CN103765281B - 变焦镜头和成像设备 - Google Patents

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Abstract

[要解决的技术问题]在具有两个透镜结构的变焦镜头中，为了减小F值并能够对各种像差进行令人满意的校正。[解决问题的技术方案]一种变焦镜头，包括从物体侧顺序地设置的具有负折射本领的第一透镜组(G1)和具有正折射本领的第二透镜组(G2)；所述变焦镜头通过移动第一透镜组(G1)和第二透镜组(G2)来改变放大倍率；以及其中第一透镜组(G1)由从物体侧顺序地设置的具有负折射本领的第一透镜(L11)、第二透镜(L12)、具有负折射本领的第三透镜(L13)和具有正折射本领的第四透镜(L14)构造而成。当第二透镜(L12)的焦距为fG12、整个系统在广角端处的焦距为fw、第一透镜组(G1)的焦距为f1、和第二透镜组(G2)的焦距为f2时，该变焦镜头满足以下给出的条件表达式：0.00＜fw/f2＜0.50---(1-1)；和-0.19＜f1/fG12＜0.16---(2-1)。

Description

变焦镜头和成像设备
技术领域
本发明涉及一种变焦镜头，并且更具体地涉及一种有利地用于小型摄影机等中的变焦镜头。
本发明还涉及一种设有这种变焦镜头的成像设备。
背景技术
迄今为止，作为具有大约2.5的变焦比的宽视场角变焦镜头，已知一种两组式变焦镜头，所述变焦镜头由从物体侧顺序地设置的具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组形成，其中变焦距通过使第一和第二透镜组沿光轴方向移动来执行。这类变焦镜头有利地被用于小摄影机等。
例如，专利文献1描述了一种两组式变焦镜头，其中第一透镜组由从物体侧顺序地设置的四个透镜(即，负透镜(具有负折射本领的透镜)、负透镜、负透镜、和正透镜(具有正折射本领的透镜))形成(示例2)。
专利文献2描述了一种两组式变焦镜头，其中第一透镜组由从物体侧顺序地设置的四个透镜(即，负透镜、正透镜、负透镜、和正透镜)形成(示例1)。
进一步地，专利文献3描述了一种两组式变焦镜头，其中第一透镜组由从物体侧顺序地设置的四个透镜(即，负透镜、负透镜、负透镜、和正透镜)形成，并且第二透镜组也由从物体侧顺序地设置的四个透镜(即，正透镜、正透镜、负透镜、和正透镜)形成(示例2)。更进一步地，专利文献4描述了一种具有类似于上述透镜结构的透镜结构的变焦透镜(示例4)，并且专利文献5描述了一种具有类似于上述透镜结构的透镜结构的变焦透镜(示例1)。
同时，专利文献6描述了一种两组式变焦镜头，其中第一透镜组由从物体侧顺序地设置的四个透镜(即，负透镜、正透镜、负透镜、和正透镜)形成，并且第二透镜组也由从物体侧顺序地设置的四个透镜(即，正透镜、正透镜、负透镜、和正透镜)形成(示例4)。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本未审查专利公开No.2008-116915
专利文献2：日本未审查专利公开No.2004-021223
专利文献3：日本未审查专利公开No.2006-091643
专利文献4：日本未审查专利公开No.2008-065051
专利文献5：日本未审查专利公开No.2004-317901
专利文献6：日本未审查专利公开No.11(1999)-223768
发明内容
上述变焦镜头具有以下问题。即，专利文献1中所述的变焦镜头具有宽视场角，但是变焦比小，专利文献2中所述的变焦镜头具有宽视场角，但是变焦比小且F数大，专利文献3中所述的变焦镜头具有宽视场角和大变焦比，但是畸变像差大，专利文献4和5中所述的变焦镜头具有宽视场角和大变焦比，但是在畸变像差方面仍然具有改进的余地，以及专利文献6中所述的变焦镜头具有窄视场角和大F数。
鉴于上述情况已经形成了本发明，并且本发明的目的是提供一种具有小F数且像差被良好校正的变焦镜头。
本发明的又一个目的是提供一种通过利用如上所述的变焦镜头具有令人满意的光学性能和减小的尺寸的成像设备。
根据的本发明的第一变焦镜头是大致由从物体侧顺序地设置的具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组构成的变焦镜头，其中：
变焦距通过移动第一透镜组和第二透镜组来执行；
第一透镜组大致由具有负折射本领的第一透镜、第二透镜、具有负折射本领的第三透镜、和具有正折射本领的第四透镜构成；以及
当第一透镜组中从物体侧开始的第二透镜的焦距为fG12，整个系统在广角端处的焦距为fw，第一透镜组的焦距为f1，以及第二透镜组的焦距为f2时，变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
0.00＜fw/f2＜0.50------------------(1-1)；和
-0.19＜f1/fG12＜0.16----------------(2-1)。
如这里所使用的术语“大致由第一透镜组和第二透镜组构成”表示包括其中除了透镜组之外还包括大致没有折射本领的透镜、除了透镜之外的光学元件(例如，孔径光阑、玻璃罩等)、透镜法兰、透镜镜筒、图像传感器、机械部件(例如照相机振动校正机构)等的情况。在这方面，这同样应用于“第一透镜组大致由具有负折射本领的第一透镜、第二透镜、具有负折射本领的第三透镜、和具有正折射本领的第四透镜构成”的描述以及关于随后将被论述的第二透镜组的“第二透镜组由四个透镜构成”的描述。
在本发明的变焦镜头中，粘合透镜可以被用于构成每一个透镜组的透镜，并且在粘合透镜由粘合在一起的n个透镜形成的情况下，粘合透镜被计数为n个透镜。要注意的是如这里所使用的术语“本发明的变焦镜头”或“根据本发明的变焦镜头”表示包括第一变焦镜头、和随后将被描述的第二和第三变焦镜头，除非另外专门地描述之外。
在本发明的变焦镜头中，如果包括非球面表面，则在近轴区域中考虑透镜的折射本领的表面形状和符号。
根据本发明的第一变焦镜头优选地尤其在由条件表达式(1-1)和(2-1)限定的每一个范围内至少满足以下给出的条件表达式中的任一个：
0.20＜fw/f2＜0.43-----------------(1-2)；和
-0.15＜f1/fG12＜0.10---------------(2-2)。
进一步地，根据本发明的第一变焦镜头更加优选地尤其在由上述条件表达式(1-1)限定的范围内满足以下给出的条件表达式：
0.31＜fw/f2＜0.35------------------(1-3)。
根据的本发明的第二变焦镜头是大致由从物体侧顺序地设置的具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组构成的变焦镜头，其中：
变焦距通过移动第一透镜组和第二透镜组来执行；
第一透镜组大致由具有负折射本领的第一透镜、第二透镜、具有负折射本领的第三透镜、和具有正折射本领的第四透镜构成；
第二透镜组大致由四个透镜构成；以及
当第一透镜组中从物体侧开始的第二透镜的焦距为fG12，整个系统在广角端处的焦距为fw，第一透镜组的焦距为f1，以及第二透镜组的焦距为f2时，变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
0.00＜fw/f2＜0.43------------------(1-4)；和
-1.00＜f1/fG12＜0.16----------------(2-3)。
根据本发明的第二变焦镜头优选地在由条件表达式(1-4)和(2-3)限定的每一个范围内至少满足以下给出的条件表达式中的任一个：
0.20＜fw/f2＜0.43------------------(1-2)；和
-0.50＜f1/fG12＜0.10----------------(2-4)。
根据本发明的第二变焦镜头优选地在由上述条件表达式(1-4)和(2-3)限定的每一个范围内至少满足以下给出的条件表达式中的任一个：
0.31＜fw/f2＜0.35------------------(1-3)；和
-0.15＜f1/fG12＜0.10----------------(2-2)。
根据本发明的第三变焦镜头是大致由从物体侧顺序地设置的具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组构成的变焦镜头，其中：
变焦距通过移动第一透镜组和第二透镜组来执行；
第一透镜组大致由具有负折射本领的第一透镜、第二透镜、具有负折射本领的第三透镜、和具有正折射本领的第四透镜构成；
第二透镜组大致由四个透镜构成；以及
当第一透镜组中从物体侧开始的第二透镜的焦距为fG12，整个系统在广角端处的焦距为fw，第一透镜组的焦距为f1，以及第二透镜组的焦距为f2时，变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
0.27＜fw/f2＜0.43------------------(1-5)；和
-1.00＜f1/fG12＜0.29----------------(2-5)。
根据本发明的第三变焦镜头优选地尤其在由条件表达式(1-5)和(2-5)限定的每一个范围内至少满足以下给出的条件表达式中的任一个：
0.31＜fw/f2＜0.35------------------(1-3)；和
-0.50＜f1/fG12＜0.29----------------(2-6)。
根据本发明的第三变焦镜头优选地尤其在由上述条件表达式(2-6)限定的范围内满足以下给出的条件表达式：
-0.15＜f1/fG12＜0.10----------------(2-2)。
同时，根据本发明的成像设备包括根据本发明的上述变焦镜头中的任一个。
根据本发明的第一变焦镜头通过由四个透镜形成第一透镜组在防止成本增加的同时可以抑制伴随视场角增加所导致的像差的增加，其中在所述第一透镜组中，具有负折射本领的第一透镜、第二透镜、具有负折射本领的第三透镜和具有正折射本领的第四透镜从物体侧顺序地设置。
进一步地，根据本发明的第一变焦镜头通过满足上述条件表达式(1-1)具有以下有益效果。条件表达式(1-1)限定整个系统在广角端处的焦距与第二透镜组的焦距之间的关系。如果第一变焦镜头超过条件表达式(1-1)的上限值，则第二透镜组的折射本领变得太强，并且在整个变焦距范围内对像差进行令人满意的校正变得困难，这是不期望的。在第一变焦镜头满足条件表达式(1-1)的情况下，能够防止上述缺陷，并且可以在整个变焦距范围内令人满意地校正像差。
如果第一变焦镜头在由条件表达式(1-1)限定的范围内满足条件表达式(1-2)，则上述有益效果变得更加显著，并且如果第一变焦镜头满足条件表达式(1-3)，则上述有益效果越发更加显著。
如果第一变焦镜头落入条件表达式(1-2)的下限值以下，则第二透镜组的折射本领变弱，并且在变焦距时第二透镜组的移动量增加，从而导致整个光学系统的总长度扩大，并且小型化变得困难，这是不期望的。在第一变焦镜头满足条件表达式(1-2)的情况下，能够防止上述缺陷，并且可以实现整个光学系统的小型化。这也适用于第一变焦镜头满足条件表达式(1-3)的情况。
更进一步地，根据本发明的第一变焦镜头通过满足条件表达式(2-1)具有以下有益效果。条件表达式(2-1)限定第一透镜组的焦距与第一透镜组中的第二透镜的焦距之间的关系。如果第一变焦镜头落入条件表达式(2-1)的下限值以下，则第二透镜组的正折射本领变强，并且第一透镜组中具有负折射本领的透镜的折射本领变得太强，以对此进行补偿，藉此像差的校正变得困难，这是不期望的。与此相反，如果第一变焦镜头超过条件表达式(2-1)的上限值，则第二透镜的负折射本领变得太强，并且畸变像差的校正变得困难，这是不期望的。在第一变焦镜头满足条件表达式(2-1)的情况下，能够防止上述缺陷，并且可以令人满意地校正畸变像差及其它像差。
如果第一变焦镜头在由条件表达式(2-1)限定的范围内满足条件表达式(2-2)，则上述有益效果变得更加显著。
与第一变焦镜头中一样，根据本发明的第二变焦镜头通过由四个透镜形成第一透镜组而在防止成本增加的同时可以抑制伴随有视场角的增加所产生的像差的增加，其中在所述第一透镜组中，具有负折射本领的第一透镜、第二透镜、具有负折射本领的第三透镜、和具有正折射本领的第四透镜从物体侧顺序地设置。进一步地，第二变焦镜头可以通过由四个透镜形成第二透镜组而在防止成本增加的同时抑制由于变焦距导致的像差的变化。
进一步地，根据本发明的第二变焦镜头通过满足条件表达式(1-4)具有以下有益效果。与条件表达式(1-1)中一样，条件表达式(1-4)限定整个系统在广角端处的焦距与第二透镜组的焦距之间的关系。如果第二变焦镜头超过条件表达式(1-4)的上限，则第二透镜组的折射本领变得太强，并且在整个变焦距范围内对像差进行令人满意的校正变得困难，这是不期望的。在第二变焦镜头满足条件表达式(1-4)的情况下，能够防止上述缺陷，并且在整个变焦距范围内可以令人满意地校正像差。
如果第二变焦镜头在由条件表达式(1-4)限定的范围内满足条件表达式(1-2)，则上述有益效果变得更加显著，并且如果第二变焦镜头满足条件表达式(1-3)，则上述有益效果变得越发更加显著。
如果第二变焦镜头落入条件表达式(1-2)的下限值以下，则第二透镜组的折射本领变弱，并且在变焦距时第二透镜组的移动量增加，从而导致整个光学系统的总长度扩大，并且小型化变得困难，这是不期望的。在第二变焦镜头满足条件表达式(1-2)的情况下，能够防止上述缺陷，并且可以实现整个光学系统的小型化。这也适用于第二变焦镜头满足条件表达式(1-3)的情况。
更进一步地，根据本发明的第二变焦镜头通过满足条件表达式(2-3)具有以下有益效果。与条件表达式(2-1)中一样，条件表达式(2-3)限定关系第一透镜组的焦距与第一透镜组中的第二透镜的焦距之间的关系。如果第二变焦镜头落入条件表达式(2-3)的下限值以下，则第二透镜的正折射本领变强，并且第一透镜组中具有负折射本领的透镜的折射本领变得太强，以对此进行补偿，藉此像差的校正变得困难，这是不期望的。与此相反，如果第二变焦镜头超过条件表达式(2-3)的上限值，则第二透镜的负折射本领变得太强，并且畸变像差的校正变得困难，这是不期望的。在第二变焦镜头满足条件表达式(2-3)的情况下，能够防止上述缺陷，并且可以令人满意地校正畸变像差及其它像差。
如果第二变焦镜头在由条件表达式(2-3)限定的范围内满足条件表达式(2-4)，则上述有益效果变得更加显著，并且如果第二变焦镜头满足条件表达式(2-2)，则上述有益效果越发更加显著。
根据本发明的第三变焦镜头通过由四个透镜形成第一透镜组来在防止成本增加的同时抑制伴随视场角的增加所产生的像差的增加，其中在所述第一透镜组中，具有负折射本领的第一透镜、第二透镜、具有负折射本领的第三透镜、和具有正折射本领的第四透镜从物体侧顺序地设置。进一步地，第三变焦镜头可以通过由四个透镜形成第二透镜组而在防止成本增加的同时抑制由于变焦距导致的像差的变化。
进一步地，根据本发明的第三变焦镜头通过满足条件表达式(1-5)具有以下有益效果。与条件表达式(1-1)中一样，条件表达式(1-5)限定整个系统在广角端处的焦距与第二透镜组的焦距之间的关系。如果第三变焦镜头落入条件表达式(1-5)的下限值以下，则第二透镜组的折射本领变弱，并且在变焦距时第二透镜组的移动量增加，从而导致整个光学系统的总长度扩大，并且小型化变得困难，这是不期望的。与此相反，如果第三变焦镜头超过条件表达式(1-5)的上限值，则第二透镜组的折射本领变得太强，并且在整个变焦距范围内对像差进行令人满意的校正变得困难，这是不期望的。在第二变焦镜头满足条件表达式(1-5)的情况下，能够防止上述缺陷，并且可以在整个变焦距范围内令人满意地校正像差。
如果第三变焦镜头尤其在由条件表达式(1-5)限定的范围内满足条件表达式(1-3)，则上述有益效果变得更加显著。
更进一步地，根据本发明的第三变焦镜头通过满足条件表达式(2-5)具有以下有益效果。与条件表达式(2-1)中一样，条件表达式(2-5)限定关系第一透镜组的焦距与第一透镜组中的第二透镜的焦距之间的关系。如果第三变焦镜头落入条件表达式(2-5)的下限值以下，则第二透镜组的正折射本领变强，并且第一透镜组中具有负折射本领的透镜的折射本领变得太强，以对此进行补偿，藉此像差的校正变得困难，这是不期望的。与此相反，如果第三变焦镜头超过条件表达式(2-5)的上限值，则第二透镜的负折射本领变得太强，并且畸变像差的校正变得困难，这是不期望的。在第三变焦镜头满足条件表达式(2-5)的情况下，能够防止上述缺陷，并且可以令人满意地校正畸变像差及其它像差。
如果第三变焦镜头尤其在由条件表达式(2-5)限定的范围内满足条件表达式(2-6)，则上述有益效果变得更加显著，并且如果第三变焦镜头满足条件表达式(2-2)，则上述有益效果越发更加显著。
如在随后将被描述的数值示例中具体所示，本发明的变焦镜头可以具有足够小的F数。
同时，因为根据本发明的成像设备包括本发明的具有上述有益效果的变焦镜头，因此该成像设备可以具有良好的光学性能和减小的尺寸。
附图说明
图1是根据本发明的示例1的变焦镜头的图示该变焦镜头的透镜结构的剖视图；
图2是根据本发明的示例2的变焦镜头的图示该变焦镜头的透镜结构的剖视图；
图3是根据本发明的示例3的变焦镜头的图示该变焦镜头的透镜结构的剖视图；
图4是根据本发明的示例4的变焦镜头的图示该变焦镜头的透镜结构的剖视图；
图5是根据本发明的示例5的变焦镜头的图示该变焦镜头的透镜结构的剖视图；
图6是根据本发明的示例6的变焦镜头的图示该变焦镜头的透镜结构的剖视图；
图7显示根据本发明的示例1的像差图(A)-(H)；
图8显示根据本发明的示例2的像差图(A)-(H)；
图9显示根据本发明的示例3的像差图(A)-(H)；
图10显示根据本发明的示例4的像差图(A)-(H)；
图11显示根据本发明的示例5的像差图(A)-(H)；
图12显示根据本发明的示例6的像差图(A)-(H)；以及
图13是根据本发明的一个实施例的成像设备的示意性结构图。
具体实施方式
在下文中，参照附图详细地描述本发明的实施例。图1是根据本发明的示例1的变焦镜头的图示对应于随后将被描述的示例1的变焦镜头的透镜结构的剖视图。图2-6是图示其它结构示例的剖视图，且每一个都对应于示例2-6的变焦镜头中的每一个。除了被具体描述的不同之外，图1-6中所示的示例的基本结构彼此相同，并且说明的方法也相同，从而主要参照图1描述根据本发明的一个实施例的变焦镜头。
在图1中，左侧是物体侧，而右侧是图像侧，其中图(A)图示了光学系统在广角端处在无穷远聚焦状态下(最短焦距的状态)的结构，而图(B)图示了光学系统在长焦端处在无穷远聚焦状态下(最长焦距的状态)的结构。要注意的是这同样应用于随后将被描述的图2-6。
根据本发明的一个实施例的变焦镜头由从物体侧顺序地设置的作为透镜组的具有负折射本领的第一透镜组G1和具有正折射本领的第二透镜组G2形成。进一步地，在变焦距期间不能移动的固定孔径光阑St设置在第一透镜组G1与第二透镜组G2之间。这里所示的孔径光阑St未必表示尺寸和形状，而是表示在光轴Z上的位置。
要注意的是图1图示了其中平行板状光学构件PP设置在第二透镜组G2与像面Sim之间的一个示例。当将变焦镜头应用到成像设备时，优选的是根据上面安装有变焦镜头的照相机侧部的结构，玻璃罩和诸如低通滤光器、红外线切除滤光器等的各种类型的滤光器设置在光学系统与像面Sim之间。光学构件PP表示这种玻璃罩和各种类型的滤光器。进一步地，一些成像装置近年来采用三个CCD系统，所述系统对于每一种色彩使用CCD以提高图像质量，并且诸如分色棱镜等的分色光学系统插入在透镜系统与像面Sim之间以适应三个CCD系统。在这种情况下，分色光学系统可以设置在光学构件PP的位置处。
变焦镜头被形成为使得在从广角端向长焦端变焦距时，第一透镜组G1朝向像面Sim侧移动以绘制凸起轨迹，而第二透镜组G2朝向物体侧单调地移动。图1由图(A)与(B)之间的实线示意性地图示了在从广角端向长焦端变焦距时第一透镜组G1和第二透镜组G2的移动轨迹。
第一透镜组G1由四个透镜形成，其中具有负折射本领的第一透镜L11、具有正折射本领的第二透镜L12、具有负折射本领的第三透镜L13、和具有正折射本领的第四透镜L14从物体侧顺序地设置。这里，例如，如图1中所示的示例中所示，第一透镜L11可以具有负弯月面形状，第二透镜L12可以在物体侧表面和图像侧表面上都具有非球面形状，第三透镜L13可以具有负弯月面形状，以及第四透镜L14可以具有正弯月面形状。要注意的是尤其在示例4中具有负折射本领的透镜用作第二透镜L12。
第二透镜L12的物体侧表面形成在近轴区域中在物体侧具有凹面的非球面表面中。进一步地，物体侧表面和图像侧表面(图1中的两个表面)中的至少任一个形成在从中心到有效直径的表面上具有至少一个拐点的非球面表面中。要注意的是，具体地在示例2中，第二透镜L12的物体侧表面形成在近轴区域中在物体侧具有凸面且在从中心到有效直径的表面上没任何拐点的非球面表面中。
同时，第二透镜组G2由四个透镜形成，其中具有正折射本领的第一透镜L21、具有正折射本领的第二透镜L22、具有负折射本领的第三透镜L23、和具有正折射本领的第四透镜L24从物体侧顺序地设置。这里，例如，如图1中所示的示例中所示，第一透镜L21可以在物体侧表面和图像侧表面上都具有非球面形状，第二透镜L22可以具有双凸形状，第三透镜L23可以具有负弯月面形状，以及第四透镜L24可以具有双凸形状。
如上所述，在该变焦镜头中，第一透镜组G1由四个透镜构成，其中具有负折射本领的第一透镜L11、第二透镜L12、具有负折射本领的第三透镜L13、和具有正折射本领的第四透镜L14从物体侧顺序地设置。这在防止成本增加的同时可以防止伴随视场角的增加而导致的像差的增加。进一步地，在除了示例4之外的示例中，可以通过使用具有正折射本领的透镜作为第二透镜L12来令人满意地校正畸变像差。
当第一透镜组G1的第二透镜L12在物体侧表面具有非球面表面时，与第一透镜L11形成在非球面表面中的情况相比较，可以令人满意地校正畸变像差，并且可以保持变焦镜头的成本较低。即，在第一透镜L11之前和之后，近轴光束和离轴光束经过的位置基本上被大大分离，并且第一透镜L11或第二透镜L12优选的是非球面透镜以便令人满意地校正畸变像差。当第一透镜L11大致具有相对较大的直径时，如果具有相对较小直径的第二透镜L12形成在非球面表面中，则非球面透镜的成本降低，并且可以保持变焦镜头的最终成本较低。
在除了示例2之外的示例中，第二透镜L12的物体侧表面形成在物体侧(尤其在近轴区域中)具有凹面的非球面表面中，使得可以令人满意地校正球面像差和畸变像差。
进一步地，在除了示例2之外的示例中，第二透镜L12的物体侧表面和图像侧表面中的至少一个形成在从中心到有效直径的表面上具有至少一个拐点的非球面表面中，使得可以令人满意地校正广角端处的畸变像差和像面弯曲。
同时，在防止成本增加的同时可以抑制由四个透镜形成的第二透镜组G2由于变焦距导致的像差的变化。
在该变焦镜头中，第二透镜组G2由四个透镜形成，其中具有正折射本领的第一透镜L21、具有正折射本领的第二透镜L22、具有负折射本领的第三透镜L23、和具有正折射本领的第四透镜L24从物体侧顺序地设置。这可以抑制由于变焦距导致的像差的变化。即，如果第二透镜组G2中的第一透镜L21和第二透镜L22是正透镜，则从第一透镜组G1输出并被大大扩散的近轴光束可以通过两个正透镜L21和L22以共享的方式被会聚，使得可以保持高阶球面像差，并且可以抑制由于变焦距导致的像差的变化。
这里，在第一透镜组G1如上所述由从物体侧顺序地设置的具有负折射本领的第一透镜L11、第二透镜L12，具有负折射本领的第三透镜L13、和具有正折射本领的第四透镜L14形成之后，当作为第一透镜组G1中从物体侧开始的第二透镜的第二透镜L12的焦距为fG12，整个系统在广角端处的焦距为fw，第一透镜组G1的焦距为f1，以及第二透镜组G2的焦距为f2时，该变焦镜头同时满足上述条件表达式：
0.00＜fw/f2＜0.50------------------(1-1)；和
-0.19＜f1/fG12＜0.16----------------(2-1)。
在表19中对于每一个示例总结了由上述条件表达式中的每一个限定的每一个条件的数值示例。由条件表达式(1-1)限定的fw/f2的值被表示在行“条件表达式(1)”中，而由条件表达式(2-1)限定的f1/fG12的值被表示在行“条件表达式(2)”中。进一步地，表19还表示了由随后将被描述的条件表达式(3)-(9)限定的每一个条件的数值示例。
以下将描述由条件表达式(1-1)和(2-1)限定的结构的操作和有益效果。
条件表达式(1-1)限定整个系统在广角端处的焦距与第二透镜组G2的焦距之间的关系。如果变焦镜头超过条件表达式(1-1)的上限值，则第二透镜组的折射本领变得太强，并且在整个变焦距范围内对像差进行令人满意的校正变得困难，这是不期望的。因为该变焦镜头满足条件表达式(1-1)，因此能够防止上述缺陷，并且可以在整个变焦距范围内令人满意地校正像差。
因为该变焦镜头在由条件表达式(1-1)限定的范围内尤其满足以下条件表达式：
0.2＜fw/f2＜0.43-------------------(1-2)，
上述有益效果变得更加显著，并且因为该变焦镜头进一步地满足以下条件表达式：
0.31＜fw/f2＜0.35------------------(1-3)，
因此上述有益效果变得越发更加显著。
如果变焦镜头落入条件表达式(1-2)或条件表达式(1-3)的下限值以下，则第二透镜组G2的折射本领变弱，并且在变焦距时第二透镜组G2的移动量增加，从而导致整个光学系统的总长度扩大，并且小型化变得困难，这是不期望的。因为该变焦镜头满足条件表达式(1-2)和(1-3)，因此能够防止上述缺陷，并且可以实现整个光学系统的小型化。
同时，条件表达式(2-1)限定第一透镜组G1的焦距与第一透镜组G1中的第二透镜L12的焦距之间的关系。如果变焦镜头落入条件表达式(2-1)的下限值以下，则第二透镜L12的正折射本领变强，而第一透镜组G1中具有负折射本领的透镜(即，第一透镜L11或第三透镜L13)的折射本领变得太强以对此进行补偿，藉此像差的校正变得困难，这是不期望的。与此相反，如果变焦镜头超过条件表达式(2-1)的上限值，则第二透镜L12的负折射本领变得太强，并且畸变像差的校正变得困难，这是不期望的。因为该变焦镜头满足条件表达式(2-1)，因此能够防止上述缺陷，并且可以令人满意地校正畸变像差及其它像差。
因为该变焦镜头在由条件表达式(2-1)限定的范围内尤其满足以下条件表达式：
-0.15＜f1/fG12＜0.10----------------(2-2)，
因此上述有益效果变得更加显著。
进一步地，如上所述，在第一透镜组G1由从物体侧顺序地设置的具有负折射本领的第一透镜L11、第二透镜L12、具有负折射本领的第三透镜L13、和具有正折射本领的第四透镜L14形成，并且第二透镜组G2由四个透镜形成之后，该变焦镜头同时满足上述条件表达式：
0.00＜fw/f2＜0.43------------------(1-4)；和
-1.00＜f1/fG12＜0.16----------------(2-3)。
与条件表达式(1-1)中一样，条件表达式(1-4)限定整个系统在广角端处的焦距与第二透镜组G2的焦距之间的关系。如果第二变焦镜头超过条件表达式(1-4)的上限，则第二透镜组G2的折射本领变得太强，并且在整个变焦距范围内对像差进行令人满意的校正变得困难，这是不期望的。因为该变焦镜头满足条件表达式(1-4)，因此能够防止上述缺陷，并且可以在整个变焦距范围内令人满意地校正像差。
因为该变焦镜头在由条件表达式(1-4)限定的范围内尤其满足上述条件表达式(1-2)，因此上述有益效果变得更加显著，并且因为该变焦镜头进一步地满足上述条件表达式(1-3)，因此上述有益效果变得越发更加显著。
如果变焦镜头落入条件表达式(1-2)或条件表达式(1-3)的下限值以下，则第二透镜组G2的折射本领变弱，并且在变焦距时第二透镜组G2的移动量增加，从而导致整个光学系统的总长度扩大，并且小型化变得困难。因为该变焦镜头满足条件表达式(1-2)和(1-3)，因此能够防止上述缺陷，并且可以实现整个光学系统的小型化。
同时，与条件表达式(2-1)中一样，条件表达式(2-3)限定第一透镜组G1的焦距与第一透镜组G1中的第二透镜L12的焦距之间的关系。如果变焦镜头落入条件表达式(2-3)的下限值以下，则第二透镜L12的正折射本领变强，而第一透镜组G1中具有负折射本领的透镜(即，第一透镜L11或第三透镜L13)的折射本领变得太强，以对此进行补偿，藉此像差的校正变得困难，这是不期望的。与此相反，如果变焦镜头超过条件表达式(2-3)的上限值，则第二透镜L12的负折射本领变得太强，并且畸变像差的校正变得困难，这是不期望的。因为该变焦镜头满足条件表达式(2-3)，因此能够防止上述缺陷，并且可以令人满意地校正畸变像差及其它像差。
因为该变焦镜头在由条件表达式(2-3)限定的范围内尤其满足以下条件表达式：
-0.50＜f1/fG12＜0.10---------------(2-4)，
因此上述有益效果变得更加显著，并且因为该变焦镜头进一步地满足条件表达式(2-2)，因此上述有益效果变得越发更加显著。
如上所述，在第一透镜组G1由从物体侧顺序地设置的具有负折射本领的第一透镜L11、第二透镜L12、具有负折射本领的第三透镜L13、和具有正折射本领的第四透镜L14形成，并且第二透镜组G2由四个透镜形成之后，该变焦镜头同时满足上述条件表达式：
0.27＜fw/f2＜0.43------------------(1-5)；和
-1.00＜f1/fG12＜0.29----------------(2-5)。
与条件表达式(1-1)中一样，条件表达式(1-5)限定整个系统在广角端处的焦距与第二透镜组G2的焦距之间的关系。如果第一变焦镜头落入条件表达式(1-5)的下限值以下，则第二透镜组G2的折射本领变弱，并且在变焦距时第二透镜组G2的移动量增加，从而导致整个光学系统的总长度扩大，并且小型化变得困难，这是不期望的。与此相反，如果变焦镜头超过条件表达式(1-5)的上限值，则第二透镜组G2的折射本领变得太强，并且在整个变焦距范围内对像差进行令人满意的校正变得困难，这是不期望的。因为该变焦镜头满足条件表达式(1-5)，因此能够防止上述缺陷，并且可以实现整个光学系统的小型化以及在整个变焦距范围内对像差令人满意的校正。
因为该变焦镜头在由条件表达式(1-5)限定的范围内尤其满足条件表达式(1-3)，因此上述有益效果变得更加显著。
同时，与条件表达式(2-1)中一样，条件表达式(2-5)限定第一透镜组G1的焦距与第一透镜组G1中的第二透镜L12的焦距之间的关系。如果变焦镜头落入条件表达式(2-5)的下限值以下，则第二透镜L12的正折射本领变强，并且第一透镜组中具有负折射本领的透镜(即，第一透镜L11或第三透镜L13)的折射本领变得太强，以对此进行补偿，藉此像差的校正变得困难，这是不期望的。与此相反，如果变焦镜头超过条件表达式(2-5)的上限值，则第二透镜L12的负折射本领变得太强，并且畸变像差的校正变得困难，这是不期望的。因为该变焦镜头满足条件表达式(2-5)，因此能够防止上述缺陷，并且可以令人满意地校正畸变像差及其它像差。
因为该变焦镜头在由条件表达式(2-5)限定的范围内尤其满足以下条件表达式：
-0.50＜f1/fG12＜0.29----------------(2-6)，
因此上述有益效果变得更加显著，并且因为该变焦镜头进一步地满足上述条件表达式(2-2)，因此上述有益效果变得越发更加显著。
当作为第一透镜组G1中从物体侧开始的第二透镜的第二透镜L12的焦距为fG12并且整个系统在广角端处的焦距为fw时，该变焦镜头满足如下条件表达式，使得还可以获得以下有益效果：
-0.11＜fw/fG12＜0.12---------------(3)。
即，条件公式(3)限定整个系统在广角端处的焦距fw与第一透镜组中的第二透镜L12的焦距之间的关系。如果变焦镜头落入条件表达式(3)的下限值以下，则第二透镜L12的折射本领将朝向负侧移动，并且中心光束与周边光束之间在折射力方面的平衡被破坏，藉此畸变像差的校正变得困难，这是不期望的。与此相反，如果变焦镜头超过条件表达式(3)的上限值，则第二透镜L12的正折射本领变得太强，并且整个第一透镜组G1的负折射本领变得不足，并且变得难以增加视场角。
可以构思的是增加第一透镜组G1中的负透镜(即，第一透镜L11或第三透镜L13)的折射本领以抵偿整个第一透镜组G1的负折射本领的不足，但是这种补偿导致像差的校正变得困难，这是不期望的。在变焦镜头满足条件表达式(3)的情况下，能够防止上述缺陷，藉此能够令人满意地校正畸变像差，并且可以容易地增加视场角。
在变焦镜头尤其在由条件表达式(3)限定的范围内满足如下条件表达式的情况下，上述有益效果变得更加显著：
-0.01＜fw/fG12＜0.06----------------(3’)。
进一步地，当第一透镜组G1的焦距为f1，并且第二透镜组G2的焦距为f2时，该变焦镜头满足如下条件表达式，使得还可以获得以下有益效果：
0.56＜|f1/f2|＜1.04-----------------(4)。
即，条件表达式(4)限定第一透镜组G1的焦距f1与第二透镜组G2的焦距f2之间的关系。如果变焦镜头落入条件表达式(4)的下限值以下，则第二透镜组G2的折射本领变弱，并且在变焦距时第二透镜组G2的移动量增加，从而使得整个光学系统总长度变长，并且小型化变得困难，这是不期望的。与此相反，如果变焦镜头超过条件表达式(4)的上限值，则第一透镜组G1的折射本领变得不足，并且需要增加位于最靠近物体侧的第一透镜L11的直径来确保视场角，藉此小型化变得困难，这是不期望的。在变焦镜头满足条件表达式(4)的情况下，能够防止上述缺陷，并且可以容易地对整个光学系统进行小型化。
在变焦镜头尤其在由条件表达式(4)限定的范围内满足以下给出的条件表达式的情况下，上述有益效果变得更加显著：
0.70＜|f1/f2|＜0.80----------------(4’)。
更进一步地，当整个系统在广角端处的焦距为fw并且第一透镜组G1的焦距为f1时，该变焦镜头满足如下条件表达式，使得还可以获得以下有益效果：
0.00＜|fw/f1|＜0.63-----------------(5)。
即，条件公式(5)限定整个系统在广角端处的焦距fw与第一透镜组G1的焦距f1之间的关系。如果变焦镜头超过条件表达式(5)的上限值，则第一透镜组G1的负折射本领变得太强，并且离轴像差的校正变得困难，这是不期望的。在变焦镜头满足条件表达式(5)的情况下，能够防止上述缺陷，并且可以容易地校正离轴像差。
在变焦镜头尤其在由条件表达式(5)限定的范围内满足以下给出的条件表达式的情况下，上述有益效果变得更加显著：
0.20＜|fw/f1|＜0.50-----------------(5’)。
如果变焦镜头落入条件表达式(5′)的下限值以下，则第一透镜组G1的负折射本领变弱，并且整个光学系统的尺寸增加，这是不期望的。在变焦镜头满足条件表达式(5′)的情况下，能够防止上述缺陷，并且可以实现整个光学系统的小型化。
进一步地，当第一透镜组G1中从物体侧开始的第二透镜的物体侧表面的最大有效半径为HG12F，经过第二透镜的物体侧表面的中心和在物体侧表面上距离光轴HG12F的高度处的点的球面表面在物体侧表面的中心作为球面表面的顶点时的曲率半径为r’G12F，并且经过第二透镜的物体侧表面的中心和在物体侧表面上距离光轴高度HG12F×0.5处的点的球面表面在物体侧表面的中心作为球面表面的顶点时的曲率半径为r”G12F时，该变焦镜头满足如下条件表达式，使得还可以获得以下有益效果：
0.20＜HG12F×{(1/r’G12F)-(1/r”G12F)}---(6)。
即，条件表达式(6)对于第一透镜组G1中的第二透镜L12的物体侧表面限定最大有效半径与非球面形状之间的关系。通过在由条件表达式(6)限定的范围内在第二透镜L12的物体侧表面的中心附近与周边之间提供曲率半径的不同，可以令人满意地校正广角端处的畸变像差。如果变焦镜头落入条件表达式(6)的下限值以下，则畸变像差的校正不足，而如果变焦镜头超过上限值，则畸变像差被过度校正，任一种情况下都是不期望的。
在变焦镜头尤其在由条件表达式(6)限定的范围内满足如下条件表达式的情况下，上述有益效果变得更加显著：
0.20＜HG12F×{(1/r’G12F)-(1/r”G12F)}＜0.50---(6’)。
更进一步地，当第一透镜组G1中从物体侧开始的第二透镜的物体侧表面的近轴曲率半径为rG12F并且第一透镜组G1中从物体侧开始的第二透镜的图像侧表面的近轴曲率半径为rG12R时，变焦镜头满足如下条件表达式，使得还可以获得以下有益效果：
2.0＜(rG12F+rG12R)/(rG12F-rG12R)＜30.0-----(7)。
即，条件表达式(7)限定第一透镜组G1的第二透镜L12的形状。如果变焦镜头落入条件表达式(7)的下限值以下，则在广角端侧畸变像差的校正不足，这是不期望的。与此相反，如果变焦镜头超过上限值，则在长焦端侧球面像差的令人满意的校正变得困难，这是不期望的。在变焦镜头满足条件表达式(7)的情况下，能够防止上述缺陷，并且可以令人满意地校正广角端侧的畸变像差和长焦端侧的球面像差。
在变焦镜头尤其在由条件表达式(7)限定的范围内满足以下给出的条件表达式的情况下，上述有益效果变得更加显著：
2.0＜(rG12F+rG12R)/(rG12F-rG12R)＜15.0-------(7’)。
更进一步地，当第一透镜组G1中从物体侧开始的第一透镜的物体侧表面的近轴曲率半径为rG11F并且第一透镜组G1中从物体侧开始的第一透镜的图像侧表面的近轴曲率半径为rG11R时，变焦镜头满足如下条件表达式，使得还可以获得以下有益效果：
2.5＜(rG11F+rG11R)/(rG11F-rG11R)＜10.0-------(8)。
即，条件表达式(8)限定第一透镜组G1中的第一透镜L11的形状。如果变焦镜头落入条件表达式(8)的下限值以下，则在广角端侧像面弯曲的校正不足，这是不期望的。与此相反，如果变焦镜头超过上限值，则在广角端侧像面弯曲被过度校正，这是不期望的。在变焦镜头满足条件表达式(8)的情况下，能够防止上述缺陷，并且可以适当地校正广角端侧的像面弯曲。
在变焦镜头尤其在由条件表达式(8)限定的范围内满足以下给出的条件表达式的情况下，上述有益效果变得更加显著：
2.8＜(rG11F+rG11R)/(rG11F-rG11R)＜4.0--------(8’)。
更进一步地，当第一透镜组G1中从物体侧开始的第二透镜的焦距为fG12并且第二透镜组G2中从物体侧开始的第二透镜的焦距为fG22时，该变焦镜头满足如下条件表达式，使得还可以获得以下有益效果：
1.3＜fG21/fG22＜3.0-----------------------(9)。
即，条件表达式(9)对于第二透镜组G2中的第一透镜L21和第二透镜L22限定其焦距之间的关系。如果变焦镜头落入条件表达式(9)的下限值以下，则球面像差的校正不足，这是不期望的。与此相反，如果变焦镜头超过上限值，则球面像差被过度校正，这是不期望的。在变焦镜头满足条件表达式(9)的情况下，能够防止上述缺陷，并且在整个变焦距范围内可以令人满意地校正球面像差。
在变焦镜头尤其在由条件表达式(9)限定的范围内满足以下给出的条件表达式的情况下，上述有益效果变得更加显著：
2.0＜fG21/fG22＜2.5---------------------(9’)。
图1图示了其中光学构件PP设置在透镜系统与成像表面之间的一个示例性情况，但是代替设置诸如低通滤光器、切除特定波长范围的滤光器等的各种类型滤光器作为光学构件PP，滤光器可以设置在每一个透镜之间，或者具有与滤光器的结果相同结果的涂层可以设置在透镜中的任一个的透镜表面上。
以下将描述本发明的变焦镜头的数值示例。图1-6中分别显示了示例1-6的变焦镜头的透镜剖视图。
进一步地，在表1、2和3中分别显示了示例性1的变焦镜头的基本透镜数据、变焦距数据、和非球面表面数据。同样地，在表4-18中显示了示例2-6的基本透镜数据、变焦距数据、和非球面表面数据。以下通过使示例性1作为示例描述表中的符号的含义，但是这同样基本上应用于示例2-6。
在表1所示的基本透镜数据中，Si栏表示第i个表面编号，其中编号i(i＝1、2、3......)以朝向图像侧连续增加的方式被提供给每一个表面，且最靠近物体侧部件的物体侧表面为第一个表面。Ri栏表示第i个表面的曲率半径，Di栏表示第i个表面与第i+1个表面之间在光轴Z上的表面距离。要注意的是如果表面形状在物体侧凸起则曲率半径的符号为正，而如果表面形状在图像侧凸起则曲率半径的符号为负。
进一步地，在基本透镜数据中，Ndj栏表示第j个部件关于d线(587.6nm)的折射率，其中编号j(j＝1、2、3、......)以朝向图像侧连续增加的方式被给予每一个部件，且最靠近物体侧透镜为第一个部件，而vdj栏表示第j个部件关于d线的阿贝数。要注意的是所示的基本透镜数据包括孔径光阑St，并且“∞(孔径)”表示在表面的曲率半径的对应于孔径光阑St的栏中。
基本透镜数据中的符号D8、D9、和D17是在变焦距时变化的表面距离，其中D8表示第一透镜组G1与孔径光阑St之间的距离，其中D8表示第一透镜组G1与孔径光阑St之间的距离，D9表示孔径光阑St与第二透镜组G2之间的距离，以及D17表示第二透镜组G2与光学构件PP之间的距离。
表2中所示的变焦距数据表示在广角端和长焦端中的每一处在变焦距时变化的整个系统的焦距(f)、F数(Fno.)、总的视场角(2ω)、和每一个表面距离的值。
在表1中所示的透镜数据中，*标记附于非球面表面的表面编号，并且近轴曲率半径的值被显示为非球面表面的曲率半径。表3中所示的非球面表面数据表示非球面表面的表面编号和每一个非球面表面的非球面表面系数。值“E-n”(n：整数)表示“×10-n”。非球面表面系数表示以下给出的非球面表面表达式中的系数KA和RAm(m＝3、4、5、......16)的值：
Zd＝C·h2/{1+(1-KA·C2·h2)1/2}+∑RAm·hm，
其中
Zd：非球面表面的深度(从非球面表面上在高度h处的点到垂直于光轴并与非球面顶点接触的平坦表面的垂直线的长度)；
h：高度(从光轴到透镜表面的距离)；
C：近轴曲率半径的倒数；和
KA，RAm：非球面表面系数(m＝3、4、5、......16)。
以下表中显示了被四舍五入到预定数位的值。进一步地，在以下给出的所述的数据中，度用作角度的单位，并且mm用作长度的单位，但是还可以使用其它适当的单位，这是因为光学系统能够按比例增加或减少，因此可以使用所述光学系统。
[表1]
示例1·基本透镜数据
*：非球面表面
[表2]
示例1·变焦数据
项 广角端 长焦端
f 3.18 7.95
Fno. 1.85 3.10
2ω 93.39 43.28
D8 12.10 3.55
D9 7.13 0.96
D17 0.00 6.17
[表3]
示例1·非球面表面数据
表面编号 S3 S4
KA 1.00000000E+00 1.00000000E+00
RA3 3.92552657E-04 -1.78198417E-03
RA4 1.63491671E-03 2.96047622E-03
RA5 -5.98243470E-05 -3.54470466E-04
RA6 -3.12580573E-05 -2.14656523E-05
RA7 3.08631891E-06 3.49680699E-06
RA8 2.06084921E-07 5.77269401E-07
RA9 -3.30656971E-08 1.80867183E-08
RA10 7.50984913E-10 -1.28540306E-08
RA11 4.80884982E-10 -1.51109077E-09
RA12 -6.15184533E-11 2.22386867E-10
表面编号 S10 S11
KA 1.00000000E+00 1.00000000E+00
RA3 1.88211972E-03 1.76860217E-03
RA4 -1.21236781E-03 -2.69165382E-04
RA5 6.04426291E-04 3.95866507E-04
RA6 -8.55374397E-05 -2.23064469E-05
RA7 -4.99070718E-06 -9.52288260E-06
RA8 6.90562953E-07 1.17774794E-06
RA9 1.79754879E-07 -6.42044665E-08
RA10 4.73691904E-09 6.39130198E-09
RA11 -4.62119417E-10 3.66073819E-09
RA12 -2.98496187E-10 5.76274981E-11
RA13 3.48467387E-11 -1.74712784E-10
RA14 -1.45151464E-11 3.01771364E-11
RA15 -3.10163706E-12 -4.20522148E-13
RA16 3.84723135E-13 -7.01830246E-13
[表4]
示例2·基本透镜数据
*：非球面表面
[表5]
示例2·变焦数据
项 广角端 长焦端
f 3.36 8.39
Fno. 1.82 3.18
2ω 90.62 41.16
D8 8.77 2.45
D9 8.58 1.94
D17 1.00 7.64
[表6]
表面编号 S10 S11
KA 1.86689146E+00 -2.34761165E+00
RA3 6.38886087E-04 8.63959607E-04
RA4 -1.72624605E-04 4.82943361E-04
RA5 1.56425637E-04 1.17579182E-04
RA6 -1.72640984E-05 1.95121845E-05
RA7 -1.15229550E-06 -7.32560718E-06
RA8 4.72324927E-08 1.36463243E-06
RA9 6.56977631E-08 -6.02693745E-08
RA10 -6.88442793E-09 -3.61578440E-10
RA11 -2.38022413E-10 -1.02638686E-10
RA12 -3.22383884E-11 -6.75284248E-12
RA13 1.02907272E-12 3.06525203E-12
RA14 5.19740494E-13 2.84165637E-12
RA15 -1.83177171E-13 -4.24793926E-13
RA16 -1.74412406E-16 5.14814396E-14
[表7]
示例3·基本透镜数据
*：非球面表面
[表8]
示例3·变焦数据
项 广角端 长焦端
f 3.19 7.98
Fno. 1.84 3.10
2ω 93.23 43.22
D8 12.05 3.55
D9 7.10 0.95
D17 0.00 6.16
[表9]
示例3·非球面表面数据
表面编号 S3 S4
KA 1.00000000E+00 1.00000000E+00
RA3 -3.92896399E-04 -2.13763767E-03
RA4 1.59073904E-03 2.91750862E-03
RA5 -5.69315036E-05 -3.58929668E-04
RA6 -3.09012532E-05 -2.16238082E-05
RA7 3.08376455E-06 3.52532145E-06
RA8 2.01913214E-07 5.85035760E-07
RA9 -3.35542117E-08 1.83747727E-08
RA10 7.17802063E-10 -1.27915817E-08
RA11 4.82375497E-10 -1.50321640E-09
RA12 -6.07407734E-11 2.23818828E-10
表面编号 S10 S11
KA 1.00000000E+00 1.00000000E+00
RA3 1.76132207E-03 1.62917632E-03
RA4 -1.20250122E-03 -2.54326990E-04
RA5 6.05031687E-04 3.97279047E-04
RA6 -8.55614525E-05 -2.21530506E-05
RA7 -4.99565629E-06 -9.51075191E-06
RA8 6.90298187E-07 1.17877317E-06
RA9 1.79779961E-07 -6.41427571E-08
RA10 4.74445204E-09 6.39564855E-09
RA11 -4.60842095E-10 3.66096527E-09
RA12 -2.98218247E-10 5.76689611E-11
RA13 3.48935761E-11 -1.74705742E-10
RA14 -1.45031348E-11 3.01805056E-11
RA15 -3.10067265E-12 -4.18867888E-13
RA16 3.84662428E-13 -7.01204898E-13
[表10]
示例4·基本透镜数据
*：非球面表面
[表11]
示例4·变焦数据
项 广角端 长焦端
f 3.19 7.99
Fno. 1.85 3.10
2ω 93.11 43.14
D8 12.11 3.55
D9 7.15 0.96
D17 0.00 6.19
[表12]
示例4·非球面表面数据
表面编号 S3 S4
KA 1.00000000E+00 1.00000000E+00
RA3 1.97673389E-03 -5.14428429E-04
RA4 1.87516095E-03 3.12292451E-03
RA5 -8.83901056E-05 -3.73387017E-04
RA6 -3.46164616E-05 -2.15361781E-05
RA7 3.39216521E-06 3.59181888E-06
RA8 2.83246128E-07 6.11999137E-07
RA9 -3.25234250E-08 2.16820702E-08
RA10 -1.62438093E-10 -1.26000740E-08
RA11 4.02161038E-10 -1.56205805E-09
RA12 -4.93251419E-11 2.07287653E-10
表面编号 S10 S11
KA 1.00000000E+00 1.00000000E+00
RA3 1.94128295E-03 1.86623411E-03
RA4 -1.23941301E-03 -3.36191383E-04
RA5 6.08149148E-04 4.06331604E-04
RA6 -8.51668505E-05 -2.18876430E-05
RA7 -4.93462600E-06 -9.60813947E-06
RA8 6.94019051E-07 1.17663239E-06
RA9 1.80217543E-07 -6.42807894E-08
RA10 4.56975362E-09 6.62207183E-09
RA11 -4.56633408E-10 3.67837311E-09
RA12 -2.91798675E-10 6.28058891E-11
RA13 3.76317402E-11 -1.70699217E-10
RA14 -1.38781021E-11 3.16879777E-11
RA15 -2.99033991E-12 2.08736136E-13
RA16 3.59472958E-13 -8.60992007E-13
[表13]
示例5·基本透镜数据
*：非球面表面
[表14]
示例5·变焦数据
项 广角端 长焦端
f 3.20 7.99
Fno. 1.85 3.10
2ω 93.25 43.15
D8 12.04 3.55
D9 7.09 0.95
D17 0.00 6.14
[表15]
示例5·非球面表面数据
表面编号 S3 S4
KA 1.00000000E+00 1.00000000E+00
RA3 -4.30601440E-04 -2.45942098E-03
RA4 1.43624994E-03 2.89828666E-03
RA5 -3.55884451E-05 -3.71151955E-04
RA6 -3.08553414E-05 -2.14177604E-05
RA7 2.83817696E-06 3.61955608E-06
RA8 1.79586380E-07 5.91009605E-07
RA9 -3.24112553E-08 1.81447671E-08
RA10 1.20108913E-09 -1.28743984E-08
RA11 5.15204525E-10 -1.51244540E-09
RA12 -6.86137874E-11 2.22680423E-10
表面编号 S10 S11
KA 1.00000000E+00 1.00000000E+00
RA3 1.76814202E-03 1.62203935E-03
RA4 -1.21678337E-03 -2.45116314E-04
RA5 6.06179046E-04 3.88478822E-04
RA6 -8.58569578E-05 -2.21235612E-05
RA7 -4.99796243E-06 -9.42747893E-06
RA8 6.97601547E-07 1.19048864E-06
RA9 1.81003252E-07 -6.30576600E-08
RA10 4.91247208E-09 6.49947884E-09
RA11 -4.43304548E-10 3.66517494E-09
RA12 -2.94072014E-10 5.85100526E-11
RA13 3.45122935E-11 -1.74157715E-10
RA14 -1.43374070E-11 2.94645898E-11
RA15 -3.18348899E-12 -4.90574065E-13
RA16 3.91257516E-13 -6.76391292E-13
[表16]
示例6·基本透镜数据
*：非球面表面
[表17]
示例6·变焦数据
项 广角端 长焦端
f 3.18 7.95
Fno. 1.84 3.10
2ω 93.44 43.18
D8 11.88 3.55
D9 7.11 0.96
D17 0.00 6.15
[表18]
示例6·非球面表面数据
表面编号 S3 S4
KA 1.00000000E+00 1.00000000E+00
RA3 1.15512555E-03 -1.94623465E-03
RA4 4.63209518E-04 2.52796589E-03
RA5 1.00473917E-04 -3.74279507E-04
RA6 -2.62873609E-05 -1.43978882E-05
RA7 1.35555017E-06 4.10668149E-06
RA8 5.74392491E-09 5.42252724E-07
RA9 -2.60745641E-08 4.15486735E-09
RA10 5.11033586E-09 -1.45090144E-08
RA11 8.64355180E-10 -1.53424052E-09
RA12 -1.44079980E-10 2.60125627E-10
表面编号 S10 S11
KA 1.00000000E+00 1.00000000E+00
RA3 1.92172358E-03 1.98334763E-03
RA4 -1.18082835E-03 -3.45009857E-04
RA5 5.95776768E-04 4.03232975E-04
RA6 -8.55219828E-05 -2.20337853E-05
RA7 -4.72078410E-06 -9.21699036E-06
RA8 7.37744871E-07 1.20539081E-06
RA9 1.82849964E-07 -6.65042934E-08
RA10 5.54926203E-09 5.97488617E-09
RA11 -3.93487769E-10 3.82001970E-09
RA12 -2.92839034E-10 9.08656714E-11
RA13 3.11584436E-11 -1.56124185E-10
RA14 -1.47954864E-11 2.62156555E-11
RA15 -2.87211663E-12 1.04054388E-12
RA16 3.00829759E-13 -1.03639592E-12
进一步地，表19中显示了与示例1-6的条件表达式(1-1)至(1-5)、(2-1)至(2-6)、和(3)-(9)相对应的值。这里所示的值是由每一个条件表达式(即，每一个文字表达式)所限定的条件的值。例如，fw/fG12的值被显示在行“条件表达式(3)”中。因为条件表达式(1-1)至(1-5)共同限定fw/f2的条件，因此fw/f2的值被表示在共同被称为“条件表达式(1)”的行中。此外，因为条件表达式(2-1)至(2-6)共同限定f1/fG12的条件，因此f1/fG12的值被表示在共同被称为“条件表达式(2)”的行中。要注意的是表19中的值是关于d线的值。
[表19]
示例1 示例2 示例3 示例4 示例5 示例6
条件表达式(1) 0.317 0.344 0.319 0.317 0.320 0.320
条件表达式(2) -0.046 -0.033 -0.138 0.017 -0.104 -0.099
条件表达式(3) 0.019 0.015 0.056 -0.007 0.043 0.041
条件表达式(4) 0.774 0.758 0.778 0.775 0.781 0.777
条件表达式(5) 0.409 0.453 0.409 0.409 0.410 0.412
条件表达式(6) 0.373 0.345 0.324 0.445 0.284 0.234
条件表达式(7) 10.726 0.279 3.190 -20.460 3.298 2.204
条件表达式(8) 3.194 4.653 2.913 3.799 2.967 2.920
条件表达式(9) 2.374 2.006 2.386 2.369 2.372 2.369
在图7的(A)-(D)中分别显示了在广角端处示例1的球面像差、像散、畸变(畸变像差)、和横向色像差(放大倍率的色像差)，而图7的(E)-(H)中分别显示了在长焦端处示例1的球面像差、像散、畸变(畸变像差)、和横向色像差(放大倍率的色像差)。
每一个畸变图都是关于d线(587.6nm的波长)的，但是球面像差图还示出了关于g线(435.8nm的波长)和C线(656.3nm的波长)的像差，并且横向色像差图示出了关于g线和C线的像差。在像散图中，实线图示了在径向方向上的像散，而虚线图示了在切向方向上的像散。球面像差图中的Fno.表示F数，而其它像差图中的ω表示半视场角。
同样地，在图8的图(A)-(H)中分别显示了示例2在广角端和长焦端处的像差。同样地，在图9-12中显示了示例3-6的像差图。
接下来，描述根据本发明的一个实施例的成像设备。作为根据本发明的一个实施例的成像设备的示例，图13中显示了使用本发明的一个实施例的变焦镜头1的成像设备10的示意性结构图。可以引用诸如监视照相机、摄像机或电子仍然式照相机的成像设备。
图13中所示的成像设备10包括：变焦镜头1；图像传感器2，所述图像传感器2设置在变焦镜头1的图像侧并俘获对象的由变焦镜头1形成的图像；信号处理单元4，所述信号处理单元对来自图像传感器2的输出信号执行算术运算；变焦距控制单元5，用于使变焦镜头1进行变焦距；和聚焦控制单元6，用于执行聚焦控制。要注意的是滤光器等可以设置在变焦镜头1与图像传感器2之间。
变焦镜头1具有：第一透镜组G1，所述第一透镜组G1具有负折射本领并在从广角端向长焦端变焦距时朝向图像侧移动以绘制凸起轨迹；第二透镜组G2，所述第二透镜组G2具有正折射本领并在从广角端向长焦端变焦距时朝向物体侧单调地移动；和固定孔径光阑St。要注意的是在图11中示意性地显示了每一个透镜组。
图像传感器2通过捕获由变焦镜头1形成的光学图像输出电信号并被设置成使得图像传感器2的成像表面对应于像面。可以使用诸如由CCD、CMOS等形成的图像传感器作为图像传感器2。
虽然在图13中未示出，但是成像设备10可以进一步地包括通过使诸如具有正折射本领并构成第二透镜组G2的一部分的透镜在垂直于光轴Z的方向上移动来校正在振动时或照相机振动时捕获的图像的模糊的振动校正机构。
因为成像设备10包括本发明的具有上述有益效果的变焦镜头，因此所述设备可以实现小型化、低成本、增加的视场角、以及良好的光学性能。迄今为止，已经通过实施例和示例描述了本发明，但是本发明不局限于上述实施例和示例，而是可以进行各种修改。例如，每一个透镜元件的曲率半径、表面距离、折射率、阿贝数、非球面表面系数等的值不局限于每一个数值示例中所示的值，而是可以采用其它值。

Claims (17)

1.一种变焦镜头，由从物体侧顺序地设置的具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组构成，其中：
变焦距通过移动第一透镜组和第二透镜组来执行；
第一透镜组由具有负折射本领的第一透镜、第二透镜、具有负折射本领的第三透镜、和具有正折射本领的第四透镜构成；以及
当第一透镜组中从物体侧开始的第二透镜的焦距为fG12，整个系统在广角端处的焦距为fw，第一透镜组的焦距为f1，以及第二透镜组的焦距为f2时，变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
0.00＜fw/f2＜0.50------------------(1-1)；和
-0.19＜f1/fG12＜0.16----------------(2-1)。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其中对于焦距fG12、fw、f1和f2，变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
0.20＜fw/f2＜0.43------------------(1-2)；和
-0.15＜f1/fG12＜0.10----------------(2-2)。
3.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其中对于焦距fw和f2，变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
0.31＜fw/f2＜0.35------------------(1-3)。
4.一种变焦镜头，由从物体侧顺序地设置的具有负折射本领的第一透镜组和具有正折射本领的第二透镜组构成，其中：
变焦距通过移动第一透镜组和第二透镜组来执行；
第一透镜组由具有负折射本领的第一透镜、第二透镜、具有负折射本领的第三透镜、和具有正折射本领的第四透镜构成；
第二透镜组由四个透镜构成；以及
当第一透镜组中从物体侧开始的第二透镜的焦距为fG12，整个系统在广角端处的焦距为fw，第一透镜组的焦距为f1，以及第二透镜组的焦距为f2时，变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
0.00＜fw/f2＜0.43------------------(1-4)；和
-1.00＜f1/fG12＜0.16----------------(2-3)。
5.根据权利要求4所述的变焦镜头，其中对于fG12、fw、f1和f2，变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
0.20＜fw/f2＜0.43------------------(1-2)；和
-0.50＜f1/fG12＜0.10----------------(2-4)。
6.根据权利要求4或5所述的变焦镜头，其中对于fG12、fw、f1和f2，变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
0.31＜fw/f2＜0.35------------------(1-3)；和
-0.15＜f1/fG12＜0.10----------------(2-2)。
7.根据权利要求1或4所述的变焦镜头，其中，变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
-0.11＜fw/fG12＜0.12----------------(3)。
8.根据权利要求7所述的变焦镜头，其中变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
-0.01＜fw/fG12＜0.06----------------(3’)。
9.根据权利要求1或4所述的变焦镜头，变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
0.56＜|f1/f2|＜1.04-----------------(4)。
10.根据权利要求9所述的变焦镜头，其中变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
0.70＜|f1/f2|＜0.80-----------------(4’)。
11.根据权利要求1或4所述的变焦镜头，其中变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
0.00＜|fw/f1|＜0.63-----------------(5)。
12.根据权利要求11所述的变焦镜头，其中变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
0.20＜|fw/f1|＜0.50-----------------(5’)。
13.根据权利要求1或4所述的变焦镜头，其中当第一透镜组中从物体侧开始的第二透镜的物体侧表面的最大有效半径为HG12F，经过第二透镜的物体侧表面的中心和在物体侧表面上距离光轴HG12F的高度处的点的球面表面在物体侧表面的中心作为该球面表面的顶点时的曲率半径为r’G12F，并且经过第二透镜的物体侧表面的中心和在物体侧表面上距离光轴HG12F×0.5的高度处的点的球面表面在物体侧表面的中心作为该球面表面的顶点时的曲率半径为r”G12F时，变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
0.20＜HG12F×{(1/r’G12F)-(1/r”G12F)}------(6)。
14.根据权利要求1或4所述的变焦镜头，其中当第一透镜组中从物体侧开始的第二透镜的物体侧表面的近轴曲率半径为rG12F并且第一透镜组中从物体侧开始的第二透镜的图像侧表面的近轴曲率半径为rG12R时，变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
2.0＜(rG12F+rG12R)/(rG12F-rG12R)＜30.0-----(7)。
15.根据权利要求1或4所述的变焦镜头，其中当第一透镜组中从物体侧开始的第一透镜的物体侧表面的近轴曲率半径为rG11F并且第一透镜组中从物体侧开始的第一透镜的图像侧表面的近轴曲率半径为rG11R时，变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
2.5＜(rG11F+rG11R)/(rG11F-rG11R)＜10.0------(8)。
16.根据权利要求1或4所述的变焦镜头，其中当第二透镜组中从物体侧开始的第一透镜的焦距为fG21并且第二透镜组G2中从物体侧开始的第二透镜的焦距为fG22时，变焦镜头满足以下给出的条件表达式：
1.3＜fG21/fG22＜3.0----------------------(9)。
17.一种成像设备，包括根据权利要求1或4所述的变焦镜头。
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