具有光路反射型變焦鏡頭的攝像裝置的製作方法

2023-10-27 23:33:37

專利名稱：具有光路反射型變焦鏡頭的攝像裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有光路反射型變焦鏡頭的攝像裝置。
背景技術：
例如，在日本特開2008-96559號公報中公開了如下的變焦鏡頭配置了具有反射 面的物側透鏡組、和相比物側透鏡組更靠像側的在從廣角端向望遠端變倍時朝著光軸方向 移動的透鏡組。此外，在日本特開2008-96559號公報中公開了如下的攝像裝置為了同時實現變 焦鏡頭的薄型化以及減少眩光(ghost)等，將反射後的透鏡形狀設為長圓形(小判形)，將 亮度光圈的開口部設為橢圓形狀。作為影響攝像裝置主體厚度的部件，不僅有光學系統，還有攝像元件、顯示監視器 以及緩和衝擊的幹涉部件等。此外，在要提高變焦鏡頭的變倍比時，具有變倍功能的透鏡組 容易大型化。因此，為了使攝像裝置保持得較薄，最好是考慮了各部件的布局的變焦鏡頭結 構。

發明內容
本發明正是鑑於上述情況而完成的，其目的在於提供一種具有即使高變倍比化也 有利於薄型化的光路反射型變焦鏡頭的攝像裝置。為了解決上述課題並實現目的，本發明是一種攝像裝置，該攝像裝置具有變焦鏡 頭和攝像元件，所述變焦鏡頭具有物側透鏡組，其具有稜鏡和物側副透鏡組，並且在從廣角端向望遠端變倍時位置 固定，所述稜鏡具有反射光路的反射面，所述物側副透鏡組相比所述稜鏡更靠物側配置並 具有負屈光力；亮度光圈，其相比物側透鏡組更靠像側配置並限制軸上光束；以及第1變倍透鏡組，其相比亮度光圈更靠像側配置，具有正屈光力，並且相比廣角 端，在望遠端以更接近亮度光圈的方式移動來進行變倍，在所述變焦鏡頭中，物側透鏡組是配置為最靠物側的透鏡組，攝像元件具有對由變焦鏡頭形成的像進行感光並將其轉換為電信號的攝像面，在分別將包含入射到反射面的入射光軸和在反射面上反射後的反射光軸的面設 為基準面、對於反射光軸將入射光軸所在的一側設為正面側、對於反射光軸將正面側的相反 側設為背面側時，攝像元件具有矩形的有效攝像區域，該矩形具有短邊和長邊，有效攝像區域的短邊與基準面平行，第1變倍透鏡組具有物側透鏡，該物側透鏡在第1變倍透鏡組中配置為最靠近亮度光圈，第1變倍透鏡組中的物側透鏡具有正面側和背面側的一部分欠缺的非圓形的外 形，並且從光軸朝正面側方向上的外形尺寸比從光軸朝背面側方向上的外形尺寸小，第1變倍透鏡組中的物側透鏡具有滿足以下條件的物側透鏡面，LvlEr/LvlEL < 0. 49(1)0. 93 < LvlEf/IHs(2)LvlEf/LvlEr < 0. 99(3)其中，LvlEr是第1變倍透鏡組中的物側透鏡的物側透鏡面的有效區域的、從光軸沿基 準面測量的背面側的區域長度，LvlEL是第1變倍透鏡組中的物側透鏡的物側透鏡面的有效區域的、沿著包含光 軸且與基準面垂直的方向測量的區域長度，LvlEf是第1變倍透鏡組中的物側透鏡的物側透鏡面的有效區域的、從光軸沿基 準面測量的正面側的區域長度，IHs是有效攝像區域中的沿基準面的方向上的最大像高。


圖IA是在第1實施方式的攝像裝置具有的變焦鏡頭的廣角端處的帶光路的剖視 圖。圖IB是在第1實施方式的攝像裝置具有的變焦鏡頭的中間焦距狀態下的帶光路的剖 視圖。圖2是在第1實施方式的攝像裝置具有的變焦鏡頭的望遠端處的帶光路的剖視 圖。圖3A、;3B、3C、3D是表示第1實施方式的攝像裝置具有的變焦鏡頭的第1透鏡組 (物側透鏡組)中的物側副透鏡組的形狀和有效區域的圖。圖4A、4B是表示第1實施方式的攝像裝置具有的變焦鏡頭的第1透鏡組(物側透 鏡組)中的稜鏡的形狀和有效區域的圖。圖5A、5B是表示第1實施方式的攝像裝置具有的變焦鏡頭的第1透鏡組(物側透 鏡組)中的像側副透鏡組的形狀和有效區域的圖。圖6A、6B、6C是表示第1實施方式的攝像裝置具有的變焦鏡頭的第3透鏡組(第 1變倍透鏡組)中的物側透鏡的形狀和有效區域的圖。圖7A、7B、7C是表示第1實施方式的攝像裝置具有的變焦鏡頭的第4透鏡組的形 狀和有效區域的圖。圖8A是在第2實施方式的攝像裝置具有的變焦鏡頭的廣角端處的帶光路的剖視 圖。圖8B是在第2實施方式的攝像裝置具有的變焦鏡頭的中間焦距狀態下的帶光路的剖 視圖。圖9是在第2實施方式的攝像裝置具有的變焦鏡頭的望遠端處的帶光路的剖視 圖。圖IOA是在第3實施方式的攝像裝置具有的變焦鏡頭的廣角端處的帶光路的剖視 圖。圖IOB是在第3實施方式的攝像裝置具有的變焦鏡頭的中間焦距狀態下的帶光路的剖視圖。圖11是在第3實施方式的攝像裝置具有的變焦鏡頭的望遠端處的帶光路的剖視 圖。圖12是攝像裝置的概略截面結構圖。圖13是攝像裝置的外觀圖。圖14是攝像裝置的電路圖。
具體實施例方式本發明是一種攝像裝置，該攝像裝置具有變焦鏡頭和攝像元件，所述變焦鏡頭具有物側透鏡組，其具有稜鏡和物側副透鏡組，並且在從廣角端向望遠端變倍時位置 固定，所述稜鏡具有反射光路的反射面，所述物側副透鏡組與所述稜鏡相比更靠物側配置 並且具有負屈光力；亮度光圈，其相比物側透鏡組更靠像側配置並限制軸上光束；以及第1變倍透鏡組，其相比亮度光圈更靠像側配置，具有正屈光力，相比廣角端，在 望遠端以更接近亮度光圈的方式移動來進行變倍，在所述變焦鏡頭中，物側透鏡組是配置為最靠物側的透鏡組，攝像元件具有具有對由變焦鏡頭形成的像進行感光並將其轉換為電信號的攝像在分別將包含入射到反射面的入射光軸以及在反射面處反射後的反射光軸的面 設為基準面、對於反射光軸將入射光軸所在的一側設為正面側、對於反射光軸將正面側的相反 側設為背面側時，攝像元件具有矩形的有效攝像區域，該矩形具有短邊和長邊，有效攝像區域的短邊與基準面平行，第1變倍透鏡組具有物側透鏡，該物側透鏡在第1變倍透鏡組中配置成最靠近亮 度光圈，第1變倍透鏡組中的物側透鏡具有正面側和背面側的一部分欠缺的非圓形的外 形，並且從光軸朝正面側方向上的外形尺寸比從光軸朝背面側方向上的外形尺寸小，第1變倍透鏡組中的物側透鏡具有滿足以下條件的物側透鏡面，LvlEr/LvlEL < 0. 49(1)0. 93 < LvlEf/IHs(2)LvlEf/LvlEr < 0. 99(3)其中，LvlEr是第1變倍透鏡組中的物側透鏡的物側透鏡面的有效區域的、從光軸沿基 準面測量的背面側的區域長度，LvlEL是第1變倍透鏡組中的物側透鏡的物側透鏡面的有效區域的、沿著包含光 軸且與基準面垂直的方向測量的區域長度，LvlEf是第1變倍透鏡組中的物側透鏡的物側透鏡面的有效區域的、從光軸沿基
8準面測量的正面側的區域長度，I Hs是有效攝像區域中的沿基準面的方向上的最大像高。光路反射型的變焦鏡頭有利於攝像裝置的薄型化。通過相比於反射面在物側配置 負屈光力的副透鏡組，有利於確保廣角端處的視場角。通過使用稜鏡作為反射部件，可以通 過折射作用減小光路並有利於薄型化。通過相比亮度光圈更靠像側配置的、正屈光力的變倍透鏡組(第1變倍透鏡組) 的移動進行變倍。此處，當要確保變倍比時，在廣角端處變倍透鏡組遠離亮度光圈。因此， 軸外主光線的通過位置遠離光軸。因此，在本發明中，通過將有效攝像區域的短邊方向設為與基準面平行，能夠減小 作為從正面側到背面側的方向的前後方向上的主光線的入射高度。另一方面，通過使變倍 透鏡組遠離亮度光圈，軸外光束容易變粗。因此，即使將變倍透鏡組的最靠物側的透鏡形狀設為透鏡外形的正面側和背面側 欠缺的形狀，完全遮住光束的情況也較少。因此，在本發明中，如上構成變倍透鏡組而成為有利於薄型化的結構。此處，配置例如保持透鏡的框、遮光部件和幹涉部件等。因此，在進行攝像裝置整 體的小型化的方面，優選確保比變倍透鏡組更正面側的空間。在本發明中，特徵在於同時滿足上述條件式(1)、O)、(3)。條件式(1)是確定優選的LvlEr的條件式。此外，條件式(2)、(3)是確定優選的LvlEf的條件式，將其改寫為下式作為同時滿 足兩者的條件式。0. 93 X IHs < LvlEf < 0. 9 X LvlEr (2 『 3)當超過條件式⑴、條件式O ·3)的上限值時，空間確保的效率下降從而薄型化的 優點減弱。當低於條件式O · 3)的下限值時，儘管有利於小型化，但是難以確保短邊方向的 最大像高附近的光量。此外，也容易發生因透鏡端部處的內面反射而造成的眩光。通過這樣構成，能夠提供一種具有如下變焦鏡頭的攝像裝置，該變焦鏡頭在確保 光學性能的同時易於實現薄型化，且使光路彎折。此外，在上述發明中，更優選滿足以下各結構中的任意一個或同時滿足多個。此外，根據本發明的優選方式，優選稜鏡具有背面側的一部分欠缺的外形。稜鏡的軸外光束在廣角端附近變細，但在望遠端附近變粗。另一方面，為了在廣角 端附近確保視場角，期望增大稜鏡入射側的面。此外，出射側的面的有效面容易變得比入射 側的有效面小。因此，將稜鏡的背面側設為一部分欠缺的外形也能夠抑制對圖像的影響，能夠減 小稜鏡的厚度方向尺寸。此外，優選設為以下結構。期望物側透鏡組具有相比稜鏡更靠像側配置的、正屈光力的像側副透鏡組，稜鏡 和像側副透鏡組都具有背面側的一部分欠缺的外形。通過這樣配置正屈光力的像側副透鏡組，容易減小稜鏡內的光束，並且還有利於 減少物側透鏡組的像差。
此時，依照稜鏡的背面側欠缺的形狀，將像側副透鏡組同樣設為背面側欠缺的形 狀，由此有利於薄型化。此外，優選滿足以下條件PeO < PEr < PEf (4-1)，其中，PEr是物側透鏡組中的稜鏡的出射面的有效區域的、從光軸沿基準面測量的背面 側區域長度，PeO是如下光線距離光軸的長度，該光線是在廣角端入射到基準面上的正面側的 最大像高處的光線中的、在稜鏡的出射面上通過最接近光軸的位置的光線，PEf是物側透鏡組中的稜鏡的出射面的有效區域的、從光軸沿基準面測量的正面 側區域長度。條件式G-1)是確定優選的PEr的條件式。當低於條件式的下限值時，不利於確保待成像的圖像面積。此外，由於光量 下降，圖像再現時的噪聲容易變得顯著。當超過條件式G-1)的上限值時，薄型化的效果變弱。此外，根據本發明的優選方式，期望滿足以下條件Pec ( PEr (4-2)，其中，PEr是物側透鏡組中的稜鏡的出射面的有效區域的、從光軸沿基準面測量的背面 側區域長度，Pec是如下位置距離光軸的長度，該位置是在廣角端入射到基準面上的正面側的 最大像高處的主光線在稜鏡的出射面通過的位置。條件式(4-2)是確定更優選的PEr的條件式。通過使PEr不低於Pec，有利於確保入射到短邊方向一端的光束的光量。此外，能 夠確保變更亮度光圈的開口尺寸時的像高。此外，根據本發明的優選方式，期望滿足以下條件式Pem ^ PEr (4-3),其中，PEr是物側透鏡組中的稜鏡的出射面的有效區域的、從光軸沿基準面測量的背面 側區域長度，Pem是在廣角端在稜鏡的出射面的有效區域中從光軸沿基準面測量的正面側區域 長度。通過不低於條件式0-3)的下限值，有利於確保廣角端入射到短邊方向一端的光 束的光量。此外，根據本發明的優選方式，期望滿足以下條件0. 90 < LlrEr/PEr < 1. 1(6)，其中，LlrEr是物側透鏡組中的像側副透鏡組的物側透鏡面的有效區域的、從光軸沿基 準面測量的背面側區域長度，
PEr是物側透鏡組中的稜鏡的出射面的有效區域的、從光軸沿基準面測量的背面 側區域的長度。通過不低於條件式(6)的下限值，容易減少由像側副透鏡組造成的漸暈 (vignetting)0通過不超過上限值，有利於厚度方向的薄型化。此外，根據本發明的優選方式，期望物側透鏡組中的像側副透鏡組具有正面側和 背面側的一部分欠缺的非圓形的外形，並且從光軸朝正面側方向上的外形尺寸比從光軸朝 背面側方向上的外形尺寸大。通過使像側副透鏡組的背面側的一部分欠缺而有利於薄型化。另一方面，由於像 側副透鏡組的正面側的一部分欠缺而易於進行負透鏡組的配置。此處，即使過度欠缺也不 會帶來薄型化。因此，為了易於確保光量，優選設為前側方向的外形尺寸比背面側方向的尺 寸大的形狀。此外，根據本發明的優選方式，期望第1變倍透鏡組中的物側透鏡具有滿足以下 條件的物側透鏡面，0. 70 < LvIEr/PEr < 0. 98(7)其中，PEr是物側透鏡組中的稜鏡的出射面的有效區域中的從光軸沿基準面測量的背面 側區域長度，LvlEr是第1變倍透鏡組中的物側透鏡的物側透鏡面的有效區域中的從光軸沿基 準面測量的背面側區域長度。通過不低於條件式(7)的下限值，易於抑制由於第1變倍透鏡組中的漸暈造成的 短邊方向一端的光量下降。另一方面，優選考慮配置保持變倍透鏡組並移動的框和變焦鏡頭總體的保持框， 在背面側將變倍透鏡組的有效區域減小為小於稜鏡的有效區域以不超過條件式(7)的上 限值。此外，根據本發明的優選方式，期望物側透鏡組具有正屈光力，變焦鏡頭具有第2變倍透鏡組，其配置在物側透鏡組與亮度光圈之間，具有負屈 光力，相比於廣角端，在望遠端以更接近亮度光圈的方式移動來進行變倍；以及正屈光力的 透鏡組，其配置在第1變倍透鏡組的像側，期望在第2變倍透鏡組與第1變倍透鏡組之間不設置其他透鏡組。通過配置第2變倍透鏡組，能夠抑制第1變倍透鏡組的移動範圍，並且有利於進一 步提高高變倍比。通過在第1變倍透鏡組的像側配置正屈光力的透鏡組，易於使出射光瞳遠離像 面，從而容易抑制攝影圖像內的周邊部分的陰影等。與配置在亮度光圈附近的固定的正透鏡的情況相比，抑制了透鏡組數並且易於抑 制由於偏心造成的影響，從而提高成品率。此外，根據本發明的優選方式，期望第1變倍透鏡組具有多個正透鏡成分，其排 列配置在物側，物側面為凸面；以及負透鏡成分，其與該多個正透鏡成分相比更靠像側配 置，像側面為凹面。
在第1變倍透鏡組中，光束髮散入射，但是通過物側的多個正透鏡成分使光束收 斂，將像面側為凹面的負透鏡成分配置為比那些正透鏡成分更靠像側，使軸外光束朝遠離 光軸的方向折射，由此能夠使變倍透鏡組小型化。此外，透鏡成分是與空氣接觸的有效面僅為物側面和像側面這兩個面的透鏡體， 是指單透鏡或接合透鏡。此外，根據本發明的優選方式，期望上述變焦鏡頭滿足以下條件3. 4 off > 38. 0° (8-1)，其中，《W是廣角端處的變焦鏡頭的最大半視場角。可以不低於條件式(8-1)的下限值來確保視場角。可以不超過條件式(8-1)的上限值來減少漸暈。此外，根據本發明的優選方式，期望攝像元件的攝像面中心相對於有效攝像區域 的中心位於正面側，攝像裝置具有配置在變焦鏡頭的背面側的顯示監視器。通過使攝像元件的攝像面中心相比變焦鏡頭的光軸偏向正面側，能夠確保背面側 的空間，在背面側配置大型的顯示監視器也能夠抑制攝像裝置的厚度。此外，根據本發明的優選方式，期望該攝像裝置具有校正電路，該校正電路對由攝 像元件拍攝的圖像進行電校正，校正電路具有為了校正變焦鏡頭的前側(正面側)和後側 (背面側)的非對稱亮度降低率，而保持對於圖像中心的正面側和背面側不同的亮度校正 參數的校正參數存儲單元。由此，能夠通過信號處理校正由於光束的漸暈(vignetting)而產生的正面側和 背面側的曝光差，從而能夠得到良好的圖像。此外，根據本發明的優選方式，期望校正參數存儲單元考慮由於變焦鏡頭的變倍 以及亮度光圈的開口面積的變更而變化的非對稱曝光差，而保持與各個狀態對應的對於正 面側和背面側不同的校正參數。由此，能夠與由於變焦鏡頭的狀態而變化的非對稱曝光差相應地進行校正。此外，為了校正由於非對稱漸暈而產生的非對稱圖像變化，優選通過圖像處理校 正周邊部的景深差異、圖像變形差異、以及陰影差異等。此外，優選根據測光區域或調焦區域進行考慮了漸暈的校正。此外，也可以事先進行圖像處理以減少漸暈的非對稱性造成的影響，之後進行基 於圖像處理的濾波效果的圖像轉換。此外，根據本發明的優選方式，期望在廣角端亮度光圈打開時，變焦鏡頭滿足以下 條件-3. 5 < EVc_f <-0. 7(9)
12
其中，EV。_f是從廣角端的軸上的EV值中減去廣角端的沿著基準面的正面側最大 像高處的EV值後得到的值。通過不低於條件式(9)的下限值，易於減少由基於信號處理的曝光量校正導致的 噪聲的產生。通過不超過條件式(9)的上限值，有利於確保第1變倍透鏡組的正面側的空間。此外，在變焦鏡頭具有調焦機構的情況下，將上述各結構設為對焦到最遠距離的 狀態下的結構。優選滿足單個或同時滿足多個上述各結構要件。進一步如下設置各數值數據時，能夠使其效果更可靠。對於條件式(1)，優選將上限值設為0. 46。對於條件式O)，優選將下限值設為0. 95,0. 97，更優選設為1. 00。對於條件式(3)，優選將上限值設為0. 975。對於條件式(6)，優選將下限值設為0.95，更優選設為0.99。優選將上限值設為 1.05，更優選設為1.01。對於條件式(7)，優選將下限值設為0.73，更優選設為0.85。優選將上限值設為 0. 95，更優選設為0. 92。對於條件式(8)，優選將下限值設為4. 5。也可以設置上限值15.0，使得不超過 15. 0。容易抑制沿變焦透鏡的光軸的尺寸增大，有利於攝像裝置的厚度方向以外尺寸的 小型化。此外，也可以將上限值設為10.0。對於條件式(9)，優選將下限值設為-2. 5，更優選設為-2.0。優選將上限值設 為-1.0，更優選設為-1.5。以下，根據附圖詳細說明本發明的攝像裝置的實施例。此外，本發明不由該實施例 限定。以下，說明本發明的實施方式。圖1、2示出了基於本發明的第1實施方式中的帶光路的變焦鏡頭的剖面結構。圖3A-3D、4A、4B、5A、5B、6A-6C、7A-7C示出了第1實施方式的代表性的透鏡的形狀 和有效區域。此外，將包含稜鏡的入射光軸和反射光軸的面設為紙面。紙面成為攝像元件的短 邊方向。在後述的實施例中，第1透鏡組Gl與本發明的物側透鏡組對應，第3透鏡組G3與 本發明的第1變倍透鏡組對應。此外，如各圖所示，第1透鏡組Gl的物側副透鏡組在圖1、2的紙面上為對稱形狀。 針對由稜鏡反射後光軸朝向攝像裝置下方的攝像裝置的情況進行說明。圖3A-3D示出了第1透鏡組Gl中的物側副透鏡組的剖面結構。物側副透鏡組為在 攝像裝置(參照圖1 的左右方向上對稱，而且，在攝影裝置的上下方向上不對稱的形狀。 換言之，圖3A示出了物側副透鏡組的與上述那樣定義的紙面平行的面上的剖面結構。圖:3B 示出了從光束入射側觀察物側副透鏡組的圖。圖3C示出了物側副透鏡組的包含光軸並與 紙面垂直的面上的截面結構。圖3D示出了從光束出射側觀察物側副透鏡組的結構。
如果將外形的上下方向中的較短一方設為上側，則通過使攝像裝置的高度方向上 小型化、以及使透鏡的下側的面遠離有效面，有利於減少眩光。如果將較短一方設為上側，則在配置第1透鏡組中的像側透鏡組的空間中存在富
ο此外，用斜線表示物側副透鏡組的物側面的有效區域。設為上下方向、左右方向上 都大致對稱的長圓形狀。圖4A示出了稜鏡的與紙面平行的面上的剖面結構。圖4B示出了從攝像裝置的像 側觀察稜鏡的結構。如圖4A所示，將稜鏡的外形設為出射面的背面側欠缺的形狀。在圖4B中，用斜線示出了稜鏡的出射面中的有效區域。背面側的有效區域比正面 側的有效區域小。此外，在圖中還結合示出了條件式中的參數PEL、PEf、PEr。如上所述，以軸外光束的主光線不漸暈的方式確定稜鏡背面側的有效區域和尺 寸。圖5A示出了從光束入射側觀察第1透鏡組Gl中的像側副透鏡組的結構。圖5B示 出了第1透鏡組Gl中的像側副透鏡組在包含光軸並與紙面垂直的面上的剖面結構。如圖 5A所示，將像側副透鏡組的外形設為在左右方向上對稱且正面側和背面側欠缺了一部分的 形狀。欠缺的情況如下，即，當以圓形形狀為基礎時，對於與圓形形狀相比在像側副透鏡組 中欠缺的區域的大小，背面側比正面側大。像側副透鏡組的背面側尺寸與稜鏡的尺寸一致地構成為大致相同。此外，在圖5A 中，像側副透鏡組的物側面上的有效範圍是由斜線示出的範圍。背面側的有效區域比正面側的有效區域小。此外，在圖中還結合示出了條件式中 的參數LlrEr。在圖中沒有特別示出第2透鏡組G2。第2透鏡組G2是容易小型化的透鏡組。因 此，設為在正面側、背面側不比第1透鏡組Gl或第3透鏡組G3大的形狀。第2透鏡組G2 的形狀優選設為圓形或者長圓形的外形。亮度光圈S是具有圓形開口的光圈。亮度光圈S的開口面積可以構成為以光軸為 中心可變。此外，亮度光圈S不限於圓形，也可以設為在與紙面垂直的方向上延伸的橢圓 形。圖6A示出了第3透鏡組G3中的物側透鏡的從與紙面垂直的方向觀察的結構(俯 視圖)。圖6B示出了從光束入射側觀察物側透鏡的結構(主視圖)。圖6C示出了物側透 鏡在包含光軸並與紙面垂直的面上的剖面結構(側視圖)。物側透鏡具有正面側和背面側 欠缺了一部分的外形。正面側的欠缺程度比背面側的欠缺程度大。根據第1透鏡組中的稜鏡或像側副透鏡組的背面側的大小，並且還考慮是可動組 的情況，將物側透鏡的背面側的長度設定為比稜鏡等稍小。在圖6B中，用斜線了示出了物側透鏡的物側面的有效區域。正面側的有效區域比 背面側的有效區域小。此外，雖然未圖示，但第3透鏡組的其他透鏡也與物側透鏡組的尺寸相應地成為 正面側和背面側欠缺的形狀。在圖6B中，還結合示出了條件式的參數LlrEr、LlrEf、LlrEL。作為確定有效範圍的部件，考慮保持透鏡的框、透鏡面周邊部塗黑以及具有開口 部的光圈部件等。進行塗黑是通常做法，也能夠將成本抑制得較低。
圖7A示出了構成第4透鏡組G4的透鏡在從與紙面垂直的方向觀察的結構(俯視 圖)。圖7B示出了從光束入射側觀察構成第4透鏡組G4的透鏡的結構(主視圖)。圖7C 示出了構成第4透鏡組G4的透鏡在包含光軸並與紙面垂直的面中的剖面結構(側視圖)。如圖7B所示，構成第4透鏡組G4的透鏡具有大致矩形的外形。圖7B (主視圖) 中的突出部位(圖中上端)側與用於使第4透鏡組G4移動而進行調焦的電動機(未圖示) 連接。此外，在圖7B中，用斜線示出了構成第4透鏡組G4的透鏡物側面的有效區域。第 4透鏡組G4配置在靠近攝像元件的位置上，因此設為近似攝像面形狀的大致矩形。以下，說明本發明的變焦鏡頭的實施例1 3。在圖1A、圖1B、圖2中分別示出了 實施例1的無限遠物點對焦時的廣角端、中間焦距狀態、望遠端的透鏡剖視圖。在圖1A、圖 1B、圖2中，第1透鏡組用Gl表示，第2透鏡組用G2表示，亮度光圈(孔徑光闌)用S表示， 第3透鏡組用G3表示，第4透鏡組用G4表示，構成低通濾波器(其實施了限制紅外光的波 段限制塗敷)的平行平板用F表示，電子攝像元件的防護玻璃罩的平行平板用C表示，像面 用I表示。此外，也可以對防護玻璃罩C的表面鍍敷波段限制用的多層膜。並且，還可以使 該防護玻璃罩C具有低通濾波器的作用。數值數據均為對焦到無限遠的被攝體的狀態下的數據。各數值的長度單位是mm， 角度單位是。(度)。關於調焦，任意一個實施例都通過最靠像側的透鏡組的移動來進行 的。如圖1A、圖1B、圖2所示，實施例1的變焦鏡頭從物側開始依次配置了正屈光力的 第1透鏡組Gl、負屈光力的第2透鏡組G2、亮度光圈S、正屈光力的第3透鏡組G3和正屈光 力的第4透鏡組G4。在從廣角端向望遠端變倍時，第1透鏡組Gl固定，第2透鏡組G2朝像側移動，亮 度光圈S固定，第3透鏡組G3向物側移動。此外，第4透鏡組G4進行用於像面位置校正的 移動，在進行近距離物體的調焦時向物側移動。第1透鏡組Gl由從物側起依次排列的、凸面朝向物側的負彎月透鏡、光路彎折稜 鏡和雙凸正透鏡構成。第2透鏡組G2由雙凹負透鏡、以及凸面朝向像側的正彎月透鏡與雙 凹負透鏡的接合透鏡構成。第3透鏡組G3由雙凸正透鏡、雙凸正透鏡與雙凹負透鏡的接 合透鏡、以及凹面朝向像面側的負彎月透鏡與凹面朝向像面側的正彎月透鏡的接合透鏡構 成。第4透鏡組G4由雙凸正透鏡構成。非球面用於以下8個面第1透鏡組Gl的雙凸正透鏡的兩面、第2透鏡組G2的雙 凹負透鏡的兩面、第3透鏡組G3的物側的雙凸正透鏡的兩面以及第4透鏡組G4的雙凸正 透鏡的兩面。此外，在第2實施方式、第3實施方式及其例子中，各透鏡的外形與上述圖4A、4B、 5A、5B、6A-6C、7A-7C、8A、8B大致相同，因此在圖中僅示出透鏡剖視圖，與本發明關聯的數值 用表示出。如圖8A、圖8B、圖9所示，實施例2的變焦鏡頭從物側起依次配置了正屈光力的第 1透鏡組Gl、負屈光力的第2透鏡組G2、亮度光圈S、正屈光力的第3透鏡組G3和正屈光力 的第4透鏡組G4。在從廣角端向望遠端變倍時，第1透鏡組Gl固定，第2透鏡組G2朝像側移動，亮度光圈S固定，第3透鏡組G3向物側移動。此外，第4透鏡組G4進行用於像面位置校正的 移動，在進行近距離物體的調焦時向物側移動。第1透鏡組Gl由從物側起依次排列的、凸面朝向物側的負彎月透鏡、光路彎折稜 鏡和雙凸正透鏡構成。第2透鏡組G2由雙凹負透鏡、以及雙凹負透鏡與雙凸正透鏡的接合 透鏡構成。第3透鏡組G3由雙凸正透鏡、雙凸正透鏡、以及凹面朝向像面側的正彎月透鏡 和凹面朝向像面側的負彎月透鏡的接合透鏡構成。第4透鏡組G4由雙凸正透鏡構成。非球面用於以下7個面第1透鏡組Gl的負彎月透鏡的像側面、雙凸正透鏡的兩 面、第3透鏡組G3的物側的雙凸正透鏡的兩面以及第4透鏡組G4的雙凸正透鏡的兩面。如圖10A、圖10B、圖11所示，實施例3的變焦鏡頭從物側起依次配置了正屈光力 的第1透鏡組Gl、負屈光力的第2透鏡組G2、亮度光圈S、正屈光力的第3透鏡組G3和正屈 光力的第4透鏡組G4。在從廣角端向望遠端變倍時，第1透鏡組Gl固定，第2透鏡組G2朝像側移動，亮 度光圈S固定，第3透鏡組G3向物側移動。此外，第4透鏡組G4進行用於像面位置校正的 移動，在進行近距離物體的調焦時向物側移動。第1透鏡組Gl由從物側起依次排列的、凸面朝向物側的負彎月透鏡、光路彎折稜 鏡和雙凸正透鏡構成。第2透鏡組G2由雙凹負透鏡、以及凸面朝向像側的正彎月透鏡與凸 面朝向像側的負彎月透鏡的接合透鏡構成。第3透鏡組G3由雙凸正透鏡、雙凸正透鏡、以 及凹面朝向像面側的正彎月透鏡與凹面朝向像側的負彎月透鏡的接合透鏡構成。第4透鏡 組G4由凸面朝向像面側的正彎月透鏡構成。非球面用於以下7個面第1透鏡組Gl的負彎月透鏡的像側面和雙凸正透鏡的兩 面、第3透鏡組G3的物側的雙凸正透鏡的兩面以及第4透鏡組G4的雙凸正透鏡的兩面。以下，示出上述各實施例的數值數據。除了上述符號以外，FL為全系統焦距，Fno 為F數，ω為半視場角，rl、r2…為各透鏡面的曲率半徑，dl、d2…為各透鏡面之間的間隔， ndl、nd2…為各透鏡的d線的折射率，vdU ν d2…為各透鏡的阿貝數。另外，當將光軸(光的行進方向為正)設為χ，將與光軸垂直的方向設為y時，非球 面形狀用下式表示。χ = (y2/r)/[l+{l-(K+l) (y/r)2}1/2] +A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12其中，r為近軸曲率半徑，K為圓錐係數，A4、A6、A8、A1(1、A12分別為4次、6次、8次、 10次、12次的非球面係數。此夕卜，在非球面係數中，「Ε-η」(η為整數)表示「10_η」。數值實施例1單位 mm
權利要求
1.一種攝像裝置，其中，該攝像裝置包含變焦鏡頭和攝像元件，該攝像元件具有對由所 述變焦鏡頭形成的像進行感光並將其轉換為電信號的攝像面，所述變焦鏡頭包含物側透鏡組，其具有稜鏡和物側副透鏡組，所述稜鏡具有反射光路的反射面，所述物側 副透鏡組相比所述稜鏡更靠物側配置並具有負屈光力；亮度光圈，其相比所述物側透鏡組更靠像側配置並限制軸上光束；以及 第1變倍透鏡組，其相比所述亮度光圈更靠像側配置，具有正屈光力，並且相比廣角 端，在望遠端以更接近所述亮度光圈的方式移動來進行變倍，所述物側透鏡組是如下的透鏡組在從廣角端向望遠端變倍時位置固定，並且被配置 為最靠物側，在分別將包含入射到所述反射面的入射光軸和在所述反射面上反射後的反射光軸的 面設為基準面、對於所述反射光軸將所述入射光軸所在的一側設為正面側、 對於所述反射光軸將所述正面側的相反側設為背面側時， 所述攝像元件具有矩形的有效攝像區域，該矩形具有短邊和長邊， 所述有效攝像區域的短邊與所述基準面平行，所述第1變倍透鏡組包含如下物側透鏡，該物側透鏡在所述第1變倍透鏡組中配置成 最靠近所述亮度光圈，所述第1變倍透鏡組中的所述物側透鏡具有所述正面側和所述背面側的一部分欠缺 的非圓形的外形，在所述第1變倍透鏡組中的所述物側透鏡上，從光軸朝所述正面側方向上的外形尺寸 比從光軸朝所述背面側方向上的外形尺寸小，所述第1變倍透鏡組中的所述物側透鏡具有滿足以下條件的物側透鏡面，LvlEr/LvlEL < 0. 49 (1)0.93 < LvlEf/IHs (2)LvlEf/LvlEr < 0. 99 (3)其中，LvlEr是所述第1變倍透鏡組中的所述物側透鏡的物側透鏡面的有效區域的、從光軸 沿所述基準面測量的背面側區域長度，LvlEL是所述第1變倍透鏡組中的所述物側透鏡的物側透鏡面的有效區域的、沿著包 含光軸且與所述基準面垂直的方向測量的區域長度，LvlEf是所述第1變倍透鏡組中的所述物側透鏡的物側透鏡面的有效區域的、從光軸 沿所述基準面測量的正面側區域長度，IHs是所述有效攝像區域中的沿所述基準面的方向上的最大像高。
2.根據權利要求1所述的攝像裝置，其中， 所述稜鏡具有所述背面側的一部分欠缺的外形。
3.根據權利要求2所述的攝像裝置，其中，所述物側透鏡組包含相比所述稜鏡更靠像側配置的具有正屈光力的像側副透鏡組， 所述稜鏡和所述像側副透鏡組分別具有所述背面側的一部分欠缺的外形。
4.根據權利要求1所述的攝像裝置，其中， 滿足以下條件PeO < PEr < PEf (4-1)， 其中，PEr是所述物側透鏡組中的所述稜鏡的出射面的有效區域的、從光軸沿所述基準面測 量的所述背面側的區域長度，PeO是如下光線距離光軸的長度，所述光線是在廣角端入射到所述基準面上的所述正 面側的最大像高處的光線中的、在所述稜鏡的出射面上通過最接近光軸的位置的光線，PEf是所述物側透鏡組中的所述稜鏡的出射面的有效區域的、從光軸沿所述基準面測 量的所述正面側的區域長度。
5.根據權利要求4所述的攝像裝置，其中， 滿足以下條件Pec ≤ PEr (4-2)， 其中，PEr是所述物側透鏡組中的所述稜鏡的出射面的有效區域的、從光軸沿所述基準面測 量的所述背面側的區域長度，Pec是如下位置距離光軸的長度，所述位置是在廣角端入射到所述基準面上的所述正 面側的最大像高處的主光線在所述稜鏡的出射面上通過的位置。
6.根據權利要求4所述的攝像裝置，其中， 滿足以下條件式Pem ≤ PEr (4-3)， 其中，PEr是所述物側透鏡組中的所述稜鏡的出射面的有效區域的、從光軸沿所述基準面測 量的所述背面側的區域長度，Pem是在廣角端所述稜鏡的出射面的有效區域的、從光軸沿所述基準面測量的所述正 面側的區域長度。
7.根據權利要求3所述的攝像裝置，其中， 滿足以下條件0. 90 < LlrEr/PEr < 1. 1 (6)，其中，LlrEr是所述物側透鏡組中的所述像側副透鏡組的物側透鏡面的有效區域的、從光軸 沿所述基準面測量的所述背面側的區域長度，PEr是所述物側透鏡組中的所述稜鏡的出射面的有效區域的、從光軸沿所述基準面測 量的所述背面側的區域長度。
8.根據權利要求1所述的攝像裝置，其中，所述物側透鏡組中的所述像側副透鏡組具有所述正面側和所述背面側的一部分欠缺 的非圓形的外形，在所述物側透鏡組中的所述像側副透鏡組中，從光軸朝所述正面側方向上的外形尺寸 比從光軸朝所述背面側方向上的外形尺寸大。
9.根據權利要求1所述的攝像裝置，其中，所述第1變倍透鏡組中的所述物側透鏡具有滿足以下條件的物側透鏡面，0. 70 < LvIEr/PEr < 0. 98 (7)其中，PEr是所述物側透鏡組中的所述稜鏡的出射面的有效區域的、從光軸沿所述基準面測 量的所述背面側的區域長度，LvlEr是所述第1變倍透鏡組中的所述物側透鏡的物側透鏡面的有效區域的、從光軸 沿所述基準面測量的背面側的區域長度。
10.根據權利要求1所述的攝像裝置，其中， 所述物側透鏡組具有正屈光力，所述變焦鏡頭包含第2變倍透鏡組，其配置在所述物側透鏡組和所述亮度光圈之間， 具有負屈光力，相比廣角端，在望遠端以更接近所述亮度光圈的方式移動來進行變倍；以及 正屈光力的透鏡組，其配置在所述第1變倍透鏡組的像側，在所述第2變倍透鏡組和第1變倍透鏡組之間沒有設置其他透鏡組。
11.根據權利要求10所述的攝像裝置，其中，所述第1變倍透鏡組包含排列配置在物側的物側面是凸面的多個正透鏡組件；以及 相比所述多個正透鏡組件更靠像側配置的像側面是凹面的負透鏡組件。
12.根據權利要求1所述的攝像裝置，其中， 所述變焦鏡頭滿足以下條件3. 4 < fT/fff (8)， 其中，fT是望遠端的所述變焦鏡頭的焦距， fff是廣角端的所述變焦鏡頭的焦距。
13.根據權利要求1所述的攝像裝置，其中， 所述變焦鏡頭滿足以下條件式50° > off > 38. 0° (8-1)， 其中， W是廣角端的所述變焦鏡頭的最大半視場角。
14.根據權利要求1所述的攝像裝置，其中，所述攝像元件的攝像面中心相對於所述有效攝像區域的中心位於所述正面側， 所述攝像裝置包含配置在所述變焦鏡頭的所述背面側的顯示監視器。
15.根據權利要求1所述的攝像裝置，其中，該攝像裝置包含校正電路單元，該校正電路單元對由所述攝像元件拍攝的圖像進行電 校正，所述校正電路單元具有為了校正所述變焦鏡頭的所述正面側與所述背面側的非對稱 亮度降低率，而保持對於圖像中心的所述正面側和所述背面側不同的亮度校正參數的校正 參數存儲單元。
16.根據權利要求15所述的攝像裝置，其中，所述校正參數存儲單元具有對於所述正面側和所述背面側不同的校正參數，所述校正參數與由於變焦鏡頭的變倍以及亮度光圈的開口面積的變更而變化的非對稱曝光差的各 個狀態對應。
17.根據權利要求1所述的攝像裝置，其中， 在廣角端亮度光圈打開時，變焦鏡頭滿足以下條件 -3. 5 < EVc_f < -0. 7 (9)，其中，EV。_f是從廣角端的軸上的EV值中減去廣角端的沿著基準面的正面側最大像高 處的EV值後得到的值。
全文摘要
具有光路反射型變焦鏡頭的攝像裝置。本發明的目的在於提供一種具有光路反射型變焦鏡頭的攝像裝置，其即使高變倍比化也有利於薄型化。該攝像裝置具有變焦鏡頭和攝像元件，該攝像元件具有對由變焦鏡頭形成的像進行感光並將其轉換為電信號的攝像面，該攝像裝置的特徵在於滿足以下的條件式(1)、條件式(2)和條件式(3)。Lv1Er/Lv1EL＜0.49 (1)；0.93＜Lv1Ef/IHs (2)；Lv1Ef/Lv1Er＜0.99 (3)。
文檔編號G02B15/177GK102109666SQ20101057357
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月29日 優先權日2009年12月28日
發明者城田英二, 左部校之, 渡邊正仁, 細谷剛 申請人:奧林巴斯映像株式會社