CN118871834A - 变焦透镜和成像装置 - Google Patents

Abstract

根据本公开的变焦透镜包含：具有正折光力的第一透镜组；具有负折光力的第二透镜组；具有至少一个正透镜组并且整体具有正折光力的中间透镜组；以及包括至少负透镜组和正透镜组的后透镜组。当物距从无穷远改变到短距离时，后透镜组中的负透镜组和正透镜组以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动，并且后透镜组中的负透镜组向像面一侧移动。在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组相对于像面向物侧移动，并且第一透镜组、第二透镜组、中间透镜组和后透镜组各自移动以使沿着光轴的相邻透镜组之间的间隔改变。

Description

变焦透镜和成像装置

技术领域

本公开涉及变焦透镜和成像装置。

背景技术

对于成像装置中使用的光学系统存在普遍的需求：具有小尺寸和轻重量；具有允许亮度的F值；整个聚焦区域具有高图像质量；具有高的最大拍摄倍率；并以高水平平衡这些要素。此外，例如，作为包括正常视角范围的变焦透镜，已经提出了正引线构造，该构造在最靠近物体的一侧包括与变倍率相关联的要延伸到物侧的正折光力的透镜组，其中通过分别移动多个透镜组来执行从无穷远到短距离的聚焦，以便在整个聚焦区域上实现高图像质量(参见专利文献1和2)。

引文列表

专利文献

PTL 1:日本未经审查的专利申请公开号2015-102588

PTL 2：国际公开号WO2019/97719

发明内容

PTL 1和2中提出的构造难以充分满足上述要求。

期望提供一种变焦透镜，该变焦透镜虽然尺寸小且重量轻但仍具有大孔径和高光学性能，并且平衡高的最大拍摄倍率与被抑制的由拍摄距离造成的性能变化，以及包括这种变焦透镜的成像装置。

根据本公开的实施例的第一变焦透镜从物侧朝着像面侧依次包括：具有正折光力的第一透镜组；具有负折光力的第二透镜组；包括至少一个正透镜组并且整体具有正折光力的中间透镜组；以及后透镜组，从物侧起依次包括至少负透镜组和正透镜组。当物距从无穷远改变到短距离时，通过允许后透镜组中的负透镜组和正透镜组以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动并且允许后透镜组中的负透镜组向像面一侧移动来执行聚焦。在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组相对于像面向物侧移动，并且第一透镜组、第二透镜组、中间透镜组和后透镜组各自移动以允许光轴上相邻透镜组之间的间隔改变。中间透镜组包括至少两个负透镜。满足以下条件表达式：

-0.31≤(1-βrp_w²)/[(1-βrn_w²)*βrp_w²]≤0...(1)

其中βrn_w表示后透镜组中的负透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率，并且βrp_w表示后透镜组中的正透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率。

根据本公开的实施例的第二变焦透镜从物侧朝着像面侧依次包括：具有正折光力的第一透镜组；具有负折光力的第二透镜组；包括至少一个正透镜组并且整体具有正折光力的中间透镜组；以及后透镜组，从物侧起依次包括至少负透镜组和正透镜组。当物距从无穷远改变到短距离时，通过允许后透镜组中的负透镜组和正透镜组以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动并且允许后透镜组中的负透镜组向像面一侧移动来执行聚焦。在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组相对于像面向物侧移动，并且第一透镜组、第二透镜组、中间透镜组和后透镜组各自移动以允许光轴上相邻透镜组之间的间隔改变。第一透镜组包括三个透镜。满足以下条件表达式：

-0.31≤(1-βrp_w²)/[(1-βrn_w²)*βrp_w²]≤0...(1)

其中βrn_w表示后透镜组中的负透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率，并且βrp_w表示后透镜组中的正透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率。

根据本公开的实施例的第一成像装置包括变焦透镜和输出与由变焦透镜形成的光学图像对应的成像信号的成像元件，并且变焦透镜由根据本公开的实施例的第一变焦透镜配置。

根据本公开的实施例的第二成像装置包括变焦透镜和输出与由变焦透镜形成的光学图像对应的成像信号的成像元件，并且变焦透镜由根据本公开的实施例的第二变焦透镜配置。

在根据本公开的相应实施例的第一和第二变焦透镜或者第一和第二成像装置中，相应透镜组的构造被优化，以便虽然尺寸小并且重量轻但允许具有大孔径的高光学性能，并且使得能够平衡高的最大拍摄倍率与被抑制的由拍摄距离造成的性能变化。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的变焦透镜的第一构造示例(示例1)的透镜横截面图。

图2是图示根据示例1的变焦透镜在广角端处无穷远聚焦时的纵向像差的像差图。

图3是图示根据示例1的变焦透镜在中间位置处无穷远聚焦时的纵向像差的像差图。

图4是图示根据示例1的变焦透镜在远摄端处无穷远聚焦时的纵向像差的像差图。

图5是图示根据示例1的变焦透镜在广角端处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图6是图示根据示例1的变焦透镜在中间位置处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图7是图示根据示例1的变焦透镜在远摄端处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图8是图示根据示例1的变焦透镜在广角端处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图9是图示根据示例1的变焦透镜在中间位置处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图10是图示根据示例1的变焦透镜在远摄端处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图11是图示根据示例1的变焦透镜在广角端处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图12是图示根据示例1的变焦透镜在中间位置处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图13是图示根据示例1的变焦透镜在远摄端处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图14是根据实施例的变焦透镜的第二构造示例(示例2)的透镜横截面图。

图15是图示根据示例2的变焦透镜在广角端处无穷远聚焦时的纵向像差图。

图16是图示根据示例2的变焦透镜在中间位置处无穷远聚焦时的纵向像差的像差图。

图17是图示根据示例2的变焦透镜在远摄端处无穷远聚焦时的纵向像差图。

图18是图示根据示例2的变焦透镜在广角端处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图19是图示根据示例2的变焦透镜在中间位置处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图20是图示根据示例2的变焦透镜在远摄端处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图21是图示根据示例2的变焦透镜在广角端处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图22是图示根据示例2的变焦透镜在中间位置处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图23是图示根据示例2的变焦透镜在远摄端处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图24是图示根据示例2的变焦透镜在广角端处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图25是图示根据示例2的变焦透镜在中间位置处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图26是图示根据示例2的变焦透镜在远摄端处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图27是根据实施例的变焦透镜的第三构造示例(示例3)的透镜横截面图。

图28是图示根据示例3的变焦透镜在广角端处无穷远聚焦时的纵向像差的像差图。

图29是图示根据示例3的变焦透镜在中间位置处无穷远聚焦时的纵向像差的像差图。

图30是图示根据示例3的变焦透镜在远摄端处无穷远聚焦时的纵向像差的像差图。

图31是图示根据示例3的变焦透镜在广角端处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图32是图示根据示例3的变焦透镜在中间位置处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图33是图示根据示例3的变焦透镜在远摄端处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图34是图示根据示例3的变焦透镜在广角端处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图35是图示根据示例3的变焦透镜在中间位置处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图36是图示根据示例3的变焦透镜在远摄端处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图37是图示根据示例3的变焦透镜在广角端处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图38是图示根据示例3的变焦透镜在中间位置处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图39是图示根据示例3的变焦透镜在远摄端处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图40是根据实施例的变焦透镜的第四构造示例(示例4)的透镜横截面图。

图41是图示根据示例4的变焦透镜在广角端处无穷远聚焦时的纵向像差的像差图。

图42是图示根据示例4的变焦透镜在中间位置处无穷远聚焦时的纵向像差的像差图。

图43是图示根据示例4的变焦透镜在远摄端处无穷远聚焦时的纵向像差的像差图。

图44是图示根据示例4的变焦透镜在广角端处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图45是图示根据示例4的变焦透镜在中间位置处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图46是图示根据示例4的变焦透镜在远摄端处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图47是图示根据示例4的变焦透镜在广角端处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图48是图示根据示例4的变焦透镜在中间位置处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图49是图示根据示例4的变焦透镜在远摄端处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图50是图示根据示例4的变焦透镜在广角端处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图51是图示根据示例4的变焦透镜在中间位置处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图52是图示根据示例4的变焦透镜在远摄端处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图53是根据实施例的变焦透镜的第五构造示例(示例5)的透镜横截面图。

图54是图示根据示例5的变焦透镜在广角端处无穷远聚焦时的纵向像差的像差图。

图55是图示根据示例5的变焦透镜在中间位置处无穷远聚焦时的纵向像差的像差图。

图56是图示根据示例5的变焦透镜在远摄端处无穷远聚焦时的纵向像差的像差图。

图57是图示根据示例5的变焦透镜在广角端处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图58是图示根据示例5的变焦透镜在中间位置处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图59是图示根据示例5的变焦透镜在远摄端处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图60是图示根据示例5的变焦透镜在广角端处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图61是图示根据示例5的变焦透镜在中间位置处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图62是图示根据示例5的变焦透镜在远摄端处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图63是图示根据示例5的变焦透镜在广角端处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图64是图示根据示例5的变焦透镜在中间位置处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图65是图示根据示例5的变焦透镜在远摄端处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图66是根据实施例的变焦透镜的第六构造示例(示例6)的透镜横截面图。

图67是图示根据示例6的变焦透镜在广角端处无穷远聚焦时的纵向像差的像差图。

图68是图示根据示例6的变焦透镜的在中间位置处无穷远聚焦时的纵向像差的像差图。

图69是图示根据示例6的变焦透镜在远摄端处无穷远聚焦时的纵向像差的像差图。

图70是图示根据示例6的变焦透镜在广角端处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图71是图示根据示例6的变焦透镜在中间位置处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图72是图示根据示例6的变焦透镜在远摄端处短距离聚焦时的纵向像差的像差图。

图73是图示根据示例6的变焦透镜在广角端处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图74是图示根据示例6的变焦透镜在中间位置处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图75是图示根据示例6的变焦透镜在远摄端处无穷远聚焦时的横向像差的像差图。

图76是图示根据示例6的变焦透镜在广角端处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图77是图示根据示例6的变焦透镜在中间位置处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图78是图示根据示例6的变焦透镜在远摄端处短距离聚焦时的横向像差的像差图。

图79是图示成像装置的构造示例的框图。

图80是描绘车辆控制系统的示意构造的示例的框图。

图81是辅助解释车辆外部信息检测部和成像部的安装位置的示例的图。

图82是图示内窥镜系统的示意性构造的示例的图。

图83是图示图82中所示的相机和相机控制单元(CCU)的功能配置的示例的框图。

图84是图示显微手术系统的示意性构造的示例的图。

具体实施方式

在下文中，参考附图详细地给出本公开的实施例的描述。要注意的是，按照以下次序给出描述。

0.比较示例

1.透镜的基本构造

2.工作和效果

3.成像装置的应用的示例

4.透镜的数值示例

5.实际应用示例

6.其它实施例

<0.比较示例>

PTL 1(日本未经审查的专利申请公开号2015-102588)中描述的变焦透镜具有在抑制远摄端处的球面像差时第一透镜组和中间透镜组的优化不足的构造，其是与更大的孔径相关联所追求的，因此难以在维持高图像质量的同时具有更大的孔径。实际上，PTL 1中并未提出具有远摄端处的F值为4或更小的大孔径的变焦透镜的示例。

此外，在PTL 2(国际公开号WO2019/97719)中描述的具有可变倍率的光学系统中，聚焦透镜组的移动量与像面移动量之间的比率(即，所谓的聚焦灵敏度与聚焦透镜组的轨迹之间的关系)从抑制聚焦冲程的观点来看是不合适的。这在要增加最大拍摄倍率(要增加近处拍摄能力)的情况下使得聚焦冲程以及因此光学系统的总长度变得冗余，从而导致光学系统不适合缩小尺寸和重量并且不适合高速AF(自动聚焦)。

因此，期望开发一种变焦透镜，该变焦透镜虽然尺寸小且重量轻但仍具有大孔径和高光学性能，并且平衡高的最大拍摄倍率与被抑制的由拍摄距离造成的性能变化。

<1.透镜的基本构造>

图1图示了根据本公开的实施例的变焦透镜的第一构造示例，并且与后面描述的示例1的构造对应。图14图示了根据实施例的变焦透镜的第二构造示例，并且与后面描述的示例2的构造对应。图27图示了根据实施例的变焦透镜的第三构造示例，并且与后面描述的示例3的构造对应。图40图示了根据实施例的变焦透镜的第四构造示例，并且与后面描述的示例4的构造对应。图53图示了根据实施例的变焦透镜的第五构造示例，并且与后面描述的示例5的构造对应。图66图示了根据实施例的变焦透镜的第六构造示例，并且与后面描述的示例6的构造对应。

在图1及其它附图中，Z1表示光轴。用于保护成像元件的诸如盖玻璃之类的光学构件可以部署在像面IMG与根据第一至第六构造示例的变焦透镜1至6中的任何一个之间。另外，作为光学构件，除了盖玻璃之外，还可以部署诸如低通滤波器或红外截止滤波器之类的各种光学滤波器。

在下文中，适当地结合根据图1和其它附图中所示的相应构造示例的变焦透镜1至6来给出根据本公开的实施例的变焦透镜的构造的描述。但是，根据本公开的技术不限于所示的构造示例。

根据实施例的变焦透镜从物侧朝着像面侧依次包括整体具有正折光力的第一透镜组Gr1、整体具有负折光力的第二透镜组Gr2、整体具有正折光力的中间透镜组Grm，以及后透镜组Grr。

中间透镜组Grm包括至少一个正透镜组。在后面描述的示例中，在根据示例1的变焦透镜1中，第四透镜组Gr4和第五透镜组Gr5是中间透镜组Grm中的正透镜组。此外，在根据示例2至5的变焦透镜2至5中，第三透镜组Gr3和第四透镜组Gr4是中间透镜组Grm中的正透镜组。此外，在根据示例6的变焦透镜6中，第三透镜组Gr3是中间透镜组Grm中的正透镜组。

后透镜组Grr从物侧起依次包括至少负透镜组Grrn和正透镜组Grrp。在后面描述的示例中，在根据示例1的变焦透镜1中，第六透镜组Gr6是负透镜组Grrn，并且第七透镜组Gr7是正透镜组Grrp。此外，在根据示例2至5的变焦透镜2至5中，第五透镜组Gr5是负透镜组Grrn，并且第六透镜组Gr6是正透镜组Grrp。此外，在根据示例6的变焦透镜6中，第四透镜组Gr4是负透镜组Grrn，并且第五透镜组Gr5是正透镜组Grrp。

第一透镜组Gr1可以具有三个透镜。中间透镜组Grm可以包括至少两个负透镜。

在根据实施例的变焦透镜中，当物距从无穷远改变到短距离时，后透镜组Grr中的负透镜组Grrn和正透镜组Grrp以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动，并且后透镜组Grr中的负透镜组Grrn向像面侧移动，从而执行聚焦。即，负透镜组Grrn和正透镜组Grrp各自用作聚焦透镜组。

此外，在根据实施例的变焦透镜中，在从广角端(Wide)变焦到远摄端(Tele)时，第一透镜组Gr1相对于像面IMG移动到物侧，并且第一透镜组Gr1、第二透镜组Gr2、中间透镜组Grm和后透镜组Grr各自移动以允许光轴上相邻透镜组之间的间隔改变。图1以及其它图在上半部分图示了在广角端处无穷远聚焦时的透镜布置，并且在下半部分使用箭头图示了在从广角端变焦到远摄端时相应透镜组的移动轨迹的概述。

除了上述那些之外，根据实施例的变焦透镜还可以满足后面描述的预定条件表达式等。

<2.工作和效果>

接下来，给出根据本公开的实施例的变焦透镜的工作和效果的描述。除此之外，还给出根据本公开的实施例的变焦透镜中的更优选的构造及其工作和效果的描述。

要注意的是，本文描述的效果仅仅是示例性的并且不限于此，并且还可以包括其它效果。

根据根据实施例的变焦透镜，相应透镜组的构造被优化以使得能够实现紧凑性、高性能和高可变倍率比。这使得有可能提供具有高可变倍率比的紧凑且高性能的变焦透镜以及包括这种变焦透镜的成像装置。

根据实施例的变焦透镜从物侧朝着像面侧依次包括整体具有正折光力的第一透镜组Gr1、整体具有负折光力的第二透镜组Gr2、整体具有正折光力的中间透镜组Grm，以及后透镜组Grr。中间透镜组Grm包括至少一个正透镜组。后透镜组Grr从物侧起依次包括至少负透镜组Grrn和正透镜组Grrp。在这种构造中，执行变焦以改变第一透镜组Gr1、第二透镜组Gr2、中间透镜组Grm和后透镜组Grr的透镜组之间的间隔使得有可能获得适合于变焦透镜的大可变倍率的作用。

此外，将第一透镜组Gr1构造为包括三个透镜或者将中间透镜组Grm构造为包括至少两个负透镜使得有可能获得在远摄端处能够承受更大孔径的像差校正能力。

此外，在根据实施例的变焦透镜中，将负透镜组Grrn部署在紧接在正折光力的中间透镜组Grm之后以使负透镜组Grrn具有高聚焦灵敏度(像面位置的移动量相对于该组的单元移动量的比率)允许负透镜组Grrn有助于镜筒的小型化。此外，负透镜组Grrn用作适合于高速AF的聚焦透镜组。此外，在聚焦时将负透镜组Grrn向像面侧移动以将物距从无穷远变化到短距离使得负透镜组Grrn能够具有主要短距离聚焦能力。

另外，将作为另一个聚焦透镜组的正透镜组Grrp布置为在像面侧与负透镜组Grrn相邻使得负透镜组Grrn和正透镜组Grrp的聚焦冲程能够在镜筒的一空间中重叠，从而产生有利于减小镜筒的尺寸和重量的构造。此外，作为聚焦透镜组，在聚焦时沿着彼此不同的轨迹移动负透镜组Grrn和正透镜组Grrp增强了以有限物距聚焦时校正像差的灵活性，从而使得有可能实现整个聚焦区域的高光学性能。

根据实施例的变焦透镜可以满足以下条件表达式：

-0.31≤(1-βrp_w²)/[(1-βrn_w²)*βrp_w²]≤0...(1)

其中，βrn_w表示后透镜组Grr中的负透镜组Grrn在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率，以及，βrp_w表示后透镜组Grr中的正透镜组Grrp在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率。

条件表达式(1)是与后透镜组Grr中的负透镜组Grrn的横向倍率和正透镜组Grrp的横向倍率相关的表达式。追求光学系统的小型化导致负透镜组Grrn和正透镜组Grrp被部署在镜筒中彼此靠近的位置处。因此，在一个透镜组显著地向像面侧移动超过一定冲程量的情况下，另一个透镜组也进入以避开所述一个透镜组的方式向像面侧移动的状态。在这样的背景下，当降至低于条件表达式(1)的下限时，正透镜组Grrp的聚焦灵敏度的绝对值变得大于负透镜组Grrn的聚焦灵敏度的绝对值。于是，在负透镜组Grrn显著地向像面侧移动以在聚焦时获得高的最大拍摄倍率以将物距从无穷远变化到短距离的情况下，由于以避开负Grrn的方式移动的正透镜组Grrp的聚焦灵敏度而发生强烈的偏移，这导致冗余的聚焦冲程，从而使得难以抑制镜筒的尺寸。要注意的是，负透镜组Grrn具有负折光力，而正透镜组Grrp具有正折光力，因此条件表达式(1)的上限为零。

要注意的是，将条件表达式(1)的数值范围设置为以下条件表达式(1A)中的数值范围使得有可能获得更好的效果。

-0.28≤(1-βrp_w²)/[(1-βrn_w²)*βrp_w²]≤0...(1A)

此外，在根据实施例的变焦透镜中，中间透镜组Grm可以包括至少一个包括正透镜组的透镜组，并且中间透镜组Grm中的至少一个透镜组可以在变焦时相对于像面IMG移动。这允许透镜组与另一个透镜组之间的相对关系具有灵活性，这使得更容易在可变倍率效果与像差校正之间取得平衡，从而使得有可能提高光学系统的图像形成性能。

此外，在根据实施例的变焦透镜中，中间透镜组Grm可以包括两个正透镜组。由于轴上光束的高度增加，中间透镜组Grm在校正球面像差和慧形像差方面发挥重要作用。在中间透镜组Grm中，改变在变焦时移动的两个正透镜组之间的相对关系使得能够获得像差校正的灵活性和可变倍率效果。这使得有可能实现具有适合于较大孔径的可变倍率的光学系统，该光学系统允许F值等于或小于3，同时用变焦区域覆盖正常视角范围。要注意的是，在后面描述的示例中，根据示例1至5的变焦透镜1至5与这种构造对应。

此外，根据实施例的变焦透镜可以满足以下条件表达式(2):

0.60<fm_w/fw<1.60...(2)

其中，fw表示整个系统在广角端处的焦距，以及，fm_w表示中间透镜组Grm在广角端处的焦距。

条件表达式(2)定义整个系统在广角端的焦距与中间透镜组Grm在广角端的焦距之间的比率的优选范围。当降至低于条件表达式(2)的下限时，中间透镜组Grm在广角端处的折光力变得太强，从而使得难以校正广角端处的球面像差、慧形像差等。同时，当超过条件表达式(2)的上限时，中间透镜组Grm的折光力变得太弱，这使得有必要确保中间透镜组Grm在倍率变化时的大移动量以便获得期望的可变倍率比，从而使得镜筒的小型化变得困难。

要注意的是，将条件表达式(2)的数值范围设置为以下条件表达式(2A)中的数值范围使得有可能获得更好的效果。

0.80<fm_w/fw<1.30...(2A)

此外，根据实施例的变焦透镜可以满足以下条件表达式(3):

0.25<fm_t/ft<0.70...(3)

其中ft表示整个系统在远摄端处的焦距，以及，fm_t表示中间透镜组Grm在远摄端处的焦距。

条件表达式(3)定义整个系统在远摄端处的焦距与中间透镜组Grm在远摄端处的焦距之间的比率的优选范围。当降至低于条件表达式(3)的下限时，中间透镜组Grm在远摄端处的折光力变得太强，从而使得难以校正在远摄端处的球面像差、慧形像差等。同时，当超过条件表达式(3)的上限时，中间透镜组Grm的折光力变得太弱，这使得有必要确保的中间透镜组Grm在倍率变化时的大移动量以便获得期望的可变倍率比，从而使得镜筒的小型化变得困难。

要注意的是，将条件表达式(3)的数值范围设置为如下面的条件表达式(3A)中的数值范围使得有可能获得更好的效果。

0.28<fm_t/ft<0.50...(3A)

此外，在根据实施例的变焦透镜中，后透镜组Grr中的负透镜组Grrn可以由单个透镜构造。由单个透镜构造负透镜组Grrn使得负透镜组Grrn能够成为具有减小的体积的轻质聚焦透镜组，因此使得有可能也抑制其在光轴方向上的厚度。同时，还有可能使驱动负透镜组Grrn的致动器小型化，从而允许实现镜筒的小型化和轻量化所期望的光学系统。

此外，在根据实施例的变焦透镜中，后透镜组Grr中的正透镜组Grrp可以由单个透镜构造。由单个透镜构造正透镜组Grrp使得正透镜组Grrp能够成为具有减小的体积的轻质聚焦透镜组，因此使得有可能也抑制其在光轴方向上的厚度。同时，还有可能使驱动正透镜组Grrp的致动器小型化，从而允许实现镜筒的小型化和轻量化所期望的光学系统。

要注意的是，使负透镜组Grrn成为具有负折光力的单透镜并且使正透镜组Grrp成为具有正折光力的单透镜允许其中相对于中心厚度具有相对大的边缘厚度的负透镜和相对于边缘厚度具有相对大的中心厚度的正透镜作为后透镜组Grr中的相邻组连续的构造。因此，当构成负透镜组Grrn和正透镜组Grrp的相应单透镜的厚度在光轴方向上相加时，透镜中心与透镜周边之间的厚度差减小。这提高了空间效率，这进一步更适合镜筒的小型化。

此外，根据实施例的变焦透镜可以满足以下条件表达式(4):

0.2<BF_w/fw≤1.2...(4)

其中BF_w表示在广角端处无穷远聚焦时的后焦距(从后透镜组Grr的最靠近像面一侧的表面到像面IMG的距离)。

条件表达式(4)是定义在广角端处无穷远聚焦时后焦距的合适范围的表达式，并且是用于提供主要适合于无反光镜可更换透镜相机系统的可更换透镜的具有可变倍率的光学系统的条件表达式。当降至低于条件表达式(4)的下限时，后焦距变得太短，因此像面IMG和变焦透镜的最后一个表面变得彼此太靠近，从而导致不适合用于可更换透镜相机的光学系统。当超过条件表达式(4)的上限时，后焦距变得太长，因此使得难以良好地校正在周边像高中成问题的像差，诸如靠近像面IMG的透镜组中的畸变、场弯曲和倍率色差，从而导致无法利用无反光镜可更换透镜相机系统的优点的光学系统。此外，后焦距变得太长，因此第二透镜组Gr2的负折光力变强，从而使得难以抑制在第二透镜组Gr2中生成的像差。

要注意的是，将条件表达式(4)的数值范围设置为如下面的条件表达式(4A)中的数值范围使得有可能获得更好的效果。

0.4<BF_w/fw≤1.0...(4)

此外，在根据实施例的变焦透镜中，第一透镜组Gr1可以包括满足以下条件表达式(5)的透镜L1i。要注意的是，在后面描述的示例中，根据示例1至6的变焦透镜1至6中的透镜L11与满足条件表达式(5)的透镜L1i对应：

nd_L1i/dL1i>0.50...(5)

其中nd_L1i表示第一透镜组Gr1中满足条件表达式(5)的透镜L1i的玻璃材料相对于d线的折射率，以及，d_L1i表示第一透镜组Gr1中满足条件表达式(5)的透镜L1i在常温(15摄氏度至25摄氏度)下玻璃材料的质量与4摄氏度、101.325kPa(标准大气压)压力下相同体积纯水的质量之间的比率(比重)。

条件表达式(5)定义适合作为第一透镜组Gr1中包括的透镜L1i的比重与相对于d线的折射率之间的关系的条件。一般而言，在变焦透镜中，作为头组的第一透镜组Gr1的透镜孔径常常是光学系统中的最大孔径。就整个镜筒的重量减轻而言，如何能够减轻第一透镜组Gr1的重量是重要的。取决于光学系统所要求的规格，第一透镜组Gr1需要具有一定的折光力。但是，显然，在对透镜组赋予相同折光力的情况下，采用具有高折射率的玻璃材料使得有可能抑制透镜的体积。同时，一般而言，用于相机的透镜的玻璃材料等的折射率越高，比重也趋于越大。因此，一味地追求更高的折射率引起比重的增加导致透镜重量变得更重的情形。但是，取决于玻璃材料的组成，存在相对于折射率具有相对小比重的玻璃材料。为此，采用具有较大折射率/比重值的玻璃材料使得有可能实现适合于第一透镜组Gr1乃至整个镜筒的重量减轻的光学系统，同时获得期望的折射率。当降至低于条件表达式(5)的下限时，玻璃材料的选择引起折射率与比重之间的比率不适合重量的减轻，从而造成镜筒的重量增加。

此外，在根据实施例的变焦透镜中，第二透镜组Gr2可以包括满足以下条件表达式(6)的正透镜L2p。要注意的是，在根据后面描述的示例中的示例1的变焦透镜1中，透镜L23与满足条件表达式(6)的正透镜L2p对应。在根据示例2至6的变焦透镜2至6中，透镜L24与满足条件表达式(6)的正透镜L2p对应：

1.955<nd_L2p...(6)

其中nd_L2p表示第二透镜组Gr2中满足条件表达式(6)的正透镜L2p相对于d线的折射率。

将满足条件表达式(6)的高折射率玻璃材料应用于第二透镜组Gr2中的正透镜L2p使得有可能减小正透镜L2p的中心厚度，从而使得有可能抑制第二透镜组Gr2的厚度。一般而言，抑制透镜组的厚度不仅使得有可能有助于镜筒本身的小型化，而且有可能确保倍率变化时透镜组的较大移动量，因此，作为小型化的手段是有效的，而不依赖于造成制造难度水平恶化的折射率的增加。当降至低于条件表达式(6)的下限时，折射率变低，这使得有必要使用曲率进行折光力补偿，以便正透镜L2p维持等效的折光力。这使得正透镜L2p的中心厚度增加，从而导致对于镜筒的小型化等而言不优选的光学系统。

此外，在根据实施例的变焦透镜中，中间透镜组Grm可以包括正透镜Lmp_asp，其上形成有部分地具有负折射作用的非球面表面。要注意的是，在根据后面描述的示例中的示例1的变焦透镜1中，透镜L41与其上形成有非球面表面的正透镜Lmp_asp对应。在根据示例2至5的变焦透镜2至5中，透镜L31与其上形成有非球面表面的正透镜Lmp_asp对应。

中间透镜组Grm是具有在较大孔径中校正球面像差的问题的透镜组，由于第二透镜组Gr2的负折光力，边际光束在轴上的高度增加。中间透镜组Grm整体具有正折光力，因此不可避免地包括许多具有正折射作用的表面和透镜。但是，为了抵消这些表面上的正球面像差，中间透镜组Grm需要在其中包括具有强负折光力的表面。仅使用球面表面来提供这种表面要求具有强负折光力的透镜。这种透镜的边缘厚度相对于中心厚度非常大，因此这不利于中间透镜组Grm的厚度的抑制和总光学长度的减小。因此，例如，通过在中间透镜组Grm的内部提供配备有具有在具有正近轴折射力的同时抵消周边部分处的球面像差的负折射作用的非球面表面的折射表面，变得有可能在没有极强的负折射表面的情况下良好地校正球面像差，极强的负折射表面不利于抑制中间透镜组Grm的厚度和减小总光学长度。因此，折射表面适合作为具有大孔径的变焦透镜的光学系统。

此外，在根据实施例的变焦透镜中，第一透镜组Gr1可以包括满足以下条件表达式(7)的正透镜L1p。要注意的是，在根据后面描述的示例中的示例1至6的变焦透镜1至6中，透镜L12与满足条件表达式(7)的正透镜L1p对应：

θgF_L1p-(-0.001801*νd_L1p+0.648262)>0.005...(7)

其中θgF_L1p表示第一透镜组Gr1中满足条件表达式(7)的正透镜L1p在g线与F线之间的部分色散比，以及，νd_L1p表示第一透镜组Gr1中满足条件表达式(7)的正透镜L1p相对于d线的阿贝数。

条件表达式(7)是定义第一透镜组Gr1中的正透镜L1p的异常色散性的合适范围的表达式。对于第一透镜组Gr1中的正透镜L1p采用满足条件表达式(7)的具有大异常色散性的玻璃材料使得能够平衡地校正从广角端到远摄端在g线至F线的范围内波长上的轴向色差与倍率色差。当降至低于条件表达式(7)的下限时，色像差没有被充分校正。

要注意的是，将条件表达式(7)的数值范围设置为如下面的条件表达式(7A)中的数值范围使得有可能获得更好的效果。

θgF_L1p-(-0.001801*νd_L1p+0.648262)>0.010...(7A)

此外，在根据实施例的变焦透镜中，第一透镜组Gr1可以包括满足以下条件表达式(8)的负透镜L1n。要注意的是，在根据后面描述的示例中的示例1至6的变焦透镜1至6中，透镜L11与满足条件表达式(8)的负透镜L1n对应：

νd_L1n<23.0...(8)

其中νd_L1n表示第一透镜组Gr1中满足条件表达式(8)的负透镜L1n相对于d线的阿贝数。

条件表达式(8)是定义第一透镜组Gr1中的负透镜Lln的阿贝数的合适范围的表达式。对于第一透镜组Gr1的负透镜L1n采用满足条件表达式(8)的具有大色散和小阿贝数的玻璃材料使得能够从广角端到远摄端良好地校正整体具有正折光力的第一透镜组Gr1中的轴向色差以及良好地校正倍率色差。当超过条件表达式(8)的上限时，色差没有被充分校正。

要注意的是，将条件表达式(8)的数值范围设置为如下面的条件表达式(8A)中的数值范围使得有可能获得更好的效果。

νd_L1n<21.0...(8A)

此外，在根据实施例的变焦透镜中，中间透镜组Grm可以包括满足以下条件表达式(9)的正透镜Lmp。要注意的是，在根据后面描述的示例中的示例1的变焦透镜1中，透镜L42和L53与满足条件表达式(9)的正透镜Lmp对应。在根据示例2至5的变焦透镜2至5中，透镜L32和L43与满足条件表达式(9)的正透镜Lmp对应。在根据示例6的变焦透镜6中，透镜L32和L36与满足条件表达式(9)的正透镜Lmp对应：

θgF_Lmp-(-0.001801*νd_Lmp+0.648262)>0.045...(9)

其中θgF_Lmp表示中间透镜组Grm中满足条件表达式(9)的正透镜Lmp在g线与F线之间的部分色散比，以及，νd_Lmp表示中间透镜组Grm中满足条件表达式(9)的正透镜Lmp相对于d线的阿贝数。

条件表达式(9)是定义中间透镜组Grm中的正透镜Lmp的异常色散性的合适范围的表达式。通过对于中间透镜组Grm中的正透镜Lmp采用满足条件表达式(9)的具有大异常色散性的玻璃材料以具有高度增大的轴上光束，变得有可能从广角端到远摄端有利地校正在g线到F线的范围内的波长上的轴上色差。当降至低于条件表达式(9)的下限时，色像差没有被充分校正。

要注意的是，将条件表达式(9)的数值范围设置为如下面的条件表达式(9A)中的数值范围使得有可能获得更好的效果。

θgF_Lmp-(-0.001801*νd_Lmp+0.648262)>0.050...(9A)

此外，在根据实施例的变焦透镜中，后透镜组Grr中部署在最靠近像面的一侧的透镜Lrr可以由满足以下条件表达式(10)的负透镜构造。要注意的是，在根据后面描述的示例中的示例1的变焦透镜1中，透镜L83与满足条件表达式(10)的透镜Lrr对应。在根据示例2至5的变焦透镜2至5中，透镜L72与满足条件表达式(10)的透镜Lrr对应：

0.9<(r2_rr+r1_rr)/(r2_rr-r1_rr)<6.9...(10)

其中r1_rr表示后透镜组Grr中部署在最靠近像面的一侧的透镜Lrr的物侧的表面的曲率半径，以及，r2_rr表示后透镜组Grr中部署在最靠近像面的一侧的透镜Lrr的像面侧的表面的曲率半径。

条件表达式(10)是定义形状因子的表达式。满足条件表达式(10)的负透镜是具有与像面侧相对的凸表面、平表面或非常平缓的凹表面的凹弯月透镜。利用这种构造，在根据实施例的变焦透镜的最后一个透镜的物侧的表面上提供抵靠透镜框组件的邻接面使得有可能以大于透镜直径的比率的更大比率确保像面侧的表面的有效光路直径。当降至低于条件表达式(10)的下限时，最后一个透镜的表面变成与像面IMG相对的具有强凹形状的凹表面，从而使得难以有效地利用镜筒后方的空间。当超过条件表达式(10)的上限时，负透镜变得太强大而不能充分校正诸如畸变或场曲之类的离轴像差。

要注意的是，将条件表达式(10)的数值范围设置为如下面的条件表达式(10A)中的数值范围使得有可能获得更好的效果。将下限设置为大于1的值允许透镜Lrr的像面侧的表面具有向像面侧突出的形状，从而使得有可能有效地利用后焦距的空间。

1.0<(r2_rr+r1_rr)/(r2_rr-r1_rr)<4.0...(10A)

<3.成像装置的应用的示例>

接下来，给出将根据本公开的实施例的变焦透镜应用于特定成像装置的示例的描述。

图79图示了对其应用根据实施例的变焦透镜的成像装置100的构造示例。成像装置100是例如数字静态相机，并且包括相机块110、相机信号处理部20、图像处理部30、LCD(液晶显示器)40、R/W(读取器/写入器)50、CPU(中央处理单元)60、输入部70以及透镜驱动控制部80。

相机块110起到成像功能的作用，并且包括成像透镜111以及诸如CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)之类的成像元件112。成像元件112将由成像透镜111形成的光学图像转换成电信号，由此输出与光学图像对应的成像信号(图像信号)。根据图1和其它附图所示的相应构造示例的变焦透镜1至6中的任何一个都适合作为成像透镜111。

相机信号处理部20对从成像元件112输出的图像信号执行各种类型的信号处理，包括例如模数转换、噪声去除、图像质量校正或转换成亮度(luminance)和颜色差异信号。

图像处理部30执行图像信号的记录和再现的处理。图像处理部30执行的处理包括例如基于预定图像数据格式的图像信号的压缩编码和扩展解码处理、以及转换诸如分辨率之类的数据规格的处理。

LCD 40具有显示各种类型的数据(包括例如用户在输入部70上执行的操作的状态和捕获的图像)的功能。R/W 50执行将由图像处理部30编码的图像数据写入存储卡1000中以及读取记录在存储卡1000中的图像数据。例如，存储卡1000是可附接到与R/W 50耦合的插槽和可从其分离的半导体存储器。

CPU 60用作控制成像装置100中提供的每个电路块的控制处理部。CPU 60基于例如来自输入部70的指令输入信号来控制每个电路块。输入部70包括例如各种开关，用户对这些开关执行所需的操作。例如，输入部70包括用于执行快门操作的快门释放按钮、用于选择操作模式的选择开关等。输入部70向CPU 60输出与由用户执行的操作对应的指令输入信号。透镜驱动控制部80控制部署在相机块110中的透镜的驱动。透镜驱动控制部80例如基于来自CPU 60的控制信号来控制驱动成像透镜111的相应透镜的未示出的马达。

下面，给出成像装置100中的操作的描述。

在图像捕获时的待机状态下，与在相机块110中捕获的图像对应的图像信号通过相机信号处理部20输出到LCD 40，并且因此在CPU 60的控制下被显示为相机直通图像。此外，例如，当从输入部70输入用于变焦或聚焦的指令输入信号时，CPU 60将控制信号输出到透镜驱动控制部80。这在透镜驱动控制部80的控制下移动成像透镜111的预定透镜。

当相机块110的未示出的快门响应于来自输入部70的指令输入信号而被操作时，捕获的图像信号从相机信号处理部20输出到图像处理部30以经受压缩编码处理，并且因此被转换成预定数据格式的数字数据。转换后的数据被输出到R/W 50以写入到存储卡1000中。

要注意的是，例如，在半按下输入部70的快门释放按钮的情况下或者在全按下快门释放按钮以进行记录(图像捕获)的情况下执行聚焦。通过使透镜驱动控制部80基于来自CPU 60的控制信号移动成像透镜111的预定透镜来执行聚焦。

在要再现记录在存储卡1000中的图像数据的情况下，根据在输入部70上执行的操作通过R/W 50从存储卡1000读取预定图像数据。从存储卡1000读取的预定图像数据由图像处理部30进行扩展解码处理。此后，再现图像信号被输出到LCD 40，并且由此显示再现的图像。

要注意的是，虽然前述实施例例示了将成像装置应用于数字静态相机等，但是成像装置的应用范围不限于数字静态相机。成像装置可应用于其它各种成像装置。例如，成像装置可应用于数字单透镜反光相机、数字非反光相机、数字摄像机、监控相机等。此外，成像装置还可广泛应用于例如数字输入/输出装置(诸如安装有相机的移动电话或安装有相机的信息终端)的相机部。此外，成像装置还可应用于可更换透镜相机。

[示例]

<4.透镜的数值示例>

接下来，给出根据本公开的实施例的变焦透镜的具体数值示例的描述。这里，给出数值示例的描述，其中具体数值应用于图1和其它附图中所示的相应构造示例的变焦透镜1至6。

要注意的是，下面的表和描述中指示的相应符号的含义等如下。

“Si”表示从最靠近物体的一侧开始依次增加的第i个表面的编号。

“ri”表示第i个表面的近轴曲率半径的值(mm)。“di”表示光轴上第i个表面与第(i+1)个表面之间的间隔的值(mm)。“ndi”表示具有第i个表面的光学元件的材料相对于d线(波长587.6nm)的折射率的值。“νdi”表示具有第i个表面的光学元件的材料在d线中的阿贝数的值。表示第i个表面的有效直径的值(mm)。“ri”的值为“∞”的部分指示平坦表面、孔径光阑表面等。表面编号(Si)栏中的“ASP”指示该表面由非球面形状配置。表面编号栏中的“STO”指示孔径光阑St被部署在对应位置处。表面编号栏中的“OBJ”指示该表面是物体表面(被摄体表面)。表面编号栏中的“IMG”指示该表面是像面，“f”表示整个系统的焦点距离(单位：mm)。“Fno”表示开放F值(F数)。“ω”表示半视角(单位：°)。“Y”表示像高(单位：mm)。“L”表示总光学长度(光轴上从最靠近物体的一侧上的表面到像面IMG的距离)。

此外，将在每个示例中使用的透镜中的一些具有由非球面表面配置的透镜表面。该非球面形状由以下表达式定义。要注意的是，在后述的展示非球面系数的每个表中，“E-i”表示以10为底的指数表示法，即，“10^-i”。例如，“0.12345E-05”表示“0.12345×10^-5”。

(非球面表面的表达)

x＝c²y²/(1+(1-(1+k)c²y²)¹/²)+A4·y⁴+A6·y⁶+A8·y⁸+A10·y¹⁰+

A12·y¹²+A14·y¹⁴

这里，假设“x”是在光轴方向上距透镜表面的顶点的距离(矢高量(sag amount))，“y”是在垂直于光轴的方向上的高度，“c”是透镜表面的顶点处的近轴曲率(曲率半径的倒数)，并且“k”是二次曲线(conic)常数。A4、A6、A8、A10、A12和A14分别是4阶、6阶、8阶、10阶、12阶和14阶非球面系数。

[示例1]

表1展示了根据图1中所示的示例1的变焦透镜1的基本透镜数据。表2展示了根据示例1的变焦透镜1中的整个系统的焦距f、F值、总视角2ω、像高Y和总光学长度L的值。表3展示了根据示例1的变焦透镜1中关于在变焦和聚焦时可变的表面间隔的数据。此外，表3展示了根据示例1的变焦透镜1的拍摄倍率β的值。要注意的是，表2展示了在物距(d0)为无穷远的情况下针对广角端(Wide)、中间位置(Mid)和远摄端(Tele)中的每一个的值。表3展示了在物距(d0)为无穷远的情况下以及在物距(d0)为短距离的情况下针对广角端(Wide)、中间位置(Mid)和远摄端(Tele)中的每一个的值。表4展示了指示根据示例1的变焦透镜1中的非球面表面的形状的系数值。表5展示了根据示例1的变焦透镜1的每个透镜组的起始表面和焦点距离(单位：mm)。

根据示例1的变焦透镜1具有其中从物侧朝着像面侧依次部署第一透镜组Gr1至第八透镜组Gr8的构造。孔径光阑St部署在第四透镜组Gr4的物侧。第三透镜组Gr3至第五透镜组Gr5构成中间透镜组Grm。第六透镜组Gr6至第八透镜组Gr8构成后透镜组Grr。要注意的是，例如，直径在变焦时变化的耀斑切割器(flare cutter)可以部署在第五透镜组Gr5的像面侧(第27表面)以改善周边光学性能。

第一透镜组Gr1具有正折光力。第一透镜组Gr1从物侧朝着像面侧依次包括透镜L11至L13。透镜L11与满足上述条件表达式(5)的透镜L1i对应。此外，透镜L11与满足上述条件表达式(8)的负透镜L1n对应。透镜L12与满足上述条件表达式(7)的正透镜L1p对应。

第二透镜组Gr2具有负折光力。第二透镜组Gr2从物侧朝着像面侧依次包括透镜L21至L23。透镜L23与满足上述条件表达式(6)的正透镜L2p对应。

第三透镜组Gr3具有负折光力。第三透镜组Gr3包括透镜L31。

第四透镜组Gr4具有正折光力。第四透镜组Gr4从物侧朝着像面侧依次包括透镜L41至L43。透镜L41与其上形成有非球面表面的正透镜Lmp_asp对应。透镜L42与满足上述条件表达式(9)的正透镜Lmp对应。

第五透镜组Gr5具有正折光力。第五透镜组Gr5从物侧朝着像面侧依次包括透镜L51至L55。透镜L53与满足上述条件表达式(9)的正透镜Lmp对应。

第六透镜组Gr6具有负折光力。第六透镜组Gr6包括透镜L61。第六透镜组Gr6是与后透镜组Grr中的负透镜组Grrn对应的聚焦透镜组。

第七透镜组Gr7具有正折光力。第七透镜组Gr7包括透镜L71。第七透镜组Gr7是与后透镜组Grr中的正透镜组Grrp对应的聚焦透镜组。

第八透镜组Gr8具有负折光力。第八透镜组Gr8从物侧朝着像面侧依次包括透镜L81至L83。透镜L83与满足上述条件表达式(10)的透镜Lrr对应。

在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组Gr1相对于像面IMG向物侧移动，并且第一透镜组Gr1至第七透镜组Gr7中的每一个移动以允许相邻透镜组之间的间隔变化。

当物距从无穷远改变到短距离时，第六透镜组Gr6和第七透镜组Gr7以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动，从而执行聚焦。此外，当物距从无穷远改变到短距离时，第六透镜组Gr6向像面侧移动，从而进行聚焦。

上述构造允许实现虽然尺寸小且重量轻但仍具有大孔径和高光学性能并且平衡高的最大拍摄倍率与被抑制的由拍摄距离造成的性能变化的变焦透镜。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

图2图示了根据示例1的变焦透镜1在广角端处无穷远聚焦时的纵向像差。图3图示了根据示例1的变焦透镜1在中间位置处无穷远聚焦时的纵向像差。图4图示了根据示例1的变焦透镜1在远摄端处无穷远聚焦时的纵向像差。图5图示了根据示例1的变焦透镜1在广角端处短距离聚焦时的纵向像差。图6图示了根据示例1的变焦透镜1在中间位置处短距离聚焦时的纵向像差。图7图示了根据示例1的变焦透镜1在远摄端处短距离聚焦时的纵向像差。图8图示了根据示例1的变焦透镜1在广角端处无穷远聚焦时的横向像差。图9图示了根据示例1的变焦透镜1在中间位置处无穷远聚焦时的横向像差。图10图示了根据示例1的变焦透镜1在远摄端处无穷远聚焦时的横向像差。图11图示了根据示例1的变焦透镜1在广角端处短距离聚焦时的横向像差。图12图示了根据示例1的变焦透镜1在中间位置处短距离聚焦时的横向像差。图13图示了根据示例1的变焦透镜1在远摄端处短距离聚焦时的横向像差。

图2至图7图示了纵向像差、球面像差、像散(场曲)和畸变。在图2至图7中的球面像差图和图8至图13中的横向像差图中，实线指示d线(587.56nm)上的值，点划线指示g线(435.84nm)上的值，并且断线指示C线(656.27nm)上的值。在图2至图7中的像散图中，S表示弧矢像面上的值，并且T表示切向像面上的值。图2至图7中的像散图和畸变图示出了d线上的值。

这些类似地适用于随后的其它示例中的像差图。

如从每个像差图认识到的，根据示例1的变焦透镜1对各种像差进行了良好的校正，并且因此具有优异的图像形成性能。

[示例2]

表6展示了根据图14中所示的示例2的变焦透镜2的基本透镜数据。表7展示了根据示例2的变焦透镜2中的整个系统的焦距f、F值、总视角2ω、像高Y和总光学长度L的值。表8展示了根据示例2的变焦透镜2中关于在变焦和聚焦时可变的表面间隔的数据。此外，表8展示了根据示例2的变焦透镜2的拍摄倍率β的值。要注意的是，表7展示了在物距(d0)为无穷远的情况下针对广角端(Wide)、中间位置(Mid)和远摄端(Tele)中的每一个的值。表8展示了在物距(d0)为无穷远的情况下以及在物距(d0)为短距离的情况下针对广角端(Wide)、中间位置(Mid)和远摄端(Tele)中的每一个的值。表9展示了指示根据示例2的变焦透镜2中的非球面表面的形状的系数值。表10展示了根据示例2的变焦透镜2的每个透镜组的起始表面和焦点距离(单位：mm)。

根据示例2的变焦透镜2具有其中从物侧朝着像面侧依次部署第一透镜组Gr1至第七透镜组Gr7的构造。孔径光阑St部署在第三透镜组Gr3的物侧。第三透镜组Gr3和第四透镜组Gr4构成中间透镜组Grm。第五透镜组Gr5至第七透镜组Gr7构成后透镜组Grr。要注意的是，例如，直径在变焦时变化的耀斑切割器可以部署在第四透镜组Gr4的物侧(第21表面)以改善周边光学性能。

第一透镜组Gr1具有正折光力。第一透镜组Gr1从物侧朝着像面侧依次包括透镜L11至L13。透镜L11与满足上述条件表达式(5)的透镜L1i对应。此外，透镜L11与满足上述条件表达式(8)的负透镜L1n对应。透镜L12与满足上述条件表达式(7)的正透镜L1p对应。

第二透镜组Gr2具有负折光力。第二透镜组Gr2从物侧朝着像面侧依次包括透镜L21至L25。透镜L24与满足上述条件表达式(6)的正透镜L2p对应。

第三透镜组Gr3具有正折光力。第三透镜组Gr3从物侧朝着像面侧依次包括透镜L31至L33。透镜L31与其上形成有非球面表面的正透镜Lmp_asp对应。透镜L32与满足上述条件表达式(9)的正透镜Lmp对应。

第四透镜组Gr4具有正折光力。第四透镜组Gr4从物侧朝着像面侧依次包括透镜L41至L45。透镜L43与满足上述条件表达式(9)的正透镜Lmp对应。

第五透镜组Gr5具有负折光力。第五透镜组Gr5包括透镜L51。第五透镜组Gr5是与后透镜组Grr中的负透镜组Grrn对应的聚焦透镜组。

第六透镜组Gr6具有正折光力。第六透镜组Gr6包括透镜L61。第六透镜组Gr6是与后透镜组Grr中的正透镜组Grrp对应的聚焦透镜组。

第七透镜组Gr7具有负折光力。第七透镜组Gr7从物侧朝着像面侧依次包括透镜L71和透镜L72。透镜L72与满足上述条件表达式(10)的透镜Lrr对应。

在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组Gr1相对于像面IMG向物侧移动，并且第一透镜组Gr1至第六透镜组Gr6中的每一个移动以允许相邻透镜组之间的间隔变化。

当物距从无穷远改变到短距离时，第五透镜组Gr5和第六透镜组Gr6以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动，从而执行聚焦。此外，当物距从无穷远改变到短距离时，第五透镜组Gr5向像面侧移动，从而执行聚焦。

上述配置允许实现虽然尺寸小且重量轻但仍具有大孔径和高光学性能并且平衡高最大拍摄倍率和抑制由拍摄距离引起的性能变化的变焦透镜。

[表6]

[表7]

[表8]

[表9]

[表10]

图15图示了根据示例2的变焦透镜2在广角端处无穷远聚焦时的纵向像差。图16图示了根据示例2的变焦透镜2在中间位置处无穷远聚焦时的纵向像差。图17图示了根据示例2的变焦透镜2在远摄端处无穷远聚焦时的纵向像差。图18图示了根据示例2的变焦透镜2在广角端处短距离聚焦时的纵向像差。图19图示了根据示例2的变焦透镜2在中间位置处短距离聚焦时的纵向像差。图20图示了根据示例2的变焦透镜2在远摄端处短距离聚焦时的纵向像差。图21图示了根据示例2的变焦透镜2在广角端处无穷远聚焦时的横向像差。图22图示了根据示例2的变焦透镜2在中间位置处无穷远聚焦时的横向像差。图23图示了根据示例2的变焦透镜2在远摄端处无穷远聚焦时的横向像差。图24图示了根据示例2的变焦透镜2在广角端处短距离聚焦时的横向像差。图25图示了根据示例2的变焦透镜2在中间位置处短距离聚焦时的横向像差。图26图示了根据示例2的变焦透镜2在远摄端处短距离聚焦时的横向像差。

如从每个像差图认识到的，根据示例2的变焦透镜2对各种像差进行了良好的校正，并且因此具有优异的图像形成性能。

[示例3]

表11展示了根据图27中所示的示例3的变焦透镜3的基本透镜数据。表12展示了根据示例3的变焦透镜3中的整个系统的焦距f、F值、总视角2ω、像高Y和总光学长度L的值。表13展示了根据示例3的变焦透镜3中关于在变焦和聚焦时可变的表面间隔的数据。此外，表13展示了根据示例3的变焦透镜3的拍摄倍率β的值。要注意的是，表12展示了在物距(d0)为无穷远的情况下针对广角端(Wide)、中间位置(Mid)和远摄端(Tele)中的每一个的值。表13展示了在物距(d0)为无穷远的情况下以及在物距(d0)为短距离的情况下针对广角端(Wide)、中间位置(Mid)和远摄端(Tele)中的每一个的值。表14展示了指示根据示例3的变焦透镜3中的非球面表面的形状的系数值。表15展示了根据示例3的变焦透镜3的每个透镜组的起始表面和焦点距离(单位：mm)。

根据示例3的变焦透镜3具有其中从物侧朝着像面侧依次部署第一透镜组Gr1至第七透镜组Gr7的构造。孔径光阑St部署在第三透镜组Gr3的物侧。第三透镜组Gr3和第四透镜组Gr4构成中间透镜组Grm。第五透镜组Gr5至第七透镜组Gr7构成后透镜组Grr。要注意的是，例如，直径在变焦时变化的耀斑切割器可以部署在第四透镜组Gr4的物侧(第21表面)以改善周边光学性能。

第一透镜组Gr1具有正折光力。第一透镜组Gr1从物侧朝着像面侧依次包括透镜L11至L13。透镜L11与满足上述条件表达式(5)的透镜L1i对应。此外，透镜L11与满足上述条件表达式(8)的负透镜L1n对应。透镜L12与满足上述条件表达式(7)的正透镜L1p对应。

第二透镜组Gr2具有负折光力。第二透镜组Gr2从物侧朝着像面侧依次包括透镜L21至L25。透镜L24与满足上述条件表达式(6)的正透镜L2p对应。

第三透镜组Gr3具有正折光力。第三透镜组Gr3从物侧朝着像面侧依次包括透镜L31至L33。透镜L31与其上形成有非球面表面的正透镜Lmp_asp对应。透镜L32与满足上述条件表达式(9)的正透镜Lmp对应。

第四透镜组Gr4具有正折光力。第四透镜组Gr4从物侧朝着像面侧依次包括透镜L41至L45。透镜L43与满足上述条件表达式(9)的正透镜Lmp对应。

第五透镜组Gr5具有负折光力。第五透镜组Gr5包括透镜L51。第五透镜组Gr5是与后透镜组Grr中的负透镜组Grrn对应的聚焦透镜组。

第六透镜组Gr6具有正折光力。第六透镜组Gr6包括透镜L61。透镜组Gr6是与后透镜组Grr中的正透镜组Grrp对应的聚焦透镜组。

第七透镜组Gr7具有负折光力。第七透镜组Gr7从物侧朝着像面侧依次包括透镜L71和透镜L72。透镜L72与满足上述条件表达式(10)的透镜Lrr对应。

在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组Gr1相对于像面IMG向物侧移动，并且第一透镜组Gr1至第七透镜组Gr7中的每一个移动以允许相邻透镜组之间的间隔变化。

当物距从无穷远改变到短距离时，第五透镜组Gr5和第六透镜组Gr6以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动，从而执行聚焦。此外，当物距从无穷远改变到短距离时，第五透镜组Gr5向像面侧移动，从而执行聚焦。

上述构造允许实现虽然尺寸小且重量轻但仍具有大孔径和高光学性能并且平衡高的最大拍摄倍率与被抑制的由拍摄距离造成的性能变化的变焦透镜。

[表11]

[表12]

[表13]

[表14]

[表15]

图28图示了根据示例3的变焦透镜3在广角端处无穷远聚焦时的纵向像差。图29图示了根据示例3的变焦透镜3在中间位置处无穷远聚焦时的纵向像差。图30图示了根据示例3的变焦透镜3在远摄端处无穷远聚焦时的纵向像差。图31图示了根据示例3的变焦透镜3在广角端处短距离聚焦时的纵向像差。图32图示了根据示例3的变焦透镜3在中间位置处短距离聚焦时的纵向像差。图33图示了根据示例3的变焦透镜3在远摄端处短距离聚焦时的纵向像差。图34图示了根据示例3的变焦透镜3在广角端处无穷远聚焦时的横向像差。图35图示了根据示例3的变焦透镜3在中间位置处无穷远聚焦时的横向像差。图36图示了根据示例3的变焦透镜3在远摄端处无穷远聚焦时的横向像差。图37图示了根据示例3的变焦透镜3在广角端处短距离聚焦时的横向像差。图38图示了根据示例3的变焦透镜3在中间位置处短距离聚焦时的横向像差。图39图示了根据示例3的变焦透镜3在远摄端处短距离聚焦时的横向像差。

如从每个像差图认识到的，根据示例3的变焦透镜3对各种像差进行了良好的校正，并且因此具有优异的图像形成性能。

[示例4]

表16展示了根据图40中所示的示例4的变焦透镜4的基本透镜数据。表17展示了根据示例4的变焦透镜4中的整个系统的焦距f、F值、总视角2ω、像高Y和总光学长度L的值。表18展示了根据示例4的变焦透镜4中关于在变焦和聚焦时可变的表面间隔的数据。此外，表18展示了根据示例4的变焦透镜4的拍摄倍率β的值。要注意的是，表17展示了在物距(d0)为无穷远的情况下针对广角端(Wide)、中间位置(Mid)和远摄端(Tele)中的每一个的值。表18展示了在物距(d0)为无穷远的情况下以及在物距(d0)为短距离的情况下针对广角端(Wide)、中间位置(Mid)和远摄端(Tele)中的每一个的值。表19展示了指示根据示例4的变焦透镜4中的非球面表面的形状的系数值。表20展示了根据示例4的变焦透镜4的每个透镜组的起始表面和焦点距离(单位：mm)。

根据示例4的变焦透镜4具有其中从物侧朝着像面侧依次部署第一透镜组Gr1至第七透镜组Gr7的构造。孔径光阑St部署在第三透镜组Gr3的物侧。第三透镜组Gr3和第四透镜组Gr4构成中间透镜组Grm。第五透镜组Gr5至第七透镜组Gr7构成后透镜组Grr。要注意的是，例如，直径在变焦时变化的耀斑切割器可以部署在第四透镜组Gr4的物侧(第21表面)以改善周边光学性能。

第一透镜组Gr1具有正折光力。第一透镜组Gr1从物侧朝着像面侧依次包括透镜L11至L13。透镜L11与满足上述条件表达式(5)的透镜L1i对应。此外，透镜L11与满足上述条件表达式(8)的负透镜L1n对应。透镜L12与满足上述条件表达式(7)的正透镜L1p对应。

第二透镜组Gr2具有负折光力。第二透镜组Gr2从物侧朝着像面侧依次包括透镜L21至L25。透镜L24与满足上述条件表达式(6)的正透镜L2p对应。

第三透镜组Gr3具有正折光力。第三透镜组Gr3从物侧朝着像面侧依次包括透镜L31至L33。透镜L31与其上形成有非球面表面的正透镜Lmp_asp对应。透镜L32与满足上述条件表达式(9)的正透镜Lmp对应。

第四透镜组Gr4具有正折光力。第四透镜组Gr4从物侧朝着像面侧依次包括透镜L41至L45。透镜L43与满足上述条件表达式(9)的正透镜Lmp对应。

第五透镜组Gr5具有负折光力。第五透镜组Gr5包括透镜L51。第五透镜组Gr5是与后透镜组Grr中的负透镜组Grrn对应的聚焦透镜组。

第六透镜组Gr6具有正折光力。第六透镜组Gr6包括透镜L61。透镜组Gr6是与后透镜组Grr中的正透镜组Grrp对应的聚焦透镜组。

第七透镜组Gr7具有负折光力。第七透镜组Gr7从物侧朝着像面侧依次包括透镜L71和透镜L72。透镜L72与满足上述条件表达式(10)的透镜Lrr对应。

在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组Gr1相对于像面IMG向物侧移动，并且第一透镜组Gr1至第六透镜组Gr6中的每一个移动以允许相邻透镜组之间的间隔变化。

当物距从无穷远改变到短距离时，第五透镜组Gr5和第六透镜组Gr6以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动，从而执行聚焦。此外，当物距从无穷远改变到短距离时，第五透镜组Gr5向像面侧移动，从而执行聚焦。

上述构造允许实现虽然尺寸小且重量轻但仍具有大孔径和高光学性能并且平衡高的最大拍摄倍率与被抑制的由拍摄距离造成的性能变化的变焦透镜。

[表16]

[表17]

[表18]

[表19]

[表20]

图41图示了根据示例4的变焦透镜4在广角端处无穷远聚焦时的纵向像差。图42图示了根据示例4的变焦透镜4在中间位置处无穷远聚焦时的纵向像差。图43图示了根据示例4的变焦透镜4在远摄端处无穷远聚焦时的纵向像差。图44图示了根据示例4的变焦透镜4在广角端处短距离聚焦时的纵向像差。图45图示了根据示例4的变焦透镜4在中间位置处短距离聚焦时的纵向像差。图46图示了根据示例4的变焦透镜4在远摄端处短距离聚焦时的纵向像差。图47图示了根据示例4的变焦透镜4在广角端处无穷远聚焦时的横向像差。图48图示了根据示例4的变焦透镜4在中间位置处无穷远聚焦时的横向像差。图49图示了根据示例4的变焦透镜4在远摄端处无穷远聚焦时的横向像差。图50图示了根据示例4的变焦透镜4在广角端处短距离聚焦时的横向像差。图51图示了根据示例4的变焦透镜4在中间位置处短距离聚焦时的横向像差。图52图示了根据示例4的变焦透镜4在远摄端处短距离聚焦时的横向像差。

如从每个像差图认识到的，根据示例4的变焦透镜4对各种像差进行了良好的校正，并且因此具有优异的图像形成性能。

[示例5]

表21展示了根据图53中所示的示例5的变焦透镜5的基本透镜数据。表22展示了根据示例5的变焦透镜5中的整个系统的焦距f、F值、总视角2ω、像高Y和总光学长度L的值。表23展示了根据示例5的变焦透镜5中关于在变焦和聚焦时可变的表面间隔的数据。此外，表23展示了根据示例5的变焦透镜5的拍摄倍率β的值。要注意的是，表22展示了在物距(d0)为无穷远的情况下针对广角端(Wide)、中间位置(Mid)和远摄端(Tele)中的每一个的值。表23展示了在物距(d0)为无穷远的情况下以及在物距(d0)为短距离的情况下针对广角端(Wide)、中间位置(Mid)和远摄端(Tele)中的每一个的值。表24展示了指示根据示例5的变焦透镜5中的非球面表面的形状的系数值。表25展示了根据示例5的变焦透镜5的每个透镜组的起始表面和焦点距离(单位：mm)。

根据示例5的变焦透镜5具有其中从物侧朝着像面侧依次部署第一透镜组Gr1至第七透镜组Gr7的构造。孔径光阑St部署在第三透镜组Gr3的物侧。第三透镜组Gr3和第四透镜组Gr4构成中间透镜组Grm。第五透镜组Gr5至第七透镜组Gr7构成后透镜组Grr。要注意的是，例如，直径在变焦时变化的耀斑切割器可以部署在第四透镜组Gr4的物侧(第21表面)以改善周边光学性能。

第一透镜组Gr1具有正折光力。第一透镜组Gr1从物侧朝着像面侧依次包括透镜L11至L13。透镜L11与满足上述条件表达式(5)的透镜L1i对应。此外，透镜L11与满足上述条件表达式(8)的负透镜L1n对应。透镜L12与满足上述条件表达式(7)的正透镜L1p对应。

第二透镜组Gr2具有负折光力。第二透镜组Gr2从物侧朝着像面侧依次包括透镜L21至L25。透镜L24与满足上述条件表达式(6)的正透镜L2p对应。

第三透镜组Gr3具有正折光力。第三透镜组Gr3从物侧朝着像面侧依次包括透镜L31至L33。透镜L31与其上形成有非球面表面的正透镜Lmp_asp对应。透镜L32与满足上述条件表达式(9)的正透镜Lmp对应。

第四透镜组Gr4具有正折光力。第四透镜组Gr4从物侧朝着像面侧依次包括透镜L41至L45。透镜L43与满足上述条件表达式(9)的正透镜Lmp对应。

第五透镜组Gr5具有负折光力。第五透镜组Gr5包括透镜L51。第五透镜组Gr5是与后透镜组Grr中的负透镜组Grrn对应的聚焦透镜组。

第六透镜组Gr6具有正折光力。第六透镜组Gr6包括透镜L61。透镜组Gr6是与后透镜组Grr中的正透镜组Grrp对应的聚焦透镜组。

第七透镜组Gr7具有负折光力。第七透镜组Gr7从物侧朝着像面侧依次包括透镜L71和透镜L72。透镜L72与满足上述条件表达式(10)的透镜Lrr对应。

在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组Gr1相对于像面IMG向物侧移动，并且第一透镜组Gr1至第六透镜组Gr6中的每一个移动以允许相邻透镜组之间的间隔变化。

当物距从无穷远改变到短距离时，第五透镜组Gr5和第六透镜组Gr6以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动，从而执行聚焦。此外，当物距从无穷远改变到短距离时，第五透镜组Gr5向像面侧移动，从而执行聚焦。

上述构造允许实现虽然尺寸小且重量轻但仍具有大孔径和高光学性能并且平衡高的最大拍摄倍率与被抑制的由拍摄距离造成的性能变化的变焦透镜。

[表21]

[表22]

[表23]

[表24]

[表25]

图54图示了根据示例5的变焦透镜5在广角端处无穷远聚焦时的纵向像差。图55图示了根据示例5的变焦透镜5在中间位置处无穷远聚焦时的纵向像差。图56图示了根据示例5的变焦透镜5在远摄端处无穷远聚焦时的纵向像差。图57图示了根据示例5的变焦透镜5在广角端处短距离聚焦时的纵向像差。图58图示了根据示例5的变焦透镜5在中间位置处短距离聚焦时的纵向像差。图59图示了根据示例5的变焦透镜5在远摄端处短距离聚焦时的纵向像差。图60图示了根据示例5的变焦透镜5在广角端处无穷远聚焦时的横向像差。图61图示了根据示例5的变焦透镜5在中间位置处无穷远聚焦时的横向像差。图62图示了根据示例5的变焦透镜5在远摄端处无穷远聚焦时的横向像差。图63图示了根据示例5的变焦透镜5在广角端处短距离聚焦时的横向像差。图64图示了根据示例5的变焦透镜5在中间位置处短距离聚焦时的横向像差。图65图示了根据示例5的变焦透镜5在远摄端处短距离聚焦时的横向像差。

如从每个像差图认识到的，根据示例5的变焦透镜5对各种像差进行了良好的校正，并且因此具有优异的图像形成性能。

[示例6]

表26展示了根据图66中所示的示例6的变焦透镜6的基本透镜数据。表27展示了根据示例6的变焦透镜6中的整个系统的焦距f、F值、总视角2ω、像高Y和总光学长度L的值。表28展示了根据示例6的变焦透镜6中关于在变焦和聚焦时可变的表面间隔的数据。此外，表28展示了根据示例6的变焦透镜6的拍摄倍率β的值。要注意的是，表27展示了在物距(d0)为无穷远的情况下针对广角端(Wide)、中间位置(Mid)和远摄端(Tele)中的每一个的值。表28展示了在物距(d0)为无穷远的情况下以及在物距(d0)为短距离的情况下针对广角端(Wide)、中间位置(Mid)和远摄端(Tele)中的每一个的值。表29展示了指示根据示例6的变焦透镜6中的非球面表面的形状的系数值。表30展示了根据示例6的变焦透镜6的每个透镜组的起始表面和焦点距离(单位：mm)。

根据示例6的变焦透镜6具有其中从物侧朝着像面侧依次部署第一透镜组Gr1至第五透镜组Gr5的构造。孔径光阑St部署在第三透镜组Gr3的物侧。第三透镜组Gr3构成中间透镜组Grm。第四透镜组Gr4和第五透镜组Gr5构成后透镜组Grr。

第一透镜组Gr1具有正折光力。第一透镜组Gr1从物侧朝着像面侧依次包括透镜L11至L13。透镜L11与满足上述条件表达式(5)的透镜L1i对应。此外，透镜L11与满足上述条件表达式(8)的负透镜L1n对应。透镜L12与满足上述条件表达式(7)的正透镜L1p对应。

第二透镜组Gr2具有负折光力。第二透镜组Gr2从物侧朝着像面侧依次包括透镜L21至L25。透镜L24与满足上述条件表达式(6)的正透镜L2p对应。

第三透镜组Gr3具有正折光力。第三透镜组Gr3从物侧朝着像面侧依次包括透镜L31至L38。透镜L32与其上形成有非球面表面的正透镜Lmp_asp对应。透镜L36与满足上述条件表达式(9)的正透镜Lmp对应。

第四透镜组Gr4具有负折光力。第四透镜组Gr4包括透镜L41。第四透镜组Gr4是与后透镜组Grr中的负透镜组Grrn对应的聚焦透镜组。

第五透镜组Gr5具有正折光力。第五透镜组Gr5包括透镜L51。第五透镜组Gr5是与后透镜组Grr中的正透镜组Grrp对应的聚焦透镜组。

在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组Gr1相对于像面IMG向物侧移动，并且第一透镜组Gr1至第五透镜组Gr5中的每一个移动以允许相邻透镜组之间的间隔变化。

当物距从无穷远改变到短距离时，第四透镜组Gr4和第五透镜组Gr5以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动，从而执行聚焦。此外，当物距从无穷远改变到短距离时，第四透镜组Gr4向像面侧移动，从而执行聚焦。

上述构造允许实现虽然尺寸小且重量轻但仍具有大孔径和高光学性能并且平衡高的最大拍摄倍率与被抑制的由拍摄距离造成的性能变化的变焦透镜。

[表26]

[表27]

[表28]

[表29]

[表30]

图67图示了根据示例6的变焦透镜6在广角端处无穷远聚焦时的纵向像差。图68图示了根据示例6的变焦透镜6在中间位置处无穷远聚焦时的纵向像差。图69图示了根据示例6的变焦透镜6在远摄端处无穷远聚焦时的纵向像差。图70图示了根据示例6的变焦透镜6在广角端处短距离聚焦时的纵向像差。图71图示了根据示例6的变焦透镜6在中间位置处短距离聚焦时的纵向像差。图72图示了根据示例6的变焦透镜6在远摄端处短距离聚焦时的纵向像差。图73图示了根据示例6的变焦透镜6在广角端处无穷远聚焦时的横向像差。图74图示了根据示例6的变焦透镜6在中间位置处无穷远聚焦时的横向像差。图75图示了根据示例6的变焦透镜6在远摄端处无穷远聚焦时的横向像差。图76图示了根据示例6的变焦透镜6在广角端处短距离聚焦时的横向像差。图77图示了根据示例6的变焦透镜6在中间位置处短距离聚焦时的横向像差。图78图示了根据示例6的变焦透镜6在远摄端处短距离聚焦时的横向像差。

如从每个像差图认识到的，根据示例6的变焦透镜6对各种像差进行了良好的校正，并且因此具有优异的图像形成性能。

[每个示例的其它数值数据]

表31至34总结了与针对每个示例的上述相应条件表达式等相关的值。如从表31至34认识到的，每个示例的值落入条件表达式的相应数值范围内。

[表31]

[表32]

[表33]

[表34]

<5.实际应用示例>

[5.1第一实际应用示例]

根据本公开的技术可应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以被实现为将安装在汽车、电动车辆、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、船舶、机器人、建筑机械、农业机械(拖拉机)等任何种类的可移动主体上的装置。

图80是描绘作为可以对其应用根据本公开的实施例的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统7000的示意性构造的示例的框图。车辆控制系统7000包括经由通信网络7010彼此连接的多个电子控制单元。在图80中所示的示例中，车辆控制系统7000包括驱动系统控制单元7100、车身系统控制单元7200、电池控制单元7300、车外信息检测单元7400、车内信息检测单元7500和集成控制单元7600。将多个控制单元彼此连接的通信网络7010例如可以是符合诸如控制器局域网(CAN)、本地互联网络(LIN)、局域网(LAN)、FlexRay(注册商标)等任意标准的车载通信网络。

每个控制单元包括：微型计算机，其根据各种程序执行算术处理；存储部，其存储由微型计算机执行的程序、用于各种操作的参数等；以及驱动电路，其驱动各种控制目标设备。每个控制单元还包括：网络接口(I/F)，用于经由通信网络7010与其它控制单元执行通信；以及通信I/F，用于通过有线通信或无线电通信与车辆内外的设备、传感器等执行通信。图80中所示的集成控制单元7600的功能配置包括微型计算机7610、通用通信I/F 7620、专用通信I/F 7630、定位部7640、信标接收部7650、车载设备I/F 7660、声音/图像输出部7670、车载网络I/F 7680和存储部7690。其它控制单元类似地包括微型计算机、通信I/F、存储部等。

驱动系统控制单元7100根据各种程序控制与车辆的驱动系统相关的设备的操作。例如，驱动系统控制单元7100用作用于生成车辆的驱动力的驱动力生成设备(诸如内燃机、驱动马达等)的控制设备，用于向车轮传递驱动力的驱动力传递机构、用于调整车辆转向角的转向机构、用于生成车辆的制动力的制动设备等。驱动系统控制单元7100可以具有作为防抱死制动系统(ABS)、电子稳定控制(ESC)等的控制设备的功能。

驱动系统控制单元7100与车辆状态检测部7110连接。车辆状态检测部7110例如包括检测车身的轴向旋转移动的角速度的陀螺仪传感器、检测车辆的加速度的加速度传感器以及用于检测加速踏板的操作量、制动踏板的操作量、方向盘的转向角、发动机转速或车轮旋转速度等的传感器中的至少一种。驱动系统控制单元7100使用从车辆状态检测部7110输入的信号执行算术处理，控制内燃机、驱动马达、电动助力转向设备、制动设备等。

车身系统控制单元7200根据各种程序控制提供给车身的各种设备的操作。例如，车身系统控制单元7200用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗设备或诸如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向灯、雾灯等等各种灯的控制设备。在这种情况下，从作为键或各种开关的信号的替代的移动设备传输的无线电波可以输入到车身系统控制单元7200。车身系统控制单元7200接收这些输入的无线电波或信号，并控制车辆的门锁设备、电动车窗设备、灯等。

电池控制单元7300根据各种程序控制作为用于驱动马达的电源的二次电池7310。例如，从包括二次电池7310的电池设备向电池控制单元7300供给关于电池温度、电池输出电压、电池中剩余的电荷量等的信息。电池控制单元7300使用这些信号执行算术处理，并执行用于调节二次电池7310的温度的控制或控制提供给电池设备的冷却设备等。

车外信息检测单元7400检测关于包括车辆控制系统7000的车辆外部的信息。例如，车外信息检测单元7400与成像部7410和车外信息检测部7420中的至少一个连接。成像部7410包括飞行时间(ToF)相机、立体相机、单目相机、红外相机和其它相机中的至少一种。车外信息检测部7420例如包括用于检测当前的大气状况或天气状况的环境传感器和用于检测包括车辆控制系统7000的车辆周边的另一个车辆、障碍物、行人等的周边信息检测传感器中的至少一个。

例如，环境传感器可以是检测雨水的雨滴传感器、检测雾的雾传感器、检测日照程度的阳光传感器和检测降雪的雪传感器中的至少一种。所述周边信息检测传感器可以是超声波传感器、雷达设备、LIDAR设备(光检测和测距设备，或激光成像检测和测距设备)中的至少一种。成像部7410和车外信息检测部7420中的每一个可以作为独立的传感器或设备提供，或者可以作为其中集成了多个传感器或设备的设备提供。

图81描绘了成像部7410和车外信息检测部7420的安装位置的示例。成像部7910、7912、7914、7916和7918例如部署在车辆7900的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门上的位置以及在车辆内部的挡风玻璃上部的位置中的至少一个。提供给前鼻部的成像部7910和提供给车辆内部的挡风玻璃上部的成像部7918主要获得车辆7900的前部的图像。提供给侧视镜的成像部7912和7914主要获得车辆7900的侧面的图像。提供给后保险杠或后门的成像部7916主要获得车辆7900的后部的图像。提供给车辆内部的挡风玻璃上部的成像部7918主要用于检测前车、行人、障碍物、信号灯、交通标志、车道等。

顺便提及，图81描绘了相应成像部7910、7912、7914和7916的拍摄范围的示例。成像范围a表示提供给前鼻的成像部7910的成像范围。成像范围b和c分别表示提供给侧视镜的成像部7912和7914的成像范围。成像范围d表示提供给后保险杠或后门的成像部7916的成像范围。例如，可以通过叠加由成像部7910、7912、7914和7916成像的图像数据来获得从上方观看的车辆7900的鸟瞰图像。

提供给车辆7900的前部、后部、侧部和拐角处以及车辆内部的挡风玻璃的上部的车外信息检测部7920、7922、7924、7926、7928和7930可以例如是超声传感器或雷达设备。提供给车辆7900的前鼻、后保险杠、车辆7900的后门以及车辆内部的挡风玻璃上部的车外信息检测部7920、7926和7930可以是例如LIDAR设备。这些车外信息检测部分7920至7930主要用于检测前车、行人、障碍物等。

返回到图80，将继续描述。车外信息检测单元7400使成像部7410对车外的图像成像，并接收成像的图像数据。此外，车外信息检测单元7400从连接到车外信息检测单元7400的车外信息检测部7420接收检测信息。在车外信息检测部7420是超声传感器、雷达设备或LIDAR设备的情况下，车外信息检测单元7400传输超声波、电磁波等，并接收所接收到的反射波的信息。基于接收到的信息，车外信息检测单元7400可以执行检测诸如人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等对象的处理，或检测到它的距离的处理。车外信息检测单元7400可以基于接收到的信息执行识别降雨、雾、路面状况等的环境识别处理。车外信息检测单元7400可以基于接收到的信息计算到车外对象的距离。

此外，基于接收到的图像数据，车外信息检测单元7400可以执行识别人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等的图像识别处理，或检测到它的距离的处理。车外信息检测单元7400也可以对接收到的图像数据进行诸如畸变校正、对准等处理，并将由多个不同的成像部7410成像的图像数据组合以生成鸟瞰图或全景图像。车外信息检测单元7400可以使用由包括不同成像部分的成像部7410成像的图像数据来执行视点转换处理。

车内信息检测单元7500检测关于车辆内部的信息。车内信息检测单元7500例如与检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部7510连接。驾驶员状态检测部7510可以包括对驾驶员进行成像的相机、检测驾驶员的生物信息的生物传感器、收集车辆内部的声音的麦克风等。生物传感器例如部署在座椅表面、方向盘等中，并检测坐在座椅上的乘员或握着方向盘的驾驶员的生物信息。基于从驾驶员状态检测部7510输入的检测信息，车内信息检测单元7500可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的注意力，或者可以确定驾驶员是否在打瞌睡。车内信息检测单元7500可以对通过收集声音获得的音频信号进行处理，诸如噪声消除处理等。

集成控制单元7600根据各种程序控制车辆控制系统7000内的一般操作。集成控制单元7600与输入部7800连接。输入部7800由能够由乘员进行输入操作的设备实现，诸如例如触摸面板、按钮、麦克风、开关、操纵杆等。可以向集成控制单元7600供给通过对通过麦克风输入的语音进行语音识别而获得的数据。输入部7800例如可以是使用红外线或其它无线电波的遥控设备，或者是支持车辆控制系统7000的操作的外部连接设备，诸如移动电话、个人数字助理(PDA)等。输入部7800可以是例如相机。在那种情况下，乘员可以通过手势输入信息。可替代地，可以输入通过检测乘员穿戴的可穿戴设备的移动而获得的数据。另外，输入部7800例如可以包括输入控制电路等，基于由乘员等使用上述输入部分7800输入的信息生成输入信号，并且向集成控制单元7600输出所生成的输入信号。乘员等通过操作输入部分7800向车辆控制系统7000输入各种数据或给出用于处理操作的指令。

存储部7690可以包括存储由微型计算机执行的各种程序的只读存储器(ROM)以及存储各种参数、操作结果、传感器值等的随机存取存储器(RAM)。此外，存储部7690可以由诸如硬盘驱动器(HDD)等磁存储设备、半导体存储设备、光学存储设备、磁-光存储设备等来实现。

通用通信I/F 7620是广泛使用的通信I/F，该通信I/F调解(mediate)与存在于外部环境7750中的各种装置的通信。通用通信I/F 7620可以实现蜂窝通信协议，诸如全球移动通信系统(GSM(注册商标))、全球微波接入互操作性(WiMAX(注册商标))、长期演进(LTE(注册商标))、高级LTE(LTE-A)等，或另一种无线通信协议(诸如无线LAN(也称为无线保真(Wi-Fi(注册商标))、蓝牙(注册商标)等)。通用通信I/F 7620可以例如经由基站或接入点连接到存在于外部网络(例如，互联网、云网络或公司专用网络)上的装置(例如，应用服务器或控制服务器)。此外，通用通信I/F 7620可以使用例如对等(P2P)技术连接到存在于车辆附近的终端(该终端例如是驾驶员、行人或商店的终端，或者机器类型通信(MTC)终端)。

专用通信I/F 7630是支持为在车辆中使用而开发的通信协议的通信I/F。专用通信I/F 7630可以实现标准协议，诸如例如车辆环境中的无线接入(WAVE)，其是作为下层的电气和电子工程师协会(IEEE)802.11p和作为高层的IEEE 1609的组合、专用短程通信(DSRC)或蜂窝通信协议。专用通信I/F 7630通常执行作为包括车辆与车辆之间的通信(车辆到车辆)、道路与车辆之间的通信(车辆到基础设施)、车辆与家之间的通信(车辆到家)以及行人和车辆之间的通信(车辆到行人)中的一种或多种的概念的V2X通信。

定位部7640例如通过接收来自GNSS卫星的全球导航卫星系统(GNSS)信号(例如，来自全球定位系统(GPS)卫星的GPS信号)来执行定位，并生成包括车辆的纬度、经度和高度的位置信息。顺便提及，定位部7640可以通过与无线接入点交换信号来识别当前位置，或者可以从诸如移动电话、个人手持电话系统(PHS)或具有定位功能的智能电话之类的终端获得位置信息。

信标接收部7650例如接收从安装在道路等上的无线电台传输的无线电波或电磁波，从而获得关于当前位置、拥堵、封闭道路、必要时间等的信息。顺便提及，信标接收部7650的功能可以包括在上述专用通信I/F 7630中。

车载设备I/F 7660是调解微型计算机7610与存在于车辆内的各种车载设备7760之间的连接的通信接口。车载设备I/F 7660可以使用诸如无线LAN、蓝牙(注册商标)、近场通信(NFC)或无线通用串行总线(WUSB)之类的无线通信协议来建立无线连接。此外，车载设备I/F 7660可以通过通用串行总线(USB)、高清多媒体接口(HDMI(注册商标))、移动高清链路(MHL)等经由图中未描绘的连接端子(和必要时的线缆)建立有线连接。车载设备7760可以例如包括乘员拥有的移动设备和可穿戴设备以及携带到车辆中或附接到车辆的信息设备中的至少一个。车载设备7760还可以包括搜索到任意目的地的路径的导航设备。车载设备I/F 7660与这些车载设备7760交换控制信号或数据信号。

车载网络I/F 7680是调解微型计算机7610和通信网络7010之间的通信的接口。车载网络I/F 7680根据通信网络7010支持的预定协议传输和接收信号等。

基于经由通用通信I/F 7620、专用通信I/F 7630、定位部7640、信标接收部7650、车载设备I/F 7660和车载网络I/F 7680中的至少一个获得的信息，集成控制单元7600的微型计算机7610根据各种程序控制车辆控制系统7000。例如，微型计算机7610可以基于获得的关于车辆内部和外部的信息计算用于驱动力生成设备、转向机构或制动设备的控制目标值，并将控制命令输出到驱动系统控制单元7100。例如，微型计算机7610可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能的协作控制，其功能包括车辆的防撞或减震，基于跟随距离的跟车驾驶、维持车速的驾驶、车辆碰撞的警告、车辆偏离车道的警告等。此外，通过基于获得的关于车辆周围的信息控制驱动力生成设备、转向机构、制动设备等，微型计算机7610可以执行旨在自动驾驶的协同控制，这使得车辆自动行驶而不依赖于驾驶员的操作等。

微型计算机7610可以生成车辆与诸如周围结构、人等对象之间的三维距离信息，并基于经由通用通信I/F 7620、专用通信I/F 7630、定位部7640、信标接收部7650、车载设备I/F 7660和车载网络I/F7680中的至少一个获得的信息生成包括关于车辆当前位置的周围的信息的本地地图信息。此外，微型计算机7610可以基于获得的信息预测诸如车辆碰撞、行人等接近、进入封闭道路等的危险，并生成警告信号。例如，警告信号可以是用于产生警告声音或点亮警告灯的信号。

声音/图像输出部7670将声音和图像中的至少一个的输出信号传输到能够视觉或听觉地向车辆乘员或车辆外部通知信息的输出设备。在图80的示例中，音频扬声器7710、显示部7720和仪表板7730被示为输出设备。例如，显示部7720可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一种。显示部7720可以具有增强现实(AR)显示功能。输出设备可以是这些设备以外的设备，并且可以是诸如耳机之类的另一种设备、诸如乘员穿戴的眼镜式显示器等可穿戴设备、投影仪、灯等。在设备是显示设备的情况下，显示设备以诸如文本、图像、表格、图形等各种形式直观地显示由微型计算机7610执行的各种处理获得的结果或从另一个控制单元接收到的信息。此外，在输出设备是音频输出设备的情况下，音频输出设备将由再现的音频数据或声音数据等构成的音频信号转换成模拟信号，并以听觉方式输出模拟信号。

顺便提及，在图80中所示的示例中，经由通信网络7010彼此连接的至少两个控制单元可以集成到一个控制单元中。可替代地，每个个体控制单元可以包括多个控制单元。另外，车辆控制系统7000可以包括图中未描绘的另一个控制单元。此外，由上述描述中的控制单元之一执行的功能的部分或全部可以指派给另一个控制单元。即，任何控制单元都可以执行预定的算术处理，只要经由通信网络7010传输和接收信息即可。类似地，连接到控制单元之一的传感器或设备可以连接到另一个控制单元，并且多个控制单元可以经由通信网络7010彼此传输和接收检测信息。

在上述车辆控制系统7000中，本公开的变焦透镜和成像装置可应用于成像部7410以及成像部7910、7912、7914、7916和7918中的任一个。

[5.2第二实际应用示例]

根据本公开的技术可应用于医学成像系统。医学成像系统是使用成像技术的医学系统，并且是例如内窥镜系统或显微镜系统。

[内窥镜系统]

将使用图82和图83描述内窥镜系统的示例。图82是图示可对其应用根据本公开的技术的内窥镜系统5000的示意性构造的示例的图。图83是图示内窥镜5001和相机控制单元(CCU)5039的构造的示例的图。图82图示了作为手术参与者的操作者(例如，医生)5067使用内窥镜系统5000对病床5069上的患者5071执行手术的情况。如图82中所示，内窥镜系统5000包括作为医学成像设备的内窥镜5001、CCU 5039、光源设备5043、记录设备5053、输出设备5055以及用于支撑内窥镜5001的支撑设备5027。

在内窥镜手术中，称为套管针5025的插入辅助工具被刺入患者5071体内。然后，连接到内窥镜5001的镜体(scope)5003和手术工具5021通过套管针5025插入到患者5071的体内。例如，手术工具5021包括：诸如电动手术刀之类的能量设备；以及镊子。

作为由内窥镜5001捕获患者5071的身体内部的医学图像的手术图像显示在显示设备5041上。操作者5067在观察显示设备5041上显示的手术图像的同时使用手术工具5021对手术对象执行手术。医学图像不限于手术图像，并且可以是在诊断期间捕获的诊断图像。

[内窥镜]

内窥镜5001是用于捕获患者5071的身体内部的成像部，并且例如如图83中所示，是包括用于会聚入射光的聚光光学系统50051、能够通过改变成像部的焦距进行光学变焦的变焦光学系统50052、能够通过改变成像部的焦距进行焦点调整的聚焦光学系统50053以及光接收传感器50054的相机。内窥镜5001将通过所连接的镜体5003的光会聚在光接收传感器50054上以生成像素信号，并且通过传输系统将像素信号输出到CCU 5039。镜体5003是在远端包括物镜并且将来自所连接的光源设备5043的光引导到患者5071的体内的插入部分。镜体5003是例如用于硬性内窥镜的硬性镜体和用于软性内窥镜的软性镜体。镜体5003可以是直视查看镜或斜视查看镜。像素信号仅需要是基于从像素输出的信号的信号，并且是例如未加工的信号或图像信号。将内窥镜5001连接到CCU 5039的传输系统可以包括存储器，并且存储器可以存储与内窥镜5001和CCU 5039相关的参数。存储器可以部署在传输系统的连接部分处或者线缆上。例如，传输系统的存储器可以存储内窥镜5001出厂之前的参数或者当施加电流时改变的参数，并且可以基于从存储器读取的参数来改变内窥镜的操作。相机和传输系统的套件可以被称为内窥镜。光接收传感器50054是用于将接收到的光转换成像素信号的传感器，并且是例如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。光接收传感器50054优选地是具有能够进行彩色成像的拜耳阵列的成像传感器。光接收传感器50054还优选地是具有与例如4K(3840水平像素×2160垂直像素)、8K(7680水平像素×4320垂直像素)或正方形4K(3840或更多水平像素×3840或更多垂直像素)的分辨率对应的像素数的成像传感器。光接收传感器50054可以是一个传感器芯片，或者可以是多个传感器芯片。例如，可以提供棱镜来将入射光分离成预定的波长带，并且可以通过不同的光接收传感器对这些波长带进行成像。可以提供多个光接收传感器用于立体查看。光接收传感器50054可以是具有包括用于图像处理的运算处理电路的芯片结构的传感器，或者可以是用于飞行时间(ToF)的传感器。传输系统是例如光纤线缆系统或无线传输系统。无线传输只需要能够传输由内窥镜5001生成的像素信号，并且例如，内窥镜5001可以无线连接到CCU 5039，或者内窥镜5001可以经由手术室里的基站连接到CCU 5039。此时，内窥镜5001不仅可以传输像素信号，而且还可以同时传输与像素信号相关的信息(例如，像素信号的处理优先级和/或同步信号)。在内窥镜中，镜体可以与相机集成，并且光接收传感器可以在镜体的远端处提供。

[相机控制单元(CCU)]

CCU 5039是用于控制以集成方式连接到CCU 5039的内窥镜5001和光源设备5043的控制设备，并且例如如图83中所示，是包括现场可编程门阵列(FPGA)50391、中央处理单元(CPU)50392、随机存取存储器50393、只读存储器(ROM)50394、图形处理单元(GPU)50395和接口(I/F)50396的图像处理设备。CCU 5039可以控制以集成方式连接到CCU 5039的显示设备5041、记录设备5053和输出设备5055。CCU 5039控制例如光源设备5043的照射定时、照射强度以及照射光源的类型。CCU 5039还对从内窥镜5001输出的像素信号执行诸如显影处理(例如，去马赛克处理)和校正处理之类的图像处理，并将经处理的图像信号(例如，图像)输出到诸如显示设备5041之类的外部设备。CCU 5039还将控制信号传输到内窥镜5001以控制内窥镜5001的驱动。控制信号是关于诸如成像部的倍率或焦距之类的成像条件的信息。CCU 5039可以具有对图像进行下变频的功能，并且可以被配置为能够同时向显示设备5041输出较高分辨率(例如，4K)图像和向记录设备5053输出较低分辨率(例如，高清晰度(HD))图像。

CCU 5039可以经由IP转换器连接到外部装备(诸如记录设备、显示设备、输出设备和支撑设备)，用于将信号转换成预定通信协议(诸如，互联网协议(IP))。IP转换器与外部装备之间的连接可以使用有线网络建立，或者可以使用无线网络建立部分或全部网络。例如，CCU 5039侧的IP转换器可以具有无线通信功能，并且可以将接收到的图像经由无线通信网络(诸如第五代移动通信系统(5G)或第六代移动通信系统(6G))传输到IP交换机或输出侧IP转换器。

[光源设备]

光源设备5043是能够发射具有预定波长带的光的设备，并且包括例如多个光源和用于引导光源的光的光源光学系统。光源是例如氙灯、发光二极管(LED)光源或激光二极管(LD)光源。光源设备5043包括例如与红(R)、绿(G)、蓝(B)这三种相应的原色对应的LED光源，并且控制每个光源的输出强度和输出定时以发射白光。光源设备5043除了包括发射用于普通光观察的普通光的光源之外还可以包括能够发射用于特殊光观察的特殊光的光源。特殊光是具有与用于普通光观察的光的普通光不同的预定波长带的光，并且是例如近红外光(波长760nm或更长的光)、红外光、蓝光或紫外光。普通光是例如白光或绿光。在作为一种特殊光观察的窄带成像中，交替发射蓝光和绿光，因此窄带成像可以使用身体的组织中光吸收的波长依赖性以高对比度对诸如粘膜表面中的血管之类的预定组织进行成像。在作为一种特殊光观察的荧光观察中，发射激发光以激发注射到身体的组织中的试剂，并接收由身体的组织或作为标记的试剂发射的荧光以获得荧光图像，并且因此荧光观察可以促进操作者查看例如操作者用普通光难以查看到的身体的组织。例如，在使用红外光的荧光观察中，将具有激发波长带的红外光发射到被注射到身体的组织中的诸如吲哚菁绿(ICG)之类的试剂，并且接收来自试剂的荧光，由此荧光观察可以促进查看身体组织的结构和受影响的部分。在荧光观察中，可以使用通过被蓝色波长带中的特殊光激发而发射红色波长带中的荧光的试剂(诸如5-氨基乙酰丙酸(5-ALA))。光源设备5043的照射光的类型通过CCU5039的控制来设置。CCU 5039可以具有控制光源设备5043和内窥镜5001以交替执行普通光观察和特殊光观察的模式。此时，优选地将基于通过特殊光观察获得的像素信号的信息叠加在通过普通光观察获得的像素信号上。特殊光观察可以是观察器官的表面内部的部位的红外光观察和利用高光谱分析的多光谱观察。可以结合光动力疗法。

[记录设备]

记录设备5053是用于记录从CCU 5039获取的像素信号(例如，图像)的设备，并且是例如记录器。记录设备5053将从CCU 5039获取的图像记录在硬盘驱动器(HDD)、超密度盘(SDD)和/或光盘中。记录设备5053可以连接到医院中的网络，以便可以从手术室外的装备访问。记录设备5053可以具有下变频功能或上变频功能。

[显示设备]

显示设备5041是能够显示图像的设备，并且是例如显示监视器。显示设备5041基于从CCU 5039获取的像素信号来显示显示图像。显示设备5041可以包括相机和麦克风，以用作允许通过注视识别、语音识别和手势的指令输入的输入设备。

[输出设备]

输出设备5055是用于输出从CCU 5039获取的信息的设备，并且是例如是打印机。输出设备5055例如将基于从CCU 5039获取的像素信号的打印图像打印在纸张上。

[支撑设备]

支撑设备5027是关节臂，包括：基部5029，包括臂控制设备5045；臂5031，从基部5029延伸；以及保持部分5032，安装在臂5031的远端处。臂控制设备5045包括诸如CPU之类的处理器，并且根据预定计算机程序进行操作以控制臂5031的驱动。支撑设备5027使用臂控制设备5045来控制参数，包括例如构成臂5031的连杆5035的长度以及关节5033的旋转角度和扭矩，以控制例如由保持部分5032保持的内窥镜5001的位置和姿态。这个控制可以将内窥镜5001的位置或姿态改变为期望的位置或姿态，使得有可能将内窥镜5003插入患者5071体内，并且可以改变体内的观察区域。支撑设备5027用作用于在操作期间支撑内窥镜5001的内窥镜支撑臂。因此，支撑设备5027可以起到作为保持内窥镜5001的助手的技工(scopist)的作用。支撑设备5027可以是用于保持后面将描述的显微镜设备5301的设备，并且可以被称为医学支撑臂。支撑设备5027可以由臂控制设备5045使用自主控制方法来控制，或者可以使用臂控制设备5045基于用户的输入执行控制的控制方法来控制。控制方法可以是例如主-从方法，其中基于作为用户手中的操作者控制台的主设备(一次设备)的移动来控制用作作为患者推车的从设备(复制设备)的支持设备5027。支撑设备5027可以从手术室外可远程控制。

上面已经描述了可以对其应用根据本公开的技术的内窥镜系统5000的示例。例如，根据本公开的技术可以应用于显微镜系统。

[显微镜系统]

图84是图示可以对其应用根据本公开的技术的显微手术系统的示意性构造的示例的图。在以下的描述中，与内窥镜系统5000相同的组件标注相同的附图标记，并且将省略其描述。

图84示意性地图示了操作者5067使用显微手术系统5300对病床5069上的患者5071执行手术的情况。为了简单起见，图84没有图示显微手术系统5300的组件当中的推车5037，并且以简化的方式图示了显微镜设备5301而不是内窥镜5001。显微镜设备5301可以指在连杆5035的远端处提供的显微镜5303，或者可以指包括显微镜5303和支撑设备5027的整体构造。

如图84中所示，在手术期间，显微手术系统5300被用于将显微镜设备5301捕获的手术部位的图像以放大的方式显示在安装在手术室中的显示设备5041上。显示设备5041安装在面向操作者5067的位置，并且操作者5067在使用显示设备5041上显示的图像观察手术部位的状态的同时对手术部位执行诸如受影响的部分的切除之类的各种手术。显微手术系统被用在例如眼科手术和神经外科手术中。

上面已经描述了可以对其应用根据本公开的技术的内窥镜系统5000和显微手术系统5300的相应示例。根据本公开的技术所适用的系统不限于这些示例。例如，支撑设备5027可以在其远端处支撑另一个观察设备或另一个手术工具，而不是内窥镜5001或显微镜5303。其它适用的观察设备的示例包括钳子、镊子、用于气腹的气腹管，以及用于切开组织或通过烧灼来密封血管的能量治疗工具。通过使用支撑设备来支撑上述观察设备或手术工具，可以更稳定地固定其位置，并且与医护人员手动支撑观察设备或手术工具的情况相比，可以减轻医护人员的负担。根据本公开的技术可以应用于用于支撑除显微镜以外的这种组件的支撑设备。

根据本公开的技术可适合应用于上述构造当中的相机5005。特别地，本公开的变焦透镜可适合应用于相机5005中的聚光光学系统50051、变焦光学系统50052和聚焦光学系统50053的光学系统中的至少一些。

<6.其它实施例>

根据本公开的技术不限于上述实施例和示例的描述，并且可以以多种方式进行修改和工作。

例如，前述实施例和示例中例示的相应部分的形状和数值都仅仅是本技术的实施方式的示例，并且本技术的技术范围不应当被解释为受这些示例的限制。

此外，例如，可以采用包括与前述实施例和示例中展示出的透镜数量不同的透镜数量的构造。另外，可以采用还包括不具有显著折光力的透镜的构造。

例如，本技术还可以具有以下配置。

根据以下配置的本技术，相应透镜组的构造被优化以允许虽然尺寸小且重量轻但仍具有大孔径和高光学性能，并且使得能够平衡高的最大拍摄倍率与被抑制的由拍摄距离造成的性能变化。这使得有可能提供虽然尺寸小且重量轻但仍具有大孔径和高光学性能并且平衡高的最大拍摄倍率与被抑制的由拍摄距离造成的性能变化的变焦透镜以及包括这种变焦透镜的成像装置。

[1]

一种变焦透镜，从物侧朝着像面侧依次包括：

第一透镜组，具有正折光力；

第二透镜组，具有负折光力；

中间透镜组，包括至少一个正透镜组并且整体具有正折光力；以及

后透镜组，从物侧起依次包括至少负透镜组和正透镜组，其中

当物距从无穷远改变到短距离时，通过允许后透镜组中的负透镜组和正透镜组以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动并且允许后透镜组中的负透镜组向像面一侧移动来执行聚焦，

在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组相对于像面向物侧移动，并且第一透镜组、第二透镜组、中间透镜组和后透镜组各自移动以允许光轴上相邻透镜组之间的间隔改变，

中间透镜组包括至少两个负透镜，以及

满足以下条件表达式：

-0.31≤(1-βrp_w²)/[(1-βrn_w²)*βrp_w²]≤0...(1)

其中

βrn_w表示后透镜组中的负透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率，以及

βrp_w表示后透镜组中的正透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率。

[2]

一种变焦透镜，从物侧朝着像面侧依次包括：

第一透镜组，具有正折光力；

第二透镜组，具有负折光力；

中间透镜组，包括至少一个正透镜组并且整体具有正折光力；以及

后透镜组，从物侧起依次至少包括负透镜组和正透镜组，其中

当物距从无穷远改变到短距离时，通过允许后透镜组中的负透镜组和正透镜组以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动并且允许后透镜组中的负透镜组向像面一侧移动来执行聚焦，

在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组相对于像面向物侧移动，并且第一透镜组、第二透镜组、中间透镜组和后透镜组各自移动以允许光轴上相邻透镜组之间的间隔改变，

第一透镜组包括三个透镜，以及

满足以下条件表达式：

-0.31≤(1-βrp_w²)/[(1-βrn_w²)*βrp_w²]≤0...(1)

其中

βrn_w表示后透镜组中的负透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率，以及

βrp_w表示后透镜组中的正透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率。

[3]

根据[1]或[2]所述的变焦透镜，其中

中间透镜组包括至少一个包括正透镜组的透镜组，以及

中间透镜组中的所述至少一个透镜组在变焦时相对于像面移动。

[4]

根据[1]至[3]中的任一项所述的变焦透镜，其中中间透镜组包括两个正透镜组。

[5]

根据[1]至[4]中的任一项所述的变焦透镜，其中中间透镜组满足以下条件表达式：

0.60<fm_w/fw<1.60...(2)

其中

fw表示整个系统在广角端处的焦距，以及

fm_w表示中间透镜组在广角端处的焦距。

[6]

根据[1]至[5]中的任一项所述的变焦透镜，其中中间透镜组满足以下条件表达式：

0.25<fm_t/ft<0.70...(3)

其中

ft表示整个系统在远摄端处的焦距，以及

fm_t表示中间透镜组在远摄端处的焦距。

[7]

根据[1]至[6]中的任一项所述的变焦透镜，其中后透镜组中的负透镜组包括单透镜。

[8]

根据[1]至[7]中的任一项所述的变焦透镜，其中后透镜组中的正透镜组包括单透镜。

[9]

根据[1]至[8]中的任一项所述的变焦透镜，其中还满足以下条件表达式：

0.2<BF_w/fw≤1.2...(4)

其中

BF_w表示在广角端处无穷远聚焦时的后焦距，该后焦距是从后透镜组的最靠近像面一侧的表面到像面的距离。

[10]

根据[1]至[9]中的任一项所述的变焦透镜，其中第一透镜组包括满足以下条件表达式(5)的透镜：

nd_L1i/dL1i>0.50...(5)

其中

nd_L1i表示第一透镜组中满足条件表达式(5)的透镜的玻璃材料相对于d线的折射率，以及

d_L1i表示满足条件表达式(5)并且在第一透镜组中的透镜的玻璃材料在15摄氏度至25摄氏度范围的常温下的质量与在作为标准大气压的101.325kPa压力下4摄氏度的相同体积的纯水的质量之间的比率，该比率是比重。

[11]

根据[1]至[10]中的任一项所述的变焦透镜，其中第二透镜组包括满足以下条件表达式(6)的正透镜：

1.955<nd_L2p...(6)

其中

nd_L2p表示第二透镜组中满足条件表达式(6)的正透镜相对于d线的折射率。

[12]

根据[1]至[11]中的任一项所述的变焦透镜，其中中间透镜组包括其上形成有非球面表面的正透镜，该非球面表面部分地具有负折射作用。

[13]

根据[1]至[12]中的任一项所述的变焦透镜，其中第一透镜组包括满足以下条件表达式(7)的正透镜：

θgF_L1p-(-0.001801*νd_L1p+0.648262)>0.005...(7)

其中

θgF_L1p表示第一透镜组中满足条件表达式(7)的正透镜在g线与F线之间的部分色散比，以及

νd_L1p表示第一透镜组中满足条件表达式(7)的正透镜相对于d线的阿贝数。

[14]

根据[1]至[13]中的任一项所述的变焦透镜，其中第一透镜组包括满足以下条件表达式(8)的负透镜：

νd_L1n<23.0...(8)

其中

νd_L1n表示第一透镜组中满足条件表达式(8)的负透镜相对于d线的阿贝数。

[15]

根据[1]至[14]中的任一项所述的变焦透镜，其中中间透镜组包括满足以下条件表达式(9)的正透镜：

θgF_Lmp-(-0.001801*νd_Lmp+0.648262)>0.045...(9)

其中

θgF_Lmp表示中间透镜组中满足条件表达式(9)的正透镜在g线与F线之间的部分色散比，以及

νd_Lmp表示中间透镜组中满足条件表达式(9)的正透镜相对于d线的阿贝数。

[16]

根据[1]至[15]中的任一项所述的变焦透镜，其中后透镜组中部署在最靠近像面的一侧的透镜包括满足以下条件表达式(10)的负透镜：

0.9<(r2_rr+r1_rr)/(r2_rr-r1_rr)<6.9...(10)

其中

r1_rr表示后透镜组中部署在最靠近像面的一侧的透镜的物侧的表面的曲率半径，以及

r2_rr表示后透镜组中部署在最靠近像面的一侧的透镜的像面侧的表面的曲率半径。

[17]

一种成像装置，包括：

变焦透镜；以及

成像元件，输出与由变焦透镜形成的光学图像对应的成像信号，

变焦透镜从物侧朝着像面侧依次包括：

第一透镜组，具有正折光力，

第二透镜组，具有负折光力，

中间透镜组，包括至少一个正透镜组并且整体具有正折光力，以及

后透镜组，从物侧起依次包括至少负透镜组和正透镜组，其

中

当物距从无穷远改变到短距离时，通过允许后透镜组中的负透镜组和正透镜组以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动并且允许后透镜组中的负透镜组向像面一侧移动来执行聚焦，

在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组相对于像面向物侧移动，并且第一透镜组、第二透镜组、中间透镜组和后透镜组各自移动以允许光轴上相邻透镜组之间的间隔改变，

中间透镜组包括至少两个负透镜，以及

满足以下条件表达式：

-0.31≤(1-βrp_w²)/[(1-βrn_w²)*βrp_w²]≤0...(1)

其中

βrn_w表示后透镜组中的负透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率，以及

βrp_w表示后透镜组中的正透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率。

[18]

一种成像装置，包括：

变焦透镜；以及

成像元件，输出与由变焦透镜形成的光学图像对应的成像信号，

变焦透镜从物侧朝着像面侧依次包括：

第一透镜组，具有正折光力，

第二透镜组，具有负折光力，

中间透镜组，包括至少一个正透镜组并且整体具有正折光力，以及

后透镜组，从物侧起依次包括至少负透镜组和正透镜组，其

中

当物距从无穷远改变到短距离时，通过允许后透镜组中的负透镜组和正透镜组以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动并且允许后透镜组中的负透镜组向像面一侧移动来执行聚焦，

在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组相对于像面向物侧移动，并且第一透镜组、第二透镜组、中间透镜组和后透镜组各自移动以允许光轴上相邻透镜组之间的间隔改变，

第一透镜组包括三个透镜，以及

满足以下条件表达式：

-0.31≤(1-βrp_w²)/[(1-βrn_w²)*βrp_w²]≤0...(1)

其中

βrn_w表示后透镜组中的负透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率，以及

βrp_w表示后透镜组中的正透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率。

[19]

根据[1]至[16]中的任一项所述的变焦透镜，还包括基本上不具有折光力的透镜。

[20]

根据[17]或[18]所述的成像装置，其中变焦透镜还包括基本上不具有折光力的透镜。

本申请要求于2022年3月23日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2022-46233的权益，其全部内容通过引用并入本文。

本领域技术人员应当理解的是，取决于设计要求和其它因素，可以出现各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同形式的范围内即可。

Claims (18)

1.一种变焦透镜，从物侧朝着像面侧依次包括：

第一透镜组，具有正折光力；

第二透镜组，具有负折光力；

中间透镜组，包括至少一个正透镜组并且整体具有正折光力；以及

后透镜组，从物侧起依次包括至少负透镜组和正透镜组，其中

当物距从无穷远改变到短距离时，通过允许后透镜组中的负透镜组和正透镜组以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动并且允许后透镜组中的负透镜组向像面一侧移动来执行聚焦，

在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组相对于像面向物侧移动，并且第一透镜组、第二透镜组、中间透镜组和后透镜组各自移动以允许光轴上相邻透镜组之间的间隔改变，

中间透镜组包括至少两个负透镜，以及

满足以下条件表达式：

-0.31≤(1-βrp_w²)/[(1-βrn_w²)*βrp_w²]≤0...(1)

其中

βrn_w表示后透镜组中的负透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率，以及

βrp_w表示后透镜组中的正透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率。

2.一种变焦透镜，从物侧朝着像面侧依次包括：

第一透镜组，具有正折光力；

第二透镜组，具有负折光力；

中间透镜组，包括至少一个正透镜组并且整体具有正折光力；以及

后透镜组，从物侧起依次至少包括负透镜组和正透镜组，其中

当物距从无穷远改变到短距离时，通过允许后透镜组中的负透镜组和正透镜组以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动并且允许后透镜组中的负透镜组向像面一侧移动来执行聚焦，

在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组相对于像面向物侧移动，并且第一透镜组、第二透镜组、中间透镜组和后透镜组各自移动以允许光轴上相邻透镜组之间的间隔改变，

第一透镜组包括三个透镜，以及

满足以下条件表达式：

-0.31≤(1-βrp_w²)/[(1-βrn_w²)*βrp_w²]≤0...(1)

其中

βrn_w表示后透镜组中的负透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率，以及

βrp_w表示后透镜组中的正透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率。

3.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中

中间透镜组包括至少一个包括正透镜组的透镜组，以及

中间透镜组中的所述至少一个透镜组在变焦时相对于像面移动。

4.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中中间透镜组包括两个正透镜组。

5.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中中间透镜组满足以下条件表达式：

0.60<fm_w/fw<1.60...(2)

其中

fw表示整个系统在广角端处的焦距，以及

fm_w表示中间透镜组在广角端处的焦距。

6.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中中间透镜组满足以下条件表达式：

0.25<fm_t/ft<0.70...(3)

其中

ft表示整个系统在远摄端处的焦距，以及

fm_t表示中间透镜组在远摄端处的焦距。

7.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中后透镜组中的负透镜组包括单透镜。

8.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中后透镜组中的正透镜组包括单透镜。

9.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中还满足以下条件表达式：

0.2<BF_w/fw≤1.2...(4)

其中

BF_w表示在广角端处无穷远聚焦时的后焦距，该后焦距是从后透镜组的最靠近像面一侧的表面到像面的距离。

10.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中第一透镜组包括满足以下条件表达式(5)的透镜：

nd_L1i/dL1i>0.50...(5)

其中

nd_L1i表示第一透镜组中满足条件表达式(5)的透镜的玻璃材料相对于d线的折射率，以及

d_L1i表示满足条件表达式(5)并且在第一透镜组中的透镜的玻璃材料在15摄氏度至25摄氏度范围的常温下的质量与在作为标准大气压的101.325kPa压力下4摄氏度的相同体积的纯水的质量之间的比率，该比率是比重。

11.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中第二透镜组包括满足以下条件表达式(6)的正透镜：

1.955<nd_L2p...(6)

其中

nd_L2p表示第二透镜组中满足条件表达式(6)的正透镜相对于d线的折射率。

12.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中中间透镜组包括其上形成有非球面表面的正透镜，该非球面表面部分地具有负折射作用。

13.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中第一透镜组包括满足以下条件表达式(7)的正透镜：

θgF_L1p-(-0.001801*νd_L1p+0.648262)>0.005...(7)

其中

θgF_L1p表示第一透镜组中满足条件表达式(7)的正透镜在g线与F线之间的部分色散比，以及

νd_L1p表示第一透镜组中满足条件表达式(7)的正透镜相对于d线的阿贝数。

14.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中第一透镜组包括满足以下条件表达式(8)的负透镜：

νd_L1n<23.0...(8)

其中

νd_L1n表示第一透镜组中满足条件表达式(8)的负透镜相对于d线的阿贝数。

15.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中中间透镜组包括满足以下条件表达式(9)的正透镜：

θgF_Lmp-(-0.001801*νd_Lmp+0.648262)>0.045...(9)

其中

θgF_Lmp表示中间透镜组中满足条件表达式(9)的正透镜在g线与F线之间的部分色散比，以及

νd_Lmp表示中间透镜组中满足条件表达式(9)的正透镜相对于d线的阿贝数。

16.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中后透镜组中部署在最靠近像面的一侧的透镜包括满足以下条件表达式(10)的负透镜：

0.9<(r2_rr+r1_rr)/(r2_rr-r1_rr)<6.9...(10)

其中

r1_rr表示后透镜组中部署在最靠近像面的一侧的透镜的物侧的表面的曲率半径，以及

r2_rr表示后透镜组中部署在最靠近像面的一侧的透镜的像面侧的表面的曲率半径。

17.一种成像装置，包括：

变焦透镜；以及

成像元件，输出与由变焦透镜形成的光学图像对应的成像信号，

变焦透镜从物侧朝着像面侧依次包括：

第一透镜组，具有正折光力，

第二透镜组，具有负折光力，

中间透镜组，包括至少一个正透镜组并且整体具有正折光力，以及

后透镜组，从物侧起依次包括至少负透镜组和正透镜组，其中，

当物距从无穷远改变到短距离时，通过允许后透镜组中的负透镜组和正透镜组以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动并且允许后透镜组中的负透镜组向像面一侧移动来执行聚焦，

在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组相对于像面向物侧移动，并且第一透镜组、第二透镜组、中间透镜组和后透镜组各自移动以允许光轴上相邻透镜组之间的间隔改变，

中间透镜组包括至少两个负透镜，以及

满足以下条件表达式：

-0.31≤(1-βrp_w²)/[(1-βrn_w²)*βrp_w²]≤0...(1)

其中

βrn_w表示后透镜组中的负透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率，以及

βrp_w表示后透镜组中的正透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率。

18.一种成像装置，包括：

变焦透镜；以及

成像元件，输出与由变焦透镜形成的光学图像对应的成像信号，

变焦透镜从物侧朝着像面侧依次包括：

第一透镜组，具有正折光力，

第二透镜组，具有负折光力，

中间透镜组，包括至少一个正透镜组并且整体具有正折光力，以及

后透镜组，从物侧起依次包括至少负透镜组和正透镜组，其中

当物距从无穷远改变到短距离时，通过允许后透镜组中的负透镜组和正透镜组以彼此不同的轨迹在光轴方向上移动并且允许后透镜组中的负透镜组向像面一侧移动来执行聚焦，

在从广角端变焦到远摄端时，第一透镜组相对于像面向物侧移动，并且第一透镜组、第二透镜组、中间透镜组和后透镜组各自移动以允许光轴上相邻透镜组之间的间隔改变，

第一透镜组包括三个透镜，以及

满足以下条件表达式：

-0.31≤(1-βrp_w²)/[(1-βrn_w²)*βrp_w²]≤0...(1)

其中

βrn_w表示后透镜组中的负透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率，以及

βrp_w表示后透镜组中的正透镜组在广角端处无穷远聚焦时的横向倍率。