圖像拍攝裝置和變焦透鏡的制作方法

專利名稱：圖像拍攝裝置和變焦透鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像拍攝裝置和變焦透鏡，具體來說，涉及一種具有光軸折向裝置的變焦透鏡和使用該變焦透鏡的圖像拍攝裝置，以及能夠同時實現數碼相機中成像裝置尺寸的增大和數碼相機厚度的減小的技術。
背景技術：
近年來，數碼相機的年銷售量已經超過了膠卷照相機，并以令人驚異的速度普及。與便攜式膠卷照相機相比，市場上流行的數碼相機類型(特別是所謂的便攜式數碼相機)體積小、重量輕、并且操作成本低，同時允許使用者在拍攝每個圖像之后立即在其液晶顯示屏幕上確認拍攝結果。這被認為是便攜式數碼相機得到普及的原因。
使便攜式數碼相機小型化的主要問題很大程度上在于所使用透鏡的厚度，大量的數碼相機采用的是伸縮式鏡筒，即所謂的可收回透鏡，當不使用的時候能夠將其置于相機內，進入便攜、收縮狀態。然而，這種可收回透鏡具有容易受外力震動而損壞的巨大缺點。
與可收回透鏡相反，如日本專利申請公開第2004-354869號(專利文獻1)、日本專利申請公開第2004-193848號(專利文獻2)和日本專利申請公開第2004-170707號(專利文獻3)所披露的，有一種薄型便攜式數碼相機，通過在透鏡系統中設置光軸折向部件來使其變薄，該光軸折向部件作為抗震裝置能夠減小相機的厚度。這種所謂的折向光學系統能夠減小相機的厚度，但是需要用于設置像棱鏡和鏡子這樣的反射部件的空間。此外，反射部件不但對變焦透鏡中的變焦功能或者圖像形成功能沒有貢獻，還占據了變焦透鏡中原本不必要的空間。其結果是，這種反射部件導致了透鏡體積的增加，并妨礙了相機的小型化。為此，在采用折向光學系統的便攜式數碼相機領域中，已經通過采用小屏幕尺寸的成像裝置來達到相機的小型化。
但是，如果通過只保留能夠確保高分辨率的有效像素數量來使成像裝置的屏幕尺寸變小，那么像素間距將變細，并且用于光電轉換的感應器的一個像素的區域將變得很小，以致敏感度降低并且噪聲增大。其結果是，這種構造容易引起明亮對象中高亮細節的明顯損失和黑暗對象中陰影細節的明顯損失，考慮到圖像質量，對可收回透鏡不利。
此外，即使通過采用小型成像裝置達到透鏡的小型化，但是相比它的有效屏幕大小，成像裝置的包裝(package)的外部尺寸仍然相當大，以致相機的厚度受到包裝大小的限制，并且厚度減小的程度受到限制。
盡管便攜式數碼相機通過將小尺寸成像裝置同可收回透鏡或者折向透鏡相結合來追求小型化，但是要滿足更高圖像質量的要求需要設計高圖像質量的數碼相機。通過采用像35mm實際尺寸裝置或者所謂的APS-C尺寸裝置這樣的大型成像裝置，高圖像質量的數碼相機即使在高靈敏度設置的情況下也能夠抑制噪聲的出現，能夠很容易地免由于大范圍的灰度表征所引起的高亮細節和陰影細節的損失，并且能夠獲得高分辨率。這種數碼相機是作為可更換透鏡的單鏡頭反光(single-lens reflex)型或者范圍取景(range finder)型相機上市的，比便攜式數碼相機在體積上明顯更大、重量更重。即使當安裝具有3倍變焦比(大約相當于便攜式數碼相機的平均變焦比)的變焦透鏡的時候，數碼相機的深度尺寸將尤其變大，以致明顯損害便攜性。

發明內容
如上所述，如果通過采用小尺寸成像裝置將具有變焦透鏡的便攜式數碼相機小型化，那么在噪音、灰度表征等方面不能獲得高質量圖像，但是如果追求高圖像質量，在安裝變焦透鏡的情況下，需要可換透鏡型相機，導致尺寸增大重量加重。在市場上，對便攜式數碼相機和單鏡頭反光相機之間的交叉品，具有變焦透鏡的便攜式數碼相機的需求仍然很大，因此通過采用具有足以獲得高圖像質量的大小的成像裝置來保持高圖像質量。
如上所述，厚度的減小對小型化相當重要，并且如果應用上面列舉的專利文獻1，能夠將變焦透鏡深度變薄。然而，折向光學系統本質上是一種增加透鏡本身體積的技術，如果在與小屏幕尺寸的成像裝置結合實現的便攜式相機中透鏡系統根據大屏幕尺寸成比例放大，那么鏡筒的折疊長度最好不變得太長以致阻礙相機的使用。在專利文獻2和3中所披露的裝置作為用于減小鏡筒折疊長度的裝置非常有用，但是由于兩個移動透鏡組不在一個光軸上(在途中不折向)，容易在兩個移動透鏡組之間產生偏心差，并且偏心差的測量和調整很困難，以致在保證好的質量的時候很難實現大規模生產。
此外，如果通過專利文獻2和3中披露的裝置減小鏡筒的折疊長度，那么可能有這樣的情況，包含大屏幕尺寸成像裝置的包裝的尺寸會阻礙相機厚度的減小。
因此，期望提供一種圖像拍攝裝置，能夠采用大有效屏幕尺寸的成像裝置來實現高圖像質量，并包括通過將透鏡設計為從鏡筒前端小量凸起而具有良好攜帶性的薄機體。本發明針對上述問題做出。
根據本發明的第一方面，提供了一種圖像拍攝裝置，包括變焦透鏡，設置在殼體中，并包括多個固定透鏡組、多個移動透鏡組和至少三個光軸折向裝置；以及成像裝置，設置在殼體中，用于將由變焦透鏡形成的圖像轉換為電信號。變焦透鏡從物體側開始依次包括固定第一透鏡組，包括具有第一光軸的負透鏡組、用于將光軸近似直角折向的第一光軸折向裝置和具有被第一光軸折向裝置折向的第二光軸的正透鏡組，該固定第一透鏡組整體上具有正折射力；多個移動透鏡組和至少一個固定透鏡組，沿著第二光軸設置來執行變焦作用、像面位置校正作用和聚焦作用；以及第二光軸折向裝置，相對于多個移動透鏡組中最靠近圖像側的移動透鏡組設置在圖像側上，用于將光軸近似直角折向。通過在包括第一和第二光軸折向裝置的至少三個光軸折向裝置中位于最靠近圖像側位置上的光軸折向裝置，將光軸折向，以使成像裝置設置為近似平行于殼體的內壁面。
因此，在上述圖像拍攝裝置中，成像裝置被設置為近似平行于殼體的內壁面，并且多個移動透鏡組的任何一個都設置在第二光軸上。
根據本發明的第二方面，提供了一種變焦透鏡，從物體側開始依次包括第一透鏡組，包括具有第一光軸的負透鏡組、用于將光軸近似直角折向的第一反射裝置和具有被第一反射裝置折向的第二光軸的正透鏡組，該第一透鏡組整體上具有正折射力；第二透鏡組，具有負折射力，并沿著第二光軸移動來主要執行倍率改變；第三透鏡組，固定在第二光軸上，并具有正折射力；第四透鏡組，具有正折射力，并沿著第二光軸移動來執行聚焦以及校正由倍率改變引起的圖像形成位置的改變；第五透鏡組，具有負折射力，并能夠延伸由第一到第四透鏡組形成的合成焦距和后焦點；和多個反射裝置。
因此，在上述變焦透鏡中，能夠設置除第一反射裝置之外的多個反射裝置，同時實現長的后焦點。
在上述圖像拍攝裝置中，由于將成像裝置以與殼體的內壁面成面對面的關系設置，因此成像裝置包裝的寬度不會限制圖像拍攝裝置的厚度，即，其在入射到第一透鏡組的光軸方向上的尺寸，并且，不會阻礙圖像拍攝裝置厚度的減小。此外，由于主透鏡組，特別是多個移動透鏡組，是沿著第二光軸設置的，因此能夠抑制偏心誤差的出現，并且即使出現了偏心誤差，也能夠輕松地測量和調整偏心誤差。
此外，在上述變焦透鏡中，能夠保證長的后焦點，并且能夠設置除第一反射裝置之外的多個反射裝置，同時實現長的后焦點。
根據本發明的另一方面，提供了一種圖像拍攝裝置，包括變焦透鏡，設置在殼體中，并包括多個固定透鏡組、多個移動透鏡組和至少三個光軸折向裝置；以及成像裝置，設置在殼體中，用于將變焦透鏡形成的圖像轉換為電信號。變焦透鏡從物體側開始依次包括固定第一透鏡組，包括具有第一光軸的負透鏡組、用于將光軸近似直角折向的第一光軸折向裝置和具有被第一光軸折向裝置折向的第二光軸的正透鏡組，該固定第一透鏡組整體上具有正折射力；多個移動透鏡組和至少一個固定透鏡組，沿著第二光軸設置來執行變焦作用、像面位置校正作用和聚焦作用；第二光軸折向裝置，相對于多個移動透鏡組中最靠近圖像側的移動透鏡組設置在圖像側上，用于將光軸近似直角折向；以及第三光軸折向裝置，相對于第二光軸折向裝置設置在圖像側上。通過第二光軸折向裝置，將第二光軸折向為與包含第一光軸和第二光軸的平面近似平行的第三光軸；并且通過第三光軸折向裝置，將第三光軸折向，使成像裝置被設置為近似平行于殼體的內壁面。根據這個圖像拍攝裝置，光軸折向裝置的數量限制為三個，并且其折向方向也有限制，從而能夠實現具有上述第一方面裝置的優點的圖像拍攝裝置，還能夠提供一種適合簡單設計的相機的構造。
根據本發明的另一方面，提供了一種圖像拍攝裝置，包括變焦透鏡，設置在殼體中，并包括多個固定透鏡組、多個移動透鏡組和至少四個光軸折向裝置；以及成像裝置，設置在殼體中，用于將變焦透鏡形成的圖像轉換為電信號。變焦透鏡從物體側開始依次包括固定第一透鏡組，包括具有第一光軸的負透鏡組、用于將光軸近似直角折向的第一光軸折向裝置和具有被第一光軸折向裝置折向的第二光軸的正透鏡組，該固定第一透鏡組整體上具有正折射力；多個移動透鏡組和至少一個固定透鏡組，沿著第二光軸設置來執行變焦作用、像面位置校正作用和聚焦作用；第二光軸折向裝置，相對于多個移動透鏡組中最靠近圖像側的移動透鏡組設置在圖像側上；第三光軸折向裝置，相對于第二光軸折向裝置設置在圖像側上；以及第四光軸折向裝置，相對于第三光軸折向裝置設置在圖像側上。通過第二光軸折向裝置，將第二光軸折向為與包含第一光軸和第二光軸的平面近似平行的第三光軸；通過第三光軸折向裝置，將第三光軸折向為近似平行于第二光軸的第四光軸；以及通過第四光軸折向裝置，將第四光軸折向，使成像裝置被設置為近似平行于殼體的內壁面。因此，由于設置了四個光軸折向裝置，因而能夠將長的后焦點折向為明顯的狀態，從而減小殼體的厚度，并使其垂直和水平尺寸最小化。
根據本發明的另一方面，在圖像拍攝裝置中，第二光軸折向裝置和第三光軸折向裝置被分別構造為同一棱鏡的不同反射面，并且該棱鏡的入射面和出射面位于同一個平面內。因此，盡管設置了四個光軸折向裝置，但是所有的光軸折向裝置都能夠由三個棱鏡構成，從而能夠降低圖像拍攝裝置的成本和尺寸。
根據本發明的另一方面，提供了一種圖像拍攝裝置，包括變焦透鏡，設置在殼體中，并包括多個固定透鏡組、多個移動透鏡組和至少四個光軸折向裝置；以及成像裝置，設置在殼體中，用于將變焦透鏡形成的圖像轉換為電信號。變焦透鏡從物體側開始依次包括固定第一透鏡組，包括具有第一光軸的負透鏡組、用于將光軸近似直角折向的第一光軸折向裝置和具有被第一光軸折向裝置折向的第二光軸的正透鏡組，該固定第一透鏡組整體上具有正折射力；多個移動透鏡組和至少一個固定透鏡組，沿著第二光軸設置來執行變焦作用、像面位置校正作用和聚焦作用；第二光軸折向裝置，相對于多個移動透鏡組中最靠近圖像側的移動透鏡組設置在圖像側上；第三光軸折向裝置，相對于第二光軸折向裝置設置在圖像側上；以及第四光軸折向裝置，相對于第三光軸折向裝置設置在圖像側上。通過第二光軸折向裝置，將第二光軸折向為近似平行于第一光軸的第三光軸；通過第三光軸折向裝置，將第三光軸折向為與包含第二光軸和第三光軸的平面近似垂直的第四光軸；以及通過第四光軸折向裝置，將第四光軸折向，使成像裝置被設置為近似平行于殼體的內壁面。因此，能夠增加圖像拍攝裝置的設計自由度。
根據本發明的另一方面，在圖像拍攝裝置中，第一光軸折向裝置以后的每個光軸折向裝置都被構造為具有折射率和折射角設置的棱鏡的反射面，以保證對整個變焦范圍內的所有有效光線進行全反射。因此，由于除第一光軸折向裝置之外的每個光軸折向裝置都利用棱鏡的全反射來構造，因而能夠將透射光量的損失減到最小。
根據本發明的另一方面，在圖像拍攝裝置中，容裝成像裝置的包裝在其屏幕短邊上具有至少20mm長的外部尺寸。因此，能夠同時高度實現高圖像質量的保持和相機的最小化。
根據本發明的另一方面，在變焦透鏡中，如果第一反射裝置是直角棱鏡的反射面并且該直角棱鏡具有折射率nf，以及如果相對于第五透鏡組設置在圖像側上的多個反射裝置包括具有全反射面的多個棱鏡的反射平面并且這些棱鏡具有折射率nr，那么滿足條件式(1)1.8＜nf和(2)1.62＜nr。因此，能夠實現光軸折向裝置的最小化和減小透射光量的損失。
根據本發明的另一方面，在變焦透鏡中，第一透鏡組中具有第一光軸的負透鏡組由具有面向物體側的凸面的一個凹彎月透鏡構成。因此，能夠將變焦透鏡的深度(例如，厚度)最小化。
根據本發明的另一方面，在變焦透鏡中，第一透鏡組中具有第一光軸的負透鏡組由一個凸透鏡和兩個分別具有面向物體側的凸面的凹彎月透鏡構成，該一個凸透鏡和兩個凹彎月透鏡從物體側開始依次設置。因此，這兩個凹透鏡能夠分擔負折射能力，從而減小負透鏡產生的失真、像面彎曲和倍率色差，并且在最靠近物體側的位置上設置凸透鏡，從而消除和校正這些像差。
根據本發明的另一方面，在變焦透鏡中，具有第二光軸并包括在第一透鏡組中的正透鏡組，由將從物體側開始依次包括凸透鏡、凹透鏡和凸透鏡的粘合透鏡構成，第二透鏡組由從物體側開始依次設置的兩個凹透鏡和一個凸透鏡構成，第三透鏡組由一個凸透鏡構成，第四透鏡組是由包括凸透鏡和凹透鏡的粘合透鏡構成，以及第五透鏡組由包括凹透鏡和凸透鏡的粘合透鏡構成，滿足條件式(3)v113a＜30和(4)v113c＜55，其中v113a表示位于最靠近物體側位置并構成第一透鏡組中正透鏡組一部分的凸透鏡的阿貝數，以及v113c表示構成第一透鏡組中正透鏡組部分的粘合透鏡中的凸透鏡的阿貝數。因此，能夠在實現最小化和降低成本的同時，保證長后焦點。
根據本發明的另一方面。在變焦透鏡中，滿足條件式(5)0.65＜|β2T|＜1.1，(6)β5＜1.2，和(7)|f5/f3|＜2.2，其中β2T表示第二透鏡組在其遠攝端的橫向放大率，β5表示第五透鏡組的橫向放大率，f3表示第三透鏡組的焦距，以及f5表示第五透鏡組的焦距。因此，能夠延長第一透鏡組的正透鏡組以及后面的透鏡組，從而降低圖像拍攝裝置的厚度。


參照附圖，從下面關于本發明的實施例和數字實施例的詳細描述中將更加容易認識和理解本發明。
圖1示出了根據本發明第一實施例的圖像拍攝裝置的示意透視圖；圖2示出了根據本發明第二實施例的圖像拍攝裝置的示意透視圖；圖3示出了根據本發明的第三實施例的圖像拍攝裝置的示意透視圖；
圖4示出了變焦透鏡第一實施例的透鏡結構的示意圖；圖5同圖6和圖7一起示出了將具體數值應用到變焦透鏡第一實施例所獲得的第一數字實施例的不同像差，圖5示出了在第一實施例的廣角端狀態下測量的球面像差、像面彎曲和失真；圖6示出了在第一實施例的中間焦距狀態下測量的球面像差、像面彎曲和失真；圖7示出了在第一實施例的遠攝端狀態下測量的球面像差、像面彎曲和失真；圖8示出了變焦透鏡第二實施例的透鏡結構的示意圖；圖9同圖10和圖11一起示出了將具體數值應用到變焦透鏡第二實施例所獲得的第二數字實施例的不同像差，圖9示出了在第二實施例的廣角端狀態下測量的球面像差、像面彎曲和失真；圖10示出了在第二實施例的中間焦距狀態下測量的球面像差、像面彎曲和失真；以及圖11示出了在第二實施例的遠攝端狀態下測量的球面像差、像面彎曲和失真；具體實施方式
根據本發明的圖像拍攝裝置和變焦透鏡的實施例將參照附圖在下面描述。
圖1～3分別示出了根據本發明的圖像拍攝裝置的第一到第三實施例。首先，將在下面描述第一、第二和第三這三個實施例中的共同點。
隨后將要描述的變焦透鏡、成像裝置等，設置在由點-點-虛線表示的殼體11、21或者31中。使用者能夠通過按下置于殼體11、21或者31頂面上的釋放按鈕12、22或者32來拍攝圖像。變焦透鏡13、23或者33連同沒有示出的鏡筒、孔徑光闌裝置、透鏡驅動裝置等設置在殼體11、21或者31中，以便在容置于包裝14、24或者34內的成像裝置的光接收表面上形成圖像。
圖像拍攝裝置1、2或者3以及變焦透鏡13、23或者33的最關鍵的特征之一在于，它們在入射光軸ax1方向上的尺寸(即，厚度)通過第一透鏡組G1(相當于固定透鏡組)內的棱鏡P1(相當于第一光軸折向裝置)使入射光軸ax1折向而變薄，以及通過設置在成像裝置15、25或者35前面的最后一個棱鏡Pir(i＝3、4、…)將光軸折向，使成像裝置15、25或者35的包裝14、24或者34的寬面被設置成抵住殼體11、21或者31的較寬面11a、21a或者31a的內部(相當于內壁面)，從而避免防止成像裝置15、25或者35的包裝14、24或者34阻礙殼體11、21或者31的厚度的減小。
根據第一實施例的圖像拍攝裝置1中的光學系統13的構造將參照圖1在下面描述。變焦透鏡13從物體側開始依次包括第一透鏡組G1，由具有第一光軸(入射光軸)ax1的負透鏡組L11、第一棱鏡P1、和具有通過棱鏡P1向下折向大約90度的第二光軸ax2的正透鏡組L13構成；第二透鏡組G2(相當于移動透鏡組)，具有負折射力，并沿著光軸移動來主要執行變焦作用；第三透鏡組G3(相當于固定透鏡組)，固定在光軸上，并具有正折射力；第四透鏡組G4(相當于固定透鏡組)，具有正折射力，并執行聚焦和校正由倍率改變引起的圖像形成位置的改變；和第五透鏡組G5(相當于固定透鏡組)，固定在光軸上并具有負折射力，第二透鏡組G2、第三透鏡組G3、第四透鏡組G4和第五透鏡組G5沿共同的(第二)光軸ax2排列。第二光軸ax2被第二棱鏡P2(相當于第二光軸折向裝置)側向折向大約90度成為第三光軸ax3，從而避免了殼體11高度的增加。光軸通過設置在最后位置的第三棱鏡P3r(相當于第三光軸折向裝置)進一步折向大約90度成為與第一光軸ax1近似平行的第四光軸ax4，使得具有至少20mm長的短邊的成像裝置15的包裝14的寬面與殼體11的寬內壁(即，殼體11后壁的內表面)以面對面的關系設置，從而避免包裝14限制殼體11的厚度。
以上述方式構造的變焦透鏡13的一些主要特點如下。第一透鏡組G1的正透鏡組L13到位于最靠近圖像側的移動透鏡組G4是沿著第二光軸ax2設置的，并且由于移動透鏡組G2到G4特別沿著同一個光軸ax2設置，所以能夠容易地執行制造過程中偏心誤差因素的測量以及部件的校正和調整。而且，由于第五透鏡組G5也排列在第二光軸ax2上，并且沒有透鏡組排列在更靠近圖像側的第二棱鏡P2的一側上，所以變焦透鏡13具有不容易引起偏心誤差的透鏡結構。此外，作為第二光軸折向裝置來使用的第二棱鏡P2設置在第五透鏡組G5的圖像側上，該第五透鏡組G5設置在最靠近圖像側位置上的移動透鏡組G4的圖像側上，從而避免第二光軸ax2變得太長以致過分增加圖像拍攝裝置1的尺寸。
根據第二實施例的圖像拍攝裝置2中的光學系統23的構造將參照圖2在下面描述。變焦透鏡23從物體側開始依次包括第一透鏡組G1，由具有第一光軸(入射光軸)ax1的負透鏡組L11、第一棱鏡P1、和設置在被棱鏡P1側向折向大約90度的第二光軸ax2上的正透鏡組L13構成；第二透鏡組G2，具有負折射力并沿著光軸移動來主要執行變焦作用；第三透鏡組G3，固定在光軸上并具有正折射力；第四透鏡組G4，具有正折射力并執行聚焦和校正由倍率改變引起的圖像形成位置的改變；和第五透鏡組G5，固定在光軸上并具有負折射力，第二透鏡組G2、第三透鏡組G3、第四透鏡組G4和第五透鏡組G5沿共同的(第二)光軸ax2設置。第二棱鏡P2設置在變焦透鏡23的后面。第二棱鏡P2具有三個面，即，入射面P2i和出射面P2o所在的透射面P2P以及全反射面P2ra和P2rb，全反射面P2ra和P2rb成大約90度的角度。入射到入射面P2i上的第二光軸ax2被全反射面P2ra向下折向大約90度成為第三光軸ax3，并且第三光軸ax3被下一個全反射面P2rb折向大約90度成為與第二光軸ax2近似平行的第四光軸ax4，以及第四光軸ax4從出射面P20射出。也就是說，全反射面P2ra作為第二光軸折向裝置來使用，以及全反射面P2rb作為第三光軸折向裝置來使用。第三棱鏡P3r鄰近安裝或者粘合在第二棱鏡P2上，以便將第四光軸ax4折向到與第一光軸ax1近似平行的方向上并形成第五光軸ax5。因此，成像裝置25的包裝24被設置成抵住圖像拍攝裝置2的殼體21的寬面21a的內壁面，由此能夠減小圖像拍攝裝置2的厚度。
根據第二實施例的圖像拍攝裝置2的一些主要特點如下。通過三個棱鏡P1、P2和P3來實現光軸的四次折向，從而降低了成本。由于設置了四個光軸折向裝置(兩個光軸折向裝置P2ra和P2rb包括在棱鏡P3中)，所以能夠將長的后焦點折疊成不顯眼的狀態，由此能夠減小殼體11的厚度以及能夠將其垂直和橫向尺寸最小化。
根據第三實施的圖像拍攝裝置3的光學系統33的構造將參照圖3在下面描述。變焦透鏡33從物體側開始依次包括第一透鏡組G1，由具有第一光軸(入射光軸)ax1的負透鏡組L11、第一棱鏡P1和設置在被棱鏡P1橫向折向大約90度的第二光軸ax2上的正透鏡組L13構成；第二透鏡組G2，具有負折射力并沿著光軸移動來主要執行變焦作用；第三透鏡組G3，固定在光軸上并具有正折射力；第四透鏡組G4，具有正折射力并執行聚焦和校正由倍率改變引起的圖像形成位置的改變；和第五透鏡組G5，固定在光軸上并具有負折射力，第二透鏡組G2、第三透鏡組G3、第四透鏡組G4和第五透鏡組G5沿著共同的(第二)光軸ax2設置。三個棱鏡設置在變焦透鏡33的后面。首先，通過第二棱鏡P2將第二光軸ax2向前折向大約90度成為第三光軸ax3；然后，通過第三棱鏡P3將第三光軸ax3向下折向大約90度成為第四光軸ax4；最后，通過第四棱鏡P4r將第四光軸ax4折向到與第二光軸ax2近似平行的方向上，并形成第五光軸ax5。因此，成像裝置35的包裝34被設置成與圖像拍攝裝置3的殼體31的右手邊(從物體側來觀察)壁面31a的內壁面呈面對面的關系。由于光軸被第二棱鏡P2折向，雖然圖像拍攝裝置3的厚度在這個部位上無法充分減小，但是殼體31能夠向前凸出，從而將部件31b作為抓持部件來提高圖像拍攝裝置3使用的便易性。成像裝置35的包裝34被設置成抵住抓持部件31b的右手壁面的內表面，從而避免了抓持部件31b厚度的增加。
下面將描述根據本發明實施例的變焦透鏡。
變焦透鏡從物體側開始依次包括第一透鏡組，由具有第一光軸的負透鏡組、用于將光軸近似直角折向的第一反射裝置和具有由第一反射裝置折向的第二光軸的正透鏡組構成，第一透鏡組整體上具有正折射力；第二透鏡組，具有負折射力，并沿著第二光軸移動來主要執行變焦作用；第三透鏡組，固定在第二光軸上，并具有正折射力；第四透鏡組，具有正折射力，并沿著第二光軸移動來執行聚焦以及校正由倍率改變引起的圖像形成位置的改變；第五透鏡組，具有負折射力，并延伸了后焦點(back focus)以及由第一到第四透鏡組形成的合成焦距；和多個反射裝置。
在該變焦透鏡中，如果第一反射裝置是直角棱鏡的反射面并且該直角棱鏡具有折射率nf以便在同時實現棱鏡最小化和全反射的情況下降低透射光量的損失，以及如果設置在第五透鏡組的圖像側上的多個反射裝置包括含有全反射面的多個棱鏡的反射面并且這些棱鏡具有折射率nr，期望滿足下列條件式(1)和(2)(1)1.8＜nf，和(2)1.62＜nr。
通過使構成第一反射裝置的棱鏡的折射率滿足條件式(1)，有可能降低主光線在棱鏡中的傾斜(inclination)，并且能夠將棱鏡小型化。此外，雖然取決于在廣角端的觀察角度和第一光軸上凹透鏡組的折射力，仍能夠提高棱鏡全反射的折射率來保證全反射，并降低透射光量的損失。
此外，如果在第二、第三和第四反射面中的每一個上都建立全反射，那么需要提高第二棱鏡以及隨后棱鏡的折射率。由于第二棱鏡以及隨后棱鏡的每一個上的主光線的傾斜都比第一棱鏡小，所以通過選擇它們各自的折射率以滿足條件式(2)來實現在第二棱鏡和隨后棱鏡的每一個上的全反射。盡管第二棱鏡以及隨后棱鏡的每一個的折射率都可以像第一棱鏡的折射率那樣滿足條件式(1)，但是具有低色差和高折射率的光學鏡片通常都非常昂貴，所以對于能夠建立全反射來說最好采用具有低反射率的鏡片。
在該變焦透鏡中，第一透鏡組中具有上述第一光軸的負透鏡組優選通過具有面向物體側凸面的單個凹彎月透鏡形成。如果位于第一光軸上的透鏡組僅由一個凹透鏡形成，就能夠將透鏡的深度方向長度最小化。這樣的變焦透鏡適合作為在廣角端視角不大于65度并且變焦率大約為2到4的變焦透鏡來使用。
此外，如果第一透鏡組中具有第一光軸的負透鏡組是由一個凹透鏡和兩個分別具有面向物體側的凸面的凹彎月透鏡構成的，那么能夠調整該變焦透鏡來滿足在廣角端被設置為視角不小于70度的結構。因此，負折射率能夠分配給兩個凹透鏡從而降低由負透鏡產生的失真、視區的過彎曲以及倍率色差，此外，在最靠近物體側的位置上設置凸透鏡能夠消除和糾正這些像差。
在該變焦透鏡中，包括在第一透鏡組中具有第二光軸的正透鏡組，是由從物體側開始依次包括凸透鏡、凹透鏡和凸透鏡的粘合透鏡構成的，第二透鏡組由從物體側開始依次設置的兩個凹透鏡和一個凸透鏡構成，第三透鏡組由一個凸透鏡構成，第四透鏡組由包括凸透鏡和凹透鏡的粘合透鏡構成，以及第五透鏡組是由包括凹透鏡和凸透鏡的粘合透鏡構成的。如果假設v113a代表位于最靠近物體側位置上并且構成第一透鏡組的正透鏡組一部分的凸透鏡的阿貝數，以及假設v113c代表構成第一透鏡組的正透鏡組部分的粘合透鏡中的凸透鏡的阿貝數，優選滿足下列條件式(3)和(4)(3)v113a＜30，和(4)v113c＜55。
因此，由于設置在第一反射裝置后部的透鏡結構能夠由最小數量的透鏡元件構成，有可能在降低變焦透鏡的尺寸和成本的同時實現長的后焦點。特別是，不管透鏡是按照變焦透鏡的結構中以從物體側開始依次是凸透鏡、凹透鏡和凸透鏡這樣的次序設置，還是以從物體側開始依次是凹透鏡、凸透鏡和凸透鏡這樣的次序排列，第一透鏡組中具有第二光軸的正透鏡組都能夠完成同樣的像差校正，而該變焦透鏡結構的優勢在于使第一棱鏡最小化。有一種情況是，如果將第一棱鏡做得很小，第一透鏡組中具有第一光軸的凹透鏡組和第一透鏡組中具有折向得到的第二光軸的正透鏡組會相互干擾。為了避免透鏡的沖突，一種有效的做法是對每一個透鏡的外部形狀進行切割(以下稱作“D-切割(D-cut)”)。然而，如果透鏡的凹面被D-切割，那么切割面和鏡面形成銳角，難以斜切出脊線，從而產生加工性和操作性問題。如果被D-切割的部分是凸面，那么切割面和鏡面形成鈍角，就不會出現上述問題。第一透鏡組的正透鏡組中只有最靠近棱鏡的透鏡會干涉第一透鏡組的負透鏡組，因此如果凸透鏡設置在這個位置，并且包括凹透鏡和凸透鏡的粘合透鏡設置在不需要D-切割的位置上，那么有可能將第一棱鏡的尺寸最小化。此外，由于第一透鏡組被構造成負透鏡組和正透鏡組沿著棱鏡彼此分開設置，所以構造第一透鏡組使得能夠很平衡地校正由第一透鏡組產生的廣角端的倍率色差和遠攝端的像差是很重要的。
上述條件式(3)目的在于校正廣角端的倍率色差，并且在負透鏡組中，其主光線的光線高度在廣角端很大，使得光線的波長越短，光線向像高內部彎曲的作用越強。為了校正倍率色差，有必要將凸透鏡介質的阿貝數降低到適當小的值(高分散)，來加強分散短波長的主要光線的作用。另一方面，在遠攝端，因為第二透鏡組和隨后的透鏡組的倍率的作用，所以第一透鏡組的軸向色差的校正狀態是像面的軸向色差的主要因素，因而軸向色差的校正狀態對于第一透鏡組的部分系統來說是很重要的。根據條件式(3)的條件，允許軸向光束的光線高度在遠攝端變高的物體側凹透鏡和圖像側凸透鏡需要使用在軸向色差校正方面不利的介質介。因此，圖像側凸透鏡的介質的阿貝數需要滿足條件式(4)，并且很好地校正第一透鏡組的軸向色差此外，如果假設β2T表示在遠攝端第二透鏡組的橫向放大率；β5表示第五透鏡組的橫向放大率；f3表示第三透鏡組的焦距；以及f5表示第五透鏡組的焦距，則變焦透鏡希望滿足下列條件式(5)、(6)和(7)(5)0.65＜|β2T|＜1.1，(6)β5＜1.2，和(7)|f5/f3|＜2.2。
條件式(5)用來減小第一透鏡組中正透鏡組的有效直徑，如果|β2T|的值超出上限，透鏡系統的總長將變小，但是第一透鏡組的正透鏡組的有效直徑變大。如果|β2T|的值超出下限，那么就很難獲得大約3的變焦率。
條件式(6)用來使第一透鏡組到第四透鏡組小型化。選擇第一透鏡組和第四透鏡組之間的折射力設置，使得整體上設置強折射力，從而使折射力的分布滿足圖片大小小于實際成像裝置的大小，并且條件式(6)能夠放大第一到第四透鏡組的焦距、后焦點和圖片大小，從而減小圖像拍攝裝置的厚度。
條件式(7)用于在保證長后焦點的同時避免第五透鏡組產生大的像差。通過按照條件式(7)參考第三透鏡組來減小第五透鏡組的折射力，能夠在不阻礙整體像差校正的情況下，獲得保證在條件式(6)中指定的放大率的優點。
圖4和圖8分別示出了變焦透鏡的第一和第二實施例的示意圖。不考慮將在后面提到的具體數字實施例，通過在設計要求范圍內適當地修改廣角端的視角和變焦率，能夠將任何一個實施例應用到圖像拍攝裝置的第一到第三實施例中的任何一個上。
圖4示出了根據變焦透鏡第一實施例的變焦透鏡100的透鏡設置。變焦透鏡100從物體側依次包括第一透鏡組110，具有正折射力；第二透鏡組120，具有負折射力，并沿著光軸移動來主要執行變焦作用；第三透鏡組130，具有正折射力，并固定在光軸上；第四透鏡組140，具有正折射力，并沿著光軸移動來執行聚焦以及校正由倍率改變引起的圖像形成位置的改變；第五透鏡組150，具有負折射力，并固定在光軸上，以及用于延伸后焦點和第一透鏡組110到第四透鏡組140等形成的合成焦距；以及多個棱鏡160。
第一透鏡組110由負透鏡組111、棱鏡112和正透鏡組113構成。負透鏡組111由具有面向物體側的凸面的凹透鏡構成，以及正透鏡組113由包括凸透鏡113a、凹透鏡113b和凸透鏡113c的粘合透鏡構成。第二透鏡組120由包括凹透鏡121、凹透鏡122和凸透鏡123的粘合透鏡構成。第三透鏡組130由一個兩邊都具有非球面的凸透鏡構成，第四透鏡組140由在物體側具有非球面的凸透鏡141和凹透鏡142構成，以及第五透鏡組150由包括凹透鏡151和凸透鏡152的粘合透鏡構成。將表示多個棱鏡160、紅外截止濾鏡、光學低通濾鏡等的組合結構的平行面板設置在第五透鏡組150和像面之間。在第三透鏡組130的像面上設置有孔徑光闌，它在倍率改變期間固定。
在根據變焦透鏡的第一實施例的變焦透鏡100中以及在根據變焦透鏡的第二實施例的變焦透鏡200中，使用了非球面，并通過下列公式1定義非球面[公式1]xi-j＝H2/ri-j{1+(1-H2/ri-j2)}+∑AkHk在公式1中，“xi-j”表示非球面的深度，以及“H”表示離光軸的高度。
表1示出了根據變焦透鏡第一實施例，將具體數值應用到變焦透鏡100上的第一數字實施例的明細。在示出明細的表1中，光學元件分別由附在圖4中的各個光學元件上的參照數字來表示，每個面號表示所有光學元件從物體側算起的第i個面，曲率半徑r表示從物體側算起第i個面的曲率的旁軸半徑，面間距d表示從物體側算起第i個面和第i+1個面之間的軸向面間距，折射率nd表示從物體側算起在物體側具有第i個面的的玻璃元件相對于d-線(λ＝587.6nm)的折射率，以及阿貝數vd表示從物體側算起在物體側上具有第i個面的玻璃元件相對于d-線的阿貝數。此外，曲率半徑r中的無限(∞)表示相對應的第i個面是平面。


在變焦透鏡100中，第三透鏡組130的兩個面(第15面和第16面)和第四透鏡組140的物體側面(第18面)分別由非球面形成。表2示出了在第一數字實施例中各個面的第四、第六和第八階的非球面系數A4、A6和A8。此外，在表2以及以下表示非球面系數的各個表中，“e-i”是基數為10的指數表示，即“10-i”；例如，“0.26029e-05”代表“0.26029*10-5”。


在變焦透鏡100中，第一透鏡組110和第二透鏡組120之間的面間距d9、第二透鏡組120和第三透鏡組130之間的面間距d14、孔徑光闌和第四透鏡組140之間的面間距d17、以及第四透鏡組140和第五透鏡組150之間的面間距d20隨著倍率改變而改變。在廣角端狀態(f＝21.50)、中間焦距狀態(f＝36.57)和遠攝端狀態(f＝63.44)下，第一數字實施例中的各個面間距的值同焦距、F數和視角(2ω)一起在表3中示出。


第24面和第25面之間的組成元件用表示多個棱鏡、紅外截止濾鏡、光學低通濾鏡、用于成像裝置包裝的蓋玻片等的組合體的平行面板來代替。當將第一數字實施例應用到圖像拍攝裝置的第一、第二和第三實施例中的任何一個時，可以更改空氣間距與平行面板厚度的比率，并且曲率半徑、面間距、非球面系數等也可以做適當的修改。
圖5到圖7示出了在無窮遠聚焦的第一數字實施例中的球面像差、像面彎曲和失真。圖5示出了在廣角端狀態(f＝21.50)中測量的像差，圖6示出了在中間焦距狀態(f＝36.57)中測量的像差，以及圖7示出了在遠攝端狀態(f＝63.44)中測量的像差。在圖5到圖7的每個圖的球面像差圖中，實線表示在d-線(λ＝587.6nm)的具體值，虛線表示在g-線(λ＝435.81nm)的具體值，以及點劃線表示在C-線(λ＝656.28nm)的具體值。在圖5到圖7的各個圖的像面彎曲圖中，實線表示弧矢像面，虛線表示子午像面。
如圖5到圖7所示，第一數字實施例中很好地校正了像差，并且具有較高的圖像形成性能。
圖8示出了根據變焦透鏡第二實施例的變焦透鏡200的透鏡設置。變焦透鏡200從物體側開始依次包括第一透鏡組210，具有正折射力；第二透鏡組220，具有負折射力，并沿著光軸移動來主要執行變焦作用；第三透鏡組230，具有正折射力，并固定在光軸上；第四透鏡組240，具有正折射力，并沿著光軸移動來執行聚焦以及校正由倍率改變引起的圖像形成位置的改變；第五透鏡組250，具有負折射力，固定在光軸上，并延伸了后焦點和由第一透鏡組210到第四透鏡組240等形成的合成焦距；以及多個棱鏡260。
第一透鏡組210由負透鏡組211、棱鏡212和正透鏡組213構成。負透鏡組211由凸透鏡211a和兩個各自具有面向物體側的凸面的凹彎月透鏡211b和211c構成，以及正透鏡組213由包括凸透鏡213a、凹透鏡213b和凸透鏡213c的粘合透鏡構成。第二透鏡組220由包括凹透鏡221、凹透鏡222和凸透鏡223的粘合透鏡構成。第三透鏡組230由在物體側具有非球面的凸透鏡構成，第四透鏡組240由包括在物體側具有非球面的凸透鏡241和凹透鏡242的粘合透鏡構成，以及第五透鏡組250由包括凹透鏡251和凸透鏡252的粘合透鏡構成。表示多個棱鏡260、紅外截止濾鏡、光學低通濾鏡等的組合結構的平行面板設置在第五透鏡組250和像面之間。孔徑光闌設置在第三透鏡組230的圖像面一側，并在倍率改變過程中固定。
表4示出了根據變焦透鏡第二實施例將具體數值應用到變焦透鏡200的第二數字實施例的明細。


在變焦透鏡200中，第三透鏡組230的物體側表面(第19面)和第四透鏡組240的物體側表面(第22面)分別由非球面形成。表5示出了在第二數字實施例中每個面的第四、第六和第八階的非球面系數A4、A6和A8。


在變焦透鏡200中，第一透鏡組210和第二透鏡組220之間的面間距d13、第二透鏡組220和第三透鏡組230之間的面間距d18、孔徑光闌和第四透鏡組240之間的面間距d21、以及第四透鏡組240和第五透鏡組250之間的面間距d24隨著倍率改變而改變。在廣角端狀態(f＝17.02)、中間焦距狀態(f＝34.04)和遠攝端狀態(f＝63.42)下，第二數字實施例中的每個面間距的值同焦距、F數和觀察角(2ω)一起在表6中示出。


第28面和第29面之間的組成元件用表示多個棱鏡、紅外截止濾鏡、光學低通濾鏡、用于成像裝置包裝的蓋玻片等的組合體的平行面板來代替。當將第二數字實施例應用到圖像拍攝裝置的第一、第二和第三實施例中的任何一個時，空氣間距與平行面板厚度的比率可以更改，并且曲率半徑、面間距、非球面系數等也可以做適當的更改。
圖9到圖11示出了在無窮遠聚焦的第二數字實施例中的球面像差、像面彎曲和失真。圖9示出了在廣角端狀態(f＝17.02)中測量的像差，圖10示出了在中間焦距狀態(f＝34.04)中測量的像差，以及圖11示出了在遠攝端狀態(f＝63.42)中測量的像差。在圖9到圖11的每個圖的球面像差圖中，實線表示在d-線(λ＝587.6nm)的具體值，虛線表示在g-線(λ＝435.81nm)的具體值，以及點劃線表示在C-線(λ＝656.28nm)的具體值。在圖9到圖11的各個圖的像面彎曲圖中，實線表示弧矢像面，以及虛線表示子午像面。
如圖9到圖11所示，很好地校正了第二數字實施例的像差，并且具有較高的圖像形成性能。
表7示出了與第一和第二數字實施例的條件式(1)到(5)相對應的值。


第一和第二數字實施例都滿足條件式(1)到(5)。
各個部件的形狀和結構以及在上文對實施例和數字實施例的描述中所提及的數值僅僅是為了便于理解實施本發明的實施例而作為一個示例提出，這些實施例并不是為了限制本發明的技術范圍。
根據上述實施例，能夠構造一種能應用于攝像機、數碼照相機等并且能很好地校正各種像差的圖像拍攝裝置，并且，即使其光學設計上的長度很長，由于其深度方向的尺寸能夠做到極薄，因而能夠被設計成很容易進行把持和攜帶。
權利要求
1.一種圖像拍攝裝置，包括變焦透鏡，設置在殼體中，包括多個固定透鏡組、多個移動透鏡組和至少三個光軸折向裝置；和成像裝置，設置在所述殼體中，用于將由所述變焦透鏡形成的圖像轉換為電信號，其中，所述變焦透鏡從物體側開始依次包括固定第一透鏡組，包括具有第一光軸的負透鏡組、用于將光軸近似直角折向的第一光軸折向裝置和具有第二光軸的正透鏡組，所述第二光軸由所述第一光軸折向裝置折向而成，所述固定第一透鏡組整體上具有正折射力；多個移動透鏡組和至少一個固定透鏡組，沿著所述第二光軸設置來執行變焦作用、像面位置校正作用和聚焦作用；第二光軸折向裝置，相對于所述多個移動透鏡組中最靠近圖像側的移動透鏡組設置在所述圖像側上，用于將光軸近似直角折向，其中，通過在包括所述第一和第二光軸折向裝置的至少三個光軸折向裝置中位于最靠近所述圖像側位置上的光軸折向裝置，將光軸折向，使所述成像裝置被設置為近似平行于所述殼體的內壁面。
2.一種圖像拍攝裝置，包括變焦透鏡，設置在殼體中，包括多個固定透鏡組、多個移動透鏡組和至少三個光軸折向裝置；和成像裝置，設置在所述殼體中，用于將由所述變焦透鏡形成的圖像轉換為電信號，所述變焦透鏡從物體側開始依次包括固定第一透鏡組，包括具有第一光軸的負透鏡組、用于將光軸近似直角折向的第一光軸折向裝置和具有第二光軸的正透鏡組，所述第二光軸由所述第一光軸折向裝置折向而成，所述固定第一透鏡組整體上具有正折射力；多個移動透鏡組和至少一個固定透鏡組，沿著所述第二光軸設置來執行變焦作用、像面位置校正作用和聚焦作用；第二光軸折向裝置，相對于所述多個移動透鏡組中最靠近圖像側的移動透鏡組設置在所述圖像側上，用于將光軸近似直角折向；和第三光軸折向裝置，相對于所述第二光軸折向裝置設置在所述圖像側上，其中，通過所述第二光軸折向裝置，將所述第二光軸折向為與包含所述第一光軸和所述第二光軸的平面近似平行的第三光軸，以及其中，通過所述第三光軸折向裝置將所述第三光軸折向，使所述成像裝置被設置為近似平行于所述殼體的內壁面。
3.一種圖像拍攝裝置，包括變焦透鏡，設置在殼體中，包括多個固定透鏡組、多個移動透鏡組和至少四個光軸折向裝置；和成像裝置，設置在所述殼體中，用于將由所述變焦透鏡形成的圖像轉換為電信號，所述變焦透鏡從物體側開始依次包括固定第一透鏡組，包括具有第一光軸的負透鏡組、用于將光軸近似直角折向的第一光軸折向裝置和具有第二光軸的正透鏡組，所述第二光軸由所述第一光軸折向裝置折向而成，所述固定第一透鏡組整體上具有正折射力；多個移動透鏡組和至少一個固定透鏡組，沿著所述第二光軸設置來執行變焦作用、像面位置校正作用和聚焦作用；第二光軸折向裝置，相對于所述多個移動透鏡組中最靠近圖像側的移動透鏡組設置在所述圖像側上；和第三光軸折向裝置，相對于所述第二光軸折向裝置設置在所述圖像側上；和第四光軸折向裝置，相對于所述第三光軸折向裝置設置在所述圖像側上，其中，通過所述第二光軸折向裝置，將所述第二光軸折向為與包含所述第一光軸和所述第二光軸的平面近似平行的第三光軸，其中，通過所述第三光軸折向裝置，將所述第三光軸折向為與所述第二光軸近似平行的第四光軸，以及其中，通過所述第四光軸折向裝置將所述第四光軸折向，使所述成像裝置被設置為近似平行于所述殼體的內壁面。
4.根據權利要求3所述的圖像拍攝裝置，其中所述第二光學折向裝置和所述第三光學折向裝置被分別構造為相同棱鏡的不同反射面，并且所述棱鏡的入射面和出射面位于同一平面上。
5.一種圖像拍攝裝置，包括變焦透鏡，設置在殼體中，包括多個固定透鏡組、多個移動透鏡組和至少四個光軸折向裝置；和成像裝置，設置在所述殼體中，用于將由所述變焦透鏡形成的圖像轉換為電信號，所述變焦透鏡從物體側開始依次包括固定第一透鏡組，包括具有第一光軸的負透鏡組、用于將光軸近似直角折向的第一光軸折向裝置和具有第二光軸的正透鏡組，所述第二光軸由所述第一光軸折向裝置折向而成，所述固定第一透鏡組整體上具有正折射力；多個移動透鏡組和至少一個固定透鏡組，沿著所述第二光軸設置來執行變焦作用、像面位置校正作用和聚焦作用；第二光軸折向裝置，相對于所述多個移動透鏡組中最靠近圖像側的移動透鏡組設置在所述圖像側上；和第三光軸折向裝置，相對于所述第二光軸折向裝置設置在所述圖像側上；和第四光軸折向裝置，相對于所述第三光軸折向裝置設置在所述圖像側上，其中，通過所述第二光軸折向裝置，將所述第二光軸折向為與所述第一光軸近似平行的第三光軸，其中，通過所述第三光軸折向裝置，將所述第三光軸折向為與包含所述第二光軸和所述第三光軸的平面近似垂直的第四光軸，以及其中，通過所述第四光軸折向裝置將所述第四光軸折向，使所述成像裝置被設置為近似平行于所述殼體的內壁面。
6.根據權利要求1、2、3或者5所述的圖像拍攝裝置，其中所述第一光軸折向裝置之后的各個所述光軸折向裝置被構造為具有折射率和角度設置的棱鏡的反射面，以保證穿過整個變焦范圍的所有有效光線能夠全反射。
7.根據權利要求1、2、3或者5所述的圖像拍攝裝置，其中容裝所述成像裝置的包裝在其屏幕短邊上有至少20mm長的外部尺寸。
8.一種變焦透鏡，從物體側開始依次包括第一透鏡組，包括具有第一光軸的負透鏡組、用于將光軸近似直角折向的第一反射裝置和具有被所述第一反射裝置折向的第二光軸的正透鏡組，所述第一透鏡組整體上具有正折射力；第二透鏡組，具有負折射力，并沿著所述第二光軸移動來主要執行倍率改變；第三透鏡組，固定在所述第二光軸上，并具有正折射力；第四透鏡組，具有正折射力，并沿著所述第二光軸移動來執行聚焦以及校正由所述倍率改變引起的圖像形成位置的改變；第五透鏡組，具有負折射力，并延伸由所述第一到第四透鏡組形成的合成焦距和后焦點；和多個反射裝置。
9.根據權利要求8所述的變焦透鏡，其中如果所述第一反射裝置是直角棱鏡的反射面并且所述直角棱鏡具有折射率nf，以及如果相對于所述第五透鏡組設置在圖像側上的多個反射裝置包括多個含有全反射面的棱鏡的反射面并且所述棱鏡具有折射率nr，那么滿足下列條件式(1)和(2)(1)1.8＜nf，和(2)1.62＜nr。
10.根據權利要求8或者9所述的變焦透鏡，其中所述第一透鏡組中具有所述第一光軸的所述負透鏡組由一個具有面向物體側的凸面的凹彎月透鏡構成。
11.根據權利要求8或者9所述的變焦透鏡，其中所述第一透鏡組中具有所述第一光軸的所述負透鏡組由一個凸透鏡和兩個均具有面向物體側的凸面的凹彎月透鏡構成，所述一個凸透鏡和所述兩個凹彎月透鏡從物體側開始依次設置。
12.根據權利要求8或者9所述的變焦透鏡，其中包括在所述第一透鏡組中具有所述第二光軸的所述正透鏡組由從物體側開始依次包括凸透鏡、凹透鏡和凸透鏡的粘合透鏡構成，所述第二透鏡組由從物體側開始依次設置的兩個凹透鏡和一個凸透鏡構成，所述第三透鏡組由一個凸透鏡構成，所述第四透鏡組由包括凸透鏡和凹透鏡的粘合透鏡構成，以及所述第五透鏡組由包括凹透鏡和凸透鏡的粘合透鏡構成，滿足下列條件式(3)和(4)(3)v113a＜30，和(4)v113c＜55，其中，v113a表示位于最靠近所述物體側位置并構成所述第一透鏡組的所述正透鏡組一部分的所述凸透鏡的阿貝數，以及v113c表示構成所述第一透鏡組的所述正透鏡組一部分的所述粘合透鏡中的所述凸透鏡的阿貝數。
13.根據權利要求8或者9所述的變焦透鏡，其中滿足下列條件條件式(5)、(6)和(7)(5)0.65＜|β2T|＜1.1，(6)β5＜1.2，和(7)|f5/f3|＜2.2其中，β2T表示所述第二透鏡組在其遠攝端的橫向放大率，β5表示所述第五透鏡組的橫向放大率，f3表示所述第三透鏡組的焦距，以及f5表示所述第五透鏡組的焦距。
14.一種圖像拍攝裝置，包括變焦透鏡，設置在殼體中，包括多個固定透鏡組、多個移動透鏡組和至少三個棱鏡；和成像裝置，設置在所述殼體中，用于將所述變焦透鏡形成的圖像轉換為電信號，其中，所述變焦透鏡從物體側開始依次包括固定第一透鏡組，包括具有第一光軸的負透鏡組、將光軸近似直角折向的第一棱鏡和具有第二光軸的正透鏡組，所述第二光軸由所述第一棱鏡折向而成，所述固定第一透鏡組整體上具有正折射力；多個移動透鏡組和至少一個固定透鏡組，沿著所述第二光軸設置來執行變焦作用、像面位置校正作用和聚焦作用；第二棱鏡，相對于所述多個移動透鏡組中最靠近圖像側的移動透鏡組設置在所述圖像側上，用于將所述光軸近似直角折向，其中，通過在包括所述第一和第二棱鏡的至少三個棱鏡中位于最靠近所述圖像側位置上的棱鏡，將所述光軸折向，使所述成像裝置被設置為近似平行于所述殼體的內壁面。
全文摘要
一種圖像拍攝裝置，包括變焦透鏡，設置在殼體中，并包括固定透鏡組、移動透鏡組和至少三個棱鏡；以及成像裝置，設置在殼體中。該變焦透鏡包括固定第一透鏡組，包括具有第一光軸的負透鏡組、將光軸近似直角折向的第一棱鏡和具有被第一棱鏡折向的第二光軸的正透鏡組；移動透鏡組和至少一個固定透鏡組，沿著第二光軸設置來執行變焦作用、像面位置的校正作用和聚焦作用；以及第二棱鏡，相對于多個移動透鏡組中最靠近圖像側的移動透鏡組設置在圖像側上，用于將光軸近似直角折向。
文檔編號H04N5/225GK1967311SQ20061013818
公開日2007年5月23日 申請日期2006年11月16日 優先權日2005年11月16日
發明者南條雄介 申請人:索尼株式會社