專利名稱：變焦透鏡和圖像拍攝設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變焦透鏡和圖像拍攝設(shè)備，特別地，涉及一種具有例如相機(jī)震動(dòng)校正功能(即，校正由于相機(jī)的振動(dòng)或移動(dòng)引起的拍攝圖像的移動(dòng)的功能)的變焦透鏡，以及設(shè)置有該變焦透鏡的圖像拍攝設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明涉及一種適合在用于數(shù)碼輸入/輸出裝置(諸如數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī))的圖像拍攝光學(xué)系統(tǒng)中使用的具有緊湊并且良好相機(jī)震動(dòng)校正功能的變焦透鏡，以及設(shè)置有這種變焦透鏡的圖像拍攝設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，使用固態(tài)圖像拍攝裝置的圖像拍攝設(shè)備(例如數(shù)碼相機(jī))已經(jīng)普及。隨著這種數(shù)碼相機(jī)的普及，更高圖像質(zhì)量的要求也在增加，并且，在具有高像素的數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域中，要求圖像拍攝透鏡，尤其是變焦透鏡，具備包含大量像素的固態(tài)圖像拍攝裝置所對(duì)應(yīng)的優(yōu)良圖像形成性能。
另外，強(qiáng)烈要求用于防止由于圖像拍攝過程中的振動(dòng)引起的拍攝圖像的圖像震動(dòng)的相機(jī)震動(dòng)校正功能。
例如，日本專利申請(qǐng)公開第JPH11-52245號(hào)(專利文獻(xiàn)1)提出了一種變焦透鏡，它具有由具有負(fù)折射力的第一透鏡組、具有正折射力的第二透鏡組、具有正折射力的第三透鏡組和具有正或負(fù)折射力的第四透鏡組構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)，該變焦透鏡被構(gòu)造成通過在垂直于光軸的方向上移動(dòng)第三透鏡組來執(zhí)行相機(jī)震動(dòng)校正。

發(fā)明內(nèi)容
專利文獻(xiàn)1中描述的光學(xué)系統(tǒng)是變焦型光學(xué)系統(tǒng)，具有以負(fù)-正-正順序設(shè)置的第一到第三透鏡組，并且第二透鏡組被分成多個(gè)部分，其中一個(gè)部分被構(gòu)造為移動(dòng)透鏡組。由于將高偏心靈敏度的第二透鏡組分成其中一個(gè)被構(gòu)造為移動(dòng)透鏡組的多個(gè)部分，因此為了減小相機(jī)震動(dòng)校正過程中產(chǎn)生的像差量，難以避免降低第二透鏡組的偏心靈敏度所要求的第二透鏡組中透鏡元件數(shù)量的增加。因此，很難減小在變焦透鏡縮回的情況下圖像拍攝設(shè)備(諸如照相機(jī))的深度方向的厚度。
通常在袖珍相機(jī)中使用的以負(fù)-正-正順序設(shè)置第一到第三透鏡組的變焦類型中，在相機(jī)震動(dòng)校正過程中可通過移動(dòng)整個(gè)第二透鏡組來執(zhí)行相機(jī)震動(dòng)校正。然而，在該類型中，即使移動(dòng)透鏡組移動(dòng)很小的程度圖像也會(huì)移動(dòng)很大的距離，以致要求高精度的控制。
因此，需要提供一種適合在用于數(shù)碼輸入/輸出裝置(諸如數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī))的圖像拍攝光學(xué)系統(tǒng)中使用的具有緊湊并且良好的相機(jī)震動(dòng)校正功能的變焦透鏡，以及設(shè)置有這種變焦透鏡的圖像拍攝設(shè)備。考慮到上述問題，本發(fā)明目的是具有相機(jī)震動(dòng)校正功能的變焦透鏡。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種變焦透鏡，從物體側(cè)開始依次包括具有負(fù)折射力的第一透鏡組、具有負(fù)折射力的第二透鏡組、和第三透鏡組。至少第二透鏡組和第三透鏡組中可以沿著光軸移動(dòng)來執(zhí)行變焦作用，第二透鏡組可以在垂直于光軸的方向上移動(dòng)從而在垂直于光軸的方向上移動(dòng)圖像，并且滿足下列條件式(1)和(2)(1)0.5＜(1-βα)×βb＜1.0，和(2)0.1＜|f1/f2|＜1.25，其中，βα表示第二透鏡組在變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端時(shí)的放大率，βb表示相對(duì)于第二透鏡組位于圖像側(cè)的透鏡組的放大率，f1表示第一透鏡組的焦距，以及f2表示第二透鏡組的焦距。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例的變焦透鏡中，當(dāng)?shù)诙哥R組在垂直于光軸的方向上移動(dòng)時(shí)，圖像在垂直于光軸的方向上移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種圖像拍攝設(shè)備，包括變焦透鏡，具有通過在垂直于光軸的方向上移動(dòng)從而能夠在垂直于光軸的方向上移動(dòng)圖像的移動(dòng)透鏡組；圖像拍攝裝置，將由變焦透鏡形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；相機(jī)震動(dòng)檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)變焦透鏡的震動(dòng)；相機(jī)震動(dòng)控制裝置，用于計(jì)算校正由于相機(jī)震動(dòng)檢測(cè)裝置檢測(cè)到的變焦透鏡的震動(dòng)而引起的圖像震動(dòng)所需的震動(dòng)校正角，并傳送用于將變焦透鏡的移動(dòng)透鏡組在近似垂直于光軸的方向上移動(dòng)震動(dòng)校正角所對(duì)應(yīng)的量的校正信號(hào)。變焦透鏡從物體側(cè)開始依次包括具有負(fù)折射力的第一透鏡組、具有負(fù)折射力的第二透鏡組和第三透鏡組。至少第二透鏡組和第三透鏡組可沿著光軸移動(dòng)來執(zhí)行變焦作用，第二透鏡組可在垂直于光軸的方向上移動(dòng)從而在垂直于光軸的方向上移動(dòng)圖像，并且滿足下列條件式(1)和(2)
(1)0.5＜(1-βα)×βb＜1.0，和(2)0.1＜|f1/f2|＜1.25，其中，βα表示第二透鏡組在變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端時(shí)的放大率，βb表示相對(duì)于第二透鏡組位于圖像側(cè)的透鏡組的放大率，f1表示第一透鏡組的焦距，以及f2表示第二透鏡組的焦距。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例的圖像拍攝設(shè)備中，當(dāng)檢測(cè)到變焦透鏡的震動(dòng)時(shí)，第二透鏡組在垂直于光軸的方向上移動(dòng)以使圖像在垂直于光軸的方向上移動(dòng)。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例的變焦透鏡中，具有負(fù)折射力的第一透鏡組和具有負(fù)折射力的第二透鏡組以從物體側(cè)開始的指定次序設(shè)置，并且將第二透鏡組構(gòu)造為移動(dòng)透鏡組從而在不增加透鏡元件數(shù)量的情況下降低偏心靈敏度，從而簡(jiǎn)化了移動(dòng)透鏡組移動(dòng)的控制，并減小了圖像移動(dòng)期間產(chǎn)生的像差量。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例的圖像拍攝設(shè)備中，當(dāng)檢測(cè)到變焦透鏡震動(dòng)時(shí)，第二透鏡組在垂直于光軸的方向上移動(dòng)從而在垂直于光軸的方向上移動(dòng)圖像，即，實(shí)現(xiàn)所謂的相機(jī)震動(dòng)校正。另外，可以使整體構(gòu)造小型化，并且，可以獲得像差減小的高質(zhì)量圖像。
在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的變焦透鏡中，相對(duì)于第二透鏡組位于圖像側(cè)的透鏡組可以包括以朝向圖像側(cè)的指定次序設(shè)置的具有正折射力的第三透鏡組和具有正折射力的第四透鏡組。
在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的變焦透鏡中，第二透鏡組可以至少具有一個(gè)非球面，并且該非球面具有其曲率相對(duì)于其旁軸曲率朝向其外圍變小的形狀。因此，在該變焦透鏡中，能夠以更高的精度校正失真。


參照附圖，從下面關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例和數(shù)字實(shí)施例的詳細(xì)描述中將更加容易認(rèn)識(shí)和理解本發(fā)明。
圖1示出了變焦透鏡第一實(shí)施例的透鏡構(gòu)造的示意圖；圖2與圖3和圖4一起示出了將具體數(shù)值應(yīng)用到變焦透鏡第一實(shí)施例中獲得的第一數(shù)字實(shí)施例的各種像差的曲線圖，圖2示出的是在第一實(shí)施例的廣角端狀態(tài)下測(cè)量的球面像差、像散和失真；圖3示出了在第一實(shí)施例的中間焦距狀態(tài)下測(cè)量的球面像差、像散和失真的曲線圖；圖4示出了在第一實(shí)施例的遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下測(cè)量的球面像差、像散和失真的曲線圖；圖5示出了變焦透鏡第二實(shí)施例的透鏡構(gòu)造的示意圖；圖6與圖7和圖8一起示出了將具體數(shù)值應(yīng)用到變焦透鏡第二實(shí)施例中獲得的第二數(shù)字實(shí)施例的各種像差的曲線圖，圖6示出的是在第二實(shí)施例的廣角端狀態(tài)下測(cè)量的球面像差、像散和失真；圖7示出了在第二實(shí)施例的中間焦距狀態(tài)下測(cè)量的球面像差、像散和失真的曲線圖；
圖8示出了在第二實(shí)施例的遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下測(cè)量的球面像差、像散和失真的曲線圖；圖9示出了變焦透鏡第三實(shí)施例的透鏡構(gòu)造的示意圖；圖10與圖11和圖12一起示出了將具體數(shù)值應(yīng)用到變焦透鏡第三實(shí)施例上所獲得的第三數(shù)字實(shí)施例的各種像差，圖10示出的是在第三實(shí)施例的廣角端狀態(tài)下測(cè)量的球面像差、像散和失真；圖11示出了在第三實(shí)施例的中間焦距狀態(tài)下測(cè)量的球面像差、像散和失真的曲線圖；圖12示出了在第三實(shí)施例的遠(yuǎn)攝端狀態(tài)下測(cè)量的球面像差、像散和失真的曲線圖；以及圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像拍攝設(shè)備的實(shí)施例的框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡和圖像拍攝設(shè)備的實(shí)施例。
變焦透鏡從物體側(cè)開始依次至少包括第一透鏡組，由具有負(fù)折射力的單個(gè)透鏡構(gòu)成；第二透鏡組，具有負(fù)折射力；和第三透鏡組。至少第二透鏡組和第三透鏡組沿著光軸移動(dòng)來執(zhí)行變焦作用。通過在垂直于光軸的方向上移動(dòng)第二透鏡組，變焦透鏡能夠在垂直于光軸的方向上移動(dòng)圖像，并且滿足下列條件式(1)和(2)(1)0.5＜(1-βα)×βb＜1.0，和(2)0.1＜|f1/f2|＜1.25，
其中，βα第二透鏡組在變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端上時(shí)的放大率；βb相對(duì)于第二透鏡組位于圖像側(cè)的透鏡組的放大率；f1第一透鏡組的焦距；以及f2第二透鏡組的焦距。
在該變焦透鏡中，具有負(fù)折射力的第一透鏡組和具有負(fù)折射力的第二透鏡組從物體側(cè)以指定的順序設(shè)置，并且在不增加透鏡元件數(shù)量的情況下將第二透鏡組作為移動(dòng)透鏡組以降低偏心靈敏度，從而方便了移動(dòng)透鏡組的移動(dòng)控制，并減小了圖像移動(dòng)過程中所產(chǎn)生的像差量。
條件式(1)是規(guī)定圖像移動(dòng)相對(duì)于作為移動(dòng)透鏡組的第二透鏡組的移動(dòng)量的比率的條件式。如果(1-βα)×βb的值低于條件式(1)的下限值，那么將圖像移動(dòng)預(yù)定量所要求的移動(dòng)透鏡組的移動(dòng)量將增加，致使用于使移動(dòng)透鏡組移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的尺寸變大，并阻礙變焦透鏡的小型化。如果(1-βα)×βb的值超出條件式(1)的上限值，即使移動(dòng)透鏡組移動(dòng)很小的量，圖像也會(huì)移動(dòng)很大的量，以致需要高度精確的控制。
條件式(2)是規(guī)定第一透鏡組的焦距與移動(dòng)透鏡組的焦距比率的條件式。如果|f1/f2|的值低于條件式(2)的下限值，第一透鏡組的焦距將減小，使得很難校正失真。如果|f1/f2|的值超出條件式(2)的上限值，第一透鏡組的焦距將增大從而引起前面透鏡元件的直徑增加，使得變焦透鏡很難小型化，當(dāng)降低第二透鏡組的焦距以增加第二透鏡元件的偏心靈敏度時(shí)，使得相機(jī)震動(dòng)校正過程中產(chǎn)生的像差量變大。
第三透鏡組的折射力可以是正或負(fù)，根據(jù)相對(duì)于第三透鏡組在圖像側(cè)是否設(shè)置透鏡組，以及根據(jù)如果相對(duì)于第三透鏡組要在圖像側(cè)設(shè)置透鏡組時(shí)要設(shè)置多少透鏡組，來選擇各個(gè)透鏡組的折射力。該變焦透鏡可以由四個(gè)透鏡組構(gòu)造，例如，從物體側(cè)開始依次為具有負(fù)折射力的第一透鏡組、具有負(fù)折射力的第二透鏡組、具有正折射力的第三透鏡組、和具有正折射力的第四透鏡組。
此外，第二透鏡組中在最靠近物體側(cè)的位置上設(shè)置的負(fù)透鏡優(yōu)選具有非球面，并且位于圖像側(cè)的負(fù)透鏡的非球面優(yōu)選以其曲率相對(duì)于其旁軸曲率朝向外圍變小的形狀形成，以便更好地調(diào)整失真。
另外，第二透鏡組中最靠近物體側(cè)的表面的曲率半徑應(yīng)滿足下列條件式(3)(3)2＜Cr3/fw＜300，其中，Cr3第二透鏡組中最靠近物體側(cè)的表面的曲率半徑；以及fw整個(gè)透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
條件式(3)是規(guī)定第二透鏡組中最靠近物體側(cè)的表面的曲率半徑與整個(gè)透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距的比率的公式。如果Cr3/fw達(dá)到條件式(3)規(guī)定的范圍之外的值，將很難校正失真。
下面將描述變焦透鏡的實(shí)施例和將具體數(shù)值應(yīng)用于實(shí)施例的數(shù)字實(shí)施例。
這里假設(shè)各個(gè)實(shí)施例采用的是下列公式(1)定義的非球面形狀 x=y2·c21+(1-ϵ·y2·c2)1/2+ΣAi·Yi]]>其中x沿著光軸到透鏡面頂點(diǎn)的距離；y在垂直于光軸的方向上的高度；c透鏡頂點(diǎn)處的旁軸曲率；ε圓錐常數(shù)；以及Ai第i階非球面系數(shù)。
圖1示出了變焦透鏡第一實(shí)施例的透鏡構(gòu)造的示意圖。變焦透鏡1從物體側(cè)開始依次包括具有負(fù)折射力的第一透鏡組GR1、具有負(fù)折射力的第二透鏡組GR2、具有正折射力的第三透鏡組GR3、和具有正折射力的第四透鏡組GR4。在變焦透鏡1的倍率從其廣角端狀態(tài)到其遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變過程中，第一透鏡組GR1是固定的，第二透鏡組GR2臨時(shí)向圖像側(cè)移動(dòng)然后向物體側(cè)移動(dòng)，第三透鏡組GR3向物體側(cè)移動(dòng)，以及第四透鏡組GR4向圖像側(cè)移動(dòng)。
第一透鏡組GR1由單個(gè)負(fù)透鏡G1構(gòu)成。第二透鏡組GR2由負(fù)透鏡G2和正透鏡G3構(gòu)成，其中負(fù)透鏡G2兩邊都具有非球面。第三透鏡組GR3由包括正透鏡G4、正透鏡G5和負(fù)透鏡G6的粘合透鏡構(gòu)成，其中正透鏡G4兩邊都具有非球面。第四透鏡組GR4由兩邊都具有非球面的正透鏡G7構(gòu)成。與第三透鏡組GR3一起移動(dòng)的孔徑光闌S設(shè)置于第三透鏡組GR3的物體側(cè)，并且低通濾光器LPF設(shè)置于第四透鏡組GR4和圖像平面IMG之間。在該變焦透鏡1中，通過在垂直于光軸的方向上移動(dòng)第二透鏡組GR2來在垂直于光軸的方向上移動(dòng)圖像。
表1示出了將具體數(shù)值應(yīng)用于第一實(shí)施例的第一數(shù)字實(shí)施例的具體數(shù)值。在表1中，“面號(hào)”表示從物體側(cè)數(shù)的第i個(gè)面，“R”表示從物體側(cè)數(shù)的第i個(gè)面的曲率半徑，“d”表示從物體側(cè)數(shù)的第i個(gè)面和第i+1個(gè)面之間的軸向面間距，“nd”表示在物體側(cè)具有從物體側(cè)數(shù)的第i個(gè)面的玻璃元件的d線(λ＝587.6nm)折射率，以及“vd”表示在物體側(cè)具有從物體側(cè)數(shù)的第i個(gè)面的玻璃元件的d線阿貝數(shù)。此外，曲率半徑“∞”表示對(duì)應(yīng)的表面是平面，以及“ASP”表示對(duì)應(yīng)的表面是非球面。


在變焦透鏡1中，第3面、第4面、第8面、第9面、第13面和第14面分別具有非球面。表2示出了在第一數(shù)字實(shí)施例中的每個(gè)面的第4、第6、第8和第10階非球面系數(shù)A4、A6、A8和A10以及圓錐系數(shù)ε。此外，在表2和以下示出非球面系數(shù)的各個(gè)表中，“E-i”是以10為底數(shù)的指數(shù)表示，即“10-i”；例如，“0.26029e-05”表示“0.26029×10-5”。


在變焦透鏡1中，第一透鏡組GR1與第二透鏡組GR2之間的面間距d2、第二透鏡組GR2與孔徑光闌S之間的面間距d6、第三透鏡組GR3與第四透鏡組GR4之間的面間距d12、以及第四透鏡組GR4與低通濾光器LPF之間的面間距d14隨著倍率改變而改變。在其廣角端狀態(tài)(f＝8.10)、中間焦距狀態(tài)(f＝13.77)和遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(f＝23.38)下，第一數(shù)字實(shí)施例中的各個(gè)面間距的值與F數(shù)Fno.、焦距f和半視角ω一起在表3中示出。
FNo.＝2.84～3.90～5.29f＝8.10～13.77～23.38ω＝30.15～18.08～10.73d2＝1.360～5.888～3.018d6＝17.254～6.431～1.280d12＝6.328～13.996～22.568d14＝3.525～2.152～1.600圖2到圖4示出了在無窮遠(yuǎn)聚焦的第一數(shù)字實(shí)施例中的各種像差。圖2示出了在廣角端狀態(tài)(f＝8.10)下測(cè)量的像差，圖3示出了在中間焦距狀態(tài)(f＝13.77)下測(cè)量的像差，以及圖4示出了在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(f＝23.38)下測(cè)量的像差。在示出了各種像差的圖2至圖4的球面像差圖中，縱軸表示球面像差與全孔徑F值的比率，而橫軸表示散焦，以及實(shí)線表示D線(λ＝587.6nm)的球面像差，虛線表示C線(λ＝656.28nm)的球面像差，點(diǎn)劃線表示G線(λ＝435.84nm)的球面像差。在圖2到圖4中的每一個(gè)的像散圖中，縱軸表示圖像高度，而橫軸表示焦距，以及實(shí)線表示弧矢像面，虛線表示子午像面。在圖2到圖4中的每一個(gè)的失真圖中，縱軸表示圖像高度，橫軸表示到透鏡中心的距離。
圖5示出了變焦透鏡第二實(shí)施例的透鏡構(gòu)造的示意圖。變焦透鏡2從物體側(cè)開始依次包括具有負(fù)折射力的第一透鏡組GR1、具有負(fù)折射力的第二透鏡組GR2、具有正折射力的第三透鏡組GR3、以及具有正折射力的第四透鏡組GR4。在變焦透鏡2的倍率從其廣角端狀態(tài)到其遠(yuǎn)攝端狀態(tài)改變過程中，第一透鏡組GR1和第二透鏡組GR2臨時(shí)向圖像側(cè)移動(dòng)然后向物體側(cè)移動(dòng)，第三透鏡組GR3向物體側(cè)移動(dòng)，以及第四透鏡組GR4向圖像側(cè)移動(dòng)。
第一透鏡組GR1由單個(gè)負(fù)透鏡G1構(gòu)成。第二透鏡組GR2由負(fù)透鏡G2和正透鏡G3構(gòu)成，其中負(fù)透鏡G2兩邊都具有非球面。第三透鏡組GR3由包括兩邊都具有非球面的正透鏡G4、正透鏡G5和負(fù)透鏡G6的粘合透鏡和正透鏡G7構(gòu)成。第四透鏡組GR4由兩邊都具有非球面的正透鏡G8構(gòu)成。與第三透鏡組GR3一起移動(dòng)的孔徑光闌S設(shè)置于第三透鏡組GR3的物體側(cè)，并且低通濾光器LPF設(shè)置于第四透鏡組GR4和圖像平面IMG之間。在該變焦透鏡2中，通過在垂直于光軸的方向上移動(dòng)第二透鏡組GR2來在垂直于光軸的方向上移動(dòng)圖像。
表4示出了將具體數(shù)值應(yīng)用到第二實(shí)施例的第二數(shù)字實(shí)施例的具體數(shù)值。


在變焦透鏡2中，第3面、第4面、第8面、第9面、第15面和第16面分別具有非球面。表5示出了第二數(shù)字實(shí)施例中的每個(gè)面的第4、第6、第8和第10階非球面系數(shù)A4、A6、A8和A10以及圓錐系數(shù)ε。


在變焦透鏡2中，第一透鏡組GR1與第二透鏡組GR2之間的面間距d2、第二透鏡組GR2與孔徑光闌S之間的面間距d6、第三透鏡組GR3與第四透鏡組GR4之間的面間距d14、以及第四透鏡組GR4與低通濾光器LPF之間的面間距d16隨著倍率改變而改變。在其廣角端狀態(tài)(f＝4.85)、中間焦距狀態(tài)(f＝9.22)和遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(f＝14.07)下，第二數(shù)字實(shí)施例中的每個(gè)面間距的值與F數(shù)FNo.、焦距f和半視角ω一起在表6中示出。
FNo.＝2.87～3.77～4.88f＝4.85～9.22～14.07ω＝38.33～21.51～14.26d2＝3.346～4.297～6.300d6＝20.044～7.578～2.399d14＝5.317～12.904～21.974d16＝2.583～1.944～1.020圖6至圖8示出了在無窮遠(yuǎn)聚焦的第二數(shù)字實(shí)施例中的各種像差。圖6示出了在廣角端狀態(tài)(f＝4.85)下測(cè)量的像差，圖7示出了在中間焦距狀態(tài)(f＝9.22)下測(cè)量的像差，以及圖8示出了在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(f＝14.07)下測(cè)量的像差。在示出各種像差的圖6至圖8的每一個(gè)的球面像差圖中，縱軸表示球面像差與全孔徑F值的比率，而橫軸表示散焦，并且實(shí)線表示在D線(λ＝587.6nm)的球面像差，虛線表示在C線(λ＝656.28nm)的球面像差，點(diǎn)劃線表示在G線(λ＝435.84nm)的球面像差。在圖6至圖8的每一個(gè)的像散圖中，縱軸表示圖像高度，而橫軸表示焦點(diǎn)，以及實(shí)線表示弧矢像面，虛線表示子午像面。在圖6至圖8的每一個(gè)的失真圖中，縱軸表示圖像高度，橫軸表示到透鏡中心的距離。
圖9示出了變焦透鏡第三實(shí)施例的透鏡構(gòu)造的示意圖。變焦透鏡3從物體側(cè)開始依次包括具有負(fù)折射力的第一透鏡組GR1、具有負(fù)折射力的第二透鏡組GR2、具有正折射力的第三透鏡組GR3、和具有正折射力的第四透鏡組GR4。在變焦透鏡3從其廣角端狀態(tài)到其遠(yuǎn)攝端狀態(tài)的倍率改變中，第一透鏡組GR1和第二透鏡組GR2臨時(shí)地向圖像側(cè)移動(dòng)然后向物體側(cè)移動(dòng)，第三透鏡組GR3向物體側(cè)移動(dòng)，以及第四透鏡組GR4向圖像側(cè)移動(dòng)。
第一透鏡組GR1由單個(gè)負(fù)透鏡G1構(gòu)成。第二透鏡組GR2由負(fù)透鏡G2和正透鏡G3構(gòu)成的，其中負(fù)透鏡G2兩邊都具有非球面。第三透鏡組GR3由包括正透鏡G4、正透鏡G5和負(fù)透鏡G6的粘合透鏡構(gòu)成，其中正透鏡G4兩邊都具有非球面。第四透鏡組GR4由兩邊都具有非球面的正透鏡G7構(gòu)成。與第三透鏡組GR3一起移動(dòng)的孔徑光闌S設(shè)置于第三透鏡組GR3的物體側(cè)，低通濾光器LPF設(shè)置于第四透鏡組GR4和圖像平面IMG之間。在該變焦透鏡3中，通過在垂直于光軸的方向上移動(dòng)第二透鏡組GR2來在垂直于光軸的方向上移動(dòng)圖像。
表7示出了將具體數(shù)值應(yīng)用到第三實(shí)施例的第三數(shù)字實(shí)施例的具體數(shù)值。


在變焦透鏡3中，第3面、第4面、第8面、第9面、第13面和第14面分別具有非球面。表8示出了第三數(shù)字實(shí)施例中的每個(gè)面的第4、第6、第8和第10階非球面系數(shù)A4、A6、A8和A10以及圓錐系數(shù)ε。


在變焦透鏡3中，第一透鏡組GR1與第二透鏡組GR2之間的面間距d2、第二透鏡組GR2與孔徑光闌S之間的面間距d6、第三透鏡組GR3與第四透鏡組GR4之間的面間距d12、以及第四透鏡組GR4與低通濾光器LPF之間的面間距d14隨著倍率改變而改變。在其廣角端狀態(tài)(f＝8.11)、中間焦距狀態(tài)(f＝13.78)和遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(f＝23.38)下，第三數(shù)字實(shí)施例中每個(gè)面間距的值與F數(shù)Fno.、焦距f和半視角ω一起在表9中示出。
FNo.＝2.84～3.74～5.24f＝8.11～13.78～23.38ω＝30.07～17.96～10.68d2＝1.250～1.250～1.250d6＝17.017～7.201～1.220d12＝6.608～13.158～22.630d14＝3.367～2.597～1.600圖10至圖12示出了在無窮遠(yuǎn)聚焦的第三數(shù)字實(shí)施例中的各種像差。圖10示出了在廣角端狀態(tài)(f＝8.11)下測(cè)量的像差，圖11示出了在中間焦距狀態(tài)(f＝13.78)下測(cè)量的像差，以及圖12示出了在遠(yuǎn)攝端狀態(tài)(f＝23.38)下測(cè)量的像差。在示出各種像差的圖10至圖12的每一個(gè)的球面像差圖中，縱軸表示球面像差與全孔徑F值的比率，而橫軸表示散焦，以及實(shí)線表示D線(λ＝587.6nm)的球面像差，虛線表示C線(λ＝656.28nm)的球面像差，點(diǎn)劃線表示G線(λ＝435.84nm)的球面像差。在圖10至圖12的每一個(gè)的像散圖中，縱軸表示圖像高度，而橫軸表示焦點(diǎn)，以及實(shí)線表示弧矢像面，虛線表示子午像面。在圖10至圖12的每一個(gè)的失真圖中，縱軸表示圖像高度，橫軸表示到透鏡中心的距離。
表10示出了第一到第三實(shí)施例中條件式(1)到(3)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值。


從表10中可以看出，第一至第三數(shù)字實(shí)施例滿足條件式(1)和(2)以及條件式(3)。另外，如像差圖所示，在廣角端、在廣角端和遠(yuǎn)攝端之間的中間焦距、以及在遠(yuǎn)攝端能夠平衡地校正各個(gè)像差。
圖13示出了本發(fā)明的圖像拍攝設(shè)備的實(shí)施例。
圖像拍攝設(shè)備10設(shè)置有變焦透鏡20，和用于將由變焦透鏡20形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的圖像拍攝裝置30。可以將諸如CCD(電荷耦合裝置)或CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)的光電轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)用于圖像拍攝裝置30，并且可以將根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡能夠應(yīng)用于變焦透鏡20。圖13以簡(jiǎn)化的單透鏡形式示出了根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡1的每個(gè)透鏡組。當(dāng)然，變焦透鏡不僅可以使用根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡1，同樣可以使用根據(jù)第二和第三實(shí)施例的變焦透鏡2和3中的任何一個(gè)，或使用根據(jù)本文提到的實(shí)施例之外的實(shí)施例構(gòu)造的變焦透鏡。
由圖像拍攝裝置30形成的電信號(hào)通過視頻分離電路40分成焦點(diǎn)控制信號(hào)和視頻信號(hào)，并將焦點(diǎn)控制信號(hào)傳送至控制電路50，而將視頻信號(hào)傳送至視頻處理電路。將傳送至視頻處理電路的視頻信號(hào)處理為適合之后多種處理(例如，在顯示裝置上顯示、記錄到記錄介質(zhì)、以及通過通信裝置傳送)的形式。
將來自外部的操作信號(hào)(例如根據(jù)變焦按鈕操作的信號(hào))輸入至控制電路50中，控制電路50根據(jù)該操作信號(hào)執(zhí)行預(yù)定處理。例如，如果將來自變焦按鈕的變焦指令輸入至控制電路50，控制電路50將使驅(qū)動(dòng)電路60、70和80分別操作驅(qū)動(dòng)部61、71和81將透鏡組GR2、GR3和GR4移動(dòng)至預(yù)定位置。由傳感器62、72和82獲取的關(guān)于透鏡組GR2、GR3和GR4的位置信息輸入至控制電路50，并在控制電路50要將指令信號(hào)分別輸出給驅(qū)動(dòng)電路60、70和80時(shí)由控制電路50參照。
圖像拍攝設(shè)備10設(shè)置有相機(jī)震動(dòng)校正功能。當(dāng)相機(jī)震動(dòng)檢測(cè)裝置90(例如陀螺傳感器)檢測(cè)到由快門釋放按鈕的下壓引起的變焦透鏡20的震動(dòng)時(shí)，將來自相機(jī)震動(dòng)檢測(cè)裝置90的信號(hào)輸入至控制電路50，并通過控制電路50計(jì)算用于補(bǔ)償由變焦透鏡20的震動(dòng)引起的圖像震動(dòng)的震動(dòng)校正角。為了將第二透鏡組GR2移動(dòng)到基于計(jì)算出的震動(dòng)校正角的位置上，控制電路50使驅(qū)動(dòng)電路100操作驅(qū)動(dòng)電路101將作為移動(dòng)透鏡組的第二透鏡組GR2在垂直于光軸的方向上移動(dòng)。通過傳感器102檢測(cè)第二透鏡組GR2在垂直于光軸的方向上的位置，并將由傳感器102獲得的關(guān)于第二透鏡組GR2的位置信息輸入至控制電路50，并在控制電路50要將指令信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)電路100時(shí)由控制電路50參照。
對(duì)于具體產(chǎn)品，圖像拍攝設(shè)備10可適合采用各種形式。圖像拍攝設(shè)備10能夠應(yīng)用到像用于數(shù)碼輸入/輸出裝置的照相部這樣的廣闊使用范圍，例如，數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、具有相機(jī)的移動(dòng)電話、和具有相機(jī)的PDA(個(gè)人數(shù)字助理)。
各個(gè)部件的具體形狀以及在之前對(duì)實(shí)施例和數(shù)字實(shí)施例的描述中所參照的數(shù)值僅僅是為了便于理解實(shí)施本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例而提供的舉例，這些實(shí)施例并不是為了限制本發(fā)明的技術(shù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡，從物體側(cè)開始依次包括第一透鏡組，具有負(fù)折射力；第二透鏡組，具有負(fù)折射力；和第三透鏡組；其中，至少所述第二透鏡組和所述第三透鏡組可以沿著光軸移動(dòng)來執(zhí)行變焦作用；其中，所述第二透鏡組在垂直于光軸的方向上是可移動(dòng)的，從而在垂直于光軸的方向上移動(dòng)圖像；其中，滿足下列條件式(1)和(2)(1)0.5＜(1-βα)×βb＜1.0，和(2)0.1＜|f1/f2|＜1.25，其中，βα所述第二透鏡組在所述變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端時(shí)的放大率；βb相對(duì)于所述第二透鏡組位于圖像側(cè)的透鏡組的放大率；f1所述第一透鏡組的焦距；以及f2所述第二透鏡組的焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其中相對(duì)于所述第二透鏡組位于所述圖像側(cè)的所述透鏡組包括以朝向所述圖像側(cè)的順序依次設(shè)置的具有正折射力的所述第三透鏡組和具有正折射力的第四透鏡組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的變焦透鏡，其中所述第二透鏡組具有至少一個(gè)非球面；以及所述非球面具有曲率相對(duì)于其旁軸曲率朝向其外圍變小的形狀。
4.一種圖像拍攝設(shè)備，包括變焦透鏡，包括通過在垂直于光軸的方向上移動(dòng)從而能夠在垂直于所述光軸的方向上移動(dòng)圖像的移動(dòng)透鏡組；圖像拍攝裝置，將由所述變焦透鏡形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；相機(jī)震動(dòng)檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述變焦透鏡的震動(dòng)；相機(jī)震動(dòng)控制裝置，用于計(jì)算校正由于所述相機(jī)震動(dòng)檢測(cè)裝置檢測(cè)到的所述變焦透鏡的震動(dòng)而引起的圖像震動(dòng)所需的震動(dòng)校正角，并傳送用于將所述變焦透鏡的所述移動(dòng)透鏡組在近似垂直于所述光軸的方向上移動(dòng)所述震動(dòng)校正角所對(duì)應(yīng)的量的校正信號(hào)；相機(jī)震動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，用于根據(jù)所述校正信號(hào)在近似垂直于所述光軸的方向上移動(dòng)所述變焦透鏡的所述移動(dòng)透鏡組；其中，所述變焦透鏡從物體側(cè)開始依次包括具有負(fù)折射力的第一透鏡組、具有負(fù)折射力的第二透鏡組、和第三透鏡組，至少所述第二透鏡組和所述第三透鏡組可沿所述光軸移動(dòng)來執(zhí)行變焦作用，所述第二透鏡組是可以在垂直于所述光軸的方向上移動(dòng)從而在垂直于所述光軸的方向上移動(dòng)圖像的所述移動(dòng)透鏡組；其中，滿足下列條件式(1)和(2)(1)0.5＜(1-βα)×βb＜1.0，和(2)0.1＜|f1/f2|＜1.25，其中，βα所述第二透鏡組在所述變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端時(shí)的放大率；βb相對(duì)于所述第二透鏡組位于圖像側(cè)的透鏡組的放大率；f1所述第一透鏡組的焦距；以及f2所述第二透鏡組的焦距。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其中相對(duì)于所述第二透鏡組位于所述圖像側(cè)的所述透鏡組包括以朝向所述圖像側(cè)的順序依次設(shè)置的具有正折射力的所述第三透鏡組和具有正折射力的第四透鏡組。
6.一種圖像拍攝設(shè)備，包括變焦透鏡，包括通過在垂直于光軸的方向上移動(dòng)從而能夠在垂直于所述光軸的方向上移動(dòng)圖像的移動(dòng)透鏡組；圖像拍攝裝置，用于將由所述變焦透鏡形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；相機(jī)震動(dòng)檢測(cè)器，用于檢測(cè)所述變焦透鏡的震動(dòng)；相機(jī)震動(dòng)控制器，用于計(jì)算校正由于所述相機(jī)震動(dòng)檢測(cè)器檢測(cè)到的所述變焦透鏡的震動(dòng)而引起的圖像震動(dòng)所需的震動(dòng)校正角，并傳送用于將所述變焦透鏡的所述移動(dòng)透鏡組在近似垂直于所述光軸的方向上移動(dòng)震動(dòng)校正角所對(duì)應(yīng)的量的校正信號(hào)；相機(jī)震動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)所述校正信號(hào)在近似垂直于所述光軸的方向上移動(dòng)所述變焦透鏡的所述移動(dòng)透鏡組；其中，所述變焦透鏡從物體側(cè)開始依次包括具有負(fù)折射力的第一透鏡組、具有負(fù)折射力的第二透鏡組、和第三透鏡組，至少所述第二透鏡組和所述第三透鏡組可沿所述光軸移動(dòng)來執(zhí)行變焦作用，所述第二透鏡組是可以在垂直于所述光軸的方向上移動(dòng)從而在垂直于所述光軸的方向上移動(dòng)圖像的所述移動(dòng)透鏡組；其中，滿足下列條件式(1)和(2)(1)0.5＜(1-βα)×βb＜1.0，和(2)0.1＜|f1/f2|＜1.25，其中，βα所述第二透鏡組在所述變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端時(shí)的放大率；βb相對(duì)于所述第二透鏡組位于圖像側(cè)的透鏡組的放大率；f1所述第一透鏡組的焦距；以及f2所述第二透鏡組的焦距。
全文摘要
一種變焦透鏡，從物體側(cè)開始依次包括第一透鏡組，具有負(fù)折射力；第二透鏡組，具有負(fù)折射力；和第三透鏡組。至少第二和第三透鏡組可以沿著光軸移動(dòng)來執(zhí)行變焦作用。第二透鏡組可在垂直于光軸的方向上移動(dòng)，從而在垂直于光軸的方向上移動(dòng)圖像。滿足下列條件式(1)和(2)(1)0.5＜(1－βα)×βb＜1.0，和(2)0.1＜|f1/f2|＜1.25，其中，βα是第二透鏡組在變焦透鏡的遠(yuǎn)攝端時(shí)的放大率；βb是相對(duì)于第二透鏡組位于圖像側(cè)的透鏡組的放大率；f1、f2分別是第一、第二透鏡組的焦距。
文檔編號(hào)G02B15/14GK1979247SQ200610162189
公開日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月7日
發(fā)明者巖澤嘉人 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社