專利名稱：可變焦距透鏡系統(tǒng)圖像拾取設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可變焦距透鏡系統(tǒng)和圖像拾取設備，具體地說，涉及能夠在提供70度 或更大的視角和七或更大的變焦比的同時用于攝像機、數(shù)字照相機等的可變焦距透鏡系統(tǒng) 和圖像拾取設備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中熟知的相機的記錄方法包括允許使用光電轉(zhuǎn)換元件(比如電荷耦合 器件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS))之類的成像元件在成像元件的表面上形成物 體圖像，并允許每一光電轉(zhuǎn)換元件將在被攝物圖像上形成的被攝物圖像的光量轉(zhuǎn)換為電輸
出ο隨著近來精細處理技術(shù)的進步，已經(jīng)嘗試了增加中央處理單元(CPU)的速度和存 儲介質(zhì)的集成度(integration)。現(xiàn)在可以以高速處理還不能處理的大容量的圖像數(shù)據(jù)。 另外，也嘗試了在減小光接收元件的尺寸的同時增加光接收元件的集成度以記錄更高的空 間頻率。但是，如上所述的高集成度和尺寸減小已經(jīng)引起每個光電轉(zhuǎn)換元件的光接收表面 的減小，引起噪音的影響隨著電輸出的減小而增加。因此，為減少噪音的影響，嘗試通過增 加光學系統(tǒng)的孔徑比來引起到達光接收元件的光量的增加。另外，也嘗試在每個光接收元 件的前面放置被稱為微透鏡陣列的微型(minute)透鏡元件。微透鏡陣列限制透鏡系統(tǒng)的出瞳位置(exit pupil position)，代替將在相鄰元 件之間行進的光通量引導到目標元件上。透鏡系統(tǒng)的出瞳位置越接近光接收元件，則到達 光接收元件的主要光線(principal ray)與光軸的角度就越大。因此，指向屏幕周圍部分 的軸外(off-axis)光通量形成與光軸的大角。結(jié)果，不能獲得光接收元件所需的光量，由 此引起光量的不足。近年來，隨著數(shù)字相機廣泛的使用，用戶的需要已經(jīng)多樣化。具體地說，需要具有高的可變放大率的變焦透鏡的小型相機(可變焦距透鏡系 統(tǒng)，在下文中，也稱為變焦距透鏡系統(tǒng))，已經(jīng)提供了具有大于七的可變放大率的變焦透鏡， 同時需要具有高可變放大率的變焦透鏡的小型相機(變焦距透鏡系統(tǒng))。通常用作具有高可變放大率的變焦透鏡的變焦透鏡的類型是所謂 “正-負-正-正”四組類型之一?！罢?負-正-正”四組類型的變焦透鏡包括具有正折 射率的第一透鏡組，具有負折射率的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡組，和具有正折 射率的第四透鏡組。在“正_負-正-正”四組類型的變焦透鏡中，當位置透鏡狀態(tài)從具有 最長焦距的廣角端狀態(tài)改變到具有最短焦距的長焦端狀態(tài)時，在第一透鏡組和第二透鏡組 之間的距離增加而在第二透鏡組和第三透鏡組之間的距離減小。第一到第三透鏡組每一個 都移動且第四透鏡組的移動補償圖像表面位置的變化。作為這種“正_負-正-正”四組類型的變焦透鏡的實例，現(xiàn)有技術(shù)中已知在日本 已公開專利申請No. 2008-146016中公開的變焦透鏡。
近年來，具有大于10的變焦比的廣角變焦透鏡的數(shù)目增加了。作為這種廣角變焦 透鏡，在很多情況下使用其中第一透鏡組具有負折射率的所謂“負優(yōu)先型”透鏡。例如，在日本已公開專利申請No. 2007-94174中描述的變焦透鏡包括兩個透鏡組 的情況下，第一透鏡組具有負折射率且第二透鏡組具有正折射率。從物體側(cè)到圖像側(cè)以該 次序布置這些透鏡。另外，在日本已公開專利申請No. 2008-46208中描述的變焦透鏡包括從物體側(cè)到 圖像側(cè)以該次序布置的具有負折射率的第一透鏡，具有正折射率的第二透鏡組，和具有負 折射率的第三折射組，和具有正屈光率的第四透鏡組。此外，近年來，非球面透鏡已經(jīng)得到普遍使用且具有有正折射率的第一透鏡組的 所謂正優(yōu)先型變焦透鏡(positive precedence type zoom lens)在很多情況下也開始被 使用。例如，在日本已公開專利申請No. 2008-102165中描述的正優(yōu)先變焦透鏡中，非球 面透鏡大量地用于獲得廣角和更高放大。

發(fā)明內(nèi)容
但是，為了同時獲得75度的視角和幾乎10的更高可變倍率，負優(yōu)先型變焦透鏡在 長焦端狀態(tài)引起時間傳播的光線。因此，具有更大直徑的光通量可能通過第二透鏡組和后 續(xù)透鏡組中的每一個，要求球面像差的最好的校正。結(jié)果，需要透鏡的較短長度和較小直徑 兩者。上述需要幾乎不能發(fā)生在正優(yōu)先型變焦透鏡(比如“正_負-正-正”四組類型 的變焦透鏡)中。然而，入射在第一透鏡組上的軸外光通量在廣角端狀態(tài)中以與光軸的大 角存在。結(jié)果，需要第一組中每個透鏡的更大直徑，并且由于在第一透鏡組和第二透鏡組之 間的偏心關(guān)系而存在變焦透鏡的性能的顯著下降。因此，例如，在日本已公開專利申請No. 2008-102165中描述的變焦透鏡可以保證 至多大約75度的視角。因此，需要提供本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)及圖像拾取設備，其尺寸減少并提供 有更高可變倍率和廣角。根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，變焦距透鏡系統(tǒng)包括從物體側(cè)到圖像側(cè)布置的具有正 折射率的第一透鏡組，具有負折射率的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡組和具有正 折射率的第四透鏡組。當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到具有長焦端狀態(tài)時，在第一透 鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，在第二透鏡組和第三透鏡組之間的距離減小，并且在 第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離改變。當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀 態(tài)時，所有透鏡組都可移動，在第三透鏡組附近布置孔徑光闌，并且第四透鏡組在短距離聚 焦時移動。第一透鏡組包括具有面向圖像的凹面的負透鏡和具有面對物體的凸面的正透 鏡。從物體側(cè)到圖像側(cè)以該次序布置這些透鏡。第二透鏡組包括具有對著圖像的凹側(cè)的負 透鏡，具有面對物體的凹面和面對圖像的相對凹面的負透鏡，和具有面對物體的凸面的凹 凸正透鏡。從物體側(cè)到圖像側(cè)以該次序布置這些透鏡。在第二透鏡組中，以非球形形成在 物體側(cè)上布置的負透鏡的物體側(cè)表面和正透鏡的物體側(cè)表面中的每一個，并且滿足以下條 件表達式⑴
(1) 2. 0 < fl/(fw · ft)1/2 < 2· 5，其中fl 第一透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下 的焦距。在上述變焦距透鏡系統(tǒng)中，保證了像差校正功能，第一透鏡組可以變薄，并且可以 適當?shù)匦Ｕ傻谝煌哥R組產(chǎn)生的負球面像差(negative sphericalaberration)。在上述的變焦距透鏡系統(tǒng)中，需要滿足以下條件表達式(2)(2)0. 65 < |dwtl/dt| < 0. 9，其中dwtl 第一透鏡組的移動距離；和dt 在長焦端狀態(tài)下在第一透鏡組和第二透鏡組之間的氣隙(airspacing)。當變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(2)時，保證了變焦比且可以在每一長焦狀態(tài) 和收縮狀態(tài)時縮短透鏡系統(tǒng)的全長。在上述的變焦距透鏡系統(tǒng)中，需要滿足以下條件表達式(3)。(3) 0. 42 < I f2 | / (fw · ft)1/2 < 0· 49，其中f2 第二透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。當變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(3)時，抑制了屏幕外圍的軸外像差，并且抑 制伴軸外像差隨位置透鏡狀態(tài)的改變的變化。在變焦距透鏡系統(tǒng)中，在第三透鏡組的物體側(cè)上布置孔徑光闌，并且當位置透鏡 狀態(tài)改變時孔徑光闌與第三透鏡組一起移動，同時可預計滿足以下條件表達式(4)。(4) 0. 44 < dS3/R31 < 0. 58，其中dS3 在孔徑光闌和第三透鏡組離圖像平面的最近表面之間的距離，和R31 第三透鏡組離物體的最近表面的曲率半徑。當如上所述地設計變焦距透鏡系統(tǒng)且滿足條件表達式(4)時，可以抑制在第三透 鏡組中產(chǎn)生的負球面像差，并且可以縮短在長焦端狀態(tài)下透鏡系統(tǒng)的整個長度。優(yōu)選地，上述變焦距透鏡系統(tǒng)應該滿足以下條件表達式(5)。(5) 1. 75 < f3/fw < 2. 1，其中f3 第三透鏡組的焦距；和fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。當變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(5)時，可以縮短隨著廣角狀態(tài)中視角的改變 發(fā)生的彗形像差的變化和系統(tǒng)的整體長度。圖像拾取設備包括變焦距透鏡系統(tǒng)和將由變焦距透鏡系統(tǒng)形成的光學圖像轉(zhuǎn)換 為電信號的成像元件。變焦距透鏡系統(tǒng)包括從物體側(cè)到圖像側(cè)布置的具有正折射率的第一 透鏡組，具有負折射率的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡組和具有正折射率的第四 透鏡組。當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，在第一透鏡組和第二透鏡組 之間的距離增加，在第二透鏡組和第三透鏡組之間的距離減小，并且在第三透鏡組和第四 透鏡組之間的距離改變。當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，所有透鏡組 都可移動，在第三透鏡組附近布置孔徑光闌，并且第四透鏡組在短距離聚焦時移動。第一透鏡組包括具有面向圖像的凹面的負透鏡和具有面對物體的凸面的正透鏡。從物體側(cè)到圖像 側(cè)以該次序布置這些透鏡。第二透鏡組包括具有面對圖像的凹面的負透鏡，具有面對物體 的凹面和面對圖像的相對凹面的負透鏡，和具有面對物體的凸面的凹凸正透鏡。從物體側(cè) 到圖像側(cè)布置這些透鏡。在第二透鏡組中，以非球形形成在物體側(cè)上布置的負透鏡的物體 側(cè)表面和正透鏡的圖像側(cè)表面中的每一個，并且滿足以下條件表達式(1)(1) 2. 0 < fl/(fw · ft)1/2 < 2· 5，其中fl 第一透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。在上述圖像拾取設備中，保證了像差校正功能，第一透鏡組可以變薄，并且可以適 當?shù)匦Ｕ傻谝煌哥R組產(chǎn)生的負球面像差。另一變焦距透鏡系統(tǒng)，具有正折射率的第一透鏡組、具有負折射率的第二透鏡 組、具有正折射率的第三透鏡組、具有正折射率的第四透鏡組和具有正折射率的第五透鏡 組。從物體側(cè)到圖像側(cè)布置這些透鏡。當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài) 時，在第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，在第二透鏡組和第三透鏡組之間的距離 減小，并且在第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離改變。第五透鏡組的位置對于可變倍率 (variable power)固定。當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，第一到第四 透鏡組每一個都可移動，在第三透鏡組附近布置孔徑光闌，并且第四透鏡組在短距離聚焦 時移動。第一透鏡組包括具有面向圖像的凹面的負透鏡和具有面對物體的凸面的正透鏡。 從物體側(cè)到圖像側(cè)以該次序布置這些透鏡。第二透鏡組包括具有面對圖像的凹面的負透 鏡，具有面對物體的凹面和面對圖像的相對凹面的負透鏡，和具有面對物體的凸面的凹凸 正透鏡。從物體側(cè)到圖像側(cè)以該次序布置這些透鏡。在第二透鏡組中，以非球形形成在物 體側(cè)上布置的負透鏡的物體側(cè)表面和正透鏡的圖像側(cè)表面中的每一個，并且滿足以下條件 表達式(7)(7) 2. 4 < fl/(fw · ft)1/2 < 2· 7，其中fl 第一透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。在另一變焦距透鏡系統(tǒng)中，保證了像差校正功能，第一透鏡組可以變薄，并且可以 適當?shù)匦Ｕ傻谝煌哥R組產(chǎn)生的負球面像差。另外，固定的第五透鏡組的布置允許入射在成像元件上的光與光軸幾乎平行。優(yōu)選地，上述另一變焦距透鏡系統(tǒng)應該滿足以下條件表達式(8)。(8)5 < |dwtl/dwt2| < 5. 8，其中dwtl 第一透鏡組的移動距離；和dwt2 第二透鏡組的移動距離。當另一變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(8)時，保證了變焦比且可以在長焦狀態(tài) 和收縮狀態(tài)中的每一個時縮短透鏡系統(tǒng)的全長。優(yōu)選地，上述另一變焦距透鏡系統(tǒng)應該滿足以下條件表達式(9)。(9) 0. 47 < I f2 | / (fw · ft)1/2 < 0. 53，其中
f2 第二透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。當如上所述地設計另一變焦距透鏡系統(tǒng)且滿足條件表達式(9)時，抑制了屏幕的 外圍上的軸外像差，并且抑制伴隨位置透鏡狀態(tài)變化的軸外像差的變化。在上述另一變焦距透鏡系統(tǒng)中，在第三透鏡組的物體側(cè)上布置孔徑光闌。當位置 透鏡狀態(tài)改變時，孔徑光闌與第三透鏡組一起移動，同時滿足以下條件表達式(10)。(10)0. 53 < dS3/R31 < 0. 59，其中dS3 在孔徑光闌和第三透鏡組離圖像平面的最近表面之間的距離，和R31 第三透鏡組離物體的最近表面的曲率半徑。當如上所述地設計另一變焦距透鏡系統(tǒng)且滿足條件表達式(10)時，可以抑制在 第三透鏡組中產(chǎn)生的負球面像差，并且可以縮短在長焦端狀態(tài)下透鏡系統(tǒng)的整個長度。在另一上述變焦距透鏡系統(tǒng)中，需要滿足以下條件表達式(11)。(11)2. 1 < f3/fw < 2. 3，其中f3 第三透鏡組的焦距；和fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。當另一變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(11)時，可以抑制在廣角端狀態(tài)下隨著 視角的改變的彗形像差的變化，并且可以縮短透鏡系統(tǒng)的整個長度。優(yōu)選地，上述另一變焦距透鏡系統(tǒng)應該滿足以下條件表達式(12)。(12)5. 6 < f5/fw < 7. 2，其中f5 第五透鏡組的焦距；和fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。當另一變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(12)時，在廣角端狀態(tài)下可以獲得更寬 的角度，并且可以減少場曲率(field curvature)。另一圖像拾取設備包括變焦距透鏡系統(tǒng)和將由變焦距透鏡系統(tǒng)形成的光學圖像 轉(zhuǎn)換為電信號的成像元件。變焦距透鏡系統(tǒng)包括從物體側(cè)到圖像側(cè)布置的具有正折射率的 第一透鏡組，具有負折射率的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡組，具有正折射率的第 四透鏡組和具有正折射率的第五透鏡組。當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài) 時，在第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，在第二透鏡組和第三透鏡組之間的距離 減小，并且在第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離改變。第五透鏡組的位置對于可變倍率 固定。當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，第一到第四透鏡組每一個都可 移動，在第三透鏡組附近布置孔徑光闌，并且第四透鏡組在短距離聚焦時移動。第一透鏡組 包括具有對著圖像的凹面?zhèn)鹊呢撏哥R和具有面對物體的凸面的正透鏡。從物體側(cè)到圖像側(cè) 布置這些透鏡。第二透鏡組包括具有對著圖像的凹面?zhèn)鹊呢撏哥R，具有面對物體的凹面和 面對圖像的相對凹面的負透鏡，和具有面對物體的凸面的凹凸正透鏡。從物體側(cè)到圖像側(cè) 布置這些透鏡。在第二透鏡組中，以非球形形成在物體側(cè)上布置的負透鏡的物體側(cè)表面和 正透鏡的物體側(cè)表面中的每一個，并且滿足以下條件表達式(7)(7) 2. 4 < fl/(fw · ft)1/2 < 2· 7，其中fl 第一透鏡組的焦距；
fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。在上述另一圖像拾取設備中，保證了像差校正功能，第一透鏡組可以變薄，并且可 以適當?shù)匦Ｕ傻谝煌哥R組產(chǎn)生的負球面像差。另外，固定的第五透鏡組的布置允許入射在成像元件上的光與光軸幾乎平行。[技術(shù)效果]根據(jù)本發(fā)明實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)包括從物體側(cè)到圖像側(cè)布置的具有正折射 率的第一透鏡組，具有負折射率的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡組和具有正折射 率的第四透鏡組。當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，在第一透鏡組和第 二透鏡組之間的距離增加，在第二透鏡組和第三透鏡組之間的距離減小，并且在第三透鏡 組和第四透鏡組之間的距離改變。當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，所 有透鏡組都可移動，在第三透鏡組附近布置孔徑光闌，并且第四透鏡組在短距離聚焦時移 動。第一透鏡組包括具有對著圖像的凹面?zhèn)鹊呢撏哥R和具有面對物體的凸面的正透鏡。從 物體側(cè)到圖像側(cè)布置這些透鏡。第二透鏡組包括具有對著圖像的凹面?zhèn)鹊呢撏哥R，具有面 對物體的凹面和面對圖像的相對凹面的負透鏡，和具有面對物體的凸面的凹凸正透鏡。從 物體側(cè)到圖像側(cè)布置這些透鏡。在第二透鏡組中，以非球形形成在物體側(cè)上布置的負透鏡 的物體側(cè)表面和正透鏡的物體側(cè)表面中的每一個，并且滿足以下條件表達式(1)(1) 2. 0 < fl/(fw · ft)1/2 < 2· 5，其中fl 第一透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。因此，在保證像差校正功能之后透鏡可以變薄。另外，可以在保證高光學性能之后 獲得尺寸的減小。根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，滿足以下條件表達式(2)。(2)0. 65 < |dwtl/dt| < 0. 9，其中dwtl 第一透鏡組的移動距離；和dt 在長焦端狀態(tài)下在第一透鏡組和第二透鏡組之間的氣隙。另外，可以在長焦端和在收縮狀態(tài)(collapse state)下獲得透鏡的厚度減小。根據(jù)本發(fā)明的第三和第四實施例中的每一個，滿足以下條件表達式(3)。(3)0. 42 < f2|/(fw · ft)1/2 < 0. 49，其中f2 第二透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。因此，順利校正在屏幕外圍上的高階軸外像差和隨著位置透鏡狀態(tài)變化的軸外像 差，以便可以獲得高性能。根據(jù)本發(fā)明的第五和第六實施例中的每一個，在第三透鏡組的物體側(cè)上布置孔徑
光闌。當位置透鏡狀態(tài)改變時，孔徑光闌與第三透鏡組一起移動，同時滿足以下條件表達式 ⑷。(4) 0. 44 < dS3/R31 < 0. 58，其中
ds3 在孔徑光闌和第三透鏡組離圖像平面的最近表面之間的距離，和R31 第三透鏡組離物體的最近表面的曲率半徑。因此，可以順利校正在第三透鏡組中產(chǎn)生的負球面像差，并且可以縮短在長焦端 狀態(tài)下透鏡系統(tǒng)的整個長度，由此獲得高性能。根據(jù)本發(fā)明的第七和第八實施例中的每一個，滿足以下條件表達式(5)。(5) 1. 75 < f3/fw < 2. 1，其中f3 第三透鏡組的焦距；和fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。因此，順利校正在廣角端狀態(tài)下彗形像差隨著視角改變的變化，并且可以縮短透 鏡系統(tǒng)的整個長度而不取決于位置透鏡狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像拾取設備包括變焦距透鏡系統(tǒng)和將由變焦距透鏡系統(tǒng) 形成的光學圖像轉(zhuǎn)換為電信號的成像元件。變焦距透鏡系統(tǒng)包括從物體側(cè)到圖像側(cè)布置的 具有正折射率的第一透鏡組，具有負折射率的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡組和 具有正折射率的第四透鏡組。當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，在第一 透鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，在第二透鏡組和第三透鏡組之間的距離減小，并且 在第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離改變。當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端 狀態(tài)時，所有透鏡組都可移動，在第三透鏡組附近布置孔徑光闌，并且第四透鏡組在短距離 聚焦時移動。第一透鏡組包括具有對著圖像的凹面?zhèn)鹊呢撏哥R，具有面對物體的凸面的正 透鏡。從物體側(cè)到圖像側(cè)布置這些透鏡。第二透鏡組包括具有面對圖像的凹面的負透鏡，具有面對物體的凹面和面對圖像 的相對凹面的負透鏡，和具有面對物體的凸面的凹凸正透鏡。從物體側(cè)到圖像側(cè)布置這些 透鏡。在第二透鏡組中，以非球形形成在物體側(cè)上布置的負透鏡的物體側(cè)表面和正透鏡的 圖像側(cè)表面中的每一個，并且滿足以下條件表達式(1)(1)2. 0 < fl/(fw · ft)1/2 < 2. 5，其中fl 第一透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。因此，在保證像差校正功能之后第一透鏡組可以變薄。另外，可以在保證高光學性 能之后獲得尺寸的減小。根據(jù)本發(fā)明實施例的另一變焦距透鏡系統(tǒng)包括從物體側(cè)到圖像側(cè)布置的具有正 折射率的第一透鏡組，具有負折射率的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡組，具有正折 射率的第四透鏡組和具有正折射率的第五透鏡組。當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長 焦端狀態(tài)時，在第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，在第二透鏡組和第三透鏡組之 間的距離減小，并且在第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離改變。第五透鏡組的位置對于 可變倍率固定。當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，第一到第四透鏡組每 一個都可移動，在第三透鏡組附近布置孔徑光闌，并且第四透鏡組在短距離聚焦時移動。第 一透鏡組包括具有對著圖像的凹面?zhèn)鹊呢撏哥R和具有面對物體的凸面的正透鏡。從物體側(cè) 到圖像側(cè)布置這些透鏡。第二透鏡組包括具有面對圖像的凹面的負透鏡，具有面對物體的 凹面和面對圖像的相對凹面的負透鏡，和具有面對物體的凸面的凹凸正透鏡。從物體側(cè)到圖像側(cè)布置這些透鏡。在第二透鏡組中在物體側(cè)布置負透鏡的物體側(cè)表面。以非球面形成 正透鏡的圖像側(cè)表面，并且嘗試滿足以下條件表達式(7)。(7)2. 4 < fl/(fw · ft)1/2 < 2. 7，其中fl 第一透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。因此，在保證像差校正功能之后透鏡可以變薄。另外，可以在保證高光學性能之后 獲得尺寸的減小。另外，第五透鏡組的折射率縮短由四個透鏡組組成的透鏡系統(tǒng)的焦距以獲得更寬 的角度，同時順利校正場曲率。結(jié)果，可以獲得透鏡系統(tǒng)的尺寸的減小。根據(jù)本發(fā)明的第11實施例，滿足以下條件表達式(8)。(8)5 < |dwtl/dwt2| < 5. 8，其中dwtl 第一透鏡組的移動距離；和dwt2 第二透鏡組的移動距離。另外，可以在長焦端和在收縮狀態(tài)下獲得變焦透鏡的厚度減小。根據(jù)本發(fā)明的第12和第13實施例中的每一個，滿足以下條件表達式(9)。(9)0. 47 < f2|/(fw · ft)1/2 < 0. 53，其中f 2:第二透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。因此，順利校正在屏幕外圍上的高階軸外像差和隨著位置透鏡狀態(tài)變化的軸外像 差，以便可以獲得高性能。根據(jù)本發(fā)明的第14和第15實施例中的每一個，在第三透鏡組的物體側(cè)上布置孔 徑光闌。當位置透鏡狀態(tài)改變時，孔徑光闌與第三透鏡組一起移動，同時滿足以下條件表達 式(10)。(10)0. 53 < dS3/R31 < 0. 59，其中dS3 在孔徑光闌和第三透鏡組離圖像平面的最近表面之間的距離，和R31 第三透鏡組離物體的最近表面的曲率半徑。因此，可以順利校正在第三透鏡組中產(chǎn)生的負球面像差，并且可以縮短在長焦端 狀態(tài)下透鏡系統(tǒng)的整個長度，由此獲得高性能。根據(jù)本發(fā)明的第16和第17實施例中的每一個，滿足以下條件表達式(11)。(11)2. 1 < f3/fw < 2. 3，其中f3 第三透鏡組的焦距；和fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。因此，順利校正在廣角端狀態(tài)下彗形像差隨著視角改變的變化，并且可以縮短透 鏡系統(tǒng)的整個長度而不取決于位置透鏡狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的第十八和第十九實施例中的每一個，滿足以下條件表達式(12)。(12)5. 6 < f5/fw < 7. 2，其中f5 第五透鏡組的焦距；和fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。
因此，順利校正在廣角端狀態(tài)下隨著視角改變的場曲率，并且可以縮短透鏡系統(tǒng) 的整個長度而不取決于位置透鏡狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明實施例的另一圖像拾取設備包括變焦距透鏡系統(tǒng)和將由變焦距透鏡 系統(tǒng)形成的光學圖像轉(zhuǎn)換為電信號的成像元件。變焦距透鏡系統(tǒng)包括從物體側(cè)到圖像側(cè)布 置的具有正折射率的第一透鏡組，具有負折射率的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡 組，具有正折射率的第四透鏡組和具有正折射率的第五透鏡組。當位置透鏡狀態(tài)從廣角端 狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，在第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，在第二透鏡組和 第三透鏡組之間的距離減小，在第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離改變，并且第五透鏡 組的位置對于可變倍率固定。當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，第一到 第四透鏡組每一個都可移動，在第三透鏡組附近布置孔徑光闌，并且第四透鏡組在短距離 聚焦時移動。第一透鏡組包括具有對著圖像的凹面?zhèn)鹊呢撏哥R和具有面對物體的凸面的正 透鏡。從物體側(cè)到圖像側(cè)布置這些透鏡。第二透鏡組包括具有面對圖像的凹面的負透鏡， 具有面對物體的凹面和面對圖像的相對凹面的負透鏡，和具有面對物體的凸面的凹凸正透 鏡。從物體側(cè)到圖像側(cè)布置這些透鏡。在第二透鏡組中，以非球形形成在物體側(cè)上布置的 負透鏡的物體側(cè)表面和正透鏡的圖像側(cè)表面中的每一個，并且滿足以下條件表達式(7)(7)2. 4 < fl/(fw · ft)1/2 < 2. 7，其中fl 第一透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。因此，在保證像差校正功能之后透鏡可以變薄。另外，可以在保證高光學性能之后 獲得尺寸的減小。另外，第五透鏡組的折射率縮短由四個透鏡組組成的透鏡系統(tǒng)的焦距以獲得更寬 的角度，同時順利校正場曲率。結(jié)果，可以獲得透鏡系統(tǒng)的尺寸的減小。


圖1是圖示在根據(jù)本發(fā)明第一實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中的透鏡布置的示圖；圖2是圖示在廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散(astigmatism)和失真像差的示圖， 表示其中具體數(shù)值以類似于圖3和圖4的方式應用于第一實施例的數(shù)字示例的像差圖表；圖3是圖示在中間焦距狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖；圖4是圖示在長焦端狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖；圖5是圖示在根據(jù)本發(fā)明第二實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中的透鏡布置的示圖；圖6是圖示在廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖，表示其中具體 數(shù)值以類似于圖7和圖8的方式應用于第一實施例的數(shù)字示例的像差圖表；圖7是圖示在中間焦距狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖；圖8是圖示在長焦端狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖；圖9是圖示在根據(jù)本發(fā)明第三實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中的透鏡布置的示圖；圖10是圖示在廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖，表示其中具體 數(shù)值以類似于圖11和圖12的方式應用于第一實施例的數(shù)字示例的像差圖表；圖11是圖示在中間焦距狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖12是圖示在長焦端狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖；圖13是圖示在根據(jù)本發(fā)明第四實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中的透鏡布置的示圖；圖14是圖示在廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖，表示其中具體 數(shù)值以類似于圖15和圖16的方式應用于第一實施例的數(shù)字示例的像差圖表；圖15是圖示在中間焦距狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖；圖16是圖示在長焦端狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖；圖17是圖示在根據(jù)本發(fā)明第五實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中的透鏡布置的示圖；圖18是圖示在廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖，表示其中具體 數(shù)值以類似于圖19和圖20的方式應用于第一實施例的數(shù)字示例的像差圖表；圖19是圖示在中間焦距狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖；圖20是圖示在長焦端狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖；圖21是圖示在根據(jù)本發(fā)明第六實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中的透鏡布置的示圖；圖22是圖示在廣角端狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖，表示其中具體 數(shù)值以類似于圖23和圖24的方式應用于第一實施例的數(shù)字示例的像差圖表；圖23是圖示在中間焦距狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖；圖24是圖示在長焦端狀態(tài)下的球面像差、像散和失真像差的示圖；和圖25是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖像拾取設備的示例性配置的框圖。
具體實施例方式在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明的任意實施例的執(zhí)行變焦距透鏡系統(tǒng)和圖像拾取設 備的最佳模式。根據(jù)本發(fā)明的任意實施例的圖像拾取設備的變焦距透鏡系統(tǒng)是其中變焦距透鏡 系統(tǒng)包括四個透鏡組，或第一到第四透鏡組的變焦距透鏡系統(tǒng)，而圖像拾取設備包括這種 變焦距系統(tǒng)。此外，根據(jù)本發(fā)明的任意實施例的另一變焦距透鏡系統(tǒng)包括五個透鏡組，或第 一到第五透鏡組。另外，本發(fā)明的任意實施例的另一圖像拾取設備包括這種變焦距系統(tǒng)。[變焦距透鏡系統(tǒng)的配置(四個透鏡組)]首先，將描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有四個透鏡組(第一到第四透鏡組) 的本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)。本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)包括從物體側(cè)到圖像側(cè)布置的具有正折射率的第一 透鏡組，具有負折射率的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡組和具有正折射率的第四 透鏡組。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀 態(tài)時，在第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，在第二透鏡組和第三透鏡組之間的距 離減小，并且在第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離改變。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀 態(tài)時，所有透鏡組都可移動，在第三透鏡組附近布置孔徑光闌，并且第四透鏡組在短距離聚 焦時移動。在下文中，將描述本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中每個透鏡組的功能。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，在處于廣角端狀態(tài)的同時彼此接近地布置第一透鏡組和第二透鏡組，以便入射在第一透鏡組上的軸外光通量接近光軸。結(jié)果，可以減少各 個透鏡的直徑。同時，當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)向長焦端狀態(tài)改變時，發(fā)生在第一透鏡 組和第二透鏡組之間的距離增加。因此，通過第一透鏡組的軸外光通量變得遠離光軸。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，使用軸外光通量的高度上的改變順利校正軸外 像差隨著位置透鏡狀態(tài)改變的變化。具體地說，在廣角端狀態(tài)下縮短且在長焦端狀態(tài)下延 長透鏡的整個長度，以防止入射在第一透鏡組上的軸外光通量離開光軸過多。延長在第二 透鏡組和第三透鏡組之間的距離以防止通過第二透鏡組的軸外光通量離開光軸過多。結(jié) 果，可以獨立地校正軸上(on-axis)像差和軸外像差。當位置透鏡狀態(tài)向著長焦端狀態(tài)改變時，在第二透鏡組和第三透鏡組之間的距離 縮短，使得通過第二透鏡的軸外光通量接近光軸。結(jié)果，順利校正軸外像差隨著位置透鏡狀 態(tài)改變的變化，以便可以獲得高性能。因為在圖像平面附近布置第四透鏡組，所以第四透鏡組的移動僅引起橫向放大率 的小改變。因此，第四透鏡移動以便可以校正圖像表面位置隨著第一到第三透鏡組的移動 的變化。另外，用于使用成像元件記錄被攝物的圖像拾取設備(相機)的適當透鏡處于出 瞳位置遠離圖像平面或主光線與光軸幾乎平行的狀態(tài)。因此，當通過透鏡的光通量移動到 光軸方向時光線的高度的變化變小。因此，因為光線的高度的改變小，所以第四透鏡組適于 所謂短距離聚焦，所述短距離聚焦補償由物體位置在移動到光軸方向時的改變發(fā)生的圖像 表面位置的變化。從上可知，本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)，第四透鏡組在短距離聚焦時移 動。應該考慮孔徑光闌的位置以便同時獲得透鏡直徑的尺寸減小和高性能。這是因為，總的來說，通過每個透鏡組的軸外光通量的高度的改變隨著改變它們 離孔徑光闌的距離的透鏡組的數(shù)目增加而更容易發(fā)生。軸外光通量的高度的改變可以用于 校正由于位置透鏡狀態(tài)的改變引起的軸外像差的變化。替代地，軸外光通量的高度可以正 向地變化，以更有效地校正軸外像差的變化。此外，在透鏡系統(tǒng)的中間附近的孔徑光闌的布 置允許透鏡具有更小的直徑。因此，在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，如上所述，在第三透 鏡組附近放置孔徑光闌，以獲得透鏡直徑的尺寸減小和透鏡系統(tǒng)的高性能。另外，在第三透鏡組的物體側(cè)上布置孔徑光闌，以允許孔徑光闌和第三透鏡組一 起移動，由此獲得透鏡直徑的進一步減小和鏡筒的簡化的結(jié)構(gòu)。此外，特別在廣角端狀態(tài)下，第三透鏡組的物體側(cè)上孔徑光闌的布置允許通過第 一透鏡組的軸外光通量接近光軸，以獲得透鏡直徑的尺寸減小。同時，通過第一透鏡組的軸 外光通量在廣角端狀態(tài)下接近光軸，其變得可以防止在屏幕外圍彗形像差的產(chǎn)生，以獲得 高性能。為了同時獲得更高的可變倍率，和尺寸減小，增加每個透鏡組的折射率是有效的。 然而，每個透鏡組的折射率的增加導致每個透鏡組中每個透鏡表面的曲率的增加。因此，當 在獲得更高的可變倍率和尺寸減小之后獲得更寬的角度時，可能在屏幕的外圍發(fā)生顯著的 大像差。在正優(yōu)先型中，通過第一透鏡組的軸外光通量在廣角端狀態(tài)下趨向于遠離光軸。具 體地說，第一透鏡組的折射率增加越多，通過第一透鏡組的軸外像差通量移動遠離光軸就 越多。此外，在該情況下，在屏幕的外圍發(fā)生大彗形像差。
因此，為了在同時獲得更高的可變倍率和尺寸減小之后獲得更寬的角度，優(yōu)選減 小第一透鏡組的折射率。然而，在該情況下，第一透鏡組的折射率的減小導致透鏡系統(tǒng)的整 體長度的增加，由此導致保證預定可變放大率時的困難。因此，在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，如上所述地設計第一和第二透鏡組，以通 過在獲得更高的可變倍率和尺寸減小的同時，獲得更寬的角度來保證高的光學性能，而不 取決于透鏡的位置。具體地說，本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)可以獲得更高的可變倍率和尺寸減小兩 者，同時在廣角端狀態(tài)下具有大于70度的更寬的角度。在根據(jù)本發(fā)明實施例的變焦距透鏡 系統(tǒng)中，第一透鏡組包括具有面向圖像的凹面的負透鏡和具有面對物體的凸面的正透鏡。 從物體側(cè)到圖像側(cè)以該次序布置這些透鏡。在根據(jù)本發(fā)明實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，第二透鏡組包括具有面對圖像的凹面 的負透鏡(第一負透鏡)，具有面對物體的凹面和面對圖像的相對凹面的負透鏡(第二負透 鏡)，和具有面對物體的凸面的凹凸正透鏡。從物體側(cè)到圖像側(cè)布置這些透鏡。在第二透鏡 組中，以非球形形成第一負透鏡的物體側(cè)表面和正透鏡的圖像側(cè)表面中的每一個。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)的第二透鏡組中，通過將正透鏡的圖像側(cè)表面形成 為非球面來校正軸上像差。另外，通過將負透鏡形成為非球面鏡頭來校正軸外像差。當如上所述地配置本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)時，在保證像差校正功能之后鏡頭 可以變薄。另外，可以在保證高光學性能之后獲得第一透鏡組的尺寸的減小。另外，第一透鏡組可以包括兩個透鏡，負透鏡和正透鏡以產(chǎn)生從廣角端到長焦端 的適當移動距離或反之亦然。因此，在收縮透鏡系統(tǒng)時透鏡系統(tǒng)的厚度和在長焦端狀態(tài)下 透鏡系統(tǒng)的整個長度可以減小。本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)可以通過使用非球面透鏡實現(xiàn)更高的光學性能。具體 地說，第二透鏡組中非球面鏡頭的使用允許透鏡系統(tǒng)順利校正由于廣角端狀態(tài)中產(chǎn)生的視 角引起的彗形像差的變化。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，負透鏡(第一負透鏡)的物體側(cè)上的表面和在 第二透鏡組的物體側(cè)上布置的正透鏡的圖像側(cè)上的表面中的至少兩個表面被分別形成為 非球面。因此，可以在廣角端狀態(tài)下同時獲得尺寸減小和高性能。為了使用非球面，總的來說，存在方法(A)將孔徑光闌附近的表面形成為非球面 的方法；和(B)將遠離孔徑光闌的表面形成為非球面的方法。在(A)的情況下，非球面適于球面像差的校正。在⑶的情況下，另一方面，非球 面適于軸外像差，比如失真像差和場曲率的校正。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，在第二透鏡組中遠離彼此地布置兩個球面以獨 立地校正光軸附近的折射率和在遠離光軸的位置的折射率。具體地說，獨立地校正在近軸 (paraxial)區(qū)域中的入瞳位置和在屏幕的周邊的入瞳位置。結(jié)果，變得可以移動入射在第 一透鏡組上的軸外光通量接近光軸，可以減小透鏡直徑，并且可以順利校正由于視角的改 變引起的軸外像差的變化。[變焦距透鏡系統(tǒng)的條件表達式(四個透鏡組)]在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有四個透鏡組(第一到第四透鏡 組)的變焦距透鏡的條件表達式。
本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)滿足以下條件表達式(1)。(1) 2. 0 < fl/(fw · ft)1/2 < 2· 5，其中fl 第一透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。提供條件表達式(1)以縮短第一透鏡組在長焦端狀態(tài)下的整個長度并順利校正 在第一透鏡組中產(chǎn)生的負球面像差。如果高于條件表達式(1)的上限，則在長焦端狀態(tài)下第一透鏡的整個長度變長。另一方面，如果小于條件表達式(1)的下限，則不能順利校正在第一透鏡組中產(chǎn) 生的負球面像差。因此，幾乎不能獲得光學性能的進一步改進。因此，當變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(1)時，可以縮短長焦端狀態(tài)下透鏡系 統(tǒng)的整個長度，并且可以順利校正在第一透鏡組中產(chǎn)生的負球面像差。需要根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)滿足以下條件表達式(2)。(2)0. 65 < |dwtl/dt| < 0. 9，其中dwtl 第一透鏡組的移動距離；和dt 在長焦端狀態(tài)下在第一透鏡組和第二透鏡組之間的氣隙。提供條件表達式(2)以限定第一透鏡組的移動距離。另外，可以在長焦端和在收 縮狀態(tài)下獲得變焦透鏡的厚度減小。如果小于條件表達式(2)的下限，則不能獲得需要的變焦比。另一方面，如果高于條件表達式(2)的上限，則在長焦端狀態(tài)下第一透鏡的整個 長度變長。在該情況下，需要增加機械組件的厚度以保證與在第一透鏡組的廣角端和長焦 端之間的移動距離對應的凸輪軌道(cam track)，在收縮時造成厚度減小的障礙。因此，變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(2)以獲得在長焦端和在收縮時的透鏡的 厚度減小。在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，除上述條件表達式(1)之外， 變焦距透鏡系統(tǒng)還可能滿足以下條件表達式(3)。(3) 0. 42 < I f2 | / (fw · ft)1/2 < 0· 49，其中f 2:第二透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。提供條件表達式(3)以限定第二透鏡組的焦距以獲得高性能。如果小于條件表達式(3)的下限，則顯著地發(fā)生高階軸外像差。因此，幾乎不能獲 得性能的進一步改進。另一方面，如果高于條件表達式(3)的上限，則幾乎不能以有利方式校正軸外像 差隨著位置透鏡狀態(tài)改變的變化。因此，幾乎不能獲得性能的進一步改進。因此，當變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(3)時，抑制了屏幕外圍上的高階軸外 像差，并且可以順利校正軸外像差隨著位置透鏡狀態(tài)改變的變化。結(jié)果，可以獲得更多性能 改進。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，為同時獲得更高的可變倍率，更多的尺寸減小和更高的性能，可以如下所述地配置第一透鏡組。為了獲得這種更高的可變倍率，需要順利校正由于長焦端狀態(tài)下增加了的焦距弓I 起的色像差和球面像差。為了獲得更高的性能，因為需要順利校正在每個透鏡組中產(chǎn)生的 色像差和球面像差，所以需要第一透鏡組中的至少一個正透鏡和至少一個負透鏡。此外，為了縮短透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的整個長度以減小透鏡的直徑，優(yōu)選地， 第一透鏡組包括具有對著圖像的凹面?zhèn)鹊呢撏哥R和具有面對物體的凸面的正透鏡。從物體 側(cè)到圖像側(cè)布置這些透鏡。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，這種第一透鏡組的配置允許最接近圖像地布置 正透鏡，以便在第一透鏡組上入射的軸外光通量可以接近光軸且同時可以縮短透鏡系統(tǒng)的 整個長度。在本發(fā)明的一個實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，需要滿足以下條件表達式(4)。(4) 0. 44 < dS3/R31 < 0. 58，其中dS3 在孔徑光闌和第三透鏡組離圖像平面的最近表面之間的距離，和R31 第三透鏡組離物體的最近表面的曲率半徑。提供條件表達式(4)以限定第三透鏡組離物體的最近表面的輪廊。第三透鏡組具有強大的折射率，以會聚從第二透鏡組發(fā)出的光通量。因此，當最優(yōu) 化第三透鏡組的形狀和獲得更高的性能時，第三透鏡組到物體的最近表面將起重要作用。如果高于條件表達式(4)的上限，則不能順利校正在第三透鏡組中產(chǎn)生的負球面 像差。因此，幾乎不能獲得性能的進一步改進。如果小于條件表達式(4)的下限，則變得難以縮短在長焦端狀態(tài)下透鏡系統(tǒng)的整 個長度。因此，當變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(4)時，可以順利校正在第三透鏡組中 產(chǎn)生的負球面像差，同時可以縮短長焦端狀態(tài)下透鏡系統(tǒng)的整個長度。在本發(fā)明的一個實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，需要滿足以下條件表達式(5)以獲 得更高的性能。(5) 1. 75 < f3/fw < 2. 1，其中f3 第三透鏡組的焦距；和fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。如果低于條件表達式(5)的下限，則變得難以順利校正廣角端狀態(tài)下彗形像差隨 著視角改變的變化。因此，幾乎不能獲得足夠高的性能。另一方面，如果高于條件表達式 (5)的上限，則透鏡系統(tǒng)的整個長度變長，而不取決于位置透鏡狀態(tài)。因此，幾乎不能獲得更 多的尺寸減小。因此，當變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(5)時，有可能順利校正廣角端狀態(tài)下 彗形像差的變化，且可以縮短透鏡系統(tǒng)的整個長度，而不取決于位置透鏡狀態(tài)。在本發(fā)明的一個實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，需要滿足以下條件表達式(6)以順 利校正第二透鏡組中產(chǎn)生的正的球面像差和獲得高性能。(6)0. 85 < I l/β 2t| < 1. 25，其中β 2t 長焦端狀態(tài)下第二透鏡組的橫向放大率(lateral magnification)。提供條件表達式(6)以限定第二透鏡組的橫向放大率。
如果高于條件表達式(6)的上限，則不能順利校正在第二透鏡組中產(chǎn)生的正的球 面像差。因此，幾乎不能獲得性能的進一步改進。另一方面，如果低于條件表達式(6)的下限，則不能縮短長焦端狀態(tài)下透鏡系統(tǒng) 的整個長度。因此，不能順利校正第二透鏡組中產(chǎn)生的足夠減小的正的球面像差。因此，幾 乎不能獲得足夠高的尺寸減小。因此，當變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(6)時，可以充分地校正在第二透鏡組 中產(chǎn)生的正的球面像差，同時可以縮短長焦端狀態(tài)下透鏡系統(tǒng)的整個長度。此外，在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，第一到第四透鏡組當中的一個透鏡組或 一個透鏡組的一部分以實質(zhì)上垂直光軸的方向移位。以這種方式，變焦距透鏡系統(tǒng)可以以 實質(zhì)上垂直光軸的方向移位透鏡組或其一部分。然后，通過與用于檢測圖像搖晃的檢測系 統(tǒng)、用于移位每一透鏡組的驅(qū)動系統(tǒng)和用于響應于檢測系統(tǒng)的輸出向驅(qū)動系統(tǒng)提供移位的 量的控制系統(tǒng)結(jié)合，移位的量還可以用于振動控制光學系統(tǒng)。具體地說，在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，以實質(zhì)上垂直光軸的方向移位第三 透鏡組。因此，可以最小化由移位所引起的性能改變。如果在第三透鏡組附近布置孔徑光闌，則軸外光通量通過光軸附近。因此，有可能 抑制由第三透鏡組在實質(zhì)上垂直光軸的方向的移位所引起的軸外像差的改變。此外，取決于光接收元件的光譜靈敏度特性，可以在透鏡系統(tǒng)的圖像側(cè)上向本實 施例的變焦距透鏡系統(tǒng)提供低通濾光鏡以避免產(chǎn)生波紋圖案或可以向其提供紅外截止濾 光鏡。另外，通過允許第一到第四透鏡組中的任意一個以垂直于光軸的方向移位，透鏡 系統(tǒng)可以在收縮時進一步變薄，以防止每一透鏡組引起干涉。此外，可以通過將非球面透鏡引入第三或第四透鏡組中而進一步改進透鏡系統(tǒng)的 中心性能和外圍性能。另外，變焦距透鏡系統(tǒng)可以通過在其中形成多個非球面而保證更高的光學性能。[變焦距透鏡系統(tǒng)(四個組)的數(shù)字示例]在下文中，將參考附圖和表描述根據(jù)特定數(shù)值應用到的每一具體實施例和其數(shù)值 實例的、具有四個透鏡組(即第一到第四透鏡組)的變焦距透鏡系統(tǒng)。在以下描述和表中表示的符號的含義如下“f ”是焦距，“Fno”是F數(shù)，“ ω ”是半 視角，“ i ”是表面標識號，“ri，，是曲率半徑，“ di，，是在軸上的第“ i，，表面和第“ i+1，，表面之 間的距離，“ni”是屈光率，并且“vi”是Abbe (阿貝)數(shù)。關(guān)于表面標識號，“S”指孔徑光 闌。關(guān)于曲率半徑，“ASP”指相應表面是非球面?！癒”表示圓錐系數(shù)(圓錐常數(shù))。另外， “八4”、“46”、“48”、“410”和“々12”分別表示第四階、第六階、第八階、第十階和第十二階非球 面系數(shù)。另外，屈光率是與d線(λ = 587. 6nm)對應的值，并且曲率半徑“ INF”指相應表 面是平面。用于每一數(shù)字實例中的透鏡具有非球形透鏡表面。非球形由以下數(shù)值表達式1限 定，其中“Z”是在光軸方向離透鏡表面的峰值的距離，“h”是在垂直于光軸的方向的高度 (圖像高度)，“R”是在透鏡的峰值的近軸曲率(曲率半徑的倒數(shù))，“K”是圓錐系數(shù)(圓錐 常數(shù))，并且14”、“々6”、...分別表示第四階、第六階、...非球面系數(shù)。
[等式1] <第一實施例>圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)1的示圖。變焦距透鏡系 統(tǒng)1包括九個透鏡。提供第一透鏡組Gl作為粘合透鏡(cemented lens) L11，其中具有面對物體的凸 面的凹凸負透鏡和具有面對物體的凸面的正透鏡粘合(cement)在一起。第二透鏡組G2包 括具有面對圖像的凹面的第一凹凸負透鏡L21，具有相對凹面?zhèn)让娴牡诙撏哥RL22和具 有面對物體的凸面的凹凸正透鏡L23。第三透鏡組G3包括具有相對凸面?zhèn)鹊牡谝徽哥RL31，以及其中具有面對物體的 凸面?zhèn)鹊牡诙哥R和具有面對圖像的凹面的負透鏡粘合在一起的粘合透鏡L32。第四透 鏡組G4包括具有面對物體的凸面的凹凸正透鏡L41。在第四透鏡組G4和圖像平面IMG之間布置濾光鏡FL。表1表示通過將數(shù)值具體地應用到第一實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)1獲得的數(shù)字示 例1的透鏡數(shù)據(jù)。[表 1] 在變焦距透鏡系統(tǒng)1中，第二透鏡組G2的第一負透鏡L21的物體側(cè)表面(r4)，第 二透鏡組G2的正透鏡L23的兩個表面(r8，r9)，第三透鏡組G3的第一正透鏡L31的兩個表 面(!·11，1~12)，第四透鏡組64的正透鏡1^41的物體側(cè)表面(rl6)分別被形成為非球面。數(shù) 字示例1中各個非球面的第四、第六、第八、第十和第十二非球面系數(shù)A4、A6、A8、A10和A12 被分別與圓錐系數(shù)K一起列在表2中。此外，在表2和如下所述的表示非球面系數(shù)的每一表中，“E-i”表示具有底數(shù)10的 指數(shù)函數(shù) “10-i”，例如，“0. 12345E-05” 表示 “0. 12345 X 10_5”。[表 2] 在變焦距透鏡系統(tǒng)1中，在第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2之間的表面距離d3，在 第二透鏡組G2和孔徑光闌S之間的表面距離d9，在第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之間的表面距離dl5和在第四透鏡組G4和濾光鏡FL之間的表面距離dl7隨著從廣角端狀態(tài)到長 焦端狀態(tài)的變焦而改變，或反之亦然。除表示它們各自的F數(shù)(Fno)和半視角ω之外，表 3還表示在數(shù)字示例1中廣角端狀態(tài)、中間焦距狀態(tài)和長焦端狀態(tài)下的可變距離。
[表 3] 圖2到圖4表示在數(shù)字示例1的無限遠對焦狀態(tài)(infinite far in-focusstate) 下的像差圖。圖2是表示廣角端狀態(tài)的像差圖，圖3是表示中間焦距狀態(tài)的像差圖，而圖4 是長焦端狀態(tài)中表示的像差圖。圖示圖2和圖4以使得實線表示弧矢圖像平面(sagittal image plane)上的值， 而虛線表示子午圖像表面(meridional image surface)上的值。如從每一像差圖中明顯得出的那樣，數(shù)字實例1明顯示出順利校正了各個像差和 優(yōu)質(zhì)成像性能。<第二實施例>圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)2的示圖。變焦距透鏡系 統(tǒng)2包括九個透鏡。第一透鏡組Gl包括具有面向物體的凸面的凹凸負透鏡Lll和具有面對物體的凸 面的正透鏡L12。第二透鏡組G2包括具有面對圖像的凹面的第一凹凸負透鏡L21，具有相對凹面?zhèn)?面的第二負透鏡L22和具有面對物體的凸面的凹凸正透鏡L23。第三透鏡組G3包括具有相對凸面?zhèn)鹊牡谝徽哥RL31，以及其中具有面對物體的 凸面的第二正透鏡和具有面對圖像的凹面的負透鏡粘合在一起的粘合透鏡L32。第四透鏡組G4包括具有面對物體的凸面的凹凸正透鏡L41。在第四透鏡組G4和圖像平面IMG之間布置濾光鏡FL。表4表示通過將數(shù)值具體地應用到第一實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)2獲得的數(shù)字示 例1的透鏡數(shù)據(jù)。[表 4] 在變焦距透鏡系統(tǒng)2中，第二透鏡組G2的第一負透鏡L22的物體側(cè)表面(r5)，第 二透鏡組G2的正透鏡L23的兩個表面(r9，rl0)，第三透鏡組G3的第一正透鏡L31的兩個 表面(rl2，rl3)，第四透鏡組G4的正透鏡L41的物體側(cè)表面(rl7)分別被形成為非球面。 數(shù)字示例2中各個非球面的第四、第六、第八、第十和第十二非球面系數(shù)A4、A6、A8、AlO和 A12被分別與圓錐系數(shù)K 一起列在表5中。[表5] 在變焦距透鏡系統(tǒng)2中，在第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2之間的表面距離d4，在 第二透鏡組G2和孔徑光闌S之間的表面距離dlO，在第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之間 的表面距離dl6和在第四透鏡組G4和濾光鏡FL之間的表面距離dl8隨著在廣角端狀態(tài)和 長焦端狀態(tài)之間的變焦而改變。除表示它們各自的F數(shù)(Fno)和半視角ω之外，表6還表 示在數(shù)字示例2中廣角端狀態(tài)、中間焦距狀態(tài)和長焦端狀態(tài)下的可變距離。[表 6]
圖6到圖8表示在數(shù)字示例1的無限遠對焦狀態(tài)下的像差圖。圖6是表示廣角端 狀態(tài)的像差圖，圖7是表示中間焦距狀態(tài)的像差圖，而圖8是長焦端狀態(tài)中表示的像差圖。圖示圖6和圖8以使得實線表示弧矢圖像平面上的值，而虛線表示子午圖像表面 上的值。如從每一像差圖中明顯得出的那樣，發(fā)現(xiàn)數(shù)字實例2示出順利校正了各個像差和優(yōu)質(zhì)成像性能。<第三實施例>圖9是圖示根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)3的示圖。變焦距透鏡系 統(tǒng)3包括九個透鏡。提供第一透鏡組Gl作為粘合透鏡L11，其中具有面對物體的凸面的凹凸負透鏡和 具有面對物體的凸面的正透鏡粘合在一起。第二透鏡組G2包括具有面對圖像的凹面的第 一凹凸負透鏡L21，具有相對凹面?zhèn)让娴牡诙撏哥RL22和具有面對物體的凸面的凹凸正 透鏡L23。第三透鏡組G3包括具有相對凸面?zhèn)鹊牡谝徽哥RL31，以及其中具有面對物體的 凸面的第二正透鏡和具有面對圖像的凹面的負透鏡粘合在一起的粘合透鏡L32。第四透鏡組G4包括具有面對物體的凸面的凹凸正透鏡L41。在第四透鏡組G4和圖像平面IMG之間布置濾光鏡FL。表7表示通過將數(shù)值具體地應用到第三實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)3獲得的數(shù)字示 例3的透鏡數(shù)據(jù)。[表 7] 在變焦距透鏡系統(tǒng)3中，第二透鏡組G2的第一正透鏡L21的兩個表面(r4，r5)， 第二透鏡組G2的正透鏡L23的圖像側(cè)表面(r9)，第三透鏡組G3的第一正透鏡L31的兩個 表面(rll，rl2)和第四透鏡組G4的正透鏡L41的兩個表面(rl6，rl7)分別被形成為非球 面。數(shù)字示例3中各個非球面的第四、第六、第八、第十和第十二非球面系數(shù)A4、A6、A8、A10 和A12被分別與圓錐系數(shù)K 一起列在表8中。[表 8] 在變焦距透鏡系統(tǒng)3中，在第一透鏡組G3和第二透鏡組G2之間的表面距離d3，在 第二透鏡組G2和孔徑光闌S之間的表面距離d9，在第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之間的 表面距離dl5和在第四透鏡組G4和濾光鏡FL之間的表面距離dl7隨著在廣角端狀態(tài)和長 焦端狀態(tài)之間的變焦改變。除表示它們各自的F數(shù)(Fno)和半視角ω之外，表9表示數(shù)字 示例3中廣角端狀態(tài)、中間焦距狀態(tài)和長焦端狀態(tài)下的可變距離。[表 9]
圖10到圖12表示在數(shù)字示例3的無限遠對焦狀態(tài)下的像差圖。圖10是表示廣 角端狀態(tài)的像差圖，圖11是表示中間焦距狀態(tài)的像差圖，而圖12是長焦端狀態(tài)中表示的像差圖。圖示圖10和圖12以使得實線表示弧矢圖像平面上的值，而虛線表示子午圖像表 面上的值。如從每一像差圖中明顯得出的那樣，發(fā)現(xiàn)數(shù)字實例3示出順利校正了各個像差和 優(yōu)質(zhì)成像性能。[變焦距透鏡系統(tǒng)(四個透鏡組)的條件表達式的每個值]在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有四個透鏡組(第一到第四透鏡 組)的變焦距透鏡的條件表達式的每個值。在變焦距透鏡系統(tǒng)1到3中的上述條件表達式⑴到(6)的值被分別列在表10中。[表10]
如從表10很明顯的，使得變焦距透鏡系統(tǒng)1到3滿足條件表達式(1)到(6)。
[具有變焦距透鏡系統(tǒng)(四個組)的圖像拾取設備的配置]
在下文中，根據(jù)本發(fā)明實施例，將描述提供有具有四個透鏡組(第一到第四透鏡 組)的變焦距透鏡系統(tǒng)的圖像拾取設備。本實施例的圖像拾取設備包括變焦距透鏡系統(tǒng)和將由變焦距透鏡系統(tǒng)形成的光 學圖像電學地轉(zhuǎn)換為電信號的成像元件。在本實施例的圖像拾取設備中，變焦距透鏡系統(tǒng)包括從物體側(cè)到圖像側(cè)布置的具 有正折射率的第一透鏡組，具有負折射率的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡組，和具 有正折射率的第四透鏡組。在本實施例的圖像拾取設備的變焦距透鏡系統(tǒng)中，當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài) 改變到長焦端狀態(tài)時，在第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，在第二透鏡組和第三 透鏡組之間的距離減小，并且在第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離改變。在本實施例的圖像拾取設備的變焦距透鏡系統(tǒng)中，當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài) 改變到長焦端狀態(tài)時，所有透鏡組都可移動，在第三透鏡組附近布置孔徑光闌，并且第四透 鏡組在短距離聚焦時移動。在根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像拾取設備的變焦距透鏡系統(tǒng)中，第一透鏡組包括從物 體側(cè)到圖像側(cè)以該次序布置的具有面對圖像的凹面的負透鏡和具有面向物體的凸面的正 透鏡。在根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像拾取設備的變焦距透鏡系統(tǒng)中，第二透鏡組包括具有 面對圖像的凹面的負透鏡(第一負透鏡)，具有面對物體的凹面和面對圖像的相對凹面的 負透鏡(第二負透鏡)，和具有面對物體的凸面的凹凸正透鏡。從物體側(cè)到圖像側(cè)布置這些 透鏡。在第二透鏡組中，以非球形形成第一負透鏡的物體側(cè)表面和正透鏡的圖像側(cè)表面中 的每一個。在根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像拾取設備中，如上所述地配置變焦距透鏡系統(tǒng)，在保 證像差校正功能之后鏡頭可以變薄。另外，可以在保證高光學性能之后獲得尺寸減小。在根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像拾取設備中，變焦距透鏡系統(tǒng)可以通過使用非球面透 鏡實現(xiàn)更高的光學性能。具體地說，第二透鏡組中非球面透鏡的使用允許透鏡系統(tǒng)順利校 正由于廣角端狀態(tài)下產(chǎn)生的視角引起的彗形像差的變化。在根據(jù)本實施例的圖像拾取設備的變焦距透鏡系統(tǒng)中，負透鏡(第一負透鏡)的 物體側(cè)上的表面和在第二透鏡組的物體側(cè)上布置的正透鏡的圖像側(cè)上的表面中的至少兩 個表面被分別形成為非球面。因此，可以在廣角端狀態(tài)下同時獲得尺寸減小和高性能。在本實施例的圖像拾取設備中，本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)滿足以下條件表達式 ⑴。(1)2. 0 < fl/(fw · ft)1/2 < 2. 5，其中fl 第一透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。因此，在本發(fā)明的圖像拾取設備中，當變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(4)時，可 以縮短長焦端狀態(tài)下透鏡系統(tǒng)的整個長度，并且可以順利校正在第一透鏡組中產(chǎn)生的負球
面像差。[變焦距透鏡系統(tǒng)(五個透鏡組)的配置]
接下來，將描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有第五透鏡組(第一到第五透鏡 組)的本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)包括從物體側(cè)到圖像側(cè)布置的具有正折射 率的第一透鏡組，具有負折射率的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡組，具有正折射率 的第四透鏡組和具有正折射率的第五透鏡組。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀 態(tài)時，在第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，在第二透鏡組和第三透鏡組之間的距 離減小，并且在第三透鏡組和第四透鏡組之間的距離改變。第五透鏡組的位置對于可變倍 率固定。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀 態(tài)時，第一到第四透鏡組中每個透鏡組都可移動，在第三透鏡組附近布置孔徑光闌，并且第 四透鏡組在短距離聚焦時移動。在下文中，將描述本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中每個透鏡組的功能。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，在處于廣角端狀態(tài)下的同時彼此接近地布置第 一透鏡組和第二透鏡組，以便入射在第一透鏡組上的軸外光通量接近光軸。結(jié)果，可以減少 各個透鏡的直徑。同時，當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)向長焦端狀態(tài)改變時發(fā)生在第一透 鏡組和第二透鏡組之間的距離的增加。因此，通過第一透鏡組的軸外光通量變得遠離光軸。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，使用軸外光通量的高度上的改變順利校正軸外 像差隨著位置透鏡狀態(tài)改變的變化。具體地說，在廣角端狀態(tài)下縮短且在長焦端狀態(tài)下延 長透鏡的整個長度，以防止入射在第一透鏡組上的軸外光通量離開光軸過多。延長在第二 透鏡組和第三透鏡組之間的距離以防止通過第二透鏡組的軸外光通量離開光軸過多。結(jié) 果，可以獨立地校正軸上像差和軸外像差。當位置透鏡狀態(tài)向著長焦端狀態(tài)改變時，在第二透鏡組和第三透鏡組之間的距離 減小，結(jié)果，變得可以移動入射在第二透鏡組上的軸外光通量接近光軸。結(jié)果，順利校正軸 外像差隨著位置透鏡狀態(tài)改變的變化，以便可以獲得高性能。因為在圖像平面附近布置了第四透鏡組，所以第四透鏡組的移動僅引起橫向放大 率的小改變。因此，第四透鏡移動以便可以校正圖像表面位置隨著第一到第三透鏡組的移 動的變化。另外，用于使用成像元件記錄被攝物的圖像拾取設備(相機)的適當透鏡處于出 瞳位置遠離圖像平面或主光線與光軸幾乎平行的狀態(tài)。因此，當通過的光通量移動到光軸 方向時光線的高度的變化變小。因此，因為光線的高度的改變小，所以第四透鏡組適于所謂 短距離聚焦，所述短距離聚焦補償由物體位置在移動到光軸方向時的改變而發(fā)生的圖像表 面位置的變化。從上可知，本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)，第四透鏡組在短距離聚焦時移動。另外，固定的第五透鏡組的布置允許入射在成像元件上的光與光軸幾乎平行。另 外，第五透鏡組的折射率縮短由四個透鏡組組成的透鏡系統(tǒng)的焦距以獲得更寬的角度，同 時校正場曲率并允許透鏡系統(tǒng)的尺寸減小。應該考慮孔徑光闌的位置以便同時獲得透鏡直徑的尺寸減小和高性能。這是因為，總的來說，通過每個透鏡組的軸外光通量的高度的改變隨著改變它們離孔徑光闌的距離的透鏡組的數(shù)目增加而更容易發(fā)生。軸外光通量的高度的改變可以用于 校正由于位置透鏡狀態(tài)的改變引起的軸外像差的變化。替代地，軸外光通量的高度可以正 向地變化，以更有效地校正軸外像差的變化。此外，在透鏡系統(tǒng)的中間附近的孔徑光闌的布 置允許透鏡具有更小的直徑。因此，在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，如上所述，在第三透鏡組附近放置孔徑光 闌，以獲得透鏡直徑的尺寸減小和透鏡系統(tǒng)的高性能。另外，在第三透鏡組的物體側(cè)上布置孔徑光闌，以允許孔徑光闌和第三透鏡組一 起移動，由此獲得透鏡直徑的進一步減小和鏡筒的簡化的結(jié)構(gòu)。此外，特別在廣角端狀態(tài)下，第三透鏡組的物體側(cè)上孔徑光闌的布置允許通過第 一透鏡組的軸外光通量接近光軸以獲得透鏡直徑的尺寸減小。同時，通過第一透鏡組的軸 外光通量在廣角端狀態(tài)下接近光軸，其變得可以防止在屏幕外圍彗形像差的產(chǎn)生以獲得高 性能。為了同時獲得更高的可變倍率和尺寸減小，增加每個透鏡組的折射率是有效的。 然而，每個透鏡組的折射率的增加導致每個透鏡組中每個透鏡表面的曲率的增加。因此，當 在獲得更高的可變倍率和尺寸減小之后獲得更寬的角度時，可能在屏幕的外圍發(fā)生顯著的 大像差。在正優(yōu)先型中，通過第一透鏡組的軸外光通量在廣角端狀態(tài)下趨向于遠離光軸。 具體地說，第一透鏡組的折射率增加越多，通過第一透鏡組的軸外像差通量移動遠離光軸 就越多。此外，在該情況下，在屏幕的外圍發(fā)生大彗形像差。因此，為了在同時獲得更高的可變倍率和尺寸減小之后獲得更寬的角度，優(yōu)選減 小第一透鏡組的折射率。然而，在該情況下，第一透鏡組的折射率的減小導致透鏡系統(tǒng)的整 個長度的增加，由此導致保證預定可變放大率時的困難。因此，在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，如上所述地設計第一和第二透鏡組以通 過在獲得更高的可變倍率和尺寸減小的同時，獲得更寬的角度來保證高的光學性能，而不 取決于透鏡的位置。具體地說，本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)可以獲得更高的可變倍率和尺寸減小兩 者，同時在廣角端狀態(tài)下具有大于70度的更寬的角度。在根據(jù)本發(fā)明實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，第二透鏡組包括具有面對圖像的凹面 的負透鏡(第一負透鏡)，具有面對物體的凹面和面對圖像的相對凹面的負透鏡(第二負透 鏡)，和具有面對物體的凸面的凹凸正透鏡。從物體側(cè)到圖像側(cè)布置這些透鏡。在第二透鏡 組中，以非球形形成第一負透鏡的物體側(cè)表面和正透鏡的圖像側(cè)表面中的每一個。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)的第二透鏡組中，通過將正透鏡的圖像側(cè)表面形成 為非球面而校正軸上像差。另外，通過將負透鏡形成為非球面透鏡而校正軸外像差。當如上所述地配置本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)時，在保證像差校正功能之后鏡頭 可以變薄。另外，可以在保證高光學性能之后獲得第一透鏡組的尺寸減小。另外，第一透鏡組可以包括兩個透鏡(負透鏡和正透鏡)以產(chǎn)生從廣角端到長焦 端的適當移動距離或反之亦然。因此，在收縮透鏡系統(tǒng)時透鏡系統(tǒng)的厚度和在長焦端狀態(tài) 下透鏡系統(tǒng)的整個長度可以減小。本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)可以通過使用非球面透鏡實現(xiàn)更高的光學性能。具體
34地說，第二透鏡組中非球面透鏡的使用允許透鏡系統(tǒng)順利校正由于廣角端狀態(tài)下產(chǎn)生的視 角引起的彗形像差的變化。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，負透鏡(第一負透鏡)的物體側(cè)上表面和在第 二透鏡組的物體側(cè)上布置的正透鏡的圖像側(cè)上的表面中的至少兩個表面被分別形成為非 球面。因此，可以在廣角端狀態(tài)下同時獲得尺寸減小和高性能。為了使用非球面，總的來說，存在方法(A)將孔徑光闌附近的表面形成為非球面 的方法；和(B)將遠離孔徑光闌的表面形成為非球面的方法。在(A)的情況下，非球面適于球面像差的校正。另一方面，在⑶的情況下，非球 面適于軸外像差(比如失真像差和場曲率)的校正。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，在第二透鏡組中遠離彼此地布置兩個球面以獨 立地校正光軸附近的折射率和在遠離光軸的位置的折射率。具體地說，獨立地校正在近軸區(qū)域中的入瞳位置和在屏幕的周邊的入瞳位置。結(jié) 果，變得可以將入射在第一透鏡組上的軸外光通量近似到光軸，可以減小透鏡直徑，并且可 以順利校正由于視角的改變引起的軸外像差的變化。[變焦距透鏡系統(tǒng)(五個透鏡組)的條件表達式]在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有五個透鏡組(第一到第五透鏡 組)的本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)。本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)滿足以下條件表達式(7)。(7) 2. 4 < fl/(fw · ft)1/2 < 2· 7，其中fl 第一透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。提供條件表達式(7)以縮短在長焦端狀態(tài)下第一透鏡組的整個長度并順利校正 在第一透鏡組中產(chǎn)生的負球面像差。如果高于條件表達式(7)的上限，則在長焦端狀態(tài)下第一透鏡的整個長度變長。另一方面，如果小于條件表達式(7)的下限，則不能順利校正在第一透鏡組中產(chǎn) 生的負球面像差。因此，幾乎不能獲得光學性能的進一步改進。因此，當變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(7)時，可以縮短長焦端狀態(tài)下透鏡系 統(tǒng)的整個長度，并且可以順利校正在第一透鏡組中產(chǎn)生的負球面像差。需要根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)滿足以下條件表達式(8)。(8)5 < |dwtl/dwt2| < 5. 8，其中dwtl 第一透鏡組的移動距離；和dwt2 第二透鏡組的移動距離。提供條件表達式(8)以限定第一透鏡組的移動距離。另外，可以在長焦端和在收 縮狀態(tài)下獲得變焦透鏡的厚度減小。如果小于條件表達式(8)的下限，則不能獲得需要的變焦比。另一方面，如果高于條件表達式(8)的上限，則在長焦端的透鏡系統(tǒng)的整個長度 變大。在該情況下，需要增加機械組件的厚度以保證與在第一透鏡組的廣角端和長焦端之 間的移動距離對應的凸輪軌道，在收縮時造成厚度減小的障礙。因此，變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(8)以獲得在長焦端和在收縮時透鏡的厚
35度減小。除上述條件表達式(7)之外，需要根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)滿 足以下條件表達式(9)。(9)0. 47 < f2|/(fw · ft)1/2 < 0. 53，其中f2 第二透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。提供條件表達式(9)以限定第二透鏡組的焦距以獲得高性能。如果小于條件表達式(9)的下限，則顯著地發(fā)生高階軸外像差。因此，幾乎不能獲 得性能的進一步改進。另一方面，如果高于條件表達式(9)的上限，則幾乎不能以有利方式校正軸外像 差隨著位置透鏡狀態(tài)改變的變化。因此，幾乎不能獲得性能的進一步改進。因此，當變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(9)時，抑制了屏幕外圍上的高階軸外 像差，并且可以順利校正軸外像差隨著位置透鏡狀態(tài)改變的變化。結(jié)果，可以獲得更多性能 改進。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，為同時獲得更高的可變倍率，更多的尺寸減小 和更高的性能，可以如下所述地配置第一透鏡組。為了獲得這種更高的可變倍率，需要順利校正由于長焦端狀態(tài)下增加的焦距引起 的色像差和球面像差。為了獲得更高的性能，因為需要順利校正在每個透鏡組中產(chǎn)生的色 像差和球面像差，所以需要第一透鏡組中的至少一個正透鏡和至少一個負透鏡。此外，為了縮短透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的整個長度以減小透鏡的直徑，優(yōu)選地， 第一透鏡組包括具有對著圖像的凹面?zhèn)鹊呢撏哥R和具有面對物體的凸面的正透鏡。從物體 側(cè)到圖像側(cè)布置這些透鏡。在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，這種第一透鏡組的配置允許最接近圖像地布置 正透鏡，以便在第一透鏡組上入射的軸外光通量可以接近光軸且同時可以縮短透鏡系統(tǒng)的 整個長度。需要根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)滿足以下條件表達式(10)。(10)0. 53 < dS3/R31 < 0. 59，其中ds3 在孔徑光闌和第三透鏡組離圖像平面的最近表面之間的距離，和R31 第三 透鏡組離物體的最近表面的曲率半徑。提供條件表達式(10)以限定第三透鏡組離物體的最近表面的輪廊。第三透鏡組具有強大的折射率以會聚從第二透鏡組發(fā)出的光通量。因此，當最優(yōu) 化第三透鏡組的形狀和獲得更高的性能時，第三透鏡組到物體的最近表面將起重要作用。如果高于條件表達式(10)的上限，則不能順利校正在第三透鏡組中產(chǎn)生的負球 面像差。因此，幾乎不能獲得性能的進一步改進。如果小于條件表達式(10)的下限，則變得難以縮短在長焦端狀態(tài)下透鏡系統(tǒng)的 整個長度。因此，當變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(10)時，可以順利校正在第三透鏡組中 產(chǎn)生的負球面像差，同時可以縮短長焦端狀態(tài)下透鏡系統(tǒng)的整個長度。
在本發(fā)明的一個實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，需要滿足以下條件表達式(11)以 獲得更高的性能。(11)2. 1 < f3/fw < 2. 3，其中f3 第三透鏡組的焦距；和fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。如果小于條件表達式(11)的下限，則變得難以順利校正廣角端狀態(tài)下彗形像差 隨著視角改變的變化。因此，幾乎不能獲得足夠高的性能。另一方面，如果高于條件表達式(11)的上限，則透鏡系統(tǒng)的整個長度變長而不取 決于位置透鏡狀態(tài)。因此，幾乎不能獲得更多的尺寸減小。因此，當變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(11)時，有可能順利校正廣角端狀態(tài)下 彗形像差的變化且可以縮短透鏡系統(tǒng)的整個長度而不取決于位置透鏡狀態(tài)。在本發(fā)明的一個實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，需要滿足以下條件表達式(12)以 獲得更高的性能。(12)5. 6 < f5/fw < 7. 2，其中f5 第五透鏡組的焦距；和fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。條件表達式(12)表示在廣角端狀態(tài)下在第五透鏡組的焦距和整個透鏡系統(tǒng)的焦 距之間的比率。如果小于條件表達式(12)的下限，則在廣角端狀態(tài)下不能獲得更寬的角度和尺 寸減小的效果。另一方面，如果高于條件表達式(12)的上限，則發(fā)生場曲率的增加且?guī)缀醪荒塬@ 得足夠的性能。當變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(12)時，可以在廣角端狀態(tài)下順利校正隨著 角度的更寬的角度的增加的場曲率，并且可以縮短透鏡系統(tǒng)的整個長度。在本發(fā)明的一個實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，需要滿足以下條件表達式(13)以 順校正第二透鏡組中產(chǎn)生的正的球面像差和獲得高性能。由第二透鏡組產(chǎn)生的正的球面像 差得到很好校正。(13) 1 < I l/β 2t| < 1. 5，其中β 2t 長焦端狀態(tài)下第二透鏡組的橫向放大率。提供條件表達式(13)以限定第二透鏡組的橫向放大率。如果高于條件表達式(13)的上限，則不能順利校正在第二透鏡組中產(chǎn)生的正的 球面像差。因此，幾乎不能獲得性能的進一步改進。另一方面，如果低于條件表達式(13)的下限，則不能縮短長焦端狀態(tài)下透鏡系統(tǒng) 的整個長度。因此，不能順利校正第二透鏡組中產(chǎn)生的足夠減小的正的球面像差。因此，幾 乎不能獲得足夠的尺寸減小。因此，當變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(13)時，可以充分地校正在第二透鏡組 中產(chǎn)生的正的球面像差，同時可以縮短長焦端狀態(tài)下透鏡系統(tǒng)的整個長度。此外，在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，第一到第五透鏡組當中的一個透鏡組或 一個透鏡組的一部分以實質(zhì)上垂直光軸的方向移位。以這種方式，變焦距透鏡系統(tǒng)可以以
37實質(zhì)上垂直光軸的方向移位透鏡組或其一部分。然后，通過與用于檢測圖像搖晃的檢測系 統(tǒng)、用于移位每一透鏡組的驅(qū)動系統(tǒng)和用于響應于檢測系統(tǒng)的輸出向驅(qū)動系統(tǒng)提供移位的 量的控制系統(tǒng)結(jié)合，移位的量還可以用作振動控制光學系統(tǒng)。具體地說，在本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)中，以實質(zhì)上垂直光軸的方向移位第三 透鏡組。因此，可以最小化由移位所引起的性能改變。如果在第三透鏡組附近布置孔徑光闌，軸外光通量通過光軸附近。因此，有可能抑 制由第三透鏡組在實質(zhì)上垂直光軸的方向的移位所引起的軸外像差的改變。此外，取決于光接收元件的光譜靈敏度特性，可以在透鏡系統(tǒng)的圖像側(cè)上向本實 施例的變焦距透鏡系統(tǒng)提供低通濾光鏡以避免產(chǎn)生波紋圖案或可以向其提供紅外截止濾 光鏡。另外，通過允許第一到第五透鏡組中的任意一個以垂直于光軸的方向移位，透鏡 系統(tǒng)可以在收縮時進一步變薄，以防止每一透鏡組引起干涉。此外，可以通過將非球面透鏡引入第三或第五透鏡組中而進一步提高透鏡系統(tǒng)的 中心性能和外圍性能。另外，變焦距透鏡系統(tǒng)可以通過在其中形成多個非球面而保證更高的光學性能。[變焦距透鏡系統(tǒng)(五個組)的數(shù)字示例]在下文中，將參考附圖和表描述根據(jù)特定數(shù)值應用到的每一具體實施例和其數(shù)值 實例的、具有五個透鏡組(即第一到第五透鏡組)的變焦距透鏡系統(tǒng)。在以下描述和表中表示的符號的含義與在用于四個組(即如上所述的第一到第 四透鏡組)的變焦距透鏡系統(tǒng)的描述的附圖和表中表示的相同?！吹谒膶嵤├祱D13是圖示根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)4的示圖。變焦距透鏡 系統(tǒng)4包括10個透鏡。提供第一透鏡組Gl作為粘合透鏡L11，其中具有面對物體的凸面的凹凸負透鏡和 具有面對物體的凸面的正透鏡粘合在一起。第二透鏡組G2包括具有面對圖像的凹面的第 一凹凸負透鏡L21，具有相對凹面?zhèn)让娴牡诙撏哥RL22和具有面對物體的凸面的凹凸正 透鏡L23。第三透鏡組G3包括具有相對凸面?zhèn)鹊牡谝徽哥RL31，以及其中具有面對物體的 凸面的第二正透鏡和具有面對圖像的凹面的負透鏡粘合在一起的粘合透鏡L32。第四透鏡組G4包括具有面對物體的凸面的凹凸正透鏡。第五透鏡組5包括具有凸面?zhèn)葌?cè)面的正透鏡51。在第五透鏡組G5和圖像平面IMG之間布置濾光鏡FL。表11表示通過將數(shù)值具體地應用到第四實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)4獲得的數(shù)字 示例4的透鏡數(shù)據(jù)。[表11] 在變焦距透鏡系統(tǒng)4中，第二透鏡組G2的第一負透鏡L21的物體側(cè)表面(r4)，第 二透鏡組G2的正透鏡L23的圖像側(cè)表面(r9)，第三透鏡組G3的雙凸面透鏡L31的兩個表 面(rll，rl2)，第四透鏡組G4的正透鏡L414的兩個表面(rl6，rl7)，第五透鏡組G5的正透 鏡L51的兩個表面(rl8，rl9)分別被形成為非球面。數(shù)字示例4中的非球面系數(shù)A4、A6、 A8和AlO被分別與圓錐系數(shù)K 一起列在表12中。[表 12] 在變焦距透鏡系統(tǒng)4中，在第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2之間的表面距離d3，在 第二透鏡組G2和孔徑光闌S之間的表面距離d9，在第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之間的 表面距離dl5和在第四透鏡組G4和第五透鏡組G5之間的表面距離dl7隨著在廣角端狀態(tài) 和長焦端狀態(tài)之間的變焦而改變。除表示它們各自的F數(shù)(Fno)和半視角ω之外。表13 表示在數(shù)字示例4中在廣角端狀態(tài)、中間焦距狀態(tài)和長焦端狀態(tài)下的可變距離。[表13] 圖14到圖16表示在數(shù)字示例4的無限遠對焦狀態(tài)下的像差圖。圖14是表示廣 角端狀態(tài)的像差圖，圖15是表示中間焦距狀態(tài)的像差圖，而圖16是在長焦端狀態(tài)中表示的
像差圖。圖示圖14和圖16以使得實線表示弧矢圖像平面上的值，而虛線表示子午圖像表面上的值。如從每一像差圖中明顯得出的那樣，很明顯數(shù)字實例4示出順利校正了各個像差 和優(yōu)質(zhì)成像性能。<第五實施例>圖17是圖示根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)5的示圖。變焦距透鏡 系統(tǒng)5包括十個透鏡。提供第一透鏡組Gl作為粘合透鏡L11，其中具有面對物體的凸面的凹凸負透鏡和 具有面對物體的凸面的正透鏡粘合在一起。第二透鏡組G2包括具有面對圖像的凹面的第 一凹凸負透鏡L21，具有相對凹面?zhèn)让娴牡诙撏哥RL22和具有面對物體的凸面的凹凸正 透鏡L23。第三透鏡組G3包括具有相對凸面?zhèn)鹊牡谝徽哥RL31，以及其中具有面對物體的 凸面的第二正透鏡和具有面對圖像的凹面的負透鏡粘合在一起的粘合透鏡L32。第四透鏡組G4包括具有面對物體的凸面的凹凸正透鏡L41。第五透鏡組5包括具有凸面?zhèn)葌?cè)面的正透鏡51。在第五透鏡組G5和圖像平面IMG之間布置濾光鏡FL。表14表示通過將數(shù)值具體地應用到第一實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)5獲得的數(shù)字 示例5的透鏡數(shù)據(jù)。[表14] 在變焦距透鏡系統(tǒng)5中，第二透鏡組G2的第一負透鏡L21的兩個表面(r4，r5)， 第二透鏡組G2的正透鏡L23的圖像側(cè)表面(r9)，第三透鏡組G3的雙凸面透鏡L31的兩個 表面(rll，rl2)，第四透鏡組G4的正透鏡L41的兩個表面(rl6，rl7)，和第五透鏡組G5的 正透鏡L51的兩個表面(rl8，rl9)分別被形成為非球面。數(shù)字示例5中的非球面系數(shù)A4、 A6、A8和AlO被分別與圓錐系數(shù)K 一起列在表15中。[表 15] 在變焦距透鏡系統(tǒng)5中，在第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2之間的表面距離d3， 在第二透鏡組G2和孔徑光闌S之間的表面距離d9，在第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之 間的表面距離dl5和在第四透鏡組G4和第五透鏡組G5之間的表面距離dl7隨著在廣角端 狀態(tài)和長焦端狀態(tài)之間的變焦而改變。除表示它們各自的F數(shù)(Fno)和半視角ω之外，表 16表示數(shù)字示例5中在廣角端狀態(tài)、中間焦距狀態(tài)和長焦端狀態(tài)下的可變距離。[表 16] 圖18到圖20表示在數(shù)字示例5的無限遠對焦狀態(tài)下的像差圖。圖18是表示廣 角端狀態(tài)的像差圖，圖19是表示中間焦距狀態(tài)的像差圖，而圖20是在長焦端狀態(tài)中表示的
像差圖。圖示圖18和圖20以使得實線表示弧矢圖像平面上的值，而虛線表示子午圖像表 面上的值。如從每一像差圖中明顯得出的那樣，發(fā)現(xiàn)數(shù)字實例5示出順利校正了各個像差和 優(yōu)質(zhì)成像性能。<第六實施例>圖21是圖示根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)6的示圖。變焦距透鏡 系統(tǒng)6包括九個透鏡。提供第一透鏡組Gl作為粘合透鏡L11，其中具有面對物體的凸面的凹凸負透鏡和 具有面對物體的凸面的正透鏡粘合在一起。第二透鏡組G2包括具有面對圖像的凹面的第 一凹凸負透鏡L21，具有相對凹面?zhèn)让娴牡诙撏哥RL22和具有面對物體的凸面的凹凸正 透鏡L23。第三透鏡組G3包括具有相對凸面?zhèn)鹊牡谝徽哥RL31，以及其中具有面對物體的 凸面的第二正透鏡和具有面對圖像的凹面的負透鏡粘合在一起的粘合透鏡L32。第四透鏡組G4包括具有面對物體的凸面的凹凸正透鏡L41。第五透鏡組G5包括具有面對物體的凸面的正透鏡。在第五透鏡組G5和圖像平面IMG之間布置濾光鏡FL。表17表示通過將數(shù)值具體地應用到第一實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)6獲得的數(shù)字 示例6的透鏡數(shù)據(jù)。[表17] 在變焦距透鏡系統(tǒng)6中，第二透鏡組G2的第一負透鏡L21的物體側(cè)表面(r4)，第二透鏡組G2的正透鏡L23的圖像側(cè)表面(r9)，第三透鏡組G3的雙凸面透鏡L31的兩個表 面(rll，rl2)，第四透鏡組G4的正透鏡L41的兩個表面(rl6，rl7)，和第五透鏡組G5的正 透鏡L51的兩個表面(rl8，rl9)分別被形成為非球面。數(shù)字示例6中的非球面系數(shù)A4、A6、 A8和AlO被分別與圓錐系數(shù)K 一起列在表18中。[表18] 在變焦距透鏡系統(tǒng)中，在第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2之間的表面距離d3，在第 二透鏡組G2和孔徑光闌S之間的表面距離d9，在第三透鏡組G3和第四透鏡組G4之間的表 面距離dl5和在第四透鏡組G4和第五透鏡組G5之間的表面距離dl7隨著在廣角端狀態(tài)和 長焦端狀態(tài)之間的變焦而改變。除表示它們各自的F數(shù)(Fno)和半視角ω之外，表19表 示數(shù)字示例6中在廣角端狀態(tài)、中間焦距狀態(tài)和長焦端狀態(tài)下的可變距離。[表19] 圖22到圖24表示在數(shù)字示例6的無限遠對焦狀態(tài)下的像差圖。圖22是表示廣 角端狀態(tài)的像差圖，圖23是表示中間焦距狀態(tài)的像差圖，而圖24是長焦端狀態(tài)中表示的像差圖。圖示圖22和圖24以使得實線表示弧矢圖像平面上的值，而虛線表示子午圖像表 面上的值。如從每一像差圖中明顯得出的那樣，發(fā)現(xiàn)數(shù)字實例6示出順利校正了各個像差和 優(yōu)質(zhì)成像性能。[變焦距透鏡系統(tǒng)(五個透鏡組)的條件表達式的每個值]
在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有五個透鏡組(第一到第五透鏡 組)的變焦距透鏡的條件表達式的每個值。在變焦距透鏡系統(tǒng)4到6中的上述條件表達式⑵到(13)的值被分別列在表20中。[表 20] 如從表20很明顯的，使得變焦距透鏡系統(tǒng)4到6滿足條件表達式(7)到(13)。[具有變焦距透鏡系統(tǒng)(五個組)的圖像拾取設備的配置]在下文中，根據(jù)本發(fā)明實施例，將描述提供有具有五個透鏡組(第一到第五透鏡 組)的變焦距透鏡系統(tǒng)的圖像拾取設備。本實施例的圖像拾取設備包括變焦距透鏡系統(tǒng)和將由變焦距透鏡系統(tǒng)形成的光 學圖像電學地轉(zhuǎn)換為電信號的成像元件。根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像拾取設備的變焦距透鏡系統(tǒng)包括從物體側(cè)到圖像側(cè)布 置的具有正折射率的第一透鏡組，具有負折射率的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡 組，具有正折射率的第四透鏡組和具有正折射率的第五透鏡組。在根據(jù)本實施例的圖像拾取設備的變焦距透鏡系統(tǒng)中，當位置透鏡狀態(tài)從廣角端 狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，在第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離增加，在第二透鏡組和 第三透鏡組之間的距離減小，并且在第三透鏡和第四透鏡之間的距離減小。第五透鏡組的 位置對于可變倍率固定。在根據(jù)本實施例的圖像拾取設備的變焦距透鏡系統(tǒng)中，當位置透鏡狀態(tài)從廣角端 狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，第一到第四透鏡組中的每個透鏡組都可移動，在第三透鏡組附 近布置孔徑光闌，并且第四透鏡組在短距離聚焦時移動。在根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像拾取設備的變焦距透鏡系統(tǒng)中，第一透鏡組包括從物 體側(cè)到圖像側(cè)以該次序布置的具有面對圖像的凹面的負透鏡和具有面向物體的凸面的正 透鏡。在根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像拾取設備的變焦距透鏡系統(tǒng)中，第二透鏡組包括具有 面對圖像的凹面的負透鏡(第一負透鏡)，具有面對物體的凹面和面對圖像的相對凹面的 負透鏡(第二負透鏡)，和具有面對物體的凸面的凹凸正透鏡。從物體側(cè)到圖像側(cè)布置這些 透鏡。在第二透鏡組中，以非球形形成第一負透鏡的物體側(cè)表面和正透鏡的圖像側(cè)表面中 的每一個。在根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像拾取設備中，如上所述地配置變焦距透鏡系統(tǒng)，在保 證像差校正功能之后鏡頭可以變薄。另外，可以在保證高光學性能之后獲得尺寸的減小。在根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像拾取設備中，變焦距透鏡系統(tǒng)可以通過使用非球面透 鏡實現(xiàn)更高的光學性能。具體地說，第二透鏡組中非球面透鏡的使用允許透鏡系統(tǒng)順利校 正由于廣角端狀態(tài)下產(chǎn)生的視角引起的彗形像差的變化。在根據(jù)本實施例的圖像拾取設備的變焦距透鏡系統(tǒng)中，負透鏡(第一負透鏡)的 物體側(cè)上的表面和在第二透鏡組的物體側(cè)上布置的正透鏡的圖像側(cè)上的表面中的至少兩 個表面被分別形成為非球面。因此，可以在廣角端狀態(tài)下同時獲得尺寸減小和高性能。在本實施例的圖像拾取設備中，本實施例的變焦距透鏡系統(tǒng)滿足以下條件表達式 ⑵。(7) 2. 4 < fl/(fw · ft)1/2 < 2· 7，其中fl 第一透鏡組的焦距；fw 整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft 整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。因此，在本實施例的圖像拾取設備中，當變焦距透鏡系統(tǒng)滿足條件表達式(7)時，可以縮短長焦端狀態(tài)下透鏡系統(tǒng)的整個長度，并且可以順利校正在第一透鏡組中產(chǎn)生的負 球面像差。[圖像拾取設備的一個實施例]圖25是圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例之一的數(shù)字靜止相機的配置的框圖。圖像拾取設備(數(shù)字靜止相機)100包括為成像功能提供的相機模塊10，執(zhí)行比如 所捕捉的圖像信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換之類的信號處理的相機信號處理單元20，執(zhí)行圖像信號的記 錄和再現(xiàn)處理的圖像處理單元30，顯示所捕捉的圖像等的液晶顯示器(IXD)40，執(zhí)行圖像 信號在存儲卡50上的寫/從存儲卡50的讀的讀取器/寫入器(R/W) 50，控制整個圖像拾取 設備的中央處理單元60，用于用戶的輸入操作的輸入單元70(其由多種開關(guān)等構(gòu)成)，和控 制在透鏡模塊10中提供的透鏡的驅(qū)動的透鏡驅(qū)動控制器80。相機模塊10包括變焦距透鏡系統(tǒng)11 (本發(fā)明的任意實施例應用到的變焦距透鏡 系統(tǒng)1、2、3、4、5和6)，成像元件12 (比如電荷耦合器件(CXD)或互補金屬氧化物半導體 (CMOS))。相機信號處理單元20執(zhí)行信號處理，這些信號處理包括來自成像元件12的輸出 信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換、去噪音、圖像質(zhì)量的校正和信號到亮度信號和色差信號的轉(zhuǎn)換。圖像處理單元30基于預定的圖像數(shù)據(jù)格式執(zhí)行圖像信號的壓縮和編碼處理，以 及解壓和解碼處理；和數(shù)據(jù)規(guī)范(比如分辨率)的的轉(zhuǎn)換。IXD 40具有顯示各種數(shù)據(jù)的功能，比如用戶到輸入單元70的操作狀態(tài)。R/W 50將由圖像處理單元30編碼的圖像數(shù)據(jù)寫在存儲卡1000上，并讀取記錄在 存儲卡1000上的圖像數(shù)據(jù)。CPU 60用作控制圖像拾取設備100上安裝的每一電路模塊的控制處理單元，并基 于來自輸入單元70的指令輸入信號等控制每一電路模塊。例如，輸入部件70由用于執(zhí)行快門操作的快門釋放按鈕、用于選擇操作模式的選 擇開關(guān)等構(gòu)成，并根據(jù)用戶的操作輸出指示輸入信號到CPU 60。透鏡驅(qū)動控制部件80控制基于來自CPU 60的控制信號控制驅(qū)動變焦距透鏡系統(tǒng) 11的每個透鏡且未圖示的馬達。例如，存儲卡1000是不可拆卸地附于連接到R/W 50的槽的半導體存儲器。在下文中，將描述圖像拾取設備的操作。在拍照的預備狀態(tài)下，在CPU 60的控制下，以透鏡模塊10捕捉的圖像信 號被輸出到相機信號處理器20，然后輸出到LCD 40，由此作為通過相機的圖像顯示 (camera-through image display)。另外，當從輸入單元70輸入用于變焦的指令輸入信號 時，CPU 60輸出控制信號到透鏡驅(qū)動控制單元80。隨后，變焦距系統(tǒng)11中的預定透鏡在透 鏡驅(qū)動控制單元80的控制下移動。當響應于來自輸入單元70的指令輸入信號釋放相機模塊10的快門(未示出)時， 從相機信號處理單元20向在其中信號經(jīng)受壓縮和編碼處理的圖像處理單元30輸出所捕捉 的圖像信號。因此，將信號轉(zhuǎn)換為具有預定格式的數(shù)字數(shù)據(jù)。將所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸出到讀取 器/寫入器(R/W) 50，然后寫在存儲卡1000上。此外，通過按下輸入單元50的快門釋放按鈕(未示出)一半來執(zhí)行聚焦，或完全 地按下來記錄(捕捉)圖像，以使得響應于來自CPU 60的控制信號，變焦距透鏡系統(tǒng)11的
48預定透鏡由透鏡驅(qū)動控制單元80移動。為再現(xiàn)存儲在存儲卡51中的圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)利用輸入單元70的操作，讀取器/寫 入器50從存儲卡51讀取需要的圖像數(shù)據(jù)，圖像處理單元30執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的解壓和解碼處 理，然后將再現(xiàn)圖像信號輸出到IXD 40。因此，顯示再現(xiàn)圖像。在上述實施例中，雖然根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像拾取設備應用于數(shù)字靜止相機， 但圖像拾取設備不限于該數(shù)字靜止相機。根據(jù)任意實施例的圖像拾取設備可廣泛地應用到 數(shù)字視頻相機、裝備相機的蜂窩電話和比如個人數(shù)字助理(PDA)之類的數(shù)字輸入/輸出設 備的相機部件中的任意一個。在上述實施例的任意一個中，數(shù)值實例中提供的形狀和數(shù)值僅是用于實現(xiàn)本發(fā)明 的實例。因此，不應該由這些實例限制性地解釋本發(fā)明的技術(shù)范圍。本申請包括與于2009年5月25日在日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP 2008-125425中公開的主題相關(guān)的主題，將其全部內(nèi)容通過引用完全包括于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解根據(jù)設計要求及其它因素，可產(chǎn)生各種修改、組合、部分 組合和替代，只要它們在所附權(quán)利要求及其等效物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種變焦距透鏡系統(tǒng)，包括具有正折射率的第一透鏡組；具有負折射率的第二透鏡組；具有正折射率的第三透鏡組，和具有正折射率的第四透鏡組，其中所述第一到第四透鏡組被從物體側(cè)到圖像側(cè)布置，當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，在所述第一透鏡組和所述第二透鏡組之間的距離增加，在所述第二透鏡組和所述第三透鏡組之間的距離減小，并且在所述第三透鏡組和所述第四透鏡組之間的距離改變，當所述位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，所有所述透鏡組都可移動，在所述第三透鏡組附近布置孔徑光闌，并且所述第四透鏡組在短距離聚焦時移動，所述第一透鏡組包括從所述物體側(cè)到所述圖像側(cè)以該次序布置的具有面對圖像的凹面的負透鏡和具有面向物體的凸面的正透鏡，所述第二透鏡組包括從所述物體側(cè)到所述圖像側(cè)以該次序布置的具有對所述圖像的凹面?zhèn)鹊呢撏哥R，具有面對所述物體的凹面和面對所述圖像的相對凹面的負透鏡，具有面對所述物體的凸面的凹凸正透鏡，和在所述第二透鏡組中，在所述物體側(cè)上布置的所述負透鏡的所述物體側(cè)表面和所述正透鏡的所述物體側(cè)表面每一個都以非球形形成，而且都滿足以下條件表達式(1)2.0＜f1/(fw·ft1/2＜2.5...(1)其中f1是所述第一透鏡組的焦距，fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距，并且ft是整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。
2.如權(quán)利要求1所述的變焦距透鏡系統(tǒng)，其中 滿足以下條件表達式(2):0. 65 < |dwtl/dt| < 0. 9. · · (2) 其中dwtl是所述第一透鏡組的移動距離；和dt是在長焦端狀態(tài)下在所述第一透鏡組和所述第二透鏡組之間的氣隙。
3.如權(quán)利要求1所述的變焦距透鏡系統(tǒng)，其中 滿足以下條件表達式(3):0. 42 < I f2 I / (fw · ft)1/2 < 0. 49. . . (3) 其中f2是所述第二透鏡組的焦距；fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft是整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。
4.如權(quán)利要求2所述的變焦距透鏡系統(tǒng)，其中 滿足以下條件表達式(3):，0. 42 < I f2 I / (fw · ft)1/2 < 0. 49. . . (3)其中f2是所述第二透鏡組的焦距；fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft是整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。
5.如權(quán)利要求1所述的變焦距透鏡系統(tǒng)，其中所述孔徑光闌被布置在所述第三透鏡組的所述物體側(cè)上且當所述位置透鏡狀態(tài)改變 時與所述第三透鏡組一起移動，同時預期滿足以下條件表達式(4) 0. 44 < dS3/R31 < 0. 58. . . (4) 其中dS3是在所述孔徑光闌和所述第三透鏡組離圖像平面的最近表面之間的距離，和 R31是所述第三透鏡組離物體的最近表面的曲率半徑。
6.如權(quán)利要求2所述的變焦距透鏡系統(tǒng)，其中所述孔徑光闌被布置在所述第三透鏡組的所述物體側(cè)上且當所述位置透鏡狀態(tài)改變 時與所述第三透鏡組一起移動，同時預期滿足以下條件表達式(4)0.44 < dS3/R31 < 0. 58. . . (4) 其中dS3是在所述孔徑光闌和所述第三透鏡組離圖像平面的最近表面之間的距離，和 R31是所述第三透鏡組離物體的最近表面的曲率半徑。
7.如權(quán)利要求1所述的變焦距透鏡系統(tǒng)，其中 滿足以下條件表達式(5)1.75 < f3/fw < 2. 1. . . (5) 其中f3是所述第三透鏡組的焦距；和 fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。
8.如權(quán)利要求2所述的變焦距透鏡系統(tǒng)，其中 滿足以下條件表達式(5)1. 75 < f3/fw < 2. 1. . . (5) 其中f3是所述第三透鏡組的焦距；和 fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。
9.一種圖像拾取設備，包括變焦距透鏡系統(tǒng)和將由所述變焦距透鏡系統(tǒng)形成的光學圖 像轉(zhuǎn)換為電信號的成像元件，其中所述變焦距透鏡系統(tǒng)包括具有正折射率的第一透鏡組；具有負折射率的第二透鏡組；具有正折射率的第三透鏡組，和具有正折射率的第四透鏡組，其中所述第一到第四透鏡組被從物體側(cè)到圖像側(cè)布置，當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，在所述第一透鏡組和所述第二透鏡組之間的距離增加，在所述第二透鏡組和所述第三透鏡組之間的距離減小，并且在所述 第三透鏡組和所述第四透鏡組之間的距離改變，當所述位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，所有所述透鏡組都可移動， 在所述第三透鏡組附近布置孔徑光闌，并且所述第四透鏡組在短距離聚焦時移動，所述第一透鏡組包括從所述物體側(cè)到所述圖像側(cè)以該次序布置的具有面對圖像的凹 面的負透鏡和具有面向物體的凸面的正透鏡，所述第二透鏡組包括從所述物體側(cè)到所述圖像側(cè)以該次序布置的，具有對所述圖像的 凹面?zhèn)鹊呢撏哥R，具有面對所述物體的凹面和面對所述圖像的相對凹面的負透鏡， 具有面對所述物體的凸面的凹凸正透鏡，和在所述第二透鏡組中，在所述物體側(cè)上布置的所述負透鏡的所述物體側(cè)表面和所述正 透鏡的所述物體側(cè)表面每一個都以非球形形成，而且都滿足以下條件表達式(1) 2. 0 < fl/(fw · ft)1/2 < 2. 5. . . (1) 其中fl是所述第一透鏡組的焦距，fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距，并且ft是整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下 的焦距。
10. 一種變焦距透鏡系統(tǒng)，包括具有正折射率的第一透鏡組；具有負折射率的第二透鏡組；具有正折射率的第三透鏡組，和具有正折射率的第四透鏡組，其中所述第一到第四透鏡組被從物體側(cè)到圖像側(cè)布置，當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，在所述第一透鏡組和所述第二透 鏡組之間的距離增加，在所述第二透鏡組和所述第三透鏡組之間的距離減小，并且在所述 第三透鏡組和所述第四透鏡組之間的距離改變，當所述位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，所有所述透鏡組都可移動， 在所述第三透鏡組附近布置孔徑光闌，并且所述第四透鏡組在短距離聚焦時移動，所述第一透鏡組包括從所述物體側(cè)到所述圖像側(cè)以該次序布置的具有面對圖像的凹 面的負透鏡和具有面向物體的凸面的正透鏡，所述第二透鏡組包括從物體側(cè)到圖像側(cè)布置的具有面對圖像的凹面的負透鏡，具有面 對所述物體的凹面和面對所述圖像的相對凹面的負透鏡，和具有面對所述物體的凸面的凹 凸正透鏡，和在所述第二透鏡組中，在所述物體側(cè)上布置的所述負透鏡的物體側(cè)表面和所述正透鏡 的圖像側(cè)表面每一個都以非球形形成，而且都滿足以下條件表達式(7) 2. 4 < fl/(fw · ft)1/2 <2.7... (7) 其中fl是所述第一透鏡組的焦距，fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距，并且ft是整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。
11.如權(quán)利要求10所述的變焦距透鏡系統(tǒng)，其中 滿足以下條件表達式(8)(5 < |dwtl/dwt2| < 5. 8…(8) 其中dwtl是所述第一透鏡組的移動距離；和 dwt2是所述第二透鏡組的移動距離。
12.如權(quán)利要求10所述的變焦距透鏡系統(tǒng)，其中 滿足以下條件表達式(9)(0. 47 < I f2 I / (fw · ft)1/2 < 0. 53. . . (9) 其中f2是所述第二透鏡組的焦距；fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft是整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。
13.如權(quán)利要求11所述的變焦距透鏡系統(tǒng)，其中 滿足以下條件表達式(9)(0. 47 < I f2 I / (fw · ft)1/2 < 0. 53. . . (9) 其中f2是所述第二透鏡組的焦距；fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距；和ft是整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。
14.如權(quán)利要求10所述的變焦距透鏡系統(tǒng)，其中所述孔徑光闌被布置在所述第三透鏡組的所述物體側(cè)上且當所述位置透鏡狀態(tài)改變 時與所述第三透鏡組一起移動，同時預期滿足以下條件表達式(10) 0. 53 < dS3/R31 < 0.59... (10) 其中dS3是在所述孔徑光闌和所述第三透鏡組離圖像平面的最近表面之間的距離，和 R31是所述第三透鏡組離物體的最近表面的曲率半徑。
15.如權(quán)利要求11所述的變焦距透鏡系統(tǒng)，其中所述孔徑光闌被布置在所述第三透鏡組的所述物體側(cè)上且當所述位置透鏡狀態(tài)改變 時與所述第三透鏡組一起移動，同時預期滿足以下條件表達式(10) 0. (53 < dS3/R31 < 0.59... (10) 其中dS3是在所述孔徑光闌和所述第三透鏡組離圖像平面的最近表面之間的距離，和 R31是所述第三透鏡組離物體的最近表面的曲率半徑。
16.如權(quán)利要求10所述的變焦距透鏡系統(tǒng)，其中 滿足以下條件表達式(11)(2. 1 < f3/fw < 2. 3. . . (11) 其中f3是所述第三透鏡組的焦距；和 fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。
17.如權(quán)利要求11所述的變焦距透鏡系統(tǒng)，其中 滿足以下條件表達式(11)2. 1 < f3/fw < 2. 3. . . (11) 其中f3是所述第三透鏡組的焦距；和 fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。
18.如權(quán)利要求12所述的變焦距透鏡系統(tǒng)，其中 滿足以下條件表達式(12)5. 6 < f5/fw <7.2... (12) 其中f5是所述第五透鏡組的焦距；和 fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。
19.如權(quán)利要求11所述的變焦距透鏡系統(tǒng)，其中 滿足以下條件表達式(12)5. 6 < f5/fw <7.2... (12) 其中f5是所述第五透鏡組的焦距；和 fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距。
20.一種圖像拾取設備，包括變焦距透鏡系統(tǒng)和將由所述變焦距透鏡系統(tǒng)形成的光學 圖像轉(zhuǎn)換為電信號的成像元件，其中，所述變焦距透鏡系統(tǒng)包括具有正折射率的第一透鏡組；具有負折射率的第二透鏡組；具有正折射率的第三透鏡組，和具有正折射率的第四透鏡組，其中所述第一到第四透鏡組被從物體側(cè)到圖像側(cè)布置，當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，在所述第一透鏡組和所述第二透 鏡組之間的距離增加，在所述第二透鏡組和所述第三透鏡組之間的距離減小，并且在所述 第三透鏡組和所述第四透鏡組之間的距離改變，當位置透鏡狀態(tài)從廣角端狀態(tài)改變到長焦端狀態(tài)時，所有所述透鏡組都可移動，在所 述第三透鏡組附近布置孔徑光闌，并且所述第四透鏡組在短距離聚焦時移動，所述第一透鏡組包括從所述物體側(cè)到所述圖像側(cè)以該次序布置的具有面對圖像的凹 面的負透鏡和具有面向物體的凸面的正透鏡，所述第二透鏡組包括從物體側(cè)到圖像側(cè)布置的具有面對圖像的凹面的負透鏡，具有面 對所述物體的凹面和面對所述圖像的相對凹面的負透鏡，和具有面對所述物體的凸面的凹 凸正透鏡，和在所述第二透鏡組中，在所述物體側(cè)上布置的所述負透鏡的所述物體側(cè)表面和所述正透鏡的圖像側(cè)表面每一個都以非球形形成，而且都滿足以下條件表達式(7) 2. 4 < fl/(fw · ft)1/2 <2.1... (7) 其中fl是所述第一透鏡組的焦距，fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距，并且ft是整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下 的焦距。
全文摘要
提供了變焦距透鏡系統(tǒng)和圖像拾取設備。所述變焦距透鏡系統(tǒng)包括具有正折射率的第一透鏡組，具有負折射率的第二透鏡組，具有正折射率的第三透鏡組和具有正折射率的第四透鏡組。在第二透鏡組中，在物體側(cè)上布置的負透鏡的物體側(cè)表面和正透鏡的物體側(cè)表面每一個都以非球形形成，而且都滿足以下條件表達式2.0＜f1/(fw·ft)1/2＜2.5其中f1是第一透鏡組的焦距，fw是整個透鏡系統(tǒng)在廣角端狀態(tài)下的焦距，并且ft是整個透鏡系統(tǒng)在長焦端狀態(tài)下的焦距。
文檔編號G02B15/22GK101900870SQ20101018320
公開日2010年12月1日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者大道裕之 申請人:索尼公司