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CN103698877A - 变焦镜头和图像拍摄设备 - Google Patents

变焦镜头和图像拍摄设备 Download PDF

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CN103698877A
CN103698877A CN201310426334.0A CN201310426334A CN103698877A CN 103698877 A CN103698877 A CN 103698877A CN 201310426334 A CN201310426334 A CN 201310426334A CN 103698877 A CN103698877 A CN 103698877A
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CN
China
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lens group
focusing
lens
zoom lens
zoom
Prior art date
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Application number
CN201310426334.0A
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English (en)
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山野裕贵
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

提供了一种变焦镜头，其包括第一调焦透镜组和第二调焦透镜组，所述第一调焦透镜组具有负折射能力，并在从长距离调焦至短距离时沿着光轴在至像侧的方向上移动，所述第二调焦透镜组具有正折射能力，相对于所述第一调焦透镜组布置在更接近像的一侧，并且在调焦时沿着所述光轴移动。第一和第二调焦透镜组彼此联合移动。

Description

变焦镜头和图像拍摄设备
技术领域
本技术涉及一种变焦镜头，具体而言，涉及一种在整个变焦范围，甚至是在短距离对物体进行图像拍摄时，具有高光学性能，并且适合用于数码静态相机、摄像机、监控相机等的变焦镜头和使用该变焦镜头的图像拍摄设备。
背景技术
近年来，数码静态相机增长迅速，并且用户要求多样化的数码静态相机。近年来，对于相机镜头的更高放大率、用于更亮镜头的F值、使得能够对更近距离物体进行图像拍摄的宏观功能的兼容性的要求极大地发展，更不必说对高成像质量和小尺寸的要求。以小尺寸和高放大率为目标的变焦镜头一般使用其中仅一个透镜组移动用于调焦，并且所述调焦通过朝光轴方向移动所述调焦透镜组来完成的系统。特别地，用于快速调焦、减轻致动器上负载、以及小型调焦单元的变焦镜头，希望被驱动的透镜组在重量上较轻。因此，诸如所谓的内调焦光学系统以及后组调焦(rear focusing)光学系统的光学系统是众所周知的，它们帮助相对更容易地实现调焦镜头的小尺寸和轻重量(例如，日本专利申请公开No.2006-301474)。
发明内容
在用上述调焦方式的光学系统的情况下，将调焦透镜组布置在更接近光学系统中的像的位置，会改进场曲像差和慧形像差的校正。因此，场曲像差和慧形像差大量出现在调焦中，并且在短距离对物体进行图像拍摄时，常常伴随图像质量的退化。特别地，在望远位置的变焦镜头(该镜头具有实际上的长焦距，其易于在其光学系统中导致大的图像放大率)，以及其中构建有大规模传感器的光学系统在从远景调焦至短距离物体时期望大的调焦镜头移动量，这将该趋势增强相当高的程度。此外，具有用于提供亮度的F值和小景深的光学系统明显导致图像质量的退化。
使用具有用于提供亮度的F值、有着高放大率的光学系统或其中构建有大规模传感器的光学系统，可期望在整个变焦范围内，甚至在短距离对物体进行图像拍摄时，获得高光学性能。附带地，这种大规模传感器可包括例如为1/1.7、2/3、1.0、APS、35mm等的尺寸。
根据本技术的第一方面，提供了一种包括第一调焦透镜组和第二调焦透镜组的变焦镜头，该第一调焦透镜组具有负折射能力，并且在从长距离调焦到短距离时，沿着光轴在至像侧的方向上移动，该第调焦二透镜组具有正折射能力，该第二调焦透镜组相对于第一调焦透镜组布置在更接近像的一侧，并且在调焦时沿着光轴移动。第一和第二调焦透镜组彼此联合移动。因此，第一调焦透镜组和第二调焦透镜组可互相联合，允许执行像差校正。
此外，根据本技术第一方面，在从长距离调焦至短距离时，第二调焦透镜组可沿着光轴在至像侧的方向上移动。因此，第一和第二调焦透镜组可沿着光轴在至像侧的方向上移动，允许执行像差校正。
此外，根据本技术第一方面，第一和第二调焦透镜组可满足以下条件式(a)至(d)：
条件式(a)：(1-βAW 2)×(βBihind_AW)2<0
条件式(b)：(1-βAT 2)×(βBihind_AT)2<0
条件式(c)：(1-βBW 2)×(βBihind_BW)2>0
条件式(d)：(1-βBT 2)×(βBihind_BT)2>0
其中，βAW：第一调焦透镜组在广角端的横向放大率，βBihind_AW：相对于第一调焦透镜组布置在更接近像的一侧的光学系统在广角端的横向放大率，βAT：第一调焦透镜组在望远端的横向放大率，βBihind_AT：相对于第一调焦透镜组布置在更接近像的一侧的光学系统在望远端的横向放大率，βBW：第二调焦透镜组在广角端的横向放大率，βBihind_BW：相对于第二调焦透镜组位于更接近像的一侧的光学系统在广角端的横向放大率，βBT：第二调焦透镜组在望远端的横向放大率，βBihind_BT：相对于第二调焦透镜组位于更接近像的一侧的光学系统在望远端的横向放大率。
此外，根据本技术的第一方面，在调焦时，第一和第二调焦透镜组的透镜移动距离之间的相对关系可根据变焦位置而变化。原因在于，响应随着变焦位置而变化的变化量之间的相对关系，改变透镜移动距离之间的相对关系是有效的。
此外，根据本技术的第一方面，在调焦时，第一和第二调焦透镜组的透镜移动距离可彼此成线性。因此，驱动各调焦透镜的致动器控制和涉及驱动各调焦透镜的镜筒设计可变得简单。
此外，根据本技术的第一方面，在调焦时，第一和第二调焦透镜组的透镜移动距离可满足以下条件式(e)和(f)：
条件式(e)：0≤DBW/DAW<1.0
条件式(f)：0.5<DBT/DAT<1.5
其中，DAW：在调焦至广角端时，第一调焦透镜组的透镜移动距离，DBW：在调焦至广角端时，第二调焦透镜组的透镜移动距离，DAT：在调焦至望远端时，第一调焦透镜组的透镜移动距离，以及，DBT：在调焦至望远端时，第二调焦透镜组的透镜移动距离。
此外，根据本技术的第一方面，第一调焦透镜组可仅由一个负透镜构成。因此，被驱动的透镜组可尺寸小且重量轻。
此外，根据本技术的第一方面，第二调焦透镜组可仅由一个正透镜构成。因此，被驱动的透镜组可尺寸小且重量轻。
此外，根据本技术的第一方面，第一和第二调焦透镜组可顺序、相邻地布置在光学系统中最接近像的一侧。因此，镜筒可是尺寸小的。
此外，根据本技术的第一方面，变焦镜头可包括具有正折射能力的第一变焦透镜组，具有负折射能力的第二变焦透镜组，具有正折射能力的第三变焦透镜组，以及具有正折射能力的第四变焦透镜组，这些组从物侧起按顺序布置。第一调焦透镜组可为布置在第三变焦透镜组中最接近像侧的负透镜。第二调焦透镜组可为构成第四变焦透镜组的正透镜。
根据本技术的第一方面，变焦镜头可包括具有正折射能力的第一变焦透镜组，具有负折射能力的第二变焦透镜组，具有正折射能力的第三变焦透镜组，具有负折射能力的第四变焦透镜组，以及具有正折射能力的第五变焦透镜组，这些组从物侧起按顺序布置。第一调焦透镜组可为构成第四变焦透镜组的负透镜。第二调焦透镜组可为构成第五变焦透镜组的正透镜。
此外，根据本技术的第二方面，提供了一种包括变焦镜头和图像传感器的图像拍摄设备，该变焦镜头包括第一调焦透镜组和第二调焦透镜组，该第一调焦透镜组具有负折射能力，并在从长距离调焦到短距离时，沿着光轴在至像侧的方向上移动，该第调焦二透镜组具有正折射能力，相对于第一调焦透镜组布置在更接近像的一侧，并且在调焦时沿着光轴移动，该图像传感器将由变焦镜头形成的光学图像变换为电信号。第一和第二调焦透镜组彼此联合移动。因此，在图像拍摄设备的变焦镜头中，第一调焦透镜组和第二调焦透镜组可彼此联合，允许执行像差校正。
根据本技术的实施例，使用具有用于提供亮度的F值、有着高放大率的光学系统或其中构建有大规模传感器的光学系统，可在整个变焦范围内，甚至在短距离对物体进行图像拍摄时，获得高光学性能。
附图说明
图1为示出根据本技术第一实施例的变焦镜头的镜头构造的示图；
图2为根据本技术第一实施例的变焦镜头在广角端对无限远聚焦时的像差图；
图3为根据本技术第一实施例的变焦镜头在望远端对无限远聚焦时的像差图；
图4为根据本技术第一实施例的变焦镜头在广角端对近处聚焦时的像差图；
图5为根据本技术第一实施例的变焦镜头在望远端对近处聚焦时的像差图；
图6为示出根据本技术第二实施例的变焦镜头的镜头构造的示图；
图7为根据本技术第二实施例的变焦镜头在广角端对无限远聚焦时的像差图；
图8为根据本技术第二实施例的变焦镜头在望远端对无限远聚焦时的像差图；
图9为根据本技术第二实施例的变焦镜头在广角端对近处聚焦时的像差图；
图10为根据本技术第二实施例的变焦镜头在望远端对近处聚焦时的像差图；
图11为示出根据本技术第三实施例的变焦镜头的镜头构造的示图；
图12为根据本技术第三实施例的变焦镜头在广角端对无限远聚焦时的像差图；
图13为根据本技术第三实施例的变焦镜头在望远端对无限远聚焦时的像差图；
图14为根据本技术第三实施例的变焦镜头在广角端对近处聚焦时的像差图；
图15为根据本技术第三实施例的变焦镜头在望远端对近处聚焦时的像差图；
图16为示出根据本技术第四实施例的变焦镜头的镜头构造的示图；
图17为根据本技术第四实施例的变焦镜头在广角端对无限远聚焦时的像差图；
图18为根据本技术第四实施例的变焦镜头在望远端对无限远聚焦时的像差图；
图19为根据本技术第四实施例的变焦镜头在广角端对近处聚焦时的像差图；
图20为根据本技术第四实施例的变焦镜头在望远端对近处聚焦时的像差图；
图21为示出根据本技术第五实施例的变焦镜头的镜头构造的示图；
图22为根据本技术第五实施例的变焦镜头在广角端对无限远聚焦时的像差图；
图23为根据本技术第五实施例的变焦镜头在望远端对无限远聚焦时的像差图；
图24为根据本技术第五实施例的变焦镜头在广角端对近处聚焦时的像差图；
图25为根据本技术第五实施例的变焦镜头在望远端对近处聚焦时的像差图；以及
图26为示出图像拍摄设备100的示图，根据本技术的第一至第十二实施例的变焦镜头中的任何一个都可应用到该图像拍摄设备上。
具体实施方式
下文将参考所附示图详细描述本公开的优选实施例。注意，在该说明书和所附示图中，具有基本相同的功能和结构的结构元件以相同的参考符号表示，并且这些结构元件的重复说明将省略。
根据本公开实施例的变焦镜头包括调焦透镜组A，其具有负折射能力(refractive power)，并且在从长距离调焦至短距离时沿着光轴在至像侧的方向上移动。而且，调焦透镜组A满足以下条件式(a)和(b)：
条件式(a)：(1-βAW 2)×(βBihind_AW)2<0
条件式(b)：(1-βAT 2)×(βBihind_AT)2<0
其中，βAW：调焦透镜组A在广角端的横向放大率，
βBihind_AW：相对于调焦透镜组A位于更接近像的一侧的光学系统在广角端的横向放大率，
βAT：调焦透镜组A在望远端的横向放大率，
βBihind_AT：相对于调焦透镜组A位于更接近像的一侧的光学系统在望远端的横向放大率。
根据本公开实施例的变焦镜头具有这种调焦构造，导致在光学系统中可轻易确保用于该变焦镜头在调焦时移动的空间。
此外，条件式(a)和(b)为用于分别限定调焦透镜组A在广角端和望远端的调焦灵敏度的表达式。这些表达式的每一个都指示调焦镜头组A移动至像侧，因此起到从长距离调焦到短距离的作用。当超出条件式(a)和(b)中的任一个的上限0或更多的数值时，调焦透镜组A难以移动至像侧，因此难以从长距离调焦至短距离。
此外，根据本公开实施例的变焦镜头优选仍进一步满足以下条件式(a')和(b')：
条件式(a')：-0.5<(1-βAW 2)×(βBihind_AW)2<-0.3
条件式(b')：-1.5<(1-βAT 2)×(βBihind_AT)2<-0.5
满足条件式(a')和(b')使得能够将上述镜头构造的优点利用到其极限。当超出条件式(a')和(b')中的任一个的上限而过大时，期望用于对调焦透镜组A进行调焦的移动行程过长，这导致光学系统较大或导致相机的最小调焦距离对于特写镜头而言是充分短的。另一方面，当没有达到这里的下限而太小时，调焦透镜组A的折射能力强，导致产生太多像差，以及因此图像质量退化的危险。
根据本公开实施例的变焦镜头包括调焦透镜组B，其具有正折射能力，并且在调焦时沿着光轴移动，该组相对于调焦透镜组A布置在像侧的位置处。此外，变焦镜头使用浮动调焦系统，其中调焦透镜组A和B彼此联合移动。
这种构造使得调焦透镜组B能够校正在调焦透镜组A的调焦中出现的像差(例如，球差，场曲像差和慧差)，这确保在对短距离物体调焦时获得高成像质量。
此外，调焦透镜组B满足以下条件式(c)和(d)：
条件式(c)：(1-βBW 2)×(βBihind_BW)2>0
条件式(d)：(1-βBT 2)×(βBihind_BT)2>0
其中，βBW：调焦透镜组B在广角端的横向放大率，
βBihind_BW：相对于调焦透镜组B位于更接近像的一侧的光学系统在广角端的横向放大率，
βBT：调焦透镜组B在望远端的横向放大率，以及
βBihind_BT：相对于调焦透镜组B位于更接近像的一侧的光学系统在望远端的横向放大率。
条件式(c)和(d)为用于分别限定调焦透镜组B在广角端和望远端时的调焦灵敏度的表达式。尽管调焦透镜组B通过本身向前接近物体来执行调焦，但是表达式限定了其透镜的有意向后移动。当没有达到条件式(c)和(d)中的任一个的下限而为0或更小的数值时，调焦透镜组B的调焦灵敏度的符号等于调焦透镜组A的，这导致调焦透镜组B难以顺利地校正在调焦透镜组A进行调焦时出现的像差。
此外，根据本公开实施例的变焦镜头有利地还满足以下条件式(c')和(d')，此外，构造为在从长距离调焦至短距离时沿着光轴在至像侧的方向上移动：
条件式(c')：0.25<(1-βBW 2)×(βBihind_BW)2<0.5
条件式(d')：0.25<(1-βBT 2)×(βBihind_BT)2<0.5
如上所述，在与调焦时的调焦透镜组A的方向相同的方向上移动调焦透镜组B使得能够在与出现像差的相反方向上校正在调焦透镜组A进行调焦时出现的像差，这允许有利的成像质量也存在于短距离物体的图像拍摄中。
此外，同时满足条件式(c')和(d')使得能够将上述镜头构造的优点利用到其极限。当与条件式(c')和(d')中的任一个的下限相差而过小时，期望用于调焦透镜组B的调焦的移动行程太长，这导致光学系统较大或者照相机的最小调焦距离难以足够短以用于特写镜头。另一方面，当超出该表达式的上限非常小时，调焦透镜组B的折射能力强，导致大量像差出现，以及因此的成像质量退化的风险。
在根据本公开实施例的变焦镜头中，调焦透镜组A和B在调焦时的透镜移动距离之间的相对关系在各个变焦位置变化。此外，调焦透镜组A和B在调焦时的透镜移动距离二者在各个变焦位置成线性，并且构造为满足以下条件式(e)和(f)：
条件式(e)：0≤DBW/DAW<1.0
条件式(f)：0.5<DBT/DAT<1.5
其中，
DAW：在广角端调焦时调焦透镜组A的透镜移动距离，
DBW：在广角端调焦时调焦透镜组B的透镜移动距离，
DAT：在望远端调焦时调焦透镜组A的透镜移动距离，以及
DBT：在望远端调焦时调焦透镜组B的透镜移动距离。
在调焦至各个变焦位置时，改变调焦透镜组A和B在各个变焦位置的移动量之间的相对关系允许获得优化由浮动调焦实现的像差校正的效果，这最终确保了在整个变焦范围和整个调焦距离上的高成像质量。
此外，将调焦透镜组A和B在调焦时的透镜移动距离构造为在各个变焦位置二者满足线性，使得镜筒设计和用于驱动调焦透镜的致动器控制能够简单，这使得照相机的大规模生产中出现的性能上的不均衡能够降低。
此外，条件式(e)和(f)为用于分别限定在广角端和在望远端的调焦透镜组B相对于调焦透镜组A的移动距离比率的表达式。当超过条件式(e)和(f)中的任一个的上限而过大时，调焦透镜组B相对于调焦透镜组A的移动量太大，这导致为了确保移动行程光学系统较大，或者导致移动行程短，因此，用于照相机的最小调焦距离难以足够短的用于特写镜头。另一方面，当与表达式(e)中的下限相差而为负的数值时，调焦透镜组A和调焦透镜组B的移动方向彼此相反，这导致由上述浮动调焦实现的调焦中的合适的像差校正难以实现。当与表达式(f)中的下限相差而太小时，出现难以充分利用在浮动调焦时由调焦透镜组B实现的像差校正效应的风险。
此外，根据本公开实施例的变焦镜头仍然优选满足以下条件式(e')和(f')：
条件式(e')：0≤DBW/DAW<0.75
条件式(f')：0.85<DBT/DAT<1.35
满足条件式(e')和(f')使得在如上所述的浮动调焦中的相对移动量之间的关系更加合适，最终使得能够最充分地利用像差校正的效应。
根据本公开实施例的变焦镜头包括光学系统中各构造为一个透镜的调焦透镜组A和B。因此，驱动的透镜组能够尺寸小且重量轻，这使得致动器上的负载能够减少，此外，调焦速度和调焦准确度得到改进。
根据本公开实施例的变焦镜头包括光学系统中的调焦透镜组A和B，其顺序布置为在光学系统中的最靠近像的一侧的附近。因此，例如，与利用相对于F值确定构件(孔径光阑)布置在更靠近物的一侧的透镜进行调焦的光学系统相比，就光学设计而言，用于调焦的透镜能够更容易形成为小尺寸的。因此，调焦透镜组的构造能够尽可能更简单，从而实现小尺寸和小重量，还使得致动器能够驱动它们，同时镜筒结构为小尺寸的。最终，镜筒可为小尺寸的。
根据本技术的实施例，变焦镜头从物侧起按以下顺序还包括：具有正折射能力的第一变焦透镜组、具有负折射能力的第二变焦透镜组、具有正折射能力的第三变焦透镜组，以及具有正折射能力的第四变焦透镜组。调焦透镜组A为第三变焦透镜组中布置为最接近像侧的负透镜。调焦透镜组B为包含在第四变焦透镜组中的正透镜。
根据本技术的实施例，变焦镜头从物侧起按以下顺序还包括：具有正折射能力的第一变焦透镜组、具有负折射能力的第二变焦透镜组、具有正折射能力的第三变焦透镜组、具有负折射能力的第四变焦透镜组，以及具有正折射能力的第五变焦透镜组。调焦透镜组A为包含在第四变焦透镜组中的负透镜。调焦透镜组B为包含在第五变焦透镜组中的正透镜。
使用这种变焦构造和调焦构造可获得小尺寸和高放大率，还确保F值足够用于提供亮度。此外，充分利用上述浮动调焦的效应可提供成像质量高的变焦镜头，其在用于图像拍摄的从远景到短距离的整个变焦范围和整个调焦范围上获得卓越的像差校正。
下文描述了本公开的优选实施例。以以下顺序来进行描述。
1、第一实施例(数值示例1)
2、第二实施例(数值示例2)
3、第三实施例(数值示例3)
4、第四实施例(数值示例4)
5、第五实施例(数值示例5)
6、应用示例(图像拍摄设备)
在以下表和描述中使用的符号等的含义如下。亦即，符号“si”指示表面编号，其表示从物侧起的第i表面。符号“ri”指示从物侧起的第i表面的曲率半径。符号“di”指示从物侧起的第i表面和第i+1表面之间的沿着轴的间隔。符号“ni”指示具有第i表面在其物侧的玻璃材料的折射率，该折射率是相对于d线(波长为587.6nm)而言的。符号“vi”指示在其物侧具有第i表面的玻璃材料的阿贝数，该数是相对于d线而言的。附加地，关于曲率半径，符号“INIFINITY”指示相应的表面为平面的。此外，附在表面编号上的符号“ASP”指示相应的表面为非球面。此外，用于表面编号的符号“STO”指示相应的表面为打开的孔径光阑。此外，符号“f”指示焦距。符号“Fno”指示F值(F数)。符号“ω”指示半视场(FOV)。
此外，在各个实施例中使用的一些变焦镜头具有非球面透镜表面。每一个非球面透镜表面假设限定为如下：
x=cy2/(1+(1-(1+κ)c2y2)1/2)+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10
其中，符号“x”指示在光轴方向上离透镜表面的顶点的距离(矢高(sagging)量)，符号“y”指示在垂直于光轴的方向上的高度，符号“c”指示透镜顶点处的近轴曲率，以及符号“κ”指示圆锥常数。此外，数字A4、A6、A8和A10指示第四级、第六级、第八级和第十级非球面系数。
1、第一实施例
镜头构造
图1为示出根据本技术第一实施例的变焦镜头的镜头构造的示图。根据第一实施例的变焦镜头从物侧起顺序包括：具有正折射能力的第一变焦透镜组GR1、具有负折射能力的第二变焦透镜组GR2、具有正折射能力的第三变焦透镜组GR3，以及具有正折射能力的第四变焦透镜组GR4。
第一变焦透镜组GR1包括：通过以从物侧至像侧的顺序连结凹向像侧的弯月形负透镜L11和凸向物侧的弯月形正透镜L12而构造的粘合透镜。
第二变焦透镜组GR2通过以从物侧至像侧的顺序布置凹向像侧的弯月形负透镜L21、负透镜L22和凸向物侧的弯月形正透镜L23来构造。
第三变焦透镜组GR3通过以从物侧至像侧的顺序布置正透镜L31、由正透镜L32和负透镜L33构造的粘合透镜、凸向像侧的弯月形正透镜L34、正透镜L35和凹向像侧的弯月形负透镜L36来构造。
第四变焦透镜组GR4包括凸向物侧的弯月形正透镜L41。
打开的孔径光阑STO布置在第三变焦透镜组GR3的物侧。此外，滤波器SG布置在第四变焦透镜组GR4和像平面IMG之间。
变焦镜头采用浮动调焦系统，其中调焦透镜组A和B在调焦时彼此联合移动，其中调焦透镜组A对应于负透镜L36，而调焦透镜组B对应于正透镜L41。在从长距离调焦至短距离时，调焦透镜组A和B沿着光轴在至像侧的方向上移动。在调焦时，调焦透镜组A和B的透镜移动距离之间的相对关系在各个变焦位置变化。此外，在调焦时，调焦透镜组A和B的透镜移动距离二者满足线性。
变焦镜头的规格
表1示出了数值示例1的透镜的数据，其中，特定的数值应用于根据第一实施例的变焦镜头。
表1
在根据第一实施例的变焦镜头中，第二透镜组GR2的负透镜L21的两个表面(第四表面和第五表面)、第二透镜组GR2的正透镜L23的两个表面(第八表面和第九表面)、第三透镜组GR3的正透镜L31的两个表面(第十一表面和第十二表面)、第三透镜组GR3的正透镜L34的两个表面(第十六表面和第十七表面)、第四透镜组GR4的正透镜L41的两个表面(第二十二表面和第二十三表面)为非球面。表2示出了圆锥常数κ和第四级、第六级、第八级和第十级非球面系数A4、A6、A8和A10。此外，在表2和示出非球面系数的以下其他表中，“E-i”的表达为具有基数10的指数表达，亦即表示“10-i”。例如，“0.12345E-05”的表达表示“0.12345×10-5”。
Figure BDA0000383752210000131
表2
表3示出了数值示例1中的在广角端、在中间焦距、以及在望远端的焦距f、F值Fno和半视场(FOV)ω。
广角端 中间焦距 望远端
f 9.58 19.82 41.00
Fno 1.87 2.49 3.30
ω 41.41 21.75 10.56
表3
在根据第一实施例的变焦镜头中，在普通模式下在广角端和望远端之间的变焦中，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的间隔d3，第二透镜组GR2和第三透镜组GR3之间的间隔d9，正透镜L35和负透镜L36之间的间隔d19，第三透镜组GR3和第四透镜组GR4之间的间隔d21，以及第四透镜组GR4和滤波器SG之间的间隔d23变化，其中物体距离为无限远。表4示出了在该情况下，关于在广角端，在中间焦距，以及在望远端时的各个间隔的可变的间隔。
(无限远) 广角端 中间焦距 望远端
物体距离 无限远 无限远 无限远
d3 0.500 9.601 18.240
d9 16.030 6.684 2.600
d19 1.100 1.100 1.100
d21 5.500 7.686 22.843
d23 6.143 10.669 5.800
表4
此外，在根据第一实施例的变焦镜头中，在广角端和望远端之间的变焦中，正透镜L35和负透镜L36之间的间隔d19，第三透镜组GR3和第四透镜组GR4之间的间隔d21，以及第四透镜组GR4和滤波器SG之间的间隔d23变化，其中物体距离是近的。表5示出了在该情况下，关于在广角端，在中间焦距，以及在望远端时的各个间隔的可变的间隔。
近的 广角端 中间焦距 望远端
物体距离 50mm 200mm 800mm
d19 4.856 4.404 4.675
d21 1.744 4.382 23.290
d23 6.143 10.669 1.778
表5
变焦镜头的像差
图2和3示出了根据本技术第一实施例的变焦镜头对无限远聚焦时的像差图。图2和3分别示出了在广角端和在望远端的像差图。这些图中的部分a、部分b和部分c分别示出了球差图、像散图(场曲图)和畸变像差图。
图4和5示出了根据本技术第一实施例的变焦镜头对近处聚焦时的像差图。图4和5分别示出了在广角端和在望远端的像差图。类似地，这些图中的部分a、部分b和部分c分别示出了球差图、像散图(场曲图)和畸变像差图。
此外，在这些球差图和以下的球差图中，实线和虚线分别表示用于d线(587.6nm)和g线(波长为435.8nm)的值。而且，在这些像散图和以下的像散图中，实线和虚线表示用于弧矢像面和子午像面的值。
从像差图可知，数值示例1获得了极好的成像性能、有利的像差校正。
2、第二实施例
镜头构造
图6为示出根据本技术第二实施例的变焦镜头的镜头构造的示图。根据第二实施例的变焦镜头以从物侧起的顺序包括：具有正折射能力的第一变焦透镜组GR1、具有负折射能力的第二变焦透镜组GR2、具有正折射能力的第三变焦透镜组GR3，以及具有正折射能力的第四变焦透镜组GR4。
第一变焦透镜组GR1包括：通过以从物侧至像侧的顺序连接凹向像侧的弯月形负透镜L11和凸向物侧的弯月形正透镜L12而构造的粘合透镜。
第二变焦透镜组GR2通过以从物侧至像侧的顺序布置凹向像侧的弯月形负透镜L21、负透镜L22和凸向物侧的弯月形正透镜L23来构造。
第三变焦透镜组GR3通过以从物侧至像侧的顺序布置正透镜L31、由正透镜L32和负透镜L33构造的粘合透镜、凸向像侧的弯月形正透镜L34、正透镜L35和凹向像侧的弯月形负透镜L36来构造。
第四变焦透镜组GR4包括凸向物侧的弯月形正透镜L41。
打开的孔径光阑STO布置在第三变焦透镜组GR3的物侧。此外，滤波器SG布置在第四变焦透镜组GR4和像平面IMG之间。
变焦镜头使用浮动调焦系统，其中调焦透镜组A和B在调焦时彼此联合移动，其中调焦透镜组A对应于负透镜L36，而调焦透镜组B对应于正透镜L41。在从长距离调焦至短距离时，调焦透镜组A和B沿着光轴在至像侧的方向上移动。在调焦时，调焦透镜组A和B的透镜移动距离之间的相对关系在各个变焦位置变化。此外，在调焦时，调焦透镜组A和B的透镜移动距离二者满足线性。
变焦镜头的规格
表6示出了数值示例2的透镜的数据，其中特定的数值应用于根据第二实施例的变焦镜头。
Figure BDA0000383752210000161
表6
在根据第二实施例的变焦镜头中，第二透镜组GR2的负透镜L21的两个表面(第四表面和第五表面)、第二透镜组GR2的正透镜L23的两个表面(第八表面和第九表面)、第三透镜组GR3的正透镜L31的两个表面(第十一表面和第十二表面)、第三透镜组GR3的正透镜L34的两个表面(第十六表面和第十七表面)、第四透镜组GR4的正透镜L41的两个表面(第二十二表面和第二十三表面)为非球面。表7示出了这些表面的圆锥常数κ和第四级、第六级、第八级和第十级非球面系数A4、A6、A8和A10。
Figure BDA0000383752210000171
表7
表8示出了数值示例2中的在广角端、在中间焦距、以及在望远端的焦距f、F值Fno和半视场(FOV)ω。
广角端 中间焦距 望远端
f 9.58 19.82 41.00
Fno 1.87 2.27 3.01
ω 41.42 21.79 10.57
表8
在根据第二实施例的变焦镜头中，在广角端和望远端之间的变焦中，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的间隔d3，第二透镜组GR2和第三透镜组GR3之间的间隔d9，正透镜L35和负透镜L36之间的间隔d19，第三透镜组GR3和第四透镜组GR4之间的间隔d21，以及第四透镜组GR4和滤波器SG之间的间隔d23变化，其中物体距离为无限远。表9示出了在该情况下，关于在广角端，在中间焦距，以及在望远端时的各个间隔的可变间隔。
(无限远) 广角端 中间焦距 望远端
物体距离 无限远 无限远 无限远
d3 0.500 9.621 18.326
d9 16.080 6.653 2.600
d19 1.200 1.200 1.200
d21 5.497 7.743 22.708
d23 6.030 10.505 5.800
表9
此外，在根据第二实施例的变焦镜头中，在广角端和望远端之间的变焦中，正透镜L35和负透镜L36之间的间隔d19，第三透镜组GR3和第四透镜组GR4之间的间隔d21，以及第四透镜组GR4和滤波器SG之间的间隔d23变化，其中物体距离是近的。表10示出了在该情况下，关于在广角端，在中间焦距，以及在望远端时的各个间隔的可变间隔。
近的 广角端 中间焦距 望远端
物体距离 50mm 200mm 800mm
d19 4.499 4.096 4.336
d21 2.198 4.848 23.490
d23 6.030 10.505 1.881
表10
变焦镜头的像差
图7和8示出了根据本技术第二实施例的变焦镜头对无限远聚焦时的像差图。图7和8分别示出了在广角端和在望远端的像差图。这些图中的部分a、部分b和部分c分别示出了球差图、像散图(场曲图)和畸变像差图。
图9和10示出了根据本技术第二实施例的变焦镜头对近处聚焦时的像差图。图9和10分别示出了在广角端和在望远端的像差图。类似地，这些图中的部分a、部分b和部分c分别示出了球差图、像散图(场曲图)和畸变像差图。
从像差图可知，数值示例2获得了极好的成像性能，有利的像差校正。
3、第三实施例
镜头构造
图11为示出根据本技术第三实施例的变焦镜头的镜头构造的示图。根据第三实施例的变焦镜头以从物侧起的顺序包括：具有正折射能力的第一变焦透镜组GR1、具有负折射能力的第二变焦透镜组GR2、具有正折射能力的第三变焦透镜组GR3，以及具有正折射能力的第四变焦透镜组GR4。
第一变焦透镜组GR1包括：通过以从物侧至像侧的顺序连结凹向像侧的弯月形负透镜L11和凸向物侧的弯月形正透镜L12而构造的粘合透镜。
第二变焦透镜组GR2通过以从物侧至像侧的顺序布置凹向像侧的弯月形负透镜L21、负透镜L22和凸向物侧的弯月形正透镜L23来构造。
第三变焦透镜组GR3通过以从物侧至像侧的顺序布置正透镜L31、由正透镜L32和负透镜L33构造的粘合透镜、凸向像侧的弯月形正透镜L34、正透镜L35和凹向像侧的弯月形负透镜L36来构造。
第四变焦透镜组GR4包括凸向物侧的弯月形正透镜L41。
打开的孔径光阑STO布置在第三变焦透镜组GR3的物侧。此外，滤波器SG布置在第四变焦透镜组GR4和像平面IMG之间。
变焦镜头使用浮动调焦系统，其中调焦透镜组A和B在调焦时彼此联合移动，其中调焦透镜组A对应于负透镜L36，而调焦透镜组B对应于正透镜L41。在从长距离调焦至短距离时，调焦透镜组A和B沿着光轴在至像侧的方向上移动。在调焦时，调焦透镜组A和B的透镜移动距离之间的相对关系在各个变焦位置变化。此外，在调焦时，调焦透镜组A和B的透镜移动距离二者满足线性。
变焦镜头的规格
表11示出了数值示例3的透镜的数据，其中特定的数值应用于根据第三实施例的变焦镜头。
Figure BDA0000383752210000201
表11
在根据第三实施例的变焦镜头中，第二透镜组GR2的负透镜L21的两个表面(第四表面和第五表面)、第二透镜组GR2的正透镜L23的两个表面(第八表面和第九表面)、第三透镜组GR3的正透镜L31的两个表面(第十一表面和第十二表面)、第三透镜组GR3的正透镜L34的两个表面(第十六表面和第十七表面)、第四透镜组GR4的正透镜L41的两个表面(第二十二表面和第二十三表面)为非球面。表12示出了这些表面的圆锥常数κ和第四级、第六级、第八级和第十级非球面系数A4、A6、A8和A10。
Figure BDA0000383752210000211
表12
表13示出了数值示例3中的在广角端、在中间焦距、以及在望远端的焦距f、F值Fno和半视场(FOV)ω。
广角端 中间焦距 望远端
f 9.58 18.55 35.91
Fno 1.87 2.23 2.89
ω 41.25 23.00 11.95
表13
在根据第三实施例的变焦镜头中，在广角端和望远端之间的变焦中，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的间隔d3，第二透镜组GR2和第三透镜组GR3之间的间隔d9，正透镜L35和负透镜L36之间的间隔d19，第三透镜组GR3和第四透镜组GR4之间的间隔d21，以及第四透镜组GR4和滤波器SG之间的间隔d23变化，其中物体距离为无限远。表14示出了在该情况下，关于在广角端，在中间焦距，以及在望远端的各个间隔的可变间隔。
(无限远) 广角端 中间焦距 望远端
物体距离 无限远 无限远 无限远
d3 0.500 8.520 16.100
d9 15.900 7.020 2.700
d19 1.100 1.100 1.100
d21 5.354 7.580 20.227
d23 6.000 9.551 5.500
表14
此外，在根据第三实施例的变焦镜头中，在广角端和望远端之间的变焦中，正透镜L35和负透镜L36之间的间隔d19，第三透镜组GR3和第四透镜组GR4之间的间隔d21，以及第四透镜组GR4和滤波器SG之间的间隔d23变化，其中物体距离是近的。表15示出了在该情况下，关于在广角端，在中间焦距，以及在望远端的各个间隔的可变间隔。
近的 广角端 中间焦距 望远端
物体距离 50mm 200mm 800mm
d19 5.312 4.356 4.445
d21 1.142 4.325 20.416
d23 6.000 9.551 1.963
表15
变焦镜头的像差
图12和13示出了根据本技术第三实施例的变焦镜头对无限远聚焦时的像差图。图12和13分别示出了在广角端和在望远端的像差图。这些图中的部分a、部分b和部分c分别示出了球差图、像散图(场曲图)和畸变像差图。
图14和15示出了根据本技术第三实施例的变焦镜头对近处聚焦时的像差图。图14和15分别示出了在广角端和在望远端的像差图。类似地，这些图中的部分a、部分b和部分c分别示出了球差图、像散图(场曲图)和畸变像差图。
从像差图可知，数值示例3获得了极好的成像性能，有利的像差校正。
4、第四实施例
镜头构造
图16为示出根据本技术第四实施例的变焦镜头的镜头构造的示图。根据第四实施例的变焦镜头以从物侧起的顺序包括：具有正折射能力的第一变焦透镜组GR1、具有负折射能力的第二变焦透镜组GR2、具有正折射能力的第三变焦透镜组GR3，以及具有正折射能力的第四变焦透镜组GR4。
第一变焦透镜组GR1包括：通过以从物侧至像侧的顺序连接凹向像侧的弯月形负透镜L11和凸向物侧的弯月形正透镜L12而构造的粘合透镜。
第二变焦透镜组GR2通过以从物侧至像侧的顺序布置凹向像侧的弯月形负透镜L21、负透镜L22和凸向物侧的弯月形正透镜L23来构造。
第三变焦透镜组GR3通过以从物侧至像侧的顺序布置正透镜L31、由正透镜L32和负透镜L33构造的粘合透镜、凸向像侧的弯月形正透镜L34、正透镜L35和凹向像侧的弯月形负透镜L35来构造。亦即，不同于其他实施例，在根据第四实施例的变焦镜头中，第三变焦透镜组GR3构造为包括五个透镜。
第四变焦透镜组GR4包括凸向物侧的弯月形正透镜L41。
打开的孔径光阑STO布置在第三变焦透镜组GR3的物侧。此外，滤波器SG布置在第四变焦透镜组GR4和像平面IMG之间。
变焦镜头使用浮动调焦系统，其中调焦透镜组A和B在调焦时彼此联合移动，其中调焦透镜组A对应于负透镜L35，而调焦透镜组B对应于正透镜L41。在从长距离调焦至短距离时，调焦透镜组A和B沿着光轴在至像侧的方向上移动。在调焦时，调焦透镜组A和B的透镜移动距离之间的相对关系在各个变焦位置变化。此外，在调焦时，调焦透镜组A和B的透镜移动距离二者是线性的。
变焦镜头的规格
表16示出了数值示例4的透镜的数据，其中特定的数值应用于根据第四实施例的变焦镜头。
Figure BDA0000383752210000241
表16
在根据第四实施例的变焦镜头中，第二透镜组GR2的负透镜L21的两个表面(第四表面和第五表面)、第二透镜组GR2的正透镜L23的两个表面(第八表面和第九表面)、第三透镜组GR3的正透镜L31的两个表面(第十一表面和第十二表面)、第三透镜组GR3的正透镜L34的两个表面(第十六表面和第十七表面)、第四透镜组GR4的正透镜L41的两个表面(第二十表面和第二十一表面)为非球面。表17示出了这些表面的圆锥常数κ和第四级、第六级、第八级和第十级非球面系数A4、A6、A8和A10。
Figure BDA0000383752210000251
表17
表18示出了数值示例4中的在广角端、在中间焦距、以及在望远端的焦距f、F值Fno和半视场(FOV)ω。
广角端 中间焦距 望远端
f 9.60 23.40 57.02
Fno 2.04 2.57 3.67
ω 41.44 18.46 7.55
表18
在根据第四实施例的变焦镜头中，在广角端和望远端之间的变焦中，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的间隔d3，第二透镜组GR2和第三透镜组GR3之间的间隔d9，正透镜L34和负透镜L35之间的间隔d17，第三透镜组GR3和第四透镜组GR4之间的间隔d19，以及第四透镜组GR4和滤波器SG之间的间隔d21变化，其中物体距离为无限远。表19示出了在该情况下，关于在广角端，在中间焦距，以及在望远端的各个间隔的可变间隔。
(无限远) 广角端 中间焦距 望远端
物体距离 无限远 无限远 无限远
d3 0.500 12.311 23.238
d9 16.580 5.351 1.500
d17 1.100 1.100 1.100
d19 5.502 5.562 29.010
d21 6.658 14.590 6.000
表19
此外，在根据第四实施例的变焦镜头中，在广角端和望远端之间的变焦中，正透镜L34和负透镜L35之间的间隔d17，第三透镜组GR3和第四透镜组GR4之间的间隔d19，以及第四透镜组GR4和滤波器SG之间的间隔d21变化，其中物体距离是近的。表20示出了在该情况下，关于在广角端，在中间焦距，以及在望远端的各个间隔的可变间隔。
近的 广角端 中间焦距 望远端
物体距离 70mm 250mm 850mm
d17 6.886 4.183 4.969
d19 3.778 2.482 28.763
d21 2.596 14.587 2.378
表20
变焦镜头的像差
图17和18示出了根据本技术第四实施例的变焦镜头对无限远聚焦时的像差图。图17和18分别示出了在广角端和在望远端的像差图。这些图中的部分a、部分b和部分c分别示出了球差图、像散图(场曲图)和畸变像差图。
图19和20示出了根据本技术第四实施例的变焦镜头对近处聚焦时的像差图。图19和20分别示出了在广角端和在望远端的像差图。类似地，这些图中的部分a、部分b和部分c分别示出了球差图、像散图(场曲图)和畸变像差图。
从像差图可知，数值示例4获得了极好的成像性能，有利的像差校正。
5、第五实施例
镜头构造
图21为示出根据本技术第五实施例的变焦镜头的镜头构造的示图。根据第五实施例的变焦镜头以从物侧起的顺序包括：具有正折射能力的第一变焦透镜组GR1、具有负折射能力的第二变焦透镜组GR2、具有正折射能力的第三变焦透镜组GR3，具有负折射能力的第四变焦透镜组GR4，以及具有正折射能力的第五变焦透镜组GR5。
第一变焦透镜组GR1包括：通过以从物侧至像侧的顺序连结凹向像侧的弯月形负透镜L11和凸向物侧的弯月形正透镜L12而构造的粘合透镜。
第二变焦透镜组GR2通过以从物侧至像侧的顺序布置凹向像侧的弯月形负透镜L21、负透镜L22和凸向物侧的弯月形正透镜L23来构造。
第三变焦透镜组GR3通过以从物侧至像侧的顺序布置正透镜L31、由正透镜L32和负透镜L33构造的粘合透镜、凸向像侧的弯月形正透镜L34、以及正透镜L35来构造。
第四变焦透镜组GR4包括凹向像侧的弯月形负透镜L41。
第五变焦透镜组GR5包括凸向物侧的弯月形正透镜L51。
打开的孔径光阑STO布置在第三变焦透镜组GR3的物侧。此外，滤波器SG布置在第五变焦透镜组GR5和像平面IMG之间。
变焦镜头采用浮动调焦系统，其中调焦透镜组A和B在调焦时彼此联合移动，其中调焦透镜组A对应于负透镜L41，而调焦透镜组B对应于正透镜L51。亦即，不同于其他实施例，调焦透镜组A构造为独立于第三透镜组GR3。在从长距离调焦至短距离时，调焦透镜组A和B沿着光轴在至像侧的方向上移动。在调焦时，调焦透镜组A和B的透镜移动距离之间的相对关系在各个变焦位置变化。此外，在调焦时，调焦透镜组A和B的透镜移动距离二者是线性的。
变焦镜头的规格
表21示出了数值示例5的透镜的数据，其中特定的数值应用于根据第五实施例的变焦镜头。
表21
在根据第五实施例的变焦镜头中，第二透镜组GR2的负透镜L21的两个表面(第四表面和第五表面)、第二透镜组GR2的正透镜L23的两个表面(第八表面和第九表面)、第三透镜组GR3的正透镜L31的两个表面(第十一表面和第十二表面)、第三透镜组GR3的正透镜L34的两个表面(第十六表面和第十七表面)、第五透镜组GR5的正透镜L51的两个表面(第二十二表面和第二十三表面)为非球面。表22示出了这些表面的圆锥常数κ和第四级、第六级、第八级和第十级非球面系数A4、A6、A8和A10。
Figure BDA0000383752210000291
表22
表23示出了数值示例5中的在广角端、在中间焦距、以及在望远端的焦距f、F值Fno和半视场(FOV)ω。
广角端 中间焦距 望远端
f 9.58 19.82 41.00
Fno 1.87 2.26 3.00
ω 41.42 21.78 10.57
表23
在根据第五实施例的变焦镜头中，在广角端和望远端之间的变焦中，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的间隔d3，第二透镜组GR2和第三透镜组GR3之间的间隔d9，正透镜L35和负透镜L41之间的间隔d19，第四透镜组GR4和第五透镜组GR5之间的间隔d21，以及第五透镜组GR5和滤波器SG之间的间隔d23变化，其中物体距离为无限远。表24示出了在该情况下，关于在广角端，在中间焦距，以及在望远端的各个间隔的可变间隔。
(无限远) 广角端 中间焦距 望远端
物体距离 无限远 无限远 无限远
d3 0.500 9.623 18.321
d9 16.080 6.649 2.600
d19 1.200 1.248 1.201
d21 5.497 7.731 22.719
d23 6.031 10.472 5.800
表24
此外，在根据第五实施例的变焦镜头中，在广角端和望远端之间的变焦中，正透镜L35和负透镜L41之间的间隔d19，第四透镜组GR4和第五透镜组GR5之间的间隔d21，以及第五透镜组GR5和滤波器SG之间的间隔d23变化，其中物体距离是近的。表25示出了在该情况下，关于在广角端，在中间焦距，以及在望远端的各个间隔的可变间隔。
近的 广角端 中间焦距 望远端
物体距离 50mm 200mm 800mm
d19 4.479 4.116 4.324
d21 2.218 4.863 23.499
d23 6.031 10.472 1.898
表25
变焦镜头的像差
图22和23示出了根据本技术第五实施例的变焦镜头对无限远聚焦时的像差图。图22和23分别示出了在广角端和在望远端的像差图。这些图中的部分a、部分b和部分c分别示出了球差图、像散图(场曲图)和畸变像差图。
图24和25示出了根据本技术第五实施例的变焦镜头对近处聚焦时的像差图。图24和25分别示出了在广角端和在望远端的像差图。类似地，这些图中的部分a、部分b和部分c分别示出了球差图、像散图(场曲图)和畸变像差图。
从像差图可知，数值示例5获得了极好的成像性能，有利的像差校正。
条件式的总结
表26示出了根据第一至第五实施例的数值示例1至5中的值。从值可知，条件式(a)至(f)得到满足。而且，从像差图可知，在广角端和在望远端以很平衡的方式校正像差。
Figure BDA0000383752210000311
表26
6、应用示例
图像拍摄设备的构造
图26为示出应用了根据本技术的第一至第五实施例中任一个的图像拍摄设备100的示例的示图。图像拍摄设备100包括照相机模块110，照相机信号处理单元120，图像处理单元130，显示器单元140，读写器150，处理器160，操纵接收单元170和透镜驱动控制单元180。
照相机模块110具有图像拍摄功能，并包括根据第一至第五实施例中任一个的变焦镜头111和将由变焦镜头111形成的光学图像转换为电信号的图像传感器112。图像传感器112可使用光电转换器，例如CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)。这里将变焦镜头111为简单示为单个透镜，其表示根据第一至第五实施例中任一个的透镜组。
照相机信号处理单元120执行信号处理，例如对拍摄的图像信号的模拟-数字转换。照相机信号处理单元120将来自图像处理器112的输出信号转换为数字信号。而且，照相机信号处理单元120执行多种信号处理，例如降低噪声，图像质量校正，转换为亮度-色度信号。
图像处理单元130执行记录/播放图像信号的处理。图像处理单元130执行基于预定图像数据格式的图像信号的压缩编码和解压解码，以及诸如分辨率之类的数据规格的转换。
显示器单元140显示拍摄的图像等。显示器单元140具有显示操纵接收单元170中的操纵状态和所拍摄的图像等的多种数据的功能。显示器单元140例如可包括液晶显示器(LCD)。
读写器150执行对存储卡190的存取，该存取为图像信号的写入和读出。读写器150将由图像处理单元130编码的图像数据写入存储卡190，以及将记录在存储卡190中的图像数据读出。存储卡190例如为对于连接至读写器150的狭槽是可拆装的半导体存储器。
处理器160控制整个图像拍摄设备。处理器160用作控制设置在图像拍摄设备100中的个体线路块的控制处理单元，并基于来自操纵接收单元170的操纵指令信号控制单独线路块。
操纵接收单元170接收来自用户的操纵。例如可通过用于执行快门操作的快门释放按钮，用于选择操作模式的选择开关等来实现操纵接收单元170。由操纵接收单元170接收的操纵指令信号被提供给处理器160。
透镜驱动控制单元180控制布置在照相机模块110中的透镜的驱动。透镜驱动控制单元180控制电动机等(未在图中示出)，用于基于来自处理器160的控制信号来驱动变焦镜头111的透镜。
在准备用于图像拍摄时，在处理器160的控制下，图像拍摄设备100经由照相机信号处理单元120将由照相机模块110拍摄的图像信号输出至显示器单元140，并将其显示为照相机直通图像(camera-through image)。而且，一旦操纵接收单元170中接收到用于变焦的操纵指令信号，处理器160将控制信号输出至透镜驱动控制单元180，那么变焦镜头111中的预定透镜基于透镜驱动控制单元180的控制而移动。
基于操纵接收单元170中接收到快门操纵，则将拍摄的图像信号从照相机信号处理单元120输出至图像处理单元130，以经历压缩编码并转换为预定格式的数字信号。转换的数据被输出至读写器150，并被写入存储卡190中。
例如，在诸如半压快门释放按钮时，执行调焦，而全压快门释放按钮用于记录(图像拍摄)在操纵接收单元170中。在该情况下，透镜驱动控制单元180基于来自处理器160的控制信号移动变焦镜头111中的预定透镜。
当播放记录在存储卡190中的图像数据时，读写器150根据由操纵接收单元170接收的操纵将预定图像数据从存储卡190读出。然后，在由图像处理单元130解压解码之后，播放的图像信号被输出至显示器单元140，并且显示播放的图像。
附带地，在上述实施例中，示例性地假定数码静态相机为图像拍摄设备100，其中图像拍摄设备100不限于数码静态相机，而是可广泛应用于数字输入/输出设备，例如数字摄像机。
如上所述，根据本技术的实施例，在从长距离调焦至短距离时，沿着光轴在至像侧的方向上移动调焦透镜组A和B使得能够有效地校正像差。因此，可获得在整个变焦范围和整个调焦范围上提供高成像质量的变焦镜头。
本领域技术人员应理解的是，根据设计要求和其他因素，可进行各种修改、组合、子组合和变型，它们在所附权利要求或其等同方式的范围内。
此外，本技术还可构造为如下所述：
(1)变焦镜头包括：
第一调焦透镜组，具有负折射能力，并在从长距离调焦至短距离时沿着光轴在至像侧的方向上移动；以及
第二调焦透镜组，具有正折射能力，第二调焦透镜组相对于第一调焦透镜组布置在更接近像的一侧，并在调焦时沿着光轴移动，
其中，第一和第二调焦透镜组彼此联合移动。
(2)根据(1)的变焦镜头，
其中第二调焦透镜组在从长距离调焦至短距离时沿着光轴在至像侧的方向上移动。
(3)根据(1)或(2)的变焦镜头，
其中第一和第二调焦透镜组满足以下条件式(a)至(d)：
条件式(a)：(1-βAW 2)×(βBihind_AW)2<0
条件式(b)：(1-βAT 2)×(βBihind_AT)2<0
条件式(c)：(1-βBW 2)×(βBihind_BW)2>0
条件式(d)：(1-βBT 2)×(βBihind_BT)2>0
其中，
βAW：第一调焦透镜组在广角端的横向放大率，
βBihind_AW：相对于第一调焦透镜组布置在更接近像的一侧的光学系统在广角端的横向放大率，
βAT：第一调焦透镜组在望远端的横向放大率，
βBihind_AT：相对于第一调焦透镜组布置在更接近像的一侧的光学系统在望远端的横向放大率，
βBW：第二调焦透镜组在广角端的横向放大率，
βBihind_BW：相对于第二调焦透镜组位于更接近像的一侧的光学系统在广角端的横向放大率，
βBT：第二调焦透镜组在望远端的横向放大率，
βBihind_BT：相对于第二调焦透镜组位于更接近像的一侧的光学系统在望远端的横向放大率。
(4)根据(1)至(3)中任一项的变焦镜头，
其中，第一和第二调焦透镜组在调焦时的透镜移动距离之间的相对关系随变焦位置而变化。
(5)根据(1)至(4)中任一项的变焦镜头，
其中，第一和第二调焦透镜组在调焦时的透镜移动距离彼此成线性。
(6)根据(5)的变焦镜头，
其中，第一和第二调焦透镜组在调焦时的透镜移动距离满足以下条件式(e)和(f)：
条件式(e)：0≤DBW/DAW<1.0
条件式(f)：0.5<DBT/DAT<1.5
其中，
DAW：在广角端调焦时第一调焦透镜组的透镜移动距离，
DBW：在广角端调焦时第二调焦透镜组的透镜移动距离，
DAT：在望远端调焦时第一调焦透镜组的透镜移动距离，以及
DBT：在望远端调焦时第二调焦透镜组的透镜移动距离。
(7)根据(1)至(6)中任一项的变焦镜头，
其中，第一调焦透镜组仅由一个负透镜构成。
(8)根据(1)至(7)中任一项的变焦镜头，
其中，第二调焦透镜组仅由一个正透镜构成。
(9)根据(1)至(8)中任一项的变焦镜头，
其中，第一和第二调焦透镜组顺序、相邻地布置在成像光学系统中最接近像的一侧。
(10)根据(1)至(9)中任一项的变焦镜头，从物侧起按顺序还包括：
第一变焦透镜组，具有正折射能力；
第二变焦透镜组，具有负折射能力；
第三变焦透镜组，具有正折射能力；以及
第四变焦透镜组，具有正折射能力，
其中，第一调焦透镜组为第三变焦透镜组中布置为最接近像侧的负透镜，以及
其中，第二调焦透镜组为包含在第四变焦透镜组中的正透镜。
(11)根据(1)至(10)中任一项的变焦镜头，从物侧起按顺序还包括：
第一变焦透镜组，具有正折射能力；
第二变焦透镜组，具有负折射能力；
第三变焦透镜组，具有正折射能力；
第四变焦透镜组，具有负折射能力；以及
第五变焦透镜组，具有正折射能力，
其中，第一调焦透镜组为包含在第四变焦透镜组中的负透镜，以及
其中，第二调焦透镜组为包含在第五变焦透镜组中的正透镜。
(12)根据(1)至(11)中任一项的变焦镜头，还包括：
基本上不具有透镜能力的透镜。
(13)一种图像拍摄设备，包括：
变焦镜头，包含第一调焦透镜组和第二调焦透镜组，该第一调焦透镜组具有负折射能力，并在从长距离调焦至短距离时沿着光轴在至像侧的方向上移动，该第二调焦透镜组具有正折射能力，相对于第一调焦透镜组布置在更接近像的一侧，并且在调焦时沿着光轴移动；以及
图像传感器，将由变焦镜头形成的光学图像转换为电信号，
其中，第一和第二调焦透镜组彼此联合移动。
(14)根据(13)的图像拍摄设备，还包括：
在变焦镜头中基本上不具有透镜能力的透镜。
本公开包含涉及2012年9月27日向日本专利局提出的日本在先专利申请JP2012-213327中公开的主题，通过引用将该在先专利申请的全部内容合并于此。

Claims (12)

1.一种变焦镜头，包括：
第一调焦透镜组，具有负折射能力，并在从长距离调焦至短距离时沿着光轴在至像侧的方向上移动；以及
第二调焦透镜组，具有正折射能力，所述第二调焦透镜组相对于所述第一调焦透镜组布置在更接近像的一侧，并在调焦时沿着所述光轴移动，
其中，所述第一和第二调焦透镜组彼此联合移动。
2.根据权利要求1的变焦镜头，
其中，所述第二调焦透镜组在从所述长距离调焦至所述短距离时沿着所述光轴在至所述像侧的方向上移动。
3.根据权利要求1或2的变焦镜头，
其中，所述第一和第二调焦透镜组满足以下条件式(a)至(d)：
条件式(a)：(1-βAW 2)×(βBihind_AW)2<0
条件式(b)：(1-βAT 2)×(βBihind_AT)2<0
条件式(c)：(1-βBW 2)×(βBihind_BW)2>0
条件式(d)：(1-βBT 2)×(βBihind_BT)2>0
其中，
βAW：所述第一调焦透镜组在广角端的横向放大率，
βBihind_AW：相对于第一调焦透镜组位于更接近像的一侧的光学系统在广角端的横向放大率，
βAT：所述第一调焦透镜组在望远端的横向放大率，
βBihind_AT：相对于第一调焦透镜组位于更接近像的一侧的所述光学系统在望远端的横向放大率，
βBW：所述第二调焦透镜组在广角端的横向放大率，
βBchind_BW：相对于第二调焦透镜组位于更接近像的一侧的光学系统在广角端的横向放大率，
βBT：所述第二调焦透镜组在望远端的横向放大率，
βBihind_BT：相对于第二调焦透镜组位于更接近像的一侧的所述光学系统在望远端的横向放大率。
4.根据权利要求1的变焦镜头，
其中，所述第一和第二调焦透镜组在调焦时的透镜移动距离之间的相对关系随变焦位置而变化。
5.根据权利要求1的变焦镜头，
其中，所述第一和第二调焦透镜组在调焦时的透镜移动距离彼此成线性。
6.根据权利要求5的变焦镜头，
其中，所述第一和第二调焦透镜组在调焦时的所述透镜移动距离满足以下条件式(e)和(f)：
条件式(e)：0≤DBW/DAW<1.0
条件式(f)：0.5<DBT/DAT<1.5
其中，
DAW：在广角端调焦时所述第一调焦透镜组的透镜移动距离，
DBW：在广角端调焦时所述第二调焦透镜组的透镜移动距离，
DAT：在望远端调焦时所述第一调焦透镜组的透镜移动距离，以及
DBT：在望远端调焦时所述第二调焦透镜组的透镜移动距离。
7.根据权利要求1的变焦镜头，
其中，所述第一调焦透镜组仅由一个负透镜构成。
8.根据权利要求1的变焦镜头，
其中，所述第二调焦透镜组仅由一个正透镜构成。
9.根据权利要求1的变焦镜头，
其中，所述第一和第二调焦透镜组顺序、相邻地布置在成像光学系统中最接近像的一侧。
10.根据权利要求1的变焦镜头，从物侧起按顺序还包括：
第一变焦透镜组，具有正折射能力；
第二变焦透镜组，具有负折射能力；
第三变焦透镜组，具有正折射能力；以及
第四变焦透镜组，具有正折射能力，
其中，所述第一调焦透镜组为所述第三变焦透镜组中布置为最接近像的一侧的负透镜，以及
其中，所述第二调焦透镜组为包含在所述第四变焦透镜组中的正透镜。
11.根据权利要求1的变焦镜头，从物侧起按顺序还包括：
第一变焦透镜组，具有正折射能力；
第二变焦透镜组，具有负折射能力；
第三变焦透镜组，具有正折射能力；
第四变焦透镜组，具有负折射能力；以及
第五变焦透镜组，具有正折射能力，
其中，所述第一调焦透镜组为包含在所述第四变焦透镜组中的负透镜，以及
其中，所述第二调焦透镜组为包含在所述第五变焦透镜组中的正透镜。
12.一种图像拍摄设备，包括：
变焦镜头，包含第一调焦透镜组和第二调焦透镜组，所述第一调焦透镜组具有负折射能力，并在从长距离调焦至短距离时沿着光轴在至像侧的方向上移动，所述第二调焦透镜组具有正折射能力，相对于所述第一调焦透镜组布置在更接近像的一侧，并且在调焦时沿着所述光轴移动；以及
图像传感器，将由所述变焦镜头形成的光学图像转换为电信号，
其中，所述第一和第二调焦透镜组彼此联合移动。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6467770B2 (ja) * 2013-11-21 2019-02-13 株式会社ニコン ズームレンズ及び光学機器
CN105765436B (zh) 2013-11-21 2018-10-19 株式会社尼康 变焦镜头及光学设备
JP6467769B2 (ja) * 2013-11-21 2019-02-13 株式会社ニコン ズームレンズ及び光学機器
JP6418894B2 (ja) * 2014-10-22 2018-11-07 キヤノン株式会社 光学系、撮像装置、および光学機器
US9835932B2 (en) * 2015-01-21 2017-12-05 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Zoom lens system, interchangeable lens device, and camera system
JP6586636B2 (ja) * 2015-01-21 2019-10-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ズームレンズ系、交換レンズ装置及びカメラシステム
JPWO2017057662A1 (ja) 2015-09-30 2018-07-12 株式会社ニコン ズームレンズ、光学機器及びズームレンズの製造方法
CN115867845A (zh) * 2020-07-28 2023-03-28 株式会社尼康 变倍光学系统、光学设备及变倍光学系统的制造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006301474A (ja) 2005-04-25 2006-11-02 Sony Corp ズームレンズ及び撮像装置
JP5202003B2 (ja) * 2008-01-16 2013-06-05 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP5202022B2 (ja) * 2008-02-19 2013-06-05 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP5796973B2 (ja) * 2011-03-10 2015-10-21 オリンパス株式会社 レンズ系またはそれを備えた撮像装置

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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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