CN101403820A - 双单元变焦透镜和装备有双单元变焦透镜的图像拾取装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及双单元变焦透镜和装备有双单元变焦透镜的图像拾取装置。该双单元变焦透镜从其物体侧开始按顺序包括具有负折射力的第一透镜单元G1；和具有正折射力的第二透镜单元G2。在从广角端到望远端变焦的过程中，第一透镜单元G1与第二透镜单元G2之间的距离减小。术语″透镜器件″是指其在光轴上与空气接触的表面仅仅包括两个表面的透镜部件，一个表面为物体侧表面，而另一个表面为图像侧表面，第一透镜单元G1包括具有负折射力的粘合透镜器件形式的负透镜器件，该负透镜器件从物体侧开始按顺序包括具有指向图像侧的凹面的负透镜和具有指向物体侧的凸面的正透镜，并且第二透镜单元G2包括具有至少一个负透镜和正透镜的粘合透镜器件。

Description

双单元变焦透镜和装备有双单元变焦透镜的图像拾取装置

技术领域

本发明涉及小尺寸变焦透镜和紧凑图像拾取装置，比如装备有这种小尺寸变焦透镜的数字相机。

背景技术

到目前为止，在图像拾取装置比如数字相机和摄像机中，已经追求高图像质量、高变焦比和镜筒框架的薄化。

比如，美国公开专利申请第2007/0121215号公开了一种双单元变焦透镜，其包括具有负折射力的第一透镜单元和具有正折射力的第二透镜单元。该双单元变焦透镜的第一透镜单元为粘合透镜，该粘合透镜从物体侧开始按顺序由双凹负透镜和正透镜组成。这种配置在减小变焦透镜的尺寸方面有优势。

然而，在这种双单元变焦透镜中，第二透镜单元中的所有透镜元件都为单个透镜。因此，透镜之间可能互相偏心，并且由于偏心之缘故而容易产生像差。

发明内容

考虑到上述问题而做出本发明，并且本发明的一个目的是提供一种双单元变焦透镜，该双单元变焦透镜在减小其尺寸及改进其性能方面是有优势的，并且可容易地减小透镜之间的相对偏心影响，并且提供一种装备有这种双单元变焦透镜的图像拾取装置。

根据本发明的一方面，提供了一种双单元变焦透镜，其从其物体侧开始按顺序包括：

具有负折射力的第一透镜单元；和

具有正折射力的第二透镜单元，其中

在从广角端到望远端的变焦过程中，第一透镜单元与第二透镜单元之间的距离减小，

第一透镜单元包括具有负折射力的粘合透镜形式的负透镜器件，

该负透镜器件从物体侧开始按顺序包括具有指向图像侧的凹面的负透镜和具有指向物体侧的凸面的正透镜，

包含在第一透镜单元中的透镜器件的总数为1，并且

第二透镜单元包括具有至少一个负透镜和正透镜的粘合透镜器件，

其中术语″透镜器件″是指其在光轴上与空气接触的表面仅仅包括两个表面的透镜部件，一个表面为物体侧表面，而另一个表面为图像侧表面。

根据本发明的另一方面，提供了一种图像拾取装置，其包括：

上述双单元变焦透镜，和

图像拾取元件，其设置在双单元变焦透镜的图像侧，该图像拾取元件将双单元变焦透镜形成的光学图像转换为电信号。

附图说明

图1A、1B和1C为沿着光轴的截面图，展示了根据本发明第一实施方式的变焦透镜在聚焦于无穷远物点处的状态下的配置，其中图1A展示了在广角端处的状态，图1B展示了中间状态，而图1C展示了在望远端处的状态。

图2A、2B和2C分别为类似于图1A、1B和1C的截面图，展示了根据本发明第二实施方式的变焦透镜的配置。

图3A、3B和3C分别为类似于图1A、1B和1C的截面图，展示了根据本发明第三实施方式的变焦透镜的配置。

图4A、4B和4C分别为类似于图1A、1B和1C的截面图，展示了根据本发明第四实施方式的变焦透镜的配置。

图5A、5B和5C分别为类似于图1A、1B和1C的截面图，展示了根据本发明第五实施方式的变焦透镜的配置。

图6A、6B和6C为展示了根据第一实施方式的变焦透镜在聚焦于无穷远物点处的状态下的球面相差、象散、失真和放大色差，其中图6A展示了在广角端处的像差，图6B展示了中间状态下的像差，而图6C展示了望远端处的像差。

图7A、7B和7C为类似于图6A、6B和6C的视图，展示了根据第二实施方式的变焦透镜在聚焦于无穷远物点处的状态下的像差。

图8A、8B和8C为类似于图6A、6B和6C的视图，展示了根据第三实施方式的变焦透镜在聚焦于无穷远物点处的状态下的像差。

图9A、9B和9C为类似于图6A、6B和6C的视图，展示了根据第四实施方式的变焦透镜在焦于无穷远物点处的状态下的像差。

图10A、10B和10C为类似于图6A、6B和6C的视图，展示了根据第五实施方式的变焦透镜在聚焦于无穷远物点状态下的像差。

图11为展示了失真校正的视图。

图12为前部立体图，展示了装备有根据本发明的变焦透镜的数字相机的外观。

图13为数字相机的后视立体图。

图14为该数字相机的截面图。

图15为数字相机主要部分的内部电路框图。

具体实施方式

根据本发明的双单元变焦透镜的基本配置为：变焦透镜从其物体侧开始按顺序包括具有负折射力的第一透镜单元和具有正折射力的第二透镜单元，并且在从广角端到望远端的变焦过程中，第一透镜单元与第二透镜单元之间的距离减小。

如上所述，将具有负折射力的透镜单元作为最靠近物体侧的透镜单元使用，这在减小透镜直径和在广角端实现足够宽的视场角方面是有利的。

此外，通过改变具有负折射力的第一透镜单元与具有正折射力的第二透镜单元之间的距离而执行变焦。

通过以下述方式设计上述双单元变焦透镜中的各透镜单元，可以更容易地减小尺寸、实现良好的光学性能和并减少偏心的影响。

在本说明书的上下文中，术语″透镜器件″是指其在光轴上与空气接触的表面仅仅包括两个表面的透镜部件，一个表面为物体侧表面，而另一个表面为图像侧表面。将第一透镜单元设计成具有负折射力的粘合透镜形式的负透镜器件，从物体侧开始，负透镜器件按顺序包括具有指向图像侧的凹面的负透镜和具有指向物体侧的凸面的正透镜。

通过将第一透镜单元设计成一个负透镜器件，换句话说，通过将第一透镜单元设计成总共包括一个透镜器件，可容易使第一透镜单元的厚度变小。

此外，将负透镜器件设计成包括正透镜和具有指向图像侧的凹面的负透镜有利于减小在第一透镜单元中产生的球面像差和色差。此外，可容易减小透镜之间的偏心，并且也可以减少偏心对轴外像差的影响。

此外，将第二透镜单元设计成包括具有包括至少一个负透镜和正透镜的粘合透镜形式的透镜器件有利于减小在第二透镜单元中产生的球面像差和色差。此外，可以减小包含在粘合透镜器件中的透镜之间的相对偏心程度。因此可容易减小偏心对轴外像差影响，并且可实现产量改进。

此外，更优选的是：满足以下条件中的至少一个。

优选的是：第二透镜单元包括至少一个负透镜和多个正透镜，这些负透镜和正透镜中的至少三个粘合到相邻透镜，并且包含在第二透镜单元中的透镜器件的总数为两个或更少。

借助这种配置，将第二透镜单元中的正折射力分布到多个正透镜中，并且将负透镜包含在第二透镜单元中。这有利于校正球面像差和色差。

此外，将至少三个透镜粘合到相邻透镜以便在第二透镜单元中具有两个或更少透镜器件有利于进一步改进第二透镜单元的性能以及减小其尺寸。

优选的是：第一透镜单元中的负透镜器件具有非球面粘合表面。通过将第一透镜单元中的粘合表面设计成非球面，能够极好地主要校正放大色差。

可以将第一透镜单元中的负透镜器件设计成具有球面粘合表面。通过将第一透镜单元中的粘合表面设计成球面，能够以低成本制造透镜单元。

优选的是：第一透镜单元中的负透镜具有满足以下条件的双凹形状：

-0.95＜(r_L11f+r_L11r)/(r_L11f-r_L11r)＜0.95...(1)

其中，r_L11f是第一透镜单元中的负透镜的物体侧表面的近轴曲率半径，而r_L11r是第一透镜单元中的负透镜的图像侧表面的近轴曲率半径。

条件表达式(1)与双单元变焦透镜中的第一透镜单元内定位在最靠近物体侧的双凹负透镜有关。

通过以不超过条件表达式(1)的下限的方式设计这种透镜，减轻了双凹负透镜的负折射力向其物体侧表面的集中，并且容易抑制产生轴外像差。

通过不超过条件表达式(1)的上限的方式设计这种透镜，可以使双凹负透镜的图像侧表面的曲率减小，借此防止了与双凹负透镜接触的正透镜具有曲率非常大的弯月形状，并且容易制造透镜。

此外，优选的是：第二透镜单元满足以下条件：

1≤Ns≤3...(2)

其中Ns是第二透镜单元中的粘合表面的总数。

在第二透镜单元中具有一个、两个或三个粘合表面能够以低成本提供具有良好光学性能的变焦透镜。

此外，优选的是：包含在第二透镜单元中的所有透镜器件为粘合透镜。这有助于减小偏心影响。此外，当镜筒折叠起来时，这有利于减小双单元变焦透镜的尺寸。

此外，优选的是：第一透镜单元满足以下条件：

0.05＜D_G1/f_w＜0.8...(3)

其中D_G1为第一透镜单元在光轴上的厚度，而f_w为双单元变焦透镜在广角端的焦距。

条件表达式(3)描述了第一透镜单元在光轴上的优选厚度。

通过将以不超过条件表达式(3)下限的方式进行设计第一透镜单元，可容易提供具有充足折射力的正透镜，这有助于实现优良的光学性能。

通过以不超过条件表达式(3)上限的方式设计第一透镜单元有利于减小镜筒折叠起来时双单元变焦透镜的厚度(即沿着光轴的长度)。

此外，优选的是：第二透镜单元满足以下条件：

0.1＜D_G2/f_w＜5.0...(4)

其中D_G2为第二透镜单元在光轴上的厚度，而f_w为双单元变焦透镜在广角端的焦距。

条件表达式(4)描述了第二透镜单元在光轴上的优选厚度。

通过以不超过条件表达式(4)的下限的方式设计第二透镜单元，可以容易地将正折射力分布给每个透镜，从而容易主要地减小轴外像差。

通过以不超过条件表达式(4)的上限的方式设计第二透镜单元有利于减小在镜筒折叠起来时双单元变焦透镜的厚度。

此外，优选的是：第二透镜单元中的粘合透镜中具有以绝对值表示的最大焦距的粘合透镜满足以下条件表达式：

0.5＜|f_G2a|/f_w＜∞...(5)

f_G2a是第二透镜单元中的粘合透镜中具有以绝对值表示的最大焦距的粘合透镜的焦距，而f_w是双单元变焦透镜在广角端的焦距。

条件表达式(5)与第二透镜单元的折射力有关。

通过以不超过条件表达式(5)的下限的方式设计第二透镜单元，可以使粘合透镜的折射力适度地变小，能容易抑制产生同轴和轴外像差。

将永远不会超过条件表达式(5)的上限。

此外，优选的是：第二透镜单元满足以下条件：

3≤N_G2≤6...(6)

其中N_G2是包含在第二透镜单元中的透镜总数。

在第二透镜单元中具有足够数量的透镜以便不会超过条件表达式(6)的下限有利于实现所需要的变焦比(zooming ratio)，同时维护令人满意的光学性能。

以不超过条件表达式(6)的上限这种方式设计第二透镜单元是优选的，因为这容易减小成本，并且在折叠镜筒时减小双单元变焦透镜的厚度。

此外，优选的是：第一透镜单元中的负透镜满足以下条件：

nd_G1L1＞1.75...(7)

其中nd_G1L1是第一透镜单元中的负透镜的折射率。

如果满足表达式(7)，则第一透镜单元中最靠近物体侧而定位的透镜可具有曲率适度的充足负折射力。这有利于实现尺寸减小和像差校正。

此外，优选的是：第一透镜单元中的负透镜满足以下条件：

vd_G1L1＞60...(8)

其中vd_G1L1是第一透镜单元中的负透镜的色散系数(Abbe number)。

满足表达式(8)有利于校正第一透镜单元的色差。

此外，优选的是：第一透镜单元中的上述正透镜具有满足以下条件的形状：

-40.0＜(r_L12f+r_L12r)/(r_L12f-r_L12r)＜-1.00...(9)

其中r_L12f是第一透镜单元中的正透镜的物体侧表面的近轴曲率半径，而r_L12r是第一透镜单元中的正透镜的图像侧表面的近轴曲率半径。

条件表达式(9)与第一透镜单元中的与负透镜接触的正透镜有关。

通过以不超过条件表达式(9)的下限的方式对这种正透镜进行设计，图像侧上的凹面曲率可以适度变小，从而容易主要抑制产生轴外像差。此外，在这种情况中，确保了正透镜具有足够能力，这有利于确保校正色差的功能。

通过将第一透镜单元中的正透镜设计成具有新月形状的透镜，同时防止超过条件表达式(9)的上限，能够容易地为其图像侧表面提供充足的负折射力，这能够容易地主要抑制产生同轴像差。

优选的是：第二透镜单元中最靠近物体侧定位的表面为非球面表面。

通过将最靠近物体侧的表面设计为非球面表面有利于顺利地校正从广角端到望远端的所有变焦位置处的球面像差。

此外，优选的是：第二透镜单元包括透镜器件，该透镜器件从物体侧开始顺序具有正透镜、负透镜和正透镜。

该透镜器件的这种对称折射力结构有利于校正球面像差和轴外像差。通过以上述顺序粘合正透镜、负透镜和正透镜，可以减小透镜之间的偏心，并且可容易地将第二透镜单元设计成具有充足的折射力。此外，这种透镜配置有利于实现较高的变焦比。

此外，优选的是：第二透镜单元由单个透镜器件组成，即包含在第二透镜单元中的透镜器件总数为1。这有利于减小第二透镜单元的尺寸。

第二透镜单元可以由两个透镜器件组成，每个透镜器件具有粘合表面。换句话说，包含在第二透镜单元中的透镜器件的总数可以为两个。

通过将第二透镜单元设计成由两个粘合透镜器件组成，可以减小在每个透镜器件中产生的色差。此外，具有与空气接触的四个透镜表面有利于控制第二透镜的主点并且有利于减小像差。

此外，优选的是：第二透镜单元中的每个透镜器件是双合透镜。这意味着包含在第二单元中的透镜总数为四个，这有利于减小成本。

此外，优选的是：在从广角端到望远端变焦的过程中，第二透镜单元以满足以下条件的方式移动：

0.5＜ΔG2/f_w＜3.0...(10)

其中ΔG2是第二透镜单元从其在广角端的位置到在望远端的位置之间的位移量，并且用正值表示朝着物体侧的位移。

条件表达式(10)描述了在尺寸与像差之间提供了良好平衡(或者折中)的第二透镜单元的适当位移量。

通过以不超过条件表达式(10)的下限的方式设计透镜配置，即使在没有使第二透镜单元的折射力很高的情况下也可以容易地实现变焦功能。此外，这种设计有利于减小像差差异。

通过以不超过条件表达式(10)的上限的方式设计透镜配置，可适度减小第二透镜单元的位移量，这有利于减小双单元变焦透镜的整个长度。

根据本发明的图像拾取装置包括双单元变焦透镜和设置在该双单元变焦透镜的图像侧上以便将双单元变焦透镜形成的光学图像转换为电信号的图像拾取元件，其中该双单元变焦透镜为以上描述的双单元变焦透镜中的任何一种。因此，可以提供装备有尺寸紧凑并且具有良好光学性能的双单元变焦透镜的图像拾取装置。

此外，优选的是：图像拾取装置具有图像变换部，该图像变换部通过图像处理而将包含双单元变焦透镜引起的失真的电信号转换为在其内对失真进行校正的图像信号。

通过以电的方式校正失真，可以减轻对双单元变焦透镜的像差校正的要求。因此，可容易提供具有足够负折射力的第一透镜单元，这有利于减小双单元变焦透镜的尺寸并且有利于实现较高的变焦比。

关于这一点，失真校正量可以在用于不同色彩的信号之间改变，从而也可以通过图像处理修正校正色差。

更优选的是：从减小尺寸和实现较高性能等的观点出发，可以组合起来应用上述特征中的一些。

在双单元变焦透镜具有聚焦功能的情况下，应当将上面提出的条件表达式解释为变焦透镜聚焦于最远处物点的状态下的条件。

更优选的是：上述条件表达式中的极限值可以变化如下。

对于条件表达式(1)，更优选的是：下限值为-0.5，更优选地为-0.3。更优选的是：上限值为0.5，更优选地为0.3。

对于条件表达式(2)，更优选的是：上限值为2。

对于条件表达式(3)，更优选的是：下限值为0.1，更优选地为0.15。更优选的是：上限值为0.6，更优选地为0.3。

对于条件表达式(4)，更优选的是：下限值为0.3，更优选地为0.5。更优选的是：上限值为3.0，更优选地为2.5。

对于条件表达式(5)，更优选的是：下限值为0.8，更优选地为1.0。更优选的是：条件表达式(5)的上限值为2000、1000或200，从而允许将粘合透镜配置成具有折射力。这有利于控制主点等。

对于条件表达式(6)，更优选的是：上限值为5，更优选地为4。

对于条件表达式(7)，不需要针对现有的透镜材料设置上限值。然而，优选的是：第一透镜单元中的负透镜的折射率nd_G1L1不超过20，因为如果折射率超过20的话，则需要严格的表面精度控制。

对于条件表达式(8)，更优选的是：下限值为65，更优选地为70。更优选的是：另外将上限值设定为95。从而能够容易减小反常色散对二级光谱的影响。

对于条件表达式(9)，更优选的是：下限值为-20，更优选地为-10。更优选的是：上限值为-1.1，更优选地为-1.2。

对于条件表达式(10)，更优选的是：下限值为0.7，更优选地为0.9，更优选地为1.0。更优选的是：上限值为2.0，更优选地为1.5，更优选地为1.3。

在发明的上述方式中，更优选的是：同时满足条件表达式中的一些。在以上提出的条件表达式中的每一个的数值范围限制中，可以应用仅仅由上限值或者下限值进行的限制。此外，可以任何可能的组合采用上述各种特征。

以下将参照附图详细描述根据本发明的变焦透镜和图像拾取装置的实施方式。然而应当理解：以下描述的的实施方式并不旨在限制本发明。

以下将描述根据本发明的变焦透镜的第一到第五实施方式。图1A到图1C、图2A到图2C、图3A到图3C、图4A到图4C和图5A到图5C都是截面图，展示了根据第一到第五实施方式的变焦透镜分别在广角端(图1A、2A、3A、4A和5A)、在中间焦距位置(图1B、2B、3B、4B和5B)和在望远端(图1C、2C、3C、4C和5C)在变焦透镜聚焦于无穷远物点处的状态下的配置。在图1A到图5C中，用G1表示第一透镜单元，用S表示虹彩光阑(或者孔径光阑)，用G2标示第二透镜单元，用FS表示光阑(flare stop)，用F表示平面平行板，该平面平行板上涂设有波长范围限制涂层，波长范围限制涂层阻止或者减小红外光以便构成低通滤波器，用C表示构成了用于电子图像拾取元件的盖玻片的平面平行板，并且用I表示像面。盖玻片C可以具有涂设于其表面上用于波长范围限制的多层涂层。可以将盖玻片C设计成具有低通滤波器的功能。

以下提出的所有数字数据用于变焦透镜聚焦于无穷远处物体的状态。在数字数据中，尺寸以mm表示，而角度以度表示。提出了用于广角端(WE)、中间变焦状态(ST)和望远端(TE)的变焦数据。

根据实施方式的变焦透镜中的每一个为具有3左右的变焦比同时实现了良好光学性能的负正配置的双单元变焦透镜。

在根据这些实施方式的变焦透镜中，有效的图像拾取区域具有在所有变焦位置恒定的矩形形状。

以下针对各实施方式提出的与条件表达式相关联的值用于变焦透镜聚焦于无穷远物点处的状态。总长度指的是透镜在光轴上的入射面与出口面之间的距离和后焦点之间的总和。后焦点用等效空距(air distance)表示。

在从广角端到望远端变焦的过程中，第一透镜单元首先朝着图像侧移动，然后朝着物体侧移动，而第二透镜单元G2仅仅朝着物体侧移动。

通过沿着光轴方向移动第一透镜单元而执行聚焦。具体地，在从位于长距离的物体向位于短距离的物体的聚焦操作中，将第一透镜单元朝着物体侧移动。

平面平行板包括具有IR截止涂层的低通滤波器和CCD盖玻片。

如图1A、1B和1C所示，根据第一实施方式的变焦透镜具有折射力为负的第一透镜单元G1、虹彩光阑S、具有正折射力的第二透镜单元G2和光阑FS，它们以上述从物体侧开始的顺序排列。

在从广角端到望远端变焦的过程中，第一透镜单元G1首先朝着图像侧移动，然后朝着物体侧移动，而第二透镜单元G2仅仅朝着物体侧移动。

第一透镜单元G1包括粘合透镜，该粘合透镜从物体侧开始按顺序包括双凹负透镜和具有指向物体侧的凸面的正新月透镜。第二透镜单元G2包括粘合透镜，该粘合透镜从物体侧开始按顺序包括双凸正透镜、双凹负透镜和具有指向物体侧的凸面的正新月透镜。

非球面表面用于第一透镜单元G1的双凹负透镜的物体侧表面、用于第一透镜单元G1内具有指向物体侧的凸面的正新月透镜的图像侧表面、第二透镜单元G2内的双凸正透镜的物体侧表面和第二透镜单元G2内的具有指向物体侧的凸面的正新月透镜的图像侧表面，即共有四个非球面表面。

如图2A、2B和2C所示，根据第二实施方式的变焦透镜具有折射力为负的第一透镜单元G1、虹彩光阑S和具有正折射力的第二透镜单元G2，它们以上述从物体侧开始的顺序排列。

在从广角端到望远端变焦的过程中，第一透镜单元G1首先朝着图像侧移动，然后朝着物体侧移动，而第二透镜单元G2仅仅朝着物体侧移动。

第一透镜单元G1包括粘合透镜，该粘合透镜从物体侧开始按顺序包括双凹负透镜和具有指向物体侧的凸面的正新月透镜。第二透镜单元G2从物体侧开始按顺序包括：由具有指向物体侧的凸面的正新月透镜和具有指向物体侧的凸面的负新月透镜组成的粘合透镜，以及由双凸透镜和具有指向图像侧的凸面的负新月透镜组成的粘合透镜。

非球面表面用于第一透镜单元G1的双凹负透镜的物体侧表面、用于第一透镜单元G1内具有指向物体侧的凸面的正新月透镜的图像侧表面、第二透镜单元G2内最靠近物体侧定位具有指向物体侧的凸面的正新月透镜的物体侧表面、第二透镜单元G2内具有指向物体侧的凸面的负新月透镜的图像侧表面、和第二透镜单元G2内最靠近图像侧定位的具有指向图像侧的凸面的负新月透镜的图像侧表面，即共有五个非球面表面。

如图3A、3B和3C所示，根据第三实施方式的变焦透镜具有折射力为负的第一透镜单元G1、虹彩光阑S和具有正折射力的第二透镜单元G2，它们以上述从物体侧开始的顺序排列。

在从广角端到望远端变焦的过程中，第一透镜单元G1首先朝着图像侧移动，然后朝着物体侧移动，而第二透镜单元G2仅仅朝着物体侧移动。

第一透镜单元G1包括粘合透镜，该粘合透镜从物体侧开始按顺序包括双凹负透镜和具有指向物体侧的凸面的正新月透镜。第二透镜单元G2从物体侧开始按顺序包括：由具有指向物体侧的凸面的正新月透镜和具有指向物体侧的凸面的负新月透镜组成的粘合透镜；由具有指向物体侧的凸面的正新月透镜和具有指向物体侧的凸面的负新月透镜组成的粘合透镜；以及具有指向物体侧的凸面的正新月透镜。

非球面表面用于第一透镜单元G1的双凹负透镜的物体侧表面、用于第一透镜单元G1内具有指向物体侧的凸面的正新月透镜的图像侧表面、第二透镜单元内最靠近物体侧定位的具有指向物体侧的凸面的正新月透镜的物体侧表面、第二透镜单元G2内具有指向物体侧的凸面的负新月透镜的图像侧表面和第二透镜单元G2内最靠近图像侧定位的具有指向物体侧的凸面的负新月透镜的图像侧表面，即共有五个非球面表面。

如图4A、4B和4C所示，根据第四实施方式的变焦透镜具有折射力为负的第一透镜单元G1、虹彩光阑S和具有正折射力的第二透镜单元G2和光阑FS，它们以上述从物体侧开始的顺序排列。

在从广角端到望远端变焦的过程中，第一透镜单元G1首先朝着图像侧移动，然后朝着物体侧移动，而第二透镜单元G2仅仅朝着物体侧移动。

第一透镜单元G1包括粘合透镜，该粘合透镜从物体侧开始按顺序包括双凹负透镜和具有指向物体侧的凸面的正新月透镜。第二透镜单元G2包括粘合透镜，该粘合透镜从物体侧开始按顺序包括双凸正透镜、双凹负透镜和具有指向物体侧的凸面的正新月透镜。

非球面表面用于第一透镜单元G1的双凹负透镜的两个表面、用于第一透镜单元G1内具有指向物体侧的凸面的正新月透镜的图像侧表面、第二透镜单元G2内双凸正透镜的物体侧表面和具有指向物体侧的凸面的正新月透镜的图像侧表面，即共有五个非球面表面。

如图5A、5B和5C所示，根据第五实施方式的变焦透镜具有折射力为负的第一透镜单元G1、虹彩光阑S和具有正折射力的第二透镜单元G2，它们以上述从物体侧开始的顺序排列。

在从广角端到望远端变焦的过程中，第一透镜单元G1首先朝着图像侧移动，然后朝着物体侧移动，而第二透镜单元G2仅仅朝着物体侧移动。

第一透镜单元G1包括粘合透镜，该粘合透镜从物体侧开始按顺序包括双凹负透镜和具有指向物体侧的凸面的正新月透镜。第二透镜单元G2由从物体侧开始按顺序包括：由具有指向物体侧的凸面的正新月透镜和具有指向物体侧的凸面的负新月透镜组成的粘合透镜；以及由双凸正透镜和具有指向图像侧的凸面的负新月透镜组成的粘合透镜。

非球面表面用于第一透镜单元G1的双凹负透镜的两个表面、用于第一透镜单元G1内具有指向物体侧的凸面的正新月透镜的图像侧表面、用于第二透镜单元G2内最靠近物体侧定位的具有指向物体侧的凸面的正新月透镜的物体侧表面、第二透镜单元G2内具有指向物体侧的凸面的负新月透镜的图像侧表面和第二透镜单元G2内最靠近图像侧定位的具有指向图像侧的凸面的负新月透镜的图像侧表面，即共有六个非球面表面。

以下展示了上述各实施方式的数字数据。除了上述符号之外，f表示整个变焦透镜系统的焦距，F_NO表示F数，ω表示半像角，WE表示广角端，ST表示中间状态，TE表示望远端，r1、r2...中的每一个表示各透镜表面的曲率半径，d1、d2...中的每一个表示两个透镜之间的距离，nd1、nd2...中的每一个表示用于d线的各透镜的折射率，而vd1、vd2...中的每一个表示各透镜的色散系数。

稍后将要描述的透镜系统的总长度为通过将后焦点加到从第一透镜表面直到最后透镜表面的距离而获得的长度。BF(后焦点)为根据从最后透镜表面直到近轴像面的距离的空中转换(air conversion)而表达的单位。

当将x设定为以光线行进方向作为正(方向)的光轴，并且将y设定为在垂直于光轴的方向上时，通过以下表达式描述非球面表面形状。

x＝(y²/r)/[1+{1-(K+1)(y/r)²}^1/2]+A₄y⁴+A₆y⁶+A₈y⁸+A₁₀y¹⁰+A₁₂y¹²

其中r表示近轴曲率半径，K表示锥面系数，A₄、A₆、A₈、A₁₀和A₁₂分别表示四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶非球面系数。此外，在非球面系数中，′e-n′(其中，n是整数)指示了′10^-n′。

此外″A″是指表面为非球面，而″S″是指表面为孔径光阑，″FS″是指表面为光阑。

例子1

单位：mm

表面数据

表面编号  r          d      nd         vd

1^*        -18.595    0.70   1.75500    52.32

2         13.016     1.03   1.63494    23.22

3^*        100.000    可变

4(S)      ∞         -0.40

5^*        6.133      2.00   1.80610    40.73

6         -8.787     0.70   1.84666    23.78

7         18.518     2.10   1.49700    81.54

8^*        25.852     0.74

9(FS)    ∞    可变

10       ∞    0.50    1.51633    64.14

11       ∞    0.50

12       ∞    0.50    1.51633    64.14

13       ∞    0.42

像面(光接收表面)

非球面系数

第一表面

k＝0.000，A4＝-6.30733e-04，

A6＝8.04700e-05，A8＝-2.41468e-06，A10＝2.49221e-08

第三表面

k＝0.000，A4＝-9.01978e-04，

A6＝1.35944e-04，A8＝-4.48134e-06，A10＝5.17594e-08

第五表面

k＝-7.388，A4＝3.77081e-03，

A6＝-6.67603e-05，A8＝-2.24170e-05，A10＝2.92987e-06

第八表面

k＝-100.000，A4＝2.87287e-03，

A6＝3.90010e-04，A8＝-9.58675e-05，A10＝1.09405e-05

小组焦距

f1＝-17.66    f2＝10.02

变焦数据       WE        ST      TE

IH             3.84      3.84    3.84

焦距           7.51      13.50   21.62

Fno.           3.71      4.68    6.00

2ω(°)        62.44     32.66   20.13

BF             10.76     14.16   18.77

总长度         33.27     26.21   25.89

d3             16.38     5.92    1.00

d9    8.43    11.84    16.45

例子2

单位：mm

表面数据

表面编号    r          d       nd         vd

1^*          -14.506    0.50    1.49700    81.54

2           10.856     1.15    1.84666    23.78

3^*          15.277     可变

4(S)        ∞         -0.04

5^*          5.072      1.60    1.72916    54.68

6           7.779      1.20    1.49700    81.54

7^*          2.734      0.50

8           6.852      1.75    1.72916    54.68

9           -6.086     1.35    1.94595    17.98

10^*         -11.713    可变

11          ∞         0.40    1.54771    62.84

12          ∞         0.50

13          ∞         0.50    1.51633    64.14

14          ∞         0.40

像面(光接收表面)

非球面系数

第一表面

k＝0.000，A4＝5.89517e-04，

A6＝-7.97026e-06，A8＝1.07863e-07，A10＝-7.51442e-10

第三表面

k＝0.000，A4＝3.11742e-04

第五表面

k＝0.000，A4＝-1.00466e-03，

A6＝-2.32696e-04，A8＝3.58215e-05，A10＝-2.14951e-06

第七表面

k＝0.000，A4＝-4.49538e-03，

A6＝-2.06695e-03，A8＝4.98497e-04，A10＝-6.83344e-05

第十表面

k＝0.000，A4＝-5.81625e-04，

A6＝8.83885e-05，A8＝-1.84184e-05

小组焦距

f1＝-17.30    f2＝10.93

变焦数据    WE      ST       TE

IH          3.84    3.84     3.84

焦距        6.80    13.73    19.60

Fno.        4.07    5.12     6.00

2ω(°)     67.14   32.38    22.46

BF          11.93   16.31    20.01

总长度      39.69   30.03    29.61

d3          19.76   5.72     1.59

d10         10.44   14.82    18.53

例子3

单位：mm

表面数据

表面编号r          d       nd         vd

1^*      -17.815    0.50    1.49700    81.54

2       10.941     1.15    1.84666    23.78

3^*      13.902     可变

4(S)    ∞         -0.04

5^*      4.551      1.83    1.72916    54.68

6       8.057      1.20    1.49700    81.54

7^*      5.646      0.50

8       7.883      1.75    1.72916    54.68

9    1190.884    1.35    1.94595    17.98

10^*  8.753       4.29

11   8.000       2.63    1.75520    27.51

12   13.916      可变

13   ∞          0.40    1.54771    62.84

14   ∞          0.50

15   ∞          0.50    1.51633    64.14

16   ∞          0.39

像面(光接收表面)

非球面系数

第一表面

k＝0.000，A4＝2.93453e-04，

A6＝-2.64599e-06，A8＝-2.24119e-08，A10＝2.97856e-10

第三表面

k＝0.000，A4＝1.13735e-04，

A6＝4.24332e-06，A8＝-2.79169e-07，A10＝2.92069e-09

第五表面

k＝0.000，A4＝9.14199e-05，A6＝-1.31362e-04，A8＝3.90582e-05，A10＝-4.14670e-06

第七表面

k＝0.000，A4＝2.88368e-03，

A6＝-4.44459e-04，A8＝1.92375e-04，A10＝-2.13182e-05

第十表面

k＝0.000，A4＝1.06607e-03，

A6＝3.48197e-05，A8＝6.44665e-06

小组焦距

f1＝-17.56    f2＝10.18

变焦数据WE     ST    TE

IH      3.84   3.84  3.84

焦距    6.80    13.74    19.60

Fno.    3.90    5.04     6.00

2ω(°) 67.91   32.97    22.89

BF      3.28    7.31     10.70

总长度  32.76   26.53    26.45

d3      19.25   5.97     2.08

d12     1.80    5.82     9.23

例子4

单位：mm

表面数据

表面编号r          d       nd         vd

1^*      -18.680    0.70    1.75500    52.32

2^*      15.104     1.00    1.63494    23.22

3^*      82.143     可变

4(S)    ∞         -0.40

5^*      6.141      2.00    1.80610    40.73

6       -7.921     0.70    1.84666    23.78

7       22.631     2.10    1.49700    81.54

8^*      22.470     0.74

9(FS)   ∞         可变

10      ∞         0.50    1.51633    64.14

11      ∞         0.50

12      ∞         0.50    1.51633    64.14

13      ∞         0.42

像面(光接收表面)

非球面系数

第一表面

k＝0.000，A4＝-6.20263e-04，

A6＝8.15585e-05，A8＝-2.45369e-06，A10＝2.50750e-08

第二表面

k＝0.000，A4＝3.00523e-04，

A6＝2.75079e-05，A8＝-9.01268e-07

第三表面

k＝0.000，A4＝-9.50787e-04，

A6＝1.34775e-04，A8＝-4.43015e-06，A10＝5.17908e-08

第五表面

k＝-7.363，A4＝3.76149e-03，

A6＝-6.88591e-05，A8＝-2.20188e-05，A10＝2.94730e-06

第八表面

k＝-100.000，A4＝3.18713e-03，

A6＝3.99294e-04，A8＝-1.02805e-04，A10＝1.15388e-05

小组焦距

f1＝-17.67    f2＝9.99

变焦数据WE    ST    TE

IH      3.84  3.84  3.84

焦距    7.51  13.50 21.62

Fno.    3.70  4.68  6.00

2ω(°) 62.57 32.66 20.13

BF      10.69 14.08 18.66

总长度  33.14 26.09 25.76

d3      16.35 5.91  1.00

d9      8.37  11.76 16.35

例子5

单位：mm

表面数据

表面编号r       d    nd      vd

1^*      -14.031 0.50 1.49700 81.54

2^*      11.216  1.15 1.84666 23.78

3^*   17.084    可变

4(S) ∞        -0.04

5^*   4.769     1.60    1.72916    54.68

6    7.779     1.20    1.49700    81.54

7^*   2.631     0.50

8    5.876     1.75    1.72916    54.68

9    -7.129    1.35    1.94595    17.98

10^*  -17.837   可变

11   ∞        0.40    1.54771    62.84

12   ∞        0.50

13   ∞        0.50    1.51633    64.14

14   ∞        0.40

像面(光接收表面)

非球面系数

第一表面

k＝0.000，A4＝7.11373e-04，

A6＝-8.06190e-06，A8＝8.20716e-08，A10＝-5.91372e-10

第二表面

k＝1.699，A4＝-1.00477e-04，

A6＝-3.22516e-06，A8＝1.27304e-08，A10＝-6.84920e-10

第三表面

k＝0.000，A4＝4.52048e-04

第五表面

k＝0.000，A4＝-8.71210e-04，

A6＝-2.03520e-04，A8＝3.98750e-05，A10＝-3.56969e-06

第七表面

k＝0.000，A4＝-4.34340e-03，

A6＝-2.00310e-03，A8＝5.09009e-04，A10＝-8.25084e-05

第十表面

k＝0.000，A4＝-4.99676e-04，

A6＝8.47866e-05，A8＝-2.01824e-05

小组焦距

f1＝-18.47    f2＝10.80

变焦数据WE      ST      TE

IH      3.84    3.84    3.84

焦距    6.80    13.74   19.60

Fno.    4.06    5.12    6.00

2ω(°) 67.22   32.30   22.42

BF      10.93   14.98   18.41

总长度  39.69   28.92   28.01

d3      20.75   5.93    1.59

d10     9.44    13.50   16.93

第六实施方式的变焦透镜系统具有与第一实施方式的变焦透镜系统的结构类似的结构。

第七实施方式的变焦透镜系统具有与第二实施方式的变焦透镜系统的结构类似的结构。

第八实施方式的变焦透镜系统具有与第三实施方式的变焦透镜系统的结构类似的结构。

第九实施方式的变焦透镜系统具有与第四实施方式的变焦透镜系统的结构类似的结构。

第十实施方式的变焦透镜系统具有与第五实施方式的变焦透镜系统的结构类似的结构。

例子6中的图像高度和总像角数据展示如下。

变焦数据

         WE    ST      TE

IH       3.60  3.84    3.84

焦距     7.51  13.50   21.62

Fno.     3.71  4.68    6.00

2ω(°)    58.16    32.66    20.13

例子7中的图像高度和总像角数据展示如下。

变焦数据

        WE      ST      TE

IH      3.59    3.84    3.84

焦距    6.80    13.73   19.60

Fno.    4.07    5.12    6.00

2ω(°) 62.62   32.38   22.46

例子8中的图像高度和总像角数据展示如下。

变焦数据

        WE    ST     TE

IH      3.57  3.84   3.84

焦距    6.80  13.74  19.60

Fno.    3.90  5.04   6.00

2ω(°) 62.52 32.97  22.89

例子9中的图像高度和总像角数据展示如下。

变焦数据

        WE    ST    TE

IH      3.84  3.84  3.84

IH      3.60  3.84  3.84

焦距    7.51  13.50 21.62

Fno.    3.70  4.68  6.00

2ω(°) 58.24 32.66 20.13

例子10中的图像高度和总像角数据展示如下。

变焦数据

         WE    ST      TE

IH       3.60  3.84    3.84

焦距     6.80  13.74   19.60

Fno.     4.06  5.12    6.00

2ω(°)  62.90 32.30   22.42

第一实施方式到第五实施方式中在无穷远物点处聚焦时的像差图展示于图6A到图10C中。在这些像差图中，图6A、图7A、图8A、图9A和图10A分别展示了在广角端处的球面像差(SA)、象散(AS)、失真(DT)和放大色差(CC)，图6B、图7B、图8B、图9B和图10B分别展示了在中间焦距状态的球面像差(SA)、象散(AS)、失真(DT)和放大色差(CC)，而图6C、图7C、图8C、图9C和图10C分别展示了在望远端处的球面像差(SA)、象散(AS)、失真(DT)和放大色差(CC)。在每个视图中，″ω″展示了半像角。

各实施方式中的条件值展示如下。

例子1，6例子2，7例子3，8例子4，9例子5，10

(1)(r_L11f+r_L11r)/(r_L11f-r_L11r)

0.176    0.144    0.239    0.106    0.112

(2)N_s

2        2        2        2        2

(3)D_G1/f_w

0.230    0.243    0.243    0.226    0.243

(4)D_G2/f_w

0.639    0.941    1.993    0.639    0.941

(5)|f_G2a|/f_w

1.330    6.510    158.940  1.330    9.430

(6)N_G2

3        4        5        3        4

(7)nd_G1L1

1.75500  -        -        1.75500  -

(8)vd_G1L1

-        81.54    81.54    -        81.54

(9)(r_L12f+r_L12r)/(r_L12f-r_L12r)

-1.299   -5.912   -8.390   -1.451   -4.823

(10)ΔG2/f_w

1.067    1.189    1.091    1.062    1.101

顺便地，为了防止发生重影和眩光，一般将抗反射涂层涂设到透镜与空气接触的表面上。

另一方面，在粘合透镜的粘合表面处，粘结剂的折射率充分高于空气的折射率。因此在许多情况中，反射最初为单层涂层或更低级别的反射，并且涂设涂层的情况不多。然而当积极地甚至将抗反射涂层涂设到粘合表面时，能够进一步减小重影和眩光，并且能实现更有利的图像。

特别地，近来已经将具有高折射率的玻璃材料广泛应用在相机的光学系统内，具有较高的像差校正效果。然而当将具有高折射率的玻璃材料作为粘合透镜使用时，粘合表面处的反射变得不容忽视。在这种情况中，将抗反射涂层涂设到粘合表面上特别有效。

粘合表面涂层的高效使用已经公开于日本专利申请公开第平2-27301号、2001-324676号、2005-92115号和美国专利第7116482号中。在这些专利文献中，已经描述了正前级变焦透镜系统的第一透镜单元中的粘合透镜表面涂层，并且公开于这些专利文献中的相同内容可以用于本发明的具有正能力的第一透镜单元中的粘合透镜表面。

作为将要使用的涂层材料，根据粘结剂材料的折射率和作为基体的透镜的折射率，可以合适地具有相对较高折射率的选择涂层材料比如Ta₂O₅、TiO₂、Nb₂O₅、ZrO₂、HfO₂、CeO₂、SnO₂、In₂O₃、ZnO、和Y₂O₃，以及具有相对较低折射率的涂层材料比如MgF₂、SiO₂、以及Al₂O₃，并且将其设定为满足相位条件的薄膜厚度。

自然地，与透镜上与空气接触的表面上的涂层类似，也可以将粘合表面上的涂层设定为多层涂层。通过合适地将薄膜厚度和不少于二层的薄膜数量的涂层材料组合起来，能够进一步减小反射，并且能够控制光谱特性和角度特性。

此外，勿庸置疑：对于第一透镜单元中的透镜之外的透镜的粘合表面而言，基于类似想法将涂层涂设到粘合表面上是有效的。

(失真校正)

顺便地，当使用本发明的变焦透镜系统时，以电的方式执行图像失真的数字校正。以下将描述图像失真数字校正的基本概念。

比如，如图11所示，将光轴与图像拾取平面之间的交点作为中心，对与有效图像拾取平面上的较长边内部接触的半径为R的圆的圆周(图像高度)的放大率进行固定，并且将该圆周设定为用于校正的基本参考。接下来，基本在径向上移动位于半径R之外的任意半径r(ω)的圆周(图像高度)上的每个点，并且移动到在半径为r′(ω)的同心圆上而执行校正。

比如在图11中，将半径为R的圆内侧的任意半径为r₁(ω)的圆周上的点P1朝着圆中心移动到待校正的半径为r₁′(ω)的圆周上的点P2。将半径为R的圆外侧的任意半径为r₂(ω)的圆周上的点Q1朝着远离圆中心的方向移动到待校正的半径为r₂′(ω)的圆周上的点Q2。

在此可以将r′(w)表达如下。

r′(ω)＝α·f·tanω(0≤α≤1)

其中ω为物体的半像角，而f为成像光学系统(本发明中的变焦透镜系统)的焦距。

在此，当将对应于半径为R的圆(图像高度)的理想图像高度设定为Y时，则

α＝R/Y＝R/(f·tanω).

光学系统理想地相对于光轴旋转对称。换句话说，也以相对于光轴的旋转对称方式发生失真。结果，如以上已经描述的那样，在以电的方式校正光学失真的情况下，当能够固定与有效图像拾取平面的较长边内部接触的半径为R的圆的圆周(图像高度)的放大率、以重现图像上的光轴与图像拾取平面的交点作为中心、并且在基本径向上移动半径R以外的半径为r(ω)的圆周(图像高度)上的每个点，将其移动到半径为r′(ω)的同心圆从而执行校正的时候，从数据量和计算量的角度可以认为这是有利的。

顺便地，当图像由电子图像拾取元件拾取时，光学图像不再是连续量(由于采样之缘故)。结果，只要没有径向设置电子图像拾取元件上的像素，那么精确地绘制在光学图像上的半径为R的圆不再是精确的圆。

换句话说，关于针对各离散坐标点表达的图像数据的形状校正而言，不存在可以将放大率固定的圆。因此，对于各个像素(Xi，Yj)，可以使用确定移动目的地(Xi′，Yj′)坐标的方法。当两个或者更多点(Xi，Yj)已经移动到坐标(Xi′，Yj′)时，可以取各个像素的平均值。此外，当没有已经移动的点时，可以使用周围像素中的一些象素的坐标值(Xi′，Yj′)执行插入。

当由于特别是具有变焦透镜系统的电子图像拾取装置内的光学系统或者电子图像拾取元件的制造误差等原因而使相对于光轴的失真显著的时候，以及当绘制在光学图像上半径为R的圆不对称的时候，这种方法对于校正是有效的。此外，当在图像拾取元件或者各种输出设备中将信号重现为图像的时候发生几何形状失真时，这种方法对于校正是有效的。

在本发明的电子图像拾取装置中，为了计算校正量r′(ω)-r(ω)，可以进行某种安排，从而将r(ω)之间的关系，换句话说半像角与图像高度之间的关系，或者实际图像高度r与理想图像高度r′/a之间的关系记录在内置于电子图像拾取装置内的记录介质内。

为了使失真校正之后的图像在短边方向的两端光量不会极其短缺，半径R可以满足以下条件表达式。

0≤R≤0.6Ls

其中Ls是有效图像拾取表面的短边长度。

优选的是：半径R满足以下条件表达式。

0.3Ls≤R≤0.6Ls

此外，最有利的是：将半径R与同实质上有效的图像拾取平面的短边方向内部接触的圆的半径匹配。在其中半径R＝0(换句话说，轴线)附近放大率被固定的校正情况下，从图像的实质数量观点看这有点不利，但即使在角度扩大时也能够确保使尺寸变小的效果。

将需要校正的焦距间隔分割为多个焦点区域。此外，在靠近被分割出的焦点区域内的望远端附近，以校正结果基本上满足以下关系的情况下那样的校正量进行校正。

r′(ω)＝α·f·tanω

然而在这种情况下，在被分割出的焦点区域内的广角端处，在被分割出的焦点区域的广角端处保留了一定程度的筒状失真。此外，当分割区域的数量增加时，需要另外在记录介质中保持校正所必需的特定数据。因此增加分割区域的数量并不是优选的。因此，提前计算与被分割的焦点区域内的各焦距相关联的一个或者多个系数。可基于模拟或者实际装备的测量确定这些系数。

可以计算靠近被分割出的焦点区域内，使望远端校正结果大体上满足以下表达式的校正量，并且可以通过将用于各个焦距的系数一致地乘以该校正量而使该校正量成为最终校正量。

r′(ω)＝α·f·tanω

顺便地，当通过对无穷远物体进行成像(形成图像)而获得的图像内没有失真的时候，以下关系成立。

f＝y/tanω

在此，y表示从光轴开始起算的像点的高度(图像高度)，f表示成像系统(本发明中的变焦透镜系统)的焦距，而ω表示在物点方向内相对于光轴的角度(物体半像角)，该物点方向对应于从图像拾取平面上的中心连接到位置y的图像点。

当成像系统内具有筒状失真的时候，关系变为

f＞y/tanω

换句话说，当成像系统的焦距f和图像高度y固定的时候，ω的数值变大。

(数字相机)

图12到图14为根据本发明的数字相机结构的概念图，其中上述变焦透镜系统被结合在拍摄光学系统141内。图12为前部立体图，展示了数字相机140的外观，图13为数字相机140的后部立体图，而图14为截面示意图，展示了数字相机140的结构。在图12和图14中，展示了拍摄光学系统141的展开状态。在该例子情况中，数字相机140包括：具有拍摄光学路径142的拍摄光学系统141、具有取景器光学路径144的取景器光学系统143、快门按钮145、闪光灯146、液晶显示监视器147、焦距改变按钮161和设定改变开关162等，并且在拍摄光学系统141的展开状态下，通过滑动盖体160，拍摄光学系统141、取景器光学系统143和闪光灯146可被盖体160遮盖起来。此外，当打开盖体160并且将数字相机设定为拍照状态时，拍摄光学系统141呈现为如图12所述的展开状态，当按压设置在数字相机140上部的快门按钮145的时候，拍摄光学系统141(比如第一实施方式中的变焦透镜系统)与快门按钮145的按压同步地进行拍照。通过盖玻片C和其上涂设有波长区域限制涂层的低通滤波器而使拍摄光学系统141形成的物像形成在CCD149的图像拾取表面上。作为光线被CCD149接收到的物像作为电子图像通过处理设备151而显示在设置在数字相机140的后表面上的液晶显示监视器147上。此外，记录设备152与处理设备151连接，并且记录设备152也可记录所拍摄的电子图像。可以与处理设备151分立地提供记录设备152，或者可以通过电子手段写入软盘内、存储卡内或者磁光盘内进行记录而形成记录设备152。此外，相机可以形成为其内设置有银盐膜而不是CCD149的银盐相机。

此外，取景器物镜光学系统153设置在取景器光学路径144上。取景器物镜光学系统153由多个透镜单元(在视图中为三个单元)和两个棱镜组成，并且是由变焦光学系统制成的，在该变焦光学系统内，焦距与拍摄光学系统141的变焦透镜系统同步地变化。取景器物镜光学系统153形成的物像形成于正像棱镜155(图像正像部件)的视场框架157内。正像棱镜155的后边设置有将正像导向到观察者的眼球的目镜光学系统159。盖体部件150设置在目镜光学系统159的突出边上。

因为以这种方式构造成的数字相机140具有根据本发明的拍摄光学系统141，具有在折叠状态下非常小的厚度，并且在高放大率的整个变焦区域内具有非常稳定的成像性能，因此能够实现高性能、小尺寸和宽视角。

(内部电路结构)

图15为数字相机140的主要器件的内部电路的结构框图。在以下描述中，上述处理设备151包括比如CDS/ADC部124、临时存储器117和图像处理部118，并且存储设备152由比如存储介质部119组成。

如图15所示，数字相机140包括：操作部112；与操作部112连接的控制部113；通过总线114和总线115连接到控制部113的控制信号输出端口的临时存储器117和成像驱动电路116；图像处理部118；存储介质部119；显示部120和设定信息存储器部121。

临时存储器117、图像处理部118、存储介质部119，显示部120和设定信息存储器部121被构造成能够通过总线122双向输入和输出数据。此外，CCD149和CDS/ADC部124连接到成像驱动电路116。

操作部112包括各种输入按钮和开关，并且操作部112是将通过这些输入按钮和开关从外部(通过数字相机的用户)输入的事件信息通知给控制部的电路。

控制部113为中央处理单元(CPU)，并且具有在视图中没有展示的内置计算机程序存储器。控制部113是根据存储在该计算机程序存储器中的计算机程序在接收到像机用户通过操作部112输入的指令和命令之后控制整个数字相机140的电路。

CCD149接收根据本发明的拍摄光学系统141而形成的作为光线的物像。CCD149是一种图像拾取元件，该图像拾取元件由成像驱动电路116驱动和控制，并且该图像拾取元件将用于物像的各个像素的光线量转化为电信号，并且将电信号输出到CDS/ADC部124。

CDS/ADC部124是一种电路，该电路对从CCD149输入的电信号进行放大，并且执行模数/转换，并且将仅仅放大和转化为数字数据的图像原始数据(裸数据，此后称为″原始数据″)输出到临时存储器117。

临时存储器117是一种缓冲器，该缓冲器包括比如SDRAM(同步动态随机存取存储器)，并且临时存储器117是临时存储从CDS/ADC部124输出的原始数据的存储器设备。图像处理部118是这样的电路，该电路读取存储在临时存储器117内的原始数据，或者存储在存储介质部119内的原始数据，并且基于控制部113所指定的图象质量参数而以电的方式执行各种图象处理(包括失真校正)。

存储介质部119是比如可拆卸地安装的包括闪存的卡式或棒式记录介质。存储介质部119为一种设备控制电路，其中在卡式闪存和棒式闪存内记录和维护从临时存储器117传输的原始数据和在图像处理部118中经历了图像处理的图像数据。

显示部120包括液晶显示监视器，并且是将图像和操作菜单显示在液晶显示监视器上的电路。设定信息存储器部121包括RAM部和其内提前存储有各种图象质量参数的ROM部，RAM部存储有由操作部112上的输入操作在从ROM部读取的图象质量参数中选择的图象质量参数。设定信息存储器部121是一种控制向存储器的输入和从存储器的输出的电路。

以这种方式构造成的数字相机140具有根据本发明的拍摄光学系统141，在具有充分宽的角度区域和紧凑结构的同时，也在高放大率时在整个放大区域内具有极其稳定的成像性能。因此，能够实现高性能、小尺寸和宽角度。此外，可以在广角端和望远端实现快速聚焦。

如上所述，根据本发明的双单元变焦透镜有利于减小尺寸并且有利于实现良好的性能。此外，在根据本发明的双单元变焦透镜中，容易地减小了透镜之间的偏心影响。

根据本发明，提供了一种变焦透镜，该变焦透镜有利减小尺寸并且有利于实现良好的性能，并且在该变焦透镜中，容易地减小了透镜之间的偏心影响，并且提供了一种装备有这种双单元变焦透镜的图像拾取装置。

Claims (22)

1.一种双单元变焦透镜，其从其物体侧开始按顺序包括：

具有负折射力的第一透镜单元；和

具有正折射力的第二透镜单元，其中

在从广角端到望远端变焦的过程中，所述第一透镜单元与所述第二透镜单元之间的距离减小，

所述第一透镜单元包括具有负折射力的粘合透镜器件形式的负透镜器件，

所述负透镜器件从所述物体侧开始按顺序包括具有指向所述图像侧的凹面的负透镜和具有指向所述物体侧的凸面的正透镜，

包含在所述第一透镜单元中的透镜器件的总数为1，并且

所述第二透镜单元包括具有至少一个负透镜和正透镜的粘合透镜器件，

其中术语″透镜器件″是指其在光轴上与空气接触的表面仅仅包括两个表面的透镜部件，一个表面为物体侧表面，另一个表面为图像侧表面。

2.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中

所述第二透镜单元包括至少一个负透镜和多个正透镜，

所述第二透镜单元中的所述透镜中的至少三个透镜与相邻透镜接触，并且

包含在所述第二透镜单元中的透镜器件的总数为两个或更少。

3.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中所述第一透镜单元中的所述负透镜器件具有非球面粘合表面。

4.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中所述第一透镜单元中的所述负透镜器件具有球面粘合表面。

5.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中所述第一透镜单元中的所述负透镜器件具有满足以下条件的双凹形状：

-0.95＜(r_L11f+r_L11r)/(r_L11f-r_L11r)＜0.95...(1)

其中，r_L11f是所述第一透镜单元中的所述负透镜的物体侧表面的近轴曲率半径，而r_L11r是所述第一透镜单元中的所述负透镜的图像侧表面的近轴曲率半径。

6.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中所述第二透镜单元满足以下条件：

1≤N_s≤3...(2)

其中N_s是所述第二透镜单元中的所述粘合表面的总数。

7.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中包含在所述双单元变焦透镜中的所述所有透镜器件都为粘合透镜器件。

8.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中所述第一透镜单元满足以下条件：

0.05＜D_G1/f_w＜0.8...(3)

其中D_G1为所述第一透镜单元在所述光轴上的厚度，而fw为所述双单元变焦透镜在所述广角端的焦距。

9.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中所述第二透镜单元满足以下条件：

0.1＜D_G2/f_w＜5.0...(4)

其中D_G2为所述第二透镜单元在所述光轴上的厚度，而f_w为所述双单元变焦透镜在所述广角端的焦距。

10.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中所述第二透镜单元中的所述粘合透镜器件中具有以绝对值表示的最大焦距的粘合透镜器件满足以下条件表达式：

0.5＜|f_G2a|/f_w＜∞...(5)

其中f_G2a是所述第二透镜单元中的所述粘合透镜器件中具有以绝对值表示的最大焦距的粘合透镜器件的焦距，而f_w是所述双单元变焦透镜在所述广角端的焦距。

11.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中所述第二透镜单元满足以下条件：

3≤N_G2≤6...(6)

其中N_G2是包含在所述第二透镜单元中的透镜总数。

12.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中所述第一透镜单元中的所述负透镜满足以下条件：

nd_G1L1＞1.75...(7)

其中nd_G1L1是所述第一透镜单元中的所述负透镜的折射率。

13.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中所述第一透镜单元中的所述负透镜满足以下条件：

vd_G1L1＞60...(8)

其中vd_G1L1是所述第一透镜单元中的所述负透镜的色散系数。

14.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中所述第一透镜单元中的所述正透镜具有满足以下条件的形状：

-40.0＜(r_L12f+r_L12r)/(r_L12f-r_L12r)＜-1.00...(9)

其中r_L12f是所述第一透镜单元中的所述正透镜的所述物体侧表面的近轴曲率半径，而r_L12r是所述第一透镜单元中的所述正透镜的所述图像侧表面的近轴曲率半径。

15.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中所述第二透镜单元中最靠近所述物体侧的所述透镜表面为非球面表面。

16.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中所述第二透镜单元包括透镜器件，所述透镜器件从所述物体侧开始按顺序具有正透镜、负透镜和正透镜。

17.根据权利要求16所述的双单元变焦透镜，其中包含在所述第二透镜单元中的所述透镜器件的总数为1。

18.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中

所述第二透镜单元包括两个透镜器件，每个透镜器件具有粘合表面，并且

包含在所述第二透镜单元中的所述透镜器件的总数为两个。

19.根据权利要求18所述的双单元变焦透镜，其中包含在所述第二透镜单元中的各透镜器件是双合透镜。

20.根据权利要求1所述的双单元变焦透镜，其中在从所述广角端到所述望远端变焦的过程中，所述第二透镜单元移动并满足以下条件：

0.5＜ΔG2/f_w＜3.0...(10)

其中ΔG2是所述第二透镜单元从其在所述广角端的位置到在所述望远端的位置之间的位移量，其中用正值表示朝着所述物体侧的位移。

21.一种图像拾取装置，该图像拾取装置包括：

根据权利要求1到20中任一项所述的双单元变焦透镜，和

图像拾取元件，其设置在所述双单元变焦透镜的图像侧，所述图像拾取元件将所述双单元变焦透镜形成的光学图像转换为电信号。

22.根据权利要求21所述的图像拾取装置，其包括图像变换部，所述图像变换部通过图像处理而将包含所述双单元变焦透镜引起的失真的所述电信号转换为所述失真被校正了的图像信号。

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