CN101158744A - 变焦镜头和图像捕获设备 - Google Patents

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CN101158744A CNA2007101613826A CN200710161382A CN101158744A CN 101158744 A CN101158744 A CN 101158744A CN A2007101613826 A CNA2007101613826 A CN A2007101613826A CN 200710161382 A CN200710161382 A CN 200710161382A CN 101158744 A CN101158744 A CN 101158744A
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Abstract

本发明公开了一种变焦镜头，该镜头从物方起依次包括：第一透镜组，具有正屈光度；第二透镜组，具有负屈光度；第三透镜组，具有正屈光度；和第四透镜组，具有正屈光度。在从广角端向摄远端变焦的过程中，第一透镜组、第三透镜组和第四透镜组向物方运动，使得第一透镜组与第二透镜组之间的距离增大、第二透镜组与第三透镜组之间的距离减小、第三透镜组与第四透镜组之间的距离减小，并且变焦镜头满足下列关系式(1)和(2)：(1)1.8＜f3/fw＜5，(2)－2.5＜2×D3/f2＜－1.5。

Description

变焦镜头和图像捕获设备
技术领域
本发明涉及变焦镜头和图像捕获设备，具体地说，本发明涉及这样的变焦镜头：该镜头适用于以可拆卸的方式安装到银盐胶片单镜头反射式相机或数码单镜头反射式相机的可互换镜头，具有高性能并能确保足够的后焦距(back focus)；本发明还涉及使用这种变焦镜头的图像捕获设备。
背景技术
近年来，随着光电转换器件中的像素数目增加，需要更高性能的图像采集光学系统，还需要能覆盖广角范围的小F数变焦镜头。另外，在可互换镜头中，存在着需要确保镜头后焦距的限制，这使得例如难以对与广角实现方式有关的像差进行校正。
在有关的现有技术中，例如，日本专利申请公开No.JP2004-198529(专利文献1)提出了一种变焦镜头，它在广角端具有2.8的F数，并具有六个组的变焦结构，这些组从物方开始依次包括下列项：负的第一透镜组、正的第二透镜组、负的第三透镜组、正的第四透镜组、负的第五透镜组、以及正的第六透镜组。
另外，日本专利申请公开No.JP2004-101739(专利文献2)提出了一种变焦镜头，它在整个变焦范围内具有2.9量级的F数，并具有四个组的结构，这些组布置成从物方开始依次包括：正的第一透镜组、负的第二透镜组、正的第三透镜组、以及正的第四透镜组，在屈光度改变过程中，所有透镜组都可以彼此独立地运动。
发明内容
但是，专利文献1中公开的变焦镜头需要六个组的结构，由此导致变焦镜筒(zoom barrel)构造复杂，而专利文献2中公开的变焦镜头在广角端具有约75度的视场角，这并不够用。
考虑到上述以及其他方面的问题，希望提供一种变焦镜头，它适用于以可拆卸的方式安装到银盐胶片单镜头反射式相机或数码单镜头反射式相机的可互换镜头，具有高性能、紧凑并能确保足够的后焦距，还需要提供使用这样的变焦镜头的图像捕获设备。
根据本发明的一种实施例，提供了一种变焦镜头，该镜头从物方起依次包括：第一透镜组，具有正屈光度；第二透镜组，具有负屈光度；第三透镜组，具有正屈光度；和第四透镜组，具有正屈光度。在屈光度从广角端向摄远端改变的过程中，第一透镜组、第三透镜组和第四透镜组向物方移动，使得第一透镜组与第二透镜组之间的距离增大，第二透镜组与第三透镜组之间的距离减小，第三透镜组与第四透镜组之间的距离减小。该变焦镜头满足下列关系式(1)和(2)：
(1)1.8＜f3/fw＜5，
(2)-2.5＜2×D3/f2＜-1.5，
其中，f3表示第三透镜组的复合焦距；fw表示整个系统在广角端的复合焦距；D3表示在摄远端处，从第三透镜组最接近物方的表面穿过的轴向光线离开光轴的高度；f2表示第二透镜组的复合焦距。
此外，根据本发明的另一实施例，提供了一种图像捕获设备，该装置包括变焦镜头和图像传感器，图像传感器用于将变焦镜头形成的光学图像转换成电信号。该变焦镜头从物方起依次包括：第一透镜组，具有正屈光度；第二透镜组，具有负屈光度；第三透镜组，具有正屈光度；和第四透镜组，具有正屈光度。在屈光度从广角端向摄远端改变的过程中，第一透镜组、第三透镜组和第四透镜组向物方移动，使得第一透镜组与第二透镜组之间的距离增大，第二透镜组与第三透镜组之间的距离减小，第三透镜组与第四透镜组之间的距离减小。该变焦镜头满足下列关系式(1)和(2)：
(1)1.8＜f3/fw＜5，
(2)-2.5＜2×D3/f2＜-1.5，
其中，f3表示第三透镜组的复合焦距；fw表示整个系统在广角端的复合焦距；D3表示在摄远端处，从第三透镜组最接近物方的表面穿过的轴向光线离开光轴的高度；f2表示第二透镜组的复合焦距。
下文中参考附图对这些实施例进行的详细说明中阐述了本发明的这些以及其他的特征和方面。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的变焦镜头的镜头构造的示意图；
图2的曲线图与图3和图4一同示出了将具体数值用于根据第一实施例的变焦镜头所获得的第一数值实施例的像差，其中图2示出了在广角端测得的球差、像散和畸变；
图3的曲线图示出了在中间焦距处测得的球差、像散和畸变；
图4的曲线图示出了在摄远端测得的球差、像散和畸变；
图5是示出根据本发明第二实施例的变焦镜头的镜头构造的示意图；
图6的曲线图与图7和图8一同示出了将具体数值用于根据第二实施例的变焦镜头所获得的第二数值实施例的像差，其中图6示出了在广角端测得的球差、像散和畸变；
图7的曲线图示出了在中间焦距处测得的球差、像散和畸变；
图8的曲线图示出了在摄远端测得的球差、像散和畸变；
图9是示出根据本发明第三实施例的变焦镜头的镜头构造的示意图；
图10的曲线图与图11和图12一同示出了将具体数值用于根据第三实施例的变焦镜头所获得的第三数值实施例的像差，其中图10示出了在广角端测得的球差、像散和畸变；
图11的曲线图示出了在中间焦距处测得的球差、像散和畸变；
图12的曲线图示出了在摄远端测得的球差、像散和畸变；
图13是示出根据本发明第四实施例的变焦镜头的镜头构造的示意图；
图14的曲线图与图15和图16一同示出了将具体数值用于根据第四实施例的变焦镜头所获得的第四数值实施例的像差，其中图14示出了在广角端测得的球差、像散和畸变；
图15的曲线图示出了在中间焦距处测得的球差、像散和畸变；
图16的曲线图示出了在摄远端测得的球差、像散和畸变；
图17是示出根据本发明第五实施例的变焦镜头的镜头构造的示意图；
图18的曲线图与图19和图20一同示出了将具体数值用于根据第五实施例的变焦镜头所获得的第五数值实施例的像差，其中图18示出了在广角端测得的球差、像散和畸变；
图19的曲线图示出了在中间焦距处测得的球差、像散和畸变；
图20的曲线图示出了在摄远端测得的球差、像散和畸变；
图21是示出根据本发明一种实施例的图像捕获设备的框图。
具体实施方式
下面将参考附图对根据本发明的变焦镜头以及图像捕获设备的实施例进行说明。
首先将说明根据本发明一种实施例的变焦镜头。
该变焦镜头从物方开始依次包括下列项：具有正屈光度的第一透镜组；具有负屈光度的第二透镜组；具有正屈光度的第三透镜组；以及具有正屈光度的第四透镜组。在屈光度从广角端(或最大广角状态)向摄远端(或最大摄远状态)改变的过程中，第一透镜组、第三透镜组和第四透镜组向物方移动，使得第一透镜组与第二透镜组之间的距离增大，第二透镜组与第三透镜组之间的距离减小，第三透镜组与第四透镜组之间的距离减小。该变焦镜头满足下列关系式(1)和(2)：
(1)1.8＜f3/fw＜5，
(2)-2.5＜2×D3/f2＜-1.5，
其中，f3表示第三透镜组的复合焦距；fw表示整个系统在广角端的复合焦距；D3表示在摄远端处，从第三透镜组最接近物方的表面穿过的轴向光线离开光轴的高度；f2表示第二透镜组的复合焦距。
在这种变焦镜头中，通过采用上述构造，可以实现高性能和紧凑性，并能确保足够的后焦距。
关系式(1)的目的是对第三透镜组的焦距进行限制。如果满足关系式(1)，则可以使摄远端的球差校正与提供适当的后焦距这二者以相容方式实现。如果f3/fw的值超过了关系式(1)中限定的上限，则第三透镜组的屈光度下降，使得在变焦过程中第三透镜组的移动(travel)量增大，从而增大变焦镜头的总长度。如果f3/fw的值降到低于关系式(1)中限定的下限，则第三透镜组的屈光度增大，使得第三透镜组中产生的球差难以校正。另外，还难以在广角端确保所需的后焦距。
关系式(2)的目的是对第二透镜组的焦距与高度之比进行限制，所述高度是在摄远端情况下穿过第三透镜组中最靠近物方的表面的轴向光线离开光轴的高度。如果满足关系式(2)，则光学系统可以在整个变焦范围内具有小的F数，并可以恰当地校正摄远端的球差。如果2×D3/f2的值超过了关系式(2)中限定的上限，则第二透镜组的屈光度降低，使得难以确保广角端的照度。如果2×D3/f2的值降到低于关系式(2)中限定的下限，则摄远端情况下穿过第三透镜组中最靠近物方的表面的轴向光线的位置较高，使得难以校正球差。另外，第二透镜组的屈光度过度增大，使得特别难以校正广角端的畸变。
在该变焦镜头中，优选地除了满足关系式(1)和(2)之外，还满足下列关系式(3)：
(3)-0.8＜f2/fw＜-0.2。
关系式(3)的目的是对第二透镜组的焦距进行限制。如果满足关系式(3)，则可以使广角端的场曲校正与提供适当的后焦距以相容方式实现。如果f2/fw的值超过了关系式(3)中限定的上限，则第二透镜组的屈光度下降，使得特别难以在广角端确保照度。如果f2/fw的值降到低于关系式(3)中限定的下限，则第二透镜组的屈光度过度增大，使得难以校正广角端的场曲。
在该变焦镜头中，优选地除了满足关系式(1)和(2)之外，还满足下列关系式(4)：
(4)1.2＜β2w/β2t＜1.7，
其中β2w表示广角端情况下第二透镜组的横向放大率，β2t表示摄远端情况下第二透镜组的横向放大率。
关系式(4)的目的是对第二透镜组在广角端情况下的横向放大率与摄远端情况下的横向放大率之比进行限制。如果满足关系式(4)，则可以使摄远端的球差校正与实现较广阔的视角以相容方式实现。如果β2w/β2t的值超过了关系式(4)中限定的上限，则第二透镜组对变焦的负担过重，使得难以在摄远端校正球差。如果β2w/β2t的值降到低于关系式(4)中限定的下限，则第二透镜组对变焦的负担较小，所以在实现的变焦镜头具有较广阔的角度时，其总长度会增大而对微型化造成障碍。
在该变焦镜头中，优选地，第三透镜组和第四透镜组中任一者包括至少一个采用了折射率不小于1.9的玻璃部件的透镜。例如，在负透镜中采用折射率不小于1.9的玻璃部件可以减小负透镜的曲率，特别是能够减小彗差的发生。
在该变焦镜头中，还优选地使第二透镜组沿光轴移动来执行聚焦。通过使第二透镜组在光轴方向上移动来执行聚焦，可以减小广角端聚焦过程中的移动量，并可以确保摄远端聚焦过程中的较大移动量。因此，可以缩短最小成像距离，保持了变焦镜头的紧凑性。
在该变焦镜头中，还优选地在第二透镜组中包括至少一个非球面。因此，可以令人满意地既校正广角端的畸变，又校正摄远端的球差。
特别是，优选地使第二透镜组中设置的非球面满足下列关系式(5)：
(5)2＜(|X|-|X0|)/(C0×(N′-N)×f2)＜30，
其中，X表示非球面的表面形状，X0表示非球面的基准球面形状，C0表示非球面的基准球面曲率，N表示非球面的物方介质折射率，N′表示非球面的像方介质折射率。
关系式(5)的目的是对第二透镜组的物方设置的非球面进行限制，以使正屈光度随着第二透镜组远离光轴运动而变强。如果满足关系式(5)，则可以令人满意地校正广角端的畸变以及摄远端的球差。如果(|X|-|X0|)/(C0×(N′-N)×f2)的值超过了关系式(5)中限定的上限，则非球面的屈光度过度增大，使得难以校正摄远端的球差。如果(|X|-|X0|)/(C0×(N′-N)×f2)的值降到低于关系式(5)中限定的下限，则非球面的屈光度过度降低，使得难以校正广角端的畸变。
下面将参考附图和表格，对根据本发明的变焦镜头具体实施例、以及将具体数值用于这些实施例所获得的数值实施例进行说明。
注意，在各个实施例中会引入非球面，该非球面可以由下面的公式1限定。
[公式1]
X = y 2 · c 2 1 + 1 - ϵ · y 2 · c 2 + Σ A i · Y i
在公式1中，x表示从透镜顶点沿光轴方向的距离，y表示沿垂直于光轴的方向看去的高度，c表示透镜表面在顶点处的近轴曲率，ε表示圆锥常数，Ai表示第i阶非球面系数。
图1示出了根据第一实施例的变焦镜头1在广角端的构造，并用箭头分别表示了沿光轴方向构成其的透镜组朝摄远端运动的轨迹。
变焦镜头1从物方起依次包括：具有正屈光度的第一透镜组Gr1、具有负屈光度的第二透镜组Gr2、具有正屈光度的第三透镜组Gr3、以及具有正屈光度的第四透镜组Gr4。在从广角端向摄远端进行变焦的过程中，第一至第四透镜组如图1中箭头所示分别向物方运动，使得第一透镜组Gr1与第二透镜组Gr2之间的距离增大、第二透镜组Gr2与第三透镜组Gr3之间的距离减小、并且第三透镜组Gr3与第四透镜组Gr4之间的距离减小。此外，第二透镜组Gr2沿光轴运动以进行聚焦。
第一透镜组Gr1从物方起依次包括：胶合负透镜，由负弯月透镜G1和正弯月透镜G2组成，每个弯月透镜的凸面面向物方；正弯月透镜G3，其凸面面向物方。第二透镜组Gr2从物方起依次包括：负弯月透镜G4，其凸面面向物方并且具有由非球面形成的物方表面；双凹负透镜G5；双凸正透镜G6；双凸正透镜G7；以及负弯月透镜G8，其凹面面向物方。第三透镜组Gr3从物方起依次包括：胶合正透镜，由负弯月透镜G9和双凸正透镜G10组成，负弯月透镜G9的凸面面向物方；双凸正透镜G11；以及负弯月透镜G12，其凸面面向物方。第四透镜组Gr4从物方起依次包括：双凸正透镜G13；双凸正透镜G14；胶合负透镜，由双凸正透镜G15以及双凹负透镜G16组成；正弯月透镜G17，其凸面面向物方；正弯月透镜G18，其凹面面向物方。此外，孔径光阑SS设置在第三透镜组Gr3的物方附近。孔径光阑SS随着第三透镜组Gr3一起运动。
表1示出了第一数值实施例的透镜数据，该实施例中，将具体数值应用于根据第一实施例的变焦镜头1。在表1以及其他的透镜数据表中，“ri”表示从物方算起第i个表面的近轴曲率半径，“di”表示第i表面与第(i+1)表面之间的轴向表面距离，“Ni”表示从物方算起的第i个玻璃部件相对于d线的折射率，“vi”表示从物方算起的第i个玻璃部件相对于d线的阿贝数。“di”中的“可变”表示轴向表面距离是可变的。另外，在胶合透镜中，任何透镜胶合材料都被看作介质，同样用“ri”、“di”、“Ni”和“vi”来表示各个胶合材料。
[表1]
曲率半径 轴向表面距离 折射率 阿贝数
r1＝380.826 d1＝2.000 N1＝1.84666 v1＝23.78
r2＝72.247 d2＝0.010 N2＝1.51400 v2＝42.83
r3＝72.247 d3＝7.100 N3＝1.83481 v3＝42.72
r4＝361.349 d4＝0.150
r5＝55.736 d5＝6.308 N4＝1.83481 v4＝42.72
r6＝142.399 d6＝可变
r7＝81.675 d7＝1.550 N5＝1.77250 v5＝49.36
r8＝17.045 d8＝9.071
r9＝-35.884 d9＝1.200 N6＝1.81600 v6＝46.57
r10＝49.580 d10＝0.150
r11＝40.297 d11＝3.363 N7＝1.84666 v7＝23.78
r12＝-1842.842 d12＝2.271
r13＝846.797 d13＝3.127 N8＝1.84666 v8＝23.78
r14＝-62.996 d14＝2.682
r15＝-20.247 d15＝1.000 N9＝1.80420 v9＝46.50
r16＝-33.685 d16＝可变
r17＝孔径光阑 d17＝1.500
r18＝38.026 d18＝1.000 N10＝1.88300 v10＝40.80
r19＝24.805 d19＝0.010 N11＝1.51400 v11＝42.83
r20＝24.805 d20＝8.112 N12＝1.56883 v12＝56.04
r21＝-86.242 d21＝0.150
r22＝130.849 d22＝3.554 N13＝1.83481 v13＝42.72
r23＝-120.044 d23＝2.170
r24＝-44.185 d24＝1.200 N14＝1.90366 v14＝31.32
r25＝-12.208 d25＝可变
r26＝36.740 d26＝7.294 N15＝1.49700 v15＝81.61
r27＝-72.517 d27＝0.150
r28＝64.658 d28＝5.476 N16＝1.49700 v16＝81.61
r29＝-90.184 d29＝0.150
r30＝2222717 d30＝4.108 N17＝1.48749 v17＝70.44
r31＝-37.457 d31＝0.010 N18＝1.51400 v18＝42.83
r32＝-37.457 d32＝1.000 N19＝1.90366 v19＝31.32
r33＝53.948 d33＝1.726
r34＝260.760 d34＝1.350 N20＝1.77250 v20＝49.36
r35＝660.611 d35＝3.935
r36＝-44.092 d36＝4.533 N21＝1.84666 v21＝23.78
r37＝-31.997
在表1中，N2、v2、N11、v11、N18和v18表示胶合透镜中胶合材料的折射率和阿贝数。此外，第三透镜组Gr3中位置最接近像方的负弯月透镜G12以及第四透镜组Gr4中胶合负透镜像方的双凹透镜G16分别由折射率不小于1.9的玻璃部件形成。
第一透镜组Gr1与第二透镜组Gr2之间的距离d6、第二透镜组Gr2与孔径光阑SS之间的距离d16、以及第三透镜组Gr3与第四透镜组Gr4之间的距离d25在从广角端向摄远端进行变焦的过程中发生改变。表2示出了在广角端(f＝24.70)、广角端与摄远端之间的中间焦距(f＝38.02)、以及摄远端(f＝68.28)这些位置处测得的第一数值实施例中d6、d16和d25各自的值以及焦距f、F数FNO、视场角2ω。
[表2]
 f   24.70   38.02   68.28
 FNO   2.88   2.88   2.90
 2ω   83.6   59.0   34.3
 d6   2.139   10.121   28.794
 d16   16.107   7.458   1.200
 d25   9.686   4.008   1.300
第二透镜组Gr2中最接近物方的表面r7(即负弯月透镜G4的物方表面)、以及第四透镜组Gr4中正弯月透镜G17的像方表面r35由非球面形成。表3中示出了第一数值实施例中上述表面的非球面系数以及圆锥常数ε。
[表3]
非球面系数
r7
∈＝1.0000
A4＝0.93997750×10-5
A6＝-0.12988167×10-7
A8＝0.88123738×10-10
A10＝-0.27645578×10-12
A12＝0.46516027×10-15
r35
∈＝1.0000
A4＝0.17330725×10-4
A6＝0.40381324×10-8
A8＝0.28797489×10-10
A10＝-0.54060164×10-13
图2至图4各自示出了焦点位于无限远处时第一数值实施例中的球差、像散和畸变。图2示出了在广角端测得的这些像差，图3示出了在中间焦距下测得的这些像差，而图4示出了在摄远端测得的这些像差。在各个球差曲线图中，实线表示在d线处的球差，虚线表示正弦条件。在各个像散曲线图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。
图5示出了根据第二实施例的变焦镜头2在广角端的镜头构造，并用箭头分别表示了沿光轴方向构成其的透镜组朝摄远端运动的轨迹。
变焦镜头2从物方起依次包括：具有正屈光度的第一透镜组Gr1、具有负屈光度的第二透镜组Gr2、具有正屈光度的第三透镜组Gr3、以及具有正屈光度的第四透镜组Gr4。在从广角端向摄远端进行变焦的过程中，第一至第四透镜组如图5中箭头所示分别向物方运动，使得第一透镜组Gr1与第二透镜组Gr2之间的距离增大、第二透镜组Gr2与第三透镜组Gr3之间的距离减小、并且第三透镜组Gr3与第四透镜组Gr4之间的距离减小。此外，第二透镜组Gr2沿光轴运动以进行聚焦。
第一透镜组Gr1从物方起依次包括：胶合正透镜，由负弯月透镜G1和正弯月透镜G2组成，每个弯月透镜的凸面面向物方；正弯月透镜G3，其凸面面向物方。第二透镜组Gr2从物方起依次包括：负弯月透镜G4，其凸面面向物方，并具有由非球面形成的物方表面；双凹负透镜G5；双凸正透镜G6；双凸正透镜G7；负弯月透镜G8，其凸面面向像方。第三透镜组Gr3从物方起依次包括：胶合正透镜，由负弯月透镜G9和双凸正透镜G10组成，负弯月透镜G9的凸面面向物方；双凸正透镜G11；以及负弯月透镜G12，其凸面面向像方，并且物方表面由非球面形成。第四透镜组Gr4从物方起依次包括：双凸正透镜G13；胶合正透镜，由正弯月透镜G14和负弯月透镜G15组成，每个弯月透镜的凸面面向像方；双凹负透镜G16，其像方表面由非球面形成；以及正弯月透镜G17，其凸面面向像方。此外，孔径光阑SS设置在第三透镜组Gr3的物方附近。孔径光阑SS随着第三透镜组Gr3一起运动。
表4示出了第二数值实施例的透镜数据，该实施例中，将具体数值应用于根据第二实施例的变焦镜头2。
[表4]
曲率半径 轴向表面距离 折射率 阿贝数
r1＝220.968 d1＝2.000 N1＝1.84666 v1＝23.78
r2＝67.344 d2＝0.010 N2＝1.51400 v2＝42.83
r3＝67.344 d3＝7.100 N3＝1.83481 v3＝42.72
r4＝188.081 d4＝0.150
r5＝61.075 d5＝5.884 N4＝1.83481 v4＝42.72
r6＝160.241 d6＝可变
r7＝80.589 d7＝1.550 N5＝1.77250 v5＝49.36
r8＝17.614 d8＝10.462
r9＝-32.223 d9＝1.200 N6＝1.81600 v6＝46.57
r10＝54.199 d10＝0.150
r11＝47.963 d11＝3.940 N7＝1.84666 v7＝23.78
r12＝-158.194 d12＝0.323
r13＝569.272 d13＝2.886 N8＝1.84666 v8＝23.78
r14＝-87.234 d14＝2.949
r15＝-20.701 d15＝1.000 N9＝1.75500 v9＝52.32
r16＝-29.479 d16＝可变
r17＝孔径光阑 d17＝1.500
r18＝80.522 d18＝1.000 N10＝1.90366 v10＝31.32
r19＝63.033 d19＝0.010 N11＝1.51400 v11＝42.83
r20＝63.033 d20＝4.128 N12＝1.72916 v12＝54.67
r21＝-122.978 d21＝0.150
r22＝118.691 d22＝4.799 N13＝1.63854 v13＝55.45
r23＝-53.257 d23＝2.192
r24＝-29.020 d24＝1.200 N14＝1.81359 v14＝25.73
r25＝-53.543 d25＝可变
r26＝33.948 d26＝8.000 N15＝1.49700 v15＝81.61
r27＝-52.406 d27＝1.681
r28＝-152.975 d28＝6.261 N16＝1.49700 v16＝81.61
r29＝-20.731 d29＝0.010 N17＝1.51400 v17＝42.83
r30＝-20.731 d30＝6.225 N18＝1.83481 v18＝42.72
r31＝-30.059 d31＝0.150
r32＝-45.676 d32＝1.500 N19＝1.77250 v19＝49.36
r33＝123.139 d33＝3.473
r34＝-87.572 d34＝3.491 N20＝1.49700 v20＝81.61
r35＝-38.612
在表4中，N2、v2、N11、v11、N17和v17表示胶合透镜中胶合材料的折射率和阿贝数。此外，第三透镜组Gr3中胶合负透镜像方的负弯月透镜G9由折射率不小于1.9的玻璃部件形成。
第一透镜组Gr1与第二透镜组Gr2之间的距离d6、第二透镜组Gr2与孔径光阑SS之间的距离d16、以及第三透镜组Gr3与第四透镜组Gr4之间的距离d25在从广角端向摄远端进行变焦的过程中发生改变。表5示出了在广角端(f＝24.70)、广角端与摄远端之间的中间焦距(f＝38.02)、以及摄远端(f＝68.28)这些位置处测得的第二数值实施例中d6、d16和d25各自的值以及焦距f、F数FNO、视场角2ω。
[表5]
 f   24.70   38.02   68.28
 FNO   2.88   2.88   2.90
 2ω   83.9   59.0   34.3
 d6   2.030   9.776   32.586
 d16   17.990   7.910   1.200
 d25   9.848   3.901   1.300
第二透镜组Gr2中最接近物方的表面r7(即负弯月透镜G4的物方表面)、第三透镜组Gr3中最接近像方的负弯月透镜G12的物方表面r24、以及第四透镜组Gr4中双凹负透镜G16的像方表面r33由非球面形成。表6中示出了第二数值实施例中上述表面的非球面系数以及圆锥常数ε。
[表6]
非球面系数
r7
∈＝1.0000
A4＝0.87992287×10-5
A6＝-0.11175195×10-7
A8＝0.72787399×10-10
A10＝-0.21911883×10-12
A12＝0.34465493×1O-15
r24
∈＝1.0000
A4＝0.35660889×10-5
A6＝0.19876078×10-8
A8＝0.72664799×10-11
A10＝-0.23243164×10-13
r33
∈＝1.0000
A4＝0.17259768×10-4
A6＝0.37358412×10-8
A8＝0.23493941×10-10
A10＝-0.42928514×10-13
图6至图8各自示出了焦点位于无限远处时第二数值实施例中的球差、像散和畸变。图6示出了在广角端测得的这些像差。图7示出了在中间焦距下测得的这些像差。图8示出了在摄远端测得的这些像差。在各个球差曲线图中，实线表示在d线处的球差，虚线表示正弦条件。在各个像散曲线图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。
图9示出了根据第三实施例的变焦镜头3在广角端的镜头构造，并用箭头分别表示了沿光轴方向构成其的透镜组朝摄远端运动的轨迹。
变焦镜头3从物方起依次包括：具有正屈光度的第一透镜组Gr1、具有负屈光度的第二透镜组Gr2、具有正屈光度的第三透镜组Gr3、以及具有正屈光度的第四透镜组Gr4。在从广角端向摄远端进行变焦的过程中，第一至第四透镜组如图9中箭头所示分别向物方运动，使得第一透镜组Gr1与第二透镜组Gr2之间的距离增大、第二透镜组Gr2与第三透镜组Gr3之间的距离减小、并且第三透镜组Gr3与第四透镜组Gr4之间的距离减小。此外，第二透镜组Gr2沿光轴运动以进行聚焦。
第一透镜组Gr1从物方起依次包括：胶合正透镜，由负弯月透镜G1和正弯月透镜G2组成，每个弯月透镜的凸面面向物方；正弯月透镜G3，其凸面面向物方。第二透镜组Gr2从物方起依次包括：负弯月透镜G4；双凹负透镜G5；双凸正透镜G6；负弯月透镜G7，其凸面面向像方。透镜G4的凸面面向物方，还具有形成于物方表面上的树脂层，该树脂层具有由非球面形成的物方表面。第三透镜组Gr3从物方起依次包括：胶合正透镜，由负弯月透镜G8和双凸正透镜G9组成，负弯月透镜G8的凸面面向物方；双凸正透镜G10；以及负弯月透镜G11，其凸面面向像方。第四透镜组Gr4从物方起依次包括：双凸正透镜G12；双凸正透镜G13；胶合三片式负透镜；以及凸面面向像方的正弯月透镜G17。胶合三片式负透镜组件从物方起依次包括：双凹负透镜G14、双凸正透镜G15、以及双凹负透镜G16，其中双凹负透镜G16的像方表面由非球面形成。此外，孔径光阑SS设置在第三透镜组Gr3的物方附近。孔径光阑SS随着第三透镜组Gr3一起运动。
表7示出了第三数值实施例的透镜数据，该实施例中，将具体数值应用于根据第三实施例的变焦镜头3。
[表7]
曲率半径 轴向表面距离 折射率 阿贝数
r1＝499.925 d1＝1.800 N1＝1.84666 v1＝23.78
r2＝70.243 d2＝0.010 N2＝1.51400 v2＝42.83
r3＝70.243 d3＝7.839 N3＝1.83481 v3＝42.72
r4＝702.158 d4＝0.150
r5＝51.782 d5＝6.482 N4＝1.83481 v4＝42.72
r6＝127.256 d6＝可变
r7＝129.646 d7＝0.200 N5＝1.51460 v5＝49.96
r8＝66.952 d8＝1.100 N6＝1.83481 v6＝42.72
r9＝16.638 d9＝10.242
r10＝-27.950 d10＝1.200 N7＝1.77250 v7＝49.62
r11＝67.191 d11＝0.150
r12＝50.306 d12＝7.570 N8＝1.84666 v8＝23.78
r13＝-37.485 d13＝2.475
r14＝-21.750 d14＝1.000 N9＝1.80420 v9＝46.50
r15＝-42.712 d15＝可变
r16＝孔径光阑 d16＝1.500
r17＝37.205 d17＝1.000 N10＝1.88300 v10＝40.80
r18＝24.392 d18＝0.010 N11＝1.51400 v11＝42.83
r19＝24.392 d19＝8.279 N12＝1.56883 v12＝56.04
r20＝-75.238 d20＝0.150
r21＝88.368 d21＝3.765 N13＝1.83481 v13＝42.72
r22＝-140.100 d22＝2.200
r23＝-44.921 d23＝1.200 N14＝1.90366 v14＝31.32
r24＝-280.758 d24＝可变
r25＝38.490 d25＝7.474 N15＝1.49700 v15＝81.61
r26＝-50.523 d26＝1.120
r27＝48.357 d27＝3.844 N16＝1.49700 v16＝81.61
r28＝-260.303 d28＝1.161
r29＝-180.563 d29＝0.950 N17＝1.90366 v17＝31.32
r30＝52.719 d30＝0.000 N18＝1.51400 v18＝42.83
r31＝52.719 d31＝8.000 N19＝1.49700 v19＝81.61
r32＝-23.235 d32＝0.000 N20＝1.51400 v20＝42.83
r33＝-23.235 d33＝1.600 N21＝1.77250 v21＝49.36
r34＝-181.172 d34＝3.136
r35＝-70.591 d35＝4.743 N22＝1.90366 v22＝31.32
r36＝-36.247
在表7中，N2、v2、N11、v11、N18、v18、N20和v20表示胶合透镜中胶合材料的折射率和阿贝数。此外，第三透镜组Gr3中最接近像方的负弯月透镜G11、第四透镜组Gr4中胶合三片式结构物方的双凹透镜G14、以及第四透镜组Gr4中最接近像方的正弯月透镜G17分别由折射率不小于1.9的玻璃部件形成。
第一透镜组Gr1与第二透镜组Gr2之间的距离d6、第二透镜组Gr2与孔径光阑SS之间的距离d15、以及第三透镜组Gr3与第四透镜组Gr4之间的距离d24在从广角端向摄远端进行变焦的过程中发生改变。表8示出了在广角端(f＝24.70)、广角端与摄远端之间的中间焦距(f＝37.98)、以及摄远端(f＝68.28)这些位置处测得的第三数值实施例中d6、d15和d24各自的值以及焦距f、F数FNO、视场角2ω。
[表8]
 f   24.70   37.98   68.28
 FNO   2.88   2.88   2.90
 2ω   83.6   58.8   34.3
 d6   2.667   11.578   27.552
 d15   14.555   7.229   1.200
 d24   8.110   3.155   0.500
第二透镜组Gr2中最接近物方的表面(即形成于负弯月透镜G4物方表面上的树脂层的物方表面r7)、以及第四透镜组Gr4中胶合三片式负透镜的像方表面r34(即双凹负透镜G16的像方表面)由非球面形成。表9中示出了第三数值实施例中上述表面的非球面系数以及圆锥常数ε。
[表9]
非球面系数
r7
∈＝1.0000
A4＝0.17178371×10-4
A6＝-0.34835652×10-7
A8＝0.16518227×10-9
A10＝-0.47170207×10-12
A12＝0.74692047×10-15
r34
∈＝1.0000
A4＝0.16716100×10-4
A6＝-0.20740902×10-8
A8＝0.86242802×10-11
A10＝-0.34989489×10-13
图10至图12各自示出了焦点位于无限远处时第三数值实施例中的球差、像散和畸变。图10示出了在广角端测得的这些像差。图11示出了在中间焦距下测得的这些像差。图12示出了在摄远端测得的这些像差。在各个球差曲线图中，实线表示在d线处的球差，虚线表示正弦条件。在各个像散曲线图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。
图13示出了根据第四实施例的变焦镜头4在广角端的镜头构造，并用箭头分别表示了沿光轴方向构成其的透镜组朝摄远端运动的轨迹。
变焦镜头4从物方起依次包括：具有正屈光度的第一透镜组Gr1、具有负屈光度的第二透镜组Gr2、具有正屈光度的第三透镜组Gr3、以及具有正屈光度的第四透镜组Gr4。在从广角端向摄远端进行变焦的过程中，第一至第四透镜组如图13中箭头所示分别向物方运动，使得第一透镜组Gr1与第二透镜组Gr2之间的距离增大、第二透镜组Gr2与第三透镜组Gr3之间的距离减小、并且第三透镜组Gr3与第四透镜组Gr4之间的距离减小。此外，第二透镜组Gr2沿光轴运动以进行聚焦。
第一透镜组Gr1从物方起依次包括：胶合正透镜，由负弯月透镜G1和正弯月透镜G2组成，每个弯月透镜的凸面面向物方；正弯月透镜G3，其凸面面向物方。第二透镜组Gr2从物方起依次包括：负弯月透镜G4，其凸面面向物方，并具有由非球面形成的物方表面；双凹负透镜G5；双凸正透镜G6；负弯月透镜G7，其凸面面向像方。第三透镜组Gr3从物方起依次包括：胶合正透镜，由负弯月透镜G8和双凸正透镜G9组成，负弯月透镜G8的凸面面向物方；双凸正透镜G10；以及负弯月透镜G11，其凸面面向像方。第四透镜组Gr4从物方起依次包括：双凸正透镜G12；双凸正透镜G13；胶合三片式负透镜；以及凸面面向像方的正弯月透镜G17。胶合三片式负透镜组件从物方起依次包括：双凹负透镜G14、双凸正透镜G15、以及双凹负透镜G16，其中双凹负透镜G16的像方表面由非球面形成。此外，孔径光阑SS设置在第三透镜组Gr3的物方附近。孔径光阑SS随着第三透镜组Gr3一起运动。
表10示出了第四数值实施例的透镜数据，该实施例中，将具体数值应用于根据第四实施例的变焦镜头4。
[表10]
曲率半径 轴向表面距离 折射率 阿贝数
r1＝499.870 d1＝1.800 N1＝1.84666 v1＝23.78
r2＝72.433 d2＝0.010 N2＝1.51400 v2＝42.83
r3＝72.433 d3＝7.549 N3＝1.83481 v3＝42.72
r4＝543.957 d4＝0.150
r5＝51.875 d5＝6.422 N4＝1.83481 v4＝42.72
r6＝120.440 d6＝可变
r7＝101.813 d7＝1.300 N5＝1.77250 v5＝49.36
r8＝16.363 d8＝9.742
r9＝-28.617 d9＝1.000 N6＝1.75500 v6＝52.32
r10＝75.219 d10＝0.259
r11＝50.587 d11＝7.819 N7＝1.80518 v7＝25.46
r12＝-40.687 d12＝2.355
r13＝-20.462 d13＝1.000 N8＝1.77250 v8＝49.62
r14＝-36.019 d14＝可变
r15＝孔径光阑 d15＝1.700
r16＝41.010 d16＝1.000 N9＝1.88300 v9＝40.80
r17＝23.512 d17＝0.010 N10＝1.51400 v10＝42.83
r18＝23.512 d18＝8.316 N11＝1.65844 v11＝50.85
r19＝-90.909 d19＝0.150
r20＝116.447 d20＝3.429 N12＝1.83481 v12＝42.72
r21＝-130.962 d21＝1.860
r22＝-47.713 d22＝1.200 N13＝1.90366 v13＝31.32
r23＝-328.584 d23＝可变
r24＝36.187 d24＝7.840 N14＝1.49700 v14＝81.61
r25＝-50.232 d25＝0.150
r26＝56.411 d26＝3.716 N15＝1.49700 v15＝81.61
r27＝-217.711 d27＝1.286
r28＝-130.474 d28＝0.950 N16＝1.90366 v16＝31.32
r29＝59.677 d29＝0.010 N17＝1.51400 v17＝42.83
r30＝59.677 d30＝8.271 N18＝1.48749 v18＝70.44
r31＝-23.811 d31＝0.010 N19＝1.51400 v19＝42.83
r32＝-23.811 d32＝1.450 N20＝1.77250 v20＝49.36
r33＝236.729 d33＝4.472
r34＝-69.191 d34＝3.884 N21＝1.83400 v21＝37.34
r35＝-33.324
在表10中，N2、v2、N10、v10、N17、v17、N19和v19表示胶合透镜中胶合材料的折射率和阿贝数。此外，第三透镜组Gr3中最接近像方的负弯月透镜G11以及第四透镜组Gr4中胶合三片式结构物方的双凹透镜G14分别由折射率不小于1.9的玻璃部件形成。
第一透镜组Gr1与第二透镜组Gr2之间的距离d6、第二透镜组Gr2与孔径光阑SS之间的距离d14、以及第三透镜组Gr3与第四透镜组Gr4之间的距离d23在从广角端向摄远端进行变焦的过程中发生改变。表11示出了在广角端(f＝24.70)、广角端与摄远端之间的中间焦距(f＝37.98)、以及摄远端(f＝68.28)这些位置处测得的第四数值实施例中d6、d15和d24各自的值以及焦距f、F数FNO、视场角2ω。
[表11]
 f   24.70   37.98   68.28
 FNO   2.89   2.89   2.91
 2ω   83.9   59.2   34.5
 d6   2.869   10.842   28.691
 d14   15.651   7.280   1.000
 d23   8.317   3.117   0.500
第二透镜组Gr2中最接近物方的表面(即负弯月透镜G4的物方表面r7)、以及第四透镜组Gr4中胶合三片式负透镜的像方表面r33由非球面形成。表12中示出了第三数值实施例中上述表面的非球面系数以及圆锥常数ε。
[表12]
非球面系数
r7
∈＝1.0000
A4＝0.12935357×10-4
A6＝-0.24245077×10-7
A8＝0.13473347×10-9
A10＝-0.40439169×10-12
A12＝0.64586668×10-15
r33
∈＝1.0000
A4＝0.17256069×10-4
A6＝-0.25915582×10-8
A8＝0.10983191×10-10
A10＝-0.38855952×10-13
 图14至图16各自示出了焦点位于无限远处时第四数值实施例中的球差、像散和畸变。图14示出了在广角端测得的这些像差。图15示出了在中间焦距下测得的这些像差。图16示出了在摄远端测得的这些像差。在各个球差曲线图中，实线表示在d线处的球差，虚线表示正弦条件。在各个像散曲线图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。
图17示出了根据第五实施例的变焦镜头5在广角端的镜头构造，并用箭头分别表示了沿光轴方向构成其的透镜组朝摄远端运动的轨迹。
变焦镜头5从物方起依次包括：具有正屈光度的第一透镜组Gr1、具有负屈光度的第二透镜组Gr2、具有正屈光度的第三透镜组Gr3、以及具有正屈光度的第四透镜组Gr4。在从广角端向摄远端进行变焦的过程中，第一至第四透镜组如图17中箭头所示分别向物方运动，使得第一透镜组Gr1与第二透镜组Gr2之间的距离增大、第二透镜组Gr2与第三透镜组Gr3之间的距离减小、并且第三透镜组Gr3与第四透镜组Gr4之间的距离减小。此外，第二透镜组Gr2沿光轴运动以进行聚焦。
第一透镜组Gr1从物方起依次包括：胶合正透镜，由负弯月透镜G1和正弯月透镜G2组成，每个弯月透镜的凸面面向物方；正弯月透镜G3，其凸面面向物方。第二透镜组Gr2从物方起依次包括：负弯月透镜G4，其凸面面向物方，并具有由非球面形成的物方表面；双凹负透镜G5；双凸正透镜G6；负弯月透镜G7，其凸面面向像方。第三透镜组Gr3从物方起依次包括：胶合正透镜，由负弯月透镜G8和双凸正透镜G9组成，负弯月透镜G8的凸面面向物方；双凸正透镜G10；以及负弯月透镜G11，其凸面面向像方。第四透镜组Gr4从物方起依次包括：双凸正透镜G12；双凸正透镜G13；胶合三片式负透镜；以及凸面面向像方的正弯月透镜G17。胶合三片式负透镜组件从物方起依次包括：双凹负透镜G14、双凸正透镜G15、以及双凹负透镜G16，其中双凹负透镜G16的像方表面由非球面形成。此外，孔径光阑SS设置在第三透镜组Gr3的物方附近。孔径光阑SS随着第三透镜组Gr3一起运动。
表13示出了第五数值实施例的透镜数据，该实施例中，将具体数值应用于根据第五实施例的变焦镜头5。
[表13]
曲率半径 轴向表面距离 折射率 阿贝数
r1＝504.081 d1＝1.800 N1＝1.84666 v1＝23.78
r2＝71.854 d2＝0.010 N2＝1.51400 v2＝42.83
r3＝71.854 d3＝7.700 N3＝1.83481 v3＝42.72
r4＝584.881 d4＝0.150
r5＝50.971 d5＝6.500 N4＝1.83481 v4＝42.72
r6＝117.843 d6＝可变
r7＝98.067 d7＝1.250 N5＝1.77250 v5＝49.36
r8＝16.107 d8＝9.330
r9＝-30.479 d9＝1.000 N6＝1.80420 v6＝46.50
r10＝73.121 d10＝0.290
r11＝49.985 d11＝6.960 N7＝1.84666 v7＝23.78
r12＝-43.586 d12＝2.660
r13＝-19.820 d13＝1.000 N8＝1.77250 v8＝49.62
r14＝-34.419 d14＝可变
r15＝孔径光阑 d15＝1.700
r16＝44.559 d16＝1.000 N9＝1.88300 v9＝40.80
r17＝22.781 d17＝0.010 N10＝1.51400 v10＝42.83
r18＝22.781 d18＝8.540 N11＝1.72000 v11＝50.34
r19＝-90.909 d19＝0.150
r20＝141.075 d20＝3.060 N12＝1.83481 v12＝42.72
r21＝-154.416 d21＝2.020
r22＝-46.164 d22＝1.100 N13＝1.90366 v13＝31.32
r23＝-191.269 d23＝可变
r24＝36.148 d24＝7.700 N14＝1.49700 v14＝81.61
r25＝-52.812 d25＝0.250
r26＝66.234 d26＝4.200 N15＝1.49700 v15＝81.61
r27＝-84.106 d27＝0.760
r28＝-100.000 d28＝0.950 N16＝1.90366 v16＝31.32
r29＝73.539 d29＝0.010 N17＝1.51400 v17＝42.83
r30＝73.539 d30＝8.100 N18＝1.48749 v18＝70.44
r31＝-23.330 d31＝0.010 N19＝1.51400 v19＝42.83
r32＝-23.330 d32＝1.450 N20＝1.77250 v20＝49.36
r33＝296.121 d33＝5.000
r34＝-61.290 d34＝3.880 N21＝1.83400 v21＝37.34
r35＝-32.148
在表13中，N2、v2、N10、v10、N17、v17、N19和v19表示胶合透镜中胶合材料的折射率和阿贝数。此外，第三透镜组Gr3中最接近像方的负弯月透镜G11以及第四透镜组Gr4中胶合三片式结构物方的双凹透镜G14分别由折射率不小于1.9的玻璃部件形成。
第一透镜组Gr1与第二透镜组Gr2之间的距离d6、第二透镜组Gr2与孔径光阑SS之间的距离d14、以及第三透镜组Gr3与第四透镜组Gr4之间的距离d23在从广角端向摄远端进行变焦的过程中发生改变。表14示出了在广角端(f＝24.70)、广角端与摄远端之间的中间焦距(f＝37.98)、以及摄远端(f＝67.95)这些位置处测得的第五数值实施例中d6、d15和d24各自的值以及焦距f、F数FNO、视场角2ω。
[表14]
 f   24.70   37.98   67.95
 FNO   2.88   2.88   2.90
 2ω   83.8   59.1   34.7
 d6   2.778   12.920   27.688
 d14   15.202   7.708   1.000
 d23   8.124   3.250   0.500
第二透镜组Gr2中最接近物方的表面(即负弯月透镜G4的物方表面r7)、以及第四透镜组Gr4中胶合三片式负透镜的像方表面r33(即双凹负透镜G16的像方表面)由非球面形成。表15中示出了第三数值实施例中上述表面的非球面系数以及圆锥常数ε。
[表15]
非球面系数
r7
∈＝1.0000
A4＝0.12736009×10-4
A6＝-0.67365016×10-8
A8＝-0.71808301×10-10
A10＝0.78825874×10-12
A12＝-0.26948768×10-14
A14＝0.37189316×10-17
r33
∈＝1.0000
A4＝0.17495023×10-4
A6＝0.38801483×10-8
A8＝-0.11234198×10-9
A10＝0.10535738×10-11
A12＝-0.46012946×10-14
A14＝0.73037374×10-17
图18至图20各自示出了焦点位于无限远处时第五数值实施例中的球差、像散和畸变。图18示出了在广角端测得的这些像差。图19示出了在中间焦距下测得的这些像差。图20示出了在摄远端测得的这些像差。在各个球差曲线图中，实线表示在d线处的球差，虚线表示正弦条件。在各个像散曲线图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。
下表16示出了在第一至第五数值实施例中公开的变焦镜头中实现关系式(1)至(5)的条件所用的数值以及各个关系式，其中，对于关系式(5)略去了“关系式”中的说明。
[表16]
关系式 数值实施例1 数值实施例2 数值实施例3 数值实施例4 数值实施例5
(1)f3/fw 2.09 2.08 2.20 2.28 2.24
(2)D3/f2 -0.67 -0.73 -0.63 -0.66 -0.65
(3)f2/fw -1.87 -1.63 -1.95 -1.83 -1.83
(4)β2w/β2t 1.49 1.46 1.55 1.51 1.51
(5)略去 5.44 4.70 17.77 7.79 8.04
由上表16可见，根据第一至第五数值实施例的变焦镜头满足关系式(1)至(5)。此外，如像差曲线图中所示，对它们的像差进行的校正在广角端、广角端与摄远端之间的中间焦距、以及摄远端之间获得了良好的平衡。
下面将说明根据本发明一种实施例的图像捕获设备。
这种图像捕获设备包括变焦镜头以及图像传感器，图像传感器用于将变焦镜头形成的光学图像转换成电信号。该变焦镜头从物方开始依次包括下列项：具有正屈光度的第一透镜组；具有负屈光度的第二透镜组；具有正屈光度的第三透镜组；以及具有正屈光度的第四透镜组。在屈光度从广角端向摄远端改变的过程中，第一透镜组、第三透镜组和第四透镜组向物方移动，使得第一透镜组与第二透镜组之间的距离增大，第二透镜组与第三透镜组之间的距离减小，第三透镜组与第四透镜组之间的距离减小。该变焦镜头满足下列关系式(1)和(2)：
(1)1.8＜f3/fw＜5，
(2)-2.5＜2×D3/f2＜-1.5，
其中，f3表示第三透镜组的复合焦距；fw表示整个系统在广角端的复合焦距；D3表示在摄远端处，从第三透镜组最接近物方的表面穿过的轴向光线离开光轴的高度；f2表示第二透镜组的复合焦距。
图21是根据本发明的图像捕获设备一种实施例的数码相机框图。
数码相机10构造成一种可互换镜头的所谓“单镜头反射式相机”。数码相机10设计成以如下方式使用：镜头单元20以可拆卸的方式安装到具有图像传感器的相机体30。
镜头单元20包括驱动部分和控制部分。驱动部分用于对变焦镜头或单焦距镜头以及镜头的各个部件进行驱动。控制部分用于对驱动部分进行驱动和控制。镜头单元20可以使用上述变焦镜头中任一种作为镜头。即，镜头单元20可以使用根据上述实施例及其数值实施例中公开的变焦镜头1至5中所述变焦镜头的任一种，或者根据除了上述实施例及数值实施例之外的其他实施例的镜头。在用上述镜头作为变焦镜头21时，镜头单元20包括各种驱动部分，例如在变焦过程中使预定透镜组运动的变焦驱动部分22、在聚焦过程中使预定透镜组运动的聚焦驱动部分23、以及用于改变孔径光阑直径的光圈驱动部分24。镜头单元20还包括镜头控制CPU(中央处理单元)25，用于对这些驱动部分进行驱动。
相机体30包括图像传感器31，图像传感器31用于将变焦镜头21形成的光学图像转换成电信号。另外，图像传感器3 1前设有跳起反射镜(jump-up mirror)32，将光从变焦镜头21导向五角棱镜33，进而从五角棱镜33导向目镜或接眼镜(ocular lens)34。这样，摄影者可以通过目镜34观看由变焦镜头21形成的光学图像。
作为图像传感器31，例如可以采用CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)。从图像传感器31输出的电图像信号在图像处理电路35受到各种处理，然后以预定方法进行数据压缩，并以图像数据的形式临时储存在图像存储器36中。
相机控制CPU(中央处理单元)37将相机体30和镜头20作为一个整体进行总的控制。CPU37将临时储存在图像存储器36中的图像数据释放，以显示在液晶显示装置38上或者储存在外部存储器39中。另外，相机控制CPU37还读出储存在外部存储器39中的图像数据以将其显示在液晶显示装置38上。操作部分40包括快门释放开关和变焦开关，来自操作部分40的信号被供给相机控制CPU37，CPU37响应于来自操作部分40的这些信号对各个部件进行控制。例如，在对快门释放开关进行操作时，相机控制CPU37将一个命令给予反射镜驱动部分41，并将另一个命令给予计时控制部分42。这样，反射镜驱动部分41使跳起反射镜32如图中双点划线所示跳起，从而使光线可以从变焦镜头21进入图像传感器31，计时控制部分42对图像传感器处的信号读取计时进行控制。相机体30与镜头单元20通过通信连接器43实现互连。与变焦镜头21有关的信号(例如AF(自动聚焦)型号、AE(自动曝光)信号、变焦信号)从相机控制CPU 37经过通信连接器43发送到镜头控制CPU25，然后镜头控制CPU25对变焦驱动部分21、聚焦驱动部分23和光圈驱动部分24进行控制，从而将变焦镜头21设置到预定状态。
在本发明的上述实施例中可以实现高性能和紧凑性，并可以确保足够的后焦距。
尽管上述实施例中公开的图像捕获设备是单镜头反射式相机的形式，但是该装置也可以用于固定镜头的相机。或者，图像捕获设备不仅可以是数码相机，也可以是银盐胶片式相机。
另外，上文对各种实施例的说明中涉及到的各部分形状以及数值仅作为说明目的而列举的示例，以便理解实施本发明的各种实施例，这些实施例不应理解为对本发明技术范围的限制。
本领域技术人员应当明白，取决于设计需求和其他因素，在权利要求及其等同形式的范围内，可以出现各种变更、组合、子组合和替换形式。
相关申请的交叉引用
此说明书包含与2006年10月2日提交给日本特许厅的日本专利申请JP2006-270764有关的主题，该申请的全部内容通过引用而结合于此。

Claims (7)

1.一种变焦镜头，从物方起依次包括：
第一透镜组，具有正屈光度；
第二透镜组，具有负屈光度；
第三透镜组，具有正屈光度；和
第四透镜组，具有正屈光度，其中：
在从广角端向摄远端变焦的过程中，所述第一透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组向物方运动，使得所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的距离增大、所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的距离减小、所述第三透镜组与所述第四透镜组之间的距离减小，并且
所述变焦镜头满足下列关系式(1)和(2)：
(1)1.8＜f3/fw＜5，
(2)-2.5＜2×D3/f2＜-1.5，
其中，f3表示所述第三透镜组的复合焦距；fw表示整个系统在广角端的复合焦距；D3表示在摄远端处，从所述第三透镜组最接近物方的表面穿过的轴向光线离开光轴的高度；f2表示所述第二透镜组的复合焦距。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，下列关系式(3)得到满足：
(3)-0.8＜f2/fw＜-0.2。
3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，下列关系式(4)得到满足：
(4)1.2＜β2w/β2t＜1.7，
其中β2w表示在广角端的横向放大率，β2t表示在摄远端的横向放大率。
4.根据权利要求1所述的变焦镜头，在所述第三透镜组和所述第四透镜组这二者的任一者中包括使用了折射率不小于1.9的玻璃部件的至少一个透镜。
5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，通过使所述第二透镜组沿所述光轴运动来进行聚焦。
6.根据权利要求1所述的变焦镜头，在所述第二透镜组中包括至少一个非球面。
7.一种图像捕获设备，具有变焦镜头和图像传感器，所述图像传感器用于将所述变焦镜头形成的光学图像转换成电信号，其中：
所述变焦镜头从物方起依次包括：
第一透镜组，具有正屈光度；
第二透镜组，具有负屈光度；
第三透镜组，具有正屈光度；和
第四透镜组，具有正屈光度，其中：
在从广角端向摄远端变焦的过程中，所述第一透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组向物方运动，使得所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的距离增大、所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的距离减小、所述第三透镜组与所述第四透镜组之间的距离减小，并且
所述变焦镜头满足下列关系式(1)和(2)：
(1)1.8＜f3/fw＜5，
(2)-2.5＜2×D3/f2＜-1.5，
其中，f3表示所述第三透镜组的复合焦距；fw表示整个系统在广角端的复合焦距；D3表示在摄远端处，从所述第三透镜组最接近物方的表面穿过的轴向光线离开光轴的高度；f2表示所述第二透镜组的复合焦距。
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