CN112859312A - 变焦镜头和包括变焦镜头的图像捕获装置 - Google Patents

变焦镜头和包括变焦镜头的图像捕获装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及变焦镜头和包括变焦镜头的图像捕获装置。变焦镜头B0按照从物侧到像侧的次序包括具有负折光力的第一透镜单元B1、具有正折光力的第二透镜单元B2和具有负折光力的第三透镜单元B3。第一透镜单元B1在变焦期间移动。第一透镜单元B1包括至少一个正透镜以及最靠近物侧部署的负透镜G1。第二透镜单元B2中包括的各透镜都具有正折光力。第三透镜单元B3中包括的透镜的数量是两个或更少。第三透镜单元B3在从无穷远到近距离的聚焦期间朝着像侧移动。

Description

变焦镜头和包括变焦镜头的图像捕获装置
技术领域
实施例的一方面涉及一种适用于诸如数码摄像机、数字静态照相机、用于广播的照相机、用于卤化银胶片的照相机和监控照相机之类的图像捕获装置的变焦镜头。
背景技术
作为用于图像捕获装置的变焦镜头，已知负引导变焦镜头(negative-lead zoomlens)，其中具有负折光力的透镜单元被部署在最靠近被摄体的位置。
日本专利公开No.2014-178388讨论了一种负引导变焦镜头，其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后续的透镜单元。
为了在实现变焦镜头的重量减轻的同时增强光学性能，重要的是彼此一致地适当指定变焦镜头中包括的透镜单元的数量和折光力。
在日本专利公开No.2014-178388中讨论的变焦镜头中，变焦镜头的增强的性能和重量减轻未充分平衡。
发明内容
根据实施例的第一方面，提供了一种变焦镜头，按照从物侧到像侧的次序包括：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具有负折光力的第三透镜单元，其中第一透镜单元和第二透镜单元之间的距离以及第二透镜单元和第三透镜单元之间的距离被在变焦和聚焦中的至少一个期间改变，其中第一透镜单元被布置为在变焦期间移动，其中第一透镜单元包括至少一个正透镜以及最靠近物侧部署的负透镜G1，其中第二透镜单元中包括的各透镜都具有正折光力，其中第三透镜单元中包括的透镜的数量为二个或更少，其中第三透镜单元在从无穷远到近距离聚焦期间朝着像侧移动，并且其中满足以下不等式：
1.40<Nd_G1<1.80
其中Nd_G1是负透镜G1的折射率。
根据实施例的第二方面，提供了一种图像捕获装置，其包括上述变焦镜头以及被配置为捕获由变焦镜头形成的光学图像的图像传感器。
通过以下参考附图对示例性实施例的描述，本公开的进一步的特征将变得清晰。
附图说明
图1A和1B是根据第一示例性实施例的变焦镜头的横截面视图。
图2A和2B是根据第一示例性实施例的变焦镜头的像差图。
图3A和3B是根据第二示例性实施例的变焦镜头的横截面视图。
图4A和4B是根据第二示例性实施例的变焦镜头的像差图。
图5A和5B是根据第三示例性实施例的变焦镜头的横截面视图。
图6A和6B是根据第三示例性实施例的变焦镜头的像差图。
图7A和7B是根据第四示例性实施例的变焦镜头的横截面视图。
图8A和8B是根据第四示例性实施例的变焦镜头的像差图。
图9A和9B是根据第五示例性实施例的变焦镜头的横截面视图。
图10A和10B是根据第五示例性实施例的变焦镜头的像差图。
图11A和11B是根据第六示例性实施例的变焦镜头的横截面视图。
图12A和12B是根据第六示例性实施例的变焦镜头的像差图。
图13A和13B是根据第七示例性实施例的变焦镜头的横截面视图。
图14A和14B是根据第七示例性实施例的变焦镜头的像差图。
图15A和15B是根据第八示例性实施例的变焦镜头的横截面视图。
图16A和16B是根据第八示例性实施例的变焦镜头的像差图。
图17是图示图像捕获装置的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图描述根据本公开的示例性实施例的变焦镜头和包括该变焦镜头的图像捕获装置。
图1A和1B、图3A和3B、图5A和5B、图7A和7B、图9A和9B、图11A和11B、图13A和13B以及图15A和15B分别是根据本公开的第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八示例性实施例的变焦镜头B0的横截面视图。图1A、图3A、图5A、图7A、图9A、图11A、图13A和图15A是在广角端的横截面视图，而图1B、图3B、图5B、图7B、图9B、图11B、图13B和图15B是在望远端的横截面视图。
根据每个示例性实施例的变焦镜头B0被用于图像捕获装置，诸如数字静态照相机、摄像机、卤化银胶片照相机、用于广播的照相机和投影装置(诸如投影仪)。在每个透镜横截面视图中，左侧是物侧(放大侧)并且右侧是像侧(缩小侧)。
在每个透镜横截面视图中，“Bi”(“i”是自然数)表示“第i个透镜单元”，其中按照从物侧到像侧的次序对变焦镜头B0中包括的透镜单元进行计数。本公开中的透镜单元是变焦镜头B0的组件，并且包括一个或多个透镜。在变焦和聚焦中的至少一个期间，每个透镜单元中的透镜一体地移动或保持在原地，并且在变焦和聚焦中的至少之一期间，彼此相邻的透镜单元之间的距离改变。在变焦镜头B0中在最接近图像的位置处或最接近被摄体的位置处部署有基本上不具有折光力的光学构件(诸如棱镜、盖玻璃和滤光片)的情况下，光学构件没有被描述为变焦镜头的一部分。
孔径光阑SP确定(限制)F数(Fno)的整个孔径处的光量。成像面IP是在根据每个示例性实施例的变焦镜头B0被用作摄像机或数字静态照相机的图像捕获光学***的情况下部署图像传感器(光电转换元件)(诸如电荷耦合器件(CCD)传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器)的图像面。在将根据每个示例性实施例的变焦镜头B0用作卤化银照相机的图像捕获光学***的情况下，胶片的感光表面部署在成像面IP处。
在每个透镜横截面视图中示出的箭头各自表示在从广角端到望远端的变焦时每个透镜单元的简化移动轨迹。本公开中的广角端和望远端中的每一个是指每个透镜单元位于对应的机械可移动范围的端部的状态的变焦位置。
根据每个示例性实施例的变焦镜头B0按照从物侧到像侧的次序包括具有负折光力的第一透镜单元B1、具有正折光力的第二透镜单元B2和具有负折光力的第三透镜单元B3。即使在变焦镜头B0在第三透镜单元B3的像侧还包括另一个透镜单元的情况下，也可以有效地实现本公开的效果。
在根据每个示例性实施例的变焦镜头B0中，第一透镜单元B1在变焦期间移动。第一透镜单元B1包括至少一个正透镜以及在最靠近被摄体的位置处的负透镜G1。
在根据每个示例性实施例的变焦镜头B0中，第二透镜单元B2中包括的所有透镜都具有正折光力。换句话说，第二透镜单元B2仅由一个或多个正透镜组成。
在根据每个示例性实施例的变焦镜头B0中，第三透镜单元B3中包括的透镜的数量为两个或更少，并且第三透镜单元B3在从无穷远到近距离聚焦期间朝着像侧移动。
根据每个示例性实施例的变焦镜头B0可以通过在图像模糊校正中使一个或多个透镜在包括垂直于光轴的分量的方向上偏心而具有防振光学***的功能。另外，可以在最靠近物侧部署的透镜与成像面IP之间部署基本没有折光力的平行板，例如低通滤光器和红外截止滤光器。
图2A和2B、图4A和4B、图6A和6B、图8A和8B、图10A和10B、图12A和12B、图14A和14B以及图16A和16B是各自图示变焦镜头B0的像差图，并且分别与第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八示例性实施例对应。图2A、图4A、图6A、图8A、图10A、图12A、图14A和图16A各自图示了在广角端无穷远对焦状态下的像差，而图2B、图4B、图6B、图8B、图10B、图12B、图14B和图16B各自图示了在望远端无穷远对焦状态下的像差。
在每个像差图中，“Fno”指示F数，并且“ω”指示作为通过近轴计算确定的视角的半视角(度)。球面像差图图示了d线(波长587.6nm)和g线(波长435.8nm)。
像散图中的线S和点线M分别表示弧矢像面处的d线和子午像面处的d线。畸变图图示了d线。色差图图示了g线相对于d线的放大色差量。
将给出根据每个示例性实施例的变焦镜头B0的特点的描述。
根据每个示例性实施例的变焦镜头B0是负引导变焦镜头。具有负折光力并且其直径易于减小的第三透镜单元B3被配置为在聚焦期间移动，因此，有可能实现不仅聚焦透镜单元而且用于保持聚焦透镜单元的保持机构以及用于驱动聚焦透镜单元的驱动机构的重量减轻。第三透镜单元B3包括两个或更少的透镜，因此重量进一步减轻。
在根据每个示例性实施例的变焦镜头B0中，第一透镜单元B1在最靠近被摄体的位置处包括负透镜G1。这是因为，在负引导变焦镜头中，可以通过使用负透镜作为最靠近被摄体的透镜来减小最靠近被摄体的透镜的直径。第一透镜单元B1还包括至少一个正透镜。由此成功地校正第一透镜单元B1的色差。特别地，因为第一透镜单元B1是在变焦期间移动的透镜单元，所以通过上述构造，可以减小在变焦期间发生的倍率色差和轴向色差的变化。
在根据每个示例性实施例的变焦镜头B0中，第二透镜单元B2仅由一个或多个正透镜组成。第二透镜单元B2用作根据每个示例性实施例的变焦镜头B0中的主放大单元，因此期望向第二透镜单元B2提供强的正折光力。如果将负透镜添加到第二透镜单元B2，那么要求第二透镜单元B2中的正透镜的折光力增加与所添加的负透镜的负折光力一样多。这增加了第二透镜单元B2的厚度，因此难以实现变焦镜头B0的重量减轻。
根据每个示例性实施例的变焦镜头B0满足以下不等式(1)：
1.40<Nd_G1<1.80 (1)
其中Nd_G1是负透镜G1的d线的折射率。
不等式(1)定义了负透镜G1的折射率。在折射率超过不等式(1)的上限的情况下，难以获得具有低比重的材料，即，有益于变焦镜头B0的重量减轻的材料。同时，在折射率降至低于不等式(1)的下限的情况下，当向负透镜G1提供足够的折光力时，负透镜G1的体积增加，因此难以实现重量减轻，这可能是不期望的。此外，在上述情况下，像面侧的负透镜G1的曲率半径太小，因此难以成功地减小或抑制特别是广角端的像散和场曲的发生。
通过满足上述构造，每个示例性实施例中的光学***在重量轻的同时实现了优异的光学性能。
关于上述不等式(1)的数值范围，更期望满足以下不等式(1a)：
1.43<Nd_G1<1.79 (1a)。
更期望上述不等式(1)的数值范围满足以下不等式(1b)：
1.45<Nd_G1<1.78 (1b)。
接下来，将给出在根据每个示例性实施例的变焦镜头B0中满足的期望条件的描述。
期望根据每个示例性实施例的变焦镜头B0满足以下不等式(2)至(6)中的一个或多个：
5.0<SF_B3n<0.50 (2)，
1.0<|f1|/fw<3.0 (3)，
0.2<f2/fw<5.0 (4)，
0.1<f3/f1<5.0 (5)，以及
18<νd_B3n<36 (6)。
SF_B3n是第三透镜单元B3中包括的负透镜当中具有最强折光力的负透镜的形状因子SF(在第三透镜单元B3由一个负透镜组成的情况下，形状因子SF针对所述一个负透镜)。形状因子SF是定义为下式的量：
SF＝(R2+R1)/(R2-R1)，
其中R1是像侧的透镜表面的曲率半径，并且R2是物侧的透镜表面的曲率半径。
另外，fw是变焦镜头B0在广角端的焦距，f1是第一透镜单元B1的焦距，f2是第二透镜单元B2的焦距，f3是第三透镜单元B3的焦距，并且νd_B3n是第三透镜单元B3中所包括的负透镜当中具有最强折光力的负透镜的d线的阿贝数(在第三透镜单元B3由一个负透镜组成的情况下，阿贝数针对所述一个负透镜)。
不等式(2)定义了第三透镜单元B3中所包括的负透镜当中具有最强折光力的负透镜的形状。在该值降至低于不等式(2)的下限的情况下，难以成功地减小或抑制在广角端聚焦时发生的场曲的变化，这可能是不期望的。在该值超过不等式(2)的上限的情况下，难以成功地减小或抑制在望远端聚焦时发生的球面像差的变化，这可能是不期望的。
不等式(3)定义了第一透镜单元B1的焦距与广角端的整个***焦距之间的比率。在该值降至低于不等式(3)的下限的情况下，第一透镜单元B1的折光力太强，因此难以成功地减小或抑制在广角端发生的像散差和场曲。在该值超过不等式(3)的上限的情况下，第一透镜单元B1的折光力太弱，因此前直径(最靠近被摄体的透镜的直径)太大。结果，难以充分减轻变焦镜头B0的重量。
不等式(4)定义了第二透镜单元B2的焦距与广角端的整个***焦距之间的比率。在该值降至低于不等式(4)的下限的情况下，第二透镜单元B2的折光力太强，因此难以成功地减小或抑制从广角端到望远端发生的彗形像差和球面像差的变化。在该值超过不等式(4)的上限的情况下，第二透镜单元B2的折光力太弱，因此第二透镜单元对于期望的变焦比所需的移动量太大。结果，难以充分减轻变焦镜头B0的重量。
不等式(5)定义了第三透镜单元B3的焦距与第一透镜单元B1的焦距之间的比率。在该值超过不等式(5)的上限的情况下，第三透镜单元B3的折光力太弱，因此聚焦期间的移动量增加。移动量的增加导致驱动机构大，因此难以充分减轻重量。在该值降至低于不等式(5)的下限的情况下，第三透镜单元B3的折光力太强，因此难以将聚焦期间的光学性能的改变减小到足够小的量。
不等式(6)定义了第三透镜单元B3中包括的负透镜当中具有最强折光力的负透镜的阿贝数。在阿贝数大到阿贝数超过不等式(6)的上限的程度的情况下，整个变焦镜头B0中的色差的校正不足，因此不能充分实现高光学性能。在阿贝数小到阿贝数降至低于不等式(6)的下限的程度的情况下，整个变焦镜头B0中的色差的校正过度，因此高光学性能实现不足。
更期望上述不等式(2)至(6)的数值范围分别满足由以下不等式(2a)至(6a)表示的范围：
-4.5<SF_B3n<0.30 (2a)，
1.25<|f1|/fw<2.6 (3a)，
0.4<f2/fw<3.0 (4a)，
0.2<f3/f1<3.5 (5a)，以及
19<νd_B3n<34 (6a)。
更期望上述不等式(2)至(6)的数值范围分别满足由以下不等式(2b)至(6b)表示的范围：
-4.0<SF_B3n<0.10 (2b)，
1.5<|f1|/fw<2.2 (3b)，
0.5<f2/fw<2.0 (4b)，
0.3<f3/f1<2.0 (5b)，以及
20<νd_B3n<32 (6b)。
接下来，将给出在变焦镜头B0中满足的期望配置的描述。
期望以如下方式来配置变焦镜头B0：从第二透镜单元B2中最靠近被摄体的透镜到变焦镜头B0中最靠近图像的透镜的所包括的透镜的数量等于或小于五。这个数量的透镜包括第二透镜单元B2中最靠近被摄体的透镜和变焦镜头B0中最靠近图像的透镜。利用这个配置，在变焦镜头B0具有期望的光学性能的同时容易实现重量减轻。
进一步期望第二透镜单元B2中包括的透镜的数量为两个或更少。这也在变焦镜头B0具有期望的光学性能的同时促进重量减轻。
进一步还期望第三透镜单元B3由具有负折光力的单个透镜组成。这也在变焦镜头B0具有期望的光学性能的同时促进重量减轻。
此外，期望第一透镜单元B1包括具有非球面表面的透镜(非球面透镜)。具有非球面透镜减小或抑制在广角端发生的像散差和场曲。另外，期望第一透镜单元B1中包括的非球面透镜是由树脂制成的透镜(树脂透镜)，因为这促进重量减轻。
而且，在根据每个示例性实施例的变焦镜头B0中，期望通过在基本垂直于光轴的方向上移位第二透镜单元B2的一部分或全部来校正照相机抖动。
虽然在根据第一至第八示例性实施例中的每一个的变焦镜头B0中，聚焦透镜单元是一个透镜单元，但是多个透镜单元可以被用作聚焦单元。这种聚焦***被称为浮动的(floating)。
不仅可以使用折射光学元件(透镜)，而且还可以使用衍射光学元件。另外，可以使用反射光学构件来弯曲光路。
接下来，将详细描述根据每个示例性实施例的变焦镜头B0。
[第一示例性实施例]
如图1A和1B中所示，根据第一示例性实施例的变焦镜头B0包括具有负折光力的第一透镜单元B1、具有正折光力的第二透镜单元B2、具有负折光力的第三透镜单元B3，以及具有正折光力的第四透镜单元B4。
在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元B1朝着像侧移动，并且第二透镜单元B2至第四透镜单元B4朝着物侧移动。在这个操作中，第一透镜单元B1和第二透镜单元B2之间的距离减小，第二透镜单元B2和第三透镜单元B3之间的距离增加，并且第三透镜单元B3和第四透镜单元B4之间的距离减小。在变焦期间，第二透镜单元B2和第四透镜单元B4以完全相同的轨迹移动。
第三透镜单元B3是聚焦透镜单元，并且在从无穷远的被摄体到近处被摄体的聚焦期间从物侧朝着像侧移动。通过在包括基本垂直于光轴的分量的方向上移动第二透镜单元B2的物侧的一部分(第四透镜，子单元B2A)来校正图像模糊(图像位置)。
[第二示例性实施例]
如图3A和3B中所示，根据第二示例性实施例的变焦镜头B0包括具有负折光力的第一透镜单元B1、具有正折光力的第二透镜单元B2、具有负折光力的第三透镜单元B3，以及具有正折光力的第四透镜单元B4。
在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元B1朝着像侧移动，并且第二透镜单元B2至第四透镜单元B4朝着物侧移动。在这个操作中，第一透镜单元B1和第二透镜单元B2之间的距离减小，第二透镜单元B2和第三透镜单元B3之间的距离增加，并且第三透镜单元B3和第四透镜单元B4之间的距离减小。在变焦期间，第二透镜单元B2和第四透镜单元B4以完全相同的轨迹移动。
第三透镜单元B3是聚焦透镜单元，并且在从无穷远的被摄体到近处被摄体的聚焦期间从物侧朝着像侧移动。通过在包括基本垂直于光轴的分量的方向上移动第二透镜单元B2的物侧的一部分(第四透镜，子单元B2A)来校正图像模糊(图像位置)。
[第三示例性实施例]
如图5A和5B中所示，根据第三示例性实施例的变焦镜头B0包括具有负折光力的第一透镜单元B1、具有正折光力的第二透镜单元B2、具有负折光力的第三透镜单元B3，以及具有正折光力的第四透镜单元B4。
在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元B1朝着像侧移动，并且第二透镜单元B2、第三透镜单元B3和第四透镜单元B4以完全相同的轨迹朝着物侧移动。在这个操作中，第一透镜单元B1和第二透镜单元B2之间的距离减小。
第三透镜单元B3是聚焦透镜单元，并且在从无穷远的被摄体到近处被摄体的聚焦期间从物侧朝着像侧移动。通过在包括基本垂直于光轴的分量的方向上移动第二透镜单元B2的物侧的一部分(第四透镜，子单元B2A)来校正图像模糊(图像位置)。
[第四示例性实施例]
如图7A和7B中所示，根据第四示例性实施例的变焦镜头B0包括具有负折光力的第一透镜单元B1、具有正折光力的第二透镜单元B2、具有负折光力的第三透镜单元B3，以及具有正折光力的第四透镜单元B4。
在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元B1朝着像侧移动，并且第二透镜单元B2至第四透镜单元B4朝着物侧移动。在这个操作中，第一透镜单元B1和第二透镜单元B2之间的距离减小，第二透镜单元B2和第三透镜单元B3之间的距离增加，并且第三透镜单元B3和第四透镜单元B4之间的距离减小。在变焦期间，第二透镜单元B2和第四透镜单元B4以完全相同的轨迹移动。
第三透镜单元B3是聚焦透镜单元，并且在从无穷远的被摄体到近处被摄体的聚焦期间从物侧朝着像侧移动。通过在包括基本垂直于光轴的分量的方向上移动第二透镜单元B2来校正图像模糊(图像位置)。
[第五示例性实施例]
如图9A和9B中所示，根据第五示例性实施例的变焦镜头B0包括具有负折光力的第一透镜单元B1、具有正折光力的第二透镜单元B2、具有负折光力的第三透镜单元B3，以及具有负折光力的第四透镜单元B4。
在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元B1朝着像侧移动，并且第二透镜单元B2至第四透镜单元B4朝着物侧移动。在这个操作中，第一透镜单元B1和第二透镜单元B2之间的距离减小，第二透镜单元B2和第三透镜单元B3之间的距离增加，并且第三透镜单元B3和第四透镜单元B4之间的距离减小。在变焦期间，第二透镜单元B2和第四透镜单元B4以完全相同的轨迹移动。
第三透镜单元B3是聚焦透镜单元，并且在从无穷远的被摄体到近处被摄体的聚焦期间从物侧朝着像侧移动。通过在包括基本垂直于光轴的分量的方向上移动第二透镜单元B2的物侧的一部分(第四透镜，子单元B2A)来校正图像模糊(图像位置)。
[第六示例性实施例]
如图11A和11B中所示，根据第六示例性实施例的变焦镜头B0包括具有负折光力的第一透镜单元B1、具有正折光力的第二透镜单元B2、具有负折光力的第三透镜单元B3，以及具有正折光力的第四透镜单元B4。
在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元B1朝着像侧移动，并且第二透镜单元B2、第三透镜单元B3和第四透镜单元B4以完全相同的轨迹朝着物侧移动。在这个操作中，第一透镜单元B1和第二透镜单元B2之间的距离减小。
第三透镜单元B3是聚焦透镜单元，并且在从无穷远的被摄体到近处被摄体的聚焦期间从物侧朝着像侧移动。通过在包括基本垂直于光轴的分量的方向上移动第二透镜单元B2的物侧的一部分(第四透镜，子单元B2A)来校正图像模糊(图像位置)。
[第七示例性实施例]
如图13A和13B中所示，根据第七示例性实施例的变焦镜头B0包括具有负折光力的第一透镜单元B1、具有正折光力的第二透镜单元B2，以及具有负折光力的第三透镜单元B3。
在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元B1朝着像侧移动，第二透镜单元B2朝着物侧移动，并且第三透镜单元B3朝着物侧移动。在这个操作中，第一透镜单元B1和第二透镜单元B2之间的距离减小，并且第二透镜单元B2和第三透镜单元B3之间的距离增加。
第三透镜单元B3是聚焦透镜单元，并且在从无穷远的被摄体到近处被摄体的聚焦期间从物侧朝着像侧移动。通过在包括基本垂直于光轴的分量的方向上移动第二透镜单元B2的物侧的一部分(第四透镜，子单元B2A)来校正图像模糊(图像位置)。
[第八示例性实施例]
如图15A和15B中所示，根据第八示例性实施例的变焦镜头B0包括具有负折光力的第一透镜单元B1、具有正折光力的第二透镜单元B2，以及具有负折光力的第三透镜单元B3。
在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元B1朝着像侧移动，第二透镜单元B2朝着物侧移动，并且第三透镜单元B3朝着物侧移动。在这个操作中，第一透镜单元B1和第二透镜单元B2之间的距离减小，并且第二透镜单元B2和第三透镜单元B3之间的距离增加。
第三透镜单元B3是聚焦透镜单元，并且在从无穷远的被摄体到近处被摄体的聚焦期间从物侧朝着像侧移动。通过在包括基本垂直于光轴的分量的方向上移动第二透镜单元B2的物侧的一部分(第四透镜，子单元B2A)来校正图像模糊(图像位置)。
接下来，将描述分别与第一至第八示例性实施例对应的第一至第八数值示例。
在第一至第八数值示例中的每一个的表面数据中，r表示每个光学表面的曲率半径，并且d(mm)表示第m表面和第(m+1)表面之间的轴向距离(光轴上的距离)，其中m是指派给每个表面并从光入射侧起编号的数字。此外，nd表示每个光学构件的d线的折射率，并且νd表示光学构件的阿贝数。某种材料的阿贝数νd被表达为：
νd＝(Nd-1)/(NF-NC)，
其中Nd、NF、NC和Ng分别是Fraunhofer线在d线(587.56nm)的折射率、F线(486.1nm)的折射率、C线(656.3nm)的折射率和g线(波长435.835nm)的折射率。
在第一至第八数值示例中的每一个中，焦距(mm)、F数和半视角(度)中的每一个是当根据对应的示例性实施例的变焦镜头B0聚焦在无穷远的被摄体的情况下的值。后焦距BF是从最后一个透镜表面到像面的空气等效长度。总透镜长度是通过将后焦距BF与光轴上从第一透镜表面到最后一个透镜表面的距离相加而计算出的值。
在表面数据中，表面编号的“*”指示具有非球面形状的表面。非球面形状由以下表达式(1)表达：
Figure BDA0002795158210000141
其中X为光轴方向上的X轴，H为垂直于光轴的方向上的H轴，同时光的行进方向为正，R为近轴曲率半径，K为圆锥常数，并且Aj是第j阶非球面系数。在非球面系数中，“e-y”指示10-y。
[第一数值示例]
表面数据
Figure BDA0002795158210000142
Figure BDA0002795158210000151
非球面数据
Figure BDA0002795158210000152
各种数据
Figure BDA0002795158210000153
Figure BDA0002795158210000161
变焦镜头单元数据
单元 起始表面 焦距 镜头配置长度 前主点位置 后主点位置
1 1 -29.62 14.62 -0.18 -13.24
2 7 17.56 7.52 3.13 -2.75
3 12 -32.27 0.60 0.31 -0.02
4 14 196.35 1.64 1.85 0.82
单个透镜数据
透镜 起始表面 焦距
1 1 -27.19
2 3 -96.67
3 5 84.19
4 7 63.65
5 10 23.14
6 12 -32.27
7 14 196.35
[第二数值示例]
表面数据
Figure BDA0002795158210000162
Figure BDA0002795158210000171
非球面数据
Figure BDA0002795158210000172
各种数据
Figure BDA0002795158210000173
变焦镜头单元数据
单元 起始表面 焦距 镜头配置长度 前主点位置 后主点位置
1 1 -31.01 12.52 1.87 -8.64
2 7 16.38 6.79 2.58 -2.47
3 12 -23.06 0.70 0.36 -0.02
4 14 59.61 2.08 1.50 0.14
单个透镜数据
Figure BDA0002795158210000174
Figure BDA0002795158210000181
[第三数值示例]
表面数据
表面编号 r d nd νd 有效直径
1 35.854 1.00 1.77250 49.6 26.50
2 14.573 7.47 22.24
3* -1000.000 1.70 1.53110 55.9 21.69
4* 45.253 0.40 21.52
5 42.410 2.16 1.85478 24.8 21.16
6 140.853 (可变) 20.73
7 128.816 1.73 1.67790 55.3 9.08
8 -46.174 1.00 9.20
9(光阑) ∞ 1.50 9.21
10 15.569 2.03 1.88300 40.8 9.23
11 134.614 (可变) 8.83
12 -133.172 0.70 1.84666 23.8 8.13
13 17.103 (可变) 7.86
14* -181.303 2.43 1.53110 55.9 9.56
15* -26.048 (可变) 10.37
像面 ∞
非球面数据
Figure BDA0002795158210000182
Figure BDA0002795158210000191
各种数据
Figure BDA0002795158210000192
变焦镜头单元数据
单元 起始表面 焦距 镜头配置长度 前主点位置 后主点位置
1 1 -35.20 12.73 0.44 -10.40
2 7 14.75 6.25 2.72 -1.98
3 12 -17.86 0.70 0.34 -0.04
4 14 56.97 2.43 1.84 0.26
单个透镜数据
透镜 起始表面 焦距
1 1 -32.45
2 3 -81.47
3 5 70.28
4 7 50.34
5 10 19.78
6 12 -17.86
7 14 56.97
[第四数值示例]
表面数据
Figure BDA0002795158210000193
Figure BDA0002795158210000201
非球面数据
Figure BDA0002795158210000202
各种数据
Figure BDA0002795158210000203
变焦镜头单元数据
Figure BDA0002795158210000204
Figure BDA0002795158210000211
单个透镜数据
透镜 起始表面 焦距
1 1 -33.23
2 3 -85.45
3 5 77.13
4 8 16.76
5 10 -23.57
6 12 58.79
[第五数值示例]
表面数据
表面编号 r d nd νd 有效直径
1 51.714 1.15 1.72916 54.7 30.45
2 15.131 9.48 24.47
3* -68.368 2.00 1.53110 55.9 23.99
4* -1234.568 0.30 24.30
5 -202.690 2.04 1.84666 23.8 24.02
6 -65.810 (可变) 23.91
7 211.787 1.75 1.60311 60.6 10.34
8 -48.064 1.71 10.50
9(光阑) ∞ 1.00 10.59
10 12.750 2.89 1.51823 58.9 10.70
11 -61.135 (可变) 10.28
12 -53.415 0.60 1.85478 24.8 9.18
13 52.610 (可变) 8.98
14* 444.819 1.50 1.53110 55.9 9.76
15 95.657 (可变) 10.33
像面 ∞
非球面数据
Figure BDA0002795158210000212
Figure BDA0002795158210000221
各种数据
Figure BDA0002795158210000222
变焦镜头单元数据
单元 起始表面 焦距 镜头配置长度 前主点位置 后主点位置
1 1 -32.74 14.97 -0.48 -14.20
2 7 16.29 7.36 3.46 -2.41
3 12 -30.93 0.60 0.16 -0.16
4 14 -229.80 1.50 1.25 0.27
单个透镜数据
透镜 起始表面 焦距
1 1 -29.73
2 3 -136.36
3 5 114.32
4 7 65.12
5 10 20.63
6 12 -30.93
7 14 -229.80
[第六数值示例]
表面数据
表面编号 r d nd νd 有效直径
1 32.515 1.00 1.67790 55.3 25.08
2 13.169 6.71 20.91
3* -1000.000 1.70 1.53110 55.9 20.46
4* 45.486 0.40 20.10
5 23.627 2.02 2.00069 25.5 19.69
6 34.676 (可变) 19.02
7 115.005 1.73 1.72916 54.7 9.08
8 -48.763 1.00 9.14
9(光阑) ∞ 1.50 9.05
10 14.904 2.63 1.72916 54.7 8.93
11 -272.635 (可变) 8.42
12 -35.401 0.70 1.90366 31.3 7.72
13 17.894 (可变) 7.53
14* -80.549 2.34 1.53110 55.9 8.98
15* -13.809 (可变) 9.84
像面 ∞
非球面数据
Figure BDA0002795158210000231
各种数据
Figure BDA0002795158210000232
Figure BDA0002795158210000241
变焦镜头单元数据
单元 起始表面 焦距 镜头配置长度 前主点位置 后主点位置
1 1 -35.80 11.83 1.24 -8.34
2 7 14.40 6.86 2.83 -2.33
3 12 -13.07 0.70 0.24 -0.12
4 14 31.00 2.34 1.82 0.31
单个透镜数据
透镜 起始表面 焦距
1 1 -33.35
2 3 -81.87
3 5 67.89
4 7 47.17
5 10 19.46
6 12 -13.07
7 14 31.00
[第七数字示例]
表面数据
Figure BDA0002795158210000242
Figure BDA0002795158210000251
非球面数据
Figure BDA0002795158210000252
各种数据
Figure BDA0002795158210000253
变焦镜头单元数据
单元 起始表面 焦距 镜头配置长度 前主点位置 后主点位置
1 1 -33.74 12.42 0.44 -10.21
2 7 16.19 6.84 2.71 -2.37
3 12 -42.61 10.23 -5.84 -17.47
单个透镜数据
透镜 起始表面 焦距
1 1 -31.66
2 3 -91.96
3 5 80.58
4 7 51.12
5 10 22.44
6 12 -21.62
7 14 62.11
[第八数值示例]
表面数据
表面编号 r d nd νd 有效直径
1 26.077 1.00 1.48749 70.2 20.69
2 11.855 6.10 17.78
3* -46.388 1.70 1.53110 55.9 17.07
4 66.382 0.40 16.45
5 18.651 2.51 1.51742 52.4 16.13
6 49.111 (可变) 15.55
7(光阑) ∞ 1.00 4.92
8 38.354 1.54 1.49700 81.5 5.00
9 -53.188 1.47 5.01
10 8.415 1.67 1.56732 42.8 4.95
11 27.462 (可变) 4.61
12 15.014 0.60 1.82115 24.1 4.57
13* 7.963 (可变) 4.57
像面 ∞
非球面数据
Figure BDA0002795158210000261
各种数据
Figure BDA0002795158210000262
Figure BDA0002795158210000271
变焦镜头单元数据
单元 起始表面 焦距 镜头配置长度 前主点位置 后主点位置
1 1 -41.72 11.71 1.67 -8.18
2 7 14.56 5.69 2.57 -2.01
3 12 -21.47 0.60 0.73 0.39
单个透镜数据
透镜 起始表面 焦距
1 1 -45.64
2 3 -51.15
3 5 56.53
4 8 45.09
5 10 20.73
6 12 -21.47
在下表1中总结了第一至第八数值示例中的每一个中的各种值。
[表1]
Figure BDA0002795158210000272
[图像捕获装置]
接下来，将参考图17给出示例性实施例的描述，其中数字静态照相机(图像捕获装置)10将采用根据任何示例性实施例的变焦镜头作为成像光学***。图17图示了照相机主体13和包括在第一至第八示例性实施例中的任何一个中描述的变焦镜头B0的图像捕获光学***11。诸如CCD传感器和CMOS传感器之类的固态图像传感器(光电转换元件)12部署在照相机主体13中。固态图像传感器12接收由图像捕获光学***11形成的光学图像，并对接收到的光学图像进行光电转换。照相机主体13可以是具有快速转向反射镜的单镜头反光照相机，或者可以是不具有快速转向反射镜的无反射镜照相机。
以上述方式，根据本公开的示例性实施例中的任一个的变焦镜头被应用于图像捕获装置(诸如数字静态照相机)，由此可以获得在重量轻的同时具有优异光学性能的图像捕获装置。
根据上述示例性实施例中的每一个的变焦镜头不限于图像捕获装置(诸如数字静态照相机)，并且可应用于各种光学装置(诸如望远镜)。
以上描述了本公开的一些示例性实施例和示例，但是本公开不限于这些示例性实施例和示例，并且在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种组合、变更和修改。
虽然已经参考示例性实施例描述了本公开，但是应该理解的是，本公开不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以涵盖所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (13)

1.一种变焦镜头，其特征在于，
按照从物侧到像侧的次序包括：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具有负折光力的第三透镜单元，
其中第一透镜单元和第二透镜单元之间的距离以及第二透镜单元和第三透镜单元之间的距离被布置为在变焦和聚焦中的至少一个期间改变，
其中第一透镜单元被布置为在变焦期间移动，
其中第一透镜单元包括至少一个正透镜以及最靠近物侧部署的第一负透镜，
其中第二透镜单元中包括的各透镜都具有正折光力，
其中第三透镜单元中包括二个或更少的透镜，
其中第三透镜单元被布置为在从无穷远到近距离聚焦期间朝着像侧移动，并且
其中满足以下不等式：
1.40<Nd_G1<1.80
其中Nd_G1是第一负透镜的折射率。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中满足以下不等式：
-5.0<SF_B3n<0.50
其中SF_B3n是第三透镜单元当中具有最强负折光力的负透镜的形状因子。
3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中满足以下不等式：
1.0<|f1|/fw<3.0
其中fw是变焦镜头在广角端的焦距，并且f1是第一透镜单元的焦距。
4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中满足以下不等式：
0.2<f2/fw<5.0
其中f2是第二透镜单元的焦距，并且fw是变焦镜头在广角端的焦距。
5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中满足以下不等式：
0.1<f3/f1<5.0
其中f3是第三透镜单元的焦距，并且f1是第一透镜单元的焦距。
6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中满足以下不等式：
18<νd_B3n<36
其中νd_B3n是第三透镜单元中包括的负透镜当中具有最强折光力的负透镜的阿贝数。
7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，在变焦镜头中，从第二透镜单元(B2)中最靠近物侧部署的透镜到最靠近像侧的透镜包括五个或更少的透镜。
8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中在第二透镜单元中包括两个或更少的透镜。
9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中第三透镜单元由具有负折光力的单个透镜组成。
10.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中第一透镜单元包括非球面透镜。
11.根据权利要求10所述的变焦镜头，其中非球面透镜是树脂透镜。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的变焦镜头，其中，在图像模糊校正中，第二透镜单元的至少一部分被布置为在包括垂直于光轴的分量的方向上移动。
13.一种图像捕获装置，其特征在于，包括：
根据权利要求1所述的变焦镜头；以及
图像传感器，被配置为捕获由变焦镜头形成的光学图像。
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