專利名稱：變焦透鏡系統(tǒng)和具有該系統(tǒng)的圖像拾取設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變焦透鏡系統(tǒng)，特別(但不是排他地)涉及一種可與光學(xué)攝影系統(tǒng)結(jié)合使用或者用于光學(xué)攝影系統(tǒng)中的變焦透鏡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著使用固態(tài)圖像拾取元件的攝像機(jī)和數(shù)碼靜物相機(jī)的發(fā)展，需要可用于照相機(jī)中的圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)具有包括寬視角和大孔徑比的變焦透鏡。
在這種類型的照相機(jī)中，各種光學(xué)元件(例如低通濾波器和色彩校正濾波器)可設(shè)置在透鏡最后面部分和圖像拾取元件之間。因此，用于常規(guī)照相機(jī)中的光學(xué)系統(tǒng)需要具有比較靠后的焦點(diǎn)的透鏡系統(tǒng)。另外，在使用適于彩色圖像的圖像拾取元件的照相機(jī)中，可用于照相機(jī)中的光學(xué)系統(tǒng)需要在圖像一側(cè)具有令人滿意的遠(yuǎn)心性能以避免色彩發(fā)暗。
目前，常規(guī)系統(tǒng)采用所謂的短變焦類型的兩單元變焦透鏡，這種類型的變焦透鏡由兩個(gè)透鏡單元構(gòu)成具有負(fù)屈光力的第一透鏡單元；以及具有正屈光力和在改變透鏡之間的間隔的同時(shí)進(jìn)行變焦的第二透鏡單元。在這些短變焦類型的變焦透鏡中，可具有正屈光力的第二透鏡單元移動(dòng)以改變放大率，并且可具有負(fù)屈光力的第一透鏡單元移動(dòng)以補(bǔ)償與放大率的變化相關(guān)的圖像位置。在這樣兩個(gè)透鏡單元中，變焦比大約為2。
另外，為了使得整個(gè)透鏡形成緊湊的形狀同時(shí)達(dá)到二或者更高的變焦比，常規(guī)系統(tǒng)采用所謂的三單元變焦透鏡，其中具有負(fù)或者正屈光力的第三透鏡單元設(shè)置在兩單元變焦透鏡的像側(cè)(例如，日本審定專利申請(qǐng)公開(kāi)(Kokoku)No.7-3507(對(duì)應(yīng)于USP 4810072)和日本審定專利申請(qǐng)公開(kāi)(Kokoku)No.6-40170(對(duì)應(yīng)于USP 4647160))。常規(guī)系統(tǒng)論述了各種三單元變焦透鏡(例如，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.63-13593(對(duì)應(yīng)于USP 4838666)，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.7-261083)。
在日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.3-288113(對(duì)應(yīng)于USP5270863)中描述的常規(guī)三單元變焦透鏡中，變焦透鏡包括具有負(fù)屈光力的固定的第一透鏡單元以及可移動(dòng)以進(jìn)行變焦的具有正屈光力的第二和第三透鏡單元。
另外，在其中第一透鏡單元具有負(fù)屈光力以及第二和第三透鏡單元具有正屈光力的三單元變焦透鏡中，常規(guī)系統(tǒng)論述了一種構(gòu)造，其中第二透鏡單元是由正第一透鏡子單元、正第二透鏡子單元、負(fù)第三透鏡子單元和負(fù)第四透鏡子單元構(gòu)成(例如，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.9-258103(對(duì)應(yīng)于USP 5872660)，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.11-52246(對(duì)應(yīng)于USP 6124984)，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.11-174322，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.11-194274，日本專利No.3466385，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.2002-23053(對(duì)應(yīng)于USP 6618210)，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.2002-196240(對(duì)應(yīng)于USAA 2002149857))。
其他常規(guī)系統(tǒng)論述了三單元變焦透鏡，它由具有負(fù)、正和正屈光力的透鏡單元構(gòu)成，具有三或者更高的變焦比(例如，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.4-217219，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.10-039214，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.10-213745，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.11-119101(對(duì)應(yīng)于USP 6038084)，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.11-174322，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.2001-42218(對(duì)應(yīng)于USP 6304389)，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.2002-365545(對(duì)應(yīng)于USAA 2003103157)，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.2002-267930(對(duì)應(yīng)于USP 6498688)，日本未審定專利公開(kāi)(Kokai)No.2003-156686以及日本專利No.2895843(對(duì)應(yīng)于USP4828372))。
為35毫米膠卷照片設(shè)計(jì)的常規(guī)三單元變焦透鏡具有這樣一個(gè)過(guò)長(zhǎng)的后焦點(diǎn)和不令人滿意的遠(yuǎn)心性能，這樣的透鏡通常不適于用在使用固態(tài)圖像拾取元件的圖像拾取設(shè)備中。
另一方面，一種所謂的回縮類型的變焦透鏡已經(jīng)廣泛使用，其中在非拍攝時(shí)間，透鏡單元之間的間隔被減小到不同于在拍攝時(shí)刻的間隔，并且從照相機(jī)主體伸出的透鏡的長(zhǎng)度減小以實(shí)現(xiàn)照相機(jī)的緊湊尺寸和變焦透鏡的高變焦比。
一般地，當(dāng)構(gòu)成變焦透鏡的每一個(gè)透鏡單元的透鏡數(shù)量較大時(shí)，每一個(gè)透鏡單元在光軸上的長(zhǎng)度增大。當(dāng)每一個(gè)透鏡單元在變焦和聚焦中的移動(dòng)量大時(shí)，透鏡系統(tǒng)的總長(zhǎng)度增大。因此，通常不能達(dá)到所需的回縮長(zhǎng)度，并且使得使用一種回縮類型的變焦透鏡變得困難。當(dāng)變焦透鏡的變焦比增大時(shí)，這種趨勢(shì)增大。
另一方面，當(dāng)使用非球面透鏡時(shí)，透鏡的數(shù)量可減少。但是，非球面透鏡比球面透鏡貴。因此，當(dāng)非球面透鏡的數(shù)量增大時(shí)，成本增大。

發(fā)明內(nèi)容
至少一個(gè)實(shí)施例涉及一種變焦透鏡，其中構(gòu)成透鏡的數(shù)量被設(shè)定地盡可能少但具有極好的光學(xué)性能。
根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)按照從物側(cè)到像側(cè)的順序包括具有負(fù)折射能力的第一透鏡單元、具有正折射能力的第二透鏡單元和具有正折射能力的第三透鏡單元。另外，在變焦過(guò)程中第一和第二透鏡單元之間的間隔以及第二和第三透鏡單元之間的間隔改變。在這樣的變焦透鏡系統(tǒng)中，每一個(gè)透鏡單元的構(gòu)造和各個(gè)透鏡單元的布置被適合設(shè)定。


圖1示出了實(shí)施例1的變焦透鏡的截面圖；圖2示出了實(shí)施例1的變焦透鏡的像差圖；圖3示出了實(shí)施例2的變焦透鏡的截面圖；圖4示出了實(shí)施例2的變焦透鏡的像差圖；圖5示出了實(shí)施例3的變焦透鏡的截面圖；圖6示出了實(shí)施例3的變焦透鏡的像差圖；圖7示出了實(shí)施例4的變焦透鏡的截面圖；圖8示出了實(shí)施例4的變焦透鏡的像差圖；圖9示出了實(shí)施例5的變焦透鏡的截面圖；圖10示出了實(shí)施例5的變焦透鏡的像差圖；圖11示出了實(shí)施例6的變焦透鏡的截面圖；圖12示出了實(shí)施例6的變焦透鏡的像差圖；圖13示出了實(shí)施例7的變焦透鏡的截面圖；圖14示出了實(shí)施例7的變焦透鏡的像差圖；圖15示出了實(shí)施例8的變焦透鏡的截面圖；圖16示出了實(shí)施例8的變焦透鏡的像差圖；圖17示出了實(shí)施例9的變焦透鏡的截面圖；圖18示出了實(shí)施例9的變焦透鏡的像差圖；圖19示出了實(shí)施例10的變焦透鏡的截面圖；圖20示出了實(shí)施例10的變焦透鏡的像差圖；圖21示出了實(shí)施例11的變焦透鏡的截面圖；圖22示出了實(shí)施例11的變焦透鏡的像差圖；圖23示出了實(shí)施例12的變焦透鏡的截面圖；圖24示出了實(shí)施例12的變焦透鏡的像差圖；圖25示出了實(shí)施例13的變焦透鏡的截面圖；圖26示出了實(shí)施例13的變焦透鏡的像差圖；圖27示出了實(shí)施例14的變焦透鏡的截面圖；圖28示出了實(shí)施例14的變焦透鏡的像差圖；以及圖29示出了一個(gè)圖像拾取設(shè)備的主要部分的示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例的下列描述僅是說(shuō)明性的并且不是對(duì)本發(fā)明、其應(yīng)用和用途的限制。
實(shí)施例可以可操作的方式與形成成像系統(tǒng)的各種成像裝置相連(例如，電子照相機(jī)、便攜式攝像放像一體機(jī)、攝像機(jī)、數(shù)碼靜物相機(jī)、膠片照相機(jī)、廣播照相機(jī)、本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他成像裝置以及等同裝置)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法、技術(shù)、設(shè)備和材料不再詳細(xì)描述但在適合的情況下可為允許描述的一部分。例如，透鏡和透鏡單元被討論并且可用于形成透鏡的任何材料應(yīng)該落入實(shí)施例的保護(hù)范圍內(nèi)(例如，玻璃、硅)。另外，透鏡的實(shí)際尺寸沒(méi)有被討論但是從微距透鏡到納米級(jí)透鏡的任何尺寸可在實(shí)施例的保護(hù)范圍內(nèi)(例如，直徑為納米尺寸、微米尺寸、厘米尺寸和米尺寸的透鏡)。
另外，實(shí)施例不限于可視成像裝置(例如，光學(xué)照相系統(tǒng))，例如，該系統(tǒng)可被設(shè)計(jì)成與紅外或者其他波長(zhǎng)成像系統(tǒng)結(jié)合使用的形式。例如，實(shí)施例可與非數(shù)字系統(tǒng)以及數(shù)字系統(tǒng)結(jié)合使用(例如，使用CCD的照相系統(tǒng))。
注意的是，類似的附圖標(biāo)記和字母指的是在下列圖中的基本上類似的部件，這些部件在圖與圖之間根據(jù)與每一個(gè)圖關(guān)聯(lián)的數(shù)字示例可具有不同的具體性能。例如，L1一般涉及第一透鏡單元。與數(shù)字示例1相關(guān)的圖1中的第一透鏡單元L1可具有不同于與數(shù)字示例2相關(guān)的圖3中的第一透鏡單元L1的具體性能。
下面將描述至少一個(gè)實(shí)施例所涉及的變焦透鏡系統(tǒng)的實(shí)施例。首先，將描述實(shí)施例1至9的變焦透鏡。
圖1示出了實(shí)施例1所涉及的變焦透鏡的廣角端的透鏡截面圖。圖2(A)到(C)分別示出了實(shí)施例1所涉及的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置以及望遠(yuǎn)端的像差圖。實(shí)施例1的示例涉及具有約3.1的變焦比和約2.9到5.2的孔徑比的變焦透鏡。
圖3是實(shí)施例2所涉及的變焦透鏡的廣角端的透鏡截面圖。圖4(A)到(C)分別示出了實(shí)施例2所涉及的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置以及望遠(yuǎn)端的像差圖。實(shí)施例2的示例涉及具有約3.7的變焦比和約3.4到7.0的孔徑比的變焦透鏡。
圖5是實(shí)施例3所涉及的變焦透鏡的廣角端的透鏡截面圖。圖6(A)到(C)分別示出了實(shí)施例3所涉及的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置以及望遠(yuǎn)端的像差圖。實(shí)施例3的示例涉及具有約3.8的變焦比和約3.1到7.0的孔徑比的變焦透鏡。
圖7示出了實(shí)施例4所涉及的變焦透鏡的廣角端的透鏡截面圖。圖8(A)到(C)分別示出了實(shí)施例4所涉及的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置以及望遠(yuǎn)端的像差圖。實(shí)施例4的示例涉及具有約3.8的變焦比和約3.3到7.0的孔徑比的變焦透鏡。
圖9是實(shí)施例5所涉及的變焦透鏡的廣角端的透鏡截面圖。圖10(A)到(C)分別示出了實(shí)施例5所涉及的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置以及望遠(yuǎn)端的像差圖。實(shí)施例5的示例涉及具有約3.8的變焦比和約3.0到6.0的孔徑比的變焦透鏡。
圖11是實(shí)施例6所涉及的變焦透鏡的廣角端的透鏡截面圖。圖12(A)到(C)分別示出了實(shí)施例6所涉及的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置以及望遠(yuǎn)端的像差圖。實(shí)施例6的示例涉及具有約3.8倍的變焦比和約3.0到6.0的孔徑比的變焦透鏡。
圖13示出了實(shí)施例7所涉及的變焦透鏡的廣角端的透鏡截面圖。圖14(A)到(C)分別示出了實(shí)施例7所涉及的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置以及望遠(yuǎn)端的像差圖。實(shí)施例7的示例涉及具有約3.8的變焦比和約3.0到6.0的孔徑比的變焦透鏡。
圖15是實(shí)施例8所涉及的變焦透鏡的廣角端的透鏡截面圖。圖16(A)到(C)分別示出了實(shí)施例8所涉及的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置以及望遠(yuǎn)端的像差圖。實(shí)施例8的示例涉及具有約3.8的變焦比和約2.8到6.0的孔徑比的變焦透鏡。
圖17是實(shí)施例9所涉及的變焦透鏡的廣角端的透鏡截面圖。圖18(A)到(C)分別示出了實(shí)施例9所涉及的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置以及望遠(yuǎn)端的像差圖。實(shí)施例9的示例涉及具有約3.8的變焦比和約3.0到6.0的孔徑比的變焦透鏡。
實(shí)施例1到9的變焦透鏡是可用在圖像拾取設(shè)備中的攝影透鏡系統(tǒng)。當(dāng)每個(gè)變焦透鏡用作例如攝影機(jī)或數(shù)碼靜物相機(jī)的攝影光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，所述變焦透鏡可在例如CCD或CMOS傳感器的固態(tài)成像拾取元件(光電轉(zhuǎn)換元件)的圖像拾取表面上形成圖像。當(dāng)每個(gè)變焦透鏡用作用于銀鹽膜的攝影機(jī)的攝影光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，所述變焦透鏡可在膜表面上形成圖像。
在每個(gè)透鏡截面圖中，左側(cè)是物側(cè)(前側(cè))，而右側(cè)是像側(cè)(后側(cè))。在透鏡截面圖中，L1表示具有負(fù)屈光力(折射能力＝焦距的倒數(shù))的第一透鏡單元、L2表示具有正屈光力的第二透鏡單元、以及L3表示具有正屈光力的第三透鏡單元。而且，SP表示孔，并被布置在第二透鏡單元L2的物側(cè)上。此外，G表示相當(dāng)于濾光器、面板的玻璃塊。
在每個(gè)像差圖中，d、g分別表示d-線和g-線，而M、S分別表示經(jīng)向圖像平面和徑向圖像平面。放大倍率的像差(橫向色像差)由g-線表示。
應(yīng)該注意的是，在每個(gè)實(shí)施例1到9中，廣角端和望遠(yuǎn)端都是指在用于改變放大倍率的透鏡單元被布置在其中所述單元沿光軸可移動(dòng)的機(jī)構(gòu)區(qū)域的相對(duì)端時(shí)的變焦位置。
每個(gè)實(shí)施例1到9所涉及的變焦透鏡從物側(cè)到像側(cè)按順序都具有三個(gè)透鏡單元具有負(fù)屈光力的第一透鏡單元L1；具有正屈光力的第二透鏡單元L2；以及具有正屈光力的第三透鏡單元L3。而且，在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦過(guò)程中，第一透鏡單元沿凸?fàn)钴壽E向像側(cè)移動(dòng)(A)、第二透鏡單元向物側(cè)移動(dòng)(B)以及第三透鏡單元向像側(cè)移動(dòng)(C)。
根據(jù)每個(gè)實(shí)施例1到9，變焦透鏡通過(guò)第二透鏡單元L2的移動(dòng)進(jìn)行主放大倍率改變。而且，與放大倍率改變相關(guān)，由第一透鏡單元L1沿凸?fàn)钴壽E的移動(dòng)和第三透鏡單元向像側(cè)移動(dòng)的移動(dòng)補(bǔ)償圖像平面的移動(dòng)。
與圖像拾取元件的小型化有關(guān)，第三透鏡單元L3可共享攝影透鏡的屈光力的增加，因此在由第一和第二透鏡單元構(gòu)成的短變焦系統(tǒng)中可減小屈光力。可減少在構(gòu)成第一透鏡單元的透鏡中形成的像差以實(shí)現(xiàn)令人滿意的光學(xué)性能。通過(guò)用作場(chǎng)透鏡功能的第三透鏡單元L3有助于特別在像側(cè)上的遠(yuǎn)心圖像的形成。
而且，第一透鏡單元L1從物側(cè)到像側(cè)按順序包括兩個(gè)透鏡元件其凸面指向物側(cè)并具有彎月面形狀的負(fù)透鏡G11；其凹面指向像側(cè)并具有彎月面形狀的正透鏡G12。應(yīng)該注意的是，負(fù)透鏡G11的像側(cè)表面可為非球面的表面。第二透鏡單元L2從物側(cè)到像側(cè)按順序包括通過(guò)組合(例如，粘接)雙凸面正透鏡G21、雙凸面正透鏡G22以及雙凹面負(fù)透鏡G23而獲得的組合透鏡；以及正透鏡G24。第三透鏡單元L3具有至少一個(gè)正單透鏡。
實(shí)施例中所述的每個(gè)透鏡單元都有助于形成具有高變焦比的小型透鏡系統(tǒng)以及具有減小突出的透鏡系統(tǒng)，同時(shí)在變焦過(guò)程中基本保持光學(xué)性能。
而且，由于每個(gè)實(shí)施例1到9都只包括一個(gè)非球狀透鏡用作第一透鏡單元L1的負(fù)透鏡G11，因此可實(shí)現(xiàn)低成本的變焦透鏡。
第一透鏡單元L1具有在孔的中心上形成軸外(離軸)主光線的瞳孔圖像的功能。由于在廣角側(cè)所述軸外主光線的折射量特別大，因此容易產(chǎn)生各種各樣的軸外像差，尤其是散光(像散)和變形像差。
為了有助于減少軸外像差，每個(gè)實(shí)施例1到9都具有負(fù)透鏡和正透鏡的結(jié)構(gòu)以便以與廣角透鏡中相同的方式抑制最靠近物側(cè)的透鏡直徑的增加。
而且，負(fù)透鏡G11在像側(cè)的透鏡表面可被形成為非球面的以便于弱化外圍中的負(fù)屈光力，因此以良好的平衡性補(bǔ)償散光和變形像差。此外，第一透鏡單元可僅具有兩個(gè)透鏡，這有助于整個(gè)透鏡系統(tǒng)的小型尺寸。
而且，構(gòu)成第一透鏡單元L1的每個(gè)透鏡都具有其中心在孔SP與光線的交叉點(diǎn)上的近似于同心球形的形狀，以便于抑制由于軸外主光線的折射而產(chǎn)生的軸外像差的產(chǎn)生。
另外，可具有雙凸面正透鏡G21和G22的第二透鏡單元L2具有這樣一種形狀，即，從第一透鏡單元中發(fā)射出來(lái)的軸外主光線的折射角被減小，并且沒(méi)有產(chǎn)生任何軸外像差。
而且，正透鏡G21可為這樣一種透鏡，所述透鏡可具有穿過(guò)軸上光線的最大高度并且主要可用于球面像差和彗形像差的校正。
在實(shí)施例1到9中，所述光線由正透鏡G21和G22逐漸折射從而減小球面像差和彗形像差。
另外，組合于正透鏡G22的負(fù)透鏡G23是以這樣一種方式成形的，即，將其凹面指引到像側(cè)上，因此減少了在正透鏡G21和G22中產(chǎn)生的像差。
在實(shí)施例1到9中，由于在第二透鏡單元L2中不需要非球形表面，因此可促進(jìn)低成本變焦透鏡的形成。
另外，第三透鏡單元L3可包括雙凸面正透鏡G31，并且具有用于將所述單元設(shè)定得在像側(cè)上遠(yuǎn)心的場(chǎng)透鏡的功能。
現(xiàn)在假定后焦點(diǎn)(最靠近像側(cè)的透鏡表面與圖像平面之間沿光軸的空氣換算長(zhǎng)度)為sk′，第三透鏡單元的焦距為f3，而第三透鏡單元的成像放大倍率為β3，可建立以下關(guān)系sk′＝f3(1-β3)，其中0＜β3＜1.0。
這里，在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦過(guò)程中當(dāng)?shù)谌哥R單元L3向像側(cè)移動(dòng)時(shí)，在遠(yuǎn)距側(cè)所述后焦點(diǎn)sk′減小并且第三透鏡單元L3的成像放大倍率β3增加。
這樣，作為結(jié)果，由于第三透鏡單元L3可共享放大倍率，因此可減小第二透鏡單元L2的移動(dòng)量。而且，由于可減小第二透鏡單元L2的移動(dòng)量，因此可節(jié)省空間，這有助于整個(gè)變焦透鏡系統(tǒng)的小型化。
如果使用實(shí)施例1到9所涉及的變焦透鏡拍攝短程目標(biāo)的話，當(dāng)?shù)谝煌哥R單元L1向物側(cè)移動(dòng)時(shí)基本可保持令人滿意的性能。另外，第三透鏡單元L3可向物側(cè)移動(dòng)。
當(dāng)?shù)谝煌哥R單元L1被聚焦并被布置得最靠近物側(cè)時(shí)這可有助于前透鏡直徑的減小，在可具有最大透鏡重量的第一透鏡單元移動(dòng)時(shí)這還可避免致動(dòng)器上的載荷增加。此外，當(dāng)通過(guò)第三透鏡單元L3執(zhí)行調(diào)焦時(shí)，第一透鏡單元L1可被簡(jiǎn)單地連接于第二透鏡單元L2(例如，通過(guò)凸輪)，并且在變焦時(shí)移動(dòng)，因此至少一個(gè)實(shí)施例簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)并增強(qiáng)了精確度。
此外，當(dāng)通過(guò)第三透鏡單元執(zhí)行調(diào)焦時(shí)，當(dāng)在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦過(guò)程中第三透鏡單元向像側(cè)移動(dòng)時(shí)，在其中調(diào)焦移動(dòng)量較大的望遠(yuǎn)端所述第三透鏡單元L3可被布置得更靠近于像側(cè)。因此，在至少一個(gè)實(shí)施例中，可減小變焦和調(diào)焦過(guò)程中第三透鏡單元L3的總移動(dòng)量，這有助于小型化透鏡系統(tǒng)的發(fā)展。
應(yīng)該注意的是，在每個(gè)實(shí)施例1到9中所涉及的變焦透鏡中為了在高變焦比下獲得令人滿意的光學(xué)性能，可滿足以下條件的至少一項(xiàng)。
(1-1)為了在高放大倍率下獲得令人滿意的光學(xué)性能，可滿足以下條件1.2＜|β23T|＜1.9...... (1)其中β23T是在望遠(yuǎn)端所述第二和第三透鏡單元L2和L3的組合放大倍率。
β23T的數(shù)值是影響透鏡系統(tǒng)的望遠(yuǎn)端的焦距的數(shù)值。
當(dāng)所述數(shù)值變得小于條件公式(1)的下限值時(shí)，望遠(yuǎn)端的焦距縮短。因此，為了確保預(yù)定放大倍率可增強(qiáng)第一透鏡單元L1的屈光力。第一透鏡單元L1的外徑也增加。因此，變得難于校正像差(例如，散光和彗形像差)。另外，外徑的增加可導(dǎo)致成本增加。
而且，當(dāng)所述數(shù)值超過(guò)條件公式(1)的上限值時(shí)，望遠(yuǎn)端的焦距加長(zhǎng)。因此，為了確保預(yù)定放大倍率可弱化第一透鏡單元L1的屈光力。其中超過(guò)了條件公式(1)的上限值的這樣一種狀態(tài)導(dǎo)致減小第一透鏡單元L1的外徑，但是第一透鏡單元L1的厚度增加了。因此，這不利于小型化的透鏡系統(tǒng)。
可如下所述設(shè)定條件公式(1)的數(shù)值范圍1.25＜|β23T|＜1.85...... (1a)(1-2)為了減小總透鏡長(zhǎng)度并獲得令人滿意的光學(xué)性能，可滿足以下條件0.35＜d/D＜0.60......(2-1)；以及1.45＜D/fW＜1.80...... (2-2)其中d表示正透鏡G22和負(fù)透鏡G23沿光軸的總厚度，D表示沿光軸最靠近物側(cè)的第二透鏡單元L2的表面和最靠近像側(cè)的單元表面之間的間隔，而fW是在廣角端整個(gè)變焦透鏡系統(tǒng)的焦距。
當(dāng)數(shù)值超過(guò)了條件公式(2-1)的上限值時(shí)，難于校正望遠(yuǎn)端的球面像差。
當(dāng)數(shù)值變得小到超過(guò)了條件公式(2-1)的下限值時(shí)，難于校正望遠(yuǎn)端的像差，并且不利于小型化透鏡系統(tǒng)。
而且，在實(shí)施例1到9中，當(dāng)滿足條件公式(2-1)時(shí)，由于在第二透鏡單元L2中不需要非球形表面，因此可促進(jìn)小型化變焦透鏡系統(tǒng)的形成。
當(dāng)組合透鏡的厚度減小到這樣一種程度，即，超過(guò)了條件公式(2-1)的下限值時(shí)，可能不會(huì)抑制球面像差，除非增加第一透鏡單元L1中透鏡間隔。在這樣一種情況下，整個(gè)變焦透鏡系統(tǒng)增大了。當(dāng)組合透鏡的厚度增加到這樣一種程度，即，超過(guò)了條件公式(2-1)的上限值時(shí)，當(dāng)在第二透鏡單元L2中僅使用球面透鏡時(shí)不可能抑制球面像差。
也就是說(shuō)，當(dāng)滿足條件公式(2-1)時(shí)，令人滿意地抑制了像差，并且可有助于形成小型化變焦透鏡。因此，即使在第二透鏡單元L2中沒(méi)有非球形表面的話，也可確保令人滿意的光學(xué)性能。因此，可減少整個(gè)變焦透鏡系統(tǒng)的非球面透鏡的數(shù)量，這有助于成本降低。
當(dāng)數(shù)值變得大到超過(guò)條件公式(2-2)的上限時(shí)，所述數(shù)值不支持所述透鏡的小型化設(shè)定。
當(dāng)數(shù)值變得小到超過(guò)條件公式(2-2)的下限時(shí)，所述數(shù)值有利于所述透鏡的小型化設(shè)定，但是不利于減少球面像差。
可如下所述設(shè)定條件公式(2-1)的數(shù)值范圍0.4＜d/D＜0.55...... (2-1a)；以及1.5＜D/fW＜1.75......(2-2b)(1-3)為了減小光學(xué)系統(tǒng)的總透鏡長(zhǎng)度可滿足以下條件-2.8＜f1/fW＜-2.0...... (3)其中f1表示第一透鏡單元L1的焦距。
當(dāng)超過(guò)了條件公式(3)的上限值時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)的總長(zhǎng)度縮短了。然而，第一透鏡單元L1的焦距的縮短不利于總變焦區(qū)域中像差的減少，尤其是變形像差。
而且，當(dāng)超過(guò)了條件公式(3)的下限值時(shí)，在變焦期間第一透鏡單元L1的移動(dòng)量增加了，并且光學(xué)系統(tǒng)的總長(zhǎng)度也增加了。
可如下所述設(shè)定條件公式(3)的數(shù)值范圍-2.7＜f1/fW＜-2.1...... (3a)(1-4)為了減小光學(xué)系統(tǒng)的總透鏡長(zhǎng)度可滿足以下條件2.0＜f2/fW＜2.7......(4)其中f2表示第二透鏡單元L2的焦距。
當(dāng)超過(guò)了條件公式(4)的上限值時(shí)，在變焦期間第二透鏡單元L2的移動(dòng)量增加了，并且光學(xué)系統(tǒng)的總長(zhǎng)度加長(zhǎng)了。
當(dāng)超過(guò)了條件公式(4)的下限值時(shí)，在變焦期間第二透鏡單元L2的移動(dòng)量減小了，并且光學(xué)系統(tǒng)的總長(zhǎng)度加長(zhǎng)了。然而，第二透鏡單元L2的焦距的縮短不利于總變焦區(qū)域中像差的減少。
可如下所述設(shè)定條件公式(4)的數(shù)值范圍2.1＜f2/fW＜2.6...... (4a)(1-5)為了獲得光學(xué)系統(tǒng)的遠(yuǎn)心性能可滿足以下條件4.0＜f3/fW＜5.0...... (5)其中f3表示第三透鏡單元L3的焦距。
當(dāng)超過(guò)了條件公式(5)的上限值時(shí)，發(fā)射瞳孔位置變得接近于圖像平面，并且遠(yuǎn)心性能降低了。
當(dāng)超過(guò)了條件公式(5)的下限值并且第三透鏡單元L3的焦距縮短時(shí)，遠(yuǎn)心性能變得令人滿意，但是散光增加了，并且難于校正散光。
可如下所述設(shè)定條件公式(5)的數(shù)值范圍4.1＜f3/fW＜4.9.......(5a)接下來(lái)，將描述實(shí)施例1到9的數(shù)值數(shù)據(jù)。在每個(gè)數(shù)字示例中，i表示從物側(cè)處開(kāi)始的表面的次序，Ri表示第i個(gè)透鏡表面的曲率半徑，Di表示沿光軸第i個(gè)表面與第i+1個(gè)表面之間的間隔，Ni和vi分別表示折射率和根據(jù)d-線的阿貝常數(shù)。
而且，最靠近像側(cè)的兩個(gè)平面構(gòu)成了玻璃塊G。假定光線行進(jìn)方向是正的，x表示沿光軸方向從表面凸起處的位移，h表示沿垂直于光軸的方向從光軸處開(kāi)始的高度，R表示軸旁曲率半徑，k表示圓錐常數(shù)，以及B、C、D和E是非球面系數(shù)，非球面表面形狀由以下公式表示x＝(h2/R)/[1+{1-(1+k)(h/R)2}1/2]+Bh4+Ch6+Dh8+Eh10而且，“e-0X”是指“×10-X”。另外，f表示焦距，F(xiàn)no表示F數(shù)，以及ω表示半場(chǎng)角。另外，在表1中示出了每個(gè)上述條件公式和每個(gè)數(shù)值示例之間的關(guān)系。
數(shù)字示例1f＝5.50到17.28 Fno＝2.90到5.24 2ω＝29.7°到10.0°R1＝49.729D1＝1.50 N1＝1.683430v1＝52.4R2＝4.941 D2＝2.80R3＝8.810 D3＝1.70 N2＝1.846660v2＝23.9R4＝14.324D4＝變量R5＝孔D5＝0.70R6＝14.614D6＝1.75 N3＝1.696797v3＝55.5R7＝-47.546 D7＝0.10R8＝6.508 D8＝2.35 N4＝1.603112v4＝60.6R9＝-14.435 D9＝1.85 N5＝1.806100v5＝33.3R10＝5.344D10＝1.36R11＝44.265 D11＝1.50 N6＝1.772499v6＝49.6
R12＝-20.712D12＝變量R13＝17.600 D13＝1.50N7＝1.487490v7＝70.2R14＝-37.974D14＝變量R15＝∞ D15＝0.81N8＝1.516330v8＝64.1R16＝∞焦距 5.5012.9517.28可變間隔D4 19.11 3.203.22D124.061 3.9119.62D144.71 4.363.92非球面系數(shù)R2 k＝-1.57051e+00 B＝1.00040e-03 C＝2.52797e-06D＝-2.11744e-07 E＝5.48035e-09數(shù)字例2F＝5.20至19.40Fno＝3.38至3.982ω＝29.7°至8.5°R1＝41.517D1＝1.20 N1＝1.683430v1＝52.4R2＝4.534 D2＝2.70R3＝7.970 D3＝2.00 N2＝1.846660v2＝23.9R4＝12.658D4＝變量R5＝孔D5＝0.70R6＝7.558 D6＝1.95 N3＝1.487490v3＝70.2R7＝-34.663 D7＝0.28R8＝6.322 D8＝2.05 N4＝1.638539v4＝55.4R9＝-7.499D9＝1.50 N5＝1.834000v5＝37.2R10＝4.833D10＝0.83R11＝20.441 D11＝1.50N6＝1.696797v6＝55.5R12＝-21.202 D12＝變量R13＝46.140 D13＝1.25N7＝1.834807v7＝42.7R14＝-35.618 D14＝變量
R15＝∞D(zhuǎn)15＝0.81N8＝1.516330v8＝64.1R16＝∞焦距5.2015.9519.40可變間隔D4 16.80 2.941.80D123.1217.24 21.45D144.563.282.69非球面系數(shù)R2 k＝-1.77797e+00 B＝1.66314e-03 C＝-1.23495e-05D＝3.81177e-07 E＝-4.17703e-09數(shù)字例3f＝5.15至19.40Fno＝3.14至6.982ω＝29.2°至8.5°R1＝37.036D1＝1.20 N1＝1.683430v1＝52.4R2＝4.500 D2＝3.26R3＝8.896 D3＝2.00 N2＝1.846660v2＝23.9R4＝14.947D4＝變量R5＝孔D5＝0.70R6＝9.411 D6＝1.85 N3＝1.516330v3＝64.1R7＝-41.935 D7＝0.28R8＝6.373 D8＝2.05 N4＝1.603112v4＝60.6R9＝-10.716 D9＝2.05 N5＝1.834000v5＝37.2R10＝5.161D10＝0.83R11＝28.615 D11＝1.50N6＝1.603112v6＝60.6R12＝-14.456 D12＝變量R13＝31.147 D13＝1.25N7＝1.712995v7＝53.9R14＝-28.821 D14＝變量R15＝∞ D15＝0.81N8＝1.516330v8＝64.1R16＝∞焦距5.1515.7519.40
可變間隔D4 17.24 3.68 2.41D122.6919.7724.64D145.543.42 2.76非球面系數(shù)R2 k＝-1.61834e+00 B＝1.40026e-03 C＝-1.85711e-05D＝9.56155e-07 E＝-2.06096e-08數(shù)字例4f＝5.15至19.40Fno＝3.26至6.982ω＝29.9°至8.5°R1＝58.781D1＝1.40 N1＝1.683430v1＝52.4R2＝4.725 D2＝3.01R3＝8.849 D3＝2.00 N2＝1.846660v2＝23.9R4＝14.412D4＝變量R5＝孔D5＝0.70R6＝8.077 D6＝2.20 N3＝1.487490v3＝70.2R7＝-26.024 D7＝0.10R8＝6.002 D8＝2.40 N4＝1.622992v4＝58.2R9＝-7.902D9＝1.50 N5＝1.834000v5＝37.2R10＝4.629D10＝0.55R11＝22.011 D11＝1.50N6＝1.712995v6＝53.9R12＝-24.802 D12＝變量R13＝37.187 D13＝1.30N7＝1.772499v7＝49.6R14＝-28.934 D14＝變量R15＝∞ D15＝0.81N8＝1.516330v8＝64.1R16＝∞焦距5.1516.0519.40可變間隔D4 16.422.911.80D123.4517.4521.41
D144.113.092.80非球面系數(shù)R2 k＝-1.75960e+00 B＝1.37386e-03 C＝-6.07840e-06D＝-6.23270e-08 E＝4.79777e-09數(shù)字例5f＝5.56至21.00Fno＝2.99至6.002ω＝29.6°至8.4°R1＝45.108D1＝1.55 N1＝1.683430v1＝52.4R2＝5.063 D2＝2.92R3＝8.903 D3＝1.65 N2＝1.846660v2＝23.9R4＝14.057D4＝變量R5＝孔D5＝0.70R6＝25.157D6＝1.55 N3＝1.696797v3＝55.5R7＝-25.157 D7＝0.10R8＝6.523 D8＝3.30 N4＝1.603112v4＝60.6R9＝-11.354 D9＝1.25 N5＝1.806100v5＝33.3R10＝5.778D10＝2.02R11＝354.322 D11＝1.25N6＝1.772499v6＝49.6R12＝-15.778 D12＝變量R13＝37.868 D13＝1.50N7＝1.487490v7＝70.2R14＝-42.556 D14＝變量R15＝∞ D15＝0.81N8＝1.516330v8＝64.1R16＝∞焦距5.5617.4321.00可變間隔D4 20.48 3.38 2.03D12 4.1019.8824.36D14 4.773.89 3.61非球面系數(shù)R2 k＝-1.32539e+00 B＝7.16011e-04 C＝5.94492e-06
D＝-1.87944e-07 E＝4.19999e-09數(shù)字例6f＝5.56至21.00Fno＝2.99至6.002ω＝29.6°至8.4°R1＝48.120 D1＝1.55N1＝1.683430v1＝52.4R2＝5.150 D2＝2.92R3＝9.002 D3＝1.65N2＝1.846660v2＝23.9R4＝14.267 D4＝變量R5＝孔 D5＝0.70R6＝25.053 D6＝1.70N3＝1.696797v3＝55.5R7＝-29.069D7＝0.10R8＝6.765 D8＝3.25N4＝1.603112v4＝60.6R9＝-11.281D9＝1.60N5＝1.806100v5＝33.3R10＝5.998 D10＝1.63R11＝189.465 D11＝1.25 N6＝1.772499v6＝49.6R12＝-15.275 D12＝變量R13＝19.279D13＝1.50 N7＝1.487490v7＝70.2R14＝-35.146 D14＝變量R15＝∞D(zhuǎn)15＝0.81 N8＝1.516330v8＝64.1R16＝∞焦距5.5617.3921.00可變間隔D4 20.313.261.90D123.9919.6924.20D144.94 3.993.63非球面系數(shù)R2 k＝-1.47717e+00 B＝8.18024e-04 C＝3.91469e-06D＝-1.75977e-07 E＝4.03752e-09數(shù)字例7f＝5.56至21.00Fno＝2.99至6.002ω＝29.6°至8.4°
R1＝42.286D1＝1.55 N1＝1.683430v1＝52.4R2＝5.125 D2＝3.01R3＝8.875 D3＝1.65 N2＝1.846660v2＝23.9R4＝13.534D4＝變量R5＝孔D5＝0.70R6＝20.648D6＝1.45 N3＝1.696797v3＝55.5R7＝-32.144 D7＝0.10R8＝6.676 D8＝3.60 N4＝1.603112v4＝60.6R9＝-9.670D9＝0.70 N5＝1.806100v5＝33.3R10＝6.052D10＝1.61R11＝-60.080 D11＝1.25N6＝1.804000v6＝46.6R12＝-12.288 D12＝變量R13＝20.874 D13＝2.25N7＝1.487490v7＝70.2R14＝-35.146 D14＝變量R15＝∞ D15＝0.81N8＝1.516330v8＝64.1R16＝∞焦距5.5617.3921.00可變間隔D4 20.513.271.96D12 4.1119.6424.27D14 4.774.06 3.62非球面系數(shù)R2 k＝-1.62555e+00 B＝9.93078e-04 C＝2.60059e-07D＝-7.38079e-08 E＝2.96694e-09數(shù)字例8f＝5.60至21.39Fno＝2.80至6.012ω＝29.4°至8.1°R1＝56.335D1＝1.70N1＝1.693500v1＝53.2R2＝4.974 D2＝3.49R3＝9.269 D3＝1.85N2＝1.846660v2＝23.9
R4＝13.650 D4＝變量R5＝孔 D5＝0.70R6＝14.159 D6＝2.15 N3＝1.719995v3＝50.2R7＝-39.252D7＝0.10R8＝6.742 D8＝2.45 N4＝1.603112v4＝60.6R9＝-13.884D9＝1.90 N5＝1.806100v5＝33.3R10＝5.305 D10＝1.60R11＝70.397D11＝1.60N6＝1.772499v6＝49.6R12＝-21.912 D12＝變量R13＝21.213D13＝1.60N7＝1.487490v7＝70.2R14＝-35.146 D14＝變量R15＝∞D(zhuǎn)15＝0.81N8＝1.516330v8＝64.1R16＝∞焦距5.6017.9221.39可變間隔D4 18.08 3.56 2.49D12 4.0221.7826.79D14 5.005.00 5.00非球面系數(shù)R2 k＝-1.72660e+00 B＝1.06844e-03 C＝4.12539e-06D＝-4.57521e-07 E＝1.16819e-08數(shù)字例9f＝5.60至21.00Fno＝3.01至6.002ω＝29.4°至8.2°R1＝39.307D1＝1.70N1＝1.693500v1＝53.2R2＝5.346 D2＝3.04R3＝8.995 D3＝1.85N2＝1.846660v2＝23.9R4＝13.650D4＝變量R5＝孔D5＝0.70R6＝14.756D6＝2.15N3＝1.719995v3＝53.9
R7＝-57.854D7＝0.10R8＝6.551 D8＝2.45 N4＝1.603112v4＝60.6R9＝-15.543D9＝1.65 N5＝1.806100v5＝33.3R10＝5.411 D10＝1.62R11＝44.972D11＝1.60N6＝1.772499v6＝49.6R12＝-22.392 D12＝變量R13＝19.832D13＝1.60N7＝1.517417v7＝52.4R14＝-35.146 D14＝變量R15＝∞D(zhuǎn)15＝0.81N8＝1.516330v8＝64.1R16＝∞焦距5.6017.4421.00可變間隔D4 21.243.411.98D123.87 18.96 23.22D144.76 3.873.62
(表1)

應(yīng)該注意的是，盡管在附圖1、3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25和27中參考項(xiàng)目號(hào)(例如G21)始終如一地表示基本透鏡元件，但是每個(gè)圖都和與一個(gè)數(shù)字示例相關(guān)的具體實(shí)施例有關(guān)。例如，圖1對(duì)應(yīng)于具有第一透鏡單元元件G11的實(shí)施例1，與具有大約為49.729的R1值的數(shù)字示例1相對(duì)應(yīng)，而圖3的第一透鏡單元元件G11對(duì)應(yīng)于第二實(shí)施例和第二數(shù)字示例，具有大約為41.517的R1值。因此，盡管從一幅圖到另一幅圖所述單元可具有相同的附圖標(biāo)號(hào)，但是所述圖代表實(shí)施例的示例(即，數(shù)字示例)并且相同的附圖標(biāo)號(hào)單元為統(tǒng)一的標(biāo)志并且從一個(gè)示例到另一個(gè)示例可具有不同的透鏡特征。
當(dāng)如實(shí)施例1到9中披露的變焦透鏡中那樣設(shè)定每個(gè)元件時(shí)，可獲得這樣的變焦透鏡，所述變焦透鏡尤其適用于使用固態(tài)圖像拾取元件的攝影系統(tǒng)(例如，攝影機(jī)或數(shù)碼靜物相機(jī))、由于由較少數(shù)量的構(gòu)成透鏡構(gòu)成而小型化、適合于用作回縮類型的變焦透鏡、并且具有卓越的光學(xué)性能(例如，大約為三倍或四倍的變焦比)。
而且，當(dāng)在第一透鏡單元L1中有效地引入非球面表面時(shí)，并且尤其是當(dāng)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第一和第二透鏡單元L1和L2的屈光力時(shí)，可有效地減少軸外像差(例如，散光和變形像差)，并且當(dāng)孔徑增大時(shí)可有效地減少球面像差。
而且，由于在第二透鏡單元L2中不需要非球形表面，因此可減少整個(gè)變焦透鏡中的非球面表面的數(shù)量，并且可實(shí)現(xiàn)成本降低。
應(yīng)該注意的是，依照實(shí)施例1到9，每個(gè)變焦透鏡都可包括三個(gè)透鏡單元，但是在透鏡單元的數(shù)量上不存在任何限制。例如，在第三透鏡單元L3的像側(cè)可增加具有弱正或負(fù)屈光力的透鏡單元以構(gòu)成四-單元結(jié)構(gòu)。
接下來(lái)，將描述實(shí)施例10到14的變焦透鏡。
圖19是實(shí)施例10所涉及的變焦透鏡的廣角端(短焦距端)的透鏡截面圖。圖20(A)到(C)分別示出了實(shí)施例10所涉及的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置以及望遠(yuǎn)端(長(zhǎng)焦距端)的像差圖。實(shí)施例10的示例涉及具有約4.6的變焦比和約2.6到6.0的孔徑比的變焦透鏡。
圖21是實(shí)施例11所涉及的變焦透鏡的廣角端的透鏡截面圖。圖22(A)到(C)分別示出了實(shí)施例11所涉及的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置以及望遠(yuǎn)端的像差圖。實(shí)施例11的示例涉及具有約5.4的變焦比和約2.7到7.0的孔徑比的變焦透鏡。
圖23是實(shí)施例12所涉及的變焦透鏡的廣角端的透鏡截面圖。圖24(A)到(C)分別示出了實(shí)施例12所涉及的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置以及望遠(yuǎn)端的像差圖。實(shí)施例12的示例涉及具有約5.9變焦比和約2.1到6.9的孔徑比的變焦透鏡。
圖25是實(shí)施例13所涉及的變焦透鏡的廣角端的透鏡截面圖。圖26(A)到(C)分別示出了實(shí)施例13所涉及的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置以及望遠(yuǎn)端的像差圖。實(shí)施例13的示例涉及具有約4.6的變焦比和約2.5到6.0的孔徑比的變焦透鏡。
圖27是實(shí)施例14所涉及的變焦透鏡的廣角端的透鏡截面圖。圖28(A)到(C)分別示出了實(shí)施例14所涉及的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置以及望遠(yuǎn)端的像差圖。實(shí)施例14的示例涉及具有約4.6的變焦比和約2.5到6.0的孔徑比的變焦透鏡。
實(shí)施例10到14的變焦透鏡是可用在圖像拾取設(shè)備中的攝影透鏡系統(tǒng)。在每個(gè)透鏡截面圖中，左側(cè)是物側(cè)(前側(cè))，而右側(cè)是像側(cè)(后側(cè))。
在圖19、21、23、25和27的透鏡截面圖中，如上所述的，L1表示具有負(fù)屈光力的第一透鏡單元、L2表示具有正屈光力的第二透鏡單元、以及L3表示具有正屈光力的第三透鏡單元。而且，SP表示孔，并被布置在第二透鏡單元L2的物側(cè)上。
此外，G表示相當(dāng)于濾光器、面板、晶體低通濾波器、紅外線切割過(guò)濾器的光學(xué)塊。另外，IP表示圖像平面。當(dāng)透鏡用作例如攝影機(jī)或數(shù)碼靜物相機(jī)的攝影光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，可布置感光表面，所述感光表面相當(dāng)于例如CCD或CMOS傳感器的固態(tài)成像拾取元件(光電轉(zhuǎn)換元件)的圖像拾取表面。
在每個(gè)像差圖中，d、g分別表示d-線和g-線，而ΔM、ΔS分別表示經(jīng)向圖像平面和徑向圖像平面，并且放大倍率的像差由g-線表示。
應(yīng)該注意的是，在每個(gè)實(shí)施例10到14中，廣角端和望遠(yuǎn)端都是指在用于改變放大倍率的透鏡單元(第二透鏡單元L2)被布置在其中所述單元沿光軸可移動(dòng)的機(jī)構(gòu)區(qū)域的相對(duì)端時(shí)的變焦位置。
在每個(gè)實(shí)施例10到14所涉及的變焦透鏡中，在從廣角端到望遠(yuǎn)端變焦期間，第一透鏡單元L1基本沿凸?fàn)钴壽E往復(fù)向像側(cè)移動(dòng)、第二透鏡單元向物側(cè)移動(dòng)，以及第三透鏡單元向像側(cè)移動(dòng)。
根據(jù)每個(gè)實(shí)施例10到14，變焦透鏡通過(guò)第二透鏡單元L2的移動(dòng)執(zhí)行主放大倍率改變。而且，與放大倍率改變相關(guān)，由第一透鏡單元L1的往復(fù)和第三透鏡單元L3朝向像側(cè)的移動(dòng)補(bǔ)償圖像的移動(dòng)。
接下來(lái)，將描述透鏡結(jié)構(gòu)的典型特征。
第一透鏡單元L1從物側(cè)到像側(cè)按順序包括兩個(gè)透鏡其凸面指向物側(cè)并具有彎月面形狀的負(fù)透鏡G11；其凹面指向像側(cè)并具有彎月面形狀的正透鏡G12。
第一透鏡單元L1具有在孔的中心SP上形成軸外主光線的瞳孔圖像的功能。由于廣角側(cè)上軸外主光線的折射量特別大，因此容易產(chǎn)生各種各樣的軸外像差，尤其是散光和變形像差。
為了有助于減少軸外像差，每個(gè)實(shí)施例10到14都具有負(fù)透鏡和正透鏡的結(jié)構(gòu)以便于以與通用廣角透鏡中相同的方式抑制最靠近物側(cè)的透鏡直徑的增加。
而且，負(fù)透鏡G11在像側(cè)的透鏡表面可被形成為非球面的以便于弱化透鏡外圍中的負(fù)屈光力，因此以良好的平衡性補(bǔ)償散光和變形像差。此外，第一透鏡單元可僅具有兩個(gè)透鏡，這有助于整個(gè)透鏡系統(tǒng)的小型尺寸。
而且，構(gòu)成第一透鏡單元L1的每個(gè)透鏡都具有其中心在孔SP與光線的交叉點(diǎn)上的近似于同心球形的形狀，以便于抑制由于軸外主光線的折射而產(chǎn)生的軸外像差的產(chǎn)生。
第二透鏡單元L2從物側(cè)到像側(cè)按順序包括通過(guò)組合(例如，粘接)在物側(cè)具有凸面的正透鏡G21、其相對(duì)側(cè)透鏡表面具有凸形形狀的正透鏡G22以及其相對(duì)側(cè)透鏡表面具有凹形形狀的負(fù)透鏡G23而獲得的組合透鏡；以及正透鏡G24。
可在物側(cè)具有正透鏡G21和G22的第二透鏡單元L2具有這樣一種透鏡形狀，即，從第一透鏡單元L1中發(fā)射出來(lái)的軸外主光線的折射角被減小，并且減少任何軸外像差。
而且，正透鏡G21為這樣一種透鏡，所述透鏡可具有穿過(guò)軸光線的最大高度并且主要可用于球面像差和彗形像差的校正。在至少一個(gè)實(shí)施例中，布置有正透鏡G21和G22，并且光通量被逐漸折射，從而令人滿意地校正球面像差和彗形像差。
而且，組合于正透鏡G22的負(fù)透鏡G23的表面可被形成為凹面形狀的，因此可消除在正透鏡G21和G22中產(chǎn)生的像差。
第三透鏡單元L3可包括正透鏡G31，其在物側(cè)的至少一個(gè)表面可具有凸面形狀。
與圖像拾取元件的小型化有關(guān)，第三透鏡單元L3共享每個(gè)透鏡單元的屈光力的增加，因此在由第一和第二透鏡單元L1、L2構(gòu)成的短變焦系統(tǒng)中可減小屈光力。因此，可在構(gòu)成第一透鏡單元L1的透鏡中抑制像差的產(chǎn)生以實(shí)現(xiàn)令人滿意的光學(xué)性能。通過(guò)用作場(chǎng)透鏡功能的第三透鏡單元L3有助于像側(cè)上遠(yuǎn)心圖像的形成，尤其要求使用固態(tài)圖像拾取元件的攝影設(shè)備。
現(xiàn)在假定后焦點(diǎn)為sk′，第三透鏡單元L3的焦距為f3，而第三透鏡單元L3的成像放大倍率為β3，可建立以下關(guān)系sk′＝f3(1-β3)，其中0＜β3＜1.0。
這里，在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間當(dāng)?shù)谌哥R單元L3向像側(cè)移動(dòng)時(shí)，在遠(yuǎn)距側(cè)上后焦點(diǎn)sk′減小并且第三透鏡單元L3的成像放大倍率β3增加。這樣，作為結(jié)果，由于第三透鏡單元L3共享放大倍率的改變，因此減小了第二透鏡單元L2的移動(dòng)量。而且，由于減小了第二透鏡單元L2的移動(dòng)量，因此可節(jié)省空間，這有助于透鏡系統(tǒng)的小型化。
當(dāng)使用實(shí)施例10到14所涉及的變焦透鏡拍攝短程目標(biāo)的話，當(dāng)?shù)谝煌哥R單元L1向物側(cè)移動(dòng)時(shí)，獲得了令人滿意的性能。在執(zhí)行調(diào)焦時(shí)，第三透鏡單元L3可向物側(cè)移動(dòng)。
當(dāng)?shù)谝煌哥R單元L1被布置得最靠近物側(cè)并且在調(diào)焦期間移動(dòng)時(shí)這可有助于前透鏡直徑的減小，在可具有最大透鏡重量的第一透鏡單元移動(dòng)時(shí)這還可避免致動(dòng)器上的載荷增加。此外，當(dāng)?shù)谝煌哥R單元L未移動(dòng)以便于調(diào)焦時(shí)，第一透鏡單元L1可被簡(jiǎn)單地連接于第二透鏡單元L2(例如，通過(guò)凸輪)，并且在變焦時(shí)移動(dòng)，因此至少一個(gè)實(shí)施例簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)并增強(qiáng)了精確度。
此外，當(dāng)通過(guò)第三透鏡單元L3執(zhí)行調(diào)焦時(shí)，當(dāng)在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間第三透鏡單元可向像側(cè)移動(dòng)時(shí)，在其中調(diào)焦移動(dòng)量大于廣角端的望遠(yuǎn)端所述第三透鏡單元L3可被布置得更靠近于像側(cè)。因此，可使得變焦和調(diào)焦所需的第三透鏡單元L3的移動(dòng)總量最小化，這可容易地獲得小型化透鏡系統(tǒng)。
如上所述的，當(dāng)每個(gè)透鏡單元可被形成為由于建立所需的屈光力布置和像差校正的透鏡結(jié)構(gòu)時(shí)，可在保持令人滿意的光學(xué)性能的同時(shí)獲得完整的小型化透鏡系統(tǒng)、高變焦比以及減小的突出透鏡長(zhǎng)度。
應(yīng)該注意的是，在每個(gè)實(shí)施例10到14中所涉及的變焦透鏡中為了獲得令人滿意的光學(xué)性能或使得整個(gè)透鏡系統(tǒng)最小化，可滿足以下條件的至少一項(xiàng)或多項(xiàng)。因此，獲得與每個(gè)條件公式相對(duì)應(yīng)的作用。
假定在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間第二透鏡單元L2的移動(dòng)量為Δ2X(對(duì)于向物側(cè)移動(dòng)的移動(dòng)量Δ2X的符號(hào)為正的，而相反移動(dòng)的符號(hào)為負(fù)的)；在廣角端所述第二透鏡單元L2與第三透鏡單元L3之間的間隔為D23W；第一、第二、第三透鏡單元L1、L2和L3的焦距按順序分別為f1、f2和f3；在廣角端所述整個(gè)系統(tǒng)的焦距為fW；在廣角端和望遠(yuǎn)端所述第二透鏡單元L2的成像放大倍率分別為β2W和β2T；在廣角端和望遠(yuǎn)端所述第三透鏡單元L3的成像放大倍率分別為β3W和β3T；構(gòu)成第一透鏡單元L1的透鏡材料的折射率的平均值n1a；第二透鏡單元L2具有負(fù)透鏡；以及負(fù)透鏡的材料折射率為n2b，可滿足以下條件[公式3]1.7<Δ2X/|f1×f2|<2.3---(6);]]>0.5＜D23W/fW＜1.2......(7)；3.8＜(β2T×β3W)/(β2W×β3T)＜5.2......(8)；1.88＜n1a......(9)；1.85＜n2b......(10)；1.9＜f3/f2＜2.5......(11)；以及5.2＜f3/fW＜6.4......(12)當(dāng)變焦期間第二透鏡單元L2的移動(dòng)量Δ2X小到超過(guò)了條件公式(6)的下限值時(shí)，第一和第二透鏡單元L1、L2的屈光力弱化。因此，為了確保預(yù)定變焦比增加每個(gè)透鏡單元的移動(dòng)量，并且難于獲得小型化的整個(gè)系統(tǒng)。
而且，當(dāng)超過(guò)了條件公式(6)的上限值時(shí)，第一和第二透鏡單元L1、L2的屈光力增強(qiáng)。因此，由于為了確保預(yù)定變焦比而減小每個(gè)透鏡單元的移動(dòng)量，因此整個(gè)系統(tǒng)趨向于小型化，但是不利于像差的減少(例如，散光和變形像差)。
當(dāng)間隔D23W增加得超過(guò)條件公式(7)的上限值時(shí)，在通過(guò)第三透鏡單元L3調(diào)焦期間最靠近的目標(biāo)可在廣角端被容易地調(diào)焦。然而，由于總透鏡長(zhǎng)度增加了，因此難于獲得小型化的整個(gè)系統(tǒng)。
當(dāng)間隔D23W減小得超過(guò)條件公式(7)的下限值時(shí)，僅在廣角端通過(guò)第三透鏡單元L3難于在最靠近的目標(biāo)上調(diào)焦。因此，例如，由于第一透鏡單元L1需要移動(dòng)得更多以便于調(diào)焦，因此機(jī)構(gòu)變得復(fù)雜。當(dāng)使得第一透鏡單元L1移動(dòng)以便于調(diào)焦時(shí)，第一透鏡單元的有效直徑增加了，這不利于小型化系統(tǒng)的設(shè)定。
當(dāng)超過(guò)了條件公式(8)的下限值時(shí)，第二透鏡單元L2不充分地共享放大倍率的改變，并且難于獲得超過(guò)4的變焦比。在變焦期間第三透鏡單元L3的移動(dòng)量增加了，并且總長(zhǎng)度可增加。
而且，當(dāng)超過(guò)了條件公式(8)的上限值時(shí)，第二透鏡單元L2過(guò)度地共享放大倍率的改變。因此，構(gòu)成第二透鏡單元L2的透鏡數(shù)量可增加以便于分散第二透鏡單元L2中的像差載荷，并且第二透鏡單元L2的總長(zhǎng)度可增加。
當(dāng)超過(guò)了條件公式(9)的下限值時(shí)，構(gòu)成第一透鏡單元L1的每個(gè)透鏡的屈光力可增加以便于獲得預(yù)定變焦比。因此，透鏡表面的曲率半徑，尤其是透鏡表面在像側(cè)的曲率半徑減小了，因此難于模制所述透鏡。當(dāng)緩和所述曲率以便于獲得預(yù)定變焦比時(shí)，第一透鏡單元L1的透鏡的數(shù)量增加了，并且整個(gè)系統(tǒng)可增大。
而且，當(dāng)超過(guò)了條件公式(10)的下限值時(shí)，構(gòu)成第二透鏡單元L2的透鏡的數(shù)量可增加或者負(fù)透鏡的厚度可增加以便于獲得預(yù)定變焦比。因此，難于獲得小型化的整個(gè)系統(tǒng)。
當(dāng)弱化第二透鏡單元L2的屈光力以超過(guò)條件公式(11)的上限值時(shí)，第二透鏡單元L2的移動(dòng)量增加以便于確保預(yù)定變焦比，并且這不利于小型化系統(tǒng)的設(shè)定。
而且，當(dāng)?shù)谌哥R單元L3的屈光力增強(qiáng)以超過(guò)上限值時(shí)，透鏡的數(shù)量可增加以便于校正散光，并且難于獲得小型化的整個(gè)系統(tǒng)。
當(dāng)?shù)诙哥R單元L2的屈光力增強(qiáng)以超過(guò)條件公式(11)的下限值時(shí)，第二透鏡單元L2的透鏡的數(shù)量可增加以便于校正彗形像差，并且難于獲得小型化的整個(gè)系統(tǒng)。
當(dāng)超過(guò)了條件公式(12)的上限值時(shí)，發(fā)射瞳孔位置靠近于圖像平面，并且遠(yuǎn)心特性降低。
而且，當(dāng)?shù)谌哥R單元L3的屈光力增強(qiáng)以超過(guò)條件公式(12)的下限值時(shí)，遠(yuǎn)心特性變得令人滿意，但是散光增加了，并且難于減少所述散光。
可如下所述為像差校正和整個(gè)透鏡系統(tǒng)的小型化設(shè)定上述每個(gè)條件公式的數(shù)值范圍。
可滿足以下條件[公式4]1.72<Δ2X/|f1×f2|<2.20---(6a);]]>0.6＜D23W/fW＜1.1......(7a)；3.9＜(β2T×β3W)/(β2W×β3T)＜5.1......(8a)；1.90＜n1a......(9a)；1.90＜n2b......(10a)；2.0＜f3/f2＜2.4......(11a)；以及5.3＜f3/fW＜6.35......(12a)當(dāng)如實(shí)施例10到14中設(shè)定每個(gè)元件時(shí)，可獲得這樣的變焦透鏡，所述變焦透鏡尤其適用于使用固態(tài)圖像拾取元件的攝影系統(tǒng)(例如，攝影機(jī)或數(shù)碼靜物相機(jī))、由于由較少數(shù)量的構(gòu)成透鏡構(gòu)成而小型化、適合于用作彈出系統(tǒng)、并且具有卓越的光學(xué)性能(例如，大約為四倍或六倍的變焦比)。
而且，依照實(shí)施例10到14，當(dāng)在第一透鏡單元L1中有效地引入非球面表面時(shí)，并且尤其是當(dāng)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第一和第二透鏡單元L1和L2的屈光力時(shí)，可有效地減少軸外像差，尤其是散光和變形像差，并且當(dāng)孔徑增大時(shí)可有效地減少球面像差。
應(yīng)該注意的是，在上述實(shí)施例10到14中，每個(gè)變焦透鏡都可由于這樣的變焦類型，即，在變焦期間使得兩個(gè)透鏡單元(例如，第一和第二透鏡單元、第一和第三透鏡單元或第二和第三透鏡單元)以改變透鏡單元的間隔這樣一種方式移動(dòng)取代使得三個(gè)透鏡單元移動(dòng)。
而且，甚至在第一透鏡單元L1的物側(cè)和/或第三透鏡單元L3的像側(cè)增加具有小屈光力的透鏡單元時(shí)，在實(shí)施例中獲得的作用基本也不會(huì)改變。
接下來(lái)，將描述數(shù)字示例10到14。由于在數(shù)字示例10到14中由符號(hào)表示的意思與上述數(shù)字示例1到9中的那些相同，因此將省略對(duì)其的描述。
數(shù)字示例10f＝4.69至21.60Fno＝2.56至5.972ω＝65.5°至15.9°R1＝28.278D1＝1.80 N1＝1.882997v1＝40.8R2＝5.123 D2＝2.84R3＝9.485 D3＝1.75 N2＝1.922860v2＝18.9R4＝16.168D4＝變量R5＝孔D5＝0.40R6＝13.007D6＝1.50 N3＝1.693501v3＝53.2R7＝690.521 D7＝0.10R8＝6.185 D8＝2.25 N4＝1.696797v4＝55.5R9＝-18.336 D9＝1.60 N5＝1.901355v5＝31.6R10＝5.092D10＝0.81R11＝23.853 D11＝1.30N6＝1.719995v6＝50.2R12＝-17.457 D12＝變量R13＝18.330 D13＝1.60N7＝1.487490v7＝70.2R14＝-36.938 D14＝變量R15＝∞ D15＝1.00N8＝1.516330v8＝64.1R16＝∞焦距4.6912.9021.60
可變間隔D420.33 5.161.80D12 4.0215.03 26.52D14 4.334.083.36非球面系數(shù)R2 k＝-1.57269e+00 B＝9.31352e-04 C＝-9.32116e-07D＝1.10249e-08 E＝3.97985e-10R8k＝-1.77870e-01 B＝5.38565e-05 C＝2.46566e-06數(shù)字例11f＝4.50至24.35Fno＝2.74至7.002ω＝67.7°至14.1°R1＝28.104D1＝1.80 N1＝1.882997v1＝40.8R2＝5.326 D2＝2.67R3＝9.520 D3＝1.75 N2＝1.922860v2＝18.9R4＝16.301D4＝變量R5＝孔D5＝0.20R6＝10.497D6＝1.50 N3＝1.620411v3＝60.3R7＝91.154D7＝0.10R8＝6.413 D8＝2.05 N4＝1.788001v4＝47.4R9＝-27.354 D9＝1.50 N5＝2.003300v5＝28.3R10＝5.137D10＝0.50R11＝24.649 D11＝1.20N6＝1.834000v6＝37.2R12＝-22.165 D12＝變量R13＝15.118 D13＝1.60N7＝1.516330v7＝64.1R14＝-112.010 D14＝變量R15＝∞ D15＝1.00N8＝1.516330v8＝64.1R16＝∞焦距4.5014.1424.35可變間隔D4 23.38 5.25 1.80D123.9516.1228.69
D144.253.963.25非球面系數(shù)R2 k＝-1.31424e+00 B＝6.16883e-04 C＝3.16840e-06D＝1.01182e-08 E＝3.58477e-10R8 k＝-2.76663e+00 B＝1.25488e-03 C＝-1.10959e-0.5D＝3.02464e-07數(shù)字例12f＝4.29至25.30Fno＝2.50至6.902ω＝70.2°至13.6°R1＝33.847 D1＝1.80 N1＝1.882997v1＝40.8R2＝5.319D2＝2.49R3＝9.526D3＝1.75 N2＝1.922860v2＝18.9R4＝16.478 D4＝變量R5＝孔 D5＝0.20R6＝10.394 D6＝1.45 N3＝1.639999v3＝60.1R7＝62.083 D7＝0.10R8＝6.334D8＝2.10 N4＝1.772499v4＝49.6R9＝-51.827 D9＝1.55 N5＝2.003300v5＝28.3R10＝5.096 D10＝0.55R11＝22.577 D11＝1.20N6＝1.834000v6＝37.2R12＝-21.511 D12＝變量R13＝12.440 D13＝1.60N7＝1.516330v7＝64.1R14＝110.419 D14＝變量R15＝∞ D15＝1.00N8＝1.516330v8＝64.1R16＝∞焦距4.2914.3125.30可變間隔D4 22.31 4.94 1.78D123.5416.8730.62D144.163.50 2.42非球面系數(shù)
R1 k＝1.66792e+01 B＝3.29890e-05 C＝-3.75031e-06D＝7.54949e-08 E＝-8.64945e-10R2 k＝-1.28756e+00 B＝6.38450e-04 C＝5.28748e-06D＝-1.07260e-07 E＝7.71211e-10R8 k＝-3.00310e+00 B＝1.38557e-03 C＝-1.77869e-05D＝5.11304e-07數(shù)字例13f＝4.69至21.60Fno＝2.52至5.972ω＝65.5°至15.9°R1＝27.781D1＝1.80 N1＝1.882997v1＝40.8R2＝5.112 D2＝2.87R3＝9.459 D3＝1.75 N2＝1.922860v2＝18.9R4＝16.081D4＝變量R5＝孔D5＝0.40R6＝12.693D6＝1.50 N3＝1.693501v3＝53.2R7＝748.560 D7＝0.10R8＝6.188 D8＝2.25 N4＝1.696797v4＝55.5R9＝-17.856 D9＝1.60 N5＝1.901355v5＝31.6R10＝5.062D10＝0.90R11＝24.749 D11＝1.30N6＝1.719995v6＝50.2R12＝-17.554 D12＝變量R13＝20.052 D13＝1.60N7＝1.487490v7＝70.2R14＝-32.668 D14＝變量R15＝∞ D15＝1.00N8＝1.516330v8＝64.1R16＝∞焦距4.6917.5521.60可變間隔D4 19.84 5.11 1.80D123.0014.2826.27D144.994.58 3.48非球面系數(shù)
R2 k＝-1.55604e+00 B＝9.15097e-04 C＝-5.65375e-08D＝7.02344e-09 E＝2.63734e-10R8k＝-2.86351e-01 B＝1.03856e-04 C＝4.26746e-06數(shù)字例14F＝4.69至21.60Fno＝2.58至5.972ω＝65.5°至15.9°R1＝28.388D1＝1.80 N1＝1.882997v1＝40.8R2＝5.087 D2＝2.90R3＝9.529 D3＝1.75 N2＝1.922860v2＝18.9R4＝16.168D4＝變量R5＝孔D5＝0.10R6＝13.199D6＝1.50 N3＝1.693501v3＝53.2R7＝554.461 D7＝0.10R8＝6.184 D8＝2.25 N4＝1.696797v4＝55.5R9＝-18.358 D9＝1.60 N5＝1.901355v5＝31.6R10＝5.115D10＝0.81R11＝22.733 D11＝1.30N6＝1.719995v6＝50.2R12＝-16.955 D12＝變量R13＝16.884 D13＝1.60N7＝1.487490v7＝70.2R14＝-49.680 D14＝變量R15＝∞ D15＝1.00N8＝1.516330v8＝64.1R16＝∞焦距4.6912.9821.60可變間隔D4 20.79 5.401.96D12 5.0615.84 26.79D14 3.583.272.80非球面系數(shù)R2 k＝-1.49618e+00 B＝8.75196e-04 C＝-3.59972e-07D＝1.41022e-08 E＝3.46972e-10R8 k＝-4.33552e-01 B＝1.86343e-04 C＝5.39556e-06
(表1) 接下來(lái)，將參照?qǐng)D29描述數(shù)碼靜物相機(jī)(圖像拾取設(shè)備)的實(shí)施例。在所述相機(jī)中，實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)可用作攝影光學(xué)系統(tǒng)。
在圖29中附圖標(biāo)記20表示相機(jī)主體；21表示由實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)構(gòu)成的攝影光學(xué)系統(tǒng)；22表示例如CCD或CMOS傳感器的固態(tài)圖像拾取元件(光電轉(zhuǎn)換元件)，所述CCD或CMOS傳感器被安裝在相機(jī)主體中并且接收由攝影光學(xué)系統(tǒng)21形成的主題圖像；23表示用于記錄通過(guò)光電轉(zhuǎn)換元件22光電轉(zhuǎn)換的與主題圖像相對(duì)應(yīng)的信息的存儲(chǔ)器；以及24表示探測(cè)器，所述探測(cè)器可包括顯示板(例如，液晶顯示板)并且用于觀察形成在固態(tài)圖像拾取元件22上的主題圖像。
當(dāng)至少一個(gè)實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)以這種方式應(yīng)用于諸如數(shù)碼靜物相機(jī)的圖像拾取設(shè)備時(shí)，可實(shí)現(xiàn)具有高光學(xué)性能的小型化圖像拾取設(shè)備。
雖然已結(jié)合實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不局限于所披露的實(shí)施例。所附權(quán)利要求應(yīng)遵循最廣泛的涵義，從而包含所有所述修正和等效結(jié)構(gòu)以及功能。
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡系統(tǒng)，從物側(cè)到像側(cè)按順序包括具有負(fù)折射能力的第一透鏡單元；具有正折射能力的第二透鏡單元；以及具有正折射能力的第三透鏡單元，其中，在變焦過(guò)程中第一和第二透鏡單元之間的間隔以及第二和第三透鏡單元之間的間隔改變，并且假定在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦過(guò)程中第二透鏡單元的移動(dòng)量為Δ2X；在廣角端所述第二透鏡單元與第三透鏡單元之間的間隔為D23W；第一和第二透鏡單元的焦距分別為f1和f2；在廣角端整個(gè)系統(tǒng)的焦距為fW，滿足以下條件1.7<Δ2X/|f1×f2|<2.3]]>以及0.5＜D23W/fW＜1.2。
2.按照權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于，假定在廣角端和望遠(yuǎn)端所述第二透鏡單元的成像放大倍率分別為β2W和β2T；在廣角端和望遠(yuǎn)端所述第三透鏡單元的成像放大倍率分別為β3W和β3T，滿足以下條件3.8＜(β2T×β3W)/(β2W×β3T)＜5.2。
3.按照權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于，在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦過(guò)程中，第一透鏡單元沿光軸在像側(cè)具有凸?fàn)畹能壽E上移動(dòng)，第二透鏡單元單調(diào)地沿光軸向物側(cè)移動(dòng)，并且第三透鏡單元沿光軸向像側(cè)移動(dòng)。
4.按照權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于，第一透鏡單元僅包括作為透鏡元件的負(fù)透鏡元件和正透鏡元件，并且負(fù)透鏡元件的至少一個(gè)表面具有非球面形狀。
5.按照權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于，第一透鏡單元僅包括作為透鏡元件的在像側(cè)具有凹面表面的彎月面形狀的負(fù)透鏡元件和在物側(cè)具有凸面表面的彎月面形狀的正透鏡元件，并且負(fù)透鏡元件的像側(cè)表面具有非球面形狀。
6.按照權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于，第二透鏡單元從物側(cè)到像側(cè)按順序僅包括作為透鏡元件的正透鏡元件、正透鏡元件、負(fù)透鏡元件和正透鏡元件。
7.按照權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于，第二透鏡單元從物側(cè)到像側(cè)按順序僅包括作為透鏡元件的物側(cè)表面上具有凸面形狀的正透鏡元件、具有雙凸面形狀的正透鏡元件、具有雙凹面形狀的負(fù)透鏡元件，以及正透鏡元件。
8.按照權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于，假定構(gòu)成存在于第一透鏡單元中的兩個(gè)透鏡元件的材料的折射率的平均值為n1a，滿足以下條件1.88＜n1a。
9.按照權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于，假定構(gòu)成第二透鏡單元的材料的折射率為n2b，第二透鏡單元具有負(fù)透鏡元件，該負(fù)透鏡元件滿足以下條件1.85＜n2b。
10.按照權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于，假定第三透鏡單元的焦距為f3，滿足以下條件1.9＜f3/f2＜2.5。
11.按照權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于，假定第三透鏡單元的焦距為f3，滿足以下條件5.2＜f3/fW＜6.4。
12.按照權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于，第三透鏡單元僅包括正透鏡元件作為透鏡元件。
13.按照權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其特征在于，在光電轉(zhuǎn)換元件上形成圖像。
14.一種圖像拾取設(shè)備，包括權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，以及用于接收由所述變焦透鏡系統(tǒng)形成的圖像的光電轉(zhuǎn)換元件。
全文摘要
至少一個(gè)實(shí)施例涉及一種變焦透鏡系統(tǒng)，從物側(cè)到像側(cè)按順序包括具有負(fù)折射能力的第一透鏡單元；具有正折射能力的第二透鏡單元；以及具有正折射能力的第三透鏡單元，在該具體實(shí)施例中，在變焦過(guò)程中，所述變焦透鏡系統(tǒng)改變第一和第二透鏡單元之間的間隔以及第二和第三透鏡單元之間的間隔。
文檔編號(hào)G02B15/177GK101067678SQ20071010999
公開(kāi)日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
發(fā)明者伊藤大介 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社