CN112444958A - 变焦镜头、镜头设备和摄像设备 - Google Patents

变焦镜头、镜头设备和摄像设备 Download PDF

Info

Publication number
CN112444958A
CN112444958A CN202010914588.7A CN202010914588A CN112444958A CN 112444958 A CN112444958 A CN 112444958A CN 202010914588 A CN202010914588 A CN 202010914588A CN 112444958 A CN112444958 A CN 112444958A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
lens unit
zoom lens
zoom
unit
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.)
Granted
Application number
CN202010914588.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112444958B (zh
Inventor
小平正和
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
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Publication of CN112444958A publication Critical patent/CN112444958A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112444958B publication Critical patent/CN112444958B/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
    • G02B15/16—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
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • 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
    • G02B15/142—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 two groups only
    • G02B15/1425—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 two groups only the first group being negative
    • 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
    • G02B15/163—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 first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group
    • G02B15/167—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 first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group having an additional fixed front lens or group of lenses
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/194—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems
    • G08B13/196—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems using television cameras
    • G08B13/19617—Surveillance camera constructional details
    • G08B13/19626—Surveillance camera constructional details optical details, e.g. lenses, mirrors or multiple lenses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种变焦镜头、镜头设备和摄像设备。变焦镜头从物体侧至像侧顺次包括具有负屈光力的第一透镜单元和具有正屈光力的第二透镜单元。第一透镜单元和第二透镜单元之间的距离在变焦期间改变。第二透镜单元包括孔径光阑和两个或更多个负透镜。变焦镜头满足指定的条件表达式。

Description

变焦镜头、镜头设备和摄像设备
技术领域
本发明涉及变焦镜头和摄像设备。
背景技术
用于各自包括图像传感器(摄像元件)的摄像设备(诸如监视照相机、数字照相机和摄像机等)的变焦镜头要求与图像传感器的高清晰度相对应的高光学性能。另外，为了容易安装和不引人注意的外观，要求用于监视照相机的变焦镜头紧凑。用于监视照相机的变焦镜头也需要适合于在亮(F值小)的环境中和在包括近红外范围的波长范围中摄像，以在暗处拍摄图像。
日本特开(JP)2009-230122公开了从物体侧至像侧顺次包括负透镜单元和正透镜单元的双单元变焦镜头。JP 2009-230122中公开的变焦镜头具有相对小的F值和在包括近红外范围的波长范围中校正的色像差，但是在紧凑方面不足。
发明内容
实施例的一个方面提供例如在从可见光波长到近红外光波长的波长范围中在紧凑、大孔径和高光学性能方面有益的变焦镜头。
根据本发明的一个方面的一种变焦镜头，其从物体侧至像侧顺次包括具有负屈光力的第一透镜单元和具有正屈光力的第二透镜单元，所述第一透镜单元和所述第二透镜单元之间的距离在变焦期间改变。所述第二透镜单元包括孔径光阑和两个或更多个负透镜。满足以下条件表达式：
-1.00<f1/f2<-0.60
18<νd2n<39
0.10<M2/TLw<0.28
0.40<bfwt/f2<0.90
其中，f1是所述第一透镜单元的焦距，f2是所述第二透镜单元的焦距，vd2n是所述两个或更多个负透镜中的最小阿贝数和次小阿贝数的平均值，M2是从广角端到远摄端的变焦期间所述第二透镜单元的移动量，TLw是在广角端处所述变焦镜头的总长度，以及bfwt是从广角端到远摄端的变焦期间的最短的空气转换后焦距。
包括上述变焦镜头的镜头设备和摄像设备也构成本发明的另一方面。
一种镜头设备，包括：上述的变焦镜头；以及控制器，其被配置为控制所述变焦镜头的变焦。
一种摄像设备，包括：上述的变焦镜头；以及摄像元件，其被配置为拍摄由所述变焦镜头形成的图像。
一种摄像设备，包括：上述的镜头设备；以及摄像元件，其被配置为拍摄由所述镜头设备形成的图像。
根据以下参考附图对典型实施例的描述，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1示出根据示例1的在变焦镜头的广角端处的镜头截面和移动轨迹。
图2A至2C是根据示例1的变焦镜头分别在广角端、变焦中间位置和远摄端处的各种像差图。
图3示出根据示例2的变焦镜头的广角端处的镜头截面和移动轨迹。
图4A至4C是根据示例2的变焦镜头分别在广角端、变焦中间位置和远摄端处的各种像差图。
图5示出根据示例3的变焦镜头的广角端处的镜头截面和移动轨迹。
图6A至6C是根据示例3的变焦镜头分别在广角端、变焦中间位置和远摄端处的各种像差图。
图7示出根据示例4的变焦镜头的广角端处的镜头截面和移动轨迹。
图8A至8C是根据示例4的变焦镜头分别在广角端、变焦中间位置和远摄端处的各种像差图。
图9是摄像设备的示意图。
图10示出根据示例1的变焦镜头的圆顶盖和镜头截面。
图11示出根据示例1的变焦镜头的保护盖和镜头截面。
图12A和12B示出根据本发明的监视照相机系统。
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描述。
用于实现本发明的目的的变焦镜头包括两个透镜单元，即，从物体侧至像侧顺次包括具有负屈光力的透镜单元和具有正屈光力的透镜单元。
根据本发明的各示例(图1、3、5和7)涉及具有双单元结构的变焦镜头，该双单元结构从物体侧至像侧顺次包括具有负屈光力的第一透镜单元L1和具有正屈光力的第二透镜单元L2。
在根据各示例的镜头截面图(图1、3、5和7)中，第一透镜单元L1和第二透镜单元L2这两者在变焦(变倍)期间独立地移动。
SP表示孔径光阑(光圈)并且位于第二透镜单元L2的物体侧。G表示与光学滤波器、面板、低通滤波器、或红外截除滤波器等对应的光学块。IP表示像面。当变焦镜头用于摄像机或数字照相机中的摄像光学系统时，像面IP对应于诸如CCD传感器或CMOS传感器等的固态图像传感器(光电转换元件)的摄像面。当变焦镜头用于基于胶片的照相机的摄像光学系统时，其对应于胶片面。箭头表示各个透镜单元在从广角端到远摄端的变焦(变倍)期间的移动轨迹。
在各示例的像差图(图2A～2C、4A～4C、6A～6C、8A～8C)中，d(实线)、g(双点划线)、以及t(单点划线)分别表示d线、g线、和t线。显示针对d线、g线和t线的球面像差。M(虚线)和S(实线)分别表示子午像面和弧矢像面。还显示针对d线的M和S的像散以及针对d线的畸变。相对于d线显示针对g线和t线的横向色像差。
现在参考图1作为示例，将给出移动透镜单元的方法的描述。
通过独立地移动第一透镜单元(L1)和第二透镜单元(L2)来进行从广角端到远摄端的变倍。
如上所述，构成本发明的变焦类型具有负在前双单元(负单元在前)结构。该结构为了更广角的方案，向第一透镜单元L1提供负屈光力并且在变倍期间改变透镜单元之间的距离。
通过移动位于像侧的正透镜单元来改变倍率，并且负单元用于校正伴随的像面变化。通过将可移动单元的数量限制为两个，镜筒结构可变得简单，并且变得有利于紧凑的结构。通过第一透镜单元L1进行调焦。
为了实现上述目的，根据本发明的各示例的变焦镜头从物体侧至像侧顺次包括具有负屈光力的第一透镜单元L1和具有正屈光力的第二透镜L2。第一透镜单元和第二透镜单元之间的距离在变焦期间变化。第二透镜单元L2包括孔径光阑并且具有两个或更多个负透镜。满足以下条件表达式：
-1.00<f1/f2<-0.60...(1)
18<νd2n<39...(2)
0.10<M2/TLw<0.28...(3)
0.40<bfwt/f2<0.90...(4)
其中，f1是第一透镜单元L1的焦距，f2是第二透镜单元L2的焦距，νd2n是第二透镜单元L2中的两个或更多个负透镜的最小阿贝数(Abbe number)和次小阿贝数的平均值，M2是第二透镜单元L2进行从广角端到远摄端的变焦的移动量，TLw是广角端处的总镜头长度，并且bfwt是从广角端到远摄端的变焦范围中的最短的空气转换后焦距(air-convertedbackfocus)。
因此，在近红外范围中可以减少焦点偏移，并且可以使变焦镜头紧凑。
条件表达式(1)定义第一透镜单元L1的焦距与第二透镜单元L2的焦距的比。满足条件表达式(1)能够提供最佳屈光力配置，抑制色像差，并且使变焦镜头紧凑。
如果值高于条件表达式(1)的上限，则第二透镜单元的屈光力相对于第一透镜单元L1的焦距变强。结果，变得难以抑制色像差，特别是难以校正近红外范围内的色像差。
如果值低于条件表达式(1)的下限，则第二透镜单元的屈光力相对于第一透镜单元L1的焦距变弱。结果，第二透镜单元L2的移动量变大，并且总镜头长度变大。
条件表达式(1)可用以下表达式代替。
-0.90<f1/f2<-0.70...(1a)
可选地，条件表达式(1)可用以下表达式代替。
-0.88<f1/f2<-0.73...(1b)
条件表达式(2)定义第二透镜单元L2中具有小阿贝数的两个负透镜的平均阿贝数的数值范围。满足条件表达式(2)能够抑制色像差。
如果值高于条件表达式(2)的上限，则与其它正透镜的阿贝数的差变小，并且各透镜的屈光力变强。因此，色像差变差，并且变得难以实现高光学性能。
如果值低于条件表达式(2)的下限，则与其它正透镜的阿贝数的差将变大，并且变得难以充分地校正色像差。
条件表达式(2)可用以下表达式代替。
25<νd2n<37…(2a)
可选地，条件表达式(2)可用以下表达式代替。
26<νd2n<36...(2b)
条件表达式(3)定义第二透镜单元L2从广角端到远摄端的移动量与在广角端处的总镜头长度的比。满足条件表达式(3)能够抑制色像差并且使变焦镜头紧凑。
如果值高于条件表达式(3)的上限，则第二透镜单元L2的移动量相对于广角端处的总镜头长度而变大。结果，难以实现紧凑的变焦镜头。
如果值低于条件表达式(3)的下限，则第二透镜单元的移动量相对于广角端处的总镜头长度变小。结果，第二透镜单元L2的屈光力变强，并且变得难以实现高光学性能。
条件表达式(3)可用以下表达式代替。
0.12＜M2/TLw＜0.23...(3a)
可选地，条件表达式(3)可用以下表达式代替。
0.13＜M2/TLw＜0.22...(3b)
条件表达式(4)定义当空气转换后焦距在整个变倍范围中变得最短时的空气转换后焦距与第二透镜单元L2的焦距的比。满足条件表达式(4)能够使变焦镜头紧凑。
如果值高于条件表达式(4)的上限，则第二透镜单元L2的屈光力相对于空气转换后焦距变强。结果，变得难以确保高光学性能。
如果值低于条件表达式(4)的下限，则空气转换后焦距变小，并且变得难以确保用于布置滤光器等的空间。
条件表达式(4)可用以下表达式代替。
0.50＜bfwt/f2＜0.85...(4a)
可选地，条件表达式(3)可用以下表达式代替。
0.60＜bfwt/f2＜0.82...(4b)
根据各示例的变焦镜头可满足以下条件表达式，
0.40＜M1/M2＜1.10...(5)
其中，M1是第一透镜单元L1在广角端处的位置和第一透镜单元L1在远摄端处的位置之间的差。
条件表达式(5)定义第一透镜单元L1在广角端和远摄端处的位置的差与第二透镜单元L2从广角端到远摄端的移动量的比。满足条件表达式(5)能够抑制色像差并且使变焦镜头紧凑。
当值高于条件表达式(5)的上限时，第二透镜单元L2的移动量相对于第一透镜单元L1的差变小。结果，第二透镜单元L2的屈光力变强且色像差变差，并且变得难以实现高光学性能。
当值低于条件表达式(5)的下限时，第二透镜单元L2的移动量相对于第一透镜单元L1的差变大。结果，紧凑的结构变得困难。
条件表达式(5)可用以下表达式代替。
0.41＜M1/M2＜1.00...(5a)
可选地，条件表达式(3)可用以下表达式代替。
0.43＜M1/M2＜0.98...(5b)
根据各示例的变焦镜头可满足以下条件表达式：
25＜νd2ap-νd2an＜50...(6)
其中，νd2ap是包括在第二透镜单元L2中的所有正透镜的阿贝数的平均值，并且νd2an是包括在第二透镜单元L2中的所有负透镜的阿贝数的平均值。
条件表达式(6)定义包括在第二透镜单元L2中的所有正透镜的阿贝数的平均值与包括在第二透镜单元L2中的所有负透镜的阿贝数的平均值之间的差。满足条件表达式(6)能够抑制色像差。
如果值高于条件表达式(6)的上限，则变得难以平衡近红外光和可见光的色像差。
如果值低于条件表达式(6)的下限，则在近红外范围中色像差变得校正不充分。
条件表达式(6)可用以下表达式代替。
27＜νd2ap-νd2an＜48...(6a)
可选地，条件表达式(3)可用以下表达式代替。
28＜νd2ap-νd2an＜46...(6b)
在根据各示例的变焦镜头中，第一透镜单元L1可包括(至少一个)正透镜。然后，可以满足以下条件表达式：
14＜νd1p＜21...(7)
1.85＜Nd1p＜2.10...(8)
其中，νd1p是包括在第一透镜单元L1中的所有正透镜的阿贝数的平均值，并且Nd1p是包括在第一透镜单元L1中的所有正透镜的折射率的平均值。
条件表达式(7)定义第一透镜单元L1的正透镜的平均阿贝数。
如果值高于条件表达式(7)的上限，则第一透镜单元L1的各透镜的屈光力变强且色像差变强，并且变得难以实现高光学性能。
如果值低于条件表达式(7)的下限，则第一透镜单元L1的各透镜的屈光力变弱，并且色像差变得校正不充分。
条件表达式(8)定义第一透镜单元L1中包括的正透镜的平均折射率。
如果值高于条件表达式(8)的上限，则不能校正高阶像差，并且变得难以实现高光学性能。
如果值低于条件表达式(8)的下限，则正透镜的曲率变得过大，色像差变差，并且变得难以实现高光学性能。
条件表达式(7)和(8)可用以下表达式代替。
16＜νd1p＜20...(7a)
1.87＜Nd1p＜2.05...(8a)
可选地，条件表达式(7)和(8)可用以下表达式代替。
17＜νd1p＜19...(7b)
1.90＜Nd1p＜2.00...(8b)
在根据各示例的变焦镜头中，第一透镜单元L1从物体侧至像侧顺次可包括负透镜、负透镜和正透镜，并且可满足以下条件表达式：
0.70＜f1g1/f1＜1.50...(9)
其中f1g1是第一透镜单元L1中最靠近物体的负透镜的焦距。
条件表达式(9)定义第一透镜单元L1中最靠近物体的负透镜的焦距与第一透镜单元L1的焦距的比。满足条件表达式(9)能够提供高光学性能和紧凑的变焦镜头。
如果值高于条件表达式(9)的上限，则第一透镜单元L1的屈光力变弱，移动量增加，并且紧凑的结构变得困难。
如果值低于条件表达式(9)的下限，则第一透镜单元L1的屈光力变强，色像差劣化，并且不能实现高光学性能。
条件表达式(9)可用以下表达式代替。
0.80＜f1g1/f1＜1.30...(9a)
可选地，条件表达式(9)可用以下表达式代替。
0.85＜f1g1/f1＜1.2...(9b)
在根据各示例的变焦镜头中，第二透镜单元L2中布置为最靠近像面的透镜可以是具有面向像侧的凸面的负弯月形透镜，并且可满足以下条件表达式：
-1.80＜f2ge/f2＜-0.50...(10)
其中，f2ge是负弯月形透镜的焦距。
条件表达式(10)定义第二透镜单元L2中最靠近像面的负透镜的焦距与第二透镜单元L2的焦距的比。满足条件表达式(10)能够提供高光学性能和紧凑的变焦镜头这两者。
如果值高于条件表达式(10)的上限，则第二透镜单元L2中最靠近像面的负透镜的屈光力变弱。结果，像场弯曲的像差校正变得不充分，并且变得难以实现高光学性能。
如果值低于条件表达式(10)的下限，则第二透镜单元L2的最靠近像面的负透镜的屈光力变强。结果，像面上的光入射角变大，并且出现阴影。
条件表达式(10)可用以下表达式代替。
-1.60＜f2ge/f2＜-0.60...(10a)
可选地，条件表达式(10)可用以下表达式代替。
-1.50＜f2ge/f2＜-0.70...(10b)
根据各示例的变焦镜头可满足以下条件表达式：
0.70＜d2G/2GTL＜0.98...(11)
其中，d2G是包括在第二透镜单元L2中的所有透镜的总中心厚度，并且2GTL是第二透镜单元L2的总长度(从最靠近物体的光轴透镜顶点的顶点到最靠近像面的光轴透镜的顶点的长度)。
条件表达式(11)定义包括在第二透镜单元L2中的所有透镜的总中心厚度与第二透镜单元L2的总长度的比。条件表达式(11)能够提供高光学性能和紧凑的变焦镜头这两者。
当值高于条件表达式(11)的上限时，包括在第二透镜单元L2中的所有透镜的中心厚度相对于第二透镜单元L2的总长度变大。结果，各透镜的屈光力增加，出现各种像差，并且变得难以实现高光学性能。
当值低于条件表达式(11)的下限时，包括在第二透镜单元L2中的所有透镜的中心厚度相对于第二透镜单元L2的总长度变小。结果，变得难以在实现紧凑结构的同时令人满意地校正各像差。
条件表达式(11)可用以下表达式代替。
0.75＜d2G/2GTL＜0.95...(11a)
可选地，条件表达式(11)可用以下表达式代替。
0.80＜d2G/2GTL＜0.95...(11b)
接着描述根据各示例的变焦镜头的镜头结构。
除非另有说明，否则将按照从物体侧至像侧的顺序描述镜头结构。在根据各示例的镜头截面图中，左侧是物体侧且右侧是像侧。广角端和远摄端是当变焦镜头单元机械地位于光轴上的可移动范围的两端时的变焦位置。各透镜单元沿着在镜头截面图中示出的箭头(实线)表示的轨迹从广角端移动到远摄端。
第一透镜单元L1的实曲线和虚曲线分别是用于校正与在聚焦于无限远处物体和近距离物体期间从广角端到远摄端的变焦位置相关联的像面变化的移动轨迹。例如，在远摄端处的变焦位置处从无限远处物体到近距离物体的调焦中，各透镜如箭头F所示移动。
孔径光阑安装在第二透镜单元L2的前方(物体侧)，并且在变焦期间与第二透镜单元L2一起移动。孔径光阑可被配置为独立地移动，这具有以下优点：容易遮蔽引起闪烁光的光。
下面将详细描述根据各示例的镜头结构。
示例1
根据示例1的变焦镜头具有双单元结构和负正屈光力配置。在变焦期间，第一透镜单元L1和第二透镜单元L2移动。在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜单元L1具有使得其在像侧具有凸形状的轨迹，并且第二透镜单元L2单调地移动到物体。
第一透镜单元L1包括在物体侧具有凸形状的负弯月形透镜G11、负双凹透镜G12和在物体侧具有凸形状的正弯月形透镜G13。
第二透镜单元L2包括正双凸透镜G21、在像侧具有凸形状的弯月形透镜G22、在物体侧具有凸形状的负弯月形透镜G23、正双凸透镜G24以及在像侧具有凸形状的负弯月形透镜G25。这些透镜的材料不限于玻璃，并且可以使用E48R(由Zeon公司制造)，E48R是具有良好可模塑性的塑料材料。
正透镜G21使用具有大阿贝数的低色散玻璃，并且良好地校正横向和纵向色像差。具有大阿贝数的玻璃示例包括S-FPL51和S-FPL55(由OHARA公司制造)。
示例2
在根据示例2的变焦镜头中，第二透镜单元L2包括在物体侧具有凸形状的负弯月形透镜G21、正双凸透镜G22、在物体侧具有凸形状的弯月形透镜G23、正双凸透镜G24和在像侧具有凸形状的负弯月形透镜G25。
正双凸透镜G22使用具有大阿贝数的低色散玻璃，并且良好地校正纵向和横向色像差。
其它特征与示例1中的特征相同。
示例3
在根据示例3的变焦镜头中，第二透镜单元L2包括正双凸透镜G21、正双凸透镜G22、正双凸透镜G23、负双凹透镜G24、正双凸透镜G25和在像侧具有凸形的负弯月形透镜G26。
将具有大阿贝数的低色散玻璃用于透镜G21、G22和G23，并且良好地校正纵向和横向色像差。
其它特征与示例1中的特征相同。
示例4
在根据示例4的变焦镜头中，第二透镜单元L2包括正双凸透镜G21、在像侧具有凸形的负弯月形透镜G22、正双凸透镜G23、在物体侧具有凸形的弯月形透镜G24、正双凸透镜G25和在像侧具有凸形的负弯月形透镜G26。
将具有大阿贝数的低色散玻璃用于透镜G21和G23，并且良好地校正纵向和横向色像差。
其它特征与示例1中的特征相同。
摄像设备
现在参考图9，将给出将根据本发明的光学系统(变焦镜头)用于摄像光学系统的数字静态照相机(摄像设备)的实施例的描述。在图9中，附图标记10表示照相机主体，以及附图标记11表示包括示例1至4中描述的任何光学系统的摄像光学系统。附图标记12表示内置于照相机主体并且接收由摄像光学系统11形成的光学图像并对该光学图像进行光电转换的诸如CCD传感器或CMOS传感器等的固态图像传感器(光电转换元件)。照相机主体10可以是具有快速返回镜的所谓的单镜头反射照相机或者不具有快速返回镜的所谓的无反射镜照相机。
通过这样将根据本发明的光学系统应用于诸如数字静态照相机等的摄像设备，摄像设备可以具有小镜头。
摄像系统
可以实现包括根据各示例的变焦镜头和控制变焦镜头的控制器的摄像系统(也称为镜头设备或监视照相机系统)。在这种情况下，控制器可控制变焦镜头，使得各透镜单元在变焦期间如上所述地移动。此时，控制器不必与变焦镜头一体化，并且控制器可与变焦镜头分离。例如，与驱动变焦镜头中的各透镜的驱动器远程地布置的控制器(控制设备)可生成用于控制变焦镜头的控制信号(命令)，并且发送器可发送控制信号(命令)。这种控制器可以远程控制变焦镜头。
通过向控制器提供用于远程控制变焦镜头的操作单元(诸如控制器和按钮等)，可以根据用户对操作单元的输入来控制变焦镜头(生成控制信号)。例如，放大按钮和缩小按钮可被提供作为操作单元，以从控制器向变焦镜头中的驱动器发送信号，从而变焦镜头的放大率随着用户按下放大按钮而增大，并且变焦镜头的放大率随着用户按下缩小按钮而减小。
摄像系统或控制器可包括用于显示与变焦镜头的变焦有关的信息(移动状态)的显示单元(诸如液晶面板等)。与变焦镜头的变焦有关的信息包括例如各透镜单元的变焦倍率(变焦状态)和移动量(移动状态)。在这种情况下，用户可在观看显示在显示单元上的与变焦镜头的变焦有关的信息的同时经由操作单元远程控制变焦镜头。此时，显示单元和操作单元可以例如通过触摸面板而彼此一体化。
图10是当根据各示例的变焦镜头(透镜单元)16与圆顶盖15一起被用于监视照相机系统时的截面图。圆顶盖由诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)等的塑料材料制成，并且具有约几毫米的厚度。由此，在形成具有圆顶盖的摄像设备时，可以通过考虑圆顶盖(焦距和材料)的影响而进行设计来校正各种像差。
图11是当根据各示例的变焦镜头与具有平板形状的保护盖17一起被用于监视照相机系统时的截面图。
现在参考图12A，将给出使用根据各示例的变焦镜头作为摄像光学系统的监视照相机系统20的实施例的描述。
在图12A中，附图标记21表示监视照相机主体，附图标记22表示内置于照相机主体中的接收由镜头单元26形成的被摄体图像的内置固态图像传感器(光电转换元件)(诸如CCD传感器或CMOS传感器等)。附图标记23表示用于记录与由固态图像传感器22光电转换的被摄体图像相对应的信息的存储单元。附图标记24表示用于传送由固态图像传感器22光电转换的被摄体图像的网络线缆。图12B是当圆顶形盖25附接至监视照相机系统20时的示例，该监视照相机系统20在附接至天花板时使用。
如上所述，各示例可以提供具有小的F值和能够拍摄远距离处的图像的高性能的紧凑远摄变焦镜头、各自具有该紧凑远摄变焦镜头的摄像设备和监视照相机系统。
各示例不限于各示例中所示的玻璃的形状和数量，并且可以适当地改变它们。例如，透镜和透镜单元的一部分可以以在与光轴正交的方向上的分量来移动，以校正由诸如照相机抖动等的抖动引起的图像模糊。畸变、色像差等可以通过电气校正器来校正。
接着，将示出与示例1至4相对应的数值示例1至4。
在根据各数值示例的面数据中，r表示各光学面的曲率半径，并且d(mm)表示第m个面和第(m+1)个面之间的轴向距离(光轴上的距离)，其中m是从光入射侧起计数的面的编号。另外，nd表示各光学元件的针对d线的折射率，并且νd表示基于光学元件的d线的阿贝数。某种材料的阿贝数νd表示如下：vd＝(Nd-1)/(NF-NC)
其中Nd、NF和NC是夫琅和费谱线(Fraunhofer line)中的针对d线(587.6nm)、F线(486.1nm)和C线(656.3nm)的折射率。
在各数值示例中，当各示例的光学系统聚焦于无限远处物体时，设置d、焦距f(mm)、F值Fno和半视角(度)的所有值。“后焦距”是在空气转换长度方面表示的从最终透镜面(最靠近像面的透镜面)到近轴像面的在光轴上的距离。“总镜头长度”是通过将后焦距相加到从变焦镜头中的最前面(最靠近物体的透镜面)到最终面的在光轴上的距离而获得的长度。“透镜单元”可以包括多个透镜或仅单个透镜。
数值示例1
单位：mm
面数据
Figure BDA0002664540400000151
Figure BDA0002664540400000161
各种数据
Figure BDA0002664540400000162
Figure BDA0002664540400000171
变焦镜头单元数据
Figure BDA0002664540400000172
数值示例2
单位：mm
面数据
Figure BDA0002664540400000173
Figure BDA0002664540400000181
各种数据
Figure BDA0002664540400000182
变焦镜头单元数据
Figure BDA0002664540400000183
数值示例3
单位：mm
面数据
Figure BDA0002664540400000191
各种数据
Figure BDA0002664540400000192
Figure BDA0002664540400000201
变焦镜头单元数据
Figure BDA0002664540400000202
数值示例4
单位：mm
面数据
Figure BDA0002664540400000203
Figure BDA0002664540400000211
各种数据
Figure BDA0002664540400000212
变焦镜头单元数据
Figure BDA0002664540400000221
下表1中总结了各数值示例中的各种值。
表1
Figure BDA0002664540400000222
各示例提供例如有利于小尺寸、大孔径、并且在从可见范围到近红外范围的波长范围内的高光学性能的变焦镜头。
虽然已经参考典型实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，以涵盖所有此类修改以及等同结构和功能。

Claims (14)

1.一种变焦镜头，其从物体侧至像侧顺次包括具有负屈光力的第一透镜单元和具有正屈光力的第二透镜单元，所述第一透镜单元和所述第二透镜单元之间的距离在变焦期间改变，
其特征在于，所述第二透镜单元包括孔径光阑和两个或更多个负透镜，
其中，满足以下条件表达式：
-1.00<f1/f2<-0.60
18<νd2n<39
0.10<M2/TLw<0.28
0.40<bfwt/f2<0.90
其中，f1是所述第一透镜单元的焦距，f2是所述第二透镜单元的焦距，vd2n是所述两个或更多个负透镜中的最小阿贝数和次小阿贝数的平均值，M2是从广角端到远摄端的变焦期间所述第二透镜单元的移动量，TLw是在广角端处所述变焦镜头的总长度，以及bfwt是从广角端到远摄端的变焦期间的最短的空气转换后焦距。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述孔径光阑位于所述第二透镜单元中最靠近物体的位置。
3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下条件表达式：
0.40<M1/M2<1.10
其中，M1是所述第一透镜单元在广角端处的位置和所述第一透镜单元在远摄端处的位置之间的差。
4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下条件表达式：
25<νd2ap-νd2an<50
其中，νd2ap是所述第二透镜单元中所包括的所有正透镜的阿贝数的平均值，以及νd2an是所述第二透镜单元中所包括的所有负透镜的阿贝数的平均值。
5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜单元包括正透镜，
其中，满足以下条件表达式：
14<νd1p<21
1.85<Nd1p<2.10
其中，νd1p是所述第一透镜单元中所包括的所有正透镜的阿贝数的平均值，以及Nd1p是所述第一透镜单元中所包括的所有正透镜的折射率的平均值。
6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜单元从物体侧至像侧顺次包括负透镜、负透镜和正透镜，
其中，满足以下条件表达式：
0.70<f1g1/f1<1.50
其中，f1g1是所述第一透镜单元中最靠近物体的负透镜的焦距。
7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第二透镜单元包括负弯月形透镜，所述负弯月形透镜在所述第二透镜单元中最靠近像面并具有面向像侧的凸面，
其中，满足以下条件表达式：
-1.80<f2ge/f2<-0.50
其中，f2ge是所述负弯月形透镜的焦距。
8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下条件表达式：
0.70<d2G/2GTL<0.98
其中，d2G是所述第二透镜单元中所包括的所有透镜的总中心厚度，以及2GTL是所述第二透镜单元的总长度。
9.一种镜头设备，包括：
根据权利要求1至8中任一项所述的变焦镜头；以及
控制器，其被配置为控制所述变焦镜头的变焦。
10.根据权利要求9所述的镜头设备，其特征在于，所述控制器被配置为生成用于控制变焦的控制信号。
11.根据权利要求10所述的镜头设备，其特征在于，所述控制器包括由用户操作以生成所述控制信号的操作单元。
12.根据权利要求9所述的镜头设备，还包括被配置为显示与变焦有关的信息的显示器。
13.一种摄像设备，包括：
根据权利要求1至8中任一项所述的变焦镜头；以及
摄像元件，其被配置为拍摄由所述变焦镜头形成的图像。
14.一种摄像设备，包括：
根据权利要求9至12中任一项所述的镜头设备；以及
摄像元件，其被配置为拍摄由所述镜头设备形成的图像。
CN202010914588.7A 2019-09-04 2020-09-03 变焦镜头、镜头设备和摄像设备 Active CN112444958B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019161212A JP7341800B2 (ja) 2019-09-04 2019-09-04 ズームレンズおよび撮像装置
JP2019-161212 2019-09-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112444958A true CN112444958A (zh) 2021-03-05
CN112444958B CN112444958B (zh) 2023-03-21

Family

ID=74682177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010914588.7A Active CN112444958B (zh) 2019-09-04 2020-09-03 变焦镜头、镜头设备和摄像设备

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11681129B2 (zh)
JP (1) JP7341800B2 (zh)
CN (1) CN112444958B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023060424A (ja) * 2021-10-18 2023-04-28 キヤノン株式会社 ズームレンズおよび撮像装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014228733A (ja) * 2013-05-23 2014-12-08 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
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
CN106249390A (zh) * 2015-06-09 2016-12-21 韩华泰科株式会社 变焦镜头系统
JP2017037164A (ja) * 2015-08-10 2017-02-16 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
US20180373003A1 (en) * 2015-06-17 2018-12-27 Zhejiang Dahua Technology Co., Ltd. A zoom lens system

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4998808A (en) * 1989-07-18 1991-03-12 Nikon Corporation Compact zoom lens
US5353163A (en) * 1991-07-17 1994-10-04 Nikon Corporation Wide-angle zoom lens
JP3200925B2 (ja) * 1992-03-05 2001-08-20 株式会社ニコン 広画角を有するズームレンズ
JPH06265826A (ja) * 1993-03-10 1994-09-22 Nikon Corp 防振機能を有するコンパクトなズームレンズ
JP3323303B2 (ja) * 1993-04-22 2002-09-09 株式会社リコー ズームレンズ
JP3438295B2 (ja) * 1994-02-18 2003-08-18 株式会社ニコン 標準ズームレンズ
JP3551520B2 (ja) * 1995-01-27 2004-08-11 株式会社ニコン ズームレンズ
JP3587272B2 (ja) * 1995-06-01 2004-11-10 株式会社栃木ニコン ズームレンズ
JP2001281545A (ja) 1999-10-06 2001-10-10 Canon Inc ズームレンズ及びそれを用いた光学機器
JP4654506B2 (ja) * 1999-12-02 2011-03-23 株式会社ニコン ズームレンズ
JP2001330774A (ja) * 2000-03-14 2001-11-30 Nikon Corp ズームレンズ
JP4686888B2 (ja) * 2000-04-20 2011-05-25 株式会社ニコン ズームレンズ及び該レンズを備える撮影装置
US7403341B2 (en) * 2005-06-16 2008-07-22 Olympus Imaging Corp. Zoom lens system and electronic image pickup apparatus using the same
JP5028776B2 (ja) * 2005-09-28 2012-09-19 株式会社ニコン ズームレンズ
EP1921482A1 (en) * 2006-11-08 2008-05-14 Nikon Corporation Compact zoom lens of the retrofocus type having two lens groups
JP5087945B2 (ja) * 2007-02-16 2012-12-05 株式会社ニコン ズームレンズと、これを有する光学装置
JP2008310133A (ja) 2007-06-15 2008-12-25 Konica Minolta Opto Inc 変倍光学系、撮像装置およびデジタル機器
JP5190997B2 (ja) 2008-02-29 2013-04-24 富士フイルム株式会社 変倍光学系および撮像装置
CN103235401B (zh) * 2008-08-13 2015-11-25 株式会社尼康 变焦镜头系统、配备变焦镜头系统的光学设备和用于将变焦镜头系统变焦的方法
JP5360472B2 (ja) * 2009-02-04 2013-12-04 株式会社ニコン ズームレンズ、及び、このズームレンズを備えた光学機器
JP5417006B2 (ja) 2009-03-26 2014-02-12 株式会社タムロン ズームレンズ
JP5592159B2 (ja) 2010-05-17 2014-09-17 富士フイルム株式会社 変倍光学系および撮像装置
US8830592B2 (en) * 2010-06-23 2014-09-09 Nikon Corporation Zoom lens, imaging apparatus, and method for manufacturing zoom lens
JP5807166B2 (ja) * 2010-07-12 2015-11-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ズームレンズ系、交換レンズ装置及びカメラシステム
JP5506577B2 (ja) * 2010-07-14 2014-05-28 キヤノン株式会社 光学系および光学機器
US9097881B2 (en) * 2010-07-26 2015-08-04 Nikon Corporation Zoom lens system, optical apparatus and method for manufacturing zoom lens system
JP5273184B2 (ja) * 2011-02-24 2013-08-28 株式会社ニコン ズームレンズ、光学装置、ズームレンズの製造方法
JP5663082B2 (ja) 2011-02-28 2015-02-04 富士フイルム株式会社 変倍光学系および撮像装置
JP5887708B2 (ja) * 2011-04-12 2016-03-16 株式会社ニコン ズームレンズ、撮像装置
WO2014010504A1 (ja) * 2012-07-10 2014-01-16 コニカミノルタ株式会社 ズームレンズ，撮像光学装置及びデジタル機器
WO2014024962A1 (ja) * 2012-08-08 2014-02-13 株式会社ニコン ズームレンズ、光学装置、ズームレンズの製造方法
JP6192338B2 (ja) * 2013-04-03 2017-09-06 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
JP2015082068A (ja) 2013-10-24 2015-04-27 株式会社タムロン ズームレンズ
JP6153488B2 (ja) 2014-03-18 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
WO2015178095A1 (ja) * 2014-05-19 2015-11-26 オリンパス株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP6494245B2 (ja) 2014-10-29 2019-04-03 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
JP6602027B2 (ja) * 2015-03-13 2019-11-06 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
CN106154523B (zh) 2015-04-15 2019-04-19 佳凌科技股份有限公司 变焦镜头
US20160334609A1 (en) * 2015-05-15 2016-11-17 Calin Technology Co., Ltd. Zoom lens
JP6541625B2 (ja) 2016-07-05 2019-07-10 キヤノン株式会社 ワイドアタッチメント及びそれを有する撮影レンズ及び撮像装置
JP2018084668A (ja) 2016-11-24 2018-05-31 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
JP6910819B2 (ja) 2017-02-28 2021-07-28 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
JP7039241B6 (ja) 2017-10-12 2022-04-18 キヤノン株式会社 ズームレンズ及び撮像装置
US11061203B2 (en) 2018-01-09 2021-07-13 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens, and image pickup apparatus and image pickup system including the zoom lens
JP2019132920A (ja) 2018-01-30 2019-08-08 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
JP2019132919A (ja) 2018-01-30 2019-08-08 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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014228733A (ja) * 2013-05-23 2014-12-08 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
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
CN106249390A (zh) * 2015-06-09 2016-12-21 韩华泰科株式会社 变焦镜头系统
US20180373003A1 (en) * 2015-06-17 2018-12-27 Zhejiang Dahua Technology Co., Ltd. A zoom lens system
JP2017037164A (ja) * 2015-08-10 2017-02-16 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

Also Published As

Publication number Publication date
JP7341800B2 (ja) 2023-09-11
JP2021039270A (ja) 2021-03-11
CN112444958B (zh) 2023-03-21
US11681129B2 (en) 2023-06-20
US20210063711A1 (en) 2021-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111630431B (zh) 变焦透镜和具有变焦透镜的图像拾取装置
CN111630430B (zh) 变焦透镜和具有变焦透镜的图像拾取装置
CN107918202B (zh) 变焦透镜和包括变焦透镜的图像拾取装置
JP6091868B2 (ja) ズームレンズ
US20210116687A1 (en) Optical system, image pickup apparatus, and image pickup system
CN112444958B (zh) 变焦镜头、镜头设备和摄像设备
CN108227162B (zh) 变焦透镜及其控制设备以及图像拾取装置
CN113448068B (zh) 变焦透镜和成像装置
CN112180575B (zh) 变焦镜头和摄像设备
JP7204442B2 (ja) ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
CN111190271B (zh) 变焦透镜以及摄像装置
JP2007065514A (ja) 光学系及び撮像装置
US10288853B2 (en) Zoom lens and image pickup device
JP2021105634A (ja) 結像光学系およびそれを有する撮像装置、撮像システム
CN113031236B (zh) 变焦透镜和图像拾取装置
CN112327470B (zh) 变焦镜头和摄像装置
CN113031237B (zh) 变焦透镜和图像拾取装置
US20230213739A1 (en) Zoom lens and image pickup apparatus having the same
US20230408799A1 (en) Zoom lens, image pickup apparatus having the same, and imaging system
US20230408800A1 (en) Zoom lens, and image pickup apparatus having the same
JP5157123B2 (ja) 撮像装置
JP2024042622A (ja) ズームレンズ、およびそれを有する撮像装置、撮像システム
JP2023027954A (ja) アタッチメント光学系、光学系、撮像装置、撮像システム、及び光学系の製造方法
CN116381918A (zh) 变焦透镜、图像拾取装置和成像系统
CN118091907A (zh) 变焦透镜以及具有该变焦透镜的图像拾取装置

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