專利名稱：變焦透鏡和具有該變焦透鏡的圖像拾取設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變焦透鏡和包括該變焦透鏡的圖像拾取設(shè)備；該變焦透鏡可以適合作為攝影光學(xué)系統(tǒng)用于例如單鏡頭反光照相機(jī)、數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、TV照相機(jī)或監(jiān)視照相機(jī)等中。
背景技術(shù)：
日益地需要能夠高精度地、高速地執(zhí)行自動聚焦(AF)的諸如單鏡頭反光照相機(jī)或攝像機(jī)等之類的圖像拾取設(shè)備。傳統(tǒng)上，相差自動聚焦已經(jīng)被廣泛地用作用于拍攝靜態(tài)圖像的自動聚焦方法。另一方面，在近來的單鏡頭反光照相機(jī)中，已經(jīng)需要拍攝運(yùn)動圖像和在拍攝運(yùn)動圖像期間進(jìn)行自動聚焦的功能。作為用于在拍攝運(yùn)動圖像中使用的自動聚焦方法，反差型自動聚焦(contrast type autofocusing)已經(jīng)被廣泛地使用。在反差型自動聚 焦中，通過檢測拍攝的圖像信號的高頻成分來評估攝影光學(xué)系統(tǒng)的聚焦?fàn)顟B(tài)。在使用反差型自動聚焦方法的圖像拾取設(shè)備中，通過在光軸方向上高速地振動聚焦透鏡單元(以下被稱為“擺動(wobbling)”)來檢測從聚焦?fàn)顟B(tài)偏移的方向。接下來，在擺動之后，從圖像傳感器的輸出信號通過檢測圖像區(qū)域的特定頻帶的信號成分來計算聚焦透鏡單元的最佳位置，即，聚焦?fàn)顟B(tài)。其后，將聚焦透鏡單元移動到最佳位置，從而完成聚焦。在拍攝運(yùn)動圖像的情況中，為了減少聚焦時間，需要高速地驅(qū)動聚焦透鏡單元。另夕卜，需要盡可能快地驅(qū)動聚焦透鏡單元，使得電機(jī)的驅(qū)動聲音不能被記錄。因此，為了使電機(jī)的負(fù)荷最小化，已經(jīng)需要小的重量輕的聚焦透鏡單元。在使用相差自動聚焦方法的圖像拾取設(shè)備中，還需要使用小又輕的聚焦透鏡單元。已知有這樣的變焦透鏡，該變焦透鏡通過在構(gòu)成該變焦透鏡的所有透鏡單元中部分地采用小又輕的透鏡單元來執(zhí)行聚焦。例如，美國專利No. 7，184, 221論述了一種變焦透鏡，在該變焦透鏡中，負(fù)透鏡單元和正透鏡單元依次放置在像側(cè)，并且通過小又輕的負(fù)透鏡單元來執(zhí)行聚焦。美國專利申請公開No. 2010/0091170論述了一種從物側(cè)到像側(cè)依次包括分別具有正折光力、負(fù)折光力、負(fù)折光力、正折光力和正折光力的第一至第五透鏡單元的變焦透鏡，其中通過第三透鏡單元來執(zhí)行聚焦。美國專利申請公開No. 2010/0091171論述了一種包括分別具有正折光力、負(fù)折光力、正折光力、正折光力和正折光力的第一至第五透鏡單元的五單元變焦透鏡，其中通過使用第三透鏡單元來執(zhí)行聚焦。美國專利申請公開No. 2011/0116174論述了一種包括分別具有正折光力、負(fù)折光力、正折光力和正折光力的第一至第四透鏡單元的四單元變焦透鏡，其中通過使用第二透鏡單元來執(zhí)行聚焦。為了提高自動聚焦速度，使用由少量的透鏡構(gòu)成的小又輕的透鏡單元作為聚焦透鏡單元是有用的。另外，為了減少聚焦期間的移動量，使用具有強(qiáng)折光力的透鏡單元作為聚焦透鏡單元是有用的。一般來說，在通過使用少量的透鏡配置聚焦透鏡單元的情況下，如果聚焦透鏡單元的光焦度(power)(折光力)被增強(qiáng)，則聚焦透鏡單元的殘余像差增加，因而伴隨有由于聚焦而引起的像差的變化。因此，聚焦透鏡單元的光焦度不能被過量地增強(qiáng)。
另一方面，如果聚焦透鏡單元的光焦度被削弱，則聚焦期間的移動量增加。結(jié)果，聚焦透鏡單元移動的空間增大了，從而不能確保可以移動變焦透鏡單元的充分的空間。因此，在保持高光學(xué)性能的同時允許整個變焦透鏡容納在小的尺寸中是困難的。在美國專利申請公開No. 2010/0091170中，具有負(fù)折光力的第三透鏡單元被配置為聚焦透鏡單元，以及在美國專利申請公開No. 2010/0091171中，具有正折光力的第三透鏡單元被配置為聚焦透鏡單元。在這些變焦透鏡中，為了允許減小聚焦透 鏡單元的移動量，美國專利申請公開No. 2010/0091170中的第二透鏡單元的負(fù)光焦度或者美國專利申請公開No. 2010/0091171中的第四透鏡單元的正光焦度被削弱到增強(qiáng)聚焦透鏡單元的光焦度的程度。因此，在美國專利申請公開No. 2010/0091170中，在第二透鏡單元和第三透鏡單元的合成透鏡單元被配置為具有負(fù)折光力的透鏡單元的情況下，主點(diǎn)位置相對于具有負(fù)折光力的第二透鏡單元大大地偏移到像側(cè)。另外，在美國專利申請公開No. 2010/0091171中，在第三透鏡單元和第四透鏡單元的合成透鏡單元被配置為具有正折光力的透鏡單元的情況下，主點(diǎn)位置相對于具有正折光力的第三透鏡單元大大地偏移到物側(cè)。結(jié)果，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置每一個透鏡單元的光焦度來校正變焦期間的像差的變化是困難的，從而往往難以實(shí)現(xiàn)高性能并允許整個變焦透鏡具有小尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種變焦透鏡包括孔徑光闌和在變焦期間移動的多個透鏡單元，其中，多個透鏡單元在孔徑光闌的物側(cè)包括具有正折光力的正透鏡單元Lp以及與正透鏡單元Lp的像側(cè)相鄰放置的具有負(fù)折光力的負(fù)透鏡單元Ln，其中，正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln中的至少一個包括在聚焦期間移動的兩個或更少的透鏡，以及其中，當(dāng)正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln的焦距分別由Fp和Fn表示時，滿足下面的條件O. 5 < Fp/Fn <2.0。本發(fā)明的另一個方面針對一種具有該變焦透鏡的圖像拾取設(shè)備。有利地，變焦透鏡被設(shè)計為具有小尺寸、輕重量，并且它能夠以預(yù)定的光焦強(qiáng)(optical power)高速地執(zhí)行聚焦。根據(jù)下面參照附圖的對示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和方面將變得顯而易見。


包含在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例、特征和方面，并且與本描述一起起到解釋本發(fā)明的原理的作用。圖I是圖示根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端處的橫截面圖。圖2A和2B是當(dāng)根據(jù)第一示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在無限遠(yuǎn)物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖3A和3B是當(dāng)根據(jù)第一示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在420mm的物距處的物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖，其以mm為單位表示。圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端處的橫截面圖。
圖5A和5B是當(dāng)根據(jù)第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在無限遠(yuǎn)物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖6A和6B是當(dāng)根據(jù)第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在300mm的物距處的物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖，其以mm為單位表示。圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端處的橫截面圖。圖8A和SB是當(dāng)根據(jù)第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在無限遠(yuǎn)物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖9A和9B是當(dāng)根據(jù)第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在390mm的物距處的物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖，其以mm為單位表示。
圖10是圖示根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端處的橫截面圖。圖IlA和IlB是當(dāng)根據(jù)第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在無限遠(yuǎn)物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖12A和12B是當(dāng)根據(jù)第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在420mm的物距處的物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖，其以mm為單位表示。圖13是圖示根據(jù)本發(fā)明第五示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端處的橫截面圖。圖14A和14B是當(dāng)根據(jù)第五示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在無限遠(yuǎn)物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖15A和15B是當(dāng)根據(jù)第五示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在420mm的物距處的物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖，其以mm為單位表示。圖16是圖示根據(jù)本發(fā)明第六示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端處的橫截面圖。圖17A和17B是當(dāng)根據(jù)第六示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在無限遠(yuǎn)物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖18A和18B是當(dāng)根據(jù)第六示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在420mm的物距處的物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖，其以mm為單位表示。圖19是圖示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備的主要部件的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例、特征和方面。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變焦透鏡包括孔徑光闌和在聚焦期間移動的多個透鏡單元。在孔徑光闌SP的物側(cè)包括具有正折光力的正透鏡單元Lp以及與正透鏡單元Lp的像側(cè)相鄰的具有負(fù)折光力的負(fù)透鏡單元Ln。其中的至少一個透鏡單元包括在聚焦期間移動的兩個或更少的透鏡。圖I是圖示根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端(短焦距端)處的透鏡橫截面圖。圖2A和2B是當(dāng)根據(jù)第一示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在無限遠(yuǎn)物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端(長焦距端)處的像差圖。圖3A和3B是當(dāng)根據(jù)第一示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在近距離物體(攝影距離420mm)上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端處的透鏡橫截面圖。圖5A和5B是當(dāng)根據(jù)第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在無限遠(yuǎn)物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖6A和6B是當(dāng)根據(jù)第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在近距離物體(攝影距離300mm)上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端處的透鏡橫截面圖。圖8A和SB是當(dāng)根據(jù)第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在無限遠(yuǎn)物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖9A和9B是當(dāng)根據(jù)第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在近距離物體(攝影距離390mm)上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖10是圖示根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端處的透鏡橫截面圖。圖IlA和IlB是當(dāng)根據(jù)第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在無限遠(yuǎn)物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖12A和12B是當(dāng)根據(jù)第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在近距離物體(攝影距離420mm)上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖13是圖示根據(jù)本發(fā)明第五示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端處的透鏡橫截面圖。圖14A和14B是當(dāng)根據(jù)第五示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在無限遠(yuǎn)物體上時該變焦透 鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖15A和15B是當(dāng)根據(jù)第五示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在近距離物體(攝影距離420mm)上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖16是圖示根據(jù)本發(fā)明第六示例性實(shí)施例的變焦透鏡在廣角端處的透鏡橫截面圖。圖17A和17B是當(dāng)根據(jù)第六示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在無限遠(yuǎn)物體上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖18A和18B是當(dāng)根據(jù)第六示例性實(shí)施例的變焦透鏡聚焦在近距離物體(攝影距離420mm)上時該變焦透鏡在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖19是圖示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的包括變焦透鏡的單鏡頭反光照相機(jī)(圖像拾取設(shè)備)的主要部件的示意圖。根據(jù)每一個示例性實(shí)施例的變焦透鏡是用于諸如攝像機(jī)、數(shù)字照相機(jī)或鹵化銀膠片照相機(jī)之類的圖像拾取設(shè)備的攝影透鏡系統(tǒng)(光學(xué)系統(tǒng))。在每一個橫截面圖中，左側(cè)是變焦透鏡的物側(cè)(或前側(cè))，以及右側(cè)是變焦透鏡的像側(cè)(或后側(cè))。在每一個橫截面圖中，附圖標(biāo)記“i”表示從物側(cè)向像側(cè)觀看的透鏡單元的順序。因此，附圖標(biāo)記“Li”表示第i個透鏡單元。附圖標(biāo)記“SP”表示孔徑光闌。附圖標(biāo)記“IP”表示像平面。在變焦透鏡用作攝像機(jī)或數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)的攝影光學(xué)系統(tǒng)的情況中，像平面IP對應(yīng)于諸如電荷耦合器件(CCD)傳感器或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)傳感器之類的固態(tài)圖像傳感器(光電轉(zhuǎn)換元件)的成像表面。另外，在變焦透鏡用于鹵化銀膠片照相機(jī)時，像平面IP對應(yīng)于膠片表面。每一個箭頭指示在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間的每一個透鏡單元的移動軌跡。在每一個球差圖中，關(guān)于夫瑯和費(fèi)d線和g線的球差分別由實(shí)線和虛線指示。在每一個像散圖中，虛線指示關(guān)于d線的子午像表面的偏離量AM，以及實(shí)線指示關(guān)于d線的弧矢像表面的偏離量AS。另外，在每一個畸變圖中，圖示關(guān)于d線的畸變。色差圖表示關(guān)于g線的倍率色差。附圖標(biāo)記“Fno”表示F數(shù)，附圖標(biāo)記“ω”表示半視角。在以下描述的每一個示例性實(shí)施例中，廣角端和望遠(yuǎn)端分別表示在倍率變化透鏡單元位于光軸上的可移動范圍內(nèi)的各個機(jī)械末端處時的變焦位置。為了更好地圖示在本文公開的各種實(shí)施例中公開的變焦透鏡的優(yōu)點(diǎn)，將描述對根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的變焦透鏡和現(xiàn)有技術(shù)中的變焦透鏡之間的顯著差異的討論。如美國專利申請公開No. 2011/0116174中所論述的，在通過整個第二透鏡單元執(zhí)行聚焦的四單元變焦透鏡中，聚焦透鏡單元具有非常大的尺寸。相反，容易增強(qiáng)在聚焦期間移動的透鏡單元的光焦度，并且可以減少移動范圍，從而具有允許整個變焦透鏡具有小的尺寸的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，在通過使用少量的透鏡配置聚焦透鏡單元的變焦透鏡中，如果聚焦透鏡單元的光焦度被增強(qiáng)太多，則聚焦透鏡單元的剩余像差增加。因此，由于物距變化而引起的像差的變化大大地增大。由于這種原因，如果同時意欲聚焦透鏡單元的小型化和像差變化的減少，則增大焦點(diǎn)移動量，從而減少透鏡單元為了變焦而移動的空間。另外，在美國專利申請公開No. 2010/0091170中論述的變焦透鏡中，如果意欲通過增強(qiáng)作為聚焦透鏡單元的第三透鏡單元的光焦度來抑制焦點(diǎn)移動量，則將第二和第三透鏡單元的具有負(fù)折光力的合成透鏡單元的前 主點(diǎn)位置移動到第三透鏡單元側(cè)。這表示，在包括具有正折光力、負(fù)折光力、正折光力和正折光力的透鏡單元的四單元變焦透鏡的廣角端處，作為變化器的第二透鏡單元和第一透鏡單元之間的距離變寬。因此，使視角變寬是非常困難的。另外，在美國專利申請公開No. 2010/0091170中，在變焦期間，作為聚焦透鏡單元的第三透鏡單元在廣角端處被移動到第二透鏡單元側(cè)，并且在望遠(yuǎn)端處被移動到第四透鏡單元側(cè)，以縮小距離。因此，獲得倍率變化的效果。但是，需要確保第二透鏡單元和第三透鏡單元之間的距離與聚焦透鏡單元的移動量成比例。因此，第二透鏡單元向第四透鏡單元側(cè)的移動被限制。這樣，與上述的四單元變焦透鏡相比，倍率變化的效果被大幅地減少。在美國專利申請公開No. 2010/0091171中論述的變焦透鏡中，第四透鏡單元的正光焦度(折光力)被分配給作為聚焦透鏡單元的第三透鏡單元側(cè)。因此，第三和第四透鏡單元的主點(diǎn)位置被移動到第三透鏡單元側(cè)，從而確保在廣角端處的長后焦點(diǎn)(long backfocus)是困難的。另外，在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，第三透鏡單元變得靠近第二透鏡單元側(cè)。因此，第四透鏡單元變得不能與作為聚焦透鏡單元的第三透鏡單元的移動量成比例地靠近第二透鏡單元側(cè)。這樣，與上述的四單元變焦透鏡相比，失去了倍率變化的效果。因此，如上所述，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變焦透鏡使用這樣的聚焦方法，其中，包括正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln的合成透鏡單元被插入在光路中，并且通過使用其透鏡單元中的一個或兩個來執(zhí)行聚焦。有利地，包括正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln的合成透鏡單元基本上無光焦度。如本文中所使用的，術(shù)語“基本上無光焦度”是指合成透鏡單元整體上基本不具有光焦強(qiáng)；即，透鏡單元Lp和透鏡單元Ln的光焦強(qiáng)的組合導(dǎo)致基本上零的光焦強(qiáng)。因此，可以校正由于變焦而引起的像差，而不影響原始變焦透鏡單元的光焦度布置。另外，正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln的光焦度都被增強(qiáng)，從而可以在保持合成透鏡單元的無光焦度的狀態(tài)下減少聚焦透鏡單元的移動量。另外，正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln從物側(cè)依次放置在孔徑光闌的物側(cè)的發(fā)散光通束(light flux)內(nèi)。因此，允許正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln在其間具有遠(yuǎn)焦的關(guān)系，從而，可以減少在聚焦期間的軸向光束高度的變化。另外，正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln被連續(xù)地放置，并且在透鏡單元的位置處的軸外主光束高度也變得相互靠近，從而允許其間發(fā)生的軸外像差有效地相互抵消。相反，在美國專利No. 7，184，221中，負(fù)透鏡單元和正透鏡單元從物側(cè)到像側(cè)依次放置在孔徑光闌的像側(cè)的會聚光通束內(nèi)，并且通過使用負(fù)透鏡單元來執(zhí)行聚焦。在本文描述的聚焦方法中，允許負(fù)透鏡單元和正透鏡單元在其間具有遠(yuǎn)焦關(guān)系，從而可以減少由于聚焦引起的軸向光束高度的變化。但是，最初，在廣角端處，負(fù)光焦度放置在物側(cè)，強(qiáng)的正光焦度放置在像側(cè)。因此，在美國專利No. 7，184，221中，雖然通過有效地放置后主點(diǎn)來意欲視角變寬、整個變焦透鏡的小型化和高性能的實(shí)現(xiàn)，但是，由于強(qiáng)負(fù)透鏡單元放置在像側(cè)，所以擴(kuò)大了整個透鏡單元。另外，在美國專利No. 7，184，221中，通過在孔徑光闌的像側(cè)的具有強(qiáng)折光力的負(fù)透鏡單元來增大軸外主光束高度。結(jié)果，當(dāng)在聚焦期間移動負(fù)透鏡單元時，大大地改變了通過像側(cè)的正透鏡單元的軸外主光束高度，從而也增大了軸外像差的物距的變化。在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變焦透鏡中，在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，移動具有正折光力的正透鏡單元Lp和具有負(fù)折光力的負(fù)透鏡單元Ln，以增大其間的距離，從而可以獲得倍率變化的效果。另外，它用于倍率的變化而沒有浪費(fèi)在聚焦透鏡單元的聚焦期間的驅(qū)動的空間。因此，可以實(shí)現(xiàn)小尺寸、輕重量的聚焦機(jī)構(gòu)，在整個變焦范圍和整個聚焦范圍內(nèi)獲得良好的光學(xué)性能，并且使整個變焦透鏡小型化。接下來，將描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變焦透鏡的特征。根據(jù)每一個示例性實(shí)施例的變焦透鏡包括孔徑光闌SP和在聚焦期間移動的多個透鏡單元。另外，在孔徑光闌SP的物側(cè)包括具有正折光力的正透鏡單元Lp以及與正透鏡單元Lp的像側(cè)相鄰的具有負(fù)折光力的負(fù)透鏡單元Ln。移動其中的至少一個透鏡單元來聚焦。在每一個示例性實(shí)施例中，正透鏡單元Lp的焦距和負(fù)透鏡單元Ln的焦距分別由Fp和Fn指示。在這種情況下，滿足下面的條件O. 5 < I Fp/Fn | <2.0(I)。條件⑴涉及正透鏡單元Lp的焦距和負(fù)透鏡單元Ln的焦距之比。正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln從物側(cè)到像側(cè)依次放置在其中軸向光束發(fā)散的孔徑光闌的物側(cè)，從而在透鏡單元之間通過的軸向光束被配置為處于遠(yuǎn)焦的狀態(tài)。因此，可以減少由于聚焦而引起的軸向光束高度的變化。另外，正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln被連續(xù)地放置，并且在透鏡單元的位置處的軸外主光束高度也變得相互靠近，從而允許其間發(fā)生的軸外像差有效地相互抵消。另外，由于正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln構(gòu)成一對正折光力和負(fù)折光力，所以可以將其合成光焦度保持為基本上無光焦度或保持為無光焦度，并且可以增強(qiáng)互光焦度(mutual power)。因此，可以使用透鏡單元中的至少一個來減少聚焦期間的焦點(diǎn)移動量。因此，雖然正透鏡單元Lp或者負(fù)透鏡單元Ln包括少量(兩個或更少)的透鏡，但是可以減少焦點(diǎn)移動量，提高變焦期間的倍率變化的效果，并且減少由于聚焦引起的像差的變化。如果超出條件(I)的范圍，則失去透鏡單元之間的像差抵消的關(guān)系，增大由于聚焦引起的像差的變化，并且失去其他透鏡單元的光焦度布置(折光力布置)，從而增大變焦期間的像差的變化。更有用的是，條件(I)的數(shù)值范圍可以被定義如下O. 6 < Fp/Fn < I. 7(la)。關(guān)于每一個示例性實(shí)施例的變焦透鏡，滿足以下條件中的至少一個是更有用的。在廣角端和望遠(yuǎn)端處負(fù)透鏡單元Ln的橫向倍率分別由i3nw和βη 表示。在廣角端和望遠(yuǎn)端處正透鏡單元Lp的橫向倍率分別由βρ 和β pt表示。在廣角端和望遠(yuǎn)端處放置在正透鏡單元Lp的物側(cè)的透鏡單元的合成焦距分別由Ffw和Fft表示。在廣角端和望遠(yuǎn)端處放置在負(fù)透鏡單元Ln的像側(cè)的透鏡單元的合成焦距分別由Frw和Frt表示。、
從負(fù)透鏡單元Ln的最像側(cè)(most image-side)表面到像平面(距離)的距離由Dnw表示，以及在廣角端處的整個變焦透鏡的焦距由fw表示。在聚焦期間的望遠(yuǎn)端處的正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln中的在聚焦期間移動的一個透鏡單元的移動量由Mft (從物側(cè)到像側(cè)的移動量被定義為正的)表示。在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間所述在聚焦期間移動的一個透鏡單元相對于另一個透鏡單元的相對移動量由Mz (從物側(cè)到像側(cè)的移動量被定義為正的)表示。在這種情況下，滿足以下條件中的至少一個是有用的^nw| < I. O(2)βη | < I. O(3)O. 3 < I Ffw/Fp | < 2. O(4) O. 3 < I Fft/Fp | < 2. O(5)O. 5 < β pwX β nw < I. 6(6)0. 5 < ^ptX βη < I. 6(7)O. 4 < I Frw/Fn | < O. 95(8)O. 4 < Frt/Fn < O. 95(9)2. 5 < Dnw/fw < 6. 0(10)0. 3 < |Mz/Mft| < I. 0(11)。接下來，將描述前述條件中的每一個的技術(shù)含義。條件⑵涉及負(fù)透鏡單元Ln的廣角端橫向倍率。條件(2)用于通過允許正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln在遠(yuǎn)焦?fàn)顟B(tài)中相互靠近來減少聚焦期間的軸向像差的變化。如果超出條件(2)的范圍，則失去正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln之間的遠(yuǎn)焦性(afocality)，并且在聚焦期間軸向光束高度大大地改變，從而球差或者軸向色差的變化增大。更有用的是，條件(2)的數(shù)值范圍可以被定義如下I β nw I < O. 5(2a)。另外，在望遠(yuǎn)端處，類似于廣角端，負(fù)透鏡單元Ln滿足條件(3)是有用的。Ιβη Ι <1.0(3)條件(3)涉及負(fù)透鏡單元的望遠(yuǎn)端橫向倍率。條件(3)用于通過在望遠(yuǎn)端以及廣角端處允許正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln在遠(yuǎn)焦?fàn)顟B(tài)中相互靠近來減少聚焦期間的軸向像差的變化。更有用的是，條件(3)的數(shù)值范圍可以被定義如下I β nt I < O. 5(3a)。接下來，將描述用于允許正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln在其間具有遠(yuǎn)焦關(guān)系的每一個透鏡單元的條件。放置在負(fù)透鏡單元Ln的像側(cè)的透鏡單元的廣角端合成焦距可以被定義為正的，并且放置在正透鏡單元Lp的物側(cè)的透鏡單元的廣角端合成焦距可以被定義為負(fù)的。因此，在廣角端處，正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln可以放置在發(fā)散光通束內(nèi)，從而可以容易地允許兩個透鏡單元遠(yuǎn)焦地、有效地相互靠近。另外，類似地，放置在負(fù)透鏡單元Ln的像側(cè)的透鏡單元的望遠(yuǎn)端合成焦距可以被定義為正的，并且放置在正透鏡單元Lp的物側(cè)的透鏡單元的望遠(yuǎn)端合成焦距可以被定義為負(fù)的。因此，類似于廣角端，在望遠(yuǎn)端處，正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln也可以放置在發(fā)散光通束內(nèi)，從而可以容易地允許兩個透鏡單元有效地在其間具有遠(yuǎn)焦關(guān)系。接下來，將描述用于更有效地允許正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln在其間具有遠(yuǎn)焦的關(guān)系并使整個變焦透鏡小型化的透鏡單元的光焦度之間的關(guān)系。在廣角端和望遠(yuǎn)端處可以分別滿足條件⑷和(5)。條件⑷和(5)分別涉及在正透鏡單元Lp的物側(cè)的透鏡單元的廣角端和望遠(yuǎn)端合成焦距。如果超出條件(4)和(5)的上限，則來自正透鏡單元Lp的像側(cè)的光通束變成會聚光通束。另外，如果超出其下限，則來自正透鏡單元Lp的像側(cè)的光通束變成發(fā)散光通束。結(jié)果，軸向光束高度在聚焦期間改變，從而球差或軸向色差的變化大大地增大。更有用的是，條件(4)和(5)的數(shù)值范圍可以被定義如下O. 35 < Ffw/Fp < I. 7(4a)O. 35 < Fft/Fp | < I. 7(5a)。條件(6)涉及正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln的廣角端橫向倍率之積。條件(6)用于通過允許減少正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln的合成透鏡單元的倍率的變化而使用另一個透鏡單元來容易地校正像差。如果超出條件￠)的上限，則增強(qiáng)正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln的合成透鏡單元的正光焦度。結(jié)果，位于負(fù)透鏡單元Ln的像側(cè)的合成透鏡單元·的正主點(diǎn)位置向物側(cè)移動，從而難以獲得預(yù)定長度的后焦點(diǎn)。如果超出條件(6)的下限，則增強(qiáng)正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln的合成透鏡單元的負(fù)光焦度。結(jié)果，位于正透鏡單元Lp的物側(cè)的合成透鏡單元的負(fù)主點(diǎn)位置向像側(cè)移動，從而難以使視角變寬。更有用的是，條件￠)的數(shù)值范圍可以被定義如下O. 6 < β pw X β nw < 1.5(6a)。另外，在望遠(yuǎn)端以及廣角端處正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln滿足條件(7)是有用的。O. 5 < ^ptX ^nt < I. 6(7)條件(J)涉及正透鏡單元和負(fù)透鏡單元的廣角端橫向倍率之積。條件(7)用于通過允許在望遠(yuǎn)端以及廣角端處減少正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln的合成透鏡單元的倍率的變化而使用另一個透鏡單元來容易地校正像差。更有用的是，條件⑵的數(shù)值范圍可以被定義如下O. 6 < β pt X β nt < 1.5(7a)。條件(8)和(9)用于通過負(fù)透鏡單元Ln將遠(yuǎn)焦光通束轉(zhuǎn)換為發(fā)散光通束，并在這之后允許光通束再次有效地會聚到像平面。條件(8)和(9)分別涉及在負(fù)透鏡單元Ln的像側(cè)的透鏡單元的廣角端和望遠(yuǎn)端合成焦距。條件(8)和(9)分別是用于在廣角端和望遠(yuǎn)端處在通過正光焦度將允許通過負(fù)透鏡單元Ln的負(fù)光焦度發(fā)散的光通束聚焦在像平面上時，允許整個變焦透鏡不被擴(kuò)大并保持良好的光學(xué)性能的條件。如果超出條件(8)和(9)的上限，則發(fā)散能力太弱，從而整個變焦透鏡擴(kuò)大。如果超出其下限，則發(fā)散能力太強(qiáng)，從而球差增大。更有用的是，條件(8)和(9)的數(shù)值范圍可以被定義如下O. 5 < I Frw/Fn < O. 9(8a)O. 5 < Frt/Fn < O. 9(9a)。條件(10)用于通過在廣角端處適當(dāng)?shù)卦O(shè)置正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln在光軸上的位置來使整個變焦透鏡小型化并獲得高的光學(xué)性能。一般來說，為了通過減少整個變焦透鏡的焦距來使視角變寬并使整個變焦透鏡小型化，最有效的配置是反焦型配置，在反焦型配置中，負(fù)光焦度(折光力)放置在物側(cè)，并且正光焦度放置在像側(cè)。因此，在廣角端處將具有負(fù)光焦度的負(fù)透鏡單元Ln放置在與像平面分開的物側(cè)的位置是有用的。條件(10)涉及在廣角端處從負(fù)透鏡單元Ln的最像側(cè)透鏡表面到像平面的距離。如果超出條件(10)的下限，則負(fù)透鏡單元Ln變得靠近像側(cè)，從而失去反焦型光焦度布置。因此，使視角變寬是困難的。如果超出條件(10)的上限，則不必要地增大總長度，這不是希望的。更有用的是，條件(10)的數(shù)值范圍可以被定義如下3. O < Dnw/fw < 5. 5(IOa)。
在根據(jù)示例性實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)中，有用的是，在聚焦期間僅僅移動正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln中的一個透鏡單元，因?yàn)轵?qū)動機(jī)構(gòu)可以被簡化。另外，在這種情況下，有用的是，在聚焦期間移動其光焦度(折光力)的絕對值大的透鏡單元(所述一個透鏡單元)，并且移動該透鏡單元使得相對于另一個透鏡單元的相對位置在變焦期間改變。因此，該配置是有用的，因?yàn)榭梢詼p少用于聚焦移動的空間，并且可以有效地獲得倍率變化的效果。另外，在這種情況下，為了使整個變焦透鏡小型化，有用的是，在正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln中的在聚焦期間不移動的透鏡單元(所述另一個透鏡單元)也被配置為包括少量(兩個或更少)的透鏡。條件(11)涉及其光焦度的絕對值大的透鏡單元的望遠(yuǎn)端焦點(diǎn)移動量Mft與從廣角端到望遠(yuǎn)端的其光焦度大的透鏡單元相對于所述一個透鏡單元的相對移動量Mz之比。這里，移動量Mft的符號和相對移動量Mz的符號被定義為使得從物側(cè)到像側(cè)的移動為正的。如果超出條件(11)的上限，則正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln之間的距離相對于望遠(yuǎn)端聚焦驅(qū)動量不必要地寬，從而整個變焦透鏡擴(kuò)大。如果超出條件(11)的下限，則變焦期間的移動量減小，并且用于變焦的透鏡單元的倍率變化的負(fù)荷增大，從而難以獲得高的光學(xué)性能。更有用的是，條件(11)的數(shù)值范圍可以被定義如下O. 35 < |Mz/Mft| < O. 90(11a)。另外，每一個示例性實(shí)施例中的透鏡單元為如下透鏡單元表示放置在從光學(xué)系統(tǒng)的前透鏡表面或者由于倍率變化或聚焦而改變與前向方向上相鄰的透鏡一起的變焦的表面到光學(xué)系統(tǒng)的最后透鏡表面或者在變焦或聚焦期間改變相對于后向方向上相鄰的透鏡的距離的表面的范圍中的透鏡單元。本發(fā)明可以應(yīng)用于具有上述變焦透鏡的各種光學(xué)設(shè)備(例如，圖像拾取設(shè)備、圖像投影設(shè)備等)。在下文中，將描述每一個示例性實(shí)施例中的透鏡配置。根據(jù)第一示例性實(shí)施例的變焦透鏡包括具有正折光力的第一透鏡單元LI ;具有負(fù)折光力的第二透鏡單元L2 ;具有正折光力的第三透鏡單元L3 ;具有負(fù)折光力的第四透鏡單元L4 ;具有正折光力并包含孔徑光闌SP的第五透鏡單元L5 ;以及具有正折光力的第六透鏡單元L6。另外，變焦透鏡被配置為使得在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，第一透鏡單元LI和第三透鏡單元L3至第六透鏡單元L6向物側(cè)移動，并且第二透鏡單元L2按照向像側(cè)凸起的軌跡移動。根據(jù)第一示例性實(shí)施例的變焦透鏡是具有7. O的變焦比的正先導(dǎo)型六單元變焦透鏡。第三透鏡單元L3對應(yīng)于正透鏡單元Lp ;第四透鏡單元L4對應(yīng)于負(fù)透鏡單元Ln ;并且通過負(fù)透鏡單元Ln執(zhí)行聚焦。負(fù)透鏡單元Ln包含一個透鏡，從而可以允許聚焦透鏡單元具有小的尺寸和輕的重量。另外，正透鏡單元Lp也由一個正透鏡配置，從而可以允許整個變焦透鏡具有小的尺寸和輕的重量。另外，正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln滿足條件(I)，從而合成光焦度(折光力)被削弱。另外，分別在廣角端和望遠(yuǎn)端處滿足條件(6)和(7)，從而合成倍率的變化也被減少。因此，可以獲得高的性能而不影響不同倍率變化透鏡單元的光焦度布置。另外，由于正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln作為一對構(gòu)成無光焦度透鏡單元(具有零的折光力的透鏡單元)，所以正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln的光焦度都可以被增強(qiáng)，從而可以減少負(fù)透鏡單元 Ln 的聚焦驅(qū)動量(focus driving amount)。根據(jù)第一示例性實(shí)施例的變焦透鏡滿足條件(2)和(3)。另外，第一透鏡單元LI和第二透鏡單元L2的廣角端和望遠(yuǎn)端合成焦距是負(fù)的，并且滿足條件(4)和(5)。因此，在 廣角端以及望遠(yuǎn)端處，允許正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln在其間有效地具有遠(yuǎn)焦關(guān)系，從而可以減少在聚焦期間透鏡單元Ln的球差和軸向色差的變化并實(shí)現(xiàn)小型化和高性能。另外，第五透鏡單元L5和第六透鏡單元L6的廣角端和望遠(yuǎn)端合成焦距是負(fù)的，并且滿足條件(8)和(9)。因此，在將遠(yuǎn)焦光通束通過負(fù)透鏡單元Ln轉(zhuǎn)換為發(fā)散光通束之后，允許該光通束再次會聚到像平面，從而可以有效地實(shí)現(xiàn)小型化和高性能。另外，負(fù)透鏡單元Ln在光軸上的位置滿足條件(10)，從而可以同時有效地使視角變寬并實(shí)現(xiàn)小型化，而沒有失去反焦型光焦度布置。在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，負(fù)透鏡單元Ln相對于正透鏡單元Lp相對地向像側(cè)移動。根據(jù)本示例性實(shí)施例的變焦透鏡可以被認(rèn)為是這樣的變焦透鏡，其中，正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln被插入在四單元變焦透鏡的第二透鏡單元和第三透鏡單元之間，該四單元變焦透鏡包含具有正折光力、負(fù)折光力、正折光力和正折光力的透鏡單元。在這種情況下，需要確保正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln之間的空距離正好與正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln的厚度以及其聚焦驅(qū)動空間成比例。因此，與四單元變焦透鏡的第二透鏡單元和第三透鏡單元相比，在根據(jù)本示例性實(shí)施例的第二透鏡單元L2和第五透鏡單元L5中，失去了倍率變化的效果。但是，具有相對強(qiáng)的折光力的負(fù)透鏡單元Ln從廣角端到望遠(yuǎn)端相對于正透鏡單元Lp向像側(cè)與失去的量成比例地移動，從而獲得倍率變化的等同效果。更具體地說，滿足條件(11)，使得可以給倍率變化有效地分配負(fù)透鏡單元Ln的聚焦驅(qū)動空間。根據(jù)第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡從物側(cè)到像側(cè)依次包括具有負(fù)折光力的第一透鏡單元LI ;具有正折光力的第二透鏡單元L2 ;具有負(fù)折光力的第三透鏡單元L3 ;具有正折光力并包含孔徑光闌SP的第四透鏡單元L4 ;以及具有正折光力的第五透鏡單元L5。另夕卜，變焦透鏡被配置為使得在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，第一透鏡單元LI按照向像側(cè)凸起的軌跡移動，并且第二透鏡單元L2至第五透鏡單元L5向物側(cè)移動。根據(jù)第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡是具有2. 4的變焦比的負(fù)先導(dǎo)型五單元變焦透鏡。第二透鏡單元L2對應(yīng)于正透鏡單元Lp ;第三透鏡單元L3對應(yīng)于負(fù)透鏡單元Ln ;并且通過負(fù)透鏡單元Ln執(zhí)行聚焦。負(fù)透鏡單元Ln包含一個透鏡，從而可以允許聚焦透鏡單元具有小的尺寸和輕的重量。另外，正透鏡單元Lp也由一個正透鏡配置，從而可以允許整個變焦透鏡具有小的尺寸和輕的重量。正透鏡單元Lp、負(fù)透鏡單元Ln、物側(cè)透鏡單元和像側(cè)透鏡單元的光學(xué)功能與第一示例性實(shí)施例的那些相同。根據(jù)第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡包括具有正折光力的第一透鏡單元LI ;具有負(fù)折光力的第二透鏡單元L2 ;具有正折光力的第三透鏡單元L3 ;具有負(fù)折光力的第四透鏡單元L4 ;具有正折光力并包含孔徑光闌SP的第五透鏡單元L5 ;以及具有正折光力的第六透鏡單元L6。另外，變焦透鏡被配置為使得在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，第一透鏡單元LI、第三透鏡單元L3、第五透鏡單元L5和第六透鏡單元L6向物側(cè)移動，并且第二透鏡單元L2和第四透鏡單元L4按照向像側(cè)凸起的軌跡移動。根據(jù)第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡是具有7. O的變焦比的正先導(dǎo)型六單元變焦透鏡。第三透鏡單元L3對應(yīng)于正透鏡單元Lp ;第四透鏡單元L4對應(yīng)于負(fù)透鏡單元Ln ;并且通過正透鏡單元Lp執(zhí)行聚焦。正透鏡單元Lp包含一個透鏡，從而可以允許聚焦透鏡單元具有小的尺寸和輕的重量。另外，負(fù)透鏡單元Ln也由一個負(fù)透鏡配置，從而可以允許整個變焦透鏡具有小的尺寸和輕的重量。除了以下點(diǎn)以外，正透鏡單元Lp、負(fù)透鏡單元Ln、物側(cè)透鏡單元和像側(cè)透鏡單元的光學(xué)功能幾乎與第一示例性實(shí)施例的那些相同。 在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，正透鏡單元Lp相對于負(fù)透鏡單元Ln相對地向物側(cè)移動。根據(jù)第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡可以被認(rèn)為是這樣的變焦透鏡，其中，正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln被插入在四單元變焦透鏡的第二透鏡單元和第三透鏡單元之間，該四單元變焦透鏡包含具有正折光力、負(fù)折光力、正折光力和正折光力的透鏡單元。在這種情況下，需要確保正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln之間的空距離正好與正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln的厚度以及其聚焦驅(qū)動空間成比例。因此，與四單元變焦透鏡的第二透鏡單元和第三透鏡單元相比，在根據(jù)本示例性實(shí)施例的第二透鏡單元L2和第五透鏡單元L5中，失去了倍率變化的效果。但是，具有相對強(qiáng)的折光力的正透鏡單元Lp從廣角端到望遠(yuǎn)端相對于負(fù)透鏡單元Ln向物側(cè)與失去的量成比例地移動，從而獲得倍率變化的等同效果。更具體地說，滿足條件(11)，使得可以給倍率變化有效地分配正透鏡單元Lp的聚焦驅(qū)動空間。根據(jù)第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡從物側(cè)到像側(cè)依次包括具有正折光力的第一透鏡單元LI ;具有負(fù)折光力的第二透鏡單元L2 ;具有正折光力的第三透鏡單元L3 ;具有負(fù)折光力的第四透鏡單元L4 ;以及具有正折光力并包含孔徑光闌SP的第五透鏡單元L5。另夕卜，變焦透鏡被配置為使得在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，第一透鏡單元LI和第三透鏡單元L3至第五透鏡單元L5向物側(cè)移動，并且第二透鏡單元L2按照向像側(cè)凸起的軌跡移動。根據(jù)第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡是具有5. 6的變焦比的正先導(dǎo)型五單元變焦透鏡。第三透鏡單元L3對應(yīng)于正透鏡單元Lp ;第四透鏡單元L4對應(yīng)于負(fù)透鏡單元Ln ;并且通過負(fù)透鏡單元Ln執(zhí)行聚焦。負(fù)透鏡單元Ln包含一個透鏡，從而可以允許聚焦透鏡單元具有小的尺寸和輕的重量。另外，正透鏡單元Lp也由一個正透鏡配置，從而可以允許整個變焦透鏡具有小的尺寸和輕的重量。正透鏡單元Lp、負(fù)透鏡單元Ln、物側(cè)透鏡單元和像側(cè)透鏡單元的光學(xué)功能與第一示例性實(shí)施例的那些相同。根據(jù)第五示例性實(shí)施例的變焦透鏡包括具有正折光力的第一透鏡單元LI ;具有負(fù)折光力的第二透鏡單元L2 ;具有正折光力的第三透鏡單元L3 ;具有負(fù)折光力的第四透鏡單元L4 ;具有正折光力并包含孔徑光闌SP的第五透鏡單元L5 ;以及具有正折光力的第六透鏡單元L6。另外，變焦透鏡被配置為使得在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，第一透鏡單元LI、第三透鏡單元L3至第六透鏡單元L6向物側(cè)移動，并且第二透鏡單元L2按照向像側(cè)凸起的軌跡移動。根據(jù)第五示例性實(shí)施例的變焦透鏡是具有6. 5的變焦比的正先導(dǎo)型六單元變焦透鏡。第三透鏡單元L3對應(yīng)于正透鏡單元Lp ;第四透鏡單元L4對應(yīng)于負(fù)透鏡單元Ln ；并且通過負(fù)透鏡單元Ln執(zhí)行聚焦。負(fù)透鏡單元Ln包含兩個透鏡，從而可以允許聚焦透鏡單元具有小的尺寸和輕的重量。另外，正透鏡單元Lp包含一個透鏡，從而可以允許整個變焦透鏡具有小的尺寸和輕的重量。正透鏡單元L p、負(fù)透鏡單元Ln、物側(cè)透鏡單元和像側(cè)透鏡單元的光學(xué)功能與第一示例性實(shí)施例的那些相同。根據(jù)第六示例性實(shí)施例的變焦透鏡包括具有正折光力的第一透鏡單元LI ;具有負(fù)折光力的第二透鏡單元L2 ;具有正折光力的第三透鏡單元L3 ;具有負(fù)折光力的第四透鏡單元L4 ;具有正折光力并包含孔徑光闌SP的第五透鏡單元L5 ;以及具有正折光力的第六透鏡單元L6。另外，變焦透鏡被配置為使得在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，第一透鏡單元LI和第三透鏡單元L3至第六透鏡單元L6向物側(cè)移動，并且第二透鏡單元L2按照向像側(cè)凸起的軌跡移動。根據(jù)第六示例性實(shí)施例的變焦透鏡是具有7. O的變焦比的正先導(dǎo)型六單元變焦透鏡。第三透鏡單元L3對應(yīng)于正透鏡單元Lp ;第四透鏡單元L4對應(yīng)于負(fù)透鏡單元Ln ;并且通過正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln執(zhí)行聚焦。正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln中的每一個都包含一個透鏡，從而可以允許聚焦透鏡單元具有小的尺寸和輕的重量。除了驅(qū)動正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln來聚焦以外，正透鏡單元Lp、負(fù)透鏡單元Ln、物側(cè)透鏡單元和像側(cè)透鏡單元的光學(xué)功能幾乎與第一和第三示例性實(shí)施例的那些相同。因此，雖然機(jī)械配置變得復(fù)雜，但是可以進(jìn)一步減少由于聚焦而引起的像差的變化。在下文中，將描述對應(yīng)于第一至第六示例性實(shí)施例的數(shù)值例子I至6。在每一個數(shù)值例子中，從物側(cè)算起的表面的序號由“i”(其中“i”是正整數(shù))表示。在可應(yīng)用的情況中，第i個非球面是通過與表面編號緊接地添加的星號(“*”)來表示的。在每一個數(shù)值例子中，按照從物側(cè)算起的順序的第i個透鏡表面的曲率半徑由“ri”表示。按照從物側(cè)算起的順序的第i個透鏡厚度或空氣距離由“di”表示。按照從物側(cè)算起的順序的第i個透鏡的材料的折射率和阿貝數(shù)分別由ndi和vdi表示。后焦點(diǎn)由“BF”表示。當(dāng)光軸的方向被定義為X軸、與光軸垂直的方向被定義為H軸、從物側(cè)到像側(cè)的光的傳播方向被定義為正的、旁軸曲率半徑由“r”表示、以及非球面系數(shù)分別由A4、A6、AS、AlO和A12表示時，非球面形狀可以由以下方程表達(dá)
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O在每一個非球面系數(shù)中，“e-x”表示“10_χ”。除了焦距、F數(shù)等的規(guī)格以外，視角表示整個變焦透鏡的半視角；像高表示確定半視角的最大像高；以及，總透鏡長度表示從第一透鏡表面到最后透鏡表面的距離。后焦點(diǎn)BF表示從最后透鏡表面到像平面的距離。另夕卜，每一個透鏡單元的數(shù)據(jù)表示每一個透鏡單元的焦距、光軸上的長度、前主點(diǎn)位置和后主點(diǎn)位置。另外，由于用(可變的)指示每一個光學(xué)表面的距離d的一部分在變焦期間改變，
所以在不同的表中列出了與焦距相對應(yīng)的各表面之間的距離。另外，基于下文中描述的數(shù)值例子I至6的透鏡數(shù)據(jù)的條件的計算結(jié)果在表I中列出。(數(shù)值例子I)單位mm
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡，包括 孔徑光闌；以及 在變焦期間移動的多個透鏡單元， 其中，所述多個透鏡單元在所述孔徑光闌的物側(cè)包括具有正折光力的正透鏡單元Lp以及與所述正透鏡單元Lp的像側(cè)相鄰放置的具有負(fù)折光力的負(fù)透鏡單元Ln， 其中，所述正透鏡單元Lp和所述負(fù)透鏡單元Ln中的至少一個包括在聚焦期間移動的兩個或更少的透鏡，以及 其中，當(dāng)所述正透鏡單元Lp和所述負(fù)透鏡單元Ln的焦距分別由Fp和Fn表示時，滿足下面的條件· 0. 5 < I Fp/Fn I < 2. O。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中，當(dāng)在廣角端處所述負(fù)透鏡單元Ln的橫向倍率由Pnw表示時，滿足下面的條件 3 nw I < I. O0
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中，當(dāng)在望遠(yuǎn)端處所述負(fù)透鏡單元Ln的橫向倍率由Pnt表示時，滿足下面的條件 I 3 nt I <1.0。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中，在廣角端處放置在所述負(fù)透鏡單元Ln的像側(cè)的透鏡單元的合成焦距是正的，以及在廣角端處放置在所述正透鏡單元Lp的物側(cè)的透鏡單元的合成焦距是負(fù)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中，在望遠(yuǎn)端處放置在所述負(fù)透鏡單元Ln的像側(cè)的透鏡單元的合成焦距是正的，以及在望遠(yuǎn)端處放置在所述正透鏡單元Lp的物側(cè)的透鏡單元的合成焦距是負(fù)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中，當(dāng)在廣角端處放置在所述正透鏡單元Lp的物側(cè)的透鏡單元的合成焦距由Ffw表示時,滿足下面的條件 · 0. 3 < Ffw/Fp < 2. O。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中，當(dāng)在望遠(yuǎn)端處放置在所述正透鏡單元Lp的物側(cè)的透鏡單元的合成焦距由Fft表示時,滿足下面的條件 · 0. 3 < Fft/Fp < 2. O。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中，當(dāng)在廣角端處所述正透鏡單元Lp的橫向倍率由Ppw表示、以及在廣角端處所述負(fù)透鏡單元Ln的橫向倍率由Pnw表示時，滿足下面的條件 · 0. 5 < 3 pwX 3 nw < I. 6。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中，當(dāng)在望遠(yuǎn)端處所述正透鏡單元Lp的橫向倍率由3 Pt表示、以及在望遠(yuǎn)端處所述負(fù)透鏡單元Ln的橫向倍率由3nt表示時，滿足下面的條件 · 0. 5 < 3 pt X 3 nt < I. 6。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中，當(dāng)在廣角端處放置在所述負(fù)透鏡單元Ln的像側(cè)的透鏡單元的合成焦距由Frw表示時,滿足下面的條件 · 0. 4 < Frw/Fn <0.95。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中，當(dāng)在望遠(yuǎn)端處放置在所述負(fù)透鏡單元Ln的像側(cè)的透鏡單元的合成焦距由Frt表示時,滿足下面的條件0. 4 < Frt/Fn <0.95。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中，當(dāng)從所述負(fù)透鏡單元Ln的最像側(cè)表面到像平面的距離由Dnw表示、以及在廣角端處整個變焦透鏡的焦距由fw表示時，滿足下面的條件2. 5 < Dnw/fw < 6. O。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中，所述正透鏡單元Lp和所述負(fù)透鏡單元Ln中的一個透鏡單元在聚焦期間移動，并且所述一個透鏡單元相對于另一個透鏡單元的相對位置在變焦期間改變。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的變焦透鏡，其中，所述正透鏡單元Lp和所述負(fù)透鏡單元Ln 中的在聚焦期間移動的所述一個透鏡單元的折光力的絕對值大于所述另一個透鏡單元的折光力的絕對值。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的變焦透鏡，其中，所述正透鏡單元Lp和所述負(fù)透鏡單元Ln中的在聚焦期間不移動的所述另一個透鏡單元包含兩個或更少的透鏡。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的變焦透鏡，其中，當(dāng)在聚焦期間在望遠(yuǎn)端處所述正透鏡單元Lp和所述負(fù)透鏡單元Ln中的在聚焦期間移動的所述一個透鏡單元的移動量由Mft表示、從所述物側(cè)到所述像側(cè)的移動量被定義為正的、以及在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間在聚焦期間移動的所述一個透鏡單元相對于所述另一個透鏡單元的相對移動量由Mz表示、從所述物側(cè)到所述像側(cè)的移動量被定義為正的時，滿足下面的條件0. 3 < Mz/Mft < I. O。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中，所述多個透鏡單元從所述物側(cè)到所述像側(cè)依次包括具有正折光力的第一透鏡單元、具有負(fù)折光力的第二透鏡單元、具有正折光力的第三透鏡單元、具有負(fù)折光力的第四透鏡單元、具有正折光力的第五透鏡單元以及具有正折光力的第六透鏡單元，并且每一個透鏡單元在變焦期間移動。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中，所述多個透鏡單元從所述物側(cè)到所述像側(cè)依次包括具有正折光力的第一透鏡單元、具有負(fù)折光力的第二透鏡單元、具有正折光力的第三透鏡單元、具有負(fù)折光力的第四透鏡單元以及具有正折光力的第五透鏡單元，并且每一個透鏡單元在變焦期間移動。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中，所述多個透鏡單元從所述物側(cè)到所述像側(cè)依次包括具有負(fù)折光力的第一透鏡單元、具有正折光力的第二透鏡單元、具有負(fù)折光力的第三透鏡單元、具有正折光力的第四透鏡單元以及具有正折光力的第五透鏡單元，并且每一個透鏡單元在變焦期間移動。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中，所述具有正折光力的正透鏡單元Lp和所述具有負(fù)折光力的負(fù)透鏡單元Ln被配置為形成具有基本上零的光焦度的合成透鏡單元。
21.—種光學(xué)設(shè)備,包括 根據(jù)權(quán)利要求I至19中的任何一項所述的變焦透鏡；以及 被配置為接收由所述變焦透鏡形成的圖像的圖像傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了變焦透鏡和具有該變焦透鏡的圖像拾取設(shè)備。變焦透鏡包括孔徑光闌和在變焦期間移動的多個透鏡單元。其中，多個透鏡單元在孔徑光闌的物側(cè)包括具有正折光力的正透鏡單元Lp以及與正透鏡單元Lp的像側(cè)相鄰放置的具有負(fù)折光力的負(fù)透鏡單元Ln。正透鏡單元Lp和負(fù)透鏡單元Ln中的至少一個包括在聚焦期間移動的兩個或更少的透鏡，并且基于預(yù)定的數(shù)學(xué)條件，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置正透鏡單元Lp的焦距Fp和負(fù)透鏡單元Ln的焦距Fn。
文檔編號G02B15/16GK102736227SQ20121010805
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者杉田茂宣 申請人:佳能株式會社