變焦透鏡和包括變焦透鏡的圖像拾取裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及變焦透鏡以及包括變焦透鏡的圖像拾取裝置，其適用于諸如攝像機(jī)、 數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)、膠片照相機(jī)、廣播照相機(jī)或監(jiān)控照相機(jī)的圖像拾取裝置的圖像拾取光學(xué) 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)用于圖像拾取裝置，需要從無(wú)限遠(yuǎn)到近距離在整 個(gè)物距上具有大開(kāi)口率、高變焦比和高光學(xué)特性的變焦透鏡。
[0003] 在相關(guān)領(lǐng)域中，作為變焦透鏡的聚焦方法，已知所謂的前透鏡對(duì)焦系統(tǒng)以及所謂 的內(nèi)對(duì)焦系統(tǒng)（后對(duì)焦系統(tǒng)），在所述前透鏡對(duì)焦系統(tǒng)中，布置得最靠近物側(cè)的第一透鏡單 元被移動(dòng)，在所述內(nèi)對(duì)焦系統(tǒng)中，布置在第一透鏡單元的像側(cè)的透鏡被移動(dòng)。一般而言，使 用內(nèi)對(duì)焦系統(tǒng)的變焦透鏡的第一透鏡單元的光束有效直徑比使用前透鏡對(duì)焦系統(tǒng)的變焦 透鏡的第一透鏡單元的光束有效直徑小，因此容易小型化整個(gè)透鏡系統(tǒng)。此外，尺寸和重量 相對(duì)小的透鏡單元被移動(dòng)以執(zhí)行對(duì)焦，因此容易實(shí)現(xiàn)聚焦速度的提升。
[0004] 在相關(guān)領(lǐng)域中，已知使用內(nèi)對(duì)焦系統(tǒng)的變焦透鏡。在日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi) N0. 2005-292338和日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)N0. 2012-78788的每個(gè)中，公開(kāi)了一種變焦透鏡，該 變焦透鏡從物側(cè)到像側(cè)依次包括具有正、負(fù)、正、正、負(fù)折光力的第一透鏡單元到第五透鏡 單元，其中每個(gè)透鏡單元在變焦期間移動(dòng)，并且第四透鏡單元在聚焦期間移動(dòng)。另外，在日 本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)N0. 2003-255228中，公開(kāi)了一種變焦透鏡，該變焦透鏡從物側(cè)到像側(cè)依次 包括具有正、負(fù)、正、負(fù)和正折光力的第一透鏡單元到第五透鏡單元，其中每個(gè)透鏡單元在 變焦期間移動(dòng)，并且第五透鏡單元在聚焦期間移動(dòng)。
[0005] 為了在使用內(nèi)對(duì)焦系統(tǒng)的變焦透鏡中實(shí)現(xiàn)聚焦速度的提升，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置形成變焦 透鏡的每個(gè)透鏡單元的折光力和對(duì)焦單元的折光力是重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種變焦透鏡，該變焦透鏡從物側(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；以及包括多個(gè)透鏡單 元并且作為整體具有正折光力的后部單元。在該變焦透鏡中，相鄰?fù)哥R單元之間的間隔在 變焦期間改變。后部單元包括具有正折光力的對(duì)焦單元，其被配置為在聚焦期間移動(dòng)。布 置在對(duì)焦單元的像側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)在遠(yuǎn)攝端具有負(fù)折光力。滿足以下條件表達(dá)式：
[0007] 2. 0< |fpt/ft| ,
[0008] 其中ft表示在變焦透鏡在遠(yuǎn)攝端的焦距，fpt表示布置在對(duì)焦單元的物側(cè)的光學(xué) 系統(tǒng)的組合焦距。
[0009] 參考附圖，從對(duì)示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的另外特征將變得清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是當(dāng)在根據(jù)本發(fā)明的示例1的變焦透鏡的廣角端對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)物體進(jìn)行聚焦時(shí)的 透鏡剖視圖。
[0011] 圖2A是當(dāng)在示例1的變焦透鏡的廣角端對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)物體進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差圖。
[0012] 圖2B是當(dāng)在示例1的變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)物體進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差圖。
[0013] 圖3A是當(dāng)在示例1的變焦透鏡的廣角端對(duì)0. 10m的物距進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差 圖。
[0014] 圖3B是當(dāng)在示例1的變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端對(duì)0. 50m的物距進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差 圖。
[0015] 圖4是當(dāng)在根據(jù)本發(fā)明的示例2的變焦透鏡的廣角端對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)物體進(jìn)行聚焦時(shí)的 透鏡剖視圖。
[0016] 圖5A是當(dāng)在示例2的變焦透鏡的廣角端對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)物體進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差圖。
[0017] 圖5B是當(dāng)在示例2的變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)物體進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差圖。
[0018] 圖6A是當(dāng)在示例2的變焦透鏡的廣角端對(duì)0. 10m的物距進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差 圖。
[0019] 圖6B是當(dāng)在示例2的變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端對(duì)0. 50m的物距進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差 圖。
[0020] 圖7是當(dāng)在根據(jù)本發(fā)明的示例3的變焦透鏡的廣角端對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)物體進(jìn)行聚焦時(shí)的 透鏡剖視圖。
[0021] 圖8A是當(dāng)在示例3的變焦透鏡的廣角端對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)物體進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差圖。
[0022] 圖8B是當(dāng)在示例3的變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)物體進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差圖。
[0023] 圖9A是當(dāng)在示例3的變焦透鏡的廣角端對(duì)0. 10m的物距進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差 圖。
[0024] 圖9B是當(dāng)在示例3的變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端對(duì)0. 50m的物距進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差 圖。
[0025] 圖10是包括本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的照相機(jī)（圖像拾取裝置）的主要部分的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 現(xiàn)在參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。本發(fā)明的變焦透鏡從物側(cè)到像側(cè) 依次包括：具有正折光力的第一透鏡單元；具有負(fù)折光力的第二透鏡單元；以及包括多個(gè) 透鏡單元并且作為整體具有正折光力的后部單元。相鄰?fù)哥R單元之間的間隔在變焦期間改 變。后部單元包括被配置為在聚焦期間移動(dòng)的對(duì)焦單元。布置在對(duì)焦單元的像側(cè)的整個(gè)光 學(xué)系統(tǒng)LBB在遠(yuǎn)攝端具有負(fù)折光力。
[0027] 圖1是當(dāng)在本發(fā)明的示例1的變焦透鏡的廣角端（短焦距端）在無(wú)限遠(yuǎn)處進(jìn)行聚 焦時(shí)的透鏡剖視圖。圖2A和圖2B是當(dāng)在示例1的變焦透鏡的廣角端在無(wú)限遠(yuǎn)處進(jìn)行聚焦 時(shí)的縱向像差圖和當(dāng)在示例1的變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端（長(zhǎng)焦距端）在無(wú)限遠(yuǎn)處進(jìn)行聚焦時(shí)的 縱向像差圖。圖3A和圖3B是當(dāng)在示例1的變焦透鏡的廣角端在近距離（0.lm)進(jìn)行聚焦 時(shí)的縱向像差圖和當(dāng)在示例1的變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端在近距離（〇.5m)進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像 差圖。
[0028] 圖4是當(dāng)在本發(fā)明的示例2的變焦透鏡的廣角端在無(wú)限遠(yuǎn)處進(jìn)行聚焦時(shí)的透鏡剖 視圖。圖5A和圖5B是當(dāng)在示例2的變焦透鏡的廣角端在無(wú)限遠(yuǎn)處進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差 圖和當(dāng)在示例2的變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端在無(wú)限遠(yuǎn)處進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差圖。圖6A和圖6B 是當(dāng)在示例2的變焦透鏡的廣角端在近距離（0.lm)進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差圖和當(dāng)在示例 2的變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端在近距離（0. 5m)進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差圖。
[0029] 圖7是當(dāng)在本發(fā)明的示例3的變焦透鏡的廣角端在無(wú)限遠(yuǎn)處進(jìn)行聚焦時(shí)的透鏡剖 視圖。圖8A和圖8B是當(dāng)在示例3的變焦透鏡的廣角端在無(wú)限遠(yuǎn)處進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差 圖和當(dāng)在示例3的變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端在無(wú)限遠(yuǎn)處進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差圖。圖9A和圖9B 是當(dāng)在示例3的變焦透鏡的廣角端在近距離（0.lm)進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差圖和當(dāng)在示例 3的變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端在近距離（0. 5m)進(jìn)行聚焦時(shí)的縱向像差圖。
[0030] 圖10是包括本發(fā)明的變焦透鏡的照相機(jī)（圖像拾取裝置）的主要部分的示意圖。 每個(gè)示例的變焦透鏡是圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)，該圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)將被用在諸如攝像機(jī)、數(shù) 字照相機(jī)和鹵化銀膠片照相機(jī)的圖像拾取裝置中。在透鏡剖視圖中，左側(cè)是物側(cè)（前側(cè)）， 右側(cè)是像側(cè)（后側(cè)）。在透鏡剖視圖中，從物側(cè)起的透鏡單元的序號(hào)被記作i，并且第i個(gè) 透鏡單元被記作Li。后部單元LB包括多個(gè)透鏡單元，并且作為整體具有正折光力。后部單 元LB包括具有正折光力的對(duì)焦單元LF，該對(duì)焦單元LF被配置為在聚焦期間移動(dòng)。
[0031] 孔徑光闌SP被布置在第三透鏡單元L3的物側(cè)。
[0032] 在像面IP上，當(dāng)本發(fā)明的變焦透鏡被用作攝像機(jī)或數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)的拍攝光學(xué) 系統(tǒng)時(shí)，諸如CCD傳感器或CMOS傳感器的固態(tài)圖像拾取元件（光電轉(zhuǎn)換元件）的圖像拾取 面被放置，并且當(dāng)本發(fā)明的變焦透鏡被用于鹵化銀膠片照相機(jī)時(shí)，對(duì)應(yīng)于膠片表面的感光 表面被放置。在透鏡剖面圖中，箭頭指示從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間透鏡單元的移動(dòng)軌 跡。關(guān)于對(duì)焦的箭頭指示從無(wú)限遠(yuǎn)到近距離的聚焦期間對(duì)焦單元LF的移動(dòng)方向。
[0033] 在圖1的透鏡剖視圖中，第一透鏡單元L1具有正折光力，并且第二透鏡單元L2具 有負(fù)折光力。后部單元LB由具有正折光力的第三透鏡單元L3、具有正折光力的第四透鏡單 元L4、以及具有負(fù)折光力的第五透鏡單元L5組成。第四透鏡單元L4是對(duì)焦單元LF。
[0034] 在圖1的示例1中，第一透鏡單元L1被配置為在從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間沿 著向像側(cè)凸起的軌跡移動(dòng)。第二透鏡單元L2被配置為在相對(duì)于第一透鏡單元L1增大間隔 的同時(shí)向像側(cè)移動(dòng)。第三透鏡單元L3被配置為在相對(duì)于第二透鏡單元L2減小間隔的同時(shí) 向物側(cè)移動(dòng)。第四透鏡單元L4被配置為在相對(duì)于第三透鏡單元L3減小間隔的同時(shí)向物側(cè) 移動(dòng)。第五透鏡單元L5被配置為沿著向物側(cè)凸起的軌跡移動(dòng)。孔徑光闌SP被配置為沿著 向物側(cè)凸起的軌跡移動(dòng)。
[0035] 在圖4的透鏡剖面圖中，第一透鏡單元L1具有正折光力，并且第二透鏡單元L2具 有負(fù)折光力。后部單元LB由具有正折光力的第三透鏡單元L3、具有正折光力的第四透鏡單 元L4、具有正折光力的第五透鏡單元L5以及具有負(fù)折光力的第六透鏡單元L6組成。第四 透鏡單元L4是對(duì)焦單元LF。
[0036] 在圖4的示例2中，第一透鏡單元L1被配置為在從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間沿 著向像側(cè)凸起的軌跡移動(dòng)。第二透鏡單元L2被配置為在相對(duì)于第一透鏡單元L1增大間隔 的同時(shí)向像側(cè)移動(dòng)。第三透鏡單元L3被配置為在相對(duì)于第二透鏡單元L2減小間隔的同時(shí) 向物側(cè)移動(dòng)。第四透鏡單元L4被配置為沿著向像側(cè)凸起的軌跡移動(dòng)。第五透鏡單元L5被 配置為沿著向物側(cè)凸起的軌跡移動(dòng)。第六透鏡單元L6被配置為不移動(dòng)。孔徑光闌SP被配 置為與第三透鏡單元L3 -體化地移動(dòng)。
[0037] 在圖7的透鏡剖面圖中，第一透鏡單元L1具有正折光力，并且第二透鏡單元L2具 有負(fù)折光力。后部單元LB由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以及具有正折光力的第五透鏡單元L5組成。對(duì)焦單元LF由第三透鏡單元L3的透鏡 系統(tǒng)的一部分組成。
[0038] 在圖7的示例3中，第一透鏡單元L1被配置為在從廣角端到遠(yuǎn)攝端的變焦期間沿 著向像側(cè)凸起的軌跡移動(dòng)。第二透鏡單元L2被配置為在相對(duì)于第一透鏡單元L1增大間隔 的同時(shí)向像側(cè)移動(dòng)。第三透鏡單元L3被配置為在相對(duì)于第二透鏡單元L2減小間隔的同時(shí) 向物側(cè)移動(dòng)。第四透鏡單元L4被配置為沿著向物側(cè)凸起的軌跡移動(dòng)。第五透鏡單元L5被 配置為沿著向物側(cè)凸起的軌跡移動(dòng)。孔徑光闌SP被配置為沿著向物側(cè)凸起的軌跡移動(dòng)。
[0039] 在球面像差圖中，d線被記作d，g線被記作