TWI317024B - - Google Patents

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1317024 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於新穎之可變焦距透鏡及攝影裝置。詳言 之，特別係關於適合使用於視訊攝影機及數位靜物攝影機 等之3CCD攝影方式之後焦距長之可變焦距透鏡及具備該 可變焦距透鏡之攝影裝置。 【先前技術】 以往，作為攝影機之記錄機構，已知有下列方法：即， 利用使用CCD(Charge Coupled Device :電荷耦合元件）及 CM〇S(Complementary Metal-Oxide Semiconductor :互補型 金屬氧化物半導體）等之光電變換元件之攝影元件，藉各光 電變換元件將被照體像之光量變換成電氣的輸出而記錄形 成於攝影元件面上之被照體像。 隨著近年來之微細加工技術之技術進步，已可謀求中央 運算處理裝置（CPU)之高速化及記錄媒體之高積體化，已可 尚速處理以往無法處理之大容量之圖像資料。又，在受光 元件中’也可謀求高積體化及小型化，透過高積體化，可 記錄更高之空間頻率，藉由小型化，已可謀求整個攝影機 之小型化。 發明所欲解決之問題 但’因上述之高積體化及小型化’各個光電變換元件之 受光面積逐漸變窄’而有隨著電氣輸出之降低而導致雜訊 之影響增大之問題。為防止此現象，紛紛有人從事透過光 學系統之大口徑比化以增大到達受光元件上之光量之嘗 I07574.doc 1317024 =及在μ件之正前方配置微小之透鏡元件（即所謂微透 !)之嘗試。上述微透鏡陣列採用對透鏡系統之射出光 目里位置加以限制，韓代將相鄰元件彼此之間之光束弓I導 # ’透_、统之射出光瞳位置接近於受光元件 與到達受光7L件之主光線之光轴形成之角度會增大， 射向晝面周邊部之軸外光束對光㈣成之角度會更大，結 果’會導致光量不足，無法到達受光元件上。 作為適合於透過上述光電變換元件記錄被照體像之視气 攝影機及數位靜物攝影機等之可變焦㈣鏡，例如已知有 正負正正4群可變焦距透鏡。 負正正4群可變焦距透鏡係由物體側依序#列著具有 正折射力之第1透鏡群、具有負折射力之第2透鏡群、具有 斤射力之第3透鏡群及具有正折射力之第4透鏡群所構 成，在透鏡位置狀態由廣角端狀態變化成望遠端狀態之

際’將第1透鏡群及第3透鏡群固定於光軸方向，藉使第2 透鏡群向影像側移動’以產生變倍作用，利用第4透鏡群達 成補償因第2透鏡群之移動所發生之影像面位置之變動之 作用。 具體上，例如，已知有曰本特開平6_337353號公報及曰 本特開2002-365544號公報所載之可變焦距透鏡。 ▲但，在上述以往之可變焦距透鏡中，變焦比（=望遠端狀 態之焦距/廣角端狀態之焦距）升高時，第2透鏡群之移動量 會增大，結果通過第1透鏡群之軸外光束會脫離光軸而有第 1透鏡群之透鏡徑變大之問題。 107574.doc 1317024 尤其，在以往之正負正正4群可變焦距透鏡中，為提高變 焦比，擔負變倍機能之第2透鏡群之移動量會增大，故通過 第1透鏡群之軸外光束更容易脫離光軸，難以兼顧透鏡徑之 小型化與高變倍化。 有鑑於上述之問題點，本發明之課題在於提供一面具有 阿變焦比，一面容易達成變焦徑之小型化之可變焦距透鏡 及具備該可變焦距透鏡之攝影裝置。

【發明内容】 為解決上述課題，本發明之可變焦距透鏡係由物體側依 序排列著具有正折射力之第1透鏡群、具有負折射力之第2 透鏡群、具有正折射力之第3透鏡群及具有正折射力之第4 透鏡群之4個透鏡群；在透鏡位置狀態由廣角端狀態變化成 望遠端狀態之際，使上述第2透鏡群向影像側移動，使上述 第4透鏡群以補償伴同第2透鏡群之移動之影像面位置之變 動之方式移動’將上述第m鏡群及上述第3透鏡群固定於 光軸方向，將開口光圈配置於上述第3透鏡群之物體側，上 ^第3透鏡群係由具有負折射力之負部分群、及隔著空氣間 隔被配置於上述負部分群之影像側而具有正折射力正部分 群所構成，且假㈣為由開口光圈至影像面之距離、几為 透鏡全長(沿著由透鏡系統之最近物體側之透鏡面至影像 面位置之光轴之距離）時，可滿足以下之條件式⑴〇4< Da/TL< 0.5者。 又，為解決上述課題，本發明之攝影裝置係&含可變焦 距透鏡及將上述可變焦距透鏡形成之光學像變換成電氣的 107574.doc 1317024 =號之攝影元件，上述可變焦距透鏡係由物體側依序排列 者具有正折射力之第!透鏡群 '具有負折射力之第2透鏡 群八有正折射力之第3透鏡群及具有正折射力之第*透鏡 群之4個透鏡群；在透鏡位置狀態由廣角端狀態變化成望遠 端狀態之際，使上述第2透鏡群向影像侧移動，使上述第4 透鏡群以補償伴同第2透鏡群之移動之影像面位置之變動 之方式移動，將上述第〗透鏡群及上述第3透鏡群固定於光 軸方向’將開口光圈配置於上述第3透鏡群之物體側，上述 第3透鏡群係由具有負折射力之負部分群、及隔著空氣間隔 被配置於上述負部分群之影像側而具有正折射力正部分群 所構成；且假設Da為由開口光圈至影像面之距離、tl為透 鏡全長（沿著由透鏡系統之最近物體側之透鏡面至影像面 位置之光軸之距離）時，可滿足以下之條件式⑴〇 4<]^爪 < 0.5者。 因此，本發明之可變焦距透鏡可一面達成高變倍 面兼顧透鏡徑之小型化與高變倍化β χ，本發明之攝影裝 置由於具備上述本發明之可變焦距透鏡，故可一面構成小 型’一面以高變倍比攝影高畫質之圖像。 斤在如請求項2及請求項9之發明中’由於以加作為配置於 第3透鏡群中之負部分群之焦距、以fw作為在廣角端狀態之 透鏡全體之焦距，可滿^條件式⑺13<丨叫/fw<i8, 故可達成進一步之小型化，製造時之組裝誤差對光學品質 之影響少。 在如請求項3及請求項10之發明中’由於上述第丨透鏡群 107574.doc 1317024 係由物體側依序排列負透鏡與正透 拉 ^ 心規之接合透鏡、正透 鏡、正透鏡之4片透鏡所構成，故可謀 J系衣連—步之高性能化。 在如請求項4及請求項11之發明中， 拉^ 田於以Π作為第1透 鏡群之焦距、以ft作為在望遠端狀態 心、之透鏡全體之焦距，可 滿足條件式（3)2.5 < fl/(fw.ft)1/2 < 3 s ,, n 』<3·5，故即使在高變倍比 下’仍可獲得更良好之光學特性。 在如請求項5及請求項12之發明中，由於上述第2透鏡群

係由物體侧依序排列凹面朝向影像側之彎月形狀之負透 鏡、負透鏡、正透鏡、負透鏡之4片透鏡所構成，故可更良 好地補正在第2透鏡群所生之各像差，獲得更良好之 性。 在如請求項6及請求項13之發明中，由於以〇作為第2透 鏡群之焦距，可滿足條件式（4)〇 42 < ! f2 i /(fw士）1/2 < 0.5，故可更良好地補正伴同變倍所發生之軸外像差之變 動。 在如請求項7及請求項14之發明中，由於上述第4透鏡群 係由物體側依序排列正透鏡、負透鏡、正透鏡之3片透鏡所 構成，故可更良好地補正伴同被照體位置之變化所發生之 各像差之變動。 【實施方式】 以下，參照附圖說明實施本發明之可變焦距透鏡及攝影 裝置用之最佳型態。 本發明之可變焦距透鏡系統係具有由物體側依序排列之 具有正折射力之第1透鏡群、具有負折射力之第2透鏡群、 107574.doc -10- 1317024 具有正折射力之第3透鏡群及具有正折射力之第4透鏡群之 4個，鏡群’在透鏡位置狀態由在透鏡全體之焦距最短之廣 角端狀態變化成在透鏡全體之焦距最長之望遠端狀態之 際，將第1透鏡群及第3透鏡群固定於光軸方向，藉使第2 透鏡群向f彡㈣移動’以產生變倍㈣，並使第4透鏡群移 動而達成伴同第2透鏡群之移動之影像面位置之補償作用 與近距離聚焦作用。 在上述構成之下，本發明之可變焦距透鏡藉由如以下之 構成，一面達成高變倍比，一面實現兼顧透鏡徑之小型化 與高性能化。 在本發明之可變焦距透鏡中，為縮小謀求第丨透鏡群之透 鏡么’且谋求高性能化，採用如以下之構成： (A) 在第3透鏡群之物體側配置開口光圈 (B) 利用負部分群與配設於其影像側之正部分群構成第3 透鏡群 開口光圈之位置在謀求高性能化與小型化之平衡上極為 重要。 " 通過離開開口光圈之透鏡群之軸外光束會離開光軸而通 過，故將開口光圈配置於透鏡系統之中央附近之際，容易 使各透鏡群之透鏡徑最小型化。尤其，因第丨透鏡群距離影 像面位置最遠，透鏡徑容易變大，故最好將開口光圈配置 於比中央附近略靠近物體側。 又’在透鏡位置狀態變化之際，通過可動透鏡群之轴外 光束之高度會發生大變化，故可利用此高度變化，更良好 107574.doc 1317024 地補正透鏡位置狀態變化之際所發生之軸外像差之變動。 尤其，在開口光圈之物體側與影像侧分別配置丨個以上可動 透鏡群時，更良好地施行像差補正。 由以上之說明，可以知悉：在本發明中，在第3透鏡群之 物體側配置開口光圈時，可抑制透鏡徑容易變大之第丨透鏡 群之透鏡徑，且可謀求高性能化。 又，在本發明中，可藉將開口光圈之位置固定於光軸方 向而將光圈機構固定於光軸方向，並可謀求鏡筒構造之簡 化。 在本發明之可變焦距透鏡中，光只依賴在開口光圈之配 置上下功夫所達成之透鏡徑之小型化，無法謀求充分之小 型化，故在第3透鏡群之構成上施以巧思，藉以謀求更進一 步之小型化。 以往’在利用光電變換元件接受被照體像之光學系統 中，射出光曈位置接近無限遠，在本發明之可變焦距透鏡 中射出光瞳位置也遠離影像面位置，在主光線接近平行 於光軸之狀態達到影像面位置。 由開口光圈至影像面位置至距離愈長時，配置於比開口 光圈更接近於影像側之透鏡群之折射力愈弱，其結果，可 縮】、與主光線之光軸形成之角度。如上所述，與主光線之 光軸形成之角度變小時，入射於第丨透鏡群之軸外光束會接 近於光軸，相對地，可達成第丨透鏡群之小徑化。 仁，由開口光圈至影像面位置至距離愈長時，開口光圈 之位置愈接近物體側，變倍時之第2透鏡群之移動空間愈 l〇V574.d, -12. 1317024 知·’為獲得特定之變彳立 群之折射力，不能抑_/須㈣第1透料與第2透鏡 外像差之變動，無法Γ鏡位置狀態變化之際所發生之軸 無法充分謀求高性能化。 基於以上所載之_赴 用配置於物P "，在本發明之可變焦距透鏡尹，利 川a匕罝於物體側之倉邱八 成第3透鏡群，即可不==與配設於影像側之正部分群構 離， 長由開口光圈至影像面位置至距

化。心、先線與光細形成之角度，可使第！透鏡群小型 本發明之可蠻隹κ 需要滿 I、、距透鏡除了以上所示之構成外 足以下之條件式（丨）： (1)〇.4< Da/TL< 0.5 其中： 叫：由開口光圈至影像面之距離 .兄王長（/口著由透鏡系統之最近物體側之透鏡面至影 像面位置之光軸之距離）。

上述條件式（1)係規定本發明之可變焦距透鏡之開口光 圈之配置之條件式。 超過條件式（1)之上限值之情形（開口光圈之位置接近物 體側）第1透鏡群與第2透鏡群之折射力增強，難以良好地 補正透鏡位置狀態變化之際所發生之軸外像差之變動。 又低於條件式（1)之下限值之情形（開口光圈之位置接近 ❼像侧因開口光圈之位置接近影像侧，故通過第1透鏡 羊之轴外光束會離開光軸’不能充分謀求透鏡徑之小型化。 在本％明之可變焦距透鏡中，如上所述，雖利用負部分 107574.doc -13- 1317024 群與正部分群構成第3透鏡群，但為了更小型化及不受製造 時之組裝誤差等影響而獲得穩定之光學品質，最好滿足2 下之條件式（2): (2)13 < | f3n | /fw< 18 '其中： f3n :配置於第3透鏡群中之負部分群之焦距 fw :在廣角端狀態之透鏡全體之焦距。 鲁上述條件式（2)係規定配置於第3透鏡群中之負部分群之 折射力。 超過條件式（2)之上限值之情形，主光線與主軸形成之角 度會增大，其結果，通過第丨透鏡群之軸外光束會離開光 轴’不能充分謀求透鏡徑之小型化。 - 低於條件式（2)之下限值之情形，製造時在構成第3透鏡 群之負部分群與正部分群之間發生微小之偏心之際，也會 顯著地劣化光學性能，故難以獲得穩定之光學品質。 • 在本發明之可變焦距透鏡中，為了謀求進一步之高性能 化，最好第1透鏡群係由物體側依序排列負透鏡與正透鏡之 接合透鏡、及2片正透鏡之4片透鏡所構成。 • 尤其，在望遠端狀態下，軸上光束會以寬之光束徑入射 於第1透鏡群’故容易引起負球面像差之發生。又，軸外光 束會遠離光軸而入射，故容易引起軸外像差之發生。 在本發明之可變焦距透鏡中，利用將負透鏡與正透鏡之 接合透鏡配置於第1透鏡群之最近物體側，故可良好地補正 負球面像差及軸上色像差。又，在此往之正負正正4群可變 107574.doc • 14 - 1317024 焦距透鏡中，在第1透鏡群中，配置有接合透鏡與其影像侧 之1片正透鏡，但在本發明之可變焦距透鏡中，將配置於接 <=>透鏡之影像側之JL透鏡設定為2片，故雖屬高變倍比，但 可抑制望遠端狀態之負球面像差之發生，且可良好地補正 晝角變化帶來之彗形像差之變動，實現更高之光學性能。 在本發明之可變焦距透鏡中，為了即使在高變倍比下，

仍可獲彳于更良好之光學特性，最好可滿足以下之條件式（3): (3)2.5 < fl/(fw'ft)1/2< 3.5 其中： f 1 :第1透鏡群之焦距 ft:在望遠端狀態之透鏡全體之焦距。 上述條件式（3)係規定第1透鏡群之焦距之條件式。 超過條件式（3)之上限值之情形，透鏡全長會極端地大型 化’故不理想。 低於條件式（3)之下限值之情形，不能良好地補正望遠端 狀態下在畫面周邊部發生之·形像差，無法充分謀求進一 步之南性能化。 ，在本發明之可變焦距透鏡中，$ 了更良好地補正在第2 ^鏡群所生之各像差’獲得更良好之光學特性，第2透鏡群 *好由物體側依序排列凹面朝向影像側之彎月形狀之負透 鏡負透鏡、正透鏡、負透鏡之4片透鏡所構成。 第^鏡群因係擔負變倍機能之透鏡群，故良好地補正在 m 群所生之各像差在謀求更高性能化上相當重要。在 ，配置於第2透鏡群之最近物體側之 側之·彎月形狀之負透鏡具有補正在廣角端狀態伴：= 107574.doc •15· 1317024 化而發生之彗形像差之變動之任務，配置於其影像側之三 σ透鏡具有可良好地補正軸上像差之任務，可使像差補正 之任務分攤明確化，獲得良好之成像性能。 又，在本發明之可變焦距透鏡中，由於正透鏡與配置於 其影像側之負透鏡之偏心引起之性能劣化較大，故將其接 合化時，在製造時便難以發生上述2個透鏡間之偏心，故可 獲得穩定之光學品質。 在本發明之可變焦距透鏡中，由於第2透鏡群係唯一負透 鏡，故為了更良好地補正伴同變倍所發生之軸外像差之變 動’最好滿足以下之條件式（4): (4)0.42< | f2 | /(fw-ft)1/2< 0.5 其中： f2 :第2透鏡群之焦距。 上述條件式（4)係規定第2透鏡群之焦距之條件式。 超過條件式（4)之上限值之情形，通過第2透鏡群之軸外 光束會更脫離光軸，其結果，難以良好地補正廣角端狀態 下在畫面周緣部所發生之彗形像差。 低於條件式（4)之下限值之情形，難以良好地補正透鏡位 置狀態變化之際所發生之軸外像差之變動。 在本發明之可變焦距透鏡中，為了更良好地補正伴同被 照體位置之變化所發生之各像差之變動，最好第4透鏡群係 由物體側依序排列凸面朝向物體側之正透鏡、凹面朝向， 像側之負透鏡、凸面朝向物體側之正透鏡所構成。 採用三合構成時，可同時補正軸外像差與軸上像差，可 良好地補正被照體位置變化之際所發生之各像差之變動。 107574.doc -16· 1317024 在本發明之可變焦距透鏡中，^了更良好地抑制色 ^差之發生，最好在第m鏡群使用異常分散性較高之石肖材 夕。尤其，在構成第】透鏡群之透鏡中，以異常分散 ?肖材料形成接合透鏡中之正透鏡時，可良好地補 端狀態下在畫面中心部所發生之2次分散。 一又，配置於第1透鏡群之影像側之2片1透鏡中，1中任 二片以阿貝數超祕之低分散之料料形成時，/良好地 汗正望遠端狀態下在晝面周邊部所發生之倍率色像差。2 片正透鏡雙方均採用低分散之硝材料時，可更良 倍率色像差。 又’在本發明之可變焦距透鏡中，使構成透鏡系統之透 鏡群中個透鏡群全體，或構幻個透鏡群之—部分之透 鏡向大致垂直於光軸之方向移位時，可使像移位。尤其， 在構成第3透鏡群之負部分群與正部分群中，使其中任一方 向大致垂直於光軸之方向移位之際，可在光學性能之劣化 最少之狀態下使像移位，可藉使檢測攝影機之模糊之檢測 系統、使上述透鏡群移位之驅動系統、依照檢測系統之輪 出將移位量供應至驅動“之控制系統相组合，而使其具 有作為防振光學系統之機能。 . ''八 在本發明之可變焦距透鏡中’可藉由使用非球面透鏡， 以實現更高之光學性能。尤其，在最終透鏡群導入非球面 時’可達成中心性能之更高性能化。又，在第2透鏡群導入 非球面時’也可良好地補正在廣角端狀態所發生之晝角引 起之彗形像差之變動。 - 另外，將多數非球面使用W個光學系統時，當然可獲得 107574.doc 1317024 更高之光學特性。 又’ ▲然也可在透鏡系統之影像侧配置低通遽波器，以 防止莫阿干擾條紋，或依照受光元件之分光感度特性，配 置紅外線遮蔽濾波器。 將具有二向色性反射鏡之稜鏡配置於光學系統之影像側 時，也可使用於將光束分割成RGB 3色’並以3個成像器（受 光兀件）受光之3成像器攝影方式之光學系統。

以下’說明有關本發明之可變焦距透鏡之各實施型態及 將具體的數值適用於實施型態之數值實施例。 又’在各實施型態中’使用非球面，非球面形狀可利用 以下之數1式予以表示： [數1] X = Cy2/(l+(l.(1+k)c2y2),/2) + Ay4 + By6+... 式中， y·距離光軸之高度 X :弛垂度 C :曲率 k :圓錐常數 A、B、. · ·：非球面係數 圖1係表示本發明之可變焦距透鏡之各實施型態之折射 力分配’由物體側依序排列具有正折射力之第1透鏡群G1、 具有負折射力之第2透鏡群G2、具有正折射力之第3透鏡群 G3及具有正折射力之第4透鏡群g4所構成，在透鏡位置狀 態由廣角端狀態變化成望遠端狀態之際，使第2透鏡群G2 向影像側移動，以增大第1透鏡群G1與第2透鏡群G2之間之 107574.doc -18- 1317024 空氣間隔’並減少第2透鏡群G2與第3透鏡群G3之間之空氣 間隔。此時，第i透鏡群G1及第3透鏡群G3被固定，而使第 4透鏡群G4以補正伴同第2透鏡群之移動之影像面位置 之變動之方式移動’並在近距離聚焦時，向物體側移動。

圖2係表示本發明之可變焦距透鏡之第1實施型態1之透 鏡構成之圖。第1透鏡群G1係由凸面朝向物體側之彎月形狀 之負透鏡與凸面朝向物體側之正透鏡之接合透鏡、凸面 朝向物體側之正透鏡L12、凸面朝向物體側之正透鏡L丨3所 構成，第2透鏡群G2係由凹面朝向影像側之彎月形狀之負透 鏡L21、兩凹形狀之負透鏡L22、及兩凸透鏡與兩凹透鏡之 接合透鏡L23所構成，第3透鏡群〇3係由兩凹透鏡與凸面朝 向物體側之正透鏡之接合負透鏡L31、物體側具有非球面之 兩凸透鏡與凹面朝向物體側之負透鏡之接合透鏡L32、及凸 面朝向影像側之正透鏡L33所構成，第4透鏡群係由非球面 之凸面朝向物體侧之正透鏡L41、凹面朝向影像側之負透鏡 與凸面朝向物體側之正透鏡之接合透鏡L42所構成。 在本第1實施型態之可變焦距透鏡！中，配置於第3透鏡群 G3中之接合負透鏡L31構成負部分群，接合透鏡L32與正透 鏡L33構成正部分群。 又’固定於光軸方向之開口光圈s係接近於第3透鏡群⑺ 之物體侧被配置’固定於光軸方向之分色稜鏡卯被配置於 第4透鏡群G4之影像側。 ，面間 表1係揭示將具體的數值適用於上述第〗實施型離丨之 值實施例丨之各規格值。表i及以下各規格表中之面號表 由物體側算起第i面，曲率半徑表示第i面之曲率半徑 107574.doc 19 1317024 rm衣不弟！面與第i +1面間之軸上面間隔，折射率表八對在物 =具：第i面之靖材料之d線㈣7.6nm)之折射：：阿貝 數表不對在物體侧具有第丨面之 又，曲率半徑0表示平面，面A材料之d線之阿貝數。 之軸上面間隔可改變 隔Dl表示第i面與第i+1面間 <間隔。 [表1] 面號

2： 3： 4： 5： 6：

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2 2 2 2 2 2 2 28 2S 30 曲率半徑 39-2166 16.7682 26S0 K0159 53.5272 8- 9488 21.2457 ^.2665 1,9759 -9.6223 16.5840 3· 2143 ~3.4351 λ 0292 〇.〇0〇〇 ~δ. 4419 6.1177 '28.9059 22.9815 -2.3573 •^•1346 ,2.9045 ~3.3〇〇{ 5, 6392 59. 9742 8- 3984 3, 6547 48. 9503 〇. 〇00〇 〇·000〇 面間隔 0.490 ^•224 0.049 折射率 1.8〇5ΐ8 阿貝數 25.4 81.6 〇.δ〇5 0.049 ^6〇3〇〇 65.5 869 (D7) 145600 90.3 0- 171 1- 060 1 ·ί·?ϊ5〇 49.6 °·147 0.049 ^•88300 40.8 1.204 0,147 佴14) 1·?5δ2〇 1·88300 27.5 40.8 1·258 °·147 〇. 490 0.147 Ί·77520 1·92286 27.5 18.9 ^•224 °· 208 〇. 073 1·58913 ^88300 61.3 40.8 1·322 (〇23) 1·4970Q 81.6 ^224 0.132 1.69350 53.3 147 1.664 <〇28) L80518 1.48749 25.4 70.4 3.806 (Bf) 1·51680 €4.2 (開口光圈） 107574.doc -20- 1317024 在第1實施型態之可變焦距透鏡，隨著由廣角端向望 遠端之透鏡位置狀態之變化，第！透鏡群G1與第2透鏡群G2 間之面間隔D7 '第2透鏡群G2與開口光圈s間之面間隔 D14、第3透鏡群G3與第4透鏡群G4間之面間隔D23、第4透 鏡群G4與分色稜鏡pp間之面間隔d28會發生變化。因此， 在表2中將數值實施例丨之上述各面間隔之廣角端、廣角端 與望遠端間之中間焦距及望遠端之各值與焦距f、F值Fn〇及 畫角2ω同時表示。 [表2] f 1.000〜 9.430 ~ 21.047 FNO 1.65 〜 2.19 ~ 2.88 Ζω 60.34 - 6.70 ~ 3.00° D7 0.184 8.3t9 9.636 D14 10.033 1.898 0.581 D23 1.850 0.755 1.958 028 0.437 1.532 0.329 Bf 0.566 0.566 0,566

在第1實施型態之可變焦距透鏡1中，第19面及第24面之 各透鏡面係由非球面所構成。因此，與圓錐係數]^同時將數 值貫施例1之上述各面之4次、6次、8次、1 〇次之各非球面 係數A、Β、C、D表示於表3。又，在表3及以下之表示非球 面係數之表中’「E-i」係以1;0為底之指數表現，即表示 厂 » * 10_ij，例如，「0.12345E-05」表示「0.1234xl(T5」。 107574.doc -21 - 1317024 [表3] 第 19 面《μ.ΟΟΟΟΟΟ A=-0.347142E-02 B=-0.447320E-O3 C= 0.545089E-O4 D=-0.255876E-04 第 24 面 /f=_〇 54〇914 ^ 3咖 75&_〇3 C=-0.185402E-06 D= 0.316210E-06 表4係表示上述數值實施例1之各條件式對應值。 [表4] f 3 η =-17.671 f 1 =14.045 f 2=-2.195 (1) Da/TL = 0. 47 1 (2) I f 3 n | /f w=1 7. 67 1 (3) f1/(fw*ft) ,λ=3. 06 1 (4〉 i f2) / (fw* ft) 0. 4 7 9 圖3至圖5係分別表示數值實施例1之無限遠聚焦狀態之 各像差圖，圖3表示廣角端狀態（f=i.000)之各像差圖，圖4 表示中間焦距狀態（f=9.430)之各像差圖，圖5表示望遠端狀 態（f=21.047)之各像差圖。 在圖3至圖5之各像差圖中，在球面像差圖中之實線表示 球面像差，在像散像差圊中之實線表示弧矢影像面，虛線 表示子午之影像面。在彗形像差圖中，A表示晝角，y表示 像局。 由上述表4及各像差圖可以明悉：數值實施例丨可滿足條 件式（1)〜(4) ’各像差可獲得良好補正，具有優異之成像性 能。 圖6係表示本發明之可變焦距透鏡之第2實施型態2之透 鏡構成之圖。第1透鏡群G1係由凸面朝向物體側之彎月形狀 107574.doc -22· 1317024 之負透鏡與凸面朝向物體侧之正透鏡之接合透鏡L11、凸面 朝向物體側之正透鏡L12、凸面朝向物體側之正透鏡L13所 構成，第2透鏡群G2係由凹面朝向影像側之，彎月形狀之負透 鏡L21、兩凹形狀之負透鏡L22、及兩凸透鏡與兩凹透鏡之 接合透鏡L23所構成，第3透鏡群G3係由兩凹透鏡與凸面朝 向物體側之正透鏡之接合負透鏡L31、物體側具有非球面之 兩凸透鏡與凹面朝向物體側之負透鏡之接合透鏡L32、及凸 面朝向影像側之正透鏡L33所構成，第4透鏡群（^係由非球 面之凸面朝向物體側之正透鏡以卜凹面朝向影像側之負透 鏡與凸面朝向物體側之正透鏡之接合透鏡L42所構成。 f，配置於第3透鏡群 接合透鏡L32與正透 在本第2實施型態之可變焦距透鏡2中， G3中之接合負透鏡[31構成負部分群，接 鏡L33構成正部分群。

又’固定於光軸 > '、一 一. 之物體侧被配置， 第4透鏡群G4之影像側。 述第2實施型態2之數 表5係揭示將具體的數值適用於上 值實施例2之各規格值。 107574.doc -23- 1317024 [表5] 面號 曲率半徑 面間隔 折射率 阿貝數 1 26. 2087 0.490 184666 23.8 2 14.7706 1.469 1.49700 81.6 3 -114.5260 0.049 4 12.5245 0.876 1.49700 81,6 5 54.2087 0.049 6 8.8958 0.837 1.49700 81.6 7 20.8989 (D7) 8 18.3065 0.171 1.75500 52.3 9 1.9052 0. 938 10 -11.0709 0.147 1.88300 40.8 11 8.8367 0.049 12 3.2037 1.178 1.75520 27.5 13 -3.1296 0.147 1.88300 40.8 14 10.0915 (D14) 15 0.0000 1.263 16 -4.2208 0.147 1.75520 27.5 17 7. 7645 0.495 1.92286 18.9 18 -9. 9555 0.147 19 12.1878 1.202 1.58913 61.3 20 -2. 6827 0.208 1.80100 35,0 21 -11.7616 0.073 22 143.7374 1.155 1.49700 81.6 23 -4.0930 (D23) 24 6.3850 1.224 1.69350 53.3 25 82.9604 0.122 26 6.0637 0.147 1.84666 23· 8 27 3.3544 U02 1,48749 70.4 28 48.9615 (028) 29 0.0000 3.807 1.51680 64.2 30 0.0000 (Bf) (開口光圈） 在第2實施型態之可變焦距透鏡2中，隨著由廣角端向望 遠端之透鏡位置狀態之變化’第1透鏡群G1與第2透鏡群G2 間之面間隔D7、第2透鏡群G2與開口光圈S間之面間隔 D14、第3透鏡群G3與第4透鏡群G4間之面間隔D23'第4透 鏡群G4與分色稜鏡PP間之面間隔D28會發生變化。因此’ -24- 107574.doc 1317024 在表6中將數值實施例2之上述各面間隔之廣角端、廣角端 與望遠端間之中間焦距及望遠端之各值與焦距f、F值Fn〇及 畫角2ω同時表示。 [表6] f 1.000 · -8.860 ~ 21.057 FNO 1.65 . ~ 2.18 ~ 2.88 Zw 60.31 _ -7.14 ~ 2.99° D7 0.184 7.703 9.029 D14 9.457 1.938 0.612 023 1.686 0.700 2.017 D28 0.586 1.572 0.255 Bf 0.567 0.567 0.567

在第2實施型態之可變焦距透鏡2中，第19面及第24面之 各透鏡面係由非球面所構成。因此’與圓錐係數k同時將數 值實施例2之上述各面之4次、6次、8次、1 〇次之各非球面 係數A、B、C、D表示於表7。 [表7] 第 19 面 λ：=Η).〗邱601 Α=-0.2ί8930Ε·02 Β=Η).085Ο84Ε~Ο4 C= 0.145786E-04 D=^0.215771E-05 第 24 面 /f =-0.658853 A=-0.457647E-03 B=HU057O1E-O4 C= 0.624990E-05 D=-0. 587955E-06 表8係表示上述數值實施例2之各條件式對應值。 [表8] f 3 η =-16.899 f 1 =13.316 f 2=-2.122 ⑴ Da/TL = 0. 4 65 (2) I f3n |/fw=16. 8 9 9 (3) f1/(fw.ft) 1/2= 2, 9 0 2 (4) |f2|/(fw-ft) i/2=〇. 4 6 2 107574.doc -25- 1317024 圖7至圖9係分別表示數值實施例2之無限遠聚焦狀態之 象差圖圖7表不廣角端狀態（问.〇〇〇)之各像差圖，圖8 . 表示中間焦距狀態㈣之各像差圖，圖9表示望遠端狀 態（f=21.057)之各像差圖。 . 在圖7至圖9之各像差圖中’在球面像差圖中之實線表示 球面像差，在像散像差圖中之實線表示弧矢影像面，虚線 表不子午之影像面。在_形像差圖中，絲示畫角”表示 像高。 由上述表8及各像差圖可以明悉··數值實施例2可滿足條 件式⑴〜⑷，各像差可獲得良好補正，具有優異之成像性 能。 . ® 1〇係表示本發明之可變焦距透鏡之第3實施型態3之透 鏡構成之圖。第1透鏡群G1係由凸面朝向物體侧之弯月形狀 之負透鏡與凸面朝向物體側之正透鏡之接合透鏡ui、凸面 朝向物體側之正透鏡L12、凸面朝向物體側之正透鏡113所 構成，第2透鏡群G2係由凹面朝向影像側之彎月形狀之負透 • 鏡⑶、兩凹形狀之負透鏡L22、及兩凸透鏡與兩凹透鏡之 接δ透鏡L23所構成，第3透鏡群係由兩凹透鏡與凸面朝 向物體側之正透鏡之接合負透鏡L31、物體側具有非球面之 兩凸透鏡與凹面朝向物體側之負透鏡之接合透鏡L32、及凸 面朝向影像側之正透鏡L33所構成，第4透鏡群〇4係由非球 面之凸面朝向物體側之正透鏡以卜凹面朝向影像侧之負透 鏡與凸面朝向物體側之正透鏡之接合透鏡L42所構成。 在本第3實施型態之可變焦距透鏡3中，配置於第3透鏡群 G3中之接合負透鏡L31構成負部分群，接合透鏡L32與正透 鏡L33構成正部分群。 107574.doc -26· 1317024 又，固定於光軸方向之開口光圈S係接近於第3透鏡群G3 之物體侧被配置，固定於光軸方向之分色稜鏡pp被配置於 第4透鏡群G4之影像側。 表9係揭示將具體的數值適用於上述第3實施型態3之數 值實施例3之各規格值。 [表9]

面號 曲率半徑 面間隔 折射率 阿貝數 1 24.3809 0.502 1.84666 23.8 2 13.9540 1.532 1.45600 90.3 3 -214. 7871 0.050 4 13.1105 0.831 1.60300 65.5 5 46. 9098 0.050 6 9.4060 0.871 1.49700 81.6 7 23.8113 (D7) 8 15.8186 0.176 1.83481 43.0 9 1.9593 1.095 10 -8.0108 0,151 1.88300 40.8 11 25.7611 0.050 η 3.4385 0.814 1.80809 22.8 13 -8.9759 0.151 1.88300 40.8 14 6.3992 (014) 15 0.0000 0.628 16 -5.9219 0.151 1,74950 35.3 17 4. 7066 0.548 1.84666 23.8 18 -19.4034 0.151 19 15.6193 1.228 1.58913 61.3 20 -2.1337 0.213 1.88300 40.8 21 -7. 7932 0.085 22 -21.9672 1.221 1.49700 8t.6 23 -3.0471 (023) 24 5.2667 1.253 1.58913 61.3 25 179.9768 0.126 26 5.4066 0.151 1.84666 23.8 27 3.0843 1.030 1.48749 70.4 28 12.1193 (D28) 29 0.0000 3.905 1.51680 64.2 30 0.0000 (Bf) (開口光圈） 107574.doc •27- 1317024 在第3實施型態之可變焦距透鏡3中，隨著由廣角端向望 遠端之透鏡位置狀態之變化，第丨透鏡群G1與第2透鏡群G2 間之面間隔D7、第2透鏡群G2與開口光圈s間之面間隔 D14、第3透鏡群G3與第4透鏡群G4間之面間隔D23、第4透 鏡群G4與分色稜鏡pp間之面間隔D28會發生變化。因此， 在表10中將數值實施例3之上述各面間隔之廣角端、廣角端 與望遠端間之中間焦距及望遠端之各值與焦距£、1?值][711〇及 晝角2ω同時表示。 [表 10] FM0 1.000 - -9.196 ~ 21.061 1.65 - -2.1fi - 2.88 2 ω 60.31 - * 7.14 〜 2.99。 D7 0,188 7.970 9.308 D14 9、932 2.150 0.812 D23 1.779 0. 733 2.054 D28 0.535 1.581 0.260 Bf 0.583 0.583 0.583 在第3實施型態之可變焦距透鏡3中，第19面及第24面之 各透鏡面係由非球面所構成。因此，與圓錐係數5^同時將數 值實施例3之上述各面之4次、6次、8次、10次之各非球面 係數A、B、C、D表示於表11。 [表 11] 第 19 面《=-0.535226 Α=·0.367375Ε~02 8=~0.340086£-03 C= 0.100074E-04 D=-〇.234761E-04 第 24 面 ι〇·〇,317306 ^-0 5392^43 B=_〇 C= 0.532791E-05 D= 0.118175E-06 表12係表示上述數值實施例3之各條件式對應值。 107574.doc -28 - 1317024 [表 12] f 3 n =-16.607 f 1 =13.591 f 2=-2.163

Cl) Da/TL = 0. 453 (2) |f3n|/fw=ie, 60 7 (3) f 1/ (fw* f t) ，Λ= 2, 9 5 Ί (4) | f 2 | / (f w · f t) ^=0. 47 1

圖11至圖13係分別表示數值實施例3之 無限遠聚焦狀態 之各像差圖，圖11表示廣角端狀態（f=1〇〇〇)之各像差圖， 圖12表示中間焦距狀態（f=9.196)之各像差圖，圖13表示望 遠端狀態（f=21.061)之各像差圖。 在圖U至圖13之各像差圖中，在球面像差圖中之實線表 示球面像差’在像散像差圖中之實線表示孤矢影像面，虚 線表示子午之影像面。在彗形像差圖中，A表示晝角，y表 不像南。 由上述表12及各像差圖可以明悉··數值實施例3可滿足條

件式（1)〜(4) ’各像差可獲得良好補正，具有優異之成像性 能。 圖14係表示本發明之攝影裝置之實施型態。 攝影裝置10係具備可變焦距透鏡2〇，並具有將可變焦距 透鏡20形成之光學像變換成電氣信號之攝影元件3〇。又， 作為攝影元件30，例如’可適用使用cCD(Charge Coupled Device :電荷耦合元件）及 cMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor :互補型金屬氧化物半導體）等之光電 變換元件之攝影裝置。在上述可變焦距透鏡20中，可適用 107574.doc -29- 1317024 本發明之可變焦距透鏡’在圖14中’將圖2所示之幻實施 型態之可變焦距透鏡之透鏡群簡化成單透鏡予以表示。當 然：不僅第1實施型態之可變焦距透鏡，也可使用第2實： 型態及第3實施型態之可變焦距透鏡及本專利說明書所示 之實施里態以外之型態所構成之本發明之可變焦距透鏡。 在上述攝^ 件30所產生之電氣信號中，利用影像分離 電路40將聚焦控制用之信號送至控制電路，將影像用之 信號送至影像處理電路。送至影像處理電路之信號被加工 成適合於其後之處理之型態，以供顯示裝置之顯示、在記 錄媒體之記錄、及通信機構之轉送等等各種處理之用。 在控制電路50,例如被輸入可變焦距紐之操作等來自外 4之操作信號’依照該操作信號施行各種處理。例如，輸 入可變"’、距钮之變焦距指令時’經由驅動電路的使驅動部 70起作用’使各透鏡群移動至特定位置，以便處於依據指 令之焦距狀態。由各感測器8〇所得之各透鏡群之位置資訊 被輸入至控制電路5 0，iv # a & 乂供將才曰令jg號輸出至驅動電路 之際之 > 考又，控制電路50依據上述影像分離電路4〇送 來之L號’檢查聚焦狀態，執行控制，以獲得最適之聚焦 狀態。 上述攝办裝置1 〇可採用各種型態作為具體的製品。例 如可廣泛適用作為數位靜物攝影機、數位視訊攝影機、 裝入攝和機之手機、裝入攝影機之

Assistant;個人數位助理）等等之數位輸出人機器之攝影機 部等。 107574.doc -30· 1317024 又’上述實施型態及各數值實施例所示之各部之具體的 形狀及數值均僅不過屬於實施本發明之際之具體化之—例 而已’不應據此對本發明之技術範圍作限定性之解釋。 產業上之可利用性 可提供後焦距較長’尤其適合於3CCD攝影方式，且—面 具有兩變焦比，一面容易達成變焦徑之小型化之可變焦距 透鏡，並可有效適用於數位視訊攝影機及數位靜物攝影機 之可變焦距透鏡。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之可變焦距透鏡之折射力配置與變倍 時之各透鏡群可否移動之圖。 圖2係表示本發明之可變焦距透鏡之第1實施型態之透鏡 構成之圖。 圖3係與圖4及圖5共同表示將具體的數值適用於本發明 之可變焦距透鏡之第1實施型態之數值實施例1之各種像差 圖，本圖表示在廣角端之球面像差、像散像差、歪曲像差 及彗形像差。 圖4係表示在中間焦距之球面像差、像散像差、歪曲像差 及彗形像差。 圖5係表示在望遠端之球面像差、像散像差、歪曲像差及 彗形像差。 圖6係表不本發明之可變焦距透鏡之第2實施型態之透鏡 構成之圖。 圖7係與圖8及圖9共同表示將具體的數值適用於本發明 107574.doc •31 · 1317024 之可變焦距透鏡之第2實施型態之數值實施例2之各種像差 圖’本圖表示在廣角端之球面像差、像散像差、歪曲像差 及彗形像差。 圖8係表示在中間焦距之球面像差、像散像差、歪曲像差 及彗形像差。 圖9係表示在望遠端之球面像差、像散像差、歪 彗形像差。 圖10係表示本發明之可變焦距透鏡之第3實施型態之透 鏡構成之圖。 圖11係與圖12及圖13共同表示將具體的數值適用於本發 月之可變焦距透鏡之第3實施型態之數值實施例3之各種像 差圖’本圖表示在廣角端之球面像差、像散像差、歪曲像 差及彗形像差。 圖12係表示在中間焦距之球面像差、像散像差、歪曲像 差及彗形像差。 圖13係表示在望遠端之球面像差、像散像差、歪曲像差 及彗形像差。 圖丨4係表不本發明之摄吾< 姑 爾衫裝置之實施型態之區塊圖。 【主要元件符號說明】 1 可變焦距透鏡 2 可變焦距透鏡 3 可變焦距透鏡 10 攝影裝置 20 可變焦距透鏡 107574.doc -32. 1317024 3 0 攝影元件 40 影像分離電路 50 控制電路

60 70 80 D14 D23 D28 G1 G2 G3 G4 D7 L32 L33 L41 L42 PP S 驅動電路 驅動部 感測器 面間隔 面間隔 面間隔 第1透鏡群 第2透鏡群 第3透鏡群 第4透鏡群 面間隔 接合透鏡 正透鏡 正透鏡 接合透鏡 分色稜鏡 開口光圈 107574.doc -33-

Claims (1)

13 1"Κ)2^1〇5319號專利申請案 』中文申請專利範圍替換本(97年5月） rm 十、申請專利範圍： W十' 1 ·—種可變焦距透鏡，其特徵在於由物體側依序排列著具 有正折射力之第1透鏡群、具有負折射力之第2透鏡群、 具有正折射力之第3透鏡群及具有正折射力之第4透鏡群 之4個透鏡群；在透鏡位置狀態由廣角端狀態變化成望遠 端狀態之際’使上述第2透鏡群向影像侧移動，使上述第 4透鏡群以補償伴同第2透鏡群之移動之影像面位置之變 動之方式移動，將上述第1透鏡群及上述第3透鏡群固定 於光軸方向； 將開口光圈配置於上述第3透鏡群之物體側； 上述第3透鏡群係由具有負折射力之負部分群、及隔著 空氣間隔被配置於上述負部分群之影像側而具有正折射 力正部分群所構成； 於第4透鏡群之影像側，配置有固定在光軸方向之色分 解稜鏡；且 滿足以下之條件式（1)者： (1)〇.4< Da/TL< 0.5 其中： Da :由開口光圈至影像面之距離 T L :透鏡全長（沿著由透鏡系統之最近物體側之透鏡面至 影像面位置之光軸之距離）。 2.如請求項1之可變焦距透鏡，其中 可滿足下列條件式（2)者： (2)13< | f3n | /fw< 18 107574-970529.doc 1317024 其中： f3n:配置於第3透鏡群中之負部分群之焦距 fw:在廣角端狀態之透鏡全體之焦距。 3. 如請求項1或2之可變焦距透鏡，其中上述第丨透鏡群係由 物體側依序排列負透鏡與正透鏡之接合透鏡、正透鏡、 正透鏡之4片透鏡所構成者。 4. 如請求項3之可變焦距透鏡，其中 可滿足以下之條件式（3)者： (3)2.5 < fl/(fwft)1/2 < 3.5 其中： f 1 :第1透鏡群之焦距 ft :在望遠端狀態之透鏡全體之焦距。 5·如請求们或2之可變焦距透鏡，其中上述第2透鏡群係由 物體側依序排列凹面朝向影像側之彎月形狀之負透鏡、 負透鏡、正透鏡、負透鏡之4片透鏡所構成者。 6.如請求項5之可變焦距透鏡，其中 可滿足以下之條件式（4)者： (4)0.42< | f2 | /(fw-ft)1/2< 〇 5 其中： f2 :第2透鏡群之焦距。 7. 如請求項1或2之可變焦距透錆，袁中μ、+.妨 您鲵兵中上述第4透鏡群係由 物體側依序排列正透鏡、g读倍、τ泳& 員透鏡、正透鏡之3片透鏡所構 成者。 8. -種攝影裝置，其特徵在於包含可變焦距透鏡、及將上 107574-970529.doc •2- 1317024 述可變焦距透鏡形成之光學像變換成電氣的信號之攝影 元件； 上述可變焦距透鏡係由物體侧依序排列著具有正折射 力之第1透鏡群、具有負折射力之第2透鏡群、具有正折 射力之第3透鏡群及具有正折射力之第4透鏡群之4個透 鏡群；在透鏡位置狀態由廣角端狀態變化成望遠端狀態 之際’使上述第2透鏡群向影像側移動，使上述第4透鏡 群以補償伴同第2透鏡群之移動之影像面位置之變動之 方式移動’將上述第1透鏡群及上述第3透鏡群固定於光 軸方向； 將開口光圈配置於上述第3透鏡群之物體側； 上述第3透鏡群係由具有負折射力之負部分群、及隔著 空氣間隔被配置於上述負部分群之影像側而具有正折射 力正部分群所構成； 於第4透鏡群之影像侧，配置有固定在光軸方向之色分 解稜鏡；且 滿足以下之條件式（1)者： (1)0.4< Da/TL< 0.5 其中： Da :由開口光圈至影像面之距離 TL· :透鏡全長（沿著由透鏡系統之最近物體侧之透鏡面至 影像面位置之光軸之距離）。 9.如請求項8之攝影裝置，其中 可滿足下列條件式（2)者： 107574-970529.doc 1317024 (2) 13 < I f3n 丨 /fw< 18 其中： f3n:配置於第3透鏡群中之負部分群之焦距 f w :在廣角端狀態之透鏡全體之焦距。 1〇·如請求項8或9之攝影裝置，其中上述第m鏡群係由物體 側依序排列負透鏡與正透鏡之接合透鏡、正透鏡、正透 鏡之4片透鏡所構成者。 11.如請求項1〇之攝影裝置，其中 可滿足以下之條件式（3)者： (3) 2.5 < fl/(fw*ft)1/2 <3.5 其中： Π :第1透鏡群之焦距 ft .在望遠端狀態之透鏡全體之焦距。 12.如請求項8或9之攝影裝置，其中上述第2透鏡群係由物體 侧依序排列凹面朝向影像侧之彎月形狀之負透鏡、負透 鏡、正透鏡、負透鏡之4片透鏡所構成者。 13·如請求項12之攝影裝置，其令 可滿足以下之條件式（4)者： (4)0.42< | f2 1 /(fw.ft)"2<〇.5 其中： f2 .第2透鏡群之焦距。 物體 14.如請求項8或9之攝影裝置，1令 ，、T上述第4透鏡群係由 側依序排列正透鏡、負透鏡、 窺正透鏡之3片透鏡所構成者 107574-970529.doc