CN101223467B - 变焦透镜***和采用该变焦透镜***的成像光学装置 - Google Patents

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Abstract

本变焦透镜***包括多个透镜单元，该多个透镜单元至少包括：具有负光焦度前透镜单元；和具有正光焦度的、设置在前透镜单元的图像侧上的、并且由多个透镜元件组成的后透镜单元；其中通过改变各个透镜单元之间的间距来进行倍率变化，以及其中后透镜单元包括：能够在垂直于光轴的方向上移动的后A透镜单元；和设置在后A透镜单元的图像侧上并且能够以在光轴方向上相对于后A透镜单元的间距被改变的方式在光轴方向上移动的后B透镜单元，且其中通过改变后A透镜单元和后B透镜单元之间的间距来实现物距变化过程中的焦点调节。

Description

变焦透镜***和采用该变焦透镜***的成像光学装置
技术领域
本发明涉及变焦透镜***和采用该变焦透镜***的成像光学装置。具体地，本发明涉及适合于诸如数字静物照相机或数字视频摄像机的成像光学装置的变焦透镜***，以及采用该变焦透镜***的成像光学装置。
背景技术
近年来，以数字静物照相机和数字视频摄像机(以下简称为″数字摄像机″)为代表的成像光学装置得到迅速普及。例如，大量这样的具备大于500万像素的记录图像像素的数字摄像机被商业化。其中，特别要求尺寸和重量减小的数字摄像机。
而且，最近，数字摄像机被强烈要求具有图像摄取时用于补偿模糊的模糊补偿功能。这样，同时实现建立模糊补偿功能和减小尺寸和重量成为发展中的大课题。
在用于拍摄静止图像的成像光学装置的情况下，通常，所进行的驱动控制使透镜***的至少一部分在垂直于光轴的方向上移动以便偏转拍摄视角以抵消由模糊引起的拍摄视角的偏转。结果，模糊补偿得以实现。
当在透镜***中提供模糊补偿功能时，必须避免当透镜***的透镜单元的一部分在垂直于光轴的方向上移动时光学图像形成性能的退化。这样，为了实现避免光学图像形成性能的退化，在孤立状态下每个透镜单元的像差必须得到满意的补偿。这样就引起透镜***尺寸增大的趋势。
作为具有这样的模糊补偿功能的透镜***的实例提出下面的透镜***(日本专利申请公开公报编号2002-72086和2003-228001)。
在日本专利申请公开公报编号2002-72086和2003-228001中描述的每一个透镜***都是变焦透镜***，以从物体侧到图像侧的次序包括：具有正光焦度的第一透镜单元；具有负光焦度的第二透镜单元；具有正光焦度的第三透镜单元；和具有正光焦度的第四透镜单元。这样，在日本专利申请公开公报编号2002-72086中描述的变焦透镜***具有在垂直于光轴的方向上移动整个第三透镜单元的模糊补偿功能。而且，在日本专利申请公开公报编号2003-228001中描述的变焦透镜***中，第三透镜单元被一分为二。然后，在提供模糊补偿功能的同时使该两个透镜单元之一在垂直于光轴的方向上移动。
在日本专利申请公开公报编号2002-72086中描述的变焦透镜***是包括多个透镜单元的变焦透镜***，其中通过改变各个透镜单元之间的间距进行倍率的改变。在多个透镜单元之中，一个透镜单元在垂直于光轴的方向上移动以充当模糊补偿透镜单元。然后，在变焦透镜***中的每个透镜单元中，为了在广角极限到摄远极限的范围中得到满意的图像形成性能的目的，在孤立状态下每个透镜单元的像差得到相对满意的补偿。这样就满意地适合于用于实现模糊补偿功能的像差补偿。因此，在日本专利申请公开公报编号2002-72086中描述的变焦透镜***具备模糊补偿功能而无需显著增加尺寸。
然而，在日本专利申请公开公报编号2002-72086中描述的变焦透镜***中，模糊补偿透镜单元由大量透镜元件构成并且具有很大的质量。因此，为了获得满意的模糊补偿驱动，模糊补偿驱动促动器的驱动力必须增加。这样，当模糊补偿驱动促动器的驱动力如此被增加时，其体积也被增加。这样就引起在整个成像光学装置中难以实现减小尺寸和重量的问题。
因此，考虑到该问题，在日本专利申请公开公报编号2003-228001中描述的变焦透镜***中，一个透镜单元被一分为二，然后两个透镜单元中的一个单元充当模糊补偿透镜单元。据此，在模糊补偿透镜单元中实现减小尺寸和重量，同时实现减小在垂直于光轴的方向上的运动幅度。结果，实现尺寸相对小并且重量相对轻的成像光学装置。
专利文献1：日本专利申请公开公报编号2002-72086
专利文献2：日本专利申请公开公报编号2003-228001
发明内容
本发明将解决的问题
然而，在日本专利申请公开公报编号2003-228001中描述的变焦透镜***中，在一分为二的两个透镜单元中不同于模糊补偿透镜单元的另一个透镜单元仅是为了减小模糊补偿透镜单元的尺寸和重量的目的而被使用。这样就限制在整个透镜***中减少透镜元件数目的可能性，并且又新产生对一分为二的两个透镜单元在孤立状态下的每一个单元的满意的像差补偿的必要性。这样就引起在整个透镜***中难以实现尺寸和重量减小以及成本降低的问题。
本发明是为了解决先有技术中的问题而提出。本发明的目的是：提供实现高图像形成性能，允许尺寸和重量减小和成本降低并且具有模糊补偿功能的变焦透镜***；以及提供采用该变焦透镜***的成像光学装置。
解决问题的方案
通过下列变焦透镜***来实现上述一个目的。也就是，本发明涉及包括多个透镜单元的变焦透镜***，该多个透镜单元至少包括：具有负光焦度的前透镜单元；和具有正光度的、设置在前透镜单元的图像侧上的、并且由多个透镜元件组成的后透镜单元；其中通过改变各个透镜单元之间的间距来进行倍率的改变，其中后透镜单元包括：能够在垂直于光轴的方向上移动的后A透镜单元；和设置在后A透镜单元的图像侧上并且能够以在光轴方向上相对于后A透镜单元的间距被改变的方式在光轴方向上移动的后B透镜单元，且其中通过改变后A透镜单元和后B透镜单元之间的间距来实现物距变化过程中的焦点调节。
通过下列成像光学装置实现上述另一个目的。也就是，本发明涉及一种成像光学装置，该成像光学装置包括：用于形成物体的光学图像的成像光学***；和用于把由成像光学***形成的光学图像转换为电图像信号的图像传感器；其中成像光学***是包括多个透镜单元的变焦透镜***，该多个透镜单元至少包括：具有负光焦度的前透镜单元；和具有正光度的、设置在前透镜单元的图像侧上的、并且由多个透镜元件组成的后透镜单元；其中通过改变各个透镜单元之间的间距来进行倍率的改变，其中后透镜单元包括：能够在垂直于光轴的方向上移动的后A透镜单元；和设置在后A透镜单元的图像侧上并且能够以在光轴方向上相对于后A透镜单元的间距被改变的方式在光轴方向上移动的后B透镜单元，且其中通过改变后A透镜单元和后B透镜单元之间的间距来实现物距变化过程中的焦点调节。
本发明的效果
本发明实现了具有经减少的透镜元件数目和简单的构造以实现减小尺寸和重量，并且还具有高图像形成性能和模糊补偿功能的变焦透镜***。
本发明进一步实现尺寸和重量减小并且具有高性能成像功能的成像光学装置。
附图说明
[图1]图1是显示在标准状态的广角极限下的根据实施例1的变焦透镜***的透镜结构的排列图。
[图2]图2是显示根据实施例1的变焦透镜***的后透镜单元的结构的示意性透视图。
[图3]图3是显示在标准状态的广角极限下的根据实施例2的变焦透镜***的透镜结构的排列图。
[图4]图4是显示在标准状态的广角极限的下的根据实施例3的变焦透镜***的透镜结构的排列图。
[图5]图5是显示在标准状态的广角极限下的根据实施例4的变焦透镜***的透镜结构的排列图。
[图6]图6是显示在标准状态的广角极限下的根据实施例5的变焦透镜***的透镜结构的排列图。
[图7]图7是显示在标准状态的广角极限下的根据实施例6的变焦透镜***的透镜结构的排列图。
[图8]图8是显示根据实施例7的成像光学装置的结构实例的示意性透视图。
[图9]图9是在标准状态的广角极限下的实例1的变焦透镜***在无限远物体点处的纵向像差图。
[图10]图10是在标准状态的摄远极限下的实例1的变焦透镜***在无限远物体点处的纵向像差图。
[图11]图11是在标准状态的广角极限下的实例1的变焦透镜***在无限远物体点处的横向像差图。
[图12]图12是在标准状态的摄远极限下的实例1的变焦透镜***在无限远物体点处的横向像差图。
[图13]图13是在广角极限下的实例1的变焦透镜***在0.6°的视角模糊补偿时无限远物体点处的横向像差图。
[图14]图14是在摄远极限下的实例1的变焦透镜***在0.6°的视角模糊补偿时无限远物体点处的横向像差图。
[图15]图15是在标准状态的广角极限下的实例2的变焦透镜***在无限远物体点处的纵向像差图。
[图16]图16是在标准状态的摄远极限下的实例2的变焦透镜***在无限远物体点处的纵向像差图。
[图17]图17是在标准状态的广角极限下的实例2的变焦透镜***在无限远物体点处的横向像差图。
[图18]图18是在标准状态的摄远极限下的实例2的变焦透镜***在无限远物体点处的横向像差图。
[图19]图19是在广角极限下的实例2的变焦透镜***在0.6°的视角模糊补偿时无限远物体点处的横向像差图。
[图20]图20是在摄远极限下的实例2的变焦透镜***在0.6°的视角模糊补偿时无限远物体点处的横向像差图。
[图21]图21是在标准状态的广角极限下的实例3的变焦透镜***在无限远物体点处的纵向像差图。
[图22]图22是在标准状态的摄远极限下的实例3的变焦透镜***在无限远物体点处的纵向像差图。
[图23]图23是在标准状态的广角极限下的实例3的变焦透镜***在无限远物体点处的横向像差图。
[图24]图24是在标准状态的摄远极限下的实例3的变焦透镜***在无限远物体点处的横向像差图。
[图25]图25是在广角极限下的实例3的变焦透镜***在0.6°的视角模糊补偿时无限远物体点处的横向像差图。
[图26]图26是在摄远极限下的实例3的变焦透镜***在0.6°的视角模糊补偿时无限远物体点处的横向像差图。
[图27]图27是在标准状态的广角极限下的实例4的变焦透镜***在无限远物体点处的纵向像差图。
[图28]图28是在标准状态的摄远极限下的实例4的变焦透镜***在无限远物体点处的纵向像差图。
[图29]图29是在标准状态的广角极限下的实例4的变焦透镜***在无限远物体点处的横向像差图。
[图30]图30是在标准状态的摄远极限下的实例4的变焦透镜***在无限远物体点处的横向像差图。
[图31]图31是在广角极限下的实例4的变焦透镜***在0.6°的视角模糊补偿时无限远物体点处的横向像差图。
[图32]图32是在摄远极限下的实例4的变焦透镜***在0.6°的视角模糊补偿时无限远物体点处的横向像差图。
图33是在标准状态的广角极限下的实例5的变焦透镜***在无限远物体点处的纵向像差图。
[图34]图34是在标准状态的摄远极限下的实例5的变焦透镜***在无限远物体点处的纵向像差图。
[图35]图35是在标准状态的广角极限下例子5的变焦透镜***的横向像差图。
[图36]图36是在一无限远物体点处在标准状态下摄远极限下的实例5的变焦透镜***在无限远物体点处的横向像差图。
[图37]图37是在广角极限下的实例5的变焦透镜***在0.6°的视角模糊补偿时无限远物体点处的横向像差图。
[图38]图38是在摄远极限下的实例5的变焦透镜***在0.6°的视角模糊补偿时无限远物体点处的横向像差图。
[图39]图39是在标准状态的广角极限下的实例6的变焦透镜***在无限远物体点处的纵向像差图。
[图40]图40是在标准状态的摄远极限下的实例6的变焦透镜***在无限远物体点处的纵向像差图。
[图41]图41是在标准状态的广角极限下的实例6的变焦透镜***在无限远物体点处的横向像差图。
[图42]图42是在标准状态的摄远极限下的实例6的变焦透镜***在无限远物体点处的横向像差图。
[图43]图43是在广角极限下的实例6的变焦透镜***在0.6°的视角模糊补偿时无限远物体点处的横向像差图。
[图44]图44是在摄远极限下的实例6的变焦透镜***在0.6°的视角模糊补偿时无限远物体点处的横向像差图。
参考字符的描述
S图像表面
1前附加透镜单元
2前透镜单元
3后透镜单元
4后附加透镜单元
5孔径光阑
6光学低通滤波器
7后A透镜单元
8后B透镜单元
9光轴
12快门驱动促动器
13孔径控制驱动促动器
14ND滤光器驱动促动器
15聚焦驱动促动器
16模糊补偿驱动促动器
17镜筒
18成像光学装置
19频闪观测器
20光学取景器
具体实施方式
下文将参照实施例进一步详细描述本发明。
(实施例1)
图1是显示在标准状态的广角极限下的根据实施例1的变焦透镜***的透镜结构的排列图。
如图1所示，根据实施例1的变焦透镜***以从物体侧(图1中的左手侧)到图像侧(图像表面S侧)的次序包括：具有正光焦度的前附加透镜单元1；具有负光焦度的前透镜单元2；具有正光焦度的后透镜单元3；和具有正光焦度的后附加透镜单元4。然后，至少后透镜单元3沿光轴9的方向移动(下文中″光轴″表示″光轴9″)，以便进行倍率的变化。在后透镜单元3的最物体侧设置用于限制光路的孔径光阑5。而且，在位于后附加透镜单元4和图像表面S之间的图像表面S附近设置光学低通滤波器6。该光学低通滤波器6减少由设置在图像表面S上的诸如CCD或CMOS的图像传感器的采样产生的折叠图像，并且由诸如水晶板的透明平行板制成。在图1中，从每个透镜单元延伸的每个箭头表示在从广角侧到摄远侧变化倍率的过程中每个透镜单元的移动路径。这里，从后附加透镜单元4延伸的箭头表示在变化倍率的过程中后附加透镜单元4相对于图像表面S固定。
后透镜单元3以从物体侧到图像侧的次序包括具有正光焦度的后A透镜单元7以及后B透镜单元8。这里，后A透镜单元7是为了模糊补偿的目的能够在垂直于光轴的方向(箭头10表示的方向)上移动(被偏心的)的模糊补偿透镜单元。而且，后B透镜单元8是为了焦点调节的目的能够在光轴方向(由箭头11指出的方向)上移动以在光轴方向上相对于后A透镜单元7改变间距的聚焦透镜单元。
这样，在根据实施例1的变焦透镜***中，后透镜单元3被分成由后A透镜单元7和后B透镜单元8组成的二个透镜单元。然后，模糊补偿功能给予后A透镜单元7，而聚焦功能给予后B透镜单元8。据此，必须由电源控制的模糊补偿驱动部分和调焦驱动部分可以被集中。这样就使诸如驱动促动器的构件被紧凑和有效地设置。
而且，在装配时的检查中，电子元件的检查被集中，以便实现装配成本的减少。
而且，在有关成像性能的像差补偿中，在后透镜单元3中构造较长的总长度，以便获得有效的晕映。尤其是，例如在至少要求相应于35-毫米胶卷等效值中的28毫米的宽视角的变焦透镜***的情况下在像差补偿中获得满意的效果。
而且，在调节保持透镜元件的镜筒时，后A透镜单元7和后B透镜单元8之间的间距大致变为零，以便在该变焦透镜***中实现在调节时减小厚度。
这里，后透镜单元3可以包括充当模糊补偿透镜单元的后A透镜单元7和充当聚焦透镜单元的后B透镜单元8之外的其他透镜元件。然而，从减小变焦透镜***的尺寸和重量的角度看，最好后透镜单元3仅由后A透镜单元7和后B透镜单元8组成。
类似于后A后透镜单元7和后B透镜单元8，孔径光阑5被包括在后透镜单元3中。这样，在倍率变化时，孔径光阑5、后A透镜单元7和后B透镜单元8大致在光轴方向上共同移动。然而，在根据本实施例1的变焦透镜中，孔径光阑5没有包括在后A透镜单元7中，并且在变化倍率的过程中不在垂直于光轴的方向上移动。
这样，当孔径光阑5被包括在后透镜单元3中时，用于控制有关变焦透镜***成像的快门和孔径的控制部也可以被集中在后透镜单元3中。这样就实现变焦透镜***更紧凑的结构并且减少装配成本。而且，从减少充当模糊补偿透镜单元的后A透镜单元7的外径以及减少后A透镜单元7的尺寸和重量的角度看，最好孔径光阑5设置在后A透镜单元7附近。而且，从像散的有效补偿的角度看，孔径光阑5设置在后A透镜单元7的物体侧则更好。
在本发明中，可以采用孔径光阑被包括在后A透镜单元中的结构。然而，通常，孔径光阑包括诸如快门驱动促动器的具有重质量的构件。这样，如在根据本实施例1的变焦透镜***中，孔径光阑不包括在充当模糊补偿透镜单元的后A透镜单元中则更好。
如上所述，在根据实施例1的变焦透镜***中，具有正光焦度的前附加透镜单元1被进一步设置在相对于前透镜单元2的物体侧上。这样，在从广角侧到摄远侧变化倍率的过程中，前透镜单元2和前附加透镜单元1之间的间距沿光轴方向被改变。同时，后透镜单元3和图像表面S之间的间距也沿光轴方向被改变。因此，可变倍率的效果被均分，同时图像表面的移动被减少。而且，不能在该状态下被补偿的图像表面S的移动通过沿光轴方向改变后B透镜单元8和后A透镜单元7之间的间距得到补偿。据此，图像表面S的位置被固定。
而且，在从广角侧到摄远侧变化倍率的过程中，前附加透镜单元1沿光轴方向以相对于前透镜单元2的间距沿光轴方向被增加的方式移动。因此，例如，即使在具有四倍或更高的可变倍率的高倍率变焦透镜***中，也能实现更满意的图像形成性能。
而且，如上所述，在根据实施例1的变焦透镜***中，具有正光焦度的后附加透镜单元4被进一步设置在相对于后透镜单元3的图像侧上，而在从广角侧到摄远侧变化倍率的过程中，后透镜单元3和后附加透镜单元4之间沿光轴方向的间距增加。在该情况下，后附加透镜单元4充当用于实现向设置在图像表面S上的图像传感器的焦阑的聚光透镜。这样就减少遮蔽并且即使在周边也实现明亮的图像。而且，调焦的效果是不必要的。这样，在从广角侧到摄远侧变化倍率的过程中，后附加透镜单元4相对于图像表面S固定。这样，作为后附加透镜单元4和图像传感器之间的构造，可以采用不允许粘附在图像传感器附近时将引起麻烦的诸如细粉尘和微粒的杂质轻易进入的防尘气密构造。这样就避免在拍摄图像中产生阴影的杂质问题。
这里，在物距从无穷远距离到近距离变动的情况下的焦点调节通过沿光轴方向改变后B透镜单元8和后A透镜单元7之间的间距而实现。
接下来，各个透镜单元的具体结构将在下文进行详细描述。
如图1所示，前附加透镜单元1以从物体侧到图像侧的次序包括由凸面朝向物体侧并且具有负光焦度的弯月形透镜元件(在下文中称为″负弯月透镜元件″)L1；凸面朝向物体侧并且具有正光焦度的弯月形透镜元件(在下文中称为″正弯月透镜元件″)L2；和凸面朝向物体侧的正弯月透镜元件L3组成的三个透镜元件。负弯月透镜元件L1和正弯月透镜元件L2被相互粘结。
这里，当变焦透镜***中最高优先权给予减小尺寸和重量时，最好前附加透镜单元由单个透镜元件构成(见后面的实施例3)。然而，在这种情况下，产生在孤立状态下前附加透镜单元中的色差和球差的补偿不充分的趋势。因而，在摄远侧相对大的(暗的)F-数更为可取。因而，组成前附加透镜单元的透镜元件的数目根据对摄远侧的F-数的要求适当地选取。当前附加透镜单元由两个透镜元件(见后面实施例2的描述)或三个透镜元件(本实施例1)组成时，在孤立状态下前附加透镜单元中实现对色差和球差的有效补偿。这样，实现即使在摄远侧也具有小(明亮的)F-数以及相对高的分辨率的变焦透镜***。这样，取决于所要求的规范前附加透镜单元由一个到三个透镜元件构成最可取。
前透镜单元2以从物体侧到图像侧的次序包括：凸面朝向物体侧的负弯月透镜元件L4；具有负光焦度的双凹面形状的透镜元件(以下称为″双凹面负透镜元件″)L5；和具有正光焦度的双凸面形状的透镜元件(以下称为″双凸面正透镜元件″)L6。这里，对于在广角极限下对畸变的满意补偿的目的负弯月透镜元件L4是必须的。而且，在双凹面负透镜元件L5中，为了对前透镜单元2的球差和彗差的满意补偿的目的，图像侧表面9为非球面。而且，双凸面正透镜元件L6补偿前透镜单元2的色差和像散。具体地，在根据本实施例1的变焦透镜***中，为了像差的满意补偿以及降低对由于组成前透镜2的透镜元件的偏心引起的性能降低的灵敏度的目的，负弯月透镜元件L4和双凸面正透镜元件L6由具有1.8或更高(见表2)的对d-线的折射率Nd的高折射率材料制成。
后透镜单元3包括孔径光阑5，后A透镜单元7和后B透镜单元8。在后透镜单元3中，作为驱动机构的驱动促动器被结合到其中。
这里，对后透镜单元3的详细结构描述如下。图2是显示后透镜单元3的结构的示意性透视图。数字12表示快门驱动促动器。数字13表示用于控制和驱动孔径光阑5的孔径的孔径控制驱动促动器。数字14表示用于驱动***孔径光阑5中的ND滤光器(光总量衰减滤光器)的ND滤光器驱动促动器。数字15表示用于驱动充当聚焦透镜单元的后B透镜单元8的聚焦驱动促动器。数字16表示用于驱动充当模糊补偿透镜单元的后A透镜单元7的模糊补偿驱动促动器。如图2所示，当各个驱动促动器被集中在同一部分中时，驱动促动器被紧凑及高效地设置。
充当模糊补偿透镜单元的后A透镜单元7以从物体侧到图像侧的次序包括：凸面朝向物体侧并且物体侧面13是非球面的正弯月透镜元件L7；凸面朝向物体侧的正弯月透镜元件L8；和凸面朝向物体侧的负弯月透镜元件L9。正弯月透镜元件L8和负弯月透镜元件L9相互粘结。而且，具体地，后A透镜单元7中位于最物体侧的凸非球面13和位于最图像侧的凹面17满意地补偿后A透镜单元7的轴向色差，球差，彗差和像散。这样就实现出色的模糊补偿功能，其中成像性能的退化被减少。而且，后A透镜单元7以从物体侧到图像侧的次序包括正透镜元件(L7)和由正透镜元件(L8)和负透镜元件(L9)组成的相粘结的透镜元件。这样就减小对相对于在垂直于每个透镜元件的光轴的方向上的移动(偏心)的成像性能的灵敏度，并且因此而减少由于制造误差引起的性能降低。
充当聚焦透镜单元的后B透镜单元8以从物体侧到图像侧的次序包括：双凸面正透镜元件L10；和凸面朝向图像侧的负弯月透镜元件L11。然后，双凸面正透镜元件L10和负弯月透镜元件L11相互粘结。为了满意地补偿像散以及减少对由于后B透镜单元8中的偏心引起的性能降低的灵敏度的目的，双凸面正透镜元件L10的物体侧表面18是非球面。这样，后B透镜单元8包括具有非球面的透镜元件。这样就允许满意地补偿后B透镜单元8的球差和彗差，并且实现满意的聚焦性能，其中由物距引起的球差的变化被减少。而且，后B透镜单元8包括正透镜元件(L10)和负透镜元件(L11)。因此，在后B透镜单元8中轴向色差被满意地补偿。这样就减少由于偏心引起的图像形成性能的退化。
后附加透镜单元4仅由一个凸面朝向物体侧的正弯月透镜元件L12构成。
(实施例2)
[图3]图3是显示在标准状态的广角极限下的根据实施例2的变焦透镜***的透镜结构的排列图。根据实施例2的变焦透镜***以从物体侧(图3的左手侧)到图像侧的次序包括：具有正光焦度的前附加透镜单元1；具有负光焦度前透镜单元2；具有正光焦度的后透镜单元3；和具有正光焦度的后附加透镜单元4。其基本结构等与根据实施例1的变焦透镜***相同。这样，下文仅详细描述各个透镜单元的具体结构。
如图3所示，前附加透镜单元1以从物体侧到图像侧的次序包括由凸面朝向物体侧的负弯月透镜元件L1；和凸面朝向物体侧的正弯月透镜元件L2组成的两个透镜元件。负弯月透镜元件L1和正弯月透镜元件L2相互粘结。这样，前附加透镜单元1由两个透镜元件构成。这样，在孤立状态下前附加透镜单元1中实现色差和球差的满意补偿。因此，实现即使在摄远侧也具有小(明亮的)F-数以及相对高的分辨率的变焦透镜***。
前透镜单元2以从物体侧到图像侧的次序包括：凸面朝向物体侧的负弯月透镜元件L3；双凹面负透镜元件L4；和凸面朝向物体侧的正弯月透镜元件L5。这里，对于在广角极限下对畸变的满意补偿的目的，负弯月透镜元件L3是必须的。而且，在双凹面负透镜元件L4中，为了对前透镜单元2的球差和彗差的满意补偿的目的，图像侧表面7为非球面。而且，正弯月透镜元件L5补偿前透镜单元2的色差和像散。具体地，在根据本实施例2的变焦透镜***中，为了像差的满意补偿以及降低对由于组成前透镜单元2的透镜元件的偏心引起的性能降低的灵敏度的目的，负弯月透镜元件L3和正弯月透镜元件L5由具有1.8或更高的(见表5)的对d-线的折射率Nd的高折射率材料制成。
后透镜单元3包括孔径光阑5，后A透镜单元7和后B透镜单元8。类似于根据实施例1的变焦透镜***，充当驱动机构的各个驱动促动器被结合到后透镜单元3中。
充当模糊补偿透镜单元的后A透镜单元7以从物体侧到图像侧的次序包括：凸面朝向物体侧并且物体侧表面11是非球面以及具有正光焦度的平-凸面透镜元件L6；双凸面正透镜元件L7；和双凹面负透镜元件L8。双凸面正透镜元件L7和双凹面负透镜元件L8相互粘结。而且，具体地，后A透镜单元7中位于最物体侧的凸非球面11和位于最图像侧的凹面15满意地补偿后A透镜单元7的轴向色差，球差，彗差和像散。这样就实现出色的模糊补偿功能，其中成像性能的退化被减少。而且，后A透镜单元7以从物体侧到图像侧的次序包括正透镜元件(L6)和由正透镜元件(L7)和负透镜元件(L8)组成的相粘结的透镜元件。这样就减小对相对于在垂直于每个透镜元件的光轴的方向上的移动(偏心)的成像性能的灵敏度，并且因此而减少由于制造误差引起的性能降低。
充当聚焦透镜单元的后B透镜单元8仅由一个双凸面正透镜元件L9构成。为了满意地补偿像散以及减少对由于后B透镜单元8中的偏心引起的性能降低的灵敏度的目的，双凸面正透镜元件L9的物体侧表面16是非球面。这样，后B透镜单元8包括具有非球面的透镜元件。这样就允许满意地补偿后B透镜单元8的球差和彗差并且实现满意的聚焦性能，其中由物距引起的球差的变化被减少。
后附加透镜单元4仅由一个双凸面正透镜元件L10构成。
(实施例3)
[图4]图4是显示在标准状态的广角极限下根据实施例3的变焦透镜***的透镜结构的排列图。根据实施例3的变焦透镜***以从物体侧(图4的左手侧)到图像侧的次序包括：具有正光焦度的前附加透镜单元1；具有负光焦度的前透镜单元2；具有正光焦度的后透镜单元3；和具有正光焦度的后附加透镜单元4。其基本结构等与根据实施例1的变焦透镜***相同。这样，下文仅详细描述各个透镜单元的具体结构。
如图4所示，前附加透镜单元1仅由一个凸面朝向物体侧的正弯月透镜元件L1构成。因此，在该透镜***中实现尺寸和重量的减少。
前透镜单元2以从物体侧到图像侧的次序包括：凸面朝向物体侧的负弯月透镜元件L2；双凹面负透镜元件L3；和凸面朝向物体侧的正弯月透镜元件L4。这里，为了广角极限下对畸变的满意补偿的目的，负弯月透镜元件L2是必须的。而且，在双凹面负透镜元件L3中，为了对前透镜单元2的球差和彗差的满意补偿的目的，图像侧表面6为非球面。而且，正弯月透镜元件L4补偿前透镜单元2的色差和像散。具体地，在根据本实施例3的变焦透镜***中，为了像差的满意补偿以及降低对由于组成前透镜单元2的透镜元件的偏心引起的性能降低的灵敏度的目的，负弯月透镜元件L2和正弯月透镜元件L4由具有1.8或更高的(见表8)的对d-线的折射率Nd的高折射率材料制成。
后透镜单元3包括孔径光阑5，后A透镜单元7和后B透镜单元8。类似于根据实施例1的变焦透镜***，充当驱动机构的各个驱动促动器被结合到后透镜单元3中。
充当模糊补偿透镜单元的后A透镜单元7以从物体侧到图像侧的次序包括：物体侧表面10是非球面的双凸面正透镜元件L5；双凸面正透镜元件L6；和双凹面负透镜元件L7。双凸面正透镜元件L6和双凹面负透镜元件L7相互粘结。而且，具体地，后A透镜单元7中位于最物体侧的凸非球面10和位于最图像侧的凹面14满意地补偿后A透镜单元7的轴向色差，球差，彗差和像散。这样就实现出色的模糊补偿功能，其中成像性能的退化被减少。而且，后A透镜单元7以从物体侧到图像侧的次序包括正透镜元件(L5)和由正透镜元件(L6)和负透镜元件(L7)组成的相粘结的透镜元件。这样就减小对相对于在垂直于每个透镜元件的光轴的方向上的移动(偏心)的成像性能的灵敏度，并且减少由于制造误差引起的性能降低。
充当聚焦透镜单元的后B透镜单元8仅由一个双凸面正透镜元件L8构成。为了满意地补偿像散以及减少对由于后B透镜单元8中的偏心引起的性能降低的灵敏度的目的，双凸面正透镜元件L8的物体侧表面15是非球面。这样，后B透镜单元8包括具有非球面的透镜元件。这样就允许满意地补偿后B透镜单元8的球差和彗差，并且实现满意的聚焦性能，其中由物距引起的球差的变化被减少。
后附加透镜单元4仅由一个双凸面正透镜元件L9构成。
(实施例4)
图5是显示在标准状态的广角极限下的根据实施例4的变焦透镜***的透镜结构的排列图。
如图5所示，根据实施例4的变焦透镜***以从物体侧(图5中的左手侧)到图像侧的次序包括：具有负光焦度的前透镜单元2和具有正光焦度的后透镜单元3。然后，至少后透镜单元3沿光轴的方向移动，以便进行倍率的变化。在后透镜单元3的最物体侧设置用于限制光路的孔径光阑5。而且，在位于后透镜单元3和图像表面S之间的图像表面S附近设置光学低通滤波器6。光学低通滤波器6类似于实施例1中使用的滤波器。在图5中，从每个透镜单元延伸的每个箭头表示在从广角侧到摄远侧变化倍率的过程中每个透镜单元的移动路径。
后透镜单元3以从物体侧到图像侧的次序包括具有正光焦度的后A透镜单元7以及后B透镜单元8。这里，后A透镜单元7是为了模糊补偿的目的能够在垂直于光轴的方向(箭头10表示的方向)移动(被偏心)的模糊补偿透镜单元。而且，后B透镜单元8是为了焦点调节的目的能够在光轴方向(由箭头11指出的方向)上移动以在光轴方向上改变相对于后A透镜单元7的间距的聚焦透镜单元。
这样，在根据实施例4的变焦透镜***中，后透镜单元3被分成由后A透镜单元7和后B透镜单元8组成的两个透镜单元。然后，模糊补偿功能被给予后A透镜单元7，而聚焦功能被给予后B透镜单元8。据此，必须由电源控制的模糊补偿驱动部分和调焦驱动部分可以被集中。这样就使诸如驱动促动器的构件被紧凑密和有效地设置。
而且，在装配时的检查中，对电子元件的检查被集中，以便实现装配成本的减少。
而且，在有关成像性能的像差补偿中，在后透镜单元3中构造较长的总长度，以便实现有效的晕映。尤其是，例如在至少要求相应于35-毫米胶卷等效值中的28毫米的宽视角的变焦透镜***的情况下获得满意的像差补偿效果。
而且，在调节保持透镜元件的镜筒时，后A透镜单元7和后B透镜单元8之间的间距大致变为零，以便在该变焦透镜***中实现在调节时厚度的减小。
这里，后透镜单元3可以包括充当模糊补偿透镜单元的后A透镜单元7和充当聚焦透镜单元的后B透镜单元8之外的其他透镜元件。然而，从减小变焦透镜***的尺寸和重量的角度看，最好后透镜单元3仅由后A透镜单元7和后B透镜单元8组成。
类似于后A后透镜单元7和后B后透镜单元8，孔径光阑5被包括在后透镜单元3中。然后，在变化倍率的过程中，孔径光阑5，后A透镜单元7和后B透镜单元8共同大致在光轴方向上移动。然而，在根据本实施例4的变焦透镜中，孔径光阑5没有包括在后A透镜单元7中，并且在模糊补偿时没有在垂直于光轴的方向上移动。
这样，当孔径光阑5被包括在后透镜单元3中时，用于控制涉及变焦透镜***成像的快门和孔径的控制部也可以被集中到后透镜单元3中。这样就实现变焦透镜***更紧凑的结构并且减少装配成本。而且，从减少充当模糊补偿透镜单元的后A透镜单元7的外径并且减少后A透镜单元7的尺寸和重量的角度看，最好孔径光阑5设置在后A透镜单元7附近。而且，从像散的满意补偿的角度看，孔径光阑5设置在后A透镜单元7的物体侧则更好。
在本发明中可以采用孔径光阑被包括在后A透镜单元中的结构。然而，通常，孔径光阑包括具有较重质量的诸如快门驱动促动器的构件。这样，如在根据本实施例4的变焦透镜***中，孔径光阑不包括在充当模糊补偿透镜单元的后A透镜单元中则更好。
在根据实施例4的变焦透镜***中，在从广角侧到摄远侧变化倍率的过程中，图像表面S的移动通过沿光轴方向改变后B透镜单元8和后A透镜单元7之间的间距得到补偿。因此，图像表面S的位置被固定。
而且，在物距从无穷远到近距离变化的情况下聚焦调节通过沿光轴方向改变后B透镜单元8和后A透镜单元7之间的间距实现。
接下来，各个透镜单元的具体结构详细描述如下。
如图5所示，前透镜单元2以从物体侧到图像侧次序包括凸面朝向物体侧的负弯月透镜元件L1；凸面朝向物体侧的正弯月透镜元件L2。这里，为了在广角极限下对畸变的满意补偿的目的，负弯月透镜元件L1是必须的。而且，为了更满意地补偿畸变的目的，图像侧表面2是非球面。这里，正弯月透镜元件L2由诸如聚碳酸酯树酯的塑料制成。而且，为了在实现满意的像差补偿的情况下降低成本的目的，两个表面3和4是非球面。
后透镜单元3包括孔径光阑5，后A透镜单元7和后B透镜单元8。类似于根据实施例1的变焦透镜***，充当驱动机构的各个驱动促动器被结合到后透镜单元3中。
充当模糊补偿透镜单元的后A透镜单元7以从物体侧到图像侧的次序包括：物体侧表面6是非球面的双凸面正透镜元件L3；凸面朝向物体侧的正弯月透镜元件L4；和凸面朝向物体侧的负弯月透镜元件L5。正弯月透镜元件L4和负弯月透镜元件L5相互粘结。而且，具体地，在后A透镜单元7中位于最物体侧的凸非球面6和位于最图像侧的凹面10满意地补偿后A透镜单元7的轴向色差，球差，彗差和像散。这样就实现出色的模糊补偿功能，其中成像性能的退化被减少。而且，后A透镜单元7以从物体侧到图像侧的次序包括正透镜元件(L3)和由正透镜元件(L4)和负透镜元件(L5)组成的相粘结的透镜元件。这样就减小对相对于在垂直于每个透镜元件的光轴的方向上的移动(偏心)的成像性能的灵敏度，并且因此而减少由于制造误差引起的性能降低。
充当聚焦透镜单元的后B透镜单元8仅由一个双凸面正透镜元件L6构成。为了满意地补偿像散以及减少对由于后B透镜单元8中的偏心引起的性能降低的灵敏度的目的，双凸面正透镜元件L6的物体侧表面11是非球面。这样，后B透镜单元8包括具有非球面的透镜元件。这样就允许满意地补偿后B透镜单元8的球差和彗差，并且实现满意的聚焦性能，其中由物距引起的球差的变化被减少。
(实施例5)
图6是显示在标准状态的广角极限下的根据实施例5的变焦透镜***的透镜结构的排列图。根据实施例5的变焦透镜***以从物体侧(图6的左手侧)到图像侧的次序包括：具有负光焦度的前透镜单元2；和具有正光焦度的后透镜单元3。其基本结构等与根据实施例4的变焦透镜***相同。这样，下文仅对各个透镜单元的具体结构进行详细描述。
如图6所示，前透镜单元2以从物体侧到图像侧的次序包括凸面朝向物体侧的负弯月透镜元件L1；和凸面朝向物体侧的正弯月透镜元件L2。这里，为了在广角极限下对畸变的满意补偿的目的，负弯月透镜元件L1是必须的。而且，为了更满意地补偿畸变的目的，图像侧表面2是非球面。这里，正弯月透镜元件L2由诸如聚碳酸酯树酯的塑料制成。而且，为了在满意的像差补偿的情况下降低成本的目的，两个表面3和4是非球面。
后透镜单元3包括孔径光阑5，后A透镜单元7和后B透镜单元8。类似于根据实施例1的变焦透镜***，充当驱动机构的各个驱动促动器被结合到后透镜单元3中。
充当模糊补偿透镜单元的后A透镜单元7以从物体侧到图像侧的次序包括：凸面朝向物体侧并且物体侧表面6是非球面的正弯月透镜元件L3；凸面朝向物体侧的正弯月透镜元件L4；和凸面朝向物体侧的负弯月透镜元件L5。正弯月透镜元件L4和负弯月透镜元件L5相互粘结。而且，具体地，在后A透镜单元7中位于最物体侧的凸非球面6和位于最图像侧的凹面10满意地补偿后A透镜单元7的轴向色差，球差，彗差和像散。这样就实现出色的模糊补偿功能，其中成像性能的退化被减少。而且，后A透镜单元7以从物体侧到图像侧的次序包括正透镜元件(L3)和由正透镜元件(L4)和负透镜元件(L5)组成的相粘结的透镜元件。这样就减小对相对于在垂直于每个透镜元件的光轴的方向上的移动(偏心)的成像性能的灵敏度，并且因此而减少由于制造误差引起的性能降低。
充当聚焦透镜单元的后B透镜单元8仅由一个凸面朝向物体侧的正弯月透镜元件L6构成。为了满意地补偿像散以及减少对由于在后B透镜单元8中的偏心引起的性能降低的灵敏度的目的，正弯月透镜L6的两个表面11和12是非球面。这样，后B透镜单元8包括具有非球面的透镜元件。这样就允许满意地补偿后B透镜单元8的球差和彗差，并且实现满意的聚焦性能，其中由物距引起的球差的变化被减少。
(实施例6)
图7是在标准状态的广角极限下的根据实施例6的变焦透镜***的透镜结构的排列图。根据实施例6的变焦透镜***以从物体侧(图7的左手侧)到图像侧的次序包括：具有负光焦度的前透镜单元2；和具有正光焦度的后透镜单元3。其基本结构等与根据实施例4的变焦透镜***相同。这样，下文仅详细描述各个透镜单元的具体结构。
如图7所示，前透镜单元2以从物体侧到图像侧的次序包括凸面朝向物体侧的负弯月透镜元件L1；和双凸面正透镜元件L2。这里，为了在广角极限下对畸变的满意补偿的目的，负弯月透镜元件L1是必须的。而且，为了更有效地补偿畸变的目的，图像侧表面2是非球面。这里，双凸面正透镜元件L2由诸如聚碳酸酯树酯的塑料制成。而且，为了在实现满意的像差补偿的情况下降低成本的目的，两个表面3和4是非球面。
后透镜单元3包括孔径光阑5，后A透镜单元7和后B透镜单元8。类似于根据实施例1的变焦透镜***，充当驱动机构的各个驱动促动器被结合到后透镜单元3中。
充当模糊补偿透镜单元的后A透镜单元7以从物体侧到图像侧的次序包括：物体侧表面6是非球面的双凸面正透镜元件L3；双凸面正透镜元件L4；和双凹面负透镜元件L5。双凸面正透镜元件L4和双凹面负透镜元件L5相互粘结。而且，具体地，后A透镜单元7中位于最物体侧的凸非球面6和位于最图像侧的凹面10满意地补偿后A透镜单元7的轴向色差，球差，彗差和像散。这样就实现出色的模糊补偿功能，其中成像性能的退化被减少。而且，后A透镜单元7以从物体侧到图像侧的次序包括正透镜元件(L3)和由正透镜元件(L4)和负透镜元件(L5)组成的相粘结的透镜元件。这样就减小对相对于在垂直于每个透镜元件的光轴的方向上的移动(偏心)的成像性能的灵敏度，并且因此而减少由于制造误差引起的性能降低。
充当聚焦透镜单元的后B透镜单元8仅由一个凸面朝向图像侧的负弯月透镜元件L6构成。为了满意地补偿像散以及减少对由于后B透镜单元8中的偏心引起的性能降低的灵敏度的目的，负弯月透镜元件L6的两个表面11和12是非球面。这样，后B透镜单元8包括具有非球面的透镜元件。这样就允许满意地补偿后B透镜单元8的球差和彗差，并且实现满意的聚焦性能，其中由物距引起的球差的变化被减少。
接下来，由如同实施例1到6的变焦透镜***满足的最佳条件描述如下，该变焦透镜***包括多个透镜单元，该多个透镜单元至少包括：具有负光焦度的前透镜单元；和具有正光焦度的，设置在前透镜单元的图像侧上并且包括多个透镜元件的后透镜单元；其中通过改变各个透镜单元之间的间距进行倍率的变化，其中后透镜单元包括：能够在垂直于光轴的方向上移动的后A透镜单元；和设置在后A透镜单元的图像侧上并且能够在光轴方向上以相对于后A透镜单元的间距被改变的方式在光轴方向上移动的后B透镜单元，且其中通过改变后A透镜单元和后B透镜单元之间的间距来实现物距变化过程中的焦点调节。这里，对于根据实施例1到6的变焦透镜***可以阐述例如下列条件(1)之外的其他多个条件。满足所有条件的构造对于变焦透镜***最理想。然而，当个别条件被满足时，就可以获得提供对应效果的变焦透镜***。
例如，在根据实施例1到6的变焦透镜***中，最好满足下列条件(1)。
0.5＜φ21/φ2＜1.5    …(1)
其中；
φ2是后透镜单元的光焦度，以及
φ21是后A透镜单元的光焦度。
当条件(1)被满足时，后A透镜单元在模糊补偿时在垂直于光轴的方向上移动的数量(偏心的数量)被设定为适当的值。这样就实现具有更满意的模糊补偿性能的变焦透镜***。
当取值低于条件(1)的下限时，后A透镜单元的光焦度降低。因此，在模糊补偿时移动的数量(偏心的数量)增加。这样就引起驱动控制中的困难，由此引起实现满意的模糊补偿中的困难。而且，后B透镜单元的光焦度增加。这样就引起由于后B透镜单元的偏心误差造成的图像形成性能退化的增加。另一方面，当取值超过条件(1)的上限时，后A透镜单元的光焦度过度增加。这样就引起在后A透镜单元中实现满意的像散补偿中的困难。结果，造成由于沿垂直于后A透镜单元的光轴的方向的移动(偏心)引起的图像形成性能退化的增加。这样就引起实现满意的模糊补偿中的困难。
这里，在根据实施例1到6的变焦透镜***中，下列条件(1a)和(1b)中的至少一个条件被满足则更好。
0.7＜φ21/φ2    …(1a)
φ21/φ2＜0.9    …(1b)
当条件(1a)被满足时，模糊补偿时的驱动控制变得比较容易，由此实现更满意的模糊补偿。进一步，这样就避免由于后B透镜单元的偏心误差造成的图像形成性能退化的可能性。
另一方面，当条件(1b)被满足时，入射光在周边视角处的图像形成表面上的角度降低，以便获得大致的焦阑。以CCD等为代表的图像传感器具有灵敏度对应于入射角增加的遮蔽特性。通常，入射角被调节在10°到15°之内。取值超过条件(1b)的上限时，后B透镜单元的光焦度降低。因此，某些情况下焦阑并不被满足。
(实施例7)
图8是显示根据实施例7的成像光学装置的结构实例的示意性透视图。
如图8所示，成像光学装置18包括：镜筒17；诸如CCD或CMOS的图像传感器(没有显示)；频闪观测器19；和光学取景器20。镜筒17保持根据实施例1到6的任何一个变焦透镜***(没有显示)。
这样，成像光学装置18采用根据实施例1到6的任何一个变焦透镜***。这样，成像光学装置18具备经减小的尺寸和重量以及高成像功能。
除了应用到能够拍摄高分辨率的静止图像和活动图像的数字摄像机之外，根据实施例7的成像光学装置还适用于例如便携式电话装置，PDA(个人数字助理)，监视***中的监督摄像机，网络摄像机，车载摄像机等。
下文将参照具体实例进一步详细地描述根据实施例1到6的变焦透镜***。在这些实例中，表中的长度单位都为″毫米″。在表格中，CR表示光学表面的曲率半径(在下文的公式中该注释相同)。T表示光学表面间距。Nd表示透镜元件的对d-线的折射率。Vd表示透镜元件的对d-线的Abbe数。而且，在表格中，″*″被给予具有非球面的光学表面。当X轴被定义为在光轴上从物体侧朝向图像侧时，非球面的形状由下列公式定义。
X = ( 1 / CR ) · H 2 1 + 1 - ( 1 + K ) · ( 1 / CR ) 2 · H 2 + Σ n An · H 2
H2＝Y2+Z2
这里，K表示圆锥常数，An表示n阶非球面系数。
图9是在标准状态的广角极限下的无限远物体点处实例1的变焦透镜***的纵向像差图。图10是在标准状态的摄远极限下的无限远物体点处实例1的变焦透镜***的纵向像差图。图15是在标准状态的广角极限下的无限远物体点处实例2的变焦透镜***的纵向像差图。图16是在标准状态的摄远极限下的无限远物体点处实例2的变焦透镜***的纵向像差图。图21是在标准状态的广角极限下的无限远物体点处实例3的变焦透镜***的纵向像差图。图22是在标准状态的摄远极限下的无限远物体点处实例3的变焦透镜***的纵向像差图。图27是在标准状态的广角极限下的无限远物体点处实例4的变焦透镜***的纵向像差图。图28是在标准状态的摄远极限下的无限远物体点处实例4的变焦透镜***的纵向像差图。图33是在标准状态的广角极限下的无限远物体点处实例5的变焦透镜***的纵向像差图。图34是在标准状态的摄远极限下的无限远物体点处实例5的变焦透镜***的纵向像差图。图39是在标准状态的广角极限下的无限远物体点处实例6的变焦透镜***的纵向像差图。图40是在标准状态的摄远极限下的无限远物体点处实例6的变焦透镜***的纵向像差图。
在每个纵向像差图中，部分(a)显示球差，部分(b)显示像散，部分(c)显示畸变，部分(d)显示轴向色差，部分(e)显示放大色差。在球差图中，垂直轴表示F-数，实线表示对d-线的特性曲线。在像散图中，垂直轴表示半视角，实线和虚线分别表示对弧矢图像平面和子午图像平面的特性曲线。在畸变图中，垂直轴表示半视角，实线表示对d-线的特性曲线。在轴向色差图中，垂直轴表示F-数，实线表示对d-线的特性曲线，虚线表示对g-线的特性曲线。在放大色差图中，垂直轴表示半视角ω，虚线表示对d-线上的g-线的特性曲线
图11是在标准状态的广角极限下的无限远物体点处实例1的变焦透镜***的横向像差图。图12是在标准状态的摄远极限下的无限远物体点处实例1的变焦透镜***的横向像差图。图13是在0.6°的视角模糊补偿时广角极限下的无限远物体点处实例1的变焦透镜***的横向像差图。图14是在0.6°的视角模糊补偿时摄远极限下的无限远物体点处实例1的变焦透镜***的横向像差图。
图17是在标准状态的广角极限下的无限远物体点处实例2的变焦透镜***的横向像差图。图18是在标准状态的摄远极限下的无限远物体点处实例2的变焦透镜***的横向像差图。图19是在0.6°的视角模糊补偿时广角极限下的无限远物体点处实例2的变焦透镜***的横向像差图。图20是在0.6°的视角模糊补偿时摄远极限下的无限远物体点处实例2的变焦透镜***的横向像差图。
图23是在标准状态的广角极限下的无限远物体点处实例3的变焦透镜***的横向像差图。图24是在标准状态的摄远极限下的无限远物体点处实例3的变焦透镜***的横向像差图。图25是在0.6°的视角模糊补偿时广角极限下的无限远物体点处实例3的变焦透镜***的横向像差图。图26是在0.6°的视角模糊补偿时摄远极限下的无限远物体点处实例3的变焦透镜***的横向像差图。
图29是在标准状态的广角极限下的无限远物体点处实例4的变焦透镜***的横向像差图。图30是在标准状态的摄远极限下的无限远物体点处实例4的变焦透镜***的横向像差图。图31是在0.6°的视角模糊补偿时广角极限下的无限远物体点处实例4的变焦透镜***的横向像差图。图32是在0.6°的视角模糊补偿时摄远极限下的无限远物体点处实施例4的变焦透镜***的横向像差图。
图35是在标准状态的广角极限下的无限远物体点处实例5的变焦透镜***的横向像差图。图36是在标准状态的摄远极限下的无限远物体点处实例5的变焦透镜***的横向像差图。图37是在0.6°的视角模糊补偿时广角极限下的无限远物体点处实例5的变焦透镜***的横向像差图。图38是在0.6°的视角模糊补偿时摄远极限下的无限远物体点处实例5的变焦透镜***的横向像差图。
图41是在标准状态的广角极限下的无限远物体点处实例6的变焦透镜***的横向像差图。图42是在标准状态的摄远极限下的无限远物体点处实例6的变焦透镜***的横向像差图。图43是在0.6°的视角模糊补偿时广角极限下的无限远物体点处实例6的变焦透镜***横向像差图。图44是在0.6°的视角模糊补偿时摄远极限下的无限远物体点处实例6的变焦透镜的横向像差图。
在每个横向像差图中，部分(a)和(b)显示在入射半视角ω被归一化的情况下0.75的相对视角下的横向像差。部分(c)和(d)显示在入射半视角ω被归一化的情况下0相对视角下的横向像差。部分(e)和(f)显示在入射半视角ω被归一化的情况下-0.75的相对视角下的横向像差。而且，在每个横向像差图中，部分(a)，(c)和(e)显示在子午方向的特性曲线。部分(b)，(d)和(f)显示在弧矢方向的特性曲线。而且，在每个横向像差图中，实线表示对d-线的特性曲线，虚线表示对g-线的特性曲线。
下表1显示在每个实例的视角模糊补偿时模糊补偿透镜单元(后A透镜单元)沿垂直于光轴的方向移动的数量(偏心的数量)。
表1
从每个纵向像差图和每个横向像差图可以看出，实例1到6的每一个变焦透镜***在标准状态和模糊补偿时都表达高像差性能。
(实例1)
实例1的变焦透镜***对应于根据实施例1的变焦透镜***。表2显示实例1的变焦透镜***的透镜数据。表3显示非球面数据。表4显示在变化倍率的过程中可变的光学表面间距的数据。在表3中，″D+00″，″D-02″等分别表示″×10+00″，″×10-02″等。
表2
Figure G2006800260746D00212
表3
  表面   K   A4   A6   A8   A10
  91318   1.812D+00-1.929D-021.221D-01   -1.899D-04-2.049D-04-3.496D-05   1.718D-078.077D-061.087D-06   -1.882D-08-1.722D-062.139D-09   0.000D+001.352D-070.000D+00
表4
  T1   T2   T3   T4
  广角(无限远)中间(无限远)摄远(无限远)   0.507.5917.60   18.908.092.00   4.555.865.79   5.659.3012.71
  广角(近距离)中间(近距离)摄远(近距离)   0.507.5917.60   18.908.092.00   4.385.454.64   5.819.7113.85
而且，焦距(毫米)，F-数和入射视角(°)如下。
焦距：6.00到22.80
F-数：2.9到3.9
入射视角：76.0到22.1
(实例2)
实例2的变焦透镜***对应于根据实施例2的变焦透镜***。表5显示实例2的变焦透镜***的透镜数据。表6显示非球面数据。表7显示在变化倍率的过程中可变的光学表面间距的数据。在表6中，″D+00″，″D-02″等分别表示″×10+00″，″×10-02″等。
表5
Figure G2006800260746D00221
表6
  表面   K   A4   A6   A8   A10
  71116   -6.634D-011.617D-02-5.282D+00   -4.296D-05-1.278D-04-8.687D-06   1.568D-069.519D-076.005D-07   -8.500D-08-2.201D-071.145D-07   2.493D-091.243D-08-3.125D-09
表7
  T1   T2   T3   T4
  广角(无限远)中间(无限远)摄远(无限远)   0.508.8818.96   18.708.362.44   3.864.266.00   8.6713.4819.33
  广角(近距离)中间(近距离)摄远(近距离)   0.508.8818.96   18.708.362.44   3.503.975.03   9.0413.7720.30
而且，焦距(毫米)，F-数和入射视角(°)如下。
焦距：6.45到24.51
F-数：2.9到4.3
入射视角：76.6到22.2
(实例3)
实例3的变焦透镜***对应于根据实施例3的变焦透镜***。表8显示实例3的变焦透镜***的透镜数据。表9显示非球面数据。表10显示在变化倍率的过程中可变的光学表面间距的数据。在表9中，″D+00″，″D-02″等分别表示″×10+00″，″×10-02″等。
表8
Figure G2006800260746D00231
表9
  表面   K   A4   A6   A8   A10
  61015   -2.573D-01-1.052D-01-9.796D-01   -4.352D-05-1.421D-04-3.373D-05   1.712D-06-1.899D-067.035D-07   -7.264D-082.249D-073.491D-08   1.616D-09-2.020D-080.000D+00
表10
  T1   T2   T3   T4
  广角(无限远)中间(无限远)摄远(无限远)   0.507.5713.01   19.878.673.20   4.474.896.00   7.9314.2022.65
  广角(近距离)中间(近距离)摄远(近距离)   0.507.5713.01   19.878.673.20   4.334.474.87   8.0614.6223.78
而且，焦距(毫米)，F-数和入射视角(°)如下。
焦距：6.45到24.50
F-数：2.9到5.0
入射视角：76.3到22.1
(实例4)
实例4的变焦透镜***相应于根据实施例4的变焦透镜***。表11显示实例4的变焦透镜***的透镜数据。表12显示非球面数据。表13显示在变化倍率的过程中可变的光学表面间距的数据。在表12中，″D+00″，″D-02″等分别表示″×10+00″，″×10-02″等。
表11
Figure G2006800260746D00241
表12
  表面   K   A4   A6   A8   A10
  234611   0.000D+000.000D+000.000D+000.000D+000.000D+00   -1.814D-03-2.209D-03-2.093D-03-8.274D-04-2.839D-05   -7.941D-05-1.771D-04-1.921D-04-2.888D-056.673D-06   -4.322D-06-6.877D-061.016D-051.170D-060.000D+00   0.000D+001.253D-066.002D-080.000D+000.000D+00
表13
  T1   T2   T3
  广角(无限远)中间(无限远)摄远(无限远)   11.545.791.90   2.042.523.00   5.528.2312.70
  广角(近距离)中间(近距离)摄远(近距离)   11.545.791.90   2.002.432.79   5.568.3112.91
而且，焦距(毫米)，F-数和入射视角(°)如下。
焦距：5.32到12.75
F-数：3.5到5.2
入射视角：70.8到31.7
(实例5)
实例5的变焦透镜***相应于根据实施例5的变焦透镜***。表14显示实例5的变焦透镜***的透镜数据。表15显示非球面数据。表16显示在变化倍率的过程中可变的光学表面间距的数据。在表15中，″D+00″，″D-02″等分别表示″×10+00″，″×10-02″等。
表14
Figure G2006800260746D00251
表15
  表面   K   A4   A6   A8   A10
  23461112   0.000D+000.000D+000.000D+000.000D+000.000D+000.000D+00   -1.1400-03-1.095D-03-1.266D-03-3.507D-041.666D-032.687D-03   -2.344D-05-7.784D-05-1.058D-04-1.092D-056.305D-051.024D-04   -3.825D-061.144D-066.353D-065.671D-070.000D+002.283D-06   0.000D+00-5.410D-08-3.284D-070.000D+000.000D+000.000D+00
表16
  T1   T2   T3
  广角(无限远)中间(无限远)摄远(无限远)   11.945.911.90   2.052.523.00   6.729.6214.32
  广角(近距离)中间(近距离)摄远(近距离)   11.945.911.90   2.002.402.72   6.789.7314.59
而且，焦距(毫米)，F-数和入射视角(°)如下。
焦距：6.21到14.88
F-数：4.2到6.3
入射视角：62.7到27.2
(实例6)
实例6的变焦透镜***相应于根据实施例6的变焦透镜***。表17显示实例6的变焦透镜***的透镜数据。表18显示非球面数据。表19显示在变化倍率的过程中可变的光学表面间距的数据。在表18中，″D+00″，″D-02″等分别表示″×10+00″，″×10-02″等。
表17
表18
  表面   K   A4   A6   A8   A10
  23461112   0.000D+000.000D+000.000D+000.000D+000.000D+000.000D+00   -1.504D-03-1.832D-03-1.924D-03-5.857D-046.079D-035.585D-03   5.324D-06-8.133D-05-1.221D-04-2.289D-053.086D-051.392D-04   -9.869D-06-7.401D-077.994D-061.286D-060.000D+001.440D-06   0.000D+00-2.106D-07-5.694D-070.000D+000.000D+000.000D+00
表19
  T1   T2   T3
  广角(无限远)中间(无限远)摄远(无限远)   11.335.601.90   2.712.351.95   6.6410.2715.77
  广角(近距离)中间(近距离)摄远(近距离)   11.335.601.90   2.802.502.20   6.5510.1315.52
而且，焦距(毫米)，F-数和入射视角(°)如下。
焦距：6.21到14.89
F-数：4.2到6.5
入射视角：62.7到27.1
下面的表20显示相应于条件(1)的数值。
表20
Figure G2006800260746D00271
工业应用性
根据本发明的变焦透镜***具有经减少的透镜元件数目和简单的构造以实现尺寸和重量的减少，并且还具有高图像形成性能和模糊补偿功能。这样，该变焦透镜***可用于诸如高性能的数字摄像机的要求尺寸和重量减小的成像光学装置。

Claims (9)

1.一种变焦透镜***，其特征在于，包括多个透镜单元，该多个透镜单元至少包括：
具有负光焦度的前透镜单元；和
具有正光焦度的、设置在前透镜单元的图像侧上的、并且由多个透镜元件组成的后透镜单元；其中
通过改变各个透镜单元之间的间距来进行倍率的改变，其中
所述后透镜单元包括：能够在垂直于光轴的方向上移动的后A透镜单元；和设置在所述后A透镜单元的图像侧上并且能够以在光轴方向上相对于所述后A透镜单元的间距被改变的方式在光轴方向上移动的后B透镜单元，且其中
通过改变所述后A透镜单元和所述后B透镜单元之间的间距来实现物距变化过程中的焦点调节。
2.如权利要求1所述的变焦透镜***，其特征在于，其中所述后透镜单元包括用于限制光路的孔径光阑。
3.如权利要求1所述的变焦透镜***，其特征在于，其中所述后A透镜单元包括：具有非球面并且具有朝向物体侧的凸面的具有正光焦度的透镜元件；和相对于所述具有正光焦度的透镜元件设置在图像侧并且具有朝向物体侧的凸面的具有负光焦度的透镜元件。
4.如权利要求1所述的变焦透镜***，其特征在于，其中所述后B透镜单元包括具有非球面的透镜元件。
5.如权利要求1所述的变焦透镜***，其特征在于，满足下列条件(1)：
0.5＜φ21/φ2＜1.5    …(1)
其中；
φ2是后透镜单元的光焦度，以及
φ21是后A透镜单元的光焦度。
6.如权利要求1所述的变焦透镜***，其特征在于，进一步包括具有正光焦度并且相对于前透镜单元位于物体侧的前附加透镜单元，其中
在从广角侧到摄远侧变化倍率的过程中，所述前附加透镜单元以在光轴方向上增加相对于前透镜单元的间距的方式在光轴方向上移动。
7.如权利要求1所述的变焦透镜***，其特征在于，进一步包括具有正光焦度并且相对于后透镜单元位于图像侧的后附加透镜单元，其中
在从广角侧到摄远侧变化倍率的过程中，在光轴方向上后透镜单元和后附加透镜单元之间的间距增加。
8.如权利要求7所述的变焦透镜***，其特征在于，其中在从广角侧到摄远侧变化倍率的过程中，所述后附加透镜单元相对于图像表面固定。
9.一种成像光学装置，其特征在于，包括：
用于形成物体的光学图像的成像光学***；和
用于把由所述成像光学***形成的光学图像转换为电图像信号的图像传感器；其中
所述成像光学***是包括多个透镜单元的变焦透镜***，所述多个透镜单元至少包括：
具有负光焦度的前透镜单元；和
具有正光焦度的、设置在前透镜单元的图像侧上的、并且由多个透镜元件组成的后透镜单元；其中
通过改变各个透镜单元之间的间距来进行倍率的改变，其中
所述后透镜单元包括：能够在垂直于光轴的方向上移动的后A透镜单元；和设置在所述后A透镜单元的图像侧上并且能够以在光轴方向上相对于后A透镜单元的间距被改变的方式在光轴方向上移动的后B透镜单元，且其中
通过改变所述后A透镜单元和所述后B透镜单元之间的间距来实现物距变化过程中的焦点调节。
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