专利名称：变焦透镜和包括变焦透镜的图像拾取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适于用作诸如摄像机、数字静物照相机、广播照相机或卤化银照相机的图像拾取装置中的成像光学系统的变焦透镜。
背景技术：
近年来，要求用于图像拾取装置中的成像光学系统具有高的变焦比和紧凑的尺 寸，特别是要求用于图像拾取装置中的成像光学系统由允许照相机的薄型化的变焦透镜形 成。所谓的可回缩型变焦透镜是已知的，在所述可回缩型变焦透镜中，为了实现照相机的小 型化和变焦透镜的较高变焦比，通过在非图像拍摄状态中把各透镜单元之间的间隙减小到 与图像拍摄状态中的间隙不同的间隙，使各透镜单元存放在照相机外壳内。并且，所谓的弯 曲型变焦透镜是已知的，在所述弯曲型变焦透镜中，在光路中设置用于把成像光学系统的 光轴弯曲90度的反射棱镜，以减小照相机的厚度。在美国专利No. 6，333，823和美国专利申 请公开No. 2007/0014031 Al中公开了弯曲型透镜的例子。此外，作为上述类型的变焦透镜 的组合，美国专利申请公开No. 2007/0091200 Al公开了所谓的弯曲和可回缩型变焦透镜， 在所述弯曲和可回缩型变焦透镜中，反射棱镜在非图像拍摄状态中移动使得该反射棱镜的 物侧的透镜单元被存放在由该反射棱镜的移动形成的空间中。当可回缩型变焦透镜包含用于使成像光学系统的光路弯曲的反射棱镜时，可以容 易地获得高的变焦比，并且应用该变焦透镜的照相机可被容易地薄型化。但是，为了获得这 些优点，适当地设定变焦透镜的透镜配置、反射棱镜的结构和光路中的布局是重要的。例 如，适当地设定透镜单元的数量、透镜单元的折光力的布局、透镜单元的对于变焦的移动 条件、反射棱镜的材料和光轴方向的长度、以及反射棱镜在光路中的位置是重要的。除非适 当地设定这些结构，否则难以获得上述的优点。在美国专利申请公开NO.2007/0091200A1 中公开的变焦透镜中，由于反射棱镜被设置在第二透镜单元中，因此第二透镜不能针对变 焦而移动。出于这种原因，第一透镜单元的针对变焦的移动量增加，因此难以减小照相机的 厚度。并且，由于第一透镜单元的移动量是大的，因此难以通过移动反射棱镜并将位于反射 棱镜的物侧的各透镜单元放入照相机机身内以进行存放来减小照相机的厚度。
发明内容
根据本发明的一个方面的变焦透镜包括具有正折光力的第一透镜单元；具有负 折光力的第二透镜单元；用于使光路弯曲的反射棱镜；以及包括多个透镜单元的后透镜 组。第一透镜单元、第二透镜单元、反射棱镜和后透镜组从物侧到像侧依次被布置。至少第 一透镜单元和第二透镜单元在变焦期间移动。在回缩到存放状态期间，反射棱镜移动到与 图像拍摄状态中的位置不同的位置，并且，第一透镜单元和第二透镜单元的至少一部分被 回缩并存放在由反射棱镜的移动形成的空间中。满足以下的条件0. 25 < |ml | / (DL1+DL2) < 0. 760. 25 < fl/ft < 0. 55
这里，DLl和DL2分别代表第一透镜单元和第二透镜单元的在光轴上的厚度，ml 代表第一透镜单元的在从广角端向望远端的变焦期间的移动量，fl代表第一透镜单元的焦 距，ft代表整个变焦透镜在望远端处的焦距。根据本发明，能够获得允许容易地以高的变焦比获得良好的图像并减小例如应用 变焦透镜的照相机的厚度的变焦透镜。参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征对于本领域普通技术 人员来说将变得清晰。
图1是根据本发明第一实施例的变焦透镜的断面图，在该断面图中，光路是展开 的(open)O图2A和图2B是第一实施例的分别在广角端处和在望远端处的像差图。图3是根据本发明第二实施例的变焦透镜的断面图，在该断面图中，光路是展开 的。图4A和图4B是第二实施例的分别在广角端处和在望远端处的像差图。图5是根据本发明第三实施例的变焦透镜的断面图，在该断面图中，光路是展开 的。图6A和图6B是第三实施例的分别在广角端处和在望远端处的像差图。图7是根据本发明第四实施例的变焦透镜的断面图，在该断面图中，光路是展开 的。图8A和图8B是第四实施例的分别在广角端处和在望远端处的像差图。图9是根据本发明第五实施例的变焦透镜的断面图，在该断面图中，光路是展开 的。图IOA和图IOB是第五实施例的分别在广角端处和在望远端处的像差图。图IlA和图IlB分别示出使第一实施例的变焦透镜的光轴弯曲的图像拍摄状态和 在照相机机身内存放变焦透镜的存放状态(回缩状态)。图12是示出根据本发明的图像拾取装置的示意图。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的优选实施例。根据本发明的变焦透镜从物侧到像侧 依次包括具有正折光力的第一透镜单元、具有负折光力的第二透镜单元和用于把光学系统 的光轴弯曲90度(或者在90士 10度的范围内)的反射棱镜。变焦透镜还在反射棱镜的像 侧包括包含多个透镜单元的后透镜组。在从广角端向望远端的变焦期间，至少第一透镜单 元和第二透镜单元移动。当变焦透镜进入回缩状态中时，反射棱镜从图像拍摄状态中的位 置移动到不同的位置。然后，第一透镜单元和第二透镜单元的至少一部分被存放在由反射 棱镜的移动形成的空间中。透镜的放置待成像物体的一侧被称为透镜的物侧或前侧；透镜 的形成图像的一侧被称为透镜的像侧或后侧。图1是根据本发明第一实施例的变焦透镜在广角端(短焦距端)处的透镜断面 图，在该断面图中，光路是展开的。图2A和图2B是第一实施例的变焦透镜分别在广角端和望远端(长焦距端)处的像差图。图3是根据本发明第二实施例的变焦透镜在广角端处的 透镜断面图，在该断面图中，光路是展开的。图4A和图4B是第二实施例的变焦透镜分别在 广角端和望远端处的像差图。图5是根据本发明第三实施例的变焦透镜在广角端处的透镜 断面图，在该断面图中，光路是展开的。图6A和图6B是第三实施例的变焦透镜分别在广角 端和望远端处的像差图。图7是根据本发明第四实施例的变焦透镜在广角端处的透镜断面 图，在该断面图中，光路是展开的。图8A和图8B是第四实施例的变焦透镜分别在广角端和 望远端处的像差图。图9是根据本发明第五实施例的变焦透镜在广角端处的透镜断面图， 在该断面图中，光路是展开的。图IOA和图IOB是第五实施例的变焦透镜分别在广角端和 望远端处的像差图。图IlA和图IlB分别示出使第一实施例的变焦透镜的光轴弯曲的图像 拍摄状态和在照相机机身内存放变焦透镜的存放状态(回缩状态)。图12是示出根据本发 明的一个实施例的包括变焦透镜的数字照相机(图像拾取装置)的多个部件的示意图。各实施例的变焦透镜是适于在图像拾取装置中使用的成像光学系统，但是实施例 不限于此。只要维持各透镜单元的结构和次序，本文公开的各实施例的变焦透镜可适于在 图像拾取装置以外的装置中使用。为此，在其中光路是展开的透镜断面图中，图的左侧是物 侧(前侧)，右侧是像侧(后侧)。因此，例如，当实施例的变焦透镜被用作投影仪中的投影 透镜时，在其中光路是展开的透镜断面图中，图的左侧会与屏幕侧对应，右侧是投影像侧。 在透镜断面图中，i代表从物侧算起的透镜单元的序号，Li代表第i个透镜单元，LR代表包 括多个透镜单元的后透镜组，SP代表光阑，I^R代表具有用于把光学系统的光轴弯曲90度的 反射表面的反射棱镜。在几个实施例的断面图中，箭头表示透镜单元的在从广角端向望远 端变焦期间的移动路径或透镜单元的在聚焦期间的移动方向。在像差图中，Fno代表f数， d和g分别代表d线和g线，ΔΜ和Δ S分别代表d线的子午像面和弧矢像面。横向色差用 g线表示° 在图IlA中，Ll代表具有正折光力(光焦度=焦距的倒数)的第一透镜单元，L2 代表具有负折光力的第二透镜单元，LR代表包括多个透镜单元的后透镜组。在图IlA中， 后透镜组LR包括具有负折光力的第三透镜单元L3、具有正折光力的第四透镜单元L4和具 有正折光力的第五透镜单元L5。反射棱镜冊具有反射表面PRa，并被设置在第二透镜单元 L2和第三透镜单元L3之间，以从入射方向把光轴上的光束反射90度。孔径光阑SP被设置 在第四透镜单元L4中。光块GB与例如滤光器或面板对应。当变焦透镜被用作摄像机或数 字静物照相机中的成像光学系统时，像面IP与诸如CCD传感器或CMOS传感器的固态图像 拾取元件(光电转换元件)的图像拾取表面对应，并且，当变焦透镜被用作卤化银胶片照相 机中的图像拾取光学系统时，像面IP与胶片表面对应。在各实施例的变焦透镜中，用于使来自物侧的光弯曲的反射棱镜ra被设置在成 像光学系统中，使得容易地减小照相机的厚度。通过形成具有高折射率的介质的反射棱镜 PR，可以缩短特别是广角范围中第二和第三透镜单元之间的空气换算长度，因此可减小前 透镜直径和照相机厚度。在各实施例中，第一透镜单元Ll的折光力是大的，以减小第一透 镜单元Ll在变焦期间的移动量，由此减小照相机厚度。并且，在变焦透镜从图像拍摄状态 (图11A)转向存放状态(图11B)期间，第三透镜单元L3、第四透镜单元L4和第五透镜单 元L5在与第一透镜单元Ll和第二透镜单元L2的光轴垂直的方向上移动。并且，反射棱 镜I3R在与第一透镜单元Ll和第二透镜单元L2的光轴垂直的方向上移动，并且，第一透镜单元Ll和第二透镜单元L2的至少一部分在回缩状态中被存放在由反射棱镜ra的移动形 成的空间中。通过采用这种可回缩的和弯曲的变焦透镜，照相机进一步被薄型化。并且，第一透镜单元Ll在变焦期间相对于第一和第二透镜单元L1、L2的总厚度移 动适当的移动量，以实现照相机的较小的厚度和较高的变焦比。在各实施例的变焦透镜中， 满足以下的条件式0. 25 < I ml | / (DL1+DL2) < 0. 76(1)0. 25 < fl/ft < 0. 55(2)这里，DLl和DL2分别代表在第一和第二透镜单元Li、L2的光轴上的厚度，ml代 表第一透镜单元Ll在从广角端向望远端变焦期间的移动量，fl代表第一透镜单元Ll的焦 距，ft代表整个系统在望远端处的焦距。这里，广角端和望远端指的是用于变焦的透镜单 元被可选地放置在光轴上机械可移动范围的两端中的每一个处的变焦位置。移动量是移动 透镜单元相对于广角端处的像面的位置和移动透镜单元相对于望远端处的像面被放置的 位置之差。当移动透镜单元在从广角端向望远端变焦期间向像侧位移时，移动量的符号为 正。为了在撤回反射棱镜ra的同时缩回反射棱镜ra的物侧的透镜单元，用于移动反 射棱镜PR的物侧的透镜单元的凸轮筒(未示出)需要具有用于撤回反射棱镜PR的大的切 口。在这种情况下，由于切口，因此不确保凸轮筒具有足够的转动角度。作为结果，在第一 透镜单元Ll的移动范围中，不仅从图像拍摄状态到存放状态的移动量、而且针对变焦的移 动量受到限制，因此难以增加变焦比。因此，在本文公开的各实施例中，针对变焦，第一透镜 单元Ll相对于第一透镜单元Ll和第二透镜单元L2的总厚度移动适当的移动量ml，以满足 条件式(1)。在这种情况下，第一透镜单元Ll的折光力增加以得到较高的变焦比，以便满足 条件式(2)。这允许通过可回缩机构容易地使照相机薄型化。并且，在各实施例中，具有正 折光力的透镜单元被设置为最接近物侧。此外，至少第一透镜单元Ll和第二透镜单元L2 针对变焦可移动以实现高的变焦比。而且，反射棱镜I3R被布置在第二透镜单元L2的像侧， 并且在回缩状态中移动到与图像拍摄状态中的位置不同的位置。然后，第一透镜单元Ll和 第二透镜单元L2的至少一部分被存放在由反射棱镜ra的移动形成的空间中，使得实现具 有高的变焦比的薄的变焦透镜。条件式(1)规定第一透镜单元Ll针对变焦的移动量与第一透镜单元Ll和第二透 镜单元L2的总厚度之比。当该值低于条件式(1)中的下限时，第一透镜单元Ll的移动量 太小，因此难以减小前透镜有效直径和照相机的厚度。相反，当该值超过上限时，第一透镜 单元Ll的移动量太大，并且，照相机的厚度是由针对变焦的移动量确定的，这增大照相机 的尺寸。出于以上的原因，更优选的是，通过把条件式(1)中的数值范围设为条件式(Ia) 中的范围，可容易地进一步减小照相机的厚度0. 27 < I ml | / (DL1+DL2) < 0. 76(Ia) 条件式(2)规定第一透镜单元Ll的折光力。当该值低于下限时，第一透镜单元Ll 的折光力太大，并且，由第一透镜单元Ll形成的正透镜的厚度大。相反，当该值超过上限 时，第一透镜单元Ll的折光力太小，用于获得希望的变焦比的移动量大，因此难以减小照 相机的厚度。更优选地，通过把条件式(2)中的数值范围设为条件式(2a)中的范围，可容 易地进一步减小照相机的厚度
0. 30 < fl/ft < 0. 53(2a)通过在如在条件式(1)中那样适当地设定第一透镜单元Ll的针对变焦的移动量 的同时如在条件式(2)中那样设定第一透镜单元Ll的折光力，减小照相机的厚度并容易地 增加变焦比。在各实施例中，更优选的是满足以下条件式中的至少一个。在这种情况下，可 以获得与各条件式对应的优点。反射棱镜ra由具有高的折射率的介质形成，并且，第一透镜单元Ll包括负透镜。 满足以下条件式(3) (7)中的至少一个0. 050 < Lpr/ (Npr · ft) < 0. 100(3)0. 00 < (R1+R2)/(R1-R2) < 6. 00(4)0. 10 < (m2-ml)/ft < 0. 28 (5)0. 05 < f2/ft < 0. 29(6)0. 15 < Zr/Z < 0. 30(7)这里，Lpr和Npr分别代表反射棱镜I3R的光轴方向的厚度和介质的折射率，Rl和 R2分别代表负透镜的物侧透镜表面和像侧透镜表面的曲率半径，m2代表第二透镜单元L2 的针对从广角端向望远端进行的变焦的移动量，f2代表第二透镜单元L2的焦距，&和Z分 别代表后透镜组LR的变焦比和整个变焦透镜的变焦比。条件式(3)规定整个变焦透镜在望远端处的焦距与反射棱镜I3R在光轴方向上的 厚度(空气换算长度)之比。空气换算长度用Lpr/Npr表示。当该值低于下限时，放置反 射棱镜I3R的空间不足。当该值超过上限时，例如，当材料(介质)的折射率Npr与空气相 近时，需要较大的空间来放置反射棱镜冊，因此难以减小照相机的厚度。更优选地，通过将 条件式(3)中的数值范围设为以下的条件式(3a)中的范围，可容易地进一步减小照相机的 厚度0. 060 < Lpr/ (Npr · ft) < 0. 090(3a)条件式(4)规定第一透镜单元Ll中的负透镜的透镜形状。当该值低于下限时， 负透镜的面向物侧的凹面的曲率半径是小的，并且，第一透镜单元Ll的厚度不必要地是大 的。并且，难以进行像差校正。相反，当该值超过上限时，难以在增加变焦比时校正像差。更 优选地，通过把条件式(4)中的数值范围设为以下的条件式(4a)中的范围，可容易地进一 步减小照相机的厚度1. 00 < (R1+R2)/(R1-R2) < 6. 00 (4a)条件式(5)规定第一和第二透镜单元Li、L2的针对变焦的总移动量与整个变焦 透镜在望远端处的焦距之比。当该值低于下限时，难以实现高的变焦比。相反，当该值超过 上限时，针对变焦的移动量是大的，因此难以减小照相机的厚度。更优选地，通过把条件式 (5)中的数值范围设为以下的条件式(5a)中的范围，可容易地实现更高的变焦比和更薄的 照相机0. 13 < (m2-ml)/ft < 0. 27(5a)条件式(6)规定第二透镜单元L2的焦距与整个变焦透镜在望远端处的焦距之比。 当该值低于下限时，第二透镜单元L2的折光力太大，难以减小照相机的厚度，例如，负透镜 外围部分的厚度增加。相反，当该值超过上限时，难以实现高的变焦比，或者，第二透镜单元 L2的针对变焦的移动量增大。更具体地，通过把条件式(6)中的数值范围设为以下的条件式(6a)中的范围，可容易地减小照相机的厚度0. 200 < f2/ft < 0. 285(6a)条件式(7)规定后透镜组LR的变焦功能分担比。当该值低于下限时， 第一和第二 透镜单元Li、L2的变焦功能分担比增大，它们针对变焦的移动量增大，因此，照相机的厚度 增加。相反，当该值超过上限时，后透镜组LR的针对变焦的移动量增大，并且，照相机的宽 度增加。更优选地，通过把条件式(7)中的数值范围设为以下的条件式(7a)中的范围，可 容易地减小照相机的厚度和宽度0. 20 < Zr/Z < 0. 27(7a)优选地，反射棱镜ra在回缩状态中移动到与图像拍摄状态中的位置不同的位置 的方向与第一透镜单元Ll和第二透镜单元L2的光轴垂直，或者，以士 10度的裕度与光轴 垂直。由于该结构减少透镜单元在照相机厚度方向的回缩移动，因此可进一步减小照相机 的厚度。反射棱镜I3R不针对变焦而相对于像面移动(是固定的)，但是可为了其它目的而 移动。通过该结构，不需要用于布置驱动单元等的空间，并可进一步减小照相机的厚度。以 下，将描述各实施例的透镜配置的特性。第一实施例将描述图1所示的第一实施例的变焦透镜的透镜配置。第一实施例的变焦透镜从 物侧到像侧依次包括具有正折光力的第一透镜单元Li、具有负折光力的第二透镜单元L2、 反射棱镜PR以及后组LR，它们沿变焦透镜的光轴被布置。后组LR包括具有负折光力的第 三透镜单元L3、具有正折光力的第四透镜单元L4和具有正折光力的第五透镜单元L5。在 反射棱镜PR中，反射表面被设置为使来自物体的光的光路弯曲。对于变焦，反射棱镜PR和 第三透镜单元L3是固定的(不移动)。虽然在第一实施例中，第三透镜单元L3在变焦期间 是固定的，但它可在必要时在从广角端向望远端变焦期间向物侧被移动。在这种情况下，可 以在中间变焦位置处容易地校正球面像差和彗形像差。为了在确保放置反射棱镜I3R的空 间的同时实现高的变焦比，第一透镜单元Ll的焦度被设为是大的。在从广角端向望远端变 焦期间，第一透镜单元Ll和第四透镜单元L4向物侧移动。虽然第二透镜单元L2向像侧移 动，但它在这种情况下可沿凸的路径向像侧移动。并且，通过放置具有负折光力的第三透镜 单元L3，第四透镜单元L4的正折光力增大，并且，第四透镜单元L4向物侧大大地移动，由此 实现高的变焦比。为了校正由于变焦导致的像面变化，第五透镜单元L5沿凸的路径向物侧 移动。当图像拍摄距离改变时，通过第五透镜单元L5执行聚焦。与第五透镜单元L5相关 的实曲线5a和虚曲线5b分别表示当焦点在无限远处的物体和附近物体上时，第五透镜单 元L5沿其移动以校正由于从广角端向望远端变焦而导致的像面变化的移动路径。如箭头 5c所示，通过向前(向物侧)移动第五透镜单元L5来执行在望远端处从无限远处的物体向 附近物体的聚焦。通过以在与光轴垂直的方向上具有分量的方式位移第四透镜单元L4的 一部分(从物侧算起第四透镜单元L4中的第三正透镜)，执行用于校正由于照相机的振动 而导致的运动模糊的所谓的运动模糊校正。第二实施例将描述图3所示的第二实施例的变焦透镜的透镜配置。第二实施例的变焦透镜从 物侧到像侧依次包括具有正折光力的第一透镜单元Li、具有负折光力的第二透镜单元L2、 反射棱镜I3R和后组LR。后组LR包括具有负折光力的第三透镜单元L3、具有正折光力的第四透镜单元L4、具有负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。在 反射棱镜PR中，反射表面被设置为使从物体开始的光路弯曲。对于变焦，反射棱镜PR、第 三透镜单元L3和第五透镜单元L5是固定的。在从广角端向望远端变焦期间，第一透镜单 元Ll向物侧移动，第二透镜单元L2向像侧移动，第四透镜单元L4向物侧移动。第六透镜 单元L6沿凸的路径向物侧移动，以便校正由于变焦而导致的像面变化。第一透镜单元Ll 和第二透镜单元L2以及第四透镜单元L4和第六透镜单元L6可针对变焦而移动，以实现高 的变焦比。当图像拍摄距离改变时，通过第六透镜单元L6执行聚焦。与第六透镜单元L6 相关的实曲线6a和虚曲线6b分别表示当焦点在无限远处的物体和附近物体上时，第六透 镜单元L6沿其移动以校正由于从广角端向望远端变焦而导致的像面变化的移动路径。如 箭头6c所示，通过向前(向物侧)移动第六透镜单元L6来执行在望远端处从无限远处的 物体向附近物体的聚焦。通过以在与光轴垂直的方向上具有分量的方式位移第四透镜单元 L4的一部分(从物侧算起第四透镜单元L4中的第三正透镜)，执行运动模糊校正。由于其 它的结构与在第一实施例中采用的那些相同，因此省略它们的详细描述。 第三实施例将描述图5所示的第三实施例的变焦透镜的透镜配置。第三实施例的变焦透镜从 物侧到像侧依次包括具有正折光力的第一透镜单元Li、具有负折光力的第二透镜单元L2、 反射棱镜I3R和后组LR。后组LR包括具有正折光力的第三透镜单元L3和具有正折光力的 第四透镜单元L4。在反射棱镜I3R中，反射表面被设置为使从物体开始的光路弯曲。在从广 角端向望远端变焦期间，第一透镜单元Ll和第三透镜单元L3向物侧移动，第二透镜单元L2 向像侧移动。为了校正由于变焦而导致的像面变化，第四透镜单元L4沿凸的路径向物侧移 动。对于变焦，反射棱镜I3R是固定的。当图像拍摄距离改变时，通过第四透镜单元L4执行 聚焦。与第四透镜单元L4相关的实曲线4a和虚曲线4b分别表示当焦点在无限远处的物 体和附近物体上时，第四透镜单元L4沿其移动以校正由于从广角端向望远端变焦而导致 的像面变化的移动路径。如箭头4c所示，通过向前移动第四透镜单元L4来执行在望远端 处从无限远处的物体向附近物体的聚焦。通过以在与光轴垂直的方向上具有分量的方式位 移第三透镜单元L3的一部分(从物侧算起第三透镜单元L3中的第三正透镜)，执行运动模 糊校正。由于其它的结构与在第一实施例中采用的那些相同，因此省略它们的详细描述。第四实施例将描述图7所示的第四实施例的变焦透镜的透镜配置。第四实施例的透镜配置 与图1所示的第一实施例的透镜配置基本上是一样的。在第四实施例中，第一透镜单元Ll 以照相机的厚度容许的最大量向物侧移动，使得在广角端处的焦距更接近在广角侧处的焦 距，同时避免前透镜有效直径增大。其它的结构与在第一实施例中采用的那些相同。第五实施例将描述图9所示的第五实施例的变焦透镜的透镜配置。第五实施例的透镜配置与 图5所示的第三实施例的透镜配置基本上是一样的。在第五实施例中，通过增加第一透镜 单元Ll的折光力，减小第一透镜单元Ll和第二透镜单元L2针对变焦的移动量，并且减小 照相机的厚度。其它的结构与在第三实施例中采用的那些相同。在以上的实施例中，为了减小f数在变焦期间的变化，可以执行控制以便改变孔 径光阑SP的孔径直径。例如，当变焦透镜与包括把在光接收表面上形成的光学图像转换成电信号的图像拾取元件的图像拾取装置相组合时，可以根据畸变量添加电校正。下面，将参照图12描述使用本发明的变焦透镜作为成像光学系统的数字照相机 (光学装置)的例子。参照图12，数字照相机包括数字照相机机身20、由上述的实施例中的 任一个的变焦透镜形成的成像光学系统21、以及棱镜P。成像光学系统21把物体的图像形 成到诸如CXD的固态图像拾取元件(光电转换元件)22上。记录单元23记录由图像拾取 元件22接收的物体的图像，并且，取景器24被用于观察在显示元件(未示出)上显示的图 像。显示元件由液晶板等形成，并且显示在图像拾取元件22上形 成的图像。通过如此把 本发明的变焦透镜应用于数字照相机等，实现具有高的光学性能的紧凑的图像拾取装置。下面，将描述与本发明的各实施例对应的数值例。在各数值例中，i代表从物侧算 起的表面的序号，ri代表第i个透镜表面的曲率半径，di代表第i个表面和第i+Ι个表面 之间的透镜厚度和空气间隔，ndi和vdi分别代表d线的折射率和阿贝数。并且，rl2和rl3 代表反射棱镜PR，k、A4、A6、A8和AlO是非球面系数。非球面形状由下式定义χ = (h2/R)/[l+{l"(l+k) (h/R)2}"2]+A4h4+A6h6+A8h8+A10h1Q 这里，χ 代表以表面的 顶点为基准、距光轴的高度为h处的光轴方向的位移，R代表曲率半径。非球面透镜表面的 表面号用标记。表1示出上述的条件式和数值例之间的关系。第一数值例单位mm表面数据表面号 rdndvd 有效直径143. 277 1. 25 1.84666 23.8 23.45222. 500 3.68 1. 59201 67.0 22.403331. 179 0. 08 22. 21422. 316 3.01 1. 77250 49.6 21.43587.317 (可变)20. 886237.841 1.00 1.84862 40.0 13.927 *7. 3663. 2210. 528-16.992 0. 75 1. 77250 49.6 10.44926.851 0. 0510.551016. 206 1. 59 1.94595 18.0 10. 7311-893.871 (可变)10.64128. 75 1.8340037. 2 7.9713⑴(可变)6. 7714-35.429 0. 50 1.48749 70. 2 6. 5115-61.631 (可变)6. 4516*7.870 3.04 1.58913 61. 1 8. 2917-32. 010 0. 167. 8118-161.853 0. 55 1.80610 33. 3 7. 591913.438 1. 727. 2520 (光阑)①4. 117. 10
21 * 11.3852. 957. 8422 -41. 2302. 737. 6723 -7. 5830. 551. 74320 49. 3 7. 3024 -12. 362(可变)7. 6225 * 22.3292.491.69350 53. 2 9.8126 -45.0270. 551.84666 23.9 9.6227 -10000. 000(可变)9. 56像面 oo非球面表面数据第七表面K = -1. 96634e-002A4 = 6. 95999e_006 A6 =-7. 39743e_008A8 = 1. 55845e-008AlO = 4. 92660e_010第十六表面K = -4. 12650e-001A4 = -5. 17406e_005 A6 = -7. 18644e_007A8 = -6. 23045e-010 第二十一表面K = -4. 05809e-001A4 =-5. 39304e_005 A6 = 1.49263e_006A8 = -4. 14950e-008AlO = 1.77160e_009第二十五表面K = 7. 32690e-001A4 = 5. 83938e_006 A6 = -8. 36645e_007A8 = 3. 72222e-008AlO = -5. 21415e_010各种数据变焦比 9.42广角中间望远 焦距6.6917.67 63.04F 数 3. 103. 885. 64 视角30.0812.37 3. 52像高 3.883.883.88 透镜总长83.1184. 01 88.64BF 4.6010.16 4.03d5 0.747.1515.28dll 9. 844. 320. 81dl3 1.201.201.20dl5 14.284.870.50d24 9. 7413.60 24.11d27 4.6010.16 4.03 入射光瞳位置18.9839.15 119.09出射光瞳位置-36.83-55.88 -304.36 前主点24.5952. 09 169.24
后主点-2.09 -7. 51 -59.01变焦透镜单元 数据
单元第一表面焦距 前主点后主点
1131.07 8.02 1.64-3.15
26-7.78 6.60 0.78-4.25 PR 12 ο 8.75 2.39 -2.39
314-172.02 0.50 -0.46-0.80
41617.32 15.80 -0.42-12.63
52535.85 3.04 -0.17-1.93单个透镜数据透镜第一表面焦距1 1-56. 922 240.603 438.044 6-8. 985 8-13.376 1016.847 120. 008 14-172.029 1611.0310 18-15.3711 2118. 2912 23-27. 7613 2521. 8514 26-53.42第二数值例单位:mm表面数据表面号 rd nd vd 有效直径1 30.8821.20 1.84666 23.9 23.202 20.3723.90 1.49700 81. 5 21.203 189.1240. 10 9. 904 22.3412. 20 1.69680 55. 5 17.305 96.515(可变) 16. 506* 645.2671.05 1.84954 40. 1 14.30
7 * 7.1733. 8510.808 -13.1330.60 1.80400 46.6 10.709 413.8610.1011.0010 29.0851.80 1.94595 18.0 11.2011 -41.398(可变)11. 20128.50 1.83400 37.2 7.6713 ⑴(可变)6.6614 -11.5210.60 1.48749 70.2 6.8015 -14.850(可变)7. 0016* 9.2152. 50 1.58313 59.4 7.9017 * -29.6351. 007. 7018 (光阑)①1. 006. 7219 16.9580.60 1.84666 23.9 6.3020 7.9030. 906. 0021 20.9641.50 1.48749 70.2 7.2022 -100.0050.357.1023 ⑴(可变)5.9024 -44.3060.70 1.48749 70.2 7.4025 63.018(可变)7. 6026 16.1282.40 1.48749 70.2 9.6027 -26.8270.60 1.77250 49.6 9. 5028 -46.784(可变)9. 50像面⑴非球面表面数据第六表面K = -1. 02055e+004Α4 =-1. 30281e_005 A6 = 1.29366e_007第七表面K = -1. 91728e-001A4 =-4. 85642e_005 A6 =-8. 28741e_007第十六表面K = -1. 40343e+000A4 = 7. 67948e_005 A6 = 1.34650e_007A8 = -7. 98130e-010第十七表面K = 3. 81603e+000A4 = 8. 57577e_005各种数据变焦比9.57广角中 间望远焦距6.5322.20 62.43F 数 3. 484. 86 5. 74视角30.709. 90 3. 55
像高3· 883. 88 3. 88透镜总长83.1783.0987.60BF8. 8912. 41 7. 68d50. 958. 35 15. 47dll11.013. 60 1. 00dl31. 001. 00 1. 00dl514. 823. 97 0. 35d232. 7513. 60 17. 23d258. 274. 69 9. 43d288. 8912. 41 7. 68入射光瞳位置18.9341.87104.22出射光瞳位置-33.02 -56.24 -254.57前主点24.4456.89151.79
后主点2.36-9.78-54.75变焦透镜单元数据
单元第一表面焦距繁J 前主点后主点
1131.987.40 1.69-3.04
26-8.327.40 0.39-5.71 PR 12OO8.50 2.32 -2.32
314-112.02 0.60-1.48-1.91
41616.347.85 -0.91-6.85
524-53.250.70 0.19-0·28
62628.003.00 0.43-1.56单个透镜数据透镜第一表面 焦距1 1-74.612 245.593 441. 224 6-8. 545 8-15. 826 1018. 297 120. 008 14-112.029 1612. 3510 19-18. 03
11 2135.7012 24-53. 2513 2621. 0514 27-82.49第三数值例单位:mm表面数据表面号 rdndvd 有效直径1 52.6921. 251.84666 23.8 22. 772 24.4533.651. 59201 67.0 22.063 -314.0420.0821.934 22. 3222.971. 77250 49.6 21.075 92. 104(可变)20. 526 996.1940.751.88300 40.8 13.717 8. 2373. 2010. 958 -18.4371.001. 77250 49.6 10.83
9* 29.0950.0510.9510 17.9701.591.94595 18.0 11.1211 -770.652(可变)11.04128. 751. 83400 37. 2 8. 6513 ⑴(可变)7. 7114* 7.5893.121.58913 61.1 8.0815 -32. 0450. 287. 4816 -42.7440.551.74950 35.3 7.2317 13. 0971. 686. 8918 (光阑)①2. 476. 7519* 11.4892.847.5620 -49. 2343. 957. 3221 -6.4470. 751. 74320 49. 3 6. 7622 -10.771(可变)7. 2223 * 17.2833.301.69350 53.2 10.5224 -37. 5860.601.84666 23.9 10. 1825 -7541. 539(可变)10. 06像面①非球面表面数据第九表面K=L 05465e+000A4 = -1. 04012e_005 A6 = -2. 08392e_007A8 = 1. 71915e-008AlO = -2. 31090e_010第十四表面
K = -3. 14719e-001 A4 = -3. 46263e_005 A6 = -5. 27233e_007 A8 = -5. 05083e-009第十九表面K = -4. 94445e-001 A4 = -6. 46254e_005 A6 = 1.87297e_006A8 = -8. 20531e-008 AlO = 2.59845e_009第二十三表面K = -2. 85212e+000 A4 = 7. 06178e_005 A6 = 1.90757e_007A8 = -3. 71326e-009 AlO = 5. 53717e_011各种数据变焦比9. 42广角中间望远焦距7.0116.03 66.05F 数3. 103. 875. 29视角28. 93 13. 59 3. 36像高3.88 3.88 3.88透镜总长83. 25 82. 96 87. 30BF6. 25 8. 84 4. 18d50.806.01 13.95dll9.90 4.41 0.81dl317. 38 9. 47 1. 30d226. 09 11.40 24.22d256. 25 8. 84 4. 18入射光瞳位置19. 55 35. 69 102. 69出射光瞳位置-27.47 -58.27 223.54前主点25.10 47.89 188.63后主点-0. 76 -7. 20 -61. 87变焦透镜单元数据
单元 第一表面 焦距 ff前主点后主点
1129.627.951.96-2.78
26-8.156.590.60-4.43 PR12 ο8.752.39-2.39
31418.7315.64-4.27 _-13.85
42327.42 3.90-0.21-2.46单个透镜数据透镜第一表面焦距11-55.01
2238. 473437. 4446-9. 4158-14.4861018. 587120. 0081410. 73916-13. 32101919. 031121-23. 34122317. 501324-44. 62第四数值例单位mm表面数据 表面号r d nd vd 有效直径143.1641.25 1.84666 23.8 23.45222.5003.63 1.59201 67.0 22.533294.860 0.0822.36423.7893.09 1.77250 49.6 21.655116.383 (可变)21. 086476.092 1.00 1.84862 40.0 13.397 *7.5502.99 10.118-16.254 0.75 1.77250 49.6 10.00921. 7810. 08 10. 011014.6771. 55 1.94595 18.0 10. 1711510.339 (可变)10.05128. 751. 83400 37. 2 8. 6113⑴(可变) 7. 2814-42. 265 0. 50 1.48749 70. 2 7.0115-85.761 (可变)6. 9616 *7.2282.55 1.58913 61.1 7.7717-50. 715 0. 147. 301878.4710.55 1.80610 33.3 7.061910. 0611. 78 6. 6520 (光阑)①3. 186. 5321 *11.7892.51 7.9222-39. 467 4. 547. 8223-7. 2550. 55 1. 74320 49. 3 7. 29
24 -10. 395 (可变)7. 6325 * 18.795 2.45 1.69350 53.2 10.3826 -41. 100 0. 55 1.84666 23.9 10. 1827 453. 607 (可变)10. 08像面⑴非球面表面数据第七表面K=L 96770e-001 A4 = -2. 31685e_005 A6 = 3. 97075e_007A8= -1. 83993e-008 AlO = 7. 05119e_010第十六表面K = -4. 45643e-001 A4 = -6. 13487e_005 Α6 = -1· 09451e_006A8 = 2. 78333e-009第二^^一表面K = -5. 70223e-001 A4 = -6. 90837e_005 A6 = 2.19332e_006A8 = -1. 30202e-007 AlO = 3.74301e_009第二十五表面K = 4. 34930e-001 A4 = 3. 63367e_007 A6 =-2. 58112e_007A8 = 8. 93125e-009 AlO = -5. 95764e_011各种数据变焦比9.62广角 中间 望远焦距6. 25 15. 15 60. 12F 数3. 10 4. 09 5. 19视角31. 80 14. 35 3. 69
像高3.88 3.88 3.88透镜总长77. 91 79. 98 88. 79BF5. 32 10. 52 4. 05d50. 70 5. 13 15. 46dll4.69 2.33 0.82dl31. 20 1. 20 1. 20dl516.34 5. 11 0. 50d247. 20 13. 22 24. 31d275. 32 10. 52 4. 05入射光瞳位置18.11 29.32 115.44出射光瞳位置-32.46 -69.53 1027.60前主点23. 33 41. 60 179. 09后主点-0. 93 -4. 63 -56. 07变焦透镜单元数据单元 第一表面焦距透镜长度前主点 后主点
1131.328.051.71-3.10
26-7.42 6.370.87-3.90 PR12W 8.75 2.39 -2.39
314-171.59 0.50-0,33-0.67
41616.5415.80 -0.39-12.82
52531.623.00-0.27-2.00单个透镜数据透镜第一表面焦距11-57. 092240. 943438. 1546-9.0558-11.9561015. 957120. 00814-171. 5991610. 921018-14. 37112118.561223-34. 93132518.911426-44.49第五数值例单位mm表面数据表面号rd nd vd 有效直径152.9291. 25 1.84666 23.8 23.01222. 5004. 17 1. 59201 67.0 22.083-117.9200.08 21.93418.9783. 29 1. 77250 49.6 20.69574. 348(可变) 20. 036-498.7330. 75 1.88300 40.8 12. 3677.9382. 81 9. 848-14.8781.00 1.80400 46.6 9.669 *19. 7520. 25 9. 69
1016.652 1. 54 1.94595 18.0 9.8711-121.100 (可变)9. 81128. 75 1.83400 37. 2 8. 7313⑴(可变)7. 5414*7.607 3.04 1.58913 61. 1 8.0915-49.525 0. 277. 4816-121.025 0. 55 1.80610 33. 3 7. 261713.127 1. 686. 9318 (光阑)⑴ 1. 17 6. 7819 *12.568 2. 767. 3620-42.076 5. 777. 2421-6.007 0. 75 1.74320 49. 3 6. 7422-9.612 (可变)7. 2723*20.145 3.03 1.69350 53. 2 11.4424-17.946 0.60 1.84666 23.9 11.3325-41.013 (可变)11.30像面⑴非球面表面数据第九表面K=L 04420e+000 Α4 = -2. 74642e_005 A6 = -5. 52019e_007A8 = 5.08695e-008 AlO = -8. 09891e_010第十四表面K = -3. 36757e-001 A4 = -4. 19316e_005 A6 = -8. 29043e_007Α8 = 1. 91167e-010第十九表面K = -7. 37139e-001 A4 = -8. 58520e_005 Α6 = 3. 73678e_006A8 = -2. 43327e-007 AlO = 7.09292e_009第二十三表面K = -4. 08726e+000 A4 = 7. 05771e_005 A6 = -4. 11534e_007A8 = 1.38957e-008 AlO = -2. 28389e_010各种数据变焦比9·86广角 中间 望远焦距7.20 11.77 71.01F 数3. 10 3. 56 5. 56视角28. 29 18. 23 3. 12像高3. 88 3. 88 3. 88透镜总长78.97 78.81 87. 41BF7. 13 9. 29 3. 99
d5 0. 893. 2111. 45dll 4. 952. 470. 81dl3 17. 5612. 191. 30d22 4. 958. 1324. 33d25 7. 139. 293. 99入 射光瞳位置19. 8226. 88102. 18出射光瞳位置-32.87-61.9166.83前主点25.7236.70253.43后主点-0. 07-2. 47-67. 02变焦透镜单元数据
单元第一表面 焦距If前主点后主点
1124.858.792.37-2.88
26-6.876.350.68-4.16 PR12O08.752.39-2,39
31417.5815.97-5.59-14.26
42321.923.630.62-1.54单个透镜数据透镜第一表面焦距11-47. 112232. 273432. 1646-8. 8458-10.4261015. 567120. 0081411. 42916-14. 66101919. 801121-23. 65122314. 151324-38. 14表 权利要求
1.一种变焦透镜，包括具有正折光力的第一透镜单元； 具有负折光力的第二透镜单元； 用于使光路弯曲的反射棱镜；和 包括多个透镜单元的后透镜组，其中，第一透镜单元、第二透镜单元、反射棱镜和后透镜组从物侧到像侧依次被布置， 其中，至少第一透镜单元和第二透镜单元针对变焦而移动，其中，在回缩到存放状态期间，反射棱镜移动到与在图像拍摄状态中的位置不同的位 置，并且，第一透镜单元和第二透镜单元的至少一部分被回缩并被存放在由反射棱镜的移 动形成的空间中，以及 其中，满足以下条件 0. 25 < I ml I / (DL1+DL2) < 0. 76 0. 25 < fl/ft < 0. 55这里，DLl和DL2分别代表第一透镜单元和第二透镜单元在光轴上的厚度，ml代表第一 透镜单元在从广角端向望远端变焦期间的移动量，fl代表第一透镜单元的焦距，ft代表整 个变焦透镜在望远端处的焦距。
2.根据权利要求1的变焦透镜，其中，满足以下条件式 0. 050 < Lpr/ (Npr · ft) < 0. 100这里，Lpr和Npr分别代表反射棱镜在光轴方向上的厚度和反射棱镜的材料的折射率。
3.根据权利要求1的变焦透镜，其中，在回缩到存放状态期间，反射棱镜在与第一和第 二透镜单元的光轴垂直的方向上移动。
4.根据权利要求1的变焦透镜，其中，反射棱镜不针对变焦而相对于像面移动。
5.根据权利要求1的变焦透镜， 其中，第一透镜单元包括负透镜，并且， 其中，满足以下条件式0. 00 < (R1+R2)/(R1-R2) < 6. 00这里，Rl和R2分别代表负透镜的物侧透镜表面和像侧透镜表面的曲率半径。
6.根据权利要求1的变焦透镜，其中，满足以下条件式 0. 10 < (m2-ml)/ft < 0. 28这里，m2代表第二透镜单元在从广角端向望远端变焦期间的移动量。
7.根据权利要求1的变焦透镜，其中，满足以下条件式 0. 05 < f2/ft < 0. 29这里，f2代表第二透镜单元的焦距。
8.根据权利要求1的变焦透镜，其中，满足以下条件式 0. 15 < Zr/Z < 0. 30这里，Zr和Z分别代表后透镜组的变焦比和整个变焦透镜的变焦比。
9.根据权利要求1的变焦透镜，其中，后透镜组从物侧到像侧依次包括具有负折光力 的第三透镜单元、具有正折光力的第四透镜单元以及具有正折光力的第五透镜单元。
10.根据权利要求1的变焦透镜，其中，后透镜组从物侧到像侧依次包括具有负折光力的第三透镜单元、具有正折光力的第四透镜单元、具有负折光力的第五透镜单元以及具有 正折光力的第六透镜单元。
11.根据权利要求1的变焦透镜，其中，后透镜组从物侧到像侧依次包括具有正折光力 的第三透镜单元和具有正折光力的第四透镜单元。
12.—种图像拾取装置，包括根据权利要求1 11中的任一项的变焦透镜；和被配置为接收通过变焦透镜形成的图像的固态图像拾取元件。
13.—种被配置为在图像拍摄状态和存放状态之间转换的变焦透镜，包括具有正折光力的第一透镜单元；具有负折光力的第二透镜单元；用于使光路弯曲的反射棱镜；和包括多个透镜单元的后透镜组，其中，第一透镜单元、第二透镜单元、反射棱镜和后透镜组从物侧到像侧依次沿光轴被 布置，其中，至少第一和第二透镜单元在变焦透镜的变焦操作期间移动，其中，当变焦透镜转换到存放状态时，反射棱镜移动到与在图像拍摄状态中的位置不 同的位置，并且，第一透镜单元和第二透镜单元的至少一部分被回缩并被存放在由反射棱 镜的移动形成的空间中，并且，其中，0. 25 < I ml I / (DL1+DL2) < 0. 76 和 0. 25 < fl/ft < 0. 55 成立，这里，DLl 和 DL2 分别代表第一透镜单元和第二透镜单元在光轴上的厚度，ml代表第一透镜单元在从广角端 向望远端变焦期间的移动量，fl代表第一透镜单元的焦距，ft代表整个变焦透镜在望远端 处的焦距。
全文摘要
本发明提供变焦透镜和包括变焦透镜的图像拾取装置。变焦透镜从物侧到像侧依次包括分别具有正折光力和负折光力的第一透镜单元和第二透镜单元、用于使光路弯曲的反射棱镜、以及包括多个透镜单元的后透镜组。至少第一透镜单元和第二透镜单元针对变焦而移动。在回缩到存放状态期间，反射棱镜移动到与在图像拍摄状态中的位置不同的位置，并且，第一透镜单元和第二透镜单元的至少一部分回缩到由棱镜的移动形成的空间中。第一透镜单元和第二透镜单元的厚度、第一透镜单元在从广角端到望远端变焦期间的移动量、第一透镜单元的焦距、以及整个变焦透镜在望远端处的焦距被适当地设定。
文档编号G02B15/163GK102004303SQ20101026593
公开日2011年4月6日 申请日期2010年8月26日 优先权日2009年8月31日
发明者和田健, 藤崎丰克 申请人:佳能株式会社