CN101840060A

CN101840060A - 变焦透镜系统和包含变焦透镜系统的图像拾取装置

Info

Publication number: CN101840060A
Application number: CN201010132691A
Authority: CN
Inventors: 井元悠; 矢北真一郎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: US7885014B2; JP2010217735A; US20100238566A1; JP5455403B2; EP2230546A1; CN101840060B; EP2230546B1

Abstract

提供变焦透镜系统和包含变焦透镜系统的图像拾取装置，该变焦透镜系统从物侧到像侧依次包含：具有正折光力的第一透镜单元；具有负折光力的第二透镜单元；具有负折光力的第三透镜单元；孔径光阑；以及具有正折光力并且包含前透镜子单元和后透镜子单元的第四透镜单元，其中，后透镜子单元中的透镜的阿贝数满足下式，0.400＜vm/(vrp-vrn)＜0.630，这里，vm表示在包含于后透镜子单元中的正透镜中具有最大的色散的第一正透镜的材料的阿贝数，vrp表示后透镜子单元中的除第一正透镜以外的正透镜的材料的平均阿贝数，vrn表示后透镜子单元中的负透镜的材料的平均阿贝数。

Description

变焦透镜系统和包含变焦透镜系统的图像拾取装置

技术领域

本发明涉及变焦透镜系统和包含变焦透镜系统的图像拾取装置。

背景技术

近年来，对于诸如电视照相机、数字照相机和摄像机之类的图像拾取装置，已具有对于具有高变焦比和高光学性能二者的变焦透镜系统的需求。

作为具有高变焦比的变焦透镜系统，已知正引导型四单元变焦透镜系统，在所述正引导型四单元变焦透镜系统中，总共设置四个透镜单元，所述透镜单元中位置最接近物侧的一个透镜单元具有正折光力(日本专利申请公开No.2003-287678和日本专利申请公开No.H08-146294)。在这种四单元变焦透镜系统中，使用具有异常色散的光学材料或衍射元件以校正色差。

然而，伴随着变焦透镜系统的更高的变焦比和图像拾取元件的更高的清晰度，需要变焦透镜系统的更高性能，特别地，需要进一步减小整个变焦范围上的轴向色差。

发明内容

根据本发明的变焦透镜系统从物侧到像侧依次包含：具有正折光力的第一透镜单元；具有负折光力的第二透镜单元；具有负折光力的第三透镜单元；孔径光阑；以及具有正折光力的第四透镜单元，其中：第四透镜单元从物侧起依次包含具有正折光力的前透镜子单元和具有正折光力的后透镜子单元，在所述前透镜子单元和所述后透镜子单元之间具有第四透镜单元中的最大的空气间隔，其中，满足下式，

0.400＜νm/(νrp-νrn)＜0.630，

这里，νm表示在包含于后透镜子单元中的正透镜中具有最大色散的第一正透镜的材料的阿贝数，νrp表示后透镜子单元中的除第一正透镜以外的正透镜的材料的平均阿贝数，νrn表示后透镜子单元中的负透镜的材料的平均阿贝数。

通过参照附图阅读实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。

附图说明

图1是示出在广角端处在无限远物体上聚焦的状态下的根据本发明的实施例1的变焦透镜系统的光路图。

图2A是在广角端处物距为2m时的本发明的数值实施例1中的纵向像差图。

图2B是在焦距16.02mm处物距为2m时的数值实施例1中的纵向像差图。

图2C是在望远端处物距为2m时的数值实施例1中的纵向像差图。

图3是示出在广角端处在无限远物体上聚焦的状态下的根据本发明的实施例2的变焦透镜系统的光路图。

图4A是在广角端处物距为2m时的本发明的数值实施例2中的纵向像差图。

图4B是在焦距16.02mm处物距为2m时的数值实施例2中的纵向像差图。

图4C是在望远端处物距为2m时的数值实施例2中的纵向像差图。

图5是示出在广角端处在无限远物体上聚焦的状态下的根据本发明的实施例3的变焦透镜系统的光路图。

图6A是在广角端处物距为2m时的本发明的数值实施例3中的纵向像差图。

图6B是在焦距16.02mm处物距为2m时的数值实施例3中的纵向像差图。

图6C是在望远端处物距为2m时的数值实施例3中的纵向像差图。

图7是示出在广角端处在无限远物体上聚焦的状态下的根据本发明的实施例4的变焦透镜系统的光路图。

图8A是在广角端处物距为6m时的本发明的数值实施例4中的纵向像差图。

图8B是在焦距30.29mm处物距为6m时的数值实施例4中的纵向像差图。

图8C是在望远端处物距为6m时的数值实施例4中的纵向像差图。

图9是示出在广角端处在无限远物体上聚焦的状态下的根据本发明的实施例5的变焦透镜系统的光路图。

图10A是在广角端处物距为6m时的本发明的数值实施例5中的纵向像差图。

图10B是在焦距30.29mm处物距为6m时的数值实施例5中的纵向像差图。

图10C是在望远端处物距为6m时的数值实施例5中的纵向像差图。

图11是示出在广角端处在无限远物体上聚焦的状态下的根据本发明的实施例6的变焦透镜系统的光路图。

图12A是在广角端处物距为2m时的本发明的数值实施例6中的纵向像差图。

图12B是在焦距32.04mm处物距为2m时的数值实施例6中的纵向像差图。

图12C是在望远端处物距为2m时的数值实施例6中的纵向像差图。

图13是示出根据本发明的实施例7的图像拾取装置的主要部分的示意图。

图14是横向色差二次谱的概念图。

具体实施方式

本发明的实施例的变焦透镜系统的优点是，提供具有高变焦比并且可在整个变焦范围上适当地减小横向色差的变焦透镜系统。

因此，实施例的变焦透镜系统从物侧到像侧依次包含：具有正折光力的第一透镜单元U1、具有负折光力的第二透镜单元U2、具有负折光力的第三透镜单元U3、孔径光阑SP和具有正折光力的第四透镜单元U4。这里，第一透镜单元伴随聚焦操作至少部分地(或者可能整体地)在光轴方向上移动。第二透镜单元伴随变倍(变焦)在光轴方向上移动(伴随从广角端到望远端的变倍向着像侧移动)。第三透镜单元在光轴方向上移动，以补偿由于第二透镜单元的移动导致的像面变化(在光轴方向上的移动)。第四透镜单元不为了变倍(变焦)移动，但是，可伴随聚焦操作移动(在实施例中，第四透镜单元在聚焦操作中也不移动)。第四透镜单元从物侧起依次包含具有正折光力的前透镜子单元和具有正折光力的后透镜子单元，在所述前透镜子单元和所述后透镜子单元之间具有第四透镜单元中的最大空气间隔。

本发明的变焦透镜系统的特征在于，在以上的结构中满足以下的条件。

0.400＜νm/(νrp-νrn)＜0.630....(1)

这里，νm表示在包含于后透镜子单元中的正透镜中具有最大的色散的正透镜(第一正透镜)Lm的材料的阿贝数，νrp表示包含于后透镜子单元中的除第一正透镜以外(除正透镜Lm以外)的正透镜的材料的平均阿贝数，νrn表示包含于后透镜子单元中的负透镜的材料的平均阿贝数。

这里，用于实施例中的光学元件(透镜)的材料关于d线的阿贝数νd被定义如下，

νd＝(Nd-1)/(NF-NC)....(2)，

这里，NF、Nd和NC分别表示光学元件关于Fraunhofer线的F线(486.1nm)、d线(587.6nm)和C线(656.3nm)的折射率。

如果条件式(1)被满足，那么可在整个变焦范围(从广角端到望远端的整个变焦范围)上适当地减小具有高变倍的变焦透镜系统的横向色差。

这里，更优选满足以下的条件式。

0.540＜νm/(νrp-νrn)＜0.629....(1a)

以下描述的条件式(9)～(20)是为了解决本发明的变焦透镜系统中的附加问题而设定希望的条件的条件式。更加具体的描述如下。

为了在如上所述的这种四单元变焦透镜系统中获得高光学性能，校正广角端处的横向色差和望远端处的轴向色差是尤其重要的。当适当地校正广角端处的横向色差和望远端处的轴向色差二者时，除非确定适当的材料布置，否则，透镜的数量会增大，或者透镜系统的有效直径会增大。

透镜系统的轴向色差系数L和横向色差系数T被表达如下，

这里，h i表示近轴追踪中的从第i个透镜(薄透镜)中的轴上光线的光轴算起的高度，h bar i表示近轴追踪中的从第i个透镜中的轴外主光线的光轴算起的高度，

表示近轴追踪中的第i个透镜的折光力，νi表示近轴追踪中的第i个透镜的阿贝数。

从这些表达式可以理解，轴向色差与高度h的平方成比例，并且，横向色差与高度h和高度h bar成比例。

通过第四透镜单元U4的上述结构，用于校正轴向色差和横向色差的性能可适当地由第四透镜单元中的各单个子单元分担。换句话说，用于校正横向色差的大的贡献可被分配给后透镜子单元。因此，在各实施例的变焦透镜系统中，正透镜(第一正透镜)Lm被设置在最接近像面的后透镜子单元中，因此，可以适当地减小横向色差(特别是广角端处的横向色差)。

在各实施例中，孔径光阑SP被设置在前透镜子单元U41的物侧并且邻近前透镜子单元U41(孔径光阑SP被设置在比第三透镜单元更接近第四透镜单元的位置处)。在这种情况下，后透镜子单元U42中的h bar相对地大于前透镜子单元U41中的h bar。另外，具有适当的长度的空气间隔被设置在具有正折光力的前透镜子单元U41和具有正折光力的后透镜子单元U42之间，因此，后透镜子单元U42中的h bar可增大。

鉴于以上的情况，必须适当地选择正透镜Lm的光学材料，使得横向色差被有效校正。以下，描述用于包含正透镜和负透镜并且整体具有正折光力

的透镜单元的消色差(achromatic)条件。在这种情况下，整个透镜系统的折光力

被表达如下。

这里，

表示所述正透镜的折光力，

表示所述负透镜的折光力，并且，满足和

另外，当ν1表示正透镜的阿贝数并且ν2表示负透镜的阿贝数时，随着由下式表达的E接近零，可适当地减小所述透镜单元中的色差。

这里，如果满足E＝0，那么成像位置在F线和C线之间变得相同，因此，可以实现一次消色差特性。

这里，在条件式(5)中，满足

因此，满足

为了在这种条件下满足E＝0，根据条件式(6)，正透镜和负透镜的阿贝数必须满足ν1＞ν2。换句话说，必须将透镜单元配置为(选择透镜的光学材料)使得正透镜的阿贝数大于负透镜的阿贝数。

当以这种方式在F线和C线之间实现一次消色差特性时，g线的成像位置从F线和C线的成像位置偏移。上述的成像位置的偏离量(二次谱)Δ由下式表达，

这里，θ1和θ2分别表示正透镜和负透镜的部分色散比。这里，关于g线和F线的部分色散比θgF被定义如下，

θgF＝(Ng-NF)/(NF-NC)....(8)，

这里，Ng、NF、Nd和NC分别表示光学材料关于Fraunhofer线的g线(435.8nm)、F线(486.1nm)、d线(587.6nm)和C线(656.3nm)的折射率。

一般地，存在部分色散比θgF对于具有较小的阿贝数νd的材料变得较大的趋势。因此，容易满足θ1＜θ2。在这种情况下，根据条件式(7)，存在g线的成像位置在轴上向着像面侧偏移而g线的成像位置在轴外的情况下向着像高的较高侧偏移的趋势(图14)。为了减小二次谱，应减小条件式(7)中的分子(θ1-θ2)，而应增大分母(ν1-ν2)。

因此，在本发明的实施例中，为了减小条件式(7)的分子，一个正透镜Lm由具有小的νd和大的θgF(具有高的异常色散)的材料制成。此外，为了增大条件式(7)的分母并维持作为一次消色差条件的“E＝0”，对于正透镜Lm以外的正透镜使用具有大的νd的材料，而对于负透镜使用具有小的νd的材料。

通过该配置，可以有效减小横向色差的二次谱，同时适当地校正轴向色差。

前透镜子单元优选满足以下的条件式。

2.1×10^-3＜(θfn-θfp)/(νfp-νfn)＜3.7×10^-3....(9)，

这里，νfp和θfp分别表示包含于前透镜子单元U41中(前透镜子单元中)的正透镜的材料的平均阿贝数和平均部分色散比，νfn和θfn分别表示包含于前透镜子单元中(前透镜子单元内部)的负透镜的材料的平均阿贝数和平均部分色散比。

以这种方式，如果条件式(1)和(9)均被满足，那么可以适当地减小轴向色差(特别是望远端处的轴向色差)和横向色差(特别是广角端处的横向色差)二者。如式(3)和(4)所述，前透镜子单元的轴向色差的校正分担度高。因此，可通过适当地设定前透镜子单元中的正透镜和负透镜的阿贝数，有效减小轴向色差。

这里，更优选满足以下的条件式。

2.11×10^-3＜(θfn-θfp)/(νfp-νfn)＜2.52×10^-3....(9a)

更加优选满足以下的条件式，

这里，

表示前透镜子单元的折光力，

表示正透镜Lm的折光力。

如果满足条件式(10)，那么可更优选地减小横向色差。如果

小于条件式(10)的下限，那么变得难以减小横向色差。特别地，如果

相对于

增大，结果

小于条件式(10)的下限，那么变得难以确保关于图像拾取装置可互换的变焦透镜系统的后焦距，或者，变得难以校正横向色差。另一方面，如果相对于增大，结果

超过条件式(10)的上限，那么变得难以减小轴向色差。另外，如果

相对于

减小，结果超过条件式(10)的上限，那么后透镜子单元的有效直径增大，结果变得难以减小其尺寸和重量。另外，变得难以减小轴向色差和横向色差二者。

这里，更优选满足以下的条件式。

更加优选的是，包含于后透镜子单元U42中的具有最大的色散的正透镜Lm满足以下的条件式，

-1.65×10^-3＜(θm-0.652)/νm＜0....(11)，以及

15＜νm＜30....(12)，

这里，νm和θm分别表示正透镜Lm的阿贝数和部分色散比。

选择在包含于后透镜子单元U42中的正透镜中具有最大的色散的正透镜Lm的材料，以满足如上所述的条件式(11)和(12)，因此更有效地执行消色差特性。

对于后透镜子单元U42使用满足条件式(11)的光学材料，因此，在g线和C线之间的宽的波长带上适当地校正色差。特别地，整个光学系统中的广角端处的横向色差被适当地校正。

如果(θm-0.652)/νm小于条件式(11)的下限或者νm超过条件式(12)的上限，那么具有正折光力的后透镜子单元U42变得难以具有足够的消色差特性效果。特别地，变得难以关于整个光学系统中的广角端处的横向色差获得足够的校正效果。

相反，如果(θm-0.652)/νm超过条件式(11)的上限或者νm小于条件式(12)的下限，那么将失去具有正折光力的后透镜子单元U42中的一次消色差特性和二次消色差特性之间的平衡，由此，变得难以校正整个光学系统中的轴向色差和横向色差二者。

这里，更加优选的是，满足以下的条件式。

-1.45×10^-3＜(θm-0.652)/νm＜-0.90×10^-3....(11a)

22.5＜νm＜27.0....(12a)

另外，希望将在后透镜子单元中具有最大的色散的正透镜构造为单透镜(single lens)。在后透镜子单元U42中被设置为单透镜的正透镜可被设置为接近具有负折光力的透镜，由此执行消色差特性。

另外，希望前透镜子单元包含至少一个正透镜(单透镜)和由正透镜和负透镜构成的胶合透镜。

另外，希望变焦透镜系统是在光电换能器上(在图像拾取元件上)形成图像的变焦透镜系统。

注意，可以构想采用将具有区别性的部分色散特性的元件分成具有弱的折光力的多个透镜并且定位所述多个透镜的方法，以获得等同于本发明的色差校正效果的色差校正效果。在这种情况下，对球面像差和彗形像差等的像差校正能力可被提高，并且，可以增加作为偏心像差调整机构的功能。但是，变得难以实现小尺寸和轻重量。

另外，前透镜子单元U41和后透镜子单元U42之间的空气间隔D被设为适于插入和移除用于改变(不连续地改变)整个系统的焦距范围的变倍光学系统(增距器，IE，EXT)。希望满足以下的条件式中的至少一个，

0.15＜D/L4....(13)，以及

-5°＜ξ＜+5°....(14)，

这里，L4表示第四透镜单元U4的从第一透镜表面到最终的透镜表面的长度，ξ表示光轴和穿过第四透镜单元U4的前透镜子单元U41和后透镜子单元U42之间的空气间隔的轴向边缘光束之间的倾斜角(度(°))，其中，ξ＝0表示远焦状态，对于会聚光束(向像面会聚)为ξ分配正号，对于发散光束(向像面发散)为ξ分配负号。

如果D/L4小于条件式(13)的下限，那么变得难以确保插入和移除变倍光学系统所需要的空气间隔。

在如各实施例那样在透镜最终表面和像面之间包含颜色分离光学系统等的光学系统中，相对较长的后焦距是必需的。但是，如果ξ超过条件式(14)的上限，那么变得难以为后焦距保证足够的长度。如果ξ小于条件式(14)的下限，那么入射光束的发散角变得太大。作为结果，变倍光学系统的透镜有效直径增大。另外，变得难以获得优异的光学性能。

这里，更优选的是，满足以下的条件式中的至少一个。

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镜单元U4中设置主要对变倍有贡献的可移动部分(在变倍期间在光轴方向上移动的透镜单元)，那么整个透镜系统的有效直径增大，并且其制造变得困难。优选满足以下的条件式，

这里，

表示第四透镜单元的折光力。

如果满足条件式(15)，那么可优选地抑制横向色差。如果

小于条件(15)的下限，那么变得难以有效抑制横向色差。特别地，如果

太大，那么变得难以保证足够的后焦距长度。另一方面，如果

大于条件(15)的上限，那么变得难以同时抑制轴向色差和横向色差二者。

优选满足以下的条件式，

这里，

表示后透镜子单元的折光力。

如果满足条件式(16)，那么可优选地抑制横向色差。如果小于条件(16)的下限，那么变得难以有效抑制横向色差。特别地，如果

大于条件(16)的上限，那么变得难以同时抑制轴向色差和横向色差二者。

优选满足以下的条件式，

这里，

表示包含于前透镜子单元中的正透镜的折光力的平均值。

如果满足条件式(17)，那么可优选地抑制横向色差。如果

小于条件(17)的下限，那么变得难以有效抑制横向色差。另一方面，如果

大于条件(17)的上限，那么变得难以同时抑制轴向色差和横向色差二者。

优选满足以下的条件式，

这里，

表示包含于前透镜子单元中的负透镜的折光力的平均值。

如果满足条件式(18)，那么可优选地抑制横向色差。如果

小于条件(18)的下限，那么变得难以同时抑制轴向色差和横向色差二者。另一方面，如果大于条件(18)的上限，那么变得难以有效抑制横向色差。

优选满足以下的条件式，

这里，

表示包含于后透镜子单元中的除正透镜Lm以外的正透镜的折光力的平均值。

如果满足条件式(19)，那么可优选地抑制横向色差。如果

小于条件(19)的下限，那么变得难以有效抑制横向色差。另一方面，如果大于条件(19)的上限，那么变得难以同时抑制轴向色差和横向色差二者。

优选满足以下的条件式，

这里，

表示包含于后透镜子单元中的负透镜的折光力的平均值。

如果满足条件式(20)，那么可优选地抑制横向色差。如果

小于条件(20)的下限，那么变得难以同时抑制轴向色差和横向色差二者。另一方面，如果

大于条件(20)的上限，那么变得难以有效抑制横向色差。

本发明的变焦透镜系统具有以下的变焦类型：能够实现从约7x到40x(优选达到约100x)的变倍比，并且以相对简单的透镜结构在整个变焦范围上实现优异的像差校正。

<实施例1>

图1示出根据本发明的实施例1(数值实施例1)的变焦透镜系统的结构和在广角端处在无限远物体上聚焦的状态中的光路。图2A、图2B和图2C分别是在数值实施例1中在广角端处、在焦距16.02mm处以及在望远端处在距离2m的物体上聚焦时的纵向像差图。

这里，焦距和物距的值是以mm表达后面描述的数值实施例时的值。物距是从像面算起的距离。这同样适用于以下的实施例。

在透镜光路图中，第一透镜单元U1在变焦期间不移动，并且具有正折光力。第一透镜单元U1具有用于聚焦的折光力。具有所述折光力的透镜单元的整体或一部分为了聚焦而移动。

第二透镜单元U2是在变焦期间移动并且具有负折光力的透镜单元(变化器透镜单元)。

第三透镜单元U3是在变焦期间移动并且具有负折光力的透镜单元(补偿器透镜单元)。第三透镜单元U3伴随第二透镜单元的移动而在光轴上移动，以由此校正伴随变倍的像面变化。

孔径光阑SP被设置在第三透镜单元U3和第四透镜单元之间。第四透镜单元(中继透镜单元)U4在变焦期间不移动，并且具有用于形成图像的正折光力。

第四透镜单元U4包含具有正折光力的前透镜子单元U41和具有正折光力的后透镜子单元U42，在所述前透镜子单元U41和所述后透镜子单元U42之间具有最大的空气间隔。

附图标记DG表示示为玻璃块的颜色分离棱镜或滤光器。像面IP与固态图像拾取元件(光电换能器)的图像拾取表面对应。

透镜(光学元件)Lm由具有异常色散的材料(光学材料)制成。

在像差图中，对于g线、e线、C线和F线示出球面像差。对于e线的子午像面(meri)和e线的弧矢像面(sagi)示出像散。对于g线、C线和F线示出横向色差。Fno表示F数，ω表示半视角。

在所有的像差图中，以0.2mm的标度绘制球面像差曲线，以0.2mm的标度绘制像散曲线，以5％的标度绘制畸变曲线，并且，以0.05mm的标度绘制横向色差曲线。

在以下的实施例中，广角端和望远端是指与用于改变放大倍率的第二透镜单元U2的光轴上的机械可移动范围的两端对应的变焦位置。

对于以下描述的各实施例，上述的透镜结构是相同的。

在与实施例1对应的数值实施例1中，通过将阿贝数和部分色散比代入条件式(1)和(9)～(14)中，产生在表1的“实施例1”栏中描述的值，因此满足所有的条件式。因此，数值实施例1在广角端处实现优异的横向色差，并在整个变焦范围上实现优异的轴向色差。

数值实施例1中的由具有异常色散的光学材料制成的透镜Lm作为正透镜被设置在后透镜子单元U42中的最物侧。横向色差得到有效校正，特别是在广角侧。

前透镜子单元U41包含正透镜、正透镜以及由正透镜和负透镜构成的胶合透镜。

后透镜子单元U42包含正透镜、由负透镜和正透镜构成的胶合透镜、由正透镜和负透镜构成的胶合透镜以及正透镜。

注意，前透镜子单元U41和后透镜子单元U42之间的间隔被设为适于插入和移除用于改变整个系统的焦距范围的变倍光学系统。

<实施例2>

图3是示出在广角端处在无限远物体上聚焦的状态中的根据本发明的实施例2(数值实施例2)的变焦透镜系统的光路图。图4A、图4B和图4C分别是在数值实施例2中在广角端处、在焦距16.02mm处以及在望远端处在距离2m的物体上聚焦时的纵向像差图。

在与实施例2对应的数值实施例2中，通过将阿贝数和部分色散比代入条件式(1)和(9)～(14)中，产生在表1的“实施例2”栏中描述的值，因此满足所有的条件式。因此，数值实施例2在广角端处实现优异的横向色差，并在整个变焦范围上实现优异的轴向色差。

数值实施例2中的由具有异常色散的光学材料制成的透镜Lm作为正透镜被设置在后透镜子单元U42中的最物侧。横向色差得到有效校正，特别是在广角侧。

前透镜子单元U41和后透镜子单元U42各具有与实施例1相同的透镜结构。但是，在实施例1和实施例2之间，包含于后透镜子单元U42中的具有最大的色散的透镜的材料是不同的。

与数值实施例2相比，在数值实施例1中，在包含于后透镜子单元U42中的正透镜中具有最大的色散的透镜材料的部分色散比较大。这使得能够更加有效地校正广角端处的横向色差，特别是在整个光学系统中。

另一方面，与数值实施例1相比，在数值实施例2中，在包含于后透镜子单元U42中的正透镜中具有最大的色散的透镜材料的色散较小。特别是对于整个光学系统中的整个变焦范围上的轴向色差和颜色的球面像差成分，使得能够实现优异的校正平衡。

<实施例3>

图5是示出在广角端处在无限远物体上聚焦的状态中的根据本发明的实施例3(数值实施例3)的变焦透镜系统的光路图。图6A、图6B和图6C分别是在数值实施例3中在广角端处、在焦距16.02mm处以及在望远端处在距离2m的物体上聚焦时的纵向像差图。

在与实施例3对应的数值实施例3中，通过将阿贝数和部分色散比代入条件式(1)和(9)～(14)中，产生在表1的“实施例3”栏中描述的值，因此满足所有的条件式。因此，数值实施例3在广角端处实现优异的横向色差，并在整个变焦范围上实现优异的轴向色差。

数值实施例3中的由具有异常色散的光学材料制成的透镜Lm作为正透镜被设置在后透镜子单元U42中的最物侧。横向色差得到有效校正，特别是在广角侧。

前透镜子单元U41和后透镜子单元U42的透镜结构与实施例1和2中相同，并且，包含于后透镜子单元U42中的具有最大的色散的透镜与实施例2中相同。

<实施例4>

图7是示出在广角端处在无限远物体上聚焦的状态中的根据本发明的实施例4(数值实施例4)的变焦透镜系统的光路图。图8A、图8B和图8C分别是在数值实施例4中在广角端处、在焦距30.29mm处以及在望远端处在距离6m的物体上聚焦时的纵向像差图。

在与实施例4对应的数值实施例4中，通过将阿贝数和部分色散比代入条件式(1)和(9)～(14)中，产生在表1的“实施例4”栏中描述的值，因此满足所有的条件式。因此，数值实施例4在广角端处实现优异的横向色差，并在整个变焦范围上实现优异的轴向色差。

数值实施例4中的由具有异常色散的光学材料制成的透镜Lm作为正透镜被设置在后透镜子单元U42的最像面侧。横向色差得到有效校正，特别是在广角侧。

实施例4中的透镜具有比实施例1～3中的变焦比小的变焦比，并且具有专用于更望远侧的变焦配置。

后透镜子单元U42的透镜结构与实施例1～3中相同，但是，前透镜子单元U41包含正透镜、由正透镜和负透镜构成的胶合透镜以及由正透镜和负透镜构成的胶合透镜。

<实施例5>

图9是示出在广角端处在无限远物体上聚焦的状态中的根据本发明的实施例5(数值实施例5)的变焦透镜系统的光路图。图10A、图10B和图10C分别是在数值实施例5中在广角端处、在焦距30.29mm处以及在望远端处在距离6m的物体上聚焦时的纵向像差图。

在与实施例5对应的数值实施例5中，通过将阿贝数和部分色散比代入条件式(1)和(9)～(14)中，产生在表1的“实施例5”栏中描述的值，因此满足所有的条件式。因此，数值实施例5在广角端处实现优异的横向色差，并在整个变焦范围上实现优异的轴向色差。

根据数值实施例5的由具有异常色散的光学材料制成的透镜Lm作为正透镜被设置在后透镜子单元U42中的最像面侧。横向色差得到有效校正，特别是在广角侧。

对于第一到第三透镜单元、以及第四透镜单元的正透镜和负透镜的布置，实施例5中的透镜与实施例4中的相同。

与实施例4中的透镜相比，实施例5中的透镜的在表示透镜Lm的折光力的式(6)中限定的E值更大，因此在广角端处更加有效地校正横向色差。

<实施例6>

图11是示出在广角端处在无限远物体上聚焦的状态中的根据本发明的实施例6(数值实施例6)的变焦透镜系统的光路图。图12A、图12B和图12C分别是在数值实施例6中在广角端处、在焦距32.04mm处以及在望远端处在距离2m的物体上聚焦时的纵向像差图。

在与实施例6对应的数值实施例6中，设置这样一种结构：其中，在第四透镜单元中的最大空气间隔中插入变倍光学系统。变倍光学系统在图11中被示为增距器(EXT)，并且可被插入和移除。

在与实施例6对应的数值实施例6中，通过将阿贝数和部分色散比代入条件式(1)和(9)～(14)中，产生在表1的“实施例6”栏中描述的值，因此满足所有的条件式。因此，数值实施例6在广角端处实现优异的横向色差，并在整个变焦范围上实现优异的轴向色差。

注意，与其它的实施例不同，对于球面像差和像散二者，实施例6的像差图均具有0.4mm的标度。

<实施例7>

图13是示出根据实施例7的图像拾取装置125(电视照相机系统)的主要部分的示意图，该图像拾取装置125使用根据实施例中的每一个的变焦透镜系统作为图像拾取光学系统。在图13中，设置根据实施例1～6中的任一个的变焦透镜系统101，以及照相机体124，并且，变焦透镜系统101被可拆卸地连附到照相机体124。通过将变焦透镜系统101连附到照相机体124，配置图像拾取装置(图像拾取系统)125。或者，变焦透镜系统101和照相机体124可被一体配置。

变焦透镜系统101包含第一透镜单元F、变倍部分LZ和用于成像的第四透镜单元R。第一透镜单元F包含聚焦透镜单元。变倍部分LZ包含第二透镜单元和第三透镜单元，第二透镜单元在光轴上移动以改变倍率，第三透镜单元在光轴上移动以校正由于变倍导致的像面变化。

变焦透镜系统101包含孔径光阑SP。第四透镜单元R包含可被插入到光路上或从光路被移除的变倍光学系统(透镜单元)IE。变倍光学系统IE(EXT)被设置为不连续地偏移变焦透镜系统101的整个系统的焦距范围。

诸如螺旋面或凸轮之类的驱动机构114和115在光轴方向上分别驱动第一透镜单元F和变倍部分LZ。电机(驱动单元)116～118被设置为电气驱动驱动机构114和115以及孔径光阑SP。诸如编码器、电位计或光电传感器之类的检测器119～121检测第一透镜单元F和变倍部分LZ在光轴上的位置以及孔径光阑SP的光阑直径。

照相机体124包含：与滤光器或颜色分离棱镜对应的玻璃块109；和用于接收由变焦透镜系统101形成的对象图像的诸如CCD传感器或CMOS传感器之类的固态图像拾取元件(光电换能器)。此外，CPU 111和122分别执行对照相机体124和变焦透镜系统101的主体的各种驱动控制。

当根据本发明的变焦透镜系统被应用于如上所述的电视照相机系统时，实现具有高光学性能的图像拾取装置。

以下，描述与本发明的实施例1～6对应的数值实施例1～6。在各数值实施例中，表面号“i”是从物侧算起的。另外，ri表示从物侧算起的第i个表面的曲率半径，di表示从物侧算起的第i个表面和第(i+1)个表面之间的间隔。此外，Ni和νi分别表示第i个光学材料的折射率和阿贝数。最后的三个表面与诸如滤光器之类的玻璃块对应。

非球面形状由下式表示：

X = \frac{H^{2} / R}{1 + \sqrt{1 - (1 + k) {(H / R)}^{2}}} + A 4 H^{4} + A 6 H^{6} + A 8 H^{8} + A 10 H^{10} + A 12 H^{12}

+ A 3 H^{3} + A 5 H^{5} + A 7 H^{7} + A 9 H^{9} + A 11 H^{11}

这里，假定X轴是光轴方向，H轴是与光轴垂直的方向，并且光行进方向为正，R表示近轴曲率半径，k表示圆锥常数，A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、A11和A12表示非球面系数。在数值实施例中，“e-Z”表示“×10^-Z”，标记“＊”表示非球面。

(数值实施例1)

表面数据

表面号 r d nd νd θgF 有效直径

1^＊ 227.195 2.50 1.77250 49.6 0.5521 87.70

2 33.736 19.76 61.84

3 311.589 1.85 1.75500 52.3 0.5476 61.28

4 80.391 13.54 58.97

5 -80.728 1.75 1.75500 52.3 0.5476 58.73

6 -17642.010 1.30 60.74

7 135.169 6.62 1.80518 25.4 0.6161 63.25

8 -339.711 1.16 63.31

9 328.904 9.40 1.51633 64.1 0.5352 62.99

10^＊ -74.094 11.86 62.84

11 1211.778 8.57 1.48749 70.2 0.5300 54.63

12 -67.682 1.65 1.88300 40.8 0.5667 54.19

13 -126.215 0.20 54.42

14 182.391 1.65 2.00330 28.3 0.5980 52.89

15 55.727 10.56 1.49700 81.5 0.5375 52.39

16 -405.898 0.20 53.25

17 130.732 9.01 1.49700 81.5 0.5375 54.61

18 -91.216 0.20 54.76

19 57.687 7.79 1.62041 60.3 0.5426 52.65

20 1234.500 (可变) 51.79

21 52.721 0.75 1.88300 40.8 0.5667 21.51

22 13.435 3.29 18.24

23 67.192 0.75 1.88300 40.8 0.5667 18.10

24 36.490 2.83 17.67

25 -48.656 4.75 1.80518 25.4 0.6161 17.46

26 -12.990 0.80 1.88300 40.8 0.5667 17.55

27 -1003.160 0.20 18.01

28 33.652 2.54 1.68893 31.1 0.6003 18.31

29 1299.417 (可变) 18.15

30 -26.243 0.75 1.75500 52.3 0.5476 18.06

31 52.073 2.45 1.80810 22.8 0.6307 19.53

32 -173.421 (可变) 20.04

33 ∞ 1.40 26.40

(光阑)

34 -2344.389 3.04 1.54814 45.8 0.5685 27.33

35 -52.261 0.20 27.84

36 559.498 2.59 1.72047 34.7 0.5834 28.67

37 -94.784 0.20 28.92

38 90.102 6.95 1.72047 34.7 0.5834 29.17

39 -29.451 1.20 1.92286 18.9 0.6495 29.01

40 -294.678 34.00 29.25

41 114.071 4.00 1.92286 18.9 0.6495 29.48

42 -71.194 6.81 29.30

43 -261.853 1.20 1.88300 40.8 0.5667 23.75

44 21.740 5.13 1.49700 81.5 0.5375 22.37

45 1783.648 0.24 22.20

46 35.748 7.14 1.49700 81.5 0.5375 22.12

47 -19.737 1.20 2.00330 28.3 0.5980 21.88

48 -140.247 0.15 22.89

49 90.253 5.55 1.49700 81.5 0.5375 23.35

50 -26.510 4.00 23.62

51 ∞ 33.00 1.60859 46.4 0.5664 40.00

52 ∞ 13.20 1.51680 64.2 0.5347 40.00

53 ∞ (可变) 40.00

像面 ∞

非球面数据

第一表面

K＝-5.42173e+001 A4＝1.90661e-006 A6＝3.73103e-011 A8＝-1.91524e-013

A10＝-6.77526e-019

A3＝-4.12872e-006 A5＝-1.32181e-008 A7＝2.42261e-012 A9＝2.44378e-015

第十表面

K＝-2.28238e+000 A4＝-2.08837e-007 A6＝2.96604e-011 A8＝3.48782e-013

A10＝-1.18721e-016

A3＝-6.36724e-007 A5＝5.61037e-010 A7＝-1.11164e-011 A9＝-3.18271e-016

各种数据

变焦比 13.00

广角中间望远

焦距 4.45 16.02 57.85

F数 1.90 1.90 2.80

场角 51.02 18.95 0.00

像高 5.50 5.50 0.00

透镜总长 300.03 300.03 300.03

BF 38.16 38.16 38.16

d20 0.91 31.10 44.72

d29 42.27 8.63 6.22

d32 9.00 12.46 1.24

d53 4.99 4.99 4.99

入射光瞳位置 34.85 53.95 97.66

出射光瞳位置 724.89 724.89 724.89

前侧主点位置 39.33 70.32 160.16

后侧主点位置 0.54 -11.03 -52.86

变焦透镜单元数据

最物侧透镜结构前侧主点后侧主点

单元焦距

表面长度位置位置

1 1 26.80 109.58 47.04 36.95

2 21 -16.80 15.91 0.43 -11.92

3 30 -43.80 3.20 -0.39 -2.18

4 33 52.90 131.20 56.46 -113.55

(数值实施例2)

表面数据

表面号 R d nd νd θgF 有效直径

1^＊ 227.195 2.50 1.77250 49.6 0.5521 87.70

2 33.736 19.76 61.84

3 311.589 1.85 1.75500 52.3 0.5476 61.28

4 80.391 13.54 58.97

5 -80.728 1.75 1.75500 52.3 0.5476 58.73

6 -17642.010 1.30 60.74

7 135.169 6.62 1.80518 25.4 0.6161 63.25

8 -339.711 1.16 63.31

9 328.904 9.40 1.51633 64.1 0.5352 62.99

10^＊ -74.094 11.86 62.84

11 1211.778 8.57 1.48749 70.2 0.5300 54.63

12 -67.682 1.65 1.88300 40.8 0.5667 54.19

13 -126.215 0.20 54.42

14 182.391 1.65 2.00330 28.3 0.5980 52.89

15 55.727 10.56 1.49700 81.5 0.5375 52.39

16 -405.898 0.20 53.25

17 130.732 9.01 1.49700 81.5 0.5375 54.61

18 -91.216 0.20 54.76

19 57.687 7.79 1.62041 60.3 0.5426 52.65

20 1234.500 (可变) 51.79

21 52.721 0.75 1.88300 40.8 0.5667 21.51

22 13.435 3.29 18.24

23 67.192 0.75 1.88300 40.8 0.5667 18.10

24 36.490 2.83 17.67

25 -48.656 4.75 1.80518 25.4 0.6161 17.46

26 -12.990 0.80 1.88300 40.8 0.5667 17.55

27 -1003.160 0.20 18.01

28 33.652 2.54 1.68893 31.1 0.6003 18.31

29 1299.417 (可变) 18.15

30 -26.243 0.75 1.75500 52.3 0.5476 18.06

31 52.073 2.45 1.80810 22.8 0.6307 19.53

32 -173.421 (可变) 20.04

33 ∞ 1.40 26.40

(光阑)

34 -6210.608 3.48 1.51742 52.4 0.5564 27.34

35 -43.230 0.20 27.87

36 131.811 2.86 1.51742 52.4 0.5564 28.91

37 -139.192 0.20 29.07

38 60.741 6.91 1.51742 52.4 0.5564 29.31

39 -35.821 1.20 1.80810 22.8 0.6307 29.08

40 -219.130 34.00 29.28

41 71.936 4.28 1.84666 23.8 0.6205 28.71

42 -77.529 6.46 28.41

43 -69.616 1.20 1.88300 40.8 0.5667 23.34

44 24.451 5.56 1.48749 70.2 0.5300 22.36

45 -79.972 0.24 22.39

46 46.903 6.56 1.49700 81.5 0.5375 22.61

47 -23.655 1.20 2.00330 28.3 0.5980 22.46

48 -111.207 0.15 23.22

49 88.163 5.09 1.49700 81.5 0.5375 23.59

50 -31.853 4.00 23.72

51 ∞ 33.00 1.60859 46.4 0.5664 40.00

52 ∞ 13.20 1.51680 64.2 0.5347 40.00

53 ∞ (可变) 40.00

像面 ∞

非球面数据

第一表面

K＝-5.42173e+001 A4＝1.90661e-006 A6＝3.73103e-011 A8＝-1.91524e-013

A10＝-6.77526e-019

A 3＝-4.12872e-006 A5＝-1.32181e-008 A7＝2.42261e-012 A9＝2.44378e-015

第十表面

K＝-2.28238e+000 A4＝-2.08837e-007 A6＝2.96604e-011 A8＝3.48782e-013

A10＝-1.18721e-016

A3＝-6.36724e-007 A5＝5.61037e-010 A7＝-1.11164e-011 A9＝-3.18271e-016

各种数据

变焦比 13.00

广角中间望远

焦距 4.45 16.02 57.85

F数 1.90 1.90 2.80

场角 51.02 18.95 0.00

像高 5.50 5.50 0.00

透镜总长 300.04 300.04 300.04

BF 38.17 38.17 38.17

d20 0.91 31.10 44.72

d29 42.27 8.63 6.22

d32 9.00 12.46 1.24

d53 5.00 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

前侧主点位置 39.34 70.48 162.23

后侧主点位置 0.55 -11.02 -52.85

变焦透镜单元数据

最物侧透镜结构前侧主点后侧主点

单元焦距

表面长度位置位置

1 1 26.80 109.58 47.04 36.95

2 21 -16.80 15.91 0.43 -11.92

3 30 -43.80 3.20 -0.39 -2.18

4 33 55.14 131.20 60.51 -118.56

(数值实施例3)

表面号 r d nd νd θgF 有效直径

1^＊ 227.195 2.50 1.77250 49.6 0.5521 87.70

2 33.7361 9.76 61.84

3 311.589 1.85 1.75500 52.3 0.5476 61.28

4 80.391 13.54 58.97

5 -80.728 1.75 1.75500 52.3 0.5476 58.73

6 -17642.010 1.30 60.74

7 135.169 6.62 1.80518 25.4 0.6161 63.25

8 -339.711 1.16 63.31

9 328.904 9.40 1.51633 64.1 0.5352 62.99

10^＊ -74.094 11.86 62.84

11 1211.778 8.57 1.48749 70.2 0.5300 54.63

12 -67.682 1.65 1.88300 40.8 0.5667 54.19

13 -126.215 0.20 54.42

14 182.391 1.65 2.00330 28.3 0.5980 52.89

15 55.727 10.56 1.49700 81.5 0.5375 52.39

16 -405.898 0.20 53.25

17 130.732 9.01 1.49700 81.5 0.5375 54.61

18 -91.216 0.20 54.76

19 57.687 7.79 1.62041 60.3 0.5426 52.65

20 1234.500 (可变) 51.79

21 52.721 0.75 1.88300 40.8 0.5667 21.51

22 13.435 3.29 18.24

23 67.192 0.75 1.88300 40.8 0.5667 18.10

24 36.490 2.83 17.67

25 -48.656 4.75 1.80518 25.4 0.6161 17.46

26 -12.990 0.80 1.88300 40.8 0.5667 17.55

27 -1003.160 0.20 18.01

28 33.652 2.54 1.68893 31.1 0.6003 18.31

29 1299.417 (可变) 18.15

30 -26.243 0.75 1.75500 52.3 0.5476 18.06

31 52.073 2.45 1.80810 22.8 0.6307 19.53

32 -173.421 (可变) 20.04

(光阑) ∞ 1.40 26.40

34 74917.413 3.48 1.53172 48.8 0.5630 27.36

35 -43.582 0.20 27.87

36 120.353 3.49 1.53172 48.8 0.5630 28.90

37 -80.921 0.20 29.04

38 55.956 6.65 1.53172 48.8 0.5630 28.96

39 -38.300 1.20 1.84666 23.8 0.6205 28.56

40 657.884 34.00 28.47

41 84.421 4.17 1.84666 23.8 0.6205 28.30

42 -68.461 5.37 28.06

43 -84.755 1.20 1.88300 40.8 0.5667 23.78

44 24.694 5.66 1.48749 70.2 0.5300 22.73

45 -72.325 0.24 22.72

46 43.202 6.81 1.49700 81.5 0.5375 22.86

47 -21.609 1.20 1.90366 31.3 0.5947 22.63

48 -585.336 0.20 23.38

49 73.112 5.54 1.48749 70.2 0.5300 23.77

50 -29.309 4.00 23.94

51 ∞ 33.00 1.60859 46.4 0.5664 40.00

52 ∞ 13.20 1.51680 64.2 0.5347 40.00

53 ∞ (可变) 40.00

像面∞

非球面数据

第一表面

K＝-5.42173e+001 A4＝1.90661e-006 A6＝3.73103e-011 A8＝-1.91524e-013

A10＝-6.77526e-019

A3＝-4.12872e-006 A5＝-1.32181e-008 A7＝2.42261e-012 A9＝2.44378e-015

第十表面

K＝-2.28238e+000 A4＝-2.08837e-007 A6＝2.96604e-011 A8＝3.48782e-013

A10＝-1.18721e-016

A3＝-6.36724e-007 A5＝5.61037e-010 A7＝-1.11164e-011 A9＝-3.18271e-016

各种数据

变焦比 13.00

广角中间望远

焦距 4.45 16.02 57.85

F数 1.90 1.90 2.80

场角 51.02 18.95 5.43

像高 5.50 5.50 5.50

透镜总长 300.04 300.04 300.04

BF 38.17 38.17 38.17

d20 0.91 31.10 44.72

d29 42.27 8.63 6.22

d32 9.00 12.46 1.24

d53 5.00 5.00 5.00

入射光瞳位置 34.85 53.95 97.66

出射光瞳位置 432.51 432.51 432.51

前侧主点位置 39.35 70.57 163.34

后侧主点位置 0.55 -11.02 -52.85

变焦透镜单元数据

最物侧透镜结构前侧主点后侧主点

单元焦距

表面长度位置位置

1 1 26.80 109.58 47.04 36.95

2 21 -16.80 15.91 0.43 -11.92

3 30 -43.80 3.20 -0.39 -2.18

4 33 56.42 131.20 62.82 -121.43

(数值实施例4)

表面数据

表面号 r d nd νd θgF 有效直径

1 348.182 3.86 1.77250 49.6 0.5521 78.53

2 65.248 6.25 70.54

3 65.578 6.13 1.75520 27.5 0.6103 69.19

4 97.706 8.94 67.70

5 612.487 5.45 1.49700 81.5 0.5375 65.53

6 -416.776 20.81 64.14

7 373.686 2.97 1.69895 30.1 0.6029 59.10

8 58.828 11.20 1.43875 95.0 0.5342 57.56

9 -578.845 0.12 57.57

10 113.463 6.31 1.43875 95.0 0.5342 57.41

11 -693.179 0.12 57.04

12 81.228 7.09 1.77250 49.6 0.5521 56.42

13 -911.265 (可变) 55.84

14 47.769 1.19 1.77250 49.6 0.5521 23.96

15 19.993 5.13 21.26

16 -37.085 1.19 1.77250 49.6 0.5521 20.80

17 37.085 4.25 20.22

18 -44.595 3.54 1.72825 28.5 0.6077 20.54

19 -24.436 1.19 1.77250 49.6 0.5521 21.25

20 -72.930 0.12 22.15

21 74.058 4.17 1.67270 32.1 0.5988 22.78

22 -70.755 (可变) 22.94

23 -35.850 1.07 1.77250 49.6 0.5521 19.03

24 56.162 3.95 1.84666 23.8 0.6205 20.13

25 -516.532 (可变) 21.02

26(光阑) ∞ 1.86 23.29

27 -217.157 3.27 1.64000 60.1 0.5372 24.12

28 -41.752 0.12 24.76

29 281.173 4.80 1.53172 48.8 0.5630 25.25

30 -30.833 1.37 1.83400 37.2 0.5775 25.44

31 -91.060 0.12 26.18

32 63.027 4.81 1.72047 34.7 0.5834 26.66

33 -55.843 1.78 1.80518 25.4 0.6161 26.52

34 -11707.793 31.11 26.37

35 45.769 4.81 1.49700 81.5 0.5375 26.82

36 -87.359 0.12 26.57

37 357.305 1.37 1.88300 40.8 0.5667 26.06

38 29.004 5.19 1.49700 81.5 0.5375 25.14

39 -134.470 0.28 25.06

40 64.530 5.27 1.49700 81.5 0.5375 24.73

41 -33.681 1.37 1.88300 40.8 0.5667 24.30

42 -158.115 0.12 24.22

43 157.207 2.49 1.80518 25.4 0.6161 24.03

44 9233.957 2.97 23.69

45 ∞ 37.48 1.60859 46.4 0.5664 29.73

46 ∞ 5.17 1.51633 64.2 0.5352 29.73

47 ∞ (可变) 29.73

像面 ∞

各种数据

变焦比 8.00

广角中间望远

焦距 10.70 30.29 85.62

F数 2.28 2.27 2.27

场角 27.20 10.29 3.68

像高 5.50 5.50 5.50

透镜总长 285.47 285.47 285.47

BF 41.53 41.53 41.53

d13 4.21 40.88 60.78

d22 60.35 19.59 3.47

d25 4.07 8.16 4.38

d47 11.89 11.89 11.89

入射光瞳位置 71.13 153.89 313.63

出射光瞳位置 -233.54 -233.54 -233.54

前侧主点位置 81.36 180.44 369.38

后侧主点位置 1.19 -18.40 -73.73

变焦透镜单元数据

最物侧透镜结构前侧主点后侧主点

单元焦距

表面长度位置位置

1 1 77.30 79.25 62.50 14.52

2 14 -22.59 20.78 0.20 -19.02

3 23 -54.11 5.02 -0.29 -3.03

4 26 41.48 115.89 32.68 -79.41

(数值实施例5)

表面数据

表面号 r d nd νd θgF 有效直径

1 348.182 3.86 1.77250 49.6 0.5521 78.53

2 65.248 6.25 70.54

3 65.578 6.13 1.75520 27.5 0.6103 69.19

4 97.706 8.94 67.70

5 612.487 5.45 1.49700 81.5 0.5375 65.53

6 -416.776 20.81 64.14

7 373.686 2.97 1.69895 30.1 0.6029 59.10

8 58.828 11.20 1.43875 95.0 0.5342 57.56

9 -578.845 0.12 57.57

10 113.463 6.31 1.43875 95.0 0.5342 57.41

11 -693.179 0.12 57.04

12 81.228 7.09 1.77250 49.6 0.5521 56.42

13 -911.265 (可变) 55.84

14 47.769 1.19 1.77250 49.6 0.5521 23.96

15 19.993 5.13 21.26

16 -37.085 1.19 1.77250 49.6 0.5521 20.80

17 37.085 4.25 20.22

18 -44.595 3.54 1.72825 28.5 0.6077 20.54

19 -24.436 1.19 1.77250 49.6 0.5521 21.25

20 -72.930 0.12 22.15

21 74.058 4.17 1.67270 32.1 0.5988 22.78

22 -70.755 (可变) 22.94

23 -35.850 1.07 1.77250 49.6 0.5521 19.03

24 56.162 3.95 1.84666 23.8 0.6205 20.13

25 -516.532 (可变) 21.02

26(光阑) ∞ 1.65 23.29

27 -112.419 2.64 1.64000 60.1 0.5372 24.12

28 -41.910 0.12 24.76

29 2388.431 4.30 1.58144 40.8 0.5775 25.25

30 -30.493 1.37 1.90366 31.3 0.5947 25.44

31 -71.086 0.56 26.18

32 54.519 6.01 1.72047 34.7 0.5834 26.66

33 -67.745 1.78 1.80518 25.4 0.6161 26.52

34 321.099 (可变) 26.37

35 32.697 6.90 1.49700 81.5 0.5375 26.82

36 -173.413 2.00 26.57

37 197.167 1.37 1.88300 40.8 0.5667 26.06

38 23.856 5.61 1.49700 81.5 0.5375 25.14

39 -143.740 0.28 25.06

40 75.774 5.23 1.49700 81.5 0.5375 24.73

41 -29.046 1.37 1.88300 40.8 0.5667 24.30

42 -185.352 0.12 24.22

43 95.154 2.34 1.80518 25.4 0.6161 24.03

44 -905.404 2.95 23.69

45 ∞ 37.48 1.60859 46.4 0.5664 29.73

46 ∞ 5.17 1.51633 64.2 0.5352 29.73

47 ∞ (可变) 29.73

像面 ∞

各种数据

变焦比 8.00

广角中间望远

焦距 10.70 30.29 85.62

F数 2.30 2.30 2.30

场角 27.20 10.29 3.68

像高 5.50 5.50 5.50

透镜总长 289.97 289.97 289.97

BF 41.50 41.50 41.50

d13 4.21 40.88 60.78

d22 60.35 19.59 3.47

d25 4.07 8.16 4.38

d34 31.14 31.14 31.14

d47 11.89 11.89 11.89

入射光瞳位置 71.13 153.89 313.63

出射光瞳位置 -274.21 -274.21 -274.21

前侧主点位置 81.43 180.97 373.63

后侧主点位置 1.19 -18.40 -73.73

变焦透镜单元数据

最物侧透镜结构前侧主点后侧主点

单元焦距

表面长度位置位置

1 1 77.30 79.25 62.50 14.52

2 14 -22.59 20.78 0.20 -19.02

3 23 -54.11 5.02 -0.29 -3.03

4 26 46.01 18.43 5.48 -6.28

5 35 59.97 70.81 3.95 -43.72

(数值实施例6)

表面数据

表面号 r d nd νd θgF 有效直径

1^＊ 227.195 2.50 1.77250 49.6 0.5521 87.70

2 33.736 19.76 61.84

3 311.589 1.85 1.75500 52.3 0.5476 61.28

4 80.391 13.54 58.97

5 -80.728 1.75 1.75500 52.3 0.5476 58.73

6 -17642.010 1.30 60.74

7 135.169 6.62 1.80518 25.4 0.6161 63.25

8 -339.711 1.16 63.31

9 328.904 9.40 1.51633 64.1 0.5352 62.99

10^＊ -74.094 11.86 62.84

11 1211.778 8.57 1.48749 70.2 0.5300 54.63

12 -67.682 1.65 1.88300 40.8 0.5667 54.19

13 -126.215 0.20 54.42

14 182.391 1.65 2.00330 28.3 0.5980 52.89

15 55.727 10.56 1.49700 81.5 0.5375 52.39

16 -405.898 0.20 53.25

17 130.732 9.01 1.49700 81.5 0.5375 54.61

18 -91.216 0.20 54.76

19 57.687 7.79 1.62041 60.3 0.5426 52.65

20 1234.500 (可变) 51.79

21 52.721 0.75 1.88300 40.8 0.5667 21.51

22 13.435 3.29 18.24

23 67.192 0.75 1.88300 40.8 0.5667 18.10

24 36.490 2.83 17.67

25 -48.656 4.75 1.80518 25.4 0.6161 17.46

26 -12.990 0.80 1.88300 40.8 0.5667 17.55

27 -1003.160 0.20 18.01

28 33.652 2.54 1.68893 31.1 0.6003 18.31

29 1299.417 (可变) 18.15

30 -26.243 0.75 1.75500 52.3 0.5476 18.06

31 52.073 2.45 1.80810 22.8 0.6307 19.53

32 -173.421 (可变) 20.04

33 ∞ 1.40 26.40

(光阑)

34 -2121.299 3.15 1.51742 52.4 0.5564 27.32

35 -49.227 0.20 27.85

36 417.806 2.64 1.51742 52.4 0.5564 28.75

37 -96.963 0.20 29.02

38 80.890 6.59 1.54072 47.2 0.5650 29.47

39 -34.094 1.20 1.92286 18.9 0.6495 29.42

40 -84.780 1.50 29.97

41 31.960 6.58 1.49700 81.5 0.5375 29.96

42 -129.452 0.24 29.27

43 38.837 5.28 1.49700 81.5 0.5375 26.96

44 -102.023 1.50 1.90366 31.3 0.5947 25.55

45 401349.727 9.05 24.48

46 -46.307 3.07 1.92286 18.9 0.6495 16.55

47 -23.607 1.50 1.77250 49.6 0.5521 15.93

48 19.071 5.28 14.42

49 50.710 4.80 1.80810 22.8 0.6307 29.92

50 -107.018 6.73 29.50

51 -121.364 1.20 1.88300 40.8 0.5667 23.81

52 21.943 5.75 1.48749 70.2 0.5300 22.38

53 -90.948 0.24 22.24

54 63.655 6.27 1.49700 81.5 0.5375 21.83

55 -19.511 1.20 2.00330 28.3 0.5980 21.66

56 -95.121 0.15 22.70

57 150.628 5.28 1.49700 81.5 0.5375 23.08

58 -25.533 4.00 23.38

59 ∞ 33.00 1.60859 46.4 0.5664 40.00

60 ∞ 13.20 1.51680 64.2 0.5347 40.00

61 ∞(可变) 40.00

像面 ∞

非球面数据

第一表面

K＝-5.42173e+001 A4＝1.90661e-006 A6＝3.73103e-011 A8＝-1.91524e-013

A10＝-6.77526e-019

A3＝-4.12872e-006 A5＝-1.32181e-008 A7＝2.42261e-012 A9＝2.44378e-015

第十表面

K＝-2.28238e+000 A4＝-2.08837e-007 A6＝2.96604e-011 A8＝3.48782e-013

A10＝-1.18721e-016

A3＝-6.36724e-007 A5＝5.61037e-010 A7＝-1.11164e-011 A9＝-3.18271e-016

各种数据

变焦比 13.00

广角中间望远

焦距 8.90 32.04 115.70

F数 3.80 3.81 5.60

场角 31.72 9.74 2.72

像高 5.50 5.50 5.50

透镜总长 300.02 300.02 300.02

BF 38.14 38.14 38.14

d20 0.91 31.10 44.72

d29 42.27 8.63 6.22

d32 9.00 12.46 1.24

d61 4.97 4.97 4.97

入射光瞳位置 34.85 53.95 97.66

出射光瞳位置 -121.15 -121.15 -121.15

前侧主点位置 43.12 77.85 107.22

后侧主点位置 -3.93 -27.07 -110.73

变焦透镜单元数据

最物侧透镜结构前侧主点后侧主点

单元焦距

表面长度位置位置

1 1 26.80 109.58 47.04 36.95

2 21 -16.80 15.91 0.43 -11.92

3 30 -43.80 3.20 -0.39 -2.18

4 33 33.34 131.21 7.71 -111.12

在表1中示出各实施例和上述的条件式之间的对应关系。

表1

根据本发明的上述实施例，提供在整个变焦范围上具有高光学性能的变焦透镜系统以及包含变焦透镜系统的图像拾取装置。

虽然已参照实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释，以包含所有这些变更方式和等同的结构和功能。

Claims

1.一种变焦透镜系统，该变焦透镜系统从物侧到像侧依次包含：

具有正折光力的第一透镜单元(U1)；

具有负折光力的第二透镜单元(U2)；

具有负折光力的第三透镜单元(U3)；

孔径光阑(SP)；以及

具有正折光力的第四透镜单元(U4)，

其特征在于，第四透镜单元(U4)从物侧起依次包含具有正折光力的前透镜子单元和具有正折光力的后透镜子单元，在所述前透镜子单元和所述后透镜子单元之间具有第四透镜单元中的最大的空气间隔，其中，

满足下式，

0.400＜vm/(vrp-vrn)＜0.630，

这里，vm表示在包含于后透镜子单元中的正透镜中具有最大的色散的第一正透镜(Lm)的材料的阿贝数，vrp表示后透镜子单元中的除第一正透镜以外的正透镜的材料的平均阿贝数，vrn表示后透镜子单元中的负透镜的材料的平均阿贝数。

2.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足下式，

2.1×10^-3＜(θfn-θfp)/(vfp-vfn)＜3.7×10^-3，

这里，vfp和θfp分别表示前透镜子单元中的正透镜的材料的平均阿贝数和平均部分色散比，vfn和θfn分别表示前透镜子单元中的负透镜的材料的平均阿贝数和平均部分色散比。

3.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足下式，

这里，

表示前透镜子单元的折光力，表示第一正透镜的折光力。

4.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，满足下式，

-1.65×10^-3＜(θm-0.652)/vm＜0；以及

15＜vm＜30，

这里，θm表示第一正透镜的部分色散比。

5.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，第一正透镜包含单透镜。

6.根据权利要求1所述的变焦透镜系统，其中，前透镜子单元包含至少一个正透镜以及通过接合正透镜和负透镜配置的胶合透镜。

7.一种图像拾取装置，包括：

图像拾取元件；以及

根据权利要求1～6中的任一项所述的变焦透镜系统，其用于在图像拾取元件上形成对象的图像。