CN100595619C - 变焦透镜系统和具有该系统的透镜镜筒 - Google Patents

Abstract

一种变焦透镜系统，从物方侧至像方侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜单元；包括反射光学元件并具有负光焦度的第二透镜单元，该反射光学元件具有用于使物体光弯折的反射面；和包括一个以上具有正光焦度的透镜单元的后续透镜单元，该变焦透镜系统满足下列条件：-5.70＜f₁/f₂＜-2.00(Z＝f_T/f_W＞5.0，f₁是第一透镜单元的组合焦距，f₂是第二透镜单元的组合焦距，f_W是在广角极限整个变焦透镜系统的焦距，f_T是在远摄极限整个变焦透镜系统的焦距，Z是放大率变动比)，且保持在紧凑型透镜镜筒中。

Description

变焦透镜系统和具有该系统的透镜镜筒

相关申请的交叉引用

本申请基于2005年6月17日提交的日本专利申请2005-178153号和2006年5月23日提交的日本专利申请2006-142596号，该申请的内容通过引用而结合在本文中。

技术领域

本发明涉及一种变焦透镜系统和具有该变焦透镜系统的透镜镜筒。具体来说，本发明涉及适用于数字照相机、数字摄像机等(下文也简称为摄像机)的小型高图像质量的变焦透镜系统，以及保持该变焦透镜系统的透镜镜筒。

背景技术

随着近来诸如CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)的具有高像素的固态图像传感器开发的进展，采用与高像素的固态图像传感器相对应的包括高光学性能的成像光学系统的数字照相机和数字摄像机正迅速普及。

其中，尤其是在数字照相机中，近来已提出的诸多结构中均采用较薄的机身，以取得给予最优先考虑的令人满意的容纳性能或携带便利性。为了实现这样的具有薄机身的数字照相机，当前最为重要的是考虑在数字照相机的各个部件当中相对来说具有较大体积的成像装置在其不使用时的配置结构。

举例来说，在日本特开2003-315861号专利公报所披露的透镜镜筒中，构成成像光学系统的部分光学元件(典型的是变焦透镜系统中的透镜单元)在退缩状态下退避到与成像状态下不同的位置。具体来说，在日本特开2003-315861号专利公报所披露的透镜镜筒中由第一至第三透镜单元组成的3个透镜单元构成的成像光学系统中，第二透镜单元在与第一透镜单元和第三透镜单元的光轴正交的方向上退避，同时上述各个透镜单元均退避到像方侧从而进行退缩。结果使总体厚度减小。

而且，在日本特开2003-202500号专利公报披露的结构中，在配备变焦透镜系统的成像装置中，配备用于使光束弯折90°方向的内反射面的直角棱镜设置于处于最物方侧的透镜单元的内侧。在日本特开2003-202500号专利公报披露的成像装置中，由于物方光线改变方向进入与入射透镜单元光轴正交的平面，因而该成像装置的厚度就由该直角棱镜和相对于该直角棱镜处于物方侧的各个透镜元件确定。该配置使厚度减小。

此外，在日本特开2004-102089号专利公报披露的结构中，在配备由结构为正、负、正、正4个单元构成的变焦透镜系统的成像装置中，配备用于使光束弯折90°方向的内反射面的直角棱镜设置于具有负光焦度(optical power)的第二透镜单元的内侧。在日本特开2004-102089号专利公报披露的成像装置中，该直角棱镜可设置于相对于具有正光焦度的第一透镜单元处于像方侧的透镜单元的内侧。这样使直角棱镜的结构紧凑。

此外，在日本特开2004-118101号专利公报披露的具有退缩结构的变焦透镜系统中，各透镜元件在被容纳状态下被向后驱动至像方侧从而减小总体长度。在日本特开2004-118101号专利公报披露的变焦透镜系统中，在被容纳状态下，成像光学系统中处于最像方侧的光学滤光器在与光轴垂直的方向上退避，从而在退缩状态下减小总体长度。

但是，日本特开2003-315861号专利公报披露的透镜镜筒的问题在于，必须有相当复杂的机构用于使光学元件退避，对该机构的各个元件的加工和组装需要极高的精度。而且，在日本特开2003-315861号专利公报披露的透镜镜筒中，由于是使特定的光学元件单独退避，就由未退避的各个光学元件确定成像装置的厚度，因而厚度的减小有限。而且，在具有超过3×的大放大率变动比(magnification variation ratio)的变焦透镜系统中，通常使用4个或以上的透镜单元(多单元变焦透镜系统)。但是，当将日本特开2003-315861号专利公报披露的透镜镜筒应用于这种多单元变焦透镜系统时，带来的问题是机构变得很复杂而使厚度减小的优点几乎荡然无存。

而且，在日本特开2003-202500号专利公报披露的变焦透镜系统中，由于反射面设置于处于最物方侧的透镜单元中，因而带来的问题是必须有大的反射面。在日本特开2003-202500号专利公报披露的变焦透镜系统中，成像装置的厚度由反射面的大小确定。这样，该反射面变大便称为不理想的条件。而且，避免使反射面扩大的情况下难以设计具有小F数的明亮成像光学系统。这种情况同样不理想。

此外，在日本特开2004-102089号专利公报披露的变焦透镜系统中，从处于最物方侧的透镜元件至反射面的距离不可能与从该反射面至图像传感器的距离有很大不同。这样对总体厚度的减小有所限制。

此外，在日本特开2004-118101号专利公报披露的变焦透镜系统中，仅在与光学滤光器厚度相对应的数量方面实现了尺寸的减小。这种厚度的减小可能是不够的。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有5×或以上放大率变动比和高分辨率的变焦透镜系统，以及在被容纳状态下具有较小的总体长度的保持该变焦透镜系统的紧凑型透镜镜筒。

实现本文披露的各个新颖的概念的目的在于解决常规技术中的上述问题，本文中披露的有：

变焦透镜系统，该变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：

具有正光焦度的第一透镜单元；

包括反射光学元件并具有负光焦度的第二透镜单元，该反射光学元件具有用于使来自物体的光线弯折的反射面；和

包括至少一个具有正光焦度的透镜单元的后续透镜单元，其中

满足下列条件(1)：

-5.70＜f₁/f₂＜-2.00          …(1)

(这里，Z＝f_T/f_W＞5.0)

其中，

f₁是第一透镜单元的组合焦距，

f₂是第二透镜单元的组合焦距，

f_W是在广角极限整个变焦透镜系统的焦距，

f_T是在远摄极限整个变焦透镜系统的焦距，以及

Z是放大率变动比。

实现本文披露的各个新颖概念的目的在于解决常规技术中的上述问题，本文中披露的有：

透镜镜筒，该透镜镜筒用于保持形成物体的光学图像的成像光学系统，其中

成像光学系统为变焦透镜系统，该变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：

具有正光焦度的第一透镜单元；

包括反射光学元件并具有负光焦度的第二透镜单元，该反射光学元件具有用于使来自物体的光线弯折的反射面；和

包括至少一个具有正光焦度的透镜单元的后续透镜单元，其中

满足下列条件(1)：

-5.70＜f₁/f₂＜-2.00              …(1)

(这里，Z＝f_T/f_W＞5.0)

其中，

f₁是第一透镜单元的组合焦距，

f₂是第二透镜单元的组合焦距，

f_W是在广角极限整个变焦透镜系统的焦距，

f_T是在远摄极限整个变焦透镜系统的焦距，以及

Z是放大率变动比，以及其中

在被容纳状态下，反射光学元件退避至与成像状态下所处的位置不同的位置。

实现本文披露的各个新颖的概念的目的在于解决常规技术中的上述问题，本文中披露的有：

透镜镜筒，该透镜镜筒用于保持形成物体的光学图像的成像光学系统，其中成像光学系统为变焦透镜系统，该变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：

具有正光焦度的第一透镜单元；

包括反射光学元件并具有负光焦度的第二透镜单元，该反射光学元件具有用于使来自物体的光线弯折的反射面；和

包括至少一个具有正光焦度的透镜单元的后续透镜单元，其中

满足下列条件(1)：

-5.70＜f₁/f₂＜-2.00      …(1)

(这里，Z＝f_T/f_W＞5.0)

其中，

f₁是第一透镜单元的组合焦距，

f₂是第二透镜单元的组合焦距，

f_W是在广角极限整个变焦透镜系统的焦距，

f_T是在远摄极限整个变焦透镜系统的焦距，以及

Z是放大率变动比，以及其中

在被容纳状态下，反射光学元件固定于与成像状态下所处位置相同的位置。

本发明提供了一种具有5×或以上放大率变动比和高分辨率的变焦透镜系统、以及在被容纳状态下具有较小的总体长度并保持变焦透镜系统的紧凑型透镜镜筒。这样，当采用该透镜镜筒时便可实现具有5×或以上放大率变动比和高分辨率的薄型成像装置和薄型相机。

附图说明

本发明的上述以及其他目的和特征通过下面参考下列附图、结合各优选实施例所进行的说明而更为清楚。下列附图中：

图1A是显示采用根据实施例1的成像装置的摄像机在成像状态下的图解结构的立体图；

图1B是显示采用根据实施例1的成像装置的摄像机在被容纳状态下的图解结构的立体图；

图2A是显示实施例1中在广角极限的成像状态下成像光学系统的透镜配置的平面图；

图2B是显示实施例1中在被容纳状态下成像光学系统的透镜配置的平面图；

图3A是显示根据实施例1的成像装置在远摄极限的成像状态下透镜镜筒配置的水平剖视图；

图3B是显示根据实施例1的成像装置在广角极限的成像状态下透镜镜筒配置的水平剖视图；

图3C是显示根据实施例1的成像装置在被容纳状态下透镜镜筒配置的水平剖视图；

图4A是显示采用根据实施例1的另一成像装置的摄像机在成像状态下的图解结构的立体图；

图4B是显示采用根据实施例1的另一成像装置的摄像机在被容纳状态下的图解结构的立体图；

图5A是显示采用根据实施例2的成像装置的摄像机在成像状态下的图解结构的立体图；

图5B是显示采用根据实施例2的成像装置的摄像机在被容纳状态下的图解结构的立体图；

图6A是显示实施例2中在广角极限的成像状态下成像光学系统的透镜配置的平面图；

图6B是显示实施例2中在被容纳状态下成像光学系统的透镜配置的平面图；

图7A是显示根据实施例2的成像装置在远摄极限的成像状态下透镜镜筒配置的水平剖视图；

图7B是显示根据实施例2的成像装置在广角极限的成像状态下透镜镜筒配置的水平剖视图；

图7C是显示根据实施例2的成像装置在被容纳状态下透镜镜筒配置的水平剖视图；

图8A是显示采用根据实施例3的成像装置的摄像机在成像状态下的图解结构的立体图；

图8B是显示采用根据实施例3的成像装置的摄像机在被容纳状态下的图解结构的立体图；

图9A是显示采用根据实施例4的成像装置的摄像机在成像状态下的图解结构的立体图；

图9B是显示采用根据实施例4的成像装置的摄像机在被容纳状态下的图解结构的立体图；

图10A是显示采用根据实施例5的成像装置的摄像机在成像状态下的图解结构的立体图；

图10B是显示采用根据实施例5的成像装置的摄像机在被容纳状态下图解结构的立体图；

图11A至图11C是根据实施例6(实例1)的变焦透镜系统在广角极限、中间位置以及远摄极限下的透镜配置图；

图12A至图12C是根据实施例7(实例2)的变焦透镜系统在广角极限、中间位置以及远摄极限下的透镜配置图；

图13A至图13C是根据实施例8(实例3)的变焦透镜系统在广角极限、中间位置以及远摄极限下的透镜配置图；

图14A至图14C是根据实施例9(实例4)的变焦透镜系统在广角极限、中间位置以及远摄极限下的透镜配置图；

图15A至图15C是根据实施例10(实例5)的变焦透镜系统在广角极限、中间位置以及远摄极限下的透镜配置图；

图16A至图16C是根据实施例11(实例6)的变焦透镜系统在广角极限、中间位置以及远摄极限下的透镜配置图；

图17A至图17C是根据实施例12(实例7)的变焦透镜系统在广角极限、中间位置以及远摄极限下的透镜配置图；

图18A至图18I是根据实例1的变焦透镜系统在广角极限、中间位置以及远摄极限下的纵向像差图；

图19A至图19I是根据实例2的变焦透镜系统在广角极限、中间位置以及远摄极限下的纵向像差图；

图20A至图20I是根据实例3的变焦透镜系统在广角极限、中间位置以及远摄极限下的纵向像差图；

图21A至图21I是根据实例4的变焦透镜系统在广角极限、中间位置以及远摄极限下的纵向像差图；

图22A至图22I是根据实例5的变焦透镜系统在广角极限、中间位置以及远摄极限下的纵向像差图；

图23A至图23I是根据实例6的变焦透镜系统在广角极限、中间位置以及远摄极限下的纵向像差图；以及

图24A至图24I是根据实例7的变焦透镜系统在广角极限、中间位置以及远摄极限下的纵向像差图。

具体实施方式

下面参照各个实施例进一步详尽地说明本发明。

(实施例1)

图1A是显示采用根据实施例1的成像装置的摄像机(数字照相机)在成像状态下是图解结构的立体图。图1B是显示该摄像机在被容纳状态下的图解结构的立体图。这里，图1A和图1B是示意性地显示根据实施例1的成像装置的示意图。因而，比例和详尽布局可能与实际的成像装置有所不同。

如图1A和图1B所示，采用根据本实施例1的成像装置的摄像机包括：机身1、图像传感器2、设置于机身1上表面边缘的快门按钮3、物方侧透镜单元4、反射光学元件5和像方侧透镜单元6。其中，物方侧透镜单元4、反射光学元件5和像方侧透镜单元6构成成像光学系统。于是，由该成像光学系统在图像传感器2的光接收表面上形成物体的光学图像。这里，该成像光学系统由下文说明的透镜镜筒保持。此外，成像光学系统、保持该成像光学系统的透镜镜筒以及图像传感器2构成成像装置。这样，实施例1的摄像机包括：由成像光学系统、透镜镜筒和图像传感器2构成的成像装置；以及用于容纳该成像装置的机身1。其中，图像传感器2是诸如CCD或CMOS的图像传感器。

在图1A所示的成像状态下，图像传感器2基于成像光学系统在图像传感器2的光接收表面上形成的光学图像生成并输出图像电信号。快门按钮3当由操作者操作时确定图像传感器2的图像信号的取得时刻。物方侧透镜单元4保持于透镜保持镜筒(下文说明的第一透镜单元保持多级镜筒)内，该透镜保持镜筒可在光轴AX1方向上伸缩。反射光学元件5配备反射面5a，该反射面5a用于使物方侧透镜单元4的光轴AX1(来自物体的主光线)改变方向近90°。该反射面5a使从物方侧透镜单元4出射的物体光线朝向像方侧透镜单元6偏转。像方侧透镜单元6设置于光轴AX2上，由此使由反射面5a反射的物体光线透射至图像传感器2。

在图1B所示的被容纳状态下，物方侧透镜单元4退缩并被容纳到机身1中。在成像状态下设置于物方侧透镜单元4的像方侧的反射光学元件5沿光轴AX2退避至图像传感器2一侧。像方侧透镜单元6也沿光轴AX2退避至图像传感器2一侧。这样，在被容纳状态下，由物方侧透镜单元4、反射光学元件5以及像方侧透镜单元6构成的成像光学系统便完全被容纳到机身1中。

在从图1A所示的成像状态过渡至图1B所示的被容纳状态的过程中，像方侧透镜单元6首先沿光轴AX2方向(图1A中箭头a3所示)朝向图像传感器2移动。接着，反射光学元件5则沿光轴AX2方向(图1A中箭头a2所示)朝向图像传感器2移动。于是，作为像方侧透镜单元6和反射光学元件5的移动结果，有一空间形成于物方侧透镜单元4的像方侧。最后，保持物方侧透镜单元4的透镜保持镜筒沿光轴AX1方向(图1A中箭头a1所示)退缩进入该空间，从而完成至被容纳状态的过渡。

相反，在从图1B所示的被容纳状态过渡至图1A所示的成像状态的过程中，保持物方侧透镜单元4的透镜保持镜筒首先沿光轴AX1方向(图1B中箭头b1所示)拉出。于是，作为保持物方侧透镜单元4的透镜保持镜筒拉出的结果，有一空间形成于物方侧透镜单元4的像方侧。接着，反射光学元件5沿光轴AX2方向(图1B中箭头b2所示)移动进入该空间。最后，像方侧透镜单元6沿光轴AX2方向(图1B中箭头b3所示)移动，从而完成至成像状态的过渡。

图2A是显示实施例1中在广角极限的成像状态下成像光学系统的透镜配置的平面图。图2B是显示在被容纳状态下成像光学系统的透镜配置的平面图。

如图2A和图2B所示，根据本实施例1的成像光学系统是变焦透镜系统。该变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜单元G1；具有负光焦度的第二透镜单元G2；接着依次为光圈A、第三透镜单元G3以及第四透镜单元G4。其中，图中最右侧所示的直线表示像面S的位置。该像面S的物方侧设置与光学低通滤光器、图像传感器的面板等等效的平面平行板P。此外，起到反射光学元件作用的棱镜PR设置于第二透镜单元G2内。

在实施例1的变焦透镜系统中，在图2B所示的被容纳状态下，第二透镜单元G2的各部件当中，处于最物方侧的负弯月的第三透镜元件L3按与起到反射光学元件作用的棱镜PR和后续的第四和第五透镜元件L4和L5相分离的方式被容纳。也就是，负弯月的第三透镜元件L3与棱镜PR和后续的第四和第五透镜元件L4和L5分离地保持，因此未跟随由棱镜PR和后续的第四和第五透镜元件L4和L5组成的透镜组沿光轴AX2进行的退避。因而，负弯月的第三透镜元件L3与第一透镜单元G1一起沿光轴AX1退缩和被容纳。

图3A是显示根据实施例1的成像装置在远摄极限的成像状态下透镜镜筒配置的水平剖视图。图3B是显示该成像装置在广角极限的成像状态下透镜镜筒配置的水平剖视图。图3C是显示该成像装置在被容纳状态下透镜镜筒配置的水平剖视图。

如图3A、图3B以及图3C所示，根据实施例1的成像装置的透镜镜筒包括主镜筒10、第一透镜单元保持多级镜筒11、第二透镜单元保持镜筒12、第三透镜单元保持镜筒13、第四透镜单元保持镜筒14、图像传感器保持镜筒15以及引导轴16a和16b。

主镜筒10是能够在被容纳状态下容纳该成像装置的全部部件的主体(图3C)。在图3A和图3B所示的成像状态下，第二透镜单元保持镜筒12、第三透镜单元保持镜筒13、第四透镜单元保持镜筒14、图像传感器保持镜筒15以及引导轴16a和16b均处于该主镜筒10中。

第一透镜单元保持多级镜筒11是可伸展式两级透镜镜筒。由未图示的驱动电动机和驱动机构驱动第一透镜单元沿光轴AX1拉出和镜筒退避。在第一透镜单元保持多级镜筒11中，第一透镜单元保持于具有最小内径的镜筒中。此外，第一透镜单元保持多级镜筒11中具有最大内径的镜筒还配备用于保持处于第二透镜单元中最物方侧的负弯月的第三透镜元件L3的保持部11a。

第二透镜单元保持镜筒12保持第二透镜单元的各个部件当中的棱镜PR和后续的第四和第五透镜单元L4和L5。另外，第三透镜单元保持镜筒13和第四透镜单元保持镜筒14分别保持第三透镜单元和第四透镜单元。此外，图像传感器保持镜筒15保持平面平行板P和图像传感器(像面S)。

第二透镜单元保持镜筒12、第三透镜单元保持镜筒13以及第四透镜单元保持镜筒14在与光轴AX2平行设置的两个引导轴16a和16b上受到引导，并以可沿光轴AX2移动的方式受到保持。而且，第二透镜单元保持镜筒12、第三透镜单元保持镜筒13以及第四透镜单元保持镜筒14由未图示的驱动电动机和驱动机构沿光轴AX2驱动。这里，在每一引导轴16a和16b中，其中一端固定到图像传感器保持镜筒15，而另一端则固定到主镜筒10的顶端10a。

在图3A所示的远摄极限的成像状态下，第一透镜单元保持多级镜筒11沿光轴AX1拉出到最大程度，同时第一透镜单元和第二透镜单元两者间的间隔达到最大。而且，第二透镜单元保持镜筒12至图像传感器保持镜筒15的各个部件分别设置于光轴AX2上远摄极限条件下的各个预定位置。

在从图3A所示的远摄极限的成像状态过渡至图3B所示的广角极限的成像状态的过程中，第一透镜单元保持多级镜筒11沿光轴AX1缩短为最小长度，接着停留于第一透镜单元和第二透镜单元两者间的间隔达到最小的位置。此时，使第一透镜单元保持多级镜筒11缩短期间，第一透镜单元保持多级镜筒11的保持部11a中保持的第三透镜元件L3被固定为与棱镜PR的间隔不应变化。而且，第三和第四透镜单元保持镜筒13和14则沿光轴AX2以由引导轴16a和16b引导的方式移动，接着分别停留于光轴AX2上广角极限条件下的各个预定位置。这里，在此期间，第二透镜单元保持镜筒12和图像传感器保持镜筒15被固定。

在从图3B所示的广角极限的成像状态过渡至图3C所示的被容纳状态的过程中，第三和第四透镜单元保持镜筒13和14沿光轴AX2以由引导轴16a和16b引导的方式移动，接着分别停留于各个预定位置，从而形成用于被容纳第二透镜单元保持镜筒12的空间。在此期间，图像传感器保持镜筒15被固定。而且，第二透镜单元保持镜筒12沿光轴AX2移动进入该空间，由此使第二透镜单元各个部件当中的棱镜PR和后续的第四和第五透镜元件L4和L5退避。此后，第一透镜单元保持多级镜筒11沿光轴AX1退缩并保持最小长度，由此被容纳到主镜筒10中接着在该处停留。

如上所述，根据实施例1的透镜镜筒结构，在被容纳状态下，反射光学元件(棱镜PR)退避至与成像状态下所处的位置不同的退避位置。这样，可以有效利用成像状态下产生的空气间隔，从而诸如具有大放大率的变焦透镜系统的具有大空气间隔的成像光学系统能够以紧凑而且在来自物体的轴向光束的光轴方向上较薄的方式被容纳。

而且，根据实施例1的透镜镜筒结构，反射光学元件具有用于使来自物体的主光线弯折近90°方向的反射面。这样就造成成像光学系统在成像状态下在来自物体的轴向光束的光轴方向上变薄的结构。

此外，根据实施例1的透镜镜筒结构，成像光学系统包括：相对于反射光学元件处于物方侧的物方侧透镜单元；和相对于反射光学元件处于像方侧的像方侧透镜单元。这样，即便是诸如具有高放大率的变焦透镜系统的具有透镜单元的大移动量的复杂成像光学系统也能够以紧凑而且在来自物体的轴向光束的光轴方向上较薄的方式容易地构成。

而且，根据实施例1的透镜镜筒结构，反射光学元件在与来自物体的非反射主光线垂直的方向上退避。这样就造成该成像光学系统在成像状态下在来自物体的轴向光束的光轴方向上变薄的结构。具体来说，根据实施例1的透镜镜筒结构，反射光学元件退避至成像光学系统的像方侧。因而，成像状态下产生的空气间隔可用作各个透镜元件的容纳空间。这样就实现成像光学系统中紧凑的被容纳状态。

此外，根据实施例1的透镜镜筒结构，成像光学系统从物方侧至像方侧依次包括：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；和具有正光焦度的至少一个后续透镜单元。另外，反射光学元件设置于第二透镜单元内。这样，可以减小反射光学元件的反射面的大小。具体来说，该成像光学系统能够以来自物体的轴向光束的光轴方向上较薄的方式构成。此外，精确的反射光学元件的尺寸可以减小。这样使透镜镜筒的成本得以减少。

而且，根据实施例1的透镜镜筒结构，第二透镜单元从物方侧至像方侧依次包括：其像方侧表面具有较高光焦度的负弯月的第三透镜元件L3；反射光学元件；和至少一个后续透镜元件。该负弯月的第三透镜元件L3在来自物体的光束入射到反射面上时减小入射角。

具体来说，根据实施例1的透镜镜筒结构，在被容纳状态下，负弯月的第三透镜元件L3不与反射光学元件一起退避。这样就避免具有高光焦度而因此具有高轴偏灵敏度的负弯月的第三透镜元件L3离开光轴移动的必然性。这样，在从被容纳状态过渡至成像状态的过程中，在第一透镜单元和负弯月的第三透镜元件L3两者间保持相对空间配置的状态下实现复位。

这里，根据实施例1的变焦透镜系统基本上在图3C所示状态下的被容纳到透镜镜筒。这种情况下，变焦透镜系统能够以来自物体的轴向光线的光轴方向上尤其紧凑和较薄的方式构成。或者，所采取的被容纳方式完成从图3A所示的远摄极限状态过渡至图3B所示的广角极限状态，从而将第一透镜单元保持多级镜筒缩短至最小长度，接着停留于第一透镜单元和第二透镜单元两者间的间隔最小的位置。这种情况下，成像装置从电源启动到开始摄像的时间可以缩短。

图4A是显示采用根据实施例1的另一成像装置的摄像机(数字照相机)在成像状态下的图解结构的立体图。图4B是显示该摄像机在被容纳状态下图解结构的立体图。其中，用相同的标号标注与图1A和图1B中相同的部件，因此对其的说明从略。

如图4A和图4B所示，该成像装置中，与图1A和图1B所示的成像装置相对照，采用的是呈立方体形状的反射光学元件7。这样，具有反射面的反射光学元件的实施例不限于特定例。也就是，反射光学元件可为任何种类，如同诸如平行板形的内反射镜或平行板形的表面反射镜的反射镜，诸如表面反射棱镜的棱镜。而且，就上面说明的棱镜而言，最好采用具有光焦度的棱镜或其入射面和出射面中的任何一面为平面的棱镜。而且，可以通过包括下列方法在内的已知方法中的任何一种方法制造反射光学元件的反射面：诸如铝的金属的气相淀积；以及电介质多层膜的形成。此外，反射面无需具有100％的反射率。因而，可以适当调整反射率，例如以便从物体光中提取光度测定用的光或光学取景系统用的光，或者通过反射面投射自动聚焦辅助光等。

这里，对于图4A和图4B所示的摄像机所用的透镜镜筒来说，与上述情况相似，可以采取完成从远摄极限状态过渡至广角极限状态的被容纳状态，从而将第一透镜单元保持多级镜筒缩短至最小长度，接着停留于第一透镜单元和第二透镜单元两者间的间隔为最小的位置。

(实施例2)

图5A是显示采用根据实施例2的成像装置的摄像机(数字照相机)在成像状态下的图解结构的立体图。图5B是显示该摄像机在被容纳状态下的图解结构的立体图。其中，用相同的标号标注与上述实施例1的图1A和图1B相同的部件，因此对其的说明从略。

如图5A和图5B所示，根据实施例2的成像装置与根据实施例1的成像装置的不同之处在于，在被容纳状态下退避的元件组包括相对于反射光学元件5设置于物方侧的透镜元件5b。

在从图5A所示的成像状态过渡至图5B所示的被容纳状态的过程中，像方侧透镜单元6首先沿光轴AX2方向(图5A中箭头a3所示)朝向图像传感器2移动。接着，反射光学元件5和透镜元件5b沿光轴AX2方向(图5A中箭头a2所示)朝向图像传感器2移动。于是，作为像方侧透镜单元6、反射光学元件5和透镜元件5b的移动结果，有一空间形成于物方侧透镜单元4的像方侧。最后，保持物方侧透镜单元4的透镜保持镜筒沿光轴AX1方向(图5A中箭头a1所示)退缩进入该空间，从而完成向被容纳状态的过渡。

相反，在从图5B所示的被容纳状态过渡至图5A所示的成像状态的过程中，保持物方侧透镜单元4的透镜保持镜筒首先沿光轴AX1方向(图5B中箭头b1所示)拉出。于是，作为保持物方侧透镜单元4的透镜保持镜筒的拉出结果，有一空间形成于物方侧透镜单元4的像方侧。接着，反射光学元件5和透镜元件5b沿光轴AX2方向(图5B中箭头b2所示)移动进入该空间。最后，像方侧透镜单元6沿光轴AX2方向(图5B中箭头b3所示)朝向反射光学元件5移动，从而完成向成像状态的过渡。

图6A是显示实施例2中在广角极限的成像状态下成像光学系统的透镜配置的平面图。图6B是显示在被容纳状态下成像光学系统的透镜配置的平面图。

如图6A和图6B所示，根据本实施例2的成像光学系统是变焦透镜系统。该变焦透镜系统具有与实施例1的变焦透镜系统相同的结构。也就是说，变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜单元G1；具有负光焦度的第二透镜单元G2；接着依次为光圈A、第三透镜单元G3以及第四透镜单元G4。其中，图中最右侧所示的直线表示像面S的位置。该像面S的物方侧设置与光学低通滤光器、图像传感器的面板等等效的平面平行板P。此外，起到反射光学元件作用的棱镜PR设置于第二透镜单元G2内。

在实施例2的变焦透镜系统中，在图6B所示的被容纳状态下，第二透镜单元G2的整体、即包括处于最物方侧的负弯月的第三透镜元件L3、起到反射光学元件作用的棱镜PR和后续的第四和第五透镜元件L4和L5的结构作为整体进行退避。

图7A是显示根据实施例2的成像装置在远摄极限的成像状态下透镜镜筒配置的水平剖视图。图7B是显示该成像装置在广角极限的成像状态下透镜镜筒配置的水平剖视图。图7C是显示该成像装置在被容纳状态下透镜镜筒配置的水平剖视图。

如图7A、图7B以及图7C所示，实施例2的透镜镜筒与实施例1的透镜镜筒的不同之处在于，第二透镜单元保持镜筒22保持第二透镜单元的整体，即包括第三透镜元件L3、棱镜PR以及后续的第四和第五透镜元件L4和L5的结构。

在从图7A所示的远摄极限的成像状态过渡至图7B所示的广角极限的成像状态的过程中进行的操作与实施例1相似。另一方面，在从图7B所示的广角极限的成像状态过渡至图7C所示的被容纳状态的过程中，第二透镜单元保持镜筒22沿光轴AX2移动，由此使第二透镜单元整体退避。此后，第一透镜单元保持多级镜筒21沿光轴AX1退缩并保持最小长度，由此被容纳到主镜筒10中后停止。

如上所述，根据实施例2的透镜镜筒结构，除了实施例1中说明的共同结构以外，在被容纳状态下，第二透镜单元整体与反射光学元件(棱镜PR)一起退避。这样，在从被容纳状态过渡至成像状态的过程中，在第二透镜单元中保持相对位置关系的状态下实现复位。这样使复位精确性提高。

这里，就图7A、图7B以及图7C所示的透镜镜筒来说，与上述情况相似，被容纳状态可以是图7B中的完成从远摄极限状态至广角极限状态的过渡的状态，从而将第一透镜单元保持多级镜筒缩短至最小长度，接着停留于第一透镜单元和第二透镜单元两者间的间隔为最小的位置。

(实施例3)

图8A是显示采用根据实施例3的成像装置的摄像机(数字照相机)在成像状态下的图解结构的立体图。图8B是显示该摄像机在被容纳状态下的图解结构的立体图。其中，用相同的标号标注与上述实施例1的图1A和图1B中相同的部件，因此对其的说明从略。

如图8A和图8B所示，根据实施例3的成像装置与实施例1的成像装置的不同之处在于，在被容纳状态下退避的元件组并非在像方侧透镜单元6的光轴AX2方向上退避，而是在与光轴AX1和AX2垂直的方向上退避。

在从图8A所示的成像状态过渡至图8B所示的被容纳状态的过程中，反射光学元件5首先在与光轴AX1和AX2两者垂直的方向(图8A中箭头a4所示)上移动。于是，作为反射光学元件5的移动结果，有一空间形成于物方侧透镜单元4的像方侧。接着，保持物方侧透镜单元4的透镜保持镜筒沿光轴AX1方向(图8A中箭头a1所示)退缩进入该空间，从而完成向被容纳状态的过渡。

相反，在从图8B所示的被容纳状态过渡至图8A所示的成像状态的过程中，保持物方侧透镜单元4的透镜保持镜筒首先沿光轴AX1方向(图8B中箭头b1所示)拉出。于是，作为保持物方侧透镜单元4的透镜保持镜筒的拉出结果，有一空间形成于物方侧透镜单元4的像方侧。接着，反射光学元件5沿与光轴AX1和AX2两者垂直的方向(图8B中箭头b4所示)移动进入该空间，从而完成向成像状态的过渡。

如上所述，根据实施例3的透镜镜筒结构，除了实施例1中说明的共同结构以外，在被容纳状态下，反射光学元件5在与光轴AX1和AX2两者垂直的方向上退避。本文采取的该种结构避免了在从成像状态过渡至被容纳状态的过程中移动像方侧透镜单元6的必然性。这样使机构简化，并使透镜镜筒相对于光轴AX2方向相当紧凑地构成。

这里，对于图8A和图8B所示的摄像机所用的透镜镜筒来说，也与上述情况相似，可以采取完成从远摄极限状态过渡至广角极限状态的被容纳状态，从而将第一透镜单元保持多级镜筒缩短至最小长度，接着停留于第一透镜单元和第二透镜单元两者间的间隔为最小的位置。

(实施例4)

图9A是显示采用根据实施例4的成像装置的摄像机(数字照相机)在成像状态下的图解结构的立体图。图9B是显示该摄像机在被容纳状态下的图解结构的立体图。其中，用相同的标号标注与上述实施例2的图5A和图5B中相同的部件，因此对其的说明从略。

如图9A和图9B所示，根据实施例4的成像装置与实施例2的成像装置的不同之处在于，在被容纳状态下退避的元件组并非在像方侧透镜单元6的光轴AX2方向上退避，而是在与光轴AX1和AX2两者垂直的方向上退避。

在从图9A所示的成像状态过渡至图9B所示的被容纳状态的过程中，反射光学元件5和透镜元件5b首先在与光轴AX1和AX2两者垂直的方向(图9A中箭头a4所示)上移动。于是，作为反射光学元件5和透镜元件5b的移动结果，有一空间形成于物方侧透镜单元4的像方侧。接着，保持物方侧透镜单元4的透镜保持镜筒沿光轴AX1的方向(图9A中箭头a1所示)退缩进入该空间，从而完成向被容纳状态的过渡。

相反，在从图9B所示的被容纳状态过渡至图9A所示的成像状态的过程中，保持物方侧透镜单元4的透镜保持镜筒首先沿光轴AX1的方向(图9B中箭头b1所示)拉出。于是，作为保持物方侧透镜单元4的透镜保持镜筒的拉出结果，有一空间形成于物方侧透镜单元4的像方侧。接着，反射光学元件5和透镜元件5b沿与光轴AX1和AX2两者垂直的方向(图9B中箭头b4所示)移动进入该空间，从而完成向成像状态的过渡。

如上所述，根据实施例4的透镜镜筒结构，除了实施例2中说明的共同结构以外，在被容纳状态下，反射光学元件5和透镜元件5b在与光轴AX1和AX2两者垂直的方向上退避。本文所采取的该结构避免了在从成像状态过渡至被容纳状态的过程中移动像方侧透镜单元6的必然性。这样使机构简化，并使透镜镜筒相对于光轴AX2方向相当紧凑地构成。

这里，对于图9A和图9B所示的摄像机所用的透镜镜筒来说，也与上述情况相似，可以采取完成从远摄极限状态过渡至广角极限状态的被容纳状态，从而将第一透镜单元保持多级镜筒缩短至最小长度，接着停留于第一透镜单元和第二透镜单元两者间的间隔为最小的位置。

(实施例5)

图10A是显示采用根据实施例5的成像装置的摄像机(数字照相机)在成像状态下的图解结构的立体图。图10B是显示该摄像机在被容纳状态下的图解结构的立体图。其中，用相同的标号标注与上述实施例1的图1A和图1B中相同的部件，因此对其的说明从略。

如图10A和图10B所示，根据实施例5的成像装置具有与上述实施例1的成像装置相同的结构。但有关在机身1中成像装置的布局方面光轴AX2的方向上有所不同。也就是说，在采用上述根据实施例1的成像装置的摄像机中，光轴AX2设置为与快门按钮3的行程方向相垂直，从而成像装置水平设置。相反，在采用根据本实施例5的成像装置的摄像机中，光轴AX2设置为与快门按钮3的行程方向相平行，从而成像装置垂直设置。

这样，在根据本实施例5的成像装置中，当将该成像装置应用于摄像机时，配置的灵活性提高，从而摄像机的设计灵活性也得到提高。

这里，对于图10A和图10B所示的摄像机所用的透镜镜筒来说，也与上述情况相似，可以采取完成从远摄极限状态过渡至广角极限状态的被容纳状态，从而将第一透镜单元保持多级镜筒缩短至最小长度，接着停留于第一透镜单元和第二透镜单元两者间的间隔为最小的位置。

如上所述，根据实施例1至5的成像装置能够以图像电信号的形式输出物体的光学图像。于是，该成像装置包括：用于保持形成物体的光学图像的成像光学系统的透镜镜筒；和用于将由成像光学系统形成的光学图像变换为图像电信号的图像传感器。而且，该成像光学系统从物方侧至像方侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜单元；包括具有用于使来自物体的光线改变方向的反射面的反射光学元件在内并具有负光焦度的第二透镜单元；和包括至少一个具有正光焦度的透镜单元在内的后续透镜单元。此外，在被容纳状态下，透镜镜筒使反射光学元件退避至与成像状态下所处的位置不同的位置。

而且，根据实施例1至5的摄像机将物体的光学图像变换为图像电信号，并进行所变换的图像信号的显示和存储中的至少一个动作。于是，该摄像机包括：用于保持形成物体的光学图像的成像光学系统的透镜镜筒；用于将由成像光学系统形成的光学图像变换为图像电信号的图像传感器；和用于至少容纳构成在相对于反射光学元件的像方侧的成像光学系统的一部分和图像传感器的摄像机机身。而且，该成像光学系统从物方侧至像方侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜单元；包括具有用于使来自物体的光线改变方向的反射面的反射光学元件在内并具有负光焦度的第二透镜单元；和包括至少一个具有正光焦度的透镜单元在内的后续透镜单元。此外，在被容纳状态下，透镜镜筒使反射光学元件退避至与成像状态下所处的位置不同的位置。

这里，在根据实施例1至5的成像装置和摄像机中设置了在被容纳状态下使反射光学元件退避至与成像状态下所处的位置不同的退避位置的透镜镜筒。但作为该透镜镜筒的替代，可以采用在被容纳状态将反射光学元件固定于与成像状态下所处位置相同的位置的另一种透镜镜筒。

下面进一步详尽说明可应用于根据实施例1至5的成像装置和摄像机的变焦透镜系统。

(实施例6至12)

图11A至图11C是根据实施例6的变焦透镜系统的透镜配置图。图12A至图12C是实施例7的变焦透镜系统的透镜配置图。图13A至图13C是根据实施例8的变焦透镜系统的透镜配置图。图14A至图14C是根据实施例9的变焦透镜系统的透镜配置图。图15A至图15C是根据实施例10的变焦透镜系统的透镜配置图。图16A至图16C是根据实施例11的变焦透镜系统的透镜配置图。图17A至图17C是根据实施例12的变焦透镜系统的透镜配置图。图11A、图12A、图13A、图14A、图15A、图16A以及图17A是广角极限条件下(最短焦距条件：焦距f_W)的透镜配置图。图11B、图12B、图13B、图14B、图15B、图16B以及图17B是中间位置条件下(中间焦距条件：焦距f_M＝(f_W*f_T)^1/2)的透镜配置图。图11C、图12C、图13C、图14C、图15C、图16C以及图17C是远摄极限条件下(最长焦距条件：焦距f_T)的透镜配置图。

如图11A至图11C、图12A至图12C、图13A至图13C、图14A至图14C、图15A至图15C、图16A至图16C以及图17A至图17C所示，根据实施例6至12的变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜单元G1；具有负光焦度的第二透镜单元G2；光圈A；具有正光焦度的第三透镜单元G3；和具有正光焦度的第四透镜单元G4。这里，起到反射光学元件作用的棱镜PR在其内部具有反射面。但是在图11A至图11C、图12A至图12C、图13A至图13C、图14A至图14C、图15A至图15C、图16A至图16C以及图17A至图17C中省略了该反射面。而且，图11A至图11C、图12A至图12C、图13A至图13C、图14A至图14C、图15A至图15C、图16A至图16C以及图17A至图17C中最右侧处绘出的直线表示像面S的位置。在该像面S的物方侧设置诸如光学低通滤光器、图像传感器面板等的平面平行板P。于是，当上述透镜单元设置于所需的光焦度配置中时，在实现高放大率变动比并且满足所需光学性能的状态下实现该变焦透镜系统整体尺寸的减小。

如图11A至图11C所示，在实施例6的变焦透镜系统中，第一透镜单元G1从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的负弯月的第一透镜元件L1；和双凸的第二透镜元件L2。第一透镜元件L1和第二透镜元件L2彼此接合。

在实施例6的变焦透镜系统中，第二透镜单元G2从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的负弯月的第三透镜元件L3；其入射面和出射面两者均为平面的棱镜PR(反射光学元件)；双凹的第四透镜元件L4；和双凸的第五透镜元件L5。

在实施例6的变焦透镜系统中，第三透镜单元G3从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的正弯月的第六透镜元件L6；具有面向物方侧的凸面的正弯月的第七透镜元件L7；和具有面向物方侧的凸面的负弯月的第八透镜元件L8。其中，第七透镜元件L7和第八透镜元件L8彼此接合。

在实施例6的变焦透镜系统中，第四透镜单元G4从物方侧至像方侧依次包括双凸的第九透镜元件L9和双凹的第十透镜元件L10。第九透镜元件L9和第十透镜元件L10彼此接合。

实施例6的变焦透镜系统中，在从广角极限至远摄极限的变焦过程中，第一透镜单元G1和第三透镜单元G3向物方侧移动，而第四透镜单元G4向像方侧移动。此外，在从广角极限至远摄极限的变焦过程中，第二透镜单元G2相对于像面固定。

如图12A至图12C所示，在实施例7的变焦透镜系统中，第一透镜单元G1从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的负弯月的第一透镜元件L1；和双凸的第二透镜元件L2。第一透镜元件L1和第二透镜元件L2彼此接合。

在实施例7的变焦透镜系统中，第二透镜单元G2从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的负弯月的第三透镜元件L3；其入射面和出射面两者均为平面的棱镜PR(反射光学元件)；双凹的第四透镜元件L4；和双凸的第五透镜元件L5。

在实施例7的变焦透镜系统中，第三透镜单元G3从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的正弯月的第六透镜元件L6；具有面向物方侧的凸面的正弯月的第七透镜元件L7；和具有面向物方侧的凸面的负弯月的第八透镜元件L8。其中，第七透镜元件L7和第八透镜元件L8彼此接合。

在实施例7的变焦透镜系统中，第四透镜单元G4单独包括具有面向物方侧的凸面的正弯月的第九透镜元件L9。

实施例7的变焦透镜系统中，在从广角极限至远摄极限的变焦过程中，第一透镜单元G1和第三透镜单元G3向物方侧移动，而第四透镜单元G4向像方侧移动。此外，在从广角极限至远摄极限的变焦过程中，第二透镜单元G2相对于像面固定。

如图13A至图13C所示，在实施例8的变焦透镜系统中，第一透镜单元G1从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的负弯月的第一透镜元件L1；和具有面向物方侧的凸面的正弯月的第二透镜元件L2。第一透镜元件L1和第二透镜元件L2彼此接合。

在实施例8的变焦透镜系统中，第二透镜单元G2从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的负弯月的第三透镜元件L3；其入射面和出射面两者均为平面的棱镜PR(反射光学元件)；双凹的第四透镜元件L4；和双凸的第五透镜元件L5。

在实施例8的变焦透镜系统中，第三透镜单元G3从物方侧至像方侧依次包括：双凸的第六透镜元件L6；和具有面向物方侧的凸面的负弯月的第七透镜元件L7。

在实施例8的变焦透镜系统中，第四透镜单元G4从物方侧至像方侧依次包括双凸的第八透镜元件L8和双凹的第九透镜元件L9。第八透镜元件L8和第九透镜元件L9彼此接合。

实施例8的变焦透镜系统中，在从广角极限至远摄极限的变焦过程中，第一透镜单元G1和第三透镜单元G3向物方侧移动，而第四透镜单元G4向像方侧移动。此外，在从广角极限至远摄极限的变焦过程中，第二透镜单元G2相对于像面固定。

如图14A至图14C所示，在根据实施例9的变焦透镜系统中，第一透镜单元G1单独包括具有面向物方侧的凸面的正弯月的第一透镜元件L1。

在实施例9的变焦透镜系统中，第二透镜单元G2从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的负弯月的第二透镜元件L2；其入射面和出射面两者均为平面的棱镜PR(反射光学元件)；双凹的第三透镜元件L3；和双凸第四透镜元件L4。

在实施例9的变焦透镜系统中，第三透镜单元G3从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的正弯月的第五透镜元件L5；双凸的第六透镜元件L6；和双凹的第七透镜元件L7。其中，第六透镜元件L6和第七透镜元件L7彼此接合。

在实施例9的变焦透镜系统中，第四透镜单元G4从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的负弯月的第八透镜元件L8；和具有面向物方侧的凸面的正弯月的第九透镜元件L9。第八透镜元件L8和第九透镜元件L9彼此接合。

实施例9的变焦透镜系统中，在从广角极限至远摄极限的变焦过程中，第一透镜单元G1和第三透镜单元G3向物方侧移动，而第四透镜单元G4则向像方侧移动。此外，在从广角极限至远摄极限的变焦过程中，第二透镜单元G2相对于像面固定。

如图15A至图15C所示，在实施例10的变焦透镜系统中，第一透镜单元G1从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的负弯月的第一透镜元件L1；和具有面向物方侧的凸面的正弯月的第二透镜元件L2。第一透镜元件L1和第二透镜元件L2彼此接合。

在实施例10的变焦透镜系统中，第二透镜单元G2从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的负弯月的第三透镜元件L3；其入射面和出射面两者均为平面的棱镜PR(反射光学元件)；双凹的第四透镜元件L4；和双凸的第五透镜元件L5。

在实施例10的变焦透镜系统中，第三透镜单元G3从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的正弯月的第六透镜元件L6；和具有面向物方侧的凸面的负弯月的第七透镜元件L7。

在实施例10的变焦透镜系统中，第四透镜单元G4单独包括具有面向物方侧的凸面的正弯月的第八透镜元件L8。

实施例10的变焦透镜系统中，在从广角极限至远摄极限的变焦过程中，第一透镜单元G1和第三透镜单元G3向物方侧移动，而第四透镜单元G4向像方侧移动。此外，在从广角极限至远摄极限的变焦过程中，第二透镜单元G2相对于像面固定。

如图16A至图16C所示，在实施例11的变焦透镜系统中，第一透镜单元G1从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的负弯月的第一透镜元件L1；和双凸的第二透镜元件L2。第一透镜元件L1和第二透镜元件L2彼此接合。

在实施例11的变焦透镜系统中，第二透镜单元G2从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的负弯月的第三透镜元件L3；其入射面和出射面两者均为平面的棱镜PR(反射光学元件)；双凹的第四透镜元件L4；和双凸的第五透镜元件L5。其中，第四透镜元件L4和第五透镜元件L5彼此接合。

在实施例11的变焦透镜系统中，第三透镜单元G3从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的正弯月的第六透镜元件L6；具有面向物方侧的凸面的正弯月的第七透镜元件L7；和具有面向物方侧的凸面的负弯月的第八透镜元件L8。其中，第七透镜元件L7和第八透镜元件L8彼此接合。

在实施例11的变焦透镜系统中，第四透镜单元G4从物方侧至像方侧依次包括双凸的第九透镜元件L9和双凹的第十透镜元件L10。第九透镜元件L9和第十透镜元件L10彼此接合。

实施例11的变焦透镜系统中，在从广角极限至远摄极限的变焦过程中，第一透镜单元G1和第三透镜单元G3向物方侧移动，而第四透镜单元G4向像方侧移动。此外，从广角极限至远摄极限的变焦过程中，第二透镜单元G2相对于像面固定。

如图17A至图17C所示，在实施例12的变焦透镜系统中，第一透镜单元G1从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的负弯月的第一透镜元件L1；和具有面向物方侧的凸面的正弯月的第二透镜元件L2。第一透镜元件L1和第二透镜元件L2彼此接合。

在实施例12的变焦透镜系统中，第二透镜单元G2从物方侧至像方侧依次包括：具有面向物方侧的凸面的负弯月的第三透镜元件L3；双凹的第四透镜元件L4；和其输入面和输出面两者均为凸面的棱镜PR(反射光学元件)。

在实施例12的变焦透镜系统中，第三透镜单元G3从物方侧至像方侧依次包括：双凸的第五透镜元件L5；具有面向物方侧的凸面的正弯月的第六透镜元件L6；和具有面向物方侧的凸面的负弯月的第七透镜元件L7。其中，第六透镜元件L6和第七透镜元件L7彼此接合。

在实施例12的变焦透镜系统中，第四透镜单元G4单独包括双凸的第八透镜元件L8。

实施例12的变焦透镜系统中，在从广角极限至远摄极限的变焦过程中，第一透镜单元G1和第三透镜单元G3向物方侧移动，而第四透镜单元G4向像方侧移动。此外，从广角极限至远摄极限的变焦过程中，第二透镜单元G2相对于像面固定。

在实施例6至12中，只要第一透镜单元G1和第三透镜单元G3相对于广角极限位置分别处于远摄极限的物方侧位置，变焦过程中第一透镜单元G1和第三透镜单元G3的移动不受限制。举例来说，第一透镜单元G1和第三透镜单元G3可以直接向物方侧移动，使凸形的轨迹朝向物方侧，或者使凸形的轨迹朝向像方侧。另外，上述移动中的轨迹能够彼此适当组合。举例来说，第一透镜单元G1和第三透镜单元G3可以直接在第一焦距区域中向物方侧移动，接着在与第一焦距区域不同的第二焦距区域中移动，使凸形的轨迹朝向像方侧。此外，在规定的焦距区域中，第一透镜单元G1和第三透镜单元G3可以相对于像面固定，或者向像方侧移动。与之相对照，只要第四透镜单元G4相对于广角极限位置处于远摄极限的像方侧位置，变焦过程中第四透镜单元G4的移动不受限制。举例来说，第四透镜单元G4可以直接向像方侧移动，使凸形的轨迹朝向物方侧，或者使凸形的轨迹朝向像方侧。另外，上述移动中的轨迹能够彼此适当组合。举例来说，第四透镜单元G4可以直接在第一焦距区域中向像方侧移动，接着在与第一焦距区域不同的第二焦距区域中移动，使凸形的轨迹朝向物方侧。此外，在规定的焦距区域中，第四透镜单元G4可以相对于像面固定，或者向物方侧移动。最好根据所针对的变焦透镜系统的性能来适当确定变焦过程中各个透镜单元的移动。

下面说明将由变焦透镜系统满足的各种条件，如同根据实施例6至12的变焦透镜系统，该变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：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；以及包括至少一个具有正光焦度的透镜单元在内的后续透镜单元，其中第二透镜单元中包括具有反射面的反射光学元件。这里，对于根据每一个实施例的变焦透镜系统阐明所要满足的多个条件。对于变焦透镜系统而言，最理想的是满足所有条件的结构。但当满足个别条件时，也可得到提供相应效果的变焦透镜系统。

举例来说，如同根据实施例6至12的变焦透镜系统，在变焦透镜系统中从物方侧至像方侧依次包括：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；和包括至少一个具有正光焦度的透镜单元在内的后续透镜单元，其中第二透镜单元中包括具有反射面的反射光学元件，满足下列条件(1)：

-5.70＜f₁/f₂＜-2.00         …(1)

(这里，Z＝f_T/f_W＞5.0)

其中，

f₁是第一透镜单元的组合焦距，

f₂是第二透镜单元的组合焦距，

f_W是在广角极限下整个变焦透镜系统的焦距，

f_T是在远摄极限下整个变焦透镜系统的焦距，以及

Z是放大率变动比。

条件(1)阐明第一透镜单元和第二透镜单元的焦距比。当该数值超过该条件(1)的上限时，第二透镜单元中必须的有效直径变大，这样导致整个变焦透镜系统的尺寸增加。与之相对照，当该数值低于该条件(1)的下限时，第二透镜单元中产生的像差变得过度，并因此造成整个变焦透镜系统难以对像差进行足够的补偿。

这里，最好满足下列条件(1a)，满足下列条件(1b)更好。

-5.00＜f₁/f₂＜-2.00    …(1a)

-4.50＜f₁/f₂＜-2.00    …(1b)

(这里，Z＝f_T/f_W＞5.0)

条件(1a)阐明了在条件(1)阐明的范围内的更优选的范围。条件(1b)阐明了在条件(1)阐明的范围内的还要更优选的范围。当满足条件(1a)时，以及进一步满足条件(1b)时，第一透镜单元的组合焦距变得较小。这样就减小第一透镜单元在从广角极限至远摄极限的变焦过程中的移动量。

举例来说，如同根据实施例6至12的变焦透镜系统，在变焦透镜系统中从物方侧至像方侧依次包括：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；和包括至少一个具有正光焦度的透镜单元在内的后续透镜单元，其中第二透镜单元中包括具有反射面的反射光学元件，最好满足下列条件(2)：

0.50＜∑D/∑d_空气＜1.00    …(2)

其中，

∑D是第二透镜单元和后续透镜单元的光轴向总厚度，以及

∑d_空气是相对于第二透镜单元处于像方侧并在变焦过程中变化的光轴向总空气间隔。

条件(2)涉及处于被容纳状态的成像装置的厚度。当该数值超过条件(2)的上限时，所退避的光学元件变大，因而造成成像装置的尺寸增大的趋势。相反，当该数值低于条件(2)的下限时，整个变焦透镜系统难以对像差进行足够的补偿。

更优选的是满足下列条件(2a)

0.75＜∑D/∑d_空气＜1.00    …(2a)

条件(2a)阐明了在条件(2)阐明的范围内的更优选的范围。当满足条件(2a)时，相对于第二透镜单元的像方侧在变焦过程中变化的光轴向总空气间隔变得较小。这样使整个变焦透镜系统更为紧凑。

举例来说，如同根据实施例6至12的变焦透镜系统，在变焦透镜系统中从物方侧至像方侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜单元；具有负光光焦度的第二透镜单元；和包括至少一个具有正光焦度的透镜单元在内的后续透镜单元，其中第二透镜单元中包括具有反射面的反射光学元件，最好满足下列条件(3)：

0.00＜D_P/I_V＜3.00    …(3)

其中，

D_P是光轴方向上反射光学元件的厚度，

I_V是图像传感器在短边方向上的长度，

(这里，I_V＝2×f×tanω×0.60)

f是整个变焦透镜系统的焦距，以及

ω是入射半视角。

条件(3)涉及反射光学元件的厚度。当该数值超过条件(3)的上限时，反射光学元件的厚度变大，因而造成成像装置的尺寸增大的趋势。相反，当该数值低于条件(3)的下限时，在确保反射光学元件足够厚度方面出现难度。

更优选的是满足下列条件(3a)

2.50＜D_P/I_V＜3.00    …(3a)

条件(3a)阐明了在条件(3)阐明的范围内的更优选的范围。当满足条件(3a)时，便可实现整个变焦透镜系统对像差更为理想的补偿。

举例来说，如同根据实施例6至12的变焦透镜系统，变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：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；和包括至少一个具有正光焦度的透镜单元在内的后续透镜单元，其中第二透镜单元中包括具有反射面的反射光学元件，当该变焦透镜系统应用于如同根据实施例1、3、5的成像装置在被容纳状态下相对于反射光学元件处于物方侧的部分光学元件从成像状态的位置处退避的成像装置时，该变焦透镜系统最好满足下列条件(4)：

1.00＜D₁/I_V＜2.00    …(4)

其中，

D₁是从第一透镜单元的最物方侧表面至最像方侧表面的光轴向距离和从第二透镜单元中包括的负弯月的透镜元件的物方侧表面至像方侧表面的光轴向距离的总和，

I_V是图像传感器在短边方向上的长度，

(这里，I_V＝2×f×tanω×0.60)

f是整个变焦透镜系统的焦距，以及

ω是入射半视角。

条件(4)涉及处于被容纳状态的成像装置的厚度。当该数值超过条件(4)的上限时，设置于物方侧的光学元件大于退避的光学元件。这样就造成成像装置在厚度方向上增大的趋势。相反，当该数值低于条件(4)的下限时，整个变焦透镜系统的像差便会出现较大波动。

当满足下列条件(4a)或(4b)时，便可更为成功地取得上述效果。

1.50＜D₁/I_V＜2.00    …(4a)

1.00＜D₁/I_V＜1.30    …(4b)

举例来说，如同根据实施例6至12的变焦透镜系统，变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：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；和包括至少一个具有正光焦度的透镜单元在内的后续透镜单元，其中第二透镜单元中包括具有反射面的反射光学元件，当该变焦透镜系统应用于如同实施例1、3、5的成像装置在被容纳状态下相对于反射光学元件处于物方侧的部分光学元件从成像状态的位置处退避的成像装置时，该变焦透镜系统最好满足下列条件(5)：

0.30＜D₁/D_P＜0.70    …(5)

其中，

D₁是从第一透镜单元的最物方侧表面至最像方侧表面的光轴向距离和从第二透镜单元中包括的负弯月的透镜元件的物方侧表面至像方侧表面的光轴向距离的总和，以及

D_P是反射光学元件在光轴方向上的厚度。

条件(5)涉及处于被容纳状态的成像装置的厚度。当该数值超过条件(5)的上限时，与反射光学元件的厚度相比，设置于物方侧的光学元件大于退避的光学元件。这样造成成像装置在厚度方向上增大的趋势。相反，当该数值低于条件(5)的下限时，整个变焦透镜系统的像差便会出现较大波动。

当满足下列条件(5a)或(5b)时，便可更为成功地取得上述效果。

0.52＜D₁/D_P＜0.70    …(5a)

0.30＜D₁/D_P＜0.45    …(5b)

举例来说，如同根据实施例6至12的变焦透镜系统，变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：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；和包括至少一个具有正光焦度的透镜单元在内的后续透镜单元，其中第二透镜单元中包括具有反射面的反射光学元件，当该变焦透镜系统应用于如同实施例2以及4的成像装置在被容纳状态下相对于反射光学元件处于物方侧的全部光学元件从成像状态的位置处退避的成像装置时，该变焦透镜系统最好满足下列条件(6)：

0.80＜D₁’/I_V＜1.90    …(6)

其中，

D₁’是从第一透镜单元的最物方侧表面至最像方侧表面的光轴向距离，

I_V是图像传感器在短边方向上的长度，

(这里，I_V＝2×f×tanω×0.60)

f是整个变焦透镜系统的焦距，以及

ω是入射半视角。

条件(6)涉及处于被容纳状态的成像装置的厚度。当该数值超过条件(6)的上限，设置于物方侧的光学元件大于退避的光学元件。这样造成成像装置在厚度方向上增大的趋势。相反，当该数值低于条件(6)的下限时，整个变焦透镜系统的像差便会出现较大波动。

当满足下列条件(6a)或(6b)时，便可更为成功地取得上述效果。

1.45＜D₁’/I_V＜1.90    …(6a)

0.80＜D₁’/I_V＜1.40    …(6b)

举例来说，如同根据实施例6至12的变焦透镜系统，变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：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；和包括至少一个具有正光焦度的透镜单元在内的后续透镜单元，其中第二透镜单元中包括具有反射面的反射光学元件，当该变焦透镜系统应用于如同实施例2以及4的成像装置在被容纳状态下相对于反射光学元件处于物方侧的全部光学元件从成像状态的位置处退避的成像装置时，该变焦透镜系统最好满足下列条件(7)：

0.20＜D₁’/D_P＜0.60    …(7)

其中，

D₁’是从第一透镜单元的最物方侧表面至最像方侧表面的光轴向距离，

D_P是反射光学元件在光轴方向上的厚度。

条件(7)涉及处于被容纳状态的成像装置的厚度。当该数值超过条件(7)的上限时，与反射光学元件的厚度相比，设置于物方侧的光学元件大于退避的光学元件。这样造成成像装置在厚度方向上增大的趋势。相反，当该数值低于条件(7)的下限时，整个变焦透镜系统的像差便会出现较大波动。

当满足下列条件(7a)或(7b)时，便可更为成功地取得上述效果。

0.41＜D₁’/D_P＜0.60    …(7a)

0.20＜D₁’/D_P＜0.36    …(7b)

举例来说，如同根据实施例6至12的变焦透镜系统，变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：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；和包括至少一个具有正光焦度的透镜单元在内的后续透镜单元，其中第二透镜单元中包括具有反射面的反射光学元件，最好满足下列条件(8)：

3.00＜M₁/I_V＜4.60    …(8)

其中，

M₁是第一透镜单元从广角极限变焦至远摄极限的移动量，

I_V是图像传感器在短边方向上的长度，

(这里，I_V＝2×f×tanω×0.60)

f是整个变焦透镜系统的焦距，以及

ω是入射半视角。

条件(8)阐明了第一透镜单元的移动量，因此确定成像装置处于成像状态下的厚度。当该数值超过条件(8)的上限时，第一透镜单元的移动量增加，因而在远摄极限条件下的光学总长度也增加。这样造成成像装置在厚度方向上增大的趋势。相反，当该数值低于条件(8)的下限，整个变焦透镜系统的像差便会出现较大波动。

当满足下列条件(8a)或(8b)时，便可更为成功地取得上述效果。

4.00＜M₁/I_V＜4.60    …(8a)

3.00＜M₁/I_V＜3.85    …(8b)

举例来说，如同根据实施例6至12的变焦透镜系统，变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：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；和包括至少一个具有正光焦度的透镜单元在内的后续透镜单元，其中第二透镜单元中包括具有反射面的反射光学元件，以及其中后续透镜单元从物方侧至像方侧依次包括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，最好满足下列条件(9)：

2.00＜f₄/f_W＜3.70    …(9)

(这里，Z＝f_T/f_W＞5.0)

其中，

f₄是第四透镜单元的组合焦距，

f_W是在广角极限下整个变焦透镜系统的焦距，

f_T是在远摄极限下整个变焦透镜系统的焦距，以及

Z是放大率变动比。

条件(9)阐明了第四透镜单元的焦距。当该数值超过该条件(8)的上限时，出现对焦时的移动量增大的趋势。相反，当该数值低于条件(9)的下限时，第四透镜单元中产生的像差便过度，因此造成难以对整个变焦透镜系统中产生的彗差进行补偿。

更优选的是满足下列条件(9a)。

2.00＜f₄/f_W＜3.00    …(9a)

(这里，Z＝f_T/f_W＞5.0)

条件(9a)阐明了在条件(9)阐明的范围内的更优选的范围。当满足条件(9a)时，第四透镜单元的组合焦距变得较小，因此可减小对焦时的移动量。

举例来说，如同根据实施例6至12的变焦透镜系统，变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：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；和包括至少一个具有正光焦度的透镜单元在内的后续透镜单元，其中第二透镜单元中包括具有反射面的反射光学元件，以及其中后续透镜单元从物方侧至像方侧依次包括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，最好满足下列条件(10)：

-3.00＜f₂/f_W＜-2.00    …(10)

(这里，Z＝f_T/f_W＞5.0)

其中，

f₂是第二透镜单元的组合焦距，

f_W是在广角极限下整个变焦透镜系统的焦距，

f_T是在远摄极限下整个变焦透镜系统的焦距，以及

Z是放大率变动比。

条件(10)涉及成像装置从成像状态过渡至被容纳状态时移动的第二透镜单元的误差灵敏度。当该数值超过条件(10)的上限时，第二透镜单元中产生的像差便会过度，因此造成难以对整个变焦透镜系统中产生的彗差进行补偿。相反，当该数值低于条件(10)的下限时，第二透镜单元必须的有效直径变大。这样造成整个变焦透镜系统的尺寸增大的趋势。

当满足下列条件(10a)时，便可更为成功地取得上述效果。

-2.40＜f₂/f_W＜-2.00    …(10a)

(这里，Z＝f_T/f_W＞5.0)

所说明的实施例6至12的变焦透镜系统为具有正、负、正、正的结构的四单元的变焦透镜系统，从物方侧至像方侧依次包括：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。但本发明不限于这种结构的变焦透镜系统。举例来说，所采用的结构可以是正、负、正、正、正或正、负、正、负、正的五单元结构；或者正、负、正的三单元结构。也就是说，只要从物方侧至像方侧依次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和包括至少一个具有正光焦度的透镜单元在内的后续透镜单元，任何变焦透镜系统均可以应用于根据实施例1至5的透镜镜筒或成像装置。

这里，根据实施例6至12的变焦透镜系统完全由通过折射使入射光偏转的折射型透镜元件(即在分别具有不同折射率的介质之间的界面实现偏转的类型的透镜元件)构成。但本发明不限于该结构的变焦透镜系统。举例来说，变焦透镜系统可以包括通过衍射使入射光偏转的衍射型透镜元件；通过衍射和折射的组合使入射光偏转的折射衍射混合型透镜元件；或通过介质中的折射率分布使入射光偏转的梯度折射率型透镜元件。

此外，实施例6至12是就该变焦透镜系统的最像方侧表面和图像传感器(像面S)两者间设置配备光学低通滤光器的平面平行板P的结构进行说明的。该低通滤光器可以是由例如其预定的晶体取向经过调整的晶体制成的双折射型低通滤光器；或通过衍射实现光学截止频率的所需特性的相位型低通滤光器。或者，在各个实施例中，可以取决于变焦透镜系统中用于接收光学图像的图像传感器的特性省略该低通滤光器。

此外，包括根据实施例6至12的变焦透镜系统和诸如CCD或CMOS的图像传感器的成像装置可以应用于移动电话、PDA(个人数字助理)、监视系统中的监视摄像机、Web摄像机、车载摄像机等。

另外，根据实施例6至12的变焦透镜系统也可应用于活动图像用的数字摄像机以及数字照相机。这种情况下，除了静物图像以外还可以摄取高分辨率的活动图像。

下文将参照各个具体实例进一步详尽说明实施例6至12的变焦透镜系统。各个实例中，各个表中的长度单位均为“mm(毫米)”。而且，各个实例中，r是各个透镜元件的曲率半径，d是轴向距离，n_d是各个透镜元件对于d线的折射率，v_d是各个透镜元件对于d线的阿贝数。各个实例中，标记有*的各个表面为非球面的表面，该非球面构型由下列表达式定义：

$Z=\frac{h^2/r}{1+\sqrt{1-(1+\mathrm{\κ}){(h/r)}^2}}+D{h}^4+E{h}^6+F{h}^8+G{h}^{10}$

其中，h为相对于光轴的高度，Z为从非球面顶点的切平面测量的非球面上相对于光轴的高度为h的点的距离(垂度(sag))，r是非球面顶点的曲率半径，κ为圆锥常数，D、E、F、G分别为4阶、6阶、8阶以及10阶非球面系数。

图18A至图18I是根据实例1的变焦透镜系统的纵向像差图。图19A至图19I是根据实例2的变焦透镜系统的纵向像差图。图20A至图20I是根据实例3的变焦透镜系统的纵向像差图。图21A至图21I是根据实例4的变焦透镜系统的纵向像差图。图22A至图22I是根据实例5的变焦透镜系统的纵向像差图。图23A至图23I是根据实例6的变焦透镜系统的纵向像差图。图24A至图24I是根据实例7的变焦透镜系统的纵向像差图。

图18A至图18C、图19A至图19C、图20A至图20C、图21A至图21C、图22A至图22C、图23A至图23C以及图24A至图24C显示广角极限的像差。图18D至图18F、图19D至图19F、图20D至图20F、图21D至图21F、图22D至图22F、图23D至图23F以及图24D至图24F显示中间位置的像差。图18G至图18I、图19G至图19I、图20G至图20I、图21G至图21I、图22G至图22I、图23G至图23I以及图24G至图24I显示远摄极限的像差。图18A、图18D、图18G、图19A、图19D、图19G、图20A、图20D、图20G、图21A、图21D、图21G、图22A、图22D、图22G、图23A、图23D、图23G、图24A、图24D以及图24G是球面像差图。图18B、图18E、图18H、图19B、图19E、图19H、图20B、图20E、图20H、图21B、图21E、图21H、图22B、图22E、图22H、图23B、图23E、图23H、图24B、图24E以及图24H是像散图。图18C、图18F、图18I、图19C、图19F、图19I、图20C、图20F、图20I、图21C、图21F、图21I、图22C、图22F、图22I、图23C、图23F、图23I、图24C、图24F以及图24I是畸变图。各个球面像差图中，垂直轴表示F数，实线、短划虚线以及长划虚线分别表示相对于d线、F线以及C线的特性。各个像散图中，垂直轴表示入射半视角，实线和虚线分别表示相对于弧矢像平面(各附图中表示为“s”)和子午像平面(各附图中表示为“m”)的特性。各个畸变图中，垂直轴表示入射半视角。如图18A至图18I、图19A至图19I、图20A至图20I、图21A至图21I、图22A至图22I、图23A至图23I以及图24A至图24I的纵向像差图所示，实例1至7的变焦透镜系统具有充分的用于实现高分辨率的像差补偿能力。

(实例1)

实例1的变焦透镜系统与图11A至图11C中所示的实施例6的变焦透镜系统相对应。表1显示实例1的变焦透镜系统的透镜数据。表2显示非球面数据。表3显示摄像距离为无穷远时的焦距、F数、入射半视角(°)以及可变轴向距离数据。这里，表2中的“E+00”等表示“×10⁺⁰⁰”等。

表1

表2

表面	κ	D	E	F	G
						9*15*18*	0.00000E+000.00000E+000.00000E+00	-6.59047E-05-3.88813E-045.29654E-05	-1.56001E-08-2.93512E-054.52652E-06	-8.3197E-093.49973E-06-3.72245E-07	1.69979E-10-2.64729E-078.251E-09

表3

(实例2)

实例2的变焦透镜系统与图12A至图12C中所示的实施例7的变焦透镜系统相对应。表4显示实例2的变焦透镜系统的透镜数据。表5显示非球面数据。表6显示摄像距离为无穷远时的焦距、F数、入射半视角(°)以及可变轴向距离数据。这里，表5中的“E+00”等表示“×1⁺⁰⁰”等。

表4

表5

表面	κ	D	E	F	G
						9*15*18*	0.00000E+000.00000E+000.00000E+00	-6.66124D-05-2.95682D-043.68010D-05	-2.07034D-07-3.05116D-062.68900D-06	3.07175D-09-1.21930D-06-2.58975D-07	-3.94694D-117.01616D-085.64263D-09

表6

(实例3)

实例3的变焦透镜系统与图13A至图13C中所示的实施例8的变焦透镜系统相对应。表7显示实例3的变焦透镜系统的透镜数据。表8显示非球面数据。表9显示摄像距离为无穷远时的焦距、F数、入射半视角(°)以及可变轴向距离数据。这里，表8中的“E+00”等表示“×10⁺⁰⁰”等。

表7

表8

表面	κ	D	E	F	G
						9*13*17*	0.00000E+000.00000E+000.00000E+00	-6.05079E-05-3.43789E-047.45042E-05	9.45244E-07-4.94020E-067.42367E-07	-5.09210E-08-8.17221E-08-8.51490E-08	6.90314E-10-2.10541E-092.77419E-09

表9

(实例4)

实例4的变焦透镜系统与图14A至图14C中所示的实施例9的变焦透镜系统相对应。表10显示实例4的变焦透镜系统的透镜数据。表11显示非球面数据。表12显示摄像距离为无穷远时的焦距、F数、入射半视角(°)以及可变轴向距离数据。这里，表11中的“E+00”等表示“×10⁺⁰⁰”等。

表10

表11

表面	κ	D	E	F	G
						8*14*17*	0.00000E+000.00000E+000.00000E+00	-9.60135E-05-3.73524E-04-2.11806E-05	6.45377E-07-2.61371E-053.65834E-06	-4.14325E-082.77003E-06-2.23865E-07	5.74762E-10-1.92260E-073.85937E-09

表12

(实例5)

实例5的变焦透镜系统与图15A至图15C中所示的实施例10的变焦透镜系统相对应。表13显示实例5的变焦透镜系统的透镜数据。表14显示非球面数据。表15显示摄像距离为无穷远时的焦距、F数、入射半视角(°)以及可变轴向距离数据。这里，表14中的“E+00”等表示“×10⁺⁰⁰”等。

表13

表14

表面	κ	D	E	F	G
						8*9*13*	0.00000E+000.00000E+000.00000E+00	-2.45905E-04-4.05761E-04-4.48010E-04	-7.58463E-06-7.49199E-062.71215E-06	6.89917E-077.45822E-07-2.11926E-06	-9.96855E-09-1.18170E-087.41855E-08

表15

(实例6)

实例6的变焦透镜系统与图16A至图16C中所示的实施例11的变焦透镜系统相对应。表16显示实例6的变焦透镜系统的透镜数据。表17显示非球面数据。表18显示摄像距离为无穷远时的焦距、F数、入射半视角(°)以及可变轴向距离数据。这里，表17中的“E+00”等表示“×10⁺⁰⁰”等。

表16

表17

表面	κ	D	E	F	G
						8*14*17*	0.00000E+000.00000E+000.00000E+00	6.51663E-05-4.13218E-045.95362E-05	-1.12645E-07-2.96249E-051.84121E-06	1.47597E-083.32962E-06-1.00436E-07	-7.23913E-11-2.14765E-071.83526E-09

表18

(实例7)

实例7的变焦透镜系统与图17A至图17C中所示的实施例12的变焦透镜系统相对应。表19显示实例7的变焦透镜系统的透镜数据。表20显示非球面数据。表21显示摄像距离为无穷远时的焦距、F数、入射半视角(°)以及可变轴向距离数据。这里，表20中的“E+00”等表示“×10⁺⁰⁰”等。

表19

表20

表面	κ	D	E	F	G
						6*7*13*16*	0.00000E+000.00000E+000.00000E+000.00000E+00	4.11466E-042.85432E-04-4.16736E-04-1.15030E-04	-1.09522E-05-1.22246E-05-5.09898E-065.26868E-06	1.52412E-071.53114E-07-1.15667E-07-2.45097E-07	-7.65363E-10-8.06130E-10-4.52151E-093.66752E-09

表21

下表22中对实例1至7的变焦透镜系统显示条件(1)至条件(10)的各个数值。

表22

本发明实现一种具有5×或以上放大率变动比和高分辨率的变焦透镜系统、一种在被容纳状态下具有较小的总体长度并保持变焦透镜系统的紧凑型透镜镜筒。因而，本发明的透镜镜筒可应用于诸如数字照相机、摄像机、移动电话、PDA(个人数字助理)、监视系统中的监视摄像机、Web摄像机或车载摄像机的需要减小厚度的数字输入设备。具体来说，本变焦透镜系统和透镜镜筒适合用于配备诸如数字照相机或数字摄像机的需要高图像质量的成像光学系统的设备。

虽然参照附图以实例方式对本发明作了全面的说明，但是应该理解，种种变化和修改对本领域的熟练技术人员来说是显而易见的。所以，除非这样的变化和修改背离本发明的保护范围，否则其应理解为包括在本发明中。

Claims (20)

1.一种变焦透镜系统，其特征在于，该变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：

具有正光焦度的第一透镜单元；

包括反射光学元件并具有负光焦度的第二透镜单元，该反射光学元件具有用于使来自物体的光线弯折的反射面；和

包括至少一个具有正光焦度的透镜单元的后续透镜单元，其中，

满足下列条件(1)：

-5.70＜f₁/f₂＜-2.00    …(1)

这里，Z＝f_T/f_W＞5.0

其中，

f₁是第一透镜单元的组合焦距，

f₂是第二透镜单元的组合焦距，

f_W是整个变焦透镜系统在广角极限的焦距，

f_T是整个变焦透镜系统在远摄极限的焦距，以及

Z是放大率变动比。

2.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，所述反射光学元件的反射面使来自物体的主光线弯折近似90°的方向。

3.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，所述反射光学元件为棱镜。

4.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，该变焦透镜系统满足下列条件(2)：

0.50＜∑D/∑d_空气＜1.00    …(2)

其中，

∑D是第二透镜单元的光轴方向的厚度和后续透镜单元的光轴方向的厚度的总厚度，以及

∑d_空气是相对于第二透镜单元处于像方侧并在变焦过程中变化的光轴方向的各空气间隔的总空气间隔。

5.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，该变焦透镜系统满足下列条件(3)：

0.00＜D_P/I_V＜3.00    …(3)

其中，

D_P是在光轴方向上反射光学元件的厚度，

I_V是图像传感器在短边方向上的长度，

这里，I_V＝2×f×tanω×0.60

f是整个变焦透镜系统的焦距，以及

ω是入射半视角。

6.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，该变焦透镜系统满足下列条件(8)：

3.00＜M₁/I_V＜4.60    …(8)

其中，

M₁是第一透镜单元从广角极限变焦至远摄极限的移动量，

I_V是图像传感器在短边方向上的长度，

这里，I_V＝2×f×tanω×0.60

f是整个变焦透镜系统的焦距，以及

ω是入射半视角。

7.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，所述后续透镜单元从物方侧至像方侧依次包括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，以及其中该变焦透镜系统满足下列条件(9)：

2.00＜f₄/f_W＜3.70    …(9)

这里，Z＝f_T/f_W＞5.0

其中，

f₄是第四透镜单元的组合焦距，

f_W是在广角极限整个变焦透镜系统的焦距，

f_T是在远摄极限整个变焦透镜系统的焦距，以及

Z是放大率变动比。

8.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，所述后续透镜单元从物方侧至像方侧依次包括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，以及其中该变焦透镜系统满足下列条件(10)：

-3.00＜f₂/f_W＜-2.00    …(10)

这里，Z＝f_T/f_W＞5.0

其中，

f₂是第二透镜单元的组合焦距，

f_W是在广角极限整个变焦透镜系统的焦距，

f_T是在远摄极限整个变焦透镜系统的焦距，以及

Z是放大率变动比。

9.一种用于保持形成物体的光学图像的成像光学系统的透镜镜筒，其特征在于，

成像光学系统为变焦透镜系统，该变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：

具有正光焦度的第一透镜单元；

包括反射光学元件并具有负光焦度的第二透镜单元，该反射光学元件具有用于使来自物体的光线弯折的反射面；和

包括至少一个具有正光焦度的透镜单元的后续透镜单元，以及

该变焦透镜系统满足下列条件(1)：

-5.70＜f₁/f₂＜-2.00    …(1)

这里，Z＝f_T/f_W＞5.0

其中，

f₁是第一透镜单元的组合焦距，

f₂是第二透镜单元的组合焦距，

f_W是在广角极限整个变焦透镜系统的焦距，

f_T是在远摄极限整个变焦透镜系统的焦距，以及

Z是放大率变动比，以及其中，

在被容纳状态下，反射光学元件退避至与成像状态下所处的位置不同的位置。

10.如权利要求9所述的透镜镜筒，其特征在于，在被容纳状态下，所述第一透镜单元的至少一部分移动进入到反射光学元件在成像状态下所处的空间中。

11.如权利要求9所述的透镜镜筒，其特征在于，反射光学元件在与来自物体的非反射主光线成直角的方向上退避。

12.如权利要求9所述的透镜镜筒，其特征在于，所述成像光学系统满足下列条件(2)：

0.50＜∑D/∑d_空气＜1.00    …(2)

其中，

∑D是第二透镜单元的光轴方向的厚度和后续透镜单元的光轴方向的厚度的总厚度，以及

∑d_空气是相对于第二透镜单元处于像方侧并在变焦过程中变化的光轴方向的各空气间隔的总空气间隔。

13.如权利要求9所述的透镜镜筒，其特征在于，所述成像光学系统满足下列条件(3)：

0.00＜D_P/I_V＜3.00    …(3)

其中，

D_P是在光轴方向上反射光学元件的厚度，

I_V是图像传感器在短边方向上的长度，

这里，I_V＝2×f×tanω×0.60

f是整个变焦透镜系统的焦距，以及

ω是入射半视角。

14.如权利要求9所述的透镜镜筒，其特征在于，所述成像光学系统的第二透镜单元从物方侧至像方侧依次包括：其像方侧表面具有较强的光焦度的负弯月的透镜元件；反射光学元件；和至少一个后续透镜元件。

15.如权利要求14所述的透镜镜筒，其特征在于，在被容纳状态下，第二透镜单元的部件当中除了负弯月的透镜元件以外的光学元件退避至与成像状态下所处的位置不同的位置。

16.如权利要求14所述的透镜镜筒，其特征在于，在被容纳状态下，整个第二透镜单元退避至与成像状态下所处的位置不同的位置。

17.如权利要求9所述的透镜镜筒，其特征在于，所述成像光学系统满足下列条件(8)：

3.00＜M₁/I_V＜4.60    …(8)

其中，

M₁是第一透镜单元从广角极限变焦至远摄极限过程中的移动量，

I_V是图像传感器在短边方向上的长度，

这里，I_V＝2×f×tanω×0.60

f是整个变焦透镜系统的焦距，以及

ω是入射半视角。

18.如权利要求9所述的透镜镜筒，其特征在于，所述成像光学系统的后续透镜单元从物方侧至像方侧依次包括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，以及其中成像光学系统满足下列条件(9)：

2.00＜f₄/f_W＜3.70    …(9)

这里，Z＝f_T/f_W＞5.0

其中，

f₄是第四透镜单元的组合焦距，

f_W是在广角极限整个变焦透镜系统的焦距，

f_T是在远摄极限整个变焦透镜系统的焦距，以及

Z是放大率变动比。

19.如权利要求9所述的透镜镜筒，其特征在于，所述成像光学系统的后续透镜单元从物方侧至像方侧依次包括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，以及其中成像光学系统满足下列条件(10)：

-3.00＜f₂/f_W＜-2.00    …(10)

这里，Z＝f_T/f_W＞5.0

其中，

f₂是第二透镜单元的组合焦距，

f_W是在广角极限整个变焦透镜系统的焦距，

f_T是在远摄极限整个变焦透镜系统的焦距，以及

Z是放大率变动比。

20.一种用于保持形成物体的光学图像的成像光学系统的透镜镜筒，其特征在于，

成像光学系统为变焦透镜系统，该变焦透镜系统从物方侧至像方侧依次包括：

具有正光焦度的第一透镜单元；

包括反射光学元件并具有负光焦度的第二透镜单元，该反射光学元件具有用于使来自物体的光线弯折的反射面；和

包括至少一个具有正光焦度的透镜单元的后续透镜单元，以及

该变焦透镜系统满足下列条件(1)：

-5.70＜f₁/f₂＜-2.00    …(1)

这里，Z＝f_T/f_W＞5.0

其中，

f₁是第一透镜单元的组合焦距，

f₂是第二透镜单元的组合焦距，

f_W是在广角极限整个变焦透镜系统的焦距，

f_T是在远摄极限整个变焦透镜系统的焦距，以及

Z是放大率变动比，以及其中

在被容纳状态下，反射光学元件固定于与成像状态下所处位置相同的位置。

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