專利名稱：變焦透鏡以及裝備有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)明涉及變焦透鏡和裝備有變焦透鏡的圖像拾取設(shè)備，并且更特別地涉及適合用于在圖像拾取設(shè)備(例如，視頻照相機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、廣播照相機(jī)、監(jiān)視照相機(jī)或者鹵化銀膠片照相機(jī))中使用的攝影光學(xué)系統(tǒng)的變焦透鏡。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，圖像拾取設(shè)備(例如，使用固態(tài)圖像傳感器的視頻照相機(jī)、攝影數(shù)字照相機(jī)、廣播照相機(jī)以及基于鹵化銀膠片的照相機(jī))已經(jīng)在維持高功能性的同時(shí)被小型化。為此，已經(jīng)提出了在其中在不使用快速返回反射鏡的情況下使整個(gè)變焦透鏡小型化以作為單眼的可更換鏡頭系統(tǒng)的圖像拾取設(shè)備。另外，存在對(duì)于如下的攝影光學(xué)系統(tǒng)的需求，即在該攝影光學(xué)系統(tǒng)中，整個(gè)透鏡長(zhǎng)度(從第一透鏡表面到像面的距離)短，前透鏡有效直徑小，整個(gè)變焦透鏡緊湊，并且變焦透鏡具有大直徑和廣視角。
在本領(lǐng)域的當(dāng)前狀態(tài)中，已知一種四單元變焦透鏡，其從物側(cè)到像側(cè)依次包括正折光力的第一透鏡單元、負(fù)折光力的第二透鏡單元、正折光力的第三透鏡單元和正折光力的第四透鏡單元，其中在變焦期間每個(gè)透鏡單元被移動(dòng)。日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 08-271790和美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2005/0041304兩者公開(kāi)了在其中孔徑光闌被布置在第三透鏡單元的像側(cè)以使得整個(gè)變焦透鏡被小型化的變焦透鏡。另外，已知一種具有圖像穩(wěn)定功能的變焦透鏡，在其中透鏡單元的一部分朝與光軸垂直的方向移位以便校正圖像抖動(dòng)。美國(guó)專利No. 7，782，544討論了一種變焦透鏡，在其中通過(guò)將四單元變焦透鏡中的整個(gè)第三透鏡單元朝與光軸垂直的方向移動(dòng)來(lái)校正圖像抖動(dòng)以便獲得靜止的圖像。盡管存在本領(lǐng)域的當(dāng)前狀態(tài)，但是存在對(duì)于具有小的透鏡鏡筒的外徑、整體上小型化的尺寸以及大的孔徑比的變焦透鏡的需求。一般，為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)變焦透鏡的大孔徑比和小型化的尺寸，必須增大變焦透鏡的每個(gè)透鏡單元的折光力并且減少每個(gè)透鏡單元在變焦期間的移動(dòng)量。然而，在以這種方式配置的變焦透鏡中，隨著每個(gè)透鏡表面的折光力增大，透鏡厚度也增大。因此，減小透鏡系統(tǒng)的效果是不足的，并且難以校正各種像差。在上面描述的四單元變焦透鏡中，重要的是，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定每個(gè)透鏡單元的折光力、孔徑光闌的位置、第一透鏡單元和第三透鏡單元的透鏡配置等，以便獲得整個(gè)透鏡系統(tǒng)的小型化的尺寸和大的孔徑比兩者。如果孔徑光闌的位置或者布置在孔徑光闌附近的透鏡單元(例如第三透鏡)的透鏡配置是不適當(dāng)?shù)?，則難以獲得整個(gè)變焦透鏡的大的孔徑比、減小的前透鏡有效直徑、減小的透鏡鏡筒直徑和小型化的尺寸。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方面涉及具有大的孔徑比、整個(gè)變焦透鏡的小型化的尺寸以及在從廣角端到望遠(yuǎn)端的整個(gè)變焦范圍上具有優(yōu)秀的光學(xué)性能的變焦透鏡，以及裝備有該變焦透鏡的圖像拾取設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種變焦透鏡從物側(cè)到像側(cè)依次包括具有正折光力的第一透鏡單元、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和具有正折光力的第四透鏡單元，在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間所有透鏡單元被移動(dòng)，其中孔徑光闌被布置在第三透鏡單元的像側(cè)，第三透鏡單元包括至少三個(gè)正透鏡和一個(gè)負(fù)透鏡，并且所述變焦透鏡滿足下面的條件式O. 002<T23/fT<0. 020-I. 8<f3/f2<-0. 8,以及-5. 0<fl/f2<-3. O,其中T23表示在所述變焦透鏡處于望遠(yuǎn)端時(shí)從第二透鏡單元中的最接近像側(cè)的透鏡表面到第三透鏡單元中的最接近物側(cè)的透鏡表面的距離，fT表示在望遠(yuǎn)端處的整個(gè)變焦透鏡的焦距，并且H、f2和f3分別表示第一透鏡單元、第二透鏡單元和第三透鏡單元的 焦距。從以下參考附圖的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述中，本發(fā)明更多的特征和方面對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將變得清晰。
被加入且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)一部分的附圖示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例、特征和方面，并且與描述一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。圖I是示出根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的在廣角端處的變焦透鏡的透鏡截面圖。圖2A和圖2B是根據(jù)與本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例對(duì)應(yīng)的數(shù)值示例I的變焦透鏡分別在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的在廣角端處的變焦透鏡的透鏡截面圖。圖4A和圖4B是根據(jù)與本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例對(duì)應(yīng)的數(shù)值示例2的變焦透鏡分別在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的在廣角端處的變焦透鏡的透鏡截面圖。圖6A和圖6B是根據(jù)與本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例對(duì)應(yīng)的數(shù)值示例3的變焦透鏡分別在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例的在廣角端處的變焦透鏡的透鏡截面圖。圖8A和圖SB是根據(jù)與本發(fā)明的第四示例性實(shí)施例對(duì)應(yīng)的數(shù)值示例4的變焦透鏡分別在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第五示例性實(shí)施例的在廣角端處的變焦透鏡的透鏡截面圖。圖IOA和圖IOB是根據(jù)與本發(fā)明的第五示例性實(shí)施例對(duì)應(yīng)的數(shù)值示例5的變焦透鏡分別在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的各個(gè)示例性實(shí)施例、特征以及方面。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變焦透鏡從物側(cè)到像側(cè)依次包括正折光力的第一透鏡單元、負(fù)折光力的第二透鏡單元、正折光力的第三透鏡單元和正折光力的第四透鏡單元，并且在變焦期間全體透鏡單元被移動(dòng)。用于限制用于確定F數(shù)的光束的孔徑光闌被布置在第三透鏡單元的像側(cè)。在變焦期間孔徑光闌與第三透鏡單元一體地或者獨(dú)立地移動(dòng)。第三透鏡單元包括至少三個(gè)正透鏡和一個(gè)負(fù)透鏡。圖I是示出在廣角端(短焦距端)處的根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的變焦透鏡的透鏡截面圖。圖2A和圖2B是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的變焦透鏡分別在廣角端和望遠(yuǎn)端(長(zhǎng)焦距端)處的像差圖。圖3是示出在廣角端處的根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡的透鏡截面圖。圖4A和圖4B是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡分別在廣角端和望遠(yuǎn)端處的 像差圖。圖5是示出在廣角端處的根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡的透鏡截面圖。圖6A和圖6B是根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡分別在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖7是示出在廣角端處的根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡的透鏡截面圖。圖8A和圖SB是根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡分別在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖9是示出在廣角端處的根據(jù)本發(fā)明第五示例性實(shí)施例的變焦透鏡的透鏡截面圖。圖IOA和圖IOB是根據(jù)本發(fā)明第五示例性實(shí)施例的變焦透鏡分別在廣角端和望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖11是示出裝備有根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的變焦透鏡的照相機(jī)(圖像拾取設(shè)備)的主要部件的示意圖。每個(gè)示例性實(shí)施例的變焦透鏡是在圖像拾取設(shè)備(例如視頻照相機(jī)、數(shù)字照相機(jī)和鹵化銀膠片照相機(jī))中使用的攝影光學(xué)系統(tǒng)。在透鏡截面圖中，左側(cè)指的是物側(cè)(前側(cè))，而右側(cè)指的是像側(cè)(后側(cè))。i表示從物側(cè)開(kāi)始的透鏡單元的順序，并且Li表示第i個(gè)透鏡單元。在每個(gè)示例性實(shí)施例中,LI表示正折光力(光焦度=焦距的倒數(shù))的第一透鏡單元，L2表示負(fù)折光力的第二透鏡單元，L3表示正折光力的第三透鏡單元，而L4表示正折光力的第四透鏡單元。SP表示孔徑光闌，其被布置在第三透鏡單元L3的像側(cè)。在變焦期間孔徑光闌SP與第三透鏡單元L3 —體地或者獨(dú)立地移動(dòng)。G表示與濾光器、相移片、晶體低通濾波器、紅外截止濾光器等對(duì)應(yīng)的光學(xué)塊。IP表示像面，其在它被用作視頻照相機(jī)或者數(shù)字照相機(jī)的攝影光學(xué)系統(tǒng)時(shí)是與固態(tài)圖像傳感器(光電轉(zhuǎn)換元件)(例如CCD傳感器或者CMOS傳感器)的圖像拾取面對(duì)應(yīng)的感光表面，或者在它被用作鹵化銀膠片照相機(jī)時(shí)是與膠片表面對(duì)應(yīng)的感光表面。在像差圖中，d和g分別表示夫瑯和費(fèi)(Fraunhofer) d線和g線，并且AM和AS分別表示子午像面和弧矢像面。倍率色差由g線表示。ω表示半視角(以度為單位測(cè)量的)，并且Fno表示F數(shù)。在下述的每個(gè)示例性實(shí)施例中，廣角端和望遠(yuǎn)端指的是在變焦透鏡單元(第二透鏡單元L2)位于在機(jī)構(gòu)的光軸上的可移動(dòng)范圍內(nèi)的相應(yīng)的端部時(shí)的變焦位置。在每個(gè)示例性實(shí)施例中，在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間每個(gè)單元沿著如實(shí)線箭頭所指示的軌跡移動(dòng)。具體來(lái)說(shuō)，在每個(gè)示例性實(shí)施例中，在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間第一透鏡單元LI如箭頭所指示地朝向物側(cè)移動(dòng)。另外，第二透鏡單元L2朝向物側(cè)或者像側(cè)移動(dòng)，第三透鏡單元L3朝向物側(cè)移動(dòng)，并且第四透鏡單元L4朝向像側(cè)移動(dòng)。通過(guò)將第四透鏡單元L4向前(朝向物側(cè))移動(dòng)來(lái)執(zhí)行從無(wú)限遠(yuǎn)距離物體到近處的物體的聚焦。在每個(gè)示例性實(shí)施例中，通過(guò)為了聚焦而移動(dòng)輕重量的第四透鏡單元L4來(lái)容易地執(zhí)行快速聚焦，例如，自動(dòng)焦點(diǎn)檢測(cè)。在上面描述的變焦類型的具有四個(gè)透鏡單元的四單元變焦透鏡中，通常由孔徑光闌SP的孔徑直徑和前透鏡有效直徑這兩個(gè)因素確定透鏡鏡筒的外徑。隨著孔徑直徑增大，孔徑直徑對(duì)孔徑光闌SP的影響增大。隨著視角變寬，前透鏡有效直徑的影響增大。為了在維持優(yōu)秀的光學(xué)性能的同時(shí)使整個(gè)變焦透鏡小型化，重要的是在優(yōu)秀的平衡的情況下設(shè)定這兩個(gè)因素。為了減小孔徑直徑的尺寸，將孔徑光闌SP布置在第三透鏡單元L3的像側(cè)比將其布置在第二透鏡單元L2和第三透鏡單元L3之間更有用。同時(shí)，如果孔徑直徑被布置在第三透鏡單元L3的像側(cè)，則第一透鏡單元LI和孔徑光闌SP之間的距離增大，并且在廣角端處軸外光線通過(guò)第一透鏡單元LI的位置被提高，使得前透 鏡有效直徑增大。為了在維持優(yōu)秀的光學(xué)性能的同時(shí)減小孔徑直徑和前透鏡有效直徑，減小第三透鏡單元L3在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間的移動(dòng)量是有用的。在該情況下，通過(guò)增大第三透鏡單元L3的折光力來(lái)增大對(duì)于第三透鏡單元L3的移動(dòng)量的變焦效果是有效的。另外，有效的是，通過(guò)增大第一透鏡LI的折光力來(lái)增大相對(duì)于在變焦期間在第一透鏡單元LI和第二透鏡單元L2之間的距離變化的第一透鏡單元的變倍的貢獻(xiàn)。如果第三透鏡單元L3的折光力增大，則必須減小由第三透鏡單元L3產(chǎn)生的像差，以便減小由第三透鏡單元L3在變焦期間的移動(dòng)所引起的像差的變化。另外，為了減小前透鏡有效直徑，有用的是，增大第一透鏡單元LI的材料的折射率以及通過(guò)減小第一透鏡單元LI的厚度來(lái)減小第一透鏡單元LI和第二透鏡單元L2之間的主點(diǎn)間隔。在這點(diǎn)上，在每個(gè)示例性實(shí)施例中，提供下面的配置。也就是說(shuō)，滿足下面的條件式O. 002<T23/fT<0. 020 (I),-I. 8<f3/f2<-0. 8 (2)，以及-5. 3<fl/f2<-3. O (3)，其中T23表示在變焦透鏡處于望遠(yuǎn)端時(shí)從第二透鏡單元L2中的最接近像側(cè)的透鏡表面到第三透鏡單元L3中的最接近物側(cè)的透鏡表面的距離，fT表示在望遠(yuǎn)端處的整個(gè)變焦透鏡的焦距，并且H、f2和f3分別表示第一透鏡單元、第二透鏡單元和第三透鏡單元的焦距。接下來(lái)，將描述條件式(I)到(3 )的技術(shù)意義。條件式(I)涉及在望遠(yuǎn)端處在第二透鏡單元L2和第三透鏡單元L3之間的距離(透鏡間隔)。如果透鏡間隔被減小到越出條件式(I)的下限，則在望遠(yuǎn)端處第二透鏡單元L2和第三透鏡單元L3的透鏡鏡筒不利地彼此干擾。相反，如果透鏡間隔增大到越出條件式(I)的上限，則隨著透鏡直徑增大，用于獲得軸上光線的孔徑直徑增大。由于在廣角端處在孔徑光闌SP和前透鏡(第一透鏡單元LI)之間的距離也增大，因此前透鏡有效直徑不利地增大。更有用地，可以通過(guò)如下地設(shè)定條件式(I)的數(shù)值范圍來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)整個(gè)變焦透鏡的小型化O. 003<T23/fT<0. 018 (Ia)條件式(2)涉及第二透鏡單元L2和第三透鏡單元L3的折光力之間的關(guān)系，并且限定第二透鏡單元L2和第三透鏡單元L3的變倍的貢獻(xiàn)的水平以及像差校正的限制。如果第三透鏡單元L3的折光力增大到越出條件式(2)的下限，則由第三透鏡單元L3在變焦期間的移動(dòng)所引起的彗形像差增大，并且其校正變難。另外，匹茲伐和(Petzval sum)在正方向上增大，并且難以校正像場(chǎng)彎曲。相反，如果第三透鏡單元L3的折光力減小到越出條件式(2)的上限，則第三透鏡單元L3在變焦期間的移動(dòng)量增大，在廣角端處在第一透鏡表面與孔徑光闌SP之間的距離增大，并且前透鏡有效直徑不利地增大。更有用地，如果如下地設(shè)定條件式(2)的數(shù)值范圍，則可以進(jìn)一步促進(jìn)整個(gè)變焦透鏡的小型化
-I. 6<f3/f2<-l. O(2a)更有用地，條件式2 Ca)的數(shù)值范圍被設(shè)定如下-I. 4<f3/f2<-l. I(2b)條件式(3)涉及在第一透鏡單元LI和第二透鏡單元L2的折光力之間的相對(duì)關(guān)系，并且基于在第一透鏡單元LI和第二透鏡單元L2的折光力之間的相對(duì)關(guān)系來(lái)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定每個(gè)透鏡單元的移動(dòng)量。如果第一透鏡單元LI的折光力增大到越出條件式(3)的下限，則在整個(gè)變焦透鏡的小型化方面是有利的。然而，第一透鏡單元LI的垂直性對(duì)于望遠(yuǎn)端處的像場(chǎng)彎曲或者像散的影響過(guò)度地增大，使得由制造誤差所引起的變化增大。相反，如果第一透鏡單元LI的折光力減小到越出條件式(3)的上限，則為變焦所需的第一透鏡單元LI的移動(dòng)量增大。特別地，在望遠(yuǎn)端處的整個(gè)透鏡長(zhǎng)度不利地增大。更有用地，如果如下地設(shè)定條件式(3)的數(shù)值范圍，則可以進(jìn)一步促進(jìn)整個(gè)變焦透鏡的小型化-5. 0<fl/f2<-3. 2(3a)更有用地，條件式(3a)的數(shù)值范圍被設(shè)定如下-4. 8<fl/f2<-3. 4(3b)在每個(gè)示例性實(shí)施例中，有用地滿足下面的條件式。這里，Navl表示包括在第一透鏡單元LI內(nèi)的正透鏡的材料的平均折射率。NavDl. 75(4)這里，如果第一透鏡單元LI僅僅具有單個(gè)(一個(gè))正透鏡，則平均折射率Navl是單個(gè)材料的折射率。條件式(4)涉及第一透鏡單元LI的正透鏡的材料的平均折射率。如果第一透鏡單元LI的正透鏡的材料的平均折射率減小到越出條件式(4)的下限，則第一透鏡單元LI的厚度增大。在該情況下，為了在不干擾的情況下維持在廣角端處在第一透鏡單元LI和第二透鏡單元L2之間的距離，主點(diǎn)間隔增大。這不利地增大前透鏡有效直徑。因此，為了防止這種不利情況，條件式(4)的下限可以被設(shè)定如下NavDl. 76(4a)如上所述，根據(jù)每個(gè)示例性實(shí)施例，可以在減小孔徑直徑、前透鏡有效直徑和透鏡鏡筒直徑的同時(shí)獲得具有高光學(xué)性能的變焦透鏡。特別地，可以在透鏡鏡筒直徑被維持在小尺寸的同時(shí)容易地實(shí)現(xiàn)具有大約F2. 8的F數(shù)的大孔徑直徑的小型化的變焦透鏡。在下文中，將參考圖I來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的變焦透鏡的配置。本示例性實(shí)施例的變焦透鏡被安裝在圖像拾取設(shè)備(例如數(shù)字照相機(jī))中。本示例性實(shí)施例的變焦透鏡從物側(cè)到像側(cè)依次包括正折光力的第一透鏡單元LI、負(fù)折光力的第二透鏡單元L2、正折光力的第三透鏡單元L3和正折光力的第四透鏡單元L4。根據(jù)本示例性實(shí)施例，在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間每個(gè)透鏡單元如箭頭所指示地移動(dòng)，以便獲得預(yù)定的變焦比和整個(gè)變焦透鏡的小型化。通過(guò)將孔徑光闌SP布置在第三透鏡單元L3的像側(cè)并且與第三透鏡單元L3同步地移動(dòng)孔徑光闌SP，在廣角端處維持大約F2. 8的F數(shù)的大的孔徑比的同時(shí)減小孔徑光闌SP的有效直徑。第一透鏡單元LI、第二透鏡單元L2和第三透鏡單元L3在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間朝向物側(cè)移動(dòng)。通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第一透鏡單元LI的移動(dòng)量和折射率來(lái)減小前透鏡 有效直徑。另外，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第三透鏡單元L3的移動(dòng)量和折射率，孔徑光闌SP被布置在第三透鏡單元L3的像側(cè)，并且前透鏡有效直徑的增大被抑制。第一透鏡單元LI從物側(cè)到像側(cè)依次包括通過(guò)膠合具有面向像側(cè)的凹面的負(fù)透鏡與正透鏡而獲得的膠合透鏡以及正透鏡。根據(jù)本示例性實(shí)施例，第一透鏡單元LI的厚度被減小，并且通過(guò)增大第一透鏡單元LI的正透鏡的材料的折射率來(lái)減小前透鏡有效直徑。有效的是，通過(guò)在它不被使用(用于成像)時(shí)縮回透鏡鏡筒來(lái)減小望遠(yuǎn)端處的整個(gè)透鏡長(zhǎng)度以便使整個(gè)變焦透鏡小型化。根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于第一透鏡單元LI包括三個(gè)透鏡11、12和13，因此可以增大第一透鏡單元LI的折光力并且減小望遠(yuǎn)端處的整個(gè)透鏡長(zhǎng)度。雖然在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間第一透鏡單元LI朝向物側(cè)移動(dòng)，但是它可以在廣角端附近朝向像側(cè)稍微移動(dòng)之后朝向物側(cè)移動(dòng)。通過(guò)沿著這種未示出的軌跡移動(dòng)第一透鏡單元LI，可以進(jìn)一步促進(jìn)前透鏡有效直徑的減小。在本實(shí)施例中，如圖I中所示出的，第一透鏡單元LI可以具體地從物側(cè)到像側(cè)依次包括通過(guò)膠合負(fù)透鏡11和正透鏡12獲得的膠合透鏡；以及除該膠合透鏡以外的正透鏡13。第二透鏡單元L2從物側(cè)到像側(cè)依次包括具有面向像側(cè)的凹面的負(fù)透鏡21、具有雙凹形狀的負(fù)透鏡22以及具有面向物側(cè)的凸面的正透鏡23。由于第二透鏡單元L2中的負(fù)透鏡21的兩個(gè)透鏡表面都具有非球面形狀，因此可以有效地校正在廣角端處出現(xiàn)的像場(chǎng)彎曲。也就是說(shuō)，在第二透鏡單元L2中，最接近物側(cè)的負(fù)透鏡的兩個(gè)表面具有非球面形狀。第三透鏡單元L3從物側(cè)到像側(cè)依次包括具有面向物側(cè)的凸面的正透鏡31、通過(guò)膠合具有面向物側(cè)的凸面的正透鏡32p和具有面向像側(cè)的凹面的負(fù)透鏡32η獲得的膠合透鏡32以及具有面向像側(cè)的凸面的正透鏡33。結(jié)果，可以通過(guò)減小在第三透鏡單元L3中出現(xiàn)的球面像差、彗形像差等來(lái)適當(dāng)?shù)匦Ｕ勺兘顾鸬那蛎嫦癫?、彗形像差等。另外，根?jù)本示例性實(shí)施例，由于第三透鏡單元L3中的正透鏡31的兩個(gè)表面具有非球面形狀，因此可以適當(dāng)?shù)匦Ｕ诘谌哥R單元L3中出現(xiàn)的球面像差。也就是說(shuō)，在第三透鏡單元L3中，最接近物側(cè)的正透鏡的兩個(gè)表面具有非球面形狀。通過(guò)將第四透鏡單元L4朝向物側(cè)移動(dòng)來(lái)執(zhí)行從無(wú)限遠(yuǎn)距離物體到近處的物體的聚焦。根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于第四透鏡單元L4被配置有單個(gè)正透鏡，因此用于在聚焦期間驅(qū)動(dòng)第四透鏡單元L4的致動(dòng)器上的負(fù)載減小。另外，由于第四透鏡單元L4中的正透鏡的至少一個(gè)表面是非球面的，因此可以減小由聚焦所引起的畸變或者像散的變化。根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于整個(gè)第三透鏡單元L3以具有與光軸垂直的分量的方式被移動(dòng)，因此可以校正由用戶的手振動(dòng)所引起的圖像抖動(dòng)。根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于第三透鏡單元L3被配置為使得透鏡單元中產(chǎn)生的像差被減小，因此可以抑制由于第三透鏡單元L3的偏心產(chǎn)生的像差。
在下文中，將參考圖3來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的變焦透鏡。類似地，根據(jù)本示例性實(shí)施例的變焦透鏡被安裝在圖像拾取設(shè)備(例如數(shù)字照相機(jī))中。根據(jù)本示例性實(shí)施例，如圖3中所示出的，與第一示例性實(shí)施例不同，第一透鏡單元LI的焦距被設(shè)定為稍微弱(長(zhǎng))，從而第一透鏡單元LI包括一個(gè)負(fù)透鏡Iln和一個(gè)正透鏡lip。由于第一透鏡單元LI的焦距被設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹?，因此可以在抑制望遠(yuǎn)端處的整個(gè)透鏡長(zhǎng)度的增大的同時(shí)利用少量透鏡配置第一透鏡單元LI。根據(jù)本示例性實(shí)施例，與第一示例性實(shí)施例不同，在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間第二透鏡單元L2朝向像側(cè)移動(dòng)。其它參數(shù)與第一示例性實(shí)施例類似。在下文中，將參考圖5來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的變焦透鏡。類似地，根據(jù)本示例性實(shí)施例的變焦透鏡被安裝在圖像拾取設(shè)備(例如數(shù)字照相機(jī))中。根據(jù)本示例性實(shí)施例，與第一示例性實(shí)施例不同，第一透鏡單元LI的焦距被設(shè)定為稍微弱(長(zhǎng))，從而第一透鏡單元LI包括兩個(gè)透鏡。另外，由于第一透鏡單元LI中的制造誤差引起的傾斜或者平行偏心所導(dǎo)致的性能的劣化被減輕。根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于第一透鏡單元LI的焦距范圍被設(shè)定為滿足條件式(3)的范圍，因此可以在抑制前透鏡有效直徑的增大的同時(shí)減輕制造誤差的影響。其它參數(shù)與第一示例性實(shí)施例類似。在下文中，將參考圖7來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例的變焦透鏡。類似地，本示例性實(shí)施例的變焦透鏡被安裝在圖像拾取設(shè)備(例如數(shù)字照相機(jī))中。根據(jù)本示例性實(shí)施例的每個(gè)透鏡單元的配置或者變焦類型與第一示例性實(shí)施例類似。在下文中，將參考圖9來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明第五示例性實(shí)施例的變焦透鏡。類似地，本示例性實(shí)施例的變焦透鏡被安裝在圖像拾取設(shè)備(例如數(shù)字照相機(jī))中。根據(jù)本示例性實(shí)施例的每個(gè)透鏡單元的配置或者變焦類型與第一示例性實(shí)施例類似。如果根據(jù)本發(fā)明的第一到第五示例性實(shí)施例的變焦透鏡與具有將在光接收表面上形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的圖像傳感器的圖像拾取設(shè)備結(jié)合，則可以使用電氣單元來(lái)校正圖像的畸變。雖然在上文中已經(jīng)描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但是本發(fā)明不限于此，并且可以在不脫離本發(fā)明的范圍或者精神的情況下進(jìn)行各種變型或者變化。接下來(lái)，將描述與第一到第五示例性實(shí)施例對(duì)應(yīng)的數(shù)值示例I到5。在每個(gè)數(shù)值示例中，i是大于零的整數(shù)并且表示從物側(cè)到像側(cè)的光學(xué)表面的順序，ri表示第i個(gè)光學(xué)表面(第i個(gè)表面)的曲率半徑，di表示在第i個(gè)表面與第(i+1)個(gè)表面之間的距離，并且ndi和V di分別表示對(duì)于夫瑯和費(fèi)d線的第i個(gè)光學(xué)部件的材料的折射率和阿貝數(shù)。在每個(gè)數(shù)值示例中，透鏡表面可以具有球面和非球面光學(xué)表面的組合。具有非球面形狀的表面由緊挨著表面編號(hào)添加的星號(hào)(*)表示。另外，如果k表示非球面表面的離心率，A4、A6、A8和AlO表示非球面系數(shù)，并且x表示在距離光軸的高度h的位置處在光軸方向上相對(duì)于表面頂點(diǎn)的位移，則非球面形狀可以被表示如下x=(h2/R)/{l+[l-(l+k) (h/
R)2]1/2}+A4h4+A6h6+A8h8+A10h1Q，其中R表示曲率半徑并且k是圓錐常數(shù)。用科學(xué)記數(shù)法
“1E-Z”表示的值相當(dāng)于用指數(shù)記數(shù)法“1x10—z”表示的值。Bf表示后焦點(diǎn)，其為從玻璃塊G
的最接近像側(cè)的表面(例如，最后的表面)到像面的距離。在數(shù)值示例中，最后的四個(gè)表面是光學(xué)塊(例如濾波器或者相移片)的表面。另外，
在上述數(shù)值示例和條件式之間的關(guān)系被顯示在表I中。
數(shù)值示例I單位mm表面數(shù)據(jù)
表面編號(hào)ΓΤI-^d ^~有效直徑~
~I 421.807 Γ90 1.84666 23 842.83
~2 78.080 3Γ06 I. 77250 49 637.85
~ 6648.973 0Λ737.62
~ 59. 747 Ζ99 I. 77250 49 632.62
5 786.20931.62
6* 1157.447 ΓδΟ 1.85400 40 428.94
7* 16.239 θΓ 22. 71
~8 -57. 504 Γ04 1.69680 55 522.62
~9 84.905 0 0622. 53
~10 27.402 2 54 1.94595 δΓ 22. 78
~Π 73.57422.44
~IP 17.932 2781 1.85400 40 413.04
~13^ 167.615 OH12.63
~14 13.651 Π I. 77250 49 612. 13
~15 -429.432 0 58 1.80518 25 510. 36
~16 8.820 Γ629^20
~17 -339.608 Σ 9 I. 56907 7L39Λ權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡，從物側(cè)到像側(cè)依次包括并且沿著其光軸布置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和具有正折光力的第四透鏡單元，在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間所有透鏡單元被移動(dòng)， 其中孔徑光闌被布置在第三透鏡單元的像側(cè)， 其中第三透鏡單元包括至少三個(gè)正透鏡和一個(gè)負(fù)透鏡，以及 其中所述變焦透鏡滿足下面的條件式 . 0.002<T23/fT<0. 020-I. 8<f3/f2<-0. 8,以及-5. 0<fl/f2<-3. 0， 其中T23表示在所述變焦透鏡處于望遠(yuǎn)端時(shí)從第二透鏡單元中的最接近像側(cè)的透鏡表面到第三透鏡單元中的最接近物側(cè)的透鏡表面的距離，fT表示在望遠(yuǎn)端處的整個(gè)變焦透鏡的焦距，并且fl、f2和f3分別表示第一透鏡單元、第二透鏡單元和第三透鏡單元的焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中滿足條件式NavDl.75，其中Navl表示在第一透鏡單元中的所有正透鏡的材料的平均折射率。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中聚焦是通過(guò)在光軸方向上移動(dòng)第四透鏡單元來(lái)執(zhí)行的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中第一透鏡單元從物側(cè)到像側(cè)依次包括由負(fù)透鏡和正透鏡組成的膠合透鏡以及正透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中第三透鏡單元從物側(cè)到像側(cè)依次包括正透鏡、由正透鏡和負(fù)透鏡組成的膠合透鏡以及正透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中第一透鏡單元從物側(cè)到像側(cè)依次包括負(fù)透鏡和正透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中第三透鏡單元以具有與所述光軸垂直的其至少一個(gè)分量的方式被移動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間第一透鏡單元、第二透鏡單元和第三透鏡單元朝向物側(cè)移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡，其中在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間第二透鏡單元朝向像側(cè)移動(dòng)。
10.一種圖像拾取設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求I到9中的任何一個(gè)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)明涉及變焦透鏡以及裝備有變焦透鏡的圖像拾取設(shè)備。該變焦透鏡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和具有正折光力的第四透鏡單元。在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間所有透鏡單元被移動(dòng)。孔徑光闌被布置在第三透鏡單元的像側(cè)。基于預(yù)定的數(shù)學(xué)條件式來(lái)設(shè)定在所述變焦透鏡處于望遠(yuǎn)端時(shí)從第二透鏡單元中的最接近像側(cè)的透鏡表面到第三透鏡單元中的最接近物側(cè)的透鏡表面的距離T23、在望遠(yuǎn)端處的整個(gè)變焦透鏡的焦距fT以及第一透鏡單元、第二透鏡單元和第三透鏡單元的焦距f1、f2和f3。
文檔編號(hào)G02B15/173GK102809806SQ20121016763
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者浜野博之, 佐藤新, 和田健 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社