CN100422787C - 变焦镜头和成像设备 - Google Patents

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Abstract

一种后焦点式变焦镜头，其中整个镜头系统能够通过进一步使棱镜小型化而小型化，并且不会削弱光学性能。该变焦镜头从物体侧开始依次包括分别具有正、负、正、正和负光焦度的第一透镜组(GR1)至第五透镜组(GR5)，并且被构成为通过使第二透镜组(GR2)和第四透镜组(GR4)运动来进行变焦操作。另外，第一透镜组包括从物体侧开始依次布置的具有负光焦度的前侧透镜组、用于使光路弯折的光学元件和具有正光焦度的后侧透镜组，并且假设在物距无穷远的位置处第五透镜组的成像放大率为β5，则满足1.3＜β5＜2.2的条件。因此，更靠近物体设置的透镜组的焦距缩短，并且可以使第一透镜组(GR1)的有效直径更小，由此可以使光学元件(例如，棱镜P1)更薄。

Description

变焦镜头和成像设备
技术领域
本发明涉及一种变焦镜头以及一种采用这种变焦镜头作为图像捕获镜头的成像设备，尤其涉及适用于小型成像设备例如数码照相机、家用摄像机等并且能够进行3至5倍变焦的后焦点式变焦镜头以及采用了这种变焦镜头的成像设备。
背景技术
近年来，数码照相机和数码摄像机已经广泛普及作为家用设备，并且另外对于那些小型成像设备需要小型化设计。由于这个原因，所要安装的图像捕获镜头尤其是变焦镜头需要通过缩短其总长和水平深度来小型化。另外，除了小型化设计之外，随着在这种成像设备中的像素量增大，从而用于数码相机的这种摄像镜头也需要改进镜头性能。
例如已知的是，其中除了设在最靠近物体侧处的第一透镜组之外的透镜组向焦点运动的所谓的后焦点式变焦镜头可以使得整个镜头系统容易小型化，并可以获得适合于具有更多像素的固态成像器件的成像性能。作为这种后焦点式变焦镜头，具有五个透镜组的变焦镜头是已知的，其中将变焦镜头构成为从物体侧开始依次具有：具有正光焦度的第一透镜组；具有负光焦度的第二透镜组；具有正光焦度的第三透镜组；具有正光焦度的第四透镜组；以及具有负光焦度的第五透镜组。例如，有一种如上构成的变焦镜头，它满足如下方程式(1)-(3)，其中第三透镜组和第五透镜组的焦距是f3和f5，第五透镜组在物距无穷大的位置处的成像放大率是β5，第二透镜组的焦距是f2，该整个系统在广角端和在远摄端的焦距分别为Fw和Ft(例如参见日本专利公开No.3015192(第0014-0037段，图1))。
0.8＜|f5/f3|＜2.1          (1)
1.2＜|β5|＜1.6           (2)
0.25 < | f 2 / fw &CenterDot; ft | < 0.37 - - - ( 3 )
近年来，已经想到，通过使光路在从第一透镜组至像平面的中间部分中弯折以缩短在组装在成像设备中时透镜的长度，并且通过在变焦操作过程中沿着上下方向设定透镜的可动方向，从而消除镜头系统在拍照时的伸出部分。例如，现有这样一种变焦镜头，它从物体侧开始依次具有：具有正光焦度的第一透镜组；具有负光焦度的第二透镜组；具有正光焦度的第三透镜组以及具有正光焦度的第四透镜组。变焦镜头构成为包括一种具有四个透镜组的透镜结构，它通过移动第二和第四透镜组来进行变焦操作，其中第一透镜组从物体侧开始依次包括具有负光焦度的单透镜的第一透镜、用于弯折光路的棱镜以及由具有正光焦度的单透镜构成的第二透镜(例如参见日本专利申请公开No.2000-131610(第0010-0027段，图1))。
同时，在具有通过棱镜弯折光路的光学系统的变焦镜头中，可以通过使棱镜的尺寸小型化来进一步实现小型化和纤薄样式设计。但是，在日本专利申请公开No.2000-131610中所披露的变焦镜头中，存在一个问题，即如果包含在第一透镜组中的透镜的直径或者厚度做得较小的话，则难以使棱镜进一步小型化，因为光学性能会变差。
本发明是鉴于上述问题作出的，本发明的目的是提供一种后焦点式变焦镜头，其中通过使棱镜进一步小型化同时不损害光学性能，可以使得整个镜头系统小型化。
另外，本发明的另一个目的是提供一种采用后焦点式变焦镜头的成像设备，其中通过使棱镜进一步小型化同时不损害光学性能，可以使得整个镜头系统小型化。
发明内容
根据本发明，为了解决上述问题，提供一种变焦镜头，其特征在于：从物体侧开始依次布置的具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、具有正光焦度的第三透镜组、具有正光焦度的第四透镜组以及具有负光焦度的第五透镜组，其中通过移动第二透镜组和第四透镜组来进行变焦操作。第一透镜组从物体侧开始依次包括具有负光焦度的前侧透镜组、用于使光路弯折的光学元件和具有正光焦度的后侧透镜组，并且其中假设在物距无穷远的位置处第五透镜组的成像放大率为β5，则要满足1.3＜β5＜2.2的条件。
如上所述的变焦镜头从物体侧开始依次包括分别具有正、负、正、正和负光焦度的五个透镜组，并且可以通过移动第二和第四透镜组来进行变焦操作。第一透镜组从物体侧开始依次包括具有负光焦度的前侧透镜组、用于使光路弯折的光学元件和具有正光焦度的后侧透镜组，并且第二和第四透镜组在变焦操作期间的可动方向变为第一透镜组的后侧透镜组的光轴方向，从而可以将该镜头系统做得更薄。另外，通过在物距为无穷远的情况下使第五透镜组的成像放大率β5增大至大于1.3，从而可以缩短更靠近物体侧的透镜组的焦距，并且可以不仅缩短镜头系统的整体长度，而且可以使得第一透镜组的前侧透镜组和后侧透镜组的有效直径更小。但是，如果第五透镜组的成像放大率增大至大于2.2，当F值变小的时候就难以校正球面像差，并且对像平面的成像性能变差。
附图说明
图1为一剖视图，显示出根据本发明一个实施方案的变焦镜头的结构示例；
图2A-2C为在第一实施方案中在短焦距端处的各种像差图；
图3A-3C为在第一实施方案中在中焦距端处的各种像差图；
图4A-4C为在第一实施方案中在长焦距端处的各种像差图；
图5A-5C为在第二实施方案中在短焦距端处的各种像差图；
图6A-6C为在第二实施方案中在中焦距端处的各种像差图；
图7A-7C为在第二实施方案中在长焦距端处的各种像差图；
图8A-8C为在第三实施方案中在短焦距端处的各种像差图；
图9A-9C为在第三实施方案中在中焦距端处的各种像差图；
图10A-10C为在第三实施方案中在长焦距端处的各种像差图；
图11为其上能够安装本发明的变焦镜头的数码相机的结构示例的方框图；
图12为在本发明一个实施方案的数码相机中的各个组成部件的安装结构的剖面图。
具体实施方式
以下参考附图描述本发明的一个实施方案。
图1是本发明一个实施方案的变焦镜头的结构示例的剖面图。
图1显示了用作例如数码照相机等的成像设备中的摄像镜头的变焦镜头的结构示例。在该变焦镜头中，从物体侧到像平面IMG侧依次设有具有正光焦度的第一透镜组GR1、具有负光焦度的第二透镜组GR2、具有正光焦度的第三透镜组GR3、具有正光焦度的第四透镜组GR4以及具有负光焦度的第五透镜组GR5。另外，在第三透镜组GR3的像平面IMG侧，设有用于调节光量的光圈IR，另外在第五透镜组GR5的像平面IMG侧，设有滤镜FL，包括低通滤镜例如阻止红外线通过的滤镜等，并且设有成像器件的防护玻璃罩CG。像平面IMG是成像器件例如CCD(电荷耦合器件)等的光接收表面。
该变焦镜头被构成为通过移动第二透镜组GR2和第四透镜组GR4来进行变焦操作。如果从短焦距端向长焦距端进行变焦操作，则从物体侧向像平面IMG侧移动第二透镜组GR2，并且从像平面IMG侧向物体侧移动第四透镜组GR4。另外，该变焦镜头采用了所谓的后焦点式，可以通过移动第四透镜组GR4或者第五透镜组GR5来进行对焦操作。
另外，第一透镜组GR1从物体侧开始依次包括具有负光焦度的单透镜L1，用于弯折光路的棱镜P1以及具有正光焦度的单透镜L2。因此在变焦和对焦操作过程中透镜的可动方向变成与在最靠近物体侧处的透镜L1的光轴方向不同的透镜L2的光轴方向。在当前实施方案中，透镜L1被构成为具有朝着物体侧的凸面的弯月形透镜，透镜L2的两个表面都被构成为凸面。
另外，第二透镜组GR2被构成为从物体侧开始依次具有三片透镜L3、L4和L5，在它们之中，将透镜L4和透镜L5之间的透镜表面粘合。另外，第三透镜组GR3由单透镜L6构成。另外，第四透镜组GR4由2片透镜L7和L8构成，将透镜L7和透镜L8之间的透镜表面粘合。另外，第五透镜组GR5由2片透镜L9和L10构成，将透镜L9和透镜L10之间的透镜表面粘合。
下面将参照图1对本发明进行简要说明。
如图1所示，本发明的变焦镜头构成为具有五透镜组结构，其中分别具有正、负、正、正、负光焦度的第一透镜组GR1至第五透镜组GR5从物体侧开始依次设置，并且用来通过移动第二透镜组GR2和第四透镜组GR4来进行变焦操作。另外，第一透镜组从物体侧开始依次包括具有负光焦度的前侧透镜组、用于弯折光路的光学元件以及具有正光焦度的后侧透镜组。通过将第一透镜组如上构成，使得透镜在变焦和对焦操作过程中的可动方向变成后侧透镜组的光轴方向，从而可以缩短镜头系统的深度，并且在其变焦操作和对焦操作期间使水平深度一直恒定，或者与电源的开/关与否无关。
另外，在该实施方案中，用单透镜L1和单透镜L2分别作为第一透镜组GR1的前侧透镜组和后侧透镜组，并且用棱镜P1作为用于弯折光路的光学元件。
另外，假设在物距无穷大时第五透镜组GR5的成像放大率为β5，则本发明的变焦镜头被构成为满足下式(4)：
1.3＜β5＜2.2            (4)
式(4)限定了成像放大率β5比现有技术更大。在将镜头系统设计得使成像放大率β5高于上述下限的情况中，可以缩短其位置更靠近物体侧的透镜的焦距。因此，可以缩短镜头系统的总长，并使得在第一透镜组GR1中的透镜的有效直径更小。由此，可以使用于弯折光路的光学元件(图1中棱镜)小型化，从而可以进一步缩短镜头系统的水平深度。
相反，如果成像放大率β5变得低于上述等式(4)中的下限数值的时候，难以使得尤其是第一透镜组GR1中的前侧透镜组(图1中的透镜L1)的有效直径变小。另外，如果成像放大率β5高于等式(4)中的上述上限，就不可能在设计的时候充分校正球面像差以使F值变小，并且出射光瞳变得靠近像平面IMG，入射在成像器件上的光线的角度与垂直角度相距甚远，因此产生阴影等，成像性能恶化。
在这种情况下，本发明的变焦镜头被构成为满足上述条件，从而在从短焦距端向长焦距端变焦的过程中，可以将移动每个透镜组的可移动方向确定为一个方向。具体的说，通过从物体侧向像平面IMG侧移动第二透镜组GR2并且还从像平面IMG侧向物体侧移动第四透镜组GR4，从而可以进行从短焦距端向长焦距端的变焦操作。
如果在变焦操作期间进行这种透镜驱动，优选将第二透镜组GR2和第四透镜组GR4构成为使得其各自的行程满足如下式(5)所确定的条件：
0.85＜|dz2/dz4|＜2.2            (5)
在这种情况下，第二透镜组GR2从短焦距端至长焦距端的行程是dz2，第四透镜组GR4在物距是无穷大的位置处从短焦距端至长焦距端的行程是dz4。在该情况中，如果低于上述式(5)的下限值，则有必要加大第四透镜组GR4的有效直径，并且整个镜头系统的厚度增大。另外，如果高于式(5)的上限值，则有必要加大第一透镜组GR1和第二透镜组GR2的有效直径，并且整个镜头系统的厚度同样增大。
另外，如上所述，第一透镜组GR1包括具有负光焦度的前侧透镜组、用于使光路弯折的光学元件以及具有正光焦度的后侧透镜组，并且可以使透镜L1的有效直径较小，并且通过用具有朝着物体侧的凸形形状的弯月形透镜构成透镜L1并且将透镜L2的两个透镜表面构成为凸形形状，从而可以使棱镜P1进一步小型化。在这种结构中，透镜L1优选被构成为满足以下的式(6)和(7)。
neL1＞1.8            ...(6)
veL1＜30             ...(7)
在该情况中，透镜L1对于e光线(e-line)的折射率为neL1，并且透镜L1的基于e光线的阿贝数为veL1。在该情况中，可以很容易通过满足式(6)的条件来进行第一透镜组GR1中的球面像差校正。另外，可以很容易通过满足式(7)的条件来进行第一透镜组GR1中的色差校正。
接下来，将对具有如图1所示的结构的变焦镜头的具体数值实施例进行说明。在表1中显示出第一实施方案的每个数值。另外，表2显示出在第一实施方案中在每个焦点处的焦距f、F值和半视场角ω。另外，表3显示出在第一实施方案中被构成为具有有非球面的表面的非球面系数。
表1
Figure C20048001497200111
表2
  短焦距端   中间焦距   长焦距端
  f   5.15   9.99   19.36
  F值   3.55   3.79   4.51
  ω   37.77°   20.48°   10.77°
表3
  表面编号   k   C4   C6   C8   C10
  S5   0   -0.889034E-04   0.321802E-05   -0.844582E-07   0.894056E-09
  S6   0   -0.677401E-04   0.347953E-05   -0.934105E-07   0.101138E-08
  S12   0   -0.107031E-03   -0.128982E-05   0.246216E-06   -0.131930E-07
  S15   0   -0.129941E-03   0.344852E-05   -0.253970E-06   0.114604E-07
在表1(与后面所述的表2和表3一样)中，表面号S1-S24表示从物体侧开始依次设置的透镜L1至L10、棱镜P1、光圈IR、滤光器FL以及防护玻璃罩CG的中心轴处的光的入射表面和出射表面。例如S1表示物体侧透镜表面，S2表示在其像平面IMG侧的透镜表面。另外，S3表示棱镜P1的物体侧表面，S4表示其像平面IMG侧的透镜表面。至于粘合透镜，用同样的表面号表示粘合面。例如，S10表示透镜L4和L5的粘合面。
另外，R是各表面的曲率，d是表面之间的间距，ne是对e光线的折射率，ve是基于e光线的阿贝数。在曲率R栏，在数值后面有(ASP)的表面表示该表面由非球面构成。另外，间距d表示在该表面和位于像平面IMG侧附近的表面之间的间距。例如，在表面号S1的栏中间距d的数值表示透镜L1的物体侧和像平面IMG侧之间的厚度。另外，在变焦和对焦操作过程中移动的间隔d依次被称为变焦操作过程中的短焦距端、中间焦距和长焦距端。
另外，在该第一实施方案中，透镜L2的两侧表面(S5和S6)、透镜L6的物体侧表面(S12)以及透镜L7的物体侧表面(S15)分别由非球面构成。非球面的形状由如下等式(8)表示：
x = y 2 / r 1 + ( 1 - &kappa; &CenterDot; y 2 / r 2 ) 1 / 2 + C 4 &CenterDot; y 4 + C 6 &CenterDot; y 6 + C 8 &CenterDot; y 8 + C 10 &CenterDot; y 10 - - - ( 8 )
在这种情况下，从每个透镜表面的顶点沿着光轴方向的距离是x，曲率半径是r，圆锥常数是κ。另外，四阶、六阶、八阶和十阶非球面系数分别是C4、C6、C8和C10，表3(与后面所述的表6和表9相同)指定了这些非球面系数的数值。另外，表3(与后面所述的表6和表9相同)中的字母“E”表示以10为底数的指数记数法。
与第一实施方案相同，通过用非球面构成第一透镜组GR1中包括的透镜的至少一个透镜表面，可以使透镜L1的有效直径变小从而校正畸变，使棱镜P1小型化。另外在第五透镜组GR5中，透镜9和透镜10的粘合面(S19)被构成为朝着物体侧的凸出形状，从而可以校正色差，并减少第五透镜组GR5对透镜性能恶化的敏感性。通过使用粘合面，可以避免由于透镜组中的偏心而导致的像平面的倾斜，从而减少出现慧差的情况，也使得制造变得容易。
图2A至图4C分别是在短焦距端、中间焦距和长焦距端的各种像差图。
在这种情况下，每个图的图A表示球面像差，其中纵轴表示当快门打开的时候与F值的比例，水平轴表示焦距量。另外，在球面像差的图中，实线表示e光线(e-line，波长546.1nm)，虚线表示g光线(g-line，波长435.8nm)，点划线表示c光线(c-line，波长656.3nm)。另外，每个图的图B表示象散，其中纵轴是图像高度，水平轴是焦距量，另外，实线表示在弧矢图像面中的数值，虚线表示在子午线图像面中的数值。另外每个图的图C表示畸变，其中纵轴表示图像高度，水平轴表示比例(％)。(这些与后面所述的图5A至图10C相同)。
以下描述第二个实施方案。表4表示在第二实施方案中的每个数值。表5表示在第二实施方案中在每个焦点处的焦距f、F值(FNo.)和半视场角ω。另外，表6显示出在第二实施方案中形成为非球面的表面的非球面系数。
表4
表5
  短焦距端   中间焦距   长焦距端
  f   6.90   11.61   19.63
  F值   3.59   3.84   4.40
  ω   29.96°   17.88°   10.68°
表6
  表面编号   k   C4   C6   C8   C10
  S5   0   -0.134225E-03   0.727265E-05   -0.533224E-06   0.125773E-07
  S6   0   0.138865E-04   0.789051E-05   -0.573209E-06   0.141278E-08
  S12   0   -0.198678E-03   0.346214E-05   -0.777197E-06   0.681143E-07
  S13   0   -0.179486E-04   0.374716E-05   -0.616608E-06   0.541316E-07
  S15   0   -0.235604E-03   0.607670E-05   -0.530289E-06   0.254700E-07
在该第二实施方案中，透镜L2的两侧表面(S5和S6)、透镜L6的两侧表面(S12和S13)以及透镜L7的物体侧表面(S15)分别由非球面构成。
在上述第二实施方案中，与第一实施方案类似，将第一透镜组GR1中的透镜L2的两侧表面(S5和S6)构成为非球面，从而校正畸变，并缩小棱镜P1。另外在第五透镜组GR5中使用的粘合透镜(透镜9和透镜10)的粘合面被构成为朝着物体侧的凸出形状，可以校正色差。
图5A至图7C分别是在短焦距端、中间焦距和长焦距端的各种像差图。在每个图中，图A表示球面像差，图B表示象散，图C表示畸变。
以下描述第三个实施方案。表7表示在第三实施方案中的每个数值。表8表示在第二实施方案中在每个焦点处的焦距f、F值(FNo.)和半视场角ω。另外，表9显示出在第三实施方案中形成为非球面的表面的非球面系数。
表7
表8
  短焦距端   中间焦距   长焦距端
  f   5.15   9.99   19.36
  F值   3.57   3.79   4.49
  ω   37.77°   20.62°   10.77°
表9
  表面编号   k   C4   C6   C8   C10
  S5   0   -0.801729E-04   0.357209E-05   -0.107727E-06   0.133399E-08
  S6   0   -0.647810E-04   0.373831E-05   -0.113764E-06   0.143294E-08
  S12   0   -0.123463E-03   -0.407832E-05   0.524971E-06   -0.256521E-07
  S15   0   -0.297923E-03   0.516751E-05   -0.501906E-06   0.229718E-07
  S20   0   0.178451E-03   0.386156E-04   -0.504340E-06   0.250770E-06
在该第三实施方案中，透镜L2的两侧表面(S5和S6)、透镜L6的物体侧表面(S12)、透镜L7的物体侧表面(S15)以及透镜L10的像平面IMG侧表面(S20)分别由非球面构成。
在上述第三实施方案中，与第一实施方案类似，将第一透镜组GR1中的透镜L2的两侧表面(S5和S6)构成为非球面，从而校正畸变，并缩小棱镜P1。另外在第五透镜组GR5中使用的粘合透镜(透镜9和透镜10)的粘合面被构成为朝着物体侧的凸出形状，可以校正色差。另外，透镜10的像平面IMG侧的表面由非球面构成。如上所述，通过用非球面来构成第五透镜组GR5中包括的透镜的至少一个透镜表面，可以有效校正象散，并缩短镜头系统的总长。
图8A至图10C分别是在短焦距端、中间焦距和长焦距端的各种像差图。在每个图中，图A表示球面像差，图B表示象散，图C表示畸变。
在表10中，显示了第一、第二、第三实施方案中的用于寻找式(4)-(7)中的条件的数值。
表10
  第一实施方式   第二实施方式   第三实施方式
  式(4)：β5   1.34   1.62   1.61
  式(5)：HZ2/dZ4I   1.42   1.14   1.95
  式(6)：neL1   1.93323   1.93323   1.93323
  式(7)：veL1   20.7   20.7   20.7
如表10所示，上述第一至第三实施方案满足式(4)-(7)中的每一个条件。另外，从图2A至图10C的各种像差图可以清楚地看出，在每个实施方案中，校正了各种像差，并在短焦距端、中间焦距和长焦距端获得良好的平衡。因此实现了优选的变焦镜头，可用作放大比为大约3-4倍的成像设备的变焦镜头，尤其是用于具有更大像素数的数码相机的变焦镜头。
以下描述采用上述变焦镜头的成像设备的实施例。图11是显示能够安装本发明的变焦镜头的数码照相机的结构示例的方框图。
图11所示的数码照相机包括具有成像功能的照相机模块、用于对捕获的图像信号进行信号处理例如模拟-数字转换等的照相机信号处理单元20、用于进行记录/复制的处理的图像处理单元30、用于显示捕获的图像信号也就是所拍摄的图像等的LCD(液晶显示器)、用于从存储卡51中取出或者在其中写入的R/W(读取器/写入器)50、用于控制整个数码照相机的CPU60、用于用户的输入操作的输入单元70以及用于控制照相机模块10中的透镜的驱动的透镜驱动控制单元80。
照相机模块10配置有包括应用了本发明的变焦镜头11、以及例如CCD等的成像设备12的光学系统。相机信号处理单元20对从成像设备输出的信号进行信号处理例如数字信号转换、噪音消除、图像质量校正、转换为亮度信号和色差信号等。图像处理单元30对图像信号进行压缩编码和展开解码处理，以及根据预定的图像数据格式对例如分辨率等的数据说明进行转换处理。
存储卡51是可拆卸的半导体存储器。R/W 50将图像处理单元30所编码的图像数据写入到存储卡51中，并从存储卡51中读出所存储的图像数据。CPU 60是控制数码照相机内的每个电路块的控制处理单元，并根据来自输入单元70等的指令输入信号控制每个电路块。
输入单元70例如有用于快门操作的快门释放按钮以及用于选择操作模式等的选择开关，并根据使用者的操作向CPU 60提供指令输入信号。透镜驱动控制单元80控制电机等(未显示)，以根据来自CPU60的控制信号控制变焦镜头11内的透镜。
下面对该数码相机的操作进行简要说明。
在拍摄图像的等待状态中，由相机模块10成像的图像信号通过照相机信号处理单元20在CPU60的控制下提供给LCD40，并且显示为照相机直通图像。另外，在从输入单元70输入用于变焦操作的命令输入信号时，CPU60向透镜驱动控制单元80输出控制信号，并且根据由透镜驱动控制单元80进行的控制使变焦镜头11内的预定透镜运动。
另外，在响应于来自输入单元70的命令输入信号按下照相机模块块10的未示出的快门时，从照相机信号处理单元20将所拍摄的图像信号提供给图像处理单元30以便进行压缩编码处理，并且被转变成预定数据格式的数字数据。这样，所转变的数据被输出给R/W 50，并且写入到存储卡51中。
例如在快门释放按钮被半按压或全按压以便进行写入操作时，通过借助透镜驱动控制单元60响应于来自CPU60的控制信号来使变焦镜头11内的预定透镜运动，从而进行对焦操作。
另外，在要再现出记录在存储卡51中的图像数据的情况下，通过R/W 50响应于在输入单元70中的操作从存储卡51中读出预定的图像数据，并且在进行扩展解码处理之后，将要再现的图像信号向LCD40输出。这样，显示出要再现的图像信号。
图12为一剖视图，显示出在数码相机中的部件的装配结构。在图12中，图示了在物体处于图面中的左边的情况下该数码相机的内部。变焦镜头11容纳在相机主体90内部，并且成像器件12设在其下侧。另外，LCD 40设在相机主体90的与物体相反的一侧，并且用来调节像角。
这样构成的本发明的变焦镜头能够通过用棱镜使来自物体的光的光轴弯曲并且另外通过使预定的透镜沿着弯曲光轴的方向(在图中的上下方向)运动来进行变焦和对焦操作。因此，不用让变焦镜头11从相机主体90中伸出就可以进行成像，并且可以缩短在拍摄图像期间相机主体的水平深度。此外，该变焦镜头11设计成满足上述条件，从而可以实现更纤薄的设计和在相机主体90的上下方向上的小型化。虽然该相机较小，但是也可以进行3至5倍的变焦操作，并且还可以在每个焦距处获得像差更小的高品质拍摄图像。
另外，在上面的实施方案中，描述了这样一种情况，其中本发明的变焦镜头应用于数码相机，但是可以将本发明应用于其它成像设备例如摄像机等。
如上所述，本发明的变焦镜头从物体侧开始依次包括五个透镜组，它们分别具有正、负、正、正和负光焦度。可以通过使第二和第四透镜组在它们之中运动来进行变焦操作。另外，第一透镜组从物体侧开始依次包括具有负光焦度的前侧透镜组、用于使光路弯折的光学元件和具有正光焦度的后侧透镜组，并且在变焦操作期间第二和第四透镜组的可动方向变为第一透镜组中的后侧透镜的光轴方向，因此可以实现镜头系统的纤薄设计。另外，通过使第五透镜组在物距为无穷远的情况下的成像放大率β5增大至大于1.3，可以缩短相对更靠近物体侧设置的透镜组的焦距，并且不仅可以缩短该镜头系统的总长，而且还可以使得第一透镜组的前侧透镜组和后侧透镜组的有效直径更小。但是，如果使第五透镜组的成像放大率β5大于2.2，则在减小F值时难以进行充分的球面像差校正，并且对该像平面的成像性能变差。因此，通过使第五透镜组的上述条件满足成像放大率β5，从而可以使在第一透镜组中的光学元件小型化并且使整个镜头系统薄化，同时保持更好的光学性能。

Claims (9)

1. 一种变焦镜头，它包括：
从物体侧开始依次布置的具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、具有正光焦度的第三透镜组、具有正光焦度的第四透镜组以及具有负光焦度的第五透镜组，其中通过移动第二透镜组和第四透镜组来进行变焦操作；
其中所述第一透镜组包括：
从物体侧开始依次布置的具有负光焦度的前侧透镜组、用于使光路弯折的光学元件和具有正光焦度的后侧透镜组；并且
其特征在于，假设在物距无穷远的位置处第五透镜组的成像放大率为β5，则满足1.3＜β5＜2.2的条件。
2. 如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于：通过使第二透镜组从物体侧向像平面侧运动并且使第四透镜组从像平面侧向物体侧运动来进行从广角端到远摄端的变焦操作。
3. 如权利要求2所述的变焦镜头，其特征在于，假设第二透镜组从短焦距端到长焦距端的行程为dZ2，并且第四透镜组从短焦距端到在物距无穷远的位置处的长焦距端的行程为dZ4，则满足0.85＜|dz2/dz4|＜2.2的条件。
4. 如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，包含在第一透镜组中的至少一个透镜表面被构成为非球面。
5. 如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第五透镜组包括具有一粘合面的粘合透镜，其中该粘合面形成为朝着物体侧的凸形形状。
6. 如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，包含在第五透镜组中的至少一个透镜表面被构成为非球面。
7. 如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，
所述前侧透镜组包括形成为朝着物体侧的凸形形状并且具有负光焦度的单个弯月形透镜；
所述光学元件包括棱镜；并且
所述后侧透镜组包括两个表面都形成为凸形形状的单个透镜。
8. 如权利要求7所述的变焦镜头，其特征在于，假设前侧透镜组对e光线的折射率为neL1，并且前侧透镜组基于该e光线的阿贝数为veL1，则满足neL1＞1.8并且veL1＜30的条件。
9. 一种采用变焦镜头作为图像捕获镜头的成像设备，所述变焦镜头包括：
从物体侧开始依次布置的具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、具有正光焦度的第三透镜组、具有正光焦度的第四透镜组以及具有负光焦度的第五透镜组，其中通过移动第二透镜组和第四透镜组来进行变焦操作；
其中所述第一透镜组包括：
从物体侧开始依次布置的具有负光焦度的前侧透镜组、用于使光路弯折的光学元件和具有正光焦度的后侧透镜组；并且
其特征在于，假设在物距无穷远的位置处第五透镜组的成像放大率为β5，则满足1.3＜β5＜2.2的条件。
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