CN101515059A - 变焦透镜以及具有该变焦透镜的成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变焦透镜以及具有该变焦透镜的成像装置。变焦透镜按照从物侧到像侧的顺序包括具有正折光力的第一透镜组、具有负折光力的第二透镜组、包括至少一个透镜组的后组，其中，通过改变透镜组的间距来执行变焦操作，其中，所述变焦透镜具有孔径光阑，当所述第二透镜组被当作第一聚焦组、并且构成所述后组的一个透镜组的一部分的子透镜组被当作第二聚焦组时，适当地设置第一和第二聚焦组的透镜结构和移动量。

Description

变焦透镜以及具有该变焦透镜的成像装置

技术领域

本发明涉及一种适合例如静态相机、电视摄像机、视频摄像机、照相机以及数码照机的变焦透镜。更具体地说，本发明涉及这样一种变焦透镜，通过该变焦透镜，在从无穷远到最短拍摄距离的整个物距上可实现令人满意的像差校正。

背景技术

通常，存在浮动聚焦，在浮动聚焦中，多个透镜组沿着光轴方向移动，以便聚焦变焦透镜。

利用这种浮动聚焦，可缩短聚焦透镜组的移动量(行程)，并且可试图减小整个透镜***的大小。此外，可减少像差改变。

第5,701,204号美国专利公开了一种变焦透镜，其按照从物侧到像侧的顺序包括：第一透镜组，具有正折光力；第二透镜组，具有负折光力；以及最后透镜组，由具有负折光力的透镜组构成。在该变焦透镜中，通过沿着光轴方向移动第一透镜组和最后透镜组来执行聚焦。

第11-258506号日本公开专利申请公开了这样一种变焦透镜，其按照从物侧到像侧的顺序包括：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；第四透镜组，具有负折光力；以及第五透镜组，具有正折光力。在该变焦透镜中，通过沿着光轴移动第一透镜组和第二透镜组来执行聚焦。

第04-127111号日本公开专利申请公开了这样一种变焦透镜，其按照从物侧到像侧的顺序包括：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；以及第四透镜组，具有正折光力。在该变焦透镜中，通过沿着光轴方向移动第一透镜组和第四透镜组的一部分或者它们的全部来实现聚焦。

第07-140389号日本公开专利申请公开了这样一种变焦透镜，其中，具有正折光力的透镜组被布置为最靠近物侧，而通过两个透镜组来提供位于最靠近像侧的透镜组。在该变焦透镜中，通过沿着光轴方向来移动最靠近像侧的所述两个透镜组中的一个透镜组以及最靠近物侧的所述透镜组来实现聚焦。

一般地，当移动多个透镜组以进行聚焦时，必须同时校正由于聚焦造成的倍率色差改变以及由于变焦造成的倍率色差改变。为此原因，像差改变的校正自由度受到限制，并且变得难以在聚焦期间校正倍率色差改变。

如果通过移动构成变焦透镜的透镜组中作为第一聚焦组的一个透镜组并且同时移动作为第二聚焦组的另一个透镜组的一部分来实现聚焦，则可相对容易地减少像差改变。

因此，由包括第二聚焦组的整个透镜组来校正变焦期间的倍率色差改变，并且通过移动第二聚焦组仅校正聚焦期间的倍率色差改变。

通过这样做，可提高用于校正变焦和聚焦期间的倍率色差的像差改变的自由度，并且变得易于获得较好的光学性能，其中，在整个物距上良好地校正倍率色差。

然而，如果没有适当地设置第一聚焦组和第二聚焦组的移动轨迹，则变得难以令人满意地校正由于聚焦造成的倍率色差改变。

此外，如果第一聚焦组是最靠近物侧的透镜组而第二聚焦组是最后透镜组的一部分，则像平面上的周边光量(circumferential lightquantity)在聚焦期间有很大程度的下降。这不便利，因为如果要确保像平面周边光量则必须将透镜有效直径制得较大。

由于这个原因，在通过移动作为第一聚焦组的一个透镜组以及作为第二聚焦组的另一个透镜组的一部分来实现聚焦的变焦透镜中，关键在于适当地设置第一和第二聚焦组。

具体说来，如果构成第一和第二聚焦组的正透镜或负透镜的材料的阿贝数(Abbe number)不适当，则在聚焦和变焦期间倍率色差的改变变大，使得难以获得良好的光学性能。

发明内容

本发明提供一种变焦透镜，通过所述变焦透镜，聚焦期间的像差改变(特别是倍率色差改变)可保持为小的，并且通过所述变焦透镜，可在整个物距上保证良好的光学性能。本发明还提供一种具有这种变焦透镜的成像装置。

根据本发明的一方面，提供一种变焦透镜，其按照从物侧到像侧的顺序包括具有正折光力的第一透镜组、具有负折光力的第二透镜组、包括至少一个透镜组的后组，其中，通过改变透镜组的间距来执行变焦操作，其特征在于：所述变焦透镜包括孔径光阑，当所述第二透镜组被当作第一聚焦组、并且构成所述后组的一个透镜组的一部分的子透镜组被当作第二聚焦组时，所述第一聚焦组和所述第二聚焦组中的每一个包括正透镜和负透镜，当分别由Vmp和Vmn来表示构成所述第一聚焦组的正透镜和负透镜的材料的平均阿贝数、分别由Vsp和Vsn来表示构成所述第二聚焦组的正透镜和负透镜的材料的平均阿贝数、由ΔXm来表示当从无穷远到最短拍摄距离来聚焦所述变焦透镜时从所述孔径光阑到所述第一聚焦组的最靠近物侧的表面顶点的距离的差、由ΔXs来表示当从无穷远到最短拍摄距离来聚焦所述变焦透镜时从所述孔径光阑到所述第二聚焦组的最靠近物侧的表面顶点的距离的差时，满足如下关系：

ΔXm＊(Vmn-Vmp)＊ΔXs＊(Vsn-Vsp)＞0

在等式和不等式中，“＊”表示“乘号”。

所述后组的一个透镜组可以是位于所述后组中最靠近像侧的透镜组的物侧的透镜组。

当由fs来表示所述第二聚焦组的焦距、由ff来表示具有所述第二聚焦组的透镜组当其被聚焦在无穷远处的物体上时的焦距时，可满足如下关系：

0.01＜|ff/fs|＜0.40。

当仅利用所述第一聚焦组从无穷远到最短拍摄距离来聚焦所述变焦透镜时，在相对于g线的倍率色差的差为正的情况下，取g＝1，而在所述差为负的情况下，取g＝-1，以及当由ΔX来表示所述第二聚焦组在其从无穷远到最短拍摄距离被聚焦时的移动量时，可满足如下关系：

g＊(Vsn-Vsp)＊ΔX＞0。

根据本发明的另一方面，提供一种变焦透镜，其按照从物侧到像侧的顺序包括具有正折光力的第一透镜组、具有负折光力的第二透镜组、包括至少一个透镜组的后组，其中，通过改变透镜组的间距来执行变焦操作，其特征在于：当所述第二透镜组被当作第一聚焦组且构成所述后组的一个透镜组的一部分的子透镜组被当作第二聚焦组时，所述第二聚焦组包括至少一个正透镜和至少一个负透镜，当分别由Vsp和Vsn来表示构成所述第二聚焦组的正透镜和负透镜的材料的平均阿贝数时，在仅利用所述第一聚焦组从无穷远到最短拍摄距离来聚焦所述变焦透镜时，在相对于g线的倍率色差的差为正的情况下，取g＝1，而在所述差为负的情况下，取g＝-1，以及当由ΔX来表示所述第二聚焦组在其从无穷远到最短拍摄距离被聚焦时的移动量时，满足如下关系：

g＊(Vsn-Vsp)＊ΔX＞0

所述后组的一个透镜组可以是位于所述后组中最靠近像侧的透镜组的物侧的透镜组。

当由fs来表示所述第二聚焦组的焦距、以及由ff来表示具有所述第二聚焦组的透镜组当其被聚焦在无穷远处的物体上时的焦距时，可满足如下关系：

0.01＜|ff/fs|＜0.40。

根据本发明的另一方面，提供一种成像装置，包括：如上所述的变焦透镜；以及被配置为用于接收由所述变焦透镜形成的图像的固态图像拾取装置。

通过考虑下面结合附图对本发明优选实施例进行的描述，本发明的这些和其他目的、特点和优点将会变得更加清楚。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的变焦透镜的截面图。

图2A、图2B和图2C是当本发明第一实施例的透镜被聚焦在无穷远处的物体上时分别在广角端、中间焦距和望远端的像差示图。

图3A、图3B和图3C是当本发明第一实施例的透镜被聚焦在最短拍摄距离0.5m(β＝0.15)处的物体上时分别在广角端、中间焦距和望远端的像差示图。

图4A、图4B和图4C是当仅通过主聚焦透镜组，本发明第一实施例的透镜被聚焦在距离0.5m(β＝0.15)处的物体上时分别在广角端、中间焦距和望远端的像差示图。

图5是根据本发明第二实施例的变焦透镜的截面图。

图6A、图6B和图6C是当本发明第二实施例的透镜被聚焦在无穷远处的物体上时分别在广角端、中间焦距和望远端的像差示图。

图7A、图7B和图7C是当本发明第二实施例的透镜被聚焦在最短拍摄距离0.5m(β＝0.15)处的物体上时分别在广角端、中间焦距和望远端的像差示图。

图8A、图8B和图8C是当仅通过主聚焦透镜组，本发明第二实施例的透镜被聚焦在距离0.5m(β＝0.15)处的物体上时分别在广角端、中间焦距和望远端的像差示图。

图9是根据本发明第三实施例的变焦透镜的截面图。

图10A、图10B和图10C是当本发明第三实施例的透镜被聚焦在无穷远处的物体上时分别在广角端、中间焦距和望远端的像差示图。

图11A、图11B和图11C是当本发明第三实施例的透镜被聚焦在最短拍摄距离0.5m(β＝0.19)处的物体上时分别在广角端、中间焦距和望远端的像差示图。

图12A、图12B和图12C是当仅通过主聚焦透镜组，本发明第三实施例的透镜被聚焦在距离0.5m(β＝0.19)处的物体上时分别在广角端、中间焦距和望远端的像差示图。

图13是根据本发明第四实施例的变焦透镜的截面图。

图14A、图14B和图14C是当本发明第四实施例的透镜被聚焦在无穷远处的物体上时分别在广角端、中间焦距和望远端的像差示图。

图15A、图15B和图15C是当本发明第四实施例的透镜被聚焦在最短拍摄距离0.5m(β＝0.20)处的物体上时分别在广角端、中间焦距和望远端的像差示图。

图16A、图16B和图16C是当仅通过主聚焦透镜组，本发明第四实施例的透镜被聚焦在距离0.5m(β＝0.20)处的物体上时分别在广角端、中间焦距和望远端的像差示图。

图17是根据本发明的成像装置的主要部分的示意图。

具体实施方式

现将参照附图来描述根据本发明的变焦透镜以及具有该变焦透镜的成像装置的优选实施例。

本发明的变焦透镜按照从物侧到像侧的顺序包括：第一透镜组，具有正折光力；第二透镜组，具有负折光力；以及后组，包括一个或多个透镜组。为了执行变焦，改变这些透镜组的间距。当将第二透镜组当作第一聚焦组、并将构成后组的一个透镜组的一部分的子透镜组当作第二聚焦组时，通过移动第一聚焦组和第二聚焦组来实现聚焦。

图1是根据本发明第一实施例的变焦透镜在其广角端(短焦距端)的透镜截面图。

图2A到图2C、图3A到图3C以及图4A到图4C分别是当本发明第一实施例的透镜被聚焦在无穷远处的物体上时、当本发明第一实施例的透镜被聚焦在最短拍摄距离0.5m(拍摄倍率β＝0.15)处的物体上时、以及当仅通过第一聚焦组将本发明第一实施例的透镜聚焦在距离0.5m处的物体上时的像差示图。

图5是根据本发明第二实施例的变焦透镜在其广角端的透镜截面图。

图6A到图6C、图7A到图7C以及图8A到图8C分别是当本发明第二实施例的透镜被聚焦在无穷远处的物体上时、当本发明第二实施例的透镜被聚焦在最短拍摄距离0.5m(拍摄倍率β＝0.15)处的物体上时、以及当仅通过第一聚焦组将本发明第二实施例的透镜聚焦在距离0.5m处的物体上时的像差示图。

图9是根据本发明第三实施例的变焦透镜在其广角端的透镜截面图。

图10A到图10C、图11A到图11C以及图12A到图12C分别是当本发明第三实施例的透镜被聚焦在无穷远处的物体上时、当本发明第三实施例的透镜被聚焦在最短拍摄距离0.5m(拍摄倍率β＝0.19)处的物体上时、以及当仅通过第一聚焦组将本发明第三实施例的透镜聚焦在距离0.5m处的物体上时的像差示图。

图13是根据本发明第四实施例的变焦透镜在其广角端的透镜截面图。

图14A到图14C、图15A到图15C以及图16A到图16C分别是当本发明第四实施例的透镜被聚焦在无穷远处的物体上时、当本发明第四实施例的透镜被聚焦在最短拍摄距离0.5m(拍摄倍率β＝0.20)处的物体上时、以及当仅通过第一聚焦组将本发明第四实施例的透镜聚焦在距离0.5m处的物体上时的像差示图。

在这些示图中，图2A、图3A和图4A(第一实施例)、图6A、图7A和图8A(第二实施例)、图10A、图11A和图12A(第三实施例)以及图14A、图15A和图16A(第四实施例)分别是在广角端的像差示图。图2B、图3B和图4B(第一实施例)、图6B、图7B和图8B(第二实施例)、图10B、图11B和图12B(第三实施例)以及图14B、图15B和图16B(第四实施例)分别是在中间变焦位置的像差示图。图2C、图3C和图4C(第一实施例)、图6C、图7C和图8C(第二实施例)、图10C、图11C和图12C(第三实施例)以及图14C、图15C和图16C(第四实施例)分别是在望远端(长焦距端)的像差示图。

距离0.5m是每个实施例的最短拍摄距离，其为距像平面的距离。应注意到：以毫米为单位来表示稍后将描述的数字示例的数值。

图17是包括本发明的变焦透镜的成像装置的主要部分的示意图。

在透镜截面图中，左手侧相应于物侧(拍摄对象侧)，右手侧相应于像侧。

在每个透镜截面图中，“i”是从物侧进行计数所得到的次序(序数)，“Li”是指“第i个”透镜组。标注为“LR”的是包括一个或更多个透镜组的后组。标注为“Lm”的是第一聚焦组，标注为“Ls”的是第二聚焦组，该第二聚焦组是构成一个透镜组的一部分的子透镜组。标注为“SP”的是孔径光阑。

标注为“IP”的是像平面。当变焦透镜被用作视频摄像机或数码静态相机的拍摄光学***时，诸如CCD传感器或CMOS传感器的固态图像拾取装置(光电转换部件)的成像表面相应于所述像平面。如果变焦透镜用于银胶片相机，则胶片平面相应于所述像平面。

示图中的箭头表示每个透镜组在从广角端到望远端变焦位置变焦期间的移动轨迹。

每个实施例的变焦透镜按照从物侧到像侧的顺序可包括：第一透镜组L1，具有正折光力；第二透镜组L2，具有负折光力；以及后组LR，包括两个或三个透镜组。可通过移动每个透镜组来执行变焦。这里，应注意：后组LR可包括四个或更多透镜组。

在每个实施例中，可通过移动两个透镜组(即，第一聚焦组Lm和第二聚焦组Ls)来实现聚焦。

第一聚焦组Lm(第二透镜组L2)是对于透镜组移动来说焦平面移动最大量的透镜组。

第二聚焦组Ls是构成包括第二透镜组L2之后的多个透镜组的后组LR中的一透镜组的一部分的子透镜组。

涉及第一聚焦组Ls和第二聚焦组Lm的箭头指示在从无穷远到最短拍摄距离的聚焦期间的移动轨迹。

在像差示图中，标号“d”和“g”分别指示d线和g线，“S.C”指示正弦条件。标号ΔM和ΔS分别指示子午(meridional)像平面和弧矢(sagittal)像平面。就g来描述倍率色差。标号“fno”表示F数，“ω”表示半场角。

应注意：在以下将描述的实施例中，词语“广角端”和“望远端”用于指示当可变光焦度(power)透镜组位于透镜组可机械地沿着光轴移动的移动范围的相对端的每一个时的变焦位置。

在每个实施例中，第一聚焦组Lm和第二聚焦组Ls都可包括正透镜和负透镜。

分别由“Vmp”和“Vmn”来表示构成第一聚焦组Lm的正透镜和负透镜的材料的平均阿贝数。

分别由“Vsp”和“Vsn”来表示构成第二聚焦组Ls的正透镜和负透镜的材料的平均阿贝数。

由ΔXm(mm)来表示当从无穷远到最短拍摄距离聚焦透镜时从孔径光阑SP到第一聚焦组Lm的最靠近物侧的表面顶点的距离的差。

由ΔXs(mm)来表示当从无穷远到最短拍摄距离聚焦透镜时从孔径光阑SP到第二聚焦组Ls的最靠近物侧的表面顶点的距离的差。

由“fs”来表示第二聚焦组Ls的焦距，由“ff”来表示当透镜被聚焦在无穷远处的物体上时包括第二聚焦组Ls的透镜组的焦距。

当仅通过使用第一聚焦组Lm来实现从无穷远到最短拍摄距离的聚焦时，如果g线的倍率色差量的差为正，则假设g＝1。如果所述差为负，则假设g＝-1。

此外，由ΔX(mm)来表示当从无穷远到最短拍摄距离聚焦透镜时第二聚焦组Ls的移动量。

这里，以下条件中的至少一个被满足。

ΔXm＊(Vmn-Vmp)＊ΔXs＊(Vsn-Vsp)＞0  ...(1)

0.01＜|ff/fs|＜0.40                  ...(2)

g＊(Vsn-Vsp)＊ΔX＞0                 ...(3)

接着，将解释根据各个实施例的变焦透镜中的聚焦的光学功能。

在每个实施例的变焦透镜中，为了校正在聚焦期间倍率色差改变，移动第二聚焦组Ls，从而消除由第一聚焦组Lm产生的倍率色差。

通常，在变焦透镜中，如果执行聚焦的透镜组具有正光焦度(等于焦距倒数的折光力)，则整个***的焦距如下改变。

与整个***在被聚焦到无穷远处的物体上时的焦距相比，整个***在聚焦到短距离物体上时的焦距变得较长。

因此，与聚焦在无穷远处的物体上时相比，当透镜被聚焦在短距离物体上时，g线的倍率色差出现在“下(under)”侧。

另一方面，如果执行聚焦的透镜组具有负光焦度，则与整个***在被聚焦到无穷远处的物体上时的焦距相比，整个***在聚焦到短距离物体上时的焦距变得较短。因此，与被聚焦在无穷远处的物体上时相比，当透镜被聚焦在短距离物体上时，g线的倍率色差出现在“上(over)”侧。

当第一聚焦组具有负光焦度以及第二聚焦组具有负倍率色差分量时，如果第二聚焦组位于孔径光阑的物侧，则可通过将其向离开孔径光阑的方向移动来校正倍率色差改变。另一方面，如果第二聚焦组位于孔径光阑的像侧，则可通过将其向靠近孔径光阑的方向移动来校正倍率色差改变。

此外，当第一聚焦组具有负光焦度，第二聚焦组具有正倍率色差分量时，如果第二聚焦组位于孔径光阑的物侧，则可通过将其向靠近孔径光阑的方向移动来校正倍率色差改变。

另一方面，如果第二聚焦组位于孔径光阑的像侧，则可通过将其向离开孔径光阑的方向移动来校正倍率色差改变。

此外，当第一聚焦组具有正光焦度以及第二聚焦组具有正倍率色差分量时，如果第二聚焦组位于孔径光阑的物侧，则可通过将其向离开孔径光阑的方向移动来校正倍率色差改变。

如果第二聚焦组位于孔径光阑的像侧，则可通过将其向靠近孔径光阑的方向移动来校正倍率色差改变。

此外，当第一聚焦组具有正光焦度以及第二聚焦组具有负倍率色差分量时，如果第二聚焦组位于孔径光阑的物侧，则可通过将其向靠近孔径光阑的方向移动来校正倍率色差改变。

如果第二聚焦组位于孔径光阑的像侧，则可通过将其向离开孔径光阑的方向移动来校正倍率色差改变。

以上提到的条件表达式(1)和(3)中的每个是用于利用第二聚焦组Ls来校正在聚焦期间由第一聚焦组Lm产生的倍率色差改变的条件表达式。

如果值低过条件表达式(1)的下限，则第一聚焦组Lm和第二聚焦组Ls不再沿着消除倍率色差的方向移动。另一方面，如果值低过条件表达式(3)的下限，则第一聚焦组Lm和第二聚焦组Ls不再沿着消除倍率色差的方向移动。

第二聚焦组Ls具有用于校正聚焦期间的倍率色差改变的功能。因此，如果将相对较强的光焦度分配给第二聚焦组Ls，则在聚焦期间，诸如球面像差或像场弯曲的像差例如会波动。因此，变得难以在整个变焦区域中获得好的光学性能。

条件表达式(2)指定第二聚焦组Ls的光焦度。

如果第二聚焦组Ls的光焦度变得过强，从而超出条件表达式(2)的上限，则在聚焦期间，随着第二聚焦组Ls的移动，除了倍率色差之外的像差(诸如球面像差或像场弯曲)有较大程度的偏移。

结果，变得难以在整个变焦区域和整个聚焦区域中获得好的光学性能。

另一方面，如果第二聚焦组Ls的光焦度低过下限，则必须由除了第二聚焦组Ls之外的一个或多个特定透镜组来分担包括第二聚焦组Ls的透镜组的光焦度。

结果，对于包括第二聚焦组Ls的透镜组，变得难以执行足够的像差校正，因此，变得难以实施对变焦期间的像差改变的校正。

更优选地，在每个实施例中，应该如下设置条件表达式(2)的数值范围。

0.01＜|ff/fs|＜0.35        ...(2a)

包括第二聚焦组Ls的透镜组包括：位于后组LR中最靠近像平面的透镜组的物侧的透镜组。

此外，第一聚焦组Lm不包括最靠近物平面的第一透镜组L1，但是其包括在第一透镜组L1的像侧的透镜组。

如上所述，如果最靠近物侧的透镜组被选为聚焦组，则透镜外径必须变大，从而保证用于短距离物体的足够像平面周边光量。

此外，如果最靠近像平面侧的透镜组被选为聚焦组，则类似地，必须保证聚焦组的移动区域，并有必要扩大透镜外径，以获得足够的像平面周边光量。结果，如果第一聚焦组Lm和第二聚焦组Ls分别被设置为最靠近物侧的透镜组和最靠近像平面侧的透镜组，则像平面周边光量减少得最多。

为了避免这一情况，透镜外径必须制得大，其导致透镜有效直径的扩大。

考虑到上述情况，在本实施例中，较好的是通过除了最靠近物侧的透镜组和最靠近像平面侧的透镜组之外的透镜组来设置第一聚焦组Lm和第二聚焦组Ls。

此外，如果通过最靠近物侧的透镜组或最靠近像平面侧的透镜组来设置第一聚焦组Lm和第二聚焦组Ls中的一个透镜组，则最好由除了最靠近物侧的透镜组或最靠近像平面侧的透镜组之外的透镜组来设置另一个透镜组。

根据以上描述的本发明的实施例，实现一种变焦透镜，通过该变焦透镜，聚焦期间像差的改变(特别是倍率色差改变)可保持为小的，并且在整个物距上提供良好的光学性能。

接下来，将解释每个实施例中的变焦透镜的透镜结构的特征。

图1所示的第一实施例的变焦透镜按照从物侧到像侧的顺序包括：第一透镜组L1，具有正折光力；第二透镜组L2，具有负折光力；第三透镜组L3，具有正折光力；第四透镜组L4，具有负折光力；以及第五透镜组L5，具有正折光力。

第四透镜组L4包括：“第4a”透镜组L4a，具有负折光力；第“4b”透镜组L4b，具有负折光力。

对于从广角端到望远端的变焦，第一透镜组L1移向物侧。

第二透镜组L2移向像平面侧，同时增加与第一透镜组L1的间距。

第三透镜组L3随同第五透镜组L5一起移向物侧，同时减少与第二透镜组L2的间距。

第四透镜组L4移向像侧，同时增加与第三透镜组L3的间距。

在第一实施例中，第二透镜组L2构成第一聚焦组Lm，其移向物侧，用于从无穷远到最短拍摄距离进行聚焦。

此外，“第4b”透镜组L4b构成第二聚焦组Ls，其移向物侧，用于从无穷远到最短拍摄距离进行聚焦。

第二聚焦组Ls包括单片负透镜G4bn和单片正透镜G4bp。高色散玻璃材料被用作负透镜G4bn的材料，而低色散玻璃材料被用作正透镜G4bp的材料。

第二聚焦组Ls整体具有负倍率色差分量。对于从无穷远到最短拍摄距离的聚焦，第二聚焦组Ls移向物侧。利用这种配置，可校正由于第一聚焦组Lm的聚焦产生的倍率色差改变，并且在整个聚焦区域中实现倍率色差被很好地校正的良好光学性能。

图5所示的第二实施例的变焦透镜按照从物侧到像侧的顺序包括：第一透镜组L1，具有正折光力；第二透镜组L2，具有负折光力；第三透镜组L3，具有正折光力；第四透镜组L4，具有负折光力；以及第五透镜组L5，具有正折光力。

第四透镜组L4包括：“第4a”透镜组L4a，具有负折光力；和第“4b”透镜组L4b，具有负折光力。

对于从广角端到望远端的变焦，第一透镜组L1移向物侧。

第二透镜组L2移向像平面侧，同时增加与第一透镜组L1的间距。

第三透镜组L3随同第五透镜组L5一起移向物侧，同时减小与第二透镜组L2的间距。

第四透镜组L4进行移动，同时增加与第三透镜组L3的间距。

在第二实施例中，第二透镜组L2构成第一聚焦组Lm，其移向物侧，用于从无穷远到最短拍摄距离进行聚焦。

此外，“第4b”透镜组L4b构成第二聚焦组Ls，其移向像侧，用于从无穷远到最短拍摄距离进行聚焦。

第二聚焦组Ls包括单片负透镜G4bn和单片正透镜G4bp。低色散玻璃材料被用作负透镜G4bn的材料，而高色散玻璃材料被用作正透镜G4bp的材料。

第二聚焦组Ls整体具有正倍率色差分量。

对于从无穷远到最短拍摄距离的聚焦，第二聚焦组Ls移向像平面侧。利用这种配置，可校正由于第一聚焦组Lm的聚焦产生的倍率色差改变，并且在整个聚焦区域中实现倍率色差被很好地校正的良好光学性能。

图9所示的第三实施例的变焦透镜按照从物侧到像侧的顺序包括：第一透镜组L1，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；以及第四透镜组，具有正折光力。

第三透镜组L3包括：“第3a”透镜组L3a，具有正折光力；第“3b”透镜组L3b，具有负折光力。

对于从广角端到望远端的变焦，第一透镜组L1移向物侧。

第二透镜组L2移向物侧，同时增加与第一透镜组L1的间距。

第三透镜组L3移向物侧，同时减小与第二透镜组L2的间距。

第四透镜组L4移向物侧，同时减小与第三透镜组L3的间距。

在第三实施例中，第二透镜组L2构成第一聚焦组Lm，其移向物侧，用于从无穷远到最短拍摄距离进行聚焦。

此外，“第3b”透镜组L3b构成第二聚焦组Ls，其移向物侧，用于从无穷远到最短拍摄距离进行聚焦。

第二聚焦组Ls包括单片负透镜G3bn和单片正透镜G3bp。高色散玻璃材料被用作负透镜G3bn的材料，而低色散玻璃材料被用作正透镜G3bp的材料。

第二聚焦组Ls整体具有负倍率色差分量。对于从无穷远到最短拍摄距离的聚焦，第二聚焦组Ls移向物侧。利用这种配置，可校正由于第一聚焦组Lm的聚焦产生的倍率色差改变，并且在整个聚焦区域中实现倍率色差被很好地校正的良好光学性能。

图13所示的第四实施例的变焦透镜按照从物侧到像侧的顺序包括：第一透镜组L1，具有正折光力；第二透镜组L2，具有负折光力；第三透镜组L3，具有正折光力；以及第四透镜组L4，具有正折光力。

第三透镜组L3包括：“第3a”透镜组L3a，具有正折光力；第“3b”透镜组L3b，具有负折光力。

对于从广角端到望远端的变焦，第一透镜组L1移向物侧。

第二透镜组L2进行移动，同时增加与第一透镜组L1的间距。

第三透镜组L3移向物侧，同时减小与第二透镜组L2的间距。

第四透镜组L4移向物侧，同时减小与第三透镜组L3的间距。

在第四实施例中，第二透镜组L2构成第一聚焦组Lm，其移向物侧，用于从无穷远到最短拍摄距离进行聚焦。

此外，“第3b”透镜组L3b构成第二聚焦组Ls，其移向像侧，用于从无穷远到最短拍摄距离进行聚焦。

第二聚焦组Ls包括单片负透镜G3bn和单片正透镜G3bp。低色散玻璃材料被用作负透镜G3bn的材料，而高色散玻璃材料被用作正透镜G3bp的材料。

第二聚焦组Ls整体具有正倍率色差分量。

对于从无穷远到最短拍摄距离的聚焦，第二聚焦组Ls移向像平面侧。这样，可校正由于第一聚焦组Lm的聚焦产生的倍率色差改变。因此，在整个聚焦区域中实现倍率色差被很好地校正的良好光学性能。

在本发明的第一到第四实施例中，使得第二聚焦组的移动量恒定，而不管整个透镜***的焦距。然而，本发明并不受限于此。可以使得第二聚焦组的移动量随着整个透镜***的焦距是可变的。

如果使得所述移动量随着整个透镜***的焦距是可变的，则用于校正倍率色差改变的自由度增加，因此，可容易地实现较好性能的变焦透镜。

以下示出相应于本发明第一到第四实施例的数值示例1-4。在这些数值示例中，标号“i”指示按照从物侧开始的次序计数的表面编号。“Ri”指示第i表面的曲率半径，“Di”指示第i表面与第“i+1”表面之间的间距。“Ni”和“vi”指示透镜材料的折射率及相对于d线(λ＝587.6nm)的其阿贝数。

标号A、B、C、D和E指示非球面系数。当透镜表面与光轴之间相交的点被当作原点，光的前进方向被当作正时，可基于光轴方向上的位置X和垂直于光轴的方向上的位置Y，通过下面的等式来表示非球面表面形状。

$X=\frac{(1/R)H^2}{1+\sqrt{1-{(H/R)}^2}}+{\mathrm{AH}}^2+{\mathrm{BH}}^4+{\mathrm{CH}}^6+{\mathrm{DH}}^8+{\mathrm{EH}}^{10}$

其中，R是近轴曲率半径。

此外，“e-0X”表示“＊10-x”。此外，“f”指示焦距，“Fno”指示F数。“ω”指示半场角。此外，以下的表1示出上述条件表达式与数值示例之间的关系。

[数值示例1]

f＝35.07到69.55；Fno＝2.88；2ω＝63.3到34.6

        R            D       Nd         vd

1       490.28341    3.04    1.84666    23.9

2       123.74070    8.29    1.60311    60.6

3       -954.21830   0.24

4       63.10844     6.76    1.71300    53.9

5       112.09599    (可变)

6^＊     95.51490     2.00    1.80400    46.6

7       20.61594     9.12

8       -66.54321    1.60    1.83481    42.7

9       61.08195     0.24

10      41.82334     7.57    1.83400    37.2

11      -44.46603    2.37

12      -28.14821    1.44    1.80400    46.6

13      -1279.86699  2.94    1.80518    25.4

14      -75.68364    (可变)

15      47.40352     5.45    1.58913    61.1

16      -89.05641    1.50

17      (光阑(stop)) 2.00

18^＊    52.34078     7.89    1.58313    59.4

19      -29.56759    2.10    1.84666    23.9

20      -49.27751    (可变)

21      -77.94245    2.45    1.84666    23.9

22      -38.03050    1.28    1.69680    55.5

23      37.52523     (可变)

24      -50.61456    1.92    1.84666    23.9

25      -106.45206   2.96    1.80400    46.6

26      -53.71499    (可变)

27^＊    910.35226    6.04    1.49700    81.5

28      -31.29675    0.25

29      37.25611     10.37   1.49700    81.5

30      -34.41206    2.00    1.65412    39.7

31      50.17749

在倍率改变/聚焦时的透镜组间距

f      35.07                51.07             69.55

物距   无穷远   0.5m        无穷远    0.5m    无穷远    0.5m

D5     6.07     2.30        25.38     20.63   42.07     36.06

D14    19.79    23.56189    9.30      14.05   3.00      9.01

D20    2.00     2.00        4.81      4.81    6.22      6.22

D23    8.50     3.50        8.50      3.50    8.50      3.50

D26    6.22     11.22       3.41      8.41    2.00      7.00

          A            B             C             D             E

第6表面   0.00000E+00  3.62545E-06   1.38556E-09   -4.84732E-12  1.28283E-14

第18表面  0.00000E+00  -5.42597E-06  -7.14927E-09  6.49543E-12   -2.45408E-14

第27表面  0.00000E+00  -4.10637E-06  9.14858E-09   -3.78175E-11  7.62259E-14

[数值示例2]

f＝35.07到69.54；Fno＝2.88；2ω＝63.3到34.6

      R            D       Nd         vd

1     438.34026    3.04    1.84666    23.9

2     129.36146    7.11    1.60311    60.6

3     5118.03005   0.24

4     63.29385     7.29    1.71300    53.9

5     121.60118    (可变)

6^＊   101.39759    2.00    1.80400    46.6

7     20.34457     8.49

8     -73.11765    1.60    1.83481    42.7

9     63.24341     0.24

10    40.44074     7.63    1.83400    37.2

11    -45.98531    2.38

12    -28.91585    1.44    1.80400    46.6

13    303.21782    3.35    1.80518    25.4

14    -79.18958    (可变)

15    46.68149     5.44    1.60311    60.6

16    -81.11188    1.50

17    (光阑)       2.00

18^＊  57.36112     7.89    1.58913    61.1

19    -29.10794    2.10    1.84666    23.9

20    -49.22506    (可变)

21    -82.59598    1.91    1.80400    46.6

22    -44.56176    1.28    1.65412    39.7

23    37.00583     (可变)

24    -31.88183    1.92    1.48749    70.2

25    -71.92580    2.49    1.84666    23.9

26    -42.18896    (可变)

27^＊  190.44020    5.89    1.49700    81.5

28    -32.64803    0.25

29    55.16783     7.53    1.49700    81.5

30    -32.73903    2.00    1.65412    39.7

31    56.79520

在倍率改变/聚焦时的透镜组间距

f      35.07             51.16           69.54

物距   无穷远  0.5m      无穷远  0.5m    无穷远  0.5m

D5     6.42    2.31      26.11   20.87   42.66   36.03

D14    20.65   24.76094  9.45    14.68   2.88    9.51

D20    2.00    2.00      9.44    9.44    5.40    5.40

D23    3.65    8.65      3.65    8.65    3.65    8.65

D26    9.44    4.44      6.99    1.99    6.04    1.04

          A            B             C             D             E

第6表面   0.00000E+00  3.01143E-06   2.10330E-09   -5.60268E-12  1.20587E-14

第18表面  0.00000E+00  -5.67052E-06  -6.41421E-09  -2.40698E-12  -6.70496E-15

第27表面  0.00000E+00  -4.96342E-06  7.47689E-09   -4.02460E-11  9.54123E-14

[数值示例3]

f＝29.27到130.86；Fno＝3.60到5.30；2ω＝72.9到18.8

      R            D       Nd         vd

1     199.75599    2.00    1.84666    23.9

2     70.36364     0.14

3     68.69384     9.87    1.65160    58.6

4     -373.40976   0.12

5     44.17854     6.48    1.72916    54.7

6     91.61173     (可变)

7^＊   101.47360    1.20    1.77250    49.6

8     13.76005     5.59

9     -41.81808    1.10    1.80400    46.6

10    39.64557     0.10

11    27.01111     4.14    1.84666    23.9

12    -59.27088    0.83

13    -32.68367    1.10    1.83481    42.7

14    -91.55686    (可变)

15    (光阑)       1.19

16^＊  46.88314     1.99    1.58313    59.4

17    555.90407    0.12

18    29.24479     4.78    1.67790    55.3

19    -18.29035    1.15    1.83481    42.7

20    276.67796    (可变)

21    -139.95915   1.10    1.84666    23.9

22    193.44518    1.56    1.72916    54.7

23    -257.05734   (可变)

24^＊  100.67051    3.87    1.58313    59.4

25    -23.87112    0.17

26    43.53859     5.12    1.57099    50.8

27    -27.73480    1.20    1.83481    42.7

28    37.92924

在倍率改变/聚焦时的透镜组间距

f       29.27             48.24              130.86

物距    无穷远    0.5m    无穷远    0.5m     无穷远    0.5m

D6      2.82      1.05    12.38     10.04    34.61     26.59

D14     20.61     22.38   12.97     15.31    1.99      10.01

D20     3.88      0.88    3.88      0.88     3.88      0.88

D23     4.85      7.85    2.84      5.84     1.19      4.19

          A            B             C             D             E

第7表面   0.00000E+00  3.26776E-07   -9.86408E-09  2.32468E-11   -4.00883E-14

第16表面  0.00000E+00  2.71079E-06   -2.37262E-08  4.93992E-10   -2.52239E-12

第24表面  0.00000E+00  -2.51556E-05  1.52195E-08   -2.34928E-10  7.54562E-13

[数值示例4]

f＝27.97到130.86；Fno＝3.60到5.30；2ω＝72.9到18.8

      R            D       Nd         vd

1     206.20081    2.00    1.84666    23.9

2     73.89428     0.11

3     71.51029     9.37    1.65160    58.6

4     -444.45877   0.12

5     45.87723     6.38    1.72916    54.7

6     95.75310     (可变)

7^＊   67.31264     1.20    1.77250    49.6

8     13.66586     6.02

9     -39.47504    1.10    1.80400    46.6

10    46.49466     0.10

11    27.88114     4.10    1.84666    23.9

12    -70.86825    0.97

13    -33.90248    1.10    1.80400    46.6

14    -101.29932   (可变)

15    (光阑)       1.72

16^＊  46.49836     2.40    1.58313    59.4

17    -288.62071   0.12

18    26.31790     4.52    1.57099    50.8

19    -26.94514    1.15    1.84666    23.9

20    170.02527    (可变)

21    -191.40703   1.10    1.65412    39.7

22    34.22697     2.32    1.80518    25.4

23    3814.41553   (可变)

24^＊  70.77823     3.36    1.58313    59.4

25    -24.93662    0.17

26    46.57030     5.76    1.57099    50.8

27    -17.72145    1.20    1.83481    42.7

28    35.78303

在倍率改变/聚焦时的透镜组间距

f      29.27            48.24             130.86

物距   无穷远   0.5m    无穷远   0.5m     无穷远    0.5m

D6     2.76     1.00    12.65    10.16    35.572    7.45

D14    21.81    23.57   13.88    16.36    2.54      10.66

D20    1.03     4.03    1.03     4.03     1.03      4.03

D23    6.99     3.99    4.82     1.82     3.50      0.50

          A            B             C             D             E

第7表面   0.00000E+00  -1.74121E-06  -7.97434E-09  1.16338E-11   -1.74335E-14

第16表面  0.00000E+00  7.66425E-07   -2.12221E-08  2.56080E-10   -2.29014E-12

第24表面  0.00000E+00  -2.03889E-05  1.47083E-08   -1.49094E-10  1.02903E-12

[表1]

接着，将参照图17来解释使用根据本发明的变焦透镜的单镜反光相机***(成像装置)的实施例。

在图17中，由10标记的是单镜反光相机主体，由11标记的是基于根据本发明的变焦透镜的可互换透镜。由12标记的是诸如胶片或图像拾取装置的记录装置，用于记录将通过可互换透镜11形成的拍摄对象图像(接收光)。

由13标记的是用于通过可互换透镜11来观察拍照对象图像的取景器光学***。由14标记的是转动快速返回镜14，用于切换记录装置12和取景器光学***13，以传送来自可互换透镜11的拍照对象图像。

当通过取景器来观察拍照对象图像时，通过快速返回镜14聚焦在聚焦板15上的拍照对象图像首先通过五角棱镜16转换为正像，然后，按照扩大的倍率通过目镜光学***17来观察它。

当拍摄时，快速返回镜14沿着箭头的方向旋转，从而拍摄对象图像被聚焦在记录装置12上，并记录在其上。由18标记的是子镜，由19标记的是焦点检测装置。

如上所述，当将本发明的变焦透镜应用于成像装置(诸如单镜反光相机可互换透镜)时，可实现具有高光学性能的成像装置。

这里，应注意，本发明还可类似地应用于没有快速返回镜的相机。

尽管参照这里所公开的结构描述了本发明，但是本发明并不受限于所阐述的细节，本申请意在覆盖落入所附权利要求的范围或改进目的之内的修改或改变。

Claims (8)

1、一种变焦透镜，其按照从物侧到像侧的顺序包括具有正折光力的第一透镜组、具有负折光力的第二透镜组、包括至少一个透镜组的后组，其中，通过改变透镜组的间距来执行变焦操作，其特征在于：

所述变焦透镜包括孔径光阑，以及当所述第二透镜组被当作第一聚焦组并且构成所述后组的一个透镜组的一部分的子透镜组被当作第二聚焦组时，所述第一聚焦组和所述第二聚焦组中的每一个包括正透镜和负透镜，以及

当分别由Vmp和Vmn来表示构成所述第一聚焦组的正透镜和负透镜的材料的平均阿贝数、分别由Vsp和Vsn来表示构成所述第二聚焦组的正透镜和负透镜的材料的平均阿贝数、由ΔXm来表示当从无穷远到最短拍摄距离来聚焦所述变焦透镜时从所述孔径光阑到所述第一聚焦组的最靠近物侧的表面顶点的距离的差、由ΔXs来表示当从无穷远到最短拍摄距离来聚焦所述变焦透镜时从所述孔径光阑到所述第二聚焦组的最靠近物侧的表面顶点的距离的差时，满足如下关系：

ΔXm＊(Vmn-Vmp)＊ΔXs＊(Vsn-Vsp)＞0。

2、如权利要求1所述的变焦透镜，其中，所述后组的一个透镜组是位于所述后组中最靠近像侧的透镜组的物侧的透镜组。

3、如权利要求1所述的变焦透镜，其中，当由fs来表示所述第二聚焦组的焦距、以及由ff来表示具有所述第二聚焦组的透镜组当其被聚焦在无穷远处的物体上时的焦距时，满足如下关系：

0.01＜|ff/fs|＜0.40。

4、如权利要求1所述的变焦透镜，其中，当仅利用所述第一聚焦组从无穷远到最短拍摄距离来聚焦所述变焦透镜时，在相对于g线的倍率色差的差为正的情况下，取g＝1，而在所述差为负的情况下，取g＝-1，以及当由ΔX来表示所述第二聚焦组在其从无穷远到最短拍摄距离被聚焦时的移动量时，满足如下关系：

g＊(Vsn-Vsp)＊ΔX＞0。

5、一种变焦透镜，其按照从物侧到像侧的顺序包括具有正折光力的第一透镜组、具有负折光力的第二透镜组、包括至少一个透镜组的后组，其中，通过改变透镜组的间距来执行变焦操作，其特征在于：

当所述第二透镜组被当作第一聚焦组且构成所述后组的一个透镜组的一部分的子透镜组被当作第二聚焦组时，所述第二聚焦组包括至少一个正透镜和至少一个负透镜，

当分别由Vsp和Vsn来表示构成所述第二聚焦组的正透镜和负透镜的材料的平均阿贝数时，在仅利用所述第一聚焦组从无穷远到最短拍摄距离来聚焦所述变焦透镜时，在相对于g线的倍率色差的差为正的情况下，取g＝1，而在所述差为负的情况下，取g＝-1，以及当由ΔX来表示所述第二聚焦组在其从无穷远到最短拍摄距离被聚焦时的移动量时，满足如下关系：

g＊(Vsn-Vsp)＊ΔX＞0。

6、如权利要求5所述的变焦透镜，其中，所述后组的一个透镜组是位于所述后组中最靠近像侧的透镜组的物侧的透镜组。

7、如权利要求5所述的变焦透镜，其中，当由fs来表示所述第二聚焦组的焦距、以及由ff来表示具有所述第二聚焦组的透镜组当其被聚焦在无穷远处的物体上时的焦距时，满足如下关系：

0.01＜|ff/fs|＜0.40。

8、一种成像装置，包括：

如权利要求1-7中的任何一个所述的变焦透镜；以及

被配置为接收由所述变焦透镜形成的图像的固态图像拾取装置。

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