镜筒、照相机和移动信息终端的制作方法

专利名称：镜筒、照相机和移动信息终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种镜筒，当镜筒处于折叠位置时，其能够将多个镜头组中的至少一个缩回到光轴之外，本发明还涉及一种使用该镜筒的照相机和使用该镜筒的移动信息终端。

背景技术：
传统上，在诸如数码照相机之类的成像装置中，随着具有能够改变焦距的变焦镜头的高性能镜筒的进步，或者根据用户需求实现成像装置的小型化，已经越来越多地使用了可折叠镜筒，在该镜筒不拍照时，多个镜头组折叠(collapse)在镜筒中。
此外，由于需要不仅简单地减小尺寸而且需要进一步减小厚度，所以，现在重要的是将镜筒处于折叠位置时的厚度减小到最大位置。作为处理减小镜筒厚度的需求的技术，已经使用了可折叠镜筒，其中将多个镜头组保持在其中的镜头组在不使用时缩回到成像装置中，并且其中一个镜头组在镜头组折叠时缩回到镜头组的光轴之外。
将其中一个镜头组缩回到光轴之外的技术例如在JP No.2003-315861A(专利文件1)和JP No.2003-149723A(专利文件2)中披露。根据专利文件1和2中公开的结构，由于设置在光轴上的多个镜头组中的其中一个在镜头组折叠时缩回到光轴之外，所以镜筒沿光轴方向的整体尺寸可以减小。
然而，在如上所述的专利文件1和2中公开的结构中，缩回到光轴之外的镜头基本上定位在镜筒中设置的用来将镜头组保持在其中的可折叠镜头柱(lens cylinder)内，即使在镜头缩回之后也是如此。因此，必须在镜头柱中提供足以容纳缩回镜头的空间。在镜头柱中提供这样的空间会导致镜头柱直径更大，最终导致镜筒在横向于光轴的平面内的尺寸更大。
因此，问题在于传统的镜筒通过在镜筒中提供容纳缩回镜头的空间而具有很大的直径。
同时，代替使用银盐胶卷的传统银盐照相机，已经快速使用了一种称之为数码照相机或电子照相机的照相机，其中物体成像在例如固态的图像传感装置例如CCD(电荷耦合装置)以得到静止的或移动的物体的成像数据，并且成像数据数字记录在非易失的半导体存储器或类似物中，其典型实例为闪存。
数码照相机具有非常大的市场，并且数码照相机用户的需求包括各个方面。高质量的照片和小型化的数码照相机一直是用户想要的并且占有很大比重。
因此，高性能和小型化二者都是用作摄影镜头的变焦镜头所需要的。在小型化的照相机中，有必要减小镜头单元在其使用时的整体长度，即，镜头单元距物体最近的镜头表面和照相机成像平面之间的距离。
也重要的是，通过使得镜头单元的各个镜头组变薄来减小镜头单元在其折叠在照相机主体中时的整体长度。此外，需要变焦镜头具有高性能，遍及变焦区域变焦镜头具有的分辨率对应于具有至少大约3-5百万像素或者更多像素的图像传感装置。
许多用户希望摄影镜头具有广角，期望变焦镜头在广角位置处的半视场角为38度或更大。38度的半视场角对应于换算成使用35毫米尺寸或Leica尺寸银盐胶卷的35毫米银盐照相机的28毫米的焦距。此外，还希望照相机具有可能的大变焦放大率变化率(zooming changing magnification ratio)。如果变焦镜头的焦距在换算成35毫米银盐照相机时为28-135毫米范围，则变焦镜头可拍摄几乎最普通的照片。这种变焦镜头的放大率变化率为大约4.8倍。
因此，对于数码照相机来说，需要与上述放大率变化率相似或比其更大的放大率变化率。
虽然使用了各种数码照相机变焦镜头单元，但是很难将包括5个镜头组或更多镜头组的镜头单元的整体厚度减小，所述镜头单元不适用于镜头单元的小型化。
作为更一般的类型，已知了一种放大率变化率为三(3)倍的变焦镜头单元。该变焦镜头单元包括具有负焦距或负折射率的第一镜头组、具有正焦距或正折射率的第二镜头组、和具有正折射率的第三镜头组，它们从物体依次布置，以及设置在面对物体的第二镜头组的一侧并且随第二镜头组一起移动的孔径光阑。根据从短焦距端到长焦距端的改变放大率的操作，第二镜头组从成像平面单调移动到物体，并且第一镜头组移动以修正由于改变放大率的操作导致的成像平面位置的改变。
然而，这种变焦镜头单元不适用于四(4)倍或更大倍的高放大率变化率结构。
例如，在JP H11-174330A等中，公开了一种变焦镜头单元，其包括具有正折射率的第一镜头组、具有负折射率的第二镜头组、孔径光阑、具有正折射率的第三镜头组、和具有正折射率的第四镜头组，它们从物体依次布置。第一和第三镜头组单调移动到物体，第二镜头组保持在固定位置，第四镜头组根据从广角位置到长焦位置的改变放大率的操作而适当移动。
此外，例如，在JP H4-296809A(JP Pat.3008380)等中，公开了一种变焦镜头单元，其中第一和第三镜头组单调移动到物体，第二镜头组单调移动到成像平面，第四镜头组根据从广角位置到长焦位置的改变放大率的操作而适当移动。
此外，例如，在JP2001-56436A等中，公开了一种变焦镜头单元，其中，第一镜头组保持在固定位置，第二镜头组单调移动到成像平面，第三镜头组根据从广角位置到长焦位置的改变放大率的操作而适当移动。
换言之，例如，如JP S 62-24213和JP H 3-33710A中公开的那样，作为一种适于该变化放大率的类型，公知了一种变焦镜头单元，其包括具有正折射率(焦距)的第一镜头组、具有负折射率的第二镜头组、具有正折射率的第三镜头组、具有正折射率的第四镜头组，它们从物体依次布置，以及邻近第三镜头组布置的孔径光阑。
根据从广角位置到长焦位置的改变放大率的操作，第一和第三镜头组保持在固定位置，第二镜头组单调从物体移动到成像平面，第四镜头组移动以修正由于改变放大率的操作导致的成像平面位置的改变。这种类型的变焦镜头单元用在许多摄影机或数码照相机一部分中，因为少量的两个镜头组被移动并且因此镜筒的结构得以简化。
然而，在这种变焦镜头单元中，因为实现改变放大率的操作几乎必需确保第二镜头组有大的移动量，所以邻近第三镜头组布置的孔径光阑总是与第一镜头组分开布置的。因此，问题在于，第一镜头组在提供广角时尺寸变得很大。
JP2001-56436A还公开了孔径光阑设置在第二和第三镜头组之间，第二和第三镜头组相对于彼此沿相反方向移动，并且第二镜头组的移动量通过在改变放大率操作中采用了第三镜头组而得以减小，因此提供了小尺寸的第一镜头组。JP H6-94997A公开了相似的结构。
然而，即使在这种类型的变焦镜头单元中，第一镜头组保持在固定位置，从而因为镜头单元的整体长度一般是恒定的，所以如果广角位置处的半视场角增加到38度或更大时，会形成大尺寸的第一镜头组。因此，很难将广角位置处的半视场角增加到38度或更大。
如上所述，在第一镜头组的位置固定的变焦镜头单元中，没有可能将广角位置处的半视场角增加到38度或更大，第一镜头组优选是移动的。通过将镜头单元在广角处的整体长度设定得短于长焦处的整体长度，避免了第一镜头组的尺寸太大，并且实现了足够的广角。
JP H11-174330A和JP H4-296809A公开了第一镜头组根据从广角位置到长焦位置的改变放大率的操作而单调移动到物体，如上所述。
然而，在这些专利文件公开的变焦镜头单元中，广角位置处的半视场角被限制为大约25-32度，广角仍然不够。
同时，具有对物体成像功能的装置将传统的静物照相机、电子静物照相机、数码照相机或具有为动态物体成像功能的摄影机概括为各种信息装置例如移动信息终端装置。变焦镜头被概括为用于这些装置的镜头，越来越需要更宽范围的大放大率变化率和高性能。
特别地，在用来为图像传感装置上的物体成像的变焦镜头中，需要变焦镜头具有的分辨率可对应于遍及变焦区域具有至少大约3-5百万像素或更多像素的图像传感装置，如上所述。然而，对于该变焦镜头来说，需要更高的象差修正，因为图像传感装置的尺寸被进一步减小，并且使用了对角线尺寸为6-9毫米的图像传感装置，并且在紧凑的图像传感装置中在实现3-5百万像素的情况下，像素间距为3毫米或更小。
例如，如果像素间距设定为2.5微米，因为尼奎斯特频率为200数每毫米并且衍射极限也是个问题，所以象差修正的容许量小于银盐照相机的容许量。
非常需要一种具有宽视场角特性的摄影镜头，优选地，变焦镜头广角位置处的半视场角为至少35度，如果可能的话，为38度或更大。如上所述，38度的半视场角对应于换算成使用35毫米尺寸或Leica尺寸银盐胶卷的银盐照相机的28毫米焦距。在实现这种宽视场角时，经常容易产生离轴象差，例如畸变象差、放大率的色差等，因此在考虑到图像传感装置的像素间距很小的实际情况下，镜头的设计是非常难的。
关于放大率变化率，如果变焦镜头的焦距范围在换算成35毫米银盐照相机时为大约28-135毫米(大约4.8倍)，通过该变焦镜头可以完成几乎所有正常的照片。
作为适于高变化放大率的其他类型的变焦镜头，公知了一种变焦镜头，其包括具有正折射率的第一镜头组、具有负折射率的第二镜头组、具有正折射率的第三镜头组，其从物体依次布置，以及邻近第三镜头组的面对物体的侧面布置的孔径光阑，如JP H11-109236A、JP H11-142733A和JP H11-242157A公开的那样。在从广角位置到长焦位置的改变放大率的操作中，每个镜头组被移动或固定，因此第一和第三镜头组之间的间隔较大，并且第二和第三镜头组之间的间隔较小。
JP S 62-24213A、JP H3-33710和JP H6-94997A公开了，除了上述结构之外，具有正折射率的第四镜头组布置在第三镜头组成像侧中。
如上所述的传统变焦镜头在三个镜头组结构或四个镜头组结构中具有的放大率变化率为5倍或更大，但是它们在广角位置处没有35度或更大的半视场角。
即使在JP H11-142788A中，其公开了最宽的视场角，放大率变化率为3-5倍，半视场角为25-34度，在公开了最宽的34度半视场角的实施例中，放大率变化率被限制为三(3)倍。因此，传统的变焦镜头不能响应于目前要求的同时满足更宽的视场角和高的放大率变化率的更高的性能。


发明内容
本发明的目的是提供一种能够在镜头组折叠时减小镜头组光轴方向的尺寸和横向于光轴的平面中的尺寸的镜筒，以及使用该镜筒的照相机和使用该镜筒的便携式信息终端。
为了实现该目的，根据本发明的一个实施例，镜筒包括固定柱、连接到固定框架的伸缩柱和保持在伸缩柱内侧的多个可移动的镜头组。镜头驱动装置沿镜头组的光轴在折叠位置和伸出位置之间驱动带有镜头组的伸缩柱，其中在折叠位置，伸缩柱折叠在固定框架中，在伸出位置，伸缩柱伸出固定框架之外。至少其中一个镜头组可沿横向于光轴的方向移动到伸缩柱之外。可缩回的镜头组在缩回时穿过伸缩柱从光轴移动到伸缩柱外侧的位置。
因为可缩回的镜头组移动到伸缩柱之外，所以不需要在伸缩柱中提供用来容纳可缩回镜头组的任何空间。
本发明的另一目的是提供一种具有大变化放大率的紧凑型镜筒。
为了实现该目的，根据本发明的另一实施例，镜筒包括变焦镜头，所述变焦镜头包括从物体依次布置的具有正折射率的第一镜头组、具有负折射率的第二镜头组、孔径光阑、具有正折射率的第三镜头组和具有正折射率的第四镜头组，其中第一和第三镜头组根据从广角位置到长焦位置的改变放大率单调移动到物体，在从广角位置改变放大率到长焦位置时，第二镜头组的位置被保持固定，第四镜头组被移动以定位到在长焦位置比广角位置更接近成像平面的位置，并且满足以下的条件方程 0.60＜m4T＜0.85 其中m4T表示长焦位置处的第四镜头组的成像放大率。
根据本发明的另一方面，提供了一种镜筒，包括(1)配置用来容纳在固定框架内的伸缩柱；(2)配置用来保持在伸缩柱内的多个镜头组；(3)镜头驱动装置，所述镜头驱动装置配置用来沿伸缩柱的纵轴在折叠位置和伸出位置之间驱动所述多个镜头组，其中在折叠位置，所述多个镜头组的至少一部分折叠在固定框架中，在伸出位置，所述多个镜头的至少一部分伸出固定框架之外；和(4)可缩回的镜头组，其配置用来在伸缩柱处于伸出位置时通过固定框架的壁中的开口储存在固定框架中。
根据本发明另一方面，提供了一种镜头驱动设备，包括驱动装置，所述驱动装置配置用来通过伸缩柱驱动(1)用来保持包括至少一个可变放大率镜头组的第一镜头组的镜头保持框架和(2)用来保持至少一组的可缩回镜头保持框架，其中所述伸缩柱配置用来将多个镜头组保持在折叠位置和伸出位置之间，其中在折叠位置处，第一镜头组的至少一部分被折叠，在伸出位置，第一镜头的至少一部分朝向物体移动。另外，驱动装置包括第一马达，所述第一马达配置用来在镜头保持框架中在折叠位置和伸出位置之间驱动伸缩柱内，和第二马达，所述第二马达配置用来在伸缩柱处于伸出位置时通过固定框架的壁中的开口将可缩回镜头保持框架驱动到与伸缩柱连接的固定框架中。



图1是透视图，示出了在从物体观察时的包括根据本发明第一实施例的镜筒并且镜头组被折叠时的光学系统装置主要部件的结构； 图2是透视图，示出了从成像平面观察时的图1所示镜筒的主要部件； 图3是示意性透视图，示出了在从物体观察时的包括镜筒并且镜筒被关闭的光学系统装置的主要部件的结构； 图4是示意性透视图，示出了从成像平面观察时的图3所示的镜筒的主要部件的结构； 图5是从成像平面观察时的镜筒主要部件的结构的示意性透视图，其状态为镜筒被打开为摄影状态，同时镜头组伸出； 图6是从成像平面观察时的镜筒的主要部件的结构的透视图，其处于摄影状态，同时镜头组伸出； 图7是从物体观察时的第三框架、冲击防止带和第四框架的布局的透视图，其状态为镜头组处于折叠位置，用来解释保持第三镜头组和冲击防止带的第三框架的操作； 图8是从物体观察时的第三框架、冲击防止带和第四框架的布置的透视图，用来解释保持第三镜头组和处于摄影状态的冲击防止带同时该镜头组突起的第三框架的操作； 图9A和9B是垂直剖视图，示出了分别处于镜头组伸出的摄影状态和镜头组缩回而折叠的折叠状态时的关于光轴的上一半和下一半的镜头组的主要部件、镜头保持框架和镜筒的各种镜头柱； 图10是示意性展开主视图，示出了处于展开状态的形成在第二旋转柱上的凸轮槽的形状； 图11是示意性展开主视图，示出了处于展开状态的形成在凸轮柱上的凸轮槽的形状； 图12是示意性展开主视图，示出了处于展开状态的形成在第一衬套上的键槽和凸轮槽的形状，螺旋面被略去； 图13A到13C是示意性展开主视图，示出了处于展开状态的形成在固定框架上的键槽和凸轮槽的形状，螺旋面被略去； 图14A和14B是侧视图，示出了第三框架和其驱动系统的结构； 图15是透视图，示出了第三框架和其驱动系统的结构； 图16A和16B是从成像平面观察时的第三框架部分的后视图，用来解释第三框架的操作； 图17A和17B是透视图，示出了从物体观察时的根据本发明第二实施例的照相机的结构和外观，其中图17A示出了摄影镜头折叠在照相机主体中的状态，图17B示出了摄影镜头从照相机主体突起或伸出的状态； 图18是从用户观察时的透视图，示意性地图示了图17A和17B的照相机结构和外观； 图19是框图，示意性地示出了图17A和17B的照相机的功能结构； 图20A和20B是从成像平面观察时的镜筒部分的结构和照相机前盖结构的分解透视图，其中镜筒部分所处的状态为根据本发明第三实施例的照相机的镜头组部分突起，前盖结构所处的状态为镜筒半关闭(halfway closed)； 图21是从物体观察时的处于图20所示状态的结构的分解透视图； 图22是从成像平面观察的除去了内盖的照相机前盖结构的后视图； 图23是简图，示出了镜筒从打开位置到关闭位置操作的状态； 图24A1和24A2是表格，示出了镜筒的复位顺序； 图24B是H信号的时序图； 图25是计时图，示出了镜筒被关闭状态下的储存顺序； 图26是流程图，示出了变焦顺序； 图27是计时图，示出了从广角到长焦的状态； 图28是计时图，示出了从长焦到广角的状态； 图29A、29B和29C是沿光轴的示意性剖视图；每个视示了根据本发明实施例1的变焦镜头的光学系统的结构； 图30A、30B和30C是沿光轴的示意性剖视图；每个视示了根据本发明实施例2的变焦镜头的光学系统的结构； 图31A、31B和31C是沿光轴的示意性剖视图；每个视示了根据本发明实施例3的变焦镜头的光学系统的结构； 图32A、32B和32C是沿光轴的示意性剖视图；每个视示了根据本发明实施例4的变焦镜头的光学系统的结构； 图33是简图，示出了根据图29A所示的本发明实施例1的变焦镜头广角位置处的球面象差、象散、畸变和彗形象差； 图34是简图，示出了根据图29B所示的本发明实施例1的变焦镜头中等焦距处的球面象差、象散、畸变和彗形象差； 图35是简图，示出了根据图29C所示的本发明实施例1的变焦镜头长焦位置处的球面象差、象散、畸变和彗形象差； 图36是简图，示出了根据图30A所示的本发明实施例2的变焦镜头广角位置处的球面象差、象散、畸变和彗形象差； 图37是简图，示出了根据图30B所示的本发明实施例2的变焦镜头中等焦距处的球面象差、象散、畸变和彗形象差； 图38是简图，示出了根据图30C所示的本发明实施例2的变焦镜头长焦位置处的球面象差、象散、畸变和彗形象差； 图39是简图，示出了根据图31A所示的本发明实施例3的变焦镜头广角位置处的球面象差、象散、畸变和彗形象差； 图40是简图，示出了根据图31B所示的本发明实施例3的变焦镜头中等焦距处的球面象差、象散、畸变和彗形象差； 图41是简图，示出了根据图31C所示的本发明实施例3的变焦镜头长焦位置处的球面象差、象散、畸变和彗形象差； 图42是简图，示出了根据图32A所示的本发明实施例4的变焦镜头广角位置处的球面象差、象散、畸变和彗形象差； 图43是简图，示出了根据图32B所示的本发明实施例4的变焦镜头中等焦距处的球面象差、象散、畸变和彗形象差； 图44是简图，示出了根据图32C所示的本发明实施例4的变焦镜头长焦位置处的球面象差、象散、畸变和彗形象差； 图45是示出了实施例5的变焦镜头的镜头结构的视图； 图46是示出了实施例6的变焦镜头的镜头结构的视图； 图47是示出了实施例7的变焦镜头的镜头结构的视图； 图48是示出了实施例8的变焦镜头的镜头结构的视图； 图49是简图，示出了实施例5的变焦镜头短焦距位置处的象差； 图50是简图，示出了实施例5的变焦镜头中等焦距位置处的象差； 图51是简图，示出了实施例5的变焦镜头长焦距位置处的象差； 图52是简图，示出了实施例6的变焦镜头短焦距位置处的象差； 图53是简图，示出了实施例6的变焦镜头中等焦距位置处的象差； 图54是简图，示出了实施例6的变焦镜头长焦距位置处的象差； 图55是简图，示出了实施例7的变焦镜头短焦距位置处的象差； 图56是简图，示出了实施例7的变焦镜头中等焦距位置处的象差； 图57是简图，示出了实施例7的变焦镜头长焦距位置处的象差； 图58是简图，示出了实施例8的变焦镜头短焦距位置处的象差； 图59是简图，示出了实施例8的变焦镜头中等焦距位置处的象差； 图60是简图，示出了实施例8的变焦镜头长焦距位置处的象差。

具体实施例方式 下面将参考附图详细描述本发明的一些实施例。
图1-16和20图示了根据本发明的镜筒的第一实施例。
在图1-16和20中，镜筒包括具有固定柱21a的固定框架21、连接到固定框架21的伸缩柱单元或伸缩柱、和多个设置在伸缩柱中的镜头组。伸缩柱可沿多个镜头组的光轴X移动和折叠。
镜头组包括例如第一镜头组11、第二镜头组12、第三镜头组13和第四镜头组14，其布置在伸缩柱中(见图9)。
伸缩柱包括例如第一旋转柱22、第一衬套23、第二旋转柱24、第二衬套25、凸轮柱26、线性移动柱27、和用来保持第三镜头组13的第三框架31(见图5和8)。如下所述，第一旋转柱22等带着多个镜头组11-14沿光轴相对于彼此移动。可使用任何形状或结构代替伸缩柱。例如，可使用多个周向隔开的滑动杆或带，而无需限制为伸缩柱的圆柱形形状。
如图9所示，第一、第二、第三和第四镜头组11、12、13和14从物体(未示出)依次定位并且布置在光轴X上。快门/孔径光阑单元15布置在第二镜头组12和第三镜头组13之间。第一、第二、第三和第四镜头组11、12、13和14和快门/孔径光阑单元15配置用来在伸缩柱沿光学方向移动时沿光轴方向移动。
为成像设备或光学装置例如数码照相机等使用的镜筒，如下所述，例如，包括CCD(电荷耦合装置)等的固态图像传感装置16布置得邻近第四镜头组14的成像平面的侧面。
参考图19，第一镜头组11连接到第一框架17，如果需要的话，玻璃护罩18和低通滤波器19布置得邻近CCD 16的图像接收表面。
一般，如图9所示，如此构造镜筒，使得第一到第四镜头组可在储存在固定柱21a中的折叠位置S和伸出固定柱21a的伸出位置D之间移动，实现变焦，并且第一到第四镜头组中的至少一个镜头组可缩回到光轴之外进入图9的R处所示的缩回位置。在该实施例中，第三镜头组13的至少一部分从光轴穿过固定柱21a中设置的通孔缩回进入固定柱21a中设置的储存部件中，并且对应于如上所述的缩回位置。
关于这一点，下文将进一步描述。
第一镜头组11到第四镜头组14具有变焦镜头功能，其中焦距是可变的，如下文所述。第一镜头组11包括一个或多个镜头，并且经由整体保持第一镜头组11的第一框架17固定到线性移动柱27。
第二镜头组12包括一个或多个镜头。形成在第二框架(未示出)上用来整体保持第二镜头组12的凸轮从动件插入到凸轮柱26上形成的用于第二镜头组12的凸轮槽中，如图9和11所示，并且与第二衬套25的线性槽25a啮合，第二镜头组12通过凸轮柱26和第二衬套25支撑。
快门/光圈单元15包括快门和光圈，与快门/光圈单元15整体形成的凸轮从动件插入到凸轮柱26的用于快门/光圈的凸轮槽中，如图11所示，并且与第二衬套25上的线性槽25a啮合，因此快门/光圈单元通过凸轮柱26和第二衬套25支撑。
固定框架21包括具有形成有线性槽的内表面的圆柱部分和沿轴向方向的螺旋型凸轮槽，如图13A和13B所示。形成在第一旋转柱22基部的外周表面上的螺旋型凸轮从动件与螺旋型凸轮槽啮合，附图13C所示，形成在第一衬套23基部的内表面上的键部与固定框架21的固定框架的线性槽啮合。第一旋转柱22的内表面形成有沿横向于光轴X的平面延伸的引导槽。与引导槽啮合的是从动件或键，其形成得从第一衬套23的外周表面在其基部附近突起并且用作线性部件。
第一衬套23的内表面形成有沿光轴的线性槽和螺旋面，另外，第一衬套23形成有空隙槽，形成得从第二旋转柱24基部的外周表面在基部附近突出的凸轮从动件插入到该空隙槽中。
螺旋面形成在第二旋转柱24基部的外周表面上并且与第一衬套23的螺旋面啮合。形成得从第二旋转柱24的外周表面在基部附近突出的凸轮从动件通过第一衬套23上的凸轮从动件的空隙槽与形成在第一旋转柱22内周表面中的线性槽啮合。形成得从第二衬套25基部的外周表面突起的键部与第一衬套23内周表面上设置的线性槽啮合。
第二旋转柱24的内表面设置有沿横向于光轴X的平面延伸的引导槽，设置得从第二衬套25的外周表面突出的从动件或键啮合在第二旋转柱24的引导槽中。利用这样的结构，第二衬套25在沿光轴X移动时与第二旋转柱24一起移动，同时第二旋转柱24可相对于第二衬套25旋转。
配合到第二衬套25内周的凸轮柱26配置成这样的方式，即，形成在基部外周表面上的啮合突起配合并且啮合到第二旋转柱24的基部从而与第二旋转柱24一起整体旋转。第二衬套25的内表面沿横向于光轴X的表面设置有引导槽，并且设置在凸轮柱26的外周表面9(前侧)上的从动件或键与凸轮槽啮合。利用这种结构，凸轮柱26在沿光轴X移动时可与第二衬套25一起移动，同时相对于第二衬套25旋转。
线性移动柱27的基部插入在第二旋转柱24和第二衬套25之间，凸轮从动件形成得从线性移动柱27的外周表面在基部附近突出，凸轮从动件与第二旋转柱24的内周表面中形成的凸轮槽啮合。线性槽沿轴向方向形成在线性移动柱27的内周表面上，形成在第二衬套25外周表面上的键部与线性槽啮合。
齿轮部分形成在第一旋转柱22基部的外周上，齿轮部分与变焦马达51驱动的一个或多个齿轮啮合，因此变焦马达51的驱动力经由齿轮传递到齿轮部分，从而第一镜头组11、第二镜头组12和快门/光圈单元15以预定方式变焦。在实施例中，变焦马达包括常用的DC马达。
同时，图10示出了与线性移动柱27上的凸轮从动件啮合的第二旋转柱24上的凸轮槽。
图11分别示出了与第二镜头组12的镜头保持框架上的凸轮从动件啮合的凸轮柱26上的凸轮槽和与快门/光圈单元15的凸轮从动件啮合的凸轮柱26上的凸轮槽。
图12分别示出了与第二旋转柱24的凸轮从动件啮合的第一衬套23上的凸轮槽和与第二衬套25的键槽啮合的第一衬套23上的直槽。
图13分别示出了与固定框架的第一衬套23的键部啮合的固定框架21上的线性槽和与第一旋转柱22的凸轮从动件啮合的固定框架21的凸轮槽。
一般，与固定框架定位最近并且定位在最外周上的旋转柱一般通过螺旋面拧在固定框架上，并且螺旋面配置用来相对于固定框架以恒定的速度移动旋转柱。因此，在旋转柱逐渐从折叠位置通过短焦距/广角位置移动到长焦距/长焦位置的过程中，旋转柱在短焦距/广角时处于位于固定框架之外的半伸出状态。
相反，在上述结构中，邻近固定框架21的第一旋转柱22经由螺旋型的凸轮槽与固定框架21的固定框架螺纹连接，无需简单的螺旋型连接。通过从可折叠或折叠位置驱动到短焦距/广角位置，第一旋转柱22完全移动到最大的伸出位置。此后，如图13所示，因为凸轮槽的物体侧端与固定框架的端面平行布置，所以在从短焦距/广角位置驱动到长焦距/长焦位置过程中旋转柱22在恒定的位置旋转，而不会沿光轴X移动。
另外，第三镜头组13在折叠位置时缩回到光轴X之外，其中在折叠位置，各镜头组折叠在固定框架21中，如图9所示。第三镜头组13在镜头组的伸出位置时移动到光轴X上。
当第一旋转柱22从折叠位置移动到短焦距/广角位置时，它朝向物体伸出，同时在拉出动作的早期阶段中旋转，并且当它到达最大的伸出位置时，设置在固定框架上并且包括光反射器、光断续器、叶片开关等的变焦位置检测器例如产生变焦位置参考信号。因此，当产生变焦位置参考信号时，因为它可判断出第一旋转柱22到达最大伸出位置，所以它有可能启动将第三框架31移动到光轴X上。因此，第二镜头组12和第四镜头组14之间可将第三镜头组13插入到光轴X中的空间通过在伸出动作的更早步骤处完全拉出第一旋转柱22和邻近固定框架的第一衬套23可预先保证。
如下所述，在第一旋转柱22一到达最大伸出位置时，就产生变焦位置参考信号，确保了插入第三镜头组的空间，并且立刻开始插入第三镜头组。因此，从电源开启时的折叠位置到短焦距/广角位置的时间可被大大缩短。
如上所述，可缩回的第三镜头组13保持到第三框架31或可缩回的镜头保持框架。第三框架31在其一端保持第三镜头组13，第三框架的另一端通过基本上与第三镜头组13的光轴平行延伸的第三组主引导轴32支撑从而能够沿第三组主引导轴32滑动并且旋转。第三框架31围绕第三组主引导轴32在设定位置和缩回位置之间旋转，其中在设定位置，第三镜头组13在摄影状态下设置在光轴上，如图8所示，在缩回位置，第三镜头组13缩回到伸缩柱之外进入固定框架21，如图2所示。
在第三框架31的旋转端的侧面上在第三镜头组13附近，曲柄形的弯曲部分、止块31a(图15)和光屏蔽带31b设置在旋转端上从弯曲部分基本上朝向旋转端突起，所述弯曲部分用来区分第一镜头组13在平行于主引导轴的方向上在旋转轴线侧和支撑部分侧之间的位置。
在光学性能方面，为了延长长焦状态下的焦距，第三镜头组13在长焦状态下的位置处于更接近物体的伸出位置处。然而，第三框架31的可能移动量通过镜筒在折叠状态下沿光轴X的长度极限来确定。通过将第三框架31保持的第三镜头组的位置设定在最靠近物体的位置处，有可能使得长焦状态下的焦距最大化。然而，如果止块31a沿光轴的位置设置在与第三镜头组13大致相同的位置处，则第三框架子引导轴33的长度更长，并且镜筒在折叠位置时的尺寸变得更大。因此，需要止块31a设置在聚焦位置一侧，并且第三框架31形成为具有曲柄形弯曲部分的形状。
同时，第三框架31可形成为两部分，并且在这种情况下，一部分为具有曲柄形弯曲部分的部件，另一部分为用来保持第三镜头组13的部件。两部分通过固定在一起而整体操作。
如图14A和14B所示，拧在第三组引导螺杆34上的第三框架母螺纹部件35在第三框架31缩回的缩回状态下定位在最接近CCD成像平面的位置处。在这种状态下，在从镜筒的前方向第三框架31观察时，压扭弹簧37完全加载或压缩以施加恒定的顺时针力矩。
设置在第三框架31的主引导轴32上的支撑部分31g的圆柱形外周表面设置有台阶状部分31c和设置在台阶状部分31c内侧并且形成为倾斜表面的凸轮部分31e，如图14A所示。
从这种状态，当第三框架驱动马达52从镜筒前方观察时顺时针旋转时，第三组引导螺杆34通过包括齿轮71-74的齿轮机构顺时针旋转，并且第三框架母螺纹部件35沿光轴X朝向物体移动。这时，第三框架31通过压扭弹簧37的力矩力顺时针旋转，凸轮部分31e与设置在第三框架母螺纹部件35上的第一邻接部分35a啮合。
此后，当第三框架母螺纹部件35移动到最接近物体的位置时，第三框架31的光屏蔽带31b移动到第三框架光断续器38之外的位置，作为检测第三镜头组13位置的装置，从而第三框架光断续器38产生在从L或低电平到H或高电平的范围内参考信号。相应地，第三镜头组13的位置基于第三框架光断续器38的参考信号通过脉冲计数控制。
从这种状态，当第三框架母螺纹部件35移动到第三框架31的缩回开始位置B时，如图14A所示，第三框架31进一步顺时针旋转，止块31a与第三框架子引导轴33邻接，如图8和16A所示，结果，确定了第三框架31在光轴上的位置。因此，完成了第三镜头组13到达光轴的操作。在缩回开始位置B，第三框架31可朝向缩回位置S移动。
同时，光屏蔽带31b屏蔽第三框架光断续器38，如图16A所示，因此有可能确认第三框架31处于缩回开始位置B。当第三框架母螺纹部件35移动到缩回开始位置B，如图14A所示，第三框架母螺纹部件35的第一邻接部分35a与第三框架31的台阶状部分31c的前啮合部分31d接触。再者，第三框架31的台阶状部分31c具有凸轮部分31e和前啮合部分31d，该前啮合部分形成大致垂直于第三组主引导轴32的平坦表面。
通过设置在第三组主引导轴32的压扭弹簧37，在成像平面旁边，第三框架31被恒定偏压以移动到横向于光轴的方向，也就是说，从缩回位置到光轴，和沿光轴的方向，也就是说，从物体到保持板81。
另外，与压扭弹簧37接触的一部分固定框架21包括台阶37a，其形成为用来插入压扭弹簧37一端的凹部，如图14B所示，以防止压扭弹簧显著偏离出第三组主引导轴32的中心。
接下来，当第三框架母螺纹部件35移动到短焦距/广角位置或如图14A所示的广角位置W时，因为第三框架母螺纹部件35的第一邻接部分35a挤压前啮合部分31d，所以第三框架31可沿光轴X朝向物体移动到广角位置。
此外，虽然如图14所示，第三框架母螺纹部件35设置在缩回开始位置B和长焦位置T之间，因为第三框架31通过压扭弹簧37沿光轴朝向成像平面恒定挤压，所以第三组引导螺杆34、第三框架母螺纹部件35和保持板81之中产生的所有空间都指向成像平面，第三框架31可在光轴方向上确保定位精度。
第三框架母螺纹部件35拧在基本上平行于光轴设置的第三组引导螺杆34上。第三框架母螺纹部件35除了可与第三框架31的上述前啮合部分31d或凸轮部分31c啮合的第一邻接部分35a之外还包括防旋转突起35b。
防旋转突起35b滑动配合到形成在固定框架21的圆柱形部分上与光轴平行的引导槽中，作为防止第三框架母螺纹部件35随着第三引导螺杆34的旋转而一起旋转的防旋转装置。换言之，第三框架母螺纹部件35通过引导螺杆34的旋转沿光轴在前后方向上移动，因为通过配合到固定框架21的引导槽中的防旋转突起35b防止了第三框架母螺纹部件35的旋转。
如图14A详细所示，当第三框架母螺纹部件35进一步从图14A所示的缩回开始位置B朝向成像平面(图中的左侧)移动时，第三框架母螺纹部件35与第三镜头组保持框架31的台阶状部分31c的凸轮部分31e啮合。
通过压扭弹簧37的顺时针的偏置力，第三框架31与保持板81接触，第三框架31逆时针旋转克服压扭弹簧37施加的顺时针偏置力，因此第三框架31可缩回。
另一方面，当第三框架母螺纹部件35通过第三组引导螺杆34的反向旋转或逆时针旋转从长焦位置T通过广角位置W移动到缩回开始位置B时，因为第三框架母螺纹部件35的第一邻接部分35a与第三框架31的台阶状部分31c的前啮合部分31d啮合，所以第三框架31逐渐移动从物体指向成像平面，同时通过朝向光轴的偏置力和朝向成像平面的偏置力保持由第三框架子引导轴33所限制的光轴上的位置。
同时，当第三框架母螺纹部件35到达缩回开始位置B时，基部端面31f与保持板81邻接，第三框架母螺纹部件35设置得从前啮合部分31d具有一定间隔并且与台阶状部分31c的凸轮部分31e接触。
在第三框架母螺纹部件35从缩回开始位置B移动到折叠位置S时，第三框架母螺纹部件35的第二邻接部分35c与第三框架31的台阶状部分31c的凸轮部分31e滑动接触并且克服压扭弹簧37施加的旋转偏置力旋转第三框架31，从而第三框架31从光轴上的位置移动到折叠位置S。第三框架31的折叠位置S对应于这样的位置，即，在从第三框架光断续器38产生的范围从H到L的参考信号产生之后，它朝向成像平面移动预定的脉冲计数次数。在第三框架31移动到折叠位置S之后，第一镜头组11、第二镜头组12和快门/光圈单元15移动到可折叠或折叠位置。
在该实例中，在第三框架31移动到折叠位置S之前，用来保持第四镜头组14的第四框架41首先移动到折叠位置。第四框架41的第一折叠位置对应于这样的位置，即，在由第四组参考检测器或第四组光断续器47产生的范围从H到L的储存参考信号产生之后，它朝向成像平面移动预定的脉冲计数次数。在第四框架41到达第一折叠位置之后，第三框架31的储存操作开始。
也就是说，从第三框架光断续器38(见图16A)产生的从H到L的储存参考信号起，第三框架母螺纹部件35朝向成像平面移动预定的脉冲计数次数，并且第三框架31的储存操作完成。在第三框架31的储存操作完成之后，第一旋转柱22和设置在第一旋转柱22和第一衬套23等内侧的结构部件在接触第三框架31之前被储存。这使得第一旋转柱22等被储存，而不会干扰第三框架31。
通过变焦计数检测器产生的驱动脉冲计数可设定第一旋转柱22等的位置，所述变焦计数检测器包括直接连接到变焦马达51输出轴的小齿轮并且具有编码器结构和例如邻近例如小齿轮设置的第一和第二框架光断续器51a。
同时，虽然DC马达用作移动第一旋转柱22的驱动源并且第一旋转柱22的驱动位置通过包括编码器和光断续器的检测器来检测，但是在上述实例中，通过用脉冲马达结构代替整个上述结构可实现相似功能。
为了防止第三框架31与其他部件碰撞，防冲击带36，尤其如图2和7所示，在第三组主引导轴32附近旋转支撑在固定框架21上并且包括设置在防冲击带一端的旋转部分和啮合突起36a。防冲击带36被恒定偏置使得啮合突起36a通过弹簧等朝向光轴X移动。
当第三框架31定位在折叠位置时，防冲击带36通过第三框架31的旋转力克服弹簧的偏置力而被推出，并且偏转到第三框架31外侧(具体见图2和图7)。
当第三框架31旋转并定位在光轴上时，防冲击带36解脱与第三框架31的啮合并且旋转使得啮合突起36a通过偏置力朝向光轴X突出，从而使得啮合突起36a从固定框架21的固定框架内表面突出。这时，除了第一旋转柱22和第一衬套23之外，第二旋转柱24、第二衬套25、凸轮柱26和线性移动柱27都相对于啮合突起36a的突起位置定位在物体侧。因此，啮合突起36a定位得在第一旋转柱22和第一衬套23的每一个的基部的外周边缘向内突出(具体见图5、图6和图8)。
利用这种结构，即使操作者手动强制旋转第一旋转柱22并将其移动到折叠位置，防冲击带36也会首先接触第一旋转柱22。因此，因为第一旋转柱22的基部不能沿光轴朝向成像平面移动得超过防冲击带36的位置，所以防止了第一旋转柱22与第三框架31接触。于是，有可能实现防止由于强大外力导致的对第三框架31的破坏、损坏等。
另外，第一旋转柱22可在第三框架31正确移动到折叠位置之后首先移动到折叠位置。因此，在镜筒的使用或摄影状态，其中可移动的柱例如第一旋转柱22等被伸出，当由于镜筒等坠落而有大的压力作用在镜筒等的前端时，防冲击带36的啮合突起36a与第一旋转柱22和第一衬套23啮合，并且因此防止了第一旋转柱22和第一衬套23(以及第二旋转柱24、第二衬套25、凸轮柱26和线性移动柱27)进一步朝向第三镜头组13缩回，因此防止了第三框架31和第三镜头组13损坏。
通过第三框架驱动马达52，第三组引导螺杆34沿向前和相反方向旋转。第三框架驱动马达52的旋转经由依次布置的齿轮71、72、73和74传递到第三组引导螺杆34。
下面，将参考图7、8、20A和20B解释第四镜头组14的驱动结构。
在图示实施例中，用作聚焦镜头用来聚焦镜头组的第四镜头组14通过第四框架41保持，如图20A和20B所示。第四框架41包括套筒部分41a，与光轴平行设置并且固定到镜筒基部82的第四框架主引导轴44配合在该套筒部分41a中；和防旋转部分41b，与光轴平行设置并且固定到镜筒基部82的第四框架子引导轴42配合在防旋转部分41b中以限制第四框架41的旋转。利用这种结构，第四框架41可沿第四框架主引导轴44或光轴自由移动。在图示实施例中，包括步进马达的第四框架驱动马达53用作驱动第四框架41的驱动源。在第四框架驱动马达53的输出轴上设置了第四框架引导螺杆45，其拧入到第四框架母螺纹部件46中设置的螺纹孔中。
第四框架41具有用来插入第四框架母螺纹部件46的开口。该开口具有用来在成像平面一侧的垂直于光轴的平面中与第四框架母螺纹部件46啮合的啮合部分41c。通过允许第四框架41被第四框架弹簧43偏置向物体，第四框架41总是与第四框架母螺纹部件46啮合。
第四框架母螺纹部件46具有径向突起的突起46a。突起46a啮合在开口一侧设置的用来插入第四框架41的第四框架母螺纹部件46的孔41d中，因此第四框架母螺纹部件46的旋转被停止。
这样，当第四框架驱动马达53，其为步进马达，被驱动时，第四框架引导螺杆45旋转，第四框架母螺纹部件46沿第四框架引导螺杆45的轴线或光轴X在向前或相反的方向中移动。因为第四框架41与第四框架母螺纹部件46啮合，所以第四框架41随着第四框架母螺纹部件46的移动而沿光轴移动。在这种情况下，虽然第四框架引导螺杆45形成在第四框架驱动马达53的输出轴上，但是第四框架引导螺杆45可通过独立构造第四框架驱动马达53和第四框架引导螺杆45并且通过齿轮等将它们连接在一起而旋转。
第四框架41设置有光屏蔽件41e，其可屏蔽设置在镜筒基部82上的第四组光断续器47的光学通路，该光屏蔽件41e能够响应于第四框架41的移动光屏蔽通过第四组光断续器47的光学通路或使光通过。在这种情况下，通过识别光屏蔽件从光屏蔽状态设定到通光状态时刻的参考位置、从参考位置赋能任何脉冲数的脉冲波形、旋转第四框架驱动马达53，第四框架41可移动到预定位置中。
同时，第四框架41具有凹部41f，其设置在第四框架的外周边缘中并且允许作为光断续器的第三框架31的光屏蔽带31b朝向光轴移动以避免干涉第四框架41，从而第四框架41的移动量可被增加并且能够聚焦的范围可被扩大。此外，如上所述，在第四框架41和第四框架母螺纹部件46之间沿光轴方向存在间隙，但是第四框架41在光轴方向上的位置可通过第四框架弹簧43将第四框架41恒定偏置向物体而精确控制。
第一旋转柱22、第一衬套23、第一镜头组11、第二镜头组12和快门/光圈单元15的折叠位置基于设置在固定框架21上的包括光反射器等的变焦位置检测器产生的变焦位置参考信号进行控制。也就是说，在变焦位置储存参考信号从H变化到L之后，通过将它们朝向成像平面移动由作为编码器的小齿轮和邻近小齿轮设置的变焦计数检测器产生的驱动脉冲的预定脉冲计数次数，有可能完成储存操作。
在储存中，第四框架41定位在如上所述的第一折叠位置，而当第一旋转柱22移动到折叠位置时，第一旋转柱22或第一衬套23的最远端表面与第四框架41接触并且挤压第四框架41以最终移动到第二折叠位置。
通过这种操作，即使第四组光断续器47的连接位置在光轴方向上发生了变化，第四框架41也可以精确移动到折叠位置而无需复杂的调节。可实现这种操作的原因在于，形成在第四框架41中的啮合空间沿光轴方向的长度大于第四框架母螺纹部件46的厚度。
用来移动第一镜头组11、第二镜头组12和快门/光圈单元15的变焦马达51在图示实施例中构造为如上所述的DC马达，用来驱动第三镜头组13的第三框架驱动马达52和用来驱动第四镜头组14的第四框架驱动马达53一般配置为使用脉冲马达，例如，以类似软件的方式彼此结合驱动以实现例如主要由第一到第三镜头组11-13执行的正确变焦动作和主要由第四镜头组14实现的正确聚焦动作。
这里，将详细描述构成镜筒的镜头组的驱动控制系统。
驱动控制系统如图21所示。驱动控制系统包括中央处理单元(CPU)501、马达驱动器502、第一和第二框架DC马达503、第一孔径光阑马达504、第二孔径光阑马达505、快门马达506、第三框架脉冲马达507、第四框架脉冲马达508、第一和第二框架光断续器509、第一和第二框架光反射器510、第三框架光断续器511、第四框架光断续器512、第一和第二框架光断续器驱动电路513、第一和第二框架光反射器驱动电路514、第三框架光断续器驱动电路515、和第四框架光断续器驱动电路516。
CPU向马达驱动器502发出指令，例如开始设定马达驱动器502、选择驱动马达、设定驱动电压、驱动方向等。马达驱动器502根据CPU 501的指令控制第一和第二框架DC马达503、第一孔径光阑马达504、第二孔径光阑马达505、快门马达506、第三框架脉冲马达507、第四框架脉冲马达508等的马达系统。
第一和第二框架DC马达503驱动第一和第二镜头组11和12。第一和第二镜头组11和12总是响应于第一和第二框架DC马达503的驱动通过凸轮机构相对于彼此独立驱动。第一孔径光阑马达504和第二孔径光阑马达505配置为驱动快门/光圈单元15的孔径光阑。快门马达506驱动快门/光圈单元15的快门。第三框架脉冲马达507驱动第三镜头组13。第四框架脉冲马达508驱动第四镜头组14。
CPU 501通过第一和第二框架光断续器驱动电路513、第一和第二框架光反射器驱动电路514、第三框架光断续器驱动电路515和第四框架光断续器驱动电路516将驱动电流供给到作为位置检测装置的第一和第二框架光断续器509、第一和第二框架光反射器510、第三框架光断续器511和第四框架光断续器512。CPU 501也获取由第一和第二框架光断续器509、第一和第二框架光反射器510、第三框架光断续器511和第四框架光断续器512检测到的位置信息信号。
第一和第二框架光断续器驱动电路513、第一和第二框架光反射器驱动电路514、第三框架光断续器驱动电路515和第四框架光断续器驱动电路516的功能是合适地控制第一和第二框架光断续器509、第一和第二框架光反射器510、第三框架光断续器511和第四框架光断续器512中的每一个的突出电流水平和输出信号。
马达驱动器502接收来自CPU 501的指令并且执行所述指令。CPU为第一和第二框架DC马达503、第一孔径光阑马达504、第二孔径光阑马达505、快门马达506、第三框架脉冲马达507、第四框架脉冲马达508中的一个或多个选定马达设定指定电压，并且根据驱动指令的计时控制它们。
这里，以下将描述用来保护镜筒的镜头挡板62。
如图3-图5所示的镜头挡板62设置用来在储存状态下覆盖面对物体的第一镜头组11的一侧，并且保护镜头组免受污染或损坏。镜头挡板62通过挡板驱动系统63沿横向于光轴的前后方向移动。图3和4示出了镜头挡板62关闭的状态，图5示出了镜头挡板62几乎打开的状态。挡板驱动系统63通过挡板操作元件(见图17A的挡板操作元件301)的操作在关闭位置(图3和4)和打开位置(比图5所示的位置更加远离光轴的位置)之间驱动镜头挡板62。挡板驱动系统63的功能是在关闭位置沿关闭方向偏置镜头挡板62，在打开位置沿打开方向偏置镜头挡板62。
因此，当在关闭状态下朝向打开方向驱动镜头挡板62时，镜头挡板62在镜头挡板62通过预定位置时半自动移动到打开状态。而且，当试图从打开状态关闭镜头挡板62时，镜头挡板62在镜头挡板62通过预定位置时半自动移动到关闭状态。关闭状态下的位置没必要与打开状态下的预定位置相同，相反，优选地，镜头挡板具有一定程度的移动滞后特性以实现镜头挡板62的光滑操作。
挡板控制带61沿打开镜头挡板62的方向设置在固定框架21一侧以能够沿光轴方向滑动，并且如果需要的话通过弹簧等朝向物体偏置。在储存状态下，形成为弯曲形状的挡板控制带61的啮合部分与第一旋转柱22和第一衬套23的基部端面啮合，并且克服弹簧的偏置力朝向成像平面偏置，因此不与镜头挡板62接触。在使用或摄影状态，镜头挡板62完全远离各镜头组和其保持框架。在这种状态下，挡板控制带61的啮合部分的啮合被释放，并且因此挡板控制带61通过偏置力朝向物体偏置，并且然后，远端处的挡板拦截部分进入镜头挡板62的通路中。
在这种状态下，当镜头挡板62快速操作将镜筒移动到折叠位置时，镜头挡板62有可能碰到镜筒。然而，由于挡板控制带61远端的挡板拦截部分穿过镜头挡板62的通路，所以防止了镜头挡板62进入镜筒的移动通路。当各镜头组被储存并且储存状态完成时，第一旋转柱22和第一衬套23的基部端面与挡板控制带61的形成为弯曲形状的啮合部分啮合，以克服偏置力朝向成像平面为啮合部分施力。因此，镜头挡板62可移动到镜筒前部，并且因此镜头挡板62被正确设定到关闭位置。以这种方式，镜头挡板62和保持镜头组的镜头柱之间的干涉可被有效防止。
<致动顺序> 将参考图22解释上述驱动控制系统的致动顺序。
通过操作镜头挡板62，来自挡板开关(未示出)的挡板开关信号从H变化为L并且开始镜筒的初始设定。同时，利用操纵杆等(未示出)机械打开镜头挡板62来操作挡板开关，而通过挡板开关的操作打开镜头挡板。执行初始设定使得驱动马达系统的马达驱动器502初始化，和通过第一和第二框架光断续器驱动电路513、第一和第二框架光反射器驱动电路514、第三框架光断续器驱动电路515和第四框架光断续器驱动电路516使得作为位置检测装置的第一和第二框架光断续器509、第一和第二框架光反射器510、第三框架光断续器511和第四框架光断续器512初始化。
在第一和第二框架光断续器509、第三框架光断续器511和第四框架光断续器512的检测结果表明折叠位置的情况下，第一和第二框架DC马达503被采用而驱动到广角位置。第一和第二框架DC马达503的驱动量通过用来检测第一和第二镜头组移动量的第一和第二框架光断续器509来检测。通过第一和第二框架光断续器509计数脉冲信号(PI信号)的边缘部分来检测移动量。
在第一和第二框架DC马达503被致动之后立刻设定致动时期，在该期间，驱动电压低于恒定电压，以防止DC马达输入电流。在致动时期完成后，驱动电压增加到固定电压。
在第一和第二框架DC马达503致动开始设定之后立刻设定监视挡板开关或挡板SW时期，并且通过CPU 501监视挡板开关信号的状态。在监视时期期间，如果挡板开关信号表明镜头挡板处于打开状态，则快门通过用来驱动快门的快门马达50设定为完全打开。然后，通过第一和第二孔径光阑马达504和505将孔径光阑设置为中间限制状态。
在该实例中，尽管孔径光阑设定为中间限制状态，它也可能设定为打开状态或完全打开状态。
接下来，通过第四脉冲马达508预先驱动第四镜头组14。通过执行第四镜头组14的预先驱动，可减小从第一和第二镜头组开始驱动到最终第四镜头组14完成驱动的总时间。此外，通过将第四框架脉冲马达508在其预先驱动中的脉冲重复频率设定得迟于正常驱动状态中的脉冲重复频率，有可能使驱动时的力矩变大并且防止第四镜头组与其他部件干涉。
同时，由第四框架脉冲马达508产生的第四镜头组的驱动量如此设定，以致第三和第四镜头组彼此干涉。
当第四镜头组14的预先驱动完成时，设定等待通过第一和第二框架光反射器510检测参考位置。参考位置信号从H变化为L的位置变成第一和第二镜头组11和12的参考位置或HP位置。当第一和第二镜头组11和12的参考位置或HP位置检测到时，第一和第二镜头组11和12的位置信息被重置。基于位置信息通过计数第一和第二框架光断续器509的脉冲状信号(PI信号)来控制第一和第二镜头组的移动，从而获取第一和第二镜头组的移动量直到到达广角位置为止。广角位置被预先设定，但是通过将其储存在非易失储存器中并且重写其可以改变广角位置。
在到达广角位置之前的特定脉冲时期为停止控制时期，根据到达广角位置的剩余脉冲次数，通过降低驱动电压可减小到达广角位置过程中的越界(overrun)。如果第一和第二镜头组通过计数第一和第二框架光断续器509的PI信号而到达广角位置，则执行制动控制以停止第一和第二镜头组。制动期间的越界量被计数，因此第一和第二镜头组11和12的最终位置被确定。
此外，当第一和第二镜头组11和12的参考位置或HP位置被检测到时，第三框架脉冲马达507沿广角位置方向的驱动开始以利用第一和第二镜头组11和12控制第三镜头组13。通过将驱动第三组脉冲马达的脉冲重复频率高于或快于正常驱动下的脉冲重复频率，可减小第三镜头组13的驱动时间。
第三镜头组13等待通过第三框架光断续器511检测参考位置。在第三框架光断续器511的参考位置信号或HP信号从L变化为H的地方变成第三镜头组13的参考位置或HP位置。当检测到参考位置或HP位置时，重置第三镜头组13的位置信息。基于位置信息通过第三框架脉冲马达507脉冲驱动第三镜头组13以得到第三镜头组13到达广角位置的移动量。广角位置是预先设定的，但是通过将其储存在非易失储存器例如EEPROM等中并且重写其可以改变广角位置。
另外，第三镜头组13的最终停止位置变成为考虑了第一和第二镜头组11和12越界的位置。也就是说，因为第一和第二镜头组11和12的停止位置为广角位置加上越界量，所以第三镜头组13的停止位置也是考虑到第一和第二镜头组11和12越界之后的广角位置加上a。取决于第一和第二镜头组11和12变焦位置之间的脉冲次数和第三镜头组13的变焦位置之间的脉冲次数和越界量，可通过线性计算得到a值。变焦位置为在广角位置和长焦位置之间(W和T之间)相等分割为16段的其中一段。
如果第一和第二镜头组11和12的驱动完成，则检测第三镜头组13的参考位置或HP位置，并且第三镜头组13被驱动得多于特定的脉冲次数，第四框架脉冲马达508在广角无穷位置方向上的驱动开始。如果第一和第二镜头组11和12的驱动没有完成，或者第三镜头组13没有从参考位置驱动得多于特定脉冲，则第一和第二镜头组11和12的驱动完成，并且设定为待机状态，直到第三镜头组13从参考位置驱动得多于特定脉冲。当第一和第二镜头组11和12的驱动没有完成并且第四框架脉冲马达508被驱动时，同时驱动三个马达以增加电流消耗。因此，在该实例中，仅仅第三和第四镜头组被同时驱动。此外，当第四镜头组14在第三镜头组13到达多于特定脉冲次数的位置之前被驱动时，会发生第三和第四镜头组13和14之间的干涉。因此，在第三镜头组13被驱动得多于特定脉冲次数之后，开始驱动第四镜头组14。
第四镜头组14等待，通过第四框架光断续器512检测参考位置。另外，通过将第四框架脉冲马达508的驱动电压设定为低于正常驱动的电压可减小电流消耗。第四框架光断续器512的参考位置信号或HP信号从L变化为H的地方变为第四镜头组14的参考位置或HP位置。当检测到第四镜头组14的参考位置或HP位置时，重置第四镜头组14的位置信息。基于位置信息通过第四框架脉冲马达508脉冲驱动第四镜头组14以得到第四镜头组14到达广角位置的移动量。广角位置是预先设定的，但是通过将其储存在非易失储存器例如EEPROM等中并且重写其可以改变广角位置。
在该实施例中，如上所述并且如图22的计时图所示，通过将同时驱动的马达限制为两个马达可减小电流消耗，并且通过马达的优化驱动，致动马达的时间可被缩短。
接下来，将参考图23解释在第一和第二框架DC马达503的致动开始之后挡板开关信号立刻在监视挡板开关的时期期间改变为关闭状态的情况。如果挡板开关信号在此期间从打开状态变化为关闭状态，则停止驱动第一和第二框架DC马达503。
此后，第一和第二框架DC马达503的驱动开始，沿折叠位置的方向移动一定量或者特定脉冲次数。在这种情况下，驱动电压较低，并且防止了产生制动或损坏，即使在折叠位置末端，镜头挡板的操作部件与第一和第二镜头组等的冲击也是如此。通过这种控制，防止了第一和第二镜头组与镜头挡板干涉。
[重置顺序] 此外，如果第一和第二光反射器510的检测结果不为折叠位置(参考位置HP，信号L)，第三框架光断续器511的检测结果不为折叠位置(参考位置HP，信号H)，或者第四框架光断续器512的检测结果不为折叠位置(参考位置HP，信号H)，则执行重置顺序驱动。
以下参考图24描述重置顺序。
<关于第一和第二组HP信号＝H，第三组HP信号＝L，第四组HP信号＝L> 首先，作为第一和第二镜头组11和12的重置操作，第一和第二镜头组的参考位置或HP位置被检测，并且第一和第二镜头组被移动到广角位置(第一和第二组重置)。接下来，作为第四镜头组14的储存操作，第四镜头组14的参考位置或HP位置被检测，并且第四镜头组移动到折叠位置(第四组储存)。
随后，作为第三镜头组13的重置操作，第三镜头组13的参考位置或HP位置被检测，并且第三镜头组移动到广角位置(第三组重置)。
最后，作为第四镜头组14的重置操作，第四镜头组14的参考位置或HP位置被检测，并且第四镜头组移动到广角无穷位置(第四组重置)。
<关于第一和第二组HP信号＝H，第三组HP信号＝L，第四组HP信号＝H> 首先，作为第一和第二镜头组11和12后退操作(retiring operation)，第一和第二镜头组在检测到参考信号降低之后沿长焦方向驱动并且被特定的脉冲脉冲驱动(第一组后退)。接下来，作为第四镜头组14的储存操作，第四镜头组14的参考位置或HP位置被检测，并且第四镜头组移动到折叠位置(第四组储存)。随后，作为第一和第二镜头组11和12的重置操作，第一和第二镜头组11和12的参考位置或HP位置被检测，并且第一和第二镜头组被移动到广角位置(第一和第二组重置)。
接下来，作为第三镜头组13的重置操作，第三镜头组13的参考位置或HP位置被检测，并且第三镜头组移动到广角位置(第三组重置)。最后，作为第四镜头组14的重置操作，第四镜头组14的参考位置或HP位置被检测，并且第四镜头组移动到广角无穷位置(第四组重置)。
<关于第一和第二组HP信号＝H，第三组HP信号＝H，第四组HP信号＝L，第一和第二组HP信号＝H，第三组HP信号＝H，第四组HP信号＝H> 首先，作为第一和第二镜头组11和12后退操作，第一和第二镜头组在检测到参考信号降低之后沿长焦方向驱动并且被特定的脉冲脉冲驱动(第一组后退)。接下来，作为第四镜头组14的储存操作，第四镜头组14的参考位置或HP位置被检测，并且第四镜头组移动到折叠位置(第四组储存)。如果第四镜头组14的参考位置或HP位置可被检测到，作为第三镜头组的储存操作，第三镜头组13的参考位置或HP位置被检测，并且第三镜头组移动到折叠位置(第三组储存)。如果第四镜头组14的参考位置或HP位置不能被检测到，因为考虑到第四镜头组与第三镜头组13干涉，预先执行第三镜头组13的储存操作(第三组储存)。
如果第三镜头组13的储存操作完成，则执行第四镜头组14的储存操作(第四组储存)。如果HP位置在操作第三镜头组13的储存时没有检测到，因为考虑到第三镜头组13与第四镜头组14干涉，作为第三镜头组13的后退操作，第三镜头组13沿长焦方向被特定脉冲计数驱动(第三组后退)。此后，执行第四镜头组14的储存操作(第四组储存)和第三镜头组13的储存操作(第三组储存)。
随后，作为第一和第二镜头组11和12的重置操作，第一和第二镜头组11和12的参考位置或HP位置被检测，并且第一和第二镜头组被移动到广角位置(第一和第二组重置)。接下来，作为第三镜头组13的重置操作，第三镜头组13的参考位置或HP位置被检测，并且第三镜头组移动到广角位置(第三组重置)。最终，作为第四镜头组14的重置操作，第四镜头组14的参考位置或HP位置被检测，并且第四镜头组移动到广角无穷位置(第四组重置)。
<关于第一和第二组HP信号＝L，第三组HP信号＝L，第四组HP信号＝L，第一和第二组HP信号＝L，第三组HP信号＝L，第四组HP信号＝H> 首先，作为第四镜头组14的储存操作，第四镜头组14的参考位置或HP位置被检测，并且第四镜头组移动到折叠位置(第四组储存)。接下来，作为第三镜头组13的储存操作，第三镜头组13的参考位置或HP位置被检测，并且第三镜头组移动到折叠位置(第三组储存)。接下来，作为第一和第二镜头组11和12的重置操作，第一和第二镜头组的参考位置或HP位置被检测，并且第一和第二镜头组被移动到广角位置(第一和第二组重置)。随后，作为第三镜头组13的重置操作，第三镜头组13的参考位置或HP位置被检测，并且第三镜头组移动到广角位置(第三组重置)。最后，作为第四镜头组14的重置操作，第四镜头组14的参考位置或HP位置被检测，并且第四镜头组移动到广角无穷位置(第四组重置)。
<关于第一和第二组HP信号＝L，第三组HP信号＝H，第四组HP信号＝L，第一和第二组HP信号＝L，第三组HP信号＝H，第四组HP信号＝H> 首先，作为第四镜头组14的储存操作，第四镜头组14的参考位置或HP位置被检测，并且第四镜头组移动到折叠位置(第四组储存)。如果第四镜头组14的参考位置或HP位置可被检测，作为第三镜头组13的储存操作，第三镜头组13的参考位置或HP位置被检测，并且第三镜头组移动到折叠位置(第三组储存)。
如果第四镜头组14的参考位置或HP位置不能被检测到，因为考虑到第四镜头组与第三镜头组13干涉，预先执行第三镜头组13的储存操作(第三组储存)。如果第三镜头组13的储存操作完成，则执行第四镜头组14的储存操作(第四组储存)。如果HP位置在操作第三镜头组13的储存时没有检测到，因为考虑到第三镜头组13与第四镜头组14干涉，作为第三镜头组13的后退操作，第三镜头组13沿长焦方向驱动特定脉冲计数(第三组后退)。
此后，执行第四镜头组14的储存操作(第四组储存)和第三镜头组13的储存操作(第三组储存)。随后，作为第一和第二镜头组11和12的重置操作，第一和第二镜头组11和12的参考位置或HP位置被检测，并且第一和第二镜头组被移动到广角位置(第一和第二组重置)。接下来，作为第三镜头组13的重置操作，第三镜头组13的参考位置或HP位置被检测，并且第三镜头组移动到广角位置(第三组重置)。最终，作为第四镜头组14的重置操作，第四镜头组14的参考位置或HP位置被检测，并且第四镜头组移动到广角无穷位置(第四组重置)。
[储存顺序] 通过关闭镜头挡板62将挡板开关信号从L变化为H以开始储存操作。同时，借助于操纵杆等机械关闭镜头挡板62来操作挡板开关，或者通过操作挡板开关关闭镜头挡板62。
通过快门马达506通过快门的完全关闭控制将快门/孔径光阑单元15的快门设定为完全关闭状态。接下来，通过第一和第二孔径光阑驱动马达504和505通过孔径光阑的中间限制控制，将快门/孔径光阑单元15的快门设定为中间限制状态。随后，通过第四框架脉冲马达508实现第四镜头组14的储存驱动。在第四框架脉冲马达508到达折叠位置的驱动开始之后，设定待机，通过第四框架光断续器512检测第四框架脉冲马达508的参考位置。
第四框架脉冲马达508被脉冲驱动移动量从第四框架光断续器512的参考位置信号或HP信号从H变化为L的地方到达折叠位置。移动到折叠位置的移动量预先设定，但是通过将其储存在非易失储存器例如EEPROM等中并且重写其可以改变移动量。
接下来，通过第三框架脉冲马达507执行储存第三镜头组13的驱动。通过沿折叠位置方向开始第三框架脉冲马达507的驱动，第三镜头组13等待，由第三框架光断续器511检测参考位置。
第三镜头组13被脉冲驱动移动量从第三框架光断续器511的参考位置信号或HP信号从H变化为L的地方到达折叠位置。尽管移动到折叠位置的移动量预先设定，但是通过将其储存在非易失储存器例如EEPROM等中并且重写其可以改变移动量。
第三框架脉冲马达507在参考位置和折叠位置之间的驱动脉冲重复频率低于驱动脉冲重复频率直到参考位置为止。这样，根据需要力矩的区域改变脉冲重复频率可实现平滑的脉冲驱动。
接下来，通过第一和第二框架DC马达503执行储存第一和第二镜头组11和12的驱动。通过沿折叠位置方向开始第一和第二框架DC马达503的驱动，第一和第二镜头组11和12等待由第一和第二框架光断续器510检测参考位置。
第一和第二镜头组11和12移动量的控制通过计数第一和第二框架光断续器509的脉冲状信号或PI信号以得到到达折叠位置的移动量，其为从第一和第二框架光反射器510的参考位置信号或HP信号从L变化为H的地方到达折叠位置。尽管移动到折叠位置的移动量预先设定，但是移动量可配置为通过将其储存在非易失储存器例如EEPROM等中并且重写其而得以改变。
在储存第一和第二镜头组11和12的驱动中，如果通过计数第一和第二框架光断续器509的PI信号，第一和第二镜头组11和12到达折叠位置，而没有在停止其之前将第一和第二框架DC马达503的电压降低，则要执行制动控制以停止第一和第二镜头组11和12的驱动。这就是第一和第二组DC马达没有在驱动中间由于电压降低而停止的原因。
[改变放大率顺序] 将参考图26所示的流程图描述用来改变放大率的顺序。
当通过操作变焦杆、变焦按钮等开始改变放大率的处理时，确定是否有必要后退第四镜头组14(步骤S11)。在步骤S11中判断出如果第四镜头组14在比从长焦到广角改变放大率的程序中设置在比预定位置更靠近的位置，是否需要第四镜头组的后退处理。接下来，确定改变放大率的驱动方向(步骤S12)。如果从广角到长焦改变放大率，则通过操作第一和第二框架DC马达503开始第一和第二镜头组11和12的驱动(步骤S13)。
接下来，确定第一和第二镜头组11和12是否被停止(步骤S14)。在步骤S14中确定第一和第二镜头组11和12是否在满足以下任何一个条件的情况下被停止，即通过改变放大率的操纵通过变焦杆或变焦按钮等操作的变焦驱动开关是否关闭，第一和第二镜头组是否在从广角到长焦的驱动中到达长焦位置之前预定量的位置，和第一和第二镜头组是否在从长焦到广角的驱动中到达广角之前预定量的位置。
如果第一和第二镜头组11和12被停止，确定第三镜头组13是否被驱动(步骤S15)，如果第三镜头组13停止，执行第一和第二镜头组11和12的停止操作(步骤S16)和执行第一和第二镜头组11和12的制动操作(步骤S17)。随后，确定改变放大率的驱动方向(步骤S18)，如果从广角到长焦改变放大率，执行修正第三镜头组13位置的驱动(步骤S19)，执行孔径光阑的驱动(步骤S20)，处理完成并且从步骤S20返回到处理等待状态。
在步骤S11，如果确定出需要第四镜头组14的后退处理，则执行第四镜头组14的后退处理(步骤S21)，并且处理从步骤S21进行到步骤S12。在步骤S12，如果确定出改变放大率的驱动方向为从长焦到广角的改变放大率，则执行第三镜头组13的后退处理(步骤S22)，处理从步骤S22进行到步骤S14。
在步骤S14中，如果确定出第一和第二镜头组11和12继续驱动而没有停止，则确定第三镜头组13是否被驱动(步骤S23)，如果第三镜头组13被停止，确定第三镜头组13的驱动是否开始(步骤S24)。
在步骤S24中确定第三镜头组13的驱动在满足以下其中一个条件的情况下是否允许，即，第一和第二镜头组11和12是否在第一和第二镜头组的驱动开始之后被驱动得大于指定的驱动量，在第三镜头组13从广角驱动到长焦的驱动状态下当第一和第二镜头组通过预定变焦点时第三镜头组13的位置是否远离第一和第二镜头组11和12预定量或更多，和在第三镜头组13从长焦再次驱动到广角的驱动状态下当第一和第二镜头组通过预定变焦点时第三镜头组13的位置是否接近第一和第二镜头组11和12的位置预定量或更多。
在步骤S24中，如果允许第三镜头组13驱动，则开始第三镜头组的驱动(步骤S25)，处理从步骤S25返回到步骤S14。在步骤S24中，如果不允许第三镜头组的驱动，则处理从步骤S24直接返回到步骤S14。
在步骤S23，确定第三镜头组13是否被驱动，确定第三镜头组13的驱动是否被停止(步骤S26)。
在步骤S26中，确定第三镜头组13在满足以下其中一个条件的情况下是否允许第三镜头组13，即，在从广角驱动到长焦时第三镜头组13的位置是否接近第一和第二镜头组11和12的位置预定量或更多，和在从长焦驱动到广角时第三镜头组13的位置是否远离第一和第二镜头组11和12的位置预定量或更多。
在步骤S26中，如果允许第三镜头组13停止，则开始第三镜头组的停止(步骤S27)，处理从步骤S27返回到步骤S14。在步骤S26中，如果不允许第三镜头组13停止，则处理从步骤S26直接返回到步骤S14。
在步骤S15中，如果确定出第三镜头组13正被驱动，开始第三镜头组13的停止(步骤S28)，处理从步骤S28进行到步骤S16。在步骤S18中，如果确定出改变放大率的方向为从长焦到广角改变放大率，则执行后冲(backlash)操作，处理从步骤S29进行到步骤S19。
接下来，将针对改变放大率的各个方向详细解释依据流程图的改变放大率的操作。
[从广角到长焦] 首先，将参考图27的计时图解释从广角到长焦的改变放大率的操作。
通过按下长焦模式的变焦按钮，长焦开关信号从H变化为L，开始变化到长焦方向的顺序。最初，执行第四镜头组14的后退判断(步骤S11)。
如上所述，在第四镜头组14的后退判断中，仅在同时满足以下条件时(和的关系)，第四镜头组才后退。
(1)从长焦驱动到广角改变放大率。
(2)第四镜头组14定位在更靠近物体的位置或远离预定位置的拉出位置(drawing out position)或后退极限位置。
然而，因为上述条件在从广角驱动到长焦时不会得以满足，所以第四镜头组14不会后退。
接下来，确定第三镜头组13是否后退的驱动方向(步骤S12)。在改变放大率从广角驱动到长焦的情况下，不需要第三镜头组13的后退驱动。通过第一和第二框架DC马达503开始第一和第二镜头组11和12的驱动(步骤S13)。
在开始致动第一和第二框架DC马达503之后的致动时期，驱动电压设定为低于固定电压，以防止第一和第二组DC马达的输入电流。在致动时期经过之后，驱动电压增加到固定电压。广角和长焦之间的驱动电压设定为低于折叠位置和广角位置之间的电压。这就是在储存位置和广角位置之间需要更高速度的原因，因此设定更高的电压，并且在广角和长焦之间实现合适的电压设定以允许第一和第二框架DC马达503通过变焦按钮的操作停止在期望的位置。
通过第一和第二框架光断续器509计数脉冲状信号或PI信号，可实现第一和第二镜头组11和12移动量的控制。变焦点设置为17个点，每一个变焦点为控制参考位置，其中广角和长焦之间的距离被等分为16份。
接下来，确定第一和第二镜头组11和12是否停止(步骤S14)。在确定第一和第二镜头组11和12的驱动被停止时，如果满足以下任一条件(“或”的关系)，则执行停止处理。
(1)通过变焦杆或变焦按钮等改变放大率的操作的长焦变焦驱动开关被关闭，即，从L变化为H。
(2)第一和第二镜头组在从广角驱动到长焦时到达长焦位置之前的位置。
在第一和第二镜头组11和12继续驱动的过程中，响应于第三镜头组13的状态(在驱动期间或停止期间)，执行第三镜头组13驱动开始/驱动停止的判断(步骤S23)。如果第三镜头组13停止，则执行第三镜头组13驱动开始的判断(步骤S24)，如果允许开始，则开始第三镜头组13的驱动。在步骤S24，如果满足以下任一条件，则开始第三镜头组13的驱动。
(1)在第一和第二镜头组驱动开始之后，第一和第二镜头组11和12被驱动指定的驱动量或更多。
(2)在第三镜头组13再次从广角驱动到长焦过程中，当第一和第二镜头组11和12通过预定变焦点时，第三镜头组13的位置远离第一和第二镜头组11和12的位置预定量。
此外，如果第三镜头组驱动，则确定第三镜头组13是否停止(步骤S26)，如果允许停止，则第三镜头组13的驱动停止。在判断第三镜头组13是否停止时，如果满足以下条件，第三镜头组13就停止。
在从广角驱动到长焦时，第三镜头组13的位置定位得接近第一和第二镜头组11和12的位置预定量。
即，如果第一和第二镜头组11和12的驱动量变为指定脉冲或更大，则致动第一和第二镜头组11和12，开始驱动第三镜头组13。在第一、第二和第三镜头组同时驱动过程中，如果第三镜头组13的位置接近第一和第二镜头组11和12的位置预定量，则停止第三镜头组13的驱动。此后，第一和第二镜头组11和12远离第三镜头组13，如果它们远离第三镜头组13预定量，则重新开始驱动第三镜头组13。
响应于第一和第二镜头组11和12以及第三镜头组13之间的位置关系，重复第三镜头组13的驱动和停止。从而，有可能实现改变放大率的驱动，同时维持第一、第二和第三镜头组11、12和13之间的距离。
当致动这些镜头组时，通过在执行指定量或更多的驱动之后开始驱动第三镜头组13可避免输入电流的影响，因此减小了电流消耗。
如果长焦开关信号在开始第三镜头组13的初始驱动之前从L变化为H，则第一和第二镜头组11和12的停止被控制而不会同时驱动第三镜头组13。如果第一和第二镜头组11和12在确定它们停止之后被停止，如果第三镜头组13被驱动，则开始第三镜头组13的停止操作。也开始第一和第二镜头组11和12的停止。在第一和第二镜头组11和12的停止操作过程中，设定更低的速度控制时期，并且取决于到达目标位置的剩余脉冲次数，降低第一和第二框架DC马达503的驱动电压。
从而，第一和第二镜头组在到达目标位置时的越界量被降低。如果第一和第二镜头组通过第一和第二框架光断续器509计数PI信号而到达目标位置，执行制动操作以停止第一和第二镜头组11和12的驱动。在制动期间，通过进一步计数越界量可确定第一和第二镜头组11和12的最终位置。
在第一和第二镜头组11和12停止之后，执行第三镜头组13位置的修正驱动。这被配置为根据第一和第二镜头组11和12的最终停止位置计算第三镜头组13的停止位置，并且将第三镜头组13驱动到停止位置。根据每个变焦点的第一和第二镜头组的位置信息和每个变焦点的第三镜头组13的位置信息内插计算对应于第一和第二镜头组11和12停止位置的第三镜头组13的目标停止位置。此后，执行孔径光阑的驱动以设定对应于第三镜头组13的停止变焦位置的孔径光阑的位置(步骤S20)。
[从长焦到广角] 接下来，将参考图28的计时图描述从长焦到广角的改变放大率的操作。
通过按下广角模式变焦按钮，广角开关信号从H变化为L，关于广角方向开始变化顺序。最初，执行第四镜头组14的后退判断(步骤S11)。
如上所述，在第四镜头组14的后退判断中，第四镜头组仅在同时满足以下条件(“和”的关系)时后退。
(1)从长焦驱动到广角改变放大率。
(2)第四镜头组14定位在更接近物体的位置处或远离预定位置的拉出位置或后退极限位置。
如果第四镜头组14的位置在从长焦驱动到广角时处于比预定位置更接近的位置，后退量设定为在第三镜头组13的变化操作中第三镜头组13不会与第四镜头组14干涉的范围。
接下来，第三镜头组13后退。为了防止在第一和第二镜头组11和12驱动时，第三镜头组与第一和第二镜头组11和12干扰，第三镜头组13被预先驱动指定量。然后，通过第一和第二框架DC马达503开始第一和第二镜头组11和12的驱动。
如上所述，在第一和第二框架DC马达503开始致动之后紧接着的致动时期内，驱动电压设定为低于固定电压以防止第一和第二组DC马达的输入电流。在致动时期经过后，驱动电压增加到固定电压。
第一和第二镜头组11和12移动量的控制通过第一和第二框架光断续器509计数脉冲状信号或PI信号来实现。如上所述，变焦点——每个变焦点为控制参考位置——被设为17个点，广角和长焦之间的距离被等分为16份。
在停止第一和第二镜头组11和12驱动的判断中，如果满足以下任一条件(“或”的关系)，则执行停止处理，如上所述。
(1)通过变焦杆或变焦按钮等进行的改变放大率的操作所操作的长焦变焦驱动开关被关闭，换言之，从L变化为H。
(2)第一和第二镜头组11和12在从长焦驱动到广角时到达长焦位置之前的位置。
在第一和第二镜头组11和12继续驱动期间，第三镜头组13的驱动开始/驱动停止的判断响应于第三镜头组13的状态(在驱动或停止过程中)而执行。如果第三镜头组13停止，则执行第三镜头组13的驱动是否开始的判断，如果允许开始，则开始第三镜头组13的驱动。在第三镜头组13的驱动是否开始的判断中，如果满足以下任一条件，则开始第三镜头组13的驱动。
(1)在第一和第二镜头组11和12开始驱动之后，第一和第二镜头组11和12驱动了指定量或更多。
(2)在第三镜头组13从长焦驱动到广角的再次驱动过程中，当第一和第二镜头组11和12经过预定变焦点时，第三镜头组13的位置接近第一和第二镜头组11和12的位置预定量。
此外，如果第三镜头组13被驱动，则执行第三镜头组13的驱动是否停止的判断，如果允许停止，则停止第三镜头组13的驱动。在第三镜头组13是否停止的判断中，如果满足以下条件，则停止第三镜头组13。
在从长焦驱动到广角时，第三镜头组13的位置远离第一和第二镜头组11和12的位置预定量或更多。
也就是说，第一和第二镜头组11和12被致动，如果第一和第二镜头组11和12的驱动量变为指定量或更多，则开始第三镜头组13的驱动。在第一、第二和第三镜头组11、12和13同时驱动过程中，如果第三镜头组13的位置远离第一和第二镜头组11和12的位置预定量，则停止第三镜头组13的驱动。此后，第一和第二镜头组11和12接近第三镜头组13，如果它们接近第三镜头组13指定量或更多，则再次开始第三镜头组13的驱动。
响应于第一和第二镜头组11和12以及第三镜头组13之间的位置关系，重复第三镜头组13的驱动和停止。从而，有可能实现改变放大率的驱动，同时保持第一、第二和第三镜头组11、12和13之间的距离。
在致动这些镜头组时，通过在计数指定脉冲或更多脉冲之后开始驱动第三镜头组13，可避免第一和第二框架DC马达503输入电流的影响，因此可减小电流消耗。
当第三镜头组13驱动到广角方向时，在第一和第二镜头组11和12的驱动过程中，当第三镜头组13停止时基本上需要用来消除第三镜头组13运动中的后冲的控制，但是该控制不在改变放大率的操作期间执行，以实现第三镜头组的平滑运动。
如果广角开关信号在第三镜头组13的最初驱动开始之前从L变化为H，则控制第一和第二镜头组11和12停止，而无需同时驱动第三镜头组13。如果第一和第二镜头组11和12在确定它们停止之后被停止，如果第三镜头组13正被驱动，则开始第三镜头组13的停止操作。还开始第一和第二镜头组11和12的停止。在第一和第二镜头组11和12的停止操作过程中，设定较低速度控制时期，并且在剩余脉冲次数到达目标位置时，降低第一和第二框架DC马达503的驱动电压。
从而，第一和第二镜头组在到达目标位置时的越界量被降低。如果通过第一和第二框架光断续器509计数PI信号，第一和第二镜头组到达目标位置，则执行中断操作以停止第一和第二镜头组11和12的驱动。第一和第二镜头组11和12的最终位置通过中断期间进一步计数越界量来确定。
此外，在第一和第二镜头组11和12从长焦到广角的运动中执行消除第一和第二镜头组11和12后冲的控制。
在第一和第二镜头组11和12停止之后，执行第三镜头组13位置的修正驱动。这配置为计算第三镜头组13相应于第一和第二镜头组11和12最终停止位置的停止位置并且将第三镜头组13驱动到停止位置。相应于第一和第二镜头组11和12停止位置的第三镜头组13的目标停止位置从每个变焦点的第一和第二镜头组的位置信息和每个变焦点的第三镜头组13的位置信息内插计算。在沿第三镜头组13的广角方向驱动中，在第三镜头组13停止之后，执行用来消除第三镜头组13后冲的控制。此后，执行孔径光阑的驱动，因此孔径光阑可定位在相应于第三镜头组13的停止变焦位置的位置处。
在该实例中，第一和第二框架DC马达503在其沿广角方向驱动时的驱动电压被设定为高于在广角和长焦之间改变放大率的操作中沿长焦方向的驱动电压。第三框架脉冲马达507沿广角方向的脉冲重复频率被设定为快于沿长焦方向的脉冲重复频率。第三镜头组13的间歇控制基于第一、第二和第三镜头组11、12和13之间的位置关系得以实现，以维持第一、第二和第三镜头组11、12和13之间的距离。因此，第三镜头组13的驱动速度在沿长焦方向运动时被设定为与第一和第二镜头组11和12的驱动速度相同或比之更快。
相似地，第三镜头组13的驱动速度在沿广角方向运动时被设定为与第一和第二镜头组11和12的驱动速度相同或比之更快。利用这种结构，第三镜头组13被如此驱动，以致第三镜头组13在沿长焦方向运动时不会远离第一和第二镜头组11和12预定量或更多，并且在沿广角方向运动时不会与第一和第二镜头组11和12接触。
此外，尽管在该实例中在经过预定变焦点的时刻设定第三镜头组13的驱动重新开始计时，该计时也可以在每次驱动第一和第二镜头组11和12中产生的通过第一和第二框架光断续器509检测脉冲状信号或PI信号的时刻设定，或在PI信号的每预定计数次数设定。
从而，有可能实现第三镜头组13的进一步精细的间歇控制并改善第一、第二和第三镜头组之间的距离精度。
在上述实施例中，已经描述了横向于光轴X的其中第三镜头组13可缩回到镜头柱单元之外的结构。在该结构中，缩回的第三镜头组具有最小的外径。当具有最小外径的第三镜头组缩回时，其中第三镜头组被缩回的镜筒的突出尺寸可被有效最小化，并且镜筒的厚度可被减小。
此外，当缩回的镜头伸出固定框架时，用来驱动后退的镜头组或第三镜头组的装置(引导螺杆等)的尺寸通过采用一种使得缩回的镜头不可能远离成像平面的结构得以最小化。
此外，第三镜头组13的镜头保持框架或第三镜头组13本身沿光轴X方向的长度即厚度大于其他镜头组11、12、14的镜头保持框架或其他镜头组11、12、14。
从而当第三镜头组13的厚度大于其他镜头组11、12、14的厚度时，其他镜头组的厚度降低，因此，当镜筒处于折叠位置时镜筒的厚度得以减小。
结果，镜筒的厚度或镜筒沿光轴方向的尺寸被最小化。
因为缩回的镜头组或第三镜头组13设置在具有孔径光阑功能的快门之后或邻近快门，所以镜筒的直径较小，并且简化了第三镜头组的缩回而无需考虑快门与镜头组单元的干涉和快门的位置从镜头柱单元过度分开。
接下来，进一步详细解释所述多个镜头组的结构。
第一镜头组11具有正焦度，第二镜头组12具有负焦度，第三镜头组13具有正焦度，第四镜头组14具有正焦度。通过改变第一和第二镜头组11和12之间的间隔、第二和第三镜头组12和13之间的间隔、第三和第四镜头组13和14之间的间隔中的至少其中一个间隔可实现改变放大率的操作。通过沿光轴X移动第四镜头组14可实现聚焦操作。
快门/光圈单元15设置在第二镜头组12和第三镜头组13之间。换言之，具有孔径光阑功能的快门定位在第三镜头组13之前。第四镜头组设置在镜头柱单元中。因为具有最小外径的第三镜头组缩回到镜头柱单元之外而不会过度离开成像平面，所以第三镜头组13的缩回可利用最小的移动实现并且镜筒的外径可被最小化。另外，镜筒的厚度通过缩回至少一个镜头组而得以降低。
此外，有可能提供具有高变化放大率比率如4倍或更高的紧凑的镜筒。
同时，镜头组可由具有正焦度的第一镜头组、具有负焦度的第二镜头组、和具有正焦度的第三镜头组构造，并且第三镜头组可缩回。
备选地，镜头组可由具有负焦度的第一镜头组、具有正焦度的第二镜头组和具有正焦度的第三镜头组构造，并且第二镜头组或第三镜头组可缩回。
每个镜头组可由一个或多个镜头构造，文中的镜头组表示整体的一个或多个镜头。因此，所有的镜头组可分别由一个镜头构造。
现在参考图17-图19，描述如第一实施例所示的包括具有根据本发明的镜筒的光学系统装置的照相机。
尽管此处镜筒应用到照相机，但是镜筒也可用于具有照相机功能或其中安装有功能部件的便携式信息终端，例如所谓的PDA(个人数字助理)或移动电话。
尽管外观稍许不同，但是许多这种便携式信息终端具有基本上与照相机的结构和功能相同的结构和功能，因此包括根据本发明镜筒的光学系统装置可用于这种移动信息终端。另外，根据本发明的镜筒可应用于诸如复印机、扫描仪等之类的成像装置。
如图17和18所示，照相机包括图像拾取镜头101、快门按钮102、变焦杆103、取景器104、闪光灯105、液晶显示器(＝LCD)106、操作按钮107、电源开关108、储存卡槽109、扩充卡槽110、挡板操作元件301等。
此外，如图19所示，照相机还包括光电探测器201、信号处理单元202、图像处理单元203、中央处理单元(CPU)204、半导体存储器205、和扩充卡206。尽管未清楚示出，电力可从作为电源的电池供给到上述部件以操作这些部件。
光电探测器201用作区域传感器如CCD(电荷耦合器件)图像拾取元件等以读取由图像拾取镜头101形成的待拍摄物体，即，拍摄物的图像，其中图像拾取镜头101是一种摄影光学系统。作为图像拾取镜头101，采用了如第一实施例所述的包括根据本发明镜筒的光学系统装置。
更具体地，光学系统装置包括多个作为光学元件的镜头组和保持镜头组的伸缩柱单元，它们构成了镜筒。
镜筒具有将各镜头组保持在镜头柱中的机构，这样镜头组可响应于镜头柱的移动沿镜头组的光轴移动，与上述实施例相似。集成在照相机中的图像拾取镜头101一般集成为该光学系统装置的形式。
光电探测器201的输出通过信号处理单元202处理并且转换成数字图像信息，该信号处理单元由中央处理单元204控制。通过信号处理单元202数字化的图像信息在图像处理单元203中进行预定的图像处理，然后储存在半导体存储器205例如非易失储存器中，该图像处理单元203也由中央处理单元204控制。
在这种情况下，半导体存储器205可以是插入到储存卡槽109中的储存卡，或者可以是集成在照相机主体内的半导体存储器。液晶显示器(＝LCD)106可显示拍摄图像或显示储存在半导体存储器205中的图像。储存在半导体存储器205中的图像可经由插入到扩充卡槽110中的扩充卡206传输到照相机外部。同时，图21所示的控制镜头组驱动的上述中央处理单元(CPU)501可包括在中央处理单元204中，否则要使用与单元501连接的其他微处理器。
在运输时，图像拾取镜头101嵌入在照相机主体内处于图17A所示的折叠或储存状态，并且镜头挡板62也处于关闭状态。当用户操作挡板操作元件301并且打开镜头挡板62时，电源打开并且镜筒从关闭位置移动到打开位置并且从照相机主体突出，如图17B所示，因此进入拍摄状态。这时，镜筒内的图像拾取镜头101如此设定，以致构成变焦镜头的光学系统的各镜头组布置在例如短焦距广角位置。
当操作变焦杆103时，光学系统中的各镜头组的布置通过镜头组沿光轴的移动得以改变，因此，变焦可变化到长焦位置。
优选地，取景器104的光学系统如此配置，即，变焦随图像拾取镜头101视场角的变化而相关改变。
在许多情况下，聚焦通过半按快门按钮的操作实现。在根据本发明的镜筒中，变焦镜头的聚焦主要通过移动第四镜头组14实现。当快门按钮102进一步按下到完全按下状态时，实现拍摄，并且随后执行如上所述的处理。
为了将储存在半导体存储器205中的图像显示在液晶显示器(＝LCD)106或经由扩充卡206传输到照相机外部，可以预定方式操作操作按钮107。半导体存储器205或通信卡206等通过插入到专门的或多用途槽例如储存卡槽109和通信卡槽110中而得以使用。
当图像拾取镜头101处于储存状态时，第三镜头组13缩回到光轴之外，因此以并列的方式与第一镜头组11和第二镜头组12储存在一条线上。因此，实现了照相机厚度的进一步减小。
通常，因为取景器机构设置在镜筒之上，因此，某些照相机操作很容易。此外，如果镜筒包括变焦放大机构，因此取景器机构也需要变焦放大机构，所以优选地，控制变焦放大操作的驱动源(DC马达、脉冲马达等)和用来将驱动源的驱动力传输到镜头组的传动机构(齿轮连接机构等)邻近取景器机构设置。例如，如果取景器机构设置在镜筒的左上方位置，则驱动源和传动机构邻近镜筒的右上方位置设置以有效地使用有限的空间。
接下来，用于可缩回镜头组或第三镜头组13的框架31被缩回，考虑到剩余的空间，保持框架储存在镜筒下方。空间为镜筒的右下方位置或左下方位置。在该实施例中，空间设置在镜筒的右下方位置以储存可缩回的第三镜头组的保持框架。上面提到的固定镜头柱的储存部分设置在该位置。
用来驱动镜头组的驱动源和传动机构设置在左下方位置。结果，通过有效的使用四个角，即通常圆形镜筒的左上方位置、右上方位置、右下方位置和左下方位置，实现了小型化的镜筒。
接下来，通过使用根据上述实施例的镜筒、镜头驱动装置、照相机和移动信息终端，将具体解释优选变焦镜头的实施例。
下文参考附图，基于本发明第三实施例详细说明根据本发明的包括在上述镜筒中的变焦镜头(下文称之为变焦镜头)、镜头单元、照相机和移动信息终端。
接下来，将具体描述根据本发明的第三实施例。
根据本发明的变焦镜头包括四个镜头组结构，从物体侧依次布置为正、负、正和正，更具体地，第一镜头组具有正折射率、第二镜头组具有负折射率、第三镜头组具有正折射率、第四镜头组具有正折射率，孔径光阑设置在第二镜头组和第三镜头组之间。在上述的包括具有正、负、正和正四个镜头组的变焦镜头中，第二镜头组一般具有较大的改变放大率的功能，并且构造为所谓的变换器。然而，在根据本发明的变焦镜头中，第三镜头组参与了改变放大率的功能以减小第二镜头组的份额。因此，确保了在广角和该变化放大率情况下难以实现的象差修正的灵活性。在从广角位置到长焦位置改变放大率时，通过大幅地将第一镜头组移动到物体侧，在广角位置穿过第一镜头组的光线的高度(距光轴的距离)被降低，以控制第一镜头组的广角尺寸，并且还确保了在长焦位置时第一镜头组和第二镜头组之间具有大的间隔以实现长焦距。
此外，在本发明的变焦镜头中，通过在改变放大率时将第二镜头组保持在固定位置，简化了镜筒结构，并且确保了各组之间的偏心精度。当然，假如给象差修正以优先权，则优选地移动所有镜头组。然而，这使得镜筒的结构复杂，并且容易导致制造误差。在改变放大率时固定的第二镜头组是本发明的主要前提。
在从广角位置向长焦位置改变放大率时，当第一和第三镜头组单调移动到物体侧时，第一镜头组和第二镜头组之间的间隔增加，并且第二镜头组和第三镜头组之间的间隔减小。从而，第二和第三镜头组的放大率增加，并且第二和第三镜头组彼此参与了改变放大率的功能。
此外，第四镜头组移动以定位得在长焦位置比在广角位置更靠近图像侧。通过这种移动，第四镜头组的放大率在从广角位置改变放大率到长焦位置时是增加的，因此第四镜头组可参与改变放大率的功能。于是，在有限的空间中有效实现了改变放大率。
另外，通过满足以下的条件方程，在实现目标广角和高改变放大率之后，有可能得到足够的象差修正。
0.60＜m4T＜0.85 其中m4T表示长焦位置处的第四镜头组的成像放大率。
在这种情况下，如果m4T为0.60或更小，第三镜头组发出的光通量接近无焦点(afocal)；因而，第三镜头组不能有效贡献于改变放大率。结果，第二镜头组的改变放大率的份额增加。因此，难以修正广角时增加的弯曲场和象散。相反，如果m4T为0.85或更大，则第四镜头组变得太接近成像平面。从而，不能确保必要的后焦点，或者第四镜头组的折射率变得太小。如果第四镜头组的折射率变得太小，出射光瞳接近成像平面。因此，到达光接收元件的垂直部分的光线入射角增加，从而，容易导致光体积(light volumn)储存在垂直部分中。
更优选地，满足以下的条件方程。
0.65＜m4T＜0.80 此外，关于在从广角位置改变放大率到长焦位置时第四镜头组的放大率的改变，优选地满足以下的条件方程。
1.0＜m4T/m4W＜1.3 其中m4W表示广角位置处的第四镜头组的成像放大率。
在这种情况下，如果(m4T/m4W)为1.0或更小，则第四镜头组不能贡献于改变放大率。结果，第二和第三镜头组改变放大率的份额增加。因此，难以平衡改变放大率时的成像平面。相反，如果(m4T/m4W)为1.3或更大，则第四镜头组改变放大率的份额太大。因此，难以使用简单结构的第四镜头组例如一个正镜头修正象差。
更优选地，满足以下的条件方程。
1.05＜m4T/m4W＜1.2 在本发明中，第二镜头组在改变放大率时保持在固定位置，因此第一镜头组和第二镜头组之间的间隔仅通过第一镜头组的移动量来确定。在这种关系中，优选地满足以下条件方程。
0.50＜X1/fT＜0.85 其中X1表示第一镜头组在从广角位置改变放大率到长焦位置时的移动总量，fT表示整个系统在长焦位置处的焦距。
在这种情况下，如果(X1/fT)为0.50或更小，则第二镜头组对改变放大率的贡献被减小。从而，第三镜头组的份额增加，或者第一和第二镜头组的折射率不得不加强。无论如何，各种类型的象差变劣。另外，镜头的总长度在广角位置增加，并且穿过第一镜头组的光线高度从而增加。因此，第一镜头组的尺寸被增加。相反，如果(X1/fT)为0.85或更大，总长度在广角位置处变得太短，或者总长度在长焦位置变得太长。如果总长度在广角位置变得太短，则第三镜头组的移动空间被限制；从而第三镜头组对改变放大率的贡献被降低。因此，难以修正整体象差。如果总长度在长焦位置处变得太长，则干扰了总长度尺寸的减小，并且为了保证长焦位置处的外围光体积，直径也增加。另外，由于制造误差例如镜筒的跌落，图像性能也容易变劣。
更优选地，满足以下条件方程。
0.60＜X1/fT＜0.75 第二镜头组和第三镜头组之间的间隔仅通过第三镜头组的移动量确定，第一镜头组和第二镜头组之间的间隔仅通过第一镜头组的移动量确定。在这种关系中，优选地满足以下条件方程。
0.25＜X3/fT＜0.50 其中X3表示第三镜头组在从广角位置改变放大率到长焦位置时的移动总量。
在这种情况下，如果(X3/fT)为0.25或更小，则第三镜头组对改变放大率的贡献被降低。结果，第二镜头组的份额增加，或者第三镜头组的折射率不得不增强。无论如何，各种类型的象差变劣。相反，如果(X3/fT)为0.45或更大，则镜头的总长度在广角位置处变得太长，从而穿过第一镜头组的光线高度增加。因此，第一镜头组的尺寸增加。
更优选地，满足以下条件方程。
0.30＜X3/fT＜0.45 关于象差修正，进一步优选地满足以下条件方程。
0.6＜|f2|/f3＜1.0 6.0＜f1/fW＜10.0 其中f1表示第一镜头组的焦距，f2表示第二镜头组的焦距，f3表示第三镜头组的焦距，fW表示整个系统在广角位置处的焦距。
在这种情况下，如果(|f2|/f3)为0.6或更小，则第二镜头组的折射率变得太强。如果(|f2|/f3)为1.0或更大，则第三镜头组的折射率变得太强。无论如何，在改变放大率时象差波动趋于增加。
此外，如果(f1/fW)为6.0或更小，则第二镜头组的成像放大率接近相等放大率，增加了改变放大率的效率。在高变化放大率的情况下这是有利的，但是第一镜头组中的每个镜头需要大的折射率。因此，其具有负面效果，例如色差变劣，特别是在长焦位置处。此外，第一镜头组的厚度和直径被增加。因此，对特别是折叠状态下减小尺寸不利。相反，如果(f1/fW)为12.0或更大，在第二镜头组对改变放大率的贡献降低。因此，难以得到高的变化放大率。
另外，本发明的上述目的可以通过以下结果实现。更具体地，在包括四个依次从物体侧布置的镜头组的变焦镜头中，其中第一镜头组具有正折射率、第二镜头组具有负折射率、孔径光阑、第三镜头组具有正折射率和第四镜头组具有正折射率，第一镜头组和第三镜头组在从广角位置改变放大率到长焦位置时单调移动到物体侧，第二镜头组在从广角位置改变放大率到长焦位置时保持在固定位置，第四镜头组移动定位得在广角位置处比长焦位置处更靠近图像侧。这种变焦镜头可构造得满足以下条件方程。
0.50＜X1/fT＜0.85 其中X1表示第一镜头组在从广角位置改变放大率到长焦位置时的移动总量，fT表示整个系统在长焦位置处的焦距。
在本发明的变焦镜头中，孔径光阑独立于邻近孔径光阑的第二和第三镜头组移动，并且对于孔径光阑和第三镜头组之间的间隔来说优选地在广角位置处为最宽，在长焦位置处为最窄。
通过使得孔径光阑和第三镜头组之间的间隔在广角位置处为最宽，有可能使孔径光阑在广角位置处接近第一镜头组以降低穿过第一镜头组的光线高度。因此，第一镜头组的尺寸可进一步降低。
接下来，将在不会阻碍减小尺寸的范围内描述执行进一步优选的象差修正的条件。
对第二镜头组来说，优选地包括依次从物体侧布置的三个镜头，在图像侧具有大曲率表面的负镜头，在图像侧具有大曲率表面的正镜头，在物体侧具有大曲率表面的负镜头。
当第二镜头组包括三个镜头作为具有负折射率的改变放大率的镜头组时，结构是众所周知的，从物体从依次布置了负镜头、负镜头和正镜头。然而，与该结构相比，上述结构对广角放大率的色差修正能力更优。这里，在第二镜头组中，从物体侧的第二镜头组和第三镜头组可合适粘合。
在这种情况下，对于第二镜头组的各镜头而言，优选地满足以下条件方程。
1.75＜N21＜1.90，35＜v21＜50 1.65＜N22＜1.90，20＜v22＜35 1.75＜N23＜1.90，35＜v23＜50 其中，N2i表示在第二镜头组中从物体侧计数的第i个镜头的折射率，v2i表示在第二镜头组中从物体侧计数的第i个镜头的色散系数(Abbe number)。
通过选择这种玻璃类型优选地进一步修正了色差。
对于第一镜头组而言，优选地包括依次从物体侧布置的至少一个负镜头和至少一个正镜头。更具体地，对于第一镜头组而言，优选地包括依次从物体侧布置的两个镜头，在物体侧具有凸表面的负月牙镜头，在物体侧具有强凸表面(strong convex surface)的正镜头，或者包括依次从物体侧布置的三个镜头，在物体侧具有凸表面的负月牙镜头，在物体侧具有强凸表面的正镜头，在物体侧具有强凸表面的正镜头。
对于第三镜头组而言，优选地包括依次从物体侧布置的三个镜头，正镜头、正镜头和负镜头。这里，在第三镜头组中，从物体侧的第二镜头和第三镜头可合适粘合。
对于第四镜头组而言，优选地包括一个正镜头。当聚焦到无限距离时，优选地使用仅移动第四镜头组的方法，因为待移动物体的重量最小。另外，第四镜头组在改变放大率时的移动量较小，并且第四镜头组还有利地能够利用移动机构同时改变放大率和聚焦。
为了进一步提高尺寸减小同时保持优选的象差修正，有必要使用非球面表面。至少对于第二镜头组和第三镜头组而言，期望分别使用至少一个非球面表面。特别是，在第二镜头组中，如果最靠近物体侧的表面和最靠近图像侧的表面是非球面镜头，则有可能得到高的在广角处趋于增加的畸变、色散等修正效果。
模制光学玻璃和模制光学塑料(指的是玻璃模制非球面表面和塑料模制非球面表面)、还有通过在玻璃镜头上模制薄树脂层形成的非球面镜头、以及将表面形成为非球面表面(称为混合非球面表面、仿形非球面表面等)等，可用作非球面镜头。
为了简化机构，期望不管如何改变放大率，孔径光阑的开口直径保持恒定。然而，通过设定长焦距位置处的开口直径大于短焦距位置处的开口直径，可减小随着改变放大率F数(F值)的变化。另外，当到达图像表面的光体积必需减小时，孔径光阑可减小尺寸。然而，优选地通过插入ND(中密度)滤光片等减小光体积而不用大幅改变孔径光阑的直径，因为可防止由于衍射现象导致的分辨率变劣。
如果照相机通过使用上述变焦镜头或使用该变焦镜头作为拍摄光学系统的镜头单元构造，则可得到足够宽的视场角，其广角位置的半视场角为38度或更大，并且还得到了4.5倍或更大的变化放大率。此外，通过使用分辨率对应于三百万到五百万象素或更大的图像拾取装置的紧凑变焦镜头，有可能得到紧凑的和高度便携的照相机。此外，通过高的分辨率有可能得到高的图像质量。
如果移动信息终端通过使用上述变焦镜头或使用该变焦镜头作为照相机功能部件的拍摄光学系统的镜头单元构造，则可得到足够宽的视场角，其广角位置的半视场角为38度或更大，并且还得到了4.5倍或更大的变化放大率。此外，通过使用分辨率对应于三百万到五百万象素或更大的图像拾取装置的紧凑变焦镜头，有可能得到紧凑的和高度便携的移动信息终端。此外，通过高的分辨率有可能得到高的图像质量。
实施例1
接下来，将基于本发明的上述实施例详细描述特定的实施例。以下实施例1、2、3和4是通过根据本发明的特定数字实例的变焦镜头专门构造的实施例。实施例5是根据本发明的照相机或移动信息终端的特定实施例，其使用的镜头单元包括如实施例1-4所述的变焦镜头作为拍摄的光学系统。
根据本发明的变焦镜头的实施例1-4表示变焦镜头的结构和特定数字的实例。另外，在实施例1-4中，最大的图像高度为3.70毫米。
在实施例1-4中的每一个中，包括设置在第四镜头组图像侧的平行板的光学元件采用各种类型的光学滤光片，例如光学低通滤光片和红外截止滤光片，或者光接收元件例如CCD传感器的玻璃护罩(密封玻璃)。在这种情况下，滤光片/盖片用作光学元件。
光学玻璃用作各镜头的材料，只是在实施例1中光学塑料用于第九镜头(第四镜头组)和在实施例3中用于第十镜头(第四镜头组)。
在实施例1-4中的每一个中，第二镜头组中的最靠近物体侧的表面和最靠近图像侧的表面、第三镜头组中的最靠近物体侧的透镜的两个表面和第四镜头组中的最靠近物体侧的表面分别使用非球面表面。另外，如上所述，实施例1-4中的每一个非球面表面通过直接采用镜头表面作为非球面表面像所谓的模制非球面表面镜头来解释。然而，非球面表面可包括所谓的混合镜头型的非球面表面镜头，其可得到与上述的通过在非球面镜头的镜头表面上提供树脂薄膜形成非球面表面而得到的非球面表面相似的非球面表面。
实施例1-4中的象差被充分修正并且变焦镜头可对应于具有三百万象素到五百万象素的光接收元件。从实施例1-4显而易见的是，保证和得到了优选的图像性能，同时通过构造根据本发明的变焦镜头实现了尺寸的充分减小。
实施例1-4中的符号的含义如下。
f整个系统的焦距 FF数 ω半视场角 R曲率半径 D表面分离 Nd折射率(d为镜头数＝1-10) vd色散系数(d为镜头数＝1-10) K非球面表面的圆锥常数 A4第四阶非球面表面系数 A6第六阶非球面表面系数 A8第八阶非球面表面系数 A10第十阶非球面表面系数 其中C是轴旁曲率半径的倒数(轴旁曲率)，H是距光轴的高度，文中所用的非球面表面通过以下方程定义。
方程1 图29A、29B、29C示出了根据本发明实施例1的变焦镜头的光学系统的结构。图29A图示了短焦距位置，即，广角位置。图29B图示了中等焦距。图29C图示了长焦距位置，即，长焦位置。
图29A、29B、29C中的每一个示出的变焦镜头包括第一镜头E1、第二镜头E2、第三镜头E3、第四镜头E4、第五镜头E5、第六镜头E6、第七镜头E7、第八镜头E8、第九镜头E9、孔径光阑FA和滤光片/盖片FC。在这种情况下，第一镜头组G1包括第一镜头E1和第二镜头E2。第二镜头组G2包括第三镜头E3、第四镜头E4和第五镜头E5。第三镜头组G3包括第六镜头E6、第七镜头E7、第八镜头E8。第四镜头组G4包括第九镜头E9。每个镜头组通过合适的公共支撑框架等支撑，并且在变焦等时整体操作。图29A表示了各光学表面的表面数字。为了避免由于附图标记的数字数量增加而导致的解释太复杂，在图29A、29B、29C中表示的各附图标记被应用于各个实施例。因此，图29A、29B、29C中使用的附图标记应用到图30A、30B、30C、31A、31B、31C、32A、32B、32C，但是它们不总是另一实施例的共有结构。
在图29A、29B、29C中的每一个图中，包括变焦镜头光学系统的每一个光学元件从物体侧例如拍摄物依次布置，第一镜头E1、第二镜头E2、第三镜头E3、第四镜头E4、第五镜头E5、孔径光阑FA、第六镜头E6、第七镜头E7、第八镜头E8、第九镜头E9和滤光片/盖片FC，并且图像成像在滤光片/盖片FC背面上。
第一镜头E1包括在物体侧具有凸表面的负月牙镜头。第二镜头E2包括在物体侧具有凸表面的正月牙镜头。包括第一镜头E1和第二镜头E2的第一镜头组G1整体上具有正焦距，即，正折射率。第三镜头E3包括在物体侧具有凸表面，在物体侧的表面上具有非球面表面，在图像侧具有强凹表面的负月牙镜头。第四镜头E4为正镜头，包括在图像侧具有强凸表面的双凸镜头。第五镜头E5为负镜头，包括在物体侧具有强凹表面和在图像侧具有非球面表面的双凹镜头。第四和第五镜头E4、E5牢牢粘合在一起形成粘合镜头。
包括第三镜头E3、第四镜头E4和第五镜头E5的第二镜头组G2整体上具有负焦距，即，负折射率。第六镜头E6是一个正镜头，其包括在两个表面上都具有非球面表面的双凸镜头。第七镜头E7是一个正镜头，其包括在图像侧具有强凸表面的双凸镜头。第八镜头E8是一个包括双凹镜头的负镜头。第七和第八镜头E7、E8牢牢粘合在一起形成粘合镜头。包括第六镜头E6、第七镜头E7和第八镜头E8的第三镜头组G3整体上具有正折射率。第九镜头E9是一个包括双凸镜头的正镜头，其具有在物体侧包括非球面表面的强凸表面。包括第九镜头E9的第四镜头组G4具有正焦距。
在从短焦距位置即广角位置改变放大率到长焦距位置即长焦位置时，第一镜头组G1、第三镜头组G3和第四镜头组G4如此移动以致各组之间的可变间距，更具体地，第一镜头组G1中最靠近物体侧的表面即第二镜头E2图像侧的表面(表面数字4)和第二镜头组G2中的最靠近物体侧的表面即第三镜头E3的物体侧表面(表面数字5)之间的间距DA、第二镜头组G2最靠近图像侧的表面即第五镜头E5图像侧的表面(表面数字9)和孔径光阑FA的表面(表面数字10)之间的间距DB、孔径光阑FA的表面(表面数字10)和第三镜头组G3最靠近物体侧的表面即第六镜头E6的物体侧表面(表面数字11)之间的间距DC、第三镜头组G3最靠近图像侧的表面即第八镜头E8的图像侧表面(表面数字15)和第四镜头组G4最靠近物体侧的表面即第九镜头E9的物体侧表面(表面数字16)之间的间距DD、和第四镜头组G4最靠近图像侧的表面即第九镜头E9的图像侧表面(表面数字17)和滤光片/盖片DC的物体侧表面(表面数字18)之间的间距DE被改变，第一镜头组G1和第三镜头组G3在从广角位置改变放大率到长焦位置时单调地朝向物体侧移动，第二镜头组G2在从广角位置改变放大率到长焦位置时保持在固定位置，第四镜头组G4在长焦位置比在广角位置更靠近图像侧。
在实施例1中，整个系统的焦距f、F数F、半视场角ω分别通过变焦在f＝4.74-21.59、F＝3.32-4.98、ω＝39.14-9.55的范围内变化。各光学表面的特性如下。
表面特性

表1中在表面数字上带有星号*的第五表面、第九表面、第十一表面、第十二表面和第十六表面等各光学表面为非球面表面。定义非球面表面的上述方程“方程1”中的参数如下。
非球面表面第五表面 K＝0.0，A4＝2.42400×10-4，A6＝-2.92208×10-6，A8＝9.40210×10-9，A10＝-4.16456×10-11 非球面表面第九表面 K＝0.0，A4＝-5.16761×10-4，A6＝1.81605×10-6，A8＝-1.01642×10-6，A10＝-1.75699×10-8 非球面表面第十一表面 K＝0.0，A4＝-1.08496×10-3，A6＝-2.17192×10-5，A8＝5.79037×10-6，A10＝-5.25493×10-7 非球面表面第十二表面 K＝0.0，A4＝4.85474×10-4，A6＝-4.49460×10-5，A8＝8.89429×10-6，A10＝-5.68154×10-7 非球面表面第十六表面 K＝0.0，A4＝-5.46424×10-5，A6＝1.80637×10-5，A8＝-9.17793×10-7，A10＝2.09899×10-8 第一镜头组G1和第二镜头组G2之间的可变间距DA、第二镜头组G2和孔径光阑FA之间的可变间距DB、孔径光阑FA和第三镜头组G3之间的可变间距DC、第三镜头组G3和第四镜头组G4之间的可变间距DD和第四镜头组G4和光学滤光片FC之间的可变间距DE随变焦如下表改变。
可变间距
在实施例1中，根据上述各条件方程的值如下。
条件方程的数值。
m4T＝0.718 m4T/m4W＝1.098 X1/fT＝0.698 X3/fT＝0.366 |f2|/f3＝0.792 f1/fW＝8.44 于是，在实施例1中，根据上述各条件方程的数值在条件方程的范围之内。
实施例2
图30A、30B、30C示出了根据本发明实施例2的变焦镜头的光学系统的结构。图30A图示了广角位置(短焦距位置)。图30B图示了中等焦距。图30C图示了长焦位置(长焦距位置)。
图30A、30B、30C中的每一个示出的变焦镜头包括第一镜头E1、第二镜头E2、第三镜头E3、第四镜头E4、第五镜头E5、第六镜头E6、第七镜头E7、第八镜头E8、第九镜头E9、孔径光阑FA和滤光片/盖片FC。在这种情况下，第一镜头组G1包括第一镜头E1和第二镜头E2。第二镜头组G2包括第三镜头E3、第四镜头E4和第五镜头E5。第三镜头组G3包括第六镜头E6、第七镜头E7、第八镜头E8。第四镜头组G4包括第九镜头E9。每个镜头组通过合适的公共支撑框架等支撑，并且在变焦等时整体操作。图30A表示了各光学表面的表面数字。为了避免由于附图标记的数字数量增加而导致的解释太复杂，在图30A中表示的各附图标记被应用于各个实施例。因此，图30A、30B、30C中使用的附图标记应用到图29A、29B、29C、31A、31B、31C、32A、32B、32C，但是它们不总是另一实施例的共有结构。
在图30A中，包括变焦镜头光学系统的每一个光学元件从物体侧依次布置，第一镜头E1、第二镜头E2、第三镜头E3、第四镜头E4、第五镜头E5、孔径光阑FA、第六镜头E6、第七镜头E7、第八镜头E8、第九镜头E9和滤光片/盖片FC，并且图像成像在滤光片/盖片FC背面之上。
第一镜头E1是在物体侧具有凸表面的负月牙镜头。第二镜头E2是在物体侧具有凸表面的正月牙镜头。第一和第二镜头E1、E2牢牢粘合在一起形成粘合镜头。包括第一镜头E1和第二镜头E2的粘合镜头的第一镜头组G1整体上具有正折射率。第三镜头E3是在物体侧具有凸表面，在物体侧的表面上具有非球面表面，在图像侧具有强凹表面的负月牙镜头。第四镜头E4为正镜头，包括在图像侧具有强凸表面的双凸镜头。第五镜头E5为负镜头，包括在物体侧具有强凹表面和在图像侧具有非球面表面的双凹镜头。第四和第五镜头E4、E5牢牢粘合在一起形成粘合镜头。包括第三镜头E3、第四镜头E4和第五镜头E5的第二镜头组G2整体上具有负焦距，即，负折射率。第六镜头E6是一个正镜头，其包括在两个表面上都具有非球面表面的双凸镜头。
第七镜头E7是一个正镜头，其包括在图像侧具有强凸表面的双凸镜头。第八镜头E8是一个包括双凹镜头的负镜头。第七和第八镜头E7、E8牢牢粘合在一起形成粘合镜头。包括第六镜头E6、第七镜头E7和第八镜头E8的第三镜头组G3整体上具有正折射率。第九镜头E9是一个包括双凸镜头的正镜头，其具有在物体侧包括非球面表面的强凸表面。包括第九镜头E9的第四镜头组G4具有正焦距。
在从广角位置(短焦距位置)改变放大率到长焦位置(长焦距位置)时，第一镜头组G1、第三镜头组G3和第四镜头组G4如此移动以致各组之间的可变间距，更具体地，第一镜头组G1中最靠近图像侧的表面即第二镜头E2图像侧的表面(表面数字3)和第二镜头组G2中的最靠近物体侧的表面即第三镜头E3的物体侧表面(表面数字4)之间的间距DA、第二镜头组G2最靠近图像侧的表面即第五镜头E5图像侧的表面(表面数字8)和孔径光阑FA的表面(表面数字9)之间的间距DB、孔径光阑FA的表面(表面数字9)和第三镜头组G3最靠近物体侧的表面即第六镜头E6的物体侧表面(表面数字10)之间的间距DC、第三镜头组G3最靠近图像侧的表面即第八镜头E8的图像侧表面(表面数字14)和第四镜头组G4最靠近物体侧的表面即第九镜头E9的物体侧表面(表面数字15)之间的间距DD、和第四镜头组G4最靠近图像侧的表面即第九镜头E9的图像侧表面(表面数字16)和滤光片/盖片DC的物体侧表面(表面数字17)之间的间距DE被改变，第一镜头组G1和第三镜头组G3在从广角位置改变放大率到长焦位置时单调地朝向物体侧移动，第二镜头组G2在从广角位置改变放大率到长焦位置时保持在固定位置，第四镜头组G4在长焦位置比在广角位置更靠近图像侧。
在实施例2中，整个系统的焦距f、F数F、半视场角ω分别通过变焦在f＝4.74-21.57、F＝3.56-5.00、ω＝39.15-9.57的范围内变化。各光学表面的特性如下。
表面特性

表3中在表面数字上带有星号*的第四表面、第八表面、第十表面、第十一表面和第十五表面等各光学表面为非球面表面，各非球面表面的方程1中的参数如下。
非球面表面第四表面 K＝0.0，A4＝1.98102×10-4，A6＝-3.68668×10-6，A8＝4.52405×10-8，A10＝-2.67683×10-10 非球面表面第八表面 K＝0.0，A4＝-4.56912×10-4，A6＝-2.43635×10-6，A8＝-7.31048×10-7，A10＝-1.13163×10-8 非球面表面第十表面 K＝0.0，A4＝-7.28261×10-4，A6＝5.77887×10-6，A8＝1.03208×10-6，A10＝-1.81386×10-7 非球面表面第十一表面 K＝0.0，A4＝4.65357×10-4，A6＝1.34799×10-5，A8＝-4.37956×10-7，A10＝6.85503×10-8 非球面表面第十五表面 K＝0.0，A4＝-6.80550×10-5，A6＝1.42409×10-5，A8＝-6.37766×10-7，A10＝1.29041×10-8 第一镜头组G1和第二镜头组G2之间的可变间距DA、第二镜头组G2和孔径光阑FA之间的可变间距DB、孔径光阑FA和第三镜头组G3之间的可变间距DC、第三镜头组G3和第四镜头组G4之间的可变间距DD和第四镜头组G4和光学滤光片FC之间的可变间距DE随变焦如下表改变。
可变间距
在实施例2中，根据上述各条件方程的值如下。
条件方程的数值。
m4T＝0.722 m4T/m4W＝1.117 X1/fT＝0.672 X3/fT＝0.396 |f2|/f3＝0.799 f1/fW＝8.84 因此，在实施例2中，根据上述各条件方程的数值在条件方程的范围之内。
实施例3
图31A、31B、31C示出了根据本发明实施例3的变焦镜头的光学系统的结构。图31A图示了广角位置(短焦距位置)。图31B图示了中等焦距。图31C图示了长焦位置(长焦距位置)。
图31A、31B、31C中的每一个示出的变焦镜头包括第一镜头E1、第二镜头E2、第三镜头E3、第四镜头E4、第五镜头E5、第六镜头E6、第七镜头E7、第八镜头E8、第九镜头E9、第十镜头E10、孔径光阑FA和滤光片/盖片FC。在这种情况下，第一镜头组G1包括第一镜头E1、第二镜头E2和第三镜头E3。第二镜头组G2包括第四镜头E4、第五镜头E5和第六镜头E6。第三镜头组G3包括第七镜头E7、第八镜头E8、第九镜头E9。第四镜头组G4包括第十镜头E10。每个镜头组通过合适的公共支撑框架等支撑，并且在变焦等时整体操作。图31A、31B和31C中的各附图标记独立用于各实施例；因此，公用的附图标记用于29A、29B、29C、30A、30B、30C、32A、32B、32C。然而，其他实施例不总是具有公用的结构。
在图31A、31B、31C中的每一个图中，包括变焦镜头光学系统的每一个光学元件从物体侧例如拍摄物侧依次布置，第一镜头E1、第二镜头E2、第三镜头E3、第四镜头E4、第五镜头E5、第六镜头E6、孔径光阑FA、第七镜头E7、第八镜头E8、第九镜头E9、第十镜头E10和滤光片/盖片FC，并且图像成像在滤光片/盖片FC背面之上。
第一镜头E1是在物体侧具有凸表面的负月牙镜头。第二镜头E2是正镜头，包括在物体侧具有强凸表面的双凸镜头。第一和第二镜头E1、E2牢牢粘合在一起形成粘合镜头。第三镜头E3是在物体侧具有凸表面的正月牙镜头。包括第一镜头E1、第二镜头E2和第三镜头E3的第一镜头组G1整体上具有正折射率。第四镜头E4是在物体侧具有凸表面，在物体侧的表面上具有非球面表面，在图像侧具有强凹表面的负月牙镜头。第五镜头E5为正镜头，包括在物体侧具有平面的平面-凸镜头。第六镜头E6为负月牙镜头，在图像侧具有凹面，在图像侧的表面上具有非球面表面。第五和第六镜头E5、E6牢牢粘合在一起形成粘合镜头。包括第四镜头E4、第五镜头E5和第六镜头E6的第二镜头组G2整体上具有负焦距，即，负折射率。
第七镜头E7是一个正镜头，其包括在两个表面上都具有非球面表面的双凸镜头。第八镜头E8是一个正镜头，其包括在图像侧具有强凸表面的双凸镜头。第九镜头E9是一个包括双凹镜头的负镜头。第八和第九镜头E8、E9牢牢粘合在一起形成粘合镜头。包括第七镜头E7、第八镜头E8和第九镜头E9的第三镜头组G3整体上具有正折射率。第十镜头E10是一个包括双凸镜头的正镜头，其具有在物体侧包括非球面表面的强凸表面。包括第十镜头E10的第四镜头组G4具有正焦距。
在从广角位置(短焦距位置)改变放大率到长焦位置(长焦距位置)时，第一镜头组G1、第三镜头组G3和第四镜头组G4如此移动以致各组之间的可变间距，更具体地，第一镜头组G1中最靠近图像侧的表面即第三镜头E3图像侧的表面(表面数字5)和第二镜头组G2中的最靠近物体侧的表面即第四镜头E4的物体侧表面(表面数字6)之间的间距DA、第二镜头组G2最靠近图像侧的表面即第六镜头E6图像侧的表面(表面数字10)和孔径光阑FA的表面(表面数字11)之间的间距DB、孔径光阑FA的表面(表面数字11)和第三镜头组G3最靠近物体侧的表面即第七镜头E7的物体侧表面(表面数字12)之间的间距DC、第三镜头组G3最靠近图像侧的表面即第九镜头E9的图像侧表面(表面数字16)和第四镜头组最G4靠近物体侧的表面即第十镜头E10的物体侧表面(表面数字17)之间的间距DD、和第四镜头组G4最靠近图像侧的表面即第十镜头E10的图像侧表面(表面数字18)和滤光片/盖片DC的物体侧表面(表面数字19)之间的间距DE被改变，第一镜头组G1和第三镜头组G3在从广角位置改变放大率到长焦位置时单调地朝向物体侧移动，第二镜头组G2在从广角位置改变放大率到长焦位置时保持在固定位置，第四镜头组G4在长焦位置比在广角位置更靠近图像侧。
在实施例3中，整个系统的焦距f、F数F、半视场角ω分别通过变焦在f＝4.74-21.67、F＝3.46-4.91、ω＝39.15-9.50的范围内变化。各光学表面的特性如下。
表面特性

表5中在表面数字上带有星号*的第六表面、第十表面、第十二表面、第十三表面和第十七表面等各光学表面为非球面表面，各非球面表面的方程1中的参数如下。
非球面表面第六表面 K＝0.0，A4＝-1.22579×10-4，A6＝-2.98179×10-7，A8＝-1.93092×10-8，A10＝-3.32554×10-10 非球面表面第十表面 K＝0.0，A4＝-8.28512×10-4，A6＝-1.82812×10-5，A8＝8.50623×10-8，A10＝-1.90374×10-7 非球面表面第十二表面 K＝0.0，A4＝-8.08852×10-4，A6＝1.58812×10-5，A8＝-1.00403×10-6，A10＝2.75151×10-8 非球面表面第十三表面 K＝0.0，A4＝4.07275×10-4，A6＝-7.86358×10-6，A8＝1.60507×10-6，A10＝-9.33131×10-8 非球面表面第十七表面 K＝0.0，A4＝-1.29441×10-5，A6＝5.93123×10-6，A8＝-3.01006×10-7，A10＝7.06450×10-9 第一镜头组G1和第二镜头组G2之间的可变间距DA、第二镜头组G2和孔径光阑FA之间的可变间距DB、孔径光阑FA和第三镜头组G3之间的可变间距DC、第三镜头组G3和第四镜头组G4之间的可变间距DD和第四镜头组G4和光学滤光片FC之间的可变间距DE随变焦如下表改变。
可变间距
在实施例3中，根据上述各条件方程的值如下。
条件方程的数值。
m4T＝0.712 m4T/m4W＝1.085 X1/fT＝0.646 X3/fT＝0.351 |f2|/f3＝0.744 f1/fW＝7.49 因此，根据上述各条件方程的数值在条件方程的范围之内。
实施例4
图32A、32B、32C示出了根据本发明实施例4的变焦镜头的光学系统的结构。图32A图示了广角位置(短焦距位置)。图32B图示了中等焦距。图33C图示了长焦位置(长焦距位置)。
图32A、32B、32C中的每一个示出的变焦镜头包括第一镜头E1、第二镜头E2、第三镜头E3、第四镜头E4、第五镜头E5、第六镜头E6、第七镜头E7、第八镜头E8、第九镜头E9、第十镜头E10、孔径光阑FA和滤光片/盖片FC。在这种情况下，第一镜头组G1包括第一镜头E1、第二镜头E2和第三镜头E3。第二镜头组G2包括第四镜头E4、第五镜头E5和第六镜头E6。第三镜头组G3包括第七镜头E7、第八镜头E8、第九镜头E9。第四镜头组G4包括第十镜头E10。每个镜头组通过合适的公共支撑框架等支撑，并且在变焦等时整体操作。另外，图32A、32B和32C中的各附图标记独立用于各实施例；因此，公用的附图标记用于29A、29B、29C、30A、30B、30C、31A、31B、31C。然而，与其他实施例不总是具有公用的结构。
在图32A、32B、32C中的每一个图中，包括变焦镜头光学系统的每一个光学元件从物体侧例如拍摄物侧依次布置，第一镜头E1、第二镜头E2、第三镜头E3、第四镜头E4、第五镜头E5、第六镜头E6、孔径光阑FA、第七镜头E7、第八镜头E8、第九镜头E9、第十镜头E10和滤光片/盖片FC，并且图像成像在滤光片/盖片FC背面之上。
第一镜头E1是在物体侧具有凸表面的负月牙镜头。第二镜头E2是正镜头，包括在物体侧具有强凸表面的双凸镜头。第一和第二镜头E1、E2牢牢粘合在一起形成粘合镜头。第三镜头E3是在物体侧具有凸表面的正月牙镜头。包括第一镜头E1、第二镜头E2和第三镜头E3的第一镜头组G1整体上具有正折射率。第四镜头E4是在物体侧具有凸表面，在物体侧的表面上具有非球面表面，在图像侧具有强凹表面的负月牙镜头。第五镜头E5为正镜头，包括在图像侧具有强凸表面的双凸镜头。第六镜头E6为包括双凹镜头的负镜头，在物体侧表面上具有强凹表面，在图像侧的表面上具有非球面表面。第五和第六镜头E5、E6牢牢粘合在一起形成粘合镜头。
包括第四镜头E4、第五镜头E5和第六镜头E6的第二镜头组G2整体上具有负焦距，即，负折射率。第七镜头E7是一个正镜头，其包括在两个表面上都具有非球面表面的双凸镜头。第八镜头E8是一个正镜头，其包括在图像侧具有强凸表面的双凸镜头。第九镜头E9是一个包括双凹镜头的负镜头。第八和第九镜头E8、E9牢牢粘合在一起形成粘合镜头。包括第七镜头E7、第八镜头E8和第九镜头E9的第三镜头组G3整体上具有正折射率。第十镜头E10是一个包括双凸镜头的正镜头，其具有在物体侧包括非球面表面的强凸表面。包括第十镜头E10的第四镜头组G4具有正焦距。
在从广角位置(短焦距位置)改变放大率到长焦位置(长焦距位置)时，第一镜头组G1、第三镜头组G3和第四镜头组G4如此移动以致各组之间的可变间距，更具体地，第一镜头组G1中最靠近图像侧的表面即第三镜头E3图像侧的表面(表面数字5)和第二镜头组G2中的最靠近物体侧的表面即第四镜头E4的物体侧表面(表面数字6)之间的间距DA、第二镜头组G2最靠近图像侧的表面即第六镜头E6图像侧的表面(表面数字10)和孔径光阑FA的表面(表面数字11)之间的间距DB、孔径光阑FA的表面(表面数字11)和第三镜头组G3最靠近物体侧的表面即第七镜头E7的物体侧表面(表面数字12)之间的间距DC、第三镜头组G3最靠近图像侧的表面即第九镜头E9的图像侧表面(表面数字16)和第四镜头组G4最靠近物体侧的表面即第十镜头E10的物体侧表面(表面数字17)之间的间距DD、和第四镜头组G4最靠近图像侧的表面即第十镜头E10的图像侧表面(表面数字18)和滤光片/盖片DC的物体侧表面(表面数字19)之间的间距DE被改变，第一镜头组G1和第三镜头组G3在从广角位置改变放大率到长焦位置时单调地朝向物体侧移动，第二镜头组G2在从广角位置改变放大率到长焦位置时保持在固定位置，第四镜头组G4在长焦位置比在广角位置更靠近图像侧。
在实施例4中，整个系统的焦距f、F数F、半视场角ω分别通过变焦在f＝4.74-21.62、F＝3.42-4.99、ω＝39.12-9.50的范围内变化。各光学表面的特性如下。
表面特性

表7中在表面数字上带有星号*的第六表面、第十表面、第十二表面、第十三表面和第十七表面等各光学表面为非球面表面，各非球面表面的方程1中的参数如下。
非球面表面第六表面 K＝0.0，A4＝-8.08791×10-5，A6＝-2.03124×10-6，A8＝6.26638×10-9，A10＝-6.12352×10-11 非球面表面第十表面 K＝0.0，A4＝-7.52609×10-4，A6＝-1.24401×10-5，A8＝-9.65466×10-7，A10＝-8.33332×10-8 非球面表面第十二表面 K＝0.0，A4＝-7.07947×10-4，A6＝-1.16179×10-6，A8＝6.72505×10-8，A10＝-2.53913×10-8 非球面表面第十三表面 K＝0.0，A4＝3.43658×10-4，A6＝-1.44022×10-6，A8＝-1.33484×10-7，A10＝-1.40822×10-8 非球面表面第十七表面 K＝0.0，A4＝-4.75410×10-5，A6＝1.15429×10-5，A8＝-4.87258×10-7，A10＝9.54084×10-9 第一镜头组G1和第二镜头组G2之间的可变间距DA、第二镜头组G2和孔径光阑FA之间的可变间距DB、孔径光阑FA和第三镜头组G3之间的可变间距DC、第三镜头组G3和第四镜头组G4之间的可变间距DD和第四镜头组G4和光学滤光片FC之间的可变间距DE随变焦如下表改变。
可变间距
在实施例4中，根据上述各条件方程的值如下。
条件方程的数值。
m4T＝0.721 m4T/m4W＝1.095 X1/fT＝0.668 X3/fT＝0.369 |f2|/f3＝0.795 f1/fW＝8.14 因此，在实施例4中，根据上述各条件方程的数值在条件方程的范围之内。
图33-35是图示了根据上述实施例1的图29A、29B和29C所示的变焦镜头中的球面象差、象散、畸变和彗形象差等象差的简图。
图33是图示了广角位置处象差的简图。图34是图示了中等焦距处象差的简图。图35是图示了长焦位置处象差的简图。对于每个简图，虚线表示球面象差中的正弦条件，实线表示象散中的径向(sagittal)，虚线表示经向的(meridional)，粗实线表示d线，细实线表示g线。
图36-38是图示了根据上述实施例2的图30A、30B和30C所示的变焦镜头中的球面象差、象散、畸变和彗形象差等象差的简图。
图36是图示了广角位置处象差的简图。图37是图示了中等焦距处象差的简图。图38是图示了长焦位置处象差的简图。在这种情况下，对于每个简图，虚线表示球面象差中的正弦条件，象散中的实线表示径向，虚线表示经向的，粗实线表示d线，细实线表示g线。
图39-41是图示了根据上述实施例3的图31A、31B和31C所示的变焦镜头中的球面象差、象散、畸变和彗形象差等象差的简图。
图39是图示了广角位置处象差的简图。图40是图示了中等焦距处象差的简图。图41是图示了长焦位置处象差的简图。对于每个简图，虚线表示球面象差中的正弦条件，实线表示象散中的径向，虚线表示经向，粗实线表示d线，细实线表示g线。
图42-44是图示了根据上述实施例4的图32A、32B和32C所示的变焦镜头中的球面象差、象散、畸变和彗形象差等象差的简图。
图42是图示了广角位置处象差的简图。图43是图示了中等焦距处象差的简图。图44是图示了长焦位置处象差的简图。在这种情况下，对于每条曲线，虚线表示球面象差中的正弦条件，实线表示象散中的径向，虚线表示经向，粗实线表示d线，细实线表示g线。
根据图33-44的简图，显然，在根据实施例1-4的图29A-32C所示的变焦镜头结构中顺利地修正和控制了象差。
接下来，当采用根据实施例1-4中示出的变焦镜头作为光学系统来构造照相机时，照相机构造得与上述图17-19中解释的照相机相似。因此，将省略其解释。
另外，图17-19解释了照相机。然而，近来，已经出现了具有照相机功能的移动信息终端，例如所谓的PDA(个人数字助理)和蜂窝电话。这种移动信息终端的出现稍许不同于照相机，但是它基本上包括了与照相机相同的功能和结构。因此，根据本发明的变焦镜头可应用于这种移动信息终端。
包括使用了各实施例1-4所示变焦镜头的镜头单元的摄影镜头可用于上述照相机或上述移动信息终端作为拍摄光学系统。因此，有可能得到具有高图像质量的紧凑型照相机或移动信息终端，其使用了具有三百万到五百万象素的光接收元件。
接下来，将参考图45-60描述根据本发明的实现优选性能的用于上述镜筒的第四实施例的变焦镜头、镜头驱动装置和移动信息终端。
此外，将参考图1-21特别是图17-19专门解释包括第四实施例的变焦镜头的照相机(移动信息终端)。因此，文中整合了其解释。
首先，在给出特定实施例的解释之前，将解释结构和功能以解释本发明的第四实施例。
例如，如图45所示，根据本发明第四实施例的变焦镜头包括镜筒(下文称之为变焦镜头)，镜筒包括从物体侧到图像侧依次布置的具有正折射率的第一镜头组I、具有负折射率的第二镜头组II、具有正折射率的第三镜头组III、和位于第二镜头组II和第三镜头组III之间的孔径光阑S，其中在从广角位置改变放大率到长焦位置时，第一镜头组I和第二镜头组II之间的间距增加，第二镜头组II和第三镜头组III之间的间距减小。变焦镜头包括以下特性。
整个系统在广角位置的焦距fw和最大图像高度Y’max之间的比率Y’max/fw在以下的条件(1)的范围内。
(1)0.70＜Y’max/fw＜1.00 第二镜头组II包括三个依次从物体侧到图像侧布置的镜头，即，在图像侧包括大曲率表面的负镜头，在图像侧包括大曲率凸表面的正镜头，在物体侧包括大曲率凹表面的负镜头。更具体地，第二镜头组具有这样的结构，即正镜头夹在物体侧的负镜头和图像侧的负镜头之间。
在根据本发明的变焦镜头中，当第二镜头组II中的图像侧负镜头的图像侧表面(第二镜头组II中最靠近图像侧的表面)为一种非球面表面时，其中该非球面表面具有的特征为随着远离光轴负折射率降低，对于第二镜头组II图像侧负镜头的材料的折射率N21来说，优选地第二镜头组II最靠近图像侧的非球面表面中的最大光线有效高度的80％中的非球面表面量X21(H0.8)和最大图像高度Y’max满足以下条件(2)。
(2)0.0010＜(1-N21)×X21(H0.8)/Y’max＜0.0500 在根据本实施例的变焦镜头中，当第二镜头组II中的物体侧负镜头的物体侧表面(第二镜头组II中最靠近物体侧的表面)为非球面表面时，对于第二镜头组II物体侧负镜头的材料的折射率N20、第二镜头组II图像侧负镜头的材料的折射率N21来说，优选地第二镜头组II最靠近物体侧的非球面表面中的最大光线有效高度的80％中的非球面表面量X20(H0.8)、第二镜头组II最靠近图像侧的非球面表面中的最大光线有效高度的80％中的非球面表面量X21(H0.8)和最大图像高度Y’max满足以下条件(3)。
(3)-0.0500＜{(N20-1)×X20(H0.8)+(1-N21)×X21(H0.8))/Y’max＜0.1500 非球面表面量X(H)是由非球面表面的轴旁曲率定义的球面和实际非球面表面从光轴一定高度的下陷(深度)量的差，从物体侧朝向图像侧的方向为正。
在根据本发明的变焦镜头中，对于第二镜头组II中从物体侧计数的第i个镜头的材料的折射率N2i和色散系数v2i来说，优选地满足以下条件(4)、(5)和(6)。
(4)1.75＜N21＜1.90，35＜v21＜50 (5)1.65＜N22＜1.90，20＜v22＜35 (6)1.75＜N23＜1.90，35＜v23＜50 在根据本实施例的变焦镜头中，构成第二镜头组的三个镜头包括从物体依次布置的在图像侧具有大曲率表面的负镜头、在图像侧包括大曲率凸表面的正镜头、在物体侧具有大曲率凹表面的负镜头，正镜头和图像侧的负镜头可以粘合在一起。
在这种情况下，对于第二镜头组II中的正镜头和负镜头之间的粘合表面的曲率半径R2C和最大图像高度Y’max之间的比率R2C/Y’max，优选地满足以下条件(7)。
(7)-3.5＜(R2C/Y’max)＜-1.0 在第二镜头组II中，从物体侧依次布置的正镜头和负镜头可以独立构造。
在根据本实施例的变焦镜头从广角位置改变放大率到长焦位置时，第一镜头组I单调移动到物体侧，对于在广角位置时第一镜头组I和第二镜头组II之间的间距D12W，在长焦位置时第一镜头组和第二镜头组之间的间距D12T和整个系统的焦距fT优选地满足以下条件(8)。
(8)0.50＜(D12T-D12W)/fT＜0.85 此外，在根据本实施例的变焦镜头从广角位置改变放大率到长焦位置时，第三镜头组III单调移动到物体侧，对于在广角位置时第二镜头组II和第三镜头组III之间的间距D23W，在长焦位置时第二镜头组和第三镜头组之间的间距D23T和整个系统的焦距fT优选地满足以下条件(9)。
(9)0.25＜(D23W-D23T)/fT＜0.65 在根据本实施例的变焦镜头中，对于第二镜头组II的焦距f2和第三镜头组III的焦距f3，优选地满足以下条件(10)。
(10)0.5＜|f2|/f3＜1.0 在根据本实施例的变焦镜头中，对于第一镜头组I的焦距f1和处于广角位置的整个系统的焦距fW，优选地满足以下条件(11)。
(11)6.0＜f1/fW＜12.0 根据本实施例的变焦镜头包括从物体侧到图像侧依次布置的具有正折射率的第一镜头组I、具有负折射率的第二镜头组II和具有正折射率的第三镜头组III，如上所述，并且可以包括第一镜头组到第三镜头组等三个镜头组作为该结构。
此外，在根据本实施例的变焦镜头中，具有折射率的第四镜头组可布置在第三镜头组III的图像侧，并且至少第一镜头组I和第三镜头组III可移动到物体侧以在从广角位置改变放大率到长焦位置时增加第一镜头组I和第二镜头组II之间的间距和减小第二镜头组II和第三镜头组III之间的间距。
在上述第三镜头组III和上述第四镜头组的结构中，具有减小的负折射率的固定镜头可放置在这些镜头组的图像侧。更具体地，在本实施例中阐述每个变焦镜头具有在第三镜头组的图像侧增加镜头组的灵活性。
根据本实施例的变焦镜头可构造为第四镜头组在改变放大率时不移动，第四镜头组在从广角位置改变放大率到长焦位置时朝向图像侧移动。
根据本实施例的变焦镜头在第二镜头组II和第三镜头组III之间具有孔径光阑S，并且孔径光阑S和第三镜头组III之间的间距可构造为在广角位置处最宽，在长焦位置处最窄。
在根据本实施例的变焦镜头中的孔径光阑的开口直径可以为恒定，而不管有价值的光焦度如何，并且在放大时通过改变孔径光阑S的开口直径，在长焦位置处的开口直径可以设定为大于短焦距位置处的开口直径。
根据本发明的具有拍摄功能的移动信息终端包括根据本实施例的变焦镜头作为拍摄光学系统。移动信息终端可用作常规银盐静止照相机。
根据本实施例的移动信息终端可构造为通过变焦镜头形成的物体图像成像在图像拾取装置的光接收表面上。这种信息终端可用作电子静止照相机、数码照相机、具有移动图像拍摄功能的摄像机等。
根据本实施例的移动信息终端可使用具有9毫米对角线尺寸或更小并且具有三百万象素或更多的图像拾取装置。这种图像拾取装置包括例如9毫米对角线尺寸的五百万象素的图像拾取装置、6毫米对角线尺寸的三百万象素的图像拾取装置等。
在具有从物体侧依次布置的正、负、正三个镜头组的变焦镜头中，一般，第二镜头组II包括具有主要可变功能的镜头组(所谓的变换器)，因此第二镜头组II的结构是重要的。在使用了上述具有6毫米到9毫米对角线尺寸的三百万象素到五百万象素的紧凑型图像拾取装置的具有拍摄功能的信息装置中，因为图像拾取装置的象素之间的间距较小，所以需要改进的象差修正并且离轴象差的修正较难。因此，第二镜头组II的结构需要非传统的结构。
传统上，在包括正、负、正三个镜头组的变焦镜头中，包括三个镜头的绝大多数第二镜头组包括依次从物体侧布置的在图像侧具有大曲率表面的负镜头、在图像侧具有凹表面的负镜头和在物体侧具有凸表面的正镜头。
第二镜头组的这种结构不适用于使用了上述紧凑型图像拾取装置并且广角位置的半视场角超过35度的变焦镜头。
另外，已知的第二镜头组II包括依次从物体侧布置的四个镜头，在图像侧具有大曲率表面的负镜头、负镜头、正镜头和负镜头。然而，第二镜头组的厚度由于镜头数量的增加而增加。因此，变焦镜头的总长度在封装状态下增加，并且变焦镜头的紧凑性从而受到影响并且成本增加。
本发明在有限数量镜头的情况下提供了第二镜头组II，在第二镜头组II中为三个镜头，其适用于上述紧凑型图像拾取装置并且实现的变焦镜头在广角位置的半视场角超过35度。
更具体地，如上所述，本发明的变焦镜头中的第二镜头组II包括依次从物体侧布置的三个镜头，即在图像侧具有大曲率表面的负镜头、在图像侧具有大曲率凸表面的正镜头和在物体侧具有大曲率凹表面的负镜头。
当根据第四实施例的变焦镜头的条件(1)的参数满足Y’max/fw为0.70或更小时，在充分修正畸变的状态下，在广角位置处不能实现半视场角为35度或更大的广角。当参数Y’max/fw为1.00或更大时，非常难以修正广角位置处的离轴象差，并且还难以减小变焦镜头和具有拍摄功能的信息装置的尺寸，因为第一镜头组的尺寸增加了。
在条件(1)满足的状态下，如果第二镜头组II包括从物体侧依次布置的三个镜头，即在图像侧具有大曲率表面的负镜头、在图像侧具有大曲率凸表面的正镜头和在物体侧具有大曲率凹表面的负镜头，如上所述，则有可能优选地修正离轴象差，特别是在广角位置处的放大率的色差。
该结构的关键点是分别对在从物体侧数起的第二正镜头的图像侧表面和从物体侧数起的第三负镜头的物体侧表面上使用了凸形状。在该结构中，邻近广角位置的离轴光通量一般以大的入射角进入上述表面，因此离轴象差可大大改变，即使在上述表面的曲率半径被最低限度地改变时也是如此。因此，根据以上另一表面或另一镜头组中的修正能力，以高的灵活性在表面(上述的在图像侧具有凸形状的表面)中产生了离轴象差，其应该在第二镜头组II或另一镜头组的另一表面中被消除。因此，有可能得到高于传统结构的第二镜头组的象差修正水平。
如果第二镜头组包括传统的公知的三个镜头，即在图像侧具有大曲率表面的负镜头、在图像侧具有凹表面的负镜头和在物体侧具有凸表面的正镜头，则从物体侧数起的第二负镜头的图像侧表面和从物体侧数起的第三正镜头的物体侧表面分别在物体侧具有凸形状。在该结构中，当离轴光通量相对于光轴的角度在广角处增加时，到这些表面(物体侧的凸表面)的入射角被减小，并且限制了待产生的可变化范围的象差量。因此，不能得到足够效果的离轴象差修正。
根据本发明第四实施例的变焦镜头，为了实现更优选的象差修正，期望设置在第二镜头组II最靠近图像侧的负镜头的图像侧表面为非球面表面，其具有的特征为如本实施例中所述的负折射率随着离开光轴而减小，并且期望非球面表面满足条件(2)。
如果条件(2)的参数(1-N21)×X21(H0.8)为0.0010或更小，或者为0.0500或更大，则不能以良好的平衡修正畸变、色散和彗形象差，并且会妨碍特别是在广角极限处保证高的成像性能。
为了在广角位置处更优选地修正畸变，如在本实施例中描述的那样，除了设置在第二镜头组II图像侧的负镜头的图像侧表面之外，设置在第二镜头组II物体侧的负镜头的物体侧表面优选地为非球面表面，并且优选地，该非球面表面满足条件(3)。
如果条件(3)的参数{(N20-1)×X20(H0.8)+(1-N21)×X21(H0.8)}/Y’max为0.0500或更小，则其不是优选的，因为广角位置处的畸变变得不能充分修正或者变成具有拐点的不自然形状。如果上述参数为0.1500或更大，则畸变被过度修正，并且变得难以满意地修正另一种离轴象差。
上述非球面表面的非球面表面量假定为从光轴朝向镜头外周部分单调增加的绝对值。如果条件(2)和/或(3)满足最大光线有效高度80％的位置，则有可能在紧凑型图像拾取装置的光接收区域中得到满意的性能。
另外，通过选择满足条件(4)-(6)的玻璃类型，有可能更满意地修正色差。
如本实施例中描述的变焦镜头那样，在第二镜头组II中彼此产生大象差的从物体侧数起的第二正镜头和第三负镜头被粘合在一起，因此由于制造误差例如偏心而变劣的性能几乎不会产生，并且限位环变得没有必要。因此，有可能有效地减小组装时的工时数。在这种情况下，优选地，粘合表面满足条件(7)。
如果条件(7)的参数(R2C/Y’max)为-3.5或更小，则粘合表面的曲率被减小，并且从而减小了在粘合表面中产生象差的灵活性。如果条件(7)的参数(R2C/Y’max)为-1.0或更大，则粘合表面的曲率变得太强，从而过度产生了离轴象差。因此，难以消除第二镜头组和其他镜头组的其他表面中的象差。
在根据本发明的变焦镜头中，为了实现有价值的光焦度，优选地，在从广角位置改变放大率到长焦位置时通过将第三镜头组III移动到物体侧，使第三镜头组III分享改变放大率的功能，并且从而通过减小第二镜头组II的份额保证了象差修正的灵活性。另外，在从广角位置改变放大率到长焦位置时通过将第一镜头组I移动到物体侧，降低了广角位置处的光线穿过第一镜头组的高度，并且从而可以控制随广角增加的第一镜头组I的尺寸，并且通过在长焦位置处保证第一镜头组I和第二镜头组II之间具有大的间距实现了长焦距。
在这种情况下，如果条件(8)的参数(D12T-D12W)为0.50或更小，则第二镜头组II对改变放大率的贡献被减小。因此，第三镜头组III的改变放大率的份额被增加，或者第一和第二镜头组的折射率不得不被增强。无论如何，各种类型的象差变劣。另外，镜头在广角位置处的总长度从而增加，并且光线穿过第一镜头组的高度增加。因此，第一镜头组的尺寸增加。
如果参数(D12T-D12W)/fT为0.85或更大，则广角位置处的总长度变得太短，或者长焦位置处的总长度变得太长。如果广角位置处的总长度变得太短，则第三镜头组的移动空间受限，并且第三镜头组对改变放大率的贡献从而被减小。因此，难以修正整体象差。如果总长度在长焦位置处变得太长，则妨碍了总长度方向上的尺寸减小，直径方向也被增加以确保长焦位置处的周向光体积，并且图像性能易于通过制造误差例如镜筒的坠落而变劣。
更优选地，上述参数(D12T-D12W)/fT满足以下条件。
(8A)0.60＜(D12T-D12W)/fT＜0.75 另一方面，如果用来控制第二镜头组II和第三镜头组III之间改变的条件(9)的参数(D12T-D12W)/fT为0.25或更小，则第三镜头组III对改变放大率的贡献被减小，从而第二镜头组II对改变放大率的份额增加，或者第三镜头组III的折射率不得不增强。无论如何，各种类型的象差变劣。如果上述参数为0.65或更大，则广角位置处的总长度增加，并且光线穿过第一镜头组I的高度从而增加。因此，第一镜头组I的尺寸增加。
优选地，上述参数(D23W-D23T)/fT满足以下条件。
(9A)0.30＜(D23W-D23T)/fT＜0.60 关于象差修正，更优选地满足条件(10)、(11)。如果条件(10)的参数|f2|/f3为0.5或更小，第二镜头组II的折射率变得太强。另一方面，如果条件(10)的参数|f2|/f3为1.0或更大，则第三镜头组III的折射率变得太强。无论如何，在改变放大率时的象差波动易于增加。
如果条件(11)的参数f1/fW为6.0或更小，第二镜头组II的成像放大率接近相等放大率，并且从而增加了改变放大率的效率。这对于该改变放大率来说是有利的。然而，对于第一镜头组I中的各镜头来说需要大的折射率。因此，具有负面影响，例如色差变劣，特别是在长焦位置。另外，第一镜头组I的厚度和直径增加。因此，特别是在封装状态下，对减小尺寸不利。另一方面，如果参数f1/fW为12.0或更大，则第二镜头组II对改变放大率的贡献减小，从而难以得到该的变化放大率。
在权利要求81的情况下，孔径光阑独立从邻近的镜头组移动以使孔径光阑和第三镜头组III之间的间距在广角位置处为最宽，因此孔径光阑在广角位置接近第一镜头组I。因此，光线穿过第一镜头组I的高度可降低，并且第一镜头组从而可进一步减小尺寸。
下文，将在不妨碍减小变焦镜头尺寸的范围内解释执行进一步优选象差修正的条件。
优选地，第一镜头组I包括依次从物体侧布置的至少一个负镜头和一个正镜头。更具体地，第一镜头组I可包括两个依次从物体侧布置的镜头，即在物体侧具有凸表面的负月牙镜头和在物体侧具有强凸表面的正镜头，或者从物体侧依次布置的三个镜头，即在物体侧具有凸表面的负月牙镜头，在物体侧具有强凸表面的正镜头和在物体侧具有强凸表面的正镜头。
当整个系统仅包括正、负、正三个镜头组时，优选地，第三镜头组包括依次从物体侧布置的四个镜头，即正镜头、正镜头、负镜头和正镜头。在这种情况下，从物体侧数起的第二镜头和第三镜头被合适粘合。当整个系统包括正、负、正和正四个镜头组时，优选地，第三镜头组III包括依次从物体侧布置的正、正和负三个镜头。在这种情况下，从物体侧数起的第二镜头和第三镜头可合适粘合。
当整个系统包括正、负、正、正四个镜头组时，优选地，第四镜头组包括一个正镜头。此外，当聚焦到有限距离时，最好使用仅移动第四镜头组的方法，因为待移动的物体的重量最小。第四镜头组在改变放大率时具有较小的移动量，并且其具有的优点是使用引导机构同时用来改变放大率和聚焦。
为了进一步提高变焦镜头的尺寸减小同时保持满意的象差修正，有必要使用非球面表面。优选地，除了第二镜头组II之外，至少第三镜头组III包括一个非球面表面或更多。包括在第三镜头组III中的非球面表面有效地主要修正了球面象差和彗形象差。
模制光学玻璃和模制光学塑料(指的是玻璃模制非球面表面和塑料模制非球面表面)、还有通过在玻璃镜头上模制薄树脂层形成的非球面镜头、以及将表面形成为非球面表面(指的是混合非球面表面、仿形非球面表面等)等，可用作非球面镜头。
在第二镜头组II的最靠近图像侧使用玻璃模制非球面表面镜头的情况下，如果第二镜头组II中最靠近图像侧的镜头为正镜头，则需要重燧石型的玻璃来修正色差。然而，燧石型玻璃的问题在于，这种玻璃类型不适宜模制。如该实施例中所述，如果第二镜头组最靠近图像侧的镜头为负镜头，则使用镧冕型玻璃和钽燧石型玻璃，并且这些玻璃类型适于模制。
当混合非球面表面用于第二镜头组II中最靠近图像侧的表面(图像侧的负镜头的图像侧表面)时，需要相当大外径的镜头以容纳用来模制树脂层的模具。然而，如果第二镜头组II中最靠近图像侧的镜头为正镜头，则镜头边缘的厚度可被减小，从而镜头可能变得不能处理。根据本发明，如果第二镜头组II中最靠近图像侧的镜头为负镜头，则镜头边缘的厚度增加。因此没有处理方面的问题。
如权利要求82中所述，优选地，不管变化放大率如何，孔径光阑的开口直径为恒定，这是因为结构变得简单。另外，如本实施例所述，与短焦距位置相比，通过增加长焦距位置的开口直径，在改变放大率时有可能减小F数的变化。
当需要减小到达图像表面的光体积时，可减小孔径光阑的直径，但是优选地通过插入ND滤光片等减小光体积而不用大幅改变孔径光阑的直径，因为由于衍射现象变劣的分辨率可被纠正。
下文，将解释根据第四实施例的变焦镜头的特定实施例。最大图像高度Y’在实施例5中为3.50毫米，在实施例2-4中为3.70毫米。
在各实施例中，设置在镜头相同图像表面侧的平行板假定为各种类型的滤光片，例如光学低通滤光片和红外截止滤光片以及图像拾取装置如CCD的玻璃护罩(密封玻璃)。
除了实施例7的第九镜头(第四镜头组)为光学塑料之外，镜头材料都为光学玻璃。
在各实施例中，象差被充分修正，并且各实施例适用于对角线尺寸为大约6毫米到9毫米象素数量为三百万到五百万象素的图像拾取装置。
实施例中的符号的意义如下。
f整个系统的焦距 FF数 ω半视场角(度) R曲率半径 D表面分离(包括孔径光阑表面) Nd折射率 vd色散系数 K非球面表面的圆锥常数 A4第四阶非球面表面系数 A6第六阶非球面表面系数 A8第八阶非球面表面系数 A10第十阶非球面表面系数 每个非球面表面(在各实施例的数据中带有*的表面)通过以下的公知方程定义，其中C为轴旁曲率半径的倒数(轴旁曲率)，H是距光轴的高度，并且通过应用圆锥常数K和高阶非球面表面系数A4-A10的值来确定形状。
方程2 实施例5
f＝4.42-20.35 F＝2.89-4.62ω＝39.55-9.62 表面号 R D Ndvd备注 01 56.183 0.90 1.84666 23.78 第一镜头 02 22.306 2.46 1.77250 49.62 第二镜头 03 129.1680.10 04 19.540 1.90 1.77250 49.62 第三镜头 05 44.088 变量(A) 06*31.255 0.84 1.83500 42.98 第四镜头 07 3.862 2.10 08 143.5812.45 1.76182 26.61 第五镜头 09 -5.555 0.74 1.83500 42.98 第六镜头 10*-39.38 0变量(B) 11 孔径光阑 变量(C) 12*8.333 1.80 1.58913 61.25 第七镜头 13 -152.107 0.23 14 7.167 2.74 1.48749 70.44 第八镜头 15 14.162 0.85 1.84666 23.78 第九镜头 16 4.894 0.24 17 5.782 2.02 1.48749 70.44 第十镜头 18*-13.873变量(D) 19 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各种滤光片 20 ∞ 非球面表面 第六表面 K＝0.0，A4＝1.84029×10-4，A6＝-4.83681×10-6，A8＝1.03688×10-7，A10＝-1.32922×10-9 第十表面 K＝0.0，A4＝-5.53512×10-4，A6＝-2.57934×10-5，A8＝1.05288×10-6，A10＝-1.31801×10-7 第十二表面 K＝0.0，A4＝-2.23709×10-4，A6＝-8.77690×10-7，A8＝3.19167×10-7，A10＝-1.93115×10-8 第十八表面 K＝0.0，A4＝8.00477×10-4，A6＝2.50817×10-6，A8＝5.14171×10-7，A10＝-1.09665×10-7 可变量 短焦极限 中等焦距长焦极限 f＝4.425 f＝9.488f＝20.350 A 1.000 7.240 14.505 B 8.095 3.256 1.200 C 4.494 2.617 1.000 D 7.045 9.488 12.498 各条件方程的值 Y’max/fw＝0.791 {(1-N21)×X21(H0.8)}/Y’max＝0.00732 {(N20-1)×X20(H0.8)+(1-N21)×X21(H0.8)}/Y’max＝0.01593 R2C/Y’max＝-1.59 (D12T-D12W)/fT＝0.664 (D23W-D23T)/fT＝0.510 |f2|/f3＝0.689 |f1|/fW＝8.00 图45图示了实施例5的变焦镜头的镜头结构。关于实施例5，图49为示出了短焦距位置处的象差的简图，图50为示出了中等焦距位置处的象差的简图，图51为示出了长焦距位置处的象差的简图。
在示出镜头结构的图中，附图标记I表示第一镜头组，II表示第二镜头组，III表示第三镜头组，F表示各种类型的滤光片，S表示孔径光阑。这些与图46-48中的相同。
在示出球面象差的各简图中，虚线表示正弦条件，在示出色散的各简图中实线和虚线分别表示径向和经向。此外，g和d分别表示g线和d线。这些与示出象差的其他曲线中的相同。
实施例6
f＝4.74-21.55 F＝3.61-4.80 ω＝39.16-9.64 表面号 R DNd vd备注 01 18.565 0.90 1.92286 20.88 第一镜头 02 12.194 3.90 1.72342 37.99 第二镜头 03 58.393 变量(A) 04*70.501 0.84 1.83500 42.98 第三镜头 05 4.859 2.42 06 24.219 2.54 1.76182 26.61 第四镜头 07 -9.529 0.74 1.83500 42.9 第五镜头 08*-247.508 变量(B) 09 孔径光阑 变量(C) 10*8.333 3.01 1.58913 61.25 第六镜头 11*-10.3760.10 12 12.420 2.34 1.75500 52.32 第七镜头 13 -7.111 1.35 1.68893 31.16 第八镜头 14 4.591 变量(D) 15*13.631 1.66 1.58913 61.25 第九镜头 16 -45.606变量(E) 17 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各种滤光片 18 ∞ 非球面表面 第四表面 K＝0.0，A4＝1.78565×10-4，A6＝-1.75390×10-6，A8＝6.61261×10-9，A10＝1.23143×10-11 第八表面 K＝0.0，A4＝-3.04000×10-4，A6＝-7.18126×10-6，A8＝1.05398×10-7，A10＝-2.21354×10-8 第十表面 K＝0.0，A4＝-6.40609×10-4，A6＝-7.03343×10-6，A8＝8.98513×10-7，A10＝-9.73391×10-8 第十一表面 K＝0.0，A4＝2.20124×10-4，A6＝-8.24086×10-6，A8＝1.09927×10-6，A10＝-1.05069×10-7 第十五表面 K＝0.0，A4＝-5.79936×10-5，A6＝8.76394×10-6，A8＝-2.58155×10-7，A10＝4.31238×10-9 可变量短焦极限中等焦距 长焦极限f＝4.738f＝10.103 f＝21.54 A0.600 7.679 15.059 B10.083 4.179 1.200 C4.076 2.608 1.000 D3.075 6.493 10.666 E2.597 2.591 2.553 各条件方程的值 Y’max/fw＝0.781 {(1-N21)×X21(H0.8)}/Y’max＝0.00923 {(N20-1)×X20(H0.8)+(1-N21)×X21(H0.8)}/Y’max＝0.02940 R2C/Y’max＝-2.58 (D12T-D12W)/fT＝0.671 (D23W-D23T)/fT＝0.555 |f2|/f3＝0.860 |f1|/fw＝9.35 图46图示了实施例6的变焦镜头的镜头结构。附图标记IV表示第四镜头组。此外，关于实施例6，图52为示出了短焦距位置处的象差的简图，图53为示出了中等焦距位置处的象差的简图，图54为示出了长焦距位置处的象差的简图。
实施例7
f＝4.74-21.59 F＝3.32-4.98ω＝39.14-9.55 表面号 R DNd vd备注 01 23.330 1.00 1.84666 23.80 第一镜头 02 15.002 0.26 03 15.442 3.47 1.77250 49.60 第二镜头 04 135.649变量(A) 05*91.446 0.84 1.83481 42.70 第三镜头 06 4.439 1.77 07 15.704 2.67 1.74077 27.80 第四镜头 08 -6.205 0.74 1.83481 42.70 第五镜头 09*632.018变量(B) 10 孔径光阑 变量(C) 11*8.333 2.78 1.58913 61.15 第六镜头 12*-8.607 0.10 13 15.588 2.42 1.83481 42.70 第七镜头 14 -4.691 0.80 1.69895 30.10 第八镜头 15 4.498 变量(D) 16*12.500 2.21 1.54340 56.00 第九镜头 17 -34.711变量(E) 18 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各种滤光片 19 ∞ 非球面表面 第五表面 K＝0.0，A4＝2.42400×10-4，A6＝-2.92208×10-6，A8＝9.40210×10-9，A10＝-4.16456×10-11 第九表面 K＝0.0，A4＝-5.16761×10-4，A6＝1.81605×10-6，A8＝-1.01642×10-6，A10＝-1.75699×10-8 第十一表面 K＝0.0，A4＝-1.08496×10-3，A6＝-2.17192×10-5，A8＝5.79037×10-6，A10＝-5.25493×10-7 第十二表面 K＝0.0，A4＝4.85474×10-4，A6＝-4.49460×10-5，A8＝8.98429×10-6，A10＝-5.68154×10-7 第十六表面 K＝0.0，A4＝-5.46424×10-5，A6＝1.80637×10-5，A8＝-9.17793×10-7，A10＝2.09899×10-8 可变量短焦极限 中等焦距 长焦极限f＝4.740 f＝10.131 f＝21 A0.600 6.655 15.680 B7.051 4.217 1.200 C3.043 1.054 1.000 D2.000 7.725 10.995 E3.484 2.583 2.382 各条件方程的值 Y’max/fw＝0.781 {(1-N21)×X21(H0.8)}/Y’max＝0.00536 {(N20-1)×X20(H0.8)+(1-N21)×X21(H0.8)}/Y’max＝0.01951 R2C/Y’max＝-1.68 (D12T-D12W)/fT＝0.698 (D23W-D23T)/fT＝0.366 |f2|/f3＝0.792 |f1|/fw＝8.44 图47图示了实施例7的变焦镜头的镜头结构。附图标记IV表示第四镜头组。此外，关于实施例7，图55为示出了短焦距位置处的象差的简图，图56为示出了中等焦距位置处的象差的简图，图57为示出了长焦距位置处的象差的简图。
实施例8
f＝4.74-21.62 F＝3.42-4.99 ω＝39.12-9.50 表面号 R DNd vd备注 01 96.656 0.90 1.84666 23.78 第一镜头 02 29.314 2.72 1.77250 49.62 第二镜头 03 -219.3410.10 04 20.153 1.80 1.77250 49.62 第三镜头 05 33.538 变量(A) 06*18.011 0.84 1.83500 42.98 第四镜头 07 3.936 2.07 08 74.837 1.95 1.84666 23.78 第五镜头 09 -9.146 0.74 1.80420 46.50 第六镜头 10*759.807变量(B) 11 孔径光阑 变量(C) 12*8.333 3.34 1.58913 61.25 第七镜头 13*-8.827 0.10 14 12.236 2.45 1.75500 52.32第八镜头 15 -7.504 0.80 1.698953 0.05 第九镜头 16 4.892 变量(D) 17*10.651 1.83 1.58913 61.25 第十镜头 18 -261.223 变量(E) 19 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各种滤光片 20 ∞ 非球面表面 第六表面 K＝0.0，A4＝-8.08791×10-5，A6＝-2.03124×10-6，A8＝6.26638×10-9，A10＝-6.12352×10-11 第十表面 K＝0.0，A4＝-7.52609×10-4，A6＝-1.24401×10-5，A8＝-9.65466×10-7，A10＝-8.33332×10-8 第十二表面 K＝0.0，A4＝-7.07947×10-4，A6＝-1.16179×10-6，A8＝6.72505×10-8，A10＝-2.53913×10-8 第十三表面 K＝0.0，A4＝3.43658×10-4，A6＝-1.44022×10-6，A8＝-1.33484×10-7，A10＝-1.40822×10-8 第十七表面 K＝0.0，A4＝-4.75410×10-5，A6＝1.15429×10-5，A8＝-4.87258×10-7，A10＝9.54084×10-9 可变量 短焦极限 中等焦距 长焦极限 f＝4.741 f＝10.112 f＝21.62 A 0.600 6.160 15.040 B 6.288 2.111 1.200 C 3.888 3.173 1.000 D 2.000 7.785 11.065 E 3.440 2.547 2.351 各条件方程的值 Y’max/fw＝0.780 {(1-N21)×X21(H0.8)}/Y’max＝0.00728 {(N20-1)×X20(H0.8)+(1-N21)×X21(H0.8)}/Y’max＝0.00080 R2C/Y’max＝-2.47 (D12T-D12W)/fT＝0.668 (D23W-D23T)/fT＝0.369 |f2|/f3＝0.795 |f1|/fw＝8.14 图48图示了实施例8的变焦镜头的镜头结构。附图标记IV表示第四镜头组。此外，关于实施例8，图58为示出了短焦距位置处的象差的简图，图59为示出了中等焦距位置处的象差的简图，图60为示出了长焦距位置处的象差的简图。
工业适用性 根据本发明的镜筒适用于复印机、扫描仪等。
权利要求
1.一种镜筒，包括
配置用来容纳在固定柱内的伸缩柱；
配置用来保持在伸缩柱内的多个镜头；
镜头驱动装置，所述镜头驱动装置配置用来沿伸缩柱的纵轴在折叠位置和伸出位置之间驱动所述多个镜头，其中在折叠位置，所述多个镜头的至少一部分储存在固定柱中，在伸出位置，所述多个镜头的至少一部分伸出固定柱之外；和
至少一个可缩回的镜头，其配置用来在伸缩柱外周表面外侧的位置和伸缩柱光轴上的位置之间移动。
2.根据权利要求1所述的镜筒，进一步包括
多个镜头保持框架，每个镜头保持框架配置用来保持所述多个镜头中的至少一个镜头；和
配置用来保持可缩回镜头的可缩回镜头保持框架，
其中镜头驱动装置配置用来驱动所述多个镜头保持框架和驱动可缩回镜头保持框架，使得可缩回镜头在伸缩柱处于折叠位置时缩回到伸缩柱之外。
3.一种用来拍摄物体的照相机，包括含有权利要求1所述的镜筒的光学系统。
4.一种移动信息终端，包括具有用来拍摄的光学系统的照相机功能部件，所述光学系统包括权利要求1所述的镜筒。
5.根据权利要求1所述的镜筒，
其中所述多个镜头和至少一个可缩回镜头包括具有正折射率的第一镜头组、具有负折射率的第二镜头组、孔径光阑、具有正折射率的第三镜头组和具有正折射率的第四镜头组，它们从物体依次布置并且构成变焦镜头，
其中第一和第三镜头组根据从广角位置到长焦位置的改变放大率单调向物体移动。
6.根据权利要求5所述的镜筒，
其中在从广角位置到长焦位置改变放大率时，第二镜头组的位置被固定保持，第四镜头组被移动以在长焦位置定位到比广角位置更接近成像平面的位置，并且满足以下的条件方程
0.60＜m4T＜0.85
其中m4T表示长焦位置处的第四镜头组的成像放大率。
7.根据权利要求5所述的镜筒，
其中如果长焦位置处的第四镜头组的成像放大率为m4T，广角位置处的第四镜头组的成像放大率为m4W，则满足以下条件方程
1.0＜m4T/m4W＜1.3。
8.根据权利要求5所述的镜筒，
其中如果根据从广角位置到长焦位置改变放大率第一镜头组的总移动量为X1，长焦位置处的所有镜头组的焦距为fT，则满足以下条件方程
0.50＜X1/fT＜0.85。
9.根据权利要求5所述的镜筒，
其中如果根据从广角位置到长焦位置改变放大率的第三镜头组的总移动量为X3，长焦位置处的所有镜头组的焦距为fT，则满足以下条件方程
0.25＜X3/fT＜0.50。
10.根据权利要求5所述的镜筒，
其中如果第二镜头组的焦距为f2，第三镜头组的焦距为f3，则满足以下条件方程
0.6＜|f2|/f3＜1.0。
11.根据权利要求5所述的镜筒，
其中如果第一镜头组的焦距为f1，所有镜头组的焦距为fw，则满足以下条件方程
6.0＜f1/fW＜12.0。
12.根据权利要求5所述的镜筒，
其中孔径光阑独立于邻近的镜头组移动，孔径光阑和第三镜头组之间的间隔在广角位置处为最大，在长焦位置处为最小。
13.根据权利要求5所述的镜筒，
其中第二镜头组包括三个镜头，即依次从物体布置的面对成像平面具有大曲率表面的负镜头、面对成像平面具有大曲率表面的正镜头、面对物体具有大曲率表面的负镜头。
14.根据权利要求5所述的镜筒，
其中，如果在第二镜头组中从物体数起的第i个镜头的折射率为N2i，在第二镜头组中从物体数起的第i个镜头的色散系数为v2i，则满足以下条件方程
1.75＜N21＜1.90，35＜v21＜50
1.65＜N22＜1.90，20＜v22＜35
1.75＜N23＜1.90，35＜v23＜50。
15.根据权利要求5所述的镜筒，还包括镜头单元，所述镜头单元包括
变焦镜头；和
用来支持变焦镜头的镜头组和移动至少每一个镜头组的机构。
16.一种照相机，包括权利要求5所述的镜头驱动设备。
17.一种移动信息终端，包括
含有权利要求5所述的镜筒的照相机功能部件。
18.根据权利要求1所述的镜筒，
其中所述多个镜头和至少一个可缩回镜头包括具有正折射率的第一镜头组、具有负折射率的第二镜头组、孔径光阑、具有正折射率的第三镜头组，它们从物体依次布置并且构成变焦镜头，
其中第二镜头组包括三个镜头，即依次从物体到成像平面布置的面对成像平面具有大曲率表面的负镜头、面对成像平面具有大曲率凸表面的正镜头、面对物体具有大曲率凹表面的负镜头，
其中在从广角位置到长焦位置改变放大率时第一和第二镜头组之间的间隔较大，第二和第三镜头组之间的间隔较小。
19.根据权利要求18所述的镜筒，
其中所有镜头组在广角位置的焦距fw和最大图像高度Y’max之间的比率Y’max/fw在条件(1)0.70＜Y’max/fw＜1.00的范围内。
20.根据权利要求18所述的镜筒，
其中第二镜头组中面对成像平面的负镜头中的面向成像平面的表面具有非球面形状，在该非球面形状中，负折射率随着离开光轴而减小，
其中，第二镜头组中面对成像平面的负镜头的材料的折射率N21，非球面表面的程度X21(H0.8)，其为第二镜头组最接近成像平面的非球面表面中的光线的最大有效高度的80％，以及最大图像高度Y’max，满足条件
(2)0.0010＜(1-N21)×X21(H0.8)/Ymax＜0.0500。
21.根据权利要求18所述的镜筒，
其中第二镜头组中面对物体的负镜头中的面向物体的表面具有非球面形状，
其中，第二镜头组中面对物体的负镜头的材料的折射率N20，第二镜头组中面对成像平面的负镜头的材料的折射率N21，非球面表面的程度X20(H0.8)，其为第二镜头组最接近物体的非球面表面中的光线的最大有效高度的80％，表面的非球面程度X21(H0.8)，其为第二镜头组最接近成像平面的非球面表面中的光线的最大有效高度的80％，以及最大图像高度Y’max，满足条件
(3)-0.0500＜{(N20-1)×X20(H0.8)+(1-N21)×X21(H0.8)}/Ymax＜0.1500。
22.根据权利要求18所述的镜筒，
其中，对于第二镜头组中从物体数起的第i个镜头的折射率、色散系数和v2i(i＝1-3)来说，满足以下条件
(4)1.75＜N21＜1.90，35＜v21＜50
(5)1.65＜N22＜1.90，20＜v22＜35
(6)1.75＜N23＜1.90，35＜v23＜50。
23.根据权利要求18所述的镜筒，
其中构成第二镜头组的三个镜头包括从物体依次布置的面向成像平面具有大曲率表面的负镜头，面向成像平面具有大曲率凸表面的正镜头，面向物体具有大曲率凹表面的负镜头，和
其中面向成像平面的正镜头和负镜头被粘合。
24.根据权利要求23所述的镜筒，
其中，第二镜头组中的正镜头和负镜头之间的粘合表面处的曲率半径R2C和最大图像高度Y’max之间的比率R2C/Y’max满足以下条件
(7)-3.5＜(R2C/Ymax)＜-1.0。
25.根据权利要求18所述的镜筒，
其中在从广角位置到长焦位置改变放大率时，第一镜头组单调移动，
其中在广角位置时第一镜头组和第二镜头组之间的间距D12W，在长焦位置时第一镜头组和第二镜头组之间的间距D12T和在长焦位置时所有镜头组的焦距fT满足以下条件
(8)0.50＜(D12T-D12W)/fT＜0.85。
26.根据权利要求18所述的镜筒，
其中，在从广角位置到长焦位置改变放大率时，第三镜头组单调移动，
其中在广角位置时第二镜头组和第三镜头组之间的间距D23W，在长焦位置时第二镜头组和第三镜头组之间的间距D23T和长焦位置时所有镜头组的焦距fT满足以下条件
(9)0.25＜(D23W-D23T)/fT＜0.65。
27.根据权利要求18所述的镜筒，
其中第二镜头组的焦距f2和第三镜头组的焦距f3满足以下条件
(10)0.5＜|f2|/f3＜1.0。
28.根据权利要求18所述的镜筒，
其中第一镜头组的焦距f1和在广角位置的所有镜头组的焦距fW满足以下条件
(11)6.0＜f1/fW＜12.0。
29.根据权利要求18所述的镜筒，
包括变焦镜头，所述变焦镜头包括第一到第三镜头组。
30.根据权利要求18所述的镜筒，
进一步包括设置在面向成像平面的第三镜头组侧并且具有正折射率的第四镜头组，
其中在从广角位置到长焦位置改变放大率过程中，至少第一和第三镜头组朝向物体移动，使得第一和第二镜头组之间的间距较大，第二和第三镜头组之间的间距较小。
31.根据权利要求30所述的镜筒，
其中第四镜头组在改变放大率时不移动。
32.根据权利要求30所述的镜筒，
其中在从广角位置到长焦位置改变放大率时、在从广角位置到长焦位置改变放大率时，第四镜头组移向成像平面。
33.根据权利要求18所述的镜筒，
其中在从广角位置到长焦位置改变放大率时，孔径光阑和第三镜头组之间的间距在广角位置处最大，在长焦位置处最小。
34.根据权利要求18所述的镜筒，
其中不管改变放大率如何操作，孔径光阑的开口直径为恒定。
35.根据权利要求18所述的镜筒，
其中孔径光阑的开口直径基于镜头组的放大率变化，并且孔径光阑的开口直径在镜头组的长焦距位置处设定为大于在短焦距位置处的开口直径。
36.一种移动信息终端，包括
包括如权利要求18所述的镜筒的拍摄用光学系统。
37.根据权利要求36所述的移动信息终端，
进一步包括具有光接收表面的图像传感装置，
其中变焦镜头拍摄的图像形成在图像传感装置的光接收元件上。
38.根据权利要求37所述的移动信息终端，
其中图像传感装置的直角尺寸为9毫米或更小，并且象素数量为三百万象素或更大。
39.一种照相机，包括光学系统，所述光学系统包括权利要求18所述的镜筒。
40.一种镜筒，包括
伸缩柱；
设置在伸缩柱内多个镜头组；和
用来在折叠位置和伸出位置之间沿所述多个镜头组的光轴驱动所述多个镜头组的镜头驱动装置，其中在折叠位置，所述多个镜头组的至少一部分被折叠，在伸出位置，所述多个镜头组的至少一部分被伸出，
其中所述多个镜头组的至少其中一个的至少一部分在所述伸缩柱的外周表面外侧的位置和所述伸缩柱的光轴上的位置之间移动。
41.根据权利要求40所述的镜筒，
进一步包括固定框架，
其中所述伸缩柱连接到固定框架。
42.根据权利要求41所述的镜筒，
其中固定框架具有储存部分，缩回的镜头组储存在所述储存部分中。
43.一种镜筒，包括
多个镜头组；
用来分别保持所述多个镜头组的多个框架；
伸缩柱，在其中包括了由框架保持的多个镜头组；和
用来在折叠位置和伸出位置之间驱动镜头组、框架和伸缩柱的镜头驱动装置，其中在折叠位置，所述多个镜头组的至少一部分被折叠，在伸出位置，所述多个镜头组的至少一部分被伸出，
其中所述多个镜头组中的至少其中一个的至少一部分在所述伸缩柱的外周表面外侧的位置和所述伸缩柱光轴上的位置之间移动。
44.根据权利要求1所述的镜筒，其中，所述至少一个可缩回的镜头被构造成在所述伸缩柱处于折叠位置时其缩回到伸缩柱的外周表面之外。
45.根据权利要求43所述的镜筒，其中，当至少一部分镜头组、框架和伸缩柱处于折叠位置时，所述多个镜头组中的至少其中一个的至少一部分缩回到所述伸缩柱的外周表面之外。
全文摘要
一种镜筒，包括配置用来容纳在固定框架内的伸缩柱；配置用来保持在伸缩柱内的多个镜头组；镜头驱动装置，所述镜头驱动装置配置用来沿伸缩柱的纵轴在折叠位置和伸出位置之间驱动所述多个镜头组，其中在折叠位置，所述多个镜头组的至少一部分储存在固定框架中，在伸出位置，所述多个镜头的至少一部分伸出固定框架之外；和可缩回的镜头组，其配置用来在伸缩柱处于伸出位置时通过固定框架的壁中的开口缩回到固定框架中。
文档编号G02B27/00GK101750705SQ201010002069
公开日2010年6月23日 申请日期2005年7月25日 优先权日2004年7月26日
发明者布野胜彦, 杉浦康一, 大桥和泰 申请人:株式会社理光