專利名稱：：變焦透鏡系統(tǒng)以及具有該變焦透鏡系統(tǒng)的攝像機的制作方法變焦透鏡系統(tǒng)以及具有該變焦透鏡系統(tǒng)的攝像機l支術(shù)領(lǐng)域日本專利特開No.2006-171655、2006-184413以及2006-133632公開了一種變焦透鏡，該變焦透鏡通過移動第一、第二、第三以及第四透鏡單元進行變焦，并且具有IO或更大的高變焦比。[00101—般而言，為減小拍攝光學系統(tǒng)的尺寸，增大構(gòu)成拍攝光學系統(tǒng)的每一個透鏡單元的折射力，并減少透鏡的數(shù)量。然而，其折射力被簡單地增大的拍攝光學系統(tǒng)沒有預期的那樣緊湊，因為透鏡厚度隨著折射力的增大而增大。此外，像差的補償也變得難以進行。[00111當回縮不使用的攝像機的透鏡單元時，由于機械結(jié)構(gòu)，諸如透鏡和透鏡單元傾斜之類的誤差不可避免地大。如果透鏡和透鏡單元敏感，則光學性能變差，并且在變焦過程中出現(xiàn)圖像抖動。因此，在拍攝光學系統(tǒng)中，透鏡和透鏡單元的敏感度應該被最小化。
發(fā)明內(nèi)容當(P3t.p4w)/(p3w.(34t)低于條件表達式(l)的下限并且第三透鏡單元的放大率變化分擔太小時，相鄰透鏡單元的放大率變化分擔大(具體來說，第二透鏡單元的放大率變化分擔大)，并且對偏心或圖像模糊的敏感度高。結(jié)果，難以采用回縮機構(gòu)。在像差圖形中，參考字母d和g分別表示d線和g線。參考字母AM和AS分別表示子午圖像平面和弧矢圖像平面。放大率的色差通過參考d線由g線來表示。參考字母(o表示半場角。參考字母fno表示F數(shù)。在每一個實施例中，重量輕的第四透鏡單元L4被移動以進行聚焦，從而有助于快速聚焦，例如，可以很快地進行自動聚焦。在實施例2和3的每一個中，第一透鏡單元Ll由四個透鏡元件構(gòu)成。與實施例1和4相比，在圖像側(cè)添加了正透鏡元件。因此，在第一透鏡單元Ll中出現(xiàn)的球面像差及其他其余的像差被抑制。此外，在遠攝區(qū)域中增大的、聚焦過程中的像差變化，特別是色差變化被抑制。如上文所描述的，第三透鏡單元L3和第四透鏡單元L4分擔放大率變化。因此，當笫三透鏡單元L3的焦距長時，第三透鏡單元L3的放大率變化分擔不足。因此，需要增大第四透鏡單元L4的移動距離，以獲得高變焦比。當?shù)谌哥R單元L3的增大的焦距使得(IMwml+IMwtl)/f3低于條件表達式(3)的下限時，需要增大第四透鏡單元L4的移動距離，以獲得高變焦比。0091因此，為了避免與相鄰透鏡單元和鏡塊的物理干擾，需要增大變焦透鏡的總長度。當?shù)谌哥R單元L3的減小的焦距使得(|Mwm|+|Mwt|)/f3超過條件表達式(3)的上限時，構(gòu)成第三透鏡單元L3的透鏡的數(shù)量需要增大，以抑制變焦過程中的像差變化。這使得難以小型化整個變焦透鏡系統(tǒng)。條件表達式(6)顯示了第三透鏡單元L3的移動距離與整個系統(tǒng)在遠攝端的焦距的比率。為避免此情況，需要增大變焦透鏡的總長度。這使得難以小型化整個透鏡系統(tǒng)。[OOIO4當l!VOI/ft超過條件表達式(6)的上限時，在變焦過程中第三透鏡單元L3的增大的移動距離使得難以減小回縮長度。[00105實施例1到4的變焦透鏡滿足上文所描述的條件表達式(3)到(6)中的每一個。然而，不需要滿足每一個條件表達式。當滿足其中一個條件表達式時，即可獲得對應于該條件表達式的優(yōu)點。[00106在每一個實施例中，為了極好地補償像差、減少變焦過程中的像差變化并實現(xiàn)較高的變焦比，應該按如下方式設(shè)置每一個條件表達式的數(shù)值范圍0.6<(|33tf4w)/(P3w|34t)<0.9"'(la)，1.2〈P4寧w〈1.39…(2a)，0.35<(|Mwm|+|Mwt|)/f3<0.55".(3a)，1.0<|Mwm/Mwt|<2.6'(4a)，16<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>001071如上文所描述的，通過適當?shù)卦O(shè)置每一個透鏡單元在變焦過程中的移動距離以及每一個透鏡單元的折射力，實現(xiàn)高變焦比、但緊湊且光學性能高的變焦透鏡。[00108具體來說，可以實現(xiàn)在從廣角端到遠攝端的整個變焦范圍內(nèi)具有極好光學性能的變焦透鏡。[001091接下來，下面分別是對應于實施例1到4的數(shù)值實施例1到4。在每一個數(shù)值實施例中，編號(i)表示從物體側(cè)起的光學表面的順序。參考字母ri表示第i個光學表面(第i個表面)的曲率半徑。參考字母di表示第i個表面和第(i+l)個表面之間的距離。參考字母ni表示第i個光學部件的材料對于d線的折射率。參考字母vi表示由下面的表達式表達的第i個光學部件的材料對于d線的阿貝數(shù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>其中，Nd是在d線的波長(587.6nm)處的折射率，NF是在F線的波長(486.lnm)處的折射率，而NC是在C線的波長(656.3nm)處的折射率。[00110由以下表達式定義非球面形狀<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>其中，x是在距離光軸的高度h處在光軸方向上從表面頂點的位移量；k是圓錐常數(shù)；B、C、D、E、A，、B，以及C'是非球面系數(shù)；而R是旁軸曲率半徑。[00111此外，"E-Z，，表示"l(rz"。參考字母f表示焦距，參考字母Fno表示F數(shù)，而參考字母①表示半場角。[00112在每一個數(shù)值實施例中，最后兩個平面構(gòu)成了光學塊G。[00113表1顯示了每一個數(shù)值實施例中的與上面的條件表達式關(guān)聯(lián)的數(shù)值。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>非球面(第15個表面)k=—5,68222E'lB=9.26543E'6C-3.636站E-5D-5.22658E7E-—1.37030E-9A'-—3.917站E'5B'=—1.O1902E-4C'-—6.610的E-6數(shù)值實施例2f-6.16—109,96Fno-S.0—4.02o=60.2—3.7n1-1,64666n2—1,49700n6-1，83400n7—1，92286H9-1.84666nil",S柳O右6,237"*710623,37S91，599"0,05234,m105.130化"08,53621,30416,"0S8.009(光闌)9.515—ii7*93412,504,6"39,03321.7.",80.'."6>"iCOCO1/1-23,9v2—81,549.6Bi，537,260，61/7-i8.'9v9-23,930,t"1-55,565，1.504，700.301.600'203,40332,000.700.601.60可變2.606'￡0可變i,3134567*8.90123.4甲57>*<o.a'cv1-23.45*o.r.;，；rIT.iisunl一uul二一iui■一一■o一l.一一一■.uJ.1234567-89012CO45678-9o13-4I.1-11i*1i1i-.i2ct.222f59CO2變QV.477o變變7可owoo{可可.2<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>表l<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>[00114接下來，將參考圖13描述其中根據(jù)任何一個實施例的變焦透鏡充當拍攝光學系統(tǒng)的數(shù)字靜物攝像機的實施例。[00115在圖13中，參考編號20表示攝像機的主體，參考編號21表示拍攝光學系統(tǒng)，該拍攝光學系統(tǒng)是根據(jù)實施例1到4中的任何一個實施例的變焦透鏡。參考編號22表示固態(tài)圖像拾取元件(光電轉(zhuǎn)換元件)，如CCD傳感器或CMOS傳感器，其容納在攝像機的主體內(nèi)并檢測由拍攝光學系統(tǒng)21形成的物體圖像。參考編號23表示存儲器，其記錄與由固態(tài)圖像拾取元件22進行了光電轉(zhuǎn)換的物體圖像對應的信息。參考編號24表示取景器，例如，液晶顯示面板，其用于觀察在固態(tài)圖像拾取元件22上形成的物體圖像。[00116通過如此將本發(fā)明的變焦透鏡系統(tǒng)應用到諸如數(shù)字靜物攝像機之類的圖像拾取設(shè)備，可以實現(xiàn)小且具有高光學性能的圖像拾取設(shè)備。[00117盡管參考示例性實施例描述了本發(fā)明，但是，應該理解，本發(fā)明不僅限于所公開的示例性實施例。以下權(quán)利要求的范圍應被給予最廣泛的解釋，以便包含所有修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。權(quán)利要求1.一種變焦透鏡系統(tǒng)，按從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序包括具有正光焦度的第一透鏡單元，所述第一透鏡單元在變焦過程中移動以便在遠攝端時比在廣角端時更靠近物體；具有負光焦度的第二透鏡單元，所述第二透鏡單元在變焦過程中移動；具有正光焦度的第三透鏡單元，所述第三透鏡單元在變焦過程中移動；以及具有正光焦度的第四透鏡單元，所述第四透鏡單元在變焦過程中在朝著物體側(cè)凸起的軌跡上移動，其中，所述變焦透鏡系統(tǒng)滿足以下條件0.5<(P3t'|34w)/(p3wf4t)<0.9，以及1.2<p4t/p4w<1.4,其中，P3w是第三透鏡單元在廣角端的橫向放大率，P4w是第四透鏡單元在廣角端的橫向放大率，P3t是第三透鏡單元在遠攝端的橫向放大率，而j34t是第四透鏡單元在遠攝端的橫向放大率。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述變焦透鏡系統(tǒng)滿足以下條件0.35<(|Mwm|+|Mwt|)/f3<0.60，其中，Mwm是所述第四透鏡單元在光軸上從廣角端到焦距fm的移動距離，焦距fm被定義為fm-V(fwft)，其中，fw是所述變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距，而ft是所述變焦透鏡系統(tǒng)在遠攝端的焦距；Mwt是所述第四透鏡單元從廣角端到遠攝端的移動距離；而f3是所述第三透鏡單元的焦距。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述變焦透鏡系統(tǒng)滿足以下條件1.0<|Mwm/Mwt|<3.0，其中，Mwm是所述第四透鏡單元在光軸上從廣角端到焦距fm的移動距離，焦距fm被定義為fm"(fw.ft)，其中，fw是所述變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距，而ft是所述變焦透鏡系統(tǒng)在遠攝端的焦距；Mwt是所述第四透鏡單元從廣角端到遠攝端的移動距離。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述第一透鏡單元按照從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序包括在物體側(cè)具有凸面的負彎月透鏡元件，正透鏡元件，以及正透鏡元件。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述第三透鏡單元包括兩個正透鏡元件和一個負透鏡元件。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述變焦透鏡系統(tǒng)滿足以下條件0.08<(L3t-L3w)/ft<0.20，其中，ft是所述變焦透鏡系統(tǒng)在遠攝端的焦距，L3w是在廣角端的所述第三透鏡單元和所述第四透鏡單元之間的軸向距離，而L3t是在遠攝端的所述第三透鏡單元和第四透鏡單元之間的軸向距離。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述變焦透鏡系統(tǒng)滿足以下條件0.01<|M3|/ft<0.15，其中，M3是所述第三透鏡單元在從廣角端到遠攝端的變焦過程中在光軸方向上的移動距離，而ft是所述變焦透鏡系統(tǒng)在遠攝端的焦距。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述第三透鏡單元按照從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序包括在物體側(cè)具有凸面的正透鏡元件，在物體側(cè)具有凸面的負彎月透鏡元件，以及雙凸面正透鏡。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述第三透鏡單元按照從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序包括在物體側(cè)具有凸面的正透鏡元件，在物體側(cè)具有凸面的負彎月透鏡元件，以及粘合透鏡，所述粘合透鏡由在物體側(cè)具有凸面的負彎月透鏡元件和正透鏡元件構(gòu)成。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述第三透鏡單元按照從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序包括在物體側(cè)具有凸面的正透鏡元件，在物體側(cè)具有凸面的負彎月透鏡元件，以及粘合透鏡，所述粘合透鏡由雙凸面正透鏡元件和雙凹面負透鏡元件構(gòu)成。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述第四透鏡單元是單正透鏡元件，或由正透鏡元件和負透鏡元件構(gòu)成的粘合透鏡。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述第三透鏡單元移動，以便在垂直于光軸的方向具有一個分量來補償當所述變焦透鏡系統(tǒng)抖動時所拍攝圖像的位置。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)，其中，所述變焦透鏡系統(tǒng)在固態(tài)圖像拾取元件上形成圖像。14.一種攝像機，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡系統(tǒng)；以及固態(tài)圖像拾取元件，用于檢測由所述變焦透鏡系統(tǒng)形成的圖像。全文摘要本發(fā)明涉及變焦透鏡系統(tǒng)以及具有該變焦透鏡系統(tǒng)的攝像機。一種變焦透鏡系統(tǒng)按照從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序包括具有正光焦度的第一透鏡單元，具有負光焦度的第二透鏡單元，具有正光焦度的第三透鏡單元，以及具有正光焦度的第四透鏡單元。每一個透鏡單元在變焦過程中移動。具體來說，第一透鏡單元在變焦過程中移動以便在遠攝端時比在廣角端時更靠近物體，并且第四透鏡單元在變焦過程中在朝著物體側(cè)凸起的軌跡上移動。適當?shù)卦O(shè)置在第三透鏡單元和第四透鏡單元之間的放大率變化的分擔。文檔編號G02B9/00GK101311767SQ20081010918公開日2008年11月26日申請日期2008年5月23日優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日發(fā)明者猿渡浩申請人:佳能株式會社