專(zhuān)利名稱(chēng)：變焦透鏡和成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變焦透鏡和一種成像裝置。更具體的是，本發(fā)明適合于具有用于接收光的成像元件的照相機(jī)，如視頻或數(shù)字靜物照相機(jī)，并且本發(fā)明涉及適合于校正模糊的變焦透鏡和配備有該變焦透鏡的成像裝置。
背景技術(shù)：
已經(jīng)知道這樣一種方法，即通過(guò)利用由光電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的成像元件而在該成像元件表面上形成物體的像，并通過(guò)利用這些光電轉(zhuǎn)換元件將像的光量轉(zhuǎn)換為電輸出，所述光電轉(zhuǎn)換元件如CCD(電荷耦合器件)或CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)。
隨著最近在精細(xì)加工領(lǐng)域中的技術(shù)進(jìn)步，提高了中央處理器(CPU)的處理速率和存儲(chǔ)媒體的集成度，并且有可能高速處理大量圖像數(shù)據(jù)。此外，提高了受光(light-receiving)元件的集成度從而可以以較高的空間頻率進(jìn)行記錄，并且減小了受光元件的尺寸從而可以生產(chǎn)更加緊湊的照相機(jī)。
此外，非常需要變焦透鏡來(lái)處理各種拍照情況，并且特別需要大變焦比的變焦透鏡。
但是，在大變焦比的光學(xué)系統(tǒng)中，處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的視角??；因此，照相機(jī)的微小運(yùn)動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致圖像的嚴(yán)重模糊。在這種情況下已知的是一種所謂的電子模糊補(bǔ)償系統(tǒng)，特別適用于大變焦比的攝像機(jī)，該電子模糊補(bǔ)償系統(tǒng)移動(dòng)受光元件的拍照區(qū)域來(lái)補(bǔ)償模糊。
此外，已知一種模糊補(bǔ)償光學(xué)系統(tǒng)，其中通過(guò)在與透鏡系統(tǒng)的光軸相垂直的方向上移動(dòng)透鏡系統(tǒng)中一些透鏡構(gòu)成的一組透鏡來(lái)防止在移動(dòng)像的位置時(shí)光學(xué)性能的退化。
這種模糊補(bǔ)償光學(xué)系統(tǒng)可包括檢測(cè)單元，用于檢測(cè)因釋放快門(mén)等引起的照相機(jī)運(yùn)動(dòng)；控制單元，根據(jù)該檢測(cè)單元輸出的信號(hào)對(duì)一組透鏡的位置進(jìn)行校正；以及驅(qū)動(dòng)單元，根據(jù)該控制單元的輸出來(lái)移動(dòng)該組透鏡。
利用上述模糊補(bǔ)償光學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元移動(dòng)該組透鏡，從而移動(dòng)像，并補(bǔ)償因照相機(jī)運(yùn)動(dòng)而引起的像的模糊。
在專(zhuān)利文件1、2和3中公開(kāi)了這種模糊補(bǔ)償光學(xué)系統(tǒng)。
在專(zhuān)利文件1的變焦透鏡的情況下，布置在孔徑光闌的像側(cè)的第三透鏡組包括負(fù)子組和正子組，通過(guò)移動(dòng)該正子組來(lái)移動(dòng)像。
在專(zhuān)利文件2的變焦透鏡的情況下，布置在孔徑光闌的像側(cè)的第三透鏡組包括正子組和負(fù)子組，通過(guò)移動(dòng)該正子組來(lái)移動(dòng)像。
在專(zhuān)利文件3的變焦透鏡的情況下，通過(guò)移動(dòng)整個(gè)第三透鏡組來(lái)移動(dòng)像。
專(zhuān)利文件1日本專(zhuān)利公開(kāi)JP2002-244037專(zhuān)利文件2日本專(zhuān)利公開(kāi)JP2003-228001專(zhuān)利文件3日本專(zhuān)利公開(kāi)JP2003-295057在上述模糊補(bǔ)償光學(xué)系統(tǒng)的情況下，移動(dòng)位于孔徑光闌附近的透鏡組；因此，用于移動(dòng)該透鏡組的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、用于打開(kāi)和關(guān)閉該孔徑光闌的機(jī)構(gòu)，以及用于在變焦和聚焦時(shí)沿光軸移動(dòng)透鏡的機(jī)構(gòu)容易彼此干擾。為了避免這種干擾，必需使透鏡筒的直徑大。

發(fā)明內(nèi)容
因此存在解決上述問(wèn)題以及在不增加透鏡數(shù)量的情況下提供緊湊的模糊補(bǔ)償變焦透鏡以及配備該變焦透鏡的成像裝置的需要。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種變焦透鏡，其包括具有正屈光力的第一透鏡組、具有負(fù)屈光力的第二透鏡組、具有正屈光力的第三透鏡組、具有正屈光力的第四透鏡組，和包括具有負(fù)屈光力的負(fù)子組和具有正屈光力的正子組的第五透鏡組。第一至第五透鏡組按照上述順序從物側(cè)到像側(cè)排列。當(dāng)透鏡的位置狀態(tài)從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，(i)第一透鏡組相對(duì)于光軸方向固定，(ii)第二透鏡組朝像側(cè)移動(dòng)，(iii)第三透鏡組相對(duì)于光軸方向固定，(iv)第四透鏡組沿光軸移動(dòng)以補(bǔ)償由第二透鏡組移動(dòng)引起的像面位置的變化，以及(v)第五透鏡組相對(duì)于光軸方向固定。當(dāng)該變焦透鏡聚焦在短距離處的物體上時(shí)，第四透鏡組沿光軸移動(dòng)。孔徑光闌布置在第三透鏡組附近。位于像側(cè)并最接近像的第五透鏡組的負(fù)子組的透鏡表面是凹面，位于物側(cè)并最接近物體的第五透鏡組的正子組的透鏡表面是凸面。正子組在與光軸大致垂直的方向上移動(dòng)，從而移動(dòng)像。該變焦透鏡滿(mǎn)足由下面不等式限定的條件“0.2＜f5p/ft0.5”，其中f5p是第五透鏡組的正子組的焦距；ft是整個(gè)透鏡系統(tǒng)處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的焦距。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種成像裝置，該成像裝置包括變焦透鏡和用于將變焦透鏡形成的光學(xué)像轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的成像元件。該變焦透鏡包括具有正屈光力的第一透鏡組、具有負(fù)屈光力的第二透鏡組、具有正屈光力的第三透鏡組、具有正屈光力的第四透鏡組，和包括具有負(fù)屈光力的負(fù)子組和具有正屈光力的正子組的第五透鏡組。第一至第五透鏡組按照上述順序從物側(cè)到像側(cè)排列。當(dāng)透鏡的位置狀態(tài)從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，(i)第一透鏡組相對(duì)于光軸方向固定，(ii)第二透鏡組朝像側(cè)移動(dòng)，(iii)第三透鏡組相對(duì)于光軸方向固定，(iv)第四透鏡組沿光軸移動(dòng)以補(bǔ)償由第二透鏡組移動(dòng)引起的像面位置的變化，以及(v)第五透鏡組相對(duì)于光軸方向固定。當(dāng)該變焦透鏡聚焦在短距離處的物體上時(shí)，第四透鏡組沿光軸移動(dòng)?？讖焦怅@布置在第三透鏡組附近。位于像側(cè)并且最接近像的第五透鏡組的負(fù)子組的透鏡表面是凹面，位于物側(cè)并且最接近物體的第五透鏡組的正子組的透鏡表面是凸面。正子組在與光軸大致垂直的方向上移動(dòng)，從而移動(dòng)像。該變焦透鏡滿(mǎn)足由下面不等式限定的條件“0.2＜f5p/ft＜0.5”，其中f5p是第五透鏡組的正子組的焦距；ft是整個(gè)透鏡系統(tǒng)處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的焦距。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)沿大致垂直于光軸的方向移動(dòng)遠(yuǎn)離孔徑光闌布置的透鏡來(lái)移動(dòng)像。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦透鏡包括具有正屈光力的第一透鏡組、具有負(fù)屈光力的第二透鏡組、具有正屈光力的第三透鏡組、具有正屈光力的第四透鏡組和包括具有負(fù)屈光力的負(fù)子組和具有正屈光力的正子組的第五透鏡組。第一至第五透鏡組按照上述順序從物側(cè)到像側(cè)排列。當(dāng)透鏡的位置狀態(tài)從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，(i)第一透鏡組相對(duì)于該光軸的方向固定，(ii)第二透鏡組朝像側(cè)移動(dòng)，(iii)第三透鏡組相對(duì)于該光軸的方向固定，(iv)第四透鏡組沿光軸移動(dòng)以補(bǔ)償由第二透鏡組移動(dòng)引起的像面位置的變化，以及(v)第五透鏡組相對(duì)于該光軸的方向固定。當(dāng)該變焦透鏡聚焦在短距離處的物體上時(shí)，第四透鏡組沿光軸移動(dòng)?？讖焦怅@布置在第三透鏡組附近。位于像側(cè)并最接近像的第五透鏡組的負(fù)子組的透鏡表面是凹面，位于物側(cè)并最接近物體的第五透鏡組的正子組的透鏡表面是凸面。正子組在與光軸大致垂直的方向上移動(dòng)，從而移動(dòng)像。該變焦透鏡滿(mǎn)足由下面不等式限定的條件“0.2＜f5p/ft＜0.5”，其中f5p是第五透鏡組的正子組的焦距；ft是整個(gè)透鏡系統(tǒng)處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的焦距。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像裝置包括變焦透鏡和用于將變焦透鏡形成的光學(xué)像轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的成像元件。該變焦透鏡包括具有正屈光力的第一透鏡組、具有負(fù)屈光力的第二透鏡組、具有正屈光力的第三透鏡組、具有正屈光力的第四透鏡組，和包括具有負(fù)屈光力的負(fù)子組和具有正屈光力的正子組的第五透鏡組。第一至第五透鏡組按照上述順序從物側(cè)到像側(cè)排列。當(dāng)透鏡的位置狀態(tài)從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，(i)第一透鏡組相對(duì)于該光軸的方向固定，(ii)第二透鏡組朝像側(cè)移動(dòng)，(iii)第三透鏡組相對(duì)于該光軸的方向固定，(iv)第四透鏡組沿光軸移動(dòng)以補(bǔ)償由第二透鏡組移動(dòng)引起的像面位置的變化，以及(v)第五透鏡組相對(duì)于該光軸的方向固定。當(dāng)該變焦透鏡聚焦在短距離處的物體上時(shí)，第四透鏡組沿光軸移動(dòng)?？讖焦怅@布置在第三透鏡組附近。位于像側(cè)并最接近像的第五透鏡組的負(fù)子組的透鏡表面是凹面，位于物側(cè)并最接近物體的第五透鏡組的正子組的透鏡表面是凸面。正子組在與光軸大致垂直的方向上移動(dòng)，從而移動(dòng)像。該變焦透鏡滿(mǎn)足由下面不等式限定的條件“0.2＜f5p/ft＜0.5”，其中f5p是第五透鏡組的正子組的焦距；ft是整個(gè)透鏡系統(tǒng)處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的焦距。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了減少第四透鏡組的透鏡數(shù)量、減輕該第四透鏡組的重量，并簡(jiǎn)化用于移動(dòng)該第四透鏡組的機(jī)構(gòu)，將第五透鏡組布置在可移動(dòng)的第四透鏡組的像側(cè)。從而使透鏡系統(tǒng)緊湊。
如果根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦透鏡配備有模糊補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，那么用于在大致垂直于光軸的方向上移動(dòng)透鏡的機(jī)構(gòu)不會(huì)干擾用于變焦和聚焦的透鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或者用于打開(kāi)和關(guān)閉孔徑光闌的機(jī)構(gòu)。因此，可以使透鏡筒很小，特別是使其直徑很小。此外，通過(guò)滿(mǎn)足不等式“0.2＜f5p/ft＜0.5”限定的條件，很好地補(bǔ)償了彗形象差，并使用于補(bǔ)償模糊的透鏡移動(dòng)機(jī)構(gòu)緊湊。
如果根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括上述變焦透鏡的成像裝置配備有模糊補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，那么該成像裝置很緊湊，并且產(chǎn)生其中彗形象差得以很好補(bǔ)償?shù)南瘛?br> 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，變焦透鏡滿(mǎn)足不等式“0.4＜rp/Df＜0.8”限定的條件，其中Df是沿光軸從孔徑光闌到位于物側(cè)并且最接近物體的第五透鏡組的正子組的透鏡表面的距離；rp是位于物側(cè)并且最接近物體的第五透鏡組的正子組的透鏡表面的曲率半徑。因此，降低了對(duì)負(fù)子組和正子組之間的光軸傾斜的敏感度，從而降低了裝配精度對(duì)性能的影響。此外，減少了在補(bǔ)償模糊時(shí)出現(xiàn)的在像面離軸區(qū)域中的彗形象差變化。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，變焦透鏡滿(mǎn)足不等式“-0.2＜(rp-rn)/rp+rn)＜0.2”限定的條件，其中rn是位于像側(cè)并且最接近像的負(fù)子組的透鏡表面的曲率半徑。因此，更好地補(bǔ)償了在補(bǔ)償模糊時(shí)于像面離軸區(qū)域中產(chǎn)生的彗形象差變化。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，變焦透鏡滿(mǎn)足不等式“-0.2＜ft/f5＜0.2”限定的條件，其中f5是第五透鏡組的焦距。因此，使變焦透鏡更加緊湊。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。因此，減少了在補(bǔ)償模糊時(shí)出現(xiàn)的彗形象差變化，并且進(jìn)一步減少了變焦透鏡的總長(zhǎng)度。


根據(jù)下面的附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦透鏡的屈光力分布，以及在該變焦透鏡改變屈光力的過(guò)程中每個(gè)透鏡組的可動(dòng)性；圖2示出本發(fā)明第一實(shí)施例的變焦透鏡中的各個(gè)透鏡；圖3以及圖4至8都示出數(shù)值實(shí)例1的像差，其中數(shù)值中的具體值應(yīng)用于本發(fā)明第一實(shí)施例的變焦透鏡，特別是，圖3示出處于廣角端狀態(tài)的球面象差、像散、畸變和彗形象差；圖4示出處于中間焦距狀態(tài)的球面象差、像散、畸變和彗形象差；圖5示出處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的球面象差、像散、畸變和彗形象差；圖6示出處于廣角端狀態(tài)的橫向像差；圖7示出處于中間焦距狀態(tài)的橫向像差；圖8示出處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的橫向像差；圖9示出本發(fā)明第二實(shí)施例的變焦透鏡中的各個(gè)透鏡；圖10以及圖11至15都示出數(shù)值實(shí)例2的像差，其中數(shù)值中的具體值應(yīng)用于本發(fā)明變焦透鏡的第二實(shí)施例，特別是，圖10示出處于廣角端狀態(tài)的球面象差、像散、畸變和彗形象差；圖11示出處于中間焦距狀態(tài)的球面象差、像散、畸變和彗形象差；圖12示出處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的球面象差、像散、畸變和彗形象差；圖13示出處于廣角端狀態(tài)的橫向像差；圖14示出處于中間焦距狀態(tài)的橫向像差；圖15示出處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的橫向像差；圖16示出本發(fā)明第三實(shí)施例的變焦透鏡中的各個(gè)透鏡；圖17以及圖18至22都示出數(shù)值實(shí)例3的像差，其中數(shù)值中的具體值應(yīng)用于本發(fā)明變焦透鏡的第三實(shí)施例，特別是，圖17示出處于廣角端狀態(tài)的球面象差、像散、畸變和彗形象差；圖18示出處于中間焦距狀態(tài)的球面象差、像散、畸變和彗形象差；圖19示出處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的球面象差、像散、畸變和彗形象差；圖20示出處于廣角端狀態(tài)的橫向像差；圖21示出處于中間焦距狀態(tài)的橫向像差；圖22示出處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的橫向像差；以及圖23是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像裝置的方框圖，該成像裝置用于數(shù)字靜物照相機(jī)。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的變焦透鏡和配備有該變焦透鏡的成像裝置的各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
本發(fā)明的變焦透鏡包括具有正屈光力的第一透鏡組、具有負(fù)屈光力的第二透鏡組、具有正屈光力的第三透鏡組、具有正屈光力的第四透鏡組，以及具有正屈光力或負(fù)屈光力的第五透鏡組，第一至第五透鏡組按照所描述的順序從物側(cè)到像側(cè)排列。
第二透鏡組具有變焦功能，第四透鏡組具有補(bǔ)償功能。將這些功能組合可以使第二透鏡組從物側(cè)向像側(cè)移動(dòng)時(shí)，焦距從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化，而像面位置保持不變。
第四透鏡組除了具有補(bǔ)償功能之外還具有聚焦功能，當(dāng)物體的位置改變時(shí)，該第四透鏡組補(bǔ)償像面的位置變化。
第五透鏡組包括負(fù)子組和正子組。正子組布置在負(fù)子組的像側(cè)，兩者之間存在空氣間隔?？赏ㄟ^(guò)在大致垂直于光軸的方向上移動(dòng)正子組來(lái)移動(dòng)像。
孔徑光闌布置在第三透鏡組的物側(cè)。
在目前可用的沿垂直于光軸的方向移動(dòng)整個(gè)第三透鏡組或其一部分的方法的情況下，很難縮短變焦透鏡的總長(zhǎng)度，這是因?yàn)榈谌哥R組包括正子組和負(fù)子組，并且由第二透鏡組散射的光線通量由第三透鏡組進(jìn)一步散射。
此外，孔徑光闌布置在第三透鏡組的物側(cè)，可動(dòng)的第二和第四透鏡組分別布置在第三透鏡組的物側(cè)和像側(cè)。因此，如果沿垂直于光軸的方向移動(dòng)整個(gè)第三透鏡組或其一部分，那么用于移動(dòng)的機(jī)構(gòu)會(huì)干擾用于驅(qū)動(dòng)該可動(dòng)透鏡組的機(jī)構(gòu)、用于打開(kāi)和關(guān)閉孔徑光闌的機(jī)構(gòu)等；所以，必需增大這些透鏡的直徑，并提供沿光軸的大的間隔。這樣，難以縮短變焦透鏡的總長(zhǎng)度，并且難以使其直徑很小。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將包括負(fù)子組和正子組的第五透鏡組布置在第四透鏡組的像側(cè)，并移動(dòng)該正子組，從而能夠防止干擾可動(dòng)透鏡組、用于打開(kāi)和關(guān)閉孔徑光闌的機(jī)構(gòu)等，能夠提高間隔效率，并能夠使變焦透鏡的總長(zhǎng)度及其直徑變小。
由于第五透鏡組遠(yuǎn)離孔徑光闌布置，因此穿過(guò)第五透鏡組的離軸光線遠(yuǎn)離光軸；從而，當(dāng)移動(dòng)正子組時(shí)，很容易改變彗形象差。因此，滿(mǎn)足下面兩個(gè)要求是很重要的。
(a)盡可能減小正子組的屈光力。
(b)位于像側(cè)并最接近像的負(fù)子組的透鏡表面是凹面，位于物側(cè)并最接近物體的正子組的透鏡表面是凸面。
如果增大正子組的屈光力，那么大孔徑比的光線進(jìn)入；因此，很好地補(bǔ)償了軸上像差，但使其很難同時(shí)補(bǔ)償離軸像差，特別是移動(dòng)正子組時(shí)出現(xiàn)的彗形象差變化。
這樣，重要的是，盡可能地減小正子組的屈光力。
如果正子組的屈光力減小得太多，那么變焦透鏡變長(zhǎng)。
為了減小正子組的屈光力，同時(shí)正子組到像面的距離保持不變，重要的是，位于物側(cè)并最接近于物體的正子組的透鏡表面是凸面。
但是，如果上述透鏡表面是劇烈的凸面，那么在移動(dòng)正子組時(shí)彗形象差的變化變得更大。
根據(jù)本發(fā)明，位于像側(cè)并最接近于像的負(fù)子組的透鏡表面是凹面，同時(shí)位于物側(cè)并最接近于物體的正子組的透鏡表面是凸面，因此朝像面上部和下部行進(jìn)的光線的光程長(zhǎng)度的變化減小，并很好地補(bǔ)償了彗形象差。
利用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的變焦透鏡很緊湊，但是能夠減小在移動(dòng)第五透鏡組的正子組時(shí)出現(xiàn)的像的劣化。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦透鏡必須滿(mǎn)足下面不等式(1)限定的條件。
0.2＜f5p/ft＜0.5其中f5p是第五透鏡組的正子組的焦距；ft是整個(gè)透鏡系統(tǒng)處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的焦距。上面的不等式(1)限定了第五透鏡組的正子組的焦距以滿(mǎn)足上面的要求(a)。
如果f5p/ft低于下限0.2，那么穿過(guò)第五透鏡組的離軸光線遠(yuǎn)離光軸；因此，難以補(bǔ)償在垂直于光軸的方向上移動(dòng)正子組時(shí)出現(xiàn)的彗形象差變化。
如果f5p/ft高于上限0.5，那么模糊校正因數(shù)減小，或者該變焦透鏡變長(zhǎng)。如果模糊校正因數(shù)減小，那么模糊校正需要大量移動(dòng)正子組，這使得用于移動(dòng)該正子組的機(jī)構(gòu)也變大。如果變焦透鏡變長(zhǎng)，那么很難使透鏡系統(tǒng)緊湊。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦透鏡需要滿(mǎn)足下面不等式(2)限定的條件，從而在其制造時(shí)確保變焦透鏡的穩(wěn)定的光學(xué)性能。
0.4＜rp/Df＜0.8其中Df是沿光軸從孔徑光闌到位于物側(cè)并且最接近物體的正子組的透鏡表面的距離；rp是位于物側(cè)并且最接近物體的正子組的透鏡表面的曲率半徑。上面的不等式(2)限定了第五透鏡組的正子組的各個(gè)透鏡的形狀以滿(mǎn)足上面的要求(b)。
如果rp/Df高于上限0.8(曲率半徑變大)，那么正子組的主點(diǎn)的位置朝像側(cè)移動(dòng)，并且該正子組的屈光力變大。因此，當(dāng)移動(dòng)正子組時(shí)在像面離軸區(qū)域中出現(xiàn)的彗形象差變化變大，很難保證極好的光學(xué)性能。
如果rp/Df低于下限0.4(曲率半徑變小)，那么通過(guò)制造變焦透鏡時(shí)在負(fù)子組和正子組之間出現(xiàn)的微小軸傾斜而降低了像平面的離軸區(qū)域中的光學(xué)性能。如果消除該微小傾斜，那么需要復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，這種復(fù)雜機(jī)構(gòu)增大了變焦透鏡的制造成本。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦透鏡需要滿(mǎn)足下面不等式(3)限定的條件，從而能夠很好地補(bǔ)償當(dāng)校正模糊時(shí)(移動(dòng)正子組)在像平面的離軸區(qū)域中出現(xiàn)的彗形象差變化。
-0.2＜(rp-rn)/(rp+rn)＜0.2其中rn是位于像側(cè)并且最接近像的負(fù)子組的透鏡表面的曲率半徑。上面的不等式(3)限定了在第五透鏡組的負(fù)子組和正子組之間形成的空氣間隔的形狀。
如果(rp-rn)/(rp+rn)超過(guò)上限(位于前側(cè)的R變寬)，那么當(dāng)移動(dòng)正子組時(shí)在像平面的離軸區(qū)域中出現(xiàn)的彗形象差變化變大，很難確保足夠的光學(xué)性能。
如果(rp-rn)/(rp+rn)低于下限(位于前側(cè)的R變窄)，那么需要加寬該空氣間隔以防止在移動(dòng)正子組時(shí)負(fù)子組和正子組彼此干擾，從而降低了間隔效率。此外，由于正子組的主點(diǎn)位置朝像側(cè)移動(dòng)，必須增大正子組的屈光力，并且很難減小在移動(dòng)正子組時(shí)出現(xiàn)的“視角變化”。
上述“視角變化”指的是當(dāng)移動(dòng)正子組時(shí)，像平面中心區(qū)域的視角變化與像平面離軸區(qū)域的視角變化之差。如果“視角變化”變大，那么即使能夠很好地校正中心區(qū)域的模糊也不能很好地校正離軸區(qū)域的模糊。這樣，很難使像的位置穩(wěn)定。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦透鏡需要滿(mǎn)足下面不等式(4)限定的條件，并且為了緊湊還需要滿(mǎn)足不等式(1)的條件。
-0.2＜ft/f5＜0.2其中f5是第五透鏡組的焦距。上面的不等式(4)限定了第五透鏡組的焦距。
如果ft/f5高于上限(第五透鏡組具有很強(qiáng)的正屈光力)，那么減小了第四透鏡組的屈光力。當(dāng)焦距從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)第四透鏡組的移動(dòng)變大，以及當(dāng)變焦透鏡聚焦在短距離處的物體上時(shí)第四透鏡組的移動(dòng)變大，使得很難充分減小變焦透鏡的總長(zhǎng)度。
如果ft/f5低于下限(第五透鏡組具有很強(qiáng)的負(fù)屈光力)，那么增大了第一和第二透鏡組的屈光力。特別是穿過(guò)第一透鏡組的離軸光線遠(yuǎn)離光軸行進(jìn)，需要大的透鏡直徑。
為了進(jìn)一步減小變焦透鏡的總長(zhǎng)度，并減小當(dāng)移動(dòng)第五透鏡組的正子組時(shí)出現(xiàn)的彗形象差變化，該正子組需要包括正透鏡和負(fù)透鏡，負(fù)透鏡布置在正透鏡的像側(cè)。利用正子組的這種結(jié)構(gòu)，可以使合成主點(diǎn)的位置朝物側(cè)移動(dòng)。這樣，可以減小該正子組的焦距。
通過(guò)利用非球面透鏡可以使本發(fā)明實(shí)施例的變焦透鏡的光學(xué)性能非常好。通過(guò)特別是在第五透鏡組中引入非球面，可以更多地提高中心性能。此外，通過(guò)在第二透鏡組中利用非球面透鏡，可以很好地補(bǔ)償在廣角端狀態(tài)出現(xiàn)的因視角而引起的彗形象差變化。
此外，通過(guò)在光學(xué)系統(tǒng)中使用多個(gè)非球面，可以實(shí)現(xiàn)高光學(xué)性能。
而且，可以在透鏡系統(tǒng)的像側(cè)布置低通濾波器來(lái)防止出現(xiàn)莫爾條紋，或者可依照受光元件的光譜靈敏度特性在透鏡系統(tǒng)的像側(cè)布置紅外截止濾波器。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的變焦透鏡和各個(gè)實(shí)施例規(guī)格的數(shù)值實(shí)例。
每個(gè)實(shí)施例中都使用非球面，且其形狀由下面的公式定義。
x＝cy2/[1+{1-(1+κ)c2y2}1/2]+c4y4+c6y6+...
上面的y是距離光軸的高度；x是垂度；c是曲率；κ是圓錐常數(shù)；c4、c6、...，是非球面系數(shù)。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦透鏡的屈光力分布。按照所述的順序從物側(cè)到像側(cè)依次排列正屈光力的第一透鏡組G1、負(fù)屈光力的第二透鏡組G2、負(fù)屈光力的第三透鏡組G3、正屈光力的第四透鏡組G4，以及正屈光力或負(fù)屈光力的第五透鏡組G5。當(dāng)從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)改變變焦透鏡的屈光力時(shí)，第二透鏡組G2朝像側(cè)移動(dòng)，以增大第一透鏡組G1和第二透鏡組G2之間的空氣間隔，并縮短第二透鏡組G2和第三透鏡組G3之間的空氣間隔，而第一、第三和第五透鏡組G1、G3、G5不移動(dòng)，第四透鏡組G4移動(dòng)來(lái)補(bǔ)償由第二透鏡組G2移動(dòng)引起的像面的位置變化。此外，當(dāng)變焦透鏡聚焦在短距離處的物體上時(shí)，第四透鏡組G4朝物側(cè)移動(dòng)。
圖2示出本發(fā)明第一實(shí)施例的變焦透鏡中的各個(gè)透鏡。第一透鏡組G1包括膠合透鏡L11和正透鏡L12。該膠合透鏡L11包括凸面朝向物側(cè)的彎月形負(fù)透鏡和凸面朝向物側(cè)的正透鏡。正透鏡L12具有朝向物側(cè)的凸面。第二透鏡組G2包括負(fù)透鏡L21和膠合透鏡L22。負(fù)透鏡L21具有朝向像側(cè)的凹面。膠合透鏡L22包括具有兩個(gè)凹面的負(fù)透鏡和一個(gè)凸面朝向物側(cè)的正透鏡。第三透鏡組G3包括膠合正透鏡L3，其包括具有兩個(gè)凸面的正透鏡和一個(gè)負(fù)彎月透鏡。第四透鏡組G4包括具有兩個(gè)凸面的正透鏡L4。第五透鏡組G5包括凹面朝向像側(cè)的負(fù)透鏡L51、具有兩個(gè)凸面的正透鏡L52和凹面朝向物側(cè)的彎月形負(fù)透鏡L53。
在第一實(shí)施例中，孔徑光闌“S”布置在第三透鏡組G3的物側(cè)，不管透鏡怎么移動(dòng)該孔徑光闌都是固定的。
第五透鏡組G5的負(fù)透鏡L51起負(fù)子組的作用，第五透鏡組G5的正透鏡L52和負(fù)透鏡L53起正子組的作用。當(dāng)沿垂直于光軸的方向移動(dòng)第五透鏡組G5的正子組時(shí)，像移動(dòng)。
低通濾波器“LPF”布置在第五透鏡組G5的像側(cè)。
表1示出第一實(shí)施例規(guī)格的數(shù)值實(shí)例。在下面的規(guī)格表中，f是焦距FNo是F數(shù)；2ω是視角。折射率和阿貝數(shù)是相對(duì)于d線(λ＝587.6nm)的。表1中曲率半徑為0表示平面。
f 5.51 -22.61 -49.98FNo. 1.85 -2.23-2.872ω 65.96 -15.02 -6.66°

第12、15、16、19和20透鏡表面是非球面。表2中示出這些非球面的系數(shù)。下面表中的“E-i”表示10-i。例如，“0.26029E-05”表示“0.26029×10-5”。
[第12透鏡表面]κ＝-1.0601 C4＝+0.26029E-05 C6＝-0.90498E-06C8＝+0.63474E-07 C10＝-0.62466E-09[第15透鏡表面]κ＝+0.5676 C4＝-0.71573E-04 C6＝+0.16061E-05C8＝-0.42143E-07 C10＝+0.51743E-09 κ＝+0.0000 C4＝+0.97327E-04 C6＝+0.35360E-06C8＝+0.00000E+00 C10＝+0.00000E+00[第19透鏡表面]κ＝-0.6164 C4＝+0.11407E-03 C6＝+0.10888E-05C8＝+0.44850E-07 C10＝+0.26525E-09[第20透鏡表面]κ＝+0.0000 C4＝-0.84437E-05 C6＝+0.18646E-05C8＝+0.00000E+00 C10＝+0.00000E+00當(dāng)透鏡位置狀態(tài)從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，第一和第二透鏡組G1和G2之間面對(duì)面的距離d5、第二透鏡組G2和孔徑光闌“S”之間面對(duì)面的距離d10、第三和第四透鏡組G3和G4面對(duì)面的距離d14，以及第四和第五透鏡組G4和G5面對(duì)面的距離d16改變。表3示出位于廣角端狀態(tài)、中間焦距狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的焦距f和面對(duì)面的距離d5、d10、d14和d16。
(可變距離的表)f 5.51022.61249.982d50.900 12.305 17.339d1017.2395.8340.800d147.357 3.2397.341d161.600 5.7181.616Bf 2.494 2.4942.494表4示出在數(shù)值實(shí)例1中對(duì)應(yīng)于等式(1)至(4)的值。
f5p＝18.205f5＝-464.742(1)f5p/ft＝0.364(2)rp/Df＝0.525(3)(rp-rn)/(rp+rn)＝0.054(4)ft/f5＝-0.108
圖3、4和5示出在數(shù)值實(shí)例1中無(wú)窮遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的像差。圖3示出處于廣角端狀態(tài)(f＝5.510)的像差；圖4示出處于中間焦距狀態(tài)(f＝22.612)的像差；圖5示出處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)(f＝49.982)的像差。
圖3、4和5的每個(gè)像散圖表中的實(shí)線和虛線分別表示矢形圖像(sagittal image)的像散和經(jīng)向圖像(meridional image)的像散。在彗形象差圖表中，“A”表示視角。
圖6、7和8示出在數(shù)值實(shí)例1中處于無(wú)窮遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的橫向像差，透鏡移動(dòng)相當(dāng)于0.5度。圖6示出處于廣角端狀態(tài)(f＝5.510)的橫向像差；圖7示出處于中間焦距狀態(tài)(f＝22.612)的橫向像差；圖8示出處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)(f＝49.982)的橫向像差。
圖3至8顯示出充分地補(bǔ)償了各種類(lèi)型的像差，在數(shù)值實(shí)例1中的光學(xué)性能很高。
圖9示出本發(fā)明第二實(shí)施例的變焦透鏡中的各個(gè)透鏡。第一透鏡組G1包括膠合透鏡L11和正透鏡L12。該膠合透鏡L11包括凸面朝向物側(cè)的彎月形負(fù)透鏡和凸面朝向物側(cè)的正透鏡。正透鏡L12具有朝向物側(cè)的凸面。第二透鏡組G2包括負(fù)透鏡L21和膠合透鏡L22。負(fù)透鏡L21具有朝向像側(cè)的凹面。膠合透鏡L22包括具有兩個(gè)凹面的負(fù)透鏡和一個(gè)凸面朝向物側(cè)的正透鏡。第三透鏡組G3包括膠合正透鏡L3，其包括具有兩個(gè)凸面的正透鏡和一個(gè)負(fù)彎月透鏡。第四透鏡組G4包括具有兩個(gè)凸面的正透鏡L4。第五透鏡組G5包括凹面朝向像側(cè)的負(fù)透鏡L51、具有兩個(gè)凸面的正透鏡L52和一個(gè)凹面朝向物側(cè)的負(fù)透鏡L53。
在第二實(shí)施例中，孔徑光闌“S”布置在第三透鏡組G3的物側(cè)，不管透鏡怎么移動(dòng)該孔徑光闌都是固定的。
在第二實(shí)施例中，第五透鏡組G5的負(fù)透鏡L51起負(fù)子組的作用，第五透鏡組G5的正透鏡L52和負(fù)透鏡L53起正子組的作用。當(dāng)沿垂直于光軸的方向移動(dòng)第五透鏡組G5的正子組時(shí)，像移動(dòng)。
低通濾波器“LPF”布置在第五透鏡組G5的像側(cè)。
表5示出第二實(shí)施例的規(guī)格的數(shù)值實(shí)例。
f5.51-22.51 -49.97
FNo. 1.85-2.55 -2.882ω 65.62 -15.05-6.63°

第12、15、16、19和20透鏡表面是非球面。表6中示出這些非球面的系數(shù)。
[第12透鏡表面]κ＝-2.8791 C4＝+0.16265E-04 C6＝-0.15272E-05C8＝+0.80818E-07 C10＝-0.76494E-09[第15透鏡表面]κ＝+0.8494 C4＝-0.72890E-04 C6＝+0.25022E-05C8＝-0.49074E-07 C10＝+0.55713E-09[第16透鏡表面]κ＝+0.0000 C4＝+0.79265E-04 C6＝+0.10623E-05C8＝+0.00000E+00 C10＝+0.00000E+00[第19透鏡表面]κ＝-5.0000 C4＝+0.43825E-03 C6＝-0.82652E-05
C8＝+0.12196E-06 C10＝-0.21059E-08[第20透鏡表面]κ＝+0.0000 C4＝+0.49138E-04 C6＝-0.29193E-05C8＝+0.00000E+00 C10＝+0.00000E+00當(dāng)透鏡位置狀態(tài)從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，第一和第二透鏡組G1和G2之間面對(duì)面的距離d5、第二透鏡組G2和孔徑光闌“S”之間面對(duì)面的距離d10、第三和第四透鏡組G3和G4面對(duì)面的距離d14，以及第四和第五透鏡組G4和G5面對(duì)面的距離d16改變。表7示出位于廣角端狀態(tài)、中間焦距狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的焦距f和面對(duì)面的距離d5、d10、d14和d16。
(可變距離的表)f 5.51022.51149.971d50.90012.46317.813d1017.713 6.151 0.800d147.6343.324 8.245d162.2296.538 1.618Bf 2.4932.493 2.493表8示出在數(shù)值實(shí)例2中對(duì)應(yīng)于等式(1)至(4)的值。
f5p＝18.205f5＝-371.49(1)f5p/ft＝0.364(2)rp/Df＝0.604(3)(rp-rn)/(rp+rn)＝0.116(4)ft/f5＝-0.135圖10、11和12示出在數(shù)值實(shí)例2中無(wú)窮遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的像差。圖10示出處于廣角端狀態(tài)(f＝5.510)的像差；圖11示出處于中間焦距狀態(tài)(f＝22.511)的像差；圖12示出處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)(f＝49.971)的像差。
圖10、11和12的每個(gè)像散圖表中的實(shí)線和虛線分別表示矢形圖像的像散和經(jīng)向圖像的像散。在彗形象差圖表中，“A”表示視角。
圖13、14和15示出在數(shù)值實(shí)例2中處于無(wú)窮遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的橫向像差，透鏡移動(dòng)相當(dāng)于0.5度。圖13示出處于廣角端狀態(tài)(f＝5.510)的橫向像差；圖14示出處于中間焦距狀態(tài)(f＝22.511)的橫向像差；圖15示出處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)(f＝49.971)的橫向像差。
圖10至15顯示出充分地補(bǔ)償了各種類(lèi)型的像差，在數(shù)值實(shí)例2中的光學(xué)性能很高。
圖16示出本發(fā)明第三實(shí)施例的變焦透鏡中的各個(gè)透鏡。第一透鏡組G1包括膠合透鏡L11和正透鏡L12。該膠合透鏡L11包括凸面朝向物側(cè)的彎月形負(fù)透鏡和凸面朝向物側(cè)的正透鏡。正透鏡L12具有朝向物側(cè)的凸面。第二透鏡組G2包括負(fù)透鏡L21和膠合透鏡L22。負(fù)透鏡L21具有朝向像側(cè)的凹面。膠合透鏡L22包括具有兩個(gè)凹面的負(fù)透鏡和一個(gè)凸面朝向物側(cè)的正透鏡。第三透鏡組G3包括膠合正透鏡L3，其包括具有兩個(gè)凸面的正透鏡和一個(gè)負(fù)彎月透鏡。第四透鏡組G4包括具有兩個(gè)凸面的正透鏡L4。第五透鏡組G5包括凹面朝向像側(cè)的負(fù)透鏡L51、具有兩個(gè)凸面的正透鏡L52和具有兩個(gè)凹面的負(fù)透鏡L53。
在第三實(shí)施例中，孔徑光闌“S”布置在第三透鏡組G3的物側(cè)，不管透鏡怎么移動(dòng)該孔徑光闌都是固定的。
在第三實(shí)施例中，第五透鏡組G5的負(fù)透鏡L51起負(fù)子組的作用，第五透鏡組G5的正透鏡L52和負(fù)透鏡L53起正子組的作用。當(dāng)沿垂直于光軸的方向移動(dòng)第五透鏡組G5的正子組時(shí)，像移動(dòng)。
低通濾波器“LPF”布置在第五透鏡組G5的像側(cè)。
表9示出第三實(shí)施例的規(guī)格的數(shù)值實(shí)例。
f5.51 -22.51-49.97FNo. 1.85 -2.57 -2.882ω 65.34-15.03-6.60°

第12、15、16、19和20透鏡表面是非球面。表10中示出這些非球面的系數(shù)。
[第12透鏡表面]κ＝-3.4095 C4＝+0.95584E-06 C6＝-0.24827E-07C8＝+0.10298E-06 C10＝-0.14780E-08[第15透鏡表面]κ＝+1.2205 C4-0.72115E-04 C6＝+0.37606E-05C8＝-0.82193E-07 C10＝+0.11348E-08[第16透鏡表面]κ＝+0.0000 C4＝+0.56520E-04 C6＝+0.14912E-05C8＝+0.00000E+00 C10＝+0.00000E+00[第19透鏡表面]κ＝-5.0000 C4＝+0.51207E-03 C6＝-0.96104E-05C8＝+0.14548E-06 C10＝-0.19913E-08[第20透鏡表面]
κ＝+0.0000 C4＝+0.60733E-04 C6＝-0.19945E-05C8＝+0.00000E+00 C10＝+0.00000E+00當(dāng)透鏡位置狀態(tài)從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，第一和第二透鏡組G1和G2之間面對(duì)面的距離d5、第二透鏡組G2和孔徑光闌“S”之間面對(duì)面的距離d10、第三和第四透鏡組G3和G4面對(duì)面的距離d14，以及第四和第五透鏡組G4和G5面對(duì)面的距離d16改變。表11示出位于廣角端狀態(tài)、中間焦距狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的焦距f和面對(duì)面的距離d5、d10、d14和d16。
(可變距離的表)f 5.510 22.51349.970d50.900 12.35617.758d1017.658 6.202 0.800d148.061 3.344 9.674d162.735 7.452 1.122Bf 2.494 2.494 2.494表12示出在數(shù)值實(shí)例3中與等式(1)至(4)限定的條件相對(duì)應(yīng)的值。
f5p＝16.6971f5＝349.312(1)f5p/ff＝0.334(2)rp/Df＝0.500(3)(rp-rn)/(rp+rn)＝0.116(4)ft/f5＝0.143圖17、18和19示出在數(shù)值實(shí)例3中無(wú)窮遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的像差。圖17示出處于廣角端狀態(tài)(f＝5.510)的像差；圖18示出處于中間焦距狀態(tài)(f＝22.513)的像差；圖19示出處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)(f＝49.970)的像差。
圖17、18和19的每個(gè)像散圖表中的實(shí)線和虛線分別表示矢形圖像的像散和經(jīng)向圖像的像散。在彗形象差圖表中，“A”表示視角。
圖20、21和22示出在數(shù)值實(shí)例3中處于無(wú)窮遠(yuǎn)聚焦?fàn)顟B(tài)的橫向像差，透鏡移動(dòng)相當(dāng)于0.5度。圖20示出處于廣角端狀態(tài)(f＝5.510)的橫向像差；圖21示出處于中間焦距狀態(tài)(f＝22.513)的橫向像差；圖22示出處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)(f＝49.970)的橫向像差。
圖17至22顯示出充分地補(bǔ)償了各種類(lèi)型的像差，在數(shù)值實(shí)例3中的光學(xué)性能很高。
圖23示出使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦透鏡的成像裝置的實(shí)施例。圖23的實(shí)施例是將本發(fā)明的實(shí)施例應(yīng)用于數(shù)字靜物照相機(jī)的實(shí)施例。
數(shù)字靜物照相機(jī)100包括具有成像功能的照相機(jī)塊10；對(duì)獲得的圖像信號(hào)執(zhí)行信號(hào)處理如模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的照相機(jī)信號(hào)處理器20；記錄和再現(xiàn)圖像信號(hào)的圖像處理器30；顯示拍攝的圖像等的LCD(液晶顯示器)40；將數(shù)據(jù)寫(xiě)到存儲(chǔ)卡51并從存儲(chǔ)卡51讀數(shù)據(jù)的R/W(讀出器/寫(xiě)入器)50；控制整個(gè)裝置的CPU60；輸入單元70，用戶(hù)通過(guò)該輸入單元輸入數(shù)據(jù)；以及控制對(duì)照相機(jī)塊10中的透鏡進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的透鏡驅(qū)動(dòng)控制器80。此外，透鏡驅(qū)動(dòng)控制器80包括具有檢測(cè)系統(tǒng)的模糊補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，該檢測(cè)系統(tǒng)用于檢測(cè)所謂的照相機(jī)搖晃的方向和量，或者檢測(cè)在拍攝照片中照相機(jī)的無(wú)意運(yùn)動(dòng)；和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)沿著消除因照相機(jī)搖晃產(chǎn)生的圖像模糊的方向移動(dòng)(平移)垂直于光軸的第五透鏡組G5的正子組，并且根據(jù)上述檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果移動(dòng)足夠的量以消除這種圖像模糊。
照相機(jī)塊10包括具有應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的變焦透鏡11(可以使用根據(jù)上述實(shí)施例或數(shù)字例1至3的變焦透鏡)的光學(xué)系統(tǒng)，和成像元件12等如CCD。照相機(jī)信號(hào)處理器20對(duì)成像元件12的輸出信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，如轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)、降低噪聲、提高圖像質(zhì)量和轉(zhuǎn)換為亮度/色差信號(hào)。圖像處理器30執(zhí)行圖像信號(hào)的壓縮/編碼和解壓縮/解碼，并根據(jù)規(guī)定的圖像數(shù)據(jù)格式進(jìn)行諸如分辨率的數(shù)據(jù)規(guī)格的轉(zhuǎn)換。
存儲(chǔ)卡51是可拆卸的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。R/W50將圖像處理器30編碼的圖像數(shù)據(jù)寫(xiě)到存儲(chǔ)卡51上，并從該存儲(chǔ)卡51讀取圖像數(shù)據(jù)。CPU60是控制數(shù)字靜物照相機(jī)中每個(gè)電路塊的控制器，并根據(jù)輸入單元70的指令輸入信號(hào)等控制每個(gè)電路塊。
輸入單元70包括例如用于快門(mén)操作的快門(mén)釋放按鈕和用于選擇操作方式的選擇開(kāi)關(guān)等，并根據(jù)用戶(hù)的操作向CPU60輸出指令輸入信號(hào)。根據(jù)CPU60的控制信號(hào)，透鏡驅(qū)動(dòng)控制器80控制電動(dòng)機(jī)等(未示出)以驅(qū)動(dòng)變焦透鏡11中的透鏡。
現(xiàn)在，簡(jiǎn)要地說(shuō)明數(shù)字靜物照相機(jī)的工作。
在由CPU60控制的拍攝圖片的待機(jī)狀態(tài)中，將照相機(jī)塊10獲得的圖像信號(hào)通過(guò)照相機(jī)信號(hào)處理器20輸出到LCD40，并顯示為照相機(jī)直視圖片(camera through picture)。此外，當(dāng)從輸入單元70輸入用于變焦的指令輸入信號(hào)時(shí)，CPU60向透鏡驅(qū)動(dòng)控制器80輸出控制信號(hào)，根據(jù)透鏡驅(qū)動(dòng)控制器80的控制移動(dòng)變焦透鏡11中的指定透鏡。
然后，當(dāng)根據(jù)輸入單元70的指令輸入信號(hào)釋放快門(mén)(未示出)時(shí)(此時(shí)，啟動(dòng)上述模糊補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，該模糊補(bǔ)償機(jī)構(gòu)補(bǔ)償因照相機(jī)搖晃產(chǎn)生的圖像移動(dòng))，獲得的圖像信號(hào)從照相機(jī)信號(hào)處理器20輸出到圖像處理器30，進(jìn)行壓縮和編碼，并轉(zhuǎn)換成規(guī)定數(shù)據(jù)格式的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。已轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸出到R/W50，并寫(xiě)到存儲(chǔ)卡51上。
此外，當(dāng)例如為了記錄而接觸或按壓釋放按鈕時(shí)，根據(jù)CPU60的控制信號(hào)，通過(guò)移動(dòng)變焦透鏡11中指定透鏡的透鏡驅(qū)動(dòng)控制器80進(jìn)行聚焦。
當(dāng)再現(xiàn)記錄在存儲(chǔ)卡51上的圖像數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)輸入單元70的操作，由R/W50從存儲(chǔ)卡51讀取指定的圖像數(shù)據(jù)，在通過(guò)圖像處理器30解壓縮和解碼之后，將再現(xiàn)的圖像信號(hào)輸出到LCD40。從而顯示再現(xiàn)的圖像。
至此，已經(jīng)描述了應(yīng)用本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的數(shù)字靜物照相機(jī)。但是，這種應(yīng)用不限于數(shù)字靜物照相機(jī)，不用說(shuō)，本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例可應(yīng)用于數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和其他類(lèi)型的照相機(jī)。
前面的描述是關(guān)于本發(fā)明公開(kāi)的一些優(yōu)選實(shí)施例，并且如優(yōu)選實(shí)施例所示的所有技術(shù)內(nèi)容的配置和數(shù)值實(shí)例應(yīng)該解釋為說(shuō)明性的而非限制性的。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，可以提供一種變焦透鏡和一種成像裝置，它們小而輕、具有高性能并配備有能夠廣泛用于數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字靜物照相機(jī)等的模糊補(bǔ)償功能。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，根據(jù)附屬權(quán)利要求書(shū)或其等效方案的范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)要求和其他因素可以進(jìn)行各種修改、組合、變形和替換。
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡，包括具有正屈光力的第一透鏡組、具有負(fù)屈光力的第二透鏡組、具有正屈光力的第三透鏡組、具有正屈光力的第四透鏡組，和包括具有負(fù)屈光力的負(fù)子組和具有正屈光力的正子組的第五透鏡組，第一至第五透鏡組按照上述順序從物側(cè)到像側(cè)排列；其中，當(dāng)透鏡的位置狀態(tài)從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，(i)第一透鏡組相對(duì)于光軸方向固定，(ii)第二透鏡組朝像側(cè)移動(dòng)，(iii)第三透鏡組相對(duì)于光軸方向固定，(iv)第四透鏡組沿光軸移動(dòng)以補(bǔ)償由第二透鏡組移動(dòng)引起的像面位置的變化，以及(v)第五透鏡組相對(duì)于光軸方向固定，當(dāng)該變焦透鏡聚焦在短距離處的物體上時(shí)，第四透鏡組沿光軸移動(dòng)；其中孔徑光闌布置在第三透鏡組附近；其中位于像側(cè)上并最接近像的第五透鏡組的負(fù)子組的透鏡表面是凹面，位于物側(cè)上并最接近物體的第五透鏡組的正子組的透鏡表面是凸面；其中正子組在與光軸大致垂直的方向上移動(dòng)，從而移動(dòng)像；其中該變焦透鏡滿(mǎn)足由下面不等式(1)限定的條件0.2＜f5p/ft＜0.5其中，f5p表示第五透鏡組的正子組的焦距，ft表示整個(gè)透鏡系統(tǒng)處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的焦距。
2.如權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中變焦透鏡滿(mǎn)足下面不等式(2)限定的條件0.4＜rp/Df＜0.8其中，Df表示沿光軸從孔徑光闌到該正子組最接近物體的透鏡表面的距離，rp表示該正子組最接近物體的透鏡表面的曲率半徑。
3.如權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中變焦透鏡滿(mǎn)足由下面不等式(3)限定的條件-0.2＜(rp-rn)/(rp+rn)＜0.2其中，rn表示負(fù)子組最接近像的透鏡表面的曲率半徑。
4.如權(quán)利要求2的變焦透鏡，其中變焦透鏡滿(mǎn)足由下面不等式(3)限定的條件-0.2＜(rp-rn)/(rp+rn)＜0.2。
5.如權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中變焦透鏡滿(mǎn)足由下面不等式(4)限定的條件-0.2＜ft/f5＜0.2其中，f5表示第五透鏡組的焦距。
6.如權(quán)利要求2的變焦透鏡，其中變焦透鏡滿(mǎn)足由下面不等式(4)限定的條件-0.2＜ft/f5＜0.2。
7.如權(quán)利要求3的變焦透鏡，其中變焦透鏡滿(mǎn)足由下面不等式(4)限定的條件-0.2＜ft/f5＜0.2。
8.如權(quán)利要求4的變焦透鏡，其中變焦透鏡滿(mǎn)足由下面不等式(4)限定的條件-0.2＜ft/f5＜0.2。
9.如權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。
10.如權(quán)利要求2的變焦透鏡，其中正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。
11.如權(quán)利要求3的變焦透鏡，其中正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。
12.如權(quán)利要求4的變焦透鏡，其中正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。
13.如權(quán)利要求5的變焦透鏡，其中正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。
14.如權(quán)利要求6的變焦透鏡，其中正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。
15.如權(quán)利要求7的變焦透鏡，其中正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。
16.如權(quán)利要求8的變焦透鏡，其中正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。
17.一種成像裝置，包括變焦透鏡和用于將變焦透鏡形成的光學(xué)像轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的成像元件；其中該變焦透鏡包括具有正屈光力的第一透鏡組、具有負(fù)屈光力的第二透鏡組、具有正屈光力的第三透鏡組、具有正屈光力的第四透鏡組，和包括具有負(fù)屈光力的負(fù)子組和具有正屈光力的正子組的第五透鏡組，第一至第五透鏡組按照上述順序從物側(cè)到像側(cè)排列；其中，當(dāng)透鏡的位置狀態(tài)從廣角端狀態(tài)向攝遠(yuǎn)端狀態(tài)變化時(shí)，(i)第一透鏡組相對(duì)于光軸方向固定，(ii)第二透鏡組朝像側(cè)移動(dòng)，(iii)第三透鏡組相對(duì)于光軸方向固定，(iv)第四透鏡組沿光軸移動(dòng)以補(bǔ)償由第二透鏡組移動(dòng)引起的像面位置的變化，以及(v)第五透鏡組相對(duì)于光軸方向固定，當(dāng)該變焦透鏡聚焦在短距離處的物體上時(shí)，第四透鏡組沿光軸移動(dòng)；其中孔徑光闌布置在第三透鏡組附近；其中位于像側(cè)上并最接近像的第五透鏡組的負(fù)子組的透鏡表面是凹面，位于物側(cè)上并最接近物體的第五透鏡組的正子組的透鏡表面是凸面；其中正子組在與光軸大致垂直的方向上移動(dòng)，從而移動(dòng)像；其中該變焦透鏡滿(mǎn)足由下面不等式(1)限定的條件0.2＜f5p/ft＜0.5其中，f5p表示第五透鏡組的正子組的焦距，ft表示整個(gè)透鏡系統(tǒng)處于攝遠(yuǎn)端狀態(tài)的焦距。
18.如權(quán)利要求17的成像裝置，其中成像裝置滿(mǎn)足下面不等式(2)限定的條件0.4＜rp/Df＜0.8其中，Df表示沿光軸從孔徑光闌到該正子組最接近物體的透鏡表面的距離，rp表示該正子組最接近物體的透鏡表面的曲率半徑。
19.如權(quán)利要求17的成像裝置，其中成像裝置滿(mǎn)足由下面不等式(3)限定的條件-0.2＜(rp-rn)/(rp+rn)＜0.2其中，rn表示負(fù)子組最接近像的透鏡表面的曲率半徑。
20.如權(quán)利要求18的成像裝置，其中成像裝置滿(mǎn)足由下面不等式(3)限定的條件-0.2＜(rp-rn)/(rp+rn)＜0.2。
21.如權(quán)利要求17的成像裝置，其中成像裝置滿(mǎn)足由下面不等式(4)限定的條件-0.2＜ft/f5＜0.2其中，f5表示第五透鏡組的焦距。
22.如權(quán)利要求18的成像裝置，其中成像裝置滿(mǎn)足由下面不等式(4)限定的條件-0.2＜ft/f5＜0.2。
23.如權(quán)利要求19的成像裝置，其中成像裝置滿(mǎn)足由下面不等式(4)限定的條件-0.2＜ft/f5＜0.2。
24.如權(quán)利要求20的成像裝置，其中成像裝置滿(mǎn)足由下面不等式(4)限定的條件-0.2＜ft/f5＜0.2。
25.如權(quán)利要求17的成像裝置，其中正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。
26.如權(quán)利要求18的成像裝置，其中正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。
27.如權(quán)利要求19的成像裝置，其中正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。
28.如權(quán)利要求20的成像裝置，其中正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。
29.如權(quán)利要求21的成像裝置，其中正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。
30.如權(quán)利要求22的成像裝置，其中正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。
31.如權(quán)利要求23的成像裝置，其中正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。
32.如權(quán)利要求24的成像裝置，其中正子組包括正透鏡和負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡布置在該正透鏡的像側(cè)。
全文摘要
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種變焦透鏡和一種成像裝置。該變焦透鏡具有正屈光力的第一透鏡組、具有負(fù)屈光力的第二透鏡組、具有正屈光力的第三透鏡組、具有正屈光力的第四透鏡組，和包括具有負(fù)屈光力的負(fù)子組和具有正屈光力的正子組的第五透鏡組?？讖焦怅@布置在第三透鏡組附近。位于像側(cè)并且最接近像的第五透鏡組的負(fù)子組的透鏡表面是凹面，位于物側(cè)并且最接近物體的第五透鏡組的正子組的透鏡表面是凸面。正子組在大致垂直于光軸的方向上移動(dòng)，從而移動(dòng)像。該變焦透鏡滿(mǎn)足下面不等式(1)限定的條件0.2＜f
文檔編號(hào)G02B15/15GK1760711SQ20051011997
公開(kāi)日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者大竹基之 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社