CN102081221B - 镜头系统和具有所述镜头系统的图像捕获装置 - Google Patents

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Abstract

一种镜头系统和具有所述镜头系统的图像捕获装置，包括：具有正屈光力的第一透镜组、具有负屈光力的第二透镜组、具有正屈光力的第三透镜组、具有正屈光力的第四透镜组和与第三透镜组可以互换的第五透镜组。

Description

镜头系统和具有所述镜头系统的图像捕获装置
本申请要求于2009年11月20日提交到韩国知识产权局的第10-2009-0112794号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。
技术领域
实施例涉及一种具有各种焦距的镜头系统以及具有所述镜头系统的图像捕获装置。
背景技术
小尺寸、轻重量和低成本是对于采用电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)的图像捕获装置(例如，数字相机或手持电话相机模块)重要的考虑因素。此外，还对各种光学性能有要求。例如，变焦镜头系统的光学特性根据在其中使用的镜头系统的类型而不同。基于图像捕获装置将要捕获的场景来选择变焦镜头系统。例如，对于风景图像的捕获而言，期望使用具有优良的广角性能的广角变焦镜头系统，对于远距离物体的图像的捕获而言，期望使用具有窄图像角和长焦距的摄远变焦镜头系统。因此，用户为了通过购买各种变焦镜头系统来捕获各种场景不得不花费更多，而且在捕获不同图像时必须在变焦镜头系统之间切换也不方便。
发明内容
实施例包括一种具有各种焦距的单镜头系统。
实施例还包括通过使用单镜头系统来实现各种焦距的图像捕获装置。
根据实施例，一种镜头系统包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；与第三透镜组能够互换的第五透镜组，其中，第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组沿光轴顺序布置，以形成第一子镜头系统，或者，第一透镜组、第二透镜组、第五透镜组和第四透镜组沿光轴顺序地布置，以形成第二子镜头系统。
第一子镜头系统可具有满足下面的表达式的变焦倍率：
5.0≤ft/fw≤15.0
其中，ft表示第一子镜头系统在摄远位置的焦距，fw表示第一子镜头系统在广角位置的焦距。
第二子镜头系统可具有单焦距。
根据另一实施例，一种镜头系统包括：变焦镜头系统，从广角位置变焦到摄远位置，变焦镜头系统包括多个透镜组；互换的透镜组，与多个透镜组中的至少一个透镜组互换。
根据另一实施例，一种图像捕获装置，包括：镜头系统，包括具有正屈光力的第一透镜组、具有负屈光力的第二透镜组、具有正屈光力的第三透镜组、具有正屈光力的第四透镜组以及与第三透镜组能够互换的第五透镜组；成像传感器，对由所述镜头系统形成的像进行光电转换。第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组沿光轴顺序地布置，以形成第一子镜头系统，或者，第一透镜组、第二透镜组、第五透镜组和第四透镜组沿光轴顺序地布置，以形成第二子镜头系统。
附图说明
通过参照附图对示例性实施例进行的详细描述，本发明的上述和其他特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是根据实施例的镜头系统的示图；
图2是示出根据图1的实施例的镜头系统在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的示图；
图3A、图3B、图3C和图3D分别示出根据图1的实施例的镜头系统在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的像差；
图4是示出根据另一实施例的镜头系统在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的示图；
图5A、图5B、图5C和图5D分别示出根据图4的另一实施例的镜头系统在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的像差；
图6是示出根据另一实施例的镜头系统在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的示图；
图7A、图7B、图7C和图7D分别示出根据图6的另一实施例的镜头系统在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的像差；
图8是示出根据另一实施例的镜头系统在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的示图；
图9A、图9B、图9C和图9D分别示出根据图8的另一实施例的镜头系统在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的像差；
图10是根据实施例的具有镜头系统的图像捕获装置的示图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述实施例。
图1是根据实施例的镜头系统111的示图。参照图1，根据实施例的镜头系统111包括：第一子镜头系统111a，包括至少一个可互换透镜组；第二子镜头系统111b，包括另一可互换透镜组，其中，第二子镜头系统111b的可互换透镜组可与第一子镜头系统111a的至少一个可互换透镜组互换。第一子镜头系统111a和第二子镜头系统111b可共用其他的透镜组。例如，第一子镜头系统111a可包括变焦镜头系统，第二子镜头系统111b可包括单聚焦(single focus)镜头系统。在摄远位置，第二子镜头系统111b可具有长于第一子镜头系统111a的焦距的焦距。可选择地，在广角位置，第二子镜头系统111b可具有短于第一子镜头系统111a的焦距的焦距。可选择地，第一子镜头系统111a和第二子镜头系统111b可具有变焦倍率不同的变焦镜头系统。因此，根据实施例的镜头系统111可包括变焦镜头系统和单聚焦镜头系统，因此，可从单个镜头系统获得各种放大倍率。第一子镜头系统111a和第二子镜头系统111b共用透镜组和成像器件。因此，与使用两个独立镜头系统的现有技术相比，镜头系统111需要数量少的部件，有利于减少镜头系统的尺寸，并且可以低成本制造。
图2是示出根据图1的实施例的镜头系统111在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的示图。例如，镜头系统111可包括从物方O到像方I在光轴上顺序布置的第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3、第四透镜组G4和第五透镜组G5，第五透镜组G5可与第三透镜组G3互换。第一透镜组G1到第四透镜组G4可构造第一子镜头系统111a，第一透镜组G1、第二透镜组G2、第五透镜组G5和第四透镜组G4可构造第二子镜头系统111b。当第一子镜头系统111a与第二子镜头系统111b切换时，第三透镜组G3可移出光轴，第五透镜组G5可移动到光轴上。
例如，在本实施例中，第一子镜头系统111a可包括能够连续地改变焦距的多个透镜组，不能通过第一子镜头系统111a实现的焦距可以通过将第一子镜头系统111a中的透镜组的一部分与另一透镜组互换来实现。
第一透镜组G1可具有正屈光力，第二透镜组G2可具有负屈光力，第三透镜组G3可具有正屈光力，第四透镜组G4可具有正屈光力。第五透镜组G5可具有正屈光力。
第一子镜头系统111a可以是能够变焦的变焦镜头系统。当第一子镜头系统111a从广角位置变焦到摄远位置时，第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的间距D1可增加，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的间距D2可减小。第一子镜头系统111a可具有如下面的表达式1中所示的变焦倍率。
[表达式1]
5.0≤ft/fw≤15.0
这里，ft是第一子镜头系统111a在摄远位置的焦距，fw是第一子镜头系统111a在广角位置的焦距。
第三透镜组G3可通过沿垂直于光轴的方向运动来执行图像模糊校正。第四透镜组G4可在变焦操作期间执行聚焦。
第三透镜组G3移出光轴且第五透镜组G5移动到光轴上，使得第二子镜头系统111b可被构造成包括：具有正屈光力的第一透镜组G1、具有负屈光力的第二透镜组G2、具有正屈光力的第五透镜组G5和具有正屈光力的第四透镜组G4，所述第一透镜组G1、第二透镜组G2、第五透镜组G5和第四透镜组G4从物方O到像方I布置。第二子镜头系统111b可以是单聚焦镜头系统。第二子镜头系统111b可具有长于第一子镜头系统111a的焦距的焦距。例如，第二子镜头系统111b可满足下面的表达式2。
[表达式2]
1.1≤ff/ft≤1.5
这里，ft表示第一子镜头系统111a在摄远位置的焦距，ff表示第二子镜头系统111b的总焦距。
如上所描述，根据实施例的镜头系统111可通过将多个透镜组的一部分与另一透镜组互换来实现。
根据实施例的镜头系统111可满足下面的表达式3。
[表达式3]
0.8＜(Lt3/ft)+(Lf3/ff)＜1.2
这里，Lt3表示第一子镜头系统111a中的第三透镜组G3中最接近物方O的透镜的第一表面到像平面的距离，其中，Lf3表示第二子镜头系统111b中的第五透镜组G5中最接近物方O的透镜的第一表面到像平面的距离。
根据实施例的镜头系统111可满足下面的表达式4
[表达式4]
Lf3≤Lt3
通过满足表达式3和表达式4，可以减小在第一子镜头系统111a与第二子镜头系统111b切换时镜头系统111的长度的改变。
根据实施例的镜头系统111可满足下面的表达式5
[表达式5]
Lf1≤Lt1
这里，Lt1表示第一子镜头系统111a中的第一透镜组G1中最接近物方O的透镜的第一表面到像平面的距离，其中，Lf1表示第二子镜头系统111b中的第一透镜组G1中最接近物方O的透镜的第一表面到像平面的距离。当满足上面的表达式5时，即使在使用焦距长于第一子镜头系统111a的焦距的第二子镜头系统111b时，镜头系统111的总长度也不增加，因此可以减小镜头系统111的尺寸。
根据实施例的镜头系统111可满足下面的表达式6
[表达式6]
5.0＜ff/ff3＜6.5
这里，ff3表示第二子镜头系统111b中的第五透镜组G5的焦距，ff表示第二子镜头系统111b的总焦距。通过满足上面的表达式6，可以简化第五透镜组G5的光学构造。
第一透镜组G1可包括具有负透镜1和正透镜2的至少一个双合透镜。第一透镜组G1可包括从物方O到像方I顺序地布置在光轴上的具有正屈光力的双合透镜(负透镜1和正透镜2)以及具有正屈光力的球面透镜3。第一透镜组G1可包括至少一个非球面透镜或者混合透镜。
第一透镜组G1的最接近物方O的透镜1可满足下面的表达式7。
[表达式7]
1.9≤Nd1
这里，Nd1表示第一透镜组G1的透镜1的折射率。
第一透镜组G1可包括满足下面的表达式8的至少一个透镜。
[表达式8]
80≤Vd1
这里，Vd1表示第一透镜组G1中的至少一个透镜的阿贝数。如果第一透镜组G1中的至少一个透镜具有满足上面的表达式8的阿贝数，则可以改善镜头系统111的光学性能，当第一子镜头系统111a与第二子镜头系统111b切换时可以保持光学性能，并且可以校正色差。
第二透镜组G2可包括具有负透镜和正透镜的至少一个双合透镜。例如，第二透镜组G2可包括：具有负屈光力的透镜4、具有负屈光力的透镜5和具有正屈光力的透镜6。第二透镜组G2可包括至少一个非球面透镜或混合透镜。
第二透镜组G2可满足下面的表达式9。
[表达式9]
1.88≤Nd2
这里，Nd2表示第二透镜组G2的最接近于像方I的透镜6的折射率。
第二透镜组G2可包括满足下面的表达式10的至少一个透镜。
[表达式10]
30≤Vd2≤50
这里，Vd2表示第二透镜组G2的至少一个透镜的阿贝数。如果第二透镜组G2中的至少一个透镜具有满足上面的表达式10的阿贝数，则可以改善镜头系统111的光学性能。
第三透镜组G3可包括具有正透镜8和负透镜9的至少一个双合透镜。例如，第三透镜组G3可包括正透镜7以及双合透镜(正透镜8和负透镜9)。第三透镜组G3可包括至少一个非球面透镜或混合透镜。
第四透镜组G4可包括一个透镜10。透镜10可以是正透镜。第四透镜组G4可包括至少一个球面透镜或混合透镜。
第五透镜组总体上可具有正屈光力并包括具有正透镜12和负透镜13的至少一个双合透镜。例如，第五透镜组G5可包括从物方O到像方I顺序地布置在光轴上的具有正屈光力的透镜11以及总体上具有负屈光力的双合透镜(正透镜12和负透镜13)。
滤光器P1和P2可布置在第四透镜组G4和像方I之间。
关于根据实施例的镜头系统的术语“非球面”如下所述。
非球面形状可以如在下面的表达式11中示出的那样表示，其中，沿光轴的方向被称为x轴方向，与光轴方向垂直的方向被称为y轴方向，光传播的方向作为正符号。这里，x指示沿光轴到透镜的顶点的距离，y表示沿垂直于光轴的方向到所述顶点的距离，K表示圆锥曲线常数，A、B、C和D表示非球面系数，c表示在透镜的顶点处的曲率半径的倒数(1/R)。
[表达式11]
x = cy 2 1 + 1 - ( K + 1 ) c 2 y 2 + A y 4 + By 6 + Cy 8 + Dy 10
以下，示出根据各个实施例的镜头系统的各种设计。这里，EFL表示有效焦距、FOV表示视角，F/#表示F数，D0、D1、D2、D3和D4表示可变距离。EFL、透镜之间的距离以及透镜的厚度的单位是mm，视角的单位是度。在各个示图中，相同的标号始终分配给相同的透镜。
[第一实施例]
图2是示出根据图1的实施例的镜头系统111在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的示图。示出的广角位置、中间位置和摄远位置对应于第一子镜头系统111a，而示出的单聚焦位置对应于第二子镜头系统111b。
<第一子镜头系统111a>
(*RC：曲率半径，Nd：折射率)
  透镜表面   RC   厚度   Nd   阿贝数
  物   无穷大   D0
  S1   23.404   0.93   1.931644   22.2224
  S2   17.140   2.71   1.497436   81.4906
  S3   56.074   0.10
  S4   26.611   1.88   1.822682   45.0985
  S5   91.000   D1
  S6   86.195   0.60   1.872825   41.4325
  S7   5.994   2.66
  S8   -80.217   0.66   1.798889   47.2668
  S9   8.536   0.28
  S10   9.735   1.19   1.922860   20.8804
  S11   99.000   D2
  S12   无穷大   0.30
  S13(ST)   4.643   1.53   1.579828   66.1344
  S14   -14.681   0.10
  S15   5.628   1.14   1.651599   58.4039
  S16   8.856   0.45   1.856256   25.9977
  S17   3.206   D3
  S18   35.037   1.67   1.496997   81.6084
  S19   -12.728   D4
  S20   无穷大   0.30   1.516798   64.1983
  S21   无穷大   0.30
  S22   无穷大   0.50   1.516798   64.1983
  S23   无穷大   0.40
  像   无穷大
下面示出根据当前实施例的镜头系统111的第一子镜头系统111a的非球面系数。
<第二子镜头系统111b>
(*RC：曲率半径，Nd：折射率)
  透镜表面   RC   厚度   Nd   阿贝数
  S13(ST)   4.558   1.20   1.502319   80.2164
  S14   -8.758   0.20
  S15   5.046   1.01   1.685490   56.0522
  S16   -7.266   1.63   1.886073   40.0927
下面示出根据当前实施例的镜头系统111的第二子镜头系统111b的非球面系数。
第一子镜头系统111a和第二子镜头系统111b共用表面S1到S12以及表面S17到像面。
  广角位置   中间位置   摄远位置   单聚焦位置
  EFL   4.380   13.140   41.172   44.238
  FOV   41.682   16.531   5.411   5.038
  F/#   3.240   4.835   5.897   6.650
  D0   无穷大   无穷大   无穷大   无穷大
  D1   0.575   8.572   18.756   18.229
  D2   13.831   5.768   1.100   1.100
  D3   4.313   10.455   14.633   13.787
  D4   3.104   3.000   2.100   2.100
图3A、图3B、图3C和图3D分别示出根据图1的实施例的镜头系统在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的像差。图3A示出了图2中示出的第一子镜头系统111a在广角位置的纵向球面像差、像散场曲和畸变。像散场曲线包括子午场曲线T和弧矢场曲线S。畸变像差中的竖直轴表示像高度IH。图3B和图3C分别示出图2中示出的第一子镜头系统111a在中间位置和摄远位置的纵向球面像差、像散场曲和畸变。图3D示出第二子镜头系统111b的纵向球面像差、像散场曲和畸变。
[第二实施例]
图4是示出根据另一实施例的镜头系统111在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的示图。示出的广角位置、中间位置和摄远位置对应于第一子镜头系统111a，而示出的单聚焦位置对应于第二子镜头系统111b。
<第一子镜头系统111a>
(*RC：曲率半径，Nd：折射率)
  透镜表面   RC   厚度   Nd   阿贝数
  物   无穷大   D0
  S1   23.422   0.90   1.931046   21.9041
  S2   17.154   2.73   1.497601   81.4466
  S3   56.050   0.10
  S4   26.563   1.89   1.821618   45.1887
  S5   91.000   D1
  S6   94.751   0.60   1.873083   40.8521
  S7   6.046   2.69
  S8   -76.812   0.61   1.798760   47.2795
  S9   8.596   0.27
  S10   9.764   1.66   1.922860   20.8804
  S11   95.084   D2
  S12   无穷大   0.30
  S13(ST)   4.644   1.54   1.579702   60.2527
  S14   -14.698   0.10
  S15   5.630   1.14   1.651626   58.4018
  S16   8.875   0.45   1.856598   24.7347
  S17   3.205   D3
  S18   49.377   1.71   1.497060   81.5914
  S19   -11.633   D4
  S20   无穷大   0.30   1.516798   64.1983
  S21   无穷大   0.30
  S22   无穷大   0.50   1.516798   64.1983
  S23   无穷大   0.40
  像   无穷大
下面示出根据当前实施例的镜头系统111的第一子镜头系统111a的非球面系数。
<第二子镜头系统111b>
(*RC：曲率半径，Nd：折射率)
  透镜表面   RC   厚度   Nd   阿贝数
  S13(ST)   4.782   1.63   1.496997   81.6084
  S14   -9.115   0.10
  S15   5.162   1.62   1.656549   58.0326
  S16   -5.100   1.57   1.874142   41.3495
下面示出根据当前实施例的镜头系统111的第二子镜头系统111b的非球面系数。
第一子镜头系统111a和第二子镜头系统111b共用表面S1到S12以及表面S17到像面。
  广角位置   中间位置   摄远位置   单聚焦位置
  EFL   4.380   13.140   41.172   49.406
  FOV   41.682   16.531   5.411   4.513
  F/#   3.259   4.879   5.938   6.138
  D0   无穷大   无穷大   无穷大   无穷大
  D1   0.594   8.552   18.765   19.116
  D2   13.705   5.685   1.050   1.000
  D3   4.268   10.526   14.662   12.878
  D4   3.178   3.000   2.100   2.100
图5A、图5B、图5C和图5D分别示出根据图4的另一实施例的镜头系统在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的像差。
[第三实施例]
图6是示出根据另一实施例的镜头系统111在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的示图。示出的广角位置、中间位置和摄远位置对应于第一子镜头系统111a，而示出的单聚焦位置对应于第二子镜头系统111b。
<第一子镜头系统111a>
(*RC：曲率半径，Nd：折射率)
  透镜表面   RC   厚度   Nd   阿贝数
  物   无穷大   D0
  S1   23.874   0.90   1.922860   20.8804
  S2   17.548   2.84   1.496997   81.6084
  S3   55.600   0.10
  S4   25.753   2.08   1.823971   44.9902
  S5   91.000   D1
  S6   -277.233   0.60   1.884126   40.5408
  S7   6.255   2.40
  S8   -40.582   0.50   1.792856   47.8723
  S9   9.858   0.26
  S10   9.320   1.72   1.922860   20.8804
  S11   99.000   D2
  S12   无穷大   0.30
  S13(ST)   4.617   1.61   1.582273   51.5338
  S14   -14.455   0.12
  S15   5.622   1.33   1.660467   58.0682
  S16   -100.000   0.47   1.852471   27.4978
  S17   3.234   D3
  S18   30.373   1.76   1.693500   53.2008
  S19   -14.000   D4
  S20   无穷大   0.30   1.516798   64.1983
  S21   无穷大   0.30
  S22   无穷大   0.50   1.516798   64.1983
  S23   无穷大   0.40
  像   无穷大
下面示出根据当前实施例的镜头系统111的第一子镜头系统111a的非球面系数。
<第二子镜头系统111b>
(*RC：曲率半径，Nd：折射率)
  透镜表面   RC   厚度   Nd   阿贝数
  S13(ST)   4.033   1.70   1.496997   81.6084
  S14   -10.225   0.10
  S15   3.904   1.72   1.541958   71.8461
  S16   -4.465   0.60   1.845722   43.2825
下面示出根据当前实施例的镜头系统111的第二子镜头系统111b的非球面系数。
第一子镜头系统111a和第二子镜头系统111b共用表面S1到S12以及表面S17到像面。
  广角位置   中间位置   摄远位置   单聚焦位置
  EFL   4.450   13.350   41.830   50.196
  FOV   41.231   16.285   5.327   4.443
  F/#   3.156   4.824   5.710   5.915
  D0   无穷大   无穷大   无穷大   无穷大
  D1   0.804   8.548   18.569   18.949
  D2   13.178   5.753   1.000   1.000
  D3   4.121   11.039   14.448   13.861
  D4   3.122   3.000   2.128   2.100
图7A、图7B、图7C和图7D分别示出根据图6的另一实施例的镜头系统111在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的像差。
[第四实施例]
图8是示出根据另一实施例的镜头系统111在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的示图。示出的广角位置、中间位置和摄远位置对应于第一子镜头系统111a，而示出的单聚焦位置对应于第二子镜头系统111b。
<第一子镜头系统111a>
(*RC：曲率半径，Nd：折射率)
  透镜表面   RC   厚度   Nd   阿贝数
  物   无穷大   D0
  S1   无穷大   0.95
  S2   27.459   0.90   1.993389   21.7442
  S3   19.154   2.74   1.504143   79.7567
  S4   75.679   0.10
  S5   23.899   2.06   1.826710   44.7627
  S6   91.000   D1
  S7   52.135   0.60   1.911990   35.0574
  S8   5.762   2.86
  S9   -97.000   0.90   1.811141   46.1090
  S10   7.787   0.13
  S11   9.329   1.69   1.20026   19.320
  S12   78.370   D2
  S13   无穷大   0.30
  S14(ST)   4.733   1.95   1.582763   62.3642
  S15   -15.557   0.14
  S16   5.491   1.18   1.509683   78.4118
  S17   10.345   0.49   1.788126   24.5208
  S18   3.334   D3
  S19   21.100   1.75   1.497563   81.4566
  S20   -17.000   D4
  S21   无穷大   0.30   1.516798   64.1983
  S22   无穷大   0.30
  S23   无穷大   0.50   1.516798   64.1983
  S24   无穷大   0.40
  像   无穷大
下面示出根据当前实施例的镜头系统111的第一子镜头系统111a的非球面系数。
<第二子镜头系统111b>
(*RC：曲率半径，Nd：折射率)
  透镜表面   RC   厚度   Nd   阿贝数
  S14(ST)   4.684   1.65   1.578729   66.2775
  S15   -15.511   0.27
  S16   5.608   1.25   1.496997   81.6084
  S17   11.106   0.59   1.807494   26.7477
下面示出根据当前实施例的镜头系统111的第二子镜头系统111b的非球面系数。
第一子镜头系统111a和第二子镜头系统111b共用表面S1到S13以及表面S18到像表面。
  广角位置   中间位置   摄远位置   单聚焦位置
  EFL   4.450   13.350   41.830   50.196
  FOV   41.231   16.285   5.327   4.443
  F/#   3.270   4.910   5.921   5.825
  D0   无穷大   无穷大   无穷大   无穷大
  D1   0.446   8.315   17.770   19.514
  D2   12.472   5.393   0.900   0.900
  D3   3.862   10.355   14.371   13.199
  D4   3.257   3.000   2.100   2.100
图9A、图9B、图9C和图9D分别示出根据图8的另一实施例的镜头系统111在广角位置、中间位置、摄远位置和单聚焦位置的像差。
下表示出了根据第一实施例到第四实施例的镜头系统满足表达式1到表达式3。
  第一实施例   第二实施例   第三实施例   第四实施例
 ft/fw   9.4   9.4   9.4   9.4
 ff/ft   1.074468   1.19999   1.2   1.2
 (Lt3/ft)+(Lf3/ff)   1.065503   1.013472   1.00602   1.001732
如上所描述的，根据实施例的镜头系统利用单个镜头系统实现不同类型的焦距，因此在具有各种焦距的同时可以减小根据实施例的镜头系统的尺寸。
图10是根据实施例的具有镜头系统111的图像捕获装置100的示图。图像捕获装置100包括如上所述的镜头系统111和将由镜头系统111形成的像转换成电图像信号的成像传感器112。图像捕获装置100可包括：记录介质113，记录由成像传感器112光电转换的与对象的图像对应的数据；取景器114，用于观察对象的图像。此外，图像捕获装置100可包括其上显示对象的图像的显示单元115。虽然这里示出了取景器114和显示单元115彼此分开的实施例，但是图像捕获装置100可以包括仅仅显示单元115，而不包括取景器114。图10中示出的图像捕获装置100仅仅是示例，不应被解释为限制。除了相机以外，根据各个实施例的镜头系统还可以应用到各种类型的光学装置。因此，各种图像捕获装置(例如，数码相机)可包括根据各个实施例的使用变焦镜头系统捕获广角图像的小的和便宜的光学装置。
通过互换透镜组的一部分而不是替换整个镜头系统来实现各种焦距，从而根据实施例的图像捕获装置可以廉价地满足用户的各种需求。此外，由于无需携带具有不同焦距的两个独立的镜头系统，用户可以方便地使用根据实施例的图像捕获装置。
这里引用的包括出版物、专利申请和专利的所有参考文件通过引用被包含于此，该引用的程度如同每份参考文件被独立并具体地注明为通过引用全部包含于此并在此全部进行阐述。
描述本发明的上下文中(特别是在权利要求的上下文中)使用的单数术语和类似表述应被解释成覆盖单数形式和复数形式。此外，除非这里另外指出，否则对这里的值的范围的列举仅仅意图用作单独地引用落入该范围的各个离散值的简略的方法，各个离散值被合并到说明书中就如同它在这里被单独列举一样。除非另有声明，否则对任意和所有的示例或者这里提供的示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅仅意图更好地说明本发明，而非对本发明的范围加以限制。除非元件被特别地描述为“必不可少的”或“关键的”，否则没有项目或组件对本发明的实施是必不可少的。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出并描述了根据本发明的镜头系统和包括所述镜头系统的图像捕获装置，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离如所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在这里做出形式和细节上的各种改变。

Claims (15)

1.一种镜头系统，包括：
具有正屈光力的第一透镜组；
具有负屈光力的第二透镜组；
具有正屈光力的第三透镜组；
具有正屈光力的第四透镜组；
与第三透镜组能够互换的第五透镜组，
其中，第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组沿光轴顺序地布置，以形成第一子镜头系统，
或者，第一透镜组、第二透镜组、第五透镜组和第四透镜组沿光轴顺序地布置，以形成第二子镜头系统，
第一子镜头系统具有满足下面的表达式的变焦倍率：
5.0≤ft/fw≤15.0
其中，ft表示第一子镜头系统在摄远位置的焦距，fw表示第一子镜头系统在广角位置的焦距。
2.根据权利要求1所述的镜头系统，其中，第二子镜头系统具有单焦距。
3.根据权利要求2所述的镜头系统，其中，第五透镜组具有正屈光力。
4.根据权利要求2所述的镜头系统，所述镜头系统满足下面的表达式：
1.1≤ff/ft≤1.5
其中，ft表示第一子镜头系统在摄远位置的总焦距，ff表示第二子镜头系统的总焦距。
5.根据权利要求2所述的镜头系统，所述镜头系统满足下面的表达式：
0.8<(Lt3/ft)+(Lf3/ff)<1.2
其中，Lt3表示第一子镜头系统中的第三透镜组中最接近物方的透镜的第一表面到像平面的距离，Lf3表示第二子镜头系统中的第五透镜组中最接近物方的透镜的第一表面到像平面的距离，ff表示第二子镜头系统的总焦距。
6.根据权利要求2所述的镜头系统，所述镜头系统满足下面的表达式：
Lf1≤Lt1
其中，Lt1表示第一子镜头系统中的第一透镜组中最接近物方的透镜的第一表面到像平面的距离，Lf1表示第二子镜头系统中的第一透镜组中最接近物方的透镜的第一表面到像平面的距离。
7.根据权利要求2所述的镜头系统，所述镜头系统满足下面的表达式：
5.0<ff/ff3<6.5
这里，ff3表示第二子镜头系统中的第五透镜组的焦距，ff表示第二子镜头系统的总焦距。
8.根据权利要求2所述的镜头系统，其中，第五透镜组包括具有正屈光力的非球面透镜和具有负屈光力的双合透镜，
所述非球面透镜和所述双合透镜从物方到像平面顺序地布置。
9.根据权利要求2所述的镜头系统，其中，第一透镜组的最接近于物方的透镜具有正屈光力并且满足下面的表达式：
1.9≤Nd1
其中，Nd1表示第一透镜组的最接近于物方的透镜的折射率。
10.根据权利要求2所述的镜头系统，其中，第二透镜组的最接近于像平面的透镜具有正屈光力并满足下面的表达式：
1.88≤Nd2
这里，Nd2表示第二透镜组的最接近于像平面的透镜的折射率。
11.根据权利要求2所述的镜头系统，其中，第一透镜组包括满足下面的表达式的至少一个透镜：
80≤Vd1
其中，Vd1表示第一透镜组的所述至少一个透镜的阿贝数。
12.根据权利要求2所述的镜头系统，其中，第二透镜组包括满足下面的表达式的至少一个透镜：
30≤Vd2≤50
其中，Vd2表示第二透镜组的所述至少一个透镜的阿贝数。
13.根据权利要求2所述的镜头系统，其中，当第一子镜头系统从广角位置变焦到摄远位置时，第一透镜组和第二透镜组之间的间距增加，第二透镜组和第三透镜组之间的间距减小。
14.一种镜头系统，包括：
变焦镜头系统，从广角位置变焦到摄远位置，所述变焦镜头系统包括多个透镜组；和
子镜头系统，具有单焦距，所述子镜头系统包括互换透镜组，与多个透镜组中的至少一个透镜组互换，
其中，所述多个透镜组包括：具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组，其中，第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组从物方到像方顺序地布置，
其中，所述镜头系统满足下面的表达式：
5.0≤ft/fw≤15.0
0.8<(Lt3/ft)+(Lf3/ff)<1.2
这里，ft表示变焦镜头系统在摄远位置的焦距，fw表示变焦镜头系统在广角位置的焦距，Lt3表示变焦镜头系统中的第三透镜组中最接近物方的透镜的第一表面到像平面的距离，Lf3表示子镜头系统中的互换透镜组中最接近物方的透镜的第一表面到像平面的距离，ff表示子镜头系统的总焦距。
15.一种图像捕获装置，所述图像捕获装置包括：
镜头系统，包括具有正屈光力的第一透镜组、具有负屈光力的第二透镜组、具有正屈光力的第三透镜组、具有正屈光力的第四透镜组以及与第三透镜组能够互换的第五透镜组；
成像传感器，对由所述镜头系统形成的像进行光电转换，
其中，第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组沿光轴顺序地布置，以形成第一子镜头系统，
或者，第一透镜组、第二透镜组、第五透镜组和第四透镜组沿光轴顺序地布置，以形成第二子镜头系统，
第一子镜头系统具有满足下面的表达式的变焦倍率：
5.0≤ft/fw≤15.0
其中，ft表示第一子镜头系统在摄远位置的焦距，fw表示第一子镜头系统在广角位置的焦距。
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