專利名稱：變焦透鏡系統(tǒng)和使用該系統(tǒng)的光學(xué)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)和利用這種透鏡系統(tǒng)的光學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出了適合于利用固體成像器件等的照相機(jī)的彎折的變焦透鏡系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱為變焦透鏡系統(tǒng))，通過利用用于在照相機(jī)內(nèi)彎折光路的直角棱鏡其具有約3到7的變焦比(例如日本專利申請(qǐng)公開號(hào)2005-215165)。
在這種變焦透鏡系統(tǒng)中，其問題在于攝影時(shí)產(chǎn)生的微小相機(jī)抖動(dòng)，例如當(dāng)攝影師按下快門按鈕時(shí)產(chǎn)生的相機(jī)抖動(dòng)導(dǎo)致圖像模糊，降低了圖像性能。因此，期望有一種具有校正像平面上圖像模糊功能的變焦透鏡系統(tǒng)，這種校正功能通過根據(jù)用于檢測(cè)相機(jī)抖動(dòng)的檢測(cè)器的輸出值，通過沿著基本上垂直于光軸的方向移動(dòng)該變焦透鏡系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。
而且，在裝有這種變焦透鏡的相機(jī)中期望有具有高光學(xué)性能的更緊湊的變焦透鏡系統(tǒng)，以便使整個(gè)相機(jī)小型化。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題提出本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種變焦透鏡系統(tǒng)，其具有減振功能，高光學(xué)性能以及超高緊湊性，適合于利用固體成像器件等的小型光學(xué)裝置，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種利用該變焦透鏡系統(tǒng)的光學(xué)裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種變焦透鏡系統(tǒng)，其按照沿著光軸從物體開始的順序包括具有正折射能力并具有用于將光路彎折基本90度的光路彎折元件的第一透鏡組；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組；具有正折射能力的第三透鏡組；以及具有正折射能力的第四透鏡組。當(dāng)焦距從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，該第一透鏡組和第三透鏡組相對(duì)于像平面是固定的，該第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)，而第四透鏡組起初朝著物體移動(dòng)，并且然后朝著像平面移動(dòng)，由相機(jī)抖動(dòng)在像平面上引起的圖像模糊通過沿著垂直于該光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組校正。
在本發(fā)明的第一方面，優(yōu)選該第三透鏡組，按照沿著光軸從物體開始的順序，包括正透鏡，和由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡。
在本發(fā)明的第一方面，優(yōu)選該第四透鏡組，按照沿著光軸從物體開始的順序，包括正透鏡，由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡，以及正透鏡膠。
在本發(fā)明的第一方面，優(yōu)選該第一透鏡組，按照沿著光軸從物體開始的順序，包括負(fù)透鏡，光路彎折元件，正透鏡和正透鏡。
在本發(fā)明的第一方面，優(yōu)選該光路彎折元件是直角棱鏡。
在本發(fā)明的第一方面，優(yōu)選孔徑光闌設(shè)置在第三透鏡組附近，包括在第三透鏡組中。
在本發(fā)明的第一方面，優(yōu)選從無(wú)窮遠(yuǎn)處到近處物體的對(duì)焦通過沿著光軸移動(dòng)第四透鏡組進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種具有根據(jù)本發(fā)明第一方面的變焦透鏡系統(tǒng)的光學(xué)裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用于形成物體的圖像和改變變焦透鏡系統(tǒng)的焦距的方法，該方法包括如下步驟提供該變焦透鏡系統(tǒng)，其按照沿著光軸從物體開始的順序包括具有正折射能力并具有用于將光路彎折基本90度的光路彎折元件的第一透鏡組，具有負(fù)折射能力的第二透鏡組，具有正折射能力的第三透鏡組，以及具有正折射能力的第四透鏡組；通過相對(duì)于像平面固定第一透鏡組和第三透鏡組，將第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)，并且起初將第四透鏡組朝著物體移動(dòng)，然后朝著像平面移動(dòng)，改變?cè)撟兘雇哥R系統(tǒng)從廣角端著狀態(tài)到攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的焦距；通過沿著垂直于該光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組校正當(dāng)產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)時(shí)在像平面上引起的的圖像模糊。
在本發(fā)明的第三方面，優(yōu)選還包括如下步驟通過沿著光軸移動(dòng)該第四透鏡組進(jìn)行從無(wú)窮遠(yuǎn)處到近處物體的對(duì)焦。
在本發(fā)明的第三方面，優(yōu)選還包括如下步驟提供第三透鏡組，其按照沿著光軸從物體開始的順序包括正透鏡和由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種變焦透鏡系統(tǒng)，其按照沿著光軸從物體開始的順序包括具有用于將光路彎折基本上90度的光路彎折元件的第一透鏡組；第二透鏡組；第三透鏡組；以及第四透鏡組。當(dāng)焦距從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，該第一透鏡組和第三透鏡組相對(duì)于像平面是固定的，該第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)，而第四透鏡組起初朝著物體移動(dòng)，然后朝著像平面移動(dòng)。在廣角端狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)，從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦通過沿著光軸移動(dòng)該第四透鏡組進(jìn)行，而在其他焦距狀態(tài)，則沿著光軸移動(dòng)該第二透鏡組進(jìn)行。
在本發(fā)明的第四方面，優(yōu)選該第一透鏡組具有正折射能力，第二該第二透鏡組具有負(fù)折射能力，該第三透鏡組具有正折射能力，而該第四透鏡組具有正折射能力。
在本發(fā)明的第四方面，優(yōu)選該第三透鏡組按照沿著光軸從物體開始的順序包括正透鏡，和由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡。
在本發(fā)明的第四方面，優(yōu)選該第四透鏡組按照沿著光軸從物體開始的順序包括正透鏡，由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡，以及正透鏡膠。
在本發(fā)明的第四方面，優(yōu)選該第一透鏡組，按照沿著光軸從物體開始的順序包括負(fù)透鏡，光路彎折元件，正透鏡以及正透鏡。
在本發(fā)明的第四方面，優(yōu)選該光路彎折元件是直角棱鏡。
在本發(fā)明的第四方面，優(yōu)選孔徑光闌設(shè)置在第三透鏡組附近，包括在第三透鏡組中。
在本發(fā)明的第四方面，優(yōu)選在第一透鏡組到第四透鏡組的每個(gè)透鏡組中包括至少一個(gè)非球面透鏡。
在本發(fā)明的第四方面，優(yōu)選當(dāng)產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)時(shí)在像平面上引起的圖像模糊通過沿著垂直于該光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組校正。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種具有根據(jù)本發(fā)明第四方面任何一個(gè)的變焦透鏡系統(tǒng)的光學(xué)裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種用于形成物體圖和改變變焦透鏡系統(tǒng)的焦距的方法，該方法包括如下步驟提供變焦透鏡系統(tǒng)，其按照沿著光軸從物體開始的順序包括具有用于將光路彎折基本上90度的光路彎折元件的第一透鏡組，第二透鏡組，第三透鏡組，以及第四透鏡組；通過相對(duì)于像平面固定第一透鏡組和第三透鏡組，將第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)，并且將第四透鏡組起初朝著物體移動(dòng)，然后朝著像平面移動(dòng)，改變?cè)撟兘雇哥R系統(tǒng)從廣角端狀態(tài)到攝遠(yuǎn)端端狀態(tài)的焦距；并且從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦通過沿著該光軸移動(dòng)第四透鏡組進(jìn)行，而在其他焦距狀態(tài)則沿著該光軸移動(dòng)第二透鏡進(jìn)行。
在本發(fā)明的第六方面，優(yōu)選還包括如下步驟提供具有正折射能力的第一透鏡組，具有負(fù)折射能力的第二透鏡組；具有正折射能力的第三透鏡組，以及具有正折射能力的第四透鏡組。
在本發(fā)明的第六方面，優(yōu)選還包括如下步驟通過沿著垂直于該光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組，校正當(dāng)產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)時(shí)在像平面上引起的圖像模糊。
在本發(fā)明的第六方面，優(yōu)選還包括如下步驟提供第三透鏡組，其按照沿著光軸從物體開始的順序包括正透鏡，和由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡。
從下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，根據(jù)本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將很容易理解。


圖1A和1B是示出具有根據(jù)本發(fā)明第一方面的變焦透鏡系統(tǒng)的光學(xué)裝置，即電子式靜態(tài)相機(jī)的示意圖，其中圖1A是前視圖，而圖1B是后視圖。
圖2是沿著圖1A的A-A線的剖視圖，并且示意地示出根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)的布局。
圖3是示出根據(jù)該第一實(shí)施例的實(shí)例1的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4A和4B是示出根據(jù)實(shí)例1當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在廣角端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖4A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖4B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖5A和5B是示出根據(jù)實(shí)例1當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在中等焦距狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖5A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖5B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖6A和6B是示出根據(jù)實(shí)例1當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖6A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖6B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖7A，7B和7C是示出根據(jù)實(shí)例1當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖7A示出在廣角端的各種像差，而圖7B示出在中等焦距的像差，而圖7C示出在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的各種像差。
圖8是示出根據(jù)第一實(shí)施例的實(shí)例2的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖9A和9B是示出根據(jù)實(shí)例2當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在廣角端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖9A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖9B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖10A和10B是示出根據(jù)實(shí)例2當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在中等焦距狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖10A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖10B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖11A和11B是示出根據(jù)實(shí)例2當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在攝遠(yuǎn)狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖11A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖11B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖12A、12B和12C是示出根據(jù)實(shí)例2當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖12A在廣角端的各種像差，而圖12B示出在中等焦距的各種像差，而圖12C示出在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的各種像差。
圖13是示出根據(jù)第一實(shí)施例的實(shí)例3的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖14A和14B是示出根據(jù)實(shí)例3當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在廣角端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖14A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖14B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖15A和15B是示出根據(jù)實(shí)例3當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在中等焦距狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖15A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖15B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖16A和16B是示出根據(jù)實(shí)例3當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖16A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖16B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖17A、17B和17C是示出根據(jù)實(shí)例3當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖17A示出在廣角端的各種像差，而圖17B示出在中等焦距的各種像差，而圖17C示出在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的各種像差。
圖18是示出根據(jù)第二實(shí)施例的實(shí)例4的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖19A和19B是示出根據(jù)實(shí)例4當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在廣角端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖19A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖19B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖20A和20B是示出根據(jù)實(shí)例4當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在中等焦距狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖20A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖20B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖21A和21B是示出根據(jù)實(shí)例4當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在攝遠(yuǎn)狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖21A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖21B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖22A和22B是示出根據(jù)實(shí)例4當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在廣角端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖22A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖22B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖23A和23B是示出根據(jù)實(shí)例4當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在中等焦距狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖23A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖23B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖24A和24B是示出根據(jù)實(shí)例4當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在攝遠(yuǎn)狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖24A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖24B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖25是示出根據(jù)第二實(shí)施例的實(shí)例5的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖26A和26B是示出根據(jù)實(shí)例5當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在廣角端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖26A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖26B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖27A和27B是示出根據(jù)實(shí)例5當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在中等焦距狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖27A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖27B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖28A和28B是示出根據(jù)實(shí)例5當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在攝遠(yuǎn)狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖28A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖28B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖29A和29B是示出根據(jù)實(shí)例5當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在廣角端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖29A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖29B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖30A和30B是示出根據(jù)實(shí)例5當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在中等焦距狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖30A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖30B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖31A和31B是示出根據(jù)實(shí)例5當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在攝遠(yuǎn)狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖31A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖31B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖32是示出根據(jù)第二實(shí)施例的實(shí)例6的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖33A和33B是示出根據(jù)實(shí)例6當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在廣角端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖33A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖33B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖34A和34B是示出根據(jù)實(shí)例6當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在中等焦距狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖34A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖34B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖35A和35B是示出根據(jù)實(shí)例6當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在攝遠(yuǎn)狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖35A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖35B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖36A和36B是示出根據(jù)實(shí)例6當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在廣角端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖36A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖36B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖37A和37B是示出根據(jù)實(shí)例6當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在中等焦距狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖37A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖37B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
圖38A和38B是示出根據(jù)實(shí)例6當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在攝遠(yuǎn)狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖38A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖38B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
具體實(shí)施例方式
下面將說明根據(jù)第一和第二實(shí)施例的各個(gè)實(shí)例。
圖1A和1B是示出具有根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)的光學(xué)裝置，即電子式靜態(tài)相機(jī)的示意圖，其中圖1A是前視圖，而圖1B是后視圖。圖2是沿著圖1A的A-A線的剖視圖，并且示意地示出根據(jù)本實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)的布局。
在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的任何一個(gè)示于圖1和圖2的電子式靜態(tài)相機(jī)中，當(dāng)電源開關(guān)按鈕(未示出)被按下時(shí)，快門(未示出)打開并且來(lái)自物體的光被攝影鏡頭2收集，并且圖像形成在設(shè)置于像平面I的成像器件C上。形成在該成像器件C上的目標(biāo)圖像顯示在設(shè)置于該電子式靜態(tài)相機(jī)1背面的液晶顯監(jiān)視器3上。通過觀察該液晶監(jiān)視器3固定該目標(biāo)圖像的構(gòu)圖之后，攝影師按下快門按鈕4，以通過該成像器件C拍攝該目標(biāo)圖像，被并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(未示出)中。
該攝影透鏡2由根據(jù)下面說明的本發(fā)明實(shí)施例任何一個(gè)的變焦透鏡系統(tǒng)構(gòu)成。由于入射在該電子式靜態(tài)相機(jī)1前面的光被稍后說明的在該變焦透鏡系統(tǒng)中的直角棱鏡P向下反射大致90度(圖2中向下)，該電子式靜態(tài)相機(jī)能夠構(gòu)造成比較薄。
而且，在該電子式靜態(tài)相機(jī)1中，設(shè)置有當(dāng)物體較暗時(shí)發(fā)射輔助光的輔助的光發(fā)射體5，使構(gòu)成攝影鏡頭的該變焦透鏡系統(tǒng)2從廣角端狀態(tài)(W)到攝遠(yuǎn)狀態(tài)(T)變焦距的W-T按鈕6，以及用于設(shè)置該電子式靜態(tài)相機(jī)1的各種狀態(tài)的作用按鈕7。
以這種方式，構(gòu)成具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的任何一個(gè)的變焦透鏡系統(tǒng)2的電子式靜態(tài)相機(jī)1，即光學(xué)裝置，該實(shí)施例將在下面說明。
下面說明根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)，按照從物體的順序，包括具有正折射能力并具有用于將光路彎折基本90度的光路彎折元件的第一透鏡組；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組；具有正折射能力的第三透鏡組；以及具有正折射能力的第四透鏡組。當(dāng)焦距從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化，即變焦時(shí)，該第一透鏡組和第三透鏡組相對(duì)于像平面是固定的，該第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)，而該第四透鏡組起初朝著物體移動(dòng)，并且然后朝著像平面移動(dòng)，使得該第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，二第二透鏡組和第三透鏡組之間的距離減小。當(dāng)產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)時(shí)，圖像模糊通過沿著垂直于該光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組校正。
由于這種結(jié)構(gòu)，能夠提供具有減振功能和超高緊湊性，適合于諸如利用固體成像器件的小型可視照相機(jī)、電子式靜態(tài)相機(jī)等的變焦透鏡系統(tǒng)成。
當(dāng)從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變焦并對(duì)焦時(shí)，設(shè)置成最靠近物體側(cè)的該第一透鏡組總是固定的，以便在該變焦透鏡系統(tǒng)中是最大透鏡組的第一透鏡組不需要移動(dòng)，因此，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化。
由于變焦是由除了是最大透鏡組的第一透鏡組之外的透鏡組進(jìn)行，利用比現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)小的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)成為可能。
而且，第三透鏡組在變焦時(shí)是固定的，并且沿著基本垂直于光軸的方向移動(dòng)以校正當(dāng)產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)時(shí)在該像平面上引起的圖像模糊。由于采用沿著基本垂直于光軸的方向移動(dòng)在該變焦透鏡系統(tǒng)中具有最小有效直徑的第三透鏡組的機(jī)構(gòu)，當(dāng)移動(dòng)該第三透鏡組時(shí)能夠?qū)⒐鈱W(xué)性能的劣化抑制到最小。而且，用具有微小力矩的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)移動(dòng)第三透鏡組，以便整個(gè)相機(jī)系統(tǒng)可以小型化成為可能。還有，由于當(dāng)移動(dòng)第三透鏡組時(shí)像平面上的圖像移動(dòng)量很大，因此當(dāng)校正圖像模糊時(shí)該第三透鏡組的移動(dòng)量可以很小。
當(dāng)從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變焦時(shí)，該第一透鏡組和第三透鏡組相對(duì)于像平面是固定的，第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)，第四透鏡組起初朝著物體移動(dòng)，然后移動(dòng)到圖像平面，使得該第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增大，而該第二透鏡組和第三透鏡組之間的距離減小。具體說，從廣角端狀態(tài)到給定的焦距狀態(tài)，移動(dòng)該第四透鏡組使得該第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離減小。從該給定的焦距狀態(tài)到攝遠(yuǎn)端狀態(tài)，朝著像平面移動(dòng)該第四透鏡組以便增加該距離。由于以這樣的方式構(gòu)造該變焦透鏡系統(tǒng)，能夠確保用于該聚焦透鏡組在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的移動(dòng)空間。
而且，在根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中，優(yōu)選，該第三透鏡組，按照沿著光軸從物體開始的順序，由正透鏡，和由正透鏡與負(fù)透鏡粘合構(gòu)成的粘合透鏡構(gòu)成。
由于以這種方式構(gòu)造，能夠極好地校正在第三透鏡組中產(chǎn)生各種基本像差。而且，通過沿著基本垂直于光軸的方向移動(dòng)第三透鏡組，當(dāng)校正發(fā)生相機(jī)抖動(dòng)在像平面上引起的圖像模糊時(shí)，能夠抑制彗差的變化。另一方面，當(dāng)?shù)谌哥R組，按照沿著光軸從物體開始的順序，由正透鏡，和由負(fù)透鏡與正透鏡粘合構(gòu)成的粘合透鏡構(gòu)成時(shí)，當(dāng)校正圖像模糊并確保在復(fù)雜狀態(tài)下的減振功能時(shí)，很好地校正諸如彗差的各種像差變得很困難，因此這種結(jié)構(gòu)是不希望的。
而且，在根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中，優(yōu)選，該第四透鏡組，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件構(gòu)成正透鏡，由正透鏡與負(fù)透鏡粘合構(gòu)成的粘合透鏡，以及正透鏡。
由于以這種方式構(gòu)造，當(dāng)變焦距時(shí)，使得從廣角端狀態(tài)到給定的焦距狀態(tài)朝著物體移動(dòng)第四透鏡組，以便減小第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離，并且從該給定的焦距狀態(tài)到攝遠(yuǎn)端狀態(tài)朝著像平面移動(dòng)以便增加該距離時(shí)，能夠極好地校正彗差的變化。
而且，在根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中，優(yōu)選，該第一透鏡組，按照沿著光軸從物體開始的順序，由負(fù)透鏡，光路彎折元件，正透鏡，以及正透鏡構(gòu)成。
由于以這種方式構(gòu)造，能夠很好地校正在第一透鏡組中產(chǎn)生的象散和彗差。而且在通過第三透鏡組校正圖像模糊時(shí)能夠校正彗差的變化。
而且，在根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中，優(yōu)選，從第一透鏡組到第四透鏡組的每個(gè)透鏡組具有至少一個(gè)非球面透鏡。由于在每個(gè)透鏡組中設(shè)置非球面透鏡以便校正在每個(gè)透鏡組中產(chǎn)生的像差，當(dāng)變焦距并對(duì)焦時(shí)，能夠減少各種像差的變化。
而且，在根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中，優(yōu)選，直角棱鏡用作光路彎折元件。該直角棱鏡能夠?qū)⒐饴菲D(zhuǎn)為到全部?jī)?nèi)部反射，減少光量的損失，并且使該光學(xué)系統(tǒng)緊湊。順便說，除了直角棱鏡外，反射鏡和光纖可以用作光路彎折元件。
而且，在根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中，優(yōu)選，從無(wú)窮遠(yuǎn)到附近物的對(duì)焦通過沿著光軸朝著該物體移動(dòng)第四透鏡組進(jìn)行。由于將該第四透鏡組作為聚焦透鏡組，對(duì)焦時(shí)能夠減少移動(dòng)量，使得整個(gè)變焦透鏡系統(tǒng)的尺寸能夠很緊湊。而且，對(duì)焦時(shí)也能夠極好地校正彗差的變化。
還有，用于校正根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)的圖像模糊的方法如下該變焦透鏡系統(tǒng)，按照從物體的順序包括具有正折射能力并具有用于將光路彎折基本90度的光路彎折元件的第一透鏡組；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組；具有正折射能力的第三透鏡組；以及具有正折射能力的第四透鏡組；當(dāng)該變焦透鏡系統(tǒng)的焦距從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，該第一透鏡組和第三透鏡組相對(duì)于像平面是固定的，該第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)，而第四透鏡組起初朝著物體移動(dòng)，然后朝著像平面移動(dòng)；該方法通過沿著垂直于該光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組實(shí)現(xiàn)。
由于采用用于校正圖像模糊的該方法，在該方法中沿著基本垂直于光軸的方向移動(dòng)在該變焦透鏡系統(tǒng)中具有最小有效直徑的第三透鏡組，當(dāng)移動(dòng)該第三透鏡組時(shí)能夠?qū)⒐鈱W(xué)性能變差抑制到最小。而且，能夠用具有微小力矩的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)該第三透鏡組，以便整個(gè)相機(jī)系統(tǒng)夠小型化。還有，由于移動(dòng)該第三透鏡組時(shí)在像平面上的圖像的移動(dòng)量很大，因此當(dāng)校正圖像模糊時(shí)該第三透鏡組的移動(dòng)量能夠很小。
此外，用于改變根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)的焦距的方法如下該變焦透鏡系統(tǒng)，按照從物體的順序包括具有正折射能力并具有用于將光路彎折基本90度的光路彎折元件的第一透鏡組；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組；具有正折射能力的第三透鏡組；以及具有正折射能力的第四透鏡組；當(dāng)相機(jī)抖動(dòng)時(shí)在像平面上產(chǎn)生的圖像模糊，通過沿著垂直于光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組校正；該方法這樣實(shí)現(xiàn)，使得當(dāng)該變焦透鏡系統(tǒng)的焦距從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，該第一透鏡組和第三透鏡組相對(duì)于該像平面是固定的，該第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)，而該第四透鏡組起初朝著物體移動(dòng)，然后朝著像平面移動(dòng)。
由于采用用于改變焦距的該方法，能夠確保用于該聚焦透鏡在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的移動(dòng)空間。而且，變焦距時(shí)能夠極好地校正象散和彗差。
還有，用于對(duì)焦根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)的方法如下該變焦透鏡系統(tǒng)，按照沿著光軸從物體開始的順序包括具有正折射能力并具有用于將光路彎折基本90度的光路彎折元件的第一透鏡組；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組；具有正折射能力的第三透鏡組；以及具有正折射能力的第四透鏡組；當(dāng)該變焦透鏡系統(tǒng)的焦距從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，該第一透鏡組和第三透鏡組相對(duì)于該像平面是固定的，該第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)，而該第四透鏡組起初朝著物體移動(dòng)，然后朝著像平面移動(dòng)；當(dāng)相機(jī)抖動(dòng)時(shí)在像平面上產(chǎn)生的圖像模糊，通過沿著垂直于光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組校正；以及用于從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦方法通過沿著光軸移動(dòng)該第四透鏡組實(shí)現(xiàn)。
由于采用用于通過沿著該光軸移動(dòng)第四透鏡組從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦方法，對(duì)焦時(shí)能夠減小移動(dòng)量。用于聚焦透鏡組的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)變得很簡(jiǎn)單，使得整個(gè)變焦透鏡系統(tǒng)的尺寸能夠很緊湊。而且，當(dāng)對(duì)焦時(shí)能夠極好地校正彗差的變化。
還有，每個(gè)透鏡組中可以用至少一個(gè)塑料透鏡。由一這樣的方式于使用塑料透鏡，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步減少制造成本和其重量。此外，根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)能夠用作除了相機(jī)之外的光學(xué)器件的光學(xué)系統(tǒng)，諸如光學(xué)測(cè)量裝置和內(nèi)窺鏡。
下面將參考

根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡的每個(gè)例子。
<實(shí)例1>
圖3是示出根據(jù)第一實(shí)施例的實(shí)例1的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)的示意圖。雖然根據(jù)實(shí)例1的變焦透鏡系統(tǒng)如圖2所示將其光路偏轉(zhuǎn)90度，但是該光路在圖3中延伸。
在圖3中，根據(jù)實(shí)例1的變焦透鏡系統(tǒng)，按照從物體的順序，由下述部件構(gòu)成具有正折射能力并且具有用于將光路彎折基本90度的直角棱鏡P的第一透鏡組G1；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組G2；具有正折射能力的第三透鏡組G3；以及具有正折射能力的第四透鏡組G4。當(dāng)焦距從廣角端狀態(tài)W向攝遠(yuǎn)端狀T態(tài)變化時(shí)，該第一透鏡組G1和第三透鏡組G3相對(duì)于像平面I是固定的，該第二透鏡組G2朝著像平面移動(dòng)I，而該第四透鏡G4組起初朝著物體移動(dòng)，并且然后朝著像平面移動(dòng)I，使得該第一透鏡組G1和第二透鏡組G2之間的距離增加，而第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的距離減小。
該第一透鏡組G1，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成具有面向該物體的凸表面的負(fù)新月形透鏡L11，用于將光路彎折90度的直角棱鏡P，雙凸面正透鏡L12，以及雙凸面正透鏡L13.
第二透鏡組G2，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成雙凹負(fù)透鏡L21，和由雙凹負(fù)透鏡L22與雙凸正透鏡L23粘合構(gòu)成的粘合透鏡。
第三透鏡組G3，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成雙凸正透鏡L31，和由雙凸正透鏡L32與雙凹負(fù)透鏡L33粘合構(gòu)成的粘合透鏡。當(dāng)產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)時(shí)在像平面I上引起的圖像模糊通過沿著基本垂直光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組G3校正。
孔徑光闌S設(shè)置在該第三透鏡組G3的最靠近物體側(cè)的透鏡附近，并且當(dāng)從廣角端狀態(tài)W向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)T變焦距時(shí)是固定的。
該第四透鏡組G4，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成雙凸正透鏡L41，和由雙凸正透鏡L42與雙凹負(fù)透鏡L43粘合構(gòu)成的粘合透鏡，以及具有面向物體的凸表面的正新月形透鏡L44。從無(wú)窮遠(yuǎn)向近處物體的對(duì)焦通過沿著光軸朝著該物體移動(dòng)該第四透鏡組G4進(jìn)行。
該第四透鏡組G4和像平面I之間，設(shè)有低通濾光器LF，用于阻擋高于諸如CCD的固體成像器件的分辨率極限的空間頻率，并且設(shè)有用于保護(hù)該固體成像器件的玻璃罩CG。
與實(shí)例1有關(guān)的各種值列于表1，在技術(shù)規(guī)格中，f表示焦距，Bf表示后焦距，F(xiàn)NO表示f數(shù)，ω表示半視場(chǎng)角(單位度)。在透鏡數(shù)據(jù)中，最左的列示出按照從物體側(cè)的順序計(jì)數(shù)的透鏡表面編號(hào)，第二列“r”示出該透鏡表面的曲率半徑，第三列“d”示出到下一個(gè)透鏡表面的距離，第四列“vd”示出在d線(波長(zhǎng)λ＝587.6nm)處的該介質(zhì)的阿貝數(shù)，第五列“nd”示出示出在d線處的該介質(zhì)的折射能力?？諝獾恼凵淠芰d＝1.0000，被忽略。在這里“r＝∞”表示平表面。在表面編號(hào)為3到6中的對(duì)應(yīng)于該直角棱鏡P，表面編號(hào)為3表示入射表面，表面編號(hào)為6表示出射表面，而表面編號(hào)為4和5表示對(duì)應(yīng)于反射表面的假想表面。在非球形表面數(shù)據(jù)中，圓錐系數(shù)k和第i階非球面系數(shù)Ci用下述表達(dá)式表示X(y)＝y(tǒng)2/[r×{1+(1-κy2/r2)1/2}]+C4×y4+C6×y6+C8×y8+C10×y10其中y表示從光軸的高度，X(y)表示沿著光軸從該非球表面的頂點(diǎn)處的切平面到該非球表面高度為y處的距離，r表示參考球面的曲率半徑(傍軸曲率半徑)，κ表示圓錐系數(shù)，Ci表示第i階非球面系數(shù)。非球表面用透鏡數(shù)據(jù)中的表面編號(hào)上附加的星號(hào)(*)表示?？諝獾恼凵淠芰?.00000被略去。在變焦數(shù)據(jù)中，示出焦距和相對(duì)于廣角端狀態(tài)W、中等焦距M和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)T的可變距離。在對(duì)焦數(shù)據(jù)中，示出拍攝距離D0和相對(duì)于廣角端狀態(tài)W、中等焦距M和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)T的可變距離。
在用于各種值的該表中，通常用“mm”作為長(zhǎng)度單位，例如焦距，曲率半徑以及到下一個(gè)透鏡表面的距離。但是，由于成比例放大和縮小其尺寸的光學(xué)系統(tǒng)，可以獲得同樣的光學(xué)性質(zhì)，該單位不必局限于“mm”，可以用任何其他合適的單位。
在其他實(shí)例中，參考符號(hào)的說明是相同的。
表1[技術(shù)規(guī)格]W MTf＝6.5118.8130.72FNO＝ 3.674.68 4.55ω＝ 31.67 11.116.83°Bf＝ 0.70[透鏡數(shù)據(jù)]rd vd nd1)34.0078 1.0000 23.781.8466602)11.9200 3.0000
3)∞ 6.000046.571.8040004)∞ 0.000046.571.8040005)∞ 6.000046.571.8040006)∞ 0.20007)172.9183 2.100058.191.622630*8) -21.5758 0.20009)16.26912.200082.561.49782010) -78.0069 (D1)11) -29.6692 0.800042.711.820800*12) 9.2335 1.150013) -9.36060.800052.321.75499814) 10.52701.800023.781.84666015) -21.0946 (D2)16> ∞ 0.2000孔徑光闌S17) 7.5249 2.200058.191.622630*18) -33.6584 0.200019) 7.1581 2.300065.441.60300120) -8.42280.800040.761.88299721) 5.4883 (D3)22) 7.4598 2.700064.061.516330*23) -19.5058 0.200024) 10.69482.800082.561.49782025) -7.05560.800040.761.88299726) 7.1661 0.900027) 8.2394 1.800070.231.48749028) 541.6317 (D4)29) ∞ 1.650070.511.54437030) ∞ 0.500031) ∞ 0.500064.141.51633032) ∞ (Bf) 表面編號(hào)8k＝+2.9632C4＝+1.55230E-05C6＝-6.51240E-09C8＝+2.18230E-09C10＝-3.24580E-11表面編號(hào)12k＝-2.1186C4＝+4.03570E-04C6＝-1.33380E-06C8＝0.00000E+00C10＝0.00000E+00表面編號(hào)18k＝-12.3215C4＝+5.92900E-05C6＝-7.12220E-07C8＝-8.69530E-08C10＝0.00000E+00表面編號(hào)23k＝-69.5236C4＝-1.02210E-03C6＝+7.43260E-05C8＝-3.61680E-06C10＝+7.49980E-08[變焦數(shù)據(jù)]W M Tf 6.5100518.8100030.71656D11.199928.62300 12.28629D212.28640 4.86332 1.19995
D38.98717 3.47774 3.98915D42.98109 8.49052 7.97915[對(duì)焦數(shù)據(jù)]WM TD01500.00000 1500.000001500.00000D11.19992 8.62300 12.28629D212.28640 4.86332 1.19995D38.95866 3.23098 3.32420D43.00960 8.73728 8.64410圖4A和4B是示出根據(jù)實(shí)例1當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在廣角端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖4A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖4B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖5A和5B是示出根據(jù)實(shí)例1當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在中等焦距狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖5A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖5B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖6A和6B是示出根據(jù)實(shí)例1當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖6A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖6B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖7A，7B和7C是示出根據(jù)實(shí)例1當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖7A示出在廣角端的各種像差，圖7B示出在中等焦距的彗差，而圖7C示出在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的各種像差。
在相應(yīng)的曲線圖中，F(xiàn)NO表示f數(shù)，NA表示數(shù)值孔徑，Y表示圖像高度。在示出象散的曲線圖中，實(shí)線表示弧矢像面，虛線表示子午像面，各種像差示于d線(587.6nm)處。關(guān)于各種像差曲線的上述說明和其他實(shí)例是一樣的，并且重復(fù)的說明被省去。
正如從相應(yīng)的曲線圖中清楚地看出的，由于對(duì)從廣角端狀態(tài)到攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的每個(gè)焦距狀態(tài)中的各種像差的良好修正，根據(jù)實(shí)例1的變焦透鏡系統(tǒng)示出極好的光學(xué)性能。
<實(shí)例2>
圖8是示出根據(jù)第一實(shí)施例的實(shí)例2的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)的示意圖。雖然根據(jù)實(shí)例2的變焦透鏡系統(tǒng)如圖2所示將其光路偏轉(zhuǎn)90度，但是該光路在圖8中延伸。
在圖8中，根據(jù)實(shí)例2的該變焦透鏡系統(tǒng)，按照從物體的順序，由下述部件構(gòu)成具有正折射能力并且具有用于將光路彎折基本90度的直角棱鏡P的第一透鏡組G1；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組G2；具有正折射能力的第三透鏡組G3；以及具有正折射能力的第四透鏡組G4。當(dāng)焦距從廣角端狀態(tài)W向攝遠(yuǎn)端狀T態(tài)變化時(shí)，該第一透鏡組G1和第三透鏡組G3相對(duì)于像平面I是固定的，該第二透鏡組G2朝著像平面I移動(dòng)，而該第四透鏡G4組起初朝著物體移動(dòng)，并且然后朝著像平面I移動(dòng)，使得該第一透鏡組G1和第二透鏡組G2之間的距離增加，而第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的距離減小。
該第一透鏡組G1，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成具有面向該物體的凸表面的負(fù)新月形透鏡L11，用于將光路彎折90度的直角棱鏡P，雙凸正透鏡L12，以及雙凸正透鏡L13.
該第二透鏡組G2，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成雙凹負(fù)透鏡L21，和由雙凹負(fù)透鏡L22與雙凸正透鏡L23粘合構(gòu)成的粘合透鏡。
該第三透鏡組G3，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下部件組成雙凸正透鏡L31，和由雙凸正透鏡L32與雙凹負(fù)透鏡L33粘合構(gòu)成的粘合透鏡。當(dāng)產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)時(shí)在像平面I上引起的圖像模糊通過沿著基本垂直光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組G3校正。
孔徑光闌S設(shè)置在該第三透鏡組G3的最靠近物體側(cè)的透鏡附近，并且當(dāng)從廣角端狀態(tài)W向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)T變焦距時(shí)是固定的。
第四透鏡組G4，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下部件組成雙凸正透鏡L41，由雙凸正透鏡L42與雙凹負(fù)透鏡L43粘合構(gòu)成的粘合透鏡，以及具有面向物體的凸表面的正新月形透鏡L44。從無(wú)窮遠(yuǎn)向近處物體的對(duì)焦通過沿著光軸朝著該物體移動(dòng)該第四透鏡組G4實(shí)現(xiàn)。
第四透鏡組G4和像平面I之間，設(shè)有低通濾光器LF，用于阻擋高于諸如CCD的固體成像器件的分辨率極限的空間頻率，并且設(shè)有用于保護(hù)該固體成像器件的玻璃罩CG。
與實(shí)例2相關(guān)的各種值列于表2。
表2[技術(shù)規(guī)格]WMTf＝ 6.51 17.7530.72FNO＝3.60 4.53 4.47ω＝ 31.6711.766.83°Bf＝ 0.70[透鏡數(shù)據(jù)]r d vd nd1)31.14651.0000 23.781.8466602)11.55043.00003)∞ 6.0000 46.571.8040004)∞ 0.0000 46.571.8040005)∞ 6.0000 46.571.8040006)∞ 0.20007)264.1434 2.1000 58.191.622630
*8)-20.71360.20009) 16.0315 2.200082.561.49782010)-85.2611(D1)11)-25.32860.800042.711.820800*12) 9.4152 1.100013)-9.9778 0.800052.321.75499814)10.3391 1.800023.781.84666015)-22.0842(D2)16>∞ 0.2000孔徑光闌S17)7.5735 2.200058.191.622630*18) -33.33580.200019)7.1359 2.300065.441.60300120)-8.5676 0.800040.761.88299721)5.4802 (D3)22)7.4365 2.700064.061.516330*23) -19.26990.200024)11.1202 2.800082.561.49782025)-6.9958 0.800040.761.88299726)7.4978 0.900027)8.6160 1.800070.231.48749028)466.7448(D4)29)∞ 1.650070.511.54437030)∞ 0.500031)∞ 0.500064.141.51633032)∞ (Bf)[非球面數(shù)據(jù)]表面編號(hào)8k＝+3.5552C4＝+2.46240E-05C6＝+1.15750E-07
C8＝+9.22190E-10C10＝-5.36320E-12表面編號(hào)12k＝-1.9594C4＝+3.27520E-04C6＝0.00000E+00C8＝0.00000E+00C10＝0.00000E+00表面編號(hào)18k＝-12.3650C4＝+6.27710E-05C6＝-1.84810E-06C8＝-1.93740E-08C10＝0.00000E+00表面編號(hào)23k＝-69.5093C4＝-1.04130E-03C6＝+7.50630E-05C8＝-3.53900E-06C10＝+7.10820E-08[變焦數(shù)據(jù)]W M Tf 6.5100517.75126 30.71656D11.200708.2833012.28707D212.28671 5.204381.20026D38.987263.726513.98924D42.993228.253887.99128[對(duì)焦數(shù)據(jù)]W M TD01500.000001500.000001500.00000
D11.200708.2833012.28707D212.28671 5.204381.20026D38.958753.508543.32429D43.021738.471858.65623圖9A和9B是示出根據(jù)實(shí)例2當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在廣角端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖9A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖9B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖10A和10B是示出根據(jù)實(shí)例2當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在中等焦距狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖10A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖10B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖11A和11B是示出根據(jù)實(shí)例2當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在攝遠(yuǎn)狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖11A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖11B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖12A，12B和12C是示出根據(jù)實(shí)例2當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖12A示出在廣角端的各種像差，圖12B示出在中等焦距的各種像差，而圖12C示出在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的各種像差。
正如從相應(yīng)的曲線圖中清楚地看出的，由于對(duì)從廣角端狀態(tài)到攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的每個(gè)焦距狀態(tài)中的各種像差的良好修正，根據(jù)實(shí)例2的變焦透鏡系統(tǒng)示出極好的光學(xué)性能。
<實(shí)例3>
圖13是示出根據(jù)第一實(shí)施例的實(shí)例3的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)的示意圖。雖然根據(jù)實(shí)例3的變焦透鏡系統(tǒng)如圖2所示將其光路偏轉(zhuǎn)90度，但是該光路在圖13中延伸。
在圖13中，根據(jù)實(shí)例3的該變焦透鏡系統(tǒng)，按照從物體的順序，由下述部件構(gòu)成具有正折射能力并且具有用于將光路彎折基本90度的直角棱鏡P的第一透鏡組G1；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組G2；具有正折射能力的第三透鏡組G3；以及具有正折射能力的第四透鏡組G4。當(dāng)焦距從廣角端狀態(tài)W向攝遠(yuǎn)端狀T態(tài)變化時(shí)，該第一透鏡組G1和第三透鏡組G3相對(duì)于像平面I是固定的，該第二透鏡組G2朝著像平面I移動(dòng)，而該第四透鏡G4組起初朝著物體移動(dòng)，然后朝著像平面I移動(dòng)，使得該第一透鏡組G1和第二透鏡組G2之間的距離增加，而第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的距離減小。
該第一透鏡組G1，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成具有面向該物體的凸表面的負(fù)新月形透鏡L11，用于將光路彎折90度的直角棱鏡P，雙凸正透鏡L12，以及雙凸正透鏡L13。
第二透鏡組G2，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成雙凹負(fù)透鏡L21，和由雙凹負(fù)透鏡L22與雙凸正透鏡L23粘合構(gòu)成的粘合透鏡。
第三透鏡組G3，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下部件組成雙凸正透鏡L31，和由雙凸正透鏡L32與雙凹負(fù)透鏡L33粘合構(gòu)成的粘合透鏡。當(dāng)產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)時(shí)在像平面I上引起的圖像模糊通過沿著基本垂直光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組G3校正。
孔徑光闌S設(shè)置在該第三透鏡組G3的最靠近物體側(cè)的透鏡附近，并且當(dāng)從廣角端狀態(tài)W向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)T變焦距時(shí)是固定的。
第四透鏡組G4，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下部件組成雙凸正透鏡L41，和由雙凸正透鏡L42與雙凹負(fù)透鏡L43粘合構(gòu)成的粘合透鏡，以及具有面向物體的凸表面的正新月形透鏡L44。從無(wú)窮遠(yuǎn)向近處物體的對(duì)焦通過沿著光軸向該物體移動(dòng)該第四透鏡組G4實(shí)現(xiàn)。
第四透鏡組G4和像平面I之間，設(shè)有低通濾光器LF，用于阻擋高于諸如CCD的固體成像器件的分辨率極限的空間頻率，并且設(shè)有用于保護(hù)該固體成像器件的玻璃罩CG。
與實(shí)例3相關(guān)的各種值列于表3。
表3[技術(shù)規(guī)格]WM Tf＝6.51 17.75 30.716FNO＝ 3.61 4.55 4.49ω＝ 31.6711.76 6.83°Bf＝ 0.70[透鏡數(shù)據(jù)]r d vd nd1)27.07141.0000 23.78 1.8466602)10.81243.10003)∞ 6.0000 46.57 1.8040004)∞ 0.0000 46.57 1.8040005)∞ 6.0000 46.57 1.8040006)∞ 0.20007)88.31612.1000 58.19 1.622630*8) -20.7757 0.20009)17.35872.2000 82.56 1.49782010) -121.5800 (D1)11) -21.8799 0.8000 42.71 1.820800*12) 9.5495 1.100013) -10.0479 0.8000 52.32 1.75499814) 11.22261.8000 23.78 1.84666015) -20.5128 (D2)16> ∞ 0.2000 孔徑光闌S
17)7.4197 2.200058.191.622630*18) -32.45320.200019)7.3179 2.300065.441.60300120)-8.1840 0.800040.761.88299721)5.5046 (D3)22)7.3400 2.700064.061.516330*23) -19.67700.200024)11.5934 2.800082.561.49782025)-7.3626 0.800040.761.88299726)7.6006 0.900027)8.9259 1.800070.231.48749028)362.0690(D4)29)∞ 1.650070.511.54437030)∞ 0.500031)∞ 0.500064.141.51633032)∞ (Bf)[非球面數(shù)據(jù)]表面編號(hào)8k＝+3.6749C4＝+2.02720E-05C6＝+1.39580E-07C8＝+1.76940E-11C10＝+8.15890E-12表面編號(hào)12k＝-1.9761C4＝+2.69980E-04C6＝0.00000E+00C8＝0.00000E+00C10＝0.00000E+00表面編號(hào)18
k＝-15.8053C4＝+6.81820E-05C6＝-2.95960E-06C8＝+2.07110E-08C10＝0.00000E+00表面編號(hào)23k＝-61.0236C4＝-8.23580E-04C6＝+5.93180E-05C8＝-2.54540E-06C10＝+4.50460E-08[變焦數(shù)據(jù)]W M Tf 6.5100517.75126 30.71656D11.199508.2821012.28587D212.28609 5.203761.19964D38.987393.726643.98937D42.979878.240537.97793[對(duì)焦數(shù)據(jù)]W M TD01500.000001500.00000 1500.00000D11.19950 8.2821012.28587D212.28609 5.203761.19964D38.95888 3.508673.32442D43.00838 8.458508.64288圖14A和14B是示出根據(jù)實(shí)例3當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在廣角端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖14A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖14B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖15A和15B是示出根據(jù)實(shí)例3當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在中等焦距狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖15A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖15B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖16A和16B是示出根據(jù)實(shí)例3當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在攝遠(yuǎn)狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖16A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖16B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖17A，17B和17C是示出根據(jù)實(shí)例3當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖17A示出在廣角端的各種像差，圖17B示出在中等焦距的各種像差，而圖17C示出在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的各種像差。
正如從相應(yīng)的曲線圖中清楚地看出的，由于對(duì)從廣角端狀態(tài)到攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的每個(gè)焦距狀態(tài)中的各種像差的良好修正，根據(jù)實(shí)例3的變焦透鏡系統(tǒng)示出極好的光學(xué)性能。
下面將說明根據(jù)第二實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下部件構(gòu)成具有正折射能力并且具有用于將光路彎折基本90度的光路彎折元件的第一透鏡組；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組；具有正折射能力的第三透鏡組；以及具有正折射能力的第四透鏡組。當(dāng)焦距從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化，即變焦時(shí)，該第一透鏡組和第三透鏡組相對(duì)于像平面是固定的，該第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)，而該第四透鏡組起初朝著物體移動(dòng)，然后朝著像平面移動(dòng)，使得該第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，而第二透鏡組和第三透鏡組之間的距離減小。在廣角端狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)，從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦通過沿著光軸移動(dòng)第四透鏡組進(jìn)行。在其他焦距狀態(tài)，對(duì)焦通過沿著光軸移動(dòng)第二透鏡組進(jìn)行。
由于這種結(jié)構(gòu)，能夠提供一種變焦透鏡系統(tǒng)，其具有高光學(xué)性能和超高緊湊性，適合于諸如利用固體成像器件的小型可視照相機(jī)、電子式靜態(tài)相機(jī)等的光學(xué)裝置。
當(dāng)從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變焦并對(duì)焦時(shí)，設(shè)置成最靠近物體側(cè)的該第一透鏡組總是固定的，使得在該變焦透鏡系統(tǒng)中是最大透鏡組的第一透鏡組不需要移動(dòng)，因此，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化。
由于變焦是由除了是最大透鏡組的第一透鏡組之外的透鏡組進(jìn)行，利用比現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)小的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)成為可能。
當(dāng)從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變焦時(shí)，該第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)，該第四透鏡組起初朝著物體移動(dòng)，然后朝著像平面移動(dòng)，使得第一透鏡組和第三透鏡組相對(duì)于像平面是固定的，該第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，而第二透鏡組和第三透鏡組之間的距離減小。具體說，從廣角端狀態(tài)到給定的焦距狀態(tài)，移動(dòng)第四透鏡組使得第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離減小。從該給定的焦距狀態(tài)到攝遠(yuǎn)端狀態(tài)，朝著像平面移動(dòng)第四透鏡組，以便增加該距離。由于以這種方式構(gòu)造該變焦透鏡系統(tǒng)，能夠確保用于該聚焦透鏡在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的移動(dòng)空間。
在廣角端狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)，從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦通過沿著光軸移動(dòng)第四透鏡組進(jìn)行。在其他焦距狀態(tài)，對(duì)焦通過沿著光軸移動(dòng)第二透鏡組進(jìn)行。
在廣角端狀態(tài)，第一透鏡組和第二透鏡組相互成最接近狀態(tài)。因此，在廣角端狀態(tài)，當(dāng)通過朝著物體移動(dòng)該第二透鏡組進(jìn)行對(duì)焦時(shí)，用于移動(dòng)該第二透鏡組的空間必需確保在該第一透鏡組和第二透鏡組之間，從而使得變焦透鏡系統(tǒng)的尺寸變大。而且由于這種結(jié)構(gòu)，第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離必需很大，使得象散和彗差的變化變大。在根據(jù)第二實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中，從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦通過移動(dòng)第四透鏡組進(jìn)行，沿著光軸到物體，其在廣角端狀態(tài)具有到物體側(cè)的大空間。第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離可以保持最小，使得該變焦透鏡系統(tǒng)的尺寸很緊湊。而且，在廣角端狀態(tài)的對(duì)焦通過第四透鏡組進(jìn)行，象散和彗差可以能夠保持在很好校正的狀態(tài)。
另一方面，在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)，能夠確保第二透鏡組和第四透鏡組到物體側(cè)的大空間，使得任何一個(gè)能夠進(jìn)行對(duì)焦。但是對(duì)于抑制象散和彗差，第四透鏡組是更優(yōu)選的。
在非廣角端狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)之外的其他焦距狀態(tài)，變焦時(shí)，第四透鏡組朝著第三透鏡組側(cè)移動(dòng)，以使第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離變小。另一方面，對(duì)焦時(shí)第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)側(cè)，以使第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離變寬，以便能夠確保用于通過沿著光軸朝著物體移動(dòng)第二透鏡組從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦的空間，而不使該變焦透鏡系統(tǒng)變大。因此，為了實(shí)現(xiàn)該變焦透鏡系統(tǒng)整個(gè)尺寸的緊湊性，通過第二透鏡組進(jìn)行對(duì)焦更加容易。而且，在這種焦距狀態(tài)，通過利用第二透鏡組進(jìn)行對(duì)焦象散和彗差的變化能夠很小。
在廣角端狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)，從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦通過沿著光軸朝著物體移動(dòng)第四透鏡組進(jìn)行，在其他焦距狀態(tài)通過沿著光軸朝著物體移動(dòng)第二透鏡系統(tǒng)進(jìn)行。以這種方式，由于根據(jù)焦距狀態(tài)改變聚焦透鏡組，該變焦透鏡系統(tǒng)的尺寸能夠很緊湊，對(duì)焦能夠抑制象散和彗差，并確保高光學(xué)性能。
而且，在根據(jù)第二實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中，優(yōu)選，該第三透鏡組，按照沿著光軸從物體開始的順序，由正透鏡，和由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡組成。
由于以這種方式構(gòu)造，能夠很好地校正在第三透鏡組中產(chǎn)生的各種基本象散和彗差。而且，通過沿著基本垂直于光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組，當(dāng)校正由于產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)在像平面上引起的圖像模糊時(shí)能夠抑制彗差的變化。另一方面，當(dāng)該第三透鏡組按照沿著光軸從物體開始的順序由正透鏡，和由負(fù)透鏡與正透鏡粘合構(gòu)成的粘合透鏡組成時(shí)，當(dāng)校正圖像模糊并確保在復(fù)雜狀態(tài)下的減振功能時(shí)，很好地校正諸如彗差的各種像差變得很困難，因此這種結(jié)構(gòu)是不希望的。
而且，在根據(jù)第二實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中，優(yōu)選，該第四透鏡組按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件構(gòu)成正透鏡，由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡，以及正透鏡。
由于以這種方式構(gòu)造，當(dāng)從廣角端狀態(tài)到給定的焦距狀態(tài)變焦時(shí)，使得第四透鏡組朝著物體移動(dòng)，以便減小該第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離，并且從該給定的焦距到攝遠(yuǎn)端狀態(tài)朝著像平面移動(dòng)以便增加該距離，能夠極好地校正彗差的變化。
而且，在根據(jù)第二實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中，優(yōu)選，第一透鏡組按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件構(gòu)成負(fù)透鏡，光路彎折元件，正透鏡以及正透鏡。
由于以這種方式構(gòu)造，能夠極好地校正該第一透鏡組中產(chǎn)生的象散和彗差。而且，當(dāng)校正由該第三透鏡組引起的圖像模糊時(shí)能夠校正彗差的變化。
而且，在根據(jù)第二實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中，優(yōu)選，從第一透鏡組到第四透鏡組的每個(gè)透鏡組具有至少一個(gè)非球面透鏡。由于在每個(gè)透鏡組中設(shè)置非球面透鏡以便校正在每個(gè)透鏡組中產(chǎn)生的各種像差，能夠減少變焦和對(duì)焦時(shí)的各種像差的變化。
而且，在根據(jù)第二實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中，優(yōu)選，直角棱鏡用作光路彎折元件。該直角棱鏡能夠?qū)⒐饴菲D(zhuǎn)為全部?jī)?nèi)部反射，減少光量的損失，并且使該光學(xué)系統(tǒng)緊湊。順便說，除了直角棱鏡外，反射鏡和光纖可以用作光路彎折元件。
而且，在根據(jù)第二實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)中，優(yōu)選，當(dāng)產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)時(shí)，在像平面上的圖像模糊通過沿著垂直于光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組來(lái)校正。
該第三透鏡組在變焦時(shí)是固定的，并且當(dāng)產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)時(shí)沿著基本上垂直于光軸的方向移動(dòng)以校正圖像模糊。由于采用了沿著基本垂直于光軸的方向移動(dòng)在該變焦透鏡系統(tǒng)中有效直徑最小的第三透鏡組的機(jī)制，當(dāng)移動(dòng)該第三透鏡組時(shí)能夠?qū)⒐鈱W(xué)性能的變差抑制到最小。而且，能夠用具有微小力矩的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)該第三透鏡組，以便整個(gè)相機(jī)系統(tǒng)夠小型化。還有，由于移動(dòng)該第三透鏡組時(shí)在像平面上的圖像的移動(dòng)量很大，因此當(dāng)校正圖像模糊時(shí)該第三透鏡組的移動(dòng)量能夠很小。
用于對(duì)焦根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)的方法如下該變焦透鏡系統(tǒng)，按照從物體的順序包括具有正折射能力并具有用于將光路彎折基本90度的光路彎折元件的第一透鏡組；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組；具有正折射能力的第三透鏡組；以及具有正折射能力的第四透鏡組；當(dāng)該變焦透鏡系統(tǒng)的焦距從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，該第一透鏡組和第三透鏡組相對(duì)于該像平面是固定的，該第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)，而該第四透鏡組起初朝著物體移動(dòng)，然后朝著像平面移動(dòng)；并且在廣角端狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)，用于從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦的方法通過沿著光軸移動(dòng)第四透鏡組進(jìn)行，而在其他焦距狀態(tài)下通過沿著光軸移動(dòng)第二透鏡組進(jìn)行。
在廣角端狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)，用于從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦通過沿著光軸朝著物體移動(dòng)第四透鏡組進(jìn)行，而在其他焦距狀態(tài)通過沿著光軸移動(dòng)第二透鏡組進(jìn)行。以這種方式，由于根據(jù)焦距狀態(tài)改變聚焦透鏡組，該變焦透鏡系統(tǒng)的尺寸能夠緊湊，對(duì)焦時(shí)象散和彗差的變化能夠被抑制，并且能夠確保高光學(xué)性能。
而且，用于改變根據(jù)第二實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)的焦距的方法如下該變焦透鏡系統(tǒng)，按照從物體的順序包括具有正折射能力并具有用于將光路彎折基本90度的光路彎折元件的第一透鏡組；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組；具有正折射能力的第三透鏡組；以及具有正折射能力的第四透鏡組；在廣角端狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦通過沿著光軸移動(dòng)第四透鏡組進(jìn)行，而在其他焦距狀態(tài)沿著光軸移動(dòng)第二透鏡組進(jìn)行；并且當(dāng)該變焦透鏡系統(tǒng)的焦距從廣角端狀態(tài)像攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，執(zhí)行該方法，使得該第一透鏡組和第三透鏡組相對(duì)于該像平面是固定的，該第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)，而該第四透鏡組起初朝著物體移動(dòng)，然后朝著像平面移動(dòng)。
由于采用用于改變焦距的該方法，能夠確保用于該聚焦透鏡在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的移動(dòng)空間。而且，變焦距時(shí)能夠極好地校正象散和彗差。
而且，用于校正根據(jù)第二實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)的圖像模糊的方法如下該變焦透鏡系統(tǒng)，按照從物體的順序，包括具有正折射能力并具有用于將光路彎折基本90度的光路彎折元件的第一透鏡組；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組；具有正折射能力的第三透鏡組；以及具有正折射能力的第四透鏡組；當(dāng)該變焦透鏡系統(tǒng)的焦距從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，該第一透鏡組和第三透鏡組相對(duì)于像平面是固定的，該第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)，而第四透鏡組起初朝著物體移動(dòng)，然后朝著像平面移動(dòng)；在廣角端狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦通過沿著光軸的方向移動(dòng)第四透鏡組進(jìn)行，而在其他焦距狀態(tài)通過沿著光軸移動(dòng)第二透鏡組進(jìn)行；并且該方法通過沿著基本上垂直于光軸的方向移動(dòng)第三透鏡組進(jìn)行，以校正產(chǎn)生像機(jī)抖動(dòng)時(shí)在像平面上的圖像模糊。
由于采用用于校正圖像模糊的該方法，以便沿著基本垂直于光軸的方向移動(dòng)在該變焦透鏡系統(tǒng)中具有最小有效直徑的第三透鏡組，當(dāng)移動(dòng)該第三透鏡組時(shí)能夠?qū)⒐鈱W(xué)性能變差抑制到最小。而且，用具有微小力矩的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)該第三透鏡組成為可能，以便整個(gè)相機(jī)系統(tǒng)夠小型化。還有，由于移動(dòng)該第三透鏡組時(shí)像平面上的圖像移動(dòng)量很大，因此當(dāng)校正圖像模糊時(shí)該第三透鏡組的移動(dòng)量能夠很小。
此外，每個(gè)透鏡組中可以用至少一個(gè)塑料透鏡。由以這樣的方式于使用塑料透鏡，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步減少其制造成本和重量。此外，根據(jù)第二實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)能夠用作除了相機(jī)之外的光學(xué)器件的光學(xué)系統(tǒng)，諸如光學(xué)測(cè)量裝置和內(nèi)窺鏡。
下面將參考

根據(jù)第二實(shí)施例的變焦透鏡系統(tǒng)的每個(gè)實(shí)例。
<實(shí)例4>
圖18是示出根據(jù)第二實(shí)施例的實(shí)例4的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)的示意圖。雖然根據(jù)實(shí)例4的變焦透鏡系統(tǒng)如圖2所示將其光路偏轉(zhuǎn)90度，但是該光路在圖18中延伸。
在圖18中，根據(jù)實(shí)例4的變焦透鏡系統(tǒng)，按照從物體的順序，由以下部件構(gòu)成具有正折射能力并且具有用于將光路彎折基本90度的直角棱鏡P的第一透鏡組G1；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組G2；具有正折射能力的第三透鏡組G3；以及具有正折射能力的第四透鏡組G4。當(dāng)焦距從廣角端狀態(tài)W向攝遠(yuǎn)端狀T態(tài)變化時(shí)，該第一透鏡組G1和第三透鏡組G3相對(duì)于像平面I是固定的，該第二透鏡組G2朝著像平面I移動(dòng)，而該第四透鏡G4組起初朝著物體移動(dòng)，然后朝著像平面I移動(dòng)，使得該第一透鏡組G1和第二透鏡組G2之間的距離增加，而第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的距離減小。在廣角端狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦通過沿著光軸移動(dòng)該第四透鏡組G4進(jìn)行，而在其他焦距狀態(tài)通過沿著光軸移動(dòng)該第二透鏡組G2進(jìn)行。
該第一透鏡組G1，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成具有面向該物體的凸面的負(fù)新月形透鏡L11，用于將光路彎折90度的直角棱鏡P，雙凸面正透鏡L12，以及雙凸面正透鏡L13.
第二透鏡組G2，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成雙凹負(fù)透鏡L21，和由雙凹負(fù)透鏡L22與雙凸正透鏡L23粘合構(gòu)成的粘合透鏡。
第三透鏡組G3，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成雙凸正透鏡L31，和由雙凸正透鏡L32與雙凹負(fù)透鏡L33粘合構(gòu)成的粘合透鏡。當(dāng)產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)時(shí)在像平面I上引起的圖像模糊通過沿著基本垂直光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組G3校正。
第四透鏡組G4，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件件組成雙凸正透鏡L41，和由雙凸正透鏡L42與雙凹負(fù)透鏡L43粘合構(gòu)成的粘合透鏡，以及具有面向物體的凸表面的正新月形透鏡L44。
孔徑光闌S設(shè)置在該第三透鏡組G3的最靠近物體側(cè)的透鏡附近，并且當(dāng)從廣角端狀態(tài)W向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)T變焦距時(shí)是固定的。
第四透鏡組G4和像平面I之間，設(shè)有低通濾光器LF，用于阻擋高于諸如CCD的固體成像器件的分辨率極限的空間頻率，并且設(shè)有用于保護(hù)該固體成像器件的玻璃罩CG。
與實(shí)例4相關(guān)的各種值列于表4.
表4[技術(shù)規(guī)格]
W MTf＝6.5118.8130.72FNO＝ 3.674.68 4.55ω＝ 31.67 11.116.83°Bf＝ 0.70[透鏡數(shù)據(jù)]r d vd nd1)34.00781.000023.781.8466602)11.92003.00003)∞ 6.000046.571.8040004)∞ 0.000046.571.8040005)∞ 6.000046.571.8040006)∞ 0.20007)172.9183 2.100058.191.622630*8) -21.5758 0.20009)16.26912.200082.561.49782010) -78.0069 (D1)11) -29.6692 0.800042.711.820800*12) 9.2335 1.150013) -9.36060.800052.321.75499814) 10.52701.800023.781.84666015) -21.0946 (D2)16> ∞ 0.2000孔徑光闌S17) 7.5249 2.200058.191.622630*18) -33.6584 0.200019) 7.1581 2.300065.441.60300120) -8.42280.800040.761.88299721) 5.4883 (D3)22) 7.4598 2.700064.061.516330*23) -19.5058 0.2000
24)10.69482.800082.561.49782025)-7.05560.800040.761.88299726)7.1661 0.900027)8.2394 1.800070.231.48749028)541.6317 (D4)29)∞ 1.650070.511.54437030)∞ 0.500031)∞ 0.500064.141.51633032)∞ (Bf)[非球面數(shù)據(jù)]表面編號(hào)8k＝+2.9632C4＝+1.55230E-05C6＝-6.51240E-09C8＝+2.18230E-09C10＝-3.24580E-11表面編號(hào)12k＝-2.1186C4＝+4.03570E-04C6＝-1.33380E-06C8＝0.00000E+00C10＝0.00000E+00表面編號(hào)18k＝-12.3215C4＝+5.92900E-05C6＝-7.12220E-07C8＝-8.69530E-08C10＝0.00000E+00表面編號(hào)23k＝-69.5236
C4＝-1.02210E-03C6＝+7.43260E-05C8＝-3.61680E-06C10＝+7.49980E-08[變焦數(shù)據(jù)]W M Tf 6.5100518.81000 30.71656D11.199928.6230012.28629D212.28640 4.863321.19995D38.987173.477743.98915D42.981098.490527.97915[對(duì)焦數(shù)據(jù)]W M TD01500.000001500.000001500.00000D11.19992 8.31873 12.28629D212.28640 5.16759 1.19995D38.95866 3.47774 3.32419D43.00960 8.49052 8.64411圖19A和19B是示出根據(jù)實(shí)例4當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在廣角端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖19A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖19B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖20A和20B是示出根據(jù)實(shí)例4當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在中等焦距狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖20A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖20B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖21A和21B是示出根據(jù)實(shí)例4當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在攝遠(yuǎn)狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖21A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖21B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖22A和22B是示出根據(jù)實(shí)例4當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在廣角端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖22A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖22B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖23A和23B是示出根據(jù)實(shí)例4當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在中等焦距狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖23A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖23B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖24A和24B是示出根據(jù)實(shí)例4當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在攝遠(yuǎn)狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖24A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖24B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
正如從相應(yīng)的曲線圖中清楚地看出的，由于對(duì)從廣角端狀態(tài)到攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的每個(gè)焦距狀態(tài)中的各種像差的良好修正，根據(jù)實(shí)例4的變焦透鏡系統(tǒng)示出極好的光學(xué)性能。
<實(shí)例5>
圖25是示出根據(jù)第二實(shí)施例的實(shí)例5的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)的示意圖。雖然根據(jù)實(shí)例5的變焦透鏡系統(tǒng)如圖2所示將其光路偏轉(zhuǎn)90度，但是該光路在圖25中延伸。
在圖25中，根據(jù)實(shí)例5的變焦透鏡系統(tǒng)，按照從物體的順序，由以下部件構(gòu)成具有正折射能力并且具有用于將光路彎折基本90度的直角棱鏡P的第一透鏡組G1；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組G2；具有正折射能力的第三透鏡組G3；以及具有正折射能力的第四透鏡組G4。當(dāng)焦距從廣角端狀態(tài)W向攝遠(yuǎn)端狀T態(tài)變化時(shí)，該第一透鏡組G1和第三透鏡組G3相對(duì)于像平面I是固定的，該第二透鏡組G2朝著像平面I移動(dòng)，而該第四透鏡G4組起初朝著物體移動(dòng)，然后朝著像平面I移動(dòng)，使得該第一透鏡組G1和第二透鏡組G2之間的距離增加，而第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的距離減小。在廣角端狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦通過沿著光軸移動(dòng)該第四透鏡組G4進(jìn)行，而在其他焦距狀態(tài)通過沿著光軸移動(dòng)該第二透鏡組G2進(jìn)行。
該第一透鏡組G1，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成具有面向該物體的凸面的負(fù)新月形透鏡L11，用于將光路彎折90度的直角棱鏡P，雙凸面正透鏡L12，以及雙凸面正透鏡L13.
該第二透鏡組G2，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成雙凹負(fù)透鏡L21，和由雙凹負(fù)透鏡L22與雙凸正透鏡L23粘合構(gòu)成的粘合透鏡。
該第三透鏡組G3，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成雙凸正透鏡L31，和由雙凸正透鏡L32與雙凹負(fù)透鏡L33粘合構(gòu)成的粘合透鏡。當(dāng)產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)時(shí)在像平面I上引起的圖像模糊通過沿著基本垂直光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組G3校正。
該第四透鏡組G4，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成雙凸正透鏡L41，和由雙凸正透鏡L42與雙凹負(fù)透鏡L43粘合構(gòu)成的粘合透鏡，以及具有面向物體的凸表面的正新月形透鏡L44。
孔徑光闌S設(shè)置在該第三透鏡組G3的最靠近物體側(cè)的透鏡附近，并且當(dāng)從廣角端狀態(tài)W向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)T變焦距時(shí)是固定的。
第四透鏡組G4和像平面I之間，設(shè)有低通濾光器LF，用于阻擋高于諸如CCD的固體成像器件的分辨率極限的空間頻率，并且設(shè)有用于保護(hù)該固體成像器件的玻璃罩CG。
與實(shí)例5相關(guān)的各值列于表5。
表5[技術(shù)規(guī)格]W MTf＝ 6.5117.7530.72FNO＝3.604.53 4.47
ω＝31.6711.766.83°Bf＝0.70[透鏡數(shù)據(jù)]r d vd nd1) 31.14651.0000 23.781.8466602) 11.55043.00003) ∞ 6.0000 46.571.8040004) ∞ 0.0000 46.571.8040005) ∞ 6.0000 46.571.8040006) ∞ 0.20007) 264.1434 2.1000 58.191.622630*8)-20.7136 0.20009) 16.03152.2000 82.561.49782010)-85.2611 (D1)11)-25.3286 0.8000 42.711.820800*12) 9.4152 1.100013)-9.97780.8000 52.321.75499814)10.33911.8000 23.781.84666015)-22.0842 (D2)16>∞ 0.2000 孔徑光闌S17)7.5735 2.2000 58.191.622630*18) -33.3358 0.200019)7.1359 2.3000 65.441.60300120)-8.56760.8000 40.761.88299721)5.4802 (D3)22)7.4365 2.7000 64.061.516330*23) -19.2699 0.200024)11.12022.8000 82.561.49782025)-6.99580.8000 40.761.88299726)7.4978 0.9000
27)8.61601.800070.231.48749028)466.7448 (D4)29)∞1.650070.511.54437030)∞0.500031)∞0.500064.141.51633032)∞(Bf)[非球面數(shù)據(jù)]表面編號(hào)8k＝+3.5552C4＝+2.46240E-05C6＝+1.15750E-07C8＝+9.22190E-10C10＝-5.36320E-12表面編號(hào)12k＝-1.9594C4＝+3.27520E-04C6＝0.00000E+00C8＝0.00000E+00c10＝0.00000E+00表面編號(hào)18k＝-12.3650C4＝+6.27710E-05C6＝-1.84810E-06C8＝-1.93740E-08C10＝0.00000E+00表面編號(hào)23k＝-69.5093C4＝-1.04130E-03C6＝+7.50630E-05C8＝-3.53900E-06
C10＝+7.10820E-08[變焦數(shù)據(jù)]W M Tf 6.5100517.75126 30.71656D11.200708.2833012.28707D212.28671 5.204381.20026D38.987263.726513.98924D42.993228.253887.99128[對(duì)焦數(shù)據(jù)]WM TD01500.00000 1500.00000 1500.00000D11.20070 8.02471 12.28707D212.28671 5.46297 1.20026D38.95875 3.72651 3.32429D43.02173 8.25388 8.65623圖26A和26B是示出根據(jù)實(shí)例5當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在廣角端狀態(tài)的該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖26A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖26B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖27A和27B是示出根據(jù)實(shí)例5當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在中等焦距狀態(tài)的該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖27A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖27B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖28A和18B是示出根據(jù)實(shí)例5當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在攝遠(yuǎn)狀態(tài)的該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖28A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖28B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖29A和29B是示出根據(jù)實(shí)例5當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在廣角端狀態(tài)的該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖29A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖29B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖30A和30B是示出根據(jù)實(shí)例5當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在中等焦距狀態(tài)的該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖30A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖30B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖31A和31B是示出根據(jù)實(shí)例5當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在攝遠(yuǎn)狀態(tài)的該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖31A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖31B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
正如從相應(yīng)的曲線圖中清楚地看出的，由于對(duì)從廣角端狀態(tài)到攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的每個(gè)焦距狀態(tài)中的各種像差的良好修正，根據(jù)實(shí)例5的變焦透鏡系統(tǒng)示出極好的光學(xué)性能。
<實(shí)例6>
圖32是示出根據(jù)第二實(shí)施例的實(shí)例6的變焦透鏡系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)的示意圖。雖然根據(jù)實(shí)例6的變焦透鏡系統(tǒng)如圖2所示將其光路偏轉(zhuǎn)90度，但是桿光路在圖32中延伸。
在圖32中，根據(jù)實(shí)例6的變焦透鏡系統(tǒng)，按照從物體的順序，由以下部件構(gòu)成具有正折射能力并且具有用于將光路彎折基本90度的直角棱鏡P的第一透鏡組G1；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組G2；具有正折射能力的第三透鏡組G3；以及具有正折射能力的第四透鏡組G4。當(dāng)焦距從廣角端狀態(tài)W向攝遠(yuǎn)端狀T態(tài)變化時(shí)，該第一透鏡組G1和第三透鏡組G3相對(duì)于像平面I是固定的，該第二透鏡組G2朝著像平面I移動(dòng)，而該第四透鏡G4組起初朝著物體移動(dòng)，然后朝著像平面I移動(dòng)，使得該第一透鏡組G1和第二透鏡組G2之間的距離增加，而第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的距離減小。在廣角端狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦通過沿著光軸移動(dòng)該第四透鏡組G4進(jìn)行，而在其他焦距狀態(tài)通過沿著光軸移動(dòng)該第二透鏡組G2進(jìn)行。
該第一透鏡組G1，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成具有面向該物體的凸面的負(fù)新月形透鏡L11，用于將光路彎折90度的直角棱鏡P，雙凸面正透鏡L12，以及雙凸面正透鏡L13.
該第二透鏡組G2，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成雙凹負(fù)透鏡L21，和由雙凹負(fù)透鏡L22與雙凸正透鏡L23粘合構(gòu)成的粘合透鏡。
該第三透鏡組G3，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成雙凸正透鏡L31，和由雙凸正透鏡L32與雙凹負(fù)透鏡L33粘合構(gòu)成的粘合透鏡。當(dāng)產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)時(shí)在像平面I上引起的圖像模糊通過沿著基本垂直光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組G3校正。
該第四透鏡組G4，按照沿著光軸從物體開始的順序，由以下元件組成雙凸正透鏡L41，和由雙凸正透鏡L42與雙凹負(fù)透鏡L43粘合構(gòu)成的粘合透鏡，以及具有面向物體的凸表面的正新月形透鏡L44。
孔徑光闌S設(shè)置在該第三透鏡組G3的最靠近物體側(cè)的透鏡附近，并且當(dāng)從廣角端狀態(tài)W向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)T變焦距時(shí)是固定的。
第四透鏡組G4和像平面I之間，設(shè)有低通濾光器LF，用于阻擋高于諸如CCD的固體成像器件的分辨率極限的空間頻率，并且設(shè)有用于保護(hù)該固體成像器件的玻璃罩CG。
與實(shí)例6相關(guān)的各值列于表6。
表6[技術(shù)規(guī)格]W MTf＝ 6.5117.7530.716FNO＝3.614.55 4.49ω3＝31.67 11.766.83°Bf＝ 0.70[透鏡數(shù)據(jù)]
r d vd nd1)27.07141.000023.781.8466602)10.81243.10003)∞ 6.000046.571.8040004)∞ 0.000046.571.8040005)∞ 6.000046.571.8040006)∞ 0.20007)88.31612.100058.191.622630*8) -20.7757 0.20009)17.35872.200082.561.49782010) -121.5800 (D1)11) -21.8799 0.800042.711.820800*12) 9.5495 1.100013) -10.0479 0.800052.321.75499814) 11.22261.800023.781.84666015) -20.5128 (D2)16> ∞ 0.2000孔徑光闌S17) 7.4197 2.200058.191.622630*18) -32.4532 0.200019) 7.3179 2.300065.441.60300120) -8.18400.800040.761.88299721) 5.5046 (D3)22) 7.3400 2.700064.061.516330*23) -19.6770 0.200024) 11.59342.800082.561.49782025) -7.36260.800040.761.88299726) 7.6006 0.900027) 8.9259 1.800070.231.48749028) 362.0690 (D4)29) ∞ 1.650070.511.544370
30)∞0.500031)∞0.500064.141.51633032)∞(Bf)[非球面數(shù)據(jù)]表面編號(hào)8k＝+3.6749C4＝+2.02720E-05C6＝+1.39580E-07C8＝+1.76940E-11C10＝+8.15890E-12表面編號(hào)12k＝-1.9761C4＝+2.69980E-04C6＝0.00000E+00C8＝0.00000E+00C10＝0.00000E+00表面編號(hào)18k＝-15.8053C4＝+6.81820E-05C6＝-2.95960E-06C8＝+2.07110E-08C10＝0.00000E+00表面編號(hào)23k＝-61.0236C4＝-8.23580E-04C6＝+5.93180E-05C8＝-2.54540E-06C10＝+4.50460E-08[變焦數(shù)據(jù)]WM T
f 6.51005 17.75126 30.71656D11.19950 8.2821012.28587D212.286095.203761.19964D38.98739 3.726643.98937D42.97987 8.240537.97793[對(duì)焦數(shù)據(jù)]W M TD01500.000001500.000001500.00000D11.19950 8.02351 12.28587D212.28609 5.46235 1.19964D38.95888 3.72664 3.32442D43.00838 8.24053 8.64288圖33A和33B是示出根據(jù)實(shí)例6當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在廣角端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖33A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖33B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖34A和34B是示出根據(jù)實(shí)例6當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在中等焦距狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖34A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖34B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖35A和35B是示出根據(jù)實(shí)例6當(dāng)對(duì)焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)在攝遠(yuǎn)狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖35A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖35B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖36A和36B是示出根據(jù)實(shí)例6當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在廣角端狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖36A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖36B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖37A和37B是示出根據(jù)實(shí)例6當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在中等焦距狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖37A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖37B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。圖38A和38B是示出根據(jù)實(shí)例6當(dāng)對(duì)焦在攝影距離R＝1500mm時(shí)在攝遠(yuǎn)狀態(tài)中該變焦透鏡系統(tǒng)的各種像差的曲線圖，其中圖38A示出沒有進(jìn)行減振的各種像差，而圖38B示出進(jìn)行減振時(shí)的彗差。
正如從相應(yīng)的曲線圖中清楚地看出的，由于對(duì)從廣角端狀態(tài)到攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的每個(gè)焦距狀態(tài)中的各種像差的良好修正，根據(jù)實(shí)例6的變焦透鏡系統(tǒng)示出極好的光學(xué)性能。
在每個(gè)實(shí)施例中，正透鏡的至少一個(gè)表面可以用衍射表面構(gòu)成。至少一個(gè)正透鏡可以是梯度折射率透鏡(GRIN透鏡)。
在兩個(gè)實(shí)施例的每個(gè)實(shí)例中，透鏡組可以用于自動(dòng)聚焦，并且適合于用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，例如超聲馬達(dá)。
在兩個(gè)實(shí)施例的每個(gè)實(shí)例中，該非球形表面可以用精密研磨工藝、通過模制將玻璃材料形成非球形形狀的璃壓模工藝、或?qū)渲牧显诓ＡП砻嫔闲纬煞乔蛐涡螤畹膹?fù)合型工藝制造。
在兩個(gè)實(shí)施例的每個(gè)實(shí)例中，在寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有高透射比的防反射的涂層可以施加于每個(gè)透鏡表面，以減少光斑或重影，以便能夠獲得具有高對(duì)比度的高光學(xué)性能。
此外，無(wú)需贅言，雖然具有四透鏡組結(jié)構(gòu)的變焦透鏡系統(tǒng)示作本發(fā)明的各實(shí)例，但是對(duì)四透鏡組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單地增加一個(gè)透鏡組也包括在本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)。而且，在每個(gè)透鏡組的結(jié)構(gòu)中，對(duì)各實(shí)例中的透鏡組簡(jiǎn)單地增加透鏡元件的透鏡組也包括在本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)。
如上所述，本發(fā)明能夠提供變焦比為4.5或更大的變焦透鏡系統(tǒng)，具有超高緊湊性、高光學(xué)性能和減振功能，能夠校正由相機(jī)抖動(dòng)在像平面上引起的圖像模糊，并適合于諸如小型可視相機(jī)和電子式靜態(tài)相機(jī)的光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置具有有限的空間用于設(shè)置變焦透鏡系統(tǒng)。此外，本發(fā)明能夠提供一種具有該變焦透鏡系統(tǒng)的光學(xué)裝置。
對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，很容易想到另外的優(yōu)點(diǎn)和修改。因此，本發(fā)明在廣泛的方面不限于這里示出和描述的具體細(xì)節(jié)和代表性的器件。因此，在不脫離由權(quán)利要求及其等同物限定的該總的發(fā)明構(gòu)思的精神實(shí)質(zhì)和范圍的情況下可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡系統(tǒng)，按照沿著光軸從物體開始的順序，包括具有正折射能力并具有用于將光路彎折基本90度的光路彎折元件的第一透鏡組；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組；具有正折射能力的第三透鏡組；以及具有正折射能力的第四透鏡組；其中，當(dāng)焦距從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，該第一透鏡組和第三透鏡組相對(duì)于像平面是固定的，該第二透鏡組朝著該像平面移動(dòng)，而第四透鏡組起初朝著該物體移動(dòng)，然后朝著該像平面移動(dòng)；并且由相機(jī)抖動(dòng)在該像平面上引起的圖像模糊通過沿著垂直該于光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組被校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中該第三透鏡組，按照沿著光軸從物體開始的順序包括正透鏡，和由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中該第四透鏡組，按照沿著光軸從物體開始的順序包括正透鏡，由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡，以及正透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中該第一透鏡組，按照沿著光軸從物體開始的順序包括負(fù)透鏡，光路彎折元件，正透鏡，以及正透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中該光路彎折元件是直角棱鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中孔徑光闌設(shè)置在該第三透鏡組附近，包括在該第三透鏡組中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中該第四透鏡組按照沿著光軸從物體開始的順序包括正透鏡，由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡，以及正透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中該第一透鏡組，按照沿著光軸從物體開始的順序包括負(fù)透鏡，光路彎折元件，正透鏡，以及正透鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中在從該第一透鏡組到第四透鏡組的每個(gè)透鏡組中包括至少一個(gè)非球面透鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中該光路彎折元件是直角棱鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中孔徑光闌設(shè)置在該第三透鏡組的附近，包括該第三透鏡組中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦通過沿著該光軸移動(dòng)該第四透鏡組進(jìn)行。
13.一種光學(xué)裝置，具有根據(jù)權(quán)利要求1至12中任何一項(xiàng)的變焦透鏡系統(tǒng)。
14.一種用于形成物體的圖像和改變變焦透鏡系統(tǒng)的焦距的方法，該方法包括如下步驟提供變焦透鏡系統(tǒng)，該變焦透鏡系統(tǒng)按照沿著光軸從物體開始的順序包括具有正折射能力并具有用于將光路彎折基本90度的光路彎折元件的第一透鏡組，具有負(fù)折射能力的第二透鏡組，具有正折射能力的第三透鏡組，以及具有正折射能力的第四透鏡組；通過相對(duì)于像平面固定該第一透鏡組和第三透鏡組、朝著該像平面移動(dòng)該第二透鏡組、并且起初朝著該物體移動(dòng)該第四透鏡組然后朝著該像平面移動(dòng)該第四透鏡組，將該變焦透鏡系統(tǒng)的焦距從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化；通過沿著垂直于光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組校正在產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)時(shí)在像平面上引起的圖像模糊。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括如下步驟通過沿著光軸移動(dòng)該第四透鏡組進(jìn)行從無(wú)窮遠(yuǎn)處到近處物體的對(duì)焦。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括如下步驟提供第三透鏡組，該第三透鏡組按照沿著光軸從物體開始的順序包括正透鏡和由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡。
17.一種變焦透鏡系統(tǒng)，按照沿著光軸從物體開始的順序包括具有用于將光路彎折基本上90度的光路彎折元件的第一透鏡組；第二透鏡組；第三透鏡組；以及第四透鏡組；其中當(dāng)焦距從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，該第一透鏡組和第三透鏡組相對(duì)于像平面是固定的，該第二透鏡組朝著該像平面移動(dòng)，而該第四透鏡組起初朝著物體移動(dòng)，然后朝著像平面移動(dòng)；并且其中，在廣角端狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)，從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦通過沿著光軸移動(dòng)該第四透鏡組進(jìn)行；而在其他焦距狀態(tài)，通過沿著光軸移動(dòng)該第二透鏡組進(jìn)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中該第一透鏡組具有正折射能力，該第二透鏡組具有負(fù)折射能力，該第三透鏡組具有正折射能力，而該第四透鏡組具有正折射能力。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中該第三透鏡組按照沿著光軸從物體開始的順序包括正透鏡，和由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中該第四透鏡組按照沿著光軸從物體開始的順序包括正透鏡、由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡、以及正透鏡。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中該第一透鏡組按照沿著光軸從物體開始的順序包括負(fù)透鏡、光路彎折元件、正透鏡、以及正透鏡。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中該該光路彎折元件是直角棱鏡。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中孔徑光闌設(shè)置在該第三透鏡組附近，包括在該第三透鏡組中。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中該第三透鏡組具有正折射能力，并且按照沿著光軸從物體開始的順序包括正透鏡，和由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中該第四透鏡組具有正折射能力，并且按照沿著光軸從物體開始的順序包括正透鏡、由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡、以及正透鏡。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中該第一透鏡組具有正折射能力，并且按照沿著光軸從物體開始的順序包括負(fù)透鏡、光路彎折元件、正透鏡、以及正透鏡。
27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中在第一透鏡組到第四透鏡組的每個(gè)透鏡組中各包括至少一個(gè)非球面透鏡。
28.根據(jù)權(quán)利要求17所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中該光路彎折元件是直角棱鏡。
29.根據(jù)權(quán)利要求17所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中孔徑光闌設(shè)置在該第三透鏡組附近，包括在該第三透鏡組中。
30.根據(jù)權(quán)利要求17所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中當(dāng)產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)時(shí)在像平面上的圖像模糊通過沿著垂直于光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組被校正。
31.一種光學(xué)裝置，具有根據(jù)權(quán)利要求17至30任何一個(gè)的變焦透鏡系統(tǒng)。
32.一種用于形成物體的圖像和改變變焦透鏡系統(tǒng)的焦距的方法，該方法包括如下步驟提供變焦透鏡系統(tǒng)，該變焦透鏡系統(tǒng)按照沿著光軸從物體開始的順序包括具有用于將光路彎折基本上90度的光路彎折元件的第一透鏡組，第二透鏡組，第三透鏡組，以及第四透鏡組；通過相對(duì)于像平面固定第一透鏡組和第三透鏡組、將第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)、并且將第四透鏡組起初朝著該物體移動(dòng)然后朝著該像平面移動(dòng)，將該變焦透鏡系統(tǒng)的焦距從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化；在廣角端狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)，從無(wú)窮遠(yuǎn)到近處物體的對(duì)焦通過沿著光軸移動(dòng)第四透鏡組進(jìn)行，而在其他對(duì)焦?fàn)顟B(tài)，通過沿著光軸移動(dòng)第二透鏡組進(jìn)行。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括如下步驟提供具有正折射能力的第一透鏡組，具有負(fù)折射能力的第二透鏡組；具有正折射能力的第三透鏡組，以及具有正折射能力的第四透鏡組。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括如下步驟通過沿著垂直于光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組，校正當(dāng)產(chǎn)生相機(jī)抖動(dòng)時(shí)在像平面上引起的圖像模糊。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括如下步驟提供第三透鏡組，該第三透鏡組按照沿著光軸的方向從物體開始的順序包括正透鏡和由正透鏡與負(fù)透鏡膠合構(gòu)成的膠合透鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有減振功能、適合于利用固體成像器件的小型光學(xué)裝置的變焦透鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)，其按照從物體的順序包括，具有正折射能力并具有用于將光路彎折基本90°的光路彎折元件的第一透鏡組，具有負(fù)折射能力的第二透鏡組，具有正折射能力的第三透鏡組；以及具有正折射能力的第四透鏡組。當(dāng)從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變焦時(shí)，該第一透鏡組和第三透鏡組相對(duì)于像平面是固定的，該第二透鏡組朝著像平面移動(dòng)，而第四透鏡組起初朝著物體移動(dòng)，并且然后朝著像平面移動(dòng)，由相機(jī)抖動(dòng)在像平面上引起的圖像模糊通過沿著垂直于光軸的方向移動(dòng)該第三透鏡組校正。
文檔編號(hào)G02B27/64GK101025470SQ200710005968
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2007年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月17日
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