專利名稱：變焦透鏡系統(tǒng)和包括變焦透鏡系統(tǒng)的圖像拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變焦透鏡系統(tǒng)，并且，尤其但不排它地涉及數(shù)字照相機的變焦透鏡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
最近，要求用于數(shù)字照相機和攝像機的成像透鏡具有較小的透鏡系統(tǒng)并提供較高的光學(xué)性能。另外，要求數(shù)字照相機具有更薄的厚度以向使用者提供更好的可攜帶性。
要減少照相機的厚度，透鏡鏡筒一般具有提供較高的收納空間效率的可回縮結(jié)構(gòu)。典型的可回縮結(jié)構(gòu)具有用于使其在回縮狀態(tài)盡可能薄的光學(xué)和機械系統(tǒng)。
可回縮透鏡鏡筒從回縮(收納)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫M行攝影的狀態(tài)需要相對較長的時間。另外，需要復(fù)雜的機構(gòu)，以便以較高的空間效率收納透鏡鏡筒。
日本專利公開No.2004-37967和No.2004-69808公開了包含使光軸偏斜約90°以減少沿向物體的方向(沿照相機的深度)的光學(xué)厚度的光學(xué)系統(tǒng)。這樣，在不使用可回縮結(jié)構(gòu)的情況下可以減少照相機的厚度。
另一方面，在相對于開口的相對較深的位置(在孔內(nèi))上，設(shè)置典型的固態(tài)圖像拾取器件的光電轉(zhuǎn)換器。因此，如果入射光的方向與垂直方向大大不同，光會被開口阻擋，這會導(dǎo)致敏感度的降低。因此，使用常規(guī)的固態(tài)圖像拾取器件的典型的攝影光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)計為具有遠心特性，使得即使在畫面的周邊區(qū)域中，向圖像拾取器件入射的光線角度也接近垂直。
相比而言，日本專利公開No.11-68074(與美國專利No.6259083對應(yīng))和日本專利公開No.2003-224249討論了具有的孔結(jié)構(gòu)的固態(tài)圖像拾取器件，其中，即使當入射光的方向發(fā)生傾斜或變化，也可以在光電轉(zhuǎn)換面上高效率地接收光線。
在小型數(shù)字照相機的攝影系統(tǒng)中使用的典型變焦透鏡是焦點后移的光學(xué)系統(tǒng)，它包括與物體最近的位置上的負部件(具有負折光力的透鏡單元)；在負部件的像側(cè)的第一正部件(具有正折光力的透鏡單元)；和與像面最接近的位置上的第二正部件(具有正折光力的透鏡單元)。
在變焦過程中，移動第一正部件，以改變放大倍數(shù)，同時使用負部件為像面的移動進行補償。另外，第二正部件具有用于使像面上的入射光接近遠心的折射作用。
在焦點后移光學(xué)系統(tǒng)中，要以較小量的移動得到放大倍數(shù)的一定的變化，系統(tǒng)可以使用如第一正部件那樣具有較高的折光力的元件。
但是，要得到遠心光學(xué)系統(tǒng)，第二正部件必須具有正的折光力且與第一正部件分開設(shè)置。當?shù)谝徽考偷诙考目偟恼酃饬Ρ辉O(shè)置為一定的折光力時，由于第二部件必須具有整體為正的折光力的部分，因此可以以降低第一部件的折光力。當可以減少第一正部件的折光力時，第一正部件在變焦過程中可以移動較長的距離，這增加了透鏡系統(tǒng)的總長。
如上所述，在包含負、正和正部件的變焦透鏡中，不能同時實現(xiàn)遠心性和小型化。當使用上述日本專利公開No.11-68074和No.2003-224249討論的固態(tài)圖像拾取器件時，不要求光學(xué)系統(tǒng)具有較高的遠心特性。因此，存在包含負、正和正部件的結(jié)構(gòu)不是最佳變焦透鏡結(jié)構(gòu)的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
至少一個實例性實施例針對的是適合與不需要具有較高的遠心特性的固態(tài)圖像拾取器件一起使用的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，可以通過使用適當?shù)耐哥R結(jié)構(gòu)和透鏡單元配置，減小整個透鏡系統(tǒng)的尺寸。
根據(jù)至少一個示例性實施例的變焦透鏡系統(tǒng)包括第一透鏡單元、在第一透鏡單元的像側(cè)的正光焦度的透鏡單元、在具有正光焦度的透鏡單元的像側(cè)的具有負光焦度的透鏡單元。具有負光焦度的透鏡單元最接近變焦透鏡系統(tǒng)中的像面。
通過設(shè)置變焦過程中的各透鏡單元的移動和各透鏡單元的光焦度，可以減小根據(jù)至少一個示例性實施例的變焦透鏡的尺寸。
通過參照


以下示例性實施例，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得更加明顯。

圖1A～1C表示第一示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖2表示第一示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。
圖3A～3C表示第一示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖4A～4C表示第二示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖5表示第二示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。
圖6A～6C表示第二示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖7A～7C表示第三示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖8表示第三示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。
圖9A～9C表示第三示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖10A～10C表示第四示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖11表示第四示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。
圖12A～12C表示第四示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖13A～13C表示第五示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖14表示第五示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。
圖15A～15C表示第五示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖16A～16C表示第六示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖17表示第六示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。
圖18A～18C表示第六示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖19A～19C表示第七示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖20表示第七示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。
圖21A～21C表示第七示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖22A～22C表示第八示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖23表示第八示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。
圖24A～24C表示第八示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖25A～25C表示第九示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖26表示第九示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。
圖27A～27C表示第九示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖28A～28C表示第十示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖29表示第十示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。
圖30A～30C表示第十示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖31A～31C表示第十一示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖32表示第十一示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。
圖33A～33C表示第十一示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖34A～34C表示第十二示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖35表示第十二示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。
圖36A～36C表示第十二示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖37A～37C表示第十三示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖38A～38C表示第十三示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖39A～39C表示第十四示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖40A～40C表示第十四示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖41A～41C表示第十五示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖42A～42C表示第十五示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖43A～43C表示第十六示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖44A～44C表示第十六示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖45A～45C表示第十七示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖46A～46C表示第十七示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖47A～47C表示第十八示例性實施例的變焦透鏡的光學(xué)截面圖。
圖48A～48C表示第十八示例性實施例的變焦透鏡的像差圖。
圖49表示攝像裝置的主要部分的示意圖。
具體實施例方式
示例性實施例的以下說明在本質(zhì)上僅是說明性的，目的不在于限定本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。
在操作上可將各示例性實施例連接到形成成像系統(tǒng)的各種成像裝置(例如，電子照相機、攝像放像機、數(shù)字靜物照相機、膠片攝影機、廣播照相機(broadcast camera)、本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它成像裝置和等同物)。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的工藝、技術(shù)、裝置和材料不進行詳述，但適當時其應(yīng)作為功能性說明(enabling description)的一部分。例如，在討論透鏡和透鏡單元時，可形成透鏡的任何材料(例如，玻璃、Si)都落入示例性實施例的范圍內(nèi)。另外，不能討論透鏡的實際尺寸，但是，從宏觀透鏡到納米透鏡的任何尺寸都應(yīng)在示例性實施例的范圍內(nèi)(例如，具有納米尺寸、微觀尺寸、厘米尺寸和米尺寸的透鏡)。
另外，示例性實施例不限于可見光成像裝置(例如，光學(xué)照相系統(tǒng))，例如，可將系統(tǒng)設(shè)計為用于紅外或其它波長成像系統(tǒng)。另外，示例性實施例可用于非數(shù)字系統(tǒng)以及數(shù)字系統(tǒng)(例如，使用CCD的照相系統(tǒng))。
注意，在以下的附圖中，相似的附圖標記和字符表示相似的物品，因此僅在一個附圖中對物品限定一次，在后面的附圖中可能不對其進行討論和進一步的限定。
以下，說明根據(jù)示例性實施例的變焦透鏡系統(tǒng)和包括變焦透鏡系統(tǒng)的圖像拾取裝置。
首先，說明根據(jù)第一至第五實施例的變焦透鏡。根據(jù)第一至第五實施例的變焦透鏡的每一個包括包含從物側(cè)到像側(cè)依次排列的具有負折光力的第一透鏡單元(例如，B1、B1a、B1b、B1c、B1d)、具有正折光力或負折光力的第二透鏡單元(例如，B2、B2a、B2b、B2c、B2d)、具有正折光力的第三透鏡單元(例如，B3、B3a、B3b、B3c、B3d)和具有負折光力的第四透鏡單元(例如，B4、B4a、B4b、B4c、B4d)的四個透鏡單元。
圖1A～1C分別表示根據(jù)第一示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端(短焦距端)、中間變焦位置和望遠端(長焦距端)的斷面圖。圖2表示根據(jù)第一示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。圖3A～3C分別表示根據(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4A～4C分別表示根據(jù)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斷面圖。圖5表示根據(jù)第二示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。圖6A～6C分別表示根據(jù)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7A～7C分別表示根據(jù)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斷面圖。圖8表示根據(jù)第三示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。圖9A～9C分別表示根據(jù)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10A～10C分別表示根據(jù)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斷面圖。圖11表示根據(jù)第四示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。圖12A～12C分別表示根據(jù)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13A～13C分別表示根據(jù)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斷面圖。圖14表示根據(jù)第五示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。圖15A～15C分別表示根據(jù)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。
根據(jù)各示例性實施例的變焦透鏡是可在圖像拾取裝置中使用的成像透鏡系統(tǒng)。在各斷面圖中，物側(cè)(前方)在左側(cè)，像側(cè)(后方)在右側(cè)。
在各斷面圖中，B1、B1a、B1b、B1c和B1d表示具有負折光力的第一透鏡單元(光焦度是焦距的倒數(shù))、B2、B2a、B2b、B2c和B2d表示具有正折光力或負折光力的第二透鏡單元、B3、B3a、B3b、B3c和B3d表示具有正折光力的第三透鏡單元、B4、B4a、B4b、B4c和B4d表示具有負折光力的第四透鏡單元。SP、Spa、SPb、Spc和SPd分別表示位于第三透鏡單元B3、B3a、B3b、B3c和B3d的物側(cè)的孔徑光闌(虹膜式光闌)。
在第一至第三和第五示例性實施例中，第二透鏡單元(例如，B2、B2a、B2b、B2c、B2d)可以具有負折光力。在第四示例性實施例中，第二透鏡單元(例如，B2c)可以具有正折光力。
P、Pa、Pb、Pc和Pd分別表示在第一透鏡單元B1、B1a、B1b、B1c和B1d中包含且具有用于使光路彎曲的反射表面的棱鏡，OB表示物體。
LP表示與例如濾光器、面板(faceplate)、石英低通濾波器、紅外截止濾波器(infrared-cut filter)對應(yīng)的光學(xué)塊(optical block)，IP表示像面。當使用各示例性實施例的變焦透鏡作為攝像機或數(shù)字靜物照相機的拍攝光學(xué)系統(tǒng)時，固態(tài)圖像拾取器件(例如，光電轉(zhuǎn)換器、電荷耦合裝置(CCD)傳感器、金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)傳感器)的圖像拾取面位于像面IP上。當使用各示例性實施例的變焦透鏡作為膠片照相機的拍攝光學(xué)系統(tǒng)(例如，銀鹽膜)時，與膜表面對應(yīng)的光敏表面位于像面IP上。
在像差圖中，d和g分別表示d線和g線。S.C表示正弦條件，ΔM和ΔS分別表示縱向像面和徑向像面?；冇蒬線表示，橫向色差由g線表示。
在各示例性實施例中，廣角端和望遠端是與用于改變放大倍數(shù)的透鏡單元處于可動范圍的兩端的狀態(tài)對應(yīng)的變焦位置。
在各示例性實施例中，在從廣角端到望遠端的變焦過程中，第三和第四透鏡單元(例如，B3-B3d和B4-B4d)可以向物側(cè)移動，使得第二和第三透鏡單元(例如，B2-B2d和B3-B3d)之間的距離(間隔)以及第三和第四透鏡單元(例如，B3-B3d和B4-B4d)之間的距離(間隔)同時減小。另外，第二透鏡單元(例如，B2-B2d)可以沿軌跡凸面(例如，(X)、(X1)、(X2)、(X3)、(X4))向物側(cè)或像側(cè)移動。第一透鏡單元(例如，B1-B1d)不必為了變焦沿光軸移動。
根據(jù)各示例性實施例的透鏡結(jié)構(gòu)，可以通過整個光學(xué)系統(tǒng)中的望遠系統(tǒng)的光學(xué)效果，減少光學(xué)全長。結(jié)果，可以得到緊湊的變焦透鏡。
另外，第一透鏡單元(例如，B1、B1a、B1b、B1c、B1d)包含具有負折光力的透鏡元件(光學(xué)構(gòu)件)(例如，G11、G11a、G11b、G11c、G11d)。因此，可將入射光瞳位置設(shè)在適當?shù)奈恢?，這使得可以平衡設(shè)置光學(xué)系統(tǒng)中的光瞳位置附近的透鏡的外徑。另外，可以適當?shù)卦O(shè)置軸上和軸外光路，并可以減少像差，以提高圖像質(zhì)量。
通過改變第三和第四透鏡單元(例如，B3-B3d和B4-B4d)之間的位置關(guān)系，可以得到光學(xué)系統(tǒng)的變焦功能。
第四透鏡單元(例如，B4-B4d)可被配置為形成由第一、第二和第三透鏡單元(B1-B1d～B3-B3d)的組合得到的物體的圖像。然后，可以通過改變第四透鏡單元(例如，B4-B4d)的相對于第三透鏡單元(例如，B3-B3d)的位置，改變橫向放大倍數(shù)，并由此改變放大倍數(shù)?？梢酝ㄟ^同時移動第三和第四透鏡單元(例如，B3-B3d和B4-B4d)，為當改變放大倍數(shù)時導(dǎo)致的圖像形成位置的移動進行補償。
另外，也可以移動第二透鏡單元(例如，B2-B2d)，以減小在變焦過程中導(dǎo)致的圖像場的曲率，使得即使在變焦比較高時也能得到高質(zhì)量的圖像。
第一透鏡單元(例如，B1-B1d)包含使光軸(光路)上的光束改變設(shè)計的角度(例如，大約90°)的反射構(gòu)件(例如，棱鏡P、Pa、Pb、Pc、Pd)。因此，可以減小沿向物體的方向(沿圖像拾取裝置的深度)的透鏡厚度。
在各示例性實施例中，可以滿足以下給出的條件表達式的一個或多個，以用較小的系統(tǒng)得到較高的圖像質(zhì)量。
當F12w是第一和第二透鏡單元(例如，B1-B1d和B2-B2d)的廣角端上的組合焦距、F3和F4分別表示第三和第四透鏡單元(例如，B3-B3d和B4-B4d)的焦距、Fw是整個透鏡系統(tǒng)的廣角端上的組合焦距、β4w是第四透鏡單元(例如，B4-B4d)的成像放大倍數(shù)時，可以滿足以下表達式中的一個或多個F2＜|F12w/Fw|＜6 (1)這里，F(xiàn)12w＜00.8＜F3/Fw＜1.6(2)
0.8＜|F4/Fw|＜1.5 (3)1＜β4w＜1.7 (4)0.7＜|F3/F4|＜1.5 (5)條件表達式(1)表示在不過分減小后焦點(back focus)的情況下減小透鏡直徑并得到較高的圖像質(zhì)量的條件。
當條件表達式(1)的值在上限以上時，第一和第二透鏡單元(例如，B1-B1d和B2-B2d)的總的負折光力太低(弱)。因此，由第一和第二透鏡單元(例如，B1-B1d和B2-B2d)形成的物體的虛像位置向物側(cè)偏移，并且，將在下面說明的由第三和第四透鏡單元(例如，B3-B3d和B4-B4d)形成的物體圖像的后焦點(back focus)可能變短。結(jié)果，可以增加第四透鏡單元(例如，B4-B4d)的直徑，以得到一定的周邊光量。
當條件表達式(1)的值在下限以下時，第一和第二透鏡單元(例如，B1-B1d和B2-B2d)在望遠端的總的負折光力會太高。因此，可能出現(xiàn)難以用另一透鏡單元校正的較大的正球面像差。
當?shù)谌哥R單元(例如，B3-B3d)的正折光力太低且條件表達式(2)的值在上限以上時，第四透鏡單元(例如，B4-B4d)的負折光力會變小，以在廣角端得到希望的張角(field angle)。結(jié)果，要將第二和第四透鏡單元(例如，B2-B2d和B4-B4d)沿光軸移動較長的距離，以得到一定的放大倍數(shù)改變效果。因此，整個透鏡系統(tǒng)的尺寸會增加。
當?shù)谌哥R單元(例如，B3-B3d)的正折光力太高且條件表達式(2)的值在下限以下時，后焦點太短，且用于放置濾光器和用于圖像拾取器件的玻璃蓋片的空間會變小。
條件表達式(3)表示廣角端中的第四透鏡單元B4的負折光力的條件。
當?shù)谒耐哥R單元B4的負折光力太低且條件表達式(3)的值在上限以上時，在變焦的過程中由第四透鏡單元(例如B4-B4d)得到的放大倍數(shù)改變效果會減小。因此，各透鏡單元要移動較長的距離，以得到一定的變焦比。結(jié)果，整個透鏡系統(tǒng)的長度會增加。
當條件表達式(3)的值在下限以下時，整個光學(xué)系統(tǒng)中的望遠系統(tǒng)的效果會增加，并且，后焦點過度減小。另外，要增加第四透鏡單元(例如，B4-B4d)的直徑，以得到一定的周邊光量。另外，大量的像面畸變和像散會出現(xiàn)。
當條件表達式(4)的值在上限以上時，后焦點會被過度減小。當條件表達式(4)的值在下限以下時，整個透鏡系統(tǒng)的長度會增加。
當條件表達式(5)的值在數(shù)值范圍以外時，在不增加光學(xué)系統(tǒng)的尺寸的情況下難以得到高質(zhì)量的圖像。
具體而言，當?shù)谒耐哥R單元(例如，B4-B4d)的折光力相對于第三透鏡單元(例如，B3-B3d)為高且條件表達式(5)的值在上限以上時，由于可以增加望遠系統(tǒng)的效果，因此，可以有效縮短光學(xué)系統(tǒng)的總長。但是，在第四透鏡單元會出現(xiàn)難以校正的較大的高次軸外像差和橫向色差。
相反，當條件表達式(5)的值在下限以下時，光學(xué)系統(tǒng)的總長會增加。另外，在第三透鏡單元(例如，B3-B3d)會出現(xiàn)較大的球面像差。
也可以將條件表達式(1)～(5)的數(shù)值范圍設(shè)置如下2.5＜|F12w/Fw|＜5 (1a)1.0＜|F3/Fw|＜1.4 (2a)0.9＜|F4/Fw|＜1.4 (3a)1.1＜β4w＜1.5(4a)0.9＜|F3/F4|＜1.4 (5a)要得到包含數(shù)量較少的透鏡的小尺寸、高性能光學(xué)系統(tǒng)，在第三和第四透鏡單元(例如，B3-B3d和B4-B4d)的每一個中設(shè)置一個或更多個非球形表面是有效的。
當?shù)谌哥R單元(例如，B3-B3d)可以具有非球形表面時，它可被配置為主要減少球面像差。另外，當?shù)谒耐哥R單元(例如，B4-B4d)可以具有非球形表面時，可以以良好的平衡減少軸外像差。
要在不增加第一透鏡單元(例如，B1、B1a、B1b、B1c、B1d)的外徑(有效直徑)的情況下保證整個變焦區(qū)的圖像質(zhì)量，在第二和第三透鏡單元(例如，B2、B2a、B2b、B2c、B2d和B3、B3a、B3b、B3c、B3d)之間的間距(間隔)中設(shè)置孔徑光闌(例如，SP、Spa、SPb、SPc、SPd)是有效的。
另外，要提高圖像質(zhì)量并降低成本，可以使用下述結(jié)構(gòu)。
在各示例性實施例中，可以使用復(fù)合型非球面透鏡(所謂復(fù)型(replica)非球面透鏡作為具有非球形表面的透鏡(非球面透鏡)，以增加考慮生產(chǎn)率時可以使用的透鏡的種類的數(shù)量。
另外，為了易于制造，非球面透鏡可以由塑料材料或相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域人員公知的任何其它容易制造的光學(xué)材料和等同物制成。
可以通過在變焦過程中沿透鏡單元的各光軸移動孔徑光闌(例如，SP-SPd)，設(shè)置入射光瞳位置。作為替代方案，也可以在變焦過程中將孔徑光闌(例如，SP-SPd)固定到光軸上，以使機械結(jié)構(gòu)簡化。
透鏡系統(tǒng)還可以包括衍射光學(xué)元件或梯度指數(shù)透鏡(gradientindex lens)，以提高光學(xué)性能。
在拍攝過程中，要校正使圖像質(zhì)量劣化的圖像抖動(例如，由手抖動產(chǎn)生的圖像抖動)，可以通過使透鏡單元或在透鏡單元中包含的元件偏心，旋轉(zhuǎn)反射構(gòu)件、或移動反射構(gòu)件，改變偏向角度或偏向方向。
可以通過沿光軸向物側(cè)移動第四透鏡單元(例如，B4-B4d)，進行從無限遠物體向有限距離物體的調(diào)焦。作為替代方案，也可以通過沿光軸向物側(cè)移動第三透鏡單元(例如，B3-B3d)或基本上同時移動第三和第四透鏡單元(例如，B3-B3d和B4-B4d)，進行調(diào)焦。
以下，說明第一至第五示例性實施例的各透鏡單元的結(jié)構(gòu)。
第一透鏡單元(例如，B1、B1a、B1b、B1c、B1d)可以包含從物側(cè)到像側(cè)依次排列的具有負折光力的第一透鏡(例如，G11、G11a、G11b、G11c、G11d)和棱鏡或反射鏡等的偏向構(gòu)件P。在像側(cè)的第一透鏡G11的曲率的絕對值可以比在物側(cè)的大。當偏向構(gòu)件是棱鏡時，可以組合負透鏡(例如，G11-G11d)和棱鏡(例如，粘在一起、在操作上連在一起)。另外，棱鏡的入射面或射出面可以是具有負折光力的凹面。
第二透鏡單元(例如，B2、B2a、B2b、B2c、B2d)可以是通過將負透鏡和正透鏡組合在一起得到的組合透鏡(例如，粘在一起、操作上連在一起，或相接觸)。當?shù)诙哥R單元(例如，B2-B2d)具有這種結(jié)構(gòu)時，可以抑制變焦過程中的色差的變化，并可以減少球面像差。
第三透鏡單元(例如，B3、B3a、B3b、B3c、B3d)可以包含多個正透鏡和至少一個負透鏡。在各示例性實施例中，第三透鏡單元(例如，B3-B3d)包含從物側(cè)到像側(cè)依次排列的正透鏡元件(例如，G31、G31a、G31b、G31c、G31d)、負透鏡元件(例如，G32、G32a、G32b、G32c、G32d)、和正透鏡元件(例如，G33、G33a、G33b、G33c、G33d)，并減少像差。
各透鏡元件是一個或更多個透鏡的組。
在第五示例性實施例中，第三透鏡單元(例如，B3d)包含通過將包含正透鏡、正透鏡和負透鏡的三個透鏡和正透鏡組合在一起得到的組合透鏡。
具體而言，正透鏡元件G31d包含位于物側(cè)的兩個簡單的正透鏡，負透鏡元件G32d包含簡單的負透鏡。另外，正透鏡元件G33d包含位于像側(cè)的簡單的正透鏡。
第四透鏡單元(例如，B4-B4d)可以包含一個或兩個負透鏡。
當?shù)谒耐哥R單元(例如，B4-B4d)包含簡單的負透鏡時，它可以具有這樣一種形狀，即，該形狀使得像側(cè)的透鏡表面的曲率可以比物側(cè)的大。
另外，為了提高圖像質(zhì)量，第四透鏡單元(例如，B4-B4d)可以在在物側(cè)具有非球面表面的透鏡的物側(cè)包含在像側(cè)具有凹表面的負透鏡。
如上所述，根據(jù)第一至第五示例性實施例，可以得到提供良好的光學(xué)性能的較小的變焦透鏡。
可以在第一透鏡單元(例如，B1-B1d)的物側(cè)或在第四透鏡單元(例如，B4-B4d)的像側(cè)另外設(shè)置不會大大影響總的折光力配置的折光力較小的透鏡單元。
以下，分別說明與第一至第五示例性實施例對應(yīng)的第一至第五數(shù)值例。在各數(shù)值例中，i表示從物側(cè)計算的順序號，Ri表示第i個表面的曲率半徑，Di表示第i個透鏡表面和第(i+1)個透鏡表面之間的距離，Ni和υi分別表示基于d線的折射率和Abbe數(shù)。
最接近像側(cè)的兩個表面形成光學(xué)塊(block)LP。另外，當x是在距光軸高度h沿光軸方向從表面頂點的位移時，非球面表面的形狀由下式表示x＝(h2/R)/[1+{1-(1+k)(h/R)2}1/2]+Ah2+Bh4+Ch6+Dh8+Eh10這里，k是圓錐常數(shù)，A、B、C、D和E是非球面系數(shù)，R是近軸曲率。
另外，“e-0X”表示“×10-X”。另外，f是焦距，F(xiàn)no是F數(shù)，ω是半張角(half field angle)。表1給出各數(shù)值例中的上述條件表達式的值。
第一數(shù)值例



非球面系數(shù)第14表面k＝-2.39711e+01A＝0B＝-2.63697e-03 C＝-3.10017e-04D＝-2.70261e-06 E＝-6.08507e-06第15表面k＝3.75824e-01A＝0B＝3.45097e-04 C＝-1.78596e-04D＝1.09833e-05 E＝-4.36814e-06第16表面k＝-4.70761e+06A＝0B＝6.47376e-03 C＝-2.44585e-04D＝1.35856e-04 E＝-1.02447e-05第17表面k＝-3.93361e+06A＝0B＝5.70058e-03 C＝2.84537e-04D＝-2.77559e-05 E＝2.99998e-05
第二數(shù)值例


非球面系數(shù)第14表面k＝1.21465e+01A＝0B＝-3.99646e-03 C＝-2.24782e-04D＝9.20299e-06 E＝-3.28205e-06第15表面k＝3.31649e-01A＝0B＝4.71148e-04 C＝-9.90586e-05D＝9.47969e-06 E＝-1.90976e-06第16表面k＝-4.70761e+06A＝0B＝7.60243e-03 C＝-1.59383e-04D＝1.36597e-04 E＝-6.94020e-06第17表面k＝-3.93361e+06A＝0B＝5.98738e-03 C＝5.26927e-04D＝-8.13470e-05 E＝4.19792e-05第三數(shù)值例



非球面系數(shù)第14表面k＝1.49021e+01A＝0B＝-3.74979e-03 C＝-2.23417e-04D＝1.27559e-05 E＝-3.03564e-06第15表面k＝2.94165e-01A＝0B＝4.67205e-04 C＝-1.33565e-04D＝1.28139e-05 E＝-1.54544e-06第16表面k＝-4.70761e+06A＝0B＝6.490793e-03 C＝-3.09883e-04D＝9.86846e-05 E＝-1.24701e-06第17表面k＝-3.93361e+06A＝0B＝5.49110e-03 C＝-1.23267e-04D＝-1.25373e-06 E＝2.46770e-05第四數(shù)值例



非球面系數(shù)第14表面k＝1.66335e+01A＝0 B＝-3.21818e-03 C＝-1.86168e-04D＝5.40611e-06 E＝-2.02531e-06第15表面k＝2.53718e-01A＝0 B＝3.69525e-04 C＝-1.49964e-04D＝1.18370e-05 E＝-1.34525e-06
第16表面k＝-5.25720e+06A＝0 B＝5.24497e-03 C＝-1.79913e-04D＝7.42054e-05 E＝-3.94180e-06第17表面k＝-3.87782e+06A＝0 B＝4.24203e-03 C＝4.38752e-05D＝2.06324e-05 E＝5.70011e-06第五數(shù)值例


非球面系數(shù)第13表面k＝7.45902e+00A＝0 B＝-3.86276e-03 C＝-7.97946e-05D＝-5.25583e-06 E＝-1.40582e-06第14表面k＝2.62115e-01A＝0 B＝1.24566e-04 C＝-1.22168e-04D＝1.28930e-05 E＝-1.31993e-06第15表面k＝-5.25720e+06A＝0 B＝5.58683e-03 C＝-3.26978e-04D＝7.10164e-05 E＝-2.09598e-06第16表面k＝-3.87782e+06A＝0 B＝5.30136e-03 C＝-1.60201e-04D＝1.71346e-5 E＝1.02599e-05表1

以下，說明根據(jù)第六至第十三示例性實施例的變焦透鏡。根據(jù)第六至第十三示例性實施例的變焦透鏡的每一個包括包含從物側(cè)到圖像依次排列的具有負折光力的第一透鏡單元(例如，B1e、B1f、B1g、B1h、B1i、B1j、B1k和B1l)、具有正折光力的第二透鏡單元(例如，B2e、B2f、B2g、B2h、B2i、B2j、B2k和B2l)和具有負折光力的第三透鏡單元(例如，B3e、B3f、B3g、B3h、B3i、B3j、B3k和B3l)的三個透鏡單元。
圖16A～16C分別表示根據(jù)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斷面圖。圖17表示根據(jù)第六示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。圖18A～18C分別表示根據(jù)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19A～19C分別表示根據(jù)第七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斷面圖。圖20表示根據(jù)第七示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。圖21A～21C分別表示根據(jù)第七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22A～22C分別表示根據(jù)第八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斷面圖。圖23表示根據(jù)第八示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。圖24A～24C分別表示根據(jù)第八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25A～25C分別表示根據(jù)第九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斷面圖。圖26表示根據(jù)第九示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。圖27A～27C分別表示根據(jù)第九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28A～28C分別表示根據(jù)第十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斷面圖。圖29表示根據(jù)第十示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。圖30A～30C分別表示根據(jù)第十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31A～31C分別表示根據(jù)第十一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斷面圖。圖32表示根據(jù)第十一示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。圖33A～33C分別表示根據(jù)第十一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34A～34C分別表示根據(jù)第十二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斷面圖。圖35表示根據(jù)第十二示例性實施例的變焦透鏡的實際光路圖。圖36A～36C分別表示根據(jù)第十二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37A～37C分別表示根據(jù)第十三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斷面圖。圖38A～38C分別表示根據(jù)第十三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。
在第六至第十三示例性實施例的各斷面圖中，B1e、B1f、B1g、B1h、B1i、B1j、B1k和B1l表示具有正折光力或負折光力的第一透鏡單元，該第一透鏡單元包含具有負折光力的透鏡元件，B2e、B2f、B2g、B2h、B2i、B2j、B2k和B2l表示具有正折光力的第二透鏡單元，B3e、B3f、B3g、B3h、B3i、B3j、B3k和B3l表示具有負折光力的第三透鏡單元。SPe、SPf、SPg、SPh、SPi、SPj、SPk和SPl表示位于第二透鏡單元(例如，B2e-B2l)的物側(cè)的孔徑光闌(虹膜式光闌)。
在第六至第十一和第十三示例性實施例中，第一透鏡單元(例如，B1e-B1l)可以具有負折光力。在第十二示例性實施例中，第一透鏡單元B1可以具有正折光力。
P e、Pf、Pg、Ph、Pi、Pj、Pk和Pl表示在第一透鏡單元(例如，B1e-B1l)中包含的具有用于使光路彎曲的反射表面的棱鏡，OB表示物體。
LP表示光學(xué)塊(optical block)(例如濾光器、面板(faceplate)、石英低通濾波器、紅外截止濾波器(infrared-cut filter)或相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它濾光器)。IP表示像面。與第一至第五示例性實施例類似，在像面IP上設(shè)置固態(tài)圖像拾取器件(光電轉(zhuǎn)換器)的圖像拾取面或膜表面。
在像差圖中使用的字符與在第一至第五示例性實施例的像差圖中使用的相似。
在根據(jù)第六至第十三示例性實施例的變焦透鏡中，在從廣角端到望遠端的變焦過程中，第二和第三透鏡單元(例如，B2e-B2l和B3e-B3l)可以向物側(cè)移動(例如，Y5-Y12和Z5-Z12)，使得第一和第二透鏡單元(例如，B1e-B1l和B2e-B2l)之間以及第二和第三透鏡單元(例如，B2e-B2l和B3e-B3l)之間的間隔在望遠端比在廣角端小。第一透鏡單元(例如，B1e-B1l)不必為了變焦沿光軸移動。
可以通過進行變焦，減少光學(xué)全長，以增加整個光學(xué)系統(tǒng)中的望遠系統(tǒng)的效果。
另外，第一透鏡單元(例如，B1e-B1l)包含具有負折光力的透鏡元件(例如，G11e-G11l)。因此，可將入射光瞳位置設(shè)在適當?shù)奈恢?，這使得可以平衡設(shè)置光學(xué)系統(tǒng)中的光瞳位置附近的透鏡的外徑。另外，可以適當?shù)卦O(shè)置軸上和軸外光路，并可以減少像差，以提高圖像質(zhì)量。
第一透鏡單元(例如，B1e-B1l)還包含具有正折光力的透鏡元件(例如，G12e-G12l)，因此，第一透鏡單元(例如，B1e-B1l)的總的折光力可以為正或為負。
主要通過改變第二和第三透鏡單元(例如，B2e-B2l和B3e-B3l)之間的位置關(guān)系，進行光學(xué)系統(tǒng)的變焦操作。
第三透鏡單元(例如，B3e-B3l)可被配置為形成由第一和第二透鏡單元(例如，B1e-B1l和B2e-B2l)的組合得到的物體的圖像。然后，可以通過改變第三透鏡單元(例如，B3e-B3l)的相對于第二透鏡單元(例如，B2e-B2l)的位置，改變放大倍數(shù)?？梢酝ㄟ^同時沿光軸移動第三透鏡單元(例如，B3e-B3l)，為當改變放大倍數(shù)時導(dǎo)致的圖像形成位置的移動進行補償。
在第六至第十二示例性實施例中，第一透鏡單元(例如，B1e-B1l)包含使光軸改變設(shè)計的角度(例如，大約90°)的反射構(gòu)件。因此，可以減小沿向物體的方向(沿圖像拾取裝置的深度)的透鏡厚度。
在第六至第十二示例性實施例中，使光軸改變設(shè)計的角度(例如，大約90°)的反射構(gòu)件可以是具有反射表面的棱鏡(例如，Pe-Pj)。另外，可以在第十二示例性實施例中使用平面鏡HM，在第十三示例性實施例中不使用反射構(gòu)件。
在第六至第十三示例性實施例中，可以滿足以下給出的條件表達式的一個或多個，以用較小的系統(tǒng)得到較高的圖像質(zhì)量。
當Fi是第i個透鏡單元(i＝1、2、3)的焦距，F(xiàn)w是在廣角端的整個系統(tǒng)的焦距時，可以滿足以下表達式中的一個或多個-0.5＜Fw/F1＜0.1 (6)0.9＜F2/Fw＜1.6 (7)0.9＜|F3/Fw|＜1.9(8)條件表達式(6)表示在廣角端的第一透鏡單元(例如，B1e-B1l)的折光力的條件。可以為減小透鏡直徑并得到較高的圖像質(zhì)量，設(shè)置條件表達式(6)。
當條件表達式(6)的值在上限以上時，第一透鏡單元(例如，B1e-B1l)的正折光力會太高，因此由第一透鏡單元(例如，B1e-B1l)形成的物體的虛像的位置向物側(cè)偏移。因此，由第二和第三透鏡單元(例如，B2e-B2l和B3e-B3l)形成的物體圖像的后焦點會減小。結(jié)果，要增加第三透鏡單元(例如，B3e-B3l)的直徑，以得到一定的周邊光量。
當條件表達式(6)的值在下限以下時，第一透鏡單元B1的負折光力會太高，因此，當變焦位置在望遠端時，在第一透鏡單元(例如，B1e-B1l)會出現(xiàn)難以校正的較大的正球面像差。
條件表達式(7)表示第二透鏡單元(例如，B2e-B2l)的折光力的條件。
當?shù)诙哥R單元(例如，B2e-B2l)的正折光力太低且條件表達式(7)的值在上限以上時，可以減小第三透鏡單元(例如，B3e-B3l)的負折光力，以在廣角端得到希望的張角(field angle)。
結(jié)果，要沿光軸移動第二和第三透鏡單元B2和B3較長的距離，以得到一定的變焦效果，這增加了整個透鏡系統(tǒng)的尺寸。
當?shù)诙哥R單元B2的正折光力太高且條件表達式(7)的值在下限以下時，后焦點太短，并且不能保證用于放置濾波器和用于圖像拾取器件的玻璃蓋片的空間。
條件表達式(8)表示第三透鏡單元(例如，B3e-B3l)的負折光力的條件。
當?shù)谌哥R單元(例如，B3e-B3l)的負折光力較低且條件表達式(8)值在上限以上時，在變焦過程中由第三透鏡單元(例如，B3e-B3l)得到的放大倍數(shù)改變效果會減小。因此，各透鏡單元要移動較長的距離，以得到一定的變焦比。結(jié)果，整個透鏡系統(tǒng)的長度會增加。
當條件表達式(8)的值在下限以下時，整個光學(xué)系統(tǒng)中的望遠系統(tǒng)的效果會增加，且后焦距(back focus)過度減小。另外，要增加第三透鏡單元(例如，B3e-B3l)的直徑，以得到一定的周邊光量，另外，大量的像面畸變和像散出現(xiàn)。
當在廣角端的第三透鏡單元(例如，B3e-B3l)的橫向放大倍數(shù)為β3w時，可以滿足以下表達式1＜β3w＜1.6 (9)當條件表達式(9)的值在上限以上時，后焦距(back focus)過度減小。當條件表達式(9)的值在下限以下時，整個透鏡系統(tǒng)的長度會增加。
第三透鏡單元(例如，B3e-B3l)的折光力與第二透鏡單元(例如，B2e-B2l)的折光力的比可以滿足以下表達式0.6＜|F2/F3|＜1.4(10)當條件表達式(10)的值在數(shù)值范圍以外時，難以在不增加光學(xué)系統(tǒng)的尺寸的情況下得到高質(zhì)量圖像。
具體而言，當條件表達式(10)值在上限以上時，第三透鏡單元(例如，B3e-B3l)的折光力相對于第二透鏡單元(例如，B2e-B2l)的折光力為高。由于這樣可以增加望遠系統(tǒng)的效果，因此可以減小光學(xué)系統(tǒng)的總長。但是，在第三透鏡單元(例如，B3e-B3l)出現(xiàn)難以校正的較大的高次軸外像差和橫向色差。
相反，當條件表達式(10)的值在下限以下時，可以增加光學(xué)系統(tǒng)的總長。另外，在第二透鏡單元(例如，B2e-B21)會出現(xiàn)較大的球面像差。
也可以將條件表達式(6)～(10)的數(shù)值范圍設(shè)置如下-0.4＜Fw/F1＜0.05 (6a)1.0＜F2/Fw＜1.5 (7a)1.0＜|F3/Fw|＜1.7 (8a)1.1＜β3w＜1.5(9a)0.7＜|F2/F3|＜1.3 (10a)要得到包含數(shù)量較少的透鏡的小尺寸、高性能光學(xué)系統(tǒng)，在第三和第四透鏡單元(例如，B3e-B3l和B4e-B4l)的每一個中設(shè)置一個或更多個非球形表面是有效的。當?shù)诙哥R單元(例如，B2e-B2l)具有非球形表面時，它可被配置為主要減小球面像差。當?shù)谌哥R單元(例如，B3e-B3l)具有非球形表面時，可以以良好的平衡減小軸外像差。
要在不增加第一透鏡單元(例如，B1e-B1l)的外徑(有效直徑)情況下保證整個變焦區(qū)的圖像質(zhì)量，在第一和第二透鏡單元(例如，B1e-B1l和B2e-B2l)之間設(shè)置孔徑光闌(例如，SPe-SPl)是有效的。另外，為了提高圖像質(zhì)量并降低成本，可以使用下述的結(jié)構(gòu)。
在各示例性實施例中，可以使用復(fù)合型非球面透鏡(所謂復(fù)型(replica)非球面透鏡作為具有非球形表面的透鏡(非球面透鏡)，以增加考慮生產(chǎn)率時可以使用的透鏡的種類的數(shù)量。
另外，為了易于制造，非球面透鏡可以由塑料材料或相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域人員公知的任何其它容易制造的光學(xué)材料和等同物制成。
可以通過在變焦過程中沿透鏡單元的各光軸移動孔徑光闌(例如，SPe-SPl)，設(shè)置入射光瞳位置。作為替代方案，也可以在變焦過程中將孔徑光闌(例如，SPe-SPl)固定到光軸上，以使機械結(jié)構(gòu)簡化。
透鏡系統(tǒng)還可以包括衍射光學(xué)元件或梯度指數(shù)透鏡(gradientindex lens)，以提高光學(xué)性能。
在拍攝過程中，要校正由手抖動導(dǎo)致的使圖像質(zhì)量劣化的圖像抖動，可以通過使透鏡單元或在透鏡單元中包含的元件偏心，旋轉(zhuǎn)反射構(gòu)件、或移動反射構(gòu)件，改變偏向角度或偏向方向。
可以通過沿光軸向物側(cè)移動(例如，Z5-Z12)第三透鏡單元(例如，B3e-B3l)，進行從無限遠物體向有限距離物體的調(diào)焦。作為替代方案，也可以通過沿光軸向物側(cè)移動(例如，Y5-Y12)第二透鏡單元B2或基本上同時移動第二和第三透鏡單元B2和B3，進行調(diào)焦。
以下，說明根據(jù)第六至第十三示例性實施例的透鏡單元的結(jié)構(gòu)。
第一透鏡單元(例如，B1e-B1l)可以包含從物側(cè)到像側(cè)依次排列的具有負折光力的第十一透鏡元件(例如，G11e-G11l)、偏向構(gòu)件(例如，棱鏡P，反光鏡或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它偏向構(gòu)件和等同物)和具有正折光力的第十二透鏡單元(例如，G12e-G12l)。第十一透鏡元件(例如，G11e-G11l)的曲率(曲率半徑的倒數(shù))在像側(cè)可以比在物側(cè)大。
各透鏡元件包含一個或更多個透鏡。當使用棱鏡作為偏向構(gòu)件時，第十二透鏡元件(例如，G12e-G12l)可以與棱鏡(例如，Pe-Pi)組合。棱鏡(例如，Pe-Pj)的射出面可以形成為凸面形狀，以提供正折光力。另外，棱鏡(例如，Pe-Pj)的入射面可以形成為凹面形狀，以提供負折光力。第十一透鏡元件(例如，G11e-G11l)也可以與棱鏡(例如，Pe-Pj)組合。
當光學(xué)系統(tǒng)中不需要偏向功能時，可以減小第十一和第十二透鏡元件(例如，G11e-G11l和G12k-G12l)之間的空隙(間隔)，以縮短光學(xué)系統(tǒng)的總長。
在這種情況下，可以將第十一透鏡元件(例如，G11k-G11l)固定在光軸上，以使機構(gòu)簡化。但是，也可以將第十一透鏡元件(例如，G11k-G11l)設(shè)計為在變焦過程中可動，以提高光學(xué)性能。
第二透鏡單元(例如，B2k-B2l)可以包含多個正透鏡和至少一個負透鏡。例如，第二透鏡單元(例如，B2k-B2l)包含從物側(cè)到像側(cè)依次排列的正透鏡元件(例如，G21k-G21l)、負透鏡元件(例如，G22k-G22l)和正透鏡元件(例如，G23k-G23l)。
第三透鏡單元(例如，B3k-B3l)包含僅包含一個負透鏡或同時包含正透鏡和負透鏡的負透鏡元件。
當?shù)谌哥R單元(例如，B3k-B3l)包含包含簡單的負透鏡的負透鏡元件時，它可以形成為這樣一種形狀，即，該形狀使得像側(cè)的表面的曲率可以比物側(cè)的表面的大。
另外，為了提高圖像質(zhì)量，第三透鏡單元(例如，B3k-B3l)可以在在像側(cè)具有非球面表面的透鏡的物側(cè)包含在像側(cè)具有凹表面的負透鏡。
可以在第一透鏡單元(例如，B1e-B1l)的物側(cè)或在第三透鏡單元(例如，B3e-B3l)的像側(cè)另外設(shè)置不會大大影響總的折光力配置的折光力較小的透鏡單元。
以下，分別說明與第六至第十三示例性實施例對應(yīng)的第六至第十三數(shù)值例。在各數(shù)值例中使用的符號與在第一至第五數(shù)值例中使用的類似，因此略去對其的解釋。
表2示出第六至第十三示例性實施例的每一個中的條件表達式(6)～(10)的值。
第六數(shù)值例

<p>非球面系數(shù)第13表面k＝-1.46645e+01A＝0 B＝-6.87569e-04 C＝-6.88440e-04D＝-3.51490e-05 E＝-1.21669e-05第14表面k＝7.03414e-01A＝0 B＝1.17600e-04 C＝-4.53702e-04D＝1.23625e-05 E＝-8.60067e-06第15表面k＝-4.70761e+06A＝0 B＝4.09016e-03 C＝-4.72506e-04D＝1.62987e-04 E＝-1.49799e-05第16表面k＝-3.93361e+06A＝0 B＝4.73146e-03 C＝-5.89916e-05D＝1.00802e-04 E＝-2.00945e-06第七數(shù)值例



非球面系數(shù)第5表面 k＝-1.53416e+00A＝0 B＝-6.35417e-05 C＝5.63914e-08D＝3.57834e-07 E＝-1.45081e-03第12表面 k＝-3.37130e+00A＝0 B＝-1.45081e-03 C＝-6.48134e-04D＝5.78733e-05 E＝-2.29300e-05第13表面 k＝1.75909e+00A＝0 B＝1.29360e-03 C＝-5.63191e-04D＝4.14608e-05 E＝-1.20433e-05第15表面 k＝2.69325e+00A＝0 B＝-2.49330e-03 C＝-2.68396e-04D＝7.85789e-05 E＝-1.02456e-05第八數(shù)值例



非球面系數(shù)第5表面 k＝-2.45148e+00A＝0 B＝-1.03381e-04 C＝1.84803e-05D＝-1.44811e-06 E＝3.64019e-08第11表面 k＝-6.26930e+00A＝0 B＝-8.07681e-04 C＝-6.45572e-04D＝-1.08870e-04 E＝-2.14301e-05第12表面 k＝2.14224e+00A＝0 B＝1.16212e-03 C＝-5.93987e-04
D＝7.89318e-06 E＝-1.37650e-05第14表面 k＝2.20048e+00A＝0 B＝-2.68794e-03 C＝-1.97216e-04D＝7.61739e-05 E＝-9.79035e-06第九數(shù)值例


非球面系數(shù)第5表面 k＝-4.81713e+01A＝0 B＝-9.73980e-04 C＝5.78651e-05D＝-2.13889e-06 E＝4.60793e-08第7表面 k＝-7.55840e+05A＝0 B＝-6.77442e-04 C＝-6.21837e-05D＝-5.42421e-05 E＝1.10957e-05第14表面 k＝2.99027e+00A＝0 B＝-2.40642e-03 C＝3.74033e-05D＝-3.47200e-05 E＝-1.26362e-06第十數(shù)值例



非球面系數(shù)第5表面 k＝-2.68908e+02A＝0 B＝-3.87119e-04 C＝1.06059e-04D＝-1.02065e-05 E＝4.31045e-07第7表面 k＝-7.55840e+05A＝0 B＝-3.18389e-03 C＝-1.19637e-04D＝-4.73134e-05 E＝1.19132e-05第12表面k＝8.38632e-02A＝0 B＝1.68911e-03 C＝-3.04922e-04D＝-1.10847e-05 E＝8.92638e-06第14表面k＝1.89274e+00A＝0 B＝-3.63853e-03 C＝1.34005e-04D＝-1.45233e-05 E＝-5.43804e-06第十一數(shù)值例



非球面系數(shù)第11表面k＝-3.39128e+01A＝0 B＝-4.24625e-03 C＝-6.45997e-04D＝-3.15980e-05 E＝-9.25428e-06第12表面k＝1.53104e+00A＝0 B＝-2.36218e-04 C＝-4.72887e-04D＝8.34842e-05 E＝-1.28464e-05第13表面k＝-4.70761e+06A＝0 B＝4.40682e-03 C＝-6.31844e-04
D＝2.57699e-04 E＝-2.64686e-05第14表面k＝-3.93361e+06A＝0 B＝6.67082e-03 C＝-5.28202e-04D＝2.96821e-04 E＝-2.08240e-05第十二數(shù)值例


非球面系數(shù)第4表面 k＝-7.77277e+02A＝0 B＝-1.20138e-03 C＝1.43807e-04D＝-8.13715e-06 E＝1.87133e-07第6表面 k＝-2.38206e+01A＝0 B＝1.13757e-06 C＝-1.34884e-04D＝2.17279e-05 E＝3.36371e-06第7表面 k＝-1.77778e+00A＝0 B＝9.70736e-04 C＝2.10087e-06D＝4.64865e-06 E＝5.30854e-06第11表面k＝3.02269e-01A＝0 B＝2.42257e-03 C＝-4.12710e-04D＝-1.35887e-05 E＝1.68140e-05第13表面k＝4.37899e-01A＝0 B＝-3.66696e-03 C＝4.24352e-04D＝-9.46709e-05 E＝5.73950e-06第十三數(shù)值例



非球面系數(shù)第4表面 k＝-1.92585e+03A＝0 B＝-4.32227e-04 C＝9.20184e-05D＝-1.02091e-05 E＝8.78649e-07第6表面 k＝-2.47387e+01A＝0 B＝-7.74285e-04 C＝-2.21213e-04D＝3.51954e-05 E＝8.81065e-06第7表面 k＝-2.68210e+00A＝0 B＝-2.63207e-03 C＝-9.83717e-05D＝3.02356e-05 E＝-5.93077e-06第11表面k＝4.99059e+00A＝0 B＝4.83772e-03 C＝1.02007e-04D＝-9.44702e-05 E＝2.93900e-05第12表面k＝2.68521e+04A＝0 B＝-5.91408e-04 C＝-1.15506e-04D＝-1.03795e-04 E＝-9.30555e-06
第13表面k＝1.98556e+00A＝0 B＝-4.57464e-03 C＝-3.92360e-05D＝-9.42590e-05 E＝-1.31748e-05表2

以下，說明根據(jù)第十四至第十八示例性實施例的變焦透鏡。根據(jù)第十四至第十八示例性實施例的變焦透鏡的每一個包括包含從物側(cè)到圖像依次排列的具有正折光力或負折光力的第一透鏡單元(例如，B1m-B1q)、具有負折光力的第二透鏡單元(例如，B2m-B2q)、具有正折光力的第三透鏡單元(例如，B3m-B3q)和有負折光力的第四透鏡單元(例如，B4m-B4q)的四個透鏡單元。
圖39A～39C分別表示根據(jù)第十四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斷面圖。圖40A～40C分別表示根據(jù)第十四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41A～41C分別表示根據(jù)第十五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斷面圖。圖42A～42C分別表示根據(jù)第十五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43A～43C分別表示根據(jù)第十六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斷面圖。圖44A～44C分別表示根據(jù)第十六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45A～45C分別表示根據(jù)第十七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斷面圖。圖46A～46C分別表示根據(jù)第十七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47A～47C分別表示根據(jù)第十八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斷面圖。圖48A～48C分別表示根據(jù)第十八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。
在第十四至第十八示例性實施例的斷面圖中，B1m-B1q表示具有正折光力或負折光力的第一透鏡單元，B2m-B2q表示具有負折光力的第二透鏡單元，B3m-B3q表示具有正折光力的第三透鏡單元，B4m-B4q表示具有負折光力的第四透鏡單元。SPm-SPq表示在第三透鏡單元B3m-B3q的物側(cè)設(shè)置的孔徑光闌。
在第十四和第十五示例性實施例中，第一透鏡單元(例如，B1m-B1q)可以具有正折光力，在第十六至第十八示例性實施例中，第一透鏡單元(例如，B1m-B1q)可以具有負折光力。
Pm-Pq表示在第一透鏡單元(例如，B1m-B1q)中包含并具有用于彎曲光路的反射表面的棱鏡。棱鏡Pm-Pq的反射表面使來自物體的光束偏轉(zhuǎn)設(shè)計的角度量(例如，約90°)。LP表示與例如濾光器、面板、石英低通濾波器、紅外截止濾波器對應(yīng)的光學(xué)塊。IP表示像面。與第一至第五示例性實施例類似，固態(tài)圖像拾取器件的圖像拾取面或膜表面位于像面IP上。
在像差圖中使用的字符與在第一至第五示例性實施例的像差圖中使用的相似。
在根據(jù)第十四至第十八示例性實施例的變焦透鏡中，在從廣角端到望遠端的變焦過程中，第二透鏡單元(例如，B2m-B2q)可以沿彎曲的軌跡向像側(cè)移動(例如，X13-X17)，且第三和第四透鏡單元(例如，B3m-B3q和B4m-B4q)可以向物側(cè)移動(例如，Y13-Y17和Z13-Z17)，以改變各透鏡單元之間的間隔。第一透鏡單元(例如，例如，B1m-B1q)不必為了變焦沿光軸移動。
可以通過沿光軸移動(例如，Z13-Z17)第四透鏡單元(例如，B4m-B4q)，進行調(diào)焦。
在第十四至第十八示例性實施例的各變焦透鏡中，第一透鏡單元(例如，B1m-B1q)包含使光軸上的光路偏轉(zhuǎn)設(shè)計的角度量(例如，約90°)的反射構(gòu)件(例如，P1m-P1q)。因此，可以減小沿向物體的方向的透鏡系統(tǒng)的(沿圖像拾取裝置的深度)的厚度。
另外，可以在第一透鏡單元(B1m-B1q)和像面之間設(shè)置具有正折光力的透鏡單元(例如，第三透鏡單元B3m-B3q)和具有負折光力的透鏡單元(例如，第四透鏡單元B4m-B4q)。在從廣角端到望遠端的變焦過程中，這些負透鏡單元和正透鏡單元可以逐漸向物側(cè)移動，同時改變其間的距離(間隔)。由于通過具有相反符號的折光力的兩個透鏡單元提供改變放大倍數(shù)的功能，因此，可以減小變焦過程中的移動距離。因此，可以減小光學(xué)系統(tǒng)的總長。
另外，在變焦過程可以移動具有負折光力的第二透鏡單元，以為當改變放大倍數(shù)時導(dǎo)致的圖像位置的移動進行補償。另外，第二透鏡單元可在變焦過程中減小像差。
另外，不僅第十四至第十八示例性實施例的變焦透鏡，而且第一至第十八示例性實施例的變焦透鏡，可以與在光學(xué)系統(tǒng)中不要求較高的遠心特性的固態(tài)圖像拾取器件一起使用，并且可以在接近像側(cè)的位置上設(shè)置具有相對較高的折光力的負透鏡單元。當在光學(xué)系統(tǒng)中的最接近像側(cè)的位置上設(shè)置具有負折光力的透鏡單元時，由于射出光瞳位置與像面接近，因此可以減小遠心特性。另外，可以減小光學(xué)系統(tǒng)的總長。
但是，固態(tài)圖像拾取器件可以具有一定程度的遠心特性?？梢钥紤]固態(tài)圖像拾取器件所需的遠心特性和變焦透鏡的尺寸的減小，以確定上述“相對較高的折光力”。具體而言，當Fw是廣角端上的焦距，F(xiàn)e是最接近像側(cè)的具有負折光力的透鏡單元(第十四至第十八示例性實施例中的第四透鏡單元(例如，B4m-B4q))的焦距時，可以滿足以下條件0.8＜|Fe/Fw|＜2.5 (11)通過適當?shù)卦O(shè)置最接近像側(cè)的透鏡單元的負折光力，可以在不增加像差的情況下減小透鏡系統(tǒng)的總長。
當條件表達式(11)在下限以下時，最接近像側(cè)的透鏡單元的折光力太高，難以很好地保持各像差的平衡。另外，射出光瞳位置太接近像面，因此，即使使用在光學(xué)系統(tǒng)中不要求較高的遠心特性的固態(tài)圖像拾取器件，也難以使用變焦透鏡。另外，對于最接近像側(cè)的透鏡單元的組裝誤差(位置偏離)的敏感性會增加，從制造的角度說，這是不希望的。當條件表達式(11)的值在上限以上時，最接近像側(cè)的透鏡單元的折光力會降低，因此透鏡系統(tǒng)的總長會增加。
也可以將條件表達式(11)的數(shù)值范圍設(shè)置如下1.1＜|Fe/Fw|＜2.0(11a)另外，最接近像側(cè)的透鏡單元(例如，第四透鏡單元B4m-B4q)也可以用于改變放大倍數(shù)。因此，也可以滿足以下表達式。具體而言，當βeW和βeT分別是廣角端和望遠端上的橫向放大倍數(shù)時(在整個系統(tǒng)中對無限遠物體進行調(diào)焦)，可以滿足以下表達式1.4＜βeT/βeW＜3.0(12)最接近像側(cè)的透鏡單元不僅用于形成圖像，也用于改變放大倍數(shù)。當滿足條件表達式(12)時，可以在不使光學(xué)性能劣化的情況下減小變焦過程中的透鏡單元的移動距離以及整個透鏡系統(tǒng)中的玻璃制品的數(shù)量。
當條件表達式(12)的值在上限以上時，雖然可以得到良好的放大倍數(shù)改變效果，但最接近像側(cè)的透鏡單元的折光力會太高。因此，對于透鏡單元的組裝誤差的敏感性會增加，從制造的角度說，這是不希望的。當條件表達式(12)的值在下限以下時，由最接近像側(cè)的透鏡單元得到的放大倍數(shù)改變效果較小，且難以得到希望的變焦比。雖然可以通過另外移動透鏡單元得到希望的變焦比，但在這種情況下光學(xué)系統(tǒng)的總的尺寸會增加。
也可以將條件表達式(12)的數(shù)值范圍設(shè)置如下1.6＜βeT/βeW＜2.2 (12a)具有相對較高的折光力的負透鏡單元處于最接近像側(cè)的位置且可以條件表達式(11)和(12)可以被滿足的結(jié)構(gòu)不限于第十四至第十八示例性實施例，它們也可用于第一至第十八示例性實施例的全部。
下面，說明在第十四至第十八示例性實施例的變焦透鏡中包含的各透鏡單元的結(jié)構(gòu)。
第一透鏡單元(例如，B1m-B1q)包含至少一個負透鏡和至少一個正透鏡。由于第一透鏡單元(例如，B1m-B1q)最接近于物側(cè)，因此它傾向于具有較大的直徑。但是，可以通過使用負透鏡和正透鏡，在不增加像差的情況下將該直徑設(shè)置為盡可能地小。
另外，可以在第一透鏡單元(例如，B1m-B1q)中的最接近像側(cè)的位置設(shè)置在像側(cè)具有凸表面的正彎月透鏡。當正彎月透鏡的位置最接近像側(cè)時，可以通過使在物側(cè)的負透鏡產(chǎn)生相反方向的像差，減少像差。特別地，可以在整個透鏡系統(tǒng)中減少像散。
在第十四至第十八示例性實施例中，第一透鏡單元(例如，B1m-B1q)包含從物側(cè)到像側(cè)依次排列的在物側(cè)具有凸表面的負彎月透鏡(例如，G11m-G11q)、直角棱鏡(例如，Pm-Pq)和在像側(cè)具有凸表面的正彎月透鏡(例如，G12m-G12q)。
第二透鏡單元(例如，B2m-B2q)包含至少一個雙凹面透鏡。第二透鏡單元(例如，B2m-B2q)用作補償器。當?shù)诙哥R單元(例如，B2m-B2q)包含雙凹面透鏡時，可以用數(shù)量較少的透鏡得到校正整個變焦范圍中的像差所需要的折光力。另外，橫向色差也可以得到校正。
在第十四和第十五示例性實施例中，第二透鏡單元B2包含從物側(cè)到像側(cè)依次排列的雙凹面負透鏡(例如，G21m-G21q)和在物側(cè)具有凸表面的正彎月透鏡。在第十六至第十八示例性實施例中，可以將雙凹面負透鏡(例如，G21m-G21q)和正彎月透鏡(例如，G22m-G22q)組合在一起，并且第二透鏡單元(例如，B2m-B2q)可以由具有負折光力的組合透鏡構(gòu)成。
第三透鏡單元(例如，B3m-B3q)包含至少一個非球形表面用于以較少數(shù)量的透鏡減少像差。鑒于此，第三透鏡單元B3可以具有在兩個面都具有非球形表面的雙凸面透鏡。不對非球面透鏡進行特別限定，它可以是通過使玻璃或塑料成型得到的透鏡、通過切割得到的透鏡、或用樹脂涂敷玻璃表面的所謂復(fù)型非球面透鏡等。
在第十四示例性實施例中，第三透鏡單元(例如，B3m)包含從物側(cè)到像側(cè)依次排列的雙凸面正透鏡(例如，G31m)、在像側(cè)具有凸表面的負彎月透鏡(例如，G32m)、雙凸面正透鏡(例如，G33m)、在物側(cè)具有凸表面的負彎月透鏡(例如，G34m)。正透鏡(例如，G31m)和負彎月透鏡(例如，G32m)被組合在一起，以形成具有正折光力的組合透鏡。雙凸面正透鏡(例如，G33m)可以在物側(cè)和像側(cè)同時具有非球形表面。負彎月透鏡(例如，G34m)可以在物側(cè)具有非球形表面。
在第十五和第十六示例性實施例中，第三透鏡單元(例如，G3n-G3o)包含從物側(cè)到像側(cè)依次排列的雙凸面正透鏡(例如，G31n-G31o)、在像側(cè)具有凸表面的負彎月透鏡(例如，G32n-G32o)、雙凸面正透鏡(例如，G33n-G33o)和雙凹面負透鏡(例如，G34n-G34o)。正透鏡(例如，G31n-G31o)和負彎月透鏡(例如，G32n-G32o)可以被組合在一起，以形成具有正折光力的組合透鏡。雙凸面正透鏡G33可以在物側(cè)和像側(cè)同時具有非球形表面。
在第十七示例性實施例中，第三透鏡單元(例如，B3p)包含從物側(cè)到像側(cè)依次排列的雙凸面正透鏡G31、在像側(cè)具有凸表面的負彎月透鏡(例如，G32p)、雙凸面正透鏡(例如，G33p)、在物側(cè)具有凸表面的負彎月透鏡(例如，G34p)。正透鏡(例如，G31p)和負彎月透鏡G32被組合在一起，以形成具有正折光力的組合透鏡。負彎月透鏡(例如，G32p)可以在像側(cè)具有非球形表面。雙凸面正透鏡(例如，G33p)可以在物側(cè)和像側(cè)同時具有非球形表面。
在第十八示例性實施例中，第三透鏡單元(例如，B3q)包含從物側(cè)到像側(cè)依次排列的在物側(cè)具有凸表面的正彎月透鏡(例如，G31q)、雙凸面正透鏡(例如，G32q)、在像側(cè)具有凸表面的負彎月透鏡(例如，G33q)、在兩側(cè)具有非球形表面的雙凸面正透鏡(例如，G34q)和在物側(cè)具有凸表面在像側(cè)具有非球形表面的負彎月透鏡(例如，G35q)。正透鏡(例如，G32q)和負彎月透鏡(例如，G33q)被組合在一起，以形成具有正折光力的組合透鏡。雙凸面正透鏡(例如，G34q)可以在物側(cè)和像側(cè)同時具有非球形表面。負彎月透鏡(例如，G35q)可以在像側(cè)具有非球形表面。
在第十四至第十八示例性實施例中，第四透鏡單元(例如，B4m-B4q)僅包含在像側(cè)具有凸表面的負彎月透鏡(G41m-G41q)。由于與像側(cè)最接近的透鏡可以具有在像側(cè)具有凸表面的負彎月形狀，因此透鏡變得更加與孔徑光闌(例如，SPm-SPq)同心。因此，可以在不增加像差的情況下減小總長度。
以下，分別說明與第十四至第十八示例性實施例對應(yīng)的第十四至第十八數(shù)值例。在各數(shù)值例中使用的符號與在第一至第五數(shù)值例中使用的類似，因此略去對其的解釋。
表3示出第一至第十八示例性實施例的每一個中的條件表達式(11)和(12)的值。
第十四數(shù)值例


非球面系數(shù)第13表面k＝0A＝0 B＝1.5464e-04 C＝2.3539e-05D＝1.4487e-06 E＝-5.7241e-08第14表面k＝0A＝0 B＝-1.4805e-03 C＝-5.0395e-06D＝1.7754e-06 E＝-1.2369e-08第15表面k＝0A＝0 B＝4.1729e-04 C＝-4.3939e-05D＝2.5998e-06 E＝-2.8596e-08第十五數(shù)值例



非球面系數(shù)第14表面k＝0A＝0 B＝-7.8721e-04 C＝-3.1700e-05D＝6.1625e-07 E＝-1.0793e-07第15表面k＝0A＝0 B＝1.1193e-03 C＝-3.4844e-05D＝1.3647e-06 E＝-9.4562e-08第十六數(shù)值例



非球面系數(shù)第14表面k＝0A＝0 B＝-1.3486e-03 C＝-3.9246e-05D＝-3.9584e-06 E＝1.2667e-07
第15表面k＝0A＝0 B＝1.2971e-03 C＝-4.6161e-05D＝-7.7310e-07 E＝8.0469e-08第十七數(shù)值例


非球面系數(shù)第12表面k＝0A＝0 B＝4.7500e-04 C＝1.1886e-05D＝-2.2869e-06 E＝2.3746e-07第13表面k＝0A＝0 B＝-1.0867e-03 C＝-5.8280e-05D＝-7.2467e-06 E＝1.2741e-07第14表面k＝0A＝0 B＝8.9802e-04 C＝-6.8994e-05D＝1.1690e-06 E＝-1.7331e-07第16表面k＝0A＝0 B＝1.0330e-03 C＝5.9134e-05D＝2.8816e-06 E＝-7.2933e-07第十八數(shù)值例



非球面系數(shù)第15表面k＝0A＝0 B＝-8.8222e-04 C＝-2.4577e-05D＝-1.1520e-06 E＝-1.1257e-07第16表面k＝0A＝0 B＝1.4185e-03 C＝-8.4337e-05D＝2.5229e-06 E＝-1.2053e-07第18表面k＝0A＝0 B＝3.0022e-04 C＝6.2597e-05D＝1.2883e-06 E＝-2.7774e-07表3



根據(jù)第十四至第十八示例性實施例，可以實現(xiàn)在廣角端的F數(shù)為2.4以保證較高的亮度并具有約3～3.7的較高的變焦比的小型變焦透鏡。
以下，參照圖49說明包含根據(jù)示例性實施例的變焦透鏡系統(tǒng)作為攝影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)字靜物照相機。
參照圖49，數(shù)字靜態(tài)照相機包括照相機本體10、包含根據(jù)示例性實施例的變焦透鏡系統(tǒng)的光學(xué)攝影系統(tǒng)11、容納于照相機本體10中的閃光器(stroboscope)12、外部取景器13、快門按鈕14。附圖標記15表示在照相機本體內(nèi)的變焦透鏡系統(tǒng)的示意性光學(xué)配置關(guān)系。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的變焦透鏡系統(tǒng)適用于數(shù)字照相機等的圖像拾取裝置中。因此，可以得到具有較薄的照相機本體的小型、高光學(xué)性能圖像拾取裝置。
另外，在本例子中，反射構(gòu)件使光軸偏轉(zhuǎn)，使得偏轉(zhuǎn)的光軸沿上下(垂直)方向延伸。但是，在配置光學(xué)系統(tǒng)時也可以使得偏轉(zhuǎn)的光軸沿左右(水平)方向延伸。
除了數(shù)字靜物照相機和數(shù)字攝像機等的圖像拾取裝置，根據(jù)至少一個示例性實施例的變焦透鏡系統(tǒng)還可以被用于移動電話、個人計算機、個人數(shù)字助理中包含的圖像拾取單元、相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域人員公知的其它圖像拾取單元和等同物中。
已參照各示例性實施例對本發(fā)明進行了說明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實施例。應(yīng)給予以下權(quán)利要求書的范圍最寬的解釋，使得其包含所有的變更方式、等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡系統(tǒng)，包括第一透鏡單元；第二透鏡單元；第三透鏡單元；和第四透鏡單元，其中，分別從物側(cè)到像側(cè)配置所述第一、第二、第三和第四透鏡單元，所述第一透鏡單元具有負光焦度，所述第三透鏡單元具有正光焦度，且所述第四透鏡單元具有負光焦度，其中，在從廣角端到望遠端的變焦過程中，所述第二透鏡單元移動，且所述第三和第四透鏡單元向所述物側(cè)移動，使得所述第二和第三透鏡單元之間的距離以及所述第三和第四透鏡單元之間的距離在望遠端比在廣角端小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述第一透鏡單元包含使光路偏向的反射構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，當F12w是所述第一和第二透鏡單元的所述廣角端上的組合焦距、F3是所述第三透鏡單元的焦距，F(xiàn)4是所述第四透鏡單元的焦距、Fw是整個透鏡系統(tǒng)的廣角端上的組合焦距時，滿足以下表達式2＜|F12w/Fw|＜60.8＜F3/Fw＜1.60.8＜|F4/Fw|＜1.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，當β4w是所述第四透鏡單元的所述廣角端上的橫向放大倍數(shù)時，滿足以下表達式1＜β4w＜1.7。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，當F3是所述第三透鏡單元的焦距，F(xiàn)4是所述第四透鏡單元的焦距時，滿足以下表達式0.7＜|F3/F4|＜1.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡系統(tǒng)，還包括在所述第二和第三透鏡單元之間設(shè)置的孔徑光闌。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述變焦透鏡系統(tǒng)在固態(tài)圖像拾取器件上形成圖像。
8.一種變焦透鏡系統(tǒng)，包括第一透鏡單元；第二透鏡單元；第三透鏡單元，其中，從物側(cè)到像側(cè)配置所述第一、第二和第三透鏡單元，所述第一透鏡單元包含具有負光焦度的部件，所述第二透鏡單元具有正光焦度，所述第三透鏡單元具有負光焦度，在變焦過程中，所述第二和第三透鏡單元移動，使得所述第一和第二透鏡單元之間的距離以及所述第二和第三透鏡單元之間的距離在望遠端比在廣角端小，以及當F1、F2和F3分別是所述第一、第二和第三透鏡單元的焦距、且Fw是整個系統(tǒng)的廣角端上的組合焦距時，滿足以下表達式-0.5＜Fw/F1＜0.10.9＜F2/Fw＜1.60.9＜|F3/Fw|＜1.9。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述第一透鏡單元包含使光路偏向的反射構(gòu)件。
10.一種變焦透鏡系統(tǒng)，包括第一透鏡單元；第二透鏡單元；第三透鏡單元，其中，從物側(cè)到像側(cè)配置所述第一、第二和第三透鏡單元，所述第一透鏡單元包含具有負光焦度的部件和使光路偏向的反射構(gòu)件，所述第二透鏡單元具有正光焦度，所述第三透鏡單元具有負光焦度，所述第一透鏡單元不為了變焦而移動，以及在變焦過程中，所述第二和第三透鏡單元移動，使得所述第一和第二透鏡單元之間的距離以及所述第二和第三透鏡單元之間的距離在望遠端比在廣角端小。
11.根據(jù)權(quán)利要求8和10之一的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，當β3w是所述第三透鏡單元的所述廣角端上的橫向放大倍數(shù)時，滿足以下表達式1＜β3w＜1.6。
12.根據(jù)權(quán)利要求8和10之一的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，當F2和F3分別是所述第二和第三透鏡單元的焦距時，滿足以下表達式0.6＜|F2/F3|＜1.4。
13.根據(jù)權(quán)利要求8和10之一的變焦透鏡系統(tǒng)，還包括在所述第一和第二透鏡單元之間設(shè)置的孔徑光闌。
14.根據(jù)權(quán)利要求8和10之一的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述變焦透鏡系統(tǒng)在固態(tài)圖像拾取器件上形成圖像。
15.一種變焦透鏡系統(tǒng)，包括包含使光路偏向的反射構(gòu)件的第一透鏡單元；設(shè)置在所述第一透鏡單元的像側(cè)的具有正光焦度的透鏡單元；設(shè)置在所述具有正光焦度的透鏡單元的像側(cè)的具有負光焦度的透鏡單元，所述具有負光焦度的透鏡單元在所述變焦透鏡系統(tǒng)中與所述像側(cè)最接近，其中，在從廣角端到望遠端的變焦過程中，所述第一透鏡單元和所述具有正光焦度的透鏡單元之間的距離以及所述具有正光焦度的透鏡單元和所述具有負光焦度的透鏡單元之間的距離發(fā)生變化，以及當Fe是所述具有負光焦度的透鏡單元的焦距、Fw是整個系統(tǒng)的在廣角端的焦距時，滿足以下表達式0.8＜|Fe/Fw|＜2.5。
16.一種變焦透鏡系統(tǒng)，包括第一透鏡單元；第二透鏡單元；第三透鏡單元；和第四透鏡單元，其中，從物側(cè)到像側(cè)配置所述第一、第二、第三和第四透鏡單元，所述第一透鏡單元包含具有正光焦度的部件和使光路偏向的反射構(gòu)件，所述第二透鏡單元具有負光焦度，所述第三透鏡單元具有正光焦度，所述第四透鏡單元具有負光焦度，以及在從廣角端到望遠端的變焦過程中，所述第一和第二透鏡單元之間的距離、所述第二和第三透鏡單元之間的距離和所述第三和第四透鏡之間的距離發(fā)生變化。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，當Fe是所述第四透鏡單元的焦距、Fw是整個系統(tǒng)的在廣角端的焦距時，滿足以下表達式0.8＜|Fe/Fw|＜2.5。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，當βew是所述第四透鏡單元的所述廣角端上的橫向放大倍數(shù)、βeT是所述第四透鏡單元的所述望遠端上的橫向放大倍數(shù)時，滿足以下表達式1.4＜βeT/βew＜3.0。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，在從廣角端到望遠端的變焦過程中，所述具有正光焦度的透鏡單元和所述具有負光焦度的透鏡單元均向物側(cè)移動。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，在從廣角端到望遠端的變焦過程中，所述第三和第四透鏡單元均向物側(cè)移動。
21.根據(jù)權(quán)利要求15和16之一的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述第一透鏡單元包含負透鏡和正透鏡。
22.根據(jù)權(quán)利要求15和16之一的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述第一透鏡單元包含在像側(cè)具有凸表面的正彎月透鏡，所述正彎月透鏡在所述第一透鏡單元中最接近像側(cè)。
23.根據(jù)權(quán)利要求16的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述第二透鏡單元包含雙凹面透鏡。
24.根據(jù)權(quán)利要求15的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述具有負光焦度的透鏡單元只包含在像側(cè)具有凸表面的負彎月透鏡。
25.根據(jù)權(quán)利要求16的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述第四透鏡單元只包含在像側(cè)具有凸表面的負彎月透鏡。
26.根據(jù)權(quán)利要求15和16之一的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述變焦透鏡系統(tǒng)在固態(tài)圖像拾取器件上形成圖像。
27.根據(jù)權(quán)利要求15的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，當βew是所述具有負光焦度的透鏡單元的所述廣角端上的橫向放大倍數(shù)、βeT是所述具有負光焦度的透鏡單元的所述望遠端上的橫向放大倍數(shù)時，滿足以下表達式1.4＜βeT/βew＜3.0。
28.一種圖像拾取裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1、8、10、15和16之一的變焦透鏡系統(tǒng)，和接收由所述變焦透鏡系統(tǒng)形成的圖像的固態(tài)圖像拾取器件。
全文摘要
變焦透鏡系統(tǒng)包括第一透鏡單元、設(shè)置在第一透鏡單元的像側(cè)的具有正光焦度的透鏡單元和設(shè)置在具有正光焦度的透鏡單元的像側(cè)的具有負光焦度的透鏡單元。在變焦透鏡系統(tǒng)中，具有負光焦度的透鏡單元最接近像側(cè)。通過適當?shù)卦O(shè)置變焦過程中的各透鏡單元的移動和各透鏡單元的光焦度，可以得到緊湊的變焦透鏡系統(tǒng)。
文檔編號G02B9/00GK1758083SQ20051010704
公開日2006年4月12日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者西尾彰宏, 山崎真司 申請人:佳能株式會社