變焦透鏡和圖像拾取裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及變焦透鏡和圖像拾取裝置。一種變焦透鏡從物側(cè)到像側(cè)依次包含具有正折光力的第1透鏡單元（L1）、具有負(fù)折光力的第2透鏡單元（L2）、具有正折光力的第（N-2）透鏡單元（L5、L3）、具有負(fù)折光力的第（N-1）透鏡單元（L6、L4）和具有正折光力的第N透鏡單元（L7、L5），這里，N代表大于或等于5的整數(shù)。第（N-1）透鏡單元包含圖像穩(wěn)定化透鏡單元。滿足0.01＜BldN/TDw＜0.09和2.0＜fN/fw＜8.0的條件，這里，BldN代表第N透鏡單元的光軸上的長度，TDw代表廣角端處最物側(cè)透鏡表面與最像側(cè)透鏡表面之間的光軸上的距離，fw代表廣角端處整個變焦透鏡的焦距，fN代表第N透鏡單元的焦距。
【專利說明】變焦透鏡和圖像拾取裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及適于使用固態(tài)圖像傳感器或鹵化銀膠片的諸如照相機(jī)的圖像拾取裝置的變焦透鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]用于圖像拾取裝置的圖像拍攝光學(xué)系統(tǒng)要求是完全小型化的、能夠用寬的視角拍攝圖像、具有高的變焦比并具有圖像穩(wěn)定化機(jī)構(gòu)以校正(減少)由于手抖等導(dǎo)致的照相機(jī)震動產(chǎn)生的圖像模糊。
[0003]并且，作為變焦透鏡的圖像拍攝光學(xué)系統(tǒng)還需要具有構(gòu)成變焦透鏡的一部分的圖像穩(wěn)定化透鏡單元為了校正圖像模糊沿與光軸正交的方向的移動導(dǎo)致較少的像差變化的 配置。
[0004]當(dāng)執(zhí)行圖像模糊校正時，變焦透鏡或者比圖像穩(wěn)定化透鏡單元更位于像側(cè)的透鏡單元的不適當(dāng)?shù)呐渲迷龃笃南癫?，這使變焦透鏡的光學(xué)性能劣化。
[0005]因此，為了實(shí)現(xiàn)完全小型化的配置、寬的視角、高的變焦比和圖像模糊校正期間的高的光學(xué)性能，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定整個變焦透鏡的配置和比圖像穩(wěn)定化透鏡單元更位于像側(cè)的透鏡單元的配置等是重要的。
[0006]作為最物側(cè)透鏡單元具有正折光力的正引導(dǎo)型變焦透鏡，構(gòu)成變焦透鏡的一部分的透鏡單元為了圖像模糊校正沿包含與變焦透鏡的光軸正交的方向分量的方向移動的變焦透鏡是已知的。
[0007]日本專利公開N0.2010-019945公開了從物側(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(fù)折光力的第二透鏡單元、具有正折光力的第三透鏡單元和具有正折光力的第四透鏡單元的變焦透鏡。在該變焦透鏡中，第三透鏡單元被分成具有正折光力的透鏡單元和具有負(fù)折光力的透鏡單元，并且，通過沿與變焦透鏡的光軸正交的方向移動負(fù)透鏡單元，執(zhí)行圖像模糊校正。
[0008]日本專利公開N0.2010-271362公開了從物側(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(fù)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(fù)折光力的第四透鏡單元和具有正折光力的第五透鏡單元的變焦透鏡。在該變焦透鏡中，通過沿與變焦透鏡的光軸正交的方向移動第四透鏡單元或其一部分，執(zhí)行圖像模糊校正。
[0009]在日本專利公開N0.2010-019945和N0.2010-271362中公開的變焦透鏡的配置有利于實(shí)現(xiàn)高的變焦比，但使得難以實(shí)現(xiàn)完全小型化的配置和寬的視角。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提供即使當(dāng)執(zhí)行圖像模糊校正時也能夠提供高的光學(xué)性能、同時具有完全小型化的配置、寬的視角和高的變焦比的變焦透鏡，并且還提供包含變焦透鏡的圖像拾取
>J-U ρ?α裝直。
[0011]本發(fā)明作為其一個方面提供一種從物側(cè)到像側(cè)依次包含以下的透鏡單元的變焦透鏡:具有正折光力的第I透鏡單元；具有負(fù)折光力的第2透鏡單元；具有正折光力的第(N-2)透鏡單元；具有負(fù)折光力的第(N-1)透鏡單元；和具有正折光力的第N透鏡單元，這里，N代表大于或等于5的整數(shù)。第1、第2、第(N-2)、第(N-1)和第N透鏡單元中的相鄰的透鏡單元之間的光軸方向的距離在變焦期間改變。第(N-1)透鏡單元包含可為了圖像模糊校正沿包含與光軸正交的方向分量的方向移動的圖像穩(wěn)定化透鏡單元。滿足以下的條件:
[0012]0.01 < BldN/TDw < 0.09
[0013]2.0 < fN/fw < 8.0
[0014]這里，BldN代表第N透鏡單元的光軸上的長度，TDw代表廣角端處最物側(cè)透鏡表面與最像側(cè)透鏡表面之間的光軸上的距離，fw代表廣角端處整個變焦透鏡的焦距，fN代表第N透鏡單元的焦距。
[0015]本發(fā)明作為其另一方面提供一種包括以上的變焦透鏡和接收由變焦透鏡形成的光學(xué)圖像的圖像傳感器的圖像拾取裝置。
[0016]從參照附圖對示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清楚。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是作為本發(fā)明的實(shí)施例1的變焦透鏡的廣角端的截面圖。
[0018]圖2A和圖2B是本發(fā)明的數(shù)值例I的廣角端和望遠(yuǎn)端的縱向像差圖。
[0019]圖3A和圖3B是本發(fā)明的數(shù)值例I的廣角端和望遠(yuǎn)端的橫向像差圖。
[0020]圖4A和圖4B是數(shù)值例I的廣角端和望遠(yuǎn)端的執(zhí)行0.5度圖像穩(wěn)定化偏移的狀態(tài)中的橫向像差圖。
[0021]圖5是作為本發(fā)明的實(shí)施例2的變焦透鏡的廣角端的截面圖。
[0022]圖6A和圖6B是本發(fā)明的數(shù)值例2的廣角端和望遠(yuǎn)端的縱向像差圖。
[0023]圖7A和圖7B是本發(fā)明的數(shù)值例2的廣角端和望遠(yuǎn)端的橫向像差圖。
[0024]圖8A和圖SB是數(shù)值例2的廣角端和望遠(yuǎn)端的執(zhí)行0.5度圖像穩(wěn)定化偏移的狀態(tài)中的橫向像差圖。
[0025]圖9是作為本發(fā)明的實(shí)施例3的變焦透鏡的廣角端的截面圖。
[0026]圖1OA和圖1OB是本發(fā)明的數(shù)值例3的廣角端和望遠(yuǎn)端的縱向像差圖。
[0027]圖1lA和圖1lB是本發(fā)明的數(shù)值例3的廣角端和望遠(yuǎn)端的橫向像差圖。
[0028]圖12A和圖12B是數(shù)值例3的廣角端和望遠(yuǎn)端的執(zhí)行0.5度圖像穩(wěn)定化偏移的狀態(tài)中的橫向像差圖。
[0029]圖13是作為本發(fā)明的實(shí)施例4的變焦透鏡的廣角端的截面圖。
[0030]圖14A和圖14B是本發(fā)明的數(shù)值例4的廣角端和望遠(yuǎn)端的縱向像差圖。
[0031]圖15A和圖15B是本發(fā)明的數(shù)值例4的廣角端和望遠(yuǎn)端的橫向像差圖。
[0032]圖16A和圖16B是數(shù)值例4的廣角端和望遠(yuǎn)端的執(zhí)行0.5度圖像穩(wěn)定化偏移的狀態(tài)中的橫向像差圖。
[0033]圖17是作為本發(fā)明的實(shí)施例5的圖像拾取裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下，將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。[0035]后面將描述的本發(fā)明的實(shí)施例的每一個的變焦透鏡從物側(cè)到像側(cè)依次包含具有正折光力的第I透鏡單元、具有負(fù)折光力的第2透鏡單元、具有正折光力的第(N-2)透鏡單元、具有負(fù)折光力的第(N-1)透鏡單元和具有正折光力的第N透鏡單元，這里，N代表大于或等于5的整數(shù)。在該變焦透鏡中，第1、第2、第(N-2)、第(N-1)和第N透鏡單元中的相鄰的透鏡單元之間的沿光軸的方向(以下，稱為“光軸方向”)的距離在變焦期間改變。第(N-1)透鏡單元包含可為了圖像模糊校正(圖像穩(wěn)定化)沿包含與光軸正交的方向分量的方向移動的圖像穩(wěn)定化透鏡單元。
[0036]圖1是示出作為第I實(shí)施例(實(shí)施例1)的變焦透鏡的提供最短焦距的廣角端的配置的截面圖。圖2A和圖2B是與實(shí)施例1對應(yīng)的第I數(shù)值例(數(shù)值例I)的廣角端和提供最長焦距的望遠(yuǎn)端的縱向像差圖。圖3A和圖3B是數(shù)值例I的廣角端和望遠(yuǎn)端的橫向像差圖。圖4A和圖4B是數(shù)值例I的廣角端和望遠(yuǎn)端的執(zhí)行0.5度圖像穩(wěn)定化偏移(后面描述)以改變成像位置的狀態(tài)中的橫向像差圖。數(shù)值例I (實(shí)施例1)的變焦透鏡具有2.84的變焦比和4.10的F數(shù)。
[0037]圖5是表示作為第2實(shí)施例(實(shí)施例2)的變焦透鏡的廣角端的配置的截面圖。圖6A和圖6B是與實(shí)施例2對應(yīng)的第2數(shù)值例(數(shù)值例2)的廣角端和望遠(yuǎn)端的縱向像差圖。圖7A和圖7B是數(shù)值例2的廣角端和望遠(yuǎn)端的橫向像差圖。圖8A和圖SB是數(shù)值例2的廣角端和望遠(yuǎn)端的執(zhí)行0.5度圖像穩(wěn)定化偏移的狀態(tài)中的橫向像差圖。數(shù)值例2 (實(shí)施例2)的變焦透鏡具有2.84的變焦比和4.12?4.10的F數(shù)。
[0038]圖9是表示作為第3實(shí)施例(實(shí)施例3)的變焦透鏡的廣角端的配置的截面圖。圖1OA和圖1OB是與實(shí)施例3對應(yīng)的第3數(shù)值例(數(shù)值例3)的廣角端和望遠(yuǎn)端的縱向像差圖。圖1lA和圖1lB是數(shù)值例3的廣角端和望遠(yuǎn)端的橫向像差圖。圖12A和圖12B是數(shù)值例3的廣角端和望遠(yuǎn)端的執(zhí)行0.5度圖像穩(wěn)定化偏移的狀態(tài)中的橫向像差圖。數(shù)值例3 (實(shí)施例3)的變焦透鏡具有2.84的變焦比和4.10的F數(shù)。
[0039]圖13是表示作為第4實(shí)施例(實(shí)施例4)的變焦透鏡的廣角端的配置的截面圖。圖14A和圖14B是與實(shí)施例4對應(yīng)的第4數(shù)值例(數(shù)值例4)的廣角端和望遠(yuǎn)端的縱向像差圖。圖15A和圖15B是數(shù)值例4的廣角端和望遠(yuǎn)端的橫向像差圖。圖16A和圖16B是數(shù)值例4的廣角端和望遠(yuǎn)端的執(zhí)行0.5度圖像穩(wěn)定化偏移的狀態(tài)中的橫向像差圖。數(shù)值例4 (實(shí)施例4)的變焦透鏡具有2.84的變焦比和4.10的F數(shù)。圖17示意性地表示具有實(shí)施例1?4的變焦透鏡中的任一個的圖像拾取裝置。
[0040]各實(shí)施例的變焦透鏡用于諸如數(shù)字照相機(jī)、視頻照相機(jī)和鹵化銀膠片照相機(jī)的圖像拾取裝置。在各實(shí)施例的變焦透鏡的截面圖中，左側(cè)與前側(cè)(即，物側(cè)或放大側(cè))對應(yīng)，右側(cè)與后側(cè)(即，像側(cè)或縮小側(cè))對應(yīng)。并且，在各實(shí)施例的截面圖中，Li代表從物側(cè)到像側(cè)計(jì)數(shù)的透鏡單元號；透鏡單元Li被稱為“第i透鏡單元”。另外，附圖標(biāo)記SP表示用作孔徑光闌以設(shè)定(或限制)與全打開F數(shù)(Fno)對應(yīng)的光束的F數(shù)設(shè)定部件。以下，F(xiàn)數(shù)設(shè)定部件被稱為“孔徑光闌”。
[0041]附圖標(biāo)記IP表示當(dāng)變焦透鏡被用作視頻照相機(jī)或數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)的圖像拍攝光學(xué)系統(tǒng)時放置諸如CCD傳感器或CMOS傳感器的圖像傳感器(光電轉(zhuǎn)換元件)的圖像拾取面或者當(dāng)變焦透鏡被用作鹵化銀膠片照相機(jī)的圖像拍攝光學(xué)系統(tǒng)時放置鹵化銀膠片的光敏表面(膠片表面)的像面。在各實(shí)施例的變焦透鏡的截面圖中，箭頭表示執(zhí)行從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦時的各透鏡單元的移動軌跡。具有字母“聚焦(Focus)”的箭頭表示執(zhí)行從無限遠(yuǎn)物體到近距離物體的聚焦時的聚焦透鏡單元的移動方向。
[0042]縱向像差圖從圖左起依次示出球面像差(縱向色差)、像散、畸變和倍率色差。在不出球面像差和倍率色差的不圖中，實(shí)線表不d線(587.6nm)的像差，虛線表不g線(435.8nm)的像差。并且，在示出像散的示圖中，實(shí)線表示d線的弧矢方向的像散，虛線表示d線的子午方向的像散。并且，畸變圖示出d線的畸變。另外，F(xiàn)no代表F數(shù)，ω代表半場角(度)。
[0043]由于圖像穩(wěn)定化透鏡單元沿與光軸正交的方向偏心微小的量并且這種微小的偏心不影響縱向像差，因此，省略當(dāng)執(zhí)行圖像模糊校正(圖像穩(wěn)定化)時的縱向像差圖。在橫向像差圖中，hgt代表圖像高度，實(shí)線表示d線的弧矢方向的像差，虛線表示d線的子午方向的像差。
[0044]下面，描述諸如在日本專利公開N0.2010-019945中公開的變焦透鏡的一般的四透鏡單元變焦透鏡的特征。一般的四透鏡單元變焦透鏡在執(zhí)行從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦時大幅地移動第I透鏡單元、第3透鏡單元和第4透鏡單元以提供變倍效果。
[0045]以下，通過從像側(cè)(像面?zhèn)?到物側(cè)跟蹤軸上光束，描述該四透鏡單元變焦透鏡的廣角端的光學(xué)特征。在廣角端，必須使整個變焦透鏡的主點(diǎn)接近像面，使得第4透鏡單元位于最接近透鏡主體的像側(cè)部分的位置處。因此，軸上光束到第4透鏡單元的入射高度h減小，由此，正折光力不太有助于來自像面的發(fā)散光束，這將軸上光束轉(zhuǎn)換成其發(fā)散性在物側(cè)稍微減小的光束。
[0046]然后，軸上光束的發(fā)散性通過第3透鏡單元的具有負(fù)折光力的像側(cè)部分透鏡單元增大，由此，軸上光束的入射高度h在第3透鏡單元的具有正折光力并與像側(cè)部分透鏡單元相鄰的物側(cè)部分透鏡單元處變?yōu)樽畲?。然后，軸上光束通過物側(cè)部分透鏡單元的強(qiáng)的正折光力轉(zhuǎn)換成會聚光束，并向著第2透鏡單元前進(jìn)。因此，在第3透鏡單元中，用作圖像穩(wěn)定化透鏡單元的具有負(fù)折光力的像側(cè)部分透鏡單元位于發(fā)散軸上光束中，因此，軸上光束到圖像穩(wěn)定化透鏡單元的入射高度h相對地小。該配置使得能夠相對減小當(dāng)執(zhí)行圖像模糊校正時產(chǎn)生的彗形像差的變化。
[0047]下面，類似地通過從像側(cè)到物側(cè)跟蹤軸上光束，描述以上的四透鏡單元變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的光學(xué)特征。在望遠(yuǎn)端處，為了有效地將整個變焦透鏡的主點(diǎn)移動到物側(cè)，第3和第4透鏡單元大幅地向物側(cè)移動。因此，軸上光束到第4透鏡單元的入射高度h增大，由此，軸上光束在物側(cè)被轉(zhuǎn)換成會聚光束。
[0048]然后，會聚光束通過接近第4透鏡單元的物側(cè)表面的狀態(tài)中的第3透鏡單元的具有負(fù)折光力的像側(cè)部分透鏡單元被轉(zhuǎn)換成近失焦的(近準(zhǔn)直的)光束。所述近失焦光束通過第3透鏡單元的具有正折光力的物側(cè)部分透鏡單元被再次轉(zhuǎn)換成會聚光束，并然后向著第2透鏡單元前進(jìn)。因此，軸上光束的入射高度h在第4透鏡單元、第3透鏡單元的像側(cè)部分透鏡單元(圖像穩(wěn)定化透鏡單元)及其物側(cè)部分透鏡單元處總是大。因此，在執(zhí)行圖像模糊校正時產(chǎn)生的彗形像差的變化增大。
[0049]在日本專利公開N0.2010-019945中公開的變焦透鏡中，通過使用非球面透鏡校正在執(zhí)行圖像模糊校正時產(chǎn)生的彗形像差的變化。但是，弧矢像面中的像差的變化殘留。
[0050]下面，描述與上述的四透鏡單元變焦透鏡相比在諸如在日本專利公開N0.2010-271362中公開的變焦透鏡的一般的五透鏡單元變焦透鏡中可以比較容易地校正執(zhí)行圖像模糊校正時的它們的光學(xué)性能的原因。
[0051]在五透鏡單元變焦透鏡中，在望遠(yuǎn)端處，為了將整個變焦透鏡的主點(diǎn)移動到物側(cè)，第3和第5透鏡單元向物側(cè)移動。變焦透鏡的特征在于，伴隨第3和第5透鏡單元的移動，具有負(fù)折光力的第4透鏡單元相對于它們向像側(cè)移動。因此，與四透鏡單元變焦透鏡相比，五透鏡單元變焦透鏡的第5變焦透鏡(最后面的透鏡單元)的移動量減小與具有負(fù)折光力的第4透鏡單元向像側(cè)的相對移動量對應(yīng)的量。以下，通過從像側(cè)到物側(cè)跟蹤軸上光束，描述該五透鏡單元變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的光學(xué)特征。
[0052]第5透鏡單元的軸上光束的入射高度h變大，由此，軸上光束在第5透鏡單元的物側(cè)轉(zhuǎn)換成其會聚性減小的光束。
[0053]然后，軸上光束通過處于接近第5透鏡單元的物側(cè)面的狀態(tài)中的具有負(fù)折光力的第4透鏡單元被轉(zhuǎn)換成發(fā)散光束，并然后向第3透鏡單元前進(jìn)，所述第3透鏡單元以第4透鏡單元相對于第3透鏡單元的相對移動量與第4透鏡單元分開。發(fā)散的軸上光束通過第3透鏡單元被轉(zhuǎn)換成會聚光束，并然后向第2透鏡單元前進(jìn)。
[0054]因此，用作圖像穩(wěn)定化透鏡單元的第4透鏡單元位于發(fā)散軸上光束中，由此，軸上光束的入射高度h相對地小。因此，在五透鏡單元變焦透鏡中，可在不在圖像穩(wěn)定化透鏡單元中使用非球面透鏡的情況下充分地校正當(dāng)執(zhí)行圖像模糊校正時產(chǎn)生的彗形像差的變化。
[0055]本發(fā)明的各實(shí)施例提供具有五個或更多個透鏡單元并且特征在于當(dāng)執(zhí)行圖像模糊校正時其望遠(yuǎn)端的光學(xué)性能比上述的一般的變焦透鏡好的變焦透鏡。
[0056]如從以上的五透鏡單元變焦透鏡的描述理解的那樣，減小望遠(yuǎn)端的軸上光束到圖像穩(wěn)定化透鏡單元的入射高度h使得能夠提高執(zhí)行圖像模糊校正時的光學(xué)性能。因此，各實(shí)施例采用減小作為最像側(cè)透鏡單元的第N透鏡單元的光軸上的長度(即，第N透鏡單元的最物側(cè)透鏡表面與最像側(cè)透鏡表面之間的距離)的配置。該配置使得，當(dāng)?shù)?N-1)透鏡單元為了從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦向著第N透鏡單元移動時，從像面到第(N-1)透鏡單元的距離短，這減小軸上光束到第(N-1)透鏡單元的入射高度h，以提高執(zhí)行圖像模糊校正時的光學(xué)性能。
[0057]各實(shí)施例實(shí)現(xiàn)整個變焦透鏡的小型化配置和寬的視角且在兩者之間良好地平衡。一般地，正引導(dǎo)型變焦透鏡有利于提供高的變焦比。但是，正引導(dǎo)型變焦透鏡通過第I透鏡單元的正折光力減小軸外主光線的角度aa，這使得，為了實(shí)現(xiàn)寬的視角，必須增大第2透鏡單元的折光力并減小第I透鏡單元的折光力。
[0058]另一方面，為了通過具有弱的正折光力的第I透鏡單元校正在具有強(qiáng)的負(fù)折光力的第2透鏡單元中產(chǎn)生的諸如畸變、倍率色差和像場彎曲的軸外像差，必須通過增大第I透鏡單元的尺寸增大軸外主光線的入射高度ha，這可能增大整個變焦透鏡的尺寸。
[0059]因此，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化第3和隨后的透鏡單元的折光力布置以減小第2透鏡單元的折光力，使得能夠減小第I透鏡單元的尺寸并由此減小整個變焦透鏡的尺寸。
[0060]在常規(guī)的五透鏡單元變焦透鏡中，從像面到出射光瞳的距離長，這使得圖像周邊區(qū)域中的光束是遠(yuǎn)心的。為了增大物側(cè)視角，這種配置要求同時增大比孔徑光闌更加像側(cè)的正折光力和比孔徑光闌更加物側(cè)的負(fù)折光力，這導(dǎo)致第I透鏡單元的尺寸的增大。
[0061]因此，本發(fā)明的各實(shí)施例減小第N透鏡單元的正折光力并增大第3透鏡單元的正折光力，并由此向像側(cè)移動整個變焦透鏡的出射光瞳。換句話說，各實(shí)施例事先向像側(cè)的接近遠(yuǎn)心的軸外主光線提供一定的角度。該配置使得能夠通過由第3和隨后的透鏡單元構(gòu)成并具有正折光力的組合透鏡單元在一定程度上增大軸外主光線的角度a a，使得，即使減小第2透鏡單元的折光力，也可實(shí)現(xiàn)寬的視角。因此，各實(shí)施例使得能夠減小軸外主光線到第I透鏡單元的入射高度ha，并由此實(shí)現(xiàn)整個變焦透鏡的小型化配置和寬的視角。
[0062]下面，描述實(shí)施例的變焦透鏡的具體的配置。各實(shí)施例的變焦透鏡具有如上面描述的那樣由從物側(cè)到像側(cè)依次的具有正折光力的第I透鏡單元、具有負(fù)折光力的第2透鏡單元、具有正折光力的第(N-2)透鏡單元、具有負(fù)折光力的第(N-1)透鏡單元和具有正折光力的第N透鏡單元構(gòu)成的N透鏡單元配置，這里，N代表大于或等于5的整數(shù)。整個第(N-1)透鏡單元或其一部分沿包含與光軸正交的方向分量的方向移動，以執(zhí)行圖像穩(wěn)定化(圖像模糊校正)。
[0063]在以下的描述中，BldN代表第N透鏡單元的光軸上的長度，TDw代表廣角端處最物側(cè)透鏡表面(第I透鏡表面)與最像側(cè)透鏡表面(最后透鏡表面)之間的光軸上的距離，fw代表廣角端處整個變焦透鏡的焦距，fN代表第N透鏡單元的焦距。
[0064]在各實(shí)施例的變焦透鏡中，滿足以下的條件:
[0065]0.01 < BldN/TDw < 0.09...(I)
[0066]2.0 < fN/fw < 8.0...(2)
[0067]各實(shí)施例的變焦透鏡是具有高的變焦比的正引導(dǎo)型變焦透鏡，并且通過移動具有正折光力的整個第(N-1)透鏡單元或其一部分執(zhí)行圖像穩(wěn)定化，以在圖像穩(wěn)定化期間在望遠(yuǎn)端處保持良好的光學(xué)性能。并且，滿足條件(I)的各實(shí)施例的變焦透鏡還提高圖像穩(wěn)定化期間望遠(yuǎn)端處的光學(xué)性能。
[0068]為了通過減小第N透鏡單元的光軸上的長度并由此將第(N-1)透鏡單元(圖像穩(wěn)定化透鏡單元)放在盡可能地接近像面的軸上光束到第(N-1)透鏡單元的入射高度h減小的位置處來促進(jìn)對在望遠(yuǎn)端處在圖像穩(wěn)定化期間在圖像中心區(qū)域處產(chǎn)生的彗形像差的校正，需要滿足條件(I)。比條件(I)的上限高的BldN/TDw的值使得第N透鏡單元的光軸上的長度長，由此，軸上光束到圖像穩(wěn)定化透鏡單元的入射高度h增大，這增大在圖像穩(wěn)定化期間產(chǎn)生的彗形像差。
[0069]另一方面，比條件(I)的下限低的BldN/TDw的值使得第N透鏡單元的光軸上的長度太短，這使得難以有效地向第N透鏡單元提供作為具有正折光力的透鏡單元的功能。希望條件(I)具有以下的數(shù)值范圍:
[0070]0.015 < BldN/TDw < 0.060...(Ia)
[0071]為了有利于實(shí)現(xiàn)整個變焦透鏡的小型化配置和寬的視角，需要滿足條件(2)。并且，為了有效地通過將第N透鏡單元的折光力減小到一低水平并通過更接近像面地放置整個變焦透鏡的出射光瞳來實(shí)現(xiàn)寬的視角，需要滿足條件(2)。比條件(2)的上限高的fN/fw的值使得第N透鏡單元的折光力太弱，并由此減小第N透鏡單元的變倍效果，這響應(yīng)于該減小而增大要由第I透鏡單元LI承擔(dān)的變倍負(fù)荷，由此增大整個變焦透鏡的尺寸。
[0072]另一方面，比條件(2)的下限低的fN/fw的值增大第N透鏡單元的折光力并且增大整個變焦透鏡的出射光瞳離像面的距離，這使得難以實(shí)現(xiàn)寬的視角。希望條件(2)具有以下的數(shù)值范圍:[0073]2.50 < fN/fw < 7.50...(2a)
[0074]如上所述，各實(shí)施例提供具有完全小型化的配置、寬的視角和高的變焦比并且即使當(dāng)執(zhí)行圖像模糊校正時也能夠提供高的光學(xué)性能的變焦透鏡。
[0075]下面描述在各實(shí)施例中希望滿足的條件。首先，與廣角端處相比，在望遠(yuǎn)端處，希望第(N-2)透鏡單元與第(N-1)透鏡單元之間的距離較長并且第(N-1)透鏡單元與第N透鏡單元之間的距離較短。滿足該條件使得能夠通過變焦移動由第(N-2)、第(N-1)和第N透鏡單元構(gòu)成并且從像側(cè)到物側(cè)具有正折光力的組合透鏡單元的主點(diǎn)，這可有利于提供變倍效果。
[0076]并且，希望滿足以下的條件(其中，fN_2代表第(N-2)透鏡單元的焦距，L代表第(N-1)透鏡單元的焦距):
[0077]0.20 < II < 0.70…(3)
[0078]為了有效地提供第(N-2)、第(N-1)和第N透鏡單元的變倍輔助效果，需要滿足條件(3)。并且 ，由于第N透鏡單元的正折光力通過條件(2)減小到一低水平，因此，為了將更多的正折光力分配給具有正折光力的第(N-2)透鏡單元，需要滿足條件(3)。向具有負(fù)折光力的第(N-1)透鏡單元提供某水平的強(qiáng)折光力會提供與正常的五透鏡單元變焦透鏡相同的變倍效果。比條件(3)的上限高的的值減小第(N-2)透鏡單元的折光力，這使得難以有效地提供第(N-2)、第(N-1)和第N透鏡單元的變倍輔助效果。
[0079]另一方面，比條件(3)的下限低的的值增大第(N-2)透鏡單元的折光力，這產(chǎn)生大的球面像差，并由此使得難以提供高的光學(xué)性能。更希望條件(3)具有以下的數(shù)值范圍:
[0080]0.30 < II < 0.50...(3a)
[0081]并且，希望整個第(N-1)透鏡單元是圖像穩(wěn)定化透鏡單元。在各實(shí)施例中，通過使用整個第(N-U透鏡單元執(zhí)行圖像穩(wěn)定化使得能夠簡化變焦透鏡的配置，這是所希望的。另外，希望第N透鏡單元由具有非球面透鏡表面的一個透鏡構(gòu)成。由一個透鏡構(gòu)成第N透鏡單元使得能夠減小第N透鏡單元的光軸上的長度，這如希望的那樣使得易于滿足條件(I )。為了向構(gòu)成第N透鏡單元的一個透鏡提供足夠的像差校正效果，希望所述的一個透鏡是非球面透鏡。
[0082]并且，更希望滿足以下的條件(4)(其中，Hd代表第(N-2)透鏡單元的后側(cè)主點(diǎn)與像面之間的距離):
[0083]0.30 < Hd/TDw < 0.70...(4)
[0084]為了將第(N-2)透鏡單元的后側(cè)主點(diǎn)放在接近像面的廣角端，需要滿足條件(4)。
[0085]減小第N透鏡單元的折光力以滿足條件(2)導(dǎo)致由第(N-2)、第(N-1)和第N透鏡單元構(gòu)成的組合透鏡單元的后側(cè)主點(diǎn)向物側(cè)偏移并由此弱化反焦折射率布置(retro-focus refractive index arrangement),這使得難以提供寬的視角。
[0086]因此，在各實(shí)施例中，滿足條件(4)以使第(N-2)透鏡單元的后側(cè)主點(diǎn)接近像面使得能夠?qū)⒂傻?N-2)、第(N-1)和第N透鏡單元構(gòu)成的組合透鏡單元的后側(cè)主點(diǎn)放在與一般的五透鏡單元變焦透鏡相當(dāng)?shù)奈恢锰帯?br> [0087]比條件(4)的上限高的Hd/TDw的值使由第(N-2)、第(N-1)和第N透鏡單元構(gòu)成的組合透鏡單元的后側(cè)主點(diǎn)向物側(cè)偏移，這不希望地弱化反焦折射率布置。[0088]另一方面，比條件(4)的下限低的Hd/TDw的值過分地將第(N_2)透鏡單元的后側(cè)主點(diǎn)放在像側(cè)并由此減小第N透鏡單元與第(N-1)透鏡單元之間的空間，這使得難以執(zhí)行足夠的變倍。更希望條件(4)具有以下的數(shù)值范圍:
[0089]0.35 < Hd/TDw < 0.60...(4a)
[0090]另外，為了簡化各實(shí)施例的變焦透鏡配置，更希望第(N-2)透鏡單元和第N透鏡單元在變焦期間一體地移動(換句話說，沿相同的移動軌跡移動)。
[0091]在各實(shí)施例中，通過移動具有正折光力的第(N-2)透鏡單元、具有負(fù)折光力的第(N-1)透鏡單元和具有正折光力的第N透鏡單元，執(zhí)行變倍。在該配置中，重要的是，如上所述，與廣角端處相比，在望遠(yuǎn)端處，第(N-2)透鏡單元與第(N-1)透鏡單元之間的距離較長并且第(N-1)透鏡單元與第N透鏡單元之間的距離較短。即使當(dāng)?shù)?N-2)透鏡單元和第N透鏡單元在變焦期間一體地移動時，相對于第(N-2)透鏡單元和第N透鏡單元向像側(cè)移動第(N-1)透鏡單元也使得能夠滿足以上的兩個距離的關(guān)系。
[0092]第(N-2)透鏡單元和第N透鏡單元的一體移動使得能夠消除用于移動這兩個透鏡單元的機(jī)構(gòu)中的一個并由此有利于將例如五透鏡單元變焦透鏡的配置簡化為基本上與四透鏡單元變焦透鏡的配置基本上相當(dāng)?shù)呐渲谩?br> [0093]并且，希望變焦透鏡由從物側(cè)到像側(cè)依次的分別具有正折光力、負(fù)折光力、正折光力、負(fù)折光力、正折光力、負(fù)折光力和正折光力的第I透鏡單元、第2透鏡單元、第3透鏡單元、第4透鏡單元、第5透鏡單元、第6透鏡單元和7透鏡單元構(gòu)成。還希望變焦透鏡由從物側(cè)到像側(cè)的依次分別具有正折光力、負(fù)折光力、正折光力、負(fù)折光力和正折光力的第I透鏡單元、第2透鏡單元、第3透鏡單元、第4透鏡單元和第5透鏡單元構(gòu)成。
[0094]各實(shí)施例的變焦透鏡可以是兩個或更多個透鏡單元位于第2透鏡單元與第3透鏡單元之間的五或更多透鏡單元變焦透鏡。
[0095][實(shí)施例1]
[0096]下面，描述各實(shí)施例的變焦透鏡的詳細(xì)的透鏡配置。實(shí)施例1的變焦透鏡由從物側(cè)到像側(cè)依次的具有正折光力的第I透鏡單元L1、具有負(fù)折光力的第2透鏡單元L2、具有正折光力的第3透鏡單元L3、具有負(fù)折光力的第4透鏡單元L4、具有正折光力的第5透鏡單元L5、具有負(fù)折光力的第6透鏡單元L6和具有正折光力的第7透鏡單元L7構(gòu)成。該七透鏡單元變焦透鏡具有2.9倍的變焦比。
[0097]在變焦期間，各透鏡單元LI?L7沿光軸方向移動，使得，與廣角端處相比，在望遠(yuǎn)端處，第I透鏡單元LI與第2透鏡單元L2之間的距離變長、第2透鏡單元L2與第3透鏡單元L3之間的距離變短、第3透鏡單元L3與第4透鏡單元L4之間的距離變長、第4透鏡單元L4與第5透鏡單元L5之間的距離變短、第5透鏡單元L5與第6透鏡單元L6之間的距離變長、并且第6透鏡單元L6與第7透鏡單元L7之間的距離變短。第2透鏡單元L2對于從無限遠(yuǎn)物體到近距離物體的聚焦向物側(cè)移動。
[0098]在變焦期間，第3透鏡單元L3、第5透鏡單元L5和第7透鏡單元L7沿相同的移動軌跡移動，這實(shí)現(xiàn)小型化的透鏡配置。整個第6透鏡單元L6沿包含與光軸正交的方向分量的方向移動，以沿與光軸正交的方向偏移成像位置，這執(zhí)行圖像穩(wěn)定化。第7透鏡單元L7由一個非球面透鏡構(gòu)成，并滿足條件(I )，這樣，當(dāng)?shù)?透鏡單元L6與第7透鏡單元L7之間的距離與在廣角端處相比在望遠(yuǎn)端處變短時，可以盡可能接近像面地放置第6透鏡單元L6，并由此減小圖像穩(wěn)定化期間的彗形像差的變化。
[0099]并且，第7透鏡單元L7滿足條件(2)，這向像側(cè)移動整個變焦透鏡的出射光瞳，并由此有利于實(shí)現(xiàn)完全小型化的配置和寬的視角。另外，第5透鏡單元L5滿足條件(3)和
(4)，這增大第5透鏡單元L5的折光力以補(bǔ)償?shù)?透鏡單元L7的減小的折光力并將第5透鏡單元L5的后側(cè)主點(diǎn)放在像側(cè)。由此，第5透鏡單元L5到第7透鏡單元L7的折光力布置被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，并由此有效地執(zhí)行變倍。
[0100][實(shí)施例2]
[0101]實(shí)施例2的變焦透鏡由從物側(cè)到像側(cè)依次的具有正折光力的第I透鏡單元L1、具有負(fù)折光力的第2透鏡單元L2、具有正折光力的第3透鏡單元L3、具有負(fù)折光力的第4透鏡單元L4和具有正折光力的第5透鏡單元L5構(gòu)成。該五透鏡單元變焦透鏡具有2.9倍的變焦比。
[0102]在變焦期間，各透鏡單元LI?L5沿光軸方向移動，使得，與廣角端處相比，在望遠(yuǎn)端處，第I透鏡單元LI與第2透鏡單元L2之間的距離變長、第2透鏡單元L2與第3透鏡單元L3之間的距離變短、第3透鏡單元L3與第4透鏡單元L4之間的距離變長且第4透鏡單元L4與第5透鏡單元L5之間的距離變短。第2透鏡單元L2為了從無限遠(yuǎn)物體到近距離物體的聚焦向物側(cè)移動。
[0103]在變焦期間，第3透鏡單元L3和第5透鏡單元L5沿相同的移動軌跡移動，這實(shí)現(xiàn)小型化的透鏡配置。整個第4透鏡單元L4沿包含與光軸正交的方向分量的方向移動，以執(zhí)行圖像穩(wěn)定化。第5透鏡單元L5由一個非球面透鏡構(gòu)成，并滿足條件(1)，這樣，當(dāng)?shù)?透鏡單元L4與第5透鏡單元L5之間的距離與在廣角端處相比在望遠(yuǎn)端處變短時，可以盡可能接近像面地放置第4透鏡單元L4，并由此減小圖像穩(wěn)定化期間的彗形像差的變化。
[0104]并且，第5透鏡單元L5滿足條件(2)，這向像側(cè)移動整個變焦透鏡的出射光瞳，并由此有利于實(shí)現(xiàn)完全小型化的配置和寬的視角。另外，第3透鏡單元L3滿足條件(3)和
(4)，這增大第3透鏡單元L3的折光力以補(bǔ)償?shù)?透鏡單元L5的減小的折光力并將第3透鏡單元L3的后側(cè)主點(diǎn)放在像側(cè)。由此，第3透鏡單元L3到第5透鏡單元L5的折光力布置被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，并由此有效地執(zhí)行變倍。
[0105][實(shí)施例3]
[0106]實(shí)施例3的變焦透鏡由從物側(cè)到像側(cè)依次的具有正折光力的第I透鏡單元L1、具有負(fù)折光力的第2透鏡單元L2、具有正折光力的第3透鏡單元L3、具有負(fù)折光力的第4透鏡單元L4、具有正折光力的第5透鏡單元L5、具有負(fù)折光力的第6透鏡單元L6和具有正折光力的第7透鏡單元L7構(gòu)成。該七透鏡單元變焦透鏡具有2.9倍的變焦比。
[0107]變焦期間的透鏡單元之間的距離以與實(shí)施例1相同的方式改變。實(shí)施例1中的與聚焦、圖像穩(wěn)定化和條件(I)?(4)有關(guān)的描述也適于本實(shí)施例。
[0108][實(shí)施例4]
[0109]實(shí)施例4的變焦透鏡由從物側(cè)到像側(cè)依次的具有正折光力的第I透鏡單元L1、具有負(fù)折光力的第2透鏡單元L2、具有正折光力的第3透鏡單元L3、具有負(fù)折光力的第4透鏡單元L4和具有正折光力的第5透鏡單元L5構(gòu)成。該五透鏡單元變焦透鏡具有2.9倍的變焦比。
[0110]變焦期間的透鏡單元之間的距離以與實(shí)施例1相同的方式改變。實(shí)施例2中的與聚焦和圖像穩(wěn)定化有關(guān)的描述也適于本實(shí)施例。
[0111]在本實(shí)施例中，第5透鏡單元L5由兩個透鏡構(gòu)成，由此，與第5透鏡單元L5由一個非球面透鏡構(gòu)成的情況相比，第5透鏡單元L5的長度較長。但是，本實(shí)施例中的第5透鏡單元L5的光軸上的長度處于滿足條件(I)的范圍內(nèi)，由此，本發(fā)明的變焦透鏡可提供與實(shí)施例2類似的充分的效果。實(shí)施例2中的與條件(2)~(4)有關(guān)的描述也適用于本實(shí)施例。
[0112][實(shí)施例5]
[0113]下面，參照圖17，描述作為本發(fā)明的第五實(shí)施例(實(shí)施例5)的作為圖像拾取裝置的數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)。在圖17中，附圖標(biāo)記20表示照相機(jī)主體，附圖標(biāo)記21表示由在實(shí)施例I~4中的任一個中描述的變焦透鏡構(gòu)成的圖像拍攝光學(xué)系統(tǒng)。附圖標(biāo)記22表示諸如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)。圖像傳感器22接收通過圖像拍攝光學(xué)系統(tǒng)21形成的被照體圖像。
[0114]在諸如在本實(shí)施例中描述的圖像拾取裝置的圖像拾取裝置中有效地提供在實(shí)施例I~4中描述的效果?？稍诰哂凶兘雇哥R的各種光學(xué)裝置(諸如圖像拾取裝置和圖像投影裝置等)中使用在本發(fā)明的實(shí)施例1~4和替代性實(shí)施例中描述的變焦透鏡。
[0115]下面，示出分別與實(shí)施例1~4對應(yīng)的數(shù)值例I~4。在各數(shù)值例中，i (=1、2、
3、…)代表從物側(cè)計(jì)數(shù)的表面號，ri代表第i個透鏡表面的曲率半徑，di代表第i個透鏡表面與第(i+Ι)透鏡表面之間的厚度或空氣距離。并且，ndi和vdi分別代表第i個透鏡的材料的折射率和Abbe數(shù)。BF代表后焦距。當(dāng)透鏡表面具有由示出的非球面形狀時，非球面形狀由下式表達(dá)(其中，X代表光軸方向的位置(坐標(biāo))，H代表與光軸正交的方向的位置(坐標(biāo))，光前進(jìn)方向表不正方向，r代表透鏡表面的旁軸曲率半徑，K、A4、A6、A8、A10和A12代表非球面系數(shù)):
[0116]
【權(quán)利要求】
1.一種變焦透鏡，所述變焦透鏡從物側(cè)到像側(cè)依次包含: 具有正折光力的第I透鏡單元(LI)； 具有負(fù)折光力的第2透鏡單元(L2)； 具有正折光力的第(N-2)透鏡單元(L5、L3)； 具有負(fù)折光力的第(N-1)透鏡單元(L6、L4);和 具有正折光力的第N透鏡單元(L7、L5)， 這里，N代表大于或等于5的整數(shù)， 其中，第1、第2、第(N-2)、第(N-1)和第N透鏡單元中的相鄰的透鏡單元之間的沿光軸方向的距離在變焦期間改變， 第(N-1)透鏡單元包含圖像穩(wěn)定化透鏡單元，所述圖像穩(wěn)定化透鏡單元能夠?yàn)榱藞D像模糊校正沿包含與光軸正交的方向分量的方向移動，并且， 特征在于，滿足以下的條件:
0.01 < BldN/TDw < 0.09
2.0 < fN/fw < 8.0 這里，BldN代表第N透鏡單元的光軸上的長度，TDw代表廣角端處最物側(cè)透鏡表面與最像側(cè)透鏡表面之間的光軸上的距離，fw代表廣角端處整個變焦透鏡的焦距，以及fN代表第N透鏡單元的焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，與廣角端處相比，在望遠(yuǎn)端處，第(N-2)透鏡單元與第(N-1)透鏡單元之間的距離較長，并且，第(N-1)透鏡單元與第N透鏡單元之間的距離較短。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，滿足以下的條件:
0.20 < I WfiH I < 0.70 這里，fN_2代表第(N-2)透鏡單元的焦距，以及fN_i代表第(N-1)透鏡單元的焦距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，整個第(N-1)透鏡單元構(gòu)成所述圖像穩(wěn)定化透鏡單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，第N透鏡單元由具有非球面透鏡表面的一個透鏡構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，滿足以下的條件:
0.30 < Hd/TDw < 0.70 這里，Hd代表后側(cè)主點(diǎn)與像面之間的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，第(N-2)透鏡單元和第N透鏡單元在變焦期間沿相同的移動軌跡移動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，所述變焦透鏡從物側(cè)到像側(cè)依次包含: 第I透鏡單元(LI)； 第2透鏡單元(L2)； 具有正折光力的第3透鏡單元(L3)； 具有負(fù)折光力的第4透鏡單元(L4)； 具有正折光力的第5透鏡單元(L5)； 具有負(fù)折光力的第6透鏡單元(L6);和具有正折光力的第7透鏡單元(L7)；其中，第I到第7透鏡單元各自在變焦期間沿光軸的方向移動。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，所述變焦透鏡從物側(cè)到像側(cè)依次包含:第I透鏡單元(LI)；第2透鏡單元(L2)；具有正折光力的第3透鏡單元(L3)；具有負(fù)折光力的第4透鏡單元(L4);和具有正折光力的第5透鏡單元(L5)，其中，第I到第5透鏡單元各自在變焦期間沿光軸的方向移動。
10.一種圖像拾取裝置，其特征在于包括:根據(jù)權(quán)利要求1~9中的任一項(xiàng)的變焦透鏡(21);和用于接收由所述變焦透鏡形成的光學(xué)圖像的圖像傳感器(22)。
【文檔編號】G02B15/173GK103529540SQ201310265366
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月3日
【發(fā)明者】杉田茂宣 申請人:佳能株式會社