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)明涉及適于諸如攝像機、監(jiān)視照相機、數(shù)字靜態(tài)照相機、廣播照相機和基于膠片的照相機的圖像拾取裝置中的圖像拾取透鏡的變焦透鏡。
背景技術(shù)：
用于諸如攝像機、監(jiān)視照相機和數(shù)字靜態(tài)照相機的使用固態(tài)圖像感測器件的圖像拾取裝置的圖像拾取光學系統(tǒng)需要具有寬視角、高變焦比和高的光學性能的小的變焦透鏡。滿足這些要求的一種已知的變焦透鏡是四單元變焦透鏡，該四單元變焦透鏡從物側(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。在該類型中，常規(guī)的所謂的后焦點 (rear focus)型四單元變焦透鏡被配置為通過移動第二透鏡單元來改變倍率，使用第四透鏡單元來校正與倍率變化相關(guān)的圖像波動，并提供聚焦(美國專利No. 6，084，722和美國專利申請公開 No. 2008/0310033)。一般地，為了使變焦透鏡更小并且使變焦比更高，各透鏡單元的更大的折光力是有效的。但是，單純地使各透鏡單元的折光力更大會加大與變焦相關(guān)的像差波動并導(dǎo)致難以在整個變焦范圍上獲得良好的光學性能。為了使上面的后焦點型四單元變焦透鏡具有小的整個系統(tǒng)、寬的視角和高的變焦比，適當?shù)卦O(shè)定倍率變化的第二透鏡單元的負折光力和透鏡配置是重要的。當?shù)诙哥R單元中的各透鏡的透鏡形狀、配置、折光力等不適當時，變得難以提供具有寬的視角和高的變焦比的小的整個系統(tǒng)。另外，由于與變焦相關(guān)的各種像差的波動增加，因此變得難以獲得高的光學性能。為了在維持預(yù)定的變焦比的同時以寬視角實現(xiàn)小的整個系統(tǒng)，適當?shù)卦O(shè)定各透鏡單元的折光力也是重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供具有寬的視角、高的變焦比并在整個變焦范圍上具有高的光學性能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)明的變焦透鏡從物側(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。在變焦中，第一和第三透鏡單元是固定的，第二和第四透鏡單元移動。第二透鏡單元從物側(cè)到像側(cè)依次包含具有負折光力的第一子透鏡、具有負折光力的第二子透鏡、具有負折光力的第三子透鏡和具有正折光力的第四子透鏡。滿足以下的條件式0. 01 < If2/ V (fw * ft) I < 0. 35和0. 070 < D2/TL < 0. 105，這里，fw是整個系統(tǒng)的在廣角端處的焦距，ft 是整個系統(tǒng)的在望遠端處的焦距，f2是第二透鏡單元的焦距，TL是當對從最接近像面的透鏡表面到像面的距離進行空氣(aerially)換算時、從最接近物面的透鏡表面到像面的光軸上的距離，D2是從第二透鏡單元中的最接近物面的透鏡表面到第二透鏡單元中的最接近像面的透鏡表面的光軸上的距離。
參照附圖閱讀示例性實施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。


圖1是根據(jù)第一實施例的廣角端上的變焦透鏡的透鏡斷面圖。圖2A、圖2B和圖2C示出根據(jù)第一實施例的廣角端、中間變焦位置和望遠端上的變焦透鏡的各種像差。圖3是根據(jù)第二實施例的廣角端上的變焦透鏡的透鏡斷面圖。圖4A、圖4B和圖4C示出根據(jù)第二實施例的廣角端、中間變焦位置和望遠端上的變焦透鏡的各種像差。圖5是根據(jù)第三實施例的廣角端上的變焦透鏡的透鏡斷面圖。圖6A、圖6B和圖6C示出根據(jù)第三實施例的廣角端、中間變焦位置和望遠端上的變焦透鏡的各種像差。圖7是根據(jù)第四實施例的廣角端上的變焦透鏡的透鏡斷面圖。圖8A、圖8B和圖8C示出根據(jù)第四實施例的廣角端、中間變焦位置和望遠端上的變焦透鏡的各種像差。圖9是根據(jù)第五實施例的廣角端上的變焦透鏡的透鏡斷面圖。圖10A、圖IOB和圖IOC示出根據(jù)第五實施例的廣角端、中間變焦位置和望遠端上的變焦透鏡的各種像差。圖11是包含本實施例的變焦透鏡的攝像機的主要部分的示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的變焦透鏡和具有該變焦透鏡的圖像拾取裝置。本實施例的變焦透鏡從物側(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具有正折光力的第四透鏡單元。 在變焦中，第二透鏡單元和第四透鏡單元移動，而第一透鏡單元和第三透鏡單元是固定的。 在聚焦中，第四透鏡單元移動?？梢栽诘谝煌哥R單元的物側(cè)或第四透鏡單元的像側(cè)中的至少一個處布置諸如轉(zhuǎn)換器透鏡的具有折光力的透鏡單元。圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的變焦透鏡的廣角端(短焦距端)上的透鏡斷面圖。圖2A、圖2B和圖2C是廣角端、中間變焦位置和望遠端(長焦距端)上的根據(jù)第一實施例的變焦透鏡的像差圖。根據(jù)第一實施例的變焦透鏡具有19. 79的變焦比和廣角端上的圖像拾取角67. 4°。圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的變焦透鏡的廣角端上的透鏡斷面圖。 圖4A、圖4B和圖4C是廣角端、中間變焦位置和望遠端上的根據(jù)第二實施例的變焦透鏡的像差圖。根據(jù)第二實施例的變焦透鏡具有19. 73的變焦比和廣角端上的圖像拾取角67. 4°。圖5是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的變焦透鏡的廣角端上的透鏡斷面圖。圖6A、圖 6B和圖6C是根據(jù)第三實施例的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置和望遠端上的像差圖。根據(jù)第三實施例的變焦透鏡具有19. 66的變焦比和廣角端上的圖像拾取角67. 4°。圖7是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的變焦透鏡的廣角端上的透鏡斷面圖。圖8A、圖8B和圖8C是根據(jù)第四實施例的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置和望遠端上的像差圖。根據(jù)第四實施例的變焦透鏡具有19. 71的變焦比和廣角端上的圖像拾取角67. 0°。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的變焦透鏡的廣角端上的透鏡斷面圖。圖10A、 圖IOB和圖IOC是根據(jù)第五實施例的變焦透鏡的廣角端、中間變焦位置和望遠端上的像差圖。根據(jù)第五實施例的變焦透鏡具有19. 85的變焦比和廣角端上的圖像拾取角度68. 2°。 圖11是包含實施例中的一個實施例的變焦透鏡的攝像機(圖像拾取裝置)的主要部分的示意圖。各實施例中的變焦透鏡是用于諸如攝像機和數(shù)字照相機的圖像拾取裝置的圖像拾取透鏡系統(tǒng)。在透鏡斷面圖中，左側(cè)是物側(cè)(前側(cè))右側(cè)是像側(cè)(后側(cè))。各實施例中的變焦透鏡可被用作投影儀等中的投影透鏡，并且，在這種情況下，左側(cè)是屏幕，右側(cè)是投影圖像。在透鏡斷面圖中，“i”表示從物側(cè)算起的透鏡單元的序號，“Li”表示第i個透鏡單兀。在第一到第五實施例的透鏡斷面圖中的每一個中，Ll表示具有正折光力(等于焦距的倒數(shù)的光焦度)的第一透鏡單元。L2表示具有負折光力的第二透鏡單元。L3表示具有正折光力的第三透鏡單元。L4表示具有正折光力的第四透鏡單元。在各透鏡單元中，Gij 表示作為第i個透鏡單元Li中的第j個透鏡的第ij個透鏡。在各實施例的各透鏡斷面圖中，SP表示位于第三透鏡單元L3的物側(cè)的孔徑光闌。G表示與濾光器或面板對應(yīng)的光學塊。IP表示與諸如攝像機和數(shù)字照相機的圖像拾取光學系統(tǒng)中的CCD傳感器和CMOS傳感器的固態(tài)圖像感測器件(光電轉(zhuǎn)換元件)的圖像拾取面和基于膠片的照相機的圖像拾取光學系統(tǒng)中的膠片表面對應(yīng)的像面。用d線和g 線作出球面像差圖。像散圖中的ΔΜ和Δ S表示子午像面和弧矢面。！^o表示F數(shù)，ω表示半場角。在以下的實施例中的每一個中，廣角端和望遠端是當倍率變化的透鏡單元(第二透鏡單元I^)位于光軸上的機械可動范圍中的兩端時的變焦位置。第一到第五實施例公開了四單元變焦透鏡，該四單元變焦透鏡從物側(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。在從廣角端到望遠端的變焦位置的變焦中，第二透鏡單元如箭頭所示的那樣向像側(cè)移動以改變倍率。第四透鏡單元L4沿凸形軌跡向物側(cè)移動以校正與倍率變化相關(guān)聯(lián)的像面波動。另外，使用后焦點類型以通過在光軸上移動第四透鏡單元L4來提供聚焦。第四透鏡單元L4的實線曲線如和虛線曲線4b是用于校正當?shù)谒耐哥R單元L4移動以聚焦無限遠物體和近距離物體時的從廣角端向望遠端的變焦位置的變焦中的像面波動的移動軌跡。在第一到第五實施例中的每一個中，例如，通過如箭頭如所示的那樣向前拉動第四透鏡單元L4來執(zhí)行望遠端處的從無限遠物體到近距離物體的聚焦。在第一到第五實施例中的每一個中，第一透鏡單元Ll和第三透鏡單元L3以及孔徑光闌SP在變焦和聚焦中是不動的(固定的)。出于像差校正目的，如果必要的話，它們可以移動。在各實施例中，第二透鏡單元L2從物側(cè)到像側(cè)依次包含具有負折光力的第二十一透鏡G21、具有負折光力的第二十二透鏡G22、具有負折光力的第二十三透鏡G23和具有正折光力的第二十四透鏡G24。假定fV和ft是廣角端處和望遠端處的整個系統(tǒng)的焦距，f2是第二透鏡單元的焦距，TL是當對于從最接近像面的透鏡表面到像面的距離進行空氣換算時、從最接近物面的透鏡表面到像面的光軸上的距離，D2是從第二透鏡單元中的最接近物面的透鏡表面到第二透鏡單元中的最接近像面的透鏡表面的光軸上的距離。然后，滿足下面的條件式0. 01 < f2/ V (fw * ft) I < 0. 35 (1)0. 070 < D2/TL < 0. 105(2)。在更寬的視角和更高的變焦比(更高的倍率)的嘗試中，在變焦中變焦透鏡單元的移動量和前透鏡有效直徑增大。使光闌位置更接近前透鏡對于小的前透鏡有效直徑是重要的。因此，各實施例中的變焦透鏡具有四單元結(jié)構(gòu)，該四單元結(jié)構(gòu)從物側(cè)到像側(cè)依次包含正透鏡、負透鏡、光闌、正透鏡和正透鏡。通過限制第二透鏡單元L2的總長，使第一透鏡單元Ll和光闌SP之間的間隔變窄。另外，第二透鏡單元L2從物側(cè)到像側(cè)依次包含負透鏡、負透鏡、負透鏡和正透鏡， 由此使第二透鏡單元L2的前主點位置靠近物側(cè)。使第一透鏡單元Ll和第二透鏡單元L2 之間的主點間隔比真實空間的短。由此，使得第一透鏡單元Ll和光闌SP之間的間隔更短， 使得前透鏡有效直徑更小。而且，第二透鏡單元L2中的各透鏡可被配置為獨立的透鏡。由此，相鄰?fù)哥R之間的空氣透鏡(airy lens)可被用于像差校正，并且，可以容易地并且適當?shù)匦Ｕc變焦相關(guān)聯(lián)的像差波動。特別地，可以通過利用第二十三透鏡G23與第二十四透鏡GM之間的空氣間隔，容易地在廣角側(cè)限制像散的增大。為了減小第二透鏡單元L2的移動量并且在變焦中實現(xiàn)高的變焦比，增大倍率變化的第二透鏡單元L2的折光力是有效的。但是，太強的焦度會導(dǎo)致難以在變焦中限制像場彎曲(field curvature)的波云力。條件式(1)是限定第二透鏡單元L2的焦度的條件式。當值比條件式(1)的下限小時，第二透鏡單元L2的焦度變得過強并且變得難以限制變焦中的像場彎曲的波動。另一方面，當值比條件式(1)的上限大時，第二透鏡單元L2的焦度變得太弱，獲得預(yù)定的變焦比所需的移動量變得太大，前透鏡有效直徑變得太大，透鏡總長變得太長，并且變得難以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的小型化。條件式( 是限定第二透鏡單元L2的總長的條件式。當值比條件式O)的上限大時，透鏡總長變大以便確保變焦所需的第二透鏡單元L2的移動量。另外，第一透鏡單元 Ll和光闌SP之間的間隔變大，前透鏡有效直徑變大，并且變得難以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的小型化。另一方面，當值比條件式O)的下限小時，各透鏡的中心厚度變得過小并且變得難以穩(wěn)定地制造透鏡。在各實施例中，條件式(1)和O)的數(shù)值范圍可被設(shè)定如下0. 100 < f2/ V (fw * ft) I < 0. 345 (la)。條件式(la)進一步有利于減小像場彎曲的波動。0. 075 < D2/TL < 0. 102(2a)條件式Qa)進一步有利于整個系統(tǒng)的小型化。更具體而言，條件式(Ia)和Qa) 可被設(shè)定如下0. 15 < I f2/ V (fw * ft) I < 0· 34 (lb)。條件式(lb)進一步有利于減小像場彎曲的波動。0. 080 < D2/TL < 0. 100(2b)條件式Qb)進一步有利于整個系統(tǒng)的小型化。雖然通過滿足以上結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)本實施例的變焦透鏡，但是，可以滿足以下條件中的至少一個，以適當?shù)鼐S持光學性能和高的變焦比。假定Π、f3和f4是第一、第三和第四透鏡單元的焦距。另外，f21是第二十一透鏡G21的焦距，f22是第二十二透鏡G22的焦距， f23是第二十三透鏡G23的焦距。D21是第二i^一透鏡G21和第二十二透鏡G22之間的空氣間隔，D22是第二十二透鏡G22和第二十三透鏡G23之間的空氣間隔。Nn2是第二i^一透鏡G21、第二十二透鏡G22和第二十三透鏡G23的材料的平均折射率，NpM是第二十四透鏡
G24的材料的折射率5. 0 < I fl/f2 I < 7. 0(3)3. 0 < f22/f21 < 8. 0(4)1. 5 < f22/f23 < 2. 5(5)0. 7 < D21/D22 < 1. 4(6)0. 12 < Np24-Nn2 < 0. 16(7)Np24 >1.9(8)3. 8 < f3/fw < 5. 2(9)2. 0 < I f4/f2 I < 4. 0(10)條件式C3)是涉及第一透鏡單元Ll和第二透鏡單元L2之間的焦度分配的條件式。當值超過條件式(3)的上限時，第二透鏡單元L2的焦度變得更強并且變焦中的移動量變得更短并且有利于小型化。但是，變得難以限制變焦中的像場彎曲的波動。另一方面，當值比下限小時，第一透鏡單元Ll的焦度變得太強，并且變得難以在望遠端上減小球面像差和縱向色差。條件式(4)是涉及第二透鏡單元L2中的具有負折光力的第二十一透鏡G21和具有負折光力的第二十二透鏡G22之間的焦度分配的條件式，并被用于以良好平衡的方式校正變焦中的球面像差和彗形像差的波動。當值超過條件式的上限時，難以在廣角端上校正像散。另一方面，當值比下限小時，前透鏡有效直徑變得太大并且不利于整個系統(tǒng)的小型化。條件式( 是涉及具有負折光力的第二十二透鏡G22和具有負折光力的第二十三透鏡G23之間的焦度分配的條件式?？赏ㄟ^利用在第二十二透鏡G22和第二十三透鏡G23 之間形成的空氣透鏡來適當?shù)匦Ｕ兘怪械南癫畈▌右孕Ｕ癫?。當值超過條件式(5)的上限時，空氣透鏡變得過厚并且難以縮短第二透鏡單元L2的總長。另一方面，當值比條件式(5)的下限小時，球面像差的校正在望遠端處變得不足并且變得難以在望遠側(cè)校正球面像差。條件式(6)是涉及第二透鏡單元L2中的第二i^一透鏡G21與第二十二透鏡G22 之間的空氣間隔和第二透鏡單元L2中的第二十二透鏡G22與第二十三透鏡G23之間的空氣間隔的分配的條件式。第二透鏡單元L2的總長需要更短，以對于像差校正積極地利用在第二十二透鏡G22和第二十三透鏡G23之間形成的空氣透鏡并使整個光學系統(tǒng)小型化。當值超過條件式(6)的上限時，對變焦中的球面像差的波動的校正趨于不足。另一方面，當值比下限小時，變得難以在廣角側(cè)校正像散。條件式(7)限定第二透鏡單元L2中的具有正折射率的透鏡的材料的折射率與第二透鏡單元L2中的具有負折射率的透鏡的材料的折射率的平均值之間的差值。當該值超過條件式(7)的上限時，整個第二透鏡單元L2的折光力降低，變焦中的移動量變大，并且變得難以實現(xiàn)小型化。另一方面，當該值比條件式(7)的下限小時，整個第二透鏡單元L2的折光力變得過大并且變得難以在變焦中減小像場彎曲的波動。條件式(8)限定第二透鏡單元L2中的具有正折光力的第二十四透鏡G24的材料的折射率。當該值比條件式(8)的下限小時，需要增大第二十四透鏡G24的光學表面的曲率，第二十四透鏡GM具有厚的雙凸透鏡，并且變得難以縮短第二透鏡L2的總長。條件式(9)限定第三透鏡單元L3的焦距和廣角端上的整個系統(tǒng)的焦距之間的比值。當該值超過條件式(9)的上限時，第一透鏡單元Ll和第二透鏡單元L2的折光力需要更強。作為結(jié)果，廣角端上的各種像差特別是橫向色差的校正變得困難。條件式(10)限定被配置為在變焦中移動的第二透鏡單元L2和第四透鏡單元L4 之間的焦度比。當該值超過條件式(10)的上限時，后焦距(back focus)變得太長并且變得難以縮短透鏡總長。當該值比條件式(10)的下限小時，第二透鏡單元L2的移動量變得太長并且變得難以減小前透鏡有效直徑和透鏡總長。在各實施例中，條件式(3) (10)可滿足以下數(shù)值范圍5. 3 < I fl/f2 I < 6. 5(3a)。條件式(3a)進一步有利于校正變焦中的像場彎曲的波動和望遠端上的球面像差和縱向色差。3. 3 < f22/f21 < 7. 0(4a)條件式Ga)進一步有利于變焦中的球面像差和彗形像差的波動的減輕。1. 55 < f22/f23 < 2. 4(5a)條件式(5a)進一步有利于望遠端上的球面像差的校正。0. 8 < D21/D22 < 1. 3(6a)條件式(6a)進一步有利于變焦中的球面像差的波動的減輕和廣角端上的像散的校正。0. 122 < Np24-Nn2 < 0. 155 (7a)條件式(7a)進一步有利于整個系統(tǒng)的小型化。Np24 > 1. 92(8a)條件式(8a)進一步有利于整個系統(tǒng)的小型化。4. 0 < f3/fw < 5. 1(9a)條件式(9a)進一步有利于廣角端上的橫向色差的校正。2. 5 < I f4/f2 | < 3. 8(IOa)條件式(IOa)進一步有利于后焦距和前透鏡有效直徑的減小。在各實施例中，條件式(3a) (IOa)可滿足以下數(shù)值范圍5. 5 < |fl/f2| < 6. 0(3b)。條件式(3b)進一步有利于校正變焦中的像場彎曲的波動和望遠端上的球面像差與縱向色差。3. 6 < f22/f21 < 6. 0(4b)條件式Gb)進一步有利于減輕變焦中的球面像差和彗形像差的波動。1. 6 < f22/f23 < 2. 3(5b)條件式(5b)進一步有利于校正望遠端上的球面像差。
0. 9 < D21/D22 < 1. 2(6b)條件式(6b)進一步有利于減輕變焦中的球面像差的波動和校正廣角端上的像散。0. 125 < Np24-Nn2 < 0. 150 (7b)條件式(7b)進一步有利于整個系統(tǒng)的小型化。Np24 > 1. 94(8b)條件式(8b)進一步有利于整個系統(tǒng)的小型化。4. 2 < f3/fw < 5. 0(9b)條件式(9b)進一步有利于校正廣角端上的橫向色差。2. 7 < I f4/f2 | < 3. 6(IOb)條件式(IOb)進一步有利于后焦距和前透鏡有效直徑兩者的減小。在各實施例中，第二透鏡單元L2中的第二十一透鏡G21具有在像側(cè)具有凹形形狀的彎月(meniscus)形狀。第二十二透鏡G22在像側(cè)具有凹形形狀。第二十三透鏡G23具有雙凹(biconcave)形狀，第二十四透鏡GM在物側(cè)具有凹形形狀。該配置可在使得第二透鏡單元L2的負折光力更大時減輕變焦中的像差波動并有利于高的變焦比。以上實施例中的每一個提供這樣的變焦透鏡，該變焦透鏡具有諸如約65°的圖像拾取視角的寬的視角和約20倍的高的變焦比、緊湊的整個系統(tǒng)、以及在整個變焦范圍或整個物距(object distance)上的高的光學性能。現(xiàn)在將描述各實施例的透鏡結(jié)構(gòu)。除非另外規(guī)定，否則，將按照從物側(cè)到像側(cè)的順序討論透鏡結(jié)構(gòu)。第一實施例第一透鏡單元Ll包含具有負折光力并具有在物側(cè)帶凸面的彎月形狀的第十一透鏡G11、具有正折光力并在物側(cè)帶凸面的第十二透鏡G12、以及具有正折光力并具有在物側(cè)具有凸面的彎月形狀的第十三透鏡G13。第十一透鏡Gll與第十二透鏡G12接合。由此，通過第十二透鏡G12和第十三透鏡G13校正由第十一透鏡Gll產(chǎn)生的各種像差。第二透鏡單元L2包含具有負折光力并具有在物側(cè)帶凸面的彎月形狀的第二十一透鏡G21、具有負折光力并具有在物側(cè)帶凸面的彎月形狀的第二十二透鏡G22、具有負折光力并具有雙凹形狀的第二十三透鏡G23、以及具有正折光力并在物側(cè)帶凸面的第二十四透鏡G24。各透鏡是獨立的透鏡。第三透鏡單元L3包含具有雙凸形狀和正折光力的第三十一透鏡G31和具有在物側(cè)帶凸面的彎月形狀的第三十二透鏡G32。第四透鏡單元L4是包含具有雙凸形狀和正折光力的第四i^一透鏡G41和具有負折光力并具有在像面?zhèn)葞姑娴膹澰滦螤畹牡谒氖哥RG42的膠合透鏡。包含膠合透鏡的第四透鏡L4在整個變焦范圍上適當?shù)匦Ｕv向和橫向色差。第二實施例各單元的透鏡結(jié)構(gòu)與第一實施例的相同。第三實施例各單元的透鏡結(jié)構(gòu)與第一實施例的相同。第四實施例
第一透鏡單元Li、第二透鏡單元L2和第四透鏡單元L4中的每一個的透鏡結(jié)構(gòu)與第一實施例的相同。第三透鏡單元L3包含具有正折光力并具有在物側(cè)具有凸面的彎月形狀的第三十一透鏡G31、具有負折光力和雙凹形狀的第三十二透鏡G32、以及具有正折光力和雙凸形狀的第三十三透鏡G33。第五實施例第一透鏡單元Ll和第四透鏡單元L4中的每一個的透鏡結(jié)構(gòu)與第一實施例的相同。第二透鏡單元L2包含具有負折光力并具有在物側(cè)帶凸面的彎月形狀的第二十一透鏡G21、具有負折光力并具有在物側(cè)帶凸面的彎月形狀的第二十二透鏡G22、具有負折光力和雙凹形狀的第二十三透鏡G23、以及具有正折光力和雙凸表面的第二十四透鏡G24。第二十三透鏡G23與第二十四透鏡GM互相接合。第三透鏡單元L3包含具有正折光力并具有在物側(cè)帶凸面的彎月形狀的第三十一透鏡G31、具有負折光力和雙凹形狀的第三十二透鏡G32、以及具有正折光力和雙凸形狀的第三十三透鏡G33。具有以上透鏡單元的各實施例使得整個透鏡系統(tǒng)小型化并以簡單的透鏡結(jié)構(gòu)在整個變焦范圍或整個物距上獲得高的光學性能。各實施例的變焦透鏡可通過電氣圖像處理來校正各種像差中的畸變。各實施例通過提供廣角端上的諸如約65°的視角2ω的寬視角和以約20倍的變焦比提供高的變焦比、經(jīng)由以上配置實現(xiàn)高性能的變焦透鏡。在各實施例中，可向第一透鏡單元Ll的物側(cè)或第四透鏡單元L4的像側(cè)加入具有小的折光力的透鏡單元?？梢韵蛭飩?cè)或像側(cè)加入望遠倍率鏡(teleconverter lens)或?qū)掁D(zhuǎn)換器透鏡。以下是與第一到第五實施例對應(yīng)的數(shù)值例1 5。在各數(shù)值例中，“i”表示從物側(cè)算起的表面的序號，“ri”表示第i個曲率半徑(或第i個表面)，“di”表示第i個表面和第i+Ι個表面之間的間隔，“ndi”和“vdi”是第i個光學元件的材料對于d線的折射率和阿貝(Abbe)數(shù)。數(shù)值例1 5中的最接近像面的兩個表面是與光學塊對應(yīng)的面。非球面形狀由在從光軸算起的高度為H的位置處的、基于表面頂點的沿光軸方向的位移X來表示。 假定光的行進方向為正、R為旁軸曲率半徑、k為圓錐常數(shù)并且A3 A12是非球面系數(shù)。此時，非球面形狀被表示如下
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡，該變焦透鏡從物側(cè)到像側(cè)依次包含具有正折光力的第一透鏡單元、 具有負折光力的第二透鏡單元、具有正折光力的第三透鏡單元、以及具有正折光力的第四透鏡單元，在變焦中，第一透鏡單元和第三透鏡單元是固定的，第二透鏡單元和第四透鏡單元移動，其中，第二透鏡單元從物側(cè)到像側(cè)依次包含具有負折光力的第一子透鏡、具有負折光力的第二子透鏡、具有負折光力的第三子透鏡和具有正折光力的第四子透鏡，以及其中，滿足以下條件式0. 01 < f2/ V (fw * ft) I < 0· 350.070 < D2/TL < 0. 105，這里，fw是廣角端處的整個系統(tǒng)的焦距，ft是望遠端處的整個系統(tǒng)的焦距，f2是第二透鏡單元的焦距，TL是當對于從最接近像面的透鏡表面到像面的距離進行空氣換算時、從最接近物面的透鏡表面到像面的光軸上的距離，D2是從第二透鏡單元中的最接近物面的透鏡表面到第二透鏡單元中的最接近像面的透鏡表面的光軸上的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，滿足以下條件式5. 0 < fl/f2 < 7. 0，這里，Π是第一透鏡單元的焦距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，滿足以下條件式3.0 < f22/f21 < 8. 01.5 < f22/f23 < 2. 5，這里，f21是第一子透鏡的焦距，f22是第二子透鏡的焦距，f23是第三子透鏡的焦距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，滿足以下條件式0. 7 < D21/D22 < 1. 4，這里，D21是第一子透鏡和第二子透鏡之間的空氣間隔，D22是第二子透鏡和第三子透鏡之間的空氣間隔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，滿足以下條件式0. 12 < Np24-Nn2 < 0. 16Np24 > 1. 9，這里，Nn2是第一子透鏡、第二子透鏡和第三子透鏡的材料的平均折射率，Np24是第四子透鏡的材料的折射率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，滿足以下條件式3. 8 < f3/fw < 5. 2，這里，f3是第三透鏡單元的焦距。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，滿足以下條件式2.0 < f4/f2 < 4. 0，這里，f4是第四透鏡單元的焦距。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，其中，第一子透鏡具有在像側(cè)具有凹面的彎月形狀，第二子透鏡在像側(cè)具有凹形形狀，第三子透鏡具有雙凹形狀，第四子透鏡在物側(cè)具有凸起形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的變焦透鏡，還包括被布置在第二透鏡單元與第三透鏡單元之間并被配置為在變焦中固定的孔徑光闌。
10. 一種圖像拾取裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1 9中的任一項的變焦透鏡和被配置為接收由所述變焦透鏡形成的圖像的固態(tài)圖像感測器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及變焦透鏡和具有變焦透鏡的圖像拾取裝置。所述變焦透鏡包括正、負、正和正透鏡單元，并且，第二透鏡單元包含負、負、負和正透鏡。在變焦中，第一和第三透鏡單元是固定的，第二和第四透鏡單元移動。滿足0.01＜|f2/√(fw＊ft)|＜0.35和0.070＜D2/TL＜0.105。fw和ft是廣角端和望遠端處的整個系統(tǒng)的焦距，f2是第二透鏡單元的焦距，TL是當對于從最接近像面的透鏡表面到像面的距離進行空氣換算時、從最接近物面的透鏡表面到像面的光軸上的距離，D2是從第二透鏡單元中的最接近物面的透鏡表面到第二透鏡單元中的最接近像面的透鏡表面的光軸上的距離。
文檔編號H04N5/225GK102169223SQ20111004204
公開日2011年8月31日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者堀內(nèi)昭永, 木村友紀 申請人:佳能株式會社