CN100568041C - 变焦透镜*** - Google Patents

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CN100568041C CNB2006100682843A CN200610068284A CN100568041C CN 100568041 C CN100568041 C CN 100568041C CN B2006100682843 A CNB2006100682843 A CN B2006100682843A CN 200610068284 A CN200610068284 A CN 200610068284A CN 100568041 C CN100568041 C CN 100568041C
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Abstract

提供具有高光学性能的紧凑变焦透镜***，其适合于具有APS-C尺寸的固态成像装置的SLR数字照相机。该变焦透镜***从物体开始按顺序包括：第一透镜组，其具有负屈光力；第二透镜组，其具有正屈光力；第三透镜组，其具有负屈光力；以及第四透镜组，其具有正屈光力。当从广角末端状态到摄远末端状态变焦时，第二、第三和第四透镜组向物体如此移动，以使得第一和第二透镜组之间的距离减少，第二和第三透镜组之间的距离增加，并且第三和第四透镜组之间的距离减少。第一、第二和第四透镜组中的每一个由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成。第三透镜组由单个透镜组成。满足给定的条件表达式。

Description

变焦透镜***
以下在先申请的披露在此并入作为参考：
2005年3月29日提交的日本专利申请号2005-095449。
技术领域
本发明涉及适用于单透镜反射式照相机的变焦透镜***。
背景技术
已提议一种变焦透镜***，其从物体开始按顺序由以下组成：第一透镜组，其具有负屈光力；第二透镜组，其具有正屈光力；第三透镜组，其具有负屈光力；以及第四透镜组，其具有正屈光力，其中，所述第三透镜组由单个透镜组成(例如见日本专利申请公开号2001-183585和2004-271937)。
然而，日本专利申请公开号2001-183585中披露的变焦透镜***是四透镜组变焦透镜，其具有负-正-负-正屈光力分布，具有由单个透镜元件组成的第三透镜组，并且具有适合于使用135胶片格式的单透镜反射式35mm照相机的图像圈。因此，当成比例减少所述变焦透镜***以获得用于单透镜反射式数字照相机的变焦透镜***时，所述数字照相机具有APS-C尺寸(23.7mm×15.6mm)的固态成像装置，造成下述问题：后焦距变得不足。
此外，日本专利申请公开号2004-271937中披露的变焦透镜***是五透镜组变焦透镜，其具有负-正-负-正-正屈光力分布，具有由单个透镜元件组成的第三透镜组，并且具有适合于使用所谓的1/1.8”型CCD成像装置的数字照相机的图像圈。因此，当成比例扩大所述变焦透镜***以获得用于具有APS-C尺寸的固态成像装置的单透镜反射式数字照相机的图像圈时，造成下述问题：变焦透镜***变得太大。
进而，由于日本专利申请公开号2004-271937中披露的变焦透镜***不是用于单透镜反射式照相机，所以即使成比例扩大了变焦透镜***，也不能获得用于具有APS-C尺寸的固态成像装置的单透镜反射式数字照相机的足够后焦距。
发明内容
本发明是鉴于上述问题进行的，并且具有提供紧凑(compact)变焦透镜***的目的，所述变焦透镜***具有高光学性能，适合于具有所谓的APS-C尺寸的固态成像装置的单透镜反射式数字照相机。
根据本发明的第一方面，提供了变焦透镜***，其从物体开始按顺序包括：第一透镜组，其具有负屈光力；第二透镜组，其具有正屈光力；第三透镜组，其具有负屈光力；以及第四透镜组，其具有正屈光力。当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组向物体如此移动，以致于第一透镜组和第二透镜组之间的距离减少，第二透镜组和第三透镜组之间的距离增加，并且第三透镜组和第四透镜组之间的距离减少。第一透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成。第二透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成。第三透镜组由单个透镜组成。第四透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成。满足以下条件表达式(1)：
-3.00＜f3/f4＜-0.60    (1)
其中，f3表示第三透镜组的焦距，而f4则表示第四透镜组的焦距。
在本发明的第一方面中，优选地满足以下条件表达式(2)：
1.70＜Bfw/fw    (2)
其中，Bfw表示变焦透镜***在广角末端状态下的后焦距，而fw则表示变焦透镜***在广角末端状态下的焦距。
在本发明的第一方面中，优选地满足以下条件表达式(3)：
-2.00＜f1/fw＜-1.00    (3)
其中，f1表示第一透镜组的焦距，而fw则表示变焦透镜***在广角末端状态下的焦距。
在本发明的第一方面中，优选地满足以下条件表达式(4)：
1.0＜0mv4/fw＜3.00    (4)
其中，mv4表示当从广角末端状态到摄远末端状态变焦时第四透镜组的移动量，而fw则表示变焦透镜***在广角末端状态下的焦距。
在本发明的第一方面中，优选地满足以下条件表达式(5)：
0.40＜(dif34-dif23)/dis24w＜1.30    (5)
其中，dif23表示从广角末端状态下的第二透镜组和第三透镜组之间的距离减去摄远末端状态下的第二透镜组和第三透镜组之间的距离的值，dif34表示从广角末端状态下的第三透镜组和第四透镜组之间的距离减去摄远末端状态下的第三透镜组和第四透镜组之间的距离的值，而dis24w则表示广角末端状态下的第二透镜组中最图像侧透镜表面和第四透镜组中最物体侧透镜表面之间的沿着光轴的距离。
在本发明的第一方面中，孔径光阑优选地置于第三透镜组附近。
在本发明的第一方面中，第一透镜组优选地包括至少一个非球面表面。
根据本发明的第二方面，提供了变焦透镜***，其从物体开始按顺序包括：第一透镜组，其具有负屈光力；第二透镜组，其具有正屈光力；第三透镜组，其具有负屈光力；以及第四透镜组，其具有正屈光力。当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组向物体如此移动，以致于第一透镜组和第二透镜组之间的距离减少，第二透镜组和第三透镜组之间的距离增加，并且第三透镜组和第四透镜组之间的距离减少。第一透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成。第二透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成。第三透镜组由单个透镜组成。第四透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成。满足以下条件表达式(2)：
1.70＜Bfw/fw    (2)
其中，Bfw表示变焦透镜***在广角末端状态下的后焦距，而fw则表示变焦透镜***在广角末端状态下的焦距。
根据本发明的第三方面，提供了用于形成物体的图像并且改变变焦透镜***的焦距的方法，所述变焦透镜***从物体开始按顺序包括：第一透镜组，其具有负屈光力；第二透镜组，其具有正屈光力；第三透镜组，其具有负屈光力；以及第四透镜组，其具有正屈光力，所述方法包括以下步骤：提供变焦透镜***，在所述变焦透镜***中，第一透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成，第二透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成，第三透镜组由单个透镜组成，并且第四透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成；通过向物体如此移动第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组，以致于第一透镜组和第二透镜组之间的距离减少，第二透镜组和第三透镜组之间的距离增加，并且第三透镜组和第四透镜组之间的距离减少，来从广角末端状态到摄远末端状态改变所述变焦透镜***的焦距；以及满足以下条件表达式(1)：
-3.00＜f3/f4＜-0.60    (1)
其中，f3表示第三透镜组的焦距，而f4则表示第四透镜组的焦距。
根据本发明的第四方面，提供了用于形成物体的图像并且改变变焦透镜***的焦距的方法，所述变焦透镜***从物体开始按顺序包括：第一透镜组，其具有负屈光力；第二透镜组，其具有正屈光力；第三透镜组，其具有负屈光力；以及第四透镜组，其具有正屈光力，所述方法包括以下步骤：提供变焦透镜***，在所述变焦透镜***中，第一透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成，第二透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成，第三透镜组由单个透镜组成，并且第四透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成；通过向物体如此移动第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组，以致于第一透镜组和第二透镜组之间的距离减少，第二透镜组和第三透镜组之间的距离增加，并且第三透镜组和第四透镜组之间的距离减少，来从广角末端状态到摄远末端状态改变所述变焦透镜***的焦距；以及满足以下条件表达式(2)：
1.70＜Bfw/fw    (2)
其中，Bfw表示变焦透镜***在广角末端状态下的后焦距，而fw则表示变焦透镜***在广角末端状态下的焦距。
从结合附图的优选实施例的详细说明中，会容易地理解根据本发明的其他特征和优点。
附图说明
图1是显示根据本发明的例子1的变焦透镜的透镜构造以及各个透镜组的变焦轨线的截面图；
图2A、2B和2C是分别显示广角末端状态下、中间焦距状态下和摄远末端状态下的根据例子1的变焦透镜***的各种像差的曲线图；
图3是显示根据本发明的例子2的变焦透镜的透镜构造以及各个透镜组的变焦轨线的截面图；
图4A、4B和4C是分别显示广角末端状态下、中间焦距状态下和摄远末端状态下的根据例子2的变焦透镜***的各种像差的曲线图。
具体实施方式
根据本发明的变焦透镜***从物体开始按顺序由以下组成：第一透镜组，其具有负屈光力；第二透镜组，其具有正屈光力；第三透镜组，其具有负屈光力；以及第四透镜组，其具有正屈光力。当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，第二、第三和第四透镜组向物体如此移动，以致于第一透镜组和第二透镜组之间的距离减少，第二透镜组和第三透镜组之间的距离增加，并且第三透镜组和第四透镜组之间的距离减少。第一透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成。第二透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成。第三透镜组由单个透镜组成。第四透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成。满足以下条件表达式(1)：
-3.00＜f3/f4＜-0.60    (1)
其中，f3表示第三透镜组的焦距，而f4则表示第四透镜组的焦距。
用具有四个透镜组的构造，所述四个透镜组从物体开始按顺序为负、正、负和正透镜组，根据本发明的变焦透镜***使得可以既保证高变焦比，又保证高光学性能。此外，用通过单个透镜来构造第三透镜组，能够实现成本降低。
另一方面，为了优选地减少各种像差，第一、第二和第四透镜组中的每一个有必要由至少一个正透镜和至少一个负透镜构造。
在根据本发明的变焦透镜***中，条件表达式(1)用于获得足够的后焦距，其适合于保证大约3的变焦比的具有APS-C图像尺寸的单透镜反射式数字照相机。
当比率f3/f4等于或降到条件表达式(1)的下限之下时，第三透镜组的屈光力变弱，所以变得难以保证想要的变焦比。另一方面，当比率f3/f4等于或超过条件表达式(1)的上限时，后焦距变短，所以变得不适合于具有APS-C图像尺寸的单透镜反射式数字照相机。
为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(1)的下限设置为-2.00。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(1)的上限设置为-1.00。
可选择地，根据本发明的变焦透镜***从物体开始按顺序由以下组成：第一透镜组，其具有负屈光力；第二透镜组，其具有正屈光力；第三透镜组，其具有负屈光力；以及第四透镜组，其具有正屈光力。当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，第二、第三和第四透镜组向物体如此移动，以致于第一透镜组和第二透镜组之间的距离减少，第二透镜组和第三透镜组之间的距离增加，并且第三透镜组和第四透镜组之间的距离减少。第一透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成。第二透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成。第三透镜组由单个透镜组成。第四透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成。满足以下条件表达式(2)：
1.70＜Bfw/fw    (2)
其中，Bfw表示变焦透镜***在广角末端状态下的后焦距，而fw则表示变焦透镜***在广角末端状态下的焦距。
用具有四个透镜组的构造，所述四个透镜组从物体开始按顺序为负、正、负和正透镜组，根据本发明的变焦透镜***使得可以既保证高变焦比，又保证高光学性能。此外，用通过单个透镜来构造第三透镜组，能够实现成本降低。
另一方面，为了优选地减少各种像差，第一、第二和第四透镜组中的每一个有必要由至少一个正透镜和至少一个负透镜构造。
在根据本发明的变焦透镜***中，条件表达式(2)规定了优选的后焦距的适当范围，所述后焦距适合于具有APS-C图像尺寸的单透镜反射式数字照相机。这里，后焦距是指所谓的后焦距等价空气厚度，其为变焦透镜***和像平面之间的距离，以用空气代替它们的方式去除了置于所述距离中的各种滤光器。
当比率Bfw/fw等于或降到条件表达式(2)的下限之下时，变得不可能保证适合于具有APS-C图像尺寸的单透镜反射式数字照相机的后焦距。
为了保证本发明的效果并且在广角末端状态下获得大约80度的视角，优选地将条件表达式(2)的下限设置为1.90。为了防止变焦透镜***总的透镜长度变大，优选地将条件表达式(2)的上限设置为2.60。
在根据本发明的变焦透镜***中，优选地满足以下条件表达式(3)：
-2.00＜f1/fw＜-1.00    (3)
其中，f1表示第一透镜组的焦距，而fw则表示变焦透镜***在广角末端状态下的焦距。
条件表达式(3)用于实现既使变焦透镜***小型化又保证高光学性能。当比率f1/fw等于或降到条件表达式(3)的下限之下时，变焦透镜***总的透镜长度以及有效直径变大。另一方面，当比率f1/fw等于或超过条件表达式(3)的上限时，包括球面像差的各种像差变大，所以变得难以使光学性能进一步更高。
为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(3)的下限设置为-1.80。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(3)的上限设置为-1.30。
在根据本发明的变焦透镜***中，优选地满足以下条件表达式(4)：
1.00＜mv4/fw＜3.00    (4)
其中，mv4表示当从广角末端状态到摄远末端状态变焦时第四透镜组的移动量，而fw则表示变焦透镜***在广角末端状态下的焦距。
在根据本发明的变焦透镜***中，条件表达式(4)用于实现既使总的透镜长度小型化又保证大约3的变焦比。当比率mv4/fw等于或降到条件表达式(4)的下限之下时，变得难以保证大约3的变焦比。另一方面，当比率mv4/fw等于或超过条件表达式(4)的上限时，第四透镜组的移动量变大，所以变得难以使变焦透镜***总的透镜长度紧凑。
为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(4)的下限设置为1.50。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(4)的上限设置为2.50。
在根据本发明的变焦透镜***中，优选地满足以下条件表达式(5)：
0.40＜(dif34-dif23)/dis24w＜1.30    (5)
其中，dif23表示从广角末端状态下的第二透镜组和第三透镜组之间的距离减去摄远末端状态下的第二透镜组和第三透镜组之间的距离的值，dif34表示从广角末端状态下的第三透镜组和第四透镜组之间的距离减去摄远末端状态下的第三透镜组和第四透镜组之间的距离的值，而dis24w则表示广角末端状态下的第二透镜组中最图像侧透镜表面和第四透镜组中最物体侧透镜表面之间的沿着光轴的距离。
条件表达式(5)用于增加根据本发明的变焦透镜***中的光学性能。
当比率(dif34-dif23)/dis24w等于或降到条件表达式(5)的下限之下时，第三透镜组的前后空间变化变小，所以变得难以校正变焦时的场曲变化。另一方面，当比率(dif34-dif23)/dis24w等于或超过条件表达式(5)的上限时，第三透镜组的前后空间变化变大，所以在那里发生下述风险：使第二透镜组和第三透镜组或者第三透镜组和第四透镜组相互碰撞。
为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(5)的下限设置为0.60。为了保证本发明的效果，优选地将条件表达式(5)的上限设置为1.10。
下面参考附图解释根据本发明每个例子的变焦透镜***。
<例子1>
图1是显示根据本发明的例子1的变焦透镜***的透镜构造以及各个透镜组的变焦轨线的截面图。
如图1所示，根据本发明的例子1的变焦透镜***从物体开始按顺序由以下组成：第一透镜组G1，其具有负屈光力；第二透镜组G2，其具有正屈光力；第三透镜组G3，其具有负屈光力；以及第四透镜组G4，其具有正屈光力。
在根据例子1的变焦透镜***中，当透镜组位置的状态从广角末端状态(W)到摄远末端状态(T)改变时，第一透镜组G1首先向图像然后向物体移动，并且第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4向物体如此移动，以致于第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离减少，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离增加，并且第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离减少。
第一透镜组G1从物体开始按顺序由以下组成：负弯月透镜L11，其具有面对物体的凸面；负弯月透镜L12，其具有面对物体的凸面；以及正弯月透镜L13，其具有面对物体的凸面。
第二透镜组G2从物体开始按顺序由以下组成：双凸正透镜L21以及粘合的透镜，其由双凸正透镜L22与双凹负透镜L23粘合而构造。
第三透镜组G3仅由双凹负透镜L31组成。
第四透镜组G4从物体开始按顺序由以下组成：正弯月透镜L41，其具有面对物体的凹面；双凸正透镜L42；以及负弯月透镜L43，其具有面对物体的凹面。
孔径光阑S置于第二透镜组G2和第三透镜组G3之间，并且当从广角末端状态(W)到摄远末端状态(T)变焦时与第三透镜组G3一起移动。
在表1中列举了与例子1相关的各种值。
在[规范]中，f表示焦距，FNO表示f数，而2ω则表示视角。
在[透镜数据]中，第一列显示了从物体侧开始按顺序计数的透镜表面号，第二列“r”显示了透镜表面的曲率半径，第三列“d”显示了到下一个透镜表面的距离，第四列“vd”显示了d线(波长λ＝587.6nm)处的介质的阿贝数，而第五列“nd”则显示了d线(波长λ＝587.6nm)处的介质的折射率。符号“∞”表示平面，而“B.f.”则表示后焦距。空气的折射率1.00000被省略。
在[非球面数据]中，每个非球面系数被显示为非球面表面，其由以下表达式表达：
x＝(y2/r)/[1+{1-κ×(y/r)2}1/2]+C3×|y|3+C4×y4+C5×|y|5+C6×y6+C8×y8+C10×y10+C12×y12
其中，y表示从光轴的高度，x表示从非球面表面顶点处的切面到高度y处的非球面表面的沿着光轴的距离，r表示近轴曲率半径，κ表示圆锥系数，而Cn则分别表示第n阶非球面系数。
在[非球面数据]中，“E-n”是指“10-n”。例如，“1.234E-05”是指“1.234×10-5”。
在[透镜数据]中，通过星号(*)附着到表面号来表示非球面表面。
在[可变距离]中，显示了焦距f、可变距离和后焦距B.f.。在[用于条件表达式的值]中，显示了用于每个条件表达式的每个值。
在用于各种值的表格中，“mm”通常用于诸如焦距、曲率半径以及到下一个透镜表面的距离之类的长度的单位。然而，由于按比例放大或减少其尺度的光学***能够获得类似的光学性能，所以单位不必要限于“mm”，并且能够使用任何其他合适的单位。
参考符号的解释在其他例子中是相同的，所以重复的解释被省略。
表1
[规范]
           W        M         T
f＝        18.500   31.775    52.999
FNO＝      3.57     4.36      5.80
2ω＝      79.50    50.48     31.20°
[透镜数据]
     r          d         vd       nd
1    44.3542    2.0000    39.58    1.804398
*2   14.8923    9.1138
3    313.3575   2.0000    51.47    1.733997
4    28.9589    1.1736
5    25.9778    4.3567    23.78    1.846660
6    82.7875    (d6)
7    230.3233   1.6340    48.84    1.531717
8    -49.3813   0.2000
9    25.9331    2.8425    42.82    1.567322
10    -33.6709    1.1000    23.78    1.846660
11    3054.3493   (d11)
12    ∞          1.5000    孔径光阑S
13    -266.6137   1.1000    70.23    1.487490
14    37.0117     (d14)
15    -129.3274   2.6250    64.14    1.516330
16    -28.3864    0.2000
17    266.8718    3.4563    60.66    1.563839
18    -28.1630    0.9598
19    -21.5867    1.2000    23.78    1.846660
20    -34.2053    (B.f.)
[非球面数据]
表面号2
κ＝0.5361
C3＝-2.0093E-5
C4＝-7.7800E-7
C5＝3.1674E-6
C6＝-3.5011E-7
C8＝1.5631E-9
C10＝-4.9635E-12
C12＝7.5634E-15
[可变距离]
       W           M           T
f      18.50000    31.77533    52.99902
d6     36.02626    13.70069    2.00000
d11    5.20191     10.02807    12.49651
d14    12.32047    6.13537     2.00000
B.f.   38.80000    52.37513    76.03969
[用于条件表达式的值]
(1)f3/f4＝-1.487
(2)Bfw/fw＝2.100
(3)f1/fw＝-1.568
(4)mv4/fw＝2.010
(5)(dif34-dif23)/dis24w＝0.875
图2A、2B和2C是分别显示广角末端状态下、中间焦距状态下和摄远末端状态下的根据例子1的变焦透镜***的各种像差的曲线图。
在各个曲线图中，FNO表示f数，A表示半视角。在显示球面像差的曲线图中，显示了关于最大孔径的f数。在显示像散和失真的曲线图中，显示了入射角的最大值。在显示彗形像差的曲线图中，显示了关于每个入射角的彗形像差。在各个曲线图中，d表示d线(波长λ＝587.6nm)处的像差曲线，而g则表示g线(波长λ＝435.8nm)处的像差曲线。在显示像散的曲线图中，实线指示弧矢像平面，而虚线则指示子午像平面。在下面的例子2中，使用和例子1相同的参考符号，所以重复的解释被省略。
如从各个曲线图中很明显的那样，根据例子1的变焦透镜***显示了作为从广角末端状态到摄远末端状态的每个焦距状态下的良好校正各种像差的结果的极好的光学性能。
<例子2>
图3是显示根据本发明的例子2的变焦透镜的透镜构造以及各个透镜组的变焦轨线的截面图。
如图3所示，根据本发明的例子2的变焦透镜***从物体开始按顺序由以下组成：第一透镜组G1，其具有负屈光力；第二透镜组G2，其具有正屈光力；第三透镜组G3，其具有负屈光力；以及第四透镜组G4，其具有正屈光力。
在根据例子2的变焦透镜***中，当透镜组位置的状态从广角末端状态(W)到摄远末端状态(T)改变时，第一透镜组G1首先向图像然后向物体移动，并且第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4向物体如此移动，以致于第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离减少，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离增加，并且第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离减少。
第一透镜组G1从物体开始按顺序由以下组成：负弯月透镜L11，其具有面对物体的凸面；双凹负透镜L12；以及正弯月透镜L13，其具有面对物体的凸面。
第二透镜组G2从物体开始按顺序由以下组成：正弯月透镜L21，其具有面对物体的凹面；以及粘合的透镜，其由双凸正透镜L22与双凹负透镜L23粘合而构造。
第三透镜组G3仅由双凹负透镜L31组成。
第四透镜组G4从物体开始按顺序由以下组成：正弯月透镜L41，其具有面对物体的凹面；双凸正透镜L42；以及负弯月透镜L43，其具有面对物体的凹面。
孔径光阑S置于第二透镜组G2和第三透镜组G3之间，并且当从广角末端状态(W)到摄远末端状态(T)变焦时与第三透镜组G3一起移动。
在表2中列举了与例子2相关的各种值。
表2
[规范]
       W         M         T
f＝    18.500    32.000    53.000
FNO＝  3.56      4.30      5.77
2ω＝  79.50     49.963    1.16°
[透镜数据]
     r          d         vd       nd
1    32.5866    2.0000    51.47    1.733997
*2   13.4045    11.8238
3    -504.9226  2.0000    55.53    1.696797
4    39.4937    0.2000
5    25.1012    3.5863    23.78    1.846660
6    50.2027    (d6)
7    -360.9430  1.7862    48.84    1.531717
8    -31.7692   0.2612
9    23.8487    2.8422    42.82    1.567322
10   -33.4431   1.1000    23.78    1.846660
11   221.2217   (d11)
12   ∞         1.5000    孔径光阑S
13   -62.3107   1.1000    70.23    1.487490
14   39.3483    (d14)
15   -138.0346  2.4520    64.14    1.516330
16   -30.9832   0.2000
17   159.2719   3.8530    60.66    1.563839
18   -26.2989   0.8112
19   -21.5719   1.2000    23.78    1.846660
20   -30.5941   (B.f.)
[非球面数据]
表面号2
κ＝0.6476
C3＝1.1728E-6
C4＝-5.1866E-6
C5＝3.3694E-6
C6＝-3.3543E-7
C8＝1.5349E-9
C10＝-5.2420E-12
C12＝9.3297E-15
[可变距离]
       W           M           T
f      18.50011    32.00018    52.99997
d6     35.21308   13.70062    2.00000
d11    6.37801     11.40945    11.83450
d14    10.89301    4.85577     2.00000
B.f.   38.80045    51.49211    75.44954
[用于条件表达式的值]
(1)f3/f4＝-1.302
(2)Bfw/fw＝2.097
(3)f1/fw＝-1.596
(4)mv4/fw＝1.981
(5)(dif34-dif23)/dis24w＝0.722
图4A、4B和4C是分别显示广角末端状态下、中间焦距状态下和摄远末端状态下的根据例子2的变焦透镜***的各种像差的曲线图。
如从各个曲线图中很明显的那样，根据例子2的变焦透镜***显示了作为从广角末端状态到摄远末端状态的每个焦距状态下的良好校正各种像差的结果的极好的光学性能。
如上所述，本发明使得可以提供具有高光学性能的紧凑变焦透镜***，其具有大约3的变焦比并且在广角末端状态下大约80度的视角，适合于具有所谓的APS-C图像尺寸的固态成像装置的单透镜反射式数字照相机。
在每个例子中，尽管四组类型的变焦透镜***被显示为本发明的实施例，但是本发明能够适用于任何其他类型的变焦透镜***，诸如三组类型的变焦透镜***、五组类型的变焦透镜***以及诸如此类。
通过沿着光轴移动一个透镜组的一部分、一个透镜组或多个透镜组，可以执行从无穷远到近物体的聚焦。(一个或多个)聚焦的透镜组可以用于自动聚焦，并且适合于由诸如超声电机之类的电机驱动。具体地，优选地第一透镜组是聚焦的透镜组。
透镜组或透镜组的一部分可以垂直于光轴移动，以成为减震透镜组，其校正由照相机抖动造成的图像模糊。具体地，优选地第三透镜组是减震透镜组。
透镜表面中的任何一个都可以被形成为非球面表面。通过细磨过程、模具将玻璃材料形成为非球面形状的玻璃模制过程、或者在玻璃表面上将树脂材料形成为非球面形状的复合型过程，可以制造非球面表面。
在每个透镜表面中，可以应用在宽波长范围之上具有高透射率的抗反射涂层，以减少反光或幻像，所以能够获得具有高对比度的高光学性能。
另外的优点和修改对本领域技术人员而言会容易地发生。因此，本发明在其更宽的方面中并不限于在此显示和说明的特定细节和代表性的装置。因此，可以进行各种修改，而不背离如附加的权利要求以及它们的等同物规定的那样的总的发明构思的精神或范围。

Claims (26)

1.一种变焦透镜***，从物体开始按顺序包括：
第一透镜组，其具有负屈光力；
第二透镜组，其具有正屈光力；
第三透镜组，其具有负屈光力；以及
第四透镜组，其具有正屈光力；
当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组向物体如此移动，以使得所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离减少，所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离增加，并且所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离减少，
所述第一透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成，
所述第二透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成，
所述第三透镜组由单个透镜组成，
所述第四透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成，并且
满足以下条件表达式：
-3.00＜f3/f4＜-0.60
1.00＜mv4/fw＜3.00
其中，f3表示所述第三透镜组的焦距，f4则表示所述第四透镜组的焦距，mv4表示当从广角末端状态到摄远末端状态变焦时所述第四透镜组的移动量，而fw则表示所述变焦透镜***在广角末端状态下的焦距。
2.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其中，满足以下条件表达式：
1.70＜Bfw/fw
其中，Bfw表示所述变焦透镜***在广角末端状态下的后焦距。
3.根据权利要求2所述的变焦透镜***，其中，满足以下条件表达式：
-2.00＜f1/fw＜-1.00
其中，f1表示所述第一透镜组的焦距。
4.根据权利要求2所述的变焦透镜***，其中，满足以下条件表达式：
0.40＜(dif34-dif23)/dis24w＜1.30
其中，dif23表示从广角末端状态下的所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减去摄远末端状态下的所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离的值，dif34表示从广角末端状态下的所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离减去摄远末端状态下的所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离的值，而dis24w则表示广角末端状态下的所述第二透镜组中最图像侧透镜表面和所述第四透镜组中最物体侧透镜表面之间的沿着光轴的距离。
5.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其中，满足以下条件表达式：
-2.00＜f1/fw＜-1.00
其中，f1表示所述第一透镜组的焦距。
6.根据权利要求5所述的变焦透镜***，其中，满足以下条件表达式：
0.40＜(dif34-dif23)/dis24w＜1.30
其中，dif23表示从广角末端状态下的所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减去摄远末端状态下的所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离的值，dif34表示从广角末端状态下的所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离减去摄远末端状态下的所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离的值，而dis24w则表示广角末端状态下的所述第二透镜组中最图像侧透镜表面和所述第四透镜组中最物体侧透镜表面之间的沿着光轴的距离。
7.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其中，满足以下条件表达式：
0.40＜(dif34-dif23)/dis24w＜1.30
其中，dif23表示从广角末端状态下的所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减去摄远末端状态下的所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离的值，dif34表示从广角末端状态下的所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离减去摄远末端状态下的所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离的值，而dis24w则表示广角末端状态下的所述第二透镜组中最图像侧透镜表面和所述第四透镜组中最物体侧透镜表面之间的沿着光轴的距离。
8.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其中，孔径光阑置于所述第三透镜组附近。
9.根据权利要求8所述的变焦透镜***，其中，所述孔径光阑置于第二透镜组和第三透镜组之间，并且当从广角末端状态到摄远末端状态变焦时与所述第三透镜组一起移动。
10.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其中，所述第一透镜组包括至少一个非球面表面。
11.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其中，所述第一透镜组从物体开始按顺序由以下组成：负弯月透镜，该负弯月透镜具有面对物体的凸面；负弯月透镜，该负弯月透镜具有面对物体的凸面；以及正弯月透镜，该正弯月透镜具有面对物体的凸面。
12.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其中，所述第一透镜组从物体开始按顺序由以下组成：负弯月透镜，该负弯月透镜具有面对物体的凸面；双凹负透镜；以及正弯月透镜，该正弯月透镜具有面对物体的凸面。
13.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其中，所述第二透镜组从物体开始按顺序由以下组成：双凸正透镜；以及粘合的透镜，该粘合的透镜由双凸正透镜与双凹负透镜粘合构造而成。
14.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其中，所述第二透镜组从物体开始按顺序由以下组成：正弯月透镜，该正弯月透镜具有面对物体的凹面；以及粘合的透镜，该粘合的透镜由双凸正透镜与双凹负透镜粘合构造而成。
15.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其中，所述第三透镜组由双凹负透镜组成。
16.根据权利要求1所述的变焦透镜***，其中，所述第四透镜组从物体开始按顺序由以下组成：正弯月透镜，该正弯月透镜具有面对物体的凹面；双凸正透镜；以及负弯月透镜，该负弯月透镜具有面对物体的凹面。
17.一种变焦透镜***，从物体开始按顺序包括：
第一透镜组，其具有负屈光力；
第二透镜组，其具有正屈光力；
第三透镜组，其具有负屈光力；以及
第四透镜组，其具有正屈光力；
当透镜组位置的状态从广角末端状态到摄远末端状态改变时，所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组向物体如此移动，以使得所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离减少，所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离增加，并且所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离减少，
所述第一透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成，
所述第二透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成，
所述第三透镜组由单个透镜组成，
所述第四透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成，并且满足以下条件表达式：
1.70＜Bfw/fw
1.00＜mv4/fw＜3.00
其中，Bfw表示所述变焦透镜***在广角末端状态下的后焦距，fw则表示所述变焦透镜***在广角末端状态下的焦距，mv4表示当从广角末端状态到摄远末端状态变焦时所述第四透镜组的移动量，而fw则表示所述变焦透镜***在广角末端状态下的焦距。
18.根据权利要求17所述的变焦透镜***，其中，满足以下条件表达式：
-2.00＜f1/fw＜-1.00
其中，f1表示所述第一透镜组的焦距。
19.根据权利要求17所述的变焦透镜***，其中，满足以下条件表达式：
0.40＜(dif34-dif23)/dis24w＜1.30
其中，dif23表示从广角末端状态下的所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减去摄远末端状态下的所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离的值，dif34表示从广角末端状态下的所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离减去摄远末端状态下的所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离的值，而dis24w则表示广角末端状态下的所述第二透镜组中最图像侧透镜表面和所述第四透镜组中最物体侧透镜表面之间的沿着光轴的距离。
20.根据权利要求17所述的变焦透镜***，其中，孔径光阑置于所述第三透镜组附近。
21.根据权利要求17所述的变焦透镜***，其中，所述第一透镜组包括至少一个非球面表面。
22.一种用于形成物体的图像并且改变变焦透镜***的焦距的方法，所述变焦透镜***从物体开始按顺序包括：第一透镜组，其具有负屈光力；第二透镜组，其具有正屈光力；第三透镜组，其具有负屈光力；以及第四透镜组，其具有正屈光力，所述方法包括以下步骤：
提供所述变焦透镜***，在所述变焦透镜***中，所述第一透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成，所述第二透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成，所述第三透镜组由单个透镜组成，并且所述第四透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成；
通过向物体如此移动所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组，以使得所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离减少，所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离增加，并且所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离减少，来从广角末端状态到摄远末端状态改变所述变焦透镜***的焦距；以及
满足以下条件表达式：
-3.00＜f3/f4＜-0.60
1.00＜mv4/fw＜3.00
其中，f3表示所述第三透镜组的焦距，f4则表示所述第四透镜组的焦距，mv4表示当从广角末端状态到摄远末端状态变焦时所述第四透镜组的移动量，而fw则表示所述变焦透镜***在广角末端状态下的焦距。
23.根据权利要求22所述的用于形成物体的图像并且改变变焦透镜***的焦距的方法，进一步包括满足以下条件表达式的步骤：
1.70＜Bfw/fw
其中，Bfw表示所述变焦透镜***在广角末端状态下的后焦距。
24.根据权利要求22所述的用于形成物体的图像并且改变变焦透镜***的焦距的方法，进一步包括满足以下条件表达式的步骤：
-2.00＜f1/fw＜-1.00
其中，f1表示所述第一透镜组的焦距。
25.根据权利要求22所述的用于形成物体的图像并且改变变焦透镜***的焦距的方法，进一步包括满足以下条件表达式的步骤：
0.40＜(dif34-dif23)/dis24w＜1.30
其中，dif23表示从广角末端状态下的所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减去摄远末端状态下的所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离的值，dif34表示从广角末端状态下的所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离减去摄远末端状态下的所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离的值，而dis24w则表示广角末端状态下的所述第二透镜组中最图像侧透镜表面和所述第四透镜组中最物体侧透镜表面之间的沿着光轴的距离。
26.一种用于形成物体的图像并且改变变焦透镜***的焦距的方法，所述变焦透镜***从物体开始按顺序包括：第一透镜组，其具有负屈光力；第二透镜组，其具有正屈光力；第三透镜组，其具有负屈光力；以及第四透镜组，其具有正屈光力，所述方法包括以下步骤：
提供所述变焦透镜***，在所述变焦透镜***中，所述第一透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成，所述第二透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成，所述第三透镜组由单个透镜组成，并且所述第四透镜组由至少一个正透镜和至少一个负透镜组成；
通过向物体如此移动所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组，以使得所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离减少，所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离增加，并且所述第三透镜组和所述第四透镜组之间的距离减少，来从广角末端状态到摄远末端状态改变所述变焦透镜***的焦距；以及
满足以下条件表达式：
1.70＜Bfw/fw
1.00＜mv4/fw＜3.00
其中，Bfw表示所述变焦透镜***在广角末端状态下的后焦距，fw则表示所述变焦透镜***在广角末端状态下的焦距，mv4表示当从广角末端状态到摄远末端状态变焦时所述第四透镜组的移动量。
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