CN100451719C - 变焦透镜和图像拍摄设备 - Google Patents

Abstract

一种变焦透镜，从物体侧开始依次包括：第一透镜组，具有负折射力；第二透镜组，具有负折射力；和第三透镜组。至少第二和第三透镜组可以沿着光轴移动来执行变焦作用。第二透镜组可在垂直于光轴的方向上移动，从而在垂直于光轴的方向上移动图像。满足下列条件式(1)和(2)：(1)0.5＜(1-βα)×βb＜1.0，和(2)0.1＜|f1/f2|＜1.25，其中，βα是第二透镜组在变焦透镜的远摄端时的放大率；βb是相对于第二透镜组位于图像侧的透镜组的放大率；f1、f2分别是第一、第二透镜组的焦距。

Description

变焦透镜和图像拍摄设备

相关申请的交叉参考

本申请包括于2005年12月7日向日本专利局提交的日本专利申请第2005-353397号所涉及的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种变焦透镜和图像拍摄设备，特别地，涉及一种具有例如相机震动校正功能(即，校正由于相机的振动或移动引起的拍摄图像的移动的功能)的变焦透镜，以及设置有该变焦透镜的图像拍摄设备。更具体地说，本发明涉及一种适合在用于数码输入/输出装置(诸如数码相机和数码摄像机)的图像拍摄光学系统中使用的具有紧凑并且良好相机震动校正功能的变焦透镜，以及设置有这种变焦透镜的图像拍摄设备。

背景技术

近年来，使用固态图像拍摄装置的图像拍摄设备(例如数码相机)已经普及。随着这种数码相机的普及，更高图像质量的要求也在增加，并且，在具有高像素的数码相机领域中，要求图像拍摄透镜，尤其是变焦透镜，具备包含大量像素的固态图像拍摄装置所对应的优良图像形成性能。

另外，强烈要求用于防止由于图像拍摄过程中的振动引起的拍摄图像的图像震动的相机震动校正功能。

例如，日本专利申请公开第JP H11-52245号(专利文献1)提出了一种变焦透镜，它具有由具有负折射力的第一透镜组、具有正折射力的第二透镜组、具有正折射力的第三透镜组和具有正或负折射力的第四透镜组构成的光学系统，该变焦透镜被构造成通过在垂直于光轴的方向上移动第三透镜组来执行相机震动校正。

发明内容

专利文献1中描述的光学系统是变焦型光学系统，具有以负-正-正顺序设置的第一到第三透镜组，并且第二透镜组被分成多个部分，其中一个部分被构造为移动透镜组。由于将高偏心灵敏度的第二透镜组分成其中一个被构造为移动透镜组的多个部分，因此为了减小相机震动校正过程中产生的像差量，难以避免降低第二透镜组的偏心灵敏度所要求的第二透镜组中透镜元件数量的增加。因此，很难减小在变焦透镜缩回的情况下图像拍摄设备(诸如照相机)的深度方向的厚度。

通常在袖珍相机中使用的以负-正-正顺序设置第一到第三透镜组的变焦类型中，在相机震动校正过程中可通过移动整个第二透镜组来执行相机震动校正。然而，在该类型中，即使移动透镜组移动很小的程度图像也会移动很大的距离，以致要求高精度的控制。

因此，需要提供一种适合在用于数码输入/输出装置(诸如数码相机和数码摄像机)的图像拍摄光学系统中使用的具有紧凑并且良好的相机震动校正功能的变焦透镜，以及设置有这种变焦透镜的图像拍摄设备。考虑到上述问题，本发明目的是具有相机震动校正功能的变焦透镜。

根据本发明的实施例，提供了一种变焦透镜，从物体侧开始依次包括：具有负折射力的第一透镜组、具有负折射力的第二透镜组、和第三透镜组。至少第二透镜组和第三透镜组中可以沿着光轴移动来执行变焦作用，第二透镜组可以在垂直于光轴的方向上移动从而在垂直于光轴的方向上移动图像，并且满足下列条件式(1)和(2)：

(1)0.5＜(1-βα)×βb＜1.0，和

(2)0.1＜|f1/f2|＜1.25，

其中，βα表示第二透镜组在变焦透镜的远摄端时的放大率，βb表示相对于第二透镜组位于图像侧的透镜组的放大率，f1表示第一透镜组的焦距，以及f2表示第二透镜组的焦距。

因此，在根据本发明的上述实施例的变焦透镜中，当第二透镜组在垂直于光轴的方向上移动时，图像在垂直于光轴的方向上移动。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种图像拍摄设备，包括：变焦透镜，具有通过在垂直于光轴的方向上移动从而能够在垂直于光轴的方向上移动图像的移动透镜组；图像拍摄装置，将由变焦透镜形成的光学图像转换为电信号；相机震动检测装置，用于检测变焦透镜的震动；相机震动控制装置，用于计算校正由于相机震动检测装置检测到的变焦透镜的震动而引起的图像震动所需的震动校正角，并传送用于将变焦透镜的移动透镜组在近似垂直于光轴的方向上移动震动校正角所对应的量的校正信号。变焦透镜从物体侧开始依次包括：具有负折射力的第一透镜组、具有负折射力的第二透镜组和第三透镜组。至少第二透镜组和第三透镜组可沿着光轴移动来执行变焦作用，第二透镜组可在垂直于光轴的方向上移动从而在垂直于光轴的方向上移动图像，并且满足下列条件式(1)和(2)：

(1)0.5＜(1-βα)×βb＜1.0，和

(2)0.1＜|f1/f2|＜1.25，

其中，

βα表示第二透镜组在变焦透镜的远摄端时的放大率，βb表示相对于第二透镜组位于图像侧的透镜组的放大率，f1表示第一透镜组的焦距，以及f2表示第二透镜组的焦距。

因此，在根据本发明的上述实施例的图像拍摄设备中，当检测到变焦透镜的震动时，第二透镜组在垂直于光轴的方向上移动以使图像在垂直于光轴的方向上移动。

因此，在根据本发明的上述实施例的变焦透镜中，具有负折射力的第一透镜组和具有负折射力的第二透镜组以从物体侧开始的指定次序设置，并且将第二透镜组构造为移动透镜组从而在不增加透镜元件数量的情况下降低偏心灵敏度，从而简化了移动透镜组移动的控制，并减小了图像移动期间产生的像差量。

因此，在根据本发明的上述实施例的图像拍摄设备中，当检测到变焦透镜震动时，第二透镜组在垂直于光轴的方向上移动从而在垂直于光轴的方向上移动图像，即，实现所谓的相机震动校正。另外，可以使整体构造小型化，并且，可以获得像差减小的高质量图像。

在根据本发明的实施例的变焦透镜中，相对于第二透镜组位于图像侧的透镜组可以包括以朝向图像侧的指定次序设置的具有正折射力的第三透镜组和具有正折射力的第四透镜组。

在根据本发明的实施例的变焦透镜中，第二透镜组可以至少具有一个非球面，并且该非球面具有其曲率相对于其旁轴曲率朝向其外围变小的形状。因此，在该变焦透镜中，能够以更高的精度校正失真。

附图说明

参照附图，从下面关于本发明的实施例和数字实施例的详细描述中将更加容易认识和理解本发明。

图1示出了变焦透镜第一实施例的透镜构造的示意图；

图2与图3和图4一起示出了将具体数值应用到变焦透镜第一实施例中获得的第一数字实施例的各种像差的曲线图，图2示出的是在第一实施例的广角端状态下测量的球面像差、像散和失真；

图3示出了在第一实施例的中间焦距状态下测量的球面像差、像散和失真的曲线图；

图4示出了在第一实施例的远摄端状态下测量的球面像差、像散和失真的曲线图；

图5示出了变焦透镜第二实施例的透镜构造的示意图；

图6与图7和图8一起示出了将具体数值应用到变焦透镜第二实施例中获得的第二数字实施例的各种像差的曲线图，图6示出的是在第二实施例的广角端状态下测量的球面像差、像散和失真；

图7示出了在第二实施例的中间焦距状态下测量的球面像差、像散和失真的曲线图；

图8示出了在第二实施例的远摄端状态下测量的球面像差、像散和失真的曲线图；

图9示出了变焦透镜第三实施例的透镜构造的示意图；

图10与图11和图12一起示出了将具体数值应用到变焦透镜第三实施例上所获得的第三数字实施例的各种像差，图10示出的是在第三实施例的广角端状态下测量的球面像差、像散和失真；

图11示出了在第三实施例的中间焦距状态下测量的球面像差、像散和失真的曲线图；

图12示出了在第三实施例的远摄端状态下测量的球面像差、像散和失真的曲线图；以及

图13示出了根据本发明的图像拍摄设备的实施例的框图。

具体实施方式

下面将参照附图描述根据本发明的变焦透镜和图像拍摄设备的实施例。

变焦透镜从物体侧开始依次至少包括：第一透镜组，由具有负折射力的单个透镜构成；第二透镜组，具有负折射力；和第三透镜组。至少第二透镜组和第三透镜组沿着光轴移动来执行变焦作用。通过在垂直于光轴的方向上移动第二透镜组，变焦透镜能够在垂直于光轴的方向上移动图像，并且满足下列条件式(1)和(2)：

(1)0.5＜(1-βα)×βb＜1.0，和

(2)0.1＜|f1/f2|＜1.25，

其中，βα：第二透镜组在变焦透镜的远摄端上时的放大率；

βb：相对于第二透镜组位于图像侧的透镜组的放大率；

f1：第一透镜组的焦距；以及

f2：第二透镜组的焦距。

在该变焦透镜中，具有负折射力的第一透镜组和具有负折射力的第二透镜组从物体侧以指定的顺序设置，并且在不增加透镜元件数量的情况下将第二透镜组作为移动透镜组以降低偏心灵敏度，从而方便了移动透镜组的移动控制，并减小了图像移动过程中所产生的像差量。

条件式(1)是规定图像移动相对于作为移动透镜组的第二透镜组的移动量的比率的条件式。如果(1-βα)×βb的值低于条件式(1)的下限值，那么将图像移动预定量所要求的移动透镜组的移动量将增加，致使用于使移动透镜组移动的驱动系统的尺寸变大，并阻碍变焦透镜的小型化。如果(1-βα)×βb的值超出条件式(1)的上限值，即使移动透镜组移动很小的量，图像也会移动很大的量，以致需要高度精确的控制。

条件式(2)是规定第一透镜组的焦距与移动透镜组的焦距比率的条件式。如果|f1/f2|的值低于条件式(2)的下限值，第一透镜组的焦距将减小，使得很难校正失真。如果|f1/f2|的值超出条件式(2)的上限值，第一透镜组的焦距将增大从而引起前面透镜元件的直径增加，使得变焦透镜很难小型化，当降低第二透镜组的焦距以增加第二透镜元件的偏心灵敏度时，使得相机震动校正过程中产生的像差量变大。

第三透镜组的折射力可以是正或负，根据相对于第三透镜组在图像侧是否设置透镜组，以及根据如果相对于第三透镜组要在图像侧设置透镜组时要设置多少透镜组，来选择各个透镜组的折射力。该变焦透镜可以由四个透镜组构造，例如，从物体侧开始依次为：具有负折射力的第一透镜组、具有负折射力的第二透镜组、具有正折射力的第三透镜组、和具有正折射力的第四透镜组。

此外，第二透镜组中在最靠近物体侧的位置上设置的负透镜优选具有非球面，并且位于图像侧的负透镜的非球面优选以其曲率相对于其旁轴曲率朝向外围变小的形状形成，以便更好地调整失真。

另外，第二透镜组中最靠近物体侧的表面的曲率半径应满足下列条件式(3)：

(3)2＜Cr3/fw＜300，

其中，Cr3：第二透镜组中最靠近物体侧的表面的曲率半径；以及fw：整个透镜系统在广角端的焦距。

条件式(3)是规定第二透镜组中最靠近物体侧的表面的曲率半径与整个透镜系统在广角端的焦距的比率的公式。如果Cr3/fw达到条件式(3)规定的范围之外的值，将很难校正失真。

下面将描述变焦透镜的实施例和将具体数值应用于实施例的数字实施例。

这里假设各个实施例采用的是下列公式(1)定义的非球面形状：

[公式1]

$x=\frac{y^2\·c^2}{1+{(1-\mathrm{\ϵ}\·y^2\·c^2)}^{1/2}}+{\mathrm{\ΣA}}^i\·Y^i$

其中：

x：沿着光轴到透镜面顶点的距离；y：在垂直于光轴的方向上的高度；c：透镜顶点处的旁轴曲率；ε：圆锥常数；以及Ai：第i阶非球面系数。

图1示出了变焦透镜第一实施例的透镜构造的示意图。变焦透镜1从物体侧开始依次包括：具有负折射力的第一透镜组GR1、具有负折射力的第二透镜组GR2、具有正折射力的第三透镜组GR3、和具有正折射力的第四透镜组GR4。在变焦透镜1的倍率从其广角端状态到其远摄端状态改变过程中，第一透镜组GR1是固定的，第二透镜组GR2临时向图像侧移动然后向物体侧移动，第三透镜组GR3向物体侧移动，以及第四透镜组GR4向图像侧移动。

第一透镜组GR1由单个负透镜G1构成。第二透镜组GR2由负透镜G2和正透镜G3构成，其中负透镜G2两边都具有非球面。第三透镜组GR3由包括正透镜G4、正透镜G5和负透镜G6的粘合透镜构成，其中正透镜G4两边都具有非球面。第四透镜组GR4由两边都具有非球面的正透镜G7构成。与第三透镜组GR3一起移动的孔径光阑S设置于第三透镜组GR3的物体侧，并且低通滤光器LPF设置于第四透镜组GR4和图像平面IMG之间。在该变焦透镜1中，通过在垂直于光轴的方向上移动第二透镜组GR2来在垂直于光轴的方向上移动图像。

表1示出了将具体数值应用于第一实施例的第一数字实施例的具体数值。在表1中，“面号”表示从物体侧数的第i个面，“R”表示从物体侧数的第i个面的曲率半径，“d”表示从物体侧数的第i个面和第i+1个面之间的轴向面间距，“nd”表示在物体侧具有从物体侧数的第i个面的玻璃元件的d线(λ＝587.6nm)折射率，以及“vd”表示在物体侧具有从物体侧数的第i个面的玻璃元件的d线阿贝数。此外，曲率半径“∞”表示对应的表面是平面，以及“ASP”表示对应的表面是非球面。

[表1]

面号    R               d        nd         vd

1：     476.191         1.000    1.78590    43.934

2：     33.479          d2

3：     28.939(ASP)     1.120    1.80611    40.734

4：     7.563(ASP)      1.680

5：     11.773          2.017    1.84666    23.785

6：     31.953          d6

7：     孔径光阑        0.700

8：     6.657(ASP)      1.947    1.58313    59.461

9：     -44.886(ASP)    0.100

10：    12.891          2.250    1.88300    40.805

11：    -11.270         0.450    1.69895    30.051

12：    4.524           d12

13：    47.858(ASP)     2.150    1.58313    59.461

14：    -18.385(ASP)    d14

15：    ∞              0.440    1.44524    27.700

16：    ∞              0.900

17：    ∞              0.500    1.56883    56.044

18：    ∞

在变焦透镜1中，第3面、第4面、第8面、第9面、第13面和第14面分别具有非球面。表2示出了在第一数字实施例中的每个面的第4、第6、第8和第10阶非球面系数A4、A6、A8和A10以及圆锥系数ε。此外，在表2和以下示出非球面系数的各个表中，“E-i”是以10为底数的指数表示，即“10-i”；例如，“0.26029e-05”表示“0.26029×10-5”。

[表2]

面号 ε   A⁴               A⁶               A⁸               A¹⁰

3    1    -0.311416E-03    0.111229E-04     -0.136701E-06    0.532375E-09

4    1    -0.513871E-03    0.874921E-05     0.278364E-08-    0.326877E-08

8    1    -0.334707E-03    0.789437E-06     -0.370811E-06    0.563635E-07

9    1    0.277420E-03     0.667975E-05     -0.330958E-06    0.702791E-07

13   1    -0.231164E-03    -0.469451E-05    0.556075E-06     -0.301420E-08

14   1    -0.841282E-04    -0.114305E-04    0.768506E-06     -0.404874E-08

在变焦透镜1中，第一透镜组GR1与第二透镜组GR2之间的面间距d2、第二透镜组GR2与孔径光阑S之间的面间距d6、第三透镜组GR3与第四透镜组GR4之间的面间距d12、以及第四透镜组GR4与低通滤光器LPF之间的面间距d14随着倍率改变而改变。在其广角端状态(f＝8.10)、中间焦距状态(f＝13.77)和远摄端状态(f＝23.38)下，第一数字实施例中的各个面间距的值与F数Fno.、焦距f和半视角ω一起在表3中示出。

[表3]

FNo.＝2.84～3.90～5.29

f＝8.10～13.77～23.38

ω＝30.15～18.08～10.73

d2＝1.360～5.888～3.018

d6＝17.254～6.431～1.280

d12＝6.328～13.996～22.568

d14＝3.525～2.152～1.600

图2到图4示出了在无穷远聚焦的第一数字实施例中的各种像差。图2示出了在广角端状态(f＝8.10)下测量的像差，图3示出了在中间焦距状态(f＝13.77)下测量的像差，以及图4示出了在远摄端状态(f＝23.38)下测量的像差。在示出了各种像差的图2至图4的球面像差图中，纵轴表示球面像差与全孔径F值的比率，而横轴表示散焦，以及实线表示D线(λ＝587.6nm)的球面像差，虚线表示C线(λ＝656.28nm)的球面像差，点划线表示G线(λ＝435.84nm)的球面像差。在图2到图4中的每一个的像散图中，纵轴表示图像高度，而横轴表示焦距，以及实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。在图2到图4中的每一个的失真图中，纵轴表示图像高度，横轴表示到透镜中心的距离。

图5示出了变焦透镜第二实施例的透镜构造的示意图。变焦透镜2从物体侧开始依次包括：具有负折射力的第一透镜组GR1、具有负折射力的第二透镜组GR2、具有正折射力的第三透镜组GR3、以及具有正折射力的第四透镜组GR4。在变焦透镜2的倍率从其广角端状态到其远摄端状态改变过程中，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2临时向图像侧移动然后向物体侧移动，第三透镜组GR3向物体侧移动，以及第四透镜组GR4向图像侧移动。

第一透镜组GR1由单个负透镜G1构成。第二透镜组GR2由负透镜G2和正透镜G3构成，其中负透镜G2两边都具有非球面。第三透镜组GR3由包括两边都具有非球面的正透镜G4、正透镜G5和负透镜G6的粘合透镜和正透镜G7构成。第四透镜组GR4由两边都具有非球面的正透镜G8构成。与第三透镜组GR3一起移动的孔径光阑S设置于第三透镜组GR3的物体侧，并且低通滤光器LPF设置于第四透镜组GR4和图像平面IMG之间。在该变焦透镜2中，通过在垂直于光轴的方向上移动第二透镜组GR2来在垂直于光轴的方向上移动图像。

表4示出了将具体数值应用到第二实施例的第二数字实施例的具体数值。

[表4]

面号    R              d        nd         vd

1：     32.727         0.900    1.69700    48.514

2：     11.249         d2

3：     928.175(ASP)   1.200    1.77377    47.200

4：     7.066(ASP)     2.340

5：     14.852         2.800    1.84666    23.785

6：     90.822         d6

7：     孔径光阑       0.150

8：     8.544(ASP)     3.099    1.58313    59.461

9：     -26.882(ASP)   1.200

10：    37.037         2.582    1.48749    70.441

11：    -7.508         0.800    1.59270    35.446

12：    7.062          1.390

13：    14.365         2.150    1.48749    70.441

14：    -14.873        d14

15：    13.196(ASP)    1.600    1.77377    47.200

16：    18.772(ASP)    d16

17：    ∞             1.200    1.51680    64.198

18：    ∞             0.600

19：    ∞             0.500    1.51680    64.198

20：    ∞

在变焦透镜2中，第3面、第4面、第8面、第9面、第15面和第16面分别具有非球面。表5示出了第二数字实施例中的每个面的第4、第6、第8和第10阶非球面系数A4、A6、A8和A10以及圆锥系数ε。

[表5]

面号  ε   A⁴               A⁶               A⁸              A¹⁰

3     1    0.225315E-03     -0.103693E-04    0.314652E-06    -0.422134E-08

4     1    -0.155651E-03    -0.180738E-04    0.602111E-06    -0.134672E-07

8     1    -0.310648E-03    0.188975E-04     -0.253840E-05    0.930777E-07

9     1    -0.107862E-03    0.253124E-04     -0.350177E-05    0.141052E-06

15    1    0.338739E-03     -0.194395E-04    -0.193926E-06    -0.229068E-07

16    1    0.691896E-03     -0.904513E-05    -0.183272E-05    0.000000E+00

在变焦透镜2中，第一透镜组GR1与第二透镜组GR2之间的面间距d2、第二透镜组GR2与孔径光阑S之间的面间距d6、第三透镜组GR3与第四透镜组GR4之间的面间距d14、以及第四透镜组GR4与低通滤光器LPF之间的面间距d16随着倍率改变而改变。在其广角端状态(f＝4.85)、中间焦距状态(f＝9.22)和远摄端状态(f＝14.07)下，第二数字实施例中的每个面间距的值与F数FNo.、焦距f和半视角ω一起在表6中示出。

[表6]

FNo.＝2.87～3.77～4.88

f＝4.85～9.22～14.07

ω＝38.33～21.51～14.26

d2＝3.346～4.297～6.300

d6＝20.044～7.578～2.399

d14＝5.317～12.904～21.974

d16＝2.583～1.944～1.020

图6至图8示出了在无穷远聚焦的第二数字实施例中的各种像差。图6示出了在广角端状态(f＝4.85)下测量的像差，图7示出了在中间焦距状态(f＝9.22)下测量的像差，以及图8示出了在远摄端状态(f＝14.07)下测量的像差。在示出各种像差的图6至图8的每一个的球面像差图中，纵轴表示球面像差与全孔径F值的比率，而横轴表示散焦，并且实线表示在D线(λ＝587.6nm)的球面像差，虚线表示在C线(λ＝656.28nm)的球面像差，点划线表示在G线(λ＝435.84nm)的球面像差。在图6至图8的每一个的像散图中，纵轴表示图像高度，而横轴表示焦点，以及实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。在图6至图8的每一个的失真图中，纵轴表示图像高度，横轴表示到透镜中心的距离。

图9示出了变焦透镜第三实施例的透镜构造的示意图。变焦透镜3从物体侧开始依次包括：具有负折射力的第一透镜组GR1、具有负折射力的第二透镜组GR2、具有正折射力的第三透镜组GR3、和具有正折射力的第四透镜组GR4。在变焦透镜3从其广角端状态到其远摄端状态的倍率改变中，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2临时地向图像侧移动然后向物体侧移动，第三透镜组GR3向物体侧移动，以及第四透镜组GR4向图像侧移动。

第一透镜组GR1由单个负透镜G1构成。第二透镜组GR2由负透镜G2和正透镜G3构成的，其中负透镜G2两边都具有非球面。第三透镜组GR3由包括正透镜G4、正透镜G5和负透镜G6的粘合透镜构成，其中正透镜G4两边都具有非球面。第四透镜组GR4由两边都具有非球面的正透镜G7构成。与第三透镜组GR3一起移动的孔径光阑S设置于第三透镜组GR3的物体侧，低通滤光器LPF设置于第四透镜组GR4和图像平面IMG之间。在该变焦透镜3中，通过在垂直于光轴的方向上移动第二透镜组GR2来在垂直于光轴的方向上移动图像。

表7示出了将具体数值应用到第三实施例的第三数字实施例的具体数值。

[表7]

面号    R                 d        nd         vd

1：     354.049           1.000    1.78590    43.934

2：     33.114            d2

3：     39.660(ASP)       1.120    1.80611    40.734

4：     7.875(ASP)        1.620

5：     12.009            2.105    1.80518    25.456

6：     47.636            d6

7：     孔径光阑          0.700

8：     6.629(ASP)        1.904    1.69350    53.201

9：     -56.284(ASP)      0.100

10：    13.130            1.800    1.83500    42.984

11：    -17.270           0.450    1.71736    29.501

12：    4.436             d12

13：    24.017(ASP)       2.000    1.58313    59.461

14：    -24.458(ASP)      d14

15：    ∞                0.440    1.44524    27.700

16：    ∞                0.900

17：    ∞                0.500    1.56883    56.044

18：    ∞

在变焦透镜3中，第3面、第4面、第8面、第9面、第13面和第14面分别具有非球面。表8示出了第三数字实施例中的每个面的第4、第6、第8和第10阶非球面系数A4、A6、A8和A10以及圆锥系数ε。

[表8]

面号  ε   A⁴               A⁶               A⁸               A¹⁰

3     1    -0.190135E-04    -0.828844E-06    0.475428E-07     -0.462761E-09

4     1    -0.182056E-03    -0.365764E-05    0.111552E-06     -0.199236E-08

8     1    -0.369117E-03    -0.151621E-06    -0.713651E-06    0.189645E-07

9     1    0.985860E-04     0.697875E-05     -0.119062E-05    0.496804E-07

13    1    0.373094E-04     -0.560406E-05    0.999786E-08     0.194835E-08

14    1    0.264375E-03     -0.158033E-04    0.302607E-06     -0.130693E-08

在变焦透镜3中，第一透镜组GR1与第二透镜组GR2之间的面间距d2、第二透镜组GR2与孔径光阑S之间的面间距d6、第三透镜组GR3与第四透镜组GR4之间的面间距d12、以及第四透镜组GR4与低通滤光器LPF之间的面间距d14随着倍率改变而改变。在其广角端状态(f＝8.11)、中间焦距状态(f＝13.78)和远摄端状态(f＝23.38)下，第三数字实施例中每个面间距的值与F数Fno.、焦距f和半视角ω一起在表9中示出。

[表9]

FNo.＝2.84～3.74～5.24

f＝8.11～13.78～23.38

ω＝30.07～17.96～10.68

d2＝1.250～1.250～1.250

d6＝17.017～7.201～1.220

d12＝6.608～13.158～22.630

d14＝3.367～2.597～1.600

图10至图12示出了在无穷远聚焦的第三数字实施例中的各种像差。图10示出了在广角端状态(f＝8.11)下测量的像差，图11示出了在中间焦距状态(f＝13.78)下测量的像差，以及图12示出了在远摄端状态(f＝23.38)下测量的像差。在示出各种像差的图10至图12的每一个的球面像差图中，纵轴表示球面像差与全孔径F值的比率，而横轴表示散焦，以及实线表示D线(λ＝587.6nm)的球面像差，虚线表示C线(λ＝656.28nm)的球面像差，点划线表示G线(λ＝435.84nm)的球面像差。在图10至图12的每一个的像散图中，纵轴表示图像高度，而横轴表示焦点，以及实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。在图10至图12的每一个的失真图中，纵轴表示图像高度，横轴表示到透镜中心的距离。

表10示出了第一到第三实施例中条件式(1)到(3)所对应的数值。

[表10]

条件式               实施例1  实施例2   实施例3

(1)(1-β_α)×β_b     0.64     0.57      0.82

(2)|f1/f2|           1.192    1.144     1.226

(3)Cr3/fw            3.573    191.34    4.89

从表10中可以看出，第一至第三数字实施例满足条件式(1)和(2)以及条件式(3)。另外，如像差图所示，在广角端、在广角端和远摄端之间的中间焦距、以及在远摄端能够平衡地校正各个像差。

图13示出了本发明的图像拍摄设备的实施例。

图像拍摄设备10设置有变焦透镜20，和用于将由变焦透镜20形成的光学图像转换为电信号的图像拍摄装置30。可以将诸如CCD(电荷耦合装置)或CMOS(互补金属氧化物半导体)的光电转换装置应用于图像拍摄装置30，并且可以将根据本发明的变焦透镜能够应用于变焦透镜20。图13以简化的单透镜形式示出了根据第一实施例的变焦透镜1的每个透镜组。当然，变焦透镜不仅可以使用根据第一实施例的变焦透镜1，同样可以使用根据第二和第三实施例的变焦透镜2和3中的任何一个，或使用根据本文提到的实施例之外的实施例构造的变焦透镜。

由图像拍摄装置30形成的电信号通过视频分离电路40分成焦点控制信号和视频信号，并将焦点控制信号传送至控制电路50，而将视频信号传送至视频处理电路。将传送至视频处理电路的视频信号处理为适合之后多种处理(例如，在显示装置上显示、记录到记录介质、以及通过通信装置传送)的形式。

将来自外部的操作信号(例如根据变焦按钮操作的信号)输入至控制电路50中，控制电路50根据该操作信号执行预定处理。例如，如果将来自变焦按钮的变焦指令输入至控制电路50，控制电路50将使驱动电路60、70和80分别操作驱动部61、71和81将透镜组GR2、GR3和GR4移动至预定位置。由传感器62、72和82获取的关于透镜组GR2、GR3和GR4的位置信息输入至控制电路50，并在控制电路50要将指令信号分别输出给驱动电路60、70和80时由控制电路50参照。

图像拍摄设备10设置有相机震动校正功能。当相机震动检测装置90(例如陀螺传感器)检测到由快门释放按钮的下压引起的变焦透镜20的震动时，将来自相机震动检测装置90的信号输入至控制电路50，并通过控制电路50计算用于补偿由变焦透镜20的震动引起的图像震动的震动校正角。为了将第二透镜组GR2移动到基于计算出的震动校正角的位置上，控制电路50使驱动电路100操作驱动电路101将作为移动透镜组的第二透镜组GR2在垂直于光轴的方向上移动。通过传感器102检测第二透镜组GR2在垂直于光轴的方向上的位置，并将由传感器102获得的关于第二透镜组GR2的位置信息输入至控制电路50，并在控制电路50要将指令信号输出给驱动电路100时由控制电路50参照。

对于具体产品，图像拍摄设备10可适合采用各种形式。图像拍摄设备10能够应用到像用于数码输入/输出装置的照相部这样的广阔使用范围，例如，数码照相机、数码摄像机、具有相机的移动电话、和具有相机的PDA(个人数字助理)。

各个部件的具体形状以及在之前对实施例和数字实施例的描述中所参照的数值仅仅是为了便于理解实施本发明的各个实施例而提供的举例，这些实施例并不是为了限制本发明的技术范围。

Claims (5)

1.一种变焦透镜，从物体侧开始依次包括：

第一透镜组，具有负折射力；

第二透镜组，具有负折射力；和

第三透镜组；

其中，至少所述第二透镜组和所述第三透镜组可以沿着光轴移动来执行变焦作用；

其中，所述第二透镜组在垂直于光轴的方向上是可移动的，从而在垂直于光轴的方向上移动图像；

其中，满足下列条件式(1)和(2)：

(1)0.5＜(1-βα)×βb＜1.0，和

(2)0.1＜|f1/f2|＜1.25，

其中，

βα：所述第二透镜组在所述变焦透镜的远摄端时的放大率；

βb：相对于所述第二透镜组位于图像侧的透镜组的放大率；

f1：所述第一透镜组的焦距；以及

f2：所述第二透镜组的焦距。

2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中：

相对于所述第二透镜组位于所述图像侧的所述透镜组包括以朝向所述图像侧的顺序依次设置的具有正折射力的所述第三透镜组和具有正折射力的第四透镜组。

3.根据权利要求1或者2所述的变焦透镜，其中：

所述第二透镜组具有至少一个非球面；以及

所述非球面具有曲率相对于其旁轴曲率朝向其外围变小的形状。

4.一种图像拍摄设备，包括：

变焦透镜，包括通过在垂直于光轴的方向上移动从而能够在垂直于所述光轴的方向上移动图像的移动透镜组；

图像拍摄装置，将由所述变焦透镜形成的光学图像转换为电信号；

相机震动检测装置，用于检测所述变焦透镜的震动；

相机震动控制装置，用于计算校正由于所述相机震动检测装置检测到的所述变焦透镜的震动而引起的图像震动所需的震动校正角，并传送用于将所述变焦透镜的所述移动透镜组在近似垂直于所述光轴的方向上移动所述震动校正角所对应的量的校正信号；

相机震动驱动装置，用于根据所述校正信号在近似垂直于所述光轴的方向上移动所述变焦透镜的所述移动透镜组；

其中，所述变焦透镜从物体侧开始依次包括：具有负折射力的第一透镜组、具有负折射力的第二透镜组、和第三透镜组，至少所述第二透镜组和所述第三透镜组可沿所述光轴移动来执行变焦作用，所述第二透镜组是可以在垂直于所述光轴的方向上移动从而在垂直于所述光轴的方向上移动图像的所述移动透镜组；

其中，满足下列条件式(1)和(2)：

(1)0.5＜(1-βα)×βb＜1.0，和

(2)0.1＜|f1/f2|＜1.25，

其中，

βα：所述第二透镜组在所述变焦透镜的远摄端时的放大率；

βb：相对于所述第二透镜组位于图像侧的透镜组的放大率；

f1：所述第一透镜组的焦距；以及

f2：所述第二透镜组的焦距。

5.根据权利要求4所述的图像拍摄设备，其中

相对于所述第二透镜组位于所述图像侧的所述透镜组包括以朝向所述图像侧的顺序依次设置的具有正折射力的所述第三透镜组和具有正折射力的第四透镜组。

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