[發明專利]具有變焦透鏡的圖像拾取設備

有效

• 申請號: 201110087730.6
• 申請日: 2011-04-08
• 公開（公告）號: CN102213823A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 宮澤伸幸
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G02B15/173
• 分類號: G02B15/173;H04N5/225
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李穎

技術領域

本發明涉及圖像拾取設備。更特別地，本發明涉及使用固態圖像傳感器和變焦透鏡的圖像拾取設備。

背景技術

使用固態圖像傳感器的圖像拾取設備的功能不斷地被增強。例如，諸如攝像機、數字靜止照相機、廣播照相機或監視照相機之類的照相機的功能近年來明顯提高，而這種設備的總尺寸變得越來越小。

同時，市場力量要求新設計的圖像拾取設備小并且高效。因此，以具有寬的視角(拍攝視角)和高的變焦比的小尺寸變焦透鏡來設計在像照相機那樣的圖像拾取設備中使用的光學系統(變焦透鏡)，使得光學系統的總尺寸保持緊湊和小。

作為具有寬視角和高變焦比的變焦透鏡，使用正引導(positive-lead)型變焦透鏡。已知的正引導型變焦透鏡從物側到像側依次包含具有正折光力的第一透鏡單元、具有負折光力的第二透鏡單元、具有正折光力的第三透鏡單元、以及包含一個或更多個透鏡的后部透鏡單元。

為了在防止大直徑前透鏡的同時實現小尺寸光學系統中的具有寬視角的正引導型變焦透鏡，在變焦期間移動第一透鏡單元可能是有用的。但是，如果在變焦期間第一透鏡單元在移動的同時傾斜，那么拍攝的圖像會模糊。

另外，如果在第一透鏡單元周圍安裝廣角轉換器，那么在變焦期間第一透鏡單元和廣角轉換器會相互干擾。為了解決該問題，常規的變焦透鏡在變焦期間在固定第一透鏡單元時移動圖像傳感器。

在日本專利申請公開No.63-68807中討論的變焦透鏡中，在變焦期間移動一個透鏡單元和圖像傳感器。換句話說，圖像傳感器根據在倍率變化期間變化的像面而移動。在美國專利No.7,573,647中討論的變焦透鏡移動圖像傳感器，并且，該變焦透鏡包含用于校正像面上的變化的移動透鏡單元。通過像這樣的配置，在美國專利No.7,573,647中討論的在變焦期間固定第一透鏡單元的變焦透鏡可實現與由在變焦期間移動第一透鏡單元的變焦透鏡實現的效果基本上相同的效果。

另外，美國專利No.7,206,137討論了具有高變焦比的小尺寸正引導型變焦透鏡。在這種情況下，小尺寸正引導型變焦透鏡由從物側到像側依次包含具有正折光力的第一透鏡單元、具有負折光力的第二透鏡單元、具有正折光力的第三透鏡單元、以及具有正折光力的第四透鏡單元的四個透鏡單元構成。此外，在美國專利No.7,177,092中討論的變焦透鏡由從物側到像側依次包含具有正折光力的第一透鏡單元、具有負折光力的第二透鏡單元、具有正折光力的第三透鏡單元、具有負折光力的第四透鏡單元、以及具有正折光力的第五透鏡單元的五個透鏡單元構成。

一般地，為了在維持預定水平的高變焦比的同時實現具有小的總尺寸的變焦透鏡，增大變焦透鏡中包含的各透鏡單元的折光力(光焦度＝焦距的倒數)可能是有用的。但是，在各透鏡單元的折光力高的變焦透鏡中，像差在變焦期間會大大地變化。因此，變得難以對于整個可變倍率(變焦)范圍實現高的光學性能。

在上述的四單元變焦透鏡和五單元變焦透鏡中，為了即使在小尺寸透鏡系統中也在維持寬視角和高變焦比的同時實現高的光學性能，在變焦期間移動多個透鏡單元和圖像傳感器可能是有用的。但是，僅通過在變焦期間移動多個透鏡單元和圖像傳感器，難以實現同時具有寬視角、高變焦比和高光學性能的變焦透鏡。換句話說，適當地設定各透鏡單元的折光力和確定在變焦期間移動哪個/哪些透鏡單元變得尤其重要。

更具體而言，適當地設定用于在變焦期間移動第三透鏡單元的條件是重要的。除非適當地設定上述的配置，否則，實現總尺寸小并且具有寬視角、高變焦比和高光學性能的變焦透鏡變得困難。

發明內容

本發明針對包括總尺寸小并且對于整個變焦范圍具有寬視角、高變焦比和高光學性能的光學系統的圖像拾取設備。

根據本發明的一個方面，在包括圖像傳感器和被配置為在圖像傳感器上形成圖像的變焦透鏡的圖像拾取設備中，該變焦透鏡從物側到像側依次包含：具有正折光力的第一透鏡單元；具有負折光力的第二透鏡單元；具有正折光力的第三透鏡單元；以及包含一個或更多個透鏡單元的后續透鏡組。在該變焦透鏡中，在變焦期間，第一透鏡單元靜止，第三透鏡單元沿向著物側凸起的軌跡(locus)移動，并且，包含第三透鏡單元的三個或更多個透鏡單元以及圖像傳感器移動。該變焦透鏡的光學總長在望遠端處比在廣角端處長。

參照附圖閱讀示例性實施例的以下詳細描述，本發明的其它特征和方面對于本領域普通技術人員而言將變得清晰。

附圖說明

被包含于說明書中并構成說明書的一部分的附圖示出了本發明示例性實施例、特征和方面，并與描述一起用于解釋本發明的原理。