CN101387741A - 图像拾取装置和缩放镜头 - Google Patents

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Abstract

公开了一种图像拾取装置和缩放镜头，图像拾取装置包括：缩放镜头，包括至少两个可移动镜头组；图像拾取元件，其将用缩放镜头形成的光学图像转换成电信号；以及图像处理器，其电学地校正将要在缩放能够处生成的横向色像差。缩放镜头满足如下条件表达式(1)和(2)，(1)－5.0＜W_ate(X)/T_ate(X)＜－0.2 (2)0.003＜|Max_ate(10)/Himg|＜0.03其中W_ate(X)是对应于图像高度的(X×10)％，在广角端，从C线到g线的横向色像差的像差量；T_ate(X)是对应于图像高度的(X×10)％，在长焦端，从C线到g线的横向色像差的像差量；Max_ate(X)是W_ate(10)和T_ate(10)中具有较大绝对值的一个；以及Himg是图像拾取元件的对角线长度。

Description

图像拾取装置和缩放镜头
技术领域
本发明涉及一种新的图像拾取装置和新的缩放镜头。具体地，本发明涉及适用于数字静态相机、数字视频相机和移动电话的相机部分等等的图像拾取装置，还涉及用于该图像拾取装置的缩放镜头，其中该图像拾取装置使用能够有效地校正横向色像差(lateral chromatic aberration)的图像处理系统。
背景技术
近年来，广泛运用使用诸如数字静态相机的固态图像拾取元件的图像拾取装置。通过数字静态相机的广泛使用，要求图像拾取装置在尺寸和成本上减少和在性能上增加。随着图像拾取装置的像素间距变得极小，将在光学系统上生成的色像差变得显著。日本未审查专利申请公开No.2000-299874和No.2004-336106已经建议了一种通过使用在图像拾取装置中提供的图像处理系统来校正将在光学系统上生成的色像差的方法。
发明内容
上述图像拾取装置通过用图像处理系统优化来校正所生成的色像差(和失真)。但是，使用相关技术的图像拾取装置，前提是图像处理系统补充性地校正没有被光学系统校正的像差。因此，光学系统必须尽可能多地校正包括横向色像差在内的各种像差。因此，即使图像处理系统能够校正横向色像差，图像处理系统的出现也对诸如缩放镜头的光学系统的尺寸上的减少和放大倍率范围上的增加方面仅仅做出了很小的贡献。
在上述情况下，期望通过积极地利用用于横向色像差校正的图像处理系统，允许比相关技术的光学系统中的大得多的、光学系统中的横向色像差的像差量，并确定在广角端(wide-angle end)和长焦端(telephoto end)的横向色像差的像差量，来减少缩放镜头的尺寸和成本，并增加缩放镜头的放大倍率的范围，以及减少用于横向色像差校正的图像处理系统的任务。
根据本发明的实施例的图像拾取装置包括：缩放镜头，包括至少两个可移动的镜头组；图像拾取元件，其将用缩放镜头形成的光学图像转换为电信号；以及图像处理器，其电学地校正将在缩放镜头处生成的横向色像差。而且，缩放镜头满足如下条件表达式(1)和(2)：
(1)-5.0<W_ate(X)/T_ate(X)<-0.2
(2)0.003<|Max_ate(10)/Himg|<0.03
其中W_ate(X)是对应于图像高度的(X×10)％，在广角端，从C线到g线的横向色像差的像差量；T_ate(X)是对应于图像高度的(X×10)％，在长焦端，从C线到g线的横向色像差的像差量；Max_ate(X)是W_ate(10)和T_ate(10)之一，具有更大的绝对值；以及Himg是图像拾取元件的对角线长度。
根据本发明的实施例的缩放镜头是用于图像拾取装置的，该图像拾取装置包括将通过捕获获得的光学图像转换成电图像信号且基于所述图像信号电学地校正图像中的横向色像差的图像处理器。该缩放镜头包括至少两个可移动镜头组，且满足如下条件表达式(1)和(2)：
(1)-5.0<W_ate(X)/T_ate(X)<-0.2
(2)0.003<|Max_ate(10)/Himg|<0.03
其中W_ate(X)是对应于图像高度的(X×10)％，在广角端，从C线到g线的横向色像差的像差量；T_ate(X)是对应于图像高度的(X×10)％，在长焦端，从C线到g线的横向色像差的像差量；Max_ate(X)是W_ate(10)和T_ate(10)中具有较大绝对值的一个；以及Himg是所述图像拾取元件的对角线长度。
通过本发明的实施例，所述缩放镜头可以在尺寸和成本上减少，且可以增加缩放镜头的放大倍率。另外，可以在图像拾取装置中减少用于色像差校正的图像处理系统的任务。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的图像拾取装置的方块图；
图2A到2C是示意地示出在缩放镜头中的横向色像差的生成的示范图示，其中，图2A示出由横向色像差导致的颜色模糊，图2B示出在相关技术的缩放镜头中的横向色像差的生成，图2C示出根据本发明的实施例的缩放镜头中的横向色像差的生成；
图3是示出根据本发明的第一实施例的缩放镜头的镜头排列的图示；
图4示出根据数值例子1的像差图，其中，类似于图5和6，具体的数值被应用于第一实施例，具体地，图4示出在广角端的纵向像差(球面像差、像散和失真)；
图5示出在中间焦距处的纵向像差(球面像差、像散和失真)；
图6示出在广角端的纵向像差(球面像差、像散和失真)；
图7示出根据类似于图8和9的数值例子1的横向像差，具体地，图7示出在广角端的横向像差；
图8示出在中间焦距处的横向像差；
图9示出在长焦端的横向像差；
图10是示出根据本发明的第二实施例的缩放镜头的镜头排列的图示；
图11示出根据数值例子2的像差图，其中，类似于图12和13，具体数值被应用于第二实施例，具体地，图4示出在广角端的纵向像差(球面像差、像散和失真)；
图12示出在中间焦距处的纵向像差(球面像差、像散和失真)；
图13示出在广角端的纵向像差(球面像差、像散和失真)；
图14示出根据类似于图15和16的数值例子2的横向色像差，具体地，图7示出在广角端的横向像差；
图15示出在中间焦距处的横向像差；
图16示出在广角端的横向像差；
图17是示出根据本发明的第三实施例的缩放镜头的镜头排列的图示；
图18示出根据数值例子3的像差图，其中，类似于图19和20，具体数值被应用于第三实施例，具体地，图18示出在广角端的纵向像差(球面像差、像散和失真)；
图19示出在中间焦距处的纵向像差(球面像差、像散和失真)；
图20示出在长焦端的纵向像差(球面像差、像散和失真)；
图21示出根据类似于图22和23的数值例子3的横向像差，具体地，图7示出在广角端的横向像差；
图22示出在中间焦距处的横向像差；
图23示出在广角端的横向像差；
图24是示出红色R、绿色G和蓝色B的波长范围的图；以及
图25A和25B是每个都示出色像差校正和期望的分辨率之间的关系的图，图25A示出在色像差校正后的点散布(point spread)处于期望的分辨率内，图25B示出在色像差校正后的点散布处于期望的分辨率以外。
具体实施方式
下面描述实施图像拾取装置和缩放镜头的本发明的优选实施例。
根据本发明的实施例的图像拾取装置包括：缩放镜头，包括至少两个可移动的镜头组；图像拾取元件，其将用缩放镜头形成的光学图像转换为电信号；以及图像处理器，其电学地校正将在缩放镜头处生成的横向色像差。而且，缩放镜头满足如下条件表达式(1)和(2)：
(1)-5.0<W_ate(X)/T_ate(X)<-0.2
(2)0.003<|Max_ate(10)/Himg|<0.03
其中W_ate(X)是对应于图像高度的(X×10)％，在广角端，从C线到g线的横向色像差的像差量；T_ate(X)是对应于图像高度的(X×10)％，在长焦端，从C线到g线的横向色像差的像差量；Max_ate(X)是W_ate(10)和T_ate(10)中具有较大绝对值的一个；以及Himg是图像拾取元件的对角线长度。
通过本发明的实施例，缩放镜头可以在尺寸上和成本上减少，且可以增加缩放镜头的放大倍率范围。另外，可以在图像拾取装置中减少用于色像差校正的图像处理系统的任务。
如图2A所示，为了校正根据相关技术的缩放镜头的色像差，前提是由图像处理系统来补充性地校正没有被光学系统校正的轻微残留的色像差(在图中左侧，在广角端，外部出现了红色R的模糊(虚线)，在绿色G的内部出现了蓝色B的模糊(短虚线)，而在图中右侧，在长焦端，外部出现了蓝色B的模糊，在绿色G的内部出现了红色R的模糊(实线))。但是，限制了校正量。而且，典型地，要被校正的场角限于诸如广角端、长焦端和对应于微距摄影(macro photographing)的场角。即，在设计光学系统以最小化横向色像差的设计概念下构造系统，且电学地补充校正没有被校正的残留的横向色像差。因此，不论光学系统是否进行了横向色像差校正，都需要光学系统基本全部的性能。但是，用图像处理系统校正横向色像差对尺寸和成本上的减少仅做出了很小的贡献。
相反，根据本发明的实施例，可以通过积极地利用横向色像差校正并允许比相关技术的光学系统中的大得多的、光学系统中的横向色像差的像差量来显著地改变过去的光学配置。例如，可以通过将用于色像差校正的粘合镜头变为单一镜头来减少成本，且可以通过使用具有低阿贝(Abbe)数和高折射率的玻璃部件来减少尺寸并增加放大倍率范围。
在对横向色像差进行图像处理的情况下，当将要校正缩放镜头的横向色像差时，颜色R、G、B通常分别乘以其放大倍率Mr、Mg、Mb(从而，R′＝R·Mr，G′＝G·Mg，B′＝B·Mb)，以校正这些颜色(使得R变成R′，G变成G′，B变成B′)。通过这种校正方法，如图2B所示，如果在广角端(左侧)和长焦端(右侧)生成的横向色像差的像差量不均匀地分布(在图2B中，在长焦端的像差量更大)，B或R相对于G的校正量变得极大。需要增加用于校正的存储器容量。而且，放大倍率增加的一侧(其颜色被放大)可具有大的放大倍率，导致了其分辨率降低。
利用根据本发明的图像拾取装置，通过满足条件表达式(1)，如图2C所示，可以在广角端和长焦端均匀地分布在缩放镜头处生成的色像差。因此，可以防止用于校正的存储器容量增加，且可以有效地使用存储器容量。而且，在广角端和长焦端，颜色R和B相对于颜色G的放大倍率和减少量可以被控制为基本相等。因此，可以进行校正，同时维持颜色R和B相对于颜色G的分辨率。在这种情况下，期望校正在中间视角处的横向色像差，并均匀地分布在广角端和长焦端生成的横向色像差，同时防止如(下面描述的)缩放镜头的数值例子一样生成纵向色像差。具体地，对于光学校正，期望在图像高度的70％处满足条件表达式(1)。
条件表达式(2)确定在广角端和长焦端的像差量之间的横向色像差的较大像差量对图像拾取元件的对角线长度的比率。具体地，如果|Max_ate(X)/Himg|是0.003或更小(即图像拾取元件的对角线长度的0.3％或更小)，则横向色像差的比率太小，因此难以减少尺寸和成本并增加放大倍率范围。相反，如果|Max_ate(X)/Himg|是0.03或更大(图像拾取元件的对角线长度的5％或更大)，则用于校正的存储器容量变大且校正范围变大，且因此增加了处理时间。而且，放大倍率增加的一侧(要放大的颜色)可具有极大的放大倍率，导致分辨率降低。更具体地，期望满足0.006<|Max_ate(X)/Himg|<0.015。
在根据本发明的实施例的图像拾取装置中，缩放镜头期望地满足如下的条件表达式(3)、(4)和(5)：
(3)PSF_r<α
(4)PSF_g<α
(5)PSF_b<α
其中PSF_r是在图像平面中的红色成分R的点散布范围，PSF_g是在图像平面中的绿色成分G的点散布范围，PSF_b是在图像平面中的蓝色成分B的点散布范围，且α是图像拾取装置的期望的分辨率，其是可允许的模糊圈。
当使用图24所示的颜色R、G和B中加权的波长范围时，条件表达式(3)、(4)和(5)定义点散布范围或线散布范围。如果满足条件表达式(3)、(4)和(5)，即，如果在颜色R、G和B的图像平面中的点散布范围(线散布范围)小于期望的分辨率α(图25A)，则在色像差校正(图中右侧)之后，线散布范围位于期望的分辨率内，即位于B的单点划线处和R的双点划线处的像差成分位于中心的实线内。因此，可以有效地校正色像差。相反，如果如图25B所示，线散布范围位于期望的分辨率α以外，即如果虽然位于B的单点划线处和R的双点划线处的像差成分位于中心的实线内，但实线在期望的分辨率α以外，则甚至在色像差校正之后，线散布范围可能位于期望的分辨率的范围以外。因此，即使在色像差校正之后，也难以改善最后可获得的图像质量。即，在适用于横向色像差校正系统的光学系统中，需要用具有相当于相关技术的镜头的等级来校正彗形像差(coma)和场曲率。
当缩小孔径光圈(stop)时满足条件表达式(3)、(4)和(5)会减少横向色像差的像差量的变化，因此，不必根据光圈值来控制校正值。因此，简化了系统。
注意，根据电荷耦合器件(CCD)的颜色滤波器的阵列，可以对于颜色R、G和B来改变期望的分辨率α。
期望的分辨率α是根据图像拾取元件和用于图像拾取装置的图像处理系统而确定的，且还被称为可允许的模糊圈(circle of confusion)。
在根据本发明的实施例的图像拾取装置中，根据图像拾取元件的图像高度和缩放镜头的视角，图像处理器可以具有横向色像差信息项、失真信息项和边缘照度(marginal illumination)信息项。而且，图像处理器可以包括信号处理单元，被配置用于基于信息项来对图像信号进行预定的信号处理以校正色像差。
根据本发明的实施例的在图像拾取装置中提供的图像处理器可以使用在日本未审查专利申请公开No.2000-299874或No.2004-336106中公开的具体配置，或任何其他类似的配置，只要图像处理器电学地校正在缩放镜头处生成的横向色像差。但是，如果图像处理器具有上述配置，可以清楚这些单元的功能，且可以简化该配置。具体地，预先准备根据图像拾取元件的图像高度和缩放镜头的视角的横向色像差信息项、失真信息项和边缘照度信息项。根据拍摄条件来引用这些信息项，以选择像差的校正量。因此，可以简化图像处理器的配置和动作。
在根据本发明的实施例的图像拾取装置中，期望使用适用于色像差校正的图像处理系统的缩放镜头以有效地校正像差。通过积极地利用除了横向色像差校正以外的失真和边缘照度的电子校正，可以提供具有在尺寸和成本上减少和在放大倍率范围上增加的优势等过去不能实现的优势的缩放镜头。在该缩放镜头的情况下，图像处理系统需要具有在缩放镜头处的各种像差的校正信息项。
在根据本发明的实施例的图像拾取装置中，图像处理器可以包括：像差量检测单元，被配置用于根据离基于从图像拾取装置获得的图像信号的图像中的参考位置的距离，通过使用该图像信号来检测色像差的像差量；以及信号处理单元，被配置用于基于由像差量检测单元检测的像差量来对图像信号进行预定的信号处理以校正该色像差。
基于设计值来理论地确定缩放镜头的横向色像差的像差量。但是，由于制造期间的各种因素，实际上可能改变像差量。因此，用相同设计制造的缩放镜头可能具有各自的差异。如上所述，通过检测像差量，可以确定各个缩放镜头唯一的校正量，且可以高精度地校正横向色像差。
图1是示出根据本发明的具体实施例的图像拾取装置的方块图。
图1所示的图像拾取装置100被配置作为数字静态相机。
数字静态相机100包括：镜头块10，具有图像捕获功能；相机信号处理器20，其对所捕获的图像信号进行诸如模数转换的信号处理；图像处理器30，其进行图像信号的记录和再现处理；液晶显示器(LCD)40，其显示所捕获的图像等等；读取器/写入器(R/W)50，其向存储器卡51写入或从存储器卡51读取图像数据；中央处理单元(CPU)60，其控制整个装置；输入单元70，用于用户的输入操作；以及镜头驱动控制器80，其控制在镜头块10中提供的镜头的驱动。
例如，镜头块10包括：光学系统，包含应用本发明的缩放镜头11；以及图像拾取元件12，诸如CCD。相机信号处理器20进行信号处理，包括将来自图像拾取元件12的输出信号转换成数字信号、降噪、校正图像质量和将信号转换成亮度信号和色差信号。图像处理器30基于预定的图像数据格式，对图像信号进行压缩和编码处理，以及解压缩和解码处理；以及转换诸如分辨率的数据规格。而且，图像处理器30电学地校正在缩放镜头11处生成的横向色像差。具体地，图像处理器30包括存储器31和信号处理电路32。存储器31存储根据图像拾取元件12的图像高度和缩放镜头的视角的在缩放镜头11处的横向色像差信息项、失真信息项和边缘照度信息项。信号处理电路32根据诸如缩放位置、焦点位置和光圈直径之类的拍摄条件来参照存储器31，且对图像信号进行用于校正诸如色像差的像差的预定信号处理。
存储器卡51是可移除半导体存储器。读取器/写入器50在存储器卡51上写入由图像处理器30编码的图像数据，或读取被存储在存储器卡51中的图像数据。CPU 60是控制在数字静态相机100中提供的电路块的控制处理单元。CPU 60基于来自输入单元70的指令输入信号等等来控制电路块。
输入单元70包括，例如，用于快门操作的快门释放按钮和用于选择操作模式的模式选择开关。输入单元70向CPU 60输出对应于用户的操作的指令输入信号。镜头驱动控制器80基于来自CPU 60的控制信号来控制用于驱动在缩放镜头11中提供的镜头的马达(未示出)等等。
下面简要地描述数字静态相机100的操作。
在拍摄的待机状态中，在CPU 60的控制下，用镜头块10捕获的图像信号被输出到相机信号处理器20，然后输出到LCD 40，从而被显示作为相机通过图像(camera-through image)。当从输入单元70输入用于缩放的指令输入信号时，CPU 60向镜头驱动控制器80输出控制信号，且基于镜头驱动控制器80的控制来移动缩放镜头11中的预定镜头。
当根据来自输入单元70的指令输入信号来释放在镜头块10中提供的快门(未示出)时，从相机信号处理器20向图像处理器30输出所捕获的图像信号，校正诸如信号的色像差的像差，然后对信号进行压缩和编码处理，以便将信号转换成具有预定格式的数字数据。转换后的数据被输出到读取器/写入器50，且被写入存储器卡51。
例如，当半按压快门释放按钮或完全按压快门释放按钮以进行记录时，可以进行对焦，因此，镜头驱动控制器80允许缩放镜头11中的预定镜头基于来自CPU 60的控制信号而移动。
为了再现被存储在存储器卡51中的图像数据，根据用输入单元70进行的操作，读取器/写入器50从存储器卡51读取期望的图像数据，图像处理器30对图像数据进行解压缩和解码处理，然后再现图像信号被输出到LCD 40。因此，显示再现图像。
在上述实施例中，尽管根据本发明的实施例的图像拾取装置被应用于数字静态相机，但是图像拾取装置可以被应用于例如视频相机的其他图像拾取装置。
接着，下面描述根据本发明的实施例的适用于图像拾取装置的缩放镜头。
根据本发明的实施例的缩放镜头是用于图像拾取装置的，该图像拾取装置包括图像处理器，其将通过捕获而获得的光学图像转换成电图像信号，且基于该图像信号来电学地校正图像中的横向色像差。缩放镜头包括至少两个可移动镜头组，且满足如下条件表达式(1)和(2)：
(1)-5.0<W_ate(X)/T_ate(X)<-0.2
(2)0.003<|Max_ate(10)/Himg|<0.03其中，W_ate(X)是对应于图像高度的(X×10)％，在广角端，从C线到g线的横向色像差的像差量；T_ate(X)是对应于图像高度的(X×10)％，在长焦端，从C线到g线的横向色像差的像差量；Max_ate(X)是W_ate(10)和T_ate(10)中具有较大绝对值的一个；以及Himg是图像拾取元件的对角线长度。
通过根据本发明的实施例的缩放镜头，如上所述，可以减少缩放镜头等尺寸和成本，且可以增加缩放镜头的放大倍率范围。另外，可以在图像拾取装置中减少用于色像差校正的图像处理系统的任务。具体地，期望地在图像高度的70％满足条件表达式(1)。
通过根据本发明的实施例的缩放镜头，可以通过积极地利用在图像拾取装置中提供的横向色像差校正并允许比相关技术的光学系统中的大得多的、光学系统中的横向色像差的像差量来显著地改变过去的光学配置。例如，可以通过将用于色像差校正的粘合镜头变为单一镜头来减少成本，且可以通过使用具有低阿贝数和高折射率的玻璃部件来减少尺寸并增加放大倍率范围。
通过根据本发明的实施例的缩放镜头，可以在广角端和长焦端处均匀地分布在缩放镜头处生成的色像差。因此，可以在图像拾取装置中防止用于校正的存储器容量增加，且可以有效地使用存储器容量。而且，在广角端和长焦端，颜色R和B相对于颜色G的放大倍率和减少量可以被控制为基本相等。因此，可以进行校正，同时维持颜色R和B相对于颜色G的分辨率。
根据本发明的实施例的缩放镜头期望满足如下的条件表达式(3)、(4)和(5)：
(3)PSF_r<α
(4)PSF_g<α
(5)PSF_b<α
其中PSF_r是在图像平面中的红色成分R的点散布范围，PSF_g是在图像平面中的绿色成分G的点散布范围，PSF_b是在图像平面中的蓝色成分B的点散布范围，且α是图像拾取装置的期望的分辨率，其是可允许的模糊圈。
因此，图像拾取装置可以有效地校正色像差。
如上所述，当缩小孔径光圈时满足条件表达式(3)、(4)和(5)减少横向色像差的像差量中的变化，因此，不必根据孔径值来控制校正值。因此，简化了图像拾取装置的系统。
在根据本发明的实施例的缩放镜头中，缩放镜头可以包括从物体侧开始按顺序的至少第一到第四镜头组。至少第二和第四镜头组可以在光轴方向上移动用于缩放。第一镜头组可以具有正折射力(refractive power)，第二镜头组可以具有负折射力，第三镜头组可以具有正折射力，且第四镜头组可以具有正折射力。第二镜头组可以仅包括负镜头元件。
由于至少第二和第四镜头组在光轴方向上移动用于缩放，且第二镜头组近包括负的镜头元件，因此可以进一步减少成本和尺寸。换句话说，可移动组包括作为负镜头组的第二镜头组和作为正镜头组的第四镜头组，可以消除和校正由于缩放导致的纵向色像差中的变化。因此，缩放镜头可以是适合于横向色像差校正的光学系统。
为了成为用于横向色像差校正的图像处理系统的光学系统，前提是校正每个波长的纵向色像差和彗形像差。因此，重要的是，设计光学系统以便当校正纵向色像差和彗形像差时横向色像差位于系统可允许的范围内。
即，根据本发明的实施例，必须通过具有与不用系统校正横向色像差的相关技术光学系统相等的等级的光学系统来校正纵向色像差。因此，在根据本发明的实施例的缩放镜头包括正、负、正、正镜头组的情况下，在长焦端处的纵向色像差趋于增加。具体地，第一镜头组的配置对在长焦端处的纵向色像差具有较大贡献。因此，第一镜头组的配置具有相当于无校正的相关技术光学系统的配置。
另外，在从广角端到长焦端的缩放期间，具有负折射力的第二镜头组和具有正折射力的第四镜头组消除了在缩放期间生成的像差，从而校正了像差。
在根据本发明的实施例的缩放镜头中，包括正、负、正、正镜头组的缩放镜头期望满足如下条件表达式(6)：
(6)-0.5<f2/ft<-0.05
其中f2是第二镜头组的焦距，且ft是在长焦端的全部镜头系统的焦距。
条件表达式(6)定义了具有负折射力且用作缩放组的第二镜头组的焦距与在长焦端的全部镜头系统的焦距的比率。具体地，如果f2/ft的值大于-0.05，则第二镜头组的折射力过大。增加了缩放期间的色像差中的变化，且因此，难以校正全部镜头系统中的变化。相反，如果f2/ft的值小于-0.5，则全部镜头系统可能变大，或难以增加缩放镜头的放大倍率范围。从产品设计的角度，这种值是不期望的。
在根据本发明的实施例的缩放镜头中，缩放镜头包括正、负、正、正镜头组，第二镜头组可以具有包含至少一个非球面的镜头表面。
在根据本发明的实施例的缩放镜头中，缩放镜头包括正、负、正、正镜头组，第四镜头组可以具有包含至少一个非球面的镜头表面。
通过本发明的实施例的缩放镜头，彗形像差必须被具有与不用系统校正横向色像差的相关技术光学系统相等的等级的光学系统来校正。由于减少了每个镜头组中的镜头元件的数量，因此难以校正像差。但是，通过使用非球面，可以显著地减少难度。具体地，期望在作为可移动组且因此在缩放期间具有大的像差变化的第二和第四镜头组处布置非球面。且更具体地，期望在缩放期间具有大的像差变化的第二镜头组处布置非球面。
在根据本发明的实施例的缩放镜头中，缩放镜头包括正、负、正、正镜头组，在缩放期间第一镜头组可以被固定。
在根据本发明的实施例的缩放镜头中，前提是基于镜头组之间的平衡来校正纵向色像差在缩放期间的变化。由于对在长焦段处的纵向色像差校正做出最大贡献的第一镜头组可移动，因此平衡性可能降低。因此，不再校正纵向色像差。因此，在缩放期间期望固定第一镜头组。
在根据本发明的实施例的缩放镜头中，缩放镜头包括正、负、正、正镜头组，第二和第四镜头组每个可以包括至少一个塑料(plastic)镜头。
通过根据本发明的实施例的缩放镜头，不必积极地校正横向色像差。而且，如上所述，期望在缩放组处布置非球面。在这种情况下，为了获得在成本上的减少的优势，期望在每个组中使用塑料镜头。另外，如果第二镜头组具有负塑料镜头，且第四镜头组具有正塑料镜头，则可以消除在随温度的像差变化和后焦距变化。
接下来，下面描述根据本发明的具体实施例的缩放镜头。
图3示出根据本发明的第一实施例的缩放镜头1的镜头排列。图3的上面部分图示了在广角端处的镜头组的位置，图3的下面部分图示了在长焦段处的镜头组的位置。而且，在镜头排列的右侧示出了横向色像差的生成状态。
缩放镜头1 包括从物体侧开始按顺序的：具有正折射力的第一镜头组GR1、具有负折射力的第二镜头组GR2、具有正折射力的第三镜头组GR3、具有正折射力的第四镜头组GR4和具有负折射力的第五镜头组GR5。在从广角端到长焦端的缩放期间，第一镜头组GR1、第三镜头组GR3和第五镜头组GR5在光轴方向上固定，第二镜头组GR2在光轴上从物体侧向图像侧移动，第四镜头组GR4在光轴上从图像侧向物体侧移动。
第一镜头组GR1包括从物体侧到图像侧按顺序的负镜头元件L1、用于将光轴弯曲90°的直角棱镜L2和在两面上都具有非球面的正镜头元件L3。第二镜头组GR2包括从物体侧到图像侧按顺序的在图像侧表面上具有非球面的负镜头元件L4和负镜头元件L5。第三镜头组GR3包括在两面上都具有非球面的负镜头元件L6。第四镜头组GR4包括在物体侧表面上具有非球面的正镜头元件L7。第五镜头组GR5包括从物体侧到图像侧按顺序的负镜头元件L8和正镜头元件L9。可以通过将第五镜头组GR5的正镜头元件L9在垂直于光轴的方向上平移，来校正由图像拾取装置的颤动而导致的拍摄图像的模糊。在第三镜头组GR3的图像侧附近布置孔径光圈S。在第五镜头组GR5和图像平面IMG之间布置滤波器FLT，如低通滤光器和红外线截除滤光器。
假设如下表达式1来定义非球面的形状：
x = y 2 &CenterDot; c 2 1 + 1 - ( 1 + K ) &CenterDot; y 2 &CenterDot; c 2 + &Sigma;Ai &CenterDot; y 2
其中，x是在光轴方向上离镜头顶点的距离，y是在垂直于光轴方向上的高度，c是在镜头顶点处的近轴曲率，k是圆锥常数，Ai是第i阶的非球面系数。
表1示出根据具体数值被应用于根据第一实施例的缩放镜头1的数值例子1的镜头数据。在表1和下面描述的呈现镜头数据的表中，参考字符“i”表示从物体侧起计数的第i个表面的表面编号，“ri”表示从物体侧起计数的第i个表面的曲率半径，“ASP”表示从物体侧起计数的第i个特性，“ASP”代表该表面是非球面，“REF”代表该表面是反射面，“di”表示在从物体侧起计数的第i个表面和第i+1个表面之间的轴向表面距离，“ni”表示在从物体侧起计数的第i个表面处的d线(波长＝587.6nm)的折射率，且“υi”是在从物体侧起计数的第i个表面处的d线的阿贝数。在“ri”栏中，“INF”表示该表面是平面。在“di”栏中，“variable”(可变)表示表面距离是可变的距离。在“i”栏中，“STOP”表示该表面是孔径光圈，且“IMG”表示该表面是图像拾取表面。
表1
 
i ri ASP di ni νi
1 39.615 0.600 1.83400 37.34
2 6.878 1.700
3 INF 3.500 1.83400 37.34
4 INF REF 3.500 1.83400 37.34
5 INF 0.200
6 20.631 ASP 2.000 1.76802 49.24
7 -11.950 ASP variable
8 -22.339 0.400 1.52470 56.24
9 49.436 ASP 0.500
10 -9.832 0.400 1.78864 39.58
11 11.596 variable
12 12.380 ASP 1.500 1.58313 59.46
13 -18.873 ASP 0.100
Stop INF variable
15 10.506 ASP 1.646 1.52470 56.24
16 -13.545 variable
17 17.434 0.700 1.92286 20.88
18 6.195 1.500
19 13.522 1.500 1.52470 56.24
20 -45.934 9.879
21 INF 0.800 1.51680 64.20
22 INF 0.600
IMG INF 0.000
在从广角端到长焦端的缩放期间，第一镜头组GR1和第二镜头组GR2之间的距离d7、第二镜头组GR2和第三镜头组GR3之间的距离d11、第三镜头组GR3(孔径光圈S)和第四镜头组GR4之间的距离d14以及第四镜头组GR4和第五镜头组GR5之间的距离d16改变。表2示出根据分别在广角端(f＝6.53)、中间焦距(f＝10.91)和长焦端(f＝18.22)处的数值例子1的这些距离以及焦距“f”、F编号“Fno”和一半视角“ω”的值。
表2
 
f 6.53 10.91 18.22
Fno. 3.58 4.24 5.60
ω 30.03 18.02 10.84
d7 0.500 3.408 4.729
d11 4.878 1.976 0.635
d14 9.837 6.533 2.297
d16 3.073 6.371 10.627
第一镜头组GR1的正镜头元件L3的两面(r6、r7)、第二镜头组GR2的物体侧负镜头元件L4的图像侧表面(r9)、第三镜头组GR3的正镜头元件L6的两面(r12、r13)和第四镜头组GR4的正镜头元件L7的物体侧表面(r15)是球面。表3示出根据数值例子1的非球面系数A4、A6、A8和A10，以及第4、第6、第8和第10表面的每个的圆锥常数K。在表3中，“E-i”表示基于10的指数，即其表示“10-i”。例如，“0.12345E-05”表示“0.12345×10-5”。
表3
 
i K A4 A6 A8 A10
6 0.0000E+00 3.9596E-05 -9.9683E-06 5.0547E-07 -3.7287E-08
7 0.0000E+00 1.2157E-04 -8.5842E-06 2.2163E-07 -2.4349E-08
9 0.0000E+00 -1.4000E-03 8.7387E-05 -1.8237E-05 1.4141E-06
12 0.0000E+00 -3.7302E-05 1.3268E-04 -1.4089E-05 8.5456E-07
13 0.0000E+00 4.1240E-04 1.0581E-04 -7.9961E-06 4.8027E-07
15 0.0000E+00 -3.0719E-04 1.0178E-06 1.7193E-07 -2.2714E-08
表4示出根据数值例子1和相关技术的对应于W_ate(X)、T_ate(X)和条件表达式(1)和(2)分别在图像高度的40％、图像高度的70％和图像高度的100％处的值。
表4
Figure A200810093045D00181
Figure A200810093045D00191
表5示出每个镜头组的初始表面(i)和焦距(f)。
表5
 
初始表面 焦距
第一组 1 16.108
第二组 8 -5.331
第三组 12 13.052
第四组 15 11.549
第五组 17 -27.527
图4到图6示出根据数值例子1的包含球面像差、像散(astigmatism)和失真的像差图。图4示出在广角端的像差，图5示出在中间焦距处的像差，图6示出在长焦端的像差。在图2到图4的每个中的球面像差图中，实线表示d线的值，虚线表示C线(波长＝656.3nm)的值，点线表示g线(波长＝435.8nm)的值。在像散图和失真图中，每条线表示d线的值。而且，在像散图中，实线表示弧矢(sagittal)图像平面处的值，点线表示在子午圈(meridional)图像平面处的值。
图7到图9示出根据数值例子1的横向像差。图7示出在广角端的横向像差，图8示出在中间焦距处的横向像差，图9示出在长焦端的横向像差。在每个图中，上面部分图示在图像高度的70％处的横向像差，下面部分图示在中心的横向像差。实线表示d线的值，虚线表示C线的值，点线表示g线的值。在横向像差图中，垂直轴表示在图像平面中的距离，且水平轴表示在孔径光圈处的光线的高度。
如每个像差图所示，具体地，如图7到图9所示，根据数值例子1，以平衡的方式在广角端和长焦端校正色像差。
图10示出根据本发明的第二实施例的缩放镜头2的镜头排列。图10的上面部分图示在广角端的镜头组的位置，且图10的下面部分图示在长焦端的镜头组的位置。
缩放镜头2包括从物体侧起按顺序的：具有正折射力的第一镜头组GR1、具有负折射力的第二镜头组GR2、具有正折射力的第三镜头组GR3和具有正折射力的第四镜头组GR4。在从广角端到长焦端的缩放期间，第一镜头组GR1和第三镜头组GR3在光轴方向上固定，第二镜头组GR2在光轴上从物体侧向图像侧移动，且第四镜头组GR4在光轴上从图像侧向物体侧然后向图像侧移动。
第一镜头组GR1包括由从物体侧到图像侧按顺序的负镜头元件G1和正镜头元件G2和正镜头元件G3构成的粘合透镜。第二镜头组GR2包括从物体侧到图像侧按顺序的负镜头元件G4和由塑料制成且在图像侧表面上具有非球面的负镜头元件G5。第三镜头组GR3包括从物体侧到图像侧按顺序的在两面上都具有非球面的正镜头元件G6，和负镜头元件G7。第四镜头组GR4包括由塑料制成且在两面上都具有非球面的正镜头元件G8。在第三镜头组GR3的物体侧上布置孔径光圈S。在第四镜头组GR4和图像平面IMG之间插入滤光器FLT。
表6示出根据数值例子2的镜头数据，在该数值例子2中，具体数值被应用于根据第二实施例的缩放镜头2。
表6
 
i ri ASP di ni νi
1 19.883 0.650 1.84666 23.78
2 10.415 2.258 1.75700 47.71
3 76.996 0.200
4 11.994 1.500 1.72916 54.67
5 36.040 variable
6 94.124 0.400 1.48914 70.44
7 2.535 1.481
8 -3.199 ASP 0.800 1.52692 56.24
9 -9.019 variable
Stop INF 0.700
11 5.081 ASP 1.699 1.52692 56.24
12 -8.000 ASP 2.201
13 -5.943 0.400 1.92286 20.88
14 62.695 variable
15 4.657 ASP 1.644 1.52692 56.24
16 -4.967 ASP variable
17 INF 1.530 1.55440 60.00
18 INF 2.100
IMG INF 0.000
在从广角端到长焦端的缩放期间，第一镜头组GR1和第二镜头组GR2之间的距离d5、第二镜头组GR2和第三镜头组GR3(孔径光圈S)之间的距离d9、第三镜头组GR3和第四镜头组GR4之间的距离d14以及第四镜头组GR4和滤光器FLT之间的距离d16改变。表7示出根据分别在广角端(f＝2.33)、中间焦距(f＝7.17)和长焦端(f＝20.13)处的数值例子2的这些距离以及焦距“f”、F编号“Fno”和一半视角“ω”的值。
表7
 
f 2.33 7.17 20.13
Fno. 1.92 2.02 1.90
ω 25.77 8.91 3.20
d5 0.550 5.628 8.628
d9 10.434 5.356 2.356
d14 1.740 0.848 2.022
d16 1.682 2.574 1.400
第二镜头组GR2的负镜头元件G5的物体侧表面(r8)、第三镜头组GR3的正镜头元件G6的两面(r11、r12)和第四镜头组GR4的正镜头元件G8的两面(r15、r16)是非球面。表8示出根据数值例子2的球面系数A4、A6、A8和A10，以及第4、第6、第8和第10表面的每个的圆锥常数K。
表8
 
i K A B C D
8 0.0000E+00 3.8260E-03 7.7780E-04 -1.7263E-04 1.6912E-05
11 0.0000E+00 -1.2072E-03 -2.9077E-04 2.8944E-06 -1.2918E-07
12 0.0000E+00 2.6106E-04 -3.5271E-04 1.5260E-05 -2.5539E-07
15 0.0000E+00 -1.6690E-03 1.5838E-04 -4.2480E-05 1.7461E-05
16 0.0000E+00 4.1128E-03 2.2123E-04 -8.3425E-05 2.5627E-05
表9示出根据数值例子2的对应于W_ate(X)、T_ate(X)和条件表达式(1)和(2)分别在图像高度的40％、图像高度的70％和图像高度的100％处的值。
表9
Figure A200810093045D00211
表10示出每个镜头组的初始表面(i)和焦距(f)。
表10
 
初始表面 焦距
第一组 1 15.534
第二组 6 -3.216
第三组 11 14.005
第四组 15 4.847
图11到图13示出根据数值例子2的包含球面像差、像散和失真的像差图。图11示出在广角端的像差，图12示出在中间焦距处的像差，图13示出在长焦端的像差。在图11到图13的每个中的球面像差图中，实线表示d线的值，虚线表示C线的值，单点划线表示g线的值。在像散图和失真图中，每条线表示d线的值。而且，在像散图中，实线表示弧矢图像平面处的值，点线表示在子午圈图像平面处的值。
图14到图16示出根据数值例子2的在图像高度的70％处的横向像差。图14示出在广角端的横向像差，图15示出在中间焦距长度处的横向像差，且图16示出在长焦端的横向像差。实线表示d线的值，虚线表示C线的值，单点划线表示g线的值。在横向像差图中，垂直轴表示在图像平面中的距离，且水平轴表示在孔径光圈处的光线的高度。
如每个像差图所示，具体地，如图14到图16所示，根据数值例子2，以平衡的方式在广角端和长焦端校正色像差。
图17示出根据本发明的第三实施例的缩放镜头3的镜头排列。
缩放镜头3包括从物体侧开始按顺序的：具有正折射力的第一镜头组GR1、具有负折射力的第二镜头组GR2、具有正折射力的第三镜头组GR3、具有正折射力的第四镜头组GR4和具有负折射力的第五镜头组GR5。在从广角端到长焦端的缩放期间，第一镜头组GR1、第三镜头组GR3和第五镜头组GR5在光轴方向上固定，第二镜头组GR2在光轴上从物体侧向图像侧移动，第四镜头组GR4在光轴上从图像侧向物体侧移动。
第一镜头组GR1包括从物体侧到图像侧按顺序的负镜头元件G1、用于将光轴弯曲90°的直角棱镜G2、两面都具有非球面的正镜头元件G3、以及负镜头元件G4。第二镜头组GR2包括从物体侧到图像侧按顺序的负镜头元件G5和负镜头元件G6。第三镜头组GR3包括由塑料制成且在两面上都具有非球面的正镜头元件G7。第四镜头组GR4包括在物体侧表面上具有非球面的正镜头元件G8。第五镜头组GR5包括从物体侧到图像侧按顺序的负镜头元件G9和正镜头元件G10。在第三镜头组GR3的图像侧上布置孔径光圈S。在第五镜头组GR5和图像平面IMG之间插入滤光器FLT。
表11示出根据数值例子3的镜头数据，在数值例子3中，具体数值被应用于根据第三实施例的缩放镜头3。
表11
 
i ri ASP di ni νi
1 25.584 0.880 1.92286 20.88
2 16.343 4.362
3 INF 7.250 1.90366 31.32
4 INF REF 7.250 1.90366 31.32
5 INF 0.200
6 60.382 ASP 3.000 1.76802 49.24
7 -60.165 ASP 0.100
8 15.789 2.393 1.61800 63.39
9 33.491 Variable
10 26.567 0.500 1.88300 40.80
11 7.622 1.800
12 -10.096 0.500 1.72916 54.67
13 32.374 Variable
14 11.108 ASP 1.500 1.52470 56.24
15 -27.399 ASP 0.300
Stop INF Variable
17 17.245 ASP 2.868 1.76802 49.24
18 -21.099 ASP Variable
19 -12.219 1.776 1.84666 23.78
20 8.771 1.500
21 14.415 3.003 1.61800 63.39
22 -8.798 9.420
23 INF 0.900 1.51680 64.20
24 INF 0.600
IMG INF 0.000
在从广角端到长焦端的缩放期间，第一镜头组GR1和第二镜头组GR2之间的距离d9、第二镜头组GR2和第三镜头组GR3之间的距离d13、第三镜头组GR3(孔径光圈S)和第四镜头组GR4之间的距离d16以及第四镜头组GR4和第五镜头组GR5之间的距离d18改变。表12示出根据分别在广角端(f＝5.50)、中间焦距(f＝16.14)和长焦端(f＝44.00)处的数值例子3的这些距离以及焦距“f”、F编号“Fno”和一半视角“ω”的值。
表12
 
f 5.50 16.14 44.00
Fno. 3.98 4.12 5.13
ω 34.55 12.71 4.67
d9 1.000 10.832 15.800
d13 15.601 5.769 0.800
d16 11.297 7.077 2.763
d18 1.000 5.220 9.535
第一镜头组GR1的正镜头元件G3的两面(r6、r7)、第三镜头组GR3的塑料正镜头元件G7的两面(r14、r15)和第四镜头组GR4的正镜头元件G8的两面(r17、r18)是非球面。表13示出根据数值例子3的球面系数A4、A6、A8和A10，以及第4、第6、第8和第10表面的每个的圆锥常数K。
表13
 
i K A B C D
6 0.0000E+00 -4.0969E-05 1.1481E-06 -1.2631E-08 6.2319E-11
7 0.0000E+00 -4.8486E-05 1.1708E-06 -1.3377E-08 6.6728E-11
14 0.0000E+00 4.6611E-05 -1.1984E-05 2.7155E-07 6.2792E-08
15 0.0000E+00 2.0486E-04 -6.7357E-06 -4.5839E-07 9.4235E-08
17 0.0000E+00 -1.6040E-04 -2.2829E-06 -7.6631E-07 5.5756E-08
18 0.0000E+00 2.8303E-07 -6.5476E-06 -2.7783E-08 1.5501E-08
表14示出根据数值例子3的对应于W_ate(X)、T_ate(X)和条件表达式(1)和(2)分别在图像高度的40％、图像高度的70％和图像高度的100％处的值。
表14
Figure A200810093045D00241
表15示出每个镜头组的初始表面(i)和焦距(f)。
表15
 
初始表面 焦距
第一组 1 25.732
第二组 10 -5.222
 
第三组 14 15.204
第四组 17 12.710
第五组 19 -125.755
图18到图20示出根据数值例子3的包含球面像差、像散和失真的像差图。图18示出在广角端的像差，图19示出在中间焦距处的像差，图20示出在长焦端的像差。在图18到图20的每个中的球面像差图中，实线表示d线的值，虚线表示C线的值，单点划线表示g线的值。在像散图和失真图中，每条线表示d线的值。而且，在像散图中，实线表示弧矢图像平面处的值，点线表示在子午圈图像平面处的值。
图21到图23示出根据数值例子3的在图像高度的70％处的横向像差。图21示出在广角端的横向像差，图22示出在中间焦距长度处的横向像差，且图23示出在长焦端的横向像差。实线表示d线的值，虚线表示C线的值，单点划线表示g线的值。在横向像差图中，垂直轴表示在图像平面中的距离，且水平轴表示在孔径光圈处的光线的高度。
如每个像差图所示，具体地，如图21到图23所示，根据数值例子3，以平衡的方式在广角端和长焦端校正色像差。
表16示出根据数值例子1到3的对应于条件表达式(6)的值。
表16
 
数值例子1 数值例子2 数值例子3
条件表达式(6) -0.29 -0.16 -0.13
根据任一上述实施例的缩放镜头的镜头组仅包括通过折射而偏转入射光的折射镜头元件，即，在具有不同折射率的介质之间的接触面处发生偏转的一类镜头元件。但是，镜头元件的类型不局限于此。例如，每个镜头组可以包括通过衍射而偏转入射光的衍射镜头元件、通过组合衍射和折射而偏转入射光的折射和衍射镜头元件，或根据介质中的折射率分布而偏转入射光的梯度镜头(gradient index lens)。
在本发明的实施例中，可以通过在基本垂直于光轴的方向上平移构成镜头系统的镜头组中的单个镜头组、多个镜头组或单个镜头组的一部分来平移图像。另外，通过将这种镜头组与检测相机的颤动的检测系统、平移镜头组的驱动系统以及根据检测系统的输出向驱动系统提供平移量的控制系统相关联，镜头组可以用作颤动控制光学系统。
上述实施例和在数值例子中提供的形状和数值仅是用于实现本发明的例子。因此，本发明的技术范围不应该由这些例子来限制性地解释。
本领域技术人员应该理解，可以根据设计需求和其他因素来进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。
相关申请的交叉引用
本发明包含与2007年9月13日在日本专利局提交的日本专利申请JP2007-238158和与2007年1月15日在日本专利局提交的日本专利申请JP2007-005976相关的主题，其全部内容被引用附于此。

Claims (12)

1.一种图像拾取装置，包括：
缩放镜头，包括至少两个可移动镜头组；
图像拾取元件，其将用所述缩放镜头形成的光学图像转换成电信号；以及
图像处理器，其电学地校正将要在所述缩放镜头处生成的横向色像差，
其中，所述缩放镜头满足如下条件表达式(1)和(2)，
(1)-5.0<W_ate(X)/T_ate(X)<-0.2
(2)0.003<|Max_ate(10)/Himg|<0.03
其中W_ate(X)是对应于图像高度的(X×10)％，在广角端，从C线到g线的横向色像差的像差量；T_ate(X)是对应于图像高度的(X×10)％，在长焦端，从C线到g线的横向色像差的像差量；Max_ate(X)是W_ate(10)和T_ate(10)中具有较大绝对值的一个；以及Himg是所述图像拾取元件的对角线长度。
2.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，所述缩放镜头满足如下条件表达式(3)、(4)和(5)，
(3)PSF_r<α
(4)PSF_g<α
(5)PSF_b<α
其中PSF_r是在图像平面中的红色成分R的点散布范围，PSF_g是在所述图像平面中的绿色成分G的点散布范围，PSF_b是在所述图像平面中的蓝色成分B的点散布范围，以及α是所述图像拾取装置的期望的分辨率，其是可允许的模糊圈。
3.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，所述图像处理器具有根据所述图像拾取元件的图像高度和所述缩放镜头的视角的横向色像差信息项、失真信息项和边缘照度信息项，并且所述图像处理器包括信号处理单元，被配置用于基于所述信息项对图像信号进行预定的信号处理以校正所述色像差。
4.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，所述图像处理器包括：像差量检测单元，被配置用于通过使用从所述图像拾取装置获得的图像信号，根据离基于所述图像信号的图像中的参考位置的距离，来检测所述色像差的像差量；以及信号处理单元，被配置用于基于由所述像差量检测单元检测的像差量，对所述图像信号进行预定的信号处理，以校正所述色像差。
5.一种用于图像拾取装置的缩放镜头，所述图像拾取装置包括将通过捕获而获得的光学图像转换成电学的图像信号且基于所述图像信号电学地校正图像中的横向色像差的图像处理器，
其中，所述缩放镜头包括至少两个可移动镜头组，且满足如下条件表达式(1)和(2)，
(1)-5.0<W_ate(X)/T_ate(X)<-0.2
(2)0.003<|Max_ate(10)/Himg|<0.03
其中W_ate(X)是对应于图像高度的(X×10)％，在广角端，从C线到g线的横向色像差的像差量；T_ate(X)是对应于图像高度的(X×10)％，在长焦端，从C线到g线的横向色像差的像差量；Max_ate(X)是W_ate(10)和T_ate(10)中具有较大绝对值的一个；以及Himg是所述图像拾取元件的对角线长度。
6.根据权利要求5所述的缩放镜头，其中，所述缩放镜头满足如下条件表达式(3)、(4)和(5)，
(3)PSF_r<α
(4)PSF_g<α
(5)PSF_b<α
其中PSF_r是在图像平面中的红色成分R的点散布范围，PSF_g是在所述图像平面中的绿色成分G的点散布范围，PSF_b是在所述图像平面中的蓝色成分B的点散布范围，以及α是所述图像拾取装置的期望的分辨率，其是可允许的模糊圈。
7.根据权利要求5所述的缩放镜头，包括：
从物体侧起按顺序的至少第一到第四镜头组，至少所述第二和第四镜头组在光轴方向上可移动以进行缩放，
其中，所述第一镜头组具有正折射力，所述第二镜头组具有负折射力，所述第三镜头组具有正折射力，以及所述第四镜头组具有正折射力，所述第二镜头组仅包括负镜头元件。
8.根据权利要求7所述的缩放镜头，其中，所述缩放镜头满足如下条件表达式(6)：
(6)-0.5<f2/ft<-0.05
其中f2是所述第二镜头组的焦距，且ft是在长焦端的全部镜头系统的焦距。
9.根据权利要求7所述的缩放镜头，其中，所述第二镜头组具有包含至少一个非球面的镜头表面。
10.根据权利要求7所述的缩放镜头，其中，所述第四镜头组具有包含至少一个非球面的镜头表面。
11.根据权利要求7所述的缩放镜头，其中，所述第一镜头组在缩放期间是固定的。
12.根据权利要求7所述的缩放镜头，其中，所述第二和第四镜头组每个都包括至少一个塑料镜头。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023098329A1 (zh) * 2021-12-02 2023-06-08 Oppo广东移动通信有限公司 光学镜头、摄像头模组、电子设备

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5333915B2 (ja) * 2009-02-13 2013-11-06 株式会社ニコン ズームレンズ、これを搭載する光学機器
JP5393278B2 (ja) * 2009-06-16 2014-01-22 オリンパスイメージング株式会社 ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置
JP2011085653A (ja) * 2009-10-13 2011-04-28 Panasonic Corp ズームレンズ系、撮像装置及びカメラ
JP5570260B2 (ja) * 2010-03-23 2014-08-13 京セラ株式会社 撮像装置
DE112010005743B4 (de) 2010-07-16 2021-09-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren für die Detektion und Korrektur von lateraler chromatischer Aberration
DE112010005744B4 (de) 2010-07-16 2021-09-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren für die Detektion und Korrektur einer lateralen chromatischen Aberration
CN102575930B (zh) * 2010-07-23 2014-10-01 丰田自动车株式会社 距离测定装置以及距离测定方法
JP5806518B2 (ja) * 2011-06-15 2015-11-10 オリンパス株式会社 ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置
JP5889010B2 (ja) * 2012-01-31 2016-03-22 キヤノン株式会社 撮像装置およびその制御方法
JP5849859B2 (ja) * 2012-06-05 2016-02-03 ソニー株式会社 ズームレンズおよび撮像装置
WO2015131281A1 (en) * 2014-03-04 2015-09-11 Novadaq Technologies Inc. Spatial and spectral filtering apertures and optical imaging systems including the same
JP6313685B2 (ja) * 2014-05-01 2018-04-18 キヤノン株式会社 撮像装置およびその制御方法
JP2016033542A (ja) * 2014-07-31 2016-03-10 ソニー株式会社 撮像レンズおよび撮像装置
KR101792344B1 (ko) * 2015-10-19 2017-11-01 삼성전기주식회사 촬상 광학계
JP7052550B2 (ja) * 2018-05-17 2022-04-12 オムロン株式会社 画像センサ
US11402635B1 (en) * 2018-05-24 2022-08-02 Facebook Technologies, Llc Systems and methods for measuring visual refractive error
JP7217935B2 (ja) * 2018-12-25 2023-02-06 株式会社シグマ 変倍結像光学系

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000299874A (ja) 1999-04-12 2000-10-24 Sony Corp 信号処理装置及び方法並びに撮像装置及び方法
JP2002062478A (ja) * 2000-08-22 2002-02-28 Olympus Optical Co Ltd ズームレンズ
JP4378994B2 (ja) 2003-04-30 2009-12-09 ソニー株式会社 画像処理装置、画像処理方法ならびに撮像装置
US7372635B2 (en) * 2005-06-10 2008-05-13 Olympus Imaging Corp. Optical path bending type zoom lens system and image taking apparatus including the same
JP2006350049A (ja) * 2005-06-17 2006-12-28 Konica Minolta Photo Imaging Inc レンズユニット、およびそれを備える撮像装置
JP4887712B2 (ja) * 2005-09-29 2012-02-29 株式会社ニコン ズームレンズ
JP4853764B2 (ja) * 2005-09-29 2012-01-11 コニカミノルタオプト株式会社 ズームレンズ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023098329A1 (zh) * 2021-12-02 2023-06-08 Oppo广东移动通信有限公司 光学镜头、摄像头模组、电子设备

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