CN1959455A - 变焦透镜光学系统 - Google Patents

变焦透镜光学系统 Download PDF

Info

Publication number
CN1959455A
CN1959455A CNA2006100753571A CN200610075357A CN1959455A CN 1959455 A CN1959455 A CN 1959455A CN A2006100753571 A CNA2006100753571 A CN A2006100753571A CN 200610075357 A CN200610075357 A CN 200610075357A CN 1959455 A CN1959455 A CN 1959455A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
optical system
lens combination
refracting power
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.)
Granted
Application number
CNA2006100753571A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1959455B (zh
Inventor
米山修二
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.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Techwin Co Ltd
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 Samsung Techwin Co Ltd filed Critical Samsung Techwin Co Ltd
Publication of CN1959455A publication Critical patent/CN1959455A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1959455B publication Critical patent/CN1959455B/zh
Expired - Fee Related 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
    • G02B15/145—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 five groups only
    • G02B15/1451—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 five groups only the first group being positive
    • G02B15/145129—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 five groups only the first group being positive arranged +-+++
    • 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
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B2003/0093—Simple or compound lenses characterised by the shape

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

一种适用于使用固态摄影设备的照相机，并提供出色色差校正，高变焦比和聚焦远心的紧凑变焦透镜光学系统。该变焦透镜光学系统包括第一透镜组，具有正折光力，且包括两个透镜；第二透镜组，具有负折光力；第三透镜组，具有正折光力；第四透镜组，具有正折光力；和第五透镜组，具有正折光力。将第一至第五透镜组从物侧按顺序设置，在从广角位置到远摄位置的变焦期间，移动第一透镜组。

Description

变焦透镜光学系统
相关专利申请的交叉引用
本申请要求于2005年10月31日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请10-2005-0103257的优先权，其全部内容在此引作参考。
技术领域
本发明涉及用于诸如标准或视频照相机之类的摄影设备的变焦透镜光学系统，更具体而言，涉及具有五个透镜组、设计成实现超广角和高变焦比的变焦透镜光学系统。
背景技术
目前，数字静止图像照相机(DSC)作为摄影设备引起人们极大关注。随着技术的发展，DSC趋于提供更宽的视角，更高的变焦比和更紧凑的设计。为实现这些特征，DSC通常使用在广角位置处具有32°半视场角并且具有3X变焦比的三组变焦透镜。变焦透镜包括分别具有负，正和负折光力(refractive power)的三个透镜组。
在使用35mm胶卷的传统单透镜反射式(SLR)照相机中，由于竞相发展功能得以加强的标准变焦透镜，使得焦距(视角)从具有37°半视场角的28mm缩至广角位置处具有约42°半视场角的24mm，使变焦比从具有28-200mm焦距的约7X增至具有约24-200mm焦距的约8X。
为了使数字照相机也获得更宽的视角和更高的变焦比，已提出包括具有正，负，正，正和正折光力的五个透镜组的变焦透镜。在日本未审公开专利申请No.2002-98893，2005-17915，2005-55625和2005-70437中披露了五组变焦透镜的示例。
在日本未审公开专利申请No.2002-98893中提出的变焦透镜光学系统具有从7X至10X的高变焦比和广角位置处约37°的半视场角。该变焦透镜光学系统提供了较宽的视角和高变焦比；然而，该变焦透镜光学系统并不提供足够宽的视角。
在日本未审公开专利申请No.2002-17915中披露的变焦透镜光学系统的另一示例具有约为5X的变焦比和广角位置处约39°的半视场角。该变焦透镜光学系统提供了较宽的视角；然而，该变焦透镜光学系统并不提供足够宽的视角和高变焦比。
在日本未审公开专利申请No.2002-55625中披露的变焦透镜光学系统的另一示例具有宽视角，这是由于在广角位置处的半视场角约为39°，但具有3.9X的低变焦比。
在日本未审公开专利申请No.2002-70437中给出的变焦透镜光学系统的另一示例具有广角位置处约40°的半视场角和7X的变焦比。该变焦透镜光学系统与以上引述的参考文献所提出的变焦透镜光学系统相比具有更宽的视角和更高的变焦比，但鉴于当前更宽视角和更高变焦比的趋势，并不能提供令人满意的宽视角和变焦比。
发明内容
本发明提供了一种具有广角位置处约43°的半视场角和约8X的高变焦比的紧凑变焦透镜光学系统，它可用于诸如具有小像素间距的电荷耦合器件(CCD)之类的固态摄影设备。
根据本发明的一方面，提供一种变焦透镜光学系统，包括：第一透镜组，具有正折光力，且包括两个透镜；第二透镜组，具有负折光力；第三透镜组，具有正折光力；第四透镜组，具有正折光力；和第五透镜组，具有正折光力。第一至第五透镜组从物侧按顺序设置，在从广角位置到远摄位置的变焦期间移动第一透镜组。
第一透镜组包括具有负折光力的第一透镜和具有正折光力的第二透镜，第二透镜的折射率NI_L2满足1.65＜NI_L2＜1.8。
在从广角位置到远摄位置的变焦期间，第一与第二透镜组之间的距离以及第四与第五透镜组之间的距离增大，而第二与第三透镜组之间的距离减小。
第三透镜组包括具有正折光力的第一正透镜，由具有正折光力的第二正透镜和具有负折光力的负透镜组成的正/负双合透镜，和具有正折光力的第三正透镜，这些透镜从物侧按顺序设置。第二正透镜的折射率NIII_L8满足NIII_L8＜1.5，第二正透镜的阿贝数(Abbenumber)γIII_L8满足γIII_L8＞80。
当fW，fIV和fII分别为广角位置处总焦距，第四透镜组IV的焦距和第二透镜组II的焦距时，第四和第二透镜组满足0＜fW/fIV＜0.20和-0.90＜fW/fII＜-0.50。
附图说明
图1A是表示根据本发明的实施例的变焦透镜光学系统的光学布局的截面图；
图1B是表示图1A所示变焦透镜光学系统分别在广角位置，中角位置和远摄位置处的光学布局的截面图；
图2A-2D分别图解了根据图1A和1B所示实施例的变焦透镜光学系统在广角位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差；
图3A-3D分别图解了根据图1A和1B所示实施例的变焦透镜光学系统在中角位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差；
图4A-4D分别图解了根据图1A和1B所示实施例的变焦透镜光学系统在远摄位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差；
图5A是表示根据本发明的另一实施例的变焦透镜光学系统的光学布局的截面图；
图5B是表示图5A所示变焦透镜光学系统分别在广角位置，中角位置和远摄位置处的光学布局的截面图；
图6A-6D分别图解了根据图5A和5B所示实施例的变焦透镜光学系统在广角位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差；
图7A-7D分别图解了根据图5A和5B所示实施例的变焦透镜光学系统在中角位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差；
图8A-8D分别图解了根据图5A和5B所示实施例的变焦透镜光学系统在远摄位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差；
图9A是表示根据本发明的另一实施例的变焦透镜光学系统的光学布局的截面图；
图9B是表示图9A所示变焦透镜光学系统分别在广角位置，中角位置和远摄位置处的光学布局的截面图；
图10A-10D分别图解了根据图9A和9B所示实施例的变焦透镜光学系统在广角位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差；
图11A-11D分别图解了根据图9A和9B所示实施例的变焦透镜光学系统在中角位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差；
图12A-12D分别图解了根据图9A和9B所示实施例的变焦透镜光学系统在远摄位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差；
图13A是表示根据本发明的另一实施例的变焦透镜光学系统的光学布局的截面图；
图13B是表示图13A所示变焦透镜光学系统分别在广角位置，中角位置和远摄位置处的光学布局的截面图；
图14A-14D分别图解了根据图13A和13B所示实施例的变焦透镜光学系统在广角位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差；
图15A-15D分别图解了根据图13A和13B所示实施例的变焦透镜光学系统在中角位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差；以及
图16A-16D分别图解了根据图13A和13B所示实施例的变焦透镜光学系统在远摄位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差。
具体实施方式
图1A是表示根据本发明的实施例的变焦透镜光学系统的光学布局的截面图，图1B是表示图1A所示变焦透镜光学系统分别在广角位置，中角位置和远摄位置处的光学布局的截面图。
参照图1A和图1B，变焦透镜光学系统从物侧(OBJ)按顺序包括：具有正折光力的第一透镜组I，具有负折光力的第二透镜组II，具有正折光力的第三透镜组III，具有正折光力的第四透镜组IV，和具有正折光力的第五透镜组V。变焦透镜光学系统还包括设置在第二与第三透镜组II与III之间并与第三透镜组III一起移动的孔径光阑S。
根据该实施例的变焦透镜光学系统包括五个透镜组I至V，从而，抑制因广视角和高变焦比导致的像差。
更具体而言，第一透镜组I具有正折光力，并包括用于实现高变焦比的两个透镜。参照图1B，在从广角位置经过中角位置到远摄位置的变焦期间，移动第一透镜组I。可采用在变焦期间增加相距第二透镜组II的距离的方式移动第一透镜组I，以实现高变焦比。采用使第二与第三透镜组II与III之间距离减小并且增大第四与第五透镜组IV与V之间距离的方式，移动第一至第五透镜组I至V。特别是，移动第五透镜组V，形成凸向物侧OBJ的弯曲。
第三和第四透镜组III和IV被设计成具有正折光力。在变焦期间，改变第三与第四透镜组III与IV之间的距离，以补偿因增加角度而变差的散光像场弯曲。尤其是，由于在广角位置处导致显著量值的散光像场弯曲，在广角位置处第三与第四透镜组III与IV之间的距离可显著改变。
当光线倾斜入射在诸如电荷耦合器件(CCD)之类的摄影设备的像平面上时，由于光学系统的聚焦远心角(telecentricity angle)与摄影设备像平面中的微透镜组合不匹配，从而出现黑框(或渐晕)。为防止出现黑框，应调节光学系统的聚焦远心角，以便光能够垂直入射到像平面。在变焦期间还可移动第五透镜组V，以调节光学系统的聚焦远心角。当光学系统的光路受到透镜镜筒遮挡时会出现黑框，从而使部分入射光不会入射到摄影设备上。例如，取景器受透镜镜筒部分遮挡会导致图像中的暗角。
第一透镜组I可包括两个透镜的双合透镜，以提供超广角(约43°的半视场角)，同时抑制透镜直径的增加。双合透镜由粘合在一起的具有负折光力的第一透镜L1和具有正折光力的第二透镜L2组成。由于第一透镜组I以这种方式包括两个透镜的单个双合透镜，可抑制第一透镜组I厚度的增大，防止透镜直径随半视场角增大，并缩减了透镜的总长度。
第二透镜L2的折射率NI_L2可满足公式(1)：
1.65＜NI_L2＜1.8                        (1)
通过将第二透镜L2的折射率NI_L2设置成高值，可抑制在远摄位置处的球面像差和慧差。当第二透镜L2的折射率NI_L2小于最小限制时，双合透镜的透镜曲率半径减小以保持焦距，从而增大在每个透镜表面的球面像差或慧差。相反，当第二透镜L2的折射率NI_L2超过最大限制时，能够仅使用高色散玻璃。这样，不能使色差降低。
为了使用通过减小在广角位置处第一与第二透镜组I与II之间距离而实现的焦点后移透镜结构来获得超广角，第二透镜组II可具有如公式(2)所定义的强负折光力：
-0.90＜fW/fII＜-0.50                    (2)
其中，fW和fII分别表示在广角位置处的总焦距和第二透镜组II的焦距。
当该比率超过最大限制从而使第二透镜组II的折光力降低时，使在广角位置处焦点后移透镜结构的效应减弱，且没有提供空间来将滤镜设置在像平面IMG前面。相反地，当该比率小于最小限制从而使第二透镜组II的负折光力变得过高时，不能将整个透镜系统的佩兹伐(Petzval)条件保持在适当水平，且出现正球面像差，从而使整个透镜系统的球面像差得到过校正。
佩兹伐条件也称为佩兹伐和数，可通过公式(3)将其定义：
P z = P 1 n 1 + P 2 n 2 + . . . + P i n i - - - ( 3 )
其中，Pz表示佩兹伐和数，Pi为第i个表面的折光力，ni为第i个表面的折射率。通过将三阶散光像场弯曲的量展开，可获得公式(3)。大Pz表示大散光像场弯曲。
此外，由于次最接近物侧OBJ的第二透镜组II中的透镜L4具有球形表面，可校正因更宽视角所导致的畸变。尽管最接近物侧OBJ的第二透镜组II中的透镜L3通常有畸变校正的效果，但透镜L3的直径往往变大，从而，当通过将加热来软化玻璃并压入模具中时，增大了制造成本。从而，将透镜L4而不是透镜L3设计为具有非球面透镜，以校正畸变。
第三透镜组III可由四个透镜组成，用于当实现大放大倍率时校正像差，以便会聚从第二透镜组II发散的光通量。通过使用四个透镜来抑制当通过改变第三与第四透镜组III与IV之间距离而以小移动距离校正切像场弯曲时的大像差和偏轴所引起的像差变化的增大，使像差保持较小。
更具体而言，第三透镜组III包括具有正折光力的第一正透镜L7，由粘合在一起的具有正折光力的第二正透镜L8和具有负折光力的负透镜L9组成的正/负双合透镜，和具有正折光力的第三正透镜L10。
第一正透镜L7为双凸透镜，第二正透镜L8具有朝向物侧OBJ的凸面。负透镜L9具有朝向像平面IMG的凹面。
特别是，用两个非球面将第一正透镜L7构造为具有大的正折光力，以会聚从第二透镜组II发散的光线，同时校正因大的正折光力所导致的球面像差。这两个表面可为非球面的，以便在两个表面上分散非球面效应，从而与使用单个非球面表面的透镜相比增加了校正球面像差的效果。这还可降低第一正透镜L7两个表面的偏轴敏感性。
偏轴敏感性是指当构成光学系统或整个光学系统的透镜或透镜组偏离光轴，例如，当其取向垂直于光轴方向时，对光学像差或透镜性能的影响。由于通过玻璃模造的透镜具有制造期间的模具对准问题，有益的是降低透镜的偏轴敏感性。
在正/负双合透镜中的第二正透镜L8可由满足由公式(4)所表示的条件的材料制成：
NIII_L8＜1.5
γIII_L8＞80                        (4)
其中，NIII_L8和γIII_L8分别表示第三透镜组III中第二正透镜L8的折射率和阿贝数。
公式(4)定义了选择低色散玻璃以提供出色色差校正的条件。当第二正透镜L8满足该条件时，可防止在远摄位置处的色差加重，同时抑制在广角位置处的横向色差。
通过利用空气间隙使正/负双合透镜与第三正透镜L10相隔离，正/负双合透镜中负透镜L9朝向像侧IMG的表面作为强发散表面，从而提供出色的球面像差或慧差校正。
第四透镜组IV包括单个透镜L11以校正散光像场弯曲。可使第四透镜组IV的折光力足够小，以满足以下公式(5)，从而消除偏轴敏感性的影响：
0＜fW/fIV＜0.20                    (5)
其中，fW，fIV分别表示在广角位置处的总焦距和第四透镜组IV的焦距。
如果由公式(5)所定义的比率小于最小限制，则第四透镜组IV的折光力变为负。第四透镜组IV作为增距镜(rear converter)，扩展第三透镜组III的范围，从而增加偏轴敏感性。增距镜是指具有负折光力的远摄增距镜，且其处于用于单透镜反射式(SLR)照相机的可互换透镜的后像平面上，象远摄透镜那样扩展焦距，同时增加像差量。
相反地，如果该比率超出了最大限制，则第四透镜组IV的正折光力变得过高，从而增加由具有单个透镜L11的第四透镜组IV导致的像差量。第五透镜组V也可包括具有正折光力的单个透镜L12。在广角位置与远摄位置之间的变焦期间，使第五透镜组V中凸地(convexly)朝物侧OBJ移动。通过在变焦期间以此方式移动第五透镜组V，易于调整聚焦远心角，从而防止出现黑框。
表1至3显示出，在根据如图1A和1B中所示实施例的变焦透镜光学系统中每个透镜的曲率半径，透镜厚度或透镜间距离，折射率，(非球面透镜的)非球面系数，色散，焦距和光圈数。R为曲率半径，D为透镜厚度或距离，Nd为d线(d-Line)的折射率，νd为将由以下公式(6)所定义的阿贝数，f为焦距，Fno为光圈数。
ν d = N d - 1 N F - N C - - - ( 6 )
其中，NF和NC为对于F和C线的折射率。
在本发明的实施例中，每个非球面表面满足非球面公式(7)：
x = c ′ y 2 1 + 1 - ( K + 1 ) c ′ 2 y 2 + Ay 4 + By 6 + Cy 8 + Dy 10 - - - ( 7 )
其中，x表示沿平行于光轴方向从透镜顶点到透镜平面的深度，y表示沿垂直光轴方向的高度，c’(＝1/R)表示在透镜顶点处曲率半径R的倒数，K表示二次曲线常数，以及A，B，C和D表示非球面系数。
                               表1
  透镜   表面   R   D   Nd   νd
  L1   1   36.909   1.00   1.84666   23.8
L2   2   24.696   5.49   1.77250   49.6
  3   139.460   D3
L3   4   34.465   0.90   1.88300   40.8
  5   8.558   3.38
  L4   6   300.000   1.30   1.80500   40.7
7   7.406(非球面) 2.29
L5   8   14.250   3.21   1.84666   23.8
  9   -17.372   0.58
L6   10   -12.356   0.80   1.88300   40.8
  11   -200.000   D11
  S   孔径光阑   0.50
L7   13   9.120(非球面) 2.77 1.58290 58.9
14   -37.935(非球面) 0.10
  L8   15   8.153   2.38   1.49700   81.6
L9   16   23.007   1.00   1.84666   23.8
  17   5.956   0.74
L10   18   14.134   1.94   1.48749   70.4
  19   -34.031   D19
  L11   20   40.368   1.50   1.51500   63.0
21   53.880(非球面) D21
L12   22   10.877   2.10   1.48749   70.4
  23   30.159   D23
  24   ∞   1.22   1.51680   64.2
  25   ∞   fb
                                      表2
  表面   K   A   B   C   D
  7   -1.00   -5.87266E-05   6.46273E-07   -4.68387E-08   3.91263E-10
  13   -1.00   -3.48648E-05   -3.00931E-06   -3.70329E-08   1.03273E-09
  14   -1.00   -1.43578E-05   -1.31604E-06   -2.29296E-07   6.84268E-09
  21   -1.00   1.47010E-04   -1.94538E-06   8.10580E-08   -6.28292E-09
表3
  可变距离   广角位置   中角位置   远摄位置
  f   4.15   11.50   32.04
  Fno.   2.88   3.20   4.12
  D3   1.500   15.161   30.315
  D11   17.828   5.556   1.500
  D19   1.000   3.155   4.439
  D21   3.032   3.803   14.965
  D23   2.338   6.026   4.492
  fb   1.100   1.100   1.100
图2A-2D分别图解了根据图1A和1B所示实施例的变焦透镜光学系统在广角位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差。图3A-3D分别图解了该系统在中角位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差。图4A-4D分别图解了该系统在远摄位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差。
也就是，图2A，3A和4A表示该光学系统对于各个波长(即，435.8nm，587.6nm和656.3nm)的光的球面像差。图2B，3B和4B表示变焦透镜光学系统在广角位置，中角位置和远摄位置处的散光像场弯曲，即，散光像场弯曲T和矢状(saggital)像场弯曲S。图2C，3C和4C分别表示变焦透镜光学系统在广角位置，中角位置和远摄位置处的百分比畸变。图2D，3D和4D表示对于656.3nm和435.8nm的光的横向色差。
图5A是表示根据本发明的另一实施例的变焦透镜光学系统的光学布局的截面图，图5B是表示图5A所示变焦透镜光学系统分别在广角位置，中角位置和远摄位置处的光学布局的截面图。参照图5A和5B，根据该实施例的变焦透镜光学系统包括：具有正折光力的第一透镜组I，具有负折光力的第二透镜组II，具有正折光力的第三透镜组III，具有正折光力的第四透镜组IV，和具有正折光力的第五透镜组V。该变焦透镜光学系统还包括设置在第二与第三透镜组II与III之间并与第三透镜组III一起移动的孔径光阑S。在具有上述结构的变焦透镜光学系统中，每个透镜组的变焦操作以及在每个透镜组中的透镜数与根据图1A和1B所示实施例的变焦透镜光学系统基本相同。表4至6给出了有关根据图5A和5B所示实施例的变焦透镜光学系统中的每个透镜的详细数据，例如，曲率半径，透镜厚度或透镜间距离，折射率，色散，非球面系数，焦距，和光圈数。
                           表4
  表面   R   D   Nd   νd
  1   33.532   1.00   1.84666   23.8
  2   20.576   6.84   1.70154   41.1
  3   193.315   d3
  4   40.609   0.90   1.88300   41.0
  5   8.450   2.89
  6   239.555   1.00   1.80500   40.7
  7   7.171   1.58
  8   12.764   2.96   1.84666   23.8
  9   -25.516   0.57
  10   -14.295   0.80   1.77250   49.6
  11   -1129.831   d11
  S   孔径光阑   0.50
  13   8.612   2.58   1.58913   61.3
  14   -59.694   0.10
  15   11.938   3.23   1.49700   81.6
  16   28.610   1.00   1.84666   23.8
  17   6.726   0.83
  18   46.366   1.83   1.48749   70.4
  19   -20.554   d19
  20   11.190   2.25   1.48749   70.4
  21   189.108   d21
  22   9.698   1.95   1.51503   63.0
  23   17.552   d23
  24   ∞   1.22   1.51680   64.2
  25   ∞   fb
                                           表5
  表面   K   A   B   C   D
  7   -1.00   -5.86877E-05   -5.58973E-07   3.10400E-08   -4.09680E-10
  13   -1.00   -1.27419E-04   8.92175E-07   -2.08332E-07   -2.51431E-09
  14   -1.00   -1.25741E-04   2.03240E-06   -3.92871E-07   4.80844E-09
  21   -1.00   2.34097E-05   1.65895E-06   -1.88728E-07   5.56194E-09
                     表6
  可变距离   广角位置   中角位置   远摄位置
  f   4.16   11.50   32.01
  Fno.   2.87   3.21   4.12
  d3   1.500   15.267   31.226
  d11   16.759   5.723   1.000
  d19   1.000   3.462   1.000
  d21   3.033   8.103   17.238
  d23   2.577   4.181   4.413
  fb   1.100   1.100   1.100
图6A-6D分别图解了根据本发明的该实施例的变焦透镜光学系统在广角位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差。图7A-7D分别图解了该系统在中角位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差。图8A-8D分别图解了根据本发明的该实施例的变焦透镜光学系统在远摄位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差。
图9A是表示根据本发明的另一实施例的变焦透镜光学系统的光学布局的截面图。图9B是表示图9A所示变焦透镜光学系统分别在广角位置，中角位置和远摄位置处的光学布局的截面图。参照图9A和9B，根据该实施例的变焦透镜光学系统包括分别具有正，负，正，正和正折光力，从物侧OBJ顺序设置的第一至第五透镜组I至V。
在具有上述结构的变焦透镜光学系统中，每个透镜组的变焦操作以及在每个透镜组中的透镜数与根据图1A和1B所示实施例的变焦透镜光学系统基本相同。表7至9给出了有关根据图9A和9B所示实施例的变焦透镜光学系统中的每个透镜的详细数据，例如，曲率半径，透镜厚度或透镜间距离，折射率，非球面透镜的非球面系数，色散，焦距，和光圈数。
                              表7
  表面   R   D   Nd   νd
  1   35.373   1.00   1.84666   23.8
  2   22.035   6.30   1.72000   43.7
  3   171.286   d3
  4   44.699   0.90   1.88300   41.0
  5   9.140   3.12
  6   300.000   1.00   1.80500   40.7
  7   7.899   2.63
  8   15.539   3.17   1.84666   23.8
  9   -21.981   1.46
  10   -11.663   0.80   1.83481   42.8
  11   -68.219   d11
  S   孔径光阑   0.50
  13   8.834   2.76   1.68864   52.1
  14   -30.817   0.10
  15   9.956   2.17   1.49700   81.6
  16   45.581   1.00   1.84666   23.8
  17   6.085   0.89
  18   51.343   1.80   1.48749   70.2
  19   -17.886   d19
  20   -537.710   1.58   1.51633   64.2
  21   -32.645   d21
  22   12.140   1.93   1.51503   63.0
  23   29.136   d23
  24   ∞   1.22   1.51680   64.2
  25   ∞   fb
                                           表8
  表面   K   A   B   C   D
  7   -1.00   -9.55241E-05   -9.28843E-07   1.60397E-08   -2.48322E-10
  13   -1.00   2.81402E-05   -1.49134E-05   9.51461E-07   -2.72534E-08
  14   -1.00   1.35614E-04   -1.85925E-05   1.18108E-06   -3.43964E-08
  21   -1.00   4.10091E-05   5.96478E-06   -3.20760E-07   8.47638E-09
                       表9
  可变距离   广角位置   中角位置   远摄位置
  f   4.16   11.51   32.02
  Fno.   2.87   3.20   4.17
  d3   1.500   15.672   31.650
  d11   16.704   4.673   1.000
  d19   1.000   4.122   1.000
  d21   3.037   1.970   18.591
  d23   2.325   7.042   2.329
  fb   1.100   1.100   1.100
图10A-10D分别图解了根据图9A和9B所示实施例的变焦透镜光学系统在广角位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差。图11A-11D分别图解了该系统在中角位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差。图12A-12D分别图解了该系统在远摄位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差。
图13A是表示根据本发明的另一实施例的变焦透镜光学系统的光学布局的截面图。图13B是表示图13A所示变焦透镜光学系统分别在广角位置，中角位置和远摄位置处的光学布局的截面图。参照图13A和13B，该变焦透镜光学系统包括分别具有正，负，正，正和正折光力，从物侧OBJ顺序设置的第一至第五透镜组I至V。
在具有上述结构的变焦透镜光学系统中，每个透镜组的变焦操作以及在每个透镜组中的透镜数与根据图1A和1B所示实施例的变焦透镜光学系统基本相同。表10至12给出了有关根据该实施例的变焦透镜光学系统中的每个透镜的详细数据，例如，曲率半径，透镜厚度或透镜间距离，折射率，非球面透镜的非球面系数，色散，焦距，和光圈数。
                            表10
  表面   R   D   Nd   νd
  1   36.011   1.00   1.84666   23.8
  2   22.710   6.05   1.74400   44.8
  3   150.806   d3
  4   37.052   0.90   1.88300   41.0
  5   8.516   3.34
  6   226.406   1.32   1.80500   40.7
  7   7.407   2.22
  8   13.788   3.19   1.84666   23.8
  9   -19.296   0.69
  10   -13.131   0.80   1.88300   41.0
  11   -192.699   d11
  S   孔径光阑   0.50
  13   7.807   2.77   1.58289   58.9
  14   -66.067   0.10
  15   8.534   2.09   1.49700   81.6
  16   17.439   1.00   1.84666   23.8
  17   5.357   0.67
  18   9.960   2.00   1.48749   70.4
  19   -60.622   d19
  20   -307.699   1.50   1.51503   63.0
  21   -53.481   d21
  22   10.632   1.98   1.48749   70.4
  23   23.583   d23
  24   ∞   1.22   1.51680   64.2
  25   ∞   fb
                                        表11
  表面   K   A   B   C   D
  7   -1.00   -224018E-05   -2.12428E-06   2.72297E-08   -1.84796E-10
  13   -1.00   2.23437E-05   -5.44296E-06   7.08038E-08   -5.56640E-09
  14   -1.00   -1.26217E-05   -4.78212E-06   -1.14776E-07   4.28178E-10
  21   -1.00   1.47388E-04   -1.15874E-05   1.06860E-06   -5.19872E-08
                        表12
  可变距离   广角位置   中角位置   远摄位置
  f   4.14   11.50   32.04
  Fno.   2.87   3.20   4.16
  d3   1.502   16.013   31.946
  d11   17.624   5.282   1.500
  d19   1.000   2.435   2.129
  d21   3.035   3.219   16.279
  d23   2.398   6.777   3.715
  fb   1.100   1.100   1.100
图14A-14D分别图解了根据图13A和13B所示实施例的变焦透镜光学系统在广角位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差。图15A-15D分别图解了该系统在中角位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差。图16A-16D分别图解了该系统在远摄位置处的纵向球面像差，散光像场弯曲，畸变和横向色差。
表13显示出在上述实施例中公式(1)至(6)中的值。
                                       表13
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
  公式(1)   1.77250   1.70154   1.72000   1.74400
  公式(2)   -0.60   -0.63   -0.61   -0.60
  公式(4)：NIII_L8   1.49700   1.49700   1.49700   1.49700
  公式(4)：νIII_L8   81.60   81.60   81.60   81.60
  公式(5)   0.014   0.171   0.062   0.033
  fW   4.147   4.153   4.160   4.143
  fII   -6.941   -6.639   -6.825   -6.946
  fIV   300.017   24.215   66.989   124.962
如上所配置的变焦透镜光学系统包括具有正，负，正，正和正折光力的第一至第五透镜组，第一透镜组包括两个透镜组成的双合透镜，从而实现可用于诸如具有小像素间距的CCD之类固态摄影设备的紧凑设计，超宽视角(约43°的半视场角)，和约8X的高变焦比。该变焦透镜光学系统也能覆盖35mm格式中从超广角至远摄的24mm至200mm的常见焦距的范围。从示出像差的示意图显然看出，可有效校正球面像差，散光像场弯曲，百分比畸变，和诸如横向色差之类的色差。
尽管参照此处所给出的示例性实施例，特别示出和描述了本发明，然而本领域普通技术人员应该理解，在不偏离由后面权利要求所定义的本发明实质和范围的条件下，对其可进行形式和细节上的各种变化。

Claims (27)

1.一种变焦透镜光学系统，包括：
第一透镜组，具有正折光力，且包括两个透镜；
第二透镜组，具有负折光力；
第三透镜组，具有正折光力；
第四透镜组，具有正折光力；和
第五透镜组，具有正折光力，
其中，第一至第五透镜组从物侧按顺序设置，在从广角位置到远摄位置的变焦期间移动第一透镜组。
2.根据权利要求1的变焦透镜光学系统，其中，第一透镜组包括具有负折光力的第一透镜和具有正折光力的第二透镜。
3.根据权利要求2的变焦透镜光学系统，其中，将第一透镜和第二透镜粘合在一起以形成双合透镜。
4.根据权利要求2的变焦透镜光学系统，其中，第二透镜的折射率NI_L2满足1.65＜NI_L2＜1.8。
5.根据权利要求1的变焦透镜光学系统，其中，在从广角位置到远摄位置的变焦期间，第一与第二透镜组之间的距离增大，第二与第三透镜组之间的距离减小，第四与第五透镜组之间的距离增大。
6.根据权利要求1的变焦透镜光学系统，其中，第三透镜组包括具有正折光力的第一正透镜，由具有正折光力的第二正透镜和具有负折光力的负透镜组成的正/负双合透镜，和具有正折光力的第三正透镜，这些透镜从物侧按顺序设置。
7.根据权利要求6的变焦透镜光学系统，其中，第一正透镜为双凸透镜，第二正透镜具有朝向物侧OBJ的凸面，负透镜具有朝向像平面IMG的凹面。
8.根据权利要求6的变焦透镜光学系统，其中，在第三透镜组中的第二正透镜的折射率NIII_L8满足NIII_L8＜1.5，该第二正透镜的阿贝数γIII_L8满足γIII_L8＞80。
9.根据权利要求1的变焦透镜光学系统，其中，在从广角位置到远摄位置的变焦期间，移动第一至第五透镜组中的每一个。
10.根据权利要求1的变焦透镜光学系统，其中，第五透镜组包括单个透镜。
11.根据权利要求10的变焦透镜光学系统，其中，在从广角位置到远摄位置的变焦期间，第五透镜组中凸地朝物侧OBJ移动。
12.根据权利要求1的变焦透镜光学系统，其中，当fW和fIV分别为广角位置处的总焦距和第四透镜组IV的焦距时，第四透镜组满足0＜fW/fIV＜0.20。
13.根据权利要求1的变焦透镜光学系统，其中，当fW和fII分别为广角位置处的总焦距和第二透镜组II的焦距时，第二透镜组满足-0.90＜fW/fII＜-0.50。
14.一种变焦透镜光学系统，包括：
第一透镜组，具有正折光力；
第二透镜组，具有负折光力；
第三透镜组，具有正折光力，且包括具有正折光力的第一正透镜，由具有正折光力的第二正透镜和具有负折光力的负透镜组成的正/负双合透镜，和具有正折光力的第三正透镜，这些透镜从物侧按顺序设置；
第四透镜组，具有正折光力；和
第五透镜组，具有正折光力，
其中，将第一至第五透镜组从物侧按顺序设置，
且其中，第一至第五透镜组被如此移动，使得在从广角位置到远摄位置的变焦期间，第一与第二透镜组之间的距离增大，第二与第三透镜组之间的距离减小，第三和第四透镜组朝物侧移动，第三与第四透镜组之间的距离发生改变，第四与第五透镜组之间的距离增大。
15.根据权利要求14的变焦透镜光学系统，其中，第一透镜组包括具有负折光力的第一透镜和具有正折光力的第二透镜。
16.根据权利要求15的变焦透镜光学系统，其中，第二透镜的折射率NI_L2满足1.65＜NI_L2＜1.8。
17.根据权利要求14的变焦透镜光学系统，其中，在第三透镜组中的第二正透镜的折射率NIII_L8满足NIII_L8＜1.5，该第二正透镜的阿贝数γIII_L8满足γIII_L8＞80。
18.根据权利要求14的变焦透镜光学系统，其中，当fW和fIV分别为广角位置处的总焦距和第四透镜组IV的焦距时，第四透镜组满足0＜fW/fIV＜0.20。
19.根据权利要求14的变焦透镜光学系统，其中，当fW和fII分别为广角位置处的总焦距和第二透镜组II的焦距时，第二透镜组满足-0.90＜fW/fII＜-0.50。
20.一种变焦透镜光学系统，包括：
第一透镜组，具有正折光力，且包括具有负折光力的第一透镜和具有正折光力的第二透镜；
第二透镜组，具有负折光力；
第三透镜组，具有正折光力，且包括具有正折光力的第一正透镜，由具有正折光力的第二正透镜和具有负折光力的负透镜组成的正/负双合透镜，和具有正折光力的第三正透镜，这些透镜从物侧按顺序设置；
第四透镜组，具有正折光力；和
第五透镜组，具有正折光力，
其中，将第一至第五透镜组从物侧按顺序设置，
且其中，第一至第五透镜组被如此移动，使得在从广角位置到远摄位置的变焦期间，第一与第二透镜组之间的距离增大，第二与第三透镜组之间的距离减小，第三和第四透镜组朝物侧移动，第三与第四透镜组之间的距离发生改变，第四与第五透镜组之间的距离增大。
21.根据权利要求20的变焦透镜光学系统，其中，第二透镜的折射率NI_L2满足1.65＜NI_L2＜1.8。
22.根据权利要求20的变焦透镜光学系统，其中，当fW和fIV分别为广角位置处的总焦距和第四透镜组IV的焦距时，第四透镜组满足0＜fW/fIV＜0.20。
23.根据权利要求20的变焦透镜光学系统，其中，当fW和fII分别为广角位置处的总焦距和第二透镜组II的焦距时，第二透镜组满足-0.90＜fW/fII＜-0.50。
24.根据权利要求20的变焦透镜光学系统，其中，将第一和第二透镜粘合在一起构成双合透镜。
25.一种数字照相机，具有根据权利要求1的变焦透镜光学系统。
26.一种数字照相机，具有根据权利要求14的变焦透镜光学系统。
27.一种数字照相机，具有根据权利要求20的变焦透镜光学系统。
CN2006100753571A 2005-10-31 2006-04-10 变焦透镜光学系统 Expired - Fee Related CN1959455B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2005-0103257 2005-10-31
KR1020050103257A KR100726777B1 (ko) 2005-10-31 2005-10-31 줌 렌즈 광학계
KR1020050103257 2005-10-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1959455A true CN1959455A (zh) 2007-05-09
CN1959455B CN1959455B (zh) 2013-01-23

Family

ID=37995928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006100753571A Expired - Fee Related CN1959455B (zh) 2005-10-31 2006-04-10 变焦透镜光学系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7342730B2 (zh)
KR (1) KR100726777B1 (zh)
CN (1) CN1959455B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101546029B (zh) * 2008-03-24 2011-04-06 索尼株式会社 变焦透镜和摄像装置
CN103926680A (zh) * 2014-04-08 2014-07-16 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种具有像方远心的长焦距光学系统
CN107783365A (zh) * 2017-11-24 2018-03-09 中山依瓦塔光学有限公司 高精度小范围模拟距离大的中继镜光学系统
CN114176483A (zh) * 2021-12-16 2022-03-15 重庆西山科技股份有限公司 偏振光内窥镜装置摄像头光学系统、摄像头及内窥镜装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100781164B1 (ko) * 2006-11-03 2007-11-30 삼성테크윈 주식회사 고배율 줌렌즈
US7656589B2 (en) * 2007-01-22 2010-02-02 Panasonic Corporation Zoom lens system, imaging device and camera
JP2010019959A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Olympus Imaging Corp ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1130750A (ja) 1997-07-09 1999-02-02 Minolta Co Ltd ズームレンズ
JP2002098893A (ja) 2000-09-26 2002-04-05 Minolta Co Ltd 撮像レンズ装置
JP2002365548A (ja) 2001-06-06 2002-12-18 Olympus Optical Co Ltd ズームレンズ
US6721105B2 (en) * 2001-12-12 2004-04-13 Nikon Corporation Zoom lens system
JP2003341869A (ja) * 2002-05-24 2003-12-03 Hitachi Printing Solutions Ltd 電子写真プリンタの重送用紙分離機構
JP2005017915A (ja) 2003-06-27 2005-01-20 Ricoh Co Ltd ズームレンズ・ズームレンズユニット及びカメラ装置
JP2005055625A (ja) 2003-08-04 2005-03-03 Ricoh Co Ltd ズームレンズとカメラ装置並びにプロジェクター
JP2005070437A (ja) 2003-08-25 2005-03-17 Ricoh Co Ltd ズーム光学系、画像入力装置および携帯情報端末装置
JP4466028B2 (ja) 2003-09-30 2010-05-26 株式会社ニコン 可変焦点距離レンズ
JP4585776B2 (ja) * 2004-02-26 2010-11-24 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
US7199940B2 (en) * 2004-09-15 2007-04-03 Nikon Corporation Zoom lens system

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101546029B (zh) * 2008-03-24 2011-04-06 索尼株式会社 变焦透镜和摄像装置
CN103926680A (zh) * 2014-04-08 2014-07-16 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种具有像方远心的长焦距光学系统
CN103926680B (zh) * 2014-04-08 2016-02-03 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种具有像方远心的长焦距光学系统
CN107783365A (zh) * 2017-11-24 2018-03-09 中山依瓦塔光学有限公司 高精度小范围模拟距离大的中继镜光学系统
CN114176483A (zh) * 2021-12-16 2022-03-15 重庆西山科技股份有限公司 偏振光内窥镜装置摄像头光学系统、摄像头及内窥镜装置
CN114176483B (zh) * 2021-12-16 2023-08-29 重庆西山科技股份有限公司 偏振光内窥镜装置摄像头光学系统、摄像头及内窥镜装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070046488A (ko) 2007-05-03
US20070097521A1 (en) 2007-05-03
KR100726777B1 (ko) 2007-06-11
CN1959455B (zh) 2013-01-23
US7342730B2 (en) 2008-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104238086B (zh) 摄像透镜和摄像装置
CN203606554U (zh) 成像透镜和提供有成像透镜的成像装置
CN205067841U (zh) 摄影透镜以及具备摄影透镜的摄影装置
JP5698834B2 (ja) 撮像レンズおよび撮像装置
CN111913274B (zh) 成像光学系统以及摄像装置
JP4815304B2 (ja) 広角レンズ
JP2005284153A (ja) 撮像レンズ
CN1866068A (zh) 广角镜头系统和取像器件
JP2008268946A (ja) 撮影レンズ
KR20040060621A (ko) 촬영 렌즈
CN1949018A (zh) 具有广视角和高变焦比的变焦透镜以及使用其的相机
CN103744170B (zh) 广角变焦镜头
CN1924630A (zh) 变焦透镜光学系统
CN113156611A (zh) 光学镜头和成像设备
CN204595301U (zh) 摄影透镜以及具备摄影透镜的摄影装置
CN204515219U (zh) 摄影透镜以及具备摄影透镜的摄影装置
CN204515220U (zh) 摄影透镜以及具备摄影透镜的摄影装置
JP2005215385A (ja) ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP2006201674A (ja) 広角撮像レンズ
CN100347582C (zh) 变焦透镜系统以及具有该变焦透镜系统的摄像装置
CN1959455A (zh) 变焦透镜光学系统
CN103728715A (zh) 一种大口径长焦透镜系统
JP2019200339A (ja) 光学系及び撮像装置
CN104199179B (zh) 一种微距镜头
JP2012211934A (ja) 撮像レンズおよび撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SAMSUNG DIGITALAL IMAGE CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: SAMSUNG TECHWIN CO., LTD.

Effective date: 20090821

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20090821

Address after: Gyeonggi Do, South Korea

Applicant after: Samsung Electronics Co., Ltd.

Address before: Gyeongnam, South Korea

Applicant before: Samsung TECHWIN Co., Ltd.

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SAMSUNG ELECTRONICS CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: SAMSUNG TECHWIN CO., LTD.

Effective date: 20101123

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20101123

Address after: Gyeonggi Do, South Korea

Applicant after: Samsung Electronics Co., Ltd.

Address before: Gyeonggi Do, South Korea

Applicant before: Samsung Electronics Co., Ltd.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130123

Termination date: 20170410

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee