變焦鏡頭及包括該變焦鏡頭的攝像裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種變焦鏡頭及包括該變焦鏡頭的攝像裝置，該變焦鏡頭和該攝像裝 置適合于用于攝像裝置（例如數(shù)字照相機、視頻攝像機、電視攝像機、監(jiān)控攝像機或鹵化銀 膠片照相機）的攝像光學系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為用于攝像裝置（照相機）的攝像光學系統(tǒng)，需要具有廣視角、高分辨力和小尺 寸的變焦鏡頭。另外，要求變焦鏡頭能夠高速且高精度地執(zhí)行自聚焦（自動聚焦）。作為在 拍攝靜止圖像時使用的自聚焦系統(tǒng)，經(jīng)常使用相位差系統(tǒng)。同時，近年來的單鏡頭反光照相 機被要求具有運動圖像拍攝功能，并能夠在拍攝運動圖像的同時進行自聚焦。
[0003] 作為在拍攝運動圖像時使用的自聚焦系統(tǒng)，需要如下的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，在驅(qū)動 聚焦透鏡單元時生成的驅(qū)動聲音是小的，并且該系統(tǒng)能夠高速執(zhí)行聚焦。作為滿足這些要 求的自聚焦系統(tǒng)，已知如下的高頻檢測系統(tǒng)（TV-AF系統(tǒng)），在該高頻檢測系統(tǒng)中，檢測攝像 信號的高頻分量，以評價攝像光學系統(tǒng)的對焦狀態(tài)。
[0004] 在使用TV-AF系統(tǒng)的攝像裝置中，使聚焦透鏡單元在光軸上高速地振動（以下稱 為"擺動"（wobbling))，以檢測從對焦狀態(tài)的偏移的方向。然后，在擺動之后，根據(jù)圖像傳 感器的輸出信號，檢測圖像區(qū)域中的特定頻帶中的信號分量，以計算聚焦透鏡單元將要獲 得對焦狀態(tài)的、在光軸方向上的最佳位置。之后，將聚焦透鏡單元移動到最優(yōu)位置，從而完 成聚焦。
[0005] 在拍攝運動圖像時，聚焦透鏡單元需要被高速地且盡可能安靜地驅(qū)動，使得尤其 是電動機的驅(qū)動聲音不會被記錄。因此，強烈要求聚焦透鏡單元尺寸小且重量輕。迄今為 止，對于作為整個系統(tǒng)而具有廣視角和小尺寸的變焦鏡頭，已知如下的負導型（negative lead type)變焦鏡頭，在該負導型變焦鏡頭中，具有負折光力的透鏡單元被布置為最接近 物體側(cè)。作為負導型變焦鏡頭，已知如下的變焦鏡頭，在該變焦鏡頭中，使用小尺寸和輕重 量的透鏡單元來進行聚焦。
[0006] 在日本特開2012-173298號公報中，公開了如下的變焦鏡頭，該變焦鏡頭從物體 側(cè)到像側(cè)依次包括具有負、正、負及正折光力的第一透鏡單元至第四透鏡單元，在該變焦鏡 頭中，使各對相鄰透鏡單元間的間隔改變以進行變焦，并且在該變焦鏡頭中，使用第三透鏡 單元來進行聚焦。在日本特開2012-27283號公報中，描述了如下的變焦鏡頭，該變焦鏡頭 從物體側(cè)到像側(cè)依次包括具有負、正、負、負及正折光力的第一透鏡單元至第五透鏡單元， 在該變焦鏡頭中，使各對相鄰透鏡單元間的間隔改變以進行變焦，并且在該變焦鏡頭中，使 用第一透鏡單元或第四透鏡單元來進行聚焦。
[0007] 強烈要求用于攝像裝置的變焦鏡頭具有廣視角、作為變焦鏡頭的整個系統(tǒng)而具有 小尺寸、包括小尺寸和輕重量的聚焦透鏡單元、能夠高速進行聚焦、在聚焦期間像差變動小 等。為了使聚焦透鏡單元尺寸小且重量輕，需要減少聚焦透鏡單元的構(gòu)成透鏡的數(shù)量。然 而，當減小聚焦透鏡單元的構(gòu)成透鏡的數(shù)量時，聚焦透鏡單元中的殘余像差增大。因此，聚 焦期間的像差變動增大，因此，變得難以在從遠距離到近距離的整個物距上，獲得良好的光 學性能。
[0008] 同時，當降低聚焦透鏡單元的能力以減小聚焦期間的像差變動時，聚焦期間的移 動量增大，并且變焦鏡頭的總長度增大。為了獲得如下的變焦鏡頭，該變焦鏡頭作為整個系 統(tǒng)而具有小尺寸、具有廣視角、能夠以高速進行聚焦并且在聚焦期間像差變動小，適當?shù)卦O 置透鏡單元的數(shù)量、各透鏡單元的折光力，以及聚焦透鏡單元的選擇、透鏡結(jié)構(gòu)，是很重要 的。
[0009] 特別地，在負導型變焦鏡頭中，選擇構(gòu)成變焦鏡頭的多個透鏡單元中的何者作為 聚焦透鏡單元，是很重要的。另外，適當?shù)卦O置聚焦透鏡單元的折光力、聚焦透鏡單元在變 焦期間的移動量等，也是很重要的。當這些要素未被適當?shù)卦O置時，變得難以獲得如下變焦 鏡頭，該變焦鏡頭作為整個系統(tǒng)而具有小尺寸、具有寬視角并且在整個物距上具有高的光 學性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種變焦鏡頭，該變焦鏡頭從物體側(cè)到像側(cè)依 次包括：
[0011] 第一透鏡單元，其具有負折光力；
[0012] 第二透鏡單元，其具有正折光力；
[0013] 第三透鏡單元，其具有負折光力；
[0014] 第四透鏡單元，其具有負折光力；以及
[0015] 后透鏡組，其包括至少一個透鏡單元，
[0016] 其中，使各對相鄰透鏡單元之間的間隔在變焦期間改變，
[0017] 其中，所述后透鏡組在整個變焦范圍內(nèi)具有正折光力，
[0018] 其中，所述第三透鏡單元被構(gòu)造為，在聚焦期間在光軸方向上移動，并且
[0019] 其中，滿足以下條件式：
[0020] 0. 85<|f3/fw|<3. 15,
[0021] 其中，fw表示所述變焦鏡頭在廣角端的焦距，并且f3表示所述第三透鏡單元的焦 距。
[0022] 此外，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種變焦鏡頭，該變焦鏡頭從物體側(cè)到像 側(cè)依次包括：
[0023] 第一透鏡單元，其具有負折光力；
[0024] 第二透鏡單元，其具有正折光力；
[0025] 第三透鏡單元，其具有負折光力；
[0026] 第四透鏡單元，其具有負折光力；以及
[0027] 后透鏡組，其包括至少一個透鏡單元，
[0028] 其中，使各對相鄰透鏡單元之間的間隔在變焦期間改變，
[0029] 其中，所述后透鏡組在整個變焦范圍內(nèi)具有正折光力，
[0030] 其中，所述第三透鏡單元被構(gòu)造為，在聚焦期間在光軸方向上移動，并且
[0031] 其中，滿足以下條件式：
[0032] 1. 20〈f4/f3〈ll. 50 ;并且
[0033] -1. 80〈m4/fw〈-l. 25，
[0034] 其中，fw表示所述變焦鏡頭在廣角端的焦距，f3表示所述第三透鏡單元的焦距， f4表示所述第四透鏡單元的焦距，m4表示在從廣角端到遠攝端的變焦期間所述第四透鏡 單元的移動量。
[0035] 通過以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的其他特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0036] 圖1是本發(fā)明的第一實施例的透鏡橫截面圖。
[0037] 圖2A是第一實施例的在廣角端聚焦于無限遠時的像差圖。
[0038] 圖2B是第一實施例的在遠攝端聚焦于無限遠時的像差圖。
[0039] 圖3是本發(fā)明的第二實施例的透鏡橫截面圖。
[0040] 圖4A是第二實施例的在廣角端聚焦于無限遠時的像差圖。
[0041] 圖4B是第二實施例的在遠攝端聚焦于無限遠時的像差圖。
[0042] 圖5是本發(fā)明的第三實施例的透鏡橫截面圖。
[0043] 圖6A是第三實施例的在廣角端聚焦于無限遠時的像差圖。
[0044] 圖6B是第三實施例的在遠攝端聚焦于無限遠時的像差圖。
[0045] 圖7是本發(fā)明的第四實施例的透鏡橫截面圖。
[0046] 圖8A是第四實施例的在廣角端聚焦于無限遠時的像差圖。
[0047] 圖8B是第四實施例的在遠攝端聚焦于無限遠時的像差圖。
[0048] 圖9是本發(fā)明的第五實施例的透鏡橫截面圖。
[0049] 圖10A是第五實施例的在廣角端聚焦于無限遠時的像差圖。
[0050] 圖10B是第五實施例的在遠攝端聚焦于無限遠時的像差圖。
[0051] 圖11是本發(fā)明的第六實施例的透鏡橫截面圖。
[0052] 圖12A是第六實施例的在廣角端聚焦于無限遠時的像差圖。
[0053] 圖12B是第六實施例的在遠攝端聚焦于無限遠時的像差圖。
[0054] 圖13是本發(fā)明的第七實施例的透鏡橫截面圖。
[0055] 圖14A是第七實施例的在廣角端聚焦于無限遠時的像差圖。
[0056] 圖14B是第七實施例的在遠攝端聚焦于無限遠時的像差圖。
[0057] 圖15是本發(fā)明的第八實施例的透鏡橫截面圖。
[0058] 圖16A是第八實施例的在廣角端聚焦于無限遠時的像差圖。
[0059] 圖16B是第八實施例的在遠攝端聚焦于無限遠時的像差圖。
[0060] 圖17是攝像裝置的主要部分的示意圖。
【具體實施方式】
[0061] 現(xiàn)在，參照附圖來詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。本發(fā)明的變焦鏡頭從物體側(cè) 到像側(cè)依次包括具有正折光力的第一透鏡單元、具有正折光力的第二透鏡單元、具有負折 光力的第三透鏡單元、具有負折光力的第四透鏡單元、以及包括至少一個透鏡單元的后透 鏡組。使各對相鄰透鏡單元之間的間隔在變焦期間改變。后透鏡組在整個變焦范圍內(nèi)具有 正折光力。第三透鏡單元被構(gòu)造為在聚焦期間在光軸方向上移動。
[0062] 圖1是本發(fā)明的第一實施例在廣角端的透鏡橫截面圖。圖2A和圖2B分別是第一 實施例的在廣角端和遠攝端聚焦于無限遠時的像差圖。第一實施例涉及具有變焦比2. 83 和F數(shù)3. 55至6. 44的變焦鏡頭。圖3是本發(fā)明的第二實施例在廣角端的透鏡橫截面圖。 圖4A和圖4B分別是第二實施例的在廣角端和遠攝端聚焦于無限遠時的像差圖。第二實施 例涉及具有變焦比2. 88和F數(shù)3. 60至6. 44的變焦鏡頭。
[0063] 圖5是本發(fā)明的第三實施例在廣角端的透鏡橫截面圖。圖6A和圖6B分別是第三 實施例的在廣角端和遠攝端聚焦于無限遠時的像差圖。第三實施例涉及具有變焦比2. 88 和F數(shù)3. 61至6. 44的變焦鏡頭。圖7是本發(fā)明的第四實施例在廣角端的透鏡橫截面圖。 圖8A和圖8B分別是第四實施例的在廣角端和遠攝端聚焦于無限遠時的像差圖。第四實施 例涉及具有變焦比2. 88和F數(shù)3. 60至6. 44的變焦鏡頭。
[0064] 圖9是本發(fā)明的第五實施例在廣角端的透鏡橫截面圖。圖10A和圖10B分別是第 五實施例的在廣角端和遠攝端聚焦于無限遠時的像差圖。第五實施例涉及具有變焦比2. 88 和F數(shù)3. 58至6. 44的變焦鏡頭。圖11是本發(fā)明的第六實施例在廣角端的透鏡橫截面圖。 圖12A和圖12B分別是第六實施例的在廣角端和遠攝端聚焦于無限遠時的像差圖。第六實 施例涉及具有變焦比2. 88和F數(shù)3. 49至5. 80的變焦鏡頭。
[0065]圖13是本發(fā)明的第七實施例在廣角端的透鏡橫截面圖。圖14A和圖14B分別是 第七實施例的在廣角端和遠攝端聚焦于無限遠時的像差圖。第七實施例涉及具有變焦比 2. 88和F數(shù)3. 65至5. 80的變焦鏡頭。圖15是本發(fā)明的第八實施例在廣角端的透鏡橫截 面圖。圖16A和圖16B分別是第八實施例的在廣角端和遠攝端聚焦于無限遠時的像差圖。 第八實施例涉及具有變焦比2. 88和F數(shù)3. 58至6. 44的變焦鏡頭。圖17是根據(jù)本發(fā)明的 攝像裝置的主要部分的示意圖。
[0066] 各實施例的變焦鏡頭是用于諸如視頻攝像機、數(shù)字照相機或鹵化銀膠片照相機等 的攝像裝置的攝像光學系統(tǒng)。在透鏡橫截面圖中，左側(cè)是物體側(cè)（前方），并且右側(cè)是像側(cè) (后方）。另外，各實施例的變焦鏡頭可以用于投影儀。在這種情況下，左邊是屏幕側(cè)，并且 右邊是被投影圖像側(cè)。在各透鏡橫截面圖中例示了變焦鏡頭0L。符號i表示從物體側(cè)起的 透鏡單元的順序，并且符號Li表示第i個透鏡單元。
[0067] 后透鏡組Lr包括至少一個透鏡單元。孔徑光闌SP用于調(diào)整光量。具有恒定孔徑 的光斑遮擋光闌（flare-cut stop) (FS光闌）FS被布置為最接近透鏡系統(tǒng)的像側(cè)。當變焦 鏡頭被用作視頻攝像機或數(shù)字靜態(tài)照相機的攝像光學系統(tǒng)時，像面IP對應于諸如CCD傳感 器或CMOS傳感器等的固態(tài)攝像元件（光電轉(zhuǎn)換元件）的攝像面，并且在鹵化銀膠片照相機 的情況下，像面IP對應于膠片面。
[0068] 在透鏡橫截面圖中，實線箭頭表示當聚焦于無限遠時的、在從廣角端到遠攝端的 變焦期間的各透鏡單元的移動軌跡。虛線箭頭表示當聚焦于無限遠時的、在從廣角端到遠 攝端的變焦期間的第三透鏡單元L3的移動軌跡。與聚焦相關(guān)的箭頭表示在從無限遠到近 距離的聚焦期間的第三透鏡單元L3的移動方向。第一透鏡子單元L2a形成第二透鏡單元 L2的一部分，并且被構(gòu)造為在像模糊校正期間移動。第二透鏡子單元L2b形成第二透鏡單 元L2的另一部分。
[0069] 圖1中的第一實施例、圖3中的第二實施例、圖5中的第三實施例、圖9中的第五 實施例、圖11中的第六實施例、圖13中的第七實施例和圖15中的第八實施例的各個中的 變焦鏡頭0L從物體側(cè)到像側(cè)，依次包括具有負折光力的第一透鏡單元L1、具有正折光力的 第二透鏡單元L2、具有負折光力的第三透鏡單元L3、具有負折光力的第四透鏡單元L4,以 及后透鏡組Lr。
[0070] 在第一、第二、第五及第八實施例中的各個中，在從廣角端到遠攝端的變焦期間， 第一透鏡單元L1被構(gòu)造為向像側(cè)移動，然后向物體側(cè)移動，并且第二透鏡單元L2、第三透 鏡單元L3及第四透鏡單元L4被構(gòu)造為沿互不相同的軌跡向物體側(cè)移動。第五透鏡單元L5 被構(gòu)造為不移動。第三透鏡單元L3充當被構(gòu)造為在從無限遠到近距離的聚焦期間沿光軸 向像側(cè)移動的聚焦透鏡單元。
[0071] 在第三實施例中，在從廣角端到遠攝端的變焦期間，第一透鏡單元L1被構(gòu)造為向 像側(cè)移動，然后向物體側(cè)移動，并且第二透鏡單元L2、第三透鏡單元L3及第四透鏡單元L4 被構(gòu)造為沿互不相同的軌跡向物體側(cè)移動。第五透鏡單元L5被構(gòu)造為向物體側(cè)移動，然后 向像側(cè)移動。第三透鏡單元L3充當被構(gòu)造為在從無限遠到近距離的聚焦期間沿光軸向像 側(cè)移動的聚焦透鏡單元。
[0072] 在第六及第七實施例的各個中，在從廣角端到遠攝端的變焦期間，第一透鏡單元 L1被構(gòu)造為向像側(cè)移動，然后向物體側(cè)移動，并且第二透鏡單元L2、第三透鏡單元L3及第 四透鏡單元L4被構(gòu)造為沿互不相同的軌跡向物體側(cè)移動。第五透鏡單元L5被構(gòu)造為向像 側(cè)移動，然后向物體側(cè)移動。第三透鏡單元L3充當被構(gòu)造為在從無限遠到近距離的聚焦期 間沿光軸向像側(cè)移動的聚焦透鏡單元。
[0073] 圖7中的第四實施例的變焦鏡頭0L從物體側(cè)到像側(cè)依次包括具有負折光力的第 一透鏡單元L1、具有正折光力的第二透鏡單元L2、具有負折光力的第三透鏡單元L3、具有 負折光力的第四透鏡單元L4、以及后透鏡組Lr。
[0074] 后透鏡組Lr由具有正折光力的第五透鏡單元L5和具有正折光力的第六透鏡單元 L6構(gòu)成。在從廣角端到遠攝端的變焦期間，第一透鏡單元L1被構(gòu)造為向像側(cè)移動，然后向 物體側(cè)移動，并且第二透鏡單元L2至第四透鏡單元L4被構(gòu)造為沿互不相同的軌跡向物體 側(cè)移動。第五透鏡單元L5被構(gòu)造為向物體側(cè)移動，然后向像側(cè)移動。第六透鏡單元L6被 構(gòu)造為不移動。第三透鏡單元L3充當被構(gòu)造為在從無限遠到近距離的聚焦期間沿光軸向 像側(cè)移動的聚焦透鏡單元。
[0075] 在各實施例中，孔徑光闌SP被構(gòu)造為在變焦期間與第二透鏡單元L2 -體地移動。 在像差圖之中，在球面像差圖中，符號d和符號g分別表示d線和g線。符號S. C表示正弦 條件。在像散圖中，符號M和符號S分別表示d線上的子午像面和弧矢像面。另外，在用于 例示失真的圖中，例示了 d線上的失真。例示了 g線上的橫向色像差。符號Fno表示f數(shù)， 符號co表示半視角。請注意，在下述的各實施例中，廣角端和遠攝端分別指當變倍透鏡單 元位于光軸上的機械可移動范圍的兩端時的變焦位置。
[0076] 接下