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(shù)領(lǐng)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，本發(fā)明涉及諸如例如單鏡頭反射式照相機、數(shù)字靜態(tài)照相機、數(shù)字視頻照相機、TV照相機和監(jiān)視照相機的攝影光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
諸如單鏡頭反射式照相機或視頻照相機的圖像拾取裝置需要能夠快速、高精度地自動聚焦。已知后對焦變焦透鏡能夠容易地執(zhí)行快速自動聚焦。后對焦變焦透鏡通過移動除物體側(cè)的第一透鏡單元以外的小的、重量輕的透鏡單元執(zhí)行聚焦。近年來的單鏡頭反射式照相機具有運動圖像捕獲功能，并且要求能夠在運動圖像捕獲期間自動聚焦。高頻率檢測系統(tǒng)(TV-AF系統(tǒng))常被用作捕獲運動圖像的自動聚焦系統(tǒng)。高頻率檢測系統(tǒng)檢測圖像捕獲信號中的高頻率成分，以評價攝影光學(xué)系統(tǒng)的對焦狀態(tài)。使用TV-AF系統(tǒng)的圖像拾取裝置沿光軸方向擺動或快速振動聚焦透鏡單元以檢測偏離對焦狀態(tài)的方向。在擺動之后，圖像拾取裝置檢測來自圖像傳感器的輸出信號中的圖像區(qū)域的與特定的頻帶對應(yīng)的信號成分，以計算對于合焦狀態(tài)的聚焦透鏡單元的最優(yōu)位置。圖像拾取裝置然后移動聚焦透鏡單元以完成聚焦。聚焦透鏡單元需要具有小的尺寸和輕的重量，使得聚焦透鏡單元可被擺動。已知的變焦透鏡包括如下這樣的透鏡單元，其一部分是尺寸小并且重量輕的用于聚焦的透鏡單元。如在美國專利N0.7184221中討論的那樣，六單元變焦透鏡包含分別具有負折光力、正折光力、負折光力、正折光力、負折光力和正折光力的第一到第六透鏡單元。尺寸小并且重量輕的第五透鏡單元執(zhí)行聚焦。如在美國專利申請公開N0.2010/0091170中討論的那樣，變焦透鏡包含分別具有正折光力、負折光力、負折光力、正折光力和正折光力的第一到第五透鏡單元。第三透鏡單元執(zhí)行聚焦。如在美國專利申請公開N0.2010/0091171中討論的那樣，變焦透鏡包含分別具有正折光力、負折光力、正折光力、正折光力和正折光力的第一到第五透鏡單元。第三透鏡單元執(zhí)行聚焦。如在美國專利N0.6556356中討論的那樣，變焦透鏡包含分別具有正折光力、負折光力、正折光力和正折光力的第一到第四透鏡單元。第二透鏡單元執(zhí)行聚焦。如在日本專利申請公開N0.2001-033697中討論的那樣，變焦透鏡包含分別具有正折光力、負折光力、正折光力、負折光力和正折光力的第一到第五透鏡單元。第四透鏡單元執(zhí)行聚焦。聚焦透鏡單元可使用具有少量的透鏡的尺寸小、重量輕的透鏡單元，以提高自動聚焦速度。并且，聚焦透鏡單元可使用具有高的折光力的透鏡單元以減少聚焦期間的移動量。但是，如果聚焦透鏡單元包含少量的透鏡，那么增大聚焦透鏡單元的折光力通常使聚焦透鏡單元的殘留像差增加并使由聚焦導(dǎo)致的像差變化增加。因此，不能充分增大聚焦透鏡單元的焦度(power)。相反，減小聚焦透鏡單元的焦度會增加聚焦透鏡單元在聚焦期間的移動量。作為結(jié)果，供聚焦透鏡單元移動的空間增加，而不能確保足夠的供變焦透鏡單元移動的空間。難以在保持高的光學(xué)性能的同時實現(xiàn)整個變焦透鏡的小型化。一般地，變焦透鏡需要能夠?qū)崿F(xiàn)快速的聚焦并使聚焦期間的像差變化最小。適當?shù)嘏渲米兘诡愋汀⒕劢雇哥R單元及其前后的透鏡單元以在整個物體距離上確保高的光學(xué)性能是重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對能夠快速聚焦的變焦透鏡和具有該變焦透鏡的圖像拾取裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，變焦透鏡包含:具有負折光力的透鏡單元Ln ;具有正折光力的透鏡單元Lpl ;和具有正折光力的透鏡單元Lp2。透鏡單元Ln包含兩個或更少的透鏡并在聚焦和變焦期間移動。透鏡單元Lpl被設(shè)置為鄰近透鏡單元Ln的物體側(cè)。透鏡單元Lp2被設(shè)置為鄰近透鏡單元Ln的像側(cè)。透鏡單元Lpl和透鏡單元Lp2在變焦期間移動。變焦透鏡滿足以下的條件:0.2< (Dnw-bfw) / (Tlw-bfw) <0.80.3<-Mnz / Mfnt<l.0這里，Tlw表示在廣角端的整個變焦透鏡中的最接近物體側(cè)的透鏡表面與像面之間的距離，Dnw指示在廣角端的透鏡單元Ln中的最接近像側(cè)的透鏡表面與像面之間的距離，bfw表示在廣角端的后焦距(back focus), Mfnt表示在假定從物體側(cè)到像側(cè)的移動為正的情況下在望遠端的透鏡單元Ln的最大聚焦移動量，Mnz表示在假定距離的增加為正的情況下從廣角端到望遠端的變焦期間的透鏡單元Ln與透鏡單元Lpl之間的距離的變化量。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，變焦透鏡從物體側(cè)到像側(cè)依次包含: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；具有負折光力的第四透鏡單元；和包含一個或更多個透鏡單元并且整體具有正折光力的后組。這些透鏡單元在變焦期間移動并且第四透鏡單元在聚焦期間移動。變焦透鏡滿足以下的條件:|ft / f123t I <0.6這里，ft表示整個變焦透鏡的在望遠端的焦距，f123t表示在望遠端的從第一透鏡單元到第三透鏡單元的復(fù)合焦距。參照附圖閱讀示例性實施例的以下的詳細的描述，本發(fā)明的其它特征和方面將變得清晰。


包含于說明書中并構(gòu)成其一部分的附圖示出本發(fā)明的示例性實施例、特征和方面，并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的截面圖。圖2A、圖2B、圖2C和圖2D是根據(jù)第一示例性實施例的變焦透鏡的在無限遠物體上聚焦期間以及在420mm的物體距離上聚焦期間的在廣角端的和在望遠端的像差圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的截面圖。
圖4A、圖4B、圖4C和圖4D是根據(jù)第二示例性實施例的變焦透鏡的在無限遠物體上聚焦期間以及在300mm的物體距離上聚焦期間的在廣角端的和在望遠端的像差圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的截面圖。圖6A、圖6B、圖6C和圖6D是根據(jù)第三示例性實施例的變焦透鏡的在無限遠物體上聚焦期間以及在390mm的物體距離上聚焦期間的在廣角端的和在望遠端的像差圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的截面圖。圖8A、圖8B、圖8C和圖8D是根據(jù)第四示例性實施例的變焦透鏡的在無限遠物體上聚焦期間以及在420mm的物體距離上聚焦期間的在廣角端的和在望遠端的像差圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的第五示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的截面圖。圖10A、圖10B、圖1OC和圖1OD是根據(jù)第五示例性實施例的變焦透鏡的在無限遠物體上聚焦期間以及在420mm的物體距離上聚焦期間的在廣角端的和在望遠端的像差圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明的第六示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的截面圖。圖12A、圖12B、圖12C和圖12D是根據(jù)第六示例性實施例的變焦透鏡的在無限遠物體上聚焦期間以及在最近物體上聚焦期間的在廣角端的和在望遠端的像差圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明的第七示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的截面圖。圖14A、圖14B、圖14C和圖14D是根據(jù)第七示例性實施例的變焦透鏡的在無限遠物體上聚焦期間以及在最近物體上聚焦期間的在廣角端的和在望遠端的像差圖。圖15是根據(jù)本發(fā)明的第八示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的截面圖。圖16A、圖16B、圖16C和圖16D是根據(jù)第八示例性實施例的變焦透鏡的在無限遠物體上聚焦期間以及在最近物體上聚焦期間的在廣角端的和在望遠端的像差圖。圖17是根據(jù)本發(fā)明的第九示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的截面圖。圖18A、圖18B、圖18C和圖18D是根據(jù)第九示例性實施例的變焦透鏡的在無限遠物體上聚焦期間以及在最近物體上聚焦期間的在廣角端的和在望遠端的像差圖。圖19是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖像拾取裝置的主要部件的示意圖。
具體實施例方式以下將參照附圖詳細描述本發(fā)明的各示例性實施例、特征和方面。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的變焦透鏡包含透鏡單元Ln，該透鏡單元Ln具有負折光力、包含兩個或更少的透鏡并且在聚焦期間以及變焦期間移動。變焦透鏡還包含透鏡單元Lpl和Lp2。透鏡單元Lpl具有正折光力并被設(shè)置為鄰近透鏡單元Ln的物體側(cè)。透鏡單元Lp2具有正折光力并被設(shè)置為鄰近透鏡單元Ln的像側(cè)。透鏡單元Lpl和Lp2為了變焦而移動。另外，根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的變焦透鏡包含透鏡單元Lp，該透鏡單元Lp具有正折光力、包含兩個或更少的透鏡并在聚焦期間以及變焦期間移動。變焦透鏡還包含透鏡單元Ln2和Ln2。透鏡單元Lnl具有負折光力并被設(shè)置為鄰近透鏡單元Lp的物體偵U。透鏡單元Ln2具有負折光力并被設(shè)置為鄰近透鏡單元Lp的像側(cè)。透鏡單元Lnl和Ln2在變焦之際移動。圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的截面圖。圖2A、圖2B、圖2C和圖2D是根據(jù)第一示例性實施例的變焦透鏡的在無限遠物體上聚焦期間以及在最近物體(拍攝距離(shooting distance) 420mm)上聚焦期間的在廣角端的和在望遠端的像差圖。拍攝距離420mm代表數(shù)值例(后面描述)的單位為毫米的數(shù)值。這同樣適用于后面的描述。圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的截面圖。圖4A、圖4B、圖4C和圖4D是根據(jù)第二示例性實施例的變焦透鏡的在無限遠物體上聚焦期間以及在最近物體(拍攝距離300mm)上聚焦期間的在廣角端的和在望遠端的像差圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的截面圖。圖6A、圖6B、圖6C和圖6D是根據(jù)第三示例性實施例的變焦透鏡的在無限遠物體上聚焦期間以及在最近物體(拍攝距離390mm)上聚焦期間的在廣角端的和在望遠端的像差圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的截面圖。圖8A、圖SB、圖SC和圖8D是根據(jù)第四示例性實施例的變焦透鏡的在無限遠物體上聚焦期間以及在最近物體(拍攝距離420mm)上聚焦期間的在廣角端的和在望遠端的像差圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的第五示例性實施例的變焦透鏡的在廣角端的截面圖。圖10A、圖10B、圖1OC和圖1OD是在無限遠物體上聚焦以及在最近物體(拍攝距離420mm)上聚焦的根據(jù)第五數(shù)值例的變焦透鏡的在廣角端的和在望遠端的像差圖。各示例性實施例中的變焦透鏡代表用于諸如視頻照相機、數(shù)字照相機或鹵化銀膠片照相機的圖像拾取裝置的攝影透鏡系統(tǒng)(光學(xué)系統(tǒng))。在截面圖中，左側(cè)代表物體側(cè)(前方)，右側(cè)代表像側(cè)(后方)。在截面圖中，從物體側(cè)起計數(shù)的第i個透鏡單元表示為Li?？讖焦怅@表示為SP。如果變焦透鏡被用于諸如視頻照相機或數(shù)字靜態(tài)照相機的攝影光學(xué)系統(tǒng)，那么像面IP等同于諸如CCD傳感器或CMOS傳感器的固態(tài)圖像傳感器(光電轉(zhuǎn)換元件)的成像平面。如果變焦透鏡被用于鹵化銀膠片照相機，那么像面IP等同于膠片表面。箭頭代表從廣角端到望遠端的變焦期間的各透鏡單元的移動軌跡。球面像差圖示出d線(實線)和g線(虛線)。在像散圖中，虛線表示相對于d線的子午像面AM。實線表示相對于d線的弧矢像面AS。示出畸變的示圖與d線相關(guān)。橫向色差與g線相關(guān)。F數(shù)表示為Fno。半視角表示為ω。在以下描述的示例性實施例中，廣角端和望遠端與當變焦透鏡單元被機械定位于沿光軸的可移動范圍的各端部時到達的變焦位置對應(yīng)。為了實現(xiàn)整個變焦透鏡的小型化，普通的變焦透鏡被配置為盡可能地增大在聚焦期間移動的聚焦透鏡單元的焦度(折光力)并減少用于聚焦的移動范圍。以下描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的變焦透鏡與在上述的專利文獻中討論的變焦透鏡之間的不同。假定變焦透鏡包含使用少量的透鏡的聚焦透鏡單元。在這種情況下，過量增大聚焦透鏡單元焦度使得聚焦透鏡單元的殘存像差增加。物體距離的變化導(dǎo)致的像差變化大大增加?？纱嬖谕瑫r提供尺寸小、重量輕的聚焦透鏡單元并且減少由于物體距離的變化導(dǎo)致的像差變化的嘗試。這種嘗試增加了聚焦移動量并減少了供變焦透鏡單元移動的空間。例如，在美國專利N0.7184221中描述的六單元變焦透鏡包含具有負折光力的尺寸小、重量輕的第五透鏡單元。第五透鏡單元用于聚焦。根據(jù)美國專利N0.7184221，第四和第六透鏡單元具有正折光力。第四到第六透鏡單元形成具有正折光力的復(fù)合透鏡單元，以增加聚焦透鏡單元的焦度。即使在這種情況下，具有正折光力的復(fù)合透鏡單元的主點也可如預(yù)期的那樣被定位。
根據(jù)美國專利N0.7184221，包含第四到第六透鏡單元的復(fù)合透鏡單元使用具有高的負焦度的第五透鏡單元作為聚焦透鏡單元并且確保大的供其移動的空間。四單元變焦透鏡包含具有負折光力、正折光力、負折光力和正折光力的透鏡單元。復(fù)合透鏡單元提供比具有正折光力的第四透鏡單元低的焦度。作為結(jié)果，后聚焦型焦度布置趨于失衡(unbalance)。另外，具有高的負折光力的透鏡單元被定位于在像面附近軸外主光線導(dǎo)致大的入射高度之處。軸外光線大大升高以改變像側(cè)的正透鏡中的軸外主光線的入射高度。物體距離的變化趨于改變軸外像差。在美國專利申請公開N0.2010/0091170中描述的變焦透鏡可增加作為聚焦透鏡單元的第三透鏡單元的焦度以限制聚焦移動量。結(jié)果是，將具有負折光力的透鏡單元(即第二和第三透鏡單元的組合)的前主點位置移動到第三透鏡單元。移動等同于在包含分別具有正折光力、負折光力、正折光力和正折光力的透鏡單元的四單元變焦透鏡的廣角端增加聚焦透鏡單元與作為變化體(variator)的第二透鏡單元之間的距離。這對于廣角化大大不利。根據(jù)美國專利申請公開N0.2010/0091170，作為聚焦透鏡單元的第三透鏡單元在廣角端向第二透鏡單元移動或者在望遠端向第四透鏡單元移動，以減小變焦期間的距離。導(dǎo)致可變焦度效果。但是，需要確保第二透鏡單元與第三透鏡單元之間的距離滿足聚焦透鏡單元的移動。結(jié)果是，限制了第二透鏡單元向第四透鏡單元的移動。與上述的四單元變焦透鏡相比，作為變化體的第二透鏡單元使可變焦度效果大大劣化。根據(jù)美國專利申請公開N0.2010/0091171的變焦透鏡將第四透鏡單元的正焦度(折光力)分配給作為聚焦透鏡單元的第三透鏡單元。第三透鏡單元和第四透鏡單元的主點位置向第三透鏡單元移動。這妨礙了確保在廣角端的長的后焦距。第三透鏡單元在從廣角端到望遠端的變焦期間向第二透鏡單元移動，以提供可變焦度。因此，第四透鏡單元不能如作為聚焦透鏡單元的第三透鏡單元的移動那樣多地向第二透鏡單元移動。同樣，與上述的四單元變焦透鏡相比，可變焦度效果劣化。與之相對，以下描述根據(jù)本發(fā)明的第一、第二、第四和第五示例性實施例的變焦透鏡。具有負焦度的聚焦透鏡單元Ln被夾在具有正焦度的透鏡單元Lpl與具有正焦度的透鏡單元Lp2之間，以提供具有正焦度的復(fù)合透鏡單元(Lpl、Ln和Lp2)。復(fù)合透鏡單元的位置遠離像面。增加透鏡單元Ln的焦度沒有明顯改變具有正折光力的復(fù)合透鏡單元的主點位置。能夠容易地減小聚焦透鏡單元Ln的聚焦移動量并實現(xiàn)整個變焦透鏡的小型化和輕量化。透鏡單元Ln的位置稍微遠離像側(cè)以防止軸外主光線的大的入射高度。作為結(jié)果，聚焦導(dǎo)致的透鏡單元Ln的兩側(cè)的透鏡單元Lpl和Lp2的入射高度的變化減小。物體距離的變化導(dǎo)致的軸外像差的變化減小。在透鏡單元Ln與處于兩側(cè)的透鏡單元Lpl和Lp2中的一個之間容易建立遠焦關(guān)系(afocal relation)。透鏡單元Ln可減少聚焦期間的軸向光線的入射高度的變化。作為結(jié)果，物體距離的變化導(dǎo)致的諸如球面像差或軸向色差(縱向色差)的軸向像差的變化減小。在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的變焦透鏡中，在從無限遠物體到最近物體的聚焦期間透鏡單元Ln移動更接近透鏡單元Lpl。在從廣角端到望遠端的變焦期間透鏡單元Ln移動遠離透鏡單元Lpl。作為結(jié)果，確保了可變焦度效果。提供供聚焦透鏡單元移動的空間補償了變焦透鏡單元上的負擔。變焦透鏡由此展示出在整個變焦和聚焦范圍上具有優(yōu)異的光學(xué)性能的特征，并容易在保持尺寸小、重量輕的聚焦機構(gòu)的同時實現(xiàn)整個變焦透鏡的小型化。本發(fā)明的第三示例性實施例顛倒了上述的透鏡單元Ln、Lpl和Lp2的折光力之間的正-負關(guān)系。第三示例性實施例通過設(shè)置具有正折光力的聚焦透鏡單元Lp以及在其兩側(cè)相鄰的具有負折光力的透鏡單元Lnl和Ln2確保與以上類似的效果。以下描述根據(jù)示例性實施例的變焦透鏡。首先，將描述根據(jù)第一、第二、第四和第五示例性實施例的變焦透鏡的特征。第一、第二、第四和第五示例性實施例提供了透鏡單元Ln，該透鏡單元Ln具有負折光力、包含兩個或更少的透鏡并在聚焦和變焦期間移動。變焦透鏡還包含透鏡單元Lpl和Lp2。透鏡單元Lpl具有正折光力并且被設(shè)置為鄰近透鏡單元Ln的物體側(cè)。透鏡單元Lp2具有正折光力并被設(shè)置為鄰近透鏡單元Ln的像側(cè)。透鏡單元Lpl和Lp2為了變焦而移動。在從無限遠物體到最近物體的聚焦期間透鏡單元Ln移動更接近透鏡單元Lpl。在從廣角端到望遠端的變焦期間透鏡單元Ln移動為遠離透鏡單元Lpl。假定在廣角端的整個變焦透鏡中的最接近物體側(cè)的透鏡表面與像面之間的距離為Tlw。假定在廣角端的透鏡單元Ln的最接近像側(cè)的透鏡表面與像面之間的距離為Dnw。假定在廣角端的后焦距為bfV。假定在望遠端的透鏡單元Ln的聚焦期間的最大移動量為Mfnt0假定從物體側(cè)向像側(cè)的移動為正。假定從廣角端到望遠端的變焦期間的透鏡單元Ln與Lpl之間的距離的變化量為Mnz。假定距離的增加為正。滿足以下的條件:0.2< (Dnw-bfw) / (Tlw-bfw) <0.8 (I)0.3〈_Mnz / Mfnt<l.0(2)用于聚焦的具有負折光力的透鏡單元Ln被夾在均具有正折光力的透鏡單元Lpl與Lp2之間。即使增加透鏡單元Ln的焦度也可適當?shù)囟ㄎ话哥R單元Lpl、Ln和Lp2的復(fù)合透鏡單元的主點。聚焦透鏡單元的焦度增加。聚焦期間的移動量減小。透鏡單元Ln被定位為滿足條件(1)。聚焦導(dǎo)致的在透鏡單元Ln的兩側(cè)的透鏡單元Lpl和Lp2上的軸外主光線的入射高度的變化減小。因此，物體距離的變化導(dǎo)致的軸外像差的變化減小。背離條件(1)的下限會定位負焦度透鏡單元接近在廣角端需要正焦度的像面。后聚焦布置失衡以致于妨礙提供寬的視角以及使整個變焦透鏡小型化。另外，軸外主光線的入射高度在像側(cè)增加。強的負焦度使軸外光束升高。物體距離的變化使軸外像差的變化增大。背離條件(I)的上限會導(dǎo)致透鏡單元Ln移動為過于接近物體側(cè)。軸外主光線的入射高度沿與像面相反的方向增加。物體距離的變化使軸外像差的變化增大?；跅l件(2)，透鏡單元Ln在變焦期間以及在聚焦期間移動。供透鏡單元Ln在聚焦期間移動的空間可有效地用于變焦?？扇菀椎貙崿F(xiàn)整個變焦透鏡的小型化。背離條件(2)的上限會對于在望遠端的透鏡單元Ln的聚焦移動量提供過大的空間。整個變焦透鏡尺寸增加。背離條件(2)的下限會減小由于透鏡單元Ln導(dǎo)致的可變焦度效果。如果滿足條件(1)和(2)，那么用于透鏡單元Ln的諸如兩個或更少的透鏡的少量透鏡的配置可容易地減小聚焦移動量，增加變焦期間的可變焦度效果，并且減少聚焦期間的像差變化。更有利地，條件(1)和(2)可被設(shè)為以下的值:0.25< (Dnw-bfw) / (Tlw-bfw) <0.6 (la)0.35〈_Mnz / Mfnt<0.95(2a)更有利地，第一、第二、第四和第五示例性實施例可滿足以下的條件中的一個或更多個。假定透鏡單元Ln、Lpl和Lp2的焦距分別為fn、fpl和fp2。假定透鏡單元Ln的物體側(cè)的和像側(cè)的有效直徑分別為ea_nf和ea_nr。假定透鏡單元Lpl的像側(cè)的和透鏡單元Lp2的物體側(cè)的有效直徑分別為ea_plr和ea_p2f。假定在廣角端的包含透鏡單元Lpl、Ln和Lp2的復(fù)合透鏡單元的后主點位置為okw。假定透鏡單元Lp2的后主點位置為okp2。假定透鏡單元Lp2的焦距為fp2。假定在廣角端和在望遠端的透鏡單元Ln的橫向倍率分別為βη 和i3nt?？梢詽M足以下的條件中的一個或更多個:
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡，包含: 具有負折光力的透鏡單元Ln; 具有正折光力的透鏡單元Lpl ;和 具有正折光力的透鏡單 元Lp2, 其中，透鏡單元Ln包含兩個或更少的透鏡并在聚焦和變焦期間移動，透鏡單元Lpl被設(shè)置為鄰近透鏡單元Ln的物體側(cè)，透鏡單元Lp2被設(shè)置為鄰近透鏡單元Ln的像側(cè)，并且，透鏡單元Lpl和透鏡單元Lp2在變焦期間移動，并且， 其中，所述變焦透鏡滿足以下的條件:0.2<(Dnw-bfw)/(Tlw-bfw)<0.80.3<-Mnz/Mfnt<l.0 這里，Tlw表示在廣角端的整個變焦透鏡中的最接近物體側(cè)的透鏡表面與像面之間的距離，Dnw表示在廣角端的透鏡單元Ln中的最接近像側(cè)的透鏡表面與所述像面之間的距離，bfV表示在廣角端的后焦距，Mfnt通過假定在從無限遠距離到近距離的聚焦期間從物體側(cè)到像側(cè)的移動為正表示在望遠端的透鏡單元Ln的最大聚焦移動量，Mnz通過假定距離的增加為正表示在從廣角端到望遠端的變焦期間的透鏡單元Ln與透鏡單元Lpl之間的距離的變化量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件: 0.4<-fpl/fn<2.5 0.4<-fp2/fn<2.5 這里，fn、fpl和fp2分別表示透鏡單元Ln、透鏡單元Lpl和透鏡單元Lp2的焦距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件:0.7<ea_plr/ea_nf<l.40.7<ea_p2f/ea_nr<l.4 這里，ea_nf和ea_nr分別表示透鏡單元Ln的在物體側(cè)和像側(cè)的有效直徑，ea_plr和ea_p2f分別表示透鏡單元Lpl的在像側(cè)的有效直徑和透鏡單元Lp2的在物體側(cè)的有效直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件:|(okw-okp2)/fp2|<0.3 這里，okw表示在廣角端的包含透鏡單元Lp1、透鏡單元Ln和透鏡單元Lp2的復(fù)合透鏡單元的后主點位置，okp2表示透鏡單元Lp2的后主點位置，并且fp2表示透鏡單元Lp2的焦距。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件: β nw I <1.0 這里，β nw表示在廣角端的透鏡單元Ln的橫向倍率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件: β nt I <1.0 這里，β nt表示在望遠端的透鏡單元Ln的橫向倍率。
7.一種圖像拾取裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1 6中的任一項的變焦透鏡。
8.一種變焦透鏡，包括:具有正折光力的透鏡單元Lp ； 具有負折光力的透鏡單元Lnl ;和 具有負折光力的透鏡單元Ln2， 其中，透鏡單元Lp包含兩個或更少的透鏡并在聚焦和變焦期間移動，透鏡單元Lnl被設(shè)置為鄰近透鏡單元Lp的物體側(cè)，透鏡單元Ln2被設(shè)置為鄰近透鏡單元Lp的像側(cè)，并且，透鏡單元Lnl和透鏡單元Ln2在變焦期間移動，并且， 變焦透鏡滿足以下的條件:.0.2〈 (Dn2w-bfw)/ (Tlw-bfw)〈0.8.0.3<-Mpz/Mfpt<l.0 這里，Tlw表示在廣角端的整個變焦透鏡中的最接近物體側(cè)的透鏡表面與像面之間的距離，Dn2w表示在廣角端的透鏡單元Ln2中的最接近像側(cè)的透鏡表面與所述像面之間的距離，bfV表示在廣角端的后焦距，Mfpt通過假定在從無限遠距離到近距離的聚焦期間從物體側(cè)到像側(cè)的移動為正表示在望遠端的透鏡單元Lp的最大聚焦移動量，Mpz通過假定距離的減小為正表示從廣角端到望遠端的變焦期間的透鏡單元Lp與透鏡單元Ln2之間的距離的變化量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件: .0.3<-fnl/fp<2.5 .0.3<-fn2/fp<2.5 這里，fp、fnl和fn2分別表示透鏡單元Lp、透鏡單元Lnl和透鏡單元Ln2的焦距。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件:.0.7<ea_nlr/ea_pf<l.4.0.7<ea_n2f/ea_pr<l.4 這里，ea_pf和ea_pr分別表示透鏡單元Lp的在物體側(cè)和在像側(cè)的有效直徑，ea_nlr和ea_n2f分別表示透鏡單元Lnl的在像側(cè)的有效直徑和透鏡單元Ln2的在物體側(cè)的有效直徑。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件:(olw-olnl)/fnl|〈0.3 這里，olw表示在廣角端的包含透鏡單元Lnl、透鏡單元Lp和透鏡單元Ln2的復(fù)合透鏡單元的前主點位置，olnl表示透鏡單元Lnl的前主點位置，并且fnl表示透鏡單元Lnl的焦距。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件: β n2w I〈1.0 這里，β n2w表示在廣角端的透鏡單元Ln2的橫向倍率。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件: βη2 |<1.0 這里，β n2t表示在望遠端的透鏡單元Ln2的橫向倍率。
14.一種圖像拾取裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求8 13中的任一項的變焦透鏡。
15.一種變焦透鏡，從物體側(cè)到像側(cè)依次包含: 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； 具有負折光力的第四透鏡單元；以及 包含一個或更多個透鏡單元并且整體具有正折光力的后組， 其中，各透鏡單元在變焦期間移動并且第四透鏡單元在聚焦期間移動，并且， 變焦透鏡滿足以下的條件: ft/f123t I〈0.6 這里，ft表示整個變焦透鏡的在望遠端的焦距，f123t表示從第一透鏡單元到第三透鏡單元的在望遠端的復(fù)合焦距。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件: fw/f123ff 1〈0.5 這里，fw表示整個變焦透鏡的在廣角端的焦距，f123w表示從第一透鏡單元到第三透鏡單元的在廣角端的復(fù)合焦距。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件: β 4w 1 <1.0 這里，β4 表示第四透鏡單元的在廣角端的橫向倍率。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件:3 4t|〈1.0 這里，P4t表示第四透鏡單元的在望遠端的橫向倍率。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件:. 0.3<-f12ff/f3<2.0 這里，f12w表示第一透鏡單元和第二透鏡單元的在廣角端的復(fù)合焦距，并且f3表示第三透鏡單元的焦距。
20.根據(jù)權(quán)利要求15的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件: .0.3<-f12t/f3<2.0 這里，f12t表示第一透鏡單元和第二透鏡單元的在望遠端的復(fù)合焦距，并且f3表示第三透鏡單元的焦距。
21.根據(jù)權(quán)利要求15的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件:.0.40<-fpw/f4<0.95 這里，fpw表示后組的在廣角端的復(fù)合焦距，f4表示第四透鏡單元的焦距。
22.根據(jù)權(quán)利要求15的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件:.0.40〈-fpt/f4〈0.95 這里，fpt表示后組的在望遠端的復(fù)合焦距，f4表示第四透鏡單元的焦距。
23.根據(jù)權(quán)利要求15的變焦透鏡，其中，第四透鏡單元包含兩個或更少的透鏡。
24.根據(jù)權(quán)利要求15的變焦透鏡，其中，變焦透鏡滿足以下的條件: .0.3<-Mz/Mft<l.0 這里，Mft通過假定在從無限遠距離到近距離的聚焦期間從物體側(cè)到像側(cè)的移動為正表示在望遠端的第四透鏡單元的最大聚焦移動量，Mz通過假定在從廣角端到望遠端的變焦期間距離的增加為正表示從廣角端到望遠端的變焦期間的第三透鏡單元與第四透鏡單元之間的距離的變化量。
25.根據(jù)權(quán)利要求15的變焦透鏡，其中，各透鏡單元移動以實現(xiàn)變焦，使得，與廣角端相比在望遠端，第一透鏡單元與第二透鏡單元之間的距離更長、第二透鏡單元與第三透鏡單元之間的距離更短、第三透鏡單元與第四透鏡單元之間的距離更長并且第四透鏡單元與后組之間的距離更短。
26.根據(jù)權(quán)利要求15的變焦透鏡，其中，后組從物體側(cè)到像側(cè)依次包含具有正折光力的第五透鏡單元和具有正折光力的第六透鏡單元。
27.根據(jù)權(quán)利要求15的變焦透鏡，其中，后組包含具有正折光力的第五透鏡單元。
28.一種圖像拾取裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求15 27中的任一項的變焦透鏡。
全文摘要
本申請公開了變焦透鏡和具有變焦透鏡的圖像拾取裝置。一種變焦透鏡包含在聚焦和變焦期間移動的包含兩個或更少的透鏡的具有負折光力的透鏡單元Ln；被設(shè)置為鄰近其物體側(cè)的具有正折光力的透鏡單元Lp1；被設(shè)置為鄰近其像側(cè)的具有正折光力的透鏡單元Lp2。透鏡單元Lp1和透鏡單元Lp2在變焦期間移動。在廣角端的整個變焦透鏡中的最接近物體側(cè)的透鏡表面與像面之間的距離Tlw、在廣角端的透鏡單元Ln中的最接近像側(cè)的透鏡表面與像面之間的距離Dnw、在廣角端的后焦距bfw以及在望遠端的透鏡單元Ln的在聚焦期間的最大移動量Mfnt被適當?shù)卦O(shè)定。
文檔編號G02B15/177GK103105667SQ20121037573
公開日2013年5月15日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月5日
發(fā)明者杉田茂宣 申請人:佳能株式會社