專(zhuān)利名稱(chēng)：用于形成像的變焦透鏡系統(tǒng)、光學(xué)設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于形成物體的像的變焦透鏡系統(tǒng)、光學(xué)設(shè)備和方法。
技術(shù)背景例如日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2003-241097已經(jīng)提出一種變焦透鏡用作 高變焦比變焦透鏡，其按照從物體起的順序包括具有正折射光焦度 的第一透鏡組；具有負(fù)折射光焦度的第二透鏡組；具有正折射光焦度 的第三透鏡組；和具有正折射光焦度的第四透鏡組，并且通過(guò)移動(dòng)每 個(gè)透鏡組進(jìn)行變焦。但是具有低變焦比的這種常規(guī)的變焦透鏡不能充分地滿足對(duì)高變 焦比的需要。而且，當(dāng)對(duì)焦由第二透鏡組進(jìn)行時(shí)，由于與該對(duì)焦透鏡 組的停止位置的滑移(游隙量)對(duì)應(yīng)的像平面的移動(dòng)量變大，對(duì)焦透鏡組 的停止精度要求很高。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種變焦透鏡系統(tǒng)，其沿著光軸按 照從物體起的順序包括具有正折射光焦度的第一透鏡組；具有負(fù)折 射光焦度的第二透鏡組；具有正折射光焦度的至少一個(gè)透鏡組；以及 設(shè)置于最像側(cè)的第n透鏡組，具有正折射光焦度的所述第n透鏡組按 照從所述物體起的順序包括具有正折射光焦度的前組和后組，通過(guò)沿 著所述光軸移動(dòng)所述后組進(jìn)行對(duì)所述物體對(duì)焦，并且滿足下面的條件表達(dá)式(l):0.05 < D/fNb < 0.50 (1)其中D表示所述前組的最像側(cè)表面和所述后組的最物體側(cè)表面之 間沿著所述光軸的距離，而fNb表示所述后組的焦距。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種變焦透鏡系統(tǒng)，其沿著光軸按 照從物體起的順序包括具有正折射光焦度的第一透鏡組；具有負(fù)折 射光焦度的第二透鏡組；以及設(shè)置于最像側(cè)的第ii透鏡組，在所述第 一透鏡組和所述第n透鏡組之間包括能夠在與所述光軸垂直的方向上 移動(dòng)的透鏡組，具有正折射光焦度的所述第n透鏡組按照從所述物體 起的順序包括具有正折射光焦度的前組和后組，并且通過(guò)沿著所述光 軸移動(dòng)所述后組進(jìn)行對(duì)所述物體對(duì)焦。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種配備有根據(jù)第一或第二方面的 變焦透鏡系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種用于通過(guò)變焦透鏡系統(tǒng)形成物 體的像的方法，該方法包括如下步驟提供所述變焦透鏡系統(tǒng)，所述變焦透鏡系統(tǒng)沿著光軸按照從物體起的順序包括具有正折射光焦度的 第一透鏡組、具有負(fù)折射光焦度的第二透鏡組、具有正折射光焦度的至少一個(gè)透鏡組、以及設(shè)置于最像側(cè)的第n透鏡組，具有正折射光焦 度的所述第n透鏡組按照從所述物體起的順序包括具有正折射光焦度 的前組和后組；當(dāng)對(duì)所述物體對(duì)焦時(shí)沿著所述光軸移動(dòng)所述后組；并 且滿足下面的條件表達(dá)式(l):0.05 < D/fNb < 0.50 (1)其中D表示所述前組的最像側(cè)表面和所述后組的最物體側(cè)表面之 間沿著所述光軸的距離，而fNb表示所述后組的焦距。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種用于校正變焦透鏡系統(tǒng)的像模 糊的方法，該方法包括如下步驟提供所述變焦透鏡系統(tǒng)，所述變焦透鏡系統(tǒng)沿著光軸按照從物體起的順序包括具有正折射光焦度的第一 透鏡組、具有負(fù)折射光焦度的第二透鏡組、以及設(shè)置于最像側(cè)的第n
透鏡組，具有正折射光焦度的所述第n透鏡組按照從所述物體起的順
序包括具有正折射光焦度的前組和后組；當(dāng)對(duì)焦時(shí)沿著所述光軸移動(dòng)
所述后組；以及為了校正所述像模糊而在與所述光軸垂直的方向上偏 移設(shè)置在所述第一透鏡組和所述第n透鏡組之間的透鏡組。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種用于使變焦透鏡系統(tǒng)變焦的方 法，該方法包括如下步驟提供所述變焦透鏡系統(tǒng)，所述變焦透鏡系 統(tǒng)沿著光軸按照從物體起的順序包括具有正折射光焦度的第一透鏡 組、具有負(fù)折射光焦度的第二透鏡組、具有正折射光焦度的至少一個(gè) 透鏡組、以及設(shè)置于最像側(cè)的第n透鏡組，具有正折射光焦度的所述 第n透鏡組按照從所述物體起的順序包括具有正折射光焦度的前組和 后組，當(dāng)對(duì)所述物體對(duì)焦時(shí)沿著所述光軸移動(dòng)所述后組；當(dāng)變焦時(shí)， 改變所述第一透鏡組和所述第二透鏡組之間的距離、所述第二透鏡組 和所述正透鏡組之間的距離、以及所述正透鏡組和所述第n透鏡組之 間的距離；并且滿足下面的條件表達(dá)式(l):
0.05 < D/fNb < 0,50 (1)
其中D表示所述前組的最像側(cè)表面和所述后組的最物體側(cè)表面之 間沿著所述光軸的距離，而fNb表示所述后組的焦距。
本發(fā)明使得能夠提供具有高變焦比、緊湊的、具有高光學(xué)性能的 變焦透鏡系統(tǒng)。


圖1是示出根據(jù)實(shí)例1的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡布局與每個(gè)透鏡組 的變焦軌跡一起的剖視圖。
圖2A、 2B和2C是根據(jù)實(shí)例1當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)而不進(jìn)行減振時(shí) 示出該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖2A示出廣角端狀態(tài) (f=7.35)，圖2B示出中等焦距狀態(tài)^=26.70)，圖2C示出遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(f=74.50)。
圖3A、 3B和3C是根據(jù)實(shí)例1當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)而進(jìn)行減振時(shí)示出 該變焦透鏡系統(tǒng)的彗差的曲線圖、其中圖3A示出廣角端狀態(tài)^7.35)、 圖3B示出中等焦距狀態(tài)(f-26.70)、圖3C示出遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(f-74.50)。
圖4是示出根據(jù)實(shí)例2的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡布局與每個(gè)透鏡組 的變焦軌跡一起的剖視圖。
圖5A、 5B和5C是根據(jù)實(shí)例2當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)而不進(jìn)行減振時(shí) 示出該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖、其中圖5A示出廣角端狀態(tài) (f=7.35)、圖5B示出中等焦距狀態(tài)(f-26.70)、圖5C示出遠(yuǎn)攝端狀態(tài) (f=74.50)。
圖6A、 6B和6C是根據(jù)實(shí)例2當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)而進(jìn)行減振時(shí)示出 該變焦透鏡系統(tǒng)的彗差的曲線圖、其中圖6A示出廣角端狀態(tài)(f-7.35)、 圖6B示出中等焦距狀態(tài)(f-26.70)、圖6C示出遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(f-74.50)。
圖7是示出根據(jù)實(shí)例3的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡布局與每個(gè)透鏡組 的變焦軌跡一起的剖視圖。
圖8A、 8B和8C是根據(jù)實(shí)例3當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)而不進(jìn)行減振時(shí) 示出該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖、其中圖8A示出廣角端狀態(tài) (f=7.35)、圖8B示出中等焦距狀態(tài)(f-26.70)、圖8C示出遠(yuǎn)攝端狀態(tài) Cf=74.50)。
圖9A、 9B和9C是根據(jù)實(shí)例3當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)而進(jìn)行減振時(shí)示出 該變焦透鏡系統(tǒng)的彗差的曲線圖、其中圖9A示出廣角端狀態(tài)(f-7.35)、 圖9B示出中等焦距狀態(tài)(f-26.70)、圖9C示出遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(f-74.50)。
圖IOA和IOB示出電子靜像照相機(jī)的示意圖、其裝有根據(jù)實(shí)例1 的變焦透鏡系統(tǒng)、其中圖10A是前視圖、圖10B是后視圖。
圖ll是沿圖IOA的A-A線的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)。
根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)沿著光軸控照從物體起的順序包括具有正折射光焦度的第一透鏡組、；具有負(fù)折射光焦度的第二透鏡 組、；以及設(shè)置在最像側(cè)的第n透鏡組。具有正折射光焦度的第n透鏡 組按照從物體起的順序包括具有正折射光焦度的前組和后組。通過(guò)沿 著光軸移動(dòng)該后組進(jìn)行對(duì)物體對(duì)焦。
為了構(gòu)造高變焦比的變焦透鏡系統(tǒng)、該變焦透鏡系統(tǒng)必需由多個(gè) 透鏡組來(lái)構(gòu)造、諸如具有正折射光焦度的第一透鏡組、具有負(fù)折射光 焦度的第二透鏡組、以及隨后的透鏡組、并且變焦必需通過(guò)有效地移 動(dòng)各透鏡組來(lái)進(jìn)行。另一方面、為了通過(guò)借助于諸如馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 移動(dòng)對(duì)焦透鏡組對(duì)位于有限距離處的物體進(jìn)行對(duì)焦、其中對(duì)焦透鏡組 輕并且緊湊的內(nèi)部對(duì)焦系統(tǒng)或后對(duì)焦系統(tǒng)是有利的。當(dāng)變焦透鏡系統(tǒng) 制造成具有高變焦比時(shí)、由于變焦透鏡系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的焦距變大、 其中對(duì)焦透鏡的移動(dòng)量能夠小的該內(nèi)部對(duì)焦系統(tǒng)是更有效的。
由于減少成像裝置的尺寸、由散焦引起的所謂模糊圓的像模糊的 允許直徑變小、因此對(duì)于對(duì)焦需要更高精度。因此、在通過(guò)第二透鏡 組的對(duì)焦中、要求的停止精度變得更高、因此在由該停止位置的游隙 引起的在像平面的聚焦位置的移動(dòng)量變大。結(jié)果、聚焦位置從原聚焦 位置過(guò)多地移位、因此對(duì)比度降低。
在根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡系統(tǒng)中、具有正折射光焦度的第n透鏡 組按照從物體起的順序分成具有正折射光焦度的前組和后組。對(duì)焦通 過(guò)沿著光軸移動(dòng)后組進(jìn)行。由于這種配置、對(duì)應(yīng)于對(duì)焦透鏡組的游隙 的像平面位置的移動(dòng)量能夠很小、因此、該變焦透鏡系統(tǒng)能夠獲得高 光學(xué)性能和緊湊性。
在根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中、滿足下面的條件表達(dá)式(l).-0,05 < D/fNb < 0.50 (1)
其中D表示該前組的最像側(cè)表面和后組的最物體側(cè)表面之間沿著 光軸的距離、而fNb表示后組的焦距。'條件表達(dá)式(l)定義了前組和后組之間的距離對(duì)該后組的焦距之比。
當(dāng)值D/fNb等于或落在條件表達(dá)式(l)的下限之下時(shí)、用于對(duì)焦 所需要的移動(dòng)量變大、因此能夠被對(duì)焦的范圍變窄。而且、場(chǎng)曲變大、 因此在寬對(duì)焦范圍上獲得極好的光學(xué)性能變得很困難。
當(dāng)值D/fNb等于或超過(guò)條件表達(dá)式(l)的上限時(shí)、第n透鏡組變 大。而且、后組的折射光焦度變大、因此球面像差變壞。
由于滿足條件表達(dá)式(l)、變成能夠獲得較寬的對(duì)焦范圍、并且在 整個(gè)對(duì)焦范圍上具有極好的光學(xué)性能。
為了確保本實(shí)施例的效果、優(yōu)選地、將條件表達(dá)式(l)的下限設(shè)置 為0.10。為了確保本實(shí)施例的效果、優(yōu)選地、將條件表達(dá)式(l)的上限 設(shè)置為0.35。
在根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中、優(yōu)選地、第n透鏡組按照從 物體起的順序是第四透鏡組、并且具有正折射光焦度的第三透鏡組在 第四透鏡組和第二透鏡組之間。由于采用這種四透鏡組的布局、變成 能夠?qū)崿F(xiàn)高光學(xué)性能和緊湊性。
在根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中、優(yōu)選地、變焦通過(guò)改變第一 透鏡組和第二透鏡組之間的距離、第二透鏡組和第三透鏡組之間的距 離以及第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離實(shí)現(xiàn)。通過(guò)如上所述改變 每個(gè)透鏡組、變焦能夠由每個(gè)透鏡組有效地實(shí)現(xiàn)。
在根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中、優(yōu)選地滿足下面的條件表達(dá) 式(2):0.20 <D/(fwxft)'"< 0.50 (2)
其中fw表示該變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距、而ft表示 該變焦透鏡系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下的焦距。
條件表達(dá)式(2)定義了第四透鏡組中從前組到后組的距離與該變焦 透鏡系統(tǒng)的焦距之間的關(guān)系。
當(dāng)值D/(fwxft)1/2等于或落在條件表達(dá)式(2)的下限之下時(shí)、從前 組到后組的距離相對(duì)于變焦透鏡系統(tǒng)的焦距變小。因此、為了進(jìn)行對(duì) 焦、后組的折射光焦度不得不大、因此球面像差變壞。
另一方面、當(dāng)值D/(fwxft)"2等于或超過(guò)條件表達(dá)式(2)的上限時(shí)、 第四透鏡組變大、因此不能確保后焦距。而且場(chǎng)曲變差。
為了確保本實(shí)施例的效果、優(yōu)選地、將條件表達(dá)式(2)的下限設(shè)置 為0.23。為了確保本實(shí)施例的效果、優(yōu)選地、將條件表達(dá)式(2)的上限 設(shè)置為0.40。
由于滿足條件表達(dá)式(2)、變成能夠?qū)崿F(xiàn)具有寬對(duì)焦范圍的緊湊的 變焦透鏡系統(tǒng)、并且保持極好的光學(xué)性能。
在根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中、優(yōu)選地、當(dāng)從廣角端狀態(tài)向 遠(yuǎn)攝端狀態(tài)變焦時(shí)、第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增大、第二 透鏡組和第三透鏡組之間的距離減小、并且第三透鏡組和第四透鏡組 之間的距離減小。通過(guò)如上所述移動(dòng)每個(gè)透鏡組、變成能夠由每個(gè)透 鏡組有效地變焦。而且、由于適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在中等焦距狀態(tài)下的第三透 鏡組和第四透鏡組之間的距離、變成能夠校正場(chǎng)曲、并且在整個(gè)變焦 范圍上實(shí)現(xiàn)極好的光學(xué)性能。
在根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中、優(yōu)選滿足下面的條件表達(dá)式
1(3):
-0.16 < f2/fl <-0.08 (3)
其中fl表示第一透鏡組的焦距、而f2表示第二透鏡組的焦距。
條件表達(dá)式(3)定義了第一透鏡組的焦距對(duì)第二透鏡組的焦距之比
當(dāng)比值fl/f2等于或落在條件表達(dá)式(3)的下限之下時(shí)、第二透鏡組 的折射光焦度變成太小、因此為了構(gòu)造具有高變焦比的變焦透鏡系統(tǒng)、 總透鏡長(zhǎng)度變大。或者換句話說(shuō)、由于第一透鏡組的折射光焦度變大、 在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的球面像差特別地變差。
另一方面、當(dāng)比值fl/f2等于或超過(guò)條件表達(dá)式(3)的上限時(shí)、第二 透鏡組的折射光焦度變大、因此當(dāng)變焦時(shí)像散和場(chǎng)曲的變化變大。
為了確保本實(shí)施例的效果、優(yōu)選地、將條件表達(dá)式(3)的下限設(shè)置 為-0.14。為了確保本實(shí)施例的效果、優(yōu)選地、將條件表達(dá)式(3)的上限 設(shè)置為-0.09。
由于滿足條件表達(dá)式(3)、變成能夠?qū)崿F(xiàn)高變焦比和極好的光學(xué)性
在根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中、優(yōu)選地、滿足下面的條件表 達(dá)式(4):
0.75 < f3/f4 < 2.00 (4)
其中f3表示第三透鏡組的焦距、而f4表示第四透鏡組的焦距。 條件表達(dá)式(4)定義了第三透鏡組的焦距對(duì)第四透鏡組的焦距之比。
當(dāng)比值f3/f4等于或落在條件表達(dá)式(4)的下限之下時(shí)、第三透鏡組的折射光焦度變大、當(dāng)變焦時(shí)像差的變化變大、并且特別是球面像差 和彗差變壞。
另一方面、當(dāng)比值f3/f4等于或超過(guò)條件表達(dá)式(4)的上限時(shí)、總透 鏡長(zhǎng)度變大、因此實(shí)現(xiàn)緊湊性變成很困難?；蛘邠Q句話說(shuō)、為了使系 統(tǒng)緊湊、第一透鏡組和第二透鏡組的組合焦距必需小、因此在遠(yuǎn)攝端 狀態(tài)的球面像差變壞。
為了確保本實(shí)施例的效果、優(yōu)選地、將條件表達(dá)式(4)的下限設(shè)置 為0.85。為了確保本實(shí)施例的效果、優(yōu)選地、將條件表達(dá)式(4)的上限 設(shè)置為1.50。
由于滿足條件表達(dá)式(4)、變成能夠?qū)崿F(xiàn)具有極好的光學(xué)性能的緊 湊的變焦透鏡系統(tǒng)、并且變焦時(shí)具有小的像差變化。
在根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中、優(yōu)選地、第n透鏡組的前組 具有至少一個(gè)非球面、由于在前組中使用非球面、變成能夠極好地校 正球面像差。
在根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中、優(yōu)選地、第三透鏡組按照從 物體起的順序包括具有正折射光焦度的前組和具有負(fù)折射光焦度的 后組、并且具有減振功能、其通過(guò)使第三透鏡組的后組沿著垂直于光
軸的方向偏離中心校正由于照相機(jī)抖動(dòng)引起的成像位置的變化。優(yōu)選 地、滿足下面的條件表達(dá)式(5):
-1.00 <f3a/f3b<-0.40 (5)
其中fia表示第三透鏡組中的前組的焦距、而f3b表示第三透鏡 組中的后組的焦距。
為了通過(guò)使拍照透鏡的一部分偏離中心進(jìn)行減振、拍照透鏡必須 裝有偏心機(jī)構(gòu)。為了使該機(jī)構(gòu)緊湊、優(yōu)選該透鏡的直徑要小且輕。在根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中、由于第三透鏡組具有最小的透鏡直 徑、它最適合安裝減振機(jī)構(gòu)。
由于將第三透鏡組分成具有正折射光焦度的前組和具有負(fù)折射光 焦度的后組、并且將減振功能分配給后組、變成能夠在使減振透鏡組 偏離中心時(shí)減少光學(xué)性能的變差、和減少減振透鏡組的重量、。
條件表達(dá)式(5)定義了第三透鏡組中的前組的焦距對(duì)后組的焦距之比。
當(dāng)比值fia/f3b等于或落在條件表達(dá)式(5)的下限之下時(shí)、后組的折 射光焦度變大、因此后組的偏心敏感度變大、并且為了減振需要的偏 心量變小。但是當(dāng)偏心時(shí)校正彗差變困難。
另一方面、當(dāng)比值f3a/f3b等于或超過(guò)條件表達(dá)式(5)的上限時(shí)、后 組的折射光焦度變小、因此校正球面像差變困難。而且、當(dāng)進(jìn)行減振 時(shí)偏心的量變大、因此減振機(jī)構(gòu)變大。
為了確保本實(shí)施例的效果、優(yōu)選地、將條件表達(dá)式(5)的下限設(shè)置 為-0.S5。為了確保本實(shí)施例的效果、優(yōu)選地、將條件表達(dá)式(5)的上限 設(shè)置為-0.50。
由于滿足條件表達(dá)式(5)、變成能夠使減振機(jī)構(gòu)緊湊、并且確保極 好的光學(xué)性能。
在根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中、優(yōu)選地滿足下面的條件表達(dá) 式(6):
2.00 < f3/fw < 4.00 (6)
其中f3表示第三透鏡組的焦距、而fw表示該變焦透鏡系統(tǒng)在廣 角端狀態(tài)下的焦距。條件表達(dá)式(6)定義了第三透鏡組的焦距對(duì)變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端 狀態(tài)下的焦距之比。
當(dāng)比值f3/fw等于或落在條件表達(dá)式(6)的下限之下時(shí)、第三透鏡 組的折射光焦度變大、球面像差變壞、并且當(dāng)變焦時(shí)諸如彗差的像差 的變化變大。而且、光學(xué)性能變差由第三透鏡組和第四透鏡組之間的 距離的移位或相對(duì)偏心產(chǎn)生。
另一方面、當(dāng)比值f3/fw等于或超過(guò)條件表達(dá)式(6)的上限時(shí)、總 透鏡長(zhǎng)度變大、因此使系統(tǒng)緊湊變困難。或者換句話說(shuō)、為了使系統(tǒng) 緊湊、第一透鏡組和第二透鏡組的組合焦距必需小、因此在廣角端狀
態(tài)的球面像差變壞。
為了確保本實(shí)施例的效果、優(yōu)選地、將條件表達(dá)式(6)的下限設(shè)置 為2.20。為了確保本實(shí)施例的效果、優(yōu)選地、將條件表達(dá)式(6)的上限 設(shè)置為3.50。
由于滿足條件表達(dá)式(6)、變成能夠使變焦透鏡系統(tǒng)緊湊、并且確 保極好的光學(xué)性能。
在根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中、優(yōu)選地、第三透鏡組的后組 具有至少一個(gè)非球面。由于在減振透鏡組中包括非球面、當(dāng)使減振透 鏡組偏心時(shí)變成能夠極好地校正彗差和場(chǎng)曲。
第三透鏡組的后組中的非球面優(yōu)選地具有隨著半徑從光軸向周?chē)?增加而正折射光焦度逐漸變強(qiáng)或負(fù)折射光焦度逐漸變?nèi)醯男螤睢?br> 下面將參考

根據(jù)本實(shí)施例的每個(gè)實(shí)例。<實(shí)例1〉
圖1是示出根據(jù)實(shí)例1的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡布局與每個(gè)透鏡組 的變焦軌跡一起的剖視圖。
根據(jù)實(shí)例1的變焦透鏡系統(tǒng)沿著光軸按照從物體起的順序由如下 部分構(gòu)成具有正折射光焦度的第一透鏡組Gl、；具有負(fù)折射光焦度 的第二透鏡組G2、；具有正折射光焦度的第三透鏡組G3、；以及設(shè)置在 最像平面I側(cè)具有正折射光焦度的第四透鏡組。
當(dāng)從廣角端狀態(tài)W向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)T變焦時(shí)、該第一透鏡組G1、
第三透鏡組G3和第四透鏡組G4朝著物體移動(dòng)、而第二透鏡組G2移 動(dòng)使得第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2之間的距離增大、第二透鏡組 G2和第三透鏡組G3之間的距離減小、并且第三透鏡組G3和第四透鏡 組G4之間的距離減小。
第四透鏡組G4按照從物體起的順序由如下部分構(gòu)成具有正折射 光焦度的前組G4a、和具有正折射光焦度的后組G4b。從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處 的物體的對(duì)焦通過(guò)沿著光軸移動(dòng)后組G4b進(jìn)行。
第三透鏡組G3按照從物體起的順序由如下部分構(gòu)成具有正折射 光焦度的前組G3a、；和具有負(fù)折射光焦度的后組G3b。該后組G3b可 以沿著基本上垂直于光軸的方向移動(dòng)、以校正由照相機(jī)抖動(dòng)引起的成 像位置的移位。
第一透鏡組Gl按照從物體起的順序由如下部分構(gòu)成由具有面向 像平面I的凹面的負(fù)彎月形透鏡Lll與雙凸正透鏡L12膠合構(gòu)成的膠 合透鏡、；和具有面向物體的凸面的正彎月形透鏡L13。
第二透鏡組G2按照從物體起的順序由如下部分構(gòu)成具有面向像 平面I的凹面的負(fù)彎月形透鏡L21、；雙凹負(fù)透鏡L22、；雙凸正透鏡L23、；和雙凹負(fù)透鏡L24。負(fù)彎月形透鏡L21的像平面I側(cè)表面是非球 面。
第三透鏡組G3的前組G3a按照從物體起的順序由如下部分構(gòu)成 雙凸正透鏡L31、；和由雙凸正透鏡L32與具有面向像平面I的平面的 平凹負(fù)透鏡L33膠合構(gòu)成的膠合透鏡。
第三透鏡組G3的后組G3b由膠合透鏡構(gòu)成、所述膠合透鏡按照 從物體起的順序由雙凹負(fù)透鏡L34與具有面向物體的凸面的正彎月形 透鏡L35膠合構(gòu)成。負(fù)透鏡L34的物體側(cè)表面是非球面。
第四透鏡組G4的前組G4a按照從物體起的順序由如下部分構(gòu)成 雙凸正透鏡L41、；和由雙凸正透鏡L42與雙凹負(fù)透鏡L43膠合構(gòu)成的 膠合透鏡。正透鏡L41的像平面I側(cè)的表面是非球面。
第四透鏡組G4的后組G4b由膠合透鏡構(gòu)成、所述膠合透鏡按照 從物體起的順序由雙凸正透鏡L44與具有面向物體的凹面的負(fù)彎月形 透鏡L45膠合構(gòu)成。
孔徑光闌S設(shè)置在第三透鏡組G3的前組G3a的物體側(cè)、眩光止 擋器FS設(shè)置在第三透鏡組G3的后組G3b的像平面I側(cè)、并且低通濾 光器FL設(shè)置在像平面I的物體側(cè)、其阻擋高于成像裝置的分辨率極限 的空間頻率。
變焦時(shí)孔徑光闌S與第三透鏡組G3作為整體一起移動(dòng)。
當(dāng)進(jìn)行減振時(shí)、眩光止擋器FS沿著基本垂直于光軸的方向與第三 透鏡組G3的后組G3b作為整體一起偏心。
與根據(jù)實(shí)例1的變焦透鏡系統(tǒng)相關(guān)的各種值列于表1中。在[透鏡數(shù)據(jù)]中、最左面的列"I"示出按照從物體側(cè)的順序計(jì)數(shù) 的透鏡表面編號(hào)、第二列"r"示出該透鏡表面的曲率半徑、第三列"d" 示出到下一個(gè)表面的距離、第四列"nd"示出在d線(波長(zhǎng)人二587.6nm) 處的該材料的折射率、第五列"W示出在d線(波長(zhǎng)A =587.61!111)處 的該材料的阿貝數(shù)。在第四列"nd"中、空氣的折射率nd=1.000000 被略去。在第二列"r"中、f。表示平表面。在第三列"d"中、Bf 表示后焦距。
在[非球面數(shù)據(jù)]中、非球面用下述表達(dá)式表示-<formula>formula see original document page 23</formula>
其中y表示從光軸算起的豎直高度、X(y)表示下垂量、該下垂量 是沿著光軸從該非球表面的頂點(diǎn)處的切面到從該光軸算起的豎直高度 為y處的該非球表面的距離、r表示參考球面的曲率半徑(旁軸曲率半 徑)、k表示圓錐系數(shù)、An表示第n階的非球面系數(shù)、并且非球表面的 位置通過(guò)將"*"附加在表面編號(hào)的右側(cè)表示。
在[技術(shù)規(guī)格]中、W表示廣角端狀態(tài)、M表示中等焦距狀態(tài)、T 表示遠(yuǎn)攝端狀態(tài)、f表示該變焦透鏡系統(tǒng)的焦距、FNO表示f數(shù)、而w 表半示視角、y表示像高度、TL表示總透鏡長(zhǎng)度、并且Bf表示后焦距。
在[可變距離]中、dl表示在表面編號(hào)為I處的可變距離。
在[透鏡組數(shù)據(jù)]中、示出每個(gè)透鏡組的焦距和起始表面編號(hào)'T，。
在用于各種值的各表中、"mm"通常用作諸如焦距、曲率半徑和到 下一個(gè)透鏡表面的距離的長(zhǎng)度單位。但是由于同樣的光學(xué)性能夠通過(guò) 按比例放大或縮小其尺寸的光學(xué)系統(tǒng)得到、因此單位不必限于"mm"、 可以用任何合適的單位。在其他實(shí)例中參考符號(hào)的說(shuō)明是同樣的、因此省去重復(fù)的說(shuō)明。 表1
Irdnd
159.01972.00001.85026032.35
229.48757.50001.49782082.52
3-1140.25270,1000
428.31764.00001.60300165.44
145.0000(d5)
670細(xì)01.00001.77376647.17
7承6.61283.5000
8-21.13150.90001.81600046,62
927.64170.1000
1013.47843扁01.84666023.78
11-16.70520,4000
12-12.65810.90001.81600046.62
1344.0118(dl3)
140.4000孔徑光闌S
1512.57222.00001.60300165.44
16-31.92970.1000
1716.77842細(xì)01.49782082.52
18-12.21670細(xì)01.75519927.51
191.5000
20*-24.4716o，o1.77376647.17
2111.80631.40001.80518125.42
2237.92221.0000
23OO(d23)眩光止擋器
2417.00602.20001.69350053.2025*-20.81110.1000
2619.28002.00001.48749070.23
27-14.69840.90001.80439839.58
2823.27998扁0
2926.81292.20001.48749070.23
30-38.5349O，O1.74950435.33
31-249.6411(d31)
322.00001.54437070.51
33ooBf
表面編號(hào)7
l扁O
A4=-3.22330E-05
A6=-2.74540E-06
A8=8.21350E-08
A10= -3.21720E-09 表面編號(hào)20
3.3604
A4=3.78000E-05
A6=1.03380E-06
A8=7.39470E-08
A10=-5.64060E-09
表面編號(hào)25
k= -0.7362 A4= 1.30860E-04 A6= 1.69330E-06 A8= -7.41650E-08 A10= 1.73370E-09 [技術(shù)規(guī)格] 變焦比10.1360WMT
f=7.3526.7074.50
FNO=3.615.245.57
39.412.04.4
y=5.705.705.70
TL=74.3093.04105.20
Bf=1.851.851.85
WMT
d51.214915.546929.0559
dl313.85354.06370.9995
d233.13931.78241.3411
d312.502417.997820.1540
組I焦距
Gl150.13
G26-6.11
G31522.35
G42417.44
(1) : D/fNb= 0.12 (N=4)
(2) : D/(fwxft)1/2= 0.34
(3) : f2/fl= -0.12
(4) : f3/f4= 1.28
(5) : f3a/f3b= -0.67
(6) : f3/fw= 3.04
圖2A、 2B和2C是根據(jù)實(shí)例1當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)而不進(jìn)行減振時(shí)示 出該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖、其中圖2A示出廣角端狀態(tài) (f=7.35)、圖2B示出中等焦距狀態(tài)(f-26.70)、圖2C示出遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(f=74.50)。圖3A、 3B和3C是根據(jù)實(shí)例1當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)而進(jìn)行減振 時(shí)示出該變焦透鏡系統(tǒng)的彗差的曲線圖、其中圖3A示出廣角端狀態(tài) (f=7.35)、圖3B示出中等焦距狀態(tài)(f-26.70)、圖3C示出遠(yuǎn)攝端狀態(tài) (f=74.50)。
在各曲線圖中、FNO表示f數(shù)(f-number)、 Y表示像高度。在示出 像散的曲線圖中、實(shí)線表示弧矢像平面、而虛線表示子午像平面。在 示出彗差的曲線圖中、示出相對(duì)于每個(gè)像高度的彗差。在圖3A、 3B、 3C所示的曲線圖中、《表示減振時(shí)以度表示的校正角度。在各曲線圖 中、d表示在d線(波長(zhǎng)X-587.6nm)處的像差曲線、而g表示在g線(波 長(zhǎng)X-435.8nm)處的像差曲線。上述關(guān)于各種像差曲線的說(shuō)明與其他實(shí) 例是相同的。
正如從各曲線圖清楚看到的、作為很好地校正在廣角端狀態(tài)、在 中等焦距狀態(tài)和在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下的各種像差的結(jié)果、根據(jù)實(shí)例1的變
焦透鏡系統(tǒng)表現(xiàn)出極好的光學(xué)性能。 <實(shí)例2>
圖4是示出根據(jù)實(shí)例2的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡布局與每個(gè)透鏡組 的變焦軌跡一起的剖視圖。
根據(jù)實(shí)例2的變焦透鏡系統(tǒng)沿著光軸按照從物體起的順序由如下 部分構(gòu)成具有正折射光焦度的第一透鏡組G1、具有負(fù)折射光焦度的 第二透鏡組G2、具有正折射光焦度的第三透鏡組G3、以及設(shè)置在最像 平面I側(cè)的具有正折射光焦度的第四透鏡組。
當(dāng)從廣角端狀態(tài)W向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)T變焦時(shí)、該第一透鏡組G1、 第三透鏡組G3和第四透鏡組G4朝著物體移動(dòng)、而第二透鏡組G2移 動(dòng)使得第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2之間的距離增大、第二透鏡組 G2和第三透鏡組G3之間的距離減小、并且第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之間的距離減小。
第四透鏡組G4按照從物體起的順序由如下部分構(gòu)成具有正折射
光焦度的前組G4a、和具有正折射光焦度的后組G4b。從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處 的物體的對(duì)焦通過(guò)沿著光軸移動(dòng)后組G4b進(jìn)行。
第三透鏡組G3按照從物體起的順序由如下部分構(gòu)成具有正折射 光焦度的前組G3a、和具有負(fù)折射光焦度的后組G3b。該后組G3b能 夠沿著基本上垂直于光軸的方向移動(dòng)、以校正由照相機(jī)抖動(dòng)引起的成 像位置的移位。
第一透鏡組Gl按照從物體起的順序由如下部分構(gòu)成由具有面向 像平面I的凹面的負(fù)彎月形透鏡Lll與雙凸正透鏡L12膠合構(gòu)成的膠 合透鏡、和具有面向物體的凸面的正彎月形透鏡L13。
第二透鏡組G2按照從物體起的順序由如下部分構(gòu)成具有面向像 平面I側(cè)的凹面的負(fù)彎月形透鏡L21、雙凹負(fù)透鏡L22、雙凸正透鏡L23、 和雙凹負(fù)透鏡L24。負(fù)彎月形透鏡L21是非球面透鏡、其中非球面形 成在施加于物體側(cè)表面上的樹(shù)脂層上。
第三透鏡組G3的前組G3a按照從物體起的順序由如下部分構(gòu)成 雙凸正透鏡L31、和由雙凸正透鏡L32與具有面向物體的凹面的負(fù)彎 月形透鏡L33膠合構(gòu)成的膠合透鏡。
第三透鏡組G3的后組G3b由膠合透鏡構(gòu)成、所述膠合透鏡按照 從物體起的順序由雙凹負(fù)透鏡L34與具有面向物體的凸面的正彎月形 透鏡L35膠合構(gòu)成。非球面形成在該負(fù)透鏡L34的物體側(cè)表面上。
第四透鏡組G4的前組G4a由膠合透鏡構(gòu)成、所述膠合透鏡按照 從物體起的順序由具有面向像平面I的凹面的負(fù)彎月形透鏡L41與雙凸正透鏡L42膠合構(gòu)成。非球面形成在正透鏡L42的像平面I側(cè)上。
第四透鏡組G4的后組G4b由膠合透鏡構(gòu)成、所述膠合透鏡按照 從物體起的順序由雙凸正透鏡L43與具有面向物體的凹面的負(fù)彎月形 透鏡L44膠合構(gòu)成。
孔徑光闌S設(shè)置在第三透鏡組G3的前組G3a的物體側(cè)、眩光止 擋器FS設(shè)置在第三透鏡組G3的后組G3b的像平面I側(cè)、并且諸如分 色棱鏡或分束器的玻璃塊GB和低通濾光器FL設(shè)置在像平面I的物體 側(cè)、該低通濾光器FL阻擋高于成像裝置的分辨率極限的空間頻率。
變焦時(shí)孔徑光闌S與第三透鏡組G3作為整體一起移動(dòng)。
當(dāng)進(jìn)行減振時(shí)眩光止擋器FS沿著基本垂直于光軸的方向與第三 透鏡組G3的后組G3b作為整體一起偏心。
與根據(jù)實(shí)例2的變焦透鏡系統(tǒng)相關(guān)的各種值列于表2中。
表2
表面編號(hào)6
-4.8424
A4=3.92450E-05
A6=-1.95100E-07A8= -6.69080E-10
A10= 8.24710E-12 表面編號(hào)21
k= 10.1239
A4= 1.39940E-04
A6= 2.24510E-06
A8= O.OOOOOE+00
A10= O.OOOOOE+00
表面編號(hào)27
k= 4.5818 A4= 2.06960E-04 A6= 1.53360E-06 A8= -2.60320E-09 A10= O.OOOOOE+00 [技術(shù)規(guī)格]
變焦比:10.1360
WMT
f=7,3526.7074.50
FNO=3.614.815.52
w=39.311.94.4
TX=80.46103,83119.93
Bf=1.831.831.83
WMT
d51.203418.434829.9784
dl311.96743.91930.9997
d233.67961.53500.9995
d311.030717.363925.3742
組I焦距Gl 1 51.40
G26 -5.28
G3 16 19.42
G4 25 17.42 [用于表達(dá)式的值]
(1) : D/fNb= 0.13 (N=4)
(2) : D/(fwxft)1/2= 0.30
(3) : f2/fl= -0.10
(4) : f3/f4= 1.12
(5) : f3a/f3b= -0.69
(6) : f3/fw= 2.64
圖5A、 5B和5C是根據(jù)實(shí)例2當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)而不進(jìn)行減振時(shí) 示出該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖、其中圖5A示出廣角端狀態(tài) (f=7.35)、圖5B示出中等焦距狀態(tài)(f-26.70)、圖5C示出遠(yuǎn)攝端狀態(tài) (f=74.50)。圖6A、 6B和6C是根據(jù)實(shí)例2當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)而進(jìn)行減振 時(shí)示出該變焦透鏡系統(tǒng)的彗差的曲線圖、其中圖6A示出廣角端狀態(tài) (f=7.35)、圖6B示出中等焦距狀態(tài)(f-26.70)、圖6C示出遠(yuǎn)攝端狀態(tài) (f=74.50)。在圖6A、 6B、 6C所示的曲線圖中、0表示減振時(shí)以度表 示的校正角度。
正如從各曲線圖清楚看到的、作為很好地校正在廣角端狀態(tài)、在 中等焦距狀態(tài)和在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下的各種像差的結(jié)果、根據(jù)實(shí)例2的變
焦透鏡系統(tǒng)變現(xiàn)出極好的光學(xué)性能。 <實(shí)例3〉
圖7是示出根據(jù)實(shí)例3的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡布局與每個(gè)透鏡組 的變焦軌跡一起的剖視圖。
根據(jù)實(shí)例3的變焦透鏡系統(tǒng)沿著光軸按照從物體起的順序'由如下部分構(gòu)成具有正折射光焦度的第一透鏡組G1、具有負(fù)折射光焦度的 第二透鏡組G2、具有正折射光焦度的第三透鏡組G3、以及設(shè)置在最像 平面I側(cè)具有正折射光焦度的第四透鏡組。
當(dāng)從廣角端狀態(tài)W向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)T變焦時(shí)、該第一透鏡組G1、 第三透鏡組G3和第四透鏡組G4朝著物體移動(dòng)、而第二透鏡組G2移 動(dòng)使得第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2之間的距離增大、第二透鏡組 G2和第三透鏡組G3之間的距離減小、并且第三透鏡組G3和第四透鏡 組G4之間的距離減小。
第四透鏡組G4按照從物體起的順序由如下部分構(gòu)成具有正折射 光焦度的前組G4a、和具有正折射光焦度的后組G4b。從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處 的物體的對(duì)焦通過(guò)沿著光軸移動(dòng)后組G4b進(jìn)行。
第三透鏡組G3按照從物體側(cè)的順序由如下部分構(gòu)成具有正折射 光焦度的前組G3a、和具有負(fù)折射光焦度的后組G3b。該后組G3b能 夠沿著基本上垂直于光軸的方向移動(dòng)、以校正由照相機(jī)抖動(dòng)引起的成 像位置的移位。
第一透鏡組Gl按照從物體起的順序由如下部分構(gòu)成由具有面向 像平面I的凹面的負(fù)彎月形透鏡Lll與雙凸正透鏡L12膠合構(gòu)成的膠 合透鏡、和具有面向物體的凸面的正彎月形透鏡L13。
第二透鏡組G2按照從物體起的順序由如下部分構(gòu)成具有面向像 平面I的凹面的負(fù)彎月形透鏡L21、雙凹負(fù)透鏡L22、雙凸正透鏡L23、 和雙凹負(fù)透鏡L24。負(fù)彎月形透鏡L21的像平面I側(cè)是非球面。
第三透鏡組G3的前組G3a按照從物體起的順序由如下部分構(gòu)成 雙凸正透鏡L31、和由雙凸正透鏡L32與具有面向像平面I的平面的平 凹負(fù)透鏡L33膠合構(gòu)成的膠合透鏡。第三透鏡組G3的后組G3b由膠合透鏡構(gòu)成、所述膠合透鏡按照
從物體起的順序由雙凹負(fù)透鏡L34與具有面向物體的凸面的正彎月形 透鏡L35膠合構(gòu)成。非球面形成在負(fù)透鏡L34的物體側(cè)表面上。
第四透鏡組G4的前組G4a按照從物體側(cè)的順序由如下部分構(gòu)成 雙凸正透鏡L41、和由雙凸正透鏡L42與雙凹負(fù)透鏡L43膠合構(gòu)成的 膠合透鏡。正透鏡L41的像平面I側(cè)的表面是非球面。
第四透鏡組G4的后組G4b由雙凸正透鏡L44構(gòu)成。
孔徑光闌S設(shè)置在第三透鏡組G3的前組G3a的物體側(cè)、眩光止 擋器FS設(shè)置在第三透鏡組G3的后組G3b的像平面I側(cè)、并且低通濾 光器FL設(shè)置在像平面I的物體側(cè)、其阻擋高于成像裝置的分辨率極限 的空間頻率。
變焦時(shí)孔徑光闌S與第三透鏡組G3作為整體一起移動(dòng)。
當(dāng)進(jìn)行減振時(shí)眩光止擋器FS沿著基本垂直于光軸的方向與第三 透鏡組G3的后組G3b作為整體一起偏心。
與根據(jù)實(shí)例3的變焦透鏡系統(tǒng)相關(guān)的各種值列于表3中。
表3 I r
1 67.5315
2 33.4047
3 -381,5022
4 32.5444
d nd vd
2扁0 1.850260 32.35
6.5000 1.497820 82.52 0.1000
4.0000 1.603001 65.445200.3752(d5)
670.00000.90001.77377047.18
7氺7.09993.5000
8-20.28330.90001.81600046.62
924.69100.1000
1013.78282扁01.84666023.78
11-18.99910.4000
12-13.17500.90001.81600046.62
1374.5011(dl3)
140.4000孔徑光闌S
1512.23992細(xì)01.60300165.44
16-26.31270.1000
1713.11922.00001.49782082.56
18-15.48160.80001.75519927.51
191.5000
20*-14.91750,90001.77377047.18
2120.29851.50001.80518125.42
2260,50331.0000
23OO(d23)眩光止擋器FS2412.70642.20001.69350053.22
25*-28.41470.1000
2615.89262.20001.48749070,23
27-12.04680.90001.79951642.22
2812.35206扁0
2919.22892扁01.51633064.14
30 國(guó)400.0000(d30)
31OO2細(xì)01.544370 70.5132OOBf
表面編號(hào)7k= 0.9803 A4= -7.93930E-07 A6= -1.05690E-06 A8= 1.44520E-08 A10= 2.07200E-10 表面編號(hào)20 k= 0.1008 A4= 4.39590E-05 A6= -1.18600E-07 A8= 3.80310E-07 AICN -2.44850E-08 表面編號(hào)25 k= -5.6785 A4= 2.33270E-04 A6= 1.027卯E-06 A8= -4.85880E-08 A10= 8.70610E-10 [技術(shù)規(guī)格]
變焦比10.1360
WMT
f=7.3526.7074.50
FNO=3.695.085.57
w=39.211.84.3
69.6888.60101.97
Bf=1.761.761.76
WMT
d51.228518.362831.4442
dl313.98074.58650.9995
d232.99601.2072 '0.9963d30 2.0137 [透鏡組數(shù)據(jù)]
組 I
Gl 1
G2 6
G3 15
G4 24
[用于條件表達(dá)式的值:
(1) : D/fNb=
(2) : D/(fwxft)1/2=
(3) : f2/fl =
(4) : f3/f4=
(5) : fia/f3b=
(6) : f3/fw=
14.9775
焦距 53.26 -6.37 18.06 19.01
0.17 (N=4) 0.25 -0.12 0.95 -0.69 2.46
19.0649
圖8A、 8B和8C是根據(jù)實(shí)例3當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)而不進(jìn)行減振時(shí) 示出該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖、其中圖8A示出廣角端狀態(tài) (f=7.35)、圖8B示出中等焦距狀態(tài)(f-26.70)、圖8C示出遠(yuǎn)攝端狀態(tài) (f=74.50)。圖9A、 9B和9C是根據(jù)實(shí)例3當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)而進(jìn)行減振 時(shí)示出該變焦透鏡系統(tǒng)的彗差的曲線圖、其中圖9A示出廣角端狀態(tài) (f=7.35)、圖9B示出中等焦距狀態(tài)(f-26.70)、圖9C示出遠(yuǎn)攝端狀態(tài) (f=74.50)。在圖9A、 9B、 9C所示的曲線圖中、0表示減振時(shí)以度表示 的校正角度。
正如從各曲線圖清楚看到的、作為很好地校正在廣角端狀態(tài)、在 中等焦距狀態(tài)和在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下的各種像差的結(jié)果、根據(jù)實(shí)例3的變 焦透鏡系統(tǒng)變現(xiàn)出極好的光學(xué)性能。
然后、說(shuō)明裝有根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)的照相機(jī)。雖然說(shuō) 明裝有根據(jù)實(shí)例1的變焦透鏡系統(tǒng)的照相機(jī)、但是用根據(jù)任何一個(gè)其他實(shí)例的變焦透鏡系統(tǒng)能夠獲得同樣的結(jié)果。
圖IOA和IOB示出電子靜像照相機(jī)的示意圖、其裝有根據(jù)實(shí)例1
的變焦透鏡系統(tǒng)、其中圖IOA是前視圖、圖IOB是后視圖。圖11是沿 圖IOA中的A-A線的剖視圖。
在根據(jù)本實(shí)施例示于圖10A、10B和圖11的電子靜像照相機(jī)l中、 當(dāng)按下電源開(kāi)關(guān)按鈕(未示出)時(shí)、快門(mén)(未示出)被打開(kāi)、來(lái)自被攝體(未 示出)的光被該取景透鏡2收集、并且圖像形成在設(shè)置于像平面I的成 像裝置C(例如CCD、 CMOS等)上。形成在成像裝置C上的該被攝體 圖像顯示在設(shè)置于該電子靜像照相機(jī)1背面的液晶監(jiān)視器3上。通過(guò) 觀察該液晶監(jiān)視器3選定該被攝體圖像的構(gòu)圖之后、攝影者按下釋放 按鈕4、以通過(guò)成像裝置C拍攝該被攝體圖像的圖片、并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ) 器(未示出)中。
而且、在電子靜像照相機(jī)1中、設(shè)置下述部件、例如、輔助光發(fā) 射器5、當(dāng)被攝體黑暗時(shí)其發(fā)射輔助光；W-T按鈕6、其使得作為取景 透鏡2的該變焦透鏡系統(tǒng)從廣角端狀態(tài)(W)向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(T)變焦；和功 能按鈕7、其用于設(shè)置電子靜像照相機(jī)1的各種狀態(tài)。
在根據(jù)本實(shí)施例的電子靜像照相機(jī)1中、取景透鏡2具有減振功 能以便校正圖形模糊。
以這種方式、構(gòu)成裝有根據(jù)實(shí)例1的變焦透鏡系統(tǒng)2的電子靜像 照相機(jī)1。
順便說(shuō)、下面的描述在不使光學(xué)性能變壞的限度內(nèi)適用。
雖然具有四透鏡組的布局的變焦透鏡系統(tǒng)示作本實(shí)施例的每個(gè)實(shí) 例、但是根據(jù)本實(shí)施例的透鏡組布局不限于此、諸如三透鏡組和五透
38鏡組的其他透鏡組布局也是可能的。
在每個(gè)實(shí)例中、為了從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體進(jìn)行對(duì)焦、透鏡組的一 部分、單個(gè)透鏡組或多個(gè)透鏡組可以沿著光軸移動(dòng)。
對(duì)焦透鏡組可以用于自動(dòng)對(duì)焦、并且適合于被諸如超聲馬達(dá)的馬 達(dá)驅(qū)動(dòng)。在根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中、優(yōu)選地第四透鏡組的后 組用于對(duì)焦透鏡組。
透鏡組或透鏡組的一部分可以沿著垂直于光軸的方向移動(dòng)用作減 振透鏡組、用于校正由相機(jī)的抖動(dòng)引起的像模糊。特別優(yōu)選地、第三 透鏡組的后組用作減振透鏡組。
而且、任何透鏡表面可以是非球面。該非球面可以通過(guò)精研磨工 藝、玻璃材料用模具形成非球面形狀的玻璃模制工藝、或樹(shù)脂材料在 玻璃表面上形成非球面形狀的復(fù)合工藝制造。
雖然孔徑光闌優(yōu)選設(shè)置在第三透鏡組附近、但是該功能可以由透 鏡框架替代而不設(shè)置作為孔徑光闌的部件。
在寬波長(zhǎng)范圍上具有高透射比的防反射涂層可以施加于每個(gè)透鏡 表面、以減少炫光或幻像、因此能夠得到具有高對(duì)比度的高光學(xué)性能。
雖然變焦透鏡出現(xiàn)在本實(shí)施例的每個(gè)實(shí)例中、但它是也可以是單 焦距透鏡、其各透鏡組之間的距離是固定的。
變焦透鏡可以與成像裝置作為整體一起構(gòu)造、或者與成像裝置可 分離、比如可換透鏡。
為了更好地理解本發(fā)明、本實(shí)施例僅僅示出具體的實(shí)例。因此、不用說(shuō)、本發(fā)明在其更廣的方面不限于這里示出和描述的具體細(xì)節(jié)和 代表性的裝置、并且在不脫離由所附權(quán)利要求和其等同物限定的總的 發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍的情況下能夠進(jìn)行各種修改。
而且、在根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中、當(dāng)后焦距是最小值時(shí)、 優(yōu)選地作為沿著光軸的最像側(cè)透鏡表面和像平面之間的距離的后焦距
Bf為約10mm至30mm。
而且、在根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中、優(yōu)選地、像高度為5mm 至12.5mm。最優(yōu)選、像高度為5mm至9,5mm.
而且、在利用根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)備中、通過(guò) 在與光軸垂直的方向上偏移包含在該變焦透鏡系統(tǒng)中的至少一個(gè)透鏡 元件、或者通過(guò)在與光軸垂直的方向上偏移成像裝置C、能夠校正像模 糊。
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡系統(tǒng)，沿著光軸按照從物體起的順序包括具有正折射光焦度的第一透鏡組；具有負(fù)折射光焦度的第二透鏡組；具有正折射光焦度的至少一個(gè)透鏡組；以及設(shè)置于最像側(cè)的第n透鏡組，具有正折射光焦度的所述第n透鏡組按照從所述物體起的順序包括具有正折射光焦度的前組和后組，通過(guò)沿著所述光軸移動(dòng)所述后組進(jìn)行對(duì)所述物體對(duì)焦，并且滿足下面的條件表達(dá)式0.05＜D/fNb＜0.50其中D表示所述前組的最像側(cè)表面和所述后組的最物體側(cè)表面之間沿著所述光軸的距離，而fNb表示所述后組的焦距。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡系統(tǒng)，其中所述第n透鏡組按照從 所述物體起的順序是第四透鏡組，并且在所述第二透鏡組和所述第四 透鏡組之間包括具有正折射光焦度的第三透鏡組。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的變焦透鏡系統(tǒng)，其中通過(guò)改變所述第一透鏡 組和所述第二透鏡組之間的距離、所述第二透鏡組和所述第三透鏡組 之間的距離、以及所述第三透鏡組和所述第四透鏡組之間的距離而改 變所述變焦透鏡系統(tǒng)的焦距。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡系統(tǒng)，其中在所述第一透鏡組和所 述第n透鏡組之間包括能夠在與所述光軸垂直的方向上移動(dòng)的透鏡組。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡系統(tǒng)，其中滿足下面的條件表達(dá)式 0.20 < D/(fwxft)1/2 < 0.50其中fw表示所述變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距，而ft表示所述變焦透鏡系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下的焦距。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2的變焦透鏡系統(tǒng)，其中當(dāng)從廣角端狀態(tài)向遠(yuǎn)攝 端狀態(tài)變焦時(shí)，所述第一透鏡組和所述第二透鏡組之間的距離增大， 所述第二透鏡組和所述第三透鏡組之間的距離減小，并且所述第三透 鏡組和所述第四透鏡組之間的距離減小。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡系統(tǒng)，其中當(dāng)從廣角端狀態(tài)向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)變焦時(shí)，向所述物體移動(dòng)所述第一透鏡組。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2的變焦透鏡系統(tǒng)，其中當(dāng)從廣角端狀態(tài)向遠(yuǎn)攝 端狀態(tài)變焦時(shí)，向所述物體移動(dòng)所述第三透鏡組和所述第四透鏡組， 并且移動(dòng)所述第二透鏡組。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡系統(tǒng)，其中滿足下面的條件表達(dá)式-0.16 < f2/fl < -0.08其中fl表示所述第一透鏡組的焦距，而f2表示所述第二透鏡組的 焦距。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2的變焦透鏡系統(tǒng)，其中滿足下面的條件表達(dá)式0.75 < f3/f4 < 2.00其中f3表示所述第三透鏡組的焦距，而f4表示所述第四透鏡組的 焦距。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡系統(tǒng)，其中所述第n透鏡組的所 述前組包括至少一個(gè)非球面。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2的變焦透鏡系統(tǒng)，其中所述第三透鏡組按照 從所述物體起的順序包括具有正折射光焦度的前組和具有負(fù)折射光焦度的后組，所述第三透鏡組的所述后組能夠在與所述光軸垂直的方向 上移動(dòng)，并且滿足下面的條件表達(dá)式-1.00 < f3a/Db < -0.40其中f3a表示所述第三透鏡組的所述前組的焦距，而f3b表示所述 第三透鏡組的所述后組的焦距。
13. 根據(jù)權(quán)利要求2的變焦透鏡系統(tǒng)，其中滿足下面的條件表達(dá)式2.00 < fi/fw < 4.00其中f3表示所述第三透鏡組的焦距，而fw表示所述變焦透鏡系 統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12的變焦透鏡系統(tǒng)，其中所述第三透鏡組的所 述后組包括至少一個(gè)非球面。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡系統(tǒng)，其中所述第n透鏡組中的 所述后組由單個(gè)透鏡或膠合透鏡構(gòu)成。
16. —種變焦透鏡系統(tǒng)，沿著光軸按照從物體起的順序包括 具有正折射光焦度的第一透鏡組； 具有負(fù)折射光焦度的第二透鏡組；以及 設(shè)置于最像側(cè)的第n透鏡組，在所述第一透鏡組和所述第n透鏡組之間包括能夠在與所述光軸 垂直的方向上移動(dòng)的透鏡組，具有正折射光焦度的所述第n透鏡組按照從所述物體起的順序包 括具有正折射光焦度的前組和后組，并且通過(guò)沿著所述光軸移動(dòng)所述后組進(jìn)行對(duì)所述物體對(duì)焦。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的變焦透鏡系統(tǒng)，其中滿足下面的條件表達(dá)式0.05 < D脂b < 0.50其中D表示所述前組的最像側(cè)表面和所述后組的最物體側(cè)表面之 間沿著所述光軸的距離，而fNb表示所述后組的焦距。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16的變焦透鏡系統(tǒng)，其中在所述第一透鏡組和 所述第n透鏡組之間包括具有正折射光焦度的至少一個(gè)透鏡組。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16的變焦透鏡系統(tǒng)，其中所述第n透鏡組是從 所述物體起計(jì)數(shù)的第四透鏡組，并且在所述第四透鏡組和所述第二透 鏡組之間包括具有正折射光焦度的第三透鏡組。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16的變焦透鏡系統(tǒng)，其中滿足下面的條件表達(dá)式0.20 < D/(fwxft)1/2 < 0.50其中D表示所述前組的最像側(cè)表面和所述后組的最物體側(cè)表面之 間沿著所述光軸的距離，fw表示所述變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的 焦距，而ft表示所述變焦透鏡系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下的焦距。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16的變焦透鏡系統(tǒng)，其中滿足下面的條件表達(dá)式-0.16<f2/fl <-0.08其中fl表示所述第一透鏡組的焦距，而f2表示所述第二透鏡組的焦距。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19的變焦透鏡系統(tǒng)，其中滿足下面的條件表達(dá)式0.75 <f3/f4< 2.00其中f3表示所述第三透鏡組的焦距，而f4表示所述第四透鏡組的焦距。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19的變焦透鏡系統(tǒng)，其中所述第三透鏡組按照 從所述物體起的順序包括具有正折射光焦度的前組和具有負(fù)折射光焦 度的后組，所述第三透鏡組的所述后組能夠在與所述光軸垂直的方向 上移動(dòng)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23的變焦透鏡系統(tǒng)，其中滿足下面的條件表達(dá)式-1.00 <f3a/fib<-0.40其中Da表示所述第三透鏡組的所述前組的焦距，而f3b表示所述 第三透鏡組的所述后組的焦距。
25. 根據(jù)權(quán)利要求19的變焦透鏡系統(tǒng)，其中滿足下面的條件表達(dá)式2.00 < f3/fw < 4.00其中f3表示所述第三透鏡組的焦距，而fw表示所述變焦透鏡系 統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。
26. 根據(jù)權(quán)利要求16的變焦透鏡系統(tǒng)，其中所述第n透鏡組中的 所述后組由單個(gè)透鏡或膠合透鏡構(gòu)成。
27. —種光學(xué)設(shè)備，具有根據(jù)權(quán)利要求1至26中任一項(xiàng)所述的變 焦透鏡系統(tǒng)。
28. —種用于通過(guò)變焦透鏡系統(tǒng)形成物體的像的方法，包括如下 步驟提供所述變焦透鏡系統(tǒng)，所述變焦透鏡系統(tǒng)沿著光軸按照從物體 起的順序包括具有正折射光焦度的第一透鏡組、具有負(fù)折射光焦度的 第二透鏡組、具有正折射光焦度的至少一個(gè)透鏡組、以及設(shè)置于最像側(cè)的第n透鏡組，具有正折射光焦度的所述第n透鏡組按照從所述物 體起的順序包括具有正折射光焦度的前組和后組；當(dāng)對(duì)所述物體對(duì)焦時(shí)沿著所述光軸移動(dòng)所述后組；并且滿足下面的條件表達(dá)式0.05 < D/fNb < 0.50其中D表示所述前組的最像側(cè)表面和所述后組的最物體側(cè)表面之 間沿著所述光軸的距離，而fNb表示所述后組的焦距。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28的用于形成物體的像的方法，其中所述第n 透鏡組是從所述物體起計(jì)數(shù)的第四透鏡組，并且在所述第四透鏡組和 所述第二透鏡組之間包括具有正折射光焦度的第三透鏡組。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28的用于形成物體的像的方法，其中所述第n 透鏡組中的所述后組由單個(gè)透鏡或膠合透鏡構(gòu)成。
31. —種用于校正變焦透鏡系統(tǒng)的像模糊的方法，包括如下步驟 提供所述變焦透鏡系統(tǒng)，所述變焦透鏡系統(tǒng)沿著光軸按照從物體起的順序包括具有正折射光焦度的第一透鏡組、具有負(fù)折射光焦度的 第二透鏡組、以及設(shè)置于最像側(cè)的第n透鏡組，具有正折射光焦度的 所述第ii透鏡組按照從所述物體起的順序包括具有正折射光焦度的前 組和后組；當(dāng)對(duì)焦時(shí)沿著所述光軸移動(dòng)所述后組；以及為了校正所述像模糊而在與所述光軸垂直的方向上偏移設(shè)置在所 述第一透鏡組和所述第n透鏡組之間的透鏡組。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31的用于校正像模糊的方法，還包括如下步驟 提供作為所述第n透鏡組的從所述物體起計(jì)數(shù)的第四透鏡組、以及在所述第四透鏡組和所述第二透鏡組之間的具有正折射光焦度的第 三透鏡組。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32的用于校正像模糊的方法，還包括如下步驟 提供所述第三透鏡組，所述第三透鏡組按照從所述物體起的順序包括具有正折射光焦度的前組和具有負(fù)折射光焦度的后組；在與所述光軸垂直的方向上偏移所述第三透鏡組的所述后組；并且滿足下面的條件表達(dá)式-1.00 <f3a/f3b<-0.40其中f3a表示所述第三透鏡組的所述前組的焦距，而f3b表示所述 第三透鏡組的所述后組的焦距。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32的用于校正像模糊的方法，還包括如下步驟 滿足下面的條件表達(dá)式2.00 < f3/fw < 4.00其中f3表示所述第三透鏡組的焦距，而fw表示所述變焦透鏡系 統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。
35. 根據(jù)權(quán)利要求32的用于校正像模糊的方法，其中所述第三透 鏡組的所述后組包括至少一個(gè)非球面。
36. —種用于使變焦透鏡系統(tǒng)變焦的方法，包括如下步驟 提供所述變焦透鏡系統(tǒng)，所述變焦透鏡系統(tǒng)沿著光軸按照從物體起的順序包括具有正折射光焦度的第一透鏡組、具有負(fù)折射光焦度的 第二透鏡組、具有正折射光焦度的至少一個(gè)透鏡組、以及設(shè)置于最像 側(cè)的第n透鏡組，具有正折射光焦度的所述第n透鏡組按照從所述物 體起的順序包括具有正折射光焦度的前組和后組，當(dāng)對(duì)所述物體對(duì)焦 時(shí)沿著所述光軸移動(dòng)所述后組；當(dāng)變焦時(shí)，改變所述第一透鏡組和所述第二透鏡組之間的距離、 所述第二透鏡組和所述正透鏡組之間的距離、以及所述正透鏡組和所 述第n透鏡組之間的距離；并且滿足下面的條件表達(dá)式0.05 < D脂b < 0.50其中D表示所述前組的最像側(cè)表面和所述后組的最物體側(cè)表面之間沿著所述光軸的距離，而fNb表示所述后組的焦距。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36的用于變焦的方法，還包括如下步驟 當(dāng)從廣角端狀態(tài)向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)變焦時(shí)，向所述物體移動(dòng)所述第一透鏡組。
38. 根據(jù)權(quán)利要求36的用于變焦的方法，還包括如下步驟 提供作為所述第n透鏡組的從所述物體起計(jì)數(shù)的第四透鏡組、以及在所述第四透鏡組和所述第二透鏡組之間的具有正折射光焦度的第 三透鏡組。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38的用于變焦的方法，還包括如下步驟 當(dāng)從廣角端狀態(tài)向遠(yuǎn)攝端狀態(tài)變焦時(shí)，向所述物體移動(dòng)所述第三透鏡組和所述第四透鏡組，并且移動(dòng)所述第二透鏡組。
全文摘要
提供一種具有高變焦比、緊湊的、具有高光學(xué)性能的變焦透鏡系統(tǒng)。該系統(tǒng)沿著光軸按照從物體起的順序包括具有正折射光焦度的第一透鏡組(G1)；具有負(fù)折射光焦度的第二透鏡組(G2)；具有正折射光焦度的至少一個(gè)透鏡組；以及設(shè)置于最像側(cè)的第n透鏡組(GN)。具有正折射光焦度的第n透鏡組(GN)按照從物體起的順序包括具有正折射光焦度的前組(GNa)和后組(GNb)。通過(guò)沿著光軸移動(dòng)該后組(GNb)進(jìn)行對(duì)物體對(duì)焦，并且滿足給定的條件表達(dá)式。
文檔編號(hào)G03B5/00GK101315457SQ20081009995
公開(kāi)日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者滿木伸一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社尼康