CN101581827A

CN101581827A - 变焦镜头及具备该变焦镜头的摄像装置

Info

Publication number: CN101581827A
Application number: CNA2009101408144A
Authority: CN
Inventors: 市川启介
Original assignee: Olympus Imaging Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2029-05-12
Also published as: CN101581827B; US8081253B2; US20090284642A1; JP2009276622A

Abstract

一种变焦镜头，具有负的物体侧透镜组(第1透镜组G1)、正的像侧透镜组(第3透镜组G3)、正的中间透镜组(第2透镜组G2)和亮度光阑S，与广角端相比在望远端时物体侧透镜组与中间透镜组之间的距离更小，与广角端相比在望远端时中间透镜组与像侧透镜组之间的距离更大，与广角端相比在望远端时中间透镜组移动到更靠近物体侧的位置，与广角端相比在望远端时像侧透镜组移动到更靠近像侧的位置，亮度光阑与中间透镜组一体地移动，像侧透镜组从物体侧起依次由前侧透镜组成部分和正后侧透镜组成部分这两个透镜组成部分构成，前侧透镜组成部分的像侧透镜面的近轴曲率半径的绝对值小于像侧透镜组成部分的物体侧透镜面的近轴曲率半径的绝对值。

Description

变焦镜头及具备该变焦镜头的摄像装置

技术领域

本发明涉及一种变焦镜头，尤其涉及具有变焦镜头的摄像装置。

背景技术

以往，作为在数字照相机中使用的小尺寸的变焦镜头，通过日本特开2001-343587号公报、日本特开2005-338344号公报等已公知有如下的变焦镜头：在最靠近物体侧配置负光焦度的透镜组，在最靠近像侧配置正光焦度的透镜组，在这些透镜组之间配置正光焦度的中间透镜组，从而具有3组或3组以上的透镜组结构的变焦镜头。

这种类型的变焦镜头把负光焦度的透镜组配置在最靠近物体侧，从而有利于确保广角端的视场角和变焦镜头在径向上的小型化。并且，通过把最靠近像侧的透镜组设为正光焦度，容易使出射光瞳远离像面，容易抑制颜色阴影。

并且，使中间透镜组移动以使得与广角端相比在望远端该中间透镜组更靠近物体侧，并使最靠近像侧的透镜组移动以使得与广角端相比在望远端该最靠近像侧的透镜组更靠近像侧。根据这种移动方式，使中间透镜组和最靠近像侧的透镜组分担增倍作用，有利于确保变倍比。

并且，使亮度光阑与中间透镜组一体地移动，容易使中间透镜组的尺寸小型化，使变倍用的驱动机构变简单。

但是，在上述的变焦镜头的结构中，最靠近像侧的透镜组与亮度光阑的距离在广角端和望远端相差很大。该情况时，从最靠近像侧的透镜组的紧前方的透镜组射出的轴外光束相对于光轴的角度、以及入射到最靠近像侧的透镜组的轴外光束距光轴的距离容易发生变化。因此，容易产生最靠近像侧的透镜组中的像差变动，难以在抑制像差变动的同时确保变倍比。并且，极端增加透镜数量将不利于成本降低和小型化。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种有利于确保小型化和变倍比，同时容易确保光学性能的变焦镜头。

在第一方面中基于本发明的变焦镜头包括：物体侧透镜组，其是配置在最靠近物体侧的透镜组，并具有负光焦度；像侧透镜组，其是配置在最靠近像侧的透镜组，并具有正光焦度；中间透镜组，其配置在所述物体侧透镜组和所述像侧透镜组之间，而且具有正光焦度；和亮度光阑，其与所述物体侧透镜组相比配置在更靠近像侧，而且与所述像侧透镜组相比配置在更靠近物体侧，与广角端相比，在望远端时所述物体侧透镜组和所述中间透镜组之间的距离更小，与广角端相比，在望远端时所述中间透镜组和所述像侧透镜组之间的距离更大，与广角端相比，在望远端时所述中间透镜组移动到更靠近物体侧的位置，与广角端相比，在望远端时所述像侧透镜组移动到更靠近像侧的位置，在从广角端向望远端变倍时所述亮度光阑与所述中间透镜组一体地移动，在设透镜组成部分是与空气接触的透镜面只有物体侧透镜面和像侧透镜面这两个面的透镜体时，所述像侧透镜组从物体侧起依次包括：具有凹面的物体侧透镜面且为弯月形状的前侧透镜组成部分、和具有凹面的物体侧透镜面且为弯月形状的正光焦度的后侧透镜组成部分，所述第3透镜组中的透镜组成部分的总数为2，所述前侧透镜组成部分的像侧透镜面的近轴曲率半径的绝对值小于所述像侧透镜组成部分的物体侧透镜面的近轴曲率半径的绝对值。

并且，第二方面中基于本发明的摄像装置包括：变焦镜头；和摄像元件，该摄像元件具有配置于其像侧的摄像面，而且把由所述变焦镜头形成的所述摄像面上的光学像转换为电信号，所述变焦镜头是第一方面所述的变焦镜头。

鉴于上述问题，本发明的变焦镜头具有：物体侧透镜组，其是配置在最靠近物体侧的透镜组，并具有负光焦度；像侧透镜组，其是配置在最靠近像侧的透镜组，并具有正光焦度；中间透镜组，其配置在物体侧透镜组和像侧透镜组之间，而且具有正光焦度；和亮度光阑，其与物体侧透镜组相比配置在更靠近像侧，而且与像侧透镜组相比配置在更靠近物体侧，与广角端相比，在望远端时物体侧透镜组和中间透镜组之间的距离更小，与广角端相比，在望远端时中间透镜组和像侧透镜组之间的距离更大，与广角端相比，在望远端时中间透镜组移动到更靠近物体侧的位置，与广角端相比，在望远端时像侧透镜组移动到更靠近像侧的位置，在从广角端向望远端变倍时亮度光阑与中间透镜组一体地移动，在设透镜组成部分是与空气接触的透镜面只有物体侧透镜面和像侧透镜面这两个面的透镜体时，像侧透镜组从物体侧起依次包括：具有凹面的物体侧透镜面且为弯月形状的前侧透镜组成部分、和具有凹面的物体侧透镜面且为弯月形状的正光焦度的后侧透镜组成部分，第3透镜组中的透镜组成部分的总数为2，前侧透镜组成部分的像侧透镜面的近轴曲率半径的绝对值小于像侧透镜组成部分的物体侧透镜面的近轴曲率半径的绝对值。

如前面所述，本发明的变焦镜头的负透镜组为最靠近物体侧的透镜组，正透镜组为最靠近像侧的透镜组，在这些透镜组之间配置正光焦度的中间透镜组，在上述位置配置亮度光阑，并设为上述的变倍时的移动方式，从而可以形成有利于小型化和高变倍比化、有利于减轻颜色阴影等的变焦镜头。

另一方面，像侧透镜组与亮度光阑的距离的变化随着变倍比的增大而增大。

因此，利用较少的透镜组成部分来减轻像侧透镜组中的变倍时的像差变动对抑制伴随高变倍比化的像差变动、及实现小型化和低成本非常重要。

在本发明中，使像侧透镜组中的前侧透镜组成部分和正光焦度的后侧透镜组成部分都形成为凹面朝向物体侧的弯月形状，使前侧透镜组成部分的像侧透镜面的近轴曲率半径的绝对值小于后侧透镜组成部分的物体侧透镜面的近轴曲率半径的绝对值。

通过形成这种结构，可以减小像侧透镜组中的各个透镜面上的轴外光束的入射角，同时使前侧透镜组成部分具有校正像面弯曲的作用。因此，容易校正广角侧的各像差、容易抑制变倍时的像差变动，有利于变焦镜头的广视场角化、高变倍比化。

另外，优选满足以下条件：

-0.45＜f_I/f_IF＜0.20(1)

-10.0＜(R_IFR+R_IRF)/(R_IFR-R_IRF)＜-1.1(2)

-90.0＜D_M/D_I＜-3.0(3)

其中，f_IF表示像侧透镜组中的前侧透镜组成部分的焦距，f_I表示像侧透镜组的焦距，R_IFR表示像侧透镜组中的前侧透镜组成部分的像侧透镜面的近轴曲率半径，R_IRF表示像侧透镜组中的后侧透镜组成部分的物体侧透镜面的近轴曲率半径，D_M表示与亮度光阑一体地移动的中间透镜组在广角端与望远端的位置之差，D_I表示像侧透镜组在广角端与望远端的位置之差，在透镜组向物体侧移动时为正号，在向像侧移动时为负号。

条件式(1)用于确定像侧透镜组中的前侧透镜组成部分的优选光焦度。

由于前侧透镜组成部分为曲率半径的绝对值小的面，所以通过不使该透镜的光焦度的绝对值过大，可以抑制前侧透镜组的像差，而且容易发挥降低像面弯曲的作用。

通过不低于条件式(1)的下限，并使前侧透镜组成部分的光焦度不成为大的负光焦度，可相对容易地抑制像侧透镜组成部分的正光焦度，容易进行像差校正。

并且，通过不高于条件式(1)的上限，并使前侧透镜组成部分的光焦度不成为大的正光焦度，将容易抑制物体侧透镜组成部分中的像差。

条件式(2)用于确定夹在像侧透镜组中的前侧透镜组成部分的像侧面与后侧透镜组成部分的物体侧面之间的空气透镜的优选形状。

通过不低于条件式(2)的下限，容易抑制像侧透镜组中的各个透镜面的曲率绝对值，有利于降低球面像差等。

通过不高于条件式(2)的上限，容易抑制入射到后侧透镜组成部分的物体侧透镜面的光束的入射角，容易降低在望远端的轴外像差。

条件式(3)用于确定与亮度光阑一体地移动的中间透镜组与像侧透镜组的优选的移动量之比。

通过不低于条件式(3)的下限，并抑制望远端的变焦镜头全长、同时使像侧透镜组具有变倍作用，从而将有利于抑制变倍时的像差变动、同时有利于高变倍比化。

通过不高于条件式(3)的上限，可确保中间透镜组的变倍作用，通过适度抑制像侧透镜组的移动量，容易抑制像侧透镜组在变倍时的像差变动。

另外，优选满足以下条件：

1.0＜(R_IRF+R_IRR)/(R_IRF-R_IRR)＜3.0 (4)

其中，R_IRF表示像侧透镜组中的后侧透镜组成部分的物体侧透镜面的近轴曲率半径，R_IRR表示像侧透镜组中的后侧透镜组成部分的像侧透镜面的近轴曲率半径。

条件式(4)用于确定像侧透镜组中的后侧透镜组成部分的优选形状。

通过不低于条件式(4)的下限，并确保后侧透镜组成部分的物体侧的凹面，将容易抑制伴随变倍的像差变动。

通过不超过条件式(4)的上限，将容易抑制后侧透镜组成部分的像侧透镜面的曲率绝对值，容易抑制球面像差和彗形像差。

另外，优选像侧透镜组中的前侧透镜组成部分是满足以下条件的弯月形状，

-1.3＜f_IFF/f_IFR＜-0.5(5)

其中，f_IFF表示像侧透镜组中的前侧透镜组成部分的物体侧透镜面的光焦度的倒数，f_IFR表示像侧透镜组中的前侧透镜组成部分的像侧透镜面的光焦度的倒数。

如果使像侧透镜组的前侧透镜组成部分形成为弯月形状，则容易校正在整个变倍区域容易产生的负方向的像面弯曲。随之，物体侧透镜组的像面弯曲校正的负担也减轻，容易优化各个透镜组的光焦度。结果，容易抑制伴随广角化、高变倍比化而产生像差。

条件式(5)用于确定获得像面弯曲的校正作用的优选的面的光焦度。

通过不低于条件式(5)的下限，将容易防止像面弯曲、像散过量。

通过不高于条件式(5)的上限，能够确保校正像面弯曲的效果，减轻物体侧透镜组中的像差校正负担，有利于基于合适的光焦度配置的高变倍化。

另外，优选亮度光阑被配置在中间透镜组的紧前方。由此，容易进一步减小物体侧透镜组的尺寸。并且，容易减小轴外光束对像面的入射角。

另外，优选中间透镜组是被配置在物体侧透镜组的像侧紧后方的透镜组，变焦镜头在广角端满足以下条件：

1＜D_OM/f_w＜4(6)

其中，D_OM表示广角端时的从物体侧透镜组的最靠近像侧的透镜面到中间透镜组的最靠近物体侧的透镜面的轴上距离，f_w表示广角端时的变焦镜头系统整体的焦距。

通过把在变倍时与亮度光阑一体地移动的中间透镜组配置在物体侧透镜组的像侧紧后方，有利于变焦镜头的径向的小型化。

条件式(6)用于确定物体侧透镜组与中间透镜组的优选距离，以便确保变倍比并有利于光学性能和小型化。

通过确保物体侧透镜组与中间透镜组的距离以不低于条件式(6)的下限，有利于抑制各个透镜组的光焦度同时确保变倍比，容易抑制各个透镜组中的像差产生量，所以有利于确保整体变倍区域的光学性能。

通过不高于条件式(6)的上限，可以抑制物体侧透镜组过度远离亮度光阑，有利于物体侧透镜组的径向的小型化。

另外，优选像侧透镜组中的全部透镜元件满足以下条件：

n_Iave≥1.4 (7)

v_Iave≥50 (8)

其中，n_Iave表示像侧透镜组中的全部透镜元件的折射率的平均值，v_Iave表示像侧透镜组中的全部透镜元件的阿贝数的平均值。

通过使像侧透镜组中的全部透镜采用满足条件式(7)的高折射率材料，将容易进行像散校正。并且，通过采用满足条件式(8)的低分散材料，将有利于减小色差。

另外，优选像侧透镜组中包含的透镜元件的总数为2，其中任意一个透镜元件具有非球面。由此，有利于像侧透镜组的小型化、低成本化。通过采用非球面，有利于校正极近摄影时的像散。

从确保光学性能来说优选像侧透镜组的后侧透镜组成部分的单面或两面为非球面。尤其是像侧的透镜面是大的正光焦度，所以优选使该像侧透镜面形成为随着远离光轴正光焦度变弱的非球面。

另外，优选像侧透镜组具有至少一个树脂透镜元件。像侧透镜组由至少一个树脂透镜构成，从而容易抑制成本，容易进行透镜成型。

另外，在把变焦镜头中的透镜元件的总数表示为N_t时，优选满足以下条件式：

6≤N_t≤8(9)

通过不低于条件式(9)的下限，将容易确保变焦镜头的各个透镜组的光焦度，容易降低像差。通过不高于上限，并减少透镜的构成个数，将有利于紧凑化。

并且，如果变焦镜头中的透镜组只有物体侧透镜组、像侧透镜组、中间透镜组这三组，则更加有利于小型化和低成本化。

另一方面，也可以构成为具有如下的透镜组：该透镜组配置在中间透镜组与像侧透镜组之间，而且在从广角端向望远端变倍时与中间透镜组以及像侧透镜组相独立地移动。由此，更加容易降低像差变动。

此时，也可以使变焦镜头中的透镜组为4组，形成为4组的变焦镜头。

并且，在从广角端向望远端变倍时，如果采取物体侧透镜组先向像侧移动，然后向物体侧移动的方式，则容易抑制广角端和望远端双方情况下的变焦镜头的全长。

另外，优选从广角端向望远端变倍的变焦镜头系统整体的变倍比满足以下条件：

3.2＜f_T/f_W＜7.0(10)

其中，f_T表示变焦镜头系统整体在望远端时的焦距，f_W表示变焦镜头系统整体在广角端时的焦距。

如果确保变倍比以便不低于条件式(10)的下限，则可形成通用性良好的变焦镜头。

如果不高于条件式(10)的上限，则容易抑制各个透镜组的光焦度，有利于确保光学性能。

另外，优选本发明涉及的摄像装置包括：变焦镜头；和摄像元件，该摄像元件具有配置于其像侧的摄像面，而且把由所述变焦镜头形成的所述摄像面上的光学像转换为电信号，所述变焦镜头是上面叙述的变焦镜头。

由此，能够提供一种具有如下的变焦镜头的摄像装置，该变焦镜头结构紧凑、同时有利于确保变倍比和视场角以及确保光学性能。

另外，优选具有信号处理电路，该信号处理电路对由摄像元件拍摄得到的图像数据进行加工、将其作为改变了形状的图像数据进行输出，在该变焦镜头位于广角端而且对焦于最远距离的状态下，满足以下条件：

0.7＜y₀₇/(f_w·tanω_07w)＜1.0 (11)

其中，在把摄像元件的有效摄像面内从中心到最远的点的距离设为y₁₀时，根据y₀₇＝0.7×y₁₀来定义，在有效摄像区域从广角端变化到望远端时，y₁₀表示能取得的值的最大值，ω_07w表示广角端时的入射到从摄像面上的中心起像高度为y₀₇的像位置处的主光线在物方空间中的入射光线与光轴形成的角度。

在本发明的这种变焦镜头的情况下，着重于像散校正和桶状畸变校正容易成为折中关系这一点，在某种程度上允许产生畸变像差，能够通过使用本发明的变焦光学系统的电子摄像装置中所包含的图像处理功能来校正图像形状的畸变。以下具体叙述这一点。

在此，假设利用没有畸变像差的光学系统来成像无限远物体。该情况时，由于所成像的像中没有畸变，所以下式成立，

f＝y/tanω (A)

其中，y表示像点距光轴的高度，f表示成像系统的焦距，ω表示与从摄像面上的中心连接到y的位置的像点对应的物点方向相对于光轴的角度。

另一方面，当仅在处于广角端附近的状态时允许光学系统中的桶状畸变像差的情况下，成为下式，

f＞y/tanω (B)

即，如果使ω和y成为固定的值，则广角端的焦距f可以变长，相应地容易进行抑制了像差的设计。

并且，通常利用两个以上的透镜组成部分来构成相当于物体侧透镜组的透镜组的原因是为了同时校正畸变像差和像散。在本发明中不需要做到这一点。因此，有利于校正像散。

因此，在本发明的摄像装置中，通过图像处理对由摄像元件得到的图像数据进行加工。在该加工中，改变图像数据(图像的形状)以便校正桶状畸变像差。这样，最终得到的图像数据成为具有与物体基本相似的形状的图像数据。因此，只要根据该图像数据向CRT或打印机输出物体的图像即可。

在进行这种图像数据的校正时，广角端的有效摄像区域成为桶状。并且，把桶状的有效摄像区域的图像数据变更为矩形的图像数据。

条件式(11)规定了变焦广角端的桶状畸变的程度。通过满足条件式(11)，能够容易地进行像散的校正。另外，变形成桶状的像通过摄像元件被光电转换，成为变形成桶状的图像数据。然而，变形为桶状的图像数据通过电子摄像装置的信号处理系统即图像处理单元，被电气地实施相当于像的形状变化的加工。这样，即使利用显示装置来再现最终从图像处理单元输出的图像数据，也能够获得校正了畸变的、与被摄体形状基本相似的图像。

在此，通过以不低于条件式(10)的下限的方式来抑制基于变焦镜头的畸变像差的产生，从而在利用信号处理电路校正了基于变焦镜头的畸变像差的图像畸变的情况下，容易抑制向修正后的图像周边部的放射方向的拉伸率，容易抑制图像周边部的清晰度的恶化。

并且，通过不高于条件式(10)的上限、允许变焦镜头的畸变像差，将有利于校正变焦镜头的像散，有利于变焦镜头的薄型化。

另外，也可以将广角端的有效摄像区域确定成完全校正畸变像差，但考虑到远景(perspective)的影响和周边的图像恶化，也可以适当地保留-3％左右、或-5％左右等的桶状畸变像差来进行图像数据的变更，

另外，通过按照下面所述变更上述条件，可以形成更加优选的结构。

优选把条件式(1)的下限值设为-0.40，更优选设为-0.36。

优选把条件式(1)的上限值设为0.10，更优选设为0.07。

另外，如果把条件式(1)的上限值设为-0.01，把像侧透镜组的前侧透镜组成部分设为负光焦度，则有利于校正像侧透镜组的色差。

优选把条件式(2)的下限值设为-8.0，更优选设为-4.0。

优选把条件式(2)的上限值设为-1.3，更优选设为-1.5。

优选把条件式(3)的下限值设为-50.0，更优选设为-20.0。

优选把条件式(3)的上限值设为-5.0，更优选设为-7.0。

优选把条件式(4)的下限值设为1.05，更优选设为1.1。

优选把条件式(4)的上限值设为2.7，更优选设为2.3。

优选把条件式(5)的下限值设为-1.25，更优选设为-1.2。

优选把条件式(5)的上限值设为-0.55，更优选设为-0.6。

优选把条件式(6)的下限值设为2.0，更优选设为2.4。

优选把条件式(6)的上限值设为3.5，更优选设为3.0。

优选把条件式(7)的下限值设为1.50，更优选设为1.52。

优选把条件式(8)的下限值设为58，更优选设为80。

更优选把条件式(10)的下限值设为3.4。

更优选把条件式(10)的上限值设为5.0。

优选把条件式(11)的下限值设为0.75，更优选设为0.80。

优选把条件式(11)的上限值设为0.99，更优选设为0.97。

为了有利于降低像侧透镜组中的各个透镜的成本，更优选对n_Iave设置上限，并采用满足以下条件的材料。

n_Iave≤2.2 (7A)

进一步优选满足以下条件。

n_Iave≤1.8 (7A’)

为了有利于降低像侧透镜组中的各个透镜的成本，更优选对v_Iave设置上限，并采用满足以下条件的材料。

v_Iave≤95 (12A)

进一步优选满足以下条件。

v_Iave≤82 (12A’)

更进一步优选满足以下条件。

v_Iave≤58 (12A”)

并且，上述的各个变焦镜头的发明在变焦镜头具有对焦功能时，采用对焦于最远物体的状态下的结构。

关于从远距离物体变为对近距离物体的对焦，优选采用使变焦镜头整体向物体侧伸出、仅物体侧透镜组向物体侧伸出、仅像侧透镜组向物体侧伸出的方法中的任一方法来进行。

更优选上述的各个发明同时满足任意多个条件。

根据本发明，能够提供有利于确保小型化和变倍比同时容易确保光学性能的变焦镜头。另外，能够提供具有这种变焦镜头的摄像装置。

附图说明

图1A、1B、1C是表示本发明的实施例1的变焦镜头在无限远物点对焦时的广角端(图1A)、中间焦距状态(图1B)、望远端(图1C)的透镜剖面图。

图2A、2B、2C是本发明的实施例2的变焦镜头的与图1A～1C相同的图。

图3A、3B、3C是本发明的实施例3的变焦镜头的与图1A～1C相同的图。

图4A、4B、4C是本发明的实施例4的变焦镜头的与图1A～1C相同的图。

图5A、5B、5C是本发明的实施例5的变焦镜头的与图1A～1C相同的图。

图6A、6B、6C是本发明的实施例6的变焦镜头的与图1A～1C相同的图。

图7A、7B、7C是本发明的实施例7的变焦镜头的与图1A～1C相同的图。

图8A、8B、8C是本发明的实施例8的变焦镜头的与图1A～1C相同的图。

图9A、9B、9C是表示实施例1中在无限远物点对焦时的球面像差、像散、畸变像差、倍率色差的图，图9A表示广角端的状态，图9B表示中间焦距状态，图9C表示望远端的状态。

图10A、10B、10C是表示实施例2的在无限远物点对焦时的与图9A、9B、9C相同的图。

图11A、11B、11C是表示实施例3的在无限远物点对焦时的与图9A、9B、9C相同的图。

图12A、12B、12C是表示实施例4的在无限远物点对焦时的与图9A、9B、9C相同的图。

图13A、13B、13C是表示实施例5的在无限远物点对焦时的与图9A、9B、9C相同的图。

图14A、14B、14C是表示实施例6的在无限远物点对焦时的与图9A、9B、9C相同的图。

图15A、15B、15C是表示实施例7的在无限远物点对焦时的与图9A、9B、9C相同的图。

图16A、16B、16C是表示实施例8的在无限远物点对焦时的与图9A、9B、9C相同的图。

图17是说明畸变像差的校正的图。

图18是表示装配了本发明的变焦镜头的数字相机的外观的主视立体图。

图19是所述数字相机的后视图。

图20是所述数字相机的剖面图。

图21是数字相机的主要部分的内部电路的结构方框图。

具体实施方式

下面，说明本发明的变焦镜头的实施例1～8。图1～8分别表示实施例1～8的无限远物点对焦时的广角端(a)、中间焦距状态(b)、望远端(c)的透镜剖面图。在图1～8中，第1透镜组利用G1表示，第2透镜组利用G2表示，亮度光阑利用S表示，第3透镜组利用G3表示，第4透镜组利用G4表示，构成实施了用于限制红外光的波段限制涂层的低通滤波器的平行平板利用F表示，电子摄像元件的玻璃盖的平行平板利用C表示，像面利用I表示。另外，也可以对玻璃盖C的表面实施波段限制用的多层膜。并且，也可以使该玻璃盖C具有低通滤波器的作用。

并且，第1透镜组G1对应于物体侧透镜组，第2透镜组G2对应于中间透镜组，实施例1～实施例7中的第3透镜组G3、和实施例8中的第4透镜组G4分别对应于像侧透镜组。

并且，在各个实施例中，亮度光阑S与第3透镜组G3一体地移动。数值数据均表示对焦于无限远的被摄体的状态下的数据。各个数值的长度单位是mm，角度的单位是°(度)。另外，变焦数据指广角端(WE)、本发明中定义的中间变焦状态(ST)、以及望远端(TE)的值。

如图1所示，实施例1的变焦镜头从物体侧起依次具有：负光焦度的第1透镜组G1、亮度光阑S、正光焦度的第2透镜组G2、以及正光焦度的第3透镜组G3。

在从广角端向望远端变倍时，第1透镜组G1向像侧移动后再向物体侧移动，第2透镜组G2只向物体侧移动，第3透镜组G3向物体侧移动后再向像侧移动、与广角端相比在望远端时位于更靠近像侧的位置。

第1透镜组G1从物体侧起依次由双凹负透镜和凸面朝向物体侧的正弯月透镜构成。第2透镜组G2由双凸正透镜、凸面朝向物体侧的负弯月透镜、和凸面朝向物体侧的负弯月透镜构成。第3透镜组G3由凸面朝向像侧的负弯月透镜(树脂透镜)、和凸面朝向像侧的正弯月透镜(树脂透镜)构成。

第1透镜组G1的双凹负透镜的两面、第2透镜组G2的双凸正透镜的两面、第3透镜组G3的凸面朝向像侧的正弯月透镜的像侧的面这5个面采用非球面。

如图2所示，实施例2的变焦镜头从物体侧起依次具有：负光焦度的第1透镜组G1、亮度光阑S、正光焦度的第2透镜组G2、以及正光焦度的第3透镜组G3。

在从广角端向望远端变倍时，第1透镜组G1向像侧移动后再向物体侧移动，第2透镜组G2只向物体侧移动，第3透镜组G3只向像侧移动。

第1透镜组G1从物体侧起依次由双凹负透镜和凸面朝向物体侧的正弯月透镜构成。第2透镜组G2由双凸正透镜、以及凸面朝向物体侧的正弯月透镜与凸面朝向物体侧的负弯月透镜的接合透镜构成。第3透镜组G3由凸面朝向像侧的第1正弯月透镜(树脂透镜)、和凸面朝向像侧的第2正弯月透镜(树脂透镜)构成。

第1透镜组G1的双凹负透镜的两面、第2透镜组G2的双凸正透镜的两面、第3透镜组G3的凸面朝向像侧的第1正弯月透镜的物体侧的面和凸面朝向像侧的第1正弯月透镜的像侧的面这6个面采用非球面。

如图3所示，实施例3的变焦镜头从物体侧起依次具有：负光焦度的第1透镜组G1、亮度光阑S、正光焦度的第2透镜组G2、以及正光焦度的第3透镜组G3。

第1透镜组G1从物体侧起依次由双凹负透镜和凸面朝向物体侧的正弯月透镜构成。第2透镜组G2由双凸正透镜、和凸面朝向物体侧的负弯月透镜构成。第3透镜组G3由凸面朝向像侧的负弯月透镜(树脂透镜)、和凸面朝向像侧的正弯月透镜构成。

第1透镜组G1的双凹负透镜的两面、凸面朝向物体侧的正弯月透镜的物体侧的面、第2透镜组G2的双凸正透镜的两面、第3透镜组G3的凸面朝向像侧的正弯月透镜的像侧的面这6个面采用非球面。

如图4所示，实施例4的变焦镜头从物体侧起依次具有：负光焦度的第1透镜组G1、亮度光阑S、正光焦度的第2透镜组G2、以及正光焦度的第3透镜组G3。

第1透镜组G1从物体侧起依次由双凹负透镜和凸面朝向物体侧的正弯月透镜构成。第2透镜组G2由双凸正透镜、和凸面朝向物体侧的负弯月透镜构成。第3透镜组G3由凸面朝向像侧的负弯月透镜(树脂透镜)、和凸面朝向像侧的正弯月透镜(树脂透镜)构成。

第1透镜组G1的双凹负透镜的两面、第2透镜组G2的双凸正透镜的两面和凸面朝向物体侧的负弯月透镜的像面侧的面、第3透镜组G3的凸面朝向像侧的负弯月透镜的物体侧的面和凸面朝向像侧的正弯月透镜的像侧的面这7个面采用非球面。

如图5所示，实施例5的变焦镜头从物体侧起依次具有：负光焦度的第1透镜组G1、亮度光阑S、正光焦度的第2透镜组G2、正光焦度的第3透镜组G3。

第1透镜组G1从物体侧起依次由凸面朝向物体侧的负弯月透镜和凸面朝向物体侧的正弯月透镜构成。第2透镜组G2由双凸正透镜、和凸面朝向物体侧的负弯月透镜构成。第3透镜组G3由凸面朝向像侧的负弯月透镜(树脂透镜)、和凸面朝向像侧的正弯月透镜(树脂透镜)构成。

第1透镜组G1的凸面朝向物体侧的负弯月透镜的像侧的面、第2透镜组G2的双凸正透镜的两面、第3透镜组G3的凸面朝向像侧的正弯月透镜的像侧的面这4个面采用非球面。

如图6所示，实施例6的变焦镜头从物体侧起依次具有：负光焦度的第1透镜组G1、亮度光阑S、正光焦度的第2透镜组G2、以及正光焦度的第3透镜组G3。

第1透镜组G1从物体侧起依次由双凹负透镜和凸面朝向物体侧的正弯月透镜构成。第2透镜组G2由双凸正透镜、和凸面朝向物体侧的负弯月透镜构成。第3透镜组G3由凸面朝向像侧的负弯月透镜、和凸面朝向像侧的正弯月透镜构成。

如图7所示，实施例7的变焦镜头从物体侧起依次具有：负光焦度的第1透镜组G1、亮度光阑S、正光焦度的第2透镜组G2、以及正光焦度的第3透镜组G3。

第1透镜组G1从物体侧起依次由双凹负透镜和凸面朝向物体侧的正弯月透镜构成。第2透镜组G2由第1双凸正透镜、以及第2双凸正透镜与双凹负透镜的接合透镜构成。第3透镜组G3由凸面朝向像侧的负弯月透镜(树脂透镜)、和凸面朝向像侧的正弯月透镜(树脂透镜)构成。

第1透镜组G1的双凹负透镜的两面、第2透镜组G2的双凸正透镜的两面和双凹负透镜的像侧的面、第3透镜组G3的凸面朝向像侧的负弯月透镜的物体侧的面和凸面朝向像侧的正弯月透镜的像侧的面这7个面采用非球面。

如图8所示，实施例8的变焦镜头从物体侧起依次具有：负光焦度的第1透镜组G1、亮度光阑S、正光焦度的第2透镜组G2、负光焦度的第3透镜组G3、以及正光焦度的第4透镜组G4。

在从广角端向望远端变倍时，第1透镜组G1向像侧移动后再向物体侧移动，第2透镜组G2只向物体侧移动，第3透镜组G3只向物体侧移动，第4透镜组G4只向像侧移动。

第1透镜组G1从物体侧起依次由双凹负透镜和凸面朝向物体侧的正弯月透镜构成。第2透镜组G2由双凸正透镜和凸面朝向物体侧的负弯月透镜构成。第3透镜组G3由凸面朝向物体侧的负弯月透镜构成。第4透镜组G4由凸面朝向像侧的负弯月透镜(树脂透镜)、和凸面朝向像侧的正弯月透镜(树脂透镜)构成。

第1透镜组G1的双凹负透镜的两面、第2透镜组G2的双凸正透镜的两面和凸面朝向物体侧的负弯月透镜的像侧的面、第3透镜组G3的凸面朝向物体侧的负弯月透镜的像侧的面、第4透镜组G4的凸面朝向像侧的正弯月透镜的像侧的面这7个面采用非球面。

以下示出上述各个实施例的数值数据。除上述记号之外，f表示整体系统焦距，BF表示后焦距，f1、f2...表示各个透镜组的焦距，IH表示像高度，F_NO表示F值，ω表示半视场角，WE表示广角端，ST表示中间焦距状态，TE表示望远端，r1、r2...表示各个透镜面的曲率半径，d1、d2...表示各个透镜面之间的间隔，nd1、nd2...表示各个透镜的d线的折射率，vd1、vd2...表示各个透镜的阿贝数。后面叙述的透镜全长是对从透镜最前部的面到透镜最后部的面的距离加上后焦距而得到的值。BF(后焦距)是将从透镜最后部的面到近轴像面的距离进行空气换算后示出的值。

另外，关于非球面形状，在把x作为设光的行进方向为正时的光轴、把y作为与光轴正交的方向时，利用下式表示非球面形状。

x＝(y²/r)/[1+{1-(K+1)(y/r)²}^1/2]

+A4y⁴+A6y⁶+A8y⁸+A10y¹⁰+A12y¹²

其中，r表示近轴曲率半径，K表示圆锥系数，A4、A6、A8、A10、A12分别表示4次、6次、8次、10次、12次的非球面系数。并且，在非球面系数中，“e-n”(n为整数)表示“10^-n”。

数值实施例1

单位：mm

面数据

面序号 r d nd vd

1^* -31.515 0.80 1.80610 40.92

2^* 7.000 2.03

3 9.346 1.28 1.92286 18.90

4 16.817 可变

5(光阑) ∞ 0.50

6^* 4.597 1.74 1.58313 59.38

7^* -10.331 0.10

8 7.257 1.06 1.80400 46.57

9 13.104 0.50 1.80518 25.42

10 3.117 可变

11 -10.000 0.80 1.52542 55.78

12 -15.879 0.10

13 -61.608 1.61 1.52542 55.78

14^* -7.052 可变

15 ∞ 0.50 1.54771 62.84

16 ∞ 0.50

17 ∞ 0.50 1.51633 64.14

18 ∞ 0.50

像面(摄像面)

非球面数据

第1面

K＝0.000，A4＝1.28825e-03，A6＝-2.87635e-05，A8＝1.43822e-08，A10＝5.28531e-09

第2面

K＝0.968，A4＝7.51526e-04，A6＝1.29461e-05，A8＝-2.77211e-06，A10＝-7.88860e-11

第6面

K＝-2.315，A4＝6.32399e-04，A6＝-7.60844e-05，A8＝-1.44293e-05，A10＝-2.09939e-06

第7面

K＝0.000，A4＝-3.71450e-04，A6＝-1.28789e-05，A8＝-3.03992e-05

第14面

K＝-3.360，A4＝-3.71759e-04，A6＝4.76797e-06，A8＝-1.08593e-07

透镜组焦距

f1＝-11.69 f2＝9.00 f3＝19.40

各种数据

WE ST TE

像高度 3.6 3.6 3.6

焦距 4.75 7.51 16.62

FNO. 2.88 3.53 5.85

视场角2ω 78.82 51.47 23.93

BF(在空气中) 5.23 5.29 4.15

全长(在空气中) 31.38 27.60 30.32

d4 13.33 6.87 1.20

d10 2.30 4.92 14.45

d14 3.58 3.64 2.50

变焦数据(电子校正畸变时)

WE ST TE

焦距 4.75 7.51 16.62

FNO. 2.88 3.53 5.85

视场角2ω 77.16 51.47 23.93

像高度 3.51 3.6 3.6

数值实施例2

单位：mm

面数据

面序号 r d nd vd

1^* -28.624 0.80 1.80610 40.92

2^* 7.102 1.51

3 8.465 1.25 1.92286 18.90

4 15.000 可变

5(光阑) ∞ 0.50

6^* 4.584 1.68 1.58313 59.38

7^* -15.102 0.10

8 6.386 1.20 1.80610 40.92

9 22.010 0.50 1.80518 25.42

10 3.040 可变

11^* -13.000 0.80 1.52542 55.78

12 -12.693 0.10

13 -23.585 2.02 1.52542 55.78

14^* -6.191 可变

15 ∞ 0.50 1.54771 62.84

16 ∞ 0.50

17 ∞ 0.50 1.51633 64.14

18 ∞ 0.32

像面(摄像面)

非球面数据

第1面

K＝0.000，A4＝9.65210e-04，A6＝-1.84232e-05，A8＝1.54796e-07

第2面

K＝0.775，A4＝6.83359e-04，A6＝-1.28637e-05，A8＝2.06468e-07，A10＝-3.45662e-08

第6面

K＝-1.904，A4＝1.02323e-03，A6＝5.25597e-07，A8＝-4.66818e-06，A10＝-7.03594e-08

第7面

K＝0.000，A4＝2.16799e-04，A6＝2.80625e-05，A8＝-7.06696e-06

第11面

K＝0.000，A4＝-1.21144e-03，A6＝4.31564e-05

第14面

K＝-1.253，A4＝-7.50374e-04，A6＝2.86564e-05，A8＝-3.30381e-09

透镜组焦距

f1＝-11.75 f2＝9.13 f3＝14.68

各种数据

WE ST TE

像高度 3.6 3.6 3.6

焦距 5.08 8.03 19.71

FNO. 2.69 3.49 6.22

视场角2ω 78.29 51.65 21.69

BF(在空气中) 4.90 4.11 3.97

全长(在空气中) 30.11 28.53 34.15

d4 12.17 7.34 1.30

d10 2.60 6.63 18.43

d14 3.43 2.64 2.50

变焦数据(电子校正畸变时)

WE ST TE

焦距 5.08 8.03 19.71

FNO. 2.69 3.49 6.22

视场角2ω 77.16 51.65 21.69

像高度 3.53 3.6 3.6

数值实施例3

单位：mm

面数据

面序号 r d nd vd

1^* -57.999 0.80 1.85135 40.10

2* 6.200 2.50

3^* 11.815 1.19 2.10225 16.80

4 18.266 可变

5(光阑) ∞ 0.00

6^* 4.296 2.27 1.54969 71.75

7^* -9.050 0.10

8 5.495 1.35 1.92286 20.88

9 2.856 可变

10 -10.000 0.80 1.52542 55.78

11 -11.124 0.16

12 -15.000 1.68 1.58313 59.38

13^* -5.592 可变

14 ∞ 0.50 1.54771 62.84

15 ∞ 0.50

16 ∞ 0.50 1.51633 64.14

17 ∞ 0.50

像面(摄像面)

非球面数据

第1面

K＝0.000，A4＝1.48620e-03，A6＝-3.26084e-05，A8＝-1.55682e-07，A10＝7.46342e-09

第2面

K＝0.392，A4＝1.55710e-03，A6＝1.17426e-05，A8＝-2.92298e-07，A10＝-1.27276e-07

第3面

K＝0.000，A4＝2.81277e-04，A6＝2.02191e-07，

A8＝0.000，A10＝2.1004e-08，A12＝2.0141e-09，A10＝A14＝-1.39554e-10

第6面

K＝-2.195，A4＝1.00603e-03，A6＝-1.08685e-04，A8＝1.06757e-06，A10＝-1.49012e-06

第7面

K＝0.000，A4＝1.64463e-04，A6＝-4.05406e-05，A8＝-1.34042e-05

第13面

K＝-1.481，A4＝1.97334e-04，A6＝-1.36749e-05，A8＝1.20016e-07

各透镜组焦距

f1＝-9.27 f2＝8.04 f3＝14.68

各种数据

WE ST TE

像高度 3.85 3.85 3.85

焦距 4.07 6.43 14.25

FNO. 2.96 3.68 6.17

视场角2ω 87.82 58.31 27.79

BF(在空气中) 4.39 4.50 4.15

全长(在空气中) 29.18 26.52 30.31

d4 11.65 6.36 1.60

d9 2.30 4.83 13.74

d13 2.74 2.85 2.49

变焦数据(电子校正畸变时)

WE ST TE

焦距 4.07 6.43 14.25

FNO. 2.96 3.68 6.17

视场角2ω 85.92 58.31 27.79

像高度 3.75 3.85 3.85

数值实施例4

单位：mm

面数据

面序号 r d nd vd

1^* -40.267 0.75 1.80610 40.92

2^* 6.106 1.88

3 8.717 1.35 1.92286 18.90

4 16.000 可变

5(光阑) ∞ 0.00

6^* 3.893 1.77 1.55606 64.53

7^* -21.375 0.10

8 6.044 1.50 2.10225 16.80

9^* 3.352 可变

10^* -10.000 0.80 1.52542 55.78

11 -12.572 0.10

12 -34.726 1.57 1.52542 55.78

13^* -7.254 可变

14 ∞ 0.50 1.54771 62.84

15 ∞ 0.50

16 ∞ 0.50 1.51633 64.14

17 ∞ 0.50

像面(摄像面)

非球面数据

第1面

K＝0.000，A4＝9.53870e-04，A6＝-1.82491e-05，A8＝9.03444e-09，A10＝2.97648e-09

第2面

K＝0.480，A4＝4.91521e-04，A6＝-3.93247e-06，A8＝-7.50240e-07，A10＝-4.68586e-08

第6面

K＝-1.448，A4＝1.68446e-03，A6＝5.28303e-06，A8＝-1.50101e-05，A10＝1.40900e-06

第7面

K＝0.000，A4＝-7.33600e-04，A6＝1.21720e-05，A8＝1.45238e-06

第9面

K＝0.000，A4＝3.00679e-03，A6＝3.47555e-04

第10面

K＝0.000，A4＝-3.33530e-04，A6＝5.44978e-05

第13面

K＝-0.522，A4＝8.89558e-05，A6＝3.35121e-05，A8＝2.97775e-07

透镜组焦距

f1＝-10.95 f2＝8.46 f3＝19.53

各种数据

WE ST TE

像高度 3.6 3.6 3.6

焦距 4.75 7.51 16.63

FNO. 2.96 3.72 6.16

视场角2ω 78.16 51.71 24.00

BF(在空气中) 4.89 4.45 4.15

全长(在空气中) 29.60 26.79 29.65

d4 12.60 7.11 1.60

d9 2.30 5.41 14.09

d13 3.24 2.80 2.50

变焦数据(电子校正畸变时)

WE ST TE

焦距 4.75 7.51 16.63

FNO. 2.96 3.72 6.16

视场角2ω 77.17 51.71 24.00

像高度 3.54 3.6 3.6

数值实施例5

单位mm

面数据

面序号 r d nd vd

1 363.766 0.75 1.80610 40.92

2^* 6.000 2.04

3 8.428 1.28 1.92286 18.90

4 13.000 可变

5(光阑) ∞ 0.00

6^* 4.091 1.54 1.58313 59.38

7^* -13.846 0.10

8 5.213 1.34 1.92286 18.90

9 2.640 可变

10 -9.034 0.80 1.52542 55.78

11 -11.000 0.10

12 -28.356 1.69 1.52542 55.78

13^* -6.084 可变

14 ∞ 0.50 1.54771 62.84

15 ∞ 0.50

16 ∞ 0.50 1.51633 64.14

17 ∞ 0.50

像面(摄像面)

非球面数据

第2面

K＝-0.312，A4＝-9.90285e-05，A6＝-3.85629e-06，A8＝7.70198e-08，A10＝-3.18495e-09

第6面

K＝-1.917，A4＝7.66948e-04，A6＝-1.21977e-04，A8＝-1.62327e-05，A10＝-6.92312e-06

第7面

K＝0.000，A4＝-9.09506e-04，A6＝-1.35015e-05，A8＝-6.43215e-05

第13面

K＝-3.163，A4＝-6.05348e-04，A6＝7.34462e-06，A8＝-1.16607e-07

透镜组焦距

f1＝-12.07 f2＝8.82 f3＝15.70

各种数据

WE ST TE

像高度 3.6 3.6 3.6

焦距 4.75 7.50 16.61

FNO. 2.89 3.66 5.99

视场角2ω 78.98 51.17 23.94

BF(在空气中) 4.88 4.30 4.15

全长(在空气中) 30.15 27.23 29.51

d4 13.33 7.67 1.60

d9 2.30 5.62 14.12

d13 3.23 2.65 2.50

变焦数据(电子校正畸变时)

WE ST TE

焦距 4.75 7.51 16.63

FNO. 2.96 3.72 6.16

视场角2ω 77.20 51.71 24.00

像高度 3.50 3.6 3.6

数值实施例6

单位：mm

面数据

面序号 r d nd vd

1^* -101.960 0.80 1.80610 40.92

2^* 6.026 2.24

3 7.927 1.25 1.92286 18.90

4 11.714 可变

5(光阑) ∞ 0.00

6^* 4.320 1.61 1.58313 59.38

7^* -11.280 0.10

8 5.926 1.50 1.92286 18.90

9 2.876 可变

10 -10.000 0.80 1.49700 81.61

11 -11.321 0.10

12 -44.614 1.56 1.49700 81.61

13^* -7.436 可变

14 ∞ 0.50 1.54771 62.84

15 ∞ 0.50

16 ∞ 0.50 1.51633 64.14

17 ∞ 0.50

像面(摄像面)

非球面数据

第1面

K＝0.000，A4＝9.19304e-04，A6＝-1.59914e-05，A8＝-2.00653e-07，A10＝7.26801e-09

第2面

K＝0.576，A4＝4.20396e-04，A6＝1.23717e-05，A8＝-1.88963e-06，A10＝-4.69727e-08

第6面

K＝-2.144，A4＝8.73053e-04，A6＝-4.28150e-05，A8＝-1.50232e-05，A10＝-2.57889e-06

第7面

K＝0.000，A4＝-3.19558e-04，A6＝5.83092e-05，A8＝-3.97480e-05

第13面

K＝-6.150，A4＝-1.04910e-03，A6＝4.05974e-05，A8＝-8.82329e-07

各透镜组焦距

f1＝-10.90 f2＝8.47 f3＝18.63

各种数据

WE ST TE

像高度 3.6 3.6 3.6

焦距 4.61 7.29 16.14

FNO. 2.89 3.60 6.01

视场角2ω 80.24 52.78 24.62

BF(在空气中) 4.74 4.74 4.15

全长(在空气中)29.73 26.56 29.68

d4 12.71 6.91 1.60

d9 2.30 4.94 13.95

d1 33.09 3.08 2.50

变焦数据(电子校正畸变时)

WE ST TE

焦距 4.75 7.51 16.63

FNO. 2.96 3.72 6.16

视场角2ω 78.83 51.71 24.00

像高度 3.52 3.6 3.6

数值实施例7

单位：mm

面数据

面序号 r d nd vd

1^* -58.855 0.80 1.80610 40.92

2^* 6.277 2.16

3 9.471 1.17 1.92286 18.90

4 17.000 可变

5(光阑) ∞ 0.60

6^* 4.351 1.82 1.58313 59.38

7^* -20.893 0.10

8 7.239 1.49 1.81600 46.62

9 -9.912 0.51 1.90366 31.31

10^* 3.664 可变

11^*s -13.918 0.80 1.52542 55.78

12 -14.157 0.10

13 -28.285 1.75 1.52542 55.78

14^* -7.381 可变

15 ∞ 0.50 1.54771 62.84

16 ∞ 0.50

17 ∞ 0.50 1.51633 64.14

18 ∞ 0.32

像面(摄像面)

非球面数据

第1面

K＝0.000，A4＝4.44012e-04，A6＝-6.81498e-06，A8＝5.22166e-08

第2面

K＝-1.079，A4＝7.59676e-04，A6＝3.19513e-06

第6面

K＝-1.617，A4＝1.55861e-03，A6＝-3.53530e-06

第7面

K＝0.000，A4＝-8.59697e-05，A6＝3.53598e-05，A8＝-1.81923e-06

第10面

K＝0.000，A4＝2.43339e-03，A6＝9.59757e-05，A8＝3.89963e-05

第11面

K＝0.000，A4＝-4.22139e-04，A6＝1.92221e-05

第14面

K＝-1.578，A4＝-1.73317e-04，A6＝8.80572e-06，A8＝7.74930e-08

各种数据

WE ST TE

像高度 3.6 3.6 3.6

焦距 5.08 8.03 19.71

FNO. 2.71 3.46 6.23

视场角2ω 78.36 51.44 21.73

BF(在空气中) 4.94 4.42 3.97

全长(在空气中)31.86 29.41 34.65

d4 13.00 7.46 1.30

d10 2.60 6.23 18.07

d14 3.47 2.94 2.50

透镜组焦距

f1＝-11.54 f2＝9.26 f3＝18.09

变焦数据(电子校正畸变时)

WE ST TE

焦距 4.75 7.51 16.63

FNO. 2.96 3.72 6.16

视场角2ω 77.16 51.71 24.00

像高度 3.52 3.6 3.6

数值实施例8

单位：mm

面数据

面序号 r d nd vd

1^* -170.588 0.80 1.80610 40.92

2^* 5.417 2.50

3 11.124 1.17 1.94595 17.98

4 26.213 可变

5(光阑) ∞ 0.30

6^* 4.583 1.86 1.59201 67.02

7^* -23.511 0.10

8 7.514 1.42 2.10225 16.80

9^* 4.164 可变

10 36.252 1.00 1.68893 31.07

11^* 33.205 可变

12 -20.000 0.80 1.52542 55.78

13 -23.250 0.10

14 -100.000 1.68 1.52542 55.78

15^* -9.013 可变

16 ∞ 0.50 1.54771 62.84

17 ∞ 0.50

18 ∞ 0.50 1.51633 64.14

19 ∞ 0.32

20 ∞像面(摄像面)

非球面数据

第1面

K＝0.000，A4＝1.63940e-04，A6＝-1.77404e-06，A8＝1.10850e-08

第2面

K＝-1.104，A4＝4.71310e-04，A6＝4.05687e-06

第6面

K＝-1.640，A4＝1.57660e-03，A6＝-8.51162e-06

第7面

K＝0.000，A4＝2.75909e-04，A6＝-1.55051e-05，A8＝1.07061e-06

第9面

K＝0.401，A4＝4.74056e-04，A6＝7.93782e-05

第11面

K＝0.000，A4＝3.16241e-04，A6＝2.13256e-05

第15面

K＝-1.481，A4＝3.76868e-04，A6＝-1.35515e-05，A8＝1.26799e-07

各透镜组焦距

f1＝-11.53 f3＝9.90 f3＝-662.08 f4＝19.61

各种数据

WE ST TE

焦距 5.08 8.03 20.32

FNO. 2.62 3.32 6.11

视场角2ω 78.35 51.00 21.09

像高度IH 3.82 3.82 3.82

BF 4.91 4.31 3.47

全长 33.53 30.86 36.54

d4 13.39 7.44 0.80

d9 1.50 3.30 5.00

d11 2.00 4.08 15.54

d15 3.44 2.84 2.00

d20 -0.00 -0.00 -0.00

变焦数据(电子校正畸变时)

焦距 5.08 8.03 20.32

FNO. 2.62 3.32 6.11

视场角2ω 73.88 51.00 21.09

像高度 3.71 3.82 3.82

图9A、9B、9C～图16A、16B、16C分别表示以上实施例1～8的在无限远物点对焦时的像差图。在这些像差图中，图9A-图16A表示广角端、图9B-图16B表示中间焦距状态、图9C-图16C表示望远端的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色差(CC)。在各个图中，“ω”表示半视场角。

下面示出各个实施例中的条件式(1)～(11)的值。

实施例1 实施例2 实施例3 实施例4

(1)F₁/F_IF -0.3597 0.027231 -0.05883 -0.18744

(2)(R_IFR+R_IRF)/(R_IFR-R_IRF)

-1.69447 -3.3308 -6.73898 -2.13502

(3)D_M/D_I -10.25 -16.0215 -44.76 -14.9324

(4)(R_IRF+R_IRR)/(R_IRF-R_IRR)

1.258504 1.711769 2.188748 1.528111

(5)f_IFF/f_IFR -1.02415 -0.62977 -0.899 -0.7954

(6)D_OM/f_W 2.49317 2.911911 2.862238 2.652638

(7)n_Iave 1.52542 1.52542 1.554275 1.52542

(8)v_Iave 55.7771 55.7771 57.57855 55.7771

(10)f_T/f_W 3.5 3.88 3.5 3.5

(11)y₀₇/(f_W·tanω_07W)

0.942645 0.930925 0.960465 0.951067

实施例5 实施例6 实施例7 实施例8

(1)f_I/f_IF -0.14032 -0.08632 0.001763 -0.065915

(2)(R_IFR+R_IRF)/(R_IFR-R_IRF)

-2.2676 -1.68013 -3.00393 -1.605867

(3)D_M/D_I -15.1918 -18.7458 -14.9485 -10.866

(4)(R_IRF+R_IRR)/(R_IRF-R_IRR)

1.546348 1.400035 1.70614 1.1981058

(5)f_IFF/F_IFR -1.48493 -0.88328 -0.98317 -1.1625063

(6)D_OM/f_W 2.807932 2.756339 2.908675 2.6348777

(7)n_Iave 1.52542 1.497 1.52542 1.52542

(8)v_Iave 55.7771 81.61 55.7771 55.7771

(10)f_T/f_W 3.5 3.88 3.5 3.5

(11)y₀₇/(fw·tanω_07W)

0.961141 0.954629 0.953373 0.9593375

(畸变像差的校正)

此外，在使用本发明的变焦镜头时，对像的畸变进行电子数字校正。以下，说明用于数字校正像的畸变的基本概念。

例如，如图17所示，使把光轴与摄像面的交点作为中心、且与有效摄像面的长边内切的半径为R的圆周上(像高度)的倍率固定，把该圆周作为校正的基准。并且，使除此之外的任意半径为r(ω)的圆周上(像高度)的各点大致沿放射方向移动，使上述各点同心圆状地移动以成为半径r’(ω)，从而进行校正。

例如，在图17中，使位于半径为R的圆的内侧的任意半径为r₁(ω)的圆周上的点P₁移动到应该朝圆的中心进行校正的半径为r₁’(ω)的圆周上的点P₂。并且，使位于半径为R的圆的外侧的任意半径为r₂(ω)的圆周上的点Q₁移动到应该朝远离圆的中心的方向进行校正的半径为r₂’(ω)的圆周上的点Q₂。

在此，r’(ω)可以表示如下。

r’(ω)＝α·f·tanω(0≤α≤1)

其中，ω表示被摄体半视场角，f表示成像光学系统(在本发明中指变焦镜头)的焦距。

在此，若把与所述半径为R的圆上(像高度)对应的理想像高度设为Y，则得到

α＝R/Y＝R/(f·tanω)。

从理想状态讲，光学系统相对于光轴旋转对称，即畸变像差也是相对于光轴旋转对称地产生的。因此，如上所述在电子地对光学地产生的畸变像差进行校正时，如果能够使在再现图像上把光轴与摄像面的交点作为中心、且与有效摄像面的短边内切的半径为R的圆的圆周上(像高度)的倍率固定，使除此之外的半径为r(ω)的圆周上(像高度)的各点大致沿放射方向移动，使上述各点同心圆状地移动以成为半径r’(ω)，从而进行校正，则认为在数据量和运算量方面比较有利。

可是，光学像在利用电子摄像元件进行摄像的时间点(由于采样)不再是连续的量。因此，严格地讲，只要电子摄像元件上的像素不是呈放射状排列，则在光学像上描画的上述半径R的圆也不再是准确的圆。

即，在按照每个离散的坐标点表示的像素数据的形状校正中，不存在能够使上述倍率固定的圆。因此，可以采用针对每个像素(Xi、Yj)确定移动目的地的坐标(Xi’、Yj’)的方法。另外，在有2点以上的(Xi、Yj)移动到坐标(Xi’、Yj’)时，取各个像素具有的值的平均值。并且，在没有移动过来的点时，可以使用周围几个像素的坐标(Xi’、Yj’)的值来进行插值。

尤其在具有变焦镜头的电子摄像装置中，由于光学系统和电子摄像元件的制造误差等，相对于光轴畸变变明显，在所述光学像上描画的上述半径为R的圆为非对称的情况下，利用这种方法进行校正是有效的。并且，当在摄像元件或各种输出装置中将信号再现为图像时，在产生几何学畸变等的情况下等，利用这种方法进行校正是有效的。

在本发明的电子摄像装置中，为了计算校正量r’(ω)-r(ω)，也可以构成为在内置于电子摄像装置的记录介质中记录r(ω)即半视场角与像高度之间的关系、或者实际像高度r与理想像高度r’/α之间的关系。

另外，为了使畸变校正后的图像不会出现在短边方向的两端光量极端不足的情况，优选所述半径R满足以下条件式。

0≤R≤0.6Ls

其中，Ls表示有效摄像面的短边的长度。

优选所述半径R满足以下条件式。

0.3Ls≤R≤0.6Ls

另外，使半径R与有效摄像面的短边方向的内切圆的半径大致一致是最有利的。另外，在进行在半径R＝0的附近、即在轴上附近使倍率固定的校正的情况下，虽然从画质方面讲存在若干不利因素，但能够确保广角化、以及小型化的效果。

另外，关于需要校正的焦距区间，分割成几个焦点区域。并且，在该被分割的焦点区域内的望远端附近，可以利用与能够获得大致满足以下条件的校正结果时相同的校正量来进行校正。

r’(ω)＝α·f·tanω

但是，该情况时，将导致在被分割的焦点区域内的广角端还保留某种程度的桶状畸变量。并且，如果增加分割区域数量，则需要在记录介质中多余地保存校正所需要的固有数据，所以不是优选方式。因此，预先计算与被分割的焦点区域内的各个焦距相关联的一个或多个系数。该系数可以根据模拟或实际设备的测定来确定。

并且，也可以在所述被分割的区域内的望远端附近，计算能够获得大致满足以下条件的校正结果时的校正量，针对每个焦距一律对该校正量乘以所述系数来作为最终的校正量：

r’(ω)＝α·f·tanω

然而，在使无限远物体成像而得到的像中没有畸变的情况下，下式成立：

f＝y/tanω

其中，y表示像点距光轴的高度(像高度)，f表示成像系统(在本发明中指变焦镜头)的焦距，ω表示与从摄像面上的中心连接到y的位置的像点对应的物点方向相对于光轴的角度(被摄体半视场角)。

在成像系统中具有桶状畸变像差时，下式成立：

f＞y/tanω

即，如果使成像系统的焦距f和像高度y一定，则ω的值增大。

(数字相机)

图18～图20表示将以上所述的变焦镜头装配在摄影光学系统141上的本发明的数字相机的结构的概念图。图18是表示数字相机140的外观的主视立体图，图19是所述数字相机的从后面观看时的主视图，图20是表示数字相机140的结构的示意性剖面图。其中，在图18和图20中表示摄影光学系统141不折叠时。在该示例中，数字相机140包括具有摄影用光路142的摄影光学系统141、具有取景器用光路144的取景器光学系统143、快门按钮145、闪光灯146、液晶显示监视器147、焦距变更按钮161、设定变更开关162等，在摄影光学系统141折叠时，通过使盖160滑动，摄影光学系统141和取景器光学系统143以及闪光灯146被该盖160覆盖。并且，在打开盖160、将相机140设定为摄影状态时，摄影光学系统141成为图18所示的非折叠状态，当按压配置在相机140上部的快门按钮145时，与该动作联动，通过摄影光学系统141、例如实施例1的变焦镜头进行摄影。通过摄影光学系统141形成的物体像经由实施了波段限制涂层的低通滤波器F和玻璃盖C，而形成于CCD 149的摄像面上。被该CCD 149感光的物体像通过处理单元151，作为电子图像显示在设于相机背面的液晶显示监视器147上。并且，在该处理单元151上连接着记录单元152，也能够记录所拍摄的电子图像。另外，该记录单元152可以与处理单元151分体设置，也可以构成为利用软盘或存储卡、MO等进行电子式记录写入。并且，也可以取代CCD149而构成为配置了银盐胶片的银盐相机。

另外，在取景器用光路144上配置有取景器用物镜光学系统153。取景器用物镜光学系统153由多个透镜组(图中为3组)和两个棱镜构成，并由与摄影光学系统141的变焦镜头联动而改变焦距的变焦光学系统构成，通过该取景器用物镜光学系统153形成的物体像形成于作为正像部件的正像棱镜155的视野框157上。在该正像棱镜155的后方配置有将形成为正像的像引导到观察者眼球E的目镜光学系统159。另外，在目镜光学系统159的射出侧配置有盖部件150。

在这样构成的数字相机140中，根据本发明，摄影光学系统141在折叠时厚度极薄，在高变倍时在全部变倍区域中的成像性能极其稳定，所以能够实现高性能、小型化、广角化。

(内部电路结构)

图21是所述数字相机140的主要部分的内部电路的结构方框图。另外，在以下的说明中，上述处理单元例如由CDS/ADC部124、临时存储用存储器117、图像处理部118等构成，存储单元例如由存储介质部119等构成。

如图21所示，数字相机140具有操作部112、与该操作部112连接的控制部113、通过总线114和115连接到该控制部113的控制信号输出端口的摄像驱动电路116及临时存储用存储器117、图像处理部118、存储介质部119、显示部120和设定信息存储用存储部121。

所述临时存储用存储器117、图像处理部118、存储介质部119、显示部120和设定信息存储用存储部121构成为能够通过总线122互相进行数据的输入或输出，并且，在摄像驱动电路116上连接着CCD149和CDS/ADC部124。

操作部112具有各种输入按钮和开关，是将从外部(相机使用者)通过这些输入按钮和开关输入的事件信息通知给控制部的电路。

控制部113例如是由CPU等构成的中央运算处理装置，并内置未图示的程序存储器，并且控制部113是按照存储在该程序存储器中的程序，接受经由操作部112由相机使用者输入的指示指令而控制数字相机140整体的电路。

CCD149接受经由本发明的摄影光学系统141而形成的物体像。CCD149是由摄像驱动电路116驱动控制，把该物体像的各个像素的光量转换为电信号而输出给CDS/ADC部124的摄像元件。

CDS/ADC部124是将从CCD149输入的电信号放大并进行模拟/数字转换，只将进行了该放大和数字转换的影像原始数据(拜耳(Beyer)数据，以下称为RAW数据)输出给临时存储用存储器117的电路。

临时存储用存储器117例如是由SDRAM等构成的缓存器，是临时存储从CDS/ADC部124输出的所述RAW数据的存储器装置。图像处理部118是读出存储在临时存储用存储器117中的RAW数据或存储在存储介质部119中的RAW数据，并根据由控制部113指定的画质参数电子地进行包括畸变像差校正在内的各种图像处理的电路。

存储介质部119可以自由装卸地安装例如由闪存等构成的卡式或棒式的记录介质，是在这些卡式或棒式闪存中记录并保存从临时存储用存储器117传送的RAW数据或在图像处理部118中进行了图像处理后的图像数据的装置的控制电路。

显示部120具有液晶显示监视器，是在该液晶显示监视器上显示图像或操作菜单等的电路。在设定信息存储用存储部121中设有预先存储有各种画质参数的ROM部、和存储通过操作部112的输入操作而从读出自该ROM部的画质参数中选择的画质参数的RAM部。设定信息存储用存储部121是控制向这些存储器的输入输出的电路。

在这样构成的数字相机140中，根据本发明，摄影光学系统141具有充足的广角区域，可以形成紧凑的结构，并且在高变倍时在全部变倍区域中的成像性能极其稳定，所以能够实现高性能、小型化、广角化。并且，可以实现广角侧、望远侧的快速对焦动作。

产业上的可利用性

如上所述，本发明涉及的3组变焦镜头适合于对确保视场角和变倍比、确保光学性能有利的镜头。

Claims

1.一种变焦镜头，包括：

物体侧透镜组，其是配置在最靠近物体侧的透镜组，并具有负光焦度；

像侧透镜组，其是配置在最靠近像侧的透镜组，并具有正光焦度；

中间透镜组，其配置在所述物体侧透镜组和所述像侧透镜组之间，而且具有正光焦度；和

亮度光阑，其与所述物体侧透镜组相比配置在更靠近像侧，而且与所述像侧透镜组相比配置在更靠近物体侧，

与广角端相比，在望远端时所述物体侧透镜组和所述中间透镜组之间的距离更小，

与广角端相比，在望远端时所述中间透镜组和所述像侧透镜组之间的距离更大，

与广角端相比，在望远端时所述中间透镜组移动到更靠近物体侧的位置，

与广角端相比，在望远端时所述像侧透镜组移动到更靠近像侧的位置，

在从广角端向望远端变倍时所述亮度光阑与所述中间透镜组一体地移动，

在设透镜组成部分是与空气接触的透镜面只有物体侧透镜面和像侧透镜面这两个面的透镜体时，

所述像侧透镜组从物体侧起依次包括：具有凹面的物体侧透镜面且为弯月形状的前侧透镜组成部分、和具有凹面的物体侧透镜面且为弯月形状的正光焦度的后侧透镜组成部分，

所述第3透镜组中的透镜组成部分的总数为2，

所述前侧透镜组成部分的像侧透镜面的近轴曲率半径的绝对值小于所述像侧透镜组成部分的物体侧透镜面的近轴曲率半径的绝对值。

2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其满足以下条件：

-0.45＜f_I/f_IF＜0.20 (1)

-10.0＜(R_IFR+R_IRF)/(R_IFR-R_IRF)＜-1.1 (2)

-90.0＜D_M/D_I＜-3.0 (3)

其中，f_IF表示所述像侧透镜组中的所述前侧透镜组成部分的焦距，

f_I表示所述像侧透镜组的焦距，

R_IFR表示所述像侧透镜组中的所述前侧透镜组成部分的像侧透镜面的近轴曲率半径，

R_IRF表示所述像侧透镜组中的所述后侧透镜组成部分的物体侧透镜面的近轴曲率半径，

D_M表示与所述亮度光阑一体地移动的所述中间透镜组在广角端与望远端的位置之差，

D_I表示所述像侧透镜组在广角端与望远端的位置之差，在透镜组向物体侧移动时为正号，在向像侧移动时为负号。

3.根据权利要求1所述的变焦镜头，所述像侧透镜组中的所述后侧透镜组成部分满足以下条件：

1.0＜(R_IRF+R_IRR)/(R_IRF-R_IRR)＜3.0 (4)

其中，R_IRF表示所述像侧透镜组中的所述后侧透镜组成部分的物体侧透镜面的近轴曲率半径，R_IRR表示所述像侧透镜组中的所述后侧透镜组成部分的像侧透镜面的近轴曲率半径。

4.根据权利要求1所述的变焦镜头，所述像侧透镜组中的所述前侧透镜组成部分是满足以下条件的弯月形状，

-1.3＜f_IFF/f_IFR＜-0.5 (5)

5.根据权利要求1所述的变焦镜头，所述亮度光阑被配置在所述中间透镜组的紧前方。

6.根据权利要求1所述的变焦镜头，所述中间透镜组是被配置在所述物体侧透镜组的像侧紧后方的透镜组，

所述变焦镜头在广角端满足以下条件：

1＜D_OM/f_w＜4 (6)

其中，D_OM表示广角端时的从所述物体侧透镜组的最靠近像侧的透镜面到所述中间透镜组的最靠近物体侧的透镜面的轴上距离，f_w表示广角端时的变焦镜头系统整体的焦距。

7.根据权利要求1所述的变焦镜头，所述像侧透镜组中的全部透镜元件满足以下条件：

n_Iave≥1.4 (7)

v_Iave≥50 (8)

8.根据权利要求1所述的变焦镜头，所述像侧透镜组中包含的透镜元件的总数为2，其中任意一个透镜元件具有非球面。

9.根据权利要求1所述的变焦镜头，所述像侧透镜组中的后侧透镜组成部分具有非球面的透镜面。

10.根据权利要求1所述的变焦镜头，所述像侧透镜组具有至少一个树脂透镜元件。

11.根据权利要求1所述的变焦镜头，其满足以下条件式：

6≤N_t≤8 (9)

其中，N_t表示所述变焦镜头中的透镜元件的总数。

12.根据权利要求1所述的变焦镜头，所述变焦镜头中的透镜组只有所述物体侧透镜组、所述像侧透镜组、以及所述中间透镜组这三组。

13.根据权利要求1所述的变焦镜头，所述变焦镜头包括如下的透镜组：该透镜组配置在所述中间透镜组与所述像侧透镜组之间，而且在从广角端向望远端变倍时与所述中间透镜组以及所述像侧透镜组相独立地移动。

14.根据权利要求13所述的变焦镜头，所述变焦镜头中的透镜组的总数只有4组。

15.根据权利要求1所述的变焦镜头，在从广角端向望远端变倍时，所述物体侧透镜组先向像侧移动，然后向物体侧移动。

16.根据权利要求1所述的变焦镜头，从广角端向望远端变倍的变焦镜头系统整体的变倍比满足以下条件：

3.2＜f_T/f_W＜7.0 (10)

17.一种摄像装置，其包括：

变焦镜头；和

摄像元件，该摄像元件具有配置于其像侧的摄像面，而且把由所述变焦镜头形成的所述摄像面上的光学像转换为电信号，

所述变焦镜头是权利要求1所述的变焦镜头。

18.根据权利要求17所述的摄像装置，所述摄像装置具有信号处理电路，该信号处理电路对由所述摄像元件拍摄得到的图像数据进行加工、将其作为改变了形状的图像数据进行输出，

在所述变焦镜头位于广角端而且对焦于最远距离的状态下，满足以下条件：

0.7＜y₀₇/(f_w·tanω_07w)＜1.0 (11)

其中，在把摄像元件的有效摄像面内从中心到最远的点的距离设为y₁₀时，根据y₀₇＝0.7×y₁₀来定义，

在有效摄像区域从广角端变化到望远端时，y₁₀表示能取的值的最大值，ω_07w表示广角端时的入射到从摄像面上的中心起像高度为y₀₇的像位置处的主光线在物方空间中的入射光线与光轴形成的角度。