專利名稱:變焦透鏡和裝配有該變焦透鏡的圖像拾取裝置的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及變焦透鏡和裝配有該變焦透鏡的圖像拾取裝置。
背景技術:
近年來,使用諸如CCD或CMOS傳感器的圖像拾取元件來拾取物體圖像的數(shù)字攝像機已代替了膠片攝像機而成為主流。此外,已開發(fā)了從大眾價格的小型攝像機到專業(yè)人員使用的高級類型攝像機的多種類別的數(shù)字攝像機。本發(fā)明尤其專注于大眾價格的小型攝像機這一類別。
這種大眾價格的數(shù)字攝像機的用戶通常希望在任何時間任何地方的各種拍照區(qū)域(拍攝情況)中享受容易和簡單的拍攝。為此原因,這些用戶喜歡小型數(shù)字攝像機,尤其是在厚度方向較小并且可以方便地在衣服口袋或包中攜帶的攝像機。因此,需要拍攝透鏡系統(tǒng)的尺寸進一步縮小。在另一方面,圖像拾取元件的像素數(shù)量已增加,并且需要與圖像拾取元件像素數(shù)量的增加相稱的更高光學性能。另外,為了便于大量生產,必須使得光學性能的退化對制造和組裝鏡頭期間出現(xiàn)的制造錯誤的靈敏度很小。具有5到7或更大的高變焦比的變焦透鏡已變得流行,因為它們可用于更廣泛類型的拍照區(qū)域。在需要進一步增加變焦比的同時,也需要增大視場角。為了滿足這些需要,已開發(fā)了各種類型的變焦透鏡系統(tǒng)。
作為現(xiàn)有技術,存在已知類型的變焦比相對較高的小型變焦透鏡,即從其物側起按順序包括具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元、具有正折射率的第三透鏡單元、和具有正折射率的第四透鏡單元的變焦透鏡。這種類型的變焦透鏡在以下專利文獻中公開。
專利文獻1日本特開2006-171055號公報, 專利文獻2日本特開平11-52244號公報, 專利文獻3日本特開平11-6958號公報, 專利文獻4日本特開平8-271788號公報, 專利文獻5日本特開2005-326743號公報,和 專利文獻6日本特開2005-78979號公報。
然而,文獻1中公開的變焦透鏡不適于縮小變焦透鏡的尺寸,因為透鏡系統(tǒng)的整個長度很大。在文獻2到4中公開的變焦透鏡中,在廣角端的視場角大約為60度,并且它們在像差的角度不具有良好的性能。文獻5和6中公開的變焦透鏡具有大約為5的變焦比,這不是夠大的??梢哉f,這些變焦透鏡系統(tǒng)沒有一個能夠很好地平衡變焦比、光學性能和透鏡的整個長度。
發(fā)明內容
考慮到上述問題做出本發(fā)明,本發(fā)明的目的是提供一種變焦透鏡和裝置,其有利于實現(xiàn)更高變焦比和更廣視場角以滿足用戶對于比從前更廣泛種類的拍照區(qū)域的需要,適于與例如CCD或CMOS傳感器的電子圖像拾取元件一起使用,并且沒有困難地實現(xiàn)良好的圖像質量。
根據本發(fā)明的第一類型的變焦透鏡從其物側起按順序包括 具有正折射率的第一透鏡單元; 具有負折射率的第二透鏡單元;和 具有正折射率的第三透鏡單元,其中 通過改變這些透鏡單元之間的距離來進行變焦, 所述第二透鏡單元包括兩個負透鏡元件和一個正透鏡元件,并且所述第二透鏡單元中的最接近物側的透鏡元件是負透鏡元件,并且 所述變焦透鏡滿足以下條件表達式 0.60<∑d2G/Imw<1.95...(1-1) 1.830<N2ave<2.000...(1-2) 其中∑d2G是所述第二透鏡單元在光軸上的厚度,Imw是所述變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且N2ave是所述第二透鏡單元中的所有透鏡元件對d線的折射率的平均值,其中,術語“透鏡元件”指滿足0.1<L/Imw的光學部件,其中L是所述第二透鏡單元的光學部件在光軸上的厚度。
根據本發(fā)明的第二類型的變焦透鏡從其物側起按順序包括 具有正折射率的第一透鏡單元; 具有負折射率的第二透鏡單元;和 具有正折射率的第三透鏡單元,其中 通過改變這些透鏡單元之間的距離來進行變焦, 所述第一透鏡單元包括一個負透鏡元件和至少一個正透鏡元件,并且 所述變焦透鏡滿足以下條件表達式 2.00<nd1n<2.30...(2-1) 13.0<vd1n<30.0...(2-2) 其中nd1n是所述第一透鏡單元中的負透鏡元件對d線的折射率,并且vd1n是所述第一透鏡單元中的負透鏡元件的Abbe數(shù)。
根據本發(fā)明的第三類型的變焦透鏡從其物側起按順序包括 具有正折射率的第一透鏡單元; 具有負折射率的第二透鏡單元;和 具有正折射率的第三透鏡單元,其中 通過改變這些透鏡單元之間的距離進行變焦,并且 所述第二透鏡單元包括滿足以下條件表達式的至少一個正透鏡元件 -0.50<f2/ft<-0.03...(3-1) 2.00<nd2p<2.30...(3-2) 13.0<vd2p<30.0...(3-3) 其中f2是所述第二透鏡單元的焦距,ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距,nd2p是所述第二透鏡單元中的正透鏡元件對d線的折射率,并且vd2p是所述第二透鏡單元中的正透鏡元件的Abbe數(shù)。
根據本發(fā)明的第四類型的變焦透鏡從其物側起按順序包括 具有正折射率的第一透鏡單元; 具有負折射率的第二透鏡單元;和 具有正折射率的第三透鏡單元,其中 通過改變這些透鏡單元之間的距離進行變焦, 所述第一透鏡單元由一個負透鏡元件和一個正透鏡元件組成,并且 所述變焦透鏡滿足以下條件表達式 0.1<f1/ft<1.05...(4-1) 1.70<nd1p<2.20...(4-2) 其中f1是所述第一透鏡單元的焦距,ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距,并且nd1p是所述第一透鏡單元中的正透鏡元件對d線的折射率。
圖1A到1E是根據本發(fā)明第一實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡分別在廣角端(圖1A)、在第一中間焦距狀態(tài)(圖1B)、在第二中間變焦狀態(tài)(圖1C)、在第三中間變焦狀態(tài)(圖1D)和在攝遠端(圖1E)聚焦在無窮遠處的物點上的狀態(tài)下的剖面圖; 圖2A到2E是類似于圖1A到1E的示出根據本發(fā)明第二實施方式的變焦透鏡的剖面圖; 圖3A到3E是類似于圖1A到1E的示出根據本發(fā)明第三實施方式的變焦透鏡的剖面圖; 圖4A到4E是類似于圖1A到1E的示出根據本發(fā)明第四實施方式的變焦透鏡的剖面圖; 圖5A到5E是類似于圖1A到1E的示出根據本發(fā)明第五實施方式的變焦透鏡的剖面圖; 圖6A到6E是類似于圖1A到1E的示出根據本發(fā)明第六實施方式的變焦透鏡的剖面圖; 圖7A到7E是類似于圖1A到1E的示出根據本發(fā)明第七實施方式的變焦透鏡的剖面圖; 圖8A到8E是類似于圖1A到1E的示出根據本發(fā)明第八實施方式的變焦透鏡的剖面圖; 圖9A到9E是類似于圖1A到1E的示出根據本發(fā)明第九實施方式的變焦透鏡的剖面圖; 圖10A到10E是類似于圖1A到1E的示出根據本發(fā)明第十實施方式的變焦透鏡的剖面圖; 圖11A到11E是類似于圖1A到1E的示出根據本發(fā)明第十一實施方式的變焦透鏡的剖面圖; 圖12A到12E是類似于圖1A到1E的示出根據本發(fā)明第十二實施方式的變焦透鏡的剖面圖; 圖13A到13E是類似于圖1A到1E的示出根據本發(fā)明第十三實施方式的變焦透鏡的剖面圖; 圖14A到14E是類似于圖1A到1E的示出根據本發(fā)明第十四實施方式的變焦透鏡的剖面圖; 圖15A到15E是類似于圖1A到1E的示出根據本發(fā)明第十五實施方式的變焦透鏡的剖面圖; 圖16A、16B和16C是根據第一實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的像差圖; 圖17D和17E是根據第一實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的另一像差圖; 圖18A、18B和18C是根據第二實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的像差圖; 圖19D和19E是根據第二實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的另一像差圖; 圖20A、20B和20C是根據第三實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的像差圖; 圖21D和21E是根據第三實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的另一像差圖; 圖22A、22B和22C是根據第四實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的像差圖; 圖23D和23E是根據第四實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的另一像差圖; 圖24A、24B和24C是根據第五實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的像差圖; 圖25D和25E是根據第五實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的另一像差圖; 圖26A、26B和26C是根據第六實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的像差圖; 圖27D和27E是根據第六實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的另一像差圖; 圖28A、28B和28C是根據第七實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的像差圖; 圖29D和29E是根據第七實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的另一像差圖; 圖30A、30B和30C是根據第八實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的像差圖; 圖31D和31E是根據第八實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的另一像差圖; 圖32A、32B和32C是根據第九實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的像差圖; 圖33D和33E是根據第九實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的另一像差圖; 圖34A、34B和34C是根據第十實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的像差圖; 圖35D和35E是根據第十實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的另一像差圖; 圖36A、36B和36C是根據第十一實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的像差圖; 圖37D和37E是根據第十一實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的另一像差圖; 圖38A、38B和38C是根據第十二實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的像差圖; 圖39D和39E是根據第十二實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的另一像差圖; 圖40A、40B和40C是根據第十三實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的像差圖; 圖41D和41E是根據第十三實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的另一像差圖; 圖42A、42B和42C是根據第十四實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的像差圖; 圖43D和43E是根據第十四實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的另一像差圖; 圖44A、44B和44C是根據第十五實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的像差圖; 圖45D和45E是根據第十五實施方式的變焦透鏡在其中變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下的另一像差圖; 圖46是示出失真校正的圖; 圖47是示出裝配有根據本發(fā)明的變焦透鏡的數(shù)字攝像機的外觀的正視圖; 圖48是所述數(shù)字攝像機的后視圖; 圖49是所述數(shù)字攝像機的剖面圖;和 圖50是所述數(shù)字攝像機的主要部分的內部電路的框圖。
具體實施例方式 根據本發(fā)明的第一方面的變焦透鏡從其物側起按順序包括具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元、和具有正折射率的第三透鏡單元,其中通過改變這些透鏡單元之間的距離進行變焦,第二透鏡單元具有兩個負透鏡元件和一個正透鏡元件,第二透鏡單元中的最接近物側的透鏡元件是負透鏡元件,并且該變焦透鏡滿足以下條件表達式 0.60<∑d2G/Imw<1.95...(1-1) 1.830<N2ave<2.000...(1-2) 其中∑d2G是第二透鏡單元在光軸上的厚度,Imw是變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且N2ave是第二透鏡單元中的所有透鏡元件對d線的折射率的平均值,其中術語“透鏡元件”指滿足0.1<L/Imw的光學部件,其中L是第二透鏡單元的光學部件在光軸上的厚度。
以下,將描述為何采用上述結構的原因及其優(yōu)點。
在本發(fā)明第一方面采用的結構中,變焦透鏡按從物側起的順序包括具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元、和具有正折射率的第三透鏡單元,并且,通過改變這些透鏡單元之間的距離進行變焦。通過此結構,有效地在透鏡單元之間分散(或分擔)了縮放變化,由此使得在變焦期間像差的變化較小。另外,防止了各個透鏡單元的移動量變大,這使得光學系統(tǒng)小型化。
此外,通過將負折射率分散到兩個負透鏡元件,可以將第二透鏡單元設計為具有相對較高的負折射率。
在最前面的透鏡單元具有正折射率的類型的變焦透鏡中,具有負折射率的第二透鏡單元沿著光軸的厚度往往很大。第二透鏡單元在光軸上的厚度的增加可能使得第一透鏡單元的直徑必須增加。考慮到此情況,為了使得透鏡單元在鏡筒折疊的狀態(tài)下在厚度方向更薄并且在直徑方向更小,非常重要的是使得第二透鏡單元盡可能地薄。具體來說,優(yōu)選地滿足條件表達式(1-1)。如果未超過條件表達式(1-1)的上限,則防止了第二透鏡單元在光軸上的厚度變得過大,這有利于縮小透鏡系統(tǒng)的尺寸。如果未超過條件表達式(1-1)的下限,則防止了透鏡的厚度變得過小,并且因此容易提供所需要的折射率。另外,透鏡的制造(或加工)變得容易,這使得能夠降低透鏡的制造成本。
在變焦透鏡結構包括具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元和具有正折射率的第三透鏡單元的情況下,如果要在使得尺寸較小的同時使得視場角較大,則需要第二透鏡單元具有強折射率。另一方面,為了使得第二透鏡單元的厚度更小,必須減小第二透鏡單元中的每個透鏡元件的厚度并且使得每個透鏡表面的近軸曲率半徑更大。然而,這使得第二透鏡單元難以具有所需要的折射率。如果按滿足條件表達式(1-2)的方式來選擇第二透鏡單元中的透鏡元件的玻璃材料以使得每個透鏡元件具有高折射率,則同時實現(xiàn)了減小的厚度和足夠的倍率。
第二透鏡單元的負折射率的增加使得負透鏡元件的近軸曲率半徑必須減小。第二透鏡單元中的負透鏡元件的近軸曲率半徑的減小導致軸上像差和離軸像差的增加,尤其是攝遠端和視場彎曲處的球面像差和廣角端的彗形像差(coma),這是不受歡迎的??梢酝ㄟ^增加負透鏡元件的折射率來增加第二透鏡單元中的負透鏡元件的近軸曲率半徑。為了通過消除負透鏡元件和正透鏡元件的像差特性而獲得良好的像差特性,按如下方式來選擇正透鏡元件的玻璃材料是理想的使其與負透鏡元件的玻璃材料相比,具有更大折射率和更高色散度。在本文中,如果滿足條件表達式(1-2),則可以使得第二透鏡單元中的負透鏡元件的近軸曲率半徑較大,因此可使得像差量最小。
為了上述原因,通過按滿足條件表達式(1-2)的方式設計變焦透鏡,可容易地提供具有寬視場角、高變焦比和良好光學性能的小型光學系統(tǒng)。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(1-1)修改為以下條件表達式(1-1’),并且滿足此修改后的條件表達式(1-1’) 0.90<∑d2G/Imw<1.80...(1-1’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(1-1)修改為以下條件表達式(1-1”),并且滿足此進一步修改后的條件表達式(1-1”) 1.30<∑d2G/Imw<1.60....(1-1”)。
僅條件表達式(1-1)的上限或下限可由條件表達式(1-1’)或(1-1”)的上限或下限代替。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(1-2)修改為以下條件表達式(1-2’),并且滿足此修改后的條件表達式(1-2’) 1.840<N2ave<1.965...(1-2’)。
此外,更優(yōu)選的是,條件表達式(1-2)修改為以下條件表達式(1-2”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(1-2”) 1.855<N2ave<1.930...(1-2”)。
僅條件表達式(1-2)的上限或下限可由條件表達式(1-2’)或(1-2”)的上限或下限代替。
優(yōu)選的是,可以按滿足以下條件表達式的方式來選擇第二透鏡單元的倍率 0.02<|f2/ft|<0.05...(1-3) 其中,f2是第二透鏡單元的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
該條件表達式涉及尺寸縮小和像差校正之間的平衡或折中。
如果未超過條件表達式(1-3)的上限,則防止了第二透鏡單元的倍率變弱,并且防止了整個透鏡系統(tǒng)的尺寸變大。如果未超過條件表達式(1-3)的下限,則防止了第二透鏡單元的倍率變強,這有利于減小在廣角端產生的離軸像差和攝遠端產生的球面像差。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(1-3)修改為以下條件表達式(1-3’),并且滿足此修改后的條件表達式(1-3’) 0.05<|f2/ft|<0.31...(1-3’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(1-3)修改為以下條件表達式(1-3”),并且滿足此進一步修改后的條件表達式(1-3”) 0.09<|f2/ft|<0.16...(1-3”)。
僅條件表達式(1-3)的上限或下限可由條件表達式(1-3’)或(1-3”)的上限或下限代替。
為了使得第二透鏡單元的尺寸較小,優(yōu)選的是,滿足以下條件表達式(1-4)和(1-5) -0.65<f2/R22f<0.35...(1-4) -0.65<f2/R23r<0.35...(1-5) 其中f2是第二透鏡單元的焦距,R22f是第二透鏡單元中的第二接近物側的透鏡元件的物側表面的近軸曲率半徑,R23r是第二透鏡單元中的第三接近物側的透鏡元件的像側表面的近軸曲率半徑。
如果未超過條件表達式(1-4)的上限,則防止了相關透鏡表面的近軸曲率在負方向上變大。因此,透鏡的凹度不會變深,并且防止了第二透鏡單元的厚度變大。另外,可防止Petzval和的劣化。
如果未超過條件表達式(1-4)的下限,則防止了相關透鏡表面的近軸曲率在正方向上變大。在該透鏡元件是正透鏡元件的情況下,防止了透鏡元件的厚度變大以提供透鏡邊緣處的足夠厚度,由此防止了第二透鏡單元的厚度變大。在該透鏡元件是負透鏡元件的情況下,防止了負折射率的不足,并且獲得足夠的折射率。
如果未超過條件表達式(1-5)的上限,則防止了相關透鏡表面的近軸曲率在負方向上變大。在該透鏡元件是正透鏡元件的情況下,防止了透鏡厚度變大以提供透鏡邊緣處的足夠厚度,由此防止了第二透鏡單元的厚度變大。在該透鏡元件是負透鏡元件的情況下,防止了負折射率的不足,并且獲得足夠的折射率。如果未超過條件表達式(1-5)的下限,則防止了相關透鏡表面的近軸曲率在正方向上變大。因此,透鏡的凹度不會變深,并且防止了第二透鏡單元的厚度變大。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(1-4)修改為以下條件表達式(1-4’)并且滿足此修改后的條件表達式(1-4’) -0.45<f2/R22f<0.19...(1-4’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(1-4)修改為以下條件表達式(1-4”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(1-4”) -0.2<f2/R22f<0.1...(1-4”)。
僅條件表達式(1-4)的上限或下限可由條件表達式(1-4’)或(1-4”)的上限或下限代替。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(1-5)修改為以下條件表達式(1-5’)并且滿足此修改后的條件表達式(1-5’) -0.45<f2/R23r<0.25...(1-5’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(1-5)修改為以下條件表達式(1-5”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(1-5”) -0.25<f2/R23r|<-0.03...(1-5”)。
僅條件表達式(1-5)的上限或下限可由條件表達式(1-5’)或(1-5”)的上限或下限代替。
必須優(yōu)化設計第二透鏡單元中的最接近物側的負透鏡元件的形狀,以通過在良好平衡的情況下將負倍率分散到其兩個透鏡表面來提供足夠的折射率并且保持有利的像差狀態(tài)。具體來說,優(yōu)選的是滿足以下條件表達式(1-6) 0.4<SF21<1.5...(1-6) 其中SF21由SF21=(R21f+R21r)/(R21f-R21r)定義,R21f是第二透鏡單元中的最接近物側的負透鏡元件的物側表面的近軸曲率半徑,R21r是第二透鏡單元中的最接近物側的負透鏡元件的像側表面的近軸曲率半徑。
如果未超過條件表達式(1-6)的上限,則獲得足夠的負倍率,并且第二透鏡單元在變焦期間的移動量不會過大,這有利于使得光學系統(tǒng)的尺寸較小。此外,在物側表面上折射光線的效果不會減小。因此,防止了第一透鏡單元中的光線高度變大。這有利于在直徑方向的尺寸減小。如果未超過條件表達式(1-6)的下限,則防止了該透鏡元件的物側表面的近軸曲率變大。這有利于恰當?shù)匦U趶V角端的視場彎曲。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(1-6)修改為以下條件表達式(1-6’)并且滿足此修改后的條件表達式(1-6’) 0.60<SF21<1.20...(1-6’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(1-6)修改為以下條件表達式(1-6”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(1-6”) 0.84<SF21<0.96...(1-6”)。
僅條件表達式(1-6)的上限或下限可由條件表達式(1-6’)或(1-6”)的上限或下限代替。
為了獲得光學性能的進一步改進,優(yōu)選的是,第二透鏡單元中的至少一個負透鏡元件具有非球面。當要將變焦透鏡設計為具有小尺寸、高變焦比和寬視場角時,需要第二透鏡單元具有強負倍率,這導致產生大量負像差。如果在第二透鏡單元中的至少一個負透鏡元件中使用非球面,則可有利地校正像差。通過在第二透鏡單元中的最接近物側的負透鏡元件的物側表面和像側表面中的一個或兩個中使用非球面,可有利地校正廣角端的彗形像差和視場彎曲。另外,通過在第二透鏡單元中的最接近像側的透鏡表面中使用非球面,可有利地校正攝遠端的球面像差和彗形像差。因此,可獲得光學性能的進一步改進。
第二透鏡單元可由三個透鏡組成,這是在減薄透鏡和像差校正的角度的最小透鏡數(shù)量。這有利于減小尺寸和成本。
優(yōu)選的是,第一透鏡單元由兩個或更少透鏡組成。通過由這樣少量的透鏡來構成第一透鏡單元,可獲得光軸方向和直徑方向上的小型化。優(yōu)選的是,第一透鏡單元具有負透鏡元件和正透鏡元件。
第一透鏡單元中的負透鏡元件和正透鏡元件可彼此接合。使用這種接合的透鏡有利于有效地校正軸上色像差,當攝遠端的焦距隨著變焦比的增加而增加時該軸上色像差是有害的。另外,使用接合的透鏡使得能夠減少由于組裝誤差所造成的透鏡元件的相對離心而引起的光學性能劣化,因此有助于改進生產量和降低成本。
第一透鏡單元中的負透鏡元件和正透鏡元件可以是彼此不接合的獨立(或分離)的透鏡元件。該結構有利于更有效地校正廣角端的失真和彗形像差以及攝遠端的彗形像差。
優(yōu)選的是,按滿足以下條件表達式的方式來選擇第一透鏡單元的折射率 0.2<f1/ft<1.6...(1-7) 其中f1是第一透鏡單元的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
如果未超過條件表達式(1-7)的上限,則第一透鏡單元可以具有足夠的折射率。這有利于使得變焦透鏡的整個長度較短并且使得鏡筒較小。如果未超過條件表達式(1-7)的下限,則防止了折射率變強。這有利于減小攝遠端的球面像差和彗形像差的產生,以獲得良好的光學性能。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(1-7)修改為以下條件表達式(1-7’)并且滿足此修改后的條件表達式(1-7’) 0.40<f1/ft<0.95...(1-7’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(1-7)修改為以下條件表達式(1-7”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(1-7”) 0.62<f1/ft<0.68...(1-7”)。
僅條件表達式(1-7)的上限或下限可由條件表達式(1-7’)或(1-7”)的上限或下限代替。
根據本發(fā)明第一方面的變焦透鏡可由從物側起按順序布置的以下四個透鏡單元組成具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元、具有正折射率的第三透鏡單元、和具有正折射率的第四透鏡單元。在該情況下,優(yōu)選的是,在該變焦透鏡光學系統(tǒng)中提供孔徑光闌,并且在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第二透鏡單元移動,第三透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第四透鏡單元移動,并且孔徑光闌移動。
根據本發(fā)明第一實施方式的變焦透鏡可由從物側起按順序布置的以下五個透鏡單元組成具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元、具有正折射率的第三透鏡單元、具有負折射率的第四透鏡單元、和具有正折射率的第五透鏡單元。在該情況下,優(yōu)選的是,在該變焦透鏡光學系統(tǒng)中提供孔徑光闌,并且在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元以它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第二透鏡單元移動,第三透鏡單元以它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第四透鏡單元移動,第五透鏡單元移動,并且孔徑光闌移動。
通過如上所述地移動所有透鏡單元,可以有效地為每個透鏡單元提供縮放改變功能,因此,即使當視場角和變焦比增加時,也可獲得優(yōu)異性能。移動孔徑光闌使得不僅能夠有效校正縮放的色像差和失真以提供性能上的優(yōu)點,而且能夠適當控制入瞳的位置和出瞳的位置。因此,可獲得廣角端的離軸光束的光線高度和攝遠端的離軸光束的光線高度之間的良好平衡,并且可在良好平衡的情況下使得第一透鏡單元的外徑和最接近像側的透鏡單元的外徑較小。具體來說,第一透鏡單元的外徑的減小有利地導致透鏡在厚度方向(即,沿著光軸的方向)的尺寸減小。此外,因為可控制在變焦期間出瞳位置的變化或者可使得其較小,所以可將光線在CCD或CMOS傳感器等上的入射角保持在適當范圍內,并且可防止在圖片區(qū)域的外周區(qū)域中出現(xiàn)亮度下降(或蔭蔽)。這在變焦透鏡與電子圖像拾取元件一起使用時是有利的。
優(yōu)選的是,根據本發(fā)明第一方面的變焦透鏡由九個或更少的透鏡元件組成。透鏡元件數(shù)量的增加將導致變焦透鏡的成本和尺寸的增加。
優(yōu)選的是,根據本發(fā)明第一方面的變焦透鏡滿足以下條件表達式 4.0<ft/fw<20.0...(1-8) 其中ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距,fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
如果超過條件表達式(1-8)的上限,則難以通過采用根據本發(fā)明第一方面的結構來獲得足夠的光學性能。如果超過條件表達式(1-8)的下限,則可用更簡單的結構實現(xiàn)本發(fā)明的目的,并且因此不能享受與根據本發(fā)明第一方面的結構相關聯(lián)的在尺寸和成本角度上的優(yōu)點。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(1-8)修改為以下條件表達式(1-8’)并且滿足此修改后的條件表達式(1-8’) 5.5<ft/fw<15.0...(1-8’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(1-8)修改為以下條件表達式(1-8”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(1-8”) 7.0<ft/fw<12.0...(1-8”)。
僅條件表達式(1-8)的上限或下限可由條件表達式(1-8’)或(1-8”)的上限或下限代替。
優(yōu)選的是,根據本發(fā)明第一方面的變焦透鏡滿足以下條件表達式 0.50<Imw/fw<1.00...(1-9) 其中Imw是變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
如果超過條件表達式(1-9)的上限,則難以通過采用根據本發(fā)明第一方面的結構來獲得足夠的光學性能。如果超過條件表達式(1-9)的下限,則可用更簡單的結構實現(xiàn)本發(fā)明的目的,并且因此不能享受與根據本發(fā)明第一方面的結構相關聯(lián)的在尺寸和成本角度上的優(yōu)點。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(1-9)修改為以下條件表達式(1-9’)并且滿足此修改后的條件表達式(1-9’) 0.60<Imw/fw<0.95...(1-9’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(1-9)修改為以下條件表達式(1-9”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(1-9”) 0.70<Imw/fw<0.80...(1-9”)。
僅條件表達式(1-9)的上限或下限可由條件表達式(1-9’)或(1-9”)的上限或下限代替。
通過使用將變焦透鏡形成的像轉換為電信號的圖像拾取元件,可提供有利于在無困難地保持所拾取圖像的良好圖像質量的同時減小尺寸并且獲得高變焦比和寬視場角的電子圖像拾取裝置。
此外,優(yōu)選的是,圖像拾取裝置設置有圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表包含由變焦透鏡造成的失真的像的電信號轉換為其中校正了失真的圖像信號。因此,允許在變焦透鏡形成的像中留有失真。這提供了減小變焦透鏡中的透鏡元件的數(shù)量和使得變焦透鏡的尺寸更小的進一步優(yōu)點。
為了滿足用戶對于比從前更廣泛種類的拍照區(qū)域的需要,本發(fā)明根據其第一方面可提供一種變焦透鏡和裝置,該變焦透鏡和裝置有利于獲得更高的變焦比和更寬的視場角,并適于與諸如CCD或CMOS傳感器的電子圖像拾取元件一起使用,并且可毫無困難地提供具有良好圖像質量的圖像。
根據本發(fā)明第二方面的變焦透鏡從其物側起按順序包括具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元、和具有正折射率的第三透鏡單元,其中通過改變這些透鏡單元之間的距離來進行變焦,第一透鏡單元由一個負透鏡元件和至少一個正透鏡元件組成,并且該變焦透鏡滿足以下條件表達式 2.00<nd1n<2.30...(2-1) 13.0<vd1n<30.0...(2-2) 其中nd1n是第一透鏡單元中的負透鏡元件對d線的折射率,并且vd1n是第一透鏡單元中的負透鏡元件的Abbe數(shù)。
以下,將描述為何采用上述結構的原因及其優(yōu)點。
在本發(fā)明第二方面采用的結構中,變焦透鏡從物側起按順序包括具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元、和具有正折射率的第三透鏡單元,并且通過改變這些透鏡單元之間的距離進行變焦。通過此結構,有效地在透鏡單元之間分散(或分擔)了縮放變化,由此使得在變焦期間像差的變化較小。另外,防止了各個透鏡單元的移動量變大,這使得光學系統(tǒng)小型化。此外,在第一透鏡單元中具有一個負透鏡元件和一個正透鏡元件使得能夠良好地進行像差校正。
在變焦透鏡結構從物側起按順序包括具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元和具有正折射率的第三透鏡單元的情況下,如果要使得變焦透鏡的尺寸較小,則需要第一透鏡單元具有強折射率。為了校正與正折射率相關聯(lián)的像差,必須使負透鏡元件的折射率大到某種程度。為此原因,負透鏡元件往往具有較小的近軸曲率半徑。在具有正折射率的第一透鏡單元中,通常將負透鏡元件設計為具有相對較高的色散度以滿足校正色像差的需要。如果負透鏡元件的近軸曲率半徑較小,則可能出現(xiàn)更高階的像差。具體來說,由于高色散的影響,往往出現(xiàn)縮放的更高階色像差。由此產生的色像差的量將超過正透鏡元件產生的色像差的量,導致所拾取圖像的圖像質量的顯著劣化。色像差的量在離開光軸時增加,并且其有害效果隨著在廣角端的視場角的增加而增加。因此,難以獲得縮放色像差在廣角端和攝遠端之間的良好平衡。
考慮到以上情況,適當選擇第一透鏡單元中的負透鏡元件的玻璃材料是非常重要的。具體來說,優(yōu)選的是,可以按滿足條件表達式(2-1)和(2-2)的方式來選擇負透鏡元件的玻璃材料。
如果未超過條件表達式(2-1)的上限,則可以使用某些適當?shù)牟AР牧?。如果超過了條件表達式(2-1)的上限,則幾乎不能使用玻璃材料,因為例如難以找到滿足所需要的條件的玻璃材料。如果未超過條件表達式(2-1)的下限,則不必使得負透鏡元件的近軸曲率半徑非常小以獲得足夠的負折射率。這有利于減小像差,例如縮放的離軸色像差。另外,負透鏡元件可具有足夠的負折射率,這有利于校正由正透鏡元件產生的例如球面像差和彗形像差的各種像差。
按不超過條件表達式(2-1)的上限的方式來設計負透鏡元件有利于校正軸上色像差。如果未超過條件表達式(2-2)的下限,則玻璃材料的部分色散比(或相對部分色散)不會過大,并且可使得在相對較短的波長范圍中產生的色像差的量較小。這有利于校正色像差的次級光譜。由于上述原因,如果滿足條件表達式(2-1)和(2-2),則可無困難地實現(xiàn)具有寬視場角、高變焦比和良好光學性能的小型光學系統(tǒng)。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(2-1)修改為以下條件表達式(2-1’)并且滿足此修改后的條件表達式(2-1’) 2.04<nd1n<2.25...(2-1’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(2-1)修改為以下條件表達式(2-1”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(2-1”) 2.08<nd1n<2.20...(2-1”)。
僅條件表達式(2-1)的上限或下限可由條件表達式(2-1’)或(2-1”)的上限或下限代替。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(2-2)修改為以下條件表達式(2-2’)并且滿足此修改后的條件表達式(2-2’) 14.0<vd1n<25.0...(2-2’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(2-2)修改為以下條件表達式(2-2”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(2-2”) 15.0<vd1n<20.0...(2-2”)。
僅條件表達式(2-2)的上限或下限可由條件表達式(2-2’)或(2-2”)的上限或下限代替。
優(yōu)選的是,第一透鏡單元中的負透鏡元件具有凸面朝向物側的凹凸形狀。通過此特征,使得離軸光線在其透鏡表面上的入射角較小,由此可減小像差的產生。在該情況下,優(yōu)選的是滿足以下條件表達式 1.0<SF1n<15.0...(2-3) 其中SF1n由SF1n=(R1nf+R1nr)/(R1nf-R1nr)定義,R1nf是第二透鏡單元中的負透鏡元件的物側表面的近軸曲率半徑,并且R1nr是第一透鏡單元中的負透鏡元件的像側表面的近軸曲率半徑。
如果未超過條件表達式(2-3)的上限,則不必使得透鏡兩個表面的近軸曲率半徑都很小以獲得適當負倍率。這有利于減小更高階的色像差。如果未超過條件表達式(2-3)的下限,則負透鏡元件具有足夠的折射率。這有利于消除由該透鏡單元中的正透鏡元件產生的像差。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(2-3)修改為以下條件表達式(2-3’)并且滿足此修改后的條件表達式(2-3’) 4.0<SF1n<12.0...(2-3’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(2-3)修改為以下條件表達式(2-3”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(2-3”) 7.5<SF1n<9.3...(2-3”)。
僅條件表達式(2-3)的上限或下限可由條件表達式(2-3’)或(2-3”)的上限或下限代替。
優(yōu)選的是,使得第一透鏡單元的厚度在適當范圍內盡可能地小。這使得能夠減小在鏡筒折疊的狀態(tài)下變焦透鏡在厚度方向的尺寸。此外,這還使得能夠減小入射在變焦透鏡上的光線高度,這導致減小在直徑方向的尺寸。具體來說,優(yōu)選的是滿足以下條件表達式 0.40<∑d1G/Imw<3.00...(2-4) 其中∑d1G是第一透鏡單元在光軸上的厚度,Imw是變焦透鏡的廣角端的最大像高度。
按未超過條件表達式(2-4)的上限的方式設計變焦透鏡有利于減小在鏡筒折疊的狀態(tài)下透鏡框(或鏡筒)的厚度及其直徑。如果未超過條件表達式(2-4)的上限,則可容易地將構成第一透鏡單元的每個透鏡元件設計為具有足夠的折射率。另外,可防止每個透鏡元件在光軸上的厚度及其在其邊緣處的厚度變小。這有利于容易地加工(或制造)透鏡元件。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(2-4)修改為以下條件表達式(2-4’)并且滿足此修改后的條件表達式(2-4’) 0.70<∑d1G/Imw<2.10...(2-4’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(2-4)修改為以下條件表達式(2-4”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(2-4”) 1.05<∑d1G/Imw<1.25...(2-4”)。
僅條件表達式(2-4)的上限或下限可由條件表達式(2-4’)或(2-4”)的上限或下限代替。
第一透鏡單元可由包括一個負透鏡元件和一個正透鏡元件的兩個或更少的透鏡元件組成。通過用這樣小數(shù)量的透鏡構成第一透鏡單元,可使得在光軸方向和直徑方向的尺寸較小。在該情況下,優(yōu)選的是將第一透鏡單元構成為包括負透鏡元件和正透鏡元件。因此,負透鏡元件可令人滿意地校正由正透鏡元件產生的像差。
第一透鏡單元中的負透鏡元件和正透鏡元件可相互接合。使用這種接合的透鏡使得能夠有效地校正軸上色像差,當攝遠端的焦距隨著變焦比的增加而增加時該軸上色像差是有害的。另外,使用接合的透鏡使得能夠減少由于組裝誤差所造成的透鏡元件的相對離心而引起的光學性能劣化,因此有助于改進生產量和降低成本。
第一透鏡單元中的負透鏡元件和正透鏡元件可以是相互不接合的獨立(或分離)透鏡組件。該結構使得能夠更有效地校正廣角端的失真和彗形像差以及攝遠端的彗形像差。
在其中第一透鏡單元由兩個透鏡元件組成的情況下,為了在將第一透鏡單元設計為具有相對較強的正折射率的同時減小單色像差和色像差以獲得良好的像差性能,優(yōu)選的是,使得負透鏡元件和正透鏡元件的折射率盡可能大,并且使得這些透鏡元件的Abbe數(shù)盡可能大。另一方面,玻璃材料的Abbe數(shù)越大,其折射率往往越小。
考慮到此情況,優(yōu)選的是,負透鏡元件和正透鏡元件的玻璃材料滿足以下條件表達式(2-5)和(2-6) 0.20<nd1n-nd1p<0.55...(2-5) 20.0<vd1p-vd1n<55.0...(2-6) 其中nd1n是第一透鏡單元中的負透鏡元件對d線的折射率,vd1p是第一透鏡單元中的正透鏡元件的Abbe數(shù),nd1p是第一透鏡單元中的正透鏡元件對d線的折射率,并且vd1n是第一透鏡單元中的負透鏡元件的Abbe數(shù)。
如果超過條件表達式(2-5)的上限,則在第一透鏡單元中的正透鏡元件的折射率變得較高的同時,其Abbe數(shù)相應地變得較小。在該情況下,正透鏡元件和負透鏡元件在彼此之間在Abbe數(shù)上沒有足夠差異,并且不能令人滿意地獲得色像差的校正。如果超過條件表達式(2-5)的下限,則正透鏡元件的折射率變低,并且因此需要使得透鏡表面的曲率半徑較小。在該情況下,產生過大量的彗形像差,尤其是在攝遠端。
如果超過條件表達式(2-6)的上限,則在第一透鏡單元中的正透鏡元件的Abbe數(shù)變得較大的同時,其折射率相應地變得較低。因此,需要使得透鏡表面的曲率半徑較小。在該情況下,產生過大量的彗形像差,尤其是在攝遠端。如果超過條件表達式(2-6)的下限,則第一透鏡單元中的色像差變得不足。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(2-5)修改為以下條件表達式(2-5’)并且滿足此修改后的條件表達式(2-5’) 0.25<nd1n-nd1p<0.50...(2-5’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(2-5)修改為以下條件表達式(2-5”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(2-5”) 0.30<nd1n-nd1p<0.45...(2-5”)。
僅條件表達式(2-5)的上限或下限可由條件表達式(2-5’)或(2-5”)的上限或下限代替。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(2-6)修改為以下條件表達式(2-6’)并且滿足此修改后的條件表達式(2-6’) 25.0<vd1p-vd1n<47.0...(2-6’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(2-6)修改為以下條件表達式(2-6”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(2-6”) 31.0<vd1p-vd1n<38.0...(2-6”)。
僅條件表達式(2-6)的上限或下限可由條件表達式(2-6’)或(2-6”)的上限或下限代替。
優(yōu)選的是,按滿足以下條件表達式的方式來選擇第一透鏡單元的折射率 0.2<f1/ft<1.0...(2-7) 其中f1是第一透鏡單元的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
如果未超過條件表達式(2-7)的上限,則防止了第一透鏡單元的折射率變得過弱,這有利于使得整個變焦透鏡系統(tǒng)的整個長度較短并且使得鏡筒的尺寸較小。如果未超過條件表達式(2-7)的下限,則防止了第一透鏡單元的折射率變得過強,這有利于校正攝遠端的球面像差和彗形像差并且獲得良好的光學性能。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(2-7)修改為以下條件表達式(2-7’)并且滿足此修改后的條件表達式(2-7’) 0.40<f1/ft<0.75...(2-7’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(2-7)修改為以下條件表達式(2-7”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(2-7”) 0.62<f1/ft<0.68...(2-7”)。
僅條件表達式(2-7)的上限或下限可由條件表達式(2-7’)或(2-7”)的上限或下限代替。
優(yōu)選的是,按滿足以下條件表達式的方式來選擇第二透鏡單元的焦距 0.02<|f2/ft|<0.50...(2-8) 其中f2是第二透鏡單元的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
條件表達式(2-8)涉及尺寸減小和像差性能之間的平衡。如果未超過條件表達式(2-8)的上限,則防止了第二透鏡單元的折射率變得過弱,這有利于減小整個透鏡系統(tǒng)的尺寸。如果未超過條件表達式(2-8)的下限,則防止了第二透鏡單元的折射率變得過強,這有利于減小在廣角端的離軸像差和在攝遠端的球面像差。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(2-8)修改為以下條件表達式(2-8’)并且滿足此修改后的條件表達式(2-8’) 0.08<|f2/ft|<0.36...(2-8’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(2-8)修改為以下條件表達式(2-8”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(2-8”) 0.12<|f2/ft|<0.16...(2-8”)。
僅條件表達式(2-8)的上限或下限可由條件表達式(2-8’)或(2-8”)的上限或下限代替。
根據本發(fā)明第二方面的變焦透鏡可由從物側起按順序布置的以下四個透鏡單元組成具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元、具有正折射率的第三透鏡單元、和具有正折射率的第四透鏡單元。在該情況下,優(yōu)選的是,在變焦透鏡光學系統(tǒng)中提供孔徑光闌,并且在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第二透鏡單元移動,第三透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第四透鏡單元移動,并且孔徑光闌移動。在移動期間,第一透鏡單元可僅朝向物側移動,或者它可沿著朝向物側或像側凸出的軌跡移動。第二透鏡單元可僅朝向物側移動,或者它可沿著朝向物側或像側凸出的軌跡移動。第三透鏡單元可僅朝向物側移動,或者它可沿著朝向物側凸起的軌跡移動。第四透鏡單元可按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,或者它可按在攝遠端比在廣角端更接近像側的方式移動。第四透鏡單元可單調移動,或者它可沿著朝向物側或像側凸出的軌跡移動。
根據本發(fā)明第二方面的變焦透鏡可由從物側起按順序布置的以下五個透鏡單元組成具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元、具有正折射率的第三透鏡單元,具有負折射率的第四透鏡單元、和具有正折射率的第五透鏡單元。在該情況下,優(yōu)選的是,在變焦透鏡光學系統(tǒng)中提供孔徑光闌,并且在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第二透鏡單元移動,第三透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第四透鏡單元移動,第五透鏡單元移動,并且孔徑光闌移動。在移動期間,第一透鏡單元可僅朝向物側移動,或者它可沿著朝向物側或像側凸出的軌跡移動。第二透鏡單元可僅朝向物側移動,或者它可沿著朝向物側或像側凸出的軌跡移動。第三透鏡單元可僅朝向物側移動,或者它可沿著朝向物側凸起的軌跡移動。第四透鏡單元可僅朝向物側移動,或者它可沿著朝向物側或像側凸出的軌跡移動。第五透鏡單元可按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,或者它可按在攝遠端比在廣角端更接近像側的方式移動。第五透鏡單元可單調移動,或者它可沿著朝向物側或像側凸出的軌跡移動。
優(yōu)選的是,孔徑光闌布置在第二透鏡單元和第三透鏡單元之間,并且在變焦期間孔徑光闌與第三透鏡單元一體地移動。通過此特征,可使得入瞳位置更接近物側,并且可使得出瞳位置更遠離像平面。因為孔徑光闌布置在離軸光線的高度較低的位置處,所以孔徑光闌的尺寸不需要很大,并且可使得移動孔徑光闌的靜區(qū)(dead space)很小??捎煽扉T單元代替孔徑光闌。
通過如上所述地移動所有透鏡單元,可以有效地為每個透鏡單元提供縮放改變功能,因此,即使當視場角和變焦比增加時,也可獲得優(yōu)異性能。移動孔徑光闌使得不僅能夠有效校正縮放的色像差和失真以提供性能上的優(yōu)點,而且能夠適當控制入瞳的位置和出瞳的位置。這意味著可獲得廣角端的離軸光束的光線高度和攝遠端的離軸光束的光線高度之間的良好平衡,并且可在良好平衡的情況下使得第一透鏡單元的外徑和最接近像側的透鏡單元的外徑較小。具體來說,在廣角端,第一透鏡單元的外徑的減小有利地導致透鏡在厚度方向(即,沿著光軸的方向)的尺寸減小。此外,因為可控制在變焦(即縮放改變)期間出瞳位置的變化或者可使得其較小,所以可將光線在CCD或CMOS傳感器等上的入射角保持在適當范圍內,從而可防止在圖片區(qū)域的外周區(qū)域中出現(xiàn)亮度下降(或蔭蔽)。因此,該變焦透鏡適于與電子圖像拾取元件一起使用。
優(yōu)選的是,根據本發(fā)明第二方面的變焦透鏡由九個或更少的透鏡元件組成。透鏡元件數(shù)量的增加將導致變焦透鏡的成本和尺寸的增加。
優(yōu)選的是,根據本發(fā)明第二方面的變焦透鏡滿足以下條件表達式 4.0<ft/fw<20.0...(2-9) 其中ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
如果超過條件表達式(2-9)的上限,則難以通過采用根據本發(fā)明第二方面的結構來獲得足夠的光學性能。如果超過條件表達式(2-9)的下限,則可用更簡單的結構實現(xiàn)本發(fā)明的目的,并且因此不能享受與根據本發(fā)明第二方面的結構相關聯(lián)的在尺寸和成本角度上的優(yōu)點。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(2-9)修改為以下條件表達式(2-9’)并且滿足此修改后的條件表達式(2-9’) 6.5<ft/fw<15.0...(2-9’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(2-9)修改為以下條件表達式(2-9”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(2-9”) 9.5<ft/fw<12.0...(2-9”)。
僅條件表達式(2-9)的上限或下限可由條件表達式(2-9’)或(2-9”)的上限或下限代替。
優(yōu)選的是,根據本發(fā)明第二方面的變焦透鏡滿足以下條件表達式 0.50<Imw/fw<1.00...(2-10) 其中Imw是變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
如果超過條件表達式(2-10)的上限,則難以通過采用根據本發(fā)明第二方面的結構來獲得足夠的光學性能。如果超過條件表達式(2-10)的下限,則可用更簡單的結構實現(xiàn)本發(fā)明的目的,并且因此不能享受與根據本發(fā)明第二方面的結構相關聯(lián)的在尺寸和成本角度上的優(yōu)點。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(2-10)修改為以下條件表達式(2-10’)并且滿足此修改后的條件表達式(2-10’) 0.60<Imw/fw<0.95...(2-10’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(2-10)修改為以下條件表達式(2-10”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(2-10”) 0.70<Imw/fw<0.80...(2-10”)。
僅條件表達式(2-10)的上限或下限可由條件表達式(2-10’)或(2-10”)的上限或下限代替。
優(yōu)選的是,按滿足以下條件表達式的方式來確定變焦透鏡的整個長度 5.0<Lt/Imw<17.5...(2-11) 其中Lt是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的整個長度,并且Imw是變焦透鏡的廣角端的最大像高度。
如果未超過條件表達式(2-11)的上限,則可使得變焦透鏡系統(tǒng)的整個長度較短,這有利于減小在鏡筒折疊的狀態(tài)下的透鏡框的尺寸。如果未超過條件表達式(2-11)的下限,則防止了各個透鏡單元的折射率變得過強,這有利于減小它們產生的像差的量。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(2-11)修改為以下條件表達式(2-11’)并且滿足此修改后的條件表達式(2-11’) 8.0<Lt/Imw<16.8...(2-11’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(2-11)修改為以下條件表達式(2-11”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(2-11”) 14.0<Lt/Imw<16.0...(2-11”)。
僅條件表達式(2-11)的上限或下限可由條件表達式(2-11’)或(2-11”)的上限或下限代替。
通過使用將變焦透鏡形成的像轉換為電信號的圖像拾取元件,可提供有利于在無困難地保持所拾取圖像的良好圖像質量的同時減小尺寸并且獲得高變焦比和寬視場角的電子圖像拾取裝置。
此外,優(yōu)選的是,圖像拾取裝置設置有圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表包含由變焦透鏡造成的失真的像的電信號轉換為其中校正了失真的圖像信號。因此,允許在變焦透鏡形成的像中留有失真。這提供了減小變焦透鏡中的透鏡元件的數(shù)量和使得變焦透鏡的尺寸更小的進一步優(yōu)點。
還優(yōu)選的是,圖像拾取裝置設置有圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表變焦透鏡形成的像的電信號轉換為其中校正了由縮放色像差造成的色彩失調的圖像信號。通過電子地校正變焦透鏡的縮放的色像差,可獲得優(yōu)異圖像。
如根據上面描述將清楚理解的,根據本發(fā)明的第二方面,可提供一種變焦透鏡和裝置,該變焦透鏡和裝置有利于實現(xiàn)攝像機尺寸的減小、更高的變焦比和更寬的視場角,并適于與諸如CCD或CMOS傳感器的電子圖像拾取元件一起使用,并且可毫無困難地提供具有良好圖像質量的圖像。由此,該變焦透鏡和裝置滿足了用戶對于比從前更廣泛種類的拍照區(qū)域的需要,而不會損害便攜性。
根據本發(fā)明第三方面的變焦透鏡從其物側起按順序包括具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元、和具有正折射率的第三透鏡單元,其中通過改變這些透鏡單元之間的距離來進行變焦,并且第二透鏡單元包括滿足以下條件表達式的至少一個正透鏡元件 -0.50<f2/ft<-0.03...(3-1) 2.00<nd2p<2.30...(3-2) 13.0<vd2p<30.0...(3-3) 其中f2是第二透鏡單元的焦距,ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距,nd2p是第二透鏡單元中的正透鏡元件對d線的折射率,并且vd2p是第二透鏡單元中的正透鏡元件的Abbe數(shù)。
在由本發(fā)明第三方面采用的結構中,變焦透鏡按從物側起的順序包括具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元、和具有正折射率的第三透鏡單元,并且通過改變這些透鏡單元之間的距離進行變焦。通過此結構,有效地在透鏡單元之間分散(或分擔)了縮放變化,由此使得在變焦期間像差的變化較小。另外,防止了各個透鏡單元的移動量變大,這使得光學系統(tǒng)小型化。
如果要在使得變焦透鏡尺寸較小的同時使得視場角較寬,則往往需要第一透鏡單元和第二透鏡單元具有強折射率。因為第二透鏡單元尤其是提供縮放變化的主要量的透鏡單元,所以必須盡可能多地減少第二透鏡單元的像差以在整個變焦范圍內獲得良好的光學性能。為了實現(xiàn)這一點,優(yōu)選的是,按滿足條件表達式(3-1)的方式選擇第二透鏡單元的折射率。該條件表達式涉及尺寸減小和像差性能之間的平衡(或折中)。如果未超過條件表達式(3-1)的上限,則防止了第二透鏡單元的折射率變得過強,這有利于減小在廣角端產生的離軸像差和在攝遠端產生的球面像差。如果未超過條件表達式(3-1)的下限,則防止了第二透鏡單元的折射率變得過弱,這有利于防止整個透鏡系統(tǒng)的尺寸變大并且獲得足夠的視場角。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(3-1)修改為以下條件表達式(3-1’)并且滿足此修改后的條件表達式(3-1’) -0.30<f2/ft<-0.07...(3-1’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(3-1)修改為以下條件表達式(3-1”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(3-1”) -0.16<f2/ft<-0.12...(3-1”)。
僅條件表達式(3-1)的上限或下限可由條件表達式(3-1’)或(3-1”)的上限或下限代替。
條件表達式(3-2)和(3-3)涉及第二透鏡單元中的正透鏡元件的玻璃材料。
如上所述,第二透鏡單元具有相對較強的負折射率。因此,很可能由負透鏡元件產生大量像差。為了消除負透鏡元件產生的像差以獲得有效像差校正,優(yōu)選的是,在第二透鏡單元中提供正透鏡元件并且適當選擇該正透鏡元件的玻璃材料。具體來說,優(yōu)選的是滿足條件表達式(3-2)。
如果未超過條件表達式(3-2)的上限,則確保了可使用玻璃材料,防止了成本增加,并且有利于其大量生產。如果未超過條件表達式(3-2)的下限,則不需要透鏡元件較厚以提供所需要倍率,由此防止了增加透鏡系統(tǒng)的尺寸。此外,可使得離軸像差(例如廣角端的彗形像差和視場彎曲以及攝遠端的球面像差)較小,并且可獲得良好的光學性能。
條件表達式(3-3)涉及色像差的校正。如果未超過條件表達式(3-3)的上限,則可有效地校正對于C線和F線的色像差。如果未超過條件表達式(3-3)的下限,則可使得相對較短的波長范圍中的部分色散比很小,由此可減小殘余的次級光譜。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(3-2)修改為以下條件表達式(3-2’)并且滿足此修改后的條件表達式(3-2’) 2.05<nd2p<2.25...(3-2’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(3-2)修改為以下條件表達式(3-2”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(3-2”) 2.08<nd2p<2.15...(3-2”)。
僅條件表達式(3-2)的上限或下限可由條件表達式(3-2’)或(3-2”)的上限或下限代替。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(3-3)修改為以下條件表達式(3-3’)并且滿足此修改后的條件表達式(3-3’) 14.0<vd2p<25.0...(3-3’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(3-3)修改為以下條件表達式(3-3”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(3-3”) 15.0<vd2p<20.0...(3-3”)。
僅條件表達式(3-3)的上限或下限可由條件表達式(3-3’)或(3-3”)的上限或下限代替。
此外,在上述的根據本發(fā)明第三方面的變焦透鏡中,優(yōu)選的是采用以下特征中的任何一個。
優(yōu)選的是,第二透鏡單元由包括兩個負透鏡元件和一個正透鏡元件的三個或更少的透鏡元件組成。通過將第二透鏡單元的負倍率分散到兩個負透鏡元件,防止了這些透鏡元件中的每一個的曲率半徑過小,由此可防止產生過大量的像差。小至三個或者小于三個的透鏡元件的數(shù)量有利于減小變焦透鏡系統(tǒng)的尺寸。
第二透鏡單元按從物側起的順序可由第一負透鏡元件、正透鏡元件、和第二負透鏡元件組成。通過該布置,改進了透鏡結構的對稱性,由此在第二透鏡單元中可實現(xiàn)有效的像差校正。
在該情況下,為了進一步減小第二透鏡單元中產生的像差,優(yōu)選的是,按滿足以下條件表達式的方式來設計第二透鏡單元中的正透鏡元件的形狀 0.2<SF2p1<3.50...(3-4) 其中SF2p1由SF2p1=(R2pf1+R2pr1)/(R2pf1-R2pr1)定義,R2pf1是第二透鏡單元中的在第一負透鏡元件和第二負透鏡元件之間布置的正透鏡元件的物側表面的近軸曲率半徑,并且R2pr1是第二透鏡單元中的在第一負透鏡元件和第二負透鏡元件之間布置的正透鏡元件的像側表面的近軸曲率半徑。
如果未超過條件表達式(3-4)的上限,則正透鏡表面具有足夠的折射率,這有利于校正負透鏡元件產生的球面像差和彗形像差。如果未超過條件表達式(3-4)的下限,則防止了正透鏡元件的兩個表面的曲率變高,由此防止了正透鏡元件產生的球面像差和彗形像差的量相反地變大。按未超過條件表達式(3-4)的上限和下限的方式來設計正透鏡元件有利于改進光學性能。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(3-4)修改為以下條件表達式(3-4’)并且滿足此修改后的條件表達式(3-4’) 0.50<SF2p1<2.50...(3-4’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(3-4)修改為以下條件表達式(3-4”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(3-4”) 0.80<SF2p1<1.40...(3-4”)。
僅條件表達式(3-4)的上限或下限可由條件表達式(3-4’)或(3-4”)的上限或下限代替。
第二透鏡單元按從物側起的順序可由第一負透鏡元件、第二負透鏡元件和正透鏡元件組成。該結構有利于在保持適當?shù)恼凵渎实耐瑫r增加變焦比并且減薄第二透鏡單元沿著光軸方向的厚度,由此提供用于進行縮放變化的足夠空間。
在該情況下,為了進一步減小在第二透鏡單元中產生的像差量,優(yōu)選的是,按滿足以下條件表達式的方式來設計第二透鏡單元的形狀 -4.5<SF2p2<-0.5...(3-5) 其中SF2p2由SF2p2=(R2pf2+R2pr2)/(R2pf2-R2pr2)定義,R2pf2是第二透鏡單元中的最接近像側的正透鏡元件的物側表面的近軸曲率半徑,并且R2pr2是第二透鏡單元中的最接近像側的正透鏡元件的像側表面的近軸曲率半徑。
如果未超過條件表達式(3-5)的上限,則防止了正透鏡元件的兩個表面的曲率變高,由此防止了球面像差和彗形像差的量變大。如果未超過條件表達式(3-5)的下限,則正透鏡表面具有足夠的折射率,這有利于校正負透鏡元件產生的球面像差和彗形像差。按未超過條件表達式 (3-5)的上限和下限的方式來設計正透鏡元件有利于改進光學性能。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(3-5)修改為以下條件表達式(3-5’)并且滿足此修改后的條件表達式(3-5’) -3.0<SF2p2<-0.7...(3-5’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(3-5)修改為以下條件表達式 (3-5”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(3-5”) -1.7<SF2p2<-0.9...(3-5”)。
僅條件表達式(3-5)的上限或下限可由條件表達式(3-5’)或(3-5”)的上限或下限代替。
根據本發(fā)明第三方面的變焦透鏡可由從物側起按順序布置的以下四個透鏡單元組成正的第一透鏡單元、負的第二透鏡單元、正的第三透鏡單元和正的第四透鏡單元。在該情況下,優(yōu)選的是,在變焦透鏡光學系統(tǒng)中提供孔徑光闌,并且在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第二透鏡單元移動,第三透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第四透鏡單元移動,并且孔徑光闌移動。在移動期間,第一透鏡單元可僅朝向物側移動,或者它可沿著朝向物側或像側凸出的軌跡移動。第二透鏡單元可僅朝向物側移動,或者它可沿著朝向物側或像側凸出的軌跡移動。第三透鏡單元可僅朝向物側移動,或者它可沿著朝向物側凸起的軌跡移動。第四透鏡單元可按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,或者它可按在攝遠端比在廣角端更接近像側的方式移動。第四透鏡單元可單調移動,或者它可沿著朝向物側或像側凸出的軌跡移動。
根據本發(fā)明第三方面的變焦透鏡可由從物側起按順序布置的以下五個透鏡單元組成正的第一透鏡單元、負的第二透鏡單元、正的第三透鏡單元、負的第四透鏡單元和正的第五透鏡單元。在該情況下,優(yōu)選的是,在變焦透鏡光學系統(tǒng)中提供孔徑光闌,并且在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第二透鏡單元移動,第三透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第四透鏡單元移動,第五透鏡單元移動,并且孔徑光闌移動。在移動期間,第一透鏡單元可僅朝向物側移動,或者它可沿著朝向物側或像側凸出的軌跡移動。第二透鏡單元可僅朝向物側移動,或者它可沿著朝向物側或像側凸出的軌跡移動。第三透鏡單元可僅朝向物側移動,或者它可沿著朝向物側凸起的軌跡移動。第四透鏡單元可僅朝向物側移動,或者它可沿著朝向物側或像側凸出的軌跡移動。第五透鏡單元可按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,或者它可按在攝遠端比在廣角端更接近像側的方式移動。第五透鏡單元可單調移動,或者它可沿著朝向物側或像側凸出的軌跡移動。
優(yōu)選的是,在第二透鏡單元和第三透鏡單元之間布置孔徑光闌,并且在變焦期間孔徑光闌與第三透鏡單元一體地移動。通過此特征,可使得入瞳位置更接近物側,并且可使得出瞳位置更遠離像平面。因為孔徑光闌布置在離軸光線的高度較低的位置處,所以不需要孔徑光闌的尺寸很大,并且可使得移動孔徑光闌的靜區(qū)較小。可由快門單元代替孔徑光闌。
通過如上所述地移動所有透鏡單元,可以有效地向每個透鏡單元提供縮放改變功能,并且因此即使當視場角和變焦比增加時,也可獲得優(yōu)異性能。移動孔徑光闌使得不僅能夠有效校正縮放的色像差和失真以提供在性能上的優(yōu)點,而且能夠適當控制入瞳的位置和出瞳的位置。
這意味著可獲得廣角端的離軸光束的光線高度和攝遠端的離軸光束的光線高度之間的良好平衡,并且可在良好平衡的情況下使得第一透鏡單元的外徑和最接近像側的透鏡單元的外徑較小。特別是在廣角端處,第一透鏡單元的外徑的減小有利地導致透鏡在厚度方向(即,沿著光軸的方向)的尺寸減小。此外,因為可控制在變焦(即,縮放改變)期間出瞳位置的變化或者可使得其較小,所以可將光線在CCD或CMOS傳感器等上的入射角保持在適當范圍內,由此可容易地防止圖片區(qū)域的外周區(qū)域中的亮度下降(或蔭蔽)。因此,該變焦透鏡適于與電子圖像拾取元件一起使用。
優(yōu)選的是,根據本發(fā)明第三方面的變焦透鏡滿足以下條件表達式 4.0<ft/fw<20.0...(3-6) 其中fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距,ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
如果未超過條件表達式(3-6)的上限,則通過采用根據本發(fā)明第三方面的結構可容易地獲得足夠的光學性能。如果超過條件表達式(3-6)的下限,則可用更簡單的結構實現(xiàn)本發(fā)明的目的,并且因此不能享受與根據本發(fā)明第三方面的該結構相關聯(lián)的在尺寸和成本角度上的優(yōu)點。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(3-6)修改為以下條件表達式(3-6’)并且滿足此修改后的條件表達式(3-6’) 5.5<ft/fw<15.0...(3-6’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(3-6)修改為以下條件表達式(3-6”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(3-6”) 7.0<ft/fw<12.0...(3-6”)。
僅條件表達式(3-6)的上限或下限可由條件表達式(3-6’)或(3-6”)的上限或下限代替。
優(yōu)選的是,根據本發(fā)明第三方面的變焦透鏡滿足以下條件表達式 0.50<Imw/fw<1.00...(3-7) 其中Imw是變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
如果未超過條件表達式(3-7)的上限,則通過采用根據本發(fā)明第三方面的結構可容易地獲得足夠的光學性能。如果超過條件表達式(3-7)的下限,則可用更簡單的結構實現(xiàn)本發(fā)明的目的,并且因此不能享受與根據本發(fā)明第三方面的該結構相關聯(lián)的在尺寸和成本角度上的優(yōu)點。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(3-7)修改為以下條件表達式(3-7’)并且滿足此修改后的條件表達式(3-7’) 0.60<Imw/fw<0.95...(3-7’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(3-7)修改為以下條件表達式(3-7”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(3-7”) 0.70<Imw/fw<0.80...(3-7”)。
僅條件表達式(3-7)的上限或下限可由條件表達式(3-7’)或(3-7”)的上限或下限代替。
優(yōu)選的是,第一透鏡單元由兩個或更少的透鏡元件組成。通過由這樣少數(shù)量的透鏡元件構成第一透鏡單元,可獲得光軸方向和直徑方向上的小型化。
優(yōu)選的是,第一透鏡單元具有負透鏡元件和正透鏡元件。
第一透鏡單元中的負透鏡元件和正透鏡元件可相互接合。使用這樣接合的透鏡使得能夠有效地校正軸上色像差,當攝遠端的焦距隨著變焦比的增加而增加時該軸上色像差是有害的。另外,使用接合的透鏡使得能夠減少由于組裝誤差所造成的透鏡元件的相對離心而引起的光學性能劣化,因此有助于改進生產量和降低成本。
第一透鏡單元中的負透鏡元件和正透鏡元件可以是相互不接合的獨立(或分離)透鏡元件。該結構使得能夠更有效地校正廣角端的失真和彗形像差以及攝遠端的彗形像差。
為了達到小型化和光學性能之間的平衡,優(yōu)選的是,按滿足以下條件表達式的方式來選擇第一透鏡單元的折射率 0.40<f1/ft<1.30...(3-8) 其中f1是第一透鏡單元的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
如果未超過條件表達式(3-8)的上限,則防止了第一透鏡單元的折射率過弱,并且防止了整個變焦透鏡系統(tǒng)的整個長度變大。這有利于減小鏡筒的尺寸。
如果未超過條件表達(3-8)的下限,則防止了第一透鏡單元的折射率變強,并且可減小在攝遠端的球面像差和彗形像差。這有利于獲得良好的光學性能。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(3-8)修改為以下條件表達式(3-8’)并且滿足此修改后的條件表達式(3-8’) 0.50<f1/ft<1.00...(3-8’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(3-8)修改為以下條件表達式(3-8”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(3-8”) 0.60<f1/ft<0.70...(3-8”)。
僅條件表達式(3-8)的上限或下限可由條件表達式(3-8’)或(3-8”)的上限或下限代替。
可按滿足以下條件表達式的方式來選擇第三透鏡單元的折射率 0.10<f3/ft<0.75...(3-9) 其中f3是第三透鏡單元的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
如果未超過條件表達式(3-9)的上限,則防止了第三透鏡單元的折射率變弱,并且可使得用于縮放變化的移動量較小。如果未超過條件表達式(3-9)的下限,則防止了近軸像縮放過小,由此防止了用于縮放變化的移動量過大。這有利于校正像差。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(3-9)修改為以下條件表達式(3-9’)并且滿足此修改后的條件表達式(3-9’) 0.15<f3/ft<0.50...(3-9’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(3-9)修改為以下條件表達式(3-9”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(3-9”) 0.20<f3/ft<0.25...(3-9”)。
僅條件表達式(3-9)的上限或下限可由條件表達式(3-9’)或(3-9”)的上限或下限代替。
優(yōu)選的是,在變焦透鏡中,將具有正折射率的透鏡單元GR布置為最接近像側。通過此特征,可適當控制出瞳位置,由此可以使得光線有效地入射到諸如CCD或CMOS傳感器的電子圖像拾取元件上。
優(yōu)選的是,按滿足以下條件表達式的方式來選擇該透鏡單元GR的折射率 0.10<fR/ft<0.50...(3-10) 其中fR是整個變焦透鏡系統(tǒng)中的最接近像側的透鏡單元的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
如果未超過條件表達式(3-10)的上限,則防止了透鏡單元GR的折射率變弱,這有利于在整個變焦范圍內校正像散和失真。如果未超過條件表達式(3-10)的下限,則防止了透鏡單元GR的折射率變強,由此在整個變焦位置上防止了出現(xiàn)對像散和失真的過校正。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(3-10)修改為以下條件表達式(3-10’)并且滿足此修改后的條件表達式(3-10’) 0.15<fR/ft<0.40...(3-10’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(3-10)修改為以下條件表達式(3-10”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(3-10”) 0.20<fR/ft<0.30...(3-10”)。
僅條件表達式(3-10)的上限或下限可由條件表達式(3-10’)或(3-10”)的上限或下限代替。
在根據本發(fā)明第三方面的上述模式中,更優(yōu)選的是,同時采用可以任意選擇的某些條件和特征。在對于各個條件表達式的數(shù)值范圍的修改(或進一步限制)中,可僅對上限值或下限值進行修改。此外,可以按任何可能的組合采用上述各種特征。
通過使用將變焦透鏡形成的像轉換為電信號的圖像拾取元件,可提供有利于在無困難地保持所拾取圖像的良好圖像質量的同時減小尺寸并且獲得高變焦比和寬視場角的電子圖像拾取裝置。
此外,優(yōu)選的是,圖像拾取裝置設置有圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表包含由變焦透鏡造成的失真的像的電信號轉換為其中校正了失真的圖像信號。因此,允許在變焦透鏡形成的像中留有失真。這提供了減小變焦透鏡中的透鏡元件的數(shù)量和使得變焦透鏡的尺寸更小的進一步優(yōu)點。
為了滿足用戶對于比從前更廣泛的種類的拍照區(qū)域的需要而不損害便攜性,本發(fā)明根據其第三方面可提供一種變焦透鏡和裝置,該變焦透鏡和裝置有利于獲得攝像機尺寸的減小、更高的變焦比和更寬的視場角,并適于與諸如CCD或CMOS傳感器的電子圖像拾取元件一起使用,并且可無困難地提供具有良好圖像質量的圖像。
根據本發(fā)明第四方面的變焦透鏡從其物側起按順序包括具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元、和具有正折射率的第三透鏡單元,其中通過改變這些透鏡單元之間的距離來進行變焦,第一透鏡單元具有一個負透鏡元件和一個正透鏡元件,并且變焦透鏡滿足以下條件表達式 0.1<f1/ft<1.05...(4-1) 1.70<nd1p<2.20...(4-2) 其中f1是第一透鏡單元的焦距,ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距,并且nd1p是第一透鏡單元中的正透鏡元件對d線的折射率。
以下,將描述為何采用上述結構的原因及其優(yōu)點。
在本發(fā)明第四方面采用的結構中,變焦透鏡按從物側起的順序包括具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元、和具有正折射率的第三透鏡單元,并且通過改變這些透鏡單元之間的距離進行變焦。通過此結構,有效地在透鏡單元之間分散(或分擔)了縮放變化,由此使得在變焦期間像差的變化較小。另外,防止了各個透鏡單元的移動量變大,這使得光學系統(tǒng)小型化。此外,在第一透鏡單元中具有一個負透鏡元件和一個正透鏡元件使得能夠良好地進行像差校正。
第一透鏡單元由兩個透鏡元件,即一個負透鏡和一個正透鏡組成。通過由這樣小數(shù)量的透鏡元件構成第一透鏡單元,可使得沿著光軸方向的厚度較小,并且可使得在鏡筒折疊的狀態(tài)下透鏡框較小。因為在該情況下使得入瞳位置更接近物側,所以可使得第一透鏡表面上的光線高度更低,這有利于減小在直徑方向的尺寸。
在變焦透鏡結構按從物側起的順序包括具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元、和具有正折射率的第三透鏡單元的情況下,如果要使得變焦透鏡的尺寸較小,則需要第一透鏡單元具有強折射率。為了達到尺寸減小和像差性能之間的平衡,優(yōu)選的是,第一透鏡單元的焦距滿足以下條件表達式 0.1<f1/ft<1.05...(4-1) 其中f1是第一透鏡單元的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
如果未超過條件表達式(4-1)的上限,則防止了第一透鏡單元的折射率過弱,這有利于使得整個變焦透鏡系統(tǒng)的整個長度較短以及減小鏡筒的尺寸。如果未超過條件表達式(4-1)的下限,則防止了第一透鏡單元的折射率過強,這有利于減小在攝遠端產生的球面像差和彗形像差以及獲得良好的光學性能。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(4-1)修改為以下條件表達式(4-1’)并且滿足此修改后的條件表達式(4-1’) 0.3<f1/ft<0.8...(4-1’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(4-1)修改為以下條件表達式(4-1”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(4-1”) 0.4<f1/ft<0.68...(4-1”)。
僅條件表達式(4-1)的上限或下限可由條件表達式(4-1’)或(4-1”)的上限或下限代替。
因為本發(fā)明旨在減小尺寸,如上所述,所以第一透鏡單元中的正透鏡元件的折射率往往較強,并且因此像差可能較大。在這種情況下,使得透鏡的折射率盡可能高有利于獲得足夠的像差性能。這使得透鏡表面的曲率更小并且使得能夠在將像差的產生抑制為最小的同時提供所需要的折射率。
具體來說,優(yōu)選的是滿足以下條件表達式(4-2) 1.70<nd1p<2.20...(4-2) 其中nd1p是第一透鏡單元中的正透鏡元件對d線的折射率。
如果未超過條件表達式(4-2)的上限,則可使得玻璃材料的成本較低,并且可使得玻璃材料的可用性更高。如果未超過條件表達式(4-2)的下限,則防止了第一透鏡單元中的正透鏡元件的折射率過低,并且防止了該正透鏡元件的透鏡表面的曲率過高。這有利于減小像差,尤其是在攝遠端產生的球面像差和彗形像差。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(4-2)修改為以下條件表達式(4-2’)并且滿足此修改后的條件表達式(4-2’) 1.71<nd1p<1.90...(4-2’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(4-2)修改為以下條件表達式(4-2”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(4-2”) 1.74<nd1p<1.78...(4-2”)。
僅條件表達式(4-2)的上限或下限可由條件表達式(4-2’)或(4-2”)的上限或下限代替。
此外,在上述根據本發(fā)明第四方面的變焦透鏡中,更優(yōu)選的是,采用以下特征中的一個或一些。
為了獲得足夠的像差性能,優(yōu)選的是,將第一透鏡單元中的透鏡元件設計為具有如下指定的形狀。優(yōu)選的是,第一透鏡單元中的負透鏡元件具有朝向像側的凹面,并且正透鏡元件具有朝向物側的凸面。通過這些特征,可使得光線在正透鏡元件上的入射角較小,并且因此可使得離軸像差(例如廣角端的彗形像差和視場彎曲、以及攝遠端的球面像差和彗形像差)較小。在該情況下,優(yōu)選的是滿足以下條件表達式(4-3)和(4-4) 0.5<R1pf/f1p<10.0...(4-3) -2.0<R1nr/f1n<-0.10...(4-4) 其中R1pf是第一透鏡單元中的正透鏡元件的物側表面的近軸曲率半徑,并且f1p是第一透鏡單元中的正透鏡元件的焦距,R1nr是第一透鏡單元中的負透鏡元件的像側表面的近軸曲率半徑,并且f1n是第一透鏡單元中的負透鏡元件的焦距。
如果未超過條件表達式(4-3)的上限,則防止了正透鏡元件的物側表面的曲率變低,并且它可具有足夠的正折射率,這有利于減小變焦透鏡的整個長度。如果未超過條件表達式(4-3)的下限,則防止了曲率變高,這有利于減小離軸像差,例如廣角端的彗形像差和視場彎曲以及攝遠端的球面像差和彗形像差。
如果未超過條件表達式(4-4)的上限,則防止了第一透鏡單元中的負透鏡元件的像側表面的曲率變低。這有利于防止負透鏡元件產生的像差的量變得大于消除正透鏡元件產生的像差所需要的量。如果未超過條件表達式(4-4)的下限,則負透鏡元件可具有足夠的負折射率。這有利于令人滿意地消除第一透鏡單元中的正透鏡元件產生的像差。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(4-3)修改為以下條件表達式(4-3’)并且滿足此修改后的條件表達式(4-3’) 0.65<R1pf/f1p<6.0...(4-3’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(4-3)修改為以下條件表達式(4-3”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(4-3”) 0.77<R1pf/f1p<1.6...(4-3”)。
僅條件表達式(4-3)的上限或下限可由條件表達式(4-3’)或(4-3”)的上限或下限代替。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(4-4)修改為以下條件表達式(4-4’)并且滿足此修改后的條件表達式(4-4’) -1.00<R1nr/f1n<-0.19...(4-4’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(4-4)修改為以下條件表達式(4-4”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(4-4”) -0.32<R1nr/f1n<-0.22...(4-4”)。
僅條件表達式(4-4)的上限或下限可由條件表達式(4-4’)或(4-4”)的上限或下限代替。
第一透鏡單元中的負透鏡元件和正透鏡元件可相互接合以構成接合的透鏡。使用這樣接合的透鏡使得能夠有效地校正軸上色像差,當攝遠端的焦距隨著變焦比的增加而增加時該軸上色像差可能是有害的。另外,使用接合的透鏡使得能夠減少由于組裝誤差所造成的透鏡元件的相對離心而引起的光學性能劣化,因此有助于改進生產量和降低成本。
第一透鏡單元中的負透鏡元件和正透鏡元件可以是相互不接合的獨立(或分離)透鏡元件。該結構使得能夠通過利用這兩個透鏡之間形成的空氣透鏡而更有效地校正廣角端的失真和彗形像差以及攝遠端的彗形像差。
根據本發(fā)明第四方面的變焦透鏡可由從物側起按順序布置的以下四個透鏡單元組成具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元、具有正折射率的第三透鏡單元、和具有正折射率的第四透鏡單元。在該情況下,優(yōu)選的是,在變焦透鏡光學系統(tǒng)中提供孔徑光闌,并且在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第二透鏡單元移動,第三透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第四透鏡單元移動,并且孔徑光闌移動。
根據本發(fā)明第四方面的變焦透鏡可由從物側起按順序布置的以下五個透鏡單元組成具有正折射率的第一透鏡單元、具有負折射率的第二透鏡單元、具有正折射率的第三透鏡單元,具有負折射率的第四透鏡單元、和具有正折射率的第五透鏡單元。在該情況下,優(yōu)選的是,在變焦透鏡光學系統(tǒng)中提供孔徑光闌,并且在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第二透鏡單元移動,第三透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第四透鏡單元移動,第五透鏡單元移動,并且孔徑光闌移動。
通過如上所述地移動所有透鏡單元,可以有效地向每個透鏡單元提供縮放改變功能,并且因此即使當視場角和變焦比增加時也可獲得優(yōu)異性能。移動孔徑光闌使得不僅能夠有效校正縮放的色像差和失真以提供在性能上的優(yōu)點,而且能夠適當控制入瞳的位置和出瞳的位置。這意味著可獲得廣角端的離軸光束的光線高度和攝遠端的離軸光束的光線高度之間的良好平衡,并且可在良好平衡的情況下使得第一透鏡單元的外徑和最接近像側的透鏡單元的外徑較小。特別是在廣角端處,第一透鏡單元的外徑的減小有利地導致透鏡在厚度方向(即,沿著光軸的方向)的尺寸減小。此外,因為可控制在變焦(即縮放改變)期間出瞳位置的變化或者可使得其較小,所以可將光線在CCD或CMOS傳感器等上的入射角保持在適當范圍內,由此可防止出現(xiàn)圖片區(qū)域的外周區(qū)域中的亮度下降(或蔭蔽)。因此,變焦透鏡適于與電子圖像拾取元件一起使用。
為了達到尺寸減小和像差性能之間的平衡,優(yōu)選的是,第二透鏡單元滿足以下條件表達式 0.02<|f2/ft|<0.50...(4-5) 其中f2是第二透鏡單元的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
如果未超過條件表達式(4-5)的上限,則防止了第二透鏡單元的折射率過弱,這有利于減小整個透鏡系統(tǒng)的尺寸。如果未超過條件表達式(4-5)的下限,則防止了第二透鏡單元的折射率過強,這有利于減小廣角端的離軸像差和攝遠端的球面像差。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(4-5)修改為以下條件表達式(4-5’)并且滿足此修改后的條件表達式(4-5’) 0.08<|f2/ft|<0.36...(4-5’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(4-5)修改為以下條件表達式(4-5”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(4-5”) 0.10<|f2/ft<0.16...(4-5”)。
僅條件表達式(4-5)的上限或下限可由條件表達式(4-5’)或(4-5”)的上限或下限代替。
優(yōu)選的是,根據本發(fā)明第四方面的變焦透鏡由九個或更少的透鏡元件組成。透鏡元件數(shù)量的增加將導致變焦透鏡的成本和尺寸的增加。
優(yōu)選的是,根據本發(fā)明第四方面的變焦透鏡滿足以下條件表達式 5.0<ft/fw<30.0...(4-6) 其中fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
如果超過條件表達式(4-6)的上限,則難以通過采用根據本發(fā)明第四方面的結構獲得足夠的光學性能。如果超過條件表達式(4-6)的下限,則可用更簡單的結構實現(xiàn)本發(fā)明的目的,并且因此不能享受與根據本發(fā)明第四方面的結構相關聯(lián)的在尺寸和成本上的優(yōu)點。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(4-6)修改為以下條件表達式(4-6’)并且滿足此修改后的條件表達式(4-6’) 6.5<ft/fw<20.0...(4-6’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(4-6)修改為以下條件表達式(4-6”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(4-6”) 9.0<ft/fw<15.0...(4-6”)。
僅條件表達式(4-6)的上限或下限可由條件表達式(4-6’)或(4-6”)的上限或下限代替。
優(yōu)選的是,根據本發(fā)明第四方面的變焦透鏡滿足以下的條件表達式 0.50<Imw/fw<1.00...(4-7) 其中Imw是變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且fw是變焦透鏡在廣角端的焦距。
如果超過條件表達式(4-7)的上限,則難以通過采用根據本發(fā)明第四方面的結構獲得足夠的光學性能。如果超過條件表達式(4-7)的下限,則可用更簡單的結構實現(xiàn)本發(fā)明的目的,并且因此不能享受與根據本發(fā)明第四方面的結構相關聯(lián)的在尺寸和成本上的優(yōu)點。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(4-7)修改為以下條件表達式(4-7’)并且滿足此修改后的條件表達式(4-7’) 0.60<Imw/fw<0.95...(4-7’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(4-7)修改為以下條件表達式(4-7”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(4-7”) 0.70<Imw/fw<0.80...(4-7”)。
僅條件表達式(4-7)的上限或下限可由條件表達式(4-7’)或(4-7”)的上限或下限代替。
為了實現(xiàn)尺寸減小和良好的像差性能,優(yōu)選的是,根據本發(fā)明第四方面的變焦透鏡滿足以下條件表達式 5.0<Lt/Imw<22.5...(4-8) 其中Lt是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的整個長度,并且Imw是變焦透鏡的廣角端的最大像高度。
如果未超過條件表達式(4-8)的上限,則防止了變焦透鏡系統(tǒng)的整個長度過長,這有利于減小在鏡筒折疊的狀態(tài)下透鏡框的尺寸。如果未超過條件表達式(4-8)的下限,則防止了各個透鏡單元的折射率過強,這有利于獲得良好的像差校正。
更優(yōu)選的是,滿足以下條件表達式 8.0<Lt/Imw<17.5...(4-8’)。
更優(yōu)選的是,滿足以下條件表達式 11.5<Lt/Imw<14.5...(4-8”)。
僅條件表達式(4-8)的上限或下限可由條件表達式(4-8’)或(4-8”)的上限或下限代替。
通過使用將根據本發(fā)明第四方面的變焦透鏡形成的像轉換為電信號的圖像拾取元件,可提供有利于在無困難地保持所拾取圖像的良好圖像質量的同時減小尺寸并且獲得高變焦比和寬視場角的電子圖像拾取裝置。
類似于根據本發(fā)明第四方面的變焦透鏡的情況,在第一透鏡單元中的正透鏡元件僅包括具有相對較強折射率的一個正透鏡元件的情況下,優(yōu)選的是,將具有高折射率的玻璃材料用于該正透鏡元件,以使得單色像差量較小,如前所述。
另一方面,從校正色像差的角度來說,使用具有高折射率的玻璃材料往往是不利的。這是因為,在現(xiàn)有的玻璃材料中,存在玻璃材料的折射率越高,其Abbe數(shù)就越小的趨勢,并且難以在第一透鏡單元中的正透鏡元件和負透鏡元件之間提供Abbe數(shù)的足夠差異。為了在第一透鏡單元中的正透鏡元件和負透鏡元件之間提供Abbe數(shù)的足夠差異,可在負透鏡元件中使用具有更小Abbe數(shù)的玻璃材料。然而,玻璃材料的Abbe數(shù)越小,其部分色散比往往越高。因此,使用這種玻璃材料導致負透鏡元件產生的相對較短波長范圍中的色像差的增加。例如,即使相對于d線使得對于c線和f線的色像差較小,對于g線的色像差也很大。
具體來說,縮放的色像差可能是顯著的問題,并且它的有害影響隨著廣角端的視場角的增加而增加,由此使得難以獲得廣角端的縮放色像差和攝遠端的縮放色像差的良好平衡。
考慮到此情況,為了獲得具有改進圖像質量的圖像,優(yōu)選的是,提供圖像轉換部,其將代表變焦透鏡形成的像的電信號轉換為其中通過圖像處理校正了由縮放色像差造成的顏色失調的圖像信號。這種對變焦透鏡的色像差的電子校正使得能夠減小所拾取圖像中的色彩模糊并且改進分辨率。
在通常的電子靜態(tài)攝像機中,將物體的圖像分離為三基色(即第一基色、第二基色和第三基色)的圖像,并且通過計算來疊加各個輸出信號,從而再現(xiàn)彩色圖像。在其中變焦透鏡具有縮放色像差的情況下,如果將第一基色光的圖像用作基準,那么第二基色光和第三基色光的圖像形成位置將與第一基色光的圖像形成位置有所移位。
為了電子地校正圖像的縮放的色像差,可基于關于變焦透鏡像差的信息而預先對于圖像拾取元件的每個像素獲得第二基色光和第三基色光的圖像位置相對于第一基色光的圖像位置的位移量。可按校正相對于第一基色光的圖像位置的位移的方式來對于所拾取圖像的每個像素執(zhí)行坐標變換。例如,在其中圖像由紅色(R)通道、綠色(G)通道和藍色(B)通道的三個輸出信號組成的情況下,可預先對于每個像素獲得R和B通道中的圖像位置距離G通道中的圖像位置的位移,并且可對所拾取圖像執(zhí)行坐標變換以校正距離G通道中的圖像位置的位移,并且可輸出校正之后的R和B信號。
因為縮放的色像差依賴于變焦位置、聚焦位置和光闌值而變化,所以優(yōu)選的是,將對于每個透鏡位置(即變焦位置、聚焦位置和光闌值)的第二和第三基色的圖像位置相對于第一基色的圖像位置的位移量作為校正數(shù)據存儲在存儲裝置中??筛鶕兘刮恢脕韰⒄者@種校正數(shù)據。因此,可輸出已校正了相對于第一基色信號的位移的第二和第三基色信號。
通過以下方式協(xié)作地使用變焦透鏡中的光學像差校正和攝像機中的電子像差校正是有效的??稍谡哥R元件中使用具有高折射率的玻璃材料以使得單色像差較小。在該透鏡元件中使用具有高折射率的玻璃材料導致Abbe數(shù)較小。為了補償正透鏡元件和負透鏡元件之間的Abbe數(shù)的差異的減小,可在負透鏡元件中使用具有更小Abbe數(shù)的玻璃材料,以由此提供相對于正透鏡元件的Abbe數(shù)的足夠差異。因此,可在變焦透鏡中極好地校正在大約從c線到f線的波長范圍中的縮放的色像差。在接近并短于g線的波長范圍(其中由于在負透鏡元件中使用具有小Abbe數(shù)的玻璃材料導致的部分色散比的增加將產生大量的縮放色像差)中的縮放色像差可主要由電子方式來校正。因此,可以在減小尺寸和增加變焦比的同時獲得良好的光學性能。
圖像拾取元件的每個通道在特定寬度的波長范圍中靈敏。例如,在具有基色過濾器的CCD的情況下,R通道在大約從550nm到700nm的波長范圍中靈敏,G通道在大約從450nm到600nm的波長范圍中靈敏,并且B通道在大約從400nm到500nm的波長范圍中靈敏。如果在這些波長范圍中未能將色像差光學地校正到某種程度,則即使執(zhí)行電子校正,也不能按期望實現(xiàn)色彩模糊的減少或分辨率的改進??紤]到此情況,優(yōu)選的是,按滿足以下條件表達式的方式在變焦透鏡中進行對縮放色像差的光學校正 2.0<|Δc07-Δf07|/p<15.0...(4-9) 2.0<|Δg10|/p<15.0...(4-10) 其中Δc07、Δf07、和Δg07分別是在等于最大對角像高度的70%的像高度處c線、f線和g線相對于d線的縮放色像差的量,Δg10是在最大對角像高度處g線相對于d線的縮放色像差的量,并且p是圖像拾取元件的像素間距。
如果未超過條件表達式(4-9)和(4-10)的上限,則在每個通道中獲得足夠的色像差校正,這對于享受通過電子校正來獲得減少色彩模糊和改進分辨率的優(yōu)點是優(yōu)選的。如果超過條件表達式(4-9)和(4-10)的下限,則不需要對縮放的色像差進行電子校正。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(4-9)修改為以下條件表達式(4-9’)并且滿足此修改后的條件表達式(4-9’) 2.5<|Δc07-Δf07|/p<12.0...(4-9’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(4-9)修改為以下條件表達式(4-9”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(4-9”) 3.0<|Δc07-Δf07|/p<5.0...(4-9”)。
僅條件表達式(4-9)的上限或下限可由條件表達式(4-9’)或(4-9”)的上限或下限代替。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(4-10)修改為以下條件表達式(4-10’)并且滿足此修改后的條件表達式(4-10’) 2.5<|Δg10|/p<12.0...(4-10’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(4-10)修改為以下條件表達式(4-10”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式(4-10”) 3.0<|Δg10|/p<7.0...(4-10”)。
僅條件表達式(4-10)的上限或下限可由條件表達式(4-10’)或(4-10”)的上限或下限代替。
在相對較短的波長范圍中,縮放的色像差的量往往隨著位置變得遠離光軸而劇烈地增加。為了通過簡單算法實現(xiàn)在接近中間像高度的像高度處的縮放色像差和接近最大像高度的像高度處的縮放色像差之間良好平衡的情況下校正縮放色像差,優(yōu)選的是,使得不同像高度之間的縮放色像差的量的變化盡可能小。具體來說,優(yōu)選的是在透鏡單元中按滿足以下條件表達式的方式來校正縮放的色像差 |Δg10-Δg07|/p<12.0...(4-11) 其中Δg07是在等于最大對角像高度的70%的像高度處g線相對于d線的縮放色像差量,Δg10是在最大對角像高度處g線相對于d線的縮放色像差量,并且p是圖像拾取元件的像素間距(pixel pitch)。
如果未超過條件表達式(4-11)的上限,則可使得接近中間像高度的像高度處的縮放的色像差和接近最大像高度的像高度處的縮放色像差之間的差異較小。這有利于簡化用于獲得電子校正量的算法。這還有利于減小用于校正的電路尺寸,有利于減小計算處理的負載,并且有利于改進處理速度。
更優(yōu)選的是,將上面給出的條件表達式(4-11)修改為以下條件表達式(4-11’)并且滿足此修改后的條件表達式(4-11’) |Δg10-Δg07|/p<8.0...(4-11’)。
此外,更優(yōu)選的是,將條件表達式(4-11)修改為以下條件表達式(4-11”)并且滿足此進一步修改后的條件表達式 |Δg10-Δg07|/p<5.0...(4-11”)。
僅條件表達式(4-11)的上限或下限可由條件表達式(4-11’)或(4-11”)的上限或下限代替。
此外,優(yōu)選的是提供圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表包含由根據本發(fā)明第四方面的變焦透鏡造成的失真的像的電信號轉換為其中校正了失真的圖像信號。因此,允許在變焦透鏡形成的像中留有失真。這提供了減小變焦透鏡中的透鏡元件的數(shù)量和使得變焦透鏡的尺寸更小的進一步優(yōu)點。
為了滿足用戶對于比從前更廣泛的種類的拍照區(qū)域的需要,本發(fā)明根據其第四方面可提供一種變焦透鏡和裝置,該變焦透鏡和裝置有利于獲得攝像機尺寸的減小、更高的變焦比和更寬的視場角,并適于與諸如CCD或CMOS傳感器的電子圖像拾取元件一起使用,并且可無困難地提供具有良好圖像質量的圖像。
以下,將參考附圖詳細描述根據本發(fā)明的變焦透鏡和圖像拾取裝置的實施方式。然而,應當理解,本發(fā)明不限于這些實施方式。
以下,將描述根據本發(fā)明的變焦透鏡的第一到第十五實施方式。圖1A、1B、1C、1D和1E到15A、15B、15C、15D和15E是根據第一到第十五實施方式的變焦透鏡在變焦透鏡聚焦在無限遠處的物點上的狀態(tài)下分別在廣角端(圖1A到15A)、在第一中間焦距狀態(tài)下(圖1B到15B)、在第二中間焦距狀態(tài)下(圖1C到15C)、在第三中間焦距狀態(tài)下(圖1D到15D)、以及在攝遠端(圖1E到15E)的剖面圖。在圖1A到15E中,第一透鏡單元由G1表示,第二透鏡單元由G2表示,孔徑光闌由S表示,第三透鏡單元由G3表示,第四透鏡單元由G4表示,其上涂覆了遮蔽或減小紅外光以構成低通濾光器的波長范圍限制涂層的面平行板由F表示,構成電子圖像拾取元件的保護玻璃的面平行板由C表示,并且像平面由I表示。防護玻璃C可在其表面上涂覆有用于波長范圍限制的多層涂層??蓪⒎雷o玻璃C設計為具有低通濾光器的功能。
下面給出的所有數(shù)值數(shù)據都是針對其中變焦透鏡聚焦到無限遠處的物體上的狀態(tài)。在這些數(shù)值數(shù)據中,直徑用mm(毫米)為單位并且角度用度為單位。在所有的實施方式中,通過移動最接近像側的透鏡單元來進行聚焦。在第一到第九實施方式的全體中,像高度IH是3.88mm。將對于在廣角端(WE)、在第一到第三中間焦距狀態(tài)(分別為ST1、ST2和ST3)、以及在攝遠端(TE)的狀態(tài)給出變焦數(shù)據。
如圖1A到1E中所示,根據第一實施方式的變焦透鏡具有具有正折射率的第一透鏡單元G1、具有負折射率的第二透鏡單元G2、孔徑光闌S、具有正折射率的第三透鏡單元G3、和具有正折射率的第四透鏡單元G4,它們從物側起按上述順序布置。
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元G1僅朝向物側移動,第二透鏡單元G2沿著朝向物側凸起的軌跡移動,并且第三透鏡單元G3僅朝向物側移動。在從廣角端到某個中間變焦位置的變焦期間,第四透鏡單元G4沿著朝向像側凸起的軌跡移動,并且在從該中間變焦位置到攝遠端的變焦期間,它沿著朝向物側凸起的軌跡移動。
第一透鏡單元G1由接合透鏡組成,所述接合透鏡按從物側起的順序由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和雙凸正透鏡組成。按從物側起的順序,第二透鏡單元G2由雙凹負透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向像側的正凹凸透鏡和雙凹負透鏡組成。按從物側起的順序,第三透鏡單元G3由雙凸正透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向物側的正凹凸透鏡和凸面朝向物側的負凹凸透鏡組成。第四透鏡單元G4由雙凸正透鏡組成。
將非球面用于第一透鏡單元G1中的雙凸正透鏡的像側表面、第二透鏡單元G2中的雙凹負透鏡的兩個表面、第二透鏡單元G2中的最接近像側的雙凹負透鏡的像側表面、第三透鏡單元G3中的雙凸正透鏡的兩個表面、以及第四透鏡單元G4中的雙凸正透鏡的兩個表面,即存在八個非球面。
如圖2A到2E中所示,根據第二實施方式的變焦透鏡具有具有正折射率的第一透鏡單元G1、具有負折射率的第二透鏡單元G2、孔徑光闌S、具有正折射率的第三透鏡單元G3、和具有正折射率的第四透鏡單元G4,它們從物側起按上述順序布置。
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元G1僅朝向物側移動,第二透鏡單元G2沿著朝向物側凸起的軌跡移動,并且第三透鏡單元G3僅朝向物側移動。在從廣角端到某個中間變焦位置的變焦期間,第四透鏡單元G4沿著朝向像側凸起的軌跡移動,并且在從該中間變焦位置到攝遠端的變焦期間,它沿著朝向物側凸起的軌跡移動。
第一透鏡單元G1由接合透鏡組成,所述接合透鏡按從物側起的順序由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和雙凸正透鏡組成。按從物側起的順序,第二透鏡單元G2由雙凹負透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向像側的正凹凸透鏡和雙凹負透鏡組成。按從物側起的順序,第三透鏡單元G3由雙凸正透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向物側的正凹凸透鏡和凸面朝向物側的負凹凸透鏡組成。第四透鏡單元G4由雙凸正透鏡組成。
將非球面用于第一透鏡單元G1中的雙凸正透鏡的像側表面、第二透鏡單元G2中的雙凹負透鏡的兩個表面、第二透鏡單元G2中的最接近像側的雙凹負透鏡的像側表面、第三透鏡單元G3中的雙凸正透鏡的兩個表面、以及第四透鏡單元G4中的雙凸正透鏡的兩個表面,即存在八個非球面。
如圖3A到3E中所示,根據第三實施方式的變焦透鏡具有具有正折射率的第一透鏡單元G1、具有負折射率的第二透鏡單元G2、孔徑光闌S、具有正折射率的第三透鏡單元G3、和具有正折射率的第四透鏡單元G4,它們從物側起按上述順序布置。
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元G1僅朝向物側移動,第二透鏡單元G2沿著朝向物側凸起的軌跡移動,并且第三透鏡單元G3僅朝向物側移動。在從廣角端到某個中間變焦位置的變焦期間,第四透鏡單元G4沿著朝向像側凸起的軌跡移動,并且在從該中間變焦位置到攝遠端的變焦期間,它沿著朝向物側凸起的軌跡移動。
按從物側起的順序,第一透鏡單元G1由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和雙凸正透鏡組成。按從物側起的順序,第二透鏡單元G2由雙凹負透鏡、凸面朝向像側的正凹凸透鏡和雙凹負透鏡組成。按從物側起的順序,第三透鏡單元G3由雙凸正透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向物側的正凹凸透鏡和凸面朝向物側的負凹凸透鏡組成。第四透鏡單元G4由雙凸正透鏡組成。
將非球面用于第一透鏡單元G1中的雙凸正透鏡的像側表面、第二透鏡單元G2中的雙凹負透鏡的兩個表面、第二透鏡單元G2中的最接近像側的雙凹負透鏡的像側表面、第三透鏡單元G3中的雙凸正透鏡的兩個表面、以及第四透鏡單元G4中的雙凸正透鏡的兩個表面,即存在八個非球面。
如圖4A到4E中所示,根據第四實施方式的變焦透鏡具有具有正折射率的第一透鏡單元G1、具有負折射率的第二透鏡單元G2、孔徑光闌S、具有正折射率的第三透鏡單元G3、和具有正折射率的第四透鏡單元G4,它們從物側起按上述順序布置。
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元G1僅朝向物側移動,第二透鏡單元G2沿著朝向物側凸起的軌跡移動,并且第三透鏡單元G3僅朝向物側移動。在從廣角端到某個中間變焦位置的變焦期間,第四透鏡單元G4沿著朝向像側凸起的軌跡移動,并且在從該中間變焦位置到攝遠端的變焦期間,它沿著朝向物側凸起的軌跡移動。
第一透鏡單元G1由接合透鏡組成,所述接合透鏡按從物側起的順序由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和雙凸正透鏡組成。按從物側起的順序,第二透鏡單元G2由雙凹負透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向像側的正凹凸透鏡和雙凹負透鏡組成。按從物側起的順序,第三透鏡單元G3由雙凸正透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向物側的正凹凸透鏡和凸面朝向物側的負凹凸透鏡組成。第四透鏡單元G4由雙凸正透鏡組成。
將非球面用于第一透鏡單元G1中的雙凸正透鏡的像側表面、第二透鏡單元G2中的最接近物側的雙凹負透鏡的兩個表面、第二透鏡單元G2中的最接近像側的雙凹負透鏡的像側表面、第三透鏡單元G3中的雙凸正透鏡的兩個表面、以及第四透鏡單元G4中的雙凸正透鏡的兩個表面,即存在八個非球面。
如圖5A到5E中所示,根據第五實施方式的變焦透鏡具有具有正折射率的第一透鏡單元G1、具有負折射率的第二透鏡單元G2、孔徑光闌S、具有正折射率的第三透鏡單元G3、和具有正折射率的第四透鏡單元G4,它們從物側起按上述順序布置。
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元G1僅朝向物側移動,第二透鏡單元G2沿著朝向物側凸起的軌跡移動,并且第三透鏡單元G3僅朝向物側移動。在從廣角端到某個中間變焦位置的變焦期間,第四透鏡單元G4沿著朝向像側凸起的軌跡移動,并且在從該中間變焦位置到攝遠端的變焦期間,它沿著朝向物側凸起的軌跡移動。
第一透鏡單元G1由接合透鏡組成,所述接合透鏡按從物側起的順序由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和雙凸正透鏡組成。按從物側起的順序,第二透鏡單元G2由雙凹負透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向像側的正凹凸透鏡和雙凹負透鏡組成。按從物側起的順序,第三透鏡單元G3由雙凸正透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向物側的正凹凸透鏡和凸面朝向物側的負凹凸透鏡組成。第四透鏡單元G4由雙凸正透鏡組成。
將非球面用于第一透鏡單元G1中的雙凸正透鏡的像側表面、第二透鏡單元G2中的最接近物側的雙凹負透鏡的兩個表面、第二透鏡單元G2中的最接近像側的雙凹負透鏡的像側表面、第三透鏡單元G3中的雙凸正透鏡的兩個表面、以及第四透鏡單元G4中的雙凸正透鏡的兩個表面,即存在八個非球面。
如圖6A到6E中所示,根據第六實施方式的變焦透鏡具有具有正折射率的第一透鏡單元G1、具有負折射率的第二透鏡單元G2、孔徑光闌S、具有正折射率的第三透鏡單元G3、和具有正折射率的第四透鏡單元G4,它們從物側起按上述順序布置。
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元G1僅朝向物側移動,第二透鏡單元G2沿著朝向物側凸起的軌跡移動,并且第三透鏡單元G3僅朝向物側移動。在從廣角端到某個中間變焦位置的變焦期間,第四透鏡單元G4沿著朝向像側凸起的軌跡移動,并且在從該中間變焦位置到攝遠端的變焦期間,它沿著朝向物側凸起的軌跡移動。
第一透鏡單元G1由接合透鏡組成,所述接合透鏡按從物側起的順序由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和雙凸正透鏡組成。按從物側起的順序,第二透鏡單元G2由如下的兩個接合透鏡組成第一個接合透鏡由雙凹負透鏡和凸面朝向物側的正凹凸透鏡組成,第二個接合透鏡由凸面朝向像側的正凹凸透鏡和雙凹負透鏡組成。按從物側起的順序,第三透鏡單元G3由雙凸正透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向物側的正凹凸透鏡和凸面朝向物側的負凹凸透鏡組成。第四透鏡單元G4由雙凸正透鏡組成。
將非球面用于第一透鏡單元G1中的雙凸正透鏡的像側表面、第二透鏡單元G2中的凸面朝向物側的正凹凸透鏡的像側表面、第二透鏡單元G2中的最接近像側的雙凹負透鏡的像側表面、第三透鏡單元G3中的雙凸正透鏡的兩個表面、以及第四透鏡單元G4中的雙凸正透鏡的兩個表面,即存在七個非球面。
如圖7A到7E中所示,根據第七實施方式的變焦透鏡具有具有正折射率的第一透鏡單元G1、具有負折射率的第二透鏡單元G2、孔徑光闌S、具有正折射率的第三透鏡單元G3、和具有正折射率的第四透鏡單元G4,它們從物側起按上述順序布置。
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元G1僅朝向物側移動,第二透鏡單元G2沿著朝向物側凸起的軌跡移動,并且第三透鏡單元G3僅朝向物側移動。在從廣角端到某個中間變焦位置的變焦期間,第四透鏡單元G4沿著朝向像側凸起的軌跡移動,并且在從該中間變焦位置到攝遠端的變焦期間,它沿著朝向物側凸起的軌跡移動。
各個透鏡單元的移動方式不限于上述的那些方式。
第一透鏡單元G1由接合透鏡組成,所述接合透鏡按從物側起的順序由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和雙凸正透鏡組成。按從物側起的順序,第二透鏡單元G2由雙凹負透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向像側的正凹凸透鏡和雙凹負透鏡組成。按從物側起的順序,第三透鏡單元G3由雙凸正透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向物側的正凹凸透鏡和凸面朝向物側的負凹凸透鏡組成。第四透鏡單元G4由雙凸正透鏡組成。
將非球面用于第一透鏡單元G1中的雙凸正透鏡的像側表面、第二透鏡單元G2中的最接近物側的雙凹負透鏡的兩個表面、第二透鏡單元G2中的最接近像側的雙凹負透鏡的像側表面、第三透鏡單元G3中的雙凸正透鏡的兩個表面、以及第四透鏡單元G4中的雙凸正透鏡的兩個表面,即存在八個非球面。
如圖8A到8E中所示,根據第八實施方式的變焦透鏡具有具有正折射率的第一透鏡單元G1、具有負折射率的第二透鏡單元G2、孔徑光闌S、具有正折射率的第三透鏡單元G3、和具有正折射率的第四透鏡單元G4,它們從物側起按上述順序布置。
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元G1僅朝向物側移動,第二透鏡單元G2僅朝向物側移動,并且第三透鏡單元G3僅朝向物側移動。在從廣角端到某個中間變焦位置的變焦期間,第四透鏡單元G4沿著朝向像側凸起的軌跡移動,并且在從該中間變焦位置到攝遠端的變焦期間,它沿著朝向物側凸起的軌跡移動。
各個透鏡單元的移動方式不限于上述的那些方式。
第一透鏡單元G1由接合透鏡組成,所述接合透鏡按從物側起的順序由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和雙凸正透鏡組成。按從物側起的順序,第二透鏡單元G2由雙凹負透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由雙凸正透鏡和雙凹負透鏡組成。按從物側起的順序,第三透鏡單元G3由雙凸正透鏡和凸面朝向物側的負凹凸透鏡組成。第四透鏡單元G4由凸面朝向像側的正凹凸透鏡組成。
將非球面用于第一透鏡單元G1中的雙凸正透鏡的像側表面、第二透鏡單元G2中的雙凹負透鏡的兩個表面、第二透鏡單元G2中的最接近像側的雙凹負透鏡的像側表面、第三透鏡單元G3中的雙凸正透鏡的兩個表面、第三透鏡單元G3中的凸面朝向物側的負凹凸透鏡的像側表面、以及第四透鏡單元G4中的凸面朝向像側的正凹凸透鏡的像側表面,即存在八個非球面。
如圖9A到9E中所示,根據第九實施方式的變焦透鏡具有具有正折射率的第一透鏡單元G1、具有負折射率的第二透鏡單元G2、孔徑光闌S、具有正折射率的第三透鏡單元G3、和具有正折射率的第四透鏡單元G4,它們從物側起按上述順序布置。
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元G1僅朝向物側移動,第二透鏡單元G2沿著朝向物側凸起的軌跡移動,第三透鏡單元G3僅朝向物側移動,并且第四透鏡單元G4僅朝向像側移動。
第一透鏡單元G1由接合透鏡組成,所述接合透鏡按從物側起的順序由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和雙凸正透鏡組成。按從物側起的順序,第二透鏡單元G2由雙凹負透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由雙凹負透鏡和凸面朝向物側的正凹凸透鏡組成。按從物側起的順序,第三透鏡單元G3由雙凸正透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向物側的正凹凸透鏡和凸面朝向物側的負凹凸透鏡組成。第四透鏡單元G4由雙凸正透鏡組成。
將非球面用于第一透鏡單元G1中的雙凸正透鏡的像側表面、第二透鏡單元G2中的最接近物側的雙凹負透鏡的兩個表面、第二透鏡單元G2中的正凹凸透鏡的像側表面、第三透鏡單元G3中的雙凸正透鏡的兩個表面、以及第四透鏡單元G4中的雙凸正透鏡的兩個表面,即存在八個非球面。
如圖10A到10E中所示,根據第十實施方式的變焦透鏡具有具有正折射率的第一透鏡單元G1、具有負折射率的第二透鏡單元G2、孔徑光闌S、具有正折射率的第三透鏡單元G3、和具有正折射率的第四透鏡單元G4,它們從物側起按上述順序布置。
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元G1僅朝向物側移動,第二透鏡單元G2沿著朝向物側凸起的軌跡移動,并且第三透鏡單元G3僅朝向物側移動。在從廣角端到某個中間變焦位置的變焦期間,第四透鏡單元G4沿著朝向像側凸起的軌跡移動,并且在從該中間變焦位置到攝遠端的變焦期間,它沿著朝向物側凸起的軌跡移動。
第一透鏡單元G1由接合透鏡組成,所述接合透鏡按從物側起的順序由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和雙凸正透鏡組成。按從物側起的順序,第二透鏡單元G2由雙凹負透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向像側的正凹凸透鏡和凸面朝向像側的負凹凸透鏡組成。按從物側起的順序,第三透鏡單元G3由雙凸正透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由雙凸正透鏡和雙凹負透鏡組成。第四透鏡單元G4由雙凸正透鏡組成。
將非球面用于第一透鏡單元G1中的雙凸正透鏡的像側表面、第二透鏡單元G2中的雙凹負透鏡的兩個表面、第二透鏡單元G2中的凸面朝向像側的負凹凸透鏡的像側表面、第三透鏡單元G3中的雙凸正透鏡的兩個表面、以及第四透鏡單元G4中的雙凸正透鏡的兩個表面,即存在八個非球面。
如圖11A到11E中所示,根據第十一實施方式的變焦透鏡具有具有正折射率的第一透鏡單元G1、具有負折射率的第二透鏡單元G2、孔徑光闌S、具有正折射率的第三透鏡單元G3、和具有正折射率的第四透鏡單元G4,它們從物側起按上述順序布置。
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元G1僅朝向物側移動,第二透鏡單元G2沿著朝向物側凸起的軌跡移動,并且第三透鏡單元G3僅朝向物側移動。在從廣角端到某個中間變焦位置的變焦期間,第四透鏡單元G4沿著朝向像側凸起的軌跡移動,并且在從該中間變焦位置到攝遠端的變焦期間,它沿著朝向物側凸起的軌跡移動。
第一透鏡單元G1由接合透鏡組成,所述接合透鏡按從物側起的順序由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和雙凸正透鏡組成。按從物側起的順序,第二透鏡單元G2由雙凹負透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向像側的正凹凸透鏡和雙凹負透鏡組成。按從物側起的順序,第三透鏡單元G3由雙凸正透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向物側的正凹凸透鏡和凸面朝向物側的負凹凸透鏡組成。第四透鏡單元G4由雙凸正透鏡組成。
將非球面用于第一透鏡單元G1中的雙凸正透鏡的像側表面、第二透鏡單元G2中的雙凹負透鏡的兩個表面、第二透鏡單元G2中的最接近像側的雙凹負透鏡的像側表面、第三透鏡單元G3中的雙凸正透鏡的兩個表面、以及第四透鏡單元G4中的雙凸正透鏡的兩個表面,即存在八個非球面。
如圖12A到12E中所示,根據第十二實施方式的變焦透鏡具有具有正折射率的第一透鏡單元G1、具有負折射率的第二透鏡單元G2、孔徑光闌S、具有正折射率的第三透鏡單元G3、具有負折射率的第四透鏡單元G4、和具有正折射率的第五透鏡單元G5,它們從物側起按上述順序布置。
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元G1僅朝向物側移動,第二透鏡單元G2沿著朝向物側凸起的軌跡移動,第三透鏡單元G3僅朝向物側移動,并且第四透鏡單元G4僅朝向物側移動。在從廣角端到某個中間變焦位置的變焦期間,第五透鏡單元G5沿著朝向像側凸起的軌跡移動,并且在從該中間變焦位置到攝遠端的變焦期間,它沿著朝向物側凸起的軌跡移動。
第一透鏡單元G1由接合透鏡組成,所述接合透鏡按從物側起的順序由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和雙凸正透鏡組成。按從物側起的順序,第二透鏡單元G2由雙凹負透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向像側的正凹凸透鏡和雙凹負透鏡組成。第三透鏡單元G3由雙凸正透鏡組成。第四透鏡單元G4接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向物側的正凹凸透鏡和凸面朝向物側的負凹凸透鏡組成。第五透鏡單元G5由雙凸正透鏡組成。
將非球面用于第一透鏡單元G1中的雙凸正透鏡的像側表面、第二透鏡單元G2中的雙凹負透鏡的兩個表面、第二透鏡單元G2中的最接近像側的雙凹負透鏡的像側表面、第三透鏡單元G3中的雙凸正透鏡的兩個表面、以及第五透鏡單元G5中的雙凸正透鏡的兩個表面,即存在八個非球面。
如圖13A到13E中所示,根據第十三實施方式的變焦透鏡具有具有正折射率的第一透鏡單元G1、具有負折射率的第二透鏡單元G2、孔徑光闌S、具有正折射率的第三透鏡單元G3、和具有正折射率的第四透鏡單元G4,它們從物側起按上述順序布置。
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元G1僅朝向物側移動,第二透鏡單元G2沿著朝向物側凸起的軌跡移動,并且第三透鏡單元G3僅朝向物側移動。在從廣角端到某個中間變焦位置的變焦期間,第四透鏡單元G4沿著朝向像側凸起的軌跡移動,并且在從該中間變焦位置到攝遠端的變焦期間,它沿著朝向物側凸起的軌跡移動。
第一透鏡單元G1由接合透鏡組成,所述接合透鏡按從物側起的順序由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和雙凸正透鏡組成。按從物側起的順序,第二透鏡單元G2由雙凹負透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向像側的正凹凸透鏡和雙凹負透鏡組成。按從物側起的順序,第三透鏡單元G3由雙凸正透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向物側的正凹凸透鏡和凸面朝向物側的負凹凸透鏡組成。第四透鏡單元G4由雙凸正透鏡組成。
將非球面用于第一透鏡單元G1中的雙凸正透鏡的像側表面、第二透鏡單元G2中的最接近物側的雙凹負透鏡的兩個表面、第二透鏡單元G2中的最接近像側的雙凹負透鏡的像側表面、第三透鏡單元G3中的雙凸正透鏡的兩個表面、以及第四透鏡單元G4中的雙凸正透鏡的兩個表面,即存在八個非球面。
如圖14A到14E中所示,根據第十四實施方式的變焦透鏡具有具有正折射率的第一透鏡單元G1、具有負折射率的第二透鏡單元G2、孔徑光闌S、具有正折射率的第三透鏡單元G3、和具有正折射率的第四透鏡單元G4,它們從物側起按上述順序布置。
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元G1僅朝向物側移動,第二透鏡單元G2沿著朝向物側凸起的軌跡移動,并且第三透鏡單元G3僅朝向物側移動。在從廣角端到某個中間變焦位置的變焦期間,第四透鏡單元G4沿著朝向像側凸起的軌跡移動,并且在從該中間變焦位置到攝遠端的變焦期間,它沿著朝向物側凸起的軌跡移動。
第一透鏡單元G1由接合透鏡組成,所述接合透鏡按從物側起的順序由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和雙凸正透鏡組成。按從物側起的順序,第二透鏡單元G2由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向像側的正凹凸透鏡和雙凹負透鏡組成。按從物側起的順序,第三透鏡單元G3由雙凸正透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和凸面朝向物側的負凹凸透鏡組成。第四透鏡單元G4由雙凸正透鏡組成。
將非球面用于第一透鏡單元G1中的雙凸正透鏡的像側表面、第二透鏡單元G2中的凸面朝向物側的負凹凸透鏡的兩個表面、第二透鏡單元G2中的雙凹負透鏡的像側表面、第三透鏡單元G3中的雙凸正透鏡的兩個表面、以及第四透鏡單元G4中的雙凸正透鏡的兩個表面,即存在八個非球面。
如圖15A到15E中所示,根據第十五實施方式的變焦透鏡具有具有正折射率的第一透鏡單元G1、具有負折射率的第二透鏡單元G2、孔徑光闌S、具有正折射率的第三透鏡單元G3、和具有正折射率的第四透鏡單元G4,它們從物側起按上述順序布置。
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元G1僅朝向物側移動,第二透鏡單元G2沿著朝向物側凸起的軌跡移動,并且第三透鏡單元G3僅朝向物側移動。在從廣角端到某個中間變焦位置的變焦期間,第四透鏡單元G4沿著朝向像側凸起的軌跡移動,并且在從該中間變焦位置到攝遠端的變焦期間,它沿著朝向物側凸起的軌跡移動。
第一透鏡單元G1由接合透鏡組成,所述接合透鏡按從物側起的順序由凸面朝向物側的負凹凸透鏡和雙凸正透鏡組成。按從物側起的順序,第二透鏡單元G2由雙凹負透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由雙凹負透鏡和凸面朝向物側的正凹凸透鏡組成。按從物側起的順序,第三透鏡單元G3由雙凸正透鏡和接合透鏡組成,所述接合透鏡由凸面朝向物側的正凹凸透鏡和凸面朝向物側的負凹凸透鏡組成。第四透鏡單元G4由雙凸正透鏡組成。
將非球面用于第一透鏡單元G1中的雙凸正透鏡的像側表面、第二透鏡單元G2中的最接近物側的雙凹負透鏡的兩個表面、第二透鏡單元G2中的另一(或相鄰)雙凹負透鏡的物側表面、第二透鏡單元G2中的最接近像側的凸面朝向物側的正凹凸透鏡的像側表面、第三透鏡單元G3中的雙凸正透鏡的兩個表面、以及第四透鏡單元G4中的雙凸正透鏡的兩個表面,即存在九個非球面。
下面示出上述的每個實施方式的數(shù)值數(shù)據。除了上述符號之外,f表示整個變焦透鏡系統(tǒng)的焦距,F(xiàn)NO表示F編號,ω表示半像角,WE表示廣角端,ST表示中間狀態(tài),TE表示攝遠端,各個r1、r2、...表示各個透鏡表面的曲率半徑,各個d1、d2、...表示兩個透鏡之間的距離,各個nd1、nd2、...表示各個透鏡對d線的折射率,并且各個vd1、vd2、...表示各個透鏡的Abbe數(shù)。
隨后將描述的透鏡系統(tǒng)的整個長度是通過將后焦點加到從第一透鏡表面直到最后透鏡表面的距離而獲得的長度。BF(后焦點)是從最后透鏡表面直到近軸像平面的距離的基于空氣換算(air conversion)來表示的單位。
當使x為以光的傳播方向為正(方向)的光軸并且使y為沿著垂直于該光軸的方向時,通過以下表達式描述非球面的形狀。
x=(y2/r)/[1+{1-(K+1)(y/r)2}1/2]+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12 其中,r表示近軸曲率半徑,K表示圓錐系數(shù),A4、A6、A8、A10、和A12分別表示四階、六階、八階、十階、和十二階的非球面系數(shù)。而且,在非球面系數(shù)中,“e-n”(其中,n為整數(shù))表示“10-n”。
此外,為了去除或遮蔽可能造成幻像、鏡頭眩光等的有害光,除了孔徑光闌之外,還可提供雜散光闌(flare stop)。
所述雜散光闌可布置在第一透鏡單元的物側上、在第一透鏡單元和第二透鏡單元之間、在第二透鏡單元和第三透鏡單元之間、在第三透鏡單元和第四透鏡單元之間、在第四透鏡單元和第五透鏡單元之間、或者在最接近像側的透鏡單元和像平面之間??刹捎每虿考砣コs散光線。另選的是,可為此目的提供單獨的部件??赏ㄟ^直接印刷、涂覆或通過粘貼薄片而在光學系統(tǒng)的部件上提供雜散光闌。雜散光闌的孔徑可具有各種形狀,例如圓形、橢圓形、矩形、或多邊形,或者,可通過由數(shù)學函數(shù)指定的曲線來定義孔徑的形狀。雜散光闌不僅可去除有害光束,而且可去除可能造成圖片區(qū)域的外周區(qū)域中的彗形像差眩光的光束。
理想的是,通過移動最接近像側的透鏡單元來進行用于調節(jié)焦點位置的聚焦。因為最接近像側的透鏡單元的重量較輕,所以由該透鏡單元進行聚焦使得電機的負載更小。另外,由該透鏡單元進行聚焦有利于使得透鏡框小型化,因為在聚焦期間變焦透鏡的整個長度不改變并且驅動電機可布置在透鏡框內。盡管如上所述優(yōu)選的是由最接近像側的透鏡單元進行聚焦,但是也可由第一、第二、第三或第四透鏡單元進行聚焦。另選的是,可通過移動多個透鏡單元進行聚焦。另選的是,可通過推進整個透鏡系統(tǒng)進行聚焦。另選的是,可通過向前或向后移動部分透鏡進行聚焦。
可通過移動CCD傳感器中的微透鏡來減少圖像的外周區(qū)域中的亮度下降(或蔭蔽)。例如,可根據光線在對應像高度處的入射角來改變CCD傳感器中的微透鏡的設計。
可通過圖像處理來校正圖像的外周區(qū)域中的亮度下降。
在第十六到第三十實施方式中,根據第一到第十五實施方式的變焦透鏡分別用于具有電子校正失真的功能的圖像拾取裝置,其中,有效圖像拾取區(qū)域的形狀在變焦期間發(fā)生改變。因此,在第十六到第三十實施方式中,變焦位置的像高度和視場角不同于各個對應實施方式中的像高度和視場角。每個圖像拾取裝置裝配有如下的變焦透鏡該變焦透鏡在廣角端具有大于34度的半視場角ω。在第十六到第三十實施方式中,電子地校正在廣角變焦位置出現(xiàn)的桶形失真,并且記錄或顯示由此進行了校正的圖像。
在根據這些實施方式的變焦透鏡中,在廣角端,在矩形光電轉換表面上出現(xiàn)桶形失真。然而,在攝遠端以及在接近中間焦距狀態(tài)的變焦位置,抑制了失真。為了電子地校正失真,將有效圖像拾取區(qū)域設計為在廣角端具有桶形形狀并且在中間焦距狀態(tài)和在攝遠端具有矩形形狀。另外,通過使用圖像處理的圖像轉換,將預先設置的有效圖像拾取區(qū)域轉換為減少了失真的矩形圖像信息。將廣角端的像高度IHw設計為小于中間焦距狀態(tài)的像高度IHs和攝遠端的像高度IHt。
在第十六到第三十實施方式中,按如下的方式來設計有效圖像拾取區(qū)域使得廣角端的有效圖像拾取區(qū)域的較短邊方向的尺寸等于光電轉換表面的較短邊的尺寸,并且在圖像處理之后剩下大約-3%的失真。當然,可將小于上述區(qū)域的桶形區(qū)域設置為有效圖像拾取區(qū)域,并且可記錄/再現(xiàn)將該區(qū)域轉換為矩形區(qū)域而產生的圖像。
可將防反射涂層涂覆到各個透鏡元件以減少幻像和眩光。優(yōu)選的是涂覆多涂層,因為它可有效地減少幻像和眩光。此外,可將紅外切割涂層涂覆到透鏡表面上或防護玻璃表面上等。
此外,為防止出現(xiàn)幻像和眩光,通常將防反射涂層涂覆到與空氣接觸的透鏡的表面。
另一方面,在接合透鏡的接合面,粘合劑的折射率相比于空氣的折射率是非常高的。因此,在許多情況下,反射系數(shù)原本是單層涂層的級別或更低,并且在很少的情況下涂覆涂層。然而,當即使對接合面也積極地涂覆防反射涂層時,可以進一步減少幻像和眩光,并且獲得更令人滿意的圖像。
具體來說,最近,已在攝像機的光學系統(tǒng)中廣泛地使用具有高折射率的玻璃材料,以對像差校正產生較大的效果。然而,當將具有高折射率的玻璃材料用作接合透鏡時,在接合面的反射變得不可忽視。在該情況下,在接合面上涂覆防反射涂層是尤其有效的。
在日本特開平2-27301號公報、特開2001-324676號公報、特開2005-92115號公報和美國第7116482號專利中已公開了接合面涂層的有效使用。在這些專利文獻中,已描述了正的前述變焦透鏡系統(tǒng)的第一透鏡單元中的接合透鏡表面涂層,并且可對本發(fā)明的具有正倍率的第一透鏡單元中的接合透鏡表面實施如在這些專利文獻中公開的接合透鏡表面涂層。
作為要使用的涂層材料,根據粘合劑材料的折射率和作為基底的透鏡的折射率,可適當選擇具有相對較高折射率的涂層材料,例如Ta2O5、TiO2、Nb2O5、ZrO2、HfO2、CeO2、SnO2、In2O3、ZnO、和Y2O3,以及具有相對較低折射率的涂層材料,例如MgF2、SiO2和Al2O3,并且將其設置為滿足相位條件的膜厚度。
自然地,類似于接觸空氣的透鏡的表面上的涂層,也可使接合面上的涂層是多層涂層。通過適當?shù)亟M合不少于兩層的膜數(shù)的涂層材料和膜厚度,可以進一步減小反射率并且控制光譜特性和角度特性。
而且,不言而喻,對于除了第一透鏡單元中的透鏡之外的透鏡接合面,基于類似思想將涂層涂覆到接合面上是有效的。
實施例1 單位mm 表面數(shù)據 表面編號 r d nd vd 124.448 0.802.0017020.64 217.142 3.621.7725049.60 3* -205.108可變 4* -255.5910.801.8348142.71 5* 6.840 2.60 6-173.7371.632.1022516.79 7-18.519 0.801.8348142.71 8* 49.763 可變 9(S) ∞ 0.30 10* 5.805 2.491.6935053.21 11* -19.622 0.13 12 5.459 1.461.4970081.54 13 37.187 0.782.0033028.27 14 3.624 可變 15*31.175 2.981.7433049.33 16*-14.538可變 17 ∞ 0.401.5477162.84 18 ∞ 0.50 19 ∞ 0.501.5163364.14 20 ∞ 0.37 像平面(光接收面) 非球面數(shù)據 第三表面 k=0.000,A4=6.81891e-06,A6=2.74618e-09,A8=-2.00369e-10, A10=1.08689e-12 第四表面 k=9.661,A4=-1.41838e-05,A6=-5.59393e-07,A8=1.82188e-08, A10=-1.50719e-10 第五表面 k=0.420,A4=3.41139e-05,A6=5.52480e-06,A8=-3.10379e-07, A10=2.53040e-09 第八表面 k=-1.493,A4=-3.62339e-04,A6=-2.34270e-06,A8=1.00616e-07, A10=-6.28966e-09 第十表面 k=1.006,A4=-1.09878e-03,A6=-2.81148e-05,A8=-2.28722e-06, A10=5.34921e-10 第十一表面 k=-5.208,A4=3.43986e-04,A6=9.45047e-06,A8=-2.32836e-06, A10=2.56249e-07 第十五表面 k=0.000,A4=5.71049e-05,A6=-2.81592e-06 第十六表面 k=0.000,A4=1.31030e-04,A6=-5.22363e-06,A8=4.69431e-08 單位焦距 f1=31.94f2=-7.24f3=10.92f4=13.72 變焦數(shù)據 WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm) 5.098.8415.8528.3449.20 FNO. 3.224.164.92 5.67 6.00 2ω(°)81.22 47.23 26.8615.398.96 BF 5.434.795.10 4.78 4.65 總長度 42.84 46.75 52.0456.7857.56 d3 0.183.428.37 12.7316.17 d8 16.03 12.14 8.57 5.70 1.75 d142.818.0111.6215.1816.59 d163.983.333.64 3.32 3.19 實施例2 單位mm 表面數(shù)據 表面編號 r d nd vd 124.7500.802.1022516.79 219.1183.621.7680249.24 3* -178.118 可變 4* -285.349 0.801.8348142.71 5* 6.941 2.47 6-267.977 1.782.1022516.79 7-18.223 0.801.8348142.71 8* 40.283可變 9(S)∞0.30 10* 5.411 2.571.6935053.21 11* -22.837 0.02 12 5.448 1.461.4970081.54 13 34.2740.622.0033028.27 14 3.582 可變 15* 36.5603.311.7680249.24 16* -14.197 可變 17 ∞0.401.5477162.84 18 ∞0.50 19 ∞0.501.5163364.14 20 ∞0.37 像平面(光接收平面) 非球面數(shù)據 第三表面 k=0.000,A4=7.60141e-06,A6=-6.14494e-10,A8=-1.66413e-10, A10=9.96800e-13 第四表面 k=9.661,A4=-6.41121e-05,A6=-3.75130e-07,A8=3.89598e-08, A10=-3.76958e-10 第五表面 k=0.420,A4=-2.06875e-05,A6=4.78893e-06,A8=-5.64122e-07, A10=1.10339e-08 第八表面 k=-1.493,A4=-3.76904e-04,A6=7.91618e-07,A8=1.71181e-08, A10=-5.12772e-09 第十表面 k=0.971,A4=-1.16819e-03,A6=-2.45336e-05,A8=-3.08002e-06, A10=2.76241e-08 第十一表面 k=-4.177,A4=6.64728e-04,A6=3.58772e-05,A8=-4.27344e-06, A10=6.89037e-07 第十五表面 k=0.000,A4=4.94926e-05,A6=-3.22056e-06 第十六表面 k=0.000,A4=1.33322e-04,A6=-5.96091e-06,A8=5.14652e-08 單位焦距 f1=31.90f2=-7.23f3=10.90f4=13.70 變焦數(shù)據WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm)5.098.8615.8228.2649.13 FNO. 3.224.134.89 5.54 6.00 2ω(°) 81.16 47.13 26.9115.418.99 BF 5.484.975.21 4.97 4.65 總長度 42.76 46.51 51.9356.4757.47 d3 0.183.388.35 12.8516.11 d8 15.93 11.89 8.46 5.56 1.74 d14 2.637.7211.3514.5416.42 d16 4.023.523.76 3.52 3.19 實施例3 單位mm 表面數(shù)據 表面編號r d nd vd 1 24.8630.802.0017020.64 217.3120.10 317.2103.621.7725049.60 4* -191.434 可變 5* -246.633 0.801.8348142.71 6* 6.889 2.58 7-335.277 1.622.1022516.79 8-19.220 0.10 9-17.266 0.801.8348142.71 10* 57.203可變 11(S)∞0.30 12* 5.805 2.491.6935053.21 13* -19.580 0.12 14 5.460 1.461.4970081.54 15 36.6800.782.0033028.27 16 3.621 可變 17* 30.8562.961.7433049.33 18* -14.638 可變 19 ∞0.401.5477162.84 20 ∞0.50 21 ∞0.501.5163364.14 22 ∞0.37 像平面(光接收面) 非球面數(shù)據 第四表面 k=0.000,A4=7.34610e-06,A6=3.10401e-09,A8=-2.13114e-10, A10=1.21240e-12 第五表面 k=9.661,A4=1.06284e-05,A6=-1.57115e-06,A8=3.70202e-08, A10=-2.77466e-10 第六表面 k=0.420,A4=2.60126e-05,A6=4.72986e-06,A8=-4.04118e-07, A10=3.41610e-09 第十表面 k=-1.493,A4=-3.50300e-04,A6=-1.64241e-06,A8=1.22037e-07, A10=-6.35735e-09 第十二表面 k=1.007,A4=-1.10618e-03,A6=-2.77540e-05,A8=-2.42568e-06, A10=9.10635e-09 第十三表面 k=-5.208,A4=3.37105e-04,A6=9.77823e-06,A8=-2.56919e-06, A 10=2.74290e-07 第十七表面 k=0.000,A4=6.21981e-05,A6=-2.54082e-06 第十八表面 k=0.000,A4=1.38383e-04,A6=-5.28746e-06,A8=5.23493e-08 單位焦距 f1=31.90f2=-7.24f3=10.92f4=13.74 變焦數(shù)據 WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm) 5.098.83 15.8228.2749.16 FNO. 3.234.16 4.93 5.67 6.00 2ω(°) 80.92 47.1726.8915.438.98 BF5.454.81 5.13 4.82 4.68 總長度42.97 46.8952.1856.9 157.69 d40.183.42 8.36 12.7316.17 d1016.0312.148.57 5.70 1.75 d162.80 7.98 11.5915.1416.56 d183.99 3.36 3.67 3.36 3.22 實施例4 單位mm 表面數(shù)據 表面編號 r d nd vd 1 24.339 0.802.0017020.64 2 17.110 3.621.7725049.60 3* -202.575可變 4* -177.7400.801.8348142.71 5* 6.950 2.59 6 -163.7661.612.1022516.79 7 -18.781 0.801.8348142.71 8* 50.365 可變 9(S) ∞ 0.30 10*5.888 2.491.6935053.21 11*-20.595 0.13 12 5.424 1.461.4970081.54 13 32.252 0.782.0033028.27 14 3.641 可變 15*27.021 2.981.7433049.33 16*-14.981 0.00 17 ∞ 可變 18 ∞ 0.401.5477162.84 19 ∞ 0.50 20 ∞ 0.501.5163364.14 21 ∞ 0.37 像平面(光接收面) 非球面數(shù)據 第三表面 k=0.000,A4=6.92624e-06,A6=-4.15511e-09,A8=-1.07707e-10, A10=6.92597e-13 第四表面 k=9.661,A4=-5.69038e-06,A6=-7.03182e-07,A8=2.57624e-08, A10=-2.53661e-10 第五表面 k=0.420,A4=7.71420e-05,A6=6.38529e-06,A8=-3.31172e-07, A10=4.46651e-09 第八表面 k=-1.493,A4=-3.79273e-04,A6=-4.05713e-06,A8=2.48706e-07, A10=-9.23062e-09 第十表面 k=1.109,A4=-1.12706e-03,A6=-3.54246e-05,A8=-1.41383e-06, A10=-7.53254e-08 第十一表面 k=-6.647,A4=3.14775e-04,A6=-7.34049e-06,A8=8.54655e-07, A10=3.16244e-08 第十五表面 k=0.000,A4=7.18255e-05,A6=-2.29705e-06 第十六表面 k=0.000,A4=1.37632e-04,A6=-3.98775e-06,A8=3.38066e-08 單位焦距 f1=31.73f2=-7.24f3=11.12f4=13.37 變焦數(shù)據 WE ST1 ST2 ST3TE f(mm) 5.08 8.7516.50 28.17 49.11 FNO. 3.26 4.195.215.68 6.00 2ω(°) 81.5247.76 25.91 15.46 8.96 BF5.52 4.924.274.86 4.65 總長度42.884 6.895 1.7456.92 57.54 d30.18 3.438.1912.76 16.17 d816.0312.20 8.425.75 1.75 d14 2.80 7.9712.29 15.17 16.59 d17 4.06 3.462.813.40 3.19 實施例5 單位mm 表面數(shù)據 表面編號 r d nd vd 1 26.4840.801.9459517.98 2 19.0393.571.7680249.24 3*-142.037 可變 4*-83.779 0.801.8513540.10 5*7.043 2.45 6 -209.901 1.821.9459517.98 7 -14.409 0.701.7680249.24 8*59.068可變 9(S) ∞0.30 10* 5.492 2.381.6935053.21 11* -18.302 0.10 125.217 1.461.4970081.54 1334.0740.512.0033028.27 14 3.421可變 15*25.754 2.631.7680249.24 16*-16.836 可變 17 ∞ 0.401.5477162.84 18 ∞ 0.50 19 ∞ 0.501.5163364.14 20 ∞ 0.37 像平面(光接收面) 非球面數(shù)據 第三表面 k=0.000,A4=7.85007e-06,A6=6.48772e-10,A8=-1.78686e-10, A10=9.92964e-13 第四表面 k=9.661,A4=3.86707e-05,A6=-9.71266e-07,A8=4.00322e-08, A10=-4.59818e-10 第五表面 k=0.487,A4=3.15015e-05,A6=6.21890e-06,A8=-5.15861e-07, A10=1.52931e-08 第八表面 k=-1.686,A4=-3.65583e-04,A6=-2.14376e-06,A8=9.39262e-08, A10=-8.53029e-09 第十表面 k=1.266,A4=-1.65072e-03,A6=-5.88005e-05,A8=-5.46088e-06, A10=-2.59951e-07 第十一表面 k=-6.076,A4=1.19118e-04,A6=4.57799e-06,A8=-7.41918e-06, A10=5.32189e-07 第十五表面 k=0.000,A4=7.57492e-05,A6=-5.18922e-07 第十六表面 k=0.000,A4=1.02405e-04,A6=-1.89883e-06,A8=2.69622e-08 單位焦距 f1=31.70f2=-7.19f3=10.94f4=13.62 變焦數(shù)據 WE ST1 ST2 ST3TE f(mm) 5.128.7615.9328.29 48.96 FNO. 3.304.235.00 5.62 6.01 2ω(°)80.52 47.40 26.7315.35 9.02 BF 5.404.855.16 4.86 4.82 總長度 42.12 46.19 51.7556.15 56.94 d3 0.223.628.54 13.19 16.42 d8 15.50 11.82 8.18 5.41 1.39 d143.498.3912.3515.18 16.80 d163.943.403.71 3.40 3.36 實施例6 單位mm 表面數(shù)據 表面編號 rd nd vd 126.198 0.802.001702 0.64 217.942 3.621.7725049.60 3* -154.362 可變 4-144.967 0.601.8160046.62 55.9800.301.6349423.22 6* 7.0112.75 7-89.6171.362.1022516.79 8-20.6830.701.8348142.71 9* 148.535可變 10(S)∞ 0.30 11* 5.46 22.38 1.6935053.21 12* -20.9530.10 13 5.602 1.461.4970081.54 14 39.362 0.702.0033028.27 15 3.555 可變 16* 22.339 2.631.7680249.24 17* -18.692可變 18 ∞ 0.401.5477162.84 19 ∞ 0.50 20 ∞ 0.501.5163364.14 21 ∞ 0.37 像平面(光接收面) 非球面數(shù)據 第三表面 k=0.000,A4=6.47947e-06,A6=-1.14895e-10,A8=-7.34270e-11, A10=2.62802e-13 第六表面 k=0.487,A4=6.04053e-05,A6=7.39262e-06,A8=-3.44043e-07, A10=2.04347e-09 第九表面 k=-2.956,A4=-3.38640e-04,A6=-8.97078e-07,A8=6.18615e-08, A10=-5.19623e-09 第十一表面 k=0.983,A4=-1.18677e-03,A6=-3.05018e-05,A8=-3.05952e-06, A10=5.76584e-08 第十二表面 k=-9.993,A4=4.92954e-04,A6=2.24028e-05,A8=-3.36465e-06, A10=5.75191e-07 第十六表面 k=0.000,A4=6.91126e-05,A6=-1.44097e-06 第十七表面 k=0.000,A4=9.80410e-05,A6=-3.86622e-06,A8=4.27893e-08 單位焦距 f1=32.98f2=-7.48f3=11.03f4=13.63 變焦數(shù)據WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm)5.128.8215.9328.2949.12 FNO. 3.314.225.07 5.81 6.00 2ω(°) 80.02 47.02 26.7815.448.97 BF 5.154.764.95 4.80 4.71 總長度 42.77 46.29 51.8556.7857.16 d3 0.203.698.52 13.2017.05 d9 16.21 12.00 8.32 5.37 1.25 d15 3.538.1512.3715.7216.45 d17 3.693.303.49 3.34 3.25 實施例7 單位mm 表面數(shù)據 表面編號r d nd vd 1 25.2460.802.0017020.64 217.5043.621.7725049.60 3* -153.282 可變 4* -305.214 0.801.8348142.71 5* 6.969 2.49 6-113.524 1.412.1022516.79 7-17.342 0.801.8348142.71 8* 47.705可變 9(S) ∞0.30 10* 5.785 2.491.6935053.21 11* -18.928 可變 12 5.454 1.461.4970081.54 13 39.5190.752.0033028.27 14 3.569 可變 15* 23.5472.891.7433049.33 16* -15.630 可變 17 ∞0.401.5477162.84 18 ∞0.50 19 ∞0.501.5163364.14 20 ∞0.37 像平面(光接收面) 非球面數(shù)據 第三表面 k=0.000,A4=7.44440e-06,A6=-8.33092e-09,A8=-3.71821e-11, A10=2.91551e-13 第四表面 k=9.661,A4=-4.32718e-05,A6=-6.38714e-07,A8=1.71954e-08, A10=-9.58527e-11 第五表面 k=0.420,A4=4.73224e-05,A6=4.90359e-06,A8=-3.23846e-07, A10=-8.16179e-09 第八表面 k=-1.493,A4=-3.78547e-04,A6=-4.88735e-06,A8=4.57516e-07, A10=-1.06817e-08 第十表面 k=1.107,A4=-1.22603e-03,A6=-4.54873e-05,A8=-1.89979e-06, A10=-8.94718e-08 第十一表面 k=-5.742,A4=2.69445e-04,A6=-1.08481e-05,A8=-9.14413e-07, A10=1.47216e-07 第十五表面 k=0.000,A4=7.97694e-05,A6=-1.04934e-06 第十六表面 k=0.000,A4=1.25993e-04,A6=-1.93046e-06,A8=1.76452e-08 單位焦距 f1=31.77f2=-7.19f3=6.66f4=-7.01f5=13.05 變焦數(shù)據 WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm) 5.118.7415.9128.38 49.06 FNO. 3.274.165.05 5.706.00 2ω(°)80.17 47.41 26.7115.33 8.98 BF 5.474.864.80 4.624.72 總長度 42.62 46.19 51.2756.36 57.18 d3 0.183.428.11 12.68 16.18 d8 16.03 12.06 8.40 5.721.74 d110.110.210.32 0.280.26 d143.037.8411.83 15.27 16.48 d164.013.403.343.163.26 實施例8 單位mm 表面數(shù)據 表面編號r d nd vd 1 21.9040.801.9228618.90 2 15.5983.501.7432049.34 3* -364.392 可變 4* -65.692 0.801.8348142.71 5* 4.791 2.33 6 29.0981.541.9459517.98 7 -17.375 0.601.8348142.71 8* 23.863可變 9(S)∞0.30 10* 4.239 2.701.4970081.54 11* -11.441 0.10 12 6.648 0.702.0017020.64 13* 4.236 可變 14 -33.457 1.501.7432049.34 15* -12.642 0.00 16 ∞可變 17 ∞0.401.5477162.84 18 ∞0.50 19 ∞0.501.5163364.14 20 ∞ 像平面(光接收面) 非球面數(shù)據 第三表面 k=0.000,A4=8.76629e-06,A6=-1.37971e-08 第四表面 k=0.000,A4=1.11297e-03,A6=-5.43425e-05,A8=1.17052e-06, A10=-1.01620e-08 第五表面 k=0.000,A4=1.54233e-03,A6=5.60992e-05,A8=-3.36931e-06, A10=-1.08279e-08 第八表面 k=0.000,A4=-7.67930e-04,A6=-1.87891e-05,A8=-1.16081e-07, A10=-8.50836e-10 第十表面 k=0.000,A4=-1.24286e-03,A6=-7.89741e-05,A8=-3.23347e-06, A10=-7.17385e-08 第十一表面 k=0.000,A4=-3.26412e-04,A6=-1.72582e-05,A8=1.59265e-06, A10=-3.09326e-08 第十三表面 k=0.000,A4=1.41264e-03,A6=9.83944e-05 第十五表面 k=0.000,A4=3.00000e-05 單位焦距 f1=30.55f2=-5.35f3=9.32f4=26.40 變焦數(shù)據WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm)4.948.3914.4026.6947.06 FNO.3.50 4.47 5.15 4.73 6.00 2ω(°) 82.2849.9329.2516.049.36 FB 8.12 7.65 7.28 6.45 5.64 總長度 36.7840.3047.0852.7958.36 d3 0.36 2.69 8.20 13.6515.58 d8 10.467.06 5.31 3.56 1.37 d13 2.98 8.03 11.4214.2520.90 d16 7.04 6.58 6.21 5.39 4.58 實施例9 單位mm 表面數(shù)據 表面編號 r d nd vd 126.8240.801.9459517.98 219.3463.571.7680249.24 3* -154.401 可變 4* -128.260 0.801.8513540.10 5* 6.303 2.50 6-279.380 0.701.7291654.68 718.4721.062.1022516.79 8* 76.616可變 9(S) ∞0.30 10* 5.755 2.381.6935053.21 11* -18.998 0.10 12 5.340 1.461.4970081.54 13 22.6670.512.0033028.27 14 3.587 可變 15* 22.6742.631.7680249.24 16* -20.422 可變 17∞0.401.5477162.84 18∞0.50 19∞0.501.5163364.14 20∞0.37 像平面(光接收面) 非球面數(shù)據 第三表面 k=0.000,A4=7.12229e-06,A6=9.11239e-09,A8=-2.77095e-10, A10=1.37494e-12 第四表面 k=0.000,A4=-1.91222e-05,A6=-8.95933e-07,A8=3.48869e-08, A10=-3.07714e-10 第五表面 k=0.000,A4=1.45289e-04,A6=1.20898e-05,A8=-5.45063e-07, A10=5.13417e-09 第八表面 k=0.000,A4=-2.92513e-04,A6=-2.92168e-06,A8=1.95347e-07, A 10=-4.02860e-09 第十表面 k=0.000,A4=-5.66147e-04,A6=-5.92936e-06,A8=-1.97982e-06, A10=1.47438e-07 第十一表面 k=0.000,A4=3.01744e-04,A6=4.10563e-06,A8=-3.64960e-06, A10=3.09816e-07 第十五表面 k=0.000,A4=4.35091e-05,A6=-2.12004e-06 第十六表面 k=0.000,A4=5.32277e-05,A6=-4.48825e-06,A8=4.83770e-08 單位焦距 f1=32.43f2=-7.23f3=11.02f4=14.37 變焦數(shù)據WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm)5.118.7615.9628.3949.04 FNO. 3.354.305.16 5.72 6.00 2ω(°) 81.05 47.66 26.6715.268.96 BF 5.494.894.57 4.61 4.67 總長度 41.64 45.80 51.9256.1956.76 d3 0.243.708.89 13.7117.14 d8 15.50 11.75 8.65 5.56 1.48 d14 3.608.6412.9915.5016.66 d16 4.033.433.11 3.16 3.21 實施例10 單位mm 表面數(shù)據 表面編號r d nd vd 物平面 ∞∞ 1 26.0570.901.9228620.88 2 20.3243.801.5891361.14 3* -90.043 可變 4* -228.052 0.801.8513540.10 5* 6.471 3.38 6 -49.444 1.781.9459517.98 7 -13.033 0.701.7432049.34 8* -200.000可變 9(S) ∞ 0.00 10*6.0843.321.5920167.02 11*-14.229 0.14 12 8.7761.881.4970081.54 13 -6.821 0.391.6129337.00 14 4.070可變 15*22.340 2.721.5254255.78 16*-16.652 0.00 17 ∞ 可變 18 ∞ 0.401.5163364.14 19 ∞ 0.50 20 ∞ 0.501.5163364.14 21 ∞ 0.37 像平面(光接收面) 非球面數(shù)據 第三表面 K=0.000 A4=7.76723e-06,A6=-5.17775e-09,A8=-3.05628e-11, A10=3.05364e-13,A12=-1.22198e-15 第四表面 K=0.000 A4=5.91800e-05,A6=-2.71411e-06,A8=2.98672e-08, A10=-2.27323e-10 第五表面 K=0.000 A4=2.01000e-04,A6=7.54437e-06,A8=-3.08734e-07, A10=1.56410e-08,A12=-8.56105e-10 第八表面 K=0.000 A4=-2.82631e-04,A6=-6.23538e-06,A8=4.00871e-07, A10=-1.47767e-08,A12=2.95296e-10 第十表面 K=0.000 A4=-4.86039e-04,A6=-8.24264e-06,A8=6.61180e-07, A10=-7.89566e-08,A12=2.77593e-09 第十一表面 K=0.000 A4=3.02859e-04,A6=-7.10097e-06,A8=1.24832e-06, A10=-1.31994e-07,A12=5.25802e-09 第十五表面 K=0.000 A4=5.85000e-05,A6=-1.20206e-06,A8=-7.74180e-28 第十六表面 K=0.000 A4=2.70961e-05,A6=-2.27806e-06,A8=3.88946e-28 單位焦距 f1=39.37f2=-7.56f3=11.52f4=18.60 變焦數(shù)據WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm)5.098.8415.4528.0649.11 FNO. 3.244.305.17 5.65 6.02 2ω(°) 81.12 47.49 27.6015.378.88 像高度 3.883.833.83 3.83 3.83 BF 6.124.965.51 5.74 5.43 總長度 44.97 48.88 55.4262.7465.89 d30.303.569.1416.53 21.35 d815.75 11.28 7.524.791.64 d14 2.989.2713.44 15.87 17.67 d17 4.593.474.024.243.91 實施例11 單位mm 表面數(shù)據 表面編號 r d nd vd 123.1500.802.1022516.79 218.5543.501.6935053.21 3* -123.339 可變 4* -90.927 0.801.8348142.71 5* 7.048 2.48 6-1266.286 1.642.1022516.79 7-20.159 0.801.8348142.71 8* 45.980可變 9(S) ∞0.30 10* 5.509 2.741.6935053.21 11* -20.746 0.02 12 5.150 1.461.4970081.54 13 21.6500.402.0033028.27 14 3.456 可變 15* 46.8483.281.7680249.24 16* -14.048 0.00 17 ∞可變 18 ∞0.401.5477 162.84 19 ∞0.50 20 ∞0.501.5163364.14 21∞0.37 像平面(光接收面) 非球面數(shù)據 第三表面 k=0.000,A4=9.42966e-06,A6=-1.39631e-09,A8=-1.83250e-10, A10=1.09250e-12 第四表面 k=0.000,A4=1.82511e-05,A6=1.01175e-07,A8=-2.98947e-09 第五表面 k=0.420,A4=5.25802e-05,A6=6.14527e-06,A8=-3.73155e-07, A10=9.45056e-09 第八表面 k=0.000,A4=-3.62054e-04,A6=1.24874e-07,A8=-1.06766e-07, A10=-2.94196e-09 第十表面 k=0.000,A4=-5.73729e-04,A6=-4.44838e-06,A8=-2.33375e-06, A10=1.73331e-07 第十一表面 k=0.000,A4=3.93312e-04,A6=3.45965e-06,A8=-3.57062e-06, A10=3.52884e-07 第十五表面 k=0.000,A4=4.51650e-05,A6=-3.05790e-06 第十六表面 k=0.000,A4=1.02788e-04,A6=-5.60166e-06,A8=5.10869e-08 單位焦距 f1=32.05f2=-7.30f3=11.00f4=14.41 變焦數(shù)據WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm)5.108.8515.8528.2749.16 FNO. 3.214.144.88 5.58 6.00 2ω(°) 80.70 47.19 26.9415.489.03 BF 5.674.915.27 4.94 4.67 總長度 42.89 46.71 51.8356.4057.43 d3 0.183.408.39 12.8616.21 d8 16.12 12.18 8.48 5.59 1.72 d14 2.718.0011.4714.8016.62 d17 4.213.453.82 3.48 3.21 實施例12 單位mm 表面數(shù)據 表面編號 r d nd vd 124.7640.802.1022516.79 219.1243.621.7680249.24 3* -179.186 可變 4* -285.754 0.801.8348142.71 5* 7.075 2.43 6-181.865 1.662.1022516.79 7-18.046 0.801.8348142.71 8* 37.195可變 9(S) 0.30 10* 5.451 2.541.6935053.21 11* -22.369 可變 12 5.367 1.461.4970081.54 13 44.3070.592.0033028.27 14 3.586 可變 15*27.9143.241.7680249.24 16*-15.386 可變 17 ∞0.401.5477162.84 18 ∞0.50 19 ∞0.501.5163364.14 20 ∞0.37 像平面(光接收面) 非球面數(shù)據 第三表面 k=0.000,A4=7.40763e-06,A6=-4.51297e-09,A8=-1.21322e-10, A10=8.60726e-13 第四表面 k=9.661,A4=-9.35774e-05,A6=1.71199e-06,A8=2.91403e-09, A10=-1.86109e-10 第五表面 k=0.420,A4=-2.83857e-05,A6=4.80878e-06,A8=-5.87642e-07, A10=1.52660e-08 第八表面 k=-1.493,A4=-3.69280e-04,A6=2.24600e-06,A8=1.60947e-08, A10=-6.38051e-09 第十表面 k=1.063,A4=-1.24122e-03,A6=-3.06956e-05,A8=-3.12274e-06, A 10=-4.08825e-08 第十一表面 k=-4.382,A4=6.02183e-04,A6=2.88488e-05,A8=-4.06429e-06, A10=6.22236e-07 第十五表面 k=0.000,A4=7.41118e-05,A6=-2.05696e-06 第十六表面 k=0.000,A4=1.27914e-04,A6=-3.62263e-06,A8=2.93175e-08 單位焦距 f1=31.95f2=-7.11f3=6.57f4=-6.99f5=13.35 變焦數(shù)據WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm)5.108.7415.7928.1349.31 FNO. 3.254.104.89 5.55 6.00 2ω(°) 80.48 47.63 26.9615.478.95 BF 5.605.085.08 4.91 4.65 總長度 42.89 46.13 51.3556.2457.49 d3 0.183.388.19 12.7816.12 d8 16.00 11.818.285.55 1.80 d11 0.040.160.26 0.25 0.27 d14 2.847.4611.2914.5216.42 d16 4.143.623.63 3.45 3.19 實施例13 單位mm 表面數(shù)據 表面編號 r d nd vd 124.0900.802.0017020.64 216.8813.621.7725049.60 3* -237.720 可變 4* 19139.546 0.801.8348142.71 5* 7.022 2.48 6-246.0091.432.1022516.79 7-18.939 0.801.8348142.71 8* 36.202 可變 9(S) 0.30 10* 5.737 2.491.6935053.21 11* -75.021 0.37 12 7.276 1.461.6516058.55 13 6.906 0.792.1022516.79 14 3.848 可變 15* 33.027 2.991.7433049.33 16* -13.749 可變 17 ∞ 0.401.5477162.84 18 ∞ 0.50 19 ∞ 0.501.5163364.14 20 ∞ 0.37 像平面(光接收面) 非球面數(shù)據 第三表面 k=0.000,A4=6.30333e-06,A6=2.48277e-09,A8=-1.15085e-10, A10=5.00853e-13 第四表面 k=9.661,A4=-6.45703e-05,A6=-3.41266e-07,A8=2.96809e-08, A10=-2.94996e-10 第五表面 k=0.420,A4=2.39561e-05,A6=4.75914e-06,A8=-4.61329e-07, A10=1.26489e-08 第八表面 k=-1.493,A4=-3.85138e-04,A6=-1.26117e-06,A8=6.50838e-09, A10=-5.27597e-09 第十表面 k=1.007,A4=-7.28139e-04,A6=-8.13409e-06,A8=-1.80592e-06, A10=1.36333e-07 第十一表面 k=-10.317,A4=9.53729e-04,A6=4.31457e-05,A8=-1.37217e-06, A10=6.57763e-07 第十五表面 k=0.000,A4=4.17738e-05,A6=-1.04874e-06 第十六表面 k=0.000,A4=1.13058e-04,A6=-2.39178e-06,A8=2.38835e-08 單位焦距 f1=32.01f2=-7.24f3=11.03f4=13.43 變焦數(shù)據WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm)5.108.7815.7528.2149.21 FNO. 3.274.194.94 5.67 6.00 2ω(°) 81.26 47.58 27.1215.528.99 BF 5.444.885.26 4.84 4.54 總長度 43.00 46.88 52.1056.8357.45 d3 0.183.458.37 12.7616.18 d8 16.03 12.17 8.49 5.69 1.76 d14 3.028.0411.6515.2016.64 d16 3.983.423.80 3.38 3.09 實施例14 單位mm 表面數(shù)據 表面編號 r d nd vd 124.0900.802.0017020.64 216.8813.621.7725049.60 3* -237.720 可變 4* 19139.546 0.801.8348142.71 5* 7.022 2.48 6-246.009 1.432.1022516.79 7-18.939 0.801.8348142.71 8* 36.202可變 9(S) 0.30 10* 5.737 2.491.6935053.21 11* -75.021 0.37 12 7.276 1.461.6516058.55 13 6.906 0.792.1022516.79 14 3.848 可變 15* 33.0272.991.7433049.33 16* -13.749 可變 17 ∞0.401.5477162.84 18 ∞0.50 19 ∞0.501.5163364.14 20 ∞0.37 像平面(光接收面) 非球面數(shù)據 第三表面 k=0.000,A4=6.30333e-06,A6=2.48277e-09,A8=-1.15085e-10, A10=5.00853e-13 第四表面 k=9.661,A4=-6.45703e-05,A6=-3.41266e-07,A8=2.96809e-08, A10=-2.94996e-10 第五表面 k=0.420,A4=2.39561e-05,A6=4.75914e-06,A8=-4.61329e-07, A10=1.26489e-08 第八表面 k=-1.493,A4=-3.85138e-04,A6=-1.26117e-06,A8=6.50838e-09, A10=-5.27597e-09 第十表面 k=1.007,A4=-7.28139e-04,A6=-8.13409e-06,A8=-1.80592e-06, A10=1.36333e-07 第十一表面 k=-10.317,A4=9.53729e-04,A6=4.31457e-05,A8=-1.37217e-06, A10=6.57763e-07 第十五表面 k=0.000,A4=4.17738e-05,A6=-1.04874e-06 第十六表面 k=0.000,A4=1.13058e-04,A6=-2.39178e-06,A8=2.38835e-08 單位焦距 f1=32.01f2=-7.24f3=11.03f4=13.43 變焦數(shù)據WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm)5.108.7815.7528.2149.21 FNO. 3.274.194.94 5.67 6.00 2ω(°) 81.26 47.58 27.1215.528.99 BF 5.444.885.26 4.84 4.54 總長度 43.00 46.88 52.1056.8357.45 d30.183.458.3712.7616.18 d816.03 12.17 8.495.69 1.76 d14 3.028.0411.65 15.2016.64 d16 3.983.423.803.38 3.09 實施例15 單位mm 表面數(shù)據 表面編號 r d nd vd 126.6490.801.9459517.98 219.0243.571.7680249.24 3* -131.627 可變 4* -76.902 0.801.8513540.10 5* 6.873 2.45 6* -49.076 0.701.7680249.24 718.9331.762.1022516.79 8* 226.488 可變 9(S) 0.30 10* 5.456 2.381.6935053.21 11* -19.210 0.10 12 5.302 1.461.4970081.54 13 27.7330.512.0033028.27 14 3.419 可變 15* 25.9752.631.7680249.24 16* -16.829 可變 17 ∞0.401.5477162.84 18 ∞0.50 19 ∞0.501.5163364.14 20 ∞0.37 像平面(光接收面) 非球面數(shù)據 第三表面 k=0.000,A4=7.94392e-06,A6=5.89517e-09,A8=-2.47525e-10, A10=1.30153e-12 第四表面 k=0.000,A4=9.88808e-06,A6=-2.28574e-06,A8=7.63451e-08, A10=-6.47994e-10 第五表面 k=0.000,A4=2.28618e-04,A6=1.24535e-05,A8=-5.66191e-07, A10=4.27110e-08 第六表面 k=0.000,A4=3.04014e-04,A6=-7.11000e-07,A8=8.93657e-07, A10=-1.62614e-08 第八表面 k=0.000,A4=-9.92982e-05,A6=-2.54438e-06,A8=4.71636e-07, A10=-1.99720e-08 第十表面 k=0.000,A4=-6.50584e-04,A6=-1.72392e-05,A8=-1.40723e-06, A10=4.91904e-08 第十一表面 k=0.000,A4=3.18580e-04,A6=-1.69612e-05,A8=-1.30044e-06, A10=1.11576e-07 第十五表面 k=0.000,A4=6.38253e-05,A6=-1.25797e-06 第十六表面 k=0.000,A4=8.12873e-05,A6=-2.41254e-06,A8=2.35806e-08 單位焦距 f1=31.53f2=-7.19f3=10.99f4=13.66 變焦數(shù)據WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm)5.118.7015.8728.1949.05 FNO. 3.294.224.99 5.61 6.00 2ω(°) 81.29 47.79 26.8415.419.00 BF 5.464.925.21 4.89 4.74 總長度 42.11 46.17 51.7556.1156.88 d3 0.253.628.56 13.2016.42 d8 15.50 11.83 8.20 5.41 1.40 d14 3.448.3512.3315.1516.86 d16 4.003.463.75 3.43 3.29 第十六實施方式中使用的變焦透鏡與根據第一實施方式的變焦透鏡相同。
第十七實施方式中使用的變焦透鏡與根據第二實施方式的變焦透鏡相同。
第十八實施方式中使用的變焦透鏡與根據第三實施方式的變焦透鏡相同。
第十九實施方式中使用的變焦透鏡與根據第四實施方式的變焦透鏡相同。
第二十實施方式中使用的變焦透鏡與根據第五實施方式的變焦透鏡相同。
第二十一實施方式中使用的變焦透鏡與根據第六實施方式的變焦透鏡相同。
第二十二實施方式中使用的變焦透鏡與根據第七實施方式的變焦透鏡相同。
第二十三實施方式中使用的變焦透鏡與根據第八實施方式的變焦透鏡相同。
第二十四實施方式中使用的變焦透鏡與根據第九實施方式的變焦透鏡相同。
第二十五實施方式中使用的變焦透鏡與根據第十實施方式的變焦透鏡相同。
第二十六實施方式中使用的變焦透鏡與根據第十一實施方式的變焦透鏡相同。
第二十七實施方式中使用的變焦透鏡與根據第十二實施方式的變焦透鏡相同。
第二十八實施方式中使用的變焦透鏡與根據第十三實施方式的變焦透鏡相同。
第二十九實施方式中使用的變焦透鏡與根據第十四實施方式的變焦透鏡相同。
第三十實施方式中使用的變焦透鏡與根據第十五實施方式的變焦透鏡相同。
第十六實施方式中的像高度和總圖像角的數(shù)據如下所示。
變焦數(shù)據 WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm) 5.098.8415.8528.3449.20 FNO. 3.224.164.92 5.67 6.00 2ω(°) 78.29 47.23 26.8615.398.96 像高度3.703.883.88 3.88 3.88 第十七實施方式中的像高度和總圖像角的數(shù)據如下所示。
變焦數(shù)據 WE ST1ST2ST3 TE f(mm) 5.09 8.86 15.82 28.26 49.13 FNO. 3.22 4.13 4.89 5.546.00 2ω(°) 78.2347.13 26.91 15.41 8.99 像高度3.70 3.88 3.88 3.883.88 第十八實施方式中的像高度和總圖像角的數(shù)據如下所示。
變焦數(shù)據WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm)5.098.8315.8228.2749.16 FNO. 3.234.164.93 5.67 6.00 2ω(°) 78.19 47.17 26.8915.438.98 像高度 3.713.883.88 3.88 3.88 第十九實施方式中的像高度和總圖像角的數(shù)據如下所示。
變焦數(shù)據 WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm) 5.088.7516.5028.17 49.11 FNO.3.264.195.21 5.686.00 2ω(°) 78.59 47.76 25.9115.46 8.96 像高度 3.703.883.88 3.883.88 第二十實施方式中的像高度和總圖像角的數(shù)據如下所示。
變焦數(shù)據WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm)5.128.7615.93 28.29 48.96 FNO. 3.304.235.005.626.01 2ω(°) 77.87 47.40 26.73 15.35 9.02 像高度 3.713.883.883.883.88 第二十一實施方式中的像高度和總圖像角的數(shù)據如下所示。
變焦數(shù)據WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm)5.128.8215.93 28.29 49.12 FNO. 3.314.225.075.816.00 2ω(°) 77.71 47.022 6.7815.44 8.97 像高度 3.733.883.883.883.88 第二十二實施方式中的像高度和總圖像角的數(shù)據如下所示。
變焦數(shù)據WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm)5.118.74 15.9128.38 49.06 FNO. 3.274.16 5.05 5.706.00 2ω(°) 77.93 47.4126.7115.33 8.98 像高度 3.743.88 3.88 3.883.88 第二十三實施方式中的像高度和總圖像角的數(shù)據如下所示。
變焦數(shù)據 WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm) 4.948.39 14.4026.69 47.06 FNO. 3.504.47 5.15 4.736.00 2ω(°) 79.88 49.9329.2516.04 9.36 像高度3.733.88 3.88 3.883.88 第二十四實施方式中的像高度和總圖像角的數(shù)據如下所示。
變焦數(shù)據 WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm) 5.118.7615.96 28.39 49.04 FNO.3.354.305.165.726.00 2ω(°) 78.14 47.66 26.67 15.26 8.96 像高度 3.703.883.883.883.88 第二十五實施方式中的像高度和總圖像角的數(shù)據如下所示。
變焦數(shù)據 WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm) 5.098.8415.4528.06 49.11 FNO. 3.244.305.17 5.656.02 2ω(°)75.59 47.47 27.5915.36 8.88 像高度 3.523.833.83 3.833.83 第二十六實施方式中的像高度和總圖像角的數(shù)據如下所示。
變焦數(shù)據WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm)5.108.8515.85 28.27 49.16 FNO. 3.214.144.885.586.00 2ω(°) 78.05 47.19 26.94 15.48 9.03 像高度 3.723.883.883.883.88 第二十七實施方式中的像高度和總圖像角的數(shù)據如下所示。
變焦數(shù)據WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm)5.108.7415.7928.13 49.31 FNO. 3.254.104.89 5.55 6.00 2ω(°) 78.00 47.63 26.9615.47 8.95 像高度 3.723.883.88 3.88 3.88 第二十八實施方式中的像高度和總圖像角的數(shù)據如下所示。
變焦數(shù)據WE ST1ST2 ST3 TE f(mm)5.108.78 15.75 28.21 49.21 FNO. 3.274.19 4.945.676.00 2ω(°) 78.14 47.58 27.12 15.52 8.99 像高度 3.693.88 3.883.883.88 第二十九實施方式中的像高度和總圖像角的數(shù)據如下所示。
變焦數(shù)據 WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm) 5.108.7815.75 28.21 49.21 FNO.3.274.194.945.676.00 2ω(°) 78.14 47.58 27.12 15.52 8.99 像高度 3.693.883.883.883.88 第三十實施方式中的像高度和總圖像角的數(shù)據如下所示。
變焦數(shù)據 WE ST1 ST2 ST3 TE f(mm) 5.118.7015.87 28.19 49.05 FNO. 3.294.224.995.616.00 2ω(°) 78.19 47.79 26.84 15.41 9.00 像高度3.683.883.883.883.88 圖16A到45E是根據第一到第十五實施方式的變焦透鏡在變焦透鏡聚焦到無限遠處的物點上的狀態(tài)下的像差圖。這些像差圖在用后綴“A”編號的圖16A到44A中示出了廣角端的球面像差(SA)、像散(AS)、失真(DT)和縮放色像差(CC),在用后綴“B”編號的圖16B到44B中示出了在第一中間焦距狀態(tài)下的球面像差(SA)、像散(AS)、失真(DT)和縮放色像差(CC),在用后綴“C”編號的圖16C到44C中示出了在第二中間焦距狀態(tài)下的球面像差(SA)、像散(AS)、失真(DT)和縮放色像差(CC),在用后綴“D”編號的圖17D到45D中示出了在第三中間焦距狀態(tài)下的球面像差(SA)、像散(AS)、失真(DT)和縮放色像差(CC),并且在用后綴“E”編號的圖17E到45E中示出了攝遠端的球面像差(SA)、像散(AS)、失真(DT)和縮放色像差(CC)。在這些圖中,符號“ω”代表半視場角。
條件表達式(1-1)到(1-9)的值如下所示。 實施例1 實施例2 實施例3實施例4實施例5 (1-1)∑d2G/Imw 1.503 1.508 1.519 1.494 1.486 (1-2)N2ave1.924 1.924 1.924 1.924 1.855 (1-3)f2/ft0.147 0.147 0.147 0.147 0.147 (1-4)f2/R22f 0.042 0.027 0.022 0.044 0.034 (1-5)f2/R23r -0.146 -0.180-0.127 -0.144 -0.122 (1-6)SF21 0.948 0.953 0.946 0.925 0.845 (1-7)f1/ft0.649 0.649 0.649 0.646 0.647 (1-8)ft/fw9.664 9.648 9.661 9.675 9.564 (1-9)Imw/fw 0.762 0.762 0.763 0.764 0.758 實施例6實施例7實施例8實施例9實施例10 (1-1)∑d2G/Imw 1.471 1.417 1.359 1.306 1.742 (1-2)N2ave 1.918 1.924 1.879 1.894 1.847 (1-3)f2/ft 0.152 0.147 0.114 0.147 0.154 (1-4)f2/R22f-1.251 0.063 -0.184 0.026 0.153 (1-5)f2/R23r0.362 -0.151 -0.224 -0.094 0.038 (1-6)SF21 0.921 0.955 0.864 0.906 0.945 (1-7)f1/ft 0.671 0.648 0.649 0.661 0.801 (1-8)ft/fw 9.596 9.606 9.524 9.596 9.654 (1-9)Imw/fw 0.758 0.760 0.785 0.759 0.752 實施例16 實施例17 實施例18 實施例19 實施例20 (1-1)∑d2G/Imw 1.576 1.581 1.588 1.567 1.553 (1-2)N2ave 1.924 1.924 1.924 1.924 1.855 (1-3)f2/ft 0.147 0.147 0.147 0.147 0.147 (1-4)f2/R22f0.042 0.027 0.022 0.044 0.034 (1-5)f2/R23r-0.146 -0.180 -0.127 -0.144 -0.122 (1-6)SF21 0.948 0.953 0.946 0.925 0.845 (1-7)f1/ft 0.649 0.649 0.649 0.646 0.647 (1-8)ft/fw 9.664 9.648 9.661 9.675 9.564 (1-9)Imw/fw 0.727 0.726 0.729 0.729 0.725 實施例21 實施例22 實施例23 實施例24 實施例25 (1-1)∑d2G/Imw 1.529 1.471 1.414 1.370 1.742 (1-2)N2ave 1.918 1.924 1.879 1.894 1.847 (1-3)f2/ft 0.152 0.147 0.114 0.147 0.154 (1-4)f2/R22f -1.251 0.063 -0.184 0.026 0.153 (1-5)f2/R23r 0.362 -0.151 -0.224 -0.094 0.038 (1-6)SF21 0.921 0.955 0.864 0.906 0.945 (1-7)f1/ft 0.671 0.648 0.649 0.661 0.801 (1-8)ft/fw 9.596 9.606 9.524 9.596 9.654 (1-9)Imw/fw0.729 0.732 0.755 0.724 0.691 條件表達式(2-1)到(2-11)的值如下所示。以下,“Ex.”意味著“實施例”。Ex.2 Ex.11 Ex.12 Ex.17 Ex.26 Ex.27 (2-1)nd1n2.102 2.102 2.102 2.102 2.102 2.102 (2-2)vd1n16.79 16.79 16.79 16.79 16.79 6.79 (2-3)SF1n7.79 9.07 7.78 7.79 9.07 7.78 (2-4)∑d1G/Imw 1.139 1.108 1.139 1.195 1.157 1.187 (2-5)nd1n-nd1p 0.334 0.409 0.334 0.334 0.409 0.334 (2-6)vd1p-vd1n 32.45 36.42 32.45 32.45 36.42 32.45 (2-7)f1/ft 0.649 0.652 0.648 0.649 0.652 0.648 (2-8)|f2/ft| 0.147 0.148 0.144 0.147 0.148 0.144 (2-9)ft/fw 9.648 9.644 9.660 9.648 9.644 9.660 (2-10)Imw/fw 0.762 0.761 0.760 0.726 0.729 0.729 (2-11)Lt/Imw 14.893 14.883 14.899 15.622 15.535 15.528 條件表達式(3-1)到(3-10)的值如下所示。
實施例1 實施例2實施例3實施例4實施例13 (3-1)f2/ft 0.147 -0.147 -0.147 -0.147 -0.147 (3-2)nd2p 2.10225 2.102252.102252.102252.10225 (3-3)vd2p 16.79 16.79 16.79 16.79 16.79 (3-4)SF2p1 1.239 1.146 1.122 1.259 1.167 (3-5)SF2p2 - - - - - (3-6)ft/fw 9.664 9.648 9.661 9.646 9.650 (3-7)Imw/fw 0.762 0.762 0.763 0.764 0.760 (3-8)f1/ft 0.649 0.649 0.649 0.646 0.650 (3-9)f3/ft 0.222 0.222 0.222 0.226 0.224 (3-10)fR/ft 0.279 0.279 0.279 0.272 0.273 實施例14實施例9 實施例15實施例7 (3-1)f2/ft -0.147 -0.147 -0.147 -0.147 (3-2)nd2p 2.10225 2.10225 2.10225 2.10225 (3-3)vd2p 16.79 16.79 16.79 16.79 (3-4)SF2p 11.167 - - 1.361 (3-5)SF2p2 - -1.635 -1.182 - (3-6)ft/fw 9.642 9.596 9.607 9.606 (3-7)Imw/fw 0.760 0.759 0.760 0.760 (3-8)f1/ft 0.650 0.661 0.643 0.648 (3-9)f3/ft 0.224 0.225 0.224 0.136 (3-10)fR/ft 0.273 0.293 0.279 0.266 實施例16實施例17實施例18實施例19實施例28 (3-1)f2/ft -0.147 -0.147 -0.147 -0.147 -0.147 (3-2)nd2p 2.10225 2.10225 2.10225 2.10225 2.10225 (3-3)vd2p 16.79 16.79 16.79 16.79 16.79 (3-4)SF2p1 1.239 1.146 1.122 1.259 1.167 (3-5)SF2p2 - - - - - (3-6)ft/fw 9.664 9.648 9.661 9.675 9.642 (3-7)Imw/fw 0.727 0.726 0.729 0.729 0.723 (3-8)f1/ft 0.649 0.649 0.649 0.646 0.650 (3-9)f3/ft 0.222 0.222 0.222 0.226 0.224 (3-10)fR/ft 0.279 0.279 0.279 0.272 0.273 實施例29實施例24實施例30實施例22 (3-1)f2/ft -0.147 -0.147 -0.147 -0.147 (3-2)nd2p 2.10225 2.10225 2.10225 2.10225 (3-3)vd2p 16.79 16.79 16.79 16.79 (3-4)SF2p1 1.167 - - 1.361 (3-5)SF2p2 - -1.635 -1.182 - (3-6)ft/fw 9.642 9.596 9.607 9.606 (3-7)Imw/fw 0.723 0.724 0.722 0.732 (3-8)f1/ft 0.650 0.661 0.643 0.648 (3-9)f3/ft 0.224 0.225 0.224 0.136 (3-10)fR/ft 0.273 0.293 0.279 0.266 條件表達式(4-1)到(4-11)的值如下所示。 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 (4-1)f1/ft0.649 0.649 0.649 0.646 0.647 (4-2)nd1p 1.773 1.768 1.773 1.773 1.768 (4-3)R1pf/f1p 0.830.840.840.830.86 (4-4)R1nr/f1n-0.28 -0.23 -0.29 -0.28 -0.25 (4-5)|f2/ft 0.147 0.147 0.147 0.147 0.147 (4-6)ft/fw9.664 9.648 9.661 9.675 9.564 (4-7)Imw/fw 0.762 0.762 0.763 0.764 0.758 (4-8)Lt/Imw(在空氣中) 13.412 13.384 13.448 13.335 13.338 (4-9)|Δc07-Δf07|/p 4.354.954.404.304.20 (4-10)|Δg10|/p 3.905.853.854.156.50 (4-11)|Δg10-Δg07|/p 3.654.303.653.654.55 實施例6 實施例7 實施例8 實施例9 (4-1)f1/ft 0.671 0.648 0.648 0.661 (4-2)nd1p 1.773 1.773 1.747 1.768 (4-3)R1pf/f1p 0.850.850.780.86 (4-4)R1nr/f1n -0.30 -0.29 -0.25 -0.25 (4-5)|f2/ft| 0.152 0.147 0.113 0.147 (4-6)ft/fw 9.596 9.606 9.540 9.596 (4-7)Imw/fw0.758 0.760 0.785 0.759 (4-8)Lt/Imw(在空氣中) 13.363 13.214 12.134 13.381 (4-9)|Δc07-Δf07|/p 4.353.803.204.50 (4-10)|Δg10|/p4.755.556.355.35 (4-11)|Δg10-Δg07|/p 4.504.502.803.65 實施例16實施例17實施例18實施例19實施例20 (4-1)f1/ft 0.649 0.649 0.649 0.647 0.645 (4-2)nd1p 1.773 1.768 1.773 1.773 1.768 (4-3)R1pf/f1p 0.830.840.840.830.86 (4-4)R1nr/f1n -0.28 -0.23 -0.29 -0.28 -0.25 (4-5)|f2/ft| 0.147 0.147 0.147 0.148 0.146 (4-6)ft/fw 9.603 9.604 9.606 9.630 9.606 (4-7)Imw/fw0.723 0.723 0.725 0.726 0.725 (4-8)Lt/Imw(在空氣中) 14.063 14.039 14.058 13.986 13.942 (4-9)|Δc07-Δf07|/p 4.354.954.404.304.20 (4-10)|Δg10|/p3.905.853.854.156.50 (4-11)|Δg10-Δg07|/p 3.654.303.653.654.55 實施例21實施例22實施例23實施例24 (4-1)f1/ft 0.671 0.646 0.627 0.661 (4-2)nd1p 1.773 1.773 1.747 1.768 (4-3)R1pf/f1p 0.850.850.780.86 (4-4)R1nr/f1n -0.30 -0.29 -0.25 -0.25 (4-5)|f2/ft|0.152 0.146 0.110 0.147 (4-6)ft/fw 9.607 9.612 9.625 9.593 (4-7)Imw/fw 0.729 0.730 0.736 0.723 (4-8)Lt/Imw(在空氣中) 13.898 13.715 12.626 14.038 (4-9)|Δc07-Δf07|/p 4.353.803.204.50 (4-10)|Δg10|/p 4.755.556.355.35 (4-11)|Δg10-Δg07|/p 4.504.502.803.65 (失真的校正) 此外,當使用本發(fā)明的變焦透鏡系統(tǒng)時,電子地執(zhí)行對像失真的數(shù)字校正。下面將描述對于像失真的數(shù)字校正的基本概念。
例如,如圖46中所示,以光軸和圖像拾取平面的交點為中心,將與有效圖像拾取平面的較長邊內接的半徑R的圓周(像高度)上的縮放固定,并且使該圓周為校正的基準。接下來,大致按輻射方向移動除了半徑R之外的任意半徑r(ω)的圓周(像高度)上的每個點,并且通過在同心圓上移動以使得半徑變?yōu)閞′(ω)來執(zhí)行校正。
例如,在圖46中,將位于半徑R的圓的內側的任意半徑r1(ω)的圓周上的點P1朝向圓的中心移動到要校正的半徑r1′(ω)的圓周上的點P2。而且,將位于半徑R的圓的外側的任意半徑r2(ω)的圓周上的點Q1朝向從圓的中心離開的方向移動到要校正的半徑r2′(ω)的圓周上的點Q2。
這里,r′(ω)可表示為如下。
r′(ω)=α·f·tanω(0≤α≤1) 其中,ω是物體的半像角并且f是成像光學系統(tǒng)(本發(fā)明中的變焦透鏡系統(tǒng))的焦距。
這里,當使與半徑R的圓(像高度)對應的理想像高度為Y時,那么 α=R/Y=R/(f·tanω)。
理想的是,光學系統(tǒng)相對于光軸旋轉對稱。換言之,失真也按相對于光軸旋轉對稱的方式出現(xiàn)。因此,如上所述,在電子地校正光學失真的情況下,當可以通過以下處理來執(zhí)行校正時在數(shù)據量和計算量的角度上可以認為是有利的,所述處理包括在以再現(xiàn)圖像上的光軸和圖像拾取平面的交點為中心的情況下固定與有效圖像拾取平面的較長邊內接的半徑R的圓周(像高度)上的縮放,大致按輻射方向移動除了半徑R之外的任意半徑r(ω)的圓周(像高度)上的每個點,并且在同心圓上移動以使得半徑變?yōu)閞′(ω)。
此外,光學像在由電子圖像拾取元件拾取圖像的時間點不再是連續(xù)的量(由于采樣)。因此,只要電子圖像拾取元件上的像素不是放射狀地布置,在光學圖像上精確描繪的半徑R的圓就不再是精確的圓。
換言之,關于針對各個離散坐標點表示的圖像數(shù)據的形狀校正,不存在可固定縮放的圓。因此,對于各個像素(Xi,Yj),可使用確定移動目的地坐標(Xi’,Yj’)的方法。當兩個或更多個點(Xi,Yj)移動到坐標(Xi’,Yj’)時,取各個像素的值的平均值。而且,當不存在已移動的點時,可通過使用一些周圍像素的坐標(Xi’,Yj’)的值來進行內插。
當在特別是具有變焦透鏡系統(tǒng)的電子圖像拾取裝置中由于光學系統(tǒng)或電子圖像拾取元件的制造誤差等而使得相對于光軸的失真很顯著時,并且當在光學像上描繪的半徑R的圓不對稱時,這種方法對于校正是有效的。而且,當在圖像拾取元件或各種輸出裝置中將信號再現(xiàn)為圖像時出現(xiàn)幾何失真時,它對于校正是有效的。
在本發(fā)明的電子圖像拾取裝置中,為計算校正量r′(ω)-r(ω),可進行如下設置將r(ω)(即半像角)和像高度之間的關系、或者真實像高度r和理想像高度r’/α之間的關系記錄在內置于電子圖像拾取裝置中的記錄介質中。
為了失真校正后的圖像在短邊方向上的兩端處不會出現(xiàn)光量的極端不足,半徑R可滿足以下條件表達式。
0≤R≤0.6Ls 其中,Ls是有效圖像拾取面的短邊的長度。
優(yōu)選的是,半徑R滿足以下條件表達式。
0.3Ls≤R≤0.6Ls 此外,最有利的是,使半徑R和大致有效圖像拾取平面的短邊方向的內接圓的半徑一致。在半徑R=0附近(即軸附近)固定縮放的校正情況下,從實質圖像數(shù)量的角度來說有些不利,但是可以確保即使加寬角度也使得尺寸較小的效果。
需要校正的焦距區(qū)間分割為多個焦點區(qū)域。而且,可用如在所分割的焦點區(qū)域中的攝遠端附近基本滿足以下條件表達式的校正結果的情況下的校正量來執(zhí)行校正 r′(ω)=α·f·tanω 然而,在該情況下,在所分割的焦點區(qū)域中的廣角端,在所分割的焦點區(qū)域的廣角端的桶形失真有一定程度的殘留。而且,當所分割的區(qū)域的數(shù)量增加時,出現(xiàn)額外地在記錄介質中保持校正所必需的特定數(shù)據的需要。因此,增加所分割區(qū)域的數(shù)量不是優(yōu)選的。因此,預先計算與所分割的焦點區(qū)域中的各個焦距相關聯(lián)的一個或多個系數(shù)??苫谕ㄟ^模擬或通過實際設備的測量來確定這些系數(shù)。
可計算在所分割的焦點區(qū)域中的攝遠端附近基本滿足以下關系的校正結果的情況下的校正量 r′(ω)=α·f·tanω 并且可通過針對該校正量統(tǒng)一地乘以各個焦距的系數(shù)來使其成為最終的校正量。
此外,當通過對無限遠處的物體的成像(形成像)而獲得的像中不存在失真時,以下關系成立 f=y(tǒng)/tanω 這里,y表示像點離光軸的高度(像高度),f表示成像系統(tǒng)(本發(fā)明中的變焦透鏡系統(tǒng))的焦距,并且ω表示與從圖像拾取平面上的中心連接到y(tǒng)的位置的像點對應的物點方向相對于光軸的角度(物體半像角)。
當在成像系統(tǒng)中存在桶形失真時,關系變?yōu)? f>y/tanω。
換言之,當成像系統(tǒng)的焦距f和像高度y固定時,ω的值變得很大。
(數(shù)字攝像機) 圖47到49是根據本發(fā)明的其中將上述變焦透鏡系統(tǒng)并入拍攝光學系統(tǒng)141的數(shù)字攝像機的結構的概念圖。圖47是示出數(shù)字攝像機140的外觀的正視圖,圖48是數(shù)字攝像機140的后視圖,并且圖49是示出數(shù)字攝像機140的結構的示意性剖面圖。在圖47和圖49中,示出了拍攝光學系統(tǒng)141的未折疊狀態(tài)。在該實施例的情況下,數(shù)字攝像機140包括具有拍攝光路142的拍攝光學系統(tǒng)141、具有取景器光路144的取景器光學系統(tǒng)143、快門按鈕145、閃光燈146、液晶顯示器147、焦距改變按鈕161、和設置改變開關162等,并且,在拍攝光學系統(tǒng)141的未折疊狀態(tài)下,通過滑動蓋子160,由蓋子160覆蓋拍攝光學系統(tǒng)141、取景器光學系統(tǒng)143、和閃光燈146。此外,當蓋子160打開并且將數(shù)字攝像機設置于拍照狀態(tài)中時,拍攝光學系統(tǒng)141采用如圖47中所示的未折疊狀態(tài),當按下布置在數(shù)字攝像機140的上部的快門按鈕145時,與快門按鈕145的按下同步,拍攝光學系統(tǒng)141(例如第一實施方式中的變焦透鏡系統(tǒng))拍攝照片。拍攝光學系統(tǒng)141形成的物體像經由其上應用波長區(qū)域限制涂層的低通濾光器和防護玻璃C而形成在CCD 149的圖像拾取表面上。通過處理裝置151,將由CCD 149作為光接收的物體像作為電子圖像顯示在液晶顯示器147上,該液晶顯示器147設置在數(shù)字攝像機140的背面上。而且,記錄裝置152連接到處理裝置151,并且它也可以記錄所拍攝的電子圖像。記錄裝置152可與處理裝置151分離地設置,或者可通過電子地寫入軟盤、存儲卡、或MO等進行記錄來形成記錄裝置152。而且,可將攝像機形成為其中布置有銀鹽膜來代替CCD 149的銀鹽攝像機。
此外,取景器物鏡光學系統(tǒng)153布置在取景器光路144上。取景器物鏡光學系統(tǒng)153由多個透鏡單元(該圖中為三個單元)和兩個棱鏡組成,并且由其中焦距與拍攝光學系統(tǒng)141的變焦透鏡系統(tǒng)同步地變化的變焦光學系統(tǒng)制成。由取景器物鏡光學系統(tǒng)153形成的物體像形成在作為正像元件的正像棱鏡155的視場框157上。在正像棱鏡155的背側,布置有將正像引導到觀看者的眼球的目鏡光學系統(tǒng)159。在目鏡光學系統(tǒng)159的出射側布置有蓋元件150。
因為以這種方式構成的數(shù)字攝像機140具有根據本發(fā)明的拍攝光學系統(tǒng)141,在折疊狀態(tài)下具有極小的厚度,并且按高縮放在整個變焦區(qū)域中具有極穩(wěn)定的成像性能,所以可以實現(xiàn)高性能、小尺寸、和寬視場角。
(內部電路結構) 圖50是數(shù)字攝像機140的主要部件的內部電路的結構框圖。在以下描述中,上述的處理裝置151例如包括CDS/ADC部124、臨時存儲器117、和圖像處理部118,存儲裝置152例如由存儲介質部119組成。
如圖50中所示,數(shù)字攝像機140包括操作部112、連接到操作部112的控制部113、經由總線114和總線115連接到控制部113的控制信號輸出端口的臨時存儲器117和圖像形成驅動電路116、圖像處理部118、存儲介質部119、顯示部120、和設置信息存儲部121。
臨時存儲器117、圖像處理部118、存儲介質部119、顯示部120和設置信息存儲部121被構造為能夠經由總線122互相輸入和輸出數(shù)據。而且,CCD 149和CDS/ADC部124連接到圖像形成驅動電路116。
操作部112包括各種輸入按鈕和開關,并且是向控制部通知從外部(由數(shù)字攝像機的用戶)經由這些輸入按鈕和開關輸入的事件信息的電路。
控制部113是中央處理單元(CPU),并且具有圖中未示出的內置計算機程序存儲器。控制部113是根據該計算機程序存儲器中存儲的計算機程序,在接收到攝像機用戶經由操作部112輸入的指令和命令時控制整個數(shù)字攝像機140的電路。
CCD 149接收作為光的經由根據本發(fā)明的拍攝光學系統(tǒng)141形成的物體像。CCD 149是如下的圖像拾取元件其由圖像形成驅動電路116驅動和控制,并且將針對物體像的各個像素的光的量轉換為電信號并輸出到CDS/ADC部124。
CDS/ADC部124是如下的電路其對從CCD 149輸入的電信號進行放大,并執(zhí)行模擬/數(shù)字轉換,并且將僅經過放大并轉換為數(shù)字數(shù)據的圖像原始數(shù)據(裸數(shù)據,以下稱為“原始數(shù)據”)輸出到臨時存儲器117。
臨時存儲器117是例如包括SDRAM(同步動態(tài)隨機存取存儲器)的緩存器,并且是臨時存儲從CDS/ADC部124輸出的原始數(shù)據的存儲裝置。圖像處理部118是如下的電路其讀取臨時存儲器117中存儲的原始數(shù)據或者存儲介質部119中存儲的原始數(shù)據,并且基于控制部113指定的圖像質量參數(shù)來電子地執(zhí)行各種圖像處理,包括失真校正。
存儲介質部119是按例如可拆卸地安裝的包括閃速存儲器的卡或棒形式的記錄介質。存儲器介質部119是裝置的控制電路,其中在卡式閃速存儲器和棒式閃速存儲器中記錄和保持有從臨時存儲器117轉送的原始數(shù)據和在圖像處理部118中進行了圖像處理的圖像數(shù)據。
顯示部120包括液晶顯示器,并且是在液晶顯示器上顯示圖像和操作菜單的電路。設置信息存儲部121包括其中預先存儲了各種圖像質量參數(shù)的ROM部、和存儲了通過操作部112上的輸入操作在從ROM部讀取的圖像質量參數(shù)中選擇的圖像質量參數(shù)的RAM部。設置信息存儲部121是控制到存儲器的輸入和從存儲器的輸出的電路。
以這種方式構造的數(shù)字攝像機140具有根據本發(fā)明的拍攝光學系統(tǒng)141,該拍攝光學系統(tǒng)141在具有足夠的廣角區(qū)域和小型化的結構同時,按高縮放在整個縮放區(qū)域中具有極穩(wěn)定的成像性能。因此,可實現(xiàn)高性能、小尺寸、和寬視角。而且,可以在廣角端和攝遠端迅速進行聚焦操作。
產業(yè)適用性 如從前述將理解的,根據本發(fā)明的變焦透鏡有利于獲得高變焦比和寬視場角,以滿足用戶對于比從前更廣泛種類的拍照區(qū)域(可拍攝情況)的需求。另外,該變焦透鏡適于與諸如CCD或CMOS傳感器的電子圖像拾取元件一起使用,因為可無困難地獲得所拾取圖像的良好圖像質量。
權利要求
1.一種變焦透鏡,該變焦透鏡從其物側起按順序包括
具有正折射率的第一透鏡單元;
具有負折射率的第二透鏡單元;和
具有正折射率的第三透鏡單元,其中
通過改變這些透鏡單元之間的距離來進行變焦,
第二透鏡單元包括兩個負透鏡元件和一個正透鏡元件,第二透鏡單元中的最接近物側的透鏡元件是負透鏡元件,并且
所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.60<∑d2G/Imw<1.95...(1-1)
1.830<N2ave<2.000 ...(1-2)
其中∑d2G是第二透鏡單元在光軸上的厚度,Imw是所述變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且N2ave是第二透鏡單元中的所有透鏡元件對d線的折射率的平均值,其中術語“透鏡元件”指滿足0.1<L/Imw的光學部件,其中L是第二透鏡單元中的所述光學部件在光軸上的厚度。
2.根據權利要求1所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.02<|f2/ft|<0.05 ...(1-3)
其中f2是第二透鏡單元的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
3.根據權利要求1所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
-0.65<f2/R22f<0.35 ...(1-4)
-0.65<f2/R23r<0.35 ...(1-5)
其中f2是第二透鏡單元的焦距,R22f是第二透鏡單元中的第二接近物側的透鏡元件的物側表面的近軸曲率半徑,并且R23r是第二透鏡單元中的第三接近物側的透鏡元件的像側表面的近軸曲率半徑。
4.根據權利要求1所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.4<SF21<1.5...(1-6)
其中SF21由SF21=(R21f+R21r)/(R21f-R21r)定義,R21f是第二透鏡單元中的最接近物側的負透鏡元件的物側表面的近軸曲率半徑,并且R21r是第二透鏡單元中的最接近物側的負透鏡元件的像側表面的近軸曲率半徑。
5.根據權利要求1所述的變焦透鏡,其中,在第二透鏡單元中的透鏡元件的至少一個表面中使用非球面。
6.根據權利要求1所述的變焦透鏡,其中,第二透鏡單元由三個透鏡元件組成。
7.根據權利要求1所述的變焦透鏡,其中,第一透鏡單元由兩個或更少的透鏡元件組成。
8.根據權利要求1所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.2<f1/ft<1.6 ...(1-7)
其中f1是第一透鏡單元的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
9.根據權利要求1所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡從其物側起按順序由以下部件組成
具有正折射率的第一透鏡單元;
具有負折射率的第二透鏡單元;
具有正折射率的第三透鏡單元;和
具有正折射率的第四透鏡單元。
10.根據權利要求9所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡包括孔徑光闌,并且
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第二透鏡單元移動,第三透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第四透鏡單元移動,并且孔徑光闌移動。
11.根據權利要求1所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡從其物側起按順序由以下部件組成
具有正折射率的第一透鏡單元;
具有負折射率的第二透鏡單元;
具有正折射率的第三透鏡單元;
具有負折射率的第四透鏡單元;和
具有正折射率的第五透鏡單元。
12.根據權利要求11所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡包括孔徑光闌,并且
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第二透鏡單元移動,第三透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第四透鏡單元移動,第五透鏡單元移動,并且孔徑光闌移動。
13.根據權利要求1所述的變焦透鏡,該變焦透鏡整體上由九個或更少的透鏡元件組成。
14.根據權利要求9所述的變焦透鏡,該變焦透鏡整體上由九個或更少的透鏡元件組成。
15.根據權利要求11所述的變焦透鏡,該變焦透鏡整體上由九個或更少的透鏡元件組成。
16.根據權利要求1所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
4.0<ft/fw<20.0 ...(1-8)
其中ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
17.根據權利要求9所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
4.0<ft/fw<20.0 ...(1-8)
其中ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
18.根據權利要求11所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
4.0<ft/fw<20.0 ...(1-8)
其中ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
19.根據權利要求1所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.50<Imw/fw<1.00...(1-9)
其中Imw是所述變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
20.根據權利要求9所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.50<Imw/fw<1.00...(1-9)
其中Imw是所述變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
21.根據權利要求11所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.50<Imw/fw<1.00...(1-9)
其中Imw是所述變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
22.一種圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置包括
如權利要求1所述的變焦透鏡;和
圖像拾取元件,其將所述變焦透鏡形成的像轉換為電信號。
23.一種圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置包括
如權利要求9所述的變焦透鏡;和
圖像拾取元件,其將所述變焦透鏡形成的像轉換為電信號。
24.一種圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置包括
如權利要求11所述的變焦透鏡;和
圖像拾取元件,其將所述變焦透鏡形成的像轉換為電信號。
25.根據權利要求22所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將包含由所述變焦透鏡造成的失真的電信號轉換為其中校正了失真的圖像信號。
26.根據權利要求23所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將包含由所述變焦透鏡造成的失真的電信號轉換為其中校正了失真的圖像信號。
27.根據權利要求24所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將包含由所述變焦透鏡造成的失真的電信號轉換為其中校正了失真的圖像信號。
28.一種變焦透鏡,該變焦透鏡從其物側起按順序包括
具有正折射率的第一透鏡單元;
具有負折射率的第二透鏡單元;和
具有正折射率的第三透鏡單元,其中
通過改變這些透鏡單元之間的距離來進行變焦,
第一透鏡單元包括一個負透鏡元件和至少一個正透鏡元件,并且
所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
2.00<nd1n<2.30 ...(2-1)
13.0<vd1n<30.0 ...(2-2)
其中nd1n是第一透鏡單元中的負透鏡元件對d線的折射率,并且vd1n是第一透鏡單元中的負透鏡元件的Abbe數(shù)。
29.根據權利要求28所述的變焦透鏡,其中,第一透鏡單元中的負透鏡元件具有凸面朝向物側的凹凸形狀并且滿足以下條件表達式
1.0<SF1n<15.0 ...(2-3)
其中SF1n由SF1n=(R1nf+R1nr)/(R1nf-R1nr)定義,R1nf是第二透鏡單元中的負透鏡元件的物側表面的近軸曲率半徑,并且R1nr是第一透鏡單元中的負透鏡元件的像側表面的近軸曲率半徑。
30.根據權利要求28所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.40<∑d1G/Imw<3.00...(2-4)
其中∑d1G是第一透鏡單元在光軸上的厚度,Imw是所述變焦透鏡的廣角端的最大像高度。
31.根據權利要求28所述的變焦透鏡,其中,第一透鏡單元由一個負透鏡元件和一個正透鏡元件組成。
32.根據權利要求31所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.20<nd1n-nd1p<0.55...(2-5)
20.0<vd1p-vd1n<55.0...(2-6)
其中nd1n是第一透鏡單元中的負透鏡元件對d線的折射率,vd1p是第一透鏡單元中的正透鏡元件的Abbe數(shù),nd1p是第一透鏡單元中的正透鏡元件對d線的折射率,并且vd1n是第一透鏡單元中的負透鏡元件的Abbe數(shù)。
33.根據權利要求28所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.2<f1/ft<1.0 ...(2-7)
其中f1是第一透鏡單元的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
34.根據權利要求28所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.02<|f2/ft|<0.50 ...(2-8)
其中f2是第二透鏡單元的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
35.根據權利要求28所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡從其物側起按順序由以下部件組成
具有正折射率的第一透鏡單元;
具有負折射率的第二透鏡單元;
具有正折射率的第三透鏡單元;和
具有正折射率的第四透鏡單元。
36.根據權利要求35所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡包括孔徑光闌,并且
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第二透鏡單元移動,第三透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第四透鏡單元移動,并且孔徑光闌移動。
37.根據權利要求28所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡從其物側起按順序由以下部件組成
具有正折射率的第一透鏡單元;
具有負折射率的第二透鏡單元;
具有正折射率的第三透鏡單元;
具有負折射率的第四透鏡單元;和
具有正折射率的第五透鏡單元。
38.根據權利要求37所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡包括孔徑光闌,并且
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第二透鏡單元移動,第三透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第四透鏡單元移動,第五透鏡單元移動,并且孔徑光闌移動。
39.根據權利要求28所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡由九個或更少的透鏡元件組成。
40.根據權利要求35所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡由九個或更少的透鏡元件組成。
41.根據權利要求37所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡由九個或更少的透鏡元件組成。
42.根據權利要求28所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
4.0<ft/fw<20.0...(2-9)
其中ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
43.根據權利要求35所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
4.0<ft/fw<20.0 ...(2-9)
其中ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
44.根據權利要求37所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
4.0<ft/fw<20.0 ...(2-9)
其中ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
45.根據權利要求28所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.50<Imw/fw<1.00...(2-10)
其中Imw是所述變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
46.根據權利要求35所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.50<Imw/fw<1.00...(2-10)
其中Imw是所述變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
47.根據權利要求37所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.50<Imw/fw<1.00...(2-10)
其中Imw是所述變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
48.根據權利要求28所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
5.0<Lt/Imw<17.5 ...(2-11)
其中Lt是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的整個長度,并且Imw是所述變焦透鏡的廣角端的最大像高度。
49.根據權利要求35所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
5.0<Lt/Imw<17.5...(2-11)
其中Lt是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的整個長度,并且Imw是所述變焦透鏡的廣角端的最大像高度。
50.根據權利要求37所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
5.0<Lt/Imw<17.5...(2-11)
其中Lt是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的整個長度,并且Imw是所述變焦透鏡的廣角端的最大像高度。
51.一種圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置包括
如權利要求28所述的變焦透鏡;和
圖像拾取元件,其將所述變焦透鏡形成的像轉換為電信號。
52.一種圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置包括
如權利要求35所述的變焦透鏡;和
圖像拾取元件,其將所述變焦透鏡形成的像轉換為電信號。
53.一種圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置包括
如權利要求37所述的變焦透鏡;和
圖像拾取元件,其將所述變焦透鏡形成的像轉換為電信號。
54.根據權利要求51所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表包含由所述變焦透鏡造成的失真的像的電信號轉換為其中校正了失真的圖像信號。
55.根據權利要求52所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表包含由所述變焦透鏡造成的失真的像的電信號轉換為其中校正了失真的圖像信號。
56.根據權利要求53所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表包含由所述變焦透鏡造成的失真的像的電信號轉換為其中校正了失真的圖像信號。
57.根據權利要求51所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表由所述變焦透鏡形成的像的電信號轉換為其中校正了由縮放色像差造成的色彩失調的圖像信號。
58.根據權利要求52所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表由所述變焦透鏡形成的像的電信號轉換為其中校正了由縮放色像差造成的色彩失調的圖像信號。
59.根據權利要求53所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表由所述變焦透鏡形成的像的電信號轉換為其中校正了由縮放色像差造成的色彩失調的圖像信號。
60.一種變焦透鏡,該變焦透鏡從其物側起按順序包括
具有正折射率的第一透鏡單元;
具有負折射率的第二透鏡單元;和
具有正折射率的第三透鏡單元,其中
通過改變這些透鏡單元之間的距離來進行變焦,并且
第二透鏡單元包括滿足以下條件表達式的至少一個正透鏡元件
-0.50<f2/ft<-0.03...(3-1)
2.00<nd2p<2.30 ...(3-2)
13.0<vd2p<30.0 ...(3-3)
其中f2是第二透鏡單元的焦距,ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距,nd2p是第二透鏡單元中的正透鏡元件對d線的折射率,并且vd2p是第二透鏡單元中的正透鏡元件的Abbe數(shù)。
61.根據權利要求60所述的變焦透鏡,其中,
第二透鏡單元由兩個或更少的負透鏡元件和一個正透鏡元件組成。
62.根據權利要求61所述的變焦透鏡,其中,第二透鏡單元從物側起按順序由以下部件組成第一負透鏡元件、正透鏡元件和第二負透鏡元件。
63.根據權利要求62所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.2<SF2p1<3.50 ...(3-4)
其中SF2p1由SF2p1=(R2pf1+R2pr1)/(R2pf1-R2pr1)定義,R2pf1是第二透鏡單元中的在第一負透鏡元件和第二負透鏡元件之間布置的正透鏡元件的物側表面的近軸曲率半徑,并且R2pr1是第二透鏡單元中的在第一負透鏡元件和第二負透鏡元件之間布置的正透鏡元件的像側表面的近軸曲率半徑。
64.根據權利要求61所述的變焦透鏡,其中,第二透鏡單元從物側起按順序由以下部件組成第一負透鏡元件、第二負透鏡元件和正透鏡元件。
65.根據權利要求64所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
-4.5<SF2p2<-0.5...(3-5)
其中SF2p2由SF2p2=(R2pf2+R2pr2)/(R2pf2-R2pr2)定義,R2pf2是第二透鏡單元中的最接近像側的正透鏡元件的物側表面的近軸曲率半徑,并且R2pr2是第二透鏡單元中的最接近像側的正透鏡元件的像側表面的近軸曲率半徑。
66.根據權利要求60所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡從物側起按順序由以下部件組成
具有正折射率的第一透鏡單元;
具有負折射率的第二透鏡單元;
具有正折射率的第三透鏡單元;和
具有正折射率的第四透鏡單元。
67.根據權利要求66所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡包括孔徑光闌,并且
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第二透鏡單元移動,第三透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第四透鏡單元移動,并且孔徑光闌移動。
68.根據權利要求60所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡從物側起按順序由以下部件組成
具有正折射率的第一透鏡單元;
具有負折射率的第二透鏡單元;
具有正折射率的第三透鏡單元;
具有負折射率的第四透鏡單元;和
具有正折射率的第五透鏡單元。
69.根據權利要求68所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡包括孔徑光闌,并且
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第二透鏡單元移動,第三透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第四透鏡單元移動,第五透鏡單元移動,并且孔徑光闌移動。
70.根據權利要求60所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
4.0<ft/fw<20.0...(3-6)
其中fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距,ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
71.根據權利要求66所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
4.0<ft/fw<20.0...(3-6)
其中fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距,ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
72.根據權利要求68所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
4.0<ft/fw<20.0...(3-6)
其中fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距,ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
73.根據權利要求60所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.50<Imw/fw<1.00...(3-7)
其中Imw是所述變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
74.根據權利要求66所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.50<Imw/fw<1.00...(3-7)
其中Imw是所述變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
75.根據權利要求68所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.50<Imw/fw<1.00...(3-7)
其中Imw是所述變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距。
76.一種圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置包括
如權利要求60所述的變焦透鏡;和
圖像拾取元件,其將所述變焦透鏡形成的像轉換為電信號。
77.一種圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置包括
如權利要求66所述的變焦透鏡;和
圖像拾取元件,其將所述變焦透鏡形成的像轉換為電信號。
78.一種圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置包括
如權利要求68所述的變焦透鏡;和
圖像拾取元件,其將所述變焦透鏡形成的像轉換為電信號。
79.根據權利要求76所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表包含由所述變焦透鏡造成的失真的像的電信號轉換為其中校正了失真的圖像信號。
80.根據權利要求77所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表包含由所述變焦透鏡造成的失真的像的電信號轉換為其中校正了失真的圖像信號。
81.根據權利要求78所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表包含由所述變焦透鏡造成的失真的像的電信號轉換為其中校正了失真的圖像信號。
82.一種變焦透鏡,該變焦透鏡從其物側起按順序包括
具有正折射率的第一透鏡單元;
具有負折射率的第二透鏡單元;和
具有正折射率的第三透鏡單元,其中
通過改變這些透鏡單元之間的距離來進行變焦,
第一透鏡單元由一個負透鏡元件和一個正透鏡元件組成,并且
所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.1<f1/ft<1.05 ...(4-1)
1.70<nd1p<2.20 ...(4-2)
其中f1是第一透鏡單元的焦距,ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距,并且nd1p是第一透鏡單元中的正透鏡元件對d線的折射率。
83.根據權利要求82所述的變焦透鏡,其中,第一透鏡單元從物側起按順序由凹面朝向像側的負透鏡元件和凸面朝向物側的正透鏡元件組成,并且所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.5<R1pf/f1p<10.0 ...(4-3)
-2.0<R1nr/f1n<-0.10...(4-4)
其中R1pf是第一透鏡單元中的正透鏡元件的物側表面的近軸曲率半徑,并且f1p是第一透鏡單元中的正透鏡元件的焦距,R1nr是第一透鏡單元中的負透鏡元件的像側表面的近軸曲率半徑,并且f1n是第一透鏡單元中的負透鏡元件的焦距。
84.根據權利要求82所述的變焦透鏡,其中,第一透鏡單元中的負透鏡元件和正透鏡元件構成接合透鏡。
85.根據權利要求82所述的變焦透鏡,其中,第一透鏡單元中的負透鏡元件和正透鏡元件是相互不接合的獨立透鏡元件。
86.根據權利要求82所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡從物側起按順序由以下部件組成
具有正折射率的第一透鏡單元;
具有負折射率的第二透鏡單元;
具有正折射率的第三透鏡單元;和
具有正折射率的第四透鏡單元。
87.根據權利要求86所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡包括孔徑光闌,并且
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第二透鏡單元移動,第三透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第四透鏡單元移動,并且孔徑光闌移動。
88.根據權利要求82所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡從物側起按順序由以下部件組成
具有正折射率的第一透鏡單元;
具有負折射率的第二透鏡單元;
具有正折射率的第三透鏡單元;
具有負折射率的第四透鏡單元;和
具有正折射率的第五透鏡單元。
89.根據權利要求88所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡包括孔徑光闌,并且
在從廣角端到攝遠端的變焦期間,第一透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第二透鏡單元移動,第三透鏡單元按它在攝遠端比在廣角端更接近物側的方式移動,第四透鏡單元移動,第五透鏡單元移動,并且孔徑光闌移動。
90.根據權利要求82所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.02<|f2/ft|<0.50...(4-5)
其中f2是第二透鏡單元的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
91.根據權利要求86所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.02<|f2/ft|<0.50...(4-5)
其中f2是第二透鏡單元的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
92.根據權利要求88所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.02<|f2/ft|<0.50 ...(4-5)
其中f2是第二透鏡單元的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
93.根據權利要求82所述的變焦透鏡,其中,
所述變焦透鏡由九個或更少的透鏡元件組成。
94.根據權利要求86所述的變焦透鏡,其中,
所述變焦透鏡由九個或更少的透鏡元件組成。
95.根據權利要求88所述的變焦透鏡,其中,
所述變焦透鏡由九個或更少的透鏡元件組成。
96.根據權利要求82所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
5.0<ft/fw<30.0 ...(4-6)
其中fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
97.根據權利要求86所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
5.0<ft/fw<30.0 ...(4-6)
其中fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
98.根據權利要求88所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
5.0<ft/fw<30.0 ...(4-6)
其中fw是整個變焦透鏡系統(tǒng)在廣角端的焦距,并且ft是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的焦距。
99.根據權利要求82所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.50<Imw/fw<1.00...(4-7)
其中Imw是變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且fw是變焦透鏡在廣角端的焦距。
100.根據權利要求86所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.50<Imw/fw<1.00...(4-7)
其中Imw是變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且fw是變焦透鏡在廣角端的焦距。
101.根據權利要求88所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
0.50<Imw/fw<1.00...(4-7)
其中Imw是變焦透鏡的廣角端的最大像高度,并且fw是變焦透鏡在廣角端的焦距。
102.根據權利要求82所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
5.0<Lt/Imw<22.5 ...(4-8)
其中Lt是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的整個長度,并且Imw是變焦透鏡的廣角端的最大像高度。
103.根據權利要求86所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
5.0<Lt/Imw<22.5 ...(4-8)
其中Lt是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的整個長度,并且Imw是變焦透鏡的廣角端的最大像高度。
104.根據權利要求88所述的變焦透鏡,其中,所述變焦透鏡滿足以下條件表達式
5.0<Lt/Imw<22.5 ...(4-8)
其中Lt是整個變焦透鏡系統(tǒng)在攝遠端的整個長度,并且Imw是變焦透鏡的廣角端的最大像高度。
105.一種圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置包括
如權利要求82所述的變焦透鏡;和
圖像拾取元件,其將所述變焦透鏡形成的像轉換為電信號。
106.一種圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置包括
如權利要求86所述的變焦透鏡;和
圖像拾取元件,其將所述變焦透鏡形成的像轉換為電信號。
107.一種圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置包括
如權利要求88所述的變焦透鏡;和
圖像拾取元件,其將所述變焦透鏡形成的像轉換為電信號。
108.根據權利要求105所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表由所述變焦透鏡形成的像的電信號轉換為其中校正了由縮放色像差造成的色彩失調的圖像信號。
109.根據權利要求106所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表由所述變焦透鏡形成的像的電信號轉換為其中校正了由縮放色像差造成的色彩失調的圖像信號。
110.根據權利要求107所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表由所述變焦透鏡形成的像的電信號轉換為其中校正了由縮放色像差造成的色彩失調的圖像信號。
111.根據權利要求108所述的圖像拾取裝置,其中,該圖像拾取裝置在整個變焦范圍內滿足以下條件表達式
2.0<|Δc07-Δf07|/p<15.0...(4-9)
2.0<|Δg10|/p<15.0 ...(4-10)
|Δg10-Δg07|/p<12.0 ...(4-11)
其中Δc07、Δf07、和Δg07分別是在等于最大對角像高度的70%的像高度處c線、f線和g線相對于d線的縮放色像差的量,Δg10是在最大對角像高度處g線相對于d線的縮放色像差的量,并且p是圖像拾取元件的像素間距。
112.根據權利要求109所述的圖像拾取裝置,其中,該圖像拾取裝置在整個變焦范圍內滿足以下條件表達式
2.0<|Δc07-Δf07|/p<15.0...(4-9)
2.0<|Δg10|/p<15.0 ...(4-10)
|Δg10-Δg07|/p<12.0 ...(4-11)
其中Δc07、Δf07、和Δg07分別是在等于最大對角像高度的70%的像高度處c線、f線和g線相對于d線的縮放色像差的量,Δg10是在最大對角像高度處g線相對于d線的縮放色像差的量,并且p是圖像拾取元件的像素間距。
113.根據權利要求110所述的圖像拾取裝置,其中,該圖像拾取裝置在整個變焦范圍內滿足以下條件表達式
2.0<|Δc07-Δf07|/p<15.0...(4-9)
2.0<|Δg10|/p<15.0 ...(4-10)
|Δg10-Δg07|/p<12.0 ...(4-11)
其中Δc07、Δf07、和Δg07分別是在等于最大對角像高度的70%的像高度處c線、f線和g線相對于d線的縮放色像差的量,Δg10是在最大對角像高度處g線相對于d線的縮放色像差的量,并且p是圖像拾取元件的像素間距。
114.根據權利要求105所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表包含由所述變焦透鏡造成的失真的像的電信號轉換為其中校正了失真的圖像信號。
115.根據權利要求106所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表包含由所述變焦透鏡造成的失真的像的電信號轉換為其中校正了失真的圖像信號。
116.根據權利要求107所述的圖像拾取裝置,該圖像拾取裝置還包括圖像轉換部,該圖像轉換部通過圖像處理將代表包含由所述變焦透鏡造成的失真的像的電信號轉換為其中校正了失真的圖像信號。
全文摘要
本發(fā)明提供變焦透鏡和裝配有該變焦透鏡的圖像拾取裝置。變焦透鏡從其物側起按順序包括具有正折射率的第一透鏡單元G1、具有負折射率的第二透鏡單元G2、和具有正折射率的第三透鏡單元,其中通過改變這些透鏡單元之間的距離來進行變焦,第二透鏡單元具有兩個負透鏡元件和一個正透鏡元件,并且最接近物側的透鏡元件是負透鏡元件。所述變焦透鏡滿足以下條件表達式0.60<∑d2G/Imw<1.95…(1-1)和1.830<N2ave<2.000…(1-2),其中術語“透鏡元件”指滿足0.1<L/Imw的光學部件。
文檔編號G02B15/16GK101493571SQ20091000235
公開日2009年7月29日 申請日期2009年1月7日 優(yōu)先權日2008年1月8日
發(fā)明者左部校之 申請人:奧林巴斯映像株式會社