專利名稱：調(diào)焦鏡頭與使用調(diào)焦鏡頭的拍攝裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜物攝像機(jī)、視頻攝像機(jī)、靜物數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等，更具體地說，本發(fā)明涉及用于靜物攝影機(jī)、視頻攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等的調(diào)焦鏡頭，該調(diào)焦鏡頭具有三個包括位于其它類型的透鏡單元之前的負(fù)光功率透鏡單元(在本說明書中，光功率等于焦距的倒數(shù))在內(nèi)的透鏡單元，特別是，該調(diào)焦鏡頭對這些透鏡單元排列進(jìn)行優(yōu)化從而減小了整個透鏡系統(tǒng)的大小。
在這種類型的攝像機(jī)中，需要將諸如低通濾光片和彩色校正濾光片的各種光學(xué)部件設(shè)置到最終透鏡部分與圖像采集元件之間。因此，對于此用途的光學(xué)系統(tǒng)，要求透鏡系統(tǒng)在光學(xué)上具有較長的后焦點(diǎn)焦距。此外，在采用彩色圖像采集元件的攝像機(jī)中，為了避免色斑，要求用于此攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)在像面?zhèn)蕊@示良好焦闌性。
根據(jù)慣例已經(jīng)建議了多種所謂短焦鏡頭的透鏡，它們分別包括兩個透鏡單元，即具有負(fù)光功率的第一透鏡單元和具有正光功率的第二透鏡單元，并通過改變這兩個透鏡單元的焦距，用于進(jìn)行調(diào)焦或改變放大率。在這種短焦光學(xué)系統(tǒng)中，系統(tǒng)通過移動具有正光功率的第二透鏡單元進(jìn)行調(diào)焦，并通過移動具有負(fù)光功率的第一透鏡單元進(jìn)行調(diào)焦來校正像點(diǎn)。在由這樣兩個透鏡單元構(gòu)成的透鏡配置中，縮放比約為2x。在第7-3507號日本專利出版物(對應(yīng)于USP 4,810,072)、第6-40170號日本專利出版物(對應(yīng)于USP 4,647,160)等中披露了兩種三單元調(diào)焦鏡頭，它們分別在成像側(cè)具有3個正光功率透鏡單元或負(fù)光功率透鏡單元對高縮放比引起的像差進(jìn)行校正，從而從整體上獲得小型結(jié)構(gòu)，同時可以保證高縮放比。
由于這種三單元調(diào)焦鏡頭主要用于35mm膠片照相，所以不能說這種調(diào)焦鏡頭可以實(shí)現(xiàn)采用固體圖像采集元件的光學(xué)系統(tǒng)要求的后焦點(diǎn)焦距和良好的焦闌特性。
第63-135913號日本未決專利申請(對應(yīng)于USP 4,838,666)、第7-261083號日本未決專利申請等披露了兩種三單元調(diào)焦鏡頭系統(tǒng)，它們分別包括3個分別具有負(fù)光功率、正光功率和正光功率的透鏡單元，它們均可以滿足后焦點(diǎn)要求和焦闌特性要求。在第3-288113號日本未決專利申請(對應(yīng)于USP 5,270,863)中披露了一種光學(xué)系統(tǒng)，這種光學(xué)系統(tǒng)通過將具有負(fù)光功率、正光功率和負(fù)光功率的三單元調(diào)焦鏡頭中具有負(fù)光功率的第一單元固定，并移動具有正光功率的第二單元和第三單元來進(jìn)行透鏡。
本申請人在第2000-111798號日本未決專利申請中披露了一種采用具有負(fù)光功率、正光功率和正光功率的三單元配置的拍攝鏡頭。根據(jù)此拍攝鏡頭實(shí)現(xiàn)的調(diào)焦鏡頭的縮放比為2或更大，并且通過將總焦距降低到最小實(shí)現(xiàn)了小型結(jié)構(gòu)，同時保證透鏡背后的長度足以在像面?zhèn)炔迦霝V光片等，并且可以實(shí)現(xiàn)固體圖像采集元件所要求的焦闌特性。
USP 4,969,878披露了一種具有從物鏡側(cè)到成像側(cè)順序排列的負(fù)光功率、正光功率和正光功率的三單元調(diào)焦鏡頭，在這種三單元調(diào)焦鏡頭中，在調(diào)焦過程中，第三單元沿光軸、在物鏡側(cè)、以凸形軌跡往復(fù)運(yùn)動。
在第63-135913號日本未決專利申請、第7-261083號日本未決專利申請以及第3-288113號日本未決專利申請中披露的三單元調(diào)焦鏡頭中，構(gòu)成各透鏡單元的透鏡數(shù)較多，因此總焦距長。
在第7-261083號日本未決專利申請披露的光學(xué)系統(tǒng)中，因?yàn)橥ㄟ^移動具有負(fù)光功率的第一單元而固定具有正光功率的第三單元，可以聚焦到近物上，所以機(jī)械結(jié)構(gòu)會由于在調(diào)焦過程中透鏡單元也發(fā)生移動而趨于復(fù)雜。
USP 4,999,007披露了一種具有負(fù)光功率、正光功率和正光功率的三單元調(diào)焦鏡頭，在這種三單元調(diào)焦鏡頭中，第一單元和第二單元均由單個透鏡構(gòu)成。
然而，USP 4,999,007所披露的調(diào)焦鏡頭在廣角端的總焦距較長。此外，由于在廣角端第一單元遠(yuǎn)離孔徑光闌，所以離軸光線的入射高度高，并且構(gòu)成第一單元的透鏡的直徑大。因此，整個透鏡系統(tǒng)的尺寸趨于增大。此外，由于第一單元和第二單元均由一個透鏡構(gòu)成，所以在各透鏡單元內(nèi)對像差的校正不夠。尤其是在調(diào)焦過程中，在離軸光線的高度變化大的第一單元，色像差放大現(xiàn)象往往會發(fā)生變化。由于第一單元由一個負(fù)透鏡構(gòu)成，所以在此透鏡單元內(nèi)不能對像差進(jìn)行充分校正。因此，在整個系統(tǒng)中，色像差放大現(xiàn)象的變化會增大。
USP 4,824,223披露了一種采用具有負(fù)光功率、正光功率和正光功率的三單元配置的投影光學(xué)系統(tǒng)。在此光學(xué)系統(tǒng)中，第一單元由一個負(fù)透鏡構(gòu)成，因此，在此透鏡單元內(nèi)不能對像差進(jìn)行充分校正，并且縮放比約為1.7x。即此光學(xué)系統(tǒng)不適于高縮放工作。
此外，在USP 4,838,666、第62-200316號日本未決專利申請、第2-118509號日本未決專利申請、USP 4,999,007、USP 5,835,287、第5-173073號日本未決專利申請(對應(yīng)于USP 5,434,710)以及第60-42451號日本未決專利申請所披露的三單元調(diào)焦鏡頭中，分別具有從物鏡側(cè)開始順序排列的負(fù)光功率、正光功率和正光功率、并且所包括的第三單元含有多個包括負(fù)透鏡和正透鏡的透鏡。
根據(jù)USP 4,838,666、第62-200316號日本未決專利申請、第2-118509號日本未決專利申請，由于在調(diào)焦期間第三單元是固定的，所以在高縮放過程中，它常常難于在整個調(diào)焦范圍內(nèi)保持良好的性能。
根據(jù)USP 4,999,007和USP 5,835,287，由于第一單元和第二單元的組成透鏡的數(shù)目少至一個或兩個，所以難于滿足高縮放比的要求和高性能的要求。根據(jù)第5-173073號日本未決專利申請，由于第三單元由被氣隙互相隔離的正透鏡和負(fù)透鏡構(gòu)成，所以會因?yàn)檫@些透鏡相對偏離中心而降低性能。
根據(jù)第60-42451號日本未決專利申請，由于第二單元的組成透鏡的數(shù)目多至4至5個，所以會產(chǎn)生小型化問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)焦鏡頭包括從物鏡側(cè)到成像側(cè)順序排列的負(fù)光功率的第一透鏡單元、正光功率的第二透鏡單元以及正光功率的第三透鏡單元，其中在從廣角端到遠(yuǎn)攝端的調(diào)焦過程中，減小第一透鏡單元與第二透鏡單元之間的間隔，而增大第二透鏡單元與第三透鏡單元之間的間隔。第三透鏡單元具有通過將正透鏡元件膠合到負(fù)透鏡元件形成的膠合透鏡，并且為了減小調(diào)焦，第三透鏡單元沿光軸移動。假定NLi是第i個透鏡單元的透鏡數(shù)，它們滿足條件NL3＜NL2≤NL1。


圖13示出根據(jù)第四實(shí)施例的調(diào)焦鏡頭的剖視圖；圖14示出根據(jù)第四實(shí)施例、處于廣角端的調(diào)焦鏡頭的像差圖；圖15示出根據(jù)第四實(shí)施例、處于中間調(diào)焦位置的調(diào)焦鏡頭的像差圖；圖16示出根據(jù)第四實(shí)施例、處于遠(yuǎn)攝端的調(diào)焦鏡頭的像差圖；圖17示出根據(jù)第五實(shí)施例的調(diào)焦鏡頭的剖視圖；圖18示出根據(jù)第五實(shí)施例、處于廣角端的調(diào)焦鏡頭的像差圖；圖19示出根據(jù)第五實(shí)施例、處于中間調(diào)焦位置的調(diào)焦鏡頭的像差圖；圖20示出根據(jù)第五實(shí)施例、處于遠(yuǎn)攝端的調(diào)焦鏡頭的像差圖；以及圖21示出數(shù)字照相機(jī)主要部分的簡圖。
圖5示出根據(jù)第二實(shí)施例的調(diào)焦鏡頭的各透鏡的剖視圖。圖6至圖8分別示出根據(jù)第二實(shí)施例、處于廣角端、中間調(diào)焦位置以及遠(yuǎn)攝端的調(diào)焦鏡頭的像差圖。
圖9示出根據(jù)第三實(shí)施例的調(diào)焦鏡頭的各透鏡的剖視圖。圖10至圖12分別示出根據(jù)第三實(shí)施例、處于廣角端、中間調(diào)焦位置以及遠(yuǎn)攝端的調(diào)焦鏡頭的像差圖。
圖13示出根據(jù)第四實(shí)施例的調(diào)焦鏡頭的各透鏡的剖視圖。圖14至圖16分別示出根據(jù)第四實(shí)施例、處于廣角端、中間調(diào)焦位置以及遠(yuǎn)攝端的調(diào)焦鏡頭的像差圖。
圖17示出根據(jù)第五實(shí)施例的調(diào)焦鏡頭的各透鏡的剖視圖。圖18至圖20分別示出根據(jù)第五實(shí)施例、處于廣角端、中間調(diào)焦位置以及遠(yuǎn)攝端的調(diào)焦鏡頭的像差圖。
圖21示出使用根據(jù)第一至第五實(shí)施例的各調(diào)焦鏡頭作為拍攝鏡頭的靜物數(shù)碼相機(jī)的主要部分的簡圖。
參考各實(shí)施例內(nèi)的各透鏡的剖視圖，各調(diào)焦鏡頭包括具有負(fù)光功率的第一單元(第一透鏡單元)L1、具有正光功率的第二單元(第二透鏡單元)L2、具有正光功率的第三單元(第三透鏡單元)L3、孔徑光闌SP、圖像平面IP以及相當(dāng)于濾光片、分光棱鏡等的玻璃塊G。
此實(shí)施例具有三個從物鏡側(cè)到成像側(cè)順序排列的單元，即具有負(fù)(negative)光功率的第一單元、具有正光功率的第二單元以及具有正光功率的第三單元。在從廣角端到遠(yuǎn)攝端調(diào)焦過程中，第一單元在成像側(cè)沿凸形軌跡往復(fù)運(yùn)動或完成部分此運(yùn)動，第二單元移動到物鏡側(cè)，第三單元沿凸形軌跡、在成像側(cè)運(yùn)動或完成部分此運(yùn)動。
此實(shí)施例的調(diào)焦鏡頭構(gòu)成主要采用具有負(fù)光功率的第一單元和具有正光功率的第二單元的所謂廣角短焦鏡頭系統(tǒng)。此調(diào)焦鏡頭通過移動具有正光功率的第二單元來改變放大率，然后通過往復(fù)運(yùn)動具有正光功率的第一單元對調(diào)焦時像點(diǎn)的運(yùn)動進(jìn)行校正。具有正光功率的第三單元用于提高采用小型圖像采集元件的拍攝鏡頭的光功率，這樣就可以降低由第一單元和第二單元構(gòu)成的短焦鏡頭系統(tǒng)的的光功率，因此尤其可以抑制第一單元的透鏡產(chǎn)生像差，并可以獲得良好的光學(xué)性能。此外，當(dāng)將具有正光功率的第三單元用作場透鏡時，尤其可以實(shí)現(xiàn)，采用固體圖像采集元件等的拍攝裝置所要求的成像側(cè)遠(yuǎn)心成像。不僅如此，由于在調(diào)焦期間通過移動第三單元，可以對入射到第三單元的離軸光線到光軸的高度進(jìn)行控制，所以可以提高對各種離軸像差進(jìn)行校正的能力，因此對于整個調(diào)焦范圍可以實(shí)現(xiàn)良好的性能。
假定使用這樣的調(diào)焦鏡頭，在該調(diào)焦鏡頭中，在從廣角端到遠(yuǎn)攝端的調(diào)焦過程中，第一單元與第二單元之間的間隔減小，而第二單元與第三單元之間的間隔增加，并且第三單元具有通過將正透鏡膠合到負(fù)透鏡形成的膠合透鏡。在此例中，假定NLi是第I單元的組成透鏡數(shù)，它們滿足NL3＜NL2≤NL1…(1)
通過以此方式利用滿足條件表達(dá)式(1)數(shù)目的組成透鏡產(chǎn)生各透鏡單元，可以獲得在整個調(diào)焦范圍內(nèi)具有小像差變化和高光學(xué)性能的調(diào)焦鏡頭，同時減少了整個透鏡系統(tǒng)的組成透鏡數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明目的調(diào)焦鏡頭可以實(shí)現(xiàn)具有上述配置的初始目的。然而，為了在整個調(diào)焦范圍內(nèi)獲得更高的光學(xué)性能，至少優(yōu)先滿足下列配置要求之一。
(A-1)第二單元優(yōu)先包括從物鏡側(cè)到成像側(cè)順序排列的，通過膠合負(fù)透鏡與正透鏡形成的膠合透鏡以及雙凸面形的正透鏡，第一單元優(yōu)先包括3個或更多個包括其凹面對著成像側(cè)的凹凸形負(fù)透鏡和其凹面對著物鏡側(cè)的凹凸形正透鏡的透鏡。
(A-2)第二單元優(yōu)先包括從物鏡側(cè)到成像側(cè)順序排列的，通過膠合正透鏡與負(fù)透鏡形成的膠合透鏡以及雙凹面形正透鏡，并且第一單元優(yōu)先包括其凹面對著成像側(cè)的凹凸形負(fù)透鏡和其凹面對著物鏡側(cè)的凹凸形正透鏡。
(A-3)第二單元優(yōu)先具有通過膠合正透鏡與負(fù)透鏡形成的膠合透鏡以及雙凹面形的正透鏡并滿足下列條件表達(dá)式0.7＜Rb/Ra＜1.2 …(2)-0.6＜(Rd+Rc)/(Rd-Rc)＜0.6…(3)其中Ra是最靠近物鏡側(cè)的膠合透鏡的透鏡面的曲率半徑，Rb是最靠近成像側(cè)的膠合透鏡的透鏡面的曲率半徑，Rc是位于物鏡側(cè)的雙凹面形正透鏡的透鏡面的曲率半徑，Rd是位于成像側(cè)的正透鏡的透鏡面的曲率半徑。
(A-4)最靠近物鏡側(cè)的第二單元的透鏡面優(yōu)先具有凸出到物鏡側(cè)的非球面凸形并用于降低從光軸向外的收斂作用。
(A-5)在從廣角端到遠(yuǎn)攝端的調(diào)焦過程中，第三單元優(yōu)先沿凸形軌跡移動移動到成像側(cè)。
(A-6)假定d是第二單元的膠合透鏡的厚度，fw是處于廣角端時整個系統(tǒng)的焦距，它們優(yōu)先滿足0.3＜d/fw＜0.5 …(4)(A-7)在調(diào)焦過程中，第二單元和第三單元優(yōu)先沿光軸移動，并且第二單元優(yōu)先具有由正透鏡和負(fù)透鏡構(gòu)成的膠合透鏡。
(A-8)假定f3n是第三單元的膠合透鏡的負(fù)透鏡的焦距，f3是第三單元的焦距，v3n是用于第三單元膠合透鏡的負(fù)透鏡材料的阿貝數(shù)，N3n是折射率，它們優(yōu)先滿足0.8＜f3n/f3＜1.7…(5)v3n＜40 …(6)1.7＜N3n…(7)(A-9)第一單元從物鏡側(cè)到成像側(cè)順序優(yōu)先包括其凸面對著物鏡側(cè)的正透鏡、其凹面對著成像側(cè)的凹凸形負(fù)透鏡、負(fù)透鏡以及其凸面對著成像側(cè)的凹凸形正透鏡。
(A-10)假定M1是第三單元最靠近成像側(cè)時的調(diào)焦位置；x3w是在從廣角端到調(diào)焦位置M1的調(diào)焦過程中，第三單元的移動距離；x3t是在從調(diào)焦位置M1到遠(yuǎn)攝端的調(diào)焦過程中，第三單元的移動距離，它們優(yōu)先滿足0.2＜x3w/x3t＜3.0…(8)(A-11)假定β3t是處于遠(yuǎn)攝端時，第三單元的橫向放大率，它優(yōu)先滿足0.6＜β3t＜0.8 …(9)
(A-12)優(yōu)先通過沿光軸移動第三單元實(shí)現(xiàn)聚焦。
(A-13)第二單元優(yōu)先具有通過膠合正透鏡與負(fù)透鏡形成的膠合透鏡和雙凸面形的正透鏡，并且滿足下列條件表達(dá)式0.7＜Rb/Ra＜1.2 …(2)-0.6＜(Rd+Rc)/(Rd-Rc)＜0.6…(3)0.3＜d/fw＜0.5…(4)0.8＜f3n/f3＜1.7 …(5)v3n＜40 …(6)1.7＜N3n …(7)其中Ra是最靠近物鏡側(cè)的第二單元的膠合透鏡的透鏡面的曲率半徑，Rb是最靠近成像側(cè)的第二單元的膠合透鏡的透鏡面的曲率半徑，Rc是位于物鏡側(cè)的雙凸面形正透鏡的透鏡面的曲率半徑，Rd是位于成像側(cè)的正透鏡的透鏡面的曲率半徑，d是第二單元的膠合透鏡的厚度，fw是處于廣角端時整個系統(tǒng)的焦距，f3n是第三單元的膠合透鏡的負(fù)透鏡的焦距，f3是第三單元的焦距，v3n是用于第三單元膠合透鏡的負(fù)透鏡材料的阿貝數(shù)，N3n是折射率。
(A-14)假定M1是第三單元最靠近成像側(cè)時的調(diào)焦位置，x3w是在從廣角端到調(diào)焦位置M1的調(diào)焦過程中第三單元的移動距離，x3t是在從調(diào)焦位置M1到遠(yuǎn)攝端的調(diào)焦過程中第三單元的移動距離，β3t是位于遠(yuǎn)攝端時第三單元的橫向放大率，它們優(yōu)先滿足0.2＜x3w/x3t＜3.0…(8)0.6＜β3t＜0.8 …(9)接著，將對調(diào)焦鏡頭滿足配置要求(A-1)至(A-14)時獲得的光學(xué)性能特性進(jìn)行一般說明。
在第二單元的物鏡側(cè)設(shè)置孔徑光闌以縮短入射光瞳與廣角端第一單元之間的距離，從而抑制了第一單元各透鏡有效直徑的增大。此外，位于設(shè)置在具有正光功率的第二單元的物鏡側(cè)的孔徑光闌兩側(cè)的第一單元和第三單元消除各種離軸像差以獲得良好的光學(xué)性能，而無需增加組成透鏡的數(shù)目。
在第一、第二、第三和第五實(shí)施例中，具有負(fù)光功率的第一單元包括從物鏡側(cè)開始順序排列的正透鏡11；其凹面對著成像側(cè)的凹凸形負(fù)透鏡12；負(fù)(negative)透鏡13；以及其凸面對著物鏡側(cè)的正凹凸透鏡14。具有正光功率的第二單元包括從物鏡側(cè)到成像側(cè)順序排列的膠合透鏡，由其凸面對著物鏡側(cè)的正透鏡21與其凹面對著成像側(cè)的負(fù)透鏡22構(gòu)成；和雙凹面形的正透鏡23。具有正光功率的第三單元由包括正透鏡31和負(fù)透鏡32的膠合透鏡構(gòu)成。
在第一單元中，利用正透鏡11與負(fù)透鏡12之間的空氣透鏡可以對主要發(fā)生在廣角端的桶形畸變進(jìn)行校正。利用第一單元的非球面可以校正畸變。然而，在此例中，由于第一單元的透鏡直徑大于其它單元的透鏡直徑，所以在利用玻璃造型過程制造非球形透鏡時，造型透鏡所需的時間出奇的長。
請注意，為了抑制由于離軸主光線的折射產(chǎn)生的離軸像差，構(gòu)成第一單元的負(fù)透鏡12和正透鏡14幾乎是以孔徑光闌中心為中心的同心球面。即，負(fù)透鏡12是凹凸形的，并且其凹面對著成像側(cè)；正透鏡14是凹凸形的，并且其凸面對著物鏡側(cè)。
將示于圖13的根據(jù)第四實(shí)施例的配置省略正透鏡11作為第一單元的另一種配置。在此例中，盡管降低了上述畸變校正能力，但是如果畸變?yōu)閼?yīng)用所允許，則不會產(chǎn)生問題。
第二單元包括3個透鏡。通常，第二單元由包括3個透鏡(即正透鏡、負(fù)透鏡和正透鏡)的三合透鏡構(gòu)成。所以該單元會由于物鏡側(cè)的正透鏡和負(fù)透鏡相對偏心產(chǎn)生非常大的畸變。這是因?yàn)樵趦蓚€透鏡之間形成的空氣透鏡的靈敏度特別高。根據(jù)本發(fā)明，正透鏡21與負(fù)透鏡22膠合在一起構(gòu)成膠合透鏡，這樣可以將由于制造誤差引起的畸變降低到最小。
在正透鏡22與負(fù)透鏡23之間對離軸慧形像差進(jìn)行適當(dāng)校正。
為了適當(dāng)校正球形像差，正透鏡21的物鏡側(cè)透鏡面優(yōu)先成型為非球面，并且其凸形透鏡面對著物鏡側(cè)，從而降低從光軸向外的收斂作用。
請注意，正透鏡23可以是由負(fù)透鏡和正透鏡構(gòu)成的膠合透鏡。這樣可以提高色像差校正能力。
利用上述配置，第二透鏡獲得良好光學(xué)性能并實(shí)現(xiàn)具有非常少量透鏡的小型結(jié)構(gòu)。
第三單元由包括正透鏡和負(fù)透鏡的膠合透鏡構(gòu)成，并尤其可以在整個調(diào)焦范圍內(nèi)對色像差放大現(xiàn)象進(jìn)行適當(dāng)校正。在第一單元中，在調(diào)焦期間，色像差放大現(xiàn)象發(fā)生變化。然而，如果第三單元由膠合透鏡構(gòu)成，則通過特別考慮對變化量進(jìn)行校正選擇第一單元的玻璃材料，以及通過特別考慮對絕對量進(jìn)行校正選擇第三單元的玻璃材料，可以對整個調(diào)焦范圍實(shí)現(xiàn)良好像差校正。
如果第三單元由一個正透鏡構(gòu)成，則必須選擇低色散玻璃材料以抑制出現(xiàn)色像差放大現(xiàn)象。由于低色散玻璃具有較低的折射率，所以在正透鏡方向，珀茲伐和會增加，并導(dǎo)致像場彎曲受到校正。為此，根據(jù)本發(fā)明，第三單元由膠合透鏡構(gòu)成以允許使用較高折射率的玻璃材料，因此可以對色像差放大現(xiàn)象和像場彎曲進(jìn)行校正。
根據(jù)此實(shí)施例，當(dāng)希望聚焦近物體時，采用一起移動第三單元的后聚焦方法。這樣可以防止因?yàn)榫劢苟黾忧霸闹睆剑⒖梢酝ㄟ^減小最小圖像采集距離來實(shí)現(xiàn)輕型聚焦單元。
如果由具有負(fù)光功率、正光功率和正光功率的透鏡單元構(gòu)成的三單元調(diào)焦鏡頭的第三單元被用作聚焦透鏡，則在接近遠(yuǎn)攝端時，常常會增加伸長量。當(dāng)?shù)谌龁卧獜膹V角端到遠(yuǎn)攝端向著物鏡側(cè)移動時，第三單元需要調(diào)焦過程的移動量與在遠(yuǎn)攝端的伸長量之和。結(jié)果，第三單元的移動距離增加，因此增加了用于沿光軸驅(qū)動第三單元的軸的長度。這樣會對調(diào)焦鏡頭的小型化產(chǎn)生不利影響。
當(dāng)?shù)谌龁卧獜膹V角端到遠(yuǎn)攝端向著成像側(cè)移動時，調(diào)焦過程的移動范圍覆蓋了在遠(yuǎn)攝端時到物鏡側(cè)的伸長量。因此，縮短了第三單元本身的移動行程，產(chǎn)生對小型化有利的效果。在此例中，從廣角端到遠(yuǎn)攝端，出射光瞳的變化會增大。總之，在諸如CCD的固體圖像采集元件中，通過利用微透鏡陣列將光線盡可能聚集到有效像素部分，可以提高敏感度。微透鏡陣列用于將位于特定出射光瞳的光束聚集功率增加到最大。超出此出射光瞳的容許量后，亮度陰影和色彩陰影變得更加明顯。因此，如果出射光瞳的變化非常大，則在整個調(diào)焦范圍、在容許量之內(nèi)難于減小陰影。為此，優(yōu)先減小出射光瞳。當(dāng)孔徑光闌與第二單元一起移動時，則從廣角端到遠(yuǎn)攝端，出射光瞳變到減色端。當(dāng)?shù)谌龁卧蛑上駛?cè)移動時，此變化會增加。
如果在廣角端和遠(yuǎn)攝端，第三單元位于光軸上的相同位置，則可以減小移動行程并可以降低出射光瞳的變化。如果進(jìn)一步提高縮放比，則難于通過移動第一單元和第二單元刪除整個調(diào)焦過程中的各種像差。在此例中，通過非線性移動第三單元可以產(chǎn)生有利效果。
此方法的一個例子是，在從廣角端到遠(yuǎn)攝端時，第三單元沿凸形軌跡向物鏡側(cè)移動，否則沿凸形軌跡向成像側(cè)移動的方法。已知一種所謂伸縮套管配置，在這種配置中，各透鏡單元進(jìn)一步向著成像側(cè)移動超過不進(jìn)行拍攝時的正常移動范圍，這樣就可以降低總透鏡長度。根據(jù)這種伸縮套管配置，如果盡可能禁止第三單元向物鏡側(cè)移動，則可以縮短伸縮套管末端的移動行程。這樣就可以減小驅(qū)動第三單元的軸的長度，因此產(chǎn)生對小型化有利的效果。
此外，如果第三單元沿凸形軌跡向物鏡側(cè)移動，則此凸形軌跡將第三單元向物鏡側(cè)移動時的凸形軌跡緩和。因此，如果利用一種將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的裝置來驅(qū)動第一單元，則由于減小凸輪角度，所以會減小由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動向直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生的應(yīng)力。這樣就允許使用小驅(qū)動力矩的電機(jī)。
由于上述原因，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)焦鏡頭用于從廣角端到遠(yuǎn)攝端沿凸形軌跡向成像側(cè)移動第三單元。
接著，將對上述給定的條件表達(dá)式的技術(shù)含義進(jìn)行說明。
條件表達(dá)式(2)是用于定義位于物鏡側(cè)的第二單元的膠合透鏡的透鏡面的曲率半徑與位于成像側(cè)的透鏡面的曲率半徑之比。
由于與超過上限的曲率半徑Ra比較，曲率半徑Rb明顯減小，所以降低了曲率半徑為Rb的表面的光功率。由于曲率半徑為Rb的表面是用于校正第二單元的珀茲伐值的主面，所以最后產(chǎn)生不合要求的被校正圖像平面。如果與低于下限的曲率半徑Ra比較，曲率半徑Rb明顯減小，則入射到曲率半徑為Rb的表面的離軸光線的一條邊緣光線的入射角會變小，而其它邊緣光線的入射角會變大。特別是大入射角側(cè)的光線變成閃光，因此降低了成像性能。
條件表達(dá)式(3)用于定義第二單元的正透鏡的形狀因數(shù)。
較遠(yuǎn)焦點(diǎn)同軸光線入射到正透鏡。如果在上限之上增加成像側(cè)透鏡面的曲率以致接近平凸透鏡的曲率，則在成像側(cè)表面會提高同軸光線的收斂效果的共享比例，因此不能充分校正球形像差。此外，如果在下限之下提高物鏡側(cè)透鏡面的曲率并接近平凸透鏡的曲率，則由于離軸主光線在物鏡側(cè)透鏡面上的入射角增大，會導(dǎo)致出現(xiàn)過量像散現(xiàn)象。
如果與廣角端焦距比較，膠合透鏡的厚度增加到超過條件表達(dá)式(4)定義的上限，則第二單元的尺寸沿光軸方向不合乎需要地增加，因此對小型化產(chǎn)生不利影響。如果厚度降低到低于下限，則在膠合透鏡難于對球形像差和慧形像差進(jìn)行校正。
條件表達(dá)式(5)用于定義第三單元的膠合透鏡的負(fù)透鏡的光功率。如果在上限之上降低光功率，即使利用高色散玻璃材料也不能對色像差放大現(xiàn)象進(jìn)行充分校正。如果在下限之下增加光功率，則由于膠合面曲率的增加而增加膠合透鏡的正透鏡的中心部分的厚度，這樣會增加第三單元的厚度。因此，這不是小型化所希望的。
條件表達(dá)式(6)用于定義第三單元膠合透鏡負(fù)透鏡所使用的材料的阿貝數(shù)。如果在上限之上降低色散，則不能對色像差放大現(xiàn)象進(jìn)行充分校正。
條件表達(dá)式(7)用于定義第三單元膠合透鏡負(fù)透鏡所使用的材料的折射率。如果將折射率降低到下限之下，則在正透鏡方向，珀茲伐和會增加，并導(dǎo)致像場彎曲受到校正。
條件表達(dá)式(8)用于定義第三單元的軌跡。假定第三單元沿凸形軌跡向成像側(cè)移動。在此例中，如果不等式(8)小于1，則第三單元在遠(yuǎn)攝端時比在廣角端時更靠近成像側(cè)。與此相反，如果不等式(8)等于1或更大，則第三單元在遠(yuǎn)攝端時比在廣角端時更靠近物鏡側(cè)。
如果超過條件表達(dá)式(8)定義的上限，則移動行程太長，因此用于沿光軸移動第三單元的驅(qū)動軸會變得太長。因此，此結(jié)構(gòu)不適于伸縮套管配置。如果低于下限，則出射光瞳變化大，并在CCD內(nèi)產(chǎn)生過量陰影。
條件表達(dá)式(9)用于定義位于遠(yuǎn)攝端時第三單元的放大率。遠(yuǎn)攝端時，第三單元的聚集靈敏度由下式給出1-β3t2當(dāng)β3t增加時，聚集靈敏度會降低，并且在聚集調(diào)節(jié)過程必須保證大移動量。如果超過條件表達(dá)式(9)定義的上限，則由于明顯降低了第三單元的聚集敏感度，所以必須增加第三單元的移動范圍，產(chǎn)生了小型化問題。
如果低于下限，則不能保證產(chǎn)生足以插入濾光片的大后焦點(diǎn)。
以下是第一至第五實(shí)施例的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在各實(shí)施例中，設(shè)i是到物鏡側(cè)的透鏡面的序數(shù)，Ri是第i個透鏡面的曲率半徑，Di是第i個透鏡面與第(i+1)個透鏡面之間的光學(xué)部件或空氣間隔的厚度，Ni和vi分別是d光線的折射率和阿貝數(shù)。最靠近成像側(cè)的兩個透鏡面是等效于石英低通濾光片、紅外截止濾光片等的光學(xué)部件。此外，B、C、D和E是非球面系數(shù)。設(shè)x是在光軸方向、在距離光軸的H高度位置相對于面頂點(diǎn)的位移，非球面形被表示為x=(1/R)H21+1+(1+K)(H/R)2+BH4+CH6+DH8+EH10]]>其中R是曲率半徑，K是錐形常數(shù)。
此外，“e-X”表示“x10-x”。
表1示出上述給出的條件表達(dá)式與各實(shí)施例中的各種數(shù)值之間的關(guān)系。
第一實(shí)施例，請注意，在所有實(shí)施例中，中間位置是第三單元最靠近成像側(cè)的位置。
以下示出透鏡數(shù)據(jù)。
f＝1至3.00 Fno＝2.79至4.80 2ω＝61.9°至22.6°R1＝ 6.069 D1＝0.41N1＝1.772499 ν1=49.6R2＝-75.425 D2＝0.07R3＝ 4.051 D3＝0.15N2=1.712995 ν2=53.9R4＝ 1.721 D4＝0.49R5＝ -5.831 D5＝0.15N3=1.743997 ν3=44.8R6＝ 1.548 D6＝0.32R7＝ 1.892 D7＝0.33N4=1.846660 ν4=23.9R8＝ 4.061 D8＝可變的R9＝孔徑光闌 D9=0.13R10＝ 0.832 D10＝10.40 N5＝1.743300 ν5=49.3R11＝ 2.148 D11＝0.09 N6＝1.805181 ν6=25.4R12＝ 0.758 D12＝0.15R13＝ 3.359 D13＝0.25 N7＝1.772499 ν7=49.6R14＝-3.390 D14＝可變的R15＝13.442 D15＝0.30 N8＝1.772499 ν8=49.6R16＝-2.616 D16＝0.09 N9＝1.846660 ν9=23.9R17＝-4.542 D17＝可變的R18＝∞ D18＝0.55 N10＝1.516330 ν10=64.1R19＝∞焦距 1.00 1.97 3.00可變范圍D8 3.09 1.23 0.43D14 0.72 2.16 3.25D17 0.73 0.54 0.71非球面系數(shù)R10 k＝1.83870e-01 B＝-1.23425e-01 C＝-1.41170e-01D＝-1.16649e-01 E＝-5.80479e-01第二實(shí)施例f＝1 至 3.00 Fno＝2.77 至 4.90 2ω＝52.4°至18.6°R 1＝ 4.174 D 1＝0.34 N 1＝1.696797 ν 1＝55.5R 2＝-27.819 D 2＝0.03R 3＝ 2.440 D 3＝0.12 N 2＝1.712995 ν 2＝53.9R 4＝ 1.450 D 4＝0.41R 5＝ -3.954 D 5＝0.12 N 3＝1.743997 ν 3＝44.8R 6＝ 1.198 D 6＝0.22R 7＝ 1.390 D 7＝0.27 N 4＝1.846660 ν 4＝23.9R 8＝ 2.677 D 8＝可變的R 9＝孔徑光闌 D 9＝0.10R10＝ 0.690 D10＝0.31 N 5＝1.743300 ν 5＝49.3R11＝ 1.620 D11＝0.07 N 6＝1.805181 ν 6＝25.4R12＝ 0.634 D12＝0.12R13＝ 2.777 D13＝0.21 N 7＝1.772499 ν 7＝49.6R14＝ -3.050 D14＝ 可變R15＝ 8.577 D15＝0.07 N 8＝1.761821 ν 8＝26.5R16＝ 2.619 D16＝0.25 N 9＝1.719995 ν 9＝50.2R17＝ -4.376 D17＝ 可變R18＝ ∞ D18＝0.45 N10＝1.516330 ν10＝64.1R19＝ ∞焦距 1.002.173.00可變范圍D 8 2.480.850.37D14 0.642.192.99D17 0.670.440.53非球面系數(shù)R10 K＝1.37419e-01 B＝-1.93961e-01 C＝-3.35111e-01D＝-1.88952e-01 E＝-3.10932e+00第三實(shí)施例f＝1 至 3.00 Fno＝2.80 至 5.20 2ω＝61.9°至22.6°R 1＝ 5.629 D 1＝0.44 N 1＝1.772499 ν 1＝49.6R 2＝-69.260 D 2＝0.04R 3＝ 3.085 D 3＝0.15 N 2＝1.712995 ν 2＝53.9R 4＝ 1.526 D 4＝0.62R 5＝ -3.760 D 5＝0.15 N 3＝1.785896 ν 3＝44.2R 6＝ 1.563 D 6＝0.27R 7＝ 1.855 D 7＝0.29 N 4＝1.846660 ν 4＝23.9R 8＝ 4.519 D 8＝可變的R 9＝孔徑光闌 D 9＝0.13R10＝ 0.835 D10＝0.40 N 5＝1.583126 ν 5＝59.4R11＝ 2.191 D11＝0.09 N 6＝1.761821 ν 6＝26.5R12＝ 0.909 D12＝0.13R13＝ 6.364 D13＝0.25 N 7＝1.712995 ν 7＝53.9R14＝ -2.070 D14＝可變的R15＝ 19.250 D15＝0.30 N 8＝1.772499 ν 8＝49.6R16＝ -2.573 D16＝0.09 N 9＝1.846660 ν 9＝23.9R17＝ -4.634 D17＝可變的R18＝∞ D18＝0.55 N10＝1.516330 ν10＝64.1R19＝∞焦距 1.001.713.00可變范圍D 8 2.861.430.41D14 0.871.983.48D17 0.810.711.00非球面系數(shù)R10 K＝1.61455e-01 B＝-1.62311e-01 C＝-1.79179e-01D＝4.87115e-02 E＝-8.62775e-01第四實(shí)施例f＝1 至 3.00 Fno＝3.23 至 5.60 2ω＝61.9°至22.6°R 1＝ 11.353 D 1＝0.15 N 1＝1.487490 ν 1＝70.2R 2＝ 1.953 D 2＝0.49R 3＝ -3.809 D 3＝0.15 N 2＝1.516330 ν 2＝64.1R 4＝ 2.862 D 4＝0.28R 5＝ 2.969 D 5＝0.33 N 3＝1.846660 ν 3＝23.9R 6＝ 5.113 D 6＝可變的R 7＝孔徑光闌 D 7＝0.13R 8＝ 0.855 D 8＝0.40 N 4＝1.743300 ν 4＝49.3R 9＝ 1.879 D 9＝0.09 N 5＝1.805181 ν 5＝25.4R10＝ 0.772 D10＝0.14R11＝ 2.655 D11＝0.25 N 6＝1.772499 ν 6＝49.6R12＝ -4.791 D12＝可變的R13＝ 15.428 D13＝0.30 N 7＝1.696797 ν 7＝55.5R14＝ -2.134 D14＝0.09 N 9＝1.805181 ν 8＝25.4R15＝ -3.823 D15＝可變的R16＝∞ D16＝0.55 N 9＝1.516330 ν 9＝64.1R17＝∞焦距 1.001.983.00可變范圍D 6 3.061.190.40D12 0.742.253.40D15 0.800.610.78非球面系數(shù)R8 K＝1.71792e-01 B＝-1.03820e-01 C＝-1.10914e-01D＝-1.70712e-01 E＝-1.19265e-01第五實(shí)施例f＝1 至 3.00 Fno＝2.74 至 4.80 2ω＝61.9°至22.6°R 1＝ 4.930 D 1＝0.44 N 1＝1.603112 ν 1＝60.6R 2＝ 52.251 D 2＝0.04R 3＝ 4.310 D 3＝0.15 N 2＝1.712995 ν 2＝53.9R 4＝ 1.641 D 4＝0.50R 5＝ -7.359 D 5＝0.15 N 3＝1.743997 ν 3＝44.8R 6＝ 1.494 D 6＝0.31R 7＝ 1.793 D 7＝0.33 N 4＝1.846660 ν 4＝23.9R 8＝ 3.652 D 8＝可變的R 9＝孔徑光闌 D 9＝0.13R10＝ 0.792 D10＝0.40 N 5＝1.806100 ν 5＝40.7R11＝ 2.392 D11＝0.09 N 6＝1.846660 ν 6＝23.9R12＝ 0.673 D12＝0.16R13＝ 2.182 D13＝0.25 N 7＝1.804000 ν 7＝46.6R14＝ -5.890 D14＝可變的R15＝ 14.950 D15＝0.30 N 8＝1.772499 ν 8＝49.6R16＝ -2.034 D16＝0.09 N 9＝1.846660 ν 9＝23.9R17＝ -4.270 D17＝可變的R18＝∞ D18＝0.55 N10＝1.516330 ν10＝64.1R19＝∞焦距 1.001.993.00可變范圍D 8 2.881.160.44D14 0.762.183.26D17 0.630.450.61非球面系數(shù)R10 K＝1.19329e-01 B＝-1.10868e-01 C＝-1.53042e-01D＝1.64718e-02 E＝-9.83342e-01表1

接著，將參考圖21對采用本發(fā)明調(diào)焦鏡頭作為拍攝光學(xué)系統(tǒng)的靜物數(shù)碼相機(jī)實(shí)施例(圖像采集裝置)進(jìn)行說明。
參考圖21，此實(shí)施例包括照相機(jī)主體10；拍攝光學(xué)系統(tǒng)11，由根據(jù)本發(fā)明的調(diào)焦鏡頭構(gòu)成；以及尋像器12，用于觀測目標(biāo)圖像。
通過光學(xué)低通濾光片或紅外截止濾光片，拍攝光學(xué)系統(tǒng)11將目標(biāo)圖像成像在諸如CCD或CMOS的固體圖像采集元件上。
此實(shí)施例還包括電子閃光裝置13、測光窗口14、用于通知照相機(jī)的操作過程的液晶顯示窗口15、釋放按鈕16以及用于轉(zhuǎn)換各種模式的掃描轉(zhuǎn)換開關(guān)17。
通過將根據(jù)本發(fā)明的調(diào)焦鏡頭應(yīng)用于諸如數(shù)字照相機(jī)的光學(xué)裝置，可以實(shí)現(xiàn)具有高光學(xué)性能的小型光學(xué)裝置。
根據(jù)上述實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)性能良好且具有少量組成透鏡的小型調(diào)焦鏡頭。
此外，可以實(shí)現(xiàn)由具有負(fù)光功率、正光功率和正光功率的透鏡單元組成的三單元調(diào)焦鏡頭，該調(diào)焦鏡頭的制造靈敏度低、成本低、在調(diào)焦過程中出射光瞳變化小，并且在整個調(diào)焦范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的光學(xué)性能(包括與色像差放大現(xiàn)象有關(guān)的性能)。
此外，還可以實(shí)現(xiàn)這樣的調(diào)焦鏡頭，即其第二單元的組成透鏡的數(shù)目減少，調(diào)焦過程中移動的各透鏡單元的像差共享減小，從而抑制了因?yàn)橹圃煺`差使透鏡單元等較偏心引起的性能惡化并且更便于生產(chǎn)。此外，通過在調(diào)焦過程中優(yōu)化第三單元的移動軌跡，可以保證在中間調(diào)焦位置獲得良好成像性能從而在整個調(diào)焦范圍內(nèi)獲得良好性能。不僅如此，出射光瞳與圖像平面充分分離，并且減小調(diào)焦時第一單元的移動距離，從而實(shí)現(xiàn)了適用機(jī)械凸輪的配置。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)焦鏡頭，該調(diào)焦鏡頭從物鏡側(cè)到成像側(cè)順序包括第一透鏡單元，具有負(fù)光功率；第二透鏡單元，具有正光功率；以及第三透鏡單元，具有正光功率，所述第三透鏡單元具有通過膠合正透鏡元件與負(fù)透鏡元件形成的膠合透鏡，并沿光軸移動以進(jìn)行調(diào)焦，其中在從廣角端到遠(yuǎn)攝端的調(diào)焦過程中，所述第一透鏡單元與第二透鏡單元之間的間隔減小，所述第二透鏡單元與所述第三透鏡單元之間的間隔增大，并且設(shè)Nli是構(gòu)成第i透鏡單元的透鏡元件數(shù)，它們滿足下式定義的條件NL3＜NL2≤NL1
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦鏡頭，其中所述第一透鏡單元從物鏡側(cè)到成像側(cè)具有其凹面對著成像側(cè)的凹凸形負(fù)透鏡元件和其凸面對著物鏡側(cè)的凹凸形正透鏡元件，并且不少于三個透鏡元件，并且所述第二透鏡單元從物鏡側(cè)到成像側(cè)順序包括通過膠合正透鏡元件與負(fù)透鏡元件形成的膠合透鏡和雙凸面正透鏡元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)焦鏡頭，其中設(shè)d是所述第二透鏡單元膠合透鏡在光軸位置的厚度，fw是處于廣角端時整個系統(tǒng)的焦距，它們滿足條件表達(dá)式0.3＜d/fw＜0.5
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦鏡頭，其中所述第一透鏡單元從物鏡側(cè)到成像側(cè)具有其凹面對著成像側(cè)的凹凸形負(fù)透鏡元件和其凸面對著物鏡側(cè)的凹凸形正透鏡元件，并且所述第二透鏡單元從物鏡側(cè)到成像側(cè)順序包括通過膠合正透鏡元件與負(fù)透鏡元件形成的膠合透鏡和雙凸面正透鏡元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的調(diào)焦鏡頭，其中設(shè)d是所述第二透鏡單元膠合透鏡在光軸位置的厚度，fw是處于廣角端時整個系統(tǒng)的焦距，它們滿足條件表達(dá)式0.3＜d/fw＜0.5
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦鏡頭，其中所述第二透鏡單元從物鏡側(cè)到成像側(cè)順序具有通過膠合正透鏡元件與負(fù)透鏡元件形成的膠合透鏡和雙凸面正透鏡元件，并且設(shè)Ra是最靠近物鏡側(cè)的所述第二透鏡單元的膠合透鏡的透鏡面的曲率半徑，Rb是最靠近成像側(cè)的所述第二透鏡單元的膠合透鏡的透鏡面的曲率半徑，Rc是位于物鏡側(cè)的所述雙凹面正透鏡元件的透鏡面的曲率半徑，Rd是位于成像側(cè)的所述雙凸面正透鏡元件的透鏡面的曲率半徑，它們滿足下列條件表達(dá)式0.7＜Rb/Ra＜1.2-0.6＜(Rd+Rc)/(Rd-Rc)＜0.6
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)焦鏡頭，其中設(shè)d是所述第二透鏡單元膠合透鏡在光軸位置的厚度，fw是處于廣角端時整個系統(tǒng)的焦距，它們滿足條件表達(dá)式0.3＜d/fw＜0.5
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦鏡頭，其中最靠近物鏡側(cè)的所述第二透鏡單元的透鏡面在物鏡側(cè)是凸形，還具有非球面形用于降低從光軸向外的收斂作用。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦鏡頭，其中在從廣角端到遠(yuǎn)攝端的調(diào)焦過程中，所述第三透鏡單元沿凸形軌跡移動到成像側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦鏡頭，其中調(diào)焦時，所述第二透鏡單元和所述第三透鏡單元沿光軸移動，并且所述第二透鏡單元具有通過膠合正透鏡元件與負(fù)透鏡元件形成的膠合透鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦鏡頭，其中假定f3n是所述第三透鏡單元的膠合透鏡的負(fù)透鏡元件的焦距，f3是所述第三透鏡單元的焦距，v3n是所述第三透鏡單元的膠合透鏡的負(fù)透鏡元件的阿貝數(shù)，N3n是折射率，它們滿足下列條件表達(dá)式0.8＜f3n/f3＜1.7v3n＜401.7＜N3n
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦鏡頭，其中所述第一單元從物鏡側(cè)到成像側(cè)順序包括其凸面對著物鏡側(cè)的正透鏡元件、其凹面對著成像側(cè)的凹凸形負(fù)透鏡元件、負(fù)透鏡元件以及其凸面對著成像側(cè)的凹凸形正透鏡元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦鏡頭，其中假定M1是在整個調(diào)焦范圍內(nèi)所述第三透鏡單元最靠近成像側(cè)時的調(diào)焦位置；x3w是在從廣角端到調(diào)焦位置M1的調(diào)焦過程中，所述第三透鏡單元的移動距離；x3t是在從調(diào)焦位置M1到遠(yuǎn)攝端的調(diào)焦過程中，所述第三透鏡單元的移動距離，它們滿足下列條件表達(dá)式0.2＜x3w/x3t＜3.0
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦鏡頭，其中假定β3t是處于遠(yuǎn)攝端時，所述第三透鏡單元的橫向放大率，它滿足如下條件表達(dá)式0.6＜β3t＜0.8
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦鏡頭，其中聚集時，所述第三透鏡單元沿光軸移動。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦鏡頭，其中所述第二透鏡單元從物鏡側(cè)到成像側(cè)順序具有通過膠合正透鏡與負(fù)透鏡形成的膠合透鏡和雙凸面形的正透鏡元件，并且設(shè)Ra是最靠近物鏡側(cè)的所述第二透鏡單元的膠合透鏡的透鏡面的曲率半徑，Rb是最靠近成像側(cè)的所述第二透鏡單元的膠合透鏡的透鏡面的曲率半徑，Rc是位于物鏡側(cè)的雙凸面形所述正透鏡元件的透鏡面的曲率半徑，Rd是位于成像側(cè)的雙凸面形所述正透鏡元件的透鏡面的曲率半徑，d是所述第二透鏡單元的膠合透鏡在光軸位置的厚度，fw是處于廣角端時整個系統(tǒng)的焦距，f3n是所述第三透鏡單元的膠合透鏡的負(fù)透鏡元件的焦距，f3是所述第三透鏡單元的焦距，v3n是所述第三透鏡單元的膠合透鏡的負(fù)透鏡元件的阿貝數(shù)，N3n是折射率。它們滿足下列條件表達(dá)式0.7＜Rb/Ra＜1.2-0.6＜(Rd+Rc)/(Rd-Rc)＜0.60.3＜d/fw＜0.50.8＜f3n/f3＜1.7v3n＜401.7＜N3n
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的調(diào)焦鏡頭，其中假定M1是在整個調(diào)焦過程中所述第三透鏡單元最靠近成像側(cè)時的調(diào)焦位置，x3w是在從廣角端到調(diào)焦位置M1的調(diào)焦過程中所述第三透鏡單元的移動距離，x3t是在從調(diào)焦位置M1到遠(yuǎn)攝端的調(diào)焦過程中所述第三透鏡單元的移動距離，β3t是位于遠(yuǎn)攝端時所述第三透鏡單元的橫向放大率，它們滿足下列條件表達(dá)式0.2＜x3w/x3t＜3.00.6＜β3t＜0.8
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦鏡頭，其中所述調(diào)焦鏡頭在光電轉(zhuǎn)換元件上成像。
19.一種圖像采集裝置，該裝置包括用于在光敏表面上形成物體圖像的拍攝鏡頭，所述拍攝鏡頭包括權(quán)利要求1定義的所述調(diào)焦鏡頭。
20.一種圖像采集裝置，該裝置包括光電轉(zhuǎn)換元件；以及拍攝鏡頭，用于將物體圖像成像到光敏表面，所述拍攝鏡頭包括權(quán)利要求1定義的所述調(diào)焦鏡頭。
全文摘要
為了提供具有良好光學(xué)性能、采用少量組成透鏡的小型配置的調(diào)焦鏡頭,根據(jù)本發(fā)明的調(diào)焦鏡頭包括、從物鏡側(cè)順序排列的:具有負(fù)光功率的第一透鏡單元、具有正光功率的第二透鏡單元以及具有正光功率的第三透鏡單元,其中在從廣角端到遠(yuǎn)攝端的調(diào)焦過程中第一透鏡單元與第二透鏡單元之間的氣隙減小,第二透鏡單元與第三透鏡單元之間的間隔增大,第三透鏡單元具有通過膠合正透鏡與負(fù)透鏡形成的膠合透鏡,并且在調(diào)焦時第三透鏡單元沿光軸移動,設(shè)Nli是組成第i透鏡單元的透鏡數(shù),它們滿足條件:NL3<NL2≤NL1。
文檔編號G02B15/177GK1352402SQ0113727
公開日2002年6月5日 申請日期2001年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月2日
發(fā)明者難波則廣 申請人:佳能株式會社