CN110876005A - 透镜装置和包括该透镜装置的成像系统 - Google Patents

透镜装置和包括该透镜装置的成像系统 Download PDF

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Abstract

本公开内容涉及透镜装置和包括该透镜装置的成像系统。透镜装置包括成像光学系统、可移动构件、固定构件、线圈、磁体和第一屏蔽构件，可移动构件保持透镜中的至少一个，并且被配置为在包括垂直于成像光学系统的光轴的分量的方向上移动，固定构件在所述方向上的移动受到限制，线圈被设在可移动构件和固定构件中的一个处，磁体被设在可移动构件和固定构件中的另一个处，第一屏蔽构件被配置为从平行于光轴的方向看以及从垂直于光轴的方向看覆盖线圈的至少一部分。第一屏蔽构件的至少一部分被布置为比线圈更靠近像平面，并且预定的条件表达式得到满足。

Description

透镜装置和包括该透镜装置的成像系统
技术领域
本公开涉及一种透镜装置和包括该透镜装置的成像系统。
背景技术
包括图像稳定单元并且附连到包括图像传感器的相机主体的可换透镜(透镜装置)是众所周知的，所述图像稳定单元包括透镜和音圈电机(VCM)。当可换透镜被附连到相机主体并且VCM中包括的线圈被通电时，从线圈产生的磁噪声到达图像传感器。这可能导致捕获图像中的图像质量降低。
为了处理这样的现象，日本专利申请公开No.2015-169883中所讨论的相机系统(包括透镜装置和相机主体的成像系统)在图像传感器中积累的电荷被读出的时段期间暂停图像稳定单元的操作。
上述日本专利申请公开No.2015-169883中所讨论的相机系统可以抑制由于上述磁噪声而导致的捕获图像中的图像质量降低。然而，日本专利申请公开No.2015-169883未能公开用于减小到达图像传感器的磁噪声的量的任何配置。
发明内容
因此，本公开针对提供能够减小到达图像传感器的磁噪声的量的透镜装置以及包括该透镜装置的成像系统。
根据本公开的一方面，一种透镜装置包括：成像光学系统，其包括多个透镜；可移动构件，其保持所述多个透镜中的至少一个透镜，并且被配置为在包括垂直于成像光学系统的光轴的分量的方向上移动；固定构件，其在所述方向上的移动受到限制；线圈，其被设在可移动构件或固定构件中的一个处，并且被配置为在所述方向上移动可移动构件；磁体，其被设在可移动构件或固定构件中的另一个处，并且被配置为在所述方向上移动可移动构件；以及第一屏蔽构件，其被配置为从平行于光轴的方向看以及从垂直于光轴的方向看覆盖线圈的至少一部分，第一屏蔽构件的至少一部分被布置为比线圈更靠近像平面，其中，成像光学系统包括透镜单元，所述透镜单元具有正折光力，并且被配置为比所述至少一个透镜更靠近像平面，所述透镜单元在可移动构件在所述方向上移动时是固定的，并且其中，所述透镜装置满足以下表达式：
0.8≤|fis/fp|≤8.0
其中，所述至少一个透镜的焦距用fis表示，所述透镜单元的焦距用fp表示。
从以下参照附图对示例性实施例的描述，本公开的进一步的特征将变得清楚。
附图说明
图1是例示说明根据每个示例性实施例的相机系统的电气配置的示图。
图2是例示说明根据第一示例性实施例的处于广角端状态的透镜装置的截面图。
图3是例示说明根据第一示例性实施例的处于望远端状态的透镜装置的截面图。
图4是例示说明根据第一示例性实施例的图像稳定装置的截面图。
图5是例示说明根据第一示例性实施例的图像稳定装置的分解透视图。
图6是例示说明根据第一示例性实施例的图像稳定装置的分解透视图。
图7A和7B每个是例示说明根据第一示例性实施例的在图像稳定期间获得的磁场仿真结果的示图。
图8是例示说明根据第二示例性实施例的图像稳定装置的截面图。
图9是例示说明根据第三示例性实施例的在无限远处的物体上处于对焦状态的透镜装置的截面图。
图10是例示说明根据第三示例性实施例的在近距离处的物体上处于对焦状态的透镜装置的截面图。
图11是例示说明根据第三示例性实施例的图像稳定装置的分解透视图。
图12是例示说明根据第三示例性实施例的图像稳定装置的分解透视图。
图13是例示说明根据第三示例性实施例的图像稳定装置的截面图。
图14是例示说明根据第一数值例子的光学系统的透镜的截面图。
图15A和15B是根据第一数值例子的在无限远处的物体上处于对焦状态的成像光学系统在广角端和望远端处的像差图。
图16是例示说明根据第二数值例子的光学系统的透镜的截面图。
图17A和17B是根据第二数值例子的在无限远处的物体上处于对焦状态的成像光学系统在广角端和望远端处的像差图。
图18是根据第三数值例子的光学系统的透镜截面图。
图19A和19B是根据第三数值例子的在无限远处的物体上处于对焦状态的成像光学系统在广角端和望远端处的像差图。
具体实施方式
(相机系统的电气配置)
首先，将参照图1来描述包括可换透镜(透镜装置)1和相机主体(成像装置)9的相机系统(成像系统)的电气配置。可换透镜1对应于以下示例性实施例中所描述的每个可换透镜。
(相机主体的电气配置)
相机中央处理单元(CPU)902由微计算机组成，并且用作控制相机主体9中的每个单元的操作的相机控制单元(第一控制单元)。相机CPU 902还用作相机主体9的通信单元(第一通信单元)，当可换透镜1被附连到相机主体9时，该通信单元经由电触点102和电触点903与可换透镜1中提供的透镜CPU 101进行通信。
将从相机CPU 902发送到透镜CPU 101的信息(信号)包括关于聚焦透镜的驱动量的信息和图像稳定信息。将从透镜CPU 101发送到相机CPU 902的信息(信号)进一步包括图像捕获倍率信息。除了用于相机主体9和可换透镜1之间的通信的电触点之外，电触点102和电触点903进一步包括用于将电力从相机主体9供应给可换透镜1的电触点。
电源开关904是用户可以操作的电源开关。电源开关904是用于激活相机CPU 902并且开始向相机系统中的致动器、传感器等供应电力的开关。
释放开关905是用户可以操作的开关。释放开关905包括第一行程开关SW1和第二行程开关SW2。从释放开关905输出的信号输入到相机CPU 902。
相机CPU 902响应于从第一行程开关SW1输入的ON(开启)信号转变到图像捕获准备状态。在图像捕获准备状态下，光度测定单元906测量物体照度，焦点检测单元907执行焦点检测。相机CPU 902基于光度测定结果来计算孔径单元33的孔径值、图像传感器901的曝光量(快门速度)等。来自可换透镜1的光入射在图像传感器901上。换句话说，图像传感器901从可换透镜1接收光。
此外，相机CPU 902基于焦点检测单元907获得的关于成像光学系统的焦点信息(散焦量)，来确定使聚焦透镜在物体上为对焦状态的驱动量。在下面将描述的第一示例性实施例中，聚焦透镜对应于第16透镜L16，透镜L16由第四组镜筒40保持。关于聚焦透镜的驱动量的信息(聚焦透镜驱动量信息)被发送到透镜CPU 101。透镜CPU 101基于从相机主机9接收的聚焦透镜驱动量信息使聚焦透镜被驱动。
相机CPU 902开始控制图像稳定装置(图像稳定单元)在预定的图像捕获模式下的图像稳定操作。在下面将描述的第一示例性实施例中，3B组镜筒单元31对应于图像稳定装置。
当从第二行程开关SW2接收到ON信号时，相机CPU 902将孔径驱动指令发送到透镜CPU 101。透镜CPU 101基于来自相机CPU 902的孔径驱动指令来驱动孔径单元(在下面将描述的第一示例性实施例中为孔径单元33)，以将孔径值调整为从相机CPU 902指示的值。
当指示孔径单元33的驱动结束的信息和指示驱动孔径单元33所需的时间的信息从透镜CPU 101发送到相机CPU 902时，相机CPU 902将曝光开始指令发送到曝光单元908。结果，用于缩回反射镜(未例示)的操作和用于释放快门(未例示)的操作被执行，并且图像捕获单元909(在下面将描述的第一示例性实施例中为图像传感器901)对物像执行光电转换操作，即，曝光操作。
从图像捕获单元909输出的图像捕获信号被相机CPU 902中的信号处理单元转换为数字信号，然后经受各种校正处理，并且作为图像信号(数据)输出。图像记录单元910将所述图像信号记录并且存储在记录介质中。记录介质的例子包括半导体存储器，诸如闪存、磁盘和光盘。
(可换透镜的电气配置)
变焦操作量检测单元108通过使用传感器(未例示)来检测下面描述的变焦环705的旋转量。手动聚焦(MF)操作量检测单元104通过使用传感器(未例示)来检测下面描述的MF环704的旋转量。
图像稳定驱动单元105包括用于图像稳定装置的驱动致动器和用于驱动致动器的驱动电路。电磁孔径驱动单元106由从相机CPU 902接收孔径驱动指令的透镜CPU 101控制，并且将孔径单元33驱动到与指定的孔径值相对应的打开状态。焦点驱动单元107基于从相机CPU 902发送的聚焦驱动量信息、通过使用焦点驱动机构(在下面将描述的第一示例性实施例中为焦点驱动机构34)来驱动聚焦透镜。
角速率检测单元103包括角速率传感器(在下面将描述的第一示例性实施例中为角速率传感器706)。角速率检测单元103通过使用角速率传感器来检测纵向(俯仰方向)摇动和横向(横摆方向)摇动，这些摇动都是角度摇动，并将每个摇动的角速度输出到透镜CPU101。透镜CPU 101对从角速率传感器输入的俯仰方向和横摆方向上的角速率信号进行电气或机械积分，并且计算俯仰方向上的摇动量和横摆方向上的摇动量作为每个方向上的位移量。此外，透镜CPU 101基于通过组合上述俯仰方向上的摇动量和横摆方向上的摇动量而获得的位移量来控制图像稳定驱动单元105，并且通过使图像稳定装置移位(在与光轴方向相交的方向上驱动图像稳定装置)来执行图像稳定。
(第一示例性实施例)
将参照图2和图3来描述根据第一示例性实施例的可换透镜100的配置。图2是例示说明可换透镜100在广角端处的截面图。图3是例示说明可换透镜100在望远端处的截面图。可换透镜100的电气配置类似于上述可换透镜1的电气配置。
(用于保持透镜的配置)
第一组镜筒10保持第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3。第一组镜筒10被固定到第一组筒11。第二组镜筒20保持第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7。3A组镜筒30保持第八透镜L8、第九透镜L9和第十透镜L10。3B组镜筒单元31是图像稳定装置，该图像稳定装置保持第11透镜L11和第12透镜L12，并且在垂直光轴的平面上移动第11透镜L11和第12透镜L12，以校正由于手摇动而导致的所谓的像模糊。3C组镜筒32保持第13透镜L13、第14透镜L14和第15透镜L15。
第四组镜筒40保持第16透镜L16。第五组镜筒50保持第17透镜L17。第六组镜筒60保持第18透镜L18。3B组镜筒单元31被固定到3A组镜筒30。3C组镜筒32被固定到第五组镜筒50。
在本示例性实施例中，第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3的集合被称为第一透镜组或第一透镜单元。第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7的集合被称为第二透镜组或第二透镜单元。第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10、第11透镜L11、第12透镜L12、第13透镜L13、第14透镜L14和第15透镜L15的集合被称为第三透镜组或第三透镜单元。第16透镜L16被称为第四透镜组或第四透镜单元。第17透镜L17被称为第五透镜组或第五透镜单元。第18透镜L18被称为第六透镜组或第六透镜单元。
在本示例性实施例中，第一透镜组具有正折光力，第二透镜组具有负折光力，第三透镜组具有正折光力，第四透镜组具有负折光力。第五透镜组具有负折光力，第六透镜组具有正折光力。
透镜组是以相邻透镜组之间的间隔在变焦期间变化这样的方式配置的。换句话说，透镜组之间的每个边界是在变焦期间变化的透镜之间的间隔内的。
如上所述，安装在透镜装置上的成像光学系统包括多个透镜。所述多个透镜中的至少一个由如下所述的3B组镜筒311保持。根据本示例性实施例的成像光学系统和根据下面将描述的第二示例性实施例的成像光学系统是能够变焦的变焦透镜。
(用于驱动聚焦透镜单元的配置)
第16透镜L16是在聚焦期间在光轴方向上移动的聚焦透镜(聚焦透镜单元)。在本示例性实施例中，只有第16透镜L16在聚焦期间移动，但是实际上，多个透镜可以在聚焦期间以集成的方式移动。可替代地，可换透镜100可以包括在聚焦期间以不同的轨迹移动的第一聚焦透镜和第二聚焦透镜。
保持第16透镜L16的第四组镜筒40被保持为通过保持在3A组镜筒30和第五组镜筒50之间的导向机构(未例示)、在光轴方向上是可移动的。第四组镜筒40在聚焦期间、通过焦点驱动机构34在光轴方向上被移动，焦点驱动机构34被固定到第五组镜筒50。通过这样的配置，聚焦操作(聚焦)被执行。如下所述，第四组镜筒40不仅在聚焦期间、而且还在变焦期间在光轴方向上移动。焦点驱动机构34包括诸如超声电机或步进电机的致动器。
导向筒701具有多个直槽，每个直槽在光轴方向上延伸。凸轮环702可旋转地装配到导向筒701的外周。固定筒714固定(保持)导向筒701。在印刷电路板712上，布置了用于驱动可换透镜1的集成电路(IC)、微计算机等。印刷电路板712被固定到固定筒714。
MF环704被保持在前环703和固定筒714之间，并且被保持为可以围绕固定筒714旋转。当MF环704被旋转时，旋转由传感器(未例示)检测，并且印刷电路板712基于旋转量来控制焦点驱动机构34。
(用于驱动变焦透镜单元的配置)
接着，将描述用于驱动(移动)在变焦期间在光轴方向上移动的变焦透镜单元的配置。根据本示例性实施例的第一透镜单元至第六透镜单元中的每个对应于变焦透镜单元。
变焦环705被保持在固定筒714和外部筒707之间，并且被支撑以使得可以围绕固定筒714旋转。外部筒707被固定到固定筒714。变焦环705通过键(未例示)被耦合到凸轮环702。因此，当用户旋转地操作变焦环705时，凸轮环702旋转。变焦环705的旋转操作的量由传感器(未例示)检测，并且通过传感器获得的检测结果被印刷电路板712的IC获取以使得印刷电路板712可以控制聚焦、图像稳定以及用于每个焦距的孔径驱动。
当凸轮环702通过旋转地操作变焦环705而被旋转时，每个镜筒以以下方式在光轴方向上移动。
将描述第一组镜筒10变焦期间的移动。安装在第一组筒11中的辊(未例示)与凸轮环702中的凸轮槽和导向筒701中的直槽中的每个啮合。因此，当凸轮环702围绕光轴旋转时，第一组筒11在光轴方向上移动。结果，被第一组筒11保持的第一组镜筒10和第一组镜筒10中提供的透镜在光轴方向上移动。
将描述第二组镜筒20变焦期间的移动。安装在第二组镜筒20中的辊(未例示)与凸轮环702中的凸轮槽和导向筒701中的直槽中的每个啮合。因此，当凸轮环702围绕光轴旋转时，第二组镜筒20和第二组镜筒20中提供的透镜在光轴方向上移动。
将描述3A组镜筒30、3B组镜筒单元31、3C组镜筒32、第四组镜筒40和第五组镜筒50变焦期间的移动。安装在3A组镜筒30中的辊(未例示)与凸轮环702中的凸轮槽和导向筒701中的直槽中的每个啮合。因此，当凸轮环702围绕光轴旋转时，3A组镜筒30在光轴方向上移动。结果，不仅3A组镜筒30、而且还有被3A组镜筒30保持的或与3A组镜筒30整体形成的3B组镜筒单元31、3C组镜筒32、第四组镜筒40和第五组镜筒50在光轴方向上移动。
第四组镜筒40通过凸轮环702围绕光轴的旋转而在光轴方向上移动，并且还在光轴方向上移动以使得焦点位置中的位移在变焦期间可以被焦点驱动机构34抑制。换句话说，广角端处的第四组镜筒40与3C组镜筒32之间的间隔和第四组镜筒40与第五组镜筒50之间的间隔不同于望远端处的这些间隔。
将描述第六组镜筒60在变焦期间的移动。安装在第六组镜筒60中的辊(未例示)与凸轮环702中的凸轮槽和导向筒701中的直槽中的每个啮合。因此，当凸轮环702围绕光轴旋转时，第六组镜筒60在光轴方向上移动。
通过上述配置，镜筒之间的间隔在变焦期间变化。因此，从广角端到望远端的焦距范围内的图像捕获变得可能。
(其他配置)
孔径单元33是调整光量的孔径单元，并且被固定到3A组镜筒30。
角速率传感器706被固定到固定筒714。角速率传感器706电连接到印刷电路板712。图像稳定由3B组镜筒单元31基于角速率传感器706检测的角速率执行。
底座环708以底座环708被保持在固定筒714和底座710之间这样的方式被固定到固定筒714。底座橡胶709被保持在底座710和底座环708之间、在底座环708的内周处。后盖711被固定到底座710。接触块713通过配线(柔性印刷电路板等)(未例示)电连接到印刷电路板712，并且被固定到底座710。
可换透镜100通过与相机主体9的卡口连接与底座710固定。当可换透镜1被固定到相机主体9时，控制每个透镜的操作的印刷电路板712可以经由接触块713与相机主体9进行通信。
相机主体9包括图像传感器901。图像传感器901是接收从物体通过可换透镜1的光并且将该光转换为电信号的光电转换元件，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器或电荷耦合器件(CCD)传感器。
(图像稳定装置的配置)
接着，将参照图4至图7B来描述3B组镜筒单元31(其是图像稳定装置(图像稳定单元))的配置。图4是3B组镜筒单元31的截面图。图5和图6是3B组镜筒单元31的分解透视图。图7A和7B均是例示说明在3B组镜筒单元31的图像稳定驱动期间从线圈312产生的磁场的仿真结果的示图。
第一轭(轭)301(其由磁性材料形成)被用固定螺钉304拧到地板(固定构件)303中。第一驱动磁体(磁体)302通过地板303中形成的开口经由磁吸引固定到第一轭301。也就是说，第一驱动磁体302被设在地板303上。第一驱动磁体302是由钕磁体组成的永久磁体。
3B组镜筒(可移动构件)311保持第11透镜L11和第12透镜L12。第11透镜L11和第12透镜L12(其由3B组镜筒311保持)在垂直于光轴的平面上(在垂直于光轴的方向上)移动，以校正由于手摇动而导致的所谓的像模糊。3B组镜筒311的移动方向无需与垂直于光轴的方向相同，只要由3B组镜筒311相对于光轴形成的角度落在90±5度的范围内即可。可替代地，3B组镜筒311的移动方向可以是与光轴相交的方向。地板303在与光轴相交的方向上的移动受到限制。因此，即使当3B组镜筒311在与光轴相交的方向上移动时，地板303也不在与光轴相交的方向上移动。
线圈312和位置检测磁体314均被固定到3B组镜筒311。此外，第一导向板310被用固定螺钉316拧到3B组镜筒311中。
第二导向板308被支撑以使得可以在垂直于光轴的平面内、通过第一滚动球306相对于地板303在俯仰方向上移动。第一导向板310被固定到的3B组镜筒311被支撑以使得可以在垂直于光轴的横摆方向上、通过第二滚动球309相对于第二导向板308移动。第一导向板310被固定到的3B组镜筒311被支撑以使得可以在垂直于光轴的俯仰方向(第一方向)上以及在横摆方向(第二方向)上、通过第三滚动球307相对于地板303移动。
3B组镜筒311被拉伸弹簧313一直拉向地板303。因此，3B组镜筒311可以在垂直于光轴的平面内移动。更具体地说，3B组镜筒311可以在与光轴相交的方向上被移动，而3B组镜筒311的围绕光轴的旋转受到上述导向板、滚动球和拉伸弹簧的抑制。
第二轭(轭)317通过磁吸引被固定到第二驱动磁体(磁体)315，而第二驱动磁体315是使用第二轭317上提供的突起定位的。第二轭317在光轴方向上的位置由第一轭301和支柱305确定。第一轭301和第二轭317保持支柱305。磁吸引力在第一驱动磁体302和第二驱动磁体315之间产生。因此，第一轭301和第二轭317将在第一轭301和第二轭317通过在两个驱动磁体之间产生的磁吸引力而彼此靠近的方向上移动。光轴方向上这两个轭之间的间隙由支柱305确定，并且被设置为预定值。
第一驱动磁体302和第二驱动磁体315被布置为面对线圈312，线圈312被固定到3B组镜筒311。
第一屏蔽板(磁屏蔽、屏蔽构件)319用双面胶带318通过粘合被固定到第二轭317。第一屏蔽板319由非磁性的并且具有小的电阻(高导电率)的材料(诸如铜或铝)制成。下面将更详细地描述第一屏蔽板319的配置。
包括用于位置检测的霍尔传感器的第一柔性基板322被固定到第二保持板320。第二保持板320通过使用固位板323和固定螺钉321联合拧紧而被固定到地板303。第一柔性基板322电连接到印刷电路板712。
第二柔性基板324通过焊接电连接到线圈312。第二柔性基板324的端部电连接到第一柔性基板322上提供的连接器部分。
第一柔性基板322中包括的霍尔传感器将每个位置检测磁体314的磁通量密度转换为电信号。当3B组镜筒311被驱动时，来自位置检测磁体314的磁通量密度的变化由霍尔传感器检测，并且从霍尔传感器输出与磁通量密度的变化相对应的电信号。可以基于该电信号来检测3B组镜筒311的位置。
当电流流过线圈312时，在第一驱动磁体302和第二驱动磁体315处产生洛伦兹(Lorentz)力。所产生的洛伦兹力在垂直于光轴的平面内(在与光轴相交的方向上)移动3B组镜筒311。
线圈312、第一驱动磁体302和第二驱动磁体315均是以所述构件中的任何一个布置在垂直于所述构件中的另一个的布置方向的方向上这样的方式提供的。换句话说，线圈312包括第一线圈和第二线圈，第一线圈用于在横摆方向(第一方向)上移动3B组镜筒311，第二线圈用于在俯仰方向(第二方向)上移动3B组镜筒311。第一驱动磁体302包括第一磁体和第二磁体，第一磁体用于在横摆方向上移动3B组镜筒311，第二磁体用于在俯仰方向上移动3B组镜筒311。第二驱动磁体315包括第三磁体和第四磁体，第三磁体用于在横摆方向上移动3B组镜筒311，第四磁体用于在俯仰方向上移动3B组镜筒311。
因此，通过横摆方向上的驱动力和俯仰方向上的驱动力的组合力，3B组镜筒311可以在垂直于光轴的平面内在预定范围内自由地移动。可换透镜100包括第一驱动磁体302和第二驱动磁体315。然而，可换透镜100可以被配置为仅包括第一驱动磁体302或第二驱动磁体315。
(磁屏蔽的配置)
接着，将详细地描述第一屏蔽板319的配置。如图4所示，第一屏蔽板319被布置为覆盖线圈312。更具体地说，从光轴方向看，线圈312在图像传感器901一侧的表面被第一屏蔽板319覆盖，并且线圈312在线圈312被卷绕的厚度方向上的表面也被覆盖。换句话说，从平行于光轴的方向看，以及从与光轴相交的方向看，第一屏蔽板319覆盖线圈312中的每个的至少一部分。第一屏蔽板319的至少一部分被布置为比线圈312中的每个在成像光学系统中更靠近像平面。
具有上述配置的第一屏蔽板319的使用使得可以实现如下所述的能够减小到达图像传感器901的磁噪声的量的可换透镜。
(从线圈产生的磁场的仿真结果)
将参照图7A和图7B来描述从线圈312产生的磁场的仿真结果。图7A和7B均例示说明在3B组镜筒单元31的图像稳定驱动期间从线圈312产生的磁场的仿真结果。更具体地说，图7A和7B均例示说明当以高频(大约几十kHz)在正方向和负方向上变化的电流流过线圈312时的磁通量密度变化的仿真结果。图7A例示说明当没有提供第一屏蔽板319时获得的结果，图7B例示说明当提供第一屏蔽板319时获得的结果。
从图7A所示的结果看出，在图像传感器901的位置处产生当电流流过线圈312以供图像稳定时产生的磁场(磁通量密度)的波动。因此，图像传感器901的位置处的磁场(磁通量密度)的波动引起图像信号所指示的图像质量降低。更具体地说，以高频(大约几十kHz)变化的磁场穿透用于从图像传感器901检索图像信号的像素电荷信息的信号线。结果，由于信号线中的电磁感应而产生磁力，这可能导致在像素电荷信息的信号线中产生噪声。然而，在根据本示例性实施例的图像稳定装置中，第一屏蔽板319被布置为覆盖线圈312。因此，在本示例性实施例中，如图7B所示，在图像稳定期间从线圈312到达图像传感器901的磁噪声(磁通量线)的量与图7A所示的情况相比可以有所减小。
更具体地说，在用于图像稳定的图像稳定透镜的驱动期间产生的磁场(磁噪声)的波动已经到达图像传感器901(其是固态图像传感器，诸如CMOS传感器)的情况下，可以使用于读出水平图像信号的电路产生周期性地感应的电动势，并且可以使水平条纹噪声叠加在图像捕获信号上。然而，如上所述，根据本示例性实施例的可换透镜100包括上述第一屏蔽板319，这使得可以减小到达图像传感器901的磁噪声的量。
特别地，当相机主体9是不包括急回反射镜的无反射镜相机时，相机主体9小于单反相机的相机主体9。结果，光轴方向上的线圈312和图像传感器901之间的距离缩短。因此，当相机主体9是无反射镜相机时，第一屏蔽板319施加的效果尤其重要。另外，近年的图像传感器具有更高的灵敏度，并且如上所述的水平条纹噪声的影响变得更显著。因此，特别地，第一屏蔽板319施加的效果是重要的。
如日本专利申请公开No.2015-169883中所讨论的，如果对于图像稳定装置的音圈电机(VCM)的通电在电荷被读出的时段期间被中断，则用于图像稳定装置等的自重的保持力在通电被中断的时段期间减小。结果，用于图像稳定的光学透镜位置在电荷被读出的时段期间变化。因为光学透镜位置变化，所以需要使每个光学透镜返回到其原始位置，这导致连续摄影的速度降低。然而，根据本示例性实施例的可换透镜1包括上述第一屏蔽板319，因此可换透镜1能够减小到达图像传感器901的磁噪声的量。因此，在本示例性实施例中，无需如日本专利申请公开No.2015-169883中所讨论的那样在电荷被读出的时段期间执行控制来中断对于图像稳定装置的VCM的通电。
(更多的配置)
如上所述，在可换透镜100中，第一屏蔽板319覆盖线圈312。通过该配置，可以使到达图像传感器901的磁场减小。因此，可以抑制图像稳定装置的驱动期间图像质量的降低。
接着，将描述可换透镜100中包括的组件、或可以包括在可换透镜100中以使得上述有利效果可以得到增强或者可以获得除了上述有利效果之外的有利效果的组件。
如上所述，在可换透镜100中，驱动磁体以驱动磁体面对线圈312这样的方式设在线圈312的物侧和像捕获平面侧这两侧。因为驱动磁体在线圈312的两侧彼此对置，所以可以使在图像稳定期间流过线圈312的电流的量减小。结果，从线圈312产生的磁场的强度可以得到进一步减小。通过该配置，在图像稳定装置的驱动期间引起的图像质量的降低可以得到进一步抑制。
在可换透镜100中，线圈312被固定到3B组镜筒311以使得驱动磁体被布置在线圈312的物侧(物平面侧)和像捕获平面侧(像平面侧)。现在将描述第一屏蔽板319在具有如上所述的配置的可换透镜100中所设的位置。因为3B组镜筒311在与光轴相交的方向上被移动，所以第一屏蔽板319不能被设在第一驱动磁体302和线圈312之间以及第二驱动磁体315和线圈312之间。此外，因为第一驱动磁体302被磁性地吸引到第一轭301，所以第一屏蔽板319不能被设在第一驱动磁体302和第一轭301之间。由于相同的原因，第一屏蔽板319不能被设在第二驱动磁体315和第二轭317之间。
如以上参照图7A和7B所描述的，鉴于图像传感器901的位置处的磁场(磁通量密度)的波动，需要使第一屏蔽板319既覆盖线圈312的像平面侧、又覆盖线圈312的侧表面侧。因此，第一屏蔽板319在可换透镜100中被布置为比第二轭317更靠近像平面，并且被配置为不仅覆盖线圈312的像平面侧和侧表面侧，而且还覆盖第二轭317和第二驱动磁体315。
被第一屏蔽板319覆盖的第二轭317和第二驱动磁体315的位置在光轴方向和与光轴相交的方向上是固定的。作为示例情况，考虑第一屏蔽板319在图像稳定期间与3B组镜筒311一起在与光轴相交的方向上移动的情况。在这种情况下，有必要增大第一屏蔽板319在与光轴相交的方向上的宽度以阻止第二轭317和第二驱动磁体315接触第一屏蔽板319的内表面，因此该配置是不希望的。因此，在可换透镜100中，第一屏蔽板319是固定的以阻止第一屏蔽板319在图像稳定期间被驱动。换句话说，第一屏蔽板319在光轴方向和与光轴相交的方向上的位置是固定的。
因为第一屏蔽板319被配置为覆盖线圈312的侧表面，所以与没有提供第一屏蔽板319的情况相比，需要在3B组镜筒311和线圈312之间形成更大的空间。如果3B组镜筒311和线圈312之间的空间被简单地增大，则图像稳定装置在径向方向(垂直于光轴的方向)上的大小增大。
因此，在可换透镜100中，多个正透镜被布置在每个图像稳定透镜(第11透镜L11和第12透镜L12)的像平面侧。也可以说，如下面描述的条件表达式(1)所表达的，均具有预定折光力的正透镜被布置在图像稳定透镜的像平面侧。通过提供这样的正透镜，从图像稳定透镜发射的轴外光束被会聚并且聚焦在像平面上，以使得从图像稳定透镜发射的轴外光束的高度减小，并且图像稳定透镜的外径减小。结果，图像稳定透镜的外径减小与3B组镜筒311和线圈312之间的空间的增大相对应的量。因此，整个图像稳定装置在径向方向上的大小没有增大。
现在将描述成像光学系统中的与光行进方向相反的方向上的光路。在这种情况下，多个正透镜在成像光学系统中被布置为比图像稳定透镜更靠近像平面，或者提供正透镜，每个正透镜具有满足下面将描述的条件表达式(1)的折光力。通过该配置，可以使将入射在图像稳定透镜上的光束的直径减小。因此，图像稳定透镜在径向方向上的大小可以减小。
多个正透镜、或者均具有满足下面将描述的条件表达式(1)的折光力的正透镜可以被设在图像稳定透镜的物侧。
此外，在可换透镜100中，如图2和图3所示，焦点驱动机构34和3B组镜筒单元31在光轴方向上彼此重叠。更具体地说，从与光轴相交的方向看，焦点驱动机构34的至少一部分覆盖3B组镜筒单元31的至少一部分。在可换透镜100中，广角端处的配置和望远端处的配置具有如上所述的布局关系。因此，在可换透镜100中，第一驱动磁体302、第二驱动磁体315和线圈312被布置在相对于光轴面对焦点驱动机构34的位置处。通过该布置，可以实现可换透镜100在径向方向上的大小的进一步缩小。
(第二示例性实施例)
接着，将参照图8来描述3B组镜筒单元35的配置，3B组镜筒单元35是根据第二示例性实施例的图像稳定装置。根据上述第一示例性实施例的可换透镜100和根据第二示例性实施例的透镜装置的不同之处在于图像稳定装置的配置。根据本示例性实施例的透镜装置是上述可换透镜1的一种类型。
图8是3B组镜筒单元35的截面图，3B组镜筒单元35是根据本示例性实施例的图像稳定装置。如图8所示，在本示例性实施例中，除了根据上述第一示例性实施例的第一屏蔽板319之外，在图像稳定装置中还新提供了第二屏蔽板(第二屏蔽构件)327。地板325的配置和作用类似于第一示例性实施例中描述的地板303的配置和作用，而地板325的形状与地板303的形状略有不同。第一轭326的配置和作用类似于第一示例性实施例中描述的第一轭301的配置和作用，而第一轭326的形状与第一轭301的形状略有不同。
第二屏蔽板327用双面胶带(未例示)通过粘合被固定到第一轭326。像上述第一屏蔽板319那样，第二屏蔽板327由非磁性的并且具有小的电阻的材料制成，诸如铜或铝。此外，第二屏蔽板327被布置为从物侧覆盖线圈312。然而，因为线圈312的侧表面被第一屏蔽板319覆盖，所以第二屏蔽板327没有覆盖线圈312的侧表面。换句话说，从平行于光轴的方向看，第二屏蔽板327覆盖线圈312的至少一部分。从与光轴相交的方向看，第二屏蔽板327没有覆盖线圈312的至少一部分。第二屏蔽板327的至少一部分在成像光学系统中被布置为比线圈312更靠近物体。
因为第二屏蔽板317具有上述形状，所以与两个屏蔽板彼此重叠的情况相比，3B组镜筒单元35在径向方向上的大小可以有所缩小。然而，可以采用两个屏蔽板彼此重叠的配置。也就是说，从与光轴相交的方向看，第二屏蔽板327可以覆盖线圈312中的每个的至少一部分。
在根据本示例性实施例的图像稳定装置中，第一屏蔽板319和第二屏蔽板327从物侧和像捕获平面侧覆盖线圈312。通过该配置，与第一示例性实施例相比，到达图像传感器901的磁通量线(磁噪声)可以进一步减少。
(第三示例性实施例)
接着，将参照图9至图13来描述可换透镜200的配置，可换透镜200是根据第三示例性实施例的透镜装置。根据本示例性实施例的可换透镜200是上述可换透镜1的一种类型。
(可换透镜200的配置)
图9是在无限远处的物体上处于对焦状态的可换透镜200的截面图。图10是在近距离处的物体上处于对焦状态的可换透镜200的截面图。
1A组镜筒12保持第一透镜L21、第二透镜L22、第三透镜L23和第四透镜L24。前盖13被固定到1A组镜筒12。1B组镜筒单元21是图像稳定装置，该图像稳定装置保持第五透镜L25，并且在垂直于光轴的平面内移动第五透镜L25以校正由于手摇动而导致的所谓的像模糊。
孔径单元14调整光量，并且被固定到1B组镜筒单元21。1C组镜筒15保持第六透镜L26、第七透镜L27、第八透镜L28和第九透镜L29。2A组镜筒16保持第十透镜L30。2B组镜筒17保持第11透镜L31。1B组镜筒单元21和1C组镜筒15被固定到1A组镜筒12。2A组镜筒16被固定到2B组镜筒17。
导向筒801具有直槽，每个直槽在光轴方向上延伸。可相对于导向筒801旋转的凸轮环802被装配到导向筒801的外周。2B组镜筒17被固定到导向筒801。固定筒803固定导向筒801。在印刷电路板809上，布置了用于驱动可换透镜200的IC、微计算机、角速率传感器等。印刷电路板809被固定到固定筒803。图像稳定由1B组镜筒单元21基于印刷电路板809中包括的角速率传感器检测的角速率执行。
MF环804被保持在固定筒803和外部筒805之间，并且被支撑以使得可以围绕固定筒803旋转。当MF环804被旋转时，旋转由传感器(未例示)检测，并且基于旋转量来执行焦点控制操作。底座环806被固定到固定筒803。底座807被固定到固定筒803。后盖808被固定到底座807。连接块810通过配线(柔性印刷电路板等)(未例示)电连接到印刷电路板809，并且被固定到底座807。
可换透镜200通过与相机主体90的卡口连接与底座807固定。当可换透镜200被固定到相机主体90时，控制每个透镜的操作的印刷电路板809可以经由接触块810与相机主体90进行通信。
(用于驱动聚焦透镜单元的配置)
将描述用于驱动聚焦透镜单元的配置。如上所述，孔径单元14被固定到的1B组镜筒单元21和1C组镜筒15被固定到1A组镜筒12。设在1A组镜筒12上的辊(未例示)与凸轮环802中的凸轮槽和导向筒801中的直槽中的每个啮合。因此，1A组镜筒12随着凸轮环802的围绕光轴的旋转在光轴方向移动。凸轮环802由焦点驱动机构(未例示)旋转。
具体地说，聚焦操作是通过凸轮环802的旋转而执行的，凸轮环802被焦点驱动机构旋转以在光轴方向上以集成的方式移动1A组镜筒12、孔径单元14、1B组镜筒单元21和1C组镜筒15。在这种情况下，在聚焦操作期间在光轴方向上移动的一组多个透镜在本示例性实施例中被称为聚焦透镜单元。可换透镜200中包括的成像光学系统包括第一透镜组(第一透镜单元)和第二透镜组(第二透镜单元)，第一透镜组具有正折光力，第二透镜组具有负折光力。第一透镜组和第二透镜组按从物侧到像平面侧的次序布置。本文中所描述的第一透镜单元是指在聚焦操作期间在光轴方向上移动的一组多个透镜。本文中所描述的第二透镜单元是指在聚焦操作期间在光轴方向上不移动的一组多个透镜。换句话说，第一透镜单元和第二透镜单元之间的边界是在聚焦操作期间变化的透镜之间的间隔内的。
(图像稳定装置的配置)
接着，将参照图11、图12和图13来描述1B组镜筒单元21的配置，1B组镜筒单元21是根据本示例性实施例的图像稳定装置。图11和图12是1B组镜筒单元21的分解透视图。图13是1B组镜筒单元21的截面图。
1B组镜筒(可移动构件)201保持第五透镜L25。通过在垂直于光轴的平面内移动第五透镜L25，由于手摇动而导致的所谓的像模糊可以被校正。轭202和驱动磁体209均以轭202和驱动磁体209保持1B组镜筒201这样的方式、通过轭202和驱动磁体209的磁吸引力被固定到1B组镜筒201。驱动磁体209可以被设在或被保持在1B组镜筒201上。
位置检测磁体210通过粘合被固定到1B组镜筒201。1B组镜筒201被球205支撑在地板207上以使得可以在垂直于光轴的平面内移动。1B组镜筒201被拉伸弹簧203一直拉向地板207。
柔性基板208包括霍尔传感器，并且通过粘合被固定到地板(固定构件)207。柔性基板208电连接到印刷电路板809。柔性基板208中包括的霍尔传感器被布置在面对位置检测磁体210的位置处。地板207在垂直于光轴的平面内的移动受到限制。
屏蔽板206通过粘合被固定到地板207。每个屏蔽板206由非磁性的并且具有小的电阻(高电导率)的材料制成，诸如铜或铝。线圈204通过粘合被固定到地板207。换句话说，线圈204被设在地板207上。
柔性基板208通过焊接电连接到线圈204。电流流过线圈204以在驱动磁体209处产生洛伦兹力。所产生的洛伦兹力在垂直于光轴的平面内(在与光轴相交的方向上)移动1B组镜筒201。线圈204和驱动磁体209均是以所述构件中的一个被布置在垂直于所述构件中的另一个的布置方向的方向上这样的方式提供的。因此，通过所述两个方向上的驱动力的组合力，1B组镜筒201可以在垂直于光轴的平面内在预定范围内自由地移动。
柔性基板208中包括的霍尔传感器将位置检测磁体210中的每个的磁通量密度转换为电信号。当1B组镜筒201被驱动时，来自位置检测磁体210中的每个的磁通量密度的变化由霍尔传感器检测，并且输出与磁通量密度的变化相对应的电信号。可以基于该电信号来检测1B组镜筒201的位置。
(磁屏蔽的配置)
接着，将参照图13来详细地描述屏蔽板206，每个屏蔽板206用作根据本示例性实施例的磁屏蔽。图13是1B组镜筒单元21的截面图。
1B组镜筒单元21包括作为磁屏蔽操作的屏蔽板206。如图13所示，屏蔽板206被布置为覆盖线圈204。更具体地说，从光轴方向看，线圈204在图像传感器901一侧的表面被屏蔽板206覆盖，并且线圈204在线圈204被卷绕的厚度方向上的表面也被覆盖。换句话说，如图13所示，从平行于光轴的方向看，以及从与光轴相交的方向看，屏蔽板206覆盖线圈204的至少一部分。屏蔽板206的至少一部分在成像光学系统中被布置为比线圈204更靠近像平面。
像上述第一示例性实施例和第二示例性实施例中那样，同样地在本示例性实施例中，因为线圈被屏蔽板覆盖，所以可以使到达图像传感器901的磁通量线(磁噪声)减小。因此，可以抑制在图像稳定装置的驱动期间引起的图像质量的降低。
不同于上述第一示例性实施例和第二示例性实施例中那样，在本示例性实施例中，线圈被设在地板上，磁体被设在可移动镜筒上。该配置消除了在1B组镜筒201上提供柔性基板等的需要。因此，可以防止反作用力等在图像稳定驱动期间从柔性基板产生。因此，1B组镜筒201可以被用比上述第一示例性实施例和第二示例性实施例中的驱动力小的驱动力驱动，并且可以使流过线圈204的电流的量减小。结果，可以使从线圈204产生的磁场减小。
可以如下总结第一示例性实施例至第三示例性实施例。即，根据第一示例性实施例至第三示例性实施例的透镜装置包括设在可移动构件和固定构件中的一个处以在与光轴相交的方向上移动可移动构件的线圈。所述透镜装置还包括设在可移动构件和固定构件中的另一个处以在与光轴相交的方向上移动可移动构件的磁体。
在本示例性实施例中，驱动磁体209仅被布置在线圈204的一个表面的一侧。通过该配置，可以使图像稳定装置在光轴方向上的厚度减小。
像上述第一示例性实施例和第二示例性实施例中那样，同样地在本示例性实施例中，多个正透镜被布置在图像稳定透镜(第五透镜L25)的像平面侧。还可以说，如下面描述的条件表达式(1)所表示的那样，均具有预定折光力的正透镜被布置在图像稳定透镜的像平面侧。以上已经描述了通过如上所述那样提供的正透镜实现的有利效果。
在本示例性实施例中，如图11和图12所示，屏蔽板206中的每个具有开口206h。当屏蔽板206被固定在地板207上时，地板207上的每个突出部分207P被插入(装配)到屏蔽板206中的开口206h中的不同的一个中。该配置便利于将屏蔽板206相对于地板207定位在期望的位置处。
因为屏蔽板206中的每个具有开口206h，所以从成像光学系统中的像平面侧，从光轴方向看(从平行于光轴的方向看)，难以使用屏蔽板206覆盖整个线圈204。然而，如上所述，从光轴方向看，以及从与光轴相交的方向看，屏蔽板206可以分别覆盖线圈204的至少一部分。这也适用于上述第一示例性实施例和第二示例性实施例。
(成像光学系统的配置的描述)
接着，将参照图14至图19B来详细地描述可以安装在根据第一示例性实施例至第三示例性实施例的可换透镜上的成像光学系统的光学配置。上述示例性实施例中的每个例示说明了附连到单反数字相机或无反射镜数字相机并且从单反数字相机或无反射镜数字相机拆卸的可换透镜的例子。然而，根据本公开的示例性实施例的透镜装置不限于可换透镜，而是可以是诸如摄像机、卤化银胶卷相机、电视(TV)相机或投影仪的光学装置中包括的透镜装置。因此，下面将描述的成像光学系统(图像形成光学系统)也可以被安装在上述光学装置中的每个上。
(图的描述)
在根据数值例子的图14、图16和图18所示的透镜截面图中，图纸的左侧对应于物侧(前侧)，图纸的右侧对应于像平面侧(后侧)。就用于投影仪的投影光学系统来说，图纸的左侧对应于像平面侧(屏幕侧)，图纸的右侧对应于物侧(图像形成元件侧)。在每个透镜截面图中，图纸的左侧可以对应于放大共轭侧，图纸的右侧可以对应于缩小共轭侧。此外，在每个透镜截面图中，SP表示确定(限制)开放F数(Fno)的光束的孔径光阑。IP表示像平面。当透镜装置被用作摄像机或数字静态相机的成像光学系统时，诸如CCD传感器或CMOS传感器的固态图像传感器(光电转换元件)的像捕获平面被设置在像平面IP处。当透镜装置被用作卤化银胶卷相机的成像光学系统时，与胶卷表面相对应的感光表面被设置在像平面IP处。就用于投影仪的投影光学系统来说，像平面IP对应于液晶面板、图像形成元件(诸如数字镜阵列)或光调制元件上的照明表面。
在图15、图17A和图17B、以及图19A和图19B所示的像差图中，根据数值例子，Fno表示F数，ω表示半视角(度)，半视角是通过旁轴计算获得的视角。在球面像差图中，d表示d线(587.56nm的波长)，g表示g线(435.835nm的波长)，C表示C线(656.27nm的波长)，F表示F线(486.13nm的波长)。在像散图中，ΔS表示d线上的弧矢像平面，ΔM表示d线上的子午像平面。d线的畸变像差被例示说明。在倍率色差图中，g表示g线，C表示C线，F表示F线。
(条件表达式的描述)
在根据数值例子中的每个的成像光学系统中，可以希望以下条件表达式中的至少一个得到满足。
将描述每个条件表达式中所用的符号的定义。在成像光学系统中被布置为比图像稳定光学系统(图像稳定透镜)更靠近像平面、在图像稳定期间不可移动、并且具有正折光力的透镜组被称为透镜组Lp(透镜单元Lp)。图像稳定光学系统的焦距用fis表示，透镜组Lp的焦距用fp表示。
如果存在在图像稳定期间在垂直于光轴的平面内移动的多个透镜，则整个透镜的焦距用fis表示。如果仅存在一个在图像稳定期间在垂直于光轴的平面内移动的透镜，则所述一个透镜的焦距用fis表示。
透镜单元Lp具有根据数值例子的下述配置。也就是说，如果存在在成像光学系统中被布置为比图像稳定光学系统(图像稳定透镜)更靠近像平面、在图像稳定期间不可移动、并且满足条件表达式(1)的一个正透镜，则所述一个正透镜对应于透镜组Lp。可替代地，在存在在成像光学系统中被布置为比图像稳定光学系统(图像稳定透镜)更靠近像平面并且在图像稳定期间不可移动的多个透镜的情况下，如果所述多个透镜之中的从像平面接连布置的多个透镜(诸如第11透镜、第12透镜和第13透镜)的焦距满足条件表达式(1)，则从像平面起按次序布置的第11透镜、第12透镜和第13透镜的集合对应于透镜单元Lp。在这种情况下，如果整个透镜单元Lp具有正折光力，则第11透镜、第12透镜和第13透镜中的任何一个可以是负透镜。
根据数值例子，整个成像光学系统在广角端处聚焦于无限远期间的焦距用fw表示，广角端处的后焦距用skw表示，第一透镜组的焦距用f1表示。本文中所描述的第一透镜组是指根据每个数值实施例的成像光学系统中包括的多个透镜单元之中的、被设在最靠近物体的地方(最放大共轭位置)的透镜组。透镜单元之间的边界是在变焦期间变化的透镜之间的间隔内的。根据每个数值实施例的成像光学系统是包括以相邻透镜单元之间的间隔在变焦期间变化这样的方式配置的多个透镜单元的变焦透镜。
整个成像光学系统在广角端处聚焦于无限远期间的总光学长度用DL表示，光轴上从孔径光阑到图像稳定光学系统中的最远的透镜表面的距离用Dis表示。
在这种情况下，根据每个数值实施例的成像光学系统满足以下条件表达式中的至少一个。
0.8≤|fis/fp|≤8.0 (1)
0.5≤|fw/skw|≤5.0 (2)
1.0≤|f1/fw|≤9.0 (3)
0.01≤|Dis/DL|≤0.30 (4)
0.5≤|fis/fw|≤5.0 (5)
下面将描述条件表达式(1)至(5)的技术意义。
在条件表达式(1)中，图像稳定光学系统的折光力和透镜组Lp的折光力之间的比率被优化。如果超过条件表达式(1)的上限，则图像稳定光学系统的折光力降低，并且图像稳定光学系统在图像稳定期间需要在垂直方向上被大幅度地移动，使得图像稳定装置的大小增大，这是不希望的。如果超过条件表达式(1)的下限，则图像稳定光学系统的折光力增大，并且当图像稳定光学系统在图像稳定期间在垂直方向上被移动时像差变化增大，这是不希望的。
通过适当地设置透镜组Lp的折光力以满足条件表达式(1)，可以使图像稳定光学系统在径向方向上的大小缩小。因此，当满足条件表达式(1)时，即使如上所述在用于磁屏蔽的可移动镜筒和线圈之间形成空间，图像稳定装置在径向方向上的大小的增大也可以被抑制。
在条件表达式(2)中，成像光学系统的后焦距被优化。如果超过条件表达式(2)的上限，则成像光学系统的后焦距变短，并且最后一个透镜的外径增大，这是不希望的。如果超过条件表达式(2)的下限，则成像光学系统的后焦距变长，并且成像光学系统的总光学长度增大，这是不希望的。
当满足条件表达式(2)的成像光学系统是用于无反射镜数字相机的成像光学系统时，如上所述，线圈和图像传感器彼此靠近。因此，在具有满足条件表达式(2)的成像光学系统的透镜装置中，上述磁屏蔽有效地操作。
在条件表达式(3)中，第一透镜单元的折光力被优化。如果超过条件表达式(3)的上限，则第一透镜单元的折光力降低，并且成像光学系统的总光学长度增大，这是不希望的。如果超过条件表达式(3)的下限，则第一透镜单元的折光力增大，并且诸如球面像差的各种像差发生，这是不希望的。
在条件表达式(4)中，从孔径光阑到图像稳定光学系统的距离被优化。如果超过条件表达式(4)的上限，则从孔径光阑到图像稳定光学系统的距离增大，并且图像稳定光学系统的透镜外径增大，这是不希望的。如果超过条件表达式(4)的下限，则孔径光阑和图像稳定光学系统更可能彼此干扰，这是不希望的。
通过适当地设置图像稳定光学系统的位置以满足条件表达式(4)，可以使图像稳定光学系统在径向方向上的大小缩小。因此，当满足条件表达式(4)时，即使如上所述在用于磁屏蔽的可移动镜筒和线圈之间形成空间，图像稳定装置在径向方向上的大小的增大也可以被抑制。
在条件表达式(5)中，图像稳定光学系统的焦距被优化。如果超过条件表达式(5)的上限，则图像稳定光学系统的折光力降低，并且图像稳定光学系统在图像稳定期间需要在垂直方向上被大幅度地移动，使得图像稳定装置的大小增大，这是不希望的。如果超过条件表达式(5)的下限，则图像稳定光学系统的折光力增大，并且当图像稳定光学系统在图像稳定期间在垂直方向上被移动时像差变化增大，这是不希望的。
通过适当地为像模糊设置折光力以满足条件表达式(5)，可以使图像稳定光学系统在径向方向上的大小缩小。因此，当满足条件表达式(5)时，即使如上所述在用于磁屏蔽的可移动镜筒和线圈之间形成空间，图像稳定装置在径向方向上的大小的增大也可以被抑制。
更希望地，可以如下设置条件表达式(1)至(5)中的数值范围。
1.3≤|fis/fp|≤4.0 (1a)
1.0≤|fw/skw|≤3.5 (2a)
2.5≤|f1/fw|≤7.5 (3a)
0.05≤|Dis/DL|≤0.15 (4a)
1.3≤|fis/fw|≤2.5 (5a)
更希望地，可以如下设置条件表达式(1)至(5)中的数值范围。
1.3≤|fis/fp|≤2.5 (1b)
1.2≤|fw/skw|≤3.3 (2b)
2.7≤|f1/fw|≤7.4 (3b)
0.06≤|Dis/DL|≤0.14 (4b)
1.3≤|fis/fw|≤2.3 (5b)
(数值实施例的描述)
接着，将描述第一数值例子至第三数值例子中描述的每条数值数据的意义。在每个数值实施例中，通过适当地设置每个透镜单元的配置、选择适当的材料并且适当地执行折光力布置，来获得具有高图像形成性能的光学系统。
在每个数值实施例中，i表示从物侧计数的次序，ri表示第i光学表面(第i表面)的曲率半径，di表示轴上的第i表面和第(i+1)表面之间的间隔。ndi和νdi分别表示d线上的第i光学构件的材料的折射率和阿贝数。X轴被设置在光轴方向上，H轴被设置在垂直于光轴的方向上，光行进方向被设置为正向，R表示旁轴曲率半径，K表示圆锥常数，A4、A6、A8、A10和A12表示非球面系数，非球面形状用以下表达式表示：
Figure BDA0002185397530000271
其中，*指示具有非球面形状的表面，“e-x”指示10-x，BF指示空气转换的后焦距。总光学长度是通过将后焦距BF的值与从第一透镜表面到最后一个透镜表面的距离相加而获得的值。表1例示说明上述条件表达式和每条数值数据之间的关系。下面描述每个数值实施例中的特定的数值。
(第一数值实施例)
单位：mm
表面数据
Figure BDA0002185397530000272
Figure BDA0002185397530000281
非球面数据
第八表面
K＝0.00000e+000 A 4＝1.34486e-006 A 6＝-1.63635e-008 A 8＝4.10620e-010 A10＝-4.49790e-012 A12＝1.71846e-014
第九表面
K＝0.00000e+000 A 4＝-1.37150e-005 A 6＝-3.01754e-010 A 8＝8.08750e-011 A10＝-2.08127e-012 A12＝8.39909e-015
第26表面
K＝0.00000e+000 A 4＝-3.44285e-005 A 6＝5.85449e-009 A 8＝-3.26266e-010 A10＝2.57133e-013 A12＝4.93513e–015
第27表面
K＝0.00000e+000 A 4＝2.22458e-005 A 6＝-9.22596e-008 A 8＝3.36111e-011 A10＝-1.63424e-012 A12＝7.15841e–015
第30表面
K＝0.00000e+000 A 4＝-5.53472e-005 A 6＝3.93232e-008 A 8＝-5.91775e-010 A10＝2.88021e-012 A12＝-2.11088e–014
第31表面
K＝0.00000e+000 A 4＝-5.74057e-005 A 6＝8.88420e-008 A 8＝-3.57489e-010 A10＝6.40229e-013 A12＝-4.53796e-015
各种数据
Figure BDA0002185397530000291
变焦透镜组数据
Figure BDA0002185397530000292
(第二数值实施例)
单位：mm
表面数据
Figure BDA0002185397530000293
Figure BDA0002185397530000301
非球面数据
第八表面
K＝0.00000e+000 A 4＝5.17863e-006 A 6＝-6.74704e-008 A 8＝5.22888e-010 A10＝-4.25942e-012 A12＝1.45835e-014
第九表面
K＝0.00000e+000 A 4＝-7.77410e-006 A 6＝-4.92259e–008
第26表面
K＝0.00000e+000 A 4＝-2.73692e-005 A 6＝5.32572e-008 A 8＝-8.44820e-010 A10＝5.56287e–012
第27表面
K＝0.00000e+000 A 4＝1.47893e-005 A 6＝2.32565e-009 A 8＝-6.75778e-010 A10＝4.79574e–012
第30表面
K＝0.00000e+000 A 4＝-8.05959e-005 A 6＝1.99191e-007 A 8＝-1.06561e-009 A10＝-7.47195e-013 A12＝8.67762e–015
第31表面
K＝0.00000e+000 A 4＝-7.18829e-005 A 6＝2.81391e-007 A 8＝-1.44320e-009 A10＝4.20650e-012 A12＝-5.37088e-015
各种数据
Figure BDA0002185397530000311
变焦透镜组数据
Figure BDA0002185397530000312
(第三数值实施例)
单位：mm
表面数据
Figure BDA0002185397530000321
Figure BDA0002185397530000331
非球面数据
第12表面
K＝0.00000e+000 A 4＝-7.73015e-006 A 6＝-2.45711e-009 A 8＝-1.36991e-010 A10＝8.92197e-013 A12＝-3.17289e–015
第22表面
K＝0.00000e+000 A 4＝4.13779e-006 A 6＝3.95825e-009 A 8＝1.25042e-011A10＝-1.79610e-013 A12＝3.88483e–016
第32表面
K＝0.00000e+000 A 4＝2.42610e-005 A 6＝7.09586e-009 A 8＝3.65492e-011A10＝-1.07614e-013 A12＝9.63094e–016
第35表面
K＝0.00000e+000 A 4＝-6.77153e-006 A 6＝-3.91035e-008 A 8＝-1.11068e-011 A10＝-1.77528e-013 A12＝-1.39223e–016
第36表面
K＝0.00000e+000 A 4＝-7.20605e-006 A 6＝-2.55759e-008
各种数据
Figure BDA0002185397530000332
变焦透镜组数据
Figure BDA0002185397530000341
[表1]
第一数值实施例 第二数值实施例 第三数值实施例
fis -34.70 -46.84 -56.17
fp 22.39 24.65 27.65
fw 24.73 24.72 24.72
skw 17.76 17.88 15.00
fl 87.62 88.25 109.80
Dis 15.61 15.56 18.74
DL 124.44 125.34 144.51
条件表达式(1) 1.55 1.90 2.03
条件表达式(2) 1.39 1.38 1.65
条件表达式(3) 4.93 4.93 7.32
条件表达式(4) 0.13 0.12 0.13
条件表达式(5) 1.40 1.89 2.27
(修改的例子)
以上已经描述了本公开的示例性实施例。然而，本公开不限于示例性实施例，而是可以在本公开的范围内以各种方式改变或修改。
例如，根据上述第一示例性实施例至第三示例性实施例的可换透镜包括用于在横摆方向上驱动的线圈和磁体以及用于在俯仰方向上驱动的线圈和磁体。此外，从光轴方向看，以及从与光轴相交的方向看，用于在横摆方向上驱动的线圈的至少一部分和用于在俯仰方向上驱动的线圈的至少一部分被磁屏蔽覆盖。然而，例如，通过对可换透镜的重量减小给予最高优先，仅针对用于在横摆方向上驱动的线圈和用于在俯仰方向上驱动的线圈中的一个，从光轴方向看以及从与光轴相交的方向看，线圈的至少一部分可以被磁屏蔽覆盖。
虽然已经参照示例性实施例描述了本公开，但是要理解本公开不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围要被给予最广泛的解释以便包含所有的这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (17)

1.一种透镜装置，其特征在于，包括：
成像光学系统，所述成像光学系统包括多个透镜；
可移动构件，所述可移动构件保持所述多个透镜中的至少一个透镜，并且被配置为在包括垂直于所述成像光学系统的光轴的分量的方向上移动；
固定构件，所述固定构件在所述方向上的移动受到限制；
线圈，所述线圈被设在所述可移动构件或所述固定构件中的一个处，并且被配置为在所述方向上移动所述可移动构件；
磁体，所述磁体被设在所述可移动构件或所述固定构件中的另一个处，并且被配置为在所述方向上移动所述可移动构件；以及
第一屏蔽构件，所述第一屏蔽构件被配置为从平行于所述光轴的方向看以及从垂直于所述光轴的方向看覆盖所述线圈的至少一部分，所述第一屏蔽构件的至少一部分被布置为比所述线圈更靠近像平面，
其中，所述成像光学系统包括透镜单元，所述透镜单元具有正折光力，并且被布置为比所述至少一个透镜更靠近所述像平面，当所述可移动构件在所述方向上移动时所述透镜单元是固定的，以及
其中，所述透镜装置满足以下表达式：
0.8≤|fis/fp|≤8.0
其中，所述至少一个透镜的焦距用fis表示，所述透镜单元的焦距用fp表示。
2.根据权利要求1所述的透镜装置，其中，所述第一屏蔽构件被配置为从平行于所述光轴的方向看覆盖整个线圈。
3.根据权利要求1所述的透镜装置，
其中，所述第一屏蔽构件设有开口，以及
其中，所述固定构件具有插入到所述开口的突出部分。
4.根据权利要求1所述的透镜装置，其中，所述第一屏蔽构件被配置为从垂直于所述光轴的方向看覆盖整个线圈。
5.根据权利要求1所述的透镜装置，其中，所述第一屏蔽构件从平行于所述光轴的方向看以及从垂直于所述光轴的方向看覆盖所述磁体的至少一部分。
6.根据权利要求1所述的透镜装置，进一步包括：
轭，所述轭被配置为磁性地吸引所述磁体，
其中，所述第一屏蔽构件从平行于所述光轴的方向看以及从垂直于所述光轴的方向看覆盖所述轭的至少一部分。
7.根据权利要求1所述的透镜装置，进一步包括第二屏蔽构件，所述第二屏蔽构件被配置为从平行于所述光轴的方向看覆盖所述线圈的至少一部分，所述第二屏蔽构件的至少一部分被布置为比所述线圈在所述成像光学系统中更靠近物体。
8.根据权利要求7所述的透镜装置，其中，所述第二屏蔽构件从垂直于所述光轴的方向看不覆盖所述线圈的至少一部分。
9.根据权利要求7所述的透镜装置，其中，所述第二屏蔽构件从平行于所述光轴的方向看以及从垂直于所述光轴的方向上覆盖所述磁体的至少一部分。
10.根据权利要求7所述的透镜装置，进一步包括：
轭，所述轭被配置为磁性地吸引所述磁体，
其中，所述第二屏蔽构件从平行于所述光轴的方向看以及从垂直于所述光轴的方向看覆盖所述轭的至少一部分。
11.根据权利要求1所述的透镜装置，
其中，所述成像光学系统用作变焦透镜，以及
其中，所述透镜装置满足以下表达式：
0.5≤|fw/skw|≤5.0
其中，在广角端处聚焦于无限远期间的所述成像光学系统的焦距用fw表示，所述成像光学系统在广角端处的后焦距用skw表示。
12.根据权利要求1所述的透镜装置，
其中，所述成像光学系统包括多个透镜单元，所述多个透镜单元包括最靠近所述像平面布置的第一透镜单元，
其中，相邻的透镜单元之间的间隔在变焦期间变化，以及
其中，所述透镜装置满足以下表达式：
1.0≤|f1/fw|≤9.0
其中，在广角端处聚焦于无限远期间的所述成像光学系统的焦距用fw表示，所述第一透镜单元的焦距用f1表示。
13.根据权利要求1所述的透镜装置，
其中，所述成像光学系统包括孔径光阑，以及
其中，所述透镜装置满足以下表达式：
0.01≤|Dis/DL|≤0.30
其中，在广角端处聚焦于无限远期间的所述成像光学系统的总光学长度用DL表示，从所述孔径光阑到所述至少一个透镜的表面之中离所述孔径光阑最远的透镜表面的所述光轴上的距离用Dis表示。
14.根据权利要求1所述的透镜装置，其中，所述透镜装置满足以下表达式：
0.5≤|fis/fw|≤5.0
其中，在广角端处聚焦于无限远期间的所述成像光学系统的焦距用fw表示。
15.根据权利要求1所述的透镜装置，其中，所述多个透镜包括被布置为比所述至少一个透镜更靠近所述像平面的多个正透镜。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的透镜装置，其中，所述透镜装置能够可拆卸地安装到包括图像传感器的成像装置。
17.一种成像系统，其特征在于，包括：
根据权利要求1至15中任一项所述的透镜装置；以及
图像传感器，所述图像传感器被配置为从所述透镜装置接收光。
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