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1、(10)申请公布号 CN 103620473 A (43)申请公布日 2014.03.05 CN 103620473 A (21)申请号 201280030528.2 (22)申请日 2012.06.19 2011-137061 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 刘晓峰 (54) 发明名称 变焦镜头和成像设备 (57) 摘要 本发明提供一种具有高可变放大倍率同时能 。
2、够减小尺寸并增加性能的变焦镜头。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。当 聚焦点从无穷。
3、远侧移动到近侧并进行聚焦时， 仅 第五透镜组 (5G) 从物体侧朝向图像侧移动， 并且 第五透镜组 (5G) 具有至少一个负透镜和至少一 个正透镜。 (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/JP2012/003987 2012.06.19 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2012/176437 JA 2012.12.27 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 16 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16页 附图16页 (10)。
4、申请公布号 CN 103620473 A CN 103620473 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。
5、始终减小， 以及第四透镜组与第五透镜组 之间的距离变化， 其中当聚焦点从无穷远侧移动到近侧以实现聚焦时， 仅第五透镜组从物体侧移动到图 像侧 ； 以及 其中第五透镜组包括具有负屈光力的至少一个透镜和具有正屈光力的至少一个透镜。 2. 根据权利要求 1 所述的变焦镜头， 其中第五透镜组 (5G) 具有至少一个非球面表面， 以及 其中同时满足以下公式 (A) 和 (B) ： 10 v5n-v5p 30 (A) ； 和 1.77 N5n (B)， 其中 v5n： 构成第五透镜组的具有负屈光力的每一个透镜的阿贝数 ( 基于 d 线 ) 的平均值 v5p： 构成第五透镜组的具有正屈光力的每一个透镜的阿贝。
6、数(基于d线)的平均值， 和 N5n： 构成第五透镜组的具有负屈光力的每一个透镜的折射率 (d 线 ) 的平均值。 3.根据权利要求2所述的变焦镜头， 其中满足以下公式(A ) ： 12v5n-v5p25 (A )。 4. 根据权利要求 2 或 3 所述的变焦镜头， 其中满足以下公式 (B ) ： 1.79 N5n (B )。 5. 根据权利要求 1-4 中任一项所述的变焦镜头， 其中满足以下公式 (C) ： -0.6 1-5T2 -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的成像放大倍率。 6. 根据权利要求 5 所述的变焦镜头， 其中满足以下公式 (C ) ： 。
7、-5.5 1-5T2 -2.9 (C )。 7.根据权利要求1-6中任一项所述的变焦镜头， 其中第五透镜组(5G)由从物体侧顺序 地布置的正透镜和负透镜构造而成。 8. 一种成像设备， 包括 ： 根据权利要求 1-7 中任一项所述的变焦镜头。 权 利 要 求 书 CN 103620473 A 2 1/16 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 ； 。
8、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)。 0003 现有技术文献 0004 专利文献 1 0005 日本未审查专利公开 No.H04(1992)-70707 0006 专利文献 2 0007 日本未审查专利公开 No.H09(1997)-197271 0008 专利文献 3 0009 日本未审查专利公开 No.H11(1999)-64728 发明内容 0010 近年来， 需要。
9、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。 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。
10、透镜组 ； 0017 具有正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 103620473 A 3 2/16 页 4 0020 其中当聚焦点从无穷远侧移动到近侧以实现聚焦。
11、时， 仅第五透镜组从物体侧移动 到图像侧 ； 以及 0021 其中第五透镜组包括具有负屈光力的至少一个透镜和具有正屈光力的至少一个 透镜。 0022 变焦镜头可以基本上由五个透镜组构成。 在这种情况下， 表述 “变焦镜头基本上由 n 个透镜组构成” 表示除了 n 个透镜组之外还包括下述的变焦镜头 ： 基本上没有任何屈光力 的透镜 ； 除了透镜之外的诸如孔径和玻璃罩的光学元件 ； 和诸如透镜法兰、 透镜桶、 成像元 件和照相机震动校正机构的机械部件。 0023 理想的是第五透镜组具有至少一个非球面表面并同时满足公式 (A) ： 10 v5n-v5p 30 和公式 (B) ： 1.77 N5n， 。
12、并且更加理想的是第五透镜组同时满足公式 (A ) ： 12 v5n-v5p 25 和公式 (B ) ： 1.79 N5n。 0024 在这种情况下， v5n是构成第五透镜组的具有负屈光力的每一个透镜的阿贝数 ( 基 于 d 线 ) 的平均值 ； v5p是构成第五透镜组的具有正屈光力的每一个透镜的阿贝数 ( 基于 d 线 ) 的平均值 ； 以及 N5n是构成第五透镜组的具有负屈光力的每一个透镜的折射率 (d 线 ) 的平均值。 0025 理想的是变焦镜头满足公式 (C) ： -0.6 1-5T2 -2.5， 并且更理想地满足公式 (C ) ： -5.5 1-5T2 -2.9。5T是当在长焦端处聚。
13、焦在无穷远处时第五透镜组的成像 放大倍率。 0026 第五透镜组可以从物体侧顺序地布置包括具有正屈光力的透镜和具有负屈光力 的透镜。 0027 本发明的成像设备配备有本发明的变焦镜头。 0028 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 ： 0029 具有正屈光力的第一透镜组 ； 0030 具有负屈光力的第二透镜组 ； 0031 具有正屈光力的第三透镜组 ； 0032 具有正屈光力的第四透镜组 ； 和 0033 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， 0034 其中当放大倍率从。
14、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， 使得所有透镜组相对于 成像位置移动， 0035 其中当聚焦点从无穷远侧移动到近侧以实现聚焦时， 仅第五透镜组从物体侧移动 到图像侧 ； 以及 0036 其中第五透镜组包括具有负屈光力的至少一个透镜和具有正屈光力的至少一个 透镜， 从而使得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。 0037 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。
15、 ) 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。 0038 进一步地， 第五透镜组被设计成具有至少一个负透镜和至少一个正透镜， 并且当 说 明 书 CN 103620473 A 4 3/16 页 5 从无穷远侧朝向近侧聚焦时， 仅第五透镜组从物体侧移动到图像侧。这可以抑制当聚焦时 性能恶化， 并且进一步能够减小作为移动组的第五透镜组的尺寸和重量。这例如能够使包 括变焦镜头的成像设备中的聚焦机构的负担减小， 并且可以实现高速聚焦。 附图说明 0039 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 ； 0。
16、040 图 2A 是显示示例 1 的变焦镜头的剖视图 ； 0041 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 ； 0042 图 3A 是显示示例 2 的变焦镜头的剖视图 ； 0043 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 ； 0044 图 4A 是显示示例 3 的变焦镜头的剖视图 ； 0045 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。
17、种的剖视图 ； 0046 图 5A 是显示示例 4 的变焦镜头的剖视图 ； 0047 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 ； 0048 图 6A 是显示示例 5 的变焦镜头的剖视图 ； 0049 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 ； 0050 图 7 是示例 1 的畸变图 ； 0051 图 8 是示例 2 的畸变图 ； 0052 图 9 是示例 3 的畸变图 ； 0053 图 10 是示例 4 的畸变图。
18、 ； 以及 0054 图 11 是示例 5 的畸变图。 具体实施方式 0055 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。 0056 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。 0057 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。 0058 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。
19、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。 0059 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 说 明 书 CN 103620473 A 5 4/16 页 6 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。
20、间的距离 45。 0060 进一步地， 当聚焦点从无穷远侧移动到近侧时， 以上变焦镜头 100 被设计为仅仅 使第五透镜组 5G 从物体侧 ( 图中的 -Z 侧 ) 移动到图像侧 ( 图中的 +Z 侧 ) 以实现聚焦。 0061 此外， 以上第五透镜组5G包括具有负屈光力(在下文中， 还被缩写并称为负透镜) 的至少一个透镜和具有正屈光力 ( 在下文中， 还被缩写并称为正透镜 ) 的至少一个透镜。 0062 变焦镜头 100 的基本结构如上所述。 0063 应该注意的是第五透镜组 5G 具有至少一个非球面表面， 并且理想的是第五透镜 组 5G 同时满足公式 (A) ： 10 v5n-v5p 30。
21、 和公式 (B) ： 1.77 N5n， 并且更加理想的是第五 透镜组同时满足公式 (A ) ： 12 v5n-v5p 25 和公式 (B ) ： 1.79 N5n。 0064 在这种情况下， v5n是构成第五透镜组的具有负屈光力的每一个透镜的阿贝数 ( 基 于 d 线 ) 的平均值 ； v5p是构成第五透镜组的具有正屈光力的每一个透镜的阿贝数 ( 基于 d 线 ) 的平均值 ； 以及 N5n是构成第五透镜组的具有负屈光力的每一个透镜的折射率 (d 线 ) 的平均值。 0065 如上所述， 如果第五透镜组具有至少一个非球面表面， 则可以在聚焦时有利地抑 制性能变化。 0066 公式 (A) 调。
22、节构成第五透镜组 5G 的负透镜和正透镜的相对于 d 线的阿贝数。如 果变焦镜头被构造成使得v5n-v5p的值低于由公式(A)限定的下限， 则在第五透镜组5G内的 色像差的校正将不足， 并且色像差在焦点移动时将成为问题。 同时， 如果变焦镜头被构造成 使得 v5n-v5p的值超过由公式 (A) 限定的上限， 则第五透镜组 5G 内的色像差的校正是充分 的， 但是负透镜的折射率将被迫变小。这将导致周边图像的像场曲率变大的问题。 0067 公式 (B) 调节第五透镜组 5G 内的负透镜的相对于 d 线的折射率。如果变焦镜头 100 被构造成使得 N5n低于由公式 (B) 限定的下限， 则第五透镜组。
23、 5G 内的负透镜的折射率 变得太小， 这将导致周边图像的像场曲率将变得更加可能会出现的问题。 0068 进一步地， 理想的是变焦镜头100满足公式(C) ： -0.61-5T2-2.5， 并且更理 想地满足公式 (C ) ： -5.5 1.5T2 -2.9. 0069 5T是当在长焦端聚焦在无穷远处时第五透镜组的成像放大倍率。 0070 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 1-5T2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。
24、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1-5T2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。 0071 第五透镜组 5G 由正透镜和负透镜构造而成， 并且理想的是从物体侧顺序地布置 说。
25、 明 书 CN 103620473 A 6 5/16 页 7 正透镜和负透镜。这能够使第五透镜组 5G 由必需的最小数量的透镜构造而成， 其可以抑制 在聚焦时性能变化， 因此减小聚焦机构的负担并实现高速聚焦。 进一步地， 从物体侧顺序地 布置正透镜和负透镜有助于在成像元件的成像表面上被反射并且其返回到第五透镜组 5G 的光束在每一个透镜表面上的反射的发散性， 这是因为构成第五透镜组 5G 的透镜的多个 凸面面向图像侧。这减少了眼睛捕捉幻象的产生。 0072 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H。
26、k(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)。 0073 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。 0074 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。 0075 在下文中， 将具体地参照图 2A、 2B-6A、 6B、 7-1。
27、1 等描述本发明的变焦镜头的示例 1-5。 0076 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。 0077 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 1G、 由四个透镜构 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。 0078 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。 0079 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 。
28、和第二透镜组第四透镜 L7 从物体侧顺序地布置。 0080 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。 0081 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。 0082 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。 0083 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。
29、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。 0084 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。 0085 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。
30、。 说 明 书 CN 103620473 A 7 6/16 页 8 0086 0087 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。 0088 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 。
31、侧顺序地布置。 0089 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。 0090 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。 0091 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。。
32、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)。 0092 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。 0093 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。
33、的阿贝数。 0094 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。 0095 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。 0096 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 (。
34、 每一个 值的单位为毫米 ) ； Fno ： F 数 ； 和 2 ： 整个视场角 ( 单位为 “” )。可变放大倍率的中间 (MID) 可以被认为是中间焦距位置。 0097 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。 0098 表 1A 中描述的术语 “第三 b 组 (OIS)” (OIS ： 光学图像。
35、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。 0099 表 1A 说 明 书 CN 103620473 A 8 7/16 页 9 0100 0101 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。 0102 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。 0103 非球面公式。
36、 1 0104 Z=Ch2/1+(1-KC2h2)1/2+Anhn 0105 其中 0106 Z ： 非球面表面的深度 (mm) 说 明 书 CN 103620473 A 9 8/16 页 10 0107 h ： 从光轴到透镜表面的距离 ( 高度 )(mm) 0108 K ： 表示二次曲面的非球面系数 0109 C ： 近轴曲率 =1/R(R ： 近轴曲率半径 ) 0110 An ： N 维 (n 是不少于三的整数 ) 非球面系数 0111 表 1B 0112 0113 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。
37、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。 0114 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。 0115 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 (A)、 (B) 和 (C) 的值 ( 从公式 (A)、。
38、 (B) 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。 0116 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。 0117 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 并且更理想的是满足公式 (D) ： 0.15 fw/f1 0.20。 0166 公式(D)调节整个透镜系统在广角端处的焦距与第一透镜组1G的焦距的比值。 如 果变焦镜头被构造成使得 fw/f1的值小于由公式 (。
39、D) 限定的下限， 则第一透镜组 1G 的焦距 变得太大， 这会产生第一透镜组 1G 的透镜的外径和光学系统的总长度在长焦端变大的问 题。如果变焦镜头被构造成使得 fw/f1的值超过由公式 (D) 限定的上限， 则第一透镜组 1G 的正屈光力变得太强， 这将导致变得难以在长焦端处保持光学性能的问题。 0167 进一步地， 理想的是变焦镜头满足公式 (F):-1.5 fw/f2 -0.5， 并且更理想的 是满足 (F ) ： -1.2 fw/f2 -1.0， 其中 f2是第二透镜组 2G 的焦距 0168 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2G的焦距的比值。 如 果变焦镜头被。
40、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 2G 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) 说 明 书 CN 103620473 A 16 15/16 页 17 限定的上限， 则第二透镜组 2G 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 1G 的移动量。这将导致第一透镜组 1G 的透镜的外径和光学系统的总长度在长焦端 变大的问题。 0169 进一步地， 理想的是变焦镜头满足公式 (H) ： 0.10 。
41、fw/f3 0.50， 并且更理想的 是满足公式 (H ) ： 0.15 fw/f3 0.30， 其中 f3是第三透镜组 3G 的焦距。 0170 公式(H)调节整个透镜系统在广角端处的焦距与第三透镜组3G的焦距的比值。 如 果变焦镜头被构造成使得 fw/f3的值低于由公式 (H) 限定的下限， 则第三透镜组 3G 的正屈 光力将被过度减小， 这将增加当放大倍率改变时第三透镜组 3G 的移动量。这导致光学系统 的总长度增加到大尺寸的问题。如果变焦镜头被构造成使得 fw/f3的值超过由公式 (H) 限 定的上限， 则第三透镜组 3G 的正屈光力将被过度增加。这将导致当放大倍率改变时难以保 持光学。
42、性能的问题。 0171 进一步地， 理想的是变焦镜头同时满足公式 (J) ： 0.50 fw/f4 0.50 和 (K) ： -0.32 fw/f3 -0.15 并且更期望地满足公式 (I ) ： 0.60 fw/f4 0.65 和或公 式 (K ) ： -0.32 fw/f5 -0.20， 其中 f4是第三透镜组 4G 的焦距。 0172 公式(J)调节整个透镜系统在广角端处的焦距与第四透镜组4G的焦距的比值。 如 果变焦镜头被构造成使得 fw/f4的值低于由公式 (J) 限定的下限， 则第四透镜组 4G 的正屈 光力将被过度减小， 这将增加当放大倍率改变时第四透镜组 4G 的移动量。这将导。
43、致光学系 统的总长度变大的问题。如果变焦镜头被构造成使得 fw/f4的值超过由公式 (J) 限定的上 限， 则第四透镜组 4G 的正屈光力将被过度增加。这将导致当放大倍率改变时难以保持光学 性能的问题。 0173 公式(K)调节整个透镜系统在广角端处的焦距与第五透镜组5G的焦距的比值。 如 果变焦镜头被构造成使得 fw/f5的值低于由公式 (K) 限定的下限， 则第五透镜组 5G 的负屈 光力将被过度减小， 这将增加后焦距变得更长并且光学系统的整个长度变大的问题。如果 变焦镜头被构造成使得 fw/f5的值超过由公式 (K) 限定的上限， 则第五透镜组 5G 的负屈光 力将被过度减小， 这将会削。
44、弱后焦距。 这将例如导致不能保证用于单反相机的反射镜、 滤光 器等的空间的问题。另外， 第五透镜组 5G 的移动量将在聚焦时增加， 并且第一透镜组 1G 的 透镜的外径进一步变大。这增加了聚焦机构的负担， 使得例如变得难以实现高速聚焦。 0174 要注意的是第三透镜组 3G 由从物体侧顺序地布置地具有正屈光力的第三 a 透镜 组 3Ga 和具有负屈光力的第三 b 透镜组 3Gb 构成。进一步地， 第三透镜组 3G 可以被构造成 使得仅第三 b 透镜组 3Gb 在垂直于光轴的方向上移动以实现照相机震动校正。 0175 理想的是变焦镜头满足公式 (M) ： -2.00 f3a/f3b -0.85，。
45、 并且更理想地满足公 式 (M ) ： -1.00 f3a/f3b -0.85， 其中 f3a是第三 a 透镜组 3Ga 的焦距， 而 f3b是第三 b 透 镜组 3Gb 的焦距。 0176 公式 (M) 调节第三 a 透镜组 3Ga 的焦距与第三 b 透镜组 3Gb 的焦距的比值。如果 变焦镜头100被构造成使得f3a/f3b低于由公式(M)限定的下限， 则第三b透镜组3Gb的负屈 光力将增加， 使得第三 b 透镜组 3Gb 在垂直于光轴的方向上的移动量 ( 这是照相机震动校 正所必需的 ) 将被过度减小。这将导致变得难以相对于微震动控制照相机震动校正组 ( 第 三 b 透镜组 3Gb) 的。
46、问题。如果变焦镜头被构造成使得 f3a/f3b的值超过由公式 (M) 限定的 上限， 则第三 b 透镜组 3bG 的负屈光力将减小， 并且照相机震动校正所必需的第三 b 透镜组 说 明 书 CN 103620473 A 17 16/16 页 18 3Gb 的移动量将过度增加， 这会导致照相机震动校正机构的尺寸变大的问题。 0177 第三 b 透镜组 3Gb 可以由一个负透镜和一个正透镜构成。 0178 第三 b 透镜组 3Gb 由两个单透镜构成并具有至少一个非球面表面。 0179 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。
47、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 103620473 A 18 1/16 页 19 图 1 说 明 书 附 图 CN 103620473 A 19 2/16 页 20 图 2A 说 明 书 附 图 CN 103620473 A 20 3/16 页 21 图 2B 说 明 书 附 图 CN 103620473 A 21 4/16 页 22 图 3A 说 明 书 附 图 CN 103620473 A 22 5/16 页 23 图 3B 说 明 书 附 图 CN 103620473 A 23 6/16 页 24 图 4A 说 明 书 附 图 CN 103。
48、620473 A 24 7/16 页 25 图 4B 说 明 书 附 图 CN 103620473 A 25 8/16 页 26 图 5A 说 明 书 附 图 CN 103620473 A 26 9/16 页 27 图 5B 说 明 书 附 图 CN 103620473 A 27 10/16 页 28 图 6A 说 明 书 附 图 CN 103620473 A 28 11/16 页 29 图 6B 说 明 书 附 图 CN 103620473 A 29 12/16 页 30 图 7 说 明 书 附 图 CN 103620473 A 30 13/16 页 31 图 8 说 明 书 附 图 CN 103620473 A 31 14/16 页 32 图 9 说 明 书 附 图 CN 103620473 A 32 15/16 页 33 图 10 说 明 书 附 图 CN 103620473 A 33 16/16 页 34 图 11 说 明 书 附 图 CN 103620473 A 34 。