CN110389430B

CN110389430B - 变焦透镜和包括该变焦透镜的图像拾取装置

Info

Publication number: CN110389430B
Application number: CN201910325775.9A
Authority: CN
Inventors: 菊池翔平
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-04-23
Filing date: 2019-04-23
Publication date: 2022-03-29
Anticipated expiration: 2039-04-23
Also published as: JP7146436B2; US20190324229A1; JP2019191307A; CN110389430A; US11131837B2

Abstract

本发明涉及变焦透镜和包括该变焦透镜的图像拾取装置。提供一种变焦透镜，该变焦透镜按从物侧到像侧的顺序包括具有负折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元和包括多个透镜单元的后透镜组。变焦透镜具有这样的配置，其中每对相邻的透镜单元之间的间隔改变以进行变焦。第一透镜单元被配置为对于变焦移动。后透镜组包括具有负折光力的至少一个透镜单元。此外，第一透镜单元的焦距、第二透镜单元的焦距、变焦透镜在广角端处的焦距、变焦透镜在广角端处的总长度以及在广角端处的后焦距各自被适当地设置。

Description

变焦透镜和包括该变焦透镜的图像拾取装置

技术领域

本发明涉及一种变焦透镜，其适合用作诸如数字静态照相机、摄像机、TV照相机和监视照相机的图像拾取装置的图像拾取光学***。

背景技术

近年，除了整个***的小尺寸、大孔径比和广视角之外，还要求在图像拾取装置中使用的图像拾取光学***是在整个物距上具有高性能(高分辨率)的变焦透镜。在作为具有广视角(具体地，具有大约100度的图像拾取全视角)的变焦透镜的这些变焦透镜当中，已知一种负引导型变焦透镜，在该负引导型变焦透镜中具有负折光力的透镜单元位于其他透镜单元的前面(最靠近物侧)。

在美国专利申请公开第2014/0307152号和日本专利申请公开第2017-146393号的每一个中，公开了一种变焦透镜，其由具有负折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元、具有负折光力的第三透镜单元和具有正折光力的第四透镜单元构成，并且具有广视角，具体地，在广角端处具有大约100度的图像拾取全视角。在这些变焦透镜中，在美国专利申请公开第2014/0307152号中公开了一种变焦透镜，其具有大的孔径比，具体地，具有2.91至4.10的F数。此外，在日本专利申请公开第2017-146393号中，公开了一种变焦透镜，其具有大的孔径比，具体地，具有4.10的F数。

在负引导型变焦透镜中，在减小整个***的尺寸的同时增加视角相对容易。然而，在负引导型变焦透镜的透镜配置中，透镜被布置成相对于孔径光阑不对称。因此，当视角和孔径比增加时，产生包括畸变的大量各种像差，并且变得难以校正这些像差。特别地，在具有包括大于100度的图像拾取视角的广角范围的变焦透镜中，产生大量的各种像差。

在负引导型变焦透镜中，为了在减小整个***的尺寸并确保广视角和大孔径比的同时在整个变焦范围内获得高光学性能，重要的是适当地设置包含在变焦透镜中的各透镜单元。特别地，重要的是适当地设置具有负折光力的第一透镜单元的透镜配置。例如，为了在减小前透镜的有效半径(第一透镜单元的有效半径)的同时增加视角，仅需要增加第一透镜单元的负折光力。

然而，当增加第一透镜单元的负折光力时，在广角范围内包括倍率色差和畸变的各种像差增加，并且变得难以校正这些像差。因此，除非第一透镜单元的透镜配置合适，否则当视角增大时变焦透镜的整个***的尺寸变大，此外，伴随变焦的各种像差的变化增大，因此在整个变焦范围和在整个画面上获得高光学性能变得非常困难。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供了一种变焦透镜，该变焦透镜按从物侧到像侧的顺序包括：具有负折光力的第一透镜单元；具有正折光力的第二透镜单元；和包括多个透镜单元的后透镜组，其中，每对相邻的透镜单元之间的间隔在变焦期间改变，其中第一透镜单元被配置为对于变焦移动，其中后透镜组包括具有负折光力的至少一个透镜单元，其中满足条件式：

-3.2<f1/fw<-1.66；

1.45<f2/fw<20.00；

8.0<Lw/skw<50.0；和

-10.0<f1/skw<-1.2，

其中f1表示第一透镜单元的焦距，f2表示第二透镜单元的焦距，fw表示变焦透镜在广角端处的焦距，Lw表示变焦透镜在广角端处的总长度，并且skw表示在广角端处的后焦距。

根据下面参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清晰。

附图说明

图1是当变焦透镜在广角端处聚焦在无限远处时根据本发明的实例1的变焦透镜的透镜横截面图。

图2A是当根据实例1的变焦透镜聚焦在无限远处时该变焦透镜在广角端处的像差图。

图2B是当根据实例1的变焦透镜聚焦在无限远处时该变焦透镜在中间变焦位置处的像差图。

图2C是当根据实例1的变焦透镜聚焦在无限远处时该变焦透镜在望远端处的像差图。

图3是当根据本发明的实例2的变焦透镜在广角端处聚焦在无限远处时该变焦透镜的透镜横截面图。

图4A是当根据实例2的变焦透镜聚焦在无限远处时该变焦透镜在广角端处的像差图。

图4B是当根据实例2的变焦透镜聚焦在无限远处时该变焦透镜在中间变焦位置处的像差图。

图4C是当根据实例2的变焦透镜聚焦在无限远处时该变焦透镜在望远端处的像差图。

图5是当根据本发明的实例3的变焦透镜在广角端处聚焦在无限远处时该变焦透镜的透镜横截面图。

图6A是当根据实例3的变焦透镜聚焦在无限远处时该变焦透镜在广角端处的像差图。

图6B是当根据实例3的变焦透镜聚焦在无限远处时该变焦透镜在中间变焦位置处的像差图。

图6C是当根据实例3的变焦透镜聚焦在无限远处时该变焦透镜在望远端处的像差图。

图7是当根据本发明的实例4的变焦透镜在广角端处聚焦在无限远处时该变焦透镜的透镜横截面图。

图8A是当根据实例4的变焦透镜聚焦在无限远处时该变焦透镜在广角端处的像差图。

图8B是当根据实例4的变焦透镜聚焦在无限远处时该变焦透镜在中间变焦位置处的像差图。

图8C是当根据实例4的变焦透镜聚焦在无限远处时该变焦透镜在望远端处的像差图。

图9是当根据本发明的实例5的变焦透镜在广角端处聚焦在无限远处时该变焦透镜的透镜横截面图。

图10A是当根据实例5的变焦透镜聚焦在无限远处时该变焦透镜在广角端处的像差图。

图10B是当根据实例5的变焦透镜聚焦在无限远处时该变焦透镜在中间变焦位置处的像差图。

图10C是当根据实例5的变焦透镜聚焦在无限远处时该变焦透镜在望远端处的像差图。

图11是根据本发明的一个实施例的图像拾取装置的主要部分的示意图。

图12是非球面形状的说明图。

具体实施方式

现在将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例。

根据本发明的一个实例的变焦透镜包括多个透镜单元，并且每对相邻的透镜单元之间的间隔在变焦期间改变。具体地，变焦透镜按从物侧到像侧的顺序包括具有负折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元和包括多个透镜单元的后透镜组。至少第一透镜单元被配置为在变焦期间移动，并且每对相邻的透镜单元之间的间隔在变焦期间改变。

图1是根据本发明的实例1的变焦透镜在广角端(短焦距端)处的透镜横截面图。图2A、图2B和图2C是当根据实例1的变焦透镜聚焦在无限远处时该变焦透镜分别在广角端、中间变焦位置和望远端(长焦距端)处的像差图。实例1的变焦透镜具有1.88的变焦比、2.06的孔径比(F数)和从大约56.32度到大约38.54度的图像拾取半视角。在下文中，像差图是当变焦透镜聚焦在无限远处时获得的像差图。

图3是根据实例2的变焦透镜在广角端处的透镜横截面图。图4A、图4B和图4C是根据实例2的变焦透镜分别在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图。实例2的变焦透镜具有1.88的变焦比、大约2.06的孔径比和从大约56.32度到大约38.54度的图像拾取半视角。

图5是根据实例3的变焦透镜在广角端处的透镜横截面图。图6A、图6B和图6C是根据实例3的变焦透镜分别在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图。实例3的变焦透镜具有1.91的变焦比、2.80的孔径比和从大约56.72度到大约38.54度的图像拾取半视角。

图7是根据实例4的变焦透镜在广角端处的透镜横截面图。图8A、图8B和图8C是根据实例4的变焦透镜分别在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图。实例4的变焦透镜具有1.91的变焦比、2.88的孔径比和从大约56.72度到大约38.54度的图像拾取半视角。

图9是根据实例5的变焦透镜在广角端处的透镜横截面图。图10A、图10B和图10C是根据实例5的变焦透镜分别在广角端、中间变焦位置和望远端处的像差图。实例5的变焦透镜具有2.02的变焦比、2.88的孔径比和从大约51.72度到大约32.09度的图像拾取半视角。

图11是包括根据本发明的一个实例的变焦透镜的图像拾取装置的主要部分的示意图。图12是非球面形状的说明图。

根据各实例的变焦透镜是要在诸如数字静态照相机和摄像机的图像拾取装置中使用的图像拾取光学***。在透镜横截面图中，左侧是物侧(前侧)，并且，右侧是像侧(后侧)。根据各实例的变焦透镜还可以用作用于投影装置(投影仪)的投影光学***。在这种情况下，左侧对应于屏幕，并且，右侧对应于要投影图像到其上的表面。在透镜横截面图中，Li表示第i个透镜单元。布置有具有负折光力(光焦度是焦距的倒数)的第一透镜单元L1和具有正折光力的第二透镜单元L2。还布置有包括至少两个透镜单元的后透镜组LR。

还布置有具有负折光力的透镜单元LN，其在后透镜组LR中所包括的具有负折光力的透镜单元当中最靠近物侧布置。还布置有具有正折光力的透镜单元LP，其在后透镜组LR中所包括的具有正折光力的透镜单元当中最靠近像侧布置。

在实例1和2中，后透镜组LR从物侧到像侧的顺序由具有负折光力的第三透镜单元(透镜单元LN)和具有正折光力的第四透镜单元(透镜单元LP)构成。

在实例3和4中，后透镜组LR从物侧到像侧的顺序由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(透镜单元LN)和具有正折光力的第五透镜单元构成。

在实例5中，后透镜组LR从物侧到像侧的顺序由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(透镜单元LN)、具有正折光力的第五透镜单元(透镜单元LP)和具有负折光力的第六透镜单元构成。

具有可变孔径直径的拍摄光束直径确定构件(下文中称为“孔径光阑”)SP控制与拍摄时的孔径值相对应的拍摄光束直径。IP表示像平面。当变焦透镜用作摄像机或数字静态照相机的图像拾取光学***时，布置诸如CCD传感器或CMOS传感器的固态图像拾取元件(光电转换元件)的图像拾取平面。

在球面像差图中，实线“d”表示d线(波长：587.6nm)，并且，双点划线“g”表示g线(波长：435.8nm)。在像散图中，虚线M表示d线处的子午像面，实线S表示d线处的弧矢像面。畸变表示相对于d线的畸变。另外，倍率色差表示g线相对于d线的差异。

Fno表示F数。符号“ω”表示图像拾取半视角(度)。在以下实例中，广角端和望远端是当倍率变化透镜单元位于光轴上的机械可移动范围的各末端时的变焦位置。在透镜横截面图中，箭头表示用于进行从广角端到望远端的变焦的各透镜单元的移动轨迹。关于“聚焦”的箭头表示在从无限远到近距离进行聚焦的期间透镜单元的移动方向。

现在描述根据各实例的变焦透镜。根据各实例的变焦透镜从物侧到像侧的顺序由具有负折光力的第一透镜单元L1、具有正折光力的第二透镜单元L2和包括多个透镜单元的后透镜组LR构成。此外，每对相邻的透镜单元之间的间隔在变焦期间改变。

在每个实例中，后透镜组LR包括具有负折光力的至少一个透镜单元，并且第一透镜单元L1按从物侧到像侧的顺序包括负透镜(第一负透镜)G1、负透镜(第二负透镜)G2和负透镜(第三负透镜)G3这三个透镜。

在每个实例中，定义第一透镜单元L1的焦距与变焦透镜在广角端处的焦距的比率，第二透镜单元L2的焦距与变焦透镜在广角端处的焦距的比率，以及变焦透镜的总长度与在广角端处的后焦距()的比率。此外，例如，适当地定义第一透镜单元L1的焦距与在广角端处的后焦距的比率。

第一透镜单元L1的焦距由f1表示，第二透镜单元L2的焦距由f2表示，变焦透镜的整个***在广角端处的焦距由“fw”表示，在广角端处从最靠近物侧的透镜表面到像点的距离由Lw表示，并且在广角端处的后焦距由“skw”表示。

此时，满足以下条件式。

-3.2<f1/fw<-1.66···(1)

1.45<f2/fw<20.00···(2)

8.0<Lw/skw<50.0···(3)

-10.0<f1/skw<-1.2···(4)

在每个实例中，变焦透镜包括具有负折光力的第一透镜单元L1和具有正折光力的第二透镜单元L2，其被配置为在变焦期间移动。现在描述由这种透镜配置施加的光学作用。

在每个实例的变焦透镜的变焦轨迹中，第一透镜单元L1和第二透镜单元L2以及后续透镜单元在广角端处彼此分离，而第一透镜单元L1和第二透镜单元L2和后续透镜单元在望远端处变得彼此更靠近。在广角端处，具有负折光力的第一透镜单元L1和具有正折光力的第二透镜单元L2布置成彼此分离，因此可以减小在广角端处的第二透镜单元L2的横向倍率的绝对值，并且可以将入射光瞳推向物侧。

结果，每个实例中的透镜配置有利于增大视角并减小变焦透镜的尺寸和减轻变焦透镜的重量。此外，通过从物侧起依次地布置第一透镜单元L1中的三个负透镜，增大了视角，同时抑制了透镜有效半径的增大。另外，通过满足条件式(1)至(4)，在视角增大的同时以小F数在整个变焦范围上获得高光学性能。

接下来，描述上面给出的每个条件式的技术含义。条件式(1)定义第一透镜单元L1的焦距与变焦透镜在广角端处的焦距之间的关系。通过满足条件式(1)，在减小第一透镜单元L1的有效半径的同时，有效地获得了高光学性能。当条件式(1)的比率低于条件式(1)的下限时，第一透镜单元L1的负折光力变得太弱(负折光力的绝对值变得太小)，并且第一透镜单元L1的有效半径增大。

当条件式(1)的比率超过条件式(1)的上限时，第一透镜单元L1的负折光力变得太强(负折光力的绝对值变得太大)。因此，进入第二透镜单元L2和后续透镜单元的轴向光线的入射高度增加，并且变得难以校正望远端处的球面像差和彗形像差。

条件式(2)定义第二透镜单元L2的焦距与变焦透镜在广角端处的焦距之间的关系。通过满足条件式(2)，在增大变焦比并且减小变焦透镜的尺寸的同时，有效地获得了高光学性能。当条件式(2)的比率低于条件式(2)的下限时，第二透镜单元L2的正折光力变得太强，并且在变焦期间像差的变化增大。因此，变得难以校正各种像差。

当条件式(2)的比率超过条件式(2)的上限时，第二透镜单元L2的正折光力变得太弱。因此，第二透镜单元L2在变焦期间的移动量增加，并且第一透镜单元L1和孔径光阑SP之间的距离变大。结果，第一透镜单元L1的有效半径不利地增大，并且变得难以增大变焦比并且难以减小变焦透镜的尺寸和减轻其重量。

条件式(3)定义了变焦透镜在广角端处的总长度(即从最靠近物侧的透镜表面到像点的位置的距离)与后焦距之间的关系。当条件式(3)的比率低于条件式(3)的下限时，需要增加第一透镜单元L1的负折光力以确保长的后焦距。在这种情况下，第二透镜单元L2和后续透镜单元的有效半径增大，并且变得难以减小变焦透镜的尺寸和减轻其重量。当条件式(3)的比率低于条件式(3)的下限时，后焦距变得太短，并且变得难以在变焦透镜和图像拾取元件之间布置滤光器，例如，低通滤波器。

后焦距“skw”表示从变焦透镜中最靠近像侧的透镜表面到像平面的距离。作为最后一个元件***变焦透镜并且基本上没有折光力的光学构件(例如盖玻片、棱镜和低通滤波器)的厚度是空气当量值。

条件式(4)定义第一透镜单元L1的焦距与广角端处的后焦距之间的关系。当条件式(4)的比率低于条件式(4)的下限时，后焦距变得太短，并且变得难以在变焦透镜和图像拾取元件之间布置滤光器，例如，低通滤波器。当条件式(4)的比率超过条件式(4)的上限时，第一透镜单元L1的负折光力变得太强，并且进入第二透镜单元L2和后续透镜单元的轴向光线的入射高度变得更高。因此，变得难以校正望远端处的球面像差和彗形像差。

在每个实例中，通过满足条件式(1)至(4)，获得在整个变焦范围上具有广视角、小F数和高光学性能的变焦透镜。具体地，获得这样的变焦透镜，其具有高光学性能，即具有从2.0到2.8的F数，从大约100度到大约120度的广角端处的图像拾取视角，以及从大约1.8到大约2.0的变焦比。

优选的是，设置如下条件式(1)至(4)的相应数值范围。

-3.00<f1/fw<-1.75···(1a)

2.00<f2/fw<18.00···(2a)

8.5<Lw/skw<20.0···(3a)

-5.00<f1/skw<-1.25···(4a)

在每个实例中，进一步优选的是满足以下条件式中的至少一个。后透镜组LR中包括的具有负折光力的透镜单元当中的最靠近物侧布置的具有负折光力的透镜单元LN的焦距由“fn”表示。后透镜组LR包括具有正折光力的至少一个透镜单元，并且，后透镜组LR中包括的具有正折光力的透镜单元当中的最靠近像侧布置的具有正折光力的透镜单元LP的焦距由“fp”表示。此时，优选的是满足以下条件式中的至少一个。

0.3<f1/fn<5.0···(5)

-2.0<f1/fp<-0.2···(6)

接下来，描述上面给出的每个条件式的技术含义。条件式(5)定义第一透镜单元L1的焦距与具有负折光力的透镜单元LN的焦距之间的关系，该透镜单元LN在第二透镜单元L2之后的透镜单元当中最接近物侧。当条件式(5)的比率低于条件式(5)的下限时，透镜单元LN的负折光力变得太强，并且变得难以校正伴随变焦的像差的变化。当条件式(5)的比率超过条件式(5)的上限时，负透镜单元LN的折光力变得太弱，并且变焦期间透镜单元LN的移动量增加。因此，透镜***的尺寸增大。

条件式(6)定义第一透镜单元L1的焦距与具有正折光力的透镜单元LP的焦距之间的关系，透镜单元LP在后透镜组LR中所包括的透镜单元当中位置最靠近像侧。当条件式(6)的比率低于条件式(6)的下限并且透镜单元LP的正折光力变得太强时，变得难以校正伴随变焦的像差的变化。当条件式(6)的比率超过条件式(6)的上限并且透镜单元LP的正折光力变得太弱时，变得难以确保预定量的后焦距。在每个实例中，为了校正像差，进一步优选的是如下设置条件式(5)和(6)的相应数值范围。

0.4<f1/fn<2.0···(5a)

-1.0<f1/fp<-0.3···(6a)

在根据各实例的变焦透镜中，优选的是，第二透镜单元L2被配置为在变焦期间移动。通过除了第一透镜单元L1之外的第二透镜单元L2的移动，减小变焦透镜的尺寸和减轻变焦透镜的重量以及增大变焦比变得更容易实现。此外，通过具有正折光力的第二透镜单元L2的移动，可以减小第一透镜单元L1的移动量，并且变得更容易减小第一透镜单元L1的有效半径。

此外，优选的是，变焦透镜不包括在第二透镜单元L2的物侧的弯曲光学***(反射构件)。当变焦透镜包括弯曲光学***时，第一透镜单元L1中最靠近物侧的透镜变得远离孔径光阑SP，并且透镜有效半径尺寸增大。而且，优选的是，第一透镜单元L1的负透镜G1和负透镜G2彼此独立地形成。换句话说，透镜之间存在空气间隔。当透镜被形成为胶合透镜时，胶合透镜由具有大有效半径的透镜形成，因此考虑到透镜的材料之间的线性膨胀系数的差异，作为透镜的可制造性和稳定性降低。

优选的是，负透镜G1包含具有正的非球面量的非球面表面，并且负透镜G2包含具有负的非球面量的非球面表面。现在，参照图12描述在透镜表面中形成的非球面量的定义。如图12所示，非球面量表示非球面表面与参考球面表面的偏差量的最大值。参考球面表面的曲率半径是由表面顶点和参考球面表面的光束有效直径确定的球面表面的半径。当非球面表面与参考球面表面的偏差方向是从参考球面表面增加介质厚度这样的方向时，该方向被定义为对应于正的非球面量。同时，当该偏差方向是从参考球面表面减小介质厚度这样的方向时，该方向被定义为对应于负的非球面量。

在每个实例中，负透镜G1的物侧或像侧的透镜表面具有非球面形状，并且优选的是，非球面表面的非球面量为正。此外，负透镜G2的物侧或像侧的透镜表面具有非球面形状，并且优选的是，非球面表面的非球面量为负。在具有广视角的变焦透镜中，通常，从最靠近物侧的透镜产生大量的畸变。由于此原因，通过在离轴光线的入射高度高的位置处布置具有正的非球面量的非球面透镜，变得更容易适当地校正畸变。

此外，在每个实例中，通过将具有负非球面量的非球面表面布置在离轴光线的入射高度变低的位置处来校正从具有正非球面量的负透镜G1的非球面表面产生的像散。

通过如上所述的每个元件的定义，实现了在整个变焦范围内具有广视角、小F数和高光学性能的变焦透镜。

接下来，描述根据各实例的变焦透镜的透镜配置。

[实例1]

根据实例1的变焦透镜从物侧到像侧的顺序由具有负折光力的第一透镜单元L1、具有正折光力的第二透镜单元L2和后透镜组LR构成。后透镜组LR由具有负折光力的第三透镜单元L3(透镜单元LN)和具有正折光力的第四透镜单元L4(透镜单元LP)构成。变焦透镜在第一透镜单元L1和第二透镜单元L2之间还包括辅助光阑SP1，该辅助光阑SP1被配置为在变焦期间独立于其他透镜单元(沿着不同的轨迹)移动。变焦透镜在第二透镜单元L2中还包括孔径光阑SP和辅助光阑SP2。第三透镜单元L3被配置为在从无限远到近处的聚焦期间朝向像侧移动。

[实例2]

根据实例2的变焦透镜的变焦类型，包括透镜单元的数量、各透镜单元的折光力的符号以及在变焦期间各透镜单元的移动条件，与实例1的相同。该变焦透镜在第一透镜单元L1和第二透镜单元L2之间还包括辅助光阑SP1，该辅助光阑SP1被配置为在变焦期间独立于其他透镜单元移动。变焦透镜在第二透镜单元L2中还包括孔径光阑SP和辅助光阑SP2。第三透镜单元L3被配置为在从无限远到近处的聚焦期间朝向像侧移动。

[实例3]

根据实例3的变焦透镜从物侧到像侧的顺序由具有负折光力的第一透镜单元L1、具有正折光力的第二透镜单元L2和后透镜组LR构成。后透镜组LR由具有正折光力的第三透镜单元L3、具有负折光力的第四透镜单元L4(透镜单元LN)和具有正折光力的第五透镜单元L5(透镜单元LP)构成。孔径光阑SP布置在第三透镜单元L3中。第四透镜单元L4被配置为在从无限远到近处的聚焦期间朝向像侧移动。

[实例4]

实例4的变焦类型与实例3的变焦类型相同。变焦透镜在第一透镜单元L1和第二透镜单元L2之间还包括辅助光阑SP1，该辅助光阑SP1被配置为在变焦期间独立地移动。第四透镜单元L4被配置为在从无限远到近处的聚焦期间朝向像侧移动。

[实例5]

根据实例5的变焦透镜从物侧到像侧的顺序由具有负折光力的第一透镜单元L1、具有正折光力的第二透镜单元L2和后透镜组LR构成。后透镜组LR由具有正折光力的第三透镜单元L3、具有负折光力的第四透镜单元L4(透镜单元LN)、具有正折光力的第五透镜单元L5(透镜单元LP)和具有负折光力的第六透镜单元L6构成。孔径光阑SP布置在第三透镜单元L3中。第四透镜单元L4被配置为在从无限远到近处的聚焦期间朝向像侧移动。

接下来，参照图11描述根据本发明的一个实施例的数字静态照相机，其使用根据本发明的各实例的变焦透镜作为图像拾取光学***。在图11中，数字静态照相机包括照相机主体10和由实例1至5中描述的变焦透镜中的任何一个构成的图像拾取光学***11。固态图像拾取元件(光电转换元件)12内置于照相机主体10中，并且是CCD传感器、CMOS传感器或被配置为接收由图像拾取光学***11形成的被摄体图像的其他这样的元件。

以上已经描述了本发明的实例性实施例，但是本发明不限于这些实施例，并且可以在其要旨的范围内对其进行各种改变和修改。例如，根据各实例的变焦透镜可以不包括图像稳定透镜，但是可以在例如后透镜组中包括图像稳定透镜。此外，根据各实例的变焦透镜可以是这样的变焦透镜，其不仅包括折射光学元件(所谓的透镜)，还包括衍射光学元件。

在下文中，示出了本发明的各实例中的数值数据。在各数值数据集中，从物侧起的表面的顺序由“i”表示。从物侧起的第i个表面的曲率半径由“ri”表示，从物侧起的第i个表面和第(i+1)个表面之间的透镜厚度或空气间隔由“di”表示，并且，从物侧起的第i个表面和第(i+1)个表面之间的光学构件的材料的折射率和阿贝数分别由“ni”和“νi”表示。

后焦距BF是从最后一个透镜表面到像平面的空气等效距离。变焦透镜的总长度是通过将后焦距的值与从最靠近物侧的透镜表面到最靠近像侧的透镜表面的光轴上的距离相加而获得的值。非球面形状具有在光轴方向上设置的X轴、在垂直于光轴的方向上设置的H轴以及被定义为正的光的行进方向。然后，当近轴曲率半径由R表示，圆锥常数由“k”表示，并且非球面系数由A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A3、A5、A7、A9、A11、A13和A15表示时，非球面形状由以下表达式表示。

而且，“e-Z”表示“×10^-Z”。表1中示出了上述相应条件式与各组数值数据之间的关系。

[数值数据1]

单位:mm

表面数据

非球面表面数据

第一表面

第二表面

第三表面

K＝-1.87217e+003 A4＝-1.30430e-005 A6＝-7.57683e-009

A8＝8.84942e-011 A10＝-4.30447e-014 A12＝-2.50000e-016

A14＝4.06665e-019 A16＝-1.86494e-022

第四表面

K＝1.00841e+001 A4＝-1.11052e-005 A6＝3.40378e-009

A8＝9.83394e-011 A10＝-1.78530e-013 A12＝2.79102e-016

A14＝-3.60461e-019 A16＝5.09673e-023

第九表面

K＝-1.14384e+000 A4＝-1.54183e-007 A6＝2.15332e-009

A8＝-4.94228e-011 A10＝2.33122e-013 A12＝-4.32007e-016

第十五表面

K＝1.59731e+000 A4＝-1.07031e-005 A6＝-2.31380e-010

A8＝-5.76138e-011 A10＝2.05986e-013 A12＝-6.14996e-016

第二十六表面

K＝-6.75894e+001 A4＝-3.15850e-005 A6＝7.17207e-008

A8＝-5.82007e-010 A10＝2.41481e-012 A12＝-4.76753e-015

第二十七表面

K＝8.38581e-002 A4＝-9.52121e-006 A6＝5.87164e-008

A8＝-4.63121e-010 A10＝1.80935e-012 A12＝-3.10520e-015

各种数据

透镜单元数据

单个透镜数据

[数值数据2]

单位:mm

表面数据

非球面表面数据

第一表面

第二表面

第三表面

K＝5.16241e+004 A4＝-1.15006e-005 A6＝-2.72234e-008

A8＝1.24753e-010 A10＝3.44213e-014 A12＝-6.31339e-016

A14＝9.44781e-019 A16＝-4.58017e-022

第四表面

K＝-6.71246e+000 A4＝-5.68084e-006 A6＝-1.03389e-008

A8＝1.11021e-010 A10＝2.60807e-013 A12＝-1.77102e-015

A14＝3.77140e-018 A16＝-2.96590e-021

第九表面

K＝-3.72144e+002 A4＝5.48393e-006 A6＝-2.52868e-008

A8＝7.05534e-011 A10＝-9.07691e-014 A12＝-3.39595e-018

第十六表面

K＝-3.61466e+000 A4＝1.64254e-005 A6＝-2.32249e-008

A8＝3.53938e-011 A10＝-2.99083e-014 A12＝1.87562e-017

第二十七表面

K＝1.80325e+000 A4＝-2.73979e-005 A6＝1.16938e-007

A8＝-5.86349e-010 A10＝9.35341e-013 A12＝-2.79167e-016

第二十八表面

K＝-3.32879e+001 A4＝2.49156e-005 A6＝-3.63599e-008

A8＝1.78305e-010 A10＝-1.37332e-012 A12＝3.00061e-015

各种数据

透镜单元数据

单个透镜数据

[数值数据3]

单位:mm

表面数据

非球面表面数据

第一表面

第二表面

第三表面

K＝-3.27235e+003 A4＝-1.04740e-005 A6＝-7.55756e-009

A8＝1.15188e-010 A10＝-8.90185e-014 A12＝-3.21263e-016

A14＝4.77326e-019 A16＝-9.11297e-023

第四表面

K＝1.20943e+001 A4＝-5.91774e-006 A6＝-6.30846e-009

A8＝1.75892e-010 A10＝-3.26066e-013 A12＝2.28970e-016

A14＝7.99940e-019 A16＝-2.38871e-021

第八表面

K＝-2.10745e+000 A4＝1.15089e-006 A6＝-8.59361e-009

A8＝7.84776e-011 A10＝-6.16534e-013 A12＝1.28772e-015

第十四表面

K＝1.86037e+000 A4＝-1.57353e-005 A6＝-2.30348e-008

A8＝-7.74897e-011 A10＝-1.47092e-013 A12＝-1.63741e-015

第二十四表面

K＝-5.25994e+000 A4＝-4.69971e-005 A6＝7.24817e-008

A8＝-9.26476e-010 A10＝4.20543e-012 A12＝-1.00325e-014

第二十五表面

K＝-7.70969e-001 A4＝-4.49466e-006 A6＝8.96090e-008

A8＝-7.13643e-010 A10＝2.53499e-012 A12＝-3.29543e-015

各种数据

透镜单元数据

单个透镜数据

[数值数据4]

单位:mm

表面数据

非球面表面数据

第一表面

第二表面

第三表面

K＝-1.83421e+003 A4＝-1.60103e-005 A6＝-5.24376e-009

A8＝1.35600e-010 A10＝-1.22945e-013 A12＝-3.08873e-016

A14＝4.63162e-019 A16＝-7.58375e-023

第四表面

K＝1.26525e+001 A4＝-1.46494e-005 A6＝5.14574e-009

A8＝1.87595e-010 A10＝-4.64297e-013 A12＝4.02323e-016

A14＝4.45676e-019 A16＝-1.48768e-021

第九表面

K＝7.71276e-001 A4＝-4.89660e-006 A6＝-3.18179e-009

A8＝-3.62361e-011 A10＝5.99457e-013 A12＝-2.51883e-015

第十五表面

K＝2.47421e+000 A4＝-1.21020e-005 A6＝-3.30893e-008

A8＝-2.95248e-010 A10＝1.34090e-012 A12＝-1.00697e-014

第二十五表面

K＝-1.09865e+001 A4＝-4.43982e-005 A6＝6.73788e-008

A8＝-9.03372e-010 A10＝6.94219e-012 A12＝-3.25138e-014

第二十六表面

K＝-3.65502e-001 A4＝-9.71542e-006 A6＝5.25492e-008

A8＝-3.91028e-010 A10＝2.21976e-012 A12＝-1.04990e-014

各种数据

透镜单元数据

单个透镜数据

[数值数据5]

单位:mm

表面数据

非球面表面数据

第一表面

第二表面

第三表面

K＝-1.25547e+004 A4＝-1.48115e-005 A6＝-1.22310e-008

A8＝1.35017e-010 A10＝-1.03768e-013 A12＝-3.69341e-016

A14＝4.87948e-019 A16＝9.13083e-023

第四表面

K＝1.38365e+001 A4＝-9.76296e-006 A6＝-2.78344e-008

A8＝3.24084e-010 A10＝-9.26827e-013 A12＝1.80972e-015

A14＝-1.85853e-018 A16＝-1.92565e-023

第八表面

K＝8.42840e+000 A4＝-1.68505e-005 A6＝-3.26827e-008

A8＝-2.22636e-010 A10＝1.31971e-012 A12＝-8.53653e-015

第十四表面

K＝2.07287e+000 A4＝-1.36021e-005 A6＝-4.39301e-009

A8＝-3.74948e-010 A10＝1.96590e-012 A12＝-6.42631e-015

第二十四表面

K＝4.58017e+001 A4＝-3.40234e-005 A6＝1.46907e-007

A8＝-1.51111e-009 A10＝5.53915e-012 A12＝-4.81394e-015

第二十五表面

K＝-1.69286e+000 A4＝-8.79800e-007 A6＝1.25231e-007

A8＝-1.14382e-009 A10＝3.07407e-012 A12＝6.01883e-016

各种数据

透镜单元数据

单个透镜数据

表1

虽然针对示例性实施例描述了本发明，但是，应该理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应当被赋予最宽的解释，以便涵盖所有这类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，按从物侧到像侧的顺序包括：

具有负折光力的第一透镜单元；

具有正折光力的第二透镜单元；和

包括多个透镜单元的后透镜组，

其中，每对相邻的透镜单元之间的间隔在变焦期间改变，

其中，第一透镜单元被配置为对于变焦移动，

其中，第一透镜单元按从物侧到像侧的顺序包括第一负透镜、第二负透镜和第三负透镜，

其中，后透镜组包括具有负折光力的至少一个透镜单元，并且

其中，满足条件式：

-3.2<f1/fw<-1.66；

1.45<f2/fw<20.00；

8.0<Lw/skw<50.0；和

-10.0<f1/skw<-1.2，

其中，f1表示第一透镜单元的焦距，f2表示第二透镜单元的焦距，fw表示变焦透镜在广角端处的焦距，Lw表示变焦透镜在广角端处的总长度，并且skw表示在广角端处的后焦距。

2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，第二透镜单元被配置为对于变焦移动。

3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，第一负透镜和第二负透镜没有彼此胶合。

4.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，满足条件式：

0.3<f1/fn<5.0，

其中，fn表示后透镜组中包括的具有负折光力的透镜单元当中最靠近物侧布置的具有负折光力的透镜单元的焦距。

5.根据权利要求1所述的变焦透镜，

其中，后透镜组包括具有正折光力的至少一个透镜单元，并且

其中，满足条件式：

-2.0<f1/fp<-0.2，

其中，fp表示后透镜组中包括的具有正折光力的透镜单元当中的最靠近像侧布置的具有正折光力的透镜单元的焦距。

6.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，第一负透镜包含具有正的非球面量的非球面表面，第二负透镜包含具有负的非球面量的非球面表面，其中非球面量表示非球面表面与参考球面表面的偏差量的最大值，其中参考球面表面的曲率半径是由参考球面表面的光束有效直径和表面顶点确定的球面表面的半径，当非球面表面与参考球面表面的偏差方向是从参考球面表面增加介质的厚度这样的方向时，非球面量的符号被定义为正，并且当该偏差方向是从参考球面表面减小介质的厚度这样的方向时，非球面量的符号被定义为负。

7.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，后透镜组按从物侧到像侧的顺序由具有负折光力的第三透镜单元和具有正折光力的第四透镜单元构成。

8.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，变焦透镜按从物侧到像侧的顺序由第一透镜单元、第二透镜单元、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和具有正折光力的第五透镜单元构成。

9.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，变焦透镜按从物侧到像侧的顺序由第一透镜单元、第二透镜单元、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、具有正折光力的第五透镜单元和具有负折光力的第六透镜单元构成。

10.一种图像拾取装置，其特征在于，包括：

根据权利要求1至9中任一项所述的变焦透镜；以及

图像拾取元件，被配置为接收由变焦透镜形成的图像。