CN104049345A - 变焦透镜及具有该变焦透镜的图像拾取设备 - Google Patents

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Abstract

一种变焦透镜及具有该变焦透镜的图像拾取设备，该变焦透镜从物侧到像侧依次包括：第一透镜单元，具有正折光力；第二透镜单元，具有负折光力；第三透镜单元，具有正折光力；以及后部单元，具有两个或更多个透镜单元，各相邻透镜单元之间的间隔被改变以便执行变焦和聚焦中至少一个，其中，后部单元包括聚焦透镜单元，聚焦透镜单元具有负折光力并且在聚焦期间移动，以及其中当变焦透镜在特定物距上聚焦时，所述聚焦透镜单元在变焦期间与其它透镜单元整体移动。

Description

变焦透镜及具有该变焦透镜的图像拾取设备
技术领域
本发明涉及一种变焦透镜以及一种具有该变焦透镜的图像拾取设备，并且可较好适用于使用固态图像拾取元件的图像拾取设备（如摄像机、电子静态相机、广播相机或监控相机）或使用卤化银胶片的图像拾取设备（如相机）。
背景技术
使用具有高变焦比率并且能够减小系统尺寸的高性能变焦透镜的图像拾取设备中的拍摄光学系统是一直需要的。具有自动聚焦（自动聚焦检测）机构并且不仅能够拍摄静止图像而且还能够拍摄运动图像的图像拾取设备也是一直需要的。当来自自动聚焦机构的操作噪声在拍摄运动图像期间很大时，具有自动聚焦机构的图像拾取设备可能与运动图像一起记录操作噪声。因此，需要具有自动聚焦机构的图像拾取设备能够执行安静并且快速的聚焦。
美国专利No.8,331,035描述了一种4单元变焦透镜，其包括四个按从物侧到像侧分别具有正折光力、负折光力、正折光力和负折光力的透镜单元，其中，通过使用第四透镜单元来执行聚焦，以满意地拍摄静止图像和运动图像。美国专利No.8,451,549和日本专利申请公开No.2000-180722描述了一种5单元变焦透镜，其从物侧到像侧依次分别包括具有正折光力、负折光力、正折光力、负折光力和正折光力的五个透镜单元，其中，通过使用第四透镜单元来执行聚焦，以满意地拍摄静止图像和运动图像。
需要图像拾取设备中所使用的变焦透镜作为整体是紧凑的（缩小尺寸的），具有高变焦比率（高倍率），并且在整个变焦范围内具有高光学性能。在多数变焦透镜中，聚焦透镜单元随着变焦同步地移动，以便防止在变焦期间的聚焦变化。例如，当聚焦透镜单元和其它透镜单元受控于不同的驱动单元时，由于电机的电控延迟或速度极限而变得难以完全随着变焦同步地移动聚焦透镜单元，由此在变焦时出现失焦。
在此情况下，可以通过快速操作聚焦透镜单元来减少在变焦时的失焦。然而，该操作增加了操作噪声。因此，需要使用能够容易地防止在变焦时的失焦的聚焦系统和变焦系统。当随着变焦移动的透镜单元用作聚焦透镜单元时，聚焦透镜单元必须配有两种类型的移动机构，其为用于变焦的移动机构和用于聚焦的移动机构。还必须非常快地移动聚焦透镜单元。
当聚焦透镜单元配有两种类型的移动机构时，整个系统在尺寸上变得很大，并且在聚焦期间的操作噪声增大。相应地，图像拾取设备中所使用的变焦透镜必须具有可以容易地执行安静且快速聚焦并且可以容易地防止在变焦期间的失焦的聚焦机构。具体地说，由于在聚焦期间的操作噪声主要由聚焦透镜单元的重量确定，所以适当地设置光学路径中聚焦透镜单元的布置、尺寸和重量是重要的。
发明内容
根据本发明的变焦透镜从物侧到像侧依次包括：第一透镜单元，具有正折光力；第二透镜单元，具有负折光力；第三透镜单元，具有正折光力；以及后部单元，具有两个或更多个透镜单元，各相邻透镜单元之间的间隔被改变以执行变焦和聚焦中的至少一个，其中，后部单元包括聚焦透镜单元，聚焦透镜单元具有负折光力并且在聚焦期间移动，以及其中当变焦透镜在特定物距上聚焦时，聚焦透镜单元在变焦期间与其它透镜单元整体移动。
根据本发明的变焦透镜从物侧到像侧依次包括：第一透镜单元，具有正折光力；第二透镜单元，具有负折光力；第三透镜单元，具有正折光力；第四透镜单元，具有负折光力；以及第五透镜单元，具有负折光力或正折光力，其中，至少第一透镜单元、第三透镜单元、第四透镜单元和第五透镜单元在变焦期间移动，并且第四透镜单元在聚焦期间移动，当第二透镜单元的焦距定义为f2，第四透镜单元的焦距定义为f4，在望远端上整个变焦透镜的焦距定义为ft，并且从望远端上最接近物侧的透镜的表面到像平面的在光轴上的距离定义为Tl时，变焦透镜满足条件表达式：
0.55<f2/f4<0.8
0.7<Tl/ft<0.8。
从参照附图的示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1是根据本发明实施例1的透镜的截面图。
图2A是根据本发明实施例1的广角端上的透镜的像差示图。
图2B是根据本发明实施例1的中间变焦位置上的透镜的像差示图。
图2C是根据本发明实施例1的望远端上的透镜的像差示图。
图3是根据本发明实施例2的透镜的截面图。
图4A是根据本发明实施例2的广角端上的透镜的像差示图。
图4B是根据本发明实施例2的中间变焦位置上的透镜的像差示图。
图4C是根据本发明实施例2的望远端上的透镜的像差示图。
图5是根据本发明实施例3的透镜的截面图。
图6A是根据本发明实施例3的广角端上的透镜的像差示图。
图6B是根据本发明实施例3的中间变焦位置上的透镜的像差示图。
图6C是根据本发明实施例3的望远端上的透镜的像差示图。
图7是根据本发明实施例4的透镜的截面图。
图8A是根据本发明实施例4的广角端上的透镜的像差示图。
图8B是根据本发明实施例4的中间变焦位置上的透镜的像差示图。
图8C是根据本发明实施例4的望远端上的透镜的像差示图。
图9是根据本发明实施例5的透镜的截面图。
图10A是根据本发明实施例5的广角端上的透镜的像差示图。
图10B是根据本发明实施例5的中间变焦位置上的透镜的像差示图。
图10C是根据本发明实施例5的望远端上的透镜的像差示图。
图11是根据本发明实施例6的透镜的截面图。
图12A是根据本发明实施例6的广角端上的透镜的像差示图。
图12B是根据本发明实施例6的中间变焦位置上的透镜的像差示图。
图12C是根据本发明实施例6的望远端上的透镜的像差示图。
图13是根据本发明实施例7的透镜的截面图。
图14A是根据本发明实施例7的广角端上的透镜的像差示图。
图14B是根据本发明实施例7的中间变焦位置上的透镜的像差示图。
图14C是根据本发明实施例7的望远端上的透镜的像差示图。
图15是根据本发明实施例8的透镜的截面图。
图16A是根据本发明实施例8的广角端上的透镜的像差示图。
图16B是根据本发明实施例8的中间变焦位置上的透镜的像差示图。
图16C是根据本发明实施例8的望远端上的透镜的像差示图。
图17是根据本发明实施例9的透镜的截面图。
图18A是根据本发明实施例9的广角端上的透镜的像差示图。
图18B是根据本发明实施例9的中间变焦位置上的透镜的像差示图。
图18C是根据本发明实施例9的望远端上的透镜的像差示图。
图19是根据本发明实施例10的透镜的截面图。
图20A是根据本发明实施例10的广角端上的透镜的像差示图。
图20B是根据本发明实施例10的中间变焦位置上的透镜的像差示图。
图20C是根据本发明实施例10的望远端上的透镜的像差示图。
图21是示出根据本发明的图像拾取设备的基本部分的示意图。
具体实施方式
现将根据附图详细描述本发明的优选实施例。根据本发明每个实施例的变焦透镜从物侧到像侧依次包括：第一透镜单元，具有正折光力（光焦度=焦距的倒数）；第二透镜单元，具有负折光力；第三透镜单元，具有正折光力；以及后部单元，包括两个或更多个透镜单元。各相邻透镜单元之间的间隔被改变以执行至少变焦和聚焦之一。后部单元包括在聚焦期间移动的聚焦透镜单元。聚焦透镜单元在变焦期间与其它透镜单元一同移动，以用于在指定的物距上的聚焦。
图1是根据本发明实施例1的在广角端（短焦距端）上的变焦透镜的截面图。图2A、图2B和图2C是根据实施例1的分别在广角端、中间变焦位置和望远端（长焦距端）处的变焦透镜的像差示图。实施例1示出具有3.45的变焦比率和大约4.56至6.45的数值孔径的变焦透镜。
图3是根据本发明实施例2的在广角端上的变焦透镜的截面图。图4A、图4B和图4C是根据实施例2的分别在广角端、中间变焦位置和望远端处的变焦透镜的像差示图。实施例2示出具有3.45的变焦比率和大约4.50至6.45的数值孔径的变焦透镜。
图5是根据本发明实施例3的在广角端上的变焦透镜的截面图。图6A、图6B和图6C是根据实施例3的分别在广角端、中间变焦位置和望远端处的变焦透镜的像差示图。实施例3示出具有3.45的变焦比率和大约4.50至6.45的数值孔径的变焦透镜。
图7是根据本发明实施例4的在广角端上的变焦透镜的截面图。图8A、图8B和图8C是根据实施例4的分别在广角端、中间变焦位置和望远端处的变焦透镜的像差示图。实施例4示出具有4.36的变焦比率和大约4.50至6.45的数值孔径的变焦透镜。
图9是根据本发明实施例5的在广角端上的变焦透镜的截面图。图10A、图10B和图10C是根据实施例5的分别在广角端、中间变焦位置和望远端处的变焦透镜的像差示图。实施例5示出具有3.45的变焦比率和大约4.44至6.45的数值孔径的变焦透镜。
图11是根据本发明实施例6的广角端上的变焦透镜的截面图。图12A、图12B和图12C是根据实施例6的分别在广角端、中间变焦位置和望远端处的变焦透镜的像差示图。实施例6示出具有3.45的变焦比率和大约4.50至6.45的数值孔径的变焦透镜。
图13是根据本发明实施例7的在广角端上的变焦透镜的截面图。图14A、图14B和图14C是根据实施例7的分别在广角端、中间变焦位置和望远端处的变焦透镜的像差示图。实施例7示出具有3.45的变焦比率和大约4.50至6.45的数值孔径的变焦透镜。
图15是根据本发明实施例8的在广角端上的变焦透镜的截面图。图16A、图16B和图16C是根据实施例8的分别在广角端、中间变焦位置和望远端处的变焦透镜的像差示图。实施例8示出具有3.45的变焦比率和大约4.50至6.45的数值孔径的变焦透镜。
图17是根据本发明实施例9的在广角端上的变焦透镜的截面图。图18A、图18B和图18C是根据实施例9的分别在广角端、中间变焦位置和望远端处的变焦透镜的像差示图。实施例9示出具有4.45的变焦比率和大约4.50至6.45的数值孔径的变焦透镜。
图19是根据本发明实施例10的在广角端上的变焦透镜的截面图。图20A、图20B和图20C是根据实施例10的分别在广角端、中间变焦位置和望远端处的变焦透镜的像差示图。实施例10示出具有3.52的变焦比率和大约4.50至6.45的数值孔径的变焦透镜。
图21是示出包括根据本发明的变焦透镜的数字静态相机（图像拾取设备）的基本部分的示意图。
根据每个实施例的变焦透镜是对于图像拾取设备（如摄像机、数字静态相机、卤化银胶片相机或TV相机）所使用的拍摄透镜系统。在透镜的截面图中，左侧指定为物侧（前侧），右侧指定为像侧（后侧）。在透镜的截面图中，假设i是透镜单元从物侧起的顺序，Bi指示第i透镜单元。LR指示包括一个或更多个透镜单元的后部单元。
SP是孔径光阑。GB是与光学滤波器、面板、低通滤波器或红外线截止滤波器对应的光学块。IP是像平面。当变焦透镜用作摄像机或数码相机的拍摄光学系统时，像平面IP与固态图像拾取设备（光电转换元件）（如CCD传感器或CMOS传感器）的成像平面相对应。当变焦透镜用作卤化银相机的拍摄光学系统时，像平面IP与胶片平面对应。
每个箭头指示每个透镜单元在从广角端到望远端的变焦（可变倍率）期间的移动轨迹。在球面像差图中，实线指示d线（波长：587.6nm），点划线指示g线（波长：435.8nm）。在像散图中，实线指示d线上的弧矢像平面，虚线指示d线上的子午像平面。示出了针对d线的失真像差。示出了针对g线的倍率的色差。在下述每个实施例中，广角端和望远端表示当用于变焦的透镜单元位于它们可以由于它们的机构而在光轴上移动的范围的两端上时的变焦位置。
每个实施例示出变焦透镜，其从物侧到像侧依次包括：第一透镜单元B1，具有正折光力；第二透镜单元B2，具有负折光力；第三透镜单元B3，具有正折光力；以及后部单元LR，包括两个或更多个透镜单元。后部单元LR从物侧到像侧依次包括：第四透镜单元B4，具有负折光力；以及第五透镜单元B5，具有正折光力或负折光力。各相邻透镜单元之间的间隔被改变以便执行至少变焦和聚焦之一。
后部单元LR在实施例1、3、4、5、7、8和9中包括：第四透镜单元B4，具有负折光力；第五透镜单元B5，具有负折光力。在实施例2、6和10中，后部单元LR包括：第四透镜单元B4，具有负折光力；第五透镜单元B5，具有正折光力。在每个实施例中，后部单元LR可以通过在第五透镜单元B5的像侧上布置一个或更多个透镜单元而包括三个或更多个透镜单元。
在实施例1至7、9和10中，每个透镜单元在从广角端到望远端的变焦期间移动，由此在整个变焦范围内进行令人满意的像差校正。在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元B1至第三透镜单元B3向物侧移动。在用于在无限远上的聚焦的变焦期间，第四透镜单元B4与第三透镜单元B3或第五透镜单元B5整体移动。在用于在有限远距离上的聚焦的变焦期间，第四透镜单元B4与第三透镜单元B3或第五透镜单元B5整体移动。
在实施例8中，第一透镜单元、第三透镜单元、第四透镜单元和第五透镜单元在从广角端到望远端的变焦期间移动，由此在整个变焦范围内进行令人满意的像差校正。在从广角端到望远端的变焦期间，第二透镜单元不移动。在用于在无限远的聚焦的变焦期间，第四透镜单元B4与第三透镜单元B3或第五透镜单元B5整体移动。在用于在有限远距离上的聚焦的变焦期间，第四透镜单元B4与第三透镜单元B3或第五透镜单元B5整体移动。
在每个实施例中，具有负折光力的第四透镜单元在从无限远到近距离的聚焦期间朝向像平面移动。可以通过使用具有相对轻的重量的第四透镜单元作为聚焦透镜单元来便于快速聚焦。与第四透镜单元B4有关的虚线箭头指示当第四透镜单元在近范围中的被摄体上聚焦时的变焦期间的移动轨迹。
在实施例1以及4至6中，第四透镜单元B4和第五透镜单元B5在用于在无限远处的聚焦的变焦期间整体（以相同轨迹）移动，由此简化机械机构，并且减小整个变焦透镜的尺寸。由于无限远点上的聚焦不产生聚焦偏移，所以无需仅移动聚焦透镜单元，从而导致可以防止聚焦偏移，并且可以减少在聚焦操作期间所生成的操作噪声的增加。第四透镜单元B4可以与其它透镜单元（如第三透镜单元）整体移动。
在实施例2中，在用于对具有4m距离（距像平面的距离）的物体的聚焦的变焦期间第四透镜单元B4和第五透镜单元B5整体移动。第四透镜单元B4可以与第三透镜单元B3整体移动。
在实施例3中，第四透镜单元B4和第三透镜单元B3在用于无限远处的聚焦的变焦期间整体移动。第四透镜单元B4可以与其它透镜单元（如第五透镜单元）整体移动。
在实施例1至6中，第四透镜单元B4和可选透镜单元可以在变焦期间整体移动。在实施例1至6中，第四透镜单元B4进行聚焦操作。然而，甚至可以通过比第三透镜单元B3更靠近图像的具有负折光力的任何透镜单元执行聚焦操作来获得相似的效果。因此，聚焦透镜单元不限于第四透镜单元B4。
根据本发明实施例1至6中的每一个的变焦透镜从物侧到像侧依次包括分别具有正折光力、负折光力和正折光力的第一透镜单元、第二透镜单元和第三透镜单元B1至B3以及包括两个或更多个透镜单元的后部单元LR，以在紧凑尺寸的情况下保证令人满意的变焦比率。变焦透镜还旨在通过在后部单元LR上布置负聚焦透镜单元并且在每个透镜单元的变焦期间适当地设置折光力和移动轨迹来具有高光学性能并且减少整个变焦透镜的尺寸。变焦透镜还减小聚焦透镜单元的尺寸，并且便于高速聚焦。
通常，从物侧到像侧依次包括分别具有正折光力、负折光力和正折光力的透镜单元以及在像侧附近具有两个或更多个透镜单元的后部单元的变焦透镜可以容易地以紧凑尺寸来提供高变焦比率和高光学性能。具体地说，从物侧到像侧依次包括分别具有正折光力、负折光力和正折光力的第一透镜单元至第三透镜单元以及在比第三透镜单元更靠近图像的一侧上具有更大负折光力的后部单元的变焦透镜可以缩短出射光瞳距离，由此能够减小整个变焦透镜的长度。
当第三透镜单元形成为具有强正折光力时从第三透镜单元发射的轴上（on-axis）通量汇聚，以减小在后部单元上入射的入射通量的高度。轴外（off-axis）通量的高度也得以减小。因此，后部单元的有效直径变得相对很小，并且可以通过将在后部单元中具有负折光力的透镜单元用作聚焦透镜单元而使聚焦透镜单元尺寸减小并且重量轻。
在实施例1至6中，聚焦透镜单元在对于特定物距的变焦期间与其它透镜单元整体移动。这种配置可以集成变焦操作机构，以简化机械机构。其中聚焦透镜单元与其它透镜单元一起移动的这种配置还通过在针对特定物距的变焦期间的最小聚焦操作来防止聚焦偏移以及操作噪声的产生。
如果变焦透镜是望远变焦透镜，则可以将聚焦透镜单元与其它透镜单元整体移动的特定物距设置为频繁使用的长距离，而如果变焦透镜是广角变焦透镜，则可以将其设置为近距离。如果将特定物距设置为中间距离，则变焦透镜在具有长距离的物体和具有近距离的物体上都可以容易地聚焦。以此方式，可以选择任何特定物距。
当布置具有强负折光力的聚焦透镜单元以便减小整个变焦透镜尺寸时，很多像差出现在聚焦透镜单元上，以使得校正各种像差变得困难。因此，期望在比聚焦透镜单元更靠近图像的一侧上布置用于校正像场弯曲和倍率色差的透镜单元。还期望第四透镜单元B4是具有负折光力的聚焦透镜单元，并且布置具有正折光力或负折光力的第五透镜单元B5。可以增加透镜单元的数量以便实现更高的性能。
当具有负折光力的透镜单元被布置在聚焦透镜单元的像侧上，以将比第三透镜单元B3更靠近像侧的后部单元LR的组合焦距设置为具有负折光力时，可以可选地改变出射光瞳距离以缩短后焦点，由此可以容易地减小整个变焦透镜的尺寸。优选地，包括第一透镜单元B1的至少三个透镜单元在变焦期间移动。包括第一透镜单元B1的多个透镜单元的移动可以实现整个变焦透镜的尺寸的减小，并且易于防止在变焦期间各种像差的变化。
另一方面，当整个变焦透镜尺寸减小以缩短后焦点时，最靠近像平面的透镜单元的有效直径有可能增大。该情况的原因如下。具体地，当图像拾取元件和最后的透镜单元由于整个变焦透镜的尺寸的减小而变为彼此靠近时，需要使得最靠近像平面的透镜单元的有效直径很大，以使大量轴外通量通过。
鉴于此，在每个实施例中，被布置为比第三透镜单元靠近图像并且在最后的透镜单元中被布置为靠近物侧的透镜单元被指定为聚焦透镜单元。可以基于在变焦或聚焦期间光轴上的各透镜单元之间的间隔的改变来划分透镜单元，并且透镜单元被定义为不仅包括包含多个透镜单元的透镜单元而且还包括包含单个透镜单元的透镜单元。
在每个实施例中，从在广角端处的聚焦透镜单元中的最靠近物侧的透镜的透镜表面到像平面的距离定义为Lfsk。从广角端上的聚焦透镜单元中的最靠近物侧的透镜的透镜表面、到整个变焦透镜中最靠近像侧的在像侧上的透镜的透镜表面的距离定义为Lf。在此情况下，满足以下条件表达式：
1.4<Lfsk/Lf<4.0...(1)。
条件表达式(1)涉及光轴方向上的聚焦透镜单元的布置。当聚焦透镜单元变得接近第三透镜单元B3、超过条件表达式(1)的上限时，可以容易地减小聚焦透镜单元的尺寸，但从聚焦透镜单元到像平面的距离增大，这使得难以减小整个变焦透镜的尺寸。当聚焦透镜单元变得靠近像平面、超过条件表达式(1)的下限时，变得难以使得轴外通量通过，除非透镜直径增大以用于聚焦。因此，聚焦透镜单元的有效直径和重量增大，这并不是优选的。
在实施例1至6中，聚焦透镜单元在变焦期间在任何聚焦长度上与除了聚焦透镜单元之外的透镜单元整体移动。由于聚焦透镜单元与除了聚焦透镜单元之外的透镜单元整体移动，所以可以集成变焦操作机构，由此可以简化机械机构。根据其中聚焦透镜单元在变焦期间与其它透镜单元整体移动的配置，可以防止在针对具有任何距离的物体的变焦期间的聚焦偏移，并且仅执行轻微的聚焦操作以防止操作噪声的增加。
可以根据规范来决定在聚焦透镜单元与其它透镜单元整体移动的变焦期间针对物体的任何聚焦长度。例如，当变焦透镜是望远变焦透镜时，可以根据具有长距离的物体来设置聚焦长度，该聚焦长度被期望是频繁使用的。当变焦透镜是广角变焦透镜时，可以根据具有相对而言近距离的物体来设置聚焦长度。如果根据具有中等距离的物体来设置聚焦长度，则变焦透镜容易并且快速地在具有长距离的物体和具有近距离的物体上聚焦。如上所述，可以选择针对物体的任何聚焦长度。更优选地，具有负折光力或正折光力的透镜单元被布置在聚焦透镜单元的像侧上。
当布置具有强负折光力的聚焦透镜单元以便减小整个变焦透镜尺寸时，像差极大地出现在聚焦透镜单元上。因此，期望在比聚焦透镜单元更靠近图像的一侧上布置用于校正像场弯曲和倍率色差的透镜单元。还期望第四透镜单元B4是具有负折光力的聚焦透镜单元，并且在像平面的一侧上布置具有正折光力或负折光力的第五透镜单元B5。可以增加透镜单元的数量以便实现更高的性能。
在每个实施例中，五个透镜单元在变焦期间移动。通过在聚焦透镜单元中布置至少一个正透镜和一个负透镜来减少在聚焦期间色差的变化。优选地，每个实施例满足下述一个或多个条件表达式。第一透镜单元B1的焦距定义为f1。第二透镜单元B2的焦距定义为f2。第三透镜单元B3的焦距定义为f3。广角端上后部单元的组合焦距定义为fn。聚焦透镜单元的焦距定义为ff。广角端上比聚焦透镜单元更靠近像侧所布置的透镜单元的组合焦距定义为fi。
望远端上变焦透镜的长度被定义为Tl。望远端上变焦透镜的焦距被定义为ft。广角端上变焦透镜的焦距被定义为fw。广角端上的后焦点被定义为Wsk。在此情况下，变焦透镜优选地满足下述一个或多个条件表达式。
0.3<f2/fn<1.0...(2)
15.0<|fi/ff|<250.0...(3)
1.5<f1/|fn|<5.0...(4)
0.6<Tl/ft<0.8...(5)
0.1<|f2|/fw<1.0...(6)
0.8<|ff|/Wsk<3.0...(7)
0.3<f3/|fn|<1.5...(8)
0.05<|f2|/ft<0.20...(9)
将描述上述每个条件表达式的技术含义。
条件表达式(2)指定在具有主变焦功能的第二透镜单元B2的焦距（折光力的倒数）与广角端上比第三透镜单元B3更靠近像侧的后部单元LR的组合焦距之间的比率。当后部单元LR的组合折光力（负折光力）变得更强以使得条件表达式(2)的上限被超过时，容易减少整个变焦透镜的尺寸，但出射光瞳距离变得太短，以使得图像质量易于恶化。当第二透镜单元B2的负折光力变得更强以使得条件表达式(2)的下限被超过时，失真像差在广角端上增大，并且在变焦期间的像场弯曲的变化增大。校正这些像差是困难的。
条件表达式(3)指定在聚焦透镜单元的折光力（焦距的倒数）与广角端上比聚焦透镜单元更靠近像侧的透镜单元的组合焦距之间的比率。当聚焦透镜单元的负折光力变得更弱以使得条件表达式(3)的下限被超过时，在聚焦期间聚焦透镜单元的移动距离增大，这使得难以减小整个变焦透镜的尺寸。当聚焦透镜单元的折光力变得更强以使得条件表达式(3)的上限被超过时，由于在聚焦期间聚焦透镜单元的移动距离减小，所以容易减小整个变焦透镜的尺寸。然而，在聚焦期间各种像差的变化增大。
条件表达式(4)指定在第一透镜单元B1的焦距与广角端上比第三透镜单元B3更靠近像侧的后部单元LR的组合焦距之间的比率。当第一透镜单元B1的折光力变得更弱以使得条件表达式(4)的上限被超过时，无法获得预定变焦比率，除非第一透镜单元B1的移动量在变焦期间增大。因此，减小整个变焦透镜的尺寸变得困难。当第一透镜单元B1的折光力变得更强以使得条件表达式(4)的下限被超过时，可以减小在变焦期间第一透镜单元B1的移动量，以使得可以容易地减小整个变焦透镜的尺寸。然而，望远端上的轴上色差增大，并且难以校正该像差。
条件表达式(5)指定在望远端上变焦透镜的总长度（从第一透镜表面到像平面的距离）与望远端上变焦透镜的焦距之间的比率。当变焦透镜的总长度在望远端上变得更长以使得条件表达式(5)的上限被超过时，减小整个变焦透镜的尺寸变得困难。当变焦透镜的总长度在望远端上更短以使得条件表达式(5)的下限被超过时，轴上色差和球面像差在望远端上增大，并且难以校正这些像差。因此，必须使用具有异常色散性能的很多特殊材料和非球面透镜，这并不是优选的。
条件表达式(6)指定具有主变焦功能的第二透镜单元B2的焦距与广角端上整个变焦透镜的焦距之间的比率。
当第二透镜单元B2的负折光力变得更弱以使得条件表达式(6)的上限被超过时，易于校正各种像差，但变得难以获得期望的变焦比率。当第二透镜单元B2的负折光力变得更强以使得条件表达式(6)的下限被超过时，在广角端上的失真像差增大，并且在变焦期间的像场弯曲的变化增大。这并不是期望的。
条件表达式(7)指定在聚焦透镜单元的焦距与广角端上的后焦点之间的比率。当聚焦透镜单元的折光力变得更弱以使得条件表达式(7)的上限被超过时，在聚焦期间聚焦透镜单元的移动距离增大，以使得变得难以减小整个变焦透镜的尺寸。当后焦点变得更长以使得条件表达式(7)的下限被超过时，减小整个变焦透镜的尺寸变得困难。
条件表达式(8)指定聚焦透镜单元的焦距与第三透镜单元B3的焦距之间的比率。当第三透镜单元B3的折光力变得更弱以使得条件表达式(8)的上限被超过时，易于校正各种像差，但变得难以减小整个变焦透镜的尺寸，尤其是整个变焦透镜的总长度。当第三透镜单元B3的折光力变得更强以使得条件表达式(8)的下限被超过时，在广角端上难以校正球面像差和轴外彗形像差。
条件表达式(9)指定在具有主变焦功能的第二透镜单元B2的焦距与望远端上整个变焦透镜的焦距之间的比率。当第二透镜单元B2的折光力变得更弱以使得条件表达式(9)的上限被超过时，易于校正各种像差，但变得难以减小整个变焦透镜的尺寸，尤其是整个变焦透镜的总长度。当第二透镜单元B2的折光力变得更强以使得条件表达式(9)的下限被超过时，在广角端上难以校正像场弯曲和倍率色差。
优选地，如下设置条件表达式(1)至(9)的数值范围。
1.6<Lfsk/Lf<3.5...(1a)
0.4<f2/fn<0.8...(2a)
18<|fi/ff|<220...(3a)
2.0<f1/|fn|<4.0...(4a)
0.70<Tl/ft<0.78...(5a)
0.3<|f2|/fw<0.8...(6a)
1.0<|ff|/Wsk<2.0...(7a)
0.5<f3/|fn|<1.3...(8a)
0.07<|f2|/ft<0.15...(9a)
更优选地，如下设置条件表达式(1a)至(9a)的数值范围。
1.8<Lfsk/Lf<3.2...(1b)
0.55<f2/fn<0.70...(2b)
21<|fi/ff|<205...(3b)
2.3<f1/|fn|<3.5...(4b)
0.73<Tl/ft<0.76...(5b)
0.35<|f2|/fw<0.50...(6b)
1.30<|ff|/Wsk<1.95...(7b)
0.6<f3/|fn|<1.1...(8b)
0.08<|f2|/ft<0.13...(9b)
在实施例7、8、9和10中，变焦透镜包括：第四透镜单元B4，具有负折光力；和第五透镜单元B5，其中，第四透镜单元执行聚焦。在此情况下，第四透镜单元和第五透镜单元以不同轨迹移动。然而，通过设置适当的光焦度来减小移动量的差异，由此可以简化移动机构，并且整个变焦透镜在尺寸方面可以容易地减小，如在实施例1至6中那样。
通常，从物侧到像侧依次包括分别具有正折光力、负折光力、正折光力和负折光力的透镜单元以及在像侧附近具有一个或多个透镜单元的后部单元的变焦透镜可以容易地以紧凑尺寸来提供高变焦比率和高光学性能。
特别地，从物侧到像侧依次包括分别具有正折光力、负折光力和正折光力的第一透镜单元至第三透镜单元以及在比第三透镜单元更靠近图像的一侧上具有更强负折光力的后部单元的变焦透镜可以缩短出射光瞳距离，由此能够减小整个变焦透镜的长度。
当第三透镜单元形成为具有强正折光力时，从第三透镜单元发射的轴上通量汇聚，以减小后部单元上入射的入射通量的高度。轴外通量的高度也得以减小。因此，后部单元的有效直径在整个变焦透镜中变得相对很小。相应地，在第三透镜单元的像侧上的后部单元中具有负折光力的透镜单元被指定为聚焦透镜单元。
根据该配置，可以减小聚焦透镜单元的尺寸和重量。当整个变焦透镜尺寸减小以缩短后焦点时，最靠近像平面的透镜单元的有效直径有可能增大。该情况的原因如下。具体地说，当图像拾取元件和最后的透镜单元由于整个变焦透镜的尺寸减小而变为彼此靠近时，需要使得最靠近像平面的透镜单元的有效直径很大，以使得轴外通量大量通过。
相应地，第四透镜单元用作聚焦透镜单元。
可以通过将第四透镜单元形成为具有负折光力来制作双望远类型结构。这种配置带来了易于实现短光学系统的效果。
优选的是，对于聚焦所使用的第四透镜单元具有强折光力，以尽可能多地减小在聚焦期间的移动量。这是因为，移动量越小，驱动机构就可以减少得越多。
然而，当第四透镜单元的折光力增大时，像场弯曲和倍率色差的变化也增大。因此，优选的是，在像平面那侧上布置具有负折光力或正折光力的第五透镜单元，以校正像场弯曲和倍率色差。
当第二透镜单元的焦距定义为f2，第四透镜单元的焦距定义为f4，望远端上变焦透镜的焦距定义为ft，并且望远端上整个变焦透镜的长度定义为Tl时，通过同时满足以下条件表达式来表征每个实施例中的变焦透镜：
0.55<f2/f4<0.8...(10)
0.6<Tl/ft<0.8...(5)。
条件表达式(10)指定在具有主变焦功能的第二透镜单元B2的焦距与执行聚焦操作的第四透镜单元B4的焦距之间的比率。
当第四透镜单元的折光力变得更强以使得条件表达式(10)的上限被超过时，可以减小在聚焦期间的移动量，但聚焦所产生的像场弯曲和倍率色差的变化增大，由此难以进行校正。当第四透镜单元的折光力变得更弱以使得条件表达式(10)的下限被超过时，可以容易地防止在聚焦期间各种像差的变化，但在聚焦期间的移动量增大。这对于减小变焦透镜的尺寸并不是优选的。
当变焦透镜同时满足条件表达式(10)和条件表达式(5)时，该变焦透镜可以缩小尺寸，并且具有高光学性能。
在每个实施例中，五个透镜单元在变焦期间移动。通过在聚焦透镜单元中布置至少一个正透镜和一个负透镜来减小在聚焦期间色差的变化。优选地，每个实施例满足条件表达式(10)和(5)以及下述的一个或多个条件表达式。第一透镜单元B1的焦距定义为f1。第二透镜单元B2的焦距定义为f2。第四透镜单元B4的焦距定义为f4。望远端上整个变焦透镜的焦距定义为ft。在此情况下，变焦透镜优选地满足下述一个或多个条件表达式。
1.0<ft/f1<3.5...(11)
6.0<ft/|f2|<12.0...(12)
5.0<ft/|f4|<7.5...(13)
1.5<f1/|f4|<4.0...(14)
将描述上述每个条件表达式的技术含义。
条件表达式(11)指定第一透镜单元B1的焦距与望远端上整个变焦透镜的焦距之间的比率。当第一透镜单元B1的焦距f1变得更小以使得条件表达式(11)的上限被超过时，难以校正球面像差和轴上色差。
当第一透镜单元B1的焦距变得更大以使得条件表达式(11)的下限被超过时，第一透镜单元产生的折射减少，并且透镜的直径必须增大。这对于减少整个变焦透镜的尺寸并不是优选的。
条件表达式(12)指定整个变焦透镜中具有最大折光力的第二透镜单元B2的焦距与望远端上整个变焦透镜的焦距之间的比率。当第二透镜单元B2的焦距f2变得更小以使得条件表达式(12)的上限被超过时，变焦功能变强。因此，可以通过小移动量来获得高变焦，并且这对于减少尺寸是优选的。然而，变得难以防止广角端上的失真像差和整个变焦范围内的像场弯曲的变化。
当第二透镜单元B2的焦距f2变得更大以使得条件表达式(12)的下限被超过时，第二透镜单元或其它透镜单元的移动量必须增大，以确保所期望的变焦。这对于减小尺寸并不是优选的。
条件表达式(13)指定执行聚焦操作的第四透镜单元B4的焦距与望远端上整个变焦透镜的焦距之间的比率。当第四透镜单元B4的焦距f4变得更小以使得条件表达式(13)的上限被超过时，可以通过小移动量来实现聚焦，并且这对于减小包括驱动单元的系统的尺寸以及防止噪声是优选的。然而，变得难以防止在聚焦期间球面像差和像场弯曲的变化。
当第四透镜单元B4的焦距f4变得更大以使得条件表达式(13)的下限被超过时，在聚焦期间的移动量变得太大，这对于减少整个变焦透镜的尺寸并不是优选的。
条件表达式(14)指定第一透镜单元B1的焦距与第四透镜单元B4的焦距之间的比率。当第四透镜单元B4的焦距f4变得更小以使得条件表达式(14)的上限被超过时，可以通过小移动量来实现聚焦操作，并且这对于减小包括驱动单元的系统的尺寸以及防止噪声是优选的。然而，变得难以防止在聚焦期间球面像差和像场弯曲的变化。
当第四透镜单元B4的焦距f4变得更大以使得条件表达式(14)的下限被超过时，在聚焦期间的移动量变得太大，这对于减小整个变焦透镜的尺寸并不是优选的。
优选地，如下设置条件表达式(11)至(14)的数值范围。
1.5<ft/f1<2.8...(11a)
6.5<ft/|f2|<11.5...(12a)
5.3<ft/|f4|<7.3...(13a)
2.0<f1/|f4|<3.5...(14a)
更优选地，如下设置条件表达式(11a)至(14a)的数值范围。
1.8<ft/f1<2.2...(11b)
7.0<ft/|f2|<11.0...(12b)
5.5<ft/|f4|<7.0...(13b)
2.5<f1/|f4|<3.3...(14b)
如上所述，每个实施例可以提供具有高光学性能和高变焦比率的紧凑变焦透镜，其中，可以减小聚焦透镜单元的尺寸和重量。因此，每个实施例容易地实现具有包括机械机构的减小尺寸的包括安静和快速聚焦功能的图像拾取设备。
接下来，将参照图21描述把根据本发明的变焦透镜用作拍摄光学系统的数码相机（图像拾取设备）的实施例。图21示出数码相机主体20和包括根据上述实施例的变焦透镜的拍摄光学系统21。数码相机包括：图像拾取元件（光电转换元件）22（如CCD），其接收拍摄光学系统21产生的被摄体图像（图像）；记录单元23，其记录图像拾取元件22所接收的被摄体图像。数码相机还包括取景器24，用户通过其观测显示到显示设备（未示出）上的被摄体图像。
显示设备包括液晶面板，并且显示图像拾取元件22上所形成的被摄体图像。将根据本发明的变焦透镜应用于图像拾取设备（如数码相机）实现了具有高光学性能的紧凑图像拾取设备。
以下将描述与实施例1至10对应的数值示例1至10的具体数值数据。在每个数值示例中，i指示从物侧起计数的表面的编号。ri指示第i光学表面（第i表面）的曲率半径。di指示轴上第i表面与第(i+1)表面之间的间隔。ndi和νdi分别指示第i光学构件的材料相对于d线的折射率和阿贝数。最靠近图像的两个表面与玻璃块G对应。非球面形状由以下等式表示：
[等式1]
X = H 2 / R 1 + 1 - ( 1 + K ) ( H / R ) 2 + A 4 H 4 + A 6 H 6 + A 8 H 8 + A 10 H 10 + A 12 H 12
其中，光轴方向定义为X轴，与光轴垂直的方向定义为H轴，光的前进方向定义为正，R定义为近轴曲率半径，K定义为锥形常数，以及A4、A6、A8、A10和A12分别定义为非球面常数。*表示具有非球面形状的平面。“e-x”表示10-x。BF指示后焦点，并且其由以空气换算的从最后透镜的表面到像平面的距离表示。“广角”表示广角端，
“中间”表示中间变焦位置，以及“望远”表示望远端。表1表示每个条件表达式与每个数值示例之间的关系。
数值示例1
单位mm
表面数据
非球面数据
第17表面
K=0.00000e+000   A4=-7.46980e-005   A6=6.83135e-007
A8=6.66992e-009  A10=-5.06108e-011  A12=-9.57784e-014
第18表面
K=0.00000e+000  A4=4.14298e-005  A6=1.13094e-006
A8=6.67895e-009
各种数据
变焦比率  3.45
变焦透镜单元数据
数值示例2
单位mm
表面数据
非球面数据
第17表面
K=0.00000e+000   A4=-8.67657e-005   A6=7.07999e-007
A8=1.38044e-008  A10=-1.43378e-010  A12=4.71377e-013
第18表面
K=0.00000e+000  A4=2.91715e-005  A6=1.27287e-006
A8=9.55264e-009
各种数据
变焦比率  3.45
当聚焦透镜在无限远上
聚焦时的间隔
当聚焦透镜在4m的距离
上聚焦时的间隔
变焦透镜单元数据
数值示例3
单位mm
表面数据
非球面数据
第17表面
K=0.00000e+000   A4=-7.52783e-005  A6=4.89909e-007
A8=7.82710e-009  A10=4.08741e-011  A12=-1.18013e-012
第18表面
K=0.00000e+000   A4=4.56560e-005   A6=8.72676e-007
A8=1.22417e-008
各种数据
变焦比率  3.45
变焦透镜单元数据
数值示例4
单位mm
表面数据
非球面数据
第11表面
K=0.00000e+000   A4=1.67355e-006   A6=5.18302e-009
A8=-5.81024e-012
第17表面
K=0.00000e+000   A4=-7.70609e-005  A6=3.71235e-007
A8=6.24668e-009  A10=3.25717e-011  A12=-3.83900e-013
第18表面
K=0.00000e+000   A4=9.54832e-007   A6=5.46359e-007
A8=7.60292e-009
各种数据
变焦比率  4.36
变焦透镜单元数据
数值示例5
单位mm
表面数据
非球面数据
第17表面
K=0.00000e+000   A4=-6.58448e-005  A6=4.20856e-007
A8=8.60004e-009  A10=3.74105e-012  A12=-5.30209e-013
第18表面
K=0.00000e+000   A4=7.52431e-006   A6=6.99599e-007
A8=1.00569e-008
各种数据
变焦比率  3.45
变焦透镜单元数据
数值示例6
单位mm
表面数据
非球面数据
第17表面
K=0.00000e+000   A4=-8.81267e-005   A6=6.56231e-007
A8=8.85959e-009  A10=-5.44212e-011  A12=-1.28510e-013
第18表面
K=0.00000e+000   A4=2.90566e-005    A6=1.12847e-006
A8=8.62328e-009
各种数据
变焦比率  3.45
变焦透镜单元数据
数值示例7
单位mm
表面数据
非球面数据
第17表面
K=0.00000e+000  A4=-7.13224e-005  A6=6.85506e-007  A8=4.86537e-009
A10=-1.02887e-011  A12=-4.62516e-013
第18表面
K=0.00000e+000  A4=4.42819e-005  A6=1.10071e-006  A8=6.30046e-009
各种数据
变焦比率  3.45
变焦透镜单元数据
数值示例8
单位mm
表面数据
非球面数据
第17表面
K=0.00000e+000  A4=-7.25041e-006  A6=7.89743e-007  A8=1.06878e-008
A10=-2.39056e-010  A12=1.46728e-012
第18表面
K=0.00000e+000  A4=1.09767e-004  A6=1.39920e-006  A8=5.51587e-009
各种数据
变焦比率  3.45
变焦透镜单元数据
数值示例9
单位mm
表面数据
非球面数据
第11表面
K=0.00000e+000  A4=2.04336e-006  A6=4.24691e-009  A8=4.27758e-012
第17表面
K=0.00000e+000  A4=-7.77587e-005  A6=3.76104e-007  A8=6.75240e-009
A10=3.55612e-011  A12=-4.05035e-013
第18表面
K=0.00000e+000  A4=-4.21165e-007  A6=5.40618e-007  A8=8.15067e-009
各种数据
变焦比率  4.45
变焦透镜单元数据
数值示例10
单位mm
表面数据
非球面数据
第17表面
K=0.00000e+000  A4=-8.95530e-005  A6=6.14264e-007  A8=8.75879e-009
A10=-3.07650e-011  A12=-3.61424e-013
第18表面
K=0.00000e+000  A4=2.59433e-005  A6=1.07052e-006  A8=9.31270e-009
各种数据
变焦比率  3.52
变焦透镜单元数据
表1
与实施例1至5中的条件表达式对应的值
表2
与实施例6至10中的条件表达式对应的值
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围将要被赋予最宽泛的解释，以便包括所有这样的修改以及等同结构和功能。

Claims (25)

1.一种变焦透镜，从物侧到像侧依次包括：第一透镜单元，具有正折光力；第二透镜单元，具有负折光力；第三透镜单元，具有正折光力；以及后部单元，具有两个或更多个透镜单元，各相邻透镜单元之间的间隔被改变以便执行变焦和聚焦中的至少一个，
其中后部单元包括聚焦透镜单元，聚焦透镜单元具有负折光力并且在聚焦期间移动，以及
其中当变焦透镜在特定物距上聚焦时，所述聚焦透镜单元在变焦期间与其它透镜单元整体移动。
2.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，当在广角端上从聚焦透镜单元中最接近物侧的透镜的表面到像平面的在光轴上的距离被定义为Lfsk，并且在广角端上从聚焦透镜单元中最接近物侧的透镜的表面到所述变焦透镜中最接近像侧的透镜的表面的在光轴上的距离被定义为Lf时，所述变焦透镜满足条件表达式：
1.4<Lfsk/Lf<4.0。
3.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，所述第一透镜单元至所述第三透镜单元在从广角端到望远端的变焦期间向物侧移动。
4.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，后部单元从物侧到像侧依次包括：第四透镜单元，具有负折光力；以及第五透镜单元，具有正折光力或负折光力。
5.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，当第二透镜单元的焦距被定义为f2，并且在广角端上后部单元的组合焦距被定义为fn时，所述变焦透镜满足条件表达式：
0.3<f2/fn<1.0。
6.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，当聚焦透镜单元的焦距被定义为ff，并且在广角端上比聚焦透镜单元更靠近像侧而布置的透镜单元的组合焦距被定义为fi时，所述变焦透镜满足条件表达式：
15.0<|fi/ff|<250.0。
7.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，当第一透镜单元的焦距被定义为f1，并且在广角端上后部单元的组合焦距被定义为fn时，所述变焦透镜满足条件表达式：
1.5<f1/|fn|<5.0。
8.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，当在望远端上变焦透镜的总长度被定义为Tl，并且在望远端上变焦透镜的焦距被定义为ft时，所述变焦透镜满足条件表达式：
0.6<Tl/ft<0.8。
9.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，当第二透镜单元的焦距被定义为f2，并且在广角端上所述变焦透镜的焦距被定义为fw时，所述变焦透镜满足条件表达式：
0.1<|f2|/fw<1.0。
10.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，当聚焦透镜单元的焦距被定义为ff，并且在广角端上的后焦点被定义为Wsk时，所述变焦透镜满足条件表达式：
0.8<|ff|/Wsk<3.0。
11.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，当在广角端上后部单元的组合焦距被定义为fn，并且第三透镜单元的焦距被定义为f3时，所述变焦透镜满足条件表达式：
0.3<f3/|fn|<1.5。
12.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，当第二透镜单元的焦距被定义为f2，并且在望远端上所变焦透镜的焦距被定义为ft时，所述变焦透镜满足条件表达式：
0.05<|f2|/ft<0.20。
13.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，后部单元从物侧到像侧依次包括：第四透镜单元，具有负折光力；以及第五透镜单元，具有正折光力或负折光力，第四透镜单元移动以执行聚焦，其中，
在用于在无限远上聚焦的变焦期间第四透镜单元与第三透镜单元或第五透镜单元整体移动。
14.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，后部单元从物侧到像侧依次包括：第四透镜单元，具有负折光力；以及第五透镜单元，具有正折光力或负折光力，第四透镜单元移动以执行聚焦，其中，
第四透镜单元在用于有限远距离上聚焦的变焦期间与第三透镜单元或第五透镜单元整体移动。
15.一种图像拾取设备，包括：如权利要求1至14中的任一项所述的变焦透镜；图像拾取元件，其接收由所述变焦透镜形成的图像。
16.一种变焦透镜，从物侧到像侧依次包括：第一透镜单元，具有正折光力；第二透镜单元，具有负折光力；第三透镜单元，具有正折光力；第四透镜单元，具有负折光力；以及第五透镜单元，具有负折光力或正折光力，其中，至少第一透镜单元、第三透镜单元、第四透镜单元和第五透镜单元在变焦期间移动，并且第四透镜单元执行聚焦，
当第二透镜单元的焦距被定义为f2，第四透镜单元的焦距被定义为f4，在望远端上所述变焦透镜的焦距被定义为ft，并且从望远端上最接近物侧的透镜到像平面的距离定义为Tl时，所述变焦透镜满足条件表达式：
0.55<f2/f4<0.8
0.6<Tl/ft<0.8。
17.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，当第一透镜单元的焦距被定义为f1，并且在望远端上变焦透镜的焦距被定义为ft时，所述变焦透镜满足条件表达式：
1.0<ft/f1<3.5。
18.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，当第二透镜单元的焦距被定义为f2，并且在望远端上所述变焦透镜的焦距被定义为ft时，所述变焦透镜满足条件表达式：
6.0<ft/|f2|<12.0。
19.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，当第四透镜单元的焦距被定义为f4，并且在望远端上所述变焦透镜的焦距被定义为ft时，所述变焦透镜满足条件表达式：
5.0<ft/|f4|<7.5。
20.如权利要求1所述的变焦透镜，其中，当第四透镜单元的焦距被定义为f4，并且第一透镜单元上的焦距被定义为f1时，所述变焦透镜满足条件表达式：
1.5<f1/|f4|<4.0。
21.一种图像拾取设备，包括：如权利要求16至权利要求20中的任一项所述的变焦透镜；以及图像拾取元件，其接收由所述变焦透镜形成的图像。
22.如权利要求16所述的变焦透镜，其中，当第一透镜单元的焦距被定义为f1，并且在望远端上所述变焦透镜的焦距被定义为ft时，所述变焦透镜满足条件表达式：
1.0<ft/f1<3.5。
23.如权利要求16所述的变焦透镜，其中，当第二透镜单元的焦距被定义为f2，并且在望远端上所述变焦透镜的焦距被定义为ft时，所述变焦透镜满足条件表达式：
6.0<ft/|f2|<12.0。
24.如权利要求16所述的变焦透镜，其中，当第四透镜单元的焦距被定义为f4，并且在望远端上所述变焦透镜的焦距被定义为ft时，所述变焦透镜满足条件表达式：
5.0<ft/|f4|<7.5。
25.如权利要求16所述的变焦透镜，其中，当第四透镜单元的焦距被定义为f4，并且第一透镜单元的焦距被定义为f1时，所述变焦透镜满足条件表达式：
1.5<f1/|f4|<4.0。
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