[發明專利]反象遠攝變焦鏡頭

有效

• 申請號: 01101756.2
• 申請日: 2001-01-20
• 公開（公告）號: CN1332384A
• 公開（公告）日: 2002-01-23
• 發明（設計）人: 小W·T·古斯
• 申請（專利權）人: 伊士曼柯達公司
• 主分類號: G02B15/14
• 分類號: G02B15/14
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 錢慰民

本發明總體上涉及一種變焦鏡頭，尤其涉及一種適于在小型數字照相機中使用的反象遠攝變焦鏡頭。

目前，在消費者中非常流行小型、便宜的照相機，以及最近的數字照相機。在這些照相機中，一種較希望有的特征是變焦鏡頭。這激勵著鏡頭和照相機的設計者去開發更小型的變焦鏡頭，這種更小型的變焦鏡頭在照相機尺寸和機械簡單性方面可以兼容，并且仍提供可接受的成像質量。數字照相機發出了進一步的挑戰。諸如CMOS或CCD陣列等一般在數字照相機中使用的電子圖像俘獲媒體通常用微型小鏡頭陣列來提高象素對光的收集，并抑制混迭。但是，為了有效地工作，在理想情況下，將光射向這些陣列的鏡頭系統應該是遠心的，或者幾乎是遠心的，因為陣列的有效性是入射光束入射角的函數。遠心意味著投射到微型小鏡頭陣列上的光基本上平行于光軸，并且以非常淺的入射角射到陣列上。

由三個移動組組成的變焦鏡頭和帶一個固定正鏡頭組的遠焦變焦鏡頭能夠提供高度遠心的機械變焦驅動系統，但該系統在眾多元件上的化費很大，包括昂貴的非球面元件，而且機械變焦驅動系統復雜，不小型。

歷史上，35mmSLR照相機使用兩組(負的，正的)的變焦反遠距或反象遠攝鏡頭系統。盡管龐大，但它們提供了較長的后焦距，足以適應SLR照相機設計中關于可移動反射鏡的要求。但是，正是這個龐大的屬性影響了這類鏡頭系統在小型數字照相機中的使用。然而，與35mm膠片規格相比，數字照相機CCD相對較小的規格使得它能夠在小型數字照相機中使用這里所述的經適當設計的鏡頭系統。另外，反象遠攝鏡頭系統由于其固有的較長的后焦距以及相應的“低”入射角，有利地解決了遠心的問題。

如上所述，遠心鏡頭系統包括一遠焦變焦鏡頭和一個固定的、正的后鏡片，后鏡片的前焦點落在光圈擋處。對于所有變焦位置，這種遠心鏡頭系統具有過大的前鏡頂一像平面的距離(FVIP)，致使鏡頭裝置較長且龐大。另外，FVIP和基線長度(即，在所有焦距處，鏡頭的絕對最短距離)分別是前后鏡頭組之光焦度的函數。一般地說，當在遠攝和廣角位置之間移動時，這些鏡頭系統中的前變焦組相對固定的后鏡頭組作拋物線運動，從而增加了照相機的機械復雜性。同時，后鏡頭組的光焦度受到限制，以便于進行像差校正。使用兩移動組(正、負)鏡頭系統的、基于膠片的照相機通常會以廣角模式在像平面上產生入射角非常大的光束，對于數字照相機的應用，這是不希望有的。

已知包括第一發散變焦鏡頭組件和第二會聚變焦鏡頭組件的變焦鏡頭。這類變焦鏡頭的第二鏡頭組件包括三個或更多個正光焦度的透鏡元件，在兩個正光焦度透鏡元件之間至少夾有一個負光焦度的透鏡元件(即，正、負、正的結構)。這類變焦鏡頭在下述專利中有描述：1979年5月22日授予Nakumura的美國專利4,155,629，其發明名稱為“廣角變焦鏡頭系統”；1981年11月10日授予Ikemori的美國專利4,299,452，其發明名稱為“具有兩個可移動鏡頭組的變焦鏡頭”；1996年9月3日授予Ono等人的美國專利5,552,937，其發明名稱為“廣角非球面變焦鏡頭”；1996年10月8日授予Sato的美國專利5,563,739，其發明名稱為“標準變焦鏡頭”。1996年10月8日授予Aoki等人的美國專利4,999,007揭示一種具有第一發散變焦鏡頭組件和第二會聚變焦鏡頭組件的變焦鏡頭。此變焦鏡頭的第二鏡頭組件具有總的正光焦度，但是它只包含一個正光焦度的透鏡元件和兩個負光焦度的透鏡元件。因此，正光焦度透鏡元件必須非常強。此特性又是造成光學像差，并且會影響總的像質量。

因此，本發明人已認識到需要一種成本低、機械和光學復雜程度低、更小型，且特別適于在小型數字照相機中使用的變焦鏡頭，它可以提供極佳的像質量，對環境穩定，并且解決了上述問題。

本發明總體上涉及一種反象遠攝變焦鏡頭，尤其涉及一種提供接近遠心性能且特別適于在小型數字照相機中使用的變焦鏡頭。

依照本發明的一個實施例，一種變焦鏡頭包括第一鏡頭組和第二鏡頭組，其中第一鏡頭組包括一個比變焦鏡頭中任何其它透鏡元件都靠近物體的第一透鏡元件，而第二鏡頭組包括一個比變焦鏡頭中任何其它透鏡元件都靠近像平面的最后一個透鏡元件，所述最后一個透鏡元件朝像平面具有一個凹面。在本實施例的一個方面，第一鏡頭組具有總的負光焦度，而第二鏡頭組具有總的正光焦度。在另一方面，最后一個透鏡具有一個與所述凹面相對的凸面。在本實施例的又一方面，第一鏡頭組包括一個在相應徑向區中具有正的和負的光焦度的透鏡。在另一方面，第二鏡頭組包括一個與所述最后一個透鏡相鄰的雙凸透鏡。