專利名稱：變焦鏡頭以及使用該變焦鏡頭的電子攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變焦鏡頭以及使用該變焦鏡頭的電子攝像裝置，特別是涉及通過改進(jìn)變焦鏡頭等的光學(xué)系統(tǒng)部分實(shí)現(xiàn)了厚度方向的薄型化的攝像機(jī)或數(shù)字照相機(jī)等電子攝像裝置。
背景技術(shù)：
近年來，作為替代以銀鹽35mm膠片(135格式)照相機(jī)的第二代照相機(jī)，數(shù)字照相機(jī)(電子照相機(jī))受到人們的注目。而且，該種照相機(jī)從專業(yè)用高功能型到便攜式普及型，在較寬范圍內(nèi)擁有若干類別。
本發(fā)明特別著眼于便攜式普及型這一類別，目的在于提供一種可實(shí)現(xiàn)在確保高畫質(zhì)的同時(shí)、減小厚度從而使用方便的攝像機(jī)、數(shù)字照相機(jī)的技術(shù)。
使照相機(jī)的厚度方向薄型化的最大瓶頸在于光學(xué)系統(tǒng)特別是變焦鏡頭系統(tǒng)的從最靠近物體側(cè)的一面到攝像面的厚度。
最近的照相機(jī)機(jī)體薄型化技術(shù)的主流是，采用在攝影時(shí)光學(xué)系統(tǒng)從照相機(jī)機(jī)體內(nèi)突出、在攜帶時(shí)收回的所謂伸縮式鏡筒。采用伸縮式鏡筒從而可以有效地實(shí)現(xiàn)薄型化的光學(xué)系統(tǒng)例如日本專利特開平11-194274號(hào)、特開平11-287953號(hào)、特開平2000-9997號(hào)等公開的技術(shù)方案。上述技術(shù)方案從物體側(cè)開始依次設(shè)置具有負(fù)光焦度的第1組和包含正光焦度的第2組，都在變倍時(shí)移動(dòng)。但是，采用伸縮式鏡筒時(shí)，需要花費(fèi)鏡頭從收回狀態(tài)過渡到使用狀態(tài)的時(shí)間，使用不方便。而且，最靠近物體側(cè)的透鏡組是可移動(dòng)的，防水、防塵性能不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題而提出的，其目的是在于，為了實(shí)現(xiàn)不需要伸縮式鏡筒中存在的照相機(jī)過渡到使用狀態(tài)所需的起動(dòng)時(shí)間(鏡頭的伸出時(shí)間)、防水防塵性能好、且厚度方向極薄的照相機(jī)，提供一種易于采取利用反射鏡等反射光學(xué)元件使光學(xué)系統(tǒng)的光路(光軸)折曲的結(jié)構(gòu)、且具有高變焦比、大視場(chǎng)角、小的F值、小像差等高光學(xué)性能的變焦鏡頭以及使用該變焦鏡頭的電子攝像裝置。
本發(fā)明的第一種變焦鏡頭的結(jié)構(gòu)是，從物體側(cè)依次設(shè)置有變倍時(shí)固定的第1透鏡組、具有負(fù)光焦度并在變倍時(shí)移動(dòng)的第2透鏡組、具有正光焦度并在變倍時(shí)移動(dòng)的第3透鏡組以及具有正光焦度并在變倍及對(duì)焦動(dòng)作時(shí)移動(dòng)的第4透鏡組，所述第1透鏡組從物體側(cè)依次由凸面朝向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡、用于使光路折曲的反射光學(xué)元件和正透鏡構(gòu)成。
本發(fā)明的第二種變焦鏡頭的結(jié)構(gòu)是，從物體側(cè)依次設(shè)置有變倍時(shí)固定的第1透鏡組、具有負(fù)光焦度并在變倍時(shí)移動(dòng)的第2透鏡組、具有正光焦度并在變倍時(shí)移動(dòng)的第3透鏡組以及具有正光焦度并在變倍及對(duì)焦動(dòng)作時(shí)移動(dòng)的第4透鏡組，所述第1透鏡組具有用于使光路折曲的反射光學(xué)元件，在無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)，所述第4透鏡組的移動(dòng)軌跡相對(duì)于所述第3透鏡組變倍時(shí)的移動(dòng)是反方向。
本發(fā)明的第三種變焦鏡頭的結(jié)構(gòu)是，從物體側(cè)依次設(shè)置有包含負(fù)透鏡和用于使光路折曲的反射光學(xué)元件并且在變倍時(shí)固定的透鏡組A，從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)僅向一個(gè)方向移動(dòng)的透鏡組B，以及在變倍時(shí)位置不動(dòng)的孔徑光闌，并且滿足以下條件(31)0.45＜logγB/logγ＜0.85其中，γ、γB分別為
γ＝fT/fWγB＝望遠(yuǎn)端上透鏡組B的倍率/廣角端上透鏡組B的倍率，fT、fW分別為整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)的廣角端、望遠(yuǎn)端的焦距。
以下，首先說明本發(fā)明第一種變焦鏡頭和第二種變焦鏡頭采用上述結(jié)構(gòu)的理由和作用。
本發(fā)明的變焦鏡頭采用的結(jié)構(gòu)是，從靠近物體一側(cè)開始依次設(shè)置有變倍時(shí)固定的第1透鏡組、具有負(fù)光焦度并在變倍時(shí)移動(dòng)的第2透鏡組、具有正光焦度并在變倍時(shí)移動(dòng)的第3透鏡組、以及具有正光焦度并在變倍和對(duì)焦動(dòng)作時(shí)移動(dòng)的第4透鏡組；使第1透鏡組在變倍時(shí)固定，以便不需要伸縮式鏡筒中存在的照相機(jī)過渡到使用狀態(tài)的起動(dòng)時(shí)間(鏡頭的伸出時(shí)間)且有利于防水·防塵，而且，為了使照相機(jī)的厚度方向極薄，鏡頭系統(tǒng)中的最靠近物體側(cè)的第1透鏡組中至少設(shè)有1個(gè)用于使光路折曲的反射光學(xué)元件。
但是，在第1透鏡組中設(shè)置用于使光路折曲的反射光學(xué)元件時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下2個(gè)問題A.入射瞳加深，構(gòu)成本來直徑就大的第1透鏡組的各透鏡元件更加厚大。
B.本來具有變倍功能的第2透鏡組或第3透鏡組以后的合成系統(tǒng)的倍率近似為0，并且變倍率與移動(dòng)量成比例降低。
首先說明上述折曲的成立條件。本發(fā)明的變焦方式在例如日本專利特開平10-62687或特開平11-258507中也可見到，在第1透鏡組中設(shè)置了用于使光路折曲的反射光學(xué)元件后，入射瞳位置必然會(huì)加深，構(gòu)成第1透鏡組的各光學(xué)元件的直徑或尺寸變大。因此，第1透鏡組由從靠近物體一側(cè)依次設(shè)置的、凸面朝向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡、用于使光路折曲的反射光學(xué)元件、以及正透鏡構(gòu)成，并且滿足以下條件(1)1.4＜-f11/(fW·fT)＜2.4
(2)1.2＜f12/(fW·fT)＜2.2(3)0.8＜d/L＜2.0(4)1.55＜npri其中，f11為第1透鏡組的負(fù)凹凸透鏡的焦距，f12為第1透鏡組的正透鏡的焦距，fW、fT分別為整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)的廣角端、望遠(yuǎn)端的焦距，d為沿從第1透鏡組的負(fù)凹凸透鏡靠近像側(cè)的面到正透鏡靠近物體側(cè)的面的光軸測(cè)量出的空氣換算長(zhǎng)度，L為電子攝像元件的有效攝像區(qū)域(大致矩形)的對(duì)角線長(zhǎng)度，npri為第1透鏡組中用于使光路折曲的反射光學(xué)元件為棱鏡時(shí)介質(zhì)相對(duì)d線的折射率。
為了使入射瞳變淺以便在物理上實(shí)現(xiàn)光路折曲，如條件(1)、(2)所示，希望增加第1透鏡組兩側(cè)的透鏡元件的放大率。如果兩個(gè)條件都超過各自的上限值2.4、2.2，則入射瞳依舊較深，如果要確保某種程度的視場(chǎng)角，則構(gòu)成第1透鏡組的各光學(xué)元件直徑或尺寸變得厚大，難以在物理上實(shí)現(xiàn)光路折曲。如果超過各自的下限值1.4、1.2，則第1透鏡組后面的為變倍而移動(dòng)的透鏡組可實(shí)現(xiàn)的倍率接近為0，從而容易產(chǎn)生移動(dòng)量增大或者變倍比變小等的問題，同時(shí)，歪曲像差等軸外像差補(bǔ)償或色像差補(bǔ)償變得困難。
條件式(3)規(guī)定的是設(shè)置用于使光路折曲的反射光學(xué)元件所必需的沿光軸測(cè)得的長(zhǎng)度。該條件的值最好盡量小，但如果超過其下限值0.8，對(duì)畫面周邊部分的成像產(chǎn)生貢獻(xiàn)的光束不能充分地到達(dá)像面或者容易產(chǎn)生重影。如果超過上限值2.0，與條件(1)、(2)一樣，難以在物理上實(shí)現(xiàn)光路折曲。
根據(jù)以上觀點(diǎn)，為了縮短條件(3)的空氣換算長(zhǎng)度d，希望第1透鏡組中使光路折曲的元件采用入射面和出射面為平面或者兩側(cè)的透鏡面的曲率不同的棱鏡，并且其介質(zhì)光焦度最好如條件(4)所示地盡量高。如果超過條件(4)的下限值1.55，則難以在物理上實(shí)現(xiàn)光路折曲。而且，npri最好不超過1.90。如果超過1.90，棱鏡造價(jià)高，而且容易產(chǎn)生全反射導(dǎo)致的重影。
另外，如果條件(1)～(4)中的任意一個(gè)以上或全部成為以下條件則更好(1)’1.5＜-f11/ (fW·fT)＜2.2(2)’1.3＜f12/ (fW·fT)＜2.0(3)’0.9＜d/L＜1.7(4)’1.65＜npri另外，條件(1)～(4)中的任意一個(gè)以上成為以下條件則尤其更好，特別是全部成為以下條件最好(1)”1.6＜-f11/(fW·fT)＜2.0(2)”1.4＜f12/ (fW·fT)＜1.8(3)”1.0＜d/L＜1.5(4)”1.75＜npri本發(fā)明的變焦鏡頭最好滿足以下條件(a)(a)1.8＜fT/fW其中，fW、fT分別為整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)的廣角端、望遠(yuǎn)端的焦距。
如果超過該條件式的下限值1.8，則意味著整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)的變倍比小于1.8。這種情況下，fT/fW不超過5.5更好。如果超過5.5，變倍比變大、變倍時(shí)移動(dòng)的透鏡組的移動(dòng)量過大，從而引起光路折曲方向上的大型化，難以實(shí)現(xiàn)小型的攝像裝置。
以下說明如何確保變倍比。在本發(fā)明的第1透鏡組具有正光焦度的情況下，與不具有用于使光路折曲的光學(xué)反射元件的情況相比，主點(diǎn)位置明顯地位于像一側(cè)。這樣，在具有相同光焦度的情況下，第1透鏡組形成的像點(diǎn)位置可以更靠近像側(cè)，即物點(diǎn)位置相對(duì)第2透鏡組更遠(yuǎn)。因此，即使第2透鏡組的倍率接近0且移動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)的焦距變化減小。解決該問題的一個(gè)方法是，縮短第1透鏡組的焦距(另一方面使整個(gè)系統(tǒng)的焦距比規(guī)定焦距短。)，使第2透鏡組的焦距增加若干而增大倍率。而且，本發(fā)明中第3透鏡組以后的合成系統(tǒng)也具有變倍功能，因此通過巧妙設(shè)定兩者的倍率或變倍率關(guān)系，可以使整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)有效地變倍。以下條件(5)、(6)、(7)限定了其具體條件。
(5)0.4＜-β2W＜1.2(6)0.1＜-βRW＜0.5(7)0＜logγR/log γ2＜1.3其中，β2W是無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)廣角端上的第2透鏡組的倍率，βRW是無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)廣角端上的第3透鏡組與其后面的所有透鏡組的合成系統(tǒng)的合成倍率，γ2是無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)望遠(yuǎn)端上的第2透鏡組的倍率為β2T時(shí)的β2T/β2W，γR是無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)望遠(yuǎn)端上的第3透鏡組與其后面的所有透鏡組的合成系統(tǒng)的合成倍率為βRT時(shí)的βRT/βRW。
如果超過條件(5)、(6)各自的下限0.4、0.1，整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)得不到足夠高的變倍率，或者移動(dòng)空間過大而使尺寸厚大。第1透鏡組的焦距過短或鉑茲伐和變大等，會(huì)使各像差的補(bǔ)償變得困難。如果超過條件(7)的上限1.3，由于變倍產(chǎn)生的F值或出射瞳位置的變動(dòng)過大，所以不理想。如果超過其下限0，則入射瞳過深，光路折曲難以在物理上成立。而且，無論如何，整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)得不到足夠高的變倍率，或者移動(dòng)空間過大而使尺寸厚大。
另外，條件(5)～(7)中的任意一個(gè)以上或者全部成為以下條件則更好(5)’0.4＜-β2W＜1.1(6)’0.20＜-βRW＜0.45(7)’0.15＜logγR/logγ2＜1.2而且，條件(5)～(7)中的任意一個(gè)以上成為以下條件則進(jìn)一步更好。特別是全部成為以下條件最好
(5)”0.6＜-β2W＜1.0(6)”0.25＜-βRW＜0.4(7)”0.25＜logγR/logγ2＜1.0為了實(shí)現(xiàn)條件(5)～(7)，可滿足以下條件(8)、(9)(8)1.6＜f1/(fW·fT)＜6.0(9)1.1＜-f2/(fW·fT)＜2.2其中，f1為第1透鏡組的焦距，f2為第2透鏡組的焦距，fW、fT分別為整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)的廣角端、望遠(yuǎn)端的焦距。
如果超過條件(8)的上限6.0，則整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)得不到足夠高的變倍率，或者移動(dòng)空間過大而使尺寸厚大。如果超過下限1.6，則軸外像差補(bǔ)償或色像差補(bǔ)償變得困難。
如果超過條件(9)的上限2.2，則與第2透鏡組的倍率上升對(duì)應(yīng)地變倍效率提高，但另一方面，為得到相同變倍率而移動(dòng)的移動(dòng)量與焦距成正比，因而效率反而會(huì)降低。如果超過下限1.1，第2透鏡組的倍率接近于0，變倍效率變差。
條件(8)、(9)中的任意一個(gè)或兩者成為以下條件更好(8)’1.9＜f1/(fW·fT)＜4.5(9)’1.2＜-f2/(fW·fT)＜2.0而且，條件(8)、(9)中的任意一個(gè)或兩者成為以下條件則進(jìn)一步更好。特別是兩者都成為以下條件為最好(8)”2.2＜f1/(fW·fT)＜3.0(9)”1.3＜-f2/(fW·fT)＜1.8如果將第2透鏡組的倍率設(shè)高，則會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)問題。第2透鏡組的倍率提高，意味著相對(duì)于另一個(gè)具有變倍功能的第3透鏡組以后的合成系統(tǒng)的物點(diǎn)變遠(yuǎn)，倍率接近于0，從而第3透鏡組以后的合成系統(tǒng)的變倍效率降低。解決該問題的一個(gè)方法是，在一定程度上增加第3透鏡組以后的合成系統(tǒng)的焦距，并使主點(diǎn)盡量靠近第2透鏡組的像點(diǎn)。在前者的情況下，滿足以下條件(10)即可(10)0.8＜fRW/(fW·fT)＜1.7其中，fRW為廣角端上第3透鏡組與其后全部透鏡組的合成系統(tǒng)的合成焦距，fW、fT分別為整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)的廣角端、望遠(yuǎn)端的焦距。
如果超過條件(10)的下限值0.8，第3透鏡組以后的合成系統(tǒng)的變倍效率變差。如果超過上限值1.7，由于與條件(9)相同的理由，變倍效率變差。在后者的情況下，第3透鏡組內(nèi)至少具有一個(gè)由滿足以下條件(b)0＜RP/fW＜2的凸向物體側(cè)的空氣接觸面構(gòu)成的收斂面，在更靠近像側(cè)位置至少具有1個(gè)滿足以下條件(c)0＜RN/fW＜4的凹向像側(cè)的空氣接觸面構(gòu)成的發(fā)散面。在此，RP、RN分別為收斂面和發(fā)散面在光軸上的曲率半徑。除此以外的情況下，難以使第3透鏡組的主點(diǎn)靠近第2透鏡組的像點(diǎn)。
另外，滿足以下條件則更好(10)’0.9＜fRW/(fW·fT)＜1.5而且，滿足以下條件最好(10)”1.0＜fRW/(fW·fT)＜1.3另外，對(duì)兩者而言尤其理想的是，如條件(11)所示，從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)使第3透鏡組以后的合成系統(tǒng)的焦距增加。
(11)1.0＜fRT/fRW＜2.5其中，fRW為廣角端上第3透鏡組與其后面的全部透鏡組的合成系統(tǒng)的合成焦距，fRT為望遠(yuǎn)端上第3透鏡組與其后面的全部透鏡組的合成系統(tǒng)的合成焦距。
如果超過條件(11)的下限1.0，第3透鏡組以后的合成系統(tǒng)的變倍效果變差，第2透鏡組的移動(dòng)量增大且入射瞳位置加深，光路折曲實(shí)現(xiàn)的可能性降低。如果超過上限2.5，變倍所引起的F值的變動(dòng)容易變大。
另外，如果滿足以下條件則更好(11)’1.1＜fRT/fRW2.3而且，滿足以下條件最好(11)”1.2＜fRT/fRW＜2.1實(shí)現(xiàn)條件(11)特別有效的方法是，對(duì)于本來為了得到高變倍率而在廣角端極為靠近像面處配置的第3透鏡組與其后最靠近物體側(cè)的透鏡組(以下稱為第4透鏡組)來說，相反在廣角端將它們盡可能地靠近物體側(cè)配置，在向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，使第3透鏡組向物體側(cè)移動(dòng)、第4透鏡組向像側(cè)移動(dòng)(無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí))。
而且，要滿足以下的具體條件(12)、(13)(12)0.20＜-M3/M2＜1.50(13)0.15＜-M4/M3＜1.00其中，M2為第2透鏡組從廣角端到望遠(yuǎn)端的移動(dòng)量、M3為第3透鏡組從廣角端到望遠(yuǎn)端的移動(dòng)量、M4為第4透鏡組從廣角端到望遠(yuǎn)端的移動(dòng)量，向像側(cè)的移動(dòng)為正號(hào)。
如果超過條件(12)的上限1.50，變倍所引起的F值或出射瞳位置的變動(dòng)過大而不理想。如果超過下限0.20，入射瞳過深、光路折曲難以在物理上成立。而且，任何一種情況下，整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)得不到足夠高的變倍率，或者移動(dòng)空間過大，使尺寸厚大。
如果超過條件(13)的上限1.00，第3透鏡組以后的合成系統(tǒng)的倍率提高，但由于主要的移動(dòng)組是負(fù)責(zé)聚焦的第4透鏡組，因而聚焦時(shí)的倍率變動(dòng)容易變大，而不理想。如果超過下限0.15，第3透鏡組以后的合成系統(tǒng)的主點(diǎn)位置會(huì)遠(yuǎn)離第2透鏡組的像點(diǎn)而降低變倍效率，或者第3透鏡組以后的合成系統(tǒng)的焦距容易變長(zhǎng)，或者第3透鏡組以后的透鏡結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不當(dāng)現(xiàn)像而成為像差補(bǔ)償?shù)恼系K。
另外，條件(12)、(13)當(dāng)中的任意一個(gè)或者兩者都成為以下條件更好(12)’0.30＜-M3/M2＜1.40(13)’0.20＜-M4/M3＜0.80而且，條件(12)、(13)當(dāng)中的任意一個(gè)或者兩者都成為以下條件進(jìn)一步更好。特別是兩者都成為以下條件最好(12)”0.40＜-M3/M2＜1.30(13)”0.25＜-M4/M3＜0.60另外，對(duì)焦可由第4透鏡組進(jìn)行。這種情況下，希望滿足以下條件(14)(14)0.10＜D34W/fW＜0.70其中，D34W為廣角端上無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)第3透鏡組和第4透鏡組之間的空氣間隔，fW為整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)的廣角端的焦距。
如果超過該條件式的下限0.10，則失去了用于聚焦的移動(dòng)空間，從而容易產(chǎn)生第3透鏡組和第4透鏡組的干涉。如果超過上限0.70則相反，用于變倍的可動(dòng)空間容易不足。
另外，滿足以下條件更好(14)’0.15＜D34W/fW＜0.60而且，滿足以下條件最好(14)”0.20 D34W/fW＜0.50另一方面，在移動(dòng)第4透鏡組進(jìn)行聚焦時(shí)，一般情況下會(huì)使像散變大、潰散。特別是第3透鏡組的殘余像散由第4透鏡組補(bǔ)償?shù)那闆r下容易發(fā)生。因此，構(gòu)成第3透鏡組的包含接合透鏡成分的透鏡成分當(dāng)中任意一個(gè)透鏡成分的兩個(gè)折射面最好均為非球面。而且，色像差也可以全部由光線高度較高的第3透鏡組補(bǔ)償，因此可以使第3透鏡組至少包含1個(gè)正透鏡與負(fù)透鏡的接合透鏡成分。此處所謂的透鏡成分是指沿光路僅其兩側(cè)與空間接觸，除此以外在光路中沒有空氣接觸面的透鏡，指單透鏡或接合透鏡。
更具體地描述第3透鏡組的結(jié)構(gòu)，可以是下述的任意一種1)從靠近物體一側(cè)開始依次由正透鏡與負(fù)透鏡的接合透鏡成分、以及兩面均為非球面的單透鏡這2組的3個(gè)透鏡構(gòu)成，2)從靠近物體一側(cè)開始依次由兩面均為非球面的單透鏡、以及正透鏡與負(fù)透鏡的接合透鏡成分這2組的3個(gè)透鏡構(gòu)成，3)從靠近物體一側(cè)開始依次由兩個(gè)空氣接觸面均為非球面的正透鏡與負(fù)透鏡的接合透鏡成分這1組的2個(gè)透鏡構(gòu)成。
任意一種情況下，通過上述的接合，可以緩和構(gòu)成第3透鏡組的各透鏡元件之間的相對(duì)偏心靈敏度。
而且，對(duì)應(yīng)上述第3透鏡組的結(jié)構(gòu)類型1)、2)、3)，希望分別滿足以下條件(15-1)、(15-2)、(15-3)(同像差補(bǔ)償和偏心靈敏度有關(guān)的條件)(15-1)1.05＜RC3/RC1＜3.00(15-2)0.25＜RC3/RC1＜0.75(15-3)1.20＜RC3/RC1＜3.60其中，RC1為接合透鏡成分的最靠近物體側(cè)的面在光軸上的曲率半徑，RC3為接合透鏡成分的最靠近像側(cè)的面在光軸上的曲率半徑。
如果超過上述條件(15-1)、(15-2)、(15-3)各自的上限3.00、0.75、3.60，雖然有利于全系統(tǒng)像差中的球面像差、彗形像差、像散的補(bǔ)償，但減小了接合所產(chǎn)生的緩和偏心靈敏度的效果。如果超過各自的下限1.05、0.25、1.20，全系統(tǒng)像差中的球面像差、彗形像差、像散的補(bǔ)償容易變得困難。
另外，滿足以下條件更好(15-1)’1.15＜RC3/RC1＜2.50(15-2)’0.30＜RC3/RC1＜0.65(15-3)’1.40＜RC3/RC1＜3.00
而且，滿足以下條件最好(15-1)”1.25＜RC3/RC1＜2.00(15-2)”0.35＜RC3/RC1＜0.55(15-3)”1.60＜RC3/RC1＜2.40進(jìn)一步，對(duì)應(yīng)上述第3透鏡組的結(jié)構(gòu)類型1)、2)、3)，希望分別滿足以下的與色像差補(bǔ)償有關(guān)的條件(16-1)和(17-1)、(16-2)和(17-2)、(16-3)和(17-3)(16-1)-0.7＜L/RC2＜0.1(17-1)10＜υCP-υCN(16-2)-0.5＜L/RC2＜0.3(17-2)20＜υCP-υCN(16-3)-0.9＜L/RC2＜-0.1(17-3)10＜υCP-υCN其中，L為電子攝像元件的有效攝像區(qū)域的對(duì)角線長(zhǎng)度(mm)，RC2為第3透鏡組的接合透鏡成分的接合面在光軸上的曲率半徑，υCP為第3透鏡組的接合透鏡成分的正透鏡的介質(zhì)以d線為基準(zhǔn)時(shí)的阿貝數(shù)，υCN為第3透鏡組的接合透鏡成分的負(fù)透鏡的介質(zhì)以d線為基準(zhǔn)時(shí)的阿貝數(shù)。對(duì)于電子攝像元件來說，其前提是使用時(shí)廣角端視場(chǎng)角為55°以上。
如果超過條件(16-1)、(16-2)、(16-3)各自的下限-0.7、-0.5-0.9，雖然有利于軸向色差、倍率色差的補(bǔ)償，但容易產(chǎn)生球面像差的色像差，特別是即使可以良好地補(bǔ)償基準(zhǔn)波長(zhǎng)的球面像差，但短波長(zhǎng)的球面像差處于過校正狀態(tài)，從而成為形成圖像的色污點(diǎn)的原因，而不理想。如果超過各自的上限0.1、0.3、-0.1，容易成為軸向色差及倍率色差補(bǔ)償不足或短波長(zhǎng)球面像差校正不足的狀態(tài)。
如果超過條件(17-1)、(17-2)、(17-3)各自的下限10、20、10，軸向色差容易補(bǔ)償不足?？梢詫l件(17-1)、(17-2)、(17-3)的上限設(shè)定為不超過90。超過上限值90的介質(zhì)組合，在自然界當(dāng)中是不存在的。而且，υCP-υCN最好不超過60。如果超過上限值60，使用的材料價(jià)格高。
條件(16-1)和(17-1)、(16-2)和(17-2)、(16-3)和(17-3)中的任意一個(gè)或兩者都成為以下條件更好(16-1)’-0.6＜L/RC2＜0.0(17-1)’15＜υCP-υCN(16-2)’-0.4＜L/RC2＜0.2(17-2)’25＜υCP-υCN(16-3)’-0.8＜L/RC2＜-0.2(17-3)’15＜υCP-υCN進(jìn)一步，條件(16-1)和(17-1)、(16-2)和(17-2)、(16-3)和(17-3)中的任意一個(gè)或兩者都成為以下條件更好。特別是兩者都成為以下條件最好(16-1)”-0.5＜L/RC2＜-0.1(17-1)”20＜υCP-υCN(16-2)”-0.3＜L/RC2＜0.1(17-2)”30＜υCP-υCN(16-3)”-0.7＜L/RC2＜-0.3(17-3)”20＜υCP-υCN第4透鏡組由1個(gè)正透鏡成分構(gòu)成，希望滿足以下條件(18)、(19)(18)-4.00＜(R4F+R4R)/(R4F-R4R)＜0.0(19)0.10＜L/f4＜0.70其中，R4F為正透鏡成分的靠近物體側(cè)的面在光軸上的曲率半徑，R4R為正透鏡成分的靠近像側(cè)的面在光軸上的曲率半徑，L為電子攝像元件的有效攝像區(qū)域的對(duì)角線長(zhǎng)度，f4為第4透鏡組的焦距。
如果超過條件(18)的上限0.0，第3透鏡組以后的合成系統(tǒng)的主點(diǎn)容易遠(yuǎn)離第2透鏡組形成的像點(diǎn)，從變倍效率考慮不理想。如果超過下限-4.00，聚焦時(shí)像散的變動(dòng)容易變大。
如果超過條件(19)的上限值0.70，就得不到變倍時(shí)使第3透鏡組與第4透鏡組向相反方向移動(dòng)的效果。如果超過下限值0.10，聚焦時(shí)第4透鏡組的移動(dòng)量過大而不理想。
條件(18)、(19)中的任意一個(gè)或兩者都成為以下條件更好(18)’-3.60＜(R4F+R4R)/(R4F-R4R)＜-0.40(19)’0.15＜L/f4＜0.60再者，條件(18)、(19)中的任意一個(gè)或兩者都成為以下條件進(jìn)一步更好。特別是兩者都成為以下條件最好(18)”-3.20＜(R4F+R4R)/(R4F-R4R)＜-0.80(19)”0.20＜L/f4＜0.50進(jìn)一步，第2透鏡組的焦距長(zhǎng)，因此從靠近物體一側(cè)開始依次由負(fù)透鏡、正透鏡這2個(gè)透鏡構(gòu)成就可以了。與第1透鏡組相關(guān)聯(lián)，希望滿足以下條件(20)、(21)(20)-0.80＜(R1PF+R1PR)/(R1PF-R1PR)＜0.90(21)-0.10＜(R2NF+R2NR)/(R2NF-R2NR)＜2.00其中，R1PF為第1透鏡組的正透鏡的物體側(cè)的面在光軸上的曲率半徑，R1PR為第1透鏡組的正透鏡的像側(cè)的面在光軸上的曲率半徑，R2NF為第2透鏡組的負(fù)透鏡的物體側(cè)的面在光軸上的曲率半徑，R2NR為第2透鏡組的負(fù)透鏡的像側(cè)的面在光軸上的曲率半徑。
如果超過條件(20)的上限0.90，容易產(chǎn)生高次的倍率色差，如果超過下限-0.80，入射瞳容易加深。
如果超過條件(21)的上限2.00，容易產(chǎn)生彗形像差，而如果超過下限值-0.10，則容易產(chǎn)生桶形歪曲像差。
條件(20)、(21)中的任意一個(gè)或兩者都成為以下條件更好。
(20)’-0.50＜(R1PF+R1PR)/(R1PF-R1PR)＜0.70(21)’0.20＜(R2NF+R2NR)/(R2NF-R2NR)＜1.50進(jìn)一步，條件(20)、(21)中的任意一個(gè)或兩者都成為以下條件進(jìn)一步更好。特別是兩者都成為以下條件最好(20)”-0.20＜(R1PF+R1PR)/(R1PF-R1PR)＜0.50(21)”0.50＜(R2NF+R2NR)/(R2NF-R2NR)＜1.00另外，本發(fā)明的電子攝像裝置是以廣角端全視場(chǎng)角在55°以上為前提。廣角端全視場(chǎng)角為55°以上是電子攝像裝置通常要求的廣角端視場(chǎng)角。
而且，該廣角端全視場(chǎng)角最好為80°以下。廣角端全視場(chǎng)角如果超過80°，則容易產(chǎn)生歪曲像差，而且難以實(shí)現(xiàn)第1透鏡組的小型化結(jié)構(gòu)。因而難以實(shí)現(xiàn)電子攝像裝置的薄型化。
以下，說明本發(fā)明第3種變焦鏡頭中采用上述結(jié)構(gòu)的理由和作用。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的變焦鏡頭具有透鏡組A，包含負(fù)透鏡和用于使光路折曲的反射光學(xué)元件，并且在變倍時(shí)固定；透鏡組B，從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)僅向一個(gè)方向移動(dòng)；以及孔徑光闌，在變倍時(shí)位置不動(dòng)。
這樣，在最靠近物體側(cè)的透鏡組A中設(shè)置用于使光路折曲的反射光學(xué)元件，并且為了避免機(jī)構(gòu)繁雜而使具有光路折曲功能的透鏡組A在變倍時(shí)固定，從而可以使照相機(jī)的厚度方向薄。而且，為了實(shí)現(xiàn)厚度方向極薄的照相機(jī)，還必須考慮避免鏡頭鏡筒在比光路折曲部位更靠近像側(cè)的透鏡徑向上變得厚大。例如，在使光闌機(jī)構(gòu)(有時(shí)也包含快門機(jī)構(gòu))在變倍的同時(shí)移動(dòng)時(shí)，光量調(diào)節(jié)控制機(jī)構(gòu)也一起移動(dòng)，這樣為了確保其移動(dòng)空間，鏡筒在徑向上就會(huì)變得厚大。
因此，在本發(fā)明中，光闌機(jī)構(gòu)的位置在變倍時(shí)不動(dòng)。
但是，在比變倍時(shí)向一個(gè)方向移動(dòng)并對(duì)變倍貢獻(xiàn)大的透鏡組更靠近物體的一側(cè)固定孔徑光闌時(shí)，從廣角端到望遠(yuǎn)端時(shí)的F值的變化量顯著增加而不理想。因此，有必要在至少比位置不動(dòng)的孔徑光闌更靠近物體的一側(cè)配置對(duì)變倍有貢獻(xiàn)的透鏡組、即從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)僅向一個(gè)方向移動(dòng)的透鏡組B。另一方面，如果透鏡組B的移動(dòng)量大，則入射瞳加深，光路折曲無法成立，也無法滿足出射側(cè)的遠(yuǎn)心性，因此只有將從廣角端到望遠(yuǎn)端的透鏡組B的倍率變化程度抑制在條件(31)的范圍內(nèi)。
(31)0.45＜logγB/logγ＜0.85其中，γ、γB分別為γ＝fT/fWγB＝望遠(yuǎn)端上透鏡組B的倍率/廣角端上透鏡組B的倍率，fW、fT、分別為整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)的廣角端、望遠(yuǎn)端的焦距。
如果超過該條件(31)的上限0.85，則入射瞳加深，容易給光路折曲的成立性或出射側(cè)的遠(yuǎn)心性帶來障礙。如果超過下限0.45，變倍比不作用，或者在以孔徑光闌后方的透鏡組補(bǔ)償變倍比的情況下，其補(bǔ)償量越大，從廣角端到望遠(yuǎn)端的F值變化量越大。如果是一定程度的補(bǔ)償，F(xiàn)值的變化量小，因而從廣角端到望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，孔徑光闌的像側(cè)可以具有僅向一個(gè)方向移動(dòng)的透鏡組(對(duì)變倍有貢獻(xiàn)的透鏡組)。
另外，滿足以下條件更好(31)’0.5＜logγB/logγ＜0.8而且，滿足以下條件最好(31)”0.55＜logγB/logγ＜0.77附帶說一下，在透鏡組A具有負(fù)光焦度的情況下，透鏡組B為正光焦度，而在透鏡組A具有正光焦度的情況下，透鏡組B為負(fù)光焦度。在后者的情況下，在像側(cè)從孔徑光闌起沿光路方向依次設(shè)置有具有正光焦度的透鏡組C和具有正光焦度的透鏡組D，從廣角端到望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，僅透鏡組D向像側(cè)移動(dòng)來補(bǔ)償變倍比。前者的情況后述。而且，位于孔徑光闌的物體側(cè)的透鏡組B和位于其像側(cè)的透鏡組C兩者的光焦度的符號(hào)相反。
另外，作為因光路折曲而需確?？臻g的代價(jià)，入射瞳加深、難以確保變倍比，但可能的話，用于使光路折曲的反射光學(xué)元件可以是滿足以下介質(zhì)條件的棱鏡模塊(32)1.55＜npri＜1.97其中，npri是用于使透鏡組A的光路折曲的反射光學(xué)元件為棱鏡的情況下的、介質(zhì)相對(duì)于d線的折射率。
如果超過條件式(32)的下限值1.55，包含棱鏡的物體側(cè)的光學(xué)元件容易大型化，不利于像差補(bǔ)償，并且透鏡組B以后的透鏡組的合成倍率降低，透鏡組B的移動(dòng)量增大，或難以確保高的變焦比。如果超過上限值1.97，棱鏡成本增加。
另外，滿足以下條件更好(32)’1.65＜npri＜1.95而且，滿足以下條件最好(32)”1.75＜npri＜1.93而且，透鏡組A最好包括在物體側(cè)有凸面的負(fù)凹凸透鏡的副組A1、用于使光路折曲的反射光學(xué)元件和至少包含正透鏡的副組A2。
并且，其副組A2為了補(bǔ)償色像差或歪曲像差等軸外像差，從物體側(cè)開始依次由負(fù)透鏡和正透鏡這2個(gè)透鏡構(gòu)成，并且滿足以下條件。
從透鏡組A的棱鏡模塊的光線入射面到光線出射面沿光軸測(cè)量出的空氣換算長(zhǎng)度規(guī)定為d時(shí)，滿足以下條件(33)0.5＜d/L＜1.2其中，L為攝像元件有效攝像區(qū)域(大致為矩形)的對(duì)角線長(zhǎng)度。
如果超過該條件(33)的上限值1.2，包含棱鏡的物體側(cè)的光學(xué)元件容易大型化，不利于像差補(bǔ)償，并且透鏡組B以后的透鏡組的合成倍率降低，透鏡B的移動(dòng)量增加，難以確保高變焦比。如果超過下限值0.5，對(duì)圖像周邊部分的成像有貢獻(xiàn)的光束無法充分達(dá)到像面，或者容易產(chǎn)生重影。另外，只要滿足上述條件，反射前后的介質(zhì)也可以是空氣的表面鏡。
另外，光路折曲方向是有效畫面長(zhǎng)邊方向和短邊方向的情況下，分別希望是以下范圍(33-1)0.75＜d/L＜1.1(33-2)0.55＜d/L＜0.9而且，分別成為以下條件最好(33-1)’0.8＜d/L＜1.0(33-2)’0.6＜d/L＜0.8另外，用于使光路折曲的反射光學(xué)元件由折射率高的介質(zhì)的棱鏡構(gòu)成，則有利于包含棱鏡的物體側(cè)的光學(xué)元件的小型化和像差補(bǔ)償。
本發(fā)明的變焦鏡頭的特征是，最靠近物體側(cè)的透鏡組在變倍時(shí)固定，并且光闌位置也固定，但其中最重要的特征是，最靠近物體側(cè)的透鏡組具有負(fù)光焦度，并且滿足條件條件(31)。
在沿光路最靠近物體側(cè)的透鏡組A具有負(fù)光焦度的情況下，透鏡組B具有正光焦度，該情況下最好也滿足條件(31)。而且，各透鏡組的移動(dòng)量盡可能地小，以縮短光學(xué)全長(zhǎng)，因而如以下條件(34)所示，透鏡組B以后的合成系統(tǒng)的倍率可在-1倍附近變倍。但是，在像差補(bǔ)償時(shí)，倍率的絕對(duì)值低是有利的。因此，在望遠(yuǎn)端希望滿足以下條件(34)0.75＜-βRt＜1.5其中，βRt為透鏡組B以后的透鏡組在望遠(yuǎn)端上的合成倍率(無限遠(yuǎn)物點(diǎn))。
如果超過條件(34)的上限1.5和下限0.75當(dāng)中的任意一個(gè)，各透鏡組的相對(duì)間隔的變化量會(huì)變大，并且光學(xué)全長(zhǎng)增加。
另外，滿足以下條件更好(34)’0.8＜-βRt＜1.3而且，滿足以下條件最好(34)”0.85＜-βRt＜1.15而且，從孔徑光闌起在像側(cè)沿光路方向依次設(shè)置有具有負(fù)光焦度的透鏡組C和具有正光焦度的透鏡組D，從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，最好至少一個(gè)透鏡組僅向像側(cè)移動(dòng)來補(bǔ)償變倍比。
而且，位于孔徑光闌的物體側(cè)的透鏡組B和位于其像側(cè)的透鏡組C兩者的光焦度的符號(hào)相反，因此變倍時(shí)相互向相反方向移動(dòng)，在無限遠(yuǎn)對(duì)焦時(shí)從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，透鏡組B、透鏡組C各自的移動(dòng)量M2、M3之比可滿足以下條件(35)(35)-1.0＜M3/M2＜-0.3如果超過該條件(35)的上限-0.3，入射瞳加深，容易給光路折曲的成立性和出射側(cè)的遠(yuǎn)心性帶來障礙。如果超過下限-1.0，從廣角端到望遠(yuǎn)端的F值變化量變大。
另外，滿足以下條件更好(35)’-0.9＜M3/M2＜-0.4而且，滿足以下條件最好(35)”-0.85＜M3/M2＜-0.5而且，對(duì)焦可由孔徑光闌的像側(cè)的任意一個(gè)透鏡組進(jìn)行。
另外，無限遠(yuǎn)對(duì)焦時(shí)從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，透鏡組C、透鏡組D各自的移動(dòng)量M3、M4之比滿足以下條件(36)(36)0.3＜M4/M3＜0.9如果超過該條件(36)的上限0.9，難以使變倍比發(fā)生作用。如果超過下限0.3，難以確保用于實(shí)施聚焦的移動(dòng)空間。
另外，如果滿足以下條件更好
(36)’0.4＜M4/M3＜0.8而且，滿足以下條件最好(36)”0.5＜M4/M3＜0.7但是，如前所述，透鏡組A可由具有在物體側(cè)有凸面的負(fù)凹凸透鏡的副組A1、用于使光路折曲的反射光學(xué)元件、至少包含正透鏡的副組A2構(gòu)成。特別是副組A1可以僅由1個(gè)透鏡構(gòu)成，由副組A2進(jìn)行色像差等各像差的補(bǔ)償。為了補(bǔ)償色像差或歪曲像差等軸外像差，透鏡組A的副組A2從物體側(cè)依次由正透鏡、負(fù)透鏡這2個(gè)透鏡構(gòu)成，并且滿足以下條件(37)-0.3＜L/f12＜0其中，f12為透鏡組A的副組A2的焦距。
如果超過條件(37)的上限0，透鏡組B以后的透鏡組的合成倍率降低，透鏡組B的移動(dòng)量增加，或難以確保高變焦比，如果超過下限-0.3，包含棱鏡的物體側(cè)的光學(xué)元件容易大型化，也不利于像差補(bǔ)償。
另外，滿足以下條件更好(37)’-0.2＜L/f12＜0而且，滿足以下條件最好(37)”-0.1＜L/f12＜0如本發(fā)明所示，用于使光路折曲的反射光學(xué)元件必須具有一定程度的光路長(zhǎng)度，因此入射瞳容易加深，并且，為了確保倍率，透鏡組B以后的焦距容易變長(zhǎng)、移動(dòng)空間容易變大。因?yàn)閮烧叩淖饔孟喾矗蓪⑼哥R組A的負(fù)光焦度分割為2部分，分散在用于使光路折曲的反射光學(xué)元件的前后。這種情況下，滿足以下條件(38)0.5＜(R11F+R11R)/(R11F-R11R)＜4.5(39)0＜f11/f12＜0.8其中，R11F、R11R分別為透鏡組A的副組A1的負(fù)透鏡靠近物體側(cè)的面和靠近像側(cè)的面在光軸上的曲率半徑，f11、f12分別為透鏡組A的副組A1、A2的焦距。
條件(38)規(guī)定了副組A1的負(fù)透鏡的形狀系數(shù)。如果超過其上限4.5，容易產(chǎn)生與使光路折曲的反射光學(xué)元件的干涉，如果避免該情況則厚度變大而不理想。如果超過下限0.5，難以進(jìn)行歪曲像差等的像差補(bǔ)償。
條件(39)規(guī)定了副組A1和副組A2的焦距比。如果超過上限0.8，入射瞳容易加深，如果超過下限值0，則為了確保倍率容易使透鏡組B以后的焦距變長(zhǎng)、移動(dòng)空間變大。
另外，條件(38)、(39)當(dāng)中的任意一個(gè)或兩者都滿足以下條件更好(38)’0.8＜(R11F+R11R)/(R11F-R11R)＜3.5(39)’0＜f11/f12＜0.5而且，條件(38)、(39)中的任意一個(gè)或兩者都滿足以下條件更好。特別是兩者都滿足以下條件最好(38)”1.0＜(R11F+R11R)/(R11F-R11R)＜2.5(39)”0＜f11/f12＜0.2對(duì)于任意一種類型，為了使近軸的光焦度配置適當(dāng)，反射面也可以由非平面構(gòu)成。更為理想的是由形狀可控制的可變形反射鏡構(gòu)成，設(shè)置可以自由改變反射面形狀的控制系統(tǒng)，利用其變形補(bǔ)償變倍時(shí)產(chǎn)生的焦點(diǎn)位置或像差的變動(dòng)，或進(jìn)行聚焦，或變倍。
此外，反射光學(xué)元件也可以在棱鏡平面部分接合平凹透鏡，或以曲面構(gòu)成棱鏡的有效光線通過面或反射面。也可以根據(jù)歪曲像差補(bǔ)償?shù)乃胶碗娮訑z像裝置的目標(biāo)尺寸之間的平衡關(guān)系，在最靠近物體側(cè)附加小放大率的正透鏡。在這種情況下，也可以沒有透鏡組A的副組A2。另外，透鏡組A的副組A1雖然在變倍時(shí)固定，但因?yàn)楦苯MA2的移動(dòng)比較容易，因而也可以是可動(dòng)的。這種情況下，變倍時(shí)可以一邊描畫出凸向像側(cè)的軌跡一邊移動(dòng)。
另外，要實(shí)現(xiàn)鏡頭系統(tǒng)的小型化，減少透鏡的構(gòu)成個(gè)數(shù)或?qū)崿F(xiàn)各透鏡元件的薄型化非常重要。但同時(shí)會(huì)失去賽德耳各像差或色像差補(bǔ)償?shù)淖杂啥榷寡a(bǔ)償困難。首先，對(duì)于賽德耳各像差，為了補(bǔ)償變倍時(shí)的像差變動(dòng)或整個(gè)變倍區(qū)域的軸外殘留像差，向具有正光焦度的所有透鏡組導(dǎo)入非球面是很有效的。其中，最好施加到正透鏡元件上。對(duì)于色像差，為了在整個(gè)變倍區(qū)域補(bǔ)償軸向色差及倍率色差，希望具有正光焦度的所有透鏡組是包含接合透鏡成分的結(jié)構(gòu)。根據(jù)減少透鏡個(gè)數(shù)的意圖，具有正光焦度的所有透鏡組可以僅由一個(gè)接合透鏡成分構(gòu)成。另外，在本發(fā)明中，所謂透鏡成分是指以沿光路僅在物體側(cè)和像側(cè)與空氣接觸的透鏡為1個(gè)單位的單透鏡或接合透鏡。
以上提供了使變焦鏡頭部分變薄并且成像性能良好的結(jié)構(gòu)。
以上提供了使變焦鏡頭部分的厚度方向變薄并且成像性能良好的結(jié)構(gòu)。
以下，敘述使濾光器類元件變薄的結(jié)構(gòu)。電子攝像裝置中通常在攝像元件的物體側(cè)插入具有一定厚度的紅外吸收濾光器來阻止紅外光入射到攝像面。這里考慮將其置換成沒有厚度的涂層。這樣當(dāng)然會(huì)變薄，但同時(shí)具有次要的效果。如果向位于變焦鏡頭系統(tǒng)后方的攝像元件的物體側(cè)導(dǎo)入波長(zhǎng)600nm時(shí)的透過率(τ600)為80％以上、波長(zhǎng)700nm時(shí)的透過率(τ700)為8％以下的近紅外銳截止涂層(シヤ一プカツトコ一ド)，則與吸收類型相比，700nm以上的近紅外區(qū)域的透過率低，而紅外光側(cè)的透過率相對(duì)較高，從而可以通過增益調(diào)節(jié)來緩和具有補(bǔ)色馬賽克濾光器(補(bǔ)色モザイクフイルタ一)的CCD等固體攝像元件的缺點(diǎn)，即藍(lán)紫側(cè)品紅化傾向，并且可以得到與具有原色濾光器的CCD等固體攝像元件同樣的色再現(xiàn)。而且，不限于原色補(bǔ)色，如同植物或人的肌膚那樣在近紅外區(qū)域具有強(qiáng)反射率的物體的色再現(xiàn)也得到改善。
即，希望滿足以下條件(22)τ600/τ550≥0.8(23)τ700/τ550≥0.08其中，τ550為波長(zhǎng)550nm時(shí)的透過率。
另外，條件(22)、(23)當(dāng)中的任何一個(gè)或兩者都成為以下條件更好(22)’τ600/τ550≥0.85(23)’τ700/τ550≥0.05而且，條件(22)、(23)當(dāng)中的任何一個(gè)或兩者都成為以下條件更好。特別是兩者都成為以下條件最好(22)”τ600/τ550≥0.9(23)”τ700/τ550≥0.03CCD等固體攝像元件的另一個(gè)缺點(diǎn)是，其對(duì)近紫外區(qū)域550nm波長(zhǎng)的靈敏度與人眼靈敏度相比要高得多。這也使近紫外區(qū)域的色像差所產(chǎn)生的圖像邊緣部分的色污點(diǎn)比較醒目。尤其在使光學(xué)系統(tǒng)小型化時(shí)是致命的。因此，如果在光路上插入波長(zhǎng)400nm時(shí)的透過率(τ400)與波長(zhǎng)550nm時(shí)的透過率(τ550)之比小于0.08、440nm時(shí)的透過率(τ440)與550nm時(shí)的透過率(τ550)之比大于0.4的吸收體或反射體，就可以在不丟失色再現(xiàn)所必須的波長(zhǎng)區(qū)域(保持良好的色再現(xiàn))的情況下，很大程度地減輕色污點(diǎn)等噪聲。
即，希望滿足以下條件(24)τ400/τ550≤0.08(25)τ440/τ550≥0.4另外，條件(24)、(25)當(dāng)中的任何一個(gè)或兩者都成為以下條件更好(24)’τ400/τ550≤0.06(25)’τ440/τ550≥0.5
而且，條件(24)、(25)當(dāng)中的任何一個(gè)或兩者成為以下條件更好。特別是兩者都成為以下條件最好(24)”τ400/τ550≤0.04(25)”τ440/τ550≥0.6另外，這些濾光器的設(shè)置場(chǎng)所希望在成像光學(xué)系統(tǒng)和攝像元件之間。
另一方面，對(duì)于補(bǔ)色濾光器，因?yàn)槠渫干涔饽芰扛?，與附帶原色濾光器的CCD相比，實(shí)際靈敏度高且有利于解像，因而使用小型CCD時(shí)的好處大。
另外，為了使光學(xué)系統(tǒng)變短變薄，作為另一個(gè)濾光器的光學(xué)低通濾光器也可以盡可能地薄。一般情況下，光學(xué)低通濾光器利用的是水晶等單軸晶體具有的雙折射作用，在包含晶體軸與變焦鏡頭的光軸所成的角在35°～55°范圍內(nèi)、且將各晶體軸在像面上投影時(shí)方向分別不同的多個(gè)或單個(gè)水晶光學(xué)低通濾光器的情況下，其中沿變焦鏡頭光軸的厚度最厚的濾光器的厚度tLPF(mm)滿足以下條件(26)0.08＜tLPF/a＜0.16(a＜4μm時(shí))0.075＜tLPF/a＜0.15(a＜3μm時(shí))其中，tLPF(mm)為沿變焦鏡頭光軸的厚度最厚、與其所成的角為35°～55°范圍內(nèi)、具有1個(gè)晶體軸的光學(xué)低通濾光器的厚度，a為電子攝像元件的水平像素間距(單位μm)。
由1片或多片構(gòu)成的光學(xué)低通濾光器中最厚的一個(gè)的厚度，設(shè)定為使奈奎斯特臨界頻率上的理論對(duì)比度為0，即大約為a/5.88(mm)。如果比該數(shù)值厚，對(duì)防止莫爾條紋等偽信號(hào)有效，但無法充分利用電子攝像元件所具有的分解能力；如果比該數(shù)值薄，無法完全除去莫爾條紋等偽信號(hào)。但是，莫爾條紋等偽信號(hào)與變焦鏡頭等攝影鏡頭的成像性能也有很大關(guān)系，在成像性能高的情況下，莫爾條紋等偽信號(hào)容易產(chǎn)生，因而光學(xué)低通濾光器設(shè)定為稍厚，而相反情況下則設(shè)定為稍薄。
另一方面，像素間距小時(shí)，由于成像透鏡系統(tǒng)的衍射影響而使奈奎斯特臨界頻率以上的頻率成分的對(duì)比度降低，因此減少了莫爾條紋等偽信號(hào)的產(chǎn)生。因此，在比a/5.88(mm)薄百分之幾甚至百分之幾十時(shí)，奈奎斯特臨界頻率以下的空間頻率的對(duì)比度提高而較為理想。
另外，成為以下條件更好(26)’0.075＜tLPF/a＜0.15(a＜4μm時(shí))0.07＜tLPF/a＜0.14(a＜3μm時(shí))而且，成為以下條件最好(26)”0.07＜tLPF/a＜0.14(a＜4μm時(shí))0.065＜tLPF/a＜0.13(a＜3μm時(shí))在a＜4μm時(shí)，光學(xué)低通濾光器如果過薄，則加工困難，因而在不太薄的情況下，即使超過(26)、(26)’、(26)”的上限，也有提高對(duì)比度為0的空間頻率(截止頻率)的其它方法。即，如果光學(xué)低通濾光器的晶體軸與變焦鏡頭的光軸所成的角在15°～35°或55°～75°范圍內(nèi)，可根據(jù)情況省略光學(xué)低通濾光器。在該角度范圍內(nèi)，入射光的正常光線和異常光線的分離量比45°附近時(shí)少，在0°或90°時(shí)不分離(其中，90°的情況下為兩者具有速度差并產(chǎn)生相位差的λ/4片原理)。
另外，如上所述地像素間距小時(shí)，以衍射的影響與此相平衡后的高空間頻率的成像性能劣化，因而難以使F值變大。因此，作成照相機(jī)時(shí)的孔徑光闌的種類，可以只是幾何像差導(dǎo)致的劣化嚴(yán)重的開放和衍射臨界附近的光闌值這兩種類型。這種情況下也可以沒有上述的光學(xué)低通濾光器。
特別是在像素間距小、開放時(shí)的成像性能最好等情況下，作為制約對(duì)攝像面的入射光束尺寸的方法，可以不使用內(nèi)徑可變或更換不同內(nèi)徑孔徑光闌的方法，而使用內(nèi)徑始終固定的孔徑光闌。這種情況下，與孔徑光闌相鄰的透鏡面中的至少一個(gè)朝向該孔徑光闌成為凸面，并且任意一個(gè)相鄰?fù)哥R面貫通孔徑光闌的內(nèi)徑部分，從而取消了光闌引起的空間浪費(fèi)，有利于縮短光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)。另外，可以具有在包含與孔徑光闌以一個(gè)以上透鏡面隔開的光軸的任意空間內(nèi)配置透過率在90％以下的光學(xué)元件(如果可能的話，入射面、出射面共面)，或者更換為透過率不同的其它光學(xué)元件的機(jī)構(gòu)。
或者具有開口尺寸固定的多個(gè)開口，其中的一個(gè)可以插入第1組最靠近像側(cè)的透鏡面和第3組最靠近物體側(cè)的透鏡面之間的任意光路內(nèi)，并且可以更換為其它光學(xué)元件，從而實(shí)現(xiàn)可以調(diào)節(jié)像面照度的電子攝像裝置，在其多個(gè)開口中，一部分開口內(nèi)具有550nm時(shí)的透過率分別不同且不足80％的介質(zhì)來進(jìn)行光量調(diào)節(jié)?；蛘咴趯?shí)施調(diào)節(jié)使光量成為與滿足a(μm)/F值＜0.4的F值相當(dāng)?shù)墓饬康那闆r下，可以實(shí)現(xiàn)開口內(nèi)具有對(duì)550nm的透過率分別不同且不足80％的介質(zhì)的電子攝像裝置。例如，根據(jù)開放值在上述條件范圍外沒有該介質(zhì)、或者作為550nm時(shí)的透過率在91％以上的模擬介質(zhì)，在范圍內(nèi)時(shí)，并不是將孔徑光闌的孔徑設(shè)置成產(chǎn)生衍射影響的那么小的程度，而是通過ND濾光器等進(jìn)行光量調(diào)節(jié)。
另外，使其直徑分別與F值成反比地減小上述多個(gè)開口后，可以向開口內(nèi)放入各自頻率特性不同的光學(xué)低通濾光器來代替ND濾光器。因?yàn)檠苌淞踊殡S光圈縮小而加深，因而可以在開口直徑小的程度內(nèi)設(shè)定高的光學(xué)濾光器的頻率特性。
另外，廣角端的開放F值和所使用的像素間距aμm之間的關(guān)系滿足F＞a時(shí)，也可以沒有光學(xué)低通濾光器。即，變焦鏡頭系統(tǒng)和電子攝像元件間的光路上的介質(zhì)可以全部為空氣或者僅為非晶體介質(zhì)。這是因?yàn)?，由于衍射和幾何像差?dǎo)致的成像特性的劣化，可能產(chǎn)生折返失真的頻率成分幾乎不存在。
另外，上述各條件式、或后述的本發(fā)明的變焦鏡頭和使用該鏡頭的電子攝像裝置的結(jié)構(gòu)，通過適當(dāng)組合可以構(gòu)成良好的變焦鏡頭或電子攝像裝置。
另外，在上述各條件式中，僅其上限值或僅其下限值也可以由更理想的條件式的上下限值來限定。而且，與后述各實(shí)施例的這些條件式相對(duì)應(yīng)的值也可以變更到各條件式的上限或下限。


圖1所示為本發(fā)明變焦鏡頭的實(shí)施例1的無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)廣角端(a)、中間狀態(tài)(b)和望遠(yuǎn)端(c)的透鏡截面圖。
圖2所示為實(shí)施例2的變焦鏡頭與圖1同樣的透鏡截面圖。
圖3所示為實(shí)施例3的變焦鏡頭與圖1同樣的透鏡截面圖。
圖4所示為實(shí)施例4的變焦鏡頭與圖1同樣的透鏡截面圖。
圖5所示為實(shí)施例5的變焦鏡頭與圖1同樣的透鏡截面圖。
圖6所示為實(shí)施例6的變焦鏡頭與圖1同樣的透鏡截面圖。
圖7所示為實(shí)施例7的變焦鏡頭與圖1同樣的透鏡截面圖。
圖8所示為實(shí)施例8的變焦鏡頭與圖1同樣的透鏡截面圖。
圖9所示為實(shí)施例9的變焦鏡頭與圖1同樣的透鏡截面圖。
圖10所示為實(shí)施例1的變焦鏡頭在廣角端無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)的折曲光路圖。
圖11是表示利用電子攝像元件進(jìn)行攝像時(shí)的有效攝像面對(duì)角線長(zhǎng)度的說明圖。
圖12是表示近紅外銳截止涂層一個(gè)例子的透過率特性的圖。
圖13是表示設(shè)置在低通濾光器的出射面一側(cè)的濾色片一個(gè)例子的透過率特性的圖。
圖14是表示補(bǔ)色馬賽克濾光器的濾色片配置的圖。
圖15是表示補(bǔ)色馬賽克濾光器波長(zhǎng)特性的一個(gè)例子的圖。
圖16是表示各實(shí)施例的亮度光闌部分一個(gè)例子的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖17是表示各實(shí)施例的亮度光闌部分其它例子的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。
圖18是表示可用作本發(fā)明的變焦光學(xué)系統(tǒng)的反射光學(xué)元件的可變形鏡一個(gè)實(shí)施例的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖19是表示圖18的實(shí)施例的可變形鏡中使用的電極的一個(gè)形態(tài)的說明圖。
圖20是表示圖18的實(shí)施例的可變形鏡中使用的電極的其它形態(tài)的說明圖。
圖21是表示可用作本發(fā)明變焦光學(xué)系統(tǒng)的反射光學(xué)元件的可變形鏡其它實(shí)施例的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖22是表示可用作本發(fā)明變焦光學(xué)系統(tǒng)的反射光學(xué)元件的可變形鏡其它實(shí)施例的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖23是表示可用作本發(fā)明變焦光學(xué)系統(tǒng)的反射光學(xué)元件的可變形鏡其它實(shí)施例的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖24是表示圖23的實(shí)施例中的薄膜線圈的卷繞密度狀態(tài)的說明圖。
圖25是表示可用作本發(fā)明變焦光學(xué)系統(tǒng)的反射光學(xué)元件的可變形鏡其它實(shí)施例的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖26是表示圖25的實(shí)施例中線圈的一個(gè)配置例的說明圖。
圖27是表示圖25的實(shí)施例中線圈的其它配置例的說明圖。
圖28是表示在圖23所示實(shí)施例中線圈的配置如圖27所示的情況下適用的永磁鐵的配置的說明圖。
圖29是表示組裝有本發(fā)明涉及的光路折曲變焦光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)字照相機(jī)外觀的前方立體圖。
圖30是圖29的數(shù)字照相機(jī)的后方立體圖。
圖31是圖29的數(shù)字照相機(jī)的截面圖。
圖32是組裝有本發(fā)明的光路折曲變焦光學(xué)系統(tǒng)作為物鏡光學(xué)系統(tǒng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)的蓋打開后的前方立體圖。
圖33是個(gè)人計(jì)算機(jī)的攝影光學(xué)系統(tǒng)的截面圖。
圖34是圖32的狀態(tài)下的側(cè)視圖。
圖35所示為組裝有本發(fā)明的光路折曲變焦光學(xué)系統(tǒng)作為物鏡光學(xué)系統(tǒng)的手機(jī)的正視圖、側(cè)視圖及其攝影光學(xué)系統(tǒng)的截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下說明本發(fā)明的變焦鏡頭的實(shí)施例1～9。圖1～圖9分別表示實(shí)施例1～9的無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)廣角端(a)、中間狀態(tài)(b)和望遠(yuǎn)端(c)的透鏡截面圖。各圖中，G1表示第1透鏡組，G2表示第2透鏡組，S表示光闌，G3表示第3透鏡組，G4表示第4透鏡組，LF表示光學(xué)低通濾光器，CG表示電子攝像元件CCD的防護(hù)玻璃罩，I表示CCD的像面。另外，P表示第1透鏡組G1中的光路折曲棱鏡展開后形成的平行平板。光學(xué)低通濾光器LF的最大厚度后述。關(guān)于近紅外銳截止涂層，可以將涂層直接涂在光學(xué)低通濾光器LF上，也可以另外配置紅外截止吸收濾光器，或者在透明平板的入射面上涂上近紅外銳截止涂層。
作為光路折曲棱鏡P的代表例，例如實(shí)施例1的變焦鏡頭在廣角端無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)的折曲光路圖如圖10所示，構(gòu)成使光路折曲90°的反射棱鏡。另外，實(shí)施例1～9的有效攝像區(qū)域的縱橫比為3∶4，折曲方向?yàn)闄M向。
實(shí)施例1的變焦鏡頭如圖1所示，包括由凸向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡、光路折曲棱鏡P和兩凸正透鏡構(gòu)成的第1透鏡組G1，由兩凹負(fù)透鏡和凸向物體側(cè)的正凹凸透鏡構(gòu)成的第2透鏡組G2，孔徑光闌S，由兩凸正透鏡和兩凹負(fù)透鏡的接合透鏡構(gòu)成的第3透鏡組G3，以及由一個(gè)凸向物體側(cè)的正凹凸透鏡構(gòu)成的第4透鏡組G4；從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，第1透鏡組G1和孔徑光闌S固定，第2透鏡組G2向像面?zhèn)纫苿?dòng)，第3透鏡組G3向物體側(cè)移動(dòng)，第4透鏡組G4向像面?zhèn)纫苿?dòng)。為了對(duì)近距離的被拍攝體聚焦，第4透鏡組G4連續(xù)向物體側(cè)移動(dòng)。
第2透鏡組G2的兩凹負(fù)透鏡的兩面、第3透鏡組G3最靠近物體側(cè)的一面和最靠近像面?zhèn)鹊囊幻嬉约暗?透鏡組G4靠近物體側(cè)的一面這5個(gè)面使用的是非球面。
實(shí)施例2的變焦鏡頭如圖2所示，包括由凸向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡、光路折曲棱鏡P和兩凸正透鏡構(gòu)成的第1透鏡組G1，由兩凹負(fù)透鏡和兩凸正透鏡構(gòu)成的第2透鏡組G2，孔徑光闌S，由兩凸正透鏡、兩凸正透鏡和兩凹負(fù)透鏡的接合透鏡構(gòu)成的第3透鏡組G3，以及由一個(gè)凸向物體側(cè)的正凹凸透鏡構(gòu)成的第4透鏡組G4；從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，第1透鏡組G1和孔徑光闌S固定，第2透鏡組G2向像面?zhèn)纫苿?dòng)，第3透鏡組G3向物體側(cè)移動(dòng)，第4透鏡組G4向像面?zhèn)纫苿?dòng)。為了對(duì)近距離的被拍攝體聚焦，第4透鏡組G4連續(xù)向物體側(cè)移動(dòng)。
第2透鏡組G2的兩凹負(fù)透鏡靠近像面?zhèn)鹊囊幻?、?透鏡組G3靠近物體側(cè)的兩凸正透鏡的兩面以及第4透鏡組G4靠近物體側(cè)的一面這4個(gè)面使用的是非球面。
實(shí)施例3的變焦鏡頭如圖3所示，包括由凸向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡、光路折曲棱鏡P和兩凸正透鏡構(gòu)成的第1透鏡組G1，由兩凹負(fù)透鏡和凸向物體側(cè)的正凹凸透鏡構(gòu)成的第2透鏡組G2，孔徑光闌S，由兩凸正透鏡、兩凸正透鏡和兩凹負(fù)透鏡的接合透鏡構(gòu)成的第3透鏡組G3，以及由一個(gè)凸向物體側(cè)的正凹凸透鏡構(gòu)成的第4透鏡組G4；從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，第1透鏡組G1和孔徑光闌S固定，第2透鏡組G2向像面?zhèn)纫苿?dòng)，第3透鏡組G3向物體側(cè)移動(dòng)，第4透鏡組G4向像面?zhèn)纫苿?dòng)。為了對(duì)近距離的被拍攝體聚焦，第4透鏡組G4連續(xù)向物體側(cè)移動(dòng)。
第2透鏡組G2的兩凹負(fù)透鏡靠近像面?zhèn)鹊囊幻?、?透鏡組G3靠近物體側(cè)的兩凸正透鏡的兩面以及第4透鏡組G4靠近物體側(cè)的一面這4個(gè)面使用的是非球面。
實(shí)施例4的變焦鏡頭如圖4所示，包括由凸向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡、光路折曲棱鏡P和兩凸正透鏡構(gòu)成的第1透鏡組G1，由兩凹負(fù)透鏡和兩凸正透鏡構(gòu)成的第2透鏡組G2，孔徑光闌S，由兩凸正透鏡和兩凹負(fù)透鏡的接合透鏡和凸向物體側(cè)的凹凸透鏡構(gòu)成的第3透鏡組G3，以及由一個(gè)凸向物體側(cè)的正凹凸透鏡構(gòu)成的第4透鏡組G4；從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，第1透鏡組G1和孔徑光闌S固定，第2透鏡組G2向像面?zhèn)纫苿?dòng)，第3透鏡組G3向物體側(cè)移動(dòng)，第4透鏡組G4向物體側(cè)移動(dòng)若干，然后向像面?zhèn)纫苿?dòng)。為了對(duì)近距離的被拍攝體聚焦，第4透鏡組G4連續(xù)向物體側(cè)移動(dòng)。
第2透鏡組G2的兩凹負(fù)透鏡的兩面、第3透鏡組G3的接合透鏡靠近物體側(cè)的一面和凹凸透鏡的兩面這5個(gè)面使用的是非球面。
實(shí)施例5的變焦鏡頭如圖5所示，包括由凸向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡、光路折曲棱鏡P和兩凸正透鏡構(gòu)成的第1透鏡組G1，由兩凹負(fù)透鏡和凸向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡的接合透鏡構(gòu)成的第2透鏡組G2，孔徑光闌S，由兩凸正透鏡、凸向物體側(cè)的正凹凸透鏡和凸向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡的接合透鏡構(gòu)成的第3透鏡組G3，以及由一個(gè)凸向物體側(cè)的正凹凸透鏡構(gòu)成的第4透鏡組G4；從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，第1透鏡組G1和孔徑光闌S固定，第2透鏡組G2向像面?zhèn)纫苿?dòng)，第3透鏡組G3向物體側(cè)移動(dòng)，第4透鏡組G4向像面?zhèn)纫苿?dòng)。為了對(duì)近距離的被拍攝體聚焦，第4透鏡組G4連續(xù)向物體側(cè)移動(dòng)。
第1透鏡組G1的負(fù)凹凸透鏡靠近像面?zhèn)鹊囊幻?、?透鏡組G3的靠近物體側(cè)的兩凸正透鏡的兩面、第4透鏡組G4的靠近物體側(cè)的一面這4個(gè)面使用的是非球面。
實(shí)施例6的變焦鏡頭如圖6所示，包括由凸向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡、光路折曲棱鏡P、兩凸正透鏡與兩凹負(fù)透鏡的接合透鏡構(gòu)成的第1透鏡組G1，僅由兩凸正透鏡和凹向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡的接合透鏡構(gòu)成的第2透鏡組G2，孔徑光闌S，僅由兩凹負(fù)透鏡和凸向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡的接合透鏡構(gòu)成的第3透鏡組G3，以及僅由兩凸正透鏡和凹向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡的接合透鏡構(gòu)成的第4透鏡組G4；從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，第1透鏡組G1和孔徑光闌S固定，第2透鏡組G2向物體側(cè)移動(dòng)，第3透鏡組G3向像面?zhèn)纫苿?dòng)，第4透鏡組G4邊減小與第3透鏡組G3的間隔邊向像面?zhèn)纫苿?dòng)。為了對(duì)近距離的被拍攝體聚焦，第4透鏡組G4連續(xù)向物體側(cè)移動(dòng)。
第1透鏡組G1的接合透鏡靠近物體側(cè)的一面、第2透鏡組G2最靠近物體側(cè)的一面、第4透鏡組G4最靠近物體側(cè)的一面這3個(gè)面使用的是非球面。
實(shí)施例7的變焦鏡頭如圖7所示，包括由凸向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡、光路折曲棱鏡P、凸向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡和凸向物體側(cè)的正凹凸透鏡構(gòu)成的第1透鏡組G1，僅由兩凸正透鏡和凹向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡的接合透鏡構(gòu)成的第2透鏡組G2，孔徑光闌S，僅由兩凹負(fù)透鏡構(gòu)成的第3透鏡組G3，以及僅由凹向物體側(cè)的正凹凸透鏡、兩凸正透鏡與兩凹負(fù)透鏡的接合透鏡構(gòu)成的第4透鏡組G4；從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，第1透鏡組G1和孔徑光闌S固定，第2透鏡組G2向物體側(cè)移動(dòng)，第3透鏡組G3向像面?zhèn)纫苿?dòng)，第4透鏡組G4邊減小與第3透鏡組G3的間隔邊向像面?zhèn)纫苿?dòng)。為了對(duì)近距離的被拍攝體聚焦，第4透鏡組G4連續(xù)向物體側(cè)移動(dòng)。
第1透鏡組G1的光路折曲棱鏡P后方的負(fù)凹凸透鏡靠近像面?zhèn)鹊囊幻?、?透鏡組G2的最靠近物體側(cè)的一面、第4透鏡組G4的正凹凸透鏡靠近像面?zhèn)鹊囊幻孢@3個(gè)面使用的是非球面。
實(shí)施例8的變焦鏡頭如圖8所示，包括由凸向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡、光路折曲棱鏡P和兩凸正透鏡構(gòu)成的第1透鏡組G1，由兩凹負(fù)透鏡和凸向物體側(cè)的正凹凸透鏡構(gòu)成的第2透鏡組G2，孔徑光闌S，由兩凸正透鏡、兩凸正透鏡與兩凹負(fù)透鏡的接合透鏡構(gòu)成的第3透鏡組G3，以及僅由凸向物體側(cè)的正凹凸透鏡構(gòu)成的第4透鏡組G4；從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，第1透鏡組G1和孔徑光闌S固定，第2透鏡組G2向像面?zhèn)纫苿?dòng)，第3透鏡組G3向物體側(cè)移動(dòng)，第4透鏡組G4向像面?zhèn)纫苿?dòng)。為了對(duì)近距離的被拍攝體聚焦，第4透鏡組G4連續(xù)向物體側(cè)移動(dòng)。
第2透鏡組G2的兩凹負(fù)透鏡靠近像面?zhèn)鹊囊幻?、?透鏡組G3的作為單透鏡的兩凸正透鏡的兩側(cè)面、第4透鏡組G4靠近物體側(cè)的一面這4個(gè)面使用的是非球面。
實(shí)施例9的變焦鏡頭如圖9所示，包括由凸向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡、光路折曲棱鏡P和兩凸正透鏡構(gòu)成的第1透鏡組G1，由兩凹負(fù)透鏡和兩凸正透鏡構(gòu)成的第2透鏡組G2，孔徑光闌S，由兩凸正透鏡和兩凹負(fù)透鏡的接合透鏡以及凸向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡構(gòu)成的第3透鏡組G3，以及僅由凸向物體側(cè)的正凹凸透鏡構(gòu)成的第4透鏡組G4；從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，第1透鏡組G1和孔徑光闌S固定，第2透鏡組G2向像面?zhèn)纫苿?dòng)，第3透鏡組G3向物體側(cè)移動(dòng)，第4透鏡組G4先向物體側(cè)移動(dòng)，然后反過來向像面?zhèn)纫苿?dòng)，在望遠(yuǎn)端處于比廣角端更靠近像面?zhèn)鹊奈恢蒙?。為了?duì)近距離的被拍攝體聚焦，第4透鏡組G4連續(xù)向物體側(cè)移動(dòng)。
第2透鏡組G2的兩凹負(fù)透鏡的兩側(cè)面、第3透鏡組G3的接合透鏡靠近物體側(cè)的一面和作為單透鏡的負(fù)凹凸透鏡的兩側(cè)的面這5個(gè)面使用的是非球面。
以下表示的是上述各實(shí)施例的數(shù)值數(shù)據(jù)，除了上述符號(hào)外，f表示整個(gè)系統(tǒng)的焦距，ω表示半視場(chǎng)角，F(xiàn)NO表示F值，WE表示廣角端，ST表示中間狀態(tài)，TE表示望遠(yuǎn)端，r1、r2...表示各透鏡面的曲率半徑，d1、d2...表示各透鏡面之間的間隔，nd1、nd2...表示各透鏡對(duì)d線的折射率，υd1、υd2...表示各透鏡的阿貝數(shù)。另外，在以x為光軸，其中光的行進(jìn)方向?yàn)檎?，y為與光軸正交的方向時(shí)，非球面形狀以下式表示x＝(y2/r)/{1+[1-(K+1)(y/r)2]1/2}+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10其中，r為近軸曲率半徑，K為圓錐系數(shù)，A4、A6、A8、A10分別為4次項(xiàng)、6次項(xiàng)、8次項(xiàng)、10次項(xiàng)的非球面系數(shù)。
實(shí)施例1r1＝31.0100d1＝1.0000nd1＝1.80100 υd1＝34.97r2＝9.9641 d2＝2.9000r3＝∞ d3＝12.0000 nd2＝1.80610 υd2＝40.92r4＝∞ d4＝0.3000r5＝23.6950d5＝3.5400nd3＝1.74100 υd3＝52.64r6＝-23.6475 d6＝(可變)r7＝-377.9014(非球面) d7＝0.8000nd4＝1.80610 υd4＝40.92r8＝6.4536(非球面) d8＝0.7000r9＝6.8913 d9＝2.2000nd5＝1.75520 υd5＝27.51r10＝16.1043 d10＝(可變)r11＝∞(光闌) d11＝(可變)r12＝7.5543(非球面)d12＝6.1695 nd6＝1.74320 υd6＝49.34r13＝-13.0000 d13＝1.0000 nd7＝1.84666 υd7＝23.78r14＝13.1848(非球面) d14＝(可變)r15＝12.3030(非球面) d15＝1.8000 nd8＝1.74320 υd8＝49.34r16＝1061.3553 d16＝(可變)r17＝∞d17＝1.9000 nd9＝1.54771 υd9＝62.84
r18＝∞ d18＝0.8000r19＝∞ d19＝0.7500nd10＝1.51633υd10＝64.14r20＝∞ d20＝1.3565r21＝∞(像面)非球面系數(shù)第7面K＝0A4＝5.2999×10-4A6＝-2.1607×10-5A8＝1.8300×10-7A10＝0.0000第8面K＝0A4＝5.8050×10-4A6＝-1.0603×10-5A8＝-7.5526×10-7A10＝0.0000第12面K＝0A4＝5.1734×10-5A6＝1.0455×10-6A8＝-3.4185×10-8A10＝0.0000第14面K＝0A4＝8.4429×10-4A6＝2.1473×10-5
A8＝7.3738×10-7A10＝0.0000第15面K＝0A4＝-6.2738×10-5A6＝7.6642×10-6A8＝-2.0106×10-7A10＝0.0000變焦數(shù)據(jù)(∞)WE ST TEf(mm) 6.01125 10.4028217.99133FNO2.5820 3.5145 4.7679ω(°) 32.7 19.611.4d60.78801 4.80346 8.70695d109.39271 5.38074 1.47422d1111.13320 5.78312 1.48451d142.19671 8.56256 14.78227d164.12457 3.11055 1.18821實(shí)施例2r1＝31.1674d1＝1.0000 nd1＝1.80518 υd1＝25.42r2＝10.0082d2＝2.8000r3＝∞ d3＝12.0000 nd2＝1.80610 υd2＝40.92r4＝∞ d4＝0.3000r5＝38.3752d5＝3.3000 nd3＝1.77250 υd3＝49.60r6＝-19.0539 d6＝(可變)r7＝-27.7782 d7＝1.0000 nd4＝1.80610 υd4＝40.92r8＝5.9968(非球面) d8＝0.7000
r9＝8.0742 d9＝2.3000 nd5＝1.75520 υd5＝27.51r10＝-358.1053 d10＝(可變)r11＝∞(光闌) d11＝(可變)r12＝8.4600(非球面) d12＝2.5000 nd6＝1.74320 υd6＝49.34r13＝-116.7590(非球面) d13＝0.1500r14＝8.8060 d14＝3.0000 nd7＝1.60311 υd7＝60.64r15＝-40.0000 d15＝0.7000 nd8＝1.84666 υd8＝23.78r16＝4.6054 d16＝(可變)r17＝6.7337(非球面) d17＝1.9700 nd9＝1.69350 υd9＝53.21r18＝14.1820d18＝(可變)r19＝∞ d19＝1.9000 nd10＝1.54771υd10＝62.84r20＝∞ d20＝0.8000r21＝∞ d21＝0.7500 nd11＝1.51633υd11＝64.14r22＝∞ d22＝1.3596r23＝∞(像面)非球面系數(shù)第8面K＝0A4＝-2.7926×10-4A6＝-5.5281×10-6A8＝-3.0031×10-7A10＝0.0000第12面K＝0A4＝-1.0549×10-4A6＝-1.1474×10-6A8＝-5.2653×10-8
A10＝0.0000第13面K＝0A4＝-4.5663×10-5A6＝6.3255×10-6A8＝-3.7416×10-7A10＝0.0000第17面K＝0A4＝-3.4690×10-4A6＝2.1996×10-6A8＝-1.8422×10-7A10＝0.0000變焦數(shù)據(jù)(∞)WE STTEf(mm) 6.00633 10.39946 17.99885FNO2.8069 3.34414.0747ω(°)32.4 18.9 10.9d60.79862 7.41546 13.08585d1013.68612 7.06296 1.39894d117.73864 4.51502 1.19986d161.69904 5.23999 10.27759d183.54003 3.22246 1.50021實(shí)施例3r1＝31.4475 d1＝1.0000 nd1＝1.80518 υd1＝25.42r2＝10.0029 d2＝2.8000r3＝∞d3＝12.0000 nd2＝1.80610 υd2＝40.92
r4＝∞ d4＝0.3000r5＝40.9109d5＝3.1000 nd3＝1.77250 υd3＝49.60r6＝-18.5523 d6＝(可變)r7＝-27.7365 d7＝0.9000 nd4＝1.80610 υd4＝40.92r8＝6.1675(非球面) d8＝0.6000r9＝7.8689 d9＝2.5000 nd5＝1.75520 υd5＝27.51r10＝541.9130 d10＝(可變)r11＝∞(光闌) d11＝(可變)r12＝6.8303(非球面)d12＝2.2000 nd6＝1.74320 υd6＝49.34r13＝-168.3254(非球面) d13＝0.1500r14＝10.3767 d14＝2.5000 nd7＝1.60311 υd7＝60.64r15＝-100.0000 d15＝0.7000 nd8＝1.84666 υd8＝23.78r16＝4.2552d16＝(可變)r17＝6.4363(非球面)d17＝2.0000 nd9＝1.58313 υd9＝59.38r18＝16.8235 d18＝(可變)r19＝∞d19＝1.5000 nd10＝1.54771υd10＝62.84r20＝∞d20＝0.8000r21＝∞d21＝0.7500 nd11＝1.51633υd11＝64.14r22＝∞d22＝1.3596r23＝∞(像面)非球面系數(shù)第8面K＝0A4＝-2.1223×10-4A6＝-3.9476×10-6A8＝-2.3492×10-7A10＝0.0000
第12面K＝0Ad＝-9.9966×10-5A6＝-4.8770×10-6A8＝7.8835×10-7A10＝0.0000第13面K＝0A4＝1.6853×10-4A6＝4.2908×10-6A8＝8.3613×10-7A10＝0.0000第17面K＝0A4＝-3.5205×10-4A6＝-1.4117×10-6A8＝-1.1635×10-7A10＝0.0000變焦數(shù)據(jù)(∞)WESTTEf(mm) 6.00728 10.39935 17.99830FNO2.74633.30174.0273ω(°)32.4 18.9 11.0d60.79769 7.29414 13.01239d1013.61214 7.11013 1.39751d117.70485 4.37777 1.19903d161.69969 5.42936 10.44566
d183.740843.338431.50064實(shí)施例4r1＝32.0016 d1＝1.0000 nd1＝1.75520 υd1＝27.51r2＝10.0102 d2＝2.8000r3＝∞ d3＝12.0000 nd2＝1.80610 υd2＝40.92r4＝∞ d4＝0.3000r5＝23.5519 d5＝3.1000 nd3＝1.72916 υd3＝54.68r6＝-24.7555 d6＝(可變)r7＝-21.9861(非球面) d7＝0.9000 nd4＝1.80610 υd4＝40.92r8＝5.7215(非球面) d8＝0.6000r9＝7.9386 d9＝2.5000 nd5＝1.78470 υd5＝26.29r10＝-388.5176 d10＝(可變)r11＝∞(光闌)d11＝(可變)r12＝5.6674(非球面) d12＝4.0000 nd6＝1.74320 υd6＝49.34r13＝-19.0000d13＝0.7000 nd7＝1.84666 υd7＝23.78r14＝7.7986 d14＝0.3000r15＝3.8662(非球面) d15＝1.0000 nd8＝1.69350 υd8＝53.21r16＝3.6817(非球面) d16＝(可變)r17＝13.0325 d17＝2.0000 nd9＝1.48749 υd9＝70.23r18＝201.0398d18＝(可變)r19＝∞ d19＝1.5000 nd10＝1.54771 υd10＝62.84r20＝∞ d20＝0.8000r21＝∞ d21＝0.7500 nd11＝1.51633 υd11＝64.14r22＝∞ d22＝1.3599r23＝∞(像面)非球面系數(shù)第7面
K＝0A4＝2.0496×10-4A6＝-3.4919×10-6A8＝7.4208×10-9A10＝0.0000第8面K＝0A4＝-3.6883×10-4A6＝3.4613×10-6A8＝-9.0209×10-7A10＝0.0000第12面K＝0A4＝5.4882×10-4A6＝-1.8282×10-5A8＝1.6707×10-6A10＝0.0000第15面K＝0A4＝-8.1049×10-3A6＝-4.3019×10-4A8＝-3.1973×10-5A10＝0.0000第16面K＝0A4＝-6.4092×10-3A6＝-7.3362×10-4
A8＝2.9898×10-5A10＝0.0000變焦數(shù)據(jù)(∞)WE ST TEf(mm) 6.0084410.4033717.99810FNO2.7659 2.9849 4.0444ω(°)32.6 19.211.3d60.800188.47206 12.07930d1012.67757 5.00686 1.39837d116.269915.19965 1.19782d161.700362.60388 9.42234d184.147714.30945 1.49796實(shí)施例5r1＝37.5126d1＝1.0000 nd1＝1.78470 υd1＝26.29r2＝9.9406(非球面) d2＝2.8000r3＝∞ d3＝12.0000 nd2＝1.80610 υd2＝40.92r4＝∞ d4＝0.3000r5＝33.8530d5＝3.1000 nd3＝1.77250 υd3＝49.60r6＝-21.7247 d6＝(可變)r7＝-22.9665 d7＝0.9000 nd4＝1.77250 υd4＝49.60r8＝7.9115 d8＝2.5000 nd5＝1.71736 υd5＝29.52r9＝55.6404d9＝2.3000r10＝∞(光闌) d10＝(可變)r11＝8.1626(非球面)d11＝2.2000 nd6＝1.74320 υd6＝49.34r12＝-278.0091(非球面) d12＝0.1500r13＝7.0366d13＝2.5000 nd7＝1.60311 υd7＝60.64r14＝50.0000 d14＝0.7000 nd8＝1.84666 υd8＝23.78
r15＝4.2115d15＝(可變)r16＝6.7994(非球面)d16＝2.0000 nd9＝1.58313υd9＝59.38r17＝13.6965 d17＝(可變)r18＝∞d18＝1.5000 nd10＝1.54771 υd10＝62.84r19＝∞d19＝0.8000r20＝∞d20＝0.7500 nd11＝1.51633 υd11＝64.14r21＝∞d21＝1.3586r22＝∞(像面)非球面系數(shù)第2面K＝0A4＝-4.8339×10-5A6＝1.9771×10-7A8＝-1.3364×10-8A10＝0.0000第11面K＝0A4＝-2.9041×10-4A6＝2.3089×10-5A8＝-1.0828×10-6A10＝0.0000第12面K＝0A4＝-1.9946×10-4A6＝3.1348×10-5A8＝-1.4447×10-6A10＝0.0000
第16面K＝0A4＝-2.4256×10-4A6＝-6.3914×10-6A8＝1.6763×10-7A10＝0.0000變焦數(shù)據(jù)(∞)WE ST TEf(mm)6.0270910.40552 17.99646FNO2.6193 3.3129 4.0433ω(°) 32.3 18.9 11.0d60.800426.8241113.07966d913.67313 7.634161.39413d107.949284.186301.19879d151.693926.1815710.44930d173.500412.766261.49565實(shí)施例6r1＝41.8576 d1＝1.1000nd1＝1.74320υd1＝49.34r2＝11.0536 d2＝3.0000r3＝∞d3＝12.5000 nd2＝1.80610υd2＝40.92r4＝∞d4＝0.4000r5＝45.3710(非球面) d5＝2.2000nd3＝1.80610υd3＝40.92r6＝-17.7512 d6＝0.7000nd4＝1.51633υd4＝64.14r7＝14.3571 d7＝(可變)r8＝14.3503(非球面) d8＝3.5000nd5＝1.74320υd5＝49.34r9＝-12.0000 d9＝0.7000nd6＝1.84666υd6＝23.78r10＝-45.8572 d10＝(可變)
r11＝∞(光闌) d11＝(可變)r12＝-10.4621 d12＝0.7000 nd7＝1.48749 υd7＝70.23r13＝8.5670d13＝1.6000 nd8＝1.80610 υd8＝40.92r14＝26.4156 d14＝(可變)r15＝13.3825(非球面) d15＝3.5000 nd9＝1.74320 υd9＝49.34r16＝-6.0000 d16＝0.7000 nd10＝1.84666 υd10＝23.78r17＝-14.5742 d17＝(可變)r18＝∞d16＝1.4400 nd18＝1.54771 υd11＝62.84r19＝∞d19＝0.8000r20＝∞d20＝0.6000 nd12＝1.51633 υd11＝64.14r21＝∞d21＝1.3584r22＝∞(像面)非球面系數(shù)第5面K＝0A4＝1.2258×10-5A6＝7.3190×10-7A8＝-3.7784×10-9A10＝0.0000第8面K＝0A4＝-5.3259×10-6A6＝-6.4038×10-7A8＝1.8252×10-9A10＝0.0000第15面K＝0
A4＝-1.5212×10-4A6＝-5.5015×10-6A8＝1.5406×10-7A10＝0.0000變焦數(shù)據(jù)(∞)WE ST TEf(mm)6.02091 10.3864217.98914FNO2.8018 3.1929 3.68472ω(°) 32.3° 19.0° 11.2°d713.810347.49989 0.79781d101.59335 7.88812 14.60612d111.39678 4.73086 8.71101d146.18478 5.03200 2.99514d175.28210 3.10678 1.15795實(shí)施例7r1＝45.3203 d1＝1.1000 nd1＝1.74320 υd1＝49.34r2＝11.8037 d2＝2.5000r3＝∞ d3＝12.5000nd2＝1.80610 υd2＝40.92r4＝∞ d4＝0.4000r5＝16.2211 d5＝1.2000 nd3＝1.74330 υd3＝49.33r6＝9.0671(非球面) d6＝0.4611r7＝14.4963 d7＝1.8200 nd4＝1.84666 υd4＝23.78r8＝26.0382 d8＝(可變)r9＝14.0677(非球面) d9＝3.5782 nd5＝1.69350 υd5＝53.20r10＝-10.0812d10＝0.7000nd6＝1.84666 υd6＝23.78r11＝-23.3575d11＝(可變)r12＝∞(光闌)d12＝(可變)
r13＝-8.5467 d13＝0.7000nd7＝1.49700 υd7＝81.54r14＝15.2744 d14＝(可變)r15＝-1.421×104d15＝2.8906nd8＝1.58913 υd8＝61.28r16＝-7.2797(非球面) d16＝0.1000r17＝7.8321 d17＝3.7517nd9＝1.48749 υd9＝70.23r18＝-27.9866 d18＝0.7000nd10＝1.84666υd10＝23.78r19＝19.9907 d19＝(可變)r20＝∞ d20＝1.4400nd11＝1.54771υd11＝62.84r21＝∞ d21＝0.8000r22＝∞ d22＝0.8000nd12＝1.51633υd12＝64.14r23＝∞ d23＝0.9602r24＝∞(像面)非球面系數(shù)第6面K＝0A4＝-1.4385×10-4A6＝-1.5962×10-6A8＝3.4139×10-8A10＝-8.3837×10-10第9面K＝0A4＝-5.6504×10-5A6＝7.1962×10-8A8＝5.9510×10-9A10＝0.0000第16面K＝0
A4＝2.2972×10-4A6＝3.0217×10-6A8＝-1.0499×10-7A10＝5.7830×10-9變焦數(shù)據(jù)(∞)WESTTEf(mm) 6.04972 10.38530 17.99216FNO2.80003.48403.98422ω(°) 33.1° 19.1° 11.0°d811.57476 7.09532 0.95447d110.95647 5.43485 11.57823d121.43450 6.00801 9.90933d144.15447 2.21894 0.97868d196.27292 3.63457 0.97395實(shí)施例8r1＝31.4475 d1＝1.0000 nd1＝1.80518 υd1＝25.42r2＝10.0029 d2＝2.8000r3＝∞d3＝12.0000 nd2＝1.80610 υd2＝40.92r4＝∞d4＝0.3000r5＝40.9109 d5＝3.1000 nd3＝1.77250 υd3＝49.60r6＝-18.5523 d6＝(可變)r7＝-27.7365 d7＝0.9000 nd4＝1.80610 υd4＝40.92r8＝6.1675(非球面)d8＝0.6000r9＝7.8689d9＝2.5000 nd5＝1.77250 υd5＝27.51r10＝541.9130 d10＝(可變)r11＝∞(光闌) d11＝(可變)r12＝6.8303(非球面) d12＝2.2000 nd6＝1.74320 υd6＝49.34
r13＝-168.3254(非球面) d13＝0.1500r14＝10.3767d14＝2.5000 nd7＝1.60311 υd7＝60.64r15＝-100.000 d15＝0.7000 nd8＝1.84666 υd8＝23.78r16＝4.2552 d16＝(可變)r17＝6.4363(非球面) d17＝2.0000 nd9＝1.58313 υd9＝59.38r18＝16.8235d18＝(可變)r19＝∞ d19＝1.5000 nd10＝1.54771υd10＝62.84r20＝∞ d20＝0.8000r21＝∞ d21＝0.7500 nd11＝1.51633υd11＝64.14r22＝∞ d22＝1.3596r23＝∞(像面)非球面系數(shù)第8面K＝0A4＝-2.1223×10-4A6＝-3.9476×10-6A8＝-2.3492×10-7A10＝0.0000第12面K＝0A4＝-9.9966×10-5A6＝-4.8770×10-6A8＝7.8835×10-7A10＝0.0000第13面K＝0A4＝1.6853×10-4
A6＝4.2908×10-6A8＝8.3613×10-7A10＝0.0000第17面K＝0A4＝-3.5205×10-4A6＝-1.4117×10-6A8＝-1.1635×10-7A10＝0.0000變焦數(shù)據(jù)(∞)WEST TEf(mm) 6.00728 10.3993517.99830FNO2.74633.3017 4.02732ω(°) 32.4° 18.9° 11.0°d60.79769 7.29414 13.01239d1013.61214 7.11013 1.39751d117.70485 4.37777 1.19903d161.69969 5.42936 10.44566d183.74084 3.33843 1.50064實(shí)施例9r1=32.0016d1＝1.0000 nd1＝1.75520 υd1＝27.51r2＝10.0102 d2＝2.8000r3＝∞d3＝12.0000 nd2＝1.80610 υd2＝40.92r4＝∞d4＝0.3000r5＝23.5519 d5＝3.1000 nd3＝1.72916 υd3＝54.68r6＝-24.7555 d6＝(可變)r7＝-21.9861(非球面) d7＝0.9000 nd4＝1.80610 υd4＝40.92
r8＝5.7215(非球面)d8＝0.6000r9＝7.9386d9＝2.5000nd5＝1.78470 υd5＝26.29r10＝-388.5176d10＝(可變)r11＝∞(光闌) d11＝(可變)r12＝5.6674(非球面) d12＝4.0000 nd6＝1.74320 υd6＝49.34r13＝-19.0000 d13＝0.7000 nd7＝1.84666 υd7＝23.78r14＝7.7986 d14＝0.3000r15＝3.8662(非球面) d15＝1.0000 nd8＝1.69350 υd8＝53.21r16＝3.6817(非球面) d16＝(可變)r17＝13.0325 d17＝2.0000 nd9＝1.48749 υd9＝70.23r18＝201.0398 d18＝(可變)r19＝∞ d19＝1.5000 nd10＝1.54771 υd10＝62.84r20＝∞ d20＝0.8000r21＝∞ d21＝0.7500 nd11＝1.51633 υd11＝64.14r22＝∞ d22＝1.3599r23＝∞(像面)非球面系數(shù)第7面K＝0A4＝2.0496×10-4A6＝-3.4919×10-6A8＝7.4208×10-9A10＝0.0000第8面K＝0A4＝-3.6883×10-4A6＝3.4613×10-6
A8＝-9.0209×10-7A10＝0.0000第12面K＝0A4＝5.4882×10-4A6＝-1.8282×10-5A8＝1.6707×10-6A10＝0.0000第15面K＝0A4＝-8.1049×10-3A6＝-4.3019×10-4A8＝-3.1973×10-5A10＝0.0000第16面K＝0A4＝-6.4092×10-3A6＝-7.3362×10-4A8＝2.9898×10-5A10＝0.0000變焦數(shù)據(jù)(∞)WEST TEf(mm) 6.00844 10.40337 17.99810FNO2.76592.9849 4.04442ω(°)32.6° 19.2°11.3°d60.80018 8.47206 12.07930d1012.67757 5.00686 1.39837
d116.269915.199651.19782d161.700362.603889.42234d184.147714.309451.49796以下表示上述各實(shí)施例1～5中條件(1)～(25)的值以及條件(26)中a、tLPf和L的值。另外，條件(15)～(17)分別是指(15-1)～(15-3)、(16-1)～(16-3)、(17-1)～(17-3)。
實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3 實(shí)施例4 實(shí)施例5(1)1.800531.79882 1.78926 1.89185 1.68172(2)1.586381.62590 1.62599 1.63599 1.68575(3)1.348511.33482 1.33482 1.33482 1.33482(4)1.806101.80610 1.80610 1.80610 1.80610(5)0.918630.80674 0.81555 0.65256 0.69581(6)0.272290.29553 0.29058 0.35869 0.29828(7)0.942730.31220 0.32096 0.63812 0.74098(8)2.310922.42296 2.43781 2.46849 2.78836(9)1.622121.68225 1.69788 1.44993 1.75852(10) 1.153191.17060 1.15739 1.13543 1.11669(11) 1.969301.50318 1.52111 1.28830 1.42870(12) 1.218500.53216 0.53263 0.44969 0.54976(13) 0.304330.31196 0.34434 0.52241 0.29698(14) 0.365430.28287 0.28291 0.28300 0.28105(15) 1.745340.52298 0.41007 1.37605 0.59851(16) -0.56154 -0.18250-0.07300-0.384210.14600(17) 25.56 36.86 36.86 25.56 36.86(18) -1.02346 -2.80812-2.23928-1.13863-2.97167(19) 0.436180.43762 0.43731 0.25625 0.34893(20) 0.001000.33644 0.37601 -0.024910.21822
(21) 0.966420.64490 0.63618 0.58701 0.48756(22) 1.01.0 1.0 1.0 1.0(23) 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04(24) 0.00.0 0.0 0.0 0.0(25) 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06a3.53.9 3.7 2.9 2.5tLPF0.55 0.58 0.52 0.38 0.30L7.30 7.30 7.30 7.30 7.30以下表示上述各實(shí)施例6～9中條件(31)～(39)、(22)～(25)的值以及條件(26)中a、tLPF和L的值。
實(shí)施例6實(shí)施例7實(shí)施例8實(shí)施例9(31)0.605600.577560.757020.61047(32)1.806101.806101.806101.80610(33)0.948080.948080.910160.91016(34)0.562080.79787- -(35)0.563850.62526- -(36)0.935601.06367- -(37)-0.00648 -0.05351 - -(38)1.717671.70435- -(39)0.018210.15965- -(22)1.01.01.01.0(23)0.04 0.04 0.04 0.04(24)0.00.00.00.0(25)1.06 1.06 1.06 1.06a 3.52.52.03.0tLPF0.42 0.30 0.24 0.36L 7.37.37.37.3
另外，實(shí)施例1～5的數(shù)值數(shù)據(jù)中的光學(xué)低通濾光器由多片構(gòu)成，還包含紅外截止濾光器等的厚度，因此其最大厚度不是tLPF的值，而是利用上表中的tLPF的值的結(jié)構(gòu)。另外還可以利用以下a與tLPF的組合1～10當(dāng)中的任意一個(gè)。
1 2 3 4 5a 3.53.93.7 2.9 2.5tLPF0.55 0.58 0.520.380.306 7 8 9 10a 2.82.72.6 3.3 3.1tLPF0.25 0.25 0.260.240.25在此說明電子攝像元件的有效攝像面的對(duì)角線長(zhǎng)度L和像素間隔a。圖11是表示電子攝像元件的像素排列的一個(gè)示例，R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))像素或青色、品紅、黃色、綠色4種顏色的像素(圖14)以像素間隔a排列成馬賽克形狀。有效攝像面是指用于再現(xiàn)所拍攝圖像(在個(gè)人計(jì)算機(jī)上顯示、使用打印機(jī)打印等)的攝像元件上的光電轉(zhuǎn)換面內(nèi)的區(qū)域。圖中所示的有效攝像面結(jié)合光學(xué)系統(tǒng)的性能(可確保光學(xué)系統(tǒng)性能的圖像圈)，設(shè)定在比攝像元件的整個(gè)光電轉(zhuǎn)換面窄的區(qū)域內(nèi)。有效攝像面的對(duì)角線長(zhǎng)度L是該有效攝像面的對(duì)角線長(zhǎng)度。另外，圖像再現(xiàn)中利用的攝像范圍可以進(jìn)行種種變更，但將本發(fā)明的變焦鏡頭用于具有上述功能的攝像裝置時(shí)，其有效攝像面的對(duì)角線長(zhǎng)度L發(fā)生變化。在這種情況下，本發(fā)明的有效攝像面的對(duì)角線長(zhǎng)度L是L可設(shè)定范圍內(nèi)的最大值。
上述各實(shí)施例中，在最后一個(gè)透鏡組的像側(cè)具有近紅外截止濾光器或者在入射面一側(cè)涂有近紅外截止涂層面的光學(xué)低通濾光器LF。該近紅外截止濾光器和近紅外截止涂層在波長(zhǎng)為600nm時(shí)的透過率為80％以上，波長(zhǎng)為700nm時(shí)的透過率為10％以下。具體地說，可以是例如由如下的27層的層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的多層膜。其中，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為780nm。
F基板 材質(zhì) 物理膜厚(nm)λ/4第1層 Al2O358.96 0.50第2層 TiO284.19 1.00第3層 SiO2134.14 1.00第4層 TiO284.19 1.00第5層 SiO2134.14 1.00第6層 TiO284.19 1.00第7層 SiO2134.14 1.00第8層 TiO284.19 1.00第9層 SiO2134.14 1.00第10層TiO284.19 1.00第11層SiO2134.14 1.00第12層TiO284.19 1.00第13層SiO2134.14 1.00第14層TiO284.19 1.00第15層Si02178.41 1.33第16層TiO2101.03 1.21第17層SiO2167.67 1.25第18層TiO296.82 1.15第19層SiO2147.55 1.05第20層TiO284.19 1.00第21層SiO2160.97 1.20第22層TiO284.19 1.00第23層SiO2154.26 1.15
第24層 TiO295.13 1.13第25層 SiO2160.971.20第26層 TiO299.34 1.18第27層 SiO287.19 0.65空氣上述近紅外銳截止涂層的透過率特性如圖12所示。
而且，低通濾光器LF的出射面一側(cè)設(shè)有降低如圖13所示短波長(zhǎng)區(qū)域的色的透過的濾色片或者涂上涂層，從而可以進(jìn)一步提高電子圖像的色再現(xiàn)性。
具體地說，該濾色片或涂層在波長(zhǎng)為420nm時(shí)的透過率與400nm～700nm的透過率最高的波長(zhǎng)的透過率的比值最好為15％以上，而波長(zhǎng)為400nm時(shí)的透過率與該最高波長(zhǎng)的透過率的比值最好為6％以下。
這樣可以降低人眼對(duì)色的識(shí)別與拍攝及再現(xiàn)的圖像的色之間的偏差。換言之，通過使人眼視覺難以識(shí)別的短波長(zhǎng)側(cè)的色容易被人眼識(shí)別，來防止圖像的劣化。
上述波長(zhǎng)為400nm時(shí)透過率的比值如果超過6％，則人眼難以識(shí)別的單波長(zhǎng)區(qū)域再現(xiàn)為可以識(shí)別的波長(zhǎng)，相反，如果上述波長(zhǎng)為420nm時(shí)的透過率的比值小于15％，人類可以識(shí)別的波長(zhǎng)區(qū)域的再現(xiàn)性降低，色平衡變差。
上述的限制波長(zhǎng)的方法在使用補(bǔ)色馬賽克濾光器的攝像系統(tǒng)中可以取得更好的效果。
在上述各實(shí)施例中，如圖13所示，所采用的涂層在波長(zhǎng)為400nm時(shí)透過率為0％，420nm時(shí)透過率為90％，440nm時(shí)透過率為峰值100％。
通過與上述近紅外銳截止涂層的作用相對(duì)照，以波長(zhǎng)450nm時(shí)的透過率99％為峰值，400nm時(shí)透過率為0％，420nm時(shí)的透過率為80％，600nm時(shí)透過率為82％，700nm時(shí)透過率為2％，從而可以更忠實(shí)地進(jìn)行色再現(xiàn)。
另外，低通濾光器LF在光軸方向上重復(fù)使用像面上投影時(shí)的方位角為水平(＝0°)和±45°的方向上分別具有晶體軸的3種濾色片，其中水平方向上錯(cuò)開aμm，±45°方向上錯(cuò)開SQRT(1/2)×a，從而進(jìn)行莫爾抑制。在此，SQRT如上所述是指平方根。
另外，如圖14所示，在CCD的攝像面I上設(shè)有青色、品紅、黃色、綠色4色的濾色片與攝像像素相對(duì)應(yīng)地設(shè)計(jì)成馬賽克狀的補(bǔ)色馬賽克濾光器。這4種濾色片的數(shù)量大致相同，并且配置成相鄰像素不對(duì)應(yīng)同種濾色片的馬賽克狀。這樣可以更為忠實(shí)地進(jìn)行色再現(xiàn)。
補(bǔ)色馬賽克濾光器具體地說如圖14所示，由至少4種濾色片構(gòu)成，該4種濾色片的特性最好如下所述。
綠色濾色片G在波長(zhǎng)為GP時(shí)具有分光強(qiáng)度峰值；黃色濾色片Ye在波長(zhǎng)為YP時(shí)具有分光強(qiáng)度峰值；青色濾色片C在波長(zhǎng)為CP時(shí)具有分光強(qiáng)度峰值；品紅濾色片M在波長(zhǎng)為MP時(shí)具有分光強(qiáng)度峰值；并且滿足以下條件510nm＜GP＜540nm5nm＜YP-GP＜35nm-100nm＜CP-GP＜-5nm430nm＜MP1＜480nm580nm＜MP2＜640nm而且，希望綠色、黃色、青色濾色片相對(duì)于各自的分光強(qiáng)度峰值，在波長(zhǎng)為530nm時(shí)具有80％以上的強(qiáng)度，品紅濾色片相對(duì)于其分光強(qiáng)度峰值，在波長(zhǎng)為530nm時(shí)具有10％～50％的強(qiáng)度，則更有利于提高色再現(xiàn)性。
上述各實(shí)施例中各自的波長(zhǎng)特性示例如圖15所示。綠色濾色片G在波長(zhǎng)為525nm時(shí)具有分光強(qiáng)度峰值。黃色濾色片Ye在波長(zhǎng)為555nm時(shí)具有分光強(qiáng)度峰值。青色濾色片C在波長(zhǎng)為510nm時(shí)具有分光強(qiáng)度峰值。品紅濾色片M在波長(zhǎng)為445nm和620nm時(shí)具有分光強(qiáng)度峰值。530nm時(shí)各濾色片相對(duì)于各自的分光強(qiáng)度峰值，G為99％、Ye為95％、C為97％、M為38％。
在上述的補(bǔ)色濾色片的情況下，利用圖上未示出的控制器(或者數(shù)字照相機(jī)當(dāng)中使用的控制器)對(duì)信號(hào)進(jìn)行如下的電信號(hào)處理輝度信號(hào)Y＝|G+M+Ye+C|×1/4色信號(hào)R-Y＝|(M+Ye)-(G+C)|B-Y＝|(M+C)-(G+Ye)|經(jīng)過上述信號(hào)處理轉(zhuǎn)換成R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))信號(hào)。
但是，上述的近紅外銳截止涂層的配置位置可以是光路上的任何位置。另外，低通濾光器LF的個(gè)數(shù)可以是上述的2個(gè)或1個(gè)。
圖16所示為各實(shí)施例的亮度光闌部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。該圖顯示的是4組結(jié)構(gòu)的情況，第1組G1中的光路折曲棱鏡P省略圖示。攝像光學(xué)系統(tǒng)的第2組G2和第3組G3之間的光軸上的光闌位置上配置有可進(jìn)行0級(jí)、-1級(jí)、-2級(jí)、-3級(jí)、-4級(jí)亮度調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)盤。轉(zhuǎn)盤10上具有進(jìn)行0級(jí)調(diào)節(jié)的開口形狀是直徑約4mm的圓形、由固定空間構(gòu)成的開口1A(相對(duì)550nm波長(zhǎng)的透過率為100％)；用于-1級(jí)補(bǔ)償?shù)拈_口面積約為開口1A開口面積的一半、開口形狀固定的由透明平行平板(相對(duì)550nm波長(zhǎng)的透過率為99％)構(gòu)成的開口1B；以及具有與開口1B相同面積的圓形開口部、用于-2級(jí)、-3級(jí)、-4級(jí)補(bǔ)償、相對(duì)550nm波長(zhǎng)的透過率分別為50％、25％、13％、設(shè)有ND濾光器的開口部1C、1D、1E。
然后，通過繞轉(zhuǎn)盤10的旋轉(zhuǎn)軸11的旋轉(zhuǎn)，將任意開口配置在光闌位置上，從而進(jìn)行光量調(diào)節(jié)。
實(shí)際F值Fno’為Fno’＞a/0.4μm時(shí)，開口內(nèi)配置的是相對(duì)550nm波長(zhǎng)的透過率不足80％的ND濾光器。具體地說，在實(shí)施例1中，望遠(yuǎn)端的實(shí)際F值滿足上式的情況是，在相對(duì)于光闌開放時(shí)(0級(jí))為-2級(jí)的實(shí)際F值為9.0的時(shí)候，此時(shí)對(duì)應(yīng)的開口是1C。這樣可以抑制由于光闌的衍射現(xiàn)像導(dǎo)致的像的劣化。
另外，示出使用圖17(a)所示的轉(zhuǎn)盤10’代替圖16所示的轉(zhuǎn)盤10的例子。在攝像光學(xué)系統(tǒng)的第1組G1和第2組G2之間光軸上的亮度光闌位置上，配置有可以進(jìn)行0級(jí)、-1級(jí)、-2級(jí)、-3級(jí)、-4級(jí)亮度調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)盤10’。轉(zhuǎn)盤10’上具有進(jìn)行0級(jí)調(diào)節(jié)的、開口形狀是直徑約4mm的圓形且固定的開口1A’，用于-1級(jí)補(bǔ)償?shù)拈_口面積約為開口1A’開口面積的一半且開口形狀固定的開口1B’，以及開口面積依次減小、用于-2級(jí)、-3級(jí)、-4級(jí)補(bǔ)償?shù)男螤罟潭ǖ拈_口部1C’、1D’、1E’。然后，通過繞轉(zhuǎn)盤10’的旋轉(zhuǎn)軸11的旋轉(zhuǎn)，將任意開口配置在光闌位置上，從而進(jìn)行光量調(diào)節(jié)。
另外，上述多個(gè)開口中的1A’～1D’上分別配置有空間頻率特性不同的光學(xué)低通濾光器。如圖17(b)所示，設(shè)定成開口孔徑越小、光學(xué)濾光器的空間頻率特性越高，從而抑制由于光圈縮小所產(chǎn)生的衍射現(xiàn)像而導(dǎo)致的像的劣化。另外，圖17(b)中的各曲線僅表示低通濾光器的空間頻率特性，包含各光闌衍射的特性設(shè)定為均相等。
以下說明可用作本發(fā)明的變焦鏡頭光學(xué)系統(tǒng)中用于使光路折曲的反射光學(xué)元件的可變反射鏡的結(jié)構(gòu)示例。
圖18所示為可用作本發(fā)明變焦鏡頭的反射光學(xué)元件的可變形鏡(可變形狀反射鏡)409的一個(gè)實(shí)施例。
首先說明光學(xué)特性可變形鏡409的基本結(jié)構(gòu)。
可變形鏡409是具有由鋁涂層等形成的薄膜(反射面)409a和多個(gè)電極409b的光學(xué)特性可變形鏡(以下簡(jiǎn)單稱為可變形鏡)，411是分別連接在各電極409b上的多個(gè)可變電阻，414是用于控制多個(gè)可變電阻411的阻值的運(yùn)算裝置，415、416和417是分別與運(yùn)算裝置414連接的溫度傳感器、濕度傳感器和距離傳感器，上述部件如圖所示配設(shè)，構(gòu)成一個(gè)光學(xué)裝置。
可變形鏡的面也可以不是平面，除了球面、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱非球面，還可以是相對(duì)光軸偏心的球面、平面、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱非球面或者具有對(duì)稱面的非球面、僅有一個(gè)對(duì)稱面的非球面、沒有對(duì)稱面的非球面、自由曲面、具有不可微分點(diǎn)或線的面等任何形狀，并且，可以是反射面、折射面等可對(duì)光線產(chǎn)生任何影響的面。以下將上述面統(tǒng)稱為擴(kuò)展曲面。
可變形鏡的反射面的形狀可以構(gòu)成為自由曲面。因?yàn)檫@樣易于進(jìn)行像差補(bǔ)償而比較有利。
另外，本發(fā)明中使用的自由曲面是指上述(a)式所定義的面。
本實(shí)施例的可變形鏡如圖18所示，在薄膜409a和電極409b之間安裝有壓電元件409c，上述元件設(shè)置在支承臺(tái)423上。通過改變各電極409b施加在壓電元件409c上的電壓，可使壓電元件409c部分地產(chǎn)生不同的伸縮，從而可以改變薄膜409a的形狀。電極409b的形狀可以是如圖19所示的同心分割，也可以是如圖20所示的矩形分割，另外還可以選擇其它適當(dāng)?shù)男螤?。在圖18中，424是與運(yùn)算裝置414連接的振動(dòng)傳感器，用于檢測(cè)出例如數(shù)字照相機(jī)的振動(dòng)，并且為了使薄膜409a發(fā)生變形來補(bǔ)償振動(dòng)所引起的像的紊亂，通過運(yùn)算裝置414和可變電阻411使施加在電極409b上的電壓發(fā)生變化。此時(shí)也同時(shí)考慮來自溫度傳感器415、濕度傳感器416和距離傳感器417的信號(hào)，并進(jìn)行對(duì)焦和溫度、濕度補(bǔ)償?shù)?。這種情況下，伴隨壓電元件409c的變形而產(chǎn)生的應(yīng)力施加到薄膜409a上，因而薄膜409a的厚度變成某種程度的厚度，從而使其具有相應(yīng)的強(qiáng)度。
圖21是表示可用作本發(fā)明變焦光學(xué)系統(tǒng)的反射光學(xué)元件的可變形鏡409的其它實(shí)施例的概略結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施例的可變形鏡中，介于薄膜409a和電極409b之間的壓電元件由具有相反方向壓電特性的材料形成的2個(gè)壓電元件409c和409c’構(gòu)成，在這一點(diǎn)上與圖18所示實(shí)施例的可變形鏡不同。即，壓電元件409c和409c’如果由強(qiáng)介電晶體形成，則晶體軸的朝向配置為相反。這種情況下，在壓電元件409c和409c’上施加電壓，則兩者以相反方向伸縮，因而，使薄膜409a變形的力強(qiáng)于圖18所示實(shí)施例的情況，從而具有可使反射鏡表面變形大的優(yōu)點(diǎn)。
壓電元件409c和409c’所使用的材料可以是例如鈦酸鋇、羅謝爾鹽、水晶、電石、磷酸二氫鉀(KDP)、磷酸二氫銨(ADP)、鈮酸鋰等的壓電物質(zhì)、同物質(zhì)的多晶體、同物質(zhì)的晶體、PbZrO3和PbTiO3固溶體的壓電陶瓷、二氟化聚乙烯(PVDF)等有機(jī)壓電物質(zhì)以及上述以外的強(qiáng)介電體等，特別是有機(jī)壓電物質(zhì)即使在楊氏模量小、電壓低的情況下也可以作大的變形，因而更加適合。另外，在利用上述壓電元件的情況下，如果厚度不均勻，也可使上述實(shí)施例中的薄膜409a的形狀進(jìn)行適當(dāng)變形。
壓電元件409c和409c’的材質(zhì)可以采用聚胺酯、硅橡膠、丙烯合成橡膠、PZT、PLZT、二氟化聚乙烯(PVDF)等高分子壓電體、偏氰乙烯共聚合體、乙烯叉氟化物和三氟乙烯的共聚合體等。
使用具有壓電性的有機(jī)材料、具有壓電性的合成樹脂、具有壓電性的合成橡膠等，可以實(shí)現(xiàn)可變形鏡面的較大變形。
圖18、圖21的壓電元件409c使用電致伸縮材料、例如丙烯合成樹脂、硅橡膠等的情況下，壓電元件409c也可以采用將另外的基板409c-1和電致伸縮材料409c-2貼合的結(jié)構(gòu)。
圖22是表示可用作本發(fā)明變焦光學(xué)系統(tǒng)的反射光學(xué)元件的可變形鏡409的其它實(shí)施例的概略結(jié)構(gòu)圖。
在本實(shí)施例的可變形鏡中，壓電元件409c由薄膜409a和電極409d夾持，通過由運(yùn)算裝置414控制的驅(qū)動(dòng)電路425在薄膜409a和電極409d之間施加電壓，此外，設(shè)在支承臺(tái)423上的電極409b上也通過由運(yùn)算裝置414控制的驅(qū)動(dòng)電路425施加有電壓。因此，在本實(shí)施例中，薄膜409a通過由施加在其與電極409d之間的電壓和施加在電極409b上的電壓引起的靜電力而產(chǎn)生二次變形，因而與上述實(shí)施例相比具有的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)更多的變形模式，并且響應(yīng)速度快。
如果改變薄膜409a和電極409d之間電壓的極性，可以使可變形鏡變形為凸面或凹面。這種情況下，可以通過壓電效應(yīng)產(chǎn)生大的變形，而通過靜電力產(chǎn)生微小的形狀變化。并且，凸面的變形可以主要利用壓電效應(yīng)，凹面的變形可以主要利用靜電力。另外，電極409d也可以像電極409b那樣由多個(gè)電極構(gòu)成。該情形如圖22所示。另外，在本申請(qǐng)中，壓電效應(yīng)和電致伸縮效應(yīng)、電致伸縮全部歸納敘述為壓電效應(yīng)。因此，電致伸縮材料也包含在壓電材料中。
圖23是表示可用作本發(fā)明的變焦光學(xué)系統(tǒng)的反射光學(xué)元件的可變形鏡409的其它實(shí)施例的概略結(jié)構(gòu)圖。
本實(shí)施例的可變形鏡利用電磁力使反射面的形狀發(fā)生變化，因而在支承臺(tái)423的內(nèi)部底面上固定載置有永磁鐵426，頂面上固定載置有由氮化硅或者聚酰亞胺等構(gòu)成的基板409e的周邊部分，基板409e的表面上附設(shè)有由鋁等金屬涂層形成的薄膜409a，從而構(gòu)成可變形鏡409。基板409e的下面配設(shè)有多個(gè)線圈427，這些線圈427分別通過驅(qū)動(dòng)電路428與運(yùn)算裝置414相連。因此，利用在運(yùn)算裝置414中根據(jù)來自各傳感器415、416、417、424的信號(hào)求出的、與光學(xué)系統(tǒng)的變化對(duì)應(yīng)的運(yùn)算裝置414的輸出信號(hào)，各驅(qū)動(dòng)電路428分別向各線圈427供應(yīng)適當(dāng)?shù)碾娏鲿r(shí)，通過在與永磁鐵426之間作用的電磁力，各線圈427互相排斥或吸引，從而使基板409e和薄膜409a發(fā)生變形。
這種情況下，各線圈427中也可以分別流過不同量的電流。而且，線圈427可以是1個(gè)，永磁鐵426也可以附設(shè)在基板409e上，并且線圈427設(shè)置在支承臺(tái)423的內(nèi)部底面上。另外，線圈427可以通過平版印刷術(shù)等方法制作，而且線圈427中也可以放入由強(qiáng)磁體構(gòu)成的鐵芯。
這種情況下，通過根據(jù)情況的不同使薄膜線圈427的卷繞密度如圖24所示地發(fā)生變化，可以使基板409e和薄膜409a發(fā)生期望的變形。而且，線圈427可以是1個(gè)，并且這些線圈427中也可以插入由強(qiáng)磁體構(gòu)成的鐵芯。
圖25是表示可用作本發(fā)明的變焦光學(xué)系統(tǒng)的反射光學(xué)元件的可變形鏡409的其它實(shí)施例的概略結(jié)構(gòu)圖。圖中，412為電源。
在本實(shí)施例的可變形鏡中，基板409e由鐵等強(qiáng)磁體形成，作為反射膜的薄膜409a由鋁等形成。這種情況下可以不設(shè)置薄膜線圈，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且可以降低制造成本。另外，如果將電源開關(guān)413置換成切換兼電源開閉用開關(guān)，則可以改變流向線圈427的電流方向，并且可以自由改變基板409e和薄膜409a的形狀。圖26所示為本實(shí)施例的線圈427的配置，圖27所示為線圈427的其它配置，但這些配置也可以適用于圖23所示的實(shí)施例。另外，圖28所示為在圖23所示實(shí)施例中線圈427的配置如圖27所示的情況下適用的永磁鐵426的配置。即，如圖28所示，永磁鐵426成放射狀配置，與圖23所示實(shí)施例相比，可以使基板409e和薄膜409a發(fā)生微小變形。而且，在如上所述利用電磁力使基板409e和薄膜409a發(fā)生變形的情況(圖23和圖25的實(shí)施例)下，與利用靜電力的情況相比，具有能夠以低電壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。
以上敘述了幾個(gè)可變形鏡的實(shí)施例，為了改變反射鏡的形狀，也可以如圖22所示利用2種以上的力。即，可以同時(shí)利用靜電力、電磁力、壓電效應(yīng)、磁致伸縮、流體壓力、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、溫度變化、電磁波等2種以上的力來改變可變形鏡的形狀。即，如果利用2種以上的不同驅(qū)動(dòng)方法來制造光學(xué)特性可變光學(xué)元件，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)較大變形和微小變形，并且可以實(shí)現(xiàn)精度良好的鏡面。
如上所述的本發(fā)明的電子攝像裝置是利用變焦鏡頭等成像光學(xué)系統(tǒng)形成物體像、然后使該像在CCD或銀鹽膠片等攝像元件上感光來進(jìn)行拍攝的攝像裝置中，例如數(shù)字照相機(jī)、攝像機(jī)、作為信息處理裝置例子的個(gè)人計(jì)算機(jī)、電話、特別是便于手持的便攜式電話等。以下舉例說明其實(shí)施例。
圖29～圖31是表示將本發(fā)明的成像光學(xué)系統(tǒng)組裝入數(shù)字照相機(jī)的攝影光學(xué)系統(tǒng)41中的結(jié)構(gòu)概念圖。圖29是表示數(shù)字照相機(jī)40外觀的前方立體圖，圖30是后方立體圖，圖31是表示數(shù)字照相機(jī)40結(jié)構(gòu)的水平方向截面圖。數(shù)字照相機(jī)40在該例的情況下包括具有攝影光路42的攝影光學(xué)系統(tǒng)41、具有取景器光路44的取景器光學(xué)系統(tǒng)43、快門45、閃光燈46、液晶顯示器47等，在按下配置在照相機(jī)40上部的快門45后，與其連動(dòng)，通過攝影光學(xué)系統(tǒng)41、例如實(shí)施例1的光路折曲變焦鏡頭進(jìn)行攝影。這種情況下，通過光路折曲棱鏡P形成的光路折曲方向折向數(shù)字照相機(jī)40的長(zhǎng)度方向即橫向，從而有助于實(shí)現(xiàn)照相機(jī)的薄型化。由攝影光學(xué)系統(tǒng)41形成的物體像通過近紅外截止濾光器和光學(xué)低通濾光器LF形成在CCD49的攝像面上。由該CCD49感光的物體像通過處理裝置51作為電子圖像顯示在照相機(jī)背面的液晶顯示器47上。而且，該處理裝置51上連接有記錄裝置52，用于記錄所拍攝的電子圖像。另外，該記錄裝置52也可以與處理裝置51分開設(shè)置，還可以通過軟盤、存儲(chǔ)卡、MO等進(jìn)行電子記錄和寫入。而且，也可以使用配置有銀鹽膠片的銀鹽照相機(jī)來代替CCD49。
此外，取景器光路44上配置有取景器用物鏡光學(xué)系統(tǒng)53。由該取景器用物鏡光學(xué)系統(tǒng)53形成的物體像形成在作為像直立部件的轉(zhuǎn)像棱鏡55的視野框57上。該轉(zhuǎn)像棱鏡55的后方配置有將形成的直立正像引導(dǎo)到觀察者眼睛E中的目鏡光學(xué)系統(tǒng)59。另外，攝影光學(xué)系統(tǒng)41和取景器用物鏡光學(xué)系統(tǒng)53的入射側(cè)以及目鏡光學(xué)系統(tǒng)59的出射側(cè)分別配置有蓋構(gòu)件50。
上述結(jié)構(gòu)的數(shù)字照相機(jī)40的攝影光學(xué)系統(tǒng)41是視場(chǎng)角大、變倍率高、像差良好、明亮、可以配置濾光器等的后焦距大的變焦鏡頭，因而可以實(shí)現(xiàn)高性能和低成本。而且，如上所述，變焦鏡頭的光路折曲方向選擇為數(shù)字照相機(jī)40的長(zhǎng)度方向，因此有利于照相機(jī)的薄型化。而且，如此選擇光路折曲方向后，可以使閃光燈46位于攝影光學(xué)系統(tǒng)41入射面的上方，因此其設(shè)計(jì)可以緩和人物頻閃攝影時(shí)產(chǎn)生的影子的影響。
另外，在圖31的例子中配置有平行平面板作為蓋構(gòu)件50，但也可以使用具有放大率的透鏡。而且，根據(jù)照相機(jī)設(shè)計(jì)方便性的要求，光路的折曲方向當(dāng)然可以是縱向或橫向的任意一個(gè)方向。
圖32～圖34示出內(nèi)置有本發(fā)明的成像光學(xué)系統(tǒng)作為物鏡光學(xué)系統(tǒng)的信息處理裝置的一個(gè)例子的個(gè)人計(jì)算機(jī)。圖32是打開個(gè)人計(jì)算機(jī)300的蓋后的前方立體圖，圖33是個(gè)人計(jì)算機(jī)300的攝影光學(xué)系統(tǒng)303的截面圖，圖34是圖32所示狀態(tài)的側(cè)視圖。如圖32～圖34所示，個(gè)人計(jì)算機(jī)300包括用于操作者從外部輸入信息的鍵盤30 1、省略圖示的信息處理裝置或記錄裝置、將信息顯示給操作者的監(jiān)視器302、用于拍攝操作者自身或周圍的像的攝影光學(xué)系統(tǒng)303。在此，監(jiān)視器302可以是利用未圖示的逆光照明從背面照明的透過型液晶顯示元件、或通過反射來自前面的光來顯示的反射型液晶顯示元件、或CRT顯示器等。另外，圖中的攝影光學(xué)系統(tǒng)303內(nèi)置于監(jiān)視器302的右上方，但不限于該部位，也可以設(shè)置在監(jiān)視器302的周圍或鍵盤301的周圍等任意處。
該攝影光學(xué)系統(tǒng)303的攝影光路上具有例如由本發(fā)明實(shí)施例1的光路折曲變焦鏡頭構(gòu)成的物鏡112和對(duì)像感光的攝像元件芯片162。上述部件內(nèi)置于個(gè)人計(jì)算機(jī)300中。
在此，攝像元件芯片162上另外貼附有光學(xué)低通濾光器LF，從而一體形成為攝像單元160，并且，能夠以單片方式嵌入安裝在物鏡112的鏡框113的后端，因此不必進(jìn)行物鏡112和攝像元件芯片162的中心對(duì)準(zhǔn)和面間隔調(diào)整，組裝簡(jiǎn)單。而且，在鏡框113的前端(省略圖示)配置有用于保護(hù)物鏡112的蓋玻璃114。另外，鏡框113中的變焦鏡頭的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等省略圖示。
由攝像元件芯片162感光的物體像，通過端子166被輸入到個(gè)人計(jì)算機(jī)300的處理裝置中并作為電子圖像在監(jiān)視器302上顯示，圖32中作為一個(gè)例子顯示有操作者被拍攝的圖像305。而且，該圖像305也可以通過處理裝置并通過互聯(lián)網(wǎng)或電話顯示在遠(yuǎn)距離的通信對(duì)方的個(gè)人計(jì)算機(jī)上。
下面，圖35示出內(nèi)置有本發(fā)明的成像光學(xué)系統(tǒng)作為攝影光學(xué)系統(tǒng)的信息處理裝置一個(gè)例子的電話，特別是便于手持的便攜式電話。圖35(a)是便攜式電話400的正視圖，圖35(b)是側(cè)視圖，圖35(c)是攝影光學(xué)系統(tǒng)405的截面圖。如圖35(a)～(c)所示，便攜式電話400包括將操作者的聲音作為信息輸入的麥克風(fēng)401、輸出通話對(duì)方的聲音的揚(yáng)聲器402、操作者輸入信息的輸入撥號(hào)盤403、顯示通信者自身或通話對(duì)方等的攝影圖像和電話號(hào)碼等信息的顯示器404、攝影光學(xué)系統(tǒng)405、進(jìn)行通信電波的收發(fā)的天線406，以及進(jìn)行圖像信息、通信信息、輸入信號(hào)等的處理的處理裝置(圖上未示出)。在此，監(jiān)視器404為液晶顯示元件。而且，各結(jié)構(gòu)部件的配置位置不特別限定于此。該攝影光學(xué)系統(tǒng)405具有配置在攝影光路407上、由例如本發(fā)明實(shí)施例1的光路折曲變焦鏡頭構(gòu)成的物鏡112，以及使物體像感光的攝像元件芯片162。這些部件內(nèi)置于便攜式電話400中。
在此，攝像元件芯片162上另外貼附有光學(xué)低通濾光器LF，從而一體形成為攝像單元160，并且，能夠以單片方式嵌入安裝在物鏡112的鏡框113的后端，因此不必進(jìn)行物鏡112和攝像元件芯片162的中心對(duì)準(zhǔn)和面間隔調(diào)整，組裝簡(jiǎn)單。而且，在鏡框113的前端(省略圖示)配置有用于保護(hù)物鏡112的蓋玻璃114。另外，鏡框113中的變焦鏡頭的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等省略圖示。
由攝像元件芯片162感光的物體像通過端子166被輸入到未圖示的處理裝置中并作為電子圖像在顯示器404或通信對(duì)方的顯示器上或者在雙方的顯示器上顯示。而且，在向通信對(duì)方發(fā)送圖像的情況下，處理裝置包含將由攝像元件芯片162感光的物體像信息轉(zhuǎn)換成可發(fā)送信號(hào)的信號(hào)處理功能。
本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)伸縮厚度小、收納性優(yōu)良、且倍率高、在后焦點(diǎn)成像性能也優(yōu)良的變焦鏡頭，并且可以實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)、數(shù)字照相機(jī)的徹底薄型化。
而且，本發(fā)明采用在物體側(cè)插入反射鏡等反射光學(xué)元件使光學(xué)系統(tǒng)特別是變焦鏡頭系統(tǒng)的光路(光軸)折曲的結(jié)構(gòu)，并且通過多種改進(jìn)可以實(shí)現(xiàn)在確保高變焦比、大視場(chǎng)角、小F值、小像差等極高光學(xué)規(guī)格性能的同時(shí)，不需要伸縮式鏡筒中常見的過渡到照相機(jī)使用狀態(tài)的起動(dòng)時(shí)間(鏡頭的伸出時(shí)間)、防水防塵性能好且厚度方向極薄的照相機(jī)。而且，通過實(shí)現(xiàn)光闌、快門機(jī)構(gòu)等不移動(dòng)的光學(xué)系統(tǒng)，可以使厚度方向更薄。
權(quán)利要求
1.一種變焦鏡頭，其特征在于，從物體側(cè)依次設(shè)置有變倍時(shí)固定的第1透鏡組、具有負(fù)光焦度并在變倍時(shí)移動(dòng)的第2透鏡組、具有正光焦度并在變倍時(shí)移動(dòng)的第3透鏡組以及具有正光焦度并在變倍及對(duì)焦動(dòng)作時(shí)移動(dòng)的第4透鏡組，所述第1透鏡組從物體側(cè)依次由凸面朝向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡、用于使光路折曲的反射光學(xué)元件和正透鏡構(gòu)成。
2.一種變焦鏡頭，其特征在于，從物體側(cè)依次設(shè)置有變倍時(shí)固定的第1透鏡組、具有負(fù)光焦度并在變倍時(shí)移動(dòng)的第2透鏡組、具有正光焦度并在變倍時(shí)移動(dòng)的第3透鏡組以及具有正光焦度并在變倍及對(duì)焦動(dòng)作時(shí)移動(dòng)的第4透鏡組，所述第1透鏡組具有使光路折曲的反射光學(xué)元件，在無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)，所述第4透鏡組的移動(dòng)軌跡相對(duì)于所述第3透鏡組變倍時(shí)的移動(dòng)是反方向。
3.如權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭，其特征在于，在無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)，所述第4透鏡組的移動(dòng)軌跡相對(duì)于所述第3透鏡組變倍時(shí)移動(dòng)是反方向。
4.如權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭，其特征在于，對(duì)焦動(dòng)作時(shí)，僅所述第4透鏡組移動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第3透鏡組包含由正透鏡和負(fù)透鏡接合而成的接合透鏡成分，并且所述第3透鏡組包含兩側(cè)的面由非球面構(gòu)成的透鏡成分。
6.如權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第3透鏡組包含由正透鏡和負(fù)透鏡接合而成的接合透鏡成分，并且所述第3透鏡組包含具有非球面的正透鏡。
7.如權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第3透鏡組包含由正透鏡和負(fù)透鏡接合而成的接合透鏡成分，并且所述第3透鏡組具有2個(gè)非球面。
8.如權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭，其特征在于，滿足以下條件(1)、(2)(1)1.4＜-f11/(fW·fT)＜2.4(2)1.2＜f12/(fW·fT)＜2.2其中，f11為第1透鏡組的負(fù)凹凸透鏡的焦距，f12為第1透鏡組的正透鏡的焦距，fW、fT分別為整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)的廣角端、望遠(yuǎn)端的焦距。
9.如權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述反射光學(xué)元件由滿足以下條件(4)的棱鏡構(gòu)成(4)1.55＜npri其中，npri為第1透鏡組的棱鏡的介質(zhì)相對(duì)d線的光焦度。
10.如權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭，其特征在于，滿足以下條件(a)1.8＜fT/fW其中，fW、fT分別為整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)的廣角端、望遠(yuǎn)端的焦距。
11.如權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第1透鏡組具有正光焦度，并且所述第2透鏡組和所述第3透鏡組滿足以下條件式(5)、(6)、(7)(5)0.4＜-β2W＜1.2(6)0.1＜-βRW＜0.5(7)0＜logγR/logγ2＜1.3其中，β2W為無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)廣角端上第2透鏡組的倍率，βRW為無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)廣角端上第3透鏡組與其以后所有透鏡組的合成系統(tǒng)的合成倍率，γ2為無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)的望遠(yuǎn)端上第2透鏡組的倍率為β2T為時(shí)的β2T/β2W，γR為無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)的望遠(yuǎn)端上第3透鏡組與其以后所有透鏡組的合成系統(tǒng)的合成倍率為βRT為時(shí)的βRT/βRW。
12.如權(quán)利要求11所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第1透鏡組和所述第2透鏡組滿足以下條件式(8)、(9)(8)1.6＜f1/(fW·fT)＜6.0(9)1.1＜-f2/(fW·fT)＜2.2其中，f1為第1透鏡組的焦距，f2為第2透鏡組的焦距，fW、fT分別為整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)的廣角端、望遠(yuǎn)端的焦距。
13.如權(quán)利要求11所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第3透鏡組與其以后所有透鏡組的合成系統(tǒng)滿足以下條件式(10)(10)0.8＜fRW/(fW·fT)＜1.7其中，fRW為廣角端上第3透鏡組與其以后所有透鏡組的合成系統(tǒng)的合成焦距，fW、fT分別為整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)的廣角端、望遠(yuǎn)端的焦距。
14.如權(quán)利要求11所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第3透鏡組內(nèi)具有滿足以下條件式(b)的由凸向物體側(cè)的空氣接觸面構(gòu)成的收斂面和滿足以下條件式(c)的由凹向像側(cè)的空氣接觸面構(gòu)成的發(fā)散面(b)0＜RP/fW＜2(c)0＜RN/fW＜4其中，RP、RN分別為收斂面和發(fā)散面在光軸上的曲率半徑，fW為整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)的廣角端的焦距。
15.如權(quán)利要求11所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第3透鏡組與其以后所有透鏡組的合成系統(tǒng)滿足以下條件式(11)(11)1.0＜fRT/fRW＜2.5其中，fRW為廣角端上第3透鏡組與其以后所有透鏡組的合成系統(tǒng)的合成焦距，fRT為望遠(yuǎn)端上第3透鏡組與其以后所有透鏡組的合成系統(tǒng)的合成焦距。
16.如權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭，其特征在于，通過無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)的變倍，所述第3透鏡組在望遠(yuǎn)端比在廣角端更移向物體側(cè)，所述第4透鏡組在望遠(yuǎn)端比在廣角端更移向像側(cè)。
17.如權(quán)利要求16所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第2透鏡組、所述第3透鏡組和所述第4透鏡組滿足以下條件式(12)、(13)(12)0.20＜-M3/M2＜1.50(13)0.15＜-M4/M3＜1.00其中，M2為第2透鏡組從廣角端到望遠(yuǎn)端的移動(dòng)量、M3為第3透鏡組從廣角端到望遠(yuǎn)端的移動(dòng)量、M4為第4透鏡組從廣角端到望遠(yuǎn)端的移動(dòng)量，它們向像側(cè)的移動(dòng)為正號(hào)。
18.如權(quán)利要求4所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第4透鏡組滿足以下條件式(14)(14)0.10＜D34W/fW＜0.70其中，D34W為廣角端上無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)的第3透鏡組和第4透鏡組之間的空氣間隔，fW為整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)的廣角端的焦距。
19.如權(quán)利要求5所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第3透鏡組從物體側(cè)依次由正透鏡與負(fù)透鏡的接合透鏡成分、和兩面由非球面構(gòu)成的單透鏡這2種成分的3片透鏡構(gòu)成。
20.如權(quán)利要求5所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第3透鏡組從物體側(cè)依次由兩面以非球面構(gòu)成的單透鏡、和正透鏡與負(fù)透鏡的接合透鏡成分這2種成分的3片透鏡構(gòu)成。
21.如權(quán)利要求5所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第3透鏡組由從物體側(cè)按照正透鏡、負(fù)透鏡的順序接合的接合透鏡成分構(gòu)成，該接合透鏡成分的最靠近物體側(cè)的面和最靠近像側(cè)的面由非球面構(gòu)成。
22.如權(quán)利要求19所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述接合透鏡成分滿足以下條件(15-1)(15-1)1.05＜RC3/RC1＜3.00其中，RC1為接合透鏡成分的最靠近物體側(cè)的面在光軸上的曲率半徑，RC3為接合透鏡成分的最靠近像側(cè)的面在光軸上的曲率半徑。
23.如權(quán)利要求20所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述接合透鏡成分滿足以下條件(15-2)(15-2)0.25＜RC3/RC1＜0.75其中，RC1為接合透鏡成分的最靠近物體側(cè)的面在光軸上的曲率半徑，RC3為接合透鏡成分的最靠近像側(cè)的面在光軸上的曲率半徑。
24.如權(quán)利要求6所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第3透鏡組從物體側(cè)依次由正透鏡與負(fù)透鏡的接合透鏡成分、和兩面由非球面構(gòu)成的單透鏡這2種成分的3片透鏡構(gòu)成。
25.如權(quán)利要求6所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第3透鏡組從物體側(cè)依次由兩面以非球面構(gòu)成的單透鏡、和正透鏡與負(fù)透鏡的接合透鏡成分這2種成分的3片透鏡構(gòu)成。
26.如權(quán)利要求6所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第3透鏡組從物體側(cè)由按照正透鏡、負(fù)透鏡的順序接合的接合透鏡成分構(gòu)成，該接合透鏡成分的最靠近物體側(cè)的面和最靠近像側(cè)的面由非球面構(gòu)成。
27.如權(quán)利要求7所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第3透鏡組從物體側(cè)依次由正透鏡與負(fù)透鏡的接合透鏡成分、和兩面由非球面構(gòu)成的單透鏡這2種成分的3片透鏡構(gòu)成。
28.如權(quán)利要求7所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第3透鏡組從物體側(cè)依次由兩面以非球面構(gòu)成的單透鏡、和正透鏡與負(fù)透鏡的接合透鏡成分這2種成分的3片透鏡構(gòu)成。
29.如權(quán)利要求7所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第3透鏡組從物體側(cè)由按照正透鏡、負(fù)透鏡的順序接合的接合透鏡成分構(gòu)成，該接合透鏡成分的最靠近物體側(cè)的面和最靠近像側(cè)的面由非球面構(gòu)成。
30.如權(quán)利要求26所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述接合透鏡成分滿足以下條件(15-3)(15-3)1.20＜RC3/RC1＜3.60其中，RC1為接合透鏡成分的最靠近物體側(cè)的面在光軸上的曲率半徑，RC3為接合透鏡成分的最靠近像側(cè)的面在光軸上的曲率半徑。
31.如權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第4透鏡組由1個(gè)正透鏡成分構(gòu)成。
32.如權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第2透鏡組從物體側(cè)依次由負(fù)透鏡、正透鏡這2片透鏡構(gòu)成。
33.如權(quán)利要求32所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述第1透鏡組在所述反射光學(xué)元件的像側(cè)具有正透鏡，該正透鏡和所述第2透鏡組滿足以下條件式(20)、(21)(20)-0.80＜(R1PF+R1PR)/(R1PF-R1PR)＜0.90(21)-0.10＜(R2NF+R2NR)/(R2NF-R2NR)＜2.00其中，R1PF為第1透鏡組的正透鏡的物體側(cè)的面在光軸上的曲率半徑，R1PR為第1透鏡組的正透鏡的像側(cè)的面在光軸上的曲率半徑，R2NF為第2透鏡組的負(fù)透鏡的物體側(cè)的面在光軸上的曲率半徑，R2NR為第2透鏡組的負(fù)透鏡的像側(cè)的面在光軸上的曲率半徑。
34.一種電子攝像裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1或2所述的變焦鏡頭和配置在其像側(cè)的電子攝像元件。
35.一種電子攝像裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭和配置在其像側(cè)的電子攝像元件，并且所述變焦鏡頭滿足以下條件(3)(3)0.8＜d/L＜2.0其中，d為從第1透鏡組的負(fù)凹凸透鏡的靠近像側(cè)的面到正透鏡的靠近物體側(cè)的面之間的沿光軸測(cè)出的空氣換算長(zhǎng)度，L為電子攝像元件的有效攝像區(qū)域的對(duì)角線長(zhǎng)度。
36.一種電子攝像裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求19所述的變焦鏡頭和配置在其像側(cè)的電子攝像元件，并且所述變焦鏡頭滿足以下條件(16-1)、(17-1)(16-1)-0.7＜L/RC2＜0.1(17-1)10＜υCP-υCN其中，L為電子攝像元件的有效攝像區(qū)域的對(duì)角線長(zhǎng)度，RC2為第3透鏡組的接合透鏡成分的接合面在光軸上的曲率半徑，υCP為第3透鏡組的接合透鏡成分的正透鏡的介質(zhì)以d線為基準(zhǔn)的阿貝數(shù)，υCN為第3透鏡組的接合透鏡成分的負(fù)透鏡的介質(zhì)以d線為基準(zhǔn)的阿貝數(shù)。
37.一種電子攝像裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求20所述的變焦鏡頭和配置在其像側(cè)的電子攝像元件，并且所述變焦鏡頭滿足以下條件(16-2)、(17-2)(16-2)-0.5＜L/RC2＜0.3(17-2)20＜υCP-υCN其中，L為電子攝像元件的有效攝像區(qū)域的對(duì)角線長(zhǎng)度，RC2為第3透鏡組的接合透鏡成分的接合面在光軸上的曲率半徑，υCP為第3透鏡組的接合透鏡成分的正透鏡的介質(zhì)以d線為基準(zhǔn)的阿貝數(shù)，υCN為第3透鏡組的接合透鏡成分的負(fù)透鏡的介質(zhì)以d線為基準(zhǔn)的阿貝數(shù)。
38.一種電子攝像裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求20所述的變焦鏡頭和配置在其像側(cè)的電子攝像元件，并且所述變焦鏡頭滿足以下條件(16-3)、(17-3)(16-3)-0.9＜L/RC2＜-0.1(17-3)10＜υCP-υCN其中，L為電子攝像元件的有效攝像區(qū)域的對(duì)角線長(zhǎng)度，RC2為第3透鏡組的接合透鏡成分的接合面在光軸上的曲率半徑，υCP為第3透鏡組的接合透鏡成分的正透鏡的介質(zhì)以d線為基準(zhǔn)的阿貝數(shù)，υCN為第3透鏡組的接合透鏡成分的負(fù)透鏡的介質(zhì)以d線為基準(zhǔn)的阿貝數(shù)。
39.一種電子攝像裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求31所述的變焦鏡頭和配置在其像側(cè)的電子攝像元件，并且所述變焦鏡頭的所述第4透鏡組的正透鏡成分滿足以下條件式(18)、(19)(18)-4.00＜(R4F+R4R)/(R4F-R4R)＜0.0(19)0.10＜L/f4＜0.70其中，R4F為正透鏡成分的靠近物體側(cè)的面在光軸上的曲率半徑，R4R為正透鏡成分的靠近像側(cè)的面在光軸上的曲率半徑，L為電子攝像元件的有效攝像區(qū)域的對(duì)角線長(zhǎng)度，f4為第4透鏡組的焦距。
40.如權(quán)利要求39所述的電子攝像裝置，其特征在于，所述電子攝像裝置的廣角端全視場(chǎng)角為大于等于55°。
41.如權(quán)利要求40所述的電子攝像裝置，其特征在于，所述電子攝像裝置的廣角端全視場(chǎng)角為小于等于80°。
42.一種變焦鏡頭，其特征在于，從物體側(cè)依次具有包含負(fù)透鏡和用于使光路折曲的反射光學(xué)元件并在變倍時(shí)固定的透鏡組A、從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)僅向一個(gè)方向移動(dòng)的透鏡組B、以及在變倍時(shí)位置不動(dòng)的孔徑光闌，并且滿足以下條件(31)0.45＜logγB/logγ＜0.85其中，γ、γB分別為γ＝fT/fWγB＝望遠(yuǎn)端上透鏡組B的倍率/廣角端上透鏡組B的倍率，fT、fW分別為整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)的廣角端、望遠(yuǎn)端的焦距。
43.如權(quán)利要求42所述的變焦鏡頭，其特征在于，在所述孔徑光闌的像側(cè)具有從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)僅向一個(gè)方向移動(dòng)的透鏡組。
44.一種變焦鏡頭，其特征在于，從物體側(cè)依次具有負(fù)光焦度并在變倍時(shí)固定的透鏡組A、正光焦度并在變倍時(shí)移動(dòng)的透鏡組B，以及在變倍時(shí)位置不動(dòng)的孔徑光闌，并且滿足以下條件(31)0.45＜logγB/logγ＜0.85其中，γ、γB分別為γ＝fT/fWγB＝望遠(yuǎn)端上透鏡組B的倍率/廣角端上透鏡組B的倍率，fT、fW分別為整個(gè)變焦鏡頭系統(tǒng)的廣角端、望遠(yuǎn)端的焦距。
45.如權(quán)利要求44所述的變焦鏡頭，其特征在于，從所述孔徑光闌朝著像側(cè)依次具有負(fù)光焦度的透鏡組C、正光焦度的透鏡組B，從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，至少一個(gè)透鏡組僅向像側(cè)移動(dòng)。
46.如權(quán)利要求44或45所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述透鏡組A中包含用于使光路折曲的反射光學(xué)元件，所述透鏡組B從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)僅向物體側(cè)移動(dòng)。
47.如權(quán)利要求42～46中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述透鏡組A包括具有在物體側(cè)有凸面的負(fù)凹凸透鏡的副組A1，用于使光路折曲的反射光學(xué)元件，以及至少包含正透鏡的副組A2。
48.如權(quán)利要求42～47中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其特征在于，利用比所述孔徑光闌更靠近像側(cè)的任意一個(gè)透鏡組進(jìn)行對(duì)焦。
49.如權(quán)利要求42～48中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其特征在于，具有正光焦度的所有透鏡組具有非球面。
50.如權(quán)利要求42～49中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其特征在于，具有正光焦度的所有透鏡組包含接合透鏡成分。
51.如權(quán)利要求42～50中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其特征在于，具有正光焦度的所有透鏡組僅由一個(gè)接合透鏡成分構(gòu)成。
52.如權(quán)利要求42～51中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其特征在于，用于使光路折曲的反射光學(xué)元件由滿足以下介質(zhì)條件的棱鏡塊構(gòu)成(32)1.55＜npri＜1.97其中，npri為棱鏡塊的介質(zhì)相對(duì)d線的折射率。
53.如權(quán)利要求52所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述棱鏡塊滿足以下條件(33)0.5＜d/L＜1.2其中，d為從棱鏡塊的光線入射面到光線出射面的沿光軸測(cè)量出的空氣換算長(zhǎng)度，L為攝像元件的有效攝像區(qū)域的對(duì)角線長(zhǎng)度。
54.如權(quán)利要求44～53中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其特征在于，望遠(yuǎn)端上透鏡組B以后的合成倍率滿足以下條件(34)0.75＜-βRt＜1.5其中，βRt為透鏡組B以后的在望遠(yuǎn)端上的合成倍率(無限遠(yuǎn)物點(diǎn))
55.如權(quán)利要求45～54中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其特征在于，無限遠(yuǎn)對(duì)焦時(shí)從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)的透鏡組的移動(dòng)量滿足以下條件(35)-1.0＜M3/M2＜-0.3其中，M2、M3分別為透鏡組B、透鏡組C的移動(dòng)量。
56.如權(quán)利要求45～55中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其特征在于，無限遠(yuǎn)對(duì)焦時(shí)從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)的透鏡組的移動(dòng)量滿足以下條件(36)0.3＜M4/M3＜0.9其中，M3、M4分別為透鏡組C、透鏡組D的移動(dòng)量。
57.如權(quán)利要求47～56中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述透鏡組A的副組A2從物體側(cè)依次由正透鏡、負(fù)透鏡這2片透鏡構(gòu)成，并且滿足以下條件(37)-0.3＜L/f12＜0其中，f12為透鏡組A的副組A2的焦距，L為攝像元件的有效攝像區(qū)域的對(duì)角線長(zhǎng)度。
58.如權(quán)利要求47～57中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其特征在于，所述透鏡組A滿足以下條件(38)0.5＜(R11F+R11R)/(R11F-R11R)＜4.5(39)0＜f11/f12＜0.8其中，R11F、R11R分別為透鏡組A的副組A1的負(fù)透鏡的靠近物體側(cè)的面、靠近像側(cè)的面在光軸上的曲率半徑，f11、f12分別為透鏡組A的副組A1、A2的焦距。
59.如權(quán)利要求42～43、46～58中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭，其特征在于，用于使所述光路折曲的反射光學(xué)元件由可控制形狀的可變形反射鏡構(gòu)成。
60.一種電子攝像裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求42～59中任一項(xiàng)所述的變焦鏡頭和配置在其像側(cè)的電子攝像元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及易于采取使光路折曲的結(jié)構(gòu)、并具有高變焦比、大視場(chǎng)角、小F值、小像差等高光學(xué)規(guī)格性能的變焦鏡頭，它包括在變倍時(shí)固定的第1透鏡組(G1)、具有負(fù)光焦度并在變倍時(shí)移動(dòng)的第2透鏡組(G2)、具有正光焦度并在變倍時(shí)移動(dòng)的第3透鏡組(G3)以及具有正光焦度并在變倍及對(duì)焦時(shí)移動(dòng)的第4透鏡組(G4)；第1透鏡組(G1)從物體側(cè)依次由凸面朝向物體側(cè)的負(fù)凹凸透鏡、用于使光路折曲的反射光學(xué)元件(P)和正透鏡構(gòu)成，在無限遠(yuǎn)物點(diǎn)對(duì)焦時(shí)，第4透鏡組(G4)的移動(dòng)軌跡相對(duì)于第3透鏡組(G3)變倍時(shí)的移動(dòng)是反方向。
文檔編號(hào)G02B15/177GK1646966SQ0380788
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月9日
發(fā)明者三原伸一, 野澤敏秀 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社