变焦透镜系统技术方案

本发明专利技术的目的在于提供一种视角２ω约为７４．１°～１１．８°、变焦比约为６．６的变焦透镜系统，该系统最终具有较小的直径和紧凑性，由较少的元件数组成，并具有较高的性能价格比和优越的光学性能。该系统从物端起按顺序包括：具有正折射光焦度的第一透镜组，具有负折射光焦度的第二透镜组，至少一个透镜组，和一个具有总的正折射光焦度的透镜组Ｇｍ。变焦透镜系统的焦距通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔而变化。透镜组Ｇｍ从物端起按顺序由一个具有面朝象侧的凸表面的正透镜组件和一个具有面朝物侧的凹表面的负透镜组件组成，并且满足特定的条件表达式。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有高变焦比、轻重量、紧凑和良好的性能价格比的变焦透镜系统，特别是一种具有高变焦比的紧凑的标准变焦透镜系统。例如，在日本公开专利申请JP1-229217、8-248319、9-101459、2000-075204、2000-187161、7-113957、2000-338401中已经提出了从物端起具有正-负-正-正分布的四个透镜组的变焦透镜系统。但是，在上述申请中公开的变焦透镜系统主要具有大约3～4的变焦比。而且具有高变焦比的变焦透镜系统尺寸已经较大，还有很多元件。另外，光学性能也不尽人意。因此，还不存在本专利技术提出的紧凑的变焦透镜系统，本专利技术提出的变焦透镜系统最终减小了尺寸并具有大于6.62的变焦比，这与35mm胶片幅度中的28mm～200mm对应。根据本专利技术的一个方面，变焦透镜系统从物端起按顺序包括具有正折射光焦度的第一透镜组G1、具有负折射光焦度的第二透镜组G2、至少一个透镜组和具有总的正折射光焦度的透镜组Gm。变焦透镜系统的焦距通过改变第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔而变化。透镜组Gm从物端起按顺序由一个具有面朝象侧的凸表面的正透镜组件L1和具有面朝物侧的凹表面的负透镜组件L2组成。满足下列条件表达式(1)0.10＜∑dw/ft＜0.54(1)此处，∑dw表示广角端状态下最靠近物侧透镜元件的物侧表面的顶点和最靠近象侧透镜元件的象侧表面的顶点之间沿光轴的距离，ft表示摄远端状态中变焦透镜系统的焦距。在一个优选实施例中，满足下列条件表达式(2)0.20＜f1/ft＜0.55 (2)此处，f1表示第一透镜组G1的焦距。在一个优选实施例中，满足下列条件表达式(3)0.03＜|f2|/ft＜0.20(3)此处，f2表示第二透镜组G2的焦距。在一个优选实施例中，满足下列条件表达式(4)0.23＜dpn/dm＜0.90 (4)此处，dpn表示透镜组Gm中正透镜组件L1象侧顶点和负透镜组件L2物侧顶点之间沿光轴的距离，dm表示透镜组Gm中最靠近物侧透镜元件的物侧顶点和最靠近象侧透镜元件的象侧顶点之间沿光轴的距离。在一个优选实施例中，至少有一个非球面表面包含在透镜组Gm的正透镜组件L1或负透镜组件L2中。在一个优选实施例中，至少一个透镜组只由具有正折射光焦度的第三透镜组G3组成。满足下列条件表达式(5)0.2＜f3/fm＜1.0(5)此处，f3表示第三透镜组G3的焦距，fm表示透镜组Gm的焦距。在一个优选实施例中，至少有一个非球面表面包含在透镜组Gm的正透镜组件L1和负透镜组件L2中。至少一个非球面表面具有这样一种形状，即随着从透镜元件的光轴到周边高度的变化，单透镜元件的正折射光焦度变弱，或单透镜元件的负折射光焦度变强。在一个优选实施例中，透镜组Gm中的正透镜组件L1由双非球面表面构成，并且其中双非球面透镜的象侧表面具有这样的形状，即有效孔径周围的曲率变得比光轴上的曲率大。在一个优选实施例中，透镜组Gm中的负透镜元件L2至少有一个非球面表面。非球面表面具有这样的形状，即有效孔径最周边部分中的负折射光焦度变得比光轴上的负折射光焦度强。在一个优选实施例中，第二透镜组G2至少具有一个负透镜元件和至少一个正透镜元件。满足下列表达式(6)和(7)np＜1.85(6)vp＜27 (7)此处，np表示正透镜元件在d线的折射率，vp表示正透镜元件的阿贝数。根据本专利技术的另一方面，变焦透镜系统从物侧起按顺序包括具有正折射光焦度的第一透镜组G1，具有负折射光焦度的第二透镜组G2，至少一个透镜组和具有正折射光焦度的透镜组Gm。变焦透镜系统的焦距通过改变第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔而改变。透镜组Gm从物侧起按顺序由具有面朝象侧的凸面的正透镜组件L1和负透镜组件L2组成。负透镜组件L2包括一个正透镜元件La和一个负透镜元件Lb。满足下列条件表达式(8)0.10＜∑dw/ft＜0.54 (8)此处，∑dw表示广角端状态下最靠近物侧透镜元件的物侧表面的顶点和最靠近象侧透镜元件的象侧表面的顶点之间沿光轴的距离，ft表示摄远端状态中变焦透镜系统的焦距。在一个优选实施例中，满足下列条件表达式(9)0.20＜f1/ft＜0.85(9)此处，f1表示第一透镜组G1的焦距。在一个优选实施例中，在具有面朝物体的凸面的透镜组Gm中的正透镜组件L1至少有一个非球面表面。该非球面表面具有这样一种形状，即随着从透镜元件的光轴到周边高度的变化，曲率变小。在一个优选实施例中，在具有面朝物体的凸面的透镜组Gm中的正透镜组件L1在物侧和象侧两侧都具有非球面表面。非球面表面的物侧表面具有这样一种形状，即随着从透镜元件的光轴到周边高度的变化，曲率变大。非球面表面的象侧表面具有这样一种形状，即随着从透镜元件的光轴到周边高度的变化，曲率变小。在一个优选实施例中，满足下列条件表达式(10)0.10＜nb-na (10)此处，na表示透镜组Gm中负透镜组件L2的正透镜元件La在d线的折射率，nb表示透镜组Gm中负透镜组件L2的负透镜元件Lb在d线的折射率。在一个优选实施例中，在透镜组Gm中负透镜组件L2的正透镜元件La和负透镜元件Lb彼此胶合在一起。本专利技术引进一种新的设计方法，删除无用透镜元件并减少组成每个透镜组的元件数量。利用此效果使得能够通过将每个透镜组变薄而缩小变焦透镜系统，无需设置强制的光焦度分布。<第一实施例>第一实施例特别重要的是，后透镜组(主透镜组)只由正元件和负元件组成的两个透镜元件组成，它们是校正色差和其它象差的最少透镜元件，其中后透镜组是正透镜领头的变焦透镜的后透镜组，典型的代表是正-负-正-正分布的四单元变焦透镜。此结构是摄远型的基本结构。本实施例的结构是使后(主)透镜组极薄并使后焦距较短的必要条件。此结构使得能够实现缩小元件，如滤光片的大小、透镜系统的直径和透镜总长。下面将根据条件表达式解释本专利技术的特征。条件表达式(1)定义了摄远端状态中由变焦透镜系统的焦距归一化的变焦透镜系统的透镜总长度，光学透镜长度中不包括后焦距。当比值∑dw/ft超过条件表达式(1)的上限时，变焦透镜系统的透镜总长度变厚。结果是，不能够通过根据本专利技术的结构来实现作为本专利技术目的的紧凑性。而且，包括透镜筒在内的总重量变大以及材料的成本增高，使得它象普通的高变焦比变焦透镜一样没有吸引力。当条件表达式(1)的上限设置为小于0.50时，可以以低制造成本实现普通的高变焦比变焦透镜。而且，当条件表达式(1)的上限设置为小于0.47时，可以以更低的制造成本实现普通的高变焦比变焦透镜。当条件表达式(1)的上限设置为小于0.45时，可以预期本专利技术的最佳光学性能。另一方面，当比值降到条件表达式(1)的下限以下时，变焦透镜系统的透镜总长度变得极短。结果，后焦距变短，使得变焦透镜系统实质上不能用作单透镜来复相机的可互换透镜。因为每个透镜组都需要有极强的光焦度，所以象差的校正变得困难。结果，使高变焦比变得不可能，因而很不理想。当把条件表达式(1)的下限设置为大于0.20时，可以预期本专利技术的最佳光学性能。条件表达式(2)定义了在摄远端状态由变焦透镜系统的焦距归一化的第一透镜组的焦距。优化第一透镜组的焦距是实现良好的象本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变焦透镜系统，从物端起按顺序包括： 具有正折射光焦度的第一透镜组； 具有负折射光焦度的第二透镜组； 至少一个透镜组；和 一个具有总的正折射光焦度的透镜组， 其中变焦透镜系统的焦距通过改变第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔而变化； 具有总的正折射光焦度的透镜组从物端起按顺序由一个具有面朝象侧的凸表面的正透镜组件和一个具有面朝物侧的凹表面的负透镜组件组成；并且 满足下列条件表达式： ０．１０＜∑ｄｗ／ｆｔ＜０．５４ 此处，∑ｄｗ表示广角端状态下最靠近物侧透镜元件的物侧表面的顶点和最靠近象侧透镜元件的象侧表面的顶点之间沿光轴的距离，ｆｔ表示摄远端状态中变焦透镜系统的焦距。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤治夫，
申请(专利权)人：株式会社尼康，
类型：发明
国别省市：JP[日本]