專利名稱：變焦鏡頭和圖像拾取設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變焦鏡頭和圖像拾取設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及這樣的變焦鏡頭和圖像拾取設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，其中，增大了放大率(magnification)和角度二者,此外還減小了直徑(diameter)。
背景技術(shù)：
近年來，消費(fèi)者使用的小型圖像拾取設(shè)備，比如攝像機(jī)和數(shù)碼相機(jī)，也已普遍用于家庭。對于這種小型圖像拾取設(shè)備，需要高性能廣角變焦鏡頭，其中，整個鏡頭系統(tǒng)的尺寸被減小并且放大率被增大。通常，作為用于攝像機(jī)的變焦鏡頭，可使用內(nèi)對焦型變焦鏡頭(inner focus typezoom lens)，其中，可移動大部分被布置在物體側(cè)上的第一透鏡組之外的透鏡組來進(jìn)行對焦。已知，在這種內(nèi)對焦型變焦鏡頭中，可容易地減小整個鏡頭系統(tǒng)的尺寸，此外獲得了適合于具有大量像素的圖像拾取裝置的成像性能。在內(nèi)對焦型變焦鏡頭中，經(jīng)常使用四組型內(nèi)變焦鏡頭系統(tǒng)(four-group typeinner zoom lens system),其中,第一透鏡組和第三透鏡組是固定的,而第二透鏡組在光軸方向上被移動以主要執(zhí)行變焦。另外，第四透鏡組在光軸方向上被移動以通過變焦和對焦來校正焦點(diǎn)位置。例如，日本專利早期公開號2009-175648(以下稱為專利文件I)公開了一種內(nèi)對焦型變焦鏡頭。

發(fā)明內(nèi)容
然而，專利文件I中公開的這種內(nèi)對焦型變焦鏡頭存在一個問題，即與其它透鏡組的透鏡相比，第一透鏡組的透鏡的孔徑很大。尤其是，如果嘗試實(shí)現(xiàn)廣角配置，則在廣角端位置或從廣角端向攝遠(yuǎn)(telephoto)端側(cè)一點(diǎn)的變焦位置處,很難保證最外圍部分的視角處的光量和性能。因此，第一透鏡組的直徑變大。另外，如果第一透鏡組的直徑變大，這會使整個圖像拾取設(shè)備在直徑方向上變大。因此，希望提供使得放大率和角度兩者均增大并且此外直徑減小的變焦鏡頭和圖像拾取設(shè)備，。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了變焦鏡頭，其包括具有正屈光力(refractingpower)且通常位于固定位置的第一透鏡組，具有負(fù)屈光力且在光軸方向可移動以進(jìn)行變焦的第二透鏡組，具有正屈光力的第三透鏡組，和在光軸方向可移動以通過變焦來校正焦點(diǎn)位置并進(jìn)行對焦的第四透鏡組，其中第一、第二、第三和第四透鏡組從物體側(cè)至成像側(cè)依次被布置，第一透鏡組由三個透鏡組成，這三個透鏡包括從物體側(cè)至成像側(cè)依次布置的負(fù)透鏡、正透鏡和另一個正透鏡，并滿足以下條件表達(dá)式(I)、(2)和(3):(I) 15.0 < ft/fw < 31.0(2)7.0 < fl/fw < 13.0
(3) -8.5 < fLl/fw < -4.0其中，fw是整個鏡頭系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距，ft是整個鏡頭系統(tǒng)在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)下的焦距，fl是第一透鏡組的焦距，fLl是第一透鏡組的負(fù)透鏡的焦距。因此，在變焦鏡頭中，優(yōu)化了第一透鏡組的屈光力，并抑制了光通量在中間圖像高度的遮暗(eclipse)現(xiàn)象。優(yōu)選地，第一透鏡組的透鏡的至少一個面被形成為非球面。由于第一透鏡組的透鏡的面中的至少一個面被形成為非球面，因此抑制了中間位置至攝遠(yuǎn)端的像差的出現(xiàn)。優(yōu)選地，第四透鏡組具有正屈光力。由于第四透鏡組具有正屈光力，因此抑制了第一至第三透鏡組中從廣角端至攝遠(yuǎn)端處出現(xiàn)的像差。優(yōu)選地，變焦鏡頭進(jìn)一步包括第五透鏡組，其具有正屈光力并被布置在第四透鏡組的成像側(cè)。由于具有正屈光力的第五透鏡組被設(shè)置在第四透鏡組的成像側(cè)，因此可抑制在振動控制時(shí)出現(xiàn)的偏心像差的出現(xiàn)以及在廣角端處發(fā)生的像場彎曲。根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，提供了包括變焦鏡頭和圖像攝取裝置的圖像拾取設(shè)備，該圖像攝取裝置被配置為將變焦鏡頭形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號，變焦鏡頭包括具有正屈光力且通常位于固定位置的第一透鏡組，具有負(fù)屈光力且在光軸方向可移動以進(jìn)行變焦的第二透鏡組，具有正屈光力的第三透鏡組，和在光軸方向可移動以通過變焦來校正焦點(diǎn)位置并進(jìn)行對焦的第四透鏡組，其中第一、第二、第三和第四透鏡組從物體側(cè)至成像側(cè)依次被布置，第一透鏡組由三個透鏡組成，包括從物體側(cè)至成像側(cè)依次布置的負(fù)透鏡、正透鏡和另一個正透鏡，并滿足以下條件表達(dá)式(I)、(2)和(3):(I) 15.0 < ft/fw < 31.0(2)7.0 < fl/fw < 13.0(3) -8.5 < fLl/fw < -4.0其中，fw是整個鏡頭系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距，ft是整個鏡頭系統(tǒng)在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)下的焦距，fl是第一透鏡組的焦距，fLl是第一透鏡組的負(fù)透鏡的焦距。因此，在圖像拾取設(shè)備中，優(yōu)化了第一透鏡組的屈光力，并抑制了在中間圖像高度處光通量的遮暗的出現(xiàn)。優(yōu)選地，在中間變焦區(qū)域中的預(yù)定變焦區(qū)間內(nèi)，改變圖像拾取裝置的讀取區(qū)域。通過在中間變焦區(qū)域中的預(yù)定變焦區(qū)間內(nèi)改變圖像拾取裝置的讀取區(qū)域，可抑制變焦過程中變焦速度的畸形變化?？傊ㄟ^根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦鏡頭和圖像拾取設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)放大率和角度兩者的增大，并且此外可實(shí)現(xiàn)直徑的減小。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的變焦鏡頭的透鏡配置的示意圖；圖2是圖示根據(jù)將特定數(shù)值應(yīng)用于變焦鏡頭的數(shù)值示例，圖1的變焦鏡頭在廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的圖解視圖3是類似示圖但圖示了圖1的變焦鏡頭在中間焦距狀態(tài)下的球面像差、像散和
失真像差;圖4是類似示圖但圖示了圖1的變焦鏡頭在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)下的球面像差、像散和失
真像差;圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的變焦鏡頭的透鏡配置的示意圖；圖6是圖示根據(jù)將特定數(shù)值應(yīng)用于變焦鏡頭的數(shù)值示例的圖5的變焦鏡頭在廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的圖解視圖；圖7是類似示圖但圖示了圖5的變焦鏡頭在中間焦距狀態(tài)下的球面像差、像散和
失真像差;圖8是類似示圖但圖示了圖5的變焦鏡頭在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)下的球面像差、像散和失
真像差;圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的變焦鏡頭的透鏡配置的示意圖；圖10是圖示根據(jù)將特定數(shù)值應(yīng)用于變焦鏡頭的數(shù)值示例的圖9的變焦鏡頭在廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的圖解視圖；圖11是類似示圖但圖示了圖9的變焦鏡頭在中間焦距狀態(tài)下的球面像差、像散和
失真像差;圖12是類似示圖但圖示了圖9的變焦鏡頭在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)下的球面像差、像散和失
真像差；和圖13是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備的示例的框圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的變焦鏡頭和圖像拾取設(shè)備。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦鏡頭和圖像拾取設(shè)備中，可保證35mm等效視角中的33mm以下的廣視角，且可保證大約20至30倍的變焦比。[變焦鏡頭的配置]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦鏡頭包括具有正屈光力且通常位于固定位置的第一透鏡組，具有負(fù)屈光力且在光軸方向可移動以進(jìn)行變焦的第二透鏡組，具有正屈光力的第三透鏡組，和在光軸方向可移動以通過變焦來校正焦點(diǎn)位置并且用于對焦的第四透鏡組，其中第一、第二、第三和第四透鏡組從物體側(cè)至成像側(cè)依次被布置，第一透鏡組由三個透鏡組成，包括負(fù)透鏡、正透鏡和另一正透鏡，這三個透鏡從物體側(cè)至成像側(cè)依次被布置，并且滿足以下條件表達(dá)式(I)、(2)和(3):(I) 15.0 < ft/fw < 31.0(2)7.0 < fl/fw < 13.0(3) -8.5 < fLl/fw < -4.0其中，fw是整個鏡頭系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距，ft是整個鏡頭系統(tǒng)在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)下的焦距，fl是第一透鏡組的焦距，fLl是第一透鏡組的負(fù)透鏡的焦距。條件表達(dá)式(I)定義了整個鏡頭系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距與在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)下的焦距的比率。條件表達(dá)式(2)涉及第一透鏡組的焦距。
如果未超過條件表達(dá)式(2)的上限，則第一透鏡組的屈光力會變得過度低，且第一透鏡組的大小在直徑方向上會變得很大。另外，會產(chǎn)生光通量在中間圖像高度處被大量地遮暗的不利影響。反之，如果超過了條件表達(dá)式(2)的下限，則盡管有可能減小第一透鏡組的直徑，但是第一透鏡組的屈光力會變得過度高，且很難校正像差。條件表達(dá)式(3)定義了第一透鏡組的負(fù)透鏡的焦距與整個鏡頭系統(tǒng)在廣角端處的焦距之間的比率。如果超過了條件表達(dá)式(3)的下限，則降低光通量高度的作用會變?nèi)?，?dǎo)致很難減小直徑。反之，如果超過了條件表達(dá)式(3)的上限，則第一透鏡組的負(fù)透鏡的屈光力會變得過高，導(dǎo)致難以進(jìn)行像差校正。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦鏡頭具有高分辨率(其可充分滿足35毫米等效視角中的33毫米以下的廣角)，大約20至30倍的放大率的增大，以及高密度(HD)，此外可減
小直徑。另外，可降低整個變焦區(qū)域范圍內(nèi)的光通量的高度，以減小直徑并很好地校正像差。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦鏡頭中，第一透鏡組的透鏡的至少一個面被形成為非球面。第一透鏡組的透鏡的至少一個面被形成非球面時(shí)，可有效地校正從中間位置至攝遠(yuǎn)端的位置上的像差。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦鏡頭中，第四透鏡組優(yōu)選具有正屈光力。第四透鏡組具有正屈光力的情況下，可有效校正廣角端至攝遠(yuǎn)端范圍內(nèi)屈光力由條件表達(dá)式(I)至(3)定義的第一至第三透鏡組內(nèi)出現(xiàn)的各種像差。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦鏡頭中，優(yōu)選地，將具有正屈光力的第五透鏡組設(shè)置在第四透鏡組的成像側(cè)。在具有正屈光力的第五透鏡組被設(shè)置在第四透鏡組的成像側(cè)的情況下，可有效校正在控制振動時(shí)出現(xiàn)的偏心像差以及在廣角端發(fā)生的像場彎曲。[變焦鏡頭的數(shù)值的工作示例]在下文中，將參考附圖和表格描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變焦鏡頭的具體實(shí)施例以及將具體數(shù)值應(yīng)用于實(shí)施例的變焦鏡頭的幾個數(shù)值示例。應(yīng)注意，表格中以及下文中使用的符號具有以下含義等等?！懊嫣柎a”是從物體側(cè)朝著成像側(cè)進(jìn)行計(jì)數(shù)的第i個面的面號碼；“Ri”為第i個面的近軸曲率半徑；“Di”為第i個面與第i+1個面之間的軸上面距離，即透鏡的中心厚度或空氣距離(air distance) ;“Ni ”為從第i個面開始的透鏡等在d線(波長為587.6nm)處的折射率(refractive index) ;“vi”為從第i個面開始的透鏡等在d線處的阿貝數(shù)(Abbenumber)。“面號碼”的“非球面”表示該面是非球面；“Ri”的“無窮遠(yuǎn)”表示該面是平面；“Di”
的“可變”表示軸上面距離是可變的距離?！?K ”為錐形常數(shù)，“A4”、“A6”、“A8”和“A10”分別為第四、第六、第八和第十次非球面系數(shù)?！癴”為焦距；“Fn0.”為光圈值(F number) 《 ”為半視角。應(yīng)注意，在下面給出的包括非球面系數(shù)的表格中，“E-n”代表底數(shù)為10的指數(shù)計(jì)數(shù)法，即 “l(fā)(Tn”，例如 “0.12345E-05” 代表 “0.12345 X 1(T5”。本實(shí)施例中使用的變焦鏡頭包括非球面透鏡面。其中，“X”是在光軸方向上離透鏡表面頂點(diǎn)的距離或中垂度(sag amount) ;“y”為與光軸方向垂直的方向上的高度，即圖像高度；“c”為透鏡頂點(diǎn)處的近軸曲率半徑，即曲率半徑的倒數(shù)；“ K ”為錐形常數(shù)；“A”、“B”、“C”、“D”和“E”分別為第四、第六、第八、第十和第十二次非球面系數(shù)，非球面形狀是由以下表達(dá)式I定義的:
權(quán)利要求
1.一種變焦鏡頭，包括: 第一透鏡組，其具有正屈光力且通常位于固定位置； 第二透鏡組，其具有負(fù)屈光力且在光軸方向上可移動以進(jìn)行變焦； 第三透鏡組，其具有正屈光力；和 第四透鏡組，其在光軸方向上可移動以通過變焦校正焦點(diǎn)位置并進(jìn)行對焦； 所述第一透鏡組、所述第二透鏡組、所述第三透鏡組和所述第四透鏡組從物體側(cè)至成像側(cè)依次被布置； 所述第一透鏡組由三個透鏡構(gòu)成，所述三個透鏡包括從所述物體側(cè)至所述成像側(cè)依次布置的負(fù)透鏡、正透鏡和另一個正透鏡并且滿足以下條件表達(dá)式(I)、(2)和(3):(1)15.0 < ft/fw < 31.0(2)7.0 < fl/fw < 13.0(3)-8.5 < fLl/fw < -4.0 其中，fw是整個鏡頭系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距，ft是整個鏡頭系統(tǒng)在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)下的焦距，fl是所述第一透鏡組的焦距，fLl是所述第一透鏡組的負(fù)透鏡的焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭，其中，所述第一透鏡組的透鏡的面被形成為非球面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭，其中，所述第四透鏡組具有正屈光力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦鏡頭，進(jìn)一步包括: 第五透鏡組，其具有正屈光力且被布置在所述第四透鏡組的成像側(cè)。
5.一種圖像拾取設(shè)備，包括: 變焦鏡頭；和 圖像拾取裝置，其被配置為將所述變焦鏡頭形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號； 所述變焦鏡頭包括: 第一透鏡組，其具有正屈光力且通常位于固定位置， 第二透鏡組，其具有負(fù)屈光力且在光軸方向上可移動以進(jìn)行變焦， 第三透鏡組，其具有正屈光力，和 第四透鏡組，其在光軸方向上可移動以通過變焦校正焦點(diǎn)位置并進(jìn)行對焦； 所述第一透鏡組、所述第二透鏡組、所述第三透鏡組和所述第四透鏡組從物體側(cè)至成像側(cè)依次被布置； 所述第一透鏡組由三個透鏡構(gòu)成，所述三個透鏡包括從所述物體側(cè)至所述成像側(cè)依次布置的負(fù)透鏡、正透鏡和另一個正透鏡并且滿足以下條件表達(dá)式(I)、(2)和(3):(1)15.0 < ft/fw < 31.0(2)7.0 < fl/fw < 13.0(3)-8.5 < fLl/fw < -4.0 其中，fw是整個鏡頭系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距，ft是整個鏡頭系統(tǒng)在攝遠(yuǎn)端狀態(tài)下的焦距，fl是所述第一透鏡組的焦距，fLl是所述第一透鏡組的負(fù)透鏡的焦距。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像拾取設(shè)備，其中，所述圖像拾取裝置的讀取區(qū)域在中間變焦區(qū)域中的預(yù)定變焦區(qū)間內(nèi)被改變。
全文摘要
本發(fā)明涉及變焦鏡頭和圖像拾取設(shè)備。變焦鏡頭從物體側(cè)起包括具有正屈光力的位置固定的第一透鏡組、具有負(fù)屈光力且在光軸方向上可移動以變焦的第二透鏡組、具有正屈光力的第三透鏡組和在光軸方向上可移動的第四透鏡組。第一透鏡組包括從物體側(cè)起依次布置的負(fù)透鏡、正透鏡和另一個正透鏡，且滿足(1)15.0＜ft/fw＜31.0(2)7.0＜f1/fw＜13.0(3)-8.5＜fL1/fw＜-4.0其中，fw和ft是整個鏡頭系統(tǒng)分別在廣角端狀態(tài)和攝遠(yuǎn)端狀態(tài)下的焦距，f1是第一透鏡組的焦距，fL1是第一透鏡組的負(fù)透鏡的焦距。
文檔編號H04N5/232GK103163633SQ20121052167
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者宮谷崇太, 米本和希, 大道裕之, 湊篤郎 申請人:索尼公司