CN102213823B

CN102213823B - 具有变焦透镜的图像拾取设备

Info

Publication number: CN102213823B
Application number: CN2011100877306A
Authority: CN
Inventors: 宫泽伸幸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2031-04-08
Also published as: JP5676903B2; CN102213823A; US20110249172A1; JP2011221224A; US8238037B2

Abstract

本发明涉及具有变焦透镜的图像拾取设备。在包括图像传感器和被配置为在图像传感器上形成图像的变焦透镜的图像拾取设备中，该变焦透镜从物侧到像侧依次包含：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；和包含一个或更多个透镜单元的后续透镜组。在变焦透镜中，在变焦期间，第一透镜单元是静止的，第三透镜单元沿向着物侧凸起的轨迹移动，并且，包含第三透镜单元的三个或更多个透镜单元以及图像传感器移动。变焦透镜的光学总长在望远端处比在广角端处长。

Description

具有变焦透镜的图像拾取设备

技术领域

本发明涉及图像拾取设备。更特别地，本发明涉及使用固态图像传感器和变焦透镜的图像拾取设备。

背景技术

使用固态图像传感器的图像拾取设备的功能不断地被增强。例如，诸如摄像机、数字静止照相机、广播照相机或监视照相机之类的照相机的功能近年来明显提高，而这种设备的总尺寸变得越来越小。

同时，市场力量要求新设计的图像拾取设备小并且高效。因此，以具有宽的视角(拍摄视角)和高的变焦比的小尺寸变焦透镜来设计在像照相机那样的图像拾取设备中使用的光学系统(变焦透镜)，使得光学系统的总尺寸保持紧凑和小。

作为具有宽视角和高变焦比的变焦透镜，使用正引导(positive-lead)型变焦透镜。已知的正引导型变焦透镜从物侧到像侧依次包含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、以及包含一个或更多个透镜的后部透镜单元。

为了在防止大直径前透镜的同时实现小尺寸光学系统中的具有宽视角的正引导型变焦透镜，在变焦期间移动第一透镜单元可能是有用的。但是，如果在变焦期间第一透镜单元在移动的同时倾斜，那么拍摄的图像会模糊。

另外，如果在第一透镜单元周围安装广角转换器，那么在变焦期间第一透镜单元和广角转换器会相互干扰。为了解决该问题，常规的变焦透镜在变焦期间在固定第一透镜单元时移动图像传感器。

在日本专利申请公开No.63-68807中讨论的变焦透镜中，在变焦期间移动一个透镜单元和图像传感器。换句话说，图像传感器根据在倍率变化期间变化的像面而移动。在美国专利No.7,573,647中讨论的变焦透镜移动图像传感器，并且，该变焦透镜包含用于校正像面上的变化的移动透镜单元。通过像这样的配置，在美国专利No.7,573,647中讨论的在变焦期间固定第一透镜单元的变焦透镜可实现与由在变焦期间移动第一透镜单元的变焦透镜实现的效果基本上相同的效果。

另外，美国专利No.7,206,137讨论了具有高变焦比的小尺寸正引导型变焦透镜。在这种情况下，小尺寸正引导型变焦透镜由从物侧到像侧依次包含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的四个透镜单元构成。此外，在美国专利No.7,177,092中讨论的变焦透镜由从物侧到像侧依次包含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、具有负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的五个透镜单元构成。

一般地，为了在维持预定水平的高变焦比的同时实现具有小的总尺寸的变焦透镜，增大变焦透镜中包含的各透镜单元的折光力(光焦度＝焦距的倒数)可能是有用的。但是，在各透镜单元的折光力高的变焦透镜中，像差在变焦期间会大大地变化。因此，变得难以对于整个可变倍率(变焦)范围实现高的光学性能。

在上述的四单元变焦透镜和五单元变焦透镜中，为了即使在小尺寸透镜系统中也在维持宽视角和高变焦比的同时实现高的光学性能，在变焦期间移动多个透镜单元和图像传感器可能是有用的。但是，仅通过在变焦期间移动多个透镜单元和图像传感器，难以实现同时具有宽视角、高变焦比和高光学性能的变焦透镜。换句话说，适当地设定各透镜单元的折光力和确定在变焦期间移动哪个/哪些透镜单元变得尤其重要。

更具体而言，适当地设定用于在变焦期间移动第三透镜单元的条件是重要的。除非适当地设定上述的配置，否则，实现总尺寸小并且具有宽视角、高变焦比和高光学性能的变焦透镜变得困难。

发明内容

本发明针对包括总尺寸小并且对于整个变焦范围具有宽视角、高变焦比和高光学性能的光学系统的图像拾取设备。

根据本发明的一个方面，在包括图像传感器和被配置为在图像传感器上形成图像的变焦透镜的图像拾取设备中，该变焦透镜从物侧到像侧依次包含：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；以及包含一个或更多个透镜单元的后续透镜组。在该变焦透镜中，在变焦期间，第一透镜单元静止，第三透镜单元沿向着物侧凸起的轨迹(locus)移动，并且，包含第三透镜单元的三个或更多个透镜单元以及图像传感器移动。该变焦透镜的光学总长在望远端处比在广角端处长。

参照附图阅读示例性实施例的以下详细描述，本发明的其它特征和方面对于本领域普通技术人员而言将变得清晰。

附图说明

被包含于说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明示例性实施例、特征和方面，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1包括图1A、图1B和图1C，其中图1A、图1B和图1C分别是根据本发明第一示例性实施例的变焦透镜在广角端处、在中间焦距处、以及在望远端处的透镜断面图。

图2A、图2B和图2C分别是根据与第一示例性实施例对应的数值例1的变焦透镜在广角端处、在中间焦距处、以及在望远端处的像差图。

图3A、图3B和图3C分别是根据本发明第二示例性实施例的变焦透镜在广角端处、在中间焦距处、以及在望远端处的透镜断面图。

图4A、图4B和图4C分别是根据与第二示例性实施例对应的数值例2的变焦透镜在广角端处、在中间焦距处、以及在望远端处的像差图。

图5A、图5B和图5C分别是根据本发明第三示例性实施例的变焦透镜在广角端处、在中间焦距处、以及在望远端处的透镜断面图。

图6A、图6B和图6C分别是根据与第三示例性实施例对应的数值例3的变焦透镜在广角端处、在中间焦距处、以及在望远端处的像差图。

图7A、图7B和图7C分别是根据本发明第四示例性实施例的变焦透镜在广角端处、在中间焦距处、以及在望远端处的透镜断面图。

图8A、图8B和图8C分别是根据与第四示例性实施例对应的数值例4的变焦透镜在广角端处、在中间焦距处、以及在望远端处的像差图。

图9A、图9B和图9C分别是根据本发明第五示例性实施例的变焦透镜在广角端处、在中间焦距处、以及在望远端处的透镜断面图。

图10A、图10B和图10C分别是根据与第五示例性实施例对应的数值例5的变焦透镜在广角端处、在中间焦距处、以及在望远端处的像差图。

图11示出根据本发明示例性实施例的图像拾取设备的主要部件。

具体实施方式

现在将参照附图详细地描述本发明的各种示例性实施例。应当注意，除非另外特别说明，否则，在这些实施例中阐述的部件的相对布置、数值表达式和数值不限制本发明的范围。

下面的对于至少一个示例性实施例的描述在本质上是解释性的，并且决不是要限制本发明、本发明的应用或用途。

为了简洁起见，认为对于本领域普通技术人员而言为已知的过程、技术、设备和材料可能不被详细地讨论，但是，在适当的情况下，要将其作为使能描述的一部分。例如，在本文中不详细讨论透镜元件的制造和透镜元件的材料，但是认为本领域普通技术人员会熟悉那些细节。

在本文中示出和讨论的所有例子中，任何特定的值，例如，变焦比和F数，应当被解释为仅是解释性的而不是限制性的。从而，示例性实施例的其它例子可具有不同的值。

请注意，在下面的图中，类似的附图标记和字母指的是类似的项，因此，一旦在一个图中定义了一个项，在后续的图中可能就不对这个项进行讨论。

请注意，这里，当提到误差(例如像差)的校正时，意在减小误差和/或校正误差。另外，如本文所使用的那样，透镜的要被成像的被摄体所处的一侧被称为透镜的物侧或前侧；而透镜的形成被摄体的图像的一侧被称为透镜的像侧或后侧。

根据本发明示例性实施例的图像拾取设备包含图像传感器I和被配置为在图像传感器I上形成图像的变焦透镜。此外，该变焦透镜的光学总长在望远端处比在广角端处长。

该变焦透镜从物侧到像侧依次包含沿该变焦透镜的光轴布置的具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负折光力的第二透镜单元L2、具有正折光力的第三透镜单元L3、以及包含一个或更多个透镜单元的后续透镜组LR。在变焦期间，第一透镜单元L1是静止的，而第三透镜单元L3沿向着物侧凸起的轨迹移动。此外，在变焦期间，包含第三透镜单元L3的三个或更多个透镜单元以及图像传感器I移动。

图1A、图1B和图1C分别是根据本发明第一示例性实施例的变焦透镜在广角端(短焦距端)处、在中间焦距处、以及在望远端(长焦距端)处的透镜断面图。

图2A、图2B和图2C分别是根据第一示例性实施例的变焦透镜在广角端处、在中间焦距处、以及在望远端处的像差图。

图11示出具有根据本发明示例性实施例的变焦透镜的摄像机(图像拾取设备)的主要部件。每个示例性实施例实现诸如摄像机或数字照相机之类的图像拾取设备。

在表示变焦透镜的断面的示图(图1A～1C、图3A～3C、图5A～5C、图7A～7C、以及图9A～9C)中的每一个中，物侧(前侧)在图的左边部分被示出，像侧(后侧)在图的右边部分被示出。此外，在表示变焦透镜的断面的示图(图1A～1C、图3A～3C、图5A～5C、图7A～7C、以及图9A～9C)中的每一个中，“i”表示从物侧算起的透镜单元的序号，“Li”表示第i个透镜单元，“LR”表示包含一个或更多个透镜单元的后部透镜单元(后续透镜组)。

“SP”表示被设置在第二透镜单元L2与第三透镜单元L3之间或被设置在第三透镜单元L3内的孔径光阑(光量调整器件)。“P”表示诸如滤光器、面板(faceplate)、晶体低通滤波器、或红外光线截止滤光器之类的光学块。“SH”表示快门。“ND”表示可进入光路和从光路离开的中性(Neutral Density，ND)滤光器。

“IP”表示像面。当根据本发明示例性实施例的变焦透镜被用作摄像机或数字照相机的拍摄光学系统时，像面IP等同于诸如电荷耦合器件(CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器的固态图像传感器(光电转换元件)I的成像面。

在表示变焦透镜的断面的示图(图1A～1C、图3A～3C、图5A～5C、图7A～7C、以及图9A～9C)中的每一个中，箭头(弯曲的或直线状的)表示在从广角端向望远端的变焦期间各透镜单元的移动轨迹。

在像差图(图2A～2C、图4A～4C、图6A～6C、图8A～8C、以及图10A～10C)中的每一个中，“d线”和“g线”分别表示d线光和g线光。“ΔM”和“ΔS”分别表示子午像面和弧矢像面。倍率的色差关于g线光地被表示。“ω”表示半视角。“Fno”表示F数。

在以下示例性实施例中的每一个中，广角端和望远端中的每一个指的是当用于可变倍率的透镜单元位于倍率变化透镜单元可沿光轴机械地移动的范围的端部中的相应端部处时的变焦位置。

在根据本发明示例性实施例的变焦透镜中，为了有效地捕获高质量的运动图像，在变焦期间第一透镜单元L1是静止的。此外，为了有效地实现具有宽视角和高变焦比的变焦透镜，根据本发明示例性实施例的变焦透镜从物侧到像侧依次包含沿变焦透镜的光轴布置的具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负折光力的第二透镜单元L2、具有正折光力的第三透镜单元L3、以及包含一个或更多个透镜单元的后透镜组LR。

在变焦期间，第三透镜单元L3沿向着物侧凸起的轨迹移动。因此，轴外光线变得以低的入射高度入射到在中间焦距(中间变焦位置)处的前透镜。通过像这样的配置，根据本发明示例性实施例的变焦透镜可容易地减小前透镜的有效直径。

但是，由于在变焦期间第三透镜单元L3的移动轨迹受限，因此，除了第三透镜单元L3以外，根据本发明示例性实施例的变焦透镜还沿光轴方向移动倍率变化透镜单元和用于校正在倍率变化期间可能出现的像场弯曲的变化的透镜单元。另外，图像传感器I根据在倍率变化期间可能出现的像面上的变化而移动。

根据各示例性实施例的变焦透镜由总共四个或更多个透镜单元构成。另外，在变焦期间，三个或更多个透镜单元以及图像传感器I沿光轴的方向移动。此外，变焦透镜的光学总长(从第一透镜表面到像面的距离)在望远端处比在广角端处长。因此，根据本发明示例性实施例的变焦透镜可以用总长短的光学系统容易地且有效地执行倍率变化。

另外，从第一透镜表面(最接近物侧的透镜表面)到孔径光阑SP的距离在望远端处比在广角端处长。换句话说，在根据本发明示例性实施例的变焦透镜中，与在望远端处相比，孔径光阑SP在广角端处位于更接近物侧的位置处。因此，根据本发明示例性实施例的变焦透镜可有效地防止不必要的光变得以中等像高入射到光学系统。另外，通过上述的配置，根据本发明示例性实施例的变焦透镜可通过使轴外光线变得以低的入射高度入射到前透镜上而容易地减小前透镜的有效直径。

此外，在各示例性实施例中，第三透镜单元L3中的正透镜的至少一个透镜表面具有非球面形状。由于第三透镜单元L3具有正折光力，因此，第三透镜单元L3中的正透镜的折光力变强。因此，会出现大量的像差。为了防止该问题，根据各示例性实施例的其中第三透镜单元L3中的正透镜的至少一个透镜表面具有非球面形状的变焦透镜可有效地校正在广角端处可能出现的诸如球面像差的各种像差。

在各示例性实施例中，第一透镜单元L1、第二透镜单元L2、以及第三透镜单元L3的焦距(f1、f2、f3)分别满足以下数学条件中的至少一个：

0.25＜f3/f1＜0.50 (1)

0.33＜|f2/f3|＜0.64 (2)。

数学条件(1)提供关于第一透镜单元L1的焦距(折光力)与第三透镜单元L3的焦距(折光力)之比的条件。如果条件(1)的上限值被超出，那么第一透镜单元L1的折光力在整个光学系统的折光力中的份额变得非常高。在这种情况下，变得难以有效地校正可能出现在第一透镜单元L1中的各种像差，尤其是可能出现在望远端处的轴向色差。另一方面，如果小于条件(1)的下限值，那么整个光学系统在望远端处的主点位置向着像侧偏移。因此，光学系统的总长可能变得非常长。

条件(2)提供关于第二透镜单元L2的焦距与第三透镜单元L3的焦距之比的条件。如果条件(2)的上限值被超出，那么变得难以有效地校正可能出现在广角端处的球面像差。另外，由于在变焦期间第二透镜单元L2的移动量在这种情况下增大，因此，光学系统的总长可能增大。另一方面，如果小于条件(2)的下限值，那么变得难以有效地校正广角端处的像散。此外，由于广角端处的入射光瞳位置变得远离光入射表面，因此，前透镜的有效直径会变大。

如果如下地变更条件(1)和(2)中的值的范围，那么是更加有用的：

0.26＜f3/f1＜0.42 (1a)

0.41＜|f2/f3|＜0.62 (2a)。

另外，在变焦期间，各示例性实施例改变包含于后部透镜单元LR中的透镜单元中的位置最接近像面的透镜单元与图像传感器之间的间隔。因此，各示例性实施例可有效地减少在变焦期间可能出现的像场弯曲和倍率色差的变化，并且可有效地减少像面上的变化。

以下将详细地描述根据各示例性实施例的变焦透镜的各透镜单元的透镜配置。参照图1A～1C，根据第一示例性实施例的变焦透镜包含具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负折光力的第二透镜单元L2、具有正折光力的第三透镜单元L3、以及包含具有正折光力的第四透镜单元L4的后部透镜单元LR。换句话说，第一示例性实施例是正引导型四单元变焦透镜。

在图1A～1C所示的例子中，在变焦期间，第一透镜单元L1是静止的。在从广角端到望远端的变焦期间，第二到第四透镜单元分别沿由对应的箭头指示的方向移动。更具体而言，第二透镜单元L2向着像侧移动。第三透镜单元L3沿向着物侧凸起的轨迹移动。第四透镜单元L4向着像侧移动。孔径光阑SP与第三透镜单元L3一体化地移动。图像传感器I向着像侧(在图中向右)移动。通过移动第四透镜单元L4或图像传感器I来实现聚焦。

在以下的描述中，各透镜单元按照以下的从物侧到像侧的次序包含它的构成透镜。更具体而言，第一透镜单元L1包含负透镜、正透镜和正透镜。第二透镜单元L2包含负透镜、负透镜、负透镜和正透镜。第三透镜单元L3包含正透镜、负透镜和正透镜。第四透镜单元L4包含正透镜和负透镜。

在图3A～3C所示的透镜断面图中，根据第二示例性实施例的变焦透镜包含具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负折光力的第二透镜单元L2、具有正折光力的第三透镜单元L3、以及包含具有负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的后部透镜单元LR。换句话说，第二示例性实施例是正引导型五单元变焦透镜。

参照图3A～3C，在根据第二示例性实施例的变焦透镜中，在变焦期间，第一透镜单元L1和第四透镜单元L4是静止的。在从广角端向望远端的变焦期间，第二、第三、以及第五透镜单元分别如各对应的箭头指示的那样移动。

更具体而言，第二透镜单元L2向着像侧移动。第三透镜单元L3沿向着物侧凸起的轨迹移动。第五透镜单元向着像侧移动。孔径光阑SP与其它透镜单元无关向着像侧移动。图像传感器I向着像侧移动。通过沿光轴移动第五透镜单元L5或图像传感器I来实现聚焦。

在第二示例性实施例中，第一到第三透镜单元具有与上述第一示例性实施例的配置相同的配置。第四透镜单元L4包含负透镜。第五透镜单元L5包含正透镜和负透镜。

参照图5A～5C，根据第三示例性实施例的变焦透镜是具有与第一示例性实施例的变焦类型相同的变焦类型的四单元变焦透镜。根据第三示例性实施例的变焦透镜在以下的点上与根据第一示例性实施例的变焦透镜不同。换句话说，在第三示例性实施例中，与第一示例性实施例不同，孔径光阑SP和快门SH被设置在第二透镜单元L2与第三透镜单元L3之间的位置处，并且在变焦期间孔径光阑SP和快门SH与其它透镜单元无关地移动。另外，与第一示例性实施例不同，在变焦期间，根据第三示例性实施例的变焦透镜使被设置在第三透镜单元L3的像侧的ND滤光器ND与第三透镜单元L3一体化地移动。

第三透镜单元L3包含正透镜、负透镜、负透镜和正透镜。通过移动第四透镜单元L4或图像传感器I来实现聚焦。第三示例性实施例的其它配置与第一示例性实施例的相同。

参照图7A～7C，根据第四示例性实施例的变焦透镜是具有与第一示例性实施例的变焦类型相同的变焦类型的四单元变焦透镜。更具体而言，根据第四示例性实施例的变焦透镜在第一透镜单元和第四透镜单元的透镜配置上与第一示例性实施例不同。

为了解释这一点，在第四示例性实施例中，第一透镜单元L1包含负透镜和正透镜。第四透镜单元L4包含正透镜。通过移动第四透镜单元L4或图像传感器I来实现聚焦。其它配置与第一示例性实施例的相同。

参照图9A～9C，根据第五示例性实施例的变焦透镜是具有与第一示例性实施例的变焦类型相同的变焦类型的四单元变焦透镜。但是，根据第五示例性实施例的变焦透镜在以下的点上与第一示例性实施例不同。为了解释这一点，在第五示例性实施例中，孔径光阑SP被设置在第二透镜单元L2与第三透镜单元L3之间的位置处并在变焦期间与第三透镜单元L3一体化地移动。

在第五示例性实施例中，第三透镜单元L3包含正透镜、正透镜、负透镜和正透镜。通过移动第四透镜单元L4或图像传感器I来实现聚焦。第五示例性实施例的其它配置与第一示例性实施例的相同。

在各示例性实施例中，对于孔径光阑(光量调整器件)SP，单独地(exclusively)设置孔径光阑、快门机构SH和ND滤光器ND中的任一个。作为替代方案，对于光量调整器件SP，组合地设置孔径光阑、快门机构SH和ND滤光器ND。

尽管如第二和第三示例性实施例中那样，快门SH和ND滤光器ND被设置在光路上的与孔径光阑或光量调整器件SP的位置不同的位置处，但是不总是需要设置快门SH和ND滤光器ND。在各示例性实施例中，ND滤光器ND可被设置在孔径光阑(或光量调整器件SP)和快门SH两者的位置处。

在各示例性实施例中，如果通过移动图像传感器来实现聚焦，那么可通过透镜单元来实现对于对比度自动聚焦(AF)的摆动(wobbling)(微小振动)。另一方面，如果通过移动透镜单元来实现聚焦，那么可通过图像传感器来实现对于对比度AF的摆动。

以下阐述分别与本发明第一到第五示例性实施例对应的数值例1～5。在数值例1～5中的每一个中，“i”(这里，i＝1、2、3...)表示从物侧算起的表面的序号，“ri”表示第i个光学表面(第i个透镜表面)的曲率半径，“di”表示第i个表面与第(i+1)个表面之间的轴向空间，“ndi”和“vdi”分别表示第i个光学构件的材料关于d线光的折射率和阿贝数。

另外，“K”、“A4”、“A5”、“A6”、“A7”、“A8”、“A9”和“A10”中的每一个表示各对应序号的非球面系数。非球面形状被表达为：

X＝(H²/R))/[1+{1-(1+K)(H/R)²}^1/2]+A4·H⁴+A5·H⁵+A6·H⁶

+A7·H⁷+A8·H⁸+A9·H⁹+A10·H¹⁰

这里，“X”表示到光轴的高度为“H”的位置上的沿光轴的从表面顶点开始的位移，“R”表示旁轴曲率半径。各非球面系数的科学计数法“e±XX”等同于指数计数法“×10^±XX”。接着表面号的星号(“＊”)表示非球面表面。在表1中阐述上述的各条件与各数值例之间的关系。使用当聚焦于无限远物体上时获取的值来分别代表焦距、F数和视角。后焦距(back focus)“BF”由从最后的透镜表面到像面的距离的空气换算值来表达。最后的两个表面是诸如滤光器的玻璃块的表面。

数值例1

单位：mm

表面数据

非球面系数

r14 K＝-7.55754e-001 A4＝2.19064e-005 A6＝1.16938e-006A8＝-1.86853e-008

r15 K＝-1.70532e+003 A4＝3.18065e-005 A6＝9.73064e-007A8＝-2.70362e-008

r21 K＝4.30952e+000 A4＝-2.39083e-004 A6＝-9.53736e-007A8＝-1.17756e-007

各种数据

变焦比 13.72

各单元的各种数据

数值例2

单位：mm

表面数据

非球面系数

r15 K＝-6.90664e-001 A5＝-3.93291e-008 A7＝-4.98565e-008A9＝-4.26333e-010

r16 K＝-2.19665e+002 A5＝6.85141e-007 A7＝-8.23653e-008

各种数据

变焦比 18.00

各单元的各种数据

数值例3

单位：mm

表面数据

非球面系数

r16 K＝-1.69151e-001 A4＝-1.86873e-005 A6＝4.64592e-008A8＝4.26211e-011

r17 K＝3.77584e+002 A4＝3.91154e-005

r25 K＝-1.09690e+000 A4＝2.87914e-005 A6＝1.34795e-007A8＝-9.47750e-010

各种数据

变焦比 15.00

各单元的各种数据

数值例4

单位：mm

表面数据

非球面系数

r12 K＝-2.39986e+000 A4＝7.41739e-004 A6＝1.38513e-005A8＝2.08760e-006 A10＝-3.31775e-008

r13 K＝-7.59546e+001 A4＝3.99860e-004 A6＝3.09417e-005A8＝1.68894e-006

各种数据

变焦比 4.91

各单元的各种数据

数值例5

单位：mm

表面数据

非球面系数

r15 K＝-5.70826e-001 A4＝-2.07321e-004 A6＝1.70493e-006A8＝-2.62012e-007 A10＝-8.12818e-009

r16 K＝1.07092e+005 A4＝9.23547e-005 A6＝3.99186e-006A8＝-5.54505e-007 A10＝2.19557e-009

各种数据

变焦比 9.78

各单元的各种数据

表1

如上所述，在本发明的各示例性实施例中，在变焦期间，第一透镜单元L1是静止的，而图像传感器和至少三个透镜单元沿光轴方向移动。通过上述配置，本发明的各示例性实施例可实现具有宽视角、高变焦比和高的光学性能的小尺寸图像拾取设备。

以下，将参照图11来描述使用根据本发明的各示例性实施例的变焦透镜作为其拍摄光学系统的摄像机(图像拾取设备)的示例性实施例。

参照图11，摄像机包含照相机体10和拍摄光学系统11。拍摄光学系统11包含根据上述第一到第五示例性实施例中的任一个的光学系统。

照相机体10包含被配置为光学地接收由拍摄光学系统11形成的物体图像的诸如CCD传感器的图像传感器(固态图像传感器)12。

照相机体10还包含被配置为记录与通过固态图像传感器12被接收和光电转换的被摄体图像对应的信息的记录单元13。另外，照相机体10还包含取景器14，通过取景器14，摄像机的用户可观察在显示器件(未示出)上显示的被摄体图像。显示器件包含液晶显示器(LCD)板并且显示在图像传感器12上形成的被摄体图像。

通过将根据本发明的各示例性实施例的变焦透镜应用于诸如摄像机的图像拾取设备，本发明可实现具有高的光学性能的小尺寸图像拾取设备。

虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的变更方式以及等同的结构和功能。

Claims

1.一种图像拾取设备，所述图像拾取设备包括图像传感器和被配置为在图像传感器上形成图像的变焦透镜，所述变焦透镜从物侧到像侧依次包含：

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

包含一个或更多个透镜单元的后续透镜组，

其中，在变焦期间，第一透镜单元是静止的，第三透镜单元沿向着物侧凸起的轨迹移动，并且，包含第三透镜单元的三个或更多个透镜单元以及图像传感器移动，以及

其中，所述变焦透镜的光学总长在望远端处比在广角端处长；以及

其中，当f1和f3分别是第一透镜单元的焦距和第三透镜单元的焦距时，满足以下条件：0.25＜f3/f1＜0.50。

2.根据权利要求1的图像拾取设备，

其中，所述变焦透镜还包含被配置为在变焦期间移动的孔径光阑，以及

其中，从最接近物侧的透镜表面到孔径光阑的距离在望远端处比在广角端处长。

3.根据权利要求1的图像拾取设备，

其中，当f2和f3分别是第二透镜单元的焦距和第三透镜单元的焦距时，满足以下条件：

0.33＜|f2/f3|＜0.64。

4.根据权利要求1的图像拾取设备，

其中，在变焦期间，构成后续透镜组的透镜单元中的位置最接近像侧的透镜单元与图像传感器之间的间隔变化。

5.根据权利要求1的图像拾取设备，

其中，后续透镜组由具有正折光力的第四透镜单元组成，以及

其中，第二透镜单元、第三透镜单元和第四透镜单元在变焦期间移动。

6.根据权利要求1的图像拾取设备，

其中，后续透镜组由从物侧到像侧依次布置的以下透镜单元组成：

具有负折光力的第四透镜单元；和

具有正折光力的第五透镜单元，以及

其中，第二透镜单元、第三透镜单元和第五透镜单元在变焦期间移动。