阅读说明：本技术 透镜装置和相机系统 (Lens apparatus and camera system ) 是由 酒井秀树 冈田忠典 岩本俊二 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本公开涉及透镜装置和相机系统。透镜装置包括光学系统、电压变换单元和致动器。在从广角端到远摄端的变焦期间,光学系统的第一透镜单元朝向物侧移动。电压变换单元包括线圈。致动器被配置为由从电压变换单元输出的电压驱动并且在聚焦期间移动光学系统中的一部分透镜单元。线圈部署在与广角端处的光学系统的最物侧表面的位置朝向像侧分开第一透镜单元的最大移动量以上、并且比广角端处的光学系统的最像侧表面都更靠近物侧的位置处。(The present disclosure relates to a lens apparatus and a camera system. The lens apparatus includes an optical system, a voltage conversion unit, and an actuator. During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit of the optical system moves toward the object side. The voltage conversion unit includes a coil. The actuator is configured to be driven by a voltage output from the voltage conversion unit and to move a part of the lens unit in the optical system during focusing. The coil is disposed at a position that is separated from a position of a most object side surface of the optical system at the wide angle end by a maximum movement amount of the first lens unit toward the image side and is closer to the object side than both the most image side surfaces of the optical system at the wide angle end.)

透镜装置和相机系统

技术领域

实施例的方面涉及透镜装置和相机系统。

背景技术

作为可以相对容易地实现高可变倍率的变焦透镜，众所周知的是具有正折光力的透镜单元部署在最物侧的正先导(lead)变焦透镜。例如，日本专利申请公开No.2011-090190讨论了一种变焦透镜，其中部署在最物侧的具有正折光力的透镜单元在从广角端到远摄端的变焦期间朝向物侧移动。在变焦透镜中，在聚焦期间，具有相对较轻的重量的第五透镜单元移动。

在日本专利申请公开No.2011-090190中讨论的尝试进一步增加变焦透镜的孔径的情况下，在聚焦期间容易产生大的像差变化。此外，为了抑制像差变化，在聚焦期间移动的透镜单元(下文中，称为聚焦单元)的重量倾向于增加。

在聚焦单元的重量相对大的情况下，为了提高电机移动聚焦单元的驱动效率，部署用于升高要供应给电机的电压的升压电路。然而，如果在不考虑透镜装置中的光学系统的配置的情况下将升压电路部署在不适当的位置处，则可能会增加透镜装置的外径，或者由于包括在升压电路中的线圈所产生的磁场，可能会将噪声叠加在由相机的成像设备获取的图像信号上。

发明内容

根据实施例的一个方面，透镜装置包括光学系统、电压变换单元和致动器。该光学系统包括从物侧向像侧依次部署的具有正折光力的第一透镜单元、具有负折光力的第二透镜单元以及具有正折光力的后透镜组。在变焦期间，相邻透镜单元的距离变化。在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜单元朝向物侧移动。电压变换单元包括线圈。致动器被配置为由从电压变换单元输出的电压驱动并且在聚焦期间移动光学系统中的一部分透镜单元。线圈部署在从广角端处的光学系统的最物侧表面的位置朝向像侧分开第一透镜单元的最大移动量以上、且比致动器和广角端处的光学系统的最像侧表面二者都更靠近物侧的位置处。

根据下面参照附图对示例性实施例的描述，本公开的另外的特征将变得清楚。

附图说明

图1A和图1B是各自示出根据第一示例性实施例的透镜装置的配置的图。

图2是示出聚焦机构的图。

图3是示出电机单元周围的部分的配置的截面图。

图4是示出电机单元的配置的透视图。

图5A和图5B是主要部分透视图，各自示出了驱动基板和控制基板的连接。

图6是示出根据第一示例性实施例的光学系统的截面图。

图7A至图7C是根据第一示例性实施例的光学系统的像差图。

图8是示出根据第二示例性实施例的光学系统的截面图。

图9A至图9C是根据第二示例性实施例的光学系统的像差图。

图10是示出根据第三示例性实施例的光学系统的截面图。

图11A至图11C是根据第三示例性实施例的光学系统的像差图。

图12是示出根据第四示例性实施例的光学系统的截面图。

图13A至图13C是根据第四示例性实施例的光学系统的像差图。

图14是示出根据第五示例性实施例的光学系统的截面图。

图15A至图15C是根据第五示例性实施例的光学系统的像差图。

图16是示出根据第六示例性实施例的光学系统的截面图。

图17A至图17C是根据第六示例性实施例的光学系统的像差图。

图18A和图18B是各自示出根据第二示例性实施例的透镜装置的配置的图。

图19是示出根据本公开示例性实施例的相机系统的配置的图。

具体实施方式

以下参照附图详细描述根据本公开的示例性实施例的透镜装置和相机系统。在附图中，相似的部件由相似的参考标记表示，并且省略重复的描述。

[透镜装置的配置]

(主要配置)

图1A和图1B是各自示出根据第一示例性实施例的透镜装置200的配置的图。透镜装置200是焦距可变的光学系统OL(即，变焦透镜)。图1A是示出透镜装置200在广角端处的截面图，并且图1B是示出透镜装置200在远摄端处的截面图。

透镜装置200是可附接到相机主体(下面描述)/可从相机主体拆卸的可更换透镜。透镜装置200包括光学系统OL、保持光学系统OL的构件(下面描述)、包括线圈的电压变换单元以及在聚焦期间使光学系统OL的一部分透镜单元移动的致动器(下面描述)。由光学系统OL形成的图像由部署在相机主体内部的成像设备(下面描述)作为图像信号读出。

首先，参照图6描述光学系统OL的主要配置。图6是示出根据示例性实施例的光学系统OL的配置的图。光学系统OL包括多个透镜单元。在变焦期间，相邻透镜单元的距离变化。多个透镜单元包括从物侧向像侧依次部署的具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负折光力的第二透镜单元L2以及在整个变焦范围内整体上具有正折光力的后透镜组LR。在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜单元L1朝向物侧移动。此外，光学系统OL的一部分透镜单元(图6中的第二透镜单元L2)用作在聚焦期间移动的聚焦单元。聚焦单元在图1A和图1B中用参考标记Lf表示。第一透镜单元L1中的从物侧起的第一透镜和第二透镜在图1A和图1B中用参考标记220表示。

通常，在像光学系统OL那样的折光力配置的情况下，第一透镜单元L1的外径往往会大于其他透镜单元的外径。此外，由于在变焦期间第一透镜单元L1朝向物侧移动，因此难以将使聚焦单元Lf移动的致动器等部署在第一透镜单元L1的物侧或外侧(与光轴正交的方向上的一侧)。

返回参照图1A和图1B，描述了除光学系统OL之外的配置。这里使用的表述“构件彼此固定”表示构件通过未示出的固定手段(例如螺钉和粘合剂)被固定，以减小装置构件在特定方向上的相对位移。

透镜装置200的主要外观由外筒211、部署在外筒211的像侧以固定到外筒211的安装环212、以及部署在安装环212的像侧并且固定到安装环212的安装部分213构成。引导筒201部署在外筒211的内部以固定到外筒211。

(变焦机构)

凸轮环202是随着变焦环210的旋转操作与变焦环210一体地旋转的构件。凸轮环202固定到引导筒201以便位于光轴方向上的固定位置处并且可沿旋转方向旋转。

保持构件221保持第一透镜单元L1并且与第一透镜单元L1一起沿光轴方向移动。保持构件221固定到直进筒222。直进筒222包括部署在相对于光轴的圆周方向上的三个位置处的凸轮从动件222a，并且凸轮从动件222a与引导筒201的直进槽(引导槽)201a和凸轮环202的凸轮202a接合。当用户操作变焦环210时，凸轮环202相对于引导筒201旋转，并且直进筒222和保持构件221沿光轴方向移动。与第一透镜单元L1一样，当凸轮环202相对于引导筒201旋转时，用于保持在变焦期间可移动的其他透镜单元中的每一个的保持构件沿光轴方向移动。

(聚焦机构)

聚焦单元Lf由聚焦透镜筒204保持。电机单元100是在聚焦期间使聚焦单元Lf沿光轴方向移动的致动器。驱动基板301是升高要供应给电机单元100的电压的单元(电压变换单元)。控制基板214具有作为控制电机单元100的驱动的控制单元的功能。控制基板214还具有作为用于与相机通信的通信单元的功能。下面描述驱动基板301、控制基板214、柔性印刷电路板214a(下文中，称为FPC板214a)和电接触件214b的具体功能和布局。

图2是示出聚焦机构的图。聚焦透镜筒204在外周上包括三个凸轮从动件204a，并且凸轮从动件204a与聚焦凸轮环203的凸轮槽203a接合。固定到旋转环102的聚焦键102c与键槽204b接合，从而使得聚焦键102c可沿光轴方向移动。键槽204b设置在从聚焦透镜筒204的外周部分沿光轴方向延伸的部分处。因此，当通过电机单元100的驱动使旋转环102旋转时，旋转力通过聚焦键102c传递到聚焦透镜筒204。当聚焦透镜筒204在被旋转的同时向物侧延伸，并且聚焦单元Lf与聚焦透镜筒204一起移动时，进行聚焦调节。

(电机单元的配置)

接下来，描述在聚焦期间使聚焦单元Lf沿光轴方向移动的电机单元100的配置。图3是示出图1A和图1B中的虚线所示的电机单元100周围的部分的配置的截面图。在图3中，电机单元100和旋转环102是围绕光轴的环形构件。

电机单元100是超声电机，并且使旋转环102旋转以间接地使聚焦单元Lf沿光轴方向移动。

电机单元100包括转子(可移动元件)104和定子105。压电元件106固定到定子105，并且基于来自控制基板214的指令而振动。压电元件106的振动引起定子105的与转子104接触的部分105a(下文中，称为接触部分105a)的椭圆运动，因而使部署为与接触部分105a恒定接触的转子104旋转。

定子105由固定筒101通过压电元件106、缓冲构件107和缓冲构件108来支撑。此外，定子105通过缓冲构件107、金属环109和垫片110连接到偏置构件111，并由偏置构件111以预定的按压力偏置到转子104侧。可以通过对偏置构件111在光轴方向上的位置进行移位来调节对定子105的按压力。

旋转环102部署在固定筒101的外周上，固定筒101是固定到引导筒201的圆柱形构件。橡胶环103固定到旋转环102，并且转子104固定到橡胶环103。因此，当转子104旋转时，橡胶环103和旋转环102与转子104一体地旋转。旋转环102通过端面102a与轴承112接触，并且通过轴承112和螺钉113在光轴方向上被支撑。轴承112沿圆周方向以相等的间隔部署。传感器118检测形成在刻度117上的周期性图案，刻度117部署在旋转环102的内周上。控制基板214使用检测结果控制电机单元100。换言之，控制基板214控制电机单元100的驱动以控制旋转环102的旋转角度和速度，并且进而控制聚焦单元Lf的移动方向和移动速度。

接下来，参照图4以及图5A和图5B描述驱动电机单元100的电路配置。图4是示出电机单元100的透视图，并且示出了旋转环102和转子104已经被拆卸的状态。

在图4中，驱动基板301是包括线圈302a至302d的电压变换单元。在本示例性实施例中，驱动基板301包括升压电路，该升压电路利用线圈302a至302d来升高从相机供应(输入)的电压。升压电路是常用的电路，并且省略其详细描述。来自驱动基板301的升压电路的输出电压被供应给电机单元100，并且电机单元100由输出电压驱动。

驱动基板301部署为围绕固定筒101的外周缠绕，并且包括安装有电子部件的平面部分301a、301b、301c和301d(平面部分301d在图5A和图5B中示出)。

线圈302a部署在平面部分301a上，线圈302b部署在平面部分301b上，线圈302c部署在平面部分301c上，并且线圈302d部署在平面部分301d上。如上所述，并非所有线圈302a至302d都部署在一个平面部分上，相反地，线圈302a至302d沿着光学系统OL的圆周方向(围绕光轴的方向)分布和部署。为了以上述方式部署线圈302a至302d，平面部分301a至301d被配置为彼此不平行的多个平面。包括平面部分301a至301d和线圈302a至302d的这种配置使得可以抑制透镜装置200的外径的增加。包括平面部分301a至301d和线圈302a至302d的配置是说明性的，并且该配置不限于图4中所示的配置。

图5A和图5B是主要部分透视图，各自示出了驱动基板301和控制基板214的连接。图5A和图5B仅示出了与电连接有关的部件。控制基板214控制电机单元100、电磁光圈单元(未示出)等的驱动。平面部分301a通过FPC板305连接到定子105，平面部分301c通过FPC板304连接到控制基板214，并且平面部分301d通过FPC板303连接到控制基板214。从相机通过部署在安装部分213上的电接触件214b(图1A和图1B所示)供应的电力通过FPC板214a供应给控制基板214，并且剩余的电力通过FPC板303供应给驱动基板301。此外，从相机通过电接触件214b(图1A和图1B所示)传输的驱动指令和来自聚焦环(未示出)的信号通过FPC板304传输到驱动基板301的控制电路。由包括线圈302a至302d的升压电路升高的电压通过输出FPC板305传输到定子105的压电元件106。由传感器118检测到的关于旋转环102的旋转位置信息通过FPC板306传输到控制基板214，用于旋转环102的反馈控制。

接下来，描述包括线圈302a至302d的驱动基板301的布局。

将驱动基板301部署为使得线圈302a至302d位于从广角端处的光学系统OL的最物侧表面(第一透镜单元L1中的最物侧的透镜的物侧表面)的位置朝向像侧分开第一透镜单元L1的最大移动量以上的相应位置处。

这种布局的第一原因是在从广角端到远摄端的变焦期间第一透镜单元L1朝向物侧移动，这使得难以将线圈302a至302d部署为在物侧比广角端处的第一透镜单元L1更远。

第二原因是进行这样的布局以避免增加透镜装置200的外径。如果线圈302a至302d部署为在光轴正交方向侧比保持构件221和与保持构件221一体地移动的直进筒222更远，则透镜装置200的外径增大。因此，线圈302a至302d部署为在像侧比保持构件221和可与保持构件221一体地移动的直进筒222更远。与保持第一透镜单元L1的保持构件221一体地移动的直进筒222在光轴方向上的长度通常需要等于或大于第一透镜单元L1在变焦期间的最大移动量。因此，如上所述，使用广角端处的第一透镜单元L1的最物侧表面的位置和第一透镜单元L1的最大移动量来指定线圈302a至302d的位置。如上所述，保持透镜装置200中具有最大外径的第一透镜单元L1的保持构件221的位置和线圈302a至302d的位置在光轴方向上彼此偏移，这抑制了透镜装置200的外径的增大并且减小了透镜装置200的尺寸。

此外，驱动基板301被部署为使得线圈302a至302d位于比广角端处的光学系统OL的最像侧表面更靠物侧的相应位置处。这使得可以将可能成为噪声的产生源的线圈302a至302d部署在与部署有相机的成像设备的像平面IMG分开的位置处。结果是，可以减少由成像设备获取的图像信号中的噪声。线圈302a至302d的位置是从像平面IMG朝向物侧分开广角端处的光学系统OL的后焦的两倍以上的位置。“后焦”是光轴上的从光学系统OL的最后表面(最像侧的透镜表面)到近轴像平面的距离，其被表示为空气换算长度。

此外，驱动基板301被部署为使得当从光轴方向观察时，线圈302a至302d部署在保持构件221和直进筒222的最外直径范围内。这使得可以抑制透镜装置200的外径的不必要的增加。

此外，驱动基板301部署在第二透镜单元L2附近。更具体地，第二透镜单元L2和驱动基板301部署为当从光轴正交方向观察时在广角端处至少部分地彼此重叠。由于容易配置第二透镜单元L2使得外径在光学上小，所以线圈302a至302d可以被部署为与像平面IMG分开，而不增大透镜装置200的外径。

在与光学系统OL一样的大直径透镜的情况下，在聚焦期间要移动的透镜单元的质量增加，并且电机单元100要具有产生高扭矩的功率。因此，电机单元100和设置在驱动基板301上的线圈302a至302d的尺寸倾向于增大。因此，在本示例性实施例中，驱动基板301和电机单元100在光轴方向上彼此偏移。该布局抑制了透镜装置200的外径的增大。此外，驱动基板301部署在电机单元100的物侧。由于驱动基板301尽可能地与像平面IMG分开地部署，所以可以减少由部署在像平面IMG上的成像设备获取的图像信号中的噪声。

此外，驱动基板301和电机单元100部署为在物侧比控制基板214更远。这使得可以减小由线圈302a至302d产生的磁场对驱动基板301的影响，并且可以减小在电机单元100上发生的振动对由成像设备获取的图像信号的影响。可替代地，驱动基板301可以部署在控制基板214的物侧，并且电机单元100可以部署在控制基板214的像侧。

此外，线圈302a至302d与直进槽201a和凸轮槽203a中的至少一个偏移。这里使用的术语“偏移”表示当从光轴正交方向观察时，线圈302a至302d不与直进槽201a和凸轮槽203a中的至少一个重叠。这使得可以防止由线圈302a至302d产生的磁场通过直进槽201a和凸轮槽203a到达引导筒201的内部，并且减少由成像设备获取的图像信号中的噪声。

到此为止，已经描述了聚焦单元Lf是第二透镜单元L2的情况作为示例性实施例；然而，聚焦单元Lf的配置不限于此。

此外，已经描述了电机单元100是超声电机的情况作为示例；然而，电机单元100的具体配置不限于此，只要电机单元100可以移动聚焦单元Lf即可。此外，已经描述了在升压电路中使用线圈302a至302d的情况作为示例；然而，该配置不限于此。驱动基板301具有作为电压变换单元的功能就足够了。例如，如果有与电机单元100相关的需要，则线圈302a至302d可以用在降压电路中。

(光学系统的配置)

接下来，描述根据示例性实施例的透镜装置200中的光学系统OL的配置。

如上所述，根据本示例性实施例的光学系统OL包括多个透镜单元，其中相邻透镜单元的距离在变焦期间变化。多个透镜单元包括从物侧向像侧依次部署的具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负折光力的第二透镜单元L2以及整体上具有正折光力的后透镜组LR。特别地，在从广角端到远摄端的变焦期间，通过第一透镜单元L1朝向物侧的移动来实现高变焦比。

此外，在从无穷远物体到近距离物体的聚焦期间，第二透镜单元朝向物侧移动。这使得即使光学系统OL的孔径大，也可以在聚焦期间在整个聚焦范围内减少彗形像差和倍率色差的变化的同时实现优异的光学性能。

此外，光学系统OL满足以下条件式(1)至(5)中的至少一个。这使得可以实现以下中的至少一种：光学系统OL的高光学性能，透镜装置200的尺寸减小，以及由成像设备获取的图像信号的噪声降低。

满足条件式(1)，

0.5<|M1|/fw<1.3， (1)

其中，M1表示在从广角端到远摄端的变焦期间第一透镜单元L1的移动量，并且fw表示广角端处的光学系统OL的焦距。

条件式(1)指定第一透镜单元L1的移动量的范围。如果第一透镜单元L1的移动量变得低于条件式(1)的下限，则难以确保变焦比，这不是可取的。如果第一透镜单元L1的移动量变得大于条件式(1)的上限，则基于第一透镜单元L1的移动量，保持构件221和直进筒222在光轴方向上变长。因此，线圈302a至302d部署得更靠近像平面IMG，并且由成像设备获取的图像信号的降噪变得困难，这不是可取的。

满足条件式(2)，

1.5<B1obj_ea/B2img_ea<3.0， (2)

其中，B1obj_ea表示第一透镜单元L1的最物侧表面的有效直径，并且B2img_ea表示第二透镜单元L2的最像侧表面的有效直径。这里使用的有效直径表示穿过透镜表面的光线中的穿过最远离光轴的位置的光线在透镜表面上的直径。

条件式(2)指定第一透镜单元L1中的最物侧的透镜的有效直径与第二透镜单元L2中的最像侧的透镜的有效直径之间的比率。

光学系统OL的外径倾向于由第一透镜单元L1的外径确定。此外，在线圈302a至302d部署在满足上述配置的各个位置处的情况下，线圈302a至302d可以部署在由第一透镜单元L1和第二透镜单元L2形成的空间中，其中第二透镜单元L2的外径小于第一透镜单元L1的外径。因此，如果该比率变得低于条件式(2)的下限并且第二透镜单元L2的最像侧表面的有效直径增大，则在构造小尺寸的透镜装置200时变得难以部署线圈302a至302d，这不是可取的。如果该比率超过条件式(2)的上限，则第一透镜单元L1的最物侧表面的有效直径增大并且透镜装置200的外径增大，这不是可取的。

当第三透镜单元L3在构成后透镜组LR的透镜单元中部署在最物侧时，满足条件式(3)，

1.0<B3max_ea/fw<2.0， (3)

其中B3max_ea表示构成第三透镜单元L3的透镜的有效直径中的最大有效直径，并且fw表示广角端处的光学系统OL的焦距。

条件式(3)指定构成第三透镜单元L3的透镜的有效直径中的最大有效直径与广角端处的光学系统OL的焦距之间的比率。如果该比率变得低于条件式(3)的下限，并且第三透镜单元L3的最大有效直径减小，则变得难以在远摄端处确保足够明亮的全孔径F数和高变焦比，这不是可取的。如果该比率超过条件式(3)的上限并且第三透镜单元L3的最大有效直径增大，则当布置线圈302a至302d时透镜装置200的外径增大，这不是可取的。

满足条件式(4)，

0.3<skw/fw<1.1， (4)

其中，skw表示广角端处的光学系统OL的后焦，并且fw表示广角端处的光学系统OL的焦距。

条件式(4)指定广角端处的光学系统的后焦和焦距之间的比率。如果该比率变得低于条件式(4)的下限并且后焦缩短，则线圈302a至302d被部署为相对靠近像平面IMG。因此，难以降低由成像设备获取的图像信号中的噪声，这不是可取的。此外，部署在最像侧的透镜可能干扰相机的快门机构，或者可能容易产生强重影，这不是可取的。如果该比率超过条件式(4)的上限并且后焦变长，则光学系统OL将具有逆焦式配置。这使得难以校正畸变像差等，这不是可取的。

满足条件式(5)，

0.3<T2/To<1.0， (5)

其中，T2表示光轴上的从第二透镜单元L2的最物侧表面到第二透镜单元L2的最像侧表面的距离，并且To表示光轴上的从后透镜组LR中所包括的透镜单元中的部署在最像侧的最后透镜单元的最物侧表面到该最后透镜单元的最像侧表面的距离。

条件式(5)指定光轴方向上的第二透镜单元L2的长度与最后透镜单元的长度之间的比率。如果该比率变得低于条件式(5)的下限并且最后透镜单元在光轴方向上的长度增加，则部署在光学系统OL中的最像侧的透镜的直径增大，或者由于第二透镜单元L2内部的光线的高度变化不足，场曲率的校正等变得困难，这不是可取的。如果该比率超过条件式(5)的上限并且第二透镜单元L2在光轴方向上的长度增加，则部署在光学系统OL中的最物侧的透镜的直径增大，这不是可取的。此外，当在聚焦期间移动第二透镜单元L2时，快速聚焦变得困难，这不是可取的。

条件式(1)至(5)中的每一个的数值范围设定为如下：

0.7<|M1|/fw<1.1； (1a)

2.0<B1obj_ea/B2img_ea<2.8； (2a)

1.2<B3max_ea/fw<1.5； (3a)

0.5<skw/fw<1.0； (4a)

0.7<T2/To<0.95。 (5a)

接下来，参照图6至图17C描述光学系统OL的示例性实施例。在图6、图8、图10、图12、图14和图16中所示的光学系统OL的截面图中，像平面IMG对应于相机中的成像设备的部署位置。

图7A至图7C、图9A至图9C、图11A至图11C、图13A至图13C、图15A至图15C和图17A至图17C中示出的像差图从左向右依次是球面像差图、像散图、畸变像差图和色差图。在球面像差图中，实线表示夫琅和费D线(波长587.6nm)，并且交替的长双短划线表示g线(波长435.8nm)。在像散图中，实线△S表示弧矢线，并且虚线△M表示子午线。畸变像差图中的实线表示d线，并且色差图中的交替的长双短划线表示g线。

描述根据第一示例性实施例至第三示例性实施例中的每一个的光学系统OL。图6是示出根据第一示例性实施例的光学系统OL的在广角端处的截面图。图7A是当聚焦无穷远物体时广角端处的像差图，图7B是当聚焦无穷远物体时中间位置处的像差图，并且图7C是当聚焦无穷远物体时远摄端处的像差图。

图8是示出根据第二示例性实施例的光学系统OL的在广角端处的截面图。图9A是当聚焦无穷远物体时广角端处的像差图，图9B是当聚焦无穷远物体时中间位置处的像差图，并且图9C是当聚焦无穷远物体时远摄端处的像差图。

图10是示出根据第三示例性实施例的光学系统OL在广角端处的截面图。图11A是当聚焦无穷远物体时广角端处的像差图，图11B是当聚焦无穷远物体时中间位置处的像差图，并且图11C是当聚焦无穷远物体时远摄端处的像差图。

根据第一示例性实施例至第三示例性实施例中的每一个的光学系统OL包括从物侧向像侧依次部署的具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负折光力的第二透镜单元L2、具有正折光力的第三透镜单元L3以及具有正折光力的第四透镜单元L4。换言之，在整个变焦范围内具有正折光力的后透镜组LR包括第三透镜单元L3和第四透镜单元L4。

在根据第一示例性实施例至第三示例性实施例中的每一个的光学系统OL中，在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜单元L1朝向物侧移动，第二透镜单元L2朝向像侧移动然后朝向物侧移动，并且第三透镜单元L3和第四透镜单元L4朝向物侧移动。在从无穷远物体到近距离物体的聚焦期间，第二透镜单元L2朝向物侧移动。

根据第一示例性实施例至第三示例性实施例的光学系统在每个透镜单元中的透镜数量彼此不同，并且构成光学系统OL的每个透镜的折射率和形状等彼此不同。

接下来，描述根据第四示例性实施例的光学系统OL。图12是示出根据第四示例性实施例的光学系统OL的在广角端处的截面图。图13A是当聚焦无穷远物体时广角端处的像差图，图13B是当聚焦无穷远物体时中间位置处的像差图，并且图13C是当聚焦无穷远物体时远摄端处的像差图。

根据第四示例性实施例的光学系统OL包括从物侧向像侧依次部署的具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负折光力的第二透镜单元L2以及具有正折光力的第三透镜单元。换言之，在整个变焦范围内具有正折光力的后透镜组LR包括第三透镜单元L3。

在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜单元L1朝向物侧移动，第二透镜单元L2朝向像侧移动然后朝向物侧移动，并且第三透镜单元L2朝向物侧移动。在从无穷远物体到近距离物体的聚焦期间，第二透镜单元L2朝向物侧移动。

接下来，描述根据第五示例性实施例的光学系统OL。图14是示出根据第五示例性实施例的光学系统OL的在广角端处的截面图。图15A是当聚焦无穷远物体时广角端处的像差图，图15B是当聚焦无穷远物体时中间位置处的像差图，并且图15C是当聚焦无穷远物体时远摄端处的像差图。

根据第五示例性实施例的光学系统OL包括从物侧向像侧依次部署的具有正折光力的第一透镜单元L1、具有负折光力的第二透镜单元L2，具有正折光力的第三透镜单元L3、具有正折光力的第四透镜单元L4以及具有正折光力的第五透镜单元L5。换言之，在整个变焦范围内具有正折光力的后透镜组LR包括第三透镜单元L3、第四透镜单元L4和第五透镜单元L5。

在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜单元L1朝向物侧移动，第二透镜单元L2朝向像侧移动然后朝向物侧移动，并且第三透镜单元L3、第四透镜单元L4和第五透镜单元L5朝向物侧移动。在从无穷远物体到近距离物体的聚焦期间，第二透镜单元L2朝向物侧移动。

根据本公开的示例性实施例不仅应用于其中部署在最物侧的透镜单元具有正折光力的所谓的正先导变焦透镜，而且还可以应用于其中部署在最物侧的透镜单元具有负折光力的所谓的负先导变焦透镜。下面将根据第六示例性实施例的光学系统OL描述为负先导变焦透镜。

图16是示出根据第六示例性实施例的光学系统的在广角端处的截面图。图17A是当聚焦无穷远物体时广角端处的像差图，图17B是当聚焦无穷远物体时中间位置处的像差图，并且图17C是当聚焦无穷远物体时远摄端处的像差图。

根据示例性实施例6的光学系统OL包括具有负折光力的第一透镜单元L1、具有正折光力的第二透镜单元L2、具有负折光力的第三透镜单元L3、具有正折光力的第四透镜单元L4、具有负折光力的第五透镜单元L5以及具有正折光力的第六透镜单元L6。第二透镜单元L2至第六透镜单元L6是整体上具有正折光力的后透镜组。

在从广角端到远摄端的变焦期间，第一透镜单元L1朝向像侧移动，之后第一透镜单元L1朝向物侧移动，而第二透镜单元L2、第三透镜单元L3、第四透镜单元L4、第五透镜单元L5和第六透镜单元L6朝向物侧移动。在从无穷远物体到近距离物体的聚焦期间，第三透镜单元L3朝向物侧移动。

图18A是示出根据第二示例性实施例的透镜装置300在广角端处的配置的图。图18B是示出透镜装置300在远摄端处的配置的图。光学系统OL是负先导型变焦透镜。在透镜装置300中，固定筒501、安装部分502、引导筒503和凸轮环504被分别类似于透镜装置200中的固定筒101、安装部分213、引导筒201和凸轮环202配置。

保持构件511保持第一透镜单元L1并且与第一透镜单元L1一起沿光轴方向移动。保持构件512一体地保持后透镜组LR。保持构件513保持作为聚焦透镜的第三透镜单元L3，并且保持构件515保持第五透镜单元L5。当凸轮环504旋转时，保持构件511、保持构件512和保持构件515沿光轴方向移动以进行变焦。当进行从广角端到远摄端的变焦时，第一透镜单元L1移动了距离L。

电机单元516、驱动基板517和控制基板518分别被配置为类似于透镜装置200中的电机单元100、驱动基板301和控制基板214。更具体地，驱动基板517是设置有线圈的升压器单元，其升高要供应给电机单元516的电压。在图18中，示出了多个线圈中的一个线圈517a。电机单元516的详细驱动原理与第一示例性实施例几乎相同，因此被省略。

在聚焦期间，由于包括具有负折光力的第一透镜单元L1和具有正折光力的后透镜组LR组成的光学系统OL的质量大，所以电力要在电机单元516中产生大的扭矩。因此，电机单元516和驱动基板517的尺寸倾向于增大。

同样地，在本示例性实施例中，类似于第一示例性实施例，驱动基板517和电机单元516部署为沿光轴方向偏离。通过这种部署，可以防止透镜装置的外径增大。此外，驱动基板部署在电机单元100的物侧。驱动基板尽可能远离像表面部署，使得可以减少成像设备中的图像信号中的噪声产生。可替代地，驱动基板517可以部署在控制基板的物侧，并且电机单元516可以部署在控制基板的像侧。

驱动基板517被部署为使得线圈517a的位置位于与广角端处的光学系统的最物侧表面(第一透镜单元L1的最物侧透镜的物侧表面)相距等于或大于第一透镜单元L1的最大移动量处。其原因已在第一示例性实施例中描述了。

此外，在一个实施例中，驱动基板被部署为使得线圈517a的位置比广角端处的光学系统OL的最像侧表面更靠近物侧。此外，线圈517a的位置位于与像表面IMG朝向物侧相距广角端处的光学系统OL的后焦的两倍以上处。

此外，驱动基板517被部署为使得当从光轴方向观察时，线圈517a部署在保持构件511和直进筒的最外直径范围内。在这种配置中，可以防止不必要的外径增大。

此外，驱动基板517部署在第二透镜单元L2附近。更具体地，在与光轴正交的方向上观察时，广角端处的第二透镜单元L2和驱动基板部署为至少部分地彼此重叠。在这样的配置中，线圈517a可以远离像平面IMG部署，而不增大透镜装置300的外径。

此外，线圈517a部署为至少向直进筒或凸轮环偏离。在这样的配置中，可以减少由成像设备获得的图像信号中的噪声。

到目前为止，已经描述了聚焦单元Lf是第三透镜单元的示例性实施例。然而，聚焦单元Lf不限于这种配置。

另外，已经描述了电机单元516是超声电机的情况。然而，电机单元不限于这种配置，只要电机单元能够使聚焦单元Lf移动即可。另外，驱动基板517要用作电压变换单元。例如，如果考虑到与电机单元516的关系，则相关线圈可以用作电压降压电路。

此外，同样在本示例性实施例中，透镜装置300满足条件式(1)至(4)。因此，可以分别实现上述效果。

在第一数值示例至第六数值示例中描述了与根据第一示例性实施例至第六示例性实施例的光学系统OL对应的数值示例。在每个数值示例中，表面编号表示从物侧起的光学表面的顺序。参考标记r表示光学表面的曲率半径(mm)，参考标记d表示相邻光学表面之间的距离(mm)，参考标记nd表示光学构件的材料在d线处的折射率，并且参考标记νd表示基于d线的光学构件的材料的阿贝数。阿贝数νd表示为：

νd＝(Nd-1)/(NF-NC)，

其中NF、Nd和Nc表示材料的关于夫琅和费F线(486.1nm)、d线(587.6nm)和C线(656.3nm)的折射率。

距离d可变的部分表示在变焦期间距离变化。在代表性变焦位置处的距离d被单独描述。

上面描述了“后焦”BF，并且“总透镜长度”表示通过将后焦与光轴上的从光学系统OL的最前表面(最物侧的透镜表面)到最后表面的距离相加而获得的长度。

在每个数值示例中，非球面表面在表面编号的右侧标有星号。非球面表面形状由下式表示：

其中，光轴方向对应于X轴，垂直于光轴的方向对应于H轴，光传播方向为正，R表示近轴曲率半径，K表示圆锥常数，并且A4、A6、A8、A10和A12表示非球面系数。

在每个非球面系数中，“e±x”表示10^±x。

此外，表1示出了第一数值示例至第六数值示例中的每一个中的与条件式(1)至(5)对应的值。

[第一数值示例]

单位：mm

表面数据

非球面表面数据

第六表面

K＝0.00000e+000 A4＝5.10348e-006 A6＝-4.34457e-009 A8＝1.37999e-011A10＝-2.48862e-014 A12＝2.63278e-017

第十三表面

K＝0.00000e+000 A4＝-1.62945e-006 A6＝-1.93301e-009 A8＝-6.21737e-012A10＝2.66590e-014 A12＝-4.35899e-017

第十八表面

K＝0.00000e+000 A4＝2.55792e-006 A6＝-1.69292e-009 A8＝-2.27540e-012A10＝4.02496e-015 A12＝-2.17151e-018

第二十八表面

K＝0.00000e+000 A4＝-4.41081e-005 A6＝1.28044e-007 A8＝-2.10057e-010A10＝-1.84393e-013 A12＝8.43712e-016

第二十九表面

K＝0.00000e+000 A4＝-3.09220e-005 A6＝1.56402e-007 A8＝-2.84790e-010A10＝1.76646e-013 A12＝2.07899e-016

各种数据

变焦比2.35

变焦透镜单元数据

单元	起始表面	焦距
			1	1	105.64
2	6	-19.62
			3	14	53.91
4	22	48.64

[第二数值示例]

单位：mm

表面数据

非球面表面数据

第六表面

K＝0.00000e+000 A4＝4.40628e-006 A6＝-2.80374e-009 A8＝3.12113e-012A10＝2.43107e-015 A12＝-2.17038e-018

第十三表面

K＝0.00000e+000 A4＝-2.36140e-006 A6＝-1.08356e-009 A8＝-1.99552e-011A10＝1.00829e-013 A12＝-1.77388e-016

第十八表面

K＝0.00000e+000 A4＝2.15576e-006 A6＝-2.33619e-009 A8＝-1.82040e-012A10＝-1.99976e-016 A12＝4.53234e-018

第二十九表面

K＝0.00000e+000 A4＝-4.82313e-005 A6＝1.54634e-008 A8＝3.00393e-010A10＝-1.04531e-012 A12＝1.51938e-015

第三十表面

K＝0.00000e+000 A4＝-2.82244e-005 A6＝5.87972e-008 A8＝2.35247e-010A10＝-8.07024e-013 A12＝9.56680e-016

各种数据

变焦比2.35

变焦透镜单元数据

单元	起始表面	焦距
			1	1	105.82
2	6	-18.96
			3	14	48.62
4	22	41.98

[第三数值示例]

单位：mm

表面数据

非球面表面数据

第六表面

K＝0.00000e+000 A4＝4.39158e-006 A6＝-9.82898e-010 A8＝2.69004e-012A10＝-1.15093e-015 A12＝6.67612e-018

第二十表面

K＝0.00000e+000 A4＝2.99070e-006 A6＝-2.29872e-009 A8＝-1.18958e-012A10＝3.78487e-015 A12＝-2.25763e-018

第三十一表面

K＝0.00000e+000 A4＝-1.47587e-005 A6＝-1.30088e-008 A8＝2.79729e-011A10＝-7.52442e-014 A12＝1.40883e-016

各种数据

变焦比2.70

变焦透镜单元数据

单元	起始表面	焦距
			1	1	120.53
2	6	-20.85
			3	16	52.49
4	24	40.08

[第四数值示例]

单位：mm

非球面表面数据

第六表面

K＝0.00000e+000 A4＝4.40847e-006 A6＝-6.65502e-009 A8＝2.33218e-011A10＝-4.27753e-014 A12＝3.97452e-017

第十三表面

K＝0.00000e+000 A4＝-1.89550e-006 A6＝-1.66337e-009 A8＝-5.39284e-012A10＝9.54074e-015 A12＝2.00846e-018

第十八表面

K＝0.00000e+000 A4＝3.02728e-006 A6＝-3.04809e-009 A8＝1.61555e-012A10＝-6.28747e-015 A12＝8.01506e-018

第二十八表面

K＝0.00000e+000 A4＝-5.48184e-005 A6＝1.47546e-007 A8＝-1.54308e-010A10＝5.34243e-015 A12＝3.31189e-017

第二十九表面

K＝0.00000e+000 A4＝-4.52422e-005 A6＝1.72898e-007 A8＝-2.36785e-010A10＝1.82207e-013 A12＝-7.90015e-017

各种数据

变焦比2.10

变焦透镜单元数据

单元	起始表面	焦距
			1	1	95.47
2	6	-20.79
			3	14	38.89

[第五数值示例]

单位：mm

表面数据

非球面表面数据

第六表面

K＝0.00000e+000 A4＝5.33975e-006 A6＝-4.16853e-009 A8＝1.20950e-011A10＝-2.07542e-014 A12＝2.33792e-017

第十三表面

K＝0.00000e+000 A4＝-1.42782e-006 A6＝-2.17995e-009 A8＝-3.88250e-012A10＝2.49763e-014 A12＝-4.87268e-017

第十八表面

K＝0.00000e+000 A4＝2.64561e-006 A6＝-1.91946e-009 A8＝-2.05520e-012A10＝3.81185e-015 A12＝-1.75514e-018

第二十八表面

K＝0.00000e+000 A4＝-4.42649e-005 A6＝1.28218e-007 A8＝-2.04999e-010A10＝-1.48969e-013 A12＝7.20523e-016

第二十九表面

K＝0.00000e+000 A4＝-3.10150e-005 A6＝1.57698e-007 A8＝-2.81303e-010A10＝1.78277e-013 A12＝1.99011e-016

各种数据

变焦比2.19

变焦透镜单元数据

单元	起始表面	焦距
			1	1	114.61
2	6	-19.54
			3	14	54.33
4	22	75.16
			5	30	73.67

[第六数值示例]

单位：mm

表面数据

非球面表面数据

第三表面

K＝4.32691e-001 A4＝-2.01075e-005 A6＝-5.77042e-008 A8＝2.18817e-010A10＝7.74314e-014

第四表面

K＝-8.80639e-001 A4＝-1.89233e-005 A6＝-8.57520e-008 A8＝4.23972e-010A10＝-5.11033e-014

第九表面

K＝6.06800e+001 A4＝-2.73271e-006 A6＝-9.63836e-008 A8＝1.03681e-009

第十二表面

K＝3.45986e+001 A4＝-1.72460e-006 A6＝-2.27910e-007 A8＝2.66175e-009

第十四表面

K＝6.16063e+000 A4＝1.73713e-005 A6＝1.56379e-007 A8＝-5.99782e-010

第二十四表面

K＝-5.25180e+001 A4＝3.24345e-005 A6＝6.21489e-008 A8＝-4.19270e-010

A10＝4.06004e-012

各种数据

变焦比2.88

变焦透镜单元数据

单元	起始表面	焦距
			1	1	-29.86
2	9	75.86
			3	11	-35.02
4	13	21.61
			5	19	-57.76
6	23	50.77

[表1]

[相机系统的示例性实施例]

图19是示出根据本公开示例性实施例的相机系统10的配置的图。相机系统10包括透镜装置200和光接收设备(成像设备)12，光接收设备12接收由透镜装置200的光学系统OL(图19中未示出)形成的图像的光并且生成捕获的图像。

透镜装置200可从相机主体201拆卸，或者透镜装置200和相机主体201可以被一体地配置(从而不可拆卸)。在透镜装置200和相机主体201一体地配置的情况下，透镜装置200可以不包括安装环212和安装部分213。

相机主体201可以是单镜头反射相机或无反射镜相机。

这样的相机系统使得可以在实现高光学性能的同时降低由成像设备12获取的图像信号中的噪声。

尽管上面已经描述了本公开的示例性实施例，但是本公开不限于这些示例性实施例，并且可以在本公开的范围内进行各种修改和改变。

虽然已经参考示例性实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的示例性实施例。下述权利要求的范围应当被赋予最宽的解释，以便涵盖所有这类修改以及等同的结构和功能。