專利名稱：變焦透鏡和具有變焦透鏡的圖像拾取裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及變焦透鏡和具有變焦透鏡的圖像拾取裝置，更特別地，涉及諸如攝像機、電子靜態(tài)照相機、廣播照相機或監(jiān)視照相機之類的使用固態(tài)圖像拾取元件的圖像拾取裝置，或者使用銀鹽膠片的圖像拾取裝置。
背景技術：
用于圖像拾取裝置的圖像拾取光學系統(tǒng)需要是具有短的透鏡總長、小的尺寸、高的變焦比和高的分辨率的變焦透鏡。一般地，為了維持預定的變焦比并且減小整個系統(tǒng)的尺寸，需要加強構成變焦透鏡的各透鏡單元的折光力，并且還需要減少透鏡的數(shù)量。但是，在這種變焦透鏡中，為了伴隨各透鏡表面的折光力的增大而確保邊緣厚度，透鏡的厚度增大。特別地，透鏡有效直徑增大，并且，整個透鏡系統(tǒng)不能被充分地縮短。同時，難以校正諸如望遠端處的色差之類的各種像差。此外，伴隨變焦比的增大，由組裝透鏡或透鏡單元時的傾斜或偏心導致的誤差增大。當透鏡或透鏡單元的偏心的敏感度較大時，光學性能由于偏心而大大劣化，或者，光學性能在防抖操作中大大劣化。因此，優(yōu)選盡可能地減小各透鏡或各透鏡單元的偏心的敏感度。從物側到像側依次包含分別具有正折光力、負折光力和正折光力的第一透鏡單元、第二透鏡單元和第三透鏡單元以及包含至少一個透鏡單元的隨后的后組的正引導型變焦透鏡是已知的。例如，從物側到像側由具有正折光力、負折光力、正折光力和正折光力的四個透鏡單元構成的變焦透鏡是已知的(美國專利第7，190，529號)。從物側到像側由具有正折光力、負折光力、正折光力、正折光力和正折光力的五個透鏡單元構成的變焦透鏡也是已知的(美國專利第7，286, 304號)。此外，從物側到像側由具有正折光力、負折光力、正折光力、負折光力和正折光力的五個透鏡單元構成的變焦透鏡是已知的(美國專利第6，594，087號)。在這些四組變焦透鏡和五組變焦透鏡中，為了實現(xiàn)高的變焦比和整個透鏡系統(tǒng)的小型化并且還獲得良好的光學性能，適當?shù)卦O定各透鏡單元的折光力或透鏡配置或者各透鏡單元在變焦操作中的移動條件等是重要的。特別地，為了減小透鏡有效直徑、減小整個照相機的尺寸并且還很好地校正諸如望遠端處的色差之類的各種像差，適當?shù)卦O定第一透鏡單元的折光力或者第一透鏡單元在變焦操作中的移動條件等是重要的。如果這些配置沒有被適當?shù)卦O定，那么難以減小整個系統(tǒng)的尺寸并獲得具有寬場角和高的變焦比并且還具有高的光學性能的變焦透鏡
發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種變焦透鏡，所述變焦透鏡具有整體上小型化的光學系統(tǒng)，具有寬場角和高的變焦比，并且還在整個變焦范圍中獲得高的光學性能。作為本發(fā)明的一個方面，一種變焦透鏡從物側到像側依次包括具有正折光力的第一透鏡單元、具有負折光力的第二透鏡單元、具有正折光力的第三透鏡單元和包含至少一個透鏡單元的后組。所述透鏡單元中的每一個被配置為移動使得廣角端處的透鏡總長比望遠端處的透鏡總長更長，以執(zhí)行變焦操作。滿足以下的條件式20. 0 < f Ι/fw < 50. 07. 5 < Ml/fw < 40. 00. 2 < Ml/ft < 0. 8這里，Ml是廣角端和望遠端處的第一透鏡單元的相對于成像面的移動量，Π是第一透鏡單元的焦距，fw和ft是廣角端和望遠端處的整個系統(tǒng)的焦距。作為本發(fā)明的另一方面，一種圖像拾取裝置包括變焦透鏡和固態(tài)圖像拾取元件， 所述固態(tài)圖像拾取元件被配置為接收通過變焦透鏡形成的圖像的光。通過參照附圖閱讀示例性實施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征和方面將變得清晰。


圖1是本發(fā)明的實施例1中的廣角端處的變焦透鏡的截面圖。圖2A 2C分別是本發(fā)明的實施例1中的廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖3是本發(fā)明的實施例2中的廣角端處的變焦透鏡的截面圖。圖4A 4C分別是本發(fā)明的實施例2中的廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖5是本發(fā)明的實施例3中的廣角端處的變焦透鏡的截面圖。圖6A 6C分別是本發(fā)明的實施例3中的廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖7是本發(fā)明的實施例4中的廣角端處的變焦透鏡的截面圖。圖8A 8C分別是本發(fā)明的實施例4中的廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖9是本發(fā)明的實施例5中的廣角端處的變焦透鏡的截面圖。圖IOA IOC分別是本發(fā)明的實施例5中的廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖11是本發(fā)明的實施例6中的廣角端處的變焦透鏡的截面圖。圖12A 12C分別是本發(fā)明的實施例6中的廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖13是本發(fā)明的圖像拾取裝置的主示意圖。
具體實施例方式以下，將參照附圖描述本發(fā)明的變焦透鏡和具有變焦透鏡的圖像拾取裝置的示例性實施例。本發(fā)明的變焦透鏡從物側到像側依次包括具有正折光力的第一透鏡單元、具有負折光力的第二透鏡單元、具有正折光力的第三透鏡單元和包含至少一個透鏡單元的后組。變焦透鏡移動透鏡單元，使得廣角端處的透鏡總長比望遠端處的透鏡總長更長，以執(zhí)行變焦操作。圖1是本發(fā)明的實施例1中的廣角端(短焦距端)處的變焦透鏡的截面圖。圖 2A 2C分別是本發(fā)明的實施例1中的廣角端、中間變焦位置和望遠端(長焦距端)處的變焦透鏡的像差圖。圖3是本發(fā)明的實施例2中的廣角端處的變焦透鏡的截面圖。圖4A 4C分別是本發(fā)明的實施例2中的廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。 圖5是本發(fā)明的實施例3中的廣角端處的變焦透鏡的截面圖。圖6A 6C分別是本發(fā)明的實施例3中的廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖7是本發(fā)明的實施例4中的廣角端處的變焦透鏡的截面圖。圖8A 8C分別是本發(fā)明的實施例4中的廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖9是本發(fā)明的實施例5中的廣角端處的變焦透鏡的截面圖。圖IOA IOC分別是本發(fā)明的實施例5中的廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖11是本發(fā)明的實施例6中的廣角端處的變焦透鏡的截面圖。圖12A 12C分別是本發(fā)明的實施例6中的廣角端、中間變焦位置和望遠端處的變焦透鏡的像差圖。圖13是包含本發(fā)明的變焦透鏡的照相機(圖像拾取裝置)的主示意圖。各實施例的變焦透鏡是用于諸如攝像機、數(shù)字照相機、TV照相機或銀鹽膠片照相機之類的圖像拾取裝置的圖像拾取透鏡系統(tǒng)。在變焦透鏡的截面圖中，左側表示物側(前側)， 右側表示像側(后側)。在變焦透鏡的截面圖中，附圖標記“i”表示從物側算起的透鏡單元的次序，附圖標記“Li”表示第i個透鏡單元。附圖標記“Lr”表示包含至少一個透鏡單元的后組。在分別在圖1、圖7、圖9和圖11中所示的實施例1和實施例4 6的截面圖中， 附圖標記“Li，，表示具有正折光力的第一透鏡單元，附圖標記“L2，，表示具有負折光力的第二透鏡單元，附圖標記“L3”表示具有正折光力的第三透鏡單元。后組Lr由具有負折光力的第四透鏡單元L4和具有正折光力的第五透鏡單元L5構成。實施例1和實施例4 6中的每一個是由五個透鏡單元構成的正引導型五組變焦透鏡。在圖3所示的實施例2的變焦透鏡的截面圖中，附圖標記“Li”表示具有正折光力的第一透鏡單元，附圖標記“L2”表示具有負折光力的第二透鏡單元，附圖標記“L3”表示具有正折光力的第三透鏡單元。后組Lr 由具有正折光力的第四透鏡單元L4構成。實施例2是由四個透鏡單元構成的正引導型四組變焦透鏡。在圖5所示的實施例3的透鏡截面配置中，附圖標記“Li”表示具有正折光力的第一透鏡單元，附圖標記“L2”表示具有負折光力的第二透鏡單元，附圖標記“L3”表示具有正折光力的第三透鏡單元。后組Lr由具有正折光力的第四透鏡單元L4和具有正折光力的第五透鏡單元L5構成。實施例3是由五個透鏡單元構成的正引導型五組變焦透鏡。在各實施例中，附圖標記“SP”表示孔徑光闌，其被設置在第三透鏡單元L3的物側。附圖標記“FP”表示雜光光闌，其被設置在第三透鏡單元L3的像側以屏蔽不必要的光。 附圖標記“G”表示與濾光器、面板、晶體低通濾波器或紅外截止濾波器等對應的光學塊。附圖標記“IP”表示像面，當使用變焦透鏡作為攝像機或數(shù)字照相機的圖像拾取光學系統(tǒng)時， 在所述像面處設置與諸如CCD傳感器或CMOS傳感器之類的固態(tài)圖像拾取元件(光電轉換元件)的成像面對應的感光面，或者，當將變焦透鏡用于銀鹽膠片照相機時，在所述像面處設置與膠片表面對應的感光面。在像差圖中，附圖標記“d”和“g”分別表示d線和g線。 附圖標記“ΔΜ”和“AS”分別表示子午像面和弧矢像面，倍率色差由g線表示。附圖標記 “ω”表示半場角(成像場角的一半的值)，附圖標記“而0”表示F數(shù)。在以下描述的各實施例中，廣角端和望遠端被定義為變倍透鏡單元在結構上位于光軸上的可移動范圍中的兩端時的變焦位置。在各實施例中，各透鏡單元在從廣角端到望遠端的變焦操作中如箭頭所指示的那樣移動。在分別在圖1、圖7、圖9和圖11中示出的實施例1、實施例4、實施例5和實施例 6中，第一透鏡單元Ll在執(zhí)行從廣角端向望遠端的變焦操作時如箭頭所指示的那樣沿凸形狀的軌跡向像側移動。第二透鏡單元L2以凸的方式并且非線性地向像側移動。第三透鏡單元L3向物側移動。第四透鏡單元L4向物側或像側移動，第五透鏡單元沿凸形狀的軌跡向物側移動?？讖焦怅@SP與其它透鏡單元相獨立地移動。雜光截止光闌FP與第三透鏡單元L3—體化地移動。采用在光軸上移動第五透鏡單元L5的同時執(zhí)行聚焦操作的后對焦模式。當在望遠端處執(zhí)行從無限遠物體向近距離物體的聚焦操作時，如變焦透鏡的各截面圖中的箭頭5c所指示，第五透鏡單元L5向前移動。與第五透鏡單元L5有關的實線曲線fe 和虛線曲線恥分別表示用于校正在無限遠物體和近距離物體上聚焦的條件下的從廣角端向望遠端的變焦操作中的像場變化的移動軌跡。在實施例1、實施例4、實施例5和實施例6中，具有正折光力的第三透鏡單元L3 沿與光軸垂直的方向移動，以校正整個光學系統(tǒng)(變焦透鏡)抖動(傾斜)時的圖像模糊。 在圖3所示的實施例2中，當執(zhí)行從廣角端到望遠端的變焦操作時，第一透鏡單元Ll如箭頭所指示的那樣沿凸形狀的軌跡向像側移動。第二透鏡單元L2以凸的方式并且非線性地向像側移動。第三透鏡單元L3向物側移動。第四透鏡單元L4沿凸形狀的軌跡向物側移動?？讖焦怅@SP與其它透鏡單元相獨立地移動。雜光截止光闌FP與第三透鏡單元L3 — 體化地移動。采用在光軸上移動第四透鏡單元L4的同時執(zhí)行聚焦操作的后對焦模式。當在望遠端處執(zhí)行從無限遠物體向近距離物體的聚焦操作時，如變焦透鏡的各截面圖中的箭頭4c所指示，第四透鏡單元L4向前移動。與第四透鏡單元L4有關的實線曲線如和虛線曲線4b分別表示用于校正在無限遠物體和近距離物體上聚焦的條件下的從廣角端向望遠端的變焦操作中的像場變化的移動軌跡。此外，在實施例2中，具有正折光力的第三透鏡單元L3沿與光軸垂直的方向移動，以校正整個光學系統(tǒng)(變焦透鏡)抖動(傾斜)時的圖像模糊。在圖5所示的實施例3中，當執(zhí)行從廣角端向望遠端的變焦操作時，第一透鏡單元 Ll如箭頭所指示的那樣沿凸形狀的軌跡向像側移動。第二透鏡單元L2以凸的方式并且非線性地向像側移動。第三透鏡單元L3向物側移動。第四透鏡單元L4沿凸形狀的軌跡向物側移動。第五透鏡單元L5在變焦操作中不移動。雖然第一到第四透鏡單元在變焦操作中移動，但是，如果必要的話，第五透鏡單元L5也可在變焦操作中與其它透鏡單元相獨立地移動。孔徑光闌SP與其它透鏡單元相獨立地移動。雜光截止光闌FP與第三透鏡單元L3 — 體化地移動。采用在光軸上移動第四透鏡單元L4的同時執(zhí)行聚焦操作的后對焦模式。當在望遠端處執(zhí)行從無限遠物體向近距離物體的聚焦操作時，如變焦透鏡的截面圖中的箭頭 4c所指示，第四透鏡單元L4向前移動。與第四透鏡單元L4有關的實線曲線如和虛線曲線4b分別表示用于校正在無限遠物體和近距離物體上聚焦的條件下的從廣角端向望遠端的變焦操作中的像場變化的移動軌跡。此外，在實施例3中，具有正折光力的第三透鏡單元 L3沿與光軸垂直的方向移動，以校正整個光學系統(tǒng)(變焦透鏡)抖動(傾斜)時的圖像模糊。在各實施例中，在變焦操作中，第一透鏡單元Ll和第三透鏡單元L3均移動，以便與望遠端的情況相比在廣角端的情況下位于物側。因此，廣角端處的透鏡總長縮短，并且還獲得高的變焦比(變倍比)。特別地，在各實施例中，在從廣角端向望遠端的變焦操作中，第三透鏡單元L3向物側移動以與第三透鏡單元L3分擔變倍功能。此外，具有正折光力的第一透鏡單元Ll向物側移動，使得第二透鏡單元L2具有大量的變倍效果以獲得至少20倍的高的變焦比，而不增大第一透鏡單元Ll和第二透鏡單元L2的折光力。在各實施例的變焦透鏡中，采用在光軸上移動第四透鏡單元L4或第五透鏡單元L5的同時執(zhí)行聚焦操作的后對焦模式。在實施例1和實施例4 6中，也可通過第四透鏡單元L4執(zhí)行望遠端處的從無限遠物體向近距離物體的聚焦操作。當執(zhí)行望遠端處的從無限遠物體向近距離物體的聚焦操作時，具有負折光力的第四透鏡單元L4向后移動。此外，在各實施例中，具有正折光力的第三透鏡單元L3移動，以具有與光軸垂直的方向的分量，以沿與光軸垂直的方向使圖像位移。因此，整個光學系統(tǒng)(變焦透鏡)抖動(傾斜)時的圖像模糊得到校正。在各實施例中，執(zhí)行防抖操作而不添加諸如可變頂角棱鏡之類的光學部件或用于防抖操作的透鏡單元，因此避免增大整個光學系統(tǒng)的尺寸。在各實施例中，第三透鏡單元L3沿與光軸垂直的方向移動以執(zhí)行防抖操作，但是，如果第三透鏡單元L3移動以具有與光軸垂直的方向的分量，那么也可執(zhí)行任何其它的移動模式以校正圖像的抖動。例如，如果允許透鏡鏡筒結構的復雜化，那么第三透鏡單元L3還可旋轉以在光軸上具有旋轉中心以執(zhí)行防抖操作。此外， 在各實施例中，孔徑光闌SP在變焦操作中與各透鏡單元相獨立地移動。因此，防止相對于廣角端及其附近的變焦位置處的中間像高的畫面周邊的光強度突然減小。為了減小第一透鏡單元Ll的有效透鏡直徑，優(yōu)選構成第一透鏡單元Ll的透鏡的數(shù)量較少。因此，第一透鏡單元Ll從物側到像側依次由負透鏡、正透鏡和正透鏡這三個透鏡構成。具體地，在各實施例中，第一透鏡單元Ll由膠合透鏡和正透鏡構成，該膠合透鏡通過膠合負透鏡和正透鏡制成。因此，當增大變焦比時產(chǎn)生的非球面像差和色差很好地得到校正。第三透鏡單元L3包含一個負透鏡和兩個正透鏡。具體地，在各實施例中，第三透鏡單元L3從物側到像側依次由正透鏡、負透鏡和正透鏡構成。因此，在防抖操作期間產(chǎn)生的彗形像差很好地得到校正。此外，第三透鏡單元L3被配置為具有至少一個非球面。因此， 由變焦操作產(chǎn)生的球面像差的變化很好地得到校正。在實施例2和實施例3中，第四透鏡單元L4由在物側具有凸形表面的一個正透鏡構成。在圖5所示的實施例3中，在最接近像側的位置處布置具有正折光力的第五透鏡單元L5，所述第五透鏡單元L5在變焦操作中不關于像面移動(被固定)。該布置對于諸如像場彎曲之類的各種像差的校正、透鏡有效直徑的尺寸的減小和變倍操作有貢獻。在各實施例中，廣角端和望遠端處的第一透鏡單元Ll的關于成像面的移動量被定義為Ml。第一透鏡單元Ll的焦距被定義為Π，廣角端和望遠端處的整個系統(tǒng)的焦距分別被定義為fV和ft。在這種情況下，滿足以下的條件式。20. 0 < f Ι/fw < 50. 0 …(1)
7. 5 < Ml/fw < 40. 0 …(2)0. 2 < Ml/ft < 0. 8 …(3)移動量Ml對應于與廣角端相比的望遠端處的相對于光軸方向的像面的位移(位置差)。移動量Ml的符號為正。在各實施例中，在從廣角端向望遠端的變焦操作(變倍操作)中，第一透鏡單元相對于成像面移動，使得望遠端處的透鏡總長(從第一透鏡表面到像面)比廣角端處的透鏡總長更長。因此，在實現(xiàn)寬場角和高的變焦比的同時減小透鏡有效直徑。為了減小整個系統(tǒng)的尺寸并加寬場角并且還增大變焦比，條件式(1)適當?shù)卮_定對變倍操作有貢獻的第一透鏡單元Ll的焦距fl與廣角端處的整個系統(tǒng)的焦距fw的比。當條件式(1)超過下限并且第一透鏡單元Ll的焦距Π小于廣角端處的整個系統(tǒng)的焦距fV時，如果場角被加寬，那么難以校正望遠端處的倍率色差。如果變焦比提高，那么望遠端處的軸向色差和倍率色差增大。由于難以確保構成第一透鏡單元Ll的正透鏡的邊緣的厚度并且為了制造變焦透鏡必須增大有效直徑，因此這是不好的。此外，當變焦透鏡被組裝時，第一透鏡單元Ll的偏心敏感度增大，這導致光學性能的劣化。相反，當條件式(1)超過上限并且第一透鏡單元Ll 的焦距Π大于廣角端處的整個系統(tǒng)的焦距fV時，第一透鏡單元Ll的移動量在高變焦比的變焦操作中變大，整個系統(tǒng)的尺寸增大。望遠端處的球面像差也增大。此外，由于變焦操作期間的第一透鏡單元Ll的移動量增大并且變焦操作期間的圖像抖動或抖動聲音增大，因此這是不好的。為了減小整個系統(tǒng)的尺寸并加寬場角并且還增大變焦比，條件式(2)適當?shù)卮_定對變倍操作有貢獻的第一透鏡單元Ll相對于像面的移動量Ml與廣角端處的整個系統(tǒng)的焦距fw的比。當條件式(2)超過下限時，由于變焦操作期間的第一透鏡單元Ll的移動量變小，因此廣角端處的透鏡總長變大(加長)。根據(jù)這種情況，由于透鏡有效直徑加大以確保周邊光強度，因此難以減小第一透鏡單元Ll的尺寸。此外，難以校正廣角端處的像場彎曲和倍率色差。相反，當條件式(2)超過上限時，由于變焦操作期間的第一透鏡單元Ll的移動量變大，因此望遠端處的透鏡總長(從第一透鏡表面到像面的距離)加長，并因此難以減小尺寸。當為了減小照相機的厚度而縮回透鏡鏡筒時，縮回段數(shù)增大，并且，鏡筒的直徑也增大。此外，由于伴隨第一透鏡單元Ll的移動量的增大，在變焦操作期間圖像抖動或抖動聲音增大，因此這是不好的。當在望遠端處確保周邊時，透鏡有效直徑變大，難以減小整個系統(tǒng)的尺寸。為了減小整個系統(tǒng)的尺寸并加寬場角并且還增大變焦比，條件式(3)適當?shù)卮_定對變倍操作有貢獻的第一透鏡單元Ll相對于像面的移動量Ml與望遠端處的整個系統(tǒng)的焦距ft的比。當條件式(3)超過下限時，由于變焦操作期間的第一透鏡單元Ll的移動量變小，因此廣角端處的透鏡總長變大。根據(jù)這種情況，由于透鏡有效直徑增大以確保周邊光強度，因此難以減小第一透鏡單元Ll的尺寸。此外，難以校正望遠端處的像場彎曲和倍率色差。相反，當條件式(3)超過上限時，由于變焦操作期間的第一透鏡單元Ll的移動量變大， 因此望遠端處的透鏡總長加長，因此難以減小尺寸。當為了減小照相機的厚度而縮回透鏡鏡筒時，縮回段數(shù)增大，并且，鏡筒的直徑也增大。此外，由于伴隨第一透鏡單元Ll的移動量的增大，在變焦操作期間圖像抖動或抖動聲音增大，因此這是不好的。當在望遠端處確保周邊時，透鏡有效直徑變大，難以減小整個系統(tǒng)的尺寸。此外，由于在望遠端處球面像差變大，因此這不是優(yōu)選的。在各實施例中，如上所述，第一透鏡單元Ll的焦距、廣角端和望遠端處的第一透鏡單元Ll的位置關系以及變焦操作期間的移動量被適當?shù)卦O定以滿足條件式(1)、(2)和 (3)。因此，實現(xiàn)在整個變焦范圍中保持高的光學性能并且具有寬場角和高的變焦比的緊湊型變焦透鏡。該變焦透鏡還具有小的透鏡有效直徑、短的縮回長度，并且在制造時容易被組裝。更優(yōu)選地，條件式(1) (3)的數(shù)值范圍被設定如下。20. 0 < fl/fw < 40. 0 ... (la)8. 5 < Ml/fw < 30. 0 ... (2a)0. 3 < Ml/ft < 0. 7 . . . (3a)在各實施例中，通過如上所述的配置，可以獲得這樣的緊湊型變焦透鏡，該緊湊型變焦透鏡具有寬場角和高的變焦比，并且在整個變焦范圍中具有高的光學性能。在各實施例中，更優(yōu)選地，滿足以下條件式中的至少一個。第二透鏡單元L2和第三透鏡單元L3的焦距分別被定義為f2和f3。廣角端處的透鏡總長(從第一透鏡表面到像面的距離)被定義為Tdw。廣角端處的孔徑光闌SP和第三透鏡單元L3之間的間隔被定義為dsw。廣角端和望遠端處的第二透鏡單元L2的橫向倍率分別被定義為i3 2w和i3 2t。在這種情況下，優(yōu)選滿足以下條件式中的至少一個。-0. 15 < f2/ft < -0. 01 .·· (4)
0. 01 < f3/fl < 0. 25 .·· (5)
0. 01 < Tdw/ft < 1. 0 .·· (6)
0. 2 < dsw/fw < 10. 0 .·· (7)
0. 05 < β 2w/ β 2t < 0. 5 .·· (8)為了減小整個系統(tǒng)的尺寸并且還增大變焦比，條件式(4)適當?shù)卮_定對變倍操作有貢獻的第二透鏡單元L2的焦距f2的范圍。當條件式(4)超過下限并且第二透鏡單元L2 的焦距f2 (負值)小于望遠端處的整個系統(tǒng)的焦距ft時，對變倍操作有貢獻的第二透鏡單元L2的負折光力(光焦度，即，焦距的倒數(shù))被弱化。因此，為了增大變焦比，必須增大第二透鏡單元L2的移動量，作為結果，透鏡總長加長，并且，難以減小整個系統(tǒng)的尺寸。由于廣角端處的透鏡總長加長并且還增大透鏡有效直徑以確保周邊光強度，因此這不是優(yōu)選的。此外，難以校正變焦中間范圍中的像散。相反，當條件式(4)超過上限并且第二透鏡單元L2的焦距f2大于望遠端處的整個系統(tǒng)的焦距ft時，對變倍操作有貢獻的第二透鏡單元L2的負折光力被加強。結果，難以在廣角端和變焦中間范圍之間校正彗形像差和像場變化。相對于第二透鏡單元L2偏心時的光學性能的劣化的敏感度也增大，因此組裝變焦透鏡是困難的。為了減小整個系統(tǒng)的尺寸并且還增大變焦比，條件式(5)適當?shù)卮_定第一透鏡單元Ll的焦距fl和第三透鏡單元L3的焦距f3的范圍。當條件式( 超過下限并且第三透鏡單元L3的焦距f3小于(短于)第一透鏡單元Ll的焦距Π時，伴隨變倍操作，第一透鏡單元Ll的移動量增大，并且在望遠端處透鏡總長加長。在望遠端處球面像差也劣化。此外， 由于在由第三透鏡單元L3執(zhí)行防抖操作時光學性能在望遠端處劣化，因此這是不好的。相反，當條件式(5)超過上限并且第三透鏡單元L3的焦距f3大于(長于)第一透鏡單元Ll 的焦距Π時，變焦操作中的第一透鏡單元Ll的移動量減小，并且在廣角端處透鏡總長變得更長。為了防止周邊光強度的減少，透鏡有效直徑也增大。此外，由于第一透鏡單元Ll的偏心敏感度增大并且光學性能劣化，因此這是不好的。為了減小整個系統(tǒng)的尺寸并且還增大變焦比，條件式(6)適當?shù)卮_定廣角端處的透鏡總長Tdw的范圍。當條件式(6)超過下限并且廣角端處的透鏡總長Tdw縮短時，難以主要校正廣角端處的像場彎曲或畸變。在為了增大變焦比從廣角端向望遠端執(zhí)行變倍操作的過程中，當?shù)谝煌哥R單元Ll相對于像面向物側移動時，望遠端處的透鏡總長加長，并且， 難以減小尺寸。此外，由于為了減小望遠端周圍的周邊光強度的突然減小，透鏡有效直徑增大，因此這是不好的。相反，當條件式(6)超過上限并且廣角端處的透鏡總長Tdw加長時， 由于為了防止廣角端周圍的周邊光強度的減少必須增大透鏡有效直徑，因此難以減小整個系統(tǒng)的尺寸。為了保持良好的圖像質量，條件式(7)適當?shù)卮_定廣角端處的孔徑光闌SP和第三透鏡單元L3之間的間隔dsw的范圍。當條件式(7)超過下限并且廣角端處的孔徑光闌SP 和第三透鏡單元L3之間的間隔dsw變窄時，由于廣角端和中間變焦范圍之間的中間像高處的周邊光強度的突然減小十分明顯，因此這是不好的。此外，透鏡有效直徑增大并且難以減小尺寸。當條件式(7)超過上限并且廣角端處的孔徑光闌SP和第三透鏡單元L3之間的間隔dsw加寬時，由于對于廣角端和中間變焦范圍之間的畫面的極端周邊部分中的周邊光強度產(chǎn)生虛光(vegnetting)并且周邊光強度的絕對量因此不足，所以這是不好的。為了減小整個系統(tǒng)的尺寸并且還增大變焦比，條件式(8)適當?shù)卮_定廣角端和望遠端處的第二透鏡單元L2的橫向倍率i32w和i32t。當條件式(8)超過下限，并且廣角端處的第二透鏡單元L2的橫向倍率β 2w與望遠端處的橫向倍率β 2t相比太小時，在變焦操作中第二透鏡單元L2的移動量增大。因此，由于透鏡總長增大并且整個系統(tǒng)的尺寸也增大，因此這是不好的。相反，當條件式(8)超過上限，并且廣角端處的第二透鏡單元L2的橫向倍率β 2w與望遠端處的橫向倍率β 2t相比太大時，難以對于整個變焦范圍校正彗形像差和像場變化。此外，由于透鏡有效直徑增大，因此難以減小整個系統(tǒng)的尺寸。為了在執(zhí)行像差校正操作和變焦操作中減小像差變化并且還減小整個透鏡系統(tǒng)的尺寸，優(yōu)選條件式⑷ ⑶的數(shù)值范圍被設定如下。-0. 12 < f2/ft < -0. 03 ... (4a)0. 05 < f3/fl < 0. 25 ... (5a)0. 3 < Tdw/ft <1.0... (6a)0. 2 < dsw/fw < 8. 0... (7a)0. 05 < β 2w/ β 2t < 0. 30 ... (8a)根據(jù)各實施例，通過滿足上述的條件式，可以獲得這樣的變焦透鏡，該變焦透鏡具有約20的高變焦比并且還在整個變焦范圍中具有高的光學性能。在該變焦透鏡中，光學系統(tǒng)的整體尺寸較小并且場角較寬。此外，根據(jù)各實施例，可以獲得這樣的變焦透鏡，該變焦透鏡校正由變焦透鏡的抖動(傾斜)產(chǎn)生的圖像模糊，并且優(yōu)選被用于圖像被穩(wěn)定化的各種圖像拾取裝置。隨后，將指示分別與本發(fā)明的實施例1 6對應的數(shù)值實施例1 6。在各數(shù)值實施例中，“i”表示從物側算起的光學表面的次序。在各數(shù)值實施例中，“ri”表示第i個光學表面(第i個表面)的曲率半徑，“di”表示第i個表面和第(i+Ι)個表面之間的間隔，“!！肚”和“-廣分別表示第i個光學部件的材料相對于d線的折射率和Abbe數(shù)。非球面形狀由下式表示，這里，“k”是偏心率，“A4”、“A6”、“A8”和“A10”是非球面系數(shù)，“X”是距光軸的高度“h”的位置處關于表面頂點的在光軸方向上的位移。χ = (h2/R)/[1+ [I"(1+k) (h/R)2]1/2] +A4h4+A6h6+A8h8+A10h10在以上的表達式中，“R”是旁軸曲率半徑。此外，例如，表示法“E-Z”意味著“ 10_z”。各數(shù)值實施例中的最后的兩個表面是諸如濾光器或面板之類的光學塊的表面。在各實施例中，反焦距(BF)由從透鏡的最終表面到旁軸像面的距離的空氣轉換長度代表。通過將反焦距加到從位置最接近物側的第一透鏡表面直到最終表面的距離，獲得透鏡總長。 換句話說，它是從第一透鏡表面直到像面的距離。在數(shù)值實施例1 6中，“rl5”表示孔徑光闌SP的像側的設計假想面(空氣面)。在表1中示出與以上在各數(shù)值實施例中描述的條件式的關系?！矓?shù)值實施例1〕
表面號rdndvd
1153.,0571.701.8061033.3256.6114 . 801.4970081.53-371.6390.20
權利要求
1.一種變焦透鏡，該變焦透鏡從物側到像側依次包括具有正折光力的第一透鏡單元、具有負折光力的第二透鏡單元、具有正折光力的第三透鏡單元、具有正折光力的第四透鏡單元和具有正折光力的第五透鏡單元，其中，所述第一到第四透鏡單元被配置為移動使得望遠端處的透鏡總長比廣角端處的透鏡總長更長，以執(zhí)行變焦操作，而第五透鏡單元被配置為對于執(zhí)行變焦操作不移動，以及其特征在于，滿足以下的條件式 20. 0 < fl/fw < 50. 0 7. 5 < Ml/fw < 40. 0 0. 2 < Ml/ft < 0. 8這里，Ml是廣角端和望遠端處的第一透鏡單元相對于成像面的移動量，Π是第一透鏡單元的焦距，fw和ft是廣角端和望遠端處的整個系統(tǒng)的焦距。
2.根據(jù)權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，滿足以下的條件式 -0. 15 < f2/ft < -0. 01這里，f2是第二透鏡單元的焦距。
3.根據(jù)權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，滿足以下的條件式 0. 01 < f3/fl < 0. 25這里，f3是第三透鏡單元的焦距。
4.根據(jù)權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，滿足以下的條件式 0. 01 < Tdw/ft < 1. 0這里，Tdw是廣角端處的變焦透鏡的透鏡總長。
5.根據(jù)權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，所述第一透鏡單元從物側到像側依次包含負透鏡、正透鏡和正透鏡。
6.根據(jù)權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，所述第三透鏡單元包含一個負透鏡和兩個正透鏡。
7.根據(jù)權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，還在第三透鏡單元的物側包含孔徑光闌，其中，滿足以下的條件式 0. 2 < dsw/fw < 10. 0這里，dsw是廣角端處的孔徑光闌和第三透鏡單元之間的間隔。
8.根據(jù)權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，滿足以下的條件式 0. 05 < β 2w/ β 2t < 0. 5這里，i3 2w和β 2t分別是廣角端和望遠端處的第二透鏡單元的橫向倍率。
9.根據(jù)權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，所述第三透鏡單元被配置為沿具有與光軸垂直的分量的方向移動，以校正由變焦透鏡的抖動導致的圖像模糊。
10.根據(jù)權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，還在第三透鏡單元的物側包含孔徑光闌，其中，所述孔徑光闌被配置為在變焦操作中獨立地移動。
11.根據(jù)權利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于，還包括其上形成圖像的固態(tài)圖像拾取元件。
12. —種圖像拾取裝置，包括根據(jù)權利要求1 11中的任一項所述的變焦透鏡；以及被配置為接收通過變焦透鏡形成的圖像的光的固態(tài)圖像拾取元件。
全文摘要
提供一種變焦透鏡和具有變焦透鏡的圖像拾取裝置，該變焦透鏡從物側到像側依次包括具有正折光力的第一透鏡單元、具有負折光力的第二透鏡單元、具有正折光力的第三透鏡單元、具有正折光力的第四透鏡單元和具有正折光力的第五透鏡單元。所述第一到第四透鏡單元被配置為移動使得望遠端處的透鏡總長比廣角端處的透鏡總長更長，以執(zhí)行變焦操作，而第五透鏡單元被配置為對于執(zhí)行變焦操作不移動。廣角端和望遠端處的第一透鏡單元的相對于成像面的移動量M1、第一透鏡單元的焦距f1以及廣角端和望遠端處的整個系統(tǒng)的焦距fw和ft被適當?shù)卦O定。
文檔編號G02B15/173GK102401985SQ20111040790
公開日2012年4月4日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權日2009年5月26日
發(fā)明者藤崎豐克 申請人:佳能株式會社