦透镜在广角端处的透镜截面图。图14A、图14B和图14C分别是根据实施例7的变焦透镜在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图。根据实施例7的变焦透镜具有4.01的变焦比和4.60至5.88的F数。图15是根据本公开的一个实施例的图像拾取装置的主要部分的示意图。
根据每个实施例的变焦透镜是用在摄像机、数码相机、TV相机、监视相机或其它此类图像拾取装置中的图像拾取光学系统。在透镜截面图中，左侧是物侧(前侧)，右侧是像侧(后侧)。
在透镜截面图中，前透镜组LF包括至少一个透镜单元，该透镜单元包括具有正折光力的透镜单元LP1，该透镜单元LP1在变焦透镜中布置成最靠近物侧。透镜单元LN1是具有负折光力的透镜单元，其布置成与前透镜组LF相邻并且在前透镜组LF的像侧。后透镜组LR是布置成与透镜单元LN1相邻并且包括至少三个透镜单元的后透镜组。透镜LN3(后侧透镜单元)是具有负折光力的透镜单元，其在变焦透镜中包括的多个透镜单元中布置成最靠近像侧。透镜单元LN2(中间透镜单元)是具有负折光力的透镜单元，其布置成与透镜单元LN3相邻并且在透镜单元LN3的物侧。透镜单元LR1(物侧透镜单元)是具有正折光力的透镜单元，其在后透镜组LR中布置成最靠近物侧。
在透镜截面图中，孔径光阑SP布置在后透镜组LR的物侧。当变焦透镜被用作摄像机或数码静态相机的图像拾取光学系统时，在像平面IMG上放置诸如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)。每个箭头指示在从广角端到望远端变焦(倍率变化)期间每个透镜单元的移动方向和移动轨迹。关于“聚焦”的箭头指示在从无穷远到近距离聚焦期间透镜单元的移动方向。
关于像差图中的球面像差，实线d线指示d线(波长：587.6nm)，并且断线g线指示g线(波长：435.8nm)。在像散图中，断线M指示d线的子午像面，并且实线S指示d线的弧矢像面。倍率色差的g线是相对于d线的g线。符号“ω”表示半视角(图像拾取视角的一半的值)(度)，并且Fno表示F数。
迄今为止，已知一种变焦透镜，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包括多个透镜单元并且整体具有正折光力的后透镜组，后透镜组中具有负折光力的透镜单元在后透镜组中布置成最靠近像侧。已知这种变焦透镜具有通过在后透镜组中将具有负折光力的透镜单元布置成最靠近像侧而在减小变焦透镜的总长度方面有利的配置,如所谓的望远型光焦度布置。
还已知一种变焦透镜，其中均具有负折光力的两个透镜单元布置在后透镜组中的像侧，以减小变焦透镜的总长度。通过在后透镜组中的像侧布置均具有负折光力的多个透镜单元，变得更容易进一步减小变焦透镜的总长度。
同时，当均具有负折光力的多个透镜单元布置在像侧时，轴向光线在像平面附近发散，因此通过孔径光阑的附近的轴向光线的入射高度趋于变高。因此，变得难以校正球面像差和轴向色差，并且因此变得难以增加孔径比。此外，由于均具有负折光力的透镜单元的数量增加，Petzval总和倾向于在负方向上增加。在这种情况下，变得难以适当地校正场曲率，并且因此变得难以增加孔径比。
为了解决上面提到的问题，重要的是，例如，适当地设置每个透镜单元的透镜的数量和每个透镜单元的折光力布置，以及设置变焦期间每个透镜的移动量。
鉴于以上所述，每个实施例采用以下配置。在每个实施例中，具有负折光力的透镜单元LN3在后透镜组LR中包括的多个透镜单元当中布置成最靠近像侧。具有负折光力的透镜单元LN2布置成与透镜单元LN3相邻并且在透镜单元LN3的物侧。具有正折光力的透镜单元LR1在后透镜组LR中布置成最靠近物侧。透镜单元LP1、透镜单元LN2和透镜单元LN3被配置为在从广角端到望远端变焦期间朝着物侧移动。
在从广角端到望远端变焦期间透镜单元LN2的移动量由mn2表示。在从广角端到望远端变焦期间透镜单元LN3的移动量由mn3表示。在从广角端到望远端变焦期间透镜单元LP1的移动量由mp1表示。在从广角端到望远端变焦期间透镜单元LR1的移动量由mr1表示。透镜单元LN1的焦距由fn1表示。透镜单元LN2的焦距由fn2表示。
在这个时候，满足以下条件表达式：
0.50<fn2/fn1<1.70…(1)；
1.01<mn2/mn3<1.80…(2)；以及
-0.01<mr1/mp1<0.30…(3)。
如本文所使用的，“透镜单元的移动量”是指在广角端处透镜单元在光轴上的位置与在望远端处透镜单元在光轴上的位置之间的差。在望远端处，相比于广角端，当透镜单元位于物侧时，移动量的符号为负，而当透镜单元位于像侧时，移动量的符号为正。
在每个实施例中，通过在像侧布置均具有负折光力的多个透镜单元，变得更容易减小变焦透镜的总长度。通过在从广角端到望远端变焦期间朝着物侧移动透镜单元LP1和透镜单元LN2，减小了变焦透镜的总长度，并且确保了高变焦比。另外，通过透镜单元LN3朝着物侧的单调移动，适当地校正伴随变焦的像散的变化，以促进孔径比的增加，并且简化机械结构以促进变焦透镜的尺寸减小。
接下来，描述上面给出的每个条件表达式的技术含义。条件表达式(1)定义透镜单元LN2的焦距与透镜单元LN1的焦距的比率。透镜单元LN1是倍率变化透镜单元，并且透镜单元LN2是后透镜组LR中布置在像侧的透镜单元，并且通过适当地设置这些透镜单元的焦距之间的比率，变焦透镜的总长度减小，并且图像质量提高。
当条件表达式(1)的比率超过条件表达式(1)的上限并且透镜单元LN2的负焦距变长时(当负焦距的绝对值变大时)，变得难以实现望远型光焦度布置，因此变得难以减小变焦透镜的总长度。当条件表达式(1)的比率降至低于条件表达式(1)的下限并且透镜单元LN2的负焦距变短时(当负焦距的绝对值变小时)，Petzva总和在负方向上增加，并且变得难以校正场曲率。
条件表达式(2)定义在从广角端到望远端变焦期间透镜单元LN2的移动量与透镜单元LN3的移动量的比率。透镜单元LN2的移动量被设置为大于透镜单元LN3的移动量，因此透镜单元LN2对倍率变化的贡献增加，以促进变焦比的增加。另外，透镜单元LN2和透镜单元LN3之间的间隔被设置为在广角端处比在望远端处更大，因此适当地校正伴随变焦的像散变化。
当条件表达式(2)的比率超过条件表达式(2)的上限并且透镜单元LN2的移动量变大时，机械机构被复杂化，并且变焦透镜不利地尺寸增加。当条件表达式(2)的比率降至低于条件表达式(2)的下限并且条件表达式(2)的移动量变小时，透镜单元LN2对倍率变化的贡献减小，并且变得不利地难以增加变焦比。
条件表达式(3)定义在从广角端到望远端变焦期间透镜单元LR1的移动量与透镜单元LP1的移动量的比率。透镜单元LP1的移动量被设置为大于透镜单元LR1的移动量，因此变得更容易增加孔径比和增加变焦比。当条件表达式(3)的比率超过其上限并且透镜单元LR1的移动量变大时，在望远端处，在孔径光阑SP附近进入透镜的光线的入射高度变高。在这种情况下，变得难以校正球面像差和轴向色差，因此变得难以增加孔径比。
当条件表达式(3)的比率降至低于条件表达式(3)的下限并且透镜单元LP1的移动量变大时，在望远端处，入射光瞳位置变得更远离第一透镜表面。因此，除非前透镜有效直径增加，否则变得难以确保足够的周边光量，并且因此变得难以减小变焦透镜的尺寸并增加变焦比。
在每个实施例中，满足以下条件表达式中的至少一个。望远端处变焦透镜(整个系统)的焦距由“ft”表示。广角端处的后焦距由“skw”表示，并且望远端处的后焦距由“skt”表示。广角端处变焦透镜的焦距由“fw”表示。望远端处透镜单元LN1的横向倍率由βLN1t表示。透镜单元LN3的焦距由fn3表示。
在这个时候，满足以下条件表达式中的一个或多个：
0.15<mp1/ft<0.40…(4)；
0.50<skt/skw<4.00…(5)；
-0.60<fn1/ft<-0.20…(6)；
0.10<skw/fw<0.42…(7)；
-5.00<βLN1t<-1.00…(8)；以及
0.05<fn3/fn2<0.40…(9)。
接下来，描述上面给出的每个条件表达式的技术含义。条件表达式(4)定义在从广角端到望远端变焦期间透镜单元LP1的移动量与望远端处变焦透镜的焦距的比率。当条件表达式(4)的比率降至低于条件表达式(4)的下限并且透镜单元LP1的移动量变小时，变得不利地难以校正望远端处的倍率色差。当条件表达式(4)的比率超过条件表达式(4)的上限并且透镜单元LP1的移动量变大时，机械机构被复杂化，并且变焦透镜不利地尺寸增大。
条件表达式(5)定义望远端处的后焦距与广角端处的后焦距的比率。通过适当设置望远端处的后焦距与广角端处的后焦距的比率，变得更容易通过抵消在透镜单元LN3中生成的像差量和在透镜单元LP1中生成的像差量来实现高图像质量和减小变焦透镜的尺寸。
当条件表达式(5)的比率超过条件表达式(5)的上限并且广角端处的后焦距变得太短时，在透镜单元LN3中生成的倍率色差量在广角端处变小，并且倍率色差的校正变得不利地不足。当条件表达式(5)的比率降至低于条件表达式(5)的下限并且广角端处的后焦距变得太长时，伴随变焦的倍率色差的变化不利地变大。
条件表达式(6)定义透镜单元LN1的焦距与望远端处变焦透镜的焦距的比率。当条件表达式(6)的比率降至低于条件表达式(6)的下限并且透镜单元LN1的负焦距变长时，倍率变化所需的每个透镜单元的移动量变大，并且变焦透镜不利地尺寸增大。当条件表达式(6)的比率超过条件表达式(6)的上限并且透镜单元LN1的负焦距变短时，伴随变焦的球面像差和彗形像差的变化不利地变大。
条件表达式(7)定义广角端处的后焦距与广角端处变焦透镜的焦距的比率。当条件表达式(7)的比率超过条件表达式(7)的上限并且后焦距变长时，变焦透镜的总长度不利地变长。当条件表达式(7)的比率降至低于条件表达式(7)的下限并且后焦距变短时，透镜的后透镜有效直径变大，并且变焦透镜不利地尺寸增大。
条件表达式(8)定义望远端处透镜单元LN1的横向倍率。当横向倍率超过条件表达式(8)的上限并且横向倍率变大(即，其绝对值变小)时，变得难以在透镜单元LN1中获得足够的倍率变化比，并且因此变得难以增加变焦比。当横向倍率降至低于条件表达式(8)的下限并且横向倍率变小(即，其绝对值变大)时，透镜单元LN1对倍率变化的贡献变大，并且伴随变焦的球面像差和彗形像差的变化不利地变大。
条件表达式(9)定义透镜单元LN3的焦距与透镜单元LN2的焦距的比率。当条件表达式(9)的比率降至低于条件表达式(9)的下限并且透镜单元LN2的负焦距变长或者透镜单元LN3的负焦距变短时，光焦度布置中的不对称性变强，并且变得不利地难以在特别是望远端处校正彗形像差和畸变。当条件表达式(9)的比率超过条件表达式(9)的上限并且透镜单元LN2的负焦距变短或者透镜单元LN3的负焦距变长时，变得难以实现望远型光焦度布置，并且变焦透镜的总长度不利地变长。
此外，在一个实施例中，满足以下条件表达式。
0.60<fn2/fn1<1.60…(1a)；
1.03<mn2/mn3<1.61…(2a)；
-0.005<mr/mp1<0.280…(3a)；
0.20<mp1/ft<0.36…(4a)；
1.20<skt/skw<3.40…(5a)；
-0.50<fn1/ft<-0.25…(6a)；
0.12<skw/fw<0.30…(7a)；
-4.20<βLN1t<-1.50…(8a)；以及
0.08<fn3/fn2<0.31…(9a)。
接下来，描述每个实施例中的透镜配置。在每个实施例中，后透镜组LR布置成与透镜单元LN1相邻并且在透镜单元LN1的像侧，并且包括孔径光阑SP。另外，透镜单元LP1布置成在变焦透镜中最靠近物侧。
在实施例1、2和5至7中的透镜截面图中，前透镜组LF包括具有正折光力的透镜单元LP1。变焦透镜包括具有负折光力的透镜单元LN1以及后透镜组LR。后透镜组LR从物侧到像侧依次包括具有正折光力的透镜单元LR1、具有负折光力的透镜单元LR2、具有正折光力的透镜单元LR3、具有负折光力的透镜单元LN2和具有负折光力的透镜单元LN3。根据实施例1、2和5至7中的每一个的变焦透镜是七单元变焦透镜。在实施例1和5至7中，所有透镜单元都被配置为在变焦期间移动。
在实施例2中，透镜单元LR1被配置为在变焦期间不移动，并且其它透镜单元被配置为在变焦期间移动。在实施例1、2和5至7中，在从无穷远到近距离聚焦期间，透镜单元LR2被配置为朝着物侧移动，并且透镜单元LN2被配置为朝着像侧移动。关于透镜单元LR2的实线箭头LR2a和点线箭头LR2b分别是当变焦透镜聚焦在无穷远和近距离时用于校正伴随倍率变化的像平面变化的移动轨迹。另外，如箭头LR2c所指示的，通过将透镜单元LR2朝着物侧移动来执行从无穷远到近距离的聚焦。
关于透镜单元LR2的实线箭头LN2a和点线箭头LN2b分别是当变焦透镜聚焦在无穷远和近距离时用于校正伴随倍率变化的像平面变化的移动轨迹。另外，如箭头LN2c所指示的，通过将透镜单元LN2朝着像侧移动来执行从无穷远到近距离的聚焦。
在实施例3中的透镜截面图中，前透镜组LF包括具有正折光力的透镜单元。变焦透镜包括具有负折光力的透镜单元LN1以及后透镜组LR。后透镜组LR从物侧到像侧依次包括具有正折光力的透镜单元LR1、具有正折光力的透镜单元LR2、具有负折光力的透镜单元LN2，以及具有负折光力的透镜单元LN3。根据实施例3的变焦透镜是六单元变焦透镜。在实施例3中，所有透镜单元都被配置为在变焦期间移动。
关于透镜单元LR2的实线箭头LN2a和点线箭头LN2b分别是当变焦透镜聚焦在无穷远和近距离时用于校正伴随倍率变化的像平面变化的移动轨迹。另外，如箭头LN2c所指示的，通过将透镜单元LN2朝着像侧移动来执行从无穷远到近距离的聚焦。
在实施例4中的透镜截面图中，前透镜组LF包括具有正折光力的透镜单元LP1和具有正折光力的透镜单元LP2。即，具有正折光力的透镜单元LP2布置在透镜单元LP1和透镜单元LN1之间。变焦透镜包括具有负折光力的透镜单元LN1以及后透镜组LR。后透镜组LR从物侧到像侧依次包括具有正折光力的透镜单元LR1、具有负折光力的透镜单元LR2、具有正折光力的透镜单元LR3、具有负折光力的透镜单元LN2、以及具有负折光力的透镜单元LN3。
根据实施例4的变焦透镜是八单元变焦透镜。在实施例4中，透镜单元LR1被配置为在变焦期间不移动，并且其它透镜单元被配置为在变焦期间移动。
关于透镜单元LR2的实线箭头LR2a和点线箭头LR2b分别是当变焦透镜聚焦在无穷远和近距离时用于校正伴随倍率变化的像平面变化的移动轨迹。另外，如箭头LR2c所指示的，通过将透镜单元LR2朝着物侧移动来执行从无穷远到近距离的聚焦。
关于透镜单元LN2的实线箭头LN2a和点线箭头LN2b分别是当变焦透镜聚焦在无穷远和近距离时用于校正伴随倍率变化的像平面变化的移动轨迹。另外，如箭头LN2c所指示的，通过将透镜单元LN2朝着像侧移动来执行从无穷远到近距离的聚焦。
接下来，参考图15描述根据本公开一个实施例的数码静态相机(图像拾取装置)，其使用根据本公开的每个实施例的变焦透镜作为图像拾取光学系统。
图像拾取装置包括相机主体10以及包括根据每个实施例的变焦透镜的图像拾取光学系统11。图像拾取元件12(光电转换元件)内置在相机主体10中，并且是CCD传感器、CMOS传感器或被配置为接收由图像拾取光学系统11形成的物体图像的其它此类元件。
接下来，分别示出与本公开的实施例1至7对应的数值数据集1至7。在每个数值数据集中，从物侧起的光学表面的次序由“i”表示。第i个光学表面(第i个表面)的曲率半径由“ri”表示，并且第i个表面和第(i+1)个表面之间的间隔由“di”表示。第i个表面和第(i+1)个表面之间的光学构件的材料相对于d线的折射率和阿贝数分别由“ndi”和“νdi”表示。材料的阿贝数“νd”由下式表示：νd＝(Nd-1)/(NF-NC)，其中Ng、NF、Nd和NC分别表示材料相对于g线(波长：435.8nm)、F线(波长：486.1nm)、d线(波长：587.6nm)和C线(波长：656.3nm)的折射率。
后焦距BF是以空气等效长度从最后一个透镜表面到近轴像平面的距离。变焦透镜的总长度是通过将后焦距BF的值与从第一透镜表面到最后一个透镜表面的长度相加而获得的长度。
固定在表面编号右侧的星号“*”表示非球面表面。此外，偏心率(eccentricity)由“k”表示。非球面系数由A4、A6、A8、A10和A12表示。在距光轴的高度为“h”的位置处相对于表面顶点在光轴方向上的位移由“x”表示。在这个时候，非球面形状由以下表达式表示。
x＝(h2/R)/[1+{1-(1+k)(h/R)2}1/2]+A4×h4+A6×h6+A8×h8+A10×h10+A12×h12
在这个表达式中，R表示近轴曲率半径。符号“e-x”表示“×10-x”。表1中示出了上面提到的条件表达式中的每个条件表达式与数值数据的每个集合中的参数之间的对应关系。
[数值数据1]
表面数据
非球面数据
第十三表面
K＝0.00000e+000 A4＝-1.02194e-006 A6＝1.17568e-009
A8＝3.55948e-013
第三十一表面
K＝-9.20301e-001 A4＝3.85280e-006 A6＝-4.23759e-009
A8＝2.33288e-011 A10＝-5.19248e-014
第三十二表面
K＝0.00000e+000 A4＝-7.12420e-007 A6＝-2.81460e-009
A8＝8.93827e-012 A10＝-2.50517e-014
各种数据
变焦透镜单元数据
[数值数据2]
表面数据
非球面数据
第十三表面
K＝0.00000e+000 A4＝-1.53384e-006 A6＝-6.47368e-011
A8＝1.02903e-012 A10＝1.95023e-014
第十四表面
K＝0.00000e+000 A4＝2.54451e-008 A6＝-2.08371e-009
A8＝6.96900e-012 A10＝6.62087e-015
第三十一表面
K＝-1.53025e+000 A4＝-3.08663e-006 A6＝1.48626e-008
A8＝-5.30224e-011 A10＝5.71026e-014
第三十二表面
K＝0.00000e+000 A4＝-4.22388e-006 A6＝9.26149e-009
A8＝-3.61802e-011 A10＝3.18024e-014
各种数据
变焦透镜单元数据
[数值数据3]
表面数据
非球面数据
第二十八表面
K＝0.00000e+000 A4＝5.18853e-006 A6＝-7.31532e-009
A8＝9.88642e-012 A10＝-9.60351e-015
第二十九表面
K＝0.00000e+000 A4＝4.82149e-006 A6＝4.51882e-010
A8＝1.78331e-011 A10＝-2.21788e-014
第三十二表面
K＝-1.12051e+000 A4＝1.07692e-005 A6＝1.38612e-008
A8＝4.46577e-012 A10＝-5.05179e-015
第三十三表面
K＝0.00000e+000 A4＝1.09708e-005 A6＝-3.53804e-011
A8＝1.27312e-011 A10＝-2.70651e-014
各种数据
变焦透镜单元数据
[数值数据4]
表面数据
非球面数据
第十四表面
K＝0.00000e+000 A4＝-2.70392e-006 A6＝5.64875e-010
A8＝3.12298e-012 A10＝-1.53401e-014
第十五表面
K＝0.00000e+000 A4＝-1.08720e-006 A6＝5.29694e-010
A8＝-1.95272e-013 A10＝-1.14169e-014
第三十二表面
K＝-1.01793e+000 A4＝-6.59724e-006 A6＝5.55822e-008
A8＝-1.95516e-010 A10＝2.56079e-013
第三十三表面
K＝0.00000e+000 A4＝-7.31259e-006 A6＝4.38949e-008
A8＝-1.39962e-010 A10＝1.60264e-013
各种数据
变焦透镜单元数据
[数值数据5]
表面数据
非球面数据
第二十五表面
K＝0.00000e+000 A4＝-4.96331e-006 A6＝-6.79898e-009
A8＝6.89175e-013 A10＝-1.69107e-014
第二十六表面
K＝0.00000e+000 A4＝6.32053e-006 A6＝-5.35102e-009
A8＝9.97561e-012 A10＝-5.18592e-015
第三十三表面
K＝-6.95822e-001 A4＝2.64840e-006 A6＝-3.73518e-009
A8＝2.19530e-011 A10＝-9.36425e-014
第三十四表面
K＝0.00000e+000 A4＝-7.49418e-006 A6＝2.68983e-009
A8＝-6.11648e-012 A10＝-2.13251e-014
各种数据
变焦透镜单元数据
[数值数据6]
表面数据
非球面数据
第十三表面
K＝0.00000e+000 A4＝-2.82386e-006 A6＝5.45386e-010
A8＝2.61241e-013
第三十一表面
K＝-6.85718e-001 A4＝1.18463e-005 A6＝-4.36599e-008
A8＝1.96981e-010 A10＝-3.56383e-013
第三十二表面
K＝0.00000e+000 A4＝4.87876e-006 A6＝-3.64063e-008
A8＝1.22101e-010 A10＝-1.89877e-013
各种数据
变焦透镜单元数据
[数值数据7]
表面数据
非球面数据
第三十二表面
K＝1.52417e+000 A4＝-1.16506e-005 A6＝2.03132e-008
A8＝1.48328e-010 A10＝-1.42916e-013
第三十三表面
K＝0.00000e+000 A4＝-2.24227e-005 A6＝1.64688e-008
A8＝6.39811e-011 A10＝-1.79580e-013
各种数据
变焦透镜单元数据
表1
表2
条件表达式6 条件表达式7 条件表达式8 条件表达式9
实施例1 -0.377 0.185 -2.322 0.273
实施例2 -0.287 0.183 -2.888 0.167
实施例3 -0.388 0.180 -1.758 0.100
实施例4 -0.273 0.277 -2.554 0.285
实施例5 -0.372 0.132 -3.907 0.241
实施例6 -0.431 0.180 -2.201 0.246
实施例7 -0.466 0.180 -3.746 0.222
虽然已经参考示例性实施例描述了本公开，但是应当理解的是，本公开不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应当被赋予最广泛的解释，以涵盖所有这种修改以及等同的结构和功能。

Claims (16)

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
后透镜组，
其中每对相邻透镜单元之间的间隔在变焦期间改变，
其中后透镜组包括：
物侧透镜单元，具有正折光力，所述物侧透镜单元在后透镜组中布置成最靠近物侧；
后侧透镜单元，具有负折光力，所述后侧透镜单元在变焦透镜中布置成最靠近像侧；以及
中间透镜单元，具有负折光力，所述中间透镜单元布置成与后侧透镜单元相邻并在后侧透镜单元的物侧，
其中，第一透镜单元、中间透镜单元和后侧透镜单元被配置为在从广角端到望远端变焦期间朝着物侧移动，
其中满足以下条件表达式：
0.50<fn2/fn1<1.70；
1.01<mn2/mn3<1.80；以及
-0.01<mr1/mp1<0.30，
其中fn1表示第二透镜单元的焦距，fn2表示中间透镜单元的焦距，mn2表示在从广角端到望远端变焦期间中间透镜单元的移动量，mn3表示在从广角端到望远端变焦期间后侧透镜单元的移动量，mr1表示在从广角端到望远端变焦期间物侧透镜单元的移动量，并且mp1表示在从广角端到望远端变焦期间第一透镜单元的移动量。
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：
0.15<mp1/ft<0.40，
其中ft表示变焦透镜在望远端处的焦距。
3.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：
0.50<skt/skw<4.00，
其中skw表示广角端处的后焦距，以及skt表示望远端处的后焦距。
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：
-0.60<fn1/ft<-0.20，
其中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，其中满足以下条件表达式：
0.10<skw/fw<0.42，
其中skw表示广角端处的后焦距，以及fw表示变焦透镜在广角端处的焦距。
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：
-5.00<βLN1t<-1.00，
其中βLN1t表示第二透镜单元在望远端处的横向倍率。
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：
0.05<fn3/fn2<0.40，
其中fn3表示后侧透镜单元的焦距。
8.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中中间透镜单元被配置为在聚焦期间移动。
9.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物侧透镜单元、具有负折光力的透镜单元、具有正折光力的透镜单元、中间透镜单元和后侧透镜单元。
10.根据权利要求9所述的变焦透镜，其中第四透镜单元被配置为在从无穷远到近距离聚焦期间朝着物侧移动，并且中间透镜单元被配置为在从无穷远到近距离聚焦期间朝着像侧移动。
11.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物侧透镜单元、具有正折光力的透镜单元、中间透镜单元和后侧透镜单元。
12.根据权利要求11所述的变焦透镜，其中中间透镜单元被配置为在从无穷远到近距离聚焦期间朝着像侧移动。
13.根据权利要求1所述的变焦透镜，还包括具有正折光力的透镜单元，该透镜单元布置在第一透镜单元和第二透镜单元之间。
14.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中第一透镜单元在变焦透镜中布置成最靠近物侧。
15.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中后透镜组布置成与第二透镜单元相邻并在第二透镜单元的像侧，并且包括孔径光阑。
16.一种图像拾取装置，其特征在于，包括：
根据权利要求1至15中任一项所述的变焦透镜；以及
图像拾取元件，被配置为接收由变焦透镜形成的图像。
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