CN111751965B - 变焦透镜和具有变焦透镜的成像装置 - Google Patents

变焦透镜和具有变焦透镜的成像装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111751965B
CN111751965B CN202010212447.0A CN202010212447A CN111751965B CN 111751965 B CN111751965 B CN 111751965B CN 202010212447 A CN202010212447 A CN 202010212447A CN 111751965 B CN111751965 B CN 111751965B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
negative
zoom lens
lens unit
zoom
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010212447.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111751965A (zh
Inventor
斋藤慎一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2019227718A external-priority patent/JP7443046B2/ja
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Publication of CN111751965A publication Critical patent/CN111751965A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111751965B publication Critical patent/CN111751965B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • G02B15/1445—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being negative
    • G02B15/144513—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being negative arranged --++
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/16—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
    • G02B15/177—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a negative front lens or group of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/009—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras having zoom function
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • G02B15/1445—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being negative
    • G02B15/144515—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being negative arranged -+++
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/16—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
    • G02B15/20—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having an additional movable lens or lens group for varying the objective focal length
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/69—Control of means for changing angle of the field of view, e.g. optical zoom objectives or electronic zooming

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

公开了变焦透镜和具有变焦透镜的成像装置。变焦透镜从物侧到像侧依次包括具有负折光力的第一透镜单元和包括至少一个透镜单元的总体上具有正折光力的后组。在从广角端到望远端的变焦期间，相邻透镜单元之间的距离改变。第一透镜单元包括至少三个单个负透镜，并且预定条件被满足。

Description

变焦透镜和具有变焦透镜的成像装置
技术领域
本发明一般而言涉及变焦透镜和具有变焦透镜的成像装置(图像拾取装置)，尤其涉及适于诸如数码相机、摄像机、监控相机和车载相机之类的成像装置的变焦透镜。
背景技术
诸如数码相机和摄像机之类的成像装置最近已经使用了诸如CCD传感器和CMOS传感器之类的固态图像传感器的增大的像素数量，并且要求用于成像装置的变焦透镜具有高光学性能。
日本专利特许公开第(“JP”)2017-68114号公开了一种鱼眼变焦透镜，其可以在确保最短焦距状态下的后焦距的同时以预定的变倍比获得良好的光学性能。
让超广角透镜成为具有其中将具有负折光力的透镜单元部署在物侧并将具有正折光力的透镜单元部署在像侧的配置的逆焦类型是有效的，但是在这种情况下，有必要适当地校正横向色差和像面弯曲。因此，对于超广角透镜而言，部署在物侧的具有负折光力的透镜单元的配置是重要的。为了使透镜紧凑且轻量化，重要的是适当地设置每个透镜单元的光学布置、折光力、色散特性等。
发明内容
本发明提供了具有宽视角、小尺寸和高光学性能的变焦透镜和成像装置。
根据本发明的一个方面的变焦透镜从物侧到像侧依次包括具有负折光力的第一透镜单元和包括至少一个透镜单元的总体上具有正折光力的后组。在从广角端到望远端的变焦期间，相邻透镜单元之间的距离改变。第一透镜单元包括至少三个单个负透镜。以下条件表达式被满足：
1.93<|f1|/fw<6.50
0.10<fG1N/f1<2.00
其中f1是第一透镜单元的焦距，fw是变焦透镜在广角端处的焦距，fG1N是第一透镜单元中的最靠近物侧的负透镜G1N的焦距。
包括上述变焦透镜的成像装置也构成本发明的另一方面。
通过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是根据第一实施例的变焦透镜在广角端、中间变焦位置和望远端处的透镜截面图。
图2A是根据第一实施例的变焦透镜在广角端处的像差图。
图2B是根据第一实施例的变焦透镜在中间变焦位置处的像差图。
图2C是根据第一实施例的变焦透镜在望远端处的像差图。
图3是根据第二实施例的变焦透镜在广角端、中间变焦位置和望远端处的截面图。
图4A是根据第二实施例的变焦透镜在广角端处的像差图。
图4B是根据第二实施例的变焦透镜在中间变焦位置处的像差图。
图4C是根据第二实施例的变焦透镜在望远端处的像差图。
图5是根据第三实施例的变焦透镜在广角端、在中间变焦位置和望远端处的截面图。
图6A是根据第三实施例的变焦透镜在广角端处的像差图。
图6B是根据第三实施例的变焦透镜在中间变焦位置处的像差图。
图6C是根据第三实施例的变焦透镜在望远端处的像差图。
图7是包括根据各实施例的变焦透镜的成像装置的示意图。
具体实施方式
现在参考附图，将给出根据本发明的实施例的详细描述。
根据每个实施例的变焦透镜从物侧到像侧依次包括具有负折光力(光焦度＝焦距的倒数)的第一透镜单元L1和具有总体上正折光力的后组LR，后组LR包括至少一个透镜单元。另外，在根据每个实施例的变焦透镜中，在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元L1与后组LR之间的距离(或相邻透镜单元之间的间隔)改变。
图1是当无限远处的物体被聚焦时根据本发明的第一实施例的变焦透镜1a在广角端(短焦距端)、居中或中间变焦位置以及望远端(长焦距端)处的透镜截面图。图2A、图2B和图2C分别是当无限远处的物体被聚焦时变焦透镜1a在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图。变焦透镜1a是具有约1.85的变焦比和约4.1的孔径比的变焦透镜。
图3是当无限远处的物体被聚焦时根据本发明的第二实施例的变焦透镜1b在广角端、中间变焦位置和望远端处的截面图。图4A、图4B和图4C分别是当无限远处的物体被聚焦时变焦透镜1b在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图。变焦透镜1b是具有约1.86的变焦比和约4.1的孔径比的变焦透镜。
图5是当无限远处的物体被聚焦时根据本发明的第三实施例的变焦透镜1c在广角端、中间变焦位置和望远端处的截面图。图6A、图6B和图6C分别是当无限远处的物体被聚焦时变焦透镜1c在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图。变焦透镜1c是具有1.84的变焦比和约4.1的孔径比的变焦透镜。
根据每个实施例的变焦透镜(光学系统)1a至1c是用于诸如数码相机、摄像机、监控相机和车载相机之类的成像装置的成像透镜系统。在图1、图3和图5中，左侧是物侧(前方)，右侧是像侧(后方)。
在根据第一和第三实施例的变焦透镜1a和1c中，在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元L1沿着朝像侧凸出的轨迹移动。在变焦透镜1a和1c中，在望远端处的第一透镜单元L1和第二透镜单元L2之间的距离小于在广角端处的该距离。
在根据第二实施例的变焦透镜1b中，在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元L1沿着朝像侧凸出的轨迹移动。在变焦透镜1b中，在望远端处的第一透镜单元L1和第二透镜单元L2之间的距离小于在广角端处的该距离，并且在望远端处的第二透镜单元L2和第三透镜单元L3之间的距离宽于在广角端处的该距离。
在根据第一和第三实施例的变焦透镜1a和1c中，L1是具有负折光力(光焦度＝焦距的倒数)的第一透镜单元，L2是具有正折光力的第二透镜单元，并且L3是具有正折光力的第三透镜单元。后组LR从物侧到像侧依次包括第二透镜单元L2和第三透镜单元L3。在从广角端到望远端的变焦期间，第二透镜单元L2和第三透镜单元L3之间的距离改变。
在第二实施例中，L1是具有负折光力的第一透镜单元，L2是具有负折光力的第二透镜单元，L3是具有正折光力的第三透镜单元，并且L4是具有正折光力的第四透镜单元。后组LR从物侧到像侧依次包括第二透镜单元L2、第三透镜单元L3和第四透镜单元L4。在从广角端到望远端的变焦期间，第二透镜单元L2和第三透镜单元L3之间的距离以及第三透镜单元L3和第四透镜单元L4之间的距离均改变。
SP是用于确定(限制)具有开放F数(Fno)的光束的光圈(孔径光阑)。FP是切断不需要的光的耀斑截止光阑。当变焦透镜用作数码相机或摄像机的成像光学系统时，像面IP与固态图像传感器(光电转换元件)(诸如CCD传感器或CMOS传感器)对应。当变焦透镜用作基于胶片的相机的成像光学系统时，像面IP与胶片面对应。图1、图3和图5中的箭头示出了在从广角端到望远端的变焦(变倍)期间相应透镜单元的移动轨迹。
根据第一和第三实施例的变焦透镜1a和1c通过沿着光轴OA移动第二透镜单元L2中的最靠近像的胶合透镜LF来执行聚焦。在从无限远处的物体到近距离处的物体聚焦期间，变焦透镜1a和1c(朝着像侧)缩回。根据第二实施例的变焦透镜1b通过使第二透镜单元L2沿着光轴OA移动来执行聚焦。在从无限远处的物体到近距离处的物体聚焦期间，变焦透镜1b(朝着物侧)突出。
在每个像差图中，Fno是F数，ω是半视角(度)并且是基于射线迹线值的视角。在球面像差图中，实线是d线(波长587.56nm)，而交替的长短虚线是g线(波长435.8nm)。在像散中，实线和点线是在d线处的弧矢像面和子午像面。对于d线示出了畸变。在倍率色差图中，交替的长短虚线是g线。在每个实施例中，当用于变倍的透镜单元机械地位于光轴上的可移动范围的两端时，广角端和望远端是指变焦位置。
在根据每个实施例的变焦透镜中，根据第一至第三实施例的投影系统采用等立体角投影系统(Y＝2·f·sin(θ/2))。在根据每个实施例的鱼眼透镜中，投影方法不限于等立体角投影，并且可以使用其他投影方法。
根据各实施例的变焦透镜1a至1c从物侧到像侧依次包括具有负折光力的第一透镜单元L1和包括至少一个透镜单元并总体上具有正折光力的后透镜单元LR。在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元L1和后组LR之间的距离(相邻透镜单元之间的距离)改变。另外，在望远端处的总光学长度(在根据每个实施例的每个变焦透镜1a至1c中从最靠近物侧的透镜表面到像面的长度)短于在广角端处的总光学长度。换句话说，在望远端处的变焦透镜的从最靠近物侧的透镜表面到像面的光轴上的距离短于在广角端处的变焦透镜的从最靠近物侧的透镜表面到像面的光轴上的距离。另外，第一透镜单元L1具有至少三个负透镜(至少三个负透镜可以连续部署)。以下条件表达式(1)和(2)被满足，其中f1是第一透镜单元的焦距，fw是变焦透镜在广角端处的焦距，fG1N是第一透镜单元中最靠近物侧的负透镜G1N的焦距：
1.93<|f1|/fw<6.50 (1)
0.10<fG1N/f1<2.00 (2)。
随着透镜的总长度变小并且整个光学系统的尺寸减小，各种像差─特别是色差(诸如横向色差)─增大，并且光学性能趋于降低。具体而言，在被设计为减小透镜的总长度的逆焦型光学系统中，具有负折光力的前单元(第一透镜单元L1)可能变大，并且具有适当的前单元配置和适当的折光力布置是重要的。
条件表达式(1)是其中第一透镜单元L1的焦距f1由变焦透镜在广角端处的焦距fw定义的条件表达式，并且是为了在抑制畸变的同时校正横向色差和像面弯曲。高于条件表达式(1)中的上限的值有利于像差校正，但是难以同时实现广角和小尺寸，从而造成前透镜的直径更大并且光学系统更大。另一方面，当该值低于条件表达式(1)中的下限时，第一透镜单元L1的折光力变强，离轴彗形像差的像高改变变大，并且难以校正像面弯曲和像散。
条件表达式(2)是其中第一透镜单元L1中最靠近物侧的负透镜G1N的焦距fG1N由第一透镜单元L1的焦距f1定义的条件表达式。高于条件表达式(2)中的上限的值有利于校正横向色差，但是造成前透镜的直径更大。另一方面，当该值低于条件表达式(2)中的下限时，变得难以校正像面弯曲和畸变，这会增大透镜的数量和透镜的总长度。
在各实施例的变焦透镜1a至1c中，适当地设置每个元件以满足条件表达式(1)和(2)。这种配置可以提供具有经良好校正的像差(诸如色差)的紧凑变焦透镜(光学系统)。
每个实施例可以如以下条件表达式(1a)和(2a)中那样设置条件表达式(1)和(2)的数值范围。
1.94<|f1|/fw<6.00 (1a)
0.50<fG1N/f1<1.80 (2a)
满足条件表达式(1a)可以促进由于更宽的角而引起的像差的校正。满足条件表达式(2a)可以促进横向色差和畸变两者的校正。
每个实施例可以如以下条件表达式(1b)和(2b)中那样设置条件表达式(1a)和(2a)的数值范围。
1.95<|f1|/fw<5.40 (1b)
0.55<fG1N/f1<1.70 (2b)
通过这样正确设置单元配置并同时满足条件表达式(1)和(2)，可以实现在从广角端到望远端的整个变焦范围内具有良好光学性能的变焦透镜，并且广角端处的超广角范围具有超过100°的视角。
每个实施例可以满足以下条件表达式(3)至(8)中的至少一个。现在假设ndLN是后组LR中包括的负透镜当中最靠近像侧的负透镜LN的折射率。负透镜LN可以是后组LR中最靠近像的透镜。TDw和TDt分别是在广角端和望远端处的变焦透镜的从最靠近物侧的透镜表面(透镜表面的顶点)到最靠近像的透镜表面的光轴上的长度(总透镜长度)。Skw是当无限远处的物体被聚焦(无限远的物距被聚焦)时在广角端处的变焦透镜的从最靠近像侧的透镜表面到像面的距离(空气换算的后焦距)。第一透镜单元L1具有与负透镜G1N的像侧相邻布置的负透镜G2N，并且fG2N是负透镜G2N的焦距。fRw是当无限远处的物体被聚焦时在广角端处的后组LR的焦距。βRw是当无限远处的物体被聚焦时在广角端处的后组LR的横向倍率。
1.80<ndLN<2.20 (3)
0.5<TDt/TDw<0.9 (4)
0.5<SKw/fw<2.0 (5)
0.5<fG1N/fG2N<1.0 (6)
-2.5<f1/fRw<-0.3 (7)
-0.7<βRw<-0.1 (8)
条件表达式(3)定义了后组LR中的负透镜当中最靠近像侧的负透镜LN的折射率。由于玻璃的特性，随着折射率的增大，阿贝数减小，从而造成对横向色差的校正不足。因此，如果要抑制期望的色差，那么必须减小折光力并且可能增大透镜的总长度。在逆焦型透镜中，当减少部件数量并且减小尺寸时，Petzval和趋于为负值，像面可能落到过度曝光侧，并且像散差可能增大。因此，重要的是优化负透镜的折射率并令人满意地校正像面弯曲和像散。
当该值高于条件表达式(3)中的上限时，对于校正像面是有利的，但是难以校正畸变和横向色差二者。另一方面，当该值低于条件表达式(3)中的下限时，有必要削弱负透镜的折光力以便校正像面弯曲，因此后焦距会不利地增大。
条件表达式(4)是其中在望远端处的总透镜长度TDt由在广角端处的总透镜长度TDw定义的条件表达式，并且定义了优化变焦透镜的尺寸的条件和变倍分布，并适当地校正像面弯曲的变焦波动。当该值高于条件表达式(4)中的上限时，整个光学系统的尺寸增大，并且在弧矢方向上的离轴像差和彗形耀斑的校正变得不正确。另一方面，当该值低于条件表达式(4)中的下限时，在广角端处的透镜的总长度增大并且前透镜的直径会不利地增大。
条件表达式(5)是通过变焦透镜的焦距fw定义在广角端处的后焦距SKw的表达式，并且定义了所谓的逆向比。当该值高于条件表达式(5)中的上限时，后焦距变长，变得难以校正畸变和像面弯曲，并且透镜的数量增大。另一方面，当该值低于条件表达式(5)的下限时，后焦距变短，并且快门构件等的布置变得困难。
条件表达式(6)是定义负透镜G1N和G2N的折光力分布的条件表达式。为了提供具有更宽角度的更小变焦透镜，从物侧起依次布置两个负透镜并定义折光力分布。当该值高于条件表达式(6)中的上限时，最靠近物侧的负透镜G1N的折光力变弱，这造成前透镜的更大直径。另一方面，当该值低于条件表达式(6)中的下限时，最靠近物侧的负透镜G1N的折光力变强，这对于小型化是有利的，但是变得难以校正像面弯曲和像散。
条件表达式(7)是其中具有负折光力的第一透镜单元L1的焦距f1由具有正折光力的后组LR的在广角端处的焦距fRw定义的条件表达式。当该值高于条件表达式(7)中的上限时，第一透镜单元L1的负折光力强，边缘射线的发散变大，并且变得难以校正后组LR中的球面像差和彗形像差。另一方面，当该值低于条件表达式(7)中的下限时，后组LR的正折光力变强，后组的会聚变大，并且变得难以抑制横向色差和纵向色差的二次光谱。
条件表达式(8)定义了后组在广角端处的横向倍率，以及用于抑制变焦期间的像面弯曲的改变的条件。高于条件表达式(8)中的上限的值对于校正畸变和横向色差是有利的，但是变得难以减小透镜在广角端处的总长度，因此第一透镜单元L1必须部署得更远离光阑SP，并且第一透镜单元L1的光束的高度和直径增大。另一方面，当该值低于条件表达式(8)中的下限时，后组LR的正折光力和后组的会聚增大，并且变得难以抑制由变焦波动造成的横向和纵向色差的二次光谱。
成像装置10具有图像传感器12，该图像传感器12接收在广角端处由根据每个实施例的变焦透镜1a至1c形成的图像，如后所述。其中ωw是当无限远处的物体被聚焦时在广角端处的半视角(度)，以下条件表达式(9)可以被满足。条件表达式(9)中的半视角是当图像圆的最外圆周被设置为最大像高时的半视角。图像圆的最外圆周是当经由根据每个实施例的变焦透镜将均匀的光源投影到像面上时光量为像面上中心位置处的光量的10％的位置。
80<ωw<100 (9)
当该值高于条件表达式(9)中的上限并且最大半视角增大时，在每个视角处的图像压缩增大，并且变得难以获得足够的分辨力。另一方面，当该值低于条件表达式(9)中的下限时，无法获得鱼眼透镜或超广角变焦透镜所需的视角。
每个实施例可以如以下条件表达式(3a)至(9a)那样设置条件表达式(3)至(9)的数值范围。
1.83<ndLN<2.15 (3a)
0.70<TDt/TDw<0.85 (4a)
0.8<SKw/fw<1.7 (5a)
0.55<fG1N/fG2N<0.80 (6a)
-2.3<f1/fRw<-0.4 (7a)
-0.60<βRw<-0.12 (8a)
85<ωw<95 (9a)
每个实施例可以如以下条件表达式(3b)至(9b)那样设置条件表达式(3a)至(9a)的数值范围。
1.85<ndLN<2.10 (3b)
0.73<TDt/TDw<0.80 (4b)
1.2<SKw/fw<1.7 (5b)
0.6<fG1N/fG2N<0.7 (6b)
-2.1<f1/fRw<-0.5 (7b)
-0.40<βRw<-0.15 (8b)
88<ωw<92 (9b)
在根据每个实施例的变焦透镜中，第一透镜单元L1中包括的负透镜中的至少一个可以具有双凹形状。在确保预定的折光力的同时，具有弯月形状的透镜具有会被实现为单个透镜的折光力的限制，并且难以维持该形状。因此，通过形成双凹形状，可以使折光力更高。这种配置可以减少构成第一透镜单元L1的透镜的数量或抑制第一透镜单元L1的(在光轴上或在有效直径附近)厚度。为了以变焦透镜的更宽视角减小前透镜的直径(最靠近物侧的透镜的直径)，这个双凹负透镜可以是从物侧算起的第二及后续透镜中的负透镜。
在根据每个实施例的变焦透镜中，在第一透镜单元L1中的相邻透镜之间的距离当中，负透镜G1N(最靠近物侧部署的负透镜)和负透镜G2N(与像侧上的负透镜G1N相邻)之间的距离可以是最宽的。由此，可以将变焦透镜制成宽视角且紧凑的。
在根据每个实施例的变焦透镜中，负透镜G1N的透镜表面(物侧透镜表面和像侧透镜表面)可以具有弯月形，该弯月形具有朝着物侧凸出的球形表面。由此，容易制造具有所需光学性能的变焦透镜。为了容易制造，第一透镜单元L1中包括的所有透镜都可以是球面透镜。
在根据每个实施例的变焦透镜中，负透镜G1N(最靠近物侧布置的负透镜)对于d线的折射率可以大于负透镜G2N(在像侧与负透镜G1N相邻部署的负透镜)对于d线的折射率。在广角透镜中，离轴射线散布到光圈的物侧。为了在维持预定视角的同时减小透镜直径，增大最靠近物侧的负透镜的折光力是有效的。因此，负透镜G1N的更高折光力可以实现宽视角和紧凑的整体系统两者。对于更宽的视角，这种配置可以使整个系统更小，同时抑制将在透镜G1N中生成的各种像差(诸如像面弯曲和像散)。
现在将给出与第一至第三实施例对应的数值示例1至3的描述。每个示例可以通过适当地设置每个透镜单元的配置、材料选择以及折光力布置来获得具有高成像性能的变焦透镜。在每个数值示例中，ri是从物侧起依次的第i个表面的曲率半径，di是从物侧起依次在第i个表面和第(i+1)个表面之间的透镜厚度与空气间隙之和，并且ndi和νdi是从物侧起依次第i个光学元件的材料的折射率和阿贝数。表1示出了以上条件表达式与第一至第三实施例之间的关系。f是焦距，Fno是F数，ω是半视角(度)并且通过射线追踪指示视角。
(数值示例1)
单位：mm
表面数据
Figure BDA0002423282740000121
各种数据
Figure BDA0002423282740000131
变焦透镜单元数据
Figure BDA0002423282740000132
(数值示例2)
单位：mm
表面数据
Figure BDA0002423282740000133
Figure BDA0002423282740000141
各种数据
Figure BDA0002423282740000142
变焦透镜单元数据
Figure BDA0002423282740000143
(数值示例3)
单元：mm
表面数据
Figure BDA0002423282740000151
各种数据
Figure BDA0002423282740000152
Figure BDA0002423282740000161
变焦透镜单元数据
Figure BDA0002423282740000162
表1
Figure BDA0002423282740000163
现在参考图7，将描述使用根据每个实施例的用于成像光学系统的变焦透镜的说明性数码相机(成像装置10)。图7是包括根据每个实施例的变焦透镜的成像装置10的示意图。
在图7中，附图标记13表示相机主体，附图标记11表示包括第一至第三实施例中所述的变焦透镜1a至1c中的任一个的成像光学系统。附图标记12表示固态图像传感器(光电转换设备)，诸如CCD传感器和CMOS传感器，其接收由成像光学系统11形成的光学图像并执行光电转换。相机主体13可以是具有快速转向镜的所谓单透镜反光相机，或者是不具有快速转向镜的所谓无镜相机。根据这些实施例的变焦透镜1a至1c可以用作用于投影装置(投影仪)的投影光学系统。
每个实施例可以实现具有宽视角、紧凑的整体透镜系统和高光学性能以及各种经良好校正的像差(诸如球面像差、彗形像差和像面弯曲)的变焦透镜。由此，每个实施例可以提供具有宽视角和高光学性能的紧凑型变焦透镜，以及具有该变焦透镜的成像装置。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解的是，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应被赋予最宽泛的解释，以涵盖所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (19)

1.一种变焦透镜，从物侧到像侧依次包括具有负折光力的第一透镜单元和包括至少一个透镜单元的总体上具有正折光力的后组，
其中，在从广角端到望远端的变焦期间，相邻透镜单元之间的距离改变，
其中，第一透镜单元包括至少三个单个负透镜，并且
其中，以下条件表达式被满足：
1.93<|f1|/fw<6.50
0.10<fG1N/f1<2.00
1.80<ndLN<2.20
其中f1是第一透镜单元的焦距，fw是变焦透镜在广角端处的焦距，fG1N是第一透镜单元中的最靠近物侧的负透镜G1N的焦距，ndLN是后组中包括的负透镜当中最靠近像侧部署的负透镜LN的折射率。
2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，在望远端处的变焦透镜的从最靠近物侧的透镜表面到像面的光轴上的距离比在广角端处的变焦透镜的从最靠近物侧的透镜表面到像面的光轴上的距离短。
3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，后组从物侧到像侧依次包括具有正折光力的第二透镜单元和具有正折光力的第三透镜单元。
4.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，后组从物侧到像侧依次包括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和具有正折光力的第四透镜单元。
5.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，负透镜LN在后组中被部署得最靠近像侧。
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：
0.5<TDt/TDw<0.9
其中TDw和TDt是在广角端和望远端处的变焦透镜的从最靠近物侧的透镜表面到最靠近像侧的透镜表面的光轴上的长度。
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：
0.5<SKw/fw<2.0
其中Skw是当无限远处的物体被聚焦时在广角端处的变焦透镜的从最靠近像侧的透镜表面到像面的距离。
8.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，第一透镜单元包括与负透镜G1N的像侧相邻部署的负透镜G2N，并且
其中，以下条件表达式被满足：
0.5<fG1N/fG2N<1.0
其中fG2N是负透镜G2N的焦距。
9.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，第一透镜单元包括从物侧到像侧连续部署的所述至少三个负透镜。
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：
-2.5<f1/fRw<-0.3
其中fRw是当无限远处的物体被聚焦时在广角端处的后组的焦距。
11.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：
-0.7<βRw<-0.1
其中βRw是当无限远处的物体被聚焦时在广角端处的后组的横向倍率。
12.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，包括在第一透镜单元中的负透镜中的至少一个负透镜具有双凹形状。
13.根据权利要求12所述的变焦透镜，其中，包括在第一透镜单元中的负透镜当中从物侧算起的第二和后续负透镜中的至少一个负透镜具有双凹形状。
14.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，第一透镜单元包括与负透镜G1N的像侧相邻部署的负透镜G2N，并且
其中，在第一透镜单元中相邻透镜之间的距离当中，负透镜G1N和负透镜G2N之间的距离是最宽的。
15.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，负透镜G1N具有向物侧凸出的弯月形状，在该负透镜G1N中物侧透镜表面和像侧透镜表面均是球形的。
16.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，包括在第一透镜单元中的所有透镜都是球面透镜。
17.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，第一透镜单元包括与负透镜G1N的像侧相邻部署的负透镜G2N，并且
其中，负透镜G1N的折射率大于负透镜G2N的折射率。
18.一种变焦透镜，从物侧到像侧依次包括具有负折光力的第一透镜单元和包括至少一个透镜单元的总体上具有正折光力的后组，
其中，在从广角端到望远端的变焦期间，相邻透镜单元之间的距离改变，
其中，第一透镜单元包括至少三个单个负透镜，并且
其中，以下条件表达式被满足：
1.93<|f1|/fw<6.50
0.10<fG1N/f1<2.00
80<ωw<100
其中f1是第一透镜单元的焦距，fw是变焦透镜在广角端处的焦距，fG1N是第一透镜单元中的最靠近物侧的负透镜G1N的焦距，ωw(度)是当无限远处的物体被聚焦时在广角端处的半视角。
19.一种成像装置，包括：
根据权利要求1至18中的任一项所述的变焦透镜；以及
图像传感器，被配置成接收由变焦透镜形成的图像。
CN202010212447.0A 2019-03-29 2020-03-24 变焦透镜和具有变焦透镜的成像装置 Active CN111751965B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019066984 2019-03-29
JP2019-066984 2019-03-29
JP2019-227718 2019-12-17
JP2019227718A JP7443046B2 (ja) 2019-03-29 2019-12-17 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111751965A CN111751965A (zh) 2020-10-09
CN111751965B true CN111751965B (zh) 2022-07-26

Family

ID=72605525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010212447.0A Active CN111751965B (zh) 2019-03-29 2020-03-24 变焦透镜和具有变焦透镜的成像装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11480776B2 (zh)
CN (1) CN111751965B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7387398B2 (ja) 2019-11-14 2023-11-28 キヤノン株式会社 コンバーターレンズ、交換レンズ、及び撮像装置
JP2022087548A (ja) * 2020-12-01 2022-06-13 キヤノン株式会社 ズームレンズおよびそれを有する撮像装置
JP2022088182A (ja) * 2020-12-02 2022-06-14 キヤノン株式会社 ズームレンズおよびそれを有するレンズ装置および撮像装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104423023A (zh) * 2013-08-22 2015-03-18 佳能株式会社 变焦透镜和包含变焦透镜的图像拾取设备

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6153310B2 (ja) 2012-10-30 2017-06-28 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
US9529181B2 (en) * 2013-10-10 2016-12-27 Nittoh Kogaku K.K. Zoom lens system and imaging apparatus
JP6623651B2 (ja) 2015-09-30 2019-12-25 株式会社ニコン 魚眼ズームレンズ及び光学機器
JP2018097134A (ja) 2016-12-13 2018-06-21 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP6615159B2 (ja) 2017-08-07 2019-12-04 キヤノン株式会社 光学系及びそれを有する撮像装置
JP6615160B2 (ja) 2017-08-07 2019-12-04 キヤノン株式会社 光学系及びそれを有する撮像装置
US11150467B2 (en) 2018-10-01 2021-10-19 Canon Kabushiki Kaisha Optical system and image pickup apparatus including the same consisting of two lens units of −+ refractive powers having seven lenses of −−++−+− refractive powers or eighth lenses of −−++−+−+ refractive powers

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104423023A (zh) * 2013-08-22 2015-03-18 佳能株式会社 变焦透镜和包含变焦透镜的图像拾取设备

Also Published As

Publication number Publication date
US20200310088A1 (en) 2020-10-01
US11480776B2 (en) 2022-10-25
CN111751965A (zh) 2020-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8189269B2 (en) Zoom optical system, optical apparatus equipped therewith and method for manufacturing the zoom optical system
JP5207761B2 (ja) 光学系及びそれを有する光学機器
US9684155B2 (en) Optical system and image pickup apparatus including the same
CN108398773B (zh) 变焦透镜和具有变焦透镜的图像拾取装置
US10670834B2 (en) Zoom lens and image pickup apparatus
US11016274B2 (en) Fixed focal length lens and image pickup apparatus
CN108227159B (zh) 光学系统、光学装置和图像拾取装置
US20140055659A1 (en) Zoom lens and image pickup apparatus
CN108983404B (zh) 变焦透镜和包括变焦透镜的图像拾取装置
CN110244439B (zh) 变焦透镜和图像拾取装置
US11435566B2 (en) Zoom lens and image pickup apparatus
US10379319B2 (en) Zoom lens, optical apparatus, and method for manufacturing zoom lens
CN111751965B (zh) 变焦透镜和具有变焦透镜的成像装置
US11703661B2 (en) Optical system and optical apparatus
US8248703B2 (en) Zoom lens and optical apparatus having the zoom lens
JP4902179B2 (ja) ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP5858761B2 (ja) ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
US20230061917A1 (en) Optical system and image capturing apparatus including the same
CN109782417A (zh) 光学系统和成像装置
CN115220180A (zh) 光学系统和具有光学系统的图像拾取装置
US11067779B2 (en) Zoom lens and image pickup apparatus including the same
EP3343261B1 (en) Image pickup optical system, image pickup apparatus having the image pickup optical system, lens apparatus having the image pickup optical system, and image pickup system having the image pickup optical system
JP7443046B2 (ja) ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
CN111610619B (zh) 变焦透镜和摄像装置
CN111983792B (zh) 变焦透镜和包括该变焦透镜的成像装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant