[發明專利]變焦透鏡和裝備有變焦透鏡的圖像拾取設備

有效

• 申請號: 201110433911.X
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102540433A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 難波則廣
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G02B15/177
• 分類號: G02B15/177;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

本發明涉及適用于諸如數字靜物照相機、攝像機和TV照相機之類的圖像拾取設備的變焦透鏡。

背景技術

作為用于圖像拾取設備的拍攝光學系統，需要具有覆蓋廣角的變焦范圍、高的光學性能和短的總體長度且具有高變焦比的小變焦透鏡。當被用在使用固態圖像拾取元件的照相機中時，要求變焦透鏡具有較長的后焦距(back?focus)，因為在這種照相機中諸如低通濾波器和顏色校正濾波器之類的各種光學部件被設置在透鏡的后端和圖像拾取元件之間。此外，當被用在使用用于彩色圖像的圖像拾取元件的圖像拾取設備中時，期望變焦透鏡在像側具有良好的遠心特性(telecentricity)，以防止顏色陰影(color?shading)。

作為總體尺寸小且具有長的后焦距和在像側具有良好的遠心特性的變焦透鏡，具有負折光力的透鏡單元被放置為最靠近物側的負先導型(negative-lead)變焦透鏡是已知的。

存在已知的三單元、負先導型變焦透鏡，該變焦透鏡從物側到像側依次包括具有負折光力的第一透鏡單元、具有正折光力的第二透鏡單元和具有正折光力的第三透鏡單元。存在已知的這種類型的三單元變焦透鏡，其在像側是遠心的，并且具有長的后焦距和廣的場角(field?angle)(如在例如美國專利No.7,920,334和美國專利申請No.2010/0091381中所公開的)。

在三單元變焦透鏡中，為了在使系統的總體尺寸小的同時在整個變焦范圍上實現高的光學性能，適當地布置透鏡單元的折光力和透鏡配置是重要的。特別地，為了在整個變焦范圍上在減小的像場彎曲的情況下實現優異的光學性能，適當地選擇用于變焦透鏡系統中的第一透鏡單元的折光力、正透鏡和負透鏡的折光力與材料是重要的。例如，為了在整個變焦范圍上實現平坦的像場，使Petzval和(Petzval?sum)小是重要的。為此，有效的是將多個正透鏡布置為有助于整個系統的正折光力以及使用每一個都由具有高折射率的材料制成的正透鏡。

在美國專利No.7,920,334中公開的實施例中，整個系統中的正透鏡的材料的折射率的平均值在1.65到1.71的范圍中。在美國專利申請No.2010/0091381的情況下，正透鏡的材料的折射率的平均值在1.70到1.77或更小的范圍中。如果以減少總體尺寸的角度來看在這些文獻中所公開的透鏡系統中折光力增大而正透鏡的數目沒有增加，則將導致Petzval和的增大，從而導致強的像場彎曲。特別地，如果要實現高的變焦比和小的總體尺寸，則在整個變焦范圍上實現平坦的像場將是非常困難的。

本發明的一個目的是，提供一種總體尺寸小且在整個變焦范圍上具有高的光學性能的變焦透鏡，并且，提供一種裝備有這樣的變焦透鏡的圖像拾取設備。

發明內容

一種變焦透鏡，從物側到像側依次包括：具有負折光力的第一透鏡單元；具有正折光力的第二透鏡單元；以及具有正折光力的第三透鏡單元，其中，在從廣角端到望遠端變焦時，透鏡單元以這樣的方式移動，使得第一透鏡單元和第二透鏡單元之間的距離減小并且第二透鏡單元和第三透鏡單元之間的距離增大，并且，變焦透鏡滿足下述條件：

0.35＜|f1|/ft＜0.55，以及

1.80＜Npa，

其中，ft是整個系統在望遠端處的焦距，f1是第一透鏡單元的焦距，并且，Npa是整個系統中的所有正透鏡的材料的折射率的平均值。

根據下面參照附圖的示例性實施例的描述，本發明的進一步的特征將變得清晰。

附圖說明

圖1是根據本發明的數值實施例1的變焦透鏡的橫截面圖。

圖2A、2B和2C是本發明的數值實施例1分別在廣角端、中間變焦位置和望遠端處的像差圖。

圖3是根據本發明的數值實施例2的變焦透鏡的橫截面圖。

圖4A、4B和4C是本發明的數值實施例2分別在廣角端、中間變焦位置和望遠端處的像差圖。

圖5是根據本發明的數值實施例3的變焦透鏡的橫截面圖。

圖6A、6B和6C是本發明的數值實施例3分別在廣角端、中間變焦位置和望遠端處的像差圖。

圖7是根據本發明的數值實施例4的變焦透鏡的橫截面圖。

圖8A、8B和8C是本發明的數值實施例4分別在廣角端、中間變焦位置和望遠端處的像差圖。

圖9是示意性地示出根據本發明的圖像拾取設備的相關部分的透視圖。

具體實施方式

現在將根據附圖詳細地描述本發明的優選實施例。