CN102147520A - 变焦镜头和成像设备 - Google Patents

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CN102147520A CN2011100317249A CN201110031724A CN102147520A CN 102147520 A CN102147520 A CN 102147520A CN 2011100317249 A CN2011100317249 A CN 2011100317249A CN 201110031724 A CN201110031724 A CN 201110031724A CN 102147520 A CN102147520 A CN 102147520A
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zoom lens
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Abstract

一种变焦镜头包括：第一透镜组，包括将光径偏转90度的反射组件，并具有正折射率；第二透镜组，具有负折射率；第三透镜组，具有正折射率；作为第四透镜组和随后透镜组安排的具有负折射率的至少一个透镜组和具有正折射率的至少一个透镜组，所述第一到第三透镜组以及第四和随后透镜组按照从物侧朝向像侧的顺序排列；和在该第三透镜组附近安排的孔径光阑，其中当从广角端向望远端执行变焦时，第一透镜组固定，第二透镜组朝向像侧移动，而第四透镜组朝向物侧移动，并且该变焦镜头满足以下条件方程1＜(R1B+R21A)/(R1B-R21A)＜20。

Description

变焦镜头和成像设备
技术领域
本发明涉及变焦镜头和成像设备，并特别涉及这样的变焦镜头和成像设备的技术领域，其优选在数字摄像机、数字相机、和其他电子相机中使用，并且其特征在于具有紧凑尺寸、高变倍比(variable power ratio)、和高性能。
背景技术
最近几年，使用CCD(电荷耦合器件)、CMOS(互补金属氧化物半导体)器件或任何其他固态成像器件的数字摄像机、数字相机、和其他类似设备已经被迅速广泛使用。随着这样的数字相机和其他类似设备已经被广泛使用，特别存在对于适于大量像素的广角高变倍比变焦镜头的强烈需求。还存在对于尺寸降低(尤其是厚度降低)的强烈需求。
根据上述需求，在最接近物体的位置处的位于光学系统中的第一透镜组中安排棱镜，使得沿着光轴方向降低第一透镜组的尺寸和厚度(例如，见JP-A-2005-195757和JP-A-2007-3598)。
JP-A-2005-195757中描述的变焦镜头由分别具有正、负、正、正、负和正折射率的六个透镜组形成，按照从物侧朝向像侧的顺序排列具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有正折射率的第四透镜组、具有负折射率的第五透镜组、和具有正折射率的第六透镜组。
在JP-A-2005-195757中描述的变焦镜头中，通过移动第二、第四和第六透镜组以执行变焦，而实现最大大约为五的高变倍比。
JP-A-2007-3598中描述的变焦镜头由分别具有正、负、正、负和正折射率的五个透镜组形成，按照从物侧朝向像侧的顺序排列具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、具有负折射率的第四透镜组、和具有正折射率的第五透镜组。
在JP-A-2007-3598中描述的变焦镜头中，通过移动第二、第三和第五透镜组以执行变焦，而实现大约为三的变倍比。
发明内容
然而，在JP-A-2005-195757中描述的变焦镜头中，在变焦操作期间朝向物侧移动的第六透镜组对放大率改变贡献不大，并且第二透镜组承担改变放大率的相对大的担子。增加第二透镜组的移动量以进一步增加变倍比促使第一透镜组上入射的轴外光线可能在广角端远离光轴偏移，这导致降低第一透镜组中的透镜直径的难度，并由此没有降低变焦镜头的尺寸。此外，为了扩大视角，广角端的视角大约为60度的事实不可避免地导致第一透镜组的尺寸增加。
在其中第二和第三透镜组主要负责放大率改变的JP-A-2007-3598中描述的变焦镜头中，为了进一步增加该较高变倍比，必须增加第二和第三透镜组的移动量，这导致降低光学系统的尺寸的难度。此外，为了在使得变焦镜头尺寸保持紧凑的同时增加变倍比，必须增加第二和第三透镜组的折射率，这导致降低在变焦操作中引入的像差的改变量的难度，并且为了进一步增大视角，难以校正广角端的轴外像差。
所以，期望提供一种变焦镜头和成像设备，其解决上述问题，并在确保宽视角的同时，实现尺寸降低、变倍比增加和性能增强。
根据本发明的实施例，提供了一种变焦镜头，包括：第一透镜组，包括将光径偏转90度的反射组件，并具有正折射率；第二透镜组，具有负折射率；第三透镜组，具有正折射率；以及作为第四透镜组和随后透镜组安排的具有负折射率的至少一个透镜组和具有正折射率的至少一个透镜组。所述第一到第三透镜组以及第四和随后透镜组按照从物侧朝向像侧的顺序排列。该变焦镜头进一步包括在该第三透镜组附近安排的孔径光阑，并且当从广角端向望远端执行变焦时，上述透镜组如下移动：第一透镜组固定；第二透镜组朝向像侧移动；而第四透镜组朝向物侧移动。该变焦镜头满足以下条件方程(1)
(1)1＜(R1B+R21A)/(R1B-R21A)＜20
其中R1B代表第一透镜组中与像平面最接近的表面的曲率半径，而R21A代表第二透镜组中与物平面最接近的表面的曲率半径。
该变焦镜头所以在孔径光阑的物侧和像侧分别包括具有正折射率的至少一个透镜组和具有负折射率的至少一个透镜组。
当变焦镜头满足条件方程(1)时，广角端的第一和第二透镜组之间的空气透镜的形状具有适当形状。
在上述变焦镜头中，期望第一透镜组由按照从物侧朝向像侧排列的具有面对物侧的突出表面的负凹凸透镜、反射组件、和正透镜形成。
通过如上所述配置第一透镜组，入射光瞳(entrance pupil)位置变得更靠近光所入射到的第一透镜组的表面。
在上述变焦镜头中，期望第二透镜组由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的第一部分组和第二部分组形成。还期望第一部分组由负双凹透镜形成，而第二部分组由包括正透镜的一个或两个透镜形成。
通过如上所述配置第二部分组，抑制了第二透镜组中引入的像差，并且第二透镜组沿着光轴方向的厚度具有适当值。
期望上述变焦镜头满足以下条件方程(2)：
(2)-10＜(R21B+R22A)/(R21B-R22A)＜0
其中R21B代表第二透镜组的第一部分组中与像平面最接近的表面的曲率半径，而R22A代表第二透镜组的第二部分组中与物平面最接近的表面的曲率半径。
当变焦镜头满足条件方程(2)时，第二透镜组中的第一和第二部分组之间的空气透镜的形状具有适当形状。
期望上述变焦镜头满足以下条件方程(3)：
(3)0＜D12t/ft＜0.4
其中D12t代表在望远端从第一透镜组中与像平面最接近的表面的顶点到第二透镜组中与物平面最接近的表面的顶点的距离，而ft代表在望远端整个透镜系统的焦距。
当变焦镜头满足条件方程(3)时，望远端的第一和第二透镜组之间的距离具有适当值。
在上述变焦镜头中，期望在最接近像平面的位置处安排的透镜组具有正折射率。
当在最接近像平面的位置处安排的透镜组具有正折射率时，出射光瞳位置远离像平面偏移。
在上述变焦镜头中，期望在最接近该物平面的位置处在第三透镜组中安排双凸透镜。
当在最接近该物平面的位置处在第三透镜组中安排双凸透镜时，按照令人满意的方式校正整个变焦区域上的球面像差。
在上述变焦镜头中，期望该第四透镜组由单一透镜或成对透镜形成。
当第四透镜组由单一透镜或成对透镜形成时，作为可移动组的第四透镜组的尺寸降低。
在上述变焦镜头中，期望在变焦操作期间沿着光轴方向移动除了第四透镜组之外的、第三透镜组的下游透镜组中的任一个。
当在变焦操作期间沿着光轴方向移动除了第四透镜组之外的、第三透镜组的下游透镜组中的任一个时，三个可移动透镜组分担改变放大率的担子。
期望上述变焦镜头满足以下条件方程(4)：
(4)0.1＜|f21/(fw×ft)1/2|＜1.5
其中f21代表第二透镜组中的第一部分组的焦距，fw代表广角端的整个透镜系统的焦距，而ft代表望远端的整个透镜系统的焦距。
当变焦镜头满足条件方程(4)时，第二透镜组中的第一部分组的折射率具有适当值。
期望上述变焦镜头满足以下条件方程(5)：
(5)0.1＜|f12/(fw×ft)1/2|＜1.5
其中f12代表第一透镜组中安排在该反射组件的像侧的正透镜的焦距，fw代表广角端的整个透镜系统的焦距，而ft代表望远端的整个透镜系统的焦距。
当变焦镜头满足条件方程(5)时，第一透镜组中的在反射组件的像侧安排的正透镜的折射率具有适当值。
期望上述变焦镜头满足以下条件方程(6)：
(6)0.5＜|f11/(fw×ft)1/2|＜2.0
其中f11代表第一透镜组中安排在该反射组件的物侧的负凹凸透镜的焦距，fw代表广角端的整个透镜系统的焦距，而ft代表望远端的整个透镜系统的焦距。
当变焦镜头满足条件方程(6)时，第一透镜组中的在反射组件的物侧安排的负凹凸透镜的折射率具有适当值。
根据本发明的另一实施例，提供了一种成像设备，包括变焦镜头和用于将该变焦镜头所形成的光学图像变换为电信号的成像装置。该变焦镜头包括包括将光径偏转90度的反射组件并具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、作为第四透镜组和随后透镜组安排的具有负折射率的至少一个透镜组和具有正折射率的至少一个透镜组，所述第一到第三透镜组以及第四和随后透镜组按照从物侧朝向像侧的顺序排列。该变焦镜头进一步包括在该第三透镜组附近安排的孔径光阑。当从广角端状态向望远端状态执行变焦时，上述透镜组如下移动：第一透镜组固定；第二透镜组朝向像侧移动；而第四透镜组朝向物侧移动。该变焦镜头满足以下条件方程(1)：
(1)1＜(R1B+R21A)/(R1B-R21A)＜20
其中R1B代表第一透镜组中与像平面最接近的表面的曲率半径，而R21A代表第二透镜组中与物平面最接近的表面的曲率半径。
该成像设备所以在孔径光阑的物侧和像侧分别包括具有正折射率的至少一个透镜组和具有负折射率的至少一个透镜组。
当成像设备中的变焦镜头满足条件方程(1)时，第一和第二透镜组之间的空气透镜的形状具有适当形状。
根据本发明实施例的变焦镜头和成像设备在确保宽视角的同时，实现了尺寸降低、变倍比增加、和性能增强。
附图说明
图1示出了根据本发明第一示例的变焦镜头的透镜配置；
图2示出了其中在第一示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了广角端状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图3示出了其中在第一示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了中间焦距状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图4示出了其中在第一示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了望远端状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图5示出了根据本发明第二示例的变焦镜头的透镜配置；
图6示出了其中在第二示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了广角端状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图7示出了其中在第二示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了中间焦距状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图8示出了其中在第二示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了望远端状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图9示出了根据本发明第三示例的变焦镜头的透镜配置；
图10示出了其中在第三示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了广角端状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图11示出了其中在第三示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了中间焦距状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图12示出了其中在第三示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了望远端状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图13示出了根据本发明第四示例的变焦镜头的透镜配置；
图14示出了其中在第四示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了广角端状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图15示出了其中在第四示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了中间焦距状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图16示出了其中在第四示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了望远端状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图17示出了根据本发明第五示例的变焦镜头的透镜配置；
图18示出了其中在第五示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了广角端状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图19示出了其中在第五示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了中间焦距状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图20示出了其中在第五示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了望远端状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图21示出了根据本发明第六示例的变焦镜头的透镜配置；
图22示出了其中在第六示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了广角端状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图23示出了其中在第六示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了中间焦距状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；
图24示出了其中在第六示例中代入特定值的数值示例中的像差图，并示出了望远端状态下的球面像差、像场弯曲和歪曲像差；和
图25示出了根据本发明实施例的成像设备的框图。
具体实施方式
下面将描述用于执行本发明以及根据其实施例提供变焦镜头和成像设备的最佳方式。
[变焦镜头的配置]
根据本发明实施例的变焦镜头包括：第一透镜组，其包括使得光径偏转90度的反射组件并具有正折射率；第二透镜组，具有负折射率；第三透镜组，具有正折射率；以及被安排为第四透镜组和随后透镜组的具有负折射率的至少一个透镜组和具有正折射率的至少一个透镜组。按照从物侧朝向像侧的顺序来排列第一到第三透镜组以及第四和随后透镜组。
根据本发明实施例的变焦镜头进一步包括在第三透镜组附近安排的孔径光阑，并且当从广角端状态向望远端状态执行变焦时，上述透镜组如下移动：第一透镜组固定；第二透镜组朝向像侧移动；而第四透镜组朝向物侧移动。
根据本发明实施例的由此配置的变焦镜头提供了以下有利效果。
首先，在第三透镜组附近安排孔径光阑，并且安排正第一透镜组、负第二透镜组、正第三透镜组、以及作为第四和随后透镜组的具有负折射率的至少一个透镜组和具有正折射率的至少一个透镜组。所以可以在孔径光阑的物体和像侧分别安排至少一个正透镜组和至少一个负透镜组。结果，折射率的排列基本上相对于孔径光阑对称，并且可按照令人满意的方式来校正往往在广角端发生的负歪曲像差。所以可以在广角端实现更宽的视角(例如，75度或更大)。
第二，当从广角端状态向望远端状态执行变焦时，第二透镜组朝向像侧移动而第四透镜组朝向物侧移动，由此第二和第四透镜组能够承担按照充分平衡(well balanced)的方式改变放大率的担子，并且可适当地设置每一可移动透镜组的移动量。由此可降低光学系统的尺寸。
第三，在变焦期间固定的第一透镜组提供防水和防尘能力，并允许简化圆筒(barrel)配置。
第四，由于在广角端状态下视角大，所以穿过第一和第二透镜组的轴外光通量(flux)远离光轴。通过安排彼此接近的第一和第二透镜组，可使得穿过第一透镜组的轴外光通量不太发散(divergent)。
第五，当在广角端状态朝着望远端状态改变的同时改变透镜位置设置时，视角变小，并且穿过第一和第二透镜组的轴外光通量朝向光轴偏移，因为第二透镜组和孔径光阑之间的距离减小。可使用穿过第一和第二透镜组的轴外光通量的高度的改变，来按照令人满意的方式降低当改变透镜位置设置时发生的轴外像差的改变量。
根据本发明实施例的变焦镜头满足以下条件方程(1)：
(1)1＜(R1B+R21A)/(R1B-R21A)＜20
其中R1B代表第一透镜组中与像平面最接近的表面的曲率半径，而R21A代表第二透镜组中与物平面最接近的表面的曲率半径。
条件方程(1)定义了第一和第二透镜组之间的空气透镜的优选形状，使得在广角端提供预定光学性能。
当条件方程(1)的值小于其下限时，第一透镜组中与像平面最接近的表面的曲率半径增加。在该情况下，广角端的歪曲像差沿着负方向增加，并且难以按照令人满意的方式校正望远端的像散和其他轴外像差。
相反，当条件方程(1)的值大于其上限时，第一透镜组中与像平面最接近的表面的曲率半径和第二透镜组中与物平面最接近的表面的曲率半径之间的差变得太小，并且难以按照令人满意的方式校正广角端的像散和其他轴外像差以及望远端的球面和彗星(comatic)像差。
当变焦镜头满足条件方程(1)时，可以按照令人满意的方式校正广角端的轴外像差以及望远端的球面和彗星像差。
条件方程(1)的下限和上限更优选地分别为2和10。
根据本发明的实施例的这样配置的变焦镜头可提供广角端状态下从大约75到85度的视角、从大约5到8的变倍比、以及广角端状态下从大约3.4到3.7的光圈数(f-number)，由此可在确保宽视角的同时实现紧凑尺寸、高变倍比、和高性能。
在根据本发明实施例的变焦镜头中，期望第一透镜组由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的具有面对物侧的突出表面的负凹凸透镜、上述反射组件、和正透镜形成。
当在第一透镜组中安排使光径偏转的反射组件时，入射光瞳往往安排在远离光所入射到的第一透镜组的表面的位置，这不利地导致第一透镜组的尺寸增加。通过按照上述从物侧朝向像侧的顺序排列负凹凸透镜、反射组件、和正透镜来配置第一透镜组，入射光瞳位置可靠近光所入射到的第一透镜组的表面，由此穿过反射组件的主要(principal)光线相对于光轴的角度减小，并且第一透镜组的尺寸相应降低。
在根据本发明实施例的变焦镜头中，期望第二透镜组由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的第一部分组和第二部分组形成。还期望第一部分组由负双凹透镜形成，而第二部分组由包括正透镜的一个或两个透镜形成。
为了增加当前变焦镜头中的变倍比，必须增加第二透镜组的负折射率。为此，第一部分组由上述负双凹透镜形成，使得负透镜的两个表面分担产生负折射率的担子，由此即使当第二透镜组具有高折射率时，也能按照令人满意的方式校正像差。
此外，由于在广角端状态下第一部分组被设置为远离孔径光阑，所以穿过第一部分组的每一光线的高度随着视角改变而显著改变，由此能够按照令人满意的方式校正整个变焦区域上的歪曲像差、像散、和其他轴外像差。
此外，安排在孔径光阑附近的第二部分组主要起到校正球面像差的作用。安排在第二部分组中的正透镜可取消在第一部分组中的负透镜中引入的几类像差，并抑制在第二部分组中引入的像差。
为了减轻第一部分组中的负透镜的校正像差的担子，期望第二部分组由单一正透镜和单一负透镜形成。当第二部分组由一个或两个透镜形成时，可降低沿着光轴方向的第二透镜组的厚度，并可将第二透镜组移动足够距离以增加变倍比。
期望根据本发明实施例的变焦镜头满足以下条件方程(2)：
(2)-10＜(R21B+R22A)/(R21B-R22A)＜0
其中R21B代表第二透镜组的第一部分组中与像平面最接近的表面的曲率半径，而R22A代表第二透镜组的第二部分组中与物平面最接近的表面的曲率半径。
条件方程(2)定义了第二透镜组中第一和第二部分组之间的空气透镜的优选形状，从而提供预定光学性能。
当条件方程(2)的值小于其下限时，第二透镜组中第二部分组中的物侧表面具有朝向像侧显著突出的凹面形状，并且所以难以校正整个变焦区域上的第二透镜组中引入的像散和其他轴外像差。通过变焦操作引入的像差所以显著改变，这不利地导致广角端和望远端两者的轴外像差量的增加。
相反，当条件方程(2)的值大于其上限时，第二透镜组中第二部分组的物侧表面具有朝向物侧显著突出的凸面形状，并且所以难以按照令人满意的方式校正在望远端引入的像散和彗星像差。
当变焦镜头满足条件方程(2)时，可降低变焦操作引入的像差改变量，并可按照令人满意的方式校正像散、彗星像差和其他轴外像差，由此可增强变焦镜头的性能。
条件方程(2)的下限和上限更优选分别为-4和-0.5。
期望根据本发明实施例的变焦镜头满足以下条件方程(3)：
(3)0＜D12t/ft＜0.4
其中D12t代表在望远端从第一透镜组中与像平面最接近的表面的顶点到第二透镜组中与物平面最接近的表面的顶点的距离，而ft代表在望远端整个透镜系统的焦距。
条件方程(3)定义了在望远端从第一透镜组中与像平面最接近的表面的顶点到第二透镜组中与物平面最接近的表面的顶点的距离、与在望远端整个透镜系统的焦距的比率。
当条件方程(3)的值小于其下限时，第二透镜组的横向放大率不发生显著变化，并且第二透镜组的改变放大率的担子减轻。然而其他透镜组的改变放大率的担子增加太多，并所以难以提供预定光学性能。
相反，当条件方程(3)的值大于其上限时，第二透镜组的横向放大率发生显著变化。结果，当第二透镜组具有上述简化配置时，通过变焦操作引入的轴外像差量显著改变。
当变焦镜头满足条件方程(3)时，第二透镜组的横向放大率适当变化，并且按照令人满意的方式校正轴外像差，由此可增强变焦镜头的性能。
条件方程(3)的下限和上限更优选分别为0.2和0.34。
在根据本发明实施例的变焦镜头中，期望安排在与像平面最接近的位置处的透镜组具有正折射率。
将安排在与像平面最接近的位置处的透镜组配置为具有正折射率允许出射光瞳位置远离像平面偏移，从而变焦镜头成为远心(telecentric)系统，由此可降低周边光量的减少，并提供其他有利效果。
在根据本发明实施例的变焦镜头中，期望在与物平面最接近的位置处在第三透镜组中安排双凸透镜。
为了增加当前变焦镜头中的变倍比，必须增加第三透镜组的正折射率。为此，在与物平面最接近的位置处在第三透镜组中安排双凸透镜，使得透镜的两个表面分担产生正折射率的担子，由此即使当第三透镜组具有高折射率时，也能按照令人满意的方式校正整个变焦区域中的球面像差。
在根据本发明实施例的变焦镜头中，期望第四透镜组由单一透镜或成对透镜(doublet)形成。
由于第四透镜组是可移动组，所以可通过形成具有单一透镜的第四透镜组，来使得驱动机构上移动第四透镜组的负担最小化。作为选择，可通过配置具有成对透镜的第四透镜组来使得色像差的量最小化。
也期望使用如上所述尺寸小的第四透镜组来执行聚焦，从而以更高速度执行自动聚焦。
在根据本发明实施例的变焦镜头中，期望在变焦操作期间沿着光轴方向移动除了第四透镜组之外的第三透镜组的透镜组下游中的任何一个。
当除了第二和第四透镜组之外的另一可移动组被配置为沿着光轴方向移动使得可移动组的数目为三时，这三组可承担按照充分平衡的方式改变放大率的担子，并可适当设置每一组的移动量，由此可降低光学系统的尺寸。
根据本发明实施例的变焦镜头满足以下条件方程(4)：
(4)0.1＜|f21/(fw×ft)1/2|＜1.5
其中f21代表第二透镜组中的第一部分组的焦距，fw代表广角端的整个透镜系统的焦距，而ft代表望远端的整个透镜系统的焦距。
条件方程(4)定义了第二透镜组中的第一部分组的焦距和与整个透镜系统相关的焦距的比率。
当条件方程(4)的值小于其下限时，第二透镜组中的第一部分组的折射率变得太高。在该情况下，难以校正广角端的像散、彗星像差和其他轴外像差，并且变焦镜头的性能对于当装配第一和第二部分组时产生的误差更敏感，这导致制造步骤中的性能降低。
相反，当条件方程(4)的值大于其上限时，第二透镜组中的第一部分组的折射率变得太小。在该情况下，穿过第二透镜组中的第一部分组和第一透镜组的轴外光通量不利地远离广角端的光轴偏移，这导致透镜直径的增加和轴外像差量的增加。
当变焦镜头满足条件方程(4)时，提供以下有利效果：可按照令人满意的方式校正轴外像差；可降低组装步骤中对误差的敏感度；并可降低变焦镜头的尺寸。
条件方程(4)的下限和上限更优选地分别为0.2和0.7。
期望根据本发明实施例的变焦镜头满足以下条件方程(5)：
(5)0.1＜|f12/(fw×ft)1/2|＜1.5
其中f12代表第一透镜组中安排在反射组件的像侧的正透镜的焦距，fw代表广角端的整个透镜系统的焦距，而ft代表望远端的整个透镜系统的焦距。
条件方程(5)定义了第一透镜组中安排在反射组件的像侧的正透镜的焦距和与整个透镜系统相关的焦距的比率。
当条件方程(5)的值小于其下限时，正透镜的折射率变得太高。同时，像散在广角端增加，并且难以按照令人满意的方式校正望远端的像散和彗星像差。
相反，当条件方程(5)的值大于其上限时，光线不充分地覆盖反射组件的像侧。在该情况下，穿过第一透镜组的轴外光通量不利地远离广角端的光轴偏移，这不利地导致透镜直径的增加。
当变焦镜头满足条件方程(5)时，可降低变焦镜头的尺寸并可按照令人满意的方式校正像散和其他轴外像差。
条件方程(5)的下限和上限更优选地分别为0.7和0.96。
期望根据本发明实施例的变焦镜头满足以下条件方程(6)：
(6)0.5＜|f11/(fw×ft)1/2|＜2.0
其中f11代表第一透镜组中安排在反射组件的物侧的负凹凸透镜的焦距，fw代表广角端的整个透镜系统的焦距，而ft代表望远端的整个透镜系统的焦距。
方程(6)定义了第一透镜组中安排在反射组件的物侧的负凹凸透镜的焦距和与整个透镜系统相关的焦距的比率。
当条件方程(6)的值小于其下限时，负凹凸透镜的折射率变得太高。在该情况下，难以校正广角端的歪曲像差，并且必须增加安排在反射组件的像侧的透镜的正折射率，以使得第一透镜组具有正折射率。结果，变焦镜头的性能变得对于装配步骤中的误差更敏感，这导致制造步骤中的难度增加。
相反，当条件方程(6)的值大于其上限时，入射光瞳位置远离光所入射到的第一透镜组的表面偏移。在该情况下，将视角增加到例如大约80度典型地需要增加第一透镜组的尺寸。
当变焦镜头满足条件方程(6)时，可按照令人满意的方式校正广角端的歪曲像差，并且可容易地制造变焦镜头并减小尺寸。
条件方程(6)的下限和上限更优选地分别为0.95和1.6。
在根据本发明实施例的变焦镜头中，期望如下配置透镜组，以便确保令人满意的光学性能并实现宽视角、高变倍比和紧凑尺寸。
期望第一透镜组由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的具有面对物侧的突起表面的负凹凸透镜、将光径偏转90度的反射组件、和双凸透镜形成。
当将矩形棱镜用作反射组件时，驱动机构需要承担在变焦操作期间移动很重的反射组件的大担子。所以期望第一透镜组在变焦操作期间相对于像平面固定。
期望第一透镜组中的反射组件例如是具有从大约1.8到2.0的高折射率的矩形棱镜。反射组件的较高的折射率容易地允许进一步减小尺寸并实现更高变倍比。
在第一透镜组中，具体来说，由于在望远端在其上入射了大直径的轴上光通量，所以往往发生球面像差。此外，在远离光轴的位置处入射在第一透镜组上的轴外光通量往往引入彗星像差、像散和其他轴外像差。所以从像差校正的角度出发，期望形成第一透镜组的表面中的至少一个是非球面表面。
期望第二透镜组由第一和第二部分组形成。由第一和第二部分组形成第二透镜组允许按照令人满意的方式校正第二透镜组中引入的几类像差，由此实现更高光学性能。
具体来说，期望第一部分组由负双凹透镜形成，而第二部分组由包括正透镜的一个或两个透镜形成。由于第一部分组远离孔径光阑，所以每一光线穿过第一部分组的高度随着视角的改变而显著改变，由此在整个变焦区域中按照令人满意的方式校正歪曲像差、像散和其他轴外像差。此外，用非球面表面形成第一部分组中的负透镜的表面的至少一个允许按照更令人满意的方式校正轴外像差。
期望第二部分组由至少单一正透镜组成。通过安排在孔径光阑附近，第二部分组主要起到校正球面像差的作用。
此外，期望第二部分组由单一正透镜和单一负透镜形成，以便降低第一部分组中的负透镜的校正像差的担子。还可能将正和负透镜联结(bond)为成对透镜，以便简化第二部分组的结构。
期望第三透镜组在与物平面最接近的位置处具有正双凸透镜。
在与物平面最接近的位置处安排第三透镜组中的正双凸透镜允许：即使当第三透镜组具有高折射率时，也按照令人满意的方式校正球面像差。此外，利用非球面表面形成正透镜的至少一个表面允许按照更令人满意的方式来校正球面像差。
期望第四透镜组由单一透镜或成对透镜形成并用于执行聚焦。
形成具有单一透镜或成对透镜的第四透镜组使得驱动机制移动第四透镜组的担子最小化。此外，利用非球面表面形成形成第四透镜组的表面的至少一个允许按照令人满意的方式来校正由聚焦操作引入的几类像差的改变量。
期望在最接近像平面的位置处安排的透镜组具有正折射率。
在最接近像平面的位置处安排具有正折射率的透镜组作为该透镜组允许该变焦镜头是远心系统。此外，穿过在最接近像平面的位置处安排的透镜组的轴外光通量远离光轴。所以可能通过用非球面表面形成形成在最接近像平面的位置处安排的透镜组的表面的至少一个，按照更令人满意的方式来校正歪曲像差、像散和其他轴外像差。
在根据本发明实施例的变焦镜头中，通过沿着与光轴基本垂直的方向偏移第一到第五透镜组之一或透镜组之一中的部分透镜，可偏移图像的位置。
具体来说，沿着与光轴基本垂直的方向偏移在变焦操作期间固定的透镜组或该透镜组中的部分透镜允许降低像差改变量并简化圆筒结构。
此外，组合能够偏移图像位置的变焦镜头以及检测图像移动的检测系统、偏移透镜组的驱动系统、和基于来自检测系统的输出来向驱动系统提供偏移量的控制系统允许该变焦镜头起到校正手抖和图像模糊的抗振动光学系统的功能。
还可能安排透镜系统的像侧的防止产生叠栅条纹(moire fringe)的低通滤波器、和根据光接收装置的谱敏感特性的红外吸收滤波器。
在根据本发明实施例的变焦镜头中，由于在光入射平面中安排具有高折射率的负透镜，并且光线在广角端远离光轴的位置处穿过形成第二透镜组中的第一部分组的负双凹透镜，所以圆筒形状歪曲像差往往在广角端发生。为了解决该问题，期望允许用户在使用用于处理所捕获的图像数据的功能来校正由于光学系统中引入的歪曲像差导致的图像变形以改变图像变形之后、浏览图像。此外，即使当视角大时，通过有意引入圆筒形状歪曲像差，广角端的每一入射光线的高度也变得更低。结果，可降低第一透镜组的直径和第一透镜组中的反射组件的尺寸，由此可进一步降低变焦镜头的尺寸。
[变焦镜头的数值示例1
下面将参考图和表格来描述根据本发明实施例的变焦镜头的特定示例以及其中将特定值代入这些特定示例的数值示例。
以下表格和描述中示出的符号的含义和其他信息如下。
附图标记“Di”表示第i表面和第(i+1)表面之间的轴上可变距离。附图标记“f”表示焦距。附图标记“Fno”表示光圈数。附图标记“ω”表示视角的一半。在表面编号(r)的领域中，“ASP”指示该表面是非球面表面，而在曲率半径的领域中，“∞”指示该表面是平面表面。
折射率和Abbe数目基于d线(λ＝587.6nm)。
每一数值示例中使用的一些透镜具有非球面透镜表面。非球面表面由以下方程定义：
x = cy 2 [ 1 + { 1 - ( 1 + κ ) c 2 y 2 } 1 / 2 ] + Ay 4 + By 6 + Cy 8 + Dy 10
其中附图标记“x”表示沿着光轴方向与透镜表面的顶点的距离(下沉(sag)量)，附图标记“y”表示沿着与光轴方向垂直的方向的高度(图像高度)，附图标记“c”表示透镜顶点处的近轴曲率(曲率半径的倒数)，附图标记“k”表示圆锥常数，而附图标记“A”、“B”、“C”、和“D”分别表示第四、第六、第八和第十非球面系数。
图1、5、9、13、17和21示出了本发明第一到第六示例中的变焦镜头1到6的透镜配置。
在每一图中，上部示出了广角端状态下的透镜位置，中部示出了中间焦距状态下的透镜位置，而下部示出了望远端状态下的透镜位置。当广角端的焦距改变到望远端的焦距时，可移动透镜改变箭头示出的它们的位置。实线箭头指示在变焦操作期间移动正讨论的透镜，而虚线箭头指示正讨论的透镜在变焦操作期间是不动的。
<第一示例>
图1示出了根据本发明第一示例的变焦镜头1的透镜配置.
变焦镜头1包括按照从物侧朝向像侧的顺序排列的具有正折射率的第一透镜组GR1、具有负折射率的第二透镜组GR2、具有正折射率的第三透镜组GR3、具有负折射率的第四透镜组GR4、和具有正折射率的第五透镜组GR5。
变焦镜头具有5.5的变倍比。
第一透镜组GR1由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的具有面对物侧的突出表面的负凹凸透镜G1、用作用于将光径偏转90度的反射组件的矩形棱镜G2、和正双凸透镜G3形成。
第二透镜组GR2由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的负双凹透镜G4、和通过联结具有面对像侧的突出表面的正凹凸透镜G5与具有面对物侧的凹陷表面的负凹凸透镜G6而获得的成对透镜形成。
第三透镜组GR3由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的正双凸透镜G7、具有面对物侧的突出表面的负凹凸透镜G8、以及正双凸透镜G9形成。
第四透镜组GR4由负双凹透镜G10形成。
第五透镜组GR5由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的具有面对像侧的凹陷表面的负透镜G11、以及正双凸透镜G12形成。
在第五透镜组GR5和像平面IMG之间安排滤波器FL。
孔径光阑S被安排在第三透镜组GR3的附近和物侧，并与第三透镜组GR3整体移动。
在变焦操作中，第二透镜组GR2、第三透镜组GR3和第四透镜组GR4是可移动透镜组，而第一透镜组GR1和第五透镜组GR5是固定透镜组。
表格1示出了其中将特定值代入第一示例中的变焦镜头1中的数值示例1中的透镜数据。
表格1
  表面编号(r)   曲率半径   表面间距离   折射率   Abbe数目
  1   37.7960   0.500   1.92290   20.88
  2   7.7467   1.800
  3   ∞   8.000   1.90370   31.31
  4   ∞   0.100
  5   21.5114   1.988   1.76800   49.24
  6(ASP)   -12.1733   (D6)
  7(ASP)   -9.0838   0.450   1.88690   37.15
  8(ASP)   15.9842   0.557
  9   -126.8479   1.542   1.94590   17.98
  10   -8.6248   0.400   1.88610   37.57
  11   -39.5742   (D11)
  12(孔径光阑)   ∞   0.100
  13(ASP)   6.7467   1.854   1.62260   58.53
  14(ASP)   -20.1059   2.706
  15   14.8694   0.492   1.98770   25.79
  16   5.1616   1.994   1.49730   81.50
  17   -12.3332   (D17)
  18   -21.9142   0.400   1.88300   40.80
  19(ASP)   12.6031   (D19)
  20   171.5413   0.400   1.80520   25.46
  21   10.2930   1.142
  22   23.1052   2.509   1.73270   47.01
  23(ASP)   -8.6823   2.000
  24   ∞   0.500   1.55670   58.56
  25   ∞   1.000
在变焦镜头1中，以下表面是非球面表面：第一透镜组GR1中的正透镜G3的像侧表面(第六表面)、第二透镜组GR2中的负透镜G4的两个表面(第七和第八表面)、第三透镜组GR3中的正透镜G7的两个表面(第十三和第十四表面)、第四透镜组GR4中的负透镜G10的像侧表面(第十九表面)、以及第五透镜组GR5中的正透镜G12的像侧表面(第二十三表面)。表格2示出了数值示例1中的非球面表面的第四、第六、第八、和第十非球面系数A、B、C、D以及圆锥常数k。
在示出了非球面系数的表格2以及后面描述的每一表格中，“E-i”代表使用10为底的指数计数法，即“10-i”。例如，“0.12345E-05”代表“0.12345×10-5”。
表格2
Figure BDA0000045902230000171
Figure BDA0000045902230000181
表格3示出了数值示例1中的广角端状态(f＝4.60)、中间焦距状态(f＝10.42)、和望远端状态(f＝25.52)下的光圈数Fn0和视角的一半ω。
表格3
Figure BDA0000045902230000182
在变焦镜头1中，当在广角端状态和望远端状态之间改变放大率时，以下表面间距离改变：第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的表面间距离D6、第二透镜组GR2和孔径光阑S之间的表面间距离D11、第三透镜组GR3和第四透镜组GR4之间的表面间距离D17、以及第四透镜组GR4和第五透镜组GR5之间的表面间距离D19。表格4示出了数值示例1中的广角端状态(f＝4.60)、中间焦距状态(f＝10.42)、和望远端状态(f＝25.52)下的可变表面间距离。
表格4
Figure BDA0000045902230000183
图2到4示出了其中在数值示例1中无限(infinite)点开始聚焦的状态下的像差图。图2示出了广角端状态(f＝4.60)下的像差图。图3示出了中间焦距状态(f＝10.42)下的像差图。图4示出了望远端状态(f＝25.52)下的像差图。
在图2到4的像场弯曲图中，实线代表径向像平面中的值，而虚线代表切向像平面中的值。
这些像差图清楚示出了，在数值示例1中已按照令人满意的方式校正了像差并已实现了卓越的成像性能。
<第二示例>
图5示出了本发明第二示例中的变焦镜头2的透镜配置.
变焦镜头2包括按照从物侧朝向像侧的顺序排列的具有正折射率的第一透镜组GR1、具有负折射率的第二透镜组GR2、具有正折射率的第三透镜组GR3、具有负折射率的第四透镜组GR4、和具有正折射率的第五透镜组GR5。
变焦镜头2具有6.4的变倍比。
第一透镜组GR1由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的具有面对物侧的突出表面的负凹凸透镜G1、用作用于将光径偏转90度的反射组件的矩形棱镜G2、和正双凸透镜G3形成。
第二透镜组GR2由负双凹透镜G4、正双凸透镜G5、和具有面对物侧的凹陷表面的负凹凸透镜G6形成。
第三透镜组GR3由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的正双凸透镜G7、具有面对物侧的突出表面的负凹凸透镜G8、以及正双凸透镜G9形成。
第四透镜组GR4由负双凹透镜G10形成。
第五透镜组GR5由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的负双凹透镜G11和正双凸透镜G12形成。
在第五透镜组GR5和像平面IMG之间安排滤波器FL。
孔径光阑S被安排在第三透镜组GR3的附近和物侧，并与第三透镜组GR3整体移动。
在变焦操作中，第二透镜组GR2、第三透镜组GR3和第四透镜组GR4是可移动透镜组，而第一透镜组GR1和第五透镜组GR5是固定透镜组。
表格5示出了其中将特定值代入第二示例中的变焦镜头2中的数值示例2中的透镜数据。
表格5
  表面编号(r)   曲率半径   表面间距离   折射率   Abbe数目
  1   31.2743   0.500   1.92290   20.88
  2   7.7644   1.800
  3   ∞   8.000   1.90370   31.31
  4   ∞   0.100
  5   16.0127   2.184   1.72840   54.08
  6(ASP)   -11.2055   (D6)
  7(ASP)   -7.4234   0.450   1.85130   40.10
  8(ASP)   8.8331   0.568
  9   65.9588   1.300   1.94590   17.98
  10   -9.9747   0.100
  11   -10.0005   0.400   1.88300   40.80
  12   -35.3905   (D12)
  13(孔径光阑)   ∞   0.100
  14(ASP)   5.8984   2.102   1.62260   58.16
  15(ASP)   -17.4548   2.303
  16   21.5824   0.400   2.00070   25.46
  17   5.1745   0.100
  18   5.0810   1.538   1.49700   81.61
  19   -27.4854   (D19)
  20   -17.9877   0.400   1.85130   40.10
  21(ASP)   31.6695   (D21)
  22   -21.4913   0.400   1.90370   31.31
  23   12.5809   1.675
  24   14.9689   2.959   1.74330   49.33
  25(ASP)   -8.3730   2.000
  26   ∞   0.500   1.55670   58.56
  27   ∞   1.000
在变焦镜头2中，以下表面是非球面表面：第一透镜组GR1中的正透镜G3的像侧表面(第六表面)、第二透镜组GR2中的负透镜G4的两个表面(第七和第八表面)、第三透镜组GR3中的正透镜G7的两个表面(第十四和第十五表面)、第四透镜组GR4中的负透镜G10的像侧表面(第二十一表面)、以及第五透镜组GR5中的正透镜G12的像侧表面(第二十五表面)。表格6示出了数值示例2中的非球面表面的第四、第六、第八、和第十非球面系数A、B、C、D以及圆锥常数k。
表格6
Figure BDA0000045902230000211
表格7示出了数值示例2中的广角端状态(f＝4.60)、中间焦距状态(f＝11.25)、和望远端状态(f＝29.64)下的光圈数Fn0和视角的一半ω。
表格7
在变焦镜头2中，当在广角端状态和望远端状态之间改变放大率时，以下表面间距离改变：第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的表面间距离D6、第二透镜组GR2和孔径光阑S之间的表面间距离D12、第三透镜组GR3和第四透镜组GR4之间的表面间距离D19、以及第四透镜组GR4和第五透镜组GR5之间的表面间距离D21。表格8示出了数值示例2中的广角端状态(f＝4.60)、中间焦距状态(f＝11.25)、和望远端状态(f＝29.64)下的可变表面间距离。
表格8
图6到8示出了其中在数值示例2中无限点开始聚焦的状态下的像差图。图6示出了广角端状态(f＝4.60)下的像差图。图7示出了中间焦距状态(f＝11.25)下的像差图。图8示出了望远端状态(f＝29.64)下的像差图。
在图6到8的像场弯曲图中，实线代表径向像平面中的值，而虚线代表切向像平面中的值。
这些像差图清楚示出了，在数值示例2中已按照令人满意的方式校正了像差并已实现了卓越的成像性能。
<第三示例>
图9示出了本发明第三示例中的变焦镜头3的透镜配置.
变焦镜头3包括按照从物侧朝向像侧的顺序排列的具有正折射率的第一透镜组GR1、具有负折射率的第二透镜组GR2、具有正折射率的第三透镜组GR3、具有正折射率的第四透镜组GR4、具有负折射率的第五透镜组GR5、和具有正折射率的第六透镜组GR6。
变焦镜头3具有5.5的变倍比。
第一透镜组GR1由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的具有面对物侧的突出表面的负凹凸透镜G1、用作用于将光径偏转90度的反射组件的矩形棱镜G2、和正双凸透镜G3形成。
第二透镜组GR2由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的负双凹透镜G4、具有面对物侧的突出表面的正凹凸透镜G5、和负双凹透镜G6形成。
第三透镜组GR3由正双凹透镜G7形成。
第四透镜组GR4由通过联结正双凸透镜G8和具有面对像侧的突出表面的负凹凸透镜G9而获得的成对透镜形成。
第五透镜组GR5由负双凹透镜G10形成。
第六透镜组GR6由正双凸透镜G11形成。
在第六透镜组GR6和像平面IMG之间安排滤波器FL。
孔径光阑S被安排在第三透镜组GR3的附近和物侧。
在变焦操作中，第二透镜组GR2、第四透镜组GR4和第六透镜组GR6是可移动透镜组，而第一透镜组GR1、第三透镜组GR3、和第五透镜组GR5是固定透镜组。
表格9示出了其中将特定值代入第三示例中的变焦镜头3中的数值示例3中的透镜数据。
表格9
  表面编号(r)   曲率半径   表面间距离   折射率   Abbe数目
  1   19.4707   0.500   1.92290   20.88
  2   8.0378   1.800
  3   ∞   8.000   1.90370   31.31
  4   ∞   0.100
  5(ASP)   9.7678   2.446   1.72840   54.08
  6   -18.6357   (D6)
  7   -14.2280   0.450   1.88300   40.80
  8(ASP)   3.7019   0.405
  9   6.9583   1.057   1.94600   17.98
  10   37.6182   0.292
  11   -18.4922   0.400   1.88300   40.80
  12   75.6932   (D12)
  13(孔径光阑)   ∞   0.100
  14(ASP)   11.9736   1.152   1.61880   63.85
  15(ASP)   -15.6888   (D15)
  16(ASP)   15.6880   3.000   1.50180   79.87
  17   -6.2223   0.400   1.84670   23.78
  18   -8.6562   (D18)
  19   -12.0223   0.400   1.90370   31.31
  20   42.4184   (D20)
  21   20.5542   3.000   1.49700   81.61
  22(ASP)   -6.7884   (D22)
  23   ∞   0.500   1.55670   58.56
  24   ∞   1.000
在变焦镜头3中，以下表面是非球面表面：第一透镜组GR1中的正透镜G3的物侧表面(第五表面)、第二透镜组GR2中的负透镜G4的像侧表面(第八表面)、第三透镜组GR3中的正透镜G7的两个表面(第十四和第十五表面)、第四透镜组GR4中的正透镜G8的物侧表面(第十六表面)、以及第六透镜组GR6中的正透镜G11的像侧表面(第二十二表面)。表格10示出了数值示例3中的非球面表面的第四、第六、第八、和第十非球面系数A、B、C、D以及圆锥常数k。
表格10
  κ   A   B   C   D
  第5表面   0.00000E+00   -2.06755E-04   -1.20845E-06   -1.04662E-08   1.35441E-10
  第8表面   0.00000E+00   -3.22349E-03   -8.47419E-05   -7.70106E-06   0.00000E+00
  第14表面   0.00000E+00   -2.33761E-04   2.04125E-06   4.31538E-09   0.00000E+00
  第15表面   0.00000E+00   4.20597E-05   2.43557E-06   0.00000E+00   0.00000E+00
  第16表面   0.00000E+00   -3.00496E-04   3.36428E-06   -8.37651E-08   -2.66945E-10
  第22表面   0.00000E+00   8.94152E-04   -3.28997E-06   2.07960E-07   0.00000E+00
表格11示出了数值示例3中的广角端状态(f＝4.60)、中间焦距状态(f＝11.28)、和望远端状态(f＝25.52)下的光圈数Fn0和视角的一半ω。
表格11
Figure BDA0000045902230000241
在变焦镜头3中，当在广角端状态和望远端状态之间改变放大率时，以下表面间距离改变：第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的表面间距离D6、第二透镜组GR2和孔径光阑S之间的表面间距离D12、第三透镜组GR3和第四透镜组GR4之间的表面间距离D15、第四透镜组GR4和第五透镜组GR5之间的表面间距离D18、第五透镜组GR5和第六透镜组GR6之间的表面间距离D20、以及第六透镜组GR6和滤波器FL之间的表面间距离D22。表格12示出了数值示例3中的广角端状态(f＝4.60)、中间焦距状态(f＝11.28)、和望远端状态(f＝25.52)下的可变表面间距离。
表格12
图10到12示出了其中在数值示例3中无限点开始聚焦的状态下的像差图。图10示出了广角端状态(f＝4.60)下的像差图。图11示出了中间焦距状态(f＝11.28)下的像差图。图12示出了望远端状态(f＝25.52)下的像差图。
在图10到12的像场弯曲图中，实线代表径向像平面中的值，而虚线代表切向像平面中的值。
这些像差图清楚示出了，在数值示例3中已按照令人满意的方式校正了像差并已实现了卓越的成像性能。
<第四示例>
图13示出了本发明第四示例中的变焦镜头4的透镜配置.
变焦镜头4包括按照从物侧朝向像侧的顺序排列的具有正折射率的第一透镜组GR1、具有负折射率的第二透镜组GR2、具有正折射率的第三透镜组GR3、具有正折射率的第四透镜组GR4、具有负折射率的第五透镜组GR5、和具有正折射率的第六透镜组GR6。
变焦镜头4具有5.5的变倍比。
第一透镜组GR1由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的具有面对物侧的突出表面的负凹凸透镜G1、用作用于将光径偏转90度的反射组件的矩形棱镜G2、和正双凸透镜G3形成。
第二透镜组GR2由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的负双凹透镜G4、具有面对物侧的突出表面的负凹凸透镜G5、和具有面对物侧的突出表面的正凹凸透镜G6形成。
第三透镜组GR3由正双凸透镜G7形成。
第四透镜组GR4由通过联结正双凸透镜G8和具有面对像侧的突出表面的负凹凸透镜G9而获得的成对透镜形成。
第五透镜组GR5由负双凹透镜G10形成。
第六透镜组GR6由正双凸透镜G11形成。
在第六透镜组GR6和像平面IMG之间安排滤波器FL。
孔径光阑S被安排在第三透镜组GR3的附近和物侧。
在变焦操作中，第二透镜组GR2、第四透镜组GR4和第六透镜组GR6是可移动透镜组，而第一透镜组GR1、第三透镜组GR3、和第五透镜组GR5是固定透镜组。
表格13示出了其中将特定值代入第四示例中的变焦镜头4中的数值示例4中的透镜数据。
表格13
  表面编号(r)   曲率半径   表面间距离   折射率   Abbe数目
  1   24.8147   0.500   1.92290   20.88
  2   9.0553   1.700
  3   ∞   8.000   1.90370   31.31
  4   ∞   0.100
  5(ASP)   9.4662   2.347   1.72840   54.08
  6   -22.4508   (D6)
  7   -15.3727   0.450   1.88300   40.79
  8(ASP)   5.2772   0.506
  9   43.7945   0.400   1.79110   44.07
  10   6.2669   0.193
  11   8.1608   0.882   1.94590   17.98
  12   32.1022   (D12)
  13(孔径光阑)   ∞   0.100
  14(ASP)   10.5068   1.172   1.58310   59.46
  15(ASP)   -16.9971   (D15)
  16(ASP)   12.3922   2.603   1.49770   80.36
  17   -8.0558   0.400   1.80520   25.46
  18   -10.8723   (D18)
  19   -11.1493   0.400   1.84670   23.78
  20   34.9613   (D20)
  21   18.3775   2.982   1.49700   81.61
  22(ASP)   -6.6678   (D22)
  23   ∞   0.500   1.55670   58.56
  24   ∞   1.000
在变焦镜头4中，以下表面是非球面表面：第一透镜组GR1中的正透镜G3的物侧表面(第五表面)、第二透镜组GR2中的负透镜G4的像侧表面(第八表面)、第三透镜组GR3中的正透镜G7的两个表面(第十四和第十五表面)、第四透镜组GR4中的正透镜G8的物侧表面(第十六表面)、以及第六透镜组GR6中的正透镜G11的像侧表面(第二十二表面)。表格14示出了数值示例4中的非球面表面的第四、第六、第八、和第十非球面系数A、B、C、D以及圆锥常数k。
表格14
  κ   A   B   C   D
  第5表面   0.00000E+00   -2.03286E-04   -1.22404E-06   -1.09776E-08   3.13599E-11
  第8表面   0.00000E+00   -2.26430E-03   -2.68103E-05   -3.99789E-07   0.00000E+00
  第14表面   0.00000E+00   -4.45681E-04   9.34311E-07   1.64332E-09   0.00000E+00
  第15表面   0.00000E+00   -1.44766E-04   1.19272E-06   0.00000E+00   0.00000E+00
  第16表面   0.00000E+00   -3.01236E-04   2.38922E-06   -6.84696E-08   -3.49356E-10
  第22表面   0.00000E+00   1.00813E-03   -2.88666E-06   2.06606E-07   0.00000E+00
表格15示出了数值示例4中的广角端状态(f＝4.60)、中间焦距状态(f＝10.42)、和望远端状态(f＝25.52)下的光圈数Fn0和视角的一半ω。
表格15
在变焦镜头4中，当在广角端状态和望远端状态之间改变放大率时，以下表面间距离改变：第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的表面间距离D6、第二透镜组GR2和孔径光阑S之间的表面间距离D12、第三透镜组GR3和第四透镜组GR4之间的表面间距离D15、第四透镜组GR4和第五透镜组GR5之间的表面间距离D18、第五透镜组GR5和第六透镜组GR6之间的表面间距离D20、以及第六透镜组GR6和滤波器FL之间的表面间距离D22。表格16示出了数值示例4中的广角端状态(f＝4.60)、中间焦距状态(f＝10.42)、和望远端状态(f＝25.52)下的可变表面间距离。
表格16
Figure BDA0000045902230000272
图14到16示出了其中在数值示例4中无限点开始聚焦的状态下的像差图。图14示出了广角端状态(f＝4.60)下的像差图。图15示出了中间焦距状态(f＝10.42)下的像差图。图16示出了望远端状态(f＝25.52)下的像差图。
在图14到16的像场弯曲图中，实线代表径向像平面中的值，而虚线代表切向像平面中的值。
这些像差图清楚示出了，在数值示例4中已按照令人满意的方式校正了像差并已实现了卓越的成像性能。
<第五示例>
图17示出了本发明第五示例中的变焦镜头5的透镜配置.
变焦镜头5包括按照从物侧朝向像侧的顺序排列的具有正折射率的第一透镜组GR1、具有负折射率的第二透镜组GR2、具有正折射率的第三透镜组GR3、具有正折射率的第四透镜组GR4、具有负折射率的第五透镜组GR5、和具有正折射率的第六透镜组GR6。
变焦镜头5具有5.5的变倍比。
第一透镜组GR1由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的具有面对物侧的突出表面的负凹凸透镜G1、用作用于将光径偏转90度的反射组件的矩形棱镜G2、和正双凸透镜G3形成。
第二透镜组GR2由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的负双凹透镜G4、和具有面对物侧的突出表面的正凹凸透镜G5形成。
第三透镜组GR3由正双凸透镜G6形成。
第四透镜组GR4由通过联结正双凸透镜G7和具有面对像侧的突出表面的负凹凸透镜G8而获得的成对透镜形成。
第五透镜组GR5由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的负双凹透镜G9和正双凸透镜G10形成。
第六透镜组GR6由正双凸透镜G11形成。
在第六透镜组GR6和像平面IMG之间安排滤波器FL。
孔径光阑S被安排在第三透镜组GR3的附近和物侧。
在变焦操作中，第二透镜组GR2、第四透镜组GR4和第六透镜组GR6是可移动透镜组，而第一透镜组GR1、第三透镜组GR3、和第五透镜组GR5是固定透镜组。
表格17示出了其中将特定值代入第五示例中的变焦镜头5中的数值示例5中的透镜数据。
表格17
  表面编号(r)   曲率半径   表面间距离   折射率   Abbe数目
  1   18.5764   0.500   1.92290   20.88
  2   8.2541   1.800
  3   ∞   8.000   1.90370   31.31
  4   ∞   0.100
  5(ASP)   10.6461   2.299   1.72840   54.08
  6   -19.9459   (D6)
  7(ASP)   -8.0067   0.450   1.85130   40.10
  8(ASP)   3.6684   0.418
  9   7.2569   0.988   1.94590   17.98
  10   31.4191   (D10)
  11(孔径光阑)   ∞   0.100
  12(ASP)   12.2419   1.127   1.58310   59.46
  13(ASP)   -15.8218   (D13)
  14(ASP)   16.2540   2.622   1.49710   81.49
  15   -6.0681   0.400   1.84670   23.78
  16   -8.0129   (D16)
  17   -13.3612   0.400   1.90370   31.31
  18   11.3150   1.000
  19   9.7076   1.956   1.51680   64.20
  20   -779.3344   (D20)
  21   33.4208   2.529   1.49710   81.49
  22(ASP)   -7.1065   (D22)
  23   ∞   0.500   1.55670   58.56
  24   ∞   1.000
在变焦镜头5中，以下表面是非球面表面：第一透镜组GR1中的正透镜G3的物侧表面(第五表面)、第二透镜组GR2中的负透镜G4的两个表面(第七和第八表面)、第三透镜组GR3中的正透镜G6的两个表面(第十二和第十三表面)、第四透镜组GR4中的正透镜G7的物侧表面(第十四表面)、以及第六透镜组GR6中的正透镜G11的像侧表面(第二十二表面)。表格18示出了数值示例5中的非球面表面的第四、第六、第八、和第十非球面系数A、B、C、D以及圆锥常数k。
表格18
  κ   A   B   C   D
  第5表面   0.00000E+00   -1.46429E-04   -4.85428E-07   -1.69609E-08   2.38461E-10
  第7表面   0.00000E+00   4.78944E-04   6.36003E-06   6.41859E-09   0.00000E+00
  第8表面   0.00000E+00   -4.14683E-03   -4.14355E-05   -9.30226E-06   0.00000E+00
  第12表面   0.00000E+00   -1.90516E-04   1.48423E-06   1.88822E-08   0.00000E+00
  第13表面   0.00000E+00   7.92348E-05   3.69521E-07   0.00000E+00   0.00000E+00
  第14表面   0.00000E+00   -4.20749E-04   2.80553E-06   -1.36263E-07   -3.17055E-10
  第22表面   0.00000E+00   9.95302E-04   -6.54998E-06   2.75696E-07   0.00000E+00
表格19示出了数值示例5中的广角端状态(f＝4.60)、中间焦距状态(f＝11.28)、和望远端状态(f＝25.52)下的光圈数Fn0和视角的一半ω。
表格19
在变焦镜头5中，当在广角端状态和望远端状态之间改变放大率时，以下表面间距离改变：第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的表面间距离D6、第二透镜组GR2和孔径光阑S之间的表面间距离D10、第三透镜组GR3和第四透镜组GR4之间的表面间距离D13、第四透镜组GR4和第五透镜组GR5之间的表面间距离D16、第五透镜组GR5和第六透镜组GR6之间的表面间距离D20、以及第六透镜组GR6和滤波器FL之间的表面间距离D22。表格20示出了数值示例5中的广角端状态(f＝4.60)、中间焦距状态(f＝11.28)、和望远端状态(f＝25.52)下的可变表面间距离。
表格20
Figure BDA0000045902230000302
图18到20示出了其中在数值示例5中无限点开始聚焦的状态下的像差图。图18示出了广角端状态(f＝4.60)下的像差图。图19示出了中间焦距状态(f＝11.28)下的像差图。图20示出了望远端状态(f＝25.52)下的像差图。
在图18到20的像场弯曲图中，实线代表径向像平面中的值，而虚线代表切向像平面中的值。
这些像差图清楚示出了，在数值示例5中已按照令人满意的方式校正了像差并已实现了卓越的成像性能。
<第六示例>
图21示出了本发明第六示例中的变焦镜头6的透镜配置.
变焦镜头6包括按照从物侧朝向像侧的顺序排列的具有正折射率的第一透镜组GR1、具有负折射率的第二透镜组GR2、具有正折射率的第三透镜组GR3、具有正折射率的第四透镜组GR4、具有负折射率的第五透镜组GR5、和具有正折射率的第六透镜组GR6。
变焦镜头6具有7.4的变倍比。
第一透镜组GR1由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的具有面对物侧的突出表面的负凹凸透镜G1、用作用于将光径偏转90度的反射组件的矩形棱镜G2、和正双凸透镜G3形成。
第二透镜组GR2由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的负双凹透镜G4、正双凸透镜G5、和负双凹透镜G6形成。
第三透镜组GR3由正双凸透镜G7形成。
第四透镜组GR4由通过联结正双凸透镜G8和具有面对像侧的突出表面的负凹凸透镜G9而获得的成对透镜形成。
第五透镜组GR5由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的负双凹透镜G10和正双凸透镜G11形成。
第六透镜组GR6由正双凸透镜G12形成。
在第六透镜组GR6和像平面IMG之间安排滤波器FL。
孔径光阑S被安排在第三透镜组GR3的附近和物侧。
在变焦操作中，第二透镜组GR2、第四透镜组GR4和第六透镜组GR6是可移动透镜组，而第一透镜组GR1、第三透镜组GR3、和第五透镜组GR5是固定透镜组。
表格21示出了其中将特定值代入第六示例中的变焦镜头6中的数值示例6中的透镜数据。
表格21
  表面编号(r)   曲率半径   表面间距离   折射率   Abbe数目
  1   54.6784   0.500   1.92290   20.88
  2(ASP)   10.8661   1.800
  3   ∞   8.314   1.90370   31.31
  4   ∞   0.100
  5(ASP)   10.2696   2.717   1.72900   54.04
  6   -18.9299   (D6)
  7(ASP)   -13.6863   0.450   1.85130   40.10
  8(ASP)   4.6553   0.523
  9   10.4274   1.072   1.94590   17.98
  10   -34.4761   0.101
  11   -33.2720   0.400   1.88300   40.80
  12(ASP)   8.7240   (D12)
  13(孔径光阑)   ∞   0.100
  14(ASP)   11.9405   1.112   1.59200   67.02
  15(ASP)   -14.8958   (D15)
  16(ASP)   10.9084   2.512   1.49710   81.56
  17   -7.3938   0.400   1.84670   23.78
  18   -10.0707   (D18)
  19   -12.6725   0.400   1.90370   31.31
  20   10.9057   1.314
  21   16.9415   1.512   1.51680   64.20
  22   -31.3909   (D22)
  23   21.8531   3.000   1.49710   81.56
  24(ASP)   -7.3575   (D24)
  25   ∞   0.500   1.55670   58.56
  26   ∞   1.000
在变焦镜头6中，以下表面是非球面表面：第一透镜组GR1中的负透镜G1的像侧表面(第二表面)、第一透镜组GR1中的正透镜G3的物侧表面(第五表面)、第二透镜组GR2中的负透镜G4的两个表面(第七和第八表面)、第二透镜组GR2中的负透镜G6的像侧表面(第十二表面)、第三透镜组GR3中的正透镜G7的两个表面(第十四和第十五表面)、第四透镜组GR4中的正透镜G8的物侧表面(第十六表面)、以及第六透镜组GR6中的正透镜G12的像侧表面(第二十四表面)。表格22示出了数值示例6中的非球面表面的第四、第六、第八、和第十非球面系数A、B、C、D以及圆锥常数k。
表格22
  κ   A   B   C   D
  第2表面   0.00000E+00   -3.86820E-05   1.18952E-06   2.14546E-08   -3.29656E-11
  第5表面   0.00000E+00   -2.35626E-04   -6.54449E-07   1.35924E-10   -5.48842E-11
  第7表面   0.00000E+00   5.74895E-04   -1.09269E-05   -2.20414E-08   0.00000E+00
  第8表面   0.00000E+00   -6.53856E-04   1.34712E-07   6.98626E-10   0.00000E+00
  第12表面   0.00000E+00   -1.05427E-03   -2.10247E-05   -2.30224E-06   0.00000E+00
  第14表面   0.00000E+00   -4.22202E-04   -3.86730E-06   -5.56719E-09   0.00000E+00
  第15表面   0.00000E+00   -1.38809E-04   -4.80069E-06   0.00000E+00   0.00000E+00
  第16表面   0.00000E+00   -2.99847E-04   4.78560E-07   -3.75398E-08   -5.58327E-11
  第24表面   0.00000E+00   8.04365E-04   -7.12564E-06   1.66126E-07   0.00000E+00
表格23示出了数值示例6中的广角端状态(f＝4.37)、中间焦距状态(f＝11.52)、和望远端状态(f＝32.26)下的光圈数Fn0和视角的一半ω。
表格23
Figure BDA0000045902230000331
在变焦镜头6中，当在广角端状态和望远端状态之间改变放大率时，以下表面间距离改变：第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的表面间距离D6、第二透镜组GR2和孔径光阑S之间的表面间距离D12、第三透镜组GR3和第四透镜组GR4之间的表面间距离D15、第四透镜组GR4和第五透镜组GR5之间的表面间距离D18、第五透镜组GR5和第六透镜组GR6之间的表面间距离D22、以及第六透镜组GR6和滤波器FL之间的表面间距离D24。表格24示出了数值示例4中的广角端状态(f＝4.37)、中间焦距状态(f＝11.52)、和望远端状态(f＝32.26)下的可变表面间距离。
表格24
Figure BDA0000045902230000332
Figure BDA0000045902230000341
图22到24示出了其中在数值示例6中无限点开始聚焦的状态下的像差图。图22示出了广角端状态(f＝4.37)下的像差图。图23示出了中间焦距状态(f＝11.52)下的像差图。图24示出了望远端状态(f＝32.26)下的像差图。
在图22到24的像场弯曲图中，实线代表径向像平面中的值，而虚线代表切向像平面中的值。
这些像差图清楚示出了，在数值示例6中已按照令人满意的方式校正了像差并已实现了卓越的成像性能。
[用于变焦镜头的条件方程中的值]
将对用于根据本发明的示例的变焦镜头的条件方程中的值进行描述。
表格25示出了用于变焦镜头1到6的条件方程(1)到(6)中的值。
表格25
Figure BDA0000045902230000351
如表格25中清楚示出的，变焦镜头1到6被配置为满足条件方程(1)到(6)。
[成像设备的配置]
根据本发明实施例的成像设备中的变焦镜头包括包括将光径偏转90度的反射组件并具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、作为第四透镜组和随后透镜组安排的具有负折射率的至少一个透镜组和具有正折射率的至少一个透镜组。所述第一到第三透镜组以及第四和随后透镜组按照从物侧朝向像侧的顺序排列，
根据本发明实施例的成像设备中的该变焦镜头进一步包括在该第三透镜组附近安排的孔径光阑，当从广角端状态向望远端状态执行变焦时，上述透镜组如下移动：第一透镜组固定；第二透镜组朝向像侧移动；而第四透镜组朝向物侧移动。
根据本发明实施例的由此配置的成像设备提供了以下有利效果。
首先，在第三透镜组附近安排孔径光阑，并且安排正第一透镜组、负第二透镜组、正第三透镜组、以及作为第四透镜组和随后透镜组的具有负折射率的至少一个透镜组和具有正折射率的至少一个透镜组。所以可以在孔径光阑的物侧和像侧分别安排至少一个正透镜组和至少一个负透镜组。结果，折射率的布置几乎相对于孔径光阑对称，并且可按照令人满意的方式来校正往往在广角端状态下发生的负歪曲像差。所以可以在广角端实现例如75度或更大的较宽视角。
第二，当从广角端状态向望远端状态执行变焦时，第二透镜组朝向像侧移动并且第四透镜组朝向物侧移动，由此第二和第四透镜组可承担按照充分平衡的方式改变放大率的担子，并且可适当地设置每一可移动透镜组的移动量。由此可降低光学系统的尺寸。
第三，在变焦期间固定的第一透镜组提供防水和防尘能力，并允许简化圆筒配置。
第四，由于在广角端状态下视角大，所以穿过第一和第二透镜组的轴外光通量远离光轴。通过安排彼此接近的第一和第二透镜组，可使得穿过第一透镜组的轴外光通量不太发散。
第五，当在广角端状态朝着望远端状态改变的同时改变透镜位置设置时，视角变小，并且穿过第一和第二透镜组的轴外光通量朝着光轴偏移，因为第二透镜组和孔径光阑之间的距离减小。可使用穿过第一和第二透镜组的轴外光通量的高度的改变，来按照令人满意的方式来降低当改变透镜位置设置时发生的轴外像差的改变量。
根据本发明实施例的成像设备中的变焦镜头满足以下条件方程(1)：
(1)1＜(R1B+R21A)/(R1B-R21A)＜20
其中R1B代表第一透镜组中与像平面最接近的表面的曲率半径，而R21A表示第二透镜组中与物平面最接近的表面的曲率半径。
条件方程(1)定义了第一和第二透镜组之间的空气透镜的优选形状，使得提供预定光学性能。
当条件方程(1)的值小于其下限时，第一透镜组中与像平面最接近的表面的曲率半径增加。在该情况下，广角端的歪曲像差沿着负方向增加，并且难以按照令人满意的方式校正望远端的像散和其他轴外像差。
相反，当条件方程(1)的值大于其上限时，第一透镜组中与像平面最接近的表面的曲率半径和第二透镜组中与物平面最接近的表面的曲率半径之间的差变得太小，并且难以按照令人满意的方式校正广角端的像散和其他轴外像差以及望远端的球面和彗星像差。
当变焦镜头满足条件方程(1)时，可以按照令人满意的方式校正广角端的轴外像差以及望远端的球面和彗星像差。
条件方程(1)的下限和上限更优选地分别为2和10。
根据本发明实施例的这样配置的变焦镜头可提供广角端状态下的从大约75到85度的视角、从大约5到8的变倍比、以及广角端状态下的从大约3.4到3.7的光圈数，由此可在确保宽视角的同时实现紧凑尺寸、高变倍比、和高性能。
[成像设备的实施例]
图25示出了根据本发明实施例的作为成像设备的数字相机的框图。
成像设备(数字相机)100包括负责成像能力的相机块10、对捕获的图像信号执行模数变换和其他信号处理的相机信号处理器20、和记录并再现图像信号的图像处理器30。成像设备100还包括显示所捕获的图像和其他信息的LCD(液晶显示器)40、向和从存储卡1000写入和读取图像信号的R/W(读取器/写入器)50、以及控制整个成像设备的CPU(中央处理单元)60。成像设备100还包括由必要时用户操作的各种开关和其他组件形成的输入单元70、以及控制并驱动相机块10中安排的透镜的透镜驱动控制器80.
相机块10由包括变焦镜头11(本发明所应用到的任何变焦镜头1、2、3、4、5和6)的光学系统和诸如CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)器件的成像装置12形成。
相机单一处理器20将来自成像装置12的输出信号变换为数字信号，执行噪声去除和图像质量校正，将数字信号变换为亮度/色差信号，并执行其他信号处理。
图像处理器30基于预定图像数据格式对图像信号执行压缩编码和解压缩解码，执行例如分辨率变换的数据格式变换，并执行其他图像处理。
LCD 40具有显示各种数据(诸如通过输入单元70的用户操作和捕获的图像)的功能。
R/W 50向存储卡1000写入图像处理器30所编码的图像数据并读取该存储卡1000上记录的图像数据。
CPU 60起到控制成像设备100中提供的电路块的控制处理器的作用，并基于例如来自输入单元70的指令输入信号来控制每一电路块。
输入单元70由例如用于快门操作的快门释放按钮和用于选择动作模式的选择开关形成，并向CPU 60输出根据用户操作的指令输入信号。
透镜驱动控制器80基于来自CPU 60的控制信号来控制驱动变焦镜头11中的透镜的马达或任何其他致动器(未示出)。
存储卡1000是例如可向与R/W 50相连的卡槽附着并从其分离的半导体存储器。
接下来将描述成像设备100的动作。
在成像待令状态下，在CPU 60的控制下，相机块10所捕获的图像信号通过相机单一处理器20被输出到LCD 40并作为穿过相机的图像而显示在LCD 40上。当从输入单元70输入变焦指令输入信号时，CPU 60向透镜驱动控制器80输出控制信号，并在透镜驱动控制器80的控制下移动变焦镜头11中的预定透镜。
当响应于来自输入单元70的指令输入信号来操作相机块10中的快门(未示出)时，相机信号处理器20向图像处理器30输出捕获的图像信号，图像处理器30对图像信号执行压缩编码并将编码后的图像信号变换为按照预定数据格式表达的数字数据。变换后的数据被输出到R/W 50，R/W 50将该数据写入到存储卡1000.
例如如下执行聚焦：当输入单元50中的快门释放按钮被半压或全压用于记录(成像)时，透镜驱动控制器80基于来自CPU 60的控制信号来移动变焦镜头11中的预定透镜。
为了再现该存储卡1000上记录的图像数据，响应于通过输入单元70执行的用户操作通过R/W 50从该存储卡1000读取预定图像数据。图像处理器30对读取的图像数据执行解压缩解码，并然后将要再现的图像信号输出到LCD 40并作为再现后的图像显示。
尽管已参考其中在数字相机中合并成像设备的情况描述了以上实施例，但是其中合并了成像设备的设备不限于数字相机。成像设备可广泛用作诸如数字摄像机、装配有相机的移动电话、和装配有相机的PDA(个人数字助理)的例如数字输入/输出设备中的相机单元。
上述实施例中示出的组件的形状和值仅作为用于实现本发明的示例而呈现，并不应该用于按照限制的含义来解释本发明的技术内容。
本申请包括与2010年2月5日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2010-024212中公开的内容相关的主题，通过引用由此合并其全部内容。
本领域技术人员应理解的是，可以取决于设计需求和其他因素，而进行各种修改、组合、子组合和替换，只要它们落入所附权利要求或其等效的范围内即可。

Claims (13)

1.一种变焦镜头，包括：
第一透镜组，包括将光径偏转90度的反射组件，并具有正折射率；
第二透镜组，具有负折射率；
第三透镜组，具有正折射率；
作为第四透镜组和随后透镜组安排的具有负折射率的至少一个透镜组和具有正折射率的至少一个透镜组，
所述第一到第三透镜组以及第四和随后透镜组按照从物侧朝向像侧的顺序排列；和
在该第三透镜组附近安排的孔径光阑，
其中当从广角端向望远端执行变焦时，第一透镜组固定，第二透镜组朝向像侧移动，而第四透镜组朝向物侧移动，并且
该变焦镜头满足以下条件方程(1)
(1)1＜(R1B+R21A)/(R1B-R21A)＜20
其中R1B代表第一透镜组中与像平面最接近的表面的曲率半径，而R21A代表第二透镜组中与物平面最接近的表面的曲率半径。
2.根据权利要求1的变焦镜头，
其中该第一透镜组由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的具有面对物侧的突出表面的负凹凸透镜、反射组件、和正透镜形成。
3.根据权利要求1的变焦镜头，
其中该第二透镜组由按照从物侧朝向像侧的顺序排列的第一部分组和第二部分组形成，
该第一部分组由负双凹透镜形成，并且
该第二部分组由包括正透镜的一个或两个透镜形成。
4.根据权利要求3的变焦镜头，
其中该变焦镜头满足以下条件方程(2)
(2)-10＜(R21B+R22A)/(R21B-R22A)＜0
其中R21B代表第二透镜组中的第一部分组中的与像平面最接近的表面的曲率半径，而R22A代表第二透镜组中的第二部分组中的与物平面最接近的表面的曲率半径。
5.根据权利要求1的变焦镜头，
其中该变焦镜头满足以下条件方程(3)
(3)0＜D12t/ft＜0.4
其中D12t代表在望远端从第一透镜组中与像平面最接近的表面的顶点到第二透镜组中与物平面最接近的表面的顶点的距离，而ft代表在望远端整个透镜系统的焦距。
6.根据权利要求1的变焦镜头，
其中在最接近该像平面的位置处安排的透镜组具有正折射率。
7.根据权利要求1的变焦镜头，
其中在最接近该物平面的位置处在第三透镜组中安排双凸透镜。
8.根据权利要求1的变焦镜头，
其中该第四透镜组由单一透镜或成对透镜形成。
9.根据权利要求1的变焦镜头，
其中在变焦操作期间沿着光轴方向移动除了第四透镜组之外的、第三透镜组的下游透镜组之一。
10.根据权利要求3的变焦镜头，
其中该变焦镜头满足以下条件方程(4)
(4)0.1＜|f21/(fw×ft)1/2|＜1.5
其中f21代表第二透镜组中的第一部分组的焦距，fw代表广角端的整个透镜系统的焦距，而ft代表望远端的整个透镜系统的焦距。
11.根据权利要求2的变焦镜头，
其中该变焦镜头满足以下条件方程(5)：
(5)0.1＜|f12/(fw×ft)1/2|＜1.5
其中f12代表第一透镜组中安排在该反射组件的像侧的正透镜的焦距，fw代表广角端的整个透镜系统的焦距，而ft代表望远端的整个透镜系统的焦距。
12.根据权利要求2的变焦镜头，
其中该变焦镜头满足以下条件方程(6)：
(6)0.5＜|f11/(fw×ft)1/2|＜2.0
其中f11代表第一透镜组中安排在该反射组件的物侧的负凹凸透镜的焦距，fw代表广角端的整个透镜系统的焦距，而ft代表望远端的整个透镜系统的焦距。
13.一种成像设备，包括：
变焦镜头；和
成像装置，用于将该变焦镜头所形成的光学图像变换为电信号，
其中该变焦镜头包括包括将光径偏转90度的反射组件并具有正折射率的第一透镜组、具有负折射率的第二透镜组、具有正折射率的第三透镜组、作为第四透镜组和随后透镜组安排的具有负折射率的至少一个透镜组和具有正折射率的至少一个透镜组，所述第一到第三透镜组以及第四和随后透镜组按照从物侧朝向像侧的顺序排列，
该变焦镜头进一步包括在该第三透镜组附近安排的孔径光阑，
当从广角端状态向望远端状态执行变焦时，第一透镜组固定，第二透镜组朝向像侧移动，而第四透镜组朝向物侧移动，并且
该变焦镜头满足以下条件方程(1)
(1)1＜(R1B+R21A)/(R1B-R21A)＜20
其中R1B代表第一透镜组中与像平面最接近的表面的曲率半径，而R21A代表第二透镜组中与物平面最接近的表面的曲率半径。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105572687A (zh) * 2015-12-11 2016-05-11 中国测绘科学研究院 一种基于车载激光雷达点云制作建筑物数字线划图的方法
CN106464787A (zh) * 2014-06-20 2017-02-22 高通股份有限公司 用于折叠式光学阵列相机的自动聚焦
CN106597650A (zh) * 2015-10-14 2017-04-26 三星电机株式会社 光学成像系统
CN116500587A (zh) * 2023-06-25 2023-07-28 成都量芯集成科技有限公司 可调激光测距系统

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5796973B2 (ja) * 2011-03-10 2015-10-21 オリンパス株式会社 レンズ系またはそれを備えた撮像装置
JP5750640B2 (ja) * 2011-09-29 2015-07-22 オリンパス株式会社 ズームレンズ及びそれを備える撮像装置
JP5907616B2 (ja) 2012-03-21 2016-04-26 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP5959294B2 (ja) * 2012-04-27 2016-08-02 オリンパス株式会社 ズームレンズを備えた撮像装置
JP5884688B2 (ja) * 2012-09-11 2016-03-15 ソニー株式会社 結像レンズおよび撮像装置
JP5997992B2 (ja) * 2012-09-25 2016-09-28 Hoya株式会社 撮像装置
JP5997993B2 (ja) * 2012-09-25 2016-09-28 Hoya株式会社 撮像装置
JP6406870B2 (ja) * 2014-05-08 2018-10-17 キヤノン株式会社 光学系及びそれを有する撮像装置
CN104199176B (zh) * 2014-09-19 2016-06-08 湖南文理学院 一种用于监控系统的超大视场镜头
CN109791273B (zh) * 2016-10-07 2021-11-09 株式会社尼康 变倍光学系统以及光学设备
JP6742977B2 (ja) * 2017-12-21 2020-08-19 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
CN109884779B (zh) * 2019-03-15 2023-10-27 广东奥普特科技股份有限公司 一种低畸变镜头
CN116027530B (zh) * 2023-03-29 2023-06-30 深圳市东正光学技术股份有限公司 光学成像系统及光学镜头

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1677134B1 (en) * 2004-12-28 2015-07-01 Konica Minolta Opto, Inc. Zoom lens and image pickup apparatus
JP4853764B2 (ja) * 2005-09-29 2012-01-11 コニカミノルタオプト株式会社 ズームレンズ
JP5352990B2 (ja) * 2007-11-22 2013-11-27 株式会社リコー ズームレンズおよびカメラ装置および携帯情報端末装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106464787A (zh) * 2014-06-20 2017-02-22 高通股份有限公司 用于折叠式光学阵列相机的自动聚焦
CN106464787B (zh) * 2014-06-20 2019-11-19 高通股份有限公司 用于折叠式光学阵列相机的自动聚焦
CN106597650A (zh) * 2015-10-14 2017-04-26 三星电机株式会社 光学成像系统
US10386615B2 (en) 2015-10-14 2019-08-20 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Optical imaging system having prism, reflecting member, fixed lens groups, and movable lens groups
CN106597650B (zh) * 2015-10-14 2020-10-16 三星电机株式会社 光学成像系统
CN111948790A (zh) * 2015-10-14 2020-11-17 三星电机株式会社 光学成像系统
US11079572B2 (en) 2015-10-14 2021-08-03 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Optical imaging system having prism, fixed lens groups, movable lens groups and correction lens group
CN114911038A (zh) * 2015-10-14 2022-08-16 三星电机株式会社 光学成像系统
CN105572687A (zh) * 2015-12-11 2016-05-11 中国测绘科学研究院 一种基于车载激光雷达点云制作建筑物数字线划图的方法
CN116500587A (zh) * 2023-06-25 2023-07-28 成都量芯集成科技有限公司 可调激光测距系统
CN116500587B (zh) * 2023-06-25 2023-08-22 成都量芯集成科技有限公司 可调激光测距系统

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