本發(fā)明涉及一種變焦透鏡和包括該變焦透鏡的圖像拾取裝置。例如，本發(fā)明適合于包括圖像拾取元件的圖像拾取裝置，諸如數(shù)字靜態(tài)相機(jī)、攝像機(jī)、監(jiān)視相機(jī)或廣播相機(jī)，或者適合于諸如其中使用鹵化銀攝影膠片的相機(jī)的圖像拾取裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，包括固態(tài)圖像拾取元件的圖像拾取裝置(諸如監(jiān)視相機(jī)或攝像機(jī))已經(jīng)具有了改進(jìn)的功能，并且裝置的總體大小已經(jīng)縮小。存在在這樣的裝置中使用的變焦透鏡小并且具有良好的光學(xué)特性的需求。還存在對(duì)于具有高變焦比以便使得能夠用單個(gè)圖像拾取裝置對(duì)更廣闊的范圍進(jìn)行成像的變焦透鏡的需求。

為了滿足這樣的需求，包括按從物側(cè)到像側(cè)的次序布置的具有正折光力、負(fù)折光力和正折光力的透鏡單元的變焦透鏡是已知的。

日本專(zhuān)利公開(kāi)No.2005-55625公開(kāi)了通過(guò)在最靠近物側(cè)的一側(cè)的第二透鏡單元中設(shè)置具有高折光力的負(fù)透鏡來(lái)在減小畸變像差或像散的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了更高的折光力的變焦透鏡。

然而，在日本專(zhuān)利公開(kāi)No.2005-55625的變焦透鏡中，第三透鏡單元的倍率變化責(zé)任相對(duì)較小，因此難以以足夠的水平實(shí)現(xiàn)高光焦度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種變焦透鏡，該變焦透鏡包括按從物側(cè)到像側(cè)的次序布置的、具有正折光力的第一透鏡單元、具有負(fù)折光力的第二透鏡單元以及具有正折光力的第三透鏡單元。第一透鏡單元至第三透鏡單元中的相鄰的透鏡單元之間的距離在變焦時(shí)改變。當(dāng)變焦時(shí)，第一透鏡單元是靜止的。當(dāng)從廣角端變焦到望遠(yuǎn)端時(shí)，第二透鏡單元被配置為朝向像側(cè)移動(dòng)、然后朝向物側(cè)移動(dòng)，第三透鏡單元被配置為朝向物側(cè)移動(dòng)。當(dāng)?shù)谌哥R單元在從廣角端變焦到望遠(yuǎn)端時(shí)的移動(dòng)量用M3表示并且第三透鏡單元的焦距用f3表示時(shí)，滿足條件表達(dá)式1.30<M3/f3<3.00。

從以下(參照附圖)對(duì)示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征將變得清楚。以下所述的本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例可以單獨(dú)地實(shí)現(xiàn)，或者在必要時(shí)或在將來(lái)自各個(gè)實(shí)施例的元件或特征組合在單個(gè)實(shí)施例中是有益的情況下，實(shí)現(xiàn)為多個(gè)實(shí)施例或者其特征的組合。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端的透鏡截面圖。

圖2A、2B和2C分別是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端、中間變焦位置和望遠(yuǎn)端的像差圖。

圖3是根據(jù)第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端的透鏡截面圖。

圖4A、4B和4C分別是根據(jù)第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端、中間變焦位置和望遠(yuǎn)端的像差圖。

圖5是根據(jù)第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端的透鏡截面圖。

圖6A、6B和6C分別是根據(jù)第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端、中間變焦位置和望遠(yuǎn)端的像差圖。

圖7是根據(jù)第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端的透鏡截面圖。

圖8A、8B和8C分別是根據(jù)第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端、中間變焦位置和望遠(yuǎn)端的像差圖。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的圖像拾取裝置的主要部分的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下，將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變焦透鏡和包括該變焦透鏡的圖像拾取裝置。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變焦透鏡包括具有正折光力的第一透鏡單元、具有負(fù)折光力的第二透鏡單元以及具有正折光力的第三透鏡單元，第一至第三透鏡單元按從物側(cè)到像側(cè)的次序布置。在此，透鏡單元對(duì)應(yīng)于當(dāng)變焦時(shí)整體地移動(dòng)的透鏡元件。每個(gè)透鏡單元可以包括至少一個(gè)透鏡，并且不必包括多個(gè)透鏡。

圖1是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端的透鏡截面圖。圖2A、2B和2C分別是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端、中間變焦位置和望遠(yuǎn)端的像差圖。第一示例性實(shí)施例提供了變焦比為7.7、F數(shù)約為1.44至3.99的變焦透鏡。圖3是根據(jù)第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端的透鏡截面圖。圖4A、4B和4C分別是根據(jù)第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端、中間變焦位置和望遠(yuǎn)端的像差圖。第二示例性實(shí)施例提供了變焦比為7.85、F數(shù)約為1.64至4.30的變焦透鏡。

圖5是根據(jù)第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端的透鏡截面圖。圖6A、6B和6C分別是根據(jù)第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端、中間變焦位置和望遠(yuǎn)端的像差圖。第三示例性實(shí)施例提供了變焦比為8.2、F數(shù)約為1.51至3.99的變焦透鏡。圖7是根據(jù)第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端的透鏡截面圖。圖8A、8B和8C分別是根據(jù)第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端、中間變焦位置和望遠(yuǎn)端的像差圖。第四示例性實(shí)施例提供了變焦比為9.6、F數(shù)約為1.65至4.50的變焦透鏡。

圖9是包括根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變焦透鏡的監(jiān)視相機(jī)(圖像拾取裝置)的主要部分的示意圖。每個(gè)示例性實(shí)施例中的變焦透鏡是將用在圖像拾取裝置(諸如數(shù)字靜態(tài)相機(jī)、攝像機(jī)、監(jiān)視相機(jī)或廣播相機(jī))中的圖像拾取透鏡系統(tǒng)。在每個(gè)透鏡截面圖中，左側(cè)對(duì)應(yīng)于物側(cè)，右側(cè)對(duì)應(yīng)于像側(cè)。另外，在每個(gè)透鏡截面圖中，當(dāng)i表示從物側(cè)到像側(cè)計(jì)數(shù)的給定透鏡單元的次序時(shí)，Li表示第i透鏡單元。

根據(jù)第一示例性實(shí)施例和第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡由具有正折光力的第一透鏡單元L1、具有負(fù)折光力的第二透鏡單元L2、具有正折光力的第三透鏡單元L3以及具有正折光力的第四透鏡單元L4組成。第一示例性實(shí)施例和第二示例性實(shí)施例提供了由四個(gè)透鏡單元組成的正引導(dǎo)類(lèi)型的四單元變焦透鏡。

根據(jù)第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡由具有正折光力的第一透鏡單元L1、具有負(fù)折光力的第二透鏡單元L2、具有正折光力的第三透鏡單元L3、具有正折光力的第四透鏡單元L4以及具有正折光力的第五透鏡單元L5組成。第三示例性實(shí)施例提供了由五個(gè)透鏡單元組成的正引導(dǎo)類(lèi)型的五單元變焦透鏡。

根據(jù)第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡由具有正折光力的第一透鏡單元L1、具有負(fù)折光力的第二透鏡單元L2、具有正折光力的第三透鏡單元L3以及具有負(fù)折光力的第四透鏡單元L4組成。第四示例性實(shí)施例提供了由四個(gè)透鏡單元組成的正引導(dǎo)類(lèi)型的四單元變焦透鏡。

在每個(gè)示例性實(shí)施例中，附圖標(biāo)記SP表示孔徑光闌。在每個(gè)示例性實(shí)施例中，孔徑光闌SP設(shè)置在第二透鏡單元L2和第三透鏡單元L3之間。在每個(gè)示例性實(shí)施例中，孔徑光闌SP在變焦時(shí)沿著與第三透鏡單元L3的軌跡相同的軌跡移動(dòng)。通過(guò)該配置，可以簡(jiǎn)化保持變焦透鏡的鏡筒的結(jié)構(gòu)。

附圖標(biāo)記G表示與濾光器、面板、低通濾光器、紅外截止濾光器等對(duì)應(yīng)的光學(xué)塊。附圖標(biāo)記IP表示像面。當(dāng)變焦透鏡用作攝像機(jī)或監(jiān)視相機(jī)的圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，像面IP對(duì)應(yīng)于固態(tài)圖像拾取元件(光電轉(zhuǎn)換元件)，諸如電荷耦合器件(CCD)傳感器或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)傳感器。當(dāng)變焦透鏡用作鹵化銀膠片相機(jī)的圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，像面IP對(duì)應(yīng)于膠片表面。

在像差圖中，F(xiàn)no對(duì)應(yīng)于F數(shù)，并且相對(duì)于C線(波長(zhǎng)為656.3nm)、d線(波長(zhǎng)為587.6nm)和g線(波長(zhǎng)為435.8nm)的球面像差被指示。在像差圖中，ΔS表示弧矢像面，ΔM表示子午像面。對(duì)于d線指示畸變像差。在色差圖中，對(duì)于C線和g線的色差被指示。符號(hào)ω對(duì)應(yīng)于圖像拾取半視角。

在每個(gè)示例性實(shí)施例中，透鏡單元在從廣角端變焦到望遠(yuǎn)端時(shí)在透鏡截面圖中如箭頭所指示的那樣移動(dòng)，并且相鄰的透鏡單元之間的距離改變。具體地說(shuō)，在每個(gè)示例性實(shí)施例中，第一透鏡單元L1在從廣角端變焦到望遠(yuǎn)端時(shí)是靜止的。第二透鏡單元L2在從廣角端變焦到望遠(yuǎn)端時(shí)朝向像側(cè)移動(dòng)，然后移動(dòng)到物側(cè)。第三透鏡單元L3單調(diào)地朝向物側(cè)移動(dòng)。

在根據(jù)第一示例性實(shí)施例至第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，第四透鏡單元L4移動(dòng)以致與在廣角端相比在望遠(yuǎn)端被定位為更靠近像側(cè)。在根據(jù)第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，第四透鏡單元L4單調(diào)地朝向物側(cè)移動(dòng)。另外，在根據(jù)第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，第五透鏡單元L5在變焦時(shí)靜止。

以下，在從廣角端變焦到望遠(yuǎn)端時(shí)第二透鏡單元L2被定位為最靠近像側(cè)的變焦位置被稱(chēng)為中間變焦位置。在每個(gè)示例性實(shí)施例中的變焦透鏡中，第一透鏡單元L1和第二透鏡單元L2之間的距離在望遠(yuǎn)端大于在廣角端，第二透鏡單元L2和第三透鏡單元L3之間的距離在望遠(yuǎn)端小于在廣角端。通過(guò)該配置，變焦透鏡的光焦度可以被高效地提高。另外，第三透鏡單元L3和第四透鏡單元L4之間的距離在望遠(yuǎn)端大于在廣角端。在根據(jù)第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，第四透鏡單元L4和第五透鏡單元L5之間的距離在望遠(yuǎn)端小于在廣角端。

另外，在每個(gè)示例性實(shí)施例中的變焦透鏡中，第一透鏡單元L1和第二透鏡單元L2之間的距離在中間變焦位置大于在廣角端，第二透鏡單元L2和第三透鏡單元L3之間的距離在中間變焦位置小于在廣角端，第三透鏡單元L3和第四透鏡單元L4之間的距離在中間變焦位置大于在廣角端。此外，第一透鏡單元L1和第二透鏡單元L2之間的距離在望遠(yuǎn)端小于在中間變焦位置，第二透鏡單元L2和第三透鏡單元L3之間的距離在望遠(yuǎn)端大于在中間變焦位置，第三透鏡單元L3和第四透鏡單元L4之間的距離在望遠(yuǎn)端大于在中間變焦位置。

在每個(gè)示例性實(shí)施例中的變焦透鏡中，為了增大第三透鏡單元L3的倍率變化責(zé)任，增大第三透鏡單元L3的折光力，并且增大在變焦時(shí)第三透鏡單元L3的移動(dòng)量。第三透鏡單元L3的移動(dòng)量在從廣角端變焦到望遠(yuǎn)端時(shí)通過(guò)單調(diào)地朝向物側(cè)移動(dòng)第三透鏡單元L3而被增大。

同時(shí)，第二透鏡單元L2在從廣角端變焦到中間變焦位置時(shí)通過(guò)朝向像側(cè)移動(dòng)來(lái)對(duì)倍率變化做出貢獻(xiàn)。為了防止第二透鏡單元L2和第三透鏡單元L3的干擾，第二透鏡單元L2在從中間變焦位置變焦到望遠(yuǎn)端時(shí)朝向物側(cè)移動(dòng)。以這種方式，第二透鏡單元L2在從廣角端變焦到望遠(yuǎn)端時(shí)朝向像側(cè)移動(dòng)、然后朝向物側(cè)移動(dòng)。因此，變焦透鏡的大小縮小，并且變焦透鏡的光焦度增大。

另外，在根據(jù)第一示例性實(shí)施例至第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，第二透鏡單元L2用作聚焦單元。當(dāng)變焦透鏡在望遠(yuǎn)端從無(wú)限遠(yuǎn)處的物體聚焦到近距離處的物體時(shí)，第二透鏡單元L2如透鏡截面圖中的箭頭2c所指示的那樣朝向物側(cè)讓出。透鏡截面圖中的實(shí)線2a和點(diǎn)線2b指示當(dāng)無(wú)限遠(yuǎn)處的物體和近距離處的物體分別對(duì)好焦距時(shí)用于校正與從廣角端變焦到望遠(yuǎn)端相關(guān)聯(lián)的像面變化的移動(dòng)軌跡。

在根據(jù)第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，第四透鏡單元L4用作聚焦單元。當(dāng)變焦透鏡在望遠(yuǎn)端從無(wú)限遠(yuǎn)處的物體聚焦到近距離處的物體時(shí)，第四透鏡單元L4如透鏡截面圖中的箭頭4c所指示的那樣朝向像側(cè)移動(dòng)。透鏡截面圖中的實(shí)線4a和點(diǎn)線4b指示當(dāng)無(wú)限遠(yuǎn)處的物體和近距離處的物體分別對(duì)好焦距時(shí)用于校正與從廣角端變焦到望遠(yuǎn)端相關(guān)聯(lián)的像面變化的移動(dòng)軌跡。

另外，在根據(jù)每個(gè)示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，給定的透鏡單元或給定的透鏡被移動(dòng)以致在垂直于光軸的方向上具有分量，因此圖像模糊可以被校正。

在每個(gè)示例性實(shí)施例中，第三透鏡單元L3在從廣角端變焦到望遠(yuǎn)端時(shí)的移動(dòng)量用M3表示，并且第三透鏡單元L3的焦距用f3表示。那么，滿足以下條件表達(dá)式(1)。

1.30＜M3/f3＜3.00．．．(1)

在此，移動(dòng)量是在廣角端和望遠(yuǎn)端之間沿著每個(gè)透鏡單元的光軸的位置的差異，并且，當(dāng)給定的透鏡單元在望遠(yuǎn)端與在廣角端相比被定位為更靠近物側(cè)時(shí)，移動(dòng)量的符號(hào)為正，當(dāng)給定的透鏡單元在望遠(yuǎn)端與在廣角端相比被定位為更靠近像側(cè)時(shí)，移動(dòng)量的符號(hào)為負(fù)。

條件表達(dá)式(1)限定了第三透鏡單元L3的移動(dòng)量M3和第三透鏡單元L3的焦距f3之間的比率。當(dāng)?shù)谌哥R單元L3的焦距f3減小以使得該比率超過(guò)條件表達(dá)式(1)的上限值時(shí)，第三透鏡單元L3的折光力變得太高。結(jié)果，大量球面像差發(fā)生，這不是優(yōu)選的。同時(shí)，當(dāng)?shù)谌哥R單元L3的移動(dòng)量M3增大以使得該比率超過(guò)條件表達(dá)式(1)的上限值時(shí)，變焦透鏡的大小增大，這不是優(yōu)選的。

當(dāng)?shù)谌哥R單元L3的移動(dòng)量M3減小以使得該比率降至低于條件表達(dá)式(1)的下限值時(shí)，第三透鏡單元L3的倍率變化責(zé)任減小。結(jié)果，變得難以實(shí)現(xiàn)具有寬視角和高光焦度的變焦透鏡，這不是優(yōu)選的。

如到目前為止所描述的，在每個(gè)示例性實(shí)施例中，組件視情況被配置為滿足條件表達(dá)式(1)。通過(guò)該配置，可以獲得大小小、具有高變焦比、并且具有高光學(xué)性能的變焦透鏡。

要注意，在每個(gè)示例性實(shí)施例中，優(yōu)選地，條件表達(dá)式(1)的數(shù)值范圍被如下設(shè)置。

1.31＜M3/f3＜2.50．．．(1a)

更優(yōu)選地，條件表達(dá)式(1)的數(shù)值范圍被如下設(shè)置。

1.32＜M3/f3＜2.20．．．(1b)

此外，在每個(gè)示例性實(shí)施例中，更優(yōu)選的是，滿足以下條件表達(dá)式中的一個(gè)或多個(gè)。

0.10＜M2mt/f2＜2.00．．．(2)

1.84＜Nd2p＜2.30...(3)

5.0＜vd2p＜25.0．．．(4)

-35.0＜f1/f2＜-8.0．．．(5)

-8.00＜f2/fw＜-0.80．．．(6)

0.70＜TL1G/fw＜4.00．．．(7)

0.70＜f31/f3＜1.80．．．(8)

28.0＜v3p-v3n＜65.0．．．(9)

0.02＜|f3/f4|＜0.95．．．(10)

這里，第二透鏡單元L2在從中間變焦位置變焦到望遠(yuǎn)端時(shí)的移動(dòng)量用M2mt表示，第一透鏡單元L1的焦距用f1表示，第二透鏡單元L2的焦距用f2表示，第四透鏡單元L4的焦距用f4表示。此外，包括在第二透鏡單元L2中的正透鏡的材料在d線上的折射率用ND2p表示，其阿貝數(shù)用νd2p表示，變焦透鏡在廣角端的焦距用fw表示，包括在第一透鏡單元L1中的(一個(gè)或多個(gè))透鏡沿著光軸的總厚度用TL1G表示。另外，第三透鏡單元L3中的被設(shè)置為最靠近物側(cè)的正透鏡的焦距用f31表示。構(gòu)成包括在第三透鏡單元L3中的膠合透鏡組件的正透鏡的材料的阿貝數(shù)用ν3p表示，構(gòu)成包括在第三透鏡單元L3中的膠合透鏡組件的負(fù)透鏡的材料的阿貝數(shù)用ν3n表示。

這里，阿貝數(shù)νd是用νd＝(Nd-1)/(NF-NC)表達(dá)的數(shù)值，其中，所述材料相對(duì)于F線(486.1nm)、C線(656.3nm)和d線(587.6nm)的折射率分別用NF、NC和Nd表示。

條件表達(dá)式(2)限定了第二透鏡單元L2在從中間變焦位置變焦到望遠(yuǎn)端時(shí)的移動(dòng)量M2mt和第二透鏡單元L2的焦距f2之間的比率。當(dāng)?shù)诙哥R單元L2的焦距f2減小以使得該比率超過(guò)條件表達(dá)式(2)的上限值時(shí)，第二透鏡單元L2的折光力變得太高。結(jié)果，大量場(chǎng)彎曲或色差在整個(gè)變焦范圍中發(fā)生，這不是優(yōu)選的。當(dāng)?shù)诙哥R單元L2的焦距f2增大以使得該比率降至低于條件表達(dá)式(2)的下限值時(shí)，第二透鏡單元L2的折光力變得太低。同時(shí)，當(dāng)該比率降至低于條件表達(dá)式(2)的下限值時(shí)，移動(dòng)量M2mt變得太小。結(jié)果，第二透鏡單元L2的倍率變化責(zé)任減小，這使得難以實(shí)現(xiàn)具有高光焦度的變焦透鏡，這不是優(yōu)選的。

條件表達(dá)式(3)和(4)限定了包括在第二透鏡單元L2中的正透鏡的材料。當(dāng)包括在第二透鏡單元L2中的正透鏡的材料的折射率Nd2p變得太高以致超過(guò)條件表達(dá)式(3)的上限值時(shí)，現(xiàn)有的滿足條件表達(dá)式(4)的數(shù)值范圍的材料變得有限，這不是優(yōu)選的。當(dāng)包括在第二透鏡單元L2中的正透鏡的材料的折射率Nd2p變得太低以致降至低于條件表達(dá)式(3)的下限值時(shí)，大量球面像差發(fā)生在望遠(yuǎn)端，這不是優(yōu)選的。

當(dāng)包括在第二透鏡單元L2中的正透鏡的材料的阿貝數(shù)νd2p變大以致超過(guò)條件表達(dá)式(4)的上限值時(shí)，變得難以有利地校正在第二透鏡單元L2中發(fā)生的倍率色差，這不是優(yōu)選的。當(dāng)包括在第二透鏡單元L2中的正透鏡的材料的阿貝數(shù)νd2p變小以致降至低于條件表達(dá)式(4)的下限值時(shí)，現(xiàn)有的滿足條件表達(dá)式(3)的數(shù)值范圍的材料變得有限，這不是優(yōu)選的。

條件表達(dá)式(5)限定了第一透鏡單元L1的焦距f1和第二透鏡單元L2的焦距f2之間的比率。當(dāng)?shù)谝煌哥R單元L1的焦距f1減小以使得該比率超過(guò)條件表達(dá)式(5)的上限值時(shí)，第一透鏡單元L1的折光力變得太高。結(jié)果，大量倍率色差發(fā)生，這不是優(yōu)選的。當(dāng)?shù)谝煌哥R單元L1的焦距f1增大以使得該比率降低至于條件表達(dá)式(5)的下限值時(shí)，第一透鏡單元L1的折光力變得太小。結(jié)果，第一透鏡單元L1的有效直徑增大，這不是優(yōu)選的。

條件表達(dá)式(6)限定了第二透鏡單元L2的焦距f2和變焦透鏡在廣角端的焦距fw之間的比率。當(dāng)?shù)诙哥R單元L2的焦距f2減小以使得該比率超過(guò)條件表達(dá)式(6)的上限值時(shí)，第二透鏡單元L2的折光力變得太高。結(jié)果，大量場(chǎng)彎曲或色差在整個(gè)變焦范圍中發(fā)生，這不是優(yōu)選的。當(dāng)?shù)诙哥R單元L2的焦距f2增大以使得該比率降至低于條件表達(dá)式(6)的下限值時(shí)，第二透鏡單元L2的折光力變得太低。結(jié)果，變得難以實(shí)現(xiàn)具有寬視角的變焦透鏡。此外，第一透鏡單元L1的有效直徑增大，這不是優(yōu)選的。

條件表達(dá)式(7)限定了包括在第一透鏡單元L1中的(一個(gè)或多個(gè))透鏡沿著光軸的總厚度TL1G和變焦透鏡在廣角端的焦距fw之間的比率。當(dāng)包括在第一透鏡單元L1中的(一個(gè)或多個(gè))透鏡沿著光軸的總厚度TL1G增大以使得該比率超過(guò)條件表達(dá)式(7)的上限值時(shí)，第一透鏡單元L1在光軸方向上變長(zhǎng)，這使總透鏡長(zhǎng)度增大，這不是優(yōu)選的。當(dāng)包括在第一透鏡單元L1中的(一個(gè)或多個(gè))透鏡沿著光軸的總厚度TL1G減小以使得該比率降至低于條件表達(dá)式(7)的下限值時(shí)，包括在第一透鏡單元L1中的每個(gè)透鏡的折光力需要增大以便保持第一透鏡單元L1的正折光力。結(jié)果，大量球面像差發(fā)生，這不是優(yōu)選的。

條件表達(dá)式(8)限定了第三透鏡單元L3中的被設(shè)置為最靠近物側(cè)的正透鏡G31的焦距f31和第三透鏡單元L3的焦距f3之間的比率。當(dāng)?shù)谌哥R單元L3中的被設(shè)置為最靠近物側(cè)的正透鏡G31的焦距f31增大以使得該比率超過(guò)條件表達(dá)式(8)的上限值時(shí)，正透鏡G31的折光力變得太低。結(jié)果，變得難以以足夠的水平校正球面像差，這不是優(yōu)選的。當(dāng)?shù)谌哥R單元L3中的被設(shè)置為最靠近物側(cè)的正透鏡G31的焦距f31減小以使得該比率降至低于條件表達(dá)式(8)的下限值時(shí)，正透鏡G31的折光力變得太高。結(jié)果，球面像差被過(guò)度校正，這不是優(yōu)選的。

條件表達(dá)式(9)限定了構(gòu)成包括在第三透鏡單元L3中的膠合透鏡組件的正透鏡的材料的阿貝數(shù)ν3p和構(gòu)成包括在第三透鏡單元L3中的膠合透鏡組件的負(fù)透鏡的材料的阿貝數(shù)ν3n之間的關(guān)系。當(dāng)該關(guān)系超過(guò)條件表達(dá)式(9)的上限值時(shí)，軸上色差被過(guò)度校正，這不是優(yōu)選的。當(dāng)該關(guān)系降至低于條件表達(dá)式(9)的下限值時(shí)，變得難以以足夠的水平校正軸上色差，這不是優(yōu)選的。

條件表達(dá)式(10)限定了第三透鏡單元L3的焦距f3和第四透鏡單元L4的焦距f4之間的比率。當(dāng)?shù)谌哥R單元L3的焦距f3增大以使得該比率超過(guò)條件表達(dá)式(10)的上限值時(shí)，第三透鏡單元L3的折光力變得太低。結(jié)果，第三透鏡單元L3的倍率變化責(zé)任變小，這使得難以實(shí)現(xiàn)具有高光焦度的變焦透鏡，這不是優(yōu)選的。當(dāng)?shù)谌哥R單元L3的焦距f3減小以使得該比率降至低于條件表達(dá)式(10)的下限值時(shí)，第三透鏡單元L3的折光力變得太高。結(jié)果，大量球面像差或彗形像差發(fā)生，這不是優(yōu)選的。

優(yōu)選地，條件表達(dá)式(2)至(10)的數(shù)值范圍被如下設(shè)置。

0.20＜M2mt/f2＜1.50．．．(2a)

1.87＜Nd2p＜2.10．．．(3a)

10.0＜vd2p＜21.0．．．(4a)

-28.0＜f1/f2＜-10.0．．．(5a)

-5.00＜f2/fw＜-2.00．．．(6a)

0.90＜TL1G/fw＜3.00．．．(7a)

0.90＜f31/f3＜1.50．．．(8a)

38.0＜v3p-v3n＜60.0．．．(9a)

0.03＜|f3/f4|＜0.85．．．(10a)

更優(yōu)選地，條件表達(dá)式(2)至(10)的數(shù)值范圍被如下設(shè)置。

0.25＜M2mt/f2＜1.35．．．(2b)

1.90＜Nd2p＜2.00．．．(3b)

15.0＜vd2p＜19.0．．．(4b)

-25.0＜f1/f2＜-14.0．．．(5b)

-3.50＜f2/fw＜-2.50．．．(6b)

1.00＜TL1G/fw＜2.70．．．(7b)

1.00＜f31/f3＜1.25．．．(8b)

48.0＜v3p-v3n＜55.0．．．(9b)

0.04＜｜f3/f4|＜0.70．．．(10b)

此外，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變焦透鏡被應(yīng)用于包括接收該變焦透鏡形成的圖像的圖像拾取元件的圖像拾取裝置時(shí)，優(yōu)選的是滿足以下條件表達(dá)式(11)。

0.50＜(tanωW/tanωT)/(β3t/β3w)＜1.70．．．(11)

在上面，ωW表示廣角端的半視角，ωT表示望遠(yuǎn)端的半視角，β3w表示第三透鏡單元L3在廣角端的橫向倍率，β3t表示第三透鏡單元L3在望遠(yuǎn)端的橫向倍率。

當(dāng)廣角端的半視角ωW增大以使得比率超過(guò)條件表達(dá)式(11)的上限值時(shí)，大量畸變像差在廣角端發(fā)生，這不是優(yōu)選的。當(dāng)比率降至低于條件表達(dá)式(11)的下限值時(shí)，在從廣角端變焦到望遠(yuǎn)端時(shí)的焦距的變化量減小，這使得難以實(shí)現(xiàn)具有高光焦度的變焦透鏡，這不是優(yōu)選的。

在每個(gè)示例性實(shí)施例中，優(yōu)選地，條件表達(dá)式(11)的數(shù)值范圍被如下設(shè)置。

0.60＜(tanωW/tanωT)/(β3t/β3w)＜1.50．．．(11a)

更優(yōu)選地，條件表達(dá)式(11)的數(shù)值范圍被如下設(shè)置。

0.70＜(tanωW/tanωT)/(β3t/β3w)＜1.30．．．(11b)

接著，將描述每個(gè)透鏡單元的配置。在根據(jù)第一、第三和第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，第一透鏡單元L1由具有朝向物側(cè)突出的彎月形狀的正透鏡G11組成。因?yàn)檎哥RG11具有彎月形狀，所以離軸光束可以被溫和地(gently)折射，并且在第一透鏡單元L1中發(fā)生的球面像差可以減小。

在根據(jù)第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，第一透鏡單元L1由膠合透鏡組件組成，在該膠合透鏡組件中，負(fù)透鏡G11和正透鏡G12被膠合。負(fù)透鏡G11是具有朝向物側(cè)突出的彎月形狀的透鏡，正透鏡G12是具有朝向物側(cè)突出的彎月形狀的透鏡。因?yàn)檎哥R和負(fù)透鏡被設(shè)置在第一透鏡單元L1中，所以色差在第一透鏡單元L1中被有利地校正。另外，當(dāng)負(fù)透鏡G11和正透鏡G12被看作單個(gè)透鏡元件時(shí)，該透鏡元件可以被認(rèn)為具有作為整體朝向物側(cè)突出的彎月形狀。因?yàn)榈谝煌哥R單元L1由具有作為整體朝向物側(cè)突出的彎月形狀的透鏡元件組成，所以離軸光束可以被溫和地折射，并且發(fā)生在第一透鏡單元L1中的球面像差可以減小。

另外，在根據(jù)每個(gè)示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，第二透鏡單元L2由按從物側(cè)到像側(cè)的次序布置的負(fù)透鏡G21、負(fù)透鏡G22、負(fù)透鏡G23和正透鏡G24組成。因?yàn)槿齻€(gè)或更多個(gè)負(fù)透鏡被設(shè)置在第二透鏡單元L2中，所以負(fù)折光力可以在它們之間被劃分，并且像散或場(chǎng)彎曲的發(fā)生可以被抑制。

在根據(jù)第一示例性實(shí)施例和第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，負(fù)透鏡G21是具有朝向物側(cè)突出的彎月形狀的負(fù)透鏡，負(fù)透鏡G22是具有朝向物側(cè)突出的彎月形狀的負(fù)透鏡。另外，負(fù)透鏡G23是具有雙凹形狀的負(fù)透鏡，正透鏡G24是具有朝向物側(cè)突出的彎月形狀的正透鏡。在根據(jù)第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，負(fù)透鏡G21是具有朝向物側(cè)突出的彎月形狀的負(fù)透鏡，負(fù)透鏡G22是具有雙凹形狀的負(fù)透鏡。另外，負(fù)透鏡G23是具有雙凹形狀的負(fù)透鏡，正透鏡G24是具有雙凸形狀的正透鏡。在根據(jù)第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，負(fù)透鏡G21是具有朝向物側(cè)突出的彎月形狀的負(fù)透鏡，負(fù)透鏡G22是具有朝向物側(cè)突出的彎月形狀的負(fù)透鏡。另外，負(fù)透鏡G23是具有雙凹形狀的負(fù)透鏡，負(fù)透鏡G24是具有雙凸形狀的正透鏡。

在根據(jù)第一示例性實(shí)施例至第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，第三透鏡單元L3由按從物側(cè)到像側(cè)的次序布置的正透鏡G31、負(fù)透鏡G32、正透鏡G33、負(fù)透鏡G34和正透鏡G35組成。在根據(jù)第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，第三透鏡單元L3由按從物側(cè)到像側(cè)的次序布置的正透鏡G31、正透鏡G32、負(fù)透鏡G33和正透鏡G34組成。在第一示例性實(shí)施例至第三示例性實(shí)施例中，負(fù)透鏡G34和正透鏡G35被膠合。在第四示例性實(shí)施例中，正透鏡G32和負(fù)透鏡G33被膠合。在根據(jù)第一示例性實(shí)施例至第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，通過(guò)將兩個(gè)或更多個(gè)正透鏡和兩個(gè)或更多個(gè)負(fù)透鏡設(shè)置在第三透鏡單元L3中，色差可以在第三透鏡單元L3中被有利地校正。

在根據(jù)第一示例性實(shí)施例至第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，正透鏡G31是具有雙凸形狀的正透鏡，負(fù)透鏡G32是具有朝向物側(cè)突出的彎月形狀的負(fù)透鏡，正透鏡G33是具有朝向物側(cè)突出的彎月形狀的正透鏡。負(fù)透鏡G34是具有朝向物側(cè)突出的彎月形狀的負(fù)透鏡，正透鏡G35是具有雙凸形狀的正透鏡。在根據(jù)第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，正透鏡G31是具有雙凸形狀的正透鏡，正透鏡G32是具有朝向物側(cè)突出的彎月形狀的正透鏡，負(fù)透鏡G33是具有朝向物側(cè)突出的彎月形狀的負(fù)透鏡。另外，正透鏡G34是具有雙凸形狀的正透鏡。

在根據(jù)第一示例性實(shí)施例和第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，第四透鏡單元L4由具有朝向像側(cè)突出的彎月形狀的正透鏡G42組成。在根據(jù)第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，第四透鏡單元L4由按從物側(cè)到像側(cè)的次序布置的具有雙凹形狀的負(fù)透鏡G41和具有雙凸形狀的正透鏡G42組成。在根據(jù)第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，第四透鏡單元L4由具有雙凹形狀的負(fù)透鏡G41組成。

在根據(jù)第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，第五透鏡單元L5由具有朝向像側(cè)突出的彎月形狀的正透鏡G51組成。

接著，將呈現(xiàn)分別與本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例至第四示例性實(shí)施例對(duì)應(yīng)的第一數(shù)值例子至第四數(shù)值例子的透鏡數(shù)據(jù)。在每個(gè)數(shù)值例子中，i表示從物側(cè)計(jì)數(shù)的給定光學(xué)表面的次序。另外，ri表示第i光學(xué)表面(第i表面)的曲率半徑，di表示第i表面和第i+1表面之間的距離，ndi和νdi分別表示第i光學(xué)構(gòu)件的材料相對(duì)于d線的折射率和阿貝數(shù)。

此外，當(dāng)K表示離心率、A4、A6、A8和A10表示非球面系數(shù)、并且從光軸起高度為h的位置處在光軸方向上的位移在表面頂點(diǎn)充當(dāng)基準(zhǔn)的情況下用x表示時(shí)，非球面形狀用x＝(h²/r)/{1+[1-(1+K)(h/r)²]^1/2}+A4h⁴+A6h⁶+A8h⁸+A10h¹⁰表達(dá)。

這里，r是旁軸曲率的半徑。另外，表達(dá)式e-z意指10^-z。

在每個(gè)示例性實(shí)施例中，后焦點(diǎn)(BF)是以空氣等價(jià)長(zhǎng)度表達(dá)的透鏡系統(tǒng)中最靠近像側(cè)的表面到像側(cè)的距離。另外，表1中指示了數(shù)值例子和上述條件表達(dá)式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

要注意，可以使得廣角端的有效圖像直徑(圖像圈的直徑)小于望遠(yuǎn)端的有效圖像直徑。這是因?yàn)樵趶V角端有可能發(fā)生的筒畸變像差可以通過(guò)經(jīng)由圖像處理擴(kuò)大圖像來(lái)進(jìn)行校正。

第一數(shù)值例子

單位：mm

表面數(shù)據(jù)

非球面表面數(shù)據(jù)

第12表面

K＝0.00000e+000A 4＝-6.67470e-005A 6＝-1.10112e-006A 8＝2.62703e-008A10＝-4.90138e-010

第13表面

K＝0.00000e+000A 4＝1.21543e-004A 6＝-8.85126e-007A 8＝2.27660e-008A10＝-3.99041e-010

第21表面

K＝0.00000e+000A 4＝-1.66928e-004A 6＝7.24031e-006A 8＝-2.20615e-007A10＝1.04619e-008

第22表面

K＝0.00000e+000A 4＝9.89242e-005A 6＝3.96707e-006A 8＝-8.34099e-008A10＝3.58727e-009

各條數(shù)據(jù)

變焦比7.7

透鏡單元數(shù)據(jù)

第二數(shù)值例子

單位：mm

表面數(shù)據(jù)

非球面表面數(shù)據(jù)

第13表面

K＝0.00000e+000A 4＝-2.85339e-005A 6＝-1.11459e-007A 8＝7.62958e-010A10＝-5.61082e-012

第14表面

K＝0.00000e+000A 4＝4.63725e-005A 6＝-1.42645e-007A 8＝1.52542e-009A10＝-7.17975e-012

第24表面

K＝0.00000e+000A 4＝-1.23278e-004A 6＝-7.70389e-007A 8＝2.13878e-008

第25表面

K＝0.00000e+000A 4＝2.46643e-004A 6＝-2.73811e-006A 8＝4.14464e-008

各條數(shù)據(jù)

變焦比7.85

透鏡單元數(shù)據(jù)

第三數(shù)值例子

單位：mm

表面數(shù)據(jù)

非球面表面數(shù)據(jù)

第12表面

K＝0.00000e+000A 4＝-6.61378e-005A 6＝-1.41031e-006A 8＝3.40820e-008A10＝-5.71142e-010

第13表面

K＝0.00000e+000A 4＝9.02773e-005A 6＝-1.13400e-006A 8＝3.03683e-008A10＝-5.20683e-010

第21表面

K＝0.00000e+000A 4＝6.40599e-004A 6＝7.69572e-006A 8＝2.55381e-007A10＝-1.66126e-008

第22表面

K＝0.00000e+000A 4＝8.54693e-004A 6＝3.92456e-006A 8＝4.26617e-007A10＝-1.39766e-008

各條數(shù)據(jù)

變焦比8.2

透鏡單元數(shù)據(jù)

第四數(shù)值例子

單位：mm

表面數(shù)據(jù)

非球面表面數(shù)據(jù)

第11表面

K＝-6.42118e-001A 4＝-1.70544e-005A 6＝2.64570e-008A 8＝-2.14831e-010

第12表面

K＝1.53747e+000A 4＝3.78429e-005A 6＝-1.04281e-008A 8＝-5.92943e-010

第18表面

K＝5.52229e+000A 4＝-3.34129e-004A 6＝-1.84867e-010A 8＝1.71488e-007

第19表面

K＝-1.70338e+001A 4＝-2.06412e-004A 6＝1.93520e-007A 8＝1.98920e-007

各條數(shù)據(jù)

變焦比9.6

透鏡單元數(shù)據(jù)

表1

接著，將參照?qǐng)D9來(lái)描述包括作為圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變焦透鏡的監(jiān)視相機(jī)(圖像拾取裝置)的示例性實(shí)施例。圖9中示出了監(jiān)視相機(jī)本體10和圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)11，圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)11由第一示例性實(shí)施例至第四示例性實(shí)施例中的任何一個(gè)中所描述的變焦透鏡構(gòu)成。固態(tài)圖像拾取元件(光電轉(zhuǎn)換元件)12嵌入在相機(jī)本體中，并且由接收?qǐng)D像拾取光學(xué)系統(tǒng)11形成的對(duì)象圖像的CCD傳感器、CMOS傳感器等構(gòu)成。存儲(chǔ)器13存儲(chǔ)與固態(tài)圖像拾取元件12已經(jīng)對(duì)其進(jìn)行了光電轉(zhuǎn)換的對(duì)象圖像相關(guān)的信息。網(wǎng)絡(luò)電纜14被提供用于傳送存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器13中的信息。

以這種方式，通過(guò)在圖像拾取裝置(諸如監(jiān)視相機(jī))中應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變焦透鏡，可以獲得大小小、具有高變焦比并且具有高光學(xué)性能的圖像拾取裝置。

雖然已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是要理解本發(fā)明不限于所公開(kāi)的示例性實(shí)施例。權(quán)利要求的范圍應(yīng)遵循最寬泛的解釋以便包含所有這樣的修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。