CN107688227B

CN107688227B - 变焦透镜和包括变焦透镜的图像拾取装置

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Publication number: CN107688227B
Application number: CN201710644179.8A
Authority: CN
Inventors: 木村公平
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2017-08-01
Publication date: 2021-03-26
Anticipated expiration: 2037-08-01
Also published as: JP2018022058A; CN107688227A; US10222594B2; JP6604918B2; US20180039051A1

Abstract

公开了变焦透镜和包括变焦透镜的图像拾取装置。变焦透镜从物侧到像侧依次包括正的第一透镜单元、负的第二透镜单元、包括至少一个透镜单元的中间透镜组、负的第N‑2透镜单元，负的第N‑1透镜单元和正的第N透镜单元，其中N是6以上的整数，其中相邻透镜单元之间的距离在变焦期间改变，第一透镜单元在从广角端到望远端的变焦期间移动，第N‑2透镜单元在对焦期间移动，并且广角端处的总透镜长度、广角端处的后焦距以及在广角端处第N‑1透镜单元和第N透镜单元的组合***的横向倍率被适当地设置。

Description

变焦透镜和包括变焦透镜的图像拾取装置

技术领域

本发明涉及变焦透镜和包括变焦透镜的图像拾取装置，并且适合作为用于诸如像数字相机、视频相机、广播像机、监视相机或卤化银摄影相机之类的图像拾取装置的图像拾取光学***。

背景技术

需要作为用于图像拾取装置中的图像拾取光学***的变焦透镜应当具有高变焦比、在整个变焦范围上的高的光学性能以及短的总透镜长度。此外，要求对焦透镜单元小并且重量轻，以用于快速对焦。

美国专利No.8537249公开了一种变焦透镜，其从物侧到像侧依次包括分别具有正、负、正、负、负和正折光力的第一至第六透镜单元，并且通过移动第四透镜单元来执行对焦。如果在望远端处第四透镜单元与第五透镜单元之间的距离短，则在从无穷远到近距离的对焦期间的用于第四透镜单元朝向像侧移动的空间如此小，使得难以在距离物体的宽距离范围中执行对焦。

美国专利No.7535657公开了一种无镜型变焦透镜。然而，具有负折光力的最后一个透镜单元和在物侧与最后一个透镜单元相邻并且具有正折光力的透镜单元二者具有太高的折光力，这使得难以在整个变焦范围上获得高的光学性能。

美国专利No.8736968公开了一种后焦距型变焦透镜。然而，由于长的后焦距，因此难以缩短总透镜长度。

发明内容

根据本发明的变焦透镜从物侧到像侧依次包括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、包括至少一个透镜单元的中间透镜组、具有负折光力的第N-2透镜单元、具有负折光力的第N-1透镜单元和具有正折光力的第N透镜单元，其中N是6以上的整数，其中相邻透镜单元之间的距离在变焦期间改变，第一透镜单元在从广角端到望远端的变焦期间朝向物侧移动，第N-2透镜单元在对焦期间移动，并且满足以下条件表达式：

8.0<Dw/skw<20.0；和

0.8<βnp<3.0，

其中Dw表示广角端处的总透镜长度，skw表示广角端处的后焦距，并且βnp表示在广角端处第N-1透镜单元和第N透镜单元的组合***的横向倍率。

从以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1是根据本发明的实施例1的在广角端处变焦透镜的透镜截面图。

图2A是根据本发明的实施例1的在广角端处变焦透镜的像差图。

图2B是根据本发明的实施例1的在中间变焦位置处变焦透镜的像差图。

图2C是根据本发明的实施例1的在望远端处变焦透镜的像差图。

图3是根据本发明的实施例2的在广角端处变焦透镜的透镜截面图。

图4A是根据本发明的实施例2的在广角端处变焦透镜的像差图。

图4B是根据本发明的实施例2的在中间变焦位置处变焦透镜的像差图。

图4C是根据本发明的实施例2的在望远端处变焦透镜的像差图。

图5是根据本发明的实施例3的在广角端处变焦透镜的透镜截面图。

图6A是根据本发明的实施例3的在广角端处变焦透镜的像差图。

图6B是根据本发明的实施例3的在中间变焦位置处变焦透镜的像差图。

图6C是根据本发明的实施例3的在望远端处变焦透镜的像差图。

图7是根据本发明的实施例4的在广角端处变焦透镜的透镜截面图。

图8A是根据本发明的实施例4的在广角端处变焦透镜的像差图。

图8B是根据本发明的实施例4的在中间变焦位置处变焦透镜的像差图。

图8C是根据本发明的实施例4的在望远端处变焦透镜的像差图。

图9是根据本发明的实施例5的在广角端处变焦透镜的透镜截面图。

图10A是根据本发明的实施例5的在广角端处变焦透镜的像差图。

图10B是根据本发明的实施例5的在中间变焦位置处变焦透镜的像差图。

图10C是根据本发明的实施例5的在望远端处变焦透镜的像差图。

图11是本发明的光学设备的主要部分的示意图。

具体实施方式

现在将根据附图详细描述本发明的优选实施例。本发明的变焦透镜包括N个透镜单元(N是6以上的整数)，并且相邻透镜单元之间的距离在变焦期间改变。

变焦透镜从物侧到像侧依次包括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、包括至少一个透镜单元的中间透镜组、具有负折光力的第N-2透镜单元、具有负折光力的第N-1透镜单元和具有正折光力的第N透镜单元。第一透镜单元在从广角端到望远端的变焦期间朝向物侧移动，并且第N-2透镜单元在对焦期间移动。第N透镜单元在变焦期间不移动或移动。

图1是根据本发明的实施例1的变焦透镜的透镜截面图。图2A、图2B和图2C分别是实施例1的在广角端、中间变焦位置和望远端处变焦透镜的纵向像差图。实施例1是变焦比为7.83，F数为3.60-6.49的变焦透镜。图3是根据本发明的实施例2的变焦透镜的透镜截面图。图4A、图4B和图4C分别是实施例2的在广角端、中间变焦位置和望远端处变焦透镜的纵向像差图。实施例2是变焦比为8.12，F数为3.61-6.49的变焦透镜。

图5是根据本发明的实施例3的变焦透镜的透镜截面图。图6A、图6B和图6C分别是实施例3的在广角端、中间变焦位置和望远端处变焦透镜的纵向像差图。实施例3是变焦比为7.11，F数为3.60-5.88的变焦透镜。图7是根据本发明的实施例4的变焦透镜的透镜截面图。图8A、图8B和图8C分别是实施例4的在广角端、中间变焦位置和望远端处变焦透镜的纵向像差图。实施例4是变焦比为8.57，F数为3.67-6.30的变焦透镜。

图9是根据本发明的实施例5的变焦透镜的透镜截面图。图10A、图10B和图10C分别是实施例5的在广角端、中间变焦位置和望远端处变焦透镜的纵向像差图。实施例5是变焦比为5.52，F数为3.35-5.60的变焦透镜。图11是本发明的图像拾取装置的主要部分的示意图。

实施例的变焦透镜是用于诸如数字相机、视频相机、广播像机、监视相机和卤化银摄影相机之类的图像拾取装置中的变焦透镜。此外，实施例的变焦透镜可以用作投影仪的投影光学***。在透镜截面图中，左侧是物侧(前侧)，右侧是像侧(后侧)。此外，在透镜截面图中，Li表示第i个透镜单元，其中i是从物侧计数的透镜单元的序号。

LM是包括至少一个透镜单元的中间透镜组。假设N为6以上的整数，(N-2)为具有负折光力的第N-2透镜单元。(N-1)是具有负折光力的第N-1透镜单元。N是具有正折光力的第N透镜单元。

SP是孔径光阑。IP是像面。在变焦透镜用于诸如数字相机或视频相机之类的图像拾取装置中的情况下，像面IP等同于诸如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)的成像面。在变焦透镜用于诸如卤化银胶片相机之类的图像拾取装置中的情况下，像面IP等同于胶片面。在从广角端到望远端的变焦期间，透镜单元如箭头所示的那样移动。

与FOCUS(聚焦)相关联的箭头表示在从无限远距离物体到近距离物体的对焦期间第N-2透镜单元的移动方向。在球面像差图中，Fno表示F数，实线d为d线(波长为587.6nm)，并且双点划线g为g线(波长为435.8nm)。在像散图中，虚线ΔM是针对d线的子午像面，实线ΔS是d线的弧矢像面。在畸变图中，显示d线的畸变。在横向色差图中，显示针对g线的横向色差，并且ω为半视角(度)。

在实施例1和实施例2中，中间透镜组LM从物侧到像侧依次包括具有正折光力的第三透镜单元、具有正折光力的第四透镜单元、以及具有正折光力的第五透镜单元。在实施例3和实施例4中，中间透镜组LM从物侧到像侧依次包括具有正折光力的第三透镜单元、具有负折光力的第四透镜单元、以及具有正折光力的第五透镜单元。在实施例5中，中间透镜组LM包括具有正折光力的第三透镜单元。

接下来，将描述实施例的透镜配置。实施例1是八单元变焦透镜，其从物侧到像侧依次包括具有正、负、正、正、正、负、负和正折光力的第一至第八透镜单元L1至L8。中间透镜组LM包括第三透镜单元L3、第四透镜单元L4和第五透镜单元L5。第N-2透镜单元(N-2)对应于第六透镜单元L6，第N-1透镜单元(N-1)对应于第七透镜单元L7，并且第N透镜单元N对应于第八透镜单元L8。

在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元L1沿着线性轨迹朝向物侧移动。第二透镜单元L2沿着向像侧凸出的轨迹移动。第三透镜单元L3、第五透镜单元L5和第七透镜单元L7以一体的方式(沿同一轨迹)朝向物侧移动。第四透镜单元L4朝向物侧移动。第六透镜单元L6朝向物侧移动。第八透镜单元L8在变焦期间不移动。第六透镜单元L6在对焦期间移动。

实施例2是与实施例1中的变焦类型(透镜单元的数量和透镜单元的折光力的符号)相同的八单元变焦透镜。中间透镜组LM包括第三透镜单元L3、第四透镜单元L4和第五透镜单元L5。第N-2透镜单元(N-2)对应于第六透镜单元L6，第N-1透镜单元(N-1)对应于第七透镜单元L7，并且第N透镜单元N对应于第八透镜单元L8。在从广角端到望远端的变焦期间，第一至第七透镜单元L1至L7的移动方向与实施例1中的相同。第八透镜单元L8沿着向像侧凸起的轨迹移动。对焦与实施例1中的相同。

实施例3是八单元变焦透镜，其从物侧到像侧依次包括具有正、负、正、负、正、负、负和正折光力的第一至第八透镜单元L1至L8。中间透镜组LM包括第三透镜单元L3、第四透镜单元L4和第五透镜单元L5。第N-2透镜单元(N-2)对应于第六透镜单元L6，第N-1透镜单元(N-1)对应于第七透镜单元L7，并且第N透镜单元N对应于第八透镜单元L8。

在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元L1朝向物侧移动。第二透镜单元L2沿着向像侧凸出的轨迹移动。第三透镜单元L3、第五透镜单元L5和第七透镜单元L7以一体的方式朝向物侧移动。第四透镜单元L4、第六透镜单元L6和第八透镜单元L8朝向物侧移动。对焦与实施例1中的相同。

实施例4是与实施例3的变焦类型相同的八单元变焦透镜。所有透镜单元在变焦期间的移动与实施例3中的相同。对焦与实施例1中的相同。实施例5是六单元变焦透镜，其从物侧到像侧依次包括具有正、负、正、负、负和正折光力的第一至第六透镜单元L1至L6。中间透镜组LM包括第三透镜单元L3。第N-2透镜单元(N-2)对应于第四透镜单元L4，第N-1透镜单元(N-1)对应于第五透镜单元L5，并且第N透镜单元N对应于第六透镜单元L6。

在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元L1朝向物侧移动。第二透镜单元L2沿着向像侧凸出的轨迹移动。第三至第五透镜单元L3至L5彼此独立地(彼此沿不同的轨迹)朝向物侧移动。第六透镜单元L6在变焦期间不移动。第四透镜单元L4在对焦期间移动。

实施例的变焦透镜主要通过移动第一透镜单元L1、第二透镜单元L2和第三透镜单元L3而在变焦期间使倍率变化。第一透镜单元L1在从广角端到望远端的变焦期间朝向物侧移动，这使得可以实现在广角端处的小的前透镜有效直径和高变焦比。第三透镜单元L3在从广角端到望远端的变焦期间朝向物侧移动，从而获得倍率变化效果。在从无穷远到近距离的对焦期间，第N-2透镜单元(N-2)如箭头所示的那样朝向像侧移动。

在实施例的变焦透镜中，第N-2透镜单元(N-2)在对焦期间移动。第N-1透镜单元(N-1)具有负折光力，并且第N透镜单元N具有正折光力。

为了缩短正导型(positive-lead type)变焦透镜的总透镜长度，在最后一个透镜单元附近布置具有强负折光力的透镜单元，并且在前述透镜单元的后面布置具有强正折光力的透镜单元是有效的。此外，为了通过有效地利用后焦距的长度来缩短总透镜长度，有效的是在像面附近从物侧到像侧依次布置具有负折光力的透镜单元和具有正折光力的透镜单元。如果最后一个透镜单元被设置为具有正折光力，则可以使光线到像面上的入射角低，从而可以减少所谓的阴影(shading)的发生，即，在图像拾取元件上的周边像高中的光衰减或着色。

此外，第N-2透镜单元(N-2)和第N-1透镜单元(N-1)中的每一个被设置为具有负折光力，使得负折光力被分配给这两个透镜单元，并且第N-2透镜单元(N-2)在对焦期间移动。该配置使得能够减少用于对焦的第N-2透镜单元(N-2)的有效直径。此外，第N-2透镜单元(N-2)的折光力被适当地设置，使得对焦灵敏度是适当的，其中对焦灵敏度是相对于第N-2透镜单元(N-2)的移动，焦平面的移动量的灵敏度。

这种配置抑制了对焦期间的移动量，并且增加了机械构件的布局的灵活性，从而实现镜筒直径的减小。此外，第N-2透镜单元(N-2)和第N-1透镜单元(N-1)在变焦期间彼此独立地沿不同的轨迹移动，从而减小了变焦中间范围中的光学性能的变化。

优选地，实施例中的每一个满足以下条件表达式中的至少一个：

8.0<Dw/skw<20.0···(1)；

0.8<βnp<3.0···(2)；

0.1<f(N-2)/f(N-1)<2.0···(3)；

-10.0<(1-βf²)×βrt²<-3.0···(4)；

3.0<fN/skw<40.0···(5)；

-5.0<f(N-2)/fw<-1.0···(6)；

2.0<f1/fw<8.0···(7)；

-4.0<POw/fw<-1.0···(8)；

2.5<ft/fw<50.0···(9)；

0.3<|m(N-2)mid/m(N-1)mid|<1.5···(10)；和

-7.0<m1/fw<-1.0···(11)，

其中Dw是广角端处的总透镜长度，skw是广角端处的后焦距，βnp是在广角端处第N-1透镜单元(N-1)和第N透镜单元N的组合***的横向倍率，f(N-2)是第N-2透镜单元(N-2)的焦距，f(N-1)是第N-1透镜单元(N-1)的焦距，βf是在望远端处第N-2透镜单元(N-2)的横向倍率，βrt是在望远端处第N-1透镜单元(N-1)和第N透镜单元N的组合***的横向倍率，fN是第N透镜单元N的焦距，fw是在广角端处变焦透镜的焦距，f1是第一透镜单元L1的焦距，POw是在广角端处从像面到出射光瞳位置的距离，ft是在望远端处变焦透镜的焦距，fM是在中间变焦位置处变焦透镜的焦距，并被定义为

m(N-2)mid是在从广角端到中间变焦位置的变焦期间第N-2透镜单元(N-2)的移动量，m(N-1)mid是在从广角端到中间变焦位置的变焦期间第N-1透镜单元(N-1)的移动量，并且m1是在从广角端到望远端的变焦期间第一透镜单元L1的移动量。

这里，总透镜长度是如下的长度，其被定义为从物侧的第一透镜面到最后一个透镜面的距离与空气等效后焦距的总和。后焦距是从最后一个透镜面到像面的在空气中的长度。出射光瞳位置由与像面的距离来表示。在像面的物侧的出射光瞳位置用具有负号的距离表示，并且在像面的像侧的出射光瞳位置用具有正号的距离表示。然后，透镜单元的移动量等同于在广角端处透镜单元在光轴上的位置与在望远端处透镜单元在光轴上的位置之间的距离，并且对于透镜单元在望远端处比在广角端处更靠近像侧的情况，移动量的符号为正，并且对于透镜单元在望远端处比在广角端处更靠近物侧的情况，移动量的符号为负。

在下文中，将描述上述条件表达式的技术含义。条件表达式(1)旨在缩短在广角端处的总透镜长度并且减小对焦透镜单元的透镜有效直径。如果总透镜长度Dw变得太长，并且比率超过了条件表达式(1)的上限，则难以减小变焦透镜的尺寸。同时，如果后焦距skw变得太短，则需要增加最后一个透镜单元(第N透镜单元)的正折光力，以抑制光线到像面上的入射角的增加。这种情况是不优选的，因为光学性能劣化，并且用于***用于图像拾取元件的保护玻璃和各种滤光器的空间变窄。

如果总透镜长度Dw变得太短并且比率低于条件表达式(1)的下限，则需要增加透镜单元的折光力。结果，难以在整个变焦范围内保持高的光学性能。同时，如果后焦距skw变得太长，则变焦透镜的总尺寸增大，这是不利的。

条件表达式(2)指定在广角端处第N-1透镜单元(N-1)和第N透镜单元N的组合***的横向倍率βnp，以设置对焦透镜单元的适当灵敏度。如果组合***的横向倍率βnp变得太高并且超过条件表达式(2)的上限，则对焦透镜单元的对焦灵敏度变得过高，这使得用于对焦的机械控制变得困难。如果组合***的横向倍率βnp变得太低并且低于条件表达式(2)的下限，则对焦透镜单元的对焦灵敏度趋于低，这是不利的，因为在近距离处的光学性能劣化并且对焦透镜单元在光轴方向上的长度增加。

条件表达式(3)指定作为对焦透镜单元的第N-2透镜单元(N-2)的焦距与第N-2透镜单元(N-2)之后的第N-1透镜单元(N-1)的焦距的比率，以在整个物距范围上获得高的光学性能。

如果对焦透镜单元的焦距变得太长并且比率超过条件表达式(3)的上限，则对焦灵敏度变低，并且用于在近距离处拍摄的对焦透镜单元的移动量增加。结果，难以实现近距离拍摄的高的光学性能。同时，如果第N-1透镜单元(N-1)的焦距变得太短，则光线在像面附近被大幅地分散。这导致像场弯曲和横向色差的增加，并且使得难以校正这些像差。

如果对焦透镜单元的焦距变得太短并且比率低于条件表达式(3)的下限，则对焦透镜单元的折光力太强，并且难以在近距离处实现高的光学性能。同时，如果第N-1透镜单元(N-1)的焦距太长，则即使其中负折光力和正折光力被布置在像面的正前方的配置也难以缩短总透镜长度。

条件表达式(4)指定在望远端处第N-2透镜单元(N-2)的横向倍率βf以及在望远端处第N透镜单元N和第N-1透镜单元(N-1)的组合***的横向倍率βrt，以在望远端处在整个物体距离范围上获得高的光学性能。条件表达式(4)表示在望远端处的对焦灵敏度。

如果对焦灵敏度变得太高并且超过条件表达式(4)的上限，则难以高精度地机械地控制对焦透镜单元。此外，对焦透镜单元的折光力趋于变强，这使得在近距离拍摄中难以获得高的光学性能。同时，如果对焦灵敏度变得太弱并且低于条件表达式(4)的下限，则对焦透镜单元在对焦期间的移动量增加，并因此总透镜长度增加。这是不利的，因为变焦透镜的总体尺寸增加。

条件表达式(5)指定第N透镜单元N的焦距与广角端处的后焦距的比率，以缩短总透镜长度并获得良好的远心度。如果第N透镜单元N的焦距变得太长，并且比率超过条件表达式(5)的上限，则难以缩短总透镜长度。此外，这种情况也是不利的，因为光线进入周边像高的入射角变大，从而引起重的阴影。相反，如果后焦距变得太短，则难以在像面的前方***保护玻璃和各种滤光器。

如果第N透镜单元N的焦距变得太短并且比率低于条件表达式(5)的下限，则第N透镜单元N太强烈地使光线弯曲。在这种情况下，整个变焦范围中的像场弯曲增加，并且难以抑制这种像差。同时，如果后焦距变得太长，则这是不利的，因为变焦透镜的总体尺寸增加。

条件表达式(6)指定作为对焦透镜单元的第N-2透镜单元(N-2)的焦距与在广角端处变焦透镜的焦距的比率以在整个物距范围上获得高的光学性能并缩短总透镜长度。如果对焦透镜单元的焦距变得太长，并且比率超过条件表达式(6)的上限，则对焦透镜单元的折光力弱。这需要在对焦期间增加移动量，并且使得难以缩短总透镜长度。

如果对焦透镜单元的焦距变得太短并且比率低于条件表达式(6)的下限，则对焦灵敏度太高，这使得难以高精度地机械地控制对焦透镜单元的驱动。

条件表达式(7)指定第一透镜单元L1的焦距与在广角端处变焦透镜的焦距的比率，以获得高变焦比。如果第一透镜单元L1的焦距变得太长，并且比率超过条件表达式(7)的上限，则在广角端处的横向色差和在望远端处的轴向色差易于校正。然而，第一透镜单元L1在变焦期间的移动量增加并且总透镜长度变长。这是不利的。

同时，如果第一透镜单元L1的焦距变得太短并且比率低于条件表达式(7)的下限，则容易使变焦透镜的尺寸变小，但是难以通过使用少量透镜来校正诸如球面像差和彗形像差之类的像差。此外，在广角侧的焦距如此长，使得难以确保期望的变焦比。

条件表达式(8)指定在广角端处出射光瞳位置与在广角端处变焦透镜的焦距的比率，以确保高的远心度。这里，出射光瞳位置的距离Pow是与像面的距离，并且如果出射光瞳位置在像面的物侧，则其符号被定义为负。如果出射光瞳位置的距离POw变得太长，并且比率超过条件表达式(8)的上限，则第N透镜单元N的折光力趋于变强，这导致像场弯曲的增加并且使得难以抑制像差。

如果出射光瞳位置的距离POw变得太短并且比率低于条件表达式(8)的下限，则光线到周边像高的入射角如此大，使得阴影的发生增加。在另一种情况下，在广角端处变焦透镜的焦距如此长，使得难以实现高变焦比。

条件表达式(9)旨在实现高变焦比。如果比率在条件表达式(9)的范围内，则变焦透镜可以在整个物体距离范围上容易地实现高的光学性能，同时实现高变焦比。

条件表达式(10)指定在从广角端到中间变焦位置的变焦期间第N-2透镜单元(N-2)和第N-1透镜单元(N-1)的移动量。如果第N-2透镜单元(N-2)的移动量变得太长，并且比率超过条件表达式(10)的上限，则第N-2透镜单元(N-2)和相邻的透镜单元之间的距离如此小，使得难以机械地布置透镜单元。如果第N-2透镜单元(N-2)的移动量变得太短，并且比率低于条件表达式(10)的下限，则到第N-1透镜单元(N-1)的距离如此小，使得难以对近距离物体执行对焦。

条件表达式(11)指定变焦期间第一透镜单元L1的移动量与在广角端处变焦透镜的焦距的比率。如果在广角端处变焦透镜的焦距变得太长，并且比率超过条件表达式(11)的上限，则难以实现高变焦比。相反，如果在变焦期间第一透镜单元L1的移动量变得太短，则第一透镜单元L1具有太强的折光力。在这种情况下，球面像差和彗形像差增加如此多，使得难以校正这些像差。

如果在广角端处变焦透镜的焦距变得太短，并且比率低于条件表达式(11)的下限，则这是不利的，因为第一透镜单元L1的透镜有效直径如此大，使得变焦透镜的总体尺寸增加。相反，如果在变焦期间第一透镜单元L1的移动量变得太长，这也是不利的，因为在望远端处的总透镜长度如此长，使得变焦透镜的总体尺寸增加。

在实施例中，优选地，条件表达式(1)-(11)的数值范围被设置如下：

8.5<Dw/skw<17.5···(1a)；

0.9<βnp<2.5···(2a)；

0.2<f(N-2)/f(N-1)<1.0···(3a)；

-9.0<(1-βf²)×βrt²<-3.5···(4a)；

4.0<fN/skw<30.0···(5a)；

-4.0<f(N-2)/fw<-1.2···(6a)；

2.5<f1/fw<7.0···(7a)；

-3.5<POw/fw<-1.2···(8a)；

3.0<ft/fw<30.0···(9a)；

0.5<|m(N-2)mid/m(N-1)mid|<1.3···(10a)；和

-6.0<m1/fw<-1.5···(11a)。

更优选地，在实施例中，当条件表达式(1a)至(11a)的数值范围如下设置时，可以使由上述条件表达式规定的要求产生的效果最大化：

9.0<Dw/skw<15.0···(1b)；

1.0<βnp<1.5···(2b)；

0.35<f(N-2)/f(N-1)<0.80···(3b)；

-8.0<(1-βf²)×βrt²<-4.0···(4b)；

5.0<fN/skw<20.0···(5b)；

-3.0<f(N-2)/fw<-1.5···(6b)；

3.5<f1/fw<6.0···(7b)；

-3.0<POw/fw<-1.5···(8b)；

5.0<ft/fw<10.0···(9b)；

0.6<|m(N-2)mid/m(N-1)mid|<1.0···(10b)；和

-4.0<m1/fw<-2.0···(11b)。

在实施例1、实施例2、实施例3中，为了简化机械结构，优选地，第三透镜单元L3和第五透镜单元L5在变焦期间沿着同一轨迹以一体的方式移动。此外，为了简化机械结构并且容易地赋予变焦透镜防尘和防滴特性，还优选第N透镜单元N(即最后一个透镜单元)在变焦期间保持不动。

此外，还为了加快对焦，期望使第N-2透镜单元(N-2)(即，对焦透镜单元)的重量尽可能地轻。为此，第N-2透镜单元(N-2)优选由单个透镜或包含至多两个透镜的胶合透镜形成。

此外，期望变焦透镜尺寸减小，同时实现具有宽的视角的高变焦比。在这方面，随着第一透镜单元L1中的透镜数量变少，通过第一透镜单元L1的离轴光线的入射高度可以降低，并因此可以使得第一透镜单元L1的有效直径小。为此，第一透镜单元L1中的透镜的数量优选为四个以下，以获得期望的变焦透镜。

此外，为了实现宽的视角，第二透镜单元L2优选地从物侧到像侧依次包括负透镜、负透镜、正透镜和负透镜。具有如此布置的正折光力的透镜被用于会聚光线，这允许后续的透镜单元具有小的有效直径。此外，第二透镜单元L2被形成为具有负折光力的透镜单元，并且具有其中前导透镜(leading lens)是负透镜的透镜配置。该配置使得更容易实现宽的视角。

此外，优选在第三透镜单元L3中包括非球面，并且适当地设置第三透镜单元L3和后续透镜单元的折光力以及第二透镜单元L2的折光力。这使得可以特别有利地校正诸如像散和畸变之类的离轴像差，从而以具有宽的视角的高变焦比来有效地校正变焦透镜的球面像差、彗形像差等。

在上述实施例中，光学元件被如上所述地配置，从而获得了如下的变焦透镜，其实现高变焦比，具有短的总透镜长度和小的透镜直径，并且在整个物距范围上具有高的光学性能。

接下来，参考图11，将对使用本发明的变焦透镜作为图像拾取光学***的数字静态相机(图像拾取装置)的实施例进行描述。在图11中，附图标记10表示相机主体，附图标记11表示包括本发明的变焦透镜的图像拾取光学***。附图标记12表示诸如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)，其被包含在相机主体中，并且接收由图像拾取光学***11形成的被摄体的图像的光。

在下文中，将给出与实施例1至5对应的数值实施例1至5的具体数值数据。在每个实施例中，i表示从物侧计数的面的序号，ri表示第i个光学面(第i个面)的曲率半径，并且di表示第i个面和第(i+1)个面之间的轴上距离。此外，ndi和νdi分别表示位于第i和第(i+1)面之间的光学部件的材料相对于d线的折光力和阿贝数。非球面形状由下式表示：

其中x轴限定光轴方向，H轴限定垂直于光轴的方向，光行进方向上的长度用正号表示，R表示近轴曲率半径，K表示圆锥常数，并且A4、A6、A8和A10表示非球面系数。然后，*表示具有非球面形状的面。此外，数值中的“e-x”表示“10^-x”。在数值数据中，最后两个面是诸如滤光器或面板之类的光学块的面。BF是空气等效后焦距。总透镜长度是从第一透镜面到最后一个透镜面的距离与后焦距BF之和的值。此外，表1示出了上述条件表达式和实施例之间的关系。

[数值实施例1]

[单位:mm]

面数据

非球面数据

第15面

K＝0.00000e+000

A4＝-3.70870e-005

A6＝-9.06300e-008

A8＝1.50901e-009

A10＝8.60362e-012

第16面

K＝0.00000e+000

A4＝4.21568e-005

A6＝-3.28652e-008

A8＝2.46762e-009

A10＝5.11535e-012

第28面

K＝0.00000e+000

A4＝-4.90424e-005

A6＝-2.47272e-007

A8＝3.25583e-009

第29面

K＝0.00000e+000

A4＝-4.47195e-005

A6＝-1.49024e-007

A8＝2.93480e-009

A10＝-9.51658e-012

各种数据

变焦透镜单元数据

[数值实施例2]

[单位:mm]

面数据

非球面数据

第15面

K＝0.00000e+000

A4＝-4.02487e-005

A6＝-1.91839e-007

A8＝4.50566e-009

A10＝-3.01189e-011

第16面

K＝0.00000e+000

A4＝4.45744e-005

A6＝-1.54609e-007

A8＝5.34939e-009

A10＝-2.82301e-011

第28面

K＝0.00000e+000

A4＝1.35785e-005

A6＝-5.77007e-007

A8＝1.67623e-009

第29面

K＝0.00000e+000

A4＝7.29605e-006

A6＝-4.74389e-007

A8＝2.46966e-009

A10＝-4.09694e-012

各种数据

变焦透镜单元数据

[数值实施例3]

[单位:mm]

面数据

非球面数据

第27面

K＝0.00000e+000

A4＝1.22222e-004

A6＝-1.47170e-007

A8＝3.40622e-009

A10＝-3.89750e-011

各种数据

变焦透镜单元数据

[数值实施例4]

[单位:mm]

面数据

非球面数据

第6面

K＝0.00000e+000

A4＝4.58937e-006

A6＝-1.95268e-008

A8＝-3.41621e-011

A10＝2.63094e-013

第27面

K＝0.00000e+000

A4＝1.27786e-004

A6＝-1.34741e-007

A8＝1.49999e-009

A10＝-1.87239e-011

各种数据

变焦透镜单元数据

[数值实施例5]

[单位:mm]

面数据

非球面数据

第15面

K＝0.00000e+000

A4＝-3.92563e-005

A6＝-5.42634e-008

A8＝9.79745e-010

A10＝-1.69466e-011

第16面

K＝0.00000e+000

A4＝3.96295e-005

A6＝-4.82165e-008

A8＝2.47142e-009

A10＝-2.63605e-011

第29面

K＝0.00000e+000

A4＝-1.74255e-005

A6＝-1.31890e-007

A8＝7.00225e-010

A10＝-9.96256e-012

各种数据

变焦透镜单元数据

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被赋予最广泛的解释，以包含所有这些修改以及等同的结构和功能。

Claims

1.一种变焦透镜，其特征在于，所述变焦透镜从物侧到像侧依次包括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、包括至少一个透镜单元的中间透镜组、具有负折光力的第N-2透镜单元、具有负折光力的第N-1透镜单元和具有正折光力的第N透镜单元，其中N是6或8，其中

相邻透镜单元之间的距离在变焦期间改变，

第一透镜单元在从广角端到望远端的变焦期间朝向物侧移动，

第N-2透镜单元在对焦期间移动，并且

以下条件表达式被满足：

8.0<Dw/skw<20.0；

0.8<βnp<3.0；和

0.1<f(N-2)/f(N-1)<2.0，

其中Dw表示广角端处的总透镜长度，skw表示广角端处的后焦距，βnp表示在广角端处第N-1透镜单元和第N透镜单元的组合***的横向倍率，f(N-2)表示第N-2透镜单元的焦距，f(N-1)表示第N-1透镜单元的焦距。

2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中

以下条件表达式被满足：

-10.0<(1-βf²)×βrt²<-3.0，

其中βf表示在望远端处第N-2透镜单元的横向倍率，βrt表示在望远端处第N-1透镜单元和第N透镜单元的组合***的横向倍率。

3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中

以下条件表达式被满足：

3.0<fN/skw<40.0，

其中fN表示第N透镜单元的焦距，并且skw表示广角端处的后焦距。

4.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中

以下条件表达式被满足：

-5.0<f(N-2)/fw<-1.0，

其中f(N-2)表示第N-2透镜单元的焦距，fw表示在广角端处变焦透镜的焦距。

5.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中

以下条件表达式被满足：

2.0<f1/fw<8.0，

其中f1表示第一透镜单元的焦距，fw表示在广角端处变焦透镜的焦距。

6.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中

以下条件表达式被满足：

-4.0<POw/fw<-1.0，

其中POw表示在广角端处从像面到出射光瞳位置的距离，fw表示在广角端处变焦透镜的焦距。

7.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中

以下条件表达式被满足：

2.5<ft/fw<50.0，

其中ft表示在望远端处变焦透镜的焦距，fw表示在广角端处变焦透镜的焦距。

8.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中

fM表示在中间变焦位置处变焦透镜的焦距，并且被定义为

其中fw表示在广角端处变焦透镜的焦距，ft表示在望远端处变焦透镜的焦距，并且

以下条件表达式被满足：

0.3<|m(N-2)mid/m(N-1)mid|<1.5，

其中m(N-2)mid表示在从广角端到中间变焦位置的变焦期间第N-2透镜单元的移动量，m(N-1)mid表示在从广角端到中间变焦位置的变焦期间第N-1透镜单元的移动量。

9.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中

以下条件表达式被满足：

-7.0<m1/fw<-1.0，

其中m1表示在从广角端到望远端的变焦期间第一透镜单元的移动量，fw表示在广角端处变焦透镜的焦距。

10.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，所述第N透镜单元在变焦期间不移动。

11.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，所述第N-2透镜单元包括单个透镜或者彼此胶合的两个透镜的胶合透镜。

12.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，所述中间透镜组包括具有正折光力的第三透镜单元。

13.一种变焦透镜，其特征在于，所述变焦透镜从物侧到像侧依次包括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、中间透镜组、具有负折光力的第N-2透镜单元、具有负折光力的第N-1透镜单元和具有正折光力的第N透镜单元，所述中间透镜组从物侧到像侧依次包括具有正折光力的第三透镜单元、具有正折光力的第四透镜单元以及具有正折光力的第五透镜单元，其中N是8，其中

相邻透镜单元之间的距离在变焦期间改变，

第N-2透镜单元在对焦期间移动，并且

以下条件表达式被满足：

8.0<Dw/skw<20.0；和

0.8<βnp<3.0，

其中Dw表示广角端处的总透镜长度，skw表示广角端处的后焦距，βnp表示在广角端处第N-1透镜单元和第N透镜单元的组合***的横向倍率。

14.一种变焦透镜，其特征在于，所述变焦透镜从物侧到像侧依次包括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、中间透镜组、具有负折光力的第N-2透镜单元、具有负折光力的第N-1透镜单元和具有正折光力的第N透镜单元，所述中间透镜组从物侧到像侧依次包括具有正折光力的第三透镜单元、具有负折光力的第四透镜单元以及具有正折光力的第五透镜单元，其中N是8，其中

相邻透镜单元之间的距离在变焦期间改变，

第N-2透镜单元在对焦期间移动，并且

以下条件表达式被满足：

8.0<Dw/skw<20.0；和

0.8<βnp<3.0，

15.一种图像拾取装置，其特征在于，包括：

根据权利要求1至14中任一项所述的变焦透镜，以及

固态图像拾取元件，所述固态图像拾取元件接收由所述变焦透镜形成的图像的光。