專利名稱：變焦透鏡和包括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)明涉及適于電視攝像機(jī)(television camera)、電影攝影機(jī)(motion-picturecamera)、攝像機(jī)(video camera)、攝影照相機(jī)(photography camera)、以及數(shù)字照相機(jī)的變焦透鏡，更特別地，涉及具有高的倍率、小的尺寸和輕的重量、以及很少的由于焦點(diǎn)調(diào)整導(dǎo)致的像差偏離的變焦透鏡，并且涉及包括所述變焦透鏡的圖像拾取裝置。
背景技術(shù)：
常規(guī)地，關(guān)于其中通過相對(duì)于倍率改變透鏡單元被設(shè)置為更接近物側(cè)的透鏡單元執(zhí)行焦點(diǎn)調(diào)整的變焦透鏡，提出了其中多個(gè)透鏡單元針對(duì)聚焦而移動(dòng)的各種類型的所謂的浮動(dòng)焦點(diǎn)系統(tǒng)。例如，日本專利申請(qǐng)公開No. H07-151966公開了這樣的變焦透鏡其中，第一透鏡單元包含具有負(fù)折光力的第一子透鏡單元、具有正折光力的第二子透鏡單元、以及具有正折光力的第三子透鏡單元，并且，當(dāng)從無限遠(yuǎn)處的物體向近距離處的物體執(zhí)行焦點(diǎn)調(diào)整時(shí)，第二子透鏡單元和第三子透鏡單元均向物側(cè)移動(dòng)。此外，日本專利申請(qǐng)公開No. H09-258102公開了這樣的變焦透鏡其中，第一透鏡單元包含具有負(fù)折光力的第一子透鏡單元、具有正折光力的第二子透鏡單元、以及具有正折光力的第三子透鏡單元，并且，當(dāng)從無限遠(yuǎn)處的物體向近距離處的物體執(zhí)行焦點(diǎn)調(diào)整時(shí)，第二子透鏡單元向像側(cè)移動(dòng)并且第三子透鏡單元向物側(cè)移動(dòng)。 為了確保移動(dòng)性(mobility)并且提高攝影的靈活性(flexibility),希望用于電視攝像機(jī)或電影攝影機(jī)等的變焦透鏡實(shí)現(xiàn)更高的倍率以及小的尺寸和輕的重量。另外，需要變焦透鏡在具有很少的由于焦點(diǎn)調(diào)整導(dǎo)致的像差偏離的同時(shí)具有高的性能。此外，希望用于電影拍片(filming)或商業(yè)拍片的透鏡抑制由于焦點(diǎn)調(diào)整導(dǎo)致的被照體的尺寸變化(以下，稱為呼吸(breathing))。難以通過在日本專利申請(qǐng)公開NO.H07-151966中描述的焦點(diǎn)調(diào)整方法抑制所述呼吸。在日本專利申請(qǐng)公開No. H09-258102中描述的焦點(diǎn)調(diào)整方法適于廣角變焦透鏡，但難以既實(shí)現(xiàn)小的尺寸和輕的重量又實(shí)現(xiàn)高的倍率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供具有很少的由于焦點(diǎn)調(diào)整導(dǎo)致的像差偏離和呼吸較小的焦點(diǎn)調(diào)整方法的變焦透鏡，并且提供包括所述變焦透鏡的圖像拾取裝置。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供變焦透鏡和圖像拾取裝置，該變焦透鏡從物側(cè)起依次包括對(duì)于改變倍率不移動(dòng)的具有正折光力的第一透鏡單元；包含對(duì)于改變倍率移動(dòng)的至少兩個(gè)透鏡單元的倍率改變透鏡單元；孔徑光闌；以及對(duì)于改變倍率不移動(dòng)的具有正折光力的成像透鏡單元，其中第一透鏡單元從物側(cè)起依次包含具有正折光力的第一子透鏡單元、具有負(fù)折光力的第二子透鏡單元和具有正折光力的第三子透鏡單元；第三子透鏡單元包含具有正折光力的可動(dòng)子第三子透鏡單元；第二子透鏡單元和子第三子透鏡單元分別被驅(qū)動(dòng)向物側(cè)以便執(zhí)行向近距離處的物體的焦點(diǎn)調(diào)整；并且，滿足下式-2. 5 < fl2/fl3f <-0. 4 ;和0. 05 < 8 xl3f/ 8 xl2 < 5. 0,這里，H2表示第二子透鏡單元的焦距，fl3f表示子第三子透鏡單元的焦距，6 xl2表示第二子透鏡單元的焦點(diǎn)調(diào)整中的驅(qū)動(dòng)量，S xl3f表示子第三子透鏡單元的焦點(diǎn)調(diào)整中的驅(qū)動(dòng)量。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，可提供具有很少的由于焦點(diǎn)調(diào)整導(dǎo)致的像差偏離和呼吸較小的焦點(diǎn)調(diào)整方法的變焦透鏡，并且可提供包括所述變焦透鏡的圖像拾取裝置。 參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。


圖I是示出本發(fā)明的原理的示圖。圖2A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例I的當(dāng)在無限遠(yuǎn)處聚焦時(shí)的廣角端處的透鏡斷面圖。圖2B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例I的當(dāng)在近范圍處聚焦時(shí)的廣角端處的透鏡斷面圖。圖3A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例I的當(dāng)在無限遠(yuǎn)處聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的光路圖。圖3B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例I的當(dāng)在近范圍處聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的光路圖。圖4Aa是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例I的當(dāng)以7. Om的物距聚焦時(shí)的廣角端處的像差圖。圖4Ab是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例I的當(dāng)在無限遠(yuǎn)處聚焦時(shí)的廣角端處的像差圖。圖4Ac是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例I的當(dāng)在近范圍(I. 5m)處聚焦時(shí)的廣角端處的像差圖。圖4Ba是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例I的當(dāng)以7. Om的物距聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖4Bb是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例I的當(dāng)在無限遠(yuǎn)處聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖4Bc是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例I的當(dāng)在近范圍(I. 5m)處聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖5A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的當(dāng)在無限遠(yuǎn)處聚焦時(shí)的廣角端處的透鏡斷面圖。圖5B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的當(dāng)在近范圍處聚焦時(shí)的廣角端處的透鏡斷面圖。圖6Aa是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的當(dāng)以7. Om的物距聚焦時(shí)的廣角端處的像差圖。圖6Ab是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的當(dāng)在無限遠(yuǎn)處聚焦時(shí)的廣角端處的像差圖。圖6Ac是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的當(dāng)在近范圍(I. Sm)處聚焦時(shí)的廣角端處的像差圖。圖6Ba是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的當(dāng)以7. Om的物距聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖6Bb是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的當(dāng)在無限遠(yuǎn)處聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖6Bc是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的當(dāng)在近范圍(I. Sm)處聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖7A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3的當(dāng)在無限遠(yuǎn)處聚焦時(shí)的廣角端處的透鏡斷面圖。圖7B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3的當(dāng)在近范圍處聚焦時(shí)的廣角端處的透鏡斷面圖。圖8Aa是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3的當(dāng)以7. Om的物距聚焦時(shí)的廣角端處的像差圖。
圖8Ab是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3的當(dāng)在無限遠(yuǎn)處聚焦時(shí)的廣角端處的像差圖。圖SAc是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3的當(dāng)在近范圍(I. Sm)處聚焦時(shí)的廣角端處的像差圖。圖8Ba是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3的當(dāng)以7. Om的物距聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖SBb是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3的當(dāng)在無限遠(yuǎn)處聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖SBc是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3的當(dāng)在近范圍(I. Sm)處聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖9A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的當(dāng)在無限遠(yuǎn)處聚焦時(shí)的廣角端處的透鏡斷面圖。圖9B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的當(dāng)在近范圍處聚焦時(shí)的廣角端處的透鏡斷面圖。圖IOAa是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的當(dāng)以12. Om的物距聚焦時(shí)的廣角端處的像差圖。圖IOAb是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的當(dāng)在無限遠(yuǎn)處聚焦時(shí)的廣角端處的像差圖。圖IOAc是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的當(dāng)在近范圍(3. 5m)處聚焦時(shí)的廣角端處的像差圖。圖IOBa是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的當(dāng)以12. Om的物距聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖IOBb是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的當(dāng)在無限遠(yuǎn)處聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖IOBc是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的當(dāng)在近范圍(3. 5m)處聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖IlA是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5的當(dāng)在無限遠(yuǎn)處聚焦時(shí)的廣角端處的透鏡斷面圖。圖IlB是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5的當(dāng)在近范圍處聚焦時(shí)的廣角端處的透鏡斷面圖。圖12Aa是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5的當(dāng)以7. Om的物距聚焦時(shí)的廣角端處的像差圖。圖12Ab是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5的當(dāng)在無限遠(yuǎn)處聚焦時(shí)的廣角端處的像差圖。圖12Ac是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5的當(dāng)在近范圍(I. Sm)處聚焦時(shí)的廣角端處的像差圖。圖12Ba是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5的當(dāng)以7. Om的物距聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖12Bb是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5的當(dāng)在無限遠(yuǎn)處聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的像差圖。圖12Bc是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5的當(dāng)在近范圍(I. Sm)處聚焦時(shí)的望遠(yuǎn)端處的像差圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例6的圖像拾取裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。首先，參照表達(dá)式來描述根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡的特征。以下限定用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具有高的倍率、小的尺寸和輕的重量、很少的由于焦點(diǎn)調(diào)整導(dǎo)致的像差偏離、以及進(jìn)一步地很少的呼吸的變焦透鏡的焦點(diǎn)調(diào)整方法和第一透鏡單元的結(jié)構(gòu)。由于焦點(diǎn)調(diào)整導(dǎo)致的像差偏離主要意味著從無限遠(yuǎn)的物距到近范圍的場(chǎng)曲(field curvature)的變化。根據(jù)本發(fā)明的變焦透鏡從物側(cè)起依次包括對(duì)于改變倍率不移動(dòng)的具有正折光力的第一透鏡單元、包含對(duì)于改變倍率移動(dòng)的至少兩個(gè)透鏡單元的倍率改變透鏡單元、孔徑光闌、以及對(duì)于改變倍率不移動(dòng)的具有正折·光力的成像透鏡單元。第一透鏡單元從物側(cè)起依次包括具有正折光力的第一子透鏡單元、具有負(fù)折光力的第二子透鏡單元、以及具有正折光力的第三子透鏡單元。第三子透鏡單元包含具有正折光力的可動(dòng)子第三子透鏡單元。第二子透鏡單元和子第三子透鏡單元被驅(qū)動(dòng)向物側(cè)，以由此執(zhí)行向近距離處的物體的焦點(diǎn)調(diào)整。換句話說，第二子透鏡單元和子第三子透鏡單元對(duì)于焦點(diǎn)調(diào)整移動(dòng)，但是，第一子透鏡單元對(duì)于焦點(diǎn)調(diào)整不移動(dòng)。此外，變焦透鏡滿足下式-2. 5 < fl2/fl3f < -0. 4... (I)0. 05 < 8 xl3f/ 8 xl2 < 5. 0 …(2)這里，H2表示第二子透鏡單元的焦距，fl3f表示子第三子透鏡單元的焦距，
6xl2表示第二子透鏡單元的焦點(diǎn)調(diào)整中的向物側(cè)的驅(qū)動(dòng)量，S xl3f表示子第三子透鏡單元的焦點(diǎn)調(diào)整中的向物側(cè)的驅(qū)動(dòng)量。參照?qǐng)DI描述本發(fā)明的光學(xué)的作用(action)。圖I是任意變焦位置處的按照無限遠(yuǎn)物距(A)和最小物距(B)的第一透鏡的軸外光路的概念圖。在圖I中，左側(cè)是物側(cè)，右側(cè)是像面?zhèn)取DI從物側(cè)起依次示出具有正折光力的第一子透鏡單元U11、具有負(fù)折光力的第二子透鏡單元U12、以及具有正折光力的第三子透鏡單元U13。變焦透鏡滿足以下的關(guān)系hi I inf > hi Imod ... (6)這里，hllinf 表示無限遠(yuǎn)物距處的第一子透鏡單元Ull的軸外光束的高度，hiImod表示近范圍處的第一子透鏡單元Ull的軸外光束的高度。換句話說，通過第一子透鏡單元Ull的軸外入射光束的高度在近范圍物距處比在無限遠(yuǎn)物距處低。根據(jù)該效果，當(dāng)物距從無限遠(yuǎn)變?yōu)榻秶鷷r(shí)，場(chǎng)曲向過側(cè)(over side)變化。另外，當(dāng)?shù)诙油哥R單元U12被驅(qū)動(dòng)向物側(cè)使得物距從無限遠(yuǎn)變?yōu)榻秶鷷r(shí)，場(chǎng)曲在近范圍側(cè)向欠側(cè)(under side)變化。此外，當(dāng)?shù)谌油哥R單元U13被驅(qū)動(dòng)向物側(cè)使得物距從無限遠(yuǎn)變?yōu)榻秶鷷r(shí)，場(chǎng)曲在近范圍側(cè)向過側(cè)變化。因此，由于入射光束高度的變化導(dǎo)致向過側(cè)偏移場(chǎng)曲的第一子透鏡單元Ull的貢獻(xiàn)的程度、通過被驅(qū)動(dòng)向物側(cè)而向欠側(cè)偏移場(chǎng)曲的第二子透鏡單元U12的貢獻(xiàn)的程度、以及通過被驅(qū)動(dòng)向物側(cè)而向過側(cè)偏移場(chǎng)曲的第三子透鏡單元U13的貢獻(xiàn)的程度均被相互抵消。因此，由于焦點(diǎn)調(diào)整導(dǎo)致的場(chǎng)曲的變化可被抑制。注意，由于第一子透鏡單元Ull的焦度的增加，導(dǎo)致第二子透鏡單元U12的驅(qū)動(dòng)量增加，因此，需要適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第一子透鏡單元Ull的焦度。下面，描述通過所謂的浮動(dòng)焦點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行的對(duì)于呼吸的抑制，在所述浮動(dòng)焦點(diǎn)系統(tǒng)中，包含第二子透鏡單元U12和第三子透鏡單元U13的兩個(gè)透鏡單元被移動(dòng)。當(dāng)?shù)诙油哥R單元U12被驅(qū)動(dòng)向物側(cè)使得物距從無限遠(yuǎn)變?yōu)榻秶鷷r(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的焦距向廣角側(cè)偏移。另一方面，當(dāng)?shù)谌油哥R單元U13被驅(qū)動(dòng)向物側(cè)使得物距從無限遠(yuǎn)變?yōu)榻秶鷷r(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的焦距向望遠(yuǎn)側(cè)偏移。因此，可通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第二子透鏡單元U12和第三子透鏡單元U13之間的驅(qū)動(dòng)量的比來去除呼吸。下面描述上述的式(I)和⑵。式(I)限定第二子透鏡單元U12的焦距f 12與包含于第三子透鏡單元U13中的具有正折光力的可動(dòng)子第三子透鏡單元的焦距fl3f之間的比。-2. 5 < fl2/fl3f < -0. 4 ... (I)當(dāng)滿足式(I)時(shí)，可以抑制由于焦點(diǎn)調(diào)整導(dǎo)致的像差偏離。當(dāng)不滿足式(I)的上限時(shí)，相對(duì)于第二子透鏡單元U12的負(fù)折光力，子第三子透鏡單元的正折光力變得太大。因此，當(dāng)?shù)诙油哥R單元U12和子第三子透鏡單元被驅(qū)動(dòng)向物側(cè)使得物距從無限遠(yuǎn)變?yōu)榻秶鷷r(shí)，物距的近范圍側(cè)的場(chǎng)曲的變化被過度地校正到過側(cè)。另一方面，當(dāng)不滿足式(I)的下限時(shí)，相對(duì)于第二子透鏡單元U12的負(fù)折光力，子第三子透鏡單元的正折光力變得太小。因此，當(dāng)?shù)诙油哥R單元U12和子第三子透鏡單元被驅(qū)動(dòng)向物側(cè)使得物距從無限遠(yuǎn)變?yōu)榻秶鷷r(shí)，物距的近范圍側(cè)的場(chǎng)曲的變化被過度地校正到欠側(cè)。此外，更優(yōu)選的是，設(shè)定該式如下。-I. 8 < fl2/fl3f < -0. 6 ... (Ia)下式(2)限定焦點(diǎn)調(diào)整中的第二子透鏡單元U12的驅(qū)動(dòng)量與第三子透鏡單元U13或第三子透鏡單元U13中的具有正折光力的透鏡單元的驅(qū)動(dòng)量之間的比。0. 05 < 8 xl3f/ 8 xl2 < 5. 0 …(2)當(dāng)滿足式(2)時(shí)，能夠既實(shí)現(xiàn)對(duì)于由于焦點(diǎn)調(diào)整導(dǎo)致的像差偏離的抑制又實(shí)現(xiàn)對(duì)于呼吸的抑制。當(dāng)不滿足式(2)的上限時(shí)，相對(duì)于焦點(diǎn)調(diào)整中的第二子透鏡單元U12的驅(qū)動(dòng)量，焦點(diǎn)調(diào)整中的子第三子透鏡單元的驅(qū)動(dòng)量變得太大。因此，物距的近范圍側(cè)的場(chǎng)曲的變化被過度地校正到過側(cè)。另外，物距的近范圍側(cè)的焦距變長，因此變得難以抑制呼吸。當(dāng)不滿足式(2)的下限時(shí)，相對(duì)于焦點(diǎn)調(diào)整中的第二子透鏡單元U12的驅(qū)動(dòng)量，焦點(diǎn)調(diào)整中的子第三子透鏡單元的驅(qū)動(dòng)量變得太小。因此，物距的近范圍側(cè)的場(chǎng)曲的變化變得過度不足而到欠側(cè)。另外，物距的近范圍側(cè)的焦距變短，因此，變得難以抑制呼吸。此外，更優(yōu)選的是，設(shè)定該式如下。0. 13 < 8 xl3f/ 8 xl2 < 2. 2 ... (2a)下式(3)限定第一透鏡單元Ul的焦距fl與第一子透鏡單元Ull的焦距Hl之間的比。0. 07 < fl/fll < 0. 35 . . . (3)當(dāng)滿足式(3)時(shí)，由于焦點(diǎn)調(diào)整導(dǎo)致的像差偏離可被抑制。當(dāng)不滿足式(3)的上限時(shí)，相對(duì)于第一透鏡單元U1，第一子透鏡單元Ull的焦度變得太強(qiáng)，因此，第二子透鏡單元U12的驅(qū)動(dòng)量增加。所以，變得難以抑制由于焦點(diǎn)調(diào)整導(dǎo)致的像差偏離并難以實(shí)現(xiàn)小的尺寸和輕的重量。當(dāng)不滿足式(3)的下限時(shí)，相對(duì)于第一透鏡單元U1，第一子透鏡單元Ull 的焦度變得太弱，因此，焦點(diǎn)調(diào)整中的第一子透鏡單元Ull的場(chǎng)曲變化的抑制效果被消除。此外，更優(yōu)選的是，設(shè)定該式如下。0. 11 < fl/fll < 0. 28 . . . (3a)
下式(4)限定第一透鏡單元的焦距n與變焦透鏡的整個(gè)系統(tǒng)的在望遠(yuǎn)端處的焦距ft之間的比。0. 2 < fl/ft <1.0 …(4)當(dāng)滿足式(4)時(shí)，能夠既實(shí)現(xiàn)高的倍率又實(shí)現(xiàn)對(duì)于由于焦點(diǎn)調(diào)整導(dǎo)致的像差偏離的抑制。當(dāng)不滿足式(4)的上限時(shí)，相對(duì)于變焦透鏡的整個(gè)系統(tǒng)的在望遠(yuǎn)端處的焦距，第一透鏡單元Ul的焦距變得太長。當(dāng)?shù)谝煌哥R單元Ul的焦距變長時(shí)，倍率改變透鏡單元的物體點(diǎn)位置變遠(yuǎn)，因此，用于倍率改變的移動(dòng)量增加，結(jié)果是變得難以實(shí)現(xiàn)高的倍率。當(dāng)不滿足式(4)的下限時(shí)，相對(duì)于變焦透鏡的整個(gè)系統(tǒng)的在望遠(yuǎn)端處的焦距，第一透鏡單元Ul的焦度變得太強(qiáng)，由此，變得難以抑制由于第一透鏡單元Ul導(dǎo)致的各種像差。此外，更優(yōu)選的是，設(shè)定該式如下。0. 35 < fl/ft < 0. 7 ... (4a)
此外，在包括具有上述的特征的變焦透鏡和接收由變焦透鏡形成的圖像的光并具有預(yù)定的有效圖像拾取范圍的固態(tài)圖像拾取元件的圖像拾取裝置中，本發(fā)明限定用于特別有效地使用變焦透鏡的下式。0. 7 < fw/IS < 2. 4 …(5)這里，fw表示變焦透鏡的整個(gè)系統(tǒng)的在廣角端處的焦距，IS表示圖像尺寸。當(dāng)滿足式(5)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)小的尺寸和輕的重量以及對(duì)于由于焦點(diǎn)調(diào)整導(dǎo)致的像差偏離的抑制。當(dāng)不滿足式(5)的上限時(shí)，變焦透鏡的整個(gè)系統(tǒng)的在廣角端處的焦距變得太長。當(dāng)不滿足式(5)的下限時(shí)，變焦透鏡的整個(gè)系統(tǒng)的在廣角端處的焦距fw變得太短。因此，第一子透鏡單元Ull的軸外光束的入射高度增大，使得透鏡外徑增大。此外，更優(yōu)選的是，設(shè)定該式如下。0. 85 < fw/IS < I. 20 ... (5a)注意，優(yōu)選的是，特別有效地使用本發(fā)明的變焦透鏡的變焦透鏡的這種倍率變化比為4或更大。以下描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的變焦透鏡和包括該變焦透鏡的圖像拾取裝置。實(shí)施例I圖2A和圖2B分別是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1(數(shù)值實(shí)施例I)的變焦透鏡的在廣角端處的其中物距分別為無限遠(yuǎn)和近范圍的透鏡斷面圖。在圖2A和圖2B中，本實(shí)施例的變焦透鏡從物側(cè)(左側(cè))起依次包括作為第一透鏡單元Ul的具有正折光力的聚焦透鏡單元、作為第二透鏡單元U2的用于倍率變化的具有負(fù)折光力的變化器、作為第三透鏡單元U3的具有負(fù)折光力的補(bǔ)償器、光闌SP、作為第四透鏡單元U4的具有正折光力和圖像形成作用的成像透鏡單元、以及圖像拾取表面I。在本實(shí)施例中，第二透鏡單元U2和第三透鏡單元U3構(gòu)成倍率改變透鏡單元。第二透鏡單元U2(變化器)通過在光軸上向像面?zhèn)葐握{(diào)地移動(dòng)而從廣角端向望遠(yuǎn)端改變倍率。為了校正伴隨倍率變化的像面變化，第三透鏡單元U3 (補(bǔ)償器)在光軸上非線性地移動(dòng)。本實(shí)施例中的第一透鏡單元Ul的結(jié)構(gòu)與第一到第十七表面對(duì)應(yīng)。第一透鏡單元Ul包含具有正折光力的第一子透鏡單元U11、從無限遠(yuǎn)物距到近范圍向著物側(cè)移動(dòng)16. 16mm的具有負(fù)折光力的第二子透鏡單元U12、以及從無限遠(yuǎn)物距到近范圍向著物側(cè)移動(dòng)4. 85mm的具有正折光力的第三子透鏡單元U13。在本實(shí)施例中，整個(gè)第三子透鏡單元U13與子第三子透鏡單元U13f對(duì)應(yīng)。圖3A和圖3B分別是本發(fā)明的實(shí)施例I的第一透鏡單元Ul的光路圖。在第一子透鏡單元Ull中，可以理解，無限遠(yuǎn)物距(圖3A)處的軸外入射光束的高度比近范圍物距(圖3B)處的軸外入射光束的高度大。圖4Aa、圖4Ab和圖4Ac分別是數(shù)值實(shí)施例I的在廣角端處的以7. Om的物距、無限遠(yuǎn)的物距、和近范圍(I. 5m)的物距的像差圖。圖4Ba、圖4Bb和圖4Bc分別是數(shù)值實(shí)施例I的在望遠(yuǎn)端處的以7. Om的物距、無限遠(yuǎn)的物距、和近范圍(1.5m)的物距的像差圖。這里，物距是以像面為基準(zhǔn)的值。注意，各實(shí)施例的像差圖示出關(guān)于e線(實(shí)線)和g線(點(diǎn)劃線)的球面像差，并且示出關(guān)于e線的子午像面(meri)(虛線)上和關(guān)于e線的弧矢像面(sagi)(實(shí)線)上的像散。關(guān)于g線(點(diǎn)劃線)示出橫向色差。F數(shù)由Fno表示，并且，半場(chǎng)角由《表示。另外,分別以0. 4mm、0.和0. 05mm的單位示出球面像差、像散、畸變和橫向色差。
在表I中示出本實(shí)施例的與各式對(duì)應(yīng)的數(shù)值。另外，在表2中示出當(dāng)將本實(shí)施例的呼吸定義為相對(duì)于廣角端處的在無限遠(yuǎn)物距的整個(gè)系統(tǒng)的焦距的廣角端處的在近范圍的整個(gè)系統(tǒng)的焦距的長度變化的比時(shí)獲得的值。本實(shí)施例滿足式(I) (5)并實(shí)現(xiàn)具有高的倍率、小的尺寸和輕的重量、很少的由于焦點(diǎn)調(diào)整導(dǎo)致的像差偏離、以及很少的呼吸的變焦透鏡。以下，描述與本發(fā)明的實(shí)施例I對(duì)應(yīng)的數(shù)值實(shí)施例I。在下面，在以下要描述的數(shù)值實(shí)施例中的每一個(gè)中，“i”表示從物側(cè)起的表面的序號(hào)，“ri”表示從物側(cè)起的第i個(gè)表面的曲率半徑，“di”表示從物側(cè)起的第i個(gè)表面與第(i+1)個(gè)表面之間的間隔，“ndi”和“vdi”分別表示第i個(gè)光學(xué)部件的折射率和阿貝(Abbe)數(shù)?！癇F”表示空中等效后焦點(diǎn)(air-equivalent back focus)。用下式表示非球面形狀，其中，X軸對(duì)應(yīng)于光軸，H軸對(duì)應(yīng)于和光軸垂直的軸，光的行進(jìn)方向?qū)?yīng)于正方向，“R”表示旁軸曲率半徑，“k”表示圓錐常數(shù)(conic constant),“A4”、“A6”、“A8”、“A10”和“A12”分別表示非球面系數(shù)。
tt2 I nX=^— +A4B4 +AGN6 +ASN8 +,410N10 +A12ff12
l+^l-([+k)(H/R)2此外，在以下要描述的數(shù)值實(shí)施例的數(shù)值中，“e-z ”意指“ X 10_z”。(數(shù)值實(shí)施例I)單位mm表面數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡，從物側(cè)起依次包括 對(duì)于改變倍率不移動(dòng)的具有正折光力的第一透鏡單元； 包含對(duì)于改變倍率移動(dòng)的至少兩個(gè)透鏡單元的倍率改變透鏡單元； 孔徑光闌；和 對(duì)于改變倍率不移動(dòng)的具有正折光力的成像透鏡單元，其中 第一透鏡單元從物側(cè)起依次包含具有正折光力的第一子透鏡單元、具有負(fù)折光力的第二子透鏡單元、以及具有正折光力的第三子透鏡單元； 第三子透鏡單元包含具有正折光力的可動(dòng)子第三子透鏡單元； 第二子透鏡單元和子第三子透鏡單元分別被驅(qū)動(dòng)向物側(cè)以執(zhí)行向近距離處的物體的焦點(diǎn)調(diào)整；以及， 滿足下式-2. 5 < fl2/fl3f < -0. 4 ;和.0. 05 < 8 xl3f/ 8 xl2 < 5. 0, 這里，fl2表示第二子透鏡單元的焦距，fl3f表示子第三子透鏡單元的焦距，S xl2表示第二子透鏡單元的焦點(diǎn)調(diào)整中的驅(qū)動(dòng)量，6 xl3f表示子第三子透鏡單元的焦點(diǎn)調(diào)整中的驅(qū)動(dòng)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的變焦透鏡，其中，滿足下式.0. 07 < fl/fll < 0. 35, 這里，fl表示第一透鏡單元的焦距，fll表示第一子透鏡單元的焦距。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的變焦透鏡，其中，滿足下式.0. 2 < fl/ft < I. 0， 這里，fl表示第一透鏡單元的焦距，ft表示變焦透鏡的整個(gè)系統(tǒng)的在望遠(yuǎn)端處的焦距。
4.一種圖像拾取裝置，包括 根據(jù)權(quán)利要求I的變焦透鏡；和 執(zhí)行由所述變焦透鏡形成的圖像的光電轉(zhuǎn)換的圖像拾取元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的圖像拾取裝置，其中，滿足下式.0. 7 < fw/IS < 2. 4， 這里，fV表示變焦透鏡的整個(gè)系統(tǒng)的在廣角端處的焦距，IS表示圖像尺寸。
全文摘要
本發(fā)明涉及變焦透鏡和包括變焦透鏡的圖像拾取裝置。所述變焦透鏡從物側(cè)起依次包括對(duì)于變焦不移動(dòng)的正的第一透鏡單元；包含對(duì)于變焦移動(dòng)的至少兩個(gè)透鏡單元的變焦透鏡單元；光闌；和對(duì)于變焦不移動(dòng)的正的成像透鏡單元，其中第一透鏡單元從物側(cè)起依次包含正的第一子透鏡單元、負(fù)的第二子透鏡單元和正的第三子透鏡單元；第三子透鏡單元包含可動(dòng)的正的子第三子透鏡單元；第二子透鏡單元和子第三子透鏡單元被驅(qū)動(dòng)向物側(cè)以聚焦到近物體；并且，第二子透鏡單元的焦距f12、子第三子透鏡單元的焦距f13f、第二子透鏡單元的聚焦中的驅(qū)動(dòng)量δx12、以及子第三子透鏡單元的聚焦中的驅(qū)動(dòng)量δx13f滿足-2.5＜f12/f13f＜-0.4和0.05＜δx13f/δx12＜5.0。
文檔編號(hào)G02B15/173GK102707417SQ201210079179
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者臼井文昭, 若園毅 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社