来，描述本发明的各实施例中的变焦镜头的特征。在具有负折光力的透镜单 元被布置为最接近物体侧的变焦镜头中，为了使聚焦透镜单元小型化，不优选使用由具有 大的透镜直径的多个透镜构成的第一透镜单元来作为聚焦透镜单元。作为聚焦透镜单元， 更优选地，选择如下的透镜单元，该透镜单元具有相对小的透镜直径，被布置在第一透镜单 元的像侧，并且尺寸小且重量轻。
[0077] 此外，为了减轻聚焦透镜单元的重量，希望聚焦透镜单元由一个透镜元件（lens element)构成。在此所用的术语"透镜元件"是指一体地形成的透镜，例如单透镜、通过接 合多个透镜而形成的接合透镜，或者通过在球面透镜的面上层压树脂层而形成的复制非球 面透镜。在聚焦透镜单元由少量透镜构成的情况下，为了抑制伴随聚焦的像差变动，需要减 小聚焦透镜单元的折光力（焦距的倒数）。
[0078] 然而，当减小聚焦透镜单元的折光力时，在从无限远物点到近距离物点的聚焦期 间，聚焦透镜单元的移动量增大，并且变焦镜头的整个系统尺寸增大。为了在减小聚焦透镜 单元的尺寸和重量、并且使变焦镜头的整个系统小型化的同时，获得高的光学性能，构造透 镜系统使得伴随聚焦的像差变动变为相对小，是很重要的。特别地，适当地设置聚焦透镜单 元的折光力和透镜结构，是很重要的。
[0079] 各实施例中的变焦镜头从物体侧到像侧依次包括具有负折光力的第一透镜单元 L1、具有正折光力的第二透镜单元L2、具有负折光力的第三透镜单元L3、具有负折光力的 第四透镜单元L4、以及包括至少一个透镜单元的后透镜组Lr。然后，使各对相邻透镜单元 之间的间隔在变焦期间改变。第三透镜单元L3由一个透镜元件构成，第三透镜单元L3被 构造为在聚焦期间在光轴方向上移动。
[0080] 此外，为了缩短在广角端的变焦镜头的总长度（从第一个透镜面到像面的距离）， 可以在像侧布置具有负折光力的透镜单元。在各实施例中，在第三透镜单元L3与第四透镜 单元L4之间，适当地分配透镜单元的折光力，以减小聚焦期间的像差变动，同时缩短变焦 镜头的总长度。
[0081] 在根据本发明的变焦镜头中，满足以下条件式：
[0082] 0? 85〈|f3/fw|〈3. 15 ? ? ? (1)
[0083] 其中，fw表示变焦镜头在广角端的焦距，并且f3表示第三透镜单元L3的焦距。
[0084] 此外，在根据本发明的变焦镜头中，满足以下条件式：
[0085] 1. 20〈f4/f3〈ll. 50 ? ? ? (3);并且
[0086] -1. 80〈m4/fw〈-l. 25 ? ? ? (4)，
[0087] 其中，f4表示第四透镜单元L4的焦距，m4表示在从广角端到远摄端的变焦期间第 四透镜单元L4的移动量。
[0088] 在此所用的术语"在从广角端到远摄端的变焦期间透镜单元的移动距离"是指如 下两个位置之差，其中一个位置是在广角端的透镜单元在光轴上的位置，另一位置是在远 摄端的透镜单元在光轴上的位置。当与在广角端相比、在远摄端透镜单元更接近物体侧时， 移动距离的符号是正的，并且当与在广角端相比、在远摄端透镜单元更接近像侧时，移动距 离的符号是负的。
[0089] 接下来，描述上述各条件式的技术含义。条件式（1)旨在适当地设置第三透镜单 元L3的负折光力，从而使变焦镜头小型化，同时获得高的光学性能。
[0090] 当绝对值低于条件式（1)的下限值时，第三透镜单元L3的负折光力变得过强，即， 负折光力的绝对值变得过大，并且在聚焦期间光学性能的变动增大。当绝对值超过条件式 (1)的上限值时，第三透镜单元L3的负折光力变得过弱，即，负折光力的绝对值变得过小， 并且在从无限远物点到近距离物点的聚焦期间第三透镜单元L3的移动量变大。结果，聚焦 速度变低，另外，变焦镜头的整个系统尺寸增大。此外，更优选地，将条件式（1)的数值范围 设置如下：
[0091] 1. 10<|f3/fw|<2. 45 ? ? ? (la) 〇
[0092] 条件式（3)旨在适当地设置在第三透镜单元L3方面的负折光力和在第四透镜单 元L4方面的负折光力的分配，从而使变焦镜头小型化，同时获得高的光学性能。
[0093] 当比例低于条件式（3)的下限值时，在第四透镜单元L4方面的负折光力的分配 变得过大，结果，在从无限远物点到近距离物点的聚焦期间的第三透镜单元L3的移动量变 大，并且聚焦速度降低，这是不利的。另外，变焦镜头的整个系统的尺寸不利地增大。当比 例超过条件式（3)的上限值时，第三透镜单元L3的负折光力的分配变得过大，结果，在聚焦 期间的光学性能的变动增大，并且变得难以抑制变动。
[0094] 条件式（4)旨在适当地设置第四透镜单元L4在变焦期间的移动量，从而使变焦镜 头小型化，同时获得高的光学性能。当比例低于条件式（4)的下限值时，第四透镜单元L4在 变焦期间的移动量变得过大，并且变得难以确保第三透镜单元L3在进行聚焦时的移动量。 另外，变焦镜头的整个系统的尺寸不适宜地增大。当比例超过条件式（4)的上限值时，在变 焦期间的诸如像场弯曲等的轴外像差的变动增大，并且变得难以校正轴外像差。
[0095] 此外，更优选将条件式（3)及（4)的数值范围设置如下：
[0096] 1. 30〈f4/f3〈8. 00 ? ? ? (3a);并且
[0097] -1. 65〈m4/fw〈-l. 35 ? ? ? (4a) 〇
[0098] 在根据本发明的变焦镜头中，为了进一步使变焦镜头小型化，并且在整个变焦范 围内获得高的光学性能，希望满足以下条件中的至少一者：
[0099] -1. 60〈m3/fw〈-l. 00 ? ? ? (2)
[0100] 0? 07〈dp3/fw〈0. 45 ? ? ? (5)
[0101] 0? 03〈TD3/fw〈0. 14 ? ? ? (6)
[0102] -0? 80〈（R3i-R3〇V(R3i+R3o)〈-0. 30 ? ? ? (7)
[0103] 1. 30〈|fl/fw|〈l. 83 ? ? ? (8)
[0104] 0? 70〈f2/fw〈l. 28 ? ? ? (9)
[0105] 其中，dp3表示当聚焦于无限远物体时的、在广角端从孔径光阑SP到第三透镜单 元L3的最接近物体侧的透镜面的在光轴上的距离，所述孔径光阑SP被包括在第二透镜单 元L2中，并被构造为在变焦期间与第二透镜单元一体地移动，fl表示第一透镜单元L1的 焦距，f2表示第二透镜单元L2的焦距，TD3表示第三透镜单元L3在光轴上的厚度（从最接 近物体侧的透镜面到最接近像侧的透镜面的长度），m3表示在从广角端到远摄端的变焦期 间第三透镜单元L3的移动量，并且R3o和R3i分别表示第三透镜单元L3的最接近物体侧 的透镜面和第三透镜单元L3的最接近像侧的透镜面的曲率半径。
[0106] 接下来，描述上述各条件式的技术含义。当比例低于条件式（2)的下限值时，第三 透镜单元L3在变焦期间的移动量变得过大，并且变焦镜头的整个系统尺寸增大。当比例超 过条件式（2)的上限值时，与第二透镜单元L2-体地移动的孔径光阑SP与第三透镜单元 L3之间的、在光轴上的距离变得过长，并且第三透镜单元L3的有效直径增大。因此，变得难 以减轻第三透镜单元L3的重量。
[0107] 条件式（5)涉及从孔径光阑SP到第三透镜单元L3的最接近物体侧的透镜面的在 光轴上的距离。当比例低于条件式（5)的下限值时，孔径光阑SP和第三透镜单元L3彼此 过于接近，因此变得难以布置用于聚焦的驱动机构等。当比例超过条件式（5)的上限值时， 孔径光阑SP与第三透镜单元L3之间的在光轴上的距离变得过长，并且第三透镜单元L3的 有效直径增大。因此，变得难以减轻重量。
[0108] 条件式（6)涉及第三透镜单元L3在光轴上的厚度（透镜单元厚度）。当比例低于 条件式（6)的下限值时，第三透镜单元L3的厚度变得过小，因此变得难以加工透镜。当比 例超过条件式（6)的上限值时，第三透镜单元L3的厚度变得过大，因而变得难以减轻重量。
[0109] 条件式（7)涉及第三透镜单元L3在物体侧的透镜面和第三透镜单元L3在像侧的 透镜面的形状。当比例低于或超过条件式（7)的下限值或上限值时，伴随聚焦的各种像差 的变动变大，并且变得难以抑制各种像差的变动。
[0110] 条件式（8)涉及第一透镜单元L1的负折光力，并且旨在获得高的光学性能，同时 使变焦镜头小型化。当绝对值低于条件式（8)的下限值时，第一透镜单元L1的负折光力变 得过强，并且变得难以满意地校正各种像差，特别是轴外像差。当绝对值超过条件式（8)的 上限值时，第一透镜单元L1的负折光力变得过弱，并且变焦镜头的整个系统尺寸增大。
[0111] 条件式（9)涉及第二透镜单元L2的正折光力，并且旨在获得高的光学性能，同时 使变焦镜头小型化。当比例低于条件式（9)的下限值时，第二透镜单元L2的正折光力变得 过强，并且变得难以满意地校正各种像差，特别是轴向像差。当比例超过条件式（9)的上限 值时，第二透镜单元L2的正折光力变得过弱，并且用于变倍的第二透镜单元L2的移动量增 大。因此，变焦镜头的整个系统尺寸增大。更优选将条件式（2)及（5)至（9)的数值范围 设置如下：
[0112] -1. 55<m3/fw<-l. 10 ? ? ? (2a)
[0113] 0? 075〈dp3/fw〈0. 410 ? ? ? (5a)
[0114] 0? 035〈TD3/fw〈0. 130 ? ? ? (6a)
[0115] -0? 68〈（R3i-R3〇V(R3i+R3o)〈-0. 31 ? ? ? (7a)
[0116] 1. 40< | f 1/fw | <1. 75 ? ? ? (8a)
[0117] 0? 85〈f2/fw〈l. 10 ? ? ? (9a)。
[0118] 在各实施例中，第二透镜单元L2由具有正折光力的第一透镜子单元和具有正折 光力的第二透镜子单元构成，并且优选地，第一透镜子单元被构造为在像模糊校正期间移 动，以具有与光轴垂直的方向的分量。此外，优选地，第一透镜子单元由一个透镜元件构成。 由此，变得易于快速地进行像模糊校正，并且在像模糊校正之后维持良好的光学性能。优选 地，第四透镜单元L4具有至少一个非球面。由此，变得易于在整个变焦范围内获得高的光 学性能。
[0119] 在各实施例的变焦镜头中，在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜单元L1被 构造为向像侧移动，然后向物体侧移动。在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜单元L1 被构造为向像侧移动，然后向物体侧移动，这有助于容易地减小变焦镜头的总长度。
[0120] 在各实施例的变焦镜头中，第三透镜单元L3由一个透镜元件构成。由此，变得易 于减轻充当聚焦透镜单元的第三透镜单元L3的重量。在各实施例的变焦镜头中，第四透镜 单元L4由一个透镜元件构成。由此，变得易于使变焦镜头的整个系统小型化。此外，第四 透镜单元L4具有至少一个非球面。在如下的第四透镜单元L4上形成非球面，所述第四透 镜单元L4相对靠近孔径光阑SP，并且在所述第四透镜单元L4中，轴外光线易于在广角端和 远摄端分离，结果，针对具有相对小的直径的透镜来有效地使用非球面，从而满意地校正各 种像差。
[0121] 在各实施例的变焦镜头中，后透镜组Lr由具有正折光力的第五透镜单元L5构成， 第五透镜单元L5由一个透镜元件构成。利用场透镜效应减小了轴外光线在像面上的入射 角度，从而获得良好的光学性能，而不会增大变焦镜头的整个系统的尺寸。此外，后透镜组 Lr由具有正折光力的第五透镜单元和以及具有正折光力的第六透镜单元构成，利用场透镜 效应减小了轴外光线在像面上的入射角度，从而获得良好的光学性能，而不会增大变焦镜 头的整个系统的尺寸。
[0122] 接下来，参照图17描述根据本发明的实施例的数字静态照相机，该数字静态照相 机使用各实施例中描述的变焦镜头作为摄像光学系统。
[0123] 在图17中，例示了照相机主体20、以及由在第一至第八实施例的任一个中描述的 变焦镜头构成的摄像光学系统21。诸如CCD传感器或CMOS传感器等的固态摄像元件（光 电转换元件）22被包括在照相机主体中，以接收由摄像光学系统21形成的被摄体像的光。 存储器23记录与由固态摄像元件22进行了光电转换的被摄体像相对应的信息。取景器24 由液晶显示板等构成，以观察在固态摄像元件22上形成的被摄体像。
[0124] 根据本发明的变焦镜头可以被应用于诸如上述数字静态照相机等的摄像装置，以 实现具有小尺寸和高光学性能的摄像装置。各实施例中的变焦镜头可以类似地应用于具有 快速复原反光镜的单镜头反光照相机，或者不具有快速复原反光镜的无反光镜单镜头反光 照相机。
[0125] 以下示出与第一至第八实施例相对应的第一至第八数值实施例。在第一至第八数 值实施例中的各个中，符号i表示从物体侧起的面的顺序。在第一至第八数值实施例中的 各个中，符号ri表示从物体侧算起的第i透镜面的曲率半径，符号di表示从物体侧算起的 第i面与第（i+1)面之间的透镜厚度或空气间隔，符号ndi和v di分别表示从物体侧算起 的第i面与第（i+1)面之间的材料的折射率和阿贝（Abbe)数。符号BF表示后焦距。当X 轴被设置在光轴方向上、H轴被设置在与光轴垂直的方向上、光的行进方向被定义为正、近 轴曲率半径由R表示并且非球面系数由K、A2、A4、A6、A8、A10及A12表示时，非球面形状由 下面的等式给出：
[0127] 在各非球面系数中，"e-x"是指"10 x"。除了诸如焦距及f数等的规格之外，变焦 镜头的半视角及像高是确定半视角的最大像高，并且变焦镜头的总长度是从第一个透镜面 到像面的距离。后焦距BF表示从最后透镜面到像面的长度。此外，关于各透镜单元的数据 表示各透镜单元、由2a表示的第一透镜子单元和由2b表示的第二透镜子单元的焦距。
[0128] 此外，使各光学面的间隔（可变）的部分在变焦期间改变，并且与焦距相对应的面 间隔在附表中被示出。请注意，在表1中，示出了基于以下描述的第一至第八数值实施例中 的透镜数据的、各条件式的计算结果。
[0129] [第一数值实施例]
[0130] 单位.mm 面数据 面编号 i* d nd vd 有效直径 1 74.240 1 10 1.77250 49.6 28.00 2 13.575 5.43 22.11 3* 90.868 2.11 1.52996 55 8 22.09 4* 28.303 0.20 21.76 5 25.310 3.76 1.84666 23.9 21.69 B 56.582 (变量） 20.66 7 806.621 1.76 1.48749 10.17 I -29.802 0.80 10.31 9 10.514 3.32 1.60311 60 6 10.30 10 -147.363 0.50 1.90366 9.53 11 23.292 2.69 9.18 la C光阑） 前 2.02 8.73 13^ 14.472 1.88 1.58313 594 8.33 14 354.388 (变量） 7.95 15 41.527 0.62 1.70000 48.1 7.79 16 8.797 1.29 1.53775 74.7 7.96 17 13.459 (变以:） 8.20 18* -11.998 1.86 1.52996 55.8 11.48 19* -16.160 (变以:） 13.52