CN102736229A

CN102736229A - 变焦镜头、照相机以及携带型信息终端装置

Info

Publication number: CN102736229A
Application number: CN201210067017XA
Authority: CN
Inventors: 须藤芳文
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2032-03-14
Also published as: CN102736229B; JP5678771B2; JP2012211956A

Abstract

本发明涉及变焦镜头、照相机以及携带型信息终端装置，其目的在于提供一种高性能小型变焦镜头，该镜头短焦距视野明亮，半视角42°以上，F值2.4以下，变倍比4倍以上，并具有对应1000～1500万像素摄像元件的分辨能力。该镜头从被摄体一方起依次设置折射能力为正·负·正·正的四组镜片组(G1)～(G4)，(G1)和(G3)之间设置光圈(S)，从短焦距向长焦距变倍时，(G1)和(G2)间距增大，(G2)和(G3)间距减小，(G3)和(G4)间距增大，(G1)和(G3)在长焦距时移动到比短焦距时更接近被摄体的位置，进而，用满足一定条件的材料形成的正镜片分别作为(G3)中最接近被摄体和成像面的镜片。

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，随着数码相机的普及，用户对数码像机的要求出现多样化趋势。然而在这样的发展趋势中，自始至终出现的用户要求依然是数码相机的高画质和小型化，为此，要求用于作为摄影镜头的变焦镜头需要同时兼备小型化和高性能的特点。

关于变焦镜头的小型化，其关键首先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)，其次是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，有关数码相机的高性能特点，需要整个变焦区域的分辨能力至少达到能够对应1000万～2000万像素的摄像元件。

此外，还存在变焦镜头视角广角化要求，要求半视角达到42°以上。

进而，还要求大口径化，要求优选短焦距时的F值达到2.4以下。

关于变倍比，如果变焦镜头的焦距达到相当于以35mm的银盐相机换算时的焦距24～105mm，则足以满足一般摄影。

在本申请之前，本发明人提出了以下以正·负·正·正四组镜片组构成的变焦镜头，参见专利文献1(JP特开2008-26837号公报)。该变焦镜头的特征在于，在从短焦距向长焦距变倍时，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，其中使用具有异常分散性的镜片，用以实现良好的色差补偿，同时还能够达到6.5倍以上的高变倍比。专利文献2(JP特开2004-333768号公报)也公开了有关这类变焦镜头的技术方案。

但是，上述专利文献1和2公开的变焦镜头在短焦距时的半视角只有大约37°，未能满足目前42°以上的要求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的首先在于提供一种小型变焦镜头，该变焦镜头在短焦距时不但具有充分大的视角，半视角达到42°以上，而且短焦距时的F值为2.4以下，视野十分明亮，进而，变倍比超过4倍，能够以11片镜片的构成，来达到应对具有1000万～1500万像素的摄像元件的分辨能力。

其次，本发明的目的在于实现搭载上述变焦镜头的照相机以及携带型信息终端。

为了达到上述目的，本发明的提供以下技术方案。

首先，本发明的变焦镜头构成为从被摄体一方开始向成像面一方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，并且在第二镜片组和第三镜片组之间设置光圈，在从短焦距向长焦距变倍时，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，该第三镜片组和该第四镜片组之间的距离增大，该第一镜片组以及该第三镜片组在长焦距时被移动到比在短焦距时更接近被摄体的位置。

在具有上述结构的基础上，本发明提供的以下的变焦镜头(1)～(9)，其分别具有下述特征。

(1)用满足以下条件式(1)～(3)的材料形成的正镜片分别作为所述第三镜片组中最接近被摄体和最接近成像面的镜片，

1.5＜n_d＜1.65 式(1)

60＜v_d＜80 式(2)

0.008＜P_g，F-(-0.001802×v_d+0.6483)＜0.050 式(3)

在此，n_d表示相对于d线的折射率，v_d表示阿贝数，P_g，F表示部分分散比，可用下式定义，P_g，F＝(n_g-n_F)/(n_F-n_C)，在此n_g，n_F，n_C分别表示相对于g线、F线、C线的折射率。

(2)基于(1)所述的变焦镜头，其特征还在于，满足以下式(4)，

0.3＜f₃/f_t＜0.7 式(4)

其中，f₃为所述第三镜片组的焦距，f_t为该变焦镜头位于长焦距一端时的整个系统的焦距。

(3)基于(1)所述的变焦镜头，其特征还在于，满足以下式(5)，

0.8＜f_{1_3}/f₃＜1.2 式(5)

其中，f_{1_3}为所述第三镜片组中最接近被摄体的正镜片的焦距，f₃为所述第三镜片组的焦距。

(4)基于(1)所述的变焦镜头，其特征还在于，满足以下式(6)，

0.6＜f_{2_3}/f₃＜1.0 式(6)

其中，f_{2_3}为所述第三镜片组中最接近成像面的正镜片的焦距，f₃为所述第三镜片组的焦距。

(5)基于(1)所述的变焦镜头，其特征还在于，所述第一镜片组构成为包括正镜片和负镜片两片镜片。

(6)基于(1)所述的变焦镜头，其特征还在于，满足以下式(7)，

0.8＜f₁/f_t＜2.5 式(7)

其中，f₁为所述第一镜片组的焦距，f_t为该变焦镜头位于长焦距时的焦距。

(7)基于(1)所述的变焦镜头，其特征还在于，该变焦镜头位于短焦距一端时所述光圈与所述第三镜片组之间的距离要大于位于长焦距一端时该光圈与该第三镜片组之间的距离。

(8)基于(1)所述的变焦镜头，其特征还在于，所述第三镜片组构成为从被摄体一方开始依次设置正镜片、正镜片、负镜片、负镜片、正镜片的五片镜片。

(9)基于(1)所述的变焦镜头，其特征还在于，可在信息装置中用于作为拍摄摄像元件读取的图像的变焦镜头，该变焦镜头拍摄的图像允许在能够用电子处理对经过摄像元件信息化处理的图像数据进行补偿的范围内发生畸变。

其次，本发明的照相机使用上述(1)～(9)中任意一项所述的变焦镜头作为摄影用光学系统。进而，本发明的携带型信息终端装置使用上述(1)～(9)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。

上述照相机具有用摄像元件读取变焦镜头拍摄的图像的功能，可以采用上述(1)～(9)中任意一项所述的变焦镜头。这类照相机以及上述携带型信息终端装置尤其适于采用(9)所述的变焦镜头。

以下补充说明上述本发明各项技术方案的效果。

具有正·负·正·正四组镜片组的上述本发明的变焦镜头中，通常用具有负折射能力的第二镜片组作为起主要变倍作用的所谓“变速器”。

而在本发明的变焦镜头中，第三镜片组也起变倍作用，用第三镜片组来分担第二镜片组的变倍，减轻第二镜片组的负担，确保像差补偿的自由度，减小伴随广角化和高变倍引起的色差补偿难度的上升。

此外，在从短焦距向长焦距变倍时，第一镜片组以及第三镜片组在变焦镜头处于长焦距一端时移动到比在短焦距一端时更接近被摄体的位置，为此，在从短焦距向长焦距变倍时，第一镜片组向被摄体一方大幅度移动，使得短焦距时通过第一镜片组的光线高度降低，从而抑止了广角化带来的第一镜片组的大型化。

在从短焦距向长焦距变倍时，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，第二镜片组和第三镜片组的倍率(绝对值)均增大，由此第二镜片组和第三镜片组同时起到变倍作用，互相分担变倍。

在此说明条件式(1)～(3)。

通常，如果加大长焦距时的焦距，则将难以补偿望远即长焦距时的轴向色差的二次光谱色差。而如果缩短在短焦距时的焦距，进一步加大广角化，则广角即短焦距时的倍率色差的二次光谱色差将变得难以补偿。

本发明的变焦镜头在利用异常分散材料(异常分散性大的材料)来补偿上述色差时，在该材料的使用部位以及光学特性上具有特征。

通常，用特殊低分散玻璃形成轴向光线高度较大的镜片组，对降低轴向色差的二次光谱色差十分有效。

在本发明中，用异常分散玻璃来形成第三镜片组。

第三镜片组的轴向光线高度仅次于第一镜片组，通过采用异常分散玻璃，能够充分降低轴向色差的二次光谱色差。

异常分散玻璃如上述(1)所述，分别用于设置在最接近被摄体以及最接近成像面的镜片。

在第三镜片组中，最接近被摄体的镜片中轴向光线和轴外光线的主光线相距较近，而最接近成像面的镜片中轴向光线和轴外光线的主光线则相距较远。由此可知，光线在两片镜片中以不同方式通过，为此，可以补偿该两片镜片，充分降低轴向色差以及倍率色差的二次光谱色差。

一般，特殊低分散光学材料的折射率较低，会造成色差补偿能力下降。对于以少量镜片构成的第三镜片组来说，需要同时在减少单色差和减少色差之间取得平衡，为此，采用特殊低分散材料并不一定能够获得显著效果。

对此在本发明第三镜片组中，用折射率、阿贝数、异常分散性满足式(1)～(3)范围的光学玻璃来构成最接近被摄体的镜片和最接近成像面的镜片。这样，即便用5片左右的镜片来构成的第三镜片组，也能够降低色差的二次光谱色差，同时充分补偿单色差。

如果小于式(1)的下限值，则会引起单色差补偿效果不足，而如果小于式(2)的下限值，则色差补偿效果不足。

进而，如果小于式(3)的下限值，则色差的二次光谱色差补偿效果不够充分。相反，不存在超过所有式(1)～(3)的上限值的光学材料，或者即便存在这样的材料，材料价格也十分昂贵，有违实现低价格变焦镜头的目的。

如果超过式(4)的上限值，则难以充分发挥第三镜片组的变倍作用，不利于同时实现变焦镜头的小型化和整个变焦区域的色差补偿。

而如果小于式(4)的下限值，则第三镜片组的焦距过短，第三镜片组中的色差补偿将变得困难。

进一步优选式(4)的参数范围更窄，满足以下式(4A)。

0.4＜f₃/f_t＜0.6 式(4A)

式(5)有利于进一步良好地补偿单色差以及色差。如果超过式(5)的上限值，则使用异常分散材料的镜片(第三镜片组中最接近被摄体的正镜片)的折射能力将不利于二次光谱色差的降低，会出现无法对色差进行充分补偿的情况。而如果小于下限值，则不但不利于同时实现变焦镜头的小型化和整个变焦区域的色差补偿，而且需要增大镜片的镜面曲率，不利于保证加工精度。

满足式(6)可使得单色差以及色差进一步获得补偿。如果超过式(6)的上限值，则利用异常分散材料的镜片及第三镜片组中最接近成像面的正镜片的折射能力不利于二次光谱色差的充分减小，会发生无法对色差充分补偿的情况。而如果小于式(6)的下限值，则不但难以在色差补偿和单色差补偿之间达到平衡，而且还需要增大镜片的镜面曲率，不利于保证加工精度。

如上述(5)所述，第一镜片组以负镜片和正镜片两片镜片构成，用以减小第一镜片组的厚度和直径。

如果第一镜片组采用异常分散性光学材料，则虽然会对色差补偿起到显著效果，但是需要以负镜片和正镜片两片镜片构成的第一镜片组中的正镜片具有较大的折射率。

但是，目前不存在折射率大的异常分散性光学材料，即便存在这种材料，其价格也必然十分昂贵，不适于用于廉价变焦镜头。

本发明将变焦镜头中的第三镜片组构成为包括两片异常分散性光学材料正镜片，从而能够在不用异常分散性光学材料形成第一镜片组的情况下实现色差补偿。

优选第一镜片组的正镜片相对于d线的折射率为1.7以上。

还可以将第一镜片组的负镜片和正镜片结合形成一片结合镜片，用一个元件构成一个镜片组，便于制造。

在本发明的(5)中，满足式(7)可获得良好的色差补偿。

如果小于式(7)的下限值，第一镜片组的焦距过短，难以用正负两片镜片来补偿发生在第一镜片组中的色差。而如果超过上限值，则第一镜片组焦距过长，第二镜片组难以进行变倍，这样，将难以在整个变焦区域进行色差补偿。

如本发明的(7)所述，变焦镜头构成为位于短焦距时光圈与第三镜片组之间的距离大于位于长焦距时光圈与第三镜片组之间的距离，这样，使用异常分散性材料的第三镜片组在短焦距时离开光圈，而在长焦距时则接近光圈，从而异常分散性能够在短焦距时发挥倍率色差的二次光谱色差的补偿作用，而在长焦距时发挥轴向色差的二次光谱色差的补偿作用。

而且，在短焦距时让光圈接近第一镜片组，可进一步降低通过第一镜片组的光线高度，对第一镜片组进一步小型化有效。

进而，在将变焦镜头构成为位于短焦距一端时光圈与第三镜片组之间的距离大于位于长焦距一端时光圈与第三镜片组之间的距离时，优选光圈与第三镜片组之间的距离满足式(8)。

0.05＜d_SW/f_t＜0.20 式(8)

在此，d_SW表示该变焦镜头位于短焦距时光圈和第三镜片组中最接近被摄体的面之间的轴向间距，f_t表示该变焦镜头位于长焦距一端时整个系统的焦距。

如果小于式(8)的下限值，则在短焦距时通过第三镜片组的光线高度减小，难以有效降低倍率色差的二次光谱色差。同时，在短焦距时通过第一镜片组的光线高度增大，易于导致第一镜片组大型化。

相反，如果超过式(8)的上限值，则短焦距时通过第三镜片组的光线高度增大，易于发生成像面外侧部分沿着光线照射方向弯曲的所谓像面弯曲、或者两端小中间大的酒桶形态的畸变，尤其难以保证广角区域中的性能。

第三镜片组中的轴线光线通过的位置较高，因此，第三镜片组的结构对于变焦镜头的大口径化有着重要意义。

本发明如(8)所述，优选将第三镜片组够成为从被摄体一方开始依次设置正镜片、正镜片、负镜片、负镜片、正镜片的五片镜片，此时，可将位于成像面一方的四片镜片中的正镜片和负镜片以及负镜片和正镜片分别结合，形成两片结合镜片。

进而，将第三镜片组中最接近被摄体的正镜片形成为非球面镜片，用于实现小型化的同时减小球面像差。将用于补偿球面像差的非球面镜片设置在光圈附近比较有效。

满足下式(9)，有利于进一步促进变焦镜头的小型化和性能提高。

式(9)

在此，

是第二镜片组中最接近成像面的镜片的有效直径，

是第三镜片组中最接近被摄体的镜片的有效直径。

如果超过式(9)的上限值，则位于从光圈向被摄体一方的镜片大小变大，难以对这些镜片进行色差补偿。而如果小于下限值，则进入第三镜片组的光线高度过高，使第三镜片组的色差补偿变得困难。

在需要减少到达成像面的进光量时，虽然可以通过减小光圈孔径来实现，但是本发明优选不改变光圈孔径，而是通过插入ND滤光片等来减少进光量，这样有利于防止衍射现象引起的分辨能力下降。

在现有技术中对于畸变，可以将镜头拍摄的图像在摄像元件的摄像面上成像，用摄像元件对该图像进行信息化处理，补偿图像中的畸变。

在实行上述畸变补偿的前提下，如(9)所述，变焦镜头拍摄的图像中所发生的畸变只要是在能够用电子处理来进行补偿的范围内，该畸变以外的色差便能够得到更加良好的补偿，有利于广角化及提高变倍率。

视角越大越容易发生畸变，对此，至少在广角(长焦距)时，优选在包含广角和中焦距在内的变倍区域中能够对畸变进行补偿。用电子处理约可补偿20％的畸变。

本发明的效果如下。根据以上本发明的(1)所述，能够实现用11片镜片构成的小型变焦镜头，该变焦镜头在广角时的半视角为42°以上，变倍比约为三倍，短焦距时的F值为2.4以下，视野明亮，而且分辨能力能够对应具有1000万～2000万像素的摄像元件。进而，在满足上述(2)的条件(4)～(7)的情况下，能够实现以下实施例所描述的变焦镜头，该变焦镜头广角时的半视角为42°以上，短焦距时的F值为2.4以下，分辨能力能够对应具有1000万～2000万像素的摄像元件。

附图说明

图1是本发明实施例1的变焦镜头的光学结构以及变焦轨迹的示意图。

图2是本发明实施例2的变焦镜头的光学结构以及变焦轨迹的示意图。

图3是本发明实施例3的变焦镜头的光学结构以及变焦轨迹的示意图。

图4是本发明实施例4的变焦镜头的光学结构以及变焦轨迹的示意图。

图5是实施例1的变焦镜头在短焦距时的各种像差曲线图。

图6是实施例1的变焦镜头在中焦距时的各种像差曲线图。

图7是实施例1的变焦镜头在长焦距时的各种像差曲线圈。

图8是实施例2的变焦镜头在短焦距时的各种像差曲线图。

图9是实施例2的变焦镜头在中焦距时的各种像差曲线图。

图10是实施例2的变焦镜头在长焦距时的各种像差曲线图。

图11是实施例3的变焦镜头在短焦距时的各种像差曲线图。

图12是实施例3的变焦镜头在中焦距时的各种像差曲线图。

图13是实施例3的变焦镜头在长焦距时的各种像差曲线图。

图14是实施例4的变焦镜头在短焦距时的各种像差曲线图。

图15是实施例4的变焦镜头在中焦距时的各种像差曲线图。

图16是实施例4的变焦镜头在长焦距时的各种像差曲线图。

图17A和图17B是用于说明本发明作为携带型信息终端装置的一个实施方式的示意图。

图18是图17所示装置的一例系统结构示意图。

图19是用于说明畸变补偿的示意图。

标记说明如下。G1第一镜片组，G2第二镜片组，G3第三镜片组，G4第四镜片组。

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式。

图1～图4显示变焦镜头的实施方式。图1～图4所示的变焦镜头分别对应以下将要描述的实施例1～4的变焦镜头。为了简便起见，在图1～图4中使用相同标记。

图1～图4中位于最上方的图均表示短焦距即广角时的镜片设置，位于中间的图均表示中焦距时的镜片设置，最下方的图均表示长焦距即望远时的镜片设置，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～图4所示，变焦镜头够成为从被摄体一方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

从广角(最上方的图)向望远(最下方的图)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，第三镜片组G3和第四镜片组G4之间的距离增大、第一镜片组以及第三镜片组在广角时移动到比望远时更接近被摄体的位置。

第二镜片组和第三镜片组之间设置光圈S。

第一镜片组G1具有凸面面向被摄体一方的弯月形负镜片和凸面面向被摄体一方的弯月形正镜片，该两片镜片结合形成。

第三镜片组G3构成为从被摄体一方开始设置正镜片(双凸镜片)、正镜片和负镜片的结合镜片以及负镜片和正镜片的结合镜片。最接近被摄体以及最接近成像面的镜片均为正镜片，这些正镜片用满足式(1)～(3)的玻璃材料形成。

在图1～图4中，标记F表示一片透明平行平板，透明平行平板F概示在光学上等价的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)。标记IS表示成像面，摄像元件的受光面被设置在该成像面位置上。

这些实施方式所对应的下述实施例1～4的变焦镜头均满足上述式(1)～(9)。

参考图17、图18说明作为携带型信息终端装置的实施方式。

图18显示了图17A和图17B所示的携带型信息终端装置的系统结构。如图18所示，该系统包括以变焦镜头构成的摄影镜头1和以摄像元件构成的受光元件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13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)～(9)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1～4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15中的图象。

携带期间照相机中的摄影镜头处于图17A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第三镜片组G3以及/或者第四镜片组G4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。

此时，由于在光轴方向上第三镜片组比第四镜片组大，因此让第三镜片组退离光轴将更加有利于减小收纳状态时的厚度。

实施例1～4的变焦镜头能够实现搭载1000万～2000万像素级别的受光元件并具有高画质小型照相机功能的携带型信息终端装置。

《实施例》

以下显示四例具体的变焦镜头实施例。

在所有实施例中，除第四镜片组中的一片正镜片用光学塑料构成以外，其他镜片均使用光学玻璃。

实施例1～实施例4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

D：面间距

N_d：折射率

v_d：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～A₁₀为非球面系数。

X = \frac{{CH}^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + K) C^{2} H^{2}}} + A_{4} H^{4} + A_{6} H^{6} + A_{8} H^{8} + A_{10} H^{10}

式(10)

<实施例1>

实施例1的变焦镜头如图1所示。

表1显示实施例1的数据。

表1

镜面编号	R	D	N	v	φ	玻璃
							1	30.873	0.85	1.94595	17.98	25.2	FDS18(HOYA)
2	22.558	4.00	1.80400	46.57	24.2	S-LAH65(OHARA)
							3	195.198	可变(A)			23.8
4	100.012	0.80	1.88300	40.80	15.4	TAFD30(HOYA)
							5	7.384	3.04			11.4
6	0.000	0.80	1.71300	53.87	11.0	S-LAL8(OHARA)
							7	12.409	0.78			10.4
8	11.647	1.71	2.00272	19.32	10.4	E-FDS2(HOYA)
							9	27.100	可变(B)			9.8
10	光圈	可变(C)			5.9
							11*	9.436	2.46	1.59255	67.86	7.8	Q-PSKH1S(HIKARI)
12*	-16.899	0.14			7.6
							13	8.272	2.08	1.72916	54.68	7.8	S-LAL18(OHARA)
14	54.308	1.30	1.80000	29.84	7.2	S-NBH55(OHARA)
							15	5.245	1.40			6.4
16	-54.103	0.80	1.72342	37.95	6.6	S-BAH28(OHARA)
							17	8.640	3.09	1.59282	68.63	7.2	FCD505(HOYA)
18	-15.537	可变(D)			8.2
							19*	10.269	2.40	1.51633	64.06	11.6	L-BSL7(OHARA)
20	50.000	可变(E)			11.6
							21	0.000	1.00	1.50000	64.00	10.4	滤光片等
22	0.000	BF			10.4

可变量

表2显示了表1中的可变(A)～(E)。

表2

	短焦距	短-中焦距	中焦距	中-长焦距	长焦距
						焦距	5.29	7.56	10.80	15.42	22.04
F值	2.04	2.62	2.84	3.11	3.39
						ω	44.64	34.82	24.90	17.74	12.32
A	0.56000	3.34210	7.25020	11.84350	17.30090
						B	10.80000	9.91090	6.04730	3.53720	2.35910
C	5.50680	0.82000	0.82000	0.82000	0.82000
						D	1.82270	2.65300	3.46800	5.23790	8.32440
E	2.64028	3.65714	4.86788	5.50583	4.47634

非球面的数据

表1中带有“*”标记的数据为非球面。这在以下的其他实施例中相同。

表3显示了实施例1中的非球面的数据。

表3

	K	A4	A6	A8	A10
						11	0	-2.33811E-04	3.99824E-06	-1.91797E-07	5.10556E-09
12	0	1.26767E-04	2.16424E-06	0.00000E+00	0.00000E+00
						19	0	-3.39764E-05	1.89123E-06	-2.41017E-08	3.14003E-10

上述各条件式的参数值

表4显示了各条件式的参数。

表4

图5～图7依次显示实施例1的变焦镜头在短焦距、中焦距、长焦距时球面像差、像散、畸变以及彗星像差的各种色差曲线图。

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。各个色差图中，d表示d线，g表示g线，Y’表示最大像高。这些表示在以下其他实施例中相同。

各实施例中，球面像差曲线图中的横轴两端的值为±0.1。像散曲线图中的横轴两端的值为±0.1。畸变曲线图中的横轴两端的值为±10％。彗星像差曲线图中的横轴两端的值为±0.1。

<实施例2>

实施例2的变焦镜头如图2所示。

表5显示实施例2的数据。

表5

镜面编号	R	D	N	v	φ	玻璃
							1	34.400	0.85	1.92286	20.88	23.4	E-FDS1(HOYA)
2	20.686	3.64	1.83481	42.71	21.6	S-LAH55(OHARA)
							3	292.402	可变(A)			20.6
4	100.047	0.80	1.91082	35.25	13.8	TAFD35(HOYA)
							5	7.489	2.54			10.6
6	0.000	0.85	1.72916	54.68	10.2	S-LAL18(OHARA)
							7	8.841	0.87			9.4
8	10.082	1.81	1.92286	20.88	9.4	E-FDS1(HOYA)
							9	36.767	可变(B)			9.0
10	光圈	可变(C)			4.9
							11*	9.642	3.29	1.59255	67.86	7.3	Q-PSKH1S(HIKARI)
12*	-12.928	0.14			7.8
							13	7.016	2.23	1.59282	68.63	7.8	FCD505(HOYA)
14	42.955	0.80	1.85026	32.27	7.2	S-LAH71(OHARA)
							15	5.245	1.36			6.4
16	-62.275	0.80	1.72342	37.95	6.4	S-BAH28(OHARA)
							17	7.431	2.47	1.61800	63.33	7.0	S-PHM52(OHARA)
18	-13.533	可变(D)			7.4
							19*	14.952	1.85	1.51633	64.06	10.4	L-BSL7(OHARA)
20	50.000	可变(E)			10.2
							21	0.000	1.00	1.50000	64.00	10.2	滤光片等
22	0.000	BF			10.2

可变量

表6显示了表2中的可变量(A～E)。

表6

	短焦距	短-中焦距	中焦距	中-长焦距	长焦距
						焦距	5.29	7.56	10.78	15.40	22.00
F值	2.30	3.35	3.76	4.00	4.57
						ω	44.72	34.41	25.33	17.31	12.24
A	0.56000	3.29250	3.06970	12.40890	16.23460
						B	7.80000	9.90820	4.43840	3.95160	2.21190
C	7.83320	0.82000	1.20390	0.86870	0.82000
						D	3.11850	4.95780	5.68170	7.68120	11.79660
E	2.11965	2.29119	4.92986	3.76907	2.49776

非球面的数据

表7显示了实施例2中的非球面的数据。

表7

	K	A4	A6	A8	A10
						11	0	-3.09200E-04	3.16685E-06	-4.66216E-07	3.14670E-09
12	-20.407	-1.01846E-03	5.38605E-05	-2.29870E-06	3.30927E-08
						19	0	2.72703E-05	5.57861E-06	-1.70833E-07	2.91775E-09

上述各条件式的参数值

表8显示了各条件式的参数。

表8

图8～图10依次显示实施例2的变焦镜头在短焦距、中焦距、长焦距时球面像差、像散、畸变以及彗星像差的各种色差曲线图。

<实施例3>

实施例3的变焦镜头如图3所示。

表9显示实施例3的数据。

表9

镜面编号	R	D	N	v	φ	玻璃
							1	26.079	0.85	1.84666	23.78	22.0	S-TIH53(OHARA)
2	15.778	4.00	1.80400	46.57	19.8	S-LAH65(OHARA)
							3	156.123	可变(A)			18.6
4	0.000	0.80	1.72916	54.68	14.2	S-LAL18(OHARA)
							5	5.410	3.38			9.4
6*	129.159	1.53	1.72903	54.04	9.2	M-TAC80(HOYA)
							7*	15.402	1.79			8.8
8	31.157	1.33	2.00272	19.32	8.4	E-FDS2(HOYA)
							9	-417.594	可变(B)			8.1
10	光圈	可变(C)			6.4
							11*	8.170	2.28	1.59255	67.86	7.8	Q-PSKH1S(HIKARI)
12*	-50.000	0.14			7.8
							13	19.800	2.65	1.79952	42.22	7.5	S-LAH52(OHARA)
14	-8.284	0.80	1.65412	39.68	7.4	S-NBH5(OHARA)
							15	14.166	0.46			7.0
16	44.512	0.80	1.90366	31.32	7.0	TAFD25(HOYA)
							17	5.025	2.88	1.59255	67.86	7.0	Q-PSKH1S(HIKARI)
18*	-33.274	可变(D)			7.4
							19*	11.986	2.40	1.51633	64.06	11.2	L-BSL7(OHARA)
20	50.000	可变(E)			11.0
							21	0.000	1.00	1.50000	64.00	10.4	滤光片等
22	0.000	BF			10.4

可变量

表10显示了表9中的可变量(A～E)。

表10

	短焦距	短-中焦距	中焦距	中-长焦距	长焦距
						焦距	5.29	7.56	10.79	15.40	22.01
F值	2.06	2.61	2.82	3.12	3.66
						ω	44.90	35.38	25.22	17.85	12.31
A	0.56000	2.34300	5.40850	9.19790	12.98810
						B	8.80000	7.27050	3.35780	1.22350	0.90720
C	4.40880	0.82000	1.47630	1.60520	0.82000
						D	3.99720	5.39570	7.19440	10.08910	14.55040
E	3.04061	3.94037	4.70552	4.56232	2.53900

非球面的数据

表11显示了实施例3中的非球面的数据。

表11

	K	A4	A6	A8	A10
						6	0	-3.12185E-04	4.84689E-06	0.00000E+00	0.00000E+00
7	0	-6.19205E-04	-1.38294E-06	1.89510E-07	-9.61784E-09
						11	0	-2.48581E-04	3.96721E-06	-4.60614E-07	3.16234E-09
12	0	1.27521E-04	3.52008E-06	-3.03376E-07	1.13271E-10
						18	0	2.92401E-04	8.33794E-07	6.06078E-07	-1.58526E-08
19	0	3.98891E-05	2.53265E-06	-7.26977E-08	1.23058E-09

上述各条件式的参数值

表12显示了各条件式的参数。

表12

图11～图13依次显示实施例3的变焦镜头在短焦距、中焦距、长焦距时球面像差、像散、畸变以及彗星像差的各种色差曲线图。

<实施例4>

实施例4的变焦镜头如图4所示。

表13显示实施例5的数据。

表13

镜面编号	R	D	N	v	φ	玻璃
							1	25.012	0.85	1.84666	23.78	22.2	S-TIH53(OHARA)
2	15.310	4.00	1.80400	46.57	19.8	S-LAH65(OHARA)
							3	138.621	可变(A)			19.0
4	0.000	0.80	1.72916	54.68	14.2	S-LAL18(OHARA)
							5	5.360	3.37			9.4
6*	67.506	1.30	1.72903	54.04	9.2	M-TAC80(HOYA)
							7*	13.297	2.01			8.8
8	33.408	1.33	2.00272	19.32	8.4	E-FDS2(HOYA)
							9	-215.278	可变(B)			8.0
10	光圈	可变(C)			6.5
							11*	7.884	2.42	1.61881	63.85	8.2	M-PCD4(HOYA)
12*	-30.000	0.14			8.0
							13	27.592	2.32	1.79952	42.22	7.6	S-LAH52(OHARA)
14	-10.088	0.80	1.65412	39.68	7.6	S-NBH5(OHARA)
							15	13.230	0.51			7.2
16	43.687	0.80	1.90366	31.32	7.2	TAFD25(HOYA)
							17	5.205	2.81	1.55332	71.68	7.0	M-FCD500(HOYA)
18	-22.305	可变(D)			7.4
							19*	11.600	2.40	1.51633	64.06	11.4	L-BSL7(OHARA)
20	50.000	可变(E)			11.2
							21	0.000	1.00	1.50000	64.00	10.4	滤光片等
22	0.000	BF			10.4

可变量

表14显示了表13中的的可变量(A～E)。

表14

	短焦距	短-中焦距	中焦距	中-长焦距	长焦距
						焦距	5.29	7.56	10.79	15.40	22.01
F值	2.05	2.59	2.78	3.05	3.64
						ω	44.92	35.52	25.34	17.95	12.34
A	0.56000	2.25700	5.24910	8.95780	12.58250
						B	8.80000	7.10200	3.13780	0.92680	0.89470
C	4.24290	0.82000	1.55460	1.76050	0.82000
						D	4.20780	0.56120	7.43460	10.23570	15.04670
E	3.11626	4.08847	4.91856	4.93503	2.70983

非球面的数据

表15显示了实施例4中的非球面的数据。

表15

	K	A4	A6	A8	A10
						6	0	-5.18092E-04	8.78790E-06	0.00000E+00	0.00000E+00
7	0	-8.77074E-04	2.10266E-06	2.88752E-07	-1.32465E-08
						11	0	-2.57344E-04	3.27978E-06	-4.30866E-07	1.19729E-09
12	0	1.75780E-04	2.49510E-06	-3.73790E-07	7.40024E-10
						18	0	1.93377E-04	-1.85748E-06	9.55114E-07	-2.56034E-08
19	0	2.45255E-05	2.07728E-06	-4.64625E-08	7.87104E-10

上述各条件式的参数值

表16显示了各条件式的参数。

表16

图14～图16依次显示实施例2的变焦镜头在短焦距、中焦距、长焦距时球面像差、像散、畸变以及彗星像差的各种色差曲线图。

从图5～图16可知，各实施例在短焦距、中焦距、长焦距时均显示出良好性能。

具体为，实施例1～4以11片镜片结构实现小型化变焦镜头，这些变焦镜头在短焦距时半视角均达到42°以上，F值为2.4以下，视野明亮，而且变倍比超过4倍，并拥有能够对应1000万～2000万像素摄像元件的分辨能力。

而且，实施例1～4的变焦镜头允许短焦距时在摄像元件的矩形受光面上发生酒桶形状畸变，而在中焦距附近和长焦距时能够抑制畸变的发生。

上述成像中发生的畸变，可通过对摄像元件信息化处理后的图像数据进行电子处理，来进行补偿，为此，需要将短焦距时的有效摄像范围形成为酒桶形状，而将中焦距以及长焦距时的有效摄影范围大致形成为矩形。而后，通过图像处理对短焦距时的有效摄像范围进行图像转换，转换成畸变减小后的矩形图像信息。

为此，实施例1～4设定短焦距时的像高为4.35mm，并设定中焦距以及长焦距时的像高为4.9mm。

关于畸变的电子补偿存在多种方式，以下参考图19说明其中一例。

图19中的标记Im1表示摄像元件受光面的形状，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，为长焦距和中焦距时的成像范围。

图19中的标记Im2表示短焦距时的像面形状。有意识地允许在短焦距附近发生负的畸变，使像面形状呈两端小中间大的酒桶形状。在此，为了方便说明，图19所示的负的畸变稍有夸张。

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

如图19所示，考虑从受光面Im1中心出发与纵向基准线之间形成θ角度的线上的一个像素点。

如图所示，该像素点相距受光元件中心的距离为X，当设定距离该中心为X的畸变为Dis(X)％时，可将上述直线上相距中心距离X的位置转换为(100X/(100+Dis(X))。经过上述处理，拍摄的图象便能够在广角时获得良好的畸变补偿。

通过上述电子处理补偿，中间焦距和短焦距时的理想像高达到所要求的假想圆的大小4.9mm。换言之，通过该补偿，中间焦距和短焦距时的假想圆大小被转换成所要的假想圆大小的(100/(100+Dis(X))倍。

由于可用上述电子处理来进行畸变补偿，因此允许用变焦镜头拍摄的图像在电子处理的补偿范围内发生畸变，此时，其他像差的补偿以及补偿自由度的条件也能够得到缓和，从而使变倍比率得以提高。而且，如上所述，由于减小了中焦距和短焦距时的假想圆大小，对广角化具有显著效果。

此外，在实施例1～4中，变倍比均为4倍以上，但实际上将该变倍比与电子变倍结合可以获得更大的变倍比。

Claims

1.一种变焦镜头，其中从被摄体一方开始向成像面一方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，并且在第二镜片组和第三镜片组之间设置光圈，在从短焦距向长焦距变倍时，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，该第三镜片组和该第四镜片组之间的距离增大，该第一镜片组以及该第三镜片组在该变焦镜头处于长焦距一端时被移动到比在短焦距一端时更接近被摄体的位置，其特征在于，用满足以下条件式(1)～(3)的材料形成的正镜片分别作为所述第三镜片组中最接近被摄体和最接近成像面的镜片，

1.5＜n_d＜1.65 式(1)

60＜v_d＜80 式(2)

0.008＜P_g，F-(-0.001802×v_d+0.6483)＜0.050 式(3)

在此，n_d表示d线的折射率，v_d表示阿贝数，P_g，F表示部分分散比，可用

下式定义，P_g，F＝(n_g-n_F)/(n_F-n_C)，在此，n_g，n_F，n_C分别表示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，满足以下式(4)，

0.3＜f₃/f_t＜0.7 式(4)

3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下式(5)，

0.8＜f_{1_3}/f₃＜1.2 式(5)

4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下式(6)，

0.6＜f_{2_3}/f₃＜1.0 式(6)

5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第一镜片组构成为包括负镜片和正镜片两片镜片。

6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，满足以下式(7)，

0.8＜f₁/f_t＜2.5 式(7)

其中，f₁为所述第一镜片组的焦距，f_t为该变焦镜头位于长焦距一端时的焦距。

7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，该变焦镜头位于短焦距一端时所述光圈与所述第三镜片组之间的距离大于位于长焦距一端时该光圈与该第三镜片组之间的距离。

8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述第三镜片组构成为从被摄体一方开始依次设置正镜片、正镜片、负镜片、负镜片、正镜片的五片镜片。

9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，可在信息装置中用于作为拍摄摄像元件读取的图像的变焦镜头，该变焦镜头拍摄的图像允许在能够用电子处理对经过摄像元件信息化处理的图像数据进行补偿的范围内发生畸变。

10.一种照相机，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。

11.一种携带型信息终端装置，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照相机功能部的摄影用光学系统。