CN101034202A - 变焦透镜系统,成像装置和拍摄设备 - Google Patents

变焦透镜系统,成像装置和拍摄设备 Download PDF

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Abstract

一种变焦透镜系统，包括负光焦度的第一透镜单元、正光焦度的第二透镜单元和正光焦度的第三透镜单元，其中在变焦时，各个透镜单元分别沿光轴移动，使第一透镜单元和第二透镜单元之间的间隔减小，同时第二透镜单元和第三透镜单元之间的间隔随着可变放大倍数发生变化，该第一透镜单元包括一个物方侧负透镜元件和一个像方侧正透镜元件，这些透镜元件具有非球面，并且满足n12＞1.88，ν12＜26和5.0＜αiW＜20.0(ωW＞30，n12和ν12分别为第一透镜单元的像方侧正透镜元件的折射率和阿贝数，αiW为广角端的最大像高处主光线入射到图像传感器上的入射角)的条件。

Description

变焦透镜系统，成像装置和拍摄设备
                           相关申请的交互引用
本申请基于2006年3月9日在日本提交的2006-064711号专利申请，该专利申请的内容通过引用而结合在本文中。
                                技术领域
本发明涉及变焦透镜系统，成像装置和拍摄设备。具体来说，本发明涉及变焦透镜系统，采用该变焦透镜系统的成像装置，以及采用该成像装置的拍摄设备，所述变焦透镜系统具有高分辨率，在整个可变放大倍数范围中确保充分的周边照度和对于场曲的高补偿能力，同时还具有不使用时的短总光程。
                                背景技术
在先有技术中已经开发了大量通过透镜在图像传感器上形成被拍摄物体的像，然后以图像形式获得该物体的像的光学仪器。近来，诸如数字照相机和数字摄像机的产品得到普及。于是，随着用户数量的增加，对这些产品的要求也不断增长。在这些产品的各种类型中，具有约三倍的变焦比的光学仪器虽然体积比较小但仍具有光学变焦的功能。因此，这些类型正作为袖珍型的或时髦型的数字照相机得到广泛普及。
在袖珍型的数字照相机中，为了容易携带的特性就要求该仪器的尺寸进一步减小。为了实现数字照相机尺寸进一步减小，需要采用透镜配置，使不使用时的总光程(从整个透镜系统的最靠近物方侧的透镜表面的顶点到像面测量的距离)减小，同时在使用时通过多级镜筒使相对于主体向外伸展的各个透镜元件能被容纳到主体中。
同时，作为适合于袖珍型数字照相机的变焦透镜系统，已经提出了大量三单元结构的变焦透镜系统，该三单元结构的变焦透镜系统例如按从物方侧到像方侧的顺序包括具有负光焦度的第一透镜单元，具有正光焦度的第二透镜单元和具有正光焦度的第三透镜单元。
在这样的三单元结构的变焦透镜系统中，在从广角端到摄远端的变焦(放大率变化)中，第一透镜单元和第二透镜单元之间的空气间距单调减少，同时第二透镜单元和第三透镜单元之间的空气间距发生变化，第三透镜单元被固定或被移动。
在三单元结构的变焦透镜系统中的聚焦调整通过在光轴方向上移动第一透镜单元或第三透镜单元进行。具体来说，从减小整个光学仪器的尺寸的观点看，在很多情况下，用不太重的第三透镜单元进行聚焦调整，这样能在从无穷远到近距离的范围内实现在被拍摄物体上聚焦。相反，当用第一透镜单元进行聚焦调整时，因为第一透镜单元大于第三透镜单元，因此需要大尺寸的电机。这样就造成整个光学仪器的尺寸增大的趋势。
具有正光焦度的第三透镜单元具有补偿场曲和使入射到图像传感器的受光面上的入射光进入远心状态的效果。另外，在很多情况下，第三透镜单元用一个或两个具有小外径的透镜元件构成，因此能用小尺寸电机高速驱动。这样，当第三透镜单元被用作聚焦调整的透镜单元时，就能实现具有经减小的尺寸并且允许快速聚焦的光学仪器。
第一透镜单元和第二透镜单元沿圆柱形凸轮(cylindrical cam)中形成的凸轮槽平行于光轴移动。在凸轮槽中，用于变焦的槽和用于不使用时的槽互相连接。用于不使用时的槽减小透镜单元之间的间隔并将所有三个透镜单元移动到图像传感器侧。该构造减小不使用时的总光程。在这种情况下，如果每个透镜单元的厚度能被减小，则不使用时的总光程还能进一步减小。
这样，在先有技术中，所进行的设计使变焦透镜系统具有上述减小有关聚焦调整的部分以及整个透镜系统在不使用时的尺寸的构造，使数字照相机的总光程减小。
例如，2005-134746号日本专利申请公开公报公开了一种三单元变焦透镜，该三单元变焦透镜按从物方侧到像方侧的顺序包括：由具有非球面的负光焦度透镜(negative-poweredlens)和正光焦度透镜(positive-powered lens)构成的具有负光焦度的第一透镜单元；具有正光焦度的第二透镜单元；和具有正光焦度的第三透镜单元。在该三单元变焦透镜中，第一透镜单元的最靠近物方侧的负光焦度透镜具有高折射率，因此在广角端场曲被补偿的状态下周边部分的透镜厚度被减小。这样就减小了整个第一透镜单元的厚度，因此也就减小了光学系统的尺寸。
另外，例如2005-084597号日本专利申请公开公报公开了一种三单元变焦透镜，该三单元变焦透镜按从物方侧到像方侧的顺序包括具有负光焦度的第一透镜单元，具有正光焦度并配备有光圈的第二透镜单元，和具有正光焦度的第三透镜单元，其中在放大倍数变化时，第一透镜单元以接近第二透镜单元的方向相对移动，同时第二透镜单元单调地向物方侧移动，第三透镜单元先向物方侧移动，然后反向移动到像方侧，以及其中当物距为无穷远时，第三透镜单元在广角端的位置相对于在摄远端的位置位于物方侧。在该三单元变焦透镜中以能够同时实现场曲补偿和光学系统尺寸减小这样的方式规定了有关第一透镜单元的焦距的条件。
另外，当前能够相对容易地获得具有在过去不可能获得的范围中的折射率或阿贝数(Abbenumber)的新光学材料。因此已经提出了将这样的光学材料应用到变焦透镜中包括的各个透镜中从而在光学系统中实现尺寸减小的提案。
例如2006-011096号日本专利申请公开公报公开了一种变焦透镜，该变焦透镜按从物方侧到像方侧的顺序包括由具有非球面的负光焦度透镜和正光焦度透镜构成的具有负光焦度的第一透镜单元，具有正光焦度的第二透镜单元，和具有正光焦度的第三透镜单元，其中第一透镜单元包括折射率超过1.9的透镜元件。
然而，2005-134746号在日本专利申请公开公报中公开的三单元变焦透镜的构造中，在第一透镜单元的像方侧的正光焦度透镜具有低折射率并且仍是球面透镜。这样就造成场曲补偿不充分的问题。
另外，2005-084597号在日本专利申请公开公报中公开的三单元变焦透镜的构造中，为了尺寸减小的目的，第一透镜单元的焦距被设定得相当短。然而，在这种情况下，虽然透镜的直径可以构造得比较小，但当第一透镜单元由两个透镜构成时，物方侧透镜的光焦度变得过度。另外，为了补偿色差的目的也提高了像方侧透镜的厚度。这样就造成了在不使用时总光程增加的问题。
另外，在2006-011096日本专利申请公开公报中公开的变焦透镜的构造具有入射到图像传感器上的光的入射角尤其在广角端时过分大的问题。当入射角如上所述变大时，取决于图像传感器的遮蔽特性(shading characteristic)将造成光量损失，从而减少了被摄取图像中周边光量。另外，在2006-011096日本专利申请公开公报中公开的变焦透镜的构造中，在变焦时入射角的波动也大。这样就造成周边部分图像的观察条件波动大的问题。
                                  发明内容
本发明的目的是提供一种变焦透镜系统，采用该变焦透镜系统的成像装置，以及采用该成像装置的拍摄设备，所述变焦透镜系统具有高分辨率，在整个可变放大倍数范围中确保充分的周边照度和对于场曲的高补偿能力，同时还具有不使用时的短总光程。
为了解决常规技术中的上述问题而完成了本文公开的新颖的概念，本文中公开了：
一种变焦透镜系统，用于以可变放大倍数形成物体的光学图像，按从物方侧到像方侧的顺序依次包括：具有负光焦度的第一透镜单元；具有正光焦度的第二透镜单元；和具有正光焦度的第三透镜单元，其中，
在从广角端到摄远端的变焦过程中，各个透镜单元分别沿光轴以以下方式移动，第一透镜单元和第二透镜单元之间的间隔减小，同时第二透镜单元和第三透镜单元之间的间隔发生变化，从而实现可变的放大倍数。
第一透镜单元包括：一个具有面向物方侧的凸表面的物方侧负透镜元件；和一个具有面向物方侧的凸表面的像方侧正透镜元件，并且所述像方侧正透镜元件配置成在物方侧负透镜元件的像方侧具有空气间距。
构成第一透镜单元的两个透镜元件中的每一个都具有非球面，并且满足下列条件(1)，(2)和(3)：
n12＞1.88          …(1)
ν12＜26           …(2)
5.0＜αiW＜20.0    …(3)
(这里，ωW＞30)
其中，
n12是第一透镜单元的像方侧正透镜元件的折射率，
ν12是第一透镜单元的像方侧正透镜元件的阿贝数，
αiW是在广角端的最大像高处主光线入射到图像传感器上的入射角(这里，当主光线离开光轴入射在图像传感器的受光面上时入射角被定义为正)，以及
ωW是广角端的半视场角。
为了解决常规技术中的上述问题而完成了本文公开的新颖的概念，本文中公开了：
一种成像装置，能够将被拍摄物体的光学图像转换成电图像信号然后输出该信号，该成像装置包括：
以可变放大倍数形成被拍摄物体的光学图像的变焦透镜系统；和
将由变焦透镜系统形成的被拍摄物体的光学图像转换成电图像信号的图像传感器，其中，
变焦透镜系统按从作为被拍摄物体一侧的物方侧到像方侧的顺序包括：具有负光焦度的第一透镜单元；具有正光焦度的第二透镜单元；和具有正光焦度的第三透镜单元，
在从广角端到摄远端的变焦过程中，各个透镜单元分别沿光轴以以下方式移动，第一透镜单元和第二透镜单元之间的间隔减小，同时第二透镜单元和第三透镜单元之间的间隔发生变化，从而实现可变的放大倍数，
第一透镜单元包括：一个具有面向物方侧的凸表面的物方侧负透镜元件；和一个具有面向物方侧的凸表面的像方侧正透镜元件，并且所述像方侧正透镜元件配置成在物方侧负透镜元件的像方侧具有空气间距，
构成第一透镜单元的两个透镜元件中的每一个都具有非球面，并且满足下列条件(1)，(2)和(3)：
n12＞1.88          …(1)
ν12＜26           …(2)
5.0＜αiW＜20.0    …(3)
(这里，ωW＞30)
其中，
n12是第一透镜单元的像方侧正透镜元件的折射率，
ν12是第一透镜单元的像方侧正透镜元件的阿贝数，
αiW是在广角端的最大像高处入射到图像传感器上的主光线的入射角(这里，当主光线离开光轴入射在图像传感器的受光面上时入射角被定义为正)，以及
ωW是广角端的半视场角。
为了解决常规技术中的上述问题而完成了本文公开的新颖的概念，本文中公开了：
一种拍摄设备，能够拍摄被拍摄物体然后将其图像作为电图像信号输出，该拍摄设备包括：
包括以可变放大倍数形成被拍摄物体的光学图像的变焦透镜系统和将由变焦透镜系统形成的被拍摄物体的光学图像转换成电图像信号的图像传感器的成像装置，其中，
变焦透镜系统按从作为被拍摄物体一侧的物方侧到像方侧的顺序包括：具有负光焦度的第一透镜单元；具有正光焦度的第二透镜单元；和具有正光焦度的第三透镜单元，
在从广角端到摄远端的变焦过程中，各个透镜单元分别沿光轴以以下方式移动，第一透镜单元和第二透镜单元之间的间隔减小，同时第二透镜单元和第三透镜单元之间的间隔发生变化，从而实现可变的放大倍数，
第一透镜单元包括：一个具有面向物方侧的凸表面的物方侧负透镜元件；和一个具有面向物方侧的凸表面的像方侧正透镜元件，并且所述像方侧正透镜元件配置成在物方侧负透镜元件的像方侧具有空气间距，
构成第一透镜单元的两个透镜元件中的每一个都具有非球面，并且满足下列条件(1)，(2)和(3)：
n12＞1.88          …(1)
ν12＜26           …2)
5.0＜αiW＜20.0    …(3)
(这里，ωW＞30)
其中，
n12是第一透镜单元的像方侧正透镜元件的折射率，
ν12是第一透镜单元的像方侧正透镜元件的阿贝数，
αiW是在广角端的最大像高处入射到图像传感器上的主光线的入射角(这里，当主光线离开光轴入射在图像传感器的受光面上时入射角被定义为正)，以及
ωW是广角端的半视场角。
本发明提供：具有高分辨率，在整个可变放大倍数范围中确保充分的周边照度和对于场曲的令人满意的补偿能力，同时还具有第一透镜单元的经减小的厚度以及在不使用时的短总光程的变焦透镜系统；和采用该变焦透镜系统的成像装置。本发明进一步提供采用该成像装置的体积小的高性能拍摄设备。
                                   附图说明
通过下文的叙述结合优选实施例以及参考附图，本发明的上述目的和其他目的将变得更清晰，其中：
图1A到1C是根据实施例1(实例1)的变焦透镜系统的构造图；
图2A到2I是根据实例1的变焦透镜系统的纵向像差图；
图3A到3C是根据实施例2(实例2)的变焦透镜系统的构造图；
图4A到4I是根据实例2的变焦透镜系统的纵向像差图；
图5A到5C是根据实施例3(实例3)的变焦透镜系统的构造图；
图6A到6I是根据实例3的变焦透镜系统的纵向像差图；
图7A到7C是根据实施例4(实例4)的变焦透镜系统的构造图；
图8A到8I是根据实例4的变焦透镜系统的纵向像差图；
图9A到9C是根据实施例5(实例5)的变焦透镜系统的构造图；
图10A到10I是根据实例5的变焦透镜系统的纵向像差图；以及
图11是根据实施例6的数字照相机的示意性构造图。
                            具体实施方式
(实施例1到5)
图1A到1C是根据实施例1的变焦透镜系统的构造图。图3A到3C是根据实施例2的变焦透镜系统的构造图。图5A到5C是根据实施例3的变焦透镜系统的构造图。图7A到7C是根据实施例4的变焦透镜系统的构造图。图9A到9C是根据实施例5的变焦透镜系统的构造图。图1A到1C，3A到3C，5A到5C，7A到7C以及9A到9C中的每一幅图都显示了在无穷远聚焦条件下的变焦透镜系统。图1A，3A，5A，7A和9A显示了在广角端(最短焦距条件：焦距fW)的透镜结构。图1B，3B，5B，7B和9B显示了在中间位置(中间焦距条件：焦距fM＝(fW*fT))的透镜结构。图1C，3C，5C，7C和9C显示了在摄远端(最长焦距条件：焦距fT)的透镜结构。
根据实施例1到5的每个变焦透镜系统按从物方侧到像方侧的顺序包括：具有负光焦度的第一透镜单元G1；光圈A；具有正光焦度的第二透镜单元G2；和具有正光焦度的第三透镜单元G3。在根据实施例1到5的变焦透镜系统中，在从广角端到摄远端的变焦过程中，第一透镜单元G1以凸的轨迹移动到像方侧，同时第二透镜单元G2和光圈A单调地移动到物方侧，第三透镜单元G3的移动改变与第二透镜单元G2的间隔。也就是，在根据实施例1到5的变焦透镜系统中，在从广角端到摄远端的变焦过程中，各个透镜单元分别沿光轴以以下方式移动，第一透镜单元G1和第二透镜单元G2之间的间隔减小，同时第二透镜单元G2和第三透镜单元G3之间的间隔发生变化。进一步，在图1A到1C，3A到3C，5A到5C，7A到7C以及9A到9C中的每一幅图中，在最右侧画的直线表示像面S的位置。在其物方侧设置诸如红外截止滤光片(infrared cut filter)，图像传感器面板等平行平板P。
如图1A到1C所示，在根据实施例1的变焦透镜系统中，第一透镜单元G1按从物方侧到像方侧的顺序依次包括两个透镜元件，这两个透镜元件由具有面向物方侧的凸表面的负弯月形物方侧负透镜元件L1和具有面向物方侧的凸表面的正弯月形像方侧正透镜元件L2构成，并且像方侧正透镜元件L2配置成在物方侧负透镜元件L1的像方侧具有空气间距。物方侧负透镜元件L1和像方侧正透镜元件L2中的每一个透镜元件都具有非球面的像方侧表面。
进一步，在根据实施例1的变焦透镜系统中，第二透镜单元G2按从物方侧到像方侧的顺序依次包括：具有面向物方侧的凸表面的正弯月形第三透镜元件L3；具有面向物方侧的凸表面的负弯月形第四透镜元件L4；具有面向物方侧的凸表面的负弯月形第五透镜元件L5；和双凸的第六透镜元件L6。在这些透镜元件中，第三透镜元件L3和第四透镜元件L4互相接合，从而构成正接合透镜元件，同时第五透镜元件L5和第六透镜元件L6互相接合，从而构成正接合透镜元件。另外，用作第二透镜单元G2的最靠近物方侧透镜元件的第三透镜元件L3具有非球面的物方侧表面。
进一步，在根据实施例1的变焦透镜系统中，第三透镜单元G3仅包括具有面向像方侧的凸表面的正弯月形第七透镜元件L7。该第七透镜元件L7具有非球面的像方侧表面。
在根据实施例1的变焦透镜系统中，如下述表16所示，构成第一透镜单元G1的像方侧正透镜元件L2具有值得注意的高折射率。因此，在物方侧负透镜元件L1中容易确保大光束高度处的厚度，使透镜厚度能被减小。因此，在根据实施例1的变焦透镜系统中，不使用时的总光程被减小。
如图3A到3C所示，在根据实施例2的变焦透镜系统中，第一透镜单元G1按从物方侧到像方侧的顺序依次包括两个透镜元件，这两个透镜元件由具有面向物方侧的凸表面的负弯月形物方侧负透镜元件L1和具有面向物方侧的凸表面的正弯月形像方侧正透镜元件L2构成，并且像方侧正透镜元件L2配置成在物方侧负透镜元件L1的像方侧具有空气间距。物方侧负透镜元件L1和像方侧正透镜元件L2中的每一个透镜元件都具有非球面的像方侧表面。
在根据实施例2的变焦透镜系统中，第二透镜单元G2按从物方侧到像方侧的顺序依次包括：具有面向物方侧的凸表面的正弯月形第三透镜元件L3；具有面向物方侧的凸表面的正弯月形第四透镜元件L4；具有面向物方侧的凸表面的负弯月形第五透镜元件L5；和双凸的第六透镜元件L6。在这些透镜元件中，第四透镜元件L4和第五透镜元件L5互相接合，从而构成接合透镜元件。另外，用作第二透镜单元G2的最靠近物方侧透镜元件的第三透镜元件L3具有非球面的物方侧表面。
在根据实施例2的变焦透镜系统中，第三透镜单元G3仅包括双凸的第七透镜元件L7。该第七透镜元件L7具有非球面的像方侧表面。
在根据实施例2的变焦透镜系统中，如下述表16所示，构成第一透镜单元G1的像方侧正透镜元件L2具有比较高的折射率。这样，即使透镜中心厚度减小也相对容易确保边缘厚度，使透镜厚度能被减小。因此，在根据实施例2的变焦透镜系统中，不使用时的总光程被减小。
如图5A到5C所示，在根据实施例3的变焦透镜系统中，第一透镜单元G1按从物方侧到像方侧的顺序依次包括两个透镜元件，这两个透镜元件由双凹的物方侧负透镜元件L1和具有面向物方侧的凸表面的正弯月形像方侧正透镜元件L2构成，并且像方侧正透镜元件L2配置成在物方侧负透镜元件L1的像方侧具有空气间距。物方侧负透镜元件L1和像方侧正透镜元件L2中的每一个透镜元件都具有非球面的像方侧表面。
进一步，在根据实施例3的变焦透镜系统中，第二透镜单元G2按从物方侧到像方侧的顺序依次包括：具有面向物方侧的凸表面的正弯月形第三透镜元件L3；具有面向物方侧的凸表面的负弯月形第四透镜元件L4；具有面向物方侧的凸表面的负弯月形第五透镜元件L5；和双凸的第六透镜元件L6。在这些透镜元件中，第三透镜元件L3和第四透镜元件L4互相接合，从而构成正接合透镜元件，同时第五透镜元件L5和第六透镜元件L6互相接合，从而构成正接合透镜元件。另外，用作第二透镜单元G2的最靠近物方侧的透镜元件的第三透镜元件L3具有非球面的物方侧表面。
进一步，在根据实施例3的变焦透镜系统中，第三透镜单元G3仅包括具有面向像方侧的凸表面的正弯月形第七透镜元件L7。该第七透镜元件L7具有非球面的像方侧表面。
在根据实施例3的变焦透镜系统中，如下述表16所示，构成第一透镜单元G1的物方侧负透镜元件L1具有低折射率，同时大光束高度处的厚度小。但是，第一透镜单元G1的像方侧正透镜元件L2具有比较高的折射率并且在像方侧具有非球面。这样，即使当物方侧负透镜元件L1在大光束高度处的厚度小而使对广角端侧的畸变或场曲的补偿不充分时，在根据实施例3的整个变焦透镜系统中，像方侧正透镜元件L2的补偿效果也能使像方侧正透镜元件L2充分补偿广角端侧的畸变和场曲。
如图7A到7C所示，在根据实施例4的变焦透镜系统中，第一透镜单元G1按从物方侧到像方侧的顺序包括两个透镜元件，这两个透镜元件由具有面向物方侧的凸表面的负弯月形物方侧负透镜元件L1和具有面向物方侧的凸表面的正弯月形像方侧正透镜元件L2构成，并且像方侧正透镜元件L2配置成在物方侧负透镜元件L1的像方侧具有空气间距。物方侧负透镜元件L1和像方侧正透镜元件L2中的每一个透镜元件都具有非球面的像方侧表面。
在根据实施例4的变焦透镜系统中，第二透镜单元G2按从物方侧到像方侧的顺序包括：双凸的第三透镜元件L3；双凹的第四透镜元件L4；具有面向物方侧的凸表面的负弯月形第五透镜元件L5；和双凸的第六透镜元件L6。在这些透镜元件中，第三透镜元件L3和第四透镜元件L4互相接合，从而构成正接合透镜元件，同时第五透镜元件L5和第六透镜元件L6互相接合，从而构成正接合透镜元件。另外，用作第二透镜单元G2的最靠近物方侧的透镜元件的第三透镜元件L3具有非球面的物方侧表面。
在根据实施例4的变焦透镜系统中，第三透镜单元G3仅包括双凸的第七透镜元件L7。该第七透镜元件L7具有非球面的像方侧表面。
在根据实施例4的变焦透镜系统中，构成第一透镜单元G1的两个透镜元件L1和L2在来自物体的光通过处的附近互相接触。因此，整个第一透镜单元G1的厚度能够被减小。另外，即使当第一透镜单元G1的物方侧负透镜元件L1和像方侧正透镜元件L2互相接近而使补偿畸变的能力降低，在整个根据实施例4的变焦透镜系统中对广角端时的畸变仍被令人满意地补偿，因为如下述表16所示像方侧正透镜元件L2是具有比较高折射率并且在像方侧具有非球面的透镜元件。
如图9A到9C所示，在根据实施例5的变焦透镜系统中，第一透镜单元G1按从物方侧到像方侧的顺序依次包括两个透镜元件，这两个透镜元件由具有面向物方侧的凸表面的负弯月形物方侧负透镜元件L1和具有面向物方侧的凸表面的正弯月形像方侧正透镜元件L2构成，并且像方侧正透镜元件L2配置成在物方侧负透镜元件L1的像方侧具有空气间距。物方侧负透镜元件L1和像方侧正透镜元件L2中的每一个透镜元件都具有非球面的像方侧表面。
进一步，在根据实施例5的变焦透镜系统中，第二透镜单元G2按从物方侧到像方侧的顺序依次包括：双凸的第三透镜元件L3；双凹的第四透镜元件L4；和双凸的第五透镜元件L5。在这些透镜元件中，第三透镜元件L3和第四透镜元件L4互相接合，从而构成正接合透镜元件。另外，用作第二透镜单元G2的最靠近物方侧的透镜元件的第三透镜元件L3具有非球面的物方侧表面。
进一步，在根据实施例5的变焦透镜系统中，第三透镜单元G3仅包括具有面向像方侧的凸表面的正弯月形第六透镜元件L6。该第六透镜元件L6具有非球面的物方侧表面和非球面的像方侧表面。
在根据实施例5的变焦透镜系统中，如下述表16所示，构成第一透镜单元G1的像方侧正透镜元件L2具有值得注意的高折射率。因此，在物方侧负透镜元件L1中容易确保大光束高度处的厚度，使透镜厚度能够被减小。因此，在根据实施例5的变焦透镜系统中，不使用时的总光程被减小。
在根据实施例1到5的变焦透镜系统中，以要求的光焦度构造配置透镜单元G1到G3，因此在处于满足优良的光学性能的状态下在整个透镜系统中实现尺寸的减小。
具体来说，在根据实施例1到5的变焦透镜系统中，第一透镜单元G1由一个具有面向物方侧的凸表面的物方侧负透镜元件和一个具有面向物方侧的凸表面的像方侧正透镜元件构成。另外，第二透镜单元G2由每一组都通过接合两个透镜元件制成的两组正接合透镜元件构成，或者具有这样的构造，一组接合透镜元件被置于每一个都被配置在物方侧或像方侧的正透镜元件之间。而且，第三透镜单元G3由一个透镜元件构成。这样，根据实施例1到5的变焦透镜系统实现了具有构成每个透镜单元的小数量的透镜元件和不使用时的短总光程的透镜系统。
如上所述，在根据实施例1到5的变焦透镜系统中，第二透镜单元G2由两组正接合透镜元件构成，或者具有这样的构造，一组接合透镜元件被置于每一个都被配置在物方侧或像方侧的正透镜元件之间。作为替代，第二透镜单元G2可以按从物方侧到像方侧的顺序包括一组正接合透镜元件和一个正透镜元件，因此可以实现具有不使用时的短总光程的透镜系统。
在根据实施例1到5的变焦透镜系统中，构成第一透镜单元G1的每一个物方侧负透镜元件和像方侧正透镜元件都具有非球面，同时像方侧正透镜元件具有特定的折射率和特定的阿贝数。因此根据实施例1到5的变焦透镜系统具有优良的例如补偿场曲的光学性能。
下文将叙述由如根据实施例1到5的变焦透镜系统的变焦透镜系统满足的条件。该根据实施例1到5的变焦透镜系统按从物方侧到像方侧包括具有负光焦度的第一透镜单元，具有正光焦度的第二透镜单元，和具有正光焦度的第三透镜单元，其中第一透镜单元G1由一个具有面向物方侧的凸表面的物方侧负透镜元件和一个具有面向物方侧的凸表面的像方侧正透镜元件构成，以及其中构成第一透镜单元的两个透镜元件中的每一个透镜元件都具有非球面。这里对每个实施例的变焦透镜系统规定了所要满足的多个条件。满足所有条件的结构是最合乎要求的变焦透镜系统。但是，当满足个别的条件时就能够获得提供相应效果的变焦透镜系统。
例如，在如根据实施例1到5的变焦透镜系统的变焦透镜系统中满足下列条件(1)，(2)和(3)：
n12＞1.88          …(1)
ν12＜26           …(2)
5.0＜αiW＜20.0    …(3)
(这里，ωW＞30)
其中，
n12是第一透镜单元的像方侧正透镜元件的折射率，
ν12是第一透镜单元的像方侧正透镜元件的阿贝数，
αiW是在广角端的最大像高处主光线入射到图像传感器上的入射角(这里，当主光线离开光轴入射在图像传感器的受光面上时入射角被定义为正)，以及
ωW是广角端的半视场角。
条件(1)和(2)规定了构成第一透镜单元的像方侧正透镜元件的折射率和阿贝数。当这些条件(1)和(2)满足时，像方侧正透镜元件的中心厚度变小，同时广角端侧的场曲受到抑制，在像方侧表面中的大曲率不再必要，因此容易确保边缘厚度。这样，可以减小第一透镜单元的厚度。这样也就减小整个变焦透镜系统的厚度，因此减小不使用时的总光程。
条件(3)规定了在广角端的最大像高处入射到图像传感器上的主光线的入射角。当条件(3)满足时，入射到图像传感器上的最离轴主光线的入射角变小。这样就减小了遮蔽的影响。当该值超过条件(3)的上限时，图像传感器的遮蔽的影响造成周边光量下降的可能性上升。相反，当该值低于条件(3)的下限时，摄远端的最离轴主光线的负角在放大倍数变化时变大。这样就造成尤其在摄远端的周边光量减少的可能性。
这里，当满足至少一个下列条件(1)’和(2)’时，就能更成功地实现上述效果。当下列条件(1)’满足时，第一透镜单元的像方侧正透镜元件可以具有大Z值(物方侧表面的曲率和像方侧表面的曲率之间的差)，这样透镜的中心对准容易。另外，当下列条件(2)’满足时，第一透镜单元中产生的色差可以更令人满意地得到补偿。
n12＞1.95          …(1)’
ν12＜24           …(2)’
进一步，当下列条件(3)’满足时，变焦过程中在最大像高处入射到图像传感器上的主光线的入射角的波动受到抑制，因此周边光量的波动也受到抑制。因此，该构造显著有效。
αiW＜15.0         …(3)’
进一步，例如，在如根据实施例1到5的变焦透镜系统的变焦透镜系统中，最好满足下列条件(4)，(5)，(6)和(7)：
n11＞1.50          …(4)
ν11＞35           …(5)
n12-n11＞0.10      …(6)
ν11-ν12＞15.0    …(7)
其中，
n11是第一透镜单元的物方侧负透镜元件的折射率，
ν11是第一透镜单元的物方侧负透镜元件的阿贝数，
n12是第一透镜单元的像方侧正透镜元件的折射率，
ν12是第一透镜单元的像方侧正透镜元件的阿贝数。
条件(4)和(5)规定了构成第一透镜单元的物方侧负透镜元件的折射率和阿贝数。条件(6)和(7)涉及进行令人满意的变焦透镜系统的色差补偿的条件，其中第一透镜单元为负前导(negative-lead)的透镜单元并具有负光焦度，同时第一透镜单元包括物方侧负透镜元件和像方侧正透镜元件。当这些条件(4)，(5)，(6)和(7)满足时，避免了透镜元件的光轴上的厚度随着光束高度的增加而增加的可能性，并且避免了当为了改进制造工艺的目的增加中心厚度时整个第一透镜单元的厚度进一步增加的可能性。同时，色差可以令人满意地得到补偿。
进一步，当满足至少一个下列条件(4)’，(5)’，(6)’和(7)’时，就能更成功地实现上述效果。另外，当满足至少一个下列条件(5)”和(7)”时，可以更令人满意地补偿第一透镜单元中产生的色差。
n11＞1.75          …(4)’
ν11＞38           …(5)’
65＞ν11           …(5)”
n12-n11＞0.12      …(6)’
ν11-ν12＞17.5    …(7)’
45.0＞ν11-ν12    …(7)”
进一步，例如，在如根据实施例1到5的变焦透镜系统的变焦透镜系统中，最好满足下列条件(8)：
T1/Y＜1.5          …(8)
其中，
T1是第一透镜单元的中心厚度，以及
Y是最大像高。
条件(8)规定了变焦透镜系统中第一透镜单元的中心厚度，其中第一透镜单元为负前导的透镜单元(negative-lead)并且具有负光焦度，因此容易变大。当满足条件(8)时，避免了第一透镜单元的厚度过分增加因此不使用时的总光程过分增加的可能性。
进一步，当满足下列条件(8)’时，光焦度被赋予第一透镜单元中的空气透镜。这样，在广角侧易于进行场曲的补偿。
0.8＜T1/Y          …(8)’
进一步，例如，在如根据实施例1到5的变焦透镜系统的变焦透镜系统中，最好满足下列条件(9)：
(T1+T2+T3)/Y＜3.5  …(9)
其中，
T1是第一透镜单元的中心厚度，
T2是第二透镜单元的中心厚度，
T3是第三透镜单元的中心厚度，以及
Y是最大像高。
条件(9)规定了各个透镜单元的中心厚度的总和。当条件(9)满足时，避免了各个透镜单元的厚度总和过分增加因此不使用时的总光程也过分增加的可能性。
当满足下列条件(9)’时，就能更成功地实现上述效果。另外，当满足下列条件(9)”时，能够确保每个透镜单元的厚度，尤其是第一透镜单元和第二透镜单元的厚度。这样就可能得到更令人满意的场曲补偿。
(T1+T2+T3)/Y＜3.2    …(9)’
2.5＜(T1+T2+T3)/Y    …(9)”
进一步，例如，在如根据实施例1到5的变焦透镜系统的变焦透镜系统中，最好满足下列条件(10)：
3.0＜f3/fW＜5.5      …(10)
(这里，ωW＞30)
其中，
f3是第三透镜单元的组合焦距，
fW是整个变焦透镜系统在广角端的焦距，以及
ωW是广角端的半视场角。
条件(10)规定了第三透镜单元的适当的焦距。当该值低于条件(10)的下限时，第三透镜单元的必要的光焦度变大。这样就造成在第三透镜单元比较接近物方侧的可变放大倍数范围内补偿球差或彗差的困难。相反，当该值超过条件(10)的上限时，第三透镜单元的必要的光焦度变小。这样就造成第三透镜单元移动量增加，因此而造成光学系统尺寸减小的困难。
这里，当满足至少一个下列条件(10)’和(10)”时，就能更成功地实现上述效果。
3.8＜f3/fW      …(10)’
f3/fW＜4.4      …(10)”
进一步，例如，在如根据实施例1到5的变焦透镜系统的变焦透镜系统中，最好满足下列条件(11)：
|αiW-αiT|＜15.0    …(11)
(这里，ωW＞30)
其中，
αiW是在广角端的最大像高处主光线入射到图像传感器上的入射角(这里，当主光线离开光轴入射在图像传感器的受光面上时入射角被定义为正)，
αiT是在摄远端的最大像高处主光线入射到图像传感器上的入射角(这里，当主光线离开光轴入射在图像传感器的受光面上时入射角被定义为正)，以及
ωW是广角端时的半视场角。
条件(11)规定了变焦时最大像高处主光线入射到图像传感器上的入射角。当条件(11)满足时，入射到图像传感器上的最离轴主光线的入射角的波动小，因此周边部分的图像的观看条件的波动保持在允许的范围内。
这里，当同时满足条件(3)和条件(11)时，可以适当保持图像周边的照度。因此，该构造为非常优选的构造。
这里，构成实施例1到5的变焦透镜系统的透镜单元唯一由通过折射使入射光偏转的折射型透镜元件(即，在每一个都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。但是，本发明不限于该结构的变焦透镜系统。例如，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；或通过介质中折射率的分布使入射光偏转的梯度折射率型透镜元件。
进一步，在根据实施例1到5的变焦透镜系统中，当反射表面可配置在光路中时，该光路可以在变焦透镜系统的前后或中间弯曲。弯曲位置可以取决于必要性而任意设定。当光路被适当弯曲时，就可以在拍摄设备中实现外观厚度的减小。
如上所述，根据本发明可以获得令人满意地补偿场曲并且还具有第一透镜单元的经减小的厚度以及不使用时的短总光程的变焦透镜系统。
(实施例6)
图11是根据实施例6的数字照相机的示意性结构图。图11中，数字照相机包括：包括变焦透镜系统1和CCD的图像传感器2的成像装置；液晶显示监视器3和主体4。所采用的变焦透镜系统1为根据实施例1的变焦透镜系统。图11中，变焦透镜系统1包括第一透镜单元G1，光圈A，第二透镜单元G2，和第三透镜单元G3。在主体4中，变焦透镜系统1配置在前侧，而图像传感器2配置在变焦透镜系统1的后侧。液晶显示监视器3配置在主体4的后侧，而通过变焦透镜系统1获得的被拍摄物体的光学图像形成在像面S上。
透镜镜筒包括主镜筒5，移动镜筒6和圆柱形凸轮7。当圆柱形凸轮7转动时，第一透镜单元G1，第二透镜单元G2和第三透镜单元G3移动到相对于图像传感器2的预定位置，因此可以实现从广角端到摄远端的范围的可变放大倍数。第三透镜单元G3可通过电机在光轴方向上移动用于聚焦调整。
这样，当根据实施例1的变焦透镜系统被用到数字照相机时，就能得到具有高分辨率，对场曲的高补偿能力以及不使用时的短总光程的小型数字照相机。这里，在如图11所示的数字照相机中，可以采用任何一种根据实施例2到5的变焦透镜系统以替代根据实施例1的变焦透镜系统。另外，如图11所示的数字照相机的光学系统可以应用到用于活动图像的数字摄像机上。在这种情况下，除了静止图像外还可以获得高分辨率的活动图像。
包括根据上述实施例1到5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到移动电话，PDA(个人数字助理)，监视系统中的监视拍摄设备，Web拍摄设备，车载拍摄设备等上。
下文将叙述实际实施根据实施例1到5的变焦透镜系统的数值实例。在这些数值实例中，表中的长度单位都是“mm”。表中角度的单位都是“度”。另外，r是曲率半径，d是轴向距离，nd是d线的折射率，νd是d线的阿贝数。在这些数值实例中，标记有*的表面为非球面，非球面的垂度z由下面的表达式定义：
z = ch 2 1 + { 1 - ( 1 + k ) c 2 h 2 + Ah 4 + Bh 6 + Ch 8 + Dh 10 + Eh 12
式中，h是从光轴算起的高度，c是曲率，k是圆锥常数，A，B，C，D，E分别是四阶，六阶，八阶，十阶和十二阶非球面系数。
(实例1)
实例1的变焦透镜系统对应图1A到1C所示的实施例1。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显示当拍摄距离为无穷远时的焦距f、F数、视角2ω、总光程L、和可变轴向距离数据d4、d11和d13。
表1
  透镜单元   透镜元件   表面   r   d   nd   νd
  G1   L1L2   1*23*4   51.8246.28712.88717.651   1.1002.4331.400可变   1.8052.400   41.017.0
              光圈   5   ∞   0.300
  G2   L3L4L5L6   *67891011   4.61730.1914.06919.2894.413-12.764   1.9000.5000.6000.6001.200可变   1.8051.7171.6201.589   41.029.536.361.3
  G3   L7   12*13   -237.873-15.297   1.100可变   1.665   55.2
              P   1415   ∞∞   0.9000.870   1.517   64.2
表2
  表面   k   A   B   C   D   E
  24613   -3.612E-010.000E+000.000E+000.000E+00   7.170E-06-9.258E-05-5.397E-044.422E-04   -3.185E-061.154E-06-1.839E-05-5.274E-05   -1.903E-090.000E+001.169E-076.216E-06   -1.340E-090.000E+00-3.148E-08-3.426E-07   0.000E+000.000E+000.000E+007.090E-09
表3
  轴向距离   广角端   中间位置   摄远端
  d4d11d13   14.792.706.10   8.079.094.47   2.3719.062.64
  fF-数2ωL   5.362.9870.0136.50   8.813.8644.6034.53   16.715.6623.9736.96
(实例2)
实例2的变焦透镜系统对应图3A到3C所示的实施例2。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显示当拍摄距离为无穷远时的焦距f、F数、视角2ω、总光程L、和可变轴向距离数据d4、d12和d14。
表4
  透镜单元   透镜元件   表面   r   d   nd   νd
  G1   L1L2   1*23*4   97.2386.11615.69662.842   1.3002.1811.778可变   1.8781.996   38.220.5
              光圈   5   ∞   0.300
  G2   L3L4L5L6   *6789101112   4.71120.9318.09252.4333.52124.775-24.775   1.5000.3000.8000.4000.4190.993可变   1.8041.6971.8051.697   40.855.525.555.5
  G3   L7   13*14   33.551-15.270   1.438可变   1.518   70.3
              P   1516   ∞∞   0.9000.870   1.517   64.2
表5
  表面   k   A   B   C   D   E
  24614   -7.285E-010.000E+00-1.425E-010.000E+00   1.632E-04-1.619E-04-4.078E-042.119E-04   -1.177E-057.984E-061.138E-05-1.102E-05   3.548E-07-2.917E-07-7.290E-061.904E-07   -1.538E-092.109E-097.546E-071.254E-08   0.000E+000.000E+000.000E+00-4.126E-10
表6
  轴向距离   广角端   中间位置   摄远端
  d4d12d14   16.242.704.39   6.867.903.93   1.6817.302.60
  fF-数2ωL   4.832.9975.7536.58   8.793.9645.0831.92   16.505.9124.6734.84
(实例3)
实例3的变焦透镜系统对应图5A到5C所示的实施例3。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显示当拍摄距离为无穷远时的焦距f、F数、视角2ω、总光程L、和可变轴向距离数据d4、d11和d13。
表7
  透镜单元   透镜元件   表面   r   d   nd   νd
  G1   L1L2   1*23*4   -84.4235.40414.38726.719   1.1002.3091.600可变   1.5141.900   63.324.0
              光圈   5   ∞   0.300
  G2   L3L4L5L6   *67891011   4.964144.5934.49643.5576.034-10.835   1.9000.5000.6000.6001.200可变   1.8051.7171.6201.589   41.029.536.361.3
  G3   L7   12*13   -237.873-14.202   1.100可变   1.665   55.2
              P   1415   ∞∞   0.9000.870   1.517   64.2
表8
  表面   k   A   B   C   D   E
  24613   -6.222E-010.000E+000.000E+000.000E+00   2.697E-04-2.732E-04-5.198E-044.072E-04   -9.608E-069.958E-06-1.810E-05-5.130E-05   -1.996E-07-1.370E-071.721E-066.943E-06   4.805E-090.000E+00-1.330E-.07-4.141E-07   0.000E+000.000E+000.000E+009.128E-09
表9
  轴向距离   广角端   中间位置   摄远端
  d4d11d13   14.382.706.45   8.049.144.83   2.0319.402.60
  fF数2ωL   5.572.9467.9435.61   8.823.7743.9434.10   16.705.5623.7136.11
(实例4)
实例4的变焦透镜系统对应图7A到7C所示的实施例4。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显示当拍摄距离为无穷远时的焦距f、F数、视角2ω、总光程L、和可变轴向距离数据d4、d11和d13。
表10
  透镜单元   透镜元件   表面   r   d   nd   νd
  G1   L1L2   1*23*4   96.7075.7579.38222.204   1.1001.2191.778可变   1.8781.996   38.220.5
              光圈   5   ∞   0.300
  G2   L3L4L5L6   *67891011   4.225-50.0003.64215.0175.586-16.364   1.5000.6000.6000.6001.500可变   1.8051.7171.6201.589   41.029.536.361.3
  G3   L7   12*13   100.000-15.520   1.100可变   1.665   55.2
              P   1415   ∞∞   0.9000.870   1.517   64.2
表11
  表面   k   A   B   C   D   E
  24613   -7.802E-010.000E+000.000E+000.000E+00   5.551E-05-4.846E-05-6.412E-047.442E-04   1.727E-073.420E-06-4.796E-05-9.347E-05   -1.998E-074.006E-086.036E-069.894E-06   6.955E-09-4.178E-09-6.470E-07-5.255E-07   0.000E+000.000E+000.000E+001.088E-08
表12
  轴向距离   广角端   中间位置   摄远端
  d4d11d13   16.772.704.97   7.108.244.43   2.1717.942.64
  fF-数2ωL   4.752.7876.5036.51   8.813.6644.0631.84   16.435.4024.0934.82
(实例5)
实例5的变焦透镜系统对应图9A到9C所示的实施例5。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显示当拍摄距离为无穷远时的焦距f、F数、视角2ω、总光程L、和可变轴向距离数据d4、d10和d12。
表13
  透镜单元   透镜元件   表面   r   d   nd   νd
  G1   L1L2   1*23*4   219.6205.39410.39019.494   1.3001.3321.700可变   1.6651.923   55.220.9
                光圈   5   ∞   0.300
  G2   L3L4L5   *678910   4.332-24.4403.69310.572-13.751   1.9690.5000.5821.100可变   1.8051.7551.487   41.027.570.4
  G3   L6   *11*12   -268.064-13.878   1.400可变   1.750   45.4
                P   1314   ∞∞   0.9000.870   1.517   64.2
表14
  表面   k   A   B   C   D   E
  2461112   -5.814E-010.000E+000.000E+000.000E+000.000E+00   2.649E-05-1.373E-04-5.954E-04-1.834E-046.049E-05   -1.759E-051.587E-05-1.623E-05-4.044E-05-2.992E-05   1.597E-07-3.585E-07-2.576E-062.363E-07-3.988E-07   3.392E-091.163E-102.704E-07-1.862E-083.768E-09   0.000E+000.000E+000.000E+000.000E+000.000E+00
表15
  轴向距离   广角端   中间位置   摄远端
  d4d10d12   16.492.704.78   6.457.005.08   2.3517.782.60
  fF-数2ωL   4.742.9277.1035.92   8.793.7544.8030.48   16.545.7624.1034.69
表16显示对应实例1到5中的条件的值。
表16
条件                                 实例
  1   2   3   4   5
  (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)   n12ν12αiWn11ν11n12-n11ν11-ν12T1/Y(T1+T2+T3)/Yf3/fW|αiW-αiT|   2.4017.012.01.8141.00.6024.01.373.014.610.2   2.0020.512.51.8838.20.1217.71.463.094.212.3   1.9024.010.31.5163.30.3939.31.393.034.19.2   2.0020.58.81.8838.20.1217.71.142.784.37.7   1.9220.910.01.6755.20.2634.31.202.754.19.5
  T1T2T3T1+T2+T3Y   4.934.801.1010.833.60   5.264.411.4411.113.60   5.014.801.1010.913.60   4.104.801.1010.003.60   4.334.151.409.883.60
图2A到2I是根据实例1的变焦透镜系统的纵向像差图。图4A到4I是根据实例2的变焦透镜系统的纵向像差图。图6A到6I是根据实例3的变焦透镜系统的纵向像差图。图8A到8I是根据实例4的变焦透镜系统的纵向像差图。图10A到10I是根据实例5的变焦透镜系统的纵向像差图。
图2A到2C，图4A到4C，图6A到6C，图8A到8C，图10A到10C显示了广角端的纵向像差。图2D到2F，图4D到4F，图6D到6F，图8D到8F，图10D到10F显示了大致中间位置的纵向像差。图2G到2I，图4G到4I，图6G到6I，图8G到8I，图10G到10I显示了摄远端的纵向像差。图2A，2D，2G，4A，4D，4G，6A，6D，6G，8A，8D，8G，10A，10D，10G为球差图。图2B，2E，2H，4B，4E，4H，6B，6E，6H，8B，8E，8H，10B，10E，10H为像散图。图2C，2F，2I，4C，4F，4I，6C，6F，6I，8C，8F，8I，10C，10F，10I为畸变图。在每个球差图中，垂直轴表示F数，实线、短划线和长划线分别表示d线、F线和C线的特性。在每个像散图中，垂直轴表示半视场角ω，实线和短划线分别表示弧矢像面(在每个图中表示为“s”)和子午像面(在每个图中表示为“m”)。在每个畸变图中，垂直轴表示半视场角ω。
根据本发明的变焦透镜系统可应用到诸如数字照相机的拍摄设备，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中。本变焦透镜系统尤其适用于要求高图像质量的诸如数字照相机或数字摄像机的拍摄设备。
虽然通过实例的方式并参考附图对本发明进行了全面的叙述，但应该理解的是，各种变化和修改对于本领域技术人员是显而易见的。因此，除非这种变化和修改脱离了本发明的范围，否则这样的变化和修改都应该被认为包括在本发明的范围之中。

Claims (15)

1.一种变焦透镜系统，用于以可变放大倍数形成物体的光学图像，其特征在于，该变焦透镜系统按从物方侧到像方侧的顺序依次包括：具有负光焦度的第一透镜单元，具有正光焦度的第二透镜单元，和具有正光焦度的第三透镜单元，其中，
在从广角端到摄远端的变焦过程中，所述各个透镜单元分别沿光轴以以下方式移动，所述第一透镜单元和所述第二透镜单元之间的间隔减小，同时所述第二透镜单元和所述第三透镜单元之间的间隔发生变化，从而实现可变的放大倍数，
所述第一透镜单元包括：一个具有面向物方侧的凸表面的物方侧负透镜元件；和一个具有面向物方侧的凸表面的像方侧正透镜元件，并且所述像方侧正透镜元件配置成在所述物方侧负透镜元件的像方侧具有空气间距，
构成所述第一透镜单元的两个透镜元件中的每一个都具有非球面，并且满足下列条件(1)，(2)和(3)：
n12＞1.88            …(1)
ν12＜26             …(2)
5.0＜αiW＜20.0     …(3)
(这里，ωW＞30)
其中，
n12是所述第一透镜单元的所述像方侧正透镜元件的折射率，
ν12是所述第一透镜单元的所述像方侧正透镜元件的阿贝数，
αiW是在广角端的最大像高处主光线入射到图像传感器上的入射角(这里，当主光线离开光轴入射在图像传感器的受光面上时入射角被定义为正)，以及
ωW是广角端的半视场角。
2.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(4)，(5)，(6)和(7)：
n11＞1.50           …(4)
ν11＞35            …(5)
n12-n11＞0.10       …(6)
ν11-ν12＞15.0      …(7)
其中，
n11是所述第一透镜单元的所述物方侧负透镜元件的折射率，
ν11是所述第一透镜单元的所述物方侧负透镜元件的阿贝数，
n12是所述第一透镜单元的所述像方侧正透镜元件的折射率，
ν12是所述第一透镜单元的所述像方侧正透镜元件的阿贝数。
3.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)：
T1/Y＜1.5            …(8)
其中，
T1是所述第一透镜单元的中心厚度，以及
Y是最大像高。
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(9)：
(T1+T2+T3)/Y＜3.5    …(9)
其中，
T1是所述第一透镜单元的中心厚度，
T2是所述第二透镜单元的中心厚度，
T3是所述第三透镜单元的中心厚度，以及
Y是最大像高。
5.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，所述第三透镜单元由一个透镜元件构成。
6.如权利要求1所述的变焦透镜系统，其特征在于，
构成所述第二透镜单元的最靠近物方侧透镜元件的物方侧表面为非球面，以及其中，
所述第二透镜单元，按从物方侧到像方侧的顺序依次包括一组正接合透镜元件和一个正透镜元件，或包括一个正透镜元件、一组接合透镜元件和一个正透镜元件，或包括两组正接合透镜元件。
7.一种成像装置，能够将被拍摄物体的光学图像转换成电图像信号然后输出该信号，其特征在于，该成像装置包括：
以可变放大倍数形成所述被拍摄物体的光学图像的变焦透镜系统；和
将由所述变焦透镜系统形成的所述被拍摄物体的光学图像转换成电图像信号的图像传感器，其中，
所述变焦透镜系统如权利要求1所述。
8.如权利要求7所述的成像装置，其特征在于，所述变焦透镜系统满足下列条件(4)，(5)，(6)和(7)：
n11＞1.50        …(4)
ν11＞35         …(5)
n12-n11＞0.10    …(6)
ν11-ν12＞15.0  …(7)
其中，
n11是所述第一透镜单元的所述物方侧负透镜元件的折射率，
ν11是所述第一透镜单元的所述物方侧负透镜元件的阿贝数，
n12是所述第一透镜单元的所述像方侧正透镜元件的折射率，
ν12是所述第一透镜单元的所述像方侧正透镜元件的阿贝数。
9.如权利要求7所述的成像装置，其特征在于，所述变焦透镜系统满足下列条件(8)：
T1/Y＜1.5        …(8)
其中，
T1是所述第一透镜单元的中心厚度，以及
Y是最大像高。
10.如权利要求7所述的成像装置，其特征在于，所述变焦透镜系统满足下列条件(9)：
(T1+T2+T3)/Y＜3.5      …(9)
其中，
T1是所述第一透镜单元的中心厚度，
T2是所述第二透镜单元的中心厚度，
T3是所述第三透镜单元的中心厚度，以及
Y是最大像高。
11.如权利要求7所述的成像装置，其特征在于，所述变焦透镜系统的所述第三透镜单元由一个透镜元件构成。
12.如权利要求7所述的成像装置，其特征在于，
构成所述变焦透镜系统的所述第二透镜单元的最靠近物方侧透镜元件的物方侧表面为非球面，以及其中
所述第二透镜单元按从物方侧到像方侧的顺序依次包括一组正接合透镜元件和一个正透镜元件，或包括一个正透镜元件、一组接合透镜元件和一个正透镜元件，或包括两组正接合透镜元件。
13.一种拍摄设备，能够拍摄被拍摄物体然后将其图像作为电图像信号输出，其特征在于，该拍摄设备包括：
包括以可变放大倍数形成所述被拍摄物体的光学图像的变焦透镜系统和将由所述变焦透镜系统形成的所述被拍摄物体的光学图像转换成电图像信号的图像传感器的成像装置，其中
所述变焦透镜系统如权利要求1所述。
14.如权利要求13所述的拍摄设备，其特征在于，该拍摄设备是能够获得所述被拍摄物体的静止图像的数字照相机。
15.如权利要求13所述的拍摄设备，其特征在于，该拍摄设备是能够获得所述被拍摄物体的活动图像的数字摄像机。
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Termination date: 20190307

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