CN102096178A - 变焦镜头、照相机装置、信息设备和移动信息终端装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变焦镜头、照相机装置、信息设备和移动信息终端装置。照相镜头包括：从对象侧顺序布置的具有正折射力的第一镜头组、具有负折射力的第二镜头组、孔径光阑、具有正折射力的第三镜头组和具有正折射力的第四镜头组。第一镜头组具有从对象侧顺序布置的负镜头和在对象侧具有凸出表面的正镜头。当改变从广角端到远距端的变焦镜头的放大率时，第一镜头组和第二镜头组之间的间隔增大并且第二镜头组和第三镜头组之间的间距减小。第一镜头组和第三镜头组分别从广角端的位置朝向在远距端它们的对象侧的位置移动。设置参数以成功地校正色像差同时实现紧凑尺寸、在广角侧的广半张角、好的性能以及高放大率。

Description

变焦镜头、照相机装置、信息设备和移动信息终端装置

技术领域

本发明涉及本发明涉及变焦镜头、照相机装置、具有照相功能的信息设备和移动信息终端装置。

背景技术

最近，在广泛使用的数字相机中，进一步要求高性能和小尺寸，并且由此也需要安装在数字相机中作为照相镜头的高性能和小尺寸变焦镜头。

在变焦镜头中，为了减少尺寸，需要减少使用的整个长度(从最对象侧透镜表面到成像平面的距离)。并且减少尺寸是重要的，从而通过减少每个镜头组的厚度以折叠状态(collapsed state)减少整个长度。

作为高性能的变焦镜头，对于整个变焦范围需要与图像拾取设备相对应的精度，该图像拾取设备具有最少8百万像素、更优选地为1千万像素、进一步优选地为1千5百万像素。

此外，许多用户需要照相镜头的更广的张角(field angle)，并且在广角端的变焦镜头的半张角优选地为38度或更大。在使用具有35mm宽度的银盐胶卷(所谓的莱卡胶卷)的银盐照相机的情况下，38度的半张角对应于28mm的焦距。

此外，也需要高放大率。具有与在35mm银盐照相机转换(大约7.1倍)中28到200mm相对应的焦距的变焦镜头能够进行所有通用的照相。然而，通常使用大约8倍的放大率并且需要更高的放大率，也就是说，需要在35mm银盐照相机转换(大约10.7倍)中对应于28到300mm的焦距。

作为用于数码相机的变焦镜头，可以使用各种类型的变焦镜头。然而，包括5个镜头组或更多的镜头组配置是不适用的，因为很难实现整个镜头系统的小尺寸和薄厚度。

作为具有高放大率或大直径的变焦镜头，在日本专利申请No.2008-107559、2008-112013、2008-185782、2008-203453和2008-145501的每一个中公开了变焦镜头，该变焦镜头包括从对象侧顺序布置的具有正焦距的第一镜头组、具有负焦距的第二镜头组、具有正焦距的第三镜头组和具有正焦距的第四镜头组。

在上述文档中公开的变焦镜头中，具有包括正-负-正-正镜头组的四镜头组配置，不存在具有38度或更大的半张角、8倍或更多的放大率以及对应于8百万像素的分辨率所有的变焦镜头。

作为适于高放大率的变焦镜头，变焦镜头包括从对象侧顺序布置的具有正焦距的第一镜头组、具有负焦距的第二镜头组、具有正焦距的第三镜头组和具有正焦距的第四镜头组。当将放大率从广角端改变为远距端(telephoto end)，增加了第一镜头组和第二镜头组之间的间隔，减少了第二镜头组和第三镜头组之间的间隔以及改变了第三镜头组和第四镜头组之间的间隔。

作为这种类型的变焦镜头，当改变放大率时，第一镜头组往复运动并且以在图像侧凸起的弧形运动。在这种类型中，如果尝试主要确保主要分享放大操作的功能以实现高放大率的第二镜头组的运动量，即使当变焦镜头处于广角端，在第三镜头组的周围提供的孔径光阑远离第一镜头组。由此，当需要广角变焦镜头时，需要第一镜头组为大的。

由此，为了实现广角、高放大率和小尺寸的变焦镜头，优选地移动第一镜头组以被定位在远距端，至广角端的位置的对象侧的位置。

将在广角端的变焦镜头的整个长度减少为小于在远距端的变焦镜头的整个长度，使得防止第一镜头的尺寸的增大并可以实现充足的广角。

另一方面，在通过增加放大率和焦距已经发生的色差的校正中，使用公知的具有反常色散属性的镜头是有效的。

日本专利公开号No.H08-248317和2008-026837以及日本专利号No.3391342和4405747中公开了使用反常色散属性的变焦镜头，作为包括从对象侧顺序布置的具有正焦距的第一镜头组、具有负焦距的第二镜头组、具有正焦距的第三镜头组和具有正焦距的第四镜头组的变焦镜头。其中改变放大率时，增加了第一镜头组和第二镜头组之间的间隔，减少了第二镜头组和第三镜头组之间的间隔以及改变了第三镜头组和第四镜头组之间的间隔。

在这些文件中，在日本专利申请公开号No.H08-248317中公开的变焦镜头中，当改变放大率时固定第一镜头组并且在广角端的半张角是5度并且广角端不足够。

在日本专利No.3391324中公开的变焦镜头包括具有正-负-正-正镜头组(见例子1、2和6)的四镜头组配置，并且变焦镜头在广角端具有大约29到32度张角，使得没有重复地实现广角。

在日本专利No.4405747中公开的变焦镜头具有广角，即，在广角端大约37度的半张角。然而，镜头配置包括许多镜头，即，14个镜头，并且由此很难实现折叠状态中减少的整个长度以及低成本。

在日本专利申请公开No.2008-026837中公开的变焦镜头具有相对少数目的镜头，即9到11个镜头，使得以简单的配置实现广角和高放大率。然而，还存在小尺寸改善的空间，因为在远距端的整个长度相对大。

例如，在如被专利申请No.2008-107559中公开的变焦镜头具有广的张角，即，在广角端的40度的半张角，但是放大率大约为5倍。在日本专利申请公开No.2008-112013中公开的变焦镜头具有广角，即，在广角端的实质上40度的半张角以及9倍的放大率。然而，在广角端的失真(distortion)为10％或更大，并且由此存在性能改善的空间。

日本专利申请公开No.2008-185782公开了具有大约9.5倍放大率，但是在广角端半张角大约为32度的变焦镜头作为特定例子。

在日本专利申请公开No.2008-203453和No.2008-145501中公开的变焦镜头具有好的性能和广角，但是存在放大率改善的空间。

作为减少变焦镜头的尺寸的通用方法，已知通过增加每个镜头组的折射力(power)来减少镜头的数目。然而，当仅使用这个方法时，很难校正各种像差并且增加了每个镜头组的偏心(decenter)敏感度(通过偏心镜头的成像性能的恶化程度)，使得很难维持高的光学性能。

如果在执行该方法时试图实现广的张角，由于离轴光通量的高度的增加或者失真的增大，更难校正各种像差同时抑制整个镜头系统的尺寸的增加。

发明内容

本发明用于解决上述问题，并且本发明的目的在于提供一种变焦镜头，该变焦镜头包括具有正-负-正-正折射力的四镜头配置并且具有充分宽的张角，即，在广角端38度或更大的半张角以及7.1倍或更大的放大率。变焦镜头也通过约9个镜头配置和对应于具有10到15百万像素的图像拾取装置的分辨率的小尺寸，同时成功地校正色像差，特别是已经生成的轴上色像差和放大率的色像差。

根据本发明的实施例的变焦镜头包括：从对象侧顺序布置的具有正折射力的第一镜头组、具有负折射力的第二镜头组、孔径光阑、具有正折射力的第三镜头组和具有正折射力的第四镜头组，其中，第一镜头组具有从对象侧顺序布置的负镜头和在对象侧具有凸出表面的正镜头；当改变从广角端到远距端的变焦镜头的放大率时，第一镜头组和第二镜头组之间的间隔增大并且第二镜头组和第三镜头组之间的间距减小；第一镜头组和第三镜头组分别从广角端的位置朝向在远距端对象侧的位置移动；满足下面的条件：

(1)1.52＜nd P＜1.62

(2)60.0＜vd P＜85.0

其中ndP是对于d线的第一镜头组的正镜头的材料的折射率并且vdP是色散；

由下面的公式定义部分色散率Pg，F：

Pg，F＝(ng-nF)/(nF-nC)

其中ng是用于g线的镜头材料的折射率，nF是用于F线的镜头材料折射率，并且nC是用于C线的镜头材料的折射率；Pg，FP是用于第一镜头组的正镜头的镜头材料的部分色散率，并且Pg，FN是用于第一镜头组的负镜头的镜头材料的部分色散率；满足下面的条件：

(3)0.007＜ΔPg，FP＜0.050

其中ΔPg，FP由下面的公式定义：

ΔPg，FP＝Pg，FP-(-0.001802×vd P+0.6483)；并且满足下面的条件：

(4)|ΔPg，FP-ΔPg，FN|＜0.025

其中ΔPg，FN由下面定义

ΔPg，FN＝Pg，FP-(-0.001802×vd N+0.6483)

其中vdN是第一镜头组的负镜头的材料的色散。

附图说明

图1是表示例子1的变焦镜头的配置以及当改变放大率时每个镜头组的位移(displacement)的视图；

图2是表示例子2的变焦镜头的配置以及当改变放大率时每个镜头组的位移(displacement)的视图；

图3是表示例子3的变焦镜头的配置以及当改变放大率时每个镜头组的位移(displacement)的视图；

图4是表示例子4的变焦镜头的配置以及当改变放大率时每个镜头组的位移(displacement)的视图；

图5是表示例子5的变焦镜头的配置以及当改变放大率时每个镜头组的位移(displacement)的视图；

图6是表示在广角端根据例子1的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图7是表示在中间焦距位置根据例子1的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图8是表示在远距端根据例子1的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图9是表示在广角端根据例子2的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图10是表示在中间焦距位置根据例子2的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图11是表示在远距端根据例子2的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图12是表示在广角端根据例子3的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图13是表示在中间焦距位置根据例子3的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图14是表示在远距端根据例子3的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图15是表示在广角端根据例子5的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图16是表示在中间焦距位置根据例子4的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图17是表示在远距端根据例子4的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图18是表示在广角端根据例子5的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图19是表示在中间焦距位置根据例子5的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图20是表示在远距端根据例子5的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图21是表示根据例子6的变焦镜头的镜头配置的视图；

图22是表示在广角端根据例子6的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图23是表示在中间焦距位置根据例子6的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图24是表示在远距端根据例子6的变焦镜头中的像差曲线的视图

图25是表示根据例子7的变焦镜头的镜头配置的视图；

图26是表示在广角端根据例子7的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图27是表示在中间焦距位置根据例子7的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图28是表示在远距端根据例子7的变焦镜头中的像差曲线的视图

图29是表示根据例子8的变焦镜头的镜头配置的视图；

图30是表示在广角端根据例子8的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图31是表示在中间焦距位置根据例子8的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图32是表示在远距端根据例子8的变焦镜头中的像差曲线的视图

图33是表示根据例子9的变焦镜头的镜头配置的视图；

图34是表示在广角端根据例子9的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图35是表示在中间焦距位置根据例子9的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图36是表示在远距端根据例子9的变焦镜头中的像差曲线的视图；

图37A是表示具有照相功能的信息设备的实施例的示例视图；

图37B是表示具有照相功能的信息设备的实施例的示例视图；

图38是表示图37A和37B所示的信息设备的系统配置的示例视图。

具体实施方式

【第一实施例】

根据本发明第一实施例的变焦镜头包括从对象侧顺序布置的具有正折射力(refractive power)的第一镜头组、具有负折射力的第二镜头组、孔径光阑、具有正折射力的第三镜头组以及具有正折射力的第四镜头组。

具有正折射力的第一镜头组具有从对象侧顺序布置的负镜头和在对象侧具有凸起表面的正镜头。

当改变从广角端到远距端的变焦镜头的放大率时，增大了第一镜头组和第二镜头组之间的间距，减少了第二镜头组和第三镜头组之间的间距。第一镜头组和第三镜头组从广角端的位置朝向分别在远距端在对象侧的位置。

满足下面的条件(1)到(4)，即，

(1)1.52＜nd P＜1.62

(2)60.0＜vd P＜85.0

(3)0.007＜ΔPg，FP＜0.050

(4)|ΔPg，FP-ΔPg，FN|＜0.025

在条件(1)中的参数ndP是用于d线的第一镜头组的正镜头的材料的反射系数。

条件(2)中的参数vdP是第一镜头组的正镜头的材料的色散(dispersion)。

公知地，部分色散率Pg，F由以下公式定义：

Pg，F＝(ng-nF)/(nF-nC)

其中ng，nF和nC是分别用于g线、F线和C线的镜头材料的反射系数。

Pg，FP是用于第一镜头组的正镜头的镜头材料的部分色散率，并且Pg，FN是用于第一镜头组的负镜头的镜头材料的部分色散率。

在条件(3)中的参数ΔPg，FP由以下公式定义：

ΔPg，FP＝Pg，FP-(-0.001802×vd P+0.6483)

在条件(4)中的参数ΔPg，FN由以下公式定义：

ΔPg，FN＝Pg，FP-(-0.001802×vd N+0.6483)

其中vdN是第一镜头组的负镜头的材料的色散。

即，上面的条件(1)、(2)和(3)给出了第一镜头组的正镜头的材料的反射系数和色散，以及ΔPg，FP的范围，并且上述条件(4)与上述条件一起给出了第一镜头组的负镜头的反射系数和色散以及ΔPg，FN的范围。

在变焦镜头中，优选地满足下面的条件：

(5)4.0＜fap/fw＜8.0

其中fap是第一镜头组的正镜头的焦距并且fw是在广角端的变焦镜头的焦距。

在变焦镜头中，优选地满足下面的条件：

(6)5.0＜f1/fw＜8.0

其中f1是第一镜头组的焦距并且fw是在广角端的变焦镜头的焦距。

在变焦镜头中，优选地满足下面的条件：

(7)0.50＜|f2|/f3＜0.85

其中f2是第二镜头组的焦距并且f3是在第三镜头组的焦距。

在变焦镜头中，优选地满足下面的条件：

(8)0.10＜X1/fT＜0.35

其中X1是当将变焦镜头的放大率时从广角端到远距端第一镜头组的总移动量，并且fT是在远距端的变焦镜头的焦距。

在变焦镜头中，优选地满足下面的条件：

(9)0.10＜X3/fT＜0.30

其中X3是当将变焦镜头的放大率时从广角端到远距端第三镜头组的总移动量，并且fT是在远距端的变焦镜头的焦距。

在变焦镜头中，第三镜头组可以具有最图像侧镜头，该镜头在图像侧具有大的凹陷表面的负镜头，优选地满足下面的条件：

(10)0.5＜|r3R|/fw＜1.2

其中r3R是负镜头的图像侧表面的曲线半径，并且fw是在广角侧变焦镜头的焦距。

在变焦镜头中，第一镜头组的正镜头优选地具有非球面表面。在这种情况下，第一镜头组的负镜头和正镜头优选地彼此接合。

根据本发明的实施例的照相机装置具有变焦镜头作为照相光学系统。

根据本发明的实施例的移动信息终端装置或个人数字助理可以具有包括变焦镜头的照相机功能设备作为照相装置。

此后，将进行补充说明。

在根据本发明的实施例的这样的变焦镜头中，即，具有正-负-正-正折射力的四镜头配置的变焦镜头，通常地，第二镜头组被配置为所谓的“变焦透镜”，其具有主要的放大功能。然而，在根据本发明的实施例的变焦镜头中，第三镜头组也具有放大功能以减小第二镜头组的负担，使得可以确保像差校正的自由度，这在更广角和更高放大率的变焦镜头中是困难的。

此外，如果从广角端到远距端改变变焦镜头的放大率时第一镜头组朝向对象侧大幅移动，降低了在广角端通过第一镜头组的光通量的高度。由此，配置变焦镜头使得防止第一镜头组的尺寸在更广角的变焦镜头中增长，并且在第一和第二镜头组之间确保足够的间隔以实现大的焦距。

即，当从广角端到远距端改变放大率时，增大第一镜头组和第二镜头组之间的间隔并且减少第二镜头组和第三镜头组之间的间隔，使得增加放大率(绝对值)并且由此由第二和第三镜头组共享放大功能。

通常，如果试图实现高的放大率，特别是在远距端的大的焦距，很难在远距端的轴上校正色像差的次级光谱。此外，如果试图在广角端减小焦距以实现广的张角，很难校正在广角端的放大率的色像差的次级光谱。

根据本发明的实施例的变焦镜头通过使用反常色散材料(具有大的反常色散属性的材料)来校正这些色像差。变焦镜头具有光学属性中的特征。

为了减少轴上的色像差的次级光谱(secondary spectrum)，使用特别低的色散玻璃是有效的。

特别地，至少在远距端，由于第一镜头组具有最大高度的轴上光通量，通过使用特殊低色散玻璃用于第一镜头组，可以充分地减少轴上色像差的次级光谱。

然而，通常地，特别低的色散玻璃具有低的反射系数，使得已经减少了单色像差的校正能力。由此，如果以平衡的方式减少了单色像差和色像差同时通过少量镜头配置第一镜头组，使用特别低的色散玻璃不是必须充分有效的。

在变焦镜头中，通过具有满足上述条件(1)到(3)的范围内的反射系数、阿贝(Abbe)值和反常色散属性(ΔPg，FP)的正镜头和具有满足符合条件(1)到(3)的条件(4)的反常色散属性(ΔPg，FN)的负镜头配置第一镜头组。

由此，可能由少量的镜头(即两个镜头)配置第一镜头组，减少色像差中的次级光谱并且充分地校正单色像差。

如果条件(1)的值小于下限，不能充分地校正单色像差，并且如果条件(2)的值小于下限，不能充分地校正色像差。

如果条件(3)的值小于下限或者条件(4)的值大于上限，不能充分地校正色像差中的次级光谱。

不存在其中条件(1)、(2)和(3)的值高于上限的光学玻璃，或者即使存在，仅可能存在特殊和贵的光学玻璃，并且由此实际上不能使用。

第一镜头组的正镜头优选地满足上述条件(5)。

如果条件(5)的值大于上限，使用反常色散材料的正镜头的折射力不足以充分地减少次级光谱，使得在某些情况下不能充分地校正色像差。如果条件(5)中的值小于下限，那么很难平衡色像差校正和球面像差校正，使得由于第一镜头组的正镜头的每个表面的大的曲线，在处理精度上存在缺陷。

条件(6)对于减少整个变焦镜头的尺寸是有效的，同时成功地校正其他像差。

如果条件(6)的值小于下限，则第二镜头组的成像放大率接近于1并且增加了放大效率，并且由此有利于高的放大率。然而，需要第一镜头组的每个镜头具有大的折射力，并且特别是在远距端的色像差被恶化。由此，需要第一镜头组具有大的厚度和大的直径，使得特别是在折叠状态下实现小尺寸的变焦镜头存在缺点。

如果条件(6)的值大于上限，减少对于第二镜头组的放大率的贡献，并且由此不能容易地实现高可变的放大率。

从像差校正的观点，条件(7)用于控制每个镜头组的折射力。

如果条件(7)的值小于下限，第二镜头组的折射力太大。如果条件(7)的值大于上限，第三镜头组的折射力太大。在两种情况下，已经增加了当改变放大率时的像差变化。

条件(8)用于控制第一镜头组的移动量，其对于更广角和更大的焦距来说是重要的。

如果条件(8)的值小于下限，减少第二镜头组对于放大率的贡献并且需要增加第三镜头组的负担，或者需要增加第一和第二镜头组的折射力。在这两种情况下，每个像差已经恶化。

此外，在广角端的变焦镜头的整个长度增加，使得增加经过第一镜头组的光通量的高度，并且第一镜头组具有大尺寸。

如果条件(8)的值大于上限，在广角端的变焦镜头的整个长度已经减少太多或者在远距端的变焦镜头的整个长度已经增加太多。当在广角端的变焦镜头的整个长度减少太多时，减少第三镜头组的移动间距，并且减少了第三镜头组对放大率的贡献，使得用于整个变焦镜头的像差校正变得困难。

当在远距端的变焦镜头的整个长度增加太多时，禁止在整个长度方向上的小尺寸，并且增加在径向方向上的变焦镜头的尺寸以在远距端获取外围光，并且由于例如镜头筒(barrel)倾斜等制造错误已经恶化了图像性能。

条件(8)的参数优选地满足下面的条件：

(8A)0.15＜X1/fT＜0.30

条件(9)用于控制第三镜头组的移动量，第三镜头组与第二镜头组共享放大操作。

如果条件(9)的值小于下限，减少了第三镜头组对于放大率的贡献，并且由此需要增加第二镜头组对放大率操作的负担或者增加第三镜头组的折射力。在这两种情况下，已经恶化了每个像差。

如果条件(9)的值大于上限，增加了在广角端变焦镜头的整个长度，并且由此增加了经过第一镜头组的光通量的高度，使得已经增加了第一镜头组的尺寸。

条件(9)的参数优选地满足下面的条件：

(9A)0.15＜X3/fT＜0.25

条件(10)用于成功地校正像差。

如果条件(10)的值小于下限，已经过分地校正了球面像差。如果条件(10)的值大于上限，已经不充分地校正了球面像差。如果条件(10)的值在条件(10)之外，很难校正慧形像差以及球面像差的平衡。已经在离轴外围部分发生了正或负慧形像差(coma aberration)。

条件(10)的参数优选地满足下面的条件：

(10A)0.7＜|r3R|/fW＜1.0

为了增加像差校正的自由度，可以配置第一镜头组正镜头以具有至少一个非球面。作为具有满足条件(1)到(3)的反常色散属性的光学玻璃，已经开发了由玻璃注模技术适于非球面上注模的光学玻璃，并且由此可以获得具有稳定性能的低成本非球面镜头。

在远距端，重的光通量通过第一镜头组，使得在第一镜头组中的每个镜头表面需要具有高表面精度。被注模并形成为注模的物品的非球面镜头很难具有与被形成为切割物体的球面镜头相关联的表面精度。由此，作为非球面镜头的正镜头和作为球面镜头的负镜头彼此接合。由此，可以抑制由于接合表面上的表面精度的恶化引起的图像性能的恶化。

在变焦镜头中，在第二镜头组和第三镜头组之间布置孔径光阑，并且可以从相邻镜头组(第二镜头组和第三镜头组)独立地移动孔径光阑。

通过上述配置，可以在大的放大率范围(即10倍或更多)内的任何位置选择更恰当的光通量路径。由此，特别地改善了慧形像差、场曲率(fieldcurvature)等的校正中的自由度，使得可以改善离轴性能。

孔径光阑和第三镜头组之间的间隔优选地在广角端比在远距端增加地更多。

如果将反常色散材料用于第三镜头组，第三镜头组在广角端与孔径光阑分开并且在远距端移动到与孔径光阑接近。由此，反常色散属性被有效地校正在广角端的放大率的色像差的次级光谱，并且被有效地校正在远距端在轴上色像差的次级光谱。

由此，可以在放大的整个范围内成功地校正色像差。

此外，可以在广角端相对地移动孔径光阑至第一镜头组以减少经过第一镜头组的光通量的高度，使得可以进一步改善第一镜头组的小尺寸。

如上所述，如果孔径光阑和第三镜头组之间的间隔在广角端比在远距端增加的更多，对于间隔优选地满足下面的条件：

0.05＜dSW/fT＜0.20

其中SW是孔径光阑和在广角端的光学轴上第三镜头组的最对象侧表面之间的间隔。

如果值dSW/fT是0.05或更小，减少在广角侧通过第三镜头组的光通量的高度，使得很难有效地减少在广角侧放大率的色像差的次级光谱。相似地，过分地增加在广角侧经过第一镜头组的光通量的高度，使得增大了第一镜头组的尺寸。

如果dSW/fT是0.20或更大，过分地增加在广角侧经过第三镜头组的光通量的高度，使得发生了正向上的场弯曲(field curvature)或者增加了桶形失真。然而，很难确保特别在广角范围的性能。

第一镜头组优选地由两个镜头配置，即，从对象侧顺序布置的在对象侧具有凸出表面的负凹凸镜头和在对象侧具有大致凸出表面的正镜头。

为了实现高放大率并且特别是在远距端的大的焦距，需要增加第二镜头组、第三镜头组和第四镜头组的组合放大率，并且然后在图像平面上放大第一镜头组中发生的像差。

由此，为了促进高放大率，需要减少在第一镜头组中发生的像差量并且由此如上所述配置第一镜头组。

优选地由三个镜头配置第二镜头组，即，在图像侧具有大曲率表面的负镜头、在图像侧具有大曲率表面的负镜头、以及在对象侧具有大曲率表面的正镜头。

通过从对象侧顺序布置负镜头、负镜头和正镜头，使得第二镜头组的关键点是位于图像侧以减少在远距端的光学系统的整个长度。

此时，在第一镜头组的每个镜头的材料满足如下条件：

1.75＜N21＜2.10、25＜v21＜55

1.75＜N22＜2.10、25＜v22＜55

1.75＜N23＜2.10、15＜v23＜35

其中N2i(i＝1到3)是在第二镜头组中从对象侧顺序布置的第i镜头的反射系数，并且v2i(i＝1到3)是在第二镜头组中从对象侧顺序布置的第i镜头的Abbe数。

通过这样的玻璃类型的选择，可以充分地抑制单色像差并且成功的校正色像差。

优选地通过三个镜头配置第三镜头组。即，从对象侧顺序布置的正镜头、正镜头和负镜头。从对象侧的第二镜头和第三镜头可以恰当地彼此接合。

在变焦镜头中的第四镜头组是用于通过主要确保出射光瞳距离来确保焦阑属性并且通过移动第四镜头组来执行对焦。为了实现小尺寸的变焦镜头系统，第四镜头优选地具有简单的配置并且优选地由单个正镜头配置。

此外，变焦镜头具有四个镜头组配置，但是也可以具有五个镜头组配置，其中第五镜头组布置在第四镜头组的图像侧以改善用于确保性能的自由度。

为了促进减少的尺寸同时维持好的像差校正，非球面是必要的，并且至少每个第二镜头组和第三镜头组优选地具有至少一个非球面。

特别地，在第二镜头组中，最对象侧的对象侧表面和图像侧表面均为非球面表面，使得有效地校正通过更广角已经增加的失真、散光等。

作为非球面镜头，可以使用光学玻璃、注模光学塑料(玻璃注模的非球面表面、塑料注模的非球面表面)、薄树脂层注模并形成在将为非球面表面的波浪镜头的表面上(参考作为混合非球面表面、复制非球面表面等)等。

优选地孔径光阑的孔径直径是独立于可变放大的常数以简化机制。然而，如果在远距端的孔径直径被设置得大于在广角端的孔径直径，通过改变放大率可以减少F值的变化。

当必须减少到达图像平面的光通量的数量时，可以使得孔径光阑的孔径直径变窄。另一方面，更优选地通过插入ND滤光器等可以减少光量而不改变孔径直径，因为可以防止由于衍射现象引起的分辨率的恶化。

此后将描述例子。

图1到5示出了变焦镜头的例子。为了简单的原因，在这些图中使用共同的附图标记。

图1到5所示的变焦镜头分别对应于后面描述的例子1到5。

图1到5表示在变焦镜头中的镜头、镜头组配置以及当改变放大率时每个镜头组的移动状态。在图1到5的每一个中，在最上侧显示了在广角端的镜头组配置，并且在最下侧显示了在远距端的镜头组配置，以通过箭头显示在广角端和远距端之间的某些放大位置每个镜头组的移动状态。

图1到5中每一个所示的变焦镜头包括从对象侧(在图中为左手侧)到图像侧(成像平面侧，在图中为右手侧)顺序布置的具有正折射力的第一镜头组G1、具有负折射力的第二镜头组G2、具有正折射力的第三镜头组G3以及具有正折射力的第四镜头组G4，并且孔径光阑布置在第二镜头组G2和第三镜头组G3之间。每个镜头组彼此独立地移动以执行变焦操作。

当从广角端到远距端改变放大率时，第一镜头组G1和第三镜头组G3在光轴上朝向对象侧单调地运动。

由此，在远距端(在图中最下侧)第一镜头组G1和第三镜头组G3的位置被设置为在广角端(图中的最上侧)的位置的对象侧的位置。

另一方面，当从广角端到远距端改变放大率时，第二镜头组单调地朝向图像侧移动并且第四镜头组G4首先朝向对象侧移动并且然后，在中间焦距位置之后，移动以朝向图像侧返回。

如图所示，从镜头组独立地移位孔径光阑S。移动孔径光阑S使得当改变放大率时以弯曲形状曲线移位。

第一镜头组G1具有从对象侧顺序布置的包括在对象侧的凸出表面的负凹凸镜头以及在对象侧具有凸出镜头的正镜头，并且第二镜头组G2具有从对象侧顺序布置的具有与对象侧表面相比更大折射力的图像侧表面的双凹负镜头、在图像侧具有凹陷表面的负镜头以及在对象侧具有凸出表面的正镜头。

由三个镜头配置第三镜头组G3，即，从对象侧顺序步骤的正镜头、正镜头、和负镜头。在图像侧的正镜头和负镜头是接合的镜头。

第四镜头组G4是单个正镜头。

如稍后描述的特定实例1到5所示，在图1到5的每一个中的变焦镜头满足条件(1)到(10)。

在图1到5中的附图标记“F”指示在第四镜头组的图像侧提供的平行板光学元件，并且可以是例如光学低通滤光器、红外截止滤光器等各种类型的光学滤光器中的一个，或者可以是例如CCD传感器等图像拾取设备的覆盖玻璃(密封玻璃)。

图37A、37B是示出根据本发明的实施例的移动信息终端装置的示例性视图。

图37A是表示该装置的前侧和上侧的视图并且图37B是表示装置的后侧的视图。附图标记1指示照相镜头。照相镜头1是变焦镜头。附图标记2指示取景器(finder)，3指示频闪观测器(strobe)，4指示快门按钮，6指示电源开关以及7指示LCD监视器。

图38是表示移动信息终端装置的系统配置的视图。

图38所示的移动信息终端装置具有照相镜头1作为变焦镜头以及光接收设备13作为图像拾取装置。配置移动信息终端装置使得通过光接收设备13获取由照相镜头形成的照相的目标图像。由中央处理单元(CPU)11控制的信号处理器14来处理来自光接收设备13的输出以转化为数字信息。

通过转换输出获得的数字信息作为图像被显示在LCD计数器7上、存储在半导体存储器15中并且通过使用通信卡16与外界通信。除了通信功能之外的配置构成照相机装置。

作为照相镜头1，使用根据本发明的实施例，特别是例子1到9的变焦镜头。

在LCD监视器7上，可以显示在照相过程中的图像和存储在半导体存储器15中的图像。

如图37A所示，当携带但是没有使用照相机时照相镜头处于折叠状态，并且然后当通过操作电源开关开启电源时，镜头筒延伸出来。此时，在镜头筒中的变焦镜头的每个镜头组例如布置在广角端的位置。如果操作未示出的变焦杆，移动每个镜头组以朝向远距端执行放大。

此时，根据照相镜头1的张角的改变也改变取景器2的放大率。

通过半按压快门按钮4来执行聚焦。

如上所述，通过移动第四镜头组或移动光接收设备来执行聚焦。当进一步按压快门按钮4时，执行照相并且然后执行上述处理。

当在LCD监视器7上显示半导体存储器15中的存储的图像或者通过使用通信卡15与外部通信时，使用操作按钮8。半导体存储器15、通信卡16等被分别插入要被使用的特定或通用槽9。

当照相镜头处于折叠状态时，变焦镜头中的每个镜头组不必布置在光轴上。例如，使用第三镜头组和/或第四镜头被配置为与其他镜头组平行存储的机制，可以实现进一步减少移动信息终端装置的厚度。

此后，作为变焦镜头的特定例子，将描述例子1到5。

在例子1到5中，最大图像高度是3.850mm，但是为了应用失真校正图像处理用于通过生成的负失真中的差值来放大图像并且在广角端生成放大后的图像，图像高度被设置为如稍后所述考虑了失真量的减少。

         在广角端的失真量   在广角端的图像高度

例子1    -10.4％            3.717

例子2    -10.3％            3.717

例子3    -10.3％            3.717

例子4    -14.8％            3.511

例子5    -16.3％            3.470

在每个例子中，在第四镜头组的图像侧提供的平行板光学元件可以使各种光学滤光器的一个，例如光学低通滤光器、红外截止滤光器等，或者可以是用于例如CCD传感器等的图像拾取装置的覆盖玻璃(密封玻璃)。

在每个例子中共同地使用下面的附图标记。

f：变焦镜头的整个系统的焦距

Fno：F值

ω：半张角

R：曲线半径

D：表面间隔

Nd：用于d线的折射率

vd：Abbe值

K：非球面表面的圆锥常数

A4：第四阶非球面系数

A6：第六阶非球面系数

A8：第八阶非球面系数

A10：第十阶非球面系数

A12：第十二阶非球面系数

A14：第十四阶非球面系数

通过下面的公式定义所有非球面表面：

X＝CH²/{1+√(1-(1+K)C²H²)}+A4·H⁴+A6·H⁶+A8·H⁸+A10·H¹⁰+A12·H¹²+A14·H¹⁴

其中X是光轴方向上的深度，C是反近轴曲线半径(近轴曲率)，H是从变焦镜头的光轴的高度。由HOYA INC.，OHARA INC.和SUMITA Optical glassINC.的光学玻璃名称指示玻璃类型。在长度维度上的量的单位是“mm”，除非指示使用了其他单位。

由HOYA INC.，OHARA INC.和SUMITA Optical glass INC.的光学玻璃名称指示例子中玻璃材料。

[例子1]

f＝5.05～52.00、F＝3.68～5.79、ω＝39.39～4.13

在上述表示中，并且页在下面的例子中，“*”指示非球面表面。

[非球面表面]

第三表面

K＝0.0，A4＝1.09635E-05，A6＝9.10281E-08，A8＝-3.46715E-09，A10＝5.91674E-11，A12＝-5.25291E-13，A14＝1.91404E-15

第四表面

K＝0.0，A4＝-6.37154E-04，A6＝4.15580E-05，A8＝-1.17226E-06，A10＝1.27640E-08，A12＝6.91443E-11，A14＝-2.21332E-12

第五表面

K＝-1.00544，A4＝8.06488E-05，A6＝5.17980E-05，A8＝1.08845E-06，A10＝-1.82076E-09，A12＝-7.99599E-10，A14＝1.91470E-11

第11表面

K＝-0.53335，A4＝-4.35750E-04，A6＝-8.76444E-06，A8＝1.57593E-06，A10＝-3.66583E-08，A12＝-3.08470E-09，

第12表面

K＝3.42935，A4＝1.02373E-03，A6＝1.94730E-05，A8＝1.11171E-06

第16表面

K＝2.33691，A4＝-3.72766E-04，A6＝1.43074E-05，A8＝-1.71770E-06，A10＝5.43386E-08，A12＝-5.37347E-10，A14＝-2.06217E-11

在上面的表述中，例如，“-2.06217E-11”意味着“-2.06217×10^-11”，并且此后将使用这样的表述。

[可变量]

     广角端     /中间         /远距端

     f＝5.05    f＝16.22      f＝52.00

A    0.5        9.8486        18.0925

B    8.7        3.2982        1.246

C    7.3208     3.8766        0.598

D    3.2178     6.2365        12.5522

“中间”意味着中间焦距。

[条件中的参数值]

(1)1.59201

(2)67.02

(3)0.0082

(4)0.0152

(5)4.47

(6)6.43

(7)0.662

(8)0.24

(9)0.17

(10)0.86

[例子2]

f＝5.05～51.96、F＝3.67～5.79、ω＝39.37～4.11

[非球面表面]

第三表面

K＝0.0，A4＝1.35278E-05，A6＝8.95766E-08，A8＝-3.86146E-09，A10＝7.00278E-11，A12＝-6.45039E-13，A14＝2.40481E-15

第四表面

K＝0.0，A4＝-9.49729E-04，A6＝5.87289E-05，A8＝-2.10477E-06，A10＝4.59402E-08，A12＝-5.65777E-10，A14＝2.97364E-12

第五表面

K＝-1.54431，A4＝0.0，A6＝6.84929E-05，A8＝-1.22038E-06，A10＝3.54747E-08，A12＝-7.99599E-10，A14＝1.91470E-11

第11表面

K＝-0.68526，A4＝-1.94678E-03，A6＝-2.25620E-06，A8＝6.15466E-07，A10＝1.06755E-08，A12＝-3.08470E-09，

第12表面

K＝3.96979，A4＝7.82420E-04，A6＝1.72482E-05，A8＝6.54876E-07

第16表面

K＝1.55318，A4＝-4.41398E-04，A6＝1.41931E-05，A8＝-1.72608E-06，A10＝5.49424E-08，A12＝-5.37347E-10，A14＝-2.06217E-11

[可变量]

     广角端        /中间         /远距端

     f＝5.05       f＝16.20      f＝51.96

A    0.0361        8.6979        17.2961

B    11.431        4.5782        1.3807

C    7.9465        3.4865        0.4738

D    4.2177        6.9111        13.3587

[条件中的参数值]

(1)1.55332

(2)71.68

(3)0.0211

(4)0.0142

(5)4.88

(6)6.50

(7)0.671

(8)0.17

(9)0.18

(10)0.88

[例子3]

f＝5.04～51.95、F＝3.67～5.78、ω＝39.41～4.40

[非球面表面]

第四表面

K＝0.0，A4＝1.89263E-05，A6＝7.63543E-09，A8＝-1.03114E-09，A10＝1.67737E-11，A12＝-1.35683E-13，A14＝4.58110E-16

第五表面

K＝0.0，A4＝-4.60509E-04，A6＝3.18741E-05，A8＝-9.05550E-07，A10＝6.92725E-09，A12＝1.78659E-10，A14＝-3.03736E-12

第六表面

K＝-1.21503，A4＝0.0，A6＝4.55742E-05，A8＝-5.75514E-07，A10＝9.00201E-09，A12＝-7.99599E-10，A14＝1.91470E-11

第12表面

K＝-0.65789，A4＝-2.72916E-04，A6＝-4.11415E-06，A8＝5.58797E-07，A10＝6.86253E-09，A12＝-3.08470E-09

第13表面

K＝4.09080，A4＝7.22197E-04，A6＝1.61233E-05，A8＝4.79318E-07

第17表面

K＝1.62889，A4＝-4.20155E-04，A6＝1.04371E-05，A8＝-1.42634E-06，A10＝4.66226E-08，A12＝-5.37347E-10，A14＝-2.06217E-11

[可变量]

     广角端     /中间         /远距端

     f＝5.04    f＝16.18      f＝51.95

A    0.5        9.7308        19.0942

B    11.5       4.4286        1.0791

C    8.1809     3.4384        0.7423

D    4.8769     7.3168        13.5601

[条件中的参数值]

(1)1.49710

(2)81.56

(3)0.0370

(4)0.0017

(5)5.39

(6)6.88

(7)0.679

(8)0.18

(9)0.17

(10)0.87

[例子4]

f＝5.05～52.00、F＝3.67～5.79、ω＝39.20～4.40

[非球面表面]

第三表面

K＝0.0，A4＝9.73599E-06，A6＝5.28612E-08，A8＝-2.65333E-09，A10＝5.44143E-11，A12＝-5.62764E-13，A14＝2.33013E-15

第四表面

K＝0.0，A4＝-1.23735E-03，A6＝9.06315E-05，A8＝-2.67392E-06，A10＝3.95821E-08，A12＝-2.58346E-10，A14＝2.42344E-13

第五表面

K＝-2.12985，A4＝-4.84873E-04，A6＝8.51764E-05，A8＝1.45184E-07，A10＝1.91653E-08，A12＝-7.99599E-10，A14＝1.91470E-11

第11表面

K＝-0.69091，A4-3.59874E-04，A6＝4.67829E-06，A8＝-1.72488E-06，A10＝2.00195E-08，A12＝-3.08470E-09

第12表面

K＝3.41449，A4＝5.00059E-04，A6＝1.87686E-05，A8＝-2.01509E-06

第16表面

K＝1.77976，A4＝-3.60125E-04，A6＝5.64619E-06，A8＝-1.30489E-06，A10＝4.54423E-08，A12＝-5.37347E-10，A14＝-2.06217E-11

[可变量]

     广角端        /中间         /远距端

     f＝5.05       f＝16.21      f＝52.00

A    0.5           9.5004        17.2711

B    9.7483        4.2388        1.74

C    8.3865        3.5434        0.1

D    5.0891        7.0465        13.845

[条件中的参数值]

(1)1.61881

(2)63.85

(3)0.0084

(4)0.0151

(5)4.30

(6)6.32

(7)0.657

(8)0.19

(9)0.18

(10)0.85

[例子5]

f＝5.04～51.95、F＝3.67～5.78、ω＝39.46～4.44

[非球面表面]

第三表面

K＝0.0，A4＝7.26830E-06，A6＝9.21053E-08，A8＝-3.38760E-09，A10＝5.94058E-11，A12＝-5.29773E-13，A14＝1.89355E-15

第四表面

K＝0.0，A4＝-6.99380E-04，A6＝4.09819E-05，A8＝-1.17604E-06，A10＝1.37789E-08，A12＝4.22536E-11，A14＝-1.74611E-12

第五表面

K＝-1.22065，A4＝-1.16244E-04，A6＝6.79551E-05，A8＝-4.05946E-07，A10＝-1.43926E-08，A12＝-7.99599E-10，A14＝1.91470E-11

第11表面

K＝-0.53812，A4＝-4.44378E-04，A6＝-6.28155E-06，A8＝1.52390E-06，A10＝-4.41932E-08，A12＝-3.08470E-09

第12表面

K＝3.51770，A4＝1.01912E-03，A6＝2.16533E-05，A8＝8.68286E-07

第16表面

K＝2.37946，A4＝-2.75993E-04，A6＝8.38270E-06，A8＝-1.50942E-06，A10＝5.29442E-08，A12＝-5.37347E-10，A14＝-2.06217E-11

[可变量]

     广角端        /中间            /远距端

     f＝5.04       f＝16.17         f＝51.95

A    0.8071        0.3187           19.0991

B    9.9606        3.5458           1.5091

C    7.0147        3.272            0.3289

D    3.9433        5.5042           13.0884

[条件中的参数值]

(1)1.61881

(2)63.85

(3)0.0084

(4)0.0151

(5)4.62

(6)6.95

(7)0.695

(8)0.24

(9)0.18

(10)0.87

图6、7和8示出了分别在广角端、中央焦距位置和远距端的例子1的像差曲线。图9、10和11示出了分别在广角端、中间焦距位置和远距端的例子2的像差曲线。图12、13和14示出了分别在广角端、中间焦距位置和远距端的例子3的像差曲线。

图15、16和17示出了分别在广角端、中间焦距位置和远距端的例子4的像差曲线。图18、19和20示出了分别在广角端、中间焦距位置和远距端的例子5的像差曲线。

在像差曲线中，在球面像差中的虚线指示正弦条件，并且在散光曲线中，实线指示弧矢的(sagittal)图像平面以及虚线指示子午线圈图像平面。在这些像差曲线中，粗实线指示用于g线的沿着子午线圈图像平面的部分中的像差，粗虚线指示在沿着弧矢的图像平面部分的像差，实线指示沿着用于d线的子午线圈图像屏幕的部分中的像差，并且虚线指示用于d线的沿着弧矢的图像平面的部分中的像差。

在每个例子中的像差被充分地校正并且变焦镜头可以用于具有10到15百万像素的光接收设备。通过变焦镜头的配置，例子中清楚地显示可以实现充分小的尺寸和高的图像性能。

[第二实施例]

根据本发明的第二实施例的变焦镜头包括从对象侧到图像侧顺序布置的具有正折射力的第一镜头组、具有负折射力的第二镜头组、具有正折射力的第三镜头组、具有正折射力的第四镜头组，并且在第二镜头组和第三镜头组之间布置孔径光阑。

当改变变焦镜头的放大率时独立地移动每个镜头组。

第一镜头组和第三镜头组被分别设置在远距端至广角侧的位置的对象(object)侧的位置处。

第一镜头组包括两个镜头，即，从对象侧顺序布置的在对象侧具有凸起表面的负凹凸镜头以及在对象侧具有凸起表面的正镜头。

第二镜头组包括三个镜头，即，从对象侧顺序布置的具有至少一个非球面表面并且具有在图像侧比在对象侧具有更大折射力的表面的双凹负镜头、在屠宰场具有凹陷表面的负镜头、以及在对象侧具有凸出表面的正镜头。

满足下面的条件：

(11)0.3＜|(β2t/β2w)/(ft/fw)|＜0.8

其中，β2w是在广角端的第二镜头组的成像放大率，fw是在广角侧变焦镜头的焦距，并且ft是在远距端变焦镜头的焦距。

在变焦镜头中，优选地满足下面的条件：

(12)5.0＜f1/fw＜8.0

其中f1是第一镜头组的焦距。

在变焦镜头中，在第二镜头组中在最对象侧布置的双凹负镜头优选地具有双侧的非球面表面。

在变焦镜头中，优选地满足下面的条件：

(13)0.025＜Δθgf23

(14)1.8＜N23

其中，Δθgf23是反常色散属性并且N23是用于d线的第二镜头组的最图像侧正镜头的镜头材料的折射率。

部分色散率θgf由下面的公式定义：

θgF＝(ng-nF)/(nF-nC)

其中，在夫琅和费(Fraunhofer)线中，ng是用于g线的折射率，nF是用于F线的折射率，并且nC是用于C线的折射率。

在二维坐标中，垂直轴指示θgF并且水平轴指示Abbe值vd，连接标准玻璃类型K7(vd＝60.49，θgF＝0.5436)的坐标点和标准玻璃类型F2(vd＝36.26，θgF＝0.5828)的坐标点线被设置为标准线。

每个玻璃类型的反常色散属性Δθgf是在二维坐标中在垂直轴方向从标准线每个玻璃的部分色散率的偏差量。

在条件(14)中的反常色散属性Δθgf23中的“23”表示正镜头，其是在第二镜头组中从对象侧的第三个镜头。

当玻璃材料的部分色散率θgF处于上述二维坐标中参考线的上侧(在垂直轴的正数侧)时，反常色散属性是“正”，当玻璃材料的部分色散率θgF处于上述二维坐标中参考线的下侧时，反常色散属性是“负”。

在变焦镜头中，第三镜头组优选地具有从对象侧顺序布置的正镜头、正镜头和负镜头。第四镜头组优选地是单个正镜头并且具有至少一个非球面表面。

优选地满足下面的条件：

(15)11＞ft/fw＞9.0

根据本发明的实施例的信息设备通过使用变焦镜头作为照相光学系统而包括照相功能。在变焦镜头中，可以在图像拾取设备的光接收表面上通过变焦镜头成像目标图像。根据本发明的实施例的移动信息终端装置具有包括变焦镜头作为照相装置的照相功能。

作为补充解释，为了实现小尺寸、高可变放大率和高性能，必须设置每个镜头组的恰当的反射力或者需要正在每个镜头组中的镜头配置的恰当设置。

在远距端，在广角端的位置的对象侧设置第一镜头组的位置，使得可以将第一镜头组的图像(其为第二镜头组的对象)移动得更接近于第二镜头组以改善放大率。

此外，在广角端的光学系统的整个长度被减少，使得当启动照相机时减少镜头筒延伸所需的时间。此外，在远距端的光学系统的整个长度被延长，使得可以抑制由于每个镜头组的偏轴或偏心引起的性能的恶化。

考虑如上移动第一镜头组和第二镜头组并且减少第四镜头组的延伸量，在远距端的第三镜头组的位置优选地设置到在广角端的位置的对象侧的位置。

在变焦镜头中，第二镜头组具有主要放大镜头组的功能并且由此是重要的镜头组。

条件(11)表示作为主要放大镜头组的第二镜头组的放大率(即，作为在远距端的第二镜头组的成像放大率和在广角端的程序放大率的比率的比例β2t/β2w)与条件(11)的参数的分母所示的放大率的ft/fw的负担共享。

当减少条件(11)的参数时，这意味着减少了由第二镜头组共享的放大功能。如果将条件(11)的值减少到比下限更小并且由此第二镜头组的负担共享变得太小，则需要其他镜头组的移动量为大以获得高放大率，使得可能增加变焦镜头的整个长度并且可能很难实现小尺寸的变焦镜头。

相反地，如果条件(11)的值被增加为大于上限并且由此第二镜头组的放大率负担贡献变得太大，需要第二镜头组的折射力为大，使得可能需要高装配精度。此外，当改变放大率时第二镜头组的移动量变得太大，使得可能增加变焦镜头的整个长度。

条件(11)的参数更优选地满足具有更窄范围的下面的条件(11A)。

(11A)0.35＜|(β2t/β2w)/(ft/fw)|＜0.55

条件(12)是涉及第一镜头组的条件，以控制在广角端第一镜头组与整个系统的折射力的平衡。

如果条件(12)的参数f1/fw小于下限：5.0，相对地增加第一镜头组的正折射力以引起生成的像差量过分增大，使得特别地大量产生场弯曲(fieldcurvature)或失真，并且由此可能很难校正每个像差。

相反地，如果条件(12)的参数f1/fw大于上限：8.0，相对地减小第一镜头组的折射力并且由此在像差校正上存在缺陷。然而，增加了第一镜头组的前镜头直径或当变焦镜头处于折叠状态时的尺寸，使得可以实现紧凑的变焦镜头。

在第二镜头组中最对象侧镜头可以使双凹镜头，并且在这种配置下，具有负折射力的第二镜头组的第一表面作为一个整体是在对象侧的凹陷表面。

由此，对于在第二镜头组中高位置的光通量可能影响更大的负折射力。

此外，在具有负折射力的第二镜头组作为一个整体，其中每个张角的光通量彼此分开最大的第一表面是在对象侧的凹陷表面，使得可以有效地实现第三镜头组的小直径。

由于实现了第三镜头组的小直径，对于整个光学系统的小体积和轻重量具有直接效果，此外，如果第三镜头组是当折叠变焦镜头时被配置为从光轴上的位置收缩的镜头组，则具有节省空间的效果，其中当第三镜头组被收缩或当收缩第三镜头组时的低负载。

在第二镜头组中最对象侧布置的双凹镜头在两侧具有非球面表面，并且由此，可以减少在第二镜头组中的多个镜头。由此，在单个镜头上提供非球面表面，使得可以实现对于其他镜头应用的更广泛选择的玻璃类型，并且由此在像差校正中存在缺陷。

根据条件(13)和(14)，可能特别成功地校正在远距端增加的放大率的色像差以及轴上色像差。

如果条件(13)和(14)的参数分别小于下限，在第二镜头组的最图像侧布置的正镜头的反常色散属性是不充分的，使得可能很难校正放大率的色像差和轴上色像差。

此外，如果条件(14)的值小于下限，需要维持正镜头的正折射力为具有镜头表面的减少的曲率半径，并且然后增加镜头的厚度，使得可能抑制整个变焦镜头尺寸的减小。

第三镜头组可以由包括正镜头、正镜头和负镜头的三个镜头配置来配置，使得即使具有高可变放大率的变焦镜头中，例如从广角端到优选地的放大率的8倍，也能够容易地成功校正在整个变焦范围内的像差，例如色像差等。

在变焦镜头中，当改变放大率时，独立地移动第一到第四镜头组。在最图像侧布置的第四镜头组可以是单个正镜头，使得可能简化第四镜头组的移动机制并且减少移动所需的能量，并且然后第四镜头组可以用作聚焦组。

该单个正镜头具有至少一个非球面表面，使得通过第四镜头组的非球面表面可以成功地校正不能由第一到第三镜头组校正的各种像差。

条件(15)用于控制变焦镜头的放大率和从9到11倍范围内的放大率。

通过下面公知的公式示出非球面表面：

X＝CH²/{1+√(1-(1+K)C²H²)}+A4·H⁴+A6·H⁶+A8·H⁸+A10·H¹⁰+A12·H¹²+A14·H¹⁴+A16·H¹⁶+A18·H¹⁸

其中X是在光轴方向上的深度和非球面量，C是反近轴曲率半径(近轴曲率)，H是从变焦镜头的光轴的高度。由OHARA INC.和SUMITA Optical glassINC.的光学玻璃名称指示玻璃类型。在长度具有维度的量的单位是“mm”，除非指示使用了其他单位。

[例子6]

例子6是图21所示的变焦镜头的特定例子。

焦距    W：5.04    T：51.99

半张角  W：39.38   T：4.25

Fno.    W：3.67    T：5.79

此后，“W”意味着广角端，“T”意味着远距端。

例子6的数据如下：

[可变量]

例子6的可变量的数据如下。

            广角端    /中间     /远距端

变量(A)    0.5035     9.5547    18.4545

变量(B)    16.1166    8.3662    0.8595

变量(C)    5.5311     0.95      0.8905

变量(D)    3.4181     8.5438    12.607

[非球面表面]

例子6的非球面表面的数据如下。

[条件中的参数值]

在条件中的参数值如下。

条件    计算结果

(11)    0.45

(12)    6.62

(13)    0.0261

(14)    1.81

(15)    10.31

[例子7]

例子7是图25所示的变焦镜头的特定例子。

焦距    W：5.05    T：51.95

半张角  W：39.38   T：4.25

Fno.    W：3.68    T：5.79

例子7的数据如下。

[可变量]

例子7的可变量的数据如下。

           广角端      /中间     /远距端

变量(A)    0.5         9.5545    18.440

变量(B)    16.0177     8.332     80.8004

变量(C)    5.3762      0.95      0.9496

变量(D)    3.4156      8.6822    12.6154

[非球面表面]

例子7的非球面表面的数据如下。

[条件中的参数值]

条件中的参数值如下。

条件    计算结果

(11)    0.45

(12)    6.61

(13)    0.0261

(14)    1.81

(15)    10.29

[例子8]

例子8是图29所示的变焦镜头的特定例子。

焦距   W：5.05    T：51.97

半张角 W：39.38   T：4.27

Fno.   W：3.67    T：5.79

例子8的数据如下。

[可变量]

例子8的可变量的数据如下。

           广角端     /中间        /远距端

变量(A)    0.5        9.6019       18.5072

变量(B)    15.665     8.0743       0.8

变量(C)    5.574      0.95         0.95

变量(D)    3.4089     8.326        12.5939

[非球面表面]

例子8的非球面表面的数据如下。

[条件中的参数值]

条件中的参数值如下。

条件    计算结果

(11)    0.46

(12)    6.56

(13)    0.0261

(14)    1.81

(15)    10.30

[例子9]

例子9是图33所示的变焦镜头的特定例子。

焦距   W：5.05    T：52.01

半张角 W：39.38   T：4.26

Fno.   W：3.67    T：5.79

例子9的数据如下。

[可变量]

例子9的可变量的数据如下。

           广角端     /中间     /远距端

变量(A)    0.5        8.4112    19.4502

变量(B)    16.5072    7.7342    0.8303

变量(C)    5.0668     0.95      0.9197

变量(D)    3.381      9.8796    13.3048

[非球面表面]

例子9的非球面表面的数据如下。

[条件中的参数值]

条件中的参数值如下。

条件    计算结果

(11)    0.41

(12)    7.01

(13)    0.0261

(14)    1.81

(15)    10.30

图22、23和24分别是在根据例子6的变焦镜头的广角端、中间焦距位置和远距端的像差曲线。

图26、27和28分别是在根据例子7的变焦镜头的广角端、中间焦距位置和远距端的像差曲线。

图30、31和32分别是在根据例子8的变焦镜头的广角端、中间焦距位置和远距端的像差曲线。

图34、35和36分别是在根据例子9的变焦镜头的广角端、中间焦距位置和远距端的像差曲线。

如在上述像差曲线中发现的，在每个例子中，实现了在广角端39度或更大的半张角，大于10倍的放大率和对应于具有至少8百万像素以上的图像拾取装置的精度。

如上所述，根据本发明的实施例，提供了新的变焦镜头。

在变焦镜头中，能够成功地校正色像差并且通过满足每个条件，如例子中所述，通过9个镜头配置可以实现紧凑尺寸、广角(即，在广角端39度或更大的半张角)、好的性能和7倍或更大的放大率。

根据本发明的第二实施例，可以提供新的变焦镜头和新的成像装置。根据本发明的第二实施例，如特定例子所述，可以实现小尺寸、充分的像差校正以及与具有至少8百万像素的图像拾取装置相对应的分辨率。由此，通过使用变焦镜头，可以实现例如数字相机的小尺寸和高性能的成像装置。

尽管通过示例实施例描述了本发明，但本发明不局限于此。应该认识到本领域技术人员能够对所述实施例进行变形而不偏离由所附权利要求限定的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种变焦镜头，包括：

具有正折射力的第一镜头组、具有负折射力的第二镜头组、孔径光阑、具有正折射力的第三镜头组和具有正折射力的第四镜头组，所述第一镜头组、第二镜头组、孔径光阑、第三镜头组和第四镜头组从对象侧开始顺序布置，其中，

第一镜头组具有从对象侧开始顺序布置的负镜头和正镜头，正镜头在对象侧具有凸出表面；

当从广角端到远距端改变变焦镜头的放大率时，第一镜头组和第二镜头组之间的间距增大并且第二镜头组和第三镜头组之间的间距减小；

第一镜头组和第三镜头组分别从广角端的位置朝向在远距端对象侧的位置移动；

满足下面的条件：

(1)1.52＜nd P＜1.62

(2)60.0＜vd P＜85.0

其中ndP是对于d线的第一镜头组的正镜头的材料的折射率，vdP是色散；

由下面的公式定义部分色散率Pg，F：

Pg，F＝(ng-nF)/(nF-nC)

其中ng是用于g线的镜头材料的折射率，nF是用于F线的镜头材料折射率，并且nC是用于C线的镜头材料的折射率；

Pg，FP是用于第一镜头组的正镜头的镜头材料的部分色散率，并且Pg，FN是用于第一镜头组的负镜头的镜头材料的部分色散率；

满足下面的条件：

(3)0.007＜ΔPg，FP＜0.050

其中ΔPg，FP由下面的公式定义：

ΔPg，FP＝Pg，FP-(-0.001802×vd P+0.6483)；并且满足下面的条件：

(4)|ΔPg，FP-ΔPg，FN|＜0.025

其中ΔPg，FN由下面定义

ΔPg，FN＝Pg，FP-(-0.001802×vd N+0.6483)

其中vdN是第一镜头组的负镜头的材料的色散。

2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件：

(5)4.0＜fap/fw＜8.0

其中fap是第一镜头组的正镜头的焦距并且fw是在广角端变焦镜头的焦距。

3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件：

(6)5.0＜f1/fw＜8.0

其中f1是第一镜头组的焦距并且fw是在广角端的变焦镜头的焦距。

4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件：

(7)0.50＜|f2|/f3＜0.85

其中f2是第二镜头组的焦距并且f3是第三镜头组的焦距。

5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件：

(8)0.10＜X1/fT＜0.35

其中X1是当从广角端到远距端改变变焦镜头的放大率时第一镜头组的总移动量，并且fT是在远距端变焦镜头的焦距。

6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，满足下述条件：

(9)0.10＜X3/fT＜0.30

其中X3是当从广角端到远距端改变变焦镜头的放大率时第三镜头组的总移动量，并且fT是在远距端变焦镜头的焦距。

7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，第三镜头组具有最图像侧镜头，所述最图像侧镜头是在图像侧具有大的凹陷表面的负镜头；并且

满足下面的条件：

(10)0.5＜|r3R|/fw＜1.2

其中r3R是负镜头的图像侧表面的曲率半径并且fw是广角端的变焦镜头的焦距。

8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中，第一镜头组的正镜头具有非球面表面。

9.根据权利要求8所述的变焦镜头，其中，第一镜头组的负镜头和正镜头彼此接合。

10.一种照相机装置，包括根据权利要求1所述的变焦镜头作为照相光学系统。

11.一种移动信息终端装置，包括照相机功能设备，该照相机功能设备具有根据权利要求1所述的变焦镜头作为照相装置。

12.一种变焦镜头，包括：

具有正折射力的第一镜头组、具有负折射力的第二镜头组、具有正折射力的第三镜头组和具有正折射力的第四镜头组，所述第一镜头组、第二镜头组、第三镜头组和第四镜头组从对象侧开始顺序布置；以及

孔径光阑，布置在第二镜头组和第三镜头组之间，

其中当改变变焦镜头的放大率时每个镜头组独立地移动；

在远距端将第一镜头组和第三镜头组分别设置到在广角端的位置的对象侧的位置；

第一镜头组包括从对象侧顺序布置的在对象侧具有凸出表面的负凸凹镜头以及在对象侧具有凸出表面的正镜头；

第二镜头组包括从对象侧顺序布置的双凹负镜头、在图像侧具有凹陷表面的负镜头以及在对象侧具有凸出表面的正镜头，其中双凹负镜头具有至少一个非球面表面并且具有在图像侧比在对象侧具有更大折射力的表面；

满足下述条件：

(11)0.3＜|(β2t/β2w)/(ft/fw)|＜0.8

其中β2w是在广角端第二镜头组的成像放大率，fw是在广角端变焦镜头的焦距，以及ft是在远距端变焦镜头的焦距。

13.根据权利要求12所述的变焦镜头，其中，满足下面的条件：

(12)5.0＜f1/fw＜8.0

其中f1是第一镜头组的焦距。

14.根据权利要求12所述的变焦镜头，其中，在第二镜头组的最对象侧布置的双凹负镜头具有双侧的非球面表面。

15.根据权利要求14所述的变焦镜头，其中，

由下面的公式定义部分色散率θgF：

θgF＝(ng-nF)/(nF-nC)

其中在夫琅和费线中，ng是用于g线的折射力，nF是用于F线的折射力，并且nC是用于C线的折射力；

在垂直轴指示θgF并且水平轴指示阿贝值vd的二维坐标中，连接标准玻璃类型K7(vd＝60.49，θgF＝0.5436)的坐标点和标准玻璃类型F2(vd＝36.26，θgF＝0.5828)的坐标点的线被设置为标准线；

每个玻璃类型的反常色散属性Δθgf是在二维坐标中在垂直轴方向从标准线的每个玻璃的部分色散率的偏差量；并且

满足下面的条件：

(13)0.025＜Δθgf23

(14)1.8＜N23

其中N23是用于d线在第二镜头组的最图像侧布置的正镜头的材料的折射力，并且Δθgf23是反常色散属性。

16.根据权利要求12所述的变焦镜头，其中，第三镜头组具有从对象侧顺序布置的正镜头、正镜头和负镜头。

17.根据权利要求12所述的变焦镜头，其中，第四镜头组是单个正镜头并且具有至少一个非球面表面。

18.根据权利要求12所述的变焦镜头，其中，满足下述条件：

(15)11＞ft/fw＞9.0。

19.一种信息设备，包括利用根据权利要求12所述的变焦镜头作为照相光学系统的照相功能。

20.一种移动信息终端装置，包括具有照相功能的根据权利要求19所述的信息设备。

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