CN100360981C - 变焦透镜及图像拾取装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有长后焦的远心四组变焦透镜以及一种采用该变焦透镜的成像装置。所述四组变焦透镜由自物侧起顺序布置的具有正折射力且位置固定的第一透镜组(GⅠ)，具有负折射力且因放大率变化而位置可变的可变放大率型的第二透镜组(GⅡ)，具有正折射力且位置固定的第三透镜组(GⅢ)，以及具有正折射力且因放大率变化时和聚焦时调节焦点位置而位置可变化的第四透镜组(GⅣ)。

Description

变焦透镜及图像拾取装置
技术领域
本发明涉及一种新型的变焦透镜(zoom lens)及图像拾取装置。具体地，本发明涉及一种适用于三板型摄影机(video camera of three-plate type)等且具有高变焦比并能确保长后焦(back focus)的变焦透镜，以及采用该变焦透镜的图像拾取装置。
背景技术
对于当前的摄影机来说，既要求高的图像质量，也要有好的操作性和移动性，为满足这一要求，广泛采用具有高分辨率的小尺寸图像拾取装置。与此同时，还非常需要孔径比高、尺寸小、重量轻并且放大率高的高性能变焦透镜。此外，优选在保持高性能的同时，减少透镜元件的数量并降低上述这种变焦透镜的价格。
但是，高放大率的变焦透镜通常具有大镜头直径以及大的总镜头长度，此外还要求较多透镜数量以实现更严格的像差校正。因此，高放大率变焦透镜通常将又大、又重、又贵，多数高放大率变焦透镜不适用于消费型摄影机。
作为主要用于消费型摄影机的变焦透镜，四组内对焦型(inner focustype)变焦透镜得到广泛使用，其中分别具有正、负、正、正折射力(refractivepower)的第一到第四透镜组从物侧起顺序布置，并且第二和第四透镜组的位置可移动。在例如日本专利公开申请No.平7-199069和日本专利公开申请No.平6-337353中公开了用于三板型摄影机的四组内对焦型变焦透镜的应用。
特别地，日本专利公开申请No.平7-199069公开了一种变焦透镜，其中第三透镜组由单个凸透镜形成，以将光束形成几乎无焦点的或发散的光束而导入第四透镜组内，而第四透镜组由包括一凹透镜与一凸透镜组成的胶合透镜以及另一凸透镜的三个透镜组成，其结构使得便于将第四透镜组的像侧主点移位到像侧，由此利用少量透镜元件确保得到长后焦。
同时，根据在日本专利公开申请No.平6-337353中公开的变焦透镜，第三透镜组的折射力被设置得较低，使得发散的光通量被导入第四透镜组内以使后焦更长，并且第四透镜组的结构使得像侧主点不能向像侧移位，并且不便于确保后焦。但是，第四透镜组过度进行色差校正而校正了放大色差。因为第四透镜组进行了放大色差的校正，轴向色差被过度校正，所以通过材料设置使得位于光阑(iris)附近的第三透镜组产生轴向色差，可抑制第四透镜组对轴向色差的过度校正。
在三板型摄影机中，需要长后焦以允许具有大厚度(轴向上长)的分色棱镜布置在透镜后。进一步地，由于用于分色的分色镜的光谱特性具有角度依赖性，有必要设置出射瞳为接近远心状态的状态，使得可在整个屏幕上获得均匀的光谱特性。如果要实现长后焦及远心出射瞳，则总长将增加，类似日本专利公开申请No.平6-337353中公开的变焦透镜。
另外，在三板型摄影机中，由于使用三个图像拾取元件，与单片式摄影机相比价格增加，于是要求三板型摄影机自然具有它的高价所应有的高画质。
三板型摄影机通过图像拾取元件分别捕捉R、G、B三原色并将所得到的电信号重叠而生成彩色图像。因此，调整图像拾取元件的相对位置的对齐调整就很重要，并且如果对齐调整不够，则会在图像轮廓部分显示图像拾取目的不具有的色彩等。但是，即使用足够高的精确度进行了对齐调整，如果图像拾取透镜具有一定的放大色差，则出现与对齐调整不充分时类似的色彩漂移并降低图像质量。对于所需的三板型摄影机的图像质量来说，不仅MTF值要高于单片型摄影机，而且特别是放大色差也要得到很好校正，这点很重要。
对于日本专利公开申请No.平7-199069中所公开的变焦透镜，因为第三透镜组由单透镜组成，所以色差校正的自由度低，并且难以同时良好校正轴向色差和放大色差。
考虑到上述情况而实施本发明。本发明的一个目的是提供一种变焦透镜以及提供一种采用该变焦透镜的图像拾取装置，形成所述变焦透镜使其总长减少且具有物理上必要的参数(包括允许在其中安置分色棱镜的长后焦及远心特性等)，所述变焦透镜可校正包括色差在内的各种像差至适合于昂贵的三板型摄影机的水平，并且所述变焦透镜包括相对少量的透镜元件。
发明内容
为实现上述目的，本发明的变焦透镜包括从物侧起顺序布置的以下透镜：具有正折射力并且位置固定的第一透镜组，具有负折射力并且对应放大率变化而位置可移动的可变放大率型的第二透镜组，具有正折射力并且位置固定的第三透镜组，以及具有正折射力并且对应放大率变化时和聚焦时调节焦点位置而位置可变化的第四透镜组。同时，本发明的图像拾取装置包括：一变焦透镜，其中具有正折射力并且位置固定的第一透镜组，具有负折射力并且对应放大率变化而位置可移动的可变放大率型的第二透镜组，具有正折射力并且位置固定的第三透镜组，以及具有正折射力并且对应放大率变化时和聚焦时调节焦点位置而位置可变化的第四透镜组从物侧起顺序布置；以及用于拾取由所述变焦透镜形成的光学图像的图像拾取部分。进一步地，在所述变焦透镜和所述图像拾取装置中，所述第一透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：由凹透镜形式的一第一透镜与凸透镜形式的一第二透镜组成的胶合透镜以及凸的弯月形透镜形式且凸面朝向物侧的一第三透镜。所述第二透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：凹透镜形式的一第四透镜，以及由双凹透镜形式的一第五透镜与凸透镜形式的一第六透镜组成的胶合透镜。所述第三透镜组包括两元件或三元件的一胶合透镜，所述胶合透镜包括放置在最接近物侧的双凸透镜形式的一第七透镜和结合到所述第七透镜的凹透镜形式的一第八透镜。所述第四透镜组包括由凹面朝向物侧的一凹透镜与一凸透镜组成的胶合透镜以及一双凸透镜，并且所述第四透镜组中的两个凸透镜的至少一个面为非球面。进一步地，如果fw表示整个系统在广角端状态的焦距，fIII表示所述第三透镜组的焦距，fIV表示所述第四透镜组的焦距，HIV′表示所述第四透镜组的像侧主点，φ32表示在所述第三透镜组中最接近物侧的双凸透镜与下一凹透镜的结合面的折射力(其中φ32＝(n8-n7)/r32，其中n7是所述第七透镜在d线上的折射率，n8是所述第八透镜在d线上的折射率，r32是所述第七透镜和所述第八透镜的结合面的曲率半径)，vIV表示假设所述第四透镜组为薄的紧密接触型透镜组时的等效阿贝数(其中1/vIV＝fIV{1/(f41·v41)+1/(f42·v42)+1/(f43·v43)}，其中f41是所述第四透镜组中最接近物侧的凹透镜在空气中的焦距，f42是所述第四透镜组中与上述凹透镜胶合的凸透镜在空气中的焦距，f43是所述第四透镜组中最接近像侧的双凸透镜的焦距，v41是所述第四透镜组中最接近物侧的凹透镜的材料的阿贝数，v42是所述第四透镜组的与所述凹透镜胶合的凸透镜的材料的阿贝数，v43是所述第四透镜组的最接近像侧的双凸透镜的材料的阿贝数)，以及vIII表示假设所述第三透镜组为薄的紧密接触透镜组时的等效阿贝数(其中所述第三透镜组为两元件胶合透镜的情况下，1/vIII＝fIII{1/(f31·v31)+1/(f32·v32)}，而其中所述第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下，1/vIII＝fIII{1/(f31·v31)+1/(f32·v32)+1/(f33·v33)}，其中f31是所述第三透镜组中最接近物侧的凸透镜在空气中的焦距，f32是所述第三透镜组的与上述凸透镜胶合的凹透镜在空气中的焦距，f33是在所述第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下最接近像侧的凸透镜的焦距，v31是所述第三透镜组中最接近物侧的凸透镜的材料的阿贝数，v32是所述第三透镜组的与上述凸透镜胶合的凹透镜的材料的阿贝数，以及v33是在所述第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下最接近像侧的凸透镜的材料的阿贝数}，满足以下条件式：
(1)7.0＜fIII/fw＜10.0
(2)0.007＜HIV′/fIV＜0.07
(3)1.8＜fIII/fIV＜3.0
(4)-0.1＜φ32＜-0.05
(5)-0.02＜1/vIV＜-0.012
以及
(6)0.03＜1/vIII＜0.07
因此，根据本发明，色差校正的自由度增加，确保长后焦且实现小型化。进一步地，通过设置折射力及合适的介质，同时实现小型化和性能提高。
根据本发明，从物侧起顺序布置具有正折射力并且位置固定的第一透镜组，具有负折射力并且对应放大率变化而位置可移动的可变放大率型的第二透镜组，具有正折射力并且位置固定的第三透镜组，以及具有正折射力并且对应放大率变化时和聚焦时调节焦点位置而位置可变化的第四透镜组的一变焦透镜的特征是：所述第一透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：由凹透镜形式的一第一透镜与凸透镜形式的一第二透镜组成的胶合透镜以及凸的弯月形透镜形式且凸面朝向物侧的一第三透镜；所述第二透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：凹透镜形式的一第四透镜，以及由双凹透镜形式的一第五透镜与凸透镜形式的一第六透镜组成的胶合透镜；所述第三透镜组包括两元件或三元件的一胶合透镜，所述胶合透镜包括放置在最接近物侧的双凸透镜形式的一第七透镜和结合到所述第七透镜的凹透镜形式的一第八透镜；所述第四透镜组包括由凹面朝向物侧的一凹透镜与一凸透镜组成的胶合透镜以及一双凸透镜，并且所述第四透镜组中的两个凸透镜的至少一个面为非球面；以及如果fw表示整个系统在广角端状态的焦距，fIII表示所述第三透镜组的焦距，fIV表示所述第四透镜组的焦距，HIV′表示所述第四透镜组的像侧主点，φ32表示在所述第三透镜组中最接近物侧的双凸透镜与下一凹透镜的结合面的折射力(其中φ32＝(n8-n7)/r32，其中n7是所述第七透镜在d线上的折射率，n8是所述第八透镜在d线上的折射率，r32是所述第七透镜和所述第八透镜的结合面的曲率半径)，vIV表示假设所述第四透镜组为薄的紧密接触型透镜组时的等效阿贝数(其中1/vIV＝fIV{1/(f41·v41)+1/(f42·v42)+1/(f43·v43)}，其中f41是所述第四透镜组中最接近物侧的凹透镜在空气中的焦距，f42是所述第四透镜组中与上述凹透镜胶合的凸透镜在空气中的焦距，f43是所述第四透镜组中最接近像侧的双凸透镜的焦距，v41是所述第四透镜组中最接近物侧的凹透镜的材料的阿贝数，v42是所述第四透镜组的与所述凹透镜胶合的凸透镜的材料的阿贝数，v43是所述第四透镜组的最接近像侧的双凸透镜的材料的阿贝数)，以及vIII表示假设所述第三透镜组为薄的紧密接触透镜组时的等效阿贝数(其中所述第三透镜组为两元件胶合透镜的情况下，1/vIII＝fIII{1/(f31·v31)+1/(f32·v32)}，而其中所述第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下，1/vIII＝fIII{1/(f31·v31)+1/(f32·v32)+1/(f33·v33)}，其中f31是所述第三透镜组中最接近物侧的凸透镜在空气中的焦距，f32是所述第三透镜组的与上述凸透镜胶合的凹透镜在空气中的焦距，f33是在所述第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下最接近像侧的凸透镜的焦距，v31是所述第三透镜组中最接近物侧的凸透镜的材料的阿贝数，v32是所述第三透镜组的与上述凸透镜胶合的凹透镜的材料的阿贝数，以及v33是在所述第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下最接近像侧的凸透镜的材料的阿贝数)，满足以下条件式：
(1)7.0＜fIII/fw＜10.0
(2)0.007＜HIV′/fIV＜0.07
(3)1.8＜fIII/fIV＜3.0
(4)-0.1＜φ32＜-0.05
(5)-0.02＜1/vIV＜-0.012
以及
(6)0.03＜1/vIII＜0.07
同时，根据本发明，包括具有从物侧起顺序布置的以下透镜：具有正折射力并且位置固定的第一透镜组，具有负折射力并且对应放大率变化而位置可移动的可变放大率型的第二透镜组，具有正折射力并且位置固定的第三透镜组，及具有正折射力并且对应放大率变化时和聚焦时调节焦点位置而位置可变化的第四透镜组的一变焦透镜，以及用于拾取由所述变焦透镜形成的光学图像的一图像拾取部分的一图像拾取装置的特征是：所述第一透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：由凹透镜形式的一第一透镜与凸透镜形式的一第二透镜组成的胶合透镜以及凸的弯月形透镜形式且凸面朝向物侧的一第三透镜；所述第二透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：凹透镜形式的一第四透镜，以及由双凹透镜形式的一第五透镜与凸透镜形式的一第六透镜组成的胶合透镜；所述第三透镜组包括两元件或三元件的一胶合透镜，所述胶合透镜包括放置在最接近物侧的双凸透镜形式的一第七透镜和结合到所述第七透镜的凹透镜形式的一第八透镜；所述第四透镜组包括由凹面朝向物侧的一凹透镜与一凸透镜组成的胶合透镜以及一双凸透镜，并且所述第四透镜组中的两个凸透镜的至少一个面为非球面；以及如果fw表示整个系统在广角端状态的焦距，fIII表示所述第三透镜组的焦距，fIV表示所述第四透镜组的焦距，HIV′表示所述第四透镜组的像侧主点，φ32表示在所述第三透镜组中最接近物侧的双凸透镜与下一凹透镜的结合面的折射力(其中φ32＝(n8-n7)/r32，其中n7是所述第七透镜在d线上的折射率，n8是所述第八透镜在d线上的折射率，r32是所述第七透镜和所述第八透镜的结合面的曲率半径)，vIV表示假设所述第四透镜组为薄的紧密接触型透镜组时的等效阿贝数(其中1/vIV＝fIV{1/(f41·v41)+1/(f42·v42)+1/(f43·v43)}，其中f41是所述第四透镜组中最接近物侧的凹透镜在空气中的焦距，f42是所述第四透镜组中与上述凹透镜胶合的凸透镜在空气中的焦距，f43是所述第四透镜组中最接近像侧的双凸透镜的焦距，v41是所述第四透镜组中最接近物侧的凹透镜的材料的阿贝数，v42是所述第四透镜组的与所述凹透镜胶合的凸透镜的材料的阿贝数，v43是所述第四透镜组的最接近像侧的双凸透镜的材料的阿贝数)，以及vIII表示假设所述第三透镜组为薄的紧密接触透镜组时的等效阿贝数(其中所述第三透镜组为两元件胶合透镜的情况下，1/vIII＝fIII{1/(f31·v31)+1/(f32·v32)}，而其中所述第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下，1/vIII＝fIII{1/(f31·v31)+1/(f32·v32)+1/(f33·v33)}，其中f31是所述第三透镜组中最接近物侧的凸透镜在空气中的焦距，f32是所述第三透镜组的与上述凸透镜胶合的凹透镜在空气中的焦距，f33是在所述第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下最接近像侧的凸透镜的焦距，v31是所述第三透镜组中最接近物侧的凸透镜的材料的阿贝数，v32是所述第三透镜组的与上述凸透镜胶合的凹透镜的材料的阿贝数，以及v33是在所述第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下最接近像侧的凸透镜的材料的阿贝数}，满足以下条件式：
(1)7.0＜fIII/fw＜10.0
(2)0.007＜HIV′/fIV＜0.07
(3)1.8＜fIII/fIV＜3.0
(4)-0.1＜φ32＜-0.05
(5)-0.02＜1/vIV＜-0.012
以及
(6)0.03＜1/vIII＜0.07
因此，根据本发明，所述变焦透镜通过降低第三透镜组GIII的折射率使发散光通量导入第四透镜组GIV内而加长后焦，使得分色棱镜可插入后焦内。进一步地，通过配置第四透镜组GIV，使得像侧主点不能过于接近像移位而进行过度色差校正，所述变焦透镜可进行放大色差的校正。另外，通过配置变焦透镜使之满足以下条件式(1)到(6)以使折射力安排和介质安排适当，所述变焦透镜同时实现小型化和性能提高。
根据本发明，第一透镜组和第二透镜组满足以下条件式(7)1.77＜(n1+n2+n3)/3和(8)1.83＜(n4+n5+n6)/3，其中n1为所述第一透镜在d线上的折射率，n2为所述第二透镜在d线上的折射率，n3为所述第三透镜在d线上的折射率，n4为所述第四透镜在d线上的折射率，n5为所述第五透镜在d线上的折射率，n6为所述第六透镜在d线上的折射率。因此可实现进一步的小型化和更好的像差校正。
根据本发明，所述第三透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：物侧面为非球面的双凸透镜形式的一第七透镜与凹的弯月形透镜形式的一第八透镜组成的胶合透镜。因此，校正各种像差的自由度进一步提高。
根据本发明，所述第三透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：双凸透镜形式的一第七透镜与像侧面为非球面的凹的弯月形透镜形式的一第八透镜组成的胶合透镜。因此，校正各种像差的自由度进一步提高。
根据本发明，所述第三透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：双凸透镜形式的一第七透镜、双凹透镜形式的一第八透镜和双凸透镜形式的一第九透镜组成的三元件胶合透镜。因此，校正各种像差的自由度进一步提高。
附图说明
图1与图2到9示出本发明的一变焦透镜的第一实施例，图1是示出透镜结构的视图；
图2与图3到5示出将特定的值应用于所述第一实施例的数值实施例1的色差图，图2是示出广角端状态(wide-angle end state)的球面像差、像散和畸变的视图；
图3是示出中间焦点位置的球面像差、像散和畸变的视图；
图4是示出望远端状态(telescopic end state)的球面像差、像散和畸变的视图；
图5是示出在广角端状态、中间焦点位置和望远端状态，在像高的80％处的横向像差的视图；
图6与图7到9示出数值实施例2的像差图，在所述数值实施例2中与数值实施例1不同的特定数值应用到所述第一实施例，图6是示出广角端状态的球面像差、像散和畸变的视图；
图7是示出中间焦点位置的球面像差、像散和畸变的视图；
图8是示出望远端状态的球面像差、像散和畸变的视图；
图9是示出在广角端状态、中间焦点位置和望远端状态，在像高的80％处的横向像差的视图；
图10与图11到14示出本发明的一变焦透镜的第二实施例，图10是示出透镜结构的视图；
图11与图12到14示出将特定的值应用于所述第二实施例的数值实施例3的像差图，图11是示出广角端状态的球面像差、像散和畸变的视图；
图12是示出中间焦点位置的球面像差、像散和畸变的视图；
图13是示出望远端状态的球面像差、像散和畸变的视图；
图14是示出在广角端状态、中间焦点位置和望远端状态，在像高的80％处的横向像差的视图；
图15是示出本发明的图像拾取装置的实施例的框图。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的变焦透镜和图像拾取装置的具体实施方式。
首先，参照图1和10描述变焦透镜的结构要点。
图1是示出根据第一实施例的变焦透镜1的透镜结构的视图。所述变焦透镜1是所谓四组内对焦型变焦透镜，包括从物侧起顺序布置的以下透镜：具有正折射力并且位置固定的第一透镜组GI，具有负折射力并且为实现放大率变化而位置可变的可变放大率型的第二透镜组GII，具有正折射力并且位置固定的第三透镜组GIII，以及具有正折射力并且为实现在放大率变化和聚焦时调节焦点位置而位置可变的第四透镜组GIV。第一透镜组GI从物侧起顺序布置的以下透镜：凹透镜形式的第一透镜L1与凸透镜形式的第二透镜L2组成的胶合透镜，以及凸的弯月形透镜形式的且凸面朝向物侧的第三透镜L3组成。第二透镜组GII包括从物侧起顺序布置的以下透镜：凹透镜形式的第四透镜L4、以及双凹透镜形式的第五透镜L5与凸透镜形式的第六透镜L6组成的胶合透镜。第三透镜组GIII包括从物侧起顺序布置的以下透镜：双凸透镜形式的第七透镜L7与凹的弯月形透镜形式的第八透镜L8组成的胶合透镜。在以后描述的数值实施例1中，第七透镜L7朝向物侧的面为非球面。在数值实施例2中，第八透镜L8朝向像侧的面为非球面。第四透镜组GIV包括从物侧起顺序布置的以下透镜：凹透镜形式的且一凹面朝向物侧的第九透镜L9与凸透镜形式的第十透镜L10组成的胶合透镜，以及双凸透镜形式的第十一透镜L11。第十透镜L10或第十一透镜L11的至少一个面为非球面(注意，在数值实施例1和数值实施例2中，第十一透镜的相反两面均为非球面)。
图10是示出根据第二实施例的变焦透镜2的透镜结构。所述变焦透镜2是所谓四组内对焦型变焦透镜，包括从物侧起顺序布置的以下透镜：具有正折射力并且位置固定的第一透镜组GI，具有负折射力并且为实现放大率变化而位置可变的可变放大率型的第二透镜组GII，具有正折射力并且位置固定的第三透镜组GIII，以及具有正折射力并且为实现在放大率变化和聚焦时调节焦点位置而位置可变的第四透镜组GIV。第一透镜组GI从物侧起顺序布置的以下透镜：凹透镜形式的第一透镜L1与凸透镜形式的第二透镜L2组成的胶合透镜，以及凸的弯月形透镜形式的且凸面朝向物侧的第三透镜L3组成。第二透镜组GII包括从物侧起顺序布置的以下透镜：凹透镜形式的第四透镜L4，以及双凹透镜形式的第五透镜L5与凸透镜形式的第六透镜L6组成的胶合透镜。第三透镜组GIII包括从物侧起顺序布置的以下透镜：双凸透镜形式的第七透镜L7、双凹透镜形式的第八透镜L8与双凸透镜形式的第九透镜L9组成的三元件胶合透镜。第四透镜组GIV包括从物侧起顺序布置的以下透镜：凹透镜形式的且一凹面朝向物侧的第十透镜L10与凸透镜形式的第十一透镜L11组成的胶合透镜，以及双凸透镜形式的第十二透镜L12。第十一透镜L11或第十二透镜L12的至少一个面为非球面(在以后所述的数值实施例3中，第十二透镜L12的相反两面均为非球面)。注意，在以后所述的数值实施例3中，当第三透镜组GIII是由仅球面透镜组成的三元件胶合透镜组成时，第三透镜组GIII最接近或最远离物侧的面可由非球面形成。
注意在变焦透镜1和2中，具有固定位置的光阑S位于第三透镜组GIII的物侧附近，分色棱镜P位于第四透镜组GIV和成像平面I之间(在后焦中)。此外，滤光器F位于分色棱镜P的物侧上。
本发明的变焦透镜通过降低第三透镜组GIII的折射率使发散光通量导入第四透镜组GIV内而加长后焦，使得分色棱镜可插入后焦内。进一步地，通过配置第四透镜组GIV，使得像侧主点不能过于接近像移位而过分进行色差校正，所述变焦透镜可进行放大色差的校正。另外，通过配置变焦透镜使之满足以下条件式(1)到(6)以使折射力安排和介质设置得当，所述变焦透镜同时实现小型化和性能提高。
(1)7.0＜fIII/fw＜10.0
(2)0.007＜HIV′/fIV＜0.07
(3)1.8＜fIII/fIV＜3.0
(4)-0.1＜φ32＜-0.05
(5)-0.02＜1/vIV＜-0.012
(6)0.03＜1/vIII＜0.07
其中
fw：整个系统在广角端状态的焦距
fIII：第三透镜组的焦距
fIV：第四透镜组的焦距
HIV′：第四透镜组的像侧主点
φ32：在第三透镜组中最接近物侧的双凸透镜与下一凹透镜的结合面的折射力(其中φ32＝(n8-n7)/r32，其中n7是第七透镜在d线上的折射率，n8是第八透镜在d线上的折射率，r32是第七透镜和第八透镜的结合面的曲率半径)，
vIV：假设第四透镜组为薄的紧密接触型透镜组时的等效阿贝数(其中1/vIV＝fIV{1/(f41·v41)+1/(f42·v42)+1/(f43·v43)}，其中f41是第四透镜组中最接近物侧的凹透镜在空气中的焦距，f42是与第四透镜组的上述凹透镜胶合的凸透镜在空气中的焦距，f43是第四透镜组中最接近像侧的双凸透镜的焦距，v41是第四透镜组中最接近物侧的凹透镜的材料的阿贝数，v42是与第四透镜组的上述凹透镜胶合的凸透镜的材料的阿贝数，以及v43是第四透镜组的最接近像侧的双凸透镜的材料的阿贝数)，以及
vIII：假设第三透镜组为薄的紧密接触透镜组时的等效阿贝数(其中第三透镜组为两元件胶合透镜的情况下，1/vIII＝fIII{1/(f31·v31)}+1/(f32·v32)}，而其中第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下，1/vIII＝fIII{1/(f31·v31)+1/(f32·v32)+1/(f33·v33)}，其中f31是第三透镜组中最接近物侧的凸透镜在空气中的焦距，f32是与第三透镜组的上述凸透镜胶合的凹透镜在空气中的焦距，f33是其中第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下最接近像侧的凸透镜的焦距，v31是第三透镜组中最接近物侧的凸透镜的材料的阿贝数，v32是与第三透镜组的上述凸透镜胶合的凹透镜的材料的阿贝数，以及v33是其中第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下最接近像侧的凸透镜的材料的阿贝数。
条件式(1)限定了第三透镜组GIII的折射力，并通过设置第三透镜组GIII的焦距fIII大于条件式(1)的下限，可减少第四透镜组GIV使后焦变长的负荷，而提高第四透镜组GIV的移动所造成的像差变化。但是，如果超出条件式(1)的上限，则输入到第四透镜组GIV的光通量过分发散，而第四透镜组GIV的移动所造成的像差变化增加。
条件式(2)用于实现利用第四透镜组GIV在实现小型化的同时确保长后焦，并且当单独看第四透镜组GIV时，如果采用接近后对焦(retrofocus)布置的折射力布置，那么尽管第四透镜组GIV的焦距小，整个系统的后焦也会变长。但是，如果优先考虑小型化，并且像侧主点的位置相当接近像移位至超出条件式(2)的上限的程度，则负的折射力集中在第四透镜组GIV的物侧上，而正的折射力集中在像侧上，这使得难以校正球面像差、慧形像差和场曲。
条件式(3)是实现表达式(2)的效果，即实现小型化并且确保长后焦的必要条件。如果超出条件式(3)的上限，则即使第四透镜组GIV的像侧主点被设置得相当接近像，输入到第四透镜组GIV的光通量也会变厚且后焦可变长。但是第四透镜组GIV不呈现反焦条件，并且总长度变长。如果低于该条件式的下限，则第四透镜组GIV使后焦变长的负荷增加，使得难以校正球面像差、慧形像差和场曲。
条件式(4)用于实现扩展第三透镜组GIII中的具有负折射力的结合面上的光通量，以延长后焦并进行球面像差校正和佩兹伐曲率(Petzval sum)校正。如果第三透镜组GIII不是以结合两个或三个透镜的方式构成的，则有很多可适当平衡上述后焦、球面像差和佩兹伐曲率的技术方案。然而，其中单独布置透镜的透镜组易于发生偏心，并且必须在装配时调整光轴且采取复杂的固定透镜组的措施，这有时会导致产品成本增加。但是，如果第三透镜组GIII由胶合透镜形成，则由于它可在结合步骤装配第三透镜组GIII，使得使用定中显微镜(centering microscope)这样的装置可不发生光轴偏移。因此，可以以低成本实现稳定的性能。当第三透镜组GIII具有正的折射力时，通过在第三透镜组GIII内在凹面朝向光阑的情况下将具有负折射力的结合面放置在比较接近物的位置，可逐渐扩展光通量，使之可容易地延长后焦，并在不导致球面像差曲线变形的情况下逐渐进行校正。如果超出条件式(4)的上限，则上述结合面的效果减小，并且因此第四透镜组GIV使后焦变长的负担增加而难以进行良好的像差校正。如果低于条件式(4)的下限，则结合面的曲率变得过大而难以工作。
条件式(5)涉及主要对放大色差的校正及抑制变焦变化，并且如果设定第三透镜组GIII和第四透镜组GIV具有独立的用途，使得主光线的光线高度较大的第四透镜组GIV主要校正放大色差，而主光线的光线高度较小的第三透镜组GIII进行轴向色差的平衡，则在整个变焦范围上良好的平衡条件下，不仅轴向色差而且放大色差都可被有效校正。
1/vIV表示假设第四透镜组GIV为三元件紧密接触薄透镜系统时的等效阿贝数的倒数。如果设置透镜的焦距和阿贝数使得满足1/vIV＝0，则仅考虑第四透镜组GIV自身时，满足可进行两条光谱线F线和C线的消色差条件。但是，在广角端状态的放大色差主要是由第二透镜组GII产生，并且g线的图像放大率有小于d线的图像放大率的趋势。为对此进行校正，必须设置1/vIV使得进行相当过度的校正，由此1/vIV可小于表达式(5)的上限。由于出射瞳接近远心条件，即使第四透镜组GIV的位置因变焦而移动，放大色差的变化也被抑制得很小。但是，如果设置第四透镜组GIV的消色差条件为过度校正条件使得低于条件式(5)的下限，则由第二透镜组GII产生的放大色差增加，并且不得不建立平衡。因此，变焦期间的放大色差的变化增加。
条件式(6)涉及组成成像系统的第三透镜组GIII和第四透镜组GIV的放大色差和轴向色差之间的平衡。由于根据条件式(5)利用第四透镜组GIV校正放大色差，第四透镜组GIV产生过度校正的轴向色差。为了在保持放大色差的校正平衡的同时校正轴向色差，利用主光线的光线高度小的第三透镜组GIII校正轴向色差是有效的。因此，必须在假设第三透镜组GIII为两元件紧密接触薄透镜系统或三元件紧密接触薄透镜系统时，设置等效阿贝数的倒数1/vIV为高于条件式(6)下限的值，以在与单透镜相比轴向色差增加的方向上设置凸透镜和凹透镜的折射力和介质。如果超过条件式(6)的上限，则在广角侧上轴向色差校正会不充分或难以利用第四透镜组GIV充分校正放大色差。
进一步地，为同时实现小型化和良好的像差校正，优选满足以下条件式(7)和(8)：
(7)1.77＜(n1+n2+n3)/3
(8)1.83＜(n4+n5+n6)/3
其中
n1：第一透镜在d线上的折射率
n2：第二透镜在d线上的折射率
n3：第三透镜在d线上的折射率
n4：第四透镜在d线上的折射率
n5：第五透镜在d线上的折射率
n6：第六透镜在d线上的折射率。
条件式(7)限定了用于减少第一透镜组GI的总厚度以实现小型化，以及将组成第一透镜组GI的透镜的折射率设置为较高的值以使面曲率减小的条件。满足条件式(7)时，可容易地促进望远端状态下的球面像差和慧形像差的校正。
条件式(8)限定了第二透镜组GII的折射力增加时，防止佩兹伐曲率增加到负边(negative side)的条件，以减少第二透镜组GII移动所需空间，实现小型化。通过设置组成第二透镜组GII的凹透镜的折射率使得减少面曲率以校正佩兹伐曲率，以及设置凸透镜的折射率为高的值使得使用阿贝数尽可能低的介质，可减小第五透镜L5和第六透镜L6的结合面的曲率，以校正在望远端状态下短波的球面像差变形。
以下，描述把特定数值应用到本实施例的变焦透镜1和2的几个数值实施例。
注意，在以下描述中，“si”表示从物侧开始数的第i个面；“ri”表示从物侧开始数的第i个面的曲率半径；“di”表示从物侧开始数的第i个面与第i+1个面之间的距离；“dF”表示滤光器F的厚度；“dP”表示分色棱镜的厚度；“ni”表示用于形成第i个透镜Li的材料在d线上的折射率；“nF”表示用于形成滤光器F的材料在d线上的折射率；“nP”表示用于形成分色棱镜的材料在d线上的折射率；“vi”表示用于形成第i个透镜Li的材料的阿贝数；“vF”表示用于形成滤光器F的材料的阿贝数；以及“vP”表示用于形成分色棱镜的材料的阿贝数。
同时，由表达式1定义一非球面形状，其中所述非球面的深度由“xi”表示，从光轴起的高度由“H”表示。非球面系数的“E-i”表示“×10-i”
表达式1
xi = H 2 / ri ( 1 + 1 - H 2 / ri 2 ) + ΣAj H j
表1中示出数值实施例1的值，其中特定数值应用于根据图1所示的第一实施例的变焦透镜1。
表1
si ri di ni vi
    1  r1＝23.921  d1＝0.350  n1＝1.94568  v1＝18.0
    2  r2＝9.059  d2＝0.930  n2＝1.72916  v2＝54.7
    3  r3＝-30.993  d3＝0.070
    4  r4＝5.538  d4＝0.695  n3＝1.83481  v3＝42.7
    5  r5＝14.863  d5＝可变
    6  r6＝18.151  d6＝0.175  n4＝1.88300  v4＝40.8
    7  r7＝2.324  d7＝0.534
    8  r8＝-2.370  d8＝0.175  n5＝1.88300  v5＝40.8
    9  r9＝2.264  d9＝0.458  n6＝1.94568  v6＝18.0
    10  r10＝∞  d10＝可变
    11  r11＝光阑  d11＝0.594
    12  r12＝8.031  d12＝0.665  n7＝1.68893  v7＝31.2
    13  r13＝-2.238  d13＝0.553  n8＝1.88300  v8＝40.8
    14  r14＝-7.435  d14＝可变
    15  r15＝-4.979  d15＝0.175  n9＝1.94568  v9＝18.0
    16  r16＝∞  d16＝0.524  n10＝1.48749  v10＝70.4
    17  r17＝-3.639  d17＝0.070
    18  r18＝3.120  d18＝0.900  n11＝1.48749  v11＝70.4
    19  r19＝-3.162  d19＝可变
    滤光器  ∞  dF＝0.745  nF＝1.51680  vF＝64.2
    棱镜  ∞  dP＝3.950  nP＝1.58913  vP＝61.3
 ∞  后焦＝0.280
在变焦透镜1中，第一透镜组GI与第二透镜组GII之间的面距离d5，第二透镜组GII与光阑S之间的面距离d10，第三透镜组GIII与第四透镜组GIV之间的面距离d14以及第四透镜组GIV与滤光器F之间的面距离d19在变焦期间可变。因此，在广角端状态、中间焦点位置和望远端状态的数值实施例1中的距离d5、d10、d14和d19的数值与焦距、F数和视角(2ω(度))一起在表2中示出。
表2
    焦距     1.000     5.484     9.157
    F数     1.85     2.10     2.40
    2ω(度)     57.80     10.9     6.48
    d5     0.298     3.625     4.300
    d10     4.351     1.024     0.349
    d14     1.548     0.715     1.040
    d19     0.512     1.345     1.020
在数值实施例1中，第七透镜L7在物侧面s12和第十一透镜L11的相反两面s18和s19均由非球面形成。由此，在表3中示出面s12、s18和s19的第四、六、八、十阶非球面系数A4、A6、A8和A10。
表3
si A4 A6 A8 A10
    12   -0.1078E-02   0.2648E-02   -0.4885E-02   0.2391E-02
    18   -0.8364E-02   -0.3433E-03   0.3447E-03   -0.1030E-03
    19   0.8743E-02
在图2到5中示出数值实施例1的像差图。特别地，图2、3、4分别示出在广角端状态、中间焦点状态和远心端状态的球面像差、像散和畸变像差，图5则示出在80％像高处的横向像差。注意，在球面像差图和横向像差图中，实线表示d线(波长587.6nm)上的像差曲线，虚线表示g线(波长435.8nm)上的像差曲线，长短划线表示C线(波长656.3nm)上的像差曲线。同时，在像散图中，实线表示弧矢像平面(sagittal image plane)，虚线表示子午像平面(meridionalimage plane)。
现在表4中示出数值实施例2的值，其中与数值实施例1中的数值不同的特定数值应用于根据图1所示的第一实施例的变焦透镜1。
表4
si ri di ni vi
    1  r1＝22.383  d1＝0.306  n1＝1.94568  v1＝18.0
    2  r2＝8.720  d2＝0.878  n2＝1.72916  v2＝54.7
    3  r3＝-28.336  d3＝0.068
    4  r4＝5.482  d4＝0.653  n3＝1.83481  v3＝42.7
    5  r5＝14.158  d5＝可变
    6  r6＝14.158  d6＝0.170  n4＝1.88300  v4＝40.8
    7  r7＝2.255  d7＝0.510
    8  r8＝-2.342  d8＝0.170  n5＝1.88300  v5＝40.8
    9  r9＝2.268  d9＝0.426  n6＝1.94568  v6＝18.0
    10  r10＝∞  d10＝可变
    11  r11＝光阑  d11＝0.578
    12  r12＝6.308  d12＝0.718  n7＝1.64769  v7＝33.8
    13  r13＝-1.941  d13＝0.408  n8＝1.77377  v8＝47.2
    14  r14＝-8.501  d14＝可变
    15  r15＝-4.469  d15＝0.170  n9＝1.94568  v9＝18.0
    16  r16＝110.433  d16＝0.503  n10＝1.48749  v10＝70.4
    17  r17＝-3.368  d17＝0.068
    18  r18＝3.619  d18＝0.731  n11＝1.58313  v11＝59.5
    19  r19＝-3.619  d19＝可变
    滤光器  ∞  dF＝0.724  nF＝1.51680  vF＝64.2
    棱镜  ∞  dP＝3.842  nP＝1.58913  vP＝61.3
 ∞  后焦＝0.280
在变焦透镜1中，第一透镜组GI与第二透镜组GII之间的面距离d5，第二透镜组GII与光阑S之间的面距离d10，第三透镜组GIII与第四透镜组GIV之间的面距离d14以及第四透镜组GIV与滤光器F之间的面距离d19在变焦期间可变。因此，在广角端状态、中间焦点位置和望远端状态的数值实施例2中的面距离d5、d10、d14和d19的数值与焦距、F数和视角(2ω(度))一起在表5中示出。
表5
    焦距     1.000     5.182     9.170
    F数     1.85     2.10     2.40
    2ω(度)     56.20     11.2     6.28
    d5     0.289     3.512     4.247
    d10     4.383     1.160     0.425
    d14     1.613     0.853     1.223
    d19     0.533     1.293     0.923
在数值实施例2中，第八透镜L8在物侧面s14和第十一透镜L11的相反两面s18和s19均由非球面形成。因此，在表6中示出面s14、s18和s19的第四、六、八、十阶非球面系数A4、A6、A8和A10。
表6
si A4 A6 A8 A10
    14   -0.4697E-03   0.2044E-03
    18   -0.6274E-02   -0.6343E-04
    19   0.6274E-02   0.6343E-04
在图6到9中示出数值实施例2的像差图。特别地，图6、7、8分别示出在广角端状态、中间焦点位置和望远端状态的球面像差、像散和畸变像差，图9则示出在80％像高处的横向像差。注意，在球面像差图和横向像差图中，实线表示d线(波长587.6nm)上的像差曲线，虚线表示g线(波长435.8nm)上的像差曲线，长短划线表示C线(波长656.3nm)上的像差曲线。同时，在像散图中，实线表示弧矢像平面，虚线表示子午像平面。
进一步地，在表7中示出数值实施例3的值，其中特定数值应用于根据图10所示的第二实施例的变焦透镜2。
表7
si ri di ni vi
    1  r1＝21.367  d1＝0.305  n1＝1.94568  v1＝18.0
    2  r2＝8.425  d2＝0.894  n2＝1.72916  v2＝54.7
    3  r3＝-28.253  d3＝0.068
    4  r4＝5.324  d4＝0.651  n3＝1.83481  v3＝42.7
    5  r5＝13.742  d5＝可变
    6  r6＝13.742  d6＝0.170  n4＝1.88300  v4＝40.8
    7  r7＝2.178  d7＝0.497
    8  r8＝-2.243  d8＝0.170  n5＝1.88300  v5＝40.8
    9  r9＝2.152  d9＝0.440  n6＝1.94568  v6＝18.0
    10  r10＝∞  d10＝可变
    11  r11＝光阑  d11＝0.576
    12  r12＝4.317  d12＝0.712  n7＝1.64769  v7＝33.8
    13  r13＝-2.188  d13＝0.170  n8＝1.83481  v8＝42.7
    14  r14＝2.787  d14＝0.606  n9＝1.70154  v9＝41.2
    15  r15＝-6.203  d15＝可变
    16  r16＝-5.611  d16＝0.170  n10＝1.94568  v10＝18.0
    17  r17＝20.608  d17＝0.480  n11＝1.48749  v11＝70.4
    18  r18＝-4.097  d18＝0.068
    19  r19＝3.544  d19＝0.739  n12＝1.58313  v12＝59.5
    20  r20＝-3.544  d20＝可变
    滤光器  ∞  dF＝0.722  nF＝1.51680  vF＝64.2
    棱镜  ∞  dP＝3.831  nP＝1.58913  vP＝61.3
 ∞  后焦＝0.280
在变焦透镜2中，第一透镜组GI与第二透镜组GII之间的面距离d5，第二透镜组GII与光阑S之间的面距离d10，第三透镜组GIII与第四透镜组GIV之间的面距离d15以及第四透镜组GIV与滤光器F之间的面距离d20在变焦期间可变。因此，在广角端状态、中间焦点位置和望远端位置状态的数值实施例3的距离d5、d10、d15和d20的数值与焦距、F数和视角(2ω(度))一起在表8中示出。
表8
    焦距     1.000     5.242     9.160
    F数     1.85     2.10     2.40
    2ω(度)     56.00     11.0     6.26
    d5     0.305     3.420     4.115
    d10     4.234     1.119     0.424
    d15     1.353     0.560     0.931
    d20     0.530     1.323     0.952
在数值实施例3中，第十二透镜L12的相反两面s19和s20均由非球面形成。因此，在表9中示出面s19和s20的四、六、八、十阶非球面系数A4、A6、A8和A10。
表9
si A4 A6 A8 A10
    19   -0.6545E-02   0.5926E-04
    20   0.6545E-02   -0.5926E-04
在图11到14中示出数值实施例3的像差图。特别地，图11、12、13分别示出在广角端状态、中间焦点位置和望远端状态的球面像差、像散和畸变，图14则示出在80％像高处的横向像差。注意，在球面像差图和横向像差图中，实线表示d线(波长587.6nm)上的像差曲线，虚线表示g线(波长435.8nm)上的像差曲线，长短划线表示C线(波长656.3nm)上的像差曲线。同时，在像散图中，实线表示弧矢像平面，虚线表示子午像平面。
在表10中示出上述条件式的数值实施例1、2、3中的对应数值。
表10
  数值实施例1   数值实施例2   数值实施例3
    fw     1.000     1.000     1.000
    fIII     8.571     7.891     7.713
    fIII/fw     8.571     7.891     7.713
    fIV     3.558     3.493     3.524
    HIV′     0.041     0.142     0.096
    HIV′/fIV     0.0115     0.0407     0.0272
    fIII/fIV     2.409     2.259     2.189
    n7     1.68893     1.64769     1.64769
    n8     1.88300     1.77377     1.83481
    r32     -2.238     -1.941     -2.188
    φ32     -0.0867     -0.0650     -0.0855
    f41     -5.265     -4.539     -4.649
    f42     7.465     6.714     7.056
    f43     3.380     3.223     3.160
    v41     18.0     18.0     18.0
    v42     70.4     70.4     70.4
    v43     70.4     59.5     59.5
    1/vIV     -0.0158     -0.0171     -0.0163
    f31     2.610     2.373     2.343
    f32     -3.816     -3.341     -1.446
    f33     2.820
    v31     31.2     33.8     33.8
    v32     40.8     47.2     42.7
    v33     41.2
    1/vIII     0.0502     0.0483     0.0389
    (n1+n2+n3)/3     1.83655     1.83655     1.83655
    (n4+n5+n6)/3     1.90389     1.90389     1.90389
从上述数值实施例1、数值实施例2、数值实施例3中可以看出，通过将第四透镜组GIV的像侧主点放在像侧上，且用于在其中插入三板型摄影机所需的分色棱镜的长后焦的功能及出射瞳接近远心条件，根据本发明的变焦透镜1和2可实现小型化。进一步地，由于具有负折射力的结合面位于第三透镜组GIII中，可显著增加由第四透镜组GIV来校正放大色差的设计自由度，由此在高水平上良好地校正包括放大色差在内的各种像差。此外，可通过在第一透镜组GI和第二透镜组GII中使用高折射率玻璃材料实现进一步的小型化及性能提高。
进一步地，变焦比可高达10倍，且可实现在广角端状态下F1.8的亮度，从像差图中可以看出，包括放大色差在内的各种像差得到很好校正。
此外，一胶合透镜有效地位于第三透镜组GIII和第四透镜组GIV中，这是本发明的主要特性，与第三透镜组GIII和第四透镜组GIV分离并布置为独立的透镜的情况相比，可减少对由制造误差造成的性能恶化的敏感度。
图15示出本发明的一图像拾取装置的实施例。
粗略地如图15所示的划分，根据本实施例的图像拾取装置10包括：一摄像部分20，一摄像DSP(数字信号处理器)30，一SDRAM(同步动态随机存取存储器)40，一介质接口(以后称之为介质I/F)50，一控制部分60，一操作部分70，一LCD(液晶显示器)80，一外部接口(以后称之为外部I/F)90。记录介质100可拆除地装在图像拾取装置10内。
记录介质100可使用各种类型的记录介质，例如所谓使用半导体存储器的存储卡，光学记录介质例如可记录的DVD(数字通用光盘)或可记录的CD及磁盘。但是，在本实施例的描述中，使用例如一存储卡作为记录介质100。
摄像机20包括一光学模块(optical block)21，一CCD(电荷耦合器件)22，一预处理电路23，一光学模块驱动器24，一CCD驱动器25，一定时发生电路26等。所述光学模块21包括一透镜、一聚焦机构、一快门机构、一光圈(光阑)机构等。光学模块21中的透镜使用根据本发明的变焦透镜，例如上述变焦透镜1或2。在获得分离为单独色彩R、G、B的图像之后，在这些色彩的图像互相重叠而产生单色图像信息处，设置分别对应色彩R、G、B的CCD。
控制部分60是由一CPU(中央处理器)、一RAM(随机存取存储器)、一闪ROM(ROM：只读存储器)63和一时钟电路64等通过一系统总线65互相连接而形成。控制部分60可控制本实施例的图像拾取装置10的元件。
RAM62主要用作临时储存处理的中间结果等的工作区域。在闪ROM63中储存由CPU61执行的各种程序，以及处理所必需的数据等。进一步的，时钟电路64可提供当前的年、月、日，当前星期以及当前时间并提供获取图像日期和时间。
然后，当进行摄影时，光学模块驱动器24形成使得光学模块21工作的驱动信号，并将该驱动信号提供到光学模块21，由此使光学模块21在控制部分60的控制下工作。光学模块21的聚焦系统、快门系统和光阑系统响应于来自光学模块驱动器24的驱动信号，使得光学模块21获取并向CCD22提供物像。
CCD22将来自光学模块21的图像进行光电转换，并在转换后将图像输出。CCD22响应于来自CCD驱动器25的驱动信号进行操作，由此从光学模块21获取物像，并基于来自由控制部分60控制的定时发生电路26的定时信号，将所获取的物像(图像信息)作为电信号送到预处理电路23。
注意，如上所述，定时发生电路26在控制部分60的控制下形成定时信号以提供预设的定时。进一步地，CCD驱动器25基于来自定时发生电路26的定时信号形成驱动信号以提供给CCD22。
预处理电路23对提供给它的电信号的图像信息进行CDS(CorrelatedDouble Sampling，相关双采样)处理，以便使S/N比保持在一个良好的值，并且进行AGC(Automatic gain control，自动增益控制)处理，以便控制增益，还进一步进行A/D(模拟/数字)转换，以便形成数字信号形式的图像数据。
来自预处理电路23的数字信号形式的图像数据被提供到摄像DSP30。摄像DSP30对向其提供的图像数据进行摄像信号处理，例如AF(自动对焦)、AE(自动曝光)及AWB(自动白平衡)处理。以这种方式进行各种调整的图像数据被按照预设的压缩方式压缩，并通过系统总线65和介质I/F50供应到装在本实施例的图像拾取装置10内的记录介质100，使图像数据作为一文件记录在记录介质100上，如下所述。
通过介质I/F50，响应于通过操作部分70接受的用户输入的操作，从记录介质100读出记录在记录介质100上的图像数据之中的物像数据，所述操作部分70由触板、控制键等形成。所读出的物数据提供到摄像DSP30。
摄像DSP30对从记录介质100读出并通过介质I/F50提供的压缩数据形式的图像数据进行解压处理(解压缩处理)，并在解压后将所述图像数据通过系统总线65提供到LCD控制器81。LCD控制器81将向它提供的图像数据形成为提供到LCD80的图像信号，并将所述图像信号提供到LCD80。因而，与记录在记录介质100上的图像数据相应的图像显示在LCD80的显示屏上。
注意图像的显示形式符合记录在ROM内的处理程序。简而言之，所述显示处理程序是表示以何种机制记录下文所述的文件系统以及以何种方式产生图像的程序。
进一步地，根据本实施例的图像拾取装置10包括一外部I/F90。可将图像拾取装置10通过外部I/F90连接到例如一外部个人电脑，而从个人电脑中接收图像数据的供应，并将该图像数据记录在装在图像拾取装置10内的记录介质100上。另外，也可将记录在装在图像拾取装置10内的记录介质100上的图像数据通过外部I/F90提供到外部个人电脑等。
进一步地，如果一通信模块连接到外部I/F90，则可将图像拾取装置10连接到网络，例如，连接到国际互联网，以便通过网络获得各种图像数据或一些其它信息，并将所获得的图像数据或信息记录在装在图像拾取装置10内的记录介质100上，或将记录在装在图像拾取装置10内的记录介质100上的数据通过网络传输到另一端。
进一步地，通过外部个人电脑或网络获得并记录在记录介质上的信息(例如图像数据)也可由本实施例的图像拾取装置读出并重现，并显示在如上所述的LCD80上，使得用户可使用这些信息。
注意外部I/F90可为有线接口，如IEEE(电气及电子工程师协会)1394和USB(通用串行总线)，外部I/F90也可为通过光或无线电波的无线接口。换句话说，外部I/F90可为任何有线或无线接口。
在这种方式中，根据本实施例的图像拾取装置10可拾取物像，并将该图像记录在装在图像拾取装置10内的记录介质100中。进一步地，图像拾取装置10可读出记录在记录介质100上的图像数据，并重现和使用这些图像数据。进一步地，图像拾取装置10可通过外部个人电脑或网络接收图像数据供应，并将所述图像数据记录在装在图像拾取装置10内的记录介质100上或读出和重现所述图像数据。
注意，当用CCD单元作为上述图像拾取装置10的图像拾取部分时，并不表示本发明的图像拾取装置的图像拾取方式只限于CCD单元。除CCD单元外，还使用CMOS(互补型金属氧化物半导体)图像拾取设备和其它图像拾取设备。
注意上述的实施例的特定形状、结构和部件的数值以及数值实施例只表示实施本发明的一个例子，本发明的技术范围应不受其限制。
工业应用性
根据本发明的变焦透镜适合应用于为了将分色棱镜插入到后焦而需要长后焦的情况等，并可在确保长后焦，且实现高放大率、高性能及小尺寸。进一步地，该变焦透镜特别适合应用于三板型摄影机。

Claims (10)

1.一种变焦透镜，其中从物侧起顺序布置：具有正折射力并且位置固定的一第一透镜组，具有负折射力并且对应放大率变化而位置可移动的可变放大率型的一第二透镜组，具有正折射力并且位置固定的一第三透镜组，以及具有正折射力并且对应放大率变化时和聚焦时调节焦点位置而位置可变化的一第四透镜组，其特征在于：
所述第一透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：由凹透镜形式的一第一透镜与凸透镜形式的一第二透镜组成的胶合透镜，以及凸的弯月形透镜形式且凸面朝向物侧的一第三透镜；
所述第二透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：凹透镜形式的一第四透镜，以及由双凹透镜形式的一第五透镜与凸透镜形式的一第六透镜组成的胶合透镜；
所述第三透镜组包括两元件或三元件的一胶合透镜，所述胶合透镜包括放置在最接近物侧的双凸透镜形式的一第七透镜和结合到所述第七透镜的凹透镜形式的一第八透镜；
所述第四透镜组包括由凹面朝向物侧的一凹透镜与一凸透镜组成的胶合透镜以及一双凸透镜，所述第四透镜组中的两个凸透镜的至少一个面由非球面形成；并且
满足以下条件式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)和(6)：
(1)7.0＜fIII/fw＜10.0
(2)0.007＜HIV′/fIV＜0.07
(3)1.8＜fIII/fIV＜3.0
(4)-0.1＜φ32＜-0.05
(5)-0.02＜1/vIV＜-0.012
(6)0.03＜1/vIII＜0.07
其中
fw：整个系统在广角端状态下的焦距；
fIII：所述第三透镜组的焦距；
fIV：所述第四透镜组的焦距；
HIV′：所述第四透镜组的像侧主点；
φ32：在所述第三透镜组中最接近物侧的双凸透镜与下一凹透镜的结合面的折射力，其中，φ32＝(n8-n7)/r32，其中n7是所述第七透镜在d线上的折射率，n8是所述第八透镜在d线上的折射率，r32是所述第七透镜和所述第八透镜的结合面的曲率半径；
vIV：假设所述第四透镜组为薄的紧密接触型透镜组时的等效阿贝数；其中，1/vIV＝fIV{1/(f41·v41)+1/(f42·v42)+1/(f43·v43)}，其中f41是所述第四透镜组中最接近物侧的凹透镜在空气中的焦距，f42是所述第四透镜组中与上述凹透镜胶合的凸透镜在空气中的焦距，f43是所述第四透镜组中最接近像侧的双凸透镜的焦距，v41是所述第四透镜组中最接近物侧的凹透镜的材料的阿贝数，v42是所述第四透镜组的与所述凹透镜胶合的凸透镜的材料的阿贝数，v43是所述第四透镜组的最接近像侧的双凸透镜的材料的阿贝数；
vIII：假设所述第三透镜组为薄的紧密接触透镜组时的等效阿贝数；其中，所述第三透镜组为两元件胶合透镜的情况下，1/vIII＝fIII{1/(f31·v31)+1/(f32·v32)}，而其中所述第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下，1/vIII＝fIII{1/(f31·v31)+1/(f32·v32)+1/(f33·v33)}，其中f31是所述第三透镜组中最接近物侧的凸透镜在空气中的焦距，f32是所述第三透镜组的与上述凸透镜胶合的凹透镜在空气中的焦距，f33是在所述第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下最接近像侧的凸透镜的焦距，v31是所述第三透镜组中最接近物侧的凸透镜的材料的阿贝数，v32是所述第三透镜组的与该凸透镜胶合的凹透镜的材料的阿贝数，以及v33是在所述第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下最接近像侧的凸透镜的材料的阿贝数。
2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，所述第一透镜组和所述第二透镜组满足以下条件式(7)和(8)：
(7)1.77＜(n1+n2+n3)/3
(8)1.83＜(n4+n5+n6)/3
其中
n1：所述第一透镜在d线上的折射率；
n2：所述第二透镜在d线上的折射率；
n3：所述第三透镜在d线上的折射率；
n4：所述第四透镜在d线上的折射率；
n5：所述第五透镜在d线上的折射率；
n6：所述第六透镜在d线上的折射率。
3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，所述第三透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：物侧面为非球面的双凸透镜形式的一第七透镜与凹透镜形式的一第八透镜组成的胶合透镜。
4.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中，所述第三透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：物侧面为非球面的双凸透镜形式的一第七透镜与凹透镜形式的一第八透镜组成的胶合透镜。
5.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，所述第三透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：双凸透镜形式的一第七透镜与像侧面为非球面的凹的弯月形透镜形式的一第八透镜组成的胶合透镜。
6.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中，所述第三透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：双凸透镜形式的一第七透镜与像侧面为非球面的凹的弯月形透镜形式的一第八透镜组成的胶合透镜。
7.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中，所述第三透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：双凸透镜形式的一第七透镜、双凹透镜形式的一第八透镜和双凸透镜形式的一第九透镜组成的三元件胶合透镜。
8.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中，所述第三透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：双凸透镜形式的一第七透镜、双凹透镜形式的一第八透镜和双凸透镜形式的一第九透镜组成的三元件胶合透镜。
9.一种图像拾取装置，所述图像拾取装置包括：一变焦透镜，其中，从物侧起顺序布置，具有正折射力并且位置固定的一第一透镜组，具有负折射力并且对应放大率变化而位置可移动的可变放大率型的一第二透镜组，具有正折射力并且位置固定的一第三透镜组，以及具有正折射力并且对应放大率变化时和聚焦时调节焦点位置而位置可变化的一第四透镜组；以及用于拾取由所述变焦透镜形成的光学图像的一图像拾取部分，其中：
所述变焦透镜中的所述第一透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：由凹透镜形式的一第一透镜与凸透镜形式的一第二透镜组成的胶合透镜以及凸的弯月形透镜形式且凸面朝向物侧的一第三透镜；
所述第二透镜组包括从物侧起顺序布置的以下透镜：凹透镜形式的一第四透镜，以及由双凹透镜形式的一第五透镜与凸透镜形式的一第六透镜组成的胶合透镜；
所述第三透镜组包括两元件或三元件的一胶合透镜，所述胶合透镜包括放置在最接近物侧的双凸透镜形式的一第七透镜和结合到所述第七透镜的凹透镜形式的一第八透镜；
所述第四透镜组包括由凹面朝向物侧的一凹透镜与一凸透镜组成的胶合透镜以及一双凸透镜，所述第四透镜组中的两个凸透镜的至少一个面由非球面形成；并且
满足以下条件式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)和(6)：
(1)7.0＜fIII/fw＜10.0
(2)0.007＜HIV′/fIV＜0.07
(3)1.8＜fIII/fIV＜3.0
(4)-0.1＜φ32＜-0.05
(5)-0.02＜1/vIV＜-0.012
(6)0.03＜1/vIII＜0.07
其中，
fw：整个系统在广角端状态下的焦距；
fIII：所述第三透镜组的焦距；
fIV：所述第四透镜组的焦距；
HIV′：所述第四透镜组的像侧主点；
φ32：在所述第三透镜组中最接近物侧的双凸透镜与下一凹透镜的结合面的折射力，其中，φ32＝(n8-n7)/r32，其中，n7是所述第七透镜在d线上的折射率，n8是所述第八透镜在d线上的折射率，r32是所述第七透镜和所述第八透镜的结合面的曲率半径；
vIV：假设所述第四透镜组为薄的紧密接触型透镜组时的等效阿贝数；其中，1/vIV＝fIV{1/(f41·v41)+1/(f42·v42)+1/(f43·v43)}，其中，f41是所述第四透镜组中最接近物侧的凹透镜在空气中的焦距，f42是所述第四透镜组中与上述凹透镜胶合的凸透镜在空气中的焦距，f43是所述第四透镜组中最接近像侧的双凸透镜的焦距，v41是所述第四透镜组中最接近物侧的凹透镜的材料的阿贝数，v42是所述第四透镜组的与所述凹透镜胶合的凸透镜的材料的阿贝数，v43是所述第四透镜组的最接近像侧的双凸透镜的材料的阿贝数；
vIII：假设所述第三透镜组为薄的紧密接触透镜组时的等效阿贝数；在所述第三透镜组为两元件胶合透镜的情况下，1/vIII＝fIII{1/(f31·v31)+1/(f32·v32)}，而在所述第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下，1/vIII＝fIII{1/(f31·v31)+1/(f32·v32)+1/(f33·v33)}，其中，f31是所述第三透镜组中最接近物侧的凸透镜在空气中的焦距，f32是所述第三透镜组的与上述凸透镜胶合的凹透镜在空气中的焦距，f33是在所述第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下最接近像侧的凸透镜的焦距，v31是所述第三透镜组中最接近物侧的凸透镜的材料的阿贝数，v32是所述第三透镜组的与该凸透镜胶合的凹透镜的材料的阿贝数，以及v33是在所述第三透镜组为三元件胶合透镜的情况下最接近像侧的凸透镜的材料的阿贝数。
10.根据权利要求9所述的图像拾取装置，其中，所述第一透镜组和所述第二透镜组满足以下条件式(7)和(8)：
(7)1.77＜(n1+n2+n3)/3
(8)1.83＜(n4+n5+n6)/3
其中，
n1：所述第一透镜在d线上的折射率
n2：所述第二透镜在d线上的折射率
n3：所述第三透镜在d线上的折射率
n4：所述第四透镜在d线上的折射率
n5：所述第五透镜在d线上的折射率
n6：所述第六透镜在d线上的折射率。
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