CN101859018B

CN101859018B - 变焦透镜和图像拾取装置

Info

Publication number: CN101859018B
Application number: CN2010101563462A
Authority: CN
Inventors: 萩原泰明
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: US8218246B2; JP5460228B2; US20100254024A1; JP2010256845A; US8228616B2; CN101859018A; US20110085250A1

Abstract

本发明涉及变焦透镜和图像拾取装置。变焦透镜具有宽视角、高变焦比和高的光学性能，从物侧到像侧依次包含：具有正折光力的第一透镜单元；具有负折光力的第二透镜单元；具有正折光力的第三透镜单元；和具有正折光力的第四透镜单元。第二透镜单元和第四透镜单元为了变焦在光轴上移动。第二透镜单元从物侧到像侧依次由三个负透镜元件和一个正透镜元件构成。变焦透镜满足这里，f2表示第二透镜单元的焦距，fw和ft分别表示整个变焦透镜在广角端和望远端的焦距。

Description

变焦透镜和图像拾取装置

技术领域

本发明涉及变焦透镜和诸如摄像机、静态胶片/数字照相机、TV照相机和监视照相机之类的具有变焦透镜的图像拾取装置。

背景技术

诸如摄像机和数字静态照相机之类的图像拾取装置作为图像拍摄光学***需要具有宽视角、高变焦比和高的光学性能的变焦透镜。

一般地，通过增大变倍透镜单元的折光力或增大其用于变焦的移动量获得高变焦比。但是，这种变倍透镜单元的折光力和移动量的增大增大变焦中的像差变化，这使得难以在整个变焦范围上获得高的光学性能。

因此，为了在实现高的变焦比的同时在整个变焦范围上获得具有宽视角的变焦透镜的高的光学性能，适当地设定变焦类型、各透镜单元的折光力和透镜配置是重要的。

已知这样的变焦透镜，每一个所述的变焦透镜由从物侧到像侧(像面侧)依次具有正折光力、负折光力、正折光力和正折光力的四个透镜单元构成。在这样的变焦透镜中，还已知这样一种变焦透镜，其中，所述四个透镜单元中的第二透镜单元移动以执行变倍，并且其第四透镜单元移动以校正由变倍导致的像面变化并执行聚焦(美国专利No.5,963,378、美国专利No.6,166,864和美国专利No.7,193,787)。

此外，作为以上的四透镜单元变焦透镜中的一种，已知具有约20倍的高变焦比的变焦透镜(美国专利公开No.2008/0043344和美国专利No.7,466,496)。

对于这些四透镜单元变焦透镜，适当地设定作为用于变倍的主透镜单元的第二透镜单元的配置是特别重要的。例如，第二透镜单元的折光力、透镜配置和透镜材料的不适当的设定使得难以获得宽视角、高变焦比和整个变焦范围上的高的光学性能。

发明内容

本发明提供能够实现宽视角、高变焦比和在整个变焦范围上的高的光学性能的变焦透镜。

本发明作为其一个方面提供一种变焦透镜，该变焦透镜从物侧到像侧依次包含：具有正折光力的第一透镜单元；具有负折光力的第二透镜单元；具有正折光力的第三透镜单元；和具有正折光力的第四透镜单元。第二透镜单元和第四透镜单元为了变焦在光轴上移动。第二透镜单元从物侧到像侧依次由三个负透镜元件和一个正透镜元件构成。变焦透镜满足以下的条件：

0.54 < | f 2 | / \sqrt{(fw \cdot ft)} < 0.66

这里，f2表示第二透镜单元的焦距，fw表示整个变焦透镜在广角端的焦距，ft表示整个变焦透镜在望远端的焦距。

本发明作为其另一方面提供一种图像拾取装置，该图像拾取装置包括上述的变焦透镜和被配置为光电转换由变焦透镜形成的光学图像的图像拾取元件。

通过以下的描述和附图，本发明的其它方面将变得清晰。

附图说明

图1是作为本发明的实施例1的变焦透镜在广角端的截面图。

图2示出实施例1的变焦透镜的像差图。

图3是作为本发明的实施例2的变焦透镜在广角端的截面图。

图4示出实施例2的变焦透镜的像差图。

图5是作为本发明的实施例3的变焦透镜在广角端的截面图。

图6示出实施例3的变焦透镜的像差图。

图7是作为本发明的实施例4的变焦透镜在广角端的截面图。

图8示出实施例4的变焦透镜的像差图。

图9是作为本发明的实施例5的变焦透镜在广角端的截面图。

图10示出实施例5的变焦透镜的像差图。

图11是作为本发明的实施例6的变焦透镜在广角端的截面图。

图12示出实施例6的变焦透镜的像差图。

图13是设置有实施例1～6中的任一个实施例的变焦透镜的图像拾取装置的示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图描述本发明的示例性实施例。

以下描述的本发明的实施例中的每一个实施例的变焦透镜从物侧到像侧(也称为“像面侧”)依次包含：具有正折光力的第一透镜单元、具有负折光力的第二透镜单元、具有正折光力的第三透镜单元和具有正折光力的第四透镜单元。第二透镜单元和第四透镜单元为了变焦在光轴上移动。

图1是第一实施例(实施例1)的变焦透镜在广角端(短焦距端)的截面图。图2示出实施例1的变焦透镜聚焦于无限远物体时该变焦透镜在广角端(A)、在中间变焦位置(B)和在望远端(长焦距端)(C)的像差图。

图3是第二实施例(实施例2)的变焦透镜在广角端的截面图。图4示出实施例2的变焦透镜聚焦于无限远物体时该变焦透镜在广角端(A)、在中间变焦位置(B)和在望远端(C)的像差图。

图5是第三实施例(实施例3)的变焦透镜在广角端的截面图。图6示出实施例3的变焦透镜聚焦于无限远物体时该变焦透镜在广角端(A)、在中间变焦位置(B)和在望远端(C)的像差图。

图7是第四实施例(实施例4)的变焦透镜在广角端的截面图。图8示出实施例4的变焦透镜聚焦于无限远物体时该变焦透镜在广角端(A)、在中间变焦位置(B)和在望远端(C)的像差图。

图9是第五实施例(实施例5)的变焦透镜在广角端的截面图。图10示出实施例5的变焦透镜聚焦于无限远物体时该变焦透镜在广角端(A)、在中间变焦位置(B)和在望远端(C)的像差图。

图11是第六实施例(实施例6)的变焦透镜在广角端的截面图。图12示出实施例6的变焦透镜聚焦于无限远物体时该变焦透镜在广角端(A)、在中间变焦位置(B)和在望远端(C)的像差图。

图13是配备有实施例1～6中的任一个的变焦透镜的摄像机(图像拾取装置)的示意图。

在变焦透镜的各截面图中，附图标记B1表示具有正折光力(即“光焦度”，其是指焦距的倒数)的第一透镜单元，附图标记B2表示具有负折光力的第二透镜单元，附图标记B3表示具有正折光力的第三透镜单元，附图标记B4表示具有正折光力的第四透镜单元。附图标记G表示包含诸如滤光器和面板之类的光学构件的光学块。光学块在以下描述的数值例中被示为没有折光力的第五透镜单元。

附图标记IP表示像面，当变焦透镜被用作摄像机或数字静态照相机的图像拍摄光学***时，诸如CCD传感器或CMOS传感器之类的固态图像拾取元件的图像拾取表面被置于像面处，并且，当变焦透镜被用作胶片照相机的图像拍摄光学***时，胶片表面被置于像面处。

附图标记SP表示孔径光阑，所述孔径光阑被设置为比第三透镜单元B3更接近物体(被设置在第二透镜单元B2和第三透镜单元B3之间)。

在球面像差的各像差图中，实线示出d线的球面像差，两点划线示出g线的球面像差。在像散的各像差图中，虚线示出子午像面上的像散，实线示出弧矢像面上的像散。倍率色差由g线示出。附图标记Fno表示F数，附图标记ω表示半视角。

在各实施例中，广角端和望远端的变焦位置意味着与用于变倍的透镜单元(各实施例中的第二透镜单元B2)在光轴上的可移动范围的机械端部对应的位置。

在各实施例中，为了从广角端的变焦位置变焦到望远端的变焦位置，第二透镜单元B2向像侧移动以执行变倍，并且，通过沿向着物体凸起的轨迹向物侧移动第四透镜单元B4校正由变倍导致的像面变化。此外，各实施例的变焦透镜是其中在光轴上移动第四透镜单元B4以执行聚焦的后焦点型变焦透镜。

实线曲线4a和虚线曲线4b分别示出被移动以校正由当变焦透镜聚焦于无限远物体和近距离物体上时的从广角端到望远端的变焦导致的像面变化的第四透镜单元B4的移动轨迹。向着物体凸起的第四透镜单元B4的移动轨迹(4a和4b)使得能够有效利用第三透镜单元B3和第四透镜单元B4之间的空间以充分地减小变焦透镜的总长。第一透镜单元B1和第三透镜单元B3不为了变焦和聚焦而移动。

在各实施例中，当执行例如在望远端的从无限远物体到近距离物体的聚焦时，第四透镜单元B4如箭头4c所示的那样向着物体移动。

在各实施例中，当整个变焦透镜抖动时，构成第三透镜单元B3的透镜元件的至少一部分移动，使得其移动方向包含与光轴正交的分量，以在与光轴正交的方向上偏移成像位置，由此校正图像模糊。

从物侧到像侧依次由上述的具有正折光力、负折光力、正折光力和正折光力的四个透镜单元构成各实施例的变焦透镜，以实现宽视角和高变焦比。并且，各实施例的变焦透镜通过对于从广角端到望远端的变焦而移动第二透镜单元B2和第四透镜单元B4，实现高的光学性能，同时实现高变焦比。特别地，增大具有变倍功能的第二透镜单元B2的负折光力使得能够以小的移动量在宽的变焦范围中执行变倍，同时实现高变焦比。第二透镜单元B2的负折光力的增大使得难以校正由第二透镜单元B2产生的像差。但是，对于第二透镜单元B2设置三个负透镜元件以适当地设定第二透镜单元B2的折光力实现高变焦比和高的光学性能。

以下将描述第二透镜单元B2的透镜配置的技术意义。从物侧到像侧依次由负透镜元件、负透镜元件、负透镜元件和正透镜元件构成第二透镜单元B2。增大用于实现高变焦比的第二透镜单元B2的负折光力在负方向上增大Petzval和，这增大像场弯曲。此外，第二透镜单元B2的负折光力的增大在从广角端到望远端的变焦中大大改变彗形像差和像散，这使得难以执行像差校正。因此，各实施例对于第二透镜单元B2设置所述三个负透镜元件，以减小三个负透镜元件中的每一个分担的负折光力，由此减小Petzval和。

此外，在第二透镜单元B2中在物侧(比正透镜元件更接近物体)设置所述三个透镜元件使得第二透镜单元B2的主点更接近物体，以缩短第一透镜单元B1和第二透镜单元B2的主点之间的距离。这使得能够使第一透镜单元B1更接近孔径光阑SP，这减小从离轴光束穿过第一透镜单元B1的光轴起算的高度。作为结果，各实施例在实现宽视角的同时实现第一透镜单元B1的小型化。

对于第二透镜单元B2设置至少一个非球面使得容易很好地校正像散和畸变。

在各实施例中，从物侧到像侧依次由负透镜元件、正透镜元件、正透镜元件和正透镜元件构成第一透镜单元B1。具体地，从物侧到像侧依次由负透镜元件G11、具有双凸形状的正透镜元件G12、具有物侧凸面的正透镜元件G13和具有包含物侧凸面的弯月形状的正透镜元件G14构成第一透镜单元B1。

如上所述，在各实施例中，第三透镜单元B3的至少一部分移动，使得其移动方向包含与光轴正交的分量，以沿与光轴正交的方向使成像位置偏移，由此校正由变焦透镜的抖动(即，配备有变焦透镜的图像拾取装置的抖动)导致的图像模糊。由于第三透镜单元B3在变焦期间不相对于像面移动，因此容易设置驱动第三透镜单元B3的至少一部分的机构，使得其移动方向包含与光轴正交的分量。

在第三透镜单元B3中，特别是在广角端处，轴向光束穿过高的位置，这产生大的球面像差和大的彗形像差。因此，对于第三透镜单元B3设置至少一个非球面使得能够有效校正球面像差和彗形像差。

在第三透镜单元B3中，在中间变焦范围处，离轴光束穿过高的位置，这产生大的像散和大的像场弯曲。因此，对于第三透镜单元B3设置至少一个非球面使得能够有效校正像散和像场弯曲。并且，对于第三透镜单元B3设置两个表面均具有非球面形状的透镜元件使得容易地校正在广角端和中间变焦范围处产生的像差而不增大非球面透镜元件的数量。

从物侧到像侧依次由正透镜元件和其中接合负透镜元件和正透镜元件的胶合透镜元件构成第四透镜单元B4。此外，为了聚焦而移动的第四透镜单元B4包含至少一个非球面，这使得能够良好地校正由聚焦导致的像差的变化。

在第四透镜单元B4中，在望远端处，离轴光束穿过高的位置，这产生大的像散和大的像场弯曲。因此，对于第四透镜单元B4设置至少一个非球面使得能够有效校正像散和像场弯曲。并且，对于第四透镜单元B4设置两个表面均具有非球面形状的透镜元件使得容易地校正上述的由聚焦导致的像差的变化和在望远端处产生的像差，而不增大非球面透镜元件的数量。

特别地，第四透镜单元B4在物侧包含正透镜元件，并在像侧包含其中接合负透镜元件和正透镜元件的胶合透镜元件。具体地，第四透镜单元B4从物侧到像侧依次包含：具有双凸形状的正透镜元件；以及其中接合具有包含像侧凹面的弯月形状的负透镜元件和具有物侧凸面的正透镜元件的胶合透镜元件。该配置使得能够减少由聚焦导致的像差的变化。各实施例的变焦透镜满足以下的条件(1)：

0.54 < | f 2 | / \sqrt{(fw \cdot ft)} < 0.66 . . . (1)

这里，f2表示第二透镜单元B2的焦距，fw表示整个变焦透镜在广角端的焦距，ft表示整个变焦透镜在望远端的焦距。

条件(1)涉及第二透镜单元B2的折光力。如果|f2|/√(fw·ft)的值低于条件(1)的下限，那么像面变化和倍率色差在整个变焦范围上增大，这使得难以获得高的光学性能。如果|f2|/√(fw·ft)的值高于条件(1)的上限，那么变焦过程中的第二透镜单元B2的移动量增加，这使得难以实现变焦透镜的小型化。为了在实现高的变焦比的同时进一步减小由变焦导致的像面变化，优选满足以下的条件(1a)：

0.545 < | f 2 | / \sqrt{(fw \cdot ft)} < 0.650 . . . (1 a) .

上述的配置使得能够提供具有宽视角、高变焦比、以及在整个变焦范围上的高的光学性能的变焦透镜。

更优选地，各实施例的变焦透镜满足以下的条件(2)～(6)中的一个或更多个，这里，N2N表示第二透镜单元B2中的所述三个负透镜元件之一的材料的折射率，ν2P表示第二透镜单元B2中的所述一个正透镜元件的材料的阿贝常数，f1表示第一透镜单元B1的焦距，ν1A和ν1B分别表示第一透镜单元B1中的一个正透镜元件和另一个正透镜元件的材料的阿贝常数：

1.85＜N2N…(2)；

ν2P＜22…(3)；

0.7＜f1/ft＜1.0…(4)；

65＜ν1A＜75…(5)；以及

70＜ν1B…(6).

条件(2)涉及构成第二透镜单元B2的一部分的负透镜元件的材料的折射率。如果N2N的值低于条件(2)的下限，那么必须获得需要的折光力以缩短负透镜元件的曲率半径，这增大包含其周边部分的体积的负透镜元件的体积，由此增大负透镜元件的重量。这种负透镜元件的重量(即，第二透镜单元B2的重量)的增大降低对于变焦操作的跟从能力并且使变焦操作的感觉劣化。

更优选地，减小第二透镜单元B2的负透镜元件的重量以满足以下的条件(2a)，这里，N21表示第二透镜单元B2中的布置为最接近物体的一个负透镜元件(最物侧负透镜元件)的折射率：

1.95＜N21…(2a)。

条件(2a)的满足使得能够增大在构成第二透镜单元B2的透镜元件中具有最大体积的最物侧负透镜元件的曲率半径，这使得容易减小最物侧负透镜元件的体积并减小其重量。

条件(3)涉及形成构成第二透镜单元B2的一部分的正透镜元件的材料的阿贝常数。如果ν2P的值高于条件(3)的上限，那么倍率色差在广角端处增大，并且纵向色差在望远端处增大，这使得难以实现高的光学性能。更优选地，减小广角端处的倍率色差和望远端处的纵向色差，以满足以下的条件(3a)：

ν2P＜21…(3a)。

为了在维持高的光学性能的同时实现高的变焦比，优选地，第一透镜单元B1由四个透镜元件构成，所述四个透镜元件包含负透镜元件、正透镜元件、正透镜元件和正透镜元件。在这种情况下，优选地，第一透镜单元B1的焦距f1满足条件(4)。

条件(4)关于整个变焦透镜在望远端处的焦距限制第一透镜单元B1的折光力的优选范围。如果f1/ft的值低于条件(4)的下限，那么第一透镜单元B1的折光力变得太大，这产生大的像场弯曲和大的像散。为了很好地校正这些像差，必须增大构成第一透镜单元B1的透镜元件的数量，或者对于第一透镜单元B1添加非球面。相反，如果f1/ft的值高于条件(4)的上限，那么，虽然可以很好地执行像差校正，但是，第一透镜单元B1的有效直径变大，这是不希望的。

更优选地，满足以下的条件：

0.75＜f1/ft＜9.5…(4a)。

条件(5)和(6)涉及包含于第一透镜单元B1中的正透镜元件中的任何两个正透镜元件的材料的阿贝常数。如果ν1A或ν1B的值低于条件(5)和(6)中的相应一个的下限，那么难以很好地校正望远端处的倍率色差和纵向色差。如果使用ν1A或ν1B高于条件(5)和(6)中的相应一个的下限的低色散玻璃材料，那么正透镜元件的折射率变低，这使得难以校正球面像差。

更优选地，满足以下的条件(5a)和(6a)：

67＜ν1A＜72…(5a)

70.1＜ν1B …(6a)。

除了满足条件(6a)以外，还进一步优选满足以下的条件(6b)：

80＜ν1B…(6b)。

各实施例具有上述的配置以实现具有高的光学性能的变焦透镜，同时获得广角端处的71.2～73度的宽视角2ω和18～20倍的高变焦比。各实施例可在比第一透镜单元B1更接近物体的位置处或者比第四透镜单元B4更接近像面的位置处另外包含具有小的折光力的透镜单元。此外，各实施例可在物侧位置处或在像侧位置处另外包含诸如增距镜(teleconverter)和广角转换镜(wide converter)之类的另一透镜单元。

以下将示出分别与实施例1～6对应的数值例1～6。在每一个数值例中，i表示从物侧计数的表面或光学构件的次序，ri表示第i个表面的曲率半径，di表示第i个表面和第(i+1)个表面之间的距离，ndi和νdi分别表示第i个光学构件的材料对于d线的折射率和阿贝常数。

在数值例1～6中，最接近像面的六个表面是光学块G的面。

非球面形状由以下的表达式表达，这里，X表示距光轴的高度为H的位置处的光轴方向上的非球面的顶点的位移量，正方向表示光行进的方向，R表示近轴曲率半径，k表示圆锥常数，A3～A13代表非球面系数：

X = \frac{\frac{H^{2}}{R}}{1 + \sqrt{1 - (1 + k) {(\frac{H}{R})}^{2}}} + A 3 H^{3} + A 4 H^{4} + A 5 H^{5} + A 6 H^{6} + A 7 H^{7} + A 8 H^{8}

+ A 9 H^{9} + A 10 H^{10} + A 11 H^{11} + A 12 H^{12} + A 13 H^{13}

在数值例1～6中的每一个中，没有在“非球面数据”的列中描述的非球面系数(A3～A13)为零。带有星号“*”的表面具有非球面形状。“e-x”意味着“×10^-x”。BF表示后焦距(back focus)。此外，在表1中示出上述的条件和数值例1～6之间的关系。

〔数值例子1〕

单位mm

表面数据

表面号 r d nd νd

1 318.471 3.20 1.84666 23.9

2 79.665 1.88

3 105.168 7.87 1.59319 67.9

4 -443.202 0.20

5 60.442 8.61 1.497008 1.5

6 457.728 0.20

7 52.824 4.55 1.83481 42.7

8 112.737 (可变)

9 65.502 1.15 2.00069 25.5

10 10.807 3.90

11 105.788 1.00 1.86400 40.6

12^* 31.349 2.41

13 -26.972 0.85 1.77250 49.6

14 35.658 1.19

15 31.147 3.10 1.94595 18.0

16 -55.157 (可变)

17(孔径光阑) ∞ 2.73

18 94.677 0.80 1.88300 40.8

19 15.502 4.20 1.84666 23.9

20 -25.424 0.14

21 -22.315 0.80 2.00330 28.3

22 65.817 4.75

23^* 47.103 3.60 1.58313 59.4

24^* -26.350 0.20

25 -204.574 2.00 1.48749 70.2

26 -34.181 0.80 1.80518 25.4

27 -236.092 (可变)

28^* 30.446 3.60 1.58313 59.4

29^* -47.912 0.20

30 89.803 0.90 1.92286 18.9

31 29.082 3.50 1.51633 64.1

32 -37.022 (可变)

33 ∞ 0.80 1.52420 60.0

34 ∞ 2.43 1.54400 70.0

35 ∞ 1.50

36 ∞ 20.00 1.58913 61.1

37 ∞ 0.50 1.49831 65.1

38 ∞ 0.5

像面 ∞

非球面数据

第12表面

k＝-1.50514e+001 A4＝6.00285e-005

A6＝-1.50604e-007 A8＝-1.01899e-009

A10＝2.69112e-011 A12＝4.79984e-014

第23表面

k＝6.02208e+000 A3＝1.77478e-005

A5＝-2.17672e-006 A7＝-5.57323e-009

A9＝2.05066e-010 A11＝-1.17497e-012

第24表面

k＝-4.79881e+000 A3＝5.67317e-006

A5＝-3.80459e-006 A7＝2.38819e-008

A9＝-8.23521e-011

第28表面

k＝6.00573e-003 A4＝1.94847e-005

A6＝-2.31853e-007 A8＝1.72707e-009

A10＝2.04797e-011

第29表面

k＝-7.31653e+000 A4＝3.06179e-005

A6＝-2.22436e-007 A8＝1.98088e-009

A10＝2.07228e-011

其它数据

变焦比 17.69

焦距

4.10 21.91 72.53 7.53 40.89 5.87

F数

1.66 2.34 2.88 1.81 2.65 1.72

视角

36.46 7.87 2.39 21.92 4.24 27.30

像高

3.03 3.03 3.03 3.03 3.03 3.03

整个透镜长度

153.32 153.32 153.32 153.32 153.32 153.32

BF

22.83 26.34 23.78 24.23 26.26 23.65

d8 0.77 35.08 46.52 16.78 41.94 10.84

d16 48.62 14.31 2.88 32.61 7.45 38.55

d27 12.77 9.27 11.82 11.37 9.34 11.95

d32 5.81 9.32 6.77 7.21 9.25 6.63

透镜单元的数据

透镜单元最物侧表面焦距

1 1 66.28

2 9 -10.96

3 17 108.04

4 28 25.23

5 33 ∞

〔数值例子2〕

单位mm

表面数据

表面号 r d nd νd

1 301.174 3.20 1.84666 23.9

2 80.298 1.68

3 103.728 7.87 1.59319 67.9

4 -426.609 0.20

5 59.636 8.61 1.49700 81.5

6 453.779 0.20

7 53.838 4.55 1.83481 42.7

8 109.172 (可变)

9 63.931 1.15 2.00069 25.5

10 10.905 3.88

11 110.681 1.00 1.86400 40.6

12^* 30.264 2.64

13 -26.486 0.85 1.77250 49.6

14 39.205 0.85

15 30.538 3.10 1.94595 18.0

16 -55.676 (可变)

17(孔径光阑) ∞ 2.73

18 90.027 0.80 1.88300 40.8

19 15.533 4.20 1.84666 23.9

20 -25.123 0.13

21 -22.301 0.80 2.00330 28.3

22 65.433 4.75

23^* 46.951 3.60 1.58313 59.4

24^* -26.833 0.20

25 -211.791 2.00 1.48749 70.2

26 -34.814 0.80 1.80518 25.4

27 -237.687 (可变)

28^* 30.529 3.60 1.58313 59.4

29^* -48.824 0.20

30 90.537 0.90 1.92286 18.9

31 28.913 3.50 1.51633 64.1

32 -37.602 (可变)

33 ∞ 0.80 1.52420 60.0

34 ∞ 2.43 1.54400 70.0

35 ∞ 1.50

36 ∞ 20.00 1.58913 61.1

37 ∞ 0.50 1.49831 65.1

38 ∞ 0.5

像面 ∞

非球面数据

第12表面

k＝-1.10481e+001 A4＝5.68929e-005

A6＝-9.31431e-008 A8＝1.95577e-009

A10＝-4.65699e-012 A12＝5.82349e-014

第23表面

k＝4.57308e+000 A3＝2.12129e-005

A5＝-2.14454e-006 A7＝-3.25410e-009

A9＝1.69980e-010 A11＝-9.80470e-013

第24表面

k＝-4.86060e+000 A3＝4.33522e-006

A5＝-3.73578e-006 A7＝2.22220e-008

A9＝-7.12145e-011

第28表面

k＝9.24307e-003 A4＝1.95898e-005

A6＝-2.24315e-007 A8＝1.90519e-009

A10＝2.03321e-011

第29表面

k＝-7.30540e+000 A4＝3.01647e-005

A6＝-2.05498e-007 A8＝2.01927e-009

A10＝2.15171e-011

其它数据

变焦比 19.97

焦距

4.23 23.76 84.42 7.87 45.67 6.10

F数

1.66 2.34 2.88 1.81 2.65 1.72

视角

35.62 7.26 2.052 1.05 3.79 26.42

像高

3.03 3.03 3.03 3.03 3.03 3.03

整个透镜长度

153.18 153.18 153.18 153.18 153.18 153.18

BF 22.99 26.73 23.00 24.49 26.44 23.87

d8 0.84 35.65 47.26 17.09 42.62 11.05

d16 48.81 14.00 2.39 32.57 7.04 38.60

d27 12.54 8.80 12.53 11.04 9.09 11.66

d32 5.97 9.71 5.98 7.47 9.42 6.85

透镜单元的数据

透镜单元最物侧表面焦距

1 1 66.86

2 9 -10.93

3 17 102.62

4 28 25.61

5 33 ∞

〔数值例子3〕

单位mm

表面数据

表面号 r d nd νd

1 257.553 3.20 1.84666 23.9

2 75.460 1.80

3 98.141 7.87 1.59319 67.9

4 -517.013 0.20

5 57.573 8.61 1.49700 81.5

6 509.292 0.20

7 53.115 4.55 1.83481 42.7

8 109.311 (可变)

9 61.257 1.15 2.00069 25.5

10 10.982 3.73

11 130.593 1.00 1.86400 40.6

12^* 30.364 2.63

13 -25.150 0.85 1.77250 49.6

14 34.876 0.93

15 29.694 3.10 1.94595 18.0

16 -57.648 (可变)

17(孔径光阑) ∞ 2.73

18 90.811 0.80 1.88300 40.8

19 16.089 4.20 1.84666 23.9

20 -25.134 0.14

21 -22.223 0.80 2.00330 28.3

22 67.969 4.75

23^* 45.853 3.60 1.58313 59.4

24^* -26.791 0.20

25 -256.997 2.00 1.48749 70.2

26 -35.306 0.80 1.80518 25.4

27 -289.904 (可变)

28^* 29.980 3.60 1.58313 59.4

29^* -50.804 0.20

30 92.305 0.90 1.92286 18.9

31 29.627 3.50 1.51633 64.1

32 -38.608 (可变)

33 ∞ 0.80 1.52420 60.0

34 ∞ 2.43 1.54400 70.0

35 ∞ 1.50

36 ∞ 20.00 1.58913 61.1

37 ∞ 0.50 1.49831 65.1

38 ∞ 0.5

像面 ∞

非球面数据

第12表面

k＝-1.00626e+001 A4＝5.60683e-005

A6＝5.44198e-008 A8＝1.70480e-009

A10＝1.47104e-012 A12＝8.12086e-014

第23表面

k＝2.75906e+000 A3＝2.12208e-005

A5＝-1.94863e-006 A7＝-2.10172e-009

A9＝2.24105e-010 A11＝-1.06411e-012

第24表面

k＝-5.16339e+000 A3＝-5.55811e-006

A5＝-4.10860e-006 A7＝2.88620e-008

A9＝-5.54895e-011

第28表面

k＝-1.49495e-001 A4＝2.25754e-005

A6＝-2.26712e-007 A8＝2.91457e-009

A10＝2.14405e-011

第29表面

k＝-8.07409e+000 A4＝3.33734e-005

A6＝-2.26516e-007 A8＝3.29579e-009

A10＝2.28830e-011

其它数据

变焦比 19.99

焦距

4.23 23.70 84.49 7.86 45.58 6.09

F数

1.66 2.34 2.88 1.81 2.65 1.72

视角

35.62 7.28 2.05 21.08 3.80 26.44

像高

3.03 3.03 3.03 3.03 3.03 3.03

整个透镜长度

151.78 151.78 151.78 151.78 151.78 151.78

BF 23.03 26.93 23.18 24.59 26.68 23.94

d8 0.86 34.22 45.34 16.43 40.90 10.65

d16 47.18 13.82 2.70 31.61 7.15 37.39

d27 12.67 8.76 12.52 11.11 9.02 11.75

d32 6.01 9.91 6.16 7.57 9.66 6.92

透镜单元的数据

透镜单元最物侧表面焦距

1 1 64.59

2 9 -10.40

3 17 96.54

4 28 25.80

5 33 ∞

〔数值例子4〕

单位mm

表面数据

表面号 r d nd νd

1 291.874 3.20 1.84666 23.9

2 79.033 1.76

3 103.670 7.87 1.56907 71.3

4 -412.090 0.20

5 60.396 8.61 1.48749 70.2

6 561.360 0.20

7 52.623 4.55 1.80400 46.6

8 114.825 (可变)

9 69.010 1.15 2.00330 28.3

10 10.931 3.98

11 183.808 1.00 1.68540 52.3

12^* 31.930 2.77

13 -26.408 0.85 1.77250 49.6

14 32.238 1.04

15 30.422 3.10 1.92286 20.9

16 -46.949 (可变)

17(孔径光阑) ∞ 2.73

18 91.135 0.80 1.88300 40.8

19 14.972 4.20 1.84666 23.9

20 -24.965 0.13

21 -22.170 0.80 2.00330 28.3

22 64.950 4.75

23^* 47.027 3.60 1.58313 59.4

24^* -26.551 0.20

25 -272.373 2.00 1.48749 70.2

26 -35.000 0.80 1.80518 25.4

27 -244.903 (可变)

28^* 30.954 3.60 1.58313 59.4

29^* -48.512 0.20

30 90.035 0.90 1.92286 18.9

31 28.177 3.50 1.51633 64.1

32 -37.122 (可变)

33 ∞ 0.80 1.52420 60.0

34 ∞ 2.43 1.54400 70.0

35 ∞ 1.50

36 ∞ 20.00 1.58913 61.1

37 ∞ 0.50 1.49831 65.1

38 ∞ 0.5

像面 ∞

非球面数据

第12表面

k＝-1.26122e+001 A4＝4.65958e-005

A6＝-1.16363e-007 A8＝1.22752e-009

A10＝3.93733e-012 A12＝4.06006e-014

第23表面

k＝3.81596e+000 A3＝1.60154e-005

A5＝-1.98853e-006 A7＝-3.42790e-009

A9＝1.79254e-010 A11＝-1.01638e-012

第24表面

k＝-5.12512e+000 A3＝-9.64898e-006

A5＝-3.88306e-006 A7＝2.43664e-008

A9＝-7.74172e-011

第28表面

k＝1.80601e-001 A4＝2.10564e-005

A6＝-2.25859e-007 A8＝2.18844e-009

A10＝1.83482e-011

第29表面

k＝-7.91050e+000 A4＝3.14150e-005

A6＝-2.10237e-007 A8＝2.36593e-009

A10＝1.93470e-011

其它数据

变焦比 17.98

焦距

4.23 22.74 75.98 7.78 42.57 6.06

F数

1.66 2.34 2.88 1.81 2.65 1.72

视角

35.63 7.59 2.28 21.28 4.07 26.57

像高

3.03 3.03 3.03 3.03 3.03 3.03

整个透镜长度

152.90 152.90 152.90 152.90 152.90 152.90

BF 22.85 26.38 23.45 24.28 26.21 23.69

d8 0.86 35.32 46.81 16.94 42.22 10.97

d16 48.52 14.06 2.57 32.44 7.17 38.41

d27 12.17 8.63 11.56 10.74 8.81 11.33

d32 5.83 9.37 6.44 7.26 9.19 6.67

透镜单元的数据

透镜单元最物侧表面焦距

1 1 66.56

2 9 -11.13

3 17 98.38

4 28 25.80

5 33 ∞

〔数值例子5〕

单位mm

表面数据

表面号 r d nd νd

1 279.602 3.20 1.84666 23.9

2 78.619 1.80

3 103.422 7.85 1.59319 67.9

4 -481.133 0.20

5 58.971 8.60 1.49700 81.5

6 500.860 0.20

7 54.232 4.55 1.83481 42.7

8 110.949 (可变)

9 68.002 1.15 2.00069 25.5

10 10.980 3.85

11 125.053 1.00 1.85135 40.1

12^* 29.719 2.67

13 -26.734 0.85 1.77250 49.6

14 41.825 0.84

15 31.046 3.10 1.94595 18.0

16 -54.861 (可变)

17(孔径光阑) ∞ 2.73

18 89.460 0.80 1.88300 40.8

19 15.461 4.20 1.84666 23.9

20 -25.269 0.14

21 -22.185 0.80 2.00330 28.3

22 66.393 4.75

23^* 46.529 3.60 1.58313 59.4

24^* -26.933 0.20

25 -203.745 2.00 1.48749 70.2

26 -34.732 0.80 1.80518 25.4

27 -229.502 (可变)

28^* 30.580 3.60 1.58313 59.4

29^* -48.480 0.20

30 90.028 0.90 1.92286 18.9

31 28.776 3.50 1.51633 64.1

32 -37.052 (可变)

33 ∞ 0.80 1.52420 60.0

34 ∞ 2.43 1.54400 70.0

35 ∞ 1.50

36 ∞ 20.00 1.58913 61.1

37 ∞ 0.50 1.49831 65.1

38 ∞ 0.5

像面 ∞

非球面数据

第12表面

k＝-2.09315e+001 A4＝1.06195e-004

A6＝-8.10904e-007 A8＝7.60130e-009

A10＝3.21857e-012 A12＝-2.83689e-013

第23表面

k＝2.10328e+000 A3＝2.06948e-005

A5＝-1.91231e-006 A7＝-8.07340e-010

A9＝1.89205e-010 A11＝-1.20487e-012

第24表面

k＝-4.75167e+000 A3＝8.42353e-007

A5＝-3.97374e-006 A7＝2.93971e-008

A9＝-1.04352e-010

第28表面

k＝9.42037e-002 A4＝1.84021e-005

A6＝-2.55342e-007 A8＝3.04586e-009

A10＝1.12969e-011

第29表面

k＝-6.51874e+000 A4＝3.09390e-005

A6＝-2.38880e-007 A8＝3.19270e-009

A10＝1.17773e-011

其它数据

变焦比 17.91

焦距

4.23 22.82 75.72 7.78 42.69 6.06

F数

1.66 2.34 2.88 1.81 2.65 1.72

视角

35.63 7.56 2.29 21.26 4.06 26.55

像高

3.03 3.03 3.03 3.03 3.03 3.03

整个透镜长度

152.79 152.79 152.79 152.79 152.79 152.79

BF 22.93 26.58 23.76 24.39 26.46 23.79

d8 0.86 35.06 46.46 16.82 41.90 10.89

d16 48.35 14.15 2.75 32.39 7.31 38.31

d27 12.58 8.93 11.75 11.12 9.05 11.73

d32 5.91 9.57 6.75 7.37 9.45 6.77

透镜单元的数据

透镜单元最物侧表面焦距

1 1 66.58

2 9 -10.95

3 17 103.50

4 28 25.47

5 33 ∞

〔数值例子6〕

单位mm

表面数据

表面号 r d nd νd

1 307.127 3.20 1.84666 23.9

2 80.730 1.62

3 103.464 7.87 1.59319 67.9

4 -418.544 0.20

5 59.873 8.61 1.49700 81.5

6 461.724 0.20

7 53.960 4.55 1.83481 42.7

8 108.675 (可变)

9 67.704 1.15 2.00069 25.5

10 10.773 3.90

11 118.914 1.00 1.86400 40.6

12^* 30.368 2.35

13 -29.183 0.85 1.77250 49.6

14 34.470 0.82

15 28.050 3.10 1.94595 18.0

16 -59.267 (可变)

17(孔径光阑) ∞ 2.73

18 90.514 0.80 1.88300 40.8

19 19.387 4.20 1.84666 23.9

20 -15.123 0.80 2.00330 28.3

21 66.532 4.75

22^* 46.280 3.60 1.58313 59.4

23^* -26.723 0.20

24 -196.513 2.00 1.48749 70.2

25 -34.768 0.80 1.80518 25.4

26 -243.969 (可变)

27^* 30.593 3.60 1.58313 59.4

28^* -49.603 0.20

29 90.903 0.90 1.92286 18.9

30 28.594 3.50 1.51633 64.1

31 -37.301 (可变)

32 ∞ 0.80 1.52420 60.0

33 ∞ 2.43 1.54400 70.0

34 ∞ 1.50

35 ∞ 20.00 1.58913 61.1

36 ∞ 0.50 1.49831 65.1

37 ∞ 0.5

像面 ∞

非球面数据

第12表面

k＝-1.17018e+001 A4＝5.69177e-005

A6＝-1.25418e-007 A8＝1.94051e-009

A10＝-4.76668e-012 A12＝7.87486e-014

第22表面

k＝4.27644e+000 A3＝2.58441e-005

A5＝-2.30847e-006 A7＝-2.27160e-009

A9＝1.69565e-010 A11＝-1.00008e-012

第23表面

k＝-5.05413e+000 A3＝8.16476e-006

A5＝-3.93873e-006 A7＝2.47640e-008

A9＝-8.25429e-011

第27表面

k＝-1.66915e-001 A4＝2.04977e-005

A6＝-2.14663e-007 A8＝1.90469e-009

A10＝2.10665e-011

第28表面

k＝-7.57115e+000 A4＝3.00478e-005

A6＝-2.02311e-007 A8＝2.17514e-009

A10＝2.12527e-011

其它数据

变焦比 19.98

焦距

4.23 23.73 84.44 7.86 45.63 6.09

F数

1.66 2.34 2.88 1.81 2.65 1.72

视角

35.62 7.28 2.05 21.07 3.80 26.43

像高

3.03 3.03 3.03 3.03 3.03 3.03

整个透镜长度

152.92 152.92 152.92 152.92 152.92 152.92

BF 22.51 26.31 22.69 24.03 26.07 23.40

d8 0.89 35.83 47.47 17.19 42.81 11.14

d16 49.06 14.12 2.48 32.76 7.14 38.81

d26 12.95 9.15 12.77 11.43 9.39 12.06

d31 5.49 9.29 5.67 7.01 9.05 6.38

透镜单元的数据

透镜单元最物侧表面焦距

1 1 67.08

2 9 -10.88

3 17 91.54

4 27 25.80

5 32 ∞

[表1]

以下，将参照图13描述配备有实施例1～6中的任一个实施例的变焦透镜作为图像拍摄光学***的摄像机。

附图标记10表示摄像机的主体。附图标记11表示由实施例1～6中的任一个实施例的变焦透镜构成的图像拍摄光学***。附图标记12表示接收由图像拍摄光学***11形成的物体图像并且对其进行光电转换的诸如CCD传感器或CMOS传感器之类的固态图像拾取元件(光电转换元件)。

附图标记13表示存储与由图像拾取元件12光电转换的物体图像对应的图像数据的存储器。附图标记14表示允许用户观察在显示元件(未示出)上显示的图像数据的电取景器。

通过使用用于诸如上述的摄像机之类的图像拾取装置的实施例1～6中的任一个实施例的变焦透镜，能够实现图像拾取装置的小型化并对于图像拾取装置提供高的光学性能。

实施例1～6的变焦透镜也可被应用于胶片或数字静态照相机、TV照相机和监视照相机。

此外，本发明不限于这些实施例，并且，在不背离本发明的范围的条件下，可以进行各种改变和变型。

Claims

1.一种变焦透镜，该变焦透镜从物侧到像侧依次包含：

具有正折光力的第一透镜单元；

具有负折光力的第二透镜单元；

具有正折光力的第三透镜单元；和

具有正折光力的第四透镜单元，

其中，第二透镜单元和第四透镜单元为了变焦在光轴上移动，并且，第二透镜单元从物侧到像侧依次由三个负透镜元件和一个正透镜元件构成，

其特征在于，满足以下的条件：

0.54 < | f 2 | / \sqrt{(fw \cdot ft)} < 0.66

2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，满足以下的条件：

1.85＜N2N

ν2P＜22

这里，N2N表示第二透镜单元中的所述三个负透镜元件之一的材料的折射率，ν2P表示第二透镜单元中的所述一个正透镜元件的材料的阿贝常数。

3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，第一透镜单元从物侧到像侧依次由负透镜元件、正透镜元件、正透镜元件和正透镜元件构成，并且，

满足以下的条件：

0.7＜f1/ft＜1.0

65＜ν1A＜75

70＜ν1B

这里，f1表示第一透镜单元的焦距，ν1A和ν1B分别表示第一透镜单元中的一个正透镜元件和另一个正透镜元件的材料的阿贝常数。

4.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，第四透镜单元包含设置在物侧的正透镜元件和设置在比第四透镜单元所包含的该正透镜元件更像侧的胶合透镜元件，该胶合透镜元件是通过接合负透镜元件和正透镜元件形成的。

5.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于，第三透镜单元的至少一部分移动，使得其移动方向包含与光轴正交的分量，以在与光轴正交的方向上偏移成像位置。

6.一种图像拾取装置，其特征在于包括：

根据权利要求1～5中的任一项所述的变焦透镜；和

被配置为光电转换由变焦透镜形成的光学图像的图像拾取元件。