变焦透镜和成像设备制造技术

本发明专利技术提供了四个从物侧起依次设置的透镜组：具有正折光力的第一透镜组Ｇ１，具有负折光力的第二透镜组Ｇ２，具有正折光力的第三透镜组Ｇ３和具有正折光力的第四透镜组Ｇ４。当透镜的位置状态从广角端状态变为望远端状态时，第二透镜组移向像侧，并移动第四透镜组，以补偿因第二透镜组的移动造成的成像面位置的变化，且第一透镜组和第三透镜组沿光轴固定。孔径光阑Ｓ设置在第三透镜组的像侧。第三透镜组包含具有负折光力的负子透镜组和设置在负子透镜组的像侧的正子透镜组，且在负子透镜组和正子透镜组之间设有空隙，正子透镜组具有正折光力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种新型的变焦透镜和新型的成像设备。更具体的，本专利技术涉及一种适用于3CCD成像系统的、具有长的后焦点的变焦透镜，所述变焦透镜可用于摄像机、数码相机，等等；本专利技术还涉及配备所述变焦透镜的成像设备。
技术介绍
通常已知作为相机的记录手段的记录方法，该方法包括通过使用诸如CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)的光电转换器由成像器在成像器的表面上形成物体图像和通过光电转换器将物体图像的一部分光转换为电输出。近年来，精密加工技术的进步提高了中央处理元件(CPU)的处理速度，并高度集成了记录介质，从而使得可以高速处理以前不能处理的超大容量图像数据。此外，也高度集成了光接收元件和减小了其尺寸。高的集成度使得人们可以记录更高的空间频率，而尺寸的减小可以使整个相机的尺寸得到减小。然而，高集成度和尺寸的减小也减少了光电转换器的光接收面积。因此，电输出的减少增大了噪声的影响。为避免这种情形，人们试图通过增大光学系统的孔径比或在光接收元件前设置极其小的透镜元件(如微透镜阵列)来增加到达光接收元件的光。微透镜阵列引导入射到邻近元件之间的间隙的光束进入光接收元件。然而，它限制了透镜系统的出瞳。特别是当透镜系统的出瞳位置接近光接收元件时，增大了由到达光接收元件的主光线和光轴形成的夹角，从而射向屏幕边缘的离轴光束和光轴之间的夹角增大得更多。这样，离轴光束将不能到达光接收元件，因而，不能获得充足的光量。例如，已知作为适于摄像机、数码相机等的变焦透镜的正-负-正-正四组变焦透镜；该变焦透镜通过上述光电转换器记录物体图像。正-负-正-正四组变焦透镜包括从物侧起依次设置的具有正折光力的第一透镜组、具有负折光力的第二透镜组、具有正折光力的第三透镜组和具有正折光力的第四透镜组。当透镜的位置状态从广角端状态变为望远端状态时，第一透镜组和第三透镜组沿光轴固定，第二透镜组移向像侧以改变放大率，且移动第四透镜组，以补偿因第二透镜组的移动而导致的成像面位置的变化。例如，在出版号为6-337353和2002-365544的待审日本专利申请文献中公开了现有的变焦透镜。然而，根据上述的常规变焦透镜，当变焦比(＝望远端状态时的焦距/广角端状态时的焦距)增加时，第二透镜组的移动量增加。从而，通过第一透镜组的离轴光束偏离光轴，且可能增大第一透镜组的透镜直径。尤其在常规的正-负-正-负四组变焦透镜中，为增大变焦比，增加了用于改变放大率的第二透镜组的移动量。因此，通过第一透镜组的离轴光束可能偏离光轴，从而，很难同时减小透镜直径和获得高的可变放大率。为解决上述问题，本专利技术提供了具有高的变焦比和易于减小透镜直径的变焦透镜和配备有所述变焦透镜的成像设备。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的变焦透镜包括四个从物侧起依次设置的透镜组，包括具有正折光力的第一透镜组、具有负折光力的第二透镜组、具有正折光力的第三透镜组和具有正折光力的第四透镜组，当透镜的位置状态由广角端状态变为望远端状态时，第二透镜组移向像侧，并移动第四透镜组，以补偿由第二透镜组的移动导致的成像面位置的改变，第一透镜组和第三透镜组沿光轴固定；设置在第三透镜组的物侧的孔径光阑，其中，第三透镜组包含具有负折光力的负子透镜组和设置在负子透镜组的像侧的正子透镜组，负子透镜组和正子透镜组之间设有空隙，正子透镜组具有正折光力，且所述配置满足以下条件表达式(1)(1)0.4＜Da/TL＜0.5其中Da是孔径光阑和成像面之间的距离，TL为总光程(透镜系统中最靠近物侧的透镜表面和成像面之间沿光轴的距离)。此外，根据本专利技术的成像设备包括变焦透镜；成像器，它将变焦透镜形成的光学图像转换为电信号。其中，变焦透镜包括从物侧起依次设置的四个透镜组-具有正折光力的第一透镜组，具有负折光力的第二透镜组，具有正折光力的第三透镜组和具有正折光力的第四透镜组，当透镜的位置状态从广角端状态变为望远端状态时，第二透镜组移向像侧，并移动第四透镜组，以补偿因第二透镜组的移动而导致的成像面位置的改变，第一透镜组和第三透镜组沿光轴固定；设置在第三透镜组的物侧的孔径光阑，第三透镜组中包含具有负折光力的负子透镜组和设置在负子透镜组的像侧的正子透镜组，负子透镜组和正子透镜组之间设有空隙，正子透镜组具有正折光力，且所述配置满足以下的条件表达式(1)(1)0.4＜Da/TL＜0.5其中Da是孔径光阑和成像面之间的距离，TL是总光程(透镜系统中最靠近物侧的透镜表面和成像面的位置之间沿光轴的距离)。因此，根据本专利技术的变焦透镜可以在获得高的可变放大率的同时减小透镜直径和提供较好的光学性能。此外，根据本专利技术的成像设备可以较小，并且，通过根据本专利技术的上述变焦透镜，可以用高的可变放大率拍摄图像质量较好的图像。权利要求2和9中公开的专利技术满足条件表达式(2)13＜|f3n|/fw＜18。其中f3n是设置在第三透镜组中的负子透镜组的焦距，且fw是处于广角端状态的整个透镜系统的焦距。因此，可以进一步减小尺寸，且制造过程中的装配误差或类似问题对光学性能的影响更小。根据权利要求3和10公开的专利技术，第一透镜组包括从物侧起依次设置的四个透镜包含负透镜和正透镜的胶合透镜、正透镜、正透镜。因此可以实现更好的光学性能。权利要求4和11公开的专利技术满足条件表达式(3)2.5＜(f1/ft)1/2＜3.5。其中，f1是第一透镜组的焦距，ft是处于望远端状态的整个透镜系统的焦距。因此，上述配置除了可提供高的可变放大率外，还具有更可靠的光学性能。根据权利要求5和12公开的专利技术，第二透镜组包括从物侧起依次设置的四个透镜凹面面对像侧的弯月形负透镜、负透镜、正透镜和负透镜。因此，可以更可靠地矫正在第二透镜组处产生的像差，由此可实现更好的光学性能。权利要求6和13公开的专利技术满足条件表达式(4)0.42＜|f2|/(ft)1/2＜0.5。其中，f2是第二透镜组的焦距。因此，能更可靠地矫正由改变放大率的操作造成的离轴像差的变化。根据权利要求7和14公开的专利技术，第四透镜组包括从物侧起依次设置的三个透镜正透镜、负透镜、正透镜。因此，能够可靠地矫正由物体位置的变化所造成的像差变化。附图说明图1示出了一种折光力配置方式，并示出了在改变放大率的操作中，根据本专利技术的变焦透镜中的各透镜组是否可移动。图2示出了本专利技术的第一个实施例的变焦透镜的透镜配置。图3、4和5是数值例1的像差图，其中，根据本专利技术的第一个实施例的变焦透镜应用了特定的数值，图3示出了处于广角端状态时的球差、像散、失真和彗差。图4示出了处于中点聚焦状态时的球差、像散、失真和彗差。图5示出了处于望远端状态时的球差、像散、失真和彗差。图6示出了根据本专利技术的第二个实施例的变焦透镜的透镜配置。图7、8和9是数值例2的像差图，其中，根据本专利技术的第二实施例的变焦透镜应用了特定的数值。图7示出了处于广角端状态时的球差、像散、失真和彗差。图8示出了处于中点聚焦状态时的球差、像散、失真和彗差。图9示出了处于望远端状态时的球差、像散、失真和彗差。图10示出了根据本专利技术的第三个实施例的变焦透镜的透镜配置。图11、12和13是数值例3的像差图，其中，根据本专利技术的第三个实施例的变焦透镜应用了特定的数值。图11示出了处于广角端状态时的球差、像散、失真和彗差。图12示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变焦透镜，包括：　　　　包含具有正折光力的第一透镜组、具有负折光力的第二透镜组、具有正折光力的第三透镜组和具有正折光力的第四透镜组的从物侧起依次设置的四个透镜组，其中，当透镜的位置状态由广角端状态变为望远端状态时，所述第二透镜组移向像侧，并移动所述第四透镜组，以补偿由所述第二透镜组的移动导致的成像面的位置变化，且所述第一透镜组和所述第三透镜组沿光轴固定；和　　　　设置在所述第三透镜组的物侧的孔径光阑；　　　　其中，所述第三透镜组包括具有负折光力的负子透镜组、设置在所述负子透镜组的像侧的正子透镜组，在所述正子透镜组和负子透镜组之间设有空隙，所述正子透镜组具有正折光力，且　　　　满足以下的条件表达式（１）　　　　（１）０．４＜Ｄａ／ＴＬ＜０．５　　　　其中Ｄａ是所述孔径光阑和所述成像面之间的距离，ＴＬ是总光程（透镜系统中最靠近物侧的透镜表面和所述成像面的位置之间沿所述光轴的距离）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大竹基之，冈岛厚二，须崎光博，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]