变焦镜头和成像设备.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201280030499.X

申请日:

2012.06.15

公开号:

CN103649809A

公开日:

2014.03.19

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):G02B 15/20申请公布日:20140319|||公开

IPC分类号:

G02B15/20; G02B13/18

主分类号:

G02B15/20

申请人:

富士胶片株式会社

发明人:

田中刚; 长伦生

地址:

日本国东京都

优先权:

2011.06.21 JP 2011-137063

专利代理机构:

中科专利商标代理有限责任公司 11021

代理人:

李江晖

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内容摘要

[问题]提供一种具有高可变放大倍率同时能够减小尺寸并增加性能的变焦镜头。[技术方案]变焦镜头从物体侧顺序地包括正的第一透镜组(1G)、负的第二透镜组(2G)、正的第三透镜组(3G)、正的第四透镜组(4G)和负的第五透镜组(5G)。当放大倍率从广角端变化到长焦端时,在所有透镜组相对于成像位置移动的同时,第一透镜组(1G)与第二透镜组(2G)之间的距离(δ12)始终增加,第二透镜组(2G)与第三透镜组(3G)之间的距离(δ23)始终减小,第三透镜组(3G)与第四透镜组(4G)之间的距离(δ34)始终减小,以及第四透镜组(4G)与第五透镜组(5G)之间的距离(δ45)变化。如果fw表示整个镜头系统在广角端处的焦距,而f2表示第二透镜组的焦距,则满足公式(F):-1.5<fw/f2<-0.5。

权利要求书

权利要求书
1.  一种变焦镜头,基本上包括:
具有正屈光力的第一透镜组;
具有负屈光力的第二透镜组;
具有正屈光力的第三透镜组;
具有正屈光力的第四透镜组;和
具有负屈光力的第五透镜组,所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组、所述第四透镜组和所述第五透镜组从变焦镜头的物体侧顺序地布置,
其中当放大倍率从广角端变化到长焦端时,在所有透镜组相对于成像位置移动的同时,第一透镜组与第二透镜组之间的距离始终增加,第二透镜组与第三透镜组之间的距离始终减小,第三透镜组与第四透镜组之间的距离始终减小,以及第四透镜组与第五透镜组之间的距离变化,
其中满足以下公式(F):
-1.5<fw/f2<-0.5    (F),其中
fw是整个镜头系统在广角端处的焦距;以及
f2是第二透镜组的焦距。

2.  根据权利要求1所述的变焦镜头,其中满足以下公式(F′):
-1.2<fw/f2<-1.0    (F′)。

3.  根据权利要求1或2所述的变焦镜头,其中当焦点从无穷远侧移动到近侧并聚焦时,仅第五透镜组朝向图像侧移动。

4.  根据权利要求1-3中任一项所述的变焦镜头,其中满足以下公式(C):
-0.6<1-(β5T)2<-2.5    (C),其中
β5T:当在长焦端处聚焦在无穷远处时第五透镜组的成像放大倍率。

5.  根据权利要求4所述的变焦镜头,其中满足以下公式(C′):
-5.5<1-(β5T)2<-2.9   (C′)。

6.  一种成像设备,包括:
根据权利要求1-5中任一项所述的变焦镜头。

说明书

说明书变焦镜头和成像设备
技术领域
本发明涉及一种在诸如数字照相机、摄影机、广播用摄像机、监视照相机等中使用的具有高可变放大倍率的变焦镜头和一种包括该变焦镜头的成像设备。
背景技术
传统地,变焦镜头基本上包括从物体侧顺序布置的:具有正屈光力的第一透镜;具有负屈光力的第二透镜;具有正屈光力的第三透镜;具有正屈光力的第四透镜、和具有负屈光力的第五透镜,并被已知为具有相对较大可变放大倍率的变焦镜头。具有这种透镜结构的变焦镜头被已知为适于同时实现高可变放大倍率和尺寸减小(参见专利文献1、2和3)。
[现有技术文献]
[专利文献1]
日本未审查专利公开No.4(1992)-70707
[专利文献2]
日本未审查专利公开No.9(1997)-197271
[专利文献3]
日本未审查专利公开No.11(1999)-64728
发明内容
近年来,需要一种为紧凑的但具有高可变放大倍率的变焦镜头,例如,具有超过12倍的高可变放大倍率但是仍然紧凑并且具有高性能的变焦镜头。
然而,传统已知的紧凑且高性能变焦镜头(例如,专利文献1-3中所公开的变焦镜头)具有小于10倍的可变放大倍率,并且不能具有高可变放大倍率。
鉴于上述情况已经形成了本发明。本发明的目的是提供一种具有高可变放大倍率但仍然是紧凑的并能够具有高性能的变焦镜头和一种包括该变焦镜头的成像设备。
本发明的变焦镜头基本上包括:
具有正屈光力的第一透镜组;
具有负屈光力的第二透镜组;
具有正屈光力的第三透镜组;
具有正屈光力的第四透镜组;和
具有负屈光力的第五透镜组,所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组、所述第四透镜组和所述第五透镜组从变焦镜头的物体侧顺序地布置,
其中当放大倍率从广角端变化到长焦端时,在所有透镜组相对于成像位置移动的同时,第一透镜组与第二透镜组之间的距离始终增加,第二透镜组与第三透镜组之间的距离始终减小,第三透镜组与第四透镜组之间的距离始终减小,以及第四透镜组与第五透镜组之间的距离变化,
其中满足以下公式(F):
-1.5<fw/f2<-0.5    (F)
fw是整个镜头系统在广角端处的焦距;以及f2是第二透镜组的焦距。
理想的是变焦镜头满足公式(F′):-1.2<fw/f2<-1.0。
理想的是当焦点从无穷远侧移动到近侧并聚焦时,仅第五透镜组朝向图像侧移动。
理想的是变焦镜头满足公式(C):-0.6<1-(β5T)2<-2.5,并且更理想地满足公式(C′):-5.5<1-(β5T)2<-2.9,其中β5T是当在长焦端处聚焦在无穷远处时第五透镜组的成像放大倍率。
本发明的成像设备配备有本发明的变焦镜头。
根据本发明的变焦镜头和包括该变焦镜头的设备基本上包括:
具有正屈光力的第一透镜组;
具有负屈光力的第二透镜组;
具有正屈光力的第三透镜组;
具有正屈光力的第四透镜组;和
具有负屈光力的第五透镜组,所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组、所述第四透镜组和所述第五透镜组从变焦镜头的物体侧顺序地布置,
其中当放大倍率从广角端变化到长焦端时,第一透镜组与第二透镜组之间的距离始终增加,第二透镜组与第三透镜组之间的距离始终减小,第三透镜组与第四透镜组之间的距离始终减小,以及第四透镜组与第五透镜组之间的距离变化,使得每一个透镜组都相对于成像位置移动,
其中满足以下公式(F):-1.5<fw/f2<-0.5。这能够使变焦镜头能够具有高可变放大倍率,但仍然是紧凑的并且能够具有高性能。
因此,例如,可以获得在超过75°的广角端处具有全视场角(即,大视场角)并进一步具有超过12倍的高可变放大倍率但仍然是紧凑的并能够具有高性能的变焦镜头。
公式(F)调节整个透镜系统在广角端处的焦距与第二透镜组的焦距的比值。如果变焦镜头被构造成使得fw/f2的值低于由公式(F)限定的下限,则第二透镜组的负屈光力将过度增加,这将导致周边图像的像场曲率变大的问题。进一步地,当放大倍率改变时难以保持光学性能的问题也会出现。如果变焦镜头被构造成使得fw/f2的值超过由公式(F)限定的上限,则第二透镜组的负屈光力将被过度减小,这将增加当放大倍率改变时第一透镜组的移动量。这将导致第一透镜组的透镜的外径和光学系统的总长度在长焦端变大的问题。
附图说明
图1是显示根据本发明的一个实施例的变焦镜头的结构和包括该变焦镜头的成像设备的示意性剖视图;
图2A是显示示例1的变焦镜头的剖视图;
图2B是显示示例1的变焦镜头的变焦设置被设定到广角端的情况和所述变焦镜头的变焦设置被设定到长焦端的情况中的每一种的剖视图;
图3A是显示示例2的变焦镜头的剖视图;
图3B是显示示例2的变焦镜头的变焦设置被设定到广角端的情况和所述变焦镜头的变焦设置被设定到长焦端的情况中的每一种的剖视图;
图4A是显示示例3的变焦镜头的剖视图;
图4B是显示示例3的变焦镜头的变焦设置被设定到广角端的情况和所述变焦镜头的变焦设置被设定到长焦端的情况中的每一种的剖视图;
图5A是显示示例4的变焦镜头的剖视图;
图5B是显示示例4的变焦镜头的变焦设置被设定到广角端的情况和所述变焦镜头的变焦设置被设定到长焦端的情况中的每一种的剖视图;
图6A是显示示例5的变焦镜头的剖视图;
图6B是显示示例5的变焦镜头的变焦设置被设定到广角端的情况和所述变焦镜头的变焦设置被设定到长焦端的情况中的每一种的剖视图;
图7是示例1的畸变图;
图8是示例2的畸变图;
图9是示例3的畸变图;
图10是示例4的畸变图;以及
图11是示例5的畸变图。
具体实施方式
在下文中,以下将参照附图描述本发明的变焦镜头和包括该变焦镜头的成像设备。
图1是显示根据本发明的一个实施例的变焦镜头的结构和包括该变焦镜头的成像设备的示意性剖视图。
如图所示的变焦镜头100具有高可变放大倍率,但仍然是紧凑的并且能够具有高性能。配备有该变焦镜头100的成像设备200用作数字静止相机、摄像机、监视相机等。
变焦镜头100从物体侧(图的-Z侧)顺序地包括:具有正屈光力的第一透镜组1G、具有负屈光力的第二透镜组2G、具有正屈光力的第三透镜组3G、具有正屈光力的第四透镜组4G和具有负屈光力的第五透镜组5G。
当从广角端变焦到长焦端(连续改变放大倍率)时,在所有透镜组1G-5G相对于作为变焦镜头100的成像位置的成像表面Mk移动的同时,变焦镜头100始终增加第一透镜组1G与第二透镜组2G之间的距离δ12、始终减小第二透镜组2G与第三透镜组3G之间的距离δ23、始终减小第三透镜组 3G与第四透镜组4G之间的距离δ34、以及改变第四透镜组4G与第五透镜组5G之间的距离δ45。变焦镜头被构造成满足公式(F):-1.5<fw/f2<-0.5,其中fw是整个镜头系统在广角端处的焦距,而f2是第二透镜组的焦距。
这样,变焦镜头100的基本结构如上所述。
理想的是变焦镜头100满足公式(F′):-1.2<fw/f2<-1.0。
理想的是当变焦镜头100的焦点从无穷远侧移动到近侧并聚焦时,仅第五透镜组朝向图像侧移动。这能够使聚焦组(第五镜头组5G)实现尺寸和重量减小,从而减小聚焦机构的负担并实现高速聚焦。
进一步地,理想的是变焦镜头100满足公式(C):-0.6<1-(β5T)2<-2.5,并且更理想地满足公式(C′):-5.5<1-(β5T)2<-2.9,其中β5T是当在长焦端聚焦在无穷远处时第五透镜组5G的成像放大倍率。
公式(C)调节在第五透镜组5G中在长焦端处聚焦在无穷远处时图像移动相对于焦点移动的敏感度。如果变焦镜头100被构造成使得1-(β5T)2的值低于由公式(C)限定的下限,则在长焦端处第五透镜组5G的图像移动相对于焦点移动的敏感度将被过度增加,这将导致第五透镜组5G的用于获得最好聚焦点的幅度移动的量被过度减小。因此,将会发生变得难以执行聚焦控制(例如,第五透镜组5G的焦点移动被暂停)的问题。如果变焦镜头100被构造成使得1-(β5T)2的值超过由公式(C)限定的上限,则第五透镜组5G的图像移动相对于焦点移动的敏感度将在长焦端处是可接受的,但是在广角端处的敏感度被过度降低。这将导致第五透镜组5G的用于获得最好聚焦点的幅度移动的量被过度增加。因此,例如,将会发生在焦点位移时由聚焦机构产生的异常噪声的问题。
图1中所示的成像设备200包括变焦镜头100和成像元件210,所述成像元件210由对通过变焦镜头100形成的光学图像Hk(表示对象H的光学图像)进行成像的CCD、CMOS等构成。成像元件210的成像表面211是成像镜头100的成像位置(成像表面Mk)。
在这种情况下,光学构件Dg设置在最靠近图像侧透镜(如由图1的变焦镜头100中的项Se表示)与成像表面211之间。
可以采用各种光学构件作为光学构件Dg,这取决于配备有成像镜头100的成像设备200的结构。例如,可以设置对应于成像表面保护玻璃罩、 红外线切除滤光器、ND滤光器等的单个或多个构件。
在下文中,将具体地参照图2A、2B-6A、6B、7-11等描述本发明的变焦镜头的示例1-5。
示例1-5的每一个变焦镜头满足变焦镜头100的结构并包括以下组件。
示例1-5的每一个变焦镜头包括由三个透镜构成的第一透镜组、由14G个数量的透镜构成的第二透镜组2G、由五个透镜构成的第三透镜组3G、由三个透镜构成的第四透镜组4G和由两个透镜构成的第五透镜组5G。
在第一透镜组1G中,第一组第一透镜L1、第一组第二透镜L2和第一组第三透镜L3从物体侧顺序地布置。
进一步地,在第二透镜组2G中,第二透镜组第一透镜L4、第二透镜组第二透镜L5、第二透镜组第三透镜L6和第二透镜组第四透镜L7从物体侧顺序地布置。
进一步地,在第三透镜组3G中,第三透镜组第一透镜L8、第三透镜组第二透镜L9、第三透镜组第三透镜L10、第三透镜组第四透镜L11和第三透镜组第五透镜L12从物体侧顺序地布置。
在第四透镜组4G中,第四透镜组第一透镜L13、第四透镜组第二透镜L14和第四透镜组第三透镜L15从物体侧顺序地布置。
进一步地,在第五透镜组5G中,第五组第一透镜L16和第五组第二透镜L17从物体侧顺序地布置。
由如上所述的五个透镜构成的第三透镜组3G被构造成具有最靠近物体侧布置的三个透镜(具有正屈光力的第三a透镜组3aG)和最靠近图像侧布置的两个透镜(第三b透镜组3bG)。第三b透镜组3bG被构造成可在垂直于光轴(XY平面延伸的方向)的方向上移动,这能够使相机震动校正功能工作。
在这种情况下,第三a透镜组3aG由第三组第一透镜L8、第三组第二透镜L9和第三组第三透镜L10构成,而第三b透镜组3bG由第三组第四透镜L11和第三组第五透镜L12构成。
孔径光阑St设置在第二透镜组2G与第三透镜组3G之间,并被设计成在改变放大倍率时与第三透镜组3G一体地沿光轴方向Z1移动。
<示例1>
图2A和2B示出了示例1的变焦镜头。图2A是显示示例1的变焦镜头的结构的详细图。图2B示出了其中在上部处示例1的变焦镜头的变焦设置被设定到广角端(如由图中的“广角端”所示)的状态和其中在下部处示例1的变焦镜头的变焦设置被设定到长焦端(如由图中的“长焦端”所示)的状态。进一步地,箭头表示分别当放大倍率从广角端变化到长焦端时透镜组的移动路径。
在示例1的变焦镜头的第五透镜组5G中,两个透镜(即,负透镜和正透)从物体侧顺序地布置。
进一步地,随后所述的表1显示了与示例1的变焦镜头有关的各种数据。表1A的上部显示透镜数据,中部显示变焦镜头的示意性规格,而底部显示每一个透镜组的焦距。
在表1A的上部处的透镜数据中,表面编号i表示第i(i=1、2、3......)个个透镜表面等,并且编号从最靠近物体侧朝向图像侧序列地增加。孔径光阑St和光学构件Dg也被列在这些透镜数据中。
曲率半径Ri表示第i(i=1、2、3......)个表面的曲率半径。表面之间的距离Di(i=1、2、3......)表示第i个表面与第(i+1)个表面之间在光轴Z1上的距离。透镜数据中的项Ri和项Di对应于表示透镜表面等的项Si(i=1、2、3......)。
在表面(i=1、2、3......)之间的距离Di的列中,存在列出了表示表面之间的距离的数字值的情况和列出了Dm(m是整数)的情况。项Dm中的数字对应于表面之间的距离(空间距离)、透镜组之间的距离,并且表面之间的距离(空间距离)基于可变放大倍率(变焦放大倍率)而改变。
进一步地,项Nj表示第j(j=1、2、3......)个光学元件相对于587.6nm波长(d线)的折射率,并且所示数字从物体侧朝向图像侧序列地增加。项vj表示第j个光学元件基于d线的阿贝数。
在表1A的透镜数据中,曲率半径和表面之间的距离的单位是毫米。当凸面面向物体侧时,曲率半径为正,而当凸面面向图像侧时,曲率半径为负。
如上所述的光学系统在诸如透镜等的光学元件的尺寸成比例地增加或减小的任一情况下整体能够保持预定性能水平,因此其中整个透镜数据 的数字成比例增加或减小的变焦镜头也可以是与本发明有关的示例。
表1A的中部表示广角端(WIDE)、可变放大倍率的中间(MID)和长焦端(TELE)的每一个值,即透镜组之间的距离:D5、D13、D23、D28和D32;f:整个透镜系统的焦距(每一个值的单位为毫米);Fno:F数;和2ω:整个视场角(单位为“°”)。
进一步地,表1A的底部表示每一组的焦距。在这种情况下,f1:第一透镜组1G的焦距,f2:第二透镜组2G的焦距,f3:第三透镜组3G的焦距,f4:第四透镜组4G的焦距,f5:第五透镜组5G的焦距,f3a:第三a透镜组3aG的焦距,和f3b:第三b透镜组3bG的焦距。
表1A中描述的术语“第三b组(OIS)”(OIS:光学图像稳定性)表示能够通过允许第三b透镜组3bG在垂直于光轴的方向(在XY平面延伸的方向)上移动来实现照相机震动校正功能的性能。
[表1A]
示例1

 广角端中间长焦端D50.95032.29866.596D1342.83415.9323.617D2312.5786.2133.622D282.1533.9371.901D3235.50566.44482.661f18.38467.549248.190Fno3.605.486.492ω[°]76.6122.496.22
f1111.303f2-17.195f389.768f428.523f5-59.029f3a33.607f3b(OIS)-39.462
表1B显示了示例1的变焦镜头的非球面表面的非球面系数。在表1A的透镜数据中,附于表面编号的标记“*”表示由表面编号表示的表面是非球面表面。进一步地,表1B显示了与这些表面标号相对应的非球面表面的非球面系数。
表1B中所示的非球面系数用于通过应用在以下非球面公式中来限定非球面形状。
[非球面公式1]
Z=C·h2/{1+(1-K.C2·h2)1/2}+∑An.hn
其中
Z:非球面表面的深度(mm)
h:从光轴到透镜表面的距离(高度)(mm)
K:表示二次曲面的非球面系数
C:近轴曲率=1/R(R:近轴曲率半径)
An:N维(n是不少于三的整数)非球面系数
[表1B]

图7是显示在示例1的变焦镜头的广角端(WIDE)、可变放大倍率的中间(MID)和长焦端(TELE)中的每一个处的球面像差、像散、畸变和横向色象差的图。进一步地,每一个光束的d线和g线的畸变在图中被示出。像散图表示相对于径向图像表面和切向图像表面的像差。
如图7所示,由符号(Wa)、(Ma)和(Ta)表示的图表示球面像差,由符号(Wb)、(Mb)、和(Tb)表示的图表示像散、由符号(Wc)、(Mc)和(Tc)表示的图表示畸变以及由符号(Wd)、(Md)和(Td)表示的图表示横向色象差。
在示例的描述结束处显示的表6单独地表示对于示例1-5的公式(F)和(C)的值(从公式(F)和(C)的数学表达式单独地估算的值)。可以从相对于表1A-5A中的变焦镜头的各种数据等来估算每一个公式的数学表达式。
如可以从以上透镜数据等看到,示例1的变焦镜头具有高可变倍率,但仍然是紧凑的并能够具有高性能。
显示了示例1的变焦镜头的结构的图2A和2B、显示了变焦镜头的畸变的图7、表示变焦镜头的透镜数据等的表1A&1B以及表示公式(F)和(C)的每一个数学表达式的值的表6在随后所述的示例2-5中以与相同的方式读取,因此对其不再进行详细描述。
<示例2>
图3A和3B显示示例2的变焦镜头。图3A是显示示例2的变焦镜头的具体结构的图。图3B与示例2的变焦镜头有关,并且示出了其中在上部处变焦设置被设定到广角端(如由图中的“广角端”所示)的状态,和其中在底部处变焦设置被设定到长焦端(如由图中的“长焦端”所示)的状态。进一步地,箭头表示分别当放大倍率从广角端变化到长焦端时透镜组的移动路径。
在示例2的变焦镜头的第五透镜组5G中,两个透镜(即,负透镜和正透镜)从物体侧顺序地布置。
进一步地,表2A显示与示例2的焦镜头有关的各种数据。表2A的上部显示透镜数据,中部显示变焦镜头的示意性规格,而底部显示每一个透镜组的焦距。
[表2A]
示例2

 广角端中间长焦端D50.90034.25161.985D1343.62217.7983.965D2310.4015.9063.496D283.7705.3151.700D3233.10960.97985.617f18.38867.562248.238Fno3.605.186.472ω[°]76.5922.606.27
f1105.536f2-16.856f397.458f429.520f5-84.482f3a35.192f3b(OIS)-37.423
表2B显示示例2的变焦镜头的非球面表面的非球面系数。
[表2B]

图8是显示在示例2的变焦镜头的广角端(WIDE)、可变放大倍率的中间(MID)、和长焦端(TELE)中的每一个处的球面像差、像散、畸变和横向色象差的图。
<示例3>
图4A和4B显示了示例3的变焦镜头。图4A是显示示例3的变焦镜头的具体结构的图。图4B与示例3的变焦镜头有关,并且示出了其中在上部处变焦设置被设定到广角端(如由图中的“广角端”所示)的状态,和其中在底部处变焦设置被设定到长焦端(如由图中的“长焦端”所示)的状态。进一步地,箭头分别地表示当放大倍率从广角端变化到长焦端时,透镜组的移动路径。
在示例3的变焦镜头的第五透镜组5G中,两个透镜(即,正透镜和负透镜)从物体侧顺序地布置。
进一步地,表3A显示与示例3的变焦镜头有关的各种数据。表3A的上部显示透镜数据,中部显示变焦镜头的示意性规格,而底部显示每一个透镜组的焦距。
[表3A]
示例3

 广角端中间长焦端D50.99931.87961.061D1342.74617.3734.203D2311.5165.9653.499D281.9513.3941.885D3235.49064.03178.012f18.38264.988229.769Fno3.625.226.082ω[°]76.6123.336.73
f1103.033f2-16.513f387.566f429.127f5-66.647f3a33.407f3b(OIS)-37.492
表3B显示示例3的变焦镜头的非球面表面的非球面系数。
[表3B]

图9是显示在示例3的变焦镜头的广角端(WIDE)、可变放大倍率的中间(MID)、和长焦端(TELE)中的每一个处的球面像差、像散、畸变和横向色象差的图。
<示例4>
图5A和5B显示示例4的变焦镜头。图5A示出了示例4的变焦镜头的具体结构。图5B与示例4的变焦镜头有关,示出了其中在上部处变焦设置被设定到广角端(如由图中的“广角端”所示)的状态,和其中在底部处变焦设置被设定到长焦端(如由图中的“长焦端”所示)的状态。进一步地,箭头分别地表示当放大倍率从广角端变化到长焦端时透镜组的移动路径。
在示例4的变焦镜头的第五透镜组5G中,两个透镜(即,正透镜和负透镜)从物体侧顺序地布置。
进一步地,表4A显示了与示例4的变焦镜头有关的各种数据。表4A的上部显示透镜数据,中部显示变焦镜头的示意性规格,而底部显示每一个透镜组的焦距。
[表4A]
示例4

 广角端中间长焦端D50.90033.79963.266D1344.71317.6343.566D2311.1856.8164.357D283.2454.8481.970D3234.99663.95486.941f18.36667.481247.941Fno3.605.266.552ω[°]76.6422.686.28
f1107.872f2-17.446f3116.489f429.082f5-85.750f3a37.832f3b(OIS)-39.192
表4B显示示例4的变焦镜头的非球面表面的非球面系数。
[表4B]

图10是显示在示例4的变焦镜头的广角端(WIDE)、可变放大倍率的中间(MID)、和长焦端(TELE)中的每一个处的球面像差、像散、畸变和横向色象差的图。
<示例5>
图6A和6B显示了示例5的变焦镜头。图6A示出了示例5的变焦镜头的具体结构。图6B与示例5的变焦镜头有关,示出了其中在上部处变焦设置被设定到广角端(如由图中的“广角端”所示)的状态,和其中在底部处变焦设置被设定到长焦端(如由图中的“长焦端”所示)的状态。进一步地,箭头表示分别当放大倍率从广角端变化到长焦端时透镜组的移动路径。
在示例5的变焦镜头的第五透镜组5G中,两个透镜(即,正透镜和负透镜)从物体侧顺序地布置。
进一步地,表5A显示与示例5的变焦镜头有关的各种数据。表5A的上部显示透镜数据,中部显示变焦镜头的示意性规格,而底部显示每一个透镜组的焦距。
[表5A]
示例5

 广角端中间长焦端D50.90036.42362.766D1343.47317.9443.610D2310.7086.3383.715D283.8425.5481.698D3233.10658.07384.416f18.38967.564248.247Fno3.625.026.392ω[°]76.6622.616.27
f1106.443f2-16.902f394.599f429.607f5-84.036f3a34.301f3b(OIS)-36.710
表5B显示了示例5的变焦镜头的非球面表面的非球面系数。
[表5B]

图11是显示在示例5的变焦镜头的广角端(WIDE)、可变放大倍率的中间(MID)、和长焦端(TELE)中的每一个处的球面像差、像散、畸变和横向色象差的图。
以这种方式被构造而成的示例5的变焦镜头可以具有高可变放大倍率,但仍然是紧凑的并能够具有高性能。
[表6]
 示例1示例2示例3示例4示例5公式(F)-1.069-1.091-1.113-1.053-1.088公式(C)-5.00-3.32-3.99-3.30-3.30
本发明不局限于上述实施例和示例,而使可以进行各种修改。例如,诸如每一透镜元件的曲率半径、表面之间的距离和折射率的值不局限于表中所示的数字示例,而是可以是其它值。

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1、(10)申请公布号 CN 103649809 A (43)申请公布日 2014.03.19 CN 103649809 A (21)申请号 201280030499.X (22)申请日 2012.06.15 2011-137063 2011.06.21 JP G02B 15/20(2006.01) G02B 13/18(2006.01) (71)申请人 富士胶片株式会社 地址 日本国东京都 (72)发明人 田中刚 长伦生 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 李江晖 (54) 发明名称 变焦镜头和成像设备 (57) 摘要 问题 提供一种具有高可变放大倍率同时 。

2、能够减小尺寸并增加性能的变焦镜头。 技术方 案 变焦镜头从物体侧顺序地包括正的第一透镜 组 (1G)、 负的第二透镜组 (2G)、 正的第三透镜组 (3G)、 正的第四透镜组 (4G) 和负的第五透镜组 (5G)。当放大倍率从广角端变化到长焦端时, 在 所有透镜组相对于成像位置移动的同时, 第一透 镜组 (1G) 与第二透镜组 (2G) 之间的距离 (12) 始终增加, 第二透镜组(2G)与第三透镜组(3G)之 间的距离(23)始终减小, 第三透镜组(3G)与第 四透镜组(4G)之间的距离(34)始终减小, 以及 第四透镜组 (4G) 与第五透镜组 (5G) 之间的距离 (45)变化。 如果f。

3、w表示整个镜头系统在广角端 处的焦距, 而f2表示第二透镜组的焦距, 则满足公 式 (F) : -1.5 fw/f2 -0.5。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2013.12.20 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/003920 2012.06.15 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2012/176415 JA 2012.12.27 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 15 页 附图 16 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 说明书15页 附图16页 (10)申请公布号 CN 1。

4、03649809 A CN 103649809 A 1/1 页 2 1. 一种变焦镜头, 基本上包括 : 具有正屈光力的第一透镜组 ; 具有负屈光力的第二透镜组 ; 具有正屈光力的第三透镜组 ; 具有正屈光力的第四透镜组 ; 和 具有负屈光力的第五透镜组, 所述第一透镜组、 所述第二透镜组、 所述第三透镜组、 所 述第四透镜组和所述第五透镜组从变焦镜头的物体侧顺序地布置, 其中当放大倍率从广角端变化到长焦端时, 在所有透镜组相对于成像位置移动的同 时, 第一透镜组与第二透镜组之间的距离始终增加, 第二透镜组与第三透镜组之间的距离 始终减小, 第三透镜组与第四透镜组之间的距离始终减小, 以及第四。

5、透镜组与第五透镜组 之间的距离变化, 其中满足以下公式 (F) : -1.5 fw/f2 -0.5 (F), 其中 fw是整个镜头系统在广角端处的焦距 ; 以及 f2是第二透镜组的焦距。 2. 根据权利要求 1 所述的变焦镜头, 其中满足以下公式 (F ) : -1.2 fw/f2 -1.0 (F )。 3.根据权利要求1或2所述的变焦镜头, 其中当焦点从无穷远侧移动到近侧并聚焦时, 仅第五透镜组朝向图像侧移动。 4. 根据权利要求 1-3 中任一项所述的变焦镜头, 其中满足以下公式 (C) : -0.6 1-(5T)2 -2.5 (C), 其中 5T: 当在长焦端处聚焦在无穷远处时第五透镜组。

6、的成像放大倍率。 5. 根据权利要求 4 所述的变焦镜头, 其中满足以下公式 (C ) : -5.5 1-(5T)2 -2.9 (C )。 6. 一种成像设备, 包括 : 根据权利要求 1-5 中任一项所述的变焦镜头。 权 利 要 求 书 CN 103649809 A 2 1/15 页 3 变焦镜头和成像设备 技术领域 0001 本发明涉及一种在诸如数字照相机、 摄影机、 广播用摄像机、 监视照相机等中使用 的具有高可变放大倍率的变焦镜头和一种包括该变焦镜头的成像设备。 背景技术 0002 传统地, 变焦镜头基本上包括从物体侧顺序布置的 : 具有正屈光力的第一透镜 ; 具有负屈光力的第二透镜 。

7、; 具有正屈光力的第三透镜 ; 具有正屈光力的第四透镜、 和具有 负屈光力的第五透镜, 并被已知为具有相对较大可变放大倍率的变焦镜头。具有这种透镜 结构的变焦镜头被已知为适于同时实现高可变放大倍率和尺寸减小(参见专利文献1、 2和 3)。 0003 现有技术文献 0004 专利文献 1 0005 日本未审查专利公开 No.4(1992)-70707 0006 专利文献 2 0007 日本未审查专利公开 No.9(1997)-197271 0008 专利文献 3 0009 日本未审查专利公开 No.11(1999)-64728 发明内容 0010 近年来, 需要一种为紧凑的但具有高可变放大倍率的。

8、变焦镜头, 例如, 具有超过 12 倍的高可变放大倍率但是仍然紧凑并且具有高性能的变焦镜头。 0011 然而, 传统已知的紧凑且高性能变焦镜头 (例如, 专利文献 1-3 中所公开的变焦镜 头 ) 具有小于 10 倍的可变放大倍率, 并且不能具有高可变放大倍率。 0012 鉴于上述情况已经形成了本发明。 本发明的目的是提供一种具有高可变放大倍率 但仍然是紧凑的并能够具有高性能的变焦镜头和一种包括该变焦镜头的成像设备。 0013 本发明的变焦镜头基本上包括 : 0014 具有正屈光力的第一透镜组 ; 0015 具有负屈光力的第二透镜组 ; 0016 具有正屈光力的第三透镜组 ; 0017 具有正。

9、屈光力的第四透镜组 ; 和 0018 具有负屈光力的第五透镜组, 所述第一透镜组、 所述第二透镜组、 所述第三透镜 组、 所述第四透镜组和所述第五透镜组从变焦镜头的物体侧顺序地布置, 0019 其中当放大倍率从广角端变化到长焦端时, 在所有透镜组相对于成像位置移动的 同时, 第一透镜组与第二透镜组之间的距离始终增加, 第二透镜组与第三透镜组之间的距 离始终减小, 第三透镜组与第四透镜组之间的距离始终减小, 以及第四透镜组与第五透镜 组之间的距离变化, 说 明 书 CN 103649809 A 3 2/15 页 4 0020 其中满足以下公式 (F) : 0021 -1.5 fw/f2 -0.5。

10、 (F) 0022 fw是整个镜头系统在广角端处的焦距 ; 以及 f2是第二透镜组的焦距。 0023 理想的是变焦镜头满足公式 (F ) : -1.2 fw/f2 -1.0。 0024 理想的是当焦点从无穷远侧移动到近侧并聚焦时, 仅第五透镜组朝向图像侧移 动。 0025 理想的是变焦镜头满足公式 (C) : -0.6 1-(5T)2 -2.5, 并且更理想地满足公 式 (C ) : -5.5 1-(5T)2 -2.9, 其中 5T是当在长焦端处聚焦在无穷远处时第五透镜 组的成像放大倍率。 0026 本发明的成像设备配备有本发明的变焦镜头。 0027 根据本发明的变焦镜头和包括该变焦镜头的设备。

11、基本上包括 : 0028 具有正屈光力的第一透镜组 ; 0029 具有负屈光力的第二透镜组 ; 0030 具有正屈光力的第三透镜组 ; 0031 具有正屈光力的第四透镜组 ; 和 0032 具有负屈光力的第五透镜组, 所述第一透镜组、 所述第二透镜组、 所述第三透镜 组、 所述第四透镜组和所述第五透镜组从变焦镜头的物体侧顺序地布置, 0033 其中当放大倍率从广角端变化到长焦端时, 第一透镜组与第二透镜组之间的距离 始终增加, 第二透镜组与第三透镜组之间的距离始终减小, 第三透镜组与第四透镜组之间 的距离始终减小, 以及第四透镜组与第五透镜组之间的距离变化, 使得每一个透镜组都相 对于成像位置。

12、移动, 0034 其中满足以下公式 (F) : -1.5 fw/f2 -0.5。这能够使变焦镜头能够具有高可 变放大倍率, 但仍然是紧凑的并且能够具有高性能。 0035 因此, 例如, 可以获得在超过 75的广角端处具有全视场角 (即, 大视场角 ) 并进 一步具有超过 12 倍的高可变放大倍率但仍然是紧凑的并能够具有高性能的变焦镜头。 0036 公式 (F) 调节整个透镜系统在广角端处的焦距与第二透镜组的焦距的比值。如果 变焦镜头被构造成使得fw/f2的值低于由公式(F)限定的下限, 则第二透镜组的负屈光力将 过度增加, 这将导致周边图像的像场曲率变大的问题。 进一步地, 当放大倍率改变时难。

13、以保 持光学性能的问题也会出现。如果变焦镜头被构造成使得 fw/f2的值超过由公式 (F) 限定 的上限, 则第二透镜组的负屈光力将被过度减小, 这将增加当放大倍率改变时第一透镜组 的移动量。这将导致第一透镜组的透镜的外径和光学系统的总长度在长焦端变大的问题。 附图说明 0037 图 1 是显示根据本发明的一个实施例的变焦镜头的结构和包括该变焦镜头的成 像设备的示意性剖视图 ; 0038 图 2A 是显示示例 1 的变焦镜头的剖视图 ; 0039 图 2B 是显示示例 1 的变焦镜头的变焦设置被设定到广角端的情况和所述变焦镜 头的变焦设置被设定到长焦端的情况中的每一种的剖视图 ; 0040 图。

14、 3A 是显示示例 2 的变焦镜头的剖视图 ; 说 明 书 CN 103649809 A 4 3/15 页 5 0041 图 3B 是显示示例 2 的变焦镜头的变焦设置被设定到广角端的情况和所述变焦镜 头的变焦设置被设定到长焦端的情况中的每一种的剖视图 ; 0042 图 4A 是显示示例 3 的变焦镜头的剖视图 ; 0043 图 4B 是显示示例 3 的变焦镜头的变焦设置被设定到广角端的情况和所述变焦镜 头的变焦设置被设定到长焦端的情况中的每一种的剖视图 ; 0044 图 5A 是显示示例 4 的变焦镜头的剖视图 ; 0045 图 5B 是显示示例 4 的变焦镜头的变焦设置被设定到广角端的情况。

15、和所述变焦镜 头的变焦设置被设定到长焦端的情况中的每一种的剖视图 ; 0046 图 6A 是显示示例 5 的变焦镜头的剖视图 ; 0047 图 6B 是显示示例 5 的变焦镜头的变焦设置被设定到广角端的情况和所述变焦镜 头的变焦设置被设定到长焦端的情况中的每一种的剖视图 ; 0048 图 7 是示例 1 的畸变图 ; 0049 图 8 是示例 2 的畸变图 ; 0050 图 9 是示例 3 的畸变图 ; 0051 图 10 是示例 4 的畸变图 ; 以及 0052 图 11 是示例 5 的畸变图。 具体实施方式 0053 在下文中, 以下将参照附图描述本发明的变焦镜头和包括该变焦镜头的成像设 。

16、备。 0054 图 1 是显示根据本发明的一个实施例的变焦镜头的结构和包括该变焦镜头的成 像设备的示意性剖视图。 0055 如图所示的变焦镜头 100 具有高可变放大倍率, 但仍然是紧凑的并且能够具有高 性能。配备有该变焦镜头 100 的成像设备 200 用作数字静止相机、 摄像机、 监视相机等。 0056 变焦镜头 100 从物体侧 ( 图的 -Z 侧 ) 顺序地包括 : 具有正屈光力的第一透镜组 1G、 具有负屈光力的第二透镜组 2G、 具有正屈光力的第三透镜组 3G、 具有正屈光力的第四 透镜组 4G 和具有负屈光力的第五透镜组 5G。 0057 当从广角端变焦到长焦端 ( 连续改变放大。

17、倍率 ) 时, 在所有透镜组 1G-5G 相对于 作为变焦镜头 100 的成像位置的成像表面 Mk 移动的同时, 变焦镜头 100 始终增加第一透镜 组 1G 与第二透镜组 2G 之间的距离 12、 始终减小第二透镜组 2G 与第三透镜组 3G 之间的 距离 23、 始终减小第三透镜组 3G 与第四透镜组 4G 之间的距离 34、 以及改变第四透镜 组 4G 与第五透镜组 5G 之间的距离 45。变焦镜头被构造成满足公式 (F) : -1.5 fw/f2 -0.5, 其中 fw是整个镜头系统在广角端处的焦距, 而 f2是第二透镜组的焦距。 0058 这样, 变焦镜头 100 的基本结构如上所述。

18、。 0059 理想的是变焦镜头 100 满足公式 (F ) : -1.2 fw/f2 -1.0。 0060 理想的是当变焦镜头 100 的焦点从无穷远侧移动到近侧并聚焦时, 仅第五透镜组 朝向图像侧移动。这能够使聚焦组 ( 第五镜头组 5G) 实现尺寸和重量减小, 从而减小聚焦 机构的负担并实现高速聚焦。 0061 进一步地, 理想的是变焦镜头100满足公式(C) : -0.61-(5T)2-2.5, 并且更 说 明 书 CN 103649809 A 5 4/15 页 6 理想地满足公式 (C ) : -5.5 1-(5T)2 -2.9, 其中 5T是当在长焦端聚焦在无穷远处 时第五透镜组 5。

19、G 的成像放大倍率。 0062 公式 (C) 调节在第五透镜组 5G 中在长焦端处聚焦在无穷远处时图像移动相对于 焦点移动的敏感度。如果变焦镜头 100 被构造成使得 1-(5T)2的值低于由公式 (C) 限定 的下限, 则在长焦端处第五透镜组 5G 的图像移动相对于焦点移动的敏感度将被过度增加, 这将导致第五透镜组 5G 的用于获得最好聚焦点的幅度移动的量被过度减小。因此, 将会发 生变得难以执行聚焦控制 ( 例如, 第五透镜组 5G 的焦点移动被暂停 ) 的问题。如果变焦镜 头 100 被构造成使得 1-(5T)2的值超过由公式 (C) 限定的上限, 则第五透镜组 5G 的图像 移动相对于。

20、焦点移动的敏感度将在长焦端处是可接受的, 但是在广角端处的敏感度被过度 降低。这将导致第五透镜组 5G 的用于获得最好聚焦点的幅度移动的量被过度增加。因此, 例如, 将会发生在焦点位移时由聚焦机构产生的异常噪声的问题。 0063 图 1 中所示的成像设备 200 包括变焦镜头 100 和成像元件 210, 所述成像元件 210 由对通过变焦镜头100形成的光学图像Hk(表示对象H的光学图像)进行成像的CCD、 CMOS 等构成。成像元件 210 的成像表面 211 是成像镜头 100 的成像位置 ( 成像表面 Mk)。 0064 在这种情况下, 光学构件 Dg 设置在最靠近图像侧透镜 (如由图。

21、 1 的变焦镜头 100 中的项 Se 表示 ) 与成像表面 211 之间。 0065 可以采用各种光学构件作为光学构件 Dg, 这取决于配备有成像镜头 100 的成像设 备 200 的结构。例如, 可以设置对应于成像表面保护玻璃罩、 红外线切除滤光器、 ND 滤光器 等的单个或多个构件。 0066 在下文中, 将具体地参照图 2A、 2B-6A、 6B、 7-11 等描述本发明的变焦镜头的示例 1-5。 0067 示例 1-5 的每一个变焦镜头满足变焦镜头 100 的结构并包括以下组件。 0068 示例 1-5 的每一个变焦镜头包括由三个透镜构成的第一透镜组、 由 14G 个数量的 透镜构成。

22、的第二透镜组 2G、 由五个透镜构成的第三透镜组 3G、 由三个透镜构成的第四透镜 组 4G 和由两个透镜构成的第五透镜组 5G。 0069 在第一透镜组 1G 中, 第一组第一透镜 L1、 第一组第二透镜 L2 和第一组第三透镜 L3 从物体侧顺序地布置。 0070 进一步地, 在第二透镜组2G中, 第二透镜组第一透镜L4、 第二透镜组第二透镜L5、 第二透镜组第三透镜 L6 和第二透镜组第四透镜 L7 从物体侧顺序地布置。 0071 进一步地, 在第三透镜组3G中, 第三透镜组第一透镜L8、 第三透镜组第二透镜L9、 第三透镜组第三透镜L10、 第三透镜组第四透镜L11和第三透镜组第五透镜。

23、L12从物体侧顺 序地布置。 0072 在第四透镜组4G中, 第四透镜组第一透镜L13、 第四透镜组第二透镜L14和第四透 镜组第三透镜 L15 从物体侧顺序地布置。 0073 进一步地, 在第五透镜组 5G 中, 第五组第一透镜 L16 和第五组第二透镜 L17 从物 体侧顺序地布置。 0074 由如上所述的五个透镜构成的第三透镜组 3G 被构造成具有最靠近物体侧布置的 三个透镜 ( 具有正屈光力的第三 a 透镜组 3aG) 和最靠近图像侧布置的两个透镜 ( 第三 b 透镜组 3bG)。第三 b 透镜组 3bG 被构造成可在垂直于光轴 (XY 平面延伸的方向 ) 的方向上 说 明 书 CN 。

24、103649809 A 6 5/15 页 7 移动, 这能够使相机震动校正功能工作。 0075 在这种情况下, 第三 a 透镜组 3aG 由第三组第一透镜 L8、 第三组第二透镜 L9 和第 三组第三透镜L10构成, 而第三b透镜组3bG由第三组第四透镜L11和第三组第五透镜L12 构成。 0076 孔径光阑 St 设置在第二透镜组 2G 与第三透镜组 3G 之间, 并被设计成在改变放大 倍率时与第三透镜组 3G 一体地沿光轴方向 Z1 移动。 0077 0078 图 2A 和 2B 示出了示例 1 的变焦镜头。图 2A 是显示示例 1 的变焦镜头的结构的 详细图。图 2B 示出了其中在上部处。

25、示例 1 的变焦镜头的变焦设置被设定到广角端 ( 如由 图中的 “广角端” 所示 ) 的状态和其中在下部处示例 1 的变焦镜头的变焦设置被设定到长 焦端 ( 如由图中的 “长焦端” 所示 ) 的状态。进一步地, 箭头表示分别当放大倍率从广角端 变化到长焦端时透镜组的移动路径。 0079 在示例 1 的变焦镜头的第五透镜组 5G 中, 两个透镜 ( 即, 负透镜和正透 ) 从物体 侧顺序地布置。 0080 进一步地, 随后所述的表 1 显示了与示例 1 的变焦镜头有关的各种数据。表 1A 的 上部显示透镜数据, 中部显示变焦镜头的示意性规格, 而底部显示每一个透镜组的焦距。 0081 在表 1A。

26、 的上部处的透镜数据中, 表面编号 i 表示第 i(i=1、 2、 3) 个个透镜 表面等, 并且编号从最靠近物体侧朝向图像侧序列地增加。孔径光阑 St 和光学构件 Dg 也 被列在这些透镜数据中。 0082 曲率半径 Ri 表示第 i(i=1、 2、 3) 个表面的曲率半径。表面之间的距离 Di(i=1、 2、 3) 表示第 i 个表面与第 (i+1) 个表面之间在光轴 Z1 上的距离。透镜数据 中的项 Ri 和项 Di 对应于表示透镜表面等的项 Si(i=1、 2、 3)。 0083 在表面(i=1、 2、 3)之间的距离Di的列中, 存在列出了表示表面之间的距离 的数字值的情况和列出了 。

27、Dm(m 是整数 ) 的情况。项 Dm 中的数字对应于表面之间的距离 (空间距离)、 透镜组之间的距离, 并且表面之间的距离(空间距离)基于可变放大倍率(变 焦放大倍率 ) 而改变。 0084 进一步地, 项Nj表示第j(j=1、 2、 3)个光学元件相对于587.6nm波长(d线) 的折射率, 并且所示数字从物体侧朝向图像侧序列地增加。项 vj 表示第 j 个光学元件基于 d 线的阿贝数。 0085 在表 1A 的透镜数据中, 曲率半径和表面之间的距离的单位是毫米。当凸面面向物 体侧时, 曲率半径为正, 而当凸面面向图像侧时, 曲率半径为负。 0086 如上所述的光学系统在诸如透镜等的光学元。

28、件的尺寸成比例地增加或减小的任 一情况下整体能够保持预定性能水平, 因此其中整个透镜数据的数字成比例增加或减小的 变焦镜头也可以是与本发明有关的示例。 0087 表 1A 的中部表示广角端 (WIDE)、 可变放大倍率的中间 (MID) 和长焦端 (TELE) 的 每一个值, 即透镜组之间的距离 : D5、 D13、 D23、 D28 和 D32 ; f : 整个透镜系统的焦距 ( 每一个 值的单位为毫米 ) ; Fno : F 数 ; 和 2 : 整个视场角 ( 单位为 “” )。 0088 进一步地, 表 1A 的底部表示每一组的焦距。在这种情况下, f1: 第一透镜组 1G 的 焦距, 。

29、f2: 第二透镜组 2G 的焦距, f3: 第三透镜组 3G 的焦距, f4: 第四透镜组 4G 的焦距, f5: 说 明 书 CN 103649809 A 7 6/15 页 8 第五透镜组 5G 的焦距, f3a: 第三 a 透镜组 3aG 的焦距, 和 f3b: 第三 b 透镜组 3bG 的焦距。 0089 表 1A 中描述的术语 “第三 b 组 (OIS)” (OIS : 光学图像稳定性 ) 表示能够通过允 许第三 b 透镜组 3bG 在垂直于光轴的方向 ( 在 XY 平面延伸的方向 ) 上移动来实现照相机 震动校正功能的性能。 0090 表 1A 0091 示例 1 0092 0093。

30、 广角端中间长焦端 D50.95032.298 66.596 D1342.83415.932 3.617 D2312.5786.2133.622 D282.1533.9371.901 D3235.50566.444 82.661 f18.38467.549 248.190 Fno3.605.486.49 2 76.6122.496.22 0094 说 明 书 CN 103649809 A 8 7/15 页 9 f1111.303 f2-17.195 f389.768 f428.523 f5-59.029 f3a33.607 f3b(OIS)-39.462 0095 表 1B 显示了示例 1 的。

31、变焦镜头的非球面表面的非球面系数。在表 1A 的透镜数据 中, 附于表面编号的标记 “*” 表示由表面编号表示的表面是非球面表面。进一步地, 表 1B 显示了与这些表面标号相对应的非球面表面的非球面系数。 0096 表 1B 中所示的非球面系数用于通过应用在以下非球面公式中来限定非球面形 状。 0097 非球面公式 1 0098 Z=Ch2/1+(1-K.C2h2)1/2+ An.hn 0099 其中 0100 Z : 非球面表面的深度 (mm) 0101 h : 从光轴到透镜表面的距离 ( 高度 )(mm) 0102 K : 表示二次曲面的非球面系数 0103 C : 近轴曲率 =1 R(R。

32、 : 近轴曲率半径 ) 0104 An : N 维 (n 是不少于三的整数 ) 非球面系数 0105 表 1B 0106 0107 图 7 是显示在示例 1 的变焦镜头的广角端 (WIDE)、 可变放大倍率的中间 (MID) 和 长焦端 (TELE) 中的每一个处的球面像差、 像散、 畸变和横向色象差的图。进一步地, 每一个 光束的 d 线和 g 线的畸变在图中被示出。像散图表示相对于径向图像表面和切向图像表面 的像差。 0108 如图 7 所示, 由符号 (Wa)、 (Ma) 和 (Ta) 表示的图表示球面像差, 由符号 (Wb)、 (Mb)、 和 (Tb) 表示的图表示像散、 由符号 (W。

33、c)、 (Mc) 和 (Tc) 表示的图表示畸变以及由符号 说 明 书 CN 103649809 A 9 8/15 页 10 (Wd)、 (Md) 和 (Td) 表示的图表示横向色象差。 0109 在示例的描述结束处显示的表 6 单独地表示对于示例 1-5 的公式 (F) 和 (C) 的值 ( 从公式 (F) 和 (C) 的数学表达式单独地估算的值 )。可以从相对于表 1A-5A 中的变焦镜 头的各种数据等来估算每一个公式的数学表达式。 0110 如可以从以上透镜数据等看到, 示例 1 的变焦镜头具有高可变倍率, 但仍然是紧 凑的并能够具有高性能。 0111 显示了示例 1 的变焦镜头的结构的。

34、图 2A 和 2B、 显示了变焦镜头的畸变的图 7、 表 示变焦镜头的透镜数据等的表 1A&1B 以及表示公式 (F) 和 (C) 的每一个数学表达式的值的 表 6 在随后所述的示例 2-5 中以与相同的方式读取, 因此对其不再进行详细描述。 0112 0113 图 3A 和 3B 显示示例 2 的变焦镜头。图 3A 是显示示例 2 的变焦镜头的具体结构 的图。图 3B 与示例 2 的变焦镜头有关, 并且示出了其中在上部处变焦设置被设定到广角端 ( 如由图中的 “广角端” 所示 ) 的状态, 和其中在底部处变焦设置被设定到长焦端 ( 如由图 中的 “长焦端” 所示 ) 的状态。进一步地, 箭头。

35、表示分别当放大倍率从广角端变化到长焦端 时透镜组的移动路径。 0114 在示例 2 的变焦镜头的第五透镜组 5G 中, 两个透镜 (即, 负透镜和正透镜 ) 从物体 侧顺序地布置。 0115 进一步地, 表 2A 显示与示例 2 的焦镜头有关的各种数据。表 2A 的上部显示透镜 数据, 中部显示变焦镜头的示意性规格, 而底部显示每一个透镜组的焦距。 0116 表 2A 0117 示例 2 0118 0119 说 明 书 CN 103649809 A 10 9/15 页 11 广角端中间长焦端 D50.90034.251 61.985 D1343.62217.798 3.965 D2310.40。

36、15.9063.496 D283.7705.3151.700 D3233.10960.979 85.617 f18.38867.562 248.238 Fno3.605.186.47 2 76.5922.606.27 0120 f1105.536 f2-16.856 f397.458 f429.520 f5-84.482 f3a35.192 f3b(OIS)-37.423 0121 表 2B 显示示例 2 的变焦镜头的非球面表面的非球面系数。 0122 表 2B 0123 0124 图 8 是显示在示例 2 的变焦镜头的广角端 (WIDE)、 可变放大倍率的中间 (MID)、 和 长焦端 (T。

37、ELE) 中的每一个处的球面像差、 像散、 畸变和横向色象差的图。 说 明 书 CN 103649809 A 11 10/15 页 12 0125 0126 图 4A 和 4B 显示了示例 3 的变焦镜头。图 4A 是显示示例 3 的变焦镜头的具体结 构的图。图 4B 与示例 3 的变焦镜头有关, 并且示出了其中在上部处变焦设置被设定到广角 端 ( 如由图中的 “广角端” 所示 ) 的状态, 和其中在底部处变焦设置被设定到长焦端 ( 如由 图中的 “长焦端” 所示 ) 的状态。进一步地, 箭头分别地表示当放大倍率从广角端变化到长 焦端时, 透镜组的移动路径。 0127 在示例 3 的变焦镜头的。

38、第五透镜组 5G 中, 两个透镜 (即, 正透镜和负透镜 ) 从物体 侧顺序地布置。 0128 进一步地, 表 3A 显示与示例 3 的变焦镜头有关的各种数据。表 3A 的上部显示透 镜数据, 中部显示变焦镜头的示意性规格, 而底部显示每一个透镜组的焦距。 0129 表 3A 0130 示例 3 0131 0132 广角端中间长焦端 D50.99931.879 61.061 D1342.74617.373 4.203 D2311.5165.9653.499 D281.9513.3941.885 D3235.49064.031 78.012 说 明 书 CN 103649809 A 12 11/。

39、15 页 13 f18.38264.988 229.769 Fno3.625.226.08 2 76.6123.336.73 0133 f1103.033 f2-16.513 f387.566 f429.127 f5-66.647 f3a33.407 f3b(OIS)-37.492 0134 表 3B 显示示例 3 的变焦镜头的非球面表面的非球面系数。 0135 表 3B 0136 0137 图 9 是显示在示例 3 的变焦镜头的广角端 (WIDE)、 可变放大倍率的中间 (MID)、 和 长焦端 (TELE) 中的每一个处的球面像差、 像散、 畸变和横向色象差的图。 0138 0139 图 。

40、5A 和 5B 显示示例 4 的变焦镜头。图 5A 示出了示例 4 的变焦镜头的具体结构。 图 5B 与示例 4 的变焦镜头有关, 示出了其中在上部处变焦设置被设定到广角端 ( 如由图中 的 “广角端” 所示 ) 的状态, 和其中在底部处变焦设置被设定到长焦端 ( 如由图中的 “长焦 端” 所示 ) 的状态。进一步地, 箭头分别地表示当放大倍率从广角端变化到长焦端时透镜组 的移动路径。 0140 在示例 4 的变焦镜头的第五透镜组 5G 中, 两个透镜 (即, 正透镜和负透镜 ) 从物体 侧顺序地布置。 0141 进一步地, 表 4A 显示了与示例 4 的变焦镜头有关的各种数据。表 4A 的上。

41、部显示 透镜数据, 中部显示变焦镜头的示意性规格, 而底部显示每一个透镜组的焦距。 说 明 书 CN 103649809 A 13 12/15 页 14 0142 表 4A 0143 示例 4 0144 0145 广角端中间长焦端 D50.90033.799 63.266 D1344.71317.634 3.566 D2311.1856.8164.357 D283.2454.8481.970 D3234.99663.954 86.941 f18.36667.481 247.941 Fno3.605.266.55 2 76.6422.686.28 0146 f1107.872 f2-17.446。

42、 说 明 书 CN 103649809 A 14 13/15 页 15 f3116.489 f429.082 f5-85.750 f3a37.832 f3b(OIS)-39.192 0147 表 4B 显示示例 4 的变焦镜头的非球面表面的非球面系数。 0148 表 4B 0149 0150 图 10 是显示在示例 4 的变焦镜头的广角端 (WIDE)、 可变放大倍率的中间 (MID)、 和长焦端 (TELE) 中的每一个处的球面像差、 像散、 畸变和横向色象差的图。 0151 0152 图 6A 和 6B 显示了示例 5 的变焦镜头。图 6A 示出了示例 5 的变焦镜头的具体结 构。图 6B。

43、 与示例 5 的变焦镜头有关, 示出了其中在上部处变焦设置被设定到广角端 ( 如 由图中的 “广角端” 所示 ) 的状态, 和其中在底部处变焦设置被设定到长焦端 ( 如由图中的 “长焦端” 所示 ) 的状态。进一步地, 箭头表示分别当放大倍率从广角端变化到长焦端时透 镜组的移动路径。 0153 在示例 5 的变焦镜头的第五透镜组 5G 中, 两个透镜 (即, 正透镜和负透镜 ) 从物体 侧顺序地布置。 0154 进一步地, 表 5A 显示与示例 5 的变焦镜头有关的各种数据。表 5A 的上部显示透 镜数据, 中部显示变焦镜头的示意性规格, 而底部显示每一个透镜组的焦距。 0155 表 5A 0。

44、156 示例 5 说 明 书 CN 103649809 A 15 14/15 页 16 0157 0158 广角端中间长焦端 D50.90036.423 62.766 D1343.47317.944 3.610 D2310.7086.3383.715 D283.8425.5481.698 D3233.10658.073 84.416 f18.38967.564 248.247 Fno3.625.026.39 2 76.6622.616.27 0159 f1106.443 f2-16.902 f394.599 f429.607 说 明 书 CN 103649809 A 16 15/15 页 17。

45、 f5-84.036 f3a34.301 f3b(OIS)-36.710 0160 表 5B 显示了示例 5 的变焦镜头的非球面表面的非球面系数。 0161 表 5B 0162 0163 图 11 是显示在示例 5 的变焦镜头的广角端 (WIDE)、 可变放大倍率的中间 (MID)、 和长焦端 (TELE) 中的每一个处的球面像差、 像散、 畸变和横向色象差的图。 0164 以这种方式被构造而成的示例 5 的变焦镜头可以具有高可变放大倍率, 但仍然是 紧凑的并能够具有高性能。 0165 表 6 0166 示例 1示例 2示例 3示例 4示例 5 公式 (F)-1.069-1.091-1.113。

46、-1.053-1.088 公式 (C)-5.00-3.32-3.99-3.30-3.30 0167 本发明不局限于上述实施例和示例, 而使可以进行各种修改。 例如, 诸如每一透镜 元件的曲率半径、 表面之间的距离和折射率的值不局限于表中所示的数字示例, 而是可以 是其它值。 说 明 书 CN 103649809 A 17 1/16 页 18 图 1 说 明 书 附 图 CN 103649809 A 18 2/16 页 19 图 2A 说 明 书 附 图 CN 103649809 A 19 3/16 页 20 图 2B 说 明 书 附 图 CN 103649809 A 20 4/16 页 21 。

47、图 3A 说 明 书 附 图 CN 103649809 A 21 5/16 页 22 图 3B 说 明 书 附 图 CN 103649809 A 22 6/16 页 23 图 4A 说 明 书 附 图 CN 103649809 A 23 7/16 页 24 图 4B 说 明 书 附 图 CN 103649809 A 24 8/16 页 25 图 5A 说 明 书 附 图 CN 103649809 A 25 9/16 页 26 图 5B 说 明 书 附 图 CN 103649809 A 26 10/16 页 27 图 6A 说 明 书 附 图 CN 103649809 A 27 11/16 页 28 图 6B 说 明 书 附 图 CN 103649809 A 28 12/16 页 29 图 7 说 明 书 附 图 CN 103649809 A 29 13/16 页 30 图 8 说 明 书 附 图 CN 103649809 A 30 14/16 页 31 图 9 说 明 书 附 图 CN 103649809 A 31 15/16 页 32 图 10 说 明 书 附 图 CN 103649809 A 32 16/16 页 33 图 11 说 明 书 附 图 CN 103649809 A 33 。

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