CN1749798A - 变焦镜头及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种变焦镜头及摄像装置。该变焦镜头包括：具有正折射能力，在光轴上的位置在变倍及聚焦时固定的第一透镜组；具有负折射能力的第二透镜组；具有正折射能力的第三透镜组；具有正折射能力的第四透镜组；以及第五透镜组。上述第二透镜组及上述第四透镜组进行移动以使上述变焦镜头变倍；上述第四透镜组进一步进行移动以使上述变焦镜头聚焦；上述第一透镜组包含用来使光路弯曲的反射光学元件；述第二透镜组包含正透镜及负透镜的接合透镜；上述第四透镜组包含两片正透镜；上述第五透镜组由具有至少一个非球面形状表面的一片正透镜组成。

Description

变焦镜头及摄像装置
技术领域
本发明涉及变焦镜头及安装了变焦镜头的摄像装置。
背景技术
近年，在安装了具有CCD(电荷耦合器件)型图像传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)型图像传感器等的固体摄像元件的小型摄像单元的小型数码相机、摄像机等摄像装置中，随着固体摄像元件的高像素化，对具有更高的成像性能的变焦镜头的期望日益增加。另外，对于小型摄像装置的变焦镜头，也要求进一步小型化。
作为小型摄像装置用的小型的变焦镜头，存在由正折射能力的第一透镜组、负折射能力的第二透镜组、正折射能力的第三透镜组和正折射能力的第四透镜组组成，通过在第一透镜组中配置使光路弯曲的棱镜可达到使变焦镜头在厚度方向上薄型化的变焦镜头(比如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利申请特开2000-131610号公报
然而，在专利文献1中揭示的那种现有的变焦镜头，与其焦距相比全长很长，不适合应用于小型的摄像装置中。
发明内容
本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种适用于使用高像素固体摄像元件的数码相机、摄像机等机器的、具有高成像性能、变倍比(变焦倍数比)3倍左右的小型变焦镜头及安装该变焦镜头的摄像装置。
为解决上述问题，本发明第一方面所述的结构提供一种变焦镜头，包括：
从物体侧沿着光轴依次排列的：
具有正折射能力，在光轴上的位置在变倍及聚焦时固定的第一透镜组；
具有负折射能力的第二透镜组；
具有正折射能力的第三透镜组；
具有正折射能力的第四透镜组；以及
第五透镜组，
其特征在于：
使上述第二透镜组及上述第四透镜组移动以进行变倍，还使上述第四透镜组移动以进行聚焦；
上述第一透镜组包含用来使光路弯曲的反射光学元件；
上述第二透镜组包含负透镜及正透镜的接合透镜；
上述第四透镜组至少包含两片正透镜；
上述第五透镜组只由具有至少一面是非球面形状表面的一片正透镜组成的变焦镜头。
附图说明
图1为示出本发明的实施方式1的数码相机100的内部结构的示图。
图2为示出包含在光学系统101中的变焦镜头1的结构的示图。
图3为示出变焦镜头2的结构的示图。
图4为示出变焦镜头3的结构的示图。
图5为示出变焦镜头4的结构的示图。
图6为示出变焦镜头5的结构的示图。
图7为示出变焦镜头6的结构的示图。
图8为示出变焦镜头7的结构的示图。
图9(a)为示出焦距f＝6.49mm的变焦镜头1的球面像差、像散及畸变像差的示图；图9(b)为示出焦距f＝10.93mm的变焦镜头1的球面像差、像散及畸变像差的示图；而图9(c)为示出焦距f＝18.50mm的变焦镜头1的球面像差、像散及畸变像差的示图。
图10(a)为示出焦距f＝6.30mm的变焦镜头2的球面像差、像散及畸变像差的示图；图10(b)为示出焦距f＝10.60mm的变焦镜头2的球面像差、像散及畸变像差的示图；而图10(c)为示出焦距f＝17.90mm的变焦镜头2的球面像差、像散及畸变像差的示图。
图11(a)为示出焦距f＝6.25mm的变焦镜头3的球面像差、像散及畸变像差的示图；图11(b)为示出焦距f＝11.17mm的变焦镜头3的球面像差、像散及畸变像差的示图；而图11(c)为示出焦距f＝17.49mm的变焦镜头3的球面像差、像散及畸变像差的示图。
图12(a)为示出焦距f＝6.49mm的变焦镜头4的球面像差、像散及畸变像差的示图；图12(b)为示出焦距f＝11.17mm的变焦镜头4的球面像差、像散及畸变像差的示图；而图12(c)为示出焦距f＝17.94mm的变焦镜头4的球面像差、像散及畸变像差的示图。
图13(a)为示出焦距f＝6.49mm的变焦镜头5的球面像差、像散及畸变像差的示图；图13(b)为示出焦距f＝14.33mm的变焦镜头5的球面像差、像散及畸变像差的示图；而图13(c)为示出焦距f＝18.52mm的变焦镜头5的球面像差、像散及畸变像差的示图。
图14(a)为示出焦距f＝6.49mm的变焦镜头6的球面像差、像散及畸变像差的示图；图14(b)为示出焦距f＝10.95mm的变焦镜头6的球面像差、像散及畸变像差的示图；而图14(c)为示出焦距f＝18.49mm的变焦镜头6的球面像差、像散及畸变像差的示图。
图15(a)为示出焦距f＝6.49mm的变焦镜头7的球面像差、像散及畸变像差的示图；图15(b)为示出焦距f＝14.28mm的变焦镜头7的球面像差、像散及畸变像差的示图；而图15(c)为示出焦距f＝18.50mm的变焦镜头7的球面像差、像散及畸变像差的示图。
图16为示出便携电话机900的内部结构的框图。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施方式进行说明。
本发明第二方面所述的结构，是在第一方面所述的变焦镜头中，
上述第二透镜组，是由按照从物体侧沿着光轴依次排列的负透镜、负透镜及正透镜的接合透镜构成的。
本发明第三方面所述的结构，是在第二方面所述的变焦镜头中，
上述第四透镜组，是由按照从物体侧沿着光轴依次排列的正透镜、正透镜及负透镜的接合透镜、凹面向着光轴上的像侧的弯月透镜构成的。
本发明第四方面所述的结构，是在第一方面所述的变焦镜头中，
上述第二透镜组，是只由负透镜及正透镜的接合透镜构成的；
上述第四透镜组，是由按照从物体侧沿着光轴依次排列的正透镜、正透镜及负透镜的接合透镜构成的。
本发明第五方面所述的结构，是在第一方面至第四方面中的任何一个所述的变焦镜头中，
上述第三透镜组，在变倍及聚焦时在光轴上的位置总是固定的。
本发明第六方面所述的结构，是在第一方面至第五方面中的任何一个所述的变焦镜头中，
上述第三透镜组，只由在光轴上的物体侧具有孔径光阑，具有至少一面的非球面形状表面的一片正透镜构成。
本发明第七方面所述的结构，是在第一方面至第六方面中的任何一个所述的变焦镜头中，
上述第一透镜组，由按照从物体侧沿着光轴依次排列的具有负折射能力的第一透镜；用来使光路弯曲的反射光学元件；具有正折射能力的第二透镜构成的；
并且满足
2.0＜f1/fw＜4.5  ...(1)
1.0＜|f11|/fw＜5.0  ...(2)
1.0＜f12/fw＜4.0  ...(3)
(其中，f1：上述第一透镜组的焦距；
       f11：上述第一透镜的焦距；
      f12：上述第二透镜的焦距；
      fw：在变焦镜头的广角端的焦距)
本发明第八方面所述的结构，是在第一方面至第七方面中的任何一个所述的变焦镜头中，
上述反射光学元件由使光路弯曲的棱镜组成；
并且满足
ndp＞1.6  ...(4)
(其中，ndp：在上述棱镜的d线处的折射率)
本发明第九方面所述的结构，是在第七方面的变焦镜头中，满足
2.7＜f1/fw＜4.0  ...(1’)
1.9＜|f11|/fw＜3.1  ...(2’)
1.9＜f12/fw＜2.3  ...(3’)
本发明第十方面所述的结构，是在第八方面中所述的变焦镜头中，满足
ndp＞1.84  ...(4’)
本发明第十一方面所述的结构，是安装有第一方面至第十方面中的任何一个所述的变焦镜头及对经上述变焦镜头入射的光进行摄像的摄像元件的摄像装置。
根据第一方面所述的结构，通过由负透镜及正透镜的接合透镜构成第二透镜组，可以在抑制色差的同时，有效地确保第二透镜组的移动量，易于确保变焦镜头的变倍比。
另外，通过使在透镜组之中折射能力比较大的第四透镜组成为包含两片正透镜的结构，可以抑制球面像差、彗差、像面弯曲的发生。
此外，通过由具有非球面形状的一片正透镜构成第五透镜组，可以有效地校正像面弯曲及畸变像差，并且可以获得良好的像侧远心特性。
此处，构成第五透镜组的一片正透镜，优选是使用在像侧具有更大的正折射能力的透镜。通过使用这种形状，可以在极力减小对球面像差及彗差的影响的同时，可以获得特别良好的像侧远心特性。
根据第二方面所述的结构，通过由负透镜、负透镜及正透镜的接合透镜构成第二透镜组，可以有效地校正在变倍全域中的轴外色差。另外，通过使在透镜组之中折射能力比较大的第四透镜组成为包含两片正透镜的结构，可以抑制球面像差、彗差、像面弯曲的发生。
根据第三方面所述的结构，通过由从物体侧沿着光轴依次排列的正透镜、正透镜及负透镜的接合透镜、凹面向着光轴上的像侧的弯月透镜构成第四透镜组，可以抑制球面像差、彗差、像面弯曲及色差的发生，并且可以校正畸变像差。
根据第四方面所述的结构，通过只由负透镜及正透镜的接合透镜构成第二透镜组，可以在抑制色差的发生的同时，有效地确保第二透镜组的移动量，易于确保变焦镜头的变倍比。另外，通过使在透镜组之中折射能力比较大的第四透镜组成为包含沿着光轴从物体侧依次排列的正透镜、正透镜及负透镜的接合透镜的结构，可以抑制球面像差、彗差及色差的发生。
根据第五方面所述的结构，通过在变倍及聚焦时使第三透镜组的光轴方向的位置总是固定，可以使安装此种变焦镜头的摄像装置的透镜驱动结构简化，可以使摄像装置的厚度方向的厚度变薄。
根据本发明第六方面所述的结构，通过在第三透镜组的物体侧配置孔径光阑，可以使入射光瞳位置接近光轴上的物体侧，可以使第一透镜组的光轴上的最靠物体侧的透镜的直径和反射光学元件变小，从而可以使摄像装置的厚度方向的厚度减薄。另外，通过使第三透镜组接近孔径光阑，并由至少具有一面的非球面形状的单透镜构成，就可以在确保第二透镜组及第四透镜组的移动空间的同时，有效地校正球面像差、彗差以及像面弯曲。
根据本发明第七方面所述的结构，通过由沿着光轴从物体侧依次排列的具有负折射能力的第一透镜，用来使光路弯曲的反射光学元件，具有正折射能力的第二透镜构成第一透镜组；入射到反射光学元件的光束的直径减小，由此可使反射光学元件成为小型，可使安装此种变焦镜头的摄像装置的厚度方向的厚度减薄。
另外，在式(1)中，通过使f1/fw超过下限而使第一透镜组的折射能力不会变得过大，可以抑制在第一透镜组中的像差的发生。另外，通过使f1/fw小于上限而使第一透镜组的折射能力增大，结果可以使作为变倍组的第二透镜组的移动量减小，从而可以使变焦镜头的全长缩短。
另外，在式(2)中，通过使|f11|/fw超过下限而可以抑制在第一透镜中发生的畸变像差。另外，通过使|f11|/fw小于上限而使入射到反射光学元件的光束的直径减小，结果，可以使得用来使光路弯曲的反射光学元件的尺寸减小，从而可以使安装此种变焦镜头的摄像装置的厚度方向的厚度变薄。
另外，在式(3)中，通过使f12/fw超过下限而使第二透镜的折射能力不会变得过大，可以抑制在第二透镜中发生的球面像差等的发生。另外，通过使f12/fw小于上限而使第二透镜的折射能力增大，结果可以使作为变倍组的第二透镜组的移动量减小，从而可以使变焦镜头的全长缩短。另外，可以校正在第一透镜中发生的畸变像差。
另外，如第九方面所述的结构所示，优选是f1/fw、|f11|/fw、f12/fw分别满足(1’)、(2’)、(3’)的范围。
根据第八方面所述的结构，通过由棱镜构成反射光学元件，可以利用在棱镜的入射面上的折射使通过棱镜内的光束的直径变小，从而可使棱镜小型化，可以使安装此种变焦镜头的摄像装置的厚度方向的厚度变薄。
另外，在式(4)中，通过使ndp超过下限而使通过棱镜内的光束直径变小，从而可以使棱镜小型化，可以使摄像装置的厚度方向的厚度变薄。
另外，如第10方面所述的结构所示，更优选是ndp满足式(4’)的范围。
根据第11方面所述的结构，因为其特征在于安装第一方面至第十方面之中任何一个所述的变焦镜头和摄像元件，所以可以得到小型的摄像装置。
下面参照附图顺序对本发明的实施方式1、实施方式2及实施方式3进行详细说明。但是，发明的范围，并不限定于所说明的示例。
另外，本说明书中所谓“厚度方向”，指的是与第一透镜组的反射光学元件的入射面的光轴方向相同的方向。
另外，对本说明书中的“像侧远心特性”进行说明。对于在具有固体摄像元件的摄像装置中使用的变焦镜头，为了在画面全域中得到良好的感光灵敏度，要求是像侧远心的变焦镜头。这一所谓像侧远心性指的是在各像高中主光线以与光轴平行的角度入射到固体摄像元件的摄像面。近年来，由于通过在固体摄像元件的成像面上适当配置微透镜阵列，可以校正像侧远心的不充分量。实际上，一般使用主光线在摄像面周边部以5°～30°左右的角度入射的近似像侧远心的摄像镜头。另外，此时，为了在画面全域内得到良好的感光灵敏度及像质，优选是具有对于像高主光线对摄像面的入射角度一律增加的近似像侧远心特性。于是，在本说明书中，在谈到“良好的像侧远心特性”时，指的是在摄像面的最周边部中的主光线的入射角度为小于等于约20°。
另外，在本说明书中的所谓“塑料透镜”包含以塑料材料作为母材、由在塑料材料中分散小直径的颗粒的原材料成形并且塑料的体积比大于等于一半的透镜，此外还包含以防止在该表面上的反射及提高表面硬度为目的而进行镀膜处理的场合。
(实施方式1)
参照图1及图2对本发明的实施方式1进行说明。图1为示出本实施方式的数码相机100的内部结构的示图。
如图1所示，作为摄像装置的数码相机100，包括：光学系统101、固体摄像元件102、A/D变换部103、控制部104、光学系统驱动部105、时序信号发生部106、摄像元件驱动部107、图像存储器108、图像处理部109、图像压缩部110、图像记录部111、显示部112及操作部113。
光学系统101，是包含后述的变焦镜头1的光学系统，使来自被摄体的光入射。固体摄像元件102，是CCD及CMOS等的摄像元件，将入射光分别光电变换成为R、G、B并输出其模拟信号。A/D变换部103，将模拟信号变换为数字的图像数据。
控制部104，对数码相机100的各部分进行控制。控制部104，包含CPU(中央处理单元)、RAM(随机存储器)、ROM(只读存储器)，与从ROM读出并在RAM中展开的各种程序及CPU协同执行各种处理。
光学系统驱动部105，通过控制部104的控制，在变倍、聚焦(后述的第二透镜组20及第四透镜组40的移动)、曝光等之中，对光学系统101进行驱动控制。时序信号发生部106，输出用于模拟信号输出的时序信号。摄像元件驱动部107，对固体摄像元件102进行扫描驱动控制。
图像存储器108，对图像数据以可读可写方式进行存储。图像处理部109，对图像数据实施各种图像处理。图像压缩部110，利用JPEG等压缩方式，对摄像图像数据进行压缩。图像记录部111，在设置于未图示的插口中的SD存储卡、记忆棒、xD图形卡等记录媒体上记录图像数据。
显示部112，是彩色液晶屏等，显示拍摄后的图像数据、拍摄前的直通图像、各种操作画面等等。操作部113，包含用于设定释放按钮、各种模式、值的各种操作键，将由用户操作输入的信息输出到控制部104。
下面对数码相机100的动作进行说明。在被摄体拍摄中，进行被摄体的监视(直通图像显示)和执行图像拍摄。在监视中，经光学系统101得到的被摄体的像，成像于固体摄像元件102的受光面。配置于光学系统101的拍摄光轴后方的固体摄像元件102，由时序信号发生部106、摄像元件驱动部107进行扫描驱动，输出一个画面作为与每隔一定周期成像的光像相对应的光电变换输出的模拟信号。
此模拟信号，在对每个RGB的各原色分量进行适当增益调整之后，由A/D变换部103变换为数字数据。该数字数据，由图像处理部109进行包含像素插值处理及γ校正处理的彩色加工处理，生成数字值的亮度信号Y及色差信号Cb、Cr(图像数据)，存储于图像存储器108中，定期地读出该信号并生成该视频信号而输出到显示部112。
此显示部112，在监视中用作电子取景器，可对摄像图像进行实时显示。在此状态下，随时可根据用户利用操作部113的操作输入，设定光学系统101的变倍、聚焦、曝光等等。
在这种监视状态下，在想进行静止图像拍摄的时序，用户通过按下操作部113的释放按钮，拍摄静止图像数据。在按下释放按钮的时候，读出存放于图像存储器108中的一帧图像数据，由图像压缩部110进行压缩。该经过压缩的图像数据，由图像记录部111记录到记录媒体上。
在图2中示出包含在光学系统101中的变焦镜头1的结构。变焦镜头1的结构包括从物体侧(被摄体侧)向着像面IMG侧沿着光轴O1依次排列的正折射能力的第一透镜组10、负折射能力的第二透镜组20、孔径光阑D1、正折射能力的第三透镜组30、正折射能力的第四透镜组40、正折射能力的第五透镜组50、低通滤光片61、玻璃盖片62。像面IMG，作为固体摄像元件102的受光面。另外，也可以采用以红外线截止滤光片代替低通滤光片61的结构。
变焦镜头1，在从广角端向远摄端变倍及聚焦时，第一透镜组10、第三透镜组30、第五透镜组50及孔径光阑D1在光轴O1上的位置不变，第二透镜组20、第四透镜组40在光轴O1上的位置移动。具体言之，在从广角端向远摄端的变倍中，第二透镜组20移动以使第一透镜组10和第二透镜组20的间隔加宽，第四透镜组40移动以使第三透镜组30和第四透镜组40的间隔变窄，而在聚焦中，至少第四透镜组40沿着光轴O1移动。
第一透镜组10的结构包括从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O1依次排列的具有负折射能力的负透镜11、作为具有通过对光线进行反射使光路弯曲90°的作用的反射光学元件的棱镜13以及具有正折射能力的正透镜12。从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O1依次排列的负透镜11具有面S1、S2，棱镜13具有面S3、(反射)面S4、面S5，正透镜12具有面S6、S7。
第二透镜组20的结构包括从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O1依次排列的负透镜21、负透镜22及正透镜23的接合透镜。从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O1依次排列的负透镜21具有面S8、S9，负透镜22及正透镜23具有面S10～S12。
第三透镜组30，位于孔径光阑D1的光轴O1上像侧附近，其结构只包括非球面状的正透镜31。从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O1依次排列的孔径光阑D1具有面S13，正透镜31具有面S14、S15。
第四透镜组40的结构包括从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O1依次排列的正透镜41、正透镜42及负透镜43的接合透镜以及凹面(面S22)向着光轴O1方向的像侧的塑料的弯月透镜44。从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O1依次排列的正透镜41具有面S16、S17，正透镜42及负透镜43具有面S18～S20，弯月透镜44具有面S21、S22。
第五透镜组50的结构只包括非球面状的正透镜51。从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O1依次地，正透镜51具有面S23、S24。低通滤光片61，按照从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O1顺序，具有面S25、S26。玻璃盖片62，按照从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O1的顺序，具有面S27、S28。
透镜的各非球面的形状，在以面的顶点作为原点，以光轴方向作为X轴的直角坐标系中，以顶点曲率为C，圆锥常数为K，非球面系数为A4、A6、A8、A10、A12时，可以以下式(5)表示：
(式5)
X = C h 2 1 + 1 - ( 1 + K ) C 2 h 2 + A 4 h 4 + A 6 h 6 + A 8 h 8 + A 10 h 10 + A 12 h 12
其中， h = Y 2 + Z 2 .
另外，第一透镜组10满足下式(1)、(2)、(3)。
2.0＜f1/fw＜4.5  ...(1)
1.0＜|f11|/fw＜5.0  ...(2)
1.0＜f12/fw＜4.0  ...(3)
其中，f1：第一透镜组10的焦距；f11：负透镜11的焦距；f12：正透镜12的焦距；fw：在变焦镜头1的广角端的焦距。
式(1)，是规定第一透镜组10的焦距和在变焦镜头1的广角端的焦距的比率的范围的式子。式(2)，是规定负透镜11的焦距和在变焦镜头的广角端的焦距的比率的范围的式子。式(3)，是规定正透镜12的焦距和在变焦镜头的广角端的焦距的比率的范围的式子。
另外，棱镜13，满足下式(4)。
ndp＞1.6  ...(4)
其中，ndp：在棱镜13的d线处的折射率。式(4)，是规定棱镜13的材料的折射率的范围的式子。
根据本实施方式，通过由负透镜21、负透镜22及正透镜23的接合透镜构成第二透镜组20，可以有效地校正变倍全域的轴外色差。另外，通过在透镜组中由包含两片正透镜的结构形成折射能力比较大的第四透镜组40，可以抑制球面像差、彗差、像面弯曲的发生。
另外，通过由从物体侧沿着光轴O1依次排列的正透镜41、正透镜42及负透镜43的接合透镜、凹面向着光轴O1的像侧的弯月透镜44构成第四透镜组40，可以有效地抑制球面像差、彗差、像面弯曲及色差的发生，并且可以校正畸变像差。
另外，通过在变倍和聚焦时使第三透镜组30的光轴O1方向的位置总是固定，可以简化数码相机100的光学系统驱动部105，可使数码相机100的厚度方向的厚度变薄。
另外，通过将孔径光阑D1配置在第三透镜组30的物体侧，可以使入射光瞳位置接近光轴O1上的物体侧，可以使第一透镜组10的光轴O1上的最靠物体侧的正透镜12的直径和棱镜13减小，从而可使数码相机100的厚度方向的厚度变薄。另外，通过使第三透镜组30接近孔径光阑D1，并由作为至少一面是非球面形状的单透镜的正透镜31构成，可以在确保第二透镜组20及第四透镜组40的移动空间的同时，可以有效地校正球面像差、彗差及像面弯曲。
另外，通过由从物体侧沿着光轴O1依次排列的负透镜11、棱镜13及正透镜12构成第一透镜组10，可以使入射到棱镜的光束的直径变小，从而可以使棱镜13小型化，可以使安装此种变焦镜头1的数码相机100的厚度方向的厚度变薄。
另外，在上式(1)中，通过使f1/fw超过下限(2.0)而使第一透镜组10的折射能力不会变得过大，可以抑制在第一透镜组10中发生的像差的发生。另外，通过使f1/fw小于上限(4.5)而使第一透镜组10的折射能力增大，结果可以使作为变倍组的第二透镜组20的移动量减小，从而可以使变焦镜头的全长缩短。另外，因为在满足下式(1’)的范围时，上述效果更好，是优选的。
2.7＜f1/fw＜4.0  ...(1’)
另外，在式(2)中，通过使|f11|/fw超过下限(1.0)而可以抑制在负透镜11中发生的畸变像差。另外，通过使|f11|/fw小于上限(5.0)而使入射到棱镜13的光束的直径减小，结果，可以使用来使光路弯曲的棱镜13的尺寸减小，从而可以使安装此种变焦镜头1的数码相机100的厚度方向的厚度变薄。另外，因为在满足下式(2’)的范围时，上述效果更好，是优选的。
1.9＜|f11|/fw＜3.1  ...(2’)
另外，在式(3)中，通过使f12/fw超过下限(1.0)而使正透镜12的折射能力不会变得过大，可以抑制在正透镜12中发生的球面像差等的发生。另外，通过使f12/fw小于上限(4.0)而使正透镜12的折射能力增大，结果可以使作为变倍组的第二透镜组20的移动量减小，从而可以使变焦镜头1的全长缩短。另外，可以校正在负透镜11中发生的畸变像差。另外，因为在满足下式(3’)的范围时，上述效果更好，是优选的。
1.9＜f12/fw＜2.3  ...(3’)
另外，通过由具有非球面形状的一片正透镜51构成第五透镜组50，可以有效地校正像面弯曲及畸变像差，并且可以获得良好的像侧远心特性。
另外，通过由棱镜13构成反射光学元件，可以利用在棱镜13的入射面上的折射使通过棱镜13内的光束的直径变小，从而可使棱镜13小型化，可以使安装此种变焦镜头1的数码相机100的厚度方向的厚度变薄。
在上述式(4)中，通过使ndp超过下限(1.6)而使通过棱镜13内的光束直径变小，从而可以使棱镜13小型化，可以使数码相机100的厚度方向的厚度变薄。另外，因为在满足下式(4’)的范围时，上述效果更好，是优选的。
ndp＞1.84  ...(4’)
另外，可以得到安装变焦镜头1的小型数码相机100。
(实施方式2)
参照图3对本发明的实施方式2进行说明。本实施方式的装置结构，是将数码相机100的光学系统101更换为包含后述的变焦镜头2的光学系统的结构，以变焦镜头2为主进行说明。
图3示出变焦镜头2的结构。变焦镜头2的结构包括从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O2依次排列的正折射能力的第一透镜组210、负折射能力的第二透镜组220、孔径光阑D2、正折射能力的第三透镜组230、正折射能力的第四透镜组240、正折射能力的第五透镜组250、低通滤光片261、玻璃盖片262。另外，也可以采用以红外线截止滤光片代替低通滤光片261的结构。
变焦镜头2，在从广角端向远摄端变倍及聚焦时，第一透镜组210、第三透镜组230、第五透镜组250及孔径光阑D2在光轴O2上的位置不变，第二透镜组220、第四透镜组240在光轴O2上的位置移动。具体言之，在从广角端向远摄端的变倍中，第二透镜组220移动以使第一透镜组210和第二透镜组220的间隔加宽，第四透镜组240移动以使第三透镜组230和第四透镜组240的间隔变窄，而在聚焦中，至少第四透镜组240沿着光轴O2移动。
第一透镜组210的结构包括从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O2依次排列的负透镜211、具有通过对光线进行反射使光路弯曲90°的作用的棱镜213以及正透镜212。从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O2依次排列的负透镜211具有面T1、T2，棱镜213具有面T3、(反射)面T4、面T5，正透镜212具有面T6、T7。
第二透镜组220的结构只包括从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O2依次排列的负透镜221及正透镜222的接合透镜。从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O2依次排列的负透镜221及正透镜222具有面T8～T10。
第三透镜组230，位于孔径光阑D2的光轴O2上像侧附近，其结构只包括非球面状的正透镜231。从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O2依次排列的孔径光阑D2具有面T11，正透镜231具有面T12、T13。
第四透镜组240的结构包括从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O2依次排列的正透镜241、正透镜242及凹面(面T18)向着光轴O2上的像侧的负透镜243的接合透镜。从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O2依次排列的正透镜241具有面T14、T15，正透镜242及负透镜243具有面T16～T18。
第五透镜组250的结构只包括非球面状的塑料的正透镜251。从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O2依次地，正透镜251具有面T19、T20。低通滤光片261，按照从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O2顺序，具有面T21、T22。玻璃盖片262，按照从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O2的顺序，具有面T23、T24。
透镜的各非球面的形状，满足式(5)，并且其中，在f1为第一透镜组210的焦距；f11为负透镜211的焦距；f12为正透镜212的焦距；fw为在变焦镜头2的广角端的焦距的场合，第一透镜组210满足上述式(1)、(2)、(3)。另外，ndp为在棱镜213的d线处的折射率的场合，棱镜213满足上述式(4)。
根据本实施方式，通过只由负透镜221及正透镜222的接合透镜构成第二透镜组220，可以在抑制色差的发生的同时，有效地确保第二透镜组220的移动量，易于确保变焦镜头2的变倍比。另外，通过由包含从物体侧沿着光轴O2依次排列的正透镜241、正透镜242及负透镜243的接合透镜构成的在透镜组中折射能力比较大的第四透镜组240，可以有效地抑制球面像差、彗差及色差的发生。
另外，通过在变倍和聚焦时使第三透镜组230的光轴O2方向的位置总是固定，可以简化数码相机的光学系统驱动部105，可使数码相机的厚度方向的厚度变薄。
另外，通过将孔径光阑D2配置在第三透镜组230的物体侧，可以使入射光瞳位置接近光轴O2上的物体侧，可以使第一透镜组210的光轴O2上的最靠物体侧的正透镜212的直径和棱镜213变小，从而可使数码相机的厚度方向的厚度变薄。另外，通过使第三透镜组230接近孔径光阑D2，并由作为至少有一面是非球面形状的单透镜的正透镜231构成，可以在确保第二透镜组220及第四透镜组240的移动空间的同时，可以有效地校正球面像差、彗差及像面弯曲。
另外，通过由从物体侧沿着光轴O2依次排列的负透镜211、棱镜213及正透镜212构成第一透镜组210，可以使入射到棱镜的光束的直径变小，从而可以使棱镜213小型化，可以使安装此种变焦镜头2的数码相机的厚度方向的厚度变薄。
另外，在满足上述式(1)时，通过使f1/fw超过下限(2.0)而使第一透镜组210的折射能力不会变得过大，可以抑制在第一透镜组210中的像差的发生。另外，通过使f1/fw小于上限(4.5)而使第一透镜组210的折射能力增大，结果可以使作为变倍组的第二透镜组220的移动量减小，从而可以使变焦镜头2的全长缩短。另外，因为在满足上述式(1’)的范围时，上述效果更好，是优选的。
另外，在满足上述式(2)时，通过使|f11|/fw超过下限(1.0)而可以抑制在负透镜211中发生的畸变像差。另外，通过使|f11|/fw小于上限(5.0)而使入射到棱镜213的光束的直径减小，结果，使得用来使光路弯曲的棱镜213的尺寸减小，从而可以使安装此种变焦镜头2的数码相机的厚度方向的厚度变薄。另外，因为在满足上述式(2’)的范围时，上述效果更好，是优选的。
另外，在满足上述式(3)时，通过使f12/fw超过下限(1.0)而使正透镜212的折射能力不会变得过大，可以抑制在正透镜212中的球面像差等的发生。另外，通过使f12/fw小于上限(4.0)而使正透镜212的折射能力增大，结果可以使作为变倍组的第二透镜组220的移动量减小，从而可以使变焦镜头2的全长缩短。另外，可以校正在负透镜211中发生的畸变像差。另外，因为在满足上述式(3’)的范围时，上述效果更好，是优选的。
另外，通过由具有非球面形状的一片正透镜51构成第五透镜组250，可以有效地校正像面弯曲及畸变像差，并且可以获得良好的像侧远心特性。
另外，通过由棱镜213构成反射光学元件，可以利用在棱镜213的入射面上的折射使通过棱镜213内的光束的直径变小，从而可使棱镜213小型化，可以使安装此种变焦镜头2的数码相机的厚度方向的厚度变薄。
在上述式(4)中，通过使ndp超过下限(1.6)而使通过棱镜213内的光束直径变小，从而可以使棱镜213小型化，可以使数码相机的厚度方向的厚度变薄。另外，因为在满足上述式(4’)的范围时，上述效果更好，是优选的。
另外，可以得到安装变焦镜头2的小型数码相机。
(实施方式3)
参照图4对本发明的实施方式3进行说明。本实施方式的装置结构，是在实施方式1中所述的变焦镜头1之中将第四透镜组的结构更换为后述的第四透镜组340的结构，下面主要对与实施方式1不同的结构进行说明。
图4示出在光学系统101中包含的变焦镜头3的结构。变焦镜头3的结构包括从物体侧(被摄体侧)向着像面IMG侧沿着光轴O3依次排列的正折射能力的第一透镜组310、负折射能力的第二透镜组320、孔径光阑D3、正折射能力的第三透镜组330、正折射能力的第四透镜组340、正折射能力的第五透镜组350、低通滤光片361、玻璃盖片362。像面IMG，作为固体摄像元件102的受光面。另外，也可以采用以红外线截止滤光片代替低通滤光片361的结构。
第四透镜组340的结构包括从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O3依次排列的正透镜341及负透镜342的接合透镜及凹面(面U20)向着光轴O3方向的像侧的作为正透镜的塑料的弯月透镜343。从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O3依次排列的正透镜341及负透镜342具有面U16～U18，弯月透镜343具有面U19、U20。
第五透镜组350的结构只包括非球面状的正透镜351。从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O3依次排列的正透镜351具有面U21、U22。低通滤光片361，按照从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O3顺序，具有面U23、U24。玻璃盖片362，按照从物体侧向着像面IMG侧沿着光轴O3的顺序，具有面U25、U26。
透镜的各非球面的形状，满足式(5)，并且其中，在f1为第一透镜组310的焦距；f11为负透镜311的焦距；f12为正透镜312的焦距；fw为在变焦镜头3的广角端的焦距的场合，第一透镜组310满足上述式(1)、(2)、(3)。另外，ndp为在棱镜313的d线处的折射率的场合，棱镜313满足上述式(4)。
根据本实施方式，通过由负透镜321、负透镜322及正透镜323的接合透镜构成第二透镜组320，可以有效地校正在变倍全域中的轴外色差。另外，通过使在透镜组之中折射能力比较大的第四透镜组340成为包含两片正透镜的结构，可以抑制球面像差、彗差、像面弯曲的发生。
另外，通过在变倍和聚焦时使第三透镜组330的光轴O3方向的位置总是固定，可以简化数码相机100的光学系统驱动部105，可使数码相机100的厚度方向的厚度变薄。
另外，通过将孔径光阑D3配置在第三透镜组330的物体侧，可以使入射光瞳位置接近光轴O3上的物体侧，可以使第一透镜组310的光轴O3上的最靠物体侧的正透镜312的直径和棱镜313变小，从而可使数码相机100的厚度方向的厚度变薄。另外，通过使第三透镜组330接近孔径光阑D3，并由作为至少有一面是非球面形状的单透镜的正透镜331构成，可以在确保第二透镜组320及第四透镜组340的移动空间的同时，可以有效地校正球面像差、彗差及像面弯曲。
另外，通过由从物体侧沿着光轴O3依次排列的负透镜311、棱镜313及正透镜312构成第一透镜组310，可以使入射到棱镜的光束的直径变小，从而可以使棱镜313小型化，可以使安装此种变焦镜头3的数码相机100的厚度方向的厚度变薄。
另外，在上式(1)中，通过使f1/fw超过下限(2.0)而使第一透镜组310的折射能力不会变得过大，可以抑制在第一透镜组310中发生的像差的发生。另外，通过使f1/fw小于上限(4.5)而使第一透镜组310的折射能力增大，结果可以使作为变倍组的第二透镜组320的移动量减小，从而可以使变焦镜头的全长缩短。另外，因为在满足下式(1’)的范围时，上述效果更好，是优选的。
2.7＜f1/fw＜4.0  ...(1’)
另外，在上述式(2)中，通过使|f11|/fw超过下限(1.0)而可以抑制在负透镜311中发生的畸变像差。另外，通过使|f11|/fw小于上限(5.0)而使入射到棱镜313的光束的直径减小，结果，使得用来使光路弯曲的棱镜313的尺寸减小，从而可以使安装此种变焦镜头3的数码相机100的厚度方向的厚度变薄。另外，因为在满足下式(2’)的范围时，上述效果更好，是优选的。
1.9＜|f11|/fw＜3.1  ...(2’)
另外，在上述式(3)中，通过使f12/fw超过下限(1.0)而使正透镜312的折射能力不会变得过大，可以抑制在正透镜312中的球面像差等的发生。另外，通过使f12/fw小于上限(4.0)而使正透镜312的折射能力增大，结果可以使作为变倍组的第二透镜组320的移动量减小，从而可以使变焦镜头3的全长缩短。另外，可以校正在负透镜311中发生的畸变像差。另外，因为在满足下式(3’)的范围时，上述效果更好，是优选的。
1.9＜f12/fw＜2.3  ...(3’)
另外，通过由具有非球面形状的一片正透镜351构成第五透镜组350，可以有效地校正像面弯曲及畸变像差，并且可以获得良好的像侧远心特性。
另外，通过由棱镜313构成反射光学元件，可以利用在棱镜313的入射面上的折射使通过棱镜313内的光束的直径变小，从而可使棱镜313小型化，可以使安装此种变焦镜头3的数码相机100的厚度方向的厚度变薄。
在上述式(4)中，通过使ndp超过下限(1.6)而使通过棱镜313内的光束直径变小，从而可以使棱镜313小型化，可以使数码相机100的厚度方向的厚度变薄。另外，因为在满足下式(4’)的范围时，上述效果更好，是优选的。
ndp＞1.84  ...(4’)
另外，可以得到安装变焦镜头3的小型数码相机100。
[实施例1]
对上述实施方式1的具体实施例1进行说明。本实施例的变焦镜头1满足下表1。
[表1]
(a)
  i   ri   di   ndi   νdi
  12345678910111213141516171819202122232425262728   -26.0569.333∞∞∞21.575-21.575-30.65012.757-43.7408.89042.870∞9.33040.54212.256-93.9207.335-30.9508.53310.88210.128-11.511-9.203∞∞∞∞   0.602.454.7754.7750.201.93可变0.500.560.501.11可变0.651.60可变1.530.202.190.700.921.75可变3.350.251.480.600.50   1.851.901.901.771.771.701.851.591.701.491.851.521.521.521.52   23.831.331.349.649.655.523.861.255.570.223.856.056.064.164.1
(b)非球面系数
第14面S14                 第23面S23
K＝        -7.1144E-01    K＝        1.0237E+00
A4＝       -1.2613E-05    A4＝       -1.8873E-03
A6＝       1.0070E-07     A6＝       -5.1911E-05
A8＝       -1.3841E-08    A8＝       5.5410E-06
A10＝      0.0            A10＝      -6.8991E-07
A12＝      0.0            A12＝      11.048E-08
第21面S21                 第24面S24
K＝        1.0788E-02     K＝        2.1971E-02
A4＝       -3.2958E-05    A4＝       -1.7664E-03
A6＝       1.0190E-05     A6＝       4.0635E-05
A8＝       -2.2416E-06    A8＝       -1.1093E-06
A10＝      1.1743E-07     A10＝      -6.9860E-09
A12＝      0.0            A12＝      -8.5621E-10
第22面S22
K＝        6.4119E-01
A4＝       1.2035E-03
A6＝       -1.0692E-05
A8＝       3.1632E-06
A10＝      -2.2666E-07
A12＝      1.3318E-08
(c)
  焦距f   d7   d12   d15   d22
  6.49   0.50   10.95   6.08   3.41
  10.93   5.50   5.96   4.02   5.47
  18.50   9.75   1.70   1.96   7.53
在上述表1(a)中，ri为光学元件的面Si(i为序号)的曲率半径(ri＝1/C)、di为间隔[mm](光轴O1上的光学元件的厚度或其gap长度、ndi为di部分的折射率、νdi为di部分的阿贝数(色散系数)。另外，在光轴O1上，面Sj和S(j+1)的间隔为dj(其中，j是i中的任一值)。
另外，在上述表1(b)中，第14面S14、第21面S21、第22面S22、第23面S23、第24面S24的各非球面系数表示上述式(5)的各系数。另外，在上述表1(c)中，表示变焦镜头1的焦距f＝6.49mm、10.93mm、18.50mm的不同场合的长度d7、d12、d15、d22的值。另外，与焦距f＝6.49mm、10.93mm、18.50mm相对应的变焦镜头1的视场角依次为2ω＝61.8°、36.6°、21.8°。
另外，本实施例的变焦镜头1的f1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndp的各值示于下表2。
[表2]
  f1/fw   |f11|/fw   f12/fw   ndp
  3.40   2.69   2.19   1.90
如表2所示，本实施例的变焦镜头1的f1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndp的各值依次满足上述式(1’)、式(2’)、式(3’)、式(4’)。
在图9(a)中示出焦距f＝6.49mm的本实施例的变焦镜头1的球面像差、像散及畸变像差。在图9(b)中示出焦距f＝10.93mm的本实施例的变焦镜头1的球面像差、像散及畸变像差。在图9(c)中示出焦距f＝18.50mm的本实施例的变焦镜头1的球面像差、像散及畸变像差。如图9(a)、(b)、(c)所示，根据本实施例的变焦镜头1，即使是使焦距f变化，也可以对球面像差、像散及畸变像差进行良好的校正。
[实施例2]
对上述实施方式2的具体实施例2进行说明。本实施例的变焦镜头2满足下表3。
[表3]
(a)
  i   ri   di   ndi   νdi
  123456789101112131415161718192021222324   34.5248.094∞∞∞34.275-14.404-20.1767.46417.479∞5.8107.51233.904-13.2918.957-7.3408.9878.23712.345∞∞∞∞   0.602.214.404.400.252.30可变0.621.85可变0.501.50可变1.850.103.000.70可变1.752.000.500.500.50   1.851.901901.771.771.851.701.731.531.801.521.551.52   23.831.331.349.649.623.855.555.049.025.556.067.064.1
(b)非球面系数                            第12面T12
第7面T7                                  K＝               0.0
K＝                    0.0               A4＝              8.1063E-05
A4＝                   5.3104E-06        A6＝              7.3708E-06
A6＝                   -1.4645E-07       A8＝              -3.6272E-07
A8＝                   -1.3237E-09       A10＝             0.0
A10＝                  0.0               A12＝             0.0
A12＝                  0.0
                                         第13面T13
第8面T8                                  K＝               0.0
K＝                    0.0               A4＝              6.8883E-04
A4＝                   6.5449E-05        A6＝              1.9865E-05
A6＝                   -3.0744E-07       A8＝              0.0
A8＝                   0.0               A10＝             0.0
A10＝                  0.0               A12＝             0.0
A12＝                  0.0
(c)
  焦距f   d7   d10   d13   d18
  6.30   0.58   13.79   5.90   5.98
  10.60   7.02   7.34   4.05   7.82
  17.90   13.35   1.01   3.24   8.64
在上述表3(a)中，ri为光学元件的面Ti(i为序号)的曲率半径、di为间隔[mm](光轴O2上的光学元件的厚度或其gap长度、ndi为di部分的折射率、νdi为di部分的阿贝数。另外，在光轴O2上，面Tj和T(j-1)的间隔为dj(其中，j是i中的任一值)。
另外，在上述表3(b)中，第7面T7、第8面T8、第12面T12、第13面T13的各非球面系数表示上述式(5)的各系数。另外，在上述表3(c)中，表示了变焦镜头2的焦距f＝6.30mm、10.60mm、17.90mm的不同场合的长度d7、d10、d13、d18的值。另外，与焦距f＝6.30mm、10.60mm、17.90mm相对应的变焦镜头2的视场角2ω＝62.4°、37.8°、22.8°。
另外，本实施例的变焦镜头2的f1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndp的各值示于下表4。
[表4]
  f1/fw   |f11|/fw   f12/fw   ndp
  3.77   2.00   2.13   1.90
如表4所示，本实施例的变焦镜头2的f1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndp的各值依次满足上述式(1’)、式(2’)、式(3’)、式(4’)。
在图10(a)中示出焦距f＝6.30mm的本实施例的变焦镜头2的球面像差、像散及畸变像差。在图10(b)中示出焦距f＝10.60mm的本实施例的变焦镜头2的球面像差、像散及畸变像差。在图10(c)中示出焦距f＝17.90mm的本实施例的变焦镜头2的球面像差、像散及畸变像差。如图10(a)、(b)、(c)所示，根据本实施例的变焦镜头2，即使是使焦距f变化，也可以对球面像差、像散及畸变像差进行良好的校正。
[实施例3]
对上述实施方式3的具体实施例3进行说明。本实施例的变焦镜头3满足下表5。
[表5]
(a)
i ri di ndi νdi
  1234567891011121314151617181920212223242526   33.69.785∞∞∞17.899-18.21726.0858.399-8.9412.82-126.011∞19.551-179.0698.124-30.31710.1545.8028.54611.21240.698∞∞∞∞   0.61.924.944.940.22.15可变0.51.070.51可变0.8521.04可变442.640.891.2可变2.170.930.850.20.5   1.846661.846661.846661.74321.77251.69681.846661.80611.729161.922861.52471.52471.516331.51633   23.823.823.849.349.655.523.840.954.720.9565664.164.1
(b)非球面系数
第7面U7                   第21面U21
K＝0.00000E+00            K＝0.00000E+00
A4＝5.67900E-05           A4＝-8.46900E-05
A6＝-3.68620E-07          A6＝8.93100E-06
A8＝6.27810E-09           A8＝-6.52070E-07
第19面U19                 第22面U22
K＝0.00000E+00            K＝0.00000E+00
A4＝4.21580E-04           A4＝2.77390E-06
A6＝6.43060E-05           A6＝-2.56410E-06
A8＝-4.26300E-06          A8＝-8.24100E-07
第20面U20
K＝0.00000E+00
A4＝2.13730E-03
A6＝1.27090E-04
A8＝-5.47970E-06
(c)
  焦距f   d7   d12   d15   d20
  6.25   0.5   9.11   5.68   5.31
  11.17   4.97   4.64   3.23   7.75
  17.94   8.61   1   2.48   8.5
在上述表5(a)中，ri为光学元件的面Ui(i为序号)的曲率半径(ri＝1/C)、di为间隔[mm](光轴O3上的光学元件的厚度或其gap长度)、ndi为di部分的折射率、νdi为di部分的阿贝数。另外，在光轴O3上，面Uj和U(j-1)的间隔为dj(其中，j是i中的任一值)。
另外，在上述表5(b)中，第7面U7、第19面U19、第20面U20、第21面U21、第22面U22的各非球面系数表示上述式(5)的各系数。另外，在上述表5(c)中，表示了变焦镜头3的焦距f＝6.25mm、11.17mm、17.94mm的不同场合的长度d7、d12、d15、d20的值。另外，与焦距f＝6.25mm、11.17mm、17.94mm相对应的变焦镜头3的视场角2ω＝62.6°、35.0°、22.0°。
另外，本实施例的变焦镜头3的f1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndp的各值示于下表6。
[表6]
  f1/fw   |f11|/fw   f12/fw   ndp
  2.74   2.64   1.99   1.85
如表6所示，本实施例的变焦镜头3的f1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndp的各值依次满足上述式(1’)、式(2’)、式(3’)、式(4’)。
在图11(a)中示出焦距f＝6.25mm的本实施例的变焦镜头3的球面像差、像散及畸变像差。在图11(b)中示出焦距f＝11.17mm的本实施例的变焦镜头3的球面像差、像散及畸变像差。在图11(c)中示出焦距f＝17.94mm的本实施例的变焦镜头3的球面像差、像散及畸变像差。如图11(a)、(b)、(c)所示，根据本实施例的变焦镜头3，即使是使焦距f变化，也可以对球面像差、像散及畸变像差进行良好的校正。
[实施例4]
对上述实施方式1的具体实施例4进行说明。本实施例的变焦镜头4满足下表7。
[表7]
(a)
  i   ri   di   ndi   νdi
  12345678910111213141516171819202122232425262728   72.2729.756∞∞∞18.711-16.23549.00414.294-15.0847.71824.681∞9.39416.70610.243-31.8548.872-15.2758.64634.31710.296-27.308-8.473∞∞∞∞   0.72.084.84.80.252.2可变0.550.890.551.37可变0.851.05可变2.190.22.820.551.741.2可变1.930.650.80.20.5   1.846662.00332.00331.721.516331.77251.846661.74321.612721.487491.846661.52471.52471.516331.51633   23.828.328.350.264.149.623.849.358.770.223.8565664.164.1
(b)非球面系数
第6面V6                  第23面V23
K＝7.27050E-01           K＝-5.00000E+00
A4＝-6.93610E-05         A4＝-2.93510E-04
A6＝-1.12700E-07         A6＝-2.81280E-05
A8＝-9.60520E-10         A8＝5.74620E-07
第14面V14                第24面V24
K＝-3.76430E-01          K＝-5.00000E+00
A4＝-5.03520E-05         A4＝-1.52120E-03
A6＝4.98200E-08
A8＝-2.71150E-08
第22面V22
K＝6.31050E+00
A4＝1.56120E-03
A6＝2.06320E-05
A8＝2.59570E-06
A10＝-2.62090E-07
(c)
  焦距f   d7   d12   d15   d22
  6.49   0.5   11.07   4.66   4.12
  11.17   5.05   6.52   2.86   5.91
  17.94   9.57   2   1.87   6.91
在上述表7(a)中，ri为光学元件的面Vi(i为序号)的曲率半径、di为间隔[mm](光轴O4上的光学元件的厚度或其gap长度、ndi为di部分的折射率、νdi为di部分的阿贝数。另外，在光轴O4上，面Vj和V(j+1)的间隔为dj(其中，j是i中的任一值)。
另外，在上述表7(b)中，第6面V6、第14面V14、第22面V22、第23面V23、第24面V24的各非球面系数表示上述式(5)的各系数。另外，在上述表7(c)中，表示了变焦镜头4的焦距f＝6.49mm、11.17mm、17.94mm的不同场合的长度d7、d12、d15、d22的值。另外，与焦距f＝6.49mm、11.17mm、17.94mm相对应的变焦镜头4的视场角2ω＝60.4°、35.8°、21.4°。
另外，本实施例的变焦镜头4的f1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndp的各值示于下表8。
[表8]
  f1/fw   |f11|/fw   f12/fw   ndp
  2.92   2.06   1.91   2.003
如表8所示，本实施例的变焦镜头4的f1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndp的各值依次满足上述式(1’)、式(2’)、式(3’)、式(4’)。
在图12(a)中示出焦距f＝6.49mm的本实施例的变焦镜头4的球面像差、像散及畸变像差。在图12(b)中示出焦距f＝11.17mm的本实施例的变焦镜头4的球面像差、像散及畸变像差。在图12(c)中示出焦距f＝17.94mm的本实施例的变焦镜头4的球面像差、像散及畸变像差。如图12(a)、(b)、(c)所示，根据本实施例的变焦镜头4，即使是使焦距f变化，也可以对球面像差、像散及畸变像差进行良好的校正。
[实施例5]
对上述实施方式3的具体实施例5进行说明。本实施例的变焦镜头5满足下表9。
[表9]
(a)
  i   ri   di   ndi   νdi
  1234567891011121314151617181920212223242526   20.5939.136∞∞∞22.091-20.302-26.40212.301-27.1117.63837.195∞9.709-290.4636.54529.6016.5527.4421.276-9.324-7.739∞∞∞∞   0.62.324.844.840.21.93可变0.50.640.51.13可变0.851.69可变2.221.040.812.57可变3.970.650.80.20.5   1.846662.00332.00331.77251.77251.69681.846661.589131.729161.922861.52471.52471.516331.51633   23.828.328.349.649.655.523.861.254.720.9565664.164.1
(b)非球面系数
第14面W14                    第21面W21
K＝0.00000E+00               K＝0.00000E+00
A4＝-1.41140E-04             A4＝-2.03270E-03
A6＝1.07720E-06              A6＝-7.02780E-05
A8＝-6.72950E-08             A8＝-5.44710E-06
                             A10＝1.19880E-07
第19面W19
K＝0.00000E+00               第22面W22
A4＝-1.22810E-04             K＝0.00000E+00
A6＝-2.34540E-05             A4＝-1.57270E-03
A8＝8.79840E-07              A6＝6.91780E-06
A10＝-1.43010E-08            A8＝-2.58690E-07
                             A10＝5.46650E-09
第20面W20
K＝0.00000E+00
A4＝1.38070E-03
A6＝-3.28090E-05
A8＝3.94920E-06
(c)
  焦距f   d7   d12   d15   d20
  6.49   0.5   10.2   5.95   3.75
  14.33   7.16   3.54   2.55   7.15
  18.52   9   1.7   1.58   8.12
在上述表9(a)中，ri为光学元件的面Wi(i为序号)的曲率半径、di为间隔[mm](光轴O5上的光学元件的厚度或其gap长度、ndi为di部分的折射率、νdi为di部分的阿贝数。另外，在光轴O5上，面Wj和W(j+1)的间隔为dj(其中，j是i中的任一值)。
另外，在上述表9(b)中，第14面W14、第19面W19、第20面W20、第21面W21、第22面W22的各非球面系数表示上述式(5)的各系数。另外，在上述表9(c)中，示出了变焦镜头5的焦距f＝6.49mm、14.33mm、18.52mm的不同场合的长度d7、d12、d15、d20的值。另外，与焦距f＝6.49mm、14.33mm、18.52mm相对应的变焦镜头5的视场角2ω＝60.4°、35.4°、21.2°。
另外，本实施例的变焦镜头5的f1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndp的各值示于下表10。
[表10]
  f1/fw   |f11|/fw   f12/fw   ndp
  3.15   3.06   2.15   2.003
如表10所示，本实施例的变焦镜头5的f1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndp的各值依次满足上述式(1’)、式(2’)、式(3’)、式(4’)。
在图13(a)中示出焦距f＝6.49mm的本实施例的变焦镜头5的球面像差、像散及畸变像差。在图13(b)中示出焦距f＝14.33mm的本实施例的变焦镜头5的球面像差、像散及畸变像差。在图13(c)中示出焦距f＝18.52mm的本实施例的变焦镜头5的球面像差、像散及畸变像差。如图13(a)、(b)、(c)所示，根据本实施例的变焦镜头5，即使是使焦距f变化，也可以对球面像差、像散及畸变像差进行良好的校正。
[实施例6]
对上述实施方式2的具体实施例6进行说明。
另外，本实施例的第四透镜组的结构，是在实施方式2中所述的变焦镜头2的第四透镜组中还具有以凹面(面X19)向着光轴O6方向的像侧的塑料弯月透镜643。
本实施例的变焦镜头6满足下表11。
[表11]
(a)
  i   ri   di   ndi   νdi
  1234567891011121314151617181920212223242526   41.2219.706∞∞∞22.077-22.077-20.4376.49313.734∞11.31624.11810.005-89.4847.603-12.5968.5767.4645.808-10.214-5.77∞∞∞∞   0.62.374.824.820.21.86可变0.51.32可变0.850.98可变2.010.22.810.50.63.24可变2.180.21.480.60.5   1.846661.903661.903661.77251.74321.846661.589131.701541.487491.846661.52471.52471.516331.51633   23.828.328.349.649.323.861.241.270.223.8565664.164.1
(b)非球面系数
第19面X19                            第21面X21
K＝-2.87420E-02                      K＝6.97170E+00
A4＝0                                A4＝-3.86680E-04
A6＝0                                A6＝1.14940E-04
A8＝0                                A8＝1.09480E-06
                                     A10＝-2.68280E-07
第20面X20                            第22面X22
K＝0.00000E+00                       K＝7.94100E-01
A4＝2.00150E-03                      A4＝3.03210E-04
A6＝8.03130E-05                      A6＝9.81540E-05
A8＝-2.13510E-06                     A8＝-1.59220E-06
A10＝1.86510E-07                     A10＝-7.01760E-08
(c)
  焦距f   d7   d10   d13   d20
  6.49   0.5   12.24   5.49   3.22
  10.95   6.16   6.58   3.76   495
  18.49   11.04   1.7   1.88   6.83
在上述表11(a)中，ri为光学元件的面Xi(i为序号)的曲率半径、di为间隔[mm](光轴O6上的光学元件的厚度或其gap长度)、ndi为di部分的折射率、νdi为di部分的阿贝数。另外，在光轴O6上，面Xj和X(j-1)的间隔为dj(其中，j是i中的任一值)。
另外，在上述表11(b)中，第19面X19、第20面X20、第21面X21、第22面X22的各非球面系数表示上述式(5)的各系数。另外，在上述表11(c)中，示出了变焦镜头6的焦距f＝6.49mm、10.95m m、18.49mm的不同场合的长度d7、d10、d13、d20的值。另外，与焦距f＝6.49mm、10.95mm、18.49mm相对应的变焦镜头6的视场角2ω＝60.4°、35.4°、21.2°。
另外，本实施例的变焦镜头6的f1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndp的各值示于下表12。
[表12]
  f1/fw   |f11|/fw   f12/fw   ndp
  3.93   2.33   2.24   1.904
如表12所示，本实施例的变焦镜头6的f1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndp的各值顺序满足上述式(1’)、式(2’)、式(3’)、式(4’)。
在图14(a)中示出焦距f＝6.49mm的本实施例的变焦镜头6的球面像差、像散及畸变像差。在图14(b)中示出焦距f＝10.95mm的本实施例的变焦镜头6的球面像差、像散及畸变像差。在图14(c)中示出焦距f＝18.49mm的本实施例的变焦镜头6的球面像差、像散及畸变像差。如图14(a)、(b)、(c)所示，根据本实施例的变焦镜头6，即使是使焦距f变化，也可以对球面像差、像散及畸变像差进行良好的校正。
[实施例7]
对上述实施方式1的具体实施例7进行说明。本实施例的变焦镜头7满足下表13。
[表13]
(a)
  i   ri   di   ndi   νdi
  12345678910111213141516171819202122232425262728   27.2889.135∞∞∞20.863-20.863-30.6512.757-43.748.8942.87∞9.3340.54212.256-93.927.335-30.958.53310.88210.128-11.511-9.203∞∞∞∞   0.62.43.93.90.21.96可变0.50.560.51.11可变0.651.6可变1.530.22.190.70.921.75可变3.350.251.480.60.5   1.846661.698951.698951.77251.77251.69681.846661.589131.69681.487491.846661.52471.52471.516331.51633   23.830.130.149.649.655.523.861.255.570.223.8565664.164.1
(b)非球面系数
第14面Y14                    第23面Y23
K＝-7.11440E-01              K＝1.02370E+00
A4＝-1.26130E-05             A4＝-1.88730E-03
A6＝1.00700E-07              A6＝-5.19110E-05
A8＝-1.38410E-08             A8＝5.54100E-06
                             A10＝-6.89910E-07
                             A12＝1.10480E-08
第21面Y12                    第24面Y24
K＝1.07880E+00               K＝2.19710E-02
A4＝-3.29580E-05             A4＝-1.76640E-03
A6＝1.01900E-05              A6＝4.06350E-05
A8＝-2.24160E-06             A8＝-1.10930E-06
A10＝1.17430E-07             A10＝-6.98600E-09
                             A12＝-8.56210E-10
第22面Y22
K＝6.41190E-01
A4＝1.20350E-03
A6＝-1.06920E-05
A8＝3.16320E-06
A10＝-2.26660E-07
A12＝1.33180E-08
(c)
  焦距f   d7   d12   d15   d22
  6.49   0.5   10.95   6.12   3.41
  14.28   7.72   3.73   2.96   6.57
  18.5   9.75   1.7   1.99   7.54
在上述表13(a)中，ri为光学元件的面Yi(i为序号)的曲率半径、di为间隔[mm](光轴O7上的光学元件的厚度或其gap长度)、ndi为di部分的折射率、νdi为di部分的阿贝数。另外，在光轴O7上，面Yj和X(j+1)的间隔为dj(其中，j是i中的任一值)。
另外，在上述表13(b)中，第14面Y14、第21面Y21、第22面Y22、第23面Y23、第24面Y24的各非球面系数表示上述式(5)的各系数。另外，在上述表13(c)中，变焦镜头7的焦距f＝6.49mm、14.28mm、18.50mm的不同场合的长度d7、d12、d15、d22的值。另外，与焦距f＝6.49mm、14.28mm、18.50mm相对应的变焦镜头7的视场角2ω＝60.6°、27.6°、21.4°。
另外，本实施例的变焦镜头7的f1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndp的各值示于下表14。
[表14]
  f1/fw   |f11|/fw   f12/fw   ndp
  3.4   2.54   2.12   1.699
如表14所示，本实施例的变焦镜头7的f1/fw、|f11|/fw、f12/fw、ndp的各值依次满足上述式(1’)、式(2’)、式(3’)、式(4’)。
在图15(a)中示出焦距f＝6.49mm的本实施例的变焦镜头7的球面像差、像散及畸变像差。在图15(b)中示出焦距f＝14.28mm的本实施例的变焦镜头7的球面像差、像散及畸变像差。在图15(c)中示出焦距f＝18.50mm的本实施例的变焦镜头7的球面像差、像散及畸变像差。如图15(a)、(b)、(c)所示，根据本实施例的变焦镜头7，即使是使焦距f变化，也可以对球面像差、像散及畸变像差进行良好的校正。
另外，上述各实施方式及各实施例的描述，是本发明的优选变焦镜头及摄像装置的一例，但并不限定于此。
比如，在上述各实施方式及各实施例中，作为安装变焦镜头的摄像装置，是以数码相机为例进行说明的，但并不限定于此，也可以是摄像机、附有摄像功能的便携电话、PHS(个人便携电话系统)、PDA(个人数字助理)等至少具有摄像功能的便携式终端等机器。
另外，也可以将安装变焦镜头的摄像装置作为安装在上述机器上的摄像单元。下面，参照图16对安装作为摄像装置的摄像单元950的便携电话机900为例进行说明。在图16中示出便携电话机900的内部结构。
如图16所示，便携电话机900包括：与集中控制各部分的同时执行与各处理相应的程序的控制部(CPU)910；用来通过按键输入序号等的操作部920；除了预定的数据之外显示拍摄的影像等的显示部930；用来经天线941实现与外部服务器等之间的各种信息通信的无线通信部940；作为摄像装置的摄像单元950；存储便携电话机900的系统程序及各种处理程序及终端ID等的必需的诸数据的存储部(ROM)960；以及用作临时存储由控制部910执行的各种处理程序及数据、或处理数据、或由摄像单元950取得的摄像数据等的作业区域的临时存储单元(RAM)970。
摄像单元950包括：实施方式1的变焦镜头1、实施方式2的变焦镜头2或实施方式3的变焦镜头3；(固体)摄像元件；镜筒；变焦镜头1至变焦镜头3的任一个的驱动机构等，摄像单元950本身，是不具有控制部及图像处理部，成为以通过连接器等与控制部、操作部、显示部等结合为前提的透镜单元。具体言之，比如，摄像光学系统的框体的物体侧端面被设置在便携电话机900的背面(以显示部930的主显示部为正面)，摄像单元950被设置在与主显示部的下方相当的位置。另外，摄像单元950的外部连接端子，与便携电话机900的控制部910相连接，将亮度信号和色差信号等图像信号输出到控制部910侧。另外，从摄像单元950输入的图像信号，由便携电话机900的控制系统存储到存储部960，或显示在显示部930上，此外，还通过无线通信部940作为影像信息发送到外部。
另外，作为安装变焦镜头的摄像装置的摄像单元，具有上述透镜单元和配置在基板上的控制部及图像处理部等，其结构也可以是用作以由连接器等把具有显示部及操作部等的分体结合来使用为前提的相机模块。
另外，在上述各实施方式及各实施例中，作为反射光学元件说明的是使用棱镜的结构，但并不限定于此，也可以使用反射镜等其他反射光学元件构成。

Claims (11)

1.一种变焦镜头，包括：
具有正折射能力，在光轴上的位置在变倍及聚焦时固定的第一透镜组；
具有负折射能力的第二透镜组；
具有正折射能力的第三透镜组；
具有正折射能力的第四透镜组；以及
第五透镜组，
其特征在于：
上述第一至第五透镜组从上述变焦镜头的物体侧沿着光轴依次排列，
上述第二透镜组及上述第四透镜组进行移动以使上述变焦镜头变倍；
上述第四透镜组进一步进行移动以使上述变焦镜头聚焦；
上述第一透镜组包含用来使光路弯曲的反射光学元件；
上述第二透镜组包含正透镜及负透镜的接合透镜；
上述第四透镜组包含两片正透镜；
上述第五透镜组由具有至少一个非球面形状表面的一片正透镜组成。
2.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于：
上述第二透镜组由负透镜、和包含负透镜及正透镜的接合透镜构成，
上述负透镜、上述接合透镜的正透镜及负透镜从上述变焦镜头的物体侧沿着光轴依次排列。
3.如权利要求2所述的变焦镜头，其特征在于：
上述第四透镜组包含：正透镜、包含正透镜及负透镜的接合透镜、和凹面向着光轴上的变焦镜头的像侧的弯月透镜，
上述正透镜、上述接合透镜的正透镜及负透镜、和上述弯月透镜从上述变焦镜头的物体侧沿着光轴依次排列。
4.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于：
上述第二透镜组由包含正透镜及负透镜的接合透镜构成；
上述第四透镜组包含：正透镜、和包含正透镜及负透镜的接合透镜，
在上述第四透镜组中，上述正透镜、上述接合透镜的正透镜及负透镜从上述变焦镜头的物体侧沿着光轴依次排列。
5.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于：
上述第三透镜组在变倍及聚焦时在光轴上的位置总是固定。
6.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于：
上述第三透镜组，由具有至少一个非球面形状表面的一片正透镜、和在上述第三透镜组的物体侧设置的孔径光阑构成。
7.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于：
上述第一透镜组包含：具有负折射能力的第一透镜、用来使光路弯曲的反射光学元件、和具有正折射能力的第二透镜；
上述第一透镜、上述反射光学元件、上述第二透镜从上述变焦镜头的物体侧沿着光轴依次排列；且
上述第一透镜组满足
2.0＜f1/fw＜4.5
1.0＜|f11|/fw＜5.0
1.0＜f12/fw＜4.0
其中，f1：上述第一透镜组的焦距；
      f11：上述第一透镜的焦距；
      f12：上述第二透镜的焦距；
      fw：在变焦镜头的广角端的焦距。
8.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于：
上述反射光学元件包含使光路弯曲的棱镜，且满足
ndp＞1.6
其中，ndp：在上述棱镜的d线处的折射率。
9.如权利要求7所述的变焦镜头，其特征在于：
上述第一透镜组满足
2.7＜f1/fw＜4.0
1.9＜|f11|/fw＜3.1
1.9＜f12/fw＜2.3。
10.如权利要求8所述的变焦镜头，其特征在于：
上述反射光学元件满足
ndp＞1.84。
11.一种摄像装置，包含：
如权利要求1所述的变焦镜头；以及
对经上述变焦镜头入射的光进行摄像的摄像元件。
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