專(zhuān)利名稱(chēng)：變焦透鏡及包括該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)明涉及包括可變折光力元件的變焦透鏡。根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡例如適用于數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)等的圖像拍攝透鏡。
背景技術(shù)：
存在能夠通過(guò)改變兩種液體之間的界面的曲率而改變其折光力的現(xiàn)有光學(xué)元件。
圖11 (A)示出可變折光力元件100，包括兩種不相互混合的液體。電極101被設(shè)置為與兩種液體103和104接觸，并且被覆蓋有絕緣體。電極102被設(shè)置為與液體103接觸。當(dāng)在電極101與電極102之間施加電壓時(shí)，在電極101的表面上生成電荷，從而改變?cè)陔姌O101與液體103之間生成的張力與在電極101與液體104之間生成的張力的平衡。從而，可以改變兩種液體103與104之間的界面的曲率。圖11 (B)示出可變折光力元件200，包括在兩種液體201與202之間的彈性膜203。通過(guò)利用驅(qū)動(dòng)單元204移動(dòng)兩種液體201和202而使彈性膜203變形，從而可以改變折光力。對(duì)于可變折光力元件200，可以將相互混合的液體用作兩種液體201和202。已知包括上述可變折光力元件的變焦透鏡。專(zhuān)利文件I和2每個(gè)描述了一種變焦透鏡，其中通過(guò)使用多個(gè)可變折光力元件減少或消除在變焦期間的透鏡單元的移動(dòng)量，從而減小變焦透鏡的總長(zhǎng)度。專(zhuān)利文獻(xiàn)3描述了一種變焦透鏡，其通過(guò)改變具有近似相同的折射率和不同的阿貝(Abbe)數(shù)的不同介質(zhì)之間的界面的形狀來(lái)減少由于變焦而導(dǎo)致的色差變化。引用列表[專(zhuān)利文獻(xiàn)]專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2006-98972專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 62-24210專(zhuān)利文獻(xiàn)3 :日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 62-7852
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題在包括可變折光力元件的光學(xué)系統(tǒng)中，在變焦期間的倍率越大，則在變焦期間的折光力的改變?cè)酱?，并且在可變折光力元件中產(chǎn)生的色差變化越大。專(zhuān)利文獻(xiàn)I和2中描述的變焦透鏡不含有應(yīng)對(duì)由于變焦而導(dǎo)致的色差變化的措施。從而，如果可變折光力元件的折光力不適當(dāng)?shù)馗淖儯瑒t由于變焦而導(dǎo)致的色差變化也變大。專(zhuān)利文獻(xiàn)3中描述的變焦透鏡能夠減少由于變焦而導(dǎo)致的色差變化。然而，由于在其之間形成可變形界面的兩種介質(zhì)具有相同的折射率，所以在變焦期間折光力沒(méi)有變化，從而不能通過(guò)使用在可變形界面處的折光力的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)高變焦率。本發(fā)明提供一種變焦透鏡，其具有高變焦率，并且對(duì)其而言由于變焦而導(dǎo)致的色差變化較小。問(wèn)題的解決方案根據(jù)本發(fā)明一方面的變焦透鏡包括第一可變折光力元件，通過(guò)在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間改變不同介質(zhì)之間的界面的形狀來(lái)在正方向上改變其折光力；以及第二可變折光力元件，通過(guò)在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間改變不同介質(zhì)之間的界面的形狀來(lái)在負(fù)方向上改變其折光力，其中可變折光力元件中的至少一個(gè)可變折光力元件的成像倍率在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間增大，以及其中滿(mǎn)足下面的條件表達(dá)式-O. 0150<{ Σ (Δ φ Ii/ V Ii)+ Σ (Δ Φ2 / v2i)} · ft<0. 0075,其中Λ φ Ii是在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間第一可變折光力元件的每種介質(zhì)的折光力的變化量，V Ii是第一可變折光力元件的每種介質(zhì)的Abbe數(shù)，Δ Φ2 是在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間第二可變折光力元件的每種介質(zhì)的折光力的變化量，v2i是第二可 變折光力元件的每種介質(zhì)的Abbe數(shù)，以及ft是整個(gè)系統(tǒng)在望遠(yuǎn)端的焦距。發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供一種變焦透鏡，其具有高變焦率，并且對(duì)其而言由于變焦導(dǎo)致的色差變化較小。


圖I是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的變焦透鏡的截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的變焦透鏡的像差圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的變焦透鏡的截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的變焦透鏡的像差圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的變焦透鏡的截面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的變焦透鏡的像差圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的變焦透鏡的截面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的變焦透鏡的像差圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的變焦透鏡的截面圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的變焦透鏡的像差圖；圖11示出可變折光力元件；以及圖12是根據(jù)本發(fā)明的圖像拾取裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。首先，將描述本發(fā)明的實(shí)施例共有的特征。根據(jù)本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例的變焦透鏡包括多個(gè)在變焦期間從廣角端移動(dòng)到望遠(yuǎn)端的透鏡單元。透鏡單元至少包括第一可變折光力元件A01，其折光力(焦距的倒數(shù))在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間在正方向上變化；以及第二可變折光力元件A02，其折光力在變焦期間在負(fù)方向上變化。正方向上的折光力變化對(duì)應(yīng)于可變折光力元件的折光力的下述變化中的一種負(fù)折光力的減小；從負(fù)折光力到正折光力的變化；以及正折光力的增大。負(fù)方向上的折光力變化對(duì)應(yīng)于可變折光力元件的折光力的下述變化中的一種負(fù)折光力的增大；從正折光力到負(fù)折光力的變化；以及正折光力中的減小。作為第一可變折光力元件AOl和第二可變折光力元件A02，例如，可以使用圖11中所描述的可變折光力元件，其折光力可通過(guò)改變不同介質(zhì)之間的界面的形狀而被改變。代替如圖11中所示的控制兩種液體之間的界面的形狀，可以控制液體和空氣之間的界面的形狀?；蛘?，可以使用其折光力通過(guò)使由液體或凝膠制成的透鏡變形而改變的可變折光力元件。通過(guò)使用這樣的可變折光力元件，相比于其中變焦透鏡通過(guò)僅移動(dòng)多個(gè)透鏡單元來(lái)進(jìn)行變焦的情況，可以更容易地減小變焦透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的尺寸。如下文所述，以下變焦透鏡也落入本發(fā)明的范圍內(nèi)該變焦透鏡被配置為在變焦期間通過(guò)移動(dòng)可變折光力元件而 增大可變折光力元件的成像倍率、并減少像差變化。在變焦透鏡的截面圖中，SP表示孔徑光闌，GB表示玻璃塊。IP表示像平面，在該像平面上，在數(shù)字照相機(jī)的情況中，設(shè)置諸如CXD或CMOS等的固態(tài)圖像拍攝裝置，以及，在鹵化銀膠片照相機(jī)的情況中，設(shè)置鹵化銀膠片。廣角端和望遠(yuǎn)端是位于用于改變倍率的透鏡單元可在機(jī)構(gòu)限制內(nèi)沿光軸移動(dòng)的范圍的端部的變焦位置。關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例的變焦透鏡，至少一個(gè)可變折光力元件相對(duì)于d線(xiàn)的成像倍率在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間增大。即，對(duì)于至少一個(gè)可變折光力元件，比值的絕對(duì)值I β t/β w|大于I,其中Pw是廣角端的成像倍率以及β t是望遠(yuǎn)端的成像倍率。對(duì)于本發(fā)明，成像倍率是指當(dāng)物距為無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)的相對(duì)于d線(xiàn)波長(zhǎng)的光學(xué)系統(tǒng)的成像倍率。通過(guò)這樣配置至少一個(gè)可變折光力元件以使得其成像倍率在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間增大，可以實(shí)現(xiàn)高變焦率。而且，通過(guò)在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間適當(dāng)改變第一可變折光力元件AOl的折光力和第二可變折光力元件A02的折光力，可以減少色差變化。S卩，根據(jù)本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例的變焦透鏡滿(mǎn)足與在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間的每個(gè)可變折光力元件的介質(zhì)的折光力變化量以及介質(zhì)的Abbe數(shù)有關(guān)的條件表達(dá)式，從而減小了由于可變折光力元件而導(dǎo)致的色差變化。將描述用于減小可變折光力元件的色差變化的條件表達(dá)式。通常，透鏡元件的色差與透鏡的折光力Φ和透鏡的介質(zhì)的Abbe數(shù)的倒數(shù)(I/ V )成比例。從而，包括兩種或更多種介質(zhì)的第一可變折光力元件AOl的色差的變化量由下面的表達(dá)式表不Σ (Δ φ Ii/V li) = A φ 11/V 11+Λ φ 12/V 12+...，其中Λ Φ 11，Λ Φ 12，…是介質(zhì)的折光力的變化量，以及ν 11，v 11,...是介質(zhì)的Abbe 數(shù)。類(lèi)似地，包括兩種或多種介質(zhì)的第二可變折光力元件A02的色差的變化量由下面的表達(dá)式表不Σ ( Λ Φ 2i/ ν 2i) = Λ φ 21/ ν 21+ Λ φ 22/ ν 22+...，其中ΛΦ21，Λ φ 22，…是介質(zhì)的折光力的變化量，以及ν21，v22，…是介質(zhì)的Abbe 數(shù)。在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間介質(zhì)的折光力的變化量Λ φ Ii和Λ Φ2 中的每一個(gè)都是望遠(yuǎn)端處的介質(zhì)的折光力(焦距的倒數(shù))與廣角端處的介質(zhì)的折光力(焦距的倒數(shù))之差。這里，i為從光入射到的可變折光力元件側(cè)算起的可變折光力元件的介質(zhì)的順序。根據(jù)本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例的變焦透鏡滿(mǎn)足下面條件表達(dá)式(1)，該條件表達(dá)式(I)與第一可變折光力元件AOl和第二可變折光力元件A02的色差的變化量相關(guān)。-O. 0150< { Σ (Δ φ Ii/ ν Ii)+ Σ (Δ Φ2 / v2i)} · ft<0. 0075 …(I)在條件表達(dá)式(I)中，通過(guò)使用望遠(yuǎn)端處的總系統(tǒng)的焦距ft對(duì)色差的變化量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。如果不滿(mǎn)足條件表達(dá)式(I )，則在變焦期間的色差變化增大，從而變得難于適當(dāng)?shù)匦Ｕ谡麄€(gè)變焦范圍中的色差。如果變焦透鏡包括多個(gè)第一可變折光力元件AOl和多個(gè)第二可變折光力元件A02，則多個(gè)可變折光力元件的色差的變化量之和滿(mǎn)足條件表達(dá)式(I )。更優(yōu)選的是，變焦透鏡滿(mǎn)足下面的條件表達(dá)式(la)，從而可以實(shí)現(xiàn)色差的變化被進(jìn)一步減小的變焦透鏡。-O. 0135<{ Σ (Δ φ Ii/ ν Ii)+ Σ ( Λ φ 2i/v 2i)} · ft〈0. 0050 …(Ia)為了實(shí)現(xiàn)具有高變焦率和小尺寸的變焦透鏡，需要變焦透鏡的可變折光力元件的折光力的變化量大到一定程度。因此，如果變焦透鏡包括第一可變折光力元件和第二可變折光力元件中的僅僅一個(gè)，則可變折光力元件的色差的變化量在正方向或負(fù)方向上較大，從而難于減小由于變焦導(dǎo)致的色差的變化。為此，根據(jù)本發(fā)明，變焦透鏡包括第一可變折光力元件，其折光力在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間在正方向上改變；以及第二可變折光力元件，其折光力在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間在負(fù)方向上改變。從而，實(shí)現(xiàn)了滿(mǎn)足條件表達(dá)式(I)并且由于變焦導(dǎo)致的色差變化較小的變焦透鏡。由于上述特征，產(chǎn)生本發(fā)明的效果。另外，如果滿(mǎn)足下述條件中的任一個(gè)，則可以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于條件的效果。令Λ φ I表示第一可變折光力元件AOl的折光力的變化量，所述第一可變折光力元件AOl的折光力在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間在正方向上改變。以Λ Φ2表示第二可變折光力元件Α02的折光力的變化量，所述第二可變折光力元件Α02的折光力在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間在負(fù)方向上改變?？勺冋酃饬υ械拿恳粋€(gè)在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間的折光力的變化量是望遠(yuǎn)端處的可變折光力元件的折光力(焦距的倒數(shù))與廣角端處的可變折光力元件的折光力(焦距的倒數(shù))之差。如果存在多個(gè)第一可變折光力元件Α01，則令Λ φ Imin表示第一可變折光力元件AOl中的在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間的折光力變化量最小的一個(gè)第一可變折光力元件AOl的折光力變化量。如果存在多個(gè)第二可變折光力元件Α02，則令Λ Φ2π η表示第二可變折光力元件Α02中的在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間的折光力變化量最小的一個(gè)第二可變折光力元件Α02的折光力變化量。如果僅存在一個(gè)第一可變折光力元件Α01，則令Λ Φ Imin表示第一可變折光力元件的折光力的變化量。類(lèi)似地，如果僅存在一個(gè)第二可變折光力元件Α02，則令Λ Φ2π η表示第二可變折光力元件的折光力的變化量。在該情況中，可以滿(mǎn)足下面的條件表達(dá)式。0.05 < IΔ φ Imin · /(fw · ft) [ < 0.5Θ ... (2)0.05 < IΔ φ 2min · V(fw . ft) | < 0.50 ... (3)如果不滿(mǎn)足條件表達(dá)式(2)或(3)的下限，則可變折光力元件的折光力的變化量太小，使得難于實(shí)現(xiàn)高變焦率。如果不滿(mǎn)足條件表達(dá)式(2)或(3)的上限，則可變折光力元件的折光力的變化量太大，使得難于減小色差變化。更優(yōu)選的是，滿(mǎn)足下面的條件表達(dá)式(2a)和(3a)。在該情況中，容易獲得具有更高變焦率的變焦透鏡。0.09 < IΔ φ Imin · v^i'w * ft) | < 0.50 .. * (2a)0.09 < IΔ φ 2min · ·%/(fw · ft) | < 0.50 .. * (3a) 優(yōu)選的是，變焦透鏡包括透鏡單元，所述透鏡單元的折光力在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間不變化，并且所述透鏡單元的成像倍率在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間增大。在該情況中，容易獲得高變焦率。優(yōu)選的是，至少一個(gè)可變折光力元件滿(mǎn)足下面的條件表達(dá)式(4)和(5)，其中vdmax和Ndmax分別是具有最高折射率的可變折光力元件的介質(zhì)的Abbe數(shù)和折射率。28〈vdmax〈55…(4)I. 55<Ndmax ... (5)如果條件表達(dá)式(4)的上限和下限中的任一個(gè)未得到滿(mǎn)足，則在可變折光力元件中生成的色差的變化量變大。如果介質(zhì)的折射率低于條件表達(dá)式(5)的下限，則沒(méi)有實(shí)現(xiàn)所要求的折光力的變化，從而難于實(shí)現(xiàn)高變焦率。令Π表示從被設(shè)置為最靠近物體側(cè)的透鏡到被設(shè)置為與第一可變折光力元件AOl的物體側(cè)相鄰的透鏡的光學(xué)系統(tǒng)在廣角端的焦距。令f2表示從被設(shè)置為最靠近物體側(cè)的透鏡到與第二可變折光力元件A02的物體側(cè)相鄰的透鏡的光學(xué)系統(tǒng)在廣角端的焦距。在該情況中，可以滿(mǎn)足下面的條件表達(dá)式。-2.0 < fl/V(fw · ft) < -0.5 ... (6)0.1 < f2/-v/(fw . ft) <2.5 …(7)條件表達(dá)式(6)對(duì)應(yīng)于這樣的情況，即入射到第一可變折光力元件AOl上的光束是發(fā)散光束。如果不滿(mǎn)足條件表達(dá)式(6)的下限，則難于通過(guò)改變第一可變折光力元件AOl的折光力來(lái)增大成像倍率，即，獲得高變焦率。如果不滿(mǎn)足條件表達(dá)式(6)的上限，則難于校正色差，這是不期望的。條件表達(dá)式(7)對(duì)應(yīng)于這樣的事實(shí)，即入射到第二可變折光力元件A02上的光束是會(huì)聚光束。如果不滿(mǎn)足條件表達(dá)式(7)的下限，則難于校正色差，這是不期望的。如果不滿(mǎn)足條件表達(dá)式(7)的上限，則難于通過(guò)改變第二可變折光力元件A02的折光力來(lái)增大成
像倍率，即，獲得高變焦率。更優(yōu)選的是，滿(mǎn)足下面的奪件表達(dá)式(6a)和(7a)。-1.2 < i\!V(fw · ft) < -0.6 .. · (6a)
0.3 < Π/v^fw · ft) < 1.1 ... (7a)優(yōu)選的是，如果變焦透鏡包括多個(gè)第一可變折光力元件A01，則第一可變折光力元件AOl中的每個(gè)滿(mǎn)足條件表達(dá)式(6)或(6a)。類(lèi)似地，優(yōu)選的是，如果存在多個(gè)第二可變折光力元件A02，則第二可變折光力元件A02中的每個(gè)滿(mǎn)足條件表達(dá)式(7)或(7a)。優(yōu)選的是，第一可變折光力元件和第二可變折光力元件中的至少一個(gè)被包括在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間移動(dòng)的透鏡單元的至少一部分中。通過(guò)在變焦期間移動(dòng)可變折光力元件，容易增大成像倍率，且容易減小在變焦期間的像差變化。 [第一實(shí)施例]參考圖I，將描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的變焦透鏡。根據(jù)第一實(shí)施例的變焦透鏡按從物體側(cè)到像側(cè)的順序包括具有正折光力的第一透鏡單元LI，具有負(fù)折光力的第二透鏡單元L2，第三透鏡單元L3，具有正折光力的第四透鏡單元L4，具有正折光力的第五透鏡單元L5，以及第六透鏡單元L6。第三透鏡單元L3包括第一可變折光力元件A01，以及第六透鏡單元L6包括第二可變折光力元件A02。在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，第一透鏡單元LI、第三透鏡單元L3 (第一可變折光力元件AOl)、以及第六透鏡單元L6 (第二可變折光力元件A02)不移動(dòng)。在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，通過(guò)朝向像側(cè)移動(dòng)第二透鏡單元L2將第二透鏡單元L2的成像倍率增大大約2. O倍。在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，改變第一可變折光力元件AOl和第二可變折光力元件A02的折光力，從而增大其成像倍率。在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，第一可變折光力元件AOl的成像倍率從O. 89到I. 28增大I. 44倍。第二可變折光力元件A02的成像倍率從O. 97到I. 01增大I. 04倍?？勺冋酃饬υ某上癖堵适窍鄬?duì)于d線(xiàn)的成像倍率。使用上述結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了約9. 5倍的高變焦率。通過(guò)移動(dòng)第五透鏡單元L5進(jìn)行聚焦。第一和第二可變折光力元件AOl和A02中的每個(gè)在其物體側(cè)包括電解液并在其像側(cè)包括非電解液。第一和第二可變折光力元件AOl和A02中的每個(gè)中的電解液為水(折射率Nd=L 33，么1*6數(shù)￥(1=55. 7)。第一可變折光力元件AOl中的非電解液為Nd=L 65且vd=42. 7的油性介質(zhì)。第二可變折光力元件A02中的非電解液為Nd=L 58且vd=46. 2的油性介質(zhì)。因此，在可變折光力元件的每個(gè)中，介質(zhì)不混合。對(duì)于第一可變折光力元件A01，在像側(cè)的油性介質(zhì)的折射率高于物體側(cè)的水的折射率，且界面的曲率半徑從負(fù)變?yōu)檎Ｒ虼耍谝豢勺冋酃饬υ嗀Ol的折光力從負(fù)變?yōu)檎?。?duì)于第二可變折光力元件A02，在像側(cè)的油性介質(zhì)的折射率高于物體側(cè)的水的折射率，且界面的曲率半徑從正變化為負(fù)。從而，第二可變折光力元件A02的折光力從正變化為負(fù)。因此，第一可變折光力元件AOl的折光力和第二可變折光力元件A02的折光力在相反方向上變化，由此在變焦期間的色差變化減小。第二實(shí)施例參考圖3，將描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的變焦透鏡。根據(jù)第二實(shí)施例的變焦透鏡按從物體側(cè)到像側(cè)的順序包括具有負(fù)折光力的第一透鏡單元LI，第二透鏡單元L2，具有正折光力的第三透鏡單元L3，以及第四透鏡單元L4。第二透鏡單元L2包括第一可變折光力元件AOl和多個(gè)透鏡，以及第四透鏡單元L4包括第二可變折光力元件A02。在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，包括第一可變折光力元件AOl的第二透鏡單元L2朝向物體側(cè)移動(dòng)。通過(guò)朝向像側(cè)移動(dòng)第三透鏡單元L3增大成像倍率。而且，在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，改變第二透鏡單元L2中包括的第一可變折光力元件AOl的折光力和第四透鏡單元L4中包括的第二可變折光力元件A02的折光力，從而增大其成像倍率。在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，第一可變折光力元件AOl的成像倍率從O. 79到I. 03增大I. 30倍。第二可變折光力元件A02的成像倍率從O. 98到I. 02增大I. 04倍。這里，可變折光力元件的成像倍率是相對(duì)于d線(xiàn)的成像倍率。使用上述結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了約4. 8倍的高變焦率。通過(guò)移動(dòng)第三透鏡單元L3進(jìn)行聚焦。·
第一和第二可變折光力元件AOl和A02中的每個(gè)在其像側(cè)包括電解液并在其物體側(cè)包括非電解液。第一和第二可變折光力元件AOl和A02中的每個(gè)中的電解液為水(Nd=L 33，vd=55. 7)。第一可變折光力元件AOl中的非電解液為Nd=L 65且vd=33. 4的油性介質(zhì)。第二可變折光力元件A02中的非電解液為Nd=L 65且vd=29. 6的油性介質(zhì)。因此，在可變折光力元件的每個(gè)中，介質(zhì)不混合。對(duì)于第一可變折光力元件A01，在物體側(cè)的油性介質(zhì)的折射率高于像側(cè)的水的折射率，且界面的曲率半徑從正變?yōu)樨?fù)。因此，第一可變折光力元件AOl的折光力從負(fù)變?yōu)檎?duì)于第二可變折光力元件A02，在物體側(cè)的油性介質(zhì)的折射率高于像側(cè)的水的折射率，且界面的曲率半徑從負(fù)變?yōu)檎Ｒ虼?，第二可變折光力元件A02的折光力從正變?yōu)樨?fù)。因此，第一可變折光力元件AOl的折光力和第二可變折光力元件A02的折光力在相反方向上變化，由此在變焦期間的色差變化減小。[第三實(shí)施例]參考圖5，將描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的變焦透鏡。根據(jù)第三實(shí)施例的變焦透鏡按從物體側(cè)到像側(cè)的順序包括具有正折光力的第一透鏡單元LI，具有負(fù)折光力的第二透鏡單元L2，棱鏡PR，第三透鏡單元L3，具有正折光力的第四透鏡單元L4，第五透鏡單元L5，以及第六透鏡單元L6。第三透鏡單元L3包括第一可變折光力元件AOl，第五透鏡單元L5包括第二可變折光力元件A02a和正透鏡，以及第六透鏡單元L6包括第二可變折光力元件A02b。在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，第一透鏡單元LI、棱鏡PR、第三透鏡單元L3(第一可變折光力元件AOl)、以及第六透鏡單元L6 (第二可變折光力元件A02b)不移動(dòng)。在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，通過(guò)朝向像側(cè)移動(dòng)第二透鏡單元L2將第二透鏡單元L2的成像倍率增大約2. O倍。另外，朝向像側(cè)移動(dòng)包括第二可變折光力元件A02a的第五透鏡單元L5。另外，改變第三透鏡單元L3中包括的第一可變折光力元件AOl的折光力與第五和第六透鏡單元L5和L6中包括的第二可變折光力元件A02a和A02b的折光力，從而增大其成像倍率。在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，第一可變折光力元件AOl的成像倍率從I. 04到I. 49增大I. 43倍。第二可變折光力元件A02a的成像倍率從O. 98到I. 06增大I. 08倍。第二可變折光力元件A02b的成像倍率從I. 00到I. 03增大I. 03倍。這里，可變折光力元件的成像倍率是相對(duì)于d線(xiàn)的成像倍率。使用上述結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了約9. 5倍的高變焦率。通過(guò)移動(dòng)包括第二可變折光力元件A02a的第五透鏡單元L5進(jìn)行聚焦。第一可變折光力元件AOl和第二可變折光力元件A02a和A02b中的每個(gè)在其物體側(cè)包括電解液并在其像側(cè)包括非電解液。可變折光力元件的每個(gè)中的電解液為水(Nd=L 33，vd=55. 7)。在可變折光力元件的每個(gè)中的非電解液為Nd=L 74且vd=40. O的油性介質(zhì)。因此，在可變折光力元件的每個(gè)中，介質(zhì)不混合。在第一可變折光力元件AOl中，在像側(cè)的油性介質(zhì)的折射率高于物體側(cè)的水的折射率，且界面的正曲率半徑減小。因此，第一可變折光力元件AOl的正折光力增大。在第二可變折光力元件A02a和A02b的每個(gè)中，在像側(cè)的油性介質(zhì)的折射率高于物體側(cè)的水的折射率，且界面的曲率半徑從正變?yōu)樨?fù)。因此，第二可變折光力元件A02a和A02b的折光力從 正變?yōu)樨?fù)。因此，第一可變折光力元件AOl的折光力和第二可變折光力元件A02a和A02b的折光力在相反方向上變化，由此在變焦期間的色差變化減小。[第四實(shí)施例]參考圖7，將描述根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的變焦透鏡。根據(jù)第四實(shí)施例的變焦透鏡按從物體側(cè)到像側(cè)的順序包括具有負(fù)折光力的第一透鏡單元LI，具有正折光力的第二透鏡單元L2，第三透鏡單元L3，具有正折光力的第四透鏡單元L4，以及第五透鏡單元L5。第三透鏡單元L3包括3-a透鏡單元L3a、第一可變折光力元件AOl和3-b透鏡單元L3b。第五透鏡單元L5包括第二可變折光力元件A02。在該實(shí)施例中，在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，不移動(dòng)第一透鏡單元LI和第五透鏡單元L5 (第二可變折光力元件A02)。在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，通過(guò)朝向物體側(cè)移動(dòng)第四透鏡單元L4將第四透鏡單元L4的成像倍率增大約I. 2倍。另外，改變被設(shè)置在3-a透鏡單元L3a與3_b透鏡單元L3b之間的第一可變折光力元件AOl的折光力和第五透鏡單元L5中包括的第二可變折光力元件A02的折光力，從而增大其成像倍率。在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，第一可變折光力元件AOl的成像倍率從O. 66到O. 87增大I. 32倍。第二可變折光力元件A02的成像倍率從O. 72到I. 40增大I. 95倍。這里，可變折光力元件的成像倍率是相對(duì)于d線(xiàn)的成像倍率。使用上述結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了具有約2. I倍的高變焦率的超廣角透鏡。第一透鏡單元LI按從物體側(cè)到像側(cè)的順序包括l_a透鏡單元Lla和l_b透鏡單元Lib。通過(guò)移動(dòng)Ι-b透鏡單元Llb進(jìn)行聚焦。第一和第二可變折光力元件AOl和A02中的每個(gè)在其物體側(cè)包括電解液并在其像側(cè)包括非電解液。第一和第二可變折光力元件AOl和A02的每個(gè)中的電解液為水(Nd=L 33，vd=55. 7)。第一可變折光力元件AOl中的非電解液為Nd=L 73且vd=40. O的油性介質(zhì)。第二可變折光力元件A02中的非電解液為Nd=L 48且vd=54. 6的油性介質(zhì)。對(duì)于第一可變折光力元件A01，在像側(cè)的油性介質(zhì)的折射率高于物體側(cè)的水的折射率，且界面的負(fù)曲率半徑增大。因此，第一可變折光力元件AOl的負(fù)折光力減小。對(duì)于第二可變折光力元件A02，在像側(cè)的油性介質(zhì)的折射率高于物體側(cè)的水的折射率，且界面的曲率半徑從正變?yōu)樨?fù)。因此，第二可變折光力元件A02的折光力從正變?yōu)樨?fù)。因此，第一可變折光力元件AOl的折光力和第二可變折光力元件A02的折光力在相反方向上變化，從而在變焦期間的色差變化減小。[第五實(shí)施例]參考圖9，將描述根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的變焦透鏡。根據(jù)第五實(shí)施例的變焦透鏡按從物體側(cè)到像側(cè)的順序包括具有正折光力的第一透鏡單元LI，具有負(fù)折光力的第二透鏡單元L2，具有正折光力的第三透鏡單元L3，第四透鏡單元L4，具有正折光力的第五透鏡單元L5，以及第六透鏡單元L6。第四透鏡單元L4包括負(fù)透鏡和第一可變折光力元件A01，以及第六透鏡單元L6包括兩個(gè)負(fù)透鏡和第二可變折光力元件A02。在該實(shí)施例中，在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，不移動(dòng)第二透鏡單元L2。 在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，朝向物體側(cè)移動(dòng)第一透鏡單元LI、第三透鏡單元L3、第四透鏡單元L4、第五透鏡單元L5、及第六透鏡單元L6。改變第四透鏡單元L4中包括的第一可變折光力元件AOl的折光力，從而成像倍率減小。改變第六透鏡單元中包括的第二可變折光力元件A02的折光力，從而成像倍率減小。在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，第一可變折光力元件AOl的成像倍率從O. 56到O. 54減小O. 96倍。第二可變折光力元件A02的成像倍率從I. 01到I. 33增大約I. 31倍。這里，可變折光力元件的成像倍率是相對(duì)于d線(xiàn)的成像倍率。使用上述結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了具有約3. 8倍的高變焦率的超長(zhǎng)焦透鏡。通過(guò)移動(dòng)第二透鏡單元L2進(jìn)行聚焦。第一和第二可變折光力元件AOl和A02中的每個(gè)在其物體側(cè)包括電解液并在其像側(cè)包括非電解液。第一和第二可變折光力元件AOl和A02中的每個(gè)中的電解液為水(Nd=l. 33, vd=55. 7)。第一可變折光力元件AOl中的非電解液為Nd=L 56且vd=38. 3的油性介質(zhì)。第二可變折光力元件A02中的非電解液為Nd=L 48且vd=54. 6的油性介質(zhì)。對(duì)于第一可變折光力元件A01，在像側(cè)的油性介質(zhì)的折射率高于物體側(cè)的水的折射率，且界面的正曲率半徑減小。因此，第一可變折光力元件AOl的正折光力增大。對(duì)于第二可變折光力元件A02，在像側(cè)的油性介質(zhì)的折射率高于物體側(cè)的水的折射率，且界面的負(fù)曲率半徑的絕對(duì)值減小。因此，第二可變折光力元件A02的負(fù)折光力增大。因此，第一可變折光力元件AOl的折光力和第二可變折光力元件A02的折光力在相反方向上變化，從而在變焦期間的色差變化減小。在根據(jù)第一至第五實(shí)施例的變焦透鏡中的每個(gè)中，可以改變孔徑光闌SP的直徑以便減小變焦期間的F數(shù)的變化。如果使用包括用于把在光接收表面上形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的圖像拾取設(shè)備的圖像拾取裝置，則可以根據(jù)失真量進(jìn)行電氣校正。在每個(gè)實(shí)施例的變焦透鏡中，第一可變折光力元件和第二可變折光力元件兩者的成像倍率都增大，或者成像倍率中的一個(gè)增大且成像倍率中的另一個(gè)減小。然而，在變焦透鏡中，成像倍率中的一個(gè)可以增大，且成像倍率中的另一個(gè)不變化。上文已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例，并可以在其精神和范圍內(nèi)修改。下面將描述用于每個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)。i表示自物體側(cè)的表面的順序，ri表示光學(xué)表面的曲率半徑，di表示第i個(gè)表面與第(i+Ι)個(gè)表面之間的透鏡厚度和空氣距離，以及ndi和vdi分別表示相對(duì)于d線(xiàn)的折射率和Abbe數(shù)。對(duì)于光學(xué)表面的曲率半徑，正曲率半徑對(duì)應(yīng)于其中光學(xué)表面的曲率中心在光學(xué)表面的像側(cè)的情況，負(fù)曲率半徑對(duì)應(yīng)于其中光學(xué)表面的曲率中心在光學(xué)表面的物體側(cè)的情況。被設(shè)置為最接近像側(cè)的玻璃塊GB為C⑶保護(hù)玻璃或光學(xué)低通濾波器等。k、A、B、C、D、E等是非球面系數(shù)。通過(guò)下面的表達(dá)式表示非球面形狀X= (h2/R)/[l+{l-(l+k) (h/R)2}1/2] +Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12,其中X是相對(duì)于位于自光軸起高度h處的頂點(diǎn)的在光軸方向的位移，以及R為曲
率半徑。
數(shù)值示例I單位 _表面數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡，包括 第一可變折光力元件，通過(guò)在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間改變不同介質(zhì)之間的界面的形狀來(lái)在正方向上改變其折光力；以及 第二可變折光力元件，通過(guò)在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間改變不同介質(zhì)之間的界面的形狀來(lái)在負(fù)方向上改變其折光力， 其中所述可變折光力元件中的至少一個(gè)可變折光力元件的成像倍率在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間增大，以及 其中滿(mǎn)足下面的條件表達(dá)式-O. 0150<{ Σ (Δ Φ Ii/ V Ii)+ Σ (Δ Φ2 / V2i)} · ft<0. 0075, 其中△ Φ Ii是在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間第一可變折光力元件的每種介質(zhì)的折光力的變化量，V Ii是第一可變折光力元件的每種介質(zhì)的Abbe數(shù)，Δ Φ2 是在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間第二可變折光力元件的每種介質(zhì)的折光力的變化量，v2i是第二可變折光力元件的每種介質(zhì)的Abbe數(shù)，以及ft是整個(gè)系統(tǒng)在望遠(yuǎn)端的焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦透鏡， 其中滿(mǎn)足下面的條件表達(dá)式 0.05 < IΔ φ Imin · v"(fw · ft)| < 0.500.05< IΔ φ 2rnin · ^(fvv · ft)| < 0.50, 其中，在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間，在變焦透鏡包括多個(gè)第一可變折光力元件的情況中△ Φ Imin是折光力的變化量最小的第一可變折光力元件的折光力的變化量，或者，在變焦透鏡僅包括一個(gè)第一可變折光力元件的情況中Λ φ Imin是該第一可變折光力元件的折光力的變化量；以及，在變焦透鏡包括多個(gè)第二可變折光力元件的情況中Λ Φ2π η是折光力的變化量最小的第二可變折光力元件的折光力的變化量，或者在變焦透鏡僅包括一個(gè)第二可變折光力元件的情況中△ Φ2π η是該第二可變折光力元件的折光力的變化量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的變焦透鏡， 其中，所述可變折光力元件中的至少一個(gè)可變折光力元件滿(mǎn)足下面的條件表達(dá)式 28<vdmax<551.55<Ndmax, 其中vdmax是Abbe數(shù),Ndmax是所述可變折光力元件中的至少一個(gè)可變折光力元件中的具有最聞?wù)凵渎实囊环N介質(zhì)的折射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I到3中任一項(xiàng)所述的變焦透鏡， 其中滿(mǎn)足下面的條件表達(dá)式-2.0 < fl/V(fw · ft) < -0.5, 其中，π是從被設(shè)置為最靠近物體側(cè)的透鏡到被設(shè)置為與第一可變折光力元件的物體側(cè)相鄰的透鏡的光學(xué)系統(tǒng)在廣角端的焦距。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到4中任一項(xiàng)所述的變焦透鏡， 其中滿(mǎn)足下面的條件表達(dá)式.0.1 < f2/V(f\\ · ft) < 2.5, 其中f2是從被設(shè)置為最靠近物體側(cè)的透鏡到被設(shè)置為與第二可變折光力元件的物體側(cè)相鄰的透鏡的光學(xué)系統(tǒng)在廣角端的焦距。
6.根據(jù)權(quán)利要求I到5中任一項(xiàng)所述的變焦透鏡， 其中第一可變折光力元件和第二可變折光力元件中的至少一個(gè)可變折光力元件被包括在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間移動(dòng)的透鏡單元的至少一部分中。
7.根據(jù)權(quán)利要求I到6中任一項(xiàng)所述的變焦透鏡，還包括 折光力在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間不變化的透鏡單元， 其中，該透鏡單元的成像倍率在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間增大。
8.一種圖像拾取裝置，包括 根據(jù)權(quán)利要求I到7中任一項(xiàng)所述的變焦透鏡，以及 捕獲由所述變焦透鏡形成的圖像的圖像拾取設(shè)備。
全文摘要
一種變焦透鏡，包括第一可變折光力元件，通過(guò)在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間改變不同介質(zhì)之間的界面的形狀來(lái)在正方向上改變其折光力；以及第二可變折光力元件，通過(guò)在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間改變不同介質(zhì)之間的界面的形狀來(lái)在負(fù)方向上改變其折光力，其中可變折光力元件中的至少一個(gè)可變折光力元件的成像倍率在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間增大，以及其中滿(mǎn)足下面的條件表達(dá)式-0.0150<{∑(Δφ1i/ν1i)+∑(Δφ2i/ν2i)}·ft<0.0075，其中Δφ1i是在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間第一可變折光力元件的每種介質(zhì)的折光力的變化量，ν1i是第一可變折光力元件的每種介質(zhì)的Abbe數(shù)，Δφ2i是在從廣角端到望遠(yuǎn)端的變焦期間第二可變折光力元件的每種介質(zhì)的折光力的變化量，ν2i是第二可變折光力元件的每種介質(zhì)的Abbe數(shù)，以及ft是整個(gè)系統(tǒng)在望遠(yuǎn)端的焦距。
文檔編號(hào)G02B13/18GK102906617SQ201080066980
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者和田健, 田代欣久 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社