CN101017237A - 变焦透镜系统和图像拾取装置 - Google Patents

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Abstract

一种变焦透镜系统，包括，从物侧按顺序设置的，具有正屈光力的第一透镜单元；具有负屈光力的第二透镜单元；具有正屈光力的第三透镜单元；具有正屈光力的第四透镜单元；以及第五透镜单元。当透镜位置从广角端变到远摄端时，至少第一至第四透镜单元在光轴方向上是可动的。第五透镜单元包括，具有负屈光力的负子单元和具有正屈光力并设置在负子单元的像侧并且两者之间具有预定的气隙的位置上的正子单元，第五透镜单元能通过在与光轴基本正交的方向上移动正子单元来移动图像。

Description

变焦透镜系统和图像拾取装置
相关申请的交叉引用
本发明包含与2006年2月10日在日本专利局提出的JP2006-033767的日本专利申请相关的主题，该篇申请的全部内容在此引入作为参考。
背景技术
1.技术领域
该本发明涉及一种非明显的变焦透镜系统和图像拾取装置。更具体地，涉及一种变焦透镜系统，其能通过在与光轴基本正交的方向移动透镜的一部分来移动图像，并涉及一种包括该变焦透镜系统的图像拾取装置。
2.相关技术的说明
在已知的照相机记录方法中，物体的图像的光强度将转换为电输出并被记录，其中该图像是由利用光电转换元件的图像拾取元件形成在图像拾取元件表面的，光电转换元件例如电荷耦合器件(CCD)或者互补型金属氧化物半导体(CMOS)。
近来，随着精细加工技术的进步，提高了中央处理器(CPU)的速度和记录介质的集成水平。因此，从前无法做到的大量图像数据的高速处理已经成为可能。此外，对于光接收元件(light-receiving)提高了其集成水平并减小了尺寸。因而，光接收元件的集成水平的提高使得可以以较高的空间频率进行记录，并且光接收元件尺寸的减小使得可以生产更加小型的照相机。
然而，由于集成水平的提高以及尺寸的减小也带来了问题，减小了每个光电转换元件的光接收表面区域，并且随着电输出量降低而增大了噪音的影响。为了防止这种问题的发生，已经使用了各种方法，例如，通过采用具有大焦距比的光学系统和在每个元件前紧接着设置透镜元件(已知的一种显微透镜阵列)，来增加到达该光接收元件的光强度。显微透镜阵列引导通过相邻元件之间的光束，但限制透镜系统的出瞳位置。当该透镜系统的出瞳位置变得接近于光接收元件时，即，当与入射在光接收元件上的主光束的光轴的角度增大时，发射到屏幕外围区域的离轴光束将与该光轴形成较大的角度。从而，该光束将无法到达该光接收元件，并且光强度将变得不足。
由于在具有大变焦比的光学系统中，处于远摄端状态的视角较小，因此，照相机的微小抖动都会导致图像的严重抖动。
作为一种校正由光学系统的抖动引起的图像抖动的抖动校正方法已知一种光学抖动校正系统。
对于光学抖动校正系统来说，已知一种透镜移动方法，该方法是将透镜系统的一部分在与光轴正交的方向上进行移动，还已知一种可变顶角棱镜法，该方法是改变紧接着在透镜系统之前配置的棱镜的顶角。然而，对于可变顶角棱镜法来说，由于可变顶角棱镜设置在第一透镜单元的物侧上，并且其在透镜系统中是最大的，因此将出现包括驱动系统的该系统的尺寸过大的问题。
透镜系统方法中的光学系统能起到光学抖动校正系统的作用，通过利用驱动系统移动透镜，来校正由照相机的抖动引起的图像的抖动，其中，该驱动系统，例如可结合一种用来检测由例如快门释放引起的照相机抖动的检测系统，一种可根据检测系统输出的信号获得一个要被施加到透镜位置上的校正值的控制系统，以及一种可根据控制系统的输出来驱动透镜位移的移动驱动系统。
已知，例如在日本未经审查的专利申请公开号2005-215385、2005-128186以及2004-252196中描述了如上所述的透镜移动方法。
日本未经审查的专利申请公开号2005-215385中描述的变焦透镜系统包括，按从物侧开始的顺序，具有正屈光力的第一透镜单元、具有负屈光力的第二透镜单元、具有正屈光力的第三透镜单元以及具有正屈光力的第四透镜单元。该变焦透镜系统以如下方式配置使得当透镜的位置从广角端变到远摄端时，第一透镜单元朝着物体移动，第二透镜单元朝着图像移动，第三透镜单元一开始朝着物体移动然后朝着图像移动，以及第四透镜单元一开始朝着物体移动然后朝着图像移动。在该变焦透镜系统中，通过在与光轴基本正交的方向上移动整个第三透镜单元来移动图像。
日本未经审查的专利申请公开号2005-128186中描述的变焦透镜系统包括，按从物侧开始的顺序，具有正屈光力的第一透镜单元、具有负屈光力的第二透镜单元、具有正屈光力的第三透镜单元以及具有正屈光力的第四透镜单元。该变焦透镜系统以如下方式配置使得当透镜的位置从广角端变到远摄端时，第一透镜单元和第三透镜单元固定在光轴方向上，第二透镜单元朝着图像移动，以及第四透镜单元将发生移动以补偿由第二透镜单元的移动引起的像平面位置的位移。在该变焦透镜系统中，通过在与光轴基本正交的方向上移动整个第三透镜单元来移动图像。
日本未经审查的专利申请公开号2004-252196中描述的变焦透镜系统包括，按从物侧开始的顺序，具有正屈光力的第一透镜单元、具有负屈光力的第二透镜单元、具有正屈光力的第三透镜单元、具有正屈光力的第四透镜单元以及具有正屈光力的第五透镜单元。该变焦透镜系统以如下方式配置使得当透镜的位置从广角端变到远摄端时，第一至第四透镜单元将发生移动，使第一透镜单元和第二透镜单元之间的距离增大，第二透镜单元和第三透镜单元之间的距离减小，第三透镜单元和第四透镜单元之间的距离增大，以及第五透镜单元固定在光轴方向上。该第三透镜单元包括两个子单元。在该变焦透镜系统中，通过在与光轴基本正交的方向上移动其中一个子单元来移动图像。
发明内容
对于已知的能够移动图像的变焦透镜系统来说，具有很难减小透镜直径的问题。
依据日本未经审查的专利申请公开号为2005-128186的变焦透镜系统通过移动第三透镜单元来移动图像。然而，由于像差校正所需的功能均集中在第三透镜单元中，因此将无法充分地减小透镜的直径。这是因为，虽然第三透镜单元具有较大的正屈光力，但是为了校正畸变，它包括两个子单元即，正子单元和负子单元。为了抑制在移动期间产生的各种类型的像差波动，必须减弱负子单元带来的扩散效应(diffusion effect)。因此，必须减弱第二透镜单元的扩散效应，这将使透镜直径增大。
在依据日本未经审查的专利申请公开号为2005-215385的变焦透镜系统中，孔径光阑和第三透镜单元独立地移动，以减小透镜的直径。然而，必须增加驱动机构的数目，这将使得镜筒的结构复杂化并增大了镜筒的直径。
在依据日本未经审查的专利申请公开号2004-252196的变焦透镜系统中，移动第三透镜单元的一部分来移动图像。然而，因为孔径光阑的驱动机构和用来移动透镜的驱动机构设置在光轴方向中彼此接近的位置上，所以，镜筒直径将很大，并且与光轴方向的间隙也很大。因此，将无法充分地减小变焦透镜系统的尺寸。
考虑到上述问题，依照本发明实施例的一种变焦透镜可高倍放大，适于减小透镜的直径，并能移动图像。
依据本发明实施例的变焦透镜系统包括，按从物侧开始的顺序，具有正屈光力的第一透镜单元、具有负屈光力的第二透镜单元、具有正屈光力的第三透镜单元、具有正屈光力的第四透镜单元以及第五透镜单元。当透镜的位置从广角端变到远摄端时，至少第一至第四透镜单元在光轴方向上是可移动的，第二透镜单元朝着图像移动以及第三透镜单元朝着物体移动，因此，第一透镜单元和第二透镜单元之间的距离将增大，第二透镜单元和第三透镜单元之间的距离将减小，并且第四透镜在光轴方向上移动以补偿由透镜单元的移动而引起的像平面的位移。第五透镜单元包括具有负屈光力的负子单元和具有正屈光力并设置在负子单元的像侧的正子单元，并且负子单元和正子单元之间具有预定的气隙，该第五透镜单元能够通过在与光轴基本正交的方向上移动正子单元来移动图像。光圈位于比第五透镜单元更接近物体的地方。
满足式(1)：
0.03＜ΔS/ft＜0.15    (1)
其中ΔS表示从广角端的孔径光阑到远摄端的孔径光阑的移动(其中朝着物体的移动为正)，以及ft表示远摄端的焦距。
依据本发明实施例的图像拾取装置包括依据本发明实施例的变焦透镜系统。
依照本发明实施例的变焦透镜系统能高倍放大，适于减小透镜的直径，并且能够移动图像。
附图说明
图1示出了在依据本发明实施例的变焦透镜系统中正屈光力的位置分布。
图2示出了依据本发明第一实施例的变焦透镜系统的透镜结构。
图3，与图4至8一起，示出了通过对依据本发明第一实施例的变焦透镜系统应用具体数值获得的第一数值实例的各种类型的像差。图3示出了广角端的球面像差、像散、畸变以及横向像差。
图4示出了在中间焦距状态的球面像差、像散、畸变以及横向像差。
图5示出了在远摄端的球面像差、像散、畸变以及横向像差。
图6示出了当在广角端将透镜移动大约0.5度时的横向像差。
图7示出了当在中间焦距将透镜移动大约0.5度时的横向像差。
图8示出了当在远摄端将透镜移动大约0.5度时的横向像差。
图9示出了依据本发明第二实施例的变焦透镜系统的透镜的结构。
图10，与图11至15一起，示出了通过对依据本发明第二实施例的变焦透镜系统应用具体数值获得的第二数值实例的各种类型的像差。图10示出了在广角端的球面像差、像散、畸变以及横向像差。
图11示出了在中间焦距的球面像差、像散、畸变以及横向像差。
图12示出了在远摄端的球面像差、像散、畸变以及横向像差。
图13示出了当在广角端将透镜移动大约0.5度时的横向像差。
图14示出了当在中间焦距将透镜移动大约0.5度时的横向像差。
图15示出了当在远摄端将透镜移动大约0.5度时的横向像差。
图16示出了依据本发明第三实施例的变焦透镜系统的透镜的结构。
图17，与图18至22一起，示出了通过对依据本发明第三实施例的变焦透镜系统应用具体数值获得的第三数值实例的各种类型的像差。图17示出了在广角端的球面像差、像散、畸变以及横向像差。
图18示出了在中间焦距的球面像差、像散、畸变以及横向像差。
图19示出了在远摄端的球面像差、像散、畸变以及横向像差。
图20示出了当在广角端将透镜移动大约0.5度时的横向像差。
图21示出了当在中间焦距将透镜移动大约0.5度时的横向像差。
图22示出了当在远摄端状态将透镜移动大约0.5度时的横向像差。
图23示出了当出瞳位置为正时穿过第五透镜单元传送的主光束的光轨迹。
图24，与图25至27一起，由光轨迹示出了其中的抖动和校正。图24示出了照相机不抖动的状态。
图25示出了照相机抖动并且光轨迹偏离光轴的状态，也就是，发生图像抖动的状态。
图26示出了通过移动第五透镜单元的正子单元来移动图像的状态。
图27示出了处于照相机不抖动的状态中的主光束(实线)以及处于校正照相机抖动的状态中的主光束(虚线)。
图28是示出依据本发明实施例的图像拾取装置的框图。
具体实施方式
下文中将参考附图和表格描述依据本发明的变焦透镜系统和图像拾取装置。
依据本发明实施例的变焦透镜系统可采用如下所述1-6的结构。
1、一种变焦透镜系统，其包括，从物侧开始，具有正屈光力的第一透镜单元、具有负屈光力的第二透镜单元、具有正屈光力的第三透镜单元、具有正屈光力的第四透镜单元以及第五透镜单元。当透镜位置从广角端变到远摄端时，至少第一至第四透镜单元的透镜在光轴方向上是可移动的；第二透镜单元移向像侧，因此第一透镜单元和第二透镜单元之间的距离将增大，第二透镜单元和第三透镜单元之间的距离将减小；第三透镜单元朝着物体移动，第四透镜在光轴方向上移动，以补偿由于透镜单元的移动引起的像平面的位移；第五透镜单元包括具有负屈光力的负子单元以及具有正屈光力并设置在负子单元的像侧上的正子单元，并且两者之间具有预定气隙。通过在与光轴基本正交的方向上移动正子单元来移动图像。孔径光阑位于比起第五透镜单元更接近物体的地方。满足式1：
0.03＜ΔS/ft＜0.15    (1)
其中，ΔS表示从广角端的孔径光阑到远摄端的孔径光阑的移动(其中朝着物体的移动是正的)，以及ft表示远摄端的焦距。
2、一种变焦透镜系统，其满足式2：
-1＜(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＜-0.35    (2)
其中，Ra表示设置在第五透镜单元中最接近物体的正子单元的透镜表面的曲率半径，以及Rb表示配置在第五透镜单元中最接近图像的正子单元的透镜表面的曲率半径。
3、一种变焦透镜系统，其具有位于第三透镜单元附近的孔径光阑，并且该孔径光阑满足下式3：
0.3＜Dsw/TLw＜0.4    (3)
其中DSW表示在远摄端上从孔径光阑到像平面的距离，以及TLW表示透镜系统在远摄端时的整个长度。
4、一种变焦透镜系统，其中，当透镜位置变化时，孔径光阑将与第三透镜单元一起移动。
5、一种变焦透镜系统，其中第五透镜单元固定在光轴方向上。
6、一种变焦透镜系统，其满足式4：
0.8＜|f5n|/Dn＜1.3    (4)
其中f5n表示设置在第五透镜单元中的负子单元的焦距，以及Dn表示自设置在第五透镜单元中最接近图像的正子单元的透镜表面的距离。
依据本发明实施例的图像拾取装置可采用如下所述1-3的结构。
1、一种图像拾取装置，包括变焦透镜系统和图像拾取元件，其中，图像拾取元件被设置用于将变焦透镜系统所形成的光学图像转变为电信号。该变焦透镜系统包括，从物侧开始，具有正屈光力的第一透镜单元、具有负屈光力的第二透镜单元、具有正屈光力的第三透镜单元、具有正屈光力的第四透镜单元以及第五透镜单元。当透镜位置从广角端变到远摄端时，至少第一至第四透镜单元的透镜在光轴方向上是可移动的；第二透镜单元移到像侧，因此第一透镜单元和第二透镜单元之间的距离将增大，第二透镜单元和第三透镜单元之间的距离将减小；第三透镜单元朝着物体移动，第四透镜在光轴方向上移动，以补偿由于透镜单元的移动引起的像平面的位移；第五透镜单元包括具有负屈光力的负子单元以及具有正屈光力并设置在负子单元的像侧的正子单元，并且两者之间具有预定气隙。通过在与光轴基本正交的方向上移动正子单元来移动图像。孔径光阑位于比起第五透镜单元更接近物体的地方。满足式(1)：
0.03＜ΔS/ft＜0.15    (1)
其中，ΔS表示从广角端的孔径光阑到远摄端的孔径光阑的移动(其中朝着物体的位移是正的)，以及ft表示在远摄端时的焦距。
2、一种变焦透镜系统，其满足式(2)：
-1＜(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＜-0.35    (2)
其中，Ra表示设置在第五透镜单元中最接近物体的正子单元的透镜表面的曲率半径，以及Rb表示设置在第五透镜单元中最接近图像的正子单元的透镜表面的曲率半径。
3、一种图像拾取装置，包括用来检测图像拾取元件的抖动的抖动检测单元，用来计算抖动校正角并发送校正信号的抖动控制单元，其中抖动校正角用于校正由抖动检测部件检测出的图像拾取元件的抖动引起的图像抖动，以及校正信号用于在与光方向基本正交的方向上将变焦透镜系统的第五透镜单元中的正子单元移动一个对应于抖动校正角的量，还包括用来在与光轴基本正交的方向上移动正子单元的抖动驱动单元。
接下来，将更详细地描述依据本发明实施例的变焦透镜系统。
依据本发明实施例的变焦透镜系统包括，按从物侧开始的顺序，具有正屈光力的第一透镜单元、具有负屈光力的第二透镜单元、具有正屈光力的第三透镜单元、具有正屈光力的第四透镜单元以及第五透镜单元。当透镜位置从广角端变到远摄端时，至少第一至第四透镜单元是可移动的，其中广角端的焦距最小而远摄端的焦距最大。第二透镜单元朝着图像移动以及第三透镜单元朝着物体移动，因此，第一透镜单元和第二透镜单元之间的距离将增大，第二透镜单元和第三透镜单元之间的距离将减小，并且第四透镜单元在光轴方向上移动，以补偿由透镜单元的移动引起的像平面的位移。第五透镜单元包括具有负屈光力的负子单元和具有正屈光力并设置在负透镜单元的像侧上的正子单元，且两者之间具有一定气隙。可通过在与光轴基本正交的方向上移动正子单元来移动图像。此外，孔径光阑位于比起第五透镜单元更接近物体的地方，并满足下式(1)：
0.03＜ΔS/ft＜0.15    (1)
其中，ΔS表示从广角端的孔径光阑到远摄端的孔径光阑的移动(其中朝着物体的移动是正的)，以及ft表示远摄端的焦距。
依据本发明实施例的变焦透镜系统由于采用了以下两点，因此实现了高倍放大以及获得高性能：
1)第五透镜单元包括具有负屈光力的负子单元和具有正屈光力的正子单元；以及
2)孔径光阑位于适当的位置上。
已知的变焦透镜系统的一个问题在于：校正像差的功能均集中在第三透镜单元。
因而，利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，第五透镜单元设置在第四透镜单元的像侧上，以简化第三透镜单元的透镜结构。因此，实现了高倍放大以及获得了高的性能。
首先，将描述第五透镜单元的结构。
通常，存在这样一种倾向：离轴光束越靠近光学系统的一端(在物侧或像侧上)，离轴光束将更偏离光轴。
通过注意到这种倾向，依据本发明实施例的变焦透镜系统通过在第四透镜单元的像侧上设置第五透镜单元来降低由于校正像差而施加于第三透镜单元上的负担。在依据本发明实施例的变焦透镜系统中，第五透镜单元包括具有负屈光力的负子单元和具有正屈光力并设置在负子单元的像侧上的正子单元。因此，减少了由于校正像差而施加于第三透镜单元上的负担，并实现了高倍放大以及在生产时所获得的稳定的光学性能。
依据本发明实施例的变焦透镜系统的第五透镜单元具有两个作用。
第一个作用是起到调节出瞳位置的作用。通过设置具有负屈光力的负子单元，并且在负子单元的像侧上设置具有正屈光力的正子单元，且二者之间具有一定空隙，使得出瞳位置被从像平面上移开，也就是，主光束可与光轴基本平行的状态移到像平面上。
第二个作用是起到校正畸变的作用。通过设置具有负屈光力的负子单元，因此，像侧的透镜表面使用强凹面来面对图像，这时，很容易发生在远摄端的负畸变将可通过一种极好的方式而得到校正。
从而，利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，在透镜系统中提高了设置在第五透镜单元物侧的出瞳位置的灵活性，以及，更具体的，提高了在设计从第三透镜单元发出的主光束到光轴的角度时的灵活性。此外，由于负畸变的校正不必由第三透镜单元执行，因此第三透镜单元可只由正子单元构成，因此，简化了第三透镜单元的结构。
由于第三透镜单元不必在与光轴正交的方向上移动，因此增大了第二透镜单元的正屈光力，并且穿过第一透镜单元的离轴光束将移向光轴。这样，减小了透镜的直径。
当通过移动正子单元来移动图像时，由于正子单元设置得远离孔径光阑，很重要的是，令人满意地校正了在移动图像时产生的畸变的波动。
如上所述，可在依据本发明实施例的变焦透镜系统的第五透镜单元上配置一负子单元和一正子单元来调节出瞳位置，因此，可通过利用该事实来令人满意地校正当移动图像时所产生的畸变的波动。
图24-27中示出详细内容。
图24示出了当出射光瞳位于无穷远以及当照相机不抖动时的光程。在图24-27中，G5p表示第五透镜单元的正子单元，x表示光轴，S表示孔径光阑，以及IMG表示像平面。实际上照相机是稍微抖动的，但在图24-27中，这种抖动被增强到比实际抖动更大的量，使之可以被看到。图25示出了在图24中当照相机的抖动改变了与光学系统的入射角时的光程。图26示出了当处于图25所示的状态的正子单元G5p移位时的光程(由实线表示移位前的正子单元，由虚线表示移位后的正子单元)。图27示出了当照相机不抖动时的主光束(实线)以及当校正照相机的抖动时的主光束(虚线)。
如图27所示，当出瞳位置离开像平面时，即，当从透镜系统发出的主光束与光轴基本平行时，如果球面像差仅产生于正子单元处，可以令人满意地校正在移位图像时所产生的畸变中的波动，以及当图像高度很小时产生的彗差也可以得到令人满意地校正。存在一种已知正弦条件可用做大致的引导，来校正当图像高度很小时产生的彗差。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，正子单元由一个正透镜和一个负透镜构成，同时校正球面像差和正弦条件。因此，在移位期间产生的畸变均可得到令人满意地校正。
当确定出瞳位置时，孔径光阑的位置将很重要。
如上所述，利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，希望不管透镜的位置而使出瞳位置接近无穷远，从而令人满意地校正在移位正子单元时产生的畸变的波动。为了抑制出瞳位置的位移，有效的方法是当透镜位置改变时，减少孔径光阑在光轴方向上的移动。
然而，为了令人满意地校正当透镜位置从广角端变到远摄端时产生的离轴像差，将需要移动孔径光阑。通过移动该孔径光阑，将能主动改变穿过每个透镜单元的离轴光束的高度，并实现高倍放大以及获得高性能。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，消除了当移位图像时产生的畸变中的波动，并在透镜位置从广角端变到远摄端时通过将孔径光阑移动适当距离实现了高倍放大并获得高性能。
通过注意上述两点，依据本发明实施例的变焦透镜系统能移位图像，并实现高倍放大和获得高性能。
如上所述，依据本发明实施例的变焦透镜系统满足式1。式1再次给出如下：
0.03＜ΔS/ft＜0.15    (1)
其中，ΔS表示从广角端的孔径光阑到远摄端的孔径光阑的移动(其中朝着物体的移动是正的)，以及ft表示在远摄端时的焦距。
式1定义了当透镜位置从广角端变到远摄端时孔径光阑的移动量。
当超出式1的上限时，与透镜位置一起改变产生的出瞳位置的改变将变大，并且增大了当移位图像时产生的畸变中的波动。
当没有超过式1的上限时，将难以令人满意地校正与透镜位置的改变一起产生的离轴彗差的波动。因此，其将难以实现高倍放大或获得高性能。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，需要满足下式2来令人满意地校正球面像差和正弦条件以获得高性能。
-1＜(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＜-0.35
其中，Ra表示设置在第五透镜单元中最接近物体的正子单元的透镜表面的曲率半径，以及Rb表示设置在第五透镜单元中最接近图像的正子单元的透镜表面的曲率半径。
式2定义了设置在第五透镜单元中的正子单元的弯曲形状。
当超出式2的上限时(即，当像侧透镜的曲率半径变小时)，或者当没有达到下限时(即，当像侧透镜的曲率半径变大时)，在移位正子单元时产生的畸变的波动将变大。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，需要把孔径光阑设置在第三透镜单元附近以维持小的透镜直径和高性能之间的平衡。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，通过把孔径光阑设置在第三透镜单元附近，使穿过第三透镜单元的离轴光束移向光轴。因此，第三透镜单元的像差校正功能可主要用来校正轴向色差，并获得较高的性能。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，当透镜位置从广角端变到远摄端时，穿过第二透镜单元的离轴光束移向光轴，并且通过在第三透镜单元附近设置孔径光阑改变了穿过第一透镜单元和第四透镜单元的离轴光束。从而，当透镜位置改变时，改变了穿过透镜单元的离轴光束的高度。因此，提高了像差校正的灵活性并获得了高性能。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，可通过满足式3来实现透镜直径的减小和获得高性能：
0.3＜Dsw/TLw＜0.4    (3)
其中Dsw表示从孔径光阑到远摄端的像平面的距离，以及TLW表示透镜系统在远摄端时的整个长度。
式3定义了广角端的孔径光阑位置。
当没有达到式3的下限时，由于广角端的孔径光阑的位置朝着像平面移动，因此，穿过第一透镜单元的离轴光束将偏离光轴。因此，将无法进一步减小透镜的直径。
相反，当超出式3的上限时，由于孔径光阑和第二透镜单元间的距离减小，因此第二透镜单元的正屈光力将变得非常大。从而，将难以令人满意地校正与视角改变一起产生的彗差的波动，并且难以获得较高的性能。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，通过移动孔径光阑与第三透镜单元，可简化镜筒的结构。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，为了减少可移动透镜单元的数目和简化镜筒的结构，需要不管透镜的位置而将第五透镜单元固定在光轴方向上。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，需要满足式4以获得高性能。
0.8＜|f5n|/Dn＜1.3    (4)
其中f5n表示设置在第五透镜单元中的负子单元的焦距，以及Dn表示自设置在第五透镜单元中最接近图像的正子单元的透镜表面的距离。
式4定义了第五透镜单元的焦距。
当没有达到式4的下限时，由于光束被设置在第五透镜单元中的负子单元强烈地散射，出瞳位置将是正的(+)数值。更具体地说，如图23所示，由于穿过第五透镜单元G5传送并到达像平面IMG的主光束L移向光轴X，穿过第五透镜单元G5传送的离轴光束将远离光轴。因而，将变得难以令人满意地校正屏幕上及其邻近产生的彗差。当超出式4的上限时，将变得难以令人满意地校正产生在广角端上的负畸变。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，为了获得较高性能，希望第一透镜单元由三个透镜构成，即按从物侧开始的顺序设置负透镜和正透镜的粘合透镜以及一个正透镜。
由于远摄端的同轴光束以较大光束直径进入第一透镜单元，因此很容易产生负球面像差。由于离轴光束远离光轴地进入第一透镜单元，因此很容易产生离轴像差。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，通过在第一透镜单元接近物体的位置上设置由负透镜和正透镜构成的粘合透镜，可以令人满意地校正负球面像差和轴向色差。设置在粘合透镜像侧的正透镜主要和令人满意地校正与视角改变一起产生的彗差的波动。通过明确地定义每个透镜的功能，将获得高的光学性能。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，为了令人满意地校正由第二透镜单元产生的各种类型的像差以及获得较高的光学性能，希望利用三个透镜来配置第二透镜单元，即按从物侧开始的顺序设置其凹面面对图像的负弯月形透镜、负透镜和正透镜。
由于第二透镜单元负责放大，因此令人满意地校正由第二透镜单元产生的各种类型的像差来获得较高的性能是很重要的。利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，其凹面面对图像以及设置在第二透镜单元中最接近物体的位置上的负弯月形透镜校正彗差的波动，该彗差是与广角端的视角的改变一起产生的，以及设置在凹凸负透镜的像侧的双重透镜可令人满意地校正轴向像差。这样，透镜起到验证像差校正的作用，并且获得出色的成像性能。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，为了令人满意地校正与物体的位置变化一起产生的各种类型的像差的波动，希望将第四透镜单元配置为：按照从物侧开始的顺序设置的具有面对物体的凸面的正透镜和具有面对图像的凹面的负透镜构成。
通过采用双重结构，可同时校正离轴像差和轴向像差。因此，当物体的位置发生改变时产生的各种类型的像差的波动可得到令人满意的校正。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，为了令人满意地抑制产生的色差，将需要使用具有强烈的超低散射的玻璃作为第一透镜单元。更具体的是，通过用具有强烈的超低散射的玻璃来制造包括在第一透镜单元中的粘合透镜的正透镜，远摄端的屏幕的中心区域的次级散射将可得到令人满意地校正。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，设置在第五透镜单元中的正子单元由一正透镜和一负透镜构成。通过在每个透镜的表面上形成一个非球面的表面，正透镜和负透镜将形成粘合透镜。通过形成粘合镜头，可简化镜筒的结构，并且可令人满意地消除在制造期间产生的各种类型的像差的波动。
还可以在通过用许多透镜来设置在第五透镜单元中的负子单元和正子单元来获得较高的性能。正子单元可在与光轴方向基本正交的方向中被驱动。由于当透镜数目增加时也增加了重量，驱动机构将变得复杂并增加了功耗。
利用依据本发明实施例的变焦透镜系统，通过利用非球面透镜将可获得较高的光学性能。更具体的是，通过在第五透镜单元中引入非球面透镜，将可进一步提高中心性能。通过在第二透镜单元中采用非球面透镜，可令人满意地校正由于远摄端的视角导致的彗差波动。
此外，通过采用多个非球面透镜，可获得较高的光学性能。
还可提供低通滤波器来防止在透镜系统的像侧产生的波纹带以及提供与光接收元件的光谱灵敏度一致的红外截止滤光片。
接下来，将参考图1-22与表1-12描述与依据本发明实施例的变焦透镜系统所采用的具体数值相对应的数值实例。
下式5表示了每个数值实例采用的非球面表面的形状：
X＝cy2/(1+(1-(1+κ)c2y2)1/2)+Ay4+By6+    (5)
其中y表示自光轴的高度，X表示下垂(sag)的量，C表示曲率，κ表示锥形常数(cone constant)，以及A和B表示非球面的表面系数。
图1示出了在依据本发明实施例的变焦透镜中屈光力的分布。变焦透镜系统包括，按从物侧开始的顺序，具有正屈光力的第一透镜单元G1、具有负屈光力的第二透镜单元G2、具有正屈光力的第三透镜单元G3、具有正屈光力的第四透镜单元G4以及具有正屈光力的第五透镜单元G5。当从广角端变到远摄端来完成放大时，移动第一至第四透镜单元G1-G4，因此，第一透镜单元G1与第二透镜单元G2之间的气隙将增大，第二透镜单元G2和第三透镜单元G3之间的气隙将减小。这时，第一透镜单元G1先朝图像移动然后移向物体；第二透镜单元G2朝图像移动；第三透镜单元G3朝物体移动；以及第五透镜单元G5固定。移动第四透镜单元G4，以校正由透镜单元的移动引起的像平面位置的位移，并在近距离聚焦期间朝物体移动。
图2示出了依据本发明第一实施例的变焦透镜系统的透镜的结构。第一透镜单元G1由其凸面面对物体的负弯月形透镜和其凸面面对物体的正透镜的粘合透镜L11构成；第二透镜单元G2由其凹面面对图像的负弯月形透镜L21、两个表面都是凹面的负透镜L22，以及其凸面面对物体的正弯月形透镜构成；第三透镜单元G3由其非球面凸面面对物体的正弯月形透镜L3构成；第四透镜单元G4由两个表面都是凸面的正透镜和其凹面面对物体的负弯月形透镜的粘合透镜L4构成；以及第五透镜单元由负弯月形透镜L51和粘合透镜L52构成，负弯月形透镜L51具有一个面对图像的凹面，而粘合透镜L52包括其非球面面对物体以及两个表面都是凸面的正透镜以及其凹面面对物体的负弯月形透镜。
在第五透镜单元G5中，负透镜L51起到负子单元的作用，以及粘合透镜L52起到正透镜单元的作用，以及粘合透镜L52在与光轴基本正交的方向上移动。孔径光阑S位于接近第三透镜单元G3的物侧的位置，当执行放大时其与第三透镜单元G3一起移动。低通滤波器LPF设置在第五透镜单元G5和像平面IMG之间。
表1示出了通过对第一实施例应用具体数值而获得的第一数值实例的数据。数据表中表面编号表示自物体算起的第i个表面，曲率半径是对应表面的曲率的轴半径，表面距离是第i个表面和第i+1个表面之间的轴表面距离，折射率是与对应表面的d线(入＝587.6纳米)相对应的值，阿贝数与对应表面的d线相对应的值，f表示焦距，Fno表示焦距比数(F-number)，以及2ω表示视场。表1中曲率半径为零的表面表示平面。
[表1]
  fFNO2ω   1.00～3.01～14.102.86～3.77～4.0373.37～8.89～6.22°
  表面编号     曲率半径     表面距离  折射率  阿贝数
  1：2：3：4：5：6：7：8：9：10：11：12：13：14：15：16：17：18：19：20：21：22：23：24：     12.35356.6271-68.62376.277733.523233.52321.9369-5.58805.99094.392527.33830.00004.507179.470725.1784-1.9802-4.104223.49522.81673.0357-2.1723-16.52860.00000.0000     0.2720.9560.0380.798(D5)0.1130.7440.1310.1880.349(D11)0.2250.197(D14)0.2800.075(D17)0.0940.2820.5630.0941.6680.391(Bf)  1.903661.497001.603001.883001.755001.94596  31.181.665.540.852.318.0
(孔径光阑)
 1.583131.696801.755201.883001.820801.761821.51680  59.555.327.540.842.726.664.2
依据第一实施例，第13表面和第20表面是非球面的表面。表2示出了第4、第6、第8和第10顺序的非球面表面系数A、B、C和D，以及第一数值实例中第13表面和第20表面的锥形常数κ。表2和其他表格中示出了非球面表面系数，“E-i”是以10为基数的指数记数法。换言之，“E-i”表示“10-i”，例如，“0.26029E-05”表示“0.26029×10-5”。
[表2]
  第13表面 κ＝0.000000  A＝-0.822452E-02D＝-0.170743E-02  B＝+0.406029E-03  C＝0.755149E-03
  第20表面 κ＝0.000000  A＝-0.414312E-02D＝-0.100723E-02  B＝-0.411830E-02  C＝+0.343414E-02
依据第一实施例，当透镜的位置从广角端变到远摄端时，第一透镜单元G1和第二透镜单元G2之间的表面距离D5、第二透镜单元G2和孔径光阑S之间的表面距离D11、第三透镜单元G3和第四透镜单元G4之间的表面距离D14、以及第四透镜单元G4和第五透镜单元G5之间的表面距离D17发生变化。表3示出了依据第一数值实例的广角端(f＝1.000)、中间焦距(f＝3.014)以及远摄端(f＝14.100)的表面距离和后焦点Bf。
[表3]
    fD5D11D14D17Bf     1.0000.1697.9291.4401.6350.150   3.0143.1723.6190.9012.7650.150   14.1006.6100.4881.7892.0510.150
表4示出了如上所述的对应于式1-4的第一数值实例的值。
[表4]
f5n＝-3.632
(1)ΔS/ft＝0.054
(2)(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＝-0.690
(3)Dsw/TLw＝0.378
(4)|f5n|/Dn＝1.154
图3-5示出了当焦点位于无穷远时，依据第一数值实例产生的各种像差，其中图3示出了广角端(f＝1.000)的各种像差，图4示出了中间焦距(f＝3.014)以及图5距离说明了远摄端(f＝14.100)。
在图3-5中，球面像差图中的实线表示球面像差，像散图中的实线表示弧矢(sagittal)像平面，像散图中的虚线表示子午(meridional)像平面。在横向像差图中，A表示视角，Y表示图像高度。
图6-8示出了当焦点位于无穷远时以及当透镜移动了大约0.5度时，依据第一数值实例产生的横向像差，其中图6示出了广角端(f＝1.000)的横向像差，图7示出了中间焦距(f＝3.014)，以及图8示出了远摄端(f＝14.100)。
从这些像差图可以很明显看出，依据第一数值实例的变焦透镜系统可以令人满意地校正各种像差并具有出色的成像性能。
图9示出了依据本发明第二实施例的变焦透镜系统的透镜结构。第一透镜单元G1由粘合透镜L11和其凸面面对物体的正透镜L12构成，粘合透镜L11具有其凸面面对物体的负弯月形透镜与其凸面面对物体的正透镜；第二透镜单元G2由其凹面面对图像的负弯月形透镜L21、两个表面都是凹面的负透镜L22以及其凸面面对物体的正弯月形透镜L23构成；第三透镜单元G3由其非球面凸面面对物体的正弯月形透镜构成；第四透镜单元G4由粘合透镜L4构成，包括其非球面表面面对物体以及两个表面都是凸面的正透镜以及其凹面面对物体的负弯月形透镜；以及第五透镜单元G5由其凹面面对图像的负弯月形透镜L51与粘合透镜L52构成，所述粘合透镜L52具有两个表面都是凸面的正透镜以及其凹面面对物体的负弯月形透镜。
在第五透镜单元G5中的负透镜L51起到负子单元的作用，以及粘合透镜L52起到正子单元的作用。粘合透镜L52在与光轴基本正交的方向上移位。孔径光阑S位于接近第三透镜单元G3物侧的位置，并当进行放大时与第三透镜单元G3一起移动。低通滤波器LPF设置在第五透镜单元G5和像平面IMG之间。
表5示出了通过对第二实施例应用具体数值获得的第二数值实例的数据。
[表5]
    fFNO2ω     1.00～3.20～14.102.87～3.61～4.0342.89～23.52～5.39°
  表面编号1：2：3：4：5：6：7：8：9：10：11：12：13：14：15：16：17：18：19：20：21：22：23：24：   曲率半径14.08617.0926-43.03796.634440.451433.30531.8894-7.12867.67374.354733.40580.00002.764927.5363-35.1305-1.2655-7.452213.10232.79252.8183-2.7342-41.26610.00000.0000     表面距离0.2700.9230.0370.724(D5)0.1120.7620.1300.1860.373(D11)0.2230.233(D14)0.3850.074(D17)0.0930.2790.5060.0932.1960.388(Bf)   折射率1.903661.497001.603001.883001.883001.94596   阿贝数31.181.665.540.840.818.0
    (孔径光阑)
  1.583131.743301.647691.883001.804201.903661.51680   59.549.233.840.846.531.164.2
依据第二实施例，第13表面和第20表面是非球面的表面。表6示出了第4、第6、第8和第10顺序的非球面的表面系数A、B、C和D，以及第二数值实例中的第13表面和第20表面的锥形常数κ。
[表6]
第13表面 κ＝0.000000  A＝-0.663762E-02  B＝+0.309178E-02  C＝-0.800163E-02D＝+0.553125E-02
第20表面 κ＝0.000000  A＝-0.142867E-01  B＝-0.522241E-02  C＝+0.511481E-02D＝-0.423492E-02
依据第二实施例，当透镜的位置从广角端变到远摄端时，第一透镜单元G1和第二透镜单元G2之间的表面距离D5、第二透镜单元G2和孔径光阑S之间的表面距离D11、第三透镜单元G3和第四透镜单元G4之间的表面距离D14、以及第四透镜单元G4和第五透镜单元G5之间的表面距离D17发生变化。表7示出了依据第二数值实例的广角端(f＝1.000)、中间焦距(f＝3.197)以及远摄端(f＝14.097)的表面距离和后焦点Bf。
[表7]
    fD5D11D14D17Bf     1.0000.1688.3951.6410.2790.149     3.1973.4553.4901.4071.3600.149   14.0976.7860.4842.5140.6990.149
表8示出了如上所述的对应于式1-4的第二数值实例的值。
[表8]
f5n＝-4.036
(1)ΔS/ft＝0.092
(2)(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＝-0.872
(3)Dsw/TLw＝0.351
(4)|f5n|/Dn＝1.118
图10-12示出了当焦点位于无穷远时，依据第二数值实例产生的各种像差，其中图10示出了在广角端(f＝1.000)时的各种像差，图11示出了中间焦距(f＝3.197)以及图12举例说明了远摄端(f＝14.097)。
在图10-12中，球面像差图中的实线表示球面像差，像散图中的实线表示弧矢像平面，像散图中的虚线表示子午像平面。在横向像差图中，A表示视角，Y表示图像高度。
图13-15示出了当焦点位于无穷远时以及当透镜移动了大约0.5度时，依据第二数值实例产生的横向像差，其中图13示出了在广角端(f＝1.000)时的横向像差，图14示出了中间焦距(f＝3.197)，以及图15示出了远摄端(f＝14.097)。
从这些像差图可以很明显看出，依据第二数值实例的变焦透镜系统可以令人满意地校正了各种像差并具有出色的成像性能。
图16示出了依据本发明第三实施例的变焦透镜系统的透镜结构。第一透镜单元G1由粘合透镜L11与其凸面面对物体的正透镜L12构成，所述粘合透镜L11包括其凸面面对物体的负弯月形透镜和其凸面面对物体的正透镜；第二透镜单元G2由其凹面面对图像的负弯月形透镜L21、两个表面都是凹面的负透镜L22以及两个表面都是凸面的透镜L23构成；第三透镜单元G3由其非球面的凸面面对物体以及两个表面都是凸面的正透镜构成；第四透镜单元G4由粘合透镜L4构成，该粘合透镜L4包括其非球面表面面对物体以及其凸面具有图像的正弯月形透镜、以及其凹面面对物体的负弯月形透镜；以及第五透镜单元G5由其凸面面对物体的负弯月形透镜L51与粘合透镜L52构成，所述粘合透镜L52包括其非球面表面面对物体以及两个表面都是凸面的正透镜以及其凹面面对物体的负弯月形透镜。
在第五透镜单元G5中的负透镜L51起到负子单元的作用，以及粘合透镜L52起到正子单元的作用。粘合透镜L52在与光轴基本正交的方向上移动。孔径光阑S位于接近第三透镜单元G3物侧的位置，并当进行放大时与第三透镜单元G3一起移动。低通滤光器LPF设置在第五透镜单元G5和像平面IMG之间。
表9示出了通过对第三实施例应用具体数值获得的第三数值实例的数据。
[表9]
    fFNO2ω     1.00～2.83～14.092.86～3.61～4.0370.74～25.34～5.14°
  表面编号     曲率半径 表面距离   折射率    阿贝数
    1：2：3：4：5：6：7：8：9：10：11：12：13：14：15：16：17：18：19：20：21：22：23：24：     14.42086.9464-24.69006.183033.944110.86782.2431-3.43664.18294.9742-20.17510.00002.546991.0282-17.1141-1.1790-6.159616.23232.68232.8870-4.9000-8.71040.00000.0000   0.2590.9200.0360.682(D5)0.1070.7130.1250.1790.357(D11)0.2150.234(D14)0.3390.072(D17)0.0890.6170.5360.0892.0400.373(Bf)   1.903661.497001.603001.883001.883001.945961.583131.743301.647691.883001.693501.922861.51680     31.181.665.540.840.818.059.549.233.840.853.320.964.2 (孔径光阑)
依据第三实施例，第13表面和第1 5表面是非球面的表面。表10示出了第4、第6、第8和第10顺序的非球面的表面系数A、B、C和D，以及第三数值实例中的第13表面、第15表面和第20表面的锥形常数κ。
[表10]
第13表面 κ＝+0.000000  A＝-0.865064E-02  B＝+0.947240E-03   C＝-0.719388E-02D＝+0.650244E-02
第15表面 κ＝+0.000000  A＝-0.185485E-01  B＝-0.925019E-03  C＝-0.471264E-02D＝+0.233050E-02
第20表面 κ＝+0.000000  A＝-0.386382E-02  B＝+0.360042E-04   C＝-0.841154E-03D＝+0.475501E-03
依据第三实施例，当透镜的位置从广角端变到远摄端时，第一透镜单元G1和第二透镜单元G2之间的表面距离D5、第二透镜单元G2和孔径光阑S之间的表面距离D11、第三透镜单元G3和第四透镜单元G4之间的表面距离D14以及第四透镜单元G4和第五透镜单元G5之间的表面距离D17发生变化。表11示出了依据第三数值实例的广角端(f＝1.000)、中间焦距(f＝2.825)以及远摄端(f＝14.093)的表面距离和后焦点Bf。
[表11]
    fD5D11D14D17Bf     1.0000.1617.2151.3990.2680.143   2.8252.8343.4021.0641.2210.143   14.0936.0950.4651.9090.5750.143
表12示出了如上所述的对应于式1-4的第三数值实例的值。
[表12]
f5n＝-3.650
(1)ΔS/ft＝0.058
(2)(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＝-0.502
(3)Dsw/TLw＝0.374
(4)|f5n|/Dn＝0.961
图17-19示出了当焦点位于无穷远时，依据第三数值实例产生的各种像差，其中图17示出了在广角端(f＝1.000)时的各种像差，图18示出了中间焦距(f＝2.825)以及图19示出了远摄端(f＝14.093)。
在图17-19中，球面像差图中的实线表示球面像差，像散图中的实线表示弧矢像平面，像散图中的虚线表示子午像平面。在横向像差图中，A表示视角，Y表示图像高度。
图20-22示出了当焦点位于无穷远时以及当透镜移动了大约0.5度时，依据第三数值实例产生的横向像差，其中图20示出了在广角端(f＝1.000)时的横向像差，图21示出了中间焦距(f＝2.825)，以及图22示出了远摄端(f＝14.093)。
从这些像差图可以很明显看出，依据第三数值实例的变焦透镜系统可以令人满意地校正各种像差并具有出色的成像性能。
图28示出了一种依据本发明实施例的图像拾取装置。
图像拾取装置10包括变焦透镜系统20和图像拾取元件30，所述图像拾取元件被配置为将变焦透镜系统20所形成的光学图像转换为电信号。可以采用光电转换元件，例如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS1)，作为图像拾取元件。还可采用依据本发明实施例的变焦透镜系统作为变焦透镜系统20。在图28中，简化了依据如图1所示的第一实施例的变焦透镜系统中包括的透镜单元，并显示为单个的透镜。可采用的变焦透镜系统并不限于依据第一实施例的变焦透镜系统1，替代的，还可以采用依据第二或第三实施例的变焦透镜系统2或3，或者其他任何依据本发明实施例但未描述于本说明书中的变焦透镜系统。
由图像拾取元件30产生的电信号被发送到图像分离电路40。从图像分离电路40，把用于焦点控制的信号发送到控制电路50中，把图像的信号发送到图像处理电路中。发送到图像处理电路的信号被转换为适合后续处理的各种信号。转换后的信号进行各种类型的处理，例如由显示设备进行显示，在记录介质上记录或通过通信设备进行转送。
例如，操作信号(例如变焦按钮的操作信号)被从外部单元输入到控制电路50中，并根据该操作信号进行各种类型的处理。例如，当通过变焦按钮输入变焦指令时，经驱动电路60操作驱动部件61、62、63以及64，以依据指令设定焦距，然后将透镜单元G1、G2、G3和G4移到预定的位置上。由传感器71、72、73和74获得的透镜单元G1、G2、G3和G4的位置信息被输入到控制电路50中，并在输出指令信号到驱动电路60时进行查询。控制电路50根据从图像分离电路40发送出的信号检查焦距条件，经由驱动电路60操作驱动部件64，以获得最佳聚焦条件，并控制第四透镜单元G4的位置。
图像拾取装置10包括抖动校正功能。例如，当抖动检测单元80，例如，一种陀螺传感器，检测由于按下快门线按钮而引起的图像拾取元件的抖动时，从抖动检测单元发送信号到控制电路50。在控制电路50中计算抖动校正角以补偿图像的抖动。控制电路50经由驱动电路90操作驱动单元91，以根据计算得到的抖动校正角来移动第五透镜单元的正子单元L52，并且在与光轴正交的方向上移动正子单元L52。换言之，控制电路50起到抖动控制单元的作用，驱动单元91起到抖动驱动单元的作用。由传感器92检测正子单元L52的位置。由传感器92获得到正子单元L52的位置信息将被输入到控制电路50中，并在发送指令信号到驱动电路90时查阅。
上述的图像拾取装置10可用作各种不同的具体产品。例如，图像拾取装置10可以用作数字输入/输出设备的照相机单元，例如数字静物照相机、数字视频照相机、具有照相机的移动电话以及具有照相机的个人数字助理(PDA)。
上述实施例以及数值实例中提到的具体的形状和数值仅仅是实现本发明的例子。因此，并不认为是对本发明的技术范围作出限制。
本领域技术人员应该理解的是，根据设计要求以及其它因素可以进行各种修改、组合、次组合以及变动，这些都包括在所附权利要求书或者其等效物的范围内。

Claims (9)

1.一种变焦透镜系统，包括：
具有正屈光力的第一透镜单元；
具有负屈光力的第二透镜单元；
具有正屈光力的第三透镜单元；
具有正屈光力的第四透镜单元；以及
第五透镜单元，
其中，
这些透镜单元自物侧开始按照这个顺序设置，
当透镜位置从广角端变到远摄端时，至少第一至第四透镜单元在光轴方向上是可移动的，第二透镜单元朝着图像移动，并且第三透镜单元朝着物体移动，因此，第一透镜单元和第二透镜单元之间的距离将增大，而第二透镜单元和第三透镜单元之间的距离将减小，第四透镜在光轴方向上移动以补偿由于透镜单元的移动而引起的像平面的位移，
第五透镜单元包括具有负屈光力的负子单元和具有正屈光力并设置在负子单元的像侧的正子单元，在负子单元和正子单元之间配有气隙，第五透镜单元能通过在与光轴基本正交的方向上移动正子单元来移动图像，
光圈位于比起第五透镜单元更接近物体的地方，以及
满足下式：
0.03＜ΔS/ft＜0.15
其中，ΔS代表从广角端的孔径光阑到远摄端的孔径光阑的移动(其中朝着物体的移动是正的)，以及ft代表远摄端的焦距。
2.依据权利要求1的变焦透镜系统，其中满足下式：
-1＜(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＜-0.35
其中Ra代表设置在第五透镜单元上最接近物体的正子单元的透镜表面的曲率半径，以及Rb代表设置在第五透镜单元上最接近图像的正子单元的透镜表面的曲率半径。
3.依据权利要求1或2的变焦透镜系统，
其中孔径光阑位于第三透镜单元附近，以及
其中满足下式：
0.3＜DSW/TLW＜0.4
其中DSW代表孔径光阑到远摄端的像平面的距离，以及TLW代表变焦透镜系统在远摄端时的整个长度。
4.依据权利要求3的变焦透镜系统，其中，当透镜位置改变时，孔径光阑与第三透镜单元将作为一个整体移动。
5.依据权利要求1或2的变焦透镜系统，其中第五透镜单元固定在光轴方向上。
6.依据权利要求1或2的变焦透镜系统，其中满足下式：
0.8＜|f5n|/Dn＜1.3
其中f5n代表设置在第五透镜单元上的负子单元的焦距，以及Dn代表自设置在第五透镜单元上最接近图像的正子单元的透镜表面的距离。
7.一种图像拾取装置，其包括：
变焦透镜系统；以及
图像拾取元件，配置为将由变焦透镜系统形成的光图像转换成电信号，
其中变焦透镜系统包括：
具有正屈光力的第一透镜单元；
具有负屈光力的第二透镜单元；
具有正屈光力的第三透镜单元；
具有正屈光力的第四透镜单元；以及
第五透镜单元，
其中，
这些透镜单元自物侧开始按照这个顺序设置，
当透镜位置从广角端变到远摄端时，至少第一至第四透镜单元在光轴方向上是可移动的，第二透镜单元朝着图像移动，并且第三透镜单元朝着物体移动，因此，第一透镜单元和第二透镜单元之间的距离将增大，而第二透镜单元和第三透镜单元之间的距离将减小，第四透镜在光轴方向上移动来补偿由于透镜单元的移动而引起的像平面的位移，
第五透镜单元包括具有负屈光力的负子单元和具有正屈光力并设置在负子单元的像侧的正子单元，在负子单元和正子单元之间提供有气隙，第五透镜单元能通过在与光轴基本正交的方向上移动正子单元来移动图像，
光圈位于比起第五透镜单元更接近物体的地方，以及满足下式：
0.03＜ΔS/ft＜0.15
其中，ΔS代表从广角端的孔径光阑到远摄端的孔径光阑的移动(其中朝着物体的移动是正的)，以及ft代表远摄端的焦距。
8.依据权利要求7的图像拾取装置，其中满足下式：
-1＜(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＜-0.35
其中Ra代表设置在第五透镜单元上最接近物体的正子单元的透镜表面的曲率半径，以及Rb代表设置在第五透镜单元上最接近图像的正子单元的透镜表面的曲率半径。
9.依据权利要求7或8的图像拾取装置，进一步包括：
抖动检测单元，配置用以检测图像拾取元件的抖动；
抖动控制单元，配置用来计算抖动校正角，以校正由抖动检测单元检测到的图像拾取元件的抖动引起的图像抖动，并传送校正信号以便在与光方向基本正交的方向上将第五透镜单元中的正子单元移动一个与该抖动校正角相对应的量；以及
抖动驱动单元，配置用以在与光轴基本正交的方向上移动正子单元。
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