大口径变焦镜头.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102955231 A (43)申请公布日 2013.03.06 C N 1 0 2 9 5 5 2 3 1 A *CN102955231A* (21)申请号 201210301638.X (22)申请日 2012.08.22 2011-180672 2011.08.22 JP G02B 15/173(2006.01) (71)申请人株式会社腾龙 地址日本埼玉县 (72)发明人李大勇 (74)专利代理机构北京林达刘知识产权代理事 务所(普通合伙) 11277 代理人刘新宇 张会华 (54) 发明名称 大口径变焦镜头 (57) 摘要 本发明提供广角端视场角超过75、变焦。

2、比 在2.5倍以上、能够使防抖机构小型的变焦镜头。 该变焦镜头从物体侧起朝向像面侧依次由正光焦 度的第1透镜组LG1、负光焦度的第2透镜组LG2、 正光焦度的第3透镜组LG3以及正光焦度的第4 透镜组LG4构成，使由第1透镜组LG1到第4透 镜组LG4的各透镜组的间隔发生变化而进行变 焦，使第3透镜组的一部分透镜在垂直于光轴的 方向上移动而进行防抖，满足下述条件式（1）：0.7 (F12WF12T)/(F34WF34T)1.1。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书12页 附图28页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 。

3、说明书 12 页 附图 28 页 1/1页 2 1.一种大口径变焦镜头，其特征在于，从物体侧起朝向像面侧依次由正光焦度的第1 透镜组LG1、负光焦度的第2透镜组LG2、正光焦度的第3透镜组LG3以及正光焦度的第4 透镜组LG4构成，使由第1透镜组LG1到第4透镜组LG4的各透镜组的间隔发生变化而进 行变焦，使第3透镜组的一部分透镜在垂直于光轴的方向上移动而进行防抖，满足下述条 件式（1）， 0.7(F12WF12T)/(F34WF34T)1.1（1） 其中， F12W：广角端下第1透镜组和第2透镜组的合成焦点距离， F34W：广角端下第3透镜组和第4透镜组的合成焦点距离， F12T：望远端下第。

4、1透镜组和第2透镜组的合成焦点距离， F34T：望远端下第3透镜组和第4透镜组的合成焦点距离。 2.根据权利要求1所述的大口径变焦镜头，其特征在于，广角端下的光圈位置和广角 端的焦点距离Fw满足以下条件式（2）， 3.2ST_W/Fw4 （2） 其中， ST_W：广角端下，自光圈到成像面的距离， Fw：广角端下整个光学系统的焦点距离。 3.根据权利要求1所述的大口径变焦镜头，其特征在于，第3透镜组LG3的焦点距离和 第4透镜组LG4的焦点距离满足下述条件式（3）， 1.0F3/F41.5 （3） 其中， F3：第3透镜组LG3的焦点距离， F4：第4透镜组LG4的焦点距离。 权 利 要 求 书。

5、CN 102955231 A 1/12页 3 大口径变焦镜头 技术领域 0001 本发明涉及广角端视场角超过75、变焦比在2.5倍以上、且整个变焦范围内的 口径比为2.9左右、35mm等效单镜头反光照相机中使用的广角大口径变焦镜头。 背景技术 0002 由于近年来光学设计以及制造技术的进步，促使提出了变焦镜头的口径比在2.9 左右、同时谋求小型化的以下的变焦镜头的方案。 0003 以往的一种变焦镜头从物体侧起依次包括：具有正光焦度的第1透镜组G1、具有 负光焦度的第2透镜组G2、具有正光焦度或负光焦度的第3透镜组G3以及具有正光焦度的 第4透镜组G4，通过使上述第1透镜组G1和上述第2透镜组G。

6、2之间的空气间隔、上述第2 透镜组G2和上述第3透镜组G3之间的空气间隔、以及上述第3透镜组G3和上述第4透镜组 G4之间的空气间隔变化而变焦，其特征在于，上述第2透镜组G2从物体侧依次具有凹面朝 向像侧的含有负透镜成分的第1负透镜成分L21、凹面朝向物体侧的含有负透镜成分的第2 负透镜成分L22、由正透镜成分L2p和负透镜成分L2n接合形成的凸面朝向物体侧的含有接 合正透镜成分L2pn的正透镜成分L123以及凹面朝向物体侧的第3负透镜成分L24，上述第 4透镜组G4从物体侧依次具有拥有正光焦度的正透镜成分L41和具备至少一面为非球面的 含有透镜成分Lasp的负透镜成分L42，上述第4透镜组G。

7、4的上述负透镜成分L42中的上 述非球面，在设沿垂直于光轴方向距光轴高度y时的、各非球面距顶点的切平面的沿光轴 方向的距离为S（y）、近轴曲率半径为R、圆锥系数为、n次非球面系数为Cn时，以（计算 公式1）S（y）（y 2 /R）/1（1 y 2 /R 2 ） 1/2 C3|y| 3 C4y 4 C5|y| 5 C6y 6 C7|y| 7 C8y 8 C 10 y 10 C12y 12 C14y 14 的非球面计算公式来表示， 设上述非球面的3次非球面系数为C3b时，满足条件（1）110 -7 |C3b|110 -3 （例如， 参考专利文献1）。 0004 作为现有技术的另一变焦镜头，提出有以。

8、下的变焦镜头（例如，参照专利文献2）， 该变焦镜头从物体侧起依次包括：正光焦度的第1透镜组、负光焦度的第2透镜组、正光焦 度的第3透镜组、正光焦度的第4透镜组，从广角端向望远端变焦时，第1透镜组和第2透 镜组之间的空气间隔变大，第2透镜组和第3透镜组之间的空气间隔变窄，第3透镜组和第 4透镜组之间的空气间隔变窄，且各透镜组向物体方向移动，调焦时仅第2透镜组移动，其 特征在于， 0005 （1）0.18|f2|/fT0.24 0006 （2）1.1f1fT1.5 0007 （3）0.6f4/fT0.9 0008 （4）0.57Z2/Z0.67 0009 其中， 0010 fT：望远端下整个系统的。

9、焦点距离； 0011 f2：第2透镜组的焦点距离； 说 明 书CN 102955231 A 2/12页 4 0012 f1：第1透镜组的焦点距离； 0013 F4：第4透镜组的焦点距离； 0014 Z22T2W； 0015 2W：广角端下第2透镜组的成像倍率（2W0）； 0016 2T：望远端下第2透镜组的成像倍率（2T0）； 0017 ZfTfW； 0018 fW：广角端下整个系统的焦点距离。 0019 作为以往的再一变焦镜头，提出有以下的大口径变焦镜头（例如，参照专利文献 3），其特征在于，从物体侧起依次由具有正光焦度的第1透镜组、具有负光焦度的第2透镜 组、具有正光焦度的第3透镜组以及具。

10、有正光焦度的第4透镜组构成，通过从广角端向望远 端变焦，第1透镜组和第2透镜组之间的间隔变大、第2透镜组和第3透镜组之间的间隔变 窄、第3透镜组和第4透镜组之间的间隔变窄地移动， 0020 上述第3透镜组从物体侧起依次由具有正光焦度的第3前组和具有负光焦度的第 3后组构成，发生抖动时通过仅使第3后组在垂直于光轴的方向上移动来进行像面校正， 0021 上述第4透镜组在最靠物体侧具有凹透镜。 0022 专利文献1：日本特开2000321497号 0023 专利文献2：日本特开2004101739号 0024 专利文献3：日本特开2010266534号 发明内容 0025 专利文献1中公开的变焦镜头。

11、存在以下问题，变焦比为3倍以上，广角端的口径比 为2.9，但望远端的口径比为4.0左右，非常暗，而且由于没有防抖功能，因抖动引起的影响 很大。若望远端的口径比为2.9左右，亮度提高，则第3及4透镜组的有效直径大幅变大， 为了防抖而垂直于光轴移动的透镜的重量变大，防抖机构的负荷很大，防振单元的体积也 变大，向镜筒安装变得困难。 0026 专利文献2中公开的变焦镜头变焦比为2.5倍以上，整个变焦范围内的口径比为 2.9。虽然第1透镜组为小径轻量，但是完全没有考虑安装防抖机构或给出这样的启示。特 别是，由于第三透镜组以及第4透镜组的直径很大，因此存在防抖机构变得很大的问题。 0027 专利文献3中公。

12、开的变焦镜头变焦比为2.5倍以上，整个变焦范围内的口径比为 2.9，也能够安装防抖机构。但是，成像画面的尺寸是APS-C，即35mm等效的0.7倍左右，因 此，若扩大35mm等效的尺寸，则防抖机构的尺寸变大，导致与镜头整体的小型化相违背。 0028 本发明是鉴于以往的变焦镜头的上述问题点而完成的，目的在于提供一种变焦镜 头，其能够实现广角端视场角超过75，变焦比在2.5倍以上以及防抖机构小型化。 0029 本发明为大口径变焦镜头，其特征在于，从物体侧起朝向像面侧依次由正光焦度 的第1透镜组LG1、负光焦度的第2透镜组LG2、正光焦度的第3透镜组LG3以及正光焦度 的第4透镜组LG4构成，使第1。

13、透镜组LG1到第4透镜组LG4的各透镜组的间隔发生变化 而进行变焦，第3透镜组的一部分镜头在垂直于光轴的方向上移动而进行防抖，满足下述 条件式（1）， 0030 0.7(F12WF12T)/(F34WF34T)1.1（1） 说 明 书CN 102955231 A 3/12页 5 0031 其中， 0032 F12W：广角端的第1透镜组和第2透镜组的合成焦点距离， 0033 F34W：广角端的第3透镜组和第4透镜组的合成焦点距离， 0034 F12T：望远端的第1透镜组和第2透镜组的合成焦点距离， 0035 F34T：望远端的第3透镜组和第4透镜组的合成焦点距离。 0036 根据本发明的大口径变。

14、焦镜头，能够得到以下效果：广角端视场角超过75，变 焦比在2.5倍以上以及实现防抖机构小型化。 0037 本发明的技术方案1 0038 在上述大口径变焦镜头的基础上，其特征在于，广角端下的光圈位置和广角端的 焦点距离Fw满足以下条件式（2）， 0039 3.2ST_W/Fw4 （2） 0040 其中， 0041 ST_W：广角端下自光圈到成像面的距离， 0042 Fw：广角端下整个光学系统的焦点距离。 0043 本发明的技术方案2 0044 在上述大口径变焦镜头的基础上，其特征在于，第3透镜组LG3的焦点距离和第4 透镜组LG4的焦点距离满足下述条件式（3）， 0045 1.0F3/F41.5。

15、 （3） 0046 其中， 0047 F3：第3透镜组LG3的焦点距离， 0048 F4：第4透镜组LG4的焦点距离。 0049 条件式（1）的作用效果 0050 若超过条件式（1）的上限，第1透镜组和第2透镜组的合成焦点距离变短，有利于 第3透镜组和第4透镜组的小型化。但是，第1透镜组和第2透镜组的有效直径变大，镜头 的前方部分的小型化变得困难。 0051 若超过条件式（1）的下限，第1透镜组和第2透镜组的有效直径变小，有利于镜头 的前方部分的小型化，但是第3透镜组和第4透镜组的直径变大，防抖机构和调焦驱动电机 单元的小型化变得困难。 0052 条件式（2）的作用 0053 若超过条件式（2。

16、）的上限，光圈和成像面之间的间隔变大，第3透镜组和第4透镜 组的有效直径变大，防抖机构和调焦驱动电机单元的小型化变得困难。 0054 若超过条件式（2）的下限，虽然第3透镜组和第4透镜组径向尺寸变小，但光圈和 成像面变近，防振单元和调焦驱动电机单元的空间不足。 0055 条件式（3）的作用 0056 若超过条件式（3）的上限，虽然容易在广角端获得后焦距（back focus），但是第4 透镜组的直径变大。 0057 若超过条件式（3）的下限，虽然有利于第4透镜组的小型化，但是在广角端下后焦 距（back focus）不足。 说 明 书CN 102955231 A 4/12页 6 附图说明 00。

17、58 图1是本发明的第1实施方式的大口径变焦镜头的广角端、中间、望远端的变焦状 态的透镜剖视图。 0059 图2是本发明的第1实施方式的大口径变焦镜头的广角端变焦状态下无限远对焦 状态的彗形像差图。 0060 图3是本发明的第1实施方式的大口径变焦镜头的广角端变焦状态下无限远对焦 状态的球面像差、像散、畸变像差、倍率色差（lateral aberration）的像差图。 0061 图4是本发明的第1实施方式的大口径变焦镜头的中间变焦状态下无限远对焦状 态的彗形像差图。 0062 图5是本发明的第1实施方式的大口径变焦镜头的中间变焦状态下无限远对焦状 态的球面像差、像散、畸变像差、倍率色差的像差。

18、图。 0063 图6是本发明的第1实施方式的大口径变焦镜头的望远端变焦状态下无限远对焦 状态的彗形像差图。 0064 图7是本发明的第1实施方式的大口径变焦镜头的望远端变焦状态下无限远对焦 状态的球面像差、像散、畸变像差、倍率色差的像差图。 0065 图8是本发明的第2实施方式的大口径变焦镜头的广角端、中间、望远端的变焦状 态的透镜剖视图。 0066 图9是本发明的第2实施方式的大口径变焦镜头的广角端变焦状态下无限远对焦 状态的彗形像差图。 0067 图10是本发明的第2实施方式的大口径变焦镜头的广角端变焦状态下无限远对 焦状态的球面像差、像散、畸变像差、倍率色差的像差图。 0068 图11是。

19、本发明的第2实施方式的大口径变焦镜头的中间变焦状态下无限远对焦 状态的彗形像差图。 0069 图12是本发明的第2实施方式的大口径变焦镜头的中间变焦状态下无限远对焦 状态的球面像差、像散、畸变像差、倍率色差的像差图。 0070 图13是本发明的第2实施方式的大口径变焦镜头的望远端变焦状态下无限远对 焦状态的彗形像差图。 0071 图14是本发明的第2实施方式的大口径变焦镜头的望远端变焦状态下无限远对 焦状态的球面像差、像散、畸变像差、倍率色差的像差图。 0072 图15是本发明的第3实施方式的大口径变焦镜头的广角端、中间、望远端的变焦 状态的透镜剖视图。 0073 图16是本发明的第3实施方式。

20、的大口径变焦镜头的广角端变焦状态下无限远对 焦状态的彗形像差图。 0074 图17是本发明的第3实施方式的大口径变焦镜头的广角端变焦状态下无限远对 焦状态的球面像差、像散、畸变像差、倍率色差的像差图。 0075 图18是本发明的第3实施方式的大口径变焦镜头的中间变焦状态下无限远对焦 状态的彗形像差图。 0076 图19是本发明的第3实施方式的大口径变焦镜头的中间变焦状态下无限远对焦 状态的球面像差、像散、畸变像差、倍率色差的像差图。 说 明 书CN 102955231 A 5/12页 7 0077 图20是本发明的第3实施方式的大口径变焦镜头的望远端变焦状态下无限远对 焦状态的彗形像差图。 0。

21、078 图21是本发明的第3实施方式的大口径变焦镜头的望远端变焦状态下无限远对 焦状态的球面像差、像散、畸变像差、倍率色差的像差图。 0079 图22是本发明的第4实施方式的大口径变焦镜头的广角端、中间、望远端的变焦 状态的透镜剖视图。 0080 图23是本发明的第4实施方式的大口径变焦镜头的广角端变焦状态下无限远对 焦状态的彗形像差图。 0081 图24是本发明的第4实施方式的大口径变焦镜头的广角端变焦状态下无限远对 焦状态的球面像差、像散、畸变像差、倍率色差的像差图。 0082 图25是本发明的第4实施方式的大口径变焦镜头的中间变焦状态下无限远对焦 状态的彗形像差图。 0083 图26是本。

22、发明的第4实施方式的大口径变焦镜头的中间变焦状态下无限远对焦 状态的球面像差、像散、畸变像差、倍率色差的像差图。 0084 图27是本发明的第4实施方式的大口径变焦镜头的望远端变焦状态下无限远对 焦状态的彗形像差图。 0085 图28是本发明的第4实施方式的大口径变焦镜头的望远端变焦状态下无限远对 焦状态的球面像差、像散、畸变像差、倍率色差的像差图。 具体实施方式 0086 第1实施方式 0087 本发明的第1实施方式的大口径变焦镜头由正、负、正、正的4组透镜组构成，各透 镜面NS的曲率半径R(mm)、各透镜中心厚度以及透镜的空气间隔D(mm)、各透镜的d线的折 射率Nd以及阿贝数ABV的值如。

23、下所示。 0088 焦点距离：24.742.573.0 0089 2：84.7753.1132.10 0090 FNO：2.92.92.9 0091 说 明 书CN 102955231 A 6/12页 8 0092 0093 上述数值表中，ASP为下述非球面式所表示的非球面。 0094 非球面式 0095 0096 z：非球面深度 0097 y：高度 0098 R：近轴曲率半径 0099 、A、B、C、D、E、F：非球面系数非球面系数的值如下。 0100 说 明 书CN 102955231 A 7/12页 9 0101 变焦动作的各焦距（mm）中透镜间隔的变化如下。 0102 0103 条件式。

24、（1）（2）（3）的数值数据如下。 0104 （1）(F12WF12T)/(F34WF34T)0.973 0105 （2）ST_W/Fw3.522 0106 （3）F3/F41.191 0107 第2实施方式 0108 本发明的第2实施方式的大口径变焦镜头由正、负、正、正的4组透镜组构成，各透 镜面NS的曲率半径R（mm）、各透镜中心厚度以及透镜的空气间隔D（mm）、各透镜的d线的 折射率ND以及阿贝数ABV的值如下所示。 0109 焦点距离：24.742.567.8 0110 2：84.8753.2234.53 0111 FNO：2.92.92.9 0112 说 明 书CN 10295523。

25、1 A 8/12页 10 0113 非球面系数的值如下。 0114 0115 0116 变焦动作的各焦距（m m）中透镜间隔的变化如下。 0117 说 明 书CN 102955231 A 10 9/12页 11 0118 条件式（1）（2）（3）的数值数据如下。 0119 （1）(F12WF12T)/(F34WF34T)0.874 0120 （2）ST_W/Fw3.795 0121 （3）F3/F41.238 0122 第3实施方式 0123 本发明的第3实施方式的大口径变焦镜头由正、负、正、正的4组透镜组构成，各透 镜面NS的曲率半径R（mm）、各透镜中心厚以及透镜的空气间隔D（mm）、各透。

26、镜的d线的折 射率ND以及阿贝数ABV的值如下所示。 0124 焦点距离：24.742.567.8 0125 2：85.053.3534.23 0126 FNO：2.92.92.9 0127 0128 说 明 书CN 102955231 A 11 10/12页 12 0129 非球面系数的值如下。 0130 0131 变焦动作的各焦距（mm）中透镜间隔的变化，如下。 0132 0133 条件式（1）（2）（3）的数值数据如下。 0134 （1）(F12WF12T)/(F34WF34T)0.855 0135 （2）ST_W/Fw3.795 0136 （3）F3/F41.24 0137 第4实施方。

27、式 0138 本发明的第4实施方式的大口径变焦镜头由正、负、正、正的4组透镜组构成，各透 镜面NS的曲率半径R（mm）、各透镜中心厚以及透镜的空气间隔D（mm）、各透镜的d线的折 说 明 书CN 102955231 A 12 11/12页 13 射率ND以及阿贝数ABV的值如下所示。正的第3透镜组由正的透镜组G31和负的透镜组 G32形成，变焦镜头变焦时，使正的透镜组G31和负的透镜组G32的间隔发生变化，用于防抖 的透镜移动，是通过使第3透镜组的负的透镜组G31沿垂直于光轴的方向移动来进行的。 0139 焦点距离：24.742.567.8 0140 2：85.053.3534.23 0141。

28、 FNO：2.92.92.9 0142 0143 0144 非球面系数的值如下。 0145 说 明 书CN 102955231 A 13 12/12页 14 0146 变焦动作的各焦距（mm）中透镜间隔的变化如下。 0147 0148 条件式（1）（2）（3）的数值数据如下。 0149 （1）(F12WF12T)/(F34WF34T)0.876 0150 （2）ST_W/Fw3.794 0151 （3）F3/F41.302 0152 附图标记说明 0153 S光圈；GL1第1镜头组；GL2第2镜头组；GL3第3镜头组；GL4第4镜头组；1第 1面；2第2面；3第3面；4第4面；5第5面；6第6。

29、面；7第7面；8第8面；9第9面；10 第10面；11第11面；12第12面；13第13面；14第14面；15第15面；16第16面；17第 17面；18第18面；19第19面；20第20面；21第21面；22第22面；23第23面；24第24 面；25第25面；26第26面；27第27面；28第28面；29第29面；30第30面；31第31面。 说 明 书CN 102955231 A 14 1/28页 15 图1 说 明 书 附 图CN 102955231 A 15 2/28页 16 图2 说 明 书 附 图CN 102955231 A 16 3/28页 17 图3 说 明 书 附 图CN 。

30、102955231 A 17 4/28页 18 图4 说 明 书 附 图CN 102955231 A 18 5/28页 19 图5 说 明 书 附 图CN 102955231 A 19 6/28页 20 图6 说 明 书 附 图CN 102955231 A 20 7/28页 21 图7 说 明 书 附 图CN 102955231 A 21 8/28页 22 图8 说 明 书 附 图CN 102955231 A 22 9/28页 23 图9 说 明 书 附 图CN 102955231 A 23 10/28页 24 图10 说 明 书 附 图CN 102955231 A 24 11/28页 25 图11 说 明 书 附 图CN 102955231 A 25 12/28页 26 图12 说 明 书 附 图CN 102955231 A 26 13/28页 27 图13 说 明 书 附 图CN 102955231 A 27 14/28页 28 图14 说 明 书 附 图CN 102955231 A 28 15/28页 29 图15 说 明 书 附 图CN 102955231 A 29 16/28页 30 图16 说 明 书 附 图CN 102955231 A 30 。