CN102109656A - 镜筒以及成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及镜筒以及成像装置，该镜筒包括：包括至少三个可移动透镜组的可变焦距镜头系统；以及用于在光轴方向上向前和向后移动可变焦距镜头系统的导向装置。可变焦距镜头系统至少包括从目标侧开始依次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以及具有正折射率的第三透镜组。当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时，第一透镜组和第三透镜组被向目标侧移动，使得第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔单调地增大并且第二透镜组和第三透镜组之间的空气间隔单调地减小。导向装置包括固定框架，可旋转框架，直线导引架，第一导引架和第二导引架。

Description

镜筒以及成像装置
技术领域
本发明涉及镜筒以及成像装置，并且具体地涉及采用被称为可折叠结构的镜筒。
背景技术
作为数码相机中的记录方式，存在已知的方法，其中由诸如CCD传感器以及CMOS传感器之类的光电转换元件组成的成像装置，将在成像装置表面形成目标影像的光的量转化为电输出，该电输出然后被记录。
随着近年来微加工技术的发展，CPU(中央处理单元)已运转更快并且存储介质已增加了其存储密度，因而以前不能处理的大量的影像数据现在已可以高速处理。
光接收设备也已经增加的存储密度并且在尺寸上缩小了。更高的存储密度允许更高的空间频率记录，并且光接收设备的尺寸的减小使得照相机整体变小。
然而，上述更高的存储密度和尺寸的减小，不利地是减小了各个光电转换元件的光接收面积但随着电输出的减小增加了其对噪声的敏感性。为了解决该问题，通过增加光学系统的孔径来增加到达光电转换元件的各个的光的数量，并且在各个光电转换元件的前面布置微小的镜片元件(被称为微透镜阵列)，来增加到达光电转换元件的光的量。
在没有微透镜阵列时导向相邻的光电转换元件之间的部分的光通量，通过微透镜阵列被导引到这些光电转化元件，但是微透镜阵列限制透镜系统的出射光瞳的位置(从像平面到出射光瞳的距离)。
原因是当镜头系统的出射光瞳位置接近光电转换元件时，即，当到达光电转换元件中的各个的主射线与透镜系统的光轴形成大角度时，导向屏幕的外周的离轴光通量以大角度向光轴倾斜并且因此不能到达外周的光电转换元件，导致光量不足。
近年来，随着数字照相机已被广泛地使用，用户的需求已变得多种多样。特别地，装备有具有高可变功率比的变焦镜头的小数字照相机已变得受欢迎，具有高达5倍或者更大的可变功率比的变焦镜头也是如此。
变焦镜头类型通常由表示变焦镜头的配置的变焦镜头类型来分类，并且具有高可变功率比的变焦镜头通常采用由四个透镜组构成的变焦镜头类型。由四个透镜组——正透镜组，负透镜组，正透镜组，负透镜组构成的变焦镜头类型包括按如下顺序布局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以及具有负折射率的第四透镜组。
在采用了由四个透镜组——正透镜组，负透镜组，正透镜组，负透镜组构成的变焦镜头类型的变焦镜头中，但当代表构成变焦镜头的透镜的位置的镜头位置设置，从变焦镜头的焦距具有最小值的广角端状态改变到焦距具有最大值的长焦端状态时，第一透镜组到第三透镜组被以如下方式移动：第一和第二透镜组之间的距离增大并且第二和第三透镜组之间的距离减小，并且第四透镜组被单独地驱动并以如下方式被移动：补偿在成像设备上的像平面的位置(焦点位置)的变化(例如，见JP-A-2008-146016)。
作为其中至少四个透镜组可在光轴方向上被驱动的可折叠镜筒，存在已知的镜筒结构，其中四个可移动透镜组可被驱动，具体地，三个透镜组由凸轮驱动，并且布置在最靠近像平面的剩下的一个透镜组单独被驱动(例如，JP-A-2008-46500)。
这种类型的可折叠镜筒通常被用在被称为可折叠数字照相机中，其中当照相机未在操作中时，整个镜头部分可缩回照相机的机身内。
另一方面，由于已知当可移动镜头组的数目增加时，通常在变焦操作中在选择怎样移动透镜的自由度增加，因而可增加可变功率比或者增强变焦镜头的性能。
发明内容
然而，当在相关领域的镜筒结构中可移动透镜组的数目增加时，其中结合了用于驱动可移动透镜组在光轴方向上向前和向后移动的机构的镜筒的整体厚度，在镜头缩回(被折叠)时增加，导致很难实现镜头性能的增加和尺寸的减小两者。
理想地提出了适合于镜头性能改善和尺寸减小两者的镜筒。还理想地提出了装备有该镜筒的成像装置。
根据本发明的实施例，提供了镜筒，包括：可变焦距镜头系统，该可变焦距镜头系统包括至少三个可移动透镜组以及用于在光轴方向上向前和向后移动可变焦距镜头系统的驱动装置。可变焦距镜头系统至少包括从目标侧按如下顺序布局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以及具有正折射率的第三透镜组。当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时，至少第一透镜组和第三透镜组被以如下方式向目标侧移动：第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔单调地增大并且第二透镜组和第三透镜组之间的空气间隔单调地减小。导向装置包括固定框架，可旋转框架，直线导引架，第一导引架以及第二导引架。可旋转框架在相对于固定框架绕光轴旋转的同时，相对于固定框架在所述光轴方向上向前和向后移动；直线导引架被布置在可旋转框架上，并且在可旋转框架旋转时不旋转而是在光轴方向上与可旋转框架整体地移动；第一导引架相对于直线导引架在光轴方向上向前和向后移动第一透镜组；第二导引架相对于直线导引架在光轴方向上向前和向后移动第三透镜组。第二导引架被与直线导引架相结合，并且当镜头位置设定从广角端状态改变到长焦端状态时，直线导引架被固定在光轴方向上。
在这样配置的镜筒中，由于第二透镜组与直线导引架相结合，并且当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时夹持第二透镜组的直线导引件被固定在光轴方向上，相比于夹持第二透镜组的第二透镜组夹持件与直线导引架分开地被提供的情况，配置可被简化。此外，由于第二透镜组通过使用直线导引架被固定在光轴方向上，可实现尺寸减小和高可变功率比。
在镜筒中，可变焦距镜头系统被理想地配置成满足下面的条件方程式(1)：
0.7＜TLw/TLt＜0.85  (1)
其中，TLw表示在广角端状态镜头系统的总长度，并且TLt表示在长焦端状态镜头系统的总长度。
条件方程式(1)定义了当改变镜头位置设置时发生的镜头系统的总长度的变化，即，条件方程式(1)确定第一透镜组夹持件可被伸出多长。
当TLw/TLt大于条件方程式(1)的上限时，第一透镜组夹持件在光轴方向上变厚，导致在镜头系统缩回时增加了的镜筒厚度。
结果，在镜筒中，镜头系统缩回时的镜筒厚度不够薄，并且将不能实现足够的尺寸减小。
当TLw/TLt小于条件方程式(1)的下限时，可旋转框架和固定框架以对应于第一透镜组夹持件在光轴方向上的厚度减小量，在光轴方向上变薄。
结果，在镜筒中，当TLw/TLt小于条件方程式(1)的下限时，镜头系统缩回时镜筒系统不够薄，并且将不能实现足够的尺寸减小。
此外，在镜筒中，可变焦距镜头系统被理想地配置为满足下面的条件方程式(2)和(3)：
0.2＜Δ3/TLt＜0.4  (2)
0.05＜Δ4/TLt＜0.2 (3)
其中，Δ3表示当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时第三透镜组行进多远，并且Δ4表示当镜头位置设置从广角端状态到长焦端状态改变时第四透镜组行进多远。
条件方程式(2)和(3)分别定义了当改变镜头位置设置时第三和第四透镜组行进多远。当Δ3/TLt小于条件方程式(2)的下限时，第三透镜组改变镜头系统的放大倍率的效果不足。
结果，在镜筒中，代替地增大可变焦距镜头系统的第二透镜组在改变镜头系统的放大倍率上的效果以提供预定可变功率比。在这种情况下，很难以令人满意的方式校正当改变镜头位置设置时在第二透镜组中引发的轴向像差的变化。
相反地，当Δ3/TLt大于条件方程式(2)的上限时，第三透镜组夹持件的行程增加。结果，在镜筒中，可旋转框架中的凸轮需要在光轴方向上延长，导致凸轮机械地干涉其他凸轮。为了防止干涉，可旋转框架不可避免地需要在光轴方向上变厚，产生在其中镜头系统缩回的折叠状态中镜筒的增加的厚度。
当Δ4/TLt小于条件方程式(3)的下限时，已通过第四透镜组的离轴光通量在长焦端状态极度地转离光轴。结果，在镜筒中，由于视场角的变化在第四透镜组中引发的离轴像差的变化不能以令人满意的方式校正，导致光学性能上没有进一步的改善。
相反地，当Δ4/TLt大于条件方程式(3)的上限时，在长焦端状态的第四透镜组的横放大率在正方向上增加。结果，由第一透镜组到第三透镜组形成的影像被极度放大。在这种情况下，即使第一透镜组到第三透镜组中的任何一组在制造过程中轻微地偏心，光学性能也会显著地降低。
在镜筒中，优选地，既满足下面的条件方程(4)也满足条件方程式(2)和(3)。
Δ4/Δ3＜0.9  (4)
当Δ4/Δ3大于条件方程式(4)的上限时，第三透镜组夹持件上的凸轮从动件以及第四透镜组夹持件上的凸轮从动件在长焦端状态相互干涉。结果，可旋转框架不可避免地需要在光轴方向上更厚，导致增加的镜筒厚度。
此外，在镜筒的可变焦距镜头系统中，孔径光阑被理想地布置在第三透镜组的附近以减少透镜组的各组的有效镜片直径，使得当改变镜头位置设置时发生的离轴像差的变化以令人满意的方式被校正。
通常，当改变镜头位置设置时，通过透镜组中的各组的离轴光通量的高度随着透镜组的编号增加(从透镜组到孔径光阑的距离改变)趋向变化。高度上的变化被用来校正改变镜头位置设置时发生的离轴像差的变化，并且通过有意识地改变离轴光通量的高度可以更加令人满意的方式进行校正。
具体地，在镜筒的可变焦距镜头系统中，当孔径光阑被布置在第三透镜组的附近时，多个可移动透镜组可用很好的平衡的方式布置在孔径光阑的上游和下游，从而可以更加令人满意的方式校正彗差并且因而增强镜头系统的性能。
此外，在镜筒的可变焦距镜头系统中，由于第三透镜组被放置在整个镜头系统的中间附近，孔径光阑也被放置在整个镜头系统的中间附近，从而通过透镜组的各组的离轴光通量将不会极度地转离光轴。结果，可减小镜片直径。
在镜筒的可变焦距镜头系统中，通过将孔径光阑布置在第三透镜组的目标侧并且当改变镜头位置设置时整体地移动孔径光阑和第三透镜组，可进一步减小镜片直径并简化镜筒结构。
在镜筒的可变焦距镜头系统中，将孔径光阑布置在第三透镜组的目标侧，使得已通过第一透镜组的离轴光通量距离光轴的高度尤其在广角端状态被减小，从而可减小镜头系统的尺寸。
同时，在镜筒的可变焦距镜头系统中，由于在广角端状态已通过第一透镜组的离轴光通量转向光轴，因此可抑制出现在屏幕外周的彗差并且因此提高镜头系统的性能。
此外，在镜筒的可变焦距镜头系统中，理想地满足下面的条件方程式(5)以用很好的平衡方式减小镜片尺寸并且缩短镜头系统的总长度：
1.8＜f1/(fw×ft)1/2＜2.7  (5)
其中f1表示第一透镜组的焦距，fw表示在广角端状态整体系统的焦距，ft表示在长焦端状态整个系统的长度。
条件方程式(5)定义了第一透镜组的焦距f1，fw表示在广角端状态整个镜筒系统的焦距，以及ft表示在长焦端状态整个镜头系统的焦距。
当f1/(fw×ft)1/2大于条件方程式(5)的上限时，在镜筒的可变焦距镜头系统中，通过第一透镜组的光通量聚合作用减弱，导致在长焦端状态增加了的镜头系统的总长度。
相反地，当f1/(fw×ft)1/2小于条件方程式(5)的下限时，在镜筒的可变焦距镜头系统中，通过第一透镜组的光通量聚合作用增强，由于广角端状态的离轴光通量转离光轴而导致增加的镜片直径。
另一方面，当增加第一透镜组的折射率时，不能以令人满意的方式校正在长焦端状态仅在第一透镜组中引发的较高阶球差。在这种情况下，可以想象，使用可变的孔径光阑并且当改变镜头位置设置时改变全孔径的尺寸，然而，例如当低照度对象成像时，这会增加噪音。
考虑到这个事实，在镜筒的可变焦距镜头系统中，最好将条件方程式(5)的下限设置为2.0来以令人满意的方式校正仅在第一透镜组G1中引发的较高阶球差，使得全孔径f数值在长焦端状态减小。
根据本发明的另一个实施例，提供了包括镜筒的成像装置，该镜筒包括可变焦距镜头系统和成像设备，可变焦距镜头系统包括至少三个可移动透镜组以及用于在光轴方向上向前和向后移动可变焦距镜头系统的导向装置；成像设备将由可变焦距镜头系统形成的光学影像转换为电信号。可变焦距镜头系统至少包括从目标侧按如下顺序布局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以及具有正折射率的第三透镜组。当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时，至少第一透镜组和第三透镜组被以如下方式向目标侧移动：第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔单调地增大并且第二透镜组和第三透镜组之间的空气间隔单调地减小。导向装置包括固定框架，可旋转框架，直线导引架，第一导引架，第二导引架。可旋转框架在相对于固定框架绕光轴旋转的同时，相对于固定框架在光轴方向上向前和向后移动；直线导引架被布置在可旋转框架上，并且在可旋转框架旋转时不旋转而是在光轴方向上与可旋转框架整体地移动；第一导引架相对于直线导引架在光轴方向上向前和向后移动第一透镜组，第二导引架相对于直线导引架在所述光轴方向上向前和向后移动第三透镜组。第二导引架被与直线导引架相结合，并且当镜头位置设定从广角端状态改变到长焦端状态时，直线导引架被固定在光轴方向上。
在上述配置的成像装置中，在镜筒中，由于第二透镜组与直线导引架相结合，并且当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时夹持第二透镜组的直线导引件被固定在光轴方向上，相比于夹持第二透镜组的第二透镜组夹持件与直线导引架分开地被提供的情况，配置可被简化。此外，由于第二透镜组通过使用直线导引架被固定在光轴方向上，可实现尺寸减小和高可变功率比。
在根据本发明的实施例的镜筒中，由于第二透镜组与直线导引架相结合，并且当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时夹持第二透镜组的直线导引件被固定在光轴方向上，相比于夹持第二透镜组的第二透镜组夹持件与直线导引架分开地被提供的情况，配置可被简化。此外，由于第二透镜组通过使用直线导引架被固定在光轴方向上，可实现尺寸减小和高可变功率比。因此，镜筒适合于实现镜头性能的改善和尺寸的减小两者。
在根据本发明的实施例的成像装置中，在镜筒中，由于第二透镜组与直线导引架相结合，并且当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时夹持第二透镜组的直线导引件被固定在光轴方向上，相比于夹持第二透镜组的第二透镜组夹持件与直线导引架分开地被提供的情况，配置可被简化。此外，由于第二透镜组通过使用直线导引架被固定在光轴方向上，可实现尺寸减小和高可变功率比。因此，成像装置包含适合于实现镜头性能的改善和尺寸的减小两者的镜筒。
附图说明
图1是示出了镜筒(在折叠状态)的整体配置的概略剖视图。
图2是示出了镜筒(在广角端状态)的整体配置的概略剖视图。
图3是示出了镜筒(在长焦端状态)的整体配置的概略剖视图。
图4是示出了用于描述镜筒中的状态转换的概略剖视图。
图5是示出了对应于第一和第二数值示例的可变焦距镜头系统的折射率布局的示图；
图6是示出了第一数值示例中可变焦距镜头系统的配置的概略剖视图；
图7A至图7C示出了第一数值示例中的说明像差的特征曲线；
图8是示出了第二数值示例中可变焦距镜头系统的配置的概略剖视图；
图9A至图9C示出了第二数值示例中的说明像差的特征曲线；
图10是示出了对应于第三数值示例的可变焦距镜头系统的折射率布局的示图；
图11是示出了第三数值示例中可变焦距镜头系统的配置的概略剖视图；
图12A至图12C示出了第三数值示例中的说明像差的特征曲线；
图13是是出了其中结合了根据本发明的实施例的成像装置的数字照相机的配置的框图。
具体实施方式
下面将描述实行本发明的模式(下文称为实施例)。说明将以如下顺序进行：
1.第一实施例
2.对应于第一实施例的数值示例(第一和第二数值示例)
3.第二实施例
4.对应于第二实施例的数值示例(第三数值示例)
5.成像装置和数码相机的配置
6.其他实施例。
<1.第一实施例>
[1-1.镜筒的配置]
第一实施例中的镜筒包括具有至少三个可移动透镜组的可变焦距镜头系统以及作为导向装置的驱动机构，该导向装置用于使组成可变焦距镜头系统的可移动透镜组中的各组在光轴方向上向前和向后移动。
在下面的说明中，焦点随焦距变化的镜头系统叫做可变焦距镜头系统，其中焦点是影像被聚焦的地方。另一方面，作为焦点不随着焦距变化的镜头系统，变焦镜头被认为是可变焦距镜头系统的一种。
首先将说明第一实施例中的可变焦距镜头系统的配置。第一实施例中的可变焦距镜头系统由5个透镜组构成，从目标侧按如下顺序布局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，具有负折射率的第四透镜组以及具有正折射率的第五透镜组。
具体地，在第一实施例的可变焦距镜头系统中，当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时，第一和第二透镜组之间的空气间隔增加，第二和第三透镜组之间的空气间隔减小，第三和第四透镜组之间的空气间隔增加，第四和第五透镜组之间的空气间隔减小，其中，在广角端状态镜头系统的焦距具有最小值，在长焦端状态镜头系统的焦距具有最大值。
同时，在第一实施例的可变焦距镜头系统中，第一透镜组单一地向目标侧移动，第二透镜组在光轴方向上固定，并且第三和第四透镜组向目标侧移动。
此外，在第一实施例的可变焦距镜头系统中，第五透镜组单独地被驱动并以如下方式移动：补偿当第一，第三和第四透镜组在光轴方向上移动时发生的像平面位置的变化。
下面将描述第一实施例中组成可变焦距镜头系统的透镜组的各个的功能。在第一实施例的可变焦距镜头系统中，第一和第二透镜组被布置成在广角端状态彼此接近。
结果，在第一实施例的可变焦距镜头系统中，入射到第一透镜组的离轴光通量转向光轴，从而可减小第一透镜组的镜片直径。
实际上，在第一实施例的可变焦距镜头系统中，当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时，第一和第二透镜组之间的空气间隔增加，并且已通过第一透镜组的离轴光通量转离光轴。
然而，在第一实施例的可变焦距镜头系统中，离轴光通量相对于光轴的高度的变化可用于以令人满意的方式校正当改变镜头位置设置时发生的离轴像差的变化。特别地，在可变焦距镜头系统中，通过增加镜头系统的总长度的变化来进一步增大离轴光通量相对于光轴的高度的变化，来增强像差校正效果。
此外，在第一实施例的可变焦距镜头系统中，在广角端状态第二和第三透镜组之间的空气间隔被增加，使得已通过第二透镜组的离轴光通量转离光轴。结果，轴向像差和离轴像差可单独地被校正。
此外，在第一实施例的可变焦距镜头系统中，当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时第二和第三透镜组之间的空气间隔被减小，从而已通过第二透镜组的离轴光通量转向光轴。
因此，在第一实施例的可变焦距镜头系统中，离轴光通量的高度的变化可用于以令人满意的方式校正当改变镜头位置设置时发生的离轴像差的变化，从而可改善镜头系统的性能。
此外，在第一实施例的可变焦距镜头系统中，第三和第四透镜组被布置成在广角端状态彼此接近，使得已通过第四透镜组的离轴光通量转离光轴，从而由于视场角的改变而产生的离轴像差的变化可以令人满意的方式被校正。
同时，在第一实施例的可变焦距镜头系统中，当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时第三和第四透镜组之间的空气间隔被增加，从而使得已通过第四透镜组的离轴光通量转向光轴。结果，在第一实施例的可变焦距镜头系统中，由于镜头位置设置的改变而产生的离轴像差的变化可以令人满意的方式被校正。
在第一实施例的可变焦距镜头系统中，其中具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组被布置在第三透镜组的像平面侧，第二和第四透镜组，各个都是负透镜组，被分别布置在孔径光阑的上游和下游。
因而在第一实施例的可变焦距镜头系统中，横跨镜头的折射率的布局是关于孔径光阑几乎对称的，并且尤其在广角端状态容易发生的负畸变因此可以令人满意的方式被校正。
第五透镜组主要以如下方式被移动：补偿当透镜组移动时发生的像平面位置的变化。在第一示例性实施例的可变焦距镜头系统中，通过在镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时，向目标侧移动第四透镜组来增加第四和第五透镜组之间的空气间隔。
结果，在第一示例性实施例的可变焦距镜头系统中，已通过第五透镜组的离轴光通量转离光轴。离轴光通量的高度的变化可用来以更加令人满意的方式校正由于视场角的变化而产生的离轴像差的变化。
通常，通过增加布置在孔径光阑的上游和下游的透镜组的数目并且以改变到孔径光阑的距离的方式移动，实现高放大倍率和高性能两者。在第一示例性实施例的可变焦距镜头系统中，通过采用上述配置，并且增加这样的方式移动的透镜组的数目来实现高变焦比率和高性能两者，其中，上述方式是指改变从透镜组中的各个到孔径光阑的距离。
在第一实施例的可分解镜筒，采用具有如下结构的上述镜头配置，在该结构中，透镜组中的各个相对于基准元件移动，第二透镜组被固定为在光轴方向上的基准元件。
通常，由于增加组成变焦镜头的镜头的数目增大校正像差中的自由度，因此即使当可变功率比很高时也可实现足够高的光学性能。然而，简单地增加镜头的数目不利地使镜头驱动机构变复杂。为了解决该问题，已存在已知的用于增加固定在光轴方向上的透镜组的方法。
例如，已存在由5个透镜组构成的已知变焦镜头类型的可互换镜头，其中这5个透镜组具有正折射率，负折射率，正折射率，负折射率和正折射率并且第四透镜组被固定在光轴方向上，具体地，在JP-A-2003-241093中描述。在这种类型的可互换镜头中，第五透镜组被固定在光轴方向上以减小第一透镜组的行程。
相反地，在第一实施例的可变焦距镜头系统中，减少了可移动透镜组的数目，使得通过在从广角端状态到长焦端状态的范围内将第二透镜组固定在光轴方向上来简化镜头系统的结构。
在上述JP-A-2003-241093中公开的可互换镜头中，第四透镜组被固定在光轴方向上以减小第一透镜组的行程。另一方面，在具有内置镜头系统的照相机中，由于在广角端状态已通过第一透镜组的离轴光通量转向光轴并且因此镜头系统的直径容易地被减小，因此在广角端状态减小镜头系统的整个长度是有利的。
考虑到这个事实，在第一实施例的可变焦距镜头系统中，在从广角端状态到长焦端状态的范围内第二透镜组被固定在光轴方向上。在这个配置中，在减少可移动透镜组的数目的同时可增加可变镜头间距离，并且简化了整个镜头系统的配置，从而可实现尺寸的减小和高可变功率比。
[1-2.镜筒的剖面结构]
随后将描述关于第一实施例的镜筒100的驱动机构，该驱动机构用作当镜头位置设置如图1至图3所示改变时在光轴方向上驱动可移动透镜组G1至G5的导向装置，透镜组G1至G5组成上述可变焦距镜头系统G。
图1示出了在折叠状态的第一实施例的镜筒100。图2示出了在广角端状态的镜筒100。图3示出了在长焦端状态的镜筒100。
在第一实施例的镜筒100中，成像装置单元IMG被连接到圆盘状固定底板部件118，固定底板部件118被作为布置在镜筒100最外周侧的固定框架，通过螺钉(未示出)连接并固定在固定筒108上。
固定筒108基本上圆筒形的，并且在固定筒108的内周侧上形成有凸轮108A和槽(未示出)，用于防止直线导引件107旋转。
基本是圆筒形的凸轮筒106也被作为可旋转框架布置在固定筒108的内周侧。凸轮筒106在相对于固定筒108绕光轴转动时，相对于固定筒108在光轴方向上向前或向后移动。
在这个过程中，在第一实施例的镜筒100中，在直线导引件107的外周侧上形成的凸起(未示出)与在固定筒108的外周侧上形成的凹槽(未示出)啮合，以在凸轮筒106旋转时防止直线导引件107旋转。
凸轮筒106的外周侧上形成有凸轮从动件的106A，并且凸轮筒106的内周侧上形成有与直线导引件107啮合的同心纹(未示出)。结果，凸轮筒106和直线导引件107作为整体部件移动。
凸轮筒106在其内周侧上具有与第一透镜组夹持件103啮合的凸轮106C，与第三透镜组夹持件110啮合的凸轮106D，以及与第四透镜组夹持件117啮合的106E。
作为直线导引架的直线导引件107基本上是圆筒状，被布置在凸轮筒106内部，并且在直线导引件107的圆周表面上形成有在光轴方向上倾斜地延伸的孔(未示出)。形成在第三透镜组夹持件110上的凸轮从动件110A和形成在第四透镜组夹持件117上的凸轮从动件117A通过这些孔。
在第一实施例的镜筒100中，凸轮筒106中的凸轮106D因此与第三透镜组夹持件110上的凸轮从动件110A啮合，直线导引件107在两者之间。
同时，在第一实施例的镜筒100中，凸轮筒106中的凸轮106E与第四透镜组夹持件117上的凸轮从动件117A啮合，直线导引件107在两者之间。
在第一实施例的镜筒100中，直线导引件107因此在凸轮筒106旋转时防止第三透镜组夹持件110和第四透镜组夹持件117旋转。
直线导引件107被配置成在凸轮筒106旋转时不旋转但是与第三透镜组夹持件110和第四透镜组夹持件117一起整体地在光轴方向上移动。
结果，在第一实施例的镜筒100中，直线导引件107，第三透镜组夹持件110和第四透镜组夹持件117在凸轮筒106旋转时不旋转但在光轴方向上移动。
夹持第二透镜组G2的第二透镜组夹持件105被连接到直线导引件107的中央部分，其中直线导引件107经由其外周端部嵌入凸轮筒106中，从而直线导引件107与凸轮筒106整体地在光轴方向上移动。
直线导引件107经由其外周端部嵌入凸轮筒106中但在凸轮筒106旋转时不旋转，这意味着直线导引件107嵌入凸轮筒106中但未被固定在其上。
基本上是圆筒状并且夹持第一透镜组G1的第一透镜组夹持件103，被布置在凸轮筒106和直线导引件107之间，并且凸轮筒106中的凸轮106C与形成在第一透镜组夹持件103上的凸轮从动件103A啮合。
凸轮筒106的内周侧上形成有用于防止第一透镜组夹持件103旋转的凹槽(未示出)。该凹槽与形成在第一透镜组夹持件103的外周侧上的凸起啮合。
结果，在镜筒100中，当凸轮筒106旋转时第一透镜组夹持件103不旋转但在光轴方向上向前和向后移动。
此外，基本是圆筒状并且夹持第四透镜组G4的第四透镜组夹持件117被布置在直线导引件107的内周侧，并且形成在第四透镜组夹持件117外周侧上的凸轮从动件117A通过直线导引件107中的孔的一个，并且与凸轮筒106中的凸轮106E啮合。
基本是圆筒状并且夹持第三透镜组G3的第三透镜组夹持件110被布置在第四透镜组夹持件117的内周侧，并且在比第四透镜组夹持件117更接近目标侧，而且第三透镜组夹持件110的外周侧上形成有凸轮从动件110A。
第三透镜组夹持件110上的凸轮从动件110A通过直线导引件107中的孔的另一个并与凸轮筒106中的106D啮合。
此外，在第一实施例的镜筒100中，夹持第五透镜组的第五透镜组夹持件112被布置在比第四透镜组夹持件117跟接近像平面侧。第五透镜组夹持件112由第五透镜组导轴113支撑，并且第五透镜组旋转制动器114防止第五透镜组夹持件112旋转。
在第一实施例的镜筒100中，用于保护第一透镜组G1的盖子120被布置在目标和第一透镜组夹持件103之间，并且盖子120被连接到在凸轮筒106的前端提供的盖子夹持件121上。
图4A至4C描述以下部件的动作第一实施例中如此配置的镜筒100的向前和向后动作：固定筒108，凸轮筒106，直线导引件107，第一透镜组夹持件103，第二透镜组夹持件105，第三透镜组夹持件110，第四透镜组夹持件117以及第五透镜组夹持件112，这些部件组成作为导引装置的驱动机构。
图4A示出了在折叠状态的第一实施例中的镜筒100(图1)，其中镜筒100缩回，并且直线导引件107的端部与固定底板部件118接触。
从第一实施例中第三透镜组夹持件110的折叠状态，当凸轮筒106被旋转时，凸轮筒106在光轴方向上向目标侧移动。
在这个过程中，第一实施例的镜筒100中，由于直线导引件107阻止第三透镜组夹持件110和第四透镜组夹持件117旋转，因此当凸轮筒106被旋转时，形成在第三透镜组夹持件110和第四透镜组夹持件117外周侧上的凸轮从动件110A和117A沿形成在凸轮筒106的内周侧上的凸轮106D和106E移动。
即，在第一实施例的镜筒100中，当凸轮筒106在相对于固定筒108旋转的同时在光轴方向上向目标侧移动时，第三透镜组夹持件110和第四透镜组夹持件117相对于凸轮筒106向目标侧移动，并且镜筒100从折叠状态(图1和4A)向广角端状态(图2和4B)转变。
在这个过程中，在第一实施例的镜筒100中，被夹在凸轮筒106和直线导引件107之间的第一透镜组夹持件103也整体地与凸轮筒106和直线导引件107一起向目标侧移动。
在第一实施例的镜筒100中，当凸轮筒106进一步被旋转时，凸轮筒106不移动而只有第一透镜组夹持件103向目标侧移动，并且第三透镜组夹持件110和第四透镜组夹持件117向目标侧移动。镜头位置设置因此从广角端状态(图2和4B)向长焦端状态(图3和4C)转变。
在第一实施例的镜筒100中，在镜头设定位置从广角端状态(图2和4B)向长焦端状态(图3和4C)转变时，直线导引件107与第二透镜组夹持件105结合起来不移动。
即，在第一实施例的镜筒100中，固定筒108和凸轮筒106之间的位置关系在广角端状态(图2和4B)和在长焦端状态(图3和4C)相同，并且当镜头设定位置从广角端状态(图2和4B)向长焦端状态(图3和4C)转变时只有第一透镜组夹持件103从凸轮筒106中伸出。
因此第一实施例的镜筒100被配置为双级系统，其中当镜头位置设置从折叠状态(图1和4A)向广角端状态(图2和4B)转变时凸轮筒106从固定筒108中伸出，并且当镜头位置设置从广角端状态(图2和4B)向长焦端状态(图3和4C)转变时，第一透镜组夹持件103从凸轮筒106中伸出。
为了方便起见，在本节中将不描述镜筒100中第五透镜组夹持件112的运动，其移动不依赖于凸轮筒106的旋转，并且也将不解释第五透镜组夹持件112移动之前和之后的状态。
如上所述，在第一实施例的镜筒100中，直线导引件107不仅用来防止第三透镜组夹持件110和第四透镜组夹持件117旋转，而且还用来保持第二透镜组夹持件105。
镜筒100因此被配置为具有增加了数目的可移动透镜组并且以简化镜筒结构实现了高变焦比率和高性能。
[1-3.镜筒的具体配置]
在第一实施例这样配置的镜筒100中，理想地将可变焦距镜头系统G配置成满足下面的条件方程式(1)：
0.7＜TLw/TLt＜0.85  (1)
其中，TLw表示在广角端状态镜头系统的总长度，并且TLt表示在长焦端状态镜头系统的总长度。
条件方程式(1)定义了当改变镜头位置设置时发生的镜头系统的总长度的变化，即，条件方程式(1)确定第一透镜组夹持件103可被伸出多长。
当TLw/TLt大于条件方程式(1)的上限时，第一透镜组夹持件103在光轴方向上变厚，导致在镜头系统缩回时增加了的镜筒厚度。
结果，在第一实施例的镜筒100中，镜头系统缩回时的镜筒厚度不够薄，并且将不能实现足够的尺寸减小。
当TLw/TLt小于条件方程式(1)的下限时，凸轮筒106和固定筒108以对应于第一透镜组夹持件103在光轴方向上的厚度减小量，在光轴方向上变薄。
结果，在第一实施例的镜筒100中，当TLw/TLt小于条件方程式(1)的下限时，镜头系统缩回时镜筒系统不够薄，并且将不能实现足够的尺寸减小。
此外，在第一实施例的镜筒100中，理想地将可变焦距镜头系统G配置为满足下面的条件方程式(2)和(3)：
0.2＜Δ3/TLt＜0.4  (2)
0.05＜Δ4/TLt＜0.2 (3)
其中，Δ3表示当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时第三透镜组行进多远，并且Δ4表示当镜头位置设置从广角端状态到长焦端状态改变时第四透镜组行进多远。
条件方程式(2)和(3)分别定义了当改变镜头位置设置时第三和第四透镜组行进多远。当Δ3/TLt小于条件方程式(2)的下限时，第三透镜组G3改变镜头系统的放大倍率的效果不足。
结果，第一实施例的镜筒100中，代替地增大可变焦距镜头系统G的第二透镜组G2在改变镜头系统的放大倍率上的效果以提供预定可变功率比。在这种情况下，很难以令人满意的方式校正当改变镜头位置设置时在第二透镜组G2中引发的轴向像差的变化。
相反地，当Δ3/TLt大于条件方程式(2)的上限时，第三透镜组夹持件110的行程增加。结果，在第一实施例的镜筒100中，凸轮筒106中的凸轮106D需要在光轴方向上延长，导致凸轮106D机械地干涉其他凸轮106C和106E。为了防止干涉，凸轮筒106不可避免地需要在光轴方向上变厚，产生在其中镜头系统缩回的折叠状态中镜筒100的增加的厚度。
当Δ4/TLt小于条件方程式(3)的下限时，已通过第四透镜组G4的离轴光通量在长焦端状态极度地转离光轴。结果，在第一实施例的镜筒100中，由于视场角的变化在第四透镜组G4中引发的离轴像差的变化不能以令人满意的方式校正，导致光学性能上没有进一步的改善。
相反地，当Δ4/TLt大于条件方程式(3)的上限时，在长焦端状态的第四透镜组G4的横放大率在正方向上增加。结果，由第一透镜组G1到第三透镜组G3形成的影像被极度放大。在这种情况下，即使第一透镜组G1到第三透镜组G3中的任何一组在制造过程中轻微地偏心，光学性能也会显著地降低。
在第一实施例的镜筒100中，优选地，既满足下面的条件方程(4)也满足条件方程式(2)和(3)。
Δ4/Δ3＜0.9  (4)
当Δ4/Δ3大于条件方程式(4)的上限时，第三透镜组夹持件110上的凸轮从动件110A以及第四透镜组夹持件117上的凸轮从动件117A在长焦端状态相互干涉。结果，凸轮筒106不可避免地需要在光轴方向上更厚，导致增加的镜筒厚度。
此外，在第一实施例镜筒100的可变焦距镜头系统G中，孔径光阑被理想地布置在第三透镜组G3的附近以减少透镜组的各个中的有效镜片直径，使得当改变镜头位置设置时发生的离轴像差的变化以令人满意的方式被校正。
通常，当改变镜头位置设置时，随着透镜组的编号增加(从透镜组到孔径光阑的距离改变)，通过透镜组的各组的离轴光通量的高度趋向变化。高度上的变化被用来校正改变镜头位置设置时发生的离轴像差的变化，并且通过有意识地改变离轴光通量的高度可以更加令人满意的方式进行校正。
具体地，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，当孔径光阑被布置在第三透镜组G3的附近时，多个可移动透镜组可以很好的平衡的方式布置在孔径光阑的上游和下游，从而可以更加令人满意的方式校正彗差并且因而增强镜头系统的性能。
此外，第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，由于第三透镜组G3被放置在整个镜头系统的中间附近，孔径光阑也被放置在整个镜头系统的中间附近，从而通过透镜组的各个的离轴光通量将不会极度地转离光轴。结果，可减小镜片直径。
在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，通过将孔径光阑布置在第三透镜组G3的目标侧并且当改变镜头位置设置时整体地移动孔径光阑和第三透镜组G3，可进一步减小镜片直径并简化镜筒结构。
在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，将孔径光阑布置在第三透镜组G3的目标侧，使得已通过第一透镜组G1的离轴光通量距离光轴的距离尤其在广角端状态被减小，从而可减小镜头系统的尺寸。
同时，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，由于在广角端状态已通过第一透镜组G1的离轴光通量转向光轴，因此可抑制出现在屏幕外周的彗差并且因此提高镜头系统的性能。
为了将使位于无穷远处的对象聚焦的状态改变到使位于近距离的对象聚焦的状态，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，最好在光轴方向上移动第五透镜组G5。
这样做的原因是，第五透镜组G5被布置在接近像平面位置的位置并且通过第五透镜组G5的轴向光通量和离轴光通量彼此间隔开，从而可单独地校正轴向光通量和离轴光通量。第五透镜组G5因此适合用来校正对象位置改变时发生的离轴像差的变化。
此外，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，理想地满足下面的条件方程式(5)来用很好的平衡方式减小镜片尺寸并且缩短镜头系统的总长度：
1.8＜f1/(fw×ft)1/2＜2.7  (5)
其中f1表示第一透镜组的焦距，fw表示在广角端状态整体系统的焦距，ft表示在长焦端状态整个系统的长度。
条件方程式(5)定义了第一透镜组G1的焦距f1。当f1/(fw×ft)1/2大于条件方程式(5)的上限时，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，通过第一透镜组G1的光通量聚合作用减弱，导致长焦端状态增加了的镜头系统的总长度。
相反地，当f1/(fw×ft)1/2小于条件方程式(5)的下限时，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，通过第一透镜组G1的光通量聚合作用增强，由于广角端状态的离轴光通量转离光轴而导致增加的镜片直径。
另一方面，当增加第一透镜组G1的折射率时，不能以令人满意的方式校正在长焦端状态仅在第一透镜组中引发的较高阶球差。在这种情况下，可以想象，使用可变的孔径光阑并且当改变镜头位置设置时改变全孔径的尺寸，然而，例如当低照度对象成像时，这会增加噪音。
考虑到这个事实，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，最好将条件方程式(5)的下限设置为2.0来以令人满意的方式校正仅在第一透镜组G1中引发的较高阶球差，使得全孔径f数值在长焦端状态减小。
在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，使用非球面透镜允许实现更高的光学性能。具体地，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，在第二透镜组G2中使用非球面透镜使得在广角端状态改变视场角时引发的彗差的变化以令人满意的方式被校正。
此外，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，在第三透镜组G3到第五透镜组G5的任一组中采用非球面透镜使得镜头系统中间处的性能进一步被提高。
而且，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，在透镜组的任一组中使用多个非球面，当然使得镜头系统的光学性能进一步被提高。
此外，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，为了校正仅在第一透镜组中引发的球差以使得尤其是在长焦端状态实现极好的光学性能，第一透镜组G1最好是由具有面向影像测的凹面的负透镜和具有面向目标侧的凸面的正透镜组成的双合透镜。
双合透镜可用单独的负透镜和正透镜替换。在这种情况下，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，可以令人满意的方式校正在第一透镜组G1中引发的色差和球差。
然而，当在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中使用单独的负透镜和正透镜时，即使制造过程中正透镜和负透镜中的任何一个的少量的偏心，也会显著降低光学性能。因此最好是双合透镜。
另外，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，可通过在基本垂直于光轴的方向上移动组成镜头系统的透镜组中的一组或者组成透镜组的任何一组中的透镜的一部分，来移动影像。
在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，用于检测照相机的倾斜度的检测系统，用于基于来自检测系统的影像偏移信息来计算倾斜量的计算系统，以及用于根据关于倾斜量的信息来移动预定镜头的驱动系统，被与预定镜头组合。
在第一实施例的镜筒100的这样配置的可变焦距镜头系统G中，由于在快门释放按钮被按下时可能发生的照相机颤动而产生的影像偏移，可通过移动预定镜头来抵消或者减轻。
具体地，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，在第三透镜组G3在基本上垂直于光轴的方向上被移动时发生的性能的降低可以被减弱。
此外，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，当孔径光阑被布置在第三透镜组G3附近时，离轴光通量通过近轴区。因此有可能抑制当第三透镜组G3在基本垂直于光轴的方向上被移动时引发的轴外像差的变化。
在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，当然可能布置用于防止所谓的莫尔云纹在镜头系统的影像侧产生的低通滤波器，以及根据成像装置单元IMG中的光接收设备的光谱灵敏度特性的红外闭塞滤波器。
<2.对应于第一实施例的数值示例>
将参考附图和表格来描述数值示例，其中具体数值在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中被使用。在下面的数值示例中，用下面的方程式(1)表示非球面。
x＝cy2/(1+(1-(1+k)c2y2)1/2)+Ay4+By6+…  (1)
在方程式中，y代表举例光轴的高度，x代表凹陷量，c代表曲率，k代表圆锥常数，以及A，B，…代表非球面系数。
图5示出了在第一实施例中的镜筒100中使用并且对应于第一和第二数值示例的可变焦距镜头系统中的折射率布局。
可变焦距镜头系统G由从目标侧按如下顺序布局的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，具有负折射率的第四透镜组G4，以及具有正折射率的第五透镜组G5组成。
在可变焦距镜头系统G中，当放大倍率从广角端状态的值改变到长焦端状态的值时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔增大，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气间隔减小，以及第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的空气间隔增大。
在这个过程中，在可变焦距镜头系统G中，第一透镜组G1，第三透镜组G3和第四透镜组G4向目标侧移动，第二透镜组G2被固定在光轴方向上，并且第五透镜组G5以如下方式移动：补偿在透镜组移动时发生的像平面位置的变化，并且在进行近贴聚焦时向目标侧移动。
[2-1.第一数值示例]
在图6中，参考编号11表示整体被用于第一实施例的镜筒100中并且对应于第一数值示例的可变焦距镜头系统G。可变焦距镜头系统G包括从目标侧按如下顺序布局的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，具有负折射率的第四透镜组G4，以及具有正折射率的第五透镜组G5。
在可变焦距镜头系统11中，第一透镜组G1是由具有面向目标侧的凸面的弦月负透镜和具有面向目标侧的凸面的正透镜组成的双合透镜L1。
在可变焦距镜头系统11中，第二透镜组G2由具有面向影像侧的凹面的弦月负透镜L21，两侧都是凹面的负透镜L22，以及具有面向目标侧的凸面的弦月正透镜L23组成。
在可变焦距镜头系统11中，第三透镜组G3由两侧都是凸面的正透镜L3组成，并且第四透镜组G4是由具有面向目标侧的凹面的弦月正透镜和具有面向目标侧的凹面的弦月负透镜组成的双合透镜L4。
在可变焦距镜头系统11中，第五透镜组G5由两侧都是凸面的正透镜L5组成。
在可变焦距镜头系统11中，孔径光阑S被布置在第三透镜组G3附近并在第三透镜组G3的目标侧，并且用于保护成像装置单元IMG的密封玻璃板SG被布置在第五透镜组G5和成像装置单元IMG之间。
在第一数值示例的可变焦距镜头系统11中，可实现高可变功率比和宽的视场角，并且可通过采用如上所述的透镜元件以令人满意的方式校正镜头系统的像差。
下面的表1示出了第一数值示例中的数据。在第一数值示例的数据表中，f代表焦距，FNO代表f数值，2ω代表视场角，以及折射率是对应于d线条(波长587.6nm)的值。在表1中，零曲率半径代表平表面。
表1：第一数值示例中的数据
f：从1.00到3.12到6.59
F NO：从3.52到5.55到6.35
2ω：从74.14°到26.74°到12.63°
  表面编号   曲率半径   表面间距离   折射率   色散系数
  1   3.3019   0.117   1.92286   20.80
  2   1.9925   0.702   1.83500   42.98
  3   13.2532   (D3)
  4   12.6520   0.126   1.88300   40.80
  5   1.1873   0.402
  6   -5.1283   0.087   1.72317   53.86
  7   1.7476   0.106
  8   1.5905   0.191   1.94595   17.98
  9   2.8885   (D9)
  10(孔径光阑)   0.0000   0.194
  11   1.5651   0.431   1.59201   67.05
  12   -1.8863   (D12)
  13   -5.9528   0.313   1.88515   39.50
  14   -0.6803   0.107   1.75520   27.53
  15   2.5339   (D15)
  16   9.4104   0.348   1.61800   63.39
  17   -2.2171   (D17)
  18   0.0000   0.181   1.51633   64.20
  19   0.0000   (Bf)
第4，第5，第11，第12，第15和第16表面是非球面，并且它们是非球面系数如表2中所示。例如，0.26029E-05表示0.26029×10-5。
Figure BSA00000407624100251
下面的表3示出了在第一数值示例的可变焦距镜头系统11中，当改变镜头位置设置时变化的可变距离。
表3：第一数值示例中的可变距离
  f   1.000   3.117   6.592
  D3   0.078   1.275   2.204
  D9   2.082   0.882   0.291
  D13   0.691   1.041   1.432
  D16   0.979   2.092   2.263
  D18   0.290   0.026   0.056
  BF   0.274   0.274   0.274
下面的表4示出了在镜筒100中使用的并且对应于第一数值示例的可变焦距镜头系统11的条件方程式中使用的数值。
表4：在第一数值示例中条件方程式中使用的数值
  f1＝5.559
  (1)TLw/TLt＝0.784
  (2)Δ3/TLt＝0.183
  (3)Δ4/TLt＝0.107
  (4)Δ4/Δ3＝0.586
  (5)f1/(fw×ft)1/2＝2.165
图7A至图7C示出了第一数值示例中在聚焦无穷远点的状态中的像差图。图7A示出了在广角端状态(f＝1.000)的像差图。图7B示出了在中间焦距状态(f＝3.117)的像差图。图7C示出了在长焦端状态(f＝6.592)的像差图。
在图7A至图7C中，在各个球差图中的实线代表球差。在各个像散图中的实线和虚线分别代表径向像平面和经向像平面的像散。在各个变形图中的实线代表变形。在各个横向像差图中的参考字符A和y分别代表视场角和影像高度。从像差图中显而易见地，在镜筒100中使用的并且对应于第一数值示例的可变焦距镜头系统11中，像差被以令人满意的方式校正并且成像性能极好。
[2-2.第二数值示例]
在图8中，参考编号12表示整体被用在第一实施例的镜筒100中并且对应于第二数值示例的可变焦距镜头系统G。可变焦距镜头系统可变焦距镜头系统G包括从目标侧按如下顺序布局的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，具有负折射率的第四透镜组G4，以及具有正折射率的第五透镜组G5。
可变焦距镜头系统12中，第一透镜组G1是由具有面向目标侧的凸面的弦月负透镜和具有面向目标侧的凸面的正透镜组成的双合透镜L1。
在可变焦距镜头系统12中，第二透镜组G2由具有面向影像侧的凹面的弦月负透镜L21，两侧都是凹面的负透镜L22，以及具有面向目标侧的凸面的弦月正透镜L23组成。
在可变焦距镜头系统12中，第三透镜组G3由两侧都是凸面的正透镜L3组成，并且第四透镜组G4是由具有面向目标侧的凹面的弦月正透镜和具有面向目标侧的凹面的弦月负透镜组成的双合透镜L4。
在可变焦距镜头系统12中，第五透镜组G5由两侧都是凸面的正透镜L5组成。
在可变焦距镜头系统12中，孔径光阑S被布置在第三透镜组G3附近并在第三透镜组G3的目标侧，并且用于保护成像装置单元IMG的IR闭塞滤波器CF和密封玻璃板SG被布置在第五透镜组G5和成像装置单元IMG之间。
在第二数值示例的可变焦距镜头系统12中，可实现高可变功率比和宽的视场角，并且可通过采用如上所述的透镜元件以令人满意的方式校正镜头系统的像差。
下面的表5示出了第二数值示例中的数据。在第二数值示例的数据表中，f代表焦距，FNO代表f数值，2ω代表视场角，以及折射率是对应于d线条(波长587.6nm)的值。在表5中，零曲率半径代表平表面。
表5：第二数值示例中的数据
f：从1.00到2.43到5.65
F NO：从3.51到4.61到5.36
2ω：从76.44°到33.81°到14.58°
  表面编号   曲率半径   表面间距离   折射率   色散系数
  1   3.0714   0.117   1.92286   20.80
  2   1.8622   0.688   1.83500   42.98
  3   11.8814   (D3)
  4   3.8787   0.126   1.88300   40.80
  5   0.8935   0.370
  6   -5.1604   0.087   1.75500   52.30
  7   1.7476   0.106
  8   1.6441   0.186   1.94595   17.98
  9   3.3666   (D9)
  10(孔径光阑)   0.0000   0.408
  11   1.5001   0.485   1.59201   67.05
  12   -1.7442   (D12)
  13   -6.4928   0.326   1.88300   40.80
  14   -0.7160   0.107   1.75520   27.53
  15   2.5339   (D15)
  16   5.8347   0.347   1.61800   63.39
  17   -2.6796   (D17)
  18   0.0000   0.181   1.51633   64.20
  19   0.0000   (Bf)
Figure BSA00000407624100291
第5，第11，第12，第15以及第16表面是非球面，并且其非球面系数在表6中示出。例如，0.26029E-05表示0.26029×10-5。
下面的表7示出了在镜筒100的可变焦距镜头系统11中，当改变镜头位置设置时变化的可变距离。
表7：第二数值示例中的可变距离
  f   1.000   2.525   5.651
  D3   0.078   1.047   2.016
  D9   1.580   0.680   0.036
  D13   0.606   0.843   1.270
  D16   0.929   1.700   1.918
  D18   0.302   0.194   0.194
  Bf   0.274   0.274   0.274
下面的表8示出了在镜筒100中使用的并且对应于第二数值示例的可变焦距镜头系统11的条件方程式中使用的数值。
表8：在第二数值示例中条件方程式中使用的数值
  f1＝5.213
  (1)TLw/TLt＝0.795
  (2)Δ3/TLt＝0.168
  (3)Δ4/TLt＝0.089
  (4)Δ4/Δ3＝0.531
  (5)f1/(fw×ft)1/2＝2.193
图9A至图9C示出了第二数值示例中在聚焦无穷远点的状态中的像差图。图9A示出了在广角端状态(f＝1.000)的像差图。图9B示出了在中间焦距状态(f＝2.525)的像差图。图9C示出了在长焦端状态(f＝5.651)的像差图。
在图9A至图9C中，在各个球差图中的实线代表球差。在各个像散图中的实线和虚线分别代表径向像平面和经向像平面的像散。在各个变形图中的实线代表变形。在各个横向像差图中的参考字符A和y分别代表视场角和影像高度。从像差图中显而易见地，在镜筒100中使用的并且对应于第二数值示例的可变焦距镜头系统12中，像差被以令人满意的方式校正并且成像性能极好。
<3.第二实施例>
[3-1.镜筒的配置]
第二实施例中的镜筒也包括具有至少三个可移动透镜组可变焦距镜头系统，该可变焦距镜头系统，以及用于在光轴方向上向前和向后移动组成可变焦距镜头系统的透镜组的各组的作为导向装置的驱动机构。
首先将说明第二实施例中可变焦距镜头系统的配置。第一实施例中的可变焦距镜头系统由5个透镜组组成，从目标侧按如下顺序布局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，具有负折射率的第四透镜组以及具有正折射率的第五透镜组。
具体地，在第二实施例的可变焦距镜头系统中，当镜头位置设置从镜头系统的焦距具有最小值的广角端状态改变到焦距具有最大值的长焦端状态时，第一和第二透镜组之间的空气间隔增加，第二和第三透镜组之间的空气间隔减小，第三和第四透镜组之间的空气间隔增加，第四和第五透镜组之间的空气间隔减小。
同时，在第二实施例的可变焦距镜头系统中，第一透镜组单一地向目标侧移动，第二透镜组在光轴方向上轻微地移动，并且第三和第四透镜组向目标侧移动。
此外，在第二实施例的可变焦距镜头系统中，第五透镜组单独地被驱动并以如下方式移动：补偿当第一，第二，第三和第四透镜组在光轴方向上移动时发生的像平面位置的变化。
下面将描述第二实施例中组成可变焦距镜头系统的透镜组的各个的功能。在第二实施例的可变焦距镜头系统中，第一和第二透镜组被布置成在广角端状态彼此接近。
结果，在第二实施例的可变焦距镜头系统中，入射到第一透镜组的离轴光通量转向光轴，从而可减小第一透镜组的镜片直径。
实际上，在第二实施例的可变焦距镜头系统中，当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时，第一和第二透镜组之间的空气间隔增加，并且已通过第一透镜组的离轴光通量转离光轴。
因此，在第二实施例的可变焦距镜头系统中，离轴光通量相对于光轴的高度的变化可用于以令人满意的方式校正当改变镜头位置设置时发生的离轴像差的变化。特别地，在第二实施例的可变焦距镜头系统中，通过增大镜头系统的总长度的变化以进一步增大离轴光通量相对于光轴的高度的变化，来增强像差校正效果。
此外，在第二实施例的可变焦距镜头系统中，在广角端状态第二和第三透镜组之间的空气间隔被增加，使得已通过第二透镜组的离轴光通量转离光轴。结果，轴向像差和离轴像差可单独地被校正。
此外，在第二实施例的可变焦距镜头系统中，当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时第二和第三透镜组之间的距离被减小，从而已通过第二透镜组的离轴光通量转向光轴。因此，在第二实施例的可变焦距镜头系统中，离轴光通量的高度的变化可用于以令人满意的方式校正当改变镜头位置设置时发生的离轴像差的变化，从而可改善镜头系统的性能。
此外，在第二实施例的可变焦距镜头系统中，第三和第四透镜组被布置成在广角端状态彼此接近，使得已通过第四透镜组的离轴光通量转离光轴，从而由于视场角的改变而产生的离轴像差的变化可以令人满意的方式被校正。
同时，在第二实施例的可变焦距镜头系统中，当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时第三和第四透镜组之间的空气间隔被增加，使得已通过第四透镜组的离轴光通量转向光轴。结果，在第二实施例的可变焦距镜头系统中，由于镜头位置设置的改变而产生的离轴像差的变化可以令人满意的方式被校正。
在第二实施例的可变焦距镜头系统中，其中具有负折射率的第四透镜组和具有正折射率的第五透镜组被布置在第三透镜组的像平面侧，第二和第四透镜组，各个都是负透镜组，被分别布置在孔径光阑的上游和下游。因此，横跨镜头系统的折射率的布局是关于孔径光阑几乎对称的，并且尤其在广角端状态容易发生的负畸变因此可以令人满意的方式被校正。
第五透镜组主要以如下方式被移动：补偿当透镜组移动时发生的像平面位置的变化。在第二示例性实施例的可变焦距镜头系统中，通过在镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时，向目标侧移动第四透镜组来增加第四和第五透镜组之间的空气间隔。
结果，在第二示例性实施例的可变焦距镜头系统中，已通过第五透镜组的离轴光通量转离光轴。离轴光通量的高度的变化可用于以更加令人满意的方式校正由于视场角的变化而产生的离轴像差的变化。
[3-2.镜筒的剖面结构]
用于当改变镜头位置设置时在光轴方向上驱动组成可变焦距镜头系统G’的可移动透镜组的驱动机构，基本与图1至图3中所示的镜筒100中的驱动机构相同，并且为方便起见省略驱动机构的详细描述，其中在可变焦距镜头系统G’中，第二透镜组未被固定在光轴方向上(下面将详细描述)。
[3-3]镜筒的具体配置
第二实施例中结合于镜筒100中的可变焦距镜头系统G′理想地配置为满足下面的条件方程式(1)：
0.7＜TLw/TLt＜0.85  (1)
其中，TLw表示在广角端状态镜头系统的总长度，并且TLt表示在长焦端状态镜头系统的总长度。
条件方程式(1)定义了当改变镜头位置设置时发生的镜头系统的总长度的变化，即，条件方程式(1)确定第一透镜组夹持件103可被伸出多长。
当TLw/TLt大于条件方程式(1)的上限时，第一透镜组夹持件103在光轴方向上变厚，导致在镜头系统缩回时增加了的镜筒厚度。
结果，在第二实施例的镜筒100中，镜头系统缩回时的镜筒厚度不够薄，并且将不能实现足够的尺寸减小。
当TLw/TLt小于条件方程式(1)的下限时，凸轮筒106和固定筒108以对应于第一透镜组夹持件103在光轴方向上的厚度减小量，在光轴方向上变薄。
结果，在第二实施例的镜筒100中，当TLw/TLt小于条件方程式(1)的下限时，镜头系统缩回时镜筒系统不够薄，并且将不能实现足够的尺寸减小。
此外，在第二实施例的镜筒100中，可变焦距镜头系统G’理想地被配置为满足下面的条件方程式(2)和(3)：
0.2＜Δ3/TLt＜0.4  (2)
0.05＜Δ4/TLt＜0.2 (3)
其中，Δ3表示当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时第三透镜组行进多远，并且Δ4表示当镜头位置设置从广角端状态到长焦端状态改变时第四透镜组行进多远。
条件方程式(2)和(3)分别定义了当改变镜头位置设置时第三和第四透镜组行进多远。当Δ3/TLt小于条件方程式(2)的下限时，第三透镜组G3改变镜头系统的放大倍率的效果不足。
结果，在第二实施例的镜筒100中，代替地增大可变焦距镜头系统G’的第二透镜组G2在改变镜头系统的放大倍率上的效果以提供预定可变功率比。在这种情况下，很难以令人满意的方式校正当改变镜头位置设置时在第二透镜组G2中引发的轴向像差的变化。
相反地，当Δ3/TLt大于条件方程式(2)的上限时，第三透镜组夹持件110的行程增加。结果，在第二实施例的镜筒100中，凸轮筒106中的凸轮106D需要在光轴方向上延长，导致凸轮106D机械地干涉其他凸轮106C和106E。为了防止干涉，凸轮筒106不可避免地需要在光轴方向上变厚，产生在其中镜头系统缩回的折叠状态中镜筒100的增加的厚度。
当Δ4/TLt小于条件方程式(3)的下限时，由于第四透镜组G4仅轻微地移动，所以已通过第四透镜组G4的离轴光通量在长焦端状态极度地转离光轴。
结果，在第二实施例的镜筒100中，由于视场角的变化在第四透镜组G4中引发的离轴像差的变化不能以令人满意的方式校正，导致光学性能上没有进一步的改善。
相反地，当Δ4/TLt大于条件方程式(3)的上限时，在长焦端状态的第四透镜组G4的横放大率在正方向上增加。结果，由第一透镜组G1到第三透镜组G3形成的影像被极度放大。在这种情况下，即使第一透镜组G1到第三透镜组G3中的任何一组在制造过程中轻微地偏心，光学性能也会显著地降低。
在第二实施例的镜筒100中，优选地，既满足下面的条件方程(4)也满足条件方程式(2)和(3)。
Δ4/Δ3＜0.9  (4)
当Δ4/Δ3大于条件方程式(4)的上限时，第三透镜组夹持件110上的凸轮从动件110A以及第四透镜组夹持件117上的凸轮从动件117A在长焦端状态相互干涉。结果，凸轮筒106不可避免地需要在光轴方向上变厚，导致增加的镜筒厚度。
此外，在第二实施例镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，孔径光阑被理想地布置在第三透镜组G3的附近以减少透镜组的各组的有效镜片直径，使得当改变镜头位置设置时发生的离轴像差的变化以令人满意的方式被校正。
通常，当改变镜头位置设置时，通过透镜组中的各组的离轴光通量的高度随着透镜组的编号增加(从透镜组到孔径光阑的距离改变)趋向变化。高度上的变化被用来校正改变镜头位置设置时发生的离轴像差的变化，并且通过有意识地改变离轴光通量的高度可以更加令人满意的方式进行校正。
具体地，在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，当孔径光阑被布置在第三透镜组G3的附近时，多个可移动透镜组可以很好的平衡的方式布置在孔径光阑的上游和下游，从而可以更加令人满意的方式校正彗差并且因而增强镜头系统的性能。
此外，在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，由于第三透镜组G3被放置在整个镜头系统的中间附近，孔径光阑也被放置在整个镜头系统的中间附近，从而通过透镜组的各组的离轴光通量将不会极度地转离光轴。结果，可减小镜片直径。
在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，通过将孔径光阑布置在第三透镜组G3的目标侧并且当改变镜头位置设置时整体地移动孔径光阑和第三透镜组G3，可进一步减小镜片直径并简化镜筒结构。
在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，将孔径光阑布置在第三透镜组G3的目标侧，使得已通过第一透镜组G1的离轴光通量距离光轴的高度尤其在广角端状态被减小，从而可减小镜头系统的尺寸。
同时，在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，由于在广角端状态已通过第一透镜组G1的离轴光通量转向光轴，因此可抑制出现在屏幕外周的彗差并且因此提高镜头系统的性能。
在近贴聚焦中，其中将使位于无穷远处的对象聚焦的状态改变到使位于近距离的对象聚焦的状态，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，最好在光轴方向上移动第五透镜组G5。
这样做的原因是，第五透镜组G5被布置在接近像平面位置的位置并且通过第五透镜组G5的轴向光通量和离轴光通量彼此间隔开，从而可单独地校正轴向光通量和离轴光通量。第五透镜组G5因此适合用来校正对象位置改变时发生的离轴像差的变化。
此外，在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，理想地满足下面的条件方程式(5)以用很好的平衡方式减小镜片尺寸并且缩短镜头系统的总长度：
1.8＜f1/(fw×ft)1/2＜2.7  (5)
其中f1表示第一透镜组的焦距，fw表示在广角端状态整个系统的焦距，ft表示在长焦端状态整个系统的焦距。
条件方程式(5)定义了第一透镜组G1的焦距f1。当f1/(fw×ft)1/2大于条件方程式(5)的上限时，在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，通过第一透镜组G1的光通量聚合作用减弱，导致长焦端状态增加了的镜头系统的总长度。
相反地，当f1/(fw×ft)1/2小于条件方程式(5)的下限时，在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，通过第一透镜组G1的光通量聚合作用增强，由于广角端状态的离轴光通量转离光轴而导致增加的镜片直径。
另一方面，当第一透镜组G1的折射率增加时，不能以令人满意的方式校正长焦端状态中仅在第一透镜组中引发的较高阶球差。在这种情况下，可以想象，使用可变的孔径光阑并且当改变镜头位置设置时改变全孔径的尺寸，然而，例如当低照度对象成像时，这会增加噪音。
考虑到这个事实，在第一实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中，最好将条件方程式(5)的下限设置为2.0来以令人满意的方式校正仅在第一透镜组G1中引发的较高阶球差，使得全孔径f数值在长焦端状态减小。
在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，使用非球面透镜允许实现更高的光学性能。具体地，在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，在第二透镜组G2中使用非球面透镜使得在广角端状态改变视场角时引发的彗差的变化以令人满意的方式被校正。
此外，在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，在第三透镜组G3到第五透镜组G5的任一组中采用非球面透镜使得镜头系统中间处的性能进一步被提高。而且，在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，在透镜组的任一组中使用多个非球面，当然使得镜头系统的光学性能进一步被提高。
此外，在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，为了校正仅在第一透镜组中引发的球差以使得尤其是在长焦端状态实现极好的光学性能，第一透镜组G1最好是由具有面向影像测的凹面的负透镜和具有面向目标侧的凸面的正透镜组成的双合透镜。
双合透镜可用单独的负透镜和正透镜替换。在这种情况下，在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，可以令人满意的方式校正在第一透镜组G1中引发的色差和球差。
然而，当在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中使用单独的负透镜和正透镜时，即使制造过程中正透镜和负透镜中的任何一个的少量偏心，也会显著降低光学性能。因此最好是双合透镜。
另外，在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，可通过在基本垂直于光轴的方向上移动组成镜头系统的透镜组中的一组或者组成透镜组的任何一组中的透镜的一部分，来移动影像。
在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，用于检测照相机的倾斜度的检测系统，用于基于来自检测系统的影像偏移信息来计算倾斜量的计算系统，以及用于根据关于倾斜量的信息来移动预定镜头的驱动系统，被与预定镜头组合。
在第二实施例的镜筒100的这样配置的可变焦距镜头系统G’中，由于在快门释放按钮被按下时可能发生的照相机颤动而产生的影像偏移，可通过移动预定镜头来抵消或者减轻。
具体地，在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，当第三透镜组G3在基本上垂直于光轴的方向上被移动时发生的性能的降低可以被减弱。
此外，在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G中’，当孔径光阑被布置在第三透镜组G3附近时，离轴光通量通过近轴区。因此有可能抑制当第三透镜组G3在基本垂直于光轴的方向上被移动时发生的轴外像差的变化。
在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，当然可能布置用于防止所谓的莫尔云纹在镜头系统的影像侧产生的低通滤波器，以及根据成像装置单元IMG中的光接收设备的光谱灵敏度特性的红外闭塞滤波器。
<4.对应于第二实施例的数值示例>
下面将参考附图和表格来描述数值示例，其具体数值在第二实施例的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中被使用。在下面的数值示例中，使用上文描述的方程式(1)表示。
图10示出了在第二实施例中的镜筒100中使用的并且对应于第三数值示例的可变焦距镜头系统G’的折射率布局。
可变焦距镜头系统G’由从目标侧按如下顺序布局的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，具有负折射率的第四透镜组G4，以及具有正折射率的第五透镜组G5组成。
在可变焦距镜头系统G’中，当放大倍率从广角端状态的值改变到长焦端状态的值时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔增大，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气间隔减小，以及第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的空气间隔增大。
在这个过程中，在可变焦距镜头系统G’中，第一透镜组G1，第三透镜组G3和第四透镜组G4向目标侧移动，第二透镜组G2也在光轴方向上轻微地移动，并且第五透镜组G5以如下方式移动：补偿在透镜组移动时发生的像平面位置的变化，并且在进行近贴聚焦时向目标侧移动。
[4-1.第三数值示例]
在图11中，参考编号13表示整体被用在第二实施例的镜筒100中并且对应于第三数值示例的可变焦距镜头系统G’。可变焦距镜头系统G’包括从目标侧按如下顺序布局的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，具有负折射率的第四透镜组G4，以及具有正折射率的第五透镜组G5。
在可变焦距镜头系统13中，第一透镜组G1是由具有面向目标侧的凸面的弦月负透镜和具有面向目标侧的凸面的正透镜组成的双合透镜L1。
在可变焦距镜头系统13中，第二透镜组G2由具有面向影像侧的凹面的弦月负透镜L21，两侧都是凹面的负透镜L22，以及具有面向目标侧的凸面的弦月正透镜L23组成。
在可变焦距镜头系统13中，第三透镜组G3是由两侧都是凸面的正透镜和具有面向目标侧的凹面的弦月负透镜组成的正双合透镜L3。
在可变焦距镜头系统13中，第四透镜组G4由具有面向目标侧的凸面的弦月负透镜L4组成；
在可变焦距镜头系统13中，第五透镜组G5由两侧都是凸面的正透镜L5组成。
在可变焦距镜头系统13中，孔径光阑S被布置在第三透镜组G3附近并在第三透镜组G3的目标侧，并且用于保护成像装置单元IMG的IR闭塞滤波器CF和密封玻璃板SG被布置在第五透镜组G5和成像装置单元IMG之间。
在第一数值示例的可变焦距镜头系统13中，可实现高可变功率比和宽的视场角，并且可通过采用如上所述的透镜元件以令人满意的方式校正镜头系统的像差。
下面的表1示出了第三数值示例中的数据。在第三数值示例的数据表中，f代表焦距，FNO代表f数值，2ω代表视场角，以及折射率是对应于d线条(波长587.6nm)的值。在表9中，零曲率半径代表平表面。
表9：第一数值示例中的数据
f：从1.00到3.01到9.64
F NO：从3.58到4.72到6.03
2ω：从76.15°到25.49°到7.65°
  表面编号   曲率半径   表面间距离   折射率   色散系数
  1   3.8069   0.136   2.00069   25.46
  2   2.3952   0.636   1.81600   46.62
  3   20.2496   (D3)
  4   96.9648   0.136   1.88300   40.80
  5   1.5771   0.455
  6   -2.7875   0.087   1.62041   60.34
  7   2.3335   0.039
  8   1.9912   0.225   1.94595   17.98
  9   5.3905   (D9)
  10(孔径光阑)   0.0000   0.116
  11   2.0031   0.679   1.60300   65.44
  12   -0.9547   0.078   1.64769   33.79
  13   -1.8934   (D13)
  14   3.3759   0.097   1.90366   31.13
  15   1.7454   (D15)
  16   3.1029   0.388   1.61800   63.33
  17   -193.9296   (D17)
  18   0.0000   0.180   1.51633   64.20
  19   0.0000   (Bf)
第4，第5，第11，第16，和第17表面是非球面，并且它们是非球面系数如表10中所示。例如，0.26029E-05表示0.26029×10-5。
下面的表11示出了在第三数值示例的可变焦距镜头系统13中，当改变镜头位置设置时变化的可变距离。
表11：第三数值示例中的可变距离
  f   f   1.000   3.005   9.645
  D3   D3   0.068   1.654   3.302
  D9   D9   3.442   1.409   0.332
  D13   D13   0.585   0.538   0.986
  D15   D16   1.083   1.931   3.061
  D17   D18   0.767   1.514   0.663
  Bf   BF   0.140   0.140   0.140
下面的表12示出了在镜筒100中使用的并且对应于第三数值示例的可变焦距镜头系统13的条件方程式中使用的数值。
表12：在第一数值示例中条件方程式中使用的数值
 f1＝6.658
 (1)TLw/TLt＝0.796
 (2)Δ3/TLt＝0.194
 (3)Δ4/TLt＝0.160
 (4)Δ4/Δ3＝0.824
 (5)f1/(fw×ft)1/2＝2。144
图12A至图12C示出了第三数值示例中在聚焦无穷远点的状态中的像差图。图12A示出了在广角端状态(f＝1.000)的像差图。图12B示出了在中间焦距状态(f＝3.005)的像差图。图12C示出了在长焦端状态(f＝9.645)的像差图。
在图12A至图12C中，在各个球差图中的实线代表球差。在各个像散图中的实线和虚线分别代表径向像平面和经向像平面的像散。在各个变形图中的实线代表变形。在各个横向像差图中的参考字符A和y分别代表视场角和影像高度。从像差图中显而易见地，第三数值示例的可变焦距镜头系统11中，像差被以令人满意的方式校正并且成像性能极好。
<5.成像装置的配置以及数字照相机>
[5-1.成像装置的配置]
下面将描述根据本发明的实施例的成像装置。如图13中所示，成像装置200包括对应于第一或第二实施例的镜筒100中的可变焦距镜头系统11(或12，13)，以及成像设备单元，成像设备单元由例如，用于将由可变焦距镜头系统11形成的光学影像转换成电信号的CCD(电荷耦合装置)传感器或者CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器组成。
假设对应于第一实施例的镜筒100中的可变焦距镜头系统11被结合到成像装置200中，将描述下面的说明。
镜筒100中的可变焦距镜头系统11(图1至图6)包括从目标侧按如下顺序布局的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，具有负折射率的第四透镜组G4，具有正折射率的第五透镜组G5。
具体地，在成像装置200的可变焦距镜头系统11中，当镜头位置设置被从镜头系统的焦距具有最小值的广角端状态改变到焦距具有最大值的长焦端状态时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔增大，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气间隔减小，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的空气间隔增大，第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的空气间隔减小。
同时，在成像装置200的可变焦距镜头系统11中，第一透镜组G1单一地向目标侧移动，第二透镜组G2被固定在光轴方向上，并且第三透镜组G3和第四透镜组G4向目标侧移动。
此外，在成像装置200的可变焦距镜头系统11中，第五透镜组G5单独地被驱动并以如下方式移动：补偿当第一透镜组G1，第三透镜组G3和第四透镜组G4在光轴方向上移动时发生的像平面位置的变化。
下面将描述成像装置200中组成可变焦距镜头系统11的透镜组的各个的功能。在成像装置200的可变焦距镜头系统11中，第一透镜组G1和第二透镜组个G2被布置成在广角端状态彼此接近。
结果，在成像装置200的可变焦距镜头系统11中，入射到第一透镜组G1的离轴光通量转向光轴，从而可减小第一透镜组G1的镜片直径。
实际上，在成像装置200的可变焦距镜头系统11中，当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气间隔增加，并且已通过第一透镜组G1的离轴光通量转离光轴。
因此，在成像装置200的可变焦距镜头系统11中，离轴光通量相对于光轴的高度的变化可用于以令人满意的方式校正当改变镜头位置设置时发生的离轴像差的变化。特别地，在成像装置200的可变焦距镜头系统11中，通过增大镜头系统的总长度的变化以进一步增大离轴光通量相对于光轴的高度的变化，来增强像差校正效果。
此外，在成像装置200的可变焦距镜头系统11中，在广角端状态第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气间隔被增加，使得已通过第二透镜组G2的离轴光通量转离光轴。结果，轴向像差和离轴像差可单独地被校正。
此外，在成像装置200的可变焦距镜头系统11中，当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离被减小，从而已通过第二透镜组G2的离轴光通量转向光轴。因此，在成像装置200的可变焦距镜头系统中，离轴光通量的高度的变化可用于以令人满意的方式校正当改变镜头位置设置时发生的离轴像差的变化，从而可改善镜头系统的性能。
此外，在成像装置200的可变焦距镜头系统11中，第三透镜组G3和第四透镜组G4被布置成在广角端状态彼此接近，使得已通过第四透镜组G4的离轴光通量转离光轴，从而由于视场角的改变而产生的离轴像差的变化可以令人满意的方式被校正。
同时，在成像装置200的可变焦距镜头系统11中，当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的空气间隔被增加，使得已通过第四透镜组的离轴光通量转向光轴。结果，在成像装置200的可变焦距镜头系统11中，由于镜头位置设置的改变而产生的离轴像差的变化可以令人满意的方式被校正。
在成像装置200的可变焦距镜头系统11中，其中具有负折射率的第四透镜组G4和具有正折射率的第五透镜组G5被布置在第三透镜组G3的像平面侧，第二透镜组G2和第四透镜组G4，各个都是负透镜组，被分别布置在孔径光阑的上游和下游。横跨镜头系统的折射率的布局是关于孔径光阑几乎对称的，并且尤其在广角端状态容易发生的负畸变因此可以令人满意的方式被校正。
第五透镜组G5主要以如下方式被移动：补偿当透镜组移动时发生的像平面位置的变化。在成像装置200的可变焦距镜头系统11中，通过在镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时，向目标侧移动第四透镜组G4来增加第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的空气间隔。
结果，在成像装置200的可变焦距镜头系统11中，已通过第五透镜组G5的离轴光通量转离光轴。离轴光通量的高度的变化可用于以更加令人满意的方式校正由于视场角的变化而产生的离轴像差的变化。
用于当改变镜头位置设置时在光轴方向上驱动组成成像装置00的可变焦距镜头系统11的可移动透镜组的驱动机构，与图1至图3中所示的镜筒100中的驱动机构相同，并且为方便起见省略驱动机构的详细描述。
结合于成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11理想地配置为满足下面的条件方程式(1)：
0.7＜TLw/TLt＜0.85  (1)
其中，TLw表示在广角端状态镜头系统的总长度，并且TLt表示在长焦端状态镜头系统的总长度。
条件方程式(1)定义了当改变镜头位置设置时发生的镜头系统的总长度的变化，即，条件方程式(1)确定第一透镜组夹持件103可被伸出多长。
当TLw/TLt大于条件方程式(1)的上限时，第一透镜组夹持件103在光轴方向上变厚，导致在镜头系统缩回时增加了的镜筒厚度。
结果，在成像装置200的镜筒100中，镜头系统缩回时的镜筒厚度不够薄，并且将不能实现足够的尺寸减小。
当TLw/TLt小于条件方程式(1)的下限时，凸轮筒106和固定筒108以对应于第一透镜组夹持件103在光轴方向上的厚度减小量，在光轴方向上变薄。
结果，在成像装置200的镜筒100中，当TLw/TLt小于条件方程式(1)的下限时，镜头系统缩回时镜筒系统不够薄，并且将不能实现足够的尺寸减小。
此外，在成像装置200的镜筒100中，可变焦距镜头系统11理想地被配置为满足下面的条件方程式(2)和(3)：
0.2＜Δ3/TLt＜0.4  (2)
0.05＜Δ4/TLt＜0.2 (3)
其中，Δ3表示当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时第三透镜组行进多远，并且Δ4表示当镜头位置设置从广角端状态到长焦端状态改变时第四透镜组行进多远。
条件方程式(2)和(3)分别定义了当改变镜头位置设置时第三透镜组G3和第四透镜组G4行进多远。当Δ3/TLt小于条件方程式(2)的下限时，第三透镜组G3改变镜头系统的放大倍率的效果不足。
结果，在成像装置200的镜筒100中，代替地增大可变焦距镜头系统11的第二透镜组G2在改变镜头系统的放大倍率上的效果以提供预定可变功率比。在这种情况下，很难以令人满意的方式校正当改变镜头位置设置时在第二透镜组G2中引发的轴向像差的变化。
相反地，当Δ3/TLt大于条件方程式(2)的上限时，第三透镜组夹持件110的行程增加。结果，在成像装置200的镜筒100中，凸轮筒106中的凸轮106D需要在光轴方向上延长，导致凸轮106D机械地干涉其他凸轮106C和106E。为了防止干涉，凸轮筒106不可避免地需要在光轴方向上变厚，导致在其中镜头系统缩回的折叠状态中镜筒100的增加的厚度。
当Δ4/TLt小于条件方程式(3)的下限时，由于第四透镜组G4仅轻微地移动，所以已通过第四透镜组G4的离轴光通量在长焦端状态极度地转离光轴。
结果，在成像装置200的镜筒100中，由于视场角的变化在第四透镜组G4中引发的离轴像差的变化不能以令人满意的方式校正，导致光学性能上没有进一步的改善。
相反地，当Δ4/TLt大于条件方程式(3)的上限时，在长焦端状态的第四透镜组G4的横放大率在正方向上增加。结果，由第一透镜组G1到第三透镜组G3形成的影像被极度放大。在这种情况下，即使第一透镜组G1到第三透镜组G3中的任何一组在制造过程中轻微地偏心，光学性能也会显著地降低。
在成像装置200的镜筒100中，优选地，既满足下面的条件方程(4)也满足条件方程式(2)和(3)。
Δ4/Δ3＜0.9  (4)
当Δ4/Δ3大于条件方程式(4)的上限时，第三透镜组夹持件110上的凸轮从动件110A以及第四透镜组夹持件117上的凸轮从动件117A在长焦端状态相互干涉。结果，凸轮筒106不可避免地需要在光轴方向上变厚，导致增加的镜筒厚度。
此外，在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，孔径光阑被理想地布置在第三透镜组G3的附近以减少透镜组中的各组的有效镜片直径，使得当改变镜头位置设置时发生的离轴像差的变化以令人满意的方式被校正。
通常，当改变镜头位置设置时，通过透镜组中的各组的离轴光通量的高度随着透镜组的编号增加(从透镜组到孔径光阑的距离改变)趋向变化。高度上的变化被用来校正改变镜头位置设置时发生的离轴像差的变化，并且通过有意识地改变离轴光通量的高度可以更加令人满意的方式进行校正。
具体地，在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，当孔径光阑被布置在第三透镜组G3的附近时，多个可移动透镜组可用很好的平衡的方式布置在孔径光阑的上游和下游，从而可以更加令人满意的方式校正彗差并且因而增强镜头系统的性能。
此外，在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中由于第三透镜组G3被放置在整个镜头系统的中间附近，孔径光阑也被放置在整个镜头系统的中间附近，从而通过透镜组中的各组的离轴光通量将不会极度地转离光轴。结果，可减小镜片直径。
在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，通过将孔径光阑布置在第三透镜组G3的目标侧并且当改变镜头位置设置时整体地移动孔径光阑和第三透镜组G3，可进一步减小镜片直径并简化镜筒结构。
在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，将孔径光阑布置在第三透镜组G3的目标侧，使得已通过第一透镜组G1的离轴光通量距离光轴的高度尤其在广角端状态被减小，从而可减小镜头系统的尺寸。
同时，在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，由于已通过第一透镜组G1的离轴光通量在广角端状态转向光轴，因此可抑制出现在屏幕外周的彗差并且因此提高镜头系统的性能。
在近贴聚焦中，其中将使位于无穷远处的对象聚焦的状态改变到使位于近距离的对象聚焦的状态，在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，最好在光轴方向上移动第五透镜组G5。
这样做的原因是，第五透镜组G5被布置在接近像平面位置的位置并且通过第五透镜组G5的轴向光通量和离轴光通量彼此间隔开，从而可单独地校正轴向光通量和离轴光通量。第五透镜组G5因此适合用来校正对象位置改变时发生的离轴像差的变化。
此外，在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，理想地满足下面的条件方程式(5)以用很好的平衡方式减小镜片尺寸并且缩短镜头系统的总长度：
1.8＜f1/(fw×ft)1/2＜2.7  (5)
其中f1表示第一透镜组的焦距，fw表示在广角端状态整个系统的焦距，ft表示在长焦端状态整个系统的焦距。
条件方程式(5)定义了第一透镜组G1的焦距f1。当f1/(fw×ft)1/2大于条件方程式(5)的上限时，在成像装置200的镜筒100的可变焦距镜头系统G’中，通过第一透镜组G1的光通量聚合作用减弱，导致长焦端状态增加了的镜头系统的总长度。
相反地，当f1/(fw×ft)1/2小于条件方程式(5)的下限时，在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，通过第一透镜组G1的光通量聚合作用增强，由于广角端状态的离轴光通量转离光轴而导致增加的镜片直径。
另一方面，当第一透镜组G1的折射率增加时，不能以令人满意的方式校正长焦端状态中仅在第一透镜组中引发的较高阶球差。在这种情况下，可以想象，使用可变的孔径光阑并且当改变镜头位置设置时改变全孔径的尺寸，然而，例如当低照度对象成像时，这会增加噪音。
考虑到这个事实，在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，最好将条件方程式(5)的下限设置为2.0来以令人满意的方式校正仅在第一透镜组G1中引发的较高阶球差，使得全孔径f数值在长焦端状态减小。
在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，使用非球面透镜允许实现更高的光学性能。具体地，在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，在第二透镜组G2中使用非球面透镜使得在广角端状态改变视场角时引发的彗差的变化以令人满意的方式被校正。
此外，在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，在第三透镜组G3到第五透镜组G5中的任一组中采用非球面透镜使得镜头系统中间处的性能进一步被提高。而且，在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，在透镜组中的任一组中使用多个非球面，当然使得镜头系统的光学性能进一步被提高。
此外，在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，为了校正仅在第一透镜组中引发的球差以使得尤其是在长焦端状态实现极好的光学性能，第一透镜组G1最好是由具有面向影像测的凹面的负透镜和具有面向目标侧的凸面的正透镜组成的双合透镜。
双合透镜可用单独的负透镜和正透镜替换。在这种情况下，在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，可以令人满意的方式校正在第一透镜组G1中引发的色差和球差。
然而，当在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中使用单独的负透镜和正透镜时，即使制造过程中正透镜和负透镜中的任何一个的少量偏心，也会显著降低光学性能。因此最好是双合透镜。
另外，在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，可通过在基本垂直于光轴的方向上移动组成镜头系统的透镜组中的一组或者组成透镜组的任何一组中的透镜的一部分，来移动影像。
在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，用于检测照相机的倾斜度的检测系统，用于基于来自检测系统的影像偏移信息来计算倾斜量的计算系统，以及用于根据关于倾斜量的信息来移动预定镜头的驱动系统，被与预定镜头组合。
在成像装置200的镜筒100的这样配置的可变焦距镜头系统11中，由于在快门释放按钮被按下时可能发生的照相机颤动而产生的影像偏移，可通过移动预定镜头来抵消或者减轻。
具体地，在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，当第三透镜组G3在基本上垂直于光轴的方向上被移动时发生的性能的降低可以被减弱。
此外，在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，当孔径光阑被布置在第三透镜组G3附近时，离轴光通量通过近轴区。因此有可能抑制当第三透镜组G3在基本垂直于光轴的方向上被移动时发生的离轴像差的变化。
在成像装置200的镜筒100中的可变焦距镜头系统11中，当然可能布置用于防止所谓的莫尔云纹在镜头系统的影像侧产生的低通滤波器，以及根据成像装置单元IMG中的光接收设备的光谱灵敏度特性的红外闭塞滤波器。
[5-2数字照相机的配置]
如图13所示，其中结合了上述成像装置200的数字照相机300包括，负责成像的成像装置200，以及执行模拟-数字转换和对成像装置200所捕获的影像信号的其他单一处理的照相机单一处理器20。
数字照相机300还包括对影像信号进行记录，重制及其他处理的影像处理器30，显示所捕获的或经其他处理的影像的LCD(液晶显示器)40，以及将信息从存储卡51中读出或写入存储卡51中。
数字照相机300还包括控制整个照相机的CPU(中央处理单元)60，输入部件70，通过输入部件70用户输入指令，以及驱动成像装置200中的镜头的镜头驱动控制器80。
成像装置200是可变焦距镜头11(或12，13)和由例如，CCD(电荷耦合装置)传感器或者CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器组成的成像设备单元IMG的组合。
照相机单一处理器20将来自成像设备单元IMG的输出信号转换成数字信号，执行噪音删除和影像质量校正，将数字信号转换成亮度/色彩差异信号，并且执行其他的信号处理。
影像处理器30基于预定影像数据格式对影像信号执行压缩编码和解压缩解码，执行诸如分辨率转换之类的数据格式转换，并且执行其他影像处理。
存储卡51由可移除半导体存储器组成。读出器/写入器50将由影像处理器30解码的影像数据写入存储卡51中并且读出存储在存储卡51上的数据。
CPU 60监控数字照相机300的电路时钟并且基于例如来自输入部件70的指令输入信号控制电路时钟的各个。
输入单元70由例如，用于快门操作的快门释放按钮和用于选择动作模式的选择开关组成，并根据用户的操作将指令输入信号输出到CPU 60。
镜头驱动控制器80基于来自CPU 60的控制信号控制驱动可变焦距镜头系统11(或者12，13)中的镜头的电动机或其他制动器(未示出)。
下面将简要说明数字照相机300的动作。处于成像待定状态的数字照相机300通过照相机单一处理器20将成像装置200所捕获的影像信号输出到LCD 40，并在CPU 60的控制下在LCD 40上显示照相机-通过影像。
当数字照相机300接收到来自输入部件700的变焦指令输入信号，CPU60输出控制信号到镜头驱动控制器80，然后在镜头驱动控制器80的控制下移动可变焦距镜头系统11(或12，13)中的预定镜头。
当成像装置200中的快门响应于来自输入部件70的输入指令信号被操作时，数字照相机300通过照相机单一处理器20将所捕获的影像信号输出到影像处理器30。
影像处理器30对从照相机单一处理器20提供的影像信号执行预定的压缩编码，将经编码的影像信号转换成以预定数据格式表示的数字数据，并通过读出器/写入器51将数字数据写到存储卡51上。
聚焦例如被如下执行：当快门释放按钮被按下一半或全部按下来记录时，镜头驱动控制器80基于来自CPU 60的控制信号驱动并控制可变焦距镜头系统11(或12，13)。
为了重制记录在存储卡51上的影像数据，CPU 60响应于通过输入部件70执行的用户操作，通过读出器/写入器50从存储卡51中读出影像数据，并且影像处理器30对所读出的影像数据执行解压缩解码，之后影像数据被输入到LCD 40。
LCD 40基于已在影像处理器30中经历了解压缩解码的影像数据，显示重制的数据。
已参考根据本发明的实施例的任意一个实施例的成像装置被结合于数字照相机的情况，描述了本实施例。根据本发明的实施例的任意一个实施例的成像装置可替换地被结合于数码摄影机或其他电子装置。
<6.其他实施例>
对应于上述第一实施例的第一和第二数值示例和对应于上述第二实施例的第三数值示例中所示的部件的具体形状，结构和数值，仅作为实施的示例被呈现并且不应被用来在限制性的意义上解释本发明的技术范围。
此外，已参考以下情况描述了上面的实施例：其中孔径光阑S被布置在第三透镜组G3的附近并在其目标侧以减小透镜组的各组中的有效镜片直径，使得当改变镜头位置设置时发生的离轴像差的变化以令人满意的方式被校正。
本发明不限于上述情况，并且孔径光阑可被布置在第三透镜组G3的附近并在其影像侧。
此外，已参考以下情况描述了上面的实施例：成像装置200被结合于，例如数字照相机300，但是成像装置200被结合于的装置不限于数字照相机。成像装置200可替换地被广泛地结合于各种其他的电子装置，例如数字摄影机，移动电话，装备有照相机的个人电脑，以及装备有照相机的PDA等。
本发明包含涉及2009年12月25日在日本专利局提交的日本在先专利申请JP2009-295379中公开的主题，该申请的全部内容通过应用就结合于此。
本领域的技术人员应该明白，只要在所附的权利要求或其他等同物的范围内，根据设计要求以及其他因素可进行各种修改，组合，子组合及替换。

Claims (9)

1.一种镜筒，包括：
可变焦距镜头系统，该可变焦距镜头系统包括至少三个可移动透镜组；以及
导向装置，该导向装置用于在光轴方向上向前和向后移动所述可变焦距镜头系统；
其中所述可变焦距镜头系统至少包括从目标侧开始依次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以及具有正折射率的第三透镜组，
当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时，至少所述第一透镜组和第三透镜组朝向目标侧移动，使得所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的空气间隔单调地增大并且所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的空气间隔单调地减小，
所述导向装置包括
固定框架，
可旋转框架，该可旋转框架通过相对于所述固定框架绕光轴旋转，相对于所述固定框架在所述光轴方向上向前和向后移动，
直线导引架，该直线导引架被布置在所述可旋转框架内，并且在所述可旋转框架旋转时不旋转而是在所述光轴方向上与所述可旋转框架一体地移动，
第一导引架，该第一导引架相对于所述直线导引架在所述光轴方向上向前和向后移动所述第一透镜组，以及
第二导引架，该第二导引架相对于所述直线导引架在所述光轴方向上向前和向后移动所述第三透镜组；
所述第二导引架与所述直线导引架结合为一体，并且
当所述镜头位置设定从所述广角端状态改变到所述长焦端状态时，所述直线导引架在所述光轴方向上被固定。
2.根据权利要求1所述的镜筒，
其中在所述镜筒中满足下面的条件方程式(1)：
0.7＜TLw/TLt＜0.85  (1)
其中TLw表示在所述广角端状态所述镜头系统的总长度，而TLt表示在所述长焦端状态所述镜头系统的总长度。
3.根据权利要求2所述的镜筒，
其中在所述镜筒中满足下面的条件方程式(2)和(3)：
0.2＜Δ3/TLt＜0.4  (2)
0.05＜Δ4/TLt＜0.2 (3)
其中Δ3表示当所述镜头位置设置从所述广角端状态改变到所述长焦端状态时所述第三透镜组的移动量，而Δ4表示当所述镜头位置设置从所述广角端状态改变到所述长焦端状态时所述第四透镜组的移动量。
4.根据权利要求3所述的镜筒，
其中在所述镜筒中满足下面的条件方程式(4)：
Δ4/Δ3＜0.9  (4)。
5.根据权利要求4所述的镜筒，
进一步包括布置在所述第三透镜组的目标侧的孔径光阑，
其中所述孔径光阑在所述镜头位置设置改变时与所述第三透镜组一体地移动。
6.根据权利要求5所述的镜筒，
其中在所述镜筒中满足以下条件方程式(5)：
1.8＜f1/(fw×ft)1/2＜2.7  (5)
其中f1表示所述第一透镜组的焦距，fw表示在所述广角端状态整个所述镜头系统的焦距，而ft表示在所述长焦端状态所述整个镜头系统的焦距。
7.一种成像装置，包括：
镜筒，该镜筒包括可变焦距镜头系统，所述可变焦距镜头系统包括至少三个可移动透镜组以及用于在光轴方向上向前和向后移动所述可变焦距镜头系统的导向装置；以及
成像设备，该成像设备将由所述可变焦距镜头系统形成的光学影像转换为电信号，
其中所述可变焦距镜头系统至少包括从目标侧开始依次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以及具有正折射率的第三透镜组，
当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时，至少所述第一透镜组和第三透镜组朝向目标侧移动，使得所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的空气间隔单调地增大并且所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的空气间隔单调地减小，
所述导向装置包括
固定框架，
可旋转框架，该可旋转框架通过相对于所述固定框架绕光轴旋转，相对于所述固定框架在所述光轴方向上向前和向后移动，
直线导引架，该直线导引架被布置在所述可旋转框架内，并且在所述可旋转框架旋转时不旋转而是在所述光轴方向上与所述可旋转框架一体地移动，
第一导引架，该第一导引架相对于所述直线导引架在所述光轴方向上向前和向后移动所述第一透镜组，以及
第二导引架，该第二导引架相对于所述直线导引架在所述光轴方向上向前和向后移动所述第三透镜组；
所述第二导引架与所述直线导引架结合为一体，并且
当所述镜头位置设定从所述广角端状态改变到所述长焦端状态时，所述直线导引架在所述光轴方向上被固定。
8.一种镜筒，包括：
可变焦距镜头系统，该可变焦距镜头系统包括至少三个可移动透镜组；以及
导向单元，该导向单元被配置为在光轴方向上向前和向后移动所述可变焦距镜头系统，
其中所述可变焦距镜头系统至少包括从目标侧开始依次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以及具有正折射率的第三透镜组，
当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时，至少所述第一透镜组和第三透镜组朝向目标侧移动，使得所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的空气间隔单调地增大并且所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的空气间隔单调地减小，
所述导向单元包括
固定框架，
可旋转框架，该可旋转框架通过相对于所述固定框架绕光轴旋转，相对于所述固定框架在所述光轴方向上向前和向后移动，
直线导引架，该直线导引架被布置在所述可旋转框架内，并且在所述可旋转框架旋转时不旋转而是在所述光轴方向上与所述可旋转框架一体地移动，
第一导引架，该第一导引架相对于所述直线导引架在所述光轴方向上向前和向后移动所述第一透镜组，以及
第二导引架，该第二导引架相对于所述直线导引架在所述光轴方向上向前和向后移动所述第三透镜组；
所述第二导引架与所述直线导引架结合为一体，并且
当所述镜头位置设定从所述广角端状态改变到所述长焦端状态时，所述直线导引架在所述光轴方向上被固定。
9.一种成像装置，包括：
镜筒，该镜筒包括可变焦距镜头系统，所述可变焦距镜头系统包括至少三个可移动透镜组以及被配置为在光轴方向上向前和向后移动所述可变焦距镜头系统的导向单元；
成像设备，该成像设备将由所述可变焦距镜头系统形成的光学影像转换为电信号，
其中所述可变焦距镜头系统至少包括从目标侧开始依次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以及具有正折射率的第三透镜组，
当镜头位置设置从广角端状态改变到长焦端状态时，至少所述第一透镜组和第三透镜组朝向目标侧移动，使得所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的空气间隔单调地增大并且所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的空气间隔单调地减小，
所述导向单元包括
固定框架，
可旋转框架，该可旋转框架通过相对于所述固定框架绕光轴旋转，相对于所述固定框架在所述光轴方向上向前和向后移动，
直线导引架，该直线导引架被布置在所述可旋转框架上，并且在所述可旋转框架旋转时不旋转而是在所述光轴方向上与所述可旋转框架一体地移动，
第一导引架，该第一导引架相对于所述直线导引架在所述光轴方向上向前和向后移动所述第一透镜组，以及
第二导引架，该第二导引架相对于所述直线导引架在所述光轴方向上向前和向后移动所述第三透镜组；
所述第二导引架与所述直线导引架结合为一体，并且
当所述镜头位置设定从所述广角端状态改变到所述长焦端状态时，所述直线导引架在所述光轴方向上被固定。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102540647A (zh) * 2012-01-13 2012-07-04 深圳市保千里电子有限公司 一种照明范围可调节的光学镜头装置及其实现方法
CN103175609A (zh) * 2013-03-04 2013-06-26 南京大学 一种使用高温超导ybco双晶结探测高温超导bscco太赫兹辐射的装置
CN103795904A (zh) * 2012-10-30 2014-05-14 Lg伊诺特有限公司 摄像头模块
CN105005131A (zh) * 2014-04-18 2015-10-28 三星电机株式会社 镜头模块、镜头模块制造方法和包括镜头模块的相机模块
CN107765466A (zh) * 2017-11-20 2018-03-06 南京信息职业技术学院 一种大视场lcd显示屏像素检查仪
CN109643007A (zh) * 2016-08-25 2019-04-16 三菱电机株式会社 透镜镜筒
CN110262167A (zh) * 2012-03-21 2019-09-20 佳能株式会社 摄像设备
CN110658622A (zh) * 2019-08-19 2020-01-07 深圳市矽赫科技有限公司 一种自动调节的微显示器光学目镜及其调整方法
CN111856698A (zh) * 2020-08-19 2020-10-30 新思考电机有限公司 驱动结构、驱动装置及电子设备
CN113114880A (zh) * 2021-03-19 2021-07-13 维沃移动通信有限公司 摄像模组和电子设备
CN113204105A (zh) * 2020-01-15 2021-08-03 宁波舜宇光电信息有限公司 分体式变焦镜头、摄像模组及相应的组装方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5543838B2 (ja) * 2010-04-27 2014-07-09 パナソニック株式会社 ズームレンズ系、撮像装置及びカメラ
JP5543837B2 (ja) * 2010-04-27 2014-07-09 パナソニック株式会社 ズームレンズ系、撮像装置及びカメラ
JP5973708B2 (ja) * 2011-10-21 2016-08-23 オリンパス株式会社 撮像装置及び内視鏡装置
JP6070055B2 (ja) * 2012-10-23 2017-02-01 株式会社ニコン 変倍光学系、光学装置、変倍光学系の製造方法
JP5592925B2 (ja) * 2012-11-28 2014-09-17 オリンパスイメージング株式会社 ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置
KR101748260B1 (ko) * 2015-04-23 2017-06-16 엘지전자 주식회사 카메라 모듈
EP3387475A4 (en) * 2015-10-20 2019-09-18 Dynaoptics Ltd, A Public Limited Company DECELERATING LENS WITH A SYMMETRICAL ELEMENT IN TWO LEVELS
CN110023809B (zh) * 2016-11-28 2021-10-22 柯尼卡美能达株式会社 摄像光学系统、透镜单元以及摄像装置
US11385444B2 (en) * 2020-05-07 2022-07-12 Newmax Technology Co., Ltd. Micro lens assembly for short-range imaging

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6195212B1 (en) * 1998-11-11 2001-02-27 Nikon Corporation Variable focal length lens barrel
CN101008699A (zh) * 2006-01-25 2007-08-01 奥林巴斯映像株式会社 镜筒
CN101183172A (zh) * 2006-11-15 2008-05-21 奥林巴斯映像株式会社 变焦透镜系统和利用该变焦透镜系统的电子图像拾取装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008046500A (ja) 2006-08-18 2008-02-28 Olympus Corp レンズ鏡筒

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6195212B1 (en) * 1998-11-11 2001-02-27 Nikon Corporation Variable focal length lens barrel
CN101008699A (zh) * 2006-01-25 2007-08-01 奥林巴斯映像株式会社 镜筒
CN101183172A (zh) * 2006-11-15 2008-05-21 奥林巴斯映像株式会社 变焦透镜系统和利用该变焦透镜系统的电子图像拾取装置

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102540647B (zh) * 2012-01-13 2013-09-25 深圳市保千里电子有限公司 一种照明范围可调节的光学镜头装置及其实现方法
CN102540647A (zh) * 2012-01-13 2012-07-04 深圳市保千里电子有限公司 一种照明范围可调节的光学镜头装置及其实现方法
CN110262167A (zh) * 2012-03-21 2019-09-20 佳能株式会社 摄像设备
US11228701B2 (en) 2012-03-21 2022-01-18 Canon Kabushiki Kaisha Image capturing apparatus
CN103795904A (zh) * 2012-10-30 2014-05-14 Lg伊诺特有限公司 摄像头模块
CN103795904B (zh) * 2012-10-30 2018-04-03 Lg伊诺特有限公司 摄像头模块
CN103175609A (zh) * 2013-03-04 2013-06-26 南京大学 一种使用高温超导ybco双晶结探测高温超导bscco太赫兹辐射的装置
CN105005131A (zh) * 2014-04-18 2015-10-28 三星电机株式会社 镜头模块、镜头模块制造方法和包括镜头模块的相机模块
US9829670B2 (en) 2014-04-18 2017-11-28 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Lens module, method of manufacturing the same, and camera module including the same
CN109643007A (zh) * 2016-08-25 2019-04-16 三菱电机株式会社 透镜镜筒
CN109643007B (zh) * 2016-08-25 2021-07-09 三菱电机株式会社 透镜镜筒
CN107765466A (zh) * 2017-11-20 2018-03-06 南京信息职业技术学院 一种大视场lcd显示屏像素检查仪
CN110658622A (zh) * 2019-08-19 2020-01-07 深圳市矽赫科技有限公司 一种自动调节的微显示器光学目镜及其调整方法
CN113204105A (zh) * 2020-01-15 2021-08-03 宁波舜宇光电信息有限公司 分体式变焦镜头、摄像模组及相应的组装方法
CN111856698A (zh) * 2020-08-19 2020-10-30 新思考电机有限公司 驱动结构、驱动装置及电子设备
CN113114880A (zh) * 2021-03-19 2021-07-13 维沃移动通信有限公司 摄像模组和电子设备
WO2022194208A1 (zh) * 2021-03-19 2022-09-22 维沃移动通信有限公司 摄像模组和电子设备
CN113114880B (zh) * 2021-03-19 2022-12-27 维沃移动通信有限公司 摄像模组和电子设备

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Publication number Publication date
US8254037B2 (en) 2012-08-28
CN102109656B (zh) 2013-12-04
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