[发明专利]变焦透镜和包括变焦透镜的图像拾取设备

说明书

技术领域

本发明涉及变焦透镜和包括该变焦透镜的图像拾取设备，并且适用于例如视频照相机、电子静态照相机、TV照相机(广播照相机)和卤化银胶片照相机。

背景技术

近年来，诸如使用固态图像拾取元件的视频照相机、数字静态照相机和广播照相机，或者使用卤化银胶片的照相机之类的图像拾取设备的功能得到改进，并且整个图像拾取设备尺寸减小。作为用于图像拾取设备的光学系统，需要一种具有短的总透镜长度、紧凑并且分辨率高的变焦透镜。

为了减小变焦透镜的尺寸，希望地是减少透镜的数目，同时增大包括在变焦透镜中的每个透镜单元的折光力。但是，随着每个表面的折光力的增大，透镜厚度增大，其结果是不能充分减小整个透镜系统的长度，使得难以校正各种像差。

当在照相机不使用的情况下各个透镜单元将被折叠时，由于机械结构的缘故，诸如透镜或透镜单元的倾斜之类的误差不可避免地变得更大。这种情况下，当透镜或透镜单元的灵敏度过大时，发生光学性能恶化或变焦过程中的图像波动。于是，希望使变焦透镜中的透镜或透镜单元的灵敏度最小。

在其中移动除位于物侧的第一透镜单元外的透镜单元以聚焦的后聚焦(rear focus)变焦透镜中，与移动第一透镜单元以聚焦的情况相比，可减小第一透镜单元的有效直径，从而容易减小整个透镜系统的尺寸。尺寸小且重量轻的透镜单元被移动以便聚焦，从而透镜单元的驱动力小，其结果是可快速进行聚焦。

作为后聚焦变焦透镜，已知这样一种变焦透镜，该变焦透镜适合于可回缩结构，并且包括四个透镜单元，即，从物侧到像侧依次为：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、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。

美国专利第6016228号公开了一种变焦比约为3的变焦透镜。第一透镜单元由单个透镜构成。调整各个透镜单元之间的间隔以便变焦。移动第四透镜单元以聚焦。由于第一透镜单元或第二透镜单元的灵敏度较小，因此该变焦透镜适合于可回缩结构。但是，在变焦过程中第一透镜单元不被移动，从而，难以缩短在广角端的总透镜长度，并且减小前透镜的直径。

美国专利第6975461号公开了一种变焦透镜，该变焦透镜包括被移动以便变焦的各个透镜单元，并且具有约为5的变焦比。在该变焦透镜中，第三透镜单元在倍率方面的份额(share)被恰当地设置，从而实现变焦比约为5的变焦透镜。为了进一步增大变焦透镜的倍率，必须恰当地设置第二透镜单元和第三透镜单元之间在倍率方面的份额。

美国专利第7206137号和美国专利第7190529号公开了一种变焦透镜，该变焦透镜包括被移动以便变焦的各个透镜单元，并且具有等于或大于10的变焦比。

在美国专利第7206137号中公开的变焦透镜中，第一透镜单元的焦距被恰当设置，以在整个系统尺寸的减小和各种像差的校正之间实现平衡。但是，变焦过程中的第一透镜单元的移动距离大，从而，为了缩短折叠状态下的长度，需要一种多级镜筒结构。

在美国专利第7190529号中公开的变焦透镜中，变焦过程中的第二透镜单元的横向倍率的变化等于或小于15，从而难以增大倍率。

在美国专利第7206137号和第7190529号中每一个所公开的透镜结构中，为了进一步提高倍率，必须增大第四透镜单元在倍率方面的份额。但是，当在望远端增大第四透镜单元的成像倍率时，在第四透镜单元沿光轴方向移动时的焦点移动距离变小。因此，当要利用第四透镜单元校正由温度变化或零件公差造成的焦点变化时，驱动量变大。这是不希望的。

另一方面，当减小第四透镜单元的成像倍率时，第四透镜单元在倍率方面的份额变小，而其它透镜单元的折光力及它们在变焦过程中的移动距离必然增大。因此，难以在提供具有可回缩结构的紧凑镜筒的同时保证高的光学性能。

还已知这样一种变焦透镜，在该变焦透镜中，构成该变焦透镜的透镜单元在垂直于光轴的方向上移位，以校正当变焦透镜振动时所造成的模糊图像(美国专利第5585966号)。该变焦透镜包括四个透镜单元，即，从物侧到像侧依次为：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，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。整个第三透镜单元在垂直于光轴的方向上振动以校正模糊图像。

在包括四个透镜单元的变焦透镜中，为了在实现高变焦比并且减小整个透镜系统的尺寸的同时，获得极好的光学性能，恰当地设定各个透镜单元的折射率和透镜结构以及在变焦情况下各个透镜单元的移动条件是重要的。