專利名稱：：變焦透鏡和圖像捕獲器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種新的變焦透鏡和新的圖像捕獲器件。本發(fā)明尤其適于使用固態(tài)圖像捕獲元件的圖像捕獲器件(如數(shù)碼照相機和攝像機)。
背景技術(shù)：
：近年來使用固態(tài)圖像捕獲元件的圖像捕獲器件(如數(shù)碼照相機)開始流行。隨著使用固態(tài)圖像捕獲元件的圖像捕獲器件開始流行，需要更高的圖像質(zhì)量。特別是對于使用具有大量像素的圖像捕獲元件的數(shù)碼照相機等來說，需要用于拍照的透鏡，尤其需要具有與具有大量像素的固態(tài)圖像捕獲元件對應(yīng)的優(yōu)秀圖像形成性能的變焦透鏡。由于對于降低透鏡尺寸和使透鏡變薄的需求越來越多，需要一種具有小尺寸小厚度的高性能變焦透鏡。近年來，要求圖像捕獲透鏡的倍率較高。另一方面，現(xiàn)在極需要用于拍照的寬視角透鏡。響應(yīng)于上述需求，在日本未審的公開專利申請]\0.2005-181635(專利文獻1)和No.2005-215165(專利文獻2)描述的變焦透鏡中，通過在光學系統(tǒng)中插入用于使光路彎曲的棱鏡，獲得了在光軸方向上相當大的厚度減小。然而，在專利文獻1和專利文獻2所述的^L術(shù)中，為了獲得光學系統(tǒng)較小的尺寸和較高的倍率，必須增加反射棱鏡的折射率，折射率的上限成為了技術(shù)的極限。尤其是在使拍攝視角變寬時，極難進一步減小光學系統(tǒng)的尺寸。此夕卜，還存在一個問題，即棱鏡中使用的高折射率玻璃比較昂貴，因此容易增加制造成本。由于前述情況，專利文獻l和專利文獻2中所述的技術(shù)不能充分使拍攝視角變寬，因而在變焦透鏡中不能獲得厚度充分減小與視角變寬之間的兼容。
發(fā)明內(nèi)容盡管在上述現(xiàn)有的變焦透鏡中使用了各種技術(shù)，但這些技術(shù)沒有一個能獲得滿足寬視角和高倍率、在整個變焦范圍上表現(xiàn)出較高的光學性能、并具有較小尺寸和較小厚度的任何變焦透鏡。一般地，變寬光學系統(tǒng)的拍攝視角會增加前透鏡直徑。尤其是在使用反射棱鏡的彎曲光學系統(tǒng)中，對應(yīng)于拍攝視角的變寬，前透鏡和棱鏡的尺寸增加直接導(dǎo)致透鏡筒尺寸在其厚度方向上(在入射光軸的方向上)的增加，由此m^實現(xiàn)廣角與小厚度之間的兼容。因此，希望提供一種變焦透鏡，其對于在廣角端的拍攝視角具有足夠的寬視角、以及較高的倍率，還具有極小的厚度以及在整個變焦范圍上具有較高的光學性能，其適于使用固態(tài)圖像捕獲元件的圖像捕獲器件(如數(shù)碼照相機和數(shù)碼攝#^)。在本發(fā)明的實施例中還提供了使用該變焦透鏡的圖形捕獲器件。本發(fā)明一個實施例的變焦透鏡包括多個透鏡組，該多個透鏡組至少具有從物側(cè)按順序設(shè)置的第一、第二和第三透鏡組。第一透鏡組具有正折光力，當倍率改變時其固定不動。所述第二透鏡組具有負折光力，當倍率從廣角端改變?yōu)檫h攝端時所述第二透鏡組移動到像側(cè)。第三透鏡組具有正折光力，當倍率改變時其固定不動。通it^物側(cè)按順序i殳置具有負折光力的單透鏡、具有用于使光路彎曲90。的反射表面的棱鏡、和具有正折光力的至少一個單透鏡來構(gòu)成第一透鏡組。所述棱鏡具有正折光力，并且其像側(cè)表面具有指向所述像側(cè)的凸表面。本發(fā)明一個實施例的圖像捕獲器件包括本發(fā)明實施例的變焦透鏡、和用于將由變焦透鏡形成的光學圖像轉(zhuǎn)換為電信號的固態(tài)圖像捕獲元件。依照本發(fā)明，變焦透M于在廣角端的拍攝視角具有足夠的寬視角、以及較高的倍率、極小的厚度和在整個變焦范圍上較高的光學性能。圖l是顯示依照本發(fā)明第一實施例的變焦透鏡的透鏡結(jié)構(gòu)的視圖；圖2與圖3到7—起顯示了數(shù)值例1的各種像差，其中對第一實施例中的變焦透鏡應(yīng)用特定的數(shù)值，圖2顯示了在廣角端狀態(tài)中的縱向像差(球面像差、像散和畸變)；圖3顯示了廣角端狀態(tài)中的橫向像差；圖4顯示了中焦距端狀態(tài)中的縱向像差(球面像差、像散和畸變)；圖5顯示了中焦距端狀態(tài)中的橫向像差；圖6顯示了遠攝端狀態(tài)中的縱向像差(球面像差、像散和畸變)；圖7顯示了遠攝端狀態(tài)中的橫向像差；圖8是顯示依照本發(fā)明第二實施例的變焦透鏡的透鏡結(jié)構(gòu)的視圖；圖9與圖10到14一起顯示了數(shù)值例2的各種^象差，其中對第二實施例的變焦透鏡應(yīng)用特定的數(shù)值，圖9顯示了在廣角端狀態(tài)中的縱向l象差(球面像差、像散和畸變)；圖IO顯示了廣角端狀態(tài)中的橫向像差；圖ll顯示了中焦距端狀態(tài)中的縱向像差(球面像差、像散和畸變)；圖12顯示了中焦距端狀態(tài)中的橫向像差；圖13顯示了遠攝端狀態(tài)中的縱向像差(球面像差、像散和畸變)；圖14顯示了遠攝端狀態(tài)中的橫向像差；圖15是顯示其中本發(fā)明的圖像捕獲器件應(yīng)用于數(shù)碼照相機的實施例的框圖。具體實施例方式將參照附圖描述實現(xiàn)依照本發(fā)明的變焦透鏡和圖像捕獲器件的實施方式。首先，下面將描述本發(fā)明的變焦透鏡。本發(fā)明的變焦透鏡包括多個透鏡組，該多個透鏡組至少具有從物側(cè)按順序設(shè)置的第一、第二和第三透鏡組。就是說，第一透鏡組具有正折光力，當倍率改變時其固定不動。所述第二透4to具有負折光力，當倍率從廣角端改變?yōu)檫h攝端時所述第二透鏡組移動到像側(cè)。第三透鏡組具有正折光力，當倍率改變時其固定不動。通iWw物側(cè)按順序i殳置具有負折光力的單透鏡、具有用于在光路上產(chǎn)生卯。彎曲的反射表面的棱鏡、和具有正折光力的至少一個單透鏡來構(gòu)成第一透鏡組。棱鏡具有正折光力，其像側(cè)表面具有面對像側(cè)的凸表面。本發(fā)明的變焦透m于在廣角端的拍攝視角具有足夠的寬視角、以及較高的倍率、極小的厚度以及在整個變焦范圍上較高的光學性能。首先，當倍率改變時，具有比其他透鏡組大的尺寸和重量的第一透鏡組固定不動。上述特征就是為了降低透鏡筒尺寸并減小驅(qū)動機構(gòu)的負載。具有負折光力的單透鏡和具有用于在M中產(chǎn)生卯。彎曲的反射表面的棱鏡設(shè)置在第一透鏡組中，由此可將入射光軸方向上的透鏡厚度最小化。此外，第二透鏡組具有負折光力，整個透鏡系統(tǒng)的入射光瞳位置靠近物側(cè)。這能夠?qū)⒌谝煌哥R組中的棱鏡的尺寸最小化，還可減小入射光軸方向上的厚度。由于第一透鏡組中的具有指向像側(cè)的凸表面的棱鏡，棱鏡內(nèi)的光學系統(tǒng)可具有與遠焦系統(tǒng)類似的結(jié)構(gòu)，可減小主光線的傾斜，從而能減小前透鏡的直徑和棱鏡的直徑。其中棱鏡的凸表面指向1象側(cè)的上述形狀使具有寬視角的主光線的傾斜變平緩，由此便于使緊接的以及之后的透鏡系統(tǒng)中的像差修正變得容易。就是說，當與現(xiàn)有技術(shù)的具有用于使光路彎曲的反射棱鏡的變焦透鏡中一樣，反射棱鏡的出射表面不具有面對像側(cè)的凸表面時，為了減小光學系統(tǒng)的尺寸，必須增加反射棱鏡的折射率，折射率的上限成為了技^限。因而尤其當拍攝2視角變寬時，極難減小光學系統(tǒng)的尺寸。在本發(fā)明的變焦透鏡中，反射棱鏡的上述形狀不用增加棱鏡的折射率就能減小光學系統(tǒng)的尺寸。由于上述原因，可使用就合成機理而言在增加折射率方面具有困難的塑料材料作為棱鏡的材料。因此，本發(fā)明變焦透鏡中的第一透鏡組中的棱鏡可通過玻璃鑄模形成，但另一方面，通過使用材料成本低、大規(guī)模生產(chǎn)較好的塑料，可很容易且并不昂貴地使用具有非球形表面的反射棱鏡。此外，塑料材料比玻璃輕，由此除了小尺寸、廣角和高倍率之外，還能使本發(fā)明的變焦透鏡具有較輕的重量。在本發(fā)明一個實施例的變焦透鏡中，組成第一透鏡組的透鏡和棱鏡優(yōu)選滿足下面的條件式(1):ulp-uln>15…(1)ulp是第一透鏡組中的棱鏡處的阿貝數(shù)和設(shè)置于棱鏡的像側(cè)上的正透鏡的d線(波長等于587.6nm)處的阿貝數(shù)的平均值；uIn是設(shè)置于第一透鏡組中最靠近物側(cè)的位置處的負透鏡的d線處的阿貝數(shù)。M式(1)是確定組成第一透鏡組的負透鏡的阿貝數(shù)與設(shè)置在其后的棱鏡和正透鏡的阿貝數(shù)的平均值之間的差的方程。當阿貝數(shù)的差較小超過了下限值時，就很難充分修正在第一透鏡組中產(chǎn)生的倍率色差，由此導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降。最優(yōu)選滿足下面的條件式，(1，)ulp-uln>30。這進一步改善了修正效果。可選擇地，可通過在捕獲圖像之后的電信號處理來^"正上述的倍率色差。作為第一透鏡組的最優(yōu)選的實施例，組成第一透鏡組且設(shè)置在最靠近物側(cè)的位置處的負透鏡的物側(cè)表面可以優(yōu)選具有面向物側(cè)的凸出形狀。這能將當拍攝視角變寬時在第一透鏡組中最靠近物側(cè)的表面處很可能發(fā)生的桶形畸變最小化。在依照本發(fā)明一個實施例的變焦透鏡中，第一透鏡組中的棱鏡優(yōu)選在至少一個表面上具有非球形表面。如上所述用于通過使用負透鏡和具有指向像側(cè)的凸表面的棱鏡來減小主光線的傾斜的透鏡結(jié)構(gòu)在減小廣角和前透鏡的尺寸方面極其有效。然而，由于在廣角端產(chǎn)生較大的桶形畸變，所以m難通過保持較小的尺寸在緊接的或隨后的透鏡系統(tǒng)中進行修正。由于該原因，通過使棱鏡的至少一個表面變?yōu)榉乔蛐伪砻?，可有效地修正在廣角端處的畸變和遠攝端處的球面像差。作為最優(yōu)選的實施例，在棱鏡的物側(cè)和像側(cè)上均設(shè)置非球形表面。這進一步提高了像差修正的效果。可選擇地，可通過捕獲圖^象之后的電信號處理來修正上述畸變。在本發(fā)明一個實施例的變焦透鏡中，第三透鏡組優(yōu)選具有孔徑，在倍率變化過程中該孔徑的位置固定不動。這減小了透鏡筒的尺寸和驅(qū)動^！的負載。在本發(fā)明一個實施例的變焦透鏡中，優(yōu)選通it^物側(cè)按順序設(shè)置的下面四個透鏡構(gòu)成第二透鏡組，即具有負折光力的透鏡、具有負折光力的透鏡、具有正折光力的透鏡和具有負折光力的透鏡。在本發(fā)明的變焦透鏡中，當倍率從廣角端改變?yōu)檫h攝端時，第二透鏡組從物側(cè)移動到像側(cè)，由此用作變倍器。高倍率自然需要提高第二透鏡組的折光力。因此，為了獲得光學系統(tǒng)較小的尺寸和較高的倍率，必須盡可能地修正當倍率改變時第二透鏡組中產(chǎn)生的各種像差。鑒于此，通過設(shè)置如上所述的第二透鏡組的結(jié)構(gòu)，抑制了倍率變化過程中的像差變化，由此可同時獲得小尺寸和高倍率。作為第二透鏡組的最優(yōu)選的實施例，從物側(cè)開始位于第二位置處的負透鏡和位于第三位置處的正透鏡M在一起。這能對第二透鏡組中產(chǎn)生的色差進行適當修正并防止待接合的透鏡軸向錯位。這還4更于將第二透鏡組組裝到透鏡筒。優(yōu)選地，在本發(fā)明一個實施例的變焦透鏡中，優(yōu)選圖像形成在固態(tài)圖像捕獲元件上。優(yōu)選地，本發(fā)明一個實施例的變焦透鏡包括從物側(cè)按順序設(shè)置的第一到第五透鏡組。就是說，第一透鏡組具有正折光力，當倍率改變時其固定不動。第二透鏡組具有負折光力，當倍率從廣角端變到遠攝端時其移動到<象側(cè)。第三透鏡組具有正折光力，當倍率改變時其固定不動。第四透鏡組具有正折光力，當倍率從廣角端變到遠攝端時其移動到物側(cè)。第五透鏡組具有負折光力，當倍率改變時其固定不動。通it^物側(cè)按順序設(shè)置具有負折光力的單透鏡、具有用于在光路上產(chǎn)生90。彎曲的反射表面的棱鏡、和具有正折光力的至少一個單透鏡來構(gòu)成第一透鏡組。優(yōu)選棱鏡具有正折光力，其像側(cè)表面具有面對像側(cè)的凸表面。這可實現(xiàn)能以高倍率進行拍攝的小尺寸變焦透鏡。在該情形中，優(yōu)選組成第三透鏡組的透鏡的各個表面中的至少一個表面優(yōu)選由非球形表面形成。尤其優(yōu)選第三透鏡組中設(shè)置在最靠近物側(cè)的位置處的透鏡的至少一個表面由非球形表面形成。這能有效修正廣角端處的球面像差。下面將描述本發(fā)明的變焦透鏡的特定實施例。下面的實施例包括其中透鏡表面由非球形表面形成的實施例。該非球形表面的形狀由下面的方程1定義。[方程1x=cy2/(l+(l.(l+k)c2y2)1/2)+Ay4+By6+...其中"x"是在光軸方向上距透#^面頂點的距離，"y"是在垂直于光軸的方向上的高度，"c"是透鏡頂點處的旁軸曲率(paraxialcurvature),"k"是錐形常數(shù)，"A，B，..."是非球形表面系數(shù)。圖l是顯示依照本發(fā)明第一實施例的變焦透鏡的透鏡結(jié)構(gòu)的視圖。通過從物側(cè)按順序設(shè)置具有正折光力的第一透鏡組GR1、具有負折光力的第二透鏡組GR2、具有正折光力的第三透鏡組GR3、具有正折光力的第四透鏡組GR4和具有負折光力的第五透鏡組GR5來構(gòu)成變焦透鏡1。圖1顯示了在廣角端狀態(tài)中各個光學元件的位置。當倍率從廣角端狀態(tài)變到遠攝端狀態(tài)時，第一、第三和第五透鏡組GR1，GR3和GR5固定不動，第二透鏡組GR2沿光軸x(x2)移動到像側(cè)，第四透鏡組GR4沿光軸x(x2)移動到物側(cè)。第三透鏡組GR3在像側(cè)上設(shè)置有止動器STO。在第五透鏡組GR5與圖像表面IMG之間i更置有濾波器FL，如低通濾波器。第一透鏡組GR1從物側(cè)按順序包括具有指向物側(cè)的凸表面的負彎月透鏡Gll、反射棱鏡Pl和雙凸形狀的且雙非球形表面的正透鏡G13，反射棱鏡P1的表面(入射表面和出射表面)是凸出的且非球面形的，從而使光軸彎曲(沿入射光軸xli^的光在^Jt表面處方向改變了卯°，并沿光軸x2傳播到圖像表面IMG)。第二透鏡組GR2從物側(cè)按順序包括具有指向物側(cè)的凸表面的負彎月透鏡G21、由雙凹形狀的負透鏡G22和具有指向物側(cè)的凸表面的正透鏡G23組成的負#^透鏡、和具有指向物側(cè)的凹表面的負彎月透鏡G24。第三透鏡組GR3從物側(cè)按順序包括具有雙非球形表面的雙凸形狀的正透鏡G31、以及止動器STO。第四透鏡組GR4從物側(cè)按順序包括在物側(cè)上具有非球形表面的雙凸形狀的正透鏡G41、和具有指向像側(cè)的凸表面的負彎月透鏡G42。第五透鏡組GR5從物側(cè)按順序包括具有指向物側(cè)的凸表面的負彎月透鏡G51、和雙凸形狀的正透鏡G52。表l顯示了數(shù)值例1的透鏡數(shù)據(jù)，其中對依照第一實施例的變焦透鏡l應(yīng)用特定的數(shù)值。在下面的表中，"si(i=l,2，3，…)"表示從物側(cè)開始的第i個表面，"ri"表示從物側(cè)開始的第i個透鏡表面的曲率半徑，"di"表示在光軸上從物側(cè)開始的第i個表面與第(i+l)個表面之間的間隔，"ni"表示對于從物側(cè)開始的第i個表面的d線的折射率，"ui"表示相對于從物側(cè)開始的第i個表面的d線的阿貝數(shù)，"f，表示整個透鏡系統(tǒng)的焦距，"Fno"表示全孔徑F值，表示半視角。在上述的"si"中，"ASP"表示表面為非球形表面，"REF"表示表面為反射表面。在上述的"ri"中，"INFINITY"表示表面為平坦表面，"STO"表示止動器。在上述的"di"中，"(di)"表示表面之間的間隔是可變的。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>在變焦透鏡l中，倍率從廣角端狀態(tài)變到遠攝端狀態(tài)會導(dǎo)致下面間隔的變化第一和第二透鏡組GR1和GR2之間的間隔d7、第二和第三透鏡組GR2和GR3之間的間隔d14、第三和第四透鏡組GR3和GR4之間的間隔d17、以及第四和第五透鏡組GR4和GR5之間的間隔d20。表2顯示了在數(shù)值例1中在具有上述各個間隔的廣角端(f=4.79)、中焦距(f=10.87)和遠攝端(f=22.71)下的值。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>(1)vlp-vln36.15圖2到7顯示了數(shù)值例1中的各個像差圖。圖2顯示了在廣角端位置處的縱向像差(球面像差、像散和畸變)。圖3顯示了廣角端位置處的橫向像差。圖4顯示了中焦點位置處的縱向像差(球面像差、像散和畸變)。圖5顯示了中焦點位置處的橫向像差。圖6顯示了遠攝端位置處的縱向像差(球面像差、像散和畸變)。圖7顯示了遠攝端位置處的橫向像差。在每個像差圖中，對于球面像差、畸變和橫向像差，實線表示d線上的值，虛線表示g線(波長等于435.8nm)上的值。像散圖顯示了d線上的值，實線表示矢狀圖像表面上的值，虛線表示子午圖像表面上的值。從所有的各個^象差圖可以看出，數(shù)值例l對于廣角端位置處、廣角端與遠攝端之間的中焦點位置處、和遠攝端位置處的單個像差表現(xiàn)出很平衡的修正。圖8顯示了依照本發(fā)明第二實施例的變焦透鏡的透鏡結(jié)構(gòu)。通iWw物側(cè)按順序設(shè)置具有正折光力的第一透鏡組GR1、具有負折光力的第二透鏡組GR2、具有正折光力的第三透鏡組GR3、具有正折光力的第四透鏡組GR4和具有負折光力的第五透鏡組GR5來構(gòu)成變焦透鏡2。圖8還顯示了在廣角端狀態(tài)中各個光學元件的位置。當倍率從廣角端狀態(tài)變到遠攝端狀態(tài)時，第一、第三和第五透鏡組GRl,GR3和GR5固定不動，第二透鏡組GR2沿光軸x(x2)移動到1象側(cè)，第四透鏡組GR4沿光軸x(x2)移動到物側(cè)。第三透鏡組GR3在像側(cè)上設(shè)置有止動器STO。在第五透鏡組GR5與圖像表面IMG之間設(shè)置有濾波器FL，如低通濾波器。第一透鏡組GR1從物側(cè)按順序包括具有指向物側(cè)的凸表面的負彎月透鏡Gll、反射棱鏡Pl和具有雙非球形表面的雙凸形的正透鏡G13，反射棱鏡P1的兩個表面(入射表面和出射表面)均是凸表面且是非球面形的，從而使光軸彎曲(沿入射光軸xli^的光從^jN"表面方向改變了90°，并沿光軸x2傳播到圖像表面IMG)。第二透鏡組GR2從物側(cè)按順序包括具有指向物側(cè)的凸表面的負彎月透鏡G21、由雙凹形狀的負透鏡G22和具有指向物側(cè)的凸表面的正透鏡G23組成的負M透鏡、和具有指向物側(cè)的凹表面的負彎月透鏡G24。第三透鏡組GR3從物側(cè)按順序包括具有雙非球形表面的雙凸形狀的正透鏡G31、以及止動器STO。第四透鏡組GR4是通it^物側(cè)按順序設(shè)置了在物側(cè)具有非球形表面的雙凸形狀的正透鏡G41和具有指向像側(cè)的凸表面的負彎月透鏡G42所構(gòu)成的正M透鏡。第五透鏡組GR5從物側(cè)按順序包括具有指向物側(cè)的凸表面的負彎月透鏡G51、和雙凸形狀的正透鏡G52。表5顯示了數(shù)值例2的透鏡數(shù)據(jù)，其中對依照第二實施例的變焦透鏡2應(yīng)用特定的數(shù)值。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>在變焦透鏡2中，當倍率從廣角端狀態(tài)變到遠攝端狀態(tài)時，下面的間隔發(fā)生變化第一和第二透鏡組GR1和GR2之間的間隔d7、笫二和第三透鏡組GR2和GR3之間的間隔d14、第三和第四透鏡組GR3和GR4之間的間隔d17、以及第四和第五透鏡組GR4和GR5之間的間隔d20。表6顯示了在數(shù)值例2中在具有上述各個間隔的廣角端(f=4.841)、中焦距(f=10.03)和遠攝端(f=20.61)下的值。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>在變焦透鏡2中，反射棱鏡PI的兩個表面s3和s5、第一透鏡組GRl的雙凸透鏡G13的兩個表面s6和s7、第三透鏡組GR3的雙凸透鏡G31的兩個表面s15和s16、以及笫四透鏡組GR4的雙凸透鏡G41的物側(cè)表面s18由非球形表面形成。表7顯示了在數(shù)值例2中各個表面的第4級、第6級、第8級和第IO級非球形表面系數(shù)A，B,C和D、以及錐形常數(shù)K。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表8顯示了在數(shù)值例2中與4Ht式(2)對應(yīng)的值,表8(2>vlp—vln33.27圖9到14顯示了數(shù)值例2中的各個像差圖。圖9顯示了在廣角端位置處的縱向像差(球面像差、像散和畸變)。圖IO顯示了廣角端位置處的橫向像差。圖11顯示了中焦點位置處的縱向像差(球面像差、像散和畸變)。圖12顯示了中焦點位置處的橫向像差。圖13顯示了遠攝端位置處的縱向像差(球面像差、像散和畸變).圖14顯示了遠攝端位置處的橫向像差。在每個像差圖中，對于球面像差、畸變和橫向像差，實線表示d線上的值，虛線表示g線上的值。像散圖顯示了d線上的值，實線表示矢狀圖像表面上的值，虛線表示子午圖像表面上的值。從所有的各個像差圖可以看出，數(shù)值例2對于廣角端位置處、廣角端與遠攝端之間的中焦點位置處、和遠攝端位置處的單個像差表現(xiàn)出很平衡的修正。接下來將描述本發(fā)明的圖像捕獲器件。本發(fā)明的圖像捕獲器件包括變焦透鏡和用于將由變焦透鏡形成的光學圖像轉(zhuǎn)換為電信號的固態(tài)圖^象捕獲元件。該變焦透鏡具有多個透鏡組，所述多個透鏡組至少包括從物側(cè)按順序設(shè)置的第一、第二和第三透鏡組。就是說，所述第一透鏡組具有正折光力，當倍率改變時所述第一透鏡組固定不動。所述第二透鏡組具有負折光力，當倍率從廣角端改變?yōu)檫h攝端時所述第二透鏡組移動到〗象側(cè)。所述第三透鏡組具有正折光力，當倍率改變時所述第三透鏡組固定不動。通it^物側(cè)按順序設(shè)置具有負折光力的單透鏡、具有用于在光路上產(chǎn)生90。彎曲的^^射表面的棱鏡、和具有正折光力的至少一個單透鏡來構(gòu)成第一透鏡組。所述棱鏡具有正折光力，并且其像側(cè)表面具有指向所述像側(cè)的凸表面。因而，對于在廣角端的拍攝視角，本發(fā)明的圖像捕獲器件可以構(gòu)造成充分寬的視角和較高的倍率，以在整個變焦范圍上獲得較高的圖像質(zhì)量。該器件還具有超薄的結(jié)構(gòu)。圖15是顯示其中本發(fā)明的圖像捕獲器件應(yīng)用于數(shù)碼照相機的特定實施例的框圖。數(shù)碼照相機100包括用于進行圖像捕獲功能的照相機塊10、用于進行信號處理，如所捕獲圖像信號的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的照相機信號處理部20、用于進行圖像信號的記錄和再生的圖像處理部30、顯示所捕獲的圖像等的LCD(液晶顯示器)40、用于寫入到存儲卡51/從存儲卡51讀取的R/W(讀取器/寫入器)50、用于控制整個裝置的CPU60、使用者進行輸入操作的輸入部70、和在照相機塊IO內(nèi)控制透鏡驅(qū)動的透鏡驅(qū)動控制器80。照相機塊IO由包括應(yīng)用本發(fā)明的變焦透鏡ll的光學系統(tǒng)、圖像捕獲元件12(如CCD(電荷耦合器件)和CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體))等構(gòu)成。照相機信號處理部20對于來自圖4象捕獲元件12的輸出信號進行信號處理，如轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號、噪聲消除、圖像質(zhì)量修正和轉(zhuǎn)換為亮度信號和色差信號。圖像處理部30根據(jù)預(yù)定的圖像數(shù)據(jù)格式進行圖像信號的壓縮編碼和擴展解碼處理、數(shù)據(jù)g(如分辨率)的轉(zhuǎn)換處理、等等。存儲卡51由可移除的半導(dǎo)體存儲器組成。R/W50將由圖像處理部30編碼的圖像數(shù)據(jù)寫入到存儲卡51中，并讀M儲卡51中記錄的圖像數(shù)據(jù)。CPU60是控制數(shù)碼照相機中單個電路塊的控制處理部，其根據(jù)來自輸入部70的指令輸入信號控制單個電路塊。輸入部70由進行快門IMt的快門開關(guān)按紐、選擇操作模式的選擇開關(guān)等構(gòu)成。響應(yīng)于用戶的操作，輸入部70對CPU60輸出指令輸入信號。透鏡驅(qū)動控制器80根據(jù)來自CPU60的控制信號控制電機(沒有示出)等，以在控制變焦透鏡ll內(nèi)的透鏡。下面簡要描述數(shù)碼照相機100的操作。在捕獲圖像的等待狀態(tài)中，在CPU60的控制下，由照相機塊10捕獲的圖4象信號通過照相機信號處理部20輸出到LCD40,通過照相機顯示為圖像。當從輸入部70輸入用于變焦的指令輸入信號時，CPU60對透鏡驅(qū)動控制器80輸出控制信號，變焦透鏡ll中的預(yù)定透鏡才艮據(jù)透鏡驅(qū)動控制器80的控制而移動。之后，當照相機塊10的快門(沒有示出)通過來自輸入部70的指令輸入信號而發(fā)出^脊聲時，捕獲的圖像信號從照相機信號處理部20輸出到圖像處理部30。然后這些圖像信號經(jīng)過壓縮編碼，轉(zhuǎn)換為預(yù)定數(shù)據(jù)格式的數(shù)字數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出到R/W50并寫入在存儲卡51中。如下進行聚焦。就是說，例如，當半按快門開關(guān)按紐時，或者可選擇地為了記錄目的而全按時，透鏡驅(qū)動控制器80根據(jù)來自CPU60的控制信號移動變焦透鏡11中的預(yù)定透鏡。當再現(xiàn)存儲卡51中記錄的圖像數(shù)據(jù)時，響應(yīng)于輸入部70的操作，通過R/W50從存儲卡51讀取預(yù)定的圖像數(shù)據(jù)，并在圖像處理部30處經(jīng)過擴展解碼。之后，再現(xiàn)圖像信號被輸出到LCD40,由此顯示再現(xiàn)的圖像。盡管前面的實施例描述了其中本發(fā)明的圖像捕獲器件應(yīng)用于數(shù)碼照相機的情形，但圖像捕獲器件還可應(yīng)用于其他圖像捕獲器件，如攝像機。應(yīng)當理解，前面實施例中的形狀、結(jié)構(gòu)和數(shù)值僅僅是為了應(yīng)用本發(fā)明的實施例的解釋目的，本發(fā)明的技術(shù)范圍不應(yīng)由實施例限制。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)當理解，可根據(jù)設(shè)計需要和其他因素進行各種修改、組合、再組合和變化，它們均在所附權(quán)利要求或其等價物的范圍內(nèi)。本文獻包含于2007年8月22日在日本專利局提交的日本專利申請No.2007-215988相關(guān)的主題，其整個內(nèi)容在這里結(jié)合作為參考。權(quán)利要求1.一種變焦透鏡，包括:多個透鏡組，所述多個透鏡組至少具有從物側(cè)按順序設(shè)置的第一、第二和第三透鏡組，其中所述第一透鏡組具有正折光力，當倍率改變時所述第一透鏡組固定不動；所述第二透鏡組具有負折光力，當倍率從廣角端改變?yōu)檫h攝端時所述第二透鏡組移動到像側(cè)；所述第三透鏡組具有正折光力，當倍率改變時所述第三透鏡組固定不動，其中通過從所述物側(cè)按順序設(shè)置具有負折光力的單透鏡、具有用于在光路上產(chǎn)生90°彎曲的反射表面的棱鏡和具有正折光力的至少一個單透鏡來構(gòu)成所述第一透鏡組；所述棱鏡具有正折光力，并且其像側(cè)表面具有指向所述像側(cè)的凸表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其中組成所述第一透鏡組的所述透鏡和所述棱鏡滿足下面的條件式(1):ulp-Dln>15…(1)其中Dip是所述第一透鏡組中的所述棱鏡處的阿貝數(shù)和設(shè)置于所述棱鏡的所述4象側(cè)上的所述正透鏡的d線(波長等于587.6nm)處的阿貝數(shù)的平均值；uln是設(shè)置于所述第一透鏡組中最靠近所述物側(cè)的位置處的所述負透鏡的d線處的阿貝數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其中所述第一透鏡組中的所述棱鏡在其至少一個表面上具有非球形表面。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的變焦透鏡，其中所述第三透鏡組具有孔徑，在倍率變化過程中該孔徑的位置固定不動。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其中通it^所述物側(cè)按順序設(shè)置的下面四個透鏡來構(gòu)成所述第二透鏡組，即具有負折光力的透鏡、具有負折光力的透鏡、具有正折光力的透鏡和具有負折光力的透鏡。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其中圖像形成在固態(tài)圖像捕獲元件上。7.—種圖像捕獲器件，包括變焦透鏡和用于將由所述變焦透鏡形成的光學圖像轉(zhuǎn)換為電信號的固態(tài)圖傳魂獲元件，其中該變焦透鏡包括多個透鏡組，所述多個透鏡組至少具有從物側(cè)按順序設(shè)置的第一、第二和第三透鏡組，其中，所述第一透鏡組具有正折光力，當倍率改變時所述第一透鏡組固定不動；所述第二透鏡組具有負折光力，當倍率從廣角端改變?yōu)檫h攝端時所述第二透鏡組移動到像側(cè)；所述第三透鏡組具有正折光力，當倍率改變時所述第三透鏡組固定不動，其中通過從所述物側(cè)按順序設(shè)置具有負折光力的單透鏡、具有用于在光路上產(chǎn)生卯。彎曲的反射表面的梭鏡和具有正折光力的至少一個單透鏡來構(gòu)成所述第一透鏡組，所述棱鏡具有正折光力，并且其像側(cè)表面具有指向所述4象側(cè)的凸表面。全文摘要本發(fā)明涉及變焦透鏡和圖像捕獲器件。變焦透鏡包括多個透鏡組，至少具有從物側(cè)按順序設(shè)置的第一、第二和第三透鏡組。第一透鏡組具有正折光力，當倍率改變時其固定不動，所述第二透鏡組具有負折光力，當倍率從廣角端改變?yōu)檫h攝端時所述第二透鏡組移動到像側(cè)，第三透鏡組具有正折光力，當倍率改變時其固定不動。通過從物側(cè)按順序設(shè)置具有負折光力的單透鏡、具有用于在光路上產(chǎn)生90°彎曲的反射表面的棱鏡和具有正折光力的至少一個單透鏡來構(gòu)成第一透鏡組。文檔編號H04N5/225GK101373263SQ20081021083公開日2009年2月25日申請日期2008年8月20日優(yōu)先權(quán)日2007年8月22日發(fā)明者山野裕貴申請人:索尼株式會社