專利名稱：圖像穩(wěn)定變焦透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于攝像機(jī)等的高放大率，高圖像質(zhì)量的變焦透鏡，并且該變焦透鏡對于由手的振動等引起的圖像抖動具有光學(xué)穩(wěn)定的功能。
背景技術(shù)：
通常，防止由于手的運動等引起的圖像抖動的圖像穩(wěn)定功能在圖像拾取系統(tǒng)例如攝像機(jī)中已經(jīng)變得不可或缺，并且已經(jīng)提出各種類型的圖像穩(wěn)定光學(xué)系統(tǒng)。
例如，如在JP H08-29737A中所公開的，已知一種類型，其中在變焦透鏡前面安裝了一個用于圖像穩(wěn)定且設(shè)置了兩個透鏡的光學(xué)系統(tǒng)，并且通過相對光軸垂直移動這些透鏡中的一個來穩(wěn)定圖像抖動。
此外，如JP H07-128619A中所公開的，已知一種類型，其中，在一個由四個透鏡單元構(gòu)成的變焦透鏡中，由于手的運動造成的圖像抖動是通過相對于光軸垂直移動由多個透鏡構(gòu)成的第三透鏡單元中的一部分來穩(wěn)定的。
然而，在JP H08-29737A中所公開的類型中，用來圖像穩(wěn)定的光學(xué)系統(tǒng)是安裝在變焦透鏡的前面，這使得用于圖像穩(wěn)定的光學(xué)系統(tǒng)的透鏡直徑變大了。此外，整個設(shè)備也因此變大了，這樣增加了致動器的負(fù)載。由于這個原因，它對微型化，減輕重量和節(jié)約能量是不利的。
在JP H07-128619A中所公開的類型中，為了防止圖像抖動而穩(wěn)定圖像，相對于像平面固定的三個單元中的一部分可以垂直于光軸移動，這樣它在尺寸上與那種用于穩(wěn)定圖像的光學(xué)系統(tǒng)裝在變焦透鏡前面的那種類型相比是有利的。然而，用于圖像穩(wěn)定的透鏡單元是由三個透鏡構(gòu)成的，這加大了致動器上的負(fù)載，也使得變焦率(zoom ratio)小于大約10倍的因子。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供具有五個透鏡單元的變焦透鏡，變焦率能夠隨之制造得足夠大，同時具有用來穩(wěn)定圖像的緊湊透鏡單元(compact lens unit)，并且其能夠校正像差，這對實際應(yīng)用是足夠的。
本發(fā)明所述的變焦透鏡包括按照從物體一側(cè)開始的順序，整體上具有正折射率并且相對于像平面固定的第一個透鏡單元；整體上具有負(fù)折射率且當(dāng)沿著光軸移動的時候產(chǎn)生可變折射率作用(variablepower action)的第二個透鏡單元；相對于像平面固定的孔徑光闌；整體上具有正折射率并且在變焦和聚焦時相對于光軸固定的第三個透鏡單元；整體上具有負(fù)折射率并且相對于像平面固定的第四個透鏡單元；以及整體上具有正折射率的第五個透鏡單元，并且該第五個透鏡單元可以沿著光軸移動使得因第二個透鏡單元沿光軸的移動以及物體的移動而發(fā)生位移的像平面相對于參考平面保持固定的位置。為了穩(wěn)定圖像，整個第三個透鏡單元可沿著垂直于光軸的方向移動。滿足下列條件，0.035＜|βw·βt/Z|＜0.075(1)βw第二個透鏡單元在廣角端的放大率βt第二個透鏡單元在攝遠(yuǎn)端的放大率Z變焦率。
附圖簡介
圖1是本發(fā)明一個實施例中的圖像穩(wěn)定變焦透鏡的透鏡設(shè)置的側(cè)視圖；
圖2A到2E示出了例1中的變焦透鏡位于廣角端的像差圖；圖3A到3E示出了例1中的變焦透鏡位于標(biāo)準(zhǔn)位置的像差圖；圖4A到4E示出了例1中的變焦透鏡位于攝遠(yuǎn)端的像差圖；圖5A到5E示出了例2中的變焦透鏡位于廣角端的像差圖；圖6A到6E示出了例2中的變焦透鏡位于標(biāo)準(zhǔn)位置的像差圖；圖7A到7E示出了例2中的變焦透鏡位于攝遠(yuǎn)端的像差圖；圖8A到8E示出了例3中的變焦透鏡位于廣角端的像差圖；圖9A到9E示出了例3中的變焦透鏡位于標(biāo)準(zhǔn)位置的像差圖；圖10A到10E示出了例3中的變焦透鏡位于攝遠(yuǎn)端的像差圖；圖11A到11E示出了例4中的變焦透鏡位于廣角端的像差圖；圖12A到12E示出了例4中的變焦透鏡位于標(biāo)準(zhǔn)位置的像差圖；圖13A到13E示出了例4中的變焦透鏡位于攝遠(yuǎn)端的像差圖；圖14A到14E示出了例5中的變焦透鏡位于廣角端的像差圖；圖15A到15E示出了例5中的變焦透鏡位于標(biāo)準(zhǔn)位置的像差圖；圖16A到16E示出了例5中的變焦透鏡位于攝遠(yuǎn)端的像差圖；圖17是顯示采用了本發(fā)明所述的變焦透鏡的攝像機(jī)的配置的側(cè)視圖。
優(yōu)選實施方式對于本發(fā)明所述的具有如上設(shè)置的變焦透鏡，為了穩(wěn)定圖像，將第三個透鏡單元安排為可以移動，這使得變焦透鏡緊湊并且加在致動器上的負(fù)載變小，并且當(dāng)使變焦率足夠大的時候不會有問題出現(xiàn)。此外，通過滿足條件表達(dá)式(1)，可以在整個變焦區(qū)域有利地校正像差。小于下限，盡管可以有利地校正像差，整個透鏡系統(tǒng)變大。超過上限，將要應(yīng)用的放大率變大，所以特別是對于具有大視場角的高放大率變焦透鏡，由于像差造成的圖像畸變變得嚴(yán)重，盡管透鏡系統(tǒng)能夠制造的較小。
在本發(fā)明所述的變焦透鏡中，隨著物點接近，第五個透鏡單元最好向著物方(object side)移動，并且要滿足下面的條件，0＜(d45T-d45N)/(IM·Z)＜0.04(2)d45T位于攝遠(yuǎn)位置時，第四個透鏡單元和第五個透鏡單元之間的間隔；d45N當(dāng)?shù)诙€透鏡單元處于等放大率的位置處，第四個透鏡單元和第五個透鏡單元的間隔；IM圖像大小，Z變焦率，表達(dá)式(2)是在攝遠(yuǎn)位置獲得良好性能的條件。小于所述下限，要獲得大變焦率變得困難。超過所述上限，攝遠(yuǎn)側(cè)的放大率變大，使得像差性能趨于劣化，并且由于物點改變時第四個透鏡單元的移動量變大，因此例如在手工調(diào)焦時響應(yīng)度變差。
此外，當(dāng)?shù)诙€透鏡單元在等放大率位置或者在攝遠(yuǎn)端時，最好使這四個透鏡單元滿足下面條件，Mt＜1.1(3)Mt在攝遠(yuǎn)位置，當(dāng)?shù)诙€透鏡單元移動0.1mm的時候第四個透鏡單元的移動量，表達(dá)式(3)是進(jìn)行手工調(diào)焦的條件。超過上限，第四個透鏡單元的移動變得太大，這使得第四個透鏡單元在手工調(diào)焦時不能移動(track)。
此外最好使第二個透鏡單元滿足下面條件
0.4<|βt/Z|<0.9---(4)]]>表達(dá)式(4)是在攝遠(yuǎn)側(cè)獲得高性能的條件。小于下限，不可能獲得高放大率，盡管可以有利地在攝遠(yuǎn)側(cè)校準(zhǔn)像差性能。超過上限，放大率變得太大，使得不能有利地校正像差。
此外，第一個透鏡單元最好有四個透鏡組成，包括按照從物方開始的順序設(shè)置的，一個具有負(fù)折射率的透鏡，一個具有正折射率的透鏡，一個具有正折射率的透鏡和一個具有正折射率的透鏡。因而，即使視場角較大，也能夠使得光線在第一個透鏡單元的透鏡表面上的角度較小，使得像散和畸變像差能夠有利地校正。
此外，最好使得最靠近物方的透鏡的入射角和出射角滿足下面條件，1.7＜ω1o/ω1p＜2.2 (5)ω1o最接近物方的透鏡上的入射角，ω1p從最接近物方的透鏡出射的出射角。
小于表達(dá)式(5)的下限，桶形失真變大，不能夠充分進(jìn)行放大色差校正，而超過上限，枕形畸變變大，并且放大色差校正過頭。
進(jìn)一步優(yōu)選使第一個透鏡單元的物方表面和像方表面的曲率半徑滿足下面條件，-0.1＜ri1/ri2＜0.45(6)ri1從物方數(shù)起第一個透鏡單元中的第i個單透鏡的物方表面的曲率半徑，ri2從物方數(shù)起第一個透鏡單元中的第i個單透鏡的像方表面的曲率半徑。
小于表達(dá)式(6)的下限，物方表面的折射率變大，因而像散校正過頭。超過所述上限，像散校正不充分。
此外，優(yōu)選第二個透鏡單元包括至少三個凹透鏡和一個凸透鏡。因而。變焦期間的像差變化能夠得以抑制。
此外，優(yōu)選第三個透鏡單元包括至少一個凸透鏡和一個凹透鏡，并且第四個透鏡單元包括至少一個凸透鏡和一個凹透鏡。因而，在穩(wěn)定圖像時出現(xiàn)的色差能夠得以抑制。
此外，優(yōu)選第五個透鏡單元包括至少兩個凸透鏡和至少一個凹透鏡。因而，調(diào)焦期間的像差波動，特別是彗差的波動能夠得以抑制。
此外，最好第二個，第三個和第四個透鏡單元包括至少一個非球面。第二個透鏡單元的非球面能夠有利地校正廣角區(qū)域的彗差，第三個透鏡單元的非球面能夠有利地校正穩(wěn)定圖像期間出現(xiàn)的球差和像散以及彗差，第四個透鏡單元的非球面能夠有利地校正調(diào)焦期間出現(xiàn)的像差波動。
此外，最好第二到第五個透鏡單元包括至少一個在兩側(cè)具有相同弛度(sag amount)的透鏡，更優(yōu)選為，包括至少一個其兩側(cè)的弛度相同的非球面，并且更優(yōu)選為，僅包括其兩側(cè)的弛度相同的非球面。
可以構(gòu)建一個包括具有任何上述設(shè)置的變焦透鏡和圖像拾取元件的攝像機(jī)，該圖像拾取元件用來把已經(jīng)透過變焦透鏡的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。因而，可以得到一個緊湊并具有高性能的圖像穩(wěn)定功能的攝像機(jī)。
下面是參照附圖對于根據(jù)本發(fā)明一個實施例中的關(guān)于配備了圖像穩(wěn)定功能的變焦透鏡更詳細(xì)的介紹。
圖1示出本發(fā)明一個實施例中的變焦透鏡的結(jié)構(gòu)。這個變焦透鏡包括從物方向著像方依次設(shè)置的第一個透鏡單元1，第二個透鏡單元2，孔徑光闌6，第三個透鏡單元3，第四個透鏡單元4和第五個透鏡單元5。數(shù)字7表示一個棱鏡，數(shù)字8表示石英或類似物體，數(shù)字9表示像平面?！笆⒒蝾愃莆铩?指的是一個含有低通濾光器，紅外濾光器或者圖像拾取元件等的防護(hù)玻璃等的光學(xué)元件。
第一個透鏡單元1整體上具有正折射率，并且相對于像平面是固定的。第二個透鏡單元2整體上具有負(fù)折射率，并且在沿著光軸移動的時候產(chǎn)生可變折射率效果?？讖焦怅@6相對于像平面固定。第三個透鏡單元3整體上具有正折射率，并且在變焦和調(diào)焦時相對于光軸方向是固定的。第四個透鏡單元4整體上具有負(fù)折射率，并且相對于像平面是固定的。第五個透鏡單元5整體上具有正折射率，并且可以沿著光軸移動，這使得像平面能夠相對于參考平面保持在一個恒定的位置，該像平面由于第二個透鏡單元2沿光軸的移動以及物體的移動而發(fā)生位移。
整個第三個透鏡單元3沿著垂直于光軸的方向是可以移動的。當(dāng)出現(xiàn)圖像抖動時，圖像的移位通過沿著垂直于光軸的方向移動第三個透鏡單元而得到補(bǔ)償。
在這個變焦透鏡中，滿足下面的條件，0.035＜|βw·βt/Z|＜0.075(1)βw第二個透鏡單元在廣角端的放大率βt第二個透鏡單元在攝遠(yuǎn)端的放大率Z變焦率以下，在一些具體例子中對本發(fā)明中的變焦透鏡給出數(shù)值。這些例子中的透鏡單元的基本設(shè)置和圖1所示一樣。根據(jù)例子不同，各個透鏡可以與圖1所示的那些不同，但在圖中沒有特別示出這一點，并且根據(jù)圖1中的透鏡單元的設(shè)置進(jìn)行解釋。
例1表1列出了例1所述的變焦透鏡的數(shù)字實例。應(yīng)該指出，在表1中，r表示透鏡面的曲率半徑，d表示透鏡厚度或者透鏡之間的空氣間隔，n表示透鏡在d線處的折射率，v表示透鏡在d線處的阿貝數(shù)。此外，這個例子中的非球面系數(shù)列在表2中。
這里，非球面由下面等式給出SAG=H2/R1+1-(1+K)(H/R)2+D·H4+E·H6+F·H8]]>SAG位于離光軸高度H處的非球面上的點與非球面的頂點之間的距離，H與光軸間的高度，R非球面的頂點處的曲率半徑，K錐形常數(shù)，D，E，F(xiàn)非球面系數(shù)。
此外，對于通過調(diào)焦而可變化的空氣間隔，表3列出了物點在無窮遠(yuǎn)時的值。在表3中，標(biāo)準(zhǔn)位置是第二個單元的放大率變?yōu)?1的位置。f，F(xiàn)/No和ω分別表示表1中的變焦透鏡的廣角端，標(biāo)準(zhǔn)位置和攝遠(yuǎn)端處的焦距，F(xiàn)數(shù)和視場半角。此外，d7代表透鏡單元1和透鏡單元2之間的間隔，d14代表透鏡單元2和孔徑光闌6之間的間隔，d22代表透鏡單元4和透鏡單元5之間的間隔，并且d27代表透鏡單元5和濾鏡7之間的間隔。
表1
如果不是維持傳統(tǒng)的輥的圓周間隔，而是維持11.9英寸的傳統(tǒng)軸向間隔，等式2給出在表3中顯示的圓周位置。
單元5同時完成圖像移動。當(dāng)出現(xiàn)圖像抖動時，將第三個透鏡單元3沿著垂直于光軸的方向移動，從而完成圖像穩(wěn)定。
圖2A到2E分別示出了基于表1中的數(shù)據(jù)的變焦透鏡位于廣角端的像差圖。圖3A到3E示出了在標(biāo)準(zhǔn)位置的像差圖。圖4A到4E示出了在攝遠(yuǎn)端的像差圖。圖2A，3A和4A是關(guān)于球面像差的圖，實線示出相對于d線的值。圖2B，3B和4B是關(guān)于像散的圖，實線示出弧矢像面的曲率，虛線示出子午圖像表面的曲率。圖2C，3C和4C示出畸變像差。圖2D，3D和4D示出縱向色差，其中實線示出關(guān)于d線的值，虛線示出關(guān)于F線的值，點劃線示出關(guān)于C線的值。圖2E，3E和4E示出放大色差，其中虛線示出關(guān)于F線的值，劃點線示出關(guān)于C線的值。上面關(guān)于表和圖的解釋也適用于下面的例子。
對應(yīng)于前述條件表達(dá)式(1)到(6)的值如下|βw·βt/Z|＝0.068(d45T-d45N)/(IM·Z)＝0.031Mt＝0.089|βt/Z|=0.63]]>ω1o/ω1p＝2.09r11/r12＝-0.13r21/r22＝0.36如圖2A到2E，圖3A到3E和圖4A到4E中的像差圖所清楚顯示的，例1中的變焦透鏡具有用來實現(xiàn)高分辨率的足夠的像差校正能力。
例2表4列出了根據(jù)例2的變焦透鏡的數(shù)值實例，而關(guān)于這個例子的非球面系數(shù)列在表5中。此外，對于通過變焦而可變的空氣間隔，表6中列出了當(dāng)物點在無窮遠(yuǎn)處時的值。
表4
表5
表6
圖5A到5E分別示出了基于表4中的數(shù)據(jù)的變焦透鏡在廣角端處的像差圖。圖6A到6E示出了關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)位置的像差圖。圖7A到7E示出了關(guān)于攝遠(yuǎn)端的像差圖。
對應(yīng)于前述條件表達(dá)式(1)到(6)的值如下|βw·βt/Z|＝0.054(d45T-d45N)/(IM·Z)＝0.011Mt＝0.034
|βt/Z|=0.56]]>ω1o/ω1p＝2.13r11/r12＝-0.13r21/r22＝0.38如圖5A到5E，圖6A到6E和圖7A到7E中的像差圖所清楚顯示的，例2中的變焦透鏡具有用來實現(xiàn)高分辨率的足夠的像差校正能力。
例3表7列出了例3中的變焦透鏡的數(shù)值實例，關(guān)于這個例子的非球面系數(shù)列在表8中。此外，對于通過變焦而可變的空氣間隔，表9中列出了當(dāng)物點在無窮遠(yuǎn)處時的值。
圖8A到8E分別示出了基于表7中的數(shù)據(jù)的變焦透鏡在廣角端處的像差圖。圖9A到9E示出了關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)位置的像差圖。圖10A到10E示出了關(guān)于攝遠(yuǎn)端的像差圖。
對應(yīng)于前述條件表達(dá)式(1)到(6)的值如下|βw·βt/Z|＝0.061(d45T-d45N)/(IM·Z)＝0.034Mt＝1.037|βt/Z|=0.82]]>ω1o/ω1p＝1.80r11/r12＝0.10r21/r22＝0.33如圖8A到8E，圖9A到9E和圖10A到10E中的像差圖所清楚顯示的，例3中的變焦透鏡具有用來實現(xiàn)高分辨率的足夠的像差校正能力。
表7
這些計算機(jī)程序指令還可以存儲在計算機(jī)可讀的存儲器中，其可以引導(dǎo)計算機(jī)或者其它可編程的數(shù)據(jù)處理設(shè)備來以特定的方式起作用，使得存儲在計算機(jī)可讀的存儲器中的指令產(chǎn)生制造物品，包括實現(xiàn)在框圖和/或流程圖方框或者多個方框中描述的功能的指令方法。
計算機(jī)程序指令還可以加載到計算機(jī)或者其它可編程的數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，以在計算機(jī)或者其它可編程的設(shè)備上進(jìn)行進(jìn)行一系列的操作步驟，以產(chǎn)生計算機(jī)實現(xiàn)的過程，使得在計算機(jī)或者其它可編程的設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在框圖和/或流程圖方框或者多個方框中描述的功能的步驟。
應(yīng)該注意，在本發(fā)明的一些替代的實施例中，在方框中記錄的功能可以不同于在圖中記錄的順序。例如，根據(jù)涉及的功能性，連續(xù)顯示的兩個方框可以實際上大致同時執(zhí)行，或者這些方框可以有時以相反的順序執(zhí)行。而且，在本發(fā)明的某些實施例中，諸如面向?qū)ο缶幊痰膶嵤├?，流程圖的順序特性可以由對象模塊來替代，使得可以并行或者順序進(jìn)行操作和/或功能。
上面闡述的等式的使用可以由下面的例子來證明。
例子在該例子中，假設(shè)輥具有在表1中說明的尺寸，孔圖案為在圖9中所示的。
直徑和框測量值指示，上述的變量N為156，對于圖9的孔圖案，變量B為9。這樣，對于該輥，等式5得到α＝0.041z等式6然后，該等式可以用于計算傳感器的軸向和圓周坐標(biāo)。
如果圓周間隔維持為與典型的輥相同(通常在360度圓周上為<p>表8
表9
例4表10列出了根據(jù)例4的變焦透鏡的數(shù)值實例，關(guān)于這種情況的非球面系數(shù)列在表11中。此外，對于通過變焦而可變的空氣間隔，表12中列出了當(dāng)物點在無窮遠(yuǎn)處時的值。
圖11A到11E分別示出了基于表10中的數(shù)據(jù)的變焦透鏡在廣角端處的像差圖。圖12A到12E示出了關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)位置的像差圖。圖13A到13E示出了關(guān)于攝遠(yuǎn)端的像差圖。
表11
表12
對應(yīng)于前述條件表達(dá)式(1)到(6)的值如下|βw·βt/Z|＝0.043(d45T-d45N)/(IM·Z)＝0.003Mt＝0.014|βt/Z|=0.45]]>ω1o/ω1p＝1.80r11/r12＝0.100
r21/r22＝0.32如圖11A到11E，圖12A到12E和圖13A到1 3E中的像差圖所清楚顯示的，例4中的變焦透鏡具有用來實現(xiàn)高分辨率的足夠的像差校正能力。
例5表13列出了根據(jù)例5的變焦透鏡的數(shù)值實例，關(guān)于這種情況的非球面系數(shù)列在表14中。此外，對于通過變焦而可變的空氣間隔，表15中列出了當(dāng)物點在無窮遠(yuǎn)處時的值。
圖14A到14E分別示出了基于表13中的數(shù)據(jù)的變焦透鏡在廣角端處的像差圖。圖15A到15E示出了關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)位置的像差圖。圖16A到16E示出了關(guān)于攝遠(yuǎn)端的像差圖。
對應(yīng)于前述條件表達(dá)式(1)到(6)的值如下|βw·βt/Z|＝0.05(d45T-d45N)/(IM·Z)＝0.018Mt＝0.057|βt/Z|=0.60]]>ω1o/ω1p＝1.80r11/r12＝0.10r21/r22＝0.33如圖14A到14E，圖15A到15E和圖16A到16E中的像差圖所清楚顯示的，例5中的變焦透鏡具有用來實現(xiàn)高分辨率的足夠的像差校正能力。
表13
表14
表15
圖17示出一個采用了根據(jù)上述實施例的、具有圖像穩(wěn)定功能的變焦透鏡的3-CCD攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)。在這幅圖中，數(shù)字10表示例1中的變焦透鏡。數(shù)字11表示低通濾光器，數(shù)字12a到12c表示分色棱鏡。圖像拾取元件13a到13c分別設(shè)在分色棱鏡12a到12c的背部。圖像拾取元件13a到13c的輸出被輸入到信號處理電路14。信號處理電路14的輸出被輸入到取景器15。此外，提供了檢測圖像抖動的傳感器16，并且這些透鏡由致動器17根據(jù)這個傳感器16的輸出來驅(qū)動。
因而，通過采用根據(jù)本發(fā)明實施例所述的變焦透鏡10，可以實現(xiàn)具備圖像穩(wěn)定的高性能攝像機(jī)。
應(yīng)該指出的是，雖然在圖中沒有示出，也可以使用根據(jù)實施例2到5中的變焦透鏡代替根據(jù)圖1所示的例1中的變焦透鏡。
此外，在本發(fā)明的這些例子中，圖像穩(wěn)定是通過移動具有正折射率的透鏡單元來完成的，但是也可以通過移動具有負(fù)折射率的透鏡單元來獲得類似的效果。
工業(yè)實用性采用本發(fā)明，通過移動第三個透鏡單元，可以實現(xiàn)具有圖像穩(wěn)定功能的高圖像質(zhì)量、高放大率的3-CCD變焦透鏡。
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡，包括，從物方開始按照以下順序的部件第一個透鏡單元，整體上具有正折射率，并且相對于像平面是固定的；第二個透鏡單元，整體上具有負(fù)折射率，并且在沿著光軸移動的時候產(chǎn)生可變放大率的作用；孔徑光闌，相對于所述像平面固定；第三個透鏡單元，整體上具有正折射率，并且在變焦和調(diào)焦時相對于光軸方向是固定的；第四個透鏡單元，整體上具有負(fù)折射率，并且相對于所述像平面是固定的；第五個透鏡單元，整體上具有正折射率，并且可以沿著所述光軸移動，使得因第二個透鏡單元沿光軸的移動以及物體的移動而發(fā)生位移的像平面能夠相對于參考平面保持一個恒定的位置，其中為了穩(wěn)定圖像，整個第三個透鏡單元沿著垂直于所述光軸的方向是可以移動的，并且滿足下面的條件，0.035＜|βw·βt/Z|＜0.075 (1)βw第二個透鏡單元在廣角端的放大率βt第二個透鏡單元在攝遠(yuǎn)端的放大率Z變焦率。
2.如權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其中隨著物點接近，第五個透鏡單元向著物方移動，并且滿足下面的條件，0＜(d45T-d45N)/(IM·Z)＜0.04 (2)d45T位于攝遠(yuǎn)位置時，第四個透鏡單元和第五個透鏡單元之間的間隔，d45N當(dāng)?shù)诙€透鏡單元處于等放大倍數(shù)的位置處第四個透鏡單元和第五個透鏡單元的間隔，IM圖像大小，Z變焦率。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的變焦透鏡，其中當(dāng)?shù)诙€透鏡單元在等放大倍數(shù)位置或者在攝遠(yuǎn)端時，第四個透鏡單元滿足下面條件，Mt＜1.1(3)Mt在攝遠(yuǎn)位置，當(dāng)?shù)诙€透鏡單元移動0.1mm時第四個透鏡單元的移動量。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的變焦透鏡，其中第二個透鏡單元滿足下面條件0.4<|βt/Z|<0.9---(4)]]>
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的變焦透鏡，其中第一個透鏡單元由四個透鏡組成，包括，從物方開始按照下面順序設(shè)置的一個具有負(fù)折射率的透鏡，一個具有正折射率的透鏡，一個具有正折射率的透鏡和一個具有正折射率的透鏡。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的變焦透鏡，其中最靠近物方的透鏡的入射角和出射角滿足下面條件，1.7＜ωlo/ωlp＜2.2(5)ωlo入射到最接近物方的透鏡上的入射角，ωlp從最接近物方的透鏡出射的出射角。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的變焦透鏡，其中第一個透鏡單元的物方表面和像方表面的曲率半徑滿足下面條件，-0.1＜ri1/ri2＜0.45 (6)ri1第一個透鏡單元的從物方數(shù)起的第i個單透鏡的物方表面的曲率半徑，ri2第一個透鏡單元的從物方數(shù)起的第i個單透鏡的像方表面的曲率半徑。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的變焦透鏡，其中第二個透鏡單元至少包括三個凹透鏡和一個凸透鏡。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的變焦透鏡，其中第三個透鏡單元包括至少一個凸透鏡和一個凹透鏡。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項所述的變焦透鏡，其中第四個透鏡單元包括至少一個凸透鏡和一個凹透鏡。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項所述的變焦透鏡，其中第五個透鏡單元包括至少兩個凸透鏡和至少一個凹透鏡。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項所述的變焦透鏡，其中第二個透鏡單元包括至少一個非球面。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項所述的變焦透鏡，其中第三個透鏡單元包括至少一個非球面。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項所述的變焦透鏡，其中第四個透鏡單元包括至少一個非球面。
15.如權(quán)利要求1至14中任一項所述的變焦透鏡，其中第二至第五個透鏡單元包括至少一個其兩邊具有相同的弛度的透鏡。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項所述的變焦透鏡，包括至少一個其兩邊的弛度相同的非球面。
17.如權(quán)利要求1至16中任一項所述的變焦透鏡，只包括一個其兩邊的弛度相同的非球面。
18.一種攝像機(jī)，包括如權(quán)利要求1至17中任一項所述的變焦透鏡和用于把已經(jīng)通過了所述變焦透鏡的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的圖像拾取元件。
全文摘要
一個變焦透鏡包括，第一個透鏡單元(1)，具有正折射率并且相對于像平面是固定的；第二個透鏡單元(2)，具有負(fù)折射率并且在沿著光軸移動的時候產(chǎn)生可變折射率效果；孔徑光闌(6)，相對于像平面固定；第三個透鏡單元(3)，具有正折射率并且在變焦和調(diào)焦的時候相對于光軸方向是固定的；第四個透鏡單元(4)，具有負(fù)折射率并且相對于像平面是固定的；第五個透鏡單元(5)，具有正折射率，并且可以沿著光軸移動，這使得像平面因第二個透鏡單元沿光軸的移動以及物體的移動而發(fā)生位移時能夠相對于參考平面保持一個恒定的距離。整個第三個透鏡單元沿著垂直于光軸的方向是可以移動的。滿足條件0.035＜|βw·βt/Z|＜0.075，其中βw第二個透鏡單元在廣角端的放大率；βt第二個透鏡單元在攝遠(yuǎn)端的放大率；Z變焦率。
文檔編號G02B15/173GK1682141SQ0382149
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月10日
發(fā)明者山田克 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社