專利名稱：變焦透鏡和配有變焦透鏡的圖像拾取裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及變焦透鏡和配有該變焦透鏡的圖像拾取裝置，更特別地，涉及適于視頻照相機、數(shù)字 照相機、監(jiān)視照相機、鹵化銀膠片照相機和廣播照相機等的變焦透鏡。
背景技術：
近年來，伴隨圖像拾取裝置已在具有高功能性的情況下被小型化，在圖像拾取裝置中使用的攝影光學系統(tǒng)需要具有在具有高變焦比的情況下被整體小型化并能夠減小照相機的厚度的變焦透鏡。為了同時實現(xiàn)高的變焦比和小型化的照相機，已知可在不被使用時通過將各透鏡單元之間的距離減小到與成像狀態(tài)的距離不同的距離被存放于照相機外殼中的可回縮變焦透鏡。另外，為了減小照相機的厚度，已知在攝影光學系統(tǒng)的光軸(光路)當中布置諸如利用內部反射的棱鏡部件的用于將光路彎曲90°的反射部件的光軸彎曲變焦透鏡。美國專利No. 7982970討論了從物側到像側依次包括分別具有正折光力、負折光力、正折光力和正折光力的第一到第四透鏡單元的四單元變焦透鏡，其中，在第二和第三透鏡單元之間布置光軸彎曲反射部件。美國專利No. 7889436討論了從物側到像側依次包括具有正折光力、負折光力、負折光力、正折光力和正折光力或正折光力、負折光力、負折光力、正折光力和負折光力的第一到第五透鏡單元的五單元變焦透鏡，其中，在第二和第三透鏡單元之間布置光軸彎曲反射部件。一般地，增加各透鏡單元的折光力(光焦度=焦距的倒數(shù))并減小變焦透鏡中的透鏡的數(shù)量以使變焦透鏡小型化是有效的。但是，在這種變焦透鏡中，隨著各透鏡表面的折光力增加，為了獲得邊緣厚度，透鏡厚度增加。特別地，前透鏡有效直徑(第一透鏡單元的有效直徑)增加，使得難以減小透鏡總長。另外，諸如色差的各種類型的像差在望遠端增加，并且，這種像差的校正是困難的。關于這一點，為了實現(xiàn)整個變焦透鏡的小型化和高的變焦比，適當?shù)卦O定各透鏡單元的折光力和成像倍率等是重要的。在透鏡單元之間具有光軸彎曲反射部件的變焦透鏡中，通過沿照相機的厚度方向以及與其垂直的方向布置透鏡單元可容易地實現(xiàn)照相機的薄厚度。但是，適當?shù)卦O定變焦透鏡的配置以獲得這種優(yōu)點是重要的。例如，適當?shù)卦O定光路當中的反射部件的布置和變焦期間的各透鏡單元的移動量等是重要的。特別地，如果各透鏡單元的折光力和變焦透鏡單元在變焦期間的移動量等不合適，那么各種類型的像差在變焦期間明顯增加，并且，難以在具有高的變焦比的情況下實現(xiàn)整個變焦透鏡的小型化。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對能夠容易地以高的變焦比獲得優(yōu)異的圖像并且當被應用于照相機時能夠減小照相機厚度的變焦透鏡和配有該變焦透鏡的圖像拾取裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，變焦透鏡從物側到像側依次包括正折光力的第一透鏡單元、負折光力的第二透鏡單元、被配置為彎曲光軸的反射單元和包含兩個或更多個透鏡單元的后透鏡組，反射單元在變焦期間是靜止的，第一和第二透鏡單元和后透鏡組的兩個或更多個透鏡單元在變焦期間移動，其中，滿足以下的條件4· 3〈β 2t/p 2w〈12. 0，和2. 1<β Rt/β Rw<3. O,這里，β 2w和β 2 t分別表示第二透鏡單元的在廣角端和望遠端的橫向倍率，β Rw和β Rt分別表示后透鏡組中的具有最大變倍貢獻的透鏡單元的在廣角端和望遠端的橫向倍率。參照附圖閱讀示例性實施例的以下的詳細描述，本發(fā)明的其它特征和方面將變得清晰。


包含于說明書中并構成其一部分的附圖示出本發(fā)明的示例性實施例、特征和方面，并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的透鏡截面圖。圖2Α、圖2Β和圖2C分別是數(shù)值例I中的根據(jù)第一示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端、中間變焦位置和望遠端的像差圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的透鏡截面圖。圖4Α、圖4Β和圖4C分別是數(shù)值例2中的根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端、中間變焦位置和望遠端的像差圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的透鏡截面圖。圖6Α、圖6Β和圖6C分別是數(shù)值例3中的根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端、中間變焦位置和望遠端的像差圖。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的透鏡截面圖。圖8Α、圖SB和圖SC分別是數(shù)值例4中的根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端、中間變焦位置和望遠端的像差圖。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第五示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的透鏡截面圖。圖10Α、圖IOB和圖IOC分別是數(shù)值例5中的根據(jù)本發(fā)明的第五示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端、中間變焦位置和望遠端的像差圖。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第六示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的透鏡截面圖。圖12Α、圖12Β和圖12C分別是數(shù)值例6中的根據(jù)本發(fā)明的第六示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端、中間變焦位置和望遠端的像差圖。
圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖像拾取裝置的主要部分的示意圖。圖14是示出根據(jù)第一示例性實施例的變焦透鏡的透鏡截面圖。
具體實施例方式以下將參照附圖詳細描述本發(fā)明的各種示例性實施例、特征和方面。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的變焦透鏡從物側到像側依次包括正折光力的第一透鏡單元、負折光力 的第二透鏡單元、被配置為彎曲光軸的反射單元和包含兩個或更多個透鏡單元的后透鏡組。在變焦期間，反射單元是靜止的，并且，第一和第二透鏡單元和后透鏡組的兩個或更多個透鏡單元移動。作為替代方案，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的變焦透鏡從物側到像側依次包括正折光力的第一透鏡單元、負折光力的第二透鏡單元、負折光力的第三透鏡單元、被配置為彎曲光軸的反射單元、包含兩個或更多個透鏡單元的后透鏡組。另外，在變焦期間，反射單元是靜止的，并且，第一和第二透鏡單元和后透鏡組的兩個或更多個透鏡單元移動。反射單元可以是具有內部反射面的棱鏡或反射鏡。圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端(短焦距端)的透鏡截面圖。圖2A、圖2B和圖2C分別是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端、中間變焦位置和望遠端(長焦距端)的像差圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的透鏡截面圖。圖4A、圖4B和圖4C分別是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端、中間變焦位置和望遠端的像差圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的透鏡截面圖。圖6A、圖6B和圖6C分別是根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端、中間變焦位置和望遠端的像差圖。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的透鏡截面圖。圖8A、圖SB和圖SC分別是根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端、中間變焦位置和望遠端的像差圖。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第五示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的透鏡截面圖。圖10A、圖IOB和圖IOC分別是根據(jù)本發(fā)明的第五示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端、中間變焦位置和望遠端的像差圖。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第六示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的透鏡截面圖。圖12A、圖12B和圖12C分別是根據(jù)本發(fā)明的第六示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端、中間變焦位置和望遠端的像差圖。在各示例性實施例的透鏡截面圖中，通過設置在棱鏡中的內部反射面彎曲光軸。但是，在各透鏡截面圖中，為了簡化，在分解的狀態(tài)中示出光路。圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖像拾取裝置的主要部分的示意圖。圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的變焦透鏡的透鏡截面圖，其中，通過設置在反射單元(棱鏡)中的內部反射面彎曲光軸。各示例性實施例的變焦透鏡是在諸如視頻照相機、數(shù)字照相機和鹵化銀膠片照相機的圖像拾取裝置中使用的攝影透鏡系統(tǒng)。在透鏡截面圖中，左側指的是物側(前側)，右側指的是像側(后側)。在透鏡截面圖中，i表示從物側起的透鏡單元的次序，Li表示第i個透鏡單兀。LR表示包括多個透鏡單元的后透鏡組。SP表示用于限制F數(shù)光束的孔徑光闌，F(xiàn)P表示用于截斷不希望的光的耀斑截止光闌。PR表示被配置為彎曲光軸的反射單元，該反射單元在本示例性實施例中具有內部反射面并包含能夠將光軸彎曲約90°的棱鏡。G表示包含濾光器、相位板、晶體低通濾波器和紅外截止濾波器等的光學塊。IP表示與在視頻照相機或數(shù)字照相機的攝影光學系統(tǒng)中使用變焦透鏡時的諸如CCD傳感器或CMOS傳感器的固態(tài)圖像傳感器(光電轉換元件)的成像面對應的或與在鹵化銀膠片照相機中使用變焦透鏡時的膠片表面的感光面對應的像面。在球面像差圖中，實線和兩點虛線分別表示夫瑯和費(Fraunhofer)的d線和夫瑯和費的g線。在像散圖中,虛線AM和實線Λ S分別表示子午像面和弧矢像面。倍率色差由g線表示。ω表示作為成像視角的一半的半視角(度)，F(xiàn)no表示F數(shù)。在以下描述的各示例性實施例中，廣角端和望遠端指的是變焦透鏡單元位于機構的光軸上的可動范圍內的各端部時的變焦位置。
各示例性實施例的變焦透鏡從物側到像側包括正折光力的第一透鏡單元LI和負折光力的第二透鏡單元L2。在從廣角端到望遠端的變焦期間，第一透鏡單元LI相對于成像面向物側移動，并且，第二透鏡單元在望遠端而不是廣角端向像側移動。在各示例性實施例中，在變焦期間，在望遠端而不是廣角端，第一透鏡單元LI向物側移動并定位于物側，并且，第二透鏡單元L2向像側移動并定位于像側。作為結果，能夠通過縮短在廣角端的透鏡總長在減小前透鏡有效直徑的同時獲得高的變焦比。在各示例性實施例中，通過向物側移動正折光力的第一透鏡單元LI允許第二透鏡單元L2具有高的變倍(variable power)效果,使得能夠在不明顯增加第一透鏡單元LI的折光力的情況下獲得約10 20倍的高的變焦比。為了減小第一透鏡單元LI的有效透鏡直徑，希望第一透鏡單元LI的透鏡的數(shù)量少。在各示例性實施例中，第一透鏡單元LI從物側到像側依次包含負透鏡、正透鏡和正透鏡這三個透鏡。具體地，在各示例性實施例中，第一透鏡單元LI包含通過膠合單個正透鏡和單個負透鏡獲得的膠合透鏡和正透鏡。作為結果，能夠適當?shù)匦Ｕa(chǎn)生的球面像差和色差以獲得高的變焦比。在各示例性實施例中，第二透鏡單元L2包含負透鏡、負透鏡和正透鏡，并具有至少一個非球面。具體地，在各示例性實施例中，第二透鏡單元L2的最接近物側的透鏡G4的表面中的任一個或兩者具有非球面形狀。作為結果，能夠適當?shù)匦Ｕ饕趶V角端的倍率色差以及在整個變焦范圍上的像場彎曲。由于根據(jù)各示例性實施例的變焦透鏡包括被配置為彎曲光軸的反射單元(棱鏡)，因此，可通過沿與照相機厚度方向平行的方向布置透鏡單元減小照相機厚度。作為結果，在變焦期間，隨著第一透鏡單元LI和第二透鏡單元L2的移動量增加，變焦透鏡鏡筒的伸縮機構變得復雜，使得難以獲得這樣的透鏡單元的保持精度。如果減輕保持精度的惡化，則透鏡單元偏心，使得光學性能劣化。出于這種原因，在各示例性實施例的變焦透鏡中，最佳地設定相對于反射單元的在物側的前透鏡單元和在像側的后透鏡組的變倍貢獻。具體地，滿足以下的條件4. 3<β 2 /β 2w<12. O (I)，以及
2. 1<β Rt/β Rw<3. O (2)，這里，β 2w和β 2t分別表示第二透鏡單元L2的在廣角端和望遠端的橫向倍率，β Rw和β Rt分別表示后透鏡組LR中的具有最大變倍貢獻的透鏡單元的在廣角端和望遠端的橫向倍率。在各示例性實施例中，后透鏡組LR中的具有最大變倍貢獻的透鏡單元被設定如下。在第一示例性實 施例中，設定第四透鏡單元為具有最大變倍貢獻的透鏡單元。在第二示例性實施例中，設定第四透鏡單元。在第三示例性實施例中，設定第四透鏡單元。在第四示例性實施例中，設定第三透鏡單元。在第五示例性實施例中，設定第三透鏡單元。在第六示例性實施例中，設定第四透鏡單元。條件(I)用于設定第二透鏡單元L2的變倍效果。條件(2)用于適當?shù)卦O定相對于反射單元PR的在像側的后透鏡組LR中的具有最大變倍貢獻的透鏡單元的變倍效果。如果在條件(I)的下限被超出的情況下第二透鏡單元L2的變倍效果減小，那么難以允許變焦透鏡獲得希望的變焦比(12 20倍)。另外，由于相對于反射單元PR的在像側的后透鏡組LR的變倍貢獻增加，因此，照相機的橫向光路長度增加，并且，照相機的尺寸增力口。另外，由于后透鏡組LR的折光力增加，因此，難以在整個變焦范圍上校正彗形像差。另夕卜，當通過使用后透鏡組LR執(zhí)行圖像穩(wěn)定化時，難以在圖像穩(wěn)定化期間校正彗形像差。如果在條件(I)的上限被超出的情況下第二透鏡單元L2的變倍效果增加，那么第二透鏡單元L2的變焦期間的移動量m2增加，并且，變焦透鏡鏡筒的結構變得復雜。作為結果，光學性能如上面描述的那樣劣化。另外，隨著第二透鏡單元L2的焦距f2減小，難以校正主要在廣角端的像場彎曲或倍率色差。另外，難以在整個變焦范圍上抑制像面周邊周圍的像面的變化。由于主要對于可變倍率作貢獻的第二透鏡單元L2的折光力增加，因此，各透鏡單元的傾斜或平行偏心敏感度增加。因此，當照相機被組裝或者在正常的情況下被使用時，由于由機械部分中的活動產(chǎn)生的偏心，難以獲得優(yōu)異的光學性能。如果在條件(2)的下限被超出的情況下相對于反射單元的在像側的后透鏡組LR中的具有最大的變倍貢獻的透鏡單元的變倍效果減小，那么難以獲得希望的變焦比(12 20倍)，并且，第二透鏡單元L2的變倍效果增加。作為結果，第二透鏡單元L2的移動量m2增加，或者，焦距f2減小，使得光學性能如上面描述的那樣劣化。如果在條件(2)的上限被超出的情況下相對于反射單元的在像側的后透鏡組LR中的具有最大的變倍貢獻的透鏡單元的變倍效果增加，那么照相機的橫向光路長度增加，使得照相機的尺寸增加。另外，由于后透鏡組LR的折光力增加，因此，難以校正整個變焦范圍上的彗形像差或圖像穩(wěn)定化期間的彗形像差。如上所述，在各示例性實施例中，后透鏡組LR中的具有最大的變倍貢獻的透鏡單元和第二透鏡單元L2的在廣角端和望遠端的變倍貢獻被適當?shù)卦O定以滿足條件(I)和
(2)。作為結果，能夠獲得整個變焦透鏡的小型化和薄型化，以及高的變焦比和在整個變焦范圍上的優(yōu)異的光學性能。更有用地，條件(I)和(2)的數(shù)值范圍被設定如下4. 5<β 2 /β 2w<8. O(la)2. 15< β Rt/ β Rw<2. 80(2a)
如果以這種方式設定條件(I)和(2)的數(shù)值范圍，那么能夠獲得在具有寬的視角和高的變焦比的情況下在整個變焦范圍上具有優(yōu)異的光學性能的小型化變焦透鏡。在各示例性實施例中，更希望滿足以下的條件中的至少一個O. 15<|ml-m2|/ft<0. 35 (3)，2. 7< I mR | /fw<4. 5(4)，O. 060<|f2|/ft<0. 130(5)，O. 15<|fR|/ft<0. 30(6)，以及0. 85<|mR/fR|<l. 50(7)，這里，ml表示在從廣角端到望遠端的變焦期間第一透鏡單元LI相對于像面的 移動量,m2表示在從廣角端到望遠端的變焦期間第二透鏡單元L2相對于像面的移動量,mR表示在從廣角端到望遠端的變焦期間后透鏡組LR中的具有最大變倍貢獻的透鏡單元相對于像面的移動量。這里，從廣角端到望遠端的變焦期間的透鏡單元的移動量指的是該透鏡單元的在廣角端的位置與該透鏡單元的在望遠端的位置之間的差。另外，fw和ft分別表示在廣角端和望遠端的整個變焦透鏡的焦距，f2表示第二透鏡單元L2的焦距，fR表示后透鏡組LR中的具有最大的變倍貢獻的透鏡單元的焦距。條件(3)用于適當?shù)卦O定用于在實現(xiàn)整個變焦透鏡的小型化的同時獲得高的變焦比的第一透鏡單元LI和第二透鏡單元L2在變焦期間的移動量ml和m2與在望遠端的整個變焦透鏡的焦距ft之間的關系。如果在條件(3)的下限被超出的情況下第一透鏡單元LI和第二透鏡單元L2的移動量ml和m2之間的差相對于整個變焦透鏡的焦距ft減小，那么第一透鏡單元LI和第二透鏡單元L2的焦距減小。作為結果，難以在廣角端校正像場彎曲和倍率色差。并且，難以抑制整個變焦范圍上的像面周邊周圍的像場彎曲的變化。并且，難以在望遠端校正非球面像差和軸向色差。如果在條件(3)的上限被超出的情況下第一透鏡單元LI和第二透鏡單元L2的移動量ml和m2之間的差相對于整個變焦透鏡的焦距ft增加，那么變焦透鏡鏡筒的伸縮機構變得復雜。作為結果，透鏡單元的保持精度劣化，使得光學性能劣化。另外，照相機厚度增力口，使得照相機的尺寸增加。條件(4)用于在實現(xiàn)整個變焦透鏡的小型化的同時獲得高的變焦比。條件(4)用于適當?shù)卦O定相對于反射單元PR的在像側的后透鏡組LR中的具有最大變倍貢獻的透鏡單元的由于變焦導致的移動量mR與在廣角端的整個變焦透鏡的焦距fw之間的比。如果在條件(4)的下限被超出的情況下具有最大變倍貢獻的透鏡單元的移動量mR相對于在廣角端的整個變焦透鏡的焦距fw減小，那么后透鏡組LR的變倍貢獻減小。作為結果，第一透鏡單元LI和第二透鏡單元L2的變倍貢獻增加，使得光學性能劣化，并且，照相機的尺寸增加。如果在條件(4)的上限被超出的情況下后透鏡組LR中的具有最大變倍貢獻的透鏡單元的移動量HiR相對于在廣角端的整個變焦透鏡的焦距fw增加，那么照相機的橫向的尺寸增加。另外，從廣角端到望遠端的F數(shù)Fno的變化增加，這是不希望的。條件(5)用于適當?shù)卦O定第二透鏡單元L2的焦距f2與在望遠端的整個變焦透鏡的焦距ft之間的比，以在具有高的變焦比的情況下實現(xiàn)整個變焦透鏡的小型化。
如果在條件(5)的下限被超出的情況下第二透鏡單元L2的焦距f2相對于整個變焦透鏡的焦距ft減小，那么難以校正主要在廣角端的像場彎曲和倍率色差。另外，難以在整個變焦范圍上抑制像面周邊周圍的像場彎曲的變化。并且，由于主要對于變倍作貢獻的第二透鏡單元L2的折光力增加，因此，各透鏡單元的傾斜或平行偏心敏感度增加。作為結果，當照相機被組裝并且在正常的情況下被使用時，由于由機械部分中的活動產(chǎn)生的偏心，因此難以獲得優(yōu)異的光學性能。如果在條件(5)的上限被超出的情況下第二透鏡單元L2的焦距f2相對于整個變焦透鏡的焦距ft增加，那么，要獲得高的變焦比必須增加第二透鏡單元L2在變焦期間的移動量。出于這種原因，光學性能劣化，并且，照相機的尺寸增加。另外，第一和第二透鏡單元的有效直徑增加。為了在實現(xiàn)整個變焦透鏡的小型化的同時獲得高的變焦比，條件(6)用于適當?shù)卦O定相對于反射單元PR的在像側的后透鏡組LR中的具有最大的變倍貢獻的透鏡單元的焦距fR與在望遠端的整個變焦透鏡的焦距ft之間的比。 如果在條件(6)的下限被超出的情況下后透鏡組LR中的具有最大的變倍貢獻的透鏡單元的焦距fR相對于在望遠端的整個變焦透鏡的焦距ft減小，那么難以在整個變焦范圍上校正彗形像差。另外，當通過使用具有焦距fR的透鏡單元執(zhí)行圖像穩(wěn)定化時，難以校正圖像穩(wěn)定化期間的彗形像差。如果在條件(6)的上限被超出的情況下后透鏡組LR中的具有最大的變倍貢獻的透鏡單元的焦距fR相對于在望遠端的整個變焦透鏡的焦距ft增加，那么，為了獲得希望的變焦比，具有焦距fR的透鏡單元的移動量增加。出于這種原因，照相機的尺寸增加。另外，由于第一透鏡單元LI和第二透鏡單元的變倍貢獻增加，因此，光學性能劣化。條件(7)用于適當?shù)卦O定后透鏡組LR中的具有最大的變倍貢獻的透鏡單元的移動量HiR與焦距fR之間的比。如果在條件(7)的下限被超出的情況下后透鏡組中的具有最大的變倍貢獻的透鏡單元的移動量mR減小或者焦距fR增加，那么該透鏡單元的變倍貢獻減小。作為結果，由于第一透鏡單元LI和第二透鏡單元L2的變倍貢獻增加，因此，光學性能劣化。如果在條件(7)的上限被超出的情況下后透鏡組中的具有最大變倍貢獻的透鏡單元的移動量HiR相對于焦距fR增加，那么照相機的橫向的尺寸增加。另外，如果焦距fR減小，那么難以在整個變焦范圍上校正彗形像差，使得光學性能劣化。在各示例性實施例中，為了在減少像差校正和變焦期間的像差變化的同時增加變焦比并實現(xiàn)整個透鏡系統(tǒng)的小型化，希望將條件(3) (7)的數(shù)值范圍設定如下O. 18< I ml-m2 | /ft<0. 31 (3a)2. 72〈 I mR | /fw<3. 70(4a)0. 070<|f2|/ft<0. 125 (5a)0. 18< I fR I /ft<0. 28(6a)0. 90<|mR|/fR<l. 20(7a)如上所述，在各示例性實施例中，能夠獲得如下的變焦透鏡，該變焦透鏡能夠在減小整個變焦透鏡的尺寸和厚度的同時，在具有12 20倍的高的變焦比的情況下在整個變焦范圍上獲得優(yōu)異的光學性能。
下面，將描述根據(jù)本發(fā)明的各示例性實施例的變焦透鏡的配置。在第一和第二示例性實施例的透鏡截面圖中，LI表示正折光力的第一透鏡單元，L2表示負折光力的第二透鏡單元，L3表示負折光力的第三透鏡單元，L4表示正折光力的第四透鏡單元，L5表示負折光力的第五透鏡單元，L6表示正折光力的第六透鏡單元。第一和第二示例性實施例涉及六單元變焦透鏡。反射單元(棱鏡)PR被布置于第二透鏡單元L2與第三透鏡單元L3之間?？讖焦怅@SP被布置于第四透鏡單元L4內。耀斑截止光闌FP被布置于第四透鏡單元L4的像側。在第一和第二示例性實施例中， 在從廣角端到望遠端的變焦期間，第一、第二、第四和第六透鏡單元LI、L2、L4和L6如箭頭所示的那樣移動。具體地，在從廣角端到望遠端的變焦期間，如箭頭表示的那樣，第一透鏡單元LI向物側移動，第二透鏡單元L2向像側移動，并且，第四透鏡單元L4向物側移動。沿著具有兩個拐點的軌跡，第六透鏡單元L6向像側移動，向物側移動，并然后向像側移動?？讖焦怅@SP和耀斑截止光闌FP在變焦期間與第四透鏡單元L4同步地移動。棱鏡PR、第三透鏡單元L3和第五透鏡單元L5是靜止的。但是，如果需要的話，第三透鏡單元L3和第五透鏡單元L5可與其它的透鏡單元無關地移動。另外，在本發(fā)明的第一和第二示例性實施例中，使用通過沿光軸移動第六透鏡單元L6執(zhí)行聚焦的后聚焦(back focus)型變焦透鏡。通過如箭頭6c表示的那樣向前(向前側)移動第六透鏡單元L6執(zhí)行在望遠端的從無限遠物體到近距離物體的聚焦。第六透鏡單元L6的實線曲線6a和虛線曲線6b分別代表用于校正當對于無限遠物體和近距離物體執(zhí)行聚焦時由從廣角端到望遠端的變焦導致的像面的變化的移動軌跡。另外，可通過使用負折光力的第五透鏡單元L5執(zhí)行聚焦。在這種情況下，通過向后(向后側)移動第五透鏡單元L5執(zhí)行聚焦?？赏ㄟ^移動正折光力的整個第四透鏡單元L4或其一部分以具有與光軸垂直的成分使圖像沿與光軸垂直的方向位移。作為結果，當整個變焦透鏡振動(傾斜)時產(chǎn)生的拍攝圖像的抖動被校正。因此，執(zhí)行圖像穩(wěn)定化。另外，為了校正拍攝圖像的抖動，可以移動負折光力的第五透鏡單元L5以具有與光軸垂直的成分。根據(jù)本發(fā)明的第一和第二示例性實施例，在不添加諸如可變角度棱鏡的光學部件或用于圖像穩(wěn)定化的透鏡單元的情況下執(zhí)行圖像穩(wěn)定化。作為結果，能夠防止整個變焦透鏡的尺寸增加。雖然在各示例性實施例中通過向與光軸垂直的方向移動整個透鏡單元或其一部分執(zhí)行圖像穩(wěn)定化，但是，當整個透鏡單元或其一部分移動以具有與光軸垂直的成分時，圖像抖動可被校正。例如，如果允許透鏡鏡筒具有復雜的結構，那么可通過旋轉整個透鏡單元或其一部分使得旋轉中心位于光軸上，執(zhí)行圖像穩(wěn)定化。第四透鏡單元L4包含正透鏡、負透鏡以及通過膠合正透鏡和負透鏡獲得的膠合透鏡，使得減小圖像穩(wěn)定化期間的偏心像差。在第四透鏡單元L4中使用非球面。作為結果，能夠適當?shù)匦Ｕ勺兘箤е碌那蛎嫦癫畹淖兓?。由于第三透鏡單元L3、第五透鏡單元L5和第六透鏡單元L6中的每一個由單個透鏡制成，因此，能夠實現(xiàn)各透鏡單元的小型化和輕重量化。第三示例性實施例涉及具有與第一或第二示例性實施例相同的折光力布置的六單元變焦透鏡。第三示例性實施例與第一或第二示例性實施例的不同在于，反射單元(棱鏡)PR被布置于第三透鏡單元L3與第四透鏡單元L4之間，并且，孔徑光闌SP被布置于第四透鏡單元L4的物側。其它的配置與第一或第二示例性實施例類似。在第四示例性實施例的透鏡截面圖中，LI表示正折光力的第一透鏡單元，L2表示負折光力的第二透鏡單元，L3表示正折光力的第三透鏡單元，L4表示正折光力的第四透鏡單元。第四示例性實施例涉及四單元變焦透鏡。反射單元(棱鏡)PR被布置于第二透鏡單元L2與第三透鏡單元L3之間?？讖焦怅@SP被布置于第三透鏡單元L3內。耀斑截止光闌FP被布置于第三透鏡單元L3的像側。在第四示例性實施例中，在從廣角端到望遠端的變焦期間，第一、第二、第三和第四透鏡單元LI、L2、L3和L4如箭頭所示的那樣移動。具體地，在從廣角端到望遠端的變焦期間，如箭頭所示的那樣，第一透鏡單元LI向物側移動，第二透鏡單元L2向像側移動，第三透鏡單元L3向物側移動。第四透鏡單元 L4沿向物側凸起的軌跡移動。孔徑光闌SP和耀斑截止光闌FP在變焦期間與第三透鏡單元L3同步地移動。棱鏡PR是靜止的。另外，在第四示例性實施例中，使用通過沿光軸移動第四透鏡單元L4執(zhí)行聚焦的后聚焦型變焦透鏡。通過如箭頭4c表示的那樣向前(向前側)移動第四透鏡單元L4執(zhí)行在望遠端的從無限遠物體到近距離物體的聚焦。第四透鏡單元L4的實線曲線4a和虛線曲線4b分別表示用于校正在無限遠物體和近距離物體上聚焦時的從廣角端到望遠端的變焦期間的像面的變化的移動軌跡?？赏ㄟ^移動正折光力的整個第三透鏡單元L3或其一部分以具有與光軸垂直的成分，使圖像沿與光軸垂直的方向位移。作為結果，當整個變焦透鏡振動(傾斜)時產(chǎn)生的拍攝圖像的抖動被校正。因此，執(zhí)行圖像穩(wěn)定化。在第四示例性實施例中，在不添加諸如可變角度棱鏡的光學部件或用于圖像穩(wěn)定化的透鏡單元的情況下執(zhí)行圖像穩(wěn)定化。作為結果，能夠防止整個變焦透鏡的尺寸的增加。雖然在第四示例性實施例中通過沿與光軸垂直的方向移動整個透鏡單元或其一部分執(zhí)行圖像穩(wěn)定化，但是，可通過移動整個透鏡單元或其一部分以具有與光軸垂直的成分來校正圖像抖動。例如，如果允許透鏡鏡筒具有復雜的結構，那么可通過旋轉整個透鏡單元或其一部分以在光軸上布置旋轉中心執(zhí)行圖像穩(wěn)定化。在第三透鏡單元L3中使用非球面。作為結果，能夠適當?shù)匦Ｕ勺兘箤е碌那蛎嫦癫畹淖兓?。第三透鏡單元L3包含正透鏡、負透鏡和通過膠合正透鏡和負透鏡獲得的膠合透鏡。作為結果，能夠減少圖像穩(wěn)定化期間的偏心像差的產(chǎn)生。在第五示例性實施例的透鏡截面圖中，LI表示正折光力的第一透鏡單元LI，L2表示負折光力的第二透鏡單元，L3表示正折光力的第三透鏡單元，L4表示負折光力的第四透鏡單元，L5表示正折光力的第五透鏡單元。第五示例性實施例涉及五單元變焦透鏡。反射單元(棱鏡)PR被布置于第二透鏡單元L2與第三透鏡單元L3之間?？讖焦怅@SP被布置于第三透鏡單元L3的物側。耀斑截止光闌FP被布置于第三透鏡單元L3的像側。在第五示例性實施例中，在從廣角端到望遠端的變焦期間，第一、第二、第三和第五透鏡單元LI、L2、L3和L5如箭頭表示的那樣移動。具體地，在從廣角端到望遠端的變焦期間，如箭頭表示的那樣，第一透鏡單元LI向物側移動，第二透鏡單元L2向像側移動，第三透鏡單元L3向物側移動。沿具有兩個拐點的軌跡，第五透鏡單元L5向像側移動，向物側移動，并然后向像側移動?？讖焦怅@SP和耀斑截止光闌FP在變焦期間與第三透鏡單元同步地移動。棱鏡PR和第四透鏡單元L4是靜止的。但是，如果需要的話，第四透鏡單元L4可與其它透鏡單元無關地移動。另外，在第五示例性實施例中，使用通過沿光軸移動第五透鏡單元L5執(zhí)行聚焦的后聚焦型。通過如箭頭5c表示的那 樣向前(向前側)移動第五透鏡單元L5執(zhí)行在望遠端的從無限遠物體到近距離物體的聚焦。第五透鏡單元L5的實線曲線5a和虛線曲線5b分別代表用于校正當對于無限遠物體和近距離物體執(zhí)行聚焦時從廣角端到望遠端的變焦期間的像面的變化的移動軌跡。另外，可通過使用負折光力的第四透鏡單元L4執(zhí)行聚焦。在這種情況下，通過向后(向后側)移動第四透鏡單元L4執(zhí)行聚焦。通過使得正折光力的整個第三透鏡單元L3或其一部分移動以具有與光軸垂直的成分，圖像可沿與光軸垂直的方向位移。作為結果，能夠校正當整個變焦透鏡振動(傾斜)時產(chǎn)生的拍攝圖像的抖動。因此，能夠執(zhí)行圖像穩(wěn)定化。另外，為了校正拍攝圖像的抖動，負折光力的第四透鏡單元L4可被移動以具有與光軸垂直的成分。在第五示例性實施例中，在不添加諸如可變角度棱鏡的光學部件或用于圖像穩(wěn)定化的透鏡單元的情況下執(zhí)行圖像穩(wěn)定化。作為結果，能夠防止整個變焦透鏡的尺寸的增加。雖然在第五示例性實施例中通過向與光軸垂直的方向移動整個透鏡單元或其一部分執(zhí)行圖像穩(wěn)定化，但是，可通過移動整個透鏡單元或其一部分以具有與光軸垂直的成分校正圖像抖動。例如，如果允許透鏡鏡筒具有復雜的結構，那么可通過旋轉整個透鏡單元或其一部分使得旋轉中心位于光軸上，執(zhí)行圖像穩(wěn)定化。第三透鏡單元L3具有非球面。作為結果，能夠適當?shù)匦Ｕ勺兘箤е碌那蛎嫦癫畹淖兓５谌哥R單元L3包含負透鏡、正透鏡和通過膠合正透鏡和負透鏡獲得的膠合透鏡。作為結果，能夠減輕圖像穩(wěn)定化期間的偏心像差的產(chǎn)生。第四透鏡單元L4和第五透鏡單元L5中的每一個包含單個透鏡，使得能夠實現(xiàn)各透鏡單元的小型化和輕重量化。第六示例性實施例涉及具有與第一或第二示例性實施例相同的折光力布置的六單元變焦透鏡。第六示例性實施例與第一示例性實施例的不同在于，第五透鏡單元L5在從廣角端到望遠端的變焦期間向物側移動。其它的配置與第一或第二示例性實施例類似。圖14示出通過在第一示例性實施例的第二透鏡單元L2與第三透鏡單元L3之間并入用于彎曲來自物側的光的反射單元PR沿厚度方向減小照相機的尺寸的狀態(tài)。該配置可類似地被應用于其它的示例性實施例。在圖14中，相同的附圖標記表示與圖I中的元件相同的元件。然后，將參照圖13描述使用根據(jù)本發(fā)明的各示例性實施例的變焦透鏡作為攝影光學系統(tǒng)的數(shù)字照相機。在圖13中，附圖標記20表示照相機體，附圖標記21表示包含根據(jù)第一到第六示例性實施例中的任一個的變焦透鏡的攝影光學系統(tǒng)。PR表示作為反射單元的棱鏡。附圖標記22表示被安裝在照相機體20上并接收通過攝影光學系統(tǒng)21形成的被照體圖像的諸如CCD傳感器或CMOS傳感器的固態(tài)圖像傳感器(光電轉換元件)。附圖標記23表示用于記錄與通過固態(tài)圖像傳感器22光電轉換的被照體圖像對應的信息的存儲器。附圖標記24表示包含用于觀察在固態(tài)圖像傳感器22上形成的被照體圖像的液晶顯示面板等的取景器。這樣，如果根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的變焦透鏡被應用于諸如數(shù)字照相機的圖像拾取裝置，那么能夠實現(xiàn)具有小的尺寸和高的光學性能的圖像拾取裝置。下面，將描述與本發(fā)明的第一到第六示例性實施例對應的數(shù)值例I 6。在各數(shù)值例中，i表不從物側起的光學表面的次序。ri表不第i個光學表面(第i個表面)的曲率半徑，di表示第i個表面與第(i+Ι)個表面之間的距離，ndi和vdi分別表示對于d線的第i個光學部件的材料的折射率和阿貝(Abbe)數(shù)。
另外，當k表示偏心率、A4、A6、A8和AlO表示非球面系數(shù)并且相對于表面頂點的距光軸具有高度h的位置處的沿光軸方向的位移由X表示時，非球面形狀可被表達如下X= (h2/R)/[l+[l-(l+k) (h/R)2]1/2]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10，這里，R表示旁軸曲率半徑。例如，“E-Z”意味著“10_z”。在數(shù)值例中，最后的四個表面是諸如濾波器和相位板的光學塊的表面。在各示例性實施例中，通過用空氣等效長度表達從最后透鏡表面到旁軸像面的距離獲得后焦距(BF)。通過將從最接近物側的透鏡表面到最后的透鏡表面的距離與空氣等效長度的后焦距相加，獲得透鏡總長。另外，在表I中表示上述的各條件和各數(shù)值例之間的關系。數(shù)值例I單位_
權利要求
1.一種變焦透鏡，從物側到像側依次包括正折光力的第一透鏡單元、負折光力的第二透鏡單元、被配置為彎曲光軸的反射單元和包含兩個或更多個透鏡單元的后透鏡組，反射單元在變焦期間是靜止的，第一和第二透鏡單元以及后透鏡組的兩個或更多個透鏡單元在變焦期間移動， 其中，滿足以下的條件4. 3<β 2 /β 2w<12. 0，以及2.1<β Rt/β Rw<3. O, 這里，β2 和i3 2t分別表示第二透鏡單元的在廣角端和望遠端的橫向倍率，i3Rw和β Rt分別表示后透鏡組中的具有最大變倍貢獻的透鏡單元的在廣角端和望遠端的橫向倍率。
2.根據(jù)權利要求I的變焦透鏡，其中，滿足以下的條件O. 15<|ml-m2|/ft<0. 35，以及 2.7< I mR I /fw<4. 5， ml表示對于從廣角端到望遠端的變焦的第一透鏡單元的移動量，m2表示對于從廣角端到望遠端的變焦的第二透鏡單元的移動量，mR表示對于從廣角端到望遠端的變焦的后透鏡組中的具有最大變倍貢獻的所述透鏡單元的移動量，并且，fw和ft分別表示整個變焦透鏡的在廣角端和望遠端的焦距。
3.根據(jù)權利要求I的變焦透鏡，其中，滿足以下的條件O.060<|f2|/ft<0. 130， 這里，f2表示第二透鏡單元的焦距，ft表示整個變焦透鏡的在望遠端的焦距。
4.根據(jù)權利要求I的變焦透鏡，其中，滿足以下的條件O.15<|fR|/ft<0. 30， 這里，fR表示后透鏡組中的具有最大變倍貢獻的所述透鏡單元的焦距，ft表示整個變焦透鏡的在望遠端的焦距。
5.根據(jù)權利要求I的變焦透鏡，其中，滿足以下的條件O.85<|mR/fR|<l. 50， mR表示對于從廣角端到望遠端的變焦的后透鏡組中的具有最大變倍貢獻的所述透鏡單元的移動量，fR表示后透鏡組中的具有最大變倍貢獻的所述透鏡單元的焦距。
6.根據(jù)權利要求I的變焦透鏡，其中，后透鏡組從物側到像側依次包含負折光力的第三透鏡單元、正折光力的第四透鏡單元、負折光力的第五透鏡單元和正折光力的第六透鏡單元，并且， 第三和第五透鏡單元對于變焦不移動，并且，第四和第六透鏡單元在變焦期間移動。
7.根據(jù)權利要求I的變焦透鏡，其中，后透鏡組從物側到像側依次包含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， 第三和第四透鏡單元在變焦期間移動。
8.根據(jù)權利要求I的變焦透鏡，其中，后透鏡組從物側到像側依次包含正折光力的第三透鏡單元、負折光力的第四透鏡單元和正折光力的第五透鏡單元，并且， 第四透鏡單元對于變焦不移動，并且，第三和第五透鏡單元在變焦期間移動。
9.根據(jù)權利要求I的變焦透鏡，其中，后透鏡組從物側到像側依次包含負折光力的第三透鏡單元、正折光力的第四透鏡單元、負折光力的第五透鏡單元和正折光力的第六透鏡單元，并且， 第三透鏡單元對于變焦不移動，并且，第四、第五和第六透鏡單元在變焦期間移動。
10.根據(jù)權利要求I的變焦透鏡，還包括位于第二透鏡單元和反射單元之間的負折光力的第三透鏡單元。
11.根據(jù)權利要求10的變焦透鏡，其中，后透鏡組從物側到像側依次包含正折光力的第四透鏡單元、負折光力的第五透鏡單元和正折光力的第六透鏡單元，并且， 第三和第五透鏡單元對于變焦不移動，并且，第四和第六透鏡單元在變焦期間移動。
12.根據(jù)權利要求I的變焦透鏡，其中，變焦透鏡被配置為在固態(tài)圖像傳感器上形成圖像。
13.一種圖像拾取裝置，包括根據(jù)權利要求I 12中的任一項的變焦透鏡和被配置為接收通過所述變焦透鏡形成的圖像的固態(tài)圖像傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了變焦透鏡和配有變焦透鏡的圖像拾取裝置。該變焦透鏡從物側到像側依次包括正折光力的第一透鏡單元、負折光力的第二透鏡單元、被配置為彎曲光軸的反射單元和包含兩個或更多個透鏡單元的后透鏡組，反射單元在變焦期間是靜止的，第一和第二透鏡單元和后透鏡組的兩個或更多個透鏡單元在變焦期間移動，其中，滿足以下的條件4.3<β2t/β2w<12.0，和2.1<βRt/βRw<3.0，這里，β2w和β2t分別表示第二透鏡單元的在廣角端和望遠端的橫向倍率，βRw和βRt分別表示后透鏡組中的具有最大變倍貢獻的透鏡單元的在廣角端和望遠端的橫向倍率。
文檔編號H04N5/225GK102914855SQ20121018923
公開日2013年2月6日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權日2011年8月4日
發(fā)明者岡田隆志 申請人:佳能株式會社