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CN1869760A - 变焦透镜和图像拾取装置 - Google Patents

变焦透镜和图像拾取装置 Download PDF

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CN1869760A
CN1869760A CNA2006100996408A CN200610099640A CN1869760A CN 1869760 A CN1869760 A CN 1869760A CN A2006100996408 A CNA2006100996408 A CN A2006100996408A CN 200610099640 A CN200610099640 A CN 200610099640A CN 1869760 A CN1869760 A CN 1869760A
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Abstract

小型化根据透镜位移而进行像平面移动的变焦透镜。从物方依次设置光焦度变化部分和终端透镜组。光焦度变化部分包括至少两个在光轴方向上可移动的透镜组，用以变化透镜位置状态。终端透镜组固定在光轴方向上，并从物方依次设置具有负、正和正折射力的第一至第三次级组。并且，第二次级组在基本垂直于光轴的方向上是可位移的，从而位移图像。满足条件式0.2＜ft/fBt＜0.8，其中ft和fBt是处于摄远状态时，透镜系统和设置在第三次级组物方整个透镜组的焦距。

Description

变焦透镜和图像拾取装置
相关申请的交叉参考
本发明包含2005年5月26日在日本专利局申请的日本专利申请JP 2005-153624所涉及的主题，其全文在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种新型的变焦透镜和图像拾取装置，并且尤其涉及适用于其中图像拾取装置用于接收光从而拾取图像的摄影机中的变焦透镜和图像拾取装置，例如摄像机或是数字照相机。
以前，各种变焦类型的变焦透镜用于摄像机中。
例如，在已公开的日本专利No.2000-121938(下文称为专利文献1)中披露了上述的一种变焦透镜。在专利文献1中披露的变焦透镜采用了具有正、负、正、正和负透镜组的五组结构。具体地说，变焦透镜包括从物方依次设置的具有正折射力的第一透镜组，具有负折射力的第二透镜组，具有正折射力的第三透镜组，具有正折射力的第四透镜组和具有负折射力的第五透镜组。
在具有高可变焦比的光学系统中，处于摄远端状态时，视角很小，并且因此，即使是很小的手抖动也会在图像中产生大的弥散，因此，尤其是具有高可变焦比的摄像机含有光接收装置的图像获取区域移动了的电子手抖动校正系统以便校正手抖动。
另外，在过去已知的手抖动校正系统中，作为透镜系统一个组成部分的某些透镜组在基本上垂直于透镜系统光轴的方向上位移来补偿图像位置发生位移时光学性能的恶化。
手抖动校正光学系统可起到一种光学手抖动校正系统的作用，这种系统包括探测由例如快门释放产生的手抖动所引起的照相机抖动的探测系统，基于从探测系统输出的信号对透镜位置提供校正量的控制系统，以及基于控制系统的输出位移预定透镜的驱动系统。
因为上述的光学手抖动校正系统，有可能利用驱动系统通过位移预定透镜来位移图像，并且可通过由驱动系统位移预定透镜来校正由照相机抖动引起的图像弥散。
已经公开了上述手抖动校正光学系统，例如，日本公开专利No.2002-244037(下文称为专利文献2)，日本公开专利No.2003-228001(下文称为专利文献3)，或是日本公开专利No.2003-295057(下文称为专利文献4)。
在专利文献2公开的变焦透镜中，设置在孔径光阑像方的第三透镜组包括负的次级组和正的次级组，并且位移正的次级组以位移图像。
在专利文献3公开的变焦透镜中，设置在孔径光阑像方的第三透镜组包括正的次级组和负的次级组，并且位移正的次级组以位移图像。
在专利文献4公开的变焦透镜中，位移整个第三透镜组以位移图像。
在所描述的手抖动校正光学系统中，根据弥散校正系数校正由手抖动等引起的图像位移。
由f表示整个透镜系统的焦距，由θ表示手抖动角度，根据yb＝f*tanθ计算出手抖动引起的图像位移量yb。
由SL＝-f*tanθ/βs给出校正图像位移量yb所需的透镜位移量SL，其中βs是弥散校正系数。因此，当弥散校正系数βs增大时，较小的透镜位移量SL即可校正手抖动。
发明内容
然而，在专利文献2至4中公开的变焦透镜中，位移第三透镜组的某些透镜或是整个第三透镜组来位移图像，这些要被位移的透镜组(下文中在基本垂直于光轴的方向上位移的透镜(组)称为“位移透镜组”)邻近孔径光阑设置。这种位移透镜组的设置会引起经常发生相互影响的问题，即，位移该位移透镜组的驱动机构与驱动孔径光阑的机构或是与驱动在光轴方向上可位移的透镜组，例如第二透镜组或是第四透镜组的机构相互影响。这样，使外壳的结构复杂化并且不利于变焦透镜的小型化。
为了解决上述位移该位移透镜的驱动机构与其它驱动机构等的相互影响问题，可能的设计是整体或部分地位移最靠近像方的终端透镜组。在该终端透镜组中，将光通量控制为在离轴光通量的高度上具有相当小的变化，从而获得远心结构。因此，终端透镜组作为位移透镜提供了多个优点，包括由位移透镜组引起的像差变化很小的优点。
然而，完全或是部分地位移终端透镜组，因为位移，像平面位移因子具有较高的值(下文将详细描述)，即，由位移透镜组在光轴方向上较小量的移动引起像平面位置在光轴方向上较大量的移位，并且物体的像易于变为模糊不清的像。
由机械引导机构引导位移透镜组的移动，并且如果引导机构关于位移透镜组不存在间隙(支撑位移透镜组的框架)，那么位移透镜组的移动是不可能的。因此，像平面位移因子的增大不允许位移透镜组在光轴方向上任何小的抖动。这就需要严格的制造公差，提高了成本，并且在某些环境下，不可能进行生产。
这就需要本发明提供一种变焦透镜和图像拾取装置，其中最小化由校正手抖动的透镜位移而引起的像平面移动。
为了满足上述要求，根据本发明的一个实施例，提供了一种变焦透镜，包括从物方按顺序排列的光焦度变化部分和终端透镜组，该光焦度变化部分至少由两个在其光轴方向上可移动的可移动透镜组构成，可移动的透镜组从广角端状态到摄远端状态变化透镜的位置状态，终端透镜组与该透镜位置无关地固定在光轴方向上，该终端透镜组由三个次级组构成，由从物方按顺序排列的具有负折射力的第一次级组、具有正折射力的第二次级组和具有正折射力的第三次级组构成，第二次级组在基本垂直于光轴的方向上是可位移的，以便位移图像，满足(1)0.2＜ft/fBt＜0.8的条件式，其中ft是在摄远端状态整个透镜系统的焦距，fBt是在摄远端状态中，设置在关于第三次级组物方的整个透镜组的焦距。
在变焦透镜中，当位移透镜组在垂直于光轴的方向上位移时，像平面的移动量相对于位移透镜组的移位量(终端透镜组的第二次级组)非常小。
尤其是，在变焦透镜中，当弥散校准系数可被提高时，可抑制像平面位移因子。弥散校正系数得到提高，可用减小了的位移透镜组的位移量来校正手抖动。所以，可选择关于图像弥散的最佳位移量，即，当可避免增加移动位移透镜组的机构的尺寸时，易于控制的位移量。另外，像平面位移因子被抑制得很低，关于位移透镜组在光轴方向移位量的像平面的移动量可被抑制得很小。
优选的是，满足条件式(2)0.4＜fc/ft＜0.9，其中fc是第三次级组的焦距。对于变焦透镜，期望当其足够小型化时，还能获得图像质量的提高。
优选的是，满足条件式(3)-0.5＜ft/fAt＜-0.1，其中ft是摄远端状态中整个透镜系统的焦距，并且fAt是摄远端状态中设置在关于第二次级组物方的整个透镜组的焦点。对于变焦透镜，当像平面位移因子被抑制得很低时，弥散校正系数可被设置到较高的值。
优选的是，设置在最接近物方的第二次级组的一个透镜面为凸面，并且满足条件式(4)-0.1＜(RAI-RB0)/(RAI+RB0)＜0，其中RAI是设置在最接近像方的第一次级组的一个透镜面的曲率半径，RB0是设置在最接近物方的第二次级组的一个透镜面的曲率半径。对于变焦透镜，可较好地校正由图像位移产生的慧差，从而还能获得性能的提高。
优选的是，满足条件式(5)0.05＜ψe/ψw＜0.2，其中ψe是终端透镜组的折射力，它是焦距的倒数，ψw是广角状态中整个透镜系统的折射力，它是焦距的倒数。对于变焦透镜，期望减小总的透镜长度和透镜直径。
变焦透镜可被构造为光焦度变化部分包括从物方依次设置的具有正折射力的第一透镜组，具有负折射力的第二透镜组，具有正折射力的第三透镜组，并且透镜位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离增大了，而第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小了，变焦透镜还包括邻近第三透镜组设置的孔径光阑。对于变焦透镜，期望减小总的透镜长度，并且可较好的校正由折射力变化引起的离轴像差的变化。
优选的是，光焦度变化部分还包括相对于第三透镜组设置在像方的第四透镜组，其具有正折射力，第四透镜组根据透镜位置状态的变化以及根据短距离的聚焦是可移动的。对于变焦透镜，当第四透镜组根据在短距离的聚焦而移动时，在整个透镜系统上的焦距的变化和视角的变化都是很小的。
根据本发明的另一实施例，提供了一种图像拾取装置，其中包括变焦透镜，以及用于将变焦透镜形成的光学图像转化为电信号的图像拾取元件，变焦透镜由从物方按顺序设置的光焦度变化部分和终端透镜组构成，光焦度变化部分由至少两个可移动透镜组构成，它们在其光轴的方向上可移动，以使透镜状态从广角端状态变化到摄远端状态，终端透镜组与透镜位置状态无关的固定在光轴方向上；终端透镜组由三个次级组构成，其中由从物方按顺序设置的具有负折射力的第一次级组，具有正折射力的第二次级组和具有正折射力的第三次级组构成；第二次级组在基本垂直于光轴的方向是可位移的，以便位移图像，满足条件式(1)0.2＜ft/fBt＜0.8，其中ft是摄远状态中整个透镜系统的焦距，fBt是在摄远端状态中，设置在物方上的整个透镜组关于第三次级组的焦距。
在图像拾取装置中，因为其包括本发明上述的变焦透镜，当以小尺寸形成图像拾取装置时，可实现手抖动的校正，很少发生离焦状态，并且因此可获得高质量的图像。
图像拾取装置可构造为光焦度变化部分包括从物方依次设置的具有正折射力的第一透镜组，具有负折射力的第二透镜组和具有正折射力的第三透镜组；并且当透镜位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离增大了，而第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小了；变焦透镜还包括邻近第三透镜组设置的孔径光阑。对于图像拾取装置，期望整个透镜长度的减小，并且可较好的校正由折射力变化引起的离轴像差变化。
优选的是，图像拾取装置还包括手抖动探测部分，用于探测图像拾取元件抖动；和手抖动控制部分，用于计算校正由手抖动探测部分探测到的图像拾取元件的抖动所引起的图像弥散的弥散校正角度，并发送使第二次级组在基于弥散校正角度的位置上定位的驱动信号；以及手抖动驱动部分，用于接收从手抖动控制部分发送出的驱动信号，并且基于所接收到的驱动信号在垂直于光轴的方向上位移第二次级组。对于图像拾取装置，校正了由手振动等引起的图像拾取元件的抖动产生的弥散，在图像继续处于良好聚焦条件时，较好的校正了各种像差，获取了高质量的图像。
根据下述的描述和所附的权利要求，结合相应的附图，本发明上述和其它目的、特征和优点将变得显而易见，附图中相同的部件或元件由相同的参考标记表示。
附图说明
图1是示出所申请的本发明的聚焦镜头结构的剖视图；
图2是示出根据特定的数值应用到变焦透镜中的数值例子1的图1所示变焦透镜处于广角端状态的球面像差、像散、畸变和慧差的示意图；
图3是相似的图，但示出了根据数值例子1的图1所示变焦透镜处于中间焦距状态时的球面像差、像散、畸变和慧差；
图4是相似的图，但示出了根据数值例子1的图1所示变焦透镜处于摄远端状态时的球面像差、像散、畸变和慧差；
图5是示出根据数值例子1的图1所示变焦透镜处于广角末端状态，透镜位移0.5度时的横像差；
图6是相似的图，但示出了根据数值例子1的图1所示变焦透镜处于中间焦距，透镜位移0.5度时的横像差；
图7是相似的图，但示出了根据数值例子1的图1所示变焦透镜处于摄远端状态，透镜位移0.5度时的横像差；
图8是示出所申请的本发明的另一变焦透镜结构的示意图；
图9是示出根据特定的数值应用到变焦透镜中的数值例子2的图8所示变焦透镜处于广角端状态的球面像差、像散、畸变和慧差的示意图；
图10是相似的图，但示出了根据数值例子2的图8所示变焦透镜处于中间焦距状态时的球面像差、像散、畸变和慧差；
图11是相似的图，但示出了根据数值例子2的图8所示变焦透镜处于摄远端状态时的球面像差、像散、畸变和慧差；
图12是示出根据数值例子2的图8所示变焦透镜处于广角末端状态，透镜位移0.5度时的横像差；
图13是相似的图，但示出了根据数值例子2的图8所示变焦透镜处于中间焦距，透镜位移0.5度时的横像差；
图14是相似的图，但示出了根据数值例子2的图8所示变焦透镜处于摄远端状态，透镜位移0.5度时的横像差；
图15是示出所申请的本发明的另一变焦透镜结构的示意图；
图16是示出根据特定的数值应用到变焦透镜中的数值例子3的图15所示变焦透镜处于广角端状态的球面像差、像散、畸变和慧差的示意图；
图17是相似的图，但示出了根据数值例子3的图15所示变焦透镜处于中间焦距状态时的球面像差、像散、畸变和慧差；
图18是相似的图，但示出了根据数值例子3的图15所示变焦透镜处于摄远端状态时的球面像差、像散、畸变和慧差；
图19是示出根据数值例子3的图15所示变焦透镜处于广角末端状态，透镜位移0.5度时的横像差；
图20是相似的图，但示出了根据数值例子3的图15所示变焦透镜处于中间焦距，透镜位移0.5度时的横像差；
图21是相似的图，但示出了根据数值例子3的图15所示变焦透镜处于摄远端状态，透镜位移0.5度时的横像差；
图22是示出所申请的本发明的图像拾取装置的方块图；以及
图23是示出弥散校正系数和像平面位移因子之间关系的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照相应的附图说明所申请的本发明的变焦透镜和图像拾取装置。
根据本发明的变焦透镜包括光焦度变化部分，其包括设置在光焦度变化部分的像方并且固定在光轴方向上的至少两个可移动透镜组和一终端透镜组。终端透镜组包括三个次级组，其中包括从物方依次设置的具有负折射力的第一次级组，具有正折射力的第二次级组和具有正折射力的第三次级组。第二次级组在基本上垂直于光轴的方向是可位移的，以便位移图像。具有上述结构的变焦透镜可抑制像平面位移因子并提高弥散校正系数。
通常，弥散校正系数是图像位移量与在垂直于光轴方向上的位移透镜组的位移量之比。同时，像平面位移因子是像平面位置的变化量与当位移透镜组在光轴方向上移动时的移动量之比。换句话说，弥散校正系数表示图像高度方向的灵敏度，并涉及横向放大倍数，并且像平面移动因子表示光轴方向上的图像的灵敏度，并涉及纵向放大倍数。
尤其在近几年，随着光接收元件的像素数和集成度的增加，有必要提高光轴方向上的定位精度，并且有必要降低像平面位移因子βz。然而，因为当弥散校正系数βs增加时，图像可通过很小量的移动来位移预定的量，该弥散校正系数βs应设为较高的值。因为弥散校正系数和像平面位移因子具有横向放大倍数和垂直放大倍数的关系，为了增大弥散校正系数并减小像平面位移因子，需要适当的设置位移透镜组的排列以及放大倍数。
首先，检验设置在最靠近像方的透镜组作为位移透镜组的情况。
例如，如果设置在最靠近像方的透镜组作为位移透镜组，则位移透镜组的放大倍数由βB表示，弥散校正系数βs和像平面位移因子βz分别被表示为：
βs＝1-βB
βz＝1-βS2
图23是示意图，其中横坐标轴表示位移透镜组的横向放大倍数βB，纵坐标轴表示弥散校正因子βs和像平面位移因子βz。其中βB＞1，位移透镜组具有负焦距，并且βB增大时，βz与βB的平方成比例增大。所以，达到|βz|＞|βs|，并且像平面位移因子变得非常大。当1＞βB＞0时，位移透镜组具有正焦距，并且当βB接近0时，βz与βB的平方成比例，接近1。因此，达到βz＞βs。
应当注意的是，当0＞βB时，位移透镜组的折射力在正向上有很大的增加，并且变得难于方便的校正与位移透镜组单独显现的各种像差。因此，不考虑0＞βB的情况。
如上所述，移动设置在最靠近像方的光学系统的一个透镜组以移动图像，像平面位移因子很高，以致于需要在光轴方向上以很高的止动精度来保持位移透镜组。因此，还为了在垂直于光轴方向上移位该位移透镜组，就需要较高的推力，由此导致了结构的复杂化并增加了结构尺寸。
在本发明的变焦透镜中，终端透镜组包括从物方依次设置的具有负折射力的第一次级组，具有正折射力的第二次级组和具有正折射力的第三次级组，并且第二次级组形成为位移透镜组，并在垂直于光轴的方向上位移，从而在增大弥散校正系数的同时抑制像平面位移因子βz。
当作为位移透镜组的第二次级组的放大倍数由βB表示，并且第三次级组的放大倍数由βC表示时，弥散校正系数βs和像平面位移因子βz分别用下式表示：
βs＝(1-βB)βC
βz＝(1-βB2)βC2
结果，因为弥散校正系数βs和像平面位移因子βz可通过两个放大倍数βB和βC计算出来，它们可彼此独立的被设置为更接近各预定值。
在本发明的变焦透镜中，有可能利用第三次级组的放大倍数βC设置为满足0＜βC＜1的事实降低像平面位移因子βz，βC的平方对像平面位移因子βz有影响。
尽管如果第三次级组的放大倍数如上所述设置为接近0，像平面位移因子βz可关于弥散校正系数βs减小，在光学系统的实际结构中，需要适当地设置出瞳位置。
当第三次级组的横向放大倍数接近0时，如果透镜总长度是固定的，那么第三次级组的折射力增大。因为经过第三次级组的离轴光通量和主光通量达到图像拾取元件，以使离轴光通量与光轴和接近光轴的主光通量分离，出现了由微透镜阵列引起的光通量的遮蔽，导致了显示屏边缘部分光量的缺少。尤其是，为了引入将要达到各相邻光电转换元件之间区域的光量，微透镜阵列是设置在图像拾取装置的光电转换元件前方的十分小的透镜元件的阵列。然而，如果由达到光电转换元件的主光通量和光轴限定的角度变得较大，那么，被引导至显示屏边缘部分的离轴光通量关于光轴具有较大的角度。结果，光通量不能达到在显示屏边缘部分的光电转换元件，导致了光量的短缺。
因此，根据本发明的变焦透镜，需要满足条件式(1)：
(1)0.2＜ft/fBt＜0.8
其中ft是处于摄远端状态时整个透镜系统的焦距，fBt是处于摄远端状态时，设置在物方的整个透镜组关于第三次级组的焦距。
上述条件式限定了第三次级组的放大倍数。
整个透镜系统的焦距ft由第三次级组的放大倍数βC按照
ft＝fBt*βC
计算出来，并且可将其转换，获得
βC＝ft/fBt
因此，条件式(1)限定了第三次级组的放大倍数，换句话说，放大倍数不能直接测量，但可通过上述ft和fBt的测量来确定，并且因此放大倍数不是由放大倍数表示而是间接地由焦距表示。
如果放大倍数高于条件式(1)的上限值，则因为像平面位移因子变得非常高，用于保持作为位移透镜组的第二次级组的机构为了控制光轴方向上第二次级组的抖动而复杂化。
如果放大倍数低于条件式(1)的下限值，弥散校正系数变得非常低，并且使图像位移预定量的第二次级组的移动量增加。这会引起用于驱动第二次级组的机构的尺寸的增大。
在本发明的变焦镜头中，为了获得更进一步的小型化以及更进一步的性能提高，优选适当地设置第三次级组的焦距。
如果第三次级组的焦距降低，则可获得后焦距降低以及透镜总长的减小。然而，相反的，因为经过第三次级组的离轴光通量与光轴分离，不能更好地校正出现在显示屏边缘部分的慧差。
另一方面，如果第三次级组的焦距增加，则会出现相反的现象。
因此，根据本发明的变焦透镜，为了获得更进一步的小型化和性能的提高，满足条件式(2)：
(2)0.4＜fc/ft＜0.9
其中，fc是第三次级组的焦距。
上述条件式(2)限定了第三次级组的焦距。
如果fc/ft的比值低于条件式(2)的下限值，则因为第三次级组的折射力增加，经过第三次级组的离轴光通量与光轴分离。因此，不能很好地校正显示屏边缘部分出现的慧差，并且不能获得性能的提高。
另外，因为第三次级组的放大倍数降低，后焦距变得较短，并且主光通量以其接近光轴的方式到达图像拾取元件。因此，主光通量和光轴之间限定的角度变大，并且易于出现显示屏边缘部分处光量的短缺。
另一方面，如果fc/ft的比值高于条件式(2)的上限值，则因为后焦距变长，不能获得足够的小型化。
至于弥散校正系数和像平面位移因子，有可能通过上述适当设定的第三次级组的放大倍数，提高弥散校正系数并降低像平面位移因子。然而，有可能通过同时适当的设定第二次级组的横向放大倍数，更进一步的提高弥散校正系数并降低像平面位移因子。
尤其是，通过将第二次级组的横向放大倍数βB设为βB＜0，计算弥散校正系数βs所需的(1-βB)可被设置为高于计算像平面位移因子βz所需的(1-βB2)。
在本发明的变焦镜头中，为了将弥散校正系数设为较高的值，而将像平面位移因子抑制到较低的值，优选的是适当的设置第二次级组的横向放大倍数βB。尤其是，优选满足条件式(3)：
(3)-0.5＜ft/fAt＜-0.1
其中，ft是处于摄远端状态时整个透镜系统的焦距，fAt是处于摄远端状态时，关于第二次级组设置在物方的整个透镜组的焦距。
上述条件式(3)限定了第二次级组的横向放大倍数βB。
其中关于第二次级组设置在物方的整个透镜系统的焦距fAt为fAt＜0，满足了βB＜0，并且当fAt在负向上增加时，βB也在负向上增加。因此，弥散校正系数被设置更高而像平面位移因子被抑制更低。
其中ft/fAt的比值低于条件式(3)的下限时，由第一次级组发射的光通量处于更发散的状态。因此，由第一次级组发射的光通量更强的发散，并且经过第二次级组的离轴光通量与光轴分离。因此，出现在显示屏边缘部分的慧差极大的增加。
另一方面，如果ft/fAt的比值增大到高于条件式(3)的上限，则由第一次级组发射出的光通量接近于平行，并且弥散校正系数降低和像平面位移因子增大。这与本发明增大弥散校正系数并降低像平面位移因子的主要论点相反，因此并不可取。
在本发明的变焦透镜中，为了更好的校正由于图像位移而出现的慧差以获得更进一步的性能提高，优选设置在最靠近物方的第二次级组的一个透镜面为凸面，并满足条件式(4)
(4)-0.1＜(RAI-RB0)/(RAI+RB0)＜0
其中RAI设置在最靠近像方的第一次级组的一个透镜面的曲率半径，RB0是设置在最靠近物方的第二次级组的一个透镜的曲率半径。
在本发明的变焦透镜中，第二次级组具有正折射力，并且为了获得变焦透镜总长度的减小，优选设置在最靠近物方的第二次级组的一个透镜表面为凸面。
那么，通过适当的设定第一次级组和第二次级组之间形成的空气距离，可抑制由于图像移动在显示屏的边缘部分出现的慧差变化。尤其是，主要是需要设定设置在最接近像方的第一次级组的一个透镜面的曲率半径，以及设置在最接近物方的第二次级组的一个透镜面的曲率半径，以使它们彼此靠近。
考虑到上述情况，上述条件式(4)对于第一次级组和第二次级组之间形成的空气距离的形状限定了适当的范围。
如果(RAI-RB0)/(RAI+RB0)的比值高于条件式(4)的上限或是低于下限，则难于良好的校正由于图像位移而在显示屏的边缘部分出现的慧差变化，其将难于进一步提高性能。
本发明的变焦透镜包括光焦度变化部分和设置在光焦度变化部分像方的终端透镜组，该最终透镜组不同于后转换透镜，是不可移动的。尤其是，光焦度变化部分和终端透镜组在彼此独立的情况下并不受到像差校正的控制，而仅在组合的情况下获得预定的光学性能。因此，也可通过适当的设定终端透镜组的折射力，可期望进一步减小变焦透镜的总长度，并进一步减小透镜直径。尤其是，优选满足条件式(5)：
(5)0.05＜ψe/ψw＜0.2
其中，ψe是终端透镜组的折射力，它是焦距的倒数；ψw是整个透镜系统处于广角状态时的折射力，它是焦距的倒数。
条件式(5)限定了终端透镜组的折射力。
如果终端透镜组的折射力在负向上增长，则整个透镜系统的出瞳位置接近像平面位置，也就是说，主光通量以与光轴分离的方式到达像平面位置。因此，如果ψe/ψw下降到低于条件式(5)的下限，并且终端透镜组的折射力在负向上增长，则在显示屏的边缘部分光量的降低变得明显。
相反，当终端透镜组的折射力在正向上增加时，主光量以接近光轴的方式达到像平面位置。因此，如果ψe/ψw增加得高于条件式(5)的上限，并且终端透镜组的折射力在正向上增加，，则终端透镜组的透镜直径变得非常大。因此，不能获得足够的小型化。
优选的是，构造本发明的变焦透镜，使光焦度变化部分包括从物方依次设置的具有正折射力的第一透镜组，具有负折射力的第二透镜组和具有正折射力的第三透镜组；并且当透镜位置状态从最短焦距距离的广角端状态变化到最长焦距距离的摄远端状态时，第一透镜组和第二透镜组之间的距离增大，同时第二透镜组和第三透镜组之间的距离减小；该变焦透镜还包括设置在邻近第三透镜组的孔径光阑。
具有正折射力的第一透镜组设置在最靠近物方，可期望变焦透镜整个长度的减小以及孔径光阑直径的减小。
在广角端状态，如果第二透镜组和孔径光阑之间的距离增大，则经过第二透镜组的离轴光通量以与光轴分离的关系通过。另外，当透镜位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，第二透镜组和孔径光阑之间的距离减小，则经过第二透镜组的离轴光通量接近光轴。因此，可良好的校正由透镜位置的变化而出现的离轴像差的变化。另外，在广角端状态，通过将第一透镜组和第二透镜组彼此紧靠地设置，防止经过第一透镜组的离轴光通量与光轴呈分离关系，也可较好地校正离轴像差。另外，通过朝向摄远端状态增加第一透镜组和第二透镜组之间的距离，因为经过第一透镜组的离轴光通量与光轴分离，可利用高度的变化较好地校正离轴像差的变化。
在本发明的变焦透镜中，优选光焦度变化部分还包括关于第三透镜组设置在像方的第四透镜组，其具有正折射力，第四透镜组根据透镜位置状态的变化和短距离的聚焦是可移动的。
这是因为，当第四透镜组由于短距离聚焦而移动时，整个透镜系统的焦距变化很小，并且视角的变化也很小。
另外，第五透镜组是设置在第四透镜组像方的终端透镜组，作为可移动透镜组的第四透镜组的透镜数量可减小，由此减轻重量。因此，可简单地并以小尺寸构造驱动第四透镜组的机构，由此可期望透镜系统的小型化。
在本发明的变焦透镜中，因为使用了非球面透镜，可实现较高的光学性能。尤其是通过将非球面引入到终端透镜组中，可期望主要性能的进一步提高。另外，非球面用于第二透镜组时，也可能较好的校正在广角端状态出现的由视角引起的慧差变化。
必然地，通过在一个光学系统中使用多个非球面，可获得较高的光学性能。
必然地，可以为了防止出现莫尔条纹，在透镜系统的像方设置低通滤光片，或是为了相应图像拾取装置的光谱灵敏特性而设置红外截止滤光片。
在下文中，将描述本发明变焦透镜的几个实施例和几个数值例子，特别是应用到变焦透镜中的数值例子。
应当注意的是，当实施例的变焦透镜使用非球面时，非球面形状由下述表达式表示：
x＝cy2/(1+(1-(1+k)c2y2)1/2)+Ay4+By6+...
其中y是距光轴的高度，x是凹陷量，c是曲率，k是二次曲线常数，A、B...表示非球面常数。
图1示出了根据所申请的本发明第一实施例的变焦透镜的结构。参照图1，变焦透镜1包括从物方依次设置的具有正折射力的第一透镜组G1，具有负折射力的第二透镜组G2，具有正折射力的第三透镜组G3，具有正折射力的第四透镜组G4和具有正折射力的第五透镜组G5。光焦度从广角端状态变化到摄远端状态变化，第二透镜组G2移动到像方，以使第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气距离增大，而第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气距离减小。同时，第一透镜组G1、第三透镜组G3和第五透镜组G5在光轴的方向上固定，并且第四透镜组G4移动，以便校正由第二透镜组G2的移动引起的像平面位置的变化。另外，由于短距离的聚焦，第四透镜组移动到物方。应当注意的是，低通滤波片LPF设置在第五透镜组G5和图像形成平面IMG之间。
第一透镜组G1包括凸面朝向物方的半月形负透镜和凸面朝向物方的正透镜的胶合透镜L11，以及凸面朝向物方的正透镜L12。第二透镜组G2包括凹面朝向像方的负透镜L21，和双凹形负透镜和凸面朝向物方的正透镜的胶合透镜L22。第三透镜组G3包括双凸透镜L31，和凹面朝向物方的负透镜L32。第四透镜组G4包括在物方上具有非球面的双凸透镜L4。第五透镜组G5包括在像方上具有非球面的双凹透镜L51，在相对侧具有非球面的双凸透镜L52，凹面朝向像方的负透镜L53，以及双凸透镜L54。
在第一实施例的变焦透镜1中，第一至第四透镜组G1至G4形成了光焦度变化部分，并且孔径光阑S设置在第三透镜组G3的物方，无论透镜位置状态是否变化，其都固定在光轴方向上。另外，第五透镜组G5是终端透镜组，并且双凹透镜L51起到第一次级组的作用；双凸透镜L52和凹面朝向像方的负透镜L53起到第二次级组的作用；双凸透镜L54起到第三次级组的作用。第二次级组可在垂直于光轴的方向上位移，用以位移图像。
在下面的表1中示出了数值例子1的各种尺寸的数值，其中尤其是应用到第一实施例中的变焦透镜的数值。在表1中以及下文描述的其它数值例子的各种尺寸的表示值的表中，“面数(face number)”表示从物方数的第i个表面；“曲率半径”表示第i个表面半径的曲率；表面距离表示第i个表面和第i+1个表面之间的距离；折射率表示在物方上第i个表面的玻璃材料关于d线(λ＝587.6nm)的折射率，并且阿贝数表示在物方上第i个表面的玻璃材料关于d线(λ＝587.6nm)的阿贝数。另外，“0”曲率半径表示表面是平的。
表1
  面数   表面的曲率半径   表面距离   折射率   阿贝数
  1：2：3：4：5：6：7：8：9：10：11：12：13：14：15：16：17：18：19：20：21：22：23：24：25：26：27：   15.54975.2554-35.52584.167513.231213.23121.0464-1.73722.0883-10.61370.00004.5831-3.0345-2.3375-13.19234.3011-2.5447-6.39052.12222.2351-5.4256-37.92474.53824.2752-4.19700.00000.0000   0.1450.5940.0360.350(D5)0.0730.3160.0730.336(D10)0.3090.7990.0820.073(D15)0.437(D17)0.1630.2340.5610.4050.0910.2180.3580.8570.372(Bf)   1.922861.755001.835001.883001.835001.922861.883001.846661.487491.693501.772501.922861.487491.61680   20.952.343.040.843.020.9孔径光阑40.823.870.453.349.620.970.464.2
当透镜位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的表面距离D5，第二透镜组G2和孔径光阑S之间的表面距离D10，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的表面距离D15，以及第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的表面距离D17都变化。因此，在数值例子1中，处于广角端状态、广角端和摄远端之间的中间焦距状态、和摄远端状态时的表面距离的值与焦距f、F数FNO、视角2ω一同示于表2中。
表2
  f   1.00～   4.09  ～  9.07
  FNO   1.85～   2.59  ～  2.92
  2ω   65.34～  15.01 ～  6.63
  f   1.000    4.086     9.071
  D5   0.163    2.309     3.313
  D10   3.295    1.149     0.145
  D15   1.337    0.445     1.333
  D17   0.290    1.182     0.204
  Bf   0.453    0.453     0.453
变焦透镜1中的第16、19、20和21表面每一个都由非球面形成，数值例子1中各非球面的非球面系数都示于下面的表3中。应注意的是，在表3中，以及随后的示出非球面系数的表中，“E-i”是指数表达式，其中底数是10，即，“10-i”，例如，“0.12345E-05”表示“0.12345×10-5”。
表3
16th face  κ＝1.900680 A＝-0.268514E-01 B＝-0.184890E-02 C＝0.219751E-02
D＝-0.709103E-03
19th face  κ＝-0.444054 A＝-0.532129E-02 B＝0.430771E-02 C＝0.165972E-03
D＝0.300693E-02
20th face  κ＝1.440071 A＝-0.247630E-01 B＝-0.941675E-02 C＝0.381926E-02
D＝-0.365922E-02
21th face  κ＝0.000000 A＝0.837370E-02 B＝0.172757E-02 C＝0.000000E+00
D＝0.000000E+00
数值例子1的条件式的相应值示于下面的表4中：
表4
fBt＝14.644
fc＝4.405
fAt＝-50.539
φo＝0.117
(1)ft/fBt＝0.619
(2)fc/ft＝0.486
(3)ft/fA1＝-0.179
(4)(RA1-RB0)/(RA1+RB0)＝-0.026
(5)φo/φw＝0.117
图2至图4示出了数值例子1中在无穷远聚焦状态中各种像差。尤其是，图2示出了在广角端状态时(f＝1.000)的各种像差；图3示出了在中间焦距状态时(f＝4.086)的各种像差；图4示出了在摄远端状态时(f＝9.071)的各种像差。
在图2至图4的各像差曲线图中，球面像差曲线图中的实线表示球面像差，像散曲线图中的实线表示弧矢方向图像平面，虚线表示子午方向的图像表面。在慧差曲线图中，A表示半视角，y表示图像高度。
图5至图7示出在数值例子1中，无限远聚焦状态中，对应于0.5度透镜位移状态中的横向像差曲线图。尤其是，图5示出了变焦透镜的广角端状态(f＝1.000)中的横向像差曲线图；图6示出了在中间焦距状态(f＝4.086)的横向像差曲线图；图7示出了在摄远端状态(f＝9.071)的横向像差曲线图。
从各表和像差曲线图中可明显看出，数值例子1满足上述给出的条件式(1)至(5)，并显示出较好地校正了像差，并因此具有较好的图像形成特性。
图8示出了根据所申请的本发明第二实施例的变焦透镜的透镜结构。参照图8，变焦透镜2包括从物方依次设置的具有正折射力的第一透镜组G1，具有负折射力的第二透镜组G2，具有正折射力的第三透镜组G3，具有正折射力的第四透镜组G4和具有正折射力的第五透镜组G5。由于光焦度变化从广角端状态到摄远端状态，第二透镜组G2移动到像方，以使第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气距离增大，而第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气距离减小。同时，第一透镜组G1、第三透镜组G3和第五透镜组G5在光轴的方向上固定，并且第四透镜组G4移动，以便校正由第二透镜组G2的移动引起的像平面位置的变化。另外，由于短距离的聚焦，第四透镜组移动到物方。应当注意的是，低通滤波片LPF设置在第五透镜组G5和图像形成平面IMG之间。
第一透镜组G1包括凸面朝向物方的半月形负透镜和凸面朝向物方的正透镜的胶合透镜L11，以及凸面朝向物方的正透镜L12。第二透镜组G2包括凹面朝向像方的负透镜L21，双凹形负透镜L22和非球面在其胶合面上的双凸透镜和双凹透镜的胶合透镜L23。第三透镜组G3包括双凸透镜和非球面朝向像方的双凹透镜的胶合透镜L3。第四透镜组G4包括在物方上具有非球面的双凸透镜L4。第五透镜组G5包括在像方上具有非球面的双凹透镜L51，双凸透镜L52，凹面朝向像方的负透镜L53，以及双凸透镜L54。
在第二实施例的变焦透镜2中，第一至第四透镜组G1至G4形成了光焦度变化部分，并且孔径光阑S设置在第三透镜组G3的物方，无论透镜位置状态是否变化，其都固定在光轴方向上。另外，第五透镜组G5是终端透镜组，并且双凹透镜L51起到第一次级组的作用；双凸透镜L52和凹面朝向像方的负透镜L53起到第二次级组的作用；双凸透镜L54起到第三次级组的作用。第二次级组可在垂直于光轴的方向上位移，用以位移图像。
在下面的表5中示出了数值例子2的各种尺寸的数值，其中尤其是应用到第二实施例中的变焦透镜的数值。
表5
  面数   表面的曲率半径   表面距离   折射率   阿贝数
  1：2：3：4：5：6：7：8：9：10：11：12：13：14：15：16：17：18：19：20：21：22：23：24：25：26：27：28：   6.68604.0696-260.75352.69168.47635.67151.0431-1.66187.57442.8956-4.03976.32290.00002.3009-14.39144.67522.6134-1.9332-18.19861.86451.95793.7498-7.95343.67247.8989-3.48050.00000.0000   0.1580.6300.0240.485(D5)0.0730.5760.0610.0790.2360.061(D12)0.4020.4850.073(D16)0.418(D18)0.0850.2180.4180.3680.0730.1830.2180.6850.373(Bf)   1.945951.729161.696801.729161.806101.922861.806101.772501.846661.487491.772501.772501.922861.774301.51680   18.053.355.353.340.720.940.7孔径光阑49.623.870.449.649.620.949.264.2
当透镜位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的表面距离D5，第二透镜组G2和孔径光阑S之间的表面距离D12，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的表面距离D16，以及第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的表面距离D18都变化。因此，在数值例子2中，处于广角端状态、广角端和摄远端之间的中间焦距状态、和摄远端状态时的表面距离的值与焦距f、F值FNO、视角2ω一同示于表6中。
表6
  f   1.00～   2.06   ～  4.70
  FNO   2.88～   3.13   ～  2.91
  2ω   61.71～  30.36  ～  18.48”
  f   1.000    2.064      4.702
  D5   0.133    0.954      1.775
  D10   1.928    1.107      0.286
  D15   0.650    0.345      0.600
  D17   0.158    0.463      0.208
  Bf   0.452    0.452      0.452
变焦透镜2中的第11、16、17和20表面每一个都由非球面形成，数值例子2中各非球面的非球面系数都示于下面的表7中。
表7
11th face  κ＝0.000000 A＝-0.647937E-02 B＝0.714148E-03 C＝-0.141539E-02
D＝-0.117919E-02
16th face  κ＝0.000000 A＝0.611416E-03 B＝0.193968E-03 C＝0.197921E-03
D＝0.205210E-04
17th face  κ＝0.000000 A＝0.507715E-02 B＝-0.320138E-03 C＝0.000000E+00
D＝0.000000E+00
20th face  κ＝0.000000 A＝-0.256657E-02 B＝0.106773E-02 C＝0.420468E-03
D＝-0.528135E-04
数值例子2的条件式的相应值示于下面的表8中：
表8
fBt＝8.304
fc＝3.277
fAt＝-35.227
φo＝0.155
(1)ft/fBt＝0.566
(2)fc/ft＝0.687
(3)ft/fA1＝-0.133
(4)(RA1-RB0)/(RA1+RB0)＝-0.024
(5)φo/φw＝0.155
图9至图11示出了数值例子2中在无穷远聚焦状态中的各种像差。尤其是，图9示出了在广角端状态时(f＝1.000)的各种像差；图10示出了在中间焦距状态时(f＝2.064)的各种像差；图11示出了在摄远端状态时(f＝4.702)的各种像差。
在图9至图11的各像差曲线图中，球面像差曲线图中的实线表示球面像差，像散曲线图中的实线表示弧矢方向的图像平面，虚线表示子午方向的图像表面。在慧差曲线图中，A表示半视角，y表示图像高度。
图12至图14示出在数值例子2中，无限远聚焦状态中，对应于0.5度透镜位移状态中的横向像差曲线图。尤其是，图12示出了变焦透镜的广角端状态(f＝1.000)中的横向像差曲线图；图13示出了在中间焦距状态(f＝2.064)的横向像差曲线图；图14示出了在摄远端状态(f＝4.702)的横向像差曲线图。
从各表和像差曲线图中可明显看出，数值例子2满足上述给出的条件式(1)至(5)，并显示出较好地校正了像差，并因此具有较好的图像形成特性。
图15示出了根据所申请的本发明第三实施例的变焦透镜的透镜结构。参照图15，变焦透镜3包括从物方依次设置的具有正折射力的第一透镜组G1，具有负折射力的第二透镜组G2，具有正折射力的第三透镜组G3，具有正折射力的第四透镜组G4和具有正折射力的第五透镜组G5。由于光焦度变化从广角端状态到摄远端状态，第二透镜组G2移动到像方，以使第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的空气距离增大，而第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的空气距离减小。同时，第一透视组G1、第三透镜组G3和第五透镜组G5在光轴的方向上固定，并且第四透镜组G4移动，以便校正由第二透镜组G2的移动引起的像平面位置的变化。另外，由于短距离的聚焦，第四透镜组G4移动到物方。还有，棱镜P设置在第五透镜组G5和图像形成平面IMG之间。
第一透视组G1包括凸面朝向物方的半月形负透镜和凸面朝向物方的正透镜的胶合透镜L11，以及凸面朝向物方的正透镜L12。第二透镜组G2包括凹面朝向像方的负透镜L21，双凹透镜和双凸透镜的胶合透镜L22。第三透镜组G3包括朝向物方的非球面凹面的负透镜L31，和双凸透镜L32。第四透镜组G4包括在其相对侧上具有非球面的双凸透镜L4。第五透镜组G5包括双凹透镜L51，非球面在物方上的双凸透镜和凸面朝向像方的负凹凸透镜的胶合透镜L52，以及双凸透镜L53。
在第三实施例的变焦透镜3中，第一至第四透镜组G1至G4形成了光焦度变化部分，并且孔径光阑S设置在第三透镜组G3的透镜L31和L32之间，无论透镜位置状态是否变化，其都固定在光轴方向上。另外，第五透镜组G5是终端透镜组，并且双凹透镜L51起到第一次级组的作用；胶合正透镜L52起到第二次级组的作用；双凸透镜L53起到第三次级组的作用。第二次级组可在垂直于光轴的方向上位移，用以位移图像。
在下面的表9中示出了数值例子3的各种尺寸的数值，其中尤其是应用到第三实施例中的变焦透镜的数值。
表9
  面数   表面的曲率半径   表面距离   折射率   阿贝数
  1：2：3：4：5：6：7：8：9：10：11：12：13：14：15：16：17：18：19：20：21：22：23：24：25：26：   11.33056.3631-38.42715.987423.282913.47001.9612-2.57532.4158-15.6769-8.8925-29.75620.000014.2279-6.28925.3573-3.8370-14.83673.55703.8868-4.4828-6.92429.2160-5.08840.00000.0000   0.2491.2380.0360.871(D5)0.1420.7470.1420.630(D10)0.2130.3561.1030.477(D15)0.754(D17)0.2130.2850.8640.1420.1780.6940.1424.749(Bf)   1.922861.487491.835001.883001.835001.922861.693501.487491.487491.883001.487491.922861.62041   20.970.443.040.843.020.953.3孔径光阑70.470.440.870.420.960.3
          BAC4_HOYA
当透镜位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的表面距离D5，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的表面距离D10，第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的表面距离D15，以及第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的表面距离D17都变化。因此，在数值例子3中，处于广角端状态、广角端和摄远端之间的中间焦距状态、和摄远端状态时的表面距离的值与焦距f、F数FNO.、视角2ω一同示于表10中。
表10
  f   1.00  ～ 2.60  ～ 9.20
  FNO   1.85  ～ 2.25  ～ 2.47
  2ω   63.29 ～ 24.10 ～ 6.83”
  f   1.000    2.600    9.200
  D5   0.178    2.459    4.440
  D10   4.849    2.568    0.587
  D15   1.539    0.893    1.266
  D17   0.427    1.073    0.700
  Bf   0.508    0.508    0.508
变焦透镜3中的第11、16、17和20表面每一个都由非球面形成，数值例子3中各非球面的非球面系数都示于下面的表11中。
表11
11th face  κ＝0.000000 A＝-0.647937E-02 B＝-0.714148E-03 C＝-0.141530E-02
D＝0.117919E-02
16th face  κ＝0.000000 A＝-0.611416E-03 B＝0.193968E-03 C＝-0.197921E-03
D＝0.205210E-04
17th face  κ＝0.000000 A＝0.607715E-02 B＝-0.320138E-03 C＝0.000000E+00
D＝0.000000E+00
20th face  κ＝0.000000 A＝-0.256657E-02 B＝-0.106773E-02 C＝0.420468E-03
D＝-0.526135E-04
数值例子3的条件式的相应值示于下面的表12中：
表12
fBt＝31.931
fc＝5.384
fAt＝-25.404
φo＝0.111
(1)ft/fBt＝0.288
(2)fc/ft＝0.586
(3)ft/fA1＝-0.362
(4)(RA1-RB0)/(RA1+RB0)＝-0.044
(5)φo/φw＝0.111
图16至图18示出了数值例子3中在无穷远聚焦状态中的各种像差。尤其是，图16示出了在广角端状态时(f＝1.000)的各种像差；图17示出了在中间焦距状态时(f＝2.600)的各种像差；图18示出了在摄远端状态时(f＝9.200)的各种像差。
在图16至图18的各像差曲线图中，球面像差曲线图中的实线表示球面像差，像散曲线图中的实线表示弧矢方向的图像平面，虚线表示子午方向的图像表面。在慧差曲线图中，A表示半视角，y表示图像高度。
图19至图21示出在数值例子3中，无限远聚焦状态中，对应于0.5度透镜位移状态中的横向像差曲线图。尤其是，图19示出了变焦透镜的广角端状态(f＝1.000)中的横向像差曲线图；图20示出了在中间焦距状态(f＝2.600)的横向像差曲线图；图21示出了在摄远端状态(f＝9.200)的横向像差曲线图。
从各表和像差曲线图中可明显看出，数值例子3满足上述给出的条件式(1)至(5)，并显示出较好地校正了像差，并因此具有较好的图像形成特性。
图22示出了所申请的本发明的图像拾取装置。
参照图22，图像拾取装置由10表示，包括变焦透镜20和将变焦透镜20形成的光学图像转换为电子信号的图像拾取器件30。应当注意的是，图像拾取器件30可由例如CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)器件的光电转换元件形成。同时，变焦透镜20可由根据本发明的变焦透镜形成。在图22中，根据上述第一实施例的变焦透镜1的每一个透镜组都以简单透镜的形式简化示出。自然的，不仅是根据本发明第一实施例的变焦透镜1，而且根据本发明第二和第三实施例的变焦透镜2和3的任一个，以及根据本发明以不同于本申请公开的实施例构造而成的变焦透镜，都可用于变焦透镜20。
由图像拾取器件30形成的电信号施加到图像分离电路40。然后，聚焦控制信号从图像分离电路40发送到控制电路50，并且图像信号被从图像分离电路40发送到图像处理电路。发送到图像处理电路的信号插入到适于后处理的信号中，以便此后受到各种处理，例如，由显示装置显示，在记录介质上记录，由通信部分转换等等。
控制电路50接收来自外部的各种操作信号，例如，以变焦按钮的操作为代表的操作信号，并且相应所接收到的操作信号执行各种处理。例如，如果来自变焦按钮的变焦指令输入到控制电路50，则为了根据指令建立焦距状态，控制电路50控制驱动电路60和70操作驱动部分61和71移动第二和第四透镜组G2和G4到正确的预定位置。从传感器62和72获得的第二和第四透镜组G2和G4的位置信息被输入到控制电路50中，并且当控制电路50向驱动电路60和70输出指令信号时，由控制电路50处理。另外，控制电路50基于由图像分离电路40接收到的信号检查聚焦状态，并控制驱动电路70操作驱动部分71以控制第四透镜组G4的位置，以获得最佳的聚焦状态。
图像拾取装置10具有手抖动校正功能。例如，由快门释放按钮的按压产生的图像拾取器件30的抖动被可以是例如陀螺探测器的手抖动探测部分80探测到，则来自手抖动探测部分80的信号被输入到控制电路50中。接下来，控制电路50计算用于校正由图像拾取器件30的抖动产生的图像弥散的弥散校正角。为了定位第五透镜组G5的第二次级组B2使其基于所计算出的弥散校正角，控制电路50控制驱动电路90操作驱动部分91在垂直于光轴的方向上移动第二次级组B2。由探测器92探测到第五透镜组G5的第二次级组B2的位置，并且由探测器92获得的第二次级组B2的位置信息被输入到控制电路50中，以及当控制电路50设法发送指令信号至驱动电路90中时，该位置信息由控制电路50处理。
上述图像拾取装置10作为特定部件可假设为各种形式。例如，图像拾取装置10可广泛应用于例如内置有照相机的手机或PDA(个人数字助理)的数字输入/输出装置的数字照相机、数字摄像机和照相机部件等。
利用特定的术语描述了本发明的实施例，这种描述仅是为了说明的目的，并且应当理解，在不脱离所附权利要求的精神和范围情况下，可作出各种变化和改变。

Claims (10)

1、一种变焦透镜，包括：
从物方依次设置的光焦度变化部分和终端透镜组；
所述光焦度变化部分包括至少两个在其光轴方向上可移动的透镜组，可移动的透镜组从广角端状态到摄远端状态变化透镜的位置状态；
所述终端透镜组与该透镜位置无关地固定在光轴方向上，具有三个次级组的终端透镜组包括从物方按顺序排列的具有负折射力的第一次级组、具有正折射力的第二次级组和具有正折射力的第三次级组；
第二次级组在基本垂直于光轴的方向上是可位移的，以便位移图像；
满足条件式(1)
(1)0.2＜ft/fBt＜0.8，
其中ft是在摄远端状态整个透镜系统的焦距，fBt是在摄远端状态中，设置在关于第三次级组物方的整个透镜组的焦距。
2、根据权利要求1的变焦透镜，其中满足条件式(2)
(2)0.4＜fc/ft＜0.9，
其中fc是该第三次级组的焦距。
3、根据权利要求1的变焦透镜，其中满足条件式(3)
(3)-0.5＜ft/fAt＜-0.1，
其中ft是摄远端状态中整个透镜系统的焦距，并且fAt是摄远端状态中设置在关于第二次级组物方的整个透镜组的焦距。
4、根据权利要求1的变焦透镜，其中设置在最接近物方的第二次级组的一个透镜面为凸面，并且满足条件式(4)
(4)-0.1＜(RAI-RB0)/(RAI+RB0)＜0，
其中RAI是设置在最接近像方的第一次级组的一个透镜面的曲率半径，RB0是设置在最接近物方的第二次级组的一个透镜面的曲率半径。
5、根据权利要求1的变焦透镜，其中满足条件式(5)
(5)0.05＜ψe/ψw＜0.2，
其中ψe是终端透镜组的折射力，它是焦距的倒数，ψw是广角状态中整个透镜系统的折射力，它是焦距的倒数。
6、权利要求1的变焦透镜，其中光焦度变化部分包括从物方依次设置的具有正折射力的第一透镜组，具有负折射力的第二透镜组，具有正折射力的第三透镜组，并且透镜位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离增大，而所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减小，所述变焦透镜还包括邻近所述第三透镜组设置的孔径光阑。
7、权利要求6的变焦透镜，光焦度变化部分还包括相对于第三透镜组设置在像方的第四透镜组，其具有正折射力，所述第四透镜组根据透镜位置状态的变化以及短距离的聚焦是可移动的。
8、一种图像拾取装置，包括：
变焦透镜；
用于将变焦透镜形成的光学图像转化为电信号的图像拾取元件；
所述变焦透镜包括从物方按顺序设置的光焦度变化部分和终端透镜组，所述光焦度变化部分包括至少两个可移动透镜组，它们在其光轴的方向上可移动，以使透镜状态从广角端状态变化到摄远端状态，所述终端透镜组与透镜位置状态无关的固定在光轴方向上；所述终端透镜组包括三个次级组，其中包括从物方按顺序设置的具有负折射力的第一次级组，具有正折射力的第二次级组和具有正折射力的第三次级组；所述第二次级组在基本垂直于光轴的方向是可位移的，以便位移图像，满足条件式(1)
(1)0.2＜ft/fBt＜0.8，
其中ft是摄远状态中整个透镜系统的焦距，fBt是在摄远端状态中，相对于第三次级组设置在物方上的整个透镜组的焦距。
9、根据权利要求8的图像拾取装置，其中所述光焦度变化部分包括从物方依次设置的具有正折射力的第一透镜组，具有负折射力的第二透镜组和具有正折射力的第三透镜组；并且当透镜位置状态从广角端状态变化到摄远端状态时，所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的距离增大，而所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离减小；所述变焦透镜还包括邻近所述第三透镜组设置的孔径光阑。
10、根据权利要求8的图像拾取装置，还包括：
手抖动探测部分，用于探测所述图像拾取元件的抖动；
手抖动控制部分，用于计算用于校正由所述手抖动探测部分探测到的图像拾取元件的抖动所引起的图像弥散的弥散校正角度，并发送使第二次级组在基于弥散校正角度的位置上定位的驱动信号；以及
手抖动驱动部分，用于接收从所述手抖动控制部分发送出的驱动信号，并且基于所接收到的驱动信号在垂直于光轴的方向上位移所述第二次级组。
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