CN101013192A - 变焦透镜系统、透镜镜筒、成像装置以及拍摄设备 - Google Patents

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CN101013192A CNA2007100063871A CN200710006387A CN101013192A CN 101013192 A CN101013192 A CN 101013192A CN A2007100063871 A CNA2007100063871 A CN A2007100063871A CN 200710006387 A CN200710006387 A CN 200710006387A CN 101013192 A CN101013192 A CN 101013192A
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Abstract

本发明提供一种变焦透镜系统，包括四个透镜单元，每个透镜单元由包括至少一个透镜元件，其中至少任何两个透镜单元之间的间距改变，从而连续可变的放大倍率形成光学图像，透镜单元中的任何一个、透镜元件中的任何一个、或者构成一个透镜单元的多个相邻透镜元件在垂直于光轴的方向上移动，变焦透镜系统包括具有正光焦度的第一透镜单元，包括具有反射面的透镜元件、并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，以及具有正光焦度的第四透镜单元，并且满足条件(1)：1.00＜－(1－m2T)×m3T×m4T＜2.00(m2T、m3T、以及m4T是第二、第三、以及第四透镜单元分别在摄远端的放大倍率)。

Description

变焦透镜系统、透镜镜筒、成像装置以及拍摄设备
相关申请的交叉引用
本申请基于2006年2月3日提交的日本专利申请2006-27370，通过引用在此合并考虑其内容。
技术领域
本发明涉及一种变焦透镜系统、透镜镜筒、成像装置以及拍摄设备。具体来说，本发明涉及：一种适用于诸如数字照相机或数字摄像机这类小型且高图像质量拍摄设备的，并具有较大的可变放大倍率、高分辨率以及对因手晃动、振动等所造成的图像模糊进行光学补偿用的模糊补偿功能的变焦透镜系统；一种保持这种变焦透镜系统，并在收纳时具有短总体长度以及低总体高度的透镜镜筒；一种包括这种透镜镜筒的成像装置；以及一种采用这种成像装置的薄型紧凑式拍摄设备。
背景技术
近来，随着诸如CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)这种具有高像素的固体图像传感器的开拓发展，与上述高像素的固体图像传感器相适应而采用包括高光学性能的成像光学系统的成像装置的数字照相机和数字摄像机正迅速普及。
其中，尤其在是数字照相机中，近来提出了诸多薄型结构的方案以取得给予最优先的、令人满意的收纳性或携带便利性。作为用于实现这种薄型数字照相机的可能手段，提出了大量的使光束弯折90°的变焦透镜系统。
举例来说，日本特开2004-004533号和特开2003-202500号专利公报披露了一种的结构，其中，在配备有变焦透镜系统的成像装置中，配备有内部反射面用于使光束弯折90°的直角棱镜被配置在位于最靠近物方侧的透镜单元的内侧。日本特开2004-004533号和特开2003-202500号专利公报所披露的成像装置中，由于使物体光在垂直于入射透镜单元的光轴的平面内弯折，因而成像装置的厚度取决于直角棱镜和相对于该直角棱镜处于物方侧的透镜元件。该结构使得厚度减小。
而且，日本特开2004-102089号专利公报披露了一种结构，其中，在配备有由包含正、负、正以及正结构的四单元构成的变焦透镜系统的成像装置中，配备有内部反射面用于使光束弯折90°的直角棱镜被配置在具有负光焦度的第二透镜单元的内侧。日本特开2004-102089号专利公报所说明的成像装置中，可将直角棱镜配置在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。该结构允许直角棱镜以较为紧凑的方式构成。
此外，日本特开2004-219930号专利公报披露了一种配备有弯折光学系统的具有模糊补偿功能的拍摄设备。日本特开2004-219930号专利公报所说明的拍摄设备以关于弯折组件的近似一点可自由摆动的方式受到支持，从而在不妨碍厚度减小的情况下实现模糊补偿。
但日本特开2004-004533号专利公报所披露的变焦透镜系统中，尽管可提供紧凑式的成像装置，但可变放大倍率与近似3一样小。而且，周边部分中的光学性能不够充分，因此导致无法实现模糊补偿这一问题。
此外，日本特开2003-202500号和特开2004-102089号专利公报所披露的变焦透镜系统中，成像装置的厚度减小受到其本身结构的制约。而且，周边部分中的光学性能不够充分，因此变焦透镜系统不适合模糊补偿。
日本特开2004-219930号专利公报所披露的具有模糊补偿功能的拍摄设备配备有用于调整弯折组件的轴偏的装置。但由于未对透镜系统本身给出足够具体的说明，因而预期模糊补偿功能并不充分。
发明内容
本发明其目的在于，提供一种除了具有较大的可变放大倍率和高分辨率以外，还具有对因手晃动、振动等所造成的图像模糊进行光学补偿的模糊补偿功能的变焦透镜系统；一种保持这种变焦透镜系统，在收纳时具有短总体长度以及低总体高度的透镜镜筒；一种包括这种透镜镜筒的成像装置；以及一种采用这种成像装置的薄型紧凑式拍摄设备。
实现在此披露的各新颖构思以解决现有技术中的上述问题，并且在此披露了：
一种变焦透镜系统包括：四个透镜单元，每个透镜单元包括至少一个透镜元件，其中，
透镜单元中的至少任何两个透镜单元之间的间距改变，从而以连续可变的放大倍率形成物体的光学图像，
透镜单元中的任何一个、透镜元件中的任何一个、或者构成一个透镜单元的多个相邻透镜元件在垂直于光轴的方向上移动，
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：
包括具有用于使来自物体的光束弯折的反射面的透镜元件、并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；以及
具有正光焦度的第四透镜单元，并且
满足下列条件(1)：
1.00＜-(1-m2T)×m3T×m4T＜2.00    ...(1)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
m2T是拍摄距离为无穷远的情形下在远摄端第二透镜单元的放大倍率，
m3T是拍摄距离为无穷远的情形下在远摄端第三透镜单元的放大倍率，
m4T是拍摄距离为无穷远的情形下在远摄端第四透镜单元的放大倍率，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，以及
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
实现在此披露的各新颖构思以解决现有技术中的上述问题，并且在此披露了：
一种透镜镜筒，用于保持形成物体的光学图像的成像光学系统，其中
该成像光学系统为包括四个透镜单元的变焦透镜系统，每个透镜单元包括至少一个透镜元件，其中，
透镜单元中的至少任何两个透镜单元之间的间距改变，从而以连续可变的放大倍率形成物体的光学图像，
透镜单元中的任何一个、透镜元件中的任何一个、或者构成一个透镜单元的多个相邻透镜元件在垂直于光轴的方向上移动，
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；
其中包括具有用于使来自物体的光束弯折的反射面的透镜元件、并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；以及
具有正光焦度的第四透镜单元，并且
满足下列条件(1)：
1.00＜-(1-m2T)×m3T×m4T＜2.00    ...(1)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
m2T是拍摄距离为无穷远的情形下在摄远端第二透镜单元的放大倍率，
m3T是拍摄距离为无穷远的情形下在摄远端第三透镜单元的放大倍率，
m4T是拍摄距离为无穷远的情形下在摄远端第四透镜单元的放大倍率，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，以及
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距，并且其中，
在成像状态下，第一透镜单元以在来自物体的光束的方向上可移动的方式被保持，以及
在收纳状态下，具有反射面的透镜元件退避至与成像状态下所处的位置不同的退避位置。
实现在此披露的各新颖构思以解决现有技术中的上述问题，并且在此披露了：
一种成像装置，能够将物体的光学图像作为电子图像信号输出，该成像装置包括：
形成物体的光学图像的成像光学系统；以及
将该成像光学系统所形成的光学图像转换为电子图像信号的图像传感器，其中
该成像光学系统为包括四个透镜单元的变焦透镜系统，每个透镜单元包括至少一个透镜元件，其中，
透镜单元中的至少任何两个透镜单元之间的间距改变，从而以连续可变的放大倍率形成物体的光学图像，
透镜单元中的任何一个、透镜元件中的任何一个、或者构成一个透镜单元的多个相邻透镜元件在垂直于光轴的方向上移动，
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；
包括具有用于使来自物体的光束弯折的反射面的透镜元件、并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；以及
具有正光焦度的第四透镜单元，并且
满足下列条件(1)：
1.00＜-(1-m2T)×m3T×m4T＜2.00    ...(1)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
m2T是拍摄距离为无穷远的情形下在摄远端第二透镜单元的放大倍率，
m3T是拍摄距离为无穷远的情形下在摄远端第三透镜单元的放大倍率，
m4T是拍摄距离为无穷远的情形下在摄远端第四透镜单元的放大倍率，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
实现在此披露的各新颖构思以解决现有技术中的上述问题，并且在此披露了：
一种拍摄设备，用于将物体的光学图像转换成电子图像信号，并随后对经过转换的图像信号执行显示和存储中的至少之一动作，该拍摄设备包括：
其中包括形成物体的光学图像的成像光学系统、以及将该成像光学系统所形成的光学图像转换为电子图像信号的图像传感器的成像装置，其中
该成像光学系统为包括四个透镜单元的变焦透镜系统，每个透镜单元包括至少一个透镜元件，其中，
透镜单元中的至少任何两个透镜单元之间的间距改变，从而以连续可变的放大倍率形成物体的光学图像，
透镜单元中的任何一个、透镜元件中的任何一个、或者构成一个透镜单元的多个相邻透镜元件在垂直于光轴的方向上移动，
变焦透镜系统从物体侧至像侧依次包括：
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束弯折的反射面的透镜元件、并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；以及
具有正光焦度的第四透镜单元，并且
满足下列条件(1)：
1.00＜-(1-m2T)×m3T×m4T＜2.00    ...(1)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
m2T是拍摄距离为无穷远的情形下在摄远端第二透镜单元的放大倍率，
m3T是拍摄距离为无穷远的情形下在摄远端第三透镜单元的放大倍率，
m4T是拍摄距离为无穷远的情形下在摄远端第四透镜单元的放大倍率，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
本发明提供一种除了具有大的可变放大倍率和高分辨率以外，还具有对因手晃动、振动等所造成的图像模糊进行光学补偿的模糊补偿功能的变焦透镜系统。而且，本发明提供一种保持这种变焦透镜系统，并且在收纳时具有短总体长度以及低总体高度的透镜镜筒。此外，本发明提供一种包括这种透镜镜筒的成像装置以及一种采用这种成像装置的薄型紧凑式拍摄设备。
附图说明
参考下列附图、结合各优选实施例，本发明的-上述以及其他目的和特征将从以下说明中变得清楚。下列附图中：
图1A是示出采用根据实施例1的成像装置的拍摄设备在成像状态下的总体配置的透过立体图；
图1B是示出采用根据实施例1的成像装置的拍摄设备在收纳状态下的总体配置的透过立体图；
图2A是示出实施例1中在广角极限的成像状态下的成像光学系统的配置的透镜配置图；
图2B是示出实施例1中在收纳状态下的成像光学系统的配置的透镜配置图；
图3A至图3C是示出根据实施例1的成像装置分别在摄远端的成像状态、广角端的成像状态、以及收纳状态下的透镜镜筒的配置的剖视图；
图4A是示出采用根据实施例1的变化例的成像装置的拍摄设备在成像状态下的总体配置的透过立体图；
图4B是示出采用根据实施例1的变化例的成像装置的拍摄设备在收纳状态下的总体配置的透过立体图；
图5A是示出采用根据实施例2的成像装置的拍摄设备在成像状态下的总体配置的透过立体图；
图5B是示出采用根据实施例2的成像装置的拍摄设备在收纳状态下的总体配置的透过立体图；
图6A是示出实施例2中在广角端的成像状态下的成像光学系统的配置的透镜配置图；
图6B是示出实施例2中在收纳状态下的成像光学系统的配置的透镜配置图；
图7A至图7C是示出根据实施例2的成像装置分别在摄远端的成像状态、广角端的成像状态、以及收纳状态下的透镜镜筒的配置的剖视图；
图8A是示出采用根据实施例3的成像装置的拍摄设备在成像状态下的总体配置的透过立体图；
图8B是示出采用根据实施例3的成像装置的拍摄设备在收纳状态下的总体配置的透过立体图；
图9A是示出采用根据实施例4的成像装置的拍摄设备在成像状态下的总体配置的透过立体图；
图9B是示出采用根据实施例4的成像装置的拍摄设备在收纳状态下的总体配置的透过立体图；
图10A是示出采用根据实施例5的成像装置的拍摄设备在成像状态下的总体配置的透过立体图；
图10B是示出采用根据实施例5的成像装置的拍摄设备在收纳状态下的总体配置的透过立体图；
图11A至图11C是示出根据实施例6(实例1)的变焦透镜系统在广角端、中间位置、以及摄远端处于无穷远对焦状态的透镜配置图；
图12A至图12I是根据实例1的变焦透镜系统在广角端、中间位置、以及摄远端处于无穷远对焦状态的纵向像差图；
图13A至图13F是根据实例1的变焦透镜系统在摄远端的横向像差图；
图14A至图14C是示出根据实施例7(实例2)的变焦透镜系统在广角端、中间位置、以及摄远端处于无穷远对焦状态的透镜配置图；
图15A至图15I是根据实例2的变焦透镜系统在广角端、中间位置、以及摄远端处于无穷远对焦状态的纵向像差图；
图16A至图16F是根据实例2的变焦透镜系统在摄远端的横向像差图；
图17A至图17C是示出根据实施例8(实例3)的变焦透镜系统在广角端、中间位置、以及摄远端处于无穷远对焦状态的透镜配置图；
图18A至图18I是根据实例3的变焦透镜系统在广角端、中间位置、以及摄远端处于无穷远对焦状态的纵向像差图；
图19A至图19F是根据实例3的变焦透镜系统在摄远端的横向像差图；
图20A至图20C是示出根据实施例9(实例4)的变焦透镜系统在广角端、中间位置、以及摄远端处于无穷远对焦状态的透镜配置图；
图21A至图21I是根据实例4的变焦透镜系统在广角端、中间位置、以及摄远端处于无穷远对焦状态的纵向像差图；
图22A至图22F是根据实例4的变焦透镜系统在摄远端的横向像差图；
图23A至图23C是示出根据实施例10(实例5)的变焦透镜系统在广角端、中间位置、以及摄远端处于无穷远对焦状态的透镜配置图；
图24A至图24I是根据实例5的变焦透镜系统在广角端、中间位置、以及摄远端处于无穷远对焦状态的纵向像差图；以及
图25A至图25F是根据实例5的变焦透镜系统在摄远端的横向像差图。
具体实施方式
(实施例1)
图1A是示出采用根据实施例1的成像装置的拍摄设备在成像状态下的总体配置的透过立体图。图1B是示出采用根据实施例1的成像装置的拍摄设备在收纳状态下的总体配置的透过立体图。这里，图1A和图1B是示出根据实施例1的成像装置的示意图。因而，比例和具体布局可能与实际情形有所不同。
图1A和图1B中，采用根据实施例1的成像装置的拍摄设备包括：主体1、图像传感器2、快门按钮3、物方侧透镜单元4、具有反射面的透镜元件5、以及像方侧透镜单元6。其中，物方侧透镜单元4、具有反射面的透镜元件5、以及像方侧透镜单元6构成变焦透镜系统，由此在图像传感器2的受光面上形成物体的光学图像。其中，该变焦透镜系统由例如下文说明的图3中所示的透镜镜筒中的透镜保持筒所保持，而由该透镜保持筒保持的变焦透镜系统和图像传感器2构成成像装置。这样，拍摄设备包括主体1、以及由变焦透镜系统和图像传感器2所构成的成像装置。
在图1A所示的成像状态下，图像传感器2是诸如CCD或CMOS这类图像传感器，并且基于变焦透镜系统在受光面上所形成的光学图像生成并输出电子图像信号。快门按钮3配置于主体1的顶部表面上，并且当操作者操作时确定图像传感器2的图像信号的获取定时(acquisition timing)。物方侧透镜单元4保持于透镜保持筒的内侧，该透镜保持筒可沿光轴AX1的方向伸缩。透镜元件5配备有用于使来自物体的光束弯折的反射面，即，配备有用于使物方侧透镜单元4的光轴AX1(来自物体的轴向主光线)弯折近90°的反射面5a，由此使物方侧透镜单元4出射的物体光偏转朝向像方侧透镜单元6。像方侧透镜单元6配置于光轴AX2上，由此使经过反射面5a偏转的物体光传送至图像传感器2。
在图1B所示的收纳状态下，物方侧透镜单元4退缩并收纳到主体1中。在成像状态下，配置于物方侧透镜单元4的像方侧的、具有反射面的透镜元件5沿光轴AX2退避至图像传感器2一侧，即退避至变焦透镜系统的像方侧。而且，像方侧透镜单元6也沿光轴AX2退避至图像传感器2一侧，即退避至变焦透镜系统的像方侧。这样，变焦透镜系统便完全收纳到主体1中。
在从图1A所示的成像状态至图1B所示的收纳状态的转换中，像方侧透镜单元6首先如箭头a3所示沿光轴AX2朝向图像传感器2移动。接着，具有反射面的透镜元件5如箭头a2所示沿光轴AX2朝向图像传感器2移动。最后，保持物方侧透镜单元4的透镜保持筒如箭头a1所示沿光轴AX1退缩到由像侧透镜单元6和具有反射面的透镜元件5的移动所形成的空间中。结果，完成至收纳状态的转换。
相反，在从图1B所示的收纳状态至图1A所示的成像状态的转换中，用于保持物方侧透镜单元4的透镜保持筒如箭头b1所示沿光轴AX1被拉出。接着，具有反射面的透镜元件5如箭头b2所示沿光轴AX2移动到由保持物方侧透镜单元4用的透镜保持筒的拉出所形成的空间中。进而，像侧透镜单元6如箭头b3所示沿光轴AX2移动，从而完成至成像状态的转换。
图2A是示出实施例1中在广角端的成像状态下变焦透镜系统的配置的透镜配置图。图2B是示出实施例1中在收纳状态下变焦透镜系统的配置的透镜配置图。根据实施例1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；以及具有正光焦度的第四透镜单元G4。而且，图中最右侧所示的直线表示像面S的位置。在该像面S的物方侧上设有诸如光学低通滤光器、图像传感器的面板等这类平面平行板P。起到具有反射面的透镜元件作用的棱镜L5配置于第二透镜单元G2以内。
实施例1的变焦透镜系统中，在图2B所示的收纳状态下，第二透镜单元G2各部件当中，处于最靠近物方侧的负弯月透镜元件L4以与起到具有反射面的透镜元件作用的棱镜L5以及后续的透镜元件L6和L7相分离的方式被收纳。即，负弯月透镜元件L4与棱镜L5以及后续的透镜元件L6和L7分开保持，因此未跟随由棱镜L5以及后续的透镜元件L6和L7所组成的透镜组沿光轴AX2所进行的退避。因而，负弯月透镜元件L4与第一透镜单元G1一起沿光轴AX1退缩和收纳。
图3A至图3C是示出根据实施例1的成像装置中包括变焦透镜系统的透镜镜筒的配置的剖视图。图3A是示出在摄远端的成像状态下透镜镜筒的配置的剖视图。图3B是示出在广角端的成像状态下透镜镜筒的配置的剖视图。图3C是示出在收纳状态下透镜镜筒的配置的剖视图。
根据实施例1的成像装置的透镜镜筒包括主镜筒10、第一透镜单元保持用多级镜筒11、第二透镜单元保持筒12、第三透镜单元保持筒13、第四透镜单元保持筒14、第五保持筒15、以及引导轴16a和引导轴16b。
主镜筒10是能够在收纳状态下收纳成像装置的整个构成的主体。在图3A和图3B所示的成像状态下，第二透镜单元保持筒12、第三透镜单元保持筒13、第四透镜单元保持筒14、第五保持筒15、以及引导轴16a和引导轴16b均处于该主镜筒10中。
第一透镜单元保持用多级镜筒11是可伸展式三级透镜镜筒。由未图示的驱动电动机和驱动机构来驱动沿光轴AX1的拉出和镜筒退避。第一透镜单元保持用多级镜筒11中，第一透镜单元被保持于具有最小内径的镜筒中。此外，具有最大内径的镜筒设有保持部11a，该保持部11a用于保持处于第二透镜单元中最靠近物方侧的负弯月透镜元件L4。
第二透镜单元保持筒12对第二透镜单元各部件当中相对于棱镜L5处于图像传感器侧的各部件进行保持。第三透镜单元保持筒13和第四透镜单元保持筒14分别保持第三透镜单元和第四透镜单元。第五保持筒15保持平面平行板P和图像传感器2。
第二透镜单元保持筒12、第三透镜单元保持筒13、以及第四透镜单元保持筒14在与光轴AX2平行配置的两根引导轴16a和16b上受到引导，并以沿光轴AX2可移动的方式保持。而且，第二透镜单元保持筒12、第三透镜单元保持筒13、以及第四透镜单元保持筒14由未图示的驱动电动机和驱动机构沿光轴AX2驱动。每一引导轴16a和16b中，一端由第五保持筒15保持，而另一端则保持于主镜筒10的顶端10a，从而各引导轴得到固定。
就上述结构而言，在图3A所示的摄远端的成像状态下，透镜镜筒中第一透镜单元保持用多级镜筒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距离保持为最大。而且，第二透镜单元保持筒12、第三透镜单元保持筒13、第四透镜单元保持筒14、以及第五保持筒15在摄远端分别配置于光轴AX2上的各预定位置。
图3A所示的摄远端的成像状态转换至图3B所示的广角端的成像状态的过程中，第一透镜单元保持用多级镜筒11沿光轴AX2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距离为最小的位置处。此时，在第一透镜单元保持用多级镜筒11的缩短期间，第一透镜单元保持用多级镜筒11的保持部11a中所保持的透镜元件L4被固定，以便与棱镜L5的距离不应变化。而第三和第四透镜单元保持筒13和14则沿光轴AX2以由引导轴16a和16b引导的方式移动，接着分别在广角端停留于光轴AX2上的各预定位置。这里，第二透镜单元保持筒12和第五保持筒15在此期间固定。
如图3A和图3B所示，成像时从广角端变焦至摄远端的过程中，第一透镜单元保持用多级镜筒11的保持部11a所保持的透镜元件L4和第二透镜单元保持筒12所保持的棱镜L5两者间的距离不变。因而，相对于第二透镜单元保持筒12所保持的棱镜L5处于图像传感器侧的第二透镜单元的构成被固定于光轴AX2上的预定位置。也就是说，成像时从广角端变焦至摄远端的过程中，第二透镜单元在光轴方向上没有移动。
从图3B所示的广角端的成像状态转换至图3C所示的收纳状态的过程中，第三和第四透镜单元保持筒13和14沿光轴AX2以由引导轴16a和16b引导的方式移动，接着分别停留于各预定位置，从而形成用于收纳第二透镜单元保持筒12的空间。该移动期间，第五保持筒15固定。而第二透镜单元保持筒12则沿光轴AX2移动，由此使第二透镜单元各部件当中除了处于最靠近物方侧的透镜元件L4以外的各透镜元件退避。此后，第一透镜单元保持用多级镜筒11沿光轴AX1退缩，并保持最小长度，由此收纳到主镜筒10中接着停留。
如上所述，根据实施例1的变焦透镜系统，在收纳状态下，具有反射面的透镜元件可以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所产生的空气间距，从而使具有大的可变放大倍率和高放大倍率的变焦透镜系统能够以紧凑方式被收纳，而且在来自物体的轴向光束的光轴方向上较薄。
而且，根据实施例1的变焦透镜系统包括透镜元件，该透镜元件具有用于使来自物体的光束弯折的反射面，即具有用于使来自物体的轴向主光线弯折近90°的反射面。这样，该变焦透镜系统可在成像状态下以来自物体的轴向光束的光轴方向上较薄的方式来构成。
此外，实施例1的变焦透镜系统包括：相对于具有反射面的透镜元件处于物方侧的物方侧透镜单元；以及相对于具有反射面的透镜元件处于像方侧的像方侧透镜单元。这样，即便是具有透镜单元较大移动量的复杂、高放大倍率的变焦透镜系统，也能够以紧凑方式构成，而且在来自物体的轴向光束的光轴方向上较薄。
而且，根据实施例1的变焦透镜系统，具有反射面的透镜元件在垂直于来自物体的未经过反射的轴向主光线的方向上退避。这允许变焦透镜系统在来自物体的轴向光束的光轴方向上变薄的这种结构。具体来说，根据实施例1的变焦透镜系统，将具有反射面的透镜元件退避至变焦透镜系统的像方侧。因而，成像状态下所产生的空气间距可用作具有反射面的透镜元件的收纳空间。这实现相当紧凑的收纳状态。
此外，实施例1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；以及具有正光焦度的第四透镜单元。另外，具有反射面的透镜元件配置于第二透镜单元以内。这样可以减小反射面的大小。具体来说，该变焦透镜系统能够以在来自物体的轴向光束的光轴方向上较薄的方式来构成。此外，具有反射面的精确透镜元件的大小可以减小。这使得变焦透镜系统的成本减小。
而且，根据实施例1的变焦透镜系统，第二透镜单元从物方侧至像方侧依次包括：像方侧表面具有较强光焦度的负弯月透镜元件；具有反射面的透镜元件；以及至少一个后续透镜元件。该负弯月透镜元件减小当来自物体的光束入射到反射面上时的入射角。
具体来说，根据实施例1的变焦透镜系统，在收纳状态下，负弯月透镜元件与具有反射面的透镜元件分开而不进行退避。这避免了具有强光焦度而因此具有高轴偏灵敏度的负弯月透镜元件从光轴被移动的需要。这样，从收纳状态转换至成像状态的过程中，在将相对空间配置保持在第一透镜单元和负弯月透镜元件两者间的状态下，实现复位。
这里，总体而言，根据实施例1的变焦透镜系统在图3C所示的状态下被收纳到透镜镜筒中。这种情况下，变焦透镜系统能够在来自物体的轴向光束的光轴方向上以尤其紧凑和较薄的方式来构成。二中择一地，可采用收纳状态，以便完成从图3A所示的摄远端状态至图3B所示的广角端状态的转换，从而将第一透镜单元保持用多级镜筒缩短至最小长度，并接着停留于第一透镜单元和第二透镜单元两者间的距离为最小的位置。这种情况下，例如，可以缩短从成像装置的电源启动起至拍摄的时间。
图4A是示出采用根据实施例1的变化例的成像装置的拍摄设备在成像状态下的图解结构的透过立体图。图4B是示出采用根据实施例1的变化例的成像装置的拍摄设备在收纳状态下的图解结构的透过立体图。图4A和图4B中，与实施例1相同的部件标注相同标号，因而其说明从略。
根据变化例的成像装置，在具有反射面7a的透镜元件7具有立方体形状这一点上，与图1A至图1B、图2A至图2B、以及图3A至图3C中所说明的根据实施例1的成像装置不同。这样，具有反射面的透镜元件的实施例不限于特定例。具体来说，具有反射面的透镜元件可以为下列任意一种情形：呈平行板形状的内部反射镜；呈平行板形状的表面反射镜；以及表面反射棱镜。但具体来说，较好是具有负光焦度的棱镜。而且，可以用包括下列方法在内的各公知方法中的任意一种来制作反射面：诸如铝的金属的气相沉积；以及形成电介质多层膜。此外，反射表面无需具有100％的反射率。因而，当需要从物体光中提取用于光度测定的光或用于光学取景系统的光时，或者当用反射面作为部分光路用于通过反射面本身投射自动聚焦用辅助光等时，可以适当调整反射率。
这里，对于图4A和图4B所示的拍摄设备中所用的透镜镜筒来说，也与上述情形类似，可以采用收纳状态，以便完成从摄远端状态至广角端状态的转换，从而将第一透镜单元保持用多级镜筒缩短至最小长度，并接着停留于第一透镜单元和第二透镜单元两者间的距离为最小的位置。
(实施例2)
图5A是示出采用根据实施例2的成像装置的拍摄设备在成像状态下的总体配置的透过立体图。图5B是示出采用根据实施例2的成像装置的拍摄设备在收纳状态下的总体配置的透过立体图。图5A和图5B中，与实施例1相同的部件标注相同标号，因而其说明从略。
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，在收纳状态下退避的元件组包括相对于具有反射面的透镜元件5配置于物方侧的透镜元件5b。
从图5A所示的成像状态至图5B所示的收纳状态的转换中，像方侧透镜单元6首先如箭头a3所示沿光轴AX2朝向图像传感器2移动。接着，具有反射面的透镜元件5和透镜元件5b如箭头a2所示沿光轴AX2朝向图像传感器2移动。最后，保持物方侧透镜单元4的透镜保持筒如箭头a1所示沿光轴AX1退缩到由像方侧透镜单元6、具有反射面的透镜元件5、以及透镜元件5b的移动所形成的空间中。从而完成至收纳状态的转换。
相反，在从图5B所示的收纳状态至图5A所示的成像状态的转换中，用于保持物方侧透镜单元4的透镜保持筒如箭头b1所示沿光轴AX1拉出。具有反射面的透镜元件5和透镜元件5b如箭头b2所示沿光轴AX2移动到由用于保持物方侧透镜单元4的透镜保持筒的拉出所形成的空间中。而像方侧透镜单元6则如箭头b3所示沿光轴AX2移动，从而完成至成像状态的转换。
图6A是示出实施例2中在广角端的成像状态下变焦透镜系统的配置的透镜配置图。图6B是示出实施例2中在收纳状态下变焦透镜系统的配置的透镜配置图。根据实施例2的变焦透镜系统具有与实施例1中所说明的变焦透镜系统相同的结构。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；以及具有正光焦度的第四透镜单元G4。而且，图中最右侧所示的直线表示像面S的位置。在其物方侧上，设有诸如光学低通滤光器、图像传感器的面板等平面平行板P。起到具有反射面的透镜元件作用的棱镜L5配置于第二透镜单元G2以内。
在根据实施例2的变焦透镜系统中，在图6B所示的收纳状态下，第二透镜单元G2的整体，即包括处于最靠近物方侧的负弯月透镜元件L4、起到具有反射面的透镜元件作用的棱镜L5、以及后续透镜元件L6和L7的构成，一体退避。
图7A至图7C是示出根据实施例2的成像装置中包括变焦透镜系统的透镜镜筒的配置的剖视图。图7A是示出在摄远端的成像状态下透镜镜筒的配置的剖视图。图7B是示出在广角端的成像状态下透镜镜筒的配置的剖视图。图7C是示出在收纳状态下透镜镜筒的配置的剖视图。实施例2中的透镜镜筒与实施例1不同之处在于，第二透镜单元保持筒22保持从透镜元件L4经过棱镜L5至两个后续透镜元件的第二透镜单元整体。
实施例2中，从图7A所示的摄远端的成像状态至图7B所示的广角端的成像状态的转换中，所进行的操作与实施例1类似。另一方面，从图7B所示的广角端的成像状态至图7C所示的收纳状态的转换中，第二透镜单元保持筒22沿光轴AX2移动，由此使整个第二透镜单元退避。此后，第一透镜单元保持用多级镜筒21沿光轴AX1退缩，并保持最小长度，由此收纳到主镜筒10中后停留。
如图7A和图7B所示，成像时从广角端变焦至摄远端的过程中，由第二透镜单元保持筒22所保持的从透镜元件L4经过棱镜L5至两个后续透镜元件的整体被固定在光轴AX2上的预定位置处。也就是说，成像时从广角端变焦至摄远端的过程中，第二透镜单元在光轴方向上不移动。
如上所述，根据实施例2的变焦透镜系统，除了实施例1中说明的共同构成以外，在收纳状态下，整个第二透镜单元与具有反射面的透镜元件一起退避。这样，在收纳状态至成像状态的转换中，在第二透镜单元中保持相对位置关系的状态下实现复位。这使复位准确性提高。
这里，同样就图7A至图7C所示的透镜镜筒来说，与上述情形类似，收纳状态可以是图7B中完成了从摄远端状态至广角端状态的转换的状态，从而将第一透镜单元保持用多级镜筒缩短至最小长度，并接着停留于第一透镜单元和第二透镜单元两者间的距离为最小的位置处。
(实施例3)
图8A是示出采用根据实施例3的成像装置的拍摄设备在成像状态下的总体配置的透过立体图。图8B是示出采用根据实施例3的成像装置的拍摄设备在收纳状态下的总体配置的透过立体图。图8A和图8B中，与实施例1相同的部件标注相同标号，因而其说明从略。
根据实施例3的成像装置与根据实施例1的成像装置的不同之处在于，在收纳状态下，元件组并非在像方侧透镜单元6的光轴AX2的方向上退避，而是在垂直于光轴AX2的方向上退避。
在从图8A所示的成像状态至图8B所示的收纳状态的转换中，具有反射面的透镜元件5首先如箭头a4所示在垂直于光轴AX2的方向上移动。接着，用于保持物方侧透镜单元4的透镜保持筒如箭头a1所示沿光轴AX1退缩到由具有反射面的透镜元件5的移动所形成的空间中。从而完成至收纳状态的转换。
相反，在从图8B所示的收纳状态至图8A所示的成像状态的转换中，用于保持物方侧透镜单元4的透镜保持筒如箭头b1所示沿光轴AX1拉出。接着，具有反射面的透镜元件5如箭头b4所示沿垂直于光轴AX2的方向移动，并进入由用于保持物方侧透镜单元4的透镜保持筒的拉出所形成的空间中。从而完成至成像状态的转换。
如上所述，在根据实施例3的变焦透镜系统中，除了实施例1中说明的共同构成以外，具有反射面的透镜元件在垂直于光轴AX2的方向上退避。这样，像方侧透镜单元在转换至收纳状态时无需移动。这使得机构简化，并允许变焦透镜系统在光轴AX2方向上紧凑构成。
这里，图8A至图8B所示的拍摄设备中所采用的透镜镜筒中也与上述情形类似，可以采用收纳状态，以便完成从摄远端状态至广角端状态的转换，从而将第一透镜单元保持用多级镜筒缩短至最小长度，并接着停留于第一透镜单元和第二透镜单元两者间的距离为最小的位置。
(实施例4)
图9A是示出采用根据实施例4的成像装置的拍摄设备在成像状态下的总体配置的透过立体图。图9B是示出采用根据实施例4的成像装置的拍摄设备在收纳状态下的总体配置的透过立体图。图9A和图9B中，与实施例2相同的部件标注相同标号，因而其说明从略。
根据实施例4的成像装置与根据实施例2的成像装置不同之处在于，在收纳状态下，元件组并非在像方侧透镜单元6的光轴AX2的方向上退避，而是在垂直于光轴AX2的方向上退避。
在从图9A所示的成像状态至图9B所示的收纳状态的转换中，具有反射面的透镜元件5和透镜元件5b首先如箭头a4所示在垂直于光轴AX2的方向上移动。接着，保持物方侧透镜单元4的透镜保持筒如箭头a1所示沿光轴AX1退缩到由具有反射面的透镜元件5和透镜元件5b的移动所形成的空间中。从而完成至收纳状态的转换。
相反，在从图9B所示的收纳状态至图9A所示的成像状态的转换中，用于保持物方侧透镜单元4的透镜保持筒如箭头b1所示沿光轴AX1被拉出。接着，具有反射面的透镜元件5和透镜元件5b如箭头b4所示在垂直于光轴AX2的方向上移动，并进入由保持物方侧透镜单元4的透镜保持筒的拉出所形成的空间中。从而完成至成像状态的转换。
如上所述，在根据实施例4的透镜镜筒中，除了实施例2中说明的共同构成以外，具有反射面的透镜元件在垂直于光轴AX2的方向上退避。这样，像方侧透镜单元在转换至收纳状态时无需移动。这使得机构简化，并允许变焦透镜系统在光轴AX2方向上紧凑构成。
这里，图9A至图9B所示的拍摄设备中所采用的透镜镜筒中也与上述情形类似，可以采用收纳状态，以便完成从摄远端状态至广角端状态的转换，从而将第一透镜单元保持用多级镜筒缩短至最小长度，并接着停留于第一透镜单元和第二透镜单元两者间的距离为最小的位置处。
(实施例5)
图10A是示出采用根据实施例5的成像装置的拍摄设备在成像状态下的总体配置的透过立体图。图10B是示出采用根据实施例5的成像装置的拍摄设备在收纳状态下的总体配置的透过立体图。图10A和图10B中，与实施例1相同的部件标注相同标号，因而其说明从略。
根据实施例5的成像装置与根据实施例1至4的成像装置相同。但在拍摄设备中进行配置时光轴AX2的配置方向布局有所不同。也就是说，在采用根据实施例1至4的成像装置的拍摄设备中，光轴AX2被配置为与快门按钮3的行程方向相垂直，从而使成像装置水平配置。相反，在采用根据实施例5的成像装置的拍摄设备中，光轴AX2被配置为与快门按钮3的行程方向相平行，从而使成像装置竖直配置。
这样，在根据实施例5的成像装置中，当将该成像装置应用于拍摄设备时，配置灵活性提高，从而拍摄设备的设计灵活性也得到提高。
这里，在图10A至图10B所示的拍摄设备中所采用的透镜镜筒中也与上述情形类似，可以采用收纳状态，以便完成从摄远端状态至广角端状态的转换，从而将第一透镜单元保持用多级镜筒缩短至最小长度，并接着停留于第一透镜单元和第二透镜单元两者间的距离为最小的位置。
(实施例6至实施例10)
下面参照附图进一步具体说明可应用于实施例1至实施例5的成像装置的变焦透镜系统。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14A至图14C是根据实施例7的变焦透镜系统的透镜配置图。图17A至图17C是根据实施例8的变焦透镜系统的透镜配置图。图20A至图20C是根据实施例9的变焦透镜系统的透镜配置图。图23A至图23C是根据实施例10的变焦透镜系统的透镜配置图。图11A、图14A、图17A、图20A、以及图23A示出的是广角端的透镜结构(最短的焦距条件：焦距fW)。图11B、图14B、图17B、图20B、以及图23B示出的是中间位置的透镜结构(中间的焦距条件：焦距 f M = ( f W * f T ) )。图11C、图14C、图17C、图20C、以及图23C示出的是摄远端的透镜结构(最长的焦距条件：焦距fT)。
根据实施例6至实施例10的每一变焦透镜系统，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；以及具有正光焦度的第四透镜单元G4。这里，作为实施例6、实施例7、和实施例9中的第四透镜元件L4或实施例8中的第三透镜元件L3的各个棱镜、和实施例10中的反射镜，均与具有反射面的透镜元件相对应。在说明书中，反射面的位置从略。而且，图11A至图11C、图14A至图14C、图17A至图17C、图20A至图20C、以及图23A至图23C中的每一附图中，最右侧处所绘出的直线表示像面S的位置。在其物方侧，设有诸如光学低通滤光器、图像传感器面板等平面平行板P。在根据实施例6至实施例11的变焦透镜系统中，这些透镜单元配置于所需的光焦度构成中，从而在实现高放大变动倍率并且满足高光学性能的状态下在整个透镜系统中实现尺寸的减小。
如图11A至图11C所示，在根据实施例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第一透镜元件L1；以及具有面向物方侧的凸面的正弯月第二透镜元件L2。第一透镜元件L1和第二透镜元件L2彼此接合。
在根据实施例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第三透镜元件L3；具有入射平面和出射平面以及反射面的透镜元件L4；具有面向物方侧的凸面的负弯月第五透镜元件L5；以及具有面向物方侧的凸面的正弯月第六透镜元件L6。
而且，在根据实施例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：双凸第七透镜元件L7；以及具有面向物方侧的凸面的负弯月第八透镜元件L8。
而且，在根据实施例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第九透镜元件L9和双凹第十透镜元件L10。第九透镜元件L9和第十透镜元件L10彼此接合。
在根据实施例6的变焦透镜系统中，从广角端变焦至摄远端的过程中，第一透镜单元G1和第三透镜单元G3移动至物方侧，而第四透镜单元G4则移动至像方侧，且同时第二透镜单元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第一透镜元件L1；以及双凸第二透镜元件L2。第一透镜元件L1和第二透镜元件L2彼此接合。
在根据实施例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第三透镜元件L3；具有入射平面和出射平面以及反射面的透镜元件L4；双凹第五透镜元件L5；以及双凸第六透镜元件L6。其中，第五透镜元件L5和第六透镜元件L6彼此接合。
而且，在根据实施例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第七透镜元件L7；具有面向物方侧的凸面的正弯月第八透镜元件L8；以及具有面向物方侧的凸面的负弯月第九透镜元件L9。其中，第八透镜元件L8和第九透镜元件L9彼此接合。
而且，在根据实施例7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第十透镜元件L10和双凹第十一透镜元件L11。第十透镜元件L10和第十一透镜元件L11彼此接合。
在根据实施例7的变焦透镜系统中，从广角端变焦至摄远端的过程中，第一透镜单元G1和第三透镜单元G3移动至物方侧，而第四透镜单元G4则移动至像方侧，且同时第二透镜单元G2相对于像面固定。
如图17A至图17C所示，在根据实施例8的变焦透镜系统中，第一透镜单元G1只包括具有面向物方侧的凸面的正弯月第一透镜元件L1。
在根据实施例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第二透镜元件L2；具有入射平面和出射平面以及反射面的透镜元件L3；双凹第四透镜元件L4；以及双凸第五透镜元件L5。
而且，在根据实施例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：具有面向物方侧的凸面的正弯月第六透镜元件L6；双凸第七透镜元件L7；以及双凹第八透镜元件L8。其中，第七透镜元件L7和第八透镜元件L8彼此接合。
而且，在根据实施例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：具有面向物方侧的凸面的正弯月第九透镜元件L9；以及双凸第十透镜元件L10。第九透镜元件L9和第十透镜元件L10彼此接合。
在根据实施例8的变焦透镜系统中，从广角端变焦至摄远端的过程中，第一透镜单元G1和第三透镜单元G3移动至物方侧，而第四透镜单元G4则移动至像方侧，且同时第二透镜单元G2相对于像面固定。
如图20A至图20C所示，在根据实施例9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第一透镜元件L1；以及具有面向物方侧的凸面的正弯月第二透镜元件L2。第一透镜元件L1和第二透镜元件L2彼此接合。
在根据实施例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第三透镜元件L3；具有入射凹面和出射凸面以及反射面的透镜元件L4；双凹第五透镜元件L5；以及双凸第六透镜元件L6。
而且，在根据实施例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第七透镜元件L7；具有面向物方侧的凸面的正弯月第八透镜元件L8；以及具有面向物方侧的凸面的负弯月第九透镜元件L9。其中，第八透镜元件L8和第九透镜元件L9彼此接合。
而且，在根据实施例9的变焦透镜系统中，第四透镜单元G4只包括具有面向物方侧的凸面的正弯月第十透镜元件L10。
在根据实施例9的变焦透镜系统中，从广角端变焦至摄远端的过程中，第一透镜单元G1和第三透镜单元G3移动至物方侧，而第四透镜单元G4则移动至像方侧，且同时第二透镜单元G2相对于像面固定。
如图23A至图23C所示，在根据实施例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第一透镜元件L1；以及具有面向物方侧的凸面的正弯月第二透镜元件L2。第一透镜元件L1和第二透镜元件L2彼此接合。
在根据实施例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第三透镜元件L3；具有反射面的反射镜；双凹第四透镜元件L4；以及双凸第五透镜元件L5。
而且，在根据实施例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第六透镜元件L6；具有面向物方侧的凸面的正弯月第七透镜元件L7；以及具有面向物方侧的凸面的负弯月第八透镜元件L8。其中，第七透镜元件L7和第八透镜元件L8彼此接合。
而且，在根据实施例10的变焦透镜系统中，第四透镜单元G4只包括具有面向物方侧的凸面的正弯月第九透镜元件L9。
在根据实施例10的变焦透镜系统中，从广角端变焦至摄远端的过程中，第一透镜单元G1和第三透镜单元G3移动至物方侧，而第四透镜单元G4则移动至像方侧，且同时第二透镜单元G2相对于像面固定。
在根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统中，改变四个透镜单元中的至少任何两个透镜单元之间的间距，从而进行变焦。于是，这些透镜单元中的任何一个、透镜元件中的任何一个、或者构成一个透镜单元的多个相邻透镜元件在垂直于光轴的方向上移动，从而使因手抖动、振动等所造成的图像模糊得到光学补偿。
在每一实施例中，如上所述，当四个透镜单元中的任何一个、透镜元件中的任何一个、或者构成一个透镜单元的多个相邻透镜元件在垂直于光轴的方向上移动时，以抑制整个变焦透镜系统的尺寸增加、同时满足诸如小离轴彗差(small decentering coma aberration)和小离轴像散(small decentering astigmatism)这类极好的成像特性的方式对图像模糊进行补偿。
这里，在每一实施例中，当除第二透镜单元之外的任何一个透镜单元、除具有反射面的透镜元件之外的任何一个透镜元件、或者除具有反射面的透镜元件之外的且构成一个透镜单元的多个相邻透镜元件在垂直于光轴的方向上移动时，整个变焦透镜系统可更为紧凑地构成。而且，可在满足极好的成像特性的状态下对图像模糊进行补偿。因而这种构成较为理想。更为理想的是，除第二透镜单元之外的任何一个透镜单元在垂直于光轴的方向上移动。
此外，在每一实施例中，当第三透镜单元在垂直于光轴的方向上移动时，整个变焦透镜系统能够以明显紧凑的方式构成。而且，可在满足极好的成像特性的状态下对图像模糊进行补偿。因而这种构成明显较为理想。
如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统，变焦透镜系统较好是满足下面说明的各项条件，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束弯折的反射面的透镜元件、并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；以及具有正光焦度的第四透镜单元，其中透镜单元中的任何一个、透镜元件中的任何一个、或者构成一个透镜单元的多个相邻透镜元件在垂直于光轴的方向上移动。这里，对根据每一实施例的变焦透镜系统给出多项优选条件。对于变焦透镜系统来说，满足全部多重条件的构成是最为理想的。但是，当满足个别条件时，能够获得提供相应效果的变焦透镜系统。
再举例来说，如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统，变焦透镜系统中较好是满足下列条件(1)：
1.00＜-(1-m2T)×m3T×m4T＜2.00    ...(1)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
m2T是拍摄距离为无穷远的情形下在摄远端第二透镜单元的放大倍率，
m3T是拍摄距离为无穷远的情形下在摄远端第三透镜单元的放大倍率，
m4T是拍摄距离为无穷远的情形下在摄远端第四透镜单元的放大倍率，
fW是在广角端端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端端整个变焦透镜系统的焦距。
上述条件(1)给出用于在模糊补偿时得到令人满意的成像特性的条件。当数值超出该条件(1)的上限时，对于通过预定量使图像中产生偏心所需的第三透镜单元的偏心量变得极小。这造成了难以实现第三透镜元件的精确平行位移。因而，无法充分减小拍摄期间的像素偏离。因此，难以在模糊补偿时获得令人满意的成像特性。相反，当数值低于该条件(1)的下限时，对于通过预定量使图像中产生偏心所需的第三透镜单元的偏心量变得极大，第三透镜单元平行位移所造成的像差变化也极大。因而，图像周边部分中的成像特性变差。
这里，当满足下列条件(1)’和(1)”中的至少一个时，将更为成功地实现上述效果：
1.40＜-(1-m2T)×m3T×m4T    ...(1)’
-(1-m2T)×m3T×m4T＜1.70    ...(1)”
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
再举例来说，如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统，变焦透镜系统中较好是满足下列条件(2)：
0.40＜f3/fT＜1.00           ...(2)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
f3是第三透镜单元的组合焦距，
fW是在广角端端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端端整个变焦透镜系统的焦距。
上述条件(2)给出第三透镜单元的焦距。当数值超出该条件(2)的上限时，第三透镜单元中所产生的像差变得过度，因此导致难以补偿整个变焦透镜系统中产生的彗差。相反，当数值低于该条件(2)的下限时，该透镜单元聚焦时的移动量变大，或者透镜单元或透镜元件在图像模糊补偿时在垂直于光轴的方向上移动的移动量变大的趋势上升。
这里，当满足下列条件(2)’和(2)”中的至少一个时，将更为成功地实现上述效果：
0.55＜f3/fT            ...(2)’
f3/fT＜0.70            ...(2)”
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
再举例来说，如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统，变焦透镜系统中较好是满足下列条件(3)：
2.50＜f4/fW＜3.80      ...(3)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
f4是第四透镜单元的组合焦距，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
上述条件(3)给出第四透镜单元的焦距。当数值超出该条件(3)的上限时，第四透镜单元所产生的像差变得过度。这导致了难以补偿整个变焦透镜系统中产生的彗差。相反，当数值低于该条件(3)的下限时，该透镜单元聚焦时的移动量变大的趋势上升。
这里，当满足下列条件(3)’和(3)”中的至少一个时，将更为成功地实现上述效果：
2.80＜f4/fW          ...(3)’
f4/fW＜3.10          ...(3)”
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
再举例来说，如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统，变焦透镜系统中较好是满足下列条件(4)：
0.30＜f4/fT＜0.80    ...(4)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
f4是第四透镜单元的组合焦距，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
上述条件(4)给出第四透镜单元的焦距。当数值超出该条件(4)的上限时，第四透镜单元中所产生的像差变得过度。这导致了难以补偿整个变焦透镜系统中产生的彗差。相反，当数值低于该条件(4)的下限时，该透镜单元聚焦时的移动量变大的趋势上升。
这里，当满足下列条件(4)’和(4)”中的至少一个时，将更为成功地实现上述效果：
0.45＜f4/fT        ...(4)’
f4/fT＜0.60        ...(4)”
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
再举例来说，如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统，变焦透镜系统中较好是满足下列条件(5)：
0.10＜D3/fT＜0.30    ...(5)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
D3是第三透镜单元的光轴上的厚度，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
上述条件(5)给出第三透镜单元的光轴上的厚度。当数值超出该条件(5)的上限时，第三透镜单元的光轴上的厚度增加，因而变焦透镜系统的总体长度也增加。因而，难以提供紧凑的透镜镜筒、紧凑的成像装置、或紧凑的拍摄设备。相反，当数值低于该条件(5)的下限时，整个变焦透镜系统的像差波动变大的趋势上升。
这里，当满足下列条件(5)’或(5)”时，将更为成功地实现上述效果：
0.10＜D3/fT＜0.20         ...(5)’
0.25＜D3/fT＜0.30         ...(5)”
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
再举例来说，如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统，当第三透镜单元在垂直于光轴的方向上移动时，变焦透镜系统中较好是满足下列条件(6)：
0.10＜fW/YW×10-3＜0.20   ...(6)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
YW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距为fW的情形下，第三透镜单元在最大模糊补偿时的移动量，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
上述条件(6)涉及第三透镜单元在模糊补偿时的移动量。当数值超出该条件(6)的上限时，对因手抖动、振动等所造成的图像模糊进行充分的补偿的困难上升。相反，当数值低于该条件(6)的下限时，补偿变得过度。这可能造成光学性能变差。
这里，当满足下列条件(6)’和(6)”中的至少一个时，将更为成功地实现上述效果：
0.12＜fW/YW×10-3        ...(6)’
fW/YW×10-3＜0.16        ...(6)”
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
再举例来说，如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统，当第三透镜单元在垂直于光轴的方向上移动时，变焦透镜系统中较好是满足下列条件(7)：
0.20＜fT/YT×10-3＜0.35  ...(7)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
YT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距为fT的情形下，第三透镜单元在最大模糊补偿时的移动量，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
上述条件(7)涉及第三透镜单元在模糊补偿时的移动量。当数值超出该条件(7)的上限时，对因手抖动、振动等所造成的图像模糊进行充分的补偿的困难上升。相反，当数值低于该条件(7)的下限时，补偿变得过度。这可能造成光学性能变差。
这里，当满足下列条件(7)’和(7)”中的至少一个时，将更为成功地实现上述效果：
0.27＜fT/YT×10-3        ...(7)’
fT/YT×10-3＜0.32        ...(7)”
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
再举例来说，当对如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统的变焦透镜系统进行保持的透镜镜筒，如在实施例1至实施例5中那样应用于成像装置时，在成像状态下，第一透镜单元以可在来自物体的光束方向上移动的方式受到保持，而在收纳状态下，第二透镜单元在光轴方向上朝向成像光学系统的像方侧退避，变焦透镜系统较好是满足下列条件(8)：
0.50＜∑D12/∑dAIR＜1.00  ...(8)
其中，
∑D12是第一透镜单元和第二透镜单元的光轴上的总厚度，
∑dAIR是相对于第二透镜单元处于像方侧并在变焦过程中在光轴方向上移动的各透镜单元之间空气间距的光轴上的总空气间距。
上述条件(8)涉及成像装置在收纳状态下的厚度。当数值超出该条件(8)的上限时，所退避的光学元件变大，从而造成成像装置的尺寸趋于增大。相反，当数值低于该条件(8)的下限时，在整个变焦透镜系统中进行充分的像差补偿变困难。
这里，当满足下列条件(8)’时，将更为成功地实现上述效果：
0.75＜∑D12/∑dAIR＜1.00  ...(8)’
再举例来说，如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统，变焦透镜系统中较好是满足下列条件(9)：
1.30＜dR·fW/d2＜1.80     ...(9)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
dR是第二透镜单元中最靠近物方侧的透镜元件和具有反射面的透镜元件之间的间距，
d2是第二透镜单元中最靠近物方侧的透镜元件和第二透镜单元中相对于反射面处于像方侧的透镜元件之间的间距，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
上述条件(9)是用于在变焦透镜系统中实现令人满意的成像特性以及尺寸减小的条件。当数值超出该条件(9)的上限时，周边部分中的成像性能变差。因而，为了要使得成像性能提高，这导致整个变焦透镜系统的尺寸趋于增大。相反，当数值低于该条件(9)的下限时，由于反射面的缘故，使光路的水平弯折变困难。
这里，当满足下列条件(9)’和(9)”中的至少一个时，将更为成功地实现上述效果：
1.45＜dR·fW/d2       ...(9)’
dR·fW/d2＜1.65       ...(9)”
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
再举例来说，如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统，变焦透镜系统中较好是满足下列条件(10)：
-2.50＜f2/fW＜-2.00   ...(10)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
f2是第二透镜单元的组合焦距，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
上述条件(10)涉及在成像装置的收纳状态下移动的第二透镜单元的误差灵敏度。当数值超出该条件(10)的上限时，第二透镜单元中所产生的像差变得过度，因此难以对整个变焦透镜系统中产生的彗差进行补偿。相反，当数值低于该条件(10)的下限时，第一透镜单元中所需的有效直径变大。这使得整个变焦透镜系统中的尺寸趋于增大。
这里，当满足下列条件(10)’和(10)”中的至少一个时，将更为成功地实现上述效果：
-2.40＜f2/fW       ...(10)’
f2/fW＜-2.20       ...(10)”
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
再举例来说，如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统，变焦透镜系统中较好是满足下列条件(11)：
7.10＜f1/fW＜8.20  ...(11)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
f1是第一透镜单元的组合焦距，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
上述条件(11)涉及在成像装置的收纳状态下移动的反射面的大小。当数值超出该条件(11)的上限时，所需的反射面变大。这使得整个第二透镜单元进而使得整个变焦透镜系统的尺寸趋于增大。相反，当数值低于该条件(11)的下限时，反射面的大小可以减小。但是，进行充分的像差补偿变困难的趋势上升。
这里，当满足下列条件(11)’和(11)”中的至少一个时，将更为成功地实现上述效果：
7.90＜f1/fW＜8.20    ...(11)’
7.10＜f1/fW＜7.60    ...(11)”
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
再举例来说，如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统，变焦透镜系统中较好是满足下列条件(12)：
0.50＜M1/M3＜0.70    ...(12)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
M1是第一透镜单元从广角端变焦至摄远端时的光轴上的移动量，
M3是第三透镜单元从广角端变焦至摄远端时的光轴上的移动量，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
上述条件(12)给出第一透镜单元的光轴上的移动量，从而决定成像装置在成像状态下的厚度。当数值超出该条件(12)的上限时，第一透镜单元的光轴上的移动量增加，因而摄远端的光学总体长度也增加。因此，第一透镜单元的拉出量变大，故而用于保持变焦透镜系统的透镜镜筒机构变复杂的趋势上升。相反，当数值低于该条件(12)的下限时，难以确保所需的变焦倍率和优异的成像特性。
这里，当满足下列条件(12)’和(12)”中的至少之一时，将更为成功地实现上述效果：
0.55＜M1/M3     ...(12)’
M1/M3＜0.65     ...(12)”
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
再举例来说，如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统，变焦透镜系统中较好是满足下列条件(13)：
1.50＜M1/I＜2.50     ...(13)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
M1是第一透镜单元从广角端变焦至摄远端时的光轴上的移动量，
I是图像传感器的对角长度，
I＝2×fW×tanωW×0.60
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距，
ωW是广角端的入射半视场角。
上述条件(13)给出第一透镜单元的光轴上的移动量，从而决定了成像装置的厚度。当数值超出该条件(13)的上限时，第一透镜单元的光轴上的移动量增加，因而摄远端的光学总体长度也增加。这导致成像装置在厚度方向上变大的趋势。相反，当数值低于该条件(13)的下限时，整个变焦透镜系统的像差波动变大的趋势上升。
这里，当满足下列条件(13)’和(13)”中的至少之一时，将更为成功地实现上述效果：
1.90＜M1/I    ...(13)’
M1/I＜2.30    ...(13)”
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
再举例来说，如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统，变焦透镜系统中较好是满足下列条件(14)：
1.20＜m4T/m4W＜1.90    ...(14)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90，m4T/m4W≠0)
其中，
m4T是第四透镜单元拍摄距离为无穷远的情形下在摄远端的放大倍率，
m4W是第四透镜单元拍摄距离为无穷远的情形下在广角端的放大倍率，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距。
上述条件(14)给出第四透镜单元中的放大倍率变动，因此给出第四透镜单元的变焦贡献。当数值超出该条件(14)的上限时，在整个变焦透镜系统中用令人满意的平衡来对像差进行补偿变困难。相反，当数值低于该条件(14)的下限时，所需的变焦倍率变得难以获得。
这里，当满足下列条件(14)’和(14)”中至少一个时，将更为成功地实现上述效果：
1.40＜m4T/m4W    ...(14)’
m4T/m4W＜1.60    ...(14)”
(这里，Z＝fT/fW＞3.90，m4T/m4W≠0)
再举例来说，如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统，变焦透镜系统中较好是满足下列条件(15)：
0.90＜f3/f4＜1.50    ...(15)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
f3是第三透镜单元的组合焦距，
f4是第四透镜单元的组合焦距，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
上述条件(15)给出第三透镜单元和第四透镜单元的焦距比，因此给出变焦过程中各个透镜单元的功能。当数值超出该条件(15)的上限时，第三透镜单元中的变焦效果降低。因而，难以获得所需的变焦倍率。相反，当数值低于该条件(15)的下限时，在整个变焦透镜系统中对像散进行补偿变困难。
这里，当满足下列条件(15)’和(15)”中的至少一个时，将更为成功地实现上述效果：
1.05＜f3/f4    ...(15)’
f3/f4＜1.35    ...(15)”
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
再举例来说，如同根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统，变焦透镜系统中较好是满足下列条件(16)：
-4.00＜f1/f2＜-3.00    ...(16)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
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，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
上述条件(16)给出第一透镜单元和第二透镜单元的焦距比。当数值超出该条件(16)的上限时，第二透镜单元所需的有效直径变大的趋势上升，因而在整个变焦透镜系统中造成尺寸增加。相反，当数值低于该条件(16)的下限时，第二透镜单元产生的像差变得过量，因此造成难以在整个变焦透镜系统中对像差进行充分补偿。
这里，当满足下列条件(16)’和(16)”中的至少一个时，将更为成功地实现上述效果：
-3.75＜f1/f2    ...(16)’
f1/f2＜-3.25    ...(16)”
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
而且，根据实施例6至实施例10中的每一实施例的变焦透镜系统，是具有正、负、正、以及正构成的4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；以及具有正光焦度的第四透镜单元G4。此构成可适当地应用于例如根据实施例1至实施例5的成像装置。
这里，构成实施例6至实施例10的变焦透镜系统的透镜单元，排他性地只包括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处实现偏转这种类型的透镜元件)。但本发明不限于上述构成的变焦透镜系统。举例来说，透镜单元可以采用：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分布型透镜元件。
包括上述根据实施例6至实施例10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)、监视系统中的监视拍摄设备、Web拍摄设备、车载拍摄设备等。
另外，数字照相机的构成和上述根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统也可应用于活动图像用的数字摄像机。这种情况下，除了静物像以外还可以摄取高分辨率的活动图像。
下面说明根据实施例6至实施例10的变焦透镜系统的实际实施的各数值例。各数值例中，各表中的各长度单位均为“mm(毫米)”。而且，各数值例中，r是曲率半径，d是轴向距离，nd是相对于d线的折射率，而vd是相对于d线的阿贝数(Abbe number)。各数值例中，标记有*的各表面为非球形表面，该非球面形状由下列表达式定义：
Z = h 2 / r 1 + 1 - ( 1 + k ) ( h / r ) 2 + D h 4 + E h 6 + F h 8 + G h 10
其中，κ为圆锥常数，D、E、F、以及G分别为4次、6次、8次、以及10次的非球面系数。
图12A至图12I是根据实例1的变焦透镜系统的纵向像差图。图15A至图15I是根据实例2的变焦透镜系统的纵向像差图。图18A至图18I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24A至图24I是根据实例5的变焦透镜系统的纵向像差图。
图12A至图12C、图15A至图15C、图18A至图18C、图21A至图21C、以及图24A至图24C示出广角端的纵向像差。图12D至图12F、图15D至图15F、图18D至图18F、图21D至图21F、以及图24D至图24F示出中间位置的纵向像差。图12G至图12I、图15G至图15I、图18G至图18I、图21G至图21I、以及图24G至图24I示出摄远端的纵向像差。图12A、图12D、图12G、图15A、图15D、图15G、图18A、图18D、图18G、图21A、图21D、图21G、图24A、图24D、以及图24G是球差图。图12B、图12E、图12H、图15B、图15E、图15H、图18B、图18E、图18H、图21B、图21E、图21H、图24B、图24E、以及图24H是像散图。图12C、图12F、图12I、图15C、图15F、图15I、图18C、图18F、图18I、图21C、图21F、图21I、图24C、图24F、以及图24I是畸变图。各球面像差图中，垂直轴表示F数，并且实线、短划线、以及长划线分别表示相对于d线、F线、以及C线的特性。各像散图中，垂直轴表示半视场角，并且实线和短划线分别表示相对于径向像平面(各图中表示为“s”)和经向像平面(各图中表示为“m”)的特性。各畸变图中，垂直轴表示半视场角。
图13A至图13F是根据实例1的变焦透镜系统在摄远端的横向像差图。图16A至图16F是根据实例2的变焦透镜系统在摄远端的横向像差图。图19A至图19F是根据实例3的变焦透镜系统在摄远端的横向像差图。图22A至图22F是根据实例4的变焦透镜系统在摄远端的横向像差图。图25A至图25F是根据实例5的变焦透镜系统在摄远端的横向像差图。
图13A至图13C、图16A至图16C、图19A至图19C、图22A至图22C、以及图25A至图25C是与不进行图像模糊补偿的基本状态相对应的摄远端的横向像差图。图13D至图13F、图16D至图16F、图19D至图19F、图22D至图22F、以及图25D至图25F是与整个第三透镜单元G3的整体在垂直于光轴的方向上移动预定量的摄远端的图像模糊补偿状态相对应的横向像差图。基本状态的各横向像差图当中，图13A、图16A、图19A、图22A、以及图25A示出为最大像高度的75％的像点处的横向像差。图13B、图16B、图19B、图22B、以及图25B示出轴像点处的横向像差。图13C、图16C、图19C、图22C、以及图25C示出为最大像高度的-75％的像点处的横向像差。图像模糊补偿状态的各横向像差图当中，图13D、图16D、图19D、图22D、以及图25D示出为最大像高度的75％的像点处的横向像差。图13E、图16E、图19E、图22E、以及图25E示出轴像点处的横向像差。图13F、图16F、图19F、图22F、以及图25F示出为最大像高度的-75％的像点处的横向像差。每一横向像差图中，水平轴表示瞳孔面上来自主光线的距离，并且实线、短划线、以及长划线分别表示相对于d线、F线、以及C线的特性。图13A至图13F、图16A至图16F、图19A至图19F、图22A至图22F、以及图25A至图25F的各横向像差图中，采用经向像平面作为包含第一透镜单元G1的光轴和第三透镜单元G3的光轴的平面。
这里，第三透镜单元G3在图像模糊补偿状态下在垂直于光轴的方向上的移动量，在实例1中为0.140mm，在实例2中为0.160mm，在实例3中为0.081mm，在实例4中为0.110mm，在实例5中为0.107mm。这里，当摄远端拍摄距离为无穷远时变焦透镜系统倾斜0.3°情形下的图像轴偏量等于第三透镜单元G3的整体在垂直于光轴的方向上以上述每一数值平行移动的情形下的图像轴偏量。
由各横向像差图可知，在轴像点处的横向像差中获得了令人满意的对称性。而且，当在基本状态下将+75％的像点处的横向像差和-75％的像点处的横向像差彼此相比较时，像差曲线中全部都具有较小的曲率和几乎相同的倾斜度。因而，离轴彗差和离轴像散较小。这表明即便是在图像模糊补偿状态下也能够获得充分的成像性能。而且，当变焦透镜系统的图像模糊补偿角相同时，图像模糊补偿所需的平行移动量随整个变焦透镜系统的焦距的减小而减小。因而，在任意变焦位置，可以在不使成像特性降低的情况下对高达0.3°的图像模糊补偿角进行充分的图像模糊补偿。
(实例1)
实例1的变焦透镜系统与图11A至图11C所示的实施例6相对应。表1显示了实例1的变焦透镜系统的透镜数据。表2显示了拍摄距离为无穷远时的焦距、F数、半视场角、以及可变轴向距离数据。表3显示了非球面数据。
表1
透镜单元  透镜元件     表面     r     d   nd  vd
G1  L1L2     123     27.65721.226344.878     1.0004.165可变量   1.846661.72916   23.8054.70
G2  L3L4L5L6     4567891011     36.2187.710∞∞99.44714.323*17.221992.630     1.0003.92211.0000.1000.8000.7922.300可变量   1.834001.589131.804701.84666   37.3061.3041.0023.80
光圈     12     ∞     0.900
G3  L7L8     13141516     6.138*-97.16610.3934.663     1.7630.3421.613可变量   1.606021.84666   57.4023.80
G4  L9L10     171819     7.922*-271.29921.441     2.4690.800可变量   1.665471.84666   55.2023.80
P     2021     ∞∞     2.100   1.51680   64.20
表2
  轴向距离     广角端     中间位置     摄远端
  d3     0.800     8.500     15.000
  d11     25.300     12.734     1.400
  d16     1.500     15.388     28.380
  d19     6.197     4.732     3.280
  f     5.72     13.77     33.69
  F     2.78     3.94     5.46
  ω     30.51     13.53     5.52
表3
    表面     κ   D     E     F     G
    9     0.00E+00   -7.04E-05     8.54E-07     -5.29E-08     6.63E-10
    13     0.00E+00   -3.56E-04     -9.27E-06     3.13E-07     -2.65E-08
    17     0.00E+00   -1.32E-05     3.01E-06     -2.21E-07     4.76E-09
(实例2)
实例2的变焦透镜系统与图14A至图14C所示的实施例7相对应。表4显示了实例2的变焦透镜系统的透镜数据。表5显示拍摄距离为无穷远时的焦距、F数、半视场角、以及可变轴向距离数据。表6显示了非球面数据。
表4
 透镜单元  透镜元件     表面     r     d     nd   vd
 G1  L1L2     123     28.52019.173-2428.619     1.0004.869可变量     1.846661.72916   23.8054.70
 G2  L3L4L5L6     45678910     82.0327.667∞∞-64.776*49.407-39.570     1.0004.02811.0000.1420.8002.660可变量     1.834001.846661.804701.84666   37.3023.8041.0023.80
 光圈     11     ∞     0.900
 G3  L7L8L9     1213141516     7.09223.0069.165*11.9335.076     1.8001.6191.9000.700可变量     1.729161.665471.84666   54.7055.2023.80
 G4  L10L11     171819     8.796*-13.24359.414     2.9070.800可变量     1.665471.75520   55.2027.50
 P     2021     ∞∞     2.100     1.61680   64.20
表5
  轴向距离     广角端     中间位置     摄远端
  d3     0.800     8.798     16.000
  d10     27.000     12.033     1.400
  d16     1.000     17.476     31.563
  d19     5.182     3.645     0.302
  f     5.75     16.00     44.96
  F     2.90     4.53     7.00
  ω     30.33     11.88     3.99
表6
    表面   κ   D   E     F   G
    8   0.00E+00   7.58E-05   -2.50E-07     1.74E-08   -6.65E-11
    14   0.00E+00   -4.04E-04   -2.77E-05     2.59E-06   -1.29E-07
    17   0.00E+00   9.18E-05   1.05E-06     -6.30E-08   1.75E-09
(实例3)
实例3的变焦透镜系统与图17A至图17C所示的实施例8相对应。表7显示了实例3的变焦透镜系统的透镜数据。表8显示了拍摄距离为无穷远时的焦距、F数、半视场角、以及可变轴向距离数据。表9显示了非球面数据。
表7
 透镜单元  透镜元件     表面     r     d   nd     vd
 G1  L1     12     32.538848.474     3.21可变量   1.72916     54.7
 G2  L2L3L4L5     345678910     37.8347.186∞∞-21.96731.348*93.744-17.205     1.004.6911.001.050.800.792.30可变量   1.834001.589131.804701.84666     37.361.341.023.8
 光圈     11     ∞     0.90
 G3  L6L7L8     1213141516     8.13373.8448.667*-106.8385.355     1.801.621.900.70可变量   1.729161.665471.84666     54.755.223.8
 G4  L9L10     171819     12.628*20.026-78.343     1.301.58可变量   1.665471.75520     55.227.5
 P     2021     ∞∞     2.10   1.51680     64.2
表8
  轴向距离     广角端     中间位置     摄远端
  d2     0.800     9.500     11.410
  d10     18.350     8.590     1.400
  d16     6.450     18.300     26.850
  d19     4.110     1.850     0.760
  f     5.73     13.77     22.85
  F     3.20     4.86     6.48
  ω     30.44     12.98     7.92
表9
    表面     κ     D   E   F     G
    8     0.00E+00     -9.36E-05   -1.96E-06   1.33E-07     -3.03E-09
14 0.00E+00 -3.02E-04 -6.10E-06 -1.00E-06 8.61E-08
    17     0.00E+00     1.65E-05   6.68E-06   -3.31E-07     6.00E-09
(实例4)
实例4的变焦透镜系统与图20A至图20C所示的实施例9相对应。表10显示了实例4的变焦透镜系统的透镜数据。表11显示了拍摄距离为无穷远时的焦距、F数、半视场角、以及可变轴向距离数据。表12显示了非球面数据。
表10
 透镜单元  透镜元件     表面     r     d     nd     vd
 G1  L1L2     123     30.08624.0171954.763     1.0003.874可变量     1.846661.72916     23.8054.70
 G2  L3L4L5L6     4567891011     74.9158.337-47.553-58.305-58.30523.245*27.601-54.051     1.0003.93111.0000.0000.8000.7922.300可变量     1.834001.589131.804701.84666     37.3061.3041.0023.80
 光圈     12     ∞     0.900
 G3  L7L8L9     1314151617     7.67143.2058.099*35.3954.894     1.8001.6191.9000.700可变量     1.729161.665471.84666     54.7055.2023.80
 G4  L10     1819     10.112*118.497     1.791可变量     1.66547     55.20
 P     2021     ∞∞     2.100     1.51680     64.20
表11
  轴向距离     广角端     中间位置     摄远端
  d3     0.800     10.500     13.956
  d11     22.523     13.899     1.400
  d17     4.084     14.809     28.879
  d19     5.247     3.128     1.572
  f     5.74     13.76     32.95
  F     3.01     4.27     6.85
  ω     30.43     12.88     5.52
表12
    表面     κ   D     E   F     G
    9     0.00E+00   -5.08E-05     9.81E-07   -4.41E-08     6.96E-10
    15     0.00E+00   -4.05E-04     1.04E-05   -3.41E-06     1.69E-07
    18     0.00E+00   5.27E-05     7.10E-06   -4.43E-07     1.03E-08
(实例5)
实例5的变焦透镜系统与图23A至图23C所示的实施例10相对应。表13显示了实例5的变焦透镜系统的透镜数据。表14显示了拍摄距离为无穷远时的焦距、F数、半视场角、以及可变轴向距离数据。表15显示了非球面数据。
表13
 透镜单元  透镜元件     表面     r     d     nd     vd
 G1  L1L2     123     31.73426.8751022.114     1.0003.477可变量     1.846661.72916     23.8054.70
 G2  L3反射镜L4L5     4567891011     49.1138.592∞∞-48.03220.067*27.535-41.978     1.0003.31611.0000.5720.8000.7922.300可变量     1.834001.804701.84666     37.3041.0023.80
 光圈     12     ∞     0.900
 G3  L6L7L8     1314151617     7.86946.3237.886*42.2964.928     1.8001.6191.9000.700可变量     1.729161.665471.84666     54.7055.2023.80
 G4  L9     1819     10.497*97.749     1.772可变量     1.66547     55.20
 P     2021     ∞∞     2.100     1.51680     64.20
表14
  轴向距离     广角端     中间位置     摄远端
  d3     0.800     10.500     14.149
  d11     22.219     13.342     0.221
  d17     4.334     15.510     29.824
  d19     5.361     2.997     1.868
  f     5.75     13.76     32.96
  F     3.09     4.45     7.11
  ω     30.36     13.00     5.60
表15
    表面     κ   D     E     F     G
    9     0.00E+00   -6.62E-05     1.42E-07     -1.17E-09     -5.21E-11
    15     0.00E+00   -3.77E-04     1.23E-05     -3.30E-06     1.48E-07
    18     0.00E+00   8.42E-05     8.45E-06     -5.19E-07     1.26E-08
与各上述条件相对应的数值在下表16中列出。
表16
条件                                  实例
    1     2     3     4     5
    (1)   -(1-m2T)×m3T×m4T     1.49     1.87     1.29     1.63     1.66
    (2)   f3/fT     0.64     0.49     0.87     0.60     0.60
    (3)   f4/fW     3.48     2.94     2.65     2.87     3.05
    (4)   f4/fT     0.59     0.38     0.67     0.50     0.53
    (5)   D3/fT     0.11     0.13     0.26     0.18     0.18
    (6)   fW/YW×10-3     0.13     0.12     0.15     0.14     0.15
    (7)   fT/YT×10-3     0.24     0.28     0.28     0.30     0.31
    (8)   ∑D12/∑dAIR     0.75     0.77     0.86     0.78     0.76
    (9)   dR·fW/d2     1.49     1.53     1.61     1.51     -
    (10)   f2/fW     -2.27     -2.37     -2.31     -2.22     -2.18
    (11)   f1/fW     7.53     7.27     8.09     7.58     8.01
    (12)   M1/M3     0.59     0.59     0.63     0.64     0.61
    (13)   M1/I     2.11     226     1.58     2.00     1.98
    (14)   m4T/m4W     1.38     1.76     1.49     1.48     1.42
    (15)   f3/f4     1.09     1.32     1.31     1.19     1.12
    (16)   f1/f2     -3.31     -3.07     -3.50     -3.42     -3.68
根据本发明的变焦透镜系统可应用于诸如数字照相机、数字摄像机、移动电话、PDA(个人数字助理)、监视系统中的监视拍摄设备、Web拍摄设备、或车载拍摄设备等数字输入设备。具体来说，本变焦透镜系统适合用于诸如数字照相机或数字摄像机的需要高图像质量的拍摄设备。
尽管参照附图以举例方式对本发明作了全面的说明，但应理解种种变化和修改对本领域技术人员来说是显而易见的。所以，除非这种变化和修改背离本发明保护范围，否则其应解读为由该保护范围所包括。

Claims (19)

1.一种变焦透镜系统，其特征在于，包括：
四个透镜单元，每个透镜单元包括至少一个透镜元件，其中，
所述透镜单元中的至少任何两个透镜单元之间的间距改变，从而以连续可变的放大倍率形成物体的光学图像，
所述透镜单元中的任何一个、所述透镜元件中的任何一个、或者构成一个透镜单元的多个相邻透镜元件在垂直于光轴的方向上移动，
所述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；
包括具有用于使来自物体的光束弯折的反射面的透镜元件、并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；以及
具有正光焦度的第四透镜单元，并且
满足下列条件(1)：
1.00＜-(1-m2T)×m3T×m4T＜2.00    ...(1)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
m2T是在拍摄距离为无穷远的情形下在摄远端第二透镜单元的放大倍率，
m3T是在拍摄距离为无穷远的情形下在摄远端第三透镜单元的放大倍率，
m4T是在拍摄距离为无穷远的情形下在摄远端第四透镜单元的放大倍率，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
2.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，所述反射面使来自物体的轴向主轴光线弯折近90°。
3.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，具有反射面的所述透镜元件为棱镜。
4.如权利要求3所述的变焦透镜系统，其特征在于，所述棱镜具有负光焦度。
5.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，具有反射面的所述透镜元件为反射镜。
6.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，满足下列条件(2)：
0.40＜f3/fT＜1.00           ...(2)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
f3是第三透镜单元的组合焦距，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
7.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，满足下列条件(3)：
2.50＜f4/fW＜3.80            ...(3)
(这里，Z＝fT/fw＞3.90)
其中，
f4是第四透镜单元的组合焦距，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
8.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，满足下列条件(4)：
0.30＜f4/fT＜0.80             ...(4)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
f4是第四透镜单元的组合焦距，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
9.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，满足下列条件(5)：
0.10＜D3/fT＜0.30             ...(5)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
D3是第三透镜单元的光轴上的厚度，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
10.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，成像时从广角端变焦至摄远端的过程中，所述第二透镜单元在光轴方向上不移动。
11.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，除第二透镜单元之外的任何一个透镜单元、除具有反射面的透镜元件之外的任何一个透镜元件、或者除具有反射面的透镜元件之外的且构成一个透镜单元的多个相邻透镜元件在垂直于光轴的方向上移动。
12.如权利要求11所述的变焦透镜系统，其特征在于，所述第三透镜单元在垂直于光轴的方向上移动，且其中
满足下列条件(6)：
0.10＜fW/YW×10-3＜0.20          ...(6)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
YW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距为fW的情形下，第三透镜单元在最大模糊补偿时的移动量，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
13.如权利要求11所述的变焦透镜系统，其特征在于，
所述第三透镜单元在垂直于光轴的方向上移动，且其中
满足下列条件(7)：
0.20＜fT/YT×10-3＜0.35             ...(7)
(这里，Z＝fT/fW＞3.90)
其中，
YT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距为fT的情形下，第三透镜单元在最大模糊补偿时的移动量，
fW是在广角端整个变焦透镜系统的焦距，
fT是在摄远端整个变焦透镜系统的焦距。
14.一种透镜镜筒，用于保持形成物体的光学图像的成像光学系统，其特征在于，
所述成像光学系统为如权利要求1中所要求的变焦透镜系统，且其中，
在成像状态下，第一透镜单元以在来自物体的光束的方向上可移动的方式保持，
在收纳状态下，具有反射面的透镜元件退避至与成像状态下所处的位置不同的退避位置。
15.如权利要求14所述的透镜镜筒，其特征在于，在收纳状态下，第二透镜单元退避至与成像状态下所处的位置不同的退避位置。
16.如权利要求15所述的透镜镜筒，其特征在于，所述第二透镜单元在光轴方向上朝向成像光学系统的像方侧退避。
17.如权利要求16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)：
0.50＜∑D12/∑dAIR＜1.00              ...(8)
其中，
∑D12是第一透镜单元和第二透镜单元的总光轴上的厚度，
∑dAIR是相对于第二透镜单元处于像方侧并在变焦过程中在光轴方向上移动的各透镜单元之间空气间距的光轴上的总空气间距。
18.一种成像装置，能够将物体的光学图像作为电子图像信号输出，所述成像装置包括：
形成物体的光学图像的成像光学系统；以及
将所述成像光学系统所形成的光学图像转换为电子图像信号的图像传感器，其中
所述成像光学系统为如权利要求1中所要求的变焦透镜系统。
19.一种拍摄设备，用于将物体的光学图像转换成电子图像信号，并随后对经过转换的图像信号执行显示和存储中的至少之一动作，所述拍摄设备包括：
包括形成物体的光学图像的成像光学系统、以及将所述成像光学系统所形成的光学图像转换为电子图像信号的图像传感器的成像装置，其中
所述成像光学系统为如权利要求1中所要求的变焦透镜系统。
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