專利名稱：變焦透鏡系統(tǒng)和包含變焦透鏡系統(tǒng)的圖像拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變焦透鏡系統(tǒng)和包含變焦透鏡系統(tǒng)的圖像拾取裝置。
背景技術(shù)：
近年來，對于諸如電視照相機、數(shù)字照相機和攝像機之類的圖像拾取裝置，已具有 對于具有高變焦比和高光學(xué)性能二者的變焦透鏡系統(tǒng)的需求。作為具有高變焦比的變焦透鏡系統(tǒng)，已知正引導(dǎo)型四單元變焦透鏡系統(tǒng)，在所述 正引導(dǎo)型四單元變焦透鏡系統(tǒng)中，總共設(shè)置四個透鏡單元，所述透鏡單元中位置最接近物 側(cè)的一個透鏡單元具有正折光力(日本專利申請公開No. 2003-287678和日本專利申請公 開No. H08-146294)。在這種四單元變焦透鏡系統(tǒng)中，使用具有異常色散的光學(xué)材料或衍射 元件以校正色差。然而，伴隨著變焦透鏡系統(tǒng)的更高的變焦比和圖像拾取元件的更高的清晰度，需 要變焦透鏡系統(tǒng)的更高性能，特別地，需要進一步減小整個變焦范圍上的軸向色差。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡系統(tǒng)從物側(cè)到像側(cè)依次包含具有正折光力的第一透鏡單 元；具有負折光力的第二透鏡單元；具有負折光力的第三透鏡單元；孔徑光闌；以及具有正 折光力的第四透鏡單元，其中第四透鏡單元從物側(cè)起依次包含具有正折光力的前透鏡子 單元和具有正折光力的后透鏡子單元，在所述前透鏡子單元和所述后透鏡子單元之間具有 第四透鏡單元中的最大的空氣間隔，其中，滿足下式，0. 400 < vm/( ν rp- ν rn) < 0. 630，這里，ν m表示在包含于后透鏡子單元中的正透鏡中具有最大色散的第一正透鏡 的材料的阿貝數(shù)，vrp表示后透鏡子單元中的除第一正透鏡以外的正透鏡的材料的平均阿 貝數(shù)，vrn表示后透鏡子單元中的負透鏡的材料的平均阿貝數(shù)。通過參照附圖閱讀實施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。


圖1是示出在廣角端處在無限遠物體上聚焦的狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的實施例1的 變焦透鏡系統(tǒng)的光路圖。圖2A是在廣角端處物距為2m時的本發(fā)明的數(shù)值實施例1中的縱向像差圖。圖2B是在焦距16. 02mm處物距為2m時的數(shù)值實施例1中的縱向像差圖。圖2C是在望遠端處物距為2m時的數(shù)值實施例1中的縱向像差圖。圖3是示出在廣角端處在無限遠物體上聚焦的狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的實施例2的 變焦透鏡系統(tǒng)的光路圖。圖4A是在廣角端處物距為2m時的本發(fā)明的數(shù)值實施例2中的縱向像差圖。圖4B是在焦距16. 02mm處物距為2m時的數(shù)值實施例2中的縱向像差圖。
圖4C是在望遠端處物距為2m時的數(shù)值實施例2中的縱向像差圖。圖5是示出在廣角端處在無限遠物體上聚焦的狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的實施例3的 變焦透鏡系統(tǒng)的光路圖。圖6A是在廣角端處物距為2m時的本發(fā)明的數(shù)值實施例3中的縱向像差圖。圖6B是在焦距16. 02mm處物距為2m時的數(shù)值實施例3中的縱向像差圖。圖6C是在望遠端處物距為2m時的數(shù)值實施例3中的縱向像差圖。圖7是示出在廣角端處在無限遠物體上聚焦的狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的實施例4的 變焦透鏡系統(tǒng)的光路圖。圖8A是在廣角端處物距為6m時的本發(fā)明的數(shù)值實施例4中的縱向像差圖。圖8B是在焦距30. 29mm處物距為6m時的數(shù)值實施例4中的縱向像差圖。圖8C是在望遠端處物距為6m時的數(shù)值實施例4中的縱向像差圖。圖9是示出在廣角端處在無限遠物體上聚焦的狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的實施例5的 變焦透鏡系統(tǒng)的光路圖。圖IOA是在廣角端處物距為6m時的本發(fā)明的數(shù)值實施例5中的縱向像差圖。圖IOB是在焦距30. 29mm處物距為6m時的數(shù)值實施例5中的縱向像差圖。圖IOC是在望遠端處物距為6m時的數(shù)值實施例5中的縱向像差圖。圖11是示出在廣角端處在無限遠物體上聚焦的狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的實施例6 的變焦透鏡系統(tǒng)的光路圖。圖12A是在廣角端處物距為2m時的本發(fā)明的數(shù)值實施例6中的縱向像差圖。圖12B是在焦距32. 04mm處物距為2m時的數(shù)值實施例6中的縱向像差圖。圖12C是在望遠端處物距為2m時的數(shù)值實施例6中的縱向像差圖。圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例7的圖像拾取裝置的主要部分的示意圖。圖14是橫向色差二次譜的概念圖。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例的變焦透鏡系統(tǒng)的優(yōu)點是，提供具有高變焦比并且可在整個變焦 范圍上適當(dāng)?shù)販p小橫向色差的變焦透鏡系統(tǒng)。因此，實施例的變焦透鏡系統(tǒng)從物側(cè)到像側(cè)依次包含具有正折光力的第一透鏡 單元U1、具有負折光力的第二透鏡單元U2、具有負折光力的第三透鏡單元U3、孔徑光闌SP 和具有正折光力的第四透鏡單元U4。這里，第一透鏡單元伴隨聚焦操作至少部分地(或者 可能整體地)在光軸方向上移動。第二透鏡單元伴隨變倍(變焦)在光軸方向上移動(伴 隨從廣角端到望遠端的變倍向著像側(cè)移動)。第三透鏡單元在光軸方向上移動，以補償由 于第二透鏡單元的移動導(dǎo)致的像面變化(在光軸方向上的移動)。第四透鏡單元不為了變 倍(變焦)移動，但是，可伴隨聚焦操作移動(在實施例中，第四透鏡單元在聚焦操作中也 不移動)。第四透鏡單元從物側(cè)起依次包含具有正折光力的前透鏡子單元和具有正折光力 的后透鏡子單元，在所述前透鏡子單元和所述后透鏡子單元之間具有第四透鏡單元中的最 大空氣間隔。本發(fā)明的變焦透鏡系統(tǒng)的特征在于，在以上的結(jié)構(gòu)中滿足以下的條件。0. 400 < vm/( ν rp- ν rn) < 0. 630____(1)
這里，vm表示在包含于后透鏡子單元中的正透鏡中具有最大的色散的正透鏡 (第一正透鏡)Lm的材料的阿貝數(shù)，vrp表示包含于后透鏡子單元中的除第一正透鏡以外 (除正透鏡Lm以外)的正透鏡的材料的平均阿貝數(shù)，vrn表示包含于后透鏡子單元中的負 透鏡的材料的平均阿貝數(shù)。這里，用于實施例中的光學(xué)元件(透鏡)的材料關(guān)于d線的阿貝數(shù)Vd被定義如下， vd= (Nd-I) / (NF-NC) · · · · (2)，這里，NF、Nd和NC分別表示光學(xué)元件關(guān)于Fraunhofer線的F線(486. lnm)、d線 (587. 6nm)和 C 線(656. 3nm)的折射率。如果條件式(1)被滿足，那么可在整個變焦范圍(從廣角端到望遠端的整個變焦 范圍)上適當(dāng)?shù)販p小具有高變倍的變焦透鏡系統(tǒng)的橫向色差。這里，更優(yōu)選滿足以下的條件式。0. 540 < vm/( ν rp- ν rn) < 0. 629____(la)以下描述的條件式(9) (20)是為了解決本發(fā)明的變焦透鏡系統(tǒng)中的附加問題 而設(shè)定希望的條件的條件式。更加具體的描述如下。為了在如上所述的這種四單元變焦透鏡系統(tǒng)中獲得高光學(xué)性能，校正廣角端處的 橫向色差和望遠端處的軸向色差是尤其重要的。當(dāng)適當(dāng)?shù)匦Ｕ龔V角端處的橫向色差和望遠 端處的軸向色差二者時，除非確定適當(dāng)?shù)牟牧喜贾?，否則，透鏡的數(shù)量會增大，或者透鏡系 統(tǒng)的有效直徑會增大。透鏡系統(tǒng)的軸向色差系數(shù)L和橫向色差系數(shù)T被表達如下，
L=S(h ixh *φ i/v i) .... (3), — — — —,
Τ=Σ(h—ixh一bar— χφ—i/v一i)(4),這里，h i表示近軸追蹤中的從第i個透鏡(薄透鏡)中的軸上光線的光軸算起 的高度，h bar i表示近軸追蹤中的從第i個透鏡中的軸外主光線的光軸算起的高度，φ—i 表示近軸追蹤中的第i個透鏡的折光力，ν i表示近軸追蹤中的第i個透鏡的阿貝數(shù)。從這些表達式可以理解，軸向色差與高度h的平方成比例，并且，橫向色差與高度 h和高度h bar成比例。通過第四透鏡單元U4的上述結(jié)構(gòu)，用于校正軸向色差和橫向色差的性能可適當(dāng) 地由第四透鏡單元中的各單個子單元分擔(dān)。換句話說，用于校正橫向色差的大的貢獻可被 分配給后透鏡子單元。因此，在各實施例的變焦透鏡系統(tǒng)中，正透鏡(第一正透鏡)Lm被設(shè) 置在最接近像面的后透鏡子單元中，因此，可以適當(dāng)?shù)販p小橫向色差(特別是廣角端處的 橫向色差)。在各實施例中，孔徑光闌SP被設(shè)置在前透鏡子單元U41的物側(cè)并且鄰近前透鏡子 單元U41 (孔徑光闌SP被設(shè)置在比第三透鏡單元更接近第四透鏡單元的位置處)。在這種 情況下，后透鏡子單元U42中的h bar相對地大于前透鏡子單元U41中的h bar。另外，具 有適當(dāng)?shù)拈L度的空氣間隔被設(shè)置在具有正折光力的前透鏡子單元U41和具有正折光力的 后透鏡子單元U42之間，因此，后透鏡子單元U42中的h bar可增大。
鑒于以上的情況，必須適當(dāng)?shù)剡x擇正透鏡Lm的光學(xué)材料，使得橫向色差被有效 校正。以下，描述用于包含正透鏡和負透鏡并且整體具有正折光力φ的透鏡單元的消色差 (achromatic)條件。在這種情況下，整個透鏡系統(tǒng)的折光力φ ( >0 )被表達如下。
φ=φ1+φ2 ...· (5)這里，φ 表示所述正透鏡的折光力，φ2表示所述負透鏡的折光力，并且，滿足 φ1>0 和 φ2<0。另外，當(dāng)Vl表示正透鏡的阿貝數(shù)并且ν 2表示負透鏡的阿貝數(shù)時，隨著由下式表 達的E接近零，可適當(dāng)?shù)販p小所述透鏡單元中的色差。
Ε=φ1/ν1+φ2/ν2 .... (6)這里，如果滿足E = 0，那么成像位置在F線和C線之間變得相同，因此，可以實現(xiàn) 一次消色差特性。這里，在條件式⑶中，滿足φ>0。因此，滿足|φ |>|φ2|。為了在這種條件下滿
足Ε = 0，根據(jù)條件式(6)，正透鏡和負透鏡的阿貝數(shù)必須滿足vl> ν2。換句話說，必須 將透鏡單元配置為(選擇透鏡的光學(xué)材料)使得正透鏡的阿貝數(shù)大于負透鏡的阿貝數(shù)。當(dāng)以這種方式在F線和C線之間實現(xiàn)一次消色差特性時，g線的成像位置從F線
和C線的成像位置偏移。上述的成像位置的偏離量(二次譜)Δ由下式表達，
Δ=-(Ι/φ) (Θ1-Θ2)/(vl-v2> .... (7),這里，Θ1和θ 2分別表示正透鏡和負透鏡的部分色散比。這里，關(guān)于g線和F線 的部分色散比θ gF被定義如下，θ gF = (Ng-NF) / (NF-NC) · · · · (8)，這里，Ng、NF、Nd和NC分別表示光學(xué)材料關(guān)于Fraunhofer線的g線(435. 8nm)、F 線(486. lnm)、d 線(587. 6nm)和 C 線(656. 3nm)的折射率。一般地，存在部分色散比θ gF對于具有較小的阿貝數(shù)vd的材料變得較大的趨 勢。因此，容易滿足Θ1< Θ2。在這種情況下，根據(jù)條件式(7)，存在g線的成像位置在軸 上向著像面?zhèn)绕贫鴊線的成像位置在軸外的情況下向著像高的較高側(cè)偏移的趨勢(圖 14)。為了減小二次譜，應(yīng)減小條件式(7)中的分子(Θ 1-θ 2)，而應(yīng)增大分母(ν 1-ν 2)。因此，在本發(fā)明的實施例中，為了減小條件式(7)的分子，一個正透鏡Lm由具有小 的vd和大的θ gF(具有高的異常色散)的材料制成。此外，為了增大條件式(7)的分母 并維持作為一次消色差條件的“E = 0”，對于正透鏡Lm以外的正透鏡使用具有大的vd的 材料，而對于負透鏡使用具有小的vd的材料。通過該配置，可以有效減小橫向色差的二次譜，同時適當(dāng)?shù)匦ＵS向色差。前透鏡子單元優(yōu)選滿足以下的條件式。2. 1Χ1(Γ3 < ( θ fn- θ fp)/( ν fp- ν fn) < 3. 7Χ1(Γ3· · · . (9)，這里，ν fp和θ fp分別表示包含于前透鏡子單元U41中(前透鏡子單元中)的 正透鏡的材料的平均阿貝數(shù)和平均部分色散比，vfn和θ fn分別表示包含于前透鏡子單 元中(前透鏡子單元內(nèi)部)的負透鏡的材料的平均阿貝數(shù)和平均部分色散比。
以這種方式，如果條件式(1)和(9)均被滿足，那么可以適當(dāng)?shù)販p小軸向色差(特 別是望遠端處的軸向色差)和橫向色差(特別是廣角端處的橫向色差)二者。如式(3)和 (4)所述，前透鏡子單元的軸向色差的校正分擔(dān)度高。因此，可通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定前透鏡子單 元中的正透鏡和負透鏡的阿貝數(shù)，有效減小軸向色差。這里，更優(yōu)選滿足以下的條件式。2. IlX 1(Γ3 < ( θ fn- θ fp)/( ν fp- ν fn) < 2· 52X 1(Γ3· · · · (9a)更加優(yōu)選滿足以下的條件式，
0.20<<pm/(pf<l. 10 .... (10),這里，Cpf表示前透鏡子單元的折光力，Cpm表示正透鏡Lm的折光力。如果滿足條件式(10)，那么可更優(yōu)選地減小橫向色差。如果(pm/cpf小于條件式 (10)的下限，那么變得難以減小橫向色差。特別地，如果Cpf相對于cpm增大，結(jié)果cpm/cpf 小于條件式( ο)的下限，那么變得難以確保關(guān)于圖像拾取裝置可互換的變焦透鏡系統(tǒng)的 后焦距，或者，變得難以校正橫向色差。另一方面，如果cpm相對于cpf增大，結(jié)果cpm/cpf超 過條件式( ο)的上限，那么變得難以減小軸向色差。另外，如果cpf相對于cpm減小，結(jié)果 cpm/cpf超過條件式( ο)的上限，那么后透鏡子單元的有效直徑增大，結(jié)果變得難以減小 其尺寸和重量。另外，變得難以減小軸向色差和橫向色差二者。這里，更優(yōu)選滿足以下的條件式。
0.21<φπι/φ <0.60 .... (IOa)更加優(yōu)選的是，包含于后透鏡子單元U42中的具有最大的色散的正透鏡Lm滿足以 下的條件式，-1. 65X 1(Γ3 < ( θ m-0. 652)/ vm < 0. . . . (11)，以及15 < vm < 30____(12)，這里，vm和θ m分別表示正透鏡Lm的阿貝數(shù)和部分色散比。選擇在包含于后透鏡子單元U42中的正透鏡中具有最大的色散的正透鏡Lm的材 料，以滿足如上所述的條件式(11)和(12)，因此更有效地執(zhí)行消色差特性。對于后透鏡子單元U42使用滿足條件式(11)的光學(xué)材料，因此，在g線和C線之 間的寬的波長帶上適當(dāng)?shù)匦Ｕ?。特別地，整個光學(xué)系統(tǒng)中的廣角端處的橫向色差被適 當(dāng)?shù)匦Ｕ?。如?θ m-0. 652)/vm小于條件式(11)的下限或者vm超過條件式(12)的上限， 那么具有正折光力的后透鏡子單元U42變得難以具有足夠的消色差特性效果。特別地，變 得難以關(guān)于整個光學(xué)系統(tǒng)中的廣角端處的橫向色差獲得足夠的校正效果。相反，如果(θ m-0. 652)/vm超過條件式(11)的上限或者νm小于條件式(12) 的下限，那么將失去具有正折光力的后透鏡子單元U42中的一次消色差特性和二次消色差 特性之間的平衡，由此，變得難以校正整個光學(xué)系統(tǒng)中的軸向色差和橫向色差二者。這里，更加優(yōu)選的是，滿足以下的條件式。 -1. 45X 1(Γ3 < ( θ m-0. 652)/ νm < -0· 90X 1(Γ3·…(Ila)
22. 5 < vm < 27. 0____(12a)
另外，希望將在后透鏡子單元中具有最大的色散的正透鏡構(gòu)造為單透鏡(single lens) 0在后透鏡子單元U42中被設(shè)置為單透鏡的正透鏡可被設(shè)置為接近具有負折光力的 透鏡，由此執(zhí)行消色差特性。另外，希望前透鏡子單元包含至少一個正透鏡(單透鏡)和由正透鏡和負透鏡構(gòu) 成的膠合透鏡。另外，希望變焦透鏡系統(tǒng)是在光電換能器上(在圖像拾取元件上)形成圖像的變 焦透鏡系統(tǒng)。注意，可以構(gòu)想采用將具有區(qū)別性的部分色散特性的元件分成具有弱的折光力的 多個透鏡并且定位所述多個透鏡的方法，以獲得等同于本發(fā)明的色差校正效果的色差校正 效果。在這種情況下，對球面像差和彗形像差等的像差校正能力可被提高，并且，可以增加 作為偏心像差調(diào)整機構(gòu)的功能。但是，變得難以實現(xiàn)小尺寸和輕重量。另外，前透鏡子單元U41和后透鏡子單元U42之間的空氣間隔D被設(shè)為適于插 入和移除用于改變(不連續(xù)地改變)整個系統(tǒng)的焦距范圍的變倍光學(xué)系統(tǒng)(增距器，IE, EXT)。希望滿足以下的條件式中的至少一個，0. 15 < D/L4. · · · (13)，以及-5° < ξ < +5° · · · · (14)，這里，L4表示第四透鏡單元U4的從第一透鏡表面到最終的透鏡表面的長度，ξ表 示光軸和穿過第四透鏡單元U4的前透鏡子單元U41和后透鏡子單元U42之間的空氣間隔 的軸向邊緣光束之間的傾斜角(度(° ))，其中，ξ = 0表示遠焦?fàn)顟B(tài)，對于會聚光束(向 像面會聚)為ξ分配正號，對于發(fā)散光束(向像面發(fā)散)為ξ分配負號。如果D/L4小于條件式(13)的下限，那么變得難以確保插入和移除變倍光學(xué)系統(tǒng) 所需要的空氣間隔。在如各實施例那樣在透鏡最終表面和像面之間包含顏色分離光學(xué)系統(tǒng)等的光學(xué) 系統(tǒng)中，相對較長的后焦距是必需的。但是，如果ξ超過條件式(14)的上限，那么變得難 以為后焦距保證足夠的長度。如果ξ小于條件式(14)的下限，那么入射光束的發(fā)散角變 得太大。作為結(jié)果，變倍光學(xué)系統(tǒng)的透鏡有效直徑增大。另外，變得難以獲得優(yōu)異的光學(xué)性 能。這里，更優(yōu)選的是，滿足以下的條件式中的至少一個。0. 380 < D/L4 < 0. 450. . . . (13a)+0. 40° < ξ < +2. 80° · · · · (14a)另外，如果在具有正折光力的第四透鏡單元U4中設(shè)置主要對變倍有貢獻的可移 動部分(在變倍期間在光軸方向上移動的透鏡單元)，那么整個透鏡系統(tǒng)的有效直徑增大， 并且其制造變得困難。優(yōu)選滿足以下的條件式，
0 . 20 < φπι/φ4 < 1. 30(15),這里，φ4表示第四透鏡單元的折光力。如果滿足條件式(15)，那么可優(yōu)選地抑制橫向色差。如果(pm/q)4小于條件(15) 的下限，那么變得難以有效抑制橫向色差。特別地，如果φ4太大，那么變得難以保證足夠的 后焦距長度。另一方面，如果cpm/cp4大于條件(15)的上限，那么變得難以同時抑制軸向色差和橫向色差二者。優(yōu)選滿足以下的條件式，
0 .30 < φπι/φΓ <1.30(16), 這里，cpr表示后透鏡子單元的折光力。如果滿足條件式(16)，那么可優(yōu)選地抑制橫向色差。如果cpm/cpr小于條件(16) 的下限，那么變得難以有效抑制橫向色差。特別地，如果Cpr太大，那么變得難以保證足夠的 后焦距長度。另一方面，如果cpm/cpr大于條件(16)的上限，那么變得難以同時抑制軸向色 差和橫向色差二者。優(yōu)選滿足以下的條件式，
0,25 < φ Β/φ ρ < 1.85(17),這里，Cpfp表示包含于前透鏡子單元中的正透鏡的折光力的平均值。如果滿足條件式(17)，那么可優(yōu)選地抑制橫向色差。如果Cpm/(pfp小于條件(17) 的下限，那么變得難以有效抑制橫向色差。另一方面，如果cpm/cpfp大于條件(17)的上限， 那么變得難以同時抑制軸向色差和橫向色差二者。優(yōu)選滿足以下的條件式，
一 1.50 < φιη/φ η < 一0.30(18),這里，cpfn表示包含于前透鏡子單元中的負透鏡的折光力的平均值。如果滿足條件式(18)，那么可優(yōu)選地抑制橫向色差。如果cpm/cpfn小于條件(18) 的下限，那么變得難以同時抑制軸向色差和橫向色差二者。另一方面，如果Cpm/cpfn大于條 件(18)的上限，那么變得難以有效抑制橫向色差。優(yōu)選滿足以下的條件式，
0.30 < cpm/cprp < 0. 95(19),這里，Cprp表示包含于后透鏡子單元中的除正透鏡Lm以外的正透鏡的折光力的 平均值。如果滿足條件式(19)，那么可優(yōu)選地抑制橫向色差。如果cpm/cprp小于條件(19) 的下限，那么變得難以有效抑制橫向色差。另一方面，如果cpm/cprp大于條件(19)的上限， 那么變得難以同時抑制軸向色差和橫向色差二者。優(yōu)選滿足以下的條件式，
-0.60 < φπι/φΓη < -0.15(20),這里，cprn表示包含于后透鏡子單元中的負透鏡的折光力的平均值。如果滿足條件式(20)，那么可優(yōu)選地抑制橫向色差。如果cpm/cprn小于條件(20) 的下限，那么變得難以同時抑制軸向色差和橫向色差二者。另一方面，如果cpm/cprn大于 條件(20)的上限，那么變得難以有效抑制橫向色差。
本發(fā)明的變焦透鏡系統(tǒng)具有以下的變焦類型能夠?qū)崿F(xiàn)從約7x到40x(優(yōu)選達到 約IOOx)的變倍比，并且以相對簡單的透鏡結(jié)構(gòu)在整個變焦范圍上實現(xiàn)優(yōu)異的像差校正?！磳嵤├?>圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例1(數(shù)值實施例1)的變焦透鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和在廣角端處在無限遠物體上聚焦的狀態(tài)中的光路。圖2A、圖2B和圖2C分別是在數(shù)值實施例1中 在廣角端處、在焦距16. 02mm處以及在望遠端處在距離2m的物體上聚焦時的縱向像差圖。這里，焦距和物距的值是以mm表達后面描述的數(shù)值實施例時的值。物距是從像面 算起的距離。這同樣適用于以下的實施例。在透鏡光路圖中，第一透鏡單元Ul在變焦期間不移動，并且具有正折光力。第一 透鏡單元Ul具有用于聚焦的折光力。具有所述折光力的透鏡單元的整體或一部分為了聚 焦而移動。第二透鏡單元U2是在變焦期間移動并且具有負折光力的透鏡單元(變化器透鏡 單元)。第三透鏡單元U3是在變焦期間移動并且具有負折光力的透鏡單元(補償器透鏡單元)。第三透鏡單元U3伴隨第二透鏡單元的移動而在光軸上移動，以由此校正伴隨變倍 的像面變化?？讖焦怅@SP被設(shè)置在第三透鏡單元U3和第四透鏡單元之間。第四透鏡單元(中繼透鏡單元)U4在變焦期間不移動，并且具有用于形成圖像的正折光力。第四透鏡單元U4包含具有正折光力的前透鏡子單元U41和具有正折光力的后透 鏡子單元U42，在所述前透鏡子單元U41和所述后透鏡子單元U42之間具有最大的空氣間 隔。附圖標(biāo)記DG表示示為玻璃塊的顏色分離棱鏡或濾光器。像面IP與固態(tài)圖像拾取 元件(光電換能器)的圖像拾取表面對應(yīng)。透鏡(光學(xué)元件)Lm由具有異常色散的材料(光學(xué)材料)制成。在像差圖中，對于g線、e線、C線和F線示出球面像差。對于e線的子午像面 (meri)和e線的弧矢像面(sagi)示出像散。對于g線、C線和F線示出橫向色差。Fno表 示F數(shù)，ω表示半視角。在所有的像差圖中，以0. 2mm的標(biāo)度繪制球面像差曲線，以0. 2mm的標(biāo)度繪制像散 曲線，以5%的標(biāo)度繪制畸變曲線，并且，以0. 05mm的標(biāo)度繪制橫向色差曲線。在以下的實施例中，廣角端和望遠端是指與用于改變放大倍率的第二透鏡單元U2 的光軸上的機械可移動范圍的兩端對應(yīng)的變焦位置。對于以下描述的各實施例，上述的透鏡結(jié)構(gòu)是相同的。在與實施例1對應(yīng)的數(shù)值實施例1中，通過將阿貝數(shù)和部分色散比代入條件式(1) 和(9) (14)中，產(chǎn)生在表1的“實施例1”欄中描述的值，因此滿足所有的條件式。因此，數(shù) 值實施例1在廣角端處實現(xiàn)優(yōu)異的橫向色差，并在整個變焦范圍上實現(xiàn)優(yōu)異的軸向色差。數(shù)值實施例1中的由具有異常色散的光學(xué)材料制成的透鏡Lm作為正透鏡被設(shè)置 在后透鏡子單元U42中的最物側(cè)。橫向色差得到有效校正，特別是在廣角側(cè)。前透鏡子單元U41包含正透鏡、正透鏡以及由正透鏡和負透鏡構(gòu)成的膠合透鏡。后透鏡子單元U42包含正透鏡、由負透鏡和正透鏡構(gòu)成的膠合透鏡、由正透鏡和負透鏡構(gòu)成的膠合透鏡以及正透鏡。注意，前透鏡子單元U41和后透鏡子單元U42之間的間隔被設(shè)為適于插入和移除 用于改變整個系統(tǒng)的焦距范圍的變倍光學(xué)系統(tǒng)?！磳嵤├?>圖3是示出在廣角端處在無限遠物體上聚焦的狀態(tài)中的根據(jù)本發(fā)明的實施例 2(數(shù)值實施例2)的變焦透鏡系統(tǒng)的光路圖。圖4A、圖4B和圖4C分別是在數(shù)值實施例2中 在廣角端處、在焦距16. 02mm處以及在望遠端處在距離2m的物體上聚焦時的縱向像差圖。在與實施例2對應(yīng)的數(shù)值實施例2中，通過將阿貝數(shù)和部分色散比代入條件式(1 ) 和(9) (14)中，產(chǎn)生在表1的“實施例2”欄中描述的值，因此滿足所有的條件式。因此，數(shù) 值實施例2在廣角端處實現(xiàn)優(yōu)異的橫向色差，并在整個變焦范圍上實現(xiàn)優(yōu)異的軸向色差。數(shù)值實施例2中的由具有異常色散的光學(xué)材料制成的透鏡Lm作為正透鏡被設(shè)置 在后透鏡子單元U42中的最物側(cè)。橫向色差得到有效校正，特別是在廣角側(cè)。前透鏡子單元U41和后透鏡子單元U42各具有與實施例1相同的透鏡結(jié)構(gòu)。但是， 在實施例1和實施例2之間，包含于后透鏡子單元U42中的具有最大的色散的透鏡的材料 是不同的。與數(shù)值實施例2相比，在數(shù)值實施例1中，在包含于后透鏡子單元U42中的正透鏡 中具有最大的色散的透鏡材料的部分色散比較大。這使得能夠更加有效地校正廣角端處的 橫向色差，特別是在整個光學(xué)系統(tǒng)中。另一方面，與數(shù)值實施例1相比，在數(shù)值實施例2中，在包含于后透鏡子單元U42 中的正透鏡中具有最大的色散的透鏡材料的色散較小。特別是對于整個光學(xué)系統(tǒng)中的整個 變焦范圍上的軸向色差和顏色的球面像差成分，使得能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的校正平衡。注意，前透鏡子單元U41和后透鏡子單元U42之間的間隔被設(shè)為適于插入和移除 用于改變整個系統(tǒng)的焦距范圍的變倍光學(xué)系統(tǒng)?！磳嵤├?>圖5是示出在廣角端處在無限遠物體上聚焦的狀態(tài)中的根據(jù)本發(fā)明的實施例 3(數(shù)值實施例3)的變焦透鏡系統(tǒng)的光路圖。圖6A、圖6B和圖6C分別是在數(shù)值實施例3中 在廣角端處、在焦距16. 02mm處以及在望遠端處在距離2m的物體上聚焦時的縱向像差圖。在與實施例3對應(yīng)的數(shù)值實施例3中，通過將阿貝數(shù)和部分色散比代入條件式(1) 和(9) (14)中，產(chǎn)生在表1的“實施例3”欄中描述的值，因此滿足所有的條件式。因此，數(shù) 值實施例3在廣角端處實現(xiàn)優(yōu)異的橫向色差，并在整個變焦范圍上實現(xiàn)優(yōu)異的軸向色差。數(shù)值實施例3中的由具有異常色散的光學(xué)材料制成的透鏡Lm作為正透鏡被設(shè)置 在后透鏡子單元U42中的最物側(cè)。橫向色差得到有效校正，特別是在廣角側(cè)。前透鏡子單元U41和后透鏡子單元U42的透鏡結(jié)構(gòu)與實施例1和2中相同，并且， 包含于后透鏡子單元U42中的具有最大的色散的透鏡與實施例2中相同。注意，前透鏡子單元U41和后透鏡子單元U42之間的間隔被設(shè)為適于插入和移除 用于改變整個系統(tǒng)的焦距范圍的變倍光學(xué)系統(tǒng)。〈實施例4>圖7是示出在廣角端處在無限遠物體上聚焦的狀態(tài)中的根據(jù)本發(fā)明的實施例 4(數(shù)值實施例4)的變焦透鏡系統(tǒng)的光路圖。圖8A、圖8B和圖8C分別是在數(shù)值實施例4中在廣角端處、在焦距30. 29mm處以及在望遠端處在距離6m的物體上聚焦時的縱向像差圖。在與實施例4對應(yīng)的數(shù)值實施例4中，通過將阿貝數(shù)和部分色散比代入條件式(1) 和(9) (14)中，產(chǎn)生在表1的“實施例4”欄中描述的值，因此滿足所有的條件式。因此，數(shù) 值實施例4在廣角端處實現(xiàn)優(yōu)異的橫向色差，并在整個變焦范圍上實現(xiàn)優(yōu)異的軸向色差。數(shù)值實施例4中的由具有異常色散的光學(xué)材料制成的透鏡Lm作為正透鏡被設(shè)置 在后透鏡子單元U42的最像面?zhèn)?。橫向色差得到有效校正，特別是在廣角側(cè)。實施例4中的透鏡具有比實施例1 3中的變焦比小的變焦比，并且具有專用于 更望遠側(cè)的變焦配置。后透鏡子單元U42的透鏡結(jié)構(gòu)與實施例1 3中相同，但是，前透鏡子單元U41包 含正透鏡、由正透鏡和負透鏡構(gòu)成的膠合透鏡以及由正透鏡和負透鏡構(gòu)成的膠合透鏡。注意，前透鏡子單元U41和后透鏡子單元U42之間的間隔被設(shè)為適于插入和移除 用于改變整個系統(tǒng)的焦距范圍的變倍光學(xué)系統(tǒng)?！磳嵤├?>圖9是示出在廣角端處在無限遠物體上聚焦的狀態(tài)中的根據(jù)本發(fā)明的實施例 5(數(shù)值實施例5)的變焦透鏡系統(tǒng)的光路圖。圖10A、圖IOB和圖IOC分別是在數(shù)值實施例 5中在廣角端處、在焦距30. 29mm處以及在望遠端處在距離6m的物體上聚焦時的縱向像差 圖。在與實施例5對應(yīng)的數(shù)值實施例5中，通過將阿貝數(shù)和部分色散比代入條件式(1) 和(9) (14)中，產(chǎn)生在表1的“實施例5”欄中描述的值，因此滿足所有的條件式。因此，數(shù) 值實施例5在廣角端處實現(xiàn)優(yōu)異的橫向色差，并在整個變焦范圍上實現(xiàn)優(yōu)異的軸向色差。根據(jù)數(shù)值實施例5的由具有異常色散的光學(xué)材料制成的透鏡Lm作為正透鏡被設(shè) 置在后透鏡子單元U42中的最像面?zhèn)?。橫向色差得到有效校正，特別是在廣角側(cè)。對于第一到第三透鏡單元、以及第四透鏡單元的正透鏡和負透鏡的布置，實施例5 中的透鏡與實施例4中的相同。與實施例4中的透鏡相比，實施例5中的透鏡的在表示透鏡Lm的折光力的式(6) 中限定的E值更大，因此在廣角端處更加有效地校正橫向色差。注意，前透鏡子單元U41和后透鏡子單元U42之間的間隔被設(shè)為適于插入和移除用于改變整個系統(tǒng)的焦距范圍的變倍光學(xué)系統(tǒng)?！磳嵤├?>圖11是示出在廣角端處在無限遠物體上聚焦的狀態(tài)中的根據(jù)本發(fā)明的實施例 6(數(shù)值實施例6)的變焦透鏡系統(tǒng)的光路圖。圖12A、圖12B和圖12C分別是在數(shù)值實施例 6中在廣角端處、在焦距32. 04mm處以及在望遠端處在距離2m的物體上聚焦時的縱向像差 圖。在與實施例6對應(yīng)的數(shù)值實施例6中，設(shè)置這樣一種結(jié)構(gòu)其中，在第四透鏡單元 中的最大空氣間隔中插入變倍光學(xué)系統(tǒng)。變倍光學(xué)系統(tǒng)在圖11中被示為增距器(EXT)，并 且可被插入和移除。在與實施例6對應(yīng)的數(shù)值實施例6中，通過將阿貝數(shù)和部分色散比代入條件式(1) 和(9) (14)中，產(chǎn)生在表1的“實施例6”欄中描述的值，因此滿足所有的條件式。因此，數(shù) 值實施例6在廣角端處實現(xiàn)優(yōu)異的橫向色差，并在整個變焦范圍上實現(xiàn)優(yōu)異的軸向色差。
注意，與其它的實施例不同，對于球面像差和像散二者，實施例6的像差圖均具有 0. 4mm的標(biāo)度?！磳嵤├?>圖13是示出根據(jù)實施例7的圖像拾取裝置125 (電視照相機系統(tǒng))的主要部分的 示意圖，該圖像拾取裝置125使用根據(jù)實施例中的每一個的變焦透鏡系統(tǒng)作為圖像拾取光 學(xué)系統(tǒng)。在圖13中，設(shè)置根據(jù)實施例1 6中的任一個的變焦透鏡系統(tǒng)101，以及照相機體 124，并且，變焦透鏡系統(tǒng)101被可拆卸地連附到照相機體124。通過將變焦透鏡系統(tǒng)101連 附到照相機體124，配置圖像拾取裝置(圖像拾取系統(tǒng))125。或者，變焦透鏡系統(tǒng)101和照 相機體124可被一體配置。變焦透鏡系統(tǒng)101包含第一透鏡單元F、變倍部分LZ和用于成像的第四透鏡單元 R0第一透鏡單元F包含聚焦透鏡單元。變倍部分LZ包含第二透鏡單元和第三透鏡單元， 第二透鏡單元在光軸上移動以改變倍率，第三透鏡單元在光軸上移動以校正由于變倍導(dǎo)致 的像面變化。變焦透鏡系統(tǒng)101包含孔徑光闌SP。第四透鏡單元R包含可被插入到光路上或從 光路被 移 除的變倍光學(xué)系統(tǒng)(透鏡單元)IE。變倍光學(xué)系統(tǒng)IE(EXT)被設(shè)置為不連續(xù)地偏 移變焦透鏡系統(tǒng)101的整個系統(tǒng)的焦距范圍。諸如螺旋面或凸輪之類的驅(qū)動機構(gòu)114和115在光軸方向上分別驅(qū)動第一透鏡單 元F和變倍部分LZ。電機(驅(qū)動單元)116 118被設(shè)置為電氣驅(qū)動驅(qū)動機構(gòu)114和115 以及孔徑光闌SP。諸如編碼器、電位計或光電傳感器之類的檢測器119 121檢測第一透 鏡單元F和變倍部分LZ在光軸上的位置以及孔徑光闌SP的光闌直徑。照相機體124包含與濾光器或顏色分離棱鏡對應(yīng)的玻璃塊109 ；和用于接收由變 焦透鏡系統(tǒng)101形成的對象圖像的諸如CCD傳感器或CMOS傳感器之類的固態(tài)圖像拾取元 件(光電換能器)。此外，CPU 111和122分別執(zhí)行對照相機體124和變焦透鏡系統(tǒng)101的 主體的各種驅(qū)動控制。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡系統(tǒng)被應(yīng)用于如上所述的電視照相機系統(tǒng)時，實現(xiàn)具有 高光學(xué)性能的圖像拾取裝置。以下，描述與本發(fā)明的實施例1 6對應(yīng)的數(shù)值實施例1 6。在各數(shù)值實施例 中，表面號“i”是從物側(cè)算起的。另外，ri表示從物側(cè)算起的第i個表面的曲率半徑，di表 示從物側(cè)算起的第i個表面和第(i+Ι)個表面之間的間隔。此外，Ni和ν i分別表示第i 個光學(xué)材料的折射率和阿貝數(shù)。最后的三個表面與諸如濾光器之類的玻璃塊對應(yīng)。非球面形狀由下式表示 這里，假定X軸是光軸方向，H軸是與光軸垂直的方向，并且光行進方向為正，R表 示近軸曲率半徑，k表示圓錐常數(shù)，A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、A11和A12表示非球面系 數(shù)。在數(shù)值實施例中，“e-Ζ”表示“ X Wz",標(biāo)記“女，，表示非球面。(數(shù)值實施例1)
表面數(shù)據(jù)表面號 rdnd ν dθ gF有效直徑1 *227.1952.501.77250 49.60.5521 87.70233.73619.7661.843311.5891.851.75500 52.30.5476 61.28 480.39113.5458.975-80. 7281. 751. 75500 52. 30. 5476 58. 736-17642. 010 1. 3060. 747135. 1696.621.80518 25.40.6161 63. 258-339.7111.1663.319328.9049.401. 51633 64. 10. 5352 62.9910*-74.09411.8662. 84111211.7788.571.48749 70.20.5300 54.6312-67.6821.651.88300 40.80. 5667 54. 1913-126.2150.2054.4214182.3911.652.00330 28.30.5980 52.891555.72710.561.49700 81.50.5375 52.3916-405.8980.2053.2517130.7329.011.49700 81.50.5375 54.6118-91.2160.2054.761957.6877.791.62041 60.30.5426 52.65201234.500(可變)51.792152.7210.751.88300 40.80.5667 21.512213.4353.2918.242367. 1920. 751.88300 40.80. 5667 18. 102436.4902. 8317.6725-48.6564. 751.80518 25.40.6161 17.4626-12.9900.801.88300 40.80. 5667 17. 5527-1003. 1600. 2018. 012833.6522. 541.68893 31. 10.6003 18. 31291299.417(可變)18.1530-26. 2430. 751. 75500 52. 30. 5476 18.063152.0732.451.80810 22.80.6307 19. 5332-173.421(可變)20. 0433①1. 4026. 40(光闌)34-2344. 3893.041. 54814 45.80. 5685 27. 3335-52. 2610. 2027. 8436559.4982. 591. 72047 34. 70. 5834 28.67
37-94. 784 0. 20 28. 923890. 102 6.95 1. 72047 34. 7 0. 5834 29.1739-29.451 1. 20 1.92286 18.9 0.6495 29.0140-294. 678 34. 00 29. 2541114.071 4.00 1.92286 18.9 0.6495 29.4842 -71. 194 6. 8129. 3043 -261.853 1.20 1.88300 40.8 0.5667 23.7544 21. 7405. 13 1.49700 81. 5 0. 5375 22. 3745 1783. 648 0. 2422. 2046 35. 7487. 14 1.49700 81. 5 0. 5375 22. 1247 -19. 737 1. 20 2.00330 28. 3 0. 5980 21.8848 -140. 247 0. 1522. 8949 90. 2535. 55 1.49700 81. 5 0. 5375 23. 3550 -26. 510 4. 0023. 625133.00 1.60859 46.4 0. 5664 40.005213. 20 1. 51680 64. 2 0. 5347 40.0053 ⑴(可變) 40.00像面 οο非球面數(shù)據(jù)第一表面K = -5. 42173e+001Α4 = 1. 90661e_006 A6 = 3. 73103e_011 A8 =-1.91524e-013AlO = -6. 77526e-019A3 = -4. 12872e-006 A5 = -1. 32181e_008 A7 = 2. 42261e_012 A9 = 2.44378e-015第十表面K = -2. 28238e+000A4 =-2. 08837e_007 A6 = 2. 96604e_011 A8 = 3. 48782e-013AlO = -1. 18721e-016A3 = -6. 36724e-007 A5 = 5. 61037e_010A7 = -1. 11164e_011 A9 =-3.18271e-016各種數(shù)據(jù)變焦比13.00廣角中間 望遠焦距4. 4516. 0257. 85F 數(shù)1.90 1.902.80場角51.0218.950. 00像高5. 505. 50 0. 00透鏡總長300. 03300. 03 300. 03
BF38. 1638. 1638. 16d200.9131.1044.72d2942. 278. 636. 22d329. 0012. 461. 24d534. 994. 994. 99入射光瞳位置34. 85 53. 95 97. 66出射光瞳位置 724.89 724.89 724.89前側(cè)主點位置39. 33 70. 32 160. 16后側(cè)主點位置0.54 -11.03 -52.86變焦透鏡單元數(shù)據(jù)最物側(cè)透鏡結(jié)構(gòu) 前側(cè)主點 后側(cè)主點單元焦距表面長度位置位置1126. 80 109. 58 47. 0436. 95221-16.80 15.910.43—11.92330-43. 80 3. 20-0. 39-2. 1843352.90 131.20 56.46-113.55(數(shù)值實施例2)表面數(shù)據(jù)表面號 Rdndν d θ gF有效直徑1 *227. 195 2. 50 1. 77250 49.6 0. 5521 87. 70233. 736 19. 7661. 843311.589 1.85 1.75500 52.3 0.5476 61.28480. 39113. 5458. 975-80. 728 1. 75 1. 75500 52. 3 0. 5476 58. 736-17642. 010 1. 3060. 747135.169 6.62 1.80518 25.4 0.6161 63.258-339.711 1. 1663.319328.904 9.40 1. 51633 64. 1 0. 5352 62.9910* -74.094 11.8662.84111211.778 8.57 1.48749 70.2 0.5300 54.6312-67.682 1.65 1.88300 40.8 0.5667 54.1913-126. 215 0. 2054. 4214182. 391 1.65 2.00330 28. 3 0. 5980 52.891555. 727 10. 56 1.49700 81. 5 0. 5375 52. 3916-405.898 0. 2053. 2517130. 732 9.01 1.49700 81. 5 0. 5375 54.6118-91. 216 0. 2054. 761957.687 7. 79 1.62041 60. 3 0. 5426 52.65
201234.500(可變)51.792152. 7210. 75 1.8830040.8 0. 5667 21.512213.4353.2918.242367.1920.75 1.8830040.8 0.5667 18.10 2436.4902.8317.6725-48.6564.75 1.8051825.4 0.6161 17.4626-12.9900.80 1.8830040.8 0.5667 17.5527-1003.1600.2018.012833.6522. 54 1.6889331. 1 0.6003 18.31291299.417(可變)18.1530-26.2430.75 1.7550052.3 0.5476 18.063152.0732.45 1.8081022.8 0.6307 19. 5332-173.421(可變)20. 0433①1. 4026. 40(光闌)34-6210.6083.48 1. 5174252.4 0. 5564 27. 3435-43. 2300. 2027. 8736131.8112.86 1.5174252.4 0.5564 28.9137-139. 1920. 2029. 073860. 7416.911. 5174252.4 0. 5564 29. 3139-35.8211. 20 1.8081022.8 0.6307 29.0840-219. 13034. 0029. 284171.936 4.281.84666 23.80.6205 28.7142-77. 529 6. 4628. 4143-69.616 1. 201.88300 40.80. 5667 23. 344424.451 5. 561.48749 70. 20. 5300 22. 3645-79. 972 0. 2422. 394646.903 6. 561.49700 81. 50. 5375 22.6147-23.655 1. 202.00330 28. 30. 5980 22.4648-111.207 0.1523.224988. 163 5.091.49700 81. 50. 5375 23. 5950-31. 853 4. 0023. 725133.001.60859 46.40.5664 40.005213. 201. 51680 64. 20. 5347 40.0053⑴(可變)40. 00像面oo非球面數(shù)據(jù)第一表面K = -5. 42173e+001A4 = 1. 90661e_006A6 = 3. 73103e_011 A8=-1.91524e-013AlO = -6. 77526e-019A 3 = -4. 12872e-006 A5 = -1. 32181e_008 A7 = 2. 42261e_012 A9 = 2. 44378e-015第十表面K = -2. 28238e+000A4 =-2. 08837e_007 A6 = 2. 96604e_011 A8 = 3.48782e-013AlO = -1. 18721e-016A3 = -6. 36724e-007 A5 = 5. 61037e_010A7 = -1. 11164e_011 A9 =-3.18271e-016各種數(shù)據(jù)變焦比13.00廣角中間 望遠焦距4. 45 16. 02 57. 85F 數(shù)1.90 1.90 2.80場角51.02 18.95 0.00像高5. 50 5. 50 0. 00透鏡總長300.04 300.04 300.04BF38. 17 38. 17 38. 17d200. 91 31. 10 44. 72d2942. 27 8. 63 6. 22d329. 00 12. 46 1. 24d535. 00 5. 00 5. 00入射光瞳位置34. 85 53. 95 97. 66出射光瞳位置 502.92 502.92 502.92前側(cè)主點位置39. 34 70. 48 162. 23后側(cè)主點位置0.55 -11.02 -52.85變焦透鏡單元數(shù)據(jù)最物側(cè)透鏡結(jié)構(gòu) 前側(cè)主點 后側(cè)主點單元焦距表面長度位置位置11 26.80 109. 58 47.0436.95221 -16.80 15.910.43—11.92330 -43. 80 3. 20—0. 39—2. 18433 55.14 131.20 60.51-118.56(數(shù)值實施例3)表面號 rd ndν d θ gF有效直徑1 *227.195 2.50 1.77250 49.6 0.5521 87.70233. 7361 9. 76 61. 84
3311.5891.851.75500 52.3 0.5476 61.28480. 39113. 5458. 975-80. 7281. 751. 75500 52. 3 0. 5476 58. 73 6-17642. 010 1. 3060. 747135.1696.621.80518 25.4 0.6161 63. 258-339.7111.1663.319328.9049.401. 51633 64. 1 0. 5352 62.9910*-74. 09411.8662. 84111211.7788.571.48749 70.2 0.5300 54.6312-67.6821.651.88300 40.8 0. 5667 54. 1913-126. 2150. 2054. 4214182. 3911.652.00330 28. 3 0. 5980 52.891555. 72710. 561.49700 81. 5 0. 5375 52. 3916-405. 8980. 2053. 2517130.7329.011.49700 81. 5 0.5375 54.6118-91. 2160. 2054. 761957.6877. 791.62041 60. 3 0. 5426 52.65201234.500(可變)51.792152.7210. 751.88300 40.8 0.5667 21. 512213. 4353. 2918. 242367. 1920. 751.88300 40.8 0. 5667 18. 102436. 4902. 8317. 6725-48.6564. 751.80518 25.4 0.6161 17.4626-12.9900.801.88300 40.8 0. 5667 17. 5527-1003. 160 0. 2018. 012833.6522. 541.68893 31. 1 0.6003 18. 31291299.417(可變)18.1530-26.2430. 751.75500 52. 3 0.5476 18.063152.0732.451.80810 22.8 0.6307 19.5332-173.421(可變)20. 04(光闌) ①1. 4026. 403474917.413 3.481.53172 48.8 0.5630 27.3635-43.5820. 2027.8736120.3533.491.53172 48.8 0.5630 28.9037-80.9210. 2029. 043855.9566.651.53172 48.8 0.5630 28.9639-38.3001. 201.84666 23.8 0.6205 28. 5640657. 88434. 0028. 474184.4214. 171.84666 23.8 0.6205 28. 30
42-68. 461 5. 37 28. 0643 -84. 755 1. 20 1.88300 40.8 0. 5667 23. 7844 24.6945.66 1.48749 70. 2 0. 5300 22. 7345 -72. 325 0. 2422. 72
46 43. 2026.81 1.49700 81. 5 0. 5375 22.8647 -21.609 1. 20 1.90366 31. 3 0. 5947 22.6348 -585. 336 0. 2023. 3849 73.1125. 54 1.48749 70. 2 0.5300 23. 7750 -29. 309 4. 0023. 945133.00 1.60859 46.4 0.5664 40.005213. 20 1. 51680 64. 2 0. 5347 40.0053 ①(可變) 40. 00像面⑴非球面數(shù)據(jù)第一表面K = -5. 42173e+001Α4 = 1. 90661e_006 A6 = 3. 73103e_011 A8 =-1.91524e-013AlO = -6. 77526e-019A3 = -4. 12872e-006 A5 = -1. 32181e_008 A7 = 2. 42261e_012 A9 = 2.44378e-015第十表面K = -2. 28238e+000A4 =-2. 08837e_007 A6 = 2. 96604e_011 A8 = 3.48782e-013AlO = -1. 18721e-016A3 = -6. 36724e-007 A5 = 5. 61037e_010A7 = -1. 11164e_011 A9 =-3.18271e-016各種數(shù)據(jù)變焦比I3· 00廣角 中間望遠焦距4. 45 16. 02 57. 85F 數(shù)1.90 1. 90 2. 80場角51.02 18.95 5. 43像高5. 50 5. 505. 50透鏡總長300.04 300.04 300.04BF38. 17 38. 17 38. 17d200. 91 31. 10 44. 72d2942. 27 8. 63 6. 22d329. 00 12. 46 1. 24d535. 00 5. 00 5. 00
入射光瞳位置34. 8553. 9597. 66出射光瞳位置432.51432.51 432.51前側(cè)主點位置39. 3570. 57163. 34后側(cè)主點位置0.55-11.02 -52.85變焦透鏡單元數(shù)據(jù)最物側(cè)透鏡結(jié)構(gòu) 前側(cè)主點 后側(cè)主點單元焦距
表面長度位置位置1 1 26.80 109. 5847.0436.952 21 -16.80 15.910. 43-11.923 30 -43. 80 3. 20-0. 39-2. 184 33 56.42 131. 2062.82-121.43(數(shù)值實施例4)表面數(shù)據(jù)表面號 rdndν d θ gF有效直徑1 348. 1823.861. 77250 49.6 0. 5521 78. 532 65. 2486. 2570. 543 65. 5786. 131. 75520 27. 5 0.6103 69. 194 97. 7068. 9467. 705 612.4875.451.49700 81. 5 0. 5375 65. 536 -416. 77620. 8164. 147 373.6862.971.69895 30. 1 0.6029 59. 108 58.82811. 201.43875 95.0 0.5342 57.569 -578. 8450. 1257. 5710 113.4636. 311.43875 95.0 0.5342 57.4111 -693.1790. 1257. 0412 81. 2287.091. 77250 49.6 0. 5521 56.4213 -911.265(可變)55.8414 47. 7691. 191. 77250 49.6 0. 5521 23.9615 19. 9935. 1321. 2616 -37.0851. 191. 77250 49.6 0. 5521 20.8017 37. 0854. 2520. 2218 -44. 5953. 541. 72825 28. 5 0.6077 20. 5419 -24.4361. 191. 77250 49.6 0. 5521 21. 2520 -72.9300. 1222.1521 74.0584. 171.67270 32. 1 0. 5988 22. 7822 -70. 755(可變)22. 9423 -35.8501.071. 77250 49.6 0. 5521 19.0324 56. 1623.951.84666 23.8 0.6205 20. 13
25-516.532(可變)21.0226 (光闌)①1. 8623.29
27-217. 157 3. 271.64000 60. 1 0. 5372 24. 1228-41. 7520. 1224. 7629281. 1734.801. 53172 48.8 0. 5630 25. 2530-30.8331.371.83400 37.2 0.5775 25.4431-91. 0600. 1226. 183263.0274.811. 72047 34. 7 0. 5834 26.6633-55.8431. 781.80518 25.4 0.6161 26. 5234-11707. 793 31.1126.373545. 7694.811.49700 81. 5 0. 5375 26.8236-87. 3590. 1226. 5737357. 3051. 371.88300 40.8 0. 5667 26.063829.0045. 191.49700 81. 5 0. 5375 25. 1439-134.470 0.2825.064064.5305.271.49700 81.5 0.5375 24.7341-33.6811.371.88300 40.8 0.5667 24.3042-158.115 0.1224.2243157.207 2.491.80518 25.4 0.6161 24.03449233.957 2.9723.694537.481.60859 46.4 0.5664 29.73465. 171.51633 64. 2 0.5352 29.7347①(可變)29. 73像面oo各種數(shù)據(jù)變焦比8.00廣角中間望遠焦距10. 7030. 2985. 62F 數(shù)2. 282. 272. 27場角27. 2010. 293. 68像高5. 505. 505. 50透鏡總長285. 47285. 47285. 47BF41. 5341. 5341. 53dl34. 2140. 8860. 78d2260. 3519. 593. 47d254.078.164.38d4711.8911.8911.89入射光瞳位置71. 13153. 89313. 63出射光瞳位置-233.54-233.54 -233.54
前側(cè)主點位置81.36 180.44 369.38后側(cè)主點位置1. 19-18. 40 -73. 73變焦透鏡單元數(shù)據(jù) 最物側(cè)透鏡結(jié)構(gòu) 前側(cè)主點后側(cè)主點單元焦距表面長度位置位置1177.30 79.2562.5014.52214-22. 59 20. 780. 20-19. 02323-54.11 5.02-0.29-3.0342641.48 115.89 32.68-79.41(數(shù)值實施例5)表面數(shù)據(jù)表面號rdndν dθ gF有效直徑1348. 1823.86 1. 77250 49.60. 5521 78. 53265. 2486. 2570. 54365. 5786. 13 1. 75520 27. 50.6103 69. 19497.7068.9467.705612.4875.45 1.49700 81. 50. 5375 65. 536-416. 77620. 8164. 147373.6862.97 1.69895 30. 10.6029 59. 10858.82811.20 1.43875 95.00.5342 57.569-578. 8450. 1257. 5710113.4636. 31 1.43875 95.00.5342 57.4111-693.1790.1257.041281. 2287.09 1. 77250 49.60. 5521 56.4213-911.265(可變)55.841447.7691.19 1.77250 49.60.5521 23.961519. 9935. 1321. 2616-37.0851. 19 1. 77250 49.60. 5521 20.801737. 0854. 2520. 2218-44. 5953. 54 1. 72825 28. 50.6077 20. 5419-24.4361. 19 1. 77250 49.60. 5521 21. 2520-72. 9300. 1222. 152174.0584. 17 1.67270 32. 10. 5988 22. 7822-70. 755(可變)22. 9423-35.8501.07 1. 77250 49.60. 5521 19.032456.1623.95 1.84666 23.80.6205 20.1325-516.532(可變)21.0226 (光闌)①1. 6523.29
27-112.4192.64 1.64000 60. 1 0.5372 24. 1228-41. 9100. 1224. 76292388.4314. 30 1. 58144 40.8 0. 5775 25. 2530-30.4931. 37 1.90366 31. 3 0. 5947 25.4431-71. 0860. 5626. 18
3254. 5196.01 1. 72047 34. 7 0. 5834 26.6633-67. 7451. 78 1.80518 25.4 0.616126. 5234321.099(可變)26.373532.6976.90 1.49700 81. 5 0. 5375 26.8236-173. 4132. 0026. 5737197. 1671. 37 1.88300 40.8 0. 5667 26.063823.8565.61 1.49700 81. 5 0. 5375 25. 1439-143. 7400. 2825. 064075. 7745. 23 1.49700 81. 5 0. 5375 24. 7341-29.0461. 37 1.88300 40.8 0. 5667 24. 3042-185. 3520. 1224. 224395. 154 2. 341.80518 25.4 0.6161 24.0344-905.404 2.9523.694537.481.60859 46.4 0. 5664 29. 73465. 171. 51633 64. 2 0. 5352 29. 7347⑴(可變)29. 73像面οο各種數(shù)據(jù)變焦比8.00廣角中間望遠焦距10. 7030. 2985. 62F 數(shù)2. 302. 302. 30場角27.2010.293.68像高5. 505. 505. 50透鏡總長289.97289.97 289.97BF41. 5041. 5041. 50dl34. 2140. 8860. 78d2260. 3519. 593. 47d254. 078. 164. 38d3431. 1431. 1431. 14d4711.8911.8911.89入射光瞳位置71.13153.89 313.63出射光瞳位置-274.21-274.21 -274.21前側(cè)主點位置81.43180. 97 373.63
后側(cè)主點位置1.19 -18.40 -73.73變焦透鏡單元數(shù)據(jù)最物側(cè)透鏡結(jié)構(gòu)前側(cè)主點后側(cè)主點 單元焦距表面長度位置位置1177.3079.2562.5014.52214-22. 5920.780. 20—19.02323-54.115.02-0.29-3.0342646.0118.435.48-6.2853559. 9770. 813. 95-43. 72(數(shù)值實施例6)表面數(shù)據(jù)表面號rdndν dθ gF有效直徑1 *227. 1952. 501. 7725049.60. 552187. 70233. 73619. 7661. 843311.5891.851.7550052.30.547661.28480. 39113. 5458. 975-80. 7281. 751. 7550052. 30. 547658. 736-17642. 0101.3060.747135.1696.621.8051825.40.616163.258-339.7111.1663.319328.9049.401. 5163364. 10. 535262.9910*-74.09411.8662.84111211.7788.571.4874970.20.530054.6312-67.6821.651.8830040.80. 566754. 1913-126. 2150. 2054. 4214182. 3911.652.0033028. 30. 598052.891555. 72710. 56 1.4970081. 50. 537552. 3916-405.8980.2053.2517130. 7329.011.4970081. 50. 537554.6118-91. 2160. 2054. 761957.6877. 791.6204160. 30. 542652.65201234.500(可變)51.792152. 7210. 751.8830040.80. 566721. 512213. 4353. 2918. 242367. 1920. 751.8830040.80. 566718. 102436. 4902. 8317. 6725-48.6564. 751.8051825.40.616117.4626-12.9900.801.8830040.80.566717.55
27-1003. 160 0. 2018. 012833.652 2. 54 1.68893 31. 1 0.6003 18. 31291299.417 (可變)18.1530-26. 243 0. 75 1. 75500 52. 3 0. 5476 18.063152.073 2.45 1.80810 22.8 0.6307 19. 5332-173.421 (可變)20. 04
33①1. 4026. 40(光闌)34-2121. 299 3. 15 1. 51742 52.4 0. 5564 27. 3235-49.227 0.2027.8536417.806 2.64 1. 51742 52.4 0. 5564 28. 7537-96. 963 0. 2029. 023880.890 6. 59 1. 54072 47. 2 0. 5650 29.4739-34.094 1. 20 1.92286 18.9 0.6495 29.4240-84. 780 1. 5029. 974131.960 6. 58 1.49700 81. 5 0. 5375 29.9642-129. 452 0. 2429. 274338.837 5. 28 1.49700 81. 5 0. 5375 26.9644-102.023 1. 50 1.90366 31. 3 0. 5947 25. 5545401349. 727 9.0524.4846-46. 307 3.07 1.92286 18.9 0.6495 16. 5547-23.607 1. 50 1. 77250 49.6 0. 5521 15.934819. 071 5. 2814. 424950. 710 4.80 1.80810 22.8 0.6307 29.9250-107. 018 6. 7329. 5051-121.364 1. 20 1.88300 40.8 0.5667 23.815221.943 5. 75 1.48749 70. 2 0. 5300 22. 3853-90. 948 0. 2422. 245463.655 6. 27 1.49700 81. 5 0. 5375 21.8355-19.511 1.20 2.00330 28.3 0.5980 21.6656-95. 121 0. 1522. 7057150.628 5. 28 1.49700 81. 5 0. 5375 23.0858-25. 533 4. 0023. 385933.00 1.60859 46.4 0. 5664 40.006013. 20 1. 51680 64. 2 0. 5347 40.0061⑴(可變)40.00像面oo非球面數(shù)據(jù)第一表面
K = -5. 42173e+001A4 = 1. 90661e_006A6 = 3. 73103e_011 A8 =-1.91524e-013AlO = -6. 77526e-019A3 = -4. 12872e-006 A5= -1. 32181e_008 A7 = 2. 42261e_012 A9 = 2.44378e-015第十表面K = -2. 28238e+000A4=-2. 08837e_007 A6 = 2. 96604e_011 A8 = 3.48782e-013AlO = -1. 18721e-016A3 = -6. 36724e-007 A5 = 5. 61037e_010A7 = -1. 11164e_011 A9 =- 3.18271e-016各種數(shù)據(jù)變焦比13.00廣角中間望遠焦距8.9032.04115.70F 數(shù)3.803.815.60場角31. 729. 742. 72像高5. 505. 505. 50透鏡總長300. 02300. 02300. 02BF38. 1438. 1438. 14d200. 9131. 1044. 72d2942. 278. 636. 22d329. 0012. 461. 24d614.974.974.97入射光瞳位置34.8553.9597.66出射光瞳位置-121. 15-121. 15-121. 15前側(cè)主點位置43.1277.85107.22后側(cè)主點位置-3.93-27. 07-110.73變焦透鏡單元數(shù)據(jù)最物側(cè)透鏡結(jié)構(gòu) 前側(cè)主點 后側(cè)主點單元焦距表面長度位置位置11 26.80109.5847.04 36.95221 -16.8015.910.43 -11.92330 -43.803.20-0.39 -2.18433 33.34131.217.71 —111.12在表1中示出各實施例和上述的條件式之間的對應(yīng)關(guān)系。表 1 根據(jù)本發(fā)明的上述實施例，提供在整個變焦范圍上具有高光學(xué)性能的變焦透鏡系 統(tǒng)以及包含變焦透鏡系統(tǒng)的圖像拾取裝置。雖然已參照實施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實施例。 以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋，以包含所有這些變更方式和等同的結(jié)構(gòu)和功 能。
權(quán)利要求
一種變焦透鏡系統(tǒng)，該變焦透鏡系統(tǒng)從物側(cè)到像側(cè)依次包含具有正折光力的第一透鏡單元(U1)；具有負折光力的第二透鏡單元(U2)；具有負折光力的第三透鏡單元(U3)；孔徑光闌(SP)；以及具有正折光力的第四透鏡單元(U4)，其特征在于，第四透鏡單元(U4)從物側(cè)起依次包含具有正折光力的前透鏡子單元和具有正折光力的后透鏡子單元，在所述前透鏡子單元和所述后透鏡子單元之間具有第四透鏡單元中的最大的空氣間隔，其中，滿足下式，0.400＜vm/(vrp-vrn)＜0.630，這里，vm表示在包含于后透鏡子單元中的正透鏡中具有最大的色散的第一正透鏡(Lm)的材料的阿貝數(shù)，vrp表示后透鏡子單元中的除第一正透鏡以外的正透鏡的材料的平均阿貝數(shù)，vrn表示后透鏡子單元中的負透鏡的材料的平均阿貝數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，滿足下式，2.1 X 1(T3 < ( 0 fn- 0 fp) / (vfp-vfn) < 3. 7 X 1(T3，這里，vfp和0 fp分別表示前透鏡子單元中的正透鏡的材料的平均阿貝數(shù)和平均部分 色散比，vfn和0 fn分別表示前透鏡子單元中的負透鏡的材料的平均阿貝數(shù)和平均部分色 散比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，滿足下式，0.2<(pm/cpf<l. 1,這里，cpf表示前透鏡子單元的折光力，9m表示第一正透鏡的折光力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，滿足下式， -1. 65 X 1(T3 < ( 0 m-0. 652) /vm < 0 ；以及15 < vm < 30，這里，9 m表示第一正透鏡的部分色散比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，第一正透鏡包含單透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，前透鏡子單元包含至少一個正透鏡以 及通過接合正透鏡和負透鏡配置的膠合透鏡。
7.一種圖像拾取裝置，包括 圖像拾取元件；以及根據(jù)權(quán)利要求1 6中的任一項所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其用于在圖像拾取元件上形成 對象的圖像。
全文摘要
提供變焦透鏡系統(tǒng)和包含變焦透鏡系統(tǒng)的圖像拾取裝置，該變焦透鏡系統(tǒng)從物側(cè)到像側(cè)依次包含具有正折光力的第一透鏡單元；具有負折光力的第二透鏡單元；具有負折光力的第三透鏡單元；孔徑光闌；以及具有正折光力并且包含前透鏡子單元和后透鏡子單元的第四透鏡單元，其中，后透鏡子單元中的透鏡的阿貝數(shù)滿足下式，0.400＜vm/(vrp-vrn)＜0.630，這里，vm表示在包含于后透鏡子單元中的正透鏡中具有最大的色散的第一正透鏡的材料的阿貝數(shù)，vrp表示后透鏡子單元中的除第一正透鏡以外的正透鏡的材料的平均阿貝數(shù)，vrn表示后透鏡子單元中的負透鏡的材料的平均阿貝數(shù)。
文檔編號G02B15/17GK101840060SQ20101013269
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者井元悠, 矢北真一郎 申請人:佳能株式會社