專利名稱：變焦透鏡和具有該變焦透鏡的圖像拾取裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種變焦透鏡和具有該變焦透鏡的圖像拾取裝置，更具體地涉及一種適用于數(shù)字照相機、攝像機、鹵化銀膠片照相機等的變焦透鏡。
背景技術：
最近，用于使用固態(tài)圖像傳感器的圖像拾取裝置(諸如攝像機或數(shù)字靜態(tài)照相機)的攝影光學系統(tǒng)需要視角廣、變焦比高和尺寸小的變焦透鏡。作為使圖像拾取裝置小型化的方法，已知可回縮透鏡鏡筒，其使得可通過使攝影狀態(tài)下的變焦透鏡的各個透鏡單元之間的距離變小來使變焦透鏡在光軸方向上的軸長在非攝影狀態(tài)期間小。作為使得可容易地減小整個變焦透鏡的尺寸和容易地使視角變寬的變 焦透鏡，已知負引導型(negativelead)變焦透鏡，在負引導型變焦透鏡中，具有負折光力的透鏡單元最靠近物側。例如，已知三單元變焦透鏡，其按從物側到像側的順序包括具有負折光力的第一透鏡單元、具有正折光力的第二透鏡單元和具有正折光力的第三透鏡單元，以通過移動這些透鏡單元來執(zhí)行變焦。美國專利No. 7，453，648論述了一種變焦比大約為3、廣角端處的半視角大約為35度的三單元變焦透鏡，在該三單元變焦透鏡中，具有高折射率和高色散的材料用于第一透鏡單元中的正透鏡。此外，作為負引導型變焦透鏡，已知兩單元變焦透鏡，其按從物側到像側的順序包括具有負折光力的第一透鏡單元和具有正折光力的第二透鏡單元，以通過移動這些透鏡單元來執(zhí)行變焦。美國專利申請公開No. 2010/0245629論述了一種變焦比大約為3、廣角端處的半視角大約為32度的兩單元變焦透鏡，在該兩單元變焦透鏡中，具有高折射率和高色散的材料用于第一透鏡單元中的正透鏡。作為使變焦透鏡小型化的方法，非常有效的是使用可回縮透鏡鏡筒。然而，當每個透鏡單元在變焦和聚焦期間的移動量大時，總透鏡長度增大。結果，雖然使用了可回縮透鏡鏡筒，但是由于回縮長度大，所以難以使圖像拾取裝置小型化，所述回縮長度是當透鏡回縮時的長度。在負引導型變焦透鏡中，在縮短回縮長度時，重要的是，使每個透鏡單元的厚度盡可能地小，并防止前透鏡的有效直徑增大。另外，為了校正整個變焦范圍上的倍率色差和像場彎曲以及使整個變焦透鏡小型化，重要的是，適當?shù)卦O置第一透鏡單元的負折光力布置和每個透鏡單元的透鏡構造。在美國專利No. 7, 453, 648中論述的變焦透鏡中，第一透鏡單元包括一個負透鏡和一個正透鏡。另外，第一透鏡單元中的正透鏡通過使用具有高折射率的材料來構造，以使得第一透鏡單元的厚度減小。然而，由于實物光闌(physical stop)設置在第二透鏡單元的物側，所以回縮期間光軸方向上的厚度趨向于增大。另外，在望遠端，難以將第一透鏡單元的像側主位置與第二透鏡單元的物側主位置之間的距離縮短到其最大限度。由于這個原因，難以通過使第二透鏡單元的折光力變弱來減小每個透鏡單元的厚度。另外，由于第一透鏡單元的折光力小，所以當考慮將孔徑光闌設置在第二透鏡單元的物側時，前透鏡的有效直徑增大。另一方面，在美國專利申請公開No. 2010/0245629中論述的變焦透鏡中，第一透鏡單元包括一個負透鏡、空氣間隔和一個正透鏡。另外，通過使用具有高折射率的材料構造第一透鏡單元中的正透鏡，實現(xiàn)第一透鏡單元的小厚度。另外，回縮期間在光軸方向上的小厚度通過構造不具有實物光闌的第二透鏡單元來實現(xiàn)。然而，由于望遠端處的第一透鏡單元與第二透鏡單元之間的距離大，所以整個變焦透鏡的尺寸趨向于增大。通常，在負引導型兩單元或三單元變焦透鏡中，為了減小整個變焦透鏡在回縮期間的厚度和獲得高光學性能，重要的是，制造具有負折光力的第一透鏡單元的合適透鏡構造。當?shù)谝煌哥R單元的透鏡構造不合適時，難以使整個變焦透鏡小型化和以高變焦比獲得整個變焦范圍上的高光學性能。
發(fā)明內容
本發(fā)明涉及一種小尺寸變焦透鏡和具有該小尺寸變焦透鏡的圖像拾取裝置，該小尺寸變焦透鏡使得各種像差可被很好地校正并具有優(yōu)良的光學性能。根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種變焦透鏡按從物側到像側的順序包括具有負折光力的第一透鏡單元；和具有正折光力的第二透鏡單元，所述第一透鏡單元與所述第二透鏡單元之間的距離在變焦期間變化；其中，所述第一透鏡單元按從物側到像側的順序包括負透鏡和正透鏡，所述正透鏡的物側透鏡表面具有凸形，并且其中，當?shù)谝煌哥R單元的正透鏡的材料的阿貝數(shù)用vdlp表示、第一透鏡單元的焦距用Π表示、望遠端處的第一透鏡單元的像側透鏡表面與第二透鏡單元的物側透鏡表面之間的距離用dl2t表示、整個變焦透鏡在廣角端和望遠端處的焦距分別用fV和ft表示時，滿足以下條件5. O < vdlp < 16. 9O. I < (dl2t/ft) * 100 < 5. OI. 9 < |fl |/fw < 2· 4。從以下參照附圖對示例性實施例的詳細描述，本發(fā)明的進一步的特征和方面將變得明白。
并入本說明書中并構成本說明書的一部分的附圖示出本發(fā)明的示例性實施例、特征和方面，并與描述一起用于說明本發(fā)明的原理。圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的在廣角端處的變焦透鏡的透鏡截面圖。圖2Α、圖2Β和圖2C是根據(jù)第一示例性實施例的在廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的在廣角端處的變焦透鏡的透鏡截面圖。圖4Α、圖4Β和圖4C分別是根據(jù)第二示例性實施例的在廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的在廣角端處的變焦透鏡的透鏡截面圖。圖6A、圖6B和圖6C分別是根據(jù)第三示例性實施例的在廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實施例的在廣角端處的變焦透鏡的透鏡截面圖。圖8A、圖SB和圖SC分別是根據(jù)第四示例性實施例的在廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第五示例性實 施例的在廣角端處的變焦透鏡的透鏡截面圖。圖10A、圖IOB和圖IOC分別是根據(jù)第五示例性實施例的在廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第六示例性實施例的在廣角端處的變焦透鏡的透鏡截面圖。圖12A、圖12B和圖12C分別是根據(jù)第六示例性實施例的在廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖像拾取裝置的主要組件的示意圖。
具體實施例方式以下將參照附圖對本發(fā)明的各個示例性實施例、特征和方面進行詳細描述。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的變焦透鏡按從物側到像側的順序包括具有負折光力的第一透鏡單元和具有正折光力的第二透鏡單元。另外，每個透鏡單元的距離在變焦期間改變。在一些情況下，具有正折光力的第三透鏡單元也可包括在第二透鏡單元的像側。在這種情況下，第三透鏡單元在變焦期間移動。圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的在廣角端(短焦距端)處的變焦透鏡的截面圖。圖2A、圖2B和圖2C分別是根據(jù)第一示例性實施例的在廣角端、中間變焦位置和望遠端(長焦距端)處的變焦透鏡的像差圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的在廣角端處的變焦透鏡的截面圖。圖4A、圖4B和圖4C分別是根據(jù)第二示例性實施例的在廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的在廣角端處的變焦透鏡的截面圖。圖6A、圖6B和圖6C分別是根據(jù)第三示例性實施例的在廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實施例的在廣角端處的變焦透鏡的截面圖。圖8A、圖SB和SC分別是根據(jù)第四示例性實施例的在廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第五示例性實施例的在廣角端處的變焦透鏡的截面圖。圖10A、圖IOB和圖IOC分別是根據(jù)第五示例性實施例的在廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第六示例性實施例的在廣角端處的變焦透鏡的截面圖。圖12A、圖12B和圖12C分別是根據(jù)第六示例性實施例的在廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖13是示出具有根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的變焦透鏡的照相機(圖像拾取裝置)的主要組件的示意圖。每個示例性實施例的變焦透鏡是用于諸如攝像機、數(shù)字照相機和鹵化銀膠片照相機的圖像拾取裝置的攝影透鏡系統(tǒng)。在透鏡截面圖中，左側是物側(前側)，右側是像側(后側)。另外，在透鏡截面圖中，當i是從物側起的透鏡單元的序號時，標號“Li”表示第i個透鏡單元。標號“SP”表示孔徑光闌(F數(shù)確定光闌)。標號“G”表示與濾光器、面板、低通濾光器、紅外截止濾光器等對應的光學塊。標號“IP”表示像面。在變焦透鏡用作攝像機或數(shù)字照相機的攝影光學系統(tǒng)的情況下，像面IP對應于諸如CCD傳感器或CMOS傳感器的固態(tài) 圖像傳感器(光電轉換元件)的成像表面。在變焦透鏡用作鹵化銀膠片照相機的攝影光學系統(tǒng)的情況下，像面IP對應于膠片表面。每個箭頭表示每個透鏡單元在從廣角端到望遠端的變焦期間的移動軌跡。在像差圖中，標號“d”和“g”分別表示d線和g線，標號“ AM”和“ AS”分別表示子午像面和弧矢像面。倍率色差用g線指示。標號“ω”表示半視角，標號“Fno”表示F數(shù)。另外，在每個示例性實施例中，廣角端和望遠端表示當用于倍率變化的透鏡單元(第二透鏡單元L2)位于光軸上的可移動范圍的兩個機械端時的變焦位置。在根據(jù)第一示例性實施例至第五示例性實施例的變焦透鏡中，在隨著從廣角端到望遠端的作為變焦點的變焦期間，第一透鏡單元LI基本上沿著朝向像側凸出的軌跡的一部分往復運動，以使得根據(jù)倍率變化的像面變化被校正。第二透鏡單元L2單調地朝向物側移動，以執(zhí)行主要的倍率變化。第三透鏡單元L3移動到物側或像側。此時，在從廣角端到望遠端的變焦期間，透鏡單元移動，以使得第一透鏡單元LI與第二透鏡單元L2之間的距離減小，第二透鏡單元L2與第三透鏡單元L3之間的距離增大。第三透鏡單元朝向物側移動，以執(zhí)行從無限遠物體到近距離物體上的聚焦。在第一示例性實施例至第三示例性實施例中，F(xiàn)數(shù)確定部件(孔徑光闌)SP位于第二透鏡單元L2的像側，以在變焦期間與第二透鏡單元L2 —起移動。在第六示例性實施例中，變焦透鏡按從物側到像側的順序包括具有負折光力的第一透鏡單元LI和具有正折光力的第二透鏡單元L2。另外，第一透鏡單元和第二透鏡單元移動，以使得第一透鏡單元LI與第二透鏡單元L2之間的距離在變焦期間改變(倍率變化)。更具體地講，在從廣角端到望遠端的變焦期間，第一透鏡單元LI沿著朝向像側凸出的軌跡移動，第二透鏡單元L2單調地朝向物側移動。第一透鏡單元LI朝向像側移動，以執(zhí)行從無限遠物體到近距離物體上的聚焦。在根據(jù)每個示例性實施例的變焦透鏡中，第一透鏡單元LI按從物側到像側的順序包括負透鏡Gln和正透鏡Glp，正透鏡Glp的物側透鏡表面為凸形。第一透鏡單元LI的正透鏡Glp的材料的阿貝數(shù)用vdlp表示。第一透鏡單元LI的焦距用Π表示。望遠端處的第一透鏡單元LI的像側透鏡表面與第二透鏡單元L2的物側透鏡表面之間的距離用dl2t表示。整個變焦透鏡在廣角端和望遠端處的焦距分別用fw和ft表示。在這種情況下，滿足以下條件5. O < vdlp < 16. 9(I)
O. I < (dl2t/ft) * 100 < 5. 0 (2)I. 9 < |fl |/fw < 2. 4(3)在每個示例性實施例中，變焦透鏡按從物側到像側的順序包括具有負折光力的第一透鏡單元LI和具有正折光力的第二透鏡單元L2。另外，第一透鏡單元和第二透鏡單元移動，以使得第一透鏡單元LI與第二透鏡單元L2之間的距離在變焦期間改變。更具體地講，在從廣角端到望遠端的變焦期間，第一透鏡單元LI沿著朝向像側凸出的軌跡移動 ，第二透鏡單元L2單調地朝向物側移動。為了減小整個變焦透鏡的回縮厚度，有必要減小每個透鏡單元的厚度。具體地講，在具有負折光力的透鏡單元位于引導位置的負引導型變焦透鏡中，重要的是，使其有效直徑增大的第一透鏡單元小型化并減小其厚度。在根據(jù)每個示例性實施例的變焦透鏡中，第一透鏡單元LI包括相隔空氣距離的兩個透鏡，以使得可在校正色差和像場彎曲的同時減小第一透鏡單元LI在光學方向上的厚度。條件(I)是定義包括在第一透鏡單元LI中的正透鏡Glp的材料的阿貝數(shù)的條件。作為滿足條件(I)的材料，存在例如TiO2 (vd = 9. 53)和L-BBHl (產品名稱，由Ohara Inc.制造)(vd = 16. 8)。用于第一透鏡單元LI的正透鏡Glp通過使用具有滿足條件(I)的高色散的材料來構造，以使得保持第一透鏡單元中的消色差性，并且構成對的負透鏡Gln通過使用具有更高色散的材料來構造。通常，由于以光學玻璃為代表的光學材料具有下述趨勢，即，當該材料具有更高色散時，其折射率增大，所以具有高折射率的材料可用于負透鏡。因此，設法通過將具有高折射率的材料設置在第一透鏡單元LI中來減小第一透鏡單元LI的厚度。條件(2)是定義望遠端處的第一透鏡單元LI與第二透鏡單元L2之間的距離的條件。另外，條件(3)是定義第一透鏡單元LI的折光力的條件?？赏ㄟ^減小望遠端處的第一透鏡單元LI與第二透鏡單元L2之間的距離來確保用于變焦的、第二透鏡單元L2朝向物側的足夠大的移動量。結果，可在實現(xiàn)高變焦比的同時抑制整個變焦透鏡在望遠端處的長度增大。在這種情況下，如果物理F數(shù)光闌機構設置在第二透鏡單元L2的物側，則就其構造而言，難以減小望遠端處的第一透鏡單元LI與第二透鏡單元L2之間的距離。另一方面，在F數(shù)光闌設置在第二透鏡單元L2的像側的情況下，入射光瞳的位置被構造為遠離像側，前透鏡的有效直徑趨向于增大。因此，為了防止在將F數(shù)光闌設置在第二透鏡單元L2的像側的同時前透鏡的有效直徑增大，重要的是，適當?shù)夭贾玫谝煌哥R單元LI的折光力。在本文中，在通過增大第一透鏡單元LI的折光力來減小前透鏡的有效直徑的情況下，具有高色散的材料可用于包括在第一透鏡單元LI中的正透鏡Glp。根據(jù)這種構造，可適當?shù)胤植嫉谝煌哥R單元中的用于消色差的單一單元的折光力。結果，可防止由于折光力增大而導致的第一透鏡單元的透鏡厚度增大。換句話講，通過下述方式，可容易地使整個變焦透鏡小型化，并可使其厚度減小，所述方式即，采用滿足條件(2)的透鏡構造，并將第一透鏡單元LI構造為具有滿足條件(3)的折光力。此外，可通過滿足條件(I)來容易地減小第一透鏡單元LI的厚度。如果超過條件⑴的上限，則正透鏡Glp的材料的阿貝數(shù)增大，并且在具有高折射率和高色散的材料用于構成對的負透鏡Gln的情況下，色差沒有被充分校正，這是不理想的。另一方面，如果超過其下限，則正透鏡Glp的材料的阿貝數(shù)降低，以使得色差被過度校正，這是不理想的。如果超過條件(2)的上限，則望遠端處的第一透鏡單元LI與第二透鏡單元L2之間的距離增大，以使得整個變焦透鏡擴大。另一方面，如果超過其下限，則所述距離減小，以使得就所述結構而言，第一透鏡單元和第二透鏡單元彼此干擾，這是不理想的。如果超過條件(3)的上限，則第一透鏡單元LI的焦距增大，以使得前透鏡的有效直徑增大。另一方面，如果超過其下限，則第一透鏡單元LI的焦距減小，以使得難以校正整個變焦范圍上的像場彎曲，這是不理想的。在每個示例性實施例中，更理想地，可如下設置條件⑴至⑶的數(shù)值范圍8. O < vdlp < 16. 85(Ia)O. 3 < (dl2t/ft) * 100 < 4. O (2a)2. 00 < I fl I /fw < 2. 35(3a)在每個示例性實施例中，更理想地，可如下設置條件(Ia)至(3a)的數(shù)值范圍10. O < vdlp ^ 16. 8(Ib)O. 5 < (dl2t/ft) * 100 < 3. O (2b)2. 05 < I fl I /fw < 2. 30(3b)如上所述，在負引導型變焦透鏡中，第一透鏡單元LI和第二透鏡單元L2的透鏡構造是最優(yōu)化的。因此，能夠獲得這樣的變焦透鏡，其在回縮時間段期間整個變焦透鏡的厚度小，使得諸如色差和像場彎曲的各種像差可在整個變焦范圍上被很好地校正，并具有高光學特性。此外，在每個示例性實施例的每個變焦透鏡中，更理想的是，滿足以下條件中的至少一個。因此，可獲得與所述條件對應的效果。第一透鏡單元LI中的負透鏡Gln的材料的阿貝數(shù)用vdln表示。第一透鏡單元LI中的負透鏡Gln的物側透鏡表面的曲率半徑和像側透鏡表面的曲率半徑分別用Rlna和Rlnb表示。第一透鏡單元LI中的正透鏡Glp的物側透鏡表面的曲率半徑用Rlpa表示。第一透鏡單元LI中的正透鏡Glp的焦距用flp表示。第二透鏡單元L2的焦距用f2表示。變焦期間第二透鏡單元L2從廣角端到望遠端的移動量用M2表示。在本文中，移動量M2的符號被設置為正。第一透鏡單元LI中的負透鏡Gln的材料的d線折射率用ndln表示。在具有正折光力的第三透鏡單元設置在第二透鏡單元L2的像側的情況下，第三透鏡單元L3的焦距用f3表示。在這種情況下，滿足以下條件中的至少一個-O. 100 < [(Rlnb+Rlna)/(Rlnb-Rlna)]/(vdln-vdlp) < -O. 046(4)3. O < (Rlpa+Rlnb)/(Rlpa-Rlnb) < 6. O(5)I. 2 < flp/fl < 2. 0(6)I. 2 < f2/fw < 2. 3(7)0. 9 < |fl |/f2 < I. 6(8)I. 0 < M2/fw < 4. 6(9)I. 86 < ndln < 2. 50(10)20. 0 < vdln < 40. 0(11)4. I < f3/fw < 6. 5(12)
接下來，將對每個條件的技術含義進行描述。條件(4)是定義第一透鏡單元LI中的負透鏡Gln的透鏡形狀與第一透鏡單元中的消色差性之間的平衡的條件。如上所述，包括在第一透鏡單元LI中的正透鏡Glp的材料的阿貝數(shù)被設置在條件(I)的范圍內，以使得可在保持第一透鏡單元LI中的消色差性的同時使得包括在第一透鏡單元LI中的負透鏡Gln的材料可具有高色散。在這種情況下，具有高折射率的材料可用于在第一透鏡單元LI中包括的負透鏡Gln，以使得可減小具有大有效直徑的負透鏡Gln的厚度，大有效直徑對第一透鏡單元LI的透鏡厚度的影響很大。在這種情況下，可使用滿足條件(4)的透鏡構造，以使得可在實現(xiàn)第一透鏡單元LI的小厚度的同時容易地校正第一透鏡單元中的色差。
如果超過條件(4)的上限，則第一透鏡單元LI中的每個單透鏡的材料的阿貝數(shù)的差異減小，以使得第一透鏡單元LI中的色差沒有被充分校正。另外，第一透鏡單元LI中的每個透鏡的折光力增大，第一透鏡單元LI的透鏡厚度增大。另一方面，如果超過條件(4)的下限，則難以選擇用于第一透鏡單元LI中的負透鏡Gln的、具有高折射率的材料，以使得負透鏡Gln變?yōu)樯铍p凹形透鏡。在這種情況下，如果還考慮機械性降低的鏡筒結構，則第一透鏡單元LI的透鏡厚度增大，這是不理想的。條件(5)是定義形成在第一透鏡單元LI中的空氣透鏡的形狀的條件。形成在第一透鏡單元LI中的空氣透鏡的形狀被構造為滿足條件(5)的形狀，以使得色差和像場彎曲可在整個變焦范圍上被很好地校正。如果超過條件(5)的上限，則空氣透鏡的彎月形狀增強，發(fā)生望遠端處的大量球面像差和軸向色差。另一方面，如果超過條件(5)的下限，則空氣透鏡的彎月形形狀弱化，并且廣角端處的大量像場彎曲、像散等發(fā)生，這是不理想的。條件(6)是定義包括在第一透鏡單元LI中的正透鏡Glp的焦距的條件。包括在第一透鏡單元LI中的正透鏡Glp被構造為具有滿足條件(6)的焦距(折光力的倒數(shù))，以使得第一透鏡單元LI中的色差和像場彎曲被均勻地校正。如果超過條件(6)的上限，則正透鏡Glp的焦距增大，以使得色差和像場彎曲沒有被充分校正。另一方面，如果超過條件(6)的下限，則正透鏡Glp的焦距減小，以使得色差和像差彎曲被過度校正，這是不理想的。條件(7)是定義第二透鏡單元L2的焦距的條件。第二透鏡單元L2被構造為具有滿足條件(7)的焦距，以使得可使整個變焦透鏡小型化，同時使得球面像差和彗形像差可在整個變焦范圍上被很好地校正。如果超過條件(7)的上限，則第二透鏡單元L2的焦距增大。因此，第二透鏡單元L2的用于變焦的變焦行程增大，以使得整個變焦透鏡的尺寸增大。另一方面，如果超過條件(7)的下限，則第二透鏡單元L2的焦距減小，以至于難以使得球面像差和彗形像差可在整個變焦范圍上被很好地校正。條件(8)是定義第一透鏡單元LI和第二透鏡單元L2的焦距比的條件。構成變焦透鏡的第一透鏡單元LI和第二透鏡單元L2的焦距被構造為滿足條件(8)的折光力布置，以使得可使整個變焦透鏡小型化，并可在整個變焦范圍上獲得良好的光學特性。如果超過條件(8)的上限，則第一透鏡單元LI的焦距與第二透鏡單元L2相比增大，以使得前透鏡的有效直徑增大。因此，整個變焦透鏡的尺寸增大。否則，難以使得球面像差和彗形像差可在整個變焦范圍上被很好地校正。
另一方面，如果超過條件(8)的下限，則第一透鏡單元LI的焦距與第二透鏡單元L2相比減小，以至于難以使得像場彎曲可在整個變焦范圍上被校正。否則，第二透鏡單元L2的用于變焦的變焦行程增大，以使得整個變焦透鏡的尺寸增大，這是不理想的。條件(9)是定義根據(jù)第二透鏡單元L2的變焦的移動距離(移動量；符號為正)的條件。如果超過條件(9)的上限，則第二透鏡單元L2的移動距離增大，支持第二透鏡單元L2的透鏡鏡筒在光軸方向上的厚度增大。具體地講，在可回縮透鏡鏡筒的情況下，回縮長度增大，以使得難以構造其在光軸方向上的厚度減小的圖像拾取裝置。另一方面，如果超過條件(9)的下限，則第二透鏡單元L2的移動距離減小，有必要增強第二透鏡單元L2的折光力，以獲得所需的變焦比。在這種情況下，難以通過使用少數(shù)透鏡元件來執(zhí)行像差校正，以使得難以使整個變焦透鏡小型化和獲得其高性能。
條件(10)是定義第一透鏡單元LI的負透鏡Gln的材料的阿貝數(shù)的條件。在包括在第一透鏡單元LI中的正透鏡Glp的材料被設置在滿足條件(I)的范圍內的情況下，負透鏡Gln的材料的阿貝數(shù)在滿足條件(10)的范圍內，以使得色差在整個變焦范圍上被很好地校正。如果超過條件(10)的上限，則負透鏡Gln的阿貝數(shù)增大，以使得第一透鏡單元的色差被過度校正。因此，難以校正整個變焦范圍上的色差。另一方面，如果超過條件(10)的下限，則負透鏡Gln的阿貝數(shù)減小，以使得第一透鏡單元的色差沒有被充分校正，這是不理
相的
心、U J ο條件(11)是定義第一透鏡單元LI的負透鏡Gln的材料的d線折射率的條件。負透鏡Gln的材料的d線折射率被設置在滿足條件(11)的范圍內，以使得廣角端處的像場彎曲和像散可被校正，并可使整個變焦透鏡小型化。如果超過條件(11)的上限，則負透鏡Gln的折射率增大，以使得匹茲閥和偏向于正值，以使得難以校正整個變焦范圍上的像場彎曲。另一方面，如果超過條件(11)的下限，則負透鏡Gln的折射率減小，以使得難以校正廣角端處的像場彎曲和像散，并且整個變焦透鏡的尺寸增大，這是不理想的。另外，在第一示例性實施例至第五示例性實施例中的每個中，具有正折射率的第三透鏡單元L3設置在第二透鏡單元L2的像側。具有正折射率的第三透鏡單元L3設置在第二透鏡單元L2的像側，以使得變焦透鏡還用作用于確保遠心性的場透鏡。條件(12)是定義第三透鏡單元L3的焦距的條件。如果超過條件(12)的上限，則第三透鏡單元L3的焦距增大，以使得折射軸外光通量的功能變弱。因此，確保遠心性的效果降低。另一方面，如果超過條件(12)的下限，則第三透鏡單元L3的焦距減小，以使得大量倍率色差和像場彎曲從第三透鏡單元L3發(fā)生，并且后焦點變短，這是不理想的。在每個示例性實施例中，更理想地，如下設置條件(4)至(12)的數(shù)值范圍-O. 095 < [(Rlnb+Rlna)/(Rlnb-Rlna)]/(vdln-vdlp) < -O. 048(4a)3. I < (Rlpa+Rlnb) / (Rlpa-Rlnb) < 5. 7 (5a)I. 25 < flp/f2 < I. 90(6a)I. 3 < f2/fw < 2. 2(7a)I. 0 < |fl |/f2 < I. 5(8a)I. I < M2/fw < 4. 5(9a)I. 89 < ndln < 2. 40(IOa)
24. O < vdln < 39. 0(Ila)4. 2 < f3/fw < 6. 4(12a)在每個示例性實施例中，更理想地，如下設置條件(4a)至(12a)的數(shù)值范圍-O. 09 < [(Rlnb+Rlna)/(Rlnb-Rlna)]/(vdln-vdlp) < -O.05(4b)3. 3 < (Rlpa+Rlnb)/(Rlpa-Rlnb) < 5. 4 (5b)I. 3 < |flp|/f2 < I. 8(6b)I. 4 < f2/fw < 2. I(7b) I. 05 < |fl |/f2 < I. 45(8b)I. 2 < M2/fw < 4. 4(9b)I. 90 < ndln < 2. 3(IOb)27. 0 < vdln < 38. 0(lib)4. 3 < f3/fw < 6. 3(12b)另外，在每個示例性實施例中，透鏡單元中的任何一個或者透鏡單元中的一些可移動，以在與光軸垂直的方向上具有分量，以使得透鏡單元可用作校正由于照相機抖動而發(fā)生的像移的圖像穩(wěn)定化透鏡單元。在每個示例性實施例中，理想的是，第二透鏡單元L2用作圖像穩(wěn)定化透鏡單元。另外，在每個示例性實施例中，在電子圖像傳感器(固態(tài)圖像傳感器)用作圖像傳感器的情況下，可對畸變進行電子校正。如上所述，根據(jù)每個示例性實施例，可獲得這樣的變焦透鏡，其可容易地減小整個變焦透鏡的尺寸，并可容易地減小其回縮厚度，而不增大前透鏡的有效直徑。此外，可獲得這樣的變焦透鏡，其具有在整個變焦范圍上被很好校正的像差和良好的光學特性，所述像差諸如色差和像場彎曲。以下，將對每個示例性實施例的透鏡構造進行描述。第一示例性實施例在圖I中所示的第一示例性實施例中，在從廣角端到望遠端的變焦期間，如箭頭所指示的，第一透鏡單元LI沿著朝向像側凸出的軌跡移動，以使得由于倍率變化而導致的像面變化被校正。另外，第二透鏡單元L2和第三透鏡單元L3是用于倍率變化的、分別朝向物側和朝向像側移動的透鏡單元。在從無限遠物體到有限遠物體的聚焦時，利用后焦點式，在后焦點式中，第三透鏡單元L3沿著光軸朝向物側移動。輕質的第三透鏡單元L3用作聚焦透鏡單元，以使得可容易地執(zhí)行高速聚焦。以下，每個透鏡單元的透鏡構造按從物側到像側的順序布置。第一透鏡單元LI包括雙凹形負透鏡Gln和彎月形正透鏡Glp這兩個透鏡，雙凹形負透鏡Gln的兩個透鏡表面是非球面，彎月形正透鏡Glp朝向物側凸出。根據(jù)這種透鏡構造，色差和像場彎曲被很好地校正，并且第一透鏡單元LI包括最少數(shù)量的透鏡元件，以使得前透鏡的有效直徑和第一透鏡單元LI的透鏡厚度被設法減小。此外，第一透鏡單元LI的負透鏡Gln通過使用具有高折射率和高色散的材料來構造，正透鏡Glp通過使用具有高折射率和高色散的材料來構造，以使得可在校正色差的同時減小每個透鏡的厚度。第二透鏡單元L2包括彎月形正透鏡G21、通過膠合雙凸形正透鏡G22和雙凹形負透鏡G23而形成的膠合透鏡以及雙凸形正透鏡G24這四個透鏡，彎月形正透鏡G21的物側透鏡表面是非球面并且彎月形正透鏡G21朝向物側凸出。根據(jù)這種構造，色差和軸外像差的發(fā)生降低，以至于使得球面像差或彗形像差等可在整個變焦范圍上被很好地校正。另外，F(xiàn)數(shù)光闌(孔徑光闌)SP設置在第二透鏡單元L2的像側?？讖焦怅@SP設置在該位置，以使得可縮短望遠端處的第一透鏡單元LI與第二透鏡單元L2之間的距離。根據(jù)這種透鏡構造，第二透鏡單元L2可確保用于變焦的、朝向物側的足夠大的移動量，以使得可在保持高變焦比的同時防止在望遠端處的整個變焦透鏡的尺寸的增大。在本文中，每個變焦位置的最小F數(shù)通過改變每個變焦位置的F數(shù)光闌SP的光闌值來確定。根據(jù)這種透鏡構造，由于可分別設置廣角端和望遠端的F數(shù)，所以可減小廣角端和望遠端的F數(shù)的改變，并可防止第二透鏡單元L2的有效直徑增大。第三透鏡單元L3包括雙凸形正透鏡G31，其 物側透鏡表面是非球面。根據(jù)這種透鏡構造，在使得倍率變化可共享的同時確保遠心性，以使得可減小第三透鏡單元L3的厚度。第二示例性實施例在圖3中所示的第二示例性實施例中，變焦類型和聚焦方法與圖I中所示的第一示例性實施例的變焦類型和聚焦方法相同。第二示例性實施例與第一示例性實施例的不同之處在于每個透鏡單元中的透鏡形狀改變。以下，每個透鏡單元的透鏡構造按從物側到像側的順序布置。第一透鏡單元LI包括雙凹形負透鏡Gln和彎月形正透鏡Glp這兩個透鏡，雙凹形負透鏡Gln的像側透鏡表面是非球面，彎月形正透鏡Glp朝向物側凸出。第二透鏡單元L2包括雙凸形正透鏡G21、通過膠合雙凸形正透鏡G22和雙凹形負透鏡G23而形成的膠合透鏡以及彎月形正透鏡G24這四個透鏡，雙凸形正透鏡G21的物側透鏡表面是非球面，彎月形正透鏡G24朝向物側凸出。第三透鏡單元L3包括雙凸形正透鏡G31，其物側透鏡表面是非球面。第三示例性實施例在圖5中所示的第三示例性實施例中，變焦類型和聚焦方法與圖I中所示的第一示例性實施例的變焦類型和聚焦方法相同。第三示例性實施例與第一示例性實施例的不同之處在于每個透鏡單元中的透鏡形狀改變。第一透鏡單元LI包括雙凹形負透鏡Gln和彎月形正透鏡Glp這兩個透鏡，雙凹形負透鏡Gln的兩個透鏡表面是非球面，彎月形正透鏡Glp朝向物側凸出。第二透鏡單元L2包括彎月形正透鏡G21、通過膠合雙凸形正透鏡G22和雙凹形負透鏡G23而形成的膠合透鏡以及雙凸形正透鏡G24這四個透鏡，彎月形正透鏡G21的物側透鏡表面是非球面，并且彎月形正透鏡G21朝向物側凸出。另外，F(xiàn)數(shù)光闌SP設置在第二透鏡單元L2的像側。第三透鏡單元L3包括彎月形正透鏡G31，其物側透鏡表面是非球面，并朝向物側凸出。第四示例性實施例在圖7中所示的第四示例性實施例中，變焦類型和聚焦方法與圖I中所示的第一示例性實施例的變焦類型和聚焦方法相同。第四示例性實施例與第一示例性實施例的不同之處在于變焦比、每個透鏡單元中的透鏡形狀、第二透鏡單元的透鏡構造、第三透鏡單元在變焦期間的移動軌跡等。在圖7中所示的第四示例性實施例中，在從廣角端到望遠端的變焦期間，如箭頭所指示的，第一透鏡單元LI沿著朝向像側凸出的軌跡移動，以使得由于倍率變化而導致的像面變化被校正。另外，第二透鏡單元L2和第三透鏡單元L3是朝向物側移動的用于倍率變化的透鏡單元。以下，每個透鏡單元的透鏡構造按從物側到像側的順序布置。第一透鏡單元LI包括彎月形負透鏡Gln和彎月形正透鏡Glp這兩個透鏡，彎月形負透鏡Gln的像側透鏡表面是非球面并且彎月形負透鏡Gln朝向物側凸出，彎月形正透鏡Glp朝向物側凸出。第二透鏡單元L2包括通過膠合彎月形正透鏡G21、彎月形負透鏡G22和雙凸形正透鏡G23而形成的膠合透鏡的這三個透鏡，彎月形正透鏡G21的物側透鏡表面是非球面并且彎月形正透鏡G21朝向物側凸出，彎月形負透鏡G22朝向物側凸出。根據(jù)這種構造，色差和軸外像差的發(fā)生降低，以至于使得整個變焦范圍內的球面像差、彗形像差等可被很好地校正。另外，沒有F數(shù)光闌(孔徑光闌)SP設置在第二 透鏡單元L2中。根據(jù)這種構造，望遠端處的第一透鏡單元LI與第二透鏡單元L2之間的距離減小，以使得第二透鏡單元L2可確保用于倍率變化的、朝向物側的足夠大的移動量。因此，可在保持高變焦比的同時防止整個變焦透鏡的尺寸在望遠端處增大。第三透鏡單元L3包括雙凸形正透鏡G31。第五示例性實施例在圖9中所示的第五示例性實施例中，變焦類型和聚焦方法與圖I中所示的第一示例性實施例的變焦類型和聚焦方法相同。第五示例性實施例與第一示例性實施例的不同之處在于變焦比、每個透鏡單元中的透鏡形狀、第二透鏡單元的透鏡構造等。以下，每個透鏡單元的透鏡構造按從物側到像側的順序布置。第一透鏡單元LI包括彎月形負透鏡Gln和彎月形正透鏡Glp這兩個透鏡，彎月形負透鏡Gln的像側透鏡表面是非球面并且彎月形負透鏡Gln朝向物側凸出，彎月形正透鏡Glp朝向物側凸出。第二透鏡單元L2包括通過膠合雙凸形正透鏡G21、雙凹形負透鏡G22和雙凸形正透鏡G23而形成的膠合透鏡的這三個透鏡，雙凸形正透鏡G21的物側透鏡表面是非球面。第三透鏡單元L3包括雙凸形正透鏡G31。第六示例性實施例在圖11中所示的第六示例性實施例中，變焦透鏡是兩單元變焦透鏡，其按從物側到像側的順序包括具有負折光力的第一透鏡單元LI和具有正折光力的第二透鏡單元L2。在圖11中所示的第六示例性實施例中，在從廣角端到望遠端的變焦期間，如箭頭所指示的，第一透鏡單元LI沿著朝向像側凸出的軌跡移動，以使得由于倍率變化而導致的像面變化被校正。另外，第二透鏡單元L2是單調地朝向物側移動的、用于倍率變化的透鏡單元。在從無限遠物體到有限遠物體的聚焦中，利用前透鏡焦點(focus)式，在前透鏡焦點式中，第一透鏡單兀LI沿著光軸移動。以下，每個透鏡單元的透鏡構造按從物側到像側的順序布置。第一透鏡單元LI包括彎月形負透鏡Gln和彎月形正透鏡Glp這兩個透鏡，彎月形負透鏡Gln朝向物側凸出，彎月形正透鏡Glp的物側透鏡表面是非球面并且彎月形正透鏡Glp朝向物側凸出。弟_■透鏡單兀L2包括雙凸形正透鏡G21、彎月形負透鏡G22和彎月形正透鏡G23這三個透鏡，雙凸形正透鏡G21的兩個透鏡表面是非球面，彎月形負透鏡G22的像側透鏡表面是非球面并且彎月形負透鏡G22朝向物側凸出，彎月形正透鏡G23朝向物側凹進。由于用于倍率變化的第二透鏡單元L2而導致的色差和非對稱像差的發(fā)生通過將第二透鏡單元L2構造為正透鏡、負透鏡和正透鏡的三聯(lián)件式來降低，以至于使得球面像差或彗形像差等可在整個變焦范圍上被很好地校正。以下，在每個示例性實施例中，在構成變焦透鏡的透鏡是合成非球面透鏡的情況下，將提供主折光力的透鏡基本材料和膠合到透鏡基本材料以形成非球面表面的非球面組分(例如，樹脂)計數(shù)為一個透鏡。因此，這種構造與通過膠合具有主折光力的兩種透鏡基本材料而形成的膠合透鏡不同。整個合成非球面透鏡的焦距用fcom表示。構成合成非球面透鏡的單個非球面組分的焦距用frep表示。在這種情況下，合成非球面透鏡滿足以下條件fcom/frep < O. 3另外，整個合成非球面透鏡的從物側透鏡表面到像側透鏡表面的中心厚度用deem表示。合成非球面透鏡的非球面組分的從物側透鏡表面到像側透鏡表面的中心厚度用drep表示。在這種情況下，合成非球面透鏡滿足以下條件 drep/dcom < O. 5另外，像側透鏡表面和物側透鏡表面與空氣接觸。另外，假設在透鏡表面具有非球面形狀的情況下，每個透鏡表面的曲率半徑是旁軸曲率半徑。在上文中，雖然描述了本發(fā)明的示例性實施例，但是本發(fā)明不限于這些示例性實施例，而是可在本發(fā)明的范圍和精神內進行各種修改和改變。以下，對與第一示例性實施例至第六示例性實施例對應的數(shù)值示例I至6的特定數(shù)值數(shù)據(jù)進行描述。在每個數(shù)值示例中，從物側起的表面的序號用i表不。第i個光學表面(第i個表面)的曲率半徑用ri表不。第i個表面與第(i+Ι)個表面之間的軸向距離用di表不。第i個光學構件的材料相對于d線的折射率和阿貝數(shù)分別用ndi和vdi表示。焦距、F數(shù)和半視角分別用f、Fno和ω表
/Jn ο當光的傳播被設置為正、光軸方向上的從表面頂點起的位移量用X表不、與光軸垂直的方向上的從光軸起的高度用h表示、旁軸曲率半徑用r表示、圓錐常數(shù)用K表示、非球面系數(shù)用A4、A6、AS和AlO表示時，非球面形狀可用以下等式表達X = (h2/r)/[1+ {I-(1+K) * (h/r)2}1/2] +A4 * h4+A6 * h6+A8 * h8+A10 * h10另外，在每個非球面系數(shù)中，“E±XX”表示“X10±xx”。另外，在表I中列出了前述條件與數(shù)值示例I至6之間的關系。(數(shù)值示例I)單位mm
表面數(shù)據(jù)表面編號 rdnd vd 有效直徑
I* -481.7891.051.91082 35.3 13.08
2* 5.5501.8210.05
39.3971.522.10225 16.8 10.30
416.651(可變)9.915* 5.7971.561.84954 40.1 4.84
6117.4220.204.61
77.6261.101.6968 55.5 4.43
8-27.2670.401.80518 25.4 4.11
93.9340.863.71
10974.7860.901.6968 55.5 3.74
11-13.1970.503.77
12(光闌)OO(可變)3.6913* 51.1731.701.69350 53.2 8.83
14-20.163(可變)8.94
15OO0.801.51633 64.1 20.00
16OO20.00
像面OO
非球面表面數(shù)據(jù)第I個表面
K = 0.00000e+000 A4 = 1.35727e-006 A6 = 1.47334e-006A8 = -1.42102e-008
第2個表面
K = -2.42900e+000 A4 = 1.32442e-003 A6 = -1.73040e-005A8 = 4.97598e-007 AlO = -5.26310e-009
第5個表面
K = -2.55852e-001 A4 = -3.19809e-004 A6 = -7.69713e-006A8 = 5.94453e-007 AlO = -5.01903e-008
第13個表面
K = -8.31012e+002 A4 = 4.71327e-004 A6 = -3.30079e-005A8 = 1.21214e-006 AlO = -1.84005e-008
各種數(shù)據(jù)變焦比4.70
廣角中間角望遠焦距4.43 12.5720.85
F 數(shù)2.88 4.536.18
視角41.17 17.1310.53
圖像高度 3.88 3.883.88
總透鏡長度32.58 31.5238.68
BF1.00 1.001.00
d413.23 2.750.48
dl23.3212.8822.44
dl42.632.492.35
入射光瞳的位置7.11 5.875.45
出射光瞳的位置-8.44-41.73228.71
前主點位置9.46 14.7528.21
后主點位置-3.43-11.57-19.85
變焦透鏡單元數(shù)據(jù)單元開始表面焦距透鏡結構前主點位后主點
長度置位置
1I-9.984.39-0.01-3.12
259.155.52-0.91-4.63
31321.061.700.73-0.29G15OO0.800.26-0.26
單透鏡數(shù)據(jù)透鏡開始表焦距面
1I-6.02
2317.63
357.13
478.66
58-4.25
61018.69
71421.06
(數(shù)值示例2 )單位mm表面數(shù)據(jù)
表面編號rdnd vd 有效直徑
I-321.4781.052.08200 30.4 13.10
2*5.979 1.5710.00
310.908 1.652.1801315.5 10.20
428.499 (可變) 9.905*7.380 1.471.84954 40.1 5.10
6-155.074 0.204.80
75.759 1.581.69680 55.5 4.60
8-18.8580.401.80518 25.4 4.30
93.8100.913.80
10-22.3970.871.69680 55.5 3.90
11-9.8610.503.9012(光闌)oo(可變)10.0013*57.5721.431.69350 53.2 8.90
14-17.590(可變)9.00 15oo0.801.51633 64.1 20.00
16oo20.00
像面OO
非球面表面數(shù)據(jù)第2個表面
K = -2.64766e+000 A4 = 1.12719e-003 A6 = -2.23160e-005A8 = 5.79278e-007 AlO = -8.21851e-009
第5個表面
K = 2.09358e-001 A4 = -3.46638e-004 A6 = -6.26850e-006A8 = 2.56315e-007 AlO = -1.19124e-008
第13個表面
K = -2.05086e+003 A4 = 4.20507e-004 A6 = -3.30081e-005A8 = 1.21213e-006 AlO = -1.79862e-008
各種數(shù)據(jù)變焦比4.74
廣角中間角望遠焦距4.43 9.10 21.02
F 數(shù)2.88 4.53 6.18
視角41.15 23.07 10.44
圖像高度3.88 3.88 3.88總透鏡長度32.16 29.28 38.49
BF0.99 0.99 0.99
d413.09 4.83 0.40
dl23.15 8.53 22.27 dl42.49 2.49 2.39
入射光瞳的位置6.966.165.49
出射光瞳的位置-7.94-20.50131.17
前主點位置 9.1911.4029.91
后主點位置 -3.45-8.11-20.03
變焦透鏡單元數(shù)據(jù)單元開始表面焦距透鏡結前主點后主點構長度位置位置
1I-10.034.28 -0.30 -3.27
259.075.94 -1.20 -5.03
313 19.581.43 0.65-0.20G 15 oo0.80 0.26-0.26
單透鏡數(shù)據(jù)透鏡開始表面焦距
1I-5.42
2314.25
358.33
476.50
58-3.91
61024.58
I1419.58
(數(shù)值示例3)
單位mm
表面數(shù)據(jù)
表面編號rdnd vd 有效直徑
I*-178.6131.051.98500 29.1 12.15
2*5.772 1.659.82
310.309 1.522.1940014.6 10.06
420.335 (可變)9.705*5.420 1.47 1.85135 40.1 4.89
636.506 0.204.65
75.766 1.05 1.5920167.0 4.46
8-116.735 0.401.80518 25.4 4.15
93.635 0.823.73
1054.983 0.971.72916 54.7 3.77
II-14.049 0.503.80
12(光闌)oo (可變) 3.7213*-400.6241.41 1.69680 55.5 8.10
14-18.470 (可變)8.26
15oo0.801.51633 64.1 20.00
16oo20.00
像面OO
非球面表面數(shù)據(jù)第I個表面
K = O.OOOOOe+OOO A4 = 5.65184e-005 A6 = -1.21487e-006A8 = -3.18748e-009
第2個表面
K = -7.00756e-001 A4 = 2.62039e-005 A6 = 3.49027e-006A 8 = -2.61856e-007 AlO = 1.51007e-009
第5個表面
K = -2.84282e-001 A4 = -2.69892e-004 A6 = 1.85259e-006A8 = -8.89015e-007 AlO = 6.29859e-008
第13個表面
K = -1.58781e+004 A4 = -1.79084e-004 A6 = 1.75362e-005A 8 = -1.11533e-006 AlO = 2.74547e-008
各種數(shù)據(jù)變焦比4.83
廣角中間角望遠焦距4.43 12.9921.40
F 數(shù)2.88 4.336.18
視角41.18 16.6110.26
圖像高度3.88 3.883.88
總透鏡長度 31.53 30.3237.52
BF1.00 1.001.00
d412.892.330.18
dl22.7511.8921.03
dl43.053.263.47
入射光瞳的位置6.825.615.21
出射光瞳的位置-7.70-27.38-108.00
前主點位置9.0012.6522.41
后主點位置-3.43-11.99-20.40
變焦透鏡單元數(shù)據(jù)
單元開始表面焦距透镋結構前主點位后主點位
長度置置
1I-9.644.23-0.09-3.02 258.775.40-0.83-4.54
313 27.751.410.870.04G 15 oo0.800.26-0.26
單透鏡數(shù)據(jù)透鏡開始表面焦距
1I-5.66
2316.17
357.32
479.31
58-4.37
61015.44
71427.75
(數(shù)值示例4)
單位mm
表面數(shù)據(jù)
表面編號 r dnd vd 有效直徑
I60.1111.05 1.91082 35.3 11.052* 4.9381.40 8.48
37.3011.44 2.1022516.8 8.54
411.655(可變) 8.025* 3.7811.75 1.85135 40.1 3.94
611.4610.50 1.92286 20.9 3.45
73.3030.65 3.17
89.5561.02 1.77250 49.6 3.29
9-16.295 (可變)3.30
1024.6491.34 1.60311 60.6 8.17
II-35.341 (可變)8.20
12oo0.80 1.51633 64.1 20.00
13oo20.00像面 QO
非球面表面數(shù)據(jù)第2個表面
K = -1.01391e+000A4 = 6.34824e-004 A6 = 9.99188e-006
A8 = -3.14694e-007AlO = 1.08762e-008
第5個表面
K = -8.43192e-001A4 = 1.12661e-003 A6 = 4.84084e-005
各種數(shù)據(jù)變焦比3.86
廣角中間角望遠
焦距 4.6311.34 17.87
F 數(shù) 2.864.43 5.96
視角 39.9318.87 12.23
圖像高度3.88 3.88 3.88總透鏡長度29.9 27.71 32.42
BF1.00 1.00 1.00
d411.90 2.68 0.35
d94.33 11.10 17.86
dll2.71 2.98 3.25
入射光瞳的位置6.293.662.40
出射光瞳的位置-14.73-38.08-152.54 前主點位置 9.5111.6718.18
后主點位置 -4.13-10.84-17.37
變焦透鏡單元數(shù)據(jù)單元開始表面焦距透鏡結構前主點位后主點位長度置置
1I-10.273.90 0.35-2.21
258.653.92 -0.29-2.93
310 24.281.34 0.35-0.50G 12 oo1.30 0.51-0.51
單透鏡數(shù)據(jù)透鏡開始表面焦距
1I-5.96
2315.11
356.00
46-5.18
587.93
6 1024.28
(數(shù)值示例5 )單位mm表面數(shù)據(jù)表面編號 rdnd vd 有效直後
I58.9081.051.98055 32.3 11.422*5.2961.49 8.90
38.1031.472.16250 15.2 8.99
413.535(可變) 8.505*4.0811.991.86400 40.6 4.02 6-387.0780.501.84666 23.8 3.52
73.3630.633.20
89.0340.941.77250 49.6 3.31
9-22.918(可變)3.45
1022.8531.501.64000 60.1 8.69
II-31.667(可變)8.70
12oo0.801.51633 64.1 20.00
13oo20.00像面QO
非球面表面數(shù)據(jù)第2個表面
K = -9.10365e-001 A4 = 4.34254e-004 A6 = 8.20182e-008A8 = 2.62593e-007 AlO = -5.29966e-009
第5個表面
K = -8.05088e-001 A4 = 8.32607e-004 A6 = 4.19416e-005
A8 = -4.53459e-006 AlO = 5.54859e-007
各種數(shù)據(jù)變焦比3.86
廣角中間角望遠焦距4.60 11.12 17.76
F 數(shù)2.78 4.33 5.93
視角40.08 19.22 12.31
圖像高度3.88 3.88 3.88總透鏡長度30.21 28.27 33.00
BF0.89 0.89 0.89
d411.97 2.90 0.50
d94.07 11.35 18.62
dll2.91 2.75 2.60
入射光瞳的位置6.293.752.51
出射光瞳的位置-14.73-49.68643.59
前主點位置 9.5412.4320.76
后主點位置 -3.71-10.23-16.87
變焦透鏡單元數(shù)椐單元開始表面焦距透鏡結前主點后主點構長度位置位置
1I-10.544.01 0.21-2.44
258.874.07 -0.49-3.12
310 20.971.50 0.39-0.54G 12 oo0.80 0.26-0.26
單透鏡數(shù)據(jù)透鏡開始表面焦距
1I-5.99
2315.16
354.69
46-3.94
588.50
61020.97
(數(shù)值示例6 )單位mm表面數(shù)據(jù)表面編rd nd vd 有效直號徑
1147.5500.80 2.09500 29.4 8.98
25.9661.417.593* 10.5201.40 2.10225 16.8 7.90
429.393(可變) 7.625* 3.4671.60 1.69680 55.5 3.456* -22.6570.08 3.07
720.8100.80 1.84666 23.8 2.978* 4.1780.512.58
9-6.3010.80 1.48749 70.2 2.57
10-4.842(可變)2.62
11oo1.00 1.51633 64.1 10.00
12oo10.00
像面 OO
非球面表面數(shù)據(jù) 第3個表面
K = O.OOOOOe+OOOA4 = 1.54342e-004 A6 = 4.89477e-007
A8 = 3.77782e-007AlO = -6.13793e-009
第5個表面
K = -1.76777e+000A4 = 5.42742e-003 A6 = 4.23089e-004 A8
=-7.92812e-005 AlO =1.52723e-005
第6個表面 K = O.OOOOOe+OOOA4 = 2.47308e-003 A6 = 7.79563e-004
A8 = -2.17598e-004AlO = 2.93527e-005
第8個表面
K = -1.39105e-002A4 = 4.29239e-003 A6 = 3.58741e-004
A8 = 4.10427e-005AlO = 6.09760e-005
各種數(shù)據(jù) 變焦比2.84
廣角中間角望遠端
焦距 5.159.88 14.61
F 數(shù) 3.464.61 5.76
視角 36.9921.44 14.87
圖像高度3.883.88 3.88
總透鏡長度26.4922.20 22.87
BF 1.001.00 1.00
d4 10.643.00 0.30
dlO6.44 9.81 13.17
入射光瞳的位置5.623.45 2.12
出射光瞳的位置-9.64-13.01-16.37
前主點位置8.286.36 4.44
后主點位置-4.15-8.88 -13.61
變焦透鏡單元數(shù)據(jù) 單元開始表面焦距透鏡結構前主點位后主點位 長度置置 1I-10.75 3.61 -0.38 -2.96
257.65 3.79 -0.73 -3.21G 11 oo 1.00 0.33 -0.33
單透鏡數(shù)據(jù) 透鏡開始表面焦距
1I-5.69
2314.31
354.43
47-6.31
5936.3表I女.,___數(shù)值示例_
^_下限上限I_I丨3
(1)_ 5.016.916.80 15.50 14.60
(2)_ 0.15.02.30 1.90 0.84
(3)__1.92.42.25 2.26 2.18
(4)_-0.100-0.046-0.0528 -0.0647 -0.0646
(5)3.06.03.89 3.43 3.54------
(6)__1.22.01.77 1.42 1.68
(7)__1.22.32.07 2.05 1.98
(8)_0.91.61.09 1.11 1.10
(9)__1.04.64.25 4.29 4.22
(10)__1.92.51.91 2.08 1.99
(11)_ 20.040.035.25 30.40 29.06
(12)4.16.54.75 4.42 6.26
^ tL數(shù)值示例
條件-----
二__下限上限 4_^_6_
(1)_5.016.9 16.80 15.17 16.80
(2)_ 0.15.0 1.96 2.82 2.05
(3)__1.92.4 2.22 2.29 2.09
(4)_-0.100-0.046 -0.0637 -0.0700 -0.0861^5)_ 3.06.0 5.18 4.77 3.62
(6)__1.22.0 1.47 1.44 1.33
(7)__1.22.3 1.87 1.93 1.49
(8)_0.91.6 1.19 1.19 1.41
(9)__1.04.6 3.04 3.10 1.30
(10)__1.92.5 1.91 1.98 2.10
(11)_ 20.040.0 35.25 32.30 29.42
(12)_ 4.16.5 5.24 4.56 -_接下來，將參照圖13對根據(jù)示例性實施例的使用前述每個示例性實施例中所示的變焦透鏡作為攝影光學系統(tǒng)的數(shù)字照相機進行描述。在圖13中，標號20表示照相機本體，標號21表示通過使用根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的變焦透鏡而構造的攝影光學系統(tǒng)。標號22表示接收由攝影光學系統(tǒng)21形成的物體圖像的圖像傳感器，諸如CCD傳感器。標號23表示記錄由圖像傳感器22接收的物體圖像的記錄單元，標號24表示用于監(jiān)視顯示設備(未示出)上顯示的物體圖像的取景器。顯示設備通過使用液晶面板等顯示在圖像傳感器22上形成的物體圖像來構造。以這種方式，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的變焦透鏡應用于諸如數(shù)字照相機的光學裝置，以使得可實現(xiàn)具有高光學性能的圖像拾取裝置。
盡管已參照示例性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是應該理解本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。應該給予權利要求的范圍以最廣泛的解釋，以涵蓋所有修改、等同結構和功能。
權利要求
1.一種變焦透鏡，其按從物側到像側的順序包括 具有負折光力的第一透鏡單元；和 具有正折光力的第二透鏡單元，所述第一透鏡單元與所述第二透鏡單元之間的距離在變焦期間變化； 其中，所述第一透鏡單元按從物側到像側的順序包括負透鏡和正透鏡，所述正透鏡的物側透鏡表面為凸形，并且 其中，當?shù)谝煌哥R單元的正透鏡的材料的阿貝數(shù)用Vdlp表示、第一透鏡單元的焦距用fl表示、望遠端處的第一透鏡單元的像側透鏡表面與第二透鏡單元的物側透鏡表面之間的距離用dl2t表示、在廣角端和望遠端處的整個變焦透鏡的焦距分別用fw和ft表示時，滿足以下條件5. O < vdlp < 16. 90.I < (dl2t/ft) * 100 < 5. 01.9 < f 11 /fw < 2. 4。
2.根據(jù)權利要求I所述的變焦透鏡，其中，當?shù)谝煌哥R單元的負透鏡的材料的阿貝數(shù)用vdln表示、第一透鏡單元的負透鏡的物側透鏡表面的曲率半徑和像側透鏡表面的曲率半徑分別用Rlna和Rlnb表示時，滿足以下條件-0.100 < [(Rlnb+Rlna)/(Rlnb-Rlna)]/(vdln-vdlp) < -0. 046。
3.根據(jù)權利要求I所述的變焦透鏡，其中，當?shù)谝煌哥R單元的負透鏡的像側透鏡表面的曲率半徑用Rlnb表示、第一透鏡單元的正透鏡的物側透鏡表面的曲率半徑用Rlpa表示時，滿足以下條件3.0 < (Rlpa+Rlnb)/(Rlpa-Rlnb) < 6. O。
4.根據(jù)權利要求I所述的變焦透鏡，其中，當?shù)谝煌哥R單元的正透鏡的焦距用fIp表示時，滿足以下條件I. 2 < flp/fl < 2. O。
5.根據(jù)權利要求I所述的變焦透鏡，其中，當?shù)诙哥R單元的焦距用f2表示時，滿足以下條件I. 2 < f2/fw < 2. 3。
6.根據(jù)權利要求I所述的變焦透鏡，其中，當?shù)诙哥R單元的焦距用f2表示時，滿足以下條件0.9 < In |/f2 < I. 6。
7.根據(jù)權利要求I所述的變焦透鏡，其中，當?shù)诙哥R單元在從廣角端到望遠端的變焦期間的移動量用M2表示時,滿足以下條件1.0 < M2/fw < 4. 6。
8.根據(jù)權利要求I所述的變焦透鏡，其中，當?shù)谝煌哥R單元的負透鏡的材料的d線折射率用ndln表示、第一透鏡單元的負透鏡的材料的阿貝數(shù)用vdln表示時，滿足以下條件I. 86 < ndln < 2. 520. 0 < vdln < 40. O。
9.根據(jù)權利要求I所述的變焦透鏡，還包括具有正折光力的第三透鏡單元，所述第三透鏡單元位于第二透鏡單元的像側。
10.根據(jù)權利要求9所述的變焦透鏡，其中，當?shù)谌哥R單元的焦距用f3表示時，滿足以下條件4.I < f3/fw < 6. 5。
11.根據(jù)權利要求9所述的變焦透鏡，其中，所述第三透鏡單元包括一個正透鏡。
12.根據(jù)權利要求9所述的變焦透鏡，其中，所述第三透鏡單元在變焦期間是可移動的。
13.根據(jù)權利要求I所述的變焦透鏡，還包括孔徑光闌，所述孔徑光闌位于第二透鏡單元的像側并被構造為在變焦期間與第二透鏡單元一體地移動。
14.根據(jù)權利要求I所述的變焦透鏡，其中，所述變焦透鏡被構造為在光電轉換元件上形成圖像。
15.一種圖像拾取裝置，包括 根據(jù)權利要求I至14中的任何一個所述的變焦透鏡；和 光電轉換元件，其被構造為接收由所述變焦透鏡形成的圖像。
全文摘要
本申請涉及變焦透鏡和具有該變焦透鏡的圖像拾取裝置。一種變焦透鏡按從物側到像側的順序包括具有負折光力的第一透鏡單元和具有正折光力的第二透鏡單元。第一透鏡單元與第二透鏡單元之間的距離在變焦期間變化。第一透鏡單元按從物側到像側的順序包括負透鏡和正透鏡，所述正透鏡的物側透鏡表面為凸形。第一透鏡單元的正透鏡的材料的阿貝數(shù)、第一透鏡單元的焦距、望遠端處的第一透鏡單元的像側透鏡表面與第二透鏡單元的物側透鏡表面之間的距離以及整個變焦透鏡在廣角端和望遠端處的焦距被適當?shù)卦O置。
文檔編號H04N5/225GK102681152SQ201210052460
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權日2011年3月7日
發(fā)明者田代欣久 申請人:佳能株式會社