CN101414051B - 变焦镜头及包括该变焦镜头的摄像装置 - Google Patents

Abstract

一种变焦镜头及包括该变焦镜头的摄像装置。该变焦镜头从物体侧至像侧顺次包括：第一透镜单元，其具有正折射力；第二透镜单元，其具有负折射力并且包括被构造成弯折光路的反射构件；第三透镜单元，其具有负折射力；孔径光阑；以及后透镜单元，其总体上具有正折射力并且包括至少一个透镜单元。在变焦期间，第二透镜单元不移动并且相邻的透镜单元之间的距离改变。

Description

变焦镜头及包括该变焦镜头的摄像装置

技术领域

本发明涉及适用于如摄像机、数字式静态照相机、广播电视摄像机或银盐胶片照相机(silver film camera)等摄像装置的摄影光学系统中的变焦镜头。

背景技术

近年来，如摄像机和数字式静态照相机等使用固体摄像元件的摄像装置(照相机(camera))随着功能增加却已经变得越来越小。作为在照相机中使用的摄影光学系统，需要以下变焦镜头：该变焦镜头具有高可变焦比并且能够在用于照相机中时使照相机的尺寸小型化。

为了同时减小照相机的尺寸且增大变焦镜头的可变焦比，使用所谓的可伸缩变焦镜头。在可伸缩变焦镜头中，在未进行摄影的状态下，透镜单元之间的距离减小，从而与摄影操作期间的透镜单元之间的距离不同。

在另一种类型的变焦镜头中，在光路中设置用于在光路中将摄影光束弯折90°的反射构件(棱镜)，以减小照相机的厚度(沿照相机的用于摄影的前后方向)(美国专利Nos.7206139和6754446以及日本特开2004-102089号)。

根据美国专利Nos.7206139和6754446以及日本特开2004-102089号，由具有反射面的棱镜将来自物体的光相对于透镜单元的光轴弯折90°，从而将照相机的厚度减小到基本上等于物体侧透镜单元与棱镜之间的长度。

已知四单元或五单元的变焦镜头作为在摄像装置中使用的具有高可变焦比的变焦镜头(日本特开昭61-123811号和美国专利No.6987622)。

例如，在已知的变焦镜头中，从物体侧至像侧布置具有正折射力(refractive power)的第一透镜单元、具有负折射力的第二透镜单元、具有负折射力的第三透镜单元、以及包括至少一个透镜单元并且总体上具有正折射力的后透镜单元。

当将在光路中设置用于使来自物体侧的光弯折的反射构件的变焦镜头应用到照相机时，可以容易地减小照相机沿厚度方向(照相机厚度)的尺寸。

然而，当将包括设置在光路中的反射构件的变焦镜头应用到照相机时，适当地设定变焦镜头的透镜构造以减小照相机厚度并增大变焦镜头的可变焦比是很重要的。特别地，在光路中的适当位置处设置反射构件是很重要的。

如果变焦镜头的透镜构造和反射构件在光路中的位置不合适，则反射构件的尺寸(有效直径)增加，变焦期间为实现高可变焦比的透镜单元的行程(移动量)增加，并且整个透镜系统的尺寸增加。结果，当将该变焦镜头应用到照相机时，难以减小照相机厚度。

美国专利No.7206139公开了可变焦比是大约6的四单元变焦镜头。在该变焦镜头中，从物体侧至像侧顺次布置分别具有正折射力、负折射力、正折射力和正折射力的透镜单元，并且在第二透镜单元中设置用于弯折光路的反射构件。

不幸的是，在美国专利No.7206139中公开的变焦镜头中，当可变焦比进一步增大时，与照相机厚度相关的第一透镜单元的行程增加，从而使得难以减小照相机厚度。

在美国专利No.6754446中公开的四单元变焦镜头中，布置分别具有正折射力、负折射力、正折射力和正折射力的透镜单元，并且在最靠近物体侧的第一透镜单元中设置用于弯折光路的反射构件。为此，反射构件有变大的趋势。

在许多情况下，由反射构件的尺寸来决定摄像装置沿厚度方向的尺寸。因此，反射构件大不是优选的。

日本特开2004-102089号公开了四单元或者五单元变焦镜头，在该变焦镜头中，从物体侧至像侧顺次布置具有正折射力、负折射力、正折射力和正折射力的透镜单元或者从物体侧至像侧顺次布置具有正折射力、负折射力、正折射力、正折射力和正折射力的透镜单元。在第二透镜单元中设置用于弯折光路的反射构件。

在四单元或者五单元的变焦镜头中，由最靠近像侧的透镜单元修正由用于变焦的像侧透镜单元的移动造成的像面的偏移，并且通过向物体侧极大地移动第一透镜单元来实现大约为10的可变焦比。

因此，在变焦期间，第一透镜单元的行程长，从而使得难以减小应用该变焦镜头的照相机的厚度。

在日本特开昭61-123811号和美国专利No.6987622中公开的变焦镜头中，从物体侧至像侧顺次布置具有正折射力、负折射力、负折射力和正折射力的透镜单元或者从物体侧至像侧顺次布置具有正折射力、负折射力、负折射力、正折射力和正折射力的透镜单元。然而，在这些变焦镜头中不使用用于弯折光路的反射构件。

因此，当将该变焦镜头应用到照相机时，难以减小照相机的厚度。

发明内容

本发明提供一种变焦镜头以及包括该变焦镜头的摄像装置，该变焦镜头能被应用到照相机同时使照相机的厚度变小，并且能实现高可变焦比和整个可变焦范围上的高光学性能。

根据本发明的一方面的变焦镜头从物体侧至像侧顺次包括：第一透镜单元，其具有正折射力；第二透镜单元，其具有负折射力并且包括被构造成弯折光路的反射构件；第三透镜单元，其具有负折射力；孔径光阑(aperture stop)；以及后透镜单元，其总体上具有正折射力并且包括至少一个透镜单元。在变焦期间，第二透镜单元不移动并且相邻的透镜单元之间的距离改变。

根据本发明的一方面的摄像装置，其包括：变焦镜头；以及固体摄像元件，其被构造成接收由变焦镜头形成的光学像，其中，变焦镜头从物体侧至像侧顺次包括：第一透镜单元，其具有正折射力；第二透镜单元，其具有负折射力并且包括被构造成弯折光路的反射构件；第三透镜单元，其具有负折射力；孔径光阑；以及后透镜单元，其总体上具有正折射力并且包括至少一个透镜单元，其中，在变焦期间，第二透镜单元不移动并且相邻的透镜单元之间的距离改变。

通过以下参照附图对典型实施方式的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施方式的处于广角端的变焦镜头的剖视图。

图2包括第一实施方式中的广角端的像差(aberration)图。

图3包括第一实施方式中的望远端的像差图。

图4是根据本发明的第二实施方式的处于广角端的变焦镜头的剖视图。

图5包括第二实施方式中的广角端的像差图。

图6包括第二实施方式中的望远端的像差图。

图7是根据本发明的第三实施方式的处于广角端的变焦镜头的剖视图。

图8包括第三实施方式中的广角端的像差图。

图9包括第三实施方式中的望远端的像差图。

图10是根据本发明的第四实施方式的处于广角端的变焦镜头的剖视图。

图11包括第四实施方式中的广角端的像差图。

图12包括第四实施方式中的望远端的像差图。

图13是应用了本发明的实施方式的弯折光学系统的示意性构造图。

图14是示出根据本发明实施方式的摄像装置的主要部分的示意图。

具体实施方式

下面将说明根据本发明的各实施方式的变焦镜头和包括该变焦镜头的摄像装置(摄影装置、成像装置)。

根据本发明的各实施方式的变焦镜头包括：第一透镜单元，其具有正折射力；第二透镜单元，其具有负折射力；第三透镜单元，其具有负折射力；孔径光阑；以及后透镜单元，其总体上具有正折射力并且包括至少一个透镜单元。从物体侧至像侧顺次布置第一透镜单元、第二透镜单元、第三透镜单元、孔径光阑、以及后透镜单元。

在变焦期间，第二透镜单元不动，而其它透镜单元移动从而改变相邻的透镜单元之间的距离。换句话说，在变焦期间，相邻的透镜单元之间的所有距离(第一与第二透镜单元之间的距离、第二与第三透镜单元之间的距离、以及第三与后透镜单元之间的距离)改变。

第二透镜单元包括反射构件，该反射构件将来自物体的光束、例如光轴上的光束弯折90°或者大约90°(90°±10°)。

图1是在展开变焦镜头的光路时，根据本发明的第一实施方式的处于广角端(短焦距端)的变焦镜头的剖视图。图2和图3包括第一实施方式中的处于广角端和望远端(长焦距端)的变焦镜头的像差图。

图4是在展开变焦镜头的光路时，根据本发明的第二实施方式的处于广角端的变焦镜头的剖视图。图5和图6包括第二实施方式中的处于广角端和望远端的变焦镜头的像差图。

图7是在展开变焦镜头的光路时，根据本发明的第三实施方式的处于广角端的变焦镜头的剖视图。图8和图9包括第三实施方式中的处于广角端和望远端的变焦镜头的像差图。

图10是在展开变焦镜头的光路时，根据本发明的第四实施方式的处于广角端的变焦镜头的剖视图。图11和图12包括第四实施方式中的处于广角端和望远端的变焦镜头的像差图。

图13是安装到照相机的第三实施方式的变焦镜头在光路被弯折的状态下的剖视图。

图14是示出包括根据本发明的变焦镜头的数字式照相机(摄像装置)的主要部分的示意图。

根据这些实施方式的变焦镜头用作在摄像装置中使用的摄影镜头系统。在变焦镜头的剖视图中，左侧是物体侧(前侧)，而右侧是像侧(后侧)。

当这些实施方式的变焦镜头用作例如投影机的投影镜头时，在变焦镜头的展开光路时的剖视图中的左侧设置屏幕而在右侧设置待投影的图像。

当i表示从物体侧开始的透镜单元的序号时，Li表示第i个透镜单元。LR表示包括至少一个透镜单元并且总体上具有正折射力(光焦度＝焦距的倒数)的后透镜单元。

在作为镜头剖视图的图1、图4、图7和图13中，第一透镜单元L1具有正折射力。

第二透镜单元L2具有负折射力，第三透镜单元L3具有负折射力，第四透镜单元L4具有正折射力，并且第五透镜单元L5具有正折射力。第四和第五透镜单元L4和L5构成后透镜单元LR。

在作为镜头剖视图的图10中，第一透镜单元L1具有正折射力，第二透镜单元L2具有负折射力，第三透镜单元L3具有负折射力，第四透镜单元L4具有正折射力，第五透镜单元L5具有正折射力，并且第六透镜单元L6具有正折射力。

第四、第五和第六透镜单元L4、L5和L6构成后透镜单元LR。

第二透镜单元L2包括至少一个负透镜和具有反射面的反射构件(棱镜P)。

更具体地，在第二透镜单元L2中，从物体侧至像侧顺次布置在像侧具有凹面的负透镜和反射构件P。

SP表示孔径光阑。由用于将光路弯折90°的棱镜形成反射构件P。光学组件(optical block)GB对应于滤光器、滤光面(face filter)等。当摄像光学系统(摄影光学系统、照相光学系统)用于摄像机或数字式照相机中时，像面IP对应于如CCD(电荷耦合器件)传感器或者CMOS(互补型金属氧化物半导体)传感器等固体摄像元件(光电转换元件)的摄像面，而当摄像光学系统用于银盐胶片照相机中时，像面IP对应于胶片面。

箭头示出在从广角端到望远端的变焦期间透镜单元的移动轨迹。

在各实施方式的变焦镜头中，在变焦期间，通过移动除第二透镜单元L2之外的所有透镜单元来确保期望的可变焦比(例如，大于等于6的可变焦比)。

术语“广角端”和“望远端”是指用于变焦的变焦透镜单元(第一和第四透镜单元L1和L4)被置于光轴上的可机械移动范围的两端时的变焦位置。

在各实施方式的变焦镜头中，在变焦期间，第二透镜单元L2不移动，而除了第二透镜单元L2之外的透镜单元移动，同时改变透镜单元之间的距离。

在实施方式的正导型(positive lead type)变焦镜头中，第二透镜单元L2的有效直径较小。为此，在第二透镜单元L2中设置用于使来自物体侧的光路弯折的反射构件P。

从而，使反射构件P的尺寸比当将反射构件P设置在最靠近物体侧的第一透镜单元L1中时的小。此外，当将变焦镜头应用到照相机时，照相机的厚度减小。此外，由于在应用到数字式静态照相机等中时，像面IP上的轴外主光线的入射角越小越好，因此，在孔径光阑SP的物体侧设置具有负折射力的第三透镜单元L3。

在从广角端到望远端的变焦期间，为了修正由第四透镜单元L4向物体侧的单调移动造成的像面的偏移，使第三透镜单元L3与最靠近像侧的透镜单元一起移动。这能够适当地修正可变焦比增加时像面的偏移。

为此，能够在第四透镜单元L4中实现高可变焦比，并且无需朝物体侧极大地移动第一透镜单元L1就能够实现具有高可变焦比的变焦镜头。

如上所述，在实施方式中，从物体侧至像侧顺次布置分别具有正折射力、负折射力和负折射力的透镜单元、孔径光阑SP、以及具有正折射力的后透镜单元LR。如图13所示，当将该变焦镜头应用到照相机时，通过将用于弯折光路的棱镜P放置在变焦时不移动的第二透镜单元L2中，来减小与照相机的厚度相关的棱镜的尺寸。

由第三透镜单元L3适当地修正由变焦透镜单元的移动造成的像面的偏移。此外，通过设置具有大份额的可变焦比的后透镜单元LR来减小用于变焦的第一透镜单元L1的行程。

特别地，在变焦期间不移动的第二透镜单元L2中设置用于弯折光路的棱镜P，并且在变焦期间移动被设定成用于修正像面的位置的透镜单元的第三透镜单元L3。这能够在确保高可变焦比的同时减小第一透镜单元L1的行程。

因此，如图14所示，当将变焦镜头应用到照相机时，即使可变焦比高，照相机的厚度也减小。

在各实施方式中，至少满足以下条件之一。这提供与各条件对应的优点。

0.75<Zr/Zf<3.00                        ...(1)

$0.05<\sqrt{(\mathrm{fw}\&CenterDot;\mathrm{ft})}/f3<0.70\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(2\right)$

0.3<(1-β3t²)·βrt²<2.0       ...(3)

0.007<f2/f3<0.900                      ...(4)

1.61<N1p<1.90                          ...(5)

0.5<(r1+r2)/(r1-r2)<1.5                ...(6)

0<Ls/fw<7                              ...(7)

0<l1/fw<2                              ...(8)

其中，Zr表示后透镜单元LR的可变焦比，Zf表示第二和第三透镜单元L2和L3的可变焦比之和，f2和f3分别表示第二和第三透镜单元L2和L3的焦距，fw和ft分别表示处于广角端和处于望远端的整个系统的焦距，β3t和βrt分别表示处于望远端的第三透镜单元L3和后透镜单元LR的横向倍率，第一透镜单元L1包括至少一个正透镜，N1p表示正透镜材料的折射率中的最高折射率，第二透镜单元L2包括负透镜，r1和r2分别表示负透镜的物体侧的面和像侧的面的曲率半径，Ls表示处于广角端的从第三透镜单元L3的最靠近像侧的表面的顶点到孔径光阑SP的距离，l1表示第一透镜单元L1的组件厚度(从最靠近物体侧的表面到最靠近像侧的表面的长度)。

现在将说明上述条件式的技术含义。

条件式1规定了包括第四透镜单元L4等的后透镜单元LR的可变焦比占第二和第三透镜单元L2和L3的总可变焦比的份额。当该值小于条件式1中的下限时，变焦期间第一透镜单元L1的行程(移动量)增加，这增加了应用该变焦镜头的照相机的厚度。

相反地，当该值大于上限时，后透镜单元LR的可变焦比的份额太大，在变焦期间如球面像差等像差显著地改变。

更优选地，将该值设定在由以下条件式1a限定的范围内。在该情况下，变焦期间像差变化减小，并且容易实现第一透镜单元L1的行程短的变焦镜头。

1.1<Zr/Zf<2.0                      (1a)

条件式2规定了第三透镜单元L3的焦距范围。当该值小于条件式2中的下限时，第三透镜单元L3的折射力下降，难以修正由用于变焦的第四透镜单元L4的移动造成的像面的偏移。相反地，当该值大于上限时，用于弯折光路的反射构件P的尺寸不期望地增加。

更优选地，将该值设定在由以下条件式2a限定的范围内。在该情况下，可以适当地修正变焦期间像面的偏移，并且可以使变焦镜头中的用于弯折光路的反射构件P小型化。

$0.09<\sqrt{(\mathrm{fw}\&CenterDot;\mathrm{ft})}/f3<0.40\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(2a\right)$

条件式3规定了第三透镜单元L3的望远端处的像面敏感度范围。当该值小于条件式3中的下限时，变焦期间第三透镜单元L3的移动量增加，或者第一透镜单元L1的行程增加。相反地，当该值大于上限时，用于弯折光路的反射构件P的尺寸不期望地增加。

更优选地，将该值设定在由以下条件式3a限定的范围内。在该情况下，可以适当地修正变焦期间像面的偏移，并且可以容易地使变焦镜头中的反射构件P小型化。

0.35<(1-β3t²)·βrt²<1.75                 ...(3a)

条件式4规定了第二透镜单元L2的焦距与第三透镜单元L3的焦距之比。当该值小于条件式4中的下限时，第三透镜单元L3的折射力降低，难以修正变焦期间由第四透镜单元L4的移动造成的像面的偏移。相反地，当该值大于上限时，用于弯折光路的反射构件P的尺寸不期望地增加。

更优选地，将该值设定在由以下条件式4a限定的范围内。在该情况下，可以适当地修正变焦期间像面的偏移，并且可以容易地使变焦镜头中的反射构件P小型化。

0.05<f2/f3<0.30                         ...(4a)

条件式5规定了形成第一透镜单元L1的正透镜的材料的折射率中的最高折射率。当该值小于条件式5中的下限时，像差修正困难，并且第一透镜单元L1的厚度增加。此外，当使用值大于上限的材料时，则色差修正困难。

更优选地，将该值设定在由以下条件式5a限定的范围内。在该情况下，可以容易地减小变焦镜头中的第一透镜单元L1的厚度。

1.695<N1p<1.9000                ...(5a)

条件式6规定了第二透镜单元L2中的负透镜的形状。当该值小于条件式6中的下限时，扭曲(distortion)不期望地增加。相反地，当该值大于上限时，负透镜具有像侧的面的曲率半径r2小的弯月形状，并且需要宽阔的空间放置该负透镜。

更优选地，将该值设定在由以下条件式6a限定的范围内。在该情况下，可以将负透镜放置在变焦镜头中同时使变焦镜头的整个系统小型化。

0.8<(r1+r2)/(r1-r2)<1.4         ...(6a)

条件式7规定了处于广角端的第三透镜单元L3和孔径光阑SP之间的距离与处于广角端的整个系统的焦距之比。当该值大于条件式7中的上限时，用于弯折光路的反射构件P的尺寸增加。

当该值小于下限时，难以定位孔径光阑SP。更优选地，将该值设定在由以下条件式7a限定的范围内。在该情况下，可以容易地使变焦镜头中的用于弯折光路的反射构件P变小。

0<Ls/fw<5                       ...(7a)

条件式8规定了第一透镜单元L1的组件厚度(从第一透镜单元L1的物体侧的面到像侧的面的长度)与处于广角端的整个系统的焦距之比。当该值小于条件式8中的下限时，第一透镜单元L1的正折射力不足，从而变焦期间第一透镜单元L1的行程增加，以获得期望的可变焦比。相反地，当该值大于上限时，当将该变焦镜头应用到照相机上时难以将照相机设计得薄。更优选地，将该值设定在由以下条件式8a限定的范围内。在该情况下，可以进一步减小应用该变焦镜头的照相机的厚度。

0.9<l1/fw<1.4                  ...(8a)

如上所述，根据各实施方式，可以实现以下变焦镜头：该变焦镜头具有大于等于6的高可变焦比，并且适用于小型化的数字式照相机同时使照相机的厚度变小。

现在将给出各实施方式的变焦镜头的透镜构造的说明。

根据第一实施方式的变焦镜头包括具有正折射力的第一透镜单元L1、具有负折射力的第二透镜单元L2、具有负折射力的第三透镜单元L3、具有正折射力的第四透镜单元L4、以及具有正折射力的第五透镜单元L5。从物体侧至像侧顺次布置第一至第五透镜单元L1至L5。

第二透镜单元L2包括用于使来自物体的光路弯折的反射构件P。与将反射构件P放置在最靠近物体侧的第一透镜单元中的类型相比，该反射构件P的尺寸减小，并且应用该变焦镜头的照相机的厚度减小。

在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元L1向物体侧移动。在该情况下，第一透镜单元L1可在像侧形成凸状轨迹的同时向物体侧移动。

通过使第四透镜单元L4单调地向物体侧移动而进行变焦。为了修正由于变焦造成的像面的偏移，第三透镜单元L3和第五透镜单元L5非直线地移动。

在第一实施方式中，在变焦期间，第三透镜单元L3和第五透镜单元L5二者在像侧形成凸状轨迹的同时移动。因此，在变焦期间，可以在第四透镜单元L4中获得高可变焦比，并且无需将第一透镜单元L1极大地移动到物体侧就可实现具有高可变焦比为10的变焦镜头。当摄影距离改变时，由第五透镜单元L5进行调焦。

通过向前移动第五透镜单元L5进行从无限远的物体到近距离物体的调焦。

由两个透镜，即在物体侧具有凸面的弯月状负透镜和在物体侧具有凸面的正透镜构成与照相机厚度相关的第一透镜单元L1。为了使正透镜的厚度最小化，正透镜由折射率Nd为1.79的高折射率材料(商品名：Ohara Inc.的S-LAH64)形成。

为了减小变焦期间第一透镜单元L1的行程，第四透镜单元L4和位于像侧的第五透镜单元L5的可变焦比的份额(条件式1)被设为大的值1.67。这增加了变焦镜头的可变焦比，同时使应用该变焦镜头的照相机的厚度变小。

第三透镜单元L3包括负透镜和正透镜。第四透镜单元L4包括正透镜、正透镜、负透镜和正透镜。由单一的正透镜形成第五透镜单元L5。

根据第二实施方式的变焦镜头包括具有正折射力的第一透镜单元L1、具有负折射力的第二透镜单元L2、具有负折射力的第三透镜单元L3、具有正折射力的第四透镜单元L4、以及具有正折射力的第五透镜单元L5。从物体侧至像侧顺次布置第一至第五透镜单元L1至L5。

第二透镜单元L2包括用于使来自物体侧的光路弯折的反射构件P。在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元L1和第四透镜单元L4单调地向物体侧移动。

为了修正由变焦造成的像面的偏移，与第一实施方式类似，移动第三透镜单元L3和第五透镜单元L5。这提供与第一实施方式的优点类似的优点。

由负透镜和正透镜构成与照相机厚度相关的第一透镜单元L1。为了使正透镜的厚度最小化，正透镜由折射率Nd为1.83的高折射率材料(商品名：Ohara Inc.的S-LAH55)形成。

在第二实施方式中，与第一实施方式类似，为了减小用于变焦的第一透镜单元L1的行程，第四透镜单元L4和位于像侧的第五透镜单元L5的可变焦比的份额(条件式1)被设定为大的值1.63。这增加了变焦镜头的可变焦比，同时使应用该变焦镜头的照相机的厚度变小。当摄影距离改变时，与第一实施方式类似，由第五透镜单元L5进行调焦。

第三、第四和第五透镜单元的结构与第一实施方式中采用的结构类似。

根据第三实施方式的变焦镜头包括具有正折射力的第一透镜单元L1、具有负折射力的第二透镜单元L2、具有负折射力的第三透镜单元L3、具有正折射力的第四透镜单元L4、以及具有正折射力的第五透镜单元L5。从物体侧至像侧顺次布置第一至第五透镜单元L1至L5。

第二透镜单元L2包括用于使来自物体侧的光路弯折的反射构件P。在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元L1和第四透镜单元L4向物体侧移动。

为了修正由变焦造成的像面的偏移，移动第三透镜单元L3和第五透镜单元L5。这提供与第一实施方式的优点类似的优点。

在第三实施方式中，为了减小用于变焦的第一透镜单元L1的行程，第四透镜单元L4和位于像侧的第五透镜单元L5的可变焦比的份额(条件式1)也被设定为大的值1.27。这增加了变焦镜头的可变焦比，同时使应用该变焦镜头的照相机的厚度变小。当摄影距离改变时，与第一实施方式类似，由第五透镜单元L5进行调焦。

第三、第四和第五透镜单元的结构与第一实施方式中采用的结构类似。

根据第四实施方式的变焦镜头包括具有正折射力的第一透镜单元L1、具有负折射力的第二透镜单元L2、具有负折射力的第三透镜单元L3、具有正折射力的第四透镜单元L4、具有正折射力的第五透镜单元L5、以及具有正折射力的第六透镜单元L6。从物体侧至像侧顺次布置第一至第六透镜单元L1至L6。

第二透镜单元L2包括用于使来自物体侧的光路弯折的反射构件P。在从广角端到望远端的变焦期间，第一透镜单元L1和第四透镜单元L4向物体侧移动。

为了修正由变焦造成的像面的偏移，移动第三、第五和第六透镜单元L3、L5和L6。这提供与第一实施方式的优点类似的优点。

在第四实施方式中，为了减小用于变焦的第一透镜单元L1的行程，第四透镜单元L4至位于像侧的第六透镜单元L6的可变焦比的份额(条件式1)也被设定为大的值1.81。这增加了变焦镜头的可变焦比，同时使应用该变焦镜头的照相机的厚度变小。当摄影距离改变时，由第六透镜单元L6进行调焦。

通过向前移动第六透镜单元L6进行从无限远的物体到近距离物体的调焦。第三透镜单元L3包括负透镜和正透镜。第四透镜单元L4包括正透镜、正透镜和负透镜。由单一的正透镜形成第五和第六透镜单元L5和L6中的每一方。

在根据任一实施方式的变焦镜头中，孔径光阑SP的孔径被控制成减小变焦期间f值的变化。在变焦镜头与包括将形成在光接收面上的光学像转换成电信号的摄像元件的摄像装置结合的情况下，当变焦镜头的扭曲量大时，可电修正该扭曲。

现在将参照图14说明使用根据本发明的实施方式的变焦镜头作为摄影光学系统的数字式照相机(光学装置)的例子。

参照图14，数字式照相机包括数字式照相机主体20、由根据任一上述实施方式的变焦镜头形成的摄影光学系统21、以及棱镜P。棱镜P将通过摄影光学系统21的被摄体像(摄影光)引导到如CCD等摄像元件(光电转换元件)22上。数字式照相机还包括：记录单元23，其记录由摄像元件22接收的被摄体像；以及取景器24，通过该取景器24观察显示在显示元件(未示出)上的被摄体像。由例如液晶面板形成显示元件，并且该显示元件显示形成在摄像元件22上的被摄体像。

通过这样将根据本发明的实施方式的变焦镜头应用到如数字式照相机等光学装置，实现具有高光学性能的小型化摄像装置。

现在将说明与本发明的上述实施方式对应的数值实施例。

在数值实施例中，i表示从物体侧开始的透镜面的序号，Ri表示透镜面的曲率半径，Di表示第i个透镜面与第i+1个透镜面之间的透镜厚度和空气间隔，Ni和vi分别表示对d线的折射率和阿贝数。

由与玻璃块和颜色合成棱镜对应的平面形成最靠近像侧的四个面。此外，k、A、B、C、D、E是非球面系数。

由下式给出非球面形状：

x＝(h²/R)/[1+{1-(1+k)(h/R)²}^1/2]+Ah⁴+Bh⁶+Ch⁸+Dh¹⁰+Eh¹²其中，x表示以面顶点为基准在距光轴高度为h处的在光轴方向上的移位，R表示曲率半径。表1中示出上述条件式与数值实施例之间的关系。

第一数值实施例

f：5.9mm～56.6mm  FNO：2.86～5.88  ω：31.68°～3.68°

      R           D          N          v

1     24.736     1.20       1.847      23.8

2     14.468     0.85       1.633      23.0

3     16.261     4.41       1.788      47.4

4     195.028 (可变)

5     1941.150   0.95       1.883      40.8

6     9.090      3.00

7   inf.(无限大)      11.50  2.003  28.3

8   inf.(可变)

9   (非球面)  1.35    1.689  31.1

10  (非球面)  0.87

11  20.788    1.84    1.923  18.9

12  -223.767(可变)

13  (非球面)  2.99    1.487  70.2

14  (非球面)  0.10

15  6.465     3.59    1.487  70.2

16  13.457    0.60    2.003  28.3

17  5.336     0.61

18  16.116    1.12    1.487  70.2

19  31.696(可变)

20  (非球面)  2.01    1.487  70.2

21  -19.355(可变)

22  inf.      0.60    1.516  64.1

23  inf.      0.90

24  inf.      0.40    1.516  64.1

25  inf.

距离数据

        W       T

d 4   0.89    14.94

d 8   0.94    0.94

d12   27.9    22.41

d19   4.49    34.73

d21   6.31    1.48

非球面数据

9  1/R＝-1.966e-002  K＝-5.528e+001  A＝1.008e-004  B＝2.274e-006

     C＝-5.971e-008  D＝1.100e-009   E＝0.000e+000

10 1/R＝6.269e-002   K＝7.197e-001   A＝3.530e-005  B＝7.190e-007

     C＝-4.383e-008  D＝1.009e-009   E＝0.000e+000

13 1/R＝8.458e-002   K＝1.490e+000   A＝-2.546e-004 B＝-1.667e-006

     C＝-7.412e-008  D＝0.000e+000   E＝0.000e+000

14 1/R＝-4.272e-002  K＝-4.447e-001  A＝3.472e-006  B＝-7.569e-007

     C＝-3.228e-008  D＝0.000e+000   E＝0.000e+000

20 1/R＝3.846e-002   K＝1.048e+000   A＝-4.988e-005 B＝-2.059e-006

     C＝1.650e-007   D＝-3.617e-009  E＝0.000e+000

第二数值实施例

f：6.0mm～58.0mm    FNO：2.86～5.88    ω：31.08°～3.59°

     R         D       N        v

1  26.981    1.20    1.847    23.8

2  13.994    0.85    1.633    23.0

3  15.658    4.60    1.835    42.7

4  358.862(可变)

5  -159.873  0.95    1.883    40.8

6  9.909     2.76

7  inf.      11.50   2.003    28.3

8  inf.(可变)

9  (非球面)  1.35    1.689    31.1

10 (非球面)  1.03

11 22.006    1.85    1.923    18.9

12 -166.382 (可变)

13 (非球面)  2.41    1.487    70.2

14 (非球面)  0.10

15 6.707     4.03    1.487    70.2

16 16.157    0.60    2.003    28.3

17 5.547     0.76

18 105.785   1.29    1.487    70.2

19 -63.687 (可变)

20 (非球面)  2.33    1.487    70.2

21 (非球面) (可变)

22 inf.      0.60    1.516    64.1

23 inf.      0.80

24 inf.      0.40    1.516    64.1

25 inf.

距离数据

        W       T

d 4     1.01    14.01

d 8     0.94    0.94

d12     28.47   2.41

d19     4.50    35.00

d21     6.10    1.52

非球面数据

9   1/R＝-2.001e-002  K＝-6.781e+001  A＝ 1.055e-004  B＝ 1.266e-006

      C＝-5.605e-008  D＝ 1.241e-009  E＝ 0.000e+000

10  1/R＝ 6.218e-002  K＝ 9.316e-001  A＝ 4.714e-005  B＝-5.188e-007

      C＝-3.884e-008  D＝ 1.207e-009  E＝ 0.000e+000

13  1/R＝8.271e-002   K＝ 1.428e+000  A＝-2.303e-004  B＝-1.645e-006

      C＝-4.913e-008  D＝ 0.000e+000  E＝ 0.000e+000

14  1/R＝-4.334e-002  K＝-1.077e+000  A＝ 9.826e-006   B＝-8.672e-007

      C＝-1.478e-008  D＝ 0.000e+000  E＝ 0.000e+000

20  1/R＝ 4.447e-002  K＝ 2.567e+000  A＝ 2.277e-005  B＝-1.548e-005

      C＝ 1.133e-006  D＝-2.636e-008  E＝0.000e+000

21  1/R＝-5.593e-002  K＝-3.884e+000  A＝3.138e-005  B＝-1.273e-005

      C＝9.820e-007   D＝-2.385e-008  E＝0.000e+000

第三数值实施例

f：  5.8mm～56.0mm  FNO：2.86～5.88  ω：31.99°～3.72°

       R       D      N      v

1      27.990  1.20   1.847  23.8

2      15.837  0.85   1.633  23.0

3      18.041  4.26   1.788  47.4

4      231.033 (可变)

5      77.135  0.95   1.883   40.8

6      9.042   3.12

7      inf.    11.50   2.003  28.3

8      inf. (可变)

9     (非球面) 1.35    1.519  61.8

10     14.923  0.41

11     17.179  1.48    1.923  18.9

12     57.741 (可变)

13     (非球面) 2.09   1.487   70.2

14      -26.251 0.10

15      5.976   3.17   1.487   70.2

16      12.524  0.60   2.003   28.3

17      5.090   2.35

18      12.521  1.26   1.487   70.2

19      99.032 (可变)

20     (非球面) 2.08   1.487   70.2

21      -25.000 (可变)

22       inf.   0.60   1.516   64.1

23       inf.   0.90

24       inf.   0.40   1.516   64.1

25       inf.

距离数据

            W           T

d 4       0.65        19.25

d 8       3.47         0.94

d12       21.51        2.41

d19       4.60         30.50

d21       5.82         1.50

非球面数据

9   1/R＝-4.010e-002  K＝-5.546e+000  A＝ 2.572e-005  B＝ 1.584e-006

      C＝-6.156e-008  D＝ 9.277e-010  E＝ 0.000e+000

13  1/R＝ 8.978e-002  K＝ 1.482e+000  A＝-2.954e-004  B＝-1.968e-006

      C＝-5.262e-008  D＝ 0.000e+000  E＝ 0.000e+000

20  1/R＝ 3.030e-002  K＝ 2.719e+000  A＝-4.435e-005  B＝ 2.324e-006

      C＝-5.389e-008  D＝ 3.341e-010  E＝ 0.000e+000

第四数值实施例

f：5.7mm～54.9mm  FNO：2.86～5.88  ω：32.46°～3.80°

         R          D          N          v

1       27.780     1.20        1.847      23.8

2       15.601     0.85        1.633      23.0

3       17.402     4.78        1.788      47.4

4       455.743  (可变)

5       83.268     0.95        1.883      40.8

6       8.327      3.31

7       inf.       11.50       2.003      28.3

8       inf. (可变)

9       (非球面)   1.35        1.519      61.8

10      (非球面)   0.10

11      17.547     1.73        1.923      18.9

12      56.518 (可变)

13      (非球面)   2.32        1.487      70.2

14      -21.072    0.22

15      6.001      3.25        1.487      70.2

16      12.036     0.60        2.003      28.3

17      5.053 (可变)

18      11.713     1.23        1.487      70.2

19      32.283 (可变)

20      (非球面)   2.10        1.487      70.2

21      -39.076(可变)

22      inf.       0.60         1.516     64.1

23      inf.       0.90

24      inf.       0.40         1.516     64.1

25      inf.

距离数据

          W                T

d 4     0.65             15.72

d 8     0.94                0.94

d12     26.51               2.41

d17     3.26                1.55

d19     4.67                33.59

d21     4.65                1.50

非球面数据

9  1/R＝-3.591e-002  K＝-5.446e+000  A＝ 2.543e-005  B＝ 1.158e-006

     C＝-2.428e-009  D＝-5.332e-012  E＝ 0.000e+000

10 1/R＝ 5.617e-002  K＝ 1.249e-001  A＝ 1.292e-006  B＝ 5.927e-007

     C＝ 2.841e-009  D＝-1.130e-010  E＝ 0.000e+000

13 1/R＝ 8.422e-002  K＝ 1.487e+000  A＝-2.772e-004  B＝-1.367e-006

     C＝-3.620e-008  D＝ 0.000e+000  E＝ 0.000e+000

20 1/R＝ 4.334e-002  K＝ 4.548e+000  A＝-3.973e-005  B＝ 4.508e-006

     C＝-3.333e-007  D＝ 7.606e-009  E＝ 0.000e+000

表1

 

	条件式1	条件式2	条件式3	条件式4	条件式5	条件式6	条件式	条件式8
									第一数值实施例	1.67	0.104	0.38	0.059	1.79	1.01	4.62	1.09
第二数值实施例	1.63	0.116	0.39	0.066	1.83	0.88	4.61	1.10
									第三数值实施例	1.27	0.307	1.59	0.198	1.79	1.27	3.58	1.08
第四数值实施例	1.81	0.198	1.19	0.118	1.79	1.22	4.52	1.19

上述实施方式可以提供以下变焦镜头：该变焦镜头可以应用到照相机同时使照相机的厚度变小，并且可以获得高可变焦比以及在整个变焦范围上的高光学性能。

尽管已经参照典型实施方式说明了本发明，但是应理解本发明不限于所公开的典型实施方式。所附权利要求书的范围将符合最宽的解释，以包含所有变型、等同结构和功能。

Claims (13)

1.一种变焦镜头，其从物体侧至像侧顺次包括：

第一透镜单元，其具有正折射力；

第二透镜单元，其具有负折射力并且包括被构造成弯折光路的反射构件；

第三透镜单元，其具有负折射力；

孔径光阑；以及

后透镜单元，其总体上具有正折射力并且包括至少一个透镜单元，

其中，在变焦期间，所述第二透镜单元不移动并且相邻的透镜单元之间的距离改变。

2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下条件：

0.75＜Zr/Zf＜3.00

其中，Zr表示所述后透镜单元的可变焦比，Zf表示所述第二和第三透镜单元的可变焦比之和。

3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下条件：

$0.05<\sqrt{(\mathrm{fw}\&CenterDot;\mathrm{ft})}/f3<0.70$

其中，f3表示所述第三透镜单元的焦距，fw和ft分别表示处于广角端和处于望远端的整个变焦镜头的焦距。

4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下条件：

0.3＜(1-β3t²)·βrt²＜2.0

其中，β3t和βrt分别表示处于望远端的所述第三透镜单元和所述后透镜单元的横向倍率。

5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下条件：

0.007＜f2/f3＜0.900

其中，f2和f3分别表示所述第二和第三透镜单元的焦距。

6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下条件：

1.61＜N1p＜1.90

其中，所述第一透镜单元包括至少一个正透镜，N1p表示所述至少一个正透镜的材料的最高折射率。

7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下条件：

0.5＜(r1+r2)/(r1-r2)＜1.5

其中，所述第二透镜单元包括负透镜，r1和r2分别表示所述负透镜的物体侧的面的曲率半径和像侧的面的曲率半径。

8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下条件：

0＜Ls/fw＜7

其中，Ls表示处于广角端的从所述第三透镜单元的最靠近像侧的面的顶点到所述孔径光阑的距离，fw表示处于广角端的整个变焦镜头的焦距。

9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下条件：

0＜l1/fw＜2

其中，fw表示处于广角端的整个变焦镜头的焦距，l1表示所述第一透镜单元的组件厚度。

10.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第二透镜单元从像侧至物体侧顺次包括反射构件和在所述像侧具有凹面的负透镜。

11.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述后透镜单元从物体侧至像侧顺次包括具有正折射力的第四透镜单元和具有正折射力的第五透镜单元。

12.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述后透镜单元从物体侧至像侧顺次包括具有正折射力的第四透镜单元、具有正折射力的第五透镜单元、以及具有正折射力的第六透镜单元。

13.一种摄像装置，其包括：

变焦镜头；以及

固体摄像元件，其被构造成接收由所述变焦镜头形成的光学像，

其中，所述变焦镜头从物体侧至像侧顺次包括：

第一透镜单元，其具有正折射力；

第二透镜单元，其具有负折射力并且包括被构造成弯折光路的反射构件；

第三透镜单元，其具有负折射力；

孔径光阑；以及

后透镜单元，其总体上具有正折射力并且包括至少一个透镜单元，

其中，在变焦期间，所述第二透镜单元不移动并且相邻的透镜单元之间的距离改变。

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