CN102103253A - 变焦透镜和图像拾取装置 - Google Patents

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Abstract

一种变焦透镜和图像拾取装置，所述变焦透镜包括：具有正折射率的第一透镜组；具有负折射率的第二透镜组；具有正折射率的第三透镜组；具有正折射率的第四透镜组；以及具有正或负折射率的第五透镜组；所述第一、第二、第三、第四和第五透镜按照从所述变焦透镜的对象侧到图像侧的顺序来布置。

Description

变焦透镜和图像拾取装置
技术领域
本发明涉及一种变焦透镜和图像拾取装置。具体地，本发明涉及一种适于用于小尺寸图像拾取装置(诸如，数字照相机和摄像机)的小尺寸广角变焦透镜的技术领域，并且也涉及一种图像拾取装置。
背景技术
尽管近年来诸如数字照相机和数字摄像机之类的图像拾取装置已经被小型化并且变得普遍用于家庭使用，但是对于这种图像拾取装置而言仍需要进一步的小型化。相应地，同样对于并入在这种图像拾取装置中的图像拾取透镜而言，具体地也对于变焦透镜而言，需要通过减少总长度或深度而进行小型化。
具体地，对于用于数字照相机的变焦透镜而言，除了小型化之外，还需要与诸如CCD(电荷耦合器件)器件或CMOS(互补金属氧化物半导体)器件之类的固态图像拾取器件的像素数目的增加相适应的、透镜性能上的改善。
此外，近来还强烈需要增加变焦透镜的倍率变化(power variation)和用于广角端处的图像拾取的视角。
可得到并入了其倍率变化率近似为3到5倍的变焦透镜的紧凑型数字照相机。对于紧凑型数字照相机而言，需要它可以被容易地携带。因而，必须减少图像拾取装置和变焦透镜在厚度方向中(即，当图像拾取对象处于面对图像拾取装置时、从图像拾取对象到图像拾取透镜的光轴方向中)的厚度。
作为适于减少图像拾取装置和变焦透镜在厚度方向中的厚度的变焦透镜，已经提出了包括弯曲光学系统的变焦透镜，其中在第一透镜组中布置用于将光轴弯曲90°的光学部件。在日本专利特开第2006-64839号(在下文中，称作专利文献1)或者日本专利特开第2006-276475号(在下文中，称作专利文献2)中公开了刚刚描述的该类变焦透镜。
在专利文献1中公开的变焦透镜具有四组配置，该四组配置包括具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组和具有正折射率的第四透镜组。在专利文献1中公开的变焦透镜中，在第一透镜组的负透镜和正透镜之间布置作为用于将光轴弯曲90°的光学部件的棱镜，以实现减少图像拾取装置和变焦透镜在厚度方向中的厚度。
在专利文献2中公开的变焦透镜具有五组配置，该五组配置包括具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有正折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组。在专利文献2中公开的变焦透镜包括相机晃动校正机构，该相机晃动校正机构具有弯曲光学系统并且包括在第五透镜组中布置的用于在与光轴正交的方向中进行移位以针对晃动来校正图像的正透镜。
发明内容
附带地，如果尝试生产具有弯曲光学系统从而具有更广视角的变焦透镜，则因为穿过第一透镜组的光通量的直径由于增加的视角而增加，所以第一透镜组的透镜的直径或在光轴上的厚度增加。这造成了对于减少图像拾取装置和变焦透镜在厚度方向中的厚度的障碍。
然而，如果尝试在不增加第一透镜组的透镜的直径或在光轴上的厚度的情况下、增加视角，则必须增加第一透镜组的透镜的折射率。这引起光学性能劣化的问题。
例如，在公开于专利文献1中的变焦透镜的情况下，视角近似为60°，并且没有被扩展。然而，如果意欲在如上所述的变焦透镜的这种配置的情况下增加视角，则由于视角增加，所以第一透镜组的透镜中最对象侧的那个透镜的直径变大。这引起图像拾取装置和变焦透镜在厚度方向中的增加。
此外，由于没有透镜组被布置在图像表面附近，所以难以校正倍率色像差(magnification chromatic aberration)和随视角增加时增加的场曲(curvature offield)，并且离轴光学性能劣化。
其间，在公开于专利文献2中的变焦透镜中，尽管它具有五组配置，但是由于第二透镜组在变焦时的移动量很大，所以从第一透镜到光圈的距离很大。因此，如果意欲实现更广的视角，则第一透镜组的透镜直径和/或在光轴上的厚度增加。因此，难以减少图像拾取装置和变焦透镜在厚度方向中的厚度。
因此，期望实现具有弯曲光学系统的变焦透镜和图像拾取装置的小型化和视角增加。
根据本发明的实施例，提供了一种变焦透镜，包括：具有正折射率的第一透镜组；具有负折射率的第二透镜组；具有正折射率的第三透镜组；具有正折射率的第四透镜组；以及具有正或负折射率的第五透镜组；所述第一、第二、第三、第四和第五透镜按照从所述变焦透镜的对象侧到图像侧的顺序来布置。所述第二透镜组和所述第四透镜组在变焦时在光轴方向中移动。所述第一透镜组在变焦时具有在光轴方向中固定的位置。所述第一透镜组包括：按照从对象侧朝向图像侧的顺序而布置的具有负折射率的前侧透镜、用于弯曲光程的光学部件和具有正折射率的后侧透镜。所述第三透镜组在变焦时具有在光轴方向中固定的位置。所述变焦透镜还包括在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间或者在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间布置的光圈。所述变焦透镜满足以下条件表达式(1)、(2)和(3)：
(1)1.8＜F1/FW＜3.0
(2)2.0＜D1G/FW＜3.3
(3)2.0＜DIA11/DIA21＜3.0
其中，
F1：第一透镜组的焦距
D1G：第一透镜组在光轴上的厚度
FW：整个透镜系统在广角端的焦距
DIA11：第一透镜的最对象侧的透镜表面在广角端的有效直径
DIA21：第二透镜的最对象侧的透镜表面在广角端的有效直径。
利用该变焦透镜，当进行变焦时，第二透镜组和第四透镜组的移动方向与第一透镜组的后侧透镜的光轴方向重合，即，与由光学部件进行弯曲之后光程的方向重合。此外，光圈或光阑(iris)布置在五组变焦配置的中心附近。
优选地，所述变焦透镜满足以下条件表达式(4)和(5)：
(4)2.1＜|FG1/FW|＜3.3
(5)1.8＜|FRW/FW|＜2.4
其中，
FG1：第一透镜组的前侧透镜的焦距
FRW：从第一透镜组的后侧透镜到第五透镜组的在广角端的焦距。
在该变焦透镜满足条件表达式(4)和(5)的情况下，第一透镜组的前侧透镜的折射率被规格化。结果，抑制了倍率色像差在广角端的出现，并且前侧透镜和光学部件的有效直径变小。
优选地，所述第二透镜组包括按照从对象侧朝向图像侧的顺序而布置的负透镜以及负透镜和正透镜的胶合透镜(cemented lens)，并且所述第四透镜组包括按照从对象侧朝向图像侧的顺序而布置的正透镜和负透镜的胶合透镜；所述变焦透镜满足以下条件表达式(6)：
(6)0.84＜|D4/D2|＜2.0
其中，
D2：在图像拾取对象位于无穷远的情况下，当变焦时第二透镜组的移动量
D4：在图像拾取对象位于无穷远的情况下，当变焦时第四透镜组的移动量。
在该变焦透镜按照如上所述的这种方式来配置并且满足条件表达式(6)的情况下，第二透镜组在光轴上的厚度降低，并且在变焦时，第二透镜组和第四透镜组的移动量被规格化。
优选地，所述变焦透镜满足以下条件表达式(7)和(8)：
(7)0.5＜|F2/FW|＜1.0
(8)2.0＜F4/FW＜3.0
其中，
F2：第二透镜组的焦距
F4：第四透镜组的焦距。
在该变焦透镜满足条件表达式(7)和(8)的情况下，第二透镜组和第四透镜组的折射率被规格化，并且减少了第二透镜组和第四透镜组在变焦时的移动量。
优选地，所述第五透镜组具有正折射率，并且将所述第五透镜组配置为使得按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置负透镜、在与光轴正交的方向中可移动以对图像进行移位的第一正透镜、和至少一个面被形成为非球面的第二正透镜；所述第五透镜组满足以下条件表达式(9)、(10)和(11)：
(9)0.15＜β52＜0.55
(10)0.6＜β53＜1.1
(11)-0.2＜FW/F5＜0.2
其中，
β52：第一正透镜在广角端的横向倍率
β53：第二正透镜在广角端的横向倍率
F5：第五透镜组的焦距。
在该变焦透镜满足条件表达式(9)、(10)和(11)的情况下，抑制了当对第一正透镜移位时场曲的变化，并且第五透镜组的折射率被规格化。
在该实例中，优选地，所述第五透镜组的第一正透镜用树脂形成，并且具有被形成为非球面的至少一个面。
在第五透镜组的第一正透镜用树脂形成并且具有被形成为非球面的至少一个面的情况下，在重量上减少了第一正透镜，并且抑制了像差的出现。
根据本发明的另一实施例，提供了一种图像拾取装置，包括：变焦透镜；以及图像拾取元件，用于将由所述变焦透镜形成的光学图像转换为电信号；所述变焦透镜包括具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有正折射率的第四透镜组和具有正或负折射率的第五透镜组；所述第一、第二、第三、第四和第五透镜按照从所述变焦透镜的对象侧到图像侧的顺序来布置；在变焦时，所述第二透镜组和所述第四透镜组在光轴方向中移动；在变焦时，所述第一透镜组具有在光轴方向中固定的位置；所述第一透镜组包括按照从对象侧朝向图像侧的顺序而布置的具有负折射率的前侧透镜、用于弯曲光程的光学部件和具有正折射率的后侧透镜；在变焦时，所述第三透镜组具有在光轴方向中固定的位置；所述变焦透镜还包括在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间或者在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间布置的光圈。所述变焦透镜满足以下条件表达式(1)、(2)和(3)：
(1)1.8＜F1/FW＜3.0
(2)2.0＜D1G/FW＜3.3
(3)2.0＜DIA11/DIA21＜3.0
其中，
F1：第一透镜组的焦距
D1G：第一透镜组在光轴上的厚度
FW：整个透镜系统在广角端的焦距
DIA11：第一透镜的最对象侧的透镜表面在广角端的有效直径
DIA21：第二透镜的最对象侧的透镜表面在广角端的有效直径。
利用该图像拾取装置，当进行变焦时，第二透镜组和第四透镜组的移动方向与第一透镜组的后侧透镜的光轴方向重合，即，与由光学部件进行弯曲之后光程的方向重合。此外，光圈或光阑布置在五组变焦配置的中心附近。
利用该变焦透镜和该图像拾取装置，可以实现具有弯曲光学系统的透镜系统的重量减少和视角增加。
附图说明
图1是示出了根据本发明第一实施例的变焦透镜的透镜配置的示意图；
图2是图示了根据其中将特定数值应用于变焦透镜的数值示例的图1的变焦透镜的广角端状态中的球面像差、像散(astigmatism)和失真像差的图解视图；
图3是类似的视图，但是其图示了根据相同数值示例的图1的变焦透镜的中间焦距状态中的球面像差、像散和失真像差；
图4是类似的视图，但是其图示了根据相同数值示例的图1的变焦透镜的远摄端(telephoto end)状态中的球面像差、像散和失真像差；
图5是示出了根据本发明第二实施例的变焦透镜的透镜配置的示意图；
图6是图示了根据其中将特定数值应用于变焦透镜的另一数值示例的图5的变焦透镜的广角端状态中的球面像差、像散和失真像差的图解视图；
图7是类似的视图，但是其图示了根据相同数值示例的图5的变焦透镜的中间焦距状态中的球面像差、像散和失真像差；
图8是类似的视图，但是其图示了根据相同数值示例的图5的变焦透镜的远摄端状态中的球面像差、像散和失真像差；
图9是示出了根据本发明第三实施例的变焦透镜的透镜配置的示意图；
图10是图示了根据其中将特定数值应用于变焦透镜的又一数值示例的图9的变焦透镜的广角端状态中的球面像差、像散和失真像差的图解视图；
图11是类似的视图，但是其图示了根据相同数值示例的图9的变焦透镜的中间焦距状态中的球面像差、像散和失真像差；
图12是类似的视图，但是其图示了根据相同数值示例的图9的变焦透镜的远摄端状态中的球面像差、像散和失真像差；
图13是示出了根据本发明第四实施例的变焦透镜的透镜配置的示意图；
图14是图示了根据其中将特定数值应用于变焦透镜的又一数值示例的图13的变焦透镜的广角端状态中的球面像差、像散和失真像差的图解视图；
图15是类似的视图，但是其图示了根据相同数值示例的图13的变焦透镜的中间焦距状态中的球面像差、像散和失真像差；
图16是类似的视图，但是其图示了根据相同数值示例的图13的变焦透镜的远摄端状态中的球面像差、像散和失真像差；
图17是示出了根据本发明第五实施例的变焦透镜的透镜配置的示意图；
图18是图示了根据其中将特定数值应用于变焦透镜的又一数值示例的图17的变焦透镜的广角端状态中的球面像差、像散和失真像差的图解视图；
图19是类似的视图，但是其图示了根据相同数值示例的图17的变焦透镜的中间焦距状态中的球面像差、像散和失真像差的图解视图；
图20是类似的视图，但是其图示了根据相同数值示例的图17的变焦透镜的远摄端状态中的球面像差、像散和失真像差；以及
图21是示出了应用了本发明实施例的图像拾取装置的框图。
具体实施方式
在下文中，描述了其中将本发明应用于变焦透镜和图像拾取装置的本发明优选实施例。
变焦透镜的配置
根据本发明实施例的变焦透镜包括按照从对象侧到图像侧的顺序而布置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有正折射率的第四透镜组、和具有正或负折射率的第五透镜组。
在变焦透镜中，在变焦时在光轴方向中移动第二透镜组和第四透镜组。
在变焦透镜中，在变焦时第一透镜组具有在光轴方向中固定的位置。在第一透镜组中，按照从对象侧到图像侧的顺序而布置具有负折射率的前侧透镜、用于弯曲光程的光学部件和具有正折射率的后侧透镜。
另外，在变焦透镜中，在变焦时第三透镜组具有在光轴方向中固定的位置，并且将光圈布置在第二透镜组和第三透镜组之间或者在第三透镜组和第四透镜组之间。变焦透镜满足以下条件表达式(1)、(2)和(3)：
(1)1.8＜F1/FW＜3.0
(2)2.0＜D1G/FW＜3.3
(3)2.0＜DIA11/DIA21＜3.0
其中，
F1：第一透镜组的焦距
D1G：第一透镜组在光轴上的厚度
FW：整个透镜系统在广角端的焦距
DIA11：第一透镜的最对象侧的透镜表面在广角端的有效直径
DIA21：第二透镜的最对象侧的透镜表面在广角端的有效直径。
由于按照如上所述的这种方式来配置变焦透镜，所以可以实现以下的优点。
当进行变焦时，第二透镜组和第四透镜组的移动方向与第一透镜组的后侧透镜的光轴方向重合，即，与由光学部件对其弯曲之后光程的方向重合。结果，可以实现透镜系统厚度的减少。
此外，由于在第二透镜组和第三透镜组之间或者在第三透镜组和第四透镜组之间布置光圈，所以可以在五组变焦配置的中心附近布置光圈。结果，可以减少从第一透镜组到第五透镜组的变焦透镜的有效直径，并且可以预期透镜系统厚度的减少。
条件表达式(1)定义了第一透镜组的焦距。通过适当地定义第一透镜组的焦距，可以实现小尺寸的变焦透镜，该小尺寸的变焦透镜在其是广角变焦透镜的同时，不太可能在广角端遭受出现离轴像差。
如果第一透镜组的焦距变得小于条件表达式(1)的下限，则由于它过小，所以第一透镜组的后侧透镜的折射率变得过高。结果，倍率色像差在广角端侧增加，而轴上色像差(on-axis chromatic aberration)在远摄端侧增加。此外，在前侧透镜和后侧透镜具有固定折射率的情况下，光轴上前侧透镜和后侧透镜之间的距离增加，这导致了难以减少光学系统的厚度。
相反地，如果第一透镜组的焦距变得大于条件表达式(1)的上限，则由于第一透镜组的焦距变得过大，所以变得必须确保为了第二透镜组关于倍率的大移动量，这导致了第一透镜组和第三透镜组之间距离的增加。此外，如果从第一透镜组的前侧到光圈的距离增加，则将入瞳(entrance pupil)位置朝向图像侧与前侧透镜隔开。因此，如果增加了视角，则前侧透镜和光学部件的直径变大，并且这造成了对于减少厚度的障碍。
条件表达式(2)定义了第一透镜组在光轴上的厚度，该第一透镜组包括用于弯曲光轴的光学部件。如果第一透镜组的焦距满足条件表达式(1)并且适于地定义第一透镜组在光轴上的厚度以便满足条件表达式(2)，则可以在该变焦透镜是广角类型的同时预期尺寸和厚度上的减少。
如果第一透镜组的厚度变得小于条件表达式(2)的下限，则由于前侧透镜和后侧透镜之间的距离变得过小，所以难以确保用于弯曲光学部件的光程的充分长度。此外，前侧透镜或后侧透镜的折射率变得过高，且结果是，倍率色像差在广角端侧增加，而轴上色像差在远摄端侧增加。
相反地，如果第一透镜组的厚度大于条件表达式(2)的上限，则前侧透镜的折射率变得过低，且结果是，前侧透镜和光学部件的直径和在光轴上的厚度变大。结果，当光程被弯曲时，图像拾取装置和变焦透镜的厚度增加，并且这造成了对于减少厚度的障碍。
条件表达式(3)定义了第一透镜组的最对象侧的透镜面的有效直径与第二透镜组的最对象侧的透镜面的有效直径之间的比率。如果适当地定义了第一透镜组的最对象侧的透镜面的有效直径与第二透镜组的最对象侧的透镜面的有效直径之间的比率，则可以在该变焦透镜是广角类型的同时在尺寸和厚度上减少第一透镜组。
如果有效直径之间的比率变得小于条件表达式(3)的下限，则第二透镜组的有效直径变得过大，并且在第二透镜组中最大视角处的光线的光路穿过远离光轴而隔开的部分。因此，光轴上第二透镜组的厚度变大，并且不可能充分地确保在变焦时第二透镜组的移动量。此外，如果在第二透镜组中最大视角处的光线的光路穿过远离光轴而隔开的部分，则倍率色像差和轴外像差(诸如，场曲)增加。另外，也由于在变焦时像差变化变大，所以变得难以校正像差。
相反地，如果第一透镜组的最对象侧的透镜面的有效直径与第二透镜组的最对象侧的透镜面的有效直径之间的比率变得大于条件表达式(3)的上限，则第一透镜组的前侧透镜的有效直径变得过大，并且同样，光学部件的有效直径也变得过大。因此，当光路被弯曲时，图像拾取装置和变焦透镜的厚度增加，这导致了未能实现厚度上的减少。
要注意，更优选地修改条件表达式(1)，使得下限是2.1，而上限是2.7。更优选地修改条件表达式(2)，使得下限是2.2，而上限是2.9。更优选地修改条件表达式(3)，使得下限是2.1，而上限是2.6。
在如上所述地修改条件表达式(1)、(2)和(3)的情况下，增强了上述优点。
此外，在按照如上所述的这种方式来配置变焦透镜的情况下，可能将广角端图像拾取的视角设置为近似70°到95°，并且将放大率设置为近似3到6倍。
优选地，变焦透镜满足以下条件表达式(4)和(5)：
(4)2.1＜|FG1/FW|＜3.3
(5)1.8＜|FRW/FW|＜2.4
其中，
FG1：第一透镜组的前侧透镜的焦距
FRW：在广角端的处的从第一透镜组的后侧透镜到第五透镜组的焦距。
条件表达式(4)定义了第一透镜组的前侧透镜的焦距。如果适当地设置了第一透镜组的前侧透镜的焦距，则可以实现小尺寸的变焦透镜，该小尺寸的变焦透镜在其是广角变焦透镜的同时不太可能在广角端遭受出现离轴像差。
如果第一透镜组的前侧透镜的焦距变得小于条件表达式(4)的下限，则前侧透镜的折射率变得过高，并且由前侧透镜生成的广角端的倍率色像差增加。此外，由于从第二透镜组到第五透镜组的组合的透镜系统的广角端的横向倍率(lateral magnification)变高，所以变得难以确保放大率近似为3到6倍。
相反地，如果第一透镜组的前侧透镜的焦距变得高于条件表达式(4)的上限，则前侧透镜的折射率变得过低，并且前侧透镜和光学部件的有效直径变大。结果，当光路被弯曲时，图像拾取装置和变焦透镜的厚度增加，这导致了未能实现厚度上的减少。
条件表达式(5)定义了在广角端从第一透镜组的后侧透镜到第五透镜组的焦距。如果适当地设置了在广角端的从第一透镜组的后侧透镜到第五透镜组的焦距(即，组合的焦距)，则可以实现小尺寸的变焦透镜，该小尺寸的变焦透镜在其是广角变焦透镜的同时，不太可能在广角端遭受出现离轴像差。
如果在广角端的从第一透镜组的后侧透镜到第五透镜组的焦距变得小于条件表达式(5)的下限，则前侧透镜的折射率变得过低，并且光学部件的有效直径变大。因此，当光路被弯曲时，图像拾取装置和变焦透镜的厚度增加，这导致了未能实现厚度上的减少。
相反地，如果在广角端的从第一透镜组的后侧透镜到第五透镜组的焦距变得高于条件表达式(5)的上限，则它变得过大，并且这增加了光学系统的总长度。
要注意，更优选地修改条件表达式(4)，使得将下限设置为2.4，而将上限设置为3.1。其间，更优选地修改条件表达式(5)，使得将下限限制为1.8，而将上限设置为2.2。
在如刚刚所述的这种方式来修改条件表达式(4)和(5)的情况下，增强了上述优点。
在上述变焦透镜中，第二透镜组包括按照从对象侧朝向图像侧的顺序而布置的负透镜以及负透镜和正透镜的胶合(cemented)透镜，而第四透镜组包括按照从对象侧朝向图像侧的顺序而布置的正透镜和负透镜的胶合透镜。优选地，满足以下条件表达式(6)。
(6)0.84＜|D4/D2|＜2.0
其中，
D2：在图像拾取对象位于无穷远的情况下，当变焦时第二透镜组的移动量
D4：在图像拾取对象位于无穷远的情况下，当变焦时第四透镜组的移动量。
在按照如上所述的这种方式来配置第二透镜组的情况下，可以使得光轴上第二透镜组在厚度上变薄，并结果，可以使得第一透镜组和第三透镜组之间的距离小，并可以使得第一透镜组的有效直径小。此外，由于可以使得光轴上第二透镜组和第四透镜组在厚度上变薄，所以可以增加当变焦时第二透镜组和第四透镜组的移动量，并且可以容易地获得高放大率。
条件表达式(6)定义了当变焦时第二透镜组的移动量和第四透镜组的移动量之间的比率。如果适当地定义了当变焦时第二透镜组的移动量和第四透镜组的移动量之间的比率，则可以实现小尺寸的变焦透镜，该小尺寸的变焦透镜在其是广角变焦透镜的同时，可以确保所期望的近似为3到6倍的放大率。
如果当变焦时第二透镜组的移动量和第四透镜组的移动量之间的比率变得小于条件表达式(6)的下限，则当变焦时第二透镜组的移动量增加，以增加前侧透镜和光圈之间的距离。因此，前侧透镜的有效直径增加，并且光学部件的有效直径也变大。结果，当光路被弯曲时，图像拾取装置和变焦透镜的厚度增加，这导致了未能实现厚度上的减少。
相反地，如果当变焦时第二透镜组的移动量和第四透镜组的移动量之间的比率变得高于条件表达式(6)的上限，则第四透镜组的移动量增加，并且光圈和第四透镜组之间的距离增加。结果，第四透镜组的有效直径增加，这导致了图像拾取装置和变焦透镜的尺寸在厚度方向中的增加。
要注意，更优选地修改条件表达式(6)，使得将下限设置为1.05，而将上限设置为1.5。
在如刚刚所述地修改条件表达式(6)的情况下，则增强了上述优点。
优选地，上述变焦透镜满足以下条件表达式(7)和(8)：
(7)0.5＜|F2/FW|＜1.0
(8)2.0＜F4/FW＜3.0
其中，
F2：第二透镜组的焦距
F4：第四透镜组的焦距。
条件表达式(7)定义了第二透镜组的焦距。如果适当地定义了第二透镜组的焦距，则可以实现小尺寸的变焦透镜，该小尺寸的变焦透镜在其是广角变焦透镜的同时，可以确保所期望的近似为3到6倍的放大率。
如果第二透镜组的焦距变得低于条件表达式(7)的下限，则由于第二透镜组的折射率变得过高，所以第二透镜组中像差的出现量增加。
相反地，如果第二透镜组的焦距变得高于条件表达式(7)的上限，则第二透镜组的移动量增加，以便获得所期望的放大率，并结果，前侧透镜和光圈之间的距离增加。因此，前侧透镜的有效直径增加并且光学部件的有效直径增加，并且当光路被弯曲时图像拾取装置和变焦透镜的厚度增加，这导致了未能实现厚度上的减少。
条件表达式(8)定义了第四透镜组的焦距。如果适当地定义了第四透镜组的焦距，则可以实现小尺寸的变焦透镜，该小尺寸的变焦透镜在其是广角变焦透镜的同时，可以确保所期望的放大率。
如果第四透镜组的焦距变得低于条件表达式(8)，则由于第四透镜组的折射率变得过高，所以球面像差和彗形像差(comatic aberration)在变焦总范围上增加。
相反地，如果第四透镜组的焦距变得高于条件表达式(8)的上限，则用于获得所期望的放大率的第四透镜组的移动量增加，以增加光圈和第四透镜组之间的距离。因此，第四透镜组的有效直径增加，这导致了图像拾取装置和变焦透镜的尺寸在厚度方向中的增加。
要注意，更优选地修改条件表达式(7)，使得将下限设置为0.6，而将上限设置为1.0。更优选地修改条件表达式(8)，使得将下限限制为2.15，而将上限设置为2.6。
如果如刚刚所述地修改条件表达式(7)和(8)，则增强了上述优点。
在变焦透镜中，第五透镜组具有正折射率，并且将该第五透镜组配置为按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置负透镜、用于对图像进行移位的在与光轴正交的方向中可移动的第一正透镜、和具有被形成为非球面的至少一个面的第二正透镜。优选地，第五透镜组满足以下条件表达式(9)、(10)和(11)：
(9)0.15＜β52＜0.55
(10)0.6＜β53＜1.1
(11)-0.2＜FW/F5＜0.2
其中，
β52：第一正透镜在广角端的横向倍率
β53：第二正透镜在广角端的横向倍率
F5：第五透镜组的焦距。
在按照如上所述的这种方式来配置第五透镜组的情况下，消除了当图像拾取时由相机晃动等导致的图像移动，并且此外，也可以抑制当对第一正透镜进行移位时的场曲的变化。
条件表达式(9)定义了第一正透镜在广角端的横向倍率，而条件表达式(10)定义了第二正透镜在广角端的横向倍率。
如果适当地定义了第一和第二正透镜在广角端的横向倍率，则可以将第一正透镜的移位移动量和图像在图像表面上的移动量之间的比率(在下文中，将该比率称作“图像移动灵敏度”)设置为适当的值。此外，可以确保透镜处像差校正的良好效果。
如果第一正透镜在广角端的横向倍率变得低于条件表达式(9)的下限或者如果第二正透镜在广角端的横向倍率变得高于条件表达式(10)的上限，则图像移动灵敏度变得过高。因此，用于适当地校正图像晃动的控制变得困难。
相反地，如果第一正透镜在广角端的横向倍率变得高于条件表达式(9)的上限或者如果第二正透镜在广角端的横向倍率变得低于条件表达式(10)的下限，则图像移动灵敏度变得过低。结果，用于适当地校正图像晃动的第一正透镜的移位移动量变得过大，且这增加了图像拾取装置和变焦透镜在厚度方向中的尺寸。
条件表达式(11)定义了第五透镜组的焦距，且具体地定义了用于实现五组配置的整个变焦透镜小型化的条件的范围。如上所述，第一正透镜必须具有由条件表达式(9)和(10)定义的适当的图像移动灵敏度。因而，通过确保对于图像晃动校正最优的图像移动灵敏度并且适当地定义第五透镜组的焦距，可以预期整个变焦透镜的小型化。
如果第五透镜组的焦距变得低于条件表达式(11)的下限，则第五透镜组的负折射率变得过高，并且从第一透镜组到第四透镜组的正折射率变得过高。因此，由第一透镜组到第四透镜组生成的像差增加。此外，由第一透镜组到第四透镜组导致的像差被第五透镜组扩大，并且这引起光学性能的严重劣化。
相反地，如果第五透镜组的焦距变得高于条件表达式(11)的上限，则第五透镜组的正折射率变得过高，并且从第一透镜组到第四透镜组的焦距变长。这引起变焦透镜总长度的增加。
要注意，更优选地修改条件表达式(9)，使得将下限设置为0.2，而将上限设置为0.5。其间，更优选地修改条件表达式(10)，使得将下限限制为0.7，而将上限设置为1.1。此外，更优选地修改条件表达式(11)，使得将下限限制为-0.05，而将上限设置为0.05。
在如上所述地修改条件表达式(9)、(10)和(11)的情况下，增强了上述优点。
在变焦透镜中，优选地，第五透镜组的第一正透镜用树脂形成，并且具有被形成为非球面的至少一个面。
通过用树脂形成第五透镜组的第一正透镜，可以预期成本的减少，并且重量的减少使得易于在与光轴正交的方向中移动第一正透镜。此外，尽管关于如本发明实施例中的这种弯曲光学系统的变焦透镜已知了可以通过切割透镜的端部或外周部分来预期图像拾取装置和变焦透镜在厚度方向中尺寸上的减少，但是也可以通过注塑成型来形成第一正透镜，使得它具有其上没有形成端部的形状。结果，可以省略该切割步骤，并且可以实现生产成本的减少。
变焦透镜的数值示例
在下文中，参考附图和表格来描述根据本发明具体实施例的变焦透镜和应用到所述实施例的数值示例。
要注意，在所述表格和以下描述中使用的字符如下：
“si”表示当从对象侧朝向图像侧计数的第i面；“ri”表示第i面的曲率半径；“di”表示在轴上第i面和第i+1面之间的面距离；“ni”表示从第i面开始透镜等关于d线(λ＝587.6nm)的折射率，“vi”表示从第i面开始透镜等关于d线的阿贝(Abbe)数；而“DIAi”表示第i面的有效半径。此外，“F”表示整个透镜系统的焦距；“Fno”表示F数(开放F值)；而“ω”表示半视角。关于曲率的半径“ri”，“∞”表示该面是平面。此外，“K”表示圆锥常数，而“A4”、“A6”、“A8”和“A10”分别表示第四阶、第六阶、第八阶和第十阶非球面系数。
要注意，在指示非球面系数的下面给出的表格中，“E-i”是指数表达式，其中以10为底，即“10-i”，且例如，“0.12345E-05”表示“0.12345×10-5”。
在数值示例中使用的透镜包括具有非球面透镜面的一些透镜。通过以下表达式1来定义非球面的面：
Z = C · H 2 1 + { 1 - ( 1 + K ) C 2 · H 2 } 1 / 2 + Σ ( Ai · Hi )
其中，“Z”是距非球面的顶点处切平面和球面的光轴高度“H”(＝√(X2+Y2))处的在光轴方向中的距离，而“C”是非球面的顶点处曲率(1/r)的半径。
下面描述的实施例的变焦透镜1、2、3、4和5具有第一透镜组G1到第五透镜组G5的五组配置。
在第五透镜组的图像侧布置图像拾取元件单元IU。图像拾取元件单元IU用具有图像拾取面IMG和滤波器FL的图像拾取元件来配置。对于图像拾取元件，例如使用了CCD器件、CMOS器件等，而滤波器FL例如用红外截止滤波器或低通滤波器来配置。
<第一实施例>
图1示出了根据本发明第一实施例的变焦透镜1的透镜配置。
参考图1，所示的变焦透镜1具有3.73倍的放大率。
变焦透镜1包括具有正折射率的第一透镜组G1、具有负折射率的第二透镜组G2、具有正折射率的第三透镜组G3、具有正折射率的第四透镜组G4和具有正折射率的第五透镜组G5。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3、第四透镜组G4和第五透镜组G5。
第一透镜组G1包括具有负折射率的第一透镜或前侧透镜L11、用作将光轴弯曲90°的光学部件的棱镜L12、和具有正折射率的第三透镜或后侧透镜L13。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第一透镜L11、棱镜L12和第三透镜L13。
在变焦时，第一透镜组G1具有在光轴方向中固定的位置。在第一透镜组G1中布置棱镜L12，以将光轴弯曲90°。结果，可以预期图像拾取装置和变焦透镜在厚度方向中的厚度减少。
第二透镜组G2包括具有负折射率的第四透镜L21和以下胶合透镜，该胶合透镜包括具有负折射率的第五透镜L22和具有正折射率且胶合到第五透镜L22的第六透镜L23。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第四透镜L21和第五透镜L22。
在从广角端朝向远摄端进行变焦时，从对象侧朝向图像侧移动第二透镜组G2。
第二透镜组G2的第四透镜L21是双凹透镜，其图像侧的面具有非球面形状。由于将第四透镜L21形成为其图像侧的面具有非球面形状的双凹透镜，所以可以有效地校正广角范围中的倍率色像差和远摄范围中的彗形像差。
第三透镜组G3包括具有正折射率的第七透镜L31。
在变焦时，第三透镜组G3具有在光轴方向中固定的位置。
第四透镜组G4包括以下胶合透镜，该胶合透镜包括具有正折射率的第八透镜L41和具有负折射率且胶合到第八透镜L41的第九透镜L42。
第四透镜组G4在从广角端朝向远摄端进行变焦时从图像侧朝向对象侧移动，并且在进行聚焦时也可以沿着光轴方向移动。
第五透镜组G5包括具有负折射率的第十透镜L51、具有正折射率并且可在与光轴正交的方向中移动以对图像进行移位的第十一透镜或第一正透镜L52、和具有正折射率的第十二透镜或第二正透镜L53。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第十透镜L51、第十一透镜L52和第十二透镜L53。
将第五透镜组G5的第十透镜L51形成为双凹透镜。由于将第十透镜L51形成为双凹透镜，所以可以抑制广角范围中倍率色像差的出现。
第五透镜组G5的第十一透镜L52和第十二透镜L53具有非球面的面。由于第十一透镜L52和第十二透镜L53具有非球面的面，所以可以有效地校正广角区域中的场曲，并且可以抑制当第十一透镜L52在与光轴正交的方向中移动时像差的变化。
第五透镜组G5的第十一透镜L52和第十二透镜L53两者用树脂材料形成。由于第十一透镜L52和第十二透镜L53用树脂材料形成，所以可以实现成本减少。此外，由于第十一透镜L52用树脂材料形成，所以可以通过减少重量来促进第十一透镜L52在与光轴正交的方向中的移动。
将光圈IR布置在第三透镜组G3的附近并且在其图像侧。
在表1中指示其中将特定数值应用于第一实施例的变焦透镜1的数值示例1的透镜数据、连同广角端状态(F＝5.18)、中间焦距状态(F＝9.99)和远摄端状态(F＝19.30)中的F数Fno和半视角ω。
表1
F＝5.18～9.99～19.30
Fno＝3.6～3.8～4.6
ω＝38.7°～21.3°～11.4°
  si   ri   di   ni   vi   DIAi
  1   45.316   0.75   1.9229   20.8   5.63
  2   10.848   1.65   4.96
  3   (棱镜)   ∞   7.60   1.9037   31.3   4.88
  4   ∞   0.25   4.20
  5   非球面   9.158   2.10   1.6935   53.2   4.00
  6   非球面   -19.801   d6   4.00
  7   -21.732   0.42   1.8513   40.1   2.33
  8   非球面   5.380   0.91   2.04
  9   -8.768   0.40   1.8830   40.8   1.95
  10   7.460   0.85   1.9229   20.8   2.08
  11   -37.288   d11   2.15
  12   非球面   11.543   1.35   1.5226   58.1   2.45
  13   非球面   -13.248   0.20   2.42
  14   (光圈)   ∞   1.50   2.35
  15   ∞   d15   2.68
  16   非球面   13.000   2.30   1.6226   58.1   3.00
  17   -5.731   0.40   1.7618   26.6   2.96
  18   -11.441   d18   2.95
  19   -26.872   0.42   2.0006   25.45   2.75
  20   9.617   1.60   2.76
  21   非球面   11.339   1.90   1.5250   56.5   3.69
  22   -35.250   2.35   3.83
  23   非球面   13.192   1.63   1.5250   56.5   4.14
  24   -124.104   3.74   4.15
  25   ∞   0.50   1.5567   58.5   4.10
  26   ∞   1.00   4.10
当在变焦透镜1的广角端状态和远摄端状态之间进行变焦时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的面距离d6、第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的面距离d11、光圈IR与第四透镜组G4之间的面距离d15以及第四透镜组G4与第五透镜组G5之间的面距离d18变化。在表2中指示在数值示例1中各面距离的广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中的变化距离。
表2
  F   5.18   9.99   19.30
  d6   0.41   3.67   5.73
  d11   5.73   2.47   0.41
  d15   6.93   3.88   0.67
  d18   2.21   5.26   8.47
在变焦透镜1中，将第一透镜组G1的第三透镜L13的相对面(即，第五和第六面)、第二透镜组G2的第四透镜L21的图像侧的面(即，第八面)、第三透镜组G3的第七透镜L31的相对面(即，第十二和第十三面)、第四透镜组G4的第八透镜L41的对象侧的面(即，第16面)、第五透镜组G5的第十一透镜L52的对象侧的面(即，第21面)、以及第五透镜组G5的第十二透镜L53的对象侧的面(即，第23面)形成为非球面的面。在表3中指示数值示例1中非球面的面的第四阶、第六阶、第八阶和第十阶非球面系数A4、A6、A8和A10、连同圆锥常数K。
表3
Figure BDA0000037767330000181
图2到4图示了数值示例1的无穷远聚焦状态中的若干像差。更具体地，图2、3和4分别图示了广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中的球面像差、像散和失真像差。
在图2到4中，对于球面像差而言，实线指示了关于d线(波长587.6nm)的球面像差；交替的长短划线指示了关于g线(波长435.8nm)的球面像差；而虚线指示了关于C线(波长656.3nm)的球面像差。对于像散而言，实线指示了弧矢图像(sagittal image)表面上像散的值，而虚线指示了子午图像(meridional image)表面上像散的值。
从像差的角度来看，可以明显地认识到数值示例1具有各种像差被良好校正的优秀成像性能。
<第二实施例>
图5示出了根据本发明第二实施例的变焦透镜2的透镜配置。
参考图5，所示的变焦透镜2具有3.72倍的放大率。
变焦透镜2包括具有正折射率的第一透镜组G1、具有负折射率的第二透镜组G2、具有正折射率的第三透镜组G3、具有正折射率的第四透镜组G4和具有负折射率的第五透镜组G5。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3、第四透镜组G4和第五透镜组G5。
第一透镜组G1包括具有负折射率的第一透镜或前侧透镜L11、用作将光轴弯曲90°的光学部件的棱镜L12、和具有正折射率的第三透镜或后侧透镜L13。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第一透镜L11、棱镜L12和第三透镜L13。
在变焦时，第一透镜组G1具有在光轴方向中固定的位置。由于在第一透镜组G1中布置棱镜L12以将光轴弯曲90°，所以可以预期图像拾取装置和变焦透镜在厚度方向中的厚度减少。
第二透镜组G2包括具有负折射率的第四透镜L21和以下胶合透镜，该胶合透镜包括具有负折射率的第五透镜L22和具有正折射率且胶合到第五透镜L22的第六透镜L23。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第四透镜L21和第五透镜L22。
在从广角端朝向远摄端进行变焦时，从对象侧朝向图像侧移动第二透镜组G2。
第二透镜组G2的第四透镜L21是双凹透镜，其图像侧的面具有非球面形状。由于将第四透镜L21形成为其图像侧的面具有非球面形状的双凹透镜，所以可以有效地校正广角范围中的倍率色像差和远摄范围中的彗形像差。
第三透镜组G3包括具有正折射率的第七透镜L31。
在变焦时，第三透镜组G3具有在光轴方向中固定的位置。
第四透镜组G4包括以下胶合透镜，该胶合透镜包括具有正折射率的第八透镜L41和具有负折射率且胶合到第八透镜L41的第九透镜L42。
第四透镜组G4在从广角端朝向远摄端进行变焦时从图像侧朝向对象侧移动，并且在进行聚焦时也可以沿着光轴方向移动。
第五透镜组G5包括具有负折射率的第十透镜L51、具有正折射率并且可以在与光轴正交的方向中移动的第十一透镜或第一正透镜L52、和具有正折射率的第十二透镜L53。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第十透镜L51、第十一透镜L52和第十二透镜L53。
将第五透镜组G5的第十透镜L51形成为双凹透镜。由于将第十透镜L51形成为双凹透镜，所以可以抑制广角范围中倍率色像差的出现。
第五透镜组G5的第十二透镜L53具有非球面的面。由于第十二透镜L53具有非球面的面，所以可以有效地校正特别是在广角区域中的场曲，并且可以抑制当第十一透镜L52在与光轴正交的方向中移动时的像差变化。
第五透镜组G5的第十二透镜L53用树脂材料形成。由于第十二透镜L53用树脂材料形成，所以可以实现成本的减少。
将光圈IR布置在第三透镜组G3的附近并且在其图像侧。
在表4中指示其中将特定数值应用于第二实施例的变焦透镜2的数值示例2的透镜数据、连同广角端状态(F＝4.61)、中间焦距状态(F＝8.89)和远摄端状态(F＝17.17)中的F数Fno和半视角ω。
表4
F＝4.61～8.89～17.17
Fno＝3.5～3.9～4.8
ω＝42.0°～23.7°～12.8°
  si   ri   di   ni   vi   DIAi
  1   非球面   28.000   0.80   1.9229   20.8   5.82
  2   非球面   7.919   2.25   4.96
  3   (棱镜)   ∞   7.40   1.9037   31.3   4.82
  4   ∞   0.20   4.26
  5   非球面   8.678   2.10   1.6935   53.2   4.10
  6   非球面   -22.360   d6   4.10
  7   -20.714   0.42   1.8513   40.1   2.47
  8   非球面   5.755   0.81   2.18
  9   -22.097   0.40   1.8530   40.8   2.10
  10   7.592   0.85   1.9229   20.8   2.12
  11   396.289   d11   2.13
  12   非球面   10.890   1.30   1.7308   40.5   2.28
  13   非球面   -52.416   0.20   2.20
  14   (光圈)   ∞   1.50   2.16
  15 ∞   d15 2.52
  16   非球面   13.813   2.30   1.6226   58.1   3.17
  17   -5.821   0.40   1.7618   26.6   3.16
  18   -11.024   d18   3.20
  19   -15.516   0.42   1.9229   20.9   3.01
20 25.236 1.60 3.08
  21   9.563   2.10   1.4849   70.4   3.81
  22   -36.519   3.70   3.85
  23   非球面   65.651   1.00   1.5250   56.5   3.78
  24   -100.000   2.10   3.85
  25   ∞   0.50   1.5567   58.5   4.05
  26 ∞   1.00   4.08
当在变焦透镜2的广角端状态和远摄端状态之间进行变焦时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的面距离d6、第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的面距离d11、光圈IR与第四透镜组G4之间的面距离d15以及第四透镜组G4与第五透镜组G5之间的面距离d18变化。在表5中指示了在数值示例2中各面距离的广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中的变化距离。
表5
  F   4.61   8.89   17.17
  d6   0.41   3.94   6.16
  d11   6.16   2.63   0.41
  d15   6.89   3.98   0.57
  d18   2.66   5.58   8.99
在变焦透镜2中，将第一透镜组G1的第一透镜L11的相对面(即，第一和第二面)、第一透镜组G1的第三透镜L13的相对面(即，第五和第六面)、第二透镜组G2的第四透镜L21的图像侧的面(即，第八面)、第三透镜组G3的第七透镜L31的相对面(即，第十二和第十三面)、第四透镜组G4的第八透镜L41的对象侧的面(即，第十六面)、以及第五透镜组G5的第十二透镜L53的对象侧的面(即，第23面)形成为非球面的面。在表6中指示了数值示例2中非球面的面的第四阶、第六阶、第八阶和第十阶非球面系数A4、A6、A8和A10、连同圆锥常数K。
表6
Figure BDA0000037767330000211
Figure BDA0000037767330000212
图6到8图示了数值示例2的无穷远聚焦状态中的若干像差。更具体地，图6、7和8分别图示了广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中的球面像差、像散和失真像差。
在图6到8中，对于球面像差而言，实线指示了关于d线(波长587.6nm)的球面像差；交替的长短划线指示了关于g线(波长435.8nm)的球面像差；而虚线指示了关于C线(波长656.3nm)的球面像差。对于像散而言，实线指示了弧矢图像表面上像散的值，而虚线指示了子午图像表面上像散的值。
从像差的角度来看，可以明显地认识到数值示例2具有各种像差被良好校正的优秀成像性能。
<第三实施例>
图9示出了根据本发明第三实施例的变焦透镜3的透镜配置。
参考图9，所示的变焦透镜3具有3.73倍的放大率。
变焦透镜3包括具有正折射率的第一透镜组G1、具有负折射率的第二透镜组G2、具有正折射率的第三透镜组G3、具有正折射率的第四透镜组G4和具有正折射率的第五透镜组G5。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3、第四透镜组G4和第五透镜组G5。
第一透镜组G1包括具有负折射率的第一透镜或前侧透镜L11、用作将光轴弯曲90°的光学部件的棱镜L12、和具有正折射率的第三透镜或后侧透镜L13。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第一透镜L11、棱镜L12和第三透镜L13。
在变焦时，第一透镜组G1具有在光轴方向中固定的位置。由于在第一透镜组G1中布置棱镜L12以将光轴弯曲90°，所以可以预期图像拾取装置和变焦透镜在厚度方向中的厚度减少。
第二透镜组G2包括具有负折射率的第四透镜L21和以下胶合透镜，该胶合透镜包括具有负折射率的第五透镜L22和具有正折射率且胶合到第五透镜L22的第六透镜L23。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第四透镜L21以及第五透镜L22与第六透镜L23的胶合透镜。
在从广角端朝向远摄端进行变焦时，从对象侧朝向图像侧移动第二透镜组G2。
第二透镜组G2的第四透镜L21是双凹透镜，其对象侧和图像侧的面具有非球面形状。在将第四透镜L21形成为其图像侧的面具有非球面形状的双凹透镜的情况下，可以有效地校正广角范围中的倍率色像差和远摄范围中的彗形像差。
第三透镜组G3包括具有正折射率的第七透镜L31。
第三透镜组G3在变焦时具有在光轴方向中固定的位置。
第四透镜组G4包括以下胶合透镜，该胶合透镜包括具有正折射率的第八透镜L41和具有负折射率且胶合到第八透镜L41的第九透镜L42。
在从广角端朝向远摄端进行变焦时从图像侧朝向对象侧移动第四透镜组G4，并且在进行聚焦时也可以沿着光轴方向移动。
第五透镜组G5包括具有负折射率的第十透镜L51、具有正折射率并且可在与光轴正交的方向中移动以对图像进行移位的第十一透镜或第一正透镜L52、和具有正折射率的第十二透镜或第二正透镜L53。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第十透镜L51、第十一透镜L52和第十二透镜L53。
将第五透镜组G5的第十透镜L51形成为双凹透镜。在将第十透镜L51形成为双凹透镜的情况下，可以抑制广角范围中倍率色像差的出现。
第五透镜组G5的第十透镜L51在其对象侧的面和图像侧的面之间具有相等的曲率半径。由于第十透镜L51在其对象侧的面和图像侧的面之间具有相等的曲率半径，所以第十透镜L51在光轴方向中具有对称的形状。结果，可以促进变焦透镜3的组装。
第五透镜组G5的第十一透镜L52和第十二透镜L53具有非球面的面。由于第十一透镜L52和第十二透镜L53具有非球面的面，所以可以有效地校正特别是广角区域中的场曲，并且可以抑制当第十一透镜L52在与光轴正交的方向中移动时的像差变化。
第五透镜组G5的第十一透镜L52用树脂材料形成。此外，由于第十一透镜L52用树脂材料形成，所以可以实现成本的减少，并且可以通过减少重量来促进第十一透镜L52在与光轴正交的方向中的移动。
将光圈IR布置在第三透镜组G3的附近并且在其图像侧。
在表7中指示了其中将特定数值应用于第三实施例的变焦透镜3的数值示例3的透镜数据、连同广角端状态(F＝4.59)、中间焦距状态(F＝8.69)和远摄端状态(F＝17.10)中的F数Fno和半视角ω。
表7
F＝4.59～8.69～17.10
Fno＝3.6～3.8～4.7
ω＝41.5°～23.7°～12.2°
  si   ri   di ni vi   DIAi
  1   47.319   0.50   1.9229   20.8   5.61
  2   9.412   1.90   4.92
  3   (棱镜)   ∞   8.00   1.9037   31.3   4.85
4 ∞ 0.13 4.27
  5   非球面   9.303   2.30   1.6935   53.2   4.12
  6   非球面   -18.057   d6   4.12
7 非球面 -22.576 0.45 1.8513 40.1 2.38
  8   非球面   5.394   0.85   2.07
  9   -13.895   0.40   1.8830   40.8   2.00
  10   7.975   0.96   1.9459   17.9   2.02
  11   354.677   d11   2.07
  12   非球面   9.473   1.35   1.5831   59.4   2.34
  13   非球面   -16.204   0.20   2.29
14 (光圈) ∞ 1.50 2.24
  15   ∞   d15   2.60
  16   非球面   12.010   2.24   1.6226   58.1   3.02
  17   -5.900   0.40   1.8052   25.4   3.06
  18 -11.252 d18 3.14
  19   -12.153   0.45   1.8467   23.7   2.79
  20   12.153   1.60   2.85
  21   非球面   14.526   1.92   1.5250   56.5   3.75
  22   非球面   -14.468   1.64   3.89
  23   非球面   18.37   1.53   1.5831   59.4   3.85
  24   ∞   2.85   3.84
  25   ∞   0.50   1.5567   58.5   3.80
  26   ∞   1.00   3.80
当在变焦透镜3的广角端状态和远摄端状态之间进行变焦时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的面距离d6、第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的面距离d11、光圈IR与第四透镜组G4之间的面距离d15以及第四透镜组G4与第五透镜组G5之间的面距离d18变化。在表8中指示了在数值示例3中各面距离的广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中的变化距离。
表8
  F   4.59   8.69   17.10
  d6   0.41   3.75   5.91
  d11   5.91   2.57   0.41
  d15   7.05   4.08   0.63
  d18   2.80   5.77   9.22
在变焦透镜3中，将第一透镜组G1的第三透镜L13的相对面(即，第五和第六面)、第二透镜组G2的第四透镜L21的相对面(即，第七和第八面)、第三透镜组G3的第七透镜L31的相对面(即，第十二和第十三面)、第四透镜组G4的第八透镜L41的对象侧的面(即，第十六面)、第五透镜组G5的第十一透镜L52的相对面(即，第21和第22面)、以及第五透镜组G5的第十二透镜L53的对象侧的面(即，第23面)形成为非球面的面。在表9中指示了数值示例3中非球面的面的第四阶、第六阶、第八阶和第十阶非球面系数A4、A6、A8和A10、连同圆锥常数K。
表9
Figure BDA0000037767330000251
Figure BDA0000037767330000252
图10到12图示了数值示例3的无穷远聚焦状态中的若干像差。更具体地，图10、11和12分别图示了广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中的球面像差、像散和失真像差。
在图10到12中，对于球面像差而言，实线指示了关于d线(波长587.6nm)的球面像差；交替的长短划线指示了关于g线(波长435.8nm)的球面像差；而虚线指示了关于C线(波长656.3nm)的球面像差。对于像散而言，实线指示了弧矢图像表面上像散的值，而虚线指示了子午图像表面上像散的值。
从像差的角度来看，可以明显地认识到数值示例3具有各种像差被良好校正的优秀成像性能。
<第四实施例>
图13示出了根据本发明第四实施例的变焦透镜4的透镜配置。
参考图13，所示的变焦透镜4具有3.07倍的放大率。
变焦透镜4包括具有正折射率的第一透镜组G1、具有负折射率的第二透镜组G2、具有正折射率的第三透镜组G3、具有正折射率的第四透镜组G4和具有正折射率的第五透镜组G5。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3、第四透镜组G4和第五透镜组G5。
第一透镜组G1包括具有负折射率的第一透镜或前侧透镜L11、用作将光轴弯曲90°的光学部件的棱镜L12、和具有正折射率的第三透镜或后侧透镜L13。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第一透镜L11、棱镜L12和第三透镜L13。
第一透镜组G1在变焦时具有在光轴方向中固定的位置。在第一透镜组G1中布置棱镜L12以将光轴弯曲90°，可以预期图像拾取装置和变焦透镜在厚度方向中的厚度减少。
第二透镜组G2包括具有负折射率的第四透镜L21和以下胶合透镜，该胶合透镜包括具有负折射率的第五透镜L22和具有正折射率且胶合到第五透镜L22的第六透镜L23。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第四透镜L21、第五透镜L22和第六透镜L23。
在从广角端朝向远摄端进行变焦时，从对象侧朝向图像侧移动第二透镜组G2。
第二透镜组G2的第四透镜L21是双凹透镜，其图像侧的面具有非球面形状。由于将第四透镜L21形成为其图像侧的面具有非球面形状的双凹透镜，所以可以有效地校正广角范围中的倍率色像差和远摄范围中的彗形像差。
第三透镜组G3包括具有正折射率的第七透镜L31。
第三透镜组G3在变焦时具有在光轴方向中固定的位置。
第四透镜组G4包括以下胶合透镜，该胶合透镜包括具有正折射率的第八透镜L41和具有负折射率且胶合到第八透镜L41的第九透镜L42。
在从广角端朝向远摄端进行变焦时第四透镜组G4从图像侧朝向对象侧移动，并且在进行聚焦时也可以沿着光轴方向移动。
第五透镜组G5包括具有负折射率的第十透镜L51、具有正折射率并且可在与光轴正交的方向中移动以对图像进行移位的第十一透镜或第一正透镜L52、和具有负折射率的第十二透镜L53。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第十透镜L51、第十一透镜L52和第十二透镜L53。
将第五透镜组G5的第十透镜L51形成为双凹透镜。由于将第十透镜L51形成为双凹透镜，所以可以抑制广角范围中倍率色像差的出现。
第五透镜组G5的第十二透镜L53具有非球面的面。由于第十二透镜L53具有非球面的面，所以可以有效地校正特别是广角区域中的场曲，并且可以扣制当第十一透镜L52在与光轴正交的方向中移动时的像差变化。
第五透镜组G5的第十一透镜L52用树脂材料形成。由于第十一透镜L52用树脂材料形成，所以可以实现成本的减少，并且可以通过减少重量来促进第十一透镜L52在与光轴正交的方向中的移动。
将光圈IR布置在第三透镜组G3的附近并且在其图像侧。
在表10中指示了其中将特定数值应用于第四实施例的变焦透镜4的数值示例4的透镜数据、连同广角端状态(F＝5.17)、中间焦距状态(F＝9.06)和远摄端状态(F＝15.89)中的F数Fno和半视角ω。
表10
F＝5.17～9.06～15.89
Fno＝3.5～3.7～4.2
ω＝38.7°～23.3°～13.8°
si   ri   di   ni   vi   DIAi
  1   非球面   32.000   0.80   1.9229   20.8   5.30
  2   非球面   8.559   2.10   4.64
  3   (棱镜)   ∞   7.00   1.9037   31.3   4.53
  4   ∞   0.25   4.03
  5   非球面   9.775   2.00   1.6935   53.2   3.90
  6   非球面   -16.192   d6   3.90
  7   -16.089   0.42   1.8513   40.1   2.36
  8   非球面   6.786   0.77 2.12
  9   -15.184   0.40   1.8830   40.8   2.05
  10   9.100   0.85   1.9459   17.9   2.08
  11   -131.370   d11   2.12
  12   非球面   10.430   1.32   1.6226   58.1   2.35
  13   非球面   -19.421   0.20   2.30
  14   (光圈)   1.50   2.25
  15   ∞   d15   2.57
  16   非球面   13.985   2.30   1.6226   58.1   3.08
  17   -5.644   0.40   1.7618   26.6   3.06
  18   -11.536   d18   3.10
  19   -17.110   0.42   2.0006   25.45   3.94
  20   24.332   1.55   3.00
  21   8.997   1.90   1.4875   70.4   3.61
  22   -19.026   3.50   3.63
  23   非球面   -19.402   0.80   1.5250   56.5   3.47
  24   -100.000   1.80   3.60
  25   ∞   0.50   1.5567   58.5   3.85
  26   ∞   1.00   3.89
当在变焦透镜4的广角端状态和远摄端状态之间进行变焦时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的面距离d6、第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的面距离d11、光圈IR与第四透镜组G4之间的面距离d15以及第四透镜组G4与第五透镜组G5之间的面距离d18变化。在表11中指示了在数值示例4中各面距离的广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中的变化距离。
表11
  F   5.17   9.06   15.89
  d6   0.41   3.46   5.73
  d11   5.73   2.68   0.41
  d15   6.19   3.87   1.66
  d18   2.14   4.46   6.67
在变焦透镜4中，将第一透镜组G1的第一透镜L11的相对面(即，第一和第二面)、第一透镜组G1的第三透镜L13的相对面(即，第五和第六面)、第二透镜组G2的第四透镜L21的图像侧的面(即，第八面)、第三透镜组G3的第七透镜L31的相对面(即，第十二和第十三面)、第四透镜组G4的第八透镜L41的对象侧的面(即，第十六面)、以及第五透镜组G5的第十二透镜L53的对象侧的面(即，第23面)形成为非球面的面。在表12中指示了数值示例4中非球面的面的第四阶、第六阶、第八阶和第十阶非球面系数A4、A6、A8和A10、连同圆锥常数K。
表12
Figure BDA0000037767330000281
图14到16图示了数值示例4的无穷远聚焦状态中的若干像差。更具体地，图14、15和16分别图示了广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中的球面像差、像散和失真像差。
在图14到16中，对于球面像差而言，实线指示了关于d线(波长587.6nm)的球面像差；交替的长短划线指示了关于g线(波长435.8nm)的球面像差；而虚线指示了关于C线(波长656.3nm)的球面像差。对于像散而言，实线指示了弧矢图像表面上像散的值，而虚线指示了子午图像表面上像散的值。
从像差的角度来看，可以明显地认识到数值示例4具有各种像差被良好校正的优秀成像性能。
<第五实施例>
图17示出了根据本发明第五实施例的变焦透镜5的透镜配置。
参考图17，所示的变焦透镜5具有3.73倍的放大率。
变焦透镜5包括具有正折射率的第一透镜组G1、具有负折射率的第二透镜组G2、具有正折射率的第三透镜组G3、具有正折射率的第四透镜组G4和具有负折射率的第五透镜组G5。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3、第四透镜组G4和第五透镜组G5。
第一透镜组G1包括具有负折射率的第一透镜或前侧透镜L11、用作将光轴弯曲90°的光学部件的棱镜L12、和具有正折射率的第三透镜或后侧透镜L13。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第一透镜L11、棱镜L12和第三透镜L13。
第一透镜组G1在变焦时具有在光轴方向中固定的位置。由于在第一透镜组G1中布置棱镜L12以将光轴弯曲90°，所以可以预期图像拾取装置和变焦透镜在厚度方向中的厚度减少。
第二透镜组G2包括具有负折射率的第四透镜L21、以下胶合透镜、和具有负折射率的第七透镜L24，该胶合透镜包括具有负折射率的第五透镜L22和具有正折射率且胶合到第五透镜L22的第六透镜L23。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第四透镜L21、第五透镜L22与第六透镜L23的胶合透镜、和第七透镜L24。
在从广角端朝向远摄端进行变焦时，从对象侧朝向图像侧移动第二透镜组G2。
第二透镜组G2的第四透镜L21是双凹透镜，其对象侧和图像侧的面具有非球面形状。由于将第四透镜L21形成为其图像侧的面具有非球面形状的双凹透镜，所以可以有效地校正广角范围中的倍率色像差和远摄范围中的彗形像差。
第三透镜组G3包括具有正折射率的第八透镜L31。
第三透镜组G3在变焦时具有在光轴方向中固定的位置。
第四透镜组G4包括以下胶合透镜，该胶合透镜包括具有正折射率的第九透镜L41和具有负折射率且胶合到第九透镜L41的第十透镜L42。
第四透镜组G4在从广角端朝向远摄端进行变焦时从图像侧朝向对象侧移动，并且在进行聚焦时也可以沿着光轴方向移动。
第五透镜组G5包括具有负折射率的第十一透镜L51、具有正折射率并且可以在与光轴正交的方向中移动的第十二透镜或第一正透镜L52、和具有正折射率的第十三透镜或第二正透镜L53。按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置第十一透镜L51、第十二透镜L52和第十三透镜L53。
第五透镜组G5的第十三透镜L53具有非球面的面。在第十三透镜L53具有非球面的面的情况下，可以有效地校正广角区域中的场曲，并且可以抑制当将第十二透镜L52在与光轴正交的方向中移动时的像差变化。
第五透镜组G5的第十三透镜L53用树脂材料形成。由于第十三透镜L53用树脂材料形成，所以可以预期成本的减少。
将光圈IR布置在第三透镜组G3的附近并且在其图像侧。
在表13中指示了其中将特定数值应用于第五实施例的变焦透镜5的数值示例5的透镜数据、连同广角端状态(F＝5.20)、中间焦距状态(F＝10.00)和远摄端状态(F＝19.40)中的F数Fno和半视角ω。
表13
F＝5.20～10.00～19.40
Fno＝3.6～3.9～5.2
ω＝37.9°～20.7°～10.9°
  si   ri   di   ni   vi   DIAi
  39.941   0.60   1.9229   20.8   5.75
  2   9.453   2.00   5.05
  3   (棱镜)   ∞   7.40   1.9037   31.3   4.91
  4   ∞   0.20   4.13
  5   非球面   9.619   1.94   1.6935   53.2   4.00
  6   非球面   -17.603   d6   3.94
  7   非球面   -50.000   0.60   1.8513   40.1   2.82
  8   非球面   5.181   0.85   2.38
  9   -49.641   0.40   1.8830   40.8   2.31
  10   7.076   1.45   1.8467   23.7   2.21
  11   -8.681   0.30   2.11
  12   -5.454   0.40   1.8830   40.8   2.02
  13   -59.741   d13   2.00
  14   非球面   10.498   1.32   1.5831   59.4   2.59
  15   非球面   -12.444   0.18   2.55
  16   (光圈)   ∞   1.30   2.50
  17   ∞   d17   2.67
  18   非球面   12.302   2.00   1.5831   59.4   2.98
  19   -5.500   0.40   1.7174   26.5   2.94
  20   -11.578   d20   2.95
  21   18.683   0.40   2.0006   25.45   2.80
  22   5.508   1.45   2.70
  23   8.692   1.50   1.4875   70.4   3.23
  24   -32.080   5.24   3.30
  25   非球面   -31.353   1.50   1.5250   56.5   3.78
  26   非球面   -12.766   3.00   3.97
  27   ∞   0.50   1.5567   58.5   3.87
  28   ∞   0.60   3.87
当在变焦透镜5的广角端状态和远摄端状态之间进行变焦时，第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的面距离d6、第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的面距离d13、光圈IR与第四透镜组G4之间的面距离d17以及第四透镜组G4与第五透镜组G5之间的面距离d20变化。在表14中指示了在数值示例5中各面距离的广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中的变化距离。
表14
  F   5.20   10.00   19.40
  d6   0.42   3.79   5.83
  d13   5.83   2.45   0.42
  d17   8.11   4.60   0.84
  d20   1.20   4.71   8.47
在变焦透镜5中，将第一透镜组G1的第三透镜L13的相对面(即，第五和第六面)、第二透镜组G2的第四透镜L21的相对面(即，第七和第八面)、第三透镜组G3的第八透镜L31的相对面(即，第十四和第十五面)、第四透镜组G4的第九透镜L41的对象侧的面(即，第十八面)、第五透镜组G5的第十三透镜L53的相对面(即，第25和第26面)形成为非球面的面。在表15中指示了数值示例5中非球面的面的第四阶、第六阶、第八阶和第十阶非球面系数A4、A6、A8和A10、连同圆锥常数K。
表15
Figure BDA0000037767330000311
图18到20图示了数值示例5的无穷远聚焦状态中的若干像差。更具体地，图18、19和20分别图示了广角端状态、中间焦距状态和远摄端状态中的球面像差、像散和失真像差。
在图18到20中，对于球面像差而言，实线指示了关于d线(波长587.6nm)的球面像差；交替的长短划线指示了关于g线(波长435.8nm)的球面像差；而虚线指示了关于C线(波长656.3nm)的球面像差。对于像散而言，实线指示了弧矢图像表面上像散的值，而虚线指示了子午图像表面上像散的值。
从像差的角度来看，可以明显地认识到数值示例5具有各种像差被良好校正的优秀成像性能。
变焦透镜的条件表达式的值
在下文中，描述了根据本发明实施例的变焦透镜的条件表达式的各个值。
在表16中指示了变焦透镜1到5的在上文中给出的条件表达式(1)到(11)的各个值。
表16
Figure BDA0000037767330000321
如根据表16可以明显地认识到的，变焦透镜1到5满足条件表达式(1)到(11)。
图像拾取装置的配置
在下文中，描述了其中应用了本发明实施例的图像拾取装置。
该图像拾取装置包括变焦透镜和图像拾取元件，该图像拾取元件用于将由变焦透镜形成的光学图像转换为电信号。
更具体地，该图像拾取装置包括变焦透镜和图像拾取元件，该图像拾取元件用于将由变焦透镜形成的光学图像转换为电信号。该变焦透镜包括按照从对象侧到图像侧的顺序而布置的具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有正折射率的第四透镜组、和具有正或负折射率的第五透镜组。
在图像拾取装置的变焦透镜中，在变焦时在光轴方向中移动第二透镜组和第四透镜组。
在图像拾取装置的变焦透镜中，在变焦时第一透镜组具有在光轴方向中固定的位置。在第一透镜组中，按照从对象侧到图像侧的顺序而布置具有负折射率的前侧透镜、用于弯曲光程的光学部件和具有正折射率的后侧透镜。
另外，在图像拾取装置的变焦透镜中，在变焦时第三透镜组具有在光轴方向中固定的位置，并且将光圈按照这种方式布置在第二透镜组和第三透镜组之间或者在第三透镜组和第四透镜组之间以便满足以下条件表达式(1)、(2)和(3)：
(1)1.8＜F1/FW＜3.0
(2)2.0＜D1G/FW＜3.3
(3)2.0＜DIA11/DIA21＜3.0
其中，
F1：第一透镜组的焦距
D1G：第一透镜组在光轴上的厚度
FW：整个透镜系统在广角端的焦距
DIA11：第一透镜的最对象侧的透镜表面在广角端的有效直径
DIA21：第二透镜的最对象侧的透镜表面在广角端的有效直径。
由于按照如上所述的方式来配置图像拾取装置的变焦透镜，所以可以实现以下的优点。
当进行变焦时，第二透镜组和第四透镜组的移动方向与第一透镜组的后侧透镜的光轴方向重合，即与由光学部件对其弯曲之后光程的方向重合。结果，可以实现透镜系统厚度的减少。
此外，由于在第二透镜组和第三透镜组之间或者在第三透镜组和第四透镜组之间布置光圈，所以可以在五组变焦配置的中心附近布置该光圈。结果，可以减少从第一透镜组到第五透镜组的变焦透镜的有效直径，并且可以预期透镜系统厚度的减少。
条件表达式(1)定义了第一透镜组的焦距。通过适当地定义第一透镜组的焦距，可以实现小尺寸的变焦透镜，在该小尺寸的变焦透镜是广角变焦透镜的同时，不太可能在广角端遭受出现离轴像差。
如果第一透镜组的焦距变得小于条件表达式(1)的下限，则由于它过小，所以第一透镜组的后侧透镜的折射率变得过高。结果，倍率色像差在广角端侧增加，而轴上色像差在远摄端侧增加。此外，在前侧透镜和后侧透镜具有固定折射率的情况下，光轴上前侧透镜和后侧透镜之间的距离增加，这导致了难以减少光学系统的厚度。
相反地，如果第一透镜组的焦距变得大于条件表达式(1)的上限，则由于第一透镜组的焦距变得过大，所以变得必须确保针对放大的第二透镜组的大量移动，这导致了第一透镜组和第三透镜组之间距离的增加。此外，如果从第一透镜组的前侧透镜到光圈的距离增加，则将入瞳位置朝向图像侧与前侧透镜隔开。因此，如果增加了视角，则前侧透镜和光学部件的直径变大，并且这造成了对于减少厚度的障碍。
条件表达式(2)定义了第一透镜组在光轴上的厚度，该第一透镜组包括用于弯曲光轴的光学部件。如果第一透镜组的焦距满足条件表达式(1)并且适当地定义第一透镜组在光轴上的厚度以便满足条件表达式(2)，则可以在该变焦透镜是广角类型的同时预期尺寸和厚度上的减少。
如果第一透镜组的厚度变得小于条件表达式(2)的下限，则由于前侧透镜和后侧透镜之间的距离变得过小，所以难以确保光学部件的用于弯曲光程的充分长度。此外，前侧透镜或后侧透镜的折射率变得过高，并结果，倍率色像差在广角端侧增加，而轴上色像差在远摄端侧增加。
相反地，如果第一透镜组的厚度大于条件表达式(2)的上限，则前侧透镜的折射率变得过低，并结果，前侧透镜和光学部件的直径和在光轴上的厚度变大。结果，当光程被弯曲时，图像拾取装置和变焦透镜的厚度增加，并且这造成了对于减少厚度的障碍。
条件表达式(3)定义了第一透镜组的最对象侧的透镜面的有效直径与第二透镜组的最对象侧的透镜面的有效直径之间的比率。如果适当地定义了第一透镜组的最对象侧的透镜面的有效直径与第二透镜组的最对象侧的透镜面的有效直径之间的比率，则可以在该变焦透镜是广角类型的同时在尺寸和厚度上减少第一透镜组。
如果有效直径之间的比率变得小于条件表达式(3)的下限，则第二透镜组的有效直径变得过大，并且在第二透镜组中最大视角处的光线的光路穿过远离光轴而隔开的部分。因此，光轴上第二透镜组的厚度变大，并且不可能充分地确保在变焦时第二透镜组的移动量。此外，如果在第二透镜组中最大视角处的光线的光路穿过远离光轴而隔开的部分，则倍率色像差和轴外像差(诸如，场曲)增加。另外，也由于在变焦时像差变化变大，所以变得难以校正所述像差。
相反地，如果第一透镜组的最对象侧的透镜面的有效直径与第二透镜组的最对象侧的透镜面的有效直径之间的比率变得大于条件表达式(3)的上限，则第一透镜组的前侧透镜的有效直径变得过大，并且同样，光学部件的有效直径也变得过大。因此，当光路被弯曲时，图像拾取装置和变焦透镜的厚度增加，这导致了未能实现厚度上的减少。
要注意，更优选地修改条件表达式(1)，使得下限是2.1，而上限是2.7。更优选地修改条件表达式(2)，使得下限是2.2，而上限是2.9。更优选地修改条件表达式(3)，使得下限是2.1，而上限是2.6。
在如上所述地修改条件表达式(1)、(2)和(3)的情况下，增强了上述优点。
此外，在按照如上所述的这种方式来配置图像拾取装置的情况下，可能将变焦透镜的广角端处的图像拾取的视角设置为近似70°到95°，并且将放大率设置为近似3到6倍。
图像拾取装置的形式
在图21中的框图中示出了作为根据本发明实施例的图像拾取装置形式的数字照相机。
参考图21，数字照相机形式中的图像拾取装置100包括：相机块10，具有图像拾取功能；相机信号处理部分20，用于对由相机块10拾取的图像信号进行信号处理(诸如，模数转换)；和图像处理部分30，用于进行图像信号的记录和再现处理。该图像拾取装置100还包括：LCD(液晶显示器)单元40，用于在其上显示所拾取的图像等；和读取器/写入器(R/W)50，用于将图像信号写入存储卡1000以及从存储卡1000中读出。该图像拾取装置100还包括：CPU(中央处理单元)60，用于控制整个图像拾取装置；输入部分70，包括供用户操作的各个开关等；和透镜驱动控制部分80，用于控制在相机块10中布置的透镜的驱动。
相机块10包括：光学系统，包括可以作为应用了本发明实施例的变焦透镜1、2、3、4或5的变焦透镜11，图像拾取元件12，诸如CCD(电荷耦合器件)单元或CMOS(互补金属氧化物半导体)单元等。
相机信号处理部分20对于来自图像拾取元件12的输出信号进行各种信号处理，诸如到数字信号的转换、噪声去除、画面质量校正以及到亮度和色差信号的转换。
该图像处理部分30基于预定图像数据格式进行图像信号的压缩编码和解压缩解码处理、数据规格的转换处理(诸如，分辨率)等。
LCD单元40具有显示各种数据(诸如，表示用户对输入部分70的操作状态的数据、所拾取的图像等)的功能。
读取器/写入器50进行将由图像处理部分30编码的图像数据写入到存储卡1000和读出在存储卡1000中记录的图像数据。
CPU 60用作控制在图像拾取装置100中提供的电路块的控制处理部分，并且基于来自输入部分70的指令输入信号等来控制所述电路块。
输入部分70例如包括：快门释放按钮，用于进行快门操作；选择开关，用于选择操作模式等，并且输入部分70向CPU 60输出表示了用户进行的操作的指令输入信号。
透镜驱动控制部分80根据来自CPU 60的控制信号来控制用于驱动变焦透镜11的透镜的电机等(未示出)。
该存储卡1000例如是在连接到读取器/写入器50的插槽中可移除地插入的半导体存储器。
下面，描述图像拾取装置100的操作。
在用于图像拾取的待机状态中，在CPU 60的控制下，将由相机块10拾取的图像信号通过相机信号处理部分20而输出到LCD单元40，并且在LCD单元40上显示为相机直通(camera-through)图像。另一方面，如果输入来自输入部分70的用于变焦的指令输入信号，则CPU 60向透镜驱动控制部分80输出控制信号，使得在透镜驱动控制部分80的控制下移动变焦透镜11的预定的一个或多个透镜。
如果相机块10的快门(未示出)根据来自输入部分70的指令输入信号而进行操作，则从相机信号处理部分20向图像处理部分30输出所拾取的图像信号，通过图像处理部分30，该图像信号经历压缩编码处理，使得它被转换为预定数据格式的数字数据。将所得到的数据输出到读取器/写入器50，并且写入到存储卡1000中。
要注意，例如当输入部分70的快门释放按钮被半按压或完全按压以用于记录或图像拾取或类似的情况下时，通过透镜驱动控制部分80根据来自CPU60的控制信号而移动变焦透镜11的预定的一个或多个透镜来进行聚焦。
当要再现在存储卡1000中记录的图像数据时，由读取器/写入器50响应于输入部分70的操作来从存储卡1000中读出预定的图像数据，并且该预定的图像数据经历由图像处理部分30进行的解压缩解码处理。然后，将再现图像信号输出到LCD单元40，通过LCD单元40来显示再现图像。
要注意，尽管在上述的图像拾取装置的形式中，将该图像拾取装置应用于数字照相机，但是该图像拾取装置的应用范围不限于数字照相机，而是，该图像拾取装置可以作为相机部分等而被广泛地应用于数字输入和/或输出装置，诸如数字摄像机、其中并入了相机的便携式电话机和其中并入了相机的PDA(个人数字助理)。
在上文中描述的实施例的各构件的形状和数值仅仅是用于实施本发明的示例，并且不应该通过它们来严格地解释本发明的技术范围。
本申请包含于2009年12月18日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP2009-287977中公开的主题相关的主题，由此通过引用来合并其全部内容。
本领域技术人员应该理解，只要各种修改、组合、子组合和变更处于权利要求或其等效物的范围内，它们就可以取决于设计要求和其他因素而发生。

Claims (7)

1.一种变焦透镜，包括：
具有正折射率的第一透镜组；
具有负折射率的第二透镜组；
具有正折射率的第三透镜组；
具有正折射率的第四透镜组；以及
具有正或负折射率的第五透镜组；
所述第一、第二、第三、第四和第五透镜组按照从所述变焦透镜的对象侧到图像侧的顺序来布置；
所述第二透镜组和所述第四透镜组在变焦时在光轴方向中移动；
所述第一透镜组在变焦时具有在光轴方向中固定的位置；
所述第一透镜组包括按照从对象侧朝向图像侧的顺序而布置的具有负折射率的前侧透镜、用于弯曲光程的光学部件和具有正折射率的后侧透镜；
所述第三透镜组在变焦时具有在光轴方向中固定的位置；
所述变焦透镜还包括在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间或者在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间布置的光圈；
所述变焦透镜满足以下条件表达式(1)、(2)和(3)：
(1)1.8＜F1/FW＜3.0
(2)2.0＜D1G/FW＜3.3
(3)2.0＜DIA11/DIA21＜3.0
其中，
F1：所述第一透镜组的焦距
D1G：所述第一透镜组在所述光轴上的厚度
FW：所述整个透镜系统在广角端的焦距
DIA11：所述第一透镜组的最对象侧的所述透镜表面在广角端的有效直径
DIA21：所述第二透镜组的最对象侧的所述透镜表面在广角端的有效直径。
2.根据权利要求1的变焦透镜，其中所述变焦透镜满足以下条件表达式(4)和(5)：
(4)2.1＜|FG1/FW|＜3.3
(5)1.8＜|FRW/FW|＜2.4
其中，
FG1：所述第一透镜组的所述前侧透镜的焦距
FRW：从所述第一透镜组的所述后侧透镜到所述第五透镜组在广角端的焦距。
3.根据权利要求1的变焦透镜，其中所述第二透镜组包括按照从对象侧朝向图像侧的顺序而布置的负透镜以及负透镜和正透镜的胶合透镜，并且
所述第四透镜组包括按照从对象侧朝向图像侧的顺序而布置的正透镜和负透镜的胶合透镜；
所述变焦透镜满足以下条件表达式(6)：
(6)0.84＜|D4/D2|＜2.0
其中，
D2：所述第二透镜组在图像拾取对象位于无穷远的情况下变焦时的移动量
D4：所述第四透镜组在图像拾取对象位于无穷远的情况下变焦时的移动量。
4.根据权利要求1的变焦透镜，其中所述变焦透镜满足以下条件表达式(7)和(8)：
(7)0.5＜|F2/FW|＜1.0
(8)2.0＜F4/FW＜3.0
其中，
F2：所述第二透镜组的焦距
F4：所述第四透镜组的焦距。
5.根据权利要求1的变焦透镜，其中所述第五透镜组具有正折射率，并且将所述第五透镜组配置为使得按照从对象侧朝向图像侧的顺序来布置负透镜、在与光轴正交的方向中可移动的以对图像进行移位的第一正透镜、和至少一个面被形成为非球面的第二正透镜；
所述第五透镜组满足以下条件表达式(9)、(10)和(11)：
(9)0.15＜β52＜0.55
(10)0.6＜β53＜1.1
(11)-0.2＜FW/F5＜0.2
其中，
β52：所述第一正透镜在广角端的横向倍率
β53：所述第二正透镜在广角端的横向倍率
F5：所述第五透镜组的焦距。
6.根据权利要求5的变焦透镜，其中所述第五透镜组的所述第一正透镜用树脂形成，并且具有被形成为非球面的至少一个面。
7.一种图像拾取装置，包括：
变焦透镜；以及
图像拾取元件，用于将由所述变焦透镜形成的光学图像转换为电信号；
所述变焦透镜包括具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有正折射率的第四透镜组和具有正或负折射率的第五透镜组；
所述第一、第二、第三、第四和第五透镜组按照从所述变焦透镜的对象侧到图像侧的顺序来布置；
所述第二透镜组和所述第四透镜组在变焦时在光轴方向中移动；
所述第一透镜组在变焦时具有在光轴方向中固定的位置；
所述第一透镜组包括按照从对象侧朝向图像侧的顺序而布置的具有负折射率的前侧透镜、用于弯曲光程的光学部件和具有正折射率的后侧透镜；
所述第三透镜组在变焦时具有在光轴方向中固定的位置；
所述变焦透镜还包括在所述第二透镜组和所述第三透镜组之间或者在所述第三透镜组和所述第四透镜组之间布置的光圈；
所述变焦透镜满足以下条件表达式(1)、(2)和(3)：
(1)1.8＜F1/FW＜3.0
(2)2.0＜D1G/FW＜3.3
(3)2.0＜DIA11/DIA21＜3.0
其中，
F1：所述第一透镜组的焦距
D1G：所述第一透镜组在所述光轴上的厚度
FW：所述整个透镜系统在广角端的焦距
DIA11：所述第一透镜组的最对象侧的所述透镜表面在广角端的有效直径
DIA21：所述第二透镜组的最对象侧的所述透镜表面在广角端的有效直径。
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