[发明专利]变焦透镜以及包括所述变焦透镜的图像拾取装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种变焦透镜以及一种包括所述变焦透镜的图 像拾取装置。本发明例如适用于图像拾取装置，例如包括固态图像拾 取元件的摄像机、电子静态相机、广播相机或监控相机、或卤化银胶 片相机。

背景技术

近来，图像拾取装置已经变得更小，并且带有增加的功能 性。相应地，对于用于图像拾取装置的成像光学系统的具有短长度和 高分辨率的小型、高变焦比(高倍率变化比)变焦透镜的需求已经增 加。

为了顺应这种需求，已经提出了后对焦变焦透镜，其通过 移动除了在物侧部署的第一透镜单元之外的透镜单元来执行聚焦。

在后对焦变焦透镜中，与第一透镜单元在进行聚焦期间移 动的变焦透镜中的有效直径相比，第一透镜单元的有效直径通常是小 的。因此，可以容易地减小整个透镜系统的尺寸。

此外，可以容易地执行微距成像操作，并且由于移动小型、 轻型透镜单元，因此可以减小所需的驱动力。因此，可以执行快速聚 焦。

四单元变焦透镜包括四个透镜单元，它们是按从物侧到像 侧的顺序而布置的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以及具有正折光力的第四 透镜单元，该四单元变焦透镜被认为是后对焦变焦透镜。

在四单元变焦透镜中，通过移动第二透镜单元来执行变焦， 并且通过移动第四透镜单元来执行在进行变焦期间产生的像面变化的 补偿和聚焦(见美国专利No.5,963,378和No.6,166,864)。

此外，还已知的是通过移动每一透镜单元执行变焦并且通 过移动第四透镜单元执行聚焦的变焦透镜(见美国专利No.7,190,529 和日本专利特开No.2007-212537)。

此外，美国专利No.7,206,137描述了一种四单元变焦透镜 或五单元变焦透镜，其包括按从物侧到像侧的顺序而被布置的具有正 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、以及具有正折光力的第四透镜单元。这种变焦透 镜通过移动第一透镜单元至第四透镜单元执行变焦，并且通过移动第 四透镜单元执行聚焦。

在根据美国专利No.7,206,137的五单元变焦透镜中，第五 透镜单元在进行变焦期间是固定的。

通常，通过增加变焦透镜中所包括的每一透镜单元的折光 力并且减小透镜数量，变焦比可以增加，并且变焦透镜的尺寸可以减 小。

然而，随着每一透镜表面的折光力增加，透镜厚度增加， 并且透镜系统的长度无法充分地减小。此外，在望远端校正像差(例 如色差)变得困难。

此外，随着变焦比增加，组装误差(例如每一透镜或透镜 单元的倾斜)的影响增加。

如果对于每一透镜或透镜单元的偏心率的灵敏度高，则由 于因组装误差产生的偏心率而导致光学性能大大下降。结果，在减振 状态下，光学性能也大大下降。

因此，在变焦透镜中，将对于每一透镜或透镜单元的偏心 率的灵敏度设置得尽可能低。

在上述四单元变焦透镜或五单元变焦透镜中，为了在保持 良好光学性能的同时实现变焦比的增加和整个透镜系统的尺寸的减 小，重要的是，适当设置每一透镜单元的折光力、透镜结构、以及在 进行变焦期间每一透镜单元的移动条件。

具体地说，为了有效地减小整个透镜系统的尺寸，重要的 是，不仅减小透镜系统的总长度，而且还减小第一透镜单元中所包括 的每一透镜的前透镜直径和有效直径。

通常，第一透镜单元中所包括的透镜具有的有效直径大于 其它透镜单元中所包括的透镜的有效直径。因此，如果可以减小第一 透镜单元的有效直径，则也可以减小获得透镜边缘部分所需的透镜厚 度。结果，可以减小透镜系统的总长度。

在减小上述四单元变焦透镜或五单元变焦透镜的整个透镜 系统的尺寸的情况下，在多个变焦位置通过光线高度来确定第一透镜 单元的有效直径。

例如，在第一透镜单元包括按从物侧到像侧的顺序布置的 第一透镜、第二透镜以及第三透镜的情况下，在广角端通过边缘光线 高度来确定第一透镜的有效直径。此外，在中间变焦范围中通过边缘 光线高度来确定第二透镜的有效直径。在望远端通过边缘光线高度来 确定第三透镜的有效直径。