CN1299144C - 变倍摄像透镜及变倍摄像装置 - Google Patents

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Abstract

一种变倍摄像透镜及变倍摄像装置，该变倍摄像透镜(100)的摄像光学系由第1透镜组(110)、第2透镜组(120)、第3透镜组(130)构成，其中第1透镜组(110)由具有负折射能力的1片构成，第2透镜组(120)由具有正及负的折射能力的3片构成并作为整体具有正的折射能力，第3透镜组(130)由具有负折射能力的1片构成。即，摄像光学系由负、正、负的透镜构成，且总共构成的透镜有5片，其中从物体侧OBJS依次配置的、第1透镜组(110)为1片构成、第2透镜组(120)为3片构成、第3透镜组(130)为1片构成。因此，这种变倍摄像透镜，是负、正、负的透镜类型，但可抑制射出角，且能实现极其紧凑的光学系。

Description

变倍摄像透镜及变倍摄像装置
技术领域
本发明涉及一种使用摄像元件的数码静物相机、便携电话搭载相机、便携信息终端搭载相机这种严格限制总长的摄像透镜装置，尤其涉及一种也可以搭载在便携电话机等上的具有适当的总长及高的光学性能的变倍摄像透镜及变倍摄像装置。
背景技术
伴随信息的多元化，逐渐在便携电话机或便携信息终端上搭载摄像透镜，另外，通过信息传输速度的提高也使图像的信息量迅速增大。而且，也提出了多种搭载定焦透镜、搭载变倍透镜的便携装置的方案。
为了在这种便携装置如便携电话机或便携信息终端等上搭载透镜模组，而需要光学(透镜)系极其紧凑。
针对这样希望，提出了一种具有实现了紧凑化的变倍功能的小型可变焦距透镜的方案(例如，参照专利文献1：特开平9-311275号公报)。
在该专利文献1中所记载的可变焦距透镜由具有正放大率的前组与具有负放大率的后组构成。
而且，通过前组从物体侧依次由负放大率的粘合透镜、弯月负透镜、双凸正透镜、双凸正透镜4组5片构成，后组由双凸正透镜、负透镜、弯月负透镜3组3片构成，合计由7组8片透镜构成，并在第3组或第4组的透镜的至少1面上采用非球面，而构成小型高性能的光学系。
可是，如果考虑具有可制造的厚度的透镜及随着变倍的透镜组的移动量就可想而知了，为了实现可搭载在便携装置上的极紧凑的光学系的条件之一，要着手于减少构成光学系的透镜片数。
但是，上述专利文献1中所记载的可变焦距透镜，其透镜的构成片数为7组8片而比较多，在摄像光学系的小型化上存在局限，很难说相对于便携电话机等总长有限制的设备充分地实现了小型化。
在具有变倍功能的光学系中，以构成片数少、为2到5片的透镜片数构成的例子，基本上局限于作为物理尺寸小的以摄像元件为对象的摄像透镜上。
使用在紧凑的数码静物相机、便携电话搭载相机上的摄像元件，作为通常例，由于与银盐薄膜相比摄像面尺寸极其小、为几％到20％的程度，所以作为通常例必须能够确保高的光学性能。
从而，使用摄像元件的摄像光学系，由于重视远心性，所以作为透镜类型分类为如下2类。
第1类型，是从物体侧起依次由负的折射能力的第1透镜组、及正的折射能力的第2透镜组这2组构成的透镜类型。在该2组构成透镜类型中，可由最小2片的透镜构成。
该第1类型是所谓的负焦距型(retro focus type)，容易适用在广角化上。
但是，上述的第1透镜类型，虽然是所谓的负焦距型并容易适用在广角化上，但很难说相对于便携电话机等总长有限制的设备充分地实现了小型化。
第2类型，是从物体侧起依次由负的折射能力的第1透镜组、正的折射能力的第2透镜组及正的折射能力的第3透镜组这3组构成的透镜类型。在该3组构成透镜类型中，可由最小3片的透镜构成。
而且，该第2类型是所谓远心性好，在使用摄像元件的光学系中多采用。
但是，第2透镜类型，虽然远心性好，但与上述的负正的2组构成相同，也是负焦距型，因此很难说充分地实现了小型化。
另一方面，从物体侧起依次由负的折射能力的第1透镜组、正的折射能力的第2透镜组及负的折射能力的第3透镜组这3组构成。提出了所谓的负、正、负的透镜类型的方案。由于该透镜类型可增强调焦系的作用，所以可有利于缩短光学系总长，适合用在以银盐薄膜为对象的摄像透镜上。
但是，该透镜类型由于其最接近摄像面的透镜组的第3透镜组具有负折射能力，所以，有从光学系的射出角跳起的倾向，在将摄像元件作为对象使用时，担心由于摄像元件的开口产生遮光。
对于便携电话机等上需要极其紧凑的光学系，如上所述，在所谓负焦距型中难以紧凑化。
另一方面，增强了远摄系的作用的负、正、负的透镜类型在紧凑方面有利，但有从光学系的射出角跳起的倾向。另外，在当前的摄像元件中，为了促使减少由开口产生的遮光，一般在各像素上搭载微型透镜，通过该微型透镜来进行补正。
发明内容
因此，本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于提供一种虽然是负、正、负的透镜类型，但可以抑制射出角，并且可以实现极其紧凑的光学系的变倍摄像透镜及变倍摄像装置。
为了实现上述目的，本发明的第1类型是一种变倍摄像透镜，具有摄像光学系，且该摄像光学系具有以摄像元件为对象的变倍功能，上述摄像光学系由从物体侧起依次配置的第1透镜组、第2透镜组以及第3透镜组构成，上述第1透镜组由具有负折射能力的1片构成，第2透镜组由具有正及负的折射能力的3片构成、并作为整体具有正的折射能力，第3透镜组由具有负折射能力的1片构成，在进行变倍时，至少上述第2透镜组与上述第3透镜组在光轴上移动，变倍比约为2.5以下，并且，满足以下条件式(a)，上述第3透镜组是凹面朝向像侧的负透镜，满足以下条件式(b)，
0.17＜y’/L＜0.23   …(a)，
其中，y’表示上述摄像元件的摄像面的最大像高，L表示在从光学系的最靠物体一侧的透镜的面顶点到光轴上的上述摄像面的距离最大时的、从光学系最前面到摄像面的距离，
tanω×fst/Lst＜0.35  …(b)，
其中，ω表示在广角端的最大入射角度，fst表示比广角端的光圈靠像一侧的光学系的合成焦点距离，Lst表示从广角端的光圈到摄像面的距离。
另外，本发明提供一种变倍摄像透镜，具有摄像光学系，且该摄像光学系具有以摄像元件为对象的变倍功能，上述摄像光学系由从物体侧起依次配置的第1透镜组、第2透镜组以及第3透镜组构成，上述第1透镜组由具有负折射能力的1片构成，第2透镜组由具有正及负的折射能力的3片构成、并作为整体具有正的折射能力，第3透镜组由具有负折射能力的1片构成，在进行变倍时，至少上述第2透镜组与上述第3透镜组在光轴上移动，变倍比约为2.5以下，并且，满足以下条件式(a)，上述第1透镜组、第2透镜组、第3透镜组的焦点距离分别满足以下各条件式(b)～(d)，
0.17＜y’/L＜0.23  …(a)，
其中，y’表示上述摄像元件的摄像面的最大像高，L表示在从光学系的最靠物体一侧的透镜的面顶点到光轴上的上述摄像面的距离最大时的、从光学系最前面到摄像面的距离，
2.0＜|f1|/fw＜3.0  …(b)，
0.74＜f2/fw＜0.86  …(c)，
1.0＜|f3|/fw＜1.42  …(d)，
其中，f1表示第1透镜组的焦点距离，f2表示第2透镜组的焦点距离，f3表示第3透镜组的焦点距离，fw表示广角端的光学系的焦点距离。
优选：在上述第2透镜组中具有至少1面的非球面，并且，在上述第3透镜组中具有至少1面的非球面。
优选：上述第3透镜组是凹面朝向像侧的负透镜，满足条件式tanω×fst/Lst＜0.35，其中，ω表示在广角端的最大入射角度，fst表示比广角端的光圈靠像一侧的光学系的合成焦点距离，Lst表示从广角端的光圈到摄像面的距离。
优选：上述第2透镜组由3片塑料透镜构成。
优选：上述第1透镜组是在第1面上以物体侧为凸面的负弯月透镜。
优选：上述第2透镜组的3片透镜从物体侧起由正弯月透镜、负弯月透镜、以及正双凸透镜构成。
本发明的第2类型的变倍摄像装置，具有变倍摄像透镜和驱动装置，
上述变倍摄像透镜，具有摄像光学系，该摄像光学系具有以摄像元件为对象的变倍功能，并由在光轴上从物体侧起依次配置的5片透镜构成，
上述驱动装置，包括在与上述光轴大致平行的方向上引导上述摄像光学系的5片透镜中的规定透镜的引导部，
上述摄像光学系由从物体侧起依次配置的第1透镜组、第2透镜组以及第3透镜组构成，上述第1透镜组由具有负折射能力的1片构成，第2透镜组由具有正及负的折射能力的3片构成、并作为整体具有正的折射能力，第3透镜组由具有负折射能力的1片构成，在进行变倍时，至少上述第2透镜组与上述第3透镜组在上述光轴上沿上述引导部移动，变倍比约为2.5以下，并且，满足以下条件式(a)，上述第3透镜组是凹面朝向像侧的负透镜，满足以下条件式(b)，
0.17＜y’/L＜0.23  …(a)，
附图说明
图1是表示变倍摄像透镜的基本构成的图，(A)表示广角端的透镜构成、(B)表示望远端的透镜构成。
图2是在实施例1～4中，表示对构成变倍摄像透镜的各透镜组的各透镜、光圈、以及构成摄像部的盖玻璃赋予的面编号的图。
图3是在实施例1中，表示广角端的球面像差、非点像差、及变形像差的像差图。
图4是在实施例1中，表示望远端的球面像差、非点像差、及变形像差的像差图。
图5是在实施例2中，表示广角端的球面像差、非点像差、及变形像差的像差图。
图6是在实施例2中，表示望远端的球面像差、非点像差、及变形像差的像差图。
图7是在实施例3中，表示广角端的球面像差、非点像差、及变形像差的像差图。
图8是在实施例3中，表示望远端的球面像差、非点像差、及变形像差的像差图。
图9是在实施例4中，表示广角端的球面像差、非点像差、及变形像差的像差图。
图10是在实施例4中，表示望远端的球面像差、非点像差、及变形像差的像差图。
图11是作为本发明的变倍摄像装置的可变焦距透镜单元的从正面一侧观察的外观斜视图。
图12是作为本发明的变倍摄像装置的可变焦距透镜单元的从后面一侧观察的局部省略的外观斜视图。
图13是作为本发明的变倍摄像装置的可变焦距透镜单元的主视图。
图14是作为本发明的变倍摄像装置的可变焦距透镜单元的俯视图。
图15是图14的A-A线箭头方向的剖面图。
图16是图14的B-B线箭头方向的剖面图。
图17是从正面一侧表示本实施方式的第1透镜移动框体与第2透镜移动框体、以及第1引导轴与第2引导轴、凸轮装置的配置和配合关系的斜视图。
图18是从后面一侧表示本实施方式的第1透镜移动框体与第2透镜移动框体、以及第1引导轴与第2引导轴、凸轮装置的配置和配合关系的斜视图。
图19是从上面一侧表示本实施方式的第1透镜移动框体与第2透镜移动框体、以及第1引导轴与第2引导轴、凸轮装置的配置和配合关系的斜视图。
图20是表示本实施方式的透镜驱动系的俯视图，是用于说明第1被卡扣部的第1轴承部与第2轴承部的形状、及第2被卡扣部的第3轴承部与第4轴承部的形状的图。
图21是表示本实施方式的透镜驱动系的侧视图，是用于说明第1被卡扣部的第1轴承部与第2轴承部的形状、及第2被卡扣部的第3轴承部与第4轴承部的形状的图。
图22是表示本实施方式的透镜驱动系的斜视图，是用于说明第1被卡扣部的第1轴承部与第2轴承部的形状、及第2被卡扣部的第3轴承部与第4轴承部的形状的图。
图23是用于说明本实施方式的第1被卡扣部的第1轴承部与第2轴承部的形状、及第2被卡扣部的第3轴承部与第4轴承部的形状的图。
图24是从上面侧表示本实施方式的凸轮装置被轴支撑在固定框体上的状态的局部剖开斜视图。
图25是从下面侧表示本实施方式的凸轮装置被轴支撑在固定框体上的状态的局部剖开斜视图。
图26是局部剖开表示本实施方式的凸轮装置的整体的剖面结构的斜视图。
图27是本实施方式的凸轮装置的轴心部的剖面图。
图28是本实施方式的凸轮装置的轴心部及驱动部的剖面图。
图中：100-变倍摄像透镜，110-第1透镜组，111-负弯月透镜，120-第2透镜组，121-正弯月透镜，122-负弯月透镜，123-双凸透镜，130-第3透镜组，131-负透镜，140-摄像部，141-玻璃制平行平面板(盖玻璃)，142-摄像元件，142a-摄像面，200-可变焦距透镜单元，211-固定框体，212-摄像光学系，2121-第1透镜组，2122-第2透镜组，2123-第3透镜组，213-引导部，2131-第1引导轴，2132-第2引导轴，214-凸轮装置，2141-旋转体，21411-旋转轴，21411a-前端部，21411b-后端部，2142-带状体，2142a-第1面，2142b-第2面，21421-第1凸轮部，21422-第2凸轮部，2143-前端部轴承部，2144-后端部轴承部，2145-盘簧，215-基台，2151-摄像元件，216-第1透镜移动框体，2161-第1框体，2162-第2框体，2163-第1被卡扣部，2164-第1被引导部，21641-第1轴承部，21642-第2轴承部，2165-第3被引导部，217-第2透镜移动框体，2171-第2被卡扣部，2172-第2被引导部，21721-第3轴承部，21722-第4轴承部，2173-第4被引导部，218-盘簧。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1(A)、(B)是变表示变倍摄像透镜的基本构成的图，其中图1(A)表示广角端的透镜构成、图1(B)表示望远端的透镜构成。
该变倍摄像透镜100，如图1所示，由从物体侧OBJS依次配置的第1透镜组110、第2透镜组120、第3透镜组130、摄像部140、以及配置在第2透镜组120的物体侧(第1透镜组110一侧)的光圈部150构成，其中，第1透镜组110由具有负折射能力的1片构成，第2透镜组120由具有正及负的折射能力的3片构成、作为整体具有正的折射能力，第3透镜组130由具有负折射能力的1片构成。
在该变倍摄像透镜100进行变倍时，第1透镜组110、第2透镜组120、及第3透镜组130中的、例如第2透镜组120与第3透镜组130在光轴AX上移动。
此外，对于变倍功能，可设成固定第1透镜组110的结构，但也可以设成使第1透镜组110变动(可以移动)的结构，可根据使用目的进行对应。
通过这些构成要件中的、第1透镜组110、第2透镜组120、第3透镜组130构成变倍摄像透镜100的摄像光学系，其中，第1透镜组110由具有负折射能力的1片构成，第2透镜组120由具有正及负的折射能力的3片构成、作为整体具有正的折射能力，第3透镜组130由具有负折射能力的1片构成。
即，在本实施方式中，摄像光学系总共由5片透镜构成，其中从物体侧OBJS起依次配置的、第1透镜组110为1片构成、第2透镜组120为3片构成、第3透镜组130为1片构成。
第1透镜组110例如在第1面上由物体侧为凸面的具有负的折射能力的弯月透镜111构成。
这样，通过由具有负的折射能力的弯月透镜111构成第1透镜组110，能够容易抑制失真。
第2透镜组120，由于为唯一的具有正的折射能力的组，所以为了进行各像差补正而采用3片构成。并且，当该第2透镜组120使用玻璃透镜时，由于小所以比通常的透镜高价。因此，为了实现成本降低，而通过塑料制透镜来作为构成第2透镜组120的3片透镜。
构成第2透镜组120的3片塑料制透镜，例如，从第1透镜组110侧(物体侧)依次由正弯月透镜121、负弯月透镜122及正双凸透镜123构成。
正弯月透镜121可很好地进行球面像差补正，通过将位于3片中央的透镜设为负弯月透镜122，可抑制在正透镜产生的象面弯曲的补正过量并且抑制帧像差产生，从而达到性能均衡，通过这些来抑制随着变倍产生的像差变动，可以高性能进行变倍。
第3透镜组130，由于为1片构成，所以在这里需要进行各像差的补正，如进行球面像差、帧像差、非点像差、变形补正，并且也需要进行广角端的射出角的补正。
第3透镜组130由例如像面侧为凹的负透镜131构成。
在本实施方式中，焦点调整是通过第3透镜组130进行的，从无限远到最近向摄像面侧移动。
第3透镜组130在为正透镜时，由于向物体侧移动，所以尤其需要确保望远端的第2透镜组120与第3透镜组130之间的距离。
在本实施方式中，由于向像面侧移动，所以能够减窄望远端的第2透镜组120与第3透镜组130的距离。
这是可以使变倍光学系紧凑化的要因之一，另外，只要是相同大小，就可以配置合理的放大率，能够实现高性能化及降低偏心灵敏度。
摄像部140从第3透镜组130一侧依次配置玻璃制的平行平面板(盖玻璃)141、例如由CCD或CMOS传感器等构成的摄像元件142。
介由摄像光学系来自被摄体(物体)的光被成像在摄像元件142的摄像面142a上。
具有以上的第1透镜组110、第2透镜组120及第3透镜组130的摄像光学系，由于其光学系整体为负、正、负的透镜构成，所以为了具有远摄作用可以缩短总长。
具有以上构成的本实施方式的变倍摄像透镜100，为了实现紧凑化以搭载在便携电话机等上，并且缓和向摄像元件的入射角度的射出光瞳限制，而设定了如下所述那样的各种条件。
以下，对在实施方式的变倍摄像透镜100中设定的各条件进行说明。
本变倍摄像透镜100，其变倍比约为2.5以下，并且，摄像元件142的摄像面142a的最大像高设为y’，在从摄像光学系的最靠物体一侧的透镜111的面顶点到光轴AX上的摄像面142a的距离最大时的、从光学系最前面到摄像面的距离设为L，这样分别进行表示时，以满足以下的(条件式1)的方式构成。
0.17＜y’/L              (条件式1)
摄像光学系通过减小透镜的片部成为5片构成，可缩短总长，并且地行约2.5倍以下的变倍。并且，光学系的大小也由使用的传感器尺寸所决定，但是为了实现紧凑化，即使是变倍透镜，在超过条件式1的下限(0.17)时其总长也变长，并且，构成第1透镜组110的透镜直径也变大，因此，不能称为紧凑的光学系。
在本实施方式中，缩短摄像光学系的总长，据此可以使直径最大的透镜的第1透镜组110的透镜的直径也小型化。
此外，条件式1的y’与L的关系制约条件是根据摄像面142a的大小以及光学系的大小来决定的。
但是，在本实施方式中，尽管为负、正、负3组构成但也可以得到紧凑的缩短总长的光学系。
另外，本实施方式以少的片数即5片构成来实现紧凑化。若减小片数则为了进行像差补正难以缩短L，在本实施方式中设成y’＜0.23。
本实施方式的变倍摄像透镜100，其第1透镜组110的焦点距离f1、第2透镜组120的焦点距离f2、及第3透镜组的焦点距离f3，利用合成放大率变强的广角端的摄像光学系的焦点距离fw以满足以下的(条件式2)、(条件式3)、及(条件式4)的方式构成。
2.0＜|f1|/fw＜3.0    (条件式2)
0.74＜f2/fw＜0.86    (条件式3)
1.0＜|f3|/fw＜1.42   (条件式4)
上述的条件式2、条件式3及条件式4，表示用于实现变倍摄像透镜100的紧凑化的各组的放大率条件，换句话说，表示通过使各透镜组的放大率均衡，而可实现高性能紧凑的变倍摄像透镜的条件。
条件式2表示第1透镜组110的放大率条件，在超过上限时不容易负失真补正，并且，会由第2透镜组120的放大率变大产生像差劣化。另外，在超过下限时，总长变大、不能实现紧凑化，并且，第1透镜组110的放大率变大、非点像差、变形像差变差。
条件式3表示第2透镜组120的放大率条件，在超过上限时总长变大，并且难以进行球面像差补正。在超过下限时，球面像差、非点像差、帧像差变差。
条件式4表示第3透镜组130的放大率条件，在超过上限时，难以进行负的变形补正，在超过下限时，使帧像差、正变形增大，并且总长变大。
另外，本实施方式的变倍摄像透镜100，以在第2透镜组120具有至少1面非球面，并且，在第3透镜组130具有至少1面非球面的方式构成。
具体地，本实施方式的变倍摄像透镜100，如上所述，在像差补正上，通过优化各组的放大率配置可实现紧凑化，并且，在第2透镜组120与第3透镜组130适当配置非球面，可进一步实现紧凑化。通过优化这些条件，尽管为紧凑的变倍透镜，但能够为高性能、且减小变形。
即，在本实施方式中，在全为球面系时难以进行紧凑的变倍摄像透镜的像差补正，而通过在适当位置配置非球面能够进行各像差的补正。
在本实施方式的摄像光学系中，第2透镜组120唯一具有的正折射能力，必然地其放大率变大、像差产生变大，因此需要至少1面以上的非球面，据此，进行球面像差、帧像差、非点像差的补正。
另外，第3透镜组130为1片构成，所以，需要在此进行各像差的补正，如进行球面像差、帧像差、非点像差、变形补正，并且也用于需要广角端的射出角的补正。
这样，在本实施方式中，通过在第2透镜组120上配置适当的非球面，而可进行在第2透镜组120产生的球面像差、非点像差及帧像差的补正。并且，通过在第3透镜组130上配置非球面，而进行变形像差补正、帧像差、非点像差补正，另外，也进行望远端的球面像差补正。
而且，缓和了广角(wide)端的射出光瞳位置。在本实施方式中，在各透镜上设置至少1面的非球面，而进行上述性能的补正。
本实施方式所用的非球面如下式设置。
Z＝(h2/r)/{1+[1-(1+k)(h/r)2]1/2}+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10
其中，Z表示接触面相对于面顶点的深度，r表示曲率半径，h表示距光轴的高度，k圆锥常数，A表示4次方的非球面系数，B表示6次方的非球面系数，C表示8次方的非球面系数，D表示10次方的非球面系数。
另外，如上所述，第3透镜组130可由例如凹面朝向像面侧的负的透镜131构成，这时，以广角端的最大入射角度ω、比广角端的光圈靠像一侧的光学系的合成焦点距离fst、从广角端的光圈到摄像面的距离Lst，满足以下(条件式5)的方式构成。
tanω×fst/Lst＜0.35    (条件式5)
在目前的像素的微细化的摄像元件中，由于随之向受光部的光线被开口部所遮挡的倾向变强，所以要使用微型透镜进行周边光量的补正。
从而，使用摄像元件的光学系，不一定需要远心性。
但是，为了确保向摄像元件的光线光量，入射角有边界，限制该边界角，在超过上限时，向受光部的角度苛刻，在画面周边部产生突然的光量降低。
条件式5表示相对于向摄像元件142的入射角度限制的射出光瞳位置的条件，是条件苛刻的广角端的条件式。
也就是说，成为关系到射出光瞳距离的、光圈位置与距光圈的摄像面142a一侧的光学系的焦点距离(放大率)相对于入射到光学系的角度(两角)的关系式。在本实施方式中，广像角、紧凑，却缓和了射出光瞳的限制，而该条件式表示实现其的条件。
以下，表示变位摄像透镜的具体的数值的实施例1～4。
此外，在各实施例1～4中，对于构成变倍摄像透镜100的各透镜组的各透镜、光圈部150、以及构成摄像部140的盖玻璃141，赋予了图2所示的面编号。
具体地，将构成第1透镜组110的负弯月透镜111的物体侧面(凸面)设为第1号、将相反侧的凹面设为第2号，将光圈部150设为第3号，将构成第2透镜组120的正弯月透镜121的光圈侧面(凸面)设为第4号，将透镜121的相反侧的凹面设为第5号，将负弯月透镜122的透镜121侧的面(凹面)设为第6号，将透镜122的相反侧的凸面设为第7号，将双凸透镜123的透镜122一侧的凸面设为第8号，将透镜123的相反侧的凸面设为第9号，将构成第3透镜组130的负透镜131的第2透镜组120一侧的面(凸面)设为第10号，将透镜131的相反侧的面(凹面)设为第11号，将盖玻璃141的第3透镜组130一侧的面设为第12号，将摄像元件142一侧的面设为第13号。
(实施例1)
表1～表4表示实施例1的各数值。
表1表示与实施例1的变倍摄像透镜的各面编号相对应的各透镜、光圈、盖玻璃的曲率半径(r：mm)与间隔(d：mm)。
表1
(实施例1)
  面编号   曲率半径   间隔   玻璃材料
  1：   0.493029   0.800000   487490.702000
  2：   2.76757   4.293844
  3：光圈   无限大   0.187500
  4：   2.82137   1.000000   525000.562000
  5：   16.18321   0.500000
  6：   -1.96657   0.600000   585470.299000
  7：   -3.81802   0.100000
  8：   11.79080   1.000000   525000.562000
  9：   -2.30205   1.443630
  10：   -99.42786   0.800000   585470.299000
  11：   3.72752   2.375026
  12：   无限大   0.500000   540000.595000
  13：   无限大   0.100040
表2表示实施例1的包含非球面的第2透镜组120、及第3透镜组130的规定面的非球面系数。在表2中，K表示圆锥常数，A表示4次方的非球面系数，B表示6次方的非球面系数，C表示8次方的非球面系数，D表示10次方的非球面系数。
表2
非球面系数(实施例1)
  面编号   K   A   B   C   D
  4   -0.034798   0.464510E-02   0.316637E-02   -.795491E-03   0.844065E-03
  6   -0.443892   0.115731E-01   -.981983E-02   -.817223E-03   0.214269E-03
  8   -94.237763   -.208136E-01   0.138766E-02   0.139454E-02   -.264778E-03
  9   -2.807730   -.169040E-01   0.998305E-03   0.785311E-04   0.153785E-03
  11   -0.028921   -.103902E-01   -.303813E-04   0.115696E-03   -.140781E-04
表3表示随着变倍而间隔变化的面2、9、11、13的广角端、望远端的可变间隔的数值、光圈直径、焦点距离、及F值(Fno)的数值。
表3
可变间隔(实施例1)
  广角端   望远端
面编号   2   4.29384   0.95530
  9   1.44363   0.27000
  11   2.37503   6.88784
  13   0.10004   0.10006
  光圈直径   φ2.00   φ2.00
  焦点距离   5.00   9.40
  Fno.   3.12   4.71
表4表示条件式1～条件式5的各数值。在实施例1中，条件式1的(y’/L)为0.221(0.17＜0.221＜0.23)，条件式2的(f1/fw)为2.946(2.0＜2.946＜3.0)，条件式3的(f2/fw)为0.772(0.74＜0.772＜0.86)，条件式4的(f3/fw)为1.224(1.0＜1.224＜1.42)，条件式5的(tanω×fst/Lst)为0.329(0.329＜0.35)。
表4
各条件式的值(实施例1)
  y’/L   f1/fw   f2/fw   f3/fw   tanω×fst/Lst
  0.221   2.946   0.772   1.224   0.329
图3是在实施例1中，表示广角端的球面像差、非点像差及变形像差的像差图，图4是在实施例1中，表示望远端的球面像差、非点像差及变形像差的像差图。图3及图4的(A)表示球面像差，(B)表示非点像差，(C)表示变形像差。在图3及图4的(B)中，实线表示子午像面的d线的值，虚线表示弧矢像面的d线的值。
从图3及图4中可知：根据实施例1，可得到在从广角端到望远端的焦点位置距离上，很好地补正球面、非点、变形各像差，成像性能优越的变倍摄像透镜。
(实施例2)
表5～表8表示实施例2的各数值。
表5表示与实施例2的变倍摄像透镜的各面编号相对应的各透镜、光圈、盖玻璃的曲率半径(r：mm)与间隔(d：mm)。
表5
(实施例2)
  面编号   曲率半径   间隔   玻璃材料
  1：   5.61778   0.800000   487490.702000
  2：   2.84344   4.385826
  3：光圈   无限大   0.187500
  4：   2.76033   1.000000   525000.562000
  5：   18.16066   0.500000
  6：   -1.74263   0.600000   585470.299000
  7：   -3.19063   0.100000
  8：   17.43882   1.000000   525000.562000
  9：   -2.12418   1.189831
  10：   -38.17732   0.800000   585470.299000
  11：   3.80384   2.936844
  12：   无限大   0.500000   540000.595000
  13：   无限大   0.099973
表6表示实施例2的包含非球面的第2透镜组120、及第3透镜组130的规定面的非球面系数。在表6中，K表示圆锥常数，A表示4次方的非球面系数，B表示6次方的非球面系数，C表示8次方的非球面系数，D表示10次方的非球面系数。
表6
非球面系数(实施例2)
  面编号   K   A   B   C   D
  4   0.147740   0.626288E-02   0.392325E-02   -.474163E-03   0.128580E-02
  6   -0.218499   0.8591533E-02   -.109846E-01   -.243842E-02   0.121376E-03
  8   -202.415918   -.208153E-01   0.262228E-02   0.223828E-02   -.395866E-03
  9   -2.560568   -.179847E-01   0.136538E-02   0.406377E-03   0.256068E-03
  11   0.166619   -.121130E-01   -.315528E-03   0.265044E-03   -.340248E-04
表7表示随着变倍而间隔变化的面2、9、11、13的广角端、望远端的可变间隔的数值、光圈直径、焦点距离、及F值(Fno)的数值。
表7
可变间隔(实施例2)
  广角端   望远端
面编号   2   4.38583   0.98074
  9   1.18983   0.27000
  11   2.93684   7.26176
  13   0.09997   0.10092
  光圈直径   φ2.00   φ2.00
  焦点距离   5.00   9.40
  Fno.   3.25   4.79
表8表示条件式1～条件式5的各数值。在实施例2中，条件式1的(y’/L)为0.215(0.17＜0.215＜0.23)、条件式2的(f1/fw)为2.608(2.0＜2.608＜3.0)，条件式3的(f2/fw)为0.746(0.74＜0.746＜0.86)，条件式4的(f3/fw)为1.173(1.0＜1.173＜1.42)，条件式5的(tanω×fst/Lst)为0.323(0.323＜0.35)。
表8
各条件式的值(实施例2)
  y’/L   f1/fw   f2/fw   f3/fw   tanω×fst/Lst
  0.215   2.608   0.746   1.173   0.323
图5是在实施例2中，表示广角端的球面像差、非点像差及变形像差的像差图，图6是在实施例2中，表示望远端的球面像差、非点像差及变形像差的像差图。图5及图6的(A)表示球面像差，(B)表示非点像差，(C)表示变形像差。在图5及图6的(B)中，实线表示子午像面的d线的值，虚线表示弧矢像面的d线的值。
从图5及图6中可知：根据实施例2，可得到在从广角端到望远端的焦点位置距离上，很好地补正球面、非点、变形各像差，成像性能优越的变倍摄像透镜。
(实施例3)
表9～表12表示实施例3的各数值。
表9表示与实施例3的变倍摄像透镜的各面编号相对应的各透镜、光圈、盖玻璃的曲率半径(r：mm)与间隔(d：mm)。
表9
(实施例3)
  面编号   曲率半径   间隔   玻璃材料
  1：   7.76348   0.800000   487490.702000
  2：   2.95951   5.943406
  3：光圈   无限大   0.187500
  4：   2.63722   1.000000   525000.562000
  5：   19.25433   0.500000
  6：   -3.11162   0.600000   585470.299000
  7：   -10.02528   0.100000
  8：   10.87453   1.000000   525000.562000
  9：   -2.92665   1.133965
  10：   10.34370   0.800000   585470.299000
  11：   2.87688   3.195129
  12：   无限大   0.500000   540000.595000
  13：   无限大   0.399971
表10表示实施例3的包含非球面的第2透镜组120、及第3透镜组130的规定面的非球面系数。在表10中，K表示圆锥常数，A表示4次方的非球面系数，B表示6次方的非球面系数，C表示8次方的非球面系数，D表示10次方的非球面系数。
表10
非球面系数(实施例3)
  面编号   K   A   B   C   D
  4   -0.030679   0.431675E-02   0.258905E-02   -.486683E-03   0.518504E-03
  6   -0.279793   0.753416E-02   -.940083E-02   0.231578E-03   -.125850E-03
  8   -84.570339   -.207645E-01   0.250307E-02   0.232001E-02   -.745940E-03
  9   -3.533450   -.121124E-01   0.152727E-02   0.976394E-03   -.105406E-03
  11   0.142291   -.127223E-01   -.827454E-03   0.216868E-03   -.390367E-04
表11表示随着变倍而间隔变化的面2、9、11、13的广角端、望远端的可变间隔的数值、光圈直径、焦点距离、及F值(Fno)的数值。
表11
可变间隔(实施例3)
  广角端   望远端
面编号   2   5.94341   2.48803
  9   1.13396   0.27130
  11   3.19513   7.51317
  13   0.39997   0.40097
         光圈直径   φ2.32   φ2.32
         焦点距离   5.00   9.40
           Fno.   3.36   4.90
表12表示条件式1～条件式5的各数值。在实施例3中，条件式1的(y’/L)为0.188(0.17＜0.188＜0.23)，条件式2的(f1/fw)为2.075(2.0＜2.075＜3.0)，条件式3的(f2/fw)为0.854(0.74＜0.854＜0.86)，条件式4的(f3/fw)为1.417(1.0＜1.417＜1.42)，条件式5的(tanω×fst/Lst)为0.325(0.325＜0.35)。
表12
各条件式的值(实施例3)
  y’/L   f1/fw   f2/fw   f3/fw   tanω×fst/Lst
  0.188   2.075   0.854   1.417   0.325
图7是在实施例3中，表示广角端的球面像差、非点像差及变形像差的像差图，图8是在实施例3中，表示望远端的球面像差、非点像差及变形像差的像差图。图7及图8的(A)表示球面像差，(B)表示非点像差，(C)表示变形像差。在图7及图8的(B)中，实线表示子午像面的d线的值，虚线表示弧矢像面的d线的值。
从图7及图8中可知：根据实施例3，可得到在从广角端到望远端的焦点位置距离上，很好地补正球面、非点、变形各像差，成像性能优越的变倍摄像透镜。
(实施例4)
表13～表16表示实施例4的各数值。
表13表示与实施例4的变倍摄像透镜的各面编号相对应的各透镜、光圈、盖玻璃的曲率半径(r：mm)与间隔(d：mm)。
表13
(实施例4)
  面编号   曲率半径   间隔   玻璃材料
  1：   8.05232   0.800000   487490.702000
  2：   3.24471   6.857938
  3：光圈   无限大   0.187500
  4：   2.74863   1.000000   525000.562000
  5：   12.98308   0.500000
  6：   -2.60017   0.600000   585470.299000
  7：   -4.24321   0.100000
  8：   12.74973   1.000000   525000.562000
  9：   -2.84436   1.002689
  10：   57.32985   0.800000   585470.299000
  11：   2.92398   3.551873
  12：   无限大   0.500000   540000.595000
  13：   无限大   0.099999
表14表示实施例4的包含非球面的第2透镜组120、及第3透镜组130的规定面的非球面系数。在表14中，K表示圆锥常数，A表示4次方的非球面系数，B表示6次方的非球面系数，C表示8次方的非球面系数，D表示10次方的非球面系数。
表14
非球面系数(实施例4)
  面编号   K   A   B   C   D
  4   -0.068447   0.382964E-02   0.262974E-02   -.480488E-03   0.573102E-03
  6   -0.235915   0.723981E-02   -.940255E-02   0.767933E-04   -.883525E-04
  8   -88.152327   -.204217E-01   0.283157E-02   0.229612E-02   -.659825E-03
  9   -3.487713   -.124061E-01   0.145322E-02   0.109138E-02   -.117456E-03
  11   0.058676   -.135489E-01   -.922183E-03   0.414124E-03   -.691606E-04
表15表示随着变倍而间隔变化的面2、9、11、13的广角端、望远端的可变间隔的数值、光圈直径、焦点距离、及F值(Fno)的数值。
表15
可变间隔(实施例4)
  广角端   望远端
面编号   2   6.85794   1.95617
  9   1.00269   0.27000
  11   3.55187   9.18633
  13   0.10000   0.10100
         光圈直径   φ2.40   φ2.40
         焦点距离   5.00   11.50
           Fno.   3.26   5.41
表16表示条件式1～条件式5的各数值。在实施例4中，条件式1的(y’/L)为0.178(0.17＜0.178＜0.23)，条件式2的(f1/fw)为2.358(2.0＜2.358＜3.0)，条件式3的(f2/fw)为0.791(0.74＜0.791＜0.86)，条件式4的(f3/fw)为1.058(1.0＜1.058＜1.42)，条件式5的(tanω×fst/Lst)为0.341(0.341＜0.35)。
表16
各条件式的值(实施例4)
  y’/L   f1/fw   f2/fw   f3/fw   tanω×fst/Lst
  0.178   2.358   0.791   1.058   0.341
图9是在实施例4中，表示广角端的球面像差、非点像差及变形像差的像差图，图10是在实施例4中，表示望远端的球面像差、非点像差及变形像差的像差图。图9及图10的(A)表示球面像差，(B)表示非点像差，(C)表示变形像差。在图9及图10的(B)中，实线表示子午像面的d线的值，虚线表示弧矢像面的d线的值。
从图9及图10中可知：根据实施例4，可得到在从广角端到望远端的焦点位置距离上，很好地补正球面、非点、变形各像差，成像性能优越的变倍摄像透镜。
如上所述，根据本实施方式，摄像光学系为3组构成的变倍透镜，第1透镜组110为1片构成，第2透镜组120为3片构成，第3透镜组为1片构成，并且，第2透镜组120的3片全部为塑料制的，因此，可缩短光学系的总长，据此，也可使直径最大的透镜的第1透镜组110的透镜直径小型化，又能够实现成本的降低。
在变倍时，也可以使第1透镜组110固定或变动，能够根据使用目的进行对应。
在像差补正中，通过优化各透镜组的放大率配置，而实现紧凑化，并且，在第2透镜组120与第3透镜组130上适当配置非球面，而能够进一步实现紧凑化。通过优化这些条件，尽管为紧凑的变倍透镜，但却具有高性能、并且可减少变形的优点。
另外，在本实施方式中，焦点调整通过第3透镜组130进行，从无限远到最近向摄像面侧移动，因此，能够减窄在望远端的第2透镜组120与第3透镜组130的距离。据此，可以使变倍光学系紧凑化，另外，只要是相同大小，就可以配置合理的放大率，能够实现高性化及降低偏心灵敏度。
另外，塑料制的第2透镜组120的3片透镜为正弯月透镜、负弯月透镜、正双凸透镜构成，因此，能由正弯月透镜很好地进行球面像差补正，在负弯月透镜中，可抑制在正透镜产生的像面弯曲的补正过度，与此同时能够抑制帧像差变动。据此，具有可以使性能均衡，抑制随着变倍产生的像差变动，可以高性能地进行变倍的优点。
另外，在各透镜组的焦点距离(f1、f2、f3)与合成放大率变强的广角端的焦点距离fw的关系上，通过使各透镜放大率均衡，可以实现高性能、紧凑的变倍透镜。
通过将射出光瞳位置相对于向摄像元件142的入射角度限制的条件规定在所希望的条件上，而广像角、紧凑，并且可缓和射出光瞳的限制。
接着，如上述那样，对于作为搭载了具有虽然为负、正、负的透镜类型，但可以抑制射出角、并且可以实现极其紧凑的光学系这样的特征的变倍摄像透镜，而可实现小型化，并且，能够顺畅地移动透镜，能实现稳定的位置调整的变倍摄像装置的可变焦距透镜单元的具体的构成例参照图11～图28进行详细地说明，其中也有一部分重复。
图11是作为本发明的变倍摄像装置的可变焦距透镜单元的从正面一侧观察的外观斜视图，图12是作为本发明的变倍摄像装置的可变焦距透镜单元的从后面一侧观察的局部省略的外观斜视图，图13是作为本发明的变倍摄像装置的可变焦距透镜单元的主视图，图14是作为本发明的变倍摄像装置的可变焦距透镜单元的俯视图。
本可变焦距透镜单元200，如图所示，具有固定框体211、摄像光学系212、引导部213、凸轮装置214以及基台215，固定框体211收容透镜、引导轴、凸轮装置等主要构成部，摄像光学系212具有第1透镜组2121、第2透镜组2122及第3透镜组2123这3组构成，在固定框体211上固定第1透镜组2121，在固定框体211内沿光轴可移动地配置第2、第3透镜组2122、2123，引导部213具有在与光轴平行的方向上引导摄像光学系212的第2透镜组2122及第3透镜组2123的第1引导轴2131及第2引导轴2132，凸轮装置214在固定框体211内相对摄像光学系212并排配置，基台215以包含作为摄像光学系212的一部分的光轴的方式配置由CCD或CMOS传感器构成的摄像元件2151。
在可变焦距透镜单元200上，摄像光学系212相当于图1的摄像光学系100，第1透镜组2121相当于图1的第1透镜组110，第2透镜组2122相当图1的第2透镜组120，第3透镜组2123相当图1的第3透镜组130，摄像元件2151相当于图1的摄像部12的摄像元件142。另外，通过引导部213、凸轮装置214、马达(未图示)等构成变倍摄像装置的驱动装置。
此外，在图11及图12中，摄像光学系212的光轴，以成为图11中设定的正交坐标系的Z轴方向的方式构成，如后详述，第2透镜组2122及第3透镜组2123对应凸轮装置214的旋转而在光轴方向上移动(进退)。
固定框体211，例如，在图11及图12中，前面侧、后面侧及下面侧开口，左右两侧部的下面侧安装在基台215上。而且，引导部213的第1引导轴2131及第2引导轴2132的一端部被轴支撑在以大致180°相对向的位置。
固定框体211的上面部211a的图11、图13中左侧具有作为第1透镜组固定框2111的功能，其上形成有为了固定摄像光学系212的第1透镜组2121而在光轴方向上连通的截面呈圆形的开口部2111a。
另外，与第1透镜组固定框2111并排地一体形成有凸轮驱动部收容部2112，该凸轮驱动部收容部2112上配置凸轮装置214的旋转体的旋转轴的轴承部、和以规定的减速比将马达(未图示)的旋转驱动力传递给旋转体的齿轮的齿轮列等。
图15是图14的A-A线箭头方向的剖面图，图16是图14的B-B线箭头方向的剖面图。
以下，除了上述图11～图14之外，还参照图15及图16对本实施方式的摄像光学系212的具体的构成例进行说明。
本实施方式的摄像光学系212，如图15及图16所示，由从物体侧OBJS依次配置的第1透镜组2121、第2透镜组2122、第3透镜组2123、设在基台侧的摄像部2124、以及配置在第2透镜组2122的物体侧(第1透镜组2121一侧)的光圈部2125构成，其中，第1透镜组2121由具有负折射能力的1片构成，第2透镜组2122由具有正及负的折射能力的3片构成、作为整体具有正的折射能力，第3透镜组2123由具有负折射能力的1片构成。
在该摄像光学系212进行变倍时，第1透镜组2121、第2透镜组2122、及第3透镜组2123中的、例如第2透镜组2122与第3透镜组2123对应凸轮装置214的旋转而在光轴上移动。
这样，在本实施方式中，摄像光学系212总共由5片透镜构成，其中从物体侧OBJS起依次配置的、第1透镜组2121为1片构成、第2透镜组2122为3片构成、第3透镜组2123为1片构成。
第1透镜组2121由例如在第1面上物体侧为凸面的具有负的折射能力的弯月透镜21211构成。
这样，通过由具有负的折射能力的弯月透镜21211构成第1透镜组2121，能够容易抑制失真。
第2透镜组2122，由于为唯一的具有正的折射能力的组，所以为了进行各像差补正而采用3片构成。并且，当该第2透镜组2122使用玻璃透镜时，由于小所以比通常的透镜高价。因此，在本实施方式中，为了实现成本降低，而通过塑料制透镜来作为构成第2透镜组2122的3片透镜。
构成第2透镜组2122的3片塑料制透镜，例如，从第1透镜组2121侧(物体侧)依次由正弯月透镜21221、负弯月透镜21222及正双凸透镜21223构成。
正弯月透镜21221可很好地进行球面像差补正，通过将位于3片中央的透镜设为负弯月透镜21222，可抑制在正透镜产生的象面弯曲的补正过量并且抑制帧像差产生，从而达到性能均衡，通过这些来抑制随着变倍产生的像差变动，可以高性能进行变倍。
第3透镜组2123，由于为1片构成，所以在这里需要进行各像差的补正，如进行球面像差、帧像差、非点像差、变形补正，并且也需要进行广角端的射出角的补正。
第3透镜组2123由例如像面侧为凹的负透镜21231构成。
在本实施方式中，焦点调整是通过第3透镜组2123进行的，从无限远到最近向摄像面侧移动。
第3透镜组2123在为正透镜时，由于向物体侧移动，所以尤其需要确保望远端的第2透镜组2122与第3透镜组2123之间的距离。
在本实施方式中，由于向像面侧移动，所以能够减窄望远端的第2透镜组2122与第3透镜组2123的距离。
这是可以使变倍光学系紧凑化的要因之一，另外，只要是相同大小，就可以配置合理的放大率，能够实现高性化及降低偏心灵敏度。
设在基台215一侧的摄像部2124从第3透镜组2123一侧依次配置玻璃制的平行平面板(盖玻璃)2152、例如由CCD或CMOS传感器等构成的摄像元件2151。玻璃制的平行平面板(盖玻璃)2152相当于图1的摄像部140的盖玻璃141。
介由摄像光学系212来自被摄体(物体)的光被成像在摄像元件2151的摄像面2151a上。
具有以上的第1透镜组2121、第2透镜组2122及第3透镜组2123的摄像光学系，由于其光学系整体为负、正、负的透镜构成，所以为了具有调焦作用可以缩短总长。
具有以上构成的本实施方式的摄像光学系212，实现紧凑化，以搭载在便携电话机等上。
而且，如上所述，摄像光学系212的第1透镜组2121被固定在第1透镜固定框2111上，并且，第2透镜组2122被固定在第1透镜移动框体216中，第3透镜组2123被收容固定在第2透镜移动框体217中。
第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217，沿光轴方向被第1引导轴2131与第2引导轴2132所引导而构成。
其次，对第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217的构成、以及第1引导轴2131与第2引导轴2132、凸轮装置214的配置和配合关系进行说明。
图17是从正面一侧表示本实施方式的第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217、以及第1引导轴2131与第2引导轴2132、凸轮装置214的配置和配合关系的斜视图，图18是从后面一侧表示第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217、以及第1引导轴2131与第2引导轴2132、凸轮装置214的配置和配合关系的斜视图，图19是从上面一侧表示第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217、以及第1引导轴2131与第2引导轴2132、凸轮装置214的配置和配合关系的斜视图。
此外，在本实施方式中，第1引导轴2131以在凸轮装置214附近稍微位于正面一侧的方式被轴支撑在固定框体211上，第2引导轴2132以与第1引导轴2131夹隔第1及第2透镜框体216、217地以大致180°相对向且稍微位于后面一侧的方式被轴支撑在固定框体211上。
第1透镜移动框体216，出于收容固定由3片透镜构成的第2透镜组2122的关系，而被形成为由塑料等一体形成的、第1透镜组2121侧的第1框体2161与第3透镜组2123侧的第2框体2162这2段构成。
第1透镜移动框体216，从第1框体2161的后面侧的侧部在与光轴大致垂直的方向上延伸，形成有与凸轮装置214的第1凸轮部21421相卡扣的呈板状的第1被卡扣部2163。
第1透镜移动框体216，在第1被卡扣部2163的前面侧一体形成有贯通插入第1引导轴2131进行轴支撑的、对应凸轮装置214的旋转而被第1引导轴2131引导的第1被引导部2164。
并且，第1透镜移动框体216，在第2框体2162的规定位置形成有从轴的侧部插入第2引导轴2132外并以嵌入形式配合的、对应凸轮装置214的旋转而被第2引导轴2132引导的第3被引导部2165，其中该第2框体2162的规定位置具体为与第1被卡扣部2163的形成位置大致以180°对向的位置。
第2透镜移动框体217，出于收容固定由1片透镜构成的第3透镜组2123的关系，而通过塑料等以1段构成形成。
第2透镜移动框体217，从后面侧的侧部在与光轴大致垂直的方向上延伸，形成有与凸轮装置214的第2凸轮部21422相卡扣的呈板状的第2被卡扣部2171。
第2透镜移动框体217，在第2被卡扣部2171的前面侧一体形成有贯通插入第1引导轴2131进行轴支撑的、对应凸轮装置214的旋转而被第1引导轴2131引导的第2被引导部2172。
并且，第2透镜移动框体217，在与第1被卡扣部2171的形成位置大致以180°对向的位置形成有从轴的侧部插入第2引导轴2132外并以嵌入形式配合的、对应凸轮装置214的旋转而被第2引导轴2132引导的第4被引导部2173。
而且，在本实施方式中，第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217，在正面侧的与第1被卡扣部2163及第2被卡扣部2171的形成位置大致相对向的位置，将作为弹性体的盘簧218架设在第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217之间，以使第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217稳定靠向一方。
另外，在本实施方式中，在光轴方向被第1引导轴2131引导的第1透镜移动框体216的第1被引导部2164及第2透镜移动框体217的第2被引导部2172，分别设置多个第1引导轴2131的支撑点而被稳定引导，又以规定间隔形成多个轴承部，以尽量抑制倾斜偏心等的发生。
具体地，如图17所示，第1透镜移动框体216的第1被引导部2164，具有在光轴方向上以规定间隔形成的第1轴承部21641及第2轴承部21642。
同样，第2透镜移动框体217的第2被引导部2172，具有在光轴方向上以规定间隔形成的第3轴承部21721及第4轴承部21722。
而且，第1轴承部21641、第2轴承部21642、第3轴承部21721及第4轴承部21722，相对于第1引导轴2131分别间隔开规定间隔，并且，将第1引导轴2131依次插入第1轴承部21641、第2轴承部21642、第3轴承部21721及第4轴承部21722中。
这样，通过相对于第1引导轴2131交替插入第1轴承部21641、第2轴承部21642、第3轴承部21721及第4轴承部21722，而即使是实现小型化的情况，也可充分设置第1轴承部21641与第2轴承部21642之间的间隔、以及第3轴承部21721与第4轴承部21722之间的间隔，能够设置多个支撑点而稳定地进行引导，另外可以充分发挥尽量抑制倾斜偏心等的发生的效果。
并且，在本实施方式中，如上所述，在第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217之间架设作为弹性体的盘簧218，使第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217稳定靠向一方，与此构成相对应，以第1被引导部2164的第1轴承部21641与第2轴承部21642的形状、及第2被引导部2172的第3轴承部21721与第4轴承部21722的形状不相同的方式形成。
即，在具有图20、图21及图22所示的构成的透镜驱动系中，例如，如图23(A)～(D)所示那样形成第1被引导部2164的第1轴承部21641与第2轴承部21642的形状、及第2被引导部2172的第3轴承部21721与第4轴承部21722的形状。
具体地，如下述那样构成在同一第1被引导部2164上形成的第1轴承部21641与第2轴承部21642的形状。
即，图21的A点的第1轴承部21641，如图23(A)所示，被大致形成扇状，在第1引导轴2131的外侧(配置凸轮装置214一侧)形成有锥状的滑动接触部21641a、21641b，在第1引导轴2131的内侧(配置摄像光学系212一侧)形成有圆弧状部21641c。
与此相对，图21的C点的第2轴承部21642，如图23(C)所示，被大致形成扇状，在第1引导轴2131的内侧(配置摄像光学系212一侧)形成有锥状的滑动接触部21642a、21642b，在第1引导轴2131的外侧(配置凸轮装置214一侧)形成有圆弧状部21642c。
即，第1轴承部21641与第2轴承部21642被形成如其滑动接触部夹隔第1引导轴2131位于相反侧那样的形状。
据此，即使通过盘簧218使第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217靠向一方，也可使第1透镜移动框体216相对于第1引导轴2131解除靠向一方的状态、而不倾斜地大致沿轴稳定引导。
如下述那样构成在同一第2被引导部2172上形成的第3轴承部21721与第4轴承部21722的形状。
即，图21的B点的第3轴承部21721，如图23(B)所示，被大致形成扇状，在第1引导轴2131的内侧(配置摄像光学系212一侧)形成有锥状的滑动接触部21721a、21721b，在第1引导轴2131的外侧(配置凸轮装置214一侧)形成有圆弧状部21721c。
与此相对，图21的D点的第4轴承部21722，如图23(D)所示，被大致形成扇状，在第1引导轴2131的外侧(配置凸轮装置214一侧)形成有锥状的滑动接触部21722a、21722b，在第1引导轴2131的内侧(配置摄像光学系212一侧)形成有圆弧状部21722c。
即，第3轴承部21721与第4轴承部21722被形成如其滑动接触部夹隔第1引导轴2131位于相反侧那样的形状。
据此，即使通过盘簧218使第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217靠向一方，也可使第2透镜移动框体217相对于第1引导轴2131解除靠向一方的状态、而不倾斜地大致沿轴稳定引导。
下面，对本实施方式的凸轮装置214进行说明。
图24及图25是表示本实施方式的凸轮装置被轴支撑在固定框体上的状态的局部剖开斜视图，图26是局部剖开表示本实施方式的凸轮装置的整体的剖面结构的斜视图，图27是本实施方式的凸轮装置的轴心部的剖面图。
如图18等所示，凸轮装置214形成有旋转体2141及带状体2142，旋转体2141能够以与第1引导轴2131及第2引导轴2132大致平行的旋转轴21411旋转，带状体2142包括第1凸轮部21421和第2凸轮部21422，第1凸轮部21421，沿旋转体2141的外侧面以根据旋转体2141的旋转而旋转的方式形成，并与第1透镜移动框体216的第1被卡扣部2163相卡扣，而对应旋转来引导该第1被卡扣部2163，第2凸轮部21422，沿旋转体2141的外侧面以根据旋转体2141的旋转而旋转的方式形成，并与第2透镜移动框体217的第2被卡扣部2171相卡扣，而对应旋转来引导该第2被卡扣部2171。
带状体2142，具有在摄像光学系的光轴方向上相互对向的第1面2142a与第2面2142b，第1面2142a具有作为第1凸轮部21421的功能，第2面2142b具有作为第2凸轮部21422的功能。
即，如图18所示，带状体2142，被形成从后端部侧向前端部倾斜并且呈螺旋状，前端部侧构成第1面2142a，后端部侧构成第2面2142b。
带状体2142的宽度，被设定成与形成在第1透镜移动框体216上的第1被卡扣部2163和形成在第2透镜移动框体217上的第2被卡扣部2171的光轴方向的间隔大致相等。
具有这样的结构，通过盘簧218使第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217靠向一方，因此，形成在第1透镜移动框体216上的第1被卡扣部2163和形成在第2透镜移动框体217上的第2被卡扣部2171夹在第1面2142a与第2面2142b上，而能够相对于第1面2142a与第2面2142b、即第1凸轮部21421与第2凸轮部21422保持稳定卡扣的状态。
从而，也无需通过螺丝等将形成在第1透镜移动框体216上的第1被卡扣部2163和形成在第2透镜移动框体217上的第2被卡扣部2171相对于带状体2142的第1面2142a与第2面2142b进行固定，组装本身变得简单。
形成倾斜的带状体2142的第1面2142a及第2面2142b以对应第2透镜组2122及第3透镜组2123的功能的步骤来形成，第2透镜组2122及第3透镜组2123分别收容在第1透镜移动框体216及第2透镜移动框体217内，分别在形成第1透镜移动框体216及第2透镜移动框体217上的第1被卡扣部2163及第2被卡扣部2171由第1面2142a及第2面2142b(第1凸轮部及第2凸轮部)进行引导。
并且，如图24及图25所示，本凸轮装置214，在前端部设有接受马达(未图示)的旋转力而旋转的齿轮21412。
该齿轮21412例如图28所示，与以规定的减速比传递马达(未图示)的旋转驱动力的齿轮的齿轮列219相咬合。
而且，在凸轮装置214上，为了确保作为驱动对象的第1透镜移动框体216及第2透镜移动框体217的位置精度，而如图26～图27所示，将旋转体2141的旋转轴21411的前端部21411a及后端部21411b分别由前端部轴承部2143及后端部轴承部2144进行轴支承，并且，由作为施力机构的盘簧2145对前端部21411a朝向前端部轴承部2143施加规定的弹性力而使之靠向一方。
在本实施方式中，旋转轴21411的前端部21411a及后端部21411b相对于前端部轴承部2143及后端部轴承部2144形成大致点接触。
具体地，在旋转轴21411的中心部，作为施力机构的靠向一方用的盘簧2145的一端部抵接在旋转轴21411的前端部21411a，并在盘簧2145与后端部轴承部2144之间配置与后端部轴承部2144大致点接触的中间体2146。
中间体2146，以至少与后端部轴承部2144接触的一侧具有大致球面形状而实现点接触的方式构成。在本实施方式中，作为中间体2146使用球体。
具有这样的构成的凸轮装置214，通过马达(未图示)来驱动旋转体2141旋转，而由带状体2142的第1面2142a及第2面2142b稳定地引导第1被卡扣部2163及第2被卡扣部2171。
这时，旋转体2141，因为由作为施力机构的盘簧2145对旋转轴21411的前端部21411a朝向前端部轴承部2143施加规定的弹性力而使之靠向一方，所以可以保证作为驱动对象的第1透镜移动框体216及第2透镜移动框体217的较高的位置精度，实现精度高的透镜驱动。
如上所述，根据本实施方式的可变焦距透镜单元200，摄像光学系212成为3片构成的变倍透镜，第1透镜组2121为1片构成，第2透镜组2122为3片构成，第3透镜组2123为1片构成，并且第2透镜组2122的3片全部由塑料制成，因此，可缩短光学系总长，据此，也使直径最大的透镜的第1透镜组2121的透镜直径小型化，又能够实现成本的降低。
在像差补正上，通过优化各透镜组的放大率配置，而实现紧凑化，并且，在第2透镜组2122与第3透镜组2123上适当配置非球面，而能够进一步实现紧凑化。通过优化这些条件，尽管为紧凑的变倍透镜，但却具有高性能、并且可减少变形的优点。
另外，在本实施方式中，焦点调整通过第3透镜组2123进行，从无限远到最近向摄像面侧移动，因此，能够减窄在望远端的第2透镜组2122与第3透镜组2123的距离。据此，可以使变倍光学系紧凑化，另外，只要是相同大小，就可以配置合理的放大率，能够实现高性化及降低偏心灵敏度。
另外，塑料制的第2透镜组2122的3片透镜为正弯月透镜、负弯月透镜、正双凸透镜构成，因此，能由正弯月透镜很好地进行球面像差补正，在负弯月透镜上，可抑制在正透镜产生的像面弯曲的补正过度，与此同时能够抑制帧像差变动。据此，具有可以使性能均衡，抑制随着变倍产生的像差变动，可以高性能地进行变倍的优点。
另外，在各透镜组的焦点距离(f1、f2、f3)与合成放大率变强的广角端的焦点距离fw的关系上，通过使各透镜放大率均衡，可以实现高性能、紧凑的变倍透镜。
通过将射出光瞳位置相对于向摄像元件2151的入射角度限制的条件规定在所希望的条件上，而广像角、紧凑，并且可缓和射出光瞳的限制。
并且，在搭载这样可实现小型化(紧凑化)的摄像光学系212的可变焦距透镜单元200中，第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217在正面侧的大致与第1被卡扣部2163与第2被卡扣部2171的形成位置大致相对向的位置，将作为弹性体的盘簧218架设在第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217之间，以使第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217稳定靠向一方，另外，在光轴方向上被第1引导轴2131引导的第1透镜移动框体216的第1被引导部2164及第2透镜移动框体217的第2被引导部2172上，分别以规定间隔形成多个轴承部，因此，由多个第1引导轴2131的支撑点稳定引导，并且，为了尽量抑制倾斜偏心等的发生，相对于第1引导轴2131分别间隔开规定间隔，并且依次插入第1轴承部21641、第3轴承部21721、第2轴承部21642、及第4轴承部21722，从而可充分设置第1轴承部21641与第2轴承部21642之间的间隔、以及第3轴承部21721与第4轴承部21722之间的间隔，能够设置多个支撑点而稳定地进行引导，又可以充分发挥尽量抑制倾斜偏心等的发生的效果。
进一步，在本实施方式中，在第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217之间架设作为弹性体的盘簧218，使第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217稳定靠向一方，与此构成相对应，以第1被引导部2164的第1轴承部21641与第2轴承部21642的形状、及第2被引导部2172的第3轴承部21721与第4轴承部21722的形状不相同的方式形成。
据此，即使通过盘簧218使第1透镜移动框体216与第2透镜移动框体217靠向一方，也可使第1透镜移动框体216及第2透镜移动框体217相对于第1引导轴2131解除靠向一方的状态、而可不倾斜地大致沿轴稳定引导。
具有这样的构成的凸轮装置214，通过马达(未图示)来驱动旋转体2141旋转，而由带状体2142的第1面2142a及第2面2142b稳定地引导第1被卡扣部2163及第2被卡扣部2171。旋转体2141，因为由作为施力机构的盘簧2145对旋转轴21411的前端部21411a朝向前端部轴承部2143施加规定的弹性力而使之靠向一方，所以可以保证作为驱动对象的第1透镜移动框体216及第2透镜移动框体217的较高的位置精度，实现精度高的透镜驱动。
这样，根据本实施方式，能够提供一种在可实现小型化的基础上，不容易产生偏心误差及倾斜误差，可顺畅地移动透镜，能够实现稳定的位置调整的可变焦距透镜单元。

Claims (9)

1.一种变倍摄像透镜，具有摄像光学系，且该摄像光学系具有以摄像元件为对象的变倍功能，其特征在于：
上述摄像光学系由从物体侧起依次配置的第1透镜组、第2透镜组以及第3透镜组构成，上述第1透镜组由具有负折射能力的1片构成，第2透镜组由具有正及负的折射能力的3片构成、并作为整体具有正的折射能力，第3透镜组由具有负折射能力的1片构成，在进行变倍时，至少上述第2透镜组与上述第3透镜组在光轴上移动，变倍比约为2.5以下，并且，满足以下条件式(a)，上述第3透镜组是凹面朝向像侧的负透镜，满足以下条件式(b)，
0.17＜y’/L＜0.23  …(a)，
其中，y’表示上述摄像元件的摄像面的最大像高，L表示在从光学系的最靠物体一侧的透镜的面顶点到光轴上的上述摄像面的距离最大时的、从光学系最前面到摄像面的距离，
tanω×fst/Lst＜0.35  …(b)，
其中，ω表示在广角端的最大入射角度，fst表示比广角端的光圈靠像一侧的光学系的合成焦点距离，Lst表示从广角端的光圈到摄像面的距离。
2.一种变倍摄像透镜，具有摄像光学系，且该摄像光学系具有以摄像元件为对象的变倍功能，其特征在于：
上述摄像光学系由从物体侧起依次配置的第1透镜组、第2透镜组以及第3透镜组构成，上述第1透镜组由具有负折射能力的1片构成，第2透镜组由具有正及负的折射能力的3片构成、并作为整体具有正的折射能力，第3透镜组由具有负折射能力的1片构成，在进行变倍时，至少上述第2透镜组与上述第3透镜组在光轴上移动，变倍比约为2.5以下，并且，满足以下条件式(a)，上述第1透镜组、第2透镜组、第3透镜组的焦点距离分别满足以下各条件式(b)～(d)，
0.17＜y’/L＜0.23  …(a)，
其中，y’表示上述摄像元件的摄像面的最大像高，L表示在从光学系的最靠物体一侧的透镜的面顶点到光轴上的上述摄像面的距离最大时的、从光学系最前面到摄像面的距离，
2.0＜|f1|/fw＜3.0  …(b)，
0.74＜f2/fw＜0.86  …(c)，
1.0＜|f2|/fw＜1.42  …(d)，
其中，f1表示第1透镜组的焦点距离，f2表示第2透镜组的焦点距离，f3表示第3透镜组的焦点距离，fw表示广角端的光学系的焦点距离。
3.根据权利要求2所述的变倍摄像透镜，其特征在于：在上述第2透镜组中具有至少1面的非球面，并且，在上述第3透镜组中具有至少1面的非球面。
4.根据权利要求3所述的变倍摄像透镜，其特征在于：上述第3透镜组是凹面朝向像侧的负透镜，满足以下条件式，
tanω×fst/Lst＜0.35，
其中，ω表示在广角端的最大入射角度，fst表示比广角端的光圈靠像一侧的光学系的合成焦点距离，Lst表示从广角端的光圈到摄像面的距离。
5.根据权利要求1所述的变倍摄像透镜，其特征在于：上述第2透镜组由3片塑料透镜构成。
6.根据权利要求1所述的变倍摄像透镜，其特征在于：上述第1透镜组是在第1面上以物体侧为凸面的负弯月透镜。
7.根据权利要求1所述的变倍摄像透镜，其特征在于：上述第2透镜组的3片透镜从物体侧起由正弯月透镜、负弯月透镜、以及正双凸透镜构成。
8.一种变倍摄像装置，其特征在于：
具有变倍摄像透镜和驱动装置，
上述变倍摄像透镜，具有摄像光学系，该摄像光学系具有以摄像元件为对象的变倍功能，并由在光轴上从物体侧起依次配置的5片透镜构成，
上述驱动装置，包括在与上述光轴大致平行的方向上引导上述摄像光学系的5片透镜中的规定透镜的引导部，
上述摄像光学系由从物体侧起依次配置的第1透镜组、第2透镜组以及第3透镜组构成，上述第1透镜组由具有负折射能力的1片构成，第2透镜组由具有正及负的折射能力的3片构成、并作为整体具有正的折射能力，第3透镜组由具有负折射能力的1片构成，在进行变倍时，至少上述第2透镜组与上述第3透镜组在上述光轴上沿上述引导部移动，变倍比约为2.5以下，并且，满足以下条件式(a)，上述第3透镜组是凹面朝向像侧的负透镜，满足以下条件式(b)，
0.17＜y’/L＜0.23  …(a)，
其中，y’表示上述摄像元件的摄像面的最大像高，L表示在从光学系的最靠物体一侧的透镜的面顶点到光轴上的上述摄像面的距离最大时的、从光学系最前面到摄像面的距离，
tanω×fst/Lst＜0.35  …(b)，
其中，ω表示在广角端的最大入射角度，fst表示比广角端的光圈靠像一侧的光学系的合成焦点距离，Lst表示从广角端的光圈到摄像面的距离。
9.一种变倍摄像装置，其特征在于：
具有变倍摄像透镜和驱动装置，
上述变倍摄像透镜，具有摄像光学系，该摄像光学系具有以摄像元件为对象的变倍功能，并由在光轴上从物体侧起依次配置的5片透镜构成，
上述驱动装置，包括在与上述光轴大致平行的方向上引导上述摄像光学系的5片透镜中的规定透镜的引导部，
上述摄像光学系由从物体侧起依次配置的第1透镜组、第2透镜组以及第3透镜组构成，上述第1透镜组由具有负折射能力的1片构成，第2透镜组由具有正及负的折射能力的3片构成、并作为整体具有正的折射能力，第3透镜组由具有负折射能力的1片构成，在进行变倍时，至少上述第2透镜组与上述第3透镜组在上述光轴上沿上述引导部移动，变倍比约为2.5以下，并且，满足以下条件式(a)，上述第1透镜组、第2透镜组、第3透镜组的焦点距离分别满足以下各条件式(b)～(d)，
0.17＜y’/L＜0.23  …(a)，
其中，y’表示上述摄像元件的摄像面的最大像高，L表示在从光学系的最靠物体一侧的透镜的面顶点到光轴上的上述摄像面的距离最大时的、从光学系最前面到摄像面的距离，
2.0＜|f1|/fw＜3.0  …(b)，
0.74＜f2/fw＜0.86  …(c)，
1.0＜|f3|/fw＜1.42  …(d)，
其中，f1表示第1透镜组的焦点距离，f2表示第2透镜组的焦点距离，f3表示第3透镜组的焦点距离，fw表示广角端的光学系的焦点距离。
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