專利名稱：變焦透鏡以及攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來(lái)對(duì)CCD型影像感應(yīng)或CMOS型影像感應(yīng)等固體攝像元件成光學(xué)像的變焦透鏡以及攝像裝置。

背景技術(shù)：
近年來(lái)，備有CCD(Charge Coupled Devices)型影像感應(yīng)或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型影像感應(yīng)等固體攝像元件的裝載了小型攝像單元的小型數(shù)字照相機(jī)、攝像機(jī)，其中，隨著固體攝像元件的高像素化，對(duì)具有更高成像性能的高變倍變焦透鏡的要求越來(lái)越高。另外，對(duì)小型攝像裝置的變焦透鏡，有要求更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化。
作為小型攝像裝置用的小型變焦透鏡，例如特開(kāi)2005-195757號(hào)公報(bào)中公開(kāi)，由正折射力的第1透鏡組和、負(fù)折射力的第2透鏡組和、正折射力的第3透鏡組和、正折射力的第4透鏡組和、負(fù)折射力的第5透鏡組和、正或負(fù)的第2透鏡組構(gòu)成的，通過(guò)在第1透鏡組中配置偏折光路的棱鏡，來(lái)實(shí)現(xiàn)變焦透鏡厚度方向的薄型化的小型變焦透鏡。
但是，這里公開(kāi)的變焦透鏡，其變倍比在3～5倍左右較小，存在一個(gè)相對(duì)其變倍比來(lái)說(shuō)全長(zhǎng)太長(zhǎng)之問(wèn)題。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述課題，以提供一種尤其適合用于采用高像素固體攝像元件的數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)等的，具有較高成像性能的，變倍比在7～8倍左右的小型變焦透鏡以及攝像裝置為目的。
本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)，是通過(guò)移動(dòng)多個(gè)透鏡組來(lái)進(jìn)行變倍的變焦透鏡，沿著光軸從物體側(cè)起依次包括 具有正折射力的、在變倍以及對(duì)焦之際光軸上的位置一直固定的第1透鏡組和、 具有負(fù)折射力的第2透鏡組和、 具有正折射力的第3透鏡組和、 具有正折射力的第4透鏡組和、 具有負(fù)折射力的第5透鏡組和、 具有正折射力的第6透鏡組， 所述第1透鏡組中包括帶有通過(guò)使光線反射而起到偏折光路作用的反射光學(xué)元件。另外，對(duì)有限距離物體的對(duì)焦，是至少用所述第5透鏡組來(lái)進(jìn)行的，變焦透鏡的焦點(diǎn)距離和構(gòu)成變焦透鏡的透鏡組的橫向倍率，滿足一定的條件。



圖1攝像裝置100的區(qū)劃圖。
圖2手機(jī)300的內(nèi)部結(jié)構(gòu)區(qū)劃示意圖。
圖3實(shí)施例1中的變焦透鏡的截面圖。
圖4圖4(A)～圖4(C)分別是實(shí)施例1中變焦透鏡的球面像差、像散以及畸變的像差示意圖。
圖5實(shí)施例2中的變焦透鏡的截面圖。
圖6圖6(A)～圖6(C)分別是實(shí)施例2中變焦透鏡的球面像差、像散以及畸變的像差示意圖。
圖7實(shí)施例3中的變焦透鏡的截面圖。
圖8圖8(A)～圖8(C)分別是實(shí)施例3中變焦透鏡的球面像差、像散以及畸變的像差示意圖。
圖9實(shí)施例4中的變焦透鏡的截面圖。
圖10圖10(A)～圖10(C)分別是實(shí)施例4中變焦透鏡的球面像差、像散以及畸變的像差示意圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài) 以下，對(duì)本發(fā)明中的優(yōu)選形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。
第1項(xiàng)記載的變焦透鏡， 是通過(guò)移動(dòng)多個(gè)透鏡組來(lái)進(jìn)行變倍的變焦透鏡， 沿著光軸從物體側(cè)起依次包括 具有正折射力的、在變倍以及對(duì)焦之際光軸上的位置一直固定的第1透鏡組和、 具有負(fù)折射力的第2透鏡組和、 具有正折射力的第3透鏡組和、 具有正折射力的第4透鏡組和、 具有負(fù)折射力的第5透鏡組和、 具有正折射力的第6透鏡組， 所述第1透鏡組中包括帶有通過(guò)使光線反射而起到偏折光路作用的反射光學(xué)元件， 至少用所述第5透鏡組來(lái)進(jìn)行對(duì)有限距離物體的對(duì)焦， 滿足以下的條件式 (數(shù)1) 其中，βmax對(duì)無(wú)限被攝物體對(duì)焦時(shí)，焦點(diǎn)組以后的透鏡組的橫向倍率的、在所述變焦透鏡的廣角端至望遠(yuǎn)端之間的最大值， fw所述變焦透鏡廣角端的焦點(diǎn)距離(mm)， fT所述變焦透鏡望遠(yuǎn)端的焦點(diǎn)距離(mm)。
根據(jù)第1項(xiàng)記載的變焦透鏡，通過(guò)沿著光軸從物體側(cè)起，依次配置具有正折射力的第1透鏡組、具有負(fù)折射力的第2透鏡組、具有正折射力的第3透鏡組、具有正折射力的第4透鏡組、具有負(fù)折射力的第5透鏡組、具有正折射力的第6透鏡組，能夠兼顧高變倍化和小型化。
在此，有關(guān)小型變焦透鏡的尺度，本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)，以滿足下式水平的小型化為目標(biāo)。通過(guò)滿足(6)式所示條件，能夠縮短變焦透鏡的全長(zhǎng)，通過(guò)滿足(7)式所示條件，能夠減薄反射光學(xué)元件的厚度，所以，能夠減薄攝像裝置厚薄方向的厚度。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)攝像裝置整體的小型輕量化。
L/V＜12.0(6) (數(shù)5) 其中，L所述變焦透鏡整個(gè)系統(tǒng)的最靠物體側(cè)的透鏡面至像側(cè)焦點(diǎn)的光軸上的距離， V所述變焦透鏡的從廣角端向望遠(yuǎn)端的變倍比， PL所述變焦透鏡的反射光學(xué)元件的光軸上的厚薄(mm)， fw所述變焦透鏡廣角端的焦點(diǎn)距離(mm)， fT所述變焦透鏡望遠(yuǎn)端的焦點(diǎn)距離(mm)。
在此，像側(cè)焦點(diǎn)是指變焦透鏡上平行于光軸的光線入射時(shí)的像點(diǎn)。而且，在變焦透鏡的最靠像側(cè)的面和像側(cè)焦點(diǎn)位置之間，配置光學(xué)性低透過(guò)過(guò)濾、紅外線過(guò)濾、或固體攝像元件插件的封帖玻璃等平行平板的情況時(shí)，平行平板部分作為空氣換算后再計(jì)算上述L值。
條件式(1)是用來(lái)適當(dāng)設(shè)定對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)被攝物體對(duì)焦時(shí)，焦點(diǎn)組以后的透鏡組的橫向倍率的、在廣角端至望遠(yuǎn)端之間的焦點(diǎn)距離中的最大值的條件式。焦點(diǎn)組以后的透鏡組的橫向倍率變大的話，則對(duì)于相應(yīng)的焦點(diǎn)組的光軸方向的移動(dòng)量來(lái)說(shuō)，像點(diǎn)位置的變動(dòng)變大。對(duì)于焦點(diǎn)組的光軸方向的移動(dòng)量來(lái)說(shuō)像點(diǎn)位置變動(dòng)變大的話，有可以用較少移動(dòng)量來(lái)進(jìn)行對(duì)焦之有利點(diǎn)，但是，作正確的對(duì)焦的話則有必要高精度地移動(dòng)焦點(diǎn)組。由于移動(dòng)焦點(diǎn)組的傳動(dòng)裝置的情況，有時(shí)難于作微小的移動(dòng)，而即使能夠?qū)崿F(xiàn)成本也較高。
在此，通過(guò)使條件式(1)的值小于上限制，使得焦點(diǎn)組以后的透鏡組的橫向倍率不至于變得太大，這樣能夠防止對(duì)于焦點(diǎn)組的光軸方向的移動(dòng)量來(lái)說(shuō)像點(diǎn)位置變動(dòng)變得太大。另外，通過(guò)使條件式(1)的值大于下限制，對(duì)焦時(shí)的焦點(diǎn)組的移動(dòng)量不至于太大，這樣，就沒(méi)有必要較大地確保焦點(diǎn)組的移動(dòng)空間，所以，能夠達(dá)成變焦透鏡整體的小型化。另外，能夠適度地維持為焦點(diǎn)組的第5透鏡組的負(fù)的折射力，攝像透鏡整個(gè)系統(tǒng)的珀茲瓦和變小，能夠良好的修正像平面彎曲，并且，通過(guò)加強(qiáng)由負(fù)的折射力的第5透鏡組和正的折射力的第6透鏡組起到的望遠(yuǎn)效果，能夠達(dá)成變焦透鏡整體的小型化。而且，優(yōu)選滿足條件式(1′)。
(數(shù)2) 本說(shuō)明書(shū)中的透鏡組是指向有限遠(yuǎn)距離物體對(duì)焦之際，在光軸上移動(dòng)的透鏡組。另外，也可以對(duì)伴隨透鏡組變倍的像點(diǎn)位置變動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。
另外，本說(shuō)明書(shū)中對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)被攝體對(duì)焦時(shí)的透鏡組以后的透鏡組的橫向倍率，是指從變焦透鏡組中的透鏡組中，由變焦透鏡的最后的透鏡組所構(gòu)成的透鏡組的橫向倍率。
第2項(xiàng)記載的變焦透鏡，是第1項(xiàng)記載的結(jié)構(gòu)，其中，所述第3透鏡組在變倍以及對(duì)焦之際，光軸上的位置保持固定，所以，通過(guò)變倍以及對(duì)焦之際保持第3透鏡組的光軸方向的位置固定，能夠簡(jiǎn)化裝載了這種變焦透鏡的攝像裝置的透鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
第3項(xiàng)記載的變焦透鏡，是第1或2項(xiàng)中記載的結(jié)構(gòu)，其中，所述第3透鏡組僅由至少具有1面非球面形狀的1個(gè)正透鏡和、配置在所述正透鏡光軸上的物體側(cè)或像側(cè)的孔徑光圈構(gòu)成。
通過(guò)將孔徑光圈配置在接近第3透鏡組，并且第3透鏡組由至少1面具有非球面形狀的單透鏡構(gòu)成，這樣，確保了第2透鏡組以及第4透鏡組的移動(dòng)空間，能夠有效的修正球面像差、彗形像差以及像平面彎曲。另外，通過(guò)將孔徑光圈配置在第3透鏡組的物體側(cè)，能夠使入射光瞳位置接近光軸上的物體側(cè)，能夠減小第1透鏡組光軸上最靠物體側(cè)的透鏡之直徑和反射光學(xué)元件，因此，能夠減薄攝像裝置厚薄方向的厚度，所以優(yōu)選。
第4項(xiàng)記載的變焦透鏡，是第1～3的任何一項(xiàng)中記載的結(jié)構(gòu)，其中，所述第2透鏡組由2個(gè)負(fù)透鏡和1個(gè)正透鏡構(gòu)成。
通過(guò)用2個(gè)負(fù)透鏡和1個(gè)正透鏡構(gòu)成第2透鏡組，能夠有效的修正在整個(gè)變倍區(qū)域中的軸外的色像差，通過(guò)用2個(gè)負(fù)透鏡來(lái)分擔(dān)高變倍時(shí)變大的第2透鏡組的負(fù)折射力，能夠良好的修正變焦透鏡整個(gè)系統(tǒng)的諸像差，尤其能夠良好的修整在廣角端的畸變倍率色像差。
第5項(xiàng)記載的變焦透鏡，是第1～4的任何一項(xiàng)中記載的結(jié)構(gòu)，其中，所述第2透鏡組含有滿足以下條件式的正透鏡。
N2p＞1.80(2) ν2p＜26.0 (3) 其中，N2p所述第2透鏡組的正透鏡的d線的折射率 ν2p所述第2透鏡組的正透鏡的d線的阿貝數(shù)。
條件式(2)是規(guī)定用來(lái)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第2透鏡組的正透鏡的折射率的條件。條件式(3)是規(guī)定用來(lái)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第2透鏡組的正透鏡的阿貝數(shù)的條件。(2)式中，通過(guò)N2p大于其下限值，另外(3)式中，通過(guò)ν2p小于其上限值，能夠在整個(gè)變倍區(qū)域中，有效的修正軸上、軸外的色像差。而且，優(yōu)選滿足以下條件式。
N2p＞1.85(2′) ν2p＜23.0 (3′) 第6項(xiàng)記載的變焦透鏡，是第1～5的任何一項(xiàng)中記載的結(jié)構(gòu)，其中，所述第1透鏡組含有滿足以下條件式的正透鏡。
ν1p＞80 (4) 其中，ν1p所述第1透鏡組中的正透鏡的d線的阿貝數(shù)。
如本結(jié)構(gòu)的這種高變倍變焦透鏡，因?yàn)樵谕h(yuǎn)端大束光束穿過(guò)第1透鏡組中的正透鏡，所以色像差變大。在此，在第1透鏡組中的正透鏡中使用滿足條件式(4)那樣阿貝數(shù)的異常分散玻璃材料或特殊低分散玻璃材料，能夠減低望遠(yuǎn)端的色像差。
第7項(xiàng)記載的變焦透鏡，是第1～6的任何一項(xiàng)中記載的結(jié)構(gòu)，其中，所述第1透鏡組的透鏡都是球面透鏡。
如本結(jié)構(gòu)的這種高變倍變焦透鏡，第1透鏡組中的透鏡徑大，使用玻璃模式非球面透鏡則成型非常困難，還有成本上升之問(wèn)題。另外，因?yàn)榇笫馐┻^(guò)在望遠(yuǎn)端的第1透鏡組中的透鏡，所以，面形狀誤差引起的性能劣化顯著，而非球面透鏡在成型上要求有很高的面精度。在此，通過(guò)都用球面透鏡來(lái)構(gòu)成第1透鏡組，可以用比較容易作出面精度的研磨加工來(lái)制造透鏡，能夠克服上述問(wèn)題。而且，通過(guò)在第1透鏡組中使用2個(gè)正透鏡，能夠用2個(gè)正透鏡來(lái)分擔(dān)高變倍時(shí)變大的第1透鏡組中的正折射力，能夠不使用非球面而良好的修正像差，所以優(yōu)選。
第8項(xiàng)記載的變焦透鏡，是第1～7的任何一項(xiàng)中記載的結(jié)構(gòu)，其中，所述第5透鏡組由1個(gè)至少具有1面非球面形狀的塑料透鏡構(gòu)成。
通過(guò)使得為移動(dòng)組的第5透鏡組持有非球面形狀，這樣，能夠有效的修正變倍以及對(duì)焦時(shí)的高畫(huà)角時(shí)的像平面彎曲、畸變的變動(dòng)。另外，通過(guò)用1個(gè)塑料透鏡來(lái)構(gòu)成，能夠減輕附加在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的負(fù)擔(dān)。
第9項(xiàng)記載的變焦透鏡，是第1～8的任何一項(xiàng)中記載的結(jié)構(gòu)，其中，所述第4透鏡組僅由從物體側(cè)起依次為正透鏡和負(fù)透鏡和正透鏡的3個(gè)接合透鏡構(gòu)成。
將在各透鏡組中，成像作用比較強(qiáng)的第4透鏡組構(gòu)成為從物體側(cè)起，正透鏡、負(fù)透鏡、正透鏡依次配置的所謂三合透鏡形式，能夠有效的修正球面像差、彗形像差、像平面彎曲。另外，通過(guò)使用2個(gè)正透鏡，能夠分擔(dān)正的折射力，能夠抑制球面像差、像平面彎曲的發(fā)生。并且，通過(guò)做成3個(gè)透鏡的接合透鏡，第4透鏡組成為僅由1個(gè)接合透鏡構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，所以，沒(méi)有必要進(jìn)行各透鏡的位置調(diào)整，容易制造，因此能夠得到高量產(chǎn)性。
第10項(xiàng)記載的攝像裝置，通過(guò)裝載第1～9項(xiàng)中記載的變焦透鏡，能夠?qū)崿F(xiàn)既高性能又小型化。
而且，在后面敘述的實(shí)施例中，是使用棱鏡作為持有通過(guò)使光線反射而使光路偏折之作用的反射光學(xué)元件，但不限于此，例如，也可以是面鏡。通過(guò)用棱鏡構(gòu)成反射光學(xué)元件，穿過(guò)反射光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的光束徑變小，因此，能夠使反射光學(xué)元件小型化，這樣，能夠減薄攝像裝置厚薄方向的厚度。另外，以棱鏡作為反射光學(xué)元件時(shí)，優(yōu)選用滿足以下條件的材料來(lái)構(gòu)成。
ndp＞1.7(5) 其中，ndp棱鏡的d線的折射率 條件式(5)是規(guī)定棱鏡材料折射率范圍的式子。通過(guò)ndp大于式的下限，穿過(guò)棱鏡內(nèi)的光束徑變小，因此，能夠?qū)⒗忡R小型化，能夠減薄攝像裝置厚薄方向的厚度。
另外，本結(jié)構(gòu)中，是通過(guò)用來(lái)偏折光路的棱鏡，將光路朝與攝像元件長(zhǎng)邊方向的相同方向，偏折90度之設(shè)計(jì)，但是，也可以是朝與攝像元件短邊方向的相同方向，將光軸偏折之設(shè)計(jì)。短邊方向的光路偏折的情況時(shí)，棱鏡的大小可以減小，所以，有利于棱鏡的小型化。另外，短邊方向的光路偏折時(shí)，像面上的圖像的僅左右反轉(zhuǎn)，長(zhǎng)邊方向的偏折時(shí)，像面上的圖像的僅上下反轉(zhuǎn)。一般的說(shuō)，固體攝像元件使用CCD的情況時(shí)，短邊方向的光路偏折時(shí)，因?yàn)槭窃诖怪毕到y(tǒng)上的偏折，所以，為了正轉(zhuǎn)圖像，必需畫(huà)面存儲(chǔ)或畫(huà)面蓄積，而相對(duì)于此長(zhǎng)邊方向的光路偏折時(shí)，通過(guò)由系統(tǒng)蓄積或系統(tǒng)存儲(chǔ)反轉(zhuǎn)讀出，圖像的正轉(zhuǎn)成為可能。因此，長(zhǎng)邊方向光路偏折具有對(duì)用來(lái)正轉(zhuǎn)圖像的硬件的要求內(nèi)容較小之優(yōu)點(diǎn)。而且，本說(shuō)明書(shū)中的“攝像裝置的厚薄方向”是指，與所述第1透鏡組的反射光學(xué)元件中的入射面的光軸方向相同的方向。
對(duì)用于備有固體攝像元件的攝像裝置中的攝像透鏡，為了在畫(huà)面全區(qū)域得到良好的受光感度，要求像側(cè)為焦闌的。像側(cè)焦闌是指在各像高中，主光線是以與光軸平行的角度入射到固體攝像元件的攝像面上。近年來(lái)，通過(guò)在固體攝像元件的成像面上適當(dāng)?shù)呐渲梦⑿屯哥R陣列，能夠修正像側(cè)焦闌的不滿足量。具體的是相對(duì)攝像面的各像素的像素間隔來(lái)說(shuō)，將微型透鏡陣列的配列間隔設(shè)定得稍微小一些。由此，越往畫(huà)面周邊部則相對(duì)各像素來(lái)說(shuō)，微型透鏡陣列配置得越向攝像透鏡光軸側(cè)偏移，所以，能夠?qū)⑿比肷涞墓馐行У膶?dǎo)向各像素的受光部。此時(shí)，為了在畫(huà)面全區(qū)域得到良好的受光感度以及畫(huà)質(zhì)，優(yōu)選向攝像面的主光線入射角相對(duì)像高來(lái)說(shuō)，盡量持有線形性的特性。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)中的“塑料透鏡”是指，用通常的塑料材料構(gòu)成的透鏡，也包括由以通常的塑料材料為母體材料、在塑料材料中散布了小徑粒子的素材成型的、且塑料的體積比在一半及其以上的透鏡，并且也包括在透鏡表面施行了以反射防止或提高表面強(qiáng)度為目的的涂層處理的情況。
后面敘述的實(shí)施例1、2、3中是透鏡L11和透鏡L12、實(shí)施例4中是透鏡L12使用塑料透鏡，但是，因?yàn)樗芰喜牧蠝囟茸兓瘯r(shí)的折射率變化較大，所以，當(dāng)周圍溫度變化之際，抱有攝像透鏡整個(gè)系統(tǒng)的像點(diǎn)位置發(fā)生變動(dòng)之問(wèn)題。因?yàn)樽兘雇哥R的場(chǎng)合，一般是使焦點(diǎn)組在光軸方向上移動(dòng)來(lái)修正像點(diǎn)位置的變動(dòng)，所以，溫度變化時(shí)的像點(diǎn)位置變動(dòng)其本身不成問(wèn)題。但是，由于焦點(diǎn)組移動(dòng)，會(huì)引起色像差或像平面彎曲等像差惡化的可能性。該情況時(shí)，例如在實(shí)施例1中，通過(guò)在負(fù)的透鏡L11和正的透鏡L12分配折射力，使得在溫度變化時(shí)的像點(diǎn)位置變動(dòng)能夠在一定程度相抵消，這樣，便能夠減輕該溫度特性問(wèn)題。
另外，最近已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在塑料材料中混合無(wú)機(jī)微粒能夠減小塑料材料的溫度變化。作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，一般的說(shuō)，在透明的塑料材料中混合微粒的話，則產(chǎn)生光的散射而透過(guò)率降低，所以，作為光學(xué)材料使用是困難的，但是，通過(guò)使微粒的大小小于透過(guò)光束的波長(zhǎng)，這樣能夠使得實(shí)質(zhì)上不發(fā)生散射。塑料材料由于溫度上升折射率低下，但無(wú)機(jī)微粒隨溫度上升其折射率的低下與塑料相比非常小，而且還有隨溫度上升折射率上升的無(wú)機(jī)微粒。在此，利用這些溫度依存性，能夠減低隨溫度上升的折射率低下。通過(guò)使產(chǎn)生相互抵消的作用，能夠使幾乎不發(fā)生折射率變化。具體的是，通過(guò)在為母體材料的塑料材料中散布最大長(zhǎng)為20毫微米及其以下的無(wú)機(jī)微粒，形成折射率的溫度依存性極其低的塑料材料。例如通過(guò)在丙烯中散布氧化鈮(Nb2O5)為例，能夠減小溫度變化引起的折射率變化。
在此，對(duì)折射率的溫度變化作詳細(xì)說(shuō)明。折射率的溫度變化A根據(jù)洛倫茨/洛倫茨公式，通過(guò)由溫度t對(duì)折射率n微分，用以下的式子表示。
(數(shù)3) 其中，α線膨脹系數(shù)，[R]分子折射。
塑料素材的場(chǎng)合，一般的說(shuō)與第1項(xiàng)相比，式中第2項(xiàng)的影響較小，幾乎可以略去。例如，PMMA樹(shù)脂的情況，線膨脹系數(shù)α為7×10-5、代入到上式，則A＝-1.2×10-4[/℃]，與實(shí)際測(cè)得的值大概一致。
具體的是，優(yōu)選將以往為-1.2×10-4[/℃]左右的折射率的溫度變化A抑制在絕對(duì)值為8×10-5[/℃]未滿。優(yōu)選使絕對(duì)值在6×10-5[/℃]未滿更好。在表1出示能夠適用于本發(fā)明結(jié)構(gòu)的塑料材料的折射率的溫度變化A(＝dn/dT)。
(表1) 在此，以以下實(shí)施例1的變焦透鏡為例，出示使用和不使用散布上述微粒的塑料透鏡場(chǎng)合的溫度變化時(shí)的后側(cè)焦點(diǎn)變化量的不同。
在表2中出示折射率nd隨溫度的變化。表3中出示相對(duì)常溫(20[℃])來(lái)說(shuō)，+30[℃]上升時(shí)廣角端/望遠(yuǎn)端分別的后側(cè)焦點(diǎn)變化量(ΔfBW、ΔfBT)；-30[℃]下降時(shí)廣角端/望遠(yuǎn)端分別的后側(cè)焦點(diǎn)變化量(ΔfBW、ΔfBT)。
(表2) (表3) 為了比較，在表4、表5中出示本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，將所有的塑料透鏡都作為不含上述粒子的塑料透鏡情況時(shí)的折射率nd隨溫度的變化和、相對(duì)常溫(20[℃])+30[℃]上升時(shí)廣角端/望遠(yuǎn)端分別的后側(cè)焦點(diǎn)變化量(ΔfBW、ΔfBT)，-30[℃]下降時(shí)廣角端/望遠(yuǎn)端分別的后側(cè)焦點(diǎn)變化量(ΔfBW、ΔfBT)。
(表4) (表5) 根據(jù)以上結(jié)果，與完全不含上述微粒的情況相比較，透鏡L11以及透鏡L12使用散布了上述微粒的塑料材料，在A＝-6×10-5[/℃]情況時(shí)，可以知道，望遠(yuǎn)端的溫度變化時(shí)的后側(cè)焦點(diǎn)變化量(ΔfBT)抑制在一半及其以下。
另外，透鏡L11、透鏡L12分別可以使用散布了持有不同折射率的溫度變化A值的上述粒子的塑料材料，該情況時(shí)，考慮各個(gè)透鏡的溫度變化時(shí)的像點(diǎn)位置變動(dòng)的影響大小，通過(guò)選擇最合適的A值，能夠?qū)崿F(xiàn)使得攝像透鏡整體在溫度變化時(shí)完全不產(chǎn)生像點(diǎn)位置變動(dòng)。
參照?qǐng)D1以及圖2，對(duì)裝載了本發(fā)明實(shí)施形態(tài)中的變焦透鏡的攝像裝置100進(jìn)行說(shuō)明。圖1是攝像裝置100的區(qū)劃圖。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種尤其適用于采用高像素?cái)?shù)固體攝像元件的數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)等，具有高成像性能，變倍比為7～8倍左右的小型變焦透鏡以及攝像裝置。
如圖1所示，攝像裝置100備有變焦透鏡101；固體攝像元件102；A/D變換部103；控制部104；光學(xué)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部105；同步(timing)發(fā)生部106；攝像元件驅(qū)動(dòng)部107；圖像存儲(chǔ)108；圖像處理部109；圖像壓縮部110；圖像記錄部111；顯示部112；動(dòng)作部113而構(gòu)成。
變焦透鏡101具有將被攝物體成像于固體攝像元件102的攝像面之功能。固體攝像元件102是CCD或CMOS等攝像元件，將入射光每R、G、B進(jìn)行光電變換，輸出其模擬信號(hào)。A/D變換部103將模擬信號(hào)變換成數(shù)碼圖像數(shù)據(jù)。
控制部104控制攝像裝置100的各個(gè)部分?？刂撇?04包括CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)，通過(guò)從ROM讀出、展開(kāi)在RAM的各種程序和CPU的協(xié)動(dòng)，實(shí)行各種處理。
光學(xué)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部105由控制部104控制，在變倍、對(duì)焦(后述的第2透鏡組G2、第4透鏡組G4以及第5透鏡組G5的移動(dòng))、曝光等中，驅(qū)動(dòng)控制變焦透鏡101。同步發(fā)生部106輸出模擬信號(hào)輸出用的同步信號(hào)。攝像元件驅(qū)動(dòng)部107掃描驅(qū)動(dòng)控制固體攝像元件102。
圖像存儲(chǔ)108是能夠讀出以及刻寫(xiě)地記憶圖像數(shù)據(jù)。圖像處理部109對(duì)圖像數(shù)據(jù)施行各種圖像處理。圖像壓縮部110通過(guò)JPEG(JointPhotographic Experts Group)等壓縮方式，壓縮攝像圖像數(shù)據(jù)。圖像記憶部111插入沒(méi)有圖示的縫隙，在存儲(chǔ)卡等記錄媒體記錄圖像數(shù)據(jù)。
顯示部112是彩色液晶等，顯示攝影后的圖像數(shù)據(jù)、攝影前的貫穿(through)圖像、各種操作畫(huà)面等。動(dòng)作部113包括解除按鈕；用來(lái)設(shè)定各種模式、值的各種操作鍵，將由用戶操作輸入的信息輸出到控制部104。
在此，對(duì)攝像裝置100中的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。被攝物體的攝影，是進(jìn)行被攝物體的監(jiān)控(貫穿圖像顯示)和實(shí)行圖像攝影。在監(jiān)控中，經(jīng)變焦透鏡101而得到的被攝物體的像成像于固體攝像元件102的受光面。配置在變焦透鏡101的攝影光軸后方的固體攝像元件102，由同步發(fā)生部106、攝像元件驅(qū)動(dòng)部107被掃描驅(qū)動(dòng)，輸出1畫(huà)面量的、作為每一定周期中成像的光學(xué)像所對(duì)應(yīng)的光電變換輸出的模擬信號(hào)。
該模擬信號(hào)在每RGB的各原色成份適當(dāng)?shù)脑鲆嬲{(diào)整之后，由A/D變換部103變換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)由圖像處理部109進(jìn)行包括像素補(bǔ)間(interpolation)處理以及γ修正處理的套色處理，生成數(shù)字值的亮度信號(hào)Y以及色差信號(hào)Cb、Cr(圖像數(shù)據(jù))，納入圖像存儲(chǔ)108，定期性的讀出其信號(hào)，生成其影像信號(hào)，輸出到顯示部112。
該顯示部112在監(jiān)控中，起到電子取景器的功能，即時(shí)顯示攝像圖像。該狀態(tài)下，隨時(shí)根據(jù)用戶介經(jīng)動(dòng)作部113操作輸入內(nèi)容，通過(guò)驅(qū)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部105，設(shè)定變焦透鏡101的變倍、對(duì)焦、曝光等。
該監(jiān)控狀態(tài)下，在想進(jìn)行靜止畫(huà)攝影的時(shí)機(jī)，用戶通過(guò)操作動(dòng)作部113的解除按鈕，攝影靜止圖像數(shù)據(jù)。對(duì)應(yīng)解除按鈕的操作，圖像存儲(chǔ)108中納入的1小格的圖像數(shù)據(jù)被讀出，由圖像壓縮部110壓縮。其壓縮后的圖像數(shù)據(jù)由圖像記錄部111記錄到記錄媒體上。
而且，上述各實(shí)施形態(tài)以及各實(shí)施例中的記述，是本發(fā)明中較適合的變焦透鏡以及攝像裝置的一例，但不限于此。
例如，在上述各實(shí)施形態(tài)以及各實(shí)施例中，作為裝載了變焦透鏡的攝像裝置，對(duì)數(shù)碼照相機(jī)的例作了說(shuō)明，但不限于此，也可以是攝像機(jī)、帶有攝像功能的手機(jī)、PHS(Personal Handyphone System)、PDA(Personal Digital Assistant)等至少具有攝像功能的攜帶終端等器具。
另外，也可以將裝載了變焦透鏡的攝像裝置，作為裝載于上述器具中的攝像單元。在此，參照?qǐng)D2，對(duì)裝載了攝像裝置100的手機(jī)300的例子作說(shuō)明。圖2是手機(jī)300的內(nèi)部結(jié)構(gòu)區(qū)劃示意圖。
如圖2所示，手機(jī)300備有綜合性地控制各個(gè)部分、同時(shí)實(shí)行相應(yīng)各處理之程序的控制部(CPU)310；用來(lái)通過(guò)鍵操作輸入號(hào)碼等的操作部320；顯示一定的數(shù)據(jù)和攝像畫(huà)面等的顯示部330；介經(jīng)天線341、用來(lái)與外部服務(wù)器等之間實(shí)現(xiàn)各種信息通信的無(wú)線通信部340；攝像裝置100；記憶手機(jī)300的系統(tǒng)程序、各種處理程序以及終端ID等必要的諸數(shù)據(jù)的記憶部(ROM)360；用來(lái)作為臨時(shí)存放由控制部310實(shí)行的各種處理程序或數(shù)據(jù)、或處理數(shù)據(jù)、或由攝像裝置100攝像的數(shù)據(jù)等的作業(yè)區(qū)域的臨時(shí)記憶部(RAM)370。
而且，能夠通信地連接攝像裝置100的控制部104和手機(jī)300的控制部310，該情況時(shí)，可以使手機(jī)300側(cè)持有圖1所示的顯示部112、操作部113等功能，但是，攝像裝置100自身的動(dòng)作基本相同。更具體的是，攝像裝置100的外部連接端子(沒(méi)有圖示)與手機(jī)300的控制部310連接，解除信號(hào)從手機(jī)300側(cè)送往攝像裝置100側(cè)，由攝像而得的亮度信號(hào)、色差信號(hào)等圖像信號(hào)，從攝像裝置100側(cè)向控制部310側(cè)輸出。該圖像信號(hào)經(jīng)手機(jī)300的控制系統(tǒng)記憶到記憶部360，或顯示在顯示部330，并且，可以介經(jīng)無(wú)線通信部340，作為畫(huà)面信息傳送到外部。
另外，裝載了變焦透鏡的攝像裝置也可以構(gòu)成為，配置了變焦透鏡和配置在基板上的控制部以及圖像處理部等，用作為以通過(guò)連接器等連接備有顯示部以及操作部等的其它部分為前提的照相模塊的結(jié)構(gòu)。
以下，出示能夠用于圖1中攝像裝置100的變焦透鏡的實(shí)施例，但是，不限于在此出示的。各實(shí)施例中使用的記號(hào)如下。
f變焦透鏡整個(gè)系統(tǒng)的焦點(diǎn)距離 r曲率半徑 d軸上面間隔 nd透鏡材料對(duì)d線的折射率 νd透鏡材料的阿貝數(shù) 各實(shí)施例中的非球面形狀，以面的頂點(diǎn)為原點(diǎn)，取光軸方向?yàn)閄軸，以與光軸垂直方向的高度為h，用以下數(shù)式來(lái)表示。
(數(shù)4) 其中，Aii次非球面系數(shù) r曲率半徑 K圓錐系數(shù) 而且，以下(包括表的透鏡數(shù)據(jù))，10的冪(例如2.5×10-02)用E(例如2.5E-02)表示。
實(shí)施例1 [規(guī)格] 焦點(diǎn)距離f＝6.49mm～14.46mm～43.16mm 畫(huà)角2ω＝60.6°～27.2°～9.2° 實(shí)施例1中的變焦透鏡的透鏡數(shù)據(jù)在表6出示。另外圖3中，出示了施實(shí)力1中的變焦透鏡的截面圖，圖4(A)～(C)中，出示了實(shí)施例1中的變焦透鏡的球面像差、像散以及畸變的像差圖。這里，圖4(A)是焦點(diǎn)距離6.49mm的像差圖。圖4(B)是焦點(diǎn)距離14.46mm的像差圖。圖4(C)是焦點(diǎn)距離43.16mm的像差圖。并且，以后的像差圖中，球面像差圖的實(shí)線表示d線，虛線表示g線，像散圖的實(shí)線表示弧矢狀像面，虛線表示子午平面像面。
(表6) 實(shí)施例1(a) (b)[非球面系數(shù)] 第16面第23面 K＝0.0K＝0.0 A4＝-1.0151E-04 A4＝-2.7435E-04 A6＝2.9427E-07A6＝-1.0766E-05 A8＝-6.1442E-08 A8＝4.4548E-07 A10＝3.5164E-09 A10＝1.3810E-07 第21面第24面 K＝0.0K＝0.0 A4＝3.9845E-04A4＝-1.2055E-03 A6＝6.5552E-07A6＝7.8733E-05 A8＝-1.0875E-07 A8＝-6.4510E-06 A10＝1.5572E-08 A10＝2.6289E-07 A12＝-8.6908E-09 第22面第25面 K＝0.0K＝0.0 A4＝-1.7899E-04 A4＝-1.9168E-03 A6＝-2.6901E-05 A6＝1.4866E-04 A8＝1.9058E-06A8＝-6.6183E-06 A10＝4.5581E-08 A10＝6.0755E-09 A12＝1.5276E-09 (c) 實(shí)施例1的變焦透鏡，由沿著光軸從物體側(cè)起依次為正折射力的第1透鏡組G1、負(fù)折射力的第2透鏡組G2、孔徑光圈S(有時(shí)包括在第3透鏡組中)、正折射力的第3透鏡組G3、正折射力的第4透鏡組G4、負(fù)折射力的第5透鏡組G5、正折射力的第6透鏡組G6組成，在從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍之際，第1透鏡組G1、第3透鏡組G3、第6透鏡組G6以及孔徑光圈S在光軸上的位置不變，第2透鏡組G2如箭頭A所示，拉開(kāi)與第1透鏡組G1之間間隔地單調(diào)移動(dòng)；第4透鏡組G4如箭頭B所示，拉開(kāi)與第3透鏡組G3之間間隔地單調(diào)移動(dòng)；第5透鏡組G5如箭頭C所示，拉開(kāi)與第6透鏡組G6之間間隔地非線性移動(dòng)，通過(guò)改變各透鏡組之間的間隔能夠進(jìn)行變倍。另外，對(duì)焦之際，至少第5透鏡組G5向光軸方向的像側(cè)移動(dòng)。這里，如果對(duì)焦之際，通過(guò)僅移動(dòng)第5透鏡組G5來(lái)進(jìn)行的話，能夠使移動(dòng)第5透鏡組G5的機(jī)構(gòu)不復(fù)雜化而達(dá)到進(jìn)行用來(lái)對(duì)焦的移動(dòng)控制。而且，對(duì)焦之際也可以是不僅僅只移動(dòng)第5透鏡組G5，而是與第4透鏡組G4一體的移動(dòng)。這樣，能夠進(jìn)一步減小相對(duì)焦點(diǎn)組的光軸方向移動(dòng)量來(lái)說(shuō)的像點(diǎn)位置變動(dòng)。并且，沒(méi)有必要使第4透鏡組和第5透鏡組的移動(dòng)量完全一致，可以考慮向近距離物體對(duì)焦時(shí)的像差性能，分別定出最適合的移動(dòng)量進(jìn)行移動(dòng)。并且，通過(guò)將機(jī)械式快門(mén)配置在從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍之際光軸上的位置為不變的孔徑光圈近旁，則不需要移動(dòng)這種機(jī)械式快門(mén)的機(jī)構(gòu)，所以，攝像裝置厚薄方向的厚度可以減薄。另外，本實(shí)施例(以下的實(shí)施例也相同)中，從廣角端向望遠(yuǎn)端地變倍之際，使第2透鏡組G2和第4透鏡組G4作完全性的線性移動(dòng)。這樣，能夠用一個(gè)傳動(dòng)裝置同時(shí)地移動(dòng)第2透鏡組G2和第4透鏡組G4，能夠簡(jiǎn)化裝載了變焦透鏡的攝像裝置的透鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
第1透鏡組G1由負(fù)透鏡L1和、持有通過(guò)反射光線來(lái)偏折光路作用的反射光學(xué)元件棱鏡P和、正透鏡L2和、正透鏡L3構(gòu)成(其中透鏡L1～L3是球面透鏡)；第2透鏡G2組由負(fù)透鏡L4和、接合了負(fù)透鏡L5和正透鏡L6的接合透鏡L56構(gòu)成；第3透鏡組G3由靠物體側(cè)具有非球面形狀的正的玻璃模型透鏡L7單個(gè)構(gòu)成；第4透鏡組G4由接合了正透鏡L8和、負(fù)透鏡L9和、靠像側(cè)具有非球面形狀的正的玻璃模型透鏡L10的3個(gè)接合透鏡L8910單個(gè)構(gòu)成；第5透鏡組G5由具有兩面非球面形狀的負(fù)的塑料透鏡L11單個(gè)構(gòu)成；第6透鏡組G6由具有兩面非球面形狀的正的塑料透鏡L12單個(gè)構(gòu)成。另外，在第6透鏡組G6和固體攝像元件CCD的攝像面之間，配置了光學(xué)面實(shí)施了濾紅外線涂層的紅外線過(guò)濾器IRCF和覆蓋固體攝像元件CCD攝像面的玻璃條SG。而且，本實(shí)施例中，非球面的位置是如上所述配置的，但并不限于此。
(實(shí)施例2) [規(guī)格] 焦點(diǎn)距離f＝6.49mm～16.74mm～43.16mm 畫(huà)角2ω＝60.7°～23.6°～9.2° 實(shí)施例2中的變焦透鏡的透鏡數(shù)據(jù)在表7出示。另外圖5中，出示了施實(shí)力2中的變焦透鏡的截面圖，圖6(A)～(C)中，出示了實(shí)施例2中的變焦透鏡的球面像差、像散以及畸變的像差圖。這里，圖6(A)是焦點(diǎn)距離6.49mm的像差圖。圖6(B)是焦點(diǎn)距離16.74mm的像差圖。圖6(C)是焦點(diǎn)距離43.16mm的像差圖。
(表7) 實(shí)施例2(a) (b)[非球面系數(shù)] 第16面第23面 K＝0.0K＝0.0 A4＝-9.6981E-05 A4＝-2.8544E-04 A6＝1.5209E-06A6＝3.5954E-05 A8＝-2.0689E-07 A8＝2.2290E-06 A10＝9.8000E-09 A10＝-1.0025E-08 第21面第24面 K＝0.0K＝0.0 A4＝4.1215E-04A4＝-2.1388E-03 A6＝-4.9572E-06 A6＝4.2270E-05 A8＝2.5818E-07A8＝-2.3307E-06 A10＝-2.2441E-09 A10＝1.5075E-07 A12＝-9.3269E-09 第22面第25面 K＝0.0K＝0.0 A4＝2.1364E-05A4＝-3.0348E-03 A6＝-4.9525E-06 A6＝1.2813E-04 A8＝4.1272E-06A8＝-2.7251E-06 A10＝-1.2494E-07 A10＝-1.0162E-07 A12＝1.5913E-09 (c) 實(shí)施例2的變焦透鏡，由沿著光軸從物體側(cè)起依次為正折射力的第1透鏡組G1、負(fù)折射力的第2透鏡組G2、孔徑光圈S(有時(shí)包括在第3透鏡組中)、正折射力的第3透鏡組G3、正折射力的第4透鏡組G4、負(fù)折射力的第5透鏡組G5、正折射力的第6透鏡組G6組成，在從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍之際，第1透鏡組G1、第3透鏡組G3、第6透鏡組G6以及孔徑光圈S在光軸上的位置不變，第2透鏡組G2如箭頭A所示，拉開(kāi)與第1透鏡組G1之間間隔地單調(diào)移動(dòng)；第4透鏡組G4如箭頭B所示，拉開(kāi)與第3透鏡組G3之間間隔地單調(diào)移動(dòng)；第5透鏡組G5如箭頭C所示，拉開(kāi)與第6透鏡組G6之間間隔地非線性移動(dòng)，通過(guò)改變各透鏡組之間的間隔能夠進(jìn)行變倍。其余的透鏡組在變倍之際被固定。另外，對(duì)焦之際，至少第5透鏡組G5向光軸方向的像側(cè)移動(dòng)。這里，如果對(duì)焦之際，通過(guò)僅移動(dòng)第5透鏡組G5來(lái)進(jìn)行的話，能夠使移動(dòng)第5透鏡組G5的機(jī)構(gòu)不復(fù)雜化而達(dá)到進(jìn)行用來(lái)對(duì)焦的移動(dòng)控制。而且，對(duì)焦之際也可以是不僅僅只移動(dòng)第5透鏡組G5，而是與第4透鏡組G4一體的移動(dòng)。這樣，能夠進(jìn)一步減小相對(duì)焦點(diǎn)組的光軸方向移動(dòng)量來(lái)說(shuō)的像點(diǎn)位置變動(dòng)。并且，沒(méi)有必要使第4透鏡組和第5透鏡組的移動(dòng)量完全一致，可以考慮向近距離物體對(duì)焦時(shí)的像差性能，分別定出最適合的移動(dòng)量進(jìn)行移動(dòng)。并且，通過(guò)將機(jī)械式快門(mén)配置在從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍之際光軸上的位置為不變的孔徑光圈近旁，則不需要移動(dòng)這種機(jī)械式快門(mén)的機(jī)構(gòu)，所以，攝像裝置厚薄方向的厚度可以減薄。
第1透鏡組G1由負(fù)透鏡L1和、持有通過(guò)反射光線來(lái)偏折光路作用的反射光學(xué)元件棱鏡P和、正透鏡L2和、正透鏡L3構(gòu)成(其中透鏡L1～L3是球面透鏡)；第2透鏡G2組由負(fù)透鏡L4和、接合了負(fù)透鏡L5和正透鏡L6的接合透鏡L56構(gòu)成；第3透鏡組G3由靠物體側(cè)具有非球面形狀的正的玻璃模型透鏡L7單個(gè)構(gòu)成；第4透鏡組G4由接合了正透鏡L8和、負(fù)透鏡L9和、靠像側(cè)具有非球面形狀的正的玻璃模型透鏡L10的3個(gè)接合透鏡L8910單個(gè)構(gòu)成；第5透鏡組G5由具有兩面非球面形狀的負(fù)的塑料透鏡L11單個(gè)構(gòu)成；第6透鏡組G6由具有兩面非球面形狀的正的塑料透鏡L12單個(gè)構(gòu)成。另外，在第6透鏡組G6和固體攝像元件CCD的攝像面之間，配置了光學(xué)面實(shí)施了濾紅外線涂層的紅外線過(guò)濾器IRCF和覆蓋固體攝像元件CCD攝像面的玻璃條SG。而且，本實(shí)施例中，非球面的位置是如上所述配置的，但并不限于此。
(實(shí)施例3) [規(guī)格] 焦點(diǎn)距離f＝6.45mm～16.65mm～42.85mm 畫(huà)角2ω＝61.0°～23.6°～9.3° 實(shí)施例3中的變焦透鏡的透鏡數(shù)據(jù)在表8出示。另外圖7中，出示了施實(shí)力3中的變焦透鏡的截面圖，圖8(A)至(C)中，出示了實(shí)施例3中的變焦透鏡的球面像差、像散以及畸變的像差圖。這里，圖8(A)是焦點(diǎn)距離6.45mm的像差圖。圖8(B)是焦點(diǎn)距離16.65mm的像差圖。圖8(C)是焦點(diǎn)距離42.85mm的像差圖。
(表8) 實(shí)施例3(a) (b)[非球面系數(shù)] 第16面第23面 K＝0.0K＝0.0 A4＝-6.4706E-05 A4＝-1.0682E-03 A6＝2.2967E-07A6＝3.5252E-05 A8＝-1.8920E-08 A8＝-3.9488E-06 A10＝9.2648E-10 A10＝2.2958E-07 第21面第24面 K＝0.0K＝0.0 A4＝3.1423E-04A4＝-1.2968E-03 A6＝4.9168E-06A6＝1.6805E-05 A8＝-2.0623E-07 A8＝-1.3372E-06 A10＝1.1724E-08 A10＝1.2350E-07 A12＝-5.3338E-09 第22面第25面 K＝0.0K＝0.0 A4＝-4.5056E-04 A4＝-1.8872E-03 A6＝1.5194E-05A6＝4.5053E-05 A8＝-1.2975E-06 A8＝-2.6174E-07 A10＝6.5669E-08 A10＝-3.9702E-09 A12＝-1.9095E-09 (c) 實(shí)施例3的變焦透鏡，由沿著光軸從物體側(cè)起依次為正折射力的第1透鏡組G1、負(fù)折射力的第2透鏡組G2、孔徑光圈S(有時(shí)包括在第3透鏡組中)、正折射力的第3透鏡組G3、正折射力的第4透鏡組G4、負(fù)折射力的第5透鏡組G5、正折射力的第6透鏡組G6組成，在從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍之際，第1透鏡組G1、第3透鏡組G3、第6透鏡組G6以及孔徑光圈S在光軸上的位置不變，第2透鏡組G2如箭頭A所示，拉開(kāi)與第1透鏡組G1之間間隔地單調(diào)移動(dòng)；第4透鏡組G4如箭頭B所示，拉開(kāi)與第3透鏡組G3之間間隔地單調(diào)移動(dòng)；第5透鏡組G5如箭頭C所示，拉開(kāi)與第6透鏡組G6之間間隔地非線性移動(dòng)，通過(guò)改變各透鏡組之間的間隔能夠進(jìn)行變倍。其余的透鏡組在變倍之際被固定。另外，對(duì)焦之際，至少第5透鏡組G5向光軸方向的像側(cè)移動(dòng)。這里，如果對(duì)焦之際，通過(guò)僅移動(dòng)第5透鏡組G5來(lái)進(jìn)行的話，能夠使移動(dòng)第5透鏡組G5的機(jī)構(gòu)不復(fù)雜化而達(dá)到進(jìn)行用來(lái)對(duì)焦的移動(dòng)控制。而且，對(duì)焦之際也可以是不僅僅只移動(dòng)第5透鏡組G5，而是與第4透鏡組G4一體的移動(dòng)。這樣，能夠進(jìn)一步減小相對(duì)焦點(diǎn)組的光軸方向移動(dòng)量來(lái)說(shuō)的像點(diǎn)位置變動(dòng)。并且，沒(méi)有必要使第4透鏡組和第5透鏡組的移動(dòng)量完全一致，可以考慮向近距離物體對(duì)焦時(shí)的像差性能，分別定出最適合的移動(dòng)量進(jìn)行移動(dòng)。并且，通過(guò)將機(jī)械式快門(mén)配置在從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍之際光軸上的位置為不變的孔徑光圈近旁，則不需要移動(dòng)這種機(jī)械式快門(mén)的機(jī)構(gòu)，所以，攝像裝置厚薄方向的厚度可以減薄。
第1透鏡組G1由負(fù)透鏡L1和、持有通過(guò)反射光線來(lái)偏折光路作用的反射光學(xué)元件棱鏡P和、正透鏡L2和、正透鏡L3構(gòu)成(其中透鏡L1～L3是球面透鏡)；第2透鏡G2組由負(fù)透鏡L4和、接合了負(fù)透鏡L5和正透鏡L6的接合透鏡L56構(gòu)成；第3透鏡組G3由靠物體側(cè)具有非球面形狀的正的玻璃模型透鏡L7單個(gè)構(gòu)成；第4透鏡組G4由接合了正透鏡L8和、負(fù)透鏡L9和、靠像側(cè)具有非球面形狀的正的玻璃模型透鏡L10的3個(gè)接合透鏡L8910單個(gè)構(gòu)成；第5透鏡組G5由具有兩面非球面形狀的負(fù)的塑料透鏡L11單個(gè)構(gòu)成；第6透鏡組G6由具有兩面非球面形狀的正的塑料透鏡L12單個(gè)構(gòu)成。另外，在第6透鏡組G6和固體攝像元件CCD的攝像面之間，配置了光學(xué)面實(shí)施了濾紅外線涂層的紅外線過(guò)濾器IRCF和覆蓋固體攝像元件CCD攝像面的玻璃條SG。而且，本實(shí)施例中，非球面的位置是如上所述配置的，但并不限于此。
(實(shí)施例4) [規(guī)格] 焦點(diǎn)距離f＝6.49mm～14.46mm～43.16mm 畫(huà)角2ω＝61.6°～22.5°～8.2° 實(shí)施例4中的變焦透鏡的透鏡數(shù)據(jù)在表9出示。另外圖9中，出示了施實(shí)力4中的變焦透鏡的截面圖，圖10(A)～(C)中，出示了實(shí)施例4中的變焦透鏡的球面像差、像散以及畸變的像差圖。這里，圖10(A)是焦點(diǎn)距離6.49mm的像差圖。圖10(B)是焦點(diǎn)距離14.46mm的像差圖。圖10(C)是焦點(diǎn)距離43.16mm的像差圖。
(表9) 實(shí)施例4(a) (b)[非球面系數(shù)] 第17面第27面 K＝3.2892E-01 K＝4.6117E+01 A4＝-1.1574E-04 A4＝-1.2585E-03 A6＝-7.3117E-07 A6＝9.9016E-06 A8＝5.2639E-09A8＝8.0816E-07 A10＝-6.6080E-08 第22面第28面 K＝0.0K＝-5.3318E+00 A4＝4.5720E-05A4＝-2.0479E-03 A6＝1.4855E-05A6＝9.3441E-05 A8＝-6.8569E-08 A8＝-1.7060E-06 A10＝2.8884E-08 A10＝-1.4630E-08 第23面 K＝0.0 A4＝6.3529E-04 A6＝3.0088E-05 A8＝-6.5105E-07 A10＝9.2287E-08 (c) 實(shí)施例4的變焦透鏡，由沿著光軸從物體側(cè)起依次為正折射力的第1透鏡組G1、負(fù)折射力的第2透鏡組G2、孔徑光圈S(有時(shí)包括在第3透鏡組中)、正折射力的第3透鏡組G3、正折射力的第4透鏡組G4、負(fù)折射力的第5透鏡組G5、正折射力的第6透鏡組G6組成，在從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍之際，第1透鏡組G1、第3透鏡組G3、第6透鏡組G6以及孔徑光圈S在光軸上的位置不變，第2透鏡組G2如箭頭A所示，拉開(kāi)與第1透鏡組G1之間間隔地單調(diào)移動(dòng)；第4透鏡組G4如箭頭B所示，拉開(kāi)與第3透鏡組G3之間間隔地單調(diào)移動(dòng)；第5透鏡組G5如箭頭C所示，拉開(kāi)與第6透鏡組G6之間間隔地非線性移動(dòng)，通過(guò)改變各透鏡組之間的間隔能夠進(jìn)行變倍。其余的透鏡組在變倍之際被固定。另外，對(duì)焦之際，至少第5透鏡組G5向光軸方向的像側(cè)移動(dòng)。這里，如果對(duì)焦之際，通過(guò)僅移動(dòng)第5透鏡組G5來(lái)進(jìn)行的話，能夠使移動(dòng)第5透鏡組G5的機(jī)構(gòu)不復(fù)雜化而達(dá)到進(jìn)行用來(lái)對(duì)焦的移動(dòng)控制。而且，對(duì)焦之際也可以是不僅僅只移動(dòng)第5透鏡組G5，而是與第4透鏡組G4一體的移動(dòng)。這樣，能夠進(jìn)一步減小相對(duì)焦點(diǎn)組的光軸方向移動(dòng)量來(lái)說(shuō)的像點(diǎn)位置變動(dòng)。并且，沒(méi)有必要使第4透鏡組和第5透鏡組的移動(dòng)量完全一致，可以考慮向近距離物體對(duì)焦時(shí)的像差性能，分別定出最適合的移動(dòng)量進(jìn)行移動(dòng)。并且，通過(guò)將機(jī)械式快門(mén)配置在從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍之際光軸上的位置為不變的孔徑光圈近旁，則不需要移動(dòng)這種機(jī)械式快門(mén)的機(jī)構(gòu)，所以，攝像裝置厚薄方向的厚度可以減薄。
第1透鏡組G1由負(fù)透鏡L1和、持有通過(guò)反射光線來(lái)偏折光路作用的反射光學(xué)元件棱鏡P和、接合了負(fù)透鏡L2A和正透鏡L2B的正透鏡L2和、正透鏡L3構(gòu)成(其中透鏡L1～L3是球面透鏡)；第2透鏡G2組由負(fù)透鏡L4和、接合了負(fù)透鏡L5和正透鏡L6的接合透鏡L56構(gòu)成；第3透鏡組G3由靠物體側(cè)具有非球面形狀的正的玻璃模型透鏡L7單個(gè)構(gòu)成；第4透鏡組G4由接合了正透鏡L8和負(fù)透鏡L9的正透鏡L89和、靠像側(cè)具有非球面形狀的正的玻璃模型透鏡L10構(gòu)成；第5透鏡組G5由接合了負(fù)透鏡L11A和正透鏡L11B的正透鏡L11單個(gè)構(gòu)成；第6透鏡組G6由具有兩面非球面形狀的正的塑料透鏡L12單個(gè)構(gòu)成。另外，在第6透鏡組G6和固體攝像元件CCD的攝像面之間，配置了光學(xué)面實(shí)施了濾紅外線涂層的紅外線過(guò)濾器IRCF和覆蓋固體攝像元件CCD攝像面的玻璃條SG。而且，本實(shí)施例中，非球面的位置是如上所述配置的，但并不限于此。
與上述實(shí)施例相對(duì)應(yīng)的式子(1)～(4)、(6)、(7)的值，歸納表示在表10中。在此，各實(shí)施例中的βMAX表示變焦組第5透鏡組和第6透鏡組的橫向倍率的、在所述變焦透鏡的廣角端到望遠(yuǎn)端之間的最大值。
(表10) (實(shí)施例的數(shù)值表)

權(quán)利要求
1.一種通過(guò)移動(dòng)多個(gè)透鏡組來(lái)進(jìn)行變倍的變焦透鏡，其特征在于
沿著光軸從物體側(cè)依次包括
具有正折射力的、在變倍以及對(duì)焦之際光軸上的位置一直固定的第1透鏡組和、
具有負(fù)折射力的第2透鏡組和、
具有正折射力的第3透鏡組和、
具有正折射力的第4透鏡組和、
具有負(fù)折射力的第5透鏡組和、
具有正折射力的第6透鏡組；
所述第1透鏡組中包括帶有通過(guò)反射光線而起到偏折光路作用的反射光學(xué)元件；
至少用所述第5透鏡組來(lái)進(jìn)行對(duì)有限距離物體的對(duì)焦；
滿足以下的條件式。
(數(shù)1)
其中，βmax對(duì)無(wú)限被攝物體對(duì)焦時(shí)，焦點(diǎn)組以后的透鏡組的橫向倍率的、在所述變焦透鏡的廣角端至望遠(yuǎn)端之間的最大值，
fW所述變焦透鏡廣角端的焦點(diǎn)距離(mm)，
fT所述變焦透鏡望遠(yuǎn)端的焦點(diǎn)距離(mm)。
2.權(quán)利要求1中記載的變焦透鏡，其特征在于所述第3透鏡組在變倍以及對(duì)焦之際，光軸上的位置保持固定。
3.權(quán)利要求1或2中記載的變焦透鏡，其特征在于所述第3透鏡組僅由至少具有1面非球面形狀的1個(gè)正透鏡和、配置在所述正透鏡光軸上的物體側(cè)或像側(cè)的孔徑光圈構(gòu)成。、
4.權(quán)利要求1～3的任何一項(xiàng)中記載的變焦透鏡，其特征在于所述第2透鏡組由2個(gè)負(fù)透鏡和1個(gè)正透鏡構(gòu)成。
5.權(quán)利要求1～4的任何一項(xiàng)中記載的變焦透鏡，其特征在于所述第2透鏡組含有滿足以下條件式的正透鏡。
N2p＞1.80 (2)
ν2p＜26.0(3)
其中，N2p所述第2透鏡組的正透鏡的d線的折射率
ν2p所述第2透鏡組的正透鏡的d線的阿貝數(shù)。
6.權(quán)利要求1～5的任何一項(xiàng)中記載的變焦透鏡，其特征在于所述第1透鏡組含有滿足以下條件式的正透鏡。
ν1p＞80 (4)
其中，ν1p所述第1透鏡組中的正透鏡的d線的阿貝數(shù)。
7.權(quán)利要求1～6的任何一項(xiàng)中記載的變焦透鏡，其特征在于所述第1透鏡組的透鏡都是球面透鏡。
8.權(quán)利要求1～7的任何一項(xiàng)中記載的變焦透鏡，其特征在于所述第5透鏡組僅由1個(gè)至少具有1面非球面形狀的塑料透鏡構(gòu)成。
9.權(quán)利要求1～8的任何一項(xiàng)中記載的變焦透鏡，其特征在于所述第4透鏡組僅由從物體側(cè)起依次為正透鏡和負(fù)透鏡和正透鏡的3個(gè)接合透鏡構(gòu)成。
10.一種攝像裝置，其特征在于裝載了權(quán)利要求1～9中記載的變焦透鏡。
全文摘要
本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)，是通過(guò)移動(dòng)多個(gè)透鏡組來(lái)進(jìn)行變倍的變焦透鏡，沿著光軸從物體側(cè)起依次包括具有正折射力的、在變倍以及對(duì)焦之際光軸上的位置一直固定的第1透鏡組和、具有負(fù)折射力的第2透鏡組和、具有正折射力的第3透鏡組和、具有正折射力的第4透鏡組和、具有負(fù)折射力的第5透鏡組和、具有正折射力的第6透鏡組，所述第1透鏡組中包括帶有通過(guò)使光線反射而起到偏折光路作用的反射光學(xué)元件。另外，對(duì)有限距離物體的對(duì)焦，是至少用所述第5透鏡組來(lái)進(jìn)行的，變焦透鏡的焦點(diǎn)距離和構(gòu)成變焦透鏡的透鏡組的橫向倍率，滿足一定的條件。
文檔編號(hào)G02B9/00GK1940630SQ20061013956
公開(kāi)日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者佐野永悟, 山下敦司 申請(qǐng)人:柯尼卡美能達(dá)精密光學(xué)株式會(huì)社