变焦镜头及包括该变焦镜头的摄像装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种变焦镜头及包括该变焦镜头的摄像装置，该变焦镜头和该摄像装 置适合于用于摄像装置（例如数字照相机、视频摄像机、电视摄像机、监控摄像机或卤化银 胶片照相机）的摄像光学系统。
【背景技术】
[0002] 作为用于摄像装置（照相机）的摄像光学系统，需要具有广视角、高分辨力和小尺 寸的变焦镜头。另外，要求变焦镜头能够高速且高精度地执行自聚焦（自动聚焦）。作为在 拍摄静止图像时使用的自聚焦系统，经常使用相位差系统。同时，近年来的单镜头反光照相 机被要求具有运动图像拍摄功能，并能够在拍摄运动图像的同时进行自聚焦。
[0003] 作为在拍摄运动图像时使用的自聚焦系统，需要如下的系统，在该系统中，在驱动 聚焦透镜单元时生成的驱动声音是小的，并且该系统能够高速执行聚焦。作为满足这些要 求的自聚焦系统，已知如下的高频检测系统（TV-AF系统），在该高频检测系统中，检测摄像 信号的高频分量，以评价摄像光学系统的对焦状态。
[0004] 在使用TV-AF系统的摄像装置中，使聚焦透镜单元在光轴上高速地振动（以下称 为"摆动"（wobbling))，以检测从对焦状态的偏移的方向。然后，在摆动之后，根据图像传 感器的输出信号，检测图像区域中的特定频带中的信号分量，以计算聚焦透镜单元将要获 得对焦状态的、在光轴方向上的最佳位置。之后，将聚焦透镜单元移动到最优位置，从而完 成聚焦。
[0005] 在拍摄运动图像时，聚焦透镜单元需要被高速地且尽可能安静地驱动，使得尤其 是电动机的驱动声音不会被记录。因此，强烈要求聚焦透镜单元尺寸小且重量轻。迄今为 止，对于作为整个系统而具有广视角和小尺寸的变焦镜头，已知如下的负导型（negative lead type)变焦镜头，在该负导型变焦镜头中，具有负折光力的透镜单元被布置为最接近 物体侧。作为负导型变焦镜头，已知如下的变焦镜头，在该变焦镜头中，使用小尺寸和轻重 量的透镜单元来进行聚焦。
[0006] 在日本特开2012-173298号公报中，公开了如下的变焦镜头，该变焦镜头从物体 侧到像侧依次包括具有负、正、负及正折光力的第一透镜单元至第四透镜单元，在该变焦镜 头中，使各对相邻透镜单元间的间隔改变以进行变焦，并且在该变焦镜头中，使用第三透镜 单元来进行聚焦。在日本特开2012-27283号公报中，描述了如下的变焦镜头，该变焦镜头 从物体侧到像侧依次包括具有负、正、负、负及正折光力的第一透镜单元至第五透镜单元， 在该变焦镜头中，使各对相邻透镜单元间的间隔改变以进行变焦，并且在该变焦镜头中，使 用第一透镜单元或第四透镜单元来进行聚焦。
[0007] 强烈要求用于摄像装置的变焦镜头具有广视角、作为变焦镜头的整个系统而具有 小尺寸、包括小尺寸和轻重量的聚焦透镜单元、能够高速进行聚焦、在聚焦期间像差变动小 等。为了使聚焦透镜单元尺寸小且重量轻，需要减少聚焦透镜单元的构成透镜的数量。然 而，当减小聚焦透镜单元的构成透镜的数量时，聚焦透镜单元中的残余像差增大。因此，聚 焦期间的像差变动增大，因此，变得难以在从远距离到近距离的整个物距上，获得良好的光 学性能。
[0008] 同时，当降低聚焦透镜单元的能力以减小聚焦期间的像差变动时，聚焦期间的移 动量增大，并且变焦镜头的总长度增大。为了获得如下的变焦镜头，该变焦镜头作为整个系 统而具有小尺寸、具有广视角、能够以高速进行聚焦并且在聚焦期间像差变动小，适当地设 置透镜单元的数量、各透镜单元的折光力，以及聚焦透镜单元的选择、透镜结构，是很重要 的。
[0009] 特别地，在负导型变焦镜头中，选择构成变焦镜头的多个透镜单元中的何者作为 聚焦透镜单元，是很重要的。另外，适当地设置聚焦透镜单元的折光力、聚焦透镜单元在变 焦期间的移动量等，也是很重要的。当这些要素未被适当地设置时，变得难以获得如下变焦 镜头，该变焦镜头作为整个系统而具有小尺寸、具有宽视角并且在整个物距上具有高的光 学性能。
【发明内容】
[0010] 根据本发明的一个实施例，提供了一种变焦镜头，该变焦镜头从物体侧到像侧依 次包括：
[0011] 第一透镜单元，其具有负折光力；
[0012] 第二透镜单元，其具有正折光力；
[0013] 第三透镜单元，其具有负折光力；
[0014] 第四透镜单元，其具有负折光力；以及
[0015] 后透镜组，其包括至少一个透镜单元，
[0016] 其中，使各对相邻透镜单元之间的间隔在变焦期间改变，
[0017] 其中，所述后透镜组在整个变焦范围内具有正折光力，
[0018] 其中，所述第三透镜单元被构造为，在聚焦期间在光轴方向上移动，并且
[0019] 其中，满足以下条件式：
[0020] 0. 85<|f3/fw|<3. 15,
[0021] 其中，fw表示所述变焦镜头在广角端的焦距，并且f3表示所述第三透镜单元的焦 距。
[0022] 此外，根据本发明的另一实施例，提供了一种变焦镜头，该变焦镜头从物体侧到像 侧依次包括：
[0023] 第一透镜单元，其具有负折光力；
[0024] 第二透镜单元，其具有正折光力；
[0025] 第三透镜单元，其具有负折光力；
[0026] 第四透镜单元，其具有负折光力；以及
[0027] 后透镜组，其包括至少一个透镜单元，
[0028] 其中，使各对相邻透镜单元之间的间隔在变焦期间改变，
[0029] 其中，所述后透镜组在整个变焦范围内具有正折光力，
[0030] 其中，所述第三透镜单元被构造为，在聚焦期间在光轴方向上移动，并且
[0031] 其中，满足以下条件式：
[0032] 1. 20〈f4/f3〈ll. 50 ;并且
[0033] -1. 80〈m4/fw〈-l. 25，
[0034] 其中，fw表示所述变焦镜头在广角端的焦距，f3表示所述第三透镜单元的焦距， f4表示所述第四透镜单元的焦距，m4表示在从广角端到远摄端的变焦期间所述第四透镜 单元的移动量。
[0035] 通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
【附图说明】
[0036] 图1是本发明的第一实施例的透镜横截面图。
[0037] 图2A是第一实施例的在广角端聚焦于无限远时的像差图。
[0038] 图2B是第一实施例的在远摄端聚焦于无限远时的像差图。
[0039] 图3是本发明的第二实施例的透镜横截面图。
[0040] 图4A是第二实施例的在广角端聚焦于无限远时的像差图。
[0041] 图4B是第二实施例的在远摄端聚焦于无限远时的像差图。
[0042] 图5是本发明的第三实施例的透镜横截面图。
[0043] 图6A是第三实施例的在广角端聚焦于无限远时的像差图。
[0044] 图6B是第三实施例的在远摄端聚焦于无限远时的像差图。
[0045] 图7是本发明的第四实施例的透镜横截面图。
[0046] 图8A是第四实施例的在广角端聚焦于无限远时的像差图。
[0047] 图8B是第四实施例的在远摄端聚焦于无限远时的像差图。
[0048] 图9是本发明的第五实施例的透镜横截面图。
[0049] 图10A是第五实施例的在广角端聚焦于无限远时的像差图。
[0050] 图10B是第五实施例的在远摄端聚焦于无限远时的像差图。
[0051] 图11是本发明的第六实施例的透镜横截面图。
[0052] 图12A是第六实施例的在广角端聚焦于无限远时的像差图。
[0053] 图12B是第六实施例的在远摄端聚焦于无限远时的像差图。
[0054] 图13是本发明的第七实施例的透镜横截面图。
[0055] 图14A是第七实施例的在广角端聚焦于无限远时的像差图。
[0056] 图14B是第七实施例的在远摄端聚焦于无限远时的像差图。
[0057] 图15是本发明的第八实施例的透镜横截面图。
[0058] 图16A是第八实施例的在广角端聚焦于无限远时的像差图。
[0059] 图16B是第八实施例的在远摄端聚焦于无限远时的像差图。
[0060] 图17是摄像装置的主要部分的示意图。
【具体实施方式】
[0061] 现在，参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。本发明的变焦镜头从物体侧 到像侧依次包括具有正折光力的第一透镜单元、具有正折光力的第二透镜单元、具有负折 光力的第三透镜单元、具有负折光力的第四透镜单元、以及包括至少一个透镜单元的后透 镜组。使各对相邻透镜单元之间的间隔在变焦期间改变。后透镜组在整个变焦范围内具有 正折光力。第三透镜单元被构造为在聚焦期间在光轴方向上移动。
[0062] 图1是本发明的第一实施例在广角端的透镜横截面图。图2A和图2B分别是第一 实施例的在广角端和远摄端聚焦于无限远时的像差图。第一实施例涉及具有变焦比2. 83 和F数3. 55至6. 44的变焦镜头。图3是本发明的第二实施例在广角端的透镜横截面图。 图4A和图4B分别是第二实施例的在广角端和远摄端聚焦于无限远时的像差图。第二实施 例涉及具有变焦比2. 88和F数3. 60至6. 44的变焦镜头。
[0063] 图5是本发明的第三实施例在广角端的透镜横截面图。图6A和图6B分别是第三 实施例的在广角端和远摄端聚焦于无限远时的像差图。第三实施例涉及具有变焦比2. 88 和F数3. 61至6. 44的变焦镜头。图7是本发明的第四实施例在广角端的透镜横截面图。 图8A和图8B分别是第四实施例的在广角端和远摄端聚焦于无限远时的像差图。第四实施 例涉及具有变焦比2. 88和F数3. 60至6. 44的变焦镜头。
[0064] 图9是本发明的第五实施例在广角端的透镜横截面图。图10A和图10B分别是第 五实施例的在广角端和远摄端聚焦于无限远时的像差图。第五实施例涉及具有变焦比2. 88 和F数3. 58至6. 44的变焦镜头。图11是本发明的第六实施例在广角端的透镜横截面图。 图12A和图12B分别是第六实施例的在广角端和远摄端聚焦于无限远时的像差图。第六实 施例涉及具有变焦比2. 88和F数3. 49至5. 80的变焦镜头。
[0065]图13是本发明的第七实施例在广角端的透镜横截面图。图14A和图14B分别是 第七实施例的在广角端和远摄端聚焦于无限远时的像差图。第七实施例涉及具有变焦比 2. 88和F数3. 65至5. 80的变焦镜头。图15是本发明的第八实施例在广角端的透镜横截 面图。图16A和图16B分别是第八实施例的在广角端和远摄端聚焦于无限远时的像差图。 第八实施例涉及具有变焦比2. 88和F数3. 58至6. 44的变焦镜头。图17是根据本发明的 摄像装置的主要部分的示意图。
[0066] 各实施例的变焦镜头是用于诸如视频摄像机、数字照相机或卤化银胶片照相机等 的摄像装置的摄像光学系统。在透镜横截面图中，左侧是物体侧（前方），并且右侧是像侧 (后方）。另外，各实施例的变焦镜头可以用于投影仪。在这种情况下，左边是屏幕侧，并且 右边是被投影图像侧。在各透镜横截面图中例示了变焦镜头0L。符号i表示从物体侧起的 透镜单元的顺序，并且符号Li表示第i个透镜单元。
[0067] 后透镜组Lr包括至少一个透镜单元。孔径光阑SP用于调整光量。具有恒定孔径 的光斑遮挡光阑（flare-cut stop) (FS光阑）FS被布置为最接近透镜系统的像侧。当变焦 镜头被用作视频摄像机或数字静态照相机的摄像光学系统时，像面IP对应于诸如CCD传感 器或CMOS传感器等的固态摄像元件（光电转换元件）的摄像面，并且在卤化银胶片照相机 的情况下，像面IP对应于胶片面。
[0068] 在透镜横截面图中，实线箭头表示当聚焦于无限远时的、在从广角端到远摄端的 变焦期间的各透镜单元的移动轨迹。虚线箭头表示当聚焦于无限远时的、在从广角端到远 摄端的变焦期间的第三透镜单元L3的移动轨迹。与聚焦相关的箭头表示在从无限远到近 距离的聚焦期间的第三透镜单元L3的移动方向。第一透镜子单元L2a形成第二透镜单元 L2的一部分，并且被构造为在像模糊校正期间移动。第二透镜子单元L2b形成第二透镜单 元L2的另一部分。
[0069] 图1中的第一实施例、图3中的第二实施例、图5中的第三实施例、图9中的第五 实施例、图11中的第六实施例、图13中的第七实施例和图15中的第八实施例的各个中的 变焦镜头0L从物体侧到像侧，依次包括具有负折光力的第一透镜单元L1、具有正折光力的 第二透镜单元L2、具有负折光力的第三透镜单元L3、具有负折光力的第四透镜单元L4,以 及后透镜组Lr。
[0070] 在第一、第二、第五及第八实施例中的各个中，在从广角端到远摄端的变焦期间， 第一透镜单元L1被构造为向像侧移动，然后向物体侧移动，并且第二透镜单元L2、第三透 镜单元L3及第四透镜单元L4被构造为沿互不相同的轨迹向物体侧移动。第五透镜单元L5 被构造为不移动。第三透镜单元L3充当被构造为在从无限远到近距离的聚焦期间沿光轴 向像侧移动的聚焦透镜单元。
[0071] 在第三实施例中，在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜单元L1被构造为向 像侧移动，然后向物体侧移动，并且第二透镜单元L2、第三透镜单元L3及第四透镜单元L4 被构造为沿互不相同的轨迹向物体侧移动。第五透镜单元L5被构造为向物体侧移动，然后 向像侧移动。第三透镜单元L3充当被构造为在从无限远到近距离的聚焦期间沿光轴向像 侧移动的聚焦透镜单元。
[0072] 在第六及第七实施例的各个中，在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜单元 L1被构造为向像侧移动，然后向物体侧移动，并且第二透镜单元L2、第三透镜单元L3及第 四透镜单元L4被构造为沿互不相同的轨迹向物体侧移动。第五透镜单元L5被构造为向像 侧移动，然后向物体侧移动。第三透镜单元L3充当被构造为在从无限远到近距离的聚焦期 间沿光轴向像侧移动的聚焦透镜单元。
[0073] 图7中的第四实施例的变焦镜头0L从物体侧到像侧依次包括具有负折光力的第 一透镜单元L1、具有正折光力的第二透镜单元L2、具有负折光力的第三透镜单元L3、具有 负折光力的第四透镜单元L4、以及后透镜组Lr。
[0074] 后透镜组Lr由具有正折光力的第五透镜单元L5和具有正折光力的第六透镜单元 L6构成。在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜单元L1被构造为向像侧移动，然后向 物体侧移动，并且第二透镜单元L2至第四透镜单元L4被构造为沿互不相同的轨迹向物体 侧移动。第五透镜单元L5被构造为向物体侧移动，然后向像侧移动。第六透镜单元L6被 构造为不移动。第三透镜单元L3充当被构造为在从无限远到近距离的聚焦期间沿光轴向 像侧移动的聚焦透镜单元。
[0075] 在各实施例中，孔径光阑SP被构造为在变焦期间与第二透镜单元L2 -体地移动。 在像差图之中，在球面像差图中，符号d和符号g分别表示d线和g线。符号S. C表示正弦 条件。在像散图中，符号M和符号S分别表示d线上的子午像面和弧矢像面。另外，在用于 例示失真的图中，例示了 d线上的失真。例示了 g线上的横向色像差。符号Fno表示f数， 符号co表示半视角。请注意，在下述的各实施例中，广角端和远摄端分别指当变倍透镜单 元位于光轴上的机械可移动范围的两端时的变焦位置。
[0076] 接下