CN102621674B - 变焦镜头、照相机以及携带型信息终端装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变焦镜头、照相机以及携带型信息终端装置，其提供一种包括四组镜片的小型镜头，该镜头广角时的半视角为38度以上，变倍比为10倍以上，分解能对应1000万～1500万像素的摄像元件。镜头中从物方起依次设置折射能力为正·负·正·正的四组镜片组G1～G4，G2和G3间设有光圈，从广角向望远变倍时，G1和G2间距增大，G2和G3间距减小，G1和G3在望远时向比广角时更接近物方的位置移动，G2中从物方起依次设置第一和第二负镜片以及正镜片，第一负镜片成像一侧的凹面曲率大于物方一侧的凹面曲率，第二负镜片成像一侧为凹面，正镜片物方一侧为凸面，第二负镜片与正镜片之间隔着空气间隙，并满足条件式(1)。

Description

变焦镜头、照相机以及携带型信息终端装置

技术领域

本发明涉及变焦镜头、照相机以及携带型信息终端装置。

背景技术

近年来，对已经广泛普及的数码相机要求进一步提高画质以及实现小型化。为此，数码相机的摄影镜头需要采用小型而且高性能的变焦镜头。

关于变焦镜头的小型化，其关键不但在于缩短使用时的镜头全长(从最接近被摄体一方的镜片表面到成像面之间的距离)，而且还在于减小各组镜片组的厚度以抑制收纳时的镜头全长。

另一方面，数码相机性能的提高需要整个变焦区域的分辨率至少能够对应1000万～1500万像素的摄像元件。

此外，还存在变焦镜头广角化要求，要求半视角达到38度左右，即半视角38度相当于以35mm银盐照相机换算时的焦距大约为28mm。

进而，要求尽可能提高变倍率。通常，变焦镜头若具有相当于以35mm的银盐照相机换算时的焦距约为28～200mm(大致为7.1倍)的变倍率，便足以良好地实行各种摄影，但是，近年来越来越多的用户要求相当于以35mm银盐照相机换算的焦距约为28～300mm(10.7倍)的变倍率。

在数码相机用的变焦镜头中，适用于高变倍的镜头类型结构如下，即从物方向成像一侧依次设置具有正折射能力的第一镜片组、具有负折射能力的第二镜片组、具有正折射能力的第三镜片组、以及具有正折射能力的第四镜片组，而且在从广角望远变倍时，第一镜片组和第二镜片组之间的距离增大，第二镜片组和第三镜片组之间的距离减小，第三镜片组和第四镜片组之间的距离发生变化。

为了实现广角及高变倍，再加之小型化，这类镜头优选构成为在从广角向望远变倍时，移动第一镜片组，使得望远位置比广角位置更接近物方。也就是说，通过使得广角时的镜头全长小于望远时的镜头全长，来抑制第一镜片组的大型化，同时获得足够的广角。

第二镜片组以三片镜片构成，从物方起依次构成为负镜片、负镜片以及正镜片，不但能够保持像差补偿能力不变，而且将第二镜片的主点位置设定到后方即成像一侧，既抑制了望远时的最大长度，又有助于变焦镜头获得高变倍。

在具有正、负、正、正折射能力分布的这类变焦镜头中，存在专利文献1至4公开了以下结构，即第一镜片组和第三镜片组位于望远时被移动到比广角时更接近物方的位置，而且，在第二镜片组中从物方一侧开始向成像方一侧依次设置：第一负镜片，其成像方一侧的凹面曲率大于物方一侧的凹面曲率；第二负镜片，成像方一侧为凹面；正镜片，物方一侧为凸面，第二负镜片与正镜片之间存在空气间隔。

其中，专利文献1公开的变焦镜头在广角时的半视角较大，为38度，但是倍比却只有3倍左右，无法满足近年来高变倍比的要求。

专利文献2和3公开的变焦镜头在广角时的焦距相当于换算为35mm银盐照相机时的约35mm，视角大小不够充分。另外，专利文献4公开的变焦镜头的变倍比大约为5倍，亦无法满足近年来的高变倍比要求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种变焦镜头，该变焦镜头在广角时具有充分大的半视角，大约可达到38度以上，与此同时，变倍比为10倍以上，还能够进行良好的色差补偿，不但小型，而且具有与1000万～1500万像素的摄像元件相对应的分辨率。

本发明的变焦透镜构成如下，从物方一侧开始向成像方一侧依次设置具有正折射能力的第一镜片组、具有负折射能力的第二镜片组、具有正折射能力的第三镜片组、以及具有正折射能力的第四镜片组，第二镜片组和第三镜片组之间设有光圈，在从广角向望远变倍时，第一镜片组和第二镜片组之间的距离增大，第二镜片组和第三镜片组之间的距离减小，第一镜片组以及第三镜片组在望远时向比广角时更接近物方的位置移动。

本发明的变焦镜头具有以下特征。

(1)本发明的一个方面是提供一种变焦镜头，该变焦镜头首先在所述第二镜片组中从物方一侧开始向成像方一侧依次设置第一负镜片、第二负镜片、正镜片，该第一负镜片中位于成像方一侧的凹面的曲率大于物方一侧的凹面的曲率，该第二负镜片中位于成像方一侧的面为凹面，该正镜片中位于物方一侧的面为凸面，该第二负镜片与该正镜片之间隔着空气间隙。

其次，该第二负镜片的第二面的曲率半径r22和所述正镜片的第一面的曲率半径r31、以及第二负镜片的部分分散比P_g，F2和正镜片的材料的部分分散比P_g，F3之间满足下式(1)，0＜(1/r22-1/r31)/(P_g，F2-P_g，F3)＜2.00    (1)，

其中，部分分散比以P_g，F＝(n_g-n_F)/(n_F-n_C)来定义，n_g、n_F、n_C分别为镜片材料的g线、F线、C线的折射率。

(2)在上述(1)所述的变焦镜头中，优选所述第二镜片组内的所述第一负镜片至少具有一面为非球面。

(3)在上述(1)或(2)所述的变焦镜头中，优选所述第二镜片组的焦距f2和所述第三镜片组的焦距f3之间满足下式(2)表示的关系，0.5＜|f2|/f3＜0.85  (2)

(4)在上述(1)所述的变焦镜头中，优选在所述第三镜片组中设置结合镜片，该结合镜片的物方一侧为正镜片，成像方一侧为负镜片，所述物方一侧的正镜片的成像方一侧的曲率半径r_3R和整个系统位于广角时的焦距f_W之间满足以下式(3)表示的关系，1.5＜|r_3R|/f_W＜4.0  (3)。

(5)在上述(4)所述的变焦镜头中，优选所述第三镜片组中位于物方一侧的正镜片的材料的阿贝数vd31和部分分散比P_g，F31分别满足以下式(4)和式(5)表示的关系，65.0＜vd31＜85.0  (4)、0.536＜P_g，F31＜0.550  (5)。

(6)在上述(1)所述的变焦镜头中，优选所述第一镜片组的焦距f1和整个系统位于广角时的焦距f_W之间满足以下式(6)表示的关系，5.0＜f1/f_W＜8.0(6)。

(7)在上述(1)所述的变焦镜头中，优选从广角向望远变倍时所述第一镜片组的总移动量X1和整个系统位于望远时的焦距f_T之间满足以下关系(7)，0.10＜X1/f_T＜0.35  (7)。

(8)在上述(1)所述的变焦镜头中优选从广角向望远变倍时所述第三镜片组的总移动量X3和整个系统位于望远时的焦距f_T之间满足以下关系(8)，0.10＜X3/f_T＜0.30   (8)。

(9)在上述(1)所述的变焦镜头中，优选所述第二镜片组在从广角向望远变倍时的总移动量X2和所述第三镜片组在从广角向望远变倍时的总移动量X3之间满足以下关系(9)，0.50＜|X2|/X3＜1.20  (9)。

(10)在上述(1)所述的变焦镜头中，优选在以摄像元件读取该变焦镜头拍摄的图像的信息装置中，对经过摄像元件信息化后的图像数据实行电子处理，以对该图像的奇变实行补偿。

(11)本发明的另一个方面是提供一种照相机，其特征在于，用(1)～(9)中任意一项所述的变焦镜头作为摄影用光学系统。

(12)本发明的另一种照相机的特征在于，具备用摄像元件读取变焦镜头拍摄的图像的读取功能，并用(1)～(10)中任意一项所述的变焦镜头作为摄影用光学系统。

(13)本发明还提供一种携带型信息终端装置，其特征在于用(1)～(10)中任意一项所述的变焦镜头作为照相机功能部的摄影用光学系统。

其中，上述(12)的照相机和(13)所述的携带型信息终端装置尤其适于使用上述(10)所述的变焦镜头。

类似本发明的、具有正·负·正·正四组镜片组的变焦镜头通常主要以第二镜片组构成所谓的变倍件，承担变倍。

而在本发明的变焦镜头中，第三镜片组也分担变倍，用以减轻第二镜片组的负担，确保伴随广角化及高变倍所造成的逐渐减少的像差补偿的自由度。

另外，在从广角向望远变倍时，第一镜片组向物方一侧大幅度移动，减小位于广角时通过第一镜片组的光线高度，抑止伴随广角化而带来的第一镜片组的大型化，同时还确保望远时第一镜片组和第二镜片组之间的距离，实现长焦点化。

在从广角向望远变倍时，第一镜片组和第二镜片组之间的距离增大，第二镜片组和第三镜片组之间的距离减小，第二和第三镜片组的倍率绝对值均得以增加，同时对变倍发挥作用。

如上所述，第二镜片组中在一对负镜片·正镜片的物方一侧设置色差补偿最低限度所需要的一片镜片，以相对数量较少的三片镜片来确保像差补偿能力，使得第二镜片组主点位置能够进一步接近成像面。

将第二镜片组的主点位置设定在更接近成像方一侧有利于缩短望远时的镜头全长。

将位于第二镜片组前方的镜片的第二面设为位于成像方一侧并具有更大曲率的凹面，对球面像差、彗星像差、以及弧矢像面弯曲的补偿有效。

构成第二镜片组的三片镜片之间相互隔着空气间隙，有助于有效使用镜片之间的空气镜片，对提高像差补偿能力有效。

将第二镜片组中的第二负镜片和正镜片设定为，使得第二负镜片中成像方一侧的面的曲率和位于成像方一侧的正镜片中物方一侧的面的曲率之间的差值、与该第二负镜片和正镜片各自材料的部份分散比的差值之间的比满足条件式(1)，有利于球面像差和轴向色差的良好补偿。

如果超过条件式(1)的上限值，则在第二负镜片中位于成像方一侧的面的凹面形状和正镜片中位于物方一侧的凸面形状之间发生相对偏心(光轴不一致)的情况下，性能将会出现大幅度下降，从而需要增大整个光学系统用以减轻相对偏心造成的性能下降，为此有碍于整个光学系统的小型化。

超过条件式(1)的上限值还会造成所述第二负镜片和位于成像方一侧的正镜片各自材料的部份分散比之间的差值减小，从而不能充分补偿色差的二次特性成分，轴向色差将会影响到整个画面。

而如果低于条件式(1)的下限值，则第二负镜片中位于成像方一侧的面的凹面形状和正镜片中位于物方一侧的凸面形状的曲率之间的差值减小，这些面上的折射能力减小，尤其容易发生球面补偿不充分，难以实现整个光学系统的小型化。

条件式(1)的参数进一步优选为满足条件式(1A)，0.2＜(1/r22-1/r31)/(P_g，F2-P_g，F3)＜0.6，条件式(1A)的范围比条件式(1)的范围狭窄。

上述本发明(2)的变焦镜头中，第二镜片组内的第一负镜片至少有一面为非球面，有利于提高本发明(1)的变焦镜头的性能。

在这类变焦镜头中，作为主要变倍镜片组的第二镜片组中离开光圈最远的第一负镜片上至少有一面为非球面，不但能够对包括像面弯曲在内的各种像差保持良好的补偿，而且还能够促进小型化。

满足本发明(3)的条件式(2)有利于进一步提高变焦镜头的性能。

条件式(2)决定了主要起变倍作用的第二镜片组和主要起成像作用且同时辅助性地起变倍作用的第三镜片组之间的折射能力之差，因此，当小于条件式(2)的下限值时，第二镜片组的折射能力相对过大，而如果超过上限值，则第三镜片组的折射能力将变得相对过大。不论在哪一种情况下，随着变倍发生的像差变动均容易变大。

条件式(2)的参数进一步优选为满足条件式(2A)，0.60＜|f2|/f3＜0.75，条件式(2A)的范围比条件式(2)的范围狭窄。

为了获得良好的像差补偿，可使得第三镜片组中位于最接近物方的正镜片满足条件式(3)。

如果小于条件式(3)的下限值，则第三镜片组中最接近物方的正镜片中位于物方一侧的镜面曲率增大，容易发生球面像差补偿过剩，而如果超过上限值，则该正镜片中位于物方一侧的镜面曲率减小，容易发生球面像差补偿不足。

进而，如果落在条件式(3)的范围以外，则彗星像差与球面像差相同，也难以达到平衡，轴外周围部分容易发生外向性或内向性彗星像差。

[0039]

条件式(3)的参数进一步优选为满足条件式(3A)，1.8＜|r_3R|/f_W＜3.0，条件式(3A)的范围比条件式(3)的范围狭窄。

第三镜片组内最接近物方的正镜片的材料满足上述条件式(4)和(5)，有助于获得更好的像差补偿。

无论是小于条件式(4)还是条件式(5)的下限值，像差的二次特征成分的色差补偿都将不够充分，而超过条件式(4)或(5)上限值的玻璃材料不存在，即便存在这样的材料，也会因价格过于昂贵而不可能被采纳为候选材料。

优选满足上述条件式(6)，用以不但能够良好地补偿其他像差，而且有利于整个光学系统得小型化。

如果小于条件式(6)的下限值，则第一镜片组的合成折射能力增强，而且第二镜片组的成像倍率接近等倍，变倍效率提高。此时虽然有利于提高变倍倍率，但是第一镜片组被要求其中的各片镜片具有较大的折射能力，尤其会使得望远时的色差进一步恶化。进而，还将增加第一镜片组厚度以及直径，尤其不利于收纳时的小型化。

而如果超过条件式(6)的上限值，则不但第一镜片组的合成折射能力降低，而且减小第二镜片组对变倍所起的作用，难以提高变倍倍率。

本发明(7)中的条件式(7)有关于对广角化和长焦距化起到关键作用的第一镜片组的移动量，满足条件式(7)可得到充分的像差补偿。

如果小于条件式(7)，则第一镜片组的移动量减小，第二镜片组的移动量范围受到限制，为此减小第二镜片组对变倍所起的作用，使第三镜片组的负担增加，或者不得不增强第一镜片组以及第二镜片组的折射能力。

总之，小于条件式(7)的下限值不但会引起各种像差恶化，而且将增大广角时的镜片全长，致使通过第一镜片组的光线高度增大，造成第一镜片组大型化。

而如果超过条件式(7)的上限值，则第一镜片组的移动量增加，使得广角时镜片全长变得过短或望远时的镜片全长变得过大。

广角时镜片全长过短，会使得第三镜片组的移动范围受到限制，减小第三镜片组对变倍所起的作用，难以实行整体上的像差补偿。

望远时镜片全长过长，不但会妨碍长度方向的小型化，而且为了确保望远时的周围进光量，必然会引起径向尺寸增加，或者容易发生因镜头倾斜等制造误差所带来的图像性能下降。

条件式(7)的参数进一步优选为满足条件式(7A)，0.15＜X1/f_T＜0.30，条件式(7A)的范围比条件式(7)的范围狭窄。

本发明(8)的条件式(8)有关于与第二镜片组同时起变倍作用的第三镜片组的移动量。该条件式的参数如果小于下限值，则第三镜片组的移动量减小，第三镜片组对变倍所起的作用减小，从而使第二镜片组的负担增加，或者有必要增强第三镜片组的折射能力。总之，小于下限值将造成各种像差的恶化。

如果超过条件式(8)的上限制，则第三镜片组的移动量增大，而为了确保该移动量，必须增加广角时的镜片全长，这将致使通过第三镜片组的光线高度增大，造成第三镜片组大型化。

条件式(8)的参数进一步优选为满足条件式(8A)，0.14＜X3/f_T＜0.20，条件式(8A)的范围比条件式(8)的范围狭窄。

本发明(9)的条件式(9)用于限定第二镜片组的移动量和与该第二镜片组同时起变倍作用的第三镜片组的移动量之间的比，如果小于条件式(9)的下限值，则第二镜片组的移动量相对减小，第二镜片组对变倍所起的作用减小。

为此会增加第三镜片的负担，或者需要增加第二镜片组的折射能力，总之，小于下限值将造成各种像差的恶化。

而如果超过条件式(9)的上限值，则第三镜片组的移动量减小，第三镜片组对变倍所起的作用减小，造成增加第二镜片组的负担或者需要增强第三镜片组的折射能力，总之，超过上限值将造成各种像差的恶化。

另一方面，超过条件式(9)的上限值还会使得第二镜片组的移动量增大，广角时的光学全长增加，这将不利于照相机整体的小型化或照相机启动时间(从收纳状态移动到摄影状态所要的时间)的缩短。

条件式(9)的参数进一步优选为满足条件式(9A)，0.65＜|X2|/X3＜1.10，条件式(9A)的范围比条件式(9)的范围狭窄。

现有技术将用镜头成像的图像进一步在摄像元件的摄像面上成像，用摄像元件来对图像信息化，而后对该信息化数据实行电子处理，补偿图像中的奇变。

在实行上述奇变补偿的前提下，本发明(10)的变焦镜头允许发生电子处理补偿范围之内的奇变，除奇变以外的其它像差均能够得到良好的补偿，实现广角化并提高变倍倍率。

视角越大越容易发生奇变，为此至少在广角时，优选在包括广角和中间焦距在内的变倍区域中可以补偿奇变。用电子处理奇变可获得大约20％的补偿。

第一镜片组优选从物方一侧开始依次设置一片负镜片以及一片正镜片。具体来说，第一镜片组优选以两片镜片构成，从物方一侧开始依次设置以凸面面对物方的负弯月形镜片、以及面对物方的凸面的曲率较大的正镜片，或者在此之后再加设一片正镜片。

若要提高变倍倍率，尤其是要增加望远时的焦距时，需要加大第二至第四镜片组的合成倍率，而合成倍率的增大将使得第一镜片组中发生的像差在成像面上被放大。为此，在提高变倍倍率时必须充分减小第一镜片组中的像差，出于上述原因，优先第一镜片组具有上述结构。

第二镜片组以三片镜片构成，即从物方一侧开始依次设置负镜片、负镜片、以及正镜片，最接近物方的负镜片中面对成像方的面的曲率较大，在此之后的负镜片中面对成像方的面的曲率较大，正镜片中面对物方的面的曲率较大。该从物方一侧开始依次设置负镜片、负镜片、以及正镜片的构成，使得第二镜片组的主点能够向成像面一方移动，有助于望远时整个光学系统全长的缩短。

此时，优选第二镜片组的各片镜片满足以下条件式。

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＝1～3)表示第二镜片组中从物方一侧开始第i片镜片的材料的折射率，v2i(i＝1～3)表示第二镜片组中从物方一侧开始第i片镜片的材料的阿贝数。

根据上述条件选择玻璃种类作为第二镜片组中各片镜片的材料，可充分抑制单色差，获得良好的色差补偿。

第三镜片组优选以三片镜片构成，即从物方一侧起依次设置正镜片、正镜片、以及负镜片。在此，可如上述本发明(4)所述，将从物方一侧起第二片镜片和第三片镜片适当地粘结起来。

本发明的变焦镜头中，第四镜片组主要用于确保远心性能以及移动聚焦。为了减小镜片系统的大小，第四镜片组需要尽可能简化结构，如下述的实施例所述，优选用一片正镜片构成第四镜片组。

为了在获得良好的补偿的同时进一步促进小型化，必须采用非球面镜片，优选至少第二镜片组以及第三镜片组分别有一个以上非球型面。

尤其在第二镜片组中，若将最接近物方的第一负镜片中面对物方的面设为非球面，则伴随广角化而增大的奇变以及象散可得到有效补偿。

非球面镜片既可以采用光学玻璃或光学塑料的成型品，也可以采用在玻璃镜片表面上形成树脂薄膜将该表面形成为非球形表面(也称为混合非球面、复制成形(replica)非球面等)等镜片。

可以采用比较简单的光圈机构，可以用开口直径变倍值无关为一定值的光圈。但是，如果构成为望远时的开口直径大于广角时的开口直径，将有助于减小F值的变化。

在需要减少到达成像面的进光量时，可以减小光圈开口直径，但是优选不改变光圈直径，而是通过插入ND滤光片等来减少进光量，这样有利于防止发生衍射现象导致分辨能力下降。

本发明的效果如下。

首先如上所述，本发明用于新型变焦镜头、照相机以及携带型信息终端装置。如以下实施例所示，该变焦镜头具有上述结构，不但在广角时半视角为38度以上，具有足够大的视角，而且变倍倍率为10倍以上，并且能够充分实行像差补偿，小型且具有对应1000万至1500万像素的摄像元件的分解能。

其次，在满足本发明(2)以后的各项条件的情况下，不但在广角时半视角为38度以上，具有足够大的视角，而且变倍倍率为10倍以上，并且能够充分实行像差补偿，小型且具有对应1000万至1500万像素的摄像元件的分解能。进而，变焦镜头如若构成为如本发明(10)所述，允许发生电子处理补偿范围之内的奇变，则奇变以外的像差均能够得到更好的补偿，有利于广角化即变倍倍率的提高。

进而，搭载上述变焦镜头的照相机以及携带型信息终端装置，其性能将获得进一步提高。

附图说明

图1是显示实施例1的变焦镜头结构的示意图。

图2是显示实施例2的变焦镜头结构的示意图。

图3是显示实施例3的变焦镜头结构的示意图。

图4是实施例1的变焦镜头位于广角时的像差曲线图。

图5是实施例1的变焦镜头位于中间焦距时的像差曲线图。

图6是实施例1的变焦镜头位于望远时的像差曲线图。

图7是实施例2的变焦镜头位于广角时的像差曲线图。

图8是实施例2的变焦镜头位于中间焦距时的像差曲线图。

图9是实施例2的变焦镜头位于望远时的像差曲线图。

图10是实施例3的变焦镜头位于广角时的像差曲线图。

图11是实施例3的变焦镜头位于中间焦距时的像差曲线图。

图12是实施例3的变焦镜头位于望远时的像差曲线图。

图13A和图13B是一例将本发明用于携带型信息终端装置的实施方式的示意图。

图14是用于说明图13所示装置的系统的示意图。

图15是用于说明奇变电子补偿的示意图。

标记的说明：

G1第一组镜片，G2第二组镜片，G3第三组镜片，G4第四组镜片，S光圈。

具体实施方式

以下说明实施方式。

图1至图3显示变焦镜头的实施方式。图1至图3所示的变焦镜头分别为实施例1至3的变焦镜头。

为了简便，在图1至图3中使用相同标记。标记G1表示第一镜片组，标记G2表示第二镜片组，标记G3表示第三镜片组，标记G2表示第四镜片组，标记S表示光圈。

标记F表示透明平行平板，透明平行平板F是指光学低通滤光片以及排除红外线的红外滤光片等各种滤光片或CCD传感器等摄像元件的盖玻璃(密封玻璃)，在图中用两片透明平行平板表示。

图1至图3中位于最上方的图均表示广角时的镜片设置，最下方的图均表示望远时的镜片设置，在从广角向望远变倍时变焦镜头中的各组镜片组按照箭头从图的最上方所示的状态向最下方所示状态移动。

如图1至图3所示，变焦镜头中从物方一侧即图的左侧开始依次设置具有正折射能力的第一镜片组G1、具有负折射能力的第二镜片组G2、具有正折射能力的第三镜片组G3、以及具有正折射能力的第四镜片组G4，第二镜片组G2和第三镜片组G3之间设有光圈S。

从广角向望远变倍时，第一镜片组G1和第二镜片组G2之间的距离增大，第二镜片组G2和第三镜片组G3之间的距离减小，第一镜片组G1和第三镜片组G3在广角时移动到比望远时更接近物方的位置。

第二镜片组G2中从物方一侧开始依次设置第一负镜片、第二负镜片以及正镜片，该第一负镜片中位于成像方一侧的凹面曲率大于物方一侧的凹面曲率，第二负镜片中成像方一侧为凹面，正镜片中物方一侧为凸面，第二负镜片和正镜片之间间隔空气间隙。

第三镜片组G3包括结合镜片，该结合镜片的物方一侧为正镜片、成像方一侧为负镜片。而在图1至图3中，该第三镜片组G3构成为从物方一侧开始依次设置双凸形正镜片、双凸形正镜片以及双凹形负镜片，其中位于成像方一侧的双凸形正镜片和双凹形负镜片结合构成结合镜片。

如下述实施例所示，图1至图3的变焦镜头满足条件式(1)至(9)。

参考图13和图14说明作为摄像装置的携带型信息终端装置的实施方式。

携带型信息终端装置的系统构成中包括变焦镜头的摄影镜片1和摄像元件的受光元件13，受光元件13读取摄影镜片1拍摄形成的摄影对象的像，受中央运算处理器11控制的信号处理装置14处理该受光元件的输出，并将其转换为数字信息。

上述数字信息的图象被显示在液晶显示器7上，并且被保存到半导体存储装置15中或者通过通信卡16倍提供到向外部通信。除了该外部通信功能之外的其他部分构成照相机。

将上述本发明(1)至(10)中任意一项所述的变焦镜头用于作为摄影镜头1，具体为采用下述实施例1至3的变焦镜头。

液晶显示器7不但能够显示正在摄影中的图象，而且能够显示保存在半导体存储装置中的图象。

携带期间照相机中的摄影镜头处于图13所示的收纳状态，操作电源开关6接通电源后，镜头5从照相机框体中伸出。在伸出状态下镜筒内部变焦镜头中的各组镜片比如呈广角时设置，通过操作未图示镜片操作杆来改变各组镜片的设置，向望远变倍。

此时，取景器2连动于摄影镜头1的视角变化而进行变倍。

半按快门键4来进行聚焦。

聚焦既可通过第四组镜片移来实行，也可移动受光元件实行。进一步按动快门键4实行摄影，而后实行上述处理。

操作操作键8在液晶显示器7上显示半导体存储装置15中保存的图象、或者用通信卡16等向外部发送该半导体存储装置15中的图象时，可将半导体存储装置15以及通信卡16等分别插入专用或通用的插槽9。

摄影镜头处于收纳状态时，不一定需要将变焦镜头中的各组镜片至于光轴位置上。例如，可以利用一机构使得光轴方向尺寸较大的第三镜片组G3离开光轴与其他镜片组并列设置收纳，进一步减小携带型信息终端装置的厚度。

《实施例》

以下具体例举三个实施例。实施例中的标记如下。

f：整个系统的焦距

F：F值

ω：半视角

R：曲率半径(非球面为傍轴曲率半径)

D：面间距

Nd：折射率

vd：阿贝数

K：非球面圆锥常数

A₄：四次方非球面系数

A₆：六次方非球面系数

A₈：八次方非球面系数

A₁₀：十次方非球面系数

非球面用公知的下式表示，其中，C为傍轴曲率半径的倒数即傍轴曲率、H为到光轴的高度、K为上述圆锥常数、A₄～A₁₂为非球面系数。

$X={\mathrm{CH}}^2/\{1+\sqrt{1-(1+K)C^2{H}^2}\}+A_4{H}^4+A_6{H}^6+A_{8}H8+A_{10}{H}^{10}$

具有长度次方的量的单位为mm。

实施例中用玻璃制造企业名来表示玻璃种类，其中，HOYA表示豪雅(HOYA)公司，OHARA表示小原公司，HIKARI表示光学玻璃公司。

<实施例1>

f＝5.17～16.63～53.30，F＝3.67～4.99～5.79，ω＝38.6～13.8～4.2

面编号	R	D	Nd	vd	玻璃种类
						1	41.83600	0.85000	1.84666	23.78	S-TIH53(OHARA)
2	24.87700	2.55000	1.59282	68.63	FCD505(HOYA)
						3	488.77500	0.12000
4	21.15800	2.19000	1.61800	63.33	S-PHM52(OHARA)
						5	71.58100	<A>
6*	∞	0.04000	1.52020	52.02	光学塑料
						7	250.00000	0.80000	1.91082	35.25	TAFD35(HOYA)
8	5.55600	1.75000
						9	∞	0.80000	1.80400	46.58	S-LAH65V(OHARA)
10	12.56500	0.10000
						11	8.38700	1.67000	1.94595	17.98	FDS18(HOYA)
12	26.57800	<B>
						13	光圈	<C>
14*	6.56200	2.37000	1.59255	67.86	QPSKH1S(HIKARI)
						15*	-11.82200	0.21000
16	7.00300	2.31000	1.59282	68.63	FCD505(HOYA)
						17	-9.57600	0.80000	1.91082	35.25	TAFD35(HOYA)
18	4.79500	<D>
						19*	9.27700	1.99000	1.52528	56.20	光学塑料
20	87.01600	<E>
						21	∞	0.30000	1.53770	66.60	各种滤光片
22	∞	0.10000
						23	∞	0.50000	1.50000	64.00	各种滤光片
24	∞

非球面(面编号上带有*标记的面)

第6面

K＝0.0，A4＝-4.51639E-06，A6＝-4.96799E-06，A8＝2.14239E-07，A10＝-2.72927E-09

第14面

K＝-5.07124，A4＝1.65756E-03，A6＝-1.67381E-05，A8＝-2.79670E-06，A10＝2.08900E-07

第15面

K＝-19.04391，A4＝-1.28975E-03，A6＝1.38567E-04，A8＝-1.02164E-05，A10＝4.05683E-07

第19面

K＝0.0，A4＝-8.30858E-05，A6＝4.25908E-06，A8＝-1.25212E-07，A10＝1.74999E-09

上述数据中，例如1.74999E-09表示1.74999×10^-9，该表示在以下其他实施例中相同。

可变量

	广角	中间焦距	望远
					f＝5.17	f＝16.63	f＝53.30
A	0.5996	9.7821	19.2118
				B	9.5000	1.5782	0.9956
C	7.0990	5.5388	0.8200
				D	3.9956	7.5659	12.9232
E	3.2517	6.2141	2.9010

条件式中的参数值

条件式	计算结果
		(1)	0.408
(2)	0.680
		(3)	2.29
(4)	67.86
		(5)	0.5441
(6)	6.57
		(7)	0.233
(8)	0.166
		(9)	0.668

图4至图6依次显示实施例1的变焦镜头位于广角、中间焦距、望远时的像差曲线的图。球面像差曲线图中的虚线表示正弦条件、象散曲线图中的实线表示弧矢，虚线表示子午。d表示d线，e表示e线。该表示在以下其他实施例中相同。

<实施例2>

f＝5.18～16.65～53.32，F＝3.68～5.00～5.79，ω＝38.6～13.8～4.2

面编号	R	D	Nd	vd	玻璃种类
						1	30.61800	0.85000	1.84666	23.78	S-TIH53(OHARA)
2	20.06100	2.53000	1.59282	68.63	FCD505(HOYA)
						3	101.88200	0.10000
4	22.12500	2.07000	1.62041	60.29	S-BSM16(OHARA)
						5	80.60100	<A>

6*	581.23500	0.04000	1.52020	52.02	光学塑料
						7	∞	0.80000	1.91082	35.25	TAFD35(HOYA)
8	5.81800	1.96000
						9	∞	0.80000	1.67790	50.72	S-LAL56(OHARA)
10	11.13700	0.10000
						11	8.41600	1.79000	1.92286	18.90	S-NPH2(OHARA)
12	27.05000	<B>
						13	光圈	<C>
14*	6.42700	2.63000	1.55332	71.68	MFCD500(HOYA)
						15*	-11.30000	0.20000
16	7.08900	2.37000	1.59282	68.63	FCD505(HOYA)
						17	-12.21600	0.80000	1.91082	35.25	TAFD35(HOYA)
18	4.71700	<D>
						19*	10.10900	2.00000	1.52528	56.20	光学塑料
20	85.97500	<E>
						21	∞	0.30000	1.53770	66.60	各种滤光片
22	∞	0.10000
						23	∞	0.50000	1.50000	64.00	各种滤光片
24	∞

非球面

第6面

K＝0.0，A4＝1.50234E-05，A6＝-1.92420E-06，A8＝6.51568E-08，A10＝-6.65714E-10

第14面

K＝-4.86128，A4＝1.67187E-03，A6＝-1.55009E-05，A8＝-2.62808E-06，A10＝2.03793E-07

第15面

K＝-17.22338，A4＝-1.25553E-03，A6＝1.42611E-04，A8＝-1.01601E-05，A10＝4.08575E-07

第19面

K＝0.0，A4＝-1.06631E-05，A6＝7.85608E-06，A8-3.72280E-07，A10＝7.73269E-09

可变量

	广角	中间焦距	望远
					f＝5.18	f＝16.65	f＝53.32
A	0.5512	9.2463	18.5714

B	10.4799	1.5138	0.6570
				C	7.8435	6.0697	0.8200
D	3.3955	6.8940	12.6379
				E	3.53874	6.24058	2.40108

条件式中的参数值

条件式	计算结果
		(1)	0.309
(2)	0.695
		(3)	2.18
(4)	71.68
		(5)	0.5402
(6)	6.55
		(7)	0.174
(8)	0.152
		(9)	1.079

图7至图9依次显示实施例2的变焦镜头位于广角、中间焦距、望远时的像差曲线的图。

<实施例3>

f＝5.15～16.62～53.34，F＝3.67～4.87～5.79，ω＝38.7～13.8～4.2

面编号	R	D	Nd	vd	玻璃种类
						1	43.32500	0.85000	1.84666	23.78	S-TIH53(OHARA)
2	22.76600	2.63000	1.59522	67.74	S-FPM2(OHARA)
						3	280.78900	0.10000
4	21.26800	2.23000	1.66672	48.32	S-BAH11(OHARA)
						5	80.05600	<A>
6*	∞	0.04000	1.52020	52.02	光学塑料
						7	250.00000	0.80000	1.91082	35.25	TAFD35(HOYA)
8	5.67300	1.80000
						9	∞	0.80000	1.88300	40.76	S-LAH58(OHARA)
10	11.36300	0.10000
						11	8.55400	1.78000	2.00272	19.32	EFDS2(HOYA)
12	39.24500	<B>
						13	光圈	<C>
14*	6.74600	2.78000	1.55332	71.68	MFCD500(HOYA)
						15*	-11.10800	0.20000
16	7.06000	2.41000	1.59522	67.74	S-FPM2(OHARA)
						17	-11.73700	0.80000	1.91082	35.25	TAFD35(HOYA)
18	4.96000	<D>
						19*	9.55100	1.79000	1.52528	56.20	光学塑料
20	55.55600	<E>
						21	∞	0.28000	1.53770	66.60	各种滤光片

22	∞	0.10000
						23	∞	0.50000	1.50000	64.00	各种滤光片
24	∞

非球面

第6面

K＝0.0，A4＝-5.84201E-06，A6＝-2.35467E-06，A8＝8.89140E-08，A10＝-9.84097E-10

第14面

K＝-4.13292，A4＝1.14796E-03，A6＝-4.65426E-07，A8＝-2.08697E-06，A10＝1.18518E-07

第15面

K＝-10.16731，A4＝-7.44016E-04，A6＝7.54795E-05，A8＝-5.12853E-06，A10＝1.93682E-07

第19面

K＝0.0，A4＝-9.70673E-05，A6＝8.34680E-06，A8＝-3.42094E-07，A10＝5.91594E-09

可变量

	广角	中间焦距	望远
					f＝5.15	f＝16.62	f＝53.34
A	0.5731	9.9166	18.9478
				B	9.8000	1.1902	0.8901
C	8.0676	6.3782	0.5700
				D	4.0810	7.2467	12.8747
E	3.3610	6.25798	3.55302

条件式中的参数值

条件式  计算结果

条件式	计算结果
		(1)	0.369
(2)	0.684
		(3)	2.16
(4)	71.68
		(5)	0.5402
(6)	6.60
		(7)	0.205
(8)	0.168
		(9)	0.826

图10至图12依次显示实施例1的变焦镜头位于广角、中间焦距、望远时的像差曲线的图。

上述实施例1至3中最大像高为4.03mm。

广角时，允许发生负的奇变，该奇变通过电子处理得到补偿，因此，考虑到奇变大小，最大像高设定得较小。

	广角时的最大奇变量	广角时的最大象高
			实施例1	-16.5％	3.45mm
实施例2	-16.4％	3.45mm
			实施例3	-16.3％	3.45mm

实施例1至3的变焦镜头处于广角时均允许发生电子处理能够补偿范围内的奇变，用电子处理补偿这些奇变，使得理想像高成为4.03mm。

有关奇变的电子补偿由各种方式，以下参考图15说明其中一例。

图15中，标记Im1表示摄像元件的受光面形状，该受光面呈矩形。该受光面Im1的外接圆IC1是围绕受光面Im1的假想圆，为望远和中间焦距使得成像范围。

Im2表示广角附近的像面形状。在广角附近，有意识地允许发生负的奇变，为此，像面形状呈两端小中间大的酒桶形状。为了方便说明，图15所示的负的奇变稍有夸张。

用电子处理来补偿上述酒桶形状的奇变，使像面形状Im2形成为与受光面Im1一致的形状。

如图15所示，考虑从受光面Im1中心出发与纵向基准线之间形成θ角度的线上的一点像素。

如图所示，该像素相距受光元件中心的距离为X，当设定距离该中心为X的奇变为Dis(X)％时，可将上述直线上的相距中心距离X的位置转换为(100X/(100+Dis(X))，以此来进行补偿。如此，拍摄的图象便能够在广角时获得良好的奇变补偿。

通过上述电子补偿，中间焦距和广角时的理想像高达到所要求的假想圆的大小4.03mm。换言之，将中间焦距和广角时的假想圆大小转换成所要假想圆大小的(100/(100+Dis(X))倍。

用上述电子处理来补偿奇变，允许在能够用电子处理进行补偿的范围内发生奇变，而且，其他像差的补偿以及自由度的条件也得到缓和，从而提高变倍比率。而且，如上所述，减小中间焦距和广角时的假想圆，对广角化也具有显著效果。

Claims (13)

1.一种变焦镜头，其中从物方一侧开始向成像方一侧依次设置具有正折射能力的第一镜片组、具有负折射能力的第二镜片组、具有正折射能力的第三镜片组、以及具有正折射能力的第四镜片组，该第二镜片组和该第三镜片组之间设有光圈，

在从广角向望远变倍时，该第一镜片组和该第二镜片组之间的距离增大，该第二镜片组和该第三镜片组之间的距离减小，

该第一镜片组以及该第三镜片组在望远时向比广角时更接近物方的位置移动，

其特征在于，在所述第二镜片组中从物方一侧开始向成像方一侧依次设置第一负镜片、第二负镜片、以及正镜片，该第一负镜片中位于成像方一侧的凹面的曲率大于物方一侧的凹面的曲率，该第二负镜片中位于成像方一侧的面为凹面，该正镜片中位于物方一侧的面为凸面，该第二负镜片与该正镜片之间隔着空气间隙，

该第二负镜片的位于成像方一侧的第二面的曲率半径r22和所述正镜片的位于物方一侧的第一面的曲率半径r31、以及第二负镜片的部分分散比P_g,F2和正镜片的材料的部分分散比P_g,F3之间满足下式(1)：

0.2＜(1/r22-1/r31)/(P_g,F2-P_g,F3)＜0.6  (1)

其中，部分分散比以P_g,F＝(n_g-n_F)/(n_F-n_C)来定义，n_g、n_F、n_C分别为镜片材料的g线、F线、C线的折射率。

2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第二镜片组内的所述第一负镜片至少具有一面为非球面。

3.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，所述第二镜片组的焦距f2和所述第三镜片组的焦距f3之间满足下式(2)表示的关系：

0.5＜|f2|/f3＜0.85(2)。

4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，在所述第三镜片组中设置结合镜片，该结合镜片中物方一侧为正镜片，成像方一侧为负镜片，所述物方一侧的正镜片的成像方一侧的曲率半径r_3R和整个系统位于广角时的焦距f_W之间满足以下式(3)表示的关系：

1.5＜|r_3R|/f_W＜4.0  (3)。

5.根据权利要求4所述的变焦镜头，其特征在于，所述第三镜片组中位于物方一侧的正镜片的材料的阿贝数νd31和部分分散比P_g,F31分别满足以下式(4)和式(5)表示的关系：

65.0＜νd31＜85.0  (4)；

0.536＜P_g,F31＜0.550  (5)。

6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一镜片组的焦距f1和整个系统位于广角时的焦距f_W之间满足以下式(6)表示的关系：

5.0＜f1/f_W＜8.0  (6)。

7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，从广角向望远变倍时所述第一镜片组的总移动量X1和整个系统位于望远时的焦距f_T之间满足以下关系(7)：

0.10＜X1/f_T＜0.35  (7)。

8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，从广角向望远变倍时所述第三镜片组的总移动量X3和整个系统位于望远时的焦距f_T之间满足以下关系(8)：

0.10＜X3/f_T＜0.30  (8)。

9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第二镜片组在从广角向望远变倍时的总移动量X2和所述第三镜片组在从广角向望远变倍时的总移动量X3之间满足以下关系(9)：

0.50＜|X2|/X3＜1.20  (9)。

10.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，在以摄像元件读取该变焦镜头拍摄的图像的信息装置中，对经过摄像元件信息化后的图像数据实行电子处理，以对该图像的奇变实行补偿。

11.一种照相机，其特征在于，用权利要求1～9中任意一项所述的变焦镜头作为摄影用光学系统。

12.一种照相机，其特征在于，具备用摄像元件读取变焦镜头拍摄的图像的读取功能，并用权利要求1～10中任意一项所述的变焦镜头作为摄影用光学系统。

13.一种携带型信息终端装置，其特征在于用权利要求1～10中任意一项所述的变焦镜头作为照相机功能部的摄影用光学系统。