[發明專利]變焦透鏡、具有變焦透鏡的圖像拾取裝置和圖像拾取系統

在審

• 申請號: 201711060430.2
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN108072969A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 桑代慎
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G02B15/177
• 分類號: G02B15/177
• 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: 宋巖

公開了變焦透鏡、具有變焦透鏡的圖像拾取裝置和圖像拾取系統。根據本發明的變焦透鏡從物側到像側依次包括負的第一透鏡單元、孔徑光闌、正的第二透鏡單元和正的后透鏡組。后透鏡組包括負透鏡單元LN和正透鏡單元LP。在變焦期間，第一透鏡單元不移動，第二透鏡單元移動以在望遠端(TE)處比在廣角端(WE)處更靠近物側，透鏡單元LP移動以在TE處比在WE處更靠近像側，并且相鄰的兩個透鏡單元之間的間隔都改變。第二透鏡單元和透鏡單元LP的焦距以及第二透鏡單元和透鏡單元LP中的每一個為了從WE到TE變焦而移動的量被適當地設置。

技術領域

本發明涉及變焦透鏡，并且當應用于在諸如監視照相機、數字照相機、攝像機或廣播照相機之類的圖像拾取裝置和圖像拾取系統中使用的圖像拾取光學系統時是特別有利的。

背景技術

要求在使用圖像拾取元件的圖像拾取裝置中使用的圖像拾取光學系統是提供具有寬視角以便于能夠容易地進行寬的區域的圖像捕獲的高的光學性能的變焦透鏡。從實現高的圖像質量的觀點出發，例如，變焦透鏡要滿足的要求之一是滿足4K分辨率，以能夠充分地支持具有全高清(HD)或更高圖像質量的像素的圖像拾取元件。

還要求用于監控照相機的變焦透鏡具有高變焦比，并且整體尺寸小以便可以在任何地方安裝。作為滿足這些要求的變焦透鏡，已知有負導型(negative lead type)變焦透鏡，其中具有負折光力的透鏡單元被設置成最靠近物側(日本專利申請特開No.2010-160275和日本專利申請特開No.2006-113572)。

日本專利申請特開No.2010-160275和日本專利申請特開No.2006-113572各自公開了如下的變焦透鏡，其從物側到像側依次包括分別具有負、正、負和正的折光力的第一透鏡單元至第四透鏡單元，并且其通過改變相鄰的兩個透鏡單元之間的距離來執行變焦，而第一透鏡單元在變焦期間不移動。具體地，日本專利申請特開No.2010-160275公開了如下的變焦透鏡，其在廣角端處的用于圖像拾取的視角大約為81°，并且具有大約6倍的變焦比。日本專利申請特開No.2006-113572公開了如下的變焦透鏡，其在廣角端處的用于圖像拾取的視角大約為76°，并且具有大約3倍的變焦比。

與正導型變焦透鏡相比，更容易使負導型變焦透鏡的視角變寬。然而，使視角變寬傾向于增加前透鏡(第一透鏡單元)的有效直徑，從而增加變焦透鏡的整體尺寸。因此，為了在不增加變焦透鏡的整體尺寸的情況下獲得寬的視角，重要的是適當地設置每個透鏡單元或者特別是第一透鏡單元的透鏡配置。此外，透鏡單元的折光力的適當設置、變焦期間的移動量等對于在不增加變焦透鏡的整體尺寸的情況下獲得高變焦比是重要的。

除非適當地設置了這些配置，否則難以獲得提供高的光學性能的具有小的整體尺寸、高變焦比、寬視角和各種像差的良好校正的變焦透鏡。此外，為了具有四倍于全HD的分辨率，圖像拾取元件的像素數量需要是全HD的像素數量的四倍。然而，在不改變圖像拾取元件的對角線長度的情況下使得像素數量翻四倍會使得每個像素的尺寸減小到其原始尺寸的四分之一，并且這降低了在低光條件下的光學性能，而在低光條件下的光學性能對于例如監視照相機是重要的。

因此，重要的是在不改變像素尺寸的情況下使像素數量翻四倍，并且為此，圖像拾取裝置的對角線長度近似加倍。增加圖像拾取元件的對角線長度成比例地增加了透鏡系統的尺寸，進而增加了透鏡系統的重量。然后，在變焦期間需要較大的電機來驅動透鏡單元，或者驅動速度變慢。因此，期望用于監視照相機等中的變焦透鏡被配置為提供具有寬視角和高變焦比的良好的光學特性，而無需在變焦期間驅動重的透鏡單元。

發明內容

本發明旨在提供具有小的整體尺寸、寬視角和高變焦比并且在整個變焦范圍內提供高光學性能的變焦透鏡。本發明還旨在提供具有這種變焦透鏡的圖像拾取裝置和圖像拾取系統。