專利名稱：遠攝鏡頭系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在數(shù)字靜態(tài)相機或者數(shù)字攝像機中使用的內聚焦型遠攝鏡頭系統(tǒng)。
背景技術：
最近，具有固態(tài)成像器件(例如，電荷耦合器件(CXD)和互補金屬氧化物半導體 (CMOS))的數(shù)字相機或攝像機變得非常流行。在攝像機或者數(shù)字相機中，優(yōu)選具有小F數(shù)的高亮度(bright)遠攝鏡頭。然而，這樣的高亮度鏡頭相對大且相對重，因而具有這樣的鏡頭的自動聚焦相機經(jīng)歷緩慢的聚焦。雖然已經(jīng)提出各種聚焦機構來解決聚焦慢的問題，但是這些機構中沒有一個可以既提供足夠的亮度又充分地減輕重量。例如，具有1. 4的F數(shù)的高亮度遠攝鏡頭包括具有 5個透鏡的聚焦透鏡組。然而，由于這么多數(shù)量的透鏡，遠攝鏡頭不能充分地減輕重量。另一方面，重量相對減輕的遠攝鏡頭包括數(shù)量少的透鏡(例如，一個或兩個透鏡)，表現(xiàn)出相對高的F數(shù)(例如，大約2、，因此該遠攝鏡頭不能提供足夠的亮度。此外，由于最近對圖像質量要求不斷提高，手抖的影響是不可以忽略的，因此對校正手抖的需求正在增加。然而，F(xiàn)l. 4等級的鏡頭不具有手抖校正功能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的實施例提供一種高亮度遠攝鏡頭系統(tǒng)，所述高亮度遠攝鏡頭系統(tǒng)包括具有減輕的重量的聚焦透鏡組。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種遠攝鏡頭系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一透鏡組，具有正屈光力并包括至少三個正透鏡和一個負透鏡；第二透鏡組，具有負屈光力并用于通過沿著光軸移動來執(zhí)行聚焦；第三透鏡組，具有正屈光力并包括第二子透鏡組和具有正屈光力的第一子透鏡組，其中，第一子透鏡組包括從物方起順序布置的負透鏡和正透鏡，第二子透鏡組包括從物方起順序布置的正透鏡和負透鏡，所述遠攝鏡頭系統(tǒng)滿足條件0. 17 < fb/f <0. 35，其中，fb表示后焦距，S卩，關于具有在無窮遠物體位置的光學布置的遠攝鏡頭系統(tǒng)的從遠攝鏡頭系統(tǒng)的最靠近像方的透鏡表面到成像表面的距離，所述后焦距是實際長度而非考慮到濾色器的折射率的光程，f表示遠攝鏡頭系統(tǒng)的總焦距。第二透鏡組可包括通過將正透鏡和負透鏡彼此粘附而形成的雙合透鏡?？蛇x地， 第二透鏡組可包括負透鏡。遠攝鏡頭系統(tǒng)可滿足條件0. 50 < f/f3a < 2. 00，其中，f表示遠攝鏡頭系統(tǒng)的總焦距，f3a表示第一子透鏡組的焦距。遠攝鏡頭系統(tǒng)可滿足條件-3. 00 < f/f3b_n < _0. 25，其中，f表示遠攝鏡頭系統(tǒng)的總焦距，f3b_n表示第三透鏡組的第二子透鏡組中的負透鏡的焦距。遠攝鏡頭系統(tǒng)可滿足條件-3.00 < cp3b_nxf < -0.30，其中，f表示遠攝鏡頭系統(tǒng)的總焦距，(p3b—η表示第三透鏡組的第二子透鏡組中的負透鏡的兩個表面中具有相對高的負屈光力的一個表面的屈光力，cp3b_n限定如下
cp3b—n = - |(n3b_n - 1)/ r3b|這里，n3b_n表示第二子透鏡組的負透鏡的屈光力，rfb表示第三透鏡組的第二子透鏡組的負透鏡的兩個表面中具有相對高的負屈光力的一個表面的曲率半徑。第三透鏡組的最靠近物方的透鏡的表面可具有朝物方凸出的形狀。第一子透鏡組可沿著與光軸交叉的方向移動，以校正手抖。第一子透鏡組的負透鏡和正透鏡可形成雙合透鏡，第一子透鏡組還可包括布置在該雙合透鏡的像方的負透鏡。


通過參照附圖對其示例性實施例進行的詳細描述，上述和其他特點和優(yōu)點將會變得更加明顯，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在無窮遠物體位置和最近物體位置的光學布置；圖2A和圖2B是分別在將遠攝鏡頭系統(tǒng)應用到具有光學取景器的相機主體Bl時和在將遠攝鏡頭系統(tǒng)應用到不具有光學取景器的相機主體B2時用于描述入射光的高度的示圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)處于無窮遠物體位置的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在無窮遠物體位置的橫向色像差的像差圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是1/50的放大倍率位置時的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是1/50的放大倍率位置時的橫向色像差的像差圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置為最近位置時的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是最近位置時的橫向色像差的像差圖；圖9示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在無窮遠物體位置和最近物體位置的光學布置；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是無窮遠位置時的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)處于無窮遠物體位置的橫向色像差的像差圖12是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是1/50的放大倍率位置時的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是1/50的放大倍率位置時的橫向色像差的像差圖；圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置為最近位置時的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是最近位置時的橫向色像差的像差圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在無窮遠位置和最近位置的光學布置；圖17是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在無窮遠物體位置的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖18是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)處于無窮遠物體位置的橫向色像差的像差圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是1/50的放大倍率位置時的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖20是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是1/50的放大倍率位置時的橫向色像差的像差圖；圖21是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置為最近位置時的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖22是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是最近位置時的橫向色像差的像差圖；圖23是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在無窮遠位置和最近位置的光學布置；圖M是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在無窮遠物體位置的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖25是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)處于無窮遠物體位置的橫向色像差的像差圖；圖沈是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是1/50的放大倍率位置時的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖27是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是1/50的放大倍率位置時的橫向色像差的像差圖；圖觀是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置為最近位置時的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖四是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是最近位置時的橫向色像差的像差圖；圖30示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在無窮遠位置和最近位置的光學布置；圖31是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在無窮遠物體位置的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖32是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)處于無窮遠物體位置的橫向色像差的像差圖；圖33是根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是1/50的放大倍率位置時的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖34是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是1/50的放大倍率位置時的橫向色像差的像差圖；圖35是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置為最近位置時的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖36是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是最近位置時的橫向色像差的像差圖；圖37示出根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在無窮遠位置和最近位置的光學布置；圖38是示出根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在無窮遠物體位置的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖39是示出根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在無窮遠物體位置的橫向色像差的像差圖；圖40是根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是1/50的放大倍率位置時的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖41是示出根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是1/50的放大倍率位置時的橫向色像差的像差圖；圖42是示出根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置為最近位置時的縱向球面像差、像散場曲和畸變的像差圖；圖43是示出根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在物體位置是最近位置時的橫向色像差的像差圖。
具體實施例方式以下，將通過參照附圖解釋本發(fā)明的優(yōu)選實施例來詳細描述本發(fā)明。在附圖中，出于清楚起見，夸大了層和區(qū)域的厚度。相同的標號在附圖中表示相同的元件。圖1、圖9、圖16、圖23、圖30和圖37分別是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例到第六實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)在無窮遠物體位置和最近物體位置的光學布置的示圖。根據(jù)本發(fā)明的實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)包括第一透鏡組G1，具有正屈光力；第二透鏡組G2，具有負屈光力并用于通過沿著光軸移動來執(zhí)行聚焦；第三透鏡組G3，具有正屈光力，其中第一透鏡組Gl到第三透鏡組G3從物方起順序布置。第三透鏡組G3包括3a子透鏡組G3a和北子透鏡組G!3b (也可以分別稱為第一子透鏡組G3a和第二子透鏡組G3b)。 第一透鏡組Gl包括至少三個正透鏡和至少一個負透鏡。第二透鏡組G2包括由正透鏡和負透鏡形成的雙合透鏡或者一個負透鏡。在第三透鏡組G3中，3a子透鏡組G3a包括從物方起順序布置的負透鏡和正透鏡，而北子透鏡組G!3b包括從物方起順序布置正透鏡和負透鏡。 可變光闌ST布置在第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間，第三透鏡組G3的最接近物方的透鏡表面(即，緊鄰可變光闌ST的透鏡表面)具有朝物方凸出的形狀。濾色器400布置在第三透鏡組G3和像表面IMG之間。根據(jù)本發(fā)明的實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)滿足下面的條件1。[條件1]0. 17 < fb/f < 0. 35這里，fb表示后焦距，所述后焦距是實際長度而非考慮到濾色器400的折射率的光程，即，關于具有在無窮遠物體位置的光學布置的遠攝鏡頭系統(tǒng)的從該遠攝鏡頭系統(tǒng)的最靠近像方的透鏡表面到成像表面IMG的距離，所述距離是實際距離而非考慮到濾色器 400的折射率的光程，f表示遠攝鏡頭系統(tǒng)的總焦距。條件1限定后焦距的范圍，由于基于條件1設置第三透鏡組G3的位置，所以條件 1對隨后將描述的校正手抖的裝置的構造和像差的校正有幫助。條件1中限定的后焦距的范圍比可應用到具有光學取景器的相機(例如，單鏡頭反光(SLR)型相機)的后焦距的范圍窄，因此條件1中限定的后焦距的范圍適合于不具有光學取景器的相機。由于最近相機的數(shù)字化，更多的相機使用數(shù)字取景器來代替光學取景器。在這種情況下，與光學取景器相比，增加后焦距不是必要的。圖2A和圖2B是分別在將遠攝鏡頭系統(tǒng)應用到具有光學取景器的相機主體Bl時和在將遠攝鏡頭系統(tǒng)應用到不具有光學取景器的相機主體B2時用于描述入射光的高度的示圖。具有光學取景器的相機主體 Bl需要用于布置反射鏡的空間，以將光引導到光學取景器，因此，相機主體Bl的厚度比不具有光學取景器的相機主體B2的厚度大。因此，當具有相同的后焦距(例如，后焦距fb)的遠攝鏡頭系統(tǒng)被分別應用到具有光學取景器的相機主體Bl和不具有光學取景器的相機主體B2時，出射瞳在遠攝鏡頭系統(tǒng)應用到不具有光學取景器的相機主體B2的情況下定位得相對遠，因此進入相機主體B2的光的高度h2比進入相機主體Bl的光的高度hi大。在這種情況下，用于結合鏡頭和相機的單元的直徑可能增加，因此相機整體上可能變得相對大。對于小于條件1中限定的范圍的最小值的短的后焦距，難以在成像器件前布置包括濾色器或者快門的單元。對于超過條件1中限定的范圍的最大值的長的后焦距，基于受遠攝比限制的焦距來設置鏡頭系統(tǒng)的總長度，且鏡頭系統(tǒng)的總長度減小。在這種情況下，難以在鏡頭系統(tǒng)內布置用于校正手抖的單元。此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)可滿足下面的條件2。[條件2]0. 50 < f/f3a < 2. 00這里，f表示遠攝鏡頭系統(tǒng)的總焦距，f3a表示3a子透鏡組G3a的焦距。條件2限定第三透鏡組G3的3a子透鏡組G3a的屈光力。3a子透鏡組G3a是緊鄰可變光闌ST布置的透鏡組，并且具有正屈光力。在傳統(tǒng)的雙高斯型鏡頭系統(tǒng)中，由于顯著凹入的表面而具有負屈光力的透鏡組被布置為緊鄰可變光闌ST，從而通過負屈光力來校正由于鏡頭系統(tǒng)的相對大的直徑而導致的球面像差和彗形像差。然而，在這樣的布置中，光進入相機主體中的高度增加。在本實施例中，具有正屈光力的3a子透鏡組G3a被布置為緊鄰可變光闌ST，以減小光進入相機主體中的高度。如果3a子透鏡組G3a的屈光力低于條件2中限定的范圍的最小值，則難以減小光進入相機主體中的高度，因此光進入相機主體中的高度增加并且相機可變的相對大。如果3a子透鏡組G3a的屈光力高于條件2中限定的范圍的最大值，則出現(xiàn)過多的負球面像差或者彗形象差，因此難以校正鏡頭系統(tǒng)的像差。此外，由于正透鏡組布置在面向像方的可變光闌ST的一側上，所以還設置了與像差的校正有關并具有相對高的負屈光力的北子透鏡組G!3b的位置，因此可以降低光進入相機主體中的高度并且可獲得大約為1.4的F數(shù)。此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)可滿足下面的條件3。[條件3]-3. 00 < f/f3b_n < -0. 25這里，f表示遠攝鏡頭系統(tǒng)的總焦距，f3b_n表示第三透鏡組G3的北子透鏡組G!3b 中的負透鏡的焦距。條件3限定第三透鏡組G3的北子透鏡組G3b中的負透鏡的屈光力。與通常的雙高斯型不同，在本實施例中，省略了緊鄰可變光闌ST布置的顯著凹入的表面，而在那里布置了正屈光力。因此，有必要布置產(chǎn)生正的球面像差的負透鏡，以校正由于鏡頭系統(tǒng)的相對大的直徑而導致的負球面像差和彗形象差。條件3限定這樣的負透鏡的屈光力。此外，如條件3中限定的北子透鏡組G3b的負透鏡的屈光力以及條件2中限定的3a子透鏡組G3a 的屈光力控制光進入相機主體中的高度。如果北子透鏡組G3b的負透鏡的負屈光力低于條件3中限定的范圍的最小值，則出現(xiàn)過多的正球面像差，因此鏡頭系統(tǒng)的球面像差被過校正(over-correct)。在本實施例的光學布置中，3a子透鏡組G3a的正屈光力會聚入射光并降低入射光的高度，然后北子透鏡組G3b的負透鏡使入射光向外折射到像表面IMG上。如上面描述的，出射瞳被布置得相對靠近像方。然而，如果北子透鏡組G3b的負透鏡的負屈光力小于條件3中限定的范圍的最小值，則出射瞳被定為得太靠近像方，從而難以保持如條件1中示出的合適的后焦距。如果北子透鏡組G3b的負透鏡的屈光力大于條件3中限定的范圍的最大值，則正球面像差減小，因此可能沒有適當?shù)匦ＵR頭系統(tǒng)的球面像差。此外，難以將鏡頭系統(tǒng)的出射瞳布置成靠近像方，因此光進入相機主體中的高度增加，相機可能變得相對大。此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例的遠攝鏡頭系統(tǒng)可滿足下面的條件4。[條件4]
權利要求
1.一種遠攝鏡頭系統(tǒng)包括第一透鏡組，具有正屈光力并包括至少三個正透鏡和一個負透鏡；第二透鏡組，具有負屈光力并用于通過沿著光軸移動來執(zhí)行聚焦；第三透鏡組，具有正屈光力并包括第二子透鏡組和具有正屈光力的第一子透鏡組，其中，第一子透鏡組包括從物方起順序布置的負透鏡和正透鏡，第二子透鏡組包括從物方起順序布置的正透鏡和負透鏡，所述遠攝鏡頭系統(tǒng)滿足條件0. 17 < fb/f < 0. 35，其中，fb表示后焦距，即，關于具有在無窮遠物體位置的光學布置的所述遠攝鏡頭系統(tǒng)的從所述遠攝鏡頭系統(tǒng)的最靠近像方的透鏡表面到成像表面的距離，所述后焦距是實際長度而非考慮到濾色器的折射率的光程，f表示所述遠攝鏡頭系統(tǒng)的總焦距。
2.根據(jù)權利要求1所述的遠攝鏡頭系統(tǒng)，其中，第二透鏡組包括通過將正透鏡和負透鏡彼此粘附而形成的雙合透鏡。
3.根據(jù)權利要求1所述的遠攝鏡頭系統(tǒng)，其中，第二透鏡組包括負透鏡。
4.根據(jù)權利要求1所述的遠攝鏡頭系統(tǒng)，其中，所述遠攝鏡頭系統(tǒng)還滿足條件0.50 < f/f3a < 2. 00，其中，f表示所述遠攝鏡頭系統(tǒng)的總焦距，f3a表示第一子透鏡組的焦距。
5.根據(jù)權利要求1所述的遠攝鏡頭系統(tǒng)，所述遠攝鏡頭系統(tǒng)還滿足條件-3.00 < f/ f3b_n < -0. 25，其中，f表示所述遠攝鏡頭系統(tǒng)的總焦距，f:3b_n表示第三透鏡組的第二子透鏡組中的負透鏡的焦距。
6.根據(jù)權利要求1所述的遠攝鏡頭系統(tǒng)，所述遠攝鏡頭系統(tǒng)還滿足條件 -3.00 < (p3b—nxf < -0.30,其中，f表示所述遠攝鏡頭系統(tǒng)的總焦距，cp3b—η表示第三透鏡組的第二子透鏡組中的負透鏡的兩個表面中具有相對高的負屈光力的一個表面的屈光力， cp3b_n限定如下cp3b—n = - |(n3b一η - 1)/ r3b|這里，n3b_n表示第二子透鏡組的負透鏡的屈光力，rfb表示第三透鏡組的第二子透鏡組的負透鏡的兩個表面中具有相對高的負屈光力的一個表面的曲率半徑。
7.根據(jù)權利要求1所述的遠攝鏡頭系統(tǒng)，其中，第三透鏡組的最靠近物方的透鏡表面具有朝物方凸出的形狀。
8.根據(jù)權利要求1所述的遠攝鏡頭系統(tǒng)，其中，第一子透鏡組沿著與光軸交叉的方向移動，以校正手抖。
9.根據(jù)權利要求8所述的遠攝鏡頭系統(tǒng)，其中，第一子透鏡組的負透鏡和正透鏡形成雙合透鏡，第一子透鏡組還包括布置在該雙合透鏡的像方的負透鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種遠攝鏡頭系統(tǒng)。所述遠攝鏡頭系統(tǒng)包括第一透鏡組，具有正屈光力并包括至少三個正透鏡和一個負透鏡；第二透鏡組，具有負屈光力并用于通過沿著光軸移動來執(zhí)行聚焦；第三透鏡組，具有正屈光力并包括3b子透鏡組和具有正屈光力的3a子透鏡組，其中，3a子透鏡組包括從物方d起順序布置的負透鏡和正透鏡，3b子透鏡組包括從物方起順序布置的正透鏡和負透鏡，遠攝鏡頭系統(tǒng)滿足條件0.17＜fb/f＜0.35，其中，fb表示后焦距，所述后焦距是實際長度而非考慮到濾色器的折射率的光程，即，關于具有在無窮遠物體位置的光學布置的遠攝鏡頭系統(tǒng)的從遠攝鏡頭系統(tǒng)的最靠近像方的透鏡表面到成像表面的距離，f表示遠攝鏡頭系統(tǒng)的總焦距。
文檔編號G03B13/32GK102401984SQ20111023010
公開日2012年4月4日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權日2010年9月8日
發(fā)明者米山修二 申請人:三星電子株式會社