CN1207619C - 变焦镜头和具有该变焦镜头的照相机 - Google Patents

变焦镜头和具有该变焦镜头的照相机 Download PDF

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Abstract

一种变焦镜头，它从物方到像方依次包括：一负光焦度的第一透镜组和一正光焦度的第二透镜组。通过改变第一透镜组与第二透镜组之间的间隔进行变焦。第二透镜组从物方到像方依次包括一非球面的正透镜和一非球面的负透镜。

Description

变焦镜头和具有该变焦镜头的照相机
技术领域
本发明涉及适用于数字静物照相机、摄像机、电影照相机等具有宽视场角的小型变焦镜头，特别涉及具有良好便携性的变焦镜头，该变焦镜头具有展宽的摄影视场角和缩短的总长度。
背景技术
近年来，对于诸如使用固态图像拾取装置的摄像机、数码相机和电子静物照相机的摄影机(光学设备)的高级功能而言，光学系统的良好光学性能与系统本身的小型化的兼容是必不可少的。
在这类摄影机中，需要在透镜最后部与图像拾取装置之间设置诸如低通滤波器和彩色校正滤光片等各种光学部件，所以在光学系统中需要使用具有较大后焦距的透镜系统。另外，在使用彩色图像拾取装置的摄相机的情况下，为了避免色彩变暗，作为在此使用的光学系统，需要一种在远离出瞳位置的像方具有良好远心特性的光学系统。
作为实现这些需求的装置，已经提出了所谓后移型(negative lead type)的双组变焦镜头，它包括两个透镜组，即负屈光度(refractive power)的第一透镜组和正屈光度的第二透镜组，其中，通过改变两个透镜组之间的间隔能有效地改变焦距。在后移型的这些变焦光学系统中，正屈光度的第二透镜组被移动以引起焦距改变，负屈光度的第一透镜组被移动以实现对于焦距改变所导致的像点位置的校正。在包括这两个透镜组的透镜结构中，变焦倍数大约是两倍。
另外，在使用CCD的诸如摄像机的摄影设备(光学设备)所用的变焦镜头中，有一种三到五透镜组的镜头，其中在变焦过程中最靠近物方的透镜组以具有正、负、正的固定屈光度透镜组开始。
例如，在日本专利申请公开No.63-81313(与US4,802,747对应)中，提出了一种具有正、负、正、和正屈光度的四个透镜组并具有三倍数量级的可变倍率(power ratio)的变焦镜头。另外，作为具有较高可变倍率的变焦镜头，例如在日本专利申请公开No.3-296706中，提出一种具有正、负、正、和正屈光度的四个透镜组并具有十倍量级的可变倍率的变焦镜头。
另一方面，对于使用CCD拍摄静物图像的电子静物照相机中的变焦镜头，需要镜头的总长度非常短、并且对于静止图像应具有宽的视场角和比用于移动图像的摄像机中所用的变焦镜头更高的光学性能的光学系统。
对于具有如上所述的2.5到3倍的较低的可变倍率、但适用于广角区和亮度并能得到高性能的镜头，在日本专利公布No.6-66008(与US 4,662,723对应)中提出了一种具有负和正屈光度的两个透镜组并通过改变透镜组之间的空气隙而改变焦距的变焦镜头。
另外，为了使整个透镜具有双倍或更高倍的可变倍率且结构紧凑的形状，在日本专利公布No.7-3507(与US 4,810,072对应)和在日本专利公布No.6-40170(与US 4,647,160对应)中提出了一种所谓三单元变焦镜头，其中正屈光度的第三透镜组设置在两单元变焦镜头的像方，以便对于趋向较高可变倍率时产生的像差进行校正。
在日本专利申请公开No.7-52256中提出了一钟具有负、正和正屈光度的三透镜组的变焦镜头，其中在从广角端到远摄端的变焦过程中，第二透镜组与第三透镜组之间的间隔加宽。
在US 5,434,710中公开了一种具有负、正和正屈光度的三透镜组的变焦镜头，其中在从广角端到远摄端的变焦过程中，第二透镜组与第三透镜组之间的间隔减小。
在日本专利申请公开No.60-31110(与US 4,687,302对应)中提出了一种具有负、正、正和正屈光度的四透镜组的变焦镜头，其中在从广角端到远摄端的变焦过程中，第二透镜组与第三透镜组之间的间隔减小，并且在变焦时第四透镜组被固定。
在日本专利申请公开No.10-104520中提出了一种具有负、正和正屈光度的三透镜组、或具有负、正、正和正屈光度的四透镜组的变焦镜头。
在日本专利申请公开No.11-23967(与US 6,124,984对应)中提出了一种具有负、正和正屈光度的三透镜组的变焦镜头，其中第二透镜组被分成两个透镜组2a和2b，并在超出两个透镜组之间的空气隙时具有约三倍的可变倍率。在日本专利申请公开No.11-84243(与US6,191,896和6,233,099对应)中公开了一种具有负、正、正和正屈光度的四透镜组的变焦镜头，其中光阑设置在第二透镜组的后面。
近年来，固态图像拾取装置已经前进到更多的像素并且在特定图像规格下像素尺寸也变得更小。同时，与拍摄相同图像尺寸的普通透镜相比，该摄影镜头应具有更高的光学性能。
因此，在设计上的限制是要兼顾必需在透镜后部(后焦距)或透镜系统的类似后侧插入滤光片以及出射侧位于大距离(无穷大)的出瞳的远心特性，所以实现具有短的总长度和紧凑结构并具有大的可变倍率的变焦镜头非常困难。
发明内容
本发明的目的是在考虑了普通透镜系统的前提下提供一种组成透镜数量少、结构紧凑、光学性能优良、出射侧的远心特性良好的变焦镜头，以及使用该变焦镜头的光学设备。
根据本发明一个方面的变焦镜头，其从物方到像方依次包括：一负光焦度的第一透镜组；以及一正光焦度的第二透镜组，它从物方到像方依次具有一非球面正透镜和一非球面负透镜；其中，所述变焦镜头通过改变第一透镜组与第二透镜组之间的间隔进行变焦；其中所述变焦镜头满足以下杂件：0.15＜D2a/fw＜0.3，其中，D2a是从所述第二透镜组中非球面正透镜的像方表面到所述非球面负透镜的像方表面的轴上距离，fw是整个系统在广角端的焦距。
根据本发明另一方面的变焦镜头，其从物方到像方依次包括：一负光焦度的第一透镜组；以及一正光焦度的第二透镜组，它包括正光焦度的第一透镜子组和正光焦度的第二透镜子组，且在第二透镜组中，在第一透镜子组和第二透镜子组之间具有最大间隔，将其作为限制第一透镜子组和第二透镜子组之间间隔的界限，第一透镜子组从物方到像方依次具有非球面正透镜和非球面负透镜两个单透镜；其中，所述变焦镜头通过改变第一透镜组与第二透镜组之间的间隔进行变焦；而且其中，所述变焦镜头满足以下条件：0.2＜d2abw/fw＜1.0，其中d2abw是当变焦镜头对无限远物体进行聚焦时，所述第一透镜子组和第二透镜子组之间在广角端的间隔，fw是整个系统在广角端的焦距；且其中所述变焦镜头满足以下条件：
0.15＜D2a/fw＜0.3
其中D2a是从所述第二透镜组中的非球面正透镜的像方表面到非球面负透镜的像方表面的轴上距离。
本发明还提供具有上述变焦镜头及固态图像拾取装置的摄像机。
附图说明
图1A、1B和1C是根据数字实施例1的变焦镜头的光学剖视图。
图2A、2B、2C和2D表示根据数字实施例1的变焦镜头在广角端的像差。
图3A、3B、3C和3D表示根据数字实施例1的变焦镜头在中间变焦位置的像差。
图4A、4B、4C和4D表示根据数字实施例1的变焦镜头在远摄端的像差。
图5A、5B和5C是根据数字实施例2的变焦镜头的光学剖视图。
图6A、6B、6C和6D表示根据数字实施例2的变焦镜头在广角端的像差。
图7A、7B、7C和7D表示根据数字实施例2的变焦镜头在中间变焦位置的像差。
图8A、8B、8C和8D表示根据数字实施例2的变焦镜头在远摄端的像差。
图9A、9B和9C是根据数字实施例3的变焦镜头的光学剖视图。
图10A、10B、10C和10D表示根据数字实施例3的变焦镜头在广角端的像差。
图11A、11B、11C和11D表示根据数字实施例3的变焦镜头在中间变焦位置的像差。
图12A、12B、12C和12D表示根据数字实施例3的变焦镜头在远摄端的像差。
图13A、13B和13C是根据数字实施例4的变焦镜头的光学剖视图。
图14A、14B、14C和14D表示根据数字实施例4的变焦镜头在广角端的像差。
图15A、15B、15C和15D表示根据数字实施例4的变焦镜头在中间变焦位置的像差。
图16A、16B、16C和16D表示根据数字实施例4的变焦镜头在远摄端的像差。
图17是数码相机的示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的一些实施例。
图1A、1B和1C是下面将要说明的根据数字实施例1的变焦镜头的透镜剖视图。图2A、2B、2C和2D到图4A、4B、4C和4D表示根据数字实施例1的变焦镜头在广角端、中间变焦位置、和远摄端的像差。
图5A、5B和5C是下面将要说明的根据数字实施例2的变焦镜头的透镜剖视图。图6A、6B、6C和6D到图8A、8B、8C和8D表示根据数字实施例2的变焦镜头在广角端、中间变焦位置、和远摄端的像差。
图9A、9B和9C是下面将要说明的根据数字实施例3的变焦镜头的透镜剖视图。图10A、10B、10C和10D到图12A、12B、12C和12D表示根据数字实施例3的变焦镜头在广角端、中间变焦位置、和远摄端的像差。
图13A、13B和13C是下面将说明的根据数字实施例4的变焦镜头的透镜剖视图。图14A、14B、14C和14D到图16A、16B、16C和16D表示根据数字实施例4的变焦镜头在广角端、中间变焦位置、和远摄端的像差。
在图1A到1C、5A到5C、9A到9C和13A到13C所示的根据相应数字实施例的变焦镜头的透镜剖视图中，L1表示负屈光度的第一透镜组(光焦度＝焦距的倒数)，L2表示正屈光度的第二透镜组，L3表示正屈光度的第三透镜组SP表示孔径光阑。IP表示其上待设置诸如CCD或MOS之类图像拾取装置(光电转换元件)的像平面。G表示与滤光片、分色棱镜等对应的玻璃块。
第一透镜组L1从物方起依次包括：正透镜G11，它在与物方相比的像方的表面的屈光度的绝对值很大(曲率的绝对值很大)；弯月形正透镜G12，它具有面对物方的凸出的圆表面。正透镜G11是具有非球面的非球面透镜。
第二透镜组L2包括正屈光度的第一透镜子组L2a和正屈光度的第二透镜子组L2b，透镜组中具有作为边界的最大空气隙。第一透镜子组L2a从物方起依次包括具有非球面的正透镜G2a1和具有非球面的负透镜G2a2。在每个数字实施例中，第二透镜子组包括一正透镜并可以是一单透镜元件，但也可包括正屈光度的胶合透镜。
第一透镜子组L2a对于正透镜G2a1使用具有高折射率和低色散的材料，和对于负透镜G2a2使用具有高折射率和高色散的材料，并能在整个变焦区很好地校正轴上色差。
在这个实施例中，第二透镜子组L2b可沿其光轴方向移动以对从无穷远到有限远距离的物体进行聚焦操作。采用如上所述的所谓内调焦型变焦镜头，其中第二透镜子组L2b被移动以方便地进行快速调焦。通过适当地设计透镜结构，可使调焦中的像差波动极小。
在这个实施例的变焦镜头中，从物方起依次设置的第一透镜组L1、第二透镜组L2和第三透镜组L3被移动，以便相对于广角端使第一透镜组L1与第二透镜组L2之间的间隔在远摄端变小，第二透镜组L2与第三透镜组L3之间的间隔变大，从而进行变焦。在变焦中，第二透镜组L2被移向物方以改变主焦距，而且第一透镜组L1实质上以凸面朝向像方的轨迹往复地移动，以便校正焦距变化导致的像点运动。第二透镜组L2具有正透镜G2a1和负透镜G2a2，两者均具有非球面，并能很好地校正焦距变化所导致的任何像差波动。
在这个实施例的数字实施例1、2和4的变焦镜头中，在变焦时，构成第二透镜组L2的第一透镜子组L2a和第二透镜子组L2b在被移向物方的同时它们之间的间隔略有变化，而在数字实施例3的变焦镜头中，第一透镜子组L2a和第二透镜子组L2b被整体地移向物方，而它们之间的间隔不改变。与数字实施例1、2和4相似的实施例中的第一透镜子组L2a和第二透镜子组L2b之间的间隔被改变，在变焦时可看成是包括四个透镜组的四单元变焦镜头，但在本实施例中，它们作为基本的三单元变焦镜头按与数字实施例3的变焦镜头相同的类型进行操作，其中第一透镜子组L2a和第二透镜子组L2b之间的间隔不改变。当然，这只是在本文中的限定，数字实施例1、2和4也可称作四单元变焦镜头。
在本实施例中，即使在第一透镜子组L2a和第二透镜子组L2b之间的间隔在变焦时被改变的类型中，在所采用的结构中，第二透镜子组L2b设置在与第一透镜子组L2a同一个凸轮上，且在进行变焦时通过与第二透镜组L2操作上相关的驱动器在每个物距上传送(drive)与第一透镜子组L2a不同的变化，从而使机械结构简化。
在本实施例中，在变焦时第三透镜组L3不被移动，且对焦距变化不起作用。但是，它承担整个系统随着图像拾取装置尺寸减小而增加的屈光度的一部分，并减小由第一和第二透镜组构成的短变焦系统的屈光度，以便抑制在构成第一透镜组L1的每个透镜中的特定像差的发生，并实现好的光学性能。另外，对于使用固态图像拾取装置的摄影设备所需的像方的特定远心成像，可通过赋于第三透镜L3以场透镜的作用而方便地实现。不过，构成像方远心光学系统的困难程度增加了，但是实现本发明目的的变焦镜头并不是不可能的，所以根据设计条件也可省略第三透镜组L3。
第三透镜组L3在变焦和聚焦时是静止的，以使镜筒结构简化。在本发明变焦镜头的所有数字实施例中，在变焦时第三透镜组L3是静止的，但也可被移动。因此，镜筒结构变得复杂，但在变焦时可方便地减小像差波动。
另外，光阑SP被设置在最接近第二透镜组L2的物方(紧靠在物方之前)，广角侧的入瞳与第一透镜组L1之间的距离被缩小，从而避免构成第一透镜组L1的透镜外径的增大。在变焦时，光阑SP与第二透镜组L2一起移动。
在本发明的变焦镜头中，引人注意的事实是：本发明的变焦镜头“从物方起依次设有一负屈光度的透镜组和一正屈光度的透镜组，并且两个透镜组之间的间隔是变化的，因此可以改变焦距”，它适于用作基本结构。其基本特征是第二透镜组L2在第一透镜子组L2a中具有非球面正透镜G2a1和非球面负透镜G2a2。当然，在本发明的变焦镜头中，同时在本实施例中，包括有一个透镜组接在面对像方的第二透镜组L2后的情况，也包括变焦镜头只包括两个透镜组的情况。
下面将说明本实施例的变焦镜头所满足的条件。在本发明中，优选的光学特性至少满足以下一个条件。
(a-1)当第一透镜子组L2a中的非球面负透镜G2a2的折射率限定为Nn时，条件
1.7＜Nn＜1.95                       …(1)
被满足。
条件表达式(1)用来通过被这个条件表达式规定折射率的非球面负透镜G2a2和位于其物方的非球面正透镜G2a1增大非球面的作用，并以良好的平衡校正彗差。
在低于条件表达式(1)的下限值的情况中，非球面的校正作用将不足，这是不好的。另一方面，在这种高折射率材料超过上限值的情况下，它将难以在非球面中工作，这是不可取的。
更优选的是，条件表达式(1)的数值范围可设置如下：
1.82＜Nn＜1.85                     …(1a)
(a-2)当第一透镜子组L2a中的正透镜G2a1和负透镜G2a2的阿贝数分别限定为νp和νn时，条件
15＜νn-νp                         …(2)
被满足。
条件表达式(2)是主要用于减小由焦距变化导致的色差波动的条件。在条件表达式(2)的下限值之下的情况中，将难以在整个变焦区内很好地校正色差。
更优选的是，条件表达式(2)的数值范围可设置如下：
20＜νn-νp                        …(2a)
(a-3)当从第一透镜子组L2a中的正透镜G2a1的像方表面到负透镜G2a2的像方表面的轴上距离被限定为D2a时，条件
0.1＜D2a/fw＜0.3                       …(3)
被满足。
条件表达式(3)与构成第一透镜子组L2a的正透镜G2a1和负透镜G2a2之间的间隔以及负透镜G2a2本身的厚度相关。
如果该距离变得超过条件表达式(3)的下限值而变得很小，则校正广角区内像场周围彗差将很难。如果该距离变得太大而超过条件表达式(3)的上限值，则整个第一透镜子组L2a在轴上的厚度将变得很大，于是埋入的镜筒长度将变得很大，这是不好的。
更优选的是，条件表达式(3)的数值范围可设置如下：
0.15＜D2a/fw＜0.21                    …(3a)
(a-4)当第一透镜子组L2a中的非球面负透镜G2a2的物方和像方表面的曲率半径分别被限定为Rn1和Rn2时，条件：
0.5＜(Rn1+Rn2)/(Rn1-Rn2)＜1.8          …(4)
被满足。
条件表达式(4)与非球面负透镜62a2的形状因数(透镜形状)相关，并且与第二透镜组L2中的两个非球面的像差校正作用一起用作完满地校正像差的条件。
如果条件表达式(4)的上限值或下限值被超出，则将难以在广角区内校正彗差晕轮光，这是不好的。
优选的是，条件表达式(4)的数值范围可设置为：
0.6＜(Rn1+Rn2)/(Rn1-Rn2)＜1.4         …(4a)
(a-5)当第一透镜子组L2a中的非球面正透镜G2a1的焦距被限定为f2P、且非球面负透镜G2a2的焦距被限定为f2n时，条件：
-1.0＜f2P/f2n＜-0.6                    …(5)
被满足。
条件表达式(5)与第一透镜子组L2a中设置在物方的正透镜G2a1和负透镜G2a2的焦距间的比值相关，并且是通过少量的透镜很好地校正轴上色差的条件。
通过第一透镜子组L2a中每个透镜的非球面，即使使用少量的透镜也能将色差以外的其它像差很好地校正，但是要较好地校正轴上色差则必需满足条件表达式(5)。如果正透镜G2a1和负透镜G2a2之间的光焦度比(屈光度比)的平衡被打破且超出了条件表达式(5)的上限值或下限值，则特别在远摄区内的轴上色差的校正将变得很困难。
更优选地是，条件表达式(5)的数值范围可设定为：
-0.9＜f2P/f2n＜-0.7                   …(5a)
(a-6)当变焦镜头对无限远物体进行聚焦时，在第一透镜子组L2a和第二透镜子组L2b之间在广角端的间隔被限定为d2bw、且整个系统在广角端的焦距被限定为fw时，条件：
0.2＜d2abw/fw＜1.0                     …(6)
被满足。
条件表达式(6)借助在广角端的焦距使第一透镜子组L2a和第二透镜子组L2b之间在广角端的间隔标准化。
如果第一透镜子组L2a和第二透镜子组L2b之间的间隔变得太大而超出条件表达式(6)的上限值，则在驱动第二透镜子组L2b时驱动机构将变得很苯重，这是不好的。如果第一透镜子组L2a和第二透镜子组L2b之间的间隔变得太小而超出条件表达式(6)的下限值，则在广角端的出瞳的位置将变得很短，而阴影的影响将变得很大，这是不好的。
更优选地是，条件表达式(6)的数值范围可设定为：
0.3＜d2abw/fw＜0.6                    …(6a)
本发明的另一方面规定，除了前述的基本结构之外，本发明还满足条件表达式(6)。
(a-7)当第一透镜组L1的焦距被限定为f1和第二透镜子组L2b的焦距被限定为f2b时，条件：
-2.5＜f1/fw＜-1.5                     …(7)
2.5＜f2b/fw＜6.5                      …(8)
被满足。
条件表达式(7)借助在广角端的焦距标准化第一透镜组L1的焦距。如果第一透镜组L1的光焦度(屈光度)太强而超过条件表达式(7)的上限值，则难以校正广角区内像场周围的彗差。如果第一透镜组L1的光焦度太弱而超过条件表达式(7)的下限值，则透镜的总长度将增大，这是不好的。
条件表达式(8)借助在广角端的焦距标准化第二透镜子组L2b的焦距。如果第二透镜子组L2b的光焦度变弱而超过条件表达式(8)的上限值，则为了在广角区中得到预定长度的出瞳，透镜的总长度将增大。另一方面，如果第二透镜子组L2b的光焦度太强而超过条件表达式(8)的下限值，则难以在远摄区内校正像差。
更优选地是，条件表达式(7)和(8)的数值范围可设定为：
-2.2＜f1/fw＜-1.7                   …(7a)
3.1＜f2b/fw＜5.7                    …(8a)
下面将具体地说明数字实施例1-4的变焦镜头的结构。
在数字实施例1-4中，第一透镜组L1包括两个单个透镜、即：一负弯月形透镜，它在其物方具有凸表面，在其像方具有非球面；一正弯月形透镜，它在其物方具有凸表面。
在数字实施例1-4中，第一透镜子组L2a包括两个单个透镜、即：一双凸透镜，与像方相比，它的物方表面的屈光度的绝对值很大(曲率的绝对值大)，并在物方具有非球面；及一负透镜，与物方相比，它的像方表面的屈光度的绝对值很大(曲率的绝对值大)，并在像方具有非球面。在数字实施例1和2中，第一透镜子组L2a的非球面负透镜是在其物方具有凸面的弯月形负透镜，而在数字实施例3和4中是双凹负透镜。
在数字实施例1-4中，第三透镜组L3具有与像方相比其物方表面的屈光度的绝对值大(曲率的绝对值大)的正透镜。
在数字实施例1-4中，第二透镜子组L2b是双凸正透镜。如前所述，第二透镜子组L2b可由包括正透镜和负透镜的胶合透镜构成。
在变焦时，在数字实施例1中，第一透镜子组L2a与第二透镜子组L2b之间的间隔在远摄端比在广角端减小。在数字实施例2和4中，前述间隔一经从广角端向远摄端减小，而后则会增加。此时，空气隙在远摄端略大于广角端。在数字实施例3中，该间隔不变化。
在数字实施例1-4中，利用第二透镜子组L2b进行调焦，但也可利用其它透镜组(第一透镜子组L2a或第三透镜组)进行调焦。
下面将示出数字实施例1-4的数值数据。在每个数字实施例中，i表示距物方的次序，Ri表示第i面的曲率半径，Di表示第i面与第(i+1)面之间部件的厚度或空气隙，Ni和νi分别表示对于d谱线的第i部件的折射率和阿贝数。两个最接近像方的表面是与水晶低通滤波器、红外截止滤波器之类对应的玻璃块G。当沿光轴方向在高度为H的位置以表面顶点作参考距光轴的位移是X时，非球面形状由下式表达：
X = ( 1 / R ) H 2 1 + 1 - ( 1 + k ) ( H / R ) 2 + AH 2 + BH 4 + CH 6 + D H 8 + EH 10
其中，R表示傍轴曲率半径，k表示锥面常数，A、B、C、D、E是非球面系数。
[e-X]是指“X10-X”。
另外，前述条件表达式与数字实施例中各种数值之间的关系示于下面的表1中。
数字实施例1
f＝4.49-8.61         Fno＝2.88-4.06       2ω＝73.5-42.5
R1＝23.917           D1＝1.20             N1＝1.740130    ν1＝49.2
R2＝2.886            D2＝1.60
R3＝5.281            D3＝1.60             N2＝1.846660    ν2＝23.9
R4＝9.254            D4＝可变
R5＝光阑             D5＝0.59
R6＝4.312            D6＝2.00             N3＝1.687070    ν3＝52.6
R7＝-13.960          D7＝0.20
R8＝38.775           D8＝0.70             N4＝1.832430    ν4＝23.9
R9＝4.626            D9＝可变
R10＝21.802          D10＝1.50            N5＝1.487490    ν5＝70.2
R11＝-10.430         D11＝可变
R12＝13.248          D12＝1.50            N6＝1.487490    ν6＝70.2
R13＝-137.542        D13＝1.00
R14＝∞              D14＝2.61            N7＝1.516330    ν7＝64.2
R15＝∞
   4.49      6.60        8.61
D4                7.57      3.93        2.13
D9                2.22      2.12        2.18
D11               2.64      5.50        8.20
非球面系数
第二表面：k＝-1.27013e+00 A＝0 B＝3.61084e-03 C＝3.06032e-05
          D＝-1.41272e-06 E＝1.48507-07
第六表面：k＝5.83107e-01 A＝0 B＝-1.56459e-03 C＝-2.01242e-06
          D＝-2.53760e-06 E＝0.00000e+00
第九表面：k＝0.00000e+00 A＝0 B＝2.65830e-03 C＝-1.66959e-05
          D＝-1.78743e-05 E＝1.01857e-05
数字实施例2
f＝4.65-8.86     Fno＝2.88-4.13    2ω＝71.6-41.4
R1＝17.410       D1＝1.20          N1＝1.740130    ν1＝49.2
R2＝2.907        D2＝1.81
R3＝5.519        D3＝1.60          N2＝1.846660    ν2＝23.9
R4＝9.477        D4＝可变
R5＝光阑         D5＝0.59
R6＝4.065        D6＝2.00          N3＝1.687070    ν3＝52.6
R7＝-13.092      D7＝0.20
R8＝48.205       D8＝0.70          N4＝1.832430    ν4＝23.9
R9＝4.471        D9＝可变
R10＝43.811      D10＝1.50         N5＝1.487490    ν5＝70.2
R11＝-12.023     D11＝可变
R12＝13.248      D12＝1.50         N6＝1.696797    ν6＝55.5
R13＝-446.589    D13＝1.00
R14＝∞          D14＝2.61         N7＝1.516330    ν7＝64.2
R15＝∞
    4.65    6.84    8.86
D4                7.40    3.81    2.11
D9                1.89    1.78    1.98
D11               2.76    5.74    8.41
非球面系数
第二表面：k＝-1.62957e+00 A＝0 B＝5.23543e-03 C＝-4.56125e-05
          D＝8.70345e-07 E＝1.10972e-07
第六表面：k＝4.26982e-01 A＝0 B＝-1.65814e-03 C＝-1.30170e-04
          D＝-1.60072e-05 E＝5.41461e-07
第九表面：k＝0.00000e+00 A＝0 B＝3.12173e-03 C＝2.55268e-04
          D＝-6.67470e-05 E＝1.70497e-05
数字实施例3
f＝4.65-8.86    Fno＝2.88-4.08      2ω＝71.5-41.4
R1＝25.960      D1＝1.20            N1＝1.740130    ν1＝49.2
R2＝3.125       D2＝1.61
R3＝5.787       D3＝1.70            N2＝1.846660    ν2＝23.9
R4＝11.186      D4＝可变
R5＝光阑        D5＝0.70
R6＝4.000       D6＝2.00            N3＝1.743300    ν3＝49.3
R7＝-11.431     D7＝0.20
R8＝-27.218     D8＝0.70            N4＝1.832430    ν4＝23.9
R9＝4.828       D9＝2.21
R10＝44.071     D10＝1.30           N5＝1.622296    ν5＝53.2
R11＝-17.547    D11＝可变
R12＝11.053     D12＝1.60           N6＝1.696797    ν6＝55.5
R13＝136.453    D13＝1.25
R14＝∞         D14＝1.60           N7＝1.516330    ν7＝64.1
R15＝∞
  4.65    6.75    8.86
D4               7.51    3.91    2.02
D9               2.44    5.17    7.91
非球面系数
第二表面：k＝-1.18040e+00 A＝0 B＝2.21207e-03 C＝6.47021e-05
          D＝-5.03611e-06 E＝2.27215e-07
第六表面：k＝3.15667e-01 A＝0 B＝-1.17160e-03 C＝-9.96037e-05
          D＝-9.51895e-06 E＝-5.32423e-07
第九表面：k＝0.00000e+00 A＝0 B＝4.07929e-03 C＝4.90436e-04
          D＝-9.55969e-05 E＝1.90100e-05
数字实施例4
f＝5.02-12.01       Fno＝2.88-4.67    2ω＝67.4-31.2
R1＝74.098          D1＝1.30          N1＝1.802380    ν1＝40.8
R2＝3.845           D2＝1.49
R3＝7.209           D3＝1.90          N2＝1.846660    ν2＝23.9
R4＝23.714          D4＝可变
R5＝光阑            D5＝0.70
R6＝4.095           D6＝2.20          N3＝1.743300    ν3＝49.3
R7＝-18.137         D7＝0.20
R8＝-75.585         D8＝0.70          N4＝1.832430    ν4＝23.9
R9＝4.673           D9＝可变
R10＝34.980         D10＝1.20         N5＝1.772499    ν5＝49.6
R11＝-55.825        D11＝可变
R12＝11.631         D12＝1.90         N6＝1.487490    ν6＝70.2
R13＝-38.409        D13＝0.60
R14＝∞             D14＝2.61         N7＝1.516330    ν7＝64.2
R15＝∞
   5.02    8.60    12.01
D4    10.76    4.41    1.91
D9    2.43     2.34    2.55
D11   2.70     7.07    11.13
非球面系数
第二表面：k＝-1.00189e+00 A＝0 B＝6.23845e-04 C＝3.20633e-06
          D＝1.92007e-08 E＝-4.78566e-09
第六表面：k＝1.65207e-01 A＝0 B＝-6.64943e-04 C＝-1.05354e-05
          D＝-1.76516e-05 E＝-7.92638e-07
第九表面：k＝0.00000e+00 A＝0 B＝3.57839e-03 C＝6.52624e-04
          D＝-1.37864e-04 E＝2.444000e-05
                                                  表1
条件表达式                     数字实施例
    1     2     3     4
 1)Nn     1.83     1.83     1.83     1.83
 2)νn-νp     28.7     28.7     25.4     25.4
 3)D2a/fw     0.20     0.19     0.19     0.18
 4)Rn1+Rn2/Rn1-Rn2     1.27     1.20     0.70     0.88
 5)f2P/f2n     -0.79     -0.79     -0.86     -0.89
 6)d2abw/fw     0.49     0.41     0.48     0.48
 7)f1/fw     -1.73     -1.82     -1.92     -2.15
 8)f2b/fw     3.27     4.20     4.37     5.58
根据上述的实施例可提供一种变焦镜头，其中，每个透镜组中的透镜的结构和在变焦时移动各透镜组的方法被恰当地设置，从而能减少整个系统的透镜数量和缩短透镜的总长度，该变焦镜头还具有2到2.5倍的可变倍率、亮度高、并具有良好的光学性能，该变焦镜头适用于使用诸如将广角区作为变焦范围的数字静物照相机或摄像机的图像拍摄装置的摄相机的拍摄光学系统。
使用本发明的变焦镜头作为拍摄光学系统的数码相机的实施例将结合图17予以说明。
在图17中，标号10表示照相机主体，标号11表示由本发明的变焦镜头构成的拍摄光学系统，标号12表示设置在照相机主体内的频闪灯，标号13表示外部取景器，标号14表示快门按钮。由拍摄光学系统形成的物体的像形成在诸如CCD或CMOS之类的固态图像拾取装置(未示出)的光接收表面上。被固态图像拾取装置光电转换的物体信息被作为数字信息记录下来。
如上所述，通过将前述实施例的变焦镜头应用到诸如数码相机的光学设备上，可实现光学设备小型化并具有良好的光学特性。

Claims (23)

1.一种变焦镜头，其从物方到像方依次包括：
一负光焦度的第一透镜组；以及
一正光焦度的第二透镜组，它从物方到像方依次具有一非球面正透镜和一非球面负透镜；
其中，所述变焦镜头通过改变第一透镜组与第二透镜组之间的间隔进行变焦；
其中所述变焦镜头满足以下条件：
0.15＜D2a/fw＜0.3
其中，D2a是从所述第二透镜组中非球面正透镜的像方表面到所述非球面负透镜的像方表面的轴上距离，fw是整个系统在广角端的焦距。
2.如权利要求1的变焦镜头，其中所述变焦镜头满足以下条件：
1.75＜Nn＜1.95
其中，Nn是所述第二透镜组中非球面负透镜的材料的折射率。
3.如权利要求1的变焦镜头，其中所述变焦镜头满足以下条件：
15＜vn-vp
其中，vn和vp分别是第二透镜组中非球面正透镜和非球面负透镜的材料的阿贝数。
4.如权利要求1的变焦镜头，其中在所述第二透镜组中，非球面负透镜具有弯月形或双凹形状、它的像方表面的光焦度绝对值大于其物方表面的光焦度绝对值。
5.如权利要求1的变焦镜头，其中所述变焦镜头满足以下条件：
0.5＜(Rn1+Rn2)/(Rn1-Rn2)＜1.8
其中，Rn1和Rn2分别是所述第二透镜组中非球面负透镜的物方表面和像方表面的曲率半径。
6.如权利要求1的变焦镜头，其中所述变焦镜头满足以下条件：
-1.0＜f2P/f2n＜-0.6
其中，f2P是所述第二透镜组中非球面正透镜的焦距，f2n是非球面负透镜的焦距。
7.如权利要求1的变焦镜头，它在固态图像拾取装置上形成图像。
8.一种变焦镜头，其从物方到像方依次包括：
一负光焦度的第一透镜组；以及
一正光焦度的第二透镜组，它包括正光焦度的第一透镜子组和正光焦度的第二透镜子组，且在第二透镜组中，在第一透镜子组和第二透镜子组之间具有最大间隔，将其作为限制第一透镜子组和第二透镜子组之间间隔的界限，第一透镜子组从物方到像方依次具有非球面正透镜和非球面负透镜两个单透镜；
其中，所述变焦镜头通过改变第一透镜组与第二透镜组之间的间隔进行变焦；而且
其中，所述变焦镜头满足以下条件：
0.2＜d2abw/fw＜1.0
其中d2abw是当变焦镜头对无限远物体进行聚焦时，所述第一透镜子组和第二透镜子组之间在广角端的间隔，fw是整个系统在广角端的焦距；
且其中所述变焦镜头满足以下条件：
0.15＜D2a/fw＜0.3
其中D2a是从所述第二透镜组中的非球面正透镜的像方表面到非球面负透镜的像方表面的轴上距离。
9.如权利要求8的变焦镜头，其中所述第一透镜组从物方到像方依次包括：其形状为像方表面的屈光度绝对值比物方表面的屈光度绝对值大的非球面负透镜，和具有其凸表面面对物方的弯月形正透镜。
10.如权利要求8的变焦镜头，其中所述第一透镜子组与所述第二透镜子组之间的间隔在从广角端变焦到远摄端时被改变。
11.如权利要求8的变焦镜头，其中所述第二透镜子组是包括单透镜或胶合透镜的透镜部件。
12.如权利要求8的变焦镜头，其在所述第一透镜子组的物方有一孔径光阑。
13.如权利要求8的变焦镜头，其中所述变焦镜头满足以下条件：
-2.5＜f1/fw＜-1.5
2.5＜f2b/fw＜6.5
其中f1是所述第一透镜组的焦距，f2b是第二透镜子组的焦距。
14.如权利要求8的变焦镜头，其中所述变焦镜头满足以下条件：
15＜vn-vp
其中，vn和vp分别是第二透镜组中非球面正透镜和非球面负透镜的材料的阿贝数。
15.如权利要求8的变焦镜头，其中所述变焦镜头满足以下条件：
1.75＜Nn＜1.95
其中，Nn是所述第二透镜组中非球面负透镜的材料的折射率。
16.如权利要求8的变焦镜头，其中所述变焦镜头满足以下条件：
0.5＜(Rn1+Rn2)/(Rn1-Rn2)＜1.8
其中，Rn1和Rn2分别是所述第二透镜组中非球面负透镜的物方表面和像方表面的曲率半径。
17.如权利要求8的变焦镜头，其中所述变焦镜头满足以下条件：
-1.0＜f2P/f2n＜-0.6
其中，f2P和f2n分别是所述第二透镜组中非球面正透镜和非球面负透镜的焦距。
18.如权利要求8的变焦镜头，还包括：
一正光焦度的第三透镜组，它位于所述第二透镜组的像方；
其中，所述变焦镜头通过移动透镜组进行变焦，以便相对于广角端，在远摄端使所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的间隔能变小，而使所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的间隔能变大。
19.  如权利要求18的变焦镜头，其中所述第三透镜组包括其物方表面的光焦度绝对值比其像方表面的光焦度绝对值大的单透镜。
20.如权利要求18的变焦镜头，其中所述第三透镜组在变焦时不被移动。
21.如权利要求8的变焦镜头，其中它在固态图像拾取装置上形成图像。
22.一种摄相机，其具有：
一如权利要求1的变焦镜头；及
一固态图像拾取装置，用于接收所述变焦镜头形成的像。
23.一种摄相机，其包括：
一如权利要求8的变焦镜头；及
一固态图像拾取装置，用于接收所述变焦镜头形成的像。
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